KR102483107B1 - 슬라이딩 구조를 이용하여 집광부의 각도 조절이 가능한 태양광 집광 장치 - Google Patents

슬라이딩 구조를 이용하여 집광부의 각도 조절이 가능한 태양광 집광 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102483107B1
KR102483107B1 KR1020220056086A KR20220056086A KR102483107B1 KR 102483107 B1 KR102483107 B1 KR 102483107B1 KR 1020220056086 A KR1020220056086 A KR 1020220056086A KR 20220056086 A KR20220056086 A KR 20220056086A KR 102483107 B1 KR102483107 B1 KR 102483107B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
unit
light
tilting
reflector
present
Prior art date
Application number
KR1020220056086A
Other languages
English (en)
Inventor
김정희
Original Assignee
김정희
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김정희 filed Critical 김정희
Priority to KR1020220056086A priority Critical patent/KR102483107B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102483107B1 publication Critical patent/KR102483107B1/ko
Priority to PCT/KR2023/005501 priority patent/WO2023214719A1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00Supporting structures for PV modules
    • H02S20/30Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S30/00Structural details of PV modules other than those related to light conversion
    • H02S30/10Frame structures
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/20Optical components
    • H02S40/22Light-reflecting or light-concentrating means
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47Mountings or tracking
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators

Abstract

본 발명은 슬라이딩 가능한 구조의 틸팅부를 이용함으로써 집광부의 각도를 조절할 수 있는 태양광 집광 장치에 관한 것이다. 본 발명에서, 틸팅부의 하나의 암 구조체가 슬라이드 프레임부를 따라 슬라이딩 이동하면 다른 하나의 암 구조체가 집광부 후면에서 슬라이딩 이동하면서 집광부의 각도를 조절하는 틸팅 운동을 유도한다. 동시에, 틸팅부의 슬라이딩 이동에 의한 각도의 변화에 따라 평행광을 반사하는 반사경의 각도가 자동 조절된다.
따라서, 본 발명의 구조에 따르면 집광부의 틸팅 운동이 입사광 반사경의 지름을 중심축으로 하여 수행될 수 있다. 이에 따라, 집광부의 틸팅에 필요한 면적을 획기적으로 줄일 수 있기 때문에 장치의 소형화 및 고집적화가 가능하다. 또한, 집광에 필요한 자재의 수 및 움직임을 최소화할 수 있으므로 장치의 경량화가 가능하고, 외부에 크리닝부가 설치되어 운용자의 청소 작업 및 이를 위한 이동이 불필요하므로 운용 편의성 및 안정성이 우수하며, 제조 및 유지 비용이 낮아 경제성 측면에서도 유리하다.

Description

슬라이딩 구조를 이용하여 집광부의 각도 조절이 가능한 태양광 집광 장치{Apparatus for Concentrating Daylight with Sliding Structure Capable of Controlling Angle of Concentrating Part}
본 발명은 슬라이딩 구조를 이용하여 집광부의 각도 조절이 가능한 태양광 집광 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 틸팅부에 슬라이딩 가능한 구조를 적용하여 집광부의 틸팅 운동에 필요한 면적을 최소화할 수 있는 태양광 집광 장치에 관한 것이다.
태양광 집광 장치는 태양을 추적하여 태양광을 집광하고 일정 지점으로 빛이 전달되도록 하는 장치이다. 태양광 집광 기술은 신재생 에너지인 태양 에너지를 에너지 변환 과정 없이 그대로 이용할 수 있어 에너지 이용 효율이 높으며 친환경적이라는 측면에서 주목받고 있다.
최근 도시 건물의 고층화 및 집적화에 따라 일조 문제가 증가하고 있는데, 태양광 집광 기술을 이용하면 태양광 유입이 어려운 실내 공간에 태양광을 효율적으로 전달할 수 있으므로 이러한 일조 문제를 해결할 수 있다. 예를 들어, 태양광 집광 장치는 실내 조명, 식물 생육광 등 다양한 자연 조명에 효과적으로 이용될 수 있다.
고효율의 태양광 집광 장치를 개발하기 위해서는 태양의 위치 변화에 대응하여 집광부를 정밀하게 틸팅 운동시키는 것이 중요하며, 장치의 경량화, 소형화, 고집적화 및 경제성 확보를 위해 집광부의 틸팅 운동에 필요한 면적 및 장치의 작동에 필요한 움직임 및 자재를 최소화하는 것이 필요하다.
종래 태양광 집광 장치의 일 예로서, 대한민국 등록특허공보 제10-0515400호는 태양광 집광장치를 이용한 일조권 확보장치에 관한 것으로, 태양광을 2차 반사시켜 집광하고 광섬유를 이용하여 전송하는 장치를 개시하고 있다. 그런데, 이와 같은 광섬유 방식의 경우 접속자재 및 광섬유 비용이 높고 설치가 어렵다는 단점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1770311호에서는 태양광을 내부에서 2회 이상 반사하여 집광시킨 후 집광된 빛을 거울로 반사하여 광통로로 유도하는 태양광 집광 장치를 개시하고 있다. 그러나, 상기 집광 장치는 집광부의 틸팅 중심축이 집광부 외부에 위치하여 집광부의 틸팅 운동에 필요한 면적이 넓기 때문에 장치의 소형화 및 고집적화가 어렵다는 문제가 있었다. 또한, 광섬유가 아닌 반사경을 이용하여 태양광을 전송하기 때문에 비용 및 설치 측면에서는 유리하나, 집광부의 틸팅 운동과 동시에 반사부의 각도를 변화시키기 위해 복잡한 제어 신호가 필요하고 전기 소모량이 많아진다는 문제가 있었다.
이에 따라, 반사경 전송 방식의 태양광 집광 장치의 경우 집광 효율이 높으면서 제조 비용을 낮추고 경량화, 소형화 및 고집적화가 가능하도록 하는 새로운 기술의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 집광 효율이 우수하고 장치의 경량화, 소형화 및 고집적화가 가능하며 제조 및 유지 비용이 낮은 태양광 집광 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 태양광을 모아 평행광으로 변환하여 평행광 반사부로 전달하는 집광부; 상기 집광부의 각도를 조절하며, 서로 힌지로 연결된 두 개의 암(arm) 구조체를 포함하는 틸팅부; 상기 틸팅부와 힌지 구조로 연결되며, 상기 집광부로부터 전달된 평행광을 전송부로 반사시키는 평행광 반사부; 상기 틸팅부가 슬라이딩 이동 가능하게 장착되는 슬라이드 프레임부; 및 상기 슬라이드 프레임부의 일단이 고정되며, 상기 평행광 반사부에서 반사된 빛을 외부로 전송하여 태양광을 출력하는 전송부를 포함하는 태양광 집광 장치를 제공한다.
