KR20070083891A - 집광장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 햇빛을 수집하는 장치 및 상기 햇빛을 소정의 공간으로 운송하는 장치에 관한 것이다. 상기 햇빛을 수집하는 장치는 적어도 하나의 초점렌즈 및 적어도 하나의 집광기를 포함한다. 제 1 및 제 2 이동가능한 시트는 서로로부터 일정 거리만큼 수직으로 떨어져 구비된다. 진자는 상기 초점렌즈를 유지하여 제 1 조인트에 의해 제 1 시트에 결합되고 제 2 조인트에 의해 제 2 시트에도 결합되게 구비된다. 상기 제 1 및 제 2 조인트는 적어도 2개의 직교 방향에서 이동을 제공한다.
Description
본 발명은 햇빛을 수집하는 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 햇빛을 수집하기 위한 렌즈의 배열와 자동적인 태양 추적장치에 관한 것이다.
빛을 빌딩 내로 도입하는 것을 가능하게 하는 것은 언제나 중대한 관심사이다. 인간은 전등을 사용하는 현대와는 별개로, 수년 동안 빛에 의지하여 억지로 생물학적으로 진화되었다. 빛의 변화하는 강도 및 컬러는 아주 조금 언급하면 여러 가지 종류의 식사를 할 때, 자고 일어날 때와 같은 지나간 시간에 대하여 사람들의 인식에 중요한 영향을 끼친다.
빌딩들을 설계할 때 빛의 도입은 설계상 주요한 고려 사항이다. 여러 종류의 창문들 및 채광창들은 대부분 공통적인 기술이 사용된다, 창문 또는 채광창들은 빛을 빌딩들 내로 운송하여 오는 경우에 제한을 받게 되는데, 창문들 또는 채광창들에 인접한 영역만 밝아지게 된다. 창문 또는 채광창들은 빌딩의 외부에 대하여 많은 공간을 차지하게 되는데, 이것은 환풍기들 및 안테나들과 같은 다른 기구들에 대해서도 공간이 필요한 지붕들에 대하여 특히 문제가 있다.
오늘날, 조명을 위해 많은 집광기들이 이용가능한데, 집광기들은 모두 부피가 커서 건축물 내에 통합하기가 어렵다. 또한 많은 집광기들이 날씨와 바람에 노 출된 이동가능한 부분들을 갖는데, 이것은 고장에 대한 위험성을 증가시킨다.
본 발명의 일측면에 따른 하나의 목적은 빌딩, 선박, 터널, 동굴, 탄광, 우주선 등과 같은 공간으로 전도되는 태양광을 효과적인 방식으로 수집하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따른 다른 하나의 목적은 빌딩 또는 다른 건물 위에 복수개 장착될 때 지붕 또는 외관으로서 기능하는 실시예들에 상기 장치를 제공하는 것이다. 상기 장치의 여러 표면은 날씨와 바람에 대하여 차폐되어 냉기와 온기에 대하여 격리될 것이다.
본 발명의 일측면에 따른 또 다른 하나의 목적은 상기 장치가 햇빛가리개 또는 셔터로서 작동하는 것과 같은 방식으로 창문들 또는 채광창들과 결합하여 장착될 수 있는 실시예들에 상기 장치를 제공하는 것이다. 상기 장치는 창문 또는 채광창을 통하여 빛을 차단하든, 부분적으로 차단하든, 허용하든지 간에 상이한 위치에 있을 수 있다.
본 발명의 일측면에 따른 또 다른 하나의 목적은 하루 동안 소정의 평평한 영역을 비추는 태양광선을 효과적인 방식으로 수집하는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따른 또 다른 하나의 목적은 적어도 하나의 투명한 표면을 갖는 블록으로서 형상화된 외면을 갖는 장치를 제공하는 것이다. 상기 블록은 사각평판 또는 유사한 블록들을 허용하는 어떠한 다른 기하학적인 형상으로서 형성되고, 서로에 접하여 복수개 배열되어 덮개면을 형성할 수 있다. 상기 블록들은 빌딩 또는 빌딩의 일부와 같은 기하학적인 본채를 덮게 상기 덮개면을 형성할 수 있다. 상기 덮개면은 지붕 또는/및 외관으로서 기능을 할 수 있다.
본 발명의 일측면에 따른 또 다른 하나의 목적은 햇빛 수집능력을 가지면서 빌딩들과 같은 기하학적인 본채들의 표면을 덮기 위한 시스템을 제공하는 것이다. 특수 게이지 블록들과 함께 있는 장치들은 대부분의 기하학적인 본채들을 덮을 수 있다. 상기 특수 게이지 블록들은 상기 장치들과 유사한 외관을 갖지만 그것들은 상술된 덮개면들을 갖추기 위한 다른 적절한 형상들을 가지며, 그것들은 집광 능력을 갖지 않는다.
본 발명의 일측면에 따른 또 다른 하나의 목적은 센서들 및 제어회로들에 의해 제어된 복수개의 광학요소들이 각도상 동일한 이동을 동시에 간략한 방식으로 실행하는 장치를 제공하는 것이다. 이것은 해가 떠 있는 동안 태양광선을 광학적으로 수집하는데 귀착된다.
