KR102442530B1 - 창호 일체형 집광 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 창호 일체형 집광 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 창호 일체형 집광 장치는, 창호의 일부를 구성하는 유리의 중공층 하측에 배치되고, 상하로 배열된 복수의 프리즘들을 구비하여서 실외에서 실내로 유입되는 빛을 창호의 하측 프레임 측으로 굴절시키는 제1프리즘 블럭; 상기 제1프리즘 블럭을 경유하여 상기 하측 프레임 측으로 조사되는 빛을 창호의 상측 프레임 측으로 반사시킬 수 있도록, 상기 하측 프레임과 유리의 하단부 중 어느 하나에 배치되는 하측 반사거울; 및 상기 하측 반사거울을 경유하여 상기 창호의 상측 프레임 측으로 조사되는 빛을 실내의 천장 측으로 반사시킬 수 있도록, 상기 상측 프레임과 유리의 상단부 중 어느 하나에 배치되는 상측 반사거울;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

창호 일체형 집광 장치{Window integrated light concentrator}

본 발명은 창호 일체형 집광 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프리즘(Prism)을 창호 유리의 중공층에 삽입하여 집광을 가능하게 하고, 창호 상·하부에 거울을 설치하여 반사 기능을 통해 실내 천정에 빛을 유도할 수 있도록, 구조가 개선된 창호 일체형 집광 장치에 관한 것이다.

일반적으로 창호(窓戶)는 건물 외벽의 개구부나 출입구 등에 설치되어 실내와 실외를 서로 차단시키고, 외부 공기의 유입을 위한 유입통로 역할을 한다. 통상적으로 건물의 실내 환기를 위해서는, 창호를 개방하여 실내와 실외를 서로 소통시켜 실외공기가 실내로 유입되도록 한다.

이러한 창호는 실내에서 실외를 볼 수 있도록 투시 가능한 유리를 포함하여 이루어져서, 실외의 빛이 유리를 통해 직접 재실자에게 조사되고, 이로 인해 눈부심 또는 불쾌감을 유발하는 경우가 빈번하게 발생되어 왔다.

최근에는 실외에 광선반을 설치하여 이러한 문제를 해결하고자 하는 시도가 이루어지고 있다.

즉, 광선반은 광선반의 반사판을 통하여 외부 자연광을 실내 깊숙이 유입시키는 시스템으로, 건물의 조명에너지 저감 및 빛 환경 개선에 유효한 자연채광시스템 중 하나이다. 광선반에 의하여 외부자연광이 실내로 유입되는 과정은 광선반의 반사판을 통한 제 1반사, 건물 실내의 천장을 통한 제 2반사, 실 깊이에 따라 벽면 또는 바닥면에 반사되는 제 3반사로 이루어진다. 이러한 광선반의 채광성능은 광선반의 폭, 높이, 빛의 각도 및 반사율 등에 의하여 결정된다.

이러한 광선반은 채광성능을 개선시킬 수는 있으나, 건물 외부에 설치되는 경우 미관성 좋지 않고 강풍 및 태풍에 취약한 단점을 가진다.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1480344호 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1501205호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 실외에 광선반을 설치하지 않고도 직달 일사를 통한 눈부심을 제거함과 동시에 실내로 쾌적한 빛을 유도할 수 있게 하고, 창호의 일부분에 프리즘과 반사 거울을 적용하여 강풍과 같은 환경적인 제약이나 설치공간 상의 제약을 받지 않는 창호 일체형 집광 장치를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 창호 일체형 집광 장치는, 창호의 일부를 구성하는 유리의 중공층 하측에 배치되고, 상하로 배열된 복수의 프리즘들을 구비하여서 실외에서 실내로 유입되는 빛을 창호의 하측 프레임 측으로 굴절시키는 제1프리즘 블럭; 상기 제1프리즘 블럭을 경유하여 상기 하측 프레임 측으로 조사되는 빛을 창호의 상측 프레임 측으로 반사시킬 수 있도록, 상기 하측 프레임과 유리의 하단부 중 어느 하나에 배치되는 하측 반사거울; 및 상기 하측 반사거울을 경유하여 상기 창호의 상측 프레임 측으로 조사되는 빛을 실내의 천장 측으로 반사시킬 수 있도록, 상기 상측 프레임과 유리의 상단부 중 어느 하나에 배치되는 상측 반사거울;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 상기 유리의 중공층 상측에 배치되고, 상하로 배열된 복수의 프리즘들을 구비하여서 상기 하측 반사거울에서 반사된 빛을 상측 프레임 측으로 집광시키는 제2프리즘 블럭;을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 유리의 중공층은, 다른 공간과 구획된 상측 중공층과 하측 중공층을 포함하여 이루어지고, 상기 제2프리즘 블럭은 상기 상측 중공층에 끼움 결합되고, 상기 제1프리즘 블럭은 상기 하측 중공층에 끼움 결합되도록 구성될 수 있다.

