JPH0359610A - 光分配装置 - Google Patents

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】 挟地光夏 本発明は、光分配装置、より詳細には、単一の光導体ケ
ーブルを通して伝送されてくる光を多数本の光導体ケー
ブルに時分割的に順次分配して伝送するための光分配装
置に係り、より具体的には、光合成物質、例えば、藻（
例えば、クロレラ、スピロリーナ等）、光合成細菌、及
びその他の人工的に合成される光合成物質（例えば、カ
ルス等）。

或いは、植物、きのこ等々を光合成するための光合成反
応用の光合成反応用光源を効果的に供給するための装置
に関する。

災来技亙 光合成反応装置の一例として、例えば、クロレラ培養装
置が提案されているが、クロレラを培養する場合、周知
のようにクロレラに光とｃＯ３を与えて光合成を行なわ
せている。而して、従来のクロレラに与えるようにして
いるが、光合成反応過程を詳細に検討した結果、工光合
成反応過程において必要とするのは瞬間（約１０μｓ）
であり、残りの期間（約２００μｓ）は光がなくても光
合成反応が進行し、この残りの期間はむしろ光がない方
が光合成が効果的に行なわれることが分った。

一方、クロレラを培養する場合、従来は、光合成反応槽
（例えばクロレラ培養槽）内に多数本の蛍光灯を配設し
、該蛍光灯間の間隙に光合成物質を過すようにしている
が、蛍光灯を使用すると装置が大型化し、また、消費電
力が大きく、更には、蛍光灯より発する熱の処理が大変
であった。このような問題が解消するために、本出願人
は、先に。

光導体ファイバーの先端に光ラジェータを配設し、該先
導体ファイバーに太陽光或いは人工光を集束した光を導
入し、前記光ラジェータより放射される光を光合成反応
光源として使用することについて種々提案した。このよ
うな光ラジェータを使用した光合成反応装置であっても
、装置を大型化しようとすれば、それだけ光ラジェータ
を多く或いは人工光集束装置をより大型化しなければな
らないことは明らかである。

上述のごとき問題点を解決するために、本出願人は、先
に、光合成反応物質に間欠的に光を供給するようにし、
もって、光合成反応をより効果的に行なわせるようにす
るとともに、所定容量の太陽光或いは人工光集束装置に
よってより大型の光合成反応装置の光源を鮪なえるよう
にした光分配装置について提案した。

第５図は、本出願人が先に提案した光合成反応用光源供
給装置の一例を説明するための要部構成図で、図中、１
０は図示しない太陽光或いは人工光集束レンズによって
集束、導入された光が伝送されてくる光導体ロンド又は
光導体パイプ又は光導体ケーブル、２０は透明体の回転
ロッドで、前記光導体１０の光放出端Ｐは該回転ロンド
の回転中心Ｑに対向して配設されている。また１回転ロ
ンド２０の回転中心Ｑには、前記光導体１０の光放出端
Ｐに対向して反射［２１が配設されており、光導体１よ
り回転ロッド２０に導入された光は該反射鏡２１によっ
て反射され、該回転ロンド２０の先端部Ｒに向って伝搬
され、該先端部において、該先端部に設けられた反射鏡
２２によって更に反射されて該回転ロッド２０より光放
出面Ｓを通して外部へ放出される６３０は回転ロンド２
０の光放出面Ｓに対向して配設された多数本の光導体ロ
ンドで、該多数本の光導体ロッド３０は、その受光端面
が回転ロンドの光放出面Ｓに対向して第６図に示すよう
に円環（■）状に配設されている。

従って、回転ロッド２０をモータ４０によって回転する
と、回転ロッド２０の光放出面Ｓと対向する光導体ロン
ド３０の受光面が該回転ロンド２０の回転に対応して順
次変わり、各先導体ロンド３０は、回転ロンド２０が上
回転する毎に１回瞬間的に光が供給される。光導体ロン
ド３０の先端部は光ラジェータを構成しており、該光ラ
ジェータが光合成反応槽内に所定の間隔をもって或いは
屋内の植物栽培圃、きのこ栽培圃等に広範囲に散在して
配設されている。なお、この光ラジェータについては、
本出願人において既に種々提案されているので、その詳
細は省酩するが、もし、必要であれば、特願昭５６−１
０９１０８号を参照されたい。

