太陽光集光伝送装置

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【発明の名称】	太陽光集光伝送装置
【発明者】	【氏名】坂田昌司
【要約】	【課題】太陽の光を別の場所に伝送する装置で、小型計量で価格も安く、一般家庭でも取り付け可能な装置で、いつも暗い部屋などの照明などにも利用すると明るく衛生的な光源として利用できる【解決手段】集光器に凹面鏡３を配し、反射した光を凸面鏡１で受け、再び反射させ集光した光を受光器で受け、安価なプラスチックファイバー５，７を使用して屋内の部屋など、暗い場所に伝送して光源として利用する。【解決手段】集光器に凹面鏡３を配し、反射した光を凸面鏡１で受け、再び反射させ集光した光を受光器で受け、安価なプラスチックファイバー５，７を使用して屋内の部屋など、暗い場所に伝送して光源として利用する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】集光部に凹面鏡を使用し、光の焦点部分に凸面鏡を配置する。凸面鏡は凹面鏡で集光した光の焦点を調整し、受光部に焦点を結ばせるための装置。
【請求項２】受光部は透明度の高いガラスを使用する。これは光伝送にプラスチックファイバーを使用するので、熱による溶解変形を防ぐためガラスを使用する。
【請求項３】プラスチックファイバーは細いものを多数束にして１本のコードにして使用する。これにより曲がりやすくなり、又細いプラスチックファイバーを多数束にすることにより断面積が大きくなり、大量の光を伝送することができる。
【請求項４】熱線フィルタを凹面鏡と凸面鏡の間に配置する。この部分に配置することにより光は往復するので、より熱線を吸収することができ、効果が大きくなる。
【請求項５】熱線フィルタは中央部に穴を開ける。これは集光した光は温度が高いので、熱線フィルタがその熱で劣化するのを防ぐためである。
【請求項６】集光器は太陽に自動的に追尾するようにマイクロコンピュータを使用し、光センサで太陽位置を検出し、正確に太陽を追尾する。
【請求項７】光センサで検出したデータを使い、マイクロコンピュータで日照のデータを作り、曇りの日も太陽方向に集光器を向けるようにした。これにより、薄曇りの日も集光できるようになる。
【請求項８】凹面鏡で集光した光は色収差があるため、焦点位置を変化させることにより光の色調が変わる。これにより伝送する光の色を調整することができる。
【請求項９】受光部に光シャッターを設置し、光を遮断させて光の伝送を停止させる。それにより光の開閉ができる。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽光を自動追尾する集光器で集光し、細いプラスチックファイバーを多数束にして１本のコードにし別の場所に伝送し、その光を利用するための伝送装置。
【０００２】
【従来の技術】今まで太陽光を明るさとして利用する方法は、屋内の天井に穴を開け天窓にするか、太陽電池を使用して、一度電気エネルギーに変換してから利用する方法があった。しかし天窓は光を利用する場所の天井が屋根の下でなければならないが、本装置は光ファイバーを使用しているため、遠方に伝送できる。また、太陽電池を使用する方法は太陽光を直接使用することはできない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の光学的集光のみの方法では集光器が大型になり、一般家庭では取りつけ工事などが難しく、また集光部の熱対策などは考慮されておらず、プラスチックファイバーなどは利用できなかった。また、空が曇った時などの追尾対策などもない。用途により色調を変えることもできず光の開閉器がないので暗くすることができなかった。
【０００４】本発明は集光部に凹面鏡や凸面鏡を使い、小型で効率よく集光できる。熱線フィルタを使用し、受光部の発熱を少なくした。また、受光部には熱耐性に優れるガラスを使用した。高温に弱いプラスチックファイバーは光の伝送のみに使用した。また、集光部はマイクロコンピュータを使用し、ソフト的に追尾させることにより雲が多い時でも太陽を追尾することができる。そして、光開閉器のシャッターを使用することにより伝送経路を遮断できるので、暗くすることができる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するために本発明は集光部に凹面鏡を使用し、太陽光を集め、反射させその焦点となる位置に凸面鏡を設置した。凹面鏡は光を集光させるが受光部は焦点距離の長い光が必要になるために凸面鏡を使用して解決した。
【０００６】受光部は位置を可変することにより受光した光の色調を変えられるようにした。これは凹面鏡の色収差を利用した方法で光の波長により焦点距離が違うことを利用して解決した。
