JPH0282209A - 光道変向集光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、太陽光のように、刻々変化する光源の照射
角を、一定角に捉える受光部をもつ構造の光通変向装置
、および、これを利用した集光の装置に関するもので、
主として、太初光を、他のエネルギーに変換することな
く、光として使用する目的で開発するものである。

従来、この種装置として、開示されているものでは、 （イ）太陽を追尾する集光レンズで集束、濃縮した陽光
を、光ファイバーケーブルで、所要の所へ伝送する、太
陽光エネルギー収集装置。（特公昭（ロ）太陽光を追尾
、又は、固定の、鏡面など反射体による反射光を、所要
の所へ導入する、採光方法。（特開昭５７−１８５６０
１） （ハ）鏡面反射板を、台形状に組合わせた集光装置、な
どがある。

以上のものは、 （イ）装置全体が、太陽追尾の構造のため、大型、複雑
で、コストも高い。

（ロ）伝送用に使用する光ファイバーは、その使用長さ
に比例して光の透過率が低下、光エネルギーの有効集束
が困難である。

（ハ）ファイバーは、現在、高価で、長い距離間の伝送
には、その必要量が多くなる。

（ニ）集光レンズを使用し、光エネルギーを、集束、濃
縮して装置に挿入する場合、発熱に伴うファイバー、お
よび、装置の、耐熱の問題が起る。

（ホ）レンズ、および、長い光ファイバーを通ってくる
光は、屈折により、太陽の自然色が変化する。

（ヘ）鏡面反射による光伝送は、全反射利用のものに比
べて、伝送ロスが大きい。

（ト）反射体利用の太陽光追尾装置は、採光受光面積が
比較的大きくなるため、追尾装置が大型、複雑になる。

この発明は、上記の欠点を除去するため、（イ）個々の
集光素子を太陽追尾の構造とし、各素子を同調連動させ
、装置全体の追尾構造を簡単にする。

（ロ）集光部の入射光光道を変向して、照射角を一定と
する集光素子として、全反射、鏡面反射利用の、可撓性
光導体ケーブルを使用、光道を変向し、空中直進により
光を伝送する。

以上により、効果的な太陽光等、光エネルギー光道変向
集光装置を提供するものである。

以下、これを図にもとづいて説明する。

第１図は、この発明の一実施例を示す正面図、第２図は
その側面図、３第図はＡ−Ａ線から見た平面図、第４図
は状態説明図である。

１は透明アクリル等の円筒パイプで、防塵のため両側端
が塞がれ、支持枠２，２に支承される支持軸３に回動可
能に取付けられ、太陽追尾の指令（図示されてない）を
受けて、太陽の高度に合はせてａ■ａの方向に回動する
。

４は光導体ケーブルで、（イ）、可撓性光学繊維、光フ
ァイバー、の素線、又は、バンドルなどあるいは、透明
液体を封入したケーブルで、全反射によって光の伝送を
行うもの。

（ロ）可撓性中空ケーブルの内面、又、内面にメッキ、
真空蒸着などを施した鏡面で、鏡面反射により、光を伝
送するもの。

でケーブルの一方端が入力端、他方が出力端を形成する
。

５は入力端保持部材で、４のケーブル入力端を規定方向
（第３図）に配列保持し、且つ、入力端軸心を回動させ
るもので本例では、アクリル板等の板片で、両端に支持
軸６を有し１の円筒パイプに両端が支承され、支持軸６
を中心に回動可能に取付けられている。

板片厚さの中央部に、光導体ケーブル４の入力端が挿入
、又は、接着などで固着されている。保持部材の板片列
の中央部に、軸７と、軸７に固定された案内板８が設け
てあり、軸７、案内板８は、太初追尾の指令を受けて、
図示のｂ■ｂの方向に回動する。これに伴ない保持部材
の板片列は、案内板８の動きに同調して回動、太陽光の
入射方向（東西方向）、対応して、ケーブル入力端が回
動する。

９．は出力端保持部材で、前記光導体ケーブル４の、出
力端を入力端列と直角方向の第３図に図示の位置に、配
列、保持する板片の列で、板片は、前記入力端保持部材
５と同様で、軸６ａは、円筒パイプに支承され、円筒パ
イプの図示位置に配接され、円筒パイプの支持軸３に支
承された案内板８ａの方向に、整列されている。円筒パ
イプが前記の如く、太陽の高度に合わせて、ａ■ａの方
向に回動すると、案内板８ａは、支持軸３に固定されて
いて、動かないため、案内板８ａの方向に板片列が倣っ
て向きを変え、結果として、最初の出力端の方向維持す
るように動く。（第４図）以上の如く、入力端、出力端
が相互に回動して、ケーブル入力端は太陽を追尾し、出
力端は、一定照射角を維持するように、関連して制御さ
れる。