본 발명의 일측면에 따른 또 다른 하나의 목적은 전기 또는 열과 같은 에너지를 생성하기 위해 태양광선을 광 변환 요소들에 집중시키기 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따른 또 다른 하나의 목적은 전기 또는 열과 같은 에너지를 생성하기 위해, 광섬유들과 같은 광 운송 요소들을 사용하여 광을 광 변환 요소들에 집중시키는 장치를 제공하는 것이다.
특히, 이들 목적들은 본 발명의 일측면에 따라, 복수개의 기계적인 요소들에 대하여 각도상 동일한 이동을 수행하는 장치에 의해 달성된다. 2개의 평면들은 복수개의 빔들 또는 진자들을 가지면서 서로 연결되며, 각각의 빔 또는 진자는 조인트들을 가지면서 각각의 평면에 연결된다. 상기 조인트들은 2개의 방향에서 자유로운 각을 이룬 이동을 제공한다. 상기 진자들은 모두 조인트들 사이에서 동일한 거리를 갖는다. 상기 평면들이 있을 수 있는 방식으로 서로에 관하여 이동될 때, 진자들 모두는 각도상 동일한 운동을 하면서 이동할 것이다.
상기 조인트들은 일실시예에서 볼과 소켓 연결 조인트일 수 있다. 볼과 소켓 연결 조인트는 기계적으로 에워싸여진 볼을 가질 수 있거나 외부의 압력에 의해 제위치에 유지된 볼을 가질 수 있다. 상기 외부의 압력은 스프링 또는 자석으로부터 전해질 수 있다. 볼에 대한 압력의 크기 및 방향은 다른 예측된 압력과 함께 상기 소켓들의 중심에서 방향이 잡혀진 힘 벡터 합력을 제공하는데, 이것은 볼이 회전할 때 마찰에 의해 생성된 힘 벡터 합력보다 더 클 것이다. 이것은 볼이 소켓 내에 머무르면서 위치상 외부로 나오지 않게 할 것이다.
각각의 빔에는 적어도 하나의 축광 요소가 체결된다. 각각의 빔에는 광섬유 또는 광전지 요소와 같은 적어도 하나의 광 운송 요소 또는 광 변환 요소가 체결된다. 이들 요소들이 체결되어서 상기 빔이 적절히 방향이 잡혀질 때, 태양광선은 상기 광 운송 요소 또는 광 변환 요소에 초점이 맞춰질 것이다.
특히, 이들 목적들은 본 발명의 일측면에 따라, 적어도 하나의 초점렌즈 및 적어도 하나의 집광기를 포함하여 입사하는 햇빛을 수집하면서 초점을 맞추게 구비된 집광장치에 의해 달성된다. 제 1 및 제 2 이동가능한 시트는 서로에 대하여 수직 거리를 갖고서 제공되고, 상기 집광장치는 하나의 단부에서 제 1 초점렌즈를 유지하게 구비된 적어도 하나의 진자를 더 포함하되, 상기 진자는 제 1 조인트에 의해 상기 제 1 시트에 결합되고 제 2 조인트에 의해 상기 제 2 시트에 결합되게 더 구비되며, 상기 제 1 및 제 2 조인트는 적어도 2개의 직교 방향들에서 이동을 제공한다.
이와 같은 배열에 의해, 상기 진자들과 상기 초점렌즈의 방향들은 서로에 관하여 제 1 및 제 2 시트들을 변위시킴으로써 결정될 수도 있다. 상기 시트들은 예컨대 합성수지 또는 금속 재료로 이루어질 수도 있지만 어떤 단단한 재료가 사용될 수도 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 조인트들은 볼 조인트들이다.
볼과 소켓 연결조인트들인 볼 조인트들은 각도상 2개의 직교의 방향들에서 이동을 제공한다. 볼 조인트들에 의해 상기 진자를 연결함으로써, 2개의 방향에서 작용할 뿐만 아니라 더 큰 각을 이룬 작용이 이루어질 수도 있다. 그것에 의해 상기 진자들은 직선에서 뿐만 아니라 오히려 평면에 있는 2개의 직교 방향에서 방향이 잡혀질 수도 있다.
본 발명의 일변형예에 따르면, 상기 볼 조인트들에 있는 각각의 볼은 상기 진자의 중심선으로부터 오프셋을 갖고서 상기 진자에 구비된다.
상기 볼들을 상기 진자들에 구비하여 상기 볼들을 상기 진자의 측면에 장착함으로써, 더 큰 각을 이룬 작용이 이루어진다. 한층 더 큰 각을 이룬 작용이 요구된다면, 상기 볼들은 상기 진자들에 차례대로 장착된 기둥들에 구비되어 상기 진자의 중심선으로부터 한층 더 큰 오프셋을 갖게 될 수도 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 스프링은 상기 진자를 제 1 및 제 2 시트 쪽으로 가압시켜서 상기 볼 조인트들에 있어서의 제위치에 상기 진자를 보유하게 구비된다.
