KR940007280B1 - 광라디에이터 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

광라디에이터

제1도는, 본 발명을 구체화한 광라디에이터를 나타내는 정면도.

제2도는, 상기 광라디에이터의 측면도.

제3도는, 광라디에이터의 광도입부를 나타내는 단면도.

제4도는, 본 출원인에 의해 앞서 제안된 태양관 수집장치의 실시예를 설명하기 위한 도면.

제5도는, 태양광을 광도체케이블내로 도입하는 원리를 설명하는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 광도체케이블(광도체케이블다발) 2 : 광도입부

3 : 통형상용기 4 : 볼록렌즈

5 : 투명판 5a : 투명부

5b : 반사부 6 : 지지대

7 : 모우터 8 : 회전축

9 : 중앙축 10 : 투명한 유지판

11 : 광도체 케이블 유지부 12 : 통형상용기유지부

13 : 베어링 20 : 보호캡슐

21 : 프레넬 렌즈 22 : 렌즈유지부

23 : 태양위치센서 24 : 광파이버 또는 광파이버 케이블

25 : 광파이버 또는 광파이버 케이블 유지부

26 : 아암 27, 30 : 펄스모우터

28 : 수평축 29 : 기본체

31 : 수직축

본 발명은, 렌즈등에 의해 집속된 태양광을 광도체 케이블로 도입할 수 있고, 그를 통해서 태양광을 원격지로 전송할 수 있으며, 태양광을 케이블로부터 식물과 같은 목적물에 조사할 수 있는 광라디에이터에 관한것이다.

근래에, 태양에너지와 그 효과적인 이용에 대한 관심이 높아지고 있다. 태양에너지의 이용은 여러분야에서 활발하게 연구되고 있고, 개발되고 있다. 태양에너지의 가장 효과척인 이용은, 태양에너지가 열 또는 전기에너지로 변환됨이 없이, 즉 변환에 따르는 에너지의 손실없이, 광에너지로서 사용될때 달성된다고 주지되어 있다. 옥외의 태양광을 수집하고, 광도체 케이블을 통해서 광을 필요로하는 곳에 태양광을 전송하는것이 제안되어 있다. 예를들어, 실내에서의 조명 또는 식물의 육성용으로 바다에서의 어류 또는 식물의 육성용으로 또는 클로렐라의 번식 또는 인체의 건강증진을 위한 광원으로써 이용하는 것등이 제안되고 있다. 어느 경우이건, 광도체 케이블의 끝단으로부터 방출된 광선이 조명 또는 기타 목적을 위해 사용될 경우에, 광선을 광케이블의 측에서 광범위한 각도로 방사하는 것이 바람직하다.

그러나, 균등하고 또한 소망의 분포를 갖는 광범위하게 분산되는 광조사를 얻는 것은 곤란하였다.

본 발명의 목적은, 렌즈계를 통해 수집되고 광도체 케이블을 통해 전송된 태양광을 효율적이고 균등하게 조사할 수 있는 광라더에이터를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 출원인은, 반투명의 통형상의 용기와, 상기 용기의 축에 대하여 같은방향으로 경사지도록 상기 통형상의 용기안에 직렬로 배열된 다수개의 투명판과, 광도체 케이블의 출광끝단부를 연결시키기 위하여 용기의 한쪽끝단부에 마련된 부착부와, 부착부와 투명판 사이에 삽입된 렌즈 및 통형상의 용기를 희전시키기 위한 모우터로 구성되며, 투명판은 각각 부분적인 반사면을 적어도 가지며, 그반사면은 순차적이고 균일한 양의 광선을 반사하도록 렌즈로부터 멀어져감에 따라서 더 커지게 되고, 또한 광도체케이블 부착부는 그의 내부에 광도체 케이블이 자유롭게 회전하도록 지지하고 그의 위에서 통형상의 용기가 자유릅게 회전하도록 지지하도록 구성되고, 또한 광이 방출되지 않는 통형상용기의 거의 반투명의 끝단부가 반사면으로 구성되어 있는 광라디에이터와, 또한, 반투명의 통형상의 용기와, 상기 통형상의 용기의 축에 대해 같은 방향으로 경사져 있고 통형상 용기의 투명한 중앙축위에 직렬로 동일한 중심을 갖도록 고정된 다수의 투명판과, 광도체 케이블의 출광끝단부를 연결시키기 위하여 용기의 한쪽끝단부에 마련된 광도체 케이블의 부착부와, 부착부와 투명판사이에 삽입된 렌즈 및 통형상 용기의 중앙축을 회전시키기 위한 모우터로 구성되며, 투명판은 적어도 일부가 각각 반사면으로 형성되고 상기 반사면은 순차적이고 균일한양의 광선을 반사하기 위하여 렌즈로부터 멀어질수록 더 커짐을 특징으로 하는 광라디에이터를 제안한다.

