KR20130075937A - 태양전지판의 열차폐판 겸용 태양광 집광 장치 - Google Patents

태양전지판의 열차폐판 겸용 태양광 집광 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양전지판의 열차폐판 겸용 태양광 집광 장치에 관한 것으로서, 상면에 태양전지가 장착된 태양전지판; 상기 태양전지판의 측부에 설치되며, 소정 각도로 전개 가능하게 설치된 열차폐판; 및 상기 태양전지판과 열차폐판에 양측 단부가 각각 고정되며, 형상기억합금 재질의 구동부가 외주면에 장착된 힌지부;를 포함한다.

Description

태양전지판의 열차폐판 겸용 태양광 집광 장치{Solar array heat shield and solar concentrator}
본 발명은 태양전지판의 열차폐판을 겸용하는 태양관 집광 장치에 관한 것으로 보다 자세하게는 형상기억합금을 이용한 힌지부에 의해서 차폐판이 전개될 수 있도록 한 태양전지판의 열차폐판 겸용 태양광 집광 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 인공위성 등의 우주 항공체는 우주 공간 상에서 영유하거나 자세 제어를 위하여 지속적인 추진력이 필요하고, 이에 따라 추진력을 지속시키기 위한 에너지 공급이 연속적으로 이루어져야 한다.
이때, 인공위성 등에 필요한 에너지원은 태양광을 집광시켜 자체적으로 조달되어야 하며, 주로 양측 날개에 태양전지를 장착시켜 태양광의 집광에 의해 생성된 에너지를 이용하여 우주 공간에서의 유영이 가능하도록 하고 있다.
이와 같이, 태양광을 에너지원으로 이용하는 인공위성 등은 우주 공간에서의 자세 제어 및 궤도 운전을 위해 추력기를 통한 화력 추진이 이루어지게 되는 데, 추력기의 화력 추진시 추력기에서 발산되는 화염에 의해 태양전지판 및 그 상면에 탑재된 태양전지의 열적 손상이 발생될 수 있으며, 지속적인 화염의 유입으로 태양전지가 오염되는 문제점이 발생되고 있다.
이에 따라, 종래의 인공위성 등에는 추력기에서 발생되는 화염이 태양전지판 측으로 유입되는 것을 방지할 수 있는 열차폐판이 필요한 실정이다.
일본국 공개특허 제2003-212198호
따라서, 본 발명은 종래 인공위성의 태양전지판에서 발생되는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 태양전지판의 측부에 형상기억합금으로 제작된 힌지부에 의해서 전개되는 열 차폐판을 설치함으로써, 태양전지판의 태양전지를 화염에서 보호할 수 있도록 한 태양전지판의 열차폐판 겸용 태양광 집광 장치가 제공됨에 발명의 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 형상기억합금으로 제작된 힌지부에 의해 전개되는 열 차폐판의 내측면에 반사막을 형성함으로써, 태양전지측으로 태양광을 집광시킬 수 있도록 한 태양전지판의 열차폐판 겸용 태양광 집광 장치가 제공됨에 있다.
본 발명의 상기 목적은, 상면에 태양전지가 장착된 태양전지판; 상기 태양전지판의 측부에 설치되며, 소정 각도로 전개 가능하게 설치된 열차폐판; 및 상기 태양전지판과 열차폐판에 양측 단부가 각각 고정되며, 형상기억합금 재질의 구동부가 외주면에 장착된 힌지부;를 포함하는 태양전지판의 열차폐판 겸용 태양광 집광 장치가 제공됨에 의해서 달성된다.
이때, 상기 힌지부의 외주면에 장착된 형상기억합금 재질의 구동부는 전기장의 인가에 의해 형상이 변형될 수 있는 합금 부재로서, 구동부가 스프링 형태로 권취된 형태로 구성될 수 있으며, 전기장 인가시 구동부가 수축, 이완됨에 의해서 일측 단부가 소정의 각도로 회전될 수 있다.
이때, 상기 구동부 일측 단부의 회전 각도는 90°내지 150°의 범위 내에서 회전되도록 함이 바람직하다.
상기 태양전지판은 일측 단부측에 위성의 본체에 장착되는 요크가 결합되고, 복수개가 적층되어 일측으로 펼쳐질 수 있다.
또한, 상기 열차폐판은 상기 힌지부의 구동에 의해서 상기 태양전지판의 측부에서 소정 각도로 전개되는 데, 상기 힌지부에 인가되는 자기장에 의해 형상기억합금 재질의 상기 구동부가 회전됨에 의해서 펼쳐질 수 있다.
