JPH0547907U - Daylighting device - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価なプラスチックファイバを用いることに
より装置の価格を低減して、採光装置を一般の建物にも
容易に適用可能にする。 【構成】 太陽光を受けてこれを凝集するレンズ５と、
レンズ５で凝集された太陽光のうち遠赤外線波長域の熱
線成分を除去する熱線吸収フィルタ６と、凝集された太
陽光のうち近赤外線波長域の熱線成分を除去する熱線反
射フィルタ７と、熱線吸収フィルタ６および熱線反射フ
ィルタ７を通過した光を導光するプラスチックファイバ
４とによって構成される。 (57) [Abstract] [Purpose] The cost of the device is reduced by using an inexpensive plastic fiber, and the daylighting device can be easily applied to a general building. [Structure] A lens 5 that receives sunlight and condenses it,
A heat ray absorption filter 6 for removing heat ray components in the far infrared wavelength range of sunlight condensed by the lens 5, a heat ray reflection filter 7 for removing heat ray components in the near infrared wavelength range of condensed sunlight, and heat rays It is configured by a plastic fiber 4 that guides the light that has passed through the absorption filter 6 and the heat ray reflection filter 7.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

この考案は、太陽光をプラスチックファイバを通して地下の居室などに導入す るのに用いる採光装置に関する。 This invention relates to a daylighting device used to introduce sunlight into a basement room or the like through a plastic fiber.

【０００２】[0002]

【従来の技術】[Prior Art]

従来から、太陽光を追尾受光し、これをフレネルレンズにより凝集した後、石 英ファイバを通して任意の場所に導入する採光装置が広く提案されている。この 採光システムでは、例えば地下の居室や北側向きの居室などの太陽光が入らない 場所に、自然光を導入して、その居住空間に居る人々に自然のやすらぎを与え、 また、屋外の昼夜の区別や曇天，晴天の区別などの情報を与え、さらに、必要に 応じて、植物の栽培や医療に利用することができる。 BACKGROUND ART Conventionally, a daylighting device has been widely proposed in which sunlight is tracked and received, condensed by a Fresnel lens, and then introduced into an arbitrary place through an English fiber. In this daylighting system, natural light is introduced into places where sunlight does not enter, such as underground rooms and rooms facing north, to give people in the living space a natural peace of mind, and distinguish between outdoor day and night. Information such as whether it is cloudy or cloudy can be provided, and it can be used for plant cultivation and medical treatment if necessary.

【０００３】[0003]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

しかしながら、かかる従来の採光装置では、石英ファイバが非常に高価である ところから、一般の建物に容易に適用することができず、一方、石英ファイバの コストをできるだけ低く抑えるために、その断面積を小さくして、石英ファイバ の使用量を低減する方法が提案されているものの、フレネルレンズの焦点をその 石英ファイバの端面に正確に合わせるべく、太陽光自動追尾装置等を高精度に構 成かつ動作させることが必要になるという問題点があった。 However, such a conventional daylighting device cannot be easily applied to a general building because the quartz fiber is very expensive, and on the other hand, in order to keep the cost of the quartz fiber as low as possible, its cross-sectional area is reduced. Although a method has been proposed to reduce the amount of silica fiber used by making it smaller, the automatic solar tracking device etc. is configured and operated with high accuracy in order to accurately focus the Fresnel lens on the end face of the quartz fiber. There was a problem that it was necessary to let them do it.

【０００４】 また、上記自動追尾により集光，凝集される光を導光すべくこれの焦点付近に 位置する石英ファイバの端部は高温になるため、加熱による各種の障害発生が予 測され、従って、比較的安価に得られるプラスチックファイバでは耐熱性が石英 ファイバに比して低いため、これを用いることができないという問題点があった 。Further, since the end portion of the silica fiber located near the focal point of the light focused and condensed by the above-mentioned automatic tracking becomes high temperature, various troubles due to heating are predicted, Therefore, the plastic fiber, which can be obtained at a relatively low cost, has a lower heat resistance than the quartz fiber, so that there is a problem that it cannot be used.