본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고로 이하에서 설명한다.

제1도는 특허 청구의 범위 제1항 내지 제3항에 기재된 광라디에이터를 설명하기 위한 정면도이다. 제2도는 광라디에이터의 측면도이고, 제3도는 광라디에이터 수광부분의 단면도이다.

본 발명에 따른 광라디에이터는 광도체케이블(1), 수광부(2), 투명한 통형상의 용기(3), 볼록렌즈(4), 투명부(5a)과 반사부(5b)을 갖는 투명판(5), 지지대(6), 모우터(7), 회전축(8), 투명한 중앙축(9), 투명한유지판(10), 광도체 케이블의 유지부(11), 통형상용기의 유지부(12), 및 베어링(13)으로 구성되어 있다.

도시하지 않은 렌즈계를 통해 접속된 태양광은 광도체 케이블(1)을 통해 전송되고, 광도체 케이블(1)의 출광끝단부에 촛점위치를 갖는 볼록렌즈(4)를 통과하며, 그에 의해 통형상용기(3)로 도입되는 거의 평행한광선으로 변환된다. 통형상의 용기(3)안에는, 다수의 투명판(5)이 제2도에 도시된 바와같이 일정간격마다 비스듬히 설치되어 있다.

본 실시예에 있어서, 통형상의 용기는 원통형의 형상으로 제조되고, 그 안에 타원형의 투명판(5)과 원형의 유지판(10)을 포함한다. 이러한 경우에, 모든 투명판(5)과 유지판(10)은, 원통형의 용기(3)내에 삽입되는 일체적인 요소를 형성하도록 접착제 등을 이용해서 투명한 중앙축(9)에 미리 부착된다. 유지판(10)은 상기 요소의 보강재로써 작용한다. 각 투명판(5)은 투명판(5a)과 반사판(5b)을 갖고 있으며, 이 반사판(5b)는 투명판(10)의 일부에 금속필름을 증착하거나 금속판을 부착시킴에 의해 형성될 수 있다.

또한 분리된 반사판과 분리된 투명판을 하나의 판(10)을 형성하도록 결합시키는 것도 가능하다.

제1도에 도시된 바와같이, 광도입부(2)로부터 멀리 위치하는 판(10)은 계단형상의 더 큰 반사면을 갖는다. 현(弦)형상의 부분적인 반사포면을 갖는 판은, 동일한 중심을 갖는 원형의, 부체형상의, 또는 다른 적합한 형태의 반사부분도 가능하다.

통형상의 용기는 항상 원형의 형태로 제조되는 것은 아니고 다른형태로 즉, 예를들어 정방형의 모양인 단면을 가질 수도 있다. 투명판은 통형상의 용기에 따라 그 형태가 선택되어야 한다. 광도체 케이블(1)의 출광끝단면에서 방출되고, 거의 평행한 광선으로 변환된 광선은, 투명판(5)의 반사면(5b)에 의해 일부는 반사되고, 결국 통형상 용기(3)의 측벽을 통해서 모두 밖으로 방출된다.

투명판(5)의 반사면(5b)은 균등하게 간격이 떨어져 있고 광선의 방향으로 각각의 것과 중첩되어 있기 때문에 앞의 반사면에 의해 반사되지 않는 광선은 다음의 반사면에 의해 반사되고 모든 광선은 통형상 용기의 측별을 통해서 밖으로 방출될 수 있다.

