KR102381381B1 - 방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치 - Google Patents

방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 입사되는 태양광의 집광장치에 반사하는 포물형상의 반사판이 다양한 규격에 맞춰 체결하는 모듈구조를 가지며, 바람 등에 의한 충격, 진동 등의 외력에 대한 높은 내구성을 가지는 방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치에 관한 것이다.

Description

방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치{Solar light concentrator with shield kite pattern and lightweight structure}
본 발명은 방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 입사되는 태양광의 집광장치에 반사하는 포물형상의 반사판이 다양한 규격에 맞춰 체결하는 모듈구조를 가지며, 바람 등에 의한 충격, 진동 등의 외력에 대한 높은 내구성을 가지는 방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치에 관한 것이다.
통상적으로 태양광 발전장치는 태양광을 통해 전력을 생산하기 위한 발전장치이다.
이러한 태양 복사 에너지를 수확하기 위한 기술로는 패널형 태양광패드를 광대역에 펼쳐 활용하는 기술과 태양광 집속기술(CSP)을 들 수 있다.
상기 패널형 태양광 패드를 광대역에 펼쳐 에너지를 얻는 경우, 대부분의 실시예에서 태양 고도, 위도 등을 반영한 태양 위치 추적 시스템(일종의 트래킹 기술)을 연동하지 않고 수동적으로 태양광을 입사 받게 된다.
그리고 많은 양의 태양광을 입사하기 위해서는 보다 넓은 면적의 반사판을 방사형으로 설치하여 크기를 확장하고 있으나, 확장시 부피, 무게 및 외력에 의한 충격, 파손 등의 악영향에 의해 제한되고 있다.
이러한 종래기술로 한국등록특허 "포뮬면을 갖는 집광용 반사판 및 이를 제조하는 방법과 이를 이용한 집광기"가 제시된 바 있다.
종래기술은 반사판 보호대에 형성된 홈에 반사판을 설치하여 반사판을 구성함으로서 얇은 반사판이 바람 등에 의해 휘어져 변형되는 것을 방지할 수 있음은 물론 외부의 충격으로부터 반사판을 보호할 수 있는 반사판과, 이러한 반사판을 프레임에 고정시키되 기울기를 조절할 수 있도록 설치함으로서 반사면을 통해 반사된 빛이 어느 한지점에 모아질 수 있게 한 포물면을 갖는 집광용 반사판 및 이를 제조하는 방법과 이를 이용한 집광기에 관한 것이다.
이를 통해 반사판은 빛을 반사하는 반사판과 반사판을 보호하는 보강판으로 구성함으로서 반사판을 구성하는 유리판의 두께를 얇게 할 수 있어 유리를 투과하는 과정에서 감쇄되는 빛의 양을 줄일 수 있는 효과가 있다.
하지만, 종래기술은 파라볼릭 형, 디쉬-스티어링 형으로 소형화되거나 솔라타워 형태로 대형화되는 등 구조적인 한계를 극복하지 못하고 있기 때문에 크기 확장의 자유성과 환경적 내구성을 동시에 구현할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 종래기술은 태양광에 의해 발사판에서 발생하는 열을 배출하기 위한 통기홀이 형성되어 있으나, 내부 공기순환이 이루어지지 않아 원활한 열기 배출이 어려운 문제가 있다.
그리고 넓은 면적의 반사판은 바람, 비 등의 외력에 의한 진동, 충격 등이 많이 발생하고 있어 손상 및 파손이 발생하는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1017723호(2011.02.18. 등록)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 입사된 태양광을 축광부로 반사할 수 있도록 간편한 구조로 이루어져 설계에 맞춰 확장 및 축소가 용이한 방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 하중을 지지하며, 바람 등의 외력에 의해 발생하는 충격 및 진동을 안정적으로 완충할 수 있는 내구성을 가지는 방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 태양광에 의해 발열된 열을 외부로 손쉽게 배출하여 공기의 유동이 원활하게 이루어져 열 및 강풍에 의한 피해를 방지할 수 있는 방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 탈착 가능한 구조를 통해 반사면적을 확장 및 축소가 용이하고 유지보수를 간편하게 수행할 수 있는 방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 흡착된 이물질을 제거하며, 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있는 방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 충격 및 진동의 외력에 의해 각 구성이 유기적으로 이동하여 변형, 이탈 및 손상을 방지하며, 외력이 제거 된 후 초기위치로 원활하게 이동할 수 있는 방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치를 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 축광부의 둘레에 포물경 형태로 배치되어 입사되는 태양광을 상기 축광부로 반사하는 방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치에 있어서, 상기 축광부의 둘레에 환형 형상으로 배치되며, 외면에 제1체결부가 둘레를 따라 일정한 간격으로 형성된 환형프레임; 상기 환형프레임에서 방사형으로 돌출되도록 상기 제1체결부에 각각 체결되며, 길이방향을 따라 굴곡 또는 다수개의 계층이 포물형상을 가지는 지지프레임; 상기 지지프레임과 상기 지지프레임 사이에 포물경 형상을 가지도록 다수개 배치되어 입사되는 태양광을 상기 축광부로 반사하는 반사부;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 지지프레임은, 길이방향을 따라 배치된 상태에서 폭방향을 따라 일정간격 이격된 이중구조로 배치되며, 일측 끝단에 형성되어 상기 제1체결부와 체결되는 제2체결부가 형성된 지지부재와, 상기 지지부재의 내부에서 상기 지지부재와 상기 지지부재를 지지하는 제1보조부재와, 상기 제1보조부재와 상기 제1보조부재 사이에 X자 형태로 교차 배치된 제2보조부재로 형성된 보강부로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 반사부는, 사각형 또는 등변사다리꼴 형태의 틀프레임과, 상기 틀프레임의 내부에 X자 형태로 교차되는 보강프레임과, 상기 보강프레임의 중앙에 삽입부재가 형성된 라이트웨이트프레임과, 상기 라이트웨이트프레임과 대응하는 외형을 가지며, 후면에 상기 삽입부재에 삽입 고정되는 삽입돌기가 형성되고, 전면에서 태양광을 반사하는 반사판과, 상기 라이트웨이트프레임과 상기 반사판 사이에 설치되어 충격을 완충하고, 공차를 보정하는 탄성부재가 더 포함되는 것이 바람직하다.