본 발명에서, 상기 틸팅부는 상기 집광부 후면에서 집광부와 슬라이딩 이동 가능하도록 장착되는 제1암 구조체; 및 상기 슬라이드 프레임부에 슬라이딩 이동 가능하도록 장착되는 제2암 구조체를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 집광부는, 중심부에 관통홀이 형성되고, 제1 파라볼릭 거울면을 포함하여 태양광을 집광시키는 입사광 반사경; 및 상기 입사광 반사경의 거울면을 마주보도록 위치하며, 제2 파라볼릭 거울면을 포함하여 상기 입사광 반사경에 의해 집광된 빛을 관통홀 방향으로 반사시켜 평행광을 평행광 반사부로 전달하는 집광 반사경을 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 집광부는, 상기 입사광 반사경 및 집광 반사경을 연결하는 반사경 연결 수단; 및 상기 입사광 반사경 후면에 형성되며, 상기 제1암 구조체가 슬라이딩 가능하게 장착되는 틸팅부 연결 수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 집광부는 태양광을 감지하는 광센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서, 태양광 집광 장치는 상기 틸팅부와 평행광 반사부를 연결하며, 틸팅부의 슬라이딩 동작에 따라 평행광 반사부의 각도가 평행광을 전송부로 전달하는 각도를 유지하도록 하는 틸팅 조절부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 평행광 반사부는, 상기 틸팅부와 힌지 구조로 연결되며 평행광을 전송부로 반사시키는 평행광 반사경; 상기 평행광 반사경의 일단에서 평행하게 연장된 두 개의 연장봉; 및 상기 두 개의 연장봉을 따라 슬라이딩 이동 가능하도록 장착된 슬라이드봉을 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 틸팅 조절부는, 상기 틸팅부 및 집광부 중 하나 이상을 상기 슬라이드봉과 힌지 구조로 연결함으로써, 평행광 반사부의 각도가 평행광을 전송부로 전달하는 각도를 유지하도록 할 수 있다.
본 발명에서, 상기 전송부는, 평행광 반사부에서 반사된 빛을 출력 방향으로 전송하기 위한 하나 이상의 반사경을 포함할 수 있다.
본 발명에서, 태양광 집광 장치는 태양의 고도 변화에 대응하는 틸팅 운동 및 태양의 방위 변화에 대응하는 회전 운동을 위한 구동부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서, 태양광 집광 장치는 장치 상단을 둘러싸는 투명 케이스; 및 상기 투명 케이스를 지지하면서 장치 하단을 둘러싸는 지지프레임을 포함하는 보호 프레임부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서, 태양광 집광 장치는 상기 투명 케이스 외부에 회전 가능하도록 장착되고, 투명 케이스를 세척하기 위한 크리닝부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 태양광 집광 장치는 슬라이딩 가능한 구조의 틸팅부를 이용함으로써 상기 집광부의 틸팅 운동이 입사광 반사경의 지름을 중심축으로 하여 수행되도록 설계할 수 있다. 이에 따라, 본 발명을 이용하면 집광부의 틸팅에 필요한 면적을 획기적으로 줄일 수 있기 때문에 장치의 소형화 및 고집적화가 가능하다. 또한, 집광에 필요한 자재의 수 및 움직임을 최소화할 수 있으므로 장치의 경량화가 가능하고 운용 편의성 및 안정성이 우수하며, 제조 및 유지 비용이 낮아 경제성 측면에서도 유리하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 태양광 집광 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 태양광 집광 장치에서 집광부의 전면 사시도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 태양광 집광 장치에서 입사광 반사경의 후면 사시도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 태양광 집광 장치에서 집광 반사경의 전면 사시도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 태양광 집광 장치에서 광센서가 설치된 집광 반사경의 후면 구조를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 태양광 집광 장치에서 틸팅부의 사시도를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 태양광 집광 장치에서 틸팅부에 평행광 반사부가 장착된 구조를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 태양광 집광 장치에서 틸팅부 및 평행광 반사부의 연결 구조를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 태양광 집광 장치에서 틸팅부의 슬라이딩 이동에 따른 집광부 및 평행광 반사부의 각도 변화 및 틸팅 조절부의 움직임 변화를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 태양광 집광 장치에서 슬라이드 프레임부가 고정된 전송부의 단면도를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 형태에 따라 구동부를 포함하는 태양광 집광 장치의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 내부 프레임부를 포함하는 태양광 집광 장치의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 형태에 따라 회전 모듈의 기어가 하부프레임의 하면에 형성된 태양광 집광 장치의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 태양광 집광 장치에 형성되는 보호 프레임부의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 보호 프레임부의 투명 케이스에 크리닝부가 장착된 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 형태에 따라 크리닝부 힌지 내부에 크리닝 모듈 및 보조 크리닝 모듈이 설치된 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 17은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 태양광 집광 장치의 전면 사시도 및 후면 사시도를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 구체적인 양태에 대해서 보다 상세히 설명한다. 다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
본 발명은 슬라이딩 방식을 이용하여 집광부의 각도를 간단하게 조절할 수 있는 태양광 집광 장치에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명에서는 슬라이딩 구조의 틸팅부를 이용함으로써 상기 집광부의 틸팅 운동이 입사광 반사경의 지름을 중심축으로 하여 수행되도록 설계할 수 있다. 이에 따라, 본 발명을 이용하면 집광부의 틸팅에 필요한 면적을 획기적으로 줄일 수 있으므로 장치의 소형화 및 고집적화가 가능하다는 장점이 있다. 또한, 집광에 필요한 자재의 수 및 움직임을 최소화할 수 있으므로 경량화가 가능하고 운용 편의성 및 안정성이 우수하며, 제조 및 유지 비용이 낮아 경제성 측면에서도 유리하다.
본 발명을 설명함에 있어서, 집광부의 틸팅 운동은 태양의 고도 변화에 대응하여 태양광을 추적하기 위해 집광부의 각도가 조절되는 운동을 의미하는 것으로, 이 때 각도 조절의 중심이 되는 축을 틸팅 중심축이라 지칭한다. 본 발명에서 집광부의 틸팅 운동은 집광부의 입사경 반사각의 각도 조절, 즉 입사광 반사경의 틸팅 운동을 기준으로 설명한다. 집광부의 틸팅각은 태양의 고도가 높아짐에 따라 입사광 반사경이 틸팅 운동한 각도로서, 입사광 반사경이 장치 바닥면과 수직하는 방향으로 위치하는 경우를 0°로 하여 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 장치의 회전 운동은 태양의 방위 변화에 대응하여 태양광을 추적하기 위한 운동으로서, 장치의 바닥면에 수직인 축을 중심으로 회전하는 것을 의미한다. 태양광 집광 장치에서는 집광된 태양광이 하나의 초점 영역으로 출력되므로 장치의 회전 중심축은 최종 출력 경로의 중심축과 동일할 수 있다.
