JPH0142885Y2 - - Google Patents
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- JPH0142885Y2 JPH0142885Y2 JP1985197573U JP19757385U JPH0142885Y2 JP H0142885 Y2 JPH0142885 Y2 JP H0142885Y2 JP 1985197573 U JP1985197573 U JP 1985197573U JP 19757385 U JP19757385 U JP 19757385U JP H0142885 Y2 JPH0142885 Y2 JP H0142885Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- heat
- receiving device
- sunlight
- infrared rays
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/44—Heat exchange systems
Landscapes
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〔技術分野〕
この考案は、太陽光を採光する採光装置に関す
るものである。
るものである。
従来、太陽光を光フアイバケーブルを用いて建
物の内部や地下室へ採光する手段がある。
物の内部や地下室へ採光する手段がある。
しかし、太陽光のうち光しか利用されておら
ず、熱を利用するものはなかつた。
ず、熱を利用するものはなかつた。
しかも、太陽光をレンズで集光して光フアイバ
ケーブル内に導入するので、光と同時に熱も集熱
され光フアイバケーブルの温度が数百度以上とな
つて光フアイバケーブルが熱で損傷してしまうと
いう問題もあつた。
ケーブル内に導入するので、光と同時に熱も集熱
され光フアイバケーブルの温度が数百度以上とな
つて光フアイバケーブルが熱で損傷してしまうと
いう問題もあつた。
この考案の目的は、光と熱を有効に利用でき、
かつ熱による装置の損傷も防止でき、しかも色収
差の少ない採光装置を提供することである。
かつ熱による装置の損傷も防止でき、しかも色収
差の少ない採光装置を提供することである。
〔考案の開示〕
この考案の採光装置は、前面が凹曲面で形成さ
れ赤外線は透過し可視光線は集光状態に反射する
光学多層膜による選択反射鏡からなる集光装置
と、この集光装置の背後に設けられ前記集光装置
を透過した赤外線の熱を受ける受熱装置と、前記
集光装置で反射した可視光線を受光する受光装置
とを備えたものである。
れ赤外線は透過し可視光線は集光状態に反射する
光学多層膜による選択反射鏡からなる集光装置
と、この集光装置の背後に設けられ前記集光装置
を透過した赤外線の熱を受ける受熱装置と、前記
集光装置で反射した可視光線を受光する受光装置
とを備えたものである。
この考案の構成によれば、太陽光のうち可視光
線は集光装置で反射して受光装置で受光されて利
用され、赤外線は集光装置を透過して受熱装置で
受熱されて利用される。このように光と熱がそれ
ぞれ有効に利用でき、しかも受光装置には赤外線
は入射しないので、受光装置が損傷することも防
止できる。さらに、集光装置が光学多層膜による
選択反射鏡からなり、色収差が少なくなる。
線は集光装置で反射して受光装置で受光されて利
用され、赤外線は集光装置を透過して受熱装置で
受熱されて利用される。このように光と熱がそれ
ぞれ有効に利用でき、しかも受光装置には赤外線
は入射しないので、受光装置が損傷することも防
止できる。さらに、集光装置が光学多層膜による
選択反射鏡からなり、色収差が少なくなる。
実施例
この考案の一実施例を第１図ないし第７図に基
づいて説明する。この実施例の採光装置Ａは、第
１図に示すように、前面が凹曲面で形成され赤外
線は透過し可視光線は集光状態に反射する光学多
層膜による選択反射鏡からなる集光装置１０と、
この集光装置１０の背後に設けられ前記集光装置
１０を透過した赤外線Ｉの熱を受ける受熱装置１
２と、前記集光装置１０で反射した可視光線Ｖを
受光する受光装置１４とを備えたものである。
づいて説明する。この実施例の採光装置Ａは、第
１図に示すように、前面が凹曲面で形成され赤外
線は透過し可視光線は集光状態に反射する光学多
層膜による選択反射鏡からなる集光装置１０と、
この集光装置１０の背後に設けられ前記集光装置
１０を透過した赤外線Ｉの熱を受ける受熱装置１
２と、前記集光装置１０で反射した可視光線Ｖを
受光する受光装置１４とを備えたものである。
集光装置１０としては、光学多層膜による選択
反射鏡を用いる。通常の照明用としては、可視光
線のみを反射し、紫外線および赤外線は透過する
ような特性とするが、目的に応じて紫外線あるい
