KR930004736B1

KR930004736B1 - 광 반사장치

Info

Publication number: KR930004736B1
Application number: KR1019900003414A
Authority: KR
Inventors: 모리게이
Original assignee: 모리게이
Priority date: 1989-07-31
Filing date: 1990-03-14
Publication date: 1993-06-03
Also published as: US4984880A; KR910003408A; FI900819A0; CN1048602A; CA2010526A1; JPH0362011A

Abstract

내용 없음.

Description

광 반사장치

제1도는 선행기술의 Ⅰ예를 설명하기 위한 도면.

제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도.

제3도는 본 발명에 사용되는 태양광 수집 장치의 Ⅰ실시예를 설명하기 위한 도면.

제4도는 광도체 케이블 내로 태양광을 도입하는 원리를 설명하기 위한 도면.

제5도는 본 발명을 구체화하는 광반사기를 설명하기 위한 측면구성도.

제6도는 제5도의 Ⅵ-Ⅵ선에 따른 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1a, 1b : 반사판 2a, 2b : 보강판

3 : 기본대 4a, 4b : 핀

5 : 들보 6 : 래크

7 : 레일 8 : 모우터

9a, 9b : 리미트 스위치 10 : 피니언

11a, 11b : 로울러 12 : 기판

12a : 수평부 13 : 판부재

14 : 모우터 15a, 15b, 15a′, 15b′ : 안내로울러

16 : 매달린 아암 17 : 베어링

18 : 회전판 19 : 크랭크

20 : 중공축 21 : 사각체

22 : 측벽 23a, 23b : 접속부재

24a, 24b : 조정보울트 25 : 모우터

26, 27 : 기어 28 : 회전축

29a, 29b : 베어링 30a, 30b, 35 : 스러스트베어링

36 : 핀 40 : 광도체 케이블

50 : 튜우브형 몸체 53, 54 : 레일

55, 56 : 슬라이더 60 : 런너(runner)

64, 65 : 바퀴 66 : 이동체

67 : 모우터 68 : 반사판

70 : 투명한 보호캡슐 71 : 프레넬 렌즈

72 : 렌즈호울더 73 : 태양광 방향센서

74 : 광도체(광도체 케이블) 75 : 광도체 케이블 호울더

76 : 아암 77, 80 : 펄스 모우터

78 : 수평축 79 : 받침대

81 : 수직축

본 발명은 광도체 케이블을 통하여 전송되어 오는 광을 그 광도체 케이블의 밖으로 효과적으로 확산하여 조사하기 위한 광 반사장치에 관한 것이다.

본 출원인은 앞서 태양광 또는 인공광을 렌즈 등을 사용하여 집속하여 광도체 케이블내로 도입하고, 광이 필요한 곳 어디에서나, 전송하여 조명 등 기타의 목적, 예를들면 조절된 환경 등에서 재배되는 식물의 광합성용 광에너지를 공급하기 위하여 사용할 것을 제안한 바 있다.

그러나, 식물 재배용으로 광에너지를 활용하는 경우에는 다음과 같은 문제가 발생한다.

광도체 케이블의 끝단으로부터 광이 공급될 때는 광도체 케이블이 소정의 개구수를 갖기 때문에 대략 46°의 작은 각도내에서만 광이 조사될 수 있다.

그러므로, 이러한 조건에서는, 예를들면 광이 광도체 케이블의 끝단으로부터 직접 방사된다면 바람직한 광조사를 할 수가 없다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 출원인은 앞서 광도체 케이블로부터 전송된 광을 효과적으로 확산할 수 있고, 임의의 소망하는 영역에 조사할 수 있는 다양한 종류의 광 라디에이터를 제안한 바 있다.

본 출원인은, 또한, 앞서 광도체 케이블, 튜우브형 몸체 및 런너(Runner)로 구성되는 광반사 장치를 제안한 바 있다.

즉, 상기의 실시예에서는 튜우브형 몸체내에는 적어도 하나의 투명한 측벽과 2개의 레일이 레일을 따라 이동하는 런너와 마찬가지로 그 축방향으로 연장되어 설치되고, 상기 런너는 레일 위를 이동하기 위한 바퀴들과, 이 바퀴들 위에 설치된 이동체와, 상기 이동바퀴를 구동시키기 위하여 상기 몸체상에 설치되는 모우터 및 반사판으로 이루어져 있다.

