KR100937491B1 - 클린룸 등의 건물에 설치되는 세척수단이 구비된 채광장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광의 투과율이 높은 상태를 유지할 수 있는 채광장치를 제공하는 것으로, 구형상의 중심을 지나는 평면에 의해 상기 구형상이 절반으로 절단되어 생성되는 반구형상을 가지는 투명체와; 상기 구형상의 중심을 지나면서 상기 평면상에 있는 선을 회전축으로 하여 상기 회전축에 양단이 결합되고, 상기 투명체의 외부면을 따라 만곡진 형상으로 이루어지며, 상기 투명체의 표면에 물을 살포하는 외부세척바와; 상기 외부세척바와 마주하는 상기투명체의 내측에 설치되어 상기 회전축에 양단이 결합되고, 상기 투명체의 내면을 따라 만곡진 형상으로 이루어지며, 상기 투명체의 내면에 밀착된 상태의 흡수(吸水)체를 구비하는 내부세척바와; 상기 외부세척바와 상기 내부세척바를 상기 회전축을 중심으로 동시에 회전시키는 모터와; 상기 투명체의 외측에 설치된 외측광도센서와; 상기 투명체의 내측에 설치된 내측광도센서와; 상기 내측광도센서에서 측정된 광도가 상기 외측광도센서에서 측정된 광도보다 설정된 비율 이상 낮을 경우에 상기 외부세척바와 상기 내부세척바가 상기 회전축을 중심으로 회전하도록 상기 모터를 구동시키는 제어장치와; 상기 투명체의 하부에 설치되어 상기 투명체에 유입되는 태양광을 실내로 안내하는 반사덕트와; 상기 반사덕트로부터 안내된 태양광을 실내에 유입시키는 산광기; 를 포함하여 구성되는 채광장치를 제공한다.

채광, 태양광, 투명체, 조명, 세척

Description

클린룸 등의 건물에 설치되는 세척수단이 구비된 채광장치{Natural Lighting System with washing device}

본 발명은 클린룸 등에 설치되는 채광장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광을 클린룸 등의 실내로 유입시키는 채광장치에 있어서, 내외면의 오염물질을 제거하기 위한 세척수단을 구비하는 채광장치에 관한 것이다.

근래, 녹색기술에 대한 관심이 증대되면서 클린룸 등의 건축물을 시공함에 있어 그것의 실내 조명장치로써 태양광 채광장치가 많이 설치되고 있다.

도1은 그와 같은 종래의 채광장치의 구조를 도시하고 있다.

도1을 참조하면, 클린룸 등의 건물의 지붕(15)에 돔형상의 투명체(10)가 설치되고 상기 투명체(10)의 하부에는 채광한 태양광을 실내로 안내하기 위한 반사덕트(12)가 설치된다. 상기 반사덕트(12)에 의해 안내된 태양광은 산광기(13)를 거쳐 부드러운 빛으로 변환되어 실내로 유입된다.

상기 투명체(10)의 내부에는 북쪽으로 치우친 위치에 반사판(14)이 경사져 설치되어 있다. 상기 반사판(14)은 태양광을 반사덕트(12) 내부로 반사시킴으로써 더 많은 태양광이 반사덕트(12) 내부로 유입될 수 있도록 한다.

상기와 같은 종래의 채광장치는 설치 후 시간이 지남에 따라 먼지나 오물의 영향으로 투명체(10)의 외부표면에 얼룩이 발생하게 된다. 특히, 오염물질을 머금은 빗물이나 눈에 의해 생기는 얼룩과, 황사에 의한 투명체(10)의 오염은 투과율을 현저히 떨어뜨림으로써 채광장치가 그 성능을 발휘할 수 없는 주요한 원인이 되고 있다.

또한, 상기 투명체(10)의 내측표면에는 외부와의 온도차이로 인해 결로가 발생하므로 투명체의 투과율을 저하시키는 또다른 원인이 되고 있다.

