JPH0743535A - 太陽光集光伝送装置 - Google Patents
太陽光集光伝送装置Info
- Publication number
- JPH0743535A JPH0743535A JP20570893A JP20570893A JPH0743535A JP H0743535 A JPH0743535 A JP H0743535A JP 20570893 A JP20570893 A JP 20570893A JP 20570893 A JP20570893 A JP 20570893A JP H0743535 A JPH0743535 A JP H0743535A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sunlight
- optical fiber
- plastic
- light guide
- plastic optical
- 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.)
- Pending
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- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】集光レンズの大型化にともなって必要となって
いるコア径が大きくかつ可撓性の優れた光伝送路を有す
る太陽光集光伝送装置。 【構成】太陽光集光伝送装置１において、コアおよびク
ラッドともにプラスチックから成るプラスチックファイ
バ２を伝送路として用いる。
いるコア径が大きくかつ可撓性の優れた光伝送路を有す
る太陽光集光伝送装置。 【構成】太陽光集光伝送装置１において、コアおよびク
ラッドともにプラスチックから成るプラスチックファイ
バ２を伝送路として用いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は太陽光集光伝送装置に関
するものである。
するものである。
【０００２】
【従来の技術】太陽光集光伝送装置は太陽光を集光する
集光部と集光した太陽光を所定の場所に伝送する伝送部
と伝送した太陽光を照射する出射部とからなる。太陽光
集光部は凹ミラーあるいはレンズなどの光学系と、この
ミラーやレンズを常に太陽光に面するように制御する駆
動系からなる。伝送部は、管の内部を高効率反射面にし
て管内部を反射させて伝送する光ダクトや、光ファイバ
が用いられている。
集光部と集光した太陽光を所定の場所に伝送する伝送部
と伝送した太陽光を照射する出射部とからなる。太陽光
集光部は凹ミラーあるいはレンズなどの光学系と、この
ミラーやレンズを常に太陽光に面するように制御する駆
動系からなる。伝送部は、管の内部を高効率反射面にし
て管内部を反射させて伝送する光ダクトや、光ファイバ
が用いられている。
【０００３】光ダクトはミラーを箱状に組み立てたもの
や管の内部を鏡面にしたものが用いられている。ミラー
反射は１回反射するごとに光の吸収や散乱による光の損
失が起きるため伝送効率が悪く、長距離伝送には適さな
い。また、ダクトは大きな場所を必要とするため伝送す
る場所の制限を受ける。さらに一度敷設すると容易には
変更が困難であるという問題があった。
や管の内部を鏡面にしたものが用いられている。ミラー
反射は１回反射するごとに光の吸収や散乱による光の損
失が起きるため伝送効率が悪く、長距離伝送には適さな
い。また、ダクトは大きな場所を必要とするため伝送す
る場所の制限を受ける。さらに一度敷設すると容易には
変更が困難であるという問題があった。
【０００４】一方、光ファイバを伝送路に用いた場合
は、伝送効率が良く、施設の場所も小さいため任意の場
所に配線でき、配線の変更も容易であるため、広く用い
られている。太陽光集光伝送装置に用いられている光フ
ァイバは、集光した太陽光を効率良く取り込む必要があ
る。太陽は有限の大きさを有するため、集光した太陽像
は点にはならず、ある有限の大きさを持つ。集光した太
陽光の集光径（太陽像径）は集光するミラーまたはレン
ズの焦点距離で表される。その計算式を式（１）に示
す。
は、伝送効率が良く、施設の場所も小さいため任意の場
所に配線でき、配線の変更も容易であるため、広く用い
られている。太陽光集光伝送装置に用いられている光フ
ァイバは、集光した太陽光を効率良く取り込む必要があ
る。太陽は有限の大きさを有するため、集光した太陽像
は点にはならず、ある有限の大きさを持つ。集光した太
陽光の集光径（太陽像径）は集光するミラーまたはレン
ズの焦点距離で表される。その計算式を式（１）に示
す。
【０００５】ｄ＝０．００９３×ｆ・・・(1) ｆ：ミラーまたはレンズ焦点距離 ｄ：太陽像直径
【０００６】式（１）より焦点距離１５０ｍｍ、直径１
２０ｍｍのレンズを使用したときの太陽像直径は約１．
２ｍｍとなる。実際にはレンズ収差、レンズの成形誤差
などがあるため太陽像は計算値よりぼやけて約１．５ｍ
ｍとなる。この集光した太陽光を全て光ファイバに取り
込むためにはコア径１．５ｍｍ以上を有する光ファイバ
が必要となる。従来、光ファイバはガラスでできてお
り、光ファイバの強度、可撓性などの制限からコア径は