그리고, 상기 광도체로부터 튜우브형 몸체내로 방사되는 광은 반사판에 반사되며 투명한 벽부분을 통하여 튜우브형 몸체밖으로 조사되고, 레일은 도전성 재료로 만들어지며, 슬라이더(slider)는 이들 레일과 각각 접촉한다.

따라서, 이들 레일들 사이에 적용되는 전압의 극성을 변화시킴으로써, 튜우브형 몸체 안쪽에서 런너가 왕복하도록 하는 반대방향으로 모우터는 회전한다.

상기 장치는 광도체 케이블로부터 방사된 광을 보다 효과적으로 확산시키고 보다 광범위하게 조사할 수 있으며, 런너는 쉽게 구동된다.

그러나, 광조사의 강도가 일정하고, 조사 대상이 보다 강한 광조사를 필요로 할 때에도 강도를 높일 수가 없다고 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 적어도 2개의 광도체 케이블에 의해서 전송되는 태양광을 독립적으로 또는 종합적으로 이용할 수 있고, 또한, 예를들면, 재배되는 식물의 종류, 그 생장조건 등 대상물에 관한 성질에 의하여 광의 양을 선택적으로 달리함으로써 보다 효과적인 재배를 할 수 있는 광반사 장치를 제공하는데에 있는 것이다.

본 발명의 이와 같은 목적은 중심축에 대하여 대칭되고, 서로 대향되는 방향에서 마주보며, 그의 각각은 경사져 있고, 회전이 가능하게 일체적으로 설치되는 한쌍의 광반사판과, 상기 반사판의 해당 반사면쪽으로 상기 한쌍의 반사판을 앞뒤로 이동시키기 위하여 들보이 상부 안쪽면 및 하부 안쪽면에 각각 래크 및 레일을 설치하고, 그 사이에 피니언, 로울러, 톱니바퀴 모우터가 장착되는 구동수단과, 상기 구동수단에 연결된 모우터에서 회전판을 통하여 크랭크가 연결되게 구성하여 하부 사각체가 상기 모우터의 하부 매달린 아암을 기준으로 회전할 수 있게 구성된 제1설치수단과, 상기 사각체의 중공축에 삽입되고 양쪽끝단에 접속부재를 통하여 연결되는 조정 보울트가 모우터의 회전에 따른 기어에 의하여 반사판의 각도가 제어되게 구성한 제2설치수단으로 달성된다.

먼저 출원인이 제안한 바 있는 광 반사장치를 제1도 내지 제4도로서 설명한다.

제1도는, 앞서 본 출원인이 제안한 광 반사장치의 1예를 설명하기 위한 측단면도이다.

제2도는, 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이다.

제1도 및 제2도에서, (40)은 광도체 케이블, (50)은 튜우브형 몸체, 그리고 (60)은 런너이다.

튜우브형 몸체(50)에서, 적어도 1개의 투명한 측벽으로서 2개의 레일(53) 및 (54)는 이들 레일을 따라 이동하는 런너(60)와 마찬가지로 그 축방향으로 연장되어 설치된다.

런너(60)는 레일(53) 및 (54)상을 이동하기 위한 바퀴(64) 및 (65)와, 이 바퀴상에 설치된 이동체(66)와, 이 이동바퀴를 구동시키기 위하여, 상기 이동체(66)상에 설치되는 모우터(67) 및 반사판(68)으로 구성되어 있다.

광도체 케이블(40)로부터 튜우브형 몸체(50) 내로 방사된 광“L”은 반사판(68)에 반사되어 그 투명한 측벽부분을 통해서 튜우브형 몸체로부터 조사된다.

도시된 경우에는, 레일(53) 및 (54)가 도전성 재료로 만들어지고, 슬라이더(55) 및 (56)은 이들 레일(53) 및 (54)와 각각 접촉된다.

레일들간에 가해지는 전압의 극성을 변화시킴으로써 모우터(67)는 튜우브형 몸체내에서 런너(60)가 왕복되도록 반대방향으로 회전된다.