상기 반사부는 상기 라이트웨이트프레임, 상기 반사판 및 상기 탄성부재가 결합된 다수개의 반사모듈로 이루어지되, 상기 반사모듈은 상기 환형프레임에 환형에 맞춰 둘레에 다수개 배치되며, 상기 지지프레임의 길이방향을 따라 굴곡 또는 다수개의 계층을 통해 포물경 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 지지프레임 및 상기 반사부에는 다수개의 클립연결부가 형성되며, 상기 지지프레임과 상기 반사부 및 상기 반사부와 상기 반사부가 밀착된 상태에서 상기 클립연결부에 체결되어 상호 고정하는 클립부재로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 지지프레임과 상기 지지프레임 사이에 배치된 상기 반사부의 후면 및 외주면을 지지하며, 보호하는 커버부가 더 포함되되, 상기 커버부는, 상기 지지프레임과 상기 지지프레임 중간에 위치하며, 일측단이 상기 환형프레임의 외면에서 결합되고, 타측이 상기 반사부의 외주면을 향하도록 배치된 제1커버패널과, 상기 제1커버패널의 타측단에 결합되며, 상기 반사부의 둘레를 감싸는 제2커버패널과, 상기 제1커버패널의 양측에 배치되며, 일측단이 상기 환형프레임에 결합되고, 측면이 상기 지지프레임에 결합되어 상기 레임과 상기 지지프레임 사이에 포물경 형상을 가지도록 다수개 배치되어 입사되는 태양광을 상기 축광부로 반사하는 반사부;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 지지프레임은, 길이방향을 따라 배치된 상태에서 폭방향을 따라 일정간격 이격된 이중구조로 배치되며, 일측 끝단에 형성되어 상기 제1체결부와 체결되는 제2체결부가 형성된 지지부재와, 상반사부의 후면을 보호하는 제3커버패널과, 상기 제2커버패널의 양측에 배치되며, 일측단이 상기 제3커버패널에 결합되고 측면이 상기 지지프레임에 결합되어 상기 반사부의 외면 및 후면을 보호하는 제4커버패널로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 축광부에 회전가능하게 결합되며, 상기 반사부의 이물질을 제거하는 이물질제거부가 더 포함되되, 상기 이물질제거부는, 상기 축광부에 회전가능하게 결합되는 회전부재와, 상기 회전부재의 외면에서 방사형으로 돌출되어 상기 지지프레임과 대응하는 위치에 배치된 와이퍼프레임과, 상기 와이퍼프레임의 내면에 설치되어 상기 반사부의 이물질을 제거하는 와이퍼부로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 환형프레임, 상기 지지프레임 및 상기 커버부는 상호 체결 및 결합하는 결합구조로 이루어지되, 상기 결합구조는 상기 환형프레임, 상기 지지프레임 및 상기 커버부에 형성된 결합홈과, 상기 결합홈에 대응하는 상기 환형프레임, 상기 지지프레임 및 상기 커버부에서 돌출되어 상기 결합홈에 결합되는 결합돌기로 이루어지되, 상기 결합홈은 외면에서 함몰된 내면을 향해 서서히 좁아지는 비스듬한 면이 형성되며, 탄성에 의해 확장 및 수축하여 체결된 상기 결합돌기의 충격 및 진동을 완충할 수 있도록 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치에 따르면, 포물경 형상으로 배치된 반사부로 입사된 태양광을 축광부로 반사할 수 있도록 간편한 구조로 이루어져 설계에 맞춰 확장 및 축소가 용이한 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 또 다른 목적은 트러스트 구조 및 라이트웨이트 구조를 통해 고 하중을 지지하여 설계에 따라 다수개의 반사부를 용이하게 확장 및 축소할 수 있으며, 피보나치 수의 원리를 통해 반사부를 배치하여 바람 등의 외력에 의한 충격 및 진동을 완충할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따르면, 태양광에 의해 발열된 반사판에 공기를 순환시켜 열을 배출하고, 외부에서 가해지는 바람의 흐름을 유도하여 열 및 강풍에 의한 피해를 방지할 수 있는 이점이 있다.
본 발명에 따르면, 반사판의 전면에 흡착된 이물질을 효율적으로 제거하여, 반사효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 충격 및 진동 등의 외력 발생시 각 구성이 유기적으로 이동하여 완충하며, 외력의 제거 시, 초기위치로 원활하게 이동하여 안전성을 향상시킬 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 환형 및 지지프레임을 도시한 분해사시도,
도 3은 본 발명에 따른 반사부를 도시한 분해사시도,
도 4는 본 발명에 따른 절점법에 따른 트러스 구조 및 유사 구조의 역학적 해석 예시도,
도 5는 본 발명에 따른 교차 패턴이 없는 구조에 외부 파동이 작용한 경우 파동 경로 개념도,
도 6은 본 발명에 따른 X자형 교차 패턴 구조에 외부 파동이 작용한 경우 파동 경로 개념도,
도 7은 본 발명에 따른 계층 간 라이트웨이트 프레임 수 (또는 반사경 수)가 피보나치 수로 구성된 구조물에 외력이 작용한 경우의 예시도,
도 8은 본 발명에 따른 클립부재 도시한 개념도,
도 9는 본 발명에 따른 커버부를 도시한 분해사시도,
도 10은 본 발명에 따른 결합구조를 도시한 개념도,
도 11은 본 발명에 따른 사용상태를 도시한 개념도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치에 관하여 첨부된 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치를 도시한 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 환형 및 지지프레임을 도시한 분해사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 반사부를 도시한 분해사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 절점법에 따른 트러스 구조 및 유사 구조의 역학적 해석 예시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 교차 패턴이 없는 구조에 외부 파동이 작용한 경우 파동 경로 개념도이며, 도 6은 본 발명에 따른 X자형 교차 패턴 구조에 외부 파동이 작용한 경우 파동 경로 개념도고, 도 7은 본 발명에 따른 계층 간 라이트웨이트 프레임 수 (또는 반사경 수)가 피보나치 수로 구성된 구조물에 외력이 작용한 경우의 예시도이며, 도 8은 본 발명에 따른 클립부재 도시한 개념도이고, 도 9는 본 발명에 따른 커버부를 도시한 분해사시도이며, 도 10은 본 발명에 따른 결합구조를 도시한 개념도이고, 도 11은 본 발명에 따른 사용상태를 도시한 개념도이다.
도 1 내지 도 11에 도시된 바와 같이 본 발명은 방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 입사되는 태양광의 집광장치에 반사하는 포물형상의 반사판이 다양한 규격에 맞춰 체결하는 모듈구조를 가지며, 바람 등에 의한 충격, 진동 등의 외력에 대한 높은 내구성을 가지는 방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 축광부(1)의 둘레에 포물형상으로 설치되어 입사되는 태양광을 상기 축광부(1)의 초점에 맞춰 반사할 수 있도록 환형프레임(10), 지지프레임(20) 및 반사부(30)로 구성된다.
상기 환형프레임(10)은 상기 축광부(1)의 둘레에 환형 형상으로 배치되며, 외면에 제1체결부(11)가 둘레를 따라 일정한 간격으로 형성된다.
상기 지지프레임(20)은 상기 환형프레임(10)에서 방사형으로 돌출되도록 상기 제1체결부(11)에 각각 체결되며, 길이방향을 따라 굴곡 또는 다수개의 계층이 포물형상으로 이루어진다.
상기 반사부(30)는 상기 지지프레임(20)과 상기 지지프레임(20) 사이에 포물경 형상을 가지도록 다수개 배치되어 입사되는 태양광을 상기 축광부(1)로 반사한다.
이와 같이 상기 축광부(1)의 둘레에 배치된 상기 환형프레임(10)과, 상기 환형프레임(10)에 방사형으로 설치된 상기 지지프레임(20)을 통해 상기 반사부(30)를 설치한다.