상기 진자를 상기 2개의 시트들 쪽으로 가압시켜서, 상기 진자들에 구비된 상기 볼들을 각각의 시트에 구비된 소켓 쪽으로 가압시킴으로써, 더 개구된 소켓이 한층 더 큰 각을 이룬 작용을 제공하게 사용될 수도 있다. 이러한 배열에 의해, 상기 볼 조인트에 있는 상기 소켓과 상기 볼 사이에 스냅식 체결을 제공할 필요성이 없게 되는데, 이것은 상기 진자의 각을 이룬 운동을 감소시킬 수도 있다.
상기 볼이 상기 시트들에 완전히 동등하게 구비됨에 따라서 상기 소켓들이 상기 진자에 구비될 수도 있다는 것은 자명하다. 그러나, 이와 같은 배열는 상기 시트에 구비된 상기 소켓을 갖는 배열만큼 큰 각을 이룬 작용을 제공하지 못할 수도 있다. 이것은 상기 진자가 경사질 때 대칭력의 인가가 상기 볼로부터 상기 소켓에 이루어지지 않는 결과이다. 그러므로 상기 볼들은 큰 각을 이루기 위해 상기 소켓의 외부로 더 쉽게 미끄러질 수도 있다.
상기 시트에 구비된 상기 소켓들이 실재 분리될 필요는 없지만, 시트 자체에 있는 오목부와 같은 소켓으로 이루어질 수도 있다는 것은 자명하다.
본 발명의 일측면에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 시트는 적어도 하나의 제 1 가장자리부 및 적어도 하나의 제 2 가장자리부를 각각 포함하는데, 상기 제 1 및 제 2 가장자리부들은 서로 대면하고 있다. 상기 제 1 조인트는 상기 제 1 시트에 대한 상기 제 1 가장자리부에 구비되고, 상기 제 2 조인트는 상기 제 2 시트에 대한 상기 제 1 가장자리부에 구비된다. 집광수단은 하나의 단부에서 제 2 초점렌즈를 유지하게 구비된 제 2 진자와 적어도 제 3 및 제 4 조인트들을 더 포함한다. 상기 제 3 조인트는 상기 제 1 시트에 대한 제 2 가장자리부에 구비되고, 상기 제 4 조인트는 상기 제 2 시트에 대한 상기 제 2 가장자리부에 구비된다. 상기 제 1 진자는 상기 제 1 및 제 2 조인트들에 장착되게 구비되고 상기 제 2 진자는 상기 제 3 및 제 4 조인트들에 장착되게 구비되며, 스프링이 상기 제 1 및 제 2 진자 사이에 결합되어서 상기 제 1 및 제 2 진자들을 서로의 쪽으로 가압시키게 구비되어 상기 제 1 및 제 2 진자들을 상기 조인트들에 있어서의 제위치에 유지시키게 한다.
상기와 같은 배열는 2개의 진자들을 포함하는데, 이것은 조인트들을 사용하는 각각의 시트들에 구비된 가장자리부들을 대면하도록 연결하게 설계되고, 이 진자들은 서로의 쪽으로 가압된다. 이와 같은 배열에서, 상기 스프링은 한 쌍의 진자들에 연결되어서, 상기 시트들이 상기 진자들을 위치시키기 위해 서로에 관하여 변위될 때 상기 진자와 함께 이동한다. 그러므로 상기 스프링은 상기 시트들이 이동될 때 어떠한 동작도 수행하지 않는다. 이것은 상기 진자들을 위치시키기 위하여 상기 시트들을 이동시키는데 더 적은 동작이 요구된다는 장점이 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 상기 집광기는 상기 초점렌즈의 초점에서 상기 진자에 구비된다.
상기 집광기를 상기 진자에 구비하고 상기 집광기 위에 광을 집중시키게 상기 초점렌즈를 배열시킴으로써, 상기 집광기는 상기 진자가 이동할 때 상기 초점에 항상 위치결정되어 최대 양의 햇빛을 수집한다.
본 발명의 일측면에 따르면, 상기 집광기는 광섬유, 광전지, 광을 열로 변환하는 컨버터 등을 포함하는 한 그룹의 집광기들로부터 선택된다.
본 발명의 일측면에 따르면, 디스플레이서는 상기 제 2 시트에 관하여 상기 제 1 시트의 수평위치를 조절하여 상기 적어도 하나의 진자를 특정한 방향으로 초점을 맞추기 위해 경사시키게 구비된다.
