KR20100095920A

KR20100095920A - 태양광의 집광 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템

Info

Publication number: KR20100095920A
Application number: KR1020090014970A
Authority: KR
Inventors: 김태섭
Original assignee: 김태섭
Priority date: 2009-02-23
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2010-09-01
Also published as: KR101072536B1

Abstract

본 발명은 태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 집열판넬을 포함하고 있는 집열대부(100)와, 상기 집열대부의 하부에 형성하며 태양광을 통해 유입되는 열에너지를 저장 또는 배출할 수 있도록 형성된 천창 케이스부(200)를 포함함으로서, 건축물의 지붕 혹은 옥상 위에 남향으로 한 개 이상 설치되는데 집열대부(100)를 회전이동시켜 집열성능을 강화하고 천창케이스부 내부에 열 에너지를 저장 혹을 배출하게 하여 실내의 온도를 직간접적으로 조절하며 천창케이스의 일부를 투명창으로 형성함으로서 실내에서 하늘이 보이는 개방감을 느낄 수 있고 간접 채광인 산란광을 일정하게 실내로 유입시켜 조명 에너지를 절감하면서도 쾌적한 실내조도를 유지할 수 있으며 일정한 모듈로 생산되므로 주거 및 상업 건축물, 공공 건물 등 광범위의 건축물에 적용할 수 있고, 사전 제작된 일체형 제품을 현장에서 간단히 설치함으로써 공사의 시간과 비용을 절감할 수 있는 태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템을 제공하는 것이다.

집열대부, 천장케이스부, 집열판넬.

Description

태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템{The Skylight System for Collection and Controll of Solar Energy}

현재 인류는 화석 연료의 고갈에 직면하여 있고, 필연적으로 뒤따르게 될 고유가 시대에 대비하여 에너지의 효율적인 이용과 대체 에너지의 적극적인 활용이 당면 과제로 대두되고 있다. 따라서, 석유를 대치할 대안으로 가장 활용 가능성이 높으며 에너지자원의 소비없이 단위 면적당 적절한 태양에너지만 공급되면 거의 무한하게 사용될 수 있고 공해가 전혀 발생하지 않는 무한 청정 에너지인 태양열 에너지에 관해 많은 연구가 이루어져 왔다.

건축물에 있어서 기존의 태양열 이용은 온수와 난방, 혹은 발전에 필요한 일차적인 태양광의 수집에 초점이 맞추어져 있었고, 사계절 기후 변화가 뚜렷한 우리나라의 특성상 절기에 따른 태양광의 실내 유입을 적절히 조절하고 열에너지를 제어하여 건축물에서 소요되는 냉난방 에너지를 최소화할 필요성이 있으나, 일조량이 적은 동절기에는 태양열 집열만으로 건축물의 에너지 효율 향상을 기대하기에는 부족함이 있었으며, 건축물 내부로 태양광을 직접 유입할 수 있는 천창의 경우 무분별한 직사광성 유입이나 과도한 실내온도 상승을 방지하기 위해 북향으로 배치해야 하고, 태양열 에너지의 이용은 전기가 사용되는 모든 곳에 사용될 수 있지만 태양의 특성상 태양이 지거나 기상사태가 악화 되면 지속적인 공급이 불가능하므로 일정한 전력 공급이 항시 요구되는 주요 산업시설에는 사용이 제한될 수밖에 없는 문제점을 지니고 있었다.

또한, 태양열 에너지 발전 시설을 짓기 위해서는 초기 비용이 많이 들며, 태양열 에너지 발전시설을 지어 전기를 생산하여 얻는 경제적 이익보다 발전시설을 건립하고 유지 보수하는 비용이 더 많이 들뿐만 아니라 태양열 에너지 발전소를 짓기 위해서는 경제성을 보장할 수 있는 시간만큼의 적절한 태양에너지가 공급되어야 하므로 장소의 제약이 따르는 문제점을 지니고 있어,

본 발명에서는 태양열 수집 및 실내유입조절, 열에너지 저장이라는 당면 과제를 동시에 해결하여 건축물에 있어서 태양 에너지 활용을 극대화하는데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,

본 발명이 목적은 건축물의 지붕 혹은 옥상 위에 남향으로 한 개 이상 설치되어 태양열 집대부가 태양의 고도에 따라 힌지를 중심으로 회전이동하여 집열판넬의 집열 성능을 최대화함과 동시에 천창 케이스부를 통해 실내로 유입되는 태양광을 조절할 수 있도록 차양과 같은 역할을 하는 것을 특징으로 하는 태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템을 제공한다.