【０００５】 この考案は上記のような従来の問題点に着目してなされたものであり、安価な プラスチックファイバを用いてファイバの断面積を大きくとることにより、追尾 精度の誤差を吸収して高能率で光を導入，導出できるとともに、加熱障害にも十 分に対処できる採光装置を提供することを目的とする。The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned conventional problems, and by using an inexpensive plastic fiber to increase the cross-sectional area of the fiber, an error in tracking accuracy is absorbed to improve the accuracy. It is an object of the present invention to provide a daylighting device that can efficiently introduce and guide light and can sufficiently cope with a heating failure.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

この考案にかかる採光装置は、上記目的を鑑みてなされたものであり、太陽光 を受けてこれを凝集するレンズと、該レンズで凝集された太陽光のうち遠赤外線 波長域の熱線成分を除去する熱線吸収フィルタと、上記凝集された太陽光のうち 近赤外線波長域の熱線成分を除去する熱線反射フィルタとを備え、プラスチック ファイバを通じて上記熱線吸収フィルタおよび熱線反射フィルタを通過した光を 導くようにしたものである。 The daylighting device according to the present invention has been made in view of the above object, and removes a lens that receives sunlight and agglomerates it, and a heat ray component in the far infrared wavelength region of the sunlight agglomerated by the lens. And a heat ray reflection filter that removes heat ray components in the near-infrared wavelength region of the condensed sunlight, and guides the light passing through the heat ray absorption filter and the heat ray reflection filter through a plastic fiber. It was done.

【０００７】 また、この考案にかかる採光装置には、上記プラスチックファイバ端面に、こ れに接触するように耐熱透光棒を取付けることが好ましい。Further, in the daylighting device according to the present invention, it is preferable to attach a heat-resistant translucent rod to the end face of the plastic fiber so as to come into contact with the end face.

【０００８】 ここで、耐熱透光棒は、上記熱線吸収フィルタおよび熱線反射フィルタを通過 した光をプラスチックファイバの端面まで透過するとともに、プラスチックファ イバより耐熱性に優れた、例えば石英等の材料で作成され、プラスチックファイ バの端面に生じた熱をこれの熱伝導によって空気中に放熱する。また、耐熱透光 棒の周囲に放熱フィンを設ければ、熱の放散がさらに容易になる。Here, the heat-resistant translucent rod is made of a material, such as quartz, which transmits the light passing through the heat-ray absorption filter and the heat-ray reflection filter to the end face of the plastic fiber and is more heat-resistant than the plastic fiber. The heat generated at the end face of the plastic fiber is radiated into the air by the heat conduction of this. Further, if heat radiation fins are provided around the heat-resistant translucent rod, heat can be more easily dissipated.

【０００９】[0009]

【作用】[Action]

この考案における熱線吸収フィルタおよび熱線反射フィルタはそれぞれ太陽光 の遠赤外線波長域および近赤外線波長域の熱線成分を除去し、これらの各熱線成 分がプラスチックファイバに導入されて、これが加熱するのを防止する。 The heat ray absorbing filter and heat ray reflecting filter in this invention remove the heat ray components of the far infrared wavelength region and near infrared wavelength region of sunlight, respectively, and introduce these heat ray components into the plastic fiber to heat them. To prevent.

【００１０】 また、プラスチックファイバの端面に耐熱透光棒を取付ければ、上記各フィル タを通過した可視光によりプラスチックファイバ端面に発生する熱を吸収し、こ れを空気中に放熱するため、プラスチックファイバ端面の上記加熱による品質劣 化を確実に防止する。Further, if a heat-resistant translucent rod is attached to the end face of the plastic fiber, the heat generated in the end face of the plastic fiber is absorbed by the visible light passing through each of the above filters, and this is radiated into the air. The deterioration of quality due to the above heating of the end surface of the plastic fiber is reliably prevented.

【００１１】[0011]

【実施例】【Example】

以下、この考案の一実施例を図について説明する。図１において、１は太陽光 追尾装置であり、これが太陽光の位置を内蔵のコンピュータにより計算し、この 計算結果に従って、季節や時間に関係なく、反射ミラー２から最大量の太陽光が 反射出力されるように回動制御する太陽光追尾装置、３は上記反射ミラー２に対 向配置されて、該反射ミラー２によって反射された太陽光を採光する採光装置で あり、この採光装置３には、採光した太陽光を任意の場所である地下の居室など に導光するプラスチックファイバ４が接続されている。このプラスチックファイ バ４は径が１ミリのものを２０００本程度結束し、端面を特殊加工したものであ る。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In Fig. 1, 1 is a solar tracking device, which calculates the position of sunlight by a built-in computer, and according to the calculation result, the maximum amount of sunlight is reflected from the reflection mirror 2 regardless of the season or time. The sun light tracking device 3 for controlling the rotation as described above is a daylighting device that is arranged facing the reflection mirror 2 and collects the sunlight reflected by the reflection mirror 2. A plastic fiber 4 for guiding the collected sunlight to an arbitrary place such as an underground room is connected. This plastic fiber 4 is made by binding about 2000 pieces of 1 mm in diameter and specially processing the end faces.

