KR920007302B1 - 광분배 장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

광분배 장치
제1도 및 제2도는, 본 출원인이 앞서 제안한 바 있는 광분배 장치의 1예를 설명하기 위한 도면.
제3도는, 본 발명의 제1실시예를 설명하기 위한구성도.
제4도는, 광도체 케이블의 수광면과 광커플러 사이의 관계를 나타내는 평면도.
제5a도는, 광도체 케이블의 광방사 끝단과, 광 커플러 및 광도체 케이블의 수광면 사이의 관계를 나타내는 측면도.
제5b도는, 제5a도에서 커플러가 생략된 경우를 나타내는 측면도.
제6도는, 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 구성도.
제7도는, 제6도에서 나타낸 구동아암의 끝단부를 광도체 케이블과 결합시키는 1예를 설명하기 위한 확대 세부도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 광도체 로드, 광도체 케이블(제1의 광도체 케이블)
2, 21, 22, 23: 제2의 광도체 케이블 2a : 수광끝단면
3, 40 : 모우터 4, 8, 18 : 아암(구동수단)
5 : 광 커플러 5a : 출력끝단
6 : 보조아암 7 : 베어링
9, 9' : 구면베어링 10, 11a, 11b : 베벨기어
12a, 12b : 회전원판 12a' : 돌출핀
13 : 구동아암 14 : 베어링
15 : 칼라(collar) 16 : 스페이서(spacer)
17 : 베어링(7)의 지지부재 19 : 아암(18)의 지지부재
20 : 회전로드 21, 22 : 거울
30 : 광도체 로드 50 : 식물배양소(버섯 양식장)
본 발명은 광분배 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단일의 광도체 케이블을 통하여 전송된 광을 받아들여서 다수개의 광도체 케이블에로 상기 광을 시분할적으로 분배할 수 있는 장치에 관한 것이다.
보다 구체적으로 말하자면, 본 발명은 조류(藻類)(예를를면, 클로렐라, 스피로리너 등)와 같은 생물체와 광합성 박테리아 및 예를들면 식물의 가피(假皮)와 식물, 버섯등같은 생물처럼 인공적으로 광합성 되는 물질의 광합성에 필요한 광을 효과적으로 공급할 수 있는 장치에 관한 것이다.
광합성 반응장치의 일예로서, 예를를면, 클로렐라 배양 장치가 제안되어, 광합성 과정을 돕기 위하여 광과 이산화탄소를 공급함으로써 클로렐라가 배양된다.
그러나, 광합성 과정을 상세하게 연구한 결과, 광합성 반응의 1주기에 필요한 것은 약 10마이크로초 동안의 순간적인 광조사이며, 나머지 약 200마이크로초 동안에는 광조사가 없이도 광합성 반용이 진행될 수 있는데, 보다 정확히 말하자면, 상기 주기의 나머지 기간 동안에는 광조사가 없는 편이 훨씬 효과적으로 광합성 반응이 실행된다.
한편, 클로렐라를 배양하는 경우에는, 광합성 반응장치(예를들면 클로렐라 배양조)내에 다수개의 형광등을 배열 설치하고 이 형광등 사이의 간격으로 광합성 물질들이 통과하도록 하는 광합성 반응장치를 사용하는 것이 일반적이다.
상기 종래의 배양조는 다수개의 형광등을 사용하기 때문에 대형화되고 전력 소비가 크게 요구된다.
또한, 램프에 의해서 발생되는 열처리가 필요하다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 출원인은 앞서 집속된 반응장치의 광원으로 사용되는 광라디에이터로 전송할 것을 제안한 바 있다.
그러나, 대규모의 광합성 반응장치를 상기 광조사 수단을 사용하여 구성할때, 억시 다수개의 광라디에이터가 사용되어야 하고 또는 태양광 및/또는 인공광을 집속하기 위해서 대형 장치가 필요하게 됨은 분명하다.
