(57)【要約】【課題】何ら光の追尾手段等の付加的操作手段を用いることなく、高効率で壁や手摺下にも設置できる、太陽光集光装置を提供する。【解決手段】集光チューブ１０内に略同一形状の複数の単位集光チューブ１０内に並置させる。入射光ＳＬ４がガラス３０を通して単位集光チューブ１０ａに入射されるすべての光を外部に反射させない。集光チューブ１０内に形成された縦反射羽２１及び横反射羽２２からなる鏡面敷板の角度をできるだけ最初の反射で導光管入り口近くへ反射させる。そして、反射を繰り返す光もすべて導光管入り口近くに送られる。【選択図】　図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
手摺外面に照射される太陽光の直接照射光の略全てを集光し、集光した光を室内に送光することを特徴とする手摺外壁集光装置。
【請求項２】
太陽光の直接照射を受ける鏡面から反射される反射光の略全てが室内側に反射され、反射した光を室内に送光することを特徴とする手摺外壁集光装置。
【請求項３】
手摺外壁近傍に配置された太陽光の直接照射面を外壁と直交するように配置することを特徴とする手摺外壁集光装置。
【請求項４】
手摺外面がベランダであることを特徴とする請求項１又は２記載の手摺外壁集光装置。
【請求項５】
室内に送光するに当たって、集光した光の方向を略均一にすることを特徴とする請求項１〜３記載のいずれかの手摺外壁集光装置。
【請求項６】
室内に送光するに当たって、集光した光の内、特定波長の光成分をカットすることを特徴とする請求項１〜４記載のいずれかの手摺外壁集光装置。
【請求項７】
集光した光を室内照明用に用いることを特徴とする請求項１〜６記載のいずれかの手摺外壁集光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手摺外壁面を受光面とする手摺外壁集光装置に係り、更に詳しくは、ベランダ手摺下部の壁面等を受光面として利用する太陽光の集光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
先ず、本発明に関連する従来技術に係る太陽光の集光装置について、図１７により説明する。太陽光に向かって配置される集光チューブ１は、その内面に反射面（鏡面）２が形成されており、全体として錐形状となっており、その入り口部分（外面部）にはガラス３０が配置され、該ガラス３０を通して太陽の入射光ＳＬ４が入射される。そして、従来の装置によれば、入射光ＳＬ４の多くは、集光チューブ１の側面の、４面ある反射面２に反射して、図１７に示すように、反射を繰り返しながら次第に立ち上がるような反射角度になり、図面に示す位置ＴＰの地点で角度が９０°になり、それまでの経路を逆に辿り最後には外部に反射（ＳＬ５）されてしまうことから、効率の悪い装置となっている（図１７の例では説明を判り易くするため、反射面２とその対称側にある反射面２の２面間で反射を繰り返すものとした）。そこで、入射光ＳＬ４がすべて集光チューブ１の内部に向かって反射されて集光されることが効率上望ましいことは言うまでもない。
【０００３】
【発明が解決しょうとする課題】
そこで、本発明の課題は、集光装置において、集光チューブ１に対して入射する略全ての入射光を外部に反射させることなく有効に集光できるようにするものである。また、手摺の下の外壁等に簡易に取り付け易くするために薄型のパネル状にするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を講じた。即ち、
請求項１記載の手摺外壁集光装置は、手摺外面に照射される太陽光の直接照射光の略全てを集光し、該集光した光を室内に送光することを特徴とする。
請求項２記載の手摺外壁集光装置は、太陽光の直接照射を受ける鏡面から反射される反射光の略全てが室内側に反射され、反射した光を室内に送光することを特徴とする。この場合、鏡面体である仕切り板を図４〜７のように集光チューブ（１０）の入り口付近にいくつかの反射羽を並べて配置することにより、それを解決する。更に、分割送光された光を少ない反射回数で導光管（４１）へ送れば効率よく送光できる。
【０００５】
請求項３記載の手摺外壁集光装置は、手摺外壁近傍に配置された太陽光の直接照射面を外壁と直交するように配置することを特徴とする。
請求項４記載の手摺外壁集光装置は、請求項１又は２記載の手段において、手摺外面がベランダであることを特徴とする。