명백하게, 상기 디스플레이서는 상기 제 2 시트의 위치를 동등하게 조절할 수도 있다. 상기 디스플레이서는 적절하게는 모터이고, 될 수 있는 한 전기 모터이지만, 예컨대 열 또는 입사하는 햇빛을 따라 여러 가지 위치를 취할 수 있는 소위, 기억합금들을 포함하는 장치일 수도 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 집광장치는 입사하는 햇빛을 수집하면서 초점을 맞추게 구비되며, 복수개의 절결부들을 갖는 제 1 시트, 상기 제 1 시트로부터 수직으로 일정거리 만큼 떨어지게 구비되어 상기 제 1 시트에 있는 상기 절결부들에 관하여 수직으로 대응하게 배열된 복수개의 절결부들을 갖는 제 2 시트, 상기 시트들에 대한 법선에 평행하게 구비되고 상기 제 1 제 2 시트에 있는 대응하는 절결부들에 배열된 복수개의 진자들, 복수개의 렌즈들 및 집광기들, 상기 제 1 및 제 2 시트들에 대한 상기 절결부들에 있는 가장자리부 쪽으로 상기 진자들을 가압시키게 구비된 복수개의 스프링들을 포함하되, 상기 각각의 진자는 입사하는 광을 특정한 집광기 위에 집중시키게 구비된 적어도 하나의 렌즈를 포함한다.
상기와 같은 배열에 따르면, 몇몇의 렌즈들은 대응하는 진자들에 구비되어 함께 배열된다. 이것은 적절한 빌딩 블록을 제공하는데, 이것은 예컨대 집 밖의 햇빛에 접근할 수 없는 영역들을 비추게 빌딩으로 될 수 있는 한 운송하기 위한 햇빛을 수집하는데 사용될 수도 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 복수개의 스프링들은 쌍으로 이루어진 상기 진자들 사이에 결합되어 상기 절결부들의 양 가장자리부들에 대하여 상기 쌍으로 이루어진 진자들을 가압시키게 구비된다.
이와 같은 측면에 따르면, 상기 스프링은 상기 시트들이 이동될 때 어떠한 동작도 수행하지 않는다. 이것은 상기 진자들을 위치시키기 위하여 상기 시트들을 이동시키는데 더 적은 동작이 요구된다는 장점이 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 복수개의 볼 조인트들은 상기 복수개의 진자들을 상기 제 1 및 제 2 시트에 결합시키게 구비되고, 상기 복수개의 스프링들은 상기 복수개의 진자들을 상기 볼 조인트들 쪽으로 가압시켜서 상기 진자들을 상기 볼 조인트들에 있어서의 제위치에 유지시키게 구비된다.
볼 조인트들을 구비하고 상기 진자들에 구비된 상기 볼들을 각각의 시트들에 구비된 소켓 쪽으로 가압시킴으로써, 더 개구된 소켓이 한층 더 큰 각을 이룬 작용을 제공하게 사용될 수도 있다. 이러한 배열에 의해, 상기 볼 조인트에 있는 상기 소켓과 상기 볼 사이에 스냅식 체결을 제공할 필요성이 없게 되는데, 이것은 상기 진자의 각을 이룬 운동을 감소시킬 수도 있다. 상기 볼이 상기 시트들에 완전히 동등하게 구비됨에 따라서 상기 소켓들이 상기 진자에 구비될 수도 있다는 것은 자명하다.
본 발명의 일측면에 따르면, 태양 추적기는 상기 제 1 시트, 상기 제 2 시트, 또는 상기 제 1 및 제 2 시트 양자의 위치를 조절하도록 상기 디스플레이서를 제어하여 상기 진자들에 구비된 초점렌즈들을 하늘에 있는 태양의 위치 쪽으로 초점을 맞추게 구비된다.
태양 추적기는 하늘에 있는 태양의 위치를 검출, 계산, 또는 검출 및 계산하게 구비된 장치이다. 상기 태양 추적기는 태양에 대한 방향을 검출할 수 있는 감광성 장치를 포함할 수도 있거나, 해가 떠 있는 시간 및 위치를 기초로 하여 상기 태양의 위치를 계산할 수 있는 캘린더를 포함할 수도 있다. 이러한 취지로, 상기 태양 추적기는 해가 떠있는 시간뿐만 아니라 위치도 확인하기 위한 GPS(Global Positioning System; 위성위치 확인 시스템)장치를 포함할 수도 있다. 이러한 정보를 기초로 하여, 태양의 위치를 계산하는 방법이 공지되어 있다. 태양의 위치를 검출하기 위한 장치들은 마켓에서 손쉽게 입수할 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 서로로부터 수직방향으로 변위되는 제 1 시트 및 제 2 시트, 입사하는 햇빛을 집광기 상으로 초점을 맞추게 배열된 적어도 하나의 제 1 초점렌즈를 하나의 단부에서 구비하여 상기 제 1 및 제 2 시트에 결합되어 있는 적어도 하나의 제 1 진자를 포함하여 입사하는 햇빛을 집광하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은 하늘에 있는 태양의 위치를 검출, 계산, 또는 검출 및 계산하는 단계와, 상기 초점렌즈를 하늘에 있는 태양에 대하여 검출, 계산, 또는 검출 및 계산된 위치 쪽으로 경사시키도록 상기 제 1 및 제 2 시트들의 상대적인 위치를 변위시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징 및 장점들은 본 발명의 실시예들에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 설명을 위해서만 제공될 뿐 본 발명을 한정하지 않은 이하에 주어진 본 발명의 실시예들에 대한 상세한 설명 및 첨부된 도 1 내지 도 10으로부터 더욱 충분히 이해되어 질 것이다.