본 발명의 다른 목적은 집열대부 외측에 피니언 기어와 래크 기어를 포함하여 집열대부를 회전이동할 수 있도록 함으로서 천장케이스부에 집열되는 태양광을 조절 및 제어하는 것을 특징으로 하는 태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은 천창케이스부를 유리와 같은 투명창으로 형성함으로서 유입되는 태양광으로 인해 온실효과를 유발하여 실내 난방 효과를 향상시키고 열에너지를 저장하여 건축물의 단열 성능을 증진시키는 것을 특징으로 하는 태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은 천창케이스의 내측 하부에 반사판을 형성하여 유입되는 태양광을 반사시켜 외부로 다시 배출되도록 함으로서 실내 온도를 상승시키지 않고, 간접채광인 산란광만 실내에 유입되므로 쾌적한 실내 조도를 유지하게 되는 것을 특징으로 하는 태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 천창케이스의 측면에 상·하부 개구부를 형성하여 필요에 따라 선택적으로 개방함으로서 실내 상층부의 온기가 외부로 배출되면서 실내 하층부의 냉기가 다시 상승하므로 실내에 대류를 발생시키며 공기가 반복적으로 순환을 하므로 청량감을 느끼게 해주는 것을 특징으로 하는 태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은 천창케이스의 일부를 투명창으로 형성하므로서 천창을 통해 실내에서도 하늘이 보여 개방감을 느낄 수 있고 집열대부를 회전이동함으로서 계절 및 시간 등에 따라 태양광의 직접 유입을 배제하며 간접 채광인 산란광을 일정하게 실내로 유입시킬 수 있어 조명 에너지를 절감하면서도 쾌적한 실내 조도를 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은 주거 및 상업 건축물, 공공 건물, 등 광범위한 건축물에 적용할 수 있으며, 기존 건축물, 신축 건축물, 평지붕과 경사 지붕에 설치 가능하고 일정한 모듈로 생산되므로 건축물 설계시 반영이 용이하고, 사전 제작된 일체형 제품을 현장에서 간단히 설치함으로서 공사 시간과 비용을 절감할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템을 제공한다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 집열판넬을 포함하며 힌지를 중심으로 회전할 수 있도록 형성된 집열대부와, 상기 집열대부의 하부에 형성하며 태양광을 통해 유입되는 열에너지를 저장하고 반사판에 의해 반사광 및 산란광을 형성하며 하부에 형성된 하측유리창부에 의해 실내로 투과할 수 있도록 형성된 천창 케이스부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 집열대부는 소정의 넓이를 가지며 테 두리를 형성하는 프레임부와, 상기 프레임부의 내부에 형성하며 태양열을 집열시키는 집열부와, 상기 프레임부의 일측 끝단부에 형성되며 상기 천창 케이스부와 연결 고정되는 힌지와, 상기 프레임부의 내측 중앙부에 형성하며 피니언·레크기어를 구동시키는 집열대용 전동기부와, 상기 집열대용 전동기부의 양측에 연결되며 피니언기어의 축이 될 수 있도록 형성되는 구동축과, 상기 구동축의 끝단부에 형성되는 피니언기어와, 상기 피니언기어와 맞물리도록 형성되는 래크기어와, 상기 래크기어의 하부 끝단부에 고정되는 지지판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 프레임부는 "ㅂ"자형이 될 수 있도록 교차된 프레임의 일측이 외측으로 돌출되여 공간부가 형성되는데 이는 태양광이 상기 공간부를 통해 천창 케이스부로 유입될 수 있도록 하여 열에너지를 저장시킴으로서 온실효과를 도모할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 집열대부는 태양광의 고도에 따라 힌지를 중심으로 회전할 수 있도록 함으로서 상기 집열부의 태양광 집열효과를 증대시킴과 동시에 밀폐된 천창케이스부에 유입되는 열에너지를 효율적으로 제어함으로서 실내난방효과 및 조명효과를 제어시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 천창케이스부는 단면이 직각 삼각형상으로 이루며 투명창으로 형성되는 천창케이스상부와, 상기 천창케이스상부의 하부에 형성되며 내측에 반사판을 포함하는 천창케이스하부를 포함하며,

상기 천창케이스상부와 천창케이스하부의 전면에는 각각의 개구부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 개구부는 상기 천창케이스부의 외측과 내측이 관통되도록 형성된 통공과, 상기 통공의 내측에 형성되며 여닫이문과 같이 개폐될 수 있도록 여닫이창을 포함함으로써, 상기 여닫이창의 선택적인 개폐로 인해 상기 천창케이스부의 내측에 저장된 열에너지를 순환시켜 실내온도를 조절하고 실내의 공기를 순환시켜 청량감을 느낄 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 천창케이스부의 바닥면에는 경사 반사판과 수평 반사판을 포함함으로서 상기 천창케이스부로부터 유입되는 빛을 반사광으로 전환시켜 온실효과를 도모함과 동시에 실내의 온도를 제어하고 산란광으로 인해 간접 조명효과를 얻을 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 천창케이스하부에는 하측유리창부를 형성함으로서 상기 집열대부의 공간부를 통해 유입되는 태양광은 실내에 직접 또는 간접적으로 유입되므로 건축물 내부의 난방을 수행하고, 조명효과를 얻을 수 있으며, 실내에서 외부의 풍경을 볼 수 있어 개방감을 느낄 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 구성에 의해 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.

본 발명에 따른 태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템에 있어서 건축물의 지붕 혹은 옥상 위에 남향으로 한 개 이상 설치되어 태양열 집대부가 태양의 고도에 따라 힌지를 중심으로 회전이동하여 집열판넬의 집열 성능을 최대화함과 동시에 천창 케이스부를 통해 실내로 유입되는 태양광을 조절할 수 있도록 차양과 같은 역할을 하는 효과를 도모할 수 있다.