도시된 장치에서는 광이 단지 한쪽에서만 튜우브형 몸체(50)내로 도입되는 반면 반대쪽으로부터도 튜우브형 몸체내로 광을 도입할 수 있고, 반사판(68)에 대향하는 반사판을 제공하는 것도 가능하다.

후에 설명되는 바와 같이, 본 발명에 의한 장치는 대향면에 반사판이 마련되어 있다.

도시된 장치에서는 사각형 단면으로 된 튜우브형 몸체(50)가 사용되지만, 레일(53) 및 (54)과 런너의 몸체가 그 상부에 설치되고, 그 상부에는 축방향을 따라서 슬릿(slit)을 가지며, 반사판을 지지하기 위하여 슬릿을 통하여 연장되는 아암을 가지는 원통형으로 할 수도 있다.

원통형 몸체는 반사판(68)이 회전하는 동안 이 반사판과 함께 런너가 그 내부에서 왕복할 수 있도록 한다.

이는 보다 광범위한 반경내에서의 광조사를 ″.

후에 설명하는 바와 같이, 본 발명에 의한 장치는 회전되는 동안 전후방으로 이동하는 반사판을 갖는다.

경사진 반사판의 투사선 길이에 상당하는 거의 “L”만큼 런너가 점진적으로 이동하는 상기 반사판이 런너의 각 정지 위치에서 회전될 때, 광조사는 고르게 분배된다.

상술한 설명에 있어서, 경사진 반사판은 튜우브형 몸체내에 배설되지만 대기가 청정한 경우에는 반사판의 청소가 용이하게 이루어진다.

또한, 매달린 아암에 의해서 반사판에 달린 런너가 레일 위를 이동하고, 상기 반사판이 상기 매달린 아암상에 설치된 구동기구(모우터)에 의해서 회전되는 방식으로, 튜우브형 몸체 없이 반사기를 사용하는 것이 가능하다.

상기의 장치는 광도체 케이블로부터 방사된 광을 보다 효과적으로 확산시킬 수 있고 보다 광범위하게 조사할 수 있으며, 런너가 쉽게 구동될 수 있다.

그러나, 이러한 방법의 결점은 광조사가 강도가 일정하고 대상물이 보다 강한 강도의 광조사를 필요로 할때에도 강도를 높일 수가 없다.

제3도는, 본 출원인이 앞서 제안한 바 있는 태양광 수집장치의 1예를 설명하기 위한 구성도로써, 도면중, (70)은 투명한 보호캡슐, (71)은 프레넬 렌즈, (72)는 렌즈 호울더, (74)는 프레넬 렌즈의 초점 위치에 수광끝단들이 배열형성된 다수매의 광파이버로구성되는 광도체 케이블, (75)는 상기 광도체 케이블의 호울더, (76)은 아암, (77)은 펄스 모우터, (78)은 이 펄스 모우터(77)에 의하여 회전되는 수평회전축, (79)는 상기 보호캡슐(70)을 설치하기 위한 받침대, (80)은 펄스모우터, (81)은 이 펄스 모우터(80)에 의하여 회전되는 수직 회전축이며, (40)은 다발로 된 광도체 케이블(74)이다.

태양의 방향은 태양광 방향센서(73)에 의하여 태양의 방향을 검지하고, 그 검출신호에 의하여 이 태양광 방향센서(73)가 태양의 방향으로 향할 수 있도록 상기 수평 회전축(78) 및 수직 회전축(81)의 펄스 모우터(78) 및 (80)을 각각 구동하고, 그것에 의하여 각 렌즈(71)에 의하여 집속되는 태양광 각각의 렌즈의 초점위치에서 수광끝단이 배열형성된 광도체(74)내에 도입되도록 되어 있다.

해당 렌즈의 초점면에 끝단이 배열형성된 광도체(74)는 광도체 케이블(72)에 함께 매어져 있고, 태양광 수집 장치로부터 이어져, 조명, 식물재배, 동물의 육성, 광욕 등 광조사가 필요한 곳에 제공된다.