도 1은 각도상 2개의 방향에서 자유롭게 이동하는 16개의 빔들 및 32개의 조인트들이 사용되는 본 발명의 일실시예를 예시하는 도면.
도 2는 본 발명의 주요부를 횡단면으로 개략적으로 예시하는 도면.
도 3은 빔들 및 축광요소들이 각도상 동일한 이동을 수행하는 본 발명의 주요부를 횡단면으로 개략적으로 예시하는 도면.
도 4는 복수개의 집광장치들이 집광 능력이 없는 장치들과 유사한 성질을 나타내는 특수 게이지 블록들과 함께 장착되어, 빌딩과 같은 기하학적인 본채의 덮개면(지붕 또는/및 외관으로서 기능을 할 수 있음)을 제공하는 본 발명의 일실시예를 예시하는 도면.
도 5는 복수개의 집광장치들이 집광 능력이 없는 장치들과 유사한 성질을 나타내는 특수 게이지 블록들과 함께 장착되어, 빌딩과 같은 기하학적인 본채의 덮개면(지붕 또는/및 외관으로서 기능을 할 수 있음)을 제공하는 본 발명의 일실시예를 예시하는 도면.
도 6은 2개의 진자들을 개시하는 본 발명에 따른 일실시예의 개략적인 측면 도.
도 7은 소정의 시트를 개시하는 본 발명의 일측면에 대한 개략적인 평면도.
도 8a 및 도 8b는 진자에 대한 본 발명에 따른 일측면의 개략적인 정면도 및 개략적인 측면도.
도 9는 본 발명의 일측면에 대한 개략적인 측면도.
도 10은 본 발명의 또 다른 측면에 대한 개략적인 측면도.
제한이 아닌 설명을 위한 이하의 설명에서, 예를 들어 특정 기술들 및 응용물들과 같은 특정 상세들은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 설명된다. 하지만, 본 발명이 이러한 특정 상세들로부터 이탈한 다른 실시예들에서 실시될 수도 있다는 것은 당업자에게 자명한 것이다. 어떤 경우들에 있어서, 공지의 방법들 및 장치들에 대한 상세한 설명들은 불필요한 상세들 때문에 본 발명의 설명을 애매하게 하지 않도록 생략된다.
도 1은 16개의 빔들인 진자(1)들이 그것들에 부착된 축광요소(2)들을 갖는 본 발명의 일실시예이다. 또한 본 실시예는 각도상 2개의 방향에서 자유롭게 이동하는 32개의 조인트(3)들과, 제 1 및 제 2 평면인 시트(4a 및 4b)를 각각 포함한다.
도 2는 본 발명의 주요부를 예시하는 일실시예의 개략적인 횡단면도이다. 축광요소(2)들의 초점에는 광섬유(5)들이 체결된다. 빔(1)들은 스프링(6)에 의해 제위치에 방향이 잡혀져서, 각도상 동일한 위치에 그것들을 유지하고 각각의 빔들과 2개의 조인트(3)들 사이에 이루어진 축선 주위의 회전로부터 그것들을 유지할 것이다.
도 3은 빔(1)들과 축광요소(2)들 및 광섬유(5)들이 각도상 동일한 이동을 수행하는 본 발명의 주요부를 예시하는 개략적인 횡단면도이다. 평면인 시트(4)들은 서로에 관하여 이동된다. 시트(4)들의 이동은 빔(1)들과 축광요소(2)들 및 광섬유(5)들의 각도상 동일한 이동을 야기시킨다.
도 4는 본 발명의 일측면에 따른 일실시예인데, 복수개의 집광장치(8)들은 집광 능력이 없는 장치들과 유사한 성질을 나타내는 특수 게이지 블록(9)들과 함께 장착되어, 예컨대 빌딩 또는 빌딩의 일부와 같은 기하학적인 본채의 덮개면(7 및 10)을 제공한다. 덮개면(7 및 10)은 지붕 또는/및 외관으로서 기능을 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일측면에 따른 일실시예인데, 복수개의 집광장치(8)들은 집광 능력이 없는 장치들과 유사한 성질을 나타내는 특수 게이지 블록(9)들과 함께 장착되어, 예컨대 빌딩 또는 빌딩의 일부와 같은 기하학적인 본채의 덮개면(7 및 10)을 제공한다. 덮개면(7 및 10)은 지붕 또는/및 외관으로서 기능을 할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 일실시예의 개략적인 측면도이다. 제 1 시트(601)는 제 2 시트(602)로부터 일정거리 떨어져 구비된다. 시트(601 및 602)들은 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 조인트(605, 606, 607 및 608)들을 각각 사용하여 상기 제 1 및 제 2 시트(601 및 602)에 연결된 제 1 진자(603) 및 제 2 진자(604)에 의해 서로에 관하여 제자리에 유지된다. 상기 진자들은 각각의 시트들에 있는 대응하는 절결부(cut-out)들에 위치결정되고, 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 조인트(605, 606, 607 및 608)들은 각각의 절결부들에 있는 가장자리부에 위치결정된다. 상기 제 1 및 제 2 진자들 사이에 연결된 스프링(609)은, 화살표(610 및 611)로 표시되어 있는 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 조인트(605 및 606)들에 대하여 방향이 잡혀져 있는 제 1 진자(603)를 가압시키면서, 상기 제 3 및 제 4 조인트(607 및 608)들에 대하여 방향이 잡혀져 있는 제 2 진자(604)를 가압시킨다.