上述のように、上記光分配装置によると、光導体ＩＯを
通して伝送されてきた光は、回転ロッド２０を通して光
導体ロッド３０に該回転ロッド２０の回転に応じて順次
瞬間的に供給されるので２各光導体ロッドの先端部から
回転ロンドが１回転する毎に１回瞬間的に光が放射され
、光合成反応槽５０内の光合成物質には瞬間的例えば、
約１０μＳの開光が供給されて光合成反応が開始され、
回転ロンド２０が１回転して再度光が導入されるまでは
光が供給されず、その間に光合成反応が促進され、再度
光が導入された時に新たに光合成反応が開始され、以下
、同様にして光合成反応が効果的に継続される。而して
、光合成反応を行なわせるには、所定量以上の光量が必
要であるが、上記光分配装置によると、光放出面Ｓの面
積に対応する部分の小面積に対して光強度を大きくすれ
ばよいから、光導体１０に光を導入するための図示しな
い太陽光或いは人工光集束装置を小型化することができ
、しかも、前記光放出面Ｓから放出される光を時分割的
に多数本の光導体ロンド３０に供給するようにしている
ので、大容量の光合成反応槽に光を供給することができ
る。

しかし、上記光分配装置は、回転ロンド２０の製作が困
難で、コストが高く欠点があった。そのため、本出願人
は、先に上述のごとき光分配装置を更に改良して単一の
光導体ケーブルを通して伝送されてきた光をより簡単か
つ安価な手段によって多数本の光導体ケーブルに分配す
る光分配装置について提案した。

第７図は、本出願人が先に提案した光分配装置の他の例
を説明するための構成図で、図中、１０は図示しない端
部において太陽光又は人工光が導入され、導入された光
が伝送されてくる単一の第１の光導体ケーブル（第５図
に示した光導体ケーブル１０に相当）、３０は第２の光
導体ケーブル（第５図に示した光導体ケーブル３０に相
当）で。

該第２の光導体ケーブルは多数本の光導体ケーブルから
成り、受光端面３０ａが円環状に配設されている。４０
はモータ（第５図に示したモータ４０に相当）、６０は
該モータ４０によって回転されるアームで、該アーム６
０の先端部には、光カツプラ−６１及び光導体ケーブル
１０の先端部を支持する補助アーム６２が一体的に取り
付けられ、該補助アームに設けられたベアリング６３内
に光導体ケーブル１０の先端部が遊嵌されている。

６４は光導体ケーブル１０を支持するアームで、番・ 該支持アーム６４の先端部、好ましくはモータ４０の軸
線上に当る位置に球面ベアリング６５を有し、該球面ベ
アリング６５を緩通して第１の光導体ケーブル１０が挿
通されている。従って、図示状態において、モータ４０
を回転すると、アーム６０が回転し、光カツプラ−６１
及び該光カツプラ−６１に対向して配設された光導体ケ
ーブル１０の出光端が、多数本の光導体３０の受光端３
０ａによって形成された円環面に沿って移動し、前記従
来技術と同様にして、各光導体ケーブル３０に順次光を
分配し、供給する。而して、この例によると、光導体ケ
ーブル１０は球面ベアリング６５部を支点として回動す
るので、光導体ケーブル１０に無理な力が加わらず光導
体ケーブルを損傷するおそれが少ない、なお、図示例に
おいては、球面ベアリング６５を用いて光導体ケーブル
１ｏの回転中心を維持するようにしているが、球面ベア
リング６５を使用することなく、単に、光導体ケーブル
１０が緩挿される貫通孔を設けておいてもよいが、その
場合には、光導体ケーブル１０の外表面と貫通孔の内面
とのＦ！！擦等によって、光導体ケーブル１０の外表面
が多少損傷されるおそれがある。同様に、光導体ケーブ
ル１０の先端部においてもベアリング６３をなくして、
この部分に設けられた貫通孔に該光導体ケーブル１０の
先端部を遊嵌させるようにしてもよく、いずれにしても
、このようにすることによって、光導体ケーブル１０に
捩れを生じさせることなく光導体ケーブル１０の出光端
部を多数本の光導体ケーブル３０の受光端面３０ａによ
って形成される円環状面に沿って回転させることができ
る。

