KR840001115B1 - 전자(電磁)방사선 반사 집중장치 - Google Patents

전자(電磁)방사선 반사 집중장치 Download PDF

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주니어 알프레드 엘 · 존슨
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라제트 에너지 캄패니
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Abstract

내용 없음.

Description

전자(電磁)방사선 반사 집중장치
제1도는 본 발명 측면도.
제2도는 본 발명에 따른 프레임과 이에 결합된 다수의 만곡형 반사기의 상평면도.
제3도는 본 발명에 사용되는 반사기의 사시도.
제4도는 반사기와 캔틸레버 비임을 설명하는 제1도 반사기의 4-4선을 절개한 단면도.
제5도는 프레임, 현가조립체, 캔틸레버 비임과 반사기에 대한 주지지장치를 나타내는 본 발명의 상평면도.
제6도는 현가조립체가 D 및 S로 표시된 제1 및 제2의 수직축에 대하여 회전운동하는 캔틸레버 비임에 프레임 결합을 나타내는 개략적인 사시도.
제7도는 제6도 개략적인 측면도.
제8도는 제7도와 유사한 현가조립체와 프레임이 제1의 축 D에 대하여 회전되게 한 집중기의 개략적인 측면도.
제9도는 제7도와 유사한 현가조립체와 프레임이 캔틸레버 비임에 대하여 제2의 축 S 주위를 회전되게 한 집중장치의 개략적인 측면도.
제10도는 여섯개의 관형비임과 그로부터 연장한 반사기 지지장치와 결합한 프레임 이음매의 부분적인 상평면도.
제11도는 제10도의 11-11선을 절개한 단면도.
제12도는 프레임의 종단면도.
제13도는 현가조립체의 정면도.
제14도는 제13도에 도시된 구조의 상평면도.
제15도는 제13도의 15-15선을 절개한 부분적인 단면도.
본 발명은 태양방사선이나 텔리비죤 방사선 또는 레이다 주파수 대역 방사선과 같은 전자방사선을 집중ㅎ는 장치에 관한 것이다. 방사선을 집중하기 위하여 여러개의 반사기는 보통 프레임에 고정되어 집중방사선흡수기를 향하도록 조준되었으며 이 흡수기는 중간지지 장치로써 프레임에 견고하게 고정된다.
이 결합프레임, 반사기, 흡수기와 중간 지지장치 결합체는 주지지장치에 결합된 캔틸레버 비임에 현가된다. 이러한 현가(懸架)는 결합프레임, 반사기, 흡수기와 중간 지지장치를 캔틸레버 비임에 대하여 두개의 수직축 주위를 회전하도록 한다.
전자방사선을 집중하는 분야는 종래부터 광범위한 연구가 이루어져 왔으며 특히 태양방사선을 이용하는 연구가 계속되어 왔다. 대부분의 종래 기술장치는 제조, 조립과 유지를 위한 노동력과 재료비에 있어서 매우 많은 비용이 소요되므로 대량 생산을 할 수 없었다. 태양방사선장치의 제조는 통상 무거운 반사기를 지지할 수 있는 거대한 지지구조물이 필요하기 때문에 값이 비싼데, 여기서 반사기는 유리나 연마금속, 반사기를 태양의 일일(一日)과 계절변화에 다라 조절시키는 무거운 베어링과 모타, 그리고 구조물을 구성하고 있는 여러 작은 기계부속들로 구성되어 있다.
종래 기술의 태양방사선 장치를 조립하려면 그 구조에 있어서 복잡하고 이를 지지하기 위한 부피가 큰 지지기초로 인하여 비용이 매우 많이 들었다. 여러개의 가동부에 기름을 칠하고, 조이며 또는 반사기 초점이 맞추어지도록 그 구조물을 조정하고 또한 부서진 유리반사기 및 연마금속 반사기를 교체하는데 많은 비용이 들었다. 또한 부재들이 비와 바람에 노출되므로 전체 구조는 물과 바람의 응력에 대한 손상을 검사받도록 하여야 한다.
또한 종래 기술장치들이 일반적으로 매우 부피가 크기 때문에 반사기를 태양에 대하여 적당한 방향으로 조정하도록 하는 원동기는 상당한 에너지를 사용하여야 하며 따라서 태양장치의 전체적인 효율은 감소된다. 더군다나 부피가 크고 많은 부품들이 태양방사선 장치를 형성하도록 사용될 때에는 이들 부품의 제조만에도 상당한 에너지가 소모된다.