상기 제 1 진자는 입사광을 집광장치(613) 위에 집중시키기 위해 구비된 제 1 축광렌즈(612)를 제 1 단부에 보유한다. 상기 집광장치(613)는 예컨대 축광섬유일 수도 있고, 또는 축광섬유에 연결될 수도 있으며, 또는 입사광을 열 또는 전기로 변환하기 위한 광 변환장치일 수도 있다. 이와 유사하게, 상기 제 2 진자(604)는 입사광을 집광장치(615) 위에 집중시키기 위한 제 2 축광렌즈(614)를 제 1 단부에 보유한다.
도 6에서, 제 1 시트(601) 및 제 2 시트(602)는 서로에 관하여 변위되어서, 상기 제 1 시트(601)에 있는 절결부들이, 도 6에 명확히 예시된 바와 같이, 상기 제 2 시트(602)에 있는 대응하는 절결부들에 오프셋을 갖고서 위치 결정된다. 상기 조인트들과 상기 진자들 간의 상호작용은 상기 축광렌즈들을 특정 방향, 바람직하게는 하늘에 있는 태양의 위치 쪽으로 방향이 잡혀지게 상기 진자들을 경사시킬 것이다. 상기 제 2 시트(602)에 관하여 상기 제 1 시트(601)의 상대적인 위치가 2개의 실질상 직각 방향들로 조절됨으로써, 상기 진자들을 방향 잡히게 하여, 상기 렌즈들을 소정된 위치 쪽으로 방향 잡히게 하는 것이 가능하다. 스프링(609)은 통상적인 스프링일 수도 있다. 대안으로서, 금속 또는 플라스틱과 같은 적절한 재료로 이루어진 막대(rod)가 상기 진자들을 제위치에 고정시키기 위해 구비될 수도 있다. 본 발명의 하나의 변형예에서, 상기 막대는 밴드, 즉 무릅관절부로 구비될 수도 있는데, 이것은 스프링 작용을 제공할 것이다. 이 스프링 작용은 적절한 힘을 갖는 소켓들에 있는 볼들을 위치 결정하여 불필요한 마모가 발생하지 않게 함과 동시에 상기 볼들을 제위치에 견고하게 유지시킬 것이다. 상기 스프링 힘은 고도로 전진되게 선택되어서 상기 볼들이 예컨대 운송중 또는 조종시 뜻밖의 충격이 가해지는 경우에 상기 소켓들의 외부로 미끄러지지 않게 할 수도 있다.
일반적인 조건에서, 상기 스프링은 상기 볼들을 각각의 소켓 내로 가압하는 정압력을 제공하여서 각각의 진자를 제위치에 유지시키게 하는 상태일 수 있다.
본 발명의 특정 실시예에 대한 하나의 변형예에 따르면, 상기 볼들을 상기 각각의 소켓 내에 유지시키는 힘은 스프링에 의해 제공되지 않고 오히려 자석들에 의해 제공된 자기력에 의해 제공될 수도 있다. 상기와 같은 정압력을 인가하는 어떠한 다른 수단이 동일하게 잘 사용될 수 있다.
자석들을 사용하여 가지는 하나의 특별한 장점은 상기 볼들이 상기 자기력에 의해 각각의 소켓으로 끌어 당겨지게 되므로 제조하기가 매우 쉬어진다는 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 시트의 개략적인 평면도이다. 이 실시예에서, 28개의 절결부들이 각각의 시트에 제공되는데, 이 시트들 중의 하나의 시트는 참조부호 701로 표시되어 있다. 각각의 절결부에 있어서, 볼과 소켓 연결 조인트에 있는 2개의 소켓(702 및 703)들은 등지고 있는 가장자리부(704 및 705)들에 구비된다. 상기 소켓들은 상기 절결부(701) 내에 삽입될 2개의 진자들에 있는 대응 하는 볼들을 받아들이게 구비되어 상기에 개시된 바와 같은 볼과 소켓 연결 조인트를 구성한다. 명백하게, 상기 소켓들은 상기 대응하는 가장자리부들에 있는 볼들 및 상기 진자들에 쉽게 구비될 수 있다. 또한, 본 실시예에서 2개의 진자들이 공통의 절결부들 내에 배열되어 있다고 하더라도, 이것은 필요로 된 양 가장자리부들에 제공되게 설계되어, 각각의 진자가 전용의 절결부 "자체" 내에 배열될 수도 있다는 것은 자명하다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일측면에 따른 진자에 대한 각각의 개략적인 정면도 및 개략적인 측면도이다. 도 8b에서, 볼(801 및 802)들은 상기 진자에 대하여 구비되어, 상기 진자를 도 6에 개시된 제 1 및 제 2 시트에 연결하는 볼과 소켓 연결 조인트의 일부분을 이루게 한다. 제 1 단부(803)에서, 커넥터는 초점렌즈를 상기 진자에 연결하게 대비되고, 상기 렌즈의 초점에 집광장치(804)가 제공된다. 스프링을 상기 진자에 연결하는 스프링 커넥터는 참조부호 805로 표시되어 있다.