태양은 동쪽에서 뜨고 서쪽으로 지기 때문에 180° 이상 회전이 필요하며, 태양광 집광 장치가 회전과 동시에 태양의 고도 변화를 추적하기 위해서는 0°에서 90°까지 태양을 추적하기 위한 틸팅 운동이 필요하다.
본 발명에서는 집광부의 틸팅 운동과 장치의 회전 운동이 장비의 상하 중심축에서 이루어지므로, 태양광 추적을 위한 움직임을 최소화할 수 있다. 따라서, 본 발명을 이용하면 태양광 집광 장치의 소형화 및 경량화가 가능하고, 제조 및 유지 비용을 낮출 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 따른 태양광 집광 장치의 구조를 상세히 설명한다. 도면으로 설명한 실시 형태가 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 태양광 집광 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 태양광 집광 장치는 입사한 태양광을 고밀도 평행광으로 집광시키는 집광부(100); 슬라이딩 동작을 통해 상기 집광부(100)의 각도를 조절하는 틸팅부(200); 상기 틸팅부(200)와 힌지 구조로 연결되며, 상기 고밀도 평행광을 반사시키는 평행광 반사부(300); 상기 틸팅부(200)가 슬라이딩 가능하게 장착되는 슬라이드 프레임부(400); 및 상기 슬라이드 프레임부(400)가 고정되며, 상기 평행광 반사부(300)에서 반사된 빛을 받아들여 전송하는 전송부(500)를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 집광부(100)는 입사한 태양광을 모아 평행광으로 변환하고, 평행광 반사부(300)로 전달하는 역할을 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 집광부의 전면 사시도로서, 상기 집광부(100)는 제1 파라볼릭 거울면을 갖는 입사광 반사경(110), 및 상기 입사광 반사경의 거울면을 마주보도록 위치하며, 제2 파라볼릭 거울면을 갖는 집광 반사경(120)을 포함할 수 있다. 파라볼릭 거울(parabolic mirror)이란 포물면을 반사면으로 하는 거울을 의미하는 것으로, 본 발명에서 상기 제1 파라볼릭 거울면은 오목거울 형태이고, 제2 파라볼릭 거울면은 볼록거울 형태일 수 있다.
상기 구조에서, 입사된 태양광이 입사광 반사경(110)의 파라볼릭 거울면(110a)에 의해 집광 반사경(120)으로 반사되며, 반사된 빛이 집광 반사경(120)의 파라볼릭 구조에 의해 반사되어 고밀도의 평행광으로 집광될 수 있다. 상기 평행광은 입사광 반사경(110)의 중심부에 형성된 관통홀(111)을 통해 입사광 반사경의 후면 방향으로 이동하여 평행광 반사부(300)로 전달된다. 상기 구조에서, 상기 집광 반사경(120)의 외주면과 입사광 반사경(110)의 외주면이 평행하도록 위치하여, 고밀도 평행광이 관통홀(111)을 효율적으로 통과하도록 설계할 수 있다.
본 발명에서, 상기 입사광 반사경(110)과 상기 집광 반사경(120)은 반사경 연결 수단(112)을 통해 고정 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 집광 반사경(120)의 외주면은 하나 이상의 반사경 연결 수단(112)을 통해 상기 입사광 반사경(110)과 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 반사경 연결 수단(112)은 집광 반사경(120)의 외주면과 관통홀(111), 또는 집광 반사경(120)의 외주면과 입사광 반사경(110)의 외주면을 연결할 수 있다. 상기 반사경 연결 수단(112)을 집광 반사경(120)의 외주면과 관통홀(111)을 연결하도록 형성하는 경우, 입사광 반사경(110)에 그림자가 드리우지 않아 직사광의 입사를 방해하지 않을 수 있으므로 바람직하다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 입사광 반사경(110)의 후면 사시도로서, 상기 입사광 반사경(110)의 후면(110b)에는 하나 이상의 틸팅부 연결 수단(113)이 형성될 수 있다. 상기 틸팅부 연결 수단(113)은 후술하는 틸팅부(200)의 제1암 구조체가 슬라이딩 이동 가능하도록 장착되는 부분으로, 이러한 구조를 통해 틸팅부(200)의 슬라이딩 동작과 입사광 반사경(110)의 틸팅 운동이 유기적으로 일어날 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에서, 상기 집광부(100)는 태양광을 감지하는 광센서를 더 포함할 수 있다. 상기 광센서는 태양 이동 시 트랙킹(tracking)의 적정 유무를 판단하여 피드백하는 역할을 하며, 이로써 태양광을 더욱 정밀하게 추적하여 효율적으로 집광할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 집광 반사경의 구조를 나타낸 것으로, 상기 집광 반사경(120)은 전면에 볼록거울 형태의 파라볼릭 거울면(120a)을 가져 입사광 반사경(110)의 거울면을 통해 반사된 빛을 관통홀(111) 방향으로 반사시킴으로써 평행광 반사부(300)로 전달할 수 있다. 상기 집광 반사경(120)의 파라볼릭 거울면(120a)은 입사광 반사경(110)의 파라볼릭 거울면(110a)에 의해 다양한 각도로 반사되어 입사되는 빛을 하나의 방향성을 갖는 평행광으로 반사시킬 수 있도록, 입사광 반사경(110)의 파라볼릭 거울면(110a)과 대응되는 구조로 구성된다. 또한, 집광 반사경(120)의 후면에는 다른 부재를 지지하기 위한 지지수단(121)이 형성될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에서, 상기 집광 반사경의 후면에 광센서가 형성될 수 있다. 도 5는 후면에 광센서가 형성된 집광 반사경의 후면 구조를 나타낸 것으로, 광센서(130)는 집광 반사경의 후면(120b) 중심부에 하나 이상 설치될 수 있다. 이 때, 상기 광센서(130)의 신호는 집광 반사경과 입사광 반사경을 연결하는 반사경 연결 수단을 통해 전달되도록 설계될 수 있다.
본 발명에서, 태양광 집광 장치는 태양의 고도 변화를 추적하기 위해 상기 집광부(100)의 각도를 조절하는 틸팅부(200)를 포함한다.
