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JPH01200209A - 太陽光収集装置 - Google Patents

太陽光収集装置

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Publication number
JPH01200209A
JPH01200209A JP63025328A JP2532888A JPH01200209A JP H01200209 A JPH01200209 A JP H01200209A JP 63025328 A JP63025328 A JP 63025328A JP 2532888 A JP2532888 A JP 2532888A JP H01200209 A JPH01200209 A JP H01200209A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
cable
numerical aperture
lens
coupling
Prior art date
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Pending
Application number
JP63025328A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Mori
敬 森
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Priority to ES8803411A priority patent/ES2011399A6/es
Priority to DK666288A priority patent/DK666288A/da
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/12—Light guides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/30—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses
    • F24S23/31—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses having discontinuous faces, e.g. Fresnel lenses
    • G—PHYSICS
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 枚農矩艷 本発明は、フレネルレンズによって集束した太陽光を効
果的に光導体ケーブル内に導入するようにした太陽光収
集装置に関する。
Ｕ−皮透 第２図及び第３図は、それぞれ従来の太陽光収集装置の
例を説明するための構成図で、図中、１は太陽光を集束
するためのレンズ、２は該レンズによって集束された太
陽光が導入される光導体ケーブルで、第２図は、レンズ
１の開口数（角）が大きい場合の例、第３図は、レンズ
１の開口数（角）が小さい場合の例を示している。
而して、第２図に示すように、レンズの開口角が大きい
場合は、レンズ１によって結像される太陽像が小さく、
従って、直径の小さな光導体を使用することができ、そ
の点では右利であるが、その反面、レンズ周辺部の立上
り角度θ、が大きく、従って、この部分での光の反射が
大きく、集束効率が悪く、また、光導体ケーブル（光フ
ァイバー）２に対する入射角Ｏ７が大きく、従って、光
導体ケーブルの受光端部での反射が大きく、光導体ケー
ブル２への導入効率が悪かった。また、レンズ１内に入
った光が該レンズの出光端１ａ側で反射されてレンズ内
に戻り、以降、該レンズ内を伝搬してしまい、入射した
太陽光を効率よく光導体ケーブルに導くことができなか
った。
一方、第３図に示すように、レンズの角口角が小さい場
合は、レンズ周辺部の立上り角度０１が小さく、従って
、この部分での反射が小さく、また、光導体ケーブル２
に対する入射角０４が小さく、従って、光導体ケーブル
受光端部での反射も小さく、収集効率のよいものである
が、その反面、レンズによって結像される太陽像が大き
く、従って、光導体ケーブルの直径を大きくしなければ
ならず、光導体ケーブルのコストが非常に高いものとな
る欠点があった。
更に、第４図は、第２図に示したごとき開口角の大きい
レンズをフレネルレンズにした時の要部を模式的に拡大
して示した図で１周知のように、フレネルレンズは、第
２図に示したごとき通常のレンズの曲面Ｃを有効に利用
して肉厚を薄くするとともに全体の重量を軽くしたもの
であり、第２図及び第３図に示したレンズに代って斯様
なフレネルレンズを使用すると、小型化、軽量化が可能
となり、特に、レンズを太陽の移動に追従させるような
場合、移動部が軽量化されて追従動作が速くなり好都合
である。而して、第２図に示したごとき角口角の大きい
レンズをフレネルレンズにする場合、原理的にはＡ、、
　Ａ、、　Ａ１・・・等に切断し、これらを平面上にＡ
、、Ａ、、Ａ、・・・を並べて形成し、レンズ而Ｓ１．
Ｓ２．Ｓ、・・・を利用するものであるが、この場合、
Ａ、、　Ａ２．　Ａ、・・・に切断する時、而Ｂ、、Ｂ
２．Ｂ、・・・を斜めにカットしなければならず、図に
おいて、Ｗ、、Ｗ、・・・に相当する部分の光を利用す
ることができず、非効率的であった。
目　　　　　的 本発明は、上述のごとき従来技術の欠点を解決するため
になされたもので、特に、光導体ケーブルに開口数の大
きなものを使用可能とし、しかも該光導体ケーブルの受
光端部における反射をなくして該先導体ケーブルへの光
の導入効率を高く維持し、かつ、前記光導体ケーブルの
直径を小さくすることを可能として光導体ケーブルのコ
ストダウンを図ったものである。
虜成 第１図は、本発明による太陽光収集装置の一実施例を説
明するための構成図で、図中、１は太陽光集束用のフレ
