KR101046848B1 - 유해가스 배출 및 환기 기능을 갖는 태양광 집광장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자연채광을 이용하여 공간조명은 물론 환기가 필요한 경우 지하 공간 내부를 환기시키고, 화재 발생시 유독가스를 실외로 배출할 수 있도록 한 유해가스 배출 및 환기 기능을 갖는 태양광 집광장치에 관한 것이다.

이를 위해, 내주면이 포물선의 형상을 갖는 제1돔형반사경을 형성하고, 내주면이 포물선의 형상을 갖는 제2돔형반사경을 형성하되, 제2돔형반사경은 제1돔형반사경의 정점으로부터 반사되는 빛의 초점 위치에 설치하며, 상기 제1돔형반사경 중앙 하단에 광파이프를 설치하여 직사광선 및 산란광선을 집광시키는 태양광 집광장치에 있어서, 광파이프 둘레 일부에 실외와 연통되도록 배기파이프를 설치하고, 상기 배기파이프 내부에 팬을 설치하며, 상기 배기파이프 선단에 개폐 조작이 가능한 차단판을 설치한 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 따라, 실외의 공기를 배기파이프 또는 배기튜브를 통해 유입시켜 실내의 공기를 쾌적한 상태로 유지시킬 수 있는 효과가 있고, 화재 발생시 실내의 유해가스를 배기파이프 또는 배기튜브를 통해 실외로 배출하여 피난 및 소방활동을 보다 원활하게 진행시킬 수 있는 효과가 있다.

태양광, 집광, 화재, 유해가스, 환기.

Description

유해가스 배출 및 환기 기능을 갖는 태양광 집광장치{Apparatus for concentrating solar light with discharging Noxious gas and ventilating function}

본 발명은 태양광 집광장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자연채광을 이용하여 공간조명은 물론 환기가 필요한 경우 지하 공간 내부를 환기시키고, 화재 발생시 유독가스를 실외로 배출할 수 있도록 한 유해가스 배출 및 환기 기능을 갖는 태양광 집광장치에 관한 것이다.

일반적으로, 인공광을 이용한 조명기구는 그 사용목적에 따라 백열등기구, 형광등기구, 스탠드, 도로등 등으로 구분이 된다. 이러한 조명기구는 과거 수세기동안 끊임없는 연구 개발을 통해 에너지 효율과 빛의 질을 개선하여 현재에는 각급 산업시설과 일반 가정에 보편적으로 적용되고 있는 실정에 있다.

그러나, 이와 같은 혁신적인 발전에도 불구하고 인공광은 근본적으로 자연광에 비해 빛의 자연스러움과 효율이 떨어진다는 점, 그리고 인공광 사용을 위해서는 불가피하게 고가의 전력 소비가 수반되어야 한다는 점 등 여러 가지 단점이 있어, 근래에 이르러서는 전 세계적으로 인공광을 대체하기 위한 태양광 개발에 박차를 가하고 있다.

이와 같은 태양광은 무공해성과 무한성으로 인하여 차세대 대체에너지로 가장 유망하게 선호되고 있으며, 태양전지를 이용한 전력생산 이 외에도 태양광의 열원을 이용한 온수의 제공과 함께 각종 병균을 살균하는 용도 등으로 폭넓게 연구됨은 물론, 태양광의 상용화가 빠른 속도로 진행중에 있다.

더욱이, 근래에 이르러 전기에너지의 사용량이 갈수록 증가하는 추세에 있고, 특히 전기에너지 중 조명에너지로 활용되는 에너지 소비가 매우 큰 비중을 차지하고 있는 바, 태양광을 이용하여 에너지를 절약하고자 하는 노력이 경주되고 있으며, 실제로도 태양광의 실내 유입을 통하여 전체 에너지 사용량의 20~30%를 줄일 수 있는 것으로 보고되고 있다.

뿐만 아니라, 창문이 없는 공간이나 지하공간과 같이 근본적으로 태양광의 전달이 어려운 곳에 태양광을 유입할 수 있게 되면, 어두운 공간에 활력을 불어 넣어 동적인 공간을 창출할 수 있고, 실내외의 공간을 연계시켜 풍요롭고 자연친화적인 환경조성을 가능하게 하며, 안정적인 생체리듬(biological rhythm)을 제공하여 생산성 향상에도 기여하게 된다.