最大１ｍｍ程度が限界である。そのため、コアの大口径
化が可能で、可撓性に富み、曲げても断線しない光ファ
イバが要求されていた。
２０ｍｍのレンズを使用したときの太陽像直径は約１．
２ｍｍとなる。実際にはレンズ収差、レンズの成形誤差
などがあるため太陽像は計算値よりぼやけて約１．５ｍ
ｍとなる。この集光した太陽光を全て光ファイバに取り
込むためにはコア径１．５ｍｍ以上を有する光ファイバ
が必要となる。従来、光ファイバはガラスでできてお
り、光ファイバの強度、可撓性などの制限からコア径は
最大１ｍｍ程度が限界である。そのため、コアの大口径
化が可能で、可撓性に富み、曲げても断線しない光ファ
イバが要求されていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】太陽光集光伝送装置に
おいて集光した太陽像の直径は、集光レンズの大型化に
伴い大きくなる傾向にあり、現在使用しているガラスを
コアにした光ファイバでは可撓性が悪く、曲げると断線
する恐れがあり、使用できないという問題があった。
おいて集光した太陽像の直径は、集光レンズの大型化に
伴い大きくなる傾向にあり、現在使用しているガラスを
コアにした光ファイバでは可撓性が悪く、曲げると断線
する恐れがあり、使用できないという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決せんとするものであり、太陽光を集光し、集光した光
を所定の場所に伝送して照射する太陽光集光伝送装置に
おいて、コアおよびクラッドがプラスチックから成るプ
ラスチック光ファイバを伝送路に用いたことを特徴とす
る太陽光集光伝送装置を提供するものである。
決せんとするものであり、太陽光を集光し、集光した光
を所定の場所に伝送して照射する太陽光集光伝送装置に
おいて、コアおよびクラッドがプラスチックから成るプ
ラスチック光ファイバを伝送路に用いたことを特徴とす
る太陽光集光伝送装置を提供するものである。
【０００９】本発明において、コア径が大きく、可撓性
に富み、断線しないファイバを検討した結果、コアおよ
びクラッド共にプラスチックから成るプラスチック光フ
ァイバが最も適していることを見いだした。太陽光を全
て取り込むためには太陽像より大きなコア径を有する光
ファイバを使用することが不可欠であり、コア径が十分
大きく、可撓性に優れた光ファイバとしては、コアおよ
びクラッド共にプラスチックからなるプラスチック光フ
ァイバを使用することが最も良いとの結論に至った。図
１にプラスチック光ファイバを用いた太陽光集光システ
ムの概要を示す。
に富み、断線しないファイバを検討した結果、コアおよ
びクラッド共にプラスチックから成るプラスチック光フ
ァイバが最も適していることを見いだした。太陽光を全
て取り込むためには太陽像より大きなコア径を有する光
ファイバを使用することが不可欠であり、コア径が十分
大きく、可撓性に優れた光ファイバとしては、コアおよ
びクラッド共にプラスチックからなるプラスチック光フ
ァイバを使用することが最も良いとの結論に至った。図
１にプラスチック光ファイバを用いた太陽光集光システ
ムの概要を示す。
【００１０】プラスチック光ファイバを集光装置に用い
ると太陽光を光ファイバに取り込む効率が良いことを確
認したが、プラスチック光ファイバは耐熱性が悪いため
耐熱性の良いプラスチック光ファイバの開発が必要とな
った。現状耐熱性の悪いプラスチック光ファイバを用い
る場合には、さらに改良の必要があった。
ると太陽光を光ファイバに取り込む効率が良いことを確
認したが、プラスチック光ファイバは耐熱性が悪いため
耐熱性の良いプラスチック光ファイバの開発が必要とな
った。現状耐熱性の悪いプラスチック光ファイバを用い
る場合には、さらに改良の必要があった。
【００１１】現在使用されているプラスチック光ファイ
バは耐熱性が悪く、太陽光の集光部分の熱によって光フ
ァイバが劣化する恐れがある。直径１００ｍｍのレンズ
で太陽光を集光した場合、太陽光の結像径は約１．５ｍ
ｍになる。この結像位置にコア径２ｍｍのプラスチック
光ファイバを設置し、光ファイバ内に太陽光を導入す
る。太陽光照度が８００Ｗ／ｍ2 のとき、直径１．５ｍ
ｍの太陽像は約６Ｗという高密度エネルギーを持ち、不
透明物に照射した場合は数百度の高温になることを確認
している。
バは耐熱性が悪く、太陽光の集光部分の熱によって光フ
ァイバが劣化する恐れがある。直径１００ｍｍのレンズ
で太陽光を集光した場合、太陽光の結像径は約１．５ｍ
ｍになる。この結像位置にコア径２ｍｍのプラスチック
光ファイバを設置し、光ファイバ内に太陽光を導入す
る。太陽光照度が８００Ｗ／ｍ2 のとき、直径１．５ｍ
ｍの太陽像は約６Ｗという高密度エネルギーを持ち、不
透明物に照射した場合は数百度の高温になることを確認
している。
【００１２】光ファイバ内にこの光エネルギーが導入さ
れた場合、光ファイバは透明であり光を吸収しないので
特に問題はないが、実際にはレンズの歪や太陽光追尾の
不正確さにより全ての光が光ファイバに導入されず周囲
のコネクターフェルールを照射する。照射された光エネ
ルギーは熱に変換されフェルールが８０℃以上にも加熱
