KR20170116013A - 원예 및 기타 용도의 조명 - Google Patents

원예 및 기타 용도의 조명 Download PDF

Info

Publication number
KR20170116013A
KR20170116013A KR1020177018863A KR20177018863A KR20170116013A KR 20170116013 A KR20170116013 A KR 20170116013A KR 1020177018863 A KR1020177018863 A KR 1020177018863A KR 20177018863 A KR20177018863 A KR 20177018863A KR 20170116013 A KR20170116013 A KR 20170116013A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reflective surface
mirror
convex
convex reflective
equivalent
Prior art date
Application number
KR1020177018863A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102463298B1 (ko
Inventor
톰 로빈 케인 보이드
Original Assignee
톰 로빈 케인 보이드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 톰 로빈 케인 보이드 filed Critical 톰 로빈 케인 보이드
Publication of KR20170116013A publication Critical patent/KR20170116013A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102463298B1 publication Critical patent/KR102463298B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00—Botany in general
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00—Botany in general
    • A01G7/06—Treatment of growing trees or plants, e.g. for preventing decay of wood, for tingeing flowers or wood, for prolonging the life of plants
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/14—Greenhouses
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A01G9/243—Collecting solar energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S11/00—Non-electric lighting devices or systems using daylight
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S11/00—Non-electric lighting devices or systems using daylight
    • F21S11/002—Non-electric lighting devices or systems using daylight characterised by the means for collecting or concentrating the sunlight, e.g. parabolic reflectors or Fresnel lenses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V13/00—Producing particular characteristics or distribution of the light emitted by means of a combination of elements specified in two or more of main groups F21V1/00 - F21V11/00
    • F21V13/02—Combinations of only two kinds of elements
    • F21V13/04—Combinations of only two kinds of elements the elements being reflectors and refractors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/04—Optical design
    • F21V7/05—Optical design plane
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/04—Optical design
    • F21V7/09—Optical design with a combination of different curvatures
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors
    • G02B5/09—Multifaceted or polygonal mirrors, e.g. polygonal scanning mirrors; Fresnel mirrors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors
    • G02B5/10—Mirrors with curved faces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/12—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries using renewable energies, e.g. solar water pumping
    • Y02P60/124—

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Botany (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)

Abstract

특정 위치 또는 위치 유형에 적합하게 설계되고 제위치에 고정되며 조정할 필요가 없는 거울(1) 또는 등가의 복사선 반사기와 같은 볼록 반사면은 역년에 걸쳐 또는 더 작게 선택될 수 있는 작동기간에 걸쳐 태양광 복사선(2,3)을 하향으로 방향을 바꿀 수 있고, 이는 화석 연료를 포함하여 최소한의 경비로 온실 또는 야외에서의 식물 성장 및 기타 인간 활동에 유익하다.