本例は、複数個の光導体ケーブルの、出、入力端が、関
連制御されると同時に、ケーブル端が同調連動の構造の
ものであるが、単数ケーブルでは、ケーブル端の同調は
不要で、入、出力端が、制御される構造でよい。

又、本例は、出力端の出射方向を、選択限定しているが
、出射方向を任意に変える構造にしてもよい。

円筒パイプの出力端芝上部に、棒状凹レンズ１０を円筒
パイプに固定して設け、光を集束する。集光レンズは、
光導体ケーブル端に入射する太陽光の集束範囲を拡げる
もので、可視光以外に、紫外線、赤外線も含む自然光を
、廣範囲に集光する目的で使用する。

凸レンズで集光する場合は、レンズ曲面を、複合用弧と
し、集熱をさけ装置の発熱を防ぐ。

出力端の出射方向に合わせて、案内板８ａに固定した、
棒状凹レンズ１１を設け、出射光を拡散すると共に、入
射光の屈折に伴う自然光の色変化を押える。

以上の構造により、太陽追尾の指令で、入力端が、太陽
を追尾、入射した陽光は、光導体ケーブル内を、全反射
、又は、鏡面反射し、必要に応じてレンズ系を使用、光
束を集光、拡散させて、所定の方向に伝送される。

上記レンズ系は、レンズ曲面をもつ容器に、透明液体を
封入したものなどの、レンズ作用するものでもよい。又
、個々の光導体ケーブルの両端、又は、片側端に設ける
ことは任意である。

第５図乃至第８図は、光導体ケーブルの、一方端（本側
では複数個の出力端）の軸心の方向を、固定した場合の
実施例で、出力端保持部材９ａが、円筒パイプの支持軸
３ａに、固定されている他は、前記実施例（第１図乃至
第３図）の構造と同様のものである。

出力端保持部材９ａは、支持軸３ａに固定された平板で
、第７図に示す、複数個の貫通孔１２が設けてあり、ケ
ーブルの出力端は、貫通孔１２に、固着、又は、滑動可
能に、挿入されている。円筒パイプはａ′■ａ′の方向
に回動すると、ケーブル出力端の方向は動かないため、
ケーブルは、光伝送に必要な、曲率の範囲内で、各々撰
んで、光を伝送する。（第８図） 単数ケーブルの場合は、ケーブル出力端が同調、連動す
る必要のない構造のものでよいことは、前記実施側と同
様である。

この実施例のものは、出力端の出射方向を、所定の方向
に、装置全体を取付け、出射方向に対して、入力端のケ
ーブル軸心の方向を、関連制御する構造としたものであ
る。

この装置の構造、および、各部分の回動方式は、装置の
大きさ、ケーブルの使用本数、などから、本例以外、任
意のものが考えられるが、ケーブル一方端の軸心が、他
端ケーブル端の軸心に対して、鏡面運動するように、関
連制御される構造のものであればよい。

又、装置各部の回動の駆動源として、太陽光を光電変換
した、電気エネルギーを使用してもよい。

尚、この集光装置を、複数個順次設置すれば、任意の出
射方向が得られる。

第９図は、この発明の他の実施例で、前記実施例の光道
変向集光装置１３からの、出射光に対向して反射体１４
を設ける。反射体は、プリズム、又は、鏡面などから成
り、軸１５を中心にｃ■ｃの方向に回動可能に設けられ
る。

複数個の反射体を設ける場合は、反射光に対向して順次
反射体（１４）（１４′）を設け、反射光を中継する構
造のものである。

この例では、変向部からの出射光は、空中直進によって
反射面に達し反射され、反射体を適宜回動させて、所定
の方向に光を空中伝送する。光の空中直進は、伝送ロス
がなく、且つ、反射体を回動するだけで、容易に任意の
照射方向が得られる。

以上、詳細説明した如く、この発明は、（イ）変化する
陽光の照射角を、一定に捉える光道変向の方法として、
可撓性光導体ケーブルを使用、太陽光を追尾、集光の構
造が簡単である。