第８図及び第９図は、光導体ケーブル１０の出光端部と
、光カツプラ−１１と、光導体ケーブル３０との関係を
説明するための図で、第８図は。

光カツプラ−６１と光導体ケーブル３０の受光端面３０
ａとの関係を示す平面図、第９図（ａ）は、光導体ケー
ブル１０の出光端部と、光カツプラ−６１と、光導体ケ
ーブル３０の受光端部との関係を示す側面図、第９図（
ｂ）は、第９図（ａ）において光カツプラ−６１がない
場合を示す図で、第９図（ａ）に示すように、光導体ケ
ーブル１０から放出された光は、−旦、光カツプラ−６
１に導入され、該光カツプラ−６１の側壁で反射されて
光導体ケーブル３０内に導入されるようになっており、
しかも、この光カツプラ−６１と光導体ケーブル３０の
受光端面３０ａとの関係は、常に一定の関係を保ってい
る。つまり、光カツプラ−６丁の回転中心と光導体ケー
ブル３０の受光端３０ａによって形成される円環の中心
とが同心（０）となっており、環状面に対して光カツプ
ラ−６１が第８図に波線６１’にて示したような関係、
すなわち、円環の中心（０）に対する光カツプラ−６エ
の中心が、円環の中心（０）からずれて（○′）になる
ことはない、而して、光導体ケーブル１０より放出され
た光は、光カツプラ−６１内に導入され、該光カツプラ
−６１の側面等で反射され、その出光端６１ａの側では
略均−な光密度となって放出される。従って、各光導体
ケーブル３０には酩等しい光量の光が導入され、無策窓
にどの光導体ケーブル３０を選んでも略等し４＋。

い光を得ることができる。これに対して、もし、光カツ
プラ−６１が無いものとすれば、第９図（ｂ）に示すよ
うに、側方の光Ｌ０は光導体ケーブル３０に導入するこ
とができず、また、光導体ケーブル１０から放出される
光は、中心部はど強く、周辺部にいくに従って弱くなる
から１図示の場合、光導体ケーブル、３０□、３０．に
入る光量は、光導体ケーブル３０．に入る光量に比べて
少なく、従って、どの光導体３０を使用するかによって
光量が異なる。また、光導体ケーブルＩＯの出光端は、
捩れを避けるために、自由に回動できるようになってい
るが、光カツプラ−６１がない場合は、この捩れによる
影響を直接受け、光導体ケーブル３０内に導入される光
量が一定せず、特に、最適又は所定の光量を供給する必
要がある場合等において使用することができない。

しかしながら、上記光分配装置においては、光導体ケー
ブル３０の使い方は全く自由であり、該先導体ケーブル
の効果的な使用法については全く提案されておらず、該
装置の有効利用が図れないおそれがある。

特に、第１の光導体ケーブル１０が円環状部を１周する
間に、第２の光導体ケーブル３０には１回瞬間的に光が
供給され１次に光が供給されるまでの間にかなり長い時
間を要する。つまり、光合成の明反応時間に比して暗反
応時間が長すぎ、光の利用が効果的でない。また、暗反
応時間を短くするために１回転数を上げると、遠心力が
大きくなり機械的な強度を保つことが困難となり、実用
的でなくなる等の問題があった。

且−一煎 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
特に、多数本の光導体ケーブルに分配された光を効率よ
く利用することを目的としてなされたものである。

盪−一威 第１図は、本発明による光分配装置の一実施例を説明す
るための分解図で、図中、１０は第１の光導体ケーブル
、３０は第２の光導体ケーブル、４０はモータで、これ
らは、第５図乃至第９図において説明した光分配装置と
同様の作用をする。

すなわち、モータ４０によって、第１の光導体ケーブル
エ０の光放出端及び光カツプラ−６１が回転され、光カ
ツプラ−６Ｌの回転軌跡上に受光端が配設された多数本
の第２の光導体ケーブル３０内に導入される。而して、
本発明においては、第２の光導体ケーブル３０は、光カ
ツプラ−６１の出光端側の円周方向の長さに対応する領
域ごとの所定数のブロックに分割され（図示例の場合、
Ａ〜にの１１個）、各ブロックには、第２の光導体ケー
ブルが所定本数配設されており、図示例の場合、各ブロ
ックに対して１８本配設されているが、その倍数の３６
本或いは５４本でもよく、また、各ブロックが必ずしも
同数である必要はない。すなわち、第１図において、ブ
ロックＡには、３０Ａ１〜３０　Ａ、、の工８本の第２
の光導体ケーブルが、ブロックＢには３０Ｂ工〜３０Ｂ
、、の１８本の光導体ケーブルが、以下、同様にして、
第１１番目のブロックＫには３０に、〜３０　Ｋ１．の
１８本の光導体ケーブルが配設されている。７０は、ク
ロレラ等を培養する培養タンクで、このタンク７０は各
ブロックに配設される光導体の本数に等しい数のブロッ
ク（図示例の場合、７０□〜７０□、の１８個）に分割
されており、各ブロックには、以下に説明するようにし
て第２の光導体ケーブルを通して伝送されてまた光が供
給される。