결과적으로, 투명판의 반사면의 크기를 적합하게 설계함에 의해서 균등하게 분배된 광조사를 얻는것이 가능하다. 식물은 이산화탄소와 물로부터 그들자신의 자양분을 합성하기 위하여 태양에너지를 사용하고, 그것을 줄기열매등으로 분배한다. 식물에 있어 자양분의 수송은 광이 주어지지 않거나 또는 산소가 존재하며 또는 온도가 낮은 조건하에서 효과적으로 수행될 수 있다.

다시 말해서, 식물을 효과적으로 육성하기 위해서는 광합성과 그안에서 자양분의 수송 양쪽 모두가 증진되어야 한다. 이런 목적을 위하여, 주어진 시간간격, 즉, 광조사기간(광합성을 위한)과 광조사가 없는 암기간(자양분을 수송하는 목적을 위한)을 번갈아 반복하기 위하여 광선을 주기적으로 공급하는 것이 효과적이다.

더우기, 식물을 육성하는 경우에, 식물에 간헐적인 광조사(수마이크로초 내지 수밀리초의 간격)가 연속적인 광조사보다 더 바람직하다.

다시 말해서, 광합성은 암반응과 짝지워진 명반응에 의해 촉진되고, 식물의 성장은 명반응기간에는 강력한 광조사를 주고 암반응기간에는 광을 주지 않거나 약하게 공급함에 의해 증진될 수 있다.

또한, 광라디에이터의 이동은, 고정된 광라디데이터로부터 식물을 조사하는 경우와 비교해서 광에너지를 최대한 이용하고 효율이 증가하도록 식물로 광선을 광범위하게 분배하기 위하여 효과적이다. 즉, 동일용량의 광라디에이터를 사용하는 경우에, 이동할 수 있는 것은 보다 넓은 면적안에서 식물을 재배할 수 있고,라디에이터가 식물위로 이동하는 동안 각각의 다른것에 의해 주기적으로 조사되고 그늘이 지기때문에 명반응과 암반응의 반복됨의 장점에 의해서 식물의 성장을 효과적으로 증진시킬 수 있다.

제3도는, 광라디에이터의 광도입부의 1예를 나타내는 도면이다. 제3도에 있어서, 광도체 케이블 유지부(11)는 그안에 광도체 케이블의 출구부를 유지하고, 적절한 부재에 고정된다. 또한, 상기 부분에는 통형상의 용기(12)를 자유롭게 회전하도록 지지하기 위하여 그의 둘레에 베어링(13)이 마련된다.

통형상 용기(3)의 하부부분은 회전장치를 갖는 모우터(7)에 의해 구동되도록 회전축(8)에 의해 지지된다. 결과적으로, 광라디에이터를 채소밭의 한가운데에 설치할때에, 그것은 모든 식물에게 광선을 공급하기 위하여 모우터(7)에 의해 부근일때에(360°) 회전될 수 있다.

광라디에이터를 채소밭의 구석에 설치할때에는, 광라디에이터는 식물이 육성되는 곳에만 광선을 공급하기 위하여 모우터(7)에 의해 주어진 범위안에서 회전될 수 있다.

도시된 예의 경우에, 각각의 통형상의 용기(광라디에이터)에는 구동모우터가 마련된다. 그러나, 단일 모우터를 이용해서 동시에 복수개의 통형상 용기를 회전시키는 것도 역시 가능하다. 비록 도시된 경우에는 광라디에이터가 수직적으로 설치되었으나, 천정위나 바닥위에 수평적으로 설치될 수도 있다. 그러한 경우에있어서, 모우터의 회전각도는, 라디에이터로부터의 광이 식물에 오직 아래쪽으로 또는 오직위쪽으로만 조사되도록 제한될 수 있다.

통형상 용기(3)의 광선이 조사되지 않는 반원부(제2도에 도시됨)는 반사면으로써 제조되고, 통형상의 용기로 도입된 거의 균일한 양의 광선은 화살표의 방향으로 조사될 수 있고, 그에 의해 광에너지는 더욱 효율적으로 이용될 수 있다.