그러나, 지하공간의 경우에 주간에도 약간의 인공조명은 사용해야 함으로써 에너지의 사용이 불가피하고, 특히 화재와 같은 재해 발생시 인공환경은 매우 짧은 시간에 파괴될 수 있는 등 지하공간의 근원적인 특성은 상존하게 된다.

더욱이, 피난 및 소방활동 면에서 볼 때에도, 화재에 따른 정전시 창의 부재로 인한 암흑 현상으로 인해 피난자는 패닉에 빠질 수 있고, 화재 발생 정보의 지 연과 화재 정세 파악의 어려움으로 구조 또는 적절한 소화대책 수립이 곤란하며, 축적된 농연과 열기의 배출이 어렵기 때문에 진입한 소방대원의 활동이 위축되고 체력 소모가 커지는 문제점이 있었다.

이와 같은 종래의 태양광 집광장치로써 국내 특허 제487076호로 공지된 "태양광 집광 시스템"과, 국내 특허 제600934호로 공지된 "태양광 집광장치"와, 국내 특허 제0451048호로 공지된 "태양추적 반사거울방식 자연채광장치" 등을 들 수 있는데, 이들 모두 상기한 문제점을 갖고 있어 화재 발생시 특별한 대책이 강구되지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 자연채광을 이용하여 공간조명은 물론 환기가 필요한 경우 지하 공간 내부를 환기시키고, 화재 발생시 유독가스를 실외로 배출할 수 있도록 한 유해가스 배출 및 환기 기능을 갖는 태양광 집광장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 집광장치의 제1실시예 구성은, 내주면이 포물선의 형상을 갖는 원뿔 형상으로 제1돔형반사경을 형성하고, 내주면이 포물선의 형상을 갖는 반원뿔 형상으로 제2돔형반사경을 형성하되, 상기 제2돔형반사경은 제1돔형반사경의 정점으로부터 반사되는 빛의 초점 위치에 설치하며, 상기 제1돔형반사경 중앙 하단에 광파이프를 설치하여 상기 반사경들을 통해 집광된 직사광선 및 산란광선을 집광시키는 태양광 집광장치에 있어서, 광파이프 둘레 일부에 실외와 연통되도록 배기파이프를 설치하고, 상기 배기파이프 내부에 팬을 설치하며, 상기 배기파이프 선단에 개폐 조작이 가능한 차단판을 설치한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 배기파이프는 광파이프 상단으로부터 하방을 향하여 일정 길이만큼 이격된 위치에 설치하되, 그 길이는 제1돔형반사경의 정점과 제2돔형반사경의 초점 사이의 길이에 양의 정수(1,2,3,4,...n)를 곱한 값만큼의 길이로 한다.

그리고, 상기 배기파이프의 지름은 광파이프 지름의 1/3 이하로 형성하여 설 치한다.

또한, 상기 광파이프와 배기파이프는 불연성을 갖는 HDPE재로 형성한다.

한편, 본 발명의 태양광 집광장치의 제2실시예 구성은, 내주면이 포물선의 형상을 갖는 원뿔 형상으로 제1돔형반사경을 형성하고, 내주면이 포물선의 형상을 갖는 반원뿔 형상으로 제2돔형반사경을 형성하되, 상기 제2돔형반사경은 제1돔형반사경의 정점으로부터 반사되는 빛의 초점 위치에 설치하며, 상기 제1돔형반사경 중앙 하단에 광파이프를 설치하여 상기 반사경들을 통해 집광된 직사광선 및 산란광선을 집광시키는 태양광 집광장치에 있어서, 광파이프 둘레에 실내 및 실외와 연통되도록 배기튜브를 설치하고, 상기 배기튜브 상단에는 개폐 조작이 가능한 원형조리개식 밸브를 설치한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 배기튜브의 지름은 광파이프 지름의 1.2배 이내로 형성하여 설치한다.

그리고, 상기 광파이프와 배기튜브는 불연성을 갖는 HDPE재로 형성한다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 실내의 환기가 필요한 경우 실외의 신선한 공기를 배기파이프 또는 배기튜브를 통해 실내로 유입시켜 실내의 공기를 쾌적한 상태로 유지시킬 수 있는 효과가 있고, 특히 실내 공간에 화재가 발생하는 경우 실내에 발생한 유해가스를 배기파이프 또는 배기튜브를 통해 실외로 배출함으로써 연기로 인해 발생할 수 있는 질식사 위험을 차단하고, 충분한 가시거리를 확보하여 피난 및 소방활동을 보다 원활하게 진행시킬 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 평상시 뿐만 아니라 화재 발생시에도 집광장치를 통해 실내에 상당한 양의 조도가 확보됨으로써, 피난 성능 향상에 크게 기여할 수 있는 효과도 있다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 유해가스 배출 및 환기 기능을 갖는 태양광 집광장치에 대한 것으로, 크게 제1돔형반사경(10)과, 제2돔형반사경(20)과, 광파이프(30)로 구성되며 실시예에 따라 배기파이프(32) 또는 배기튜브(35)가 설치 구성된다.

여기서, 상기 제1돔형반사경(10)과, 제2돔형반사경(20)과, 광파이프(30)는 본 출원인에 의해 국내에 선출원 발명된 특허 출원번호 제2008-124055호의 "포물면형 태양광 집광장치"에 개시된 구성을 일부 채용한 것으로, 본 발명의 제1실시예와 제2실시예에 공통적으로 구성된다.

이에, 상기한 구성에 대해 도 1과 도 5를 통해 간단하게 살펴보면, 제1돔형반사경(10)은 태양광의 직사광선 및 산란광선을 1차적으로 집광 및 반사하는 역할을 하는 것으로, 내주면 단면이 포물선의 형상을 갖도록 형성하고, 상면이 평평하게 형성된 원뿔 형상으로 형성한다.

그리고, 상기 제1돔형반사경(10)은 강화유리나 폴리카보네이트 재질로 형성하게 되는데, 내주면 중 일측 절반에 해당하는 반원뿔 내주면에는 태양광의 반사가 가능하도록 은증착 재료의 반사필름(11)을 증착 형성한다.

제2돔형반사경(20)은 제1돔형반사경(10)을 통해 반사된 빛을 2차적으로 집광 및 반사하는 역할을 하는 것으로, 내주면 단면이 포물선의 형상을 갖도록 형성하고, 상면과 하면이 개방된 반원뿔 형상으로 형성한다.

이러한, 상기 제2돔형반사경(20)은 제1돔형반사경(10)으로부터 반사되는 빛의 초점(F) 위치에 설치해야 하는 구조 특성으로 인해, 제1돔형반사경(10) 내부 위치에 제2돔형반사경(20)을 설치한다. 즉, C는 제1돔형반사경(10)의 정점이고, F는 제2돔형반사경(20)의 정점인 동시에 제1돔형반사경(10)의 초점이기도 함으로써, 제2돔형반사경(20)을 F 위치에 설치하게 되는 것이다.

그리고, 상기 제2돔형반사경(20) 역시 제1돔형반사경(10)과 같이 투명한 강화유리나 폴리카보네이트 재질로 형성하고, 상기 제2돔형반사경(20) 내주면 중 상부 절반 가량에는 제1돔형반사경(10)으로부터 반사되는 빛의 재반사가 가능하도록 은증착 재료의 반사필름(21)을 증착 형성한다.

광파이프(30)는 제2돔형반사경(20)으로부터 반사되는 빛과 직사광선 및 산란광선을 집광 이송하는 역할을 하는 것으로, 제1돔형반사경(10) 중앙 하단에 설치한다. 이러한, 광파이프(30)는 제2돔형반사경(20)으로부터 반사된 빛이 재반사되어 광파이프(30) 내측에 집광되고, 이처럼 집광된 빛은 광파이프(30)를 통해 하부로 이송된다. 또한, 상기 광파이프(30) 내측에는 빛의 반사가 가능하도록 은증착 재료의 반사필름(31)을 증착 형성한다.

그리고, 광파이프(30) 하단부에 설치된 건물 내부에는 광파이프(30)와 연결 하여 조명기구(40)를 설치한다. 이때, 상기 조명기구(40)로는 광조명과 전기조명을 함께 사용할 수 있는 복합조명기구를 설치할 수 있다. 또한, 상기 조명기구(40)는 천장면으로부터 수동 또는 자동으로 분리가 가능하게 구성할 수 있다.

한편, 도 1과 도 2는 본 발명의 제1실시예로써, 상기 광파이프(30) 하부 둘레 일부에 배기파이프(32)를 연통되게 설치하고, 상기 배기파이프(32)의 단부는 실외로 노출되게 설치하여 광파이프(30)와 실외를 서로 연통되게 설치한다.

여기서, 실외로 노출되는 배기파이프(32)의 단부는 그 방향을 하부로 향하게 형성함이 적절하다. 또한 상기 광파이프(30)는 엘보 등을 이용하여 다수 개소를 소정의 각도로 절곡시켜 그 단부를 실외로 노출 구성할 수도 있으나, 경우에 따라 사선이나 곡선의 형태로 형성하여 배기파이프(32)의 단부를 실외로 노출 설치할 수 있고, 또 구조물의 형상에 따라 배기파이프(32)의 다양한 형상 변형이 가능하다.

그리고, 상기 배기파이프(32)는 광파이프(30)의 최상단 높이의 위치(A)로부터 하방을 향하여 일정 길이만큼 이격된 위치(B)에 설치한다. 여기서, 일정 길이라 함은 제1돔형반사경(10)의 정점(C)과 제2돔형반사경(20)의 초점(F) 사이의 길이에 양의 정수(1,2,3,4,...n)를 곱한 값만큼의 길이로써, 상기한 CF 사이의 길이가 350㎜라고 가정했을 때에 AB의 길이는 350㎜, 700㎜, 1050㎜, 1400㎜ 등의 길이 중 어느 하나가 될 수 있는 것이고, 상기한 B의 위치에 배기파이프(32)를 설치하게 된다.

이때, 상기와 같이 측정된 B의 위치는 빛의 입사와 반사가 상대적으로 약한 곳이 되는데, 설치 구조물의 위치와 형태에 따라 소정의 오차 범위가 존재할 수 있다.

아울러, 상기 배기파이프(32)의 지름은 광파이프(30) 지름의 1/3이하의 크기로 형성하여 설치한다. 즉, 광파이프(30)의 지름이 300㎜라고 가정했을 때에 배기파이프(32)의 지름은 적어도 100㎜이하의 것을 설치하게 된다.

그리고, 상기 배기파이프(32) 내부에 팬(33)을 설치하게 되는데, 상기 팬(33)은 최대 500㎝/sec의 유속을 낼 수 있는 것으로, 배기파이프(32)를 통해 배출되는 배기량이 적어도 초당 약 35000㎤ 정도가 될 수 있도록 배기파이프(32)의 지름에 따라 팬(33)의 회전속도를 조절해야 한다. 즉, 배기파이프(32)의 지름이 100㎜인 경우 팬(33)의 회전속도는 약 450㎝/sec로 구동되는 것이 적절하다.

여기서, 상기 팬(33)은 화재발생시 또는 화재경보설비의 작동에 의해 신호가 전달되어 자동으로 작동되는 것으로, 환기모드시에는 정회전 구동되어 외기를 흡입 및 환기시키다가, 화재발생시에는 역회전 구동되어 실내의 유해가스를 외부로 배출시킨다.

또한, 상기 배기파이프(32)의 양 단부 중 적어도 어느 일단부 이상에는 개폐모터에 의해 자동으로 배기파이프(32)를 개방 또는 폐쇄하는 차단판(34)을 설치하여 배기파이프(32)를 선택적으로 개방 또는 폐쇄시킨다.

그리고, 상기 광파이프(30)와 배기파이프(32)는 화재 발생시 원활하게 사용되어야 함으로써, 불연성을 갖는 HDPE(High-density polyethylene:고밀도 폴리에틸렌)재로 형성함이 적절하다.

여기서, 상기 정상모드 및 비상모드에서의 팬(33)의 전환구동과 제어작용은 이미 상용화된 공조시스템제어기와 화재탐지제어기를 통해 수행하게 되는 바, 이에 대한 구체적인 시스템 구성 설명은 생략하기로 한다.(도 3, 도 4 참조)

계속해서, 도 5와 도 6은 본 발명의 제2실시예로써, 광파이프(30) 둘레에 상기 광파이프(30)의 지름보다 더 큰 지름의 배기튜브(35)를 설치하여 상기 배기튜브(35) 상단과 하단이 실외와 실내에 각각 연통되게 설치한다.

이러한, 상기 배기튜브(35)는 그 지름을 광파이프(30) 지름의 1.2배 이내로 형성한다. 즉, 광파이프(30) 지름을 300㎜로 가정했을 때에, 배기튜브(35)의 지름은 360㎜ 이내로 형성하는 것이다.

그리고, 상기 배기튜브(35) 상단에는 원형조리개식 밸브(36)를 설치하여 화재 발생시 상기 원형조리개식 밸브(36)가 자동으로 개방될 수 있게 구성한다. 즉, 상기 원형조리개식 밸브(36)는 화재발생시 실내 압력이 대기압보다 높아지게 되면 개방 작동하는 것으로, 평상시에는 빈틈이 없이 폐쇄된 상태이나, 화재발생시 개방 작동되어 실내의 유해가스를 외부로 배출시킨다.

또한, 상기 원형조리개식 밸브(36)는 외부 공기가 역류되어 실내로 유입되지 않는 일방향식 밸브의 특성을 갖는다. 여기서, 상기 원형조리개식 밸브(36)는 카메라의 줌 렌즈 등에 공연히 사용되고 있는 것으로, 이에 대한 자세한 도시는 생략하기로 한다. 또, 상기 광파이프(30)와 배기튜브(35)는 화재 발생시 유해가스를 원활하게 배출해야 함으로써, 불연성을 갖는 HDPE(High-density polyethylene:고밀도 폴리에틸렌)재로 형성한다.

그리고, 상기 배기튜브(35)는 자연적인 배출 방식으로, 배기튜브(35)를 통해 배출되는 배기량이 초당 약 25000㎤ 정도이면 충분한 바, 광파이프(30)의 지름에 따라 적절한 크기의 배기튜브(35)를 사용할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 제1실시예에 따른 집광장치의 사용예를 도 1을 통해 살펴보면, 평상시에는 태양광을 집광하여 실내 공간을 채광하는 본연의 집광장치로써 사용이 된다.

그러나, 온습도센서 및 CO₂센서 등과 같은 공기질측정센서 등을 통해 실내의 환기가 필요함이 감지되면, 도 2 내지 도 4와 같이 개폐모터를 통해 배기파이프(32)의 차단판(34)을 개방시킴과 아울러 실내의 조명기구(40)를 개방시킨다. 이 후, 공조시스템제어기의 콘트롤러를 제어하여 배기파이프(32) 내부의 팬(33)을 구동모터를 통해 흡입모드로 정방향 구동시키고, 이를 통해 신선한 외부공기를 실내로 유입시켜 실내를 환기시키게 된다.

한편, 화재가 발생하게 되면, 화재감지기 또는 화재경보설비의 작동에 의해 화재신호가 화재탐지제어기에 전달되고, 상기 화재탐지제어기의 콘트롤러를 통해 환기모드로 작동하고 있는 팬(33)의 작동을 차단한다.

이와 동시에, 비상전원을 공급하여 화재표시등, 경보설비, 소화설비 등의 화재설비가 작동되면서 개폐모터를 통해 배기파이프(32)의 차단판(34)을 개방시킴과 아울러 실내의 조명기구(40)를 개방시킨다. 이 후, 공조시스템제어기의 콘트롤러를 제어하여 배기파이프(32) 내부의 팬(33)을 배출모드로 역방향 구동시키고, 이를 통 해 실내의 유해가스를 실외로 배출시켜 연기에 의한 피해발생을 억제하게 된다.

상기한 실시예를 통해 배출 및 토출되는 배기량은 최소 초당 약 35000㎤ 정도가 되는데, 이 경우 팬(33)의 회전속도와 배기 유입량의 조화가 잘 이루어져야 한다.

이와 같은 제연 작용에 대한 시뮬레이션은 화재, 연기 확산 시뮬레이션 프로그램인 FDS(Fire Dynamic Simulator)를 통해 확인하였다. 즉, 단위공간(5m×5m×3.2m)에 대해 화재 발생시 본 발명을 적용하여 약 5m/s의 풍속으로 팬(33)을 작동한 결과, 화재 발생 5분이 경과한 시간에도 연기농도는 피난기준을 초과하지 않는 것으로 나타났으나, 본 발명을 적용하지 않은 경우에는 화재 발생 3분이 경과한 시점에 연기의 농도가 피난기준을 초과하는 것으로 나타났다.

이처럼, 본 발명은 실내의 환기가 필요한 경우 공조제어 시스템을 통해 자동으로 신선한 공기를 실내로 유입시켜 실내의 공기를 쾌적한 상태로 유지시키고, 또한 실내 공간에 화재가 발생하는 경우 화재제어 시스템을 통해 실내의 유해가스를 자동으로 외부로 배출함으로써 연기로 인해 발생할 수 있는 질식사 위험을 차단하고, 식별 가능한 충분한 가시거리를 확보하여 피난 및 소방활동을 보다 원활하게 진행할 수 있도록 한다.

한편, 본 발명의 제2실시예에 따른 집광장치의 사용예를 도 5와 도 6을 통해 살펴보면, 이 역시 제1실시예와 같이 평상시에는 태양광을 집광하여 실내 공간을 채광하는 본연의 집광장치로써 사용이 된다.

그러나, 실내 공간의 온도가 상승하거나 실내의 환기가 필요하게 되면, 실내 공간 내의 압력이 대기압보다 높아지게 되면서 원형조리개식 밸브(36)가 작동하여 개방되고, 이를 통해 실내의 탁한 공기가 배기튜브(35)를 통해 외부로 배출되면서 실내를 환기시키게 된다.

한편, 화재가 발생하게 되면, 위에서 설명한 바와 같이 실내의 발생되는 열에 의해 실내 공간 내의 압력이 대기압보다 높아지게 되면서 원형조리개식 밸브(36)가 작동하여 개방이 되고, 이를 통해 실내의 유해가스를 배기튜브(35)를 통해 실외로 배출시켜 연기에 의한 피해발생을 억제하게 된다.

상기한 실시예를 통해 배출 및 토출되는 배기량은 초당 약 25000㎤ 정도이며, 자연 순환 토출로서 실내 공간 내부의 공기를 배출시킨다.

이처럼, 본 발명은 전술한 실시예와 같이 실내의 환기가 필요한 경우나 실내 공간에 화재가 발생하는 경우 배기튜브(35)를 통해 실내의 유해가스를 자동으로 외부로 배출함으로써 연기로 인해 발생할 수 있는 질식사 위험을 차단하고, 식별 가능한 충분한 가시거리를 확보하여 피난 및 소방활동을 보다 원활하게 진행할 수 있도록 한다.

아울러, 아래의 표 1은 본 발명을 시행하기 위한 실내외 조도변화를 측정한 실험결과이다.

단위: 룩스(lux)

시간	외부조도	내부조도		평균
		실험1	실험2
10:30	56000	790	380	585
11:30	71000	1100	510	805
12:30	81000	1200	530	855
13:30	70000	680	310	495
14:30	75000	950	500	725
15:30	62000	990	480	735
16:30	30000	400	200	300
17:30	6000	90	40	65
18:30	1000	30	20	25

*실험1 : 남향의 단독주택으로 지하공간 62.7㎡

*실험2 : 동향의 고층건물이 밀집되 있는 지하공간 105.6㎡

이와 같이, 본 발명의 집광장치를 사용하는 경우 주간에는 실내에 최대 평균 855룩스의 조도가 확보되는 것으로 나타나게 되는 바, 지하공간의 화재 발생시 조도 확보가 곤란하여 피난에 어려움을 겪을 수 있음을 고려할 때에 피난 성능 향상에 크게 기여할 수 있음을 확인할 수 있다.

또한, 부가적인 효과로서 본 발명의 집광장치를 사용함으로써, 돔 내 발생할 수 있는 결로 현상을 제거할 수 있고, 일부 열을 배열시켜 태양광 집광효율을 향상시킬 수도 있게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

즉, 본 발명에서는 광파이프(30)의 지름을 300㎜인 경우를 기준으로 하여 설명하였으나, 광파이프(30)의 규격 및 크기가 이에 한정되는 것은 아니며, 규격이 상이한 여러 규격의 광파이프(30)에 대해서는 유체유동의 상사법칙(기하학적상사, 동역학적 상사)에 의한 시뮬레이션(Simulation)으로 그 규격을 결정할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 태양광 집광장치의 제1실시예를 나타낸 정단면도,

도 2는 도 1에서 화재 발생시의 예시상태를 나타낸 정단면도,

도 3은 도 1의 태양광 집광장치를 통해 유해가스가 배출되고 실내가 환기되는 과정을 순차적으로 도시한 흐름도,

도 4는 도 1의 태양광 집광장치를 통해 유해가스가 배출되고 실내가 환기되는 시스템 회로도,

도 5는 본 발명에 의한 태양광 집광장치의 제2실시예를 나타낸 정단면도,

도 6은 도 5에서 화재 발생시의 예시상태를 나타낸 정단면도.

*도면 중 주요 부호에 대한 설명*

10 : 제1돔형반사경 11 : 반사필름

20 : 제2돔형반사경 21 : 반사필름

30 : 광파이프 31 : 반사필름

32 : 배기파이프 33 : 팬

34 : 차단판 35 : 배기튜브

36 : 원형조리개식 밸브 40 : 조명기구

C : 정점 F : 초점

Claims (7)

1. 내주면이 포물선의 형상을 갖는 원뿔 형상으로 제1돔형반사경을 형성하고, 내주면이 포물선의 형상을 갖는 반원뿔 형상으로 제2돔형반사경을 형성하되, 상기 제2돔형반사경은 제1돔형반사경의 정점으로부터 반사되는 빛의 초점 위치에 설치하며, 상기 제1돔형반사경 중앙 하단에 광파이프를 설치하여 상기 반사경들을 통해 집광된 직사광선 및 산란광선을 집광시키는 태양광 집광장치에 있어서,

   광파이프(30) 둘레 일부에 실외와 연통되도록 배기파이프(32)를 설치하고, 상기 배기파이프(32) 내부에 팬(33)을 설치하며, 상기 배기파이프(32) 선단에 개폐 조작이 가능한 차단판(34)을 설치하고, 상기 배기파이프(32)는 광파이프(30) 상단(A)으로부터 하방을 향하여 일정 길이만큼 이격된 위치(B)에 설치하되, 그 길이는 제1돔형반사경(10)의 정점(C)과 제2돔형반사경(20)의 초점(F) 사이의 길이에 양의 정수(1,2,3,4,...n)를 곱한 값만큼의 길이이며, 상기 배기파이프(32)의 지름은 광파이프(30) 지름의 1/3 이하로 형성하여 설치하고, 상기 광파이프(30)와 배기파이프(32)는 불연성을 갖는 HDPE(High-density polyethylene:고밀도 폴리에틸렌)재로 형성한 것을 특징으로 하는 유해가스 배출 및 환기 기능을 갖는 태양광 집광장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 내주면이 포물선의 형상을 갖는 원뿔 형상으로 제1돔형반사경을 형성하고, 내주면이 포물선의 형상을 갖는 반원뿔 형상으로 제2돔형반사경을 형성하되, 상기 제2돔형반사경은 제1돔형반사경의 정점으로부터 반사되는 빛의 초점 위치에 설치하며, 상기 제1돔형반사경 중앙 하단에 광파이프를 설치하여 상기 반사경들을 통해 집광된 직사광선 및 산란광선을 집광시키는 태양광 집광장치에 있어서,

   광파이프(30) 둘레에 실내 및 실외와 연통되도록 배기튜브(35)를 설치하고, 상기 배기튜브(35) 상단에는 개폐 조작이 가능한 원형조리개식 밸브(36)를 설치한 것을 특징으로 하는 유해가스 배출 및 환기 기능을 갖는 태양광 집광장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 배기튜브(35)의 지름은 광파이프(30) 지름의 1.2배 이내로 형성하여 설치하는 것을 특징으로 하는 유해가스 배출 및 환기 기능을 갖는 태양광 집광장치.
7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 광파이프(30)와 배기튜브(35)는 불연성을 갖는 HDPE(High-density polyethylene:고밀도 폴리에틸렌)재로 형성한 것을 특징으로 하는 유해가스 배출 및 환기 기능을 갖는 태양광 집광장치.

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