이에 따라 채광장치의 채광효율이 떨어지지 않도록 투명체(10)의 내외부에 대하여 정기적으로 관리자가 청소해 주어야 하는 불편이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 태양광이 유입되는 투명체에서 이물질과 결로가 자동으로 제거됨으로써 태양광의 투과율이 높은 상태를 계속 유지할 수 있는 채광장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 채광장치는, 구형상의 중심을 지나는 평면에 의해 상기 구형상이 절반으로 절단되어 생성되는 반구형상을 가지는 투명체와; 상기 구형상의 중심을 지나면서 상기 평면상에 있는 선을 회전축으로 하여 상기 회전축에 양단이 결합되고, 상기 투명체의 외부면을 따라 만곡진 형상으로 이루어지며, 상기 투명체의 표면에 물을 살포하는 외부세척바와; 상기 외부세척바와 마주하는 상기투명체의 내측에 설치되어 상기 회전축에 양단이 결합되고, 상기 투명체의 내면을 따라 만곡진 형상으로 이루어지며, 상기 투명체의 내면에 밀착된 상태의 흡수(吸水)체를 구비하는 내부세척바와; 상기 외부세척바와 상기 내부세척바를 상기 회전축을 중심으로 동시에 회전시키는 모터와; 상기 투명체의 외측에 설치된 외측광도센서와; 상기 투명체의 내측에 설치된 내측광도센서와; 상기 내측광도센서에서 측정된 광도가 상기 외측광도센서에서 측정된 광도보다 설정된 비율 이상 낮을 경우에 상기 외부세척바와 상기 내부세척바가 상기 회전축을 중심으로 회전하도록 상기 모터를 구동시키는 제어장치와; 상기 투명체의 하부에 설치되어 상기 투명체에 유입되는 태양광을 실내로 안내하는 반사덕트와; 상기 반사덕트로부터 안내 된 태양광을 실내에 유입시키는 산광기; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 채광장치는, 상기 투명체 내부의 공기를 외부로 유출시키는 송풍팬과, 상기 투명체의 외측에 설치된 외측온도센서와, 상기 투명체의 내측에 설치된 내측온도센서를 더 구비하고, 상기 제어장치는 상기 외측온도센서와 상기 내측온도센서에 의해 측정된 외측온도와 내측온도의 차가 설정치를 초과하는 경우 상기 송풍팬을 작동시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 채광장치는 태양광의 투과율이 설정된 비율 이상으로 떨어지는 경우에 자동으로 투명체를 세척하게 됨으로써 채광장치의 채광효율이 높은 상태를 유지할 수 있다.

또한, 투명체의 내외부에 각각 설치된 온도센서에 의해 송풍팬이 제어됨으로써 투명체 내부공기를 배출시켜 결로를 방지할 수 있고, 결로가 발생하더라도 내부세척바의 작동으로 자동으로 제거될 수 있다. 이에 따라, 태양광의 투과율이 높은 상태를 유지할 수 있음과 함께, 물방울이 채광장치 내부에 떨어짐으로써 유발될 수 있는 곰팡이 발생 등을 방지하는 부수적인 효과도 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명을 측면에서 본 단면구조를 도시하고 있고, 도3은 본 발명의 외부세척바(210)와 내부세척바(220)가 투명체(100)의 최상단에 위치한 상태에서 정 면에서 본 단면구조를 도시하고 있다.

도2 및 도3을 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 채광장치는 투명체(100)와, 세척수단(200)과 반사판(300) 및 송풍팬(400)을 포함하여 이루어진다.