は赤外線のみを反射するように設定してもよい。
反射鏡を用いる。通常の照明用としては、可視光
線のみを反射し、紫外線および赤外線は透過する
ような特性とするが、目的に応じて紫外線あるい
は赤外線のみを反射するように設定してもよい。
選択反射鏡は、基板ガラスの表面に低屈折率の
膜と高屈折率の膜を交互に重ねて形成される。基
板ガラスとしては、ソーダガラス、硬質ガラス等
の一般的なガラスを用いる。また、低屈折率の膜
は基板ガラスより屈折率が低いSiO2，MgF2等か
らなり、高屈折率の膜は基板ガラスより屈折率が
高いTiO2，ZnS等からなる。低屈折率および高
屈折率の膜は交互に10ないし30層に重ね、各層の
光学膜厚は目的の反射光の波長の1/4とする。な
お、反射帯域の拡大のため、波長の異なる多層膜
システムを２ないし３種重ねた膜構成とすること
もある。また、膜の形成方法は、真空蒸着法が最
適だが、イオンプレーテイング、スパツター、
CVD（化学的気相成長）、デイピング等でもよい。
膜と高屈折率の膜を交互に重ねて形成される。基
板ガラスとしては、ソーダガラス、硬質ガラス等
の一般的なガラスを用いる。また、低屈折率の膜
は基板ガラスより屈折率が低いSiO2，MgF2等か
らなり、高屈折率の膜は基板ガラスより屈折率が
高いTiO2，ZnS等からなる。低屈折率および高
屈折率の膜は交互に10ないし30層に重ね、各層の
光学膜厚は目的の反射光の波長の1/4とする。な
お、反射帯域の拡大のため、波長の異なる多層膜
システムを２ないし３種重ねた膜構成とすること
もある。また、膜の形成方法は、真空蒸着法が最
適だが、イオンプレーテイング、スパツター、
CVD（化学的気相成長）、デイピング等でもよい。
例えば、TiO2からなる高屈折率の膜とSiO2か
らなる低屈折率の膜を15層（波長132nmを７層、
波長169nmを８層）に重ねて形成した集光装置に
おける光の波長と透過率との関係を第７図に示
す。同図に示すように、紫外線（380nm以下）と
赤外線（800nm以上）とは透過率が高く、可視光
線（380nm〜800nm）は透過率が低くなる。
らなる低屈折率の膜を15層（波長132nmを７層、
波長169nmを８層）に重ねて形成した集光装置に
おける光の波長と透過率との関係を第７図に示
す。同図に示すように、紫外線（380nm以下）と
赤外線（800nm以上）とは透過率が高く、可視光
線（380nm〜800nm）は透過率が低くなる。
また、第１図において、集光装置１０は支持台
３４の前面に設置されており、かつ透光カバー３
２にて閉塞されている。透光カバー３２の中央に
は集光装置１０で反射した可視光線Ｖを集光装置
１０の中心に設けた穴３８反射する補助反射鏡３
６が設置されている。なお、補助反射鏡３６は集
光装置１０で反射する可視光線Ｖの焦点より若干
内側に配置されている。さらに、集光装置１０の
背後にはリング状に配置したヒートパイプからな
る受熱装置１２が設置されている。また、穴３８
の背後には、取付金具４２にてレンズ４０が取付
けられており、さらに接続具４４にて可撓性を有
した光フアイバケーブルからなる受光装置１４が
設けられている。
３４の前面に設置されており、かつ透光カバー３
２にて閉塞されている。透光カバー３２の中央に
は集光装置１０で反射した可視光線Ｖを集光装置
１０の中心に設けた穴３８反射する補助反射鏡３
６が設置されている。なお、補助反射鏡３６は集
光装置１０で反射する可視光線Ｖの焦点より若干
内側に配置されている。さらに、集光装置１０の
背後にはリング状に配置したヒートパイプからな
る受熱装置１２が設置されている。また、穴３８
の背後には、取付金具４２にてレンズ４０が取付
けられており、さらに接続具４４にて可撓性を有
した光フアイバケーブルからなる受光装置１４が
設けられている。
このようにしてなる採光装置Ａを第３図に示す
ように、７個採光装置取付け台２８に固設して、
第２図に示すような太陽光追尾型の採光装置を構
成している。同図において、１６は基台であり取
付台１８を介して建物の屋上２０等に設置されて
いる。基台１６内にはパルスモータからなる方位
駆動装置２２が取付けられており、その回転軸２
４が基台１６を貫いて垂直に延びている。基台１
６の上方には方位角駆動装置２２の回転軸２４に
係止して集光装置支持アーム２６が設けられてい
る。集光装置支持アーム２６の上部には水平軸
（図示せず）で垂直方向に回転自在に支持した集
光装置取付け台２８が設けられている。集光装置
取付け台２８の回転は、水平軸に設置したパルス
モータからなる高度角駆動装置３０にて行なう。
また、４６はアクリルの透光性のドームであり、
ドーム受け４８にて支持されている。さらに、受
熱装置１２の端部は基台１６内にてジヨイント部
５４を介してヒートパイプ５０に接続され、受光
