KR20080062391A - 원격 구동되는 셔터장치를 구비한 대면적 초고진공용영상감시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원격 구동되는 셔터장치를 구비한 초고진공용 영상감시장치에 관한 것으로, 초전도 토카막 장치의 진공용기 내부를 관찰하기 위한 원격 구동되는 셔터장치를 구비한 대면적 초고진공용 영상감시장치에 있어서, 일측이 상기 진공용기의 내측을 향하고, 타측이 토카막 장치의 외측으로 향하게 구비되는 것으로, 일측 내에 윈도우가 고정 구비되며, 상기 윈도우에 근접한 일단으로 셔터를 구비한 중공형의 뷰포트, 상기 연결포트 내부에 구비되는 것으로, 상기 진공용기 내부의 영상을 광학적으로 전달하는 광전달수단, 상기 뷰포트에 구비된 셔터를 개폐시켜주는 동력수단, 상기 뷰포트의 타단에 설치되는 것으로, 상기 광전달수단에 의해 전달된 영상을 획득하는 촬영수단 및 상기 동력수단의 동작과 촬영수단을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

초고진공, 영상감시장치, 셔터, 광전달수단, 광학렌즈, 뷰포트

Description

원격 구동되는 셔터장치를 구비한 대면적 초고진공용 영상감시장치{A visible inspection system with remotely controlled shutter for the large-scale ultra-high vacuum devices}

도 1은 초전도 토카막 장치의 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 뷰포트를 나타낸 측면도,

도 3a는 본 발명에 따른 뷰포트에 구비된 셔터를 나타낸 정면도,

도 3b는 본 발명에 따른 셔터와 동력수단이 연결되어 동작상태를 나타낸 측면도,

도 4는 본 발명에 따른 광전달수단을 나타낸 측단면도,

도 5는 본 발명에 따른 광전달수단의 레일을 나타낸 정면도,

도 6은 본 발명에 따른 레일지지부재를 나타낸 정면도,

도 7a는 본 발명에 따른 제 1렌즈고정부재를 나타낸 정면도 및 단면도,

도 7b는 본 발명에 따른 제 2렌즈고정부재를 나타낸 정면도,

도 7c는 제 1렌즈고정부재와 제 2렌즈고정부재에 렌즈를 결합하기 위해 사용되는 렌즈결합링을 나타낸 정면도,

도 8은 본 발명에 따른 광전달수단의 광학계의 개념도,

도 9는 본 발명에 따른 영상감시장치의 제어 구성도,

도 10은 본 발명에 따른 영상감시장치가 초전도 토카막 장치에 설치된 개략적인 단면도.

<도면의 주요 부호에 대한 부호의 설명>

10 : 진공용기

100 : 뷰포트

200 : 광전달수단

300 : 동력수단

400 : 촬영수단

500 : 제어부

본 발명은 원격 구동되는 셔터장치를 구비한 대면적 초고진공용 영상감시장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 핵융합 장치인 진공용기의 고에너지 전자기파, 고자기장, 고온 등의 환경조건에 대응하여 진공용기의 내부를 촬영할 수 있는 원격 구동되는 셔터장치를 구비한 대면적 초고진공용 영상감시장치에 관한 것이다.

차세대 핵융합 연구 장치인 초전도 토카막 (tokamak) 장치의 주요 구성품으로는, 초전도 자석 (superconducting magnet), 초전도 자석 구조 물(superconducting magnet structure), 진공용기 (vacuum vessel), 저온용기 (cryostat), 열차폐막 (thermal shield), 플라즈마 대향부품(PFC, Plasma Facing Component), 플라즈마 진단설비 (plasma diagnostics) 등으로 구성되어 있다.

이러한 핵융합 장치의 구성 중 하나인 진공용기는 그 내부는

수준인 초고진공 상태에서 운전되며, 핵융합반응을 일으키기 위한 환경을 만들기 위해 높은 에너지의 전자기파를 진공용기 내부에 주입하게 된다.

또한, 약 3 테슬라(T)에 이르는 고자기장 환경, 고온 상태로 운전되기 때문에 운전자(사용자)가 진공용기에 근접해 있는 것은 매우 위험하다.

하지만, 진공용기 내부의 운전 상태를 감시하기 위해서는 카메라와 같은 촬영장치를 사용하여 계속적인 모니터링이 필요한데, 촬영장치를 사용하여 내부를 촬영하기 위해서는 촬영장치에 대한 조명광이 필요하다. 그래서 본 출원인은 '출원번호 10-2006-0122481 발명의 명칭 원격 구동되는 셔터장치를 구비한 대면적 초고진공용 백색광 조사장치'를 출원한 바 있다.