Description

원예 및 기타 용도의 조명 {Illumination for horticultural and other applications}
본 발명은 반사된 태양 복사를 통한 조명을 개선하기위한 정적 디바이스에 관한 것이다. 본 발명은, 다른 목적을 위해 태양 복사의 세기를 증가시키는데 동등하게 기능할 수는 있지만, 주로 태양에 기원하고 종국적으로 야외 또는 실내(under cover)에서 자라는 식물에 도달하는 복사의 강도를 증가시킴으로써 식물 성장 및 건강을 향상시키기 위한 것이다.
녹색 식물의 성장은 적절한 파장의 충분한 빛을 받는 것에 달려있다. 태양광을 식물에 비추어 식물의 성장을 개선하는 장치는 100년 넘게 특허 대상이었다. 기타의 것들이 동등할 때 그리고 낮은 광도(light intensity)에서는, 광합성의 비율은 일정 한도까지는 조명의 강도에 거의 비례하나, 그 한도를 넘으면 이점은 없고 국부적 과열(소반(scorching)), 물 부족 또는 과도한 온도로 인해 손상이 있을 수 있다. 따라서, 초기 광도와 온도가 둘 다 상대적으로 낮을 때는 광도를 증가시키는 것이 가장 크게 유익함을 알 수 있다. 식물 종 및 변종이 진화 또는 선택을 통해 다양한 범위의 온도, 습도, 광도 및 노광 기간(즉, 장일식물 및 단일식물)에 적응했기 때문에 복잡성이 발생하고, 이에 따라 정원사에게 요구되는 대부분의 보살핌과 노동은 식물 종이나 변종과 일치한다. 그러나, 특정 식물에 대해 광강도가 너무 낮거나 조명 기간이 너무 짧으면, 그것이 어디에 위치하든간에 개선 된 조명으로 개선될 수 있으며 이는 본 발명의 주된 동기이다.
"온실 효과"는 짧은 파장에서 복사 에너지를 포착하고 긴 파장에서 불가피하게 재복사되는 에너지가 빠져나가는 것을 막아 온도를 높이는 것을 의미한다. 온실을 짓는 주요 동기는 내부 온도를 상승시켜 식물의 성장에 도움이 되는 것이다. 또한, 바람에 대한 보호 기능과 야외에서 가능한 것보다 훨씬 더 밀접하게 식물 환경의 모든 측면을 제어하는 기능이 있다. 광합성을 위한 광도의 증가가 견인차 역할을 한 것은 아니고, 많은 기술 문헌이 태양으로부터의 과도한 조명으로 인한 온도 축적을 방지하기 위해 온실의 음영 또는 환기 처리나 또는 과도한 열 제거에 관심을 갖는다. 한편으로는 식물 성장을 지지할 수 있는 충분한 빛을 여전히 필요로 한다.
시중의 온실 관행은 정확한 원하는 결과를 내기 위해 주의깊게 고비용으로 고안된 인공 조명을 많이 사용하고, 비교적 적은 경우 태양광 조명 증가에 주의를 기울인다. 정확히 어떤 식물이 재배되어야하는지 그리고 따라서 최종 생산물 시장에 의존하는 것이지만, 광도가 식물의 성장을 제한하는 중요한 인자인 시기에 저렴한 비용으로 수행할 수 있다면, 그러한 조명을 증가시킴으로써 상업적 이익이 있을 수 있다.
태양으로부터 빛을 비추어 성장하는 식물이나 실내 또는 옥외 공간을 더 잘 조명하는 수단은 지난 수세기 동안 커다란 발명 활동의 주제였었다.
온실 개발의 역사에서('The Glasshouse', Phaidon Press, London 1996, p.58), Hix는 네덜란드에서 1737년의 압입 프레임(forcing frame)을 기술하며, 여기서 경사진 상부 유리 패널은 들어올림으로써 실내를 환기시키고 일부 부가의 빛을 아래로 식물에 반사시킬 수 있다.
상당량의 문서들이 성장 식물에 대한 빛의 분배를 개선하기 위해 온실 내에서 반사표면의 사용을 기술한다.
외부로부터 빛을 수집하고 이를 온실내로 향하게하는 장치 또한 공지되어있다.
방금 논의된 일부 예와, 원예는 아니지만 인간 활동을 지원하기 위해 건물 내에서 조명을 개선하기 위한 기타의 것들에서, 복사 에너지의 1차 수집기는 항상 태양을 대향함으로써 수집되는 에너지 량을 최대화하도록 낮동안 제어하에 움직인다. 이는 "헬리오스탯(heliostat)"이라는 명칭으로 알려져있다. 이러한 장치의 태양 추적 메커니즘 및 제어는 시각과 계절에 따라 달라져야한다. 그에 따라, 해당 장치는 문제가 많고 비용이 많이 들며 복잡하기 때문에, 본 발명과의 비교에서 제외된다.
본 출원이 기초로 하는 우선권주장출원(PCT/GB2015/00005)에서는 하기 문헌들이 인용된 바 있다:-
·CN200953774호는 온실의 두 측면에 내부 배열되어 온실 내에 빛을 옆으로 전환하는 볼록 거울을 개시한다. 이는 태양광을 온실이 받는 동안 더 효율적인 광 포착을 제공하고 직접 태양광을 받는 경우보다 더 온실의 조명을 증가시키지만, 온실이 직사 태양광을 받지 않을 때는 부가의 빛을 제공하지 않는다.
·WO00/66947호는 조명 증가를 제공하기 위해 주택의 측부에 빛을 옆으로 반사하는데 사용는 거울을 개시하고, 상기 거울을 이동시켜 조명의 균일성을 제공하는 센서/모터 장치를 포함한다.
·FR2837261호는 증가된 조명을 제공하기 위해 빛을 옆으로 반사하는데 사용되는 거울을 개시하고 조명의 균일성을 제공하도록 상기 거울을 움직이는 운동을 위해 장착된다.
·JPH02-86004호는 빌딩 내로의 반사를 보장하기 위해 거울의 자동 조절을 갖추고 빌딩 내로 빛을 반사시키도록 배치된 거울을 개시한다.
·FR2843185호는 빛을 건물 내로 반사시키도록 배치된 볼록(구형) 거울을 개시한다.
·JPH09-265815호는 건물에서의 조명을 개선하는 것을 목적으로 하며 고정된 거울은 보이질 않는다.
·US2009/308377호는 개선된 태양 변환 장치를 개시한다.
·DE4225007호는 프레넬(Fresnel) 렌즈일 수 있는 복수의 광 편향 세그먼트를 포함하는 채광창을 개시한다.
·US2007/230209호는 광 전달 요소를 개시한다.
상기 인용된 기술들 중 어느 것도, 받은 태양광을 이보다 낮은 강도로 표적 영역에 위치한 식물상에 수직으로 또는 비스듬히 하향 반사시키도록 배치된 정적 볼록 반사면을 제공하여 식물의 광합성을 위한 빛의 유용성을 증가시키는 방법을 개시하지 않는다. 출원인은 이러한 조치가 사실상 표적 영역의 일광 길이를 연장함을 알아냈다.
본 출원인은 일정한 곡률이 아닌 볼록 반사면을 제공하는 것이 유리하다는 것을 더 알아냈다. "일정함(constant)"이란 "균일함(uniform)"을 의미하거나 위치에 변함없음을 의미한다. 구 또는 일부 구가 일정한 곡률을 갖고 많은 형상이 일정하지 않은 곡률을 갖는다.
본 발명은 도시 환경에서 옥외에서 자라는 식물의 상태를 고려하여 안출한 것으로서, 이러한 도시 환경은 현장 주변 건물들의 지속적인 건설이 그 식물에 도달하는 태양광의 시간을 점차적으로 감소시켰다. 본 발명자는 태양이 지평선보다 위에 있고 구름이나 안개 또는 주위 큰 건물이나 기타 물체에 의해 가려지지 않았던 모든 시간대에서 편향된 태양광에 의한 조명을 제공함에도 불구하고, 거울이 낮동안이나 심지어 1년 내내 조정할 필요가 없이 설계되고 설치될 수 있음을 알아냈다. 그리고, 만일 상기 편향된 복사가 낮동안 그리고 일년의 특정 시간대들에서 바람직하지 않은 경우에는 정적 거울의 대응하는 부분을 제거하거나 잘 안보이게 함으로써 설계 단계나 그 이후에 제거될 수 있음을 또한 알아냈다. 일부 결과는 필연적으로 이들 처음의 진보성에 따라 생긴다. 나머지는 보충적인 진보성을 갖는다.
정의사항:
고도(altitude)는 그 위치 및 시간에 장애물없는 수평선 위에서의 태양의 각 높이(angular height)이다.
방위각(azimuth)은 수평면에 투영된 태양의 방향이고 천문학 관례에 따르지 않고 컴퍼스 방위의 각도로 표시된다.
컴퍼스 방위. 지리적 방향(Compass bearing. Geographical direction)은 진북이 0°또는 360°, 동쪽이 90°, 남쪽이 180° 등과 같이 각도의 컴퍼스 방위로서 표시된다.
"프레넬 거울(Fresnel mirror)"은 본 명세서와 동일한 의미로 특허 문헌에서 이전에 사용되었는데, 즉 평면, 오목 또는 볼록 여부에 상관없이 단일 거울의 효과를 함께 갖는 모든 표면 세트이다. 원래 "프레넬(Fresnel)"은 Augustin-Jean Fresnel이 등대에서 사용하기 위해 도입한 유형의 렌즈에만 적용되었으며, 그 의미는 유추에 의해 확장된다.
온실(greenhouse)은 난방이나 조명을 위해 부가 장치가 만들어졌는지 여부에 관계없이 빛에 전부 또는 일부 투명한 캐노피(canopy) 하에 또는 인클로저(enclosure) 내에서 식물을 재배하기 위한 장비를 의미한다.
원예(horticulture)란 자연에 결과물 전부를 남기지않는 작물 재배의 방법과 목적을 의미하며, 흙의 유무 또는 실내외 또는 옥내외에 관계없이 화분이나 창가의 화단 또는 기타 용기에서의 식물 원예, 재배를 포함한다. 작업의 규모나 본질이 본 발명의 사용을 불가능하게하는 것과 같은 것이라면, "농업(agriculture)"을 대신 사용할 수 있다.
경사각(inclination)는 특정 지점에서 수평면 위의 거울의 반사표면 각도와 상기 표면이 만곡되었는지 여부를 각도로 표현한 것이다.
복사 강도(intensity of radiation)는 당해 분야에서 공지된 임의의 방법에 의해 측정되고 당해 분야에 공지된 임의의 단위로 나타내는 바와 같지만, 항상 마치 측정되는 복사선의 진행 방향에 수직(90°)인 표면상에 떨어지는 것과 같다. 낮은 강도는 증가하면 표적 영역에 배치될 수 있는 식물의 광합성 속도의 증가를 낳을 수 있는 복사선 강도의 수준을 의미한다(상기 파장이 광합성에 적합하다면). 만일 그렇지 않다면 파장이 적절한 것처럼 계산된다.