그리고 상기 반사부(30)는 입사되는 태양광을 상기 축광부(1)를 향해 초점을 맞춰 반사한다.
이를 통해 상기 반사부(30)는 설계에 맞춰 다양한 크기 및 규격으로 확장 및 축소가 가능하며, 바람 등의 외력에 의한 진동 및 충격 발생시 이를 완충하여 안정적으로 지지할 수 있다.
이러한 각 구성에 대하여 자세히 설명하면, 다음과 같이 이루어진다.
이에 앞서 상기 축광부(1)는, 길이방향을 따른 축의 끝단에 패널을 통해 반사된 태양광을 흡수하며, 흡수된 태양광은 별도로 구비된 변환장치를 통해 전력을 생산한다.
이때, 발전장치는 상기 축광부(1)의 후측 끝단에 별도의 케이스를 마련하여 내부에 구성된다.
이를 통해 반사된 태양광을 흡수하여 상기 발전장치를 통해 전력을 생산한다.
다음으로 상기 환형프레임(10)은 상기 축광부(1)의 둘레에 일정간격 이격되어 배치된다.
여기서 상기 환형프레임(10)은 환형 형상이 일체로 이루어지거나, 반호형상을 상호 조립하여 환형형상을 가지도록 이루어진다.
이러한 상기 환형프레임(10)은 별도의 볼트, 끼움결합 등의 다양한 방법을 통해 상기 축광부(1)가 중앙부분에 위치하도록 상기 축광부(1) 또는 상기 발전장치에 고정된다.
그리고 상기 환형프레임(10)의 외면에는 둘레를 따라 일정한 간격으로 다수개의 상기 제1체결부(11)가 형성된다.
이러한 상기 제1체결부(11)는 상기 지지프레임(20)이 삽입결합되는 홈이 형성된다.
다음으로 상기 지지프레임(20)은 상기 환형프레임(10)의 상기 제1체결부(11)에 각각 체결되어 다수개의 상기 지지프레임(20)이 방사형상으로 돌출 배치된다.
이러한 상기 지지프레임(20)은 상기 환형프레임(10)에서 돌출되어 상기 반사부(30)가 안정적으로 설치될 수 있도록 지지부재(22)와 보강부(23)로 구성된다.
상기 지지부재(22)는 길이방향을 따라 배치된 상태에서 폭방향을 따라 일정간격 이격된 이중구조로 배치되며, 일측 끝단에 형성되어 상기 제1체결부(11)와 체결되는 제2체결부(21)가 형성된다.
즉, 상기 지지부재(22)는 방사형상에 따라 상기 환형프레임(10)에서 외면에서 외측을 향해 길이방향을 따라 돌출형성되며, 길이방향을 따라 굴곡 또는 다수개의 계층을 통해 상기 반사부(30)가 포물형으로 배치될 수 있도록 이루어진다.
여기서 상기 지지부재(22)의 포물형상은, 일측에서 타측으로 갈수록 상기 축광부(1)를 향하는 포물형상으로 이루어진다.
이러한 상기 지지부재(22)는 일정간격 이격되어 내부에 공간이 형성된 이중구조를 통해 공기가 순환할 수 있도록 이루어진다.
또한, 상기 제2체결부(21)는 상기 제1체결부(11)의 홈 형상에 대응하는 돌기형상으로 이루어져, 끼움결합을 통해 체결한 후 별도의 볼트, 리벳 등을 통해 견고하게 고정할 수 있다.
상기 보강부(23)는 상기 지지부재(22)의 내부에서 상기 지지부재(22)와 상기 지지부재(22)를 지지하는 제1보조부재(24)와, 상기 제1보조부재(24)와 상기 제1보조부재(24) 사이에 X자 형태로 교차 배치된 제2보조부재(25)로 형성된다.
여기서 상기 제1보조부재(24)는 상기 지지부재(22)의 내부공간의 후면에 위치하여 양측에 배치된 상기 지지부재(22)에 각각 결합된다.
또한, 상기 제2보조부재(25)는 상기 지지부재(22)의 내부공간의 후면에 위치하며, X자 형태가 상기 제1보조부재(24)와 상기 제1보조부재(24) 사이에서 양측단이 상기 지지부재(22)에 각각 결합된다.
즉, 상기 제1보조부재(24)와 상기 제2보조부재는 교차 배치되는 것이 바람직하다. 상기 제1보조부재(24) 및 상기 제2보조부재(25) 단일 또는 연속적으로 배치 가능하다.
따라서 상기 보강부(23)는 일정간격 이격되어 이중으로 배치된 상기 지지부재(22)를 상호 연결한다.
이와 같이 상기 지지프레임(20)은 이중구조를 통해 고하중을 지지할 수 있도록 이루어지되, 상기 보강부(23)를 통해 상호 연결하여, 충격 및 진동을 분산시킬 수 있다.
즉, 상기 지지프레임(20)은 탄성력을 발생시키고 공기가 유동할 수 있는 구조를 통해 바람이나 진동 등의 외부 파동을 저감하여 상기 반사부(30)를 안정적으로 지지할 수 있으며, 외부 환경에 의한 파손 및 손상을 방지할 수 있다.
그리고 상기 지지프레임(20)의 일측에서 상기 환형프레임(10)의 외면에 밀착되도록 확장 돌출되는 지지리브(26)가 더 포함된다.
따라서 상기 지지리브(26)는 상기 지지프레임(20)의 일측 양면에서 상기 환형프레임(10)을 향해 서서히 확장되면서 돌출된다.
이를 통해 상기 지지프레임(20)의 상기 환형프레임(10)에 결합시, 상기 지지리브(26)를 통해 상기 지지프레임(20)이 좌,우 이동을 방지할 수 있도록 지지하며, 상기 제1체결부(11)와 상기 제2체결부(21)를 통해 견고하게 고정될 수 있다.
다음으로, 상기 반사부(30)는 상기 지지프레임(20)에 포물경 형상으로 다수개 배치되어 입사되는 태양광을 상기 축광부(1)로 반사할 수 있도록 라이트웨이트프레임(31), 반사판(32) 및 탄성부재(33)로 이루어진다.
상기 라이트웨이트프레임(31)은 사각형 또는 등변사다리꼴 형태의 틀프레임(31a)과, 상기 틀프레임(31a)의 내부에 X자 형태로 교차되는 보강프레임(31b)과, 상기 보강프레임(31b)의 중앙에 삽입부재(31c)가 형성된다.
상기 반사판(32)은 상기 라이트웨이트프레임(31)과 대응하는 외형을 가지며, 후면에 상기 삽입부재(31c)에 삽입 고정되는 삽입돌기(32a)가 형성되고, 전면에서 태양광을 반사한다.
상기 탄성부재(33)는 상기 라이트웨이트프레임(31)과 상기 반사판(32) 사이에 설치되어 충격을 완충하고, 공차를 보정한다.
따라서 상기 라이트웨이트프레임(31)은 사각 또는 등변사다리꼴 형태를 가지는 상기 틀프레임(31a)의 내부에 X형 형태로 교차된 보강프레임(31b)을 설치된 방패연 패널의 구조로 이루어진다.