본 발명에서는 슬라이딩 이동 가능한 틸팅부를 이용함으로써, 틸팅부의 슬라이딩 동작에 따라 집광부(100)의 틸팅 운동이 입사광 반사경(110)의 지름을 중심축으로 하여 수행되도록 설계할 수 있다. 이에 따라, 본 발명을 이용하면 집광부(100)의 틸팅에 필요한 면적을 획기적으로 줄일 수 있고 장치를 간단한 구조로 제작할 수 있기 때문에, 장치의 경량화, 소형화 및 고집적화가 가능하며, 운용 편의성 및 안정성이 우수하고, 제조 및 유지 비용을 낮출 수 있다는 장점이 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 틸팅부의 사시도를 나타낸 것이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 틸팅부(200)는 힌지(hinge) 구조로 연결된 두개의 암(arm) 구조체(210, 220)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 틸팅부(200)는 집광부(100)의 틸팅부 연결 수단(113)에 슬라이딩 이동 가능하도록 장착되는 제1암 구조체(210), 및 슬라이드 프레임부(400)에 슬라이딩 이동 가능하도록 장착되는 제2암 구조체(220)를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 제1암 구조체(210)는 평행하는 두 개 이상의 슬라이드암(211)을 포함할 수 있고, 상기 슬라이드암은 연결부재를 통해 서로 연결될 수도 있다. 상기 제1암 구조체(210)의 슬라이드암(211)은 내부에 틸팅부 연결 수단(113)이 삽입될 수 있는 홀(211a)을 가지며, 내측 및 외측에 각각 제2암 구조체(220) 및 평행광 반사부(미도시)를 장착하기 위한 힌지 링커(211b)가 형성될 수 있다.
본 발명에서, 상기 제2암 구조체(220)는 평행하는 두 개 이상의 슬라이드암(221) 및 상기 슬라이드암 사이를 연결하는 하나 이상의 연결부재(222)를 포함할 수 있다. 상기 제2암 구조체(220)의 슬라이드암(221)은 내부에 슬라이드 프레임부가 삽입될 수 있는 홀(221a)을 가지며, 내측에 힌지 링커(221b)를 가질 수 있다.
상기 구조에서, 상기 제2암 구조체(220)가 슬라이드 프레임부(400)를 따라 상하 슬라이딩 이동하는 경우 제1암 구조체(210)의 각도가 유기적으로 조절되어, 집광부(100)가 장치 바닥면과 평행하는 입사광 반사경의 직경을 틸팅 중심축으로 하여 틸팅 운동할 수 있다.
본 발명에서, 태양광 집광 장치는 상기 집광부의 관통홀을 통과한 고밀도 평행광을 반사시키는 평행광 반사부(300)를 포함한다. 상기 평행광 반사부는 빛을 반사시킬 수 있는 소재로 이루어지며, 바람직하게는 일면에 거울을 갖는 반사경을 포함할 수 있다. 또한, 상기 평행광 반사경의 상단에 평행하게 연장된 두 개의 연장봉 및 상기 두 개의 연장봉을 따라 슬라이딩 이동이 가능하도록 장착된 슬라이드봉을 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 평행광 반사부는 힌지 구조를 통해 틸팅부 내부에 장착될 수 있다. 도 7은 틸팅부에 평행광 반사부가 장착된 구조의 사시도를 나타낸 것으로, 이를 참조하면, 평행광 반사부(300)가 틸팅부(200)의 제1암 구조체(210) 내에 힌지 구조를 통해 장착되고, 상기 제1암 구조체(210)가 제2암 구조체(220) 내에 힌지 구조를 통해 장착된 이중 힌지 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 태양광 집광 장치에서, 태양의 고도 변화에 대응하기 위해 집광부가 틸팅 운동을 하는 경우 고밀도 평행광의 이동 각도도 변화한다. 따라서, 고밀도 평행광을 전송부에 일정하게 전달하기 위해서는 틸팅부의 슬라이딩 동작에 따라 평행광을 반사하는 각도도 유기적으로 조절되도록 설계하여야 한다.
이에 따라, 상기 틸팅부와 평행광 반사부를 연결함으로써 틸팅부의 슬라이딩 동작에 따라 평행광 반사부의 각도가 평행광을 전송부로 전달하는 각도를 유지하도록 하기 위한 틸팅 조절부가 형성될 수 있다. 상기 틸팅 조절부는, 틸팅 운동에 따라 각도가 조절되더라도 제1암 구조체와 평행광 반사부를 이루는 예각이 평행광 반사부와 제2암 구조체가 이루는 예각과 서로 동일하도록 형성될 수 있다.
본 발명에서, 상기 틸팅 조절부는 틸팅부 및 집광부 중 하나 이상을, 평행광 반사부의 슬라이드봉과 힌지 구조로 연결한 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 틸팅부 및 집광부의 각도가 조절될 때 평행광 반사부의 슬라이드봉이 슬라이딩 이동함으로써 평행광 반사경의 각도가 함께 조절되어, 평행광이 전송부에 일정하게 전달될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 틸팅부 및 평행광 반사부의 연결 구조를 도시한 것이다. 도 8을 참조하면, 상기 평행광 반사부(300)는 상기 틸팅부(200)와 힌지 구조로 연결되며 고밀도 평행광을 전송부(500) 방향으로 반사시키기 위한 평행광 반사경(310), 상기 평행광 반사경(310)의 상단에 평행하게 연장된 두 개의 연장봉(320), 및 상기 두 개의 연장봉(320)을 따라 슬라이딩 이동이 가능하도록 장착된 슬라이드봉(330)을 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에서, 틸팅 조절부(250)는, 슬라이드봉(330), 제1암 구조체(210) 및 제2암 구조체(220)에 각각 틸팅 조절부(250)가 연결되는 지점이 형성되고, 상기 슬라이드봉(330) 및 제1암 구조체(210)의 각 연결 지점을 지나는 직선 형태의 봉과, 상기 슬라이드봉(330) 및 제2암 구조체(220)의 각 연결 지점을 지나는 직선 형태의 봉이 슬라이드봉(330)의 연결 지점에서 만나 힌지 구조로 연결되도록 설계할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 틸팅 조절부(250)는, 슬라이드봉(330), 제1암 구조체(210) 및 제2암 구조체(220)에 각각 틸팅 조절부(250)가 연결되는 지점이 형성되고, 상기 슬라이드봉(330) 및 제1암 구조체(210)의 각 연결 지점을 지나는 직선 형태의 봉이 상기 제2암 구조체(220)의 연결 지점을 지나는 직선 형태의 봉과 교점을 이루도록 만나 힌지 구조로 연결되도록 설계할 수 있다. 이 경우 슬라이드 프레임부(400) 방향에 위치하는 가상의 고정점과 틸팅 조절부(250)가 가상의 사각형을 이루고, 틸팅 운동에 따라 아래로 이동하는 형태가 된다. 상기 구조에서, 슬라이딩 이동 거리가 길어져 정밀 제어가 가능하다는 장점이 있다.