상술한 바와 같이 진공용기 환경 내부에서도 조사 가능한 조사장치를 개발하였으나 일반 촬영장치(일반카메라)를 그대로 적용하여 촬영하는 것은 불가능하다.

차세대 핵융합로는 초전도 자석이 운전되기 위한 온도인 절대온도 0도 (섭씨 -273도) 근처로 냉각되어야 하므로 진공용기(10)와 이를 둘러싸는 저온용기(3) 사이에 초전도 자석(2)이 놓이게 된다. 따라서 실제로 진공용기 내부를 들여다보기 위해서는 약 2미터에 가까운 두꺼운 벽을 지나야 한다.

뿐만 아니라, 디지털 회로가 포함되는 CCD 카메라가 최대한 자장의 영향을 덜 받도록 진공용기에서 멀리 떨어진 장소에 설치하여 진공용기의 내부를 촬영할 수 있는 촬영장치가 필요한 실정이다.

따라서 본 발명은 초전도 토카막 장치의 진공용기 내부를 촬영하기 위하여 초고진공, 고에너지 전자기파, 고자기장, 고온 등의 환경조건을 극복하고 촬영할 수 있는 하는 원격 구동되는 셔터장치를 구비한 대면적 초고진공용 영상감시장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 초전도 토카막 장치의 진공용기 내부를 관찰하기 위한 원격 구동되는 셔터장치를 구비한 대면적 초고진공용 영상감시장치에 있어서, 일측이 상기 진공용기의 내측을 향하고, 타측이 토카막 장치의 외측으로 향하게 구비되는 것으로, 일측 내에 윈도우가 고정 구비되며, 상기 윈도우에 근접한 일단으로 셔터를 구비한 중공형의 뷰포트, 상기 연결포트 내부에 구비되는 것으로, 상기 진공용기 내부의 영상을 광학적으로 전달하는 광전달수단, 상기 뷰포트에 구비된 셔터를 개폐시켜주는 동력수단, 상기 뷰포트의 타단에 설치되는 것으로, 상기 광전달수단에 의해 전달된 영상을 획득하는 촬영수단 및 상기 동력수단의 동작과 촬영수단을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 바람직한 한 특징으로는, 상기 윈도우는, 강화유리인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 바람직한 다른 특징으로는, 상기 셔터는, 폐쇄 시 상기 뷰포트와 접하는 일면이 중공 직경에 대응하게 돌출된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 상기 동력수단은, 외부기기로부터 공급되는 압축공기의 주입 방향을 결정하는 솔레노이드 밸브, 상기 솔레노이드 밸브에 의해 결정되는 압축공기의 방향에 따라 로드가 전/후로 동작하는 공압구동장치 및 상기 공압구동장치의 로드와 상기 셔터와 연결되어 동력을 전달하는 구동축으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 상기 광전달수단은, 상기 뷰포트의 길이방향을 따라 내부에 상/하 설치되는 것으로, 일면에 나사홀과 레일홈이 형성된 한쌍의 레일, 상기 레일의 길이방향을 따라 등간격으로 다수개 배치되어 고정되고, 상기 레일홈에 결합되어 상기 레일을 지지시켜주기 위한 것으로, 중앙으로 관통홀이 형성되며, 외주면으로 형성된 다수의 홈에 탄성부재와 결합되어 상기 뷰포트 내벽에 지지되는 고정핀을 구비한 판형상의 레일지지부재 및 상기 레일의 길이방향을 따라 등간격으로 다수개 배치되어 고정되고, 상기 레일홈에 결합되며 중앙으로 관통홀을 구비한 제 1, 2렌즈고정부재의 상기 관통홀에 결합되는 광학렌즈를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 상기 광학렌즈는, 상기 윈도 우 후단으로 설치되는 다수의 오목렌즈, 상기 오목렌즈 후단으로 설치되는 볼록렌즈, 상기 볼록렌즈 후단으로 설치되는 간섭필터 및 상기 간섭필터 후단으로 설치되는 망원렌즈로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 상기 광학렌즈는, 상기 제 1, 2렌즈고정부재의 관통홀 내주면으로 나사선이 가공되고, 여기에 나사결합되는 렌즈결합링에 의해 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 상기 제어부는, 상기 셔터를 개폐시켜주는 상기 동력수단의 구동을 제어하는 동력수단 제어부 및 상기 촬영수단을 제어하는 촬영수단 제어부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 초전도 토카막 장치의 진공용기 내부를 관찰하기 위한 원격 구동되는 셔터장치를 구비한 대면적 초고진공용 영상감시장치에 있어서, 일측이 상기 진공용기의 내측을 향하고, 타측이 토카막 장치의 외측으로 향하게 구비되는 것으로, 일측 내에 윈도우가 고정 구비되며, 상기 윈도우에 근접한 일단으로 셔터를 구비한 중공형의 뷰포트, 상기 연결포트 내부에 구비되는 것으로, 상기 진공용기 내부의 영상을 광학적으로 전달하는 광전달수단, 상기 뷰포트에 구비된 셔터를 개폐시켜주는 동력수단, 상기 뷰포트의 타단에 설치되는 것으로, 상기 광전달수단에 의해 전달된 영상을 획득하는 촬영수단 및 상기 동력수단의 동작과 촬영수단을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되며, 상기 광전달수단은 영상 광섬유를 포함시켜 상기 광전달수단의 광학적 길이를 연장시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 초전도 토카막 장치의 진공용기 내부를 관찰하기 위한 원격 구동되는 셔터장치를 구비한 대면적 초고진공용 영상감시장치에 있어서, 일측이 상기 진공용기의 내측을 향하고, 타측이 토카막 장치의 외측으로 향하게 구비되는 것으로, 일측 내에 윈도우가 고정 구비되며, 상기 윈도우에 근접한 일단으로 셔터를 구비한 중공형의 뷰포트, 상기 연결포트 내부에 구비되는 것으로, 상기 진공용기 내부의 영상을 광학적으로 전달하는 광전달수단, 상기 뷰포트에 구비된 셔터를 개폐시켜주는 동력수단, 상기 뷰포트의 타단에 설치되는 것으로, 상기 광전달수단에 의해 전달된 영상을 획득하는 촬영수단 및 상기 동력수단의 동작과 촬영수단을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되며, 상기 촬영수단은 CCD 카메라 인 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 원격 구동되는 셔터장치를 구비한 대면적 초고진공용 영상감시장치에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 초전도 토카막 장치의 단면도, 도 2는 본 발명에 따른 뷰포트를 나타낸 측면도, 도 3a는 본 발명에 따른 뷰포트에 구비된 셔터를 나타낸 정면도, 도 3b는 본 발명에 따른 셔터와 동력수단이 연결되어 동작상태를 나타낸 측면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 광전달수단을 나타낸 측단면도, 도 5는 본 발명에 따른 광전달수단의 레일을 나타낸 정면도, 도 6은 본 발명에 따른 레일지지부재를 나 타낸 정면도, 도 7a는 본 발명에 따른 제 1렌즈고정부재를 나타낸 정면도 및 단면도이다.