請求項５記載の手摺外壁集光装置は、請求項１〜３記載の手段において、　室内に送光するに当たって、集光した光の方向を略均一にすることを特徴とする。
【０００６】
請求項６記載の手摺外壁集光装置は、請求項１〜４記載のいずれかの手段において、室内に送光するに当たって、集光した光のうち、特定波長の光成分をカットすることを特徴とする。
請求項７記載の手摺外壁集光装置は、請求項１〜６記載のいずれかの手段において、集光した光を室内照明用に用いることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
【実施例１】
本発明の本実施形態を図面を用いて説明する。図面のうち、図１はシステムの全体図、図２は同実施例１の外観図、図３は（Ａ）（Ｂ）共、同実施例１の要部縦断面図、図４〜７は本発明に係る実施例１の説明図、図８は同実施例１の要部外観図、図８は同実施例１の照明装置の要部断面図である。
【０００８】
（集光チューブ１０）
本実施形態は、図４〜７に示すように、集光チューブ１０内に略同一形状の複数の単位集光チューブ１０ａを並置させることによって、入射光ＳＬ４がガラス３０を通して単位集光チューブ１０ａに入射されるすべての光を外部に反射させることなく、有効に活用できるようにしたものである。Ｚ軸方向（横方向）の反射についていえば、集光チューブ１０内に形成された縦反射羽２１，２１ａの鏡面体の仕切り板は、同心円に近い形態で並置され、最初に反射した光を導光管４１の入り口にあるＰ点方向に導くように湾曲させたものである。
即ち、図６で説明すれば、集光チューブ１０側面及び同チューブ内の縦反射羽２１，２１ａはＥ１範囲に差し込むあらゆる角度の光（図６の例では１５°〜６０°）が導光管４１の入り口付近にあるＰ点方向に向かうように湾曲されている。また、Ｅ２範囲に差し込む光については、縦反射羽２１の湾曲が逆方向になっているため、最初の反射でＰ点方向に向かうことはないが、縦反射羽２１と集光チューブ１０の側面間が、同心円に近い形態で並置されているので、光は反射を繰り返しながら奥へと進む。なお、鋭い角度（例えば１５°程度）から差し込む光は縦反射羽２１ａに一度反射した後、集光チューブ１０ａに取り込まれる。図６の例では反射した光がＰ点とは異なる方向へ進んでいるように見えるが、実際には図５のＲ部に反射した後、Ｙ軸方向（下方向）へ向かい、集光チューブ１０側面の反射面２０から、図５のＳ１，Ｓ２を経てＰ点付近に向かう。次に集光チューブ１０内のＹ軸方向（縦方向）の反射について説明する。図５のＰ点から、仮に光を発光させたと仮定したとき、そのＲ部に反射する光は全てＺ軸方向（水平方向）と平行になるようにＲ部を湾曲させている。また、図７に示すように、入射したあらゆる角度の太陽光は、横反射羽２２の最初の反射でＺ軸方向（水平方向）と平行になるように湾曲している。ただ、横反射羽２２の、平行方向に進まない部位に反射する光も一部あるが、横反射羽２２のカーブが緩やかなので、進むべき方向が大きく逸れることはない。以上、Ｙ軸方向（縦方向）の反射についてまとめると、入射したあらゆる角度の太陽光は、横反射羽２２の最初の反射でＺ軸方向（水平方向）へ進んだ後、図５のＲ部に反射し、全てＰ点付近に向かうことになる。
また、ガラス３０は必須の構成要件ではない。
【０００９】
具体的には、図２に示されるように、集光チューブ１０は、縦反射羽２１、２１ａ及び横反射羽２２が直角方向に交差する鏡面仕切り板で形成されたものであり、前面にガラス３０、後方に導光管４１が連結され、集光された光は手摺下装置の適宜場所に送られる。なお、集光チューブ１０の壁面の反射面２０は、上下左右の四面とは限らない。例えば、六面形状のハニカム形状等であっても良い。また、縦反射羽２１、横反射羽２２で形成される単位集光チューブ１０も上下左右の四面とは限らず、図１５に（１）〜（４）にその他の形態の一例としてあげた。
【００１０】
（具体例）
さらに具体的な構成について、図２、図３を用いて説明する。図２は建物のベランダの手摺５０を示しており、手摺５０の下部には、図３（Ａ）または（Ｂ）に示すように、多数の集光チューブ１０が蜂の巣状に並置されている。図３（Ａ）は、入射光ＳＬ４の角度が比較的低い高緯度の建物に適しており、一方、図３（Ｂ）は入射光ＳＬ４の角度が比較的高い低緯度に位置する建物に適している。これらの集光チューブ１０は、入射光ＳＬ４のすべてを無駄なく取り入れることができるから従来技術のように入射光ＳＬ４の方向に向かって集光チューブ１０の方向を追尾させる必要はなく、高効率の集光が実現される。