본 발명에서, 상기 틸팅 조절부(250)는 평행봉 구조체 두 개가 접하는 구조를 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 두 개의 평행봉 구조체는 제1평행봉구조체(251) 및 제2평행봉구조체(252)로 구분하여 지칭될 수 있으며, 상기 제1평행봉구조체(251) 및 제2평행봉구조체(252)의 단부가 만나는 교점(c, c')이 힌지 구조로 연결된 구조일 수 있다.
본 발명에서, 상기 제1평행봉구조체(251)의 평행봉에는 각각 3개의 연결 지점이 형성될 수 있고, 각 연결 지점을 통해 평행광 반사부(300)의 슬라이드봉(330), 제1암 구조체(210) 및 평행봉 교점(c)을 연결하도록 장착될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1평행봉구조체(251) 중 하나의 봉은 상기 슬라이드봉(330)의 일단(330a), 제1암 구조체의 슬라이드암(211)의 일측(211a), 및 평행봉 교점(c)을 직선으로 연결하도록 장착될 수 있고, 상기 봉과 평행하는 다른 하나의 봉은 대칭하는 반대편의 각 점을 연결하도록 장착될 수 있다.
본 발명에서, 상기 제2평행봉구조체(252)의 평행봉에는 각각 2개의 연결 지점이 형성될 수 있고, 각 연결 지점을 통해 제2암 구조체(220) 및 평행봉 교점(c)을 연결하도록 장착될 수 있다. 구체적으로, 상기 제2평행봉구조체(252) 중 하나의 봉은 상기 제2암 구조체(220)의 슬라이드암(221)의 일측(221a) 및 평행봉 교점(c)을 직선으로 연결하도록 장착될 수 있고, 상기 봉과 평행하는 다른 하나의 봉은 대칭하는 반대편의 각 점을 연결하도록 장착될 수 있다.
도 9는 틸팅부의 슬라이딩 이동에 따른 집광부 및 평행광 반사부의 각도 변화 및 틸팅 조절부의 움직임 변화를 나타낸 것이다.
본 발명의 구조에서, 틸팅부(200)의 제2암 구조체(220)가 슬라이딩 프레임부(400)를 따라 슬라이딩 이동하면, 제1암 구조체(210)가 집광부(100)의 틸팅부 연결 수단(113)을 따라 슬라이딩 이동하고, 평행광 반사부(300)의 슬라이드봉(330)이 연장봉(320)을 따라 슬라이딩 이동하게 된다. 이에 따라, 집광부(100), 틸팅부(200) 및 평행광 반사경(310)의 각도가 유기적으로 조절되어, 평행광을 전송부(500)로 전달하는 각도를 유지할 수 있다.
구체적으로, 도 9의 (a)는 집광부(100)의 틸팅 각도가 0°인 상태도를 나타낸 것이며, (b) 및 (c)는 틸팅 각도가 각각 50° 및 80°인 상태도를 나타낸 것이다. 도 9를 참조하면, 틸팅부(200)가 슬라이딩 이동하고 집광부(100)가 틸팅 운동할 때, 틸팅 조절부(250)에 의해 슬라이드봉(330)이 연장봉(320)을 따라 슬라이딩 이동하게 되어, 평행광 반사경(310)의 각도가 함께 변화하는 것을 확인할 수 있다. 상기 구조에서, 틸팅 운동에 따라 각도가 변화하더라도 집광부(100)로부터 평행광 반사경(310)에 전달되는 평행광과 평행광 반사경(310)이 이루는 예각, 및 평행광 반사경(310)과 술라이드 프레임부(400)가 이루는 예각이 서로 동일하게 설계된다. 이에 따라, 집광부(100)의 틸팅 운동에 따라 고밀도 평행광의 방향이 변화하더라도 전송부(500)에는 일정한 각도로 빛이 전달될 수 있다.
본 발명의 태양광 집광 장치는, 틸팅부(200)가 슬라이딩 이동 가능하게 장착될 수 있는 슬라이드 프레임부(400)를 포함한다. 상기 슬라이드 프레임부는 틸팅부(200)의 제2암 구조체(220)의 각 슬라이드암(221)이 슬라이딩 이동 가능하도록 장착되는 프레임 역할을 하는 것으로서, 서로 평행하는 두 개의 프레임 라인을 포함할 수 있고, 바닥면과 일정한 각도를 갖도록 고정될 수 있다.
본 발명에서, 상기 슬라이드 프레임부(400)는 집광부(100)와 충돌되지 않도록 하기 위해 바닥면과의 각도가 40 내지 60°, 바람직하게 45 내지 55°가 되도록 설계할 수 있다. 상기 프레임 라인은 봉 형태, 레일 형태 등을 가질 수 있으며, 봉 형태를 사용하는 경우 슬라이딩 횟수에 대한 내구성이 높고 비용이 낮다는 면에서 바람직하다.
본 발명의 태양광 집광 장치는, 상기 평행광 반사부(300)에서 반사된 빛을 받아들여 전송하는 전송부(500)를 포함한다. 상기 전송부(500)는 상기 평행광 반사부(300)에서 반사된 빛을 내부에서 반사시켜 외부로 전송하고, 슬라이드 프레임부(400)를 고정하는 장치의 지지대 역할을 할 수 있다.
이 때, 태양광이 전송되는 외부 영역은 태양광을 필요로 하는 공간, 예를 들어 건물 내부, 지하, 실내 온실 등일 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 태양광 집광 장치는 실내 및 지하 조명, 식물 재배용 조명 등으로 사용될 수 있다.
상기 전송부(500)의 외면에는 슬라이드 프레임부(400)의 일단이 고정될 수 있고, 내부에는 빛이 이동할 수 있으면서 빛의 손실을 최소화하기 위한 밀폐형 경로가 형성될 수 있다. 바람직하게, 상기 전송부(500)의 내부는 거울 가공된 금속(metal mirror) 소재로 거울 처리될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 형태에 따라 슬라이드 프레임부가 고정된 전송부의 단면도를 나타낸 것이다.