される。プラスチック光ファイバはフェルールの熱によ
り劣化を起こし、最悪の場合には溶けて燃焼することも
考えられる。そのため、安全対策として入射端の熱を光
ファイバに及ぼさないことが必要であった。
れた場合、光ファイバは透明であり光を吸収しないので
特に問題はないが、実際にはレンズの歪や太陽光追尾の
不正確さにより全ての光が光ファイバに導入されず周囲
のコネクターフェルールを照射する。照射された光エネ
ルギーは熱に変換されフェルールが８０℃以上にも加熱
される。プラスチック光ファイバはフェルールの熱によ
り劣化を起こし、最悪の場合には溶けて燃焼することも
考えられる。そのため、安全対策として入射端の熱を光
ファイバに及ぼさないことが必要であった。
【００１３】また、プラスチック光ファイバの入射端面
にゴミ、埃などの可燃物や不透明物（着色物）が付着し
た場合には、付着物が高密度太陽光を吸収して高温にな
り、可燃物は燃焼を起こすか、熱によりプラスチック光
ファイバが溶ける恐れがある。この入射端に付着する異
物の付着防止がもう一つの課題であった。
にゴミ、埃などの可燃物や不透明物（着色物）が付着し
た場合には、付着物が高密度太陽光を吸収して高温にな
り、可燃物は燃焼を起こすか、熱によりプラスチック光
ファイバが溶ける恐れがある。この入射端に付着する異
物の付着防止がもう一つの課題であった。
【００１４】検討の結果プラスチック光ファイバの入射
端に太陽光の導光路を接続して設け、太陽光をまず耐熱
性の導光路に入射させる方法がよいことを見いだした。
太陽光の熱は導光路により放散され、プラスチックファ
イバには太陽光が入射されるが熱は大幅に減少すること
ができる。導光路としては耐熱性に優れていれば特に限
定されないが、透過率が良くプラスチック光ファイバと
の接続効率の良いものが望ましい。例としては石英ガラ
スロッド、ガラスロッド、コア／クラッドを有するロッ
ド、光ファイバ、ガラスブロックなどが挙げられる。こ
の導光路により、プラスチック光ファイバに異物が付着
するのを防止できる効果もある。
端に太陽光の導光路を接続して設け、太陽光をまず耐熱
性の導光路に入射させる方法がよいことを見いだした。
太陽光の熱は導光路により放散され、プラスチックファ
イバには太陽光が入射されるが熱は大幅に減少すること
ができる。導光路としては耐熱性に優れていれば特に限
定されないが、透過率が良くプラスチック光ファイバと
の接続効率の良いものが望ましい。例としては石英ガラ
スロッド、ガラスロッド、コア／クラッドを有するロッ
ド、光ファイバ、ガラスブロックなどが挙げられる。こ
の導光路により、プラスチック光ファイバに異物が付着
するのを防止できる効果もある。
【００１５】
【作用】本発明のプラスチックファイバを用いた太陽光
集光伝送装置の略図を図１に示す。図１は集光レンズ６
からの集光像をプラスチック光ファイバ２に導入する様
子を示す。光ファイバ２はコネクターフェルール３内に
固定されている。太陽像の径より大きなコア径を有する
プラスチック光ファイバを使用しても、可撓性にとみ、
断線することはない。コア径が大きいため、太陽光を光
ファイバ２内に取り込む効率に優れている。太陽光は光
ファイバ２を束ねた光ケーブル４で伝送され、出射端５
より放射される。
集光伝送装置の略図を図１に示す。図１は集光レンズ６
からの集光像をプラスチック光ファイバ２に導入する様
子を示す。光ファイバ２はコネクターフェルール３内に
固定されている。太陽像の径より大きなコア径を有する
プラスチック光ファイバを使用しても、可撓性にとみ、
断線することはない。コア径が大きいため、太陽光を光
ファイバ２内に取り込む効率に優れている。太陽光は光
ファイバ２を束ねた光ケーブル４で伝送され、出射端５
より放射される。
【００１６】本発明のプラスチック光ファイバの入射端
に光導光路を設けたときの概略を図２、図３に示す。図
２は光導光路としてプラスチック光ファイバ２と同じコ
ア径を有するガラスコア光ファイバ８を用いた場合の概
略図である。図３は光導光路としてガラスロッド９を用
いた場合の概略図である。集光太陽光のうち、光ファイ
バに導入できなかった太陽光は周囲に吸収され熱に変換
されるが、耐熱性の導光路はその熱によって劣化するこ
となく、この導光路によって熱が放散され、プラスチッ
ク光ファイバに熱が及ばないので、火災やファイバが熱
で溶けるなどの心配が解消される。また、導光路がカバ
ーの役割を果たすため、プラスチック光ファイバの端面
にゴミ、埃などが付着する恐れが無くなった。
に光導光路を設けたときの概略を図２、図３に示す。図
２は光導光路としてプラスチック光ファイバ２と同じコ
ア径を有するガラスコア光ファイバ８を用いた場合の概
略図である。図３は光導光路としてガラスロッド９を用
いた場合の概略図である。集光太陽光のうち、光ファイ
バに導入できなかった太陽光は周囲に吸収され熱に変換
されるが、耐熱性の導光路はその熱によって劣化するこ
となく、この導光路によって熱が放散され、プラスチッ
ク光ファイバに熱が及ばないので、火災やファイバが熱
で溶けるなどの心配が解消される。また、導光路がカバ
ーの役割を果たすため、プラスチック光ファイバの端面
にゴミ、埃などが付着する恐れが無くなった。
【００１７】