이때, 상기 열차폐판의 전개 각도는 상기 힌지부에 장착된 구동부의 회전 각도에 따라 상기 태양전지판을 기준으로 90°내지 150°의 범위 내에서 펼쳐질 수 있다.
상기 열차폐판의 내측면에는 반사막이 코팅되어 태양광의 반사가 이루어지도록 할 수 있다.
한편, 상기 힌지부는 주로 원통형으로 구성될 수 있으며, 원통형 몸체의 외주면에 형상기억합금 재질의 구동부가 설치되고, 상기 원통형 몸체의 양측부에 각각 접속부가 구비될 수 있다.
이때, 상기 구동부는 스프링 형상으로 권취된 코일 형태로 구성될 수 있으며, 상기 구동부의 양측 단부가 각각 접속부에 고정되고, 상기 접속부가 태양전지판과 열차폐판에 각각 밀착 결합될 수 있다.
그리고, 상기 열차폐판 하부의 양측부에 장착된 힌지부 사이에는 중앙부가 절곡된 정지부가 더 설치될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 태양전지판의 열차폐판 겸용 태양광 집광 장치는 태양전지판의 측부에 형상기억합금으로 제작된 힌지부에 의해서 전개되는 열차폐판에 의해서 태양전지판의 태양전지를 화염에서 보호하고, 태양전지의 오염을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 열차폐판의 내측면에 반사막을 형성하여 태양전지측으로 태양광을 집광시킴에 의해서 태양광의 집광 효율을 향상시킬 수 있는 작용효과를 발휘할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 태양전지판의 열차폐판 전개 전과 전개 후의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 태양전지판의 열차폐판 겸용 태양광 집광 장치가 전개된 상태의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 태양전지판에 채용되는 열차폐판의 확대도.
도 4는 본 발명에 따른 태양전지판의 열차폐판 및 태양광 집광 장치에 채용되는 힌지부의 구성도.
도 5는 본 발명에 적용되는 힌지부에 채용되는 형상기억합금 부재의 사시도.
본 발명에 따른 태양전지판의 열차폐판 겸용 태양광 집광 장치의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.
먼저, 도 1은 본 발명에 따른 태양전지판의 열차폐판 전개 전과 전개 후의 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 열차폐판 겸용 태양광 집광 장치(100)는 태양전지판(110)과 상기 태양전지판(110)의 측부에 장착되는 열차폐판(120) 및 열차폐판(120)을 태양전지판(110)의 측부에서 전개시키는 힌지부(130)로 구성될 수 있다.
태양전지판(110)은 인공위성 등의 몸체(도면 미도시) 측부에 설치될 수 있으며, 태양전지판(110)의 일측에 장착된 요크(150)를 통해 위성의 몸체에서 펼쳐질 수 있도록 2층 이상이 적층된 형태로 구성될 수 있다.
또한, 태양전지판(110)은 상면에 복수의 태양전지(111)들이 다열 횡대형의 규칙적으로 배열되며, 상기 태양전지(111)들을 통해 태양광을 집광시켜 에너지를 집약할 수 있다.
한편, 상기 태양전지판(110)의 측부에는 복수의 열차폐판(120)이 일렬로 설치되어 동시에 전개 가능하게 설치될 수 있다. 즉, 태양전지판(110)의 측부에 설치된 열차폐판(120)은 전기장 인가에 따라 태양전지판(110)의 측부에서 소정의 각도로 펼쳐질 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 태양전지판(110)에 전기장이 인가되지 않았을 경우에는 태양전지판(110) 상면에 열차폐판(120)이 접힌 상태로 유지될 수 있으며, 태양전지판(110)에 전기장이 인가되었을 경우에는 태양전지판(110)의 측부로 열차폐판(120)이 펼쳐진 상태로 유지될 수 있도록 할 수 있다.
이와 같이, 전기장 인가 여부에 따라 태양전지판(110) 상에서 접힘 상태와 전개 상태를 유지하는 열차폐판의 구성을 아래 도시된 구성도와 확대 도면을 통해 좀 더 자세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 태양전지판의 열차폐판 겸용 태양광 집광 장치가 전개된 상태의 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 태양전지판에 채용되는 열차폐판의 확대도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상면에 복수의 태양전지(111)가 장착된 태양전지판(110)의 측부에서 열차폐판(120)이 개방될 수 있다. 이때, 상기 열차폐판(120)은 태양전지판(110)과 연결 부재로 장착된 힌지부(130)에 의해서 회동 가능하게 결합될 수 있다.