제4도는, 상기 렌즈(71)에 의하여 수집된 태양광을 광도체내에 도입하기 위한 설명을 위한 도면으로서, 도면중, (71)은 프레넬 렌즈 등의 렌즈, (74)은 렌즈에 의하여 접속된 태양광을 도입하고, 이곳을 통하여, 이 도입된 태양광을 임의의 소망의 장소로 전달하기 위한 광도체이지만, 태양광을 렌즈계로써 집속할 경우, 그 태양상은 중심부는 거의 백색광으로 되고, 그의 주변부는 렌즈계의 초점 위치에 해당하는 파장의 광성분을 많이 함유하게 된다.

즉, 태양광을 렌즈계에 의하여 집속할 경우, 그의 초점위치 내지 태양상의 크기는 광의 파장에 따라 다르며, 예를들면 파장이 짧은 청색계통의 광은 (P₁)의 위치로 직경(D₁)의 태양상을, 녹색계통의 광은 (P₂) 위치로 직경(D₂)의 태양상을, 또한 적색계통의 광은 (P₃)의 위치로 직경(D₃)의 태양상을 맺는다.

따라서, 제4도에서와 같이, (P₁)의 위치에 광도체의 수광끝단면을 배치하면, 청색성분의 광을 주변부에 많이 함유한 태양광을 수집할 수 있으며 (P₂)의 위치에서 배치하면 녹색계통의 광성분을 주변부에 많이 함유한 태양광을, 또한, (P₃)의 위치에서 배치하면 적색계통의 광성분을 주변부에 많이 함유한 태양광을 수집할 수가 있고, 그 경우, 인도된 광의 직경을 수집하고자 하는 광성분에 맞추어, 예를들면, 청색계통인 때에 (D₁), 녹색계통인 때에 (D₂), 적색계통인 때에 (D₃)로 하면, 광도체의 사용량을 적게하여, 최대 효율로 그 주변부에 소망의 광성분을 다량으로 함유한 태양광을 수집할 수가 있다.

또한, 제4도에서와 같이, 광도체 케이블이 수광 끝단면의 직경을 크게 하여 (D₀)로 하면, 자외선 및 적외선을 포함하지 않은 가시광 전체의 파장성분을 함유한 광을 수집할 수 있게 하는 것도 가능하다.

또한, 광도체(74)의 수광 끝단면은, 미리, 제조자에 의해 초점위치에 고정할 수도 있고, 또는 상기 광도체의 수광끝단면을 광도체를 렌즈계의 광축방향으로 조절가능하게 놓고, 사용자측에서 상기 광도체를 소망하는 색의 광으로 맞춰 조절하고, 고정할 수도 있다.

이상에서와 같이, 렌즈계를 통해서, 태양광을 집속할 때, 그 태양상은 백색광으로 가득한 중심부와 렌즈계로부터의 거리에 따라서 그 성분이 다양해지는 주변부를 갖는다.

즉, 렌즈계로부터 거리가 가까운 곳에는 청색광이 주변부로 모여지고, 렌즈계로부터 거리가 먼 곳에는 적색광의 그 주변부에 모여지게 된다.

광도체의 수광면의 위치설정을 조정함으로써 태양광으로″선 및 적외선을 제거할 수 있고, 따라서 일광용 및 동식물 배양에 적절한 태양광을 얻을 수가 있다.

상기의 태양광 수집장치는 지붕 위에 배설되고 상기 장치로서 수집한 태양광은 광도체 케이블을 통하여 실내로 전송되어서 하기의 본 발명에 관련하여 이용된다.

이하 본 발명의 1실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.

[실시예]

제5도는, 본 발명을 구체화하는 광반사 장치를 설명하기 위한 측면도이다.

제6도는 제5도의 Ⅵ-Ⅵ선에 따른 도면이다.

제5도 및 제6도에 있어서, 반사판(1a) 및 (1b)는 보강판(2a) 및 (2b)상에 각각 고정되며, 이 보강판들은 기본대(3)에 차례로 회전가능하게 안전하게 유지되고, 상기 기본대에는 상기 보강판들이 화살표 A 또는 B 방향으로 회전되도록, 제5도에서와 같이, 한쪽에는 핀(4a) 및 (4b) 각각이 반대쪽에는 이에 대응하는 핀(4a) 및 (4b)가 마련되어 있다.