본 발명에 따른 태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템에 있어서 집열대부 외측에 피니언 기어와 래크 기어를 포함하여 집열대부를 회전이동할 수 있도록 함으로서 천장케이스부에 집열되는 태양광을 조절 및 제어할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템에 있어서 천창케이스부를 유리와 같은 투명창으로 형성함으로서 유입되는 태양광으로 인해 온실효과를 유발하여 실내 난방 효과를 향상시키고 열에너지를 저장하여 건축물의 단열 성능을 증진시키는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하 는 천창시스템에 있어서 천창케이스의 내측 하부에 반사판을 형성하여 유입되는 태양광을 반사시켜 외부로 다시 배출되도록 함으로서 실내 온도를 상승시키지 않고, 간접채광인 산란광만 실내에 유입되므로 쾌적한 실내 조도를 유지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템에 있어서 상기 천창케이스의 측면에 상·하부 개구부를 형성하여 필요에 따라 선택적으로 개방함으로서 실내 상층부의 온기가 외부로 배출되면서 실내 하층부의 냉기가 다시 상승하므로 실내에 대류를 발생시키며 공기가 반복적으로 순환을 하므로 청량감을 느끼게 해주는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템에 있어서 천창케이스의 일부를 투명창으로 형성하므로서 천창을 통해 실내에서도 하늘이 보여 개방감을 느낄 수 있고 집열대부를 회전이동함으로서 계절 및 시간 등에 따라 태양광의 직접 유입을 배제하며 간접 채광인 산란광을 일정하게 실내로 유입시킬 수 있어 조명 에너지를 절감하면서도 쾌적한 실내 조도를 유지할 수 있는 효과를 지닌다.

본 발명에 따른 태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템에 있어서 주거 및 상업 건축물, 공공 건물, 등 광범위한 건축물에 적용할 수 있으며, 기존 건축물, 신축 건축물, 평지붕과 경사 지붕에 설치 가능하고 일정한 모듈로 생산되므로 건축물 설계시 반영이 용이하고, 사전 제작된 일체형 제품을 현장에서 간단히 설치함으로서 공사 시간과 비용을 절감할 수 있는 효과를 도모할 수 있다.

본 발명은 집열판넬을 포함하고 있는 집열대부(100)와, 상기 집열대부의 하부에 형성하며 태양광을 통해 유입되는 열에너지를 저장 또는 배출할 수 있도록 형성된 천창 케이스부(200)를 포함함으로서, 건축물의 지붕 혹은 옥상 위에 남향으로 한 개 이상 설치되는데 집열대부(100)를 회전이동시켜 집열성능을 강화하고 천창케이스부 내부에 열 에너지를 저장 혹을 배출하게 하여 실내의 온도를 직간접적으로 조절하는 태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템을 제공하는 것이다.

이하에서는 본 발명에 따른 태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 천창시스템의 사시도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 천창시스템의 집열대부에 관한 사시도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 천창시스템의 천창케이스에 관한 사시도이다.

도 1 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 천창시시템은 집열판넬을 포함하고 있는 집열대부(100)와, 상기 집열대부(100)의 하부에 형성하며 태양광을 통해 유입되는 열에너지를 저장 또는 배출할 수 있도록 형성된 천창 케이스부(200)를 포함한다.

상기 집열대부(100)는 도2에 도시된 바와같이, 소정의 넓이를 가지며 테두리를 형성하는 프레임부(101)와, 상기 프레임부(101)의 내부에 형성하며 태양열을 집열시키는 집열부(102)와, 상기 프레임부(101)의 일측 끝단부에 형성되며 후술되는 상기 천창 케이스부(200)와 연결 고정되는 힌지(103)와, 상기 프레임부(101)의 내측 중앙부에 형성하며 후술되는 피니언·레크기어를 구동시키는 집열대용 전동기부(104)와, 상기 전동기부(104)의 양측에 연결되며 후술되는 피니언기어의 축이 될 수 있도록 형성되는 구동축(105)과, 상기 구동축(105)의 끝단부에 형성되는 피니언기어(106)과, 상기 피니언기어(106)와 맞물리도록 형성되는 래크기어(107)와, 상기 래크기어(107)의 하부 끝단부에 고정되는 지지판(108)을 포함한다.

상기 프레임부(101)는 상기 집열대부(100)의 외측테두리를 형성하는 것으로 소정의 넓이를 가지며 스텐레스나 강재와 같은 재료를 사용하는데 가로프레임(1011)과 세로프레임(1013)가 교차되어 "ㅂ"자형이 될 수 있도록 세로프레임(1013)이 교차된 가로프레임(1011)의 외측으로 돌출될 수 있도록 한다. 또한, 세로프레임(1013)이 외측으로 돌출되므로서 공간부(1015)가 형성되므로 공간부(1015)를 통해 태양광이 후술되는 천장케이스부(200)에 유입될 수 있도록 하였다.

상기 집열부(102)는 상기 프레임부(101)의 내측에 판넬의 형태로 형성되며, 태양으로부터 오는 에너지를 모아서 열로 변환하는 장치로서, 빛을 투과하는 투명한 외부층(유리나 플라스틱)이 빛을 흡수하는 검은색의 내부구성물을 둘러싼 형태로 이루어져 온실효과를 일으키는데 빛이 집열부 속으로 들어오면 검은색의 내부에 부딪쳐 적외선으로 바뀌므로 투명층을 통과하지 못하는 적외선의 특성에 따라 집열부의 내부는 점점 더 뜨거워진다. 따라서, 이렇게 뜨거워진 내부에는 열을 흡수하였다가 전달하는 매체가 흐르는데 이 뜨거워진 매체는 물과 열교환하여 난방용 또는 온수용 물을 생산하거나, 태양에너지를 전기에너지로 전환시켜 전기를 생산하게 된다.

상기 힌지(103)는 상기 프레임부(101)의 세로프레임(1013) 일측 끝단부에 형성함으로서 상기 프레임부(101)가 자유롭게 회전할 수 있도록 하는데 상기 집열대부(100)와 후술되는 천창케이스부(200)를 연결고정시킬 수 있도록 충분한 내구성을 가지는 재료를 가지고 형성하는 것이 바람직하다.

상기 집열대용 전동기부(104)는 상기 프레임부(101)의 내측 중앙부에 형성하며 후술되는 피니언기어를 구동시키기 위해 형성되는데 내측에 컴퓨터를 내장하여 지역별, 일자별, 시간 별로 달라지는 태양 고도의 데이터값을 회전펼스 값으로 변환하여 전동기에 전달함으로서 후술되는 피니언·래크기어의 안내에 따라 상기 집열대부(100)가 회전이동할 수 있도록 한다. 또한, 본원발명에서는 상기 집열대용 전동기부(104)의 내측에 컴퓨터를 내장하여 집열대부(100)의 회전을 제어하였으나, 다른 실시예에서는 컴퓨터 대신 태양의 고도를 추격하는 센서를 설치하여 센서에서 산출되는 값에 따라 집열대부(100)의 회전을 제어할 수 있도록 한다. 따라서, 상기 집열대부(100)의 회전을 제어하는 방법에 있어서 데이터값을 저장한 컴퓨터에 한정하지 않고 센서 등 다양한 방법으로 제어할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 구동축(105)은 상기 집열대용 전동기부(104)의 양측에 형성하며 상기 프레임(101)부의 가로길이보다 더 길게 형성하여 상기 구동축(105)의 끝단부에 형성하는 피니언기어가 래크기어에 맞물릴 수 있도록 한다. 또한, 상기 구동축(105)은 상기 집열대용 전동기부(104)에 의해 구동되어 회전할 수 있도록 한다.

상기 피니언기어(106) 및 래크기어(107)는 회전운동을 직선운동으로 또는 그 반대운동으로 바꾸는데 사용하는 장치로 맞물리는 크고 작은 2개의 기어중에 작은 쪽 기어를 피니언기어(106)라고 하는데, 본 발명에서의 피니언기어(106)는 상기 구동축(105)의 끝단부에 형성되므로 상기 피니언기어(106)와 맞물리는 곳에 래크기어(107)를 위치시킨다. 또한, 상기 래크기어(107)는 치(1071)가 호형상의 외주면을 따라 배열되어 있어 집열대부(100)가 힌지(103)을 중심으로 회동할 수 있게 된다. 한편, 상기 래크기어(107)는 소정의 내각을 가지는데 이는 상기 집열대부(100)가 회전하고자 하는 각도에 따라 그 크기를 달리하며 반지름의 길이는 맞물리는 래크기어(107)의 위치 및 사용자의 선택에 따라 그 길이가 달라지게 되고, 후술되는 지지판(108)에 연결 고정될 수 있도록 한다.

상기 지지판(108)은 상기 래크기어(107)의 일측 끝단부에 연결고정되며 후술되는 천창케이스부(200)를 건축물의 지붕 또는 옥상에 안착시킬 수 있도록 형성된 것으로서 상기 천창케이스부(200)의 중단부에 위치시켜 상기 천창케이스의 일부가 건축물의 외측으로 돌출되도록 한다. 따라서, 상기 지지판(108)은 상기 천창케이스 부(200)가 이탈되지 않도록 상기 천창케이스부(200)의 넓이와 일치되도록 형성되며 상기 지지판(108)의 끝단부가 외측으로 돌출되어 "#" 형상으로 형성함으로서 돌출된 지지판돌출부(1081)에 나사못이나 못 등으로 건축물의 지붕 또는 옥상의 상면에 고정할 수 있도록 한다. 또한, 상기 지지판(108)은 스텐레스나 강재와 같이 내구성이 큰 재료를 사용함으로서 상기 래크기어(107)와 천창케이스부(200)을 지지할 수 있도록 한다.

한편, 본원발명에서는 집열대부(100)를 회전시키기 위해 피니언기어(106)와 래크기어(107)를 사용하였으나, 다른 실시예에서는 주동축과 종동축의 중심선이 일치하지 않고 각을 이루거나 평행한 거리에 떨어져 있을 경우에 동력을 전달하는 유니버셜 조인트를 사용하거나 유압프레스 등을 사용할 수 있도록 한다. 따라서, 상기 집열대부(100)를 회전할 수 있도록 동력을 전달하는 매개체는 본원발명의 구성인 래크기어 및 피니언 기어에 한정하지 않고 상기 집열대부(100)을 회전시킬 수 있는 방법이라면 그 어떠한 것이라도 적용할 수 있도록 한다.