도 10의 (a)를 참조하면, 상기 전송부(500)의 외면 양측에 슬라이드 프레임부(400)의 각 프레임 라인이 고정된다. 상기 전송부(500)는 평행광 반사경(310)에서 반사된 빛을 받아들이는 입광 경로(510), 받아들인 빛을 전송하는 전송 경로(520), 및 전송된 빛을 출력하는 출력 경로(530)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 전송부(500)의 내부에는 평행광 반사경(310)에서 반사된 빛의 경로를 출력 방향으로 유도하는 반사경을 하나 이상 포함할 수 있다. 도 10의 (b) 및 (c)는 상기 전송부 단면의 사시도를 나타낸 것으로, 전송부(500)의 내부에는 입광 경로(510)를 통해 받아들인 빛을 전송 경로(520) 방향으로 반사시키는 제1내부반사경(540), 및 상기 제1내부반사경(540)에 의해 반사된 빛을 출력 경로(530) 방향으로 반사시키는 제2내부반사경(550)이 포함될 수 있으며, 지형 또는 장착 위치의 구조적 필요에 따라 추가의 반사경을 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 태양광 집광 장치는 장치 바닥면과 수직하는 입사광 반사경의 직경을 중심축으로 하여, 시계방향 또는 반시계방향으로 회전 운동할 수 있다. 상기 회전 운동에 따라, 집광부가 태양의 방위 변화에도 대응하도록 설계될 수 있다. 이로써, 본 발명의 태양광 집광 장치는 집광부의 틸팅 운동 및 장치의 회전 운동을 통해 태양의 고도 및 방위 변화를 모두 추적하여 우수한 집광 효율을 나타낼 수 있다. 집광된 태양광의 출력 방향이 상기 회전 운동에 영향을 받지 않도록 하기 위하여, 장치의 회전 중심축이 출력 경로의 중심축과 동일하도록 설계할 수 있다.
본 발명에서, 상기 태양광 집광 장치는 장치를 구동시키기 위한 구동부를 더 포함할 수 있다. 상기 구동부에 의해, 집광 장치가 태양의 고도 변화 및 방위 변화에 대응하여 작동함으로써, 태양이 일정 시간에 일정 간격 이동하는 특성에 맞추어 태양광을 추적할 수 있다.
도 11은 구동부를 포함하는 태양광 집광 장치의 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다. 도 11을 참조하면, 구동부(600)는 태양의 고도 변화에 대응하는 틸팅 운동을 위한 기어(611) 및 모터(612)를 포함하는 틸팅 모듈(610)을 포함할 수 있다.
상기 틸팅 모듈(610)에서, 모터(612)는 기어(611)에 연결되어 틸팅 운동을 위한 동력을 제공할 수 있으며, 기어(611)가 모터(612)에서 공급된 동력에 의해 동작하여 틸팅 운동이 일어날 수 있다. 이 때, 상기 틸팅 모듈(610)의 기어(611)는 웜휠 및 웜을 포함하는 웜 기어일 수 있으며, 틸팅모듈(610)과 기어(611)사이에는 정밀제어를 위한 변속기가 들어갈 수 있다. 구체적으로, 상기 웜휠은 집광부(100)의 입사광 반사경 후면(110b) 측에 설치될 수 있으며, 상기 웜의 축회전에 따라 웜휠이 동작하여 틸팅 운동을 유도할 수 있다.
또한, 상기 구동부(600)는 태양의 방위 변화에 대응하는 회전 운동을 위한 기어(621) 및 모터(622)를 포함하는 회전 모듈(620)을 더 포함할 수 있다.
상기 회전 모듈(620)에서, 모터(622)는 기어(621)에 연결되어 회전 운동을 위한 동력을 제공할 수 있고, 모터(622)에서 공급된 동력에 의해 기어(621)가 동작하여 회전 운동이 일어날 수 있으며, 기어(621)과 모터(622) 사이에는 정밀제어를 위한 변속기가 들어갈 수 있다. 이 때, 상기 회전 모듈의 기어(621)는 전송부(500)의 바닥면에 위치하고 출력 경로(530)를 둘러싸는 형태로 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에서, 상기 구동부(600)는 집광부(100)의 광센서(130)의 신호에 의해 작동의 오차가 제어될 수 있다. 이에 따라, 집광부의 태양광 입사면에 항상 직사광이 입사되도록 하여, 태양광 집광 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에서, 상기 태양광 집광 장치는 내부 프레임부를 더 포함할 수 있다.
도 12는 내부 프레임부를 포함하는 태양광 집광 장치의 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다. 도 12를 참조하면, 상기 내부 프레임부(700)는 장치 상단을 지지하는 상부프레임(710) 및 장치 하단을 지지하는 하부프레임(720)을 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 상부프레임(710)은 입사광 반사경(110)의 틸팅 중심축 양단에 힌지 구조로 연결되고 입사광 반사경(110)의 하면을 감싸는 형태를 가질 수 있으며, 상기 하부프레임(720)은 장치 하부의 부재를 둘러싸는 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에서, 도 13과 같이, 상기 회전 모듈의 기어(621)는 하부프레임(720)의 하면에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에서, 상기 태양광 집광 장치는 외부 환경으로부터 장치를 보호하기 위한 보호 프레임부를 더 포함할 수 있다.
도 14는 보호 프레임부의 구조를 나타낸 도면으로, 상기 보호 프레임부(800)는 장치 상단을 둘러싸는 구형의 투명 케이스(810), 및 상기 투명 케이스(810)를 지지하면서 장치 하단을 둘러싸는 지지프레임(820)을 포함할 수 있다.
상기 투명 케이스(810)는 집광부(100)를 보호하면서도 태양광의 입사를 방해하지 않도록 높은 투명성을 갖는 소재, 예를 들어 유리 재질로 형성될 수 있다. 본 발명에서는 집광부(100)의 틸팅 운동에 필요한 이동 면적이 좁기 때문에, 투명 케이스(810)를 장착하더라도 장치의 크기를 컴팩트하게 줄일 수 있다.
상기 지지프레임(820)은 장치 전체를 고정하고 지지하는 역할을 하는 것으로, 전자 장비 부재를 장치의 하단에 설치하고 지지프레임 내에 위치시킬 수 있다. 이 때, 상기 지지프레임(820)은 내부 열을 외부로 발산하고, 내부의 온도 제어, 공기 순환 등이 가능하도록 설계될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에서, 상기 태양광 집광 장치는 투명 케이스(810)의 외부에 회전 가능하게 장착되어 투명 케이스를 세척하기 위한 크리닝부를 더 포함할 수 있다. 상기 크리닝부에 의해, 별도의 청소 작업 없이도 장치가 자체적으로 투명 케이스를 깨끗하게 청소하여 태양광의 입사 효율을 우수하게 유지할 수 있다.