【００１１】
（集光した光の利用）
上記集光チューブ１０によって取り入れられた入射光ＳＬ４は、構造材５１内に配置されている導光管４１により建物の必要個所に送られる。
次に、図１１〜１４により、導光管４１により送られてきた光を照明光として利用する場合のシステムについて説明する。
【００１２】
導光管４１の端部は、建物内の断熱収納枠７５内に導かれる。そして、導光管４１の端部にはプリズム６０が配置され、入射光ＳＬ４（太陽光）の波長により必要な波長の光のみ選別され、不要な波長の光、例えば波長の短い紫外線、或いは波長の長い赤外線はカットされる。
【００１３】
（カット装置７０）
次に、カット装置７０について説明する。カット装置７０はプリズム６０の近傍に配置され、分光器としてのプリズム６０から出光する光をカット（遮蔽）するために、その上下にカット枠７１を配置するとともに、カット枠７１を、図５において上下に移動するためのカット枠移動装置７２が設けられている。
カット枠移動装置７２はカット枠７１を上下に移動させる。換言すれば、不要な波長の光を排除するためにカット枠７１を上下に移動させるもので、カット枠７１に固定された移動ラック７３と、該移動ラック７３に噛み合う移動ピニオン７４とからなる。
【００１４】
該移動ピニオン７４は、その回転軸が断熱収納枠７５の外側まで延接されて調整ねじ７６に連結されている。換言すれば、調整ねじ７６を回転操作することによってカット枠７１を移動させ、不要な波長の光を遮断することができるものである。カット枠７１内部にはイリジウム・錫の化合物などの熱線吸収剤が塗布されており、照射された熱線の全てをここで吸収する。
本実施例においては、下方に紫外線カットのためのカット枠７１が配置され、その上方には赤外線カットのためのカット枠７１が配置され、それぞれの調整ねじ７６を回転操作することにより、波長の選択が可能となっている。
【００１５】
（照明具８０）
次に照明具８０について図１４で説明する。
照明具８０は、例えば、玄関の天井に配置されており、導光管４１ｂから送光された光はその端部の照明具８０内に設置されている型板ガラス８１に照射される。この型板ガラス８１により乱反射した光が照明光となり玄関を照らすことになる。
この照明具８０は型板ガラス８１のほかに間接照明として用いても良く、その照明光の特性は照明具８０の構造により決定することができる。また、例えば、日焼けを防ぐためには紫外線カット光として用いることもできる。また、夏季においては、赤外線カットとして玄関に熱が発生しないようにすることも可能である。また、これらの波長の調節により観葉植物に対する照明を調整することも可能である。
なお、本照明具８０は、観葉植物ばかりでなく、農業用、例えば、花卉園芸・畜産用にも用いることができ、更には、健康機器にも使用が可能であり、浴室に使用すれば壁面などのカビ防止や洗濯物の乾燥室としても利用できる。
【００１６】
また、上記導光管４１は、種々の光ファイバー等からなる光ケーブルを採用できることはいうまでもない。さらに、本実施例の集光チューブ１０は手摺５０の下部に配置する実施例を示したが、図１６に示すように、建物の壁面あるいは屋根面に適用できることは言うまでもない。また、光の利用分野として単に照明ばかりでなく、熱、電気、生化学反応等へのエネルギー変換装置としても利用できる。また、本発明の集光チューブ１０は、建物ばかりでなく、プレート形状に形成して種々の太陽熱利用装置にも適用できる。
【００１７】
【実施例２】
次に、実施例２についての説明をする。図１は実施例２のシステム全体図、図９は同実施例２の合流器の説明図、図１０は同実施例２の整流器の説明図、図１１は同実施例２の分光器の説明図である。
実施例２は、集光チューブ１０から延出された導光管４１を合流器９０に集め、更に、集光した光を導光管４１を用いて整流器９１に搬送して水平方向に近い方向に整流し、更に、カット装置７０によって要求される波長の光を照明具８０において利用するものである。
【００１８】
（合流器９０）
このシステムに用いる上記合流器９０の詳細は図９に示されており、その合流器９０の流線形、複数の導光管４１から入光した光が一本の導光管４１を用いて送光されるようにしたもので、この装置によって、多くの光は導光管４１内を管に対して平行に近い波の形となって送られることになる。
【００１９】
（整流器９１）