빛(light)은 사람의 눈으로 인식할 수 있는 파장들의 복사 에너지(radiant energy)로 구성된다. 복사 에너지는 본 명세서에서 대부분의 목적들에 대해 선호되는 용어이며, 가시적인 파장에 제한을 두지 않는 문맥이면 "빛"이라는 단어로 대체 될 수 있다. 조명(illumination)과 복사는 모든 파장의 복사 에너지를 나타낸다.
거울(mirror)은 문맥으로부터 달리 규정이 있거나 명백한 경우를 제외하고, 거울들의 조립체 또는 이러한 조립체의 구성요소 거울을 포함하는 본 발명의 거울을 의미한다. 구성요소 거울은 다른 것들과 결합될 때 본 발명의 거울을 구성하는 반사면(reflecting surface) 또는 이러한 표면의 부분을 의미한다.
표적(target)은 본 발명의 장치에 의해 조명되도록 의도된 영역을 의미하고, 규정되지 않은 경우 "영역(area)"은 동일한 함축 의미를 갖는다. "스팟(spot)"은 표적 또는 다른 영역 내의 작은 구역을 의미한다.
삼각대(tripod)는 본 발명의 장치를 어떤 종류든지간에 그 대지상 구조물 또는 대지 자체에 연결하는데 사용될 수 있는 3개의 조절 가능한 지주로 된 시스템을 의미한다.
아래의 비제한적인 개시는 다음 도면을 참조한다:
도 1은 곡면으로부터의 반사를 개략적으로 도시한다.
도 2는 상이한 방위각 상의 일련의 거울을 개략적으로 도시한다.
도 3은 위에서부터 반사 곡면을 개략적으로 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 일정한 곡률의 거울을 개략적으로 도시한다.
도 5는 특정 위치에서 본 발명의 동작을 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명에 사용하기위한 조정 가능한 거울을 개략적으로 도시한다.
도 7은 불균일한 곡률의 거울을 개략적으로 도시한다.
태양이 빛나고있을 때마다, 그것이 직접 머리 위가 아닌 한, 평면 거울은 태양으로부터의 복사가 적당한 손실의 강도로 수직 하방으로 반사되도록 하는 방향과 경사도로 배열될 수 있지만, 하루종일 이 소스로부터의 표적의 조명을 유지하기 위하여 상기 평면 거울은 컴퍼스 방위 및 경사각에 대해 지속적으로 움직여야하고, 또한 하루에 완벽한 설정은 그 다음 날에는 완벽하지 않을 것임이 분명하다. 왜냐면, 하루 중 어느 주어진 시간이나 방위각에서의 태양의 고도는 계절에 걸쳐 순차적으로 바뀌기 때문이다. 마찬가지로, 주어진 고도는 계절에 걸쳐 순차적으로 날마다 변하는 방위각 값과 시간에서 발생한다. 그러나, 이러한 컴퍼스 방위와 고도의 변화는 전적으로 예측가능한 방식으로 발생한다. 따라서, 태양이 그 일별 진행 동안 어떤 주어진 방위각에 도달할 때, 태양이 해당 방위각에서 지평선 위에 있고 맑은 하늘과 그림자가없는 한, 항상 태양으로부터의 빛의 일부를 일년 중 매일 수직 하방으로 반사시키는 상기 컴퍼스 방위를 향한 볼록 거울을 고안하고 고정시킬 수 있다. 도 1은 가장 간단한 방법으로 이 원리를 설명하며 하지(고도 61.5°) 및 동지(고도 14.5°) 둘 다와 그 중간의 모든 날짜에서 52°의 위도에 대해 입사 복사선의 일부는 바로 하향 반사됨을 보인다.
약간의 재량은 허용되어야하지만, 원칙적으로 75.8° 이상 52.3° 이하의 거울 경사각은 이 위치와 컴퍼스 방위에서 유용하지 않다. 거울 부분은 원의 세그먼트인 것으로 표시되어있으며(필수 제한 사항이 아님) 이러한 거울은 기본적으로 수평축이 있는 원통형이지만 완전한 원통형은 아니다. 원통형의 원주의 아주 작은 부분으로 충분하다. 왜냐면, 1년중 주어진 방위각에서 고도가 ±23.5°, 총 47°의 최대 범위에 걸쳐 변하기 때문이다.
여기 및 본 명세서에 걸쳐, 북위 위도에서의 거울의 방위각, 고도, 거울 경사각과 수직 및 수평 치수는 요청에 따라 나중에 남반구로까지 확장되고 직하방 이외의 복사의 편위에 대해 확장되도록 설계된 컴퓨터 APP를 사용하여 산출되었다.
도 1과 같은 일련의 거울은 서로 유사하지만 적절한 고도 범위에 대해 적합하게 형상화되어 각각이 차례로 다음 컴퍼스를 향하도록 배치되는 것으로 본 발명의 일 구현예이고, 연중 매일의 태양광이 비치는 부분을 통해 미리 결정된 표적 영역을 향하여 빛을 하향 반사시키게 된다(하지만 상기 표적 영역 내에 임의의 특정 선택된 스팟에 대해서는 사이의 간극과 분리된 거울들의 이산된 컴퍼스 방위들로 인해 연속적이지는 않다). 서로 그림자를 드리우는 것을 피하기 위해서는 상기 거울들은 곡선으로 배치해야된다. 도 2는 일련의 거울들의 상부 에지만을 도시하고, 각각은 20°의 간격으로 그것이 향하는 컴퍼스 방위로 표식된다. 이러한 특정 배열은 장애물이 없는 경우 한여름에 약 50°N에서 하방 복사를 제공할 수 있으며 겨울철에는 더 적은 기간 동안 제공할 수 있다.
바람직하게는, 이들 별개의 반사면은 수직하게뿐만 아니라 수평 평면에서 연속적으로 변화하는 적절한 곡률의 단일 거울로 대체된다. 북극권의 북극(또는 남극권의 남극)은 본 발명의 거울이 여름에 짧은 기간 동안에 24시간 동안 연속적으로 복사선을 하향 제공할 수 있다(도 3).
도 4a 및 도 4b는 스케일이 상이하지만 각각 위와 동쪽으로부터의 동일한 거울의 개략도이다. 이 구현예는 52°위도로 동향(東向) 벽에 고정되어 상기 벽 밑바닥의 표적 영역으로 복사선을 하방 편향하지만, 오후 동안에는 거울 자체가 그늘지므로 아침 동안만이다. 본 발명의 거울을 임의의 물체(그것이 무엇이든간에)에 부착할 때 원리에는 아무런 변화가 없고 임의의 컴퍼스 방위각이 사용될 수 있음은 통상의 기술자에게는 명백할 것이다.
본 발명의 부가적인 양태들은 다음과 같다:
본 발명의 특정 양태들은 필연적으로 또는 부가적으로 추가되는 진보성들과 결합하여 주요 진보성을 갖는다.
a] 볼록 거울을 사용한 한 가지 결과는 편향된 복사선이 거울에 입사하는 것보다 덜한 강도라는 것이다. 이는 본 발명의 가장 일반적인 용도, 즉 부재시의 강도가 임의의 증가는 유익한 정도로 제한되는 상황에서는 추가적인 복사 에너지를 제공함에 있어서 이점으로 간주된다.
b] 본 발명에 따른 거울의 표면은 과도한 조명 스팟이 표적 영역에서 일어나지 않도록 편향된 복사 에너지를 산란시키기에 충분할만큼 거칠게 만들어진다. 이러한 특성은 표적에 떨어지는 복사 에너지 강도의 감소에 기여하지만, 다른 한편으로는 하기 [i]에서 기술하는 바처럼 일부 복사선이 "다시 산란(scattered back in)"된다.
c] 이미 기술한 구현예들로부터 명백하듯이, 생각할 수 있는 모든 거울 경사각이 모든 컴퍼스 방위에서 제공될 필요는 없다. 사용가능성이 없는 거울의 부분은 제조 과정에서 생략되어 비용을 절감하거나, 나중 단계에서 절단되거나, 스크린에 의해 가려지거나, 또는 적절한 표면 처리에 의해 비반사로 만들어질 수 있다. 불필요하거나 해로운 편향된 복사선을 발생시키는 부분을 생략, 은폐 또는 제거함으로써 어떤 위치에서도 거울의 형상을 맞춤화하는 이러한 원칙을 확장할 수 있다. 본 발명의 일부 구현예들에서 거울은 쉽게 절단 및 변형될 수 있는 재료로 만들어지는 것이 바람직한 특징이다.
d] 곡면은 양력과 같은 강력한 공기역학적 힘을 받을 수 있다. 이러한 이유로 그리고 눈이나 빗물에 의한 하중을 최소화하기 위해, 일부 구현예에서는 거울에 간극을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 간극은 [b]에서 언급한 표면 거칠기 효과에 추가된다.
e] 복사선은 하방 편향되지만 반드시 수직 하방은 아니며, 예컨대 불투명한 방해물이나 장치 자체에 의한 원하지 않는 음영을 피하기 위해 비스듬히 하향인 경로를 제공하는 것이 확실히 유리한 위치가 있다. 이러한 경우, 거울의 바람직한 형상, 곡률 및 전체 방향은 수직 하방으로 편향되는 거울의 형상, 곡률 및 전체 방향과는 달라진다(그래도, 거울의 표준 형상을 사용하여 그 방향만을 조정하는 것으로 충분할 때가 종종 있다).
f] 어떤 위치에서는 다른 시간에 조명체로서의 주요한 기능 외에도 그 자체가 그날 및 그해의 특정 시간에 음영으로서 기능함을 제공하는 것이 유리할 수 있다. 이것은 원예 응용분야뿐만 아니라 다른 분야에서도 적용될 수 있으며, 매우 중요할 수 있는 일 예로는 유리 지붕이 있는 수영장으로서, 일부 기간은 난방 및 별도의 조명이 필요하거나 또는 다른 시간대는 과도한 난방을 피하기 위해 음영이 필요하다.
g] 설비에는 거울 배향이 포함되며 이로써 특정 위치에서의 설치를 위해 최적으로 준비된다. 거울이 부착된 건축 구조는 많은 다양한 형태일 수 있으며 모든 가능한 형태와 정확히 일치하도록 제조 당시 준비될 수는 없다. 그러므로, 거울을 설치하는 방법에 대한 정확한 예지가 있지 않는 한, 거울에 쉽게 조절 가능한 장착부가 제공되고 이러한 장착부의 바람직한 형태는 삼각대(tripod)로 됨이 바람직하다. 상기 삼각대에서는 각 아암(arm)을 확장 또는 수축한 다음에는 새로운 길이를 갖고, 각 아암의 각 단부에는 볼 및 소켓 조인트와 같은 유니버설 조인트가 제공되며, 이 유니버설 조인트는 한쪽 단부에서 거울(또는 거울 자체에 부착된 프레임)에 부착되고 다른 단부에서는 건축상의 지지구조체가 부착된다. 이러한 장착 수단은 당해 기술분야에 널리 공지되어 있으며, 삼각대의 아암 및 이웃하는 장애물의 실제 가능한 길이에 의해 부과된 한도 내에서 총 3개의 직교 평면에서 원하는 방향으로 조정할 수 있다. "삼각대"라는 단어의 사용은 이 보조 지지장치의 전반적인 방향을 암시하지는 않는다. 많은 설비에서 상기 아암은 수직보다는 수평에 더 가깝기 때문에, "레그(leg)" 대신에 "아암"이라는 단어가 사용된다.