【００１２】 また、上記採光装置３は、図２に示すように、反射ミラー２からの反射光を凝 集するレンズとしての、例えば５００ミリ四方のフレネルレンズ５と、このフレ ネルレンズ５で集光された太陽光のうち、１０００ナノミリ（ｎｍ）以上の遠赤 外線波長成分を除去する例えば３００ミリ四方の熱線吸収フィルタ６と、この熱 線吸収フィルタ６を通過した太陽光のうち７８０〜１０００ｎｍの近赤外線波長 域の熱線成分を除去する例えば直径５０ミリの熱線反射フィルタ７と、この熱線 反射フィルタ７を通過した太陽光を平行光線にする例えば直径５０ミリの凸レン ズなどのレンズ系８と、先端面に石英棒９を接触するように取り付けたプラスチ ックファイバ４とから構成されている。１０は石英棒９の外周に一体に設けられ た複数枚のリング状の放熱フィンであり、これが熱伝導性の良好な金属板からな る。なお、レンズ系８から得られる平行光線は石英棒９の端面に損失少なく入射 するように、該レンズ系８と石英棒９とが配置されている。As shown in FIG. 2, the lighting device 3 has a Fresnel lens 5 of, for example, 500 mm square as a lens for condensing the reflected light from the reflection mirror 2, and the Fresnel lens 5 collects the light. For example, the heat ray absorption filter 6 of, for example, 300 mm square that removes far-infrared wavelength components of 1000 nm (nm) or more, and the sunlight of 780 to 1000 nm out of the sunlight that has passed through this heat ray absorption filter 6 A heat ray reflection filter 7 having a diameter of 50 mm for removing heat ray components in the near infrared wavelength region, and a lens system 8 such as a convex lens having a diameter of 50 mm for converting sunlight passing through the heat ray reflection filter 7 into parallel rays. , And a plastic fiber 4 attached to the tip end surface of the quartz rod 9 so as to be in contact therewith. Reference numeral 10 denotes a plurality of ring-shaped heat radiation fins integrally provided on the outer circumference of the quartz rod 9, and this is made of a metal plate having good thermal conductivity. The lens system 8 and the quartz rod 9 are arranged so that parallel rays obtained from the lens system 8 are incident on the end face of the quartz rod 9 with little loss.

【００１３】 次に動作について説明する。いま、太陽光追尾装置１を動作させると、これが 太陽光の位置を上記コンピュータにより算出し、この算出結果に従って、反射ミ ラー２を、この反射ミラー２が太陽光を最大量受けて反射する方向に回動制御す る。このため、この反射ミラー２からは、季節や時間に関係なく、上記集光装置 のフレネルレンズ５へ十分な量の太陽光を自動的に、しかも常時投射させること ができる。Next, the operation will be described. Now, when the sunlight tracking device 1 is operated, it calculates the position of sunlight by the computer and, according to the calculation result, the direction in which the reflection mirror 2 receives the maximum amount of sunlight and reflects it. Control the rotation. For this reason, a sufficient amount of sunlight can be automatically and constantly projected from the reflecting mirror 2 to the Fresnel lens 5 of the light condensing device regardless of the season or time.

【００１４】 一方、このように、フレネルレンズ５に入射した太陽光は、凝集されて熱線吸 収フィルタ６に達し、ここで遠赤外線波長域である１０００ｎｍ以上の熱線成分 が除去される。また、この熱線吸収フィルタ６を通過した太陽光は続いて熱線反 射フィルタ７に達し、ここで、近赤外線波長域である７８０〜１０００ｎｍの熱 線成分が除去される。なお、この熱線反射フィルタ７の特性として、カットする 成分の波長の１／３の波長域も必ず除去するため、長波長成分まで除去しようと すると、可視光成分（３８０〜７８０ｎｍ）も除去してしまうので、この熱線反 射フィルタ７では近赤外線のみを除去する。On the other hand, in this way, the sunlight that has entered the Fresnel lens 5 is condensed and reaches the heat ray absorption filter 6, where the heat ray component of 1000 nm or more in the far infrared wavelength region is removed. Further, the sunlight that has passed through the heat ray absorption filter 6 subsequently reaches the heat ray reflection filter 7, where the heat ray component in the wavelength range of 780 to 1000 nm in the near infrared wavelength region is removed. As a characteristic of the heat ray reflection filter 7, the wavelength region of 1/3 of the wavelength of the component to be cut is always removed. Therefore, if the long wavelength component is also removed, the visible light component (380 to 780 nm) is also removed. Therefore, the heat ray reflection filter 7 removes only the near infrared rays.