방사선 반사기에 대한 종래 장치는 1960년 9월 13일자로 Pajes씨에 허여된 미국특허 제2,952,189호 1977년 7월 5일자로 Brantley, Jr.씨 등에 허여된 미국특허 제4,033,676호와 1977년 9월 6일자로 Fletcher씨 등에 허여된 미국특허 제4,046,462호에 기술되어 있다. 또한 가변초점거리 반사기는 1961년 2월2일자로 J. C. Muirhead씨에 의하여 출간된 Review of Scientific Instruments의 32권 210-211면에 기술되어 있다.
종래 기술에서 반사기를 지지하는 프레임과 이음매를 형성하는데 사용된 여러가지 구조가 다음의 미국특허에 기술되었다 : 1953년 11월 10일자 Wilcox씨에 허여된 미국특허 제2,658,776호; 1960년 12월 13일자로 Fentiman씨에 허여된 미국특허 제2,964,147호; 1966년 9월 6일자로 Attiwood씨에 허여된 미국특허 제3,270,478호; 1967년 3월 14일자로 Fentiman씨에 허여된 미국특허 제3,309,121호; 1969년 5월 13일자로 Papayoti씨에 허여된 미국특허 제3,443,348호; 1969년 12월 23일자로 Kutchai씨에 허여된 미국특허 제3,485,005호; 1975년 10월 21일자로 Papayoti씨에 허여된 미국특허 제3,914,063호; 1975년 11월11일자로 Simpson씨에 허여된 미국특허 제3,918,233호; 1980년 1월 15일자로 Bance씨에 허여된 미국특허 제4,183,190호;와 1980년 7월 8일자로 Gugliotta씨등에 허여된 미국특허 제4,211,044호등이 있다. 또한 이러한 종래 기술의 구조는 1930년 6월 3일 Doornbos씨등에 허여된 프랑스특허 제682,854호; 1958년 8월 25일자로 Industria Officine Magliana에 허여된 이태리 특허 제581,277호와 1976년 4월 1일자로 Arad씨에 허여된 독일특허 제2,444,612호에 기술되어 있다.
또한 결합장치를 사용하는 종래 기술의 태양방사선은 다음의 미국특허에 기술되었는데 이는 1894년 2월 13일자로 Allingham씨에 허여된 미국특허 제514,669호, 1906년 1월 30일자로 Cartr씨에 허여된 미국특허 제811,274호, 1956년 8월28일자로 Tarcici씨에 허여된 미국특허 제2,770,230호, 1957년 7월 9일자로 Tarcici씨에 허여된 미국특허 제2,798,478호, 1961년 6월 13일자로 Cotton씨에 허여된 미국특허 제2,987,961호 1961년 11월 21일자로 Zagieboylo씨에 허여된 미국특허 제3,009,391호, 1965년 3월 31일자로 Drescher씨에 허여된 미국특허 제3,171,403호 1968년 1월 23일자로 Miller씨에 허여된 미국특허 제3,364,676호 1975년 5월 20일자로 Wartes씨에 허여된 미국특허 제3,884,217호, 1976년 8월 31일자로 Hubbard씨에 허여된 미국특허 제3,977,773호, 1976년 11월 23일자로 Pauly씨에 허여된 미국특허 제3,993,528호, 1977년 3월 8일자로 Arthur씨에 허여된 미국특허 제4,010,614호, 1978년 8월 29일자로 Bunch씨에 허여된 미국특허 제4,110,009호, 1978년 8월 29일자로 Hilton씨에 허여된 미국특허 제4,110,010호, 1978년 11월 21일자로 Hall씨에 허여된 미국특허 제4,126,123호, 1978년 12월 12일자로 Deflander씨에 허여된 미국특허 제4,129,360호, 1979년 10월 16일자로 Authier씨에 허여된 미국특허 제4,170,985호 1980년 7월 8일자로 Toomey씨에 허여된 미국특허 제4,211,211호가 있다. 또한 1976년 9월 28일자로 Kleinwachter씨등에 의하여 허여된 독일특허 제2,643,539호가 있다.