【発明の効果】プラスチック光ファイバを集光装置に用
いることにより大口径の光ファイバが可能となり、太陽
光を効率良く光ファイバ内に取り込むことができるよう
になった。また、光ファイバとしてのコストが大幅に安
くなった。また、耐熱性の導光路を設置することによ
り、プラスチックファイバを使用するにあたって安全性
が増し、信頼性が大幅に向上した。
いることにより大口径の光ファイバが可能となり、太陽
光を効率良く光ファイバ内に取り込むことができるよう
になった。また、光ファイバとしてのコストが大幅に安
くなった。また、耐熱性の導光路を設置することによ
り、プラスチックファイバを使用するにあたって安全性
が増し、信頼性が大幅に向上した。
【図１】本発明の実施例の説明図
【図２】導光路としてガラスコア光ファイバを用いた実
施例の説明図
施例の説明図
【図３】導光路としてガラスロッドを用いた実施例の説
明図
明図
１：太陽光集光伝送装置 ２：プラスチック光ファイバ ３：コネクターフェルール ４：光ケーブル ５：出射端 ６：集光レンズ ８：ガラスコア光ファイバ ９：ガラスロッド
Claims (3)
- 【請求項１】太陽光を集光し、集光した光を所定の場所
に伝送して照射する太陽光集光伝送装置において、コア
およびクラッドがプラスチックから成るプラスチック光
ファイバを伝送路に用いたことを特徴とする太陽光集光
伝送装置。 - 【請求項２】前記太陽光集光伝送装置において、プラス
チック光ファイバの太陽光入射部に耐熱性の導光路を設
けたことを特徴とする請求項１記載の太陽光集光伝送装
置。 - 【請求項３】前記耐熱性の導光路としてガラスロッド、
またはコアがガラスから成る光ファイバを用いたことを
特徴とする請求項２記載の太陽光集光伝送装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20570893A JPH0743535A (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 太陽光集光伝送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20570893A JPH0743535A (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 太陽光集光伝送装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0743535A true JPH0743535A (ja) | 1995-02-14 |
Family
ID=16511390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20570893A Pending JPH0743535A (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 太陽光集光伝送装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0743535A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008143586A1 (en) * | 2007-05-22 | 2008-11-27 | Parans Solar Lighting Ab | Apparatus for collection and transmission of light |
| JP2015153681A (ja) * | 2014-02-18 | 2015-08-24 | ユーヴィックス株式会社 | 太陽光照明装置 |
| JP2016139098A (ja) * | 2015-01-29 | 2016-08-04 | 京セラ株式会社 | フェルール付き光ファイバおよび導光装置 |
| CN113719806A (zh) * | 2021-07-28 | 2021-11-30 | 湖北文理学院 | 一种电能聚光光泵 |
-
1993
- 1993-07-28 JP JP20570893A patent/JPH0743535A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008143586A1 (en) * | 2007-05-22 | 2008-11-27 | Parans Solar Lighting Ab | Apparatus for collection and transmission of light |
| JP2015153681A (ja) * | 2014-02-18 | 2015-08-24 | ユーヴィックス株式会社 | 太陽光照明装置 |
| JP2016139098A (ja) * | 2015-01-29 | 2016-08-04 | 京セラ株式会社 | フェルール付き光ファイバおよび導光装置 |
| CN113719806A (zh) * | 2021-07-28 | 2021-11-30 | 湖北文理学院 | 一种电能聚光光泵 |
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