【００１５】 次に、上記熱線反射フィルタ７を通過した可視領域の太陽光はレンズ系８を通 過して石英棒９の先端面に平行に入射し、この石英棒９に接触するプラスチック ファイバ４にその平行光を伝達する。この場合において、プラスチックファイバ ４の耐熱温度は８０℃前後であり、このプラスチックファイバ４に上記可視光が 入射した場合に、その可視光が熱に変わり、プラスチックファイバ４はその先端 部で加熱される。しかし、この考案では、この端面に接触させてある石英棒９は 、そのプラスチックファイバ４の温度を熱伝導により吸収し、この吸収した熱を 放熱フィン１０を通じて空気中へ放熱させる。このため、プラスチックファイバ ４の可視光による温度上昇を防止でき、耐熱温度の低いプラスチックファイバ４ を用いても、最大量の可視領域の太陽光を、効率的かつ確実に、地下の居室など 太陽光が入射しない空間へ供給することができる。Next, the sunlight in the visible region that has passed through the heat ray reflection filter 7 passes through the lens system 8 and is incident parallel to the tip surface of the quartz rod 9, and the plastic fiber 4 that contacts the quartz rod 9 The parallel light is transmitted to. In this case, the heat resistant temperature of the plastic fiber 4 is around 80 ° C. When the above-mentioned visible light enters the plastic fiber 4, the visible light is converted into heat, and the plastic fiber 4 is heated at its tip. . However, in this invention, the quartz rod 9 in contact with this end face absorbs the temperature of the plastic fiber 4 by heat conduction, and dissipates the absorbed heat into the air through the heat radiation fin 10. For this reason, the temperature rise of the plastic fiber 4 due to visible light can be prevented, and even if the plastic fiber 4 having a low heat resistant temperature is used, the maximum amount of sunlight in the visible region can be efficiently and surely applied to the sunlight in an underground room or the like. Can be supplied to a space in which no light enters.

【００１６】 また、このプラスチックファイバ４は石英ファイバのコストの１／１０と安価 であるため、ファイバの断面積を大きくすることができ、従って、太陽光追尾装 置１の追尾精度が若干の誤差を含んで劣化するようなことがあっても、太陽光の 伝達の目的を十分に果たすことができる。Further, since the plastic fiber 4 is inexpensive, which is 1/10 of the cost of the quartz fiber, it is possible to increase the cross-sectional area of the fiber. Therefore, the tracking accuracy of the solar light tracking device 1 has a slight error. Even if it deteriorates due to the inclusion of light, it can sufficiently fulfill the purpose of transmitting sunlight.

【００１７】 図３は太陽光の各波長域における放射強度を示す特性図であり、かかる波長成 分を持った太陽光が熱線吸収フィルタ６を通過する際に、図４に示すように、１ ０００ｎｍ以上の波長域が取り除かれ、さらに、熱線反射フィルタ７を通過する 際に７８０〜１０００ｎｍの波長域が取り除かれ、可視域の波長成分のみが石英 棒９を通してプラスチックファイバ４に導入されることになる。つまり、このよ うなフィルタ６，４によって、ファイバの温度上昇の原因となる７００ｎｍ以上 の赤外線成分の殆どを除去することができるため、比較的熱に弱いが、安価なプ ラスチックファイバ４を用いることができ、しかも石英棒９による放熱処理もな されるため、プラスチックファイバ４の熱劣化の心配がなくなる。従って、太陽 光採光システムの建築物への適用が容易になる。FIG. 3 is a characteristic diagram showing the radiation intensity of sunlight in each wavelength region. When sunlight having such a wavelength component passes through the heat ray absorption filter 6, as shown in FIG. The wavelength range of 000 nm or more is removed, the wavelength range of 780 to 1000 nm is removed when passing through the heat ray reflection filter 7, and only the visible wavelength component is introduced into the plastic fiber 4 through the quartz rod 9. Become. In other words, since such filters 6 and 4 can remove most of the infrared component of 700 nm or more that causes the temperature rise of the fiber, use the plastic fiber 4 which is relatively weak to heat but inexpensive. Moreover, since the heat treatment is performed by the quartz rod 9, there is no fear of heat deterioration of the plastic fiber 4. Therefore, the solar lighting system can be easily applied to buildings.