h] 지금까지 기술한 바람직한 구현예들에서 거울은 제 위치에 고정되지만, 예컨대 때때로, 어쩌면 매년 바람직할 세척을 위해 거울을 조정가능하고 분리가능하게 준비하거나 또는 거울의 방향을 변경하는 것이 유리하다. 본 발명의 거울은 그 작동 기간 동안 이동되거나 조정될 필요가 없다. 그럼에도 불구하고, 일부 설비에 있어서 지역 상황이나 계절에 따라서는 더 작고 따라서 값이 덜 드는 거울을 사용할 수 있도록 가끔의 조정을 제공하는 것이 바람직하다. 상업적으로 운영되는 경우, 조정은 인건비를 야기하므로 가끔 조정할 필요가 있는 작은 거울과 더 크고 더 비싼 영구 고정 거울 사이에 "절충"이 있을 수 있다. 도 6의 구현예는 봄과 가을 춘분 때 또는 그 근처에서 매년 두 번 조정된다.
i] 거울은 볼록하고 임의 순간에 입사 복사선의 일부를 표적을 향해 하방으로 편향시키는 다양한 경사의 곡면들을 포함한다. 그러나, 주어진 방위각에서 곡면들의 대부분은 표적의 일부가 아닌 인접하는 영역으로 복사선을 편향시킨다. 이러한 경우, 그렇게 "옆 길로 샌" 편향된 복사선이 유해하거나 성가신 것인지 여부를 고려하는 것이 바람직하고, 만일 그렇다면, 본 발명의 유용성에 영향을 미침이 없이 보조 거울이나 스크린에 의해 전환되거나 차단될 수 있다. 표면 거칠기는 원하는 표적을 향해 "다시 산란(scattered back in)"시킬 것이며 그러지 않으면 다른곳에서 편향될 것이다.
j] 표적에 도달하는 편향된 복사선의 강도는 동일한 표면적의 정확히 지향 된 평면 거울을 사용하는 경우보다 볼록 거울의 경우에 덜하며, 본 발명에서는 훨씬 덜 하지만, 이는 거울의 표면적이 고려되는 시간의 순간에 원하는 방향으로 복사선을 얼마나 많이 편향시키는가에 따른다; 작고 많이 만곡된 거울은 더 크고 더 부드럽게 만곡된 거울보다 더 낮은 강도를 생성한다. 거울의 크기 및 곡률은 특정의 설비에서 요구 사항에 맞게 제조시 조정할 수 있다. 예를 들어, 만일 일출시 1시간 그리고 일년 중 특정 요일에만 조명이 필요한 경우, 이는 제한된 범위의 방위각을 향하고 제한된 범위의 볼록 곡률을 갖는 대형 거울에 의해 보다 효과적으로 제공된다. 또한, 특정의 바람직한 시간 및 요일에 제공되도록 의도된 곡률은 (정의 된 바와 같이, 단위 면적 기준으로) 더 큰 강도의 편향된 복사선을 제공하도록 "신장(stretched)"될 수 있다. 이들 특징은 특정 상업용 원예 작업에 중요할 수 있다. 도 7은 일정한 곡률 반경이 아닌, 즉 원의 세그먼트가 아닌, 그러한 거울의 방위각평면 내의 단면을 도시한다.
k] 그러나, 거울 구조의 기계적 기저는 어떠한 방식으로도 제한되지 않으며 프레임에 부착된 복수의 구성요소, 프레임 상에 펼쳐진 막(membrane), 그리고 가스 압력(즉, 풍선의 방식으로 내부 한정되거나 막을 향한 가스의 흐름에 의해 유지되는 가스 압력)에 의해 형상이 유지되는 막을 포함한다. 일부 구현예에서, 구성요소 거울은 전체적으로 거울이 볼록하다는 본 발명의 원리를 손상시키지 않으면서 평탄하거나 약간 오목할 수 있다. 일부 구현예에서, 거울은 그렇지 않아도 어떠한 조정이나 주의를 필요로 하지 않지만, 폭풍우 날씨 동안에는 마운트 해제되는 것이 바람직하다.
l] 본 발명의 거울과 동일한 방식으로 복사 에너지를 편향 및 분산시킬 수 있는 많은 다른 광학 장치가 있으며 거울 대신에 이러한 다른 광학 장치의 사용은 본 발명의 범위 내에 포함된다. 하지만, 거울은 비용면에서 유리하고, 제조, 설치 및 유지 보수가 간단하다는 장점이 있다.
본 발명의 거울은 보호된 "온실"형 조건 하에서 식물이 재배되는 영역을 포함하지만, 실내보다는 어두운 장소, 옥외 장소로 더 많은 빛을 내 보낸다. 전체 태양광의 강도를 맞추거나, 난방을 제공하거나(이에 기여하는 바가 있을 수 있지만) 또는 발전을 위해 태양 에너지를 수집하도록 의도하는 것이 아니라, 그 대신에 개선을 얻을 수 있는 영역에 약간의 부가적인 복사 에너지를 부가하도록 의도하는 것이다. 이것을 본 발명의 거울은 가동 부품이나 제어 메커니즘이 없고 전무 또는 최소의 조정 (근무일 중에는 전혀 없음)과 최소한의 유지보수로써 저렴하고 간단한 방식으로 달성한다. 본 발명은 조명의 강도만큼 또는 그 보다 더 조명의 지속 시간을 연장시키는 것과 관련된 것이다.
일 특정 적용예로는 작고 영구적 또는 과도하게 음영된 도시 지역에서의 원예로서, 벽에 장착되거나 또는 표적보다 높은 곳에 설치된 본 발명의 장치가 비록 직사광선보다는 여전히 작지만 본 발명이 적용되지 않은 경우보다 하루당 수시간 동안 아마도 수배 강도의 복사 에너지를 제공한다.
다른 일 특정 적용예로는 태양의 고도가 낮을 때(예컨대, 매일 짧은 시간 동안, 심지어 일출 직후 1~2 시간 동안만), 부가 복사선의 난방 효과가 또한 유리하고 연료나 전력 경비를 절약하는 것일 때, 높은 위도의 온실에 추가 방사선을 공급하는 것이다. 이러한 거울은 때때로 도 6에 도시된 것과 유사한 방식으로 각각의 원하는 방향에 대향하게 회전할 수 있도록 장착될 수 있다. 이는 일반적으로 하루 중 다른 시간대에 온실을 음영지게하지 않도록 온실의 일 측면에 세팅되고 그의 곡면과 경사도가 조정된다.
그 외의 적용예들은 통상의 기술자에게는 자명할 것이며 옥외 작업이나 여가 활동을 위한 쾌적한 조건을 저렴한 비용으로 제공하는 것을 포함한다.
특허청구된 발명에 포함되는 것들은 다음과 같다:
원예 이외의 용도, 옥내 또는 옥외 용도에서의 사용; 원리의 변경없이 본 발명의 유효성에 추가되고 특허청구된 발명과 관련하여 작동하는(예컨대, 본 발명의 장치에 의해 이미 편향된 복사선을 더 편향시킴으로써) 부가의 특징들 또는 장치들의 사용; 특허청구된 발명에서 거울을 대체할 수 있고, 볼록 거울과 충분히 유사한 방식으로 복사선의 편향을 생성하는 거울이 아닌 장치; 특허청구된 복사선의 편향에 부가하여, 표적에 도달하는 편향된 복사선의 파장이 장치상에 충돌하는 파장으로부터 변경되도록 상기 충돌하는 복사선의 파장을 선택 또는 변경하는 장치; 재료에 대한 제한이 없이 특허청구된 장치의 제조 수단; 구체적으로 "삼각대" 지지체의 사용을 포함하는 지지 구조체로의 설치, 조정 및 고정 수단.
도 1은 위도 52°N에서 180°대향하는 볼록 거울[1]의 수직 단면을 도시한다. 지역 태양시 정오에서 태양으로부터의 빛은 하지에서 고도가 61.5°이고 75.8°경사진 거울면의 일부에 의해 직접 하향 반사된다. 비슷하게, 동지에서는 지역 태양시 정오에서 태양으로부터의 빛(고도 14.5°)[3]은 52.3°경사진 거울면의 일부에 의해 직접 하향 반사된다. 여기에 도시한대로 거울 단면은 원의 세그먼트이다.
도 2는 거울 어레이의 상부 에지들만을 도시하며, 각각은 도 1의 것과 유사하나, 다만 각각에게 특정된 최대 및 최소 거울 경사도를 제외하고는 서로에게 음영을 주지않도록 곡선에 설정되되, 각각은 한여름 새벽의 방위각이 대략 50°인 경우 대략 50°위도로서, 20°간격으로 지정된 컴퍼스 방위를 향한다.
도 3은 위에서 본 위도 70°N에서의 '최대 원주 거울'이다. 거울 중심[4]부터 원주[5]까지의 복사는 표시된 컴퍼스 방위에 있는 선들이다: 최대 및 최소 사용가능한 거울 경사도는 다음과 같다:- (360°) 45°- 47°, (90°, 270°) 45°- 57.6°(180°) 45°- 67°. 거울의 원주는 중심에서부터 수평면으로 등거리에 있다. 이 실시예에서 거울의 반지름은 일정하지 않다. 도 4a 및 도 4b에서 적용가능한 명명법을 사용하여, 도 3은 상수 H로 도시되고 거울의 곡률 반경은 일정하지 않지만 방위(compass direction)에 따라 변한다.
이러한 거울은 단일의 중앙 마스트(mast) 또는 타워(tower)로부터 현수될 수 있으며 유리하게는 상기 원주 둘레에 부착된 스테이(stays)에 의해 안정된다.
도 4a 및 도 4b의 예에서, 위도는 52°N이고, 동향 벽에 고정된 거울은 거울 경사 45°에서부터 각 방위각에서의 최대 거울 경사까지 중공 구의 슬라이스로 형성되고 아래 언급하는 H 또는 V에 대한 길이의 단위는 상기 구의 곡률 반경이다. 도 4a에서, 거울은 위로부터 보여지며 따라서 우리는 그 뒤의 비 반사면을 볼 수 있다. 방위각 선들은 거울 위의 벽에 있는 상기 구체[4]의 중심에서부터 방사된다. 이들은 도 단위의 컴퍼스 방위로 표시되고 또한 위도에 대한 방위각을 따라 최대 및 최소 유효 거울 경사도(괄호 안의)로 표시되어있다. 거울의 상단 에지[6]는 중심으로부터 상기 최대 유효 거울 경사도가 발견되는 곳(한여름)까지의 수평 거리(Hmax)에 있다. 거울[7]과 거울[8]의 하단 에지는 중심으로부터 상기 최소 유효 거울 경사도가 발생하는 곳(한겨울)까지의 수평 거리(Hmin)에 있다. 방위각 50 °내지 130°에서의 이러한 최소 유효 거울 경사도는 45°[7]와 동일한 반면에, 방위각이 130°보다 큰 경우 고도는 항상 0°보다 크므로, 이 영역에서 상기 최소 유효 거울 경사도는 45°보다 크고 그의 위치는 곡선[8]으로 표시된다. 빗금친 영역은 거울의 유효 영역을 보이는 한편, 도면의 점찍은 영역[9]은 제공되는 경우 거울 표면이 사용되지 않는 곳을 나타내므로, 이 부분은 제조시 생략되거나 설치시 절단 될 수 있다. 상기 도면의 구성에서 사용된 양을 이제 표 1로 만든다. 이 표 1은 10°간격의 방위각, 이 방위각에 따른 유효 거울 경사도의 도 단위의 범위, Hmax 및 최소 유효 거울 경사도가 45°보다 큰 경우, 또한 Hmin을 보인다.