이때, 상기 보강프레임(31b)이 교차되는 지점에 상기 삽입부재(31c)가 형성되어 상기 반사판(32)이 체결가능하게 이루어진다.
또한, 상기 라이트웨이트프레임(31)의 상기 틀프레임(31a)과 상기 보강프레임(31b)으로 구성되어 공기순환이 용이하게 이루어져, 상기 반사판(32)에서 발생되는 열을 용이하게 배출할 수 있다.
따라서 상기 라이트웨이트프레임(31)은 외부로부터 받는 힘을 용이하게 분산시켜 강한 외력을 견딜 수 있다.
그리고 상기 반사판(32)은 전면이 태양광을 반사하고, 후면에서 돌출된 삽입돌기(32a)가 상기 삽입부재(31c)에 체결되어 상기 반사판(32)을 상기 라이트웨이트프레임(31)에 고정한다.
이때, 상기 삽입돌기(32a)는 상기 반사판(32)의 중앙에서 돌출되어 상기 삽입부재(31c)에 삽입된 후, 볼트 등을 통해 견고하게 체결 가능하다.
또한, 상기 반사판(32)의 후면에는 충격, 진동 및 하중 둥의 외력에 의한 손상 및 파손을 방지하기 위한 보호프레임(32b)이 더 포함된다.
이러한 상기 보호프레임(32b)은 상기 삽입부재(31c)에서 십자형태도 돌출된 패턴과, 상기 반사판(32)의 모서리 부분에서 돌출된 패턴으로 이루어진다.
이를 통해 상기 반사판(32)이 외력에 의한 변형, 손상 및 파손 등을 방지할 수 있다.
그리고 상기 탄성부재(33)는 고무, 스펀지 등의 재질을 통해 진동, 충격을 흡수하며 압축가능하게 이루어진다.
이를 통해 상기 라이트웨이트프레임(31)과 상기 반사판(32) 사이에서 발생하는 유격, 공차에 대응하여 용하게 설치가 가능하며, 충격 및 진동을 흡수한다.
이때, 상기 탄성부재(33)는 상기 반사판(32)과 동일한 규격으로 제작되며, 상기 보호프레임(32b)과 대응하는 홈을 형성하여 상기 반사판(32)의 후면에 용이하게 밀착시킬 수 있도록 이루어진다.
즉, 상기 라이트웨이트프레임(31)은 상기 틀프레임(31a) 및 상기 보강프레임(31b)을 통해 강한 외력을 견딜 수 있으나, 특정 각도에서 작용하는 외력 및 인장강도에 취약한 한계가 있다.
이러한 한계를 극복하기 위해 상기 반사판(32)의 후면에 상기 보호프레임(32b)을 패턴에 맞춰 형성되어 상기 라이트웨이트프레임(31) 및 상기 반사판(32)이 다양한 방향에서 작용하는 외력을 견디며, 지지하고 상기 반사판(32)이 휘거나 왜곡되지 않도록 견고하게 지지할 수 있다.
또한, 상기 반사부(30)는 상기 라이트웨이트프레임(31), 상기 반사판(32) 및 상기 탄성부재(33)가 결합된 다수개의 반사모듈(30a)로 이루어지되, 상기 반사모듈(30a)은 상기 환형프레임(10)에 환형에 맞춰 둘레에 다수개 배치되며, 상기 지지프레임(20)의 길이방향을 따라 굴곡 또는 다수개의 계층을 통해 포물경 형상으로 이루어진다.
즉, 상기 반사부(30)는 상기 반사모듈(30a)을 포물경 형상을 가지도록 다수개 배치할 수 있다.
아울러, 상기 반사모듈(30a)은 상기 환형프레임(10)의 중심에서 서서히 넓어짐에 따라 n계층에 맞춰 적층되는 각각의 전체면적 및 배치되는 수에 맞춰 서로 다른 규격으로 설계하는 것이 바람직하다.
이에 따른 상기 반사부(30)의 구조에 대하여 자세히 살펴보면 다음과 같이 이루어진다.
상기 라이트웨이트프레임(31)의 구조는 트러스트 응용구조를 활용함으로써 내구성과 외부의 바람, 진동 등의 외력에 강한 구조로 이루어진다.
이는, 상기 반사판(32)의 면적이 넓어지면, 그에 따른 크기 및 하중이 증가하여 중력 등의 지속적인 힘을 받는 구조로 이루어져 내구성을 확보해야 하며, 바람, 충격 등의 외력에 의한 불규칙 진동, 충격 등이 발생함에 따라 이를 포괄적으로 만족하는 트러스트 구조로 이루어진다.
이때, 지속적인 힘에 대해 강한 구조를 갖는지 확인할 수 있는 해석 방법으로 정역학적 절점법을 활용하였다.
따라서 상기 반사판(32)은 도 8에 도시된 바와 같이 교차 패턴이 없는 구조, X자형 교차 패턴구조, 십자형 교차패턴 구조, 방패연 패턴 구조를 각각 채택한 후, 상부 중심에서 외력이 작용할 경우 외력에 따라 힘이 어떻게 분산되는지 확인하였다.
이에 따라, 외력 F가 4가지의 각 형상에 따른 구조물에 작용 시, 교차 패턴이 없는 구조와 십자형 교차 패턴 구조는 하부 양 끝에 F/2의 힘이 각각 걸리며 이 힘이 수직축 AC에 모두 걸리는 반면, X자형 교차 패턴 구조와 방패연 패턴 구조는 수직축 AC에 F/3의 힘만 작용하게 된다. 이는 축BC에 분산되기 때문이다.
이러한 결과를 통해 외력이 질점 A에 사선으로 작용하면, X자형 교차 패턴 구조와 방패연 패턴 구조의 수직축 AC에 걸리는 힘은 더 이상 갖지 않으며 일반적으로 패턴의 수가 많은 방패연 패턴 구조가 우수한 것을 확인할 수 있다.
따라서 중력 등과 같이 지속적인 힘을 받는 구조에서는 방패연 패턴 구조가 적합한 것을 확인할 수 있다.
그리고 상기 라이트웨이트프레임(31)의 바람, 진동 등의 외력에 강한 구조를 확인하기 위해 도 5에 도시된 바와 같이 펄스파를 통해 파동을 확인할 수 있다.
따라서 높이 L, 폭 M 인 구조물의 상부 중심에 펄스파를 적용하면 입사된 파동은 양방향으로 방사되어 상호 반대방향으로 회전한다.
이때, 파동의 위치에 따른 크기는 [수학식 1]과 같다.
Figure 112021107749645-pat00001
따라서 파동은 특성상 보강간섭과 상쇄간섭이 일어나므로, 시간과 위치에 따른 삼각함수를 포함하게 된다.
그리고 도 6에 도시되 바와 같이 X자형 교차 구조에 상단 중심에 펄스파를 적용하면 총 5가지의 파동 전파가 이루어진다.