상기 열차폐판(120)은 태양전지판(110)의 측부에서 소정 각도로 개방되어 태양전지판(110)의 외부에서 발생된 화염이 태양전지(111) 상에 유입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 열차폐판(120)의 내측면에는 반사막(121)이 더 형성될 수 있다. 상기 반사막(121)은 거울 등의 반사부재로 구성될 수 있으며, 태양전지판(110)의 상부에서 조사되는 태양광이 태양전지판(110)의 내측으로 반사되어 태양전지(111)에 집광될 수 있도록 할 수 있다. 따라서, 열차폐판(120)은 태양전지판(110) 외부의 화염을 차단함과 동시에 태양전지(111) 측으로 태양광을 반사시켜 태양광의 집광 효율이 향상되도록 할 수 있다.
한편, 태양전지판(110)의 측부에 결합된 복수의 열차폐판(120)은 도 3에 도시된 바와 같이 태양전지판(110)과 열차폐판(120) 사이에 장착된 힌지부(130)의 구동에 의해서 접힙과 전개가 이루어질 수 있다.
즉, 힌지부(130)에 전기장이 인가되지 않았을 경우에는 도 3(a)와 같이 태양전지판(110) 상에 열차폐판(120)이 접힌 상태로 유지될 수 있으며, 힌지부(130)에 전기장이 인가되었을 경우에는 도 3(b)와 같이 열차폐판(120)이 태양전지판(110)의 측부에서 전개된 상태로 유지될 수 있다.
이때, 상기 힌지부(130)는 열차폐판(120)의 하부 양측에 장착될 수 있으며, 전기장 인가시 힌지부(130) 외주면에 결합된 구동부(131)의 구동에 의해서 상기 태양전지판(110)의 측부에서 열차폐판(120)이 연동될 수 있도록 할 수 있다.
여기서, 상기 힌지부(130)에 결합된 구동부(131)는 형상기억합금 재질로 구성되며, 이에 대해서는 아래에서 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.
또한, 상기 열차폐판(120)이 회동 가능하게 지지하는 한 쌍의 힌지부(130) 사이에는 정지부(140)가 더 설치될 수 있다. 상기 정지부(140)는 중앙부가 절곡된 형태로 구성될 수 있으며, 일측 절곡면은 벨크로 타입으로 형성될 수 있다.
즉, 도 3(b)와 같이 태양전지판(110)의 측부에서 힌지부(130)의 구동에 의해서 열차폐판(120)이 펼쳐지게 되면 정지부(140)의 절곡면이 태양전지판(110)의 측면에 밀착되어 열차폐판(120)이 소정 각도 이상으로 전개되는 것을 방지할 수 있으며, 이때 상기 정지부(140)의 절곡면 중 태양전지판(110)의 측면에 밀착되는 면이 벨크로 타입으로 형성됨에 따라 전기장이 인가되지 않더라도 전개된 상태로 태양전지판(110)의 측면에 정지부(140)의 정지면이 밀착됨으로써, 전개 상태를 유지할 수 있도록 할 수 있다.
이때, 상기 태양전지판(110)의 측면에서 열차폐판(120)의 전개 각도는 90° 내지 150°사이에서 유지되도록 함이 바람직하다. 이는, 열차폐판(120)의 전개 각도가 90°이하일 경우에는 태양전지(111)로의 화염 차단은 어느 정도 가능하나, 태양광 반사가 전혀 이루어지지 못하게 되며, 열차폐판(120)의 전개 각도가 150°이상일 경우에는 태양전지(111)로의 화염 차단과 태양광의 반사 효율을 기대할 수 없기 때문이다.
한편, 상기 힌지부(130)의 구성에 대하여 도면을 참조하여 좀 더 자세하게 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 태양전지판의 열차폐판 및 태양광 집광 장치에 채용되는 힌지부의 구성도이고, 도 5는 본 발명에 적용되는 힌지부에 채용되는 형상기억합금 부재의 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열차폐판 및 태양광 집광 장치는 태양전지판(110)의 측부에 복수개의 열차폐판(120)이 힌지부(130)를 통해 회동 가능하게 결합될 수 있다.
상기 힌지부(130)는 원통형 몸체의 외주면에 형상기억합금 재질의 구동부(131)가 설치될 수 있다. 또한, 상기 구동부(131)의 양측부에는 각각 접속부(132, 133)가 구비될 수 있다.
상기 구동부(131)는 도 5에 도시된 바와 같이, 스프링 형상으로 권취된 코일 형태로 구성될 수 있으며, 양측 단부가 도 4에 도시된 바와 같이 각각 접속부(132, 133)와 밀착되게 결합될 수 있다.
또한, 상기 구동부(131)를 구성하는 형상기억합금은 전기장에 의해 그 형상이 변형될 수 있는 합금 부재로서, 스프링 형태로 권취된 코일 형상으로 구성되며, 전기장 인가시 수축 또는 이완됨에 의해서 일측 단부가 소정 각도로 회전될 수 있다.
이때, 상기 구동부(131)의 양측 단부는 각각 태양전지판(110)에 고정되는 접속부(132)와 열차폐판(120)의 하부측에 고정되는 접속부(133)에 결합될 수 있으며, 구동부(131)의 수축, 이완에 의해서 상기 접속부(132, 133) 중 어느 하나의 접속부(133)가 일측으로 회동될 수 있다.
상기 접속부(132, 133)는 각각 태양전지판(110)과 열차폐판(120)에 밀착 결합됨에 의해서 상기 구동부(131)의 회전 구동에 의해 힌지부(130)의 접속부(133)가 연동되고, 이에 따라 접속부(133)가 결합된 열차폐판(120)이 태양전지판(110)의 측부에서 회동될 수 있도록 할 수 있다.
이때, 상기 힌지부(130)에 구비된 접속부(133)는 구동부(131)의 일측 단부가 90° 내지 150°의 범위에서 회동됨에 따라 해당 각도 범위 내에서 구동되도록 함으로써, 앞서 설명한 바와 같이 태양전지판(110)의 측부에서 열차폐판(120)이 90° 내지 150°의 범위 내에서 회동되면서 전개 또는 접힘이 이루어지도록 할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재되는 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110. 태양전지판 111. 태양전지
120. 열차폐판 121. 반사막
130. 힌지부 131. 구동부
132, 133. 접속부 140. 정지부
150. 요크

Claims (10)

  1. 상면에 태양전지가 장착된 태양전지판;
    상기 태양전지판의 측부에 설치되며, 소정 각도로 전개 가능하게 설치된 열차폐판; 및
    상기 태양전지판과 열차폐판에 양측 단부가 각각 고정되며, 형상기억합금 재질의 구동부가 외주면에 장착된 힌지부;
    를 포함하는 태양전지판의 열차폐판 겸용 태양광 집광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는 전기장의 인가에 의해 형상이 변형될 수 있는 합금 부재이며, 상기 구동부가 스프링 형태로 권취된 코일 형상으로 구성되어 전기장 인가시 일측 단부가 수축, 이완됨에 의해서 소정의 각도로 회전되는 태양전지판의 열차폐판 겸용 태양광 집광 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구동부 일측 단부의 회전 각도는 90°내지 150°의 범위 내에서 회전되는 태양전지판의 열차폐판 겸용 태양광 집광 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지판은 일측 단부측에 위성의 본체에 장착되는 요크가 결합되고, 복수개가 적층되어 일측으로 펼쳐지는 태양전지판의 열차폐판 겸용 태양광 집광 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열차폐판은, 상기 힌지부의 구동에 의해서 상기 태양전지판의 측부에서 소정 각도로 전개되며, 상기 힌지부에 인가되는 자기장에 의해 형상기억합금 재질의 상기 구동부가 회전됨에 의해서 펼쳐지는 태양전지판의 열차폐판 겸용 태양광 집광 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 열차폐판의 전개 각도는 상기 힌지부에 장착된 구동부의 회전 각도에 따라 상기 태양전지판을 기준으로 90°내지 150°의 범위 내에서 전개되는 태양전지판의 열차폐판 겸용 태양광 집광 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열차폐판의 내측면에는 반사막이 코팅된 태양전지판의 열차폐판 겸용 태양광 집광 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 힌지부는, 원통형 몸체의 외주면에 형상기억합금 재질의 구동부가 설치되고, 상기 원통형 몸체의 양측부에 각각 접속부가 구비된 태양전지판의 열차폐판 겸용 태양광 집광 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 구동부는 양측 단부가 각각 접속부에 고정되고, 상기 접속부가 상기 태양전지판과 열차폐판에 각각 밀착 결합되는 태양전지판의 열차폐판 겸용 태양광 집광 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 열차폐판 하부의 양측부에 장착된 힌지부 사이에는 중앙부가 절곡된 정지부가 더 설치된 태양전지판의 열차폐판 겸용 태양광 집광 장치.
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