본 발명은, 사용자가 실내에서 자석을 이용하여 상기 제2프리즘 블럭과 제1프리즘 블럭의 위치를 변경할 수 있도록, 각 요소의 실내측에 대향하는 면에 마련되는 자성체;를 포함하여 이루어지는 것도 가능하다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 창호 일체형 집광 장치는, 실외에 설치되는 광선반에 의하지 않고도 창호의 일부 구성으로 채용되는 프리즘과 반사거울을 활용하여 실외측에서 실내측으로 조사되는 빛의 경로를 유리의 상측을 통해 실내 천장 측으로 유도할 수 있도록 구성됨으로써, 눈부심 억제 및 실내로 쾌적한 빛을 유도할 수 있게 하고, 강풍과 같은 환경적인 제약이나 설치공간 상의 제약을 받지 않는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 창호 일체형 집광 장치의 사시도.
도 2는 본 발명 일실시예의 분리 사시도.
도 3은 본 발명 일실시예의 단면 및 광 이동 경로를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 창호 일체형 집광 장치의 사시도.
도 5는 본 발명 다른 실시예의 분리 사시도.
도 6은 본 발명 일실시예의 측면도.
도 7은 본 발명 일실시예에 채용된 프리즘 블럭의 위치가 변경된 상태를 도시한 도면.

이하의 설명에서 본 발명에 대한 이해를 명확히 하기 위하여, 본 발명의 특징에 대한 공지의 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이하의 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아님은 당연할 것이다. 따라서, 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 균등한 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.

그리고, 이하의 설명에서 동일한 식별 기호는 동일한 구성을 의미하며, 불필요한 중복적인 설명 및 공지 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 상기 발명의 배경이 되는 기술에 대한 기재 내용과 중복되는 이하의 본 발명의 각 실시예에 관한 설명 역시 생략하기로 한다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 창호 일체형 집광 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 창호 일체형 집광 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명 일실시예의 분리 사시도이며, 도 3은 본 발명 일실시예의 단면 및 광 이동 경로를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 창호 일체형 집광 장치는 실외에 설치되는 광선반에 의하지 않고도 창호 자체의 구조에 기인하여 실외의 광을 재실자에게 쾌적하게 조사시켜 주기 위한 것으로, 제1프리즘 블럭(2)과 하측 반사거울(5)과 상측 반사거울(6)을 포함하여 이루어진다.

상기 제1프리즘 블럭(2)은, 창호의 일부를 구성하는 유리(1)의 중공층(11) 하측에 배치되는 것으로, 상하로 배열된 복수의 프리즘(21)들을 구비하여서 실외에서 실내로 유입되는 빛을 창호의 하측 프레임(3) 측으로 굴절시키는 역할을 한다.

여기서, 프리즘에 대해 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

즉, 프리즘은 투명한 광학 재료로 된 삼각기둥 모양의 광학 소자로 빛을 파장별로 가르거나 내부 전반사를 통해 거울 대신 빛의 진행 방향을 바꾸는데 쓰인다. 쓰임새에 따라서는 삼각기둥이 아니라 삼각기둥 두 개를 붙여 만든 육면체, 오각기둥 등 다른 모양도 있다.

프리즘은 크게 4가지로 나눌 수 있으며, 분산 프리즘, 반사 프리즘, 편광 프리즘, 특수 프리즘으로 나눌 수 있다. 유리의 굴절률이 파장에 따라 다른 분산 특성을 이용하여 빛을 파장별로 가르는데 쓰는 것을 분산 프리즘(dispersive prism)이라고 하며, 분산능(dispersive power)이 큰 유리로 만든다.

굴절률이 큰 유리로 만든 직각 프리즘은 내부 전반사가 시작되는 임계각이 커서 거울 대신 쓸 수 있는데, 거울과는 달리 반사 손실이 거의 없고, 프리즘을 쉽게 고정할 수 있으므로 작은 광학 기기에서 거울 대신 쓰인다. 그러한 프리즘은 반사 프리즘(reflective prism)이라고 하고, 광학적 비등방성 재료로 만든 프리즘 두 개를 맞추면 빛을 편광 방향이 서로 직교하는 두 성분으로 나눌 수 있는데, 이것을 편광 프리즘(polarizing prism)이라고 한다.

이 외에 지속 시간이 펨토(femto: 10-15)초 수준인 아주 짧은 빛을 만들려면 빛이 매질을 지나면서 위상이 어긋난 것을 보정하여 다시 맞춰야 하는데, 이 때 프리즘의 분산 특성을 거꾸로 써서 보정한다. 이 때 쓰는 프리즘 뭉치를 "군속도 분산(Group-velocity dispersion, GVD)" 보상기라고 하며, 이와 같이 특수한 환경을 조성하여 사용하는 것을 특수 프리즘이라고 한다.

상기 제1프리즘 블럭(2)은 이러한 특징을 가진 복수의 프리즘(21)들을 조합하여 도 3에 잘 도시된 바와 같이, 유리(1)의 중공층(11)으로 유입된 광을 굴절시켜 창호의 하측 프레임(3) 또는 유리(1)의 하단부 측으로 도달되게 한다.

상기 하측 반사거울(5)은 상기 하측 프레임(3)과 유리(1)의 하단부 중 어느 하나에 배치되어서, 상기 제1프리즘 블럭(2)을 경유하여 상기 하측 프레임(3) 또는 유리(1)의 하단부 측으로 조사되는 빛을 창호의 상측 프레임(4) 측으로 반사시킨다.

상기 상측 반사거울(6)은 상기 상측 프레임(4)과 상기 유리(1)의 상단부 중 어느 하나에 배치되어서, 상기 하측 반사거울(5)을 경유하여 상기 창호의 상측 프레임(4) 측으로 조사되는 빛을 실내의 천장(A) 측으로 반사시킨다.

이러한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 창호 일체형 집광 장치는, 실외에 설치되는 광선반에 의하지 않고도 창호의 일부 구성으로 채용되는 프리즘(21)과 반사거울을 활용하여 실외측에서 실내측으로 조사되는 빛의 경로를 유리(1)의 상측을 통해 실내 천장(A) 측으로 유도할 수 있도록 구성됨으로써, 눈부심 억제 및 실내로 쾌적한 빛을 유도할 수 있게 하고, 강풍과 같은 환경적인 제약이나 설치공간 상의 제약을 받지 않는 효과를 기대할 수 있게 한다.

본 발명은, 상기 제1프리즘 블럭(2)을 통해 하측 반사거울(5)에 도달한 빛이 상측 프레임(4) 측에 원활하게 유도될 수 있도록, 상기 제1프리즘 블럭(2)과 상측 프레임(4) 사이에 배치되는 제2프리즘 블럭(7)을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

즉, 상기 제2프리즘 블럭(7)은, 상기 유리(1)의 중공층(11) 상측에 배치되고, 상하로 배열된 복수의 프리즘(71)들을 구비하여서 상기 하측 반사거울(5)에서 반사된 빛을 상측 프레임(4) 측으로 집광시키는 역할을 한다.