도 7b는 본 발명에 따른 제 2렌즈고정부재를 나타낸 정면도, 도 7c는 제 1렌즈고정부재와 제 2렌즈고정부재에 렌즈를 결합하기 위해 사용되는 렌즈결합링을 나타낸 정면도, 도 8은 본 발명에 따른 광전달수단의 광학계의 개념도, 도 9는 본 발명에 따른 영상감시장치의 제어 구성도, 도 10은 본 발명에 따른 영상감시장치가 초전도 토카막 장치에 설치된 개략적인 단면도이다.

본 발명에 따른 원격 구동되는 셔터장치를 구비한 대면적 초고진공용 영상감시장치는, 진공용기(10)의 진공용기 포트(11) 내에 설치되는 것으로 일측이 진공용기 내측을 향하고 타측이 초전도 토카막 장치 내부를 향하도록 설치되며 일단으로 셔터(110)를 구비한 중공형의 뷰포트(100)와, 상기 뷰포트(100) 내부에 설치되는 것으로 상기 진공용기 내부의 영상을 전달시켜주는 광전달수단(200)과, 상기 셔터(110)를 선택적으로 개폐시켜주는 동력수단(300)과, 상기 광전달수단(200)으로 전달되는 진공용기 내부의 영상을 획득하는 촬영수단(400) 및 상기 동력수단(300)과 촬영수단(400)의 동작을 제어하는 제어부(500)로 크게 구성된다.

뷰포트(100)는 진공용기(10)의 진공용기 포트(11) 내에 설치되는 것으로, 중공을 갖는 길이부재의 스테레인스 소재로 제작된다. 일측은 진공용기 내부를 관찰할 수 있도록 진공용기측으로 향하고 타측은 토카막 장치의 외측으로 향하게 설치된다.

