JPH096436A

JPH096436A - 太陽光集光装置

Info

Publication number: JPH096436A
Application number: JP17668295A
Authority: JP
Inventors: Fujio Aramaki; 牧藤夫荒
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-06-20
Filing date: 1995-06-20
Publication date: 1997-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】光ファイバーの受光部の耐熱性が高い太陽光
集光装置を得る。【構成】太陽光を集光する集光レンズ１１と、集光し
た太陽光を受光する受光部材１２と、受光した太陽光を
目的の場所に導く光ファイバー１３とを有し、上記受光
部材１２を耐熱性ガラスで形成すると共に、その少なく
とも受光端に放熱用のフィン１８を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、太陽光を集光して他の
場所に導き照射する太陽光集光装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】日当たりの悪い場所の日照を改善した
り、ビル等の建物の内部を太陽光による自然な明るさに
保ったり、消毒や殺菌、植物の育成のような医学的、化
学的、生物学的な用途に太陽光を照射したりする場合の
ために、例えば特開昭６３−３１００１０号公報に開示
されているように、集光レンズで太陽光を集光し、それ
を光ファイバーで受光して目的の場所に導くようにした
太陽光集光装置は既に提案されている。ところが、この
種の太陽光集光装置においては、集光レンズで集光した
太陽光を光ファイバーで受光する場合、レンズの焦点に
おける温度が非常に高く、場合によっては１２００〜１
５００℃にも達することがあるため、その熱で光ファイ
バーの受光端が溶融し、集光装置が破損して機能しなく
なるという欠点があり、場合によっては発火の危険性す
らあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、光フ
ァイバーの受光部の耐熱性を高めた太陽光集光装置を得
ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の太陽光集光装置は、太陽光を集光する集光
レンズと、集光した太陽光を受光する受光部材と、受光
した太陽光を目的の場所に導く光ファイバーとを有し、
上記受光部材が耐熱性ガラスからなっていて、少なくと
も受光端に放熱用のフィンを備えていることを特徴とし
ている。本発明の具体的な構成態様によれば、上記受光
部材が金属製の外套内に挿入され、該外套に上記フィン
が形成されている。本発明においては、上記受光部材
が、光ファイバーと一体に形成されるか、又は、個別に
形成されて透明接着剤で相互に接着される。これらの受
光部材と光ファイバーとの境目の回りにも放熱用のフィ
ンを設けることが望ましい。本発明の具体的な構成態様
によれば、集光レンズと受光部材及び光ファイバーを保
持するボックス形をした多孔性のヘッドカバーを有して
いて、該ヘッドカバーの開放する前面に上記集光レンズ
が取り付けられると共に、該ヘッドカバーの内部に上記
受光部材が、中心軸線を集光レンズの光軸と一致させ且
つ受光面を集光レンズの焦点に一致させた状態で取り付
けられている。

【０００５】また、本発明の別の具体的な構成態様によ
れば、太陽光を集光する集光レンズと、集光した太陽光
を受光する耐熱性ガラスからなる受光部材と、該受光部
材と一体に接着されて、受光した太陽光を目的の場所に
導く光ファイバーと、これらの集光レンズと受光部材及
び光ファイバーを保持するボックス形をした多孔性のヘ
ッドカバーとを有し、該ヘッドカバーの開放する前面に
上記集光レンズが取り付けられ、該ヘッドカバーの内部
には、金属製の外套に挿入された上記受光部材が、中心
軸線を集光レンズの光軸に一致させ且つ受光面を集光レ
ンズの焦点に一致させた状態で取り付けられ、該受光部
材と光ファイバーとの接着部がヘッドカバーの外部に配
置されていて、該接着部の回りに、上記外套に連なる金
属製の取付部材が被設され、これらの外套及び取付部材
に放熱用のフィンが設けられている。

【０００６】

【作用】集光レンズで集光された太陽光は受光部材によ
り受光され、光ファイバーを通じて目的の場所に導かれ
る。このとき、上記受光部材が耐熱性ガラス素材で形成
されると共に、放熱用のフィンが設けられているため、
該受光部材の耐熱性とフィンによる冷却作用との相乗効
果によって、該受光部材及び光ファイバーが溶融したり
焼損したりするのが確実に防止され、集光装置の耐熱性
が高められる。また、上記受光部材及び外套を通じて高
い熱が光ファイバーに伝わることがないため、該光ファ
イバーが熱で溶融することもない。この場合、該受光部
材と光ファイバーとの境目にもフィンを設けることによ
り、光ファイバーの溶融やをより確実に防止することが
できる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら詳細に説明するに、図１に示す太陽光集光装置は、太
陽光を集光する集光ヘッド１と、該集光ヘッド１で集光
した太陽光を目的の場所に導く導光ケーブル２と、上記
集光ヘッド１の向きを太陽の動きに応じて自動的に方向
調整する追尾装置３（図４参照）のセンサ３１以外の構
成部品を内蔵した制御ボックス４と、折り畳み式の脚６
を備えた伸縮自在の支柱５とで構成されている。