【０００７】受光部には透明度の高いガラスを使用した。光を集光すると熱線も集光するので、直接プラスチックファイバーに照射するとその熱で変形してしまう。これを防ぐためにガラスを使用することにより解決した。
【０００８】集光した太陽光はプラスチックファイバーを使用して伝送する。プラスチックファイバーは径が太いものから細いものまであるが、多数のファイバーを束にして使う必要がある。太いものを数本束にするよりも、細いものを数十本束にしたほうが曲がり易く工事する時に楽に曲がり取り扱いが良くなる。また、断面積が多くなり大量の光を伝送することができる。
【０００９】集光すると光の温度が高温になる。これをできるだけ温度を下げるため、熱線フィルタ用フィルムを使用する。このフィルタフィルムは凹面鏡と凸面鏡の間に配置すると光が往復するので、１枚配置しても２枚使用したと同じ効果がある。これによりこのフィルタのコストを安くすることができる。
【００１０】しかし、熱線フィルタは化学フィルムでできているため、高温では変形してしまうので、集光した光が通過する部分は穴を開ける。これにより熱線によるフィルムの変形は解消される。
【００１１】太陽の位置は時間と共に変わるため、集光部を太陽の方向に対し常に向くように制御する必要がある。そのためにマイクロコンピュータを使用し、高精度に制御した。これにより集光部の焦点を小さくすることができ、集光部を小型にできた。
【００１２】曇りの日、太陽の位置を確認するためのセンサが動作しないが、本発明は、今、動作している季節を日昇時間の変化をマイクロコンピュータで演算し、そのデータで制御することにより、薄曇りの時でも太陽光を集光できるようにした。
【００１３】本装置は光をプラスチックファイバーで伝送する方法のため、暗くする必要がある時は光伝送部にシャッターを配置し開閉することにより明暗できるようにした。
【００１４】
【発明の実施の形態】図中１は凸面鏡、３は凹面鏡です。光は１凸面鏡の方から来るが、３の凹面鏡で反射し集光する。焦点部分に凸面鏡が配置してあるので、３の凸面鏡で集光した光は１の凸面鏡で曲げられ反射し、焦点距離の長い光になり受光部に送られる。
【００１５】図中４は受光部で透明度の高いガラスでできている。この中に図中５のプラスチックファイバーが接続される。
【００１６】図中２は熱線フィルムで、これにより太陽光線の熱線の透過を防いでいる。光は太陽から３の凹面鏡に入る時１回通過して凹面鏡で反射。１の凸面鏡に送られる時にも通過するので１枚の熱線フィルムを往復使用できることになる。また、フィルタの中央部は穴を開けておく。この部分は集光した光を通すためのものである。
【００１７】図中４は矢印方向に動き、凸面鏡から送られた光の焦点を可変させる。
【００１８】図中５はプラスチックファイバーで細いファイバーを多数束にして、コード状にして使用する。
【００１９】図中６は光シャッターで光を通過させたり遮断させるが、これは光伝送部のどの部分に設置してもよい。
【００２０】図中９は太陽の位置を検出するための光センサで、筒の中に光半導体など数個で構成されている。
【００２１】図中８は集光部全体を動かす駆動装置で、光センサで得た情報を演算する部分と、駆動用モーターやギアなど機械部分から構成されている。
【００２２】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果がある。
【００２３】集光部に凹面鏡凸面鏡を使用しているので、光学レンズを使用し集光する装置よりも小型にできる。
【００２４】熱線フィルタを使用して、太陽光の熱が受光部に照射されるのを防ぐと共に、熱線フィルタを凹面鏡と、凸面鏡の間に配置することによって光が往復することにより１枚で２枚使用した効果を得ることができるので価格が安くなる。
【００２５】受光部に透明度の高いガラスを使用した後に、プラスチックファイバーを光伝送用に使用する。これにより受光部の温度上昇はガラス部分で受けるため伝送用プラスチックファイバーには伝わらない。
【００２６】光伝送は安価なプラスチックファイバーを使用し、また細いものを束にして使用する。それにより光伝送する装置をガラスファイバーなどを使用するよりも低価格にできる。
【００２７】光は電気のようにスイッチによる開閉はできない。用途により暗くする必要があるが、本装置は光シャッター設置しているので光の遮断ができる。
【００２８】本発明は集光部をできるだけ小型にするために太陽光をに対する追従を正確に行うためマイクロコンピュータを使用している。そのため、薄曇り時でも追従が可能になる。

【出願人】	【識別番号】５９２００４２２０【氏名又は名称】有限会社ユウ電子
【出願日】	平成１３年１月１２日（２００１．１．１２）
【代理人】
【公開番号】	特開２００２－２１６５１７（Ｐ２００２－２１６５１７Ａ）
【公開日】	平成１４年８月２日（２００２．８．２）
【出願番号】	特願２００１－４０９１５（Ｐ２００１－４０９１５）