이하에서는 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 창호 일체형 집광 장치의 사시도이고, 도 5는 본 발명 다른 실시예의 분리 사시도이며, 도 6은 본 발명 일실시예의 측면도이며, 도 7은 본 발명 일실시예에 채용된 프리즘 블럭의 위치가 변경된 상태를 도시한 도면이다.

도 4 및 도 5에 잘 도시된 바와 같이, 본 실시예에 채용된 유리의 중공층은, 다른 공간과 구획된 상측 중공층(111a)과 하측 중공층(111b)을 포함하여 이루어지고, 상기 제2프리즘 블럭(170)은 상기 상측 중공층(111a)에 끼움 결합되고, 상기 제1프리즘 블럭(120)은 상기 하측 중공층(111b)에 끼움 결합되어서, 제품의 조립효율을 향상시킬 수 있게 한다.

그리고, 본 실시예에 채용된 제2프리즘 블럭(170)과 제1프리즘 블럭(120)은 각각 자력을 띠는 물체와 인력을 형성하는 자성체(121)(171)를 포함하여 이루어진다.

이러한 구성을 가지는 본 실시예는, 도 6 및 도 7에 잘 도시된 바와 같이, 사용자가 실내에서 자석과 상기 자성체(121)(171) 간의 인력을 이용하여 상기 제2프리즘 블럭(170)과 제1프리즘 블럭(120)의 위치를 변경할 수 있게 하여, 사용자 편리성 향상은 물론, 사용자 맞춤형 광 경로 조절이 가능하여 제품 신뢰성을 높일 수 있는 장점을 가진다.

이상 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.

1:유리 11:중공층
2:제1프리즘 블럭 21:프리즘
3:하측 프레임 4:상측 프레임
5:하측 반사거울 6:상측 반사거울
7:제2프리즘 블럭 71:프리즘
A:천장

Claims (4)

1. 창호의 일부를 구성하는 유리의 중공층 하측에 배치되고, 상하로 배열된 복수의 프리즘들을 구비하여서 실외에서 실내로 유입되는 빛을 창호의 하측 프레임 측으로 굴절시키는 제1프리즘 블럭;
   상기 제1프리즘 블럭을 경유하여 상기 하측 프레임 측으로 조사되는 빛을 창호의 상측 프레임 측으로 반사시킬 수 있도록, 상기 하측 프레임과 유리의 하단부 중 어느 하나에 배치되는 하측 반사거울; 및
   상기 하측 반사거울을 경유하여 상기 창호의 상측 프레임 측으로 조사되는 빛을 실내의 천장 측으로 반사시킬 수 있도록, 상기 상측 프레임과 유리의 상단부 중 어느 하나에 배치되는 상측 반사거울;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 창호 일체형 집광 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 유리의 중공층 상측에 배치되고, 상하로 배열된 복수의 프리즘들을 구비하여서 상기 하측 반사거울에서 반사된 빛을 상측 프레임 측으로 집광시키는 제2프리즘 블럭;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 창호 일체형 집광 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 유리의 중공층은, 다른 공간과 구획된 상측 중공층과 하측 중공층을 포함하여 이루어지고,
   상기 제2프리즘 블럭은 상기 상측 중공층에 끼움 결합되고, 상기 제1프리즘 블럭은 상기 하측 중공층에 끼움 결합되는 것을 특징으로 하는 창호 일체형 집광 장치.
4. 제3항에 있어서,
   사용자가 실내에서 자석을 이용하여 상기 제2프리즘 블럭과 제1프리즘 블럭의 위치를 변경할 수 있도록, 각 요소의 실내측에 대향하는 면에 마련되는 자성체;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 창호 일체형 집광 장치.

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