【０００８】上記集光ヘッド１は、図２及び図３からも
分るように、パンチングメタル等の多孔板１０ａで側面
を囲まれたボックス形のヘッドカバー１０を有してお
り、該ヘッドカバー１０は、前面が広がった四角錐状を
していて、開放する前面に太陽光を集光するための上記
集光レンズ１１が取り付けられ、該ヘッドカバー１０の
後端部に、上記集光レンズ１１で集光した太陽光を受光
する透明な受光部材１２が、その中心軸線を集光レンズ
１１の光軸と一致させると共に、先端の受光面１２ａを
集光レンズ１１の焦点と一致させた状態に取り付けら
れ、該受光部材１２の後端面に、上記導光ケーブル２に
おける光ファイバー１３の先端面が透明な接着剤で一体
に接着されている。上記導光ケーブル２は、石英系ガラ
スファイバーや多成分系ガラスファイバー、あるいはプ
ラスチックファイバー等からなる可撓性の上記光ファイ
バー１３を、可撓性の外皮１４で被覆したものである。

【０００９】一方、上記受光部材１２は、石英系ガラス
のような耐熱性の高いガラス素材からなるもので、実施
例では一本のガラス棒で構成されているが、細い多数の
ガラスファイバーを所望の太さに束ねたものであっても
良い。この受光部材１２は、アルミニウムや銅のような
伝熱性の良好な金属からなる外套１７内に全体が密に挿
入され、該外套１７に、それと同様の伝熱性金属からな
る放熱のためのフィン１８が複数設けられている。この
フィン１８は、図示の例では受光部材１２の先端部（受
光面）に近い位置だけに局部的に設けられているが、外
套全体に設けても良い。

【００１０】上記外套１７の後端部には、該外套１７及
び導光ケーブル２をヘッドカバー１０に取り付けるため
の筒状の取付部材２０が一体に結合されている。この取
付部材２０は、上記外套１７と同様にアルミニウムや銅
のような伝熱性の良好な金属からなるもので、放熱用の
フィン２１を有し、その先端部をヘッドカバー１０の後
端壁の取付孔２２内に挿入してナット２３で締め付ける
ことにより、該ヘッドカバー１０の外部において上記受
光部材１２と光ファイバー１３との接着部１５の回りを
覆うように取り付けられている。そしてこの取付部材２
０には、上記導光ケーブル２を固定するための固定金具
２４が螺着され、該固定金具２４の側面の固定螺子２５
を締め込んで導光ケーブル２に係止させることにより、
該導光ケーブル２が固定されている。

【００１１】また、上記追尾装置３は、図４に示すよう
に、集光ヘッド１の向きを縦方向及び横方向に変更可能
な２つのモータ３０ａ，３０ｂからなる駆動手段３０
と、直立する軸棒３２の回りに複数の受光素子３３ａ〜
３３ｄを等間隔で配設し、該軸棒３２がいずれの受光素
子上に影を落とすかによって太陽の位置を検出するセン
サ３１と、該センサ３１からの信号により上記駆動手段
３０を制御する制御回路３４とを有し、移動する太陽を
上記センサ３１により追跡して制御回路３４で上記駆動
手段３０を制御することにより、集光ヘッド１を常に太
陽と正対する向きに自動的に制御するもので、上記セン
サ３１が集光ヘッド１の前面の上縁中央部に取り付けら
れ、駆動手段３０と制御回路３４とが上記制御ボックス
４内に収容されている。このような追尾装置としては、
例えば特開昭６０−１１８０８号公報や特開平４−９８
３０３号公報等に記載されているように、既に種々のも
のが提案されており、本発明においてはこのような公知
の追尾装置を使用することができる。

【００１２】上記構成を有する太陽光集光装置におい
て、集光レンズ１１で集光された太陽光は受光部材１２
により受光され、導光ケーブル２を通じて目的の場所に
導かれる。このとき、上記受光部材１２の受光面１２ａ
には、集光により高温となった太陽光が投射されるが、
該受光部材１２が耐熱性ガラスで形成されると共に、放
熱用のフィン１８が熱を発散して該受光部材１２の温度
上昇を抑えるため、上記受光部材１２の耐熱性とフィン
１８による冷却作用との相乗効果によって、該受光部材
１２が溶融したり焼損するようなことはない。また、上
記ヘッドカバー１０が多孔板１０ａで形成されていて、
内外の通気が良好に行われるため、フィン１８から発散
された熱が内部にこもるようなこともない。

【００１３】また、上記フィン１８による冷却効果によ
って、高い熱が受光部材１２及び外套１７を通じて光フ
ァイバー１３に伝わることがなく、しかも、該受光部材
１２と光ファイバー１３との接着部１５がフィン２１を
備えた取付部材２０で覆われていて、この取付部材２０
においても冷却が行われるため、上記光ファイバー１３
が熱で溶融することもない。従って、該光ファイバー１
３として、石英系ガラスファイバーのように耐熱温度の
高いものだけでなく、プラスチックファイバーのような
比較的耐熱温度の低い（例えば２００℃以下）ものを使
用することができる。