방위각° 거울° Hmax 방위각° 거울° Hmax Hmin
50 45 0.71 120 45-70 0.94
60 45-48 0.75 130 45-72 0.95 0.71
70 45-52 0.79 140 48-73 0.96 0.74
80 45-56 0.83 150 50-74 0.96 0.76
90 45-60 0.87 160 51-75 0.97 0.78
100 45-64 0.90 170 52-76 0.97 0.79
110 45-67 0.92 180 52-76 0.97 0.79
도 4b는 수평면에서 동쪽에서 본 것으로서, 스케일은 다르지만 도 4a와 동일한 거울이다. 중심[4]은 거울 위의 벽에 있는 지점이고 방위각 선은 거울의 상단 에지와의 교차 지점까지 하방으로 기울어져가며, 관찰자의 관점으로 인해 특히 남쪽 끝에서 밀집되어 있고 북쪽 끝에서는 다소 적다. 거울[6]의 상단 에지는 최대 유효 거울 경사도가 한여름에서 발견되는 상기 중심 아래의 수직 거리에서 각 방위각을 교차한다. 이 도면에서는 경사도가 너무 낮아서 사용하지 않을 거울의 영역이 구분되지 않는다. 표 2는 10°간격의 방위각, 그 방위각을 따른 거울 경사도의 범위 및 방금 기술한 수직 거리(Vmax)를 보인다. 130°보다 큰 방위각에서 태양의 고도는 항상 0°보다 크다; Vmin(도면에 도시되지 않음)은 상응하는 최소 거울 경사도에 해당하는 기준점 아래의 수직 거리이다.
방위각° 거울° Vmax 방위각° 　　거울° Vmax Vmin
50 　45 0.71 120 　45-70 0.34
60 　45-48 0.66 130 　45-72 0.31 0.71
70 　45-52 0.62 140 　48-73 0.29 0.68
80 　45-56 0.55 150 　50-74 0.26 0.65
90 　45-60 0.50 160 　51-75 0.26 0.63
100 　45-64 　0.44 170 　52-76 0.25 0.62
110 　45-67 0.39 180 　52-76 0.25 0.61
도 5는 제한된 공간에서 본 발명의 효과를 개략적으로 도시한다. 도 5에서, 표적영역(50)은 2개의 벽(51, 52) 사이에 배치된다. 이 위치에서, 태양(53)으로부터의 빛은 심지어 그것이 최고에 있어도 표적영역(50)의 전체를 직접 조명하지 않으며, 음영영역(60)은 벽(51)으로부터의 음영내에 있게 된다. 볼록 반사면(56)은 태양(53)으로부터의 빛(54)이 음영영역(60) 내로 반사되도록 벽(52)에 장착된다. 또한, 파선으로 도시되는 것은 하늘의 더 낮은 위치에 있는 태양(53')으로서, 빛(54')은 더 큰 음영영역(60')으로 반사된다(55'). 따라서, 볼록 반사면(56)은 직사광선을 받지 않는 음영영역(60)에서 반사된 빛을 제공하고, 음영영역(60')으로 반사된 광을 제공하여 태양광이 수신되는 시간을 효과적으로 연장한다. 비록 벽들 사이에 있는 것으로 나타내지만, 동일한 원리가 개방된 지면에 적용되고 식물(70)에 의한 직접적 태양 복사로부터 음영된 영역은 볼록 반사면(56)으로부터 반사된 태양 복사를 통해 조명될 수 있는 것은 명백하다.
도 6은 춘분 및 추분시 조정되어 여름철(파선)과 겨울철(실선)에 각각 최적으로 작용할 수 있도록 설계된 거울의 상단 에지만 보이며 적어도 2개의 삼각대 아암[11][12]을 조정함으로써 거울은 대략 방위각이 각각 60°~ 120°와 120°~ 180°를 각각 향하게 된다. 도시된 것은 도 4a 및 4b에서와 같이 동향 벽면에 고정된 대략 위도 50°N에서의 거울이다. 여기서는 이 거울의 특정 위치에서 한여름 정오 근처에서는 빛의 하방 반사가 요구되지 않는다고 가정하지만, 이른 아침 빛의 반사는 유리하다. 한겨울에는 가능한 모든 태양광을 하방으로 반사시켜야 한다.
도 7은 거울 표면이 원의 세그먼트에 일치하지는 않으나 더 낮은 미러 경사도에서 더 연장됨으로써 태양의 고도가 수평에 가깝게 될 때에는 더 큰 영역이 유용한 거울 일부의 방위각 섹션을 도시한다. 비교를 위해 원형 단면이 도시되고 약 45°에서 두 곡선에 공통으로 접선이 도시된다.
본 발명이 이에 한정되는 것은 아니지만, 두 가지 주요한 적용 모드가 고려 될 수 있다. 첫째로, 작은 유닛들이 설치되어 복사선을 음영 영역, 특히 가정의 뜰이나 정원으로 하방 편향시킨다. 이것들은 발포 폴리스티렌(expanded polystyrene)과 같은 재료로 캐스팅하여 대량 생산할 수 있으며, 캐스팅 공정 도중에 또는 그 이후에 금속 함유 호일 또는 페인트로 표면 처리하여 반사성으로 만들 수 있다. 더 강한 재료로 제조되는 프레임은 장착 수단의 부착을 가능하게하도록 합체된다. 상기 유닛의 형상은 부분적으로는 사용될 위도에 의해, 그리고 부분적으로는 제안된 위치에서 일사량을 위해 유용한 방위각의 범위에 따라 결정된다. 제공된 조정 기능을 활용하면, 제한된 범위의 형상과 크기로 충분할 수 있으며, 표준 유닛의 불필요하거나 바람직하지 않은 부분을 설치 이전에 잘라내어 유닛의 선택과 함께 특별히 훈련되고 장비를 잘 갖춘 배급회사 직원이 가장 잘 수행하여 각도가 올바른지를 확인할 수 있다.
두 번째 적용 모드는 상업용으로 주로 설계된 맞춤형 유닛으로, 이는 더 크고, 종종 작은 규모의 대량생산 유닛보다 더 강하고 무거운 재료가 필요하다: 즉, 다른 경우, 풍선이나 기타 막(membrane) 기반의 구조를 포함하고 중량이 극히 가벼우며 대량생산형과 유사하게 개별적으로 작고 경량이며 별도로 제조된 프레임에 장착된 거의 또는 완전히 편평한 다중 구성요소 거울. 상기 개별 구성요소 거울은 개별적으로 만곡될 수 있다. 이러한 대형 유닛은 연료 비용의 절감 가능성을 고려하여 개별적으로 설계되되, 가능하다면 화석 연료의 회피를 포함한 요구 사항, 전술한 APP과 같은 수학적 또는 컴퓨터 도구를 사용하여 정확한 사용 요일 및 시간 등을 계획하여 설계된다. 여러 경우에서의 다양한 형상을 내기 위해 쉽게 비틀어질 수 있는 캐스팅용 몰드가 유용할 것이다. 설치 작업은 청소, 유지 보수, 수리 및 교체를 위해 때때로 조정하거나 분리할 수 있는 특수 제작된 강철 타워 상에서 종종 이루어지는데, 이러한 타워는 설치시 가장 많은 비용이 소요될 수 있다.
거울 또는 기타 볼록 반사면의 정렬은 볼록 반사면 또는 구성요소 반사면에 대해 정의된 각도 관계를 갖는 정렬 특징을 제공함으로써 보조될 수있다. 예를 들어, 정렬이 기포 수준기로 행해질 수 있도록 평탄면이 제공될 수 있다.
본 발명은 설계 및 컨설팅, 유닛 생산, 유통, 신규 숙련 인력에 의한 설치, 원예의 생산성 향상 및 개선된 여가 활동 등 여러 수준의 경제 활동에 기여하고 동시에 상업용이든 취미용이든간에 원예용의 전력사용을 절감함으로써 화석연료 사용을 최소화하는 요인을 제공할 것이다.
요약하면, 개시된 바는 특허청구범위에 따라 프레넬 거울 또는 볼록 거울과 동일한 효과를 갖는 거울의 조립체를 포함하여 볼록 거울 또는 그 등가물이며, 이는 그러한 구조, 형상, 곡률, 치수 및 구성요소 부품의 상대적인 배치와, 선택된 위치에서 최대 1 역년 이하의 작동 기간 동안 이동이나 조정됨이 없이, 태양이 수평선 위에 있고 거울 자체가 음영에 있지 않는 때는 항상 또는 설치의 특정 목적에 맞추도록 그로부터 선택된 시간대에, 태양으로부터 방사된 복사선을 직접적으로 또는 비스듬히 하방 편향하여 선택된 표적 영역에 낙하시킬 수 있도록 배향되어 설치될 수 있음을 특징으로 한다.
상기 전술한 거울은 편향된 복사선을 표적 영역 내 임의의 스팟에서 복사선의 손상 농도를 회피할 수 있을만큼 충분히 확산시킬 수 있는 거칠거나 비연속성(interrupted)의 반사면을 가질 수 있고 그 반사면에 간극들을 갖고 제공될 수 있으며, 다른면에서도 공기 흐름의 공기역학적 영향을 최소화하도록 형성될 수 있다. 상기 전술한 거울은 제조 중에 또는 설치 시점이나 이후에 설치가 목적상 불필요하거나 비생산적인 반사면의 부분을 잘 안보이게 하거나 제거함으로써 적용될 수 있다. 상기 전술한 거울은 배향에서 조정될 수 있고 최초 설치시 제 위치에 고정될 수 있으며, 연중 다른 계절들에서 발생하는 태양의 방향 및 고도의 변화를 수용하기에 충분할 정도로 필요에 따라 재조정 및 재고정 될 수 있도록 설계될 수 있고, 편향된 복사선이 언제든지 또는 선택한 시간대에 복사선을 받지 않아야하는 영역에 도달하는 것을 방지하는 보조의 복사선 편향 수단 또는 스크린이 제공될 수 있다.
거울 및 구성요소 거울은 경량의 발포 플라스틱 재료를 포함하여 원하는 형상이나 형상들로 캐스트, 절단 또는 성형되고 금속 호일 또는 금속 기반 페인트와 같은 반사 재료로 하나 이상의 면에 코팅된 기계적 구조로 될 수 있고, 프레임을 통합하거나 이에 부착될 수 있되, 상기 프레임은 이에 한정되는 것은 아니지만, 고체 지지체에 고정시킬 수 있고, 적절히 배향되고, 선택된 세팅으로 고정시키고, 나중에 필요에 따라 재조정할 수 있다. 상기 전술한 거울은 대안으로는 묶인 벌룬을 포함하여 프레임이나 성형기 상으로 또는 가스 압력에 의해 신장됨으로써 제 위치와 정확한 형상으로 고정된 막으로 구성될 수 있으나, 다른 구현예들과 같은 배향, 고정 및 조정이 마찬가지로 가능하다.
거울 이외의 장치 또는 거울이 아닌 하나 이상의 구성 요소를 포함하는 장치는 반사 이외의 수단에 의해 전체 또는 부분적으로 복사선을 편향시킬 수 있지만, 편향된 복사선의 확산과, 공기역학적 영향, 적응성 및 설치 후 조정의 최소화를 포함하여 볼록 반사면과 동등한 기능을 수행한다.

Claims (18)

  1. 식물에 의한 광합성을 위한 빛의 이용가능성을 높이기위한 방법에 있어서,
    상기 방법은 수광된 태양광을 표적 영역에 위치된 식물 상에 수직으로 또는 경사방향으로 하향 반사시키도록 상기 표적 영역 상부에 고정된 배향으로 볼록 반사면 또는 상기 볼록 반사면에 등가인 반사면을 장착하는 것을 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 볼록 반사면은 거울을 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 볼록 반사면은 상기 편향된 복사선을 확산시킬 수 있는 거친 반사면을 갖는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼록 반사면은 비연속성의 반사면을 갖는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 등가인 반사면은 프레넬(Fresnel) 거울을 포함하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼록 반사면 또는 상기 등가인 반사면은 일정한 곡률을 갖지 않는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼록 반사면 또는 상기 등가인 반사면은 일정한 곡률을 갖지 않는 방법.
  8. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼록 반사면 또는 상기 등가인 반사면의 곡률은 특정 위치에서의 요구 조건에 적합하게 되는 방법.
  9. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼록 반사면은 구형 곡률의 표면을 포함하고, 경사에 의해 정의되는 상부 에지 및 하부 에지를 포함하되, 상기 상부 에지 및 하부 에지 사이에서 상기 표적 영역으로의 태양광 복사선의 반사는 상기 볼록 반사면에 의해 제공되는 방법.
  10. 수광된 태양광을 수직으로 또는 경사방향으로 표적 영역에 하향 반사시키도록 상기 표적 영역 상부에 고정된 배향으로 장착되도록 된 구형 곡률의 볼록 반사면을 포함하고, 상기 볼록 반사면은 경사에 의해 정의되는 상부 에지 및 하부 에지를 포함하되, 상기 상부 에지 및 하부 에지 사이에서 상기 표적 영역으로의 태양광 복사선의 반사는 상기 볼록 반사면에 의해 제공되는 장치.
  11. 일정한 곡률이 아닌 볼록 반사면 또는 상기 볼록 반사면에 등가인 반사면을 포함하되, 상기 볼록 반사면 또는 등가물은 수광된 태양광을 수직으로 또는 경사방향으로 상기 표적 영역으로 하향 반사시키도록 상기 표적 영역 상부에 고정된 배위로 장착되도록 된 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 볼록 반사면 또는 상기 등가인 반사면의 곡률은 상기 볼록 반사면 또는 상기 등가인 반사면이 장착될 위치에 적합하게 된 장치.
  13. 제10항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼록 반사면은 비연속성의 반사면을 갖는 장치.
  14. 제10항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼록 반사면은 복수의 반사면을 포함하는 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 반사면은 평면 거울을 포함하는 장치.
  16. 제10항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 등가인 반사면은 프레넬 거울을 포함하는 장치.
  17. 제11항 내지 제16항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼록 반사면은 적어도 2개의 직교 평면들 내에서 만곡된 장치.
  18. 제10항 내지 제17항 중의 어느 한 항에 있어서,
    정렬은 상기 볼록 반사면 또는 구성요소 반사면들에 대해 정의된 각도 관계로 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
KR1020177018863A 2015-01-09 2015-12-21 원예 및 기타 용도의 조명 KR102463298B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBPCT/GB2015/000005 2015-01-09
GBPCT/GB2015/000005 2015-01-09
PCT/GB2015/054102 WO2016110669A1 (en) 2015-01-09 2015-12-21 Illumination for horticultural and other applications.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170116013A true KR20170116013A (ko) 2017-10-18
KR102463298B1 KR102463298B1 (ko) 2022-11-03

Family

ID=52347350

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177018863A KR102463298B1 (ko) 2015-01-09 2015-12-21 원예 및 기타 용도의 조명

Country Status (14)

Country Link
US (2) US11793118B2 (ko)
EP (1) EP3242547B1 (ko)
JP (1) JP2018500923A (ko)
KR (1) KR102463298B1 (ko)
CN (1) CN107404852B (ko)
AU (1) AU2015376131B2 (ko)
CA (1) CA2973435C (ko)
DK (1) DK3242547T3 (ko)
HK (1) HK1246591A1 (ko)
LT (1) LT3242547T (ko)
NZ (1) NZ732835A (ko)
PL (1) PL3242547T3 (ko)
RU (1) RU2708981C2 (ko)
WO (1) WO2016110669A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108090693A (zh) * 2017-12-31 2018-05-29 西北农林科技大学 融合效率约束的设施光合目标值的优化调控模型的构建与应用
CN108811886B (zh) * 2018-07-07 2021-03-26 杭州林迪德瑞科技有限公司 蔬菜养殖装置及方法
CN108849093B (zh) * 2018-07-07 2021-03-05 杭州林迪德瑞科技有限公司 节省能源的蔬菜养殖***及方法
CN111955236B (zh) * 2020-08-20 2022-05-20 北京麦麦趣耕科技有限公司 一种气动式光照协调温室大棚

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5213852A (en) * 1975-07-10 1977-02-02 Nitsutou Sutenresu Kk Reflection board for farming
JPS57167001A (en) * 1981-04-07 1982-10-14 Takateru Kawakami Construction of optical curved mirror surface body
JPH08122621A (ja) * 1994-10-27 1996-05-17 Toyosetsuto Kk ミラーユニット
JPH08277644A (ja) * 1995-04-05 1996-10-22 Hazama Gumi Ltd 競技場の芝育成装置
JP2009500674A (ja) * 2005-07-05 2009-01-08 チャピン， リチャード 星間集光器

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3861379A (en) * 1974-03-05 1975-01-21 Jr Henry Anderson Low profile solar ray concentrator
JPH0286004A (ja) * 1988-09-20 1990-03-27 Masaaki Watanabe 太陽光線の採光装置を備えた建物
DE4225007C2 (de) 1992-07-29 1998-02-05 Helmut Frank Ottomar P Mueller Oberlicht
RU2101918C1 (ru) * 1996-02-13 1998-01-20 Виктор Васильевич Шимонов Теплица для выращивания тепличных культур и рассады
JPH09265815A (ja) * 1996-03-29 1997-10-07 Fujita Corp 建物日陰部への太陽光照射方法と照射装置
EP1206665A1 (en) * 1999-04-29 2002-05-22 Richard James Pond Sun reflector system
FR2837261B1 (fr) * 2002-03-18 2004-10-08 Paul Cerisier Reflecteur solaire orientable pour modifier la trajectoire des rayons du soleil et eclairer une grande plage fixe situee a l'ombre
FR2843185B1 (fr) * 2002-07-31 2005-04-01 Agnes Marie Annie Hardy Dispositif pour reflechir le soleil en permanence vers les pieces sombres d'un batiment.
CN1442654A (zh) * 2002-12-01 2003-09-17 袁春刚 U形曲面镜太阳能采集装置
US20070230209A1 (en) 2006-03-29 2007-10-04 Martin Gregory R Light transmitting building material and method for producing the same
CN200953774Y (zh) 2006-07-20 2007-10-03 谭灵焱 增产大棚
DE102006044601A1 (de) 2006-09-19 2008-03-27 Solar Dynamics Gmbh Kugeloptik
KR20090002508U (ko) * 2007-09-07 2009-03-11 김연호 식물용 태양광 반사 장치
CN101609853B (zh) * 2009-07-29 2011-09-14 王瑞峰 多排联动式太阳能均匀聚光跟踪装置
JP2013039035A (ja) * 2009-12-11 2013-02-28 Mignon Belle:Kk 果物・野菜等の植物成長促進装置
CN201733672U (zh) * 2010-06-30 2011-02-09 上海市杨浦区平凉路第三小学 高架绿化光照器
CN201947717U (zh) * 2011-01-13 2011-08-31 徐伯鲁 一种花盆
KR101240249B1 (ko) 2011-02-17 2013-03-07 박영환 식물재배시스템
KR101278696B1 (ko) * 2011-06-27 2013-06-25 최원영 식물공장용 광원 제어시스템
CN202232277U (zh) * 2011-08-06 2012-05-30 冯益安 单棵苹果树上色反射光***
CN102519154A (zh) * 2011-12-14 2012-06-27 天津大学 一种免跟踪二维太阳能聚光装置
CN103947482B (zh) * 2014-02-14 2016-01-20 黑龙江省农业科学院园艺分院 一种移动式补光设备
CN203872688U (zh) * 2014-02-18 2014-10-15 淳安县金狮峰茶果专业合作社 大棚内人字形培养架背光侧补光装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5213852A (en) * 1975-07-10 1977-02-02 Nitsutou Sutenresu Kk Reflection board for farming
JPS57167001A (en) * 1981-04-07 1982-10-14 Takateru Kawakami Construction of optical curved mirror surface body
JPH08122621A (ja) * 1994-10-27 1996-05-17 Toyosetsuto Kk ミラーユニット
JPH08277644A (ja) * 1995-04-05 1996-10-22 Hazama Gumi Ltd 競技場の芝育成装置
JP2009500674A (ja) * 2005-07-05 2009-01-08 チャピン， リチャード 星間集光器

Also Published As

Publication number Publication date
US20240032481A1 (en) 2024-02-01
AU2015376131B2 (en) 2018-11-22
CA2973435A1 (en) 2016-07-14
HK1246591A1 (zh) 2018-09-14
CN107404852A (zh) 2017-11-28
US11793118B2 (en) 2023-10-24
RU2708981C2 (ru) 2019-12-12
PL3242547T3 (pl) 2020-09-21
US20180288943A1 (en) 2018-10-11
EP3242547B1 (en) 2020-04-22
CA2973435C (en) 2023-04-04
RU2017124091A3 (ko) 2019-07-17
RU2017124091A (ru) 2019-02-12
WO2016110669A1 (en) 2016-07-14
NZ732835A (en) 2023-03-31
KR102463298B1 (ko) 2022-11-03
EP3242547A1 (en) 2017-11-15
LT3242547T (lt) 2020-07-10
DK3242547T3 (da) 2020-07-13
JP2018500923A (ja) 2018-01-18
CN107404852B (zh) 2020-12-08
AU2015376131A1 (en) 2017-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20240032481A1 (en) Illumination for horticultural and other applications
EP2471354A1 (en) Solar module for greenhouse
US20090250095A1 (en) Low-profile solar tracking module
US11882802B2 (en) Greenhouse with photovoltaic system
AU2003213656B2 (en) Light transmission system and method for buildings
CN103960077A (zh) 立体生态种植屋
JP6842743B2 (ja) ソーラーシェアリングシステム
US20160282015A1 (en) System For Growing Produce In Greenhouses With Assisted Complementary Solar Energy
KR101524826B1 (ko) 인삼재배용 차광막 시설
WO2023240286A2 (en) Sunlight reflecting greenhouse trusses
JP2011177107A (ja) 太陽光併用型植物工場用遮熱断熱窓装置
JP2011129852A (ja) 太陽光発電設備
US20190141910A1 (en) Architecture for vertical farming
KR20120079538A (ko) 태양광 반사 시스템 및 이를 갖는 동식물 양육 시스템
WO2019185576A1 (en) Reflector device
JP2020178647A (ja) 農業用ハウスの採光構造
US9169647B2 (en) Skylight having multiple stationary tilted reflectors aimed in different compass directions including inverted pyramidal or wedge geometry
CN204968728U (zh) 一种斜顶温室
US11980146B2 (en) Agricultural photovoltaic structure with controlled cooling
JP2983865B2 (ja) 屋内での植物の育成を考慮した建造物
JP2011179225A (ja) 光入射角度変更用ブラインド
JP2023034041A (ja) ソーラーシェアリングにおける作物栽培方法及びソーラーシェアリング用作物栽培ハウス
CN204733678U (zh) 一种可调式的斜顶温室
GB2613903A (en) Agricultural photovoltaic structure with controlled cooling
TW201936046A (zh) 用於垂直農耕之架構

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant