KR20120131566A - 자연채광장치 - Google Patents

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KR20120131566A
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
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    • F21S11/00Non-electric lighting devices or systems using daylight
    • F21S11/007Non-electric lighting devices or systems using daylight characterised by the means for transmitting light into the interior of a building

Abstract

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 의하면, 타원형 프리즘이 구비되는 경사진 상면과 경사진 상면 고점에서 연장되는 고정브라켓과 고정브라켓에 회전가능하도록 끼워지는 반사판을 포함하여 이루어지는 집광부; 중공의 관체로 이루어지며, 일단 끝단은 집광부와 연결되며, 타단은 지하로 매설되는 도광부; 도광부 일단을 감싸는 외벽체; 도광부 끝단에 마련되며, 외주면에는 LED조명이 형성되는 산광부; 및 외벽체 상단 외주면에서 연장되어 구비되며, 지하로부터 유입된 공기가 외부로 배출되도록 이루어지는 환기부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자연채광장치가 제공된다.

Description

자연채광장치 {NATURAL LIGHTING APPARATUS}
본 발명은 자연채광장치에 관련한 것으로서, 더욱 상세하게는 집광부에서 집광된 태양광을 도광부를 통하여 이송시켜 지하공간을 비추도록 함과 더불어, 지하의 탁한 공기가 외부로 배출되도록 이루어지는 자연채광장치에 관한 것이다.
환경오염의 문제가 심각해짐에 따라 현재 선진각국에서 대체에너지에 대한 기술개발이 활발히 진행되고 있으며, 주로 태양에너지, 풍력에너지가 주종을 이루며, 바이오매스, 지열, 파도력, 조력 등에 대해서도 연구가 이루어지고 있다.
국내에서도 '대체에너지개발 및 이용?보급촉진법'에 의해 석유, 석탄, 원자력, 천연가스가 아닌 에너지로 태양에너지, 바이오에너지, 풍력, 소수력(小水力), 연료전지, 석탄을 액화?가스화한 에너지 및 중질잔사유(원유를 정제하고 남은 최종 잔재물)를 가스화한 에너지, 해양에너지, 폐기물에너지, 지열에너지, 수소에너지 등을 대체에너지로 지정하여 개발을 장려하고 있다.
이중에서도 태양광 기술은 태양전지를 이용하여 전기에너지로 변환하거나 또는, 집열기를 이용하여 태양의 복사에너지를 열에너지로 변환하여 실생활에 이용하게 되며, 태양광을 실내로 유입시키는 실내 채광으로 활용하는 등 다양한 분야에 적용되고 있다.
특히 태양광 채광기술은 에너지 절감 및 급속한 경제사회의 발전으로 인한 환경오염과 건물의 고층화, 집약화로 인해 부족한 일조를 보충하기 위한 대안으로 새롭게 부각되고 있다.
태양광 채광은 태양에너지를 전기나 열로 변환하지 않고 직접 채광하여 조명이나 생육광(生育光)에 이용하는 것으로, 태양열 및 태양광 발전 기술이 열 또는 전기로 변환하는 과정에서 수반하는 손실로 인하여 태양에너지 이용효율이 최대 20% 수준밖에 되지 않는 반면에, 태양광 채광 기술은 빛 에너지를 아무런 변환 없이 그대로 사용하므로, 이용효율이 50~60%로 매우 높은 기술이다.
태양광 채광기술을 조명에 이용할 경우, 주간에 자연조명을 공급할 수 있으므로 전등 수명을 연장시킬 수 있고, 조명용 전력요금을 절감할 수 있는 조명 에너지원으로서의 경제적 중요성이 매우 크다는 장점을 갖는다. 또한 지하공간은 지상과 달리 겨울에 따뜻하고, 여름에 시원하여 냉-난방 에너지 절약 측면에서 유리한 점이 많다.
즉 태양광 조명시스템은 에너지 측면에서 연구가 시작되었으나, 최근에는 생활환경 개선 측면에서의 효용성이 중요시되어, 건축물의 지하실, 주차장, 창고 등과 같은 지하시설물 등에 적용되고 있다.
종래의 기술에 따른 자연채광 조명시스템은, 옥상, 지상 등과 같은 건축물의 실외에 노출하여 태양광이 유입되는 집광부와, 상기 집광부를 통해 집광된 빛을 실내로 유도하는 광이송부와, 상기와 같이 유도된 태양광을 실내로 분산시켜 조명하기 위한 산광부로 구성되어 있다.
그러나 종래의 건축물의 채광시스템은 주간에는 태양광을 이용하여 실내 채광이 가능하지만 야간에는 조명으로 사용할 수 없으며, 지하공간의 공기를 효과적으로 외부로 배출할 수 없는 문제점을 가진다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 실시 예는 집광부에 의해 집광된 태양광이 지하공간에까지 도달되어 산광되며, 환기부에 의해 지하공간의 공기가 외부로 배출되며, 야간에는 가로등으로 이용가능하도록 이루어지는 것과 관련된다.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에 의하면, 타원형 프리즘이 구비되는 경사진 상면과 경사진 상면 고점에서 연장되는 고정브라켓과 고정브라켓에 회전가능하도록 끼워지는 반사판을 포함하여 이루어지는 집광부; 중공의 관체로 이루어지며, 일단 끝단은 집광부와 연결되며, 타단은 지하로 매설되는 도광부; 도광부 일단을 감싸는 외벽체; 도광부 끝단에 마련되며, 외주면에는 LED조명이 형성되는 산광부; 및 외벽체 상단 외주면에서 연장되어 구비되며, 지하로부터 유입된 공기가 외부로 배출되도록 이루어지는 환기부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자연채광장치가 제공된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시 예에 따르면 첫째, 집광부에서 집광된 태양광이 도광부를 거쳐 지하공간에 도달되므로, 지하주차장 등의 공간 조명에 사용되는 에너지를 절감할 수 있게 된다.
둘째, 태양광이 충분히 전달되지 못하는 경우에는 산광부의 LED조명에 의해서 추가적인 조명이 가능해지므로 항상 적절한 조명이 이루어지게 된다.
셋째, 환기부에 의해서 지하공간의 공기가 외부로 배출되도록 이루어져 쾌적한 지하공간이 연출된다.
넷째, 외벽체 외주면에는 점광원과 볼록렌즈가 구비되어 야간 가로등 기능을 수행하게 된다.
다섯째, 회전 가능한 반사판이 구비되므로, 태양광의 입사 방향이 바뀌더라도 집광부로 태양광을 반사시키는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 자연채광장치의 주간시의 사용상태도,
도 2는 도 1에 나타난 자연채광장치의 사시도,
도 3은 도 1에 나타난 자연채광장치 환기부의 사용상태도,
도 4는 도 1에 나타난 자연채광장치의 야간시의 사용상태도,
도 5는 도 4에 나타난 자연채광장치의 외벽체 일단의 분해사시도이다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 자연채광장치의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
아울러, 아래의 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시 예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 자연채광장치의 주간시의 사용상태도, 도 2는 도 1에 나타난 자연채광장치의 사시도, 도 3은 도 1에 나타난 자연채광장치 환기부의 사용상태도, 도 4는 도 1에 나타난 자연채광장치의 야간시의 사용상태도, 도 5는 도 4에 나타난 자연채광장치의 외벽체 일단의 분해사시도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자연채광장치는, 타원형 프리즘(110)이 구비되는 경사진 상면과 상기 경사진 상면 고점에서 연장되는 고정브라켓(120)과 상기 고정브라켓(120)에 회전가능하도록 끼워지는 반사판(130)을 포함하여 이루어지는 집광부(100); 중공의 관체로 이루어지며, 일단 끝단은 상기 집광부(100)와 연결되며, 타단은 지하로 매설되는 도광부(200); 상기 도광부(200) 일단을 감싸는 외벽체(300); 상기 도광부(200) 끝단에 마련되며, 외주면에는 LED조명(410)이 형성되는 산광부(400); 및 상기 외벽체(300) 상단 외주면에서 연장되어 구비되며, 지하로부터 유입된 공기가 외부로 배출되도록 이루어지는 환기부(500);를 포함하여 이루어진다.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 자연채광장치는 집광부(100)와 도광부(200)와 외벽체(300)와 산광부(400)와 환기부(500)를 포함하여 이루어진다.
집광부(100)는 도광부(200) 상단에 부착되어, 태양광을 집광시키는 역할을 수행하며, 집광효율을 높이기 위하여 경사진 상면에 투명 프리즘(110)이 타원형으로 구비되는 것이 바람직하며, 빗물이나 먼지 등의 이물질 유입이 차단되도록 이루어진다.
집광부(100) 경사면 제일 고점에서 상측으로 연장되어 고정브라켓(120)이 구비되는데, 고정브라켓(120)은 수직으로 연장되는 수직편(510)과 수직편(510)에 결합되는 U자형 결합편을 포함하여 이루어진다.
결합편에 반사판(130)이 회전가능하도록 결합되어, 태양광의 입사 방향이 바뀌더라도 집광부(100)로 태양광을 반사시키는 것이 가능해진다.
도광부(200)는 일단이 건물 외부로 노출되며, 타단은 지하로 매설되며, 중공의 관체로 이루어져 집광부(100)를 통하여 집광된 태양광을 지하로 유도하는 역할을 수행한다.
외벽체(300)는 도광부(200) 일단을 둘러싸며, 빗물이나 천둥, 번개 등으로부터 도광부(200)를 보호하는 역할을 수행한다.
산광부(400)는 도광부(200)를 통해 유도된 태양광을 분산시켜 지하공간을 밝게 비추는 것으로 도광부(200) 끝단에 결합된다.
도 2에 나타난 바와 같이, 산광부(400) 외주면에는 LED조명(410)이 형성되어, 도광부(200)를 통하여 유입되는 태양광이 충분하지 않은 경우 직접적으로 지하공간에 조명을 할 수 있도록 이루어진다.
외벽체(300) 상단 외주면에는 환기부(500)가 구비된다. 환기부(500)를 통하여 지하공간의 공기가 외부로 배출되거나 외부의 공기가 지하공간으로 유입되도록 이루어져 지하공간의 오염된 공기가 정화될 수 있게 된다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자연채광장치에 있어서, 상기 환기부(500)는, 상기 외벽체(300) 일단과 타단에 결합되며, 공기배출홀(511)이 형성되는 수직편(510); 상기 수직편(510) 상단에서 외측으로 연장되는 원형편(520); 및 상기 수직편(510)과 원형편(520)을 감싸는 경사편(530);을 포함하여 이루어지며, 상기 경사편(530)을 통하여 하측과 경사 방향 조명이 가능하도록 이루어진다.
도 3에 나타난 바와 같이, 환기부(500)는 수직편(510)과 원형편(520)과 경사편(530)을 포함하여 이루어진다.
수직편(510)은 외벽체(300) 일단에 수직으로 결합되며, 수직편(510)에는 공기배출홀(511)이 형성되어 외벽체(300)를 통하여 지하공간의 공기가 유출되거나, 외부의 공기가 유입되도록 이루어진다.
원형편(520)은 수직편(510) 상측에서 외측으로 연장되어 이루어지며, 야간 조명을 위하여 광원이 결합되는 것이 가능하다.
경사편(530)은 수직편(510)과 원형편(520)을 감싸며, 정면에서 보았을때 삼각형 형상으로 이루어진다.
경사편(530) 하측에 반원형 홈을 형성시키는 경우에는, 경사편(530) 하측면을 통과하여 외부로 배출되는 빛이 확산되므로, 효과적인 야간 조명이 가능해진다.
상기 환기부(500) 상단에 오리형상의 배기탑을 설치하는 것이 가능하며, 이 경우 글로브 형상의 배기탑이 풍향에 따라 움직이며 외부의 바람을 포집하게되어 포집된 주위의 압력의 낮아지게되므로 환기부(500) 아래의 공기가 상승하여 외부로 배출되게 된다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자연채광장치에 있어서, 상기 LED조명(410) 외주면에는, 상측으로 갈수록 단면적이 줄어들도록 이루어지는 공기유입구(420)가 형성되며, 상기 외벽체(300)와 이격되어 위치하며, 상단에는 상측으로 갈수록 종단면적이 감소하는 배기탑(910)이 형성되며, 하단은 지하로 연결되도록 이루어지는 입상덕트(900)가 구비된다.
도 2와 도 3에 나타나 바와 같이, LED조명(410) 외주면에는 공기유입구(420)가 형성된다.
건축물 내부의 온도가 바깥보다 높고 밀도가 낮을 때 건물 내의 공기는 부력을 받아 이동하는데, 이를 '굴뚝효과' 또는 '연돌효과'라고 한다. 수직 공간 내에서 공기가 움직이는 방향은 온도에 따라 달라지는데, 내부온도가 외부온도보다 높으면 아래쪽에서 위쪽으로 흐르고 그와 반대가 되면 위쪽에서 아래쪽으로 흐른다.
즉, 건축물 바깥 공기가 실내의 공기보다 높을 때는 건물 내에서 공기가 위에서 아래쪽으로 이동하게 되는데 이러한 하향 공기흐름을 '역연돌효과'라고 한다.
도 6에 나타난 바와 같이, 연돌효과와 역연돌효과를 이용하기 위하여, 입상덕트(900)가 지하 일단과 연결되도록 이루어지며, 입상덕트(900)와 환기부(500)에 의하여 사계절 환기가 이루어지게 된다.
가령 연돌효과가 발생되는 시기에는 입상덕트(900)를 통하여 지하의 공기가 외부로 배출되므로, 환기부(500)를 통하여 외부의 공기가 유입되도록 이루어지며, 역연돌효과 발생시기에는 입상덕트(900)를 통하여 외부의 공기가 지하로 유입되며, 지하의 공기가 환기부(500)를 통하여 외부로 배출되도록 이루어진다.
특히 공기유입구(420)는 상측으로 갈수록 단면적이 줄어들도록 이루어져, 지하공간의 공기가 외부로 배출되는 경우 위로 갈수록 속력이 높아지므로, 역연돌효과시에도 원활한 환기가 가능해진다.
입상덕트(900)에는 상단에 자연배기를 촉진하기 위하여 오리형상의 배기탑(910)을 설치하는 것이 가능하며, 이 경우 글로브 형상의 배기탑(910)이 풍향에 따라 움직이며 외부의 바람을 포집하게 되어 포집된 주위의 압력의 낮아지게 되므로 입상덕트(900) 아래의 공기가 상승하여 외부로 배출되게 된다. 또한 입상덕트(900)에는 공기 순환을 보조하기 위하여 별도의 급기팬이나 배기팬이 구비되는 것이 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자연채광장치에 있어서, 상기 외벽체(300) 상단의 도광부(200) 외주면 일단에 마련되는 점광원(600); 상기 점광원(600)으로부터 상측으로 이격되어 마련되는 볼록렌즈(700); 및 상기 점광원(600)과 볼록렌즈(700) 사이의 외벽체(300) 일단을 둘러싸며, 내주면에 패턴이 가공되어, 상기 점광원(600)에서 출사되어 볼록렌즈(700)에 의해 방향이 바뀐 빛이 외측면 방향으로 굴절되도록 이루어지는 굴절면(800);을 포함하여 구비된다.
도 4와 도 5에 나타난 바와 같이, 점광원(600)과 볼록렌즈(700)와 굴절면(800)이 구비된다.
야간 조명을 위하여 외벽체(300) 상단의 도광부(200) 외주면 일단에 점광원(600)이 구비된다.
점광원(600)에서 출사되는 빛은 상측에 마련되는 볼록렌즈(700)에 의해 반사되어 굴절면(800)을 통과하여 외부로 배출된다. 굴절면(800) 내주면에는 패턴이 가공되므로 면광원 형태의 빛이 확산되도록 이루어진다.
야간시 전기에너지 소모를 줄이기 위하여, 자동 소등과 점등이 가능하도록 감지센서를 구비하는 것이 가능하다. 가령 적외선감지센서를 외벽체(300) 일측에 부착시켜, 활동중인 인체의 감지신호를 제어부로 전달함에 따라 상기 점광원(600) 등이 점등되도록 하는 것이 가능하다.
아울러 지하공간에는 조도감지센서를 설치하여 지하공간의 밝기에 따라 LED조명(410)을 점등함으로써 실내의 조명을 적절하게 유지하는 것이 가능하다.
100 : 집광부, 110 : 프리즘, 120 : 고정브라켓, 130 : 반사판
200 : 도광부
300 : 외벽체
400 : 산광부, 410 : LED조명, 420 : 공기유입구
500 : 환기부, 510 : 수직편, 511 : 공기배출홀, 520 : 원형편, 530 : 경사편
600 : 점광원
700 : 볼록렌즈
800 : 굴절면
900 : 입상덕트, 910 : 배기탑

Claims (4)

  1. 타원형 프리즘이 구비되는 경사진 상면과 상기 경사진 상면 고점에서 연장되는 고정브라켓과 상기 고정브라켓에 회전가능하도록 끼워지는 반사판을 포함하여 이루어지는 집광부;
    중공의 관체로 이루어지며, 일단 끝단은 상기 집광부와 연결되며, 타단은 지하로 매설되는 도광부;
    상기 도광부 일단을 감싸는 외벽체;
    상기 도광부 끝단에 마련되며, 외주면에는 LED조명이 형성되는 산광부; 및
    상기 외벽체 상단 외주면에서 연장되어 구비되며, 지하로부터 유입된 공기가 외부로 배출되도록 이루어지는 환기부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자연채광장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 환기부는,
    상기 외벽체 일단과 타단에 결합되며, 공기배출홀이 형성되는 수직편;
    상기 수직편 상단에서 외측으로 연장되는 원형편; 및
    상기 수직편과 원형편을 감싸는 경사편;을 포함하여 이루어지며,
    상기 경사편을 통하여 하측과 경사 방향 조명이 가능하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 자연채광장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 LED조명 외주면에는, 상측으로 갈수록 단면적이 줄어들도록 이루어지는 공기유입구가 형성되며,
    상기 외벽체와 이격되어 위치하며, 상단에는 상측으로 갈수록 종단면적이 감소하는 배기탑이 형성되며, 하단은 지하로 연결되도록 이루어지는 입상덕트가 구비되는 것을 특징으로 하는 자연채광장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 외벽체 상단의 도광부 외주면 일단에 마련되는 점광원;
    상기 점광원으로부터 상측으로 이격되어 마련되는 볼록렌즈; 및
    상기 점광원과 볼록렌즈 사이의 외벽체 일단을 둘러싸며, 내주면에 패턴이 가공되어, 상기 점광원에서 출사되어 볼록렌즈에 의해 방향이 바뀐 빛이 외측면 방향으로 굴절되도록 이루어지는 굴절면;을 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 자연채광장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR200483912Y1 (ko) * 2017-06-07 2017-07-07 이재원 문 착탈식 조명 점등 확인 장치
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