토카막 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 진공용기의 외측으로 저온용기(3), 초전도자석(2), 저온용기외벽(1)이 둘러싸여져 있기 때문에 그 두께가 대략 2미터 달하며, 그에 따라 진공용기 포트(11)의 길이도 이에 대응하여야 g나다. 따라서 본 발명에서는 상기 진공용기 포트(11) 내측으로 설치되는 상기 뷰포트(100)의 적정 사이즈를 길이 1880mm, 직경 108mm로 제작하였으나, 여기에 한정하지 않는다.

이렇게 배치되는 상기 뷰포트(100)는 토카막 장치의 외측으로 향하는 일단이 진공용기 포트(11)의 덮개(미도시)에 볼트 체결되어 고정되는 것이다.

진공용기(10) 내측 방향으로 향한 상기 뷰포트(100)의 내부 일측으로는 윈도우(120)가 고정 설치되는 것으로, 이것은 상기 뷰포트(100)의 내부를 상압으로 유지시켜 준다. 상기 윈도우(120)는 강화유리 재질로 구비되며, 4.5인치의 CF 규격 윈도우로써 실제 광학적으로 유효한 내경은 직경 70mm가 된다.

진공용기(10) 내측 방향으로 향한 상기 뷰포트(100)의 일단, 즉 상기 윈도우(120)의 앞단으로는 셔터(110)가 설치되는 것으로, 진공용기 내부는 높은 온도의 플라즈마를 발생하여 핵융합 반응이 일어날 수 있는 환경을 만들게 되는데, 진공용기 내벽에 존재하는 물분자와 같은 불순물은 플라즈마의 온도를 충분히 올리는데 방해를 하게 된다.

이러한 불순물을 제거하는 하나의 방법으로 낮은 온도의 플라즈마 입자들이 진공 내벽을 때려 불순물을 털어내는 일을 하는데, 이때 유리와 같은 재질의 상기 윈도우(120)는 입자들에 의해 쉽게 표면 코팅되어 빛이 투과될 수 없는 상태가 되므로 이와 같은 운전 환경에서 원도를 보호할 수 있게 하기 위해 상기 셔터(110)가 구비된다.

따라서 상기 셔터(110)가 상기 뷰포트(100)의 외측에 힌지 결합되어 뷰포트의 일단을 폐쇄시켜줌으로서 상기 윈도우(120)를 보호할 수 있다.

상기 셔터(110)는 도 3a에 도시된 바와 같이 상기 뷰포트(100)의 전체 직경에 대응할 수 있는 크기를 가지는 원형상의 판재로써, 일면으로 뷰포트의 일측에 결합된 힌지와 결합되어 상부측으로 개폐되는 구조를 갖는다. 또한, 뷰포트(100)와 힌지 결합된 회동축으로는 기어이가 일체로 형성되어 있어 후술할 동력수단(300)의 동력을 전달받아 선택적으로 개폐되는 것이다.

한편, 상기 셔터(110)가 폐쇄되었을 때 윈도우(120)와 대향하는 일면으로 윈도우의 외형을 보호할 수 있도록 뷰포트의 중공 직경과 동일한 직경을 갖도록 돌출면(미도시)이 형성되어 있어 상기 셔터(110) 폐쇄 시 돌출면이 뷰포트 내측으로 삽입되어 긴밀하게 상기 윈도우(120)를 보호할 수 있다.

광전달수단(200)은 상기 뷰포트의 내부에 설치되어 진공용기 내부 영상을 핵융합 토카막 장치의 외부로 전달시켜주기 위한 것으로, 한 쌍의 레일(210)에 다수의 광학렌즈(230) 및 상기 광학렌즈를 설치하기 위한 여러 구조물로 구성되어 있다.

우선, 레일(210)은 상기 뷰포트(100)의 길이에 따라 거의 대응하게 구비되는 길이부재의 강재로써 2개가 한 쌍으로 이루어져 구비된다. 상기 레일(210)은 길이방향을 따라 일면으로는 2개의 레일홈(211)이 형성되고 2개의 상기 레일홈(211) 사이에는 위치 고정용 나사홀(미부호)이 형성되어 있는 것으로, 일면에 형성된 상기 레일홈(211)이 마주보게 상기 뷰포트(100)의 중공 내부 상/하 설치된다.