도 15는 보호 프레임부의 투명 케이스에 크리닝부가 장착된 구조의 사시도를 나타낸 것이다. 이를 참조하면, 상기 크리닝부(900)는 투명 케이스(810)의 외면을 따라 회전 가능한 회전 청소 수단(910), 및 상기 회전 청소 수단(910)의 회전축에 형성되는 힌지(920)를 포함할 수 있으며, 상기 크리닝부의 힌지(920)를 지지프레임(820)과 연결하는 연결프레임(930)을 더 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 회전 청소 수단(910)은 브러쉬 및 탄성 와이퍼 중 하나 이상으로 이루어질 수 있다. 일 실시 형태에서, 상기 회전 청소 수단(910)은 중앙에 브러쉬가 위치하고 브러쉬 양측에 탄성 와이퍼가 위치하는 구조를 가질 수 있다. 이로써, 회전 청소 수단(910)이 투명 케이스(810)의 외주면을 따라 밀착된 상태로 회전이 가능하여 깨끗하게 청소할 수 있으며, 투명 케이스(810)에 가해지는 물리적 손상을 최소화할 수 있다.
본 발명에서, 상기 크리닝부(900)는 회전 청소 수단(910)이 투명 케이스(810)를 따라 회전하게 하는 크리닝 모듈을 포함할 수 있고, 추가적으로, 청소 효율을 높이기 위해 회전 청소 수단(910)을 자체적으로 회전하게 하는 보조 크리닝 모듈을 더 포함할 수 있다.
도 16은 상기 크리닝부 힌지 내부에 크리닝 모듈 및 보조 크리닝 모듈이 설치된 구조를 나타낸 것이다.
도 16을 참조하면, 상기 크리닝부의 힌지(920)는 힌지 중심 프레임(921), 회전 청소 수단(910)과 크리닝부 힌지(920)를 연결하는 힌지 회전 프레임(922), 및 상기 힌지 회전 프레임(922) 내부에 위치하는 기어 유닛(923)을 포함할 수 있다. 상기 기어 유닛은 힌지 회전 프레임(922) 하부에 위치하는 8스퍼기어, 상기 8스퍼기어 상에 위치하여 연결되어 동작하는 24베벨기어를 포함할 수 있으며, 상기 24베벨기어 상에는 24베벨기어와 연결되어 동작하는 크리닝 모듈 기어(924) 및 상기 24베벨기어와 연결되어 동작하는 보조 크리닝 모듈 기어(925)가 위치할 수 있다.
상기 구조에서, 상기 크리닝 모듈 기어(924)는 와이어케이블을 통해 모터와 연결될 수 있으며, 상기 보조 크리닝 모듈 기어(925)는 와이어케이블을 통해 회전 청소 수단(910)과 연결될 수 있다. 이 때, 힌지 상부를 덮는 프레임에는 회전 청소 수단(910)에 연결되는 와이어케이블의 회전이 가능하도록 구멍이 형성될 수 있다.
도 17은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 태양광 집광 장치의 전면 사시도(a) 및 후면 사시도(b)를 나타낸 것이다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 태양광 집광 장치는 집광부, 틸팅부, 평행광 반사부, 슬라이드 프레임부, 전송부, 구동부, 내부 프레임부, 보호 프레임부 및 크리닝부를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 태양광 집광 장치는 고효율의 집광이 가능하면서 집광부의 틸팅 운동에 필요한 면적이 매우 좁기 때문에 장치의 경량화 및 소형화가 가능하고, 장치의 제조 및 유지 비용이 낮아 경제성 측면에서 유리하다. 또한, 본 발명에서는 장치를 전체적으로 보호하는 보호 프레임부를 설치하더라도 장치의 크기에 큰 차이가 발생하지 않으며, 투명 케이스에 회전 가능한 크리닝부를 설치하여 자체 청소 기능을 통해 우수한 집광 효율을 지속적으로 유지할 수 있다. 또한, 별도의 청소 작업이 불필요하고 운용자가 청소를 위해 옥상에 올라가는 등의 이동을 하지 않아도 되기 때문에, 운용 편의성이 우수하다.
이상으로 본 발명의 내용의 특정부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 형태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
100: 집광부 110: 입사광 반사경
111: 관통홀 112: 반사경 연결 수단
113: 틸팅부 연결 수단 120: 집광 반사경
130: 광센서 200: 틸팅부
210: 제1암 구조체 220: 제2암 구조체
250: 틸팅 조절부 300: 평행광 반사부
310: 평행광 반사경 320: 연장봉
330: 슬라이드봉 400: 슬라이드 프레임부
500: 전송부 510: 입광 경로
520: 전송 경로 530: 출력 경로
540, 550: 내부반사경 600: 구동부
700: 내부 프레임부 800: 보호 프레임부
810: 투명 케이스 820: 지지프레임
900: 크리닝부

Claims (10)

  1. 태양광을 모아 평행광으로 변환하여 평행광 반사부로 전달하는 집광부;
    상기 집광부의 각도를 조절하며, 서로 힌지로 연결된 두 개의 암(arm) 구조체를 포함하는 틸팅부;
    상기 틸팅부와 힌지 구조로 연결되며, 상기 집광부로부터 전달된 평행광을 전송부로 반사시키는 평행광 반사부;
    상기 틸팅부가 슬라이딩 이동 가능하게 장착되는 슬라이드 프레임부;
    상기 슬라이드 프레임부의 일단이 고정되며, 상기 평행광 반사부에서 반사된 빛을 외부로 전송하여 태양광을 출력하는 전송부; 및
    상기 틸팅부와 평행광 반사부를 연결하며, 틸팅부의 슬라이딩 동작에 따라 평행광 반사부의 각도가 평행광을 전송부로 전달하는 각도를 유지하도록 하는 틸팅 조절부
    를 포함하는 태양광 집광 장치로서,
    상기 틸팅부가 상기 집광부 후면에서 집광부와 슬라이딩 이동 가능하도록 장착되는 제1암 구조체; 및 상기 슬라이드 프레임부에 슬라이딩 이동 가능하도록 장착되는 제2암 구조체를 포함하고,
    상기 틸팅부의 슬라이드 프레임부를 따른 슬라이딩 이동에 의해 집광부의 각도가 조절되며,
    상기 평행광 반사부가,
    상기 틸팅부와 힌지 구조로 연결되며 평행광을 전송부로 반사시키는 평행광 반사경; 상기 평행광 반사경의 일단에서 평행하게 연장된 두 개의 연장봉; 및 상기 두 개의 연장봉을 따라 슬라이딩 이동 가능하도록 장착된 슬라이드봉을 포함하고,
    상기 틸팅 조절부가,
    상기 틸팅부 및 집광부 중 하나 이상을 상기 슬라이드봉과 힌지 구조로 연결함으로써, 평행광 반사부의 각도가 평행광을 전송부로 전달하는 각도를 유지하도록 하는, 태양광 집광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 집광부가,
    중심부에 관통홀이 형성되고, 제1 파라볼릭 거울면을 포함하여 태양광을 집광시키는 입사광 반사경; 및
    상기 입사광 반사경의 거울면을 마주보도록 위치하며, 제2 파라볼릭 거울면을 포함하여 상기 입사광 반사경에 의해 집광된 빛을 관통홀 방향으로 반사시켜 평행광을 평행광 반사부로 전달하는 집광 반사경을 포함하는, 태양광 집광 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 집광부가,
    상기 입사광 반사경 및 집광 반사경을 연결하는 반사경 연결 수단; 및
    상기 입사광 반사경 후면에 형성되며, 상기 제1암 구조체가 슬라이딩 가능하게 장착되는 틸팅부 연결 수단을 더 포함하는, 태양광 집광 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 집광부가 태양광을 감지하는 광센서를 더 포함하는, 태양광 집광 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전송부가,
    평행광 반사부에서 반사된 빛을 출력 방향으로 전송하기 위한 하나 이상의 반사경을 포함하는, 태양광 집광 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치가, 태양의 고도 변화에 대응하는 틸팅 운동 및 태양의 방위 변화에 대응하는 회전 운동을 위한 구동부를 더 포함하는, 태양광 집광 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치가, 장치 상단을 둘러싸는 투명 케이스; 및 상기 투명 케이스를 지지하면서 장치 하단을 둘러싸는 지지프레임을 포함하는 보호 프레임부를 더 포함하는, 태양광 집광 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 투명 케이스 외부에 회전 가능하도록 장착되고, 투명 케이스를 세척하기 위한 크리닝부를 더 포함하는, 태양광 집광 장치.