상기 문제를 해결하기 위하여, 본 출원인은 또한 광분배 장치를 제안하였는데, 이 장치는 광합성 과정을 보다 효과적으로 증진시키기 위해서 광합성 물질에 광에너지를 간헐적으로 공급할 수 있고, 그러므로 소정용량의 태양광 또는 인공광 수집장치로써, 임의의 대형 광합성 반응장치를 위한 광 에너지의 요구량을 충족하기에 충분하다.
본 출원인이 앞서 제안한 바 있는 광합성 반응장치의 광원은 렌즈(도시않됨)에 의해서 집속된 태양광 또는 인공광을 전송하기 위한 광도체 로드 또는 광도체 케이블과 투명한 회전 로드를 갖는다. 광도체의 광방출 끝단은 회전로드의 회전축에 대향하여 배설되고, 반사 거울은 광도체의 광방사 끝단에 대한 회전로드의 회전축에 마련된다. 광도체를 통하여 전송되고 회전로드 내로 도입된 태양광은 상기 거울에 반사되어 회전로드의 끝부분으로 전달되어, 그곳에 마련된 거울에 다시 반사되어서 회전로드의 광방출면으로부터 조사된다. 다수개의 광도체 로드는 고리형상으로 배열되어 회전로드의 광방출면에 대향되게 배설된다. 결과적으로, 회전로드가 모우터에 의하여 회전될때, 회전로드의 광방출면으로 덮이는 광도체 로드의 수광면은 차례로 바뀌어서 각각의 광도체 로드는 1회전마다 순간적인 광투사를 받아들이게 된다. 각각의 광도체 로드의 끝단부는 광라디에이터로서 이용된다. 이 광 라디에이터는 광합성 반응장치내에서 서로 일정 간격을 두고 마련될 수도 있고, 또는 식물 배양실, 버섯 양식장등에 넓게 퍼져서 서로 떨어진채로 마련될 수도 있다.
상기한 바와 같이, 본 출원인이 앞서 제안한 광분배 장치에 있어서는, 광도체를 통하여 전송되는 광은 회전되는 회전로드를 통해서 차례로 광도체내에 순간적으로 공급되므로, 분배된 광은 회전로드가 1회전할때마다 각 광도체 로드의 출력끝단으로부터 광합성 반응장치내로 방사되고, 이 장치내에서는 광합성 물질이 극히 짧은 기간, 예를들면 약 10마이크로초 동안 상기 광이 조사되어서 광합성 반응장치의 주기를 개시하게되고, 별도의 광조사의 필요없이 주기가 완료되며, 광조사의 다음번 투사로써는, 상기 회전로드의 1회전을 통해서 새로운 광합성 반응장치의 주기가 개시된다.
따라서, 이 반응장치내의 일련의 광합성 반응은 광합성 물질의 주기적인 광조사로 계속된다. 대상물의 광합성을 개시하기 위해서는 소정량 이상의 광에너지를 공급할 필요가 없다.
상기의 광분배 장치에 있어서, 필요한 양의 광에너지는 회전로드의 광방출면에 해당하는 매우 적은 영역에서의 광의 강도를 증가시킴으로써 용이하게 얻을 수 있다.
이러한 구성상의 특징의 덕분으로, 본 장치는 소형의 태양광 또는 인공광 수집 장치와 함께 작동되기에 용이하다.
그러나, 상기 광분배 장치는 상기의 회전로드가 제작이 곤란하고 비용이 높다는 결점을 갖고 있었다. 선행기술의 상기와 같은 결점들을 감안하여, 본 발명은 보다 단순하고 저렴한 비용의 수단을 활용함으로써 다수개의 광도체 케이블중 단일의 광도체 케이블을 통하여 전송된 광을 분배할 수 있는 보다 개선된 장치를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 추가 비용 및 제조하기 곤란한 광분배 채널의 필요없이 제1의 광도체 케이블을 통하여 전송된 광을 다수개의 제2의 광도체 케이블로 균일하고도 효과적으로 분배할 수 있는 단순하고 저렴한 광분배 장치를 제공하는 것이다.