装置１４の端部は基台１６内にてジヨイント部５
６を介して光フアイバケーブル５２に接続されて
いる。なお、光フアイバケーブル５２は250μ〜
400μの石英ガラスのフアイバーを37〜200本束
ね、かつ表面をポリエチレン等で補護してなる。
また、ヒートパイプ５０の熱媒体にはフロンガス
等を使用する。
ように、７個採光装置取付け台２８に固設して、
第２図に示すような太陽光追尾型の採光装置を構
成している。同図において、１６は基台であり取
付台１８を介して建物の屋上２０等に設置されて
いる。基台１６内にはパルスモータからなる方位
駆動装置２２が取付けられており、その回転軸２
４が基台１６を貫いて垂直に延びている。基台１
６の上方には方位角駆動装置２２の回転軸２４に
係止して集光装置支持アーム２６が設けられてい
る。集光装置支持アーム２６の上部には水平軸
（図示せず）で垂直方向に回転自在に支持した集
光装置取付け台２８が設けられている。集光装置
取付け台２８の回転は、水平軸に設置したパルス
モータからなる高度角駆動装置３０にて行なう。
また、４６はアクリルの透光性のドームであり、
ドーム受け４８にて支持されている。さらに、受
熱装置１２の端部は基台１６内にてジヨイント部
５４を介してヒートパイプ５０に接続され、受光
装置１４の端部は基台１６内にてジヨイント部５
６を介して光フアイバケーブル５２に接続されて
いる。なお、光フアイバケーブル５２は250μ〜
400μの石英ガラスのフアイバーを37〜200本束
ね、かつ表面をポリエチレン等で補護してなる。
また、ヒートパイプ５０の熱媒体にはフロンガス
等を使用する。
第４図および第５図に基づいて、太陽光追尾型
の採光装置の制御を行なう制御装置５８について
説明する。第４図において、制御装置５８は、上
から順に演算制御部６０、モータドライバ部６
２、電源部６４から構成されており、演算制御部
６０には第５図に示すように表示部６６と操作部
６８が設けられている。なお、演算はマイクロコ
ンピユータにて行なう。
の採光装置の制御を行なう制御装置５８について
説明する。第４図において、制御装置５８は、上
から順に演算制御部６０、モータドライバ部６
２、電源部６４から構成されており、演算制御部
６０には第５図に示すように表示部６６と操作部
６８が設けられている。なお、演算はマイクロコ
ンピユータにて行なう。
次に、第６図のブロツク図に基づいて本実施例
の動作について説明する。図において、制御装置
５８の演算制御部６０内に、主演算部７０、メモ
リ部７２、コントロール部７４および駆動演算部
７６がある。
の動作について説明する。図において、制御装置
５８の演算制御部６０内に、主演算部７０、メモ
リ部７２、コントロール部７４および駆動演算部
７６がある。
主演算部７０では、太陽の位置変化を太陽の軌
道方式により0.5秒に１回程度演算し、太陽の高
角度および方位角を求める。なお、太陽の位置変
化の算出式を下記に示す。
道方式により0.5秒に１回程度演算し、太陽の高
角度および方位角を求める。なお、太陽の位置変
化の算出式を下記に示す。
sinh＝sinφ・sinδ＋cosφ・cosδ・cost
sinα＝cosδ・sint／cosh
ｈ：太陽高度（水平を0゜、天頂を90゜とする）
α：太陽方位（水平を0゜、東を−90゜、西を
90゜） ｔ：時間（南中時を0゜とし、１時間が15゜） φ：設定場所の緯度 δ：赤緯（天球上の太陽の座標位置） メモリ部７２には、太陽の位置を計算するため
に必要な設定場所の緯度、経度、建物の偏角（南
に対しての傾き角）、南方向、動作時間、追尾開
始角度等のデータをあらかじめ記憶させておく。
90゜） ｔ：時間（南中時を0゜とし、１時間が15゜） φ：設定場所の緯度 δ：赤緯（天球上の太陽の座標位置） メモリ部７２には、太陽の位置を計算するため
に必要な設定場所の緯度、経度、建物の偏角（南
に対しての傾き角）、南方向、動作時間、追尾開
始角度等のデータをあらかじめ記憶させておく。
コントロール部７４では、表示、操作の入出力
と、プログラムの演算のコントロールを行なう。
と、プログラムの演算のコントロールを行なう。
駆動演算部７６は、主演算部７０で演算した太
陽の位置に対して、採光装置Ａを直角に向けるた
めに必要な採光装置Ａの方位角、高度角を演算す
る。駆動演算部７６で演算した演算結果は、出力
部（図示せず）を介してモータドライバ部６２に
出力される。
陽の位置に対して、採光装置Ａを直角に向けるた
めに必要な採光装置Ａの方位角、高度角を演算す
る。駆動演算部７６で演算した演算結果は、出力
部（図示せず）を介してモータドライバ部６２に
出力される。
モータドライバ部６２は、方位角モータドライ
バ部７８と高角度モータドライバ部８０とから構
成されている。各モータドライバ部７８，８０で
は、駆動演算部７６での演算結果の出力信号を受