처음 입사된 외부 파동의 진폭이 A라고 할 때, 파동 경로 1을 따라 도는 파동의 진폭은 A1, 파동 경로 2를을 따라 도는 파동의 진폭은 A2, 파동 경로 3을 따라 도는 파동의 진폭은 A3, 파동 경로 4르을 따라 도는 파동의 진폭은 A4, 파동 경로 5를 따라 도는 파동의 진폭은 A5 라고 한다면 파동의 특성상 [수학식 2]가 성립한다
Figure 112021107749645-pat00002
또한 파동의 경로에 따른 진폭의 크기는 경로 저항에 반비례하는데 경로 저항은 경로의 길이에 비례한다. 각 파동 경로의 길이를 (n=1, ..., 5)라고 하면 [수학식 3] 내지 [수학식 7]이 성립된다.
Figure 112021107749645-pat00003
Figure 112021107749645-pat00004
Figure 112021107749645-pat00005
Figure 112021107749645-pat00006
Figure 112021107749645-pat00007
그리고 구조물이 정사각형이라면, 즉, L=M인 경우 상황을 더욱 단순화하면, [수학식 8] 내지 [수학식 12]와 같이 변형된다.
Figure 112021107749645-pat00008
Figure 112021107749645-pat00009
Figure 112021107749645-pat00010
Figure 112021107749645-pat00011
Figure 112021107749645-pat00012
이에 따른 각 진폭 An은 [수학식 13] 내지 [수학식 17]과 같다.
Figure 112021107749645-pat00013
Figure 112021107749645-pat00014
Figure 112021107749645-pat00015
Figure 112021107749645-pat00016
Figure 112021107749645-pat00017
이와 같이 구조물 하단부에 진동하는 파동은 파동경로 1의 파동과 파동결로 4의 파동의 합으로 나타낼 수 있으므로, 최대 약 30%의 에너지만이 구조물의 하부까지 전달되는 것을 확인할 수 있다.
따라서 상기 반사부(30)는 방패연과 같은 구조물을 형성할 경우, X자형 교차 패턴을 활용하는 경우보다 두 배 더 많은 교차 패턴을 갖고 있어 경우의 수는 일반적으로 제곱으로 늘어나므로 대략적으로 4배 늘어날 것이며 구조물 하부까지 침투해서 진동하는 파동은 1/4배로 줄어들 것이다. 따라서 대략적으로 7.5% 수준의 파동에너지만 구조물의 하부에 영향을 줄 것이다.
그리고 도 7은 방패연 패턴형 교차 패턴 구조물이 복층으로 있을 때 외부 파동의 작용을 나타낸 것으로써, 3층의 방패연 패턴 구조물이 있고 해당 구조물 전체의 상단 중심에서 외부 파동이 인가된다면, 구조물 전체 하단부까지 투과되어 진동하는 진동의 세기는 외부 파동의 0.04% 수준의 에너지만 전달된다.
이러한 원리를 바탕으로 상기 반사부(30)는 트러스트 구조를 응용한 방패연 패턴 구조물을 활용하여 지속 및 비 지속적인 외력에 강한 내구성을 가질 수 있다.
즉, 상기 반사부(30)는 상기 라이트웨이트프레임(31)의 상기 틀프레임(31a)과, 상기 보강프레임(31b) 및 상기 반사판(32)의 상기 보호프레임(32b)을 통해 방패연 형상을 구현하여 강한 내구성을 확보할 수 있다.
그리고 상기 반사모듈(30a)은 피보나치 수의 원리를 적용하여 포물경 형상으로 배치한다.
즉, 상기 반사모듈(30a)이 동일한 수가 적층되는 다계층의 구조물로 이루진 상태에서 상부에 동일한 시간에 외력이나 진동이 작용할 경우, 두 계층의 상기 라이트웨이트프레임(31)을 지나 하단에 도착하는 충격파는 경로의 길이가 모두 같기 때문에 같은 시간에 도착하여, 충격파를 분산하지 못하고 그대로 전달된다.
따라서 상기 반사모듈(30a)은 도 7에 도시된 바와 같이 피보나치 수에 맞춰 각 계층이 적층된다.
이때, 피보나치 수는 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, .... 등으로 나열되는 수 이며 각각의 피보나치 수 중 서로 인접한 수끼리는 서로소 관계 즉 최대공약수가 1인 것이 특징인 수들이다.
이를 통해 계층간 상기 반사모듈(30a)의 연속한 피보나치 수로 나열한다면 특정 계층의 상기 반사모듈(30a)의 수와 인접한 계층의 상기 반사모듈(30a)의 수가 서로 서로소이면 서로 맞닿는 면이 불규칙적으로 어긋나게 된다. 즉 계층 사이 각 부분의 어긋난 정도가 모두 다르다.
따라서 상단에서 동일한 시간에 외력을 주면 두 계층의 상기 라이트웨이트프레임(31)을 지나 하단에 도착하는 충격파는 경로의 길이가 저마다 다르므로 도착하는 시간이 모두 달라진다. 즉 충격파가 시간 차를 두고 분산되는 효과가 나타나게 된다.
이에 따라 본 발명은 상기 반사모듈(30a)의 규격, 적층되는 n계측의 수에 따라 상기 반사모듈(30a)의 개수를 1 계층은 21개, 2 계층은 34개, 3,4,5 계층은 55개로 정하여 배열 구조화함으로써 중심부와 가장자리 부분에 작용한 진동이 시간차를 두고 분산될 수 있도록 설계가 가능하다.
또한, 피보나치 수가 서로 인접한 수끼리는 서로소 관계 즉 최대공약수가 1인 것이 특징이기 때문에 거율면을 본 발명과 같이 배치되게 되면 집광장치에 빛이 어느 방향에서 입사되더라도 반사되는 빛이 한쪽으로 편중되지 않아 특정각도의 입사각에서 손실되는 반사광을 줄여 평균적인 집광효율을 높일 수 있다.
그리고 상기 지지프레임(20) 및 상기 반사부(30)에는 다수개의 클립연결부(70)가 형성되며, 상기 지지프레임(20)과 상기 반사부(30) 및 상기 반사부(30)와 상기 반사부(30)가 밀착된 상태에서 상기 클립연결부(70)에 체결되어 상호 고정하는 클립부재(71)로 이루어진다.
즉, 상기 클립연결부(70)는 상기 지지프레임(20) 및 상기 반사부(30)의 후면에 함몰 형성된다.
이때, 상기 지지프레임(20)에 형성된 상기 클립연결부(70)는 후면 양측단에 함몰되고, 상기 반사부(30)는 상기 라이트웨이트프레임(31)의 상기 틀프레임(31a)의 양측면이 함몰형성된다.
그리고 상기 클립부재(71)는 "ㄷ" 단면형상을 가지며, 개방된 일면이 상기 지지프레임(20) 및 상기 반사부(30)에 삽입된다.
이를 통해 상기 지지프레임(20)과 상기 반사부(30), 상기 반사부(30)와 상기 반사부(30)를 상호 밀착시켜 상기 클립연결부(70)가 양측에 위치시킨 후, 상기 클립연결부(70)를 삽입하여 상호 체결할 수 있다.