도3에 도시된 바와 같이, 상기 천창 케이스부(200)는 건축물의 천장에 설치되는 것으로 상기 힌지(103)에 의해 상기 집열대부(100)와 연결되며, 상기 천창케이스부(200)는 단면이 직각삼각형상으로 이루며 투명창으로 형성되는 천창케이스상부(210)와, 상기 천창케이스상부(210)의 하부에 형성되며 내측에 반사판을 포함하는 천창케이스하부(220)를 포함한다.

상기 천창케이스상부(210)는 단면이 직각삼각형 형상을 이루는 상측창테두리부(211)와, 상기 상측창테두리부(211)의 측면과 상면에 삽입되는 상측유리창부(213)와, 상기 상측창테두리부(211)의 전면에 형성되는 상측개구부(215)를 포함한다.

상기 상측창테두리부(211)는 단면이 직각삼각형 형상으로 이루어지며 스텐레스 목재 강재 등 다양한 소재를 가지고 형성할 수 있으나, 내구성 및 안정성이 강한 재료를 사용하는 것이 바랍직하다.

상기 상측유리창부(213)는 상기 상측창테두리부(211)의 좌우측면과 상면에 폐쇄되도록 삽입하는데 이는 상기 천창케이스부(200)의 단열효과를 높이기 위함이다. 또한, 상기 상측유리창부(213)는 유리에 한정되는 것이 아니라 투명창으로 형성할 수 있으면 플라스틱과 같은 합성수지도 사용가능하다.

상기 상측개구부(215)는 상기 상측창테두리부(211)의 전면에 형성하여 상기 천창케이스부(200)의 외측과 내측이 관통되도록 형성된 상측통공(2151)과, 상기 상측통공(2151)의 내측에 형성되며 여닫이문과 같이 개폐될 수 있도록 상측여닫이창(2152)을 포함한다.

상기 상측통공(2151)은 소정의 넓이를 가지며 상기 천창케이스부(200)의 외측과 내측이 관통될 수 있도록 형성하여 상기 천창케이스(200)내에 저장되어 있는 열에너지를 외부로 배출하거나 외부의 찬공기가 상기 천창케이스(200)의 내부로 유입될 수 있도록 한다.

상기 상측여닫이창(2152)은 상기 상측통공(2151)과 같은 넓이를 가지며 내측 에 경첩(힌지)를 포함하여 경첩(힌지)를 중심으로 개폐될 수 있는데 이는 후술되는 창호 개폐용 전동기부(229)에 의해 구동되며 사용자의 선택에 의해 개폐하므로 상기 천창케이스부(200)에 저장되는 열이 외부로 배출되거나 외부의 공기가 상기 천창케이스부의 내측으로 유입될 수 있도록 한다.

상기 천창케이스하부(220)는 상면이 개방된 직육면체 형상으로 일측 모서리가 모따기를 한 형태이며 다른 일측에는 하측창테두리부(221)와, 상기 하측창테두리부(221)의 측면과 상면에 삽입되는 하측유리창부(223)와, 상기 하측창테두리부(221)의 전면에 형성되는 하측개구부(225)를 포함하며, 상기 천창케이스하부(220)의 내측 바닥면에 형성되는 반사판(227)과, 상기 천창케이스하부(220)의 내측에 형성되는 창호 개폐용 전동기부(229)를 포함한다.

상기 하측창테두리부(221)는 스텐레스 목재 강재 등 다양한 소재를 가지고 형성할 수 있으나, 내구성 및 안정성이 강한 재료를 사용하는 것이 바랍직하다.

상기 하측유리창부(223)는 상기 하측창테두리부(221)의 좌우측면과 하면에 폐쇄되도록 삽입하는데 이는 상기 천창케이스부(200)의 단열효과를 증대하는 것은 물론 외부의 태양광이 실내에 직접 또는 간접적으로 유입되어 건축물 내부의 난방을 수행하고, 유입되는 빛으로 인해 실내의 조명효과를 얻을 수 있으며, 실내에서 외부의 풍경을 볼 수 있어 개방감을 느낄 수 있도록 한다. 또한, 상기 하측유리창부(223)는 유리에 한정되는 것이 아니라 투명창으로 형성할 수 있으면 플라스틱과 같은 합성수지도 사용가능하다.

상기 하측개구부(225)는 상기 하측창테두리부(221)의 전면에 형성하여 상기 천창케이스부(200)의 외측과 내측이 관통되도록 형성된 하측통공(2251)과, 상기 통공(2251)의 내측에 형성되며 여닫이문과 같이 개폐될 수 있도록 하측여닫이창(2252)을 포함한다.

상기 하측통공(2251)은 소정의 넓이를 가지며 상기 천창케이스부(200)의 외측과 내측이 관통될 수 있도록 형성하여 상기 천창케이스(200)내에 저장되어 있는 열에너지가 실내로 유입될 수 있도록 한다.