상술한 실시예에 있어서는, 투명판은 회전할 수 있는 통형상의 용기에 고정되어 있으나, 특허청구의 법위 제4항에 설명된 바와같이 통형상 용기가 광도체와 함께 단단히 고정되어 있고, 케이블유지부와 투명판이 통형상의 용기내에서 회전할 수 있도록 중앙축(9)에 설치되는 광라디에이터를 고안하는 것을 가능하다.

이상의 설명으로부터 명백한 바와같이, 본 발명에 따르면, 광도체 케이블을 통해 전송된 광에너지를 반을수 있고, 또한 식물에 광에너지를 균일하고 효과적으로 조사할 수 있는, 저렴한 비용과 단순하게 고안된 광라디에이터를 마련하는 것이 가능하다.

제4도는, 본 출원인에 의해 앞서 제안된 태양광수집장치의 1실시예를 설명하는 구성도 이다. 제4도에 있어, (20)은 투명한 보호캡슐, (21)은 프레넬 렌즈, (22)는 렌즈유지부, (23)은 태양위치센서, (24)는 프레넬 렌즈의 촛점면에 위치한 다수의 광파이버를 구성하는 광파이버 또는 광파이버 케이블(25)는 광파이버 또는 광파이버 케이블 유지부(26)은 아암, (27)은 펄스모우터, (28)은 상기 펄스모우터(27)에 의해 회전되는 수평축, (29)는 그 위에 보호캡슐(20)을 설치시키기 위한 기본체, (30)은 펄스모우터, (31)은 상기 펄스모우터(30)에 의해 회전되는 수직축, (1)은 광파이버 케이블(24)의 다발이다.

태양의 위치는 상기 태양위치센서(23)가 항상 태양쪽으로 향하도록 수평축(28), (31) 각각을 회전시키기위하여 펄스모우터(27), (30)을 조절하는 태양위치센서(23)와 그의 검출신호에 의해 검출되고, 각 렌즈(21)에 의해 집속된 태양광은 상기 렌즈의 촛점위치에 맞춰진 그의 끝단면을 통해서 대응하는 광도체(24)로 도입된다. 대응렌즈 촛점면에 그의 끝단면이 놓여있는 광도체(24)는 태양공 수집장치로부터 인도되고, 조명,식물의 육성, 동물의 양육, 인간의 일광욕등을 위해 광이 필요한 곳에 설치된 광파이버 케이블(1)안에 함께 다발지어져 있다.

제5도는 렌즈(21)에 의해 수집된 광선이 광도체안에서 어떻게 인도되는가를 설명하기 위한 도면이다. 제5도에 있어서, (21)은 프레넬 렌즈 또는 그와 유사한 것, (24)는 상기 렌즈에 의해 집속된 태양광을 받고, 임의의 원하는 곳에 태양광을 전송시키기 위한 광도체이다.

렌즈계를 통해서 태양광을 접속시키는 경우에, 배양상은, 대부분이 백색광으로 구성되는 중앙부와 렌즈계의 촛점위치에 대응하는 파장을 갖는 많은 수의 광성분을 포함하는 둘레부를 갖는다. 다시말해서, 렌즈계를 통해 태양광을 집속시키는 경우에 태양상의 초점위치와 크기는 광의 성분파장에 따라 다르게 된다.

예를들어, 짧은 파장을 갖는 청색의 광은 위치(P1)에서 직경(Dl)의 태양의 상을 만든다. 더우기, 녹색의광은 위치(P2)에서 직경(D2)의 태양의 상을 만들고, 적색의 광은 위치(P3)에서 직경(D3)의 태양의 상을만든다.

결과적으로, 제5도에 도시된 바와같이, 광도체의 수광끝단면이 위치(P1)에 맞추어지면, 그의 원주의 부분에 많은 청색성분을 포함하는 태양광을 수집하는 것이 가능하다. 광도체의 수광끝단면이 위치(P2)에 맞추어지면, 그의 원주의 부분에 많은 녹색성분을 포함하는 태양광을 수집하는 것이 가능하다. 광도체의 수광끝단면이 위치(P3)에 맞추어지면, 그의 원주의 부분에 많은 적색성분을 포함하는 태양광을 수집하는 것이가능하다. 각각의 경우에 있어서, 광도체의 직경은 수집되는 광성분에 따라서 선택될 수 있다.