（ロ）ファイバーケーブルは光道変向の目的で使用する
もので、光伝送に必要な曲率を充す長さがあれば充分で
、光伝送用の場合に比べ伝送ロス、ケーブルの使用量も
少ない。

（ハ）光導体ケーブルの入力端軸心のみが、太陽追尾の
構造のため、装置全体の駆動が簡単で、軽量、安価に構
成できる。

（ニ）一定角の出射光を、空中直進でロスなく伝送、任
意の方向に反射、中継が容易である。

以上により、装置が軽量化され、建物の窓外にも容易に
取付けられ、効果的な太陽エネルギーの集収が可能で、
日照問題の解決にも役立つ。又、この発明は、太陽光以
外の光エネルギー集収装置としても使用可能で、温水器
、太陽電池などの集光装置とする、装置内の封入液体を
、温水として再利用する。

装置全体は、建物の庇としても使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は、各々、この発明の一実施例の正面
図、側断面図、Ａ−Ａ線より見た平面図、状態説明図、
第５図乃至第８図は、他の実施例の概略の正面図、側断
面図、Ａ−Ａ線から見た平面図、状態説明図、第９図は
、更に、他の実施例のための構成図である。 図中　１…円筒パイプ　２…支持枠 ３，３ａ…支持軸　４…光導体ケーブル５…入力端保持
部材　６，６ａ…支持軸７…軸　８，８ａ…案内板 ９，９ａ…出力端保持部材 １０…棒状凸レンズ １１…棒状凹レンズ　１２…貫通孔 １３…光道変向集光装置 １４，１４′…反射体 １５…軸

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光エネルギーを導入する可撓性光導体ケーブルの入
   力および出力の両端が、保持部材を介して、一方端のケ
   ーブル端軸心が、他方ケーブル端の軸心と、該軸心の直
   交軸の二方向に、自在に回動し、該光導体ケーブル端軸
   心を回動させる手段と、更に、前記光導体ケーブルの一
   方端が、光源追尾のための駆動手段を有し、前記ケーブ
   ル両端軸心の相互方向が、関連制御されていることを特
   徴とする光導変向集光装置。 ２、上記光導体ケーブルが複数個配設されており、ケー
   ブル端が同調する特許請求範囲第１項記載の光道変向集
   光装置。 ３、光エネルギーを導入する可撓性光導体ケーブルの入
   力および出力の両端が、保持部材を介して、一方端のケ
   ーブル端軸心が、他方ケーブル端の軸心と、該軸心の直
   交軸の二方向に、自在に回動し、該光導体ケーブル端軸
   心を回動させる手段と、更に、前記光導体ケーブルの一
   方端が、光源追尾のための手段を有し、前記ケーブル両
   端軸心相互の方向が、関連制御されており、且つ、光導
   体ケーブルの出力端軸心に対向して回動可能な反射体を
   設けて成る光道変向集光装置。 ４、複数個の反射体を反射光に対向して設けた特許請求
   範囲第３項記載の光道変向集光装置。 ５、光導体ケーブルは、一方端の軸心の方向が、固定し
   たものである特許請求範囲第１項乃至第７項のいずれか
   に記載の光道変向集光装置。 ６、光導体ケーブルは、両端の軸心の方向が、連動する
   特許請求範囲第１項乃至第４項記載の光道変向集光装置
   。 ７、光導体ケーブルは、全反射で光伝送する特許請求範
   囲第１項乃至第６項のいずれかに記載の光道変向集光装
   置。 ８、光導体ケーブルは、鏡面反射で光伝送する特許請求
   範囲第１項乃至第６項のいずれかに記載の光道変向集光
   装置。 ９　光エネルギーを、集束、拡散するレンズ系を、前記
   光導体ケーブル端の、片側、又は、両側に設けた特許請
   求範囲第１項乃至第８項のいずれかに記載の光道変向集
   光装置。 １０　光エネルギーを、集束、拡散するレンズ系を、複
   数個の前記光導体ケーブル端の、片側、又は、両側の、
   全面に亘り設けて成る特許請求範囲第１項乃至第８項の
   いずれかに記載の光道変向集光装置。 １１　上記レンズ曲面は、複合円弧である特許請求範囲
   第９項乃至第１０項のいずれかに記載の光道変向集光装
   置。 １２　上記レンズ系は、レンズ曲面をもつ容器に、封入
   した透明液体である特許請求範囲第９項乃至第１０項の
   いずれかに記載の光道変向集光装置。