상기 하측여닫이창(2252)은 상기 하측통공(2251)과 같은 넓이를 가지며 내측에 경첩(힌지)를 포함하여 경첩(힌지)를 중심으로 상기 하측여닫이창(2252)이 개폐될 수 있도록 하는데 이는 후술되는 창호 개폐용 전동기부(229)에 의해 구동되며 사용자의 선택에 의해 개폐하므로 상기 천창케이스부(200)에 저장되는 열이 실내로 유입되거나 실내의 따뜻한 공기가 상기 천창케이스부의 내측으로 유입되도록 상승하고 실내 바닥의 찬공기가 상승되므로 실내의 공기가 순환될 수 있도록 한다.

상기 반사판(227)은 빛의 반사를 이용하여 조명의 밝기를 조절하는 것으로 상기 집열대부(100)가 회전이동함에 따라 상기 천창케이스부(200)에 유입되는 태양광의 반사각도를 달리하여 실내 온도를 줄이거나 상승시킬 수 있도록 한다. 따라서 상기 반사판(227)은 상기 천창케이스부(200)의 내측 바닥면에 형성되며 경사지게 형성되는 경사 반사판(2271)과 상기 경사 반사판(2271)에 연장되도록 형성하여 수평으로 놓여지는 수평 반사판(2272)을 포함한다.

상기 경사 반사판(2271)은 상기 천창케이스부(200)의 내측 바닥면에 경사지 게 형성함으로서 하절기와 같이 태양의 고도가 가장 높게 형성될 때 상기 천창케이스부(200)로 유입되는 태양광이 상기 경사 반사판(2271)에 반사되어 상기 상측개구부(215)를 통해 배출되므로 상기 천창케이스부(200)의 내측에 형성되는 온실효과를 감소시키고, 감소된 온실효과에 따라 복사열도 감소되며 빛이 직사광이 아닌 반사광을 이루므로 실내에 유입되는 채광이 낮아지므로 간접 조명의 효과를 얻을 수 있다.

상기 수평 반사판(2272)은 상기 천창케이스부(200)의 내측 바닥면에 수평으로 형성되는 것으로 춘추절기와 같이 태양의 고도가 하절기보다 낮게 형성될 때 상기 천창케이스부(200)로 유입되는 태양광이 상기 수평 반사판(2272)에 반사되어 반사광을 형성하는데 이때에는 빛의 일부는 외부로 배출되고 다른 일부는 상기 천창케이스부(200)를 부딪히며 산란광을 증가시키게 되므로 실내의 유입되는 빛이 직사광이 아니어도 충분한 채광을 느낄 수 있도록 한다.

상기 창호 개폐용 전동기부(229)는 상기 천창케이스부(200)의 내측에 형성되며 상기 상하측 개구부(215, 225)의 여닫이창(2152, 2252)을 선택적으로 개폐할 수 있도록 구동시켜 상기 천창케이스부(200)에 저장되어 있는 열을 외부로 배출하거나, 실내의 공기를 순환시킬 수 있도록 한다. 또한 상기 창호 개폐용 전동기부(229)는 실내에서 사용자가 리모콘의 조정에 의해 여닫이창(2152, 2252)의 개폐를 조절하거나 상기 집열대용 전동기부(104)와 같이 내측에 컴퓨터를 삽입하여 계절이나 시간, 태양의 고도에 따라 일정한 패턴을 가지고 상기 여닫이창(2152, 2252)이 주기적으로 개폐할 수 있도록 한다.

도 4a 내지 4c는 본 발명의 실시예에 따른 천창시스템의 집열대부의 회전에 관한 사용상태도이다.

도 4a 내지 4c에 도시된 바와 같이, 건축물의 지붕 또는 옥상에 본원 발명인 천창시스템을 설치하게 되는데 상기 천창케이스부(200)의 하부는 실내로 삽입되어 지고, 상기 천창케이스부(200)의 상부는 건축물의 외측으로 돌출될 수 있도록 한다. 또한, 상기 천창케이스부(200)와 힌지(103)을 통해 연결된 집열대부(100)는 집열대부(100)의 내측에 형성된 집열대용 전동기부(104)의 구동에 의해 구동축(105)이 회전하면서 상기 구동축(105)에 연결된 피니언기어(106)가 곡면형의 래크기어(107)에 맞물려 회전하게 된다. 한편, 상기 집열대용 전동기부(104)는 앞서 설명한 바와 같이 내측에 컴퓨터를 내장하여 지역별, 일자별, 시간 별로 달라지는 태양 고도의 데이터값을 입력하므로서 입력값에 따라 상기 집열대부(100)를 회전시킨다.