U자형 단면을 지닌 들보(5)를 천장등에 소정의 지지간에 걸쳐서 놓이고 그위에 단단히 유지된다.

래크(6)는 상부 들보(5)의 상부 안쪽면에 고정되고, 레일(7)은 그 위에 고정되어 상부 들보(5)의 하부 안쪽면에 걸쳐 완전히 연장되는 길이로 고정되어 있다.

구동수단을 구성하는 톱니바퀴 모우터(8), 리미트스위치(9a) 및 (9b), 래크(6)와 결합되는 피니언(10) 및 로울러(11a), (11b)는 기판(12)에 일체적으로 부착되는데, 이 기판은 상부 들보(5)로부터 아래쪽으로 연장되어 수평부(12a)를 형성하도록 구부려진다.(제6도참조)

판부재(13)는 용접 기타 적절한 방법으로 상부 들보(5) 아래 위치에서 기판의 하부에 일체적으로 또한 수직으로 접합되어 그것에 톱니바퀴 모우터(14)를 유지하기 위한 설치표면을 제공하도록 한다.

또한, 기판(12)에는, 이 기판(12)상에 일체적으로 부착되어 있는 안내로울러(15a), (15b), (15a′), (15b′)가 마련되어 있고 상부 들보(5)로″판(12)을 안전하게 매달기 위해서 뒤에서 앞쪽으로 상부 들보(5)상에 클램프 되어 있다.

기판(12)의 수평부 (12a) 하부 표면상에는 후에 설명되는 중공축(20)이 베어링(17)을 사용하여 회전가능하게 지지되는 매달림 아암(16)이 부착된다.

다음 제1설치수단을 살펴보면, 회전판(18)은 톱니바퀴 모우터(14)의 구동축(14a)상에 결합되고, 크랭크(19)의 끝단이 편심으로 회전판에 부착된다.

상기 크랭크(19)의 나머지 끝단은 사각체(21)의 측벽(22)에 유지된다.

따라서, 모우터(14)가 회전될 때, 크랭크(19)는 화살표 C 방향으로 이동되고, 사각체(21)가 중공축(20)에 대하여 화살표 D 방향으로 회전되어 중공축(20)에 대하여 반사판(1a) 및 (1b)과 함께 기본대(3)를 화살표 E 방향으로 회전시킨다.

즉, 상기 반사판들은 제3도를 참조로 이미 설명된 바와 같이 종래의 장치의 반사판(68)이 회전되는 것과 같은 방식으로 회전하게 된다.

그리고 제2설치수단을 살펴보면, 보강판 (2a) 및 (2b)는 접속부재(23a) 및 (23b)를 통하여 경사 조정 보울트(24a) 및 (24b) 각각에 접속된다.

사각체(21)의 상부에는 톱니바퀴 모우터(25)가 마련되는데 그의 회전은 기어(26) 및 (27)를 통하여 기어(27)가 결합된 회전축(28)에 전송된다.

회전축(28)은 상기 경사 조종 보울트(24a) 및 (24b)와 결합되기 위한 안쪽 나사부를 갖는 중공축이며, 사각체(21)내에서 베어링(29a) 및 (29b)에 의하여 지지된다.

중공축(20)은 그의 내부에 도시하지 않은 스러스트 베어링을 가져서, 조정보울트(24a) 및 (24b)가 축이동을 할 수가 있다.

상기 조정보울트(24a) 및 (24b)는 역방향의 나사부를 갖는다.

결과적으로, 회전축(28)이 회전될 때, 조정보울트(24a) 및 (24b)는 화살표 A 또는 화살표 B 방향으로 동시에 반사판(1a) 및 (1b)의 회전을 유발하도록 반대방향으로 이동한다.

이 경우에, 핀(4a) 및 (4b)에 대한 접속부재(23a) 및 (23b)의 수직 높이의 변화가 얻어진다.

이 변화를 흡수하기 위하여, 스러스트 베어링(35)이 사각체의 하부 표면에 마련된다.

즉, 핀(36)은 기본대(3) 상에 수직으로 설치되고, 반사판 전체가 구르지 않고, 또한 그들의 수직이동을 흡수하기 위하여 그의 윗끝단이 스러스트 베어링(35)에 삽입된다.