信し、その出力信号をパルス信号に変換して方位
角駆動装置２２および高角度駆動装置３０の各パ
ルスモータを駆動する。
バ部７８と高角度モータドライバ部８０とから構
成されている。各モータドライバ部７８，８０で
は、駆動演算部７６での演算結果の出力信号を受
信し、その出力信号をパルス信号に変換して方位
角駆動装置２２および高角度駆動装置３０の各パ
ルスモータを駆動する。
表示部６６には、装置の運転状態を示す年月
日、時刻、太陽の高度、方位等が表示される。
日、時刻、太陽の高度、方位等が表示される。
操作部６８では、装置を駆動させるためのオ
ン、オフ操作を行なう。
ン、オフ操作を行なう。
センサ部８２では、装置の動作に必要な温度や
湿度、あるいは採光装置Ａの基準となる角度ある
いは許容範囲以上に回転していないか等といつた
情報をキヤツチする。
湿度、あるいは採光装置Ａの基準となる角度ある
いは許容範囲以上に回転していないか等といつた
情報をキヤツチする。
このように構成すると、採光装置Ａは制御装置
５８にて逐次太陽光Ｌに対して直角に向けられ
る。集光装置１０に入射した太陽光Ｌのうち、赤
外線Ｉは集光装置１０を透過して受熱装置１２に
て受熱され、ヒートパイプ５０により熱交換ユニ
ツトに回収される。そして、熱源としてソーラシ
ステムと同様に温水、暖房用として使用される。
また、太陽光Ｌのうち、可視光線Ｖは集光装置１
０で反射し、さらに補助反射鏡３６で反射して集
光装置１０の穴３８に入射する。そして、レンズ
４０で約２mmの径まで集光されて受光装置１４内
に入射する。そして、光フアイバケーブル５２を
通つて建物内に導かれ、さらに光フアイバケーブ
ル５２の先端に設けたレンズで拡大または縮小さ
れて照射面に照射される。このように、太陽光Ｌ
の赤外線Ｉの熱と可視光線Ｖの光を分離して、
各々有効に利用でき経済的である。
５８にて逐次太陽光Ｌに対して直角に向けられ
る。集光装置１０に入射した太陽光Ｌのうち、赤
外線Ｉは集光装置１０を透過して受熱装置１２に
て受熱され、ヒートパイプ５０により熱交換ユニ
ツトに回収される。そして、熱源としてソーラシ
ステムと同様に温水、暖房用として使用される。
また、太陽光Ｌのうち、可視光線Ｖは集光装置１
０で反射し、さらに補助反射鏡３６で反射して集
光装置１０の穴３８に入射する。そして、レンズ
４０で約２mmの径まで集光されて受光装置１４内
に入射する。そして、光フアイバケーブル５２を
通つて建物内に導かれ、さらに光フアイバケーブ
ル５２の先端に設けたレンズで拡大または縮小さ
れて照射面に照射される。このように、太陽光Ｌ
の赤外線Ｉの熱と可視光線Ｖの光を分離して、
各々有効に利用でき経済的である。
また、受光装置１４には赤外線Ｉは入射しない
ので、レンズ４０で集光しても100度以下に押え
ることができる。このため、受光装置１４および
光フアイバケーブル５２のコア材や接着材の熱劣
化が防止でき、耐久性が向上し製造コストが低減
できる。
ので、レンズ４０で集光しても100度以下に押え
ることができる。このため、受光装置１４および
光フアイバケーブル５２のコア材や接着材の熱劣
化が防止でき、耐久性が向上し製造コストが低減
できる。
また、受熱装置１２は集光装置１０の背後に設
置されていて、太陽光Ｌのうち赤外線Ｉが達する
部分であるので、熱変換効率が高く、コストの低
減が図れる。
置されていて、太陽光Ｌのうち赤外線Ｉが達する
部分であるので、熱変換効率が高く、コストの低
減が図れる。
また、フレネルレンズ等を利用して太陽光を集
光する場合、収差（波長の違い）によつて光フア
イバケーブルから出てくる光に色のばらつきがあ
る。しかし、集光装置１０に選択反射鏡を利用す
ることにより色収差を少なくできる。
光する場合、収差（波長の違い）によつて光フア
イバケーブルから出てくる光に色のばらつきがあ
る。しかし、集光装置１０に選択反射鏡を利用す
ることにより色収差を少なくできる。
さらに、集光装置１０の膜組成を変えることに
より、太陽光Ｌの任意の成分を得ることができ
る。
より、太陽光Ｌの任意の成分を得ることができ
る。
なお、補助反射鏡３６も選択反射鏡とすれば、
受光装置１４に入射する光の熱をより一層カツト
できる。
受光装置１４に入射する光の熱をより一層カツト
できる。
また、受光装置は太陽電池等であつてもよく、
また受熱装置はヒートポンプの熱交換器等であつ
てもよい。
また受熱装置はヒートポンプの熱交換器等であつ
てもよい。
この考案の採光装置によれば、太陽光のうち可
視光線は集光装置で反射して受光装置で受光され
て利用され、赤外線は集光装置を透過して受熱装
置で受熱されて利用される。このように光と熱が
それぞれ有効に利用でき、しかも受光装置には赤
外線は入射しないので、受光装置が熱で損傷する
ことも防止できる。さらに、集光装置が光学多層
膜による選択反射鏡からなり、色収差が少なくな