따라서, 도 4a에 도시된 바와 같이 12, 1, 2월에 해당하는 동절기나 태양의 고도가 낮을 때에는 집열대부(100)의 각도를 크게하여 상기 집열부(102)에 접촉하는 면적이 넓어지므로 태양에너지가 최대한 많이 집열될 수 있도록 하여 실내난방이나 온수 공급 등에 사용하며, 태양광은 프레임부(101)의 공간부(1015)를 통해 상기 천창케이스부(200)로 유입되는데 상기 천창케이스부(200)로 유입된 태양광은 차단되거나 반사판(227)에 반사되지 않고 직사광선으로 상기 하측유리창부(223)를 통해 실내로 유입됨으로서 실내의 온도 상승에 직접적인 기여를 하고, 상기 천창케이스부(200)의 온실효과를 최대화하여 복사열을 증가시키므로 실내 난방 효과를 향상 시키며 직접조도로 인해 실내의 채광효과를 증가시킬 수 있고 실내에서 천창으로 통해 하늘이 보이게 되므로 개방감을 느낄 수 있도록 하였다.

또한, 춘추절기(3,4,5,9,10,11월)와 같이 태양의 고도가 동절기보다 높을 때에는 도4b에 도시된 바와 같이 집열대부(100)의 각도를 동절기때보다 낮게 설정하여 집열부(102)에 태양광이 집열되는 효과를 증가시키고, 상기 프레임(101)의 공간부(1015)를 통해 유입되는 태양광이 상기 천창케이스부(200)의 수평반사판(2272)에 의해 반사되어 반사광을 이루도록 함으로서 밀폐된 천창케이스부(200)내에 온실효과를 유발하고, 이에 따라 천창케이스부(200)는 복사열을 방사하므로 실내 난방효과를 얻을 수 있도록 한다. 또한, 상기 천창케이스부(200)로 유입되는 빛이 반사광의 형태로 이루어지므로 불필요한 직사광선을 차단할 수 있고 간접채광인 산란광을 일정하게 실내로 유입시킴으로서 쾌적한 실내 조도를 유지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 태양의 고도가 가장 높은 하절기(6,7,8월)나 정오의 시간대에는 도4c에 도시된 바와 같이 집열대부(100)의 각도를 춘추절기때보다 낮게 설정하여 집열부(102)에 태양광이 집열되는 효과를 증가시킬 수 있으나, 상기 프레임(101)의 공간부(1015)를 통해 유입되는 태양광이 상기 경사반사판(2271)에 의해 반사되어 상기 상측개구부(215)를 통해 밖으로 배출되므로 상기 천창케이스부(200)의 온실효과를 감소시키고 그로인한 복사열도 감소된다. 따라서, 실내 온도가 상승되는 것을 방지하고 간접채광인 산란광만 실내에 유입될 수 있도록 하여 쾌적한 실내 조도를 유지할 수 있도록 한다(이때, 상기 상측개구부(215)의 상측여닫이창(2152)은 열림 형태로 유지되어 있는 것이 바람직하다).

계절에 따라 날씨 또는 일자에 따라 힌지를 중심으로 집열대부(100)를 회전시킴으로서 집열부의 태양광 집열효과를 증대시킴과 동시에 밀폐된 천창케이스부(200)에 유입되는 열에너지를 효율적으로 제어함으로서 실내난방효과 및 조명효과를 제어할 수 있도록 한다.

도 5a 내지 5c는 본 발명의 실시예에 따른 천창시스템의 천창케이스부의 창 개폐에 관한 사용상태도이다.

도 5a 내지 5c에 도시된 바와 같이, 상기 천창케이스부(200)의 상부와 하부에는 상하측여닫이창(2152, 2252)을 포함하는 개구부(215, 225)를 형성함에 따라 선택적으로 여닫이창(2022, 2042)을 개폐할 수 있는데 이는 상기 천창케이스부(200)의 내측에 형성된 창호 개폐용 전동기부(229)에 의해 제어할 수 있도록 하였다.

도 5a에 도시된 바와 같이 상측여닫이창(2152)과 하측 여닫이창(2252)을 모두 개방하게 되면 실내 상층부의 온기가 하측개구부(225)를 통해 천창케이스부(200)에 유입되고 유입된 공기는 다시 상측개구부(215)를 통해 실외로 배출되게 함으로써 실내의 공기가 순환하여 대류를 발생시키게 되므로 청량감을 느끼게 해주는 효과를 얻을 수 있는데, 이는 춘추절기에 주로 사용하나 이는 계절에 상관없이 적정의 실내 온도를 유지시키고 실내의 공기를 순환시켜주고자 할때 사용한다.

또한, 동절기나 최대의 난방 효과를 얻고자 할경우에는 도5b에 도시된 바와 같이 하측개구부(225)의 하측 여닫이창(2252)만 열림형태를 유지함으로서 상기 천창케이스부(200)에 저장되어 있는 열에너지를 실내에 유입하여 직접적인 실내 난방효과를 향상시키고 건축물의 단열 성능을 증진시킨다.

또한, 하절기에는 도 5c에 도시된 바와 같이 실내 냉방의 유출을 방지하기 위해 하측 여닫이창(2252)는 폐쇄시키고 상측여닫이창(2152)만 개방하므로서 상기 천창케이스부(200)에 저장되어 있는 열에너지를 외부로 방출시켜 온실효과를 감소시키고 그로인해 복사열도 감소시켜 실내의 온도가 낮아질 수 있도록 하였다.