すなわち、タンク７０ユには、例えば、ブロックＡから
１本、ブロックＢから１本、ブロックＣがら１本という
ように各ブロックから少なくとも１本の光導体ケーブル
が配設されている。更に解りやすく説明すると、７０□
の培養タンクには。

３０Ａ１．３０Ｂよ、３０Ｃよ・・・３０に工の１１本
の光導体ケーブルが、７０．の培養タンクには、３０Ａ
、、３０Ｂ、、３０Ｃ，・　３０に、（７）１１本の光
導体ケーブルが配設され、以下、同様にして、７０□８
の培養タンクには、３０Ａよ、、３０Ｂ□１・・３０　
Ｋ１．の１１本の光導体ケーブルが配設されている。従
って、光導体ケーブル１０及び光カツプラ−６１が前述
のようにして回転されると、該光カツプラ−６１が１回
転する毎に培養タンク７ｏｉには光導体ケーブル３０Ａ
１．３０Ｂ、・・・３０に工からの光が順次供給され、
培養タンク７０、には３ＱＡ、、３０Ｂ、・・・３０に
２からの光が順次供給され、以下、同様にして培養タン
ク７０１６には３０Ａ１□３０Ｂｚ１・・３０に１１１
からの光が順次供給される。すなわち、各培養タンク７
０□〜７０□、は光カップラーが１回転する間に１１回
光が点滅する。而して、光合成においては、周知のよう
に、明反応と暗反応とがあり、明反応はμ単位で、また
、暗反応はｍｓの単位で行なわれるが、本発明のように
、第２の光導体ケーブルを配設すると、各培養タンクに
は光カップラーが１周する間に１１回点滅する光が供給
されることになり、より効果的に光合成を行うことが可
能とする。

第２図は、第１図における第１の光導体ケーブルＩＯの
光放出端部と第２の光導体ケーブル３０の受光端部とを
一体的に結合した時の状態を示す図で、第１図及び第２
図において、６３はベアリング、６６は回転軸、６７は
スペーサ、６８ａはワッシャー、６８ｂはナツト、６９
はベアリングで、回転軸６６にスペーサ６７を挿入し、
次いで。

該スペーサ６７の上に光カツプラ−６１を有する構成体
を回転軸６６を通して載せ、該回転軸６６の上部に設け
られたねじ部６６ａにワッシャ６８ａを挿入、ナツト６
８ｂを該ねじ部６６ａに螺合して締め付けると、第１の
光導体ケーブルの出光端面側部と第２の光導体ケーブル
の受光端面側部が一体的に連結され、モータ４０を回転
すると光導体ケーブルエＯの出光端面（すなわち光カツ
プラ−６エの光放出端面）が第２の光導体ケーブル３０
の受光端面によって形成される円環状部の上部を回転し
、各第２の光導体ケーブル３０に第工の光導体ケーブル
を通して伝送されてきた光を供給することができる。

而して、上述のごとき構成によると、第２の光導体ケー
ブル３０の受光端面が周［雰囲気中に直接露出されるよ
うなことはなく、従って、該第２の光導体ケーブル３０
の受光端面が周囲外気中に含まれる塵埃等で汚れること
がなく、長期間にわたって効率よく光を伝達することが
できる。更には、外周部全体をカバー８０で覆ってしま
うことも可能で、このようにすれば、更に効果的に外気
中に含まれる塵埃等による汚染から第２の光導体ケーブ
ルを保護することができる。

第３図は、本発明の他の実施態様を示す図で、この場合
は、各クロレラ培養タンク７□〜７１．は別体に構成さ
れており、各培養タンクには第１図に示した実施例と同
様にして光が供給される。なお、以上には、本発明をク
ロレラの培養に適用した場合について説明したが、本発
明は、クロレラの培養にのみ適用されるものではなく、
その他任意所望の光合成光源その他として使用可能なも
のであり、例えば、前述のように葉菜植物等の育成にも
適用可能であることは容易に理解できよう。

第４図は、第１図に示した光カツプラ−６１の詳細を示
す図で、（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は（ａ）図のＢ−
Ｂ線断面図で、該光カツプラ−６↓は、第１の光導体ケ
ーブル↓０の出光端に対向する面６１ａが広面積に、第
２の光導体ケーブル３０の受光端に対向する面６１ｂが
小面積に形成されており（つまり径方向の長さが面６１
ｂ側で短くなっており）、第１の光導体ケーブル１０よ
り該光カツプラ−６１内に導入された光は該光カツプラ
−６１の内径側の面Ａと外径側の面Ｂとの間で反射を繰
り返しながら伝達され、その間に該光カツプラ−６１か
ら放出される時の広がり角度が大きくされるようになっ
ており、これによって、光導体ケーブル１０より放出さ
れる光をより効果的に光カツプラ−６１内に導入し、か
つ、該光カツプラ−６１を通して第２の光導体ケーブル
３０内に導入するようにしている。

東−一朱 以上の説明から明らかなように、本発明によると、単一
の光導体ケーブルを通して伝送されてきた光を多数本の
第２の光導体ケーブルに効果的に伝達することができ、
かつ、第２の光導体ケーブルに導入された光を効果的に
分散して効率よく光合成反応を行わせることができる。

また、本発明において、第１の光導体ケーブル１０から
伝送されてきた光を多数本の第２の光導体ケーブル３０
に配分して伝達しようとする技術的思想およびその基本
的原理は、本出願人が先に提案した光分配装置と同じで
あるが、その具体的構成において、本発明は、前述の本
出願人が先に提案した光分配装置とは、図面の比較から
明らかなように、明確に相違しており、本発明によると
、第２の光導体３０の受光端が外部に露出されるような
ことはなく、従って受光端面が塵埃等で汚れるようなこ
となく、長期間にわたってより効率よく光を伝達するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明による光分配装置の一実施例を説明す
るために分解構成図、第２図は、光カツプリング部の組
立構成図、第３図は、本発明の変形実施例を説明するた
めの図、第４図は、光カップラーの一例を説明するため
の図、第５図及び第６図は、本出願人が先に提案した光
分配装置の一例を説明するための図、第７図は、本出願
人が先に提案した光分配装置の他の例を説明するための
構成図、第８図は、光カツプラ−６１と光導体ケーブル
３０の受光端面との関係を示す平面図、第９図（ａ）は
、第１の光導体ケーブルの出光端部と、光カップラーと
、第２の光導体ケーブルの受光端部との関係を示す側面
図、第９図（ｂ）は、第９図（ａ）において光カップラ
ーがない場合を示す図である。 １０・・・第↓の光導体ケーブル、３０．３０Ａ工〜３
０にエト・第２の光導体ケーブル、４０・・・モータ、
６１・・・光カツプラ−，６３，６９・・・ベアリング
、７０．７０工〜７０１１・・クロレラ培養タンク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光が伝送されてくる第１の光導体ケーブルと、受光
   端が円環状に配設された多数本の第２の光導体ケーブル
   と、前記第１の光導体ケーブルの出光端を前記第２の光
   導体ケーブルの円環状受光端に対向させながら回動させ
   るための駆動手段と、前記第１の光導体ケーブルの出光
   端に対して固定配設され、該第１の光導体ケーブルから
   放出された光を略均一密度の光にして前記第２の光導体
   ケーブルに伝達する光カップラーとを有し、前記多数本
   の第２の光導体ケーブルは、前記光カップラーと対向す
   る領域の複数のブロックに区分され、各区分毎に所定本
   数の光導体ケーブルが割当てられていることを特徴とす
   る光分配装置。 ２、前記各ブロックから選択された光導体ケーブルが組
   を形成するように配分されて前記所定本数に相当する数
   の個所に分散されて配設されていることを特徴とする請
   求項第１項に記載の光分配装置。 ３、前記光カップラーは、前記円環と同心でかつ該円環
   の一部を形成する扇形をなし、前記第１の光導体ケーブ
   ルの出光端に対向する側の面積が広く、前記第２の光導
   体ケーブルの受光端に対向する側の面積が狭く構成され
   ていることを特徴とする請求項第１項に記載の光分配装
   置。 ４、前記光カップラーは周方向の両面は垂直面に形成さ
   れ、径方向の両側は傾斜面に形成されていることを特徴
   とする請求項第３項に記載の光分配装置。