[실시예]
제1도는, 본 출원인이 앞서 제안한 바 있는 광합성 장치의 광원을 설명하기 위한 요부 구성도이다. 제1도에서, (1)은 렌즈(도시않음)에 의하여 집속한 태양광이나 인공광을 전송하기 위한 광도체 로드 또는 광도체 케이블을 나타내며, (20)은 투명한 회전로드이다. 광도체(1)의 광방사끝단(P)은 회전로드(20)의 회전축(Q)에 대향하여 배설되며, 반사거울(21)은 광도체(1)의 광방사끝단(P)에 대하여 회전로드(20)의 회전축(Q)에 마련된다. 광도체(1)를 통하어 전송되고 회전로드(20)내로 도입된 광은, 거울(21)에 반사되어 회전로드(20)의 끝부분을 향해 전파되어, 그곳에 마련된 거울(22)에 다시 반사되고나서 회전로드(20)의 광방출면(S)으로부터 조사된다. 광도체 로드(30) 다수개는 제2도에서와 같이 회전로드의 광방출면(S)에 대향하여 놓인, 링(ring)을 형성하도록 배열된다. 결과적으로, 모우터(40)에 의해서 회전로드(20)가 회전될때, 회전로드(20)의 광방출면(S)으로 둘러싸인 광도체 로드(30)의 수광면은 차례로 바뀌게 되고, 각각의 광도체로드(30)는 매회전마다 광조사의 순간적인 투사를 받아들인다. 각각의 광도체 로드(30)의 끝단부는 광라디에이터로서 이용된다. 광라디에이터는 광합성 장치내에서 서로 일정 간격을 두고 마련될 수도 있고, 또는 식물배양실, 버섯 양식장(50)등에 넓게 퍼져서 떨어져 배열될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 광분배 장치에 있어서, 광도체(1)를 통해 전송되어온 광은 순간적으로 광도체(30)내로 공급되고, 차례로 회전되는 회전로드(20)를 통해서 분배된 광이 각 광도체 로드(30)의 방출끝단으로부터 즉시 방출되며, 광합성 반응 장치내로의 회전로드(20)의 각 회전으로 광합성 반응 장치내에서는 광합성 물질이 매우 짧은 시간, 예를들면 약 10마이크로초 동안 광으로 조사되어서 광합성 작용의 순환을 개시하고, 추가의 광조사의 필요없이 순환을 종료하여, 다음번의 광조사에서는 회전로드(20)의 1회전을 통해서 새로운 광합성 작용의 순환이 개시된다. 반응장치내의 일련의 광합성 작용은, 그러므로 광합성 물질의 주기적인 광조사와 함께 계속된다. 대상물의 광합성을 개시하기 위해서는 소정량 이상의 광에너지를 공급할 필요가 없다. 상기 광분배 장치에 있어서, 광에너지의 필요량은, 회전로드의 광방출면(S)에 해당하는 극히 적은 영역에 광의 강도를 증가시킴으로써 쉽게 얻을 수 있다.
이러한 구성상의 특징으로 인하여, 본 장치는 소형의 태양광 또는 인공광 수집장치(도시않음)로 용이하게 작동될 수 있다. 더우기, 회전로드(20)의 광방출면(S)으로부터 방출된 광은 다수개의 광도체 로드(30)에 시분할적으로 분배되므로, 본 장치는 대용량의 광합성 장치에도 충분한 양의 광에너지를 공급할 수가 있다.
그러나, 상기의 광분배 장치는, 상기의 회전로드(20)가 제작상 곤란하고 비용이 많이 드는 결점을 갖고 있었다.