상기 상하측여닫이창(2152, 2252)의 선택적인 개폐로 인해 실내 난방효과를 조절할 수 있으며 상기 상하측여닫이창(2152, 2252)의 개폐는 계절에 따라 한정하여 사용하는 것이 아니라 계절에 상관없이 사용자의 필요에 따라 선택적으로 사용함으로서 실내의 청량감을 유지시키고 난방효과를 제어할 수 있도록 하였다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 천창시스템의 사시도

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 천창시스템의 집열대부에 관한 사시도

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 천창시스템의 천창케이스에 관한 사시도

도 4a 내지 4c는 본 발명의 실시예에 따른 천창시스템의 집열대부의 회전에 관한 사용상태도

도 5a 내지 5c는 본 발명의 실시예에 따른 천창시스템의 천창케이스부의 창 개폐에 관한 사용상태도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 집열대부 101 : 프레임부

102 : 집열부 103 : 힌지

104 : 집열대용 전동기부 105 : 구동축

106 : 피니언기어 107 : 래크기어

108 : 지지판 200 : 천창케이스부

210 : 천창케이스상부 220 : 천창케이스하부

211, 221 : 상,하측창테두리부 213, 223 : 상,하측유리창부

215, 225 : 상,하측개구부 227 : 반사판

229 : 창호 개폐용 전동기부 1011 : 가로프레임

1013 : 세로프레임 1015 : 공간부

1071 : 래크기어의 치 1081 : 지지판돌출부

2151, 2251 : 상하측통공 2152, 2252 : 상하측여닫이창

2271 : 경사 반사판 2272 : 수평 반사판

Claims

집열판넬을 포함하며 힌지를 중심으로 회전할 수 있도록 형성된 집열대부와,

상기 집열대부의 하부에 형성하며 태양광을 통해 유입되는 열에너지를 저장하고 반사판에 의해 반사광 및 산란광을 형성하며 하부에 형성된 하측유리창부에 의해 실내로 투과할 수 있도록 형성된 천창 케이스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템.
제 1항에 있어서,

상기 집열대부는 소정의 넓이를 가지며 테두리를 형성하는 프레임부(101)와, 상기 프레임부의 내부에 형성하며 태양열을 집열시키는 집열부와, 상기 프레임부의 일측 끝단부에 형성되며 상기 천창 케이스부와 연결 고정되는 힌지와, 상기 프레임부의 내측 중앙부에 형성하며 피니언·레크기어를 구동시키는 집열대용 전동기부와, 상기 집열대용 전동기부의 양측에 연결되며 피니언기어의 축이 될 수 있도록 형성되는 구동축과, 상기 구동축의 끝단부에 형성되는 피니언기어와, 상기 피니언기어와 맞물리도록 형성되는 래크기어와, 상기 래크기어의 하부 끝단부에 고정되는 지지판을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템.
제2항에 있어서,

상기 프레임부는 "ㅂ"자형이 될 수 있도록 교차된 프레임의 일측이 외측으로 돌출되여 공간부가 형성되는데 이는 태양광이 상기 공간부를 통해 천창 케이스부로 유입될 수 있도록 하여 열에너지를 저장시킴으로써 온실효과를 도모할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템.
제 1항에 있어서,

상기 집열대부는 태양광의 고도에 따라 힌지를 중심으로 회전할 수 있도록 함으로서 상기 집열부의 태양광 집열효과를 증대시킴과 동시에 밀폐된 천창케이스부에 유입되는 열에너지를 효율적으로 제어함으로서 실내난방효과 및 조명효과를 제어시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템.
제 1항에 있어서,

상기 천창케이스부는 단면이 직각삼각형상으로 이루며 투명창으로 형성되는 천창케이스상부와, 상기 천창케이스상부의 하부에 형성되며 내측에 반사판을 포함하는 천창케이스하부를 포함하며,

상기 천창케이스상부와 천창케이스하부의 전면에는 각각의 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템.
제 5항에 있어서,

상기 개구부는 상기 천창케이스부의 외측과 내측이 관통되도록 형성된 통공과, 상기 통공의 내측에 형성되며 여닫이문과 같이 개폐될 수 있도록 여닫이창을 포함함으로써, 상기 여닫이창의 선택적인 개폐로 인해 상기 천창케이스부의 내측에 저장된 열에너지를 순환시켜 실내온도를 조절하고 실내의 공기를 순환시켜 청량감을 느낄 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템.
제 5항에 있어서,

상기 천창케이스부의 바닥면에는 경사 반사판과 수평 반사판을 포함함으로서 상기 천창케이스부로부터 유입되는 빛을 반사광으로 전환시켜 온실효과를 도모함과 동시에 실내의 온도를 제어하고 산란광으로 인해 간접 조명효과를 얻을 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템.
제 5항에 있어서,

상기 천창케이스하부에는 하측유리창부를 형성하므로서 상기 집열대부의 공간부를 통해 유입되는 태양광은 실내에 직접 또는 간접적으로 유입되므로 건축물 내부의 난방을 수행하고, 조명효과를 얻을 수 있으며, 실내에서 외부의 풍경을 볼 수 있어 개방감을 느낄 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 태양열의 집열 및 저장, 태양광의 실내 유입 조절 기능을 하는 천창시스템.