상기 투명체(100)는 돔형상으로서 구형상의 중심을 지나는 평면에 의해 상기 구형상이 절반으로 절단되어 생성되는 반구형상을 가지고 있다. 상기 투명체(100)는 투명한 재질의 합성수지로 성형되는 것이 바람직하고 필요에 따라서 유리재질도 가능할 것이다. 상기 투명체(100) 내부의 후측, 즉 북쪽에 치우친 위치에는 태양광을 반사하여 후술할 반사덕트(120)로 안내하는 반사판(300)이 설치된다. 상기 반사판(300)은 태양이 낮은 고도에 있을 때에도 태양광을 하부의 반사덕트(120)로 반사시킬 수 있도록 경사지게 설치된다.

상기 투명체(100)의 하부에는 채광된 태양광을 실내로 안내하는 반사덕트(120)가 연결된다. 상기 반사덕트(120)는 내부면이 반사재로 이루어져 실내의 천정에 설치된 산광기까지 태양광을 전달하게 된다.

한편, 상기 세척수단(200)은 외부세척바(210)와 내부세척바(220)와 구동장치(240)를 포함한다.

상기 외부세척바(210)는 막대형상으로서 상기 투명체(100)의 외부면을 따라 만곡지고, 상기 투명체(100)의 표면에 세척수(물 또는 세척액)를 살포하여 투명체(100)의 외부면을 세척하도록 구성된다.

상기 내부세척바(220)는 상기 외부세척바(210)와 마주하는 상기 투명체(100)의 내측에 설치되고, 상기 투명체(100)의 내면을 따라 만곡지게 형성되며, 상기 투 명체(100)의 내면에 밀착되어 내면을 닦는 흡수(吸水)체(224)를 구비하고 있다. 상기 흡수체(224)는 투명체(100) 내부면의 결로로 인하여 발생하는 습기를 흡수하거나 한쪽으로 밀어 제거하기 위한 것이다. 상기 흡수체(224)는 헝겊이나 펄프재로 형성할 수 있다.

상기 외부세척바(210)와 내부세척바(220)는 각각의 양측이 동일한 회전축에 결합되고 둘 다 상기 투명체(100)의 곡면을 따라 만곡져 있는 막대(bar)형상이다. 또한, 상기 외부세척바(210)와 내부세척바(220)의 동작범위는 태양광을 실질적으로 채광하고 있는 투명체(100)의 부분으로, 투명체(100)의 전면 하단부에서 반사판(300)의 상단이 위치하는 부분까지의 범위가 바람직하다. 즉, 상기 동작범위는 도2에서 "S"로 표기된 영역에 해당한다.

상기 구동장치(240)는 상기 외부세척바(210)와 내부세척바(220)를 투명체(100)의 표면을 따라 선회시키기 위한 것으로, 상기 외부세척바(210)와 내부세척바(220)를 동시에 구동시키는 모터(241)와, 상기 외부세척바(210)에 세척수를 공급하기 위한 펌프(242)와, 모터(241) 및 각종 센서의 구동을 제어하는 제어장치(미도시)를 포함하여 이루어진다. 상기 구동장치(240)의 세부구성 및 작용에 대한 설명은 후술한다.

한편, 상기 송풍팬(400)은 투명체(100) 내부의 더운 공기를 외부로 배출시킴으로써 투명체(100) 내부의 결로현상을 방지하기 위한 수단이다. 송풍팬(400)은 도2에서 도시된 바와 같이, 외부세척바(210)와 내부세척바(220)의 동작에 방해되지 않도록 반사판(300)의 뒤쪽에 설치된다. 그러한 구성은 송풍팬(400)에 의해 배출될 공기가 반사판(300)의 상단을 넘어서 반사판의 뒤쪽으로 이동하게 되고, 이에 따라 공기가 투명체(100)의 내측 표면을 따라 유동하도록 안내받게 되므로 결로방지에 유용하다. 특히, 외부공기가 유입될 수 있는 공기유동공(미도시)이 송풍팬(400)의 설치위치와 다른 일측에 형성된다면, 송풍팬(400)의 작동 시 외부공기가 투명체(100)의 내측 표면(내부세척바가 동작하는 구간에 해당하는 내측 표면과 반사판이 설치된 부분의 뒤쪽에 위치하는 내측 표면을 모두 포함한다)을 따라 유동하게 되어 결로방지에 더욱 효과적이다.