선행 기술의 상기와 겉은 결점을 감안하여, 본 발명은 보다 단순하고 저렴한 비용의 수단에 의해서 다수개의 광도체 케이블중 딘일의 광도체 케이블을 통해 전송된 광을 분배할 수 있는 보다 개선된 장치를 제공하고자 이루어졌다.
제3도는, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위한 구성도이다. 제3도에서,(1)은 그의 수광끝단면(도시않됨)내로 도입된 태양광이나 인공광을 전송하기 위한 제1의 단일 광도체 케이블이며, (2)는 다수개의 제2의 광도체 케이블로서, 그의 수광끝단(2a)들이 수광면의 고리형상을 형성하도록 함께 배열된다. 모우터(3)에 의해서 회전되는 아암(4)은 광 커플러(5)가 그 앞끝단에 유지되며, 또한 보조아암(6)이 유지되어 상기 보조아암(4)에 마련되는 베어링(7)내에 상기 케이블의 끝단을 느슨하게 끼움으로써, 이 제1의 광도체의 광방사끝단을 유지한다. 아암(8)은, 그 앞끝단에 마련된 구연 베어링을 통하여 상기 케이블의 끝단을 느슨하게 삽입함으로써 광도체 케이블의 끝단부를 지지하는데, 바람직하게는 구동 모우터의 축과 정열된다.
따라서, 모우터(3)가 제3도에서와 같이 회전될때, 아암(4)은 광 커플러가 움직이도록 회전되고, 광도체(1)의 광방사끝단은 다수개의 광도체 케이블(2)의 광방사끝단에 의해 형성된 고리형평면을 따라 회전함으로써, 상기 선행기술에서와 같은 방법으로 광도체 케이블(2)에 연속적인 광분배를 실현하게 된다.
본 발명의 실시예에 있어서, 광도체 케이블(1)은 과도한 강도로 인해 상기 케이볼에 손상을 가할 수도 있는 가능성을 제거 해주는 구면 베어링(9)에 유지되어 회전될 수 있다. 상기의 경우에는 구연 베어링(9)이 광도체 케이블(1)의 회전측을 유지하는 반면, 구면 베어링을 사용하지 않고서도 상기 아암의 느슨한 개구로만 상기 케이블을 유지할 수도 있다.
그러나, 이러한 경우에는 상기 개구의 내부표면에 대하여 케이블(1)의 표면이 마찰될 수도 있어서 광도체 케이블(1)의 외주표면을 손상시킬 우려가 있다. 같은 방법으로, 광도체 케이블(1)의 광방사끝단은 지지 베어링(7)을 사용하지 않고도 상기 보조아암의 개구내에 느슨하게 끼워질 수 있다. 모든 경우에, 광도체 케이블(1)의 광방사끝단은, 다수개의 광도체 케이블(2)의 광방사면(2a)에 의하여 형성되는 고리형 평면을 따라서 비틀리지 않고 회전될 수 있다.
제4도 및 제5도는, 광도체 케이블(1)의 광방사끝단과 광커플러(5) 및 광도체 케이블(2) 사이의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 제4도는, 광 커플러(5)와 광도체 케이블(2)의 수광면(2a)사이의 관계를 나타내는 평면도이고, 제5a도는 광도체 케이불(1)의 광방사끝단과 광 커플러(5) 및 광도체 케이블(2)의 수광면 사이의 관계를 나타내는 측면도이며, 제5b도는 제5a도에서 커플러(5)가 생략된 경우의 측면도이다. 제5a도의 실시예에 있어서, 광도체 케이블(1)로부터 방사된 광은 광 커플러(5)내로 도입되어 이 광 커플러(5)내에서 상기 광은 그 측면에 반사되고 광도체 케이블(2)내로 인도된다.
또한, 광 커플러(5)와 광도체 케이블(2)의 수광면 사이의 관계는 일정하게 유지된다. 다시 말하면, 광 커플러(5)의 회전축과 광도체 케이블이 수광면에 의해 형성되는 고리 형상의 축은 공동중심(0)에서 일치된다. 제4도에 점선으로 나타낸 바와 같은 고리형 평면에 대한 광 커플러(5)의 관계는 발생되지 않을 수도 있는데, 즉, 광 커플러(5)의 축이 지점(0')로 변위되지 않을 수도 있다. 광도체 케이블(1)로부터 방사된 광은 광 커플러(5)내로 도입되어 측벽에 반사되어서 거의 균일한 강도의 광선을 형성하는데, 이는 광 커플러(5)의 출력끝단(5a)을 통해서 방출된다. 결과적으로, 광도체 케이블(2)의 각각은 거의 같은 양의 광을 받아들일 수 있다. 이는 어느 광도체 케이블(2)이 선택되더라도 같은 양의 광이 얻어질 수 있음을 의미한다. 반대로, 만일 광 커플러(5)가 생략된다면, 제5b도에서와 같이 주변으로 흩어지는 광(Lo)은 광도체 케이블(2)내로 인도될 수 없고, 광도체 케이블(1)로부터 방사되는 광선이 그 끝단부에서의 강도가 상이해질 수 있는데, 즉, 상기 광선의 강도가 그 중심부로부터 주변부까지 점점 감소될 수 있다.
따라서, 제5b도의 경우에는, 광도체 케이블(21) 및 (23)의 각각에 도입되는 광의 양은 광도체 케이블(22)의 그것보다 적다.
따라서, 광의 양은 광도체 케이블(2)중에서의 선택에 따라 달라진다. 광도체 케이블(1)의 비틀림을 방지하기 위하여 그 광방사 끝단은 광 커플러(5)의 베어링상에서 자유롭게 회전될 수도 있다.
그러므로, 만일 상기 커플러(5)가 생략된다면, 광도체 케이블(1)은 비틀릴 수도 있고, 광도체 케이블(2)내로 도입되는 광의 양은 불안정하게 된다. 이러한 광분배 장치는 최적으 또는 소정의 광이 요구되는 경우 사용될 수 없다.
제6도는, 본 발명의 또다른 실시예를 설명하기 위한 구성도이다. 제6도는, 본 발명의 또다른 실시예를 설명하기 위한 구성도이다. 제6도에서, (1)은 제1의 광도체 케이블, (2)는 제2의 광도체 케이블, (3)은 모우터, (4)는 아암, (5)는 광 커플러, (6)은 보조아암, (7)은 베어링, (8)은 지지아암, 그리고 (9)는 구면 베어링이다. 이들 요소는 제3도를 참고로 설명된 실시예의 요소들과 기능잉 유사하므로, 자세한 설명은 생략한다.
제6도에서, 베벨기어(10)는 모우터(3)로 구동되고, 그 회전은 다른 베벨기어(11a) 및 (11b)에 전송된다. 회전원판(12a)는 베벨기어(11a)의 회전축상에 설치되고, 구동아암(13)은 그 한끝단이 상기 회전원판(12)에 편심으로 배설된 돌출핀(12a')위로 회전가능하게 맞추어지고 나머지 한끝단은 상기 광도체 케이블(1)의 광방사 끝단위로 회전가능하게 맞추어진다. 제7도에 상세히 나타낸 바와 같이, 구동아암(13)의 나머지 끝단은, 광도체 케이블(2)의 수광면에 의해 형성되는 고리면을 따라 광 커플러(5)를 회전시키기 위해서, 광도체 케이블(1)에 베어링(14)으로 회전 가능하게 유지된다. 제7도에서,(15)는 광도체 케이블(1)의 광방사끝단상에 맞추어지는 칼라(collar)이고, (16)은 베어링 부분(7) 및 (14)를 분리시키기 위한 스페이서(spacer)이며, (17)은 상기 베어링(7)을 지지하기 위한 요소이다. 한편, 베벨기어(11b)의 회전은 또 다른원판(12b)에 전송되며, 원판(12b)에는 핀(12b')이 아암(18)의 한끝단을 회전가능하게 맞추기 위해서 편심으로 형성된다. 상기 아암(18)은 광도체 케이블(1)을 느슨하게 끼워 맞추기 위해서 그의 다른 한끝단에 구면 베어링(9')(베어링(9)과 동일)을 갖는다. (19)는 그의 윗끝단으로 아암(18)을 지지하기 위한 지지요소로서, 화살표 방향으로의 회전이 가능하다. 따라서, 원판(12b)가 회전될때, 아암(18)의 끝단은 가상의 원(A)으로 나타낸 바와 같이 원형 이동을 한다.
이러한 원형 이동(A)은 광 커플러(5)의 이동과 같은 방향으로 이루어지고, 광 커플러(5)의 원형 이동에 관한 면으로부터 180°이다.
본 발명의 실시예에 있어서, 광도체 케이블(1)(광 커플러(5))의 끝단은 베어링(9)의 축주위로 선회 이동을 한다. 베어링(9)의 원형이동은 그곳에 가해지는 부하를 감소시킴으로써 광도체 케이블(1)의 끝단이 자유롭게 회전 이동하도록 돕는다. 상기의 구성에 있어서는 단일의 아암(13) 및 (18)이 설명을 간단히 하기 위해서 이용되었으나, 기타의 구동 수단, 예를들면 평행운동 기구 등도 또한 본 발명에 의한 장치에 적용될 수도 있다.
상술한 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 제1의 광도체 케이블을 통하여 전송된 광을 다수개의 제2의 광도체 케이블에로 추가 비용 및 복잡한 광분배 채널의 필요없이 균일하고 효과적으로 분배할 수 있는 단순하고 저렴한 광분배 장치를 제공할 수가 있다.

Claims (3)

  1. 광이 전송되어 오는 제1의 광도체 케이블(1)과, 수광끝단(2a)이 고리형평면을 형성하도록 함께 배열설치되는 다수개의 제2의 광도체 케이블(2)과, 상기 수광 고리형평면에 대향하여, 상기 제1의 광도체 케이블(1)의 광방출 끝단을 지지하고 상기 수광 고리형 평면을 따라서 회전하도록 하는 구동수단과, 상기 제1의 광도체 케이블(1)로부터 방사된 광을 거의 균일한 강도의 광으로 변환시켜서 상기 제2의 광도체 케이블(2)내로 도입하기 위하여 상기 제1의 광도체 케이블(1)의 광방사 끝단에 유지되는 광 커플러(5)로 이루어지며, 상기 광 커플러(5)는 상기 제2의 광도체 케이블(2)의 수광 고리형 평면을 구성하는 부분과 유사한 표면을 가지며, 상기 수광 고리형 평면에 일정한 관계를 유지하면서 이 수광 고리형 평면을 따라서 회전 이동함을 특징으로 하는 광분배 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광 커플러(5)는 상기 수광 고리형 평면의 일부에 상응하며, 이 고리형 평면과 동심인 부채꼴로 되어 있으며, 광방사 및 수광면을 제외한 면에 반사면 또는 클래드 표면을 가짐을 특징으로 하는 광분배 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구동수단은, 상기 수광 고리형 평면과 동심이머, 이 수광 고리형평면에 대향하여 그의 끝단에 광 커플러(5)를 갖는 아암(4) 및 윗쪽으로 연장된 보조아암(6)을 가지며, 상기 보조아암(6)은 상기 광 커플러(5)의 중심부에 대응하는 부분에 관통구멍을 가지며, 이 관통구멍내로 상기 케이블의 끝단을 느슨하게 끼움으로써, 상기 제1의 광도체 케이블(1)의 광방사 끝단을 지지하는 것을 특징으로 하는 광분배 장치.
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