본 발명의 하나의 변형예에 따르면, 상기 스프링 커넥터는 다소 단단한 막대를 사용하여 연결될 수도 있다. 상기 스프링 커넥터(805)는 스프링 작용에 대비되어 상기 볼들을 상기 소켓들 쪽으로 인가하는 정압력을 제공할 수도 있다. 상기 스프링 커넥터(805)는 상기 진자와 함께 상호작용하기 전의 거리보다도 오히려 짧은 스프링 작용을 가질 수도 있어서, 상기 볼들을 상기 소켓들 내에 유지하게 스프링 작용을 제공하는 동안, 상기 볼들이 예컨대 운송중 또는 조종시 뜻밖의 충격이 가해지는 경우에 상기 소켓들의 외부로 이탈되지 않게 한다.
도 9는 본 발명에 따른 일측면의 개략적인 측면도이다. 이 실시예에서, 상기 진자들은 쌍으로 가압되지 않는다. 그 대신, 스프링(901)은 이 실시예에서 제 1 시트(903)에 있는 진자(902)와 연결부(905) 사이에 연결된다. 제 2 시트(904)가 상기 제 1 시트(903)에 관하여 변위될 때, 상기 진자들은 쌍으로 배열될 필요없이 상술된 실시예들에서와 동일한 경사 기능을 수행한다. 그러나, 상술된 실시예들의 간결함이 결여된 이 실시예에서는, 상기 제 2 시트(904)가 변위될 때 상기 스프링(901)이 동작을 실행하므로, 이것은 여러 개의 진자들이 이동되어야 하면 충분한 압력을 필요로 할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 일측면에 대한 개략적인 측면도이다. 이 실시예에서 스프링은 제공되지 않지만, 진자(1001)가 양 소켓(1002 및 1003)들에 의해 오히려 제위치에 유지된다. 이 실시예는 상기 진자의 각도상 이동이 상술된 실시예들에 비해 감소되는 결점을 갖는다.
본 발명이 여러 방식으로 변형될 수 있음은 자명하다. 이러한 변형들은 본 발명의 범주에서 벗어나는 것으로 간주되지 않아야 한다. 당업자에게 자명한 모든 변형들은 첨부된 청구범위의 범주 내에 포함되게 의도된다.
Claims (15)
- 적어도 하나의 제 1 초점렌즈 및 적어도 하나의 집광기를 포함하여, 입사하는 햇빛을 수집하면서 초점을 맞추게 구비된 집광장치로서,제 1 위치에서 서로에 대하여 수직 거리를 갖고서 제공된 제 1 및 제 2 이동가능한 시트를 포함하고,하나의 단부에서 상기 제 1 초점렌즈를 유지하게 구비된 적어도 하나의 제 1 진자를 더 포함하되,상기 진자는 제 1 조인트에 의해 상기 제 1 시트에 결합되고 제 2 조인트에 의해 상기 제 2 시트에 결합되게 더 구비되며, 상기 제 1 및 제 2 조인트는 적어도 2개의 직교 방향에서 이동을 제공하는 것을 특징으로 하는 집광장치.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 조인트들은 볼 조인트들인 것을 특징으로 하는 집광장치.
- 제 2항에 있어서,상기 진자를 상기 제 1 및 제 2 시트 쪽으로 가압시켜서 상기 볼 조인트들에 있어서의 제위치에 상기 진자를 유지하게 스프링이 구비된 것을 특징으로 하는 집광장치.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 볼 조인트들에 있는 각각의 볼은 상기 진자의 중심선으로부터 오프셋을 갖고서 상기 진자에 구비된 것을 특징으로 하는 집광장치.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 1 시트는 적어도 하나의 제 1 가장자리부 및 적어도 하나의 제 2 가장자리부를 포함하되, 상기 제 1 가장자리부 및 제 2 가장자리부는 서로 대면하고 있고,상기 제 2 시트는 적어도 하나의 제 1 가장자리부 및 적어도 하나의 제 2 가장자리부를 포함하되, 상기 제 1 및 제 2 가장자리부는 서로 대면하면서 상기 제 1 및 제 2 시트가 상기 제 1 위치에 있을 때 상기 제 1 시트의 상기 제 1 및 제 2 가장자리부에 대한 수직관계에서 위치결정되어 있으며,상기 제 1 조인트는 상기 제 1 시트의 상기 제 1 가장자리부에 구비되고,상기 제 2 조인트는 상기 제 2 시트의 상기 제 1 가장자리부에 구비되며,상기 집광수단은 하나의 단부에서 제 2 초점렌즈를 유지하게 구비된 제 2 진자와 적어도 제 3 및 제 4 조인트들을 더 포함하며,상기 제 3 조인트는 상기 제 1 시트의 상기 제 2 가장자리부에 구비되고,상기 제 4 조인트는 상기 제 2 시트의 상기 제 2 가장자리부에 구비되며,상기 제 1 진자는 상기 제 1 및 제 2 조인트들에 장착되게 구비되고 상기 제 2 진자는 상기 제 3 및 제 4 조인트들에 장착되게 구비되며,상기 제 1 및 제 2 진자들을 서로에 향하게 가압하여 상기 제 1 및 제 2 진자들을 상기 조인트들에 있어서의 제위치에 유지시키게 스프링이 상기 제 1 및 제 2 진자 사이에 결합되어 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 집광장치.
- 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,상기 집광기는 상기 초점렌즈들의 초점에서 상기 진자 상에 구비된 것을 특징으로 하는 집광장치.
- 제 6항에 있어서,상기 집광기는 섬유, 광전지, 광을 열로 변환하는 컨버터 등을 포함하는 한 그룹의 집광기들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 집광장치.
- 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 2 시트에 연관하여 상기 제 1 시트의 수평위치를 조절하여 상기 적어도 제 1 진자를 특정 수직 방향을 향하게 경사시키도록 구비된 디스플레이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 집광장치.
- 입사하는 햇빛을 수집하면서 초점을 맞추게 구비된 집광장치로서,복수개의 절결부들을 갖는 제 1 시트,상기 제 1 시트로부터 수직 거리를 두고 구비되어 상기 제 1 시트에 있는 상 기 절결부들에 상응하게 그리고 상기 절연부에 대하여 수직 연관 관계로 배열된 복수개의 절결부들을 갖는 제 2 시트,상기 시트들의 각각에 대한 법선에 평행하게 구비되고 상기 제 1 및 제 2 시트에 있는 대응 절결부들에 배열된 복수개의 진자들,복수개의 렌즈들 및 집광기들,상기 제 1 및 제 2 시트들의 상기 절결부들에 있는 가장자리부들 쪽으로 상기 진자들을 가압하게 구비된 복수개의 스프링들을 포함하되,상기 각각의 진자는 입사하는 광을 특정 집광기 상으로 집중시키게 구비된 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 집광장치.
- 제 9항에 있어서,상기 복수개의 스프링들은 쌍으로 이루어진 상기 진자들 사이에 결합되어, 상기 절결부들의 양 가장자리부들에 대항하여 상기 쌍으로 이루어진 진자들을 가압시키게 구비된 것을 특징으로 하는 집광장치.
- 제 10항에 있어서,상기 복수개의 진자들을 상기 제 1 및 제 2 시트에 결합시키는 복수개의 볼 조인트들을 포함하되,상기 복수개의 스프링들은 상기 복수개의 진자들을 상기 볼 조인트들 쪽으로 가압시켜서 상기 진자들을 상기 볼 조인트들에 있어서의 제위치에 유지시키게 구비 된 것을 특징으로 하는 집광장치.
- 제 11항에 있어서,상기 복수개의 볼 조인트들에 있는 각각의 볼은 상기 진자의 중심선으로부터 오프셋을 갖고서 각각의 진자 상에 구비된 것을 특징으로 하는 집광장치.
- 제 9항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 2 또는 제 1 시트에 연관하여 상기 제 1 또는 상기 제 2 시트의 수평위치를 조절하여 상기 진자들을 특정 방향으로 경사시키게 구비된 디스플레이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 집광장치.
- 제 9항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 1 시트, 상기 제 2 시트, 또는 상기 제 1 및 제 2 시트의 위치를 조절하여 상기 진자들에 구비된 상기 초점렌즈를 하늘에 있는 태양의 위치 쪽을 향하게 상기 디스플레이서를 제어하도록 구비된 태양 추적기를 포함하는 것을 특징으로 하는 집광장치.
- 서로로부터 수직방향으로 변위되는 제 1 시트 및 제 2 시트, 입사하는 햇빛을 집광기 상으로 초점을 맞추게 배열된 적어도 하나의 제 1 초점렌즈를 하나의 단부에서 구비하여 상기 제 1 및 제 2 시트에 결합되어 있는 적어도 하나의 제 1 진 자를 포함하여 입사하는 햇빛을 집광하는 방법으로서,하늘에 있는 태양의 위치를 검출, 계산, 또는 검출 및 계산하는 단계와,상기 초점렌즈를 하늘에 있는 태양에 대하여 검출, 계산, 또는 검출 및 계산된 위치 쪽으로 경사시키도록 상기 제 1 및 제 2 시트들의 상대적인 위치를 변위시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 집광방법.
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