KR1020220056086A 2022-05-06 2022-05-06 슬라이딩 구조를 이용하여 집광부의 각도 조절이 가능한 태양광 집광 장치 KR102483107B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220056086A KR102483107B1 (ko) 2022-05-06 2022-05-06 슬라이딩 구조를 이용하여 집광부의 각도 조절이 가능한 태양광 집광 장치
PCT/KR2023/005501 WO2023214719A1 (ko) 2022-05-06 2023-04-21 슬라이딩 구조를 이용하여 집광부의 각도 조절이 가능한 태양광 집광 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220056086A KR102483107B1 (ko) 2022-05-06 2022-05-06 슬라이딩 구조를 이용하여 집광부의 각도 조절이 가능한 태양광 집광 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102483107B1 true KR102483107B1 (ko) 2022-12-30

Family

ID=84538884

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220056086A KR102483107B1 (ko) 2022-05-06 2022-05-06 슬라이딩 구조를 이용하여 집광부의 각도 조절이 가능한 태양광 집광 장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102483107B1 (ko)
WO (1) WO2023214719A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023214719A1 (ko) * 2022-05-06 2023-11-09 김정희 슬라이딩 구조를 이용하여 집광부의 각도 조절이 가능한 태양광 집광 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05288980A (ja) * 1992-04-08 1993-11-05 Motoda Electron Co Ltd 太陽光の集光装置、並びに、集光拡散装置、及びこれらの装置に使用する太陽光自動追尾用センサ−
KR20110069268A (ko) * 2009-12-17 2011-06-23 서상길 태양광 추적형 자체발전시스템
KR101770311B1 (ko) * 2017-03-07 2017-08-22 알앤지에너지 주식회사 태양광 집광장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101003294B1 (ko) * 2007-02-21 2010-12-22 주식회사 폴리플러스 태양광 집광기구 및 그를 이용한 태양광 집속식 발전장치
KR101482183B1 (ko) * 2014-10-06 2015-01-15 전병민 태양추적집광장치
KR102483107B1 (ko) * 2022-05-06 2022-12-30 김정희 슬라이딩 구조를 이용하여 집광부의 각도 조절이 가능한 태양광 집광 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05288980A (ja) * 1992-04-08 1993-11-05 Motoda Electron Co Ltd 太陽光の集光装置、並びに、集光拡散装置、及びこれらの装置に使用する太陽光自動追尾用センサ−
KR20110069268A (ko) * 2009-12-17 2011-06-23 서상길 태양광 추적형 자체발전시스템
KR101770311B1 (ko) * 2017-03-07 2017-08-22 알앤지에너지 주식회사 태양광 집광장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023214719A1 (ko) * 2022-05-06 2023-11-09 김정희 슬라이딩 구조를 이용하여 집광부의 각도 조절이 가능한 태양광 집광 장치

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023214719A1 (ko) 2023-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6691701B1 (en) Modular solar radiation collection and distribution system
US8000014B2 (en) Adaptive sunlight redirector
US20100051018A1 (en) Linear solar energy collection system with secondary and tertiary reflectors
US20060201498A1 (en) Solar collection apparatus and methods
US20100051015A1 (en) Linear solar energy collection system
WO2011055719A1 (ja) 多数列の反射板を2軸制御する太陽光集光器
US20090250095A1 (en) Low-profile solar tracking module
JP2010190566A (ja) 二体型太陽エネルギ収集システム
CN1387004A (zh) 阳光入室装置
WO2011067772A1 (en) A solar collector apparatus
JP2013535799A (ja) 集光式昼光集光器
KR100713802B1 (ko) 독립형 자연채광장치
US20120125404A1 (en) Modular system for concentration of solar radiation
US20110088684A1 (en) Solar Energy Concentrator
KR102483107B1 (ko) 슬라이딩 구조를 이용하여 집광부의 각도 조절이 가능한 태양광 집광 장치
EP3798688A1 (en) Optomechanical system for converting light energy of highly-directional incident light or for transmitting highly-directional incident light as well as for transmitting diffuse incident light and corresponding method for converting and transmitting light energy
JP2002081760A (ja) 太陽エネルギー利用システム
CN2572217Y (zh) 利用阳光进行室内照明的装置
KR101450149B1 (ko) 태양 추적이 가능한 일체형 태양광 전송 장치
US20230085139A1 (en) Structure of differential telescopic elliptical arcs, consisting of multiple two-axis sun-trackers mechanisms
KR102108220B1 (ko) 태양광 발전 설비
JP2003028514A (ja) 太陽放射集中システム及び太陽放射の集中方法
EP2813781B1 (en) Solar tracker with refraction-based concentration
WO2012079143A1 (en) Solar energy concentrator
WO2005088209A1 (en) Modular solar radiation collection-distribution system

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant