KR101141741B1

KR101141741B1 - 태양광 채광용 가변길이 반사경장치

Info

Publication number: KR101141741B1
Application number: KR1020100049270A
Authority: KR
Inventors: 박선규; 김번중; 오민호; 심재중; 최걸; 류성찬; 윤준호; 최진웅
Original assignee: 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2010-05-26
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2012-05-04
Also published as: KR20110129734A

Abstract

태양의 고도각 변화에 따른 반사경의 회전 및 기울기 각도가 변하더라도 항상 일정하게 원하는 반사광을 획득할 수 있도록 하여 자연 채광을 위한 광학계에서 태양으로부터 광량을 최대한 채광할 수 있도록 한 태양광 채광용 가변길이 반사경장치에 관한 것이다. 그 구성은 중간의 고정반사경 상.하측에 상.하부 슬라이드 반사경이 슬라이드 구동부에 의해 서로 반대방향의 직선운동으로 슬라이드 가능하게 구비되어 반사경 유니트를 구성하고, 상기 반사경 유니트는 하부지지판에 의해 하부지지판의 상측으로 이격되게 지지되며, 상기 하부지지판은 회전구동부에 의해 상.하로 회전될 수 있도록 구성함으로써 시스템의 집광효율 및 신뢰성을 한층 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

태양광 채광용 가변길이 반사경장치{Variable length type reflector apparatus for be lighted light of the sun}

본 발명은 태양광 채광용 가변길이 반사경장치에 관한 것으로, 보다 상세하는 태양의 고도각 변화에 따른 반사경의 회전 및 기울기 각도가 변하더라도 항상 일정하게 원하는 반사광을 획득할 수 있도록 하여 자연 채광을 위한 광학계에서 태양으로부터 광량을 최대한 채광할 수 있도록 한 태양광 채광용 가변길이 반사경장치에 관한 것이다.

일반적으로 태양광을 이용한 다양한 형태의 기기나 시스템에는 반사경이 사용되는 것으로, 특허 제371833호(2004.12.22 등록) "반사경 각도조절 집광식 태양열 집열기"의 경우는 태양의 위치 변화에 따라 태양광을 수광하여 일정한 방향으로 반사시키는 반사 부재로써 사용되고, 특허 제880683호(2009.01.20 등록) "태양광 집광 시스템"의 경우 역시 태양을 따라 각도를 조절하여 반사경과 태양광이 항상 수직이 될 수 있도록 하여 보다 많은 태양에너지를 얻기 위해 사용되고 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 태양의 움직임에 따라 반사경(M)의 각 δ가 변하여 항상 일정한 영역 혹은 방향으로 광을 반사시킬 수 있도록 하고 있다.

그러나, 종래의 태양광 채광용 반사경장치는, 태양의 움직임에 따라 a*b의 크기를 갖는 반사경(M)이 도 2a의 상태에서 도 2b의 상태로 회전하여 각도가 변하게 되면, 입사광(S1)에 대하여 원하는 반사경의 높이(b')를 갖는 반사광(S2)으로 반사되지 못하고 광량이 b'> b"로 변하게 된다. 따라서, 자연 채광을 위한 광학계에서 태양으로부터 최대한 광량을 채광할 수 없게 되고, 이로 인하여 충분한 채광량 확보가 어렵게 되어 시스템의 집광효율 및 신뢰성 저하를 초래하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로, 그 목적은 태양의 고도각 변화에 따른 반사경의 회전 및 기울기 각도가 변하더라도 항상 일정하게 원하는 반사광을 획득할 수 있도록 하여 자연 채광을 위한 광학계에서 태양으로부터 광량을 최대한 채광할 수 있도록 한 태양광 채광용 가변길이 반사경장치를 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 태양광 채광용 가변길이 반사경장치는, 중간의 고정반사경 상.하측에 상.하부 슬라이드 반사경이 슬라이드 구동부에 의해 서로 반대방향의 직선운동으로 슬라이드 가능하게 구비되어 반사경 유니트를 구성하고, 상기 반사경 유니트는 하부지지판에 의해 하부지지판의 상측으로 이격되게 지지되며, 상기 하부지지판은 회전구동부에 의해 상.하로 회전될 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 반사경 유니트는, 고정반사경의 양측 고정반사경 프레임 상.하부에 상.하측 더브테일 가이드돌부를 형성하고, 상기 상.하부 슬라이드 반사경의 양측 상.하부 반사경 프레임에는 상기 상.하측 더브테일 가이드돌부에 슬라이드 가능하게 결합되는 상.하측 더브테일 가이드홈부를 형성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 반사경 유니트는 고정반사경의 양측에 일측단부가 고정되고 타측단부는 하부지지판 상에 고정된 상부 지지브라켓트에 의해 하부지지판 상에 상측으로 이격되게 지지되도록 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬라이드 구동부는 상부 슬라이드 반사경 및 하부 슬라이드 반사경의 양측 슬라이드 진행방향의 선단에 각각 일체로 형성되는 상.하측 이송너트와; 상기 상.하측 이송너트에 나선 결합되고, 상.하부 슬라이드 반사경의 양측 하부지지판 상에 지지되며, 후단부 구동모터에 의해 회전 구동하는 상.하측 이송스크류;로 구성된 것을 특징으로 하고, 상기 하부지지판은 상.하측 이송스크류의 선단을 회전 가능하게 지지하는 다수의 베어링 지지대를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전구동부는, 하부지지판의 양측 중간 하측 방향으로 한 쌍의 축지편이 일체로 돌출 형성되고, 상기 축지편은 베이스판의 중간 상부측에 고정브라켓트에 의해 하부가 지지되는 스테핑모터의 양측 구동축에 함께 회전가능하게 축설되며, 상기 구동축의 양단부는 베이스판의 중간 양측 상부측 수직방향으로 입설된 수직지지대에 회전 가능하게 지지되도록 구성한 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 태양의 고도각 변화에 따라 반사경 유니트의 회전 및 기울기 각도가 변화하면서 반사경 유니트를 구성하는 고정반사경의 상.하부 슬라이드 반사경이 서로 반대방향으로 슬라이드 구동되면서 반사경 유니트의 길이를 가변시킬 수 있도록 함으로써 반사경의 회전 및 기울기 각도의 변화없이 항상 일정하게 원하는 반사경을 획득할 수 있게 되고, 이로 인하여 자연 채광을 위한 광학계에서 태양으로부터 광량을 최대한 채광할 수 있어 시스템의 집광효율 및 신뢰성을 한층 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 태양광 시스템의 개념을 설명하기 위한 예시도.
도 2a 및 도 2b는 종래의 태양광 시스템의 문제점을 설명하기 위한 예시도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 태양광 시스템의 개념을 설명하기 위한 예시도.
도 4는 본 발명에 의한 태양광 채광용 반사경장치를 나타낸 사시도.
도 5는 도 4의 측면도.
도 6은 본 발명의 작동상태를 나타낸 개략적으로 나타낸 예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 구성을 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 태양광 시스템의 개념을 설명하기 위한 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 태양의 고도각(혹은 양각)이 변하여도 원하는 반사경의 높이가 b'라고 할 때 반사경의 길이b가 b=b'/sinδ가 되므로 반사면의 크기가 같아진다. 즉 반사광량이 일정하도록 구성한 것을 특징으로 한 것이다.

이를 도 4 및 도 5를 참조로 하여 보다 구체적으로 설명하면, 이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 태양광 채광용 가변길이 반사경 장치는 태양광을 채광하는 반사경 유니트(1)와 상기 반사경 유니트(1)의 길이를 가변시켜주는 슬라이드 구동부(2)를 갖는 하부지지판(4)이 구비되고, 상기 하부지지판(4)은 회전구동부(5)에 의해서 베이스판(6) 상에 상.하로 회전 가능하게 구비된다.

상기 반사경 유니트(1)는 하부지지판(4) 상에 수평방향의 적층형태로 중간의 고정반사경(11)의 상.하부에 각각 상부 슬라이드 반사경(12) 및 하부 슬라이드 반사경(13)을 구비한 것으로, 상기 고정반사경(11)의 양측 고정반사경 프레임(11a)의 상.하부에 역삼각 형태의 상.하측 더브테일 돌부(11b)(11c)가 일체로 형성되고, 상.하부 슬라이드 반사경(12)(13)의 양측 상.하부 반사경 프레임(12a)(13a)에는 상기 상.하측 더브테일 돌부(11b)(11c)에 슬라이드 가능하게 결합되는 상.하측 더브테일 홈부(12b)(13b)를 형성한 것이다. 또한, 상기 반사경 유니트(1)는 상부 지지브라켓트(3)에 의해서 하부지지판(4) 상에 상측으로 이격되게 지지되는 것으로, 고정반사경(11)에 결합된 상.하부 슬라이드 반사경(12)(13)은 더브테일 결합구조에 의해 고정반사경(11)으로부터 이탈되지 않으며, 하부 슬라이드 반사경(13)은 하부지지판(4)에 접촉되지 않게 되므로 하부지지판(4)의 간섭없이 슬라이드 구동이 자유롭게 이루어질 수 있게 된다.

한편, 상기 상부 지지브라켓트(3)은 중간의 수평면(3a) 양측 하부로 서로 길이를 달리하고 평행한 수직고정면(3b)과 수직지지면(3c)이 일체로 형성된 구조를 갖는 것으로, 상기 수직고정면(3b)은 고정반사경(11)의 양측면에 볼트 체결에 의해서 고정되고, 수직지지면(3c)은 하단부 외측으로 일체로 절곡 형성된 수평고정면(3d)을 통하여 하부지지판(4) 상에 볼트 체결된다. 이때 수직고정면(3b)은 수직지지면(3c)보다 당연히 길이가 짧고, 그 길이의 차가 하부지지판(4)에 대한 반사경 유니트(1)의 이격거리가 된다.

그리고, 상기 슬라이드 구동부(2)는 슬라이드 진행방향을 기준으로 상.하부 슬라이드 반사경(12)(13)의 상.하부 반사경 프레임(12a)(13a) 양측 선단부에 상.하측 이송너트(21)(21a)를 일체로 형성하고, 상기 상.하측 이송너트(21)(21a)에 상.하측 이송스크류(22)(22a)를 나선 결합시켜서 된 것으로, 상기 상.하측 이송스크류(22)(22a)는 상.하부 슬라이드 반사경(12)(13)의 양측 하부지지판(4) 상에 고정되고 후단부에 구동모터(23)가 직결되어 있어 구동모터(23)에 의해 회전함으로써 상.하부 슬라이드 반사경(12)(13)을 고정반사경(11)의 상.하측에서 서로 반대방향으로 슬라이드 구동시킬 수 있도록 구성한 것이며, 상측 이송스크류(22)는 전술한 상부 지지브라켓트(3)에 의해 하부가 지지되고, 하측 이송스크류(22a)는 하부 지지브라켓트(3e)에 의해 하부가 지지되며, 상.하측 이송스크류(22)(22a)의 선단부는 회전 구동의 안정성을 확보하기 위해 하부지지판(4) 상에 다수 구비된 베어링 지지대(4a)에 의해 회전 가능하게 지지되도록 구성한 것이다.

상기 회전구동부(5)는 반사경 유니트(1)를 포함하는 하부지지판(4)을 태양의 고도각에 따라 상.하 각도를 변화시키기 위한 것으로, 이를 위해 하부지지판(4)의 중간 양측 하부측으로 축지편(5a)이 일체로 형성되고, 베이스판(6)의 중간 상부측에는 고정브라켓트(5c)에 의해 하부가 베이스판(6) 상에 지지되는 스테핑모터(5b)가 구비되며, 상기 스테핑모터(5b)의 양측 구동축(5d)은 베이스판(6)의 중간 양측 수직 상방향으로 일체로 형성된 수직지지대(5e)에 의해 회전 가능하게 축설되고, 하부지지판(4)의 축지편(5a)은 구동축(5d)과 함께 회전될 수 있도록 상기 구동축(5d)에 축결합된다. 이를 위해 상기 축지편(5a)과 구동축(5d)은 키이(key) 또는 세레이션(serration), 다각형의 결합 구조를 통하여 함께 회전되도록 구성할 수 있다.

이와같이 구성된 본 발명에 의한 태양광 채광용 길이가변 반사경 장치는 먼저, 태양의 고도각의 변화에 따른 태양추미 반사경 시스템의 제어부(미도시됨)로부터 전달된 구동신호에 의해 스테핑모터(5b)가 구동하여 하부지지판(4)의 회전 각도를 변화시키게 되는 것으로, 스테핑모터(5b)의 구동에 의해 스테핑모터(5b)의 양측 구동축(5d)이 회전하게 되고, 상기 구동축(5d)의 회전에 의해 구동축(5d)에 축결합된 하부지지판(4)의 축지편(5a)이 회전하게 됨으로써 이루어진다.

이와 동시에, 슬라이드 구동부(2)를 구성하는 상.하측 이송스크류(22)(22a)의 후단부 구동모터(23)에도 구동신호가 전달되어 상.하측 이송스크류(22)(22a)를 회전 구동시키게 되고, 상기 상.하측 이송스크류(22)(22a)에 나선 결합되고 슬라이드 진행방향을 기준으로 상.하부 슬라이드 반사경(12)(13)의 선단부에 일체로 형성된 상.하측 이송너트(21)(21a)가 후단부 구동모터(23)에 의해 회전 구동하는 상.하측 이송스크류(22)(22a)를 따라 나선 이동함으로써 고정반사경(11)의 상.하부 슬라이드 반사경(12)(13)이 서로 반대방향으로 슬라이드 구동되어 하부지지판(4)의 회전각 변화에 따라 반사경 유니트(1)의 길이를 가변시킬 수 있게 되고, 상.하부 슬라이드 반사경(12)(13)은 상.하부 반사경 프레임(12a)(13a)에 형성된 상.하측 더브테일 홈부(12b)(13b)가 고정반사경(11)의 고정반사경 프레임(11a)에 형성된 상.하측 더브테일 돌부(11b)(11c)를 따라 이탈됨이 없이 이동 및 안내되는 것이다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이 반사경 유니트(1)는 태양광의 고도각을 따라 회전각도가 변하면서 반사경 유니트(1)를 구성하는 고정반사경(11)의 상.하부 슬라이드 반사경(12)(13)이 서로 반대방향으로 슬라이드되어 길이가 가변될 수 있도록 함으로써 입사각에 상관없이 항상 일정한 자연 채광 및 광량으로 반사광을 획득할 수 있게 되는 것이다. 이상에서 본 발명에 의한 태양광 채광용 가변길이 반사경장치를 구체적으로 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 바람직한 실시양태를 기재한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의해서 그 범위가 결정되어지고 한정되어진다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 명세서의 기재내용에 의하여 다양한 변형 모방을 행할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어난 것이 아님은 명백하다고 할 것이다.

1: 반사경 유니트
11: 고정반사경 11a: 중간 반사경 프레임
11b,11c: 상.하측 더브테일 돌부 12: 상부 슬라이드 반사경
12a: 상부 반사경 프레임 12b: 상측 더브테일 홈부
13: 하부 슬라이드 반사경 13a: 하부 반사경 프레임
13b: 하측 더브테일 홈부
2: 슬라이드 구동부
21,21a: 상.하측 이송너트 22,22b: 상.하측 이송스크류
23: 구동모터
3: 지지수단
31: 상부 지지브라켓트 31a: 수평면
31b: 수직고정면 31c: 수직지지면
31d: 수평고정면 32: 하부 지지브라켓트
4: 하부지지판 4a: 베어링 지지대
5: 회전구동부 5a: 축지편
5b: 스테핑모터 5c: 고정브라켓트
5d: 구동축 5e: 수직지지대
6: 베이스판

Claims

중간의 고정반사경(11) 상.하측에 상.하부 슬라이드 반사경(12)(13)이 슬라이드 구동부(2)에 의해 서로 반대방향의 직선운동으로 슬라이드 가능하게 구비되어 반사경 유니트(1)를 구성하고, 상기 반사경 유니트(1)는 하부지지판(4)에 의해 하부지지판(4)의 상측으로 이격되게 지지되며, 상기 하부지지판(4)은 회전구동부(5)에 의해 상.하로 회전될 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한 태양광 채광용 가변길이 반사경장치.
제1항에 있어서,
상기 반사경 유니트(1)는, 고정반사경(11)의 양측 고정반사경 프레임(11a) 상.하부에 상.하측 더브테일 돌부(11b)(11c)를 형성하고, 상기 상.하부 슬라이드 반사경(12)(13)의 양측 상.하부 반사경 프레임(12a)(13a)에는 상기 상.하측 더브테일 돌부(11b)(11c)에 슬라이드 가능하게 결합되는 상.하측 더브테일 홈부(12b)(13b)를 형성한 것을 특징으로 한 태양광 채광용 가변길이 반사경장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 반사경 유니트(1)는 고정반사경(11)의 양측에 일측단부가 고정되고 타측단부는 하부지지판(4) 상에 고정된 상부 지지브라켓트(3)에 의해 하부지지판(4) 상에 상측으로 이격되게 지지되도록 구성한 것을 특징으로 한 태양광 채광용 가변길이 반사경장치.
제1항에 있어서,
상기 슬라이드 구동부(2)는 상부 슬라이드 반사경(12) 및 하부 슬라이드 반사경(13)의 양측 슬라이드 진행방향의 선단에 각각 일체로 형성되는 상.하측 이송너트(21)(21a)와;
상기 상.하측 이송너트(21)(21a)에 나선 결합되고, 상.하부 슬라이드 반사경(12)(13)의 양측 하부지지판(4) 상에 지지되며, 후단부 구동모터(23)에 의해 회전 구동하는 상.하측 이송스크류(22)(22a);로 구성된 것을 특징으로 한 태양광 채광용 가변길이 반사경장치.
제1항에 있어서,
상기 하부지지판(4)은 상.하측 이송스크류(22)(22a)의 선단을 회전 가능하게 지지하는 다수의 베어링 지지대(4a)를 더 포함하는 것을 특징으로 한 태양광 채광용 가변길이 반사경장치.
제1항에 있어서,
상기 회전구동부(5)는, 하부지지판(4)의 양측 중간 하측 방향으로 한 쌍의 축지편(5a)이 일체로 돌출 형성되고, 상기 축지편(5a)은 베이스판(6)의 중간 상부측에 고정브라켓트(5c)에 의해 하부가 지지되는 스테핑모터(5b)의 양측 구동축(5d)에 축결합되며, 상기 구동축(5d)의 양단부는 베이스판(6)의 중간 양측 상부측 수직방향으로 입설된 수직지지대(5e)에 회전 가능하게 지지되도록 구성한 것을 특징으로 한 태양광 채광용 가변길이 반사경장치.