상기 송풍팬(400)은 상기 제어장치(미도시)에 의해 투명체(100) 내부의 온도와 외부의 온도의 차가 설정된 값을 초과하는 경우 작동하도록 제어된다. 상기 설정된 값은 시험을 통하여 설계자가 임의 설정할 수 있는 값이다.

미설명된 도면부호 110은 투명체(110)의 하부가 연장되어 반사덕트(120)와 결합되기 위한 원통부이다.

도4는 세척수단의 구성과 관련하여 도3의 "A" 부분을 확대하여 도시하고 있다.

도4를 참조하면, 상기 세척수단(200)에는 외부세척바(210) 및 내부세척바(220)를 구동시키는 모터(241)와, 상기 외부세척바(210)에 세척수를 공급하기 위한 펌프(242)와, 모터(241) 및 각종 센서의 구동을 제어하는 제어장치로 이루어지는 구동장치(240)가 설치된다.

상기 모터(241)는 상기 외부세척바(210)와 내부세척바(220)를 구동함과 함께 상기 펌프(242)도 함께 구동할 수 있도록 구성하여 상기 외부세척바(210)의 작동 시 세척수가 동시에 공급되도록 한다. 상기 세척수는 유입호스(243)로부터 펌프(242)로 유입된 후 상기 펌프(242)에 연결된 공급호스(212)를 통해 외부세척바(210) 내부로 공급된다.

한편, 상기 구동장치(240)는 외측광도센서(251) 및 외측온도센서(253)와 내측광도센서(252) 및 내측온도센서(254)를 구비하고, 상기 센서들의 감지값에 따라 제어동작이 이루어지도록 한다.

또한, 상기 외부세척바(210)와 내부세척바(220)가 회전되는 회전축 상에는 패킹(130) 및 베어링(132)에 의해 지지되는 축봉(棒)(247)이 설치되어 외부세척바(210)와 내부세척바(220)가 상기 축봉(247)에 결합된다.

상기 축봉(247)은 모터(241)와 기어장치로 연결되어 외부세척바(210)와 내부세척바(220)를 투명체(100)의 주위로 선회시킨다.

도5는 도2의 "B"부분을 확대하여 도시하는 것이다.

도5를 참조하면, 외부세척바(210)의 내부에는 세척수의 유동로(215)가 형성되고 세척수분사공(216)이 다수개 형성되어 투명체(100)의 외부면을 향해 다수 지점에서 세척수를 분사한다. 또한, 세척수분사공(216)의 양측에는 세척솔(214)이 설치되어 세척수가 분사된 투명체(100)의 외부면을 세척할 수 있도록 구성된다.

상기 외부세척바(210)와 투명체(100)를 사이에 두고 대향하는 위치에는 내부세척바(220)가 설치되어 있다. 상기 내부세척바(220)의 전면에는 흡수(吸水)체(224)가 장착되어 투명체(100)의 내면에 밀착되어 있다.

도6은 상기 외부세척바(210)와 내부세척바(220)의 양측이 결합되는 회전축과 투명체(100)의 형상을 도시하고 있다.

도6을 참조하면, 본 발명에 있어서 투명체(100)는 구형상의 중심점(O)을 지나는 평면(P)에 의해 상기 구형상이 절단되어 생성되는 반구형상으로 형성된다. 상기 회전축은 상기 평면(P) 상에 있는 것으로 상기 구형상의 중심을 지나는 임의의 직선 (X1 - X2)으로 하고 있다. 그와 같이 회전축을 설정하는 것은 외부세척바(210)와 내부세척바(220)가 투명체(100) 주위를 선회하더라도, 투명체(100)가 상기 외부세척바(210)와 내부세척바(220)의 사이에서 서로 일정한 간격을 유지한 상태로 세척작업이 이루어지기 위한 것이다. 그러나, 반드시 반구의 형상만이 상기의 조건을 만족하는 것은 아니며, 예컨대, 도7과 같이 양측이 절단된 형태의 반구형으로 투명체(100')를 구성하는 것도 가능하다.

다음은 본 발명에 따른 채광장치의 작용을 설명한다.

투명체(100)의 투명도가 양호한 경우에, 외부세척바(210)와 내부세척바(220)는 태양광이 채광장치로 입사되는 것을 방해하지 않도록 투명체(100)의 전면 하측에 내려진 상태이다. 그 위치는 외부세척바(210)와 내부세척바(220)의 세척동작이 마무리된 후에 복귀하는 위치이다.

한편, 제어장치는 주기적으로 외측광도센서(251)와 내측광도센서(252)에 의해 투명체(100)를 기준으로 외측광도와 내측광도를 각각 입력받는다. 상기 입력받은 외측광도와 내측광도를 비교하여, 내측광도가 외측광도보다 설정된 비율 이상 낮을 경우에 모터(241)를 구동시켜 외부세척바(210)와 내부세척바(220)를 투명체(100)의 표면을 따라 선회시킨다. 바람직한 선회범위는 전술한 바와 같이 도2에 표기된 "S"에 해당한다. 상기에서 내측광도가 외측광도보다 설정된 비율 이상 낮은 것은 투명체(100)의 외부에 먼지 등 이물질이 묻어 태양광을 차단하는 경우이거나, 투명체(100)의 내부에 결로가 발생하여 태양광의 투과를 방해하는 것을 의미한다. 상기 설정된 비율은 조건에 따라 설계자가 임의 설정할 수 있는 값이다.

상기 외부세척바(210)와 내부세척바(220)가 동작하는 경우, 구동장치(240) 내부의 펌프(242)가 함께 작동되어 세척수를 공급호스(212)를 통해 외부세척바(210)로 공급한다. 외부세척바(210)는 공급받은 세척수를 분사공(216)을 통해 투명체(100)의 외부면에 분사하면서 선회하고, 분사공(216)의 전후에 설치된 세척솔(214)이 외부세척바(210)의 이동에 의해 투명체(100)의 외부면과 마찰하면서 먼지 등 이물질을 제거하게 된다.

한편, 내부세척바(220)에는 투명체(100)의 내면에 밀착된 상태의 흡수(吸水)체(224), 예컨대 헝겊이나 펄프가 설치되어 내부세척바(220)의 이동과 함께 투명체(100) 내면의 이슬이나 이물질을 흡수 또는 닦아내게 된다.

세척작업이 진행되는 중에 제어장치는 외측광도와 내측광도를 계속 비교하여, 내측광도가 외측광도보다 설정된 비율 이상 낮을 경우에는 상기 외부세척바(210)와 내부세척바(220)의 선회 동작이 반복적으로 이루어지고, 내측광도가 외측광도에 비해 설정된 비율을 초과하여 양호해지는 경우에 외부세척바(210)와 내부세척바(220)는 상기 동작을 정지하고 원래 위치인 투명체(100)의 전면 하측으로 복귀한다.

한편, 송풍팬(400)은 상기 외부세척바(210)와 내부세척바(220)의 동작과는 별도로 제어된다. 제어장치가 외측온도센서(253)와 내측온도센서(254)로부터 투명체(100) 내외부의 온도값을 입력받아 투명체(100)의 외측온도와 내측온도의 차이를 계산한다. 상기 온도차가 설정치 이상인 경우 상기 제어장치는 상기 송풍팬(400)을 작동시켜 내부의 더운 공기를 외부로 배출시킨다. 이에 따라, 투명체(100)의 내외부에서 온도차이가 줄어듦으로써 결로의 발생을 방지하거나, 최소화시킨다. 결국, 송풍팬(400)의 작동에 의해 먼저 결로의 발생이 방지 또는 최소화되고 있으므로 상기 내부세척바(220)는 송풍팬(400)의 작용에도 불구하고 발생하는 이슬을 제거함으로써 송풍팬(400)의 작용을 보완하는 역할을 하고 있다.

상기 송풍팬(400)에 의해 투명체(100) 내부의 공기를 배출시키는 경우, 다른 한쪽에서는 외부의 공기가 내부로 유입될 수 있도록 공기유동홀을 형성시키는 것이 바람직하다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능하다.

도 1은 종래 채광장치의 구성도

도 2는 본 발명에 따른 채광장치를 측면에서 본 단면도

도 3은 본 발명에 따른 채광장치를 정면에서 본 단면도

도 4는 도 3의 "A" 부분의 확대도

도 5는 도 2의 "B" 부분의 확대도

도 6은 본 발명에 따른 투명체 및 회전축의 설명도

도 7은 본 발명에 따른 투명체 형상의 변형례

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 투명체 12 : 반사덕트

13 : 산광기 14 : 반사판

15 : 지붕 100,100' : 투명체

110 : 원통부 120 : 반사덕트

130 : 패킹 132 : 베어링

200 : 세척수단 210,210' : 외부세척바

212 : 공급호스 214 : 세척솔

215 : 세척수 유동로 216 : 세척수분사공

220 : 내부세척바 224 : 흡수체

240 : 구동장치 241 : 모터

242 : 펌프 243 : 유입호스

247 : 축봉 251 : 외측광도센서

252 : 내측광도센서 253 : 외측온도센서

254 : 내측온도센서 300 : 반사판

400 : 송풍팬

Claims (2)

1. 건물의 실내에 태양광을 유입시키기 위한 채광장치에 있어서;

   구형상의 중심을 지나는 평면에 의해 상기 구형상이 절반으로 절단되어 생성되는 반구형상을 가지는 투명체와;

   상기 구형상의 중심을 지나면서 상기 평면상에 있는 선을 회전축으로 하여 상기 회전축에 양단이 결합되고, 상기 투명체의 외부면을 따라 만곡진 형상으로 이루어지며, 상기 투명체의 표면에 세척수를 살포하는 외부세척바와;

   상기 외부세척바와 마주하는 상기 투명체의 내측에 설치되어 상기 회전축에 양단이 결합되고, 상기 투명체의 내면을 따라 만곡진 형상으로 이루어지며, 상기 투명체의 내면에 밀착된 상태의 흡수(吸水)체를 구비하는 내부세척바와;

   상기 외부세척바와 상기 내부세척바를 상기 회전축을 중심으로 동시에 회전시키는 모터와;

   상기 투명체의 외측에 설치된 외측광도센서와;

   상기 투명체의 내측에 설치된 내측광도센서와;

   상기 내측광도센서에서 측정된 광도가 상기 외측광도센서에서 측정된 광도보다 설정된 비율 이상 낮을 경우에 상기 외부세척바와 상기 내부세척바가 상기 회전축을 중심으로 회전하도록 상기 모터를 구동시키는 제어장치와;

   상기 투명체의 하부에 설치되어 상기 투명체에 유입되는 태양광을 실내로 안내하는 반사덕트와;

   상기 반사덕트로부터 안내된 태양광을 실내에 유입시키는 산광기;

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 채광장치
2. 제1항에 있어서,

   상기 투명체 내부의 공기를 외부로 유출시키는 송풍팬과;

   상기 투명체의 외측에 설치된 외측온도센서와;

   상기 투명체의 내측에 설치된 내측온도센서;를 더 구비하고,

   상기 제어장치는 상기 외측온도센서와 상기 내측온도센서에 의해 측정된 외측온도와 내측온도의 차가 설정치를 초과하는 경우 상기 송풍팬을 작동시키는 것을 특징으로 하는 채광장치

Images