또한, 상/하 설치되는 상기 레일(210)을 고정시켜주기 위한 레일지지부재(220)가 상기 레일(210)의 길이방향을 따라 등간격으로 설치된다. 상기 레일지지부재(220)는 소정두께를 갖는 원형상의 판재부재에서 중앙으로는 진공용기 내부 영상(광)을 통과시킬 수 있는 관통홀이 형성되어 있으며, 수직방향에서 상/하 외주면으로는 상기 레일(210)과 접할 수 있도록 수평하게 절단 가공되고, 수평가공된 면에는 상기 레일홈(211)에 결합될 수 있도록 2개의 돌기가 상/하 각각 형성되어 있어 상/하 설치되는 상기 레일(210)의 레일홈(211)에 끼움된다.

또한, 2개의 돌기 사이에는 나사홈(미부호)이 형성되어 있으며, 상기 레일(210)에 형성된 위치 고정용 나사홀로 나사를 관통시켜 상기 나사홈에 체결하여 레일지지부재(220)를 상기 레일(210)의 적정 위치에 고정시킨다.

한편, 상기 레일지지부재(220) 외주면의 각 대각선상으로는 4개의 홈이 형성되고 이 홈에 탄성부재와 결합된 고정핀(221)이 설치된다. 상기 고정핀(221)은 탄성부재(스프링)의 탄성력에 인해 홈을 벗어나려는 힘을 가지고 있다. 이것은 상기 광전달수단(200)을 외부에서 결합한 후 상기 뷰포트(100)의 내부에 카세트 방식(슬라이딩)으로 결합시킬 때 선-면 접촉에 의한 구조적 손상을 방지하면서 삽입 할 수 있으며, 상기 고정핀(221)을 통해 광전달수단(200)이 전체 높낮이를 조정할 수 있다.

광학렌즈(230)는 상기 레일(210)에 등간격을 두고 제 1렌즈고정부재(231a)와 제 2렌즈고정부재(231b)에 결합되어 설치된다.

제 1렌즈고정부재(231a)는 진공용기(10) 내측과 가장 근접한 상기 레일(210)의 일단에 설치되는 것으로, 원형상의 판재부재에서 중앙으로 관통홀이 형성되어 있으며, 수직방향에서 상/하 외주면으로는 상기 레일(210)과 접할 수 있도록 수평하게 절단 가공되고, 수평가공된 면에는 상기 레일홈(211)에 결합될 수 있도록 2개의 돌기가 상/하 각각 형성되어 있어 상/하 설치되는 상기 레일(210)의 레일홈(211)에 끼움된다. 이와 같은 형상은 상기 레일지지부재(220)와 거의 동일한 형태를 갖는다.

그리고 중앙의 형성된 관통홀 가장자리에 수직하게 형성된 소정길이의 원통관(미부호)이 형성되어 있으며, 이 원통관의 내부에 4개의 오목렌즈(232)가 설치된다.

상기 오목렌즈(232)는 렌즈결합링(236)에 의해 설치되는데, 렌즈결합링(236)은 링 형상의 강재부재로써 오목렌즈를 고정시킬 수 있는 홀이 중앙에 형성되어 있으며, 외주면으로 나사선이 가공되어 있다. 또한, 상기 제 1렌즈고정부재(231a)의 원통관 내주면으로 상기 나사선에 상응하는 나사선이 가공되어 있어 상기 렌즈결합링(236)을 나사결합방식에 의해 결합한다.

상기 제 1렌즈고정부재(231b)에 설치되는 4개의 오목렌즈(232)는 모두 렌즈고정링(236)에 의해 설치하는 것이다. 이렇게 설치된 오목렌즈(232)를 통하여 내부 지름이 5.6m 인 토러스 형상의 단면을 2.8m 거리에서 한번에 촬영하고자 하는 90도의 화각을 갖게 된다. 상기 오목렌즈(232)는 한쪽 면이 평면이고 다른 한쪽면이 오목한 렌즈가 일렬로 배치되는 광학적 구성으로, 빛이 평판면으로 입사하여 오목면 으로 나갈 때 오목렌즈가 갖는 구면 수차(렌즈의 구면을 따라 화면이 찌그러져 보이는 수차)를 현저히 줄일 수 있는 특징이 있다.

상기 오목렌즈(232) 후단으로는 볼록렌즈(233)가 제 2렌즈고정부재(231b)에 의해 설치되는 것으로, 상기 제 2렌즈고정부재(231b)는 상기 제 1렌즈고정부재(231a)에서 원통관을 제외하고 나머지는 동일한 형상을 가지고 있으며, 상기 볼록렌즈(233)도 상기 오목렌즈(232)와 마찬가지로 렌즈결합링(236)에 의해 결합된다.

다음으로, 상기 볼록렌즈(233) 후단으로 간섭필터(234)가 설치되는데, 이 또한, 상기 볼록렌즈(233)와 동일하게 제 2렌즈고정부재(231b)와 렌즈결합링(236)에 의해 설치된다. 핵융합장치로부터 나오는 파장이 656.3nm 인 H- 알파 파장만을 측정하는 것은 실험적 목적으로 매우 유용한 관찰 수단이 되는데 이러한 목적을 달성하기 위해 상기 간섭필터(234)가 설치되는 것이다.

다음으로, 상기 간섭필터(234) 후단으로 후술할 촬영수단(400)용 망원렌즈(235)가 설치되어 진공용기 내부의 영상을 전달받을 수 있는 것이다.

상술한 바와 같은 광학계 구성은 촬영수단(400)에 도달하는 빛의 양을 높이기 위해 F값이 2.0이하의 85mm 초점거리의 카메라 렌즈를 사용할 경우 오목렌즈(232)와 볼록렌즈(233) 사이가 200mm, 볼록렌즈(233)와 망원렌즈(235)의 사이가 300mm, 그리고 오목렌즈와 망원렌즈, 촬영수단(400)의 길이 200mm를 합하여 렌즈첫단으로부터 약 700mm 위치에 촬영수단(400)이 위치된다.

따라서, 본 발명에 따른 다른 실시예로 이러한 700mm의 거리가 불충분 할 경 우의 대안으로서, 불충분할 길이만큼을 영상 광섬유(디지털 카메라의 화소수와 같이 많은 수의 광섬유가 번들로 묶여 있어 영상 정보를 보낼 수 있는 광섬유 다발)를 사용하여 광전달수단(200)의 광학적 길이 연장시켜 보다 먼 곳에 촬영수단(400)을 위치시킬 수 있다.

상기 레일(210)에 설치되는 레일지지부재(220)와 광학렌즈(230)의 설치구조를 진공용기 내측에서부터 살펴보면, 처음으로 제 1렌즈고정부재(231a)에 의해 오목렌즈가 설치되고, 레일지지부재(220), 볼록렌즈(233), 레일지지부재(220), 레일지지부재(220), 간섭필터(234), 레일지지부재(220), 망원렌즈(235) 순으로 설치되나, 이러한 순서는 본 발명에 따른 일실시예일 뿐 구조적, 광학적 특성을 고려하여 설치 순서를 다양하게 변경할 수 있다.

상술한 바와 같이 상기 뷰포트(100)에 카세트 방식(슬라이딩 방식)으로 결합되는 광전달수단(200)은 광학렌즈(230) 및 각종 부재의 유지보수에 있어 높은 용이성이 있다.

동력수단(300)은 상기 뷰포터에 구비된 셔터(110)에 동력을 전달하여 선택적으로 개폐하기 위한 것으로, 전원이 입력되면 외부장치로부터 공급받는 압축공기의 방향을 결정하는 솔레노이드 밸브(310)와, 상기 솔레노이드 밸브의 압축공기 방향에 따라 로드가 전진/후퇴하는 공압구동장치(320) 및 상기 공압구동장치(320)의 로드와 그 일단이 연결되고 타단은 상기 셔터(110)에 고정된 힌지회동축에 일체로 형성된 기어와 치합되는 구동축(330)으로 구성된다.

본 발명에서는 고자기장이 발생하는 환경에서는 자석이 들어가는 모터의 적 용이 불가능한 문제점을 해소하기 위하여 공기압력을 이용하여 선형 구동되는 상용화된 공압방식의 공압구동장치(320)를 적용하는 것이다.

상기 공압구동장치(320)의 원리를 간략하게 설명하면, 압축공기를 투입시키는 2개의 입력부가 있고, 하나의 입력부에 압축공기가 주입되면 로드가 전진하고, 다른 하나의 입력부에 압축공기가 주입되면 로드가 후퇴하는 원리를 적용한 구동장치이다.

상기 공압구동장치(320)와 솔레노이드 밸브(310)는 진공용기의 외부에 설치되고 구동축(330)은 상기 뷰포트(100)의 길이방향을 따라 외면에 설치된다. 이때 솔레노이드 밸브(310)는 진공용기의 자장에 영향이 미치지 않도록 수십미터 떨어진 위치에서 설치한다.

상기 솔레노이드 밸브(310)에 전원이 인가 또는 차단되면, 상기 공압구동장치(320)의 로드 전진 입력부와 로드 후진 입력부의 압축공기 주입을 결정한다. 여기서 압축공기는 일반적으로 많이 사용되는 압축기인 콤프레샤 등과 같은 장치가 적용된다.

상기 솔레노이드 밸브(310)에 전원이 인가되면 공압구동장치(320)의 로드 전진 입력부로 압축공기가 주입된다. 그러면 로드가 전진되고 이 로드와 연결되어 있는 구동축(330)이 상기 셔터(110)와 결합된 힌지로 선형 동력을 전달한다.

상기 구동축(330)은 길이형상의 부재로써, 일측에 기어이가 형성된 통상의 랙크기어 형상을 가지고 있는 것으로, 상기 셔터(110)와 결합된 힌지 회동부 형성된 기어에 치합되어 셔터(110)를 개폐시키게 된다.

다시 상기 솔레노이드 밸브(310)에 전원이 차단되어 상기 공압구동장치(320)의 로드 후진 입력부로 압축공기가 주입되고 로드가 후퇴함에 따라 셔터(110)는 폐쇄되는 것이다.

촬영수단(400)은 진공용기 외측으로 향하고 있는 상기 뷰포트(100)의 일단에 설치되어 상기 광전달수단(200)으로부터 전달되는 진공용기 내부 영상을 촬영하여 획득한다. 상기 촬영수단(400)은 CCD 카메라를 사용하는 것이 바람직하며, 고정부재(미도시)에 의해 뷰포트(100)의 일단 또는 진공용기 포트 덮개에 고정 설치된다.

제어부(500)는 상기 동력수단(300)을 제어하는 동력수단 제어부(510)와 상기 촬영수단(400)을 제어하는 촬영수단 제어부(520)로 구성된다.

진공용기(10)의 내부 감시가 필요할 때는 상기 동력수단 제어부(510)에 의해 셔터(110)를 개방하고, 상기 촬영수단 제어부(520)에 의해 촬영수단(400)으로 진공용기(10) 내부를 영상으로 획득한다. 획득한 진공용기 내부 영상은 외부 모니터를 통해 관찰된다.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 고안은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.

오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 고안의 범위에 속하는 것으로 간 주되어야 할 것이다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 초고진공, 고에너지 전자기파, 고자기장, 고온 등의 환경에 구애받지 않고 진공용기 내부를 영상으로 획득할 수 있는 이점이 있다.

또한, 광전달수단의 카세트 방식으로 채용함에 따라 렌즈의 유지보수가용이한 장점이 있다.

Claims (10)

1. 초전도 토카막 장치의 진공용기 내부를 관찰하기 위한 원격 구동되는 셔터장치를 구비한 대면적 초고진공용 영상감시장치에 있어서,

   일측이 상기 진공용기의 내측을 향하고, 타측이 토카막 장치의 외측으로 향하게 구비되는 것으로, 일측 내에 윈도우가 고정 구비되며, 상기 윈도우에 근접한 일단으로 셔터를 구비한 중공형의 뷰포트;

   상기 연결포트 내부에 구비되는 것으로, 상기 진공용기 내부의 영상을 광학적으로 전달하는 광전달수단;

   상기 뷰포트에 구비된 셔터를 개폐시켜주는 동력수단;

   상기 뷰포트의 타단에 설치되는 것으로, 상기 광전달수단에 의해 전달된 영상을 획득하는 촬영수단; 및

   상기 동력수단의 동작과 촬영수단을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 원격 구동되는 셔터장치를 구비한 대면적 초고진공용 영상감시장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 윈도우는,

   강화유리인 것을 특징으로 하는 원격 구동되는 셔터장치를 구비한 대면적 초고진공용 영상감시장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 셔터는,

   폐쇄 시 상기 뷰포트와 접하는 일면이 중공 직경에 대응하게 돌출된 것을 특징으로 하는 원격 구동되는 셔터장치를 구비한 대면적 초고진공용 영상감시장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 동력수단은,

   외부기기로부터 공급되는 압축공기의 주입 방향을 결정하는 솔레노이드 밸브;

   상기 솔레노이드 밸브에 의해 결정되는 압축공기의 방향에 따라 로드가 전/후로 동작하는 공압구동장치; 및

   상기 공압구동장치의 로드와 상기 셔터와 연결되어 동력을 전달하는 구동축으로 구성되는 것을 특징으로 하는 원격 구동되는 셔터장치를 구비한 대면적 초고진공용 영상감시장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 광전달수단은,

   상기 뷰포트의 길이방향을 따라 내부에 상/하 설치되는 것으로, 일면에 나사홀과 레일홈이 형성된 한쌍의 레일;

   상기 레일의 길이방향을 따라 등간격으로 다수개 배치되어 고정되고, 상기 레일홈에 결합되어 상기 레일을 지지시켜주기 위한 것으로, 중앙으로 관통홀이 형성되며, 외주면으로 형성된 다수의 홈에 탄성부재와 결합되어 상기 뷰포트 내벽에 지지되는 고정핀을 구비한 판형상의 레일지지부재; 및

   상기 레일의 길이방향을 따라 등간격으로 다수개 배치되어 고정되고, 상기 레일홈에 결합되며 중앙으로 관통홀을 구비한 제 1, 2렌즈고정부재의 상기 관통홀에 결합되는 광학렌즈를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 원격 구동되는 셔터장치를 구비한 대면적 초고진공용 영상감시장치.
6. 제 4항에 있어서, 상기 광학렌즈는,

   상기 윈도우 후단으로 설치되는 다수의 오목렌즈;

   상기 오목렌즈 후단으로 설치되는 볼록렌즈;

   상기 볼록렌즈 후단으로 설치되는 간섭필터; 및

   상기 간섭필터 후단으로 설치되는 망원렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 원격 구동되는 셔터장치를 구비한 대면적 초고진공용 영상감시장치.
7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 광학렌즈는,

   상기 제 1, 2렌즈고정부재의 관통홀 내주면으로 나사선이 가공되고, 여기에 나사결합되는 렌즈결합링에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 원격 구동되는 셔터장치를 구비한 대면적 초고진공용 영상감시장치.
8. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,

   상기 셔터를 개폐시켜주는 상기 동력수단의 구동을 제어하는 동력수단 제어부; 및

   상기 촬영수단을 제어하는 촬영수단 제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 원격 구동되는 셔터장치를 구비한 대면적 초고진공용 영상감시장치.
9. 초전도 토카막 장치의 진공용기 내부를 관찰하기 위한 원격 구동되는 셔터장치를 구비한 대면적 초고진공용 영상감시장치에 있어서,

   일측이 상기 진공용기의 내측을 향하고, 타측이 토카막 장치의 외측으로 향하게 구비되는 것으로, 일측 내에 윈도우가 고정 구비되며, 상기 윈도우에 근접한 일단으로 셔터를 구비한 중공형의 뷰포트;

   상기 연결포트 내부에 구비되는 것으로, 상기 진공용기 내부의 영상을 광학적으로 전달하는 광전달수단;

   상기 뷰포트에 구비된 셔터를 개폐시켜주는 동력수단;

   상기 뷰포트의 타단에 설치되는 것으로, 상기 광전달수단에 의해 전달된 영상을 획득하는 촬영수단; 및

   상기 동력수단의 동작과 촬영수단을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되며,

   상기 광전달수단은, 영상 광섬유를 포함시켜 상기 광전달수단의 광학적 길이를 연장시키는 것을 특징으로 하는 원격 구동되는 셔터장치를 구비한 대면적 초고진공용 영상감시장치.
10. 초전도 토카막 장치의 진공용기 내부를 관찰하기 위한 원격 구동되는 셔터장치를 구비한 대면적 초고진공용 영상감시장치에 있어서,

    일측이 상기 진공용기의 내측을 향하고, 타측이 토카막 장치의 외측으로 향하게 구비되는 것으로, 일측 내에 윈도우가 고정 구비되며, 상기 윈도우에 근접한 일단으로 셔터를 구비한 중공형의 뷰포트;

    상기 연결포트 내부에 구비되는 것으로, 상기 진공용기 내부의 영상을 광학적으로 전달하는 광전달수단;

    상기 뷰포트에 구비된 셔터를 개폐시켜주는 동력수단;

    상기 뷰포트의 타단에 설치되는 것으로, 상기 광전달수단에 의해 전달된 영상을 획득하는 촬영수단; 및

    상기 동력수단의 동작과 촬영수단을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되며,

    상기 촬영수단은 CCD 카메라인 것을 특징으로 하는 원격 구동되는 셔터장치를 구비한 대면적 초고진공용 영상감시장치.

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