이때, 상기 클립부재(71)의 끝단에는 돌출된 돌기를 형성하여 상기 클립연결부(70)에 체결시 쉽게 이탈되는 것을 방지하며, 탄성력을 통해 용이하게 체결할 수 있도록 이루어진다.
그리고 상기 클립부재(71)는 상기 지지프레임(20) 및 상기 반사부(30) 중 어느 한쪽에서 외력을 받아 진동이 발생하면, 탄성력에 의해 진동을 완충하여 반대쪽에 위치한 상기 지지프레임(20) 및 반사부(30)로 전달되는 것을 완충할 수 있다.
또한, 상기 클립부재(71)는 손쉽게 탈착이 가능하여 상기 반사부(30)의 확장, 축소 및 유지보수를 용이하게 할 수 있다.
그리고 상기 지지프레임(20)과 상기 지지프레임(20) 사이에 배치된 상기 반사부(30)의 후면 및 외주면을 지지하며, 보호하는 커버부(40)가 더 포함된다.
이러한 상기 커버부(40)는 상기 지지프레임(20)에 상기 반사부(30)가 결합된 상태에서 상기 반사부(30)의 후면 및 외측면을 보호할 수 있도록 제1커버패널(41), 제2커버패널(42), 제3커버패널(43) 및 제4커버패널(44)로 구성된다.
상기 제1커버패널(41)은 상기 지지프레임(20)과 상기 지지프레임(20) 중간에 위치하며, 일측단이 상기 환형프레임(10)의 외면에서 결합되고, 타측이 상기 반사부(30)의 외주면을 향하도록 배치된다.
즉, 상기 제1커버패널(41)은 상기 환형프레임(10)의 외면에서 상기 지지프레임(20)과 상기 지지프레임(20) 사이에서 방사형으로 배치된다.
이때, 상기 제1커버패널(41)의 일측단은 상기 환형프레임(10)에 끼움결합되어 간편하게 고정하기 위한 돌기와, 상기 돌기의 양측으로 확장된 판재를 통해 상기 환형프레임에 안정적으로 설치가 가능하다.
상기 제2커버패널(42)은 상기 제1커버패널(41)의 타측단에 결합되며, 상기 반사부(30)의 둘레를 감싼다.
즉, 상기 제2커버패널(42)은 상기 제1커버패널(41)과 끼움결합, 볼트 등의 체결수단을 통해 길이방향을 따라 연장설치된다.
그리고 상기 제2커버패널(42)의 타측단은 양측으로 확장되어 상기 반사부(30)의 외면을 일정부분 수용하여 보호한다.
상기 제3커버패널(43)은 상기 제1커버패널(41)의 양측에 배치되며, 일측단이 상기 환형프레임(10)에 결합되고, 측면이 상기 지지프레임(20)에 결합되어 상기 반사부(30)의 후면을 보호한다.
따라서 상기 제3커버패널(43)은 상기 환형프레임(10), 상기 지지프레임(20) 및 상기 제1커버패널(41)에 각각의 면이 밀착되어 끼움결합, 볼트 결합을 통해 견고하게 체결된다.
이를 통해 상기 제3커버패널(43)은 상기 제1커버패널(41)의 양측에서 상기 반사부(30)의 후면을 보호한다.
그리고 상기 제3커버패널(43)을 특정 규격에 맞춰 각각 제작되며, 상호 결합을 통해 상기 지지프레임(20)의 길이방향을 따라 확장가능하게 설치된다.
즉, 제3커버패널(43)은 상기 환형프레임(10)에 일측단이 밀착된 패널n1과, 상기 패널n1의 타측단에 일측단이 결합되는 패널n2 패널이 상기 지지프레임(20) 및 상기 반사부(30)의 길이방향에 따라 다수개를 순차적으로 체결하여 상기 반사부(30)의 규격, 면적에 맞춰 용이하게 설치가 가능하다.
이때, 상기 제3커버패널(43)의 측면은 상기 지지프레임(20) 및 상기 제1커버패널(41)에 체결된다.
상기 제4커버패널(44)은 상기 제2커버패널(42)의 양측에 배치되며, 일측단이 상기 제3커버패널(43)에 결합되고 측면이 상기 지지프레임(20)에 결합되어 상기 반사부(30)의 외면 및 후면을 보호한다.
즉, 상기 제4커버패널(44)은 상기 제2커버패널(42)의 양측에 각각 위치하되, 상기 제2커버패널(42)과 동일한 단면형상을 통해 상기 반사부(30)의 후면 및 외면을 감싸도록 배치한 후, 상기 지지프레임(20), 상기 제2커버패널(42) 및 상기 제3커버패널(43)에 각각의 면이 끼움결합, 볼트결합 등을 통해 견고하게 체결할 수 있다.
즉, 상기 커버부(40)는 다수개의 모듈로 제작되어 상기 반사부(30)의 후면, 외면을 보호할 수 있도록 이루어진다.
이때, 상기 커버부(40)는 상기 지지프레임(20)과 상기 지지프레임(20) 사이에 배치된 상기 반사부(30)를 보호할 수 있도록 하나의 모듈로 이루어지며, 상기 지지프레임(20)에 의해 구획된 다수개의 상기 반사부(30)에 맞춰 각각 설치한다.
그리고 상기 커버부(40)는 상호 결합시, 돌기와 홈 및 돌기와 돌기를 밀착, 끼움 결합 및 볼트 중 어느 하나의 결합방식을 통해 상호 체결할 수 있다.
여기서 상기 제3 내지 제4 커버패널(43,44)가 상호 밀착되는 일면은, 한쪽에 경사진 테이퍼면을 형성하고 반대쪽에는 이에 대응하는 테이퍼면을 형성하여, 겹쳐지도록 밀착시킨다.
이를 통해 외부충격이 발생하면, 각 커버패널 간 접촉된 상기 테이퍼면이 늘어나거나 줄어듦으로써 충격을 완충시켜주며, 단면간 결합으로 발생하는 마찰로 인해 충격이 흡수된다.
또한, 상기 제2커버패널(42)와 상기 제4커버패널(44)의 결합되는 결합부분은, 상기 제2커버패널(42)의 양측으로 돌출된 돌기가 형성되고, 상기 제4커버패널(44)에는 상기 돌기가 삽입되는 홈이 형성된다.
이때, 홈은 돌기보다 깊게 형성되어, 외력 발생시 홈의 깊이에 의해 발생된 여유공간을 안정적으로 유동되어 충격을 빠르게 흡수하며, 충격이 전달되는 것을 완충할 수 있다.
그리고 상기 지지프레임(20)과 상기 제3커버패널(43)은 상호 대응하는 홈 및 돌기를 이용한 끼움결합을 통해 간편하게 체결할 수 있도록 이루어진다.
또한, 상기 지지프레임(20)과 상기 제4커버패널(44)의 경우, 상기 제4커버패널(44)에서 돌출된 돌기와, 지지프레임에는 돌기가 삽입되는 홈을 형성한다.
이를 통해 상기 지지프레임(20)의 양측에 상기 제4커버패널(44)의 돌기가 각각 삽입되어, 돌기와 돌기를 볼트 등을 통해 체결한다.
이때, 돌기와 돌기가 밀착되는 일면은 경사면을 형성하고, 볼트 결합 시 유동 가능한 장홈을 형성하여, 외력 발생 시 충격, 진동에 의해 일정간격 내에서 유동하여 완충할 수 있다.
이와 같은 각각의 유기적인 체결방식을 통해 외력에 의핸 진동 및 충격을 완충하고, 외력이 제거되면 정상 위치로 이동하여 상기 반사부(30)를 보호할 수 있다.
그리고 상기 환형프레임(10), 상기 지지프레임(20) 및 상기 커버부(40)는 상호 체결 및 결합하는 결합구조(60)로 이루어진다.
이러한 상기 결합구조(60)는 상기 환형프레임(10), 상기 지지프레임(20) 및 상기 커버부(40)의 체결시, 끼움결합, 볼트결합 등 다양한 결합구조 중 어느 하나를 선택하여 상기 기재된 바와 같이 결합이 이루어진다.
이때, 홈과 돌기를 이용한 끼움방식을 가지는 상기 결합구조(60)는 결합홈(61), 결합돌기(62)로 구성된다.
상기 결합홈(61)은 상기 환형프레임(10), 상기 지지프레임(20) 및 상기 커버부(40)에 형성된다.
상기 결합돌기(62)는 상기 결합홈(61)에 대응하는 상기 환형프레임(10), 상기 지지프레임(20) 및 상기 커버부(40)에서 돌출되어 상기 결합홈(61)에 결합횐다.
이때, 상기 결합홈(61)은 외면에서 함몰된 내면을 향해 서서히 좁아지는 비스듬한면이 형성되며, 탄성에 의해 확장 및 수축하여 체결된 상기 결합돌기(62)의 충격 및 진동을 완충할 수 있도록 이루어진다.
즉, 상기 결합홈(61)은 함몰된 내부로 갈수록 서서히 폭이 좁아지도록 비스듬하게 형성되고, 상기 결합돌기(62)는 상기 결합홈(61)과 대응하도록 양측에 비스듬하게 좁아지도록 이루어진다.
그리고 상기 결합홈(61)은 탄성에 의해 입구부분이 확장되어 상기 결합돌기(62)가 충격, 진동에 대응하여 유격을 발생시켜 이동하여 충격 및 진동을 완충한다.
또한, 외력이 제거되면 상기 결합홈(61)은 탄성에 의해 상기 결합돌기(62)를 초기위치에 위치하도록 지지한다.
이를 통해 외력에 의해 충격 및 진동 발생시 상기 결합홈(61) 및 상기 결합돌기(62)에 의해 끼움결합된 결합부분이 특정 위치내에서 유격을 통해 이동하여 충격 및 진동을 완충할 수 있다.
그리고 상기 축광부(1)에 회전가능하게 결합되며, 상기 반사부(30)의 이물질을 제거하는 이물질제거부(50)가 더 포함된다.
이러한 상기 이물질제거부(50)는, 상기 축광부(1)에 회전가능하게 결합되는 회전부재(51)와, 상기 회전부재(51)의 외면에서 방사형으로 돌출되어 상기 지지프레임(20)과 대응하는 위치에 배치된 와이퍼프레임(52)과, 상기 와이퍼프레임(52)의 내면에 설치되어 상기 반사부(30)의 이물질을 제거하는 와이퍼부(53)로 이루어진다.
즉, 상기 이물질제거부(50)는 상기 축광부(1)에 회전가능하게 결합되며, 별도의 동력, 바람에 의해 회전가능하게 이루어진다.
이때, 상기 와이퍼프레임(52)은 상기 지지프레임(20)의 일면과 일정간격 이격되어 동일한 일면이 형성되어 회전시 접촉 및 간섭이 발생하지 않도록 이루어진다.
이를 통해 상기 와이퍼프레임(52)의 회전시, 상기 와이퍼프레임(52)에 설치된 와이퍼부(53)를 통해 상기 반사부(30)에 흡착된 이물질을 제거하여 반사효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 와이퍼프레임(52)은 보관시, 상기 지지프레임(20)의 내에 위치시켜 상기 반사판(32)에 위치하는 것을 방지하고, 태양광에 의한 그림자 발생을 예방할 수 있도록 용이하게 위치를 배치할 수 있다.
이에 따른 본 발명의 사용상태에 대하여 설명하기로 한다.
먼저, 상기 축광부(1)는 상기 발전장치가 설치되며, 지지대 등을 통해 다양한 위치에 설치한다.
이렇게 설치된 상기 축광부(1)의 둘레에 상기 환형프레임(10)을 설치한다.
그리고 상기 환형프레임(10)의 외면에 일정한 간격으로 상기 지지프레임(20)을 체결하되, 상기 지지프레임(20)은 방사형으로 배치된다.
이와 같이 상기 환형프레임(10)과 상기 지지프레임(20)이 지지된 상태에서 상기 환형프레임(10) 및 상기 지지프레임(20)에 상기 반사부(30)를 설치한다.
여기서 상기 반사부(30)는 상기 클립부재(71)를 통해 규격에 맞춰 다 계층으로 연장 및 축소할 수 있으며, 상기 지지프레임(20)에 간편하게 탈착 가능하게 설치하여 유지보수 및 설치가 간편하게 이루어진다.
아울러, 상기 클립부재(71)의 탄성 및 유격에 의해 상기 반사모듈(30a) 및 상기 지지프레임(20)에서 발생하는 진동 및 충격의 전달되는 것을 방지할 수 있다.
이러한 상기 반사부(30)는 입사되는 태양광을 반사하여 상기 축광부(1)에 태양광이 입사되도록 초점을 형성한다.
이때, 상기 반사부(30)는 상기 지지프레임(20)의 형상에 맞춰 포물경 형상으로 이루어져, 용이하게 태양광을 반사할 수 있다.
그리고 상기 반사부(30)는 상기 반사모듈(30a)이 상기 피나보치 수의 배열에 맞춰 설치됨에 따라 외력에 의한 충격, 진동을 용이하게 완충할 수 있다.
또한, 상기 지지프레임(20)은 이중구조 및 상기 보강프레임(31b)을 통해 상기 반사부(30)의 하중을 지지하며, 공기가 순환되어 상기 반사부(30)에서 발생하는 열을 외부로 배출할 수 있다.
그리고 상기 반사부(30)의 후면 및 외면에는 상기 커버부(40)를 설치하여 외부에서 이물질이 유입되는 것을 방지한다.
이러한 상기 커버부(40)는 모듈형태로 이루어진 다수개의 패널을 끼움, 밀착, 볼트 등의 구성을 통해 체결하여 외력에 의한 충격 및 진동을 용이하게 완충할 수 있다.
그리고 상기 축광부(1)에는 선택적으로 상기 이물질제거부(50)를 설치하여, 상기 반사판(32)에 흡착된 이물질을 제거하여 반사효율을 향상시킬 수 있다.
이를 통해 상기 반사부(30)는 트러스 구조를 응용한 라이트웨이트 구조를 통해 바람 등과 같은 외력에 의해 발생하는 충격, 진동을 효율적으로 완충하며, 자체적으로 탄성력을 향상시켜 충격 및 진동을 분산시킬 수 있다.
또한, 상기 반사부(30)는 파보나치 수 및 프레임 배열에 의해 중력, 면적 등에 의해 발생하는 하중을 안정적으로 지지할 수 있다.
이를 통해 상기 반사부(30)의 면적, 규격 등을 다양하게 설계 할 수 있으며, 설계에 의한 하중, 외력에 의한 진동 및 충격 등을 용이하게 완충, 분산 및 지지할 수 있도록 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 간편한 조립구조를 운반 및 설치가 간편하여 용이하게 수행하여 설치시간 및 비용을 절감할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
1: 축광부
10: 환형프레임 11: 제1체결부 20: 지지프레임
21: 제2체결부 22: 지지부재
23: 보강부 24: 제1보조부재
25: 제2보조부재 26: 지지리브
30: 반사부 30a: 반사모듈 31: 라이트웨이트프레임
31a 틀프레임 31b: 보강프레임
31c: 삽입부재 32: 반사판
32a: 삽입돌기 32b: 보호프레임
33: 탄성부재
40: 커버부 41: 제1커버패널 42: 제2커버패널
43: 제3커버패널 44: 제4커버패널
50: 이물질제거부 51: 회전부재 52: 와이퍼프레임
53: 와이퍼부
60: 결합구조 61: 결합홈 62: 결합돌기
70: 클립연결부 71:클립부재

Claims (8)

  1. 축광부(1)의 둘레에 포물경 형태로 배치되어 입사되는 태양광을 상기 축광부(1)로 반사하는 방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치에 있어서,
    상기 축광부(1)의 둘레에 환형 형상으로 배치되며, 외면에 제1체결부(11)가 둘레를 따라 일정한 간격으로 형성된 환형프레임(10);
    상기 환형프레임(10)에서 방사형으로 돌출되도록 상기 제1체결부(11)에 각각 체결되며, 길이방향을 따라 굴곡 또는 다수개의 계층이 포물형상을 가지는 지지프레임(20);
    상기 지지프레임(20)과 상기 지지프레임(20) 사이에 포물경 형상을 가지도록 다수개 배치되어 입사되는 태양광을 상기 축광부(1)로 반사하는 반사부(30);로 이루어지되,
    상기 지지프레임(20)은,
    길이방향을 따라 배치된 상태에서 폭방향을 따라 일정간격 이격된 이중구조로 배치되며, 일측 끝단에 형성되어 상기 제1체결부(11)와 체결되는 제2체결부(21)가 형성된 지지부재(22)와,
    상기 지지부재(22)의 내부에서 상기 지지부재(22)와 상기 지지부재(22)를 지지하는 제1보조부재(24)와, 상기 제1보조부재(24)와 상기 제1보조부재(24) 사이에 X자 형태로 교차 배치된 제2보조부재(25)로 형성된 보강부(23)로 이루어지고,
    상기 반사부(30)는,
    사각형 또는 등변사다리꼴 형태의 틀프레임(31a)과, 상기 틀프레임(31a)의 내부에 X자 형태로 교차되는 보강프레임(31b)과, 상기 보강프레임(31b)의 중앙에 삽입부재(31c)가 형성된 라이트웨이트프레임(31)과,
    상기 라이트웨이트프레임(31)과 대응하는 외형을 가지며, 후면에 상기 삽입부재(31c)에 삽입 고정되는 삽입돌기(32a)가 형성되고, 전면에서 태양광을 반사하는 반사판(32)과,
    상기 라이트웨이트프레임(31)과 상기 반사판(32) 사이에 설치되어 충격을 완충하고, 공차를 보정하는 탄성부재(33)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 반사부(30)는 상기 라이트웨이트프레임(31), 상기 반사판(32) 및 상기 탄성부재(33)가 결합된 다수개의 반사모듈(30a)로 이루어지되,
    상기 반사모듈(30a)은 상기 환형프레임(10)에 환형에 맞춰 둘레에 다수개 배치되며, 상기 지지프레임(20)의 길이방향을 따라 굴곡 또는 다수개의 계층을 통해 포물경 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 지지프레임(20) 및 상기 반사부(30)에는 다수개의 클립연결부(70)가 형성되며,
    상기 지지프레임(20)과 상기 반사부(30) 및 상기 반사부(30)와 상기 반사부(30)가 밀착된 상태에서 상기 클립연결부(70)에 체결되어 상호 고정하는 클립부재(71)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 지지프레임(20)과 상기 지지프레임(20) 사이에 배치된 상기 반사부(30)의 후면 및 외주면을 지지하며, 보호하는 커버부(40)가 더 포함되되,
    상기 커버부(40)는,
    상기 지지프레임(20)과 상기 지지프레임(20) 중간에 위치하며, 일측단이 상기 환형프레임(10)의 외면에서 결합되고, 타측이 상기 반사부(30)의 외주면을 향하도록 배치된 제1커버패널(41)과,
    상기 제1커버패널(41)의 타측단에 결합되며, 상기 반사부(30)의 둘레를 감싸는 제2커버패널(42)과,
    상기 제1커버패널(41)의 양측에 배치되며, 일측단이 상기 환형프레임(10)에 결합되고, 측면이 상기 지지프레임(20)에 결합되어 상기 반사부(30)의 후면을 보호하는 제3커버패널(43)과,
    상기 제2커버패널(42)의 양측에 배치되며, 일측단이 상기 제3커버패널(43)에 결합되고 측면이 상기 지지프레임(20)에 결합되어 상기 반사부(30)의 외면 및 후면을 보호하는 제4커버패널(44)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 축광부(1)에 회전가능하게 결합되며, 상기 반사부(30)의 이물질을 제거하는 이물질제거부(50)가 더 포함되되,
    상기 이물질제거부(50)는,
    상기 축광부(1)에 회전가능하게 결합되는 회전부재(51)와,
    상기 회전부재(51)의 외면에서 방사형으로 돌출되어 상기 지지프레임(20)과 대응하는 위치에 배치된 와이퍼프레임(52)과,
    상기 와이퍼프레임(52)의 내면에 설치되어 상기 반사부(30)의 이물질을 제거하는 와이퍼부(53)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 환형프레임(10), 상기 지지프레임(20) 및 상기 커버부(40)는 상호 체결 및 결합하는 결합구조(60)로 이루어지되,
    상기 결합구조(60)는
    상기 환형프레임(10), 상기 지지프레임(20) 및 상기 커버부(40)에 형성된 결합홈(61)과,
    상기 결합홈(61)에 대응하는 상기 환형프레임(10), 상기 지지프레임(20) 및 상기 커버부(40)에서 돌출되어 상기 결합홈에 결합되는 결합돌기(62)로 이루어지되,
    상기 결합홈(61)은 외면에서 함몰된 내면을 향해 서서히 좁아지는 비스듬한 면이 형성되며, 탄성에 의해 확장 및 수축하여 체결된 상기 결합돌기(62)의 충격 및 진동을 완충할 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 방패연 패턴과 라이트웨이트 구조가 적용된 태양광 집광장치.
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