결과적으로, 광도체 케이블(40a) 및 (40b)의 광방사 끝단으로부터, 광(L)이 선행 기술에서 설명된 바와같이 반사판으로 방사될 때, 이들은 대개 화살표(L′) 방향으로 반사판(1a) 및 (1b)에 반사되어 해당하는 조사 영역에서 재배되는 식물에 조사될 수 있다.

이 경우에, 구동수단을 구성하는 피니언(10) 및 래크(6)를 통한 모우터(8)의 작용에 의하여 화살표 X 방향으로 모든 장치가 이동하고, 동시에 반사판(1a) 및 (1b)는 선행기술에서와 같이 식물에 광을 공급하기 위하여 제1설치수단인 회전판(18) 및 크랭크(19)를 통해서 중공축(20)이 모우터(14)로써 구동함에 따라 회전하여 원하는 각도를 잡을 수 있게 된다.

또한, 반사판의 회전에 대한 이동피치 길이가 반사판의 투사길이로 조절될 때에는 식물 전체에 광을 고르게 공급할 수 있다.

또한, 본 발명의 제2설치수단에 의하여, 반사판(1a) 및 (1b)는 모우터(25)에 의해서 화살표 A 또는 화살표 B 방향으로 경사가 질 수 있어서, 예를들면 파선으로 나타낸 위치에 화살표 A 방향으로 경사질 경우에는 반사판에 반사된 광이 기본대(3) 아래에서 서로 겹치도록 화살표(L″) 및 (L″) 방향으로 전파된다.

따라서, 언제라도 필요에 따라서 반사판(1a) 및 (1b)에 반사된 광을 합성할 수 있도록 상기 반사판의 경사를 변화시킴으로써 보다 강한 광조사를 행할 수가 있다.

본 발명의 특징으로 인하여, 재배하는 식물의 종류 및 보다 바람직한 필요조건에 따라서 재배하는 식물에 다양한 강도의 광조사를 실행할 수 있다.

상기한 바로부터 명백하듯이, 본 발명에 의하면, 적어도 2개의 광도체 케이블에 의해서 전송되는 광을 사용할 수 있고, 예를들면 재배하는 식물의 종류, 그들의 생장조건 등과 같이 조사대상물의 필요조건에 따라서 보다 효율적인 재배를 보장할 수 있도록 광의 양을 선택적으로 변화시킬 수 있는 광반사기를 제공할 수가 있다.

Claims

중심축에 대하여 대칭되고, 서로 대향되는 방향에서 마주보며, 그의 각각은 경사져 있고, 회전이 가능하게 일체적으로 설치되는 한쌍의 광반사판(1a), (1b)과, 상기반사판(1a), (1b)의 해당 반사면쪽으로 상기 한쌍의 반사판(1a), (1b)을 앞뒤로 이동시키기 위하여 틀보(5)의 상부 안쪽면 및 하부 안쪽면에 각각 래크(16) 및 레일(7)을 설치하고, 그 사이에 피니언(10), 로울러(11a), (11B), 톱니바퀴 모우터(8)가 장착되는 구동수단과, 상기 구동수단에 연결된 모우터(14)에서 회전판(18)을 통하여 크랭크(19)가 연결되게 구성하여 하부 사각체(21)가 상기 모우터(14)의 하부 매달린 아암(16)을 기준으로 회전할 수 있게 구성된 제1설치수단과, 상기 사각체(21)의 중공측(20)에 삽입되고 양쪽 끝단에 접속부재(23a), (23b)를 통하여 연결되는 조정 보울트(24a), (24b)가 모우터(25)의 회전에 따른 기어(26), (27)에 의하여 반사판(1a), (1b)의 각도가 제어되게 구성한 제2설치수단으로 구성된 광 반사장치.
제1항에 있어서, 상기 한쌍의 (1a), (1b)은 제2설치수단에 의하여 그들의 중공축(20) 방향으로 경사지게 구성한 것을 특징으로 하는 광 반사장치.
제1항에 있어서, 상기 한쌍의 광반사판(1a), (1b)은 제1설치수단에 의하여 그들의 중공축(20) 주위로 회전가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 광 반사장치.