ネルレンズ、２は光導体ケーブル（光ファイバー）、３
は受光端３ａ側が広面積に、出光端３ｂ側が小面積に形
成された截頭円錐状の光導体よりなる光カップリングで
、本発明においては、集光レンズとしては、開口数の小
さい、換言すれば、周辺部の立上り角度のあまり大きく
ないフレネルレンズを使用するが、開口数の小さいフレ
ネルレンズ１は周辺部での立上りが小さく、従って、周
辺部で反射が少なく、また、第４図において説明した斜
めカットを小さくすることができ、従って、該フレネル
レンズレンズ１によって効率よく太陽光を集束すること
ができる。しかし、この開口数の小さいフレネルレンズ
１によって集束された太陽像は大きいので、このフレネ
ルレンズ１に集束された光をそのまま光導体ケーブル２
内に入れようとすると、該先導体ケーブルとして直径の
大きなものを使用しなければならず、非常にコスト高と
なる。
一方、光導体ケーブル２の直径を小さくしようとすれば
、レンズ１の開口角を大きくしてレンズ１の焦点像を小
さくしなければならないが、レンズ１の開口角を大きく
すると、前述のように、光導体ケーブル１の入射端面に
おける光の入射角が大きくなり、この入射端面における
反射ロスが大きくなる問題がある。そこで、本発明にお
いては、受光端３ａ側の面積が大きく、出光端３ｂ側の
面積の小さい光カップリング３を使用し、前述のごとき
、開口数の比較的小さなフレネルレンズ１によって集束
された比較的大きな像の太陽像を該光カップリング３の
広い面積３ａで受けて該光カツプリング３内に導入する
。斯様にして光カツプリング３内に導入された光は該光
カップリング３の周面３ｃで反射を繰り返しながら出光
端３ｂに向かって進むが、反射を繰り返すたびに開口角
が大きくなり、出光端３ｂにおける開口角は光導体ケー
ブル２の開口数に略等しくなっている。従って、光カッ
プリング３から放出される光は光導体２の中に導入する
ことができれば、該光導体２内を伝搬することができ最
も効率的である。しかし、前述のように、光導体ケーブ
ル２の開口数が大きいものである場合、この大きい開口
数を等しい入射角（角口角）をもった光を該先導体ケー
ブル２内に導入しようとしても、該光導体ケーブル２の
受光端面での反射ロスが大きく、効率よく光導体ケーブ
ル２内に光を導入することができない。然るに。
本発明においては、光カップリング３の出光端３ｂは光
導体ケーブル２の受光端面に対して光学のり等により一
体的に接着されており、従って、光導体ケーブル２の受
光端面における反射ロスを皆無にすることができる。
１果 以上の説明から明らかなように１本発明によると、開口
数の小さなフレネルレンズを使用することによって開口
数の大きなフレネルレンズを使用する場合に比して、レ
ンズ周辺部での反射ロスを少なくするとともに、フレネ
ルレンズを形成する時に必要とされる斜めカット分の面
積を小さくして効率よく光を集束することを可能にし、
また、受光面積の広い光カップリングを使用することに
よって、開口数の小さなフレネルレンズの使用を可能と
して該光カップリングの受光面での反射ロスを小さくし
、更には、該光カップリングを通すことによって、光の
開口角を大きくし、しかも、この間口角を光導体ケーブ
ルがとり得る最大の開口角まで大きくすることができ（
開口数の大きな光導体ケーブルの使用を可能とし、）、
従って、直径の小さい光導体ケーブルの使用を可能とし
て光導体ケーブルのコストを低減し、更には、光カップ
リングの出光端を光導体ケーブルの受光端とを光学のり
等を用いて一体的に接着することにより、該先導体ケー
ブルの受光端での反射ロスを略皆無にすることができる
。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による太陽光収集装置の一実施例を説
明するための構成図、第２図乃至第４図は、それぞれ従
来の太陽光収集装置の例を説明するための構成図である
。 １・・・フレネルレンズ、２・・・光導体、３・・・光
カップリング。 篤１図 Ｎ　２　図　　　　　　第　３　図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １、太陽光を集束するためのレンズと、截頭円錐状の光
    導体より成る光カップリングと、光導体ケーブルより成
    り、前記レンズによって集束された太陽光を前記截頭円
    錐状光カップリングの広面積端側に導入し、該截頭円錐
    状光カップリングの挟面積端側から放出される光を前記
    光導体ケーブルに導入するようにした太陽光収集装置に
    おいて、前記光導体ケーブルは該光導体ケーブルの光入
    射面における入射光の角度が該光導体ケーブルの開口数
    に等しいか又はそれ以上の時は反射ロスが大きい光導体
    ケーブルであり、前記レンズは前記光導体ケーブルの開
    口数よりも小さな開口数のフレネルレンズにて構成され
    、前記カップリングの出光端側の光の開口数は前記光導
    体ケーブルの開口数に等しく、該カップリングの出光端
    は前記光導体ケーブルの受光端に光学のりにて接着され
    ていることを特徴とする太陽光収集装置。
JP63025328A 1988-02-04 1988-02-04 太陽光収集装置 Pending JPH01200209A (ja)

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KR (1) KR910008485B1 (ja)
CN (1) CN1034813A (ja)
AU (1) AU2378588A (ja)
DE (1) DE3837741A1 (ja)
DK (1) DK666288A (ja)
ES (1) ES2011399A6 (ja)
FI (1) FI884842L (ja)
FR (1) FR2626966A1 (ja)
GB (1) GB2215483A (ja)
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