また、その下流の整流器９１はその内部の反射板２３、２３ａとともに横断面積が暫次大となる紡錘形の曲線形状に形成され、導光管４１から送られてきた光を更に平行光とする内曲面が形成されている。この装置により送られてきた光は一層平行光となるとともに、次に配置されている単位導光管４１ａの集合体に送光される。
前記単位導光管４１ａの他端部は、図１４に示すように、プリズム６０の一側面に配置され、光はプリズム６０を通して分光され、かつ上下のカット枠７１により紫外線または／及び赤外線がカットされて導光管４１ｂにより照明具８０に送られる。
本実施例２によれば、多くの集光チューブ１０を一箇所に集めて合流器９０、整流器９１及びカット装置７０を用いて適切な光として複数箇所において照明具８０等に用いることができる。なお、単位導光管４１ａは、光ファイバー又は内部鏡面めっき管を用いることが望ましい。
【００２０】
【実施例３】
次に、実施例３についての説明をする。図１６は、実施例３の斜視図である。実施例３では、多くの集光チューブ１０を用いる装置であるが、その集光チューブ１０の一例として、図１６に示すように、手摺５０の外壁面すべてを集光面としたものである。この実施例３によれば、朝日から夕日まであらゆる時刻の太陽光を集め、屋内に送光することが可能となる。
以上、本発明の実施例を手摺５０の外壁面に設けた太陽熱の集光装置として，説明したが、建物の壁面や、屋根面、屋上面にも適用できることは言うまでもない。更に、本発明装置では、壁面等から外部への反射光がないから、該反射光に伴なう熱の発生も抑制できるから、照明電力の抑制が実現できることと相俟って、大都市部のヒートアイランド現象も抑制できるという副次的効果もある。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、何ら太陽光の追尾手段等の付加的操作手段を用いることなく、高効率で太陽光等を集光でき、しかも、集光した光を簡単な手段で有用な波長の光のみの利用が可能となった。また、本発明は、ほとんどメンテナンスを必要とせず、しかも、構造が簡単で薄型に形成し易く、配管も外部に露出しないことから、美観を損ねず、ベランダ内を狭くすることもない。また、追尾手段等の付加的操作手段を要するものに比べて、価格も２０％程度に抑制でき、価格競争力にも優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施例２のシステム全体図。
【図２】同実施例１の外観図。
【図３】（Ａ）（Ｂ）共、同実施例１の要部縦断面図。
【図４】本発明に係る実施例１の説明図（水平方向断面図）。
【図５】同発明に係る実施例１の説明図（垂直方向断面図）。
【図６】同発明に係る実施例１の説明図（水平方向反射図）。
【図７】同発明に係る実施例１の説明図（垂直方向反射図）。
【図８】同実施例１の要部外観図。
【図９】同実施例２の要部（合流器）説明図。
【図１０】同実施例２の要部（整流器）説明図。
【図１１】同実施例２の要部（カット装置）説明図。
【図１２】同実施例２の要部（カット装置）説明図。
【図１３】本発明に係る実施例３の斜視図。
【図１４】実施例１の照明装置の説明図。
【図１５】（１）〜（４）共に、本発明に係る実施例４の斜視図。
【図１６】本実施例を建物に適用した場合の概観図。
【図１７】従来技術に係る集光装置の説明図。
【符号の説明】
１・・・集光チューブ（従来）　　　２・・・反射面（鏡面）
１０　・・集光チューブ（実施例１）　１０ａ・・単位集光チューブ
２０・・集光チューブ側面反射面
２１・・縦反射羽　　２１ａ・・縦反射羽（平板）　　２２・・横反射羽
２３・・整流器内反射板（外）　　２３ａ・・整流器内反射板（内）
３０・・・外部ガラス
４１・・導光管　　　４１ａ・・単位導光管　　４１ｂ・・帯状導光管
５０・・手摺　　　　５１・・構造材　　　５２’・・手摺（実施例３）
６０・・プリズム　　　　　　７０・・カット装置
７１・・カット枠　　　　　　７２・・カット枠移動装置
７３・・移動ラック　　　　　７４・・移動ピニオン
７５・・断熱収納枠　　　　　７６・・調整ねじ
８０・・照明具　　　　　　　８１・・型板ガラス
９０・・合流器（実施例２）　９１・・整流器（実施例２）
ＳＬ４・・入射光　　　　　　ＳＬ５・・反射光
Ｓ１・・赤外線　　　　Ｓ２・・可視光線　　　　Ｓ３・・紫外線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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