【００１４】而してこのように、使用する光ファイバー
１３の耐熱温度が低い場合には、上記受光部材１２の長
さを長くして、光ファイバー１３との接着部１５をでき
るだけ受光面１２ａから遠い位置、できれば図示のよう
にヘッドカバー１０の外部に位置させておくことが望ま
しく、これにより、該光ファイバー１３の溶融をより確
実に防止することができる。なお、上記光ファイバー１
３が石英系ガラスファイバーのように耐熱温度の高いも
のである場合は、受光部材１２の長さを短くして、光フ
ァイバー１３との接着部１５をヘッドカバー１０の内部
に位置させることもできる。

【００１５】また、上記実施例では、受光部材１２と光
ファイバー１３とを個別に形成し、それらを透明接着剤
で一体に接着しているが、光ファイバー１３として石英
系ガラスファイバーのように耐熱温度の高いものを使用
する場合には、受光部材１２と光ファイバー１３とを個
別に形成することなく、該光ファイバー１３の先端部を
そのまま受光部材１２として使用することもできる。但
し、この場合には、上記光ファイバー１３が一般に、コ
アの回りをフッ素樹脂等でコーティングしてなる多数の
細線を１つに束ねたものであるため、これをそのまま受
光部材１２として使用すると、太陽熱で上記樹脂が燃え
るおそれがある。そこで、光ファイバー１３の先端の上
記樹脂を、受光部材として必要な長さ分について、太陽
等の熱で焼くか又は薬品で溶かす等の適宜方法で予め除
去し、樹脂が除去された部分の細線を１つに束ねること
によって上記受光部材１２を形成することが望ましい。

【００１６】

【発明の効果】このように本発明によれば、集光レンズ
で集光した太陽光を耐熱性ガラスからなる受光部材で受
光し、それを光ファイバーを通じて目的の場所に導くよ
うにすると共に、上記受光部材に放熱用のフィンを設け
て熱を発散させるようにしたので、上記受光部材の耐熱
性とフィンによる冷却作用との相乗効果によって、該受
光部材及び光ファイバーが溶融するのを確実に防止し、
集光装置の耐熱性を高めることができる。また、上記受
光部材と光ファイバーとの接着部にも同様のフィンを設
けることにより、該光ファイバーの溶融をより確実に防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の集光装置の一実施例を示す斜視図であ
る。

【図２】図１の要部拡大断面図である。

【図３】図２の要部拡大図である。

【図４】制御装置の結線図である。

【符合の説明】

１０ヘッドカバー１１集光レンズ１２受光部材１２ａ受光面１３光ファイバー１５接着部１７外套１８フィン２０取付部材２１フィン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】太陽光を集光する集光レンズと、集光した
太陽光を受光する受光部材と、受光した太陽光を目的の
場所に導く光ファイバーとを有し、上記受光部材が耐熱性のガラス素材からなっていて、少
なくとも受光端に放熱用のフィンを備えていることを特
徴とする太陽光集光装置。
【請求項２】請求項１に記載の太陽光集光装置におい
て、上記受光部材が金属製の外套内に挿入され、該外套
に上記フィンが設けられているもの。
【請求項３】請求項１又は２に記載の太陽光集光装置に
おいて、光ファイバーの先端部分の樹脂コーティングを
除去し、該先端部分を受光部材としたもの。
【請求項４】請求項１又は２に記載の太陽光集光装置に
おいて、上記受光部材が光ファイバーとは個別に形成さ
れ、これらの受光部材と光ファイバーとが透明接着剤で
相互に接着されているもの。
【請求項５】請求項３又は４に記載の太陽光集光装置に
おいて、上記受光部材と光ファイバーとの境目の回りに
も放熱用のフィンが設けられているもの。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載の太陽光
集光装置において、該太陽光集光装置が、集光レンズと
受光部材及び光ファイバーを保持するボックス形をした
多孔性のヘッドカバーを有していて、該ヘッドカバーの
開放する前面に上記集光レンズが取り付けられると共
に、該ヘッドカバーの内部に上記受光部材が、中心軸線
を集光レンズの光軸に一致させ且つ受光面を集光レンズ
の焦点に一致させた状態で取り付けられているもの。
【請求項７】太陽光を集光する集光レンズと、集光した
太陽光を受光する耐熱性のガラス素材からなる受光部材
と、該受光部材と一体に接着されて、受光した太陽光を
目的の場所に導く光ファイバーと、これらの集光レンズ
と受光部材及び光ファイバーを保持するボックス形をし
た多孔性のヘッドカバーとを有し、上記ヘッドカバーの開放する前面に上記集光レンズが取
り付けられ、該ヘッドカバーの内部には、金属製の外套
に挿入された上記受光部材が、中心軸線を集光レンズの
光軸に一致させ且つ受光面を集光レンズの焦点に一致さ
せた状態で取り付けられ、該受光部材と光ファイバーと
の接着部がヘッドカバーの外部に配置されていて、該接
着部の回りに、上記外套に連なる金属製の取付部材が被
設され、これらの外套及び取付部材に放熱用のフィンが
設けられていることを特徴とする太陽光集光装置。