るという効果が得られる。
視光線は集光装置で反射して受光装置で受光され
て利用され、赤外線は集光装置を透過して受熱装
置で受熱されて利用される。このように光と熱が
それぞれ有効に利用でき、しかも受光装置には赤
外線は入射しないので、受光装置が熱で損傷する
ことも防止できる。さらに、集光装置が光学多層
膜による選択反射鏡からなり、色収差が少なくな
るという効果が得られる。
第１図はこの考案の一実施例の断面図、第２図
はその太陽追尾型の採光装置の断面図、第３図は
その部分平面図、第４図はその制御装置の正面
図、第５図はその演算制御部の正面図、第６図は
そのブロツク図、第７図はその集光装置の波長と
透過率の関係を示すグラフである。 １０……集光装置、１２……受熱装置、１４…
…受光装置、Ａ……採光装置、Ｉ……赤外線、Ｌ
……太陽光、Ｖ……可視光線。
はその太陽追尾型の採光装置の断面図、第３図は
その部分平面図、第４図はその制御装置の正面
図、第５図はその演算制御部の正面図、第６図は
そのブロツク図、第７図はその集光装置の波長と
透過率の関係を示すグラフである。 １０……集光装置、１２……受熱装置、１４…
…受光装置、Ａ……採光装置、Ｉ……赤外線、Ｌ
……太陽光、Ｖ……可視光線。
Claims (1)
- 前面が凹曲面で形成され赤外線は透過し可視光
線は集光状態に反射する光学多層膜による選択反
射鏡からなる集光装置と、この集光装置の背後に
設けられ前記集光装置を透過した赤外線の熱を受
ける受熱装置と、前記集光装置で反射した可視光
線を受光する受光装置とを備えた採光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985197573U JPH0142885Y2 (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985197573U JPH0142885Y2 (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62112805U JPS62112805U (ja) | 1987-07-18 |
| JPH0142885Y2 true JPH0142885Y2 (ja) | 1989-12-14 |
Family
ID=31157438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1985197573U Expired JPH0142885Y2 (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0142885Y2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014509434A (ja) * | 2010-11-27 | 2014-04-17 | ヨーク エアコンディショニング コーポレイション | 太陽光集光構造と多重集光方法及び太陽光伝送装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5448975B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2014-03-19 | 古河電気工業株式会社 | 自発光式道路鋲 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5553310A (en) * | 1978-10-16 | 1980-04-18 | Takashi Mori | Solar light condensing system |
| JPS584983A (ja) * | 1981-06-30 | 1983-01-12 | Takashi Mori | 集光及び発電兼用装置 |
-
1985
- 1985-12-23 JP JP1985197573U patent/JPH0142885Y2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014509434A (ja) * | 2010-11-27 | 2014-04-17 | ヨーク エアコンディショニング コーポレイション | 太陽光集光構造と多重集光方法及び太陽光伝送装置 |
| US10416361B2 (en) | 2010-11-27 | 2019-09-17 | Ki Ho Hong | Multiple sunlight collection structure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62112805U (ja) | 1987-07-18 |
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