예를들어, 광도체의 필요한 직경은 원하는 광선의 색, 즉 청색, 녹색, 및 적색에 따라 각각 (Dl), D2)및 (D3)이다. 그러한 경우에, 광도체 케이블의 필요한 양은 줄어들 수 있고, 그에 의해서 원하는 색성분을많이 포함하는 태양광이 가장 효율적으로 수집될 수 있다. 더우기, 제5도에 보여지는 바와같이, 광도체 케이블의 직경이(D0)까지 커진다면, 모든 가시영역 파장의 성분을 포함하지만, 자외선 및 적외선은 포함하지않는 광을 수집하는 것이 가능하다.

한, 광도체(24)의 수광면이 제조자에 의해 미리 렌즈계의 촛점면에 고정될 수 있고 또한 광도체의 상기수광면이 광축방향에 있어 조정될 수 있게 제조되고 원하는 색의 광을 얻기 위하여 사용자에 의해 조절되는것도 가능하다.

상기 설명된 것과 같이, 태양광이 렌즈계를 통해 집속될때, 태양의 상은 렌즈계로부터의 거리에 의존하여 변화하는 내용의 백색광과 원주부분의 중앙부 정점을 갖는다. 즉, 렌즈계로부터 짧은 거리에서는 청색광이 모아지고, 렌즈계로부터 먼거리에서는 적색광이 모아진다. 광도체 수광면의 일정한 위치를 조절함으로씨,태양광으로부터 적외선 및 자외선을 제거하는 것과 동물 및 식물의 일광욕이나 배양을 위해 적합한 태양광을 얻는 것이 가능하다.

Claims (4)

1. 반투명한 통형상의 용기(3)와, 이 용기(3)의 축과 같은 방향으로 경사져 있고, 상기 통형상용기(3)의 안에 직렬로 배열되어 있는 다수개의 투명판(5)과, 광도체 케이블(1)의 출구끝단을 연결시키기 위하여 용기(3)의 한쪽끝단에 마련되는 광도체 케이블 부착부(11)와, 광도체 케이블 부착부(11)와 투명판(5) 사이에 삽입되는 렌즈(4) 및, 통형상의 용기(3)를 회전시키기 위한 모우터(7)로 구성되며, 투명판(5)은 적어도 부분적인 반사면(5b)을 각각 가지고, 그 반사면(5b)은 순차적이고 균일한 양의 광선을 반사하기 위하여 렌즈(4)로부터 멀어질수록 크기가 더 커지게 만들어져 있는 것을 특징으로 하는 광라디에이터.
2. 제1항에 있어서, 광도체 케이블 부착부(11)가, 광도체 케이블(1)을 자유롭게 회전하도록 유지하고 통형상의 용기(3)가 자유롭게 회전하도록 지지하도록 구성됨을 특징으로 하는 광라디에이터.
3. 제1 또는 제2항에 있어서, 광을 배출할 수 없는 통형상 용기(3)의 대략 반원부가 반사면으로 만들어져 있는 것을 특징으로 하는 광라디에이터.
4. 반투명의 통형상 용기(3)와, 상기 통형상 용기(3)의 축과 같은 방향으로 경사지고, 상기 통형상의 용기(3) 안쏙에 자유롭게 회전할 수 있도록 설치된 투명한 중앙축(9) 위에 동일한 중심을 갖도록 일체적으로 고정된 일련의 많은 투명판(5)과, 광도체와, 광도체 케이블(1)의 끝단을 연결시키기 위해 용기(3)의 한쪽끝단에 마련된 케이블 부착부(11)와, 부착부와 투명판(5) 사이에 삽입된 렌즈(4) 및 통형상 용기(3)의 중앙축(9)을 회전시키기 위한 모우터(7)로 구성되며, 투명판(5)은 적어도 부분적인 반사판(5b)을 각각 가지며, 그 반사면은 순차적이고 균열한 양의 광선을 반사시키기 위하여 렌즈(4)로부터 멀어질수록 크기가 더 커지게 만들어짐을 특징으로 하는 광라디에이터.

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