【００１８】[0018]

【考案の効果】[Effect of the device]

以上のように、この考案の採光装置は、太陽光を受けてこれを凝集するレンズ と、該レンズで凝集された太陽光のうち遠赤外線波長域の熱線成分を除去する熱 線吸収フィルタと、上記凝集された太陽光のうち近赤外線波長域の熱線成分を除 去する熱線反射フィルタとを備えて、プラスチックファイバを通じて上記熱線吸 収フィルタおよび熱線反射フィルタを通過した光を導くように構成したので、安 価なプラスチックファイバを用いて、入射した太陽光のうち可視光を、その熱に よるプラスチックファイバの劣化を招かずに効率的かつ十分に、地下の居室など に導入することができるようになるほか、安価なプラスチックファイバの使用に よって、これの受光断面積の大形化を可能にし、従って、太陽光追記装置に若干 の追尾誤差が生じても、太陽光を最大限かつ容易にプラスチックファイバへ導入 させることができるものが得られる効果がある。 As described above, the daylighting device of the present invention includes a lens that receives sunlight and agglomerates it, a heat ray absorption filter that removes heat ray components in the far infrared wavelength region of the sunlight agglomerated by the lens, A heat ray reflection filter for removing heat ray components in the near-infrared wavelength region of the aggregated sunlight is provided, and the light passing through the heat ray absorption filter and the heat ray reflection filter is guided through a plastic fiber. By using inexpensive plastic fiber, it is possible to efficiently and sufficiently introduce visible light in incident sunlight into the underground living room without causing deterioration of the plastic fiber due to its heat. In addition, the use of an inexpensive plastic fiber makes it possible to increase the size of the light-receiving cross-section, and therefore some tracking error will occur in the solar light writing device. Even, the effect of which sunlight can be introduced into most and easily plastic fiber is obtained.

【００１９】 また、プラスチックファイバの端面に、これに接触するように耐熱透光棒を設 ければ、可視領域の光がプラスチックファイバ中で熱を発生するようなことがあ っても、これを効率的に大気へ放熱でき、従って、プラスチックファイバの熱劣 化を防止できるものが得られる効果がある。If a heat-resistant translucent rod is provided on the end face of the plastic fiber so as to make contact with it, even if light in the visible region may generate heat in the plastic fiber, There is an effect that it is possible to efficiently dissipate heat to the atmosphere, and thus to prevent heat deterioration of the plastic fiber.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】この考案の一実施例による採光装置の全体を示
す正面図である。FIG. 1 is a front view showing an entire daylighting device according to an embodiment of the present invention.

【図２】図１における採光装置の詳細を示す断面図であ
る。FIG. 2 is a cross-sectional view showing details of the daylighting device in FIG.

【図３】太陽光の波長スペクトラムを示す特性図であ
る。FIG. 3 is a characteristic diagram showing a wavelength spectrum of sunlight.

【図４】この考案によりプラスチックファイバに導入さ
れる光の波長スペクトラムを示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a wavelength spectrum of light introduced into a plastic fiber according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

５ レンズ ４ プラスチックファイバ ６ 熱線吸収フィルタ ７ 熱線反射フィルタ ９ 石英棒（耐熱透光棒） １０ 放熱フィン 5 Lens 4 Plastic Fiber 6 Heat Absorption Filter 7 Heat Reflection Filter 9 Quartz Rod (Heat-Resistant Light Transmitting Rod) 10 Radiating Fin

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項１】 太陽光を受けてこれを凝集するレンズ
と、該レンズで凝集された太陽光のうち遠赤外線波長域
の熱線成分を除去する熱線吸収フィルタと、上記凝集さ
れた太陽光のうち近赤外線波長域の熱線成分を除去する
熱線反射フィルタと、上記熱線吸収フィルタおよび熱線
反射フィルタを通過した光を導光するプラスチックファ
イバとを備えた採光装置。1. A lens that receives sunlight and condenses it, a heat ray absorption filter that removes heat ray components in the far-infrared wavelength region of the sunlight that is agglomerated by the lens, and among the agglomerated sunlight A daylighting device comprising: a heat ray reflection filter for removing a heat ray component in a near infrared wavelength range; and a plastic fiber for guiding light passing through the heat ray absorption filter and the heat ray reflection filter. 【請求項２】 上記プラスチックファイバ端面にはこれ
に接触するように、上記熱線吸収フィルタおよび熱線反
射フィルタを通過した光を透過するとともに、プラスチ
ックファイバより耐熱性に優れた耐熱透光棒をさらに備
えた請求項１に記載の採光装置。2. The end face of the plastic fiber is further provided with a heat-resistant translucent rod which is in contact with the end face of the plastic fiber and which transmits the light passing through the heat ray absorbing filter and the heat ray reflecting filter and has higher heat resistance than the plastic fiber. The daylighting device according to claim 1.