따라서 본 발명에 있어서 가장 중요한 목적은 제조, 조립, 관리 및 사용에 있어서 비용이 적게 들고 효율적인 에너지를 가지는 전자방사선 반사집중기를 제공하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은 무게가 가볍고 단지 하나의 기초만으로도 지지되는 하나의 캔틸레버 비임에 의하여 현가될 수 있는 집중기를 제공하는데 있다. 본 발명의 또다른 목적은 프레임, 방사선흡수기, 반사기와 상호연결 지지장치들이 균형을 이루게 하여 소형의 모터와 작은 양의 전기에너지로써 반사기가 태양을 향하도록 하는 집중기를 제공하는데 있다. 또한 본 발명의 목적은 여러개의 반사기를 위한 매우 가벼우면서도 개구형의 격자 프레임으로 된 집중기를 제공하는데 있으며, 이 반사기는 플라스틱 같은 가벼운 재료로 만들어 졌다. 본 발명의 또다른 목적은 바람과 물로 인한 손상에 대하여 저항력이 매우 높은 집중기를 제공하는데 있다. 상기의 목적들은 아래 부품으로 구성되는 전자방사선 반사집진기로써 이룰 수 있는데, 이 집중기는 주지지장치, 이에 결합된 캔틸레버 비임, 강성프레임, 전자방사선 흡수기, 프레임과 흡수기를 견고하게 연결하는 중간지지장치, 프레임에 결합되고 흡수기에 조준된 여러개의 전자방사선 반사기와, 반사기와 흡수기 사이에 위치하면서 프레임, 반사기, 흡수기 및 중간지지장치를 캔틸레버 비일에 현가하기 위한 장치로 이루어졌다.
본 발명의 현가조립체는 프레임, 반사기, 흡수기와 중간지지장치를 캔틸레버 비임에 지지하는데, 이것은 이들 4결합체의 실질적 무게중심에서 이루어진다. 조준 목표, 즉 흡수기를 포함한 전체적인 광학장치는 균형을 이루어, 작은 베어링과 원동기로써 반사기가 태양을 향하도록 하는데 사용될 수 있게 한다.
본 발명의 프레임, 캔틸레버 비임, 중간지지장치와 현가 조립체는 얇은 관형부재로 만들어지는데 이 부재는 제조하는데 비용이 적게들면 조립하는데 용이하고 가볍다. 반사기는 플라스틱재료로 만들어지며 반사기와 그에 관련된 하우징 사이에 부분적인 진공상태를 만들므로 적당한 만곡형 구조로 될 수 있다. 전체적 장치는 캔틸레버 비임을 단일 기초에 결합시킴으로써 지지될 수 있고, 이 장치는 야외에서 비용이 적게 들고 빨리 축조할 수 있다. 또한 이러한 방식으로 반사기를 수반하는 프레임은 지면에 대해 매우 낮게 위치시키거나 또는 어느 경우에서는 지면에 형성된 핏트(pit)에 위치시켜 바람에 의한 손상을 줄일 수 있게 하였다.
본 발명을 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도-제4도에 도시된 바와 같이 본 발명의 전자방사선 반사식 집중기(10)은 프레임(12), 프레임에 결합된 여러개의 만곡형 방사선 반사기(14), 방사선 흡수기(16), 흡수기와 프레임을 견고하게 상호연결하는 중간 지지장치(18), 한단위장치로서 결합프레임, 반사기, 흡수기, 중간지지장치를 캔틸레버 비임(22)에 현가시키는 현가조립체(20)와, 캔틸레버 비임을 지지하는 주지지장치(24)로 이루어졌다.
이 구조장치의 목적은 태양 방사선과 같은 전자방사선을 반사기(14)로써 반사하며 이 반사된 방사선을 흡수기(16)으로 향하게 하여 집중하는 것이다. 이 반사기(14)는 프레임(12)에 견고하게 결합되고 흡수기(16)는 중간지지장치(18)에 의하여 프레임에 견고하게 결합된다. 따라서 프레임(12), 반사기(14), 흡수기(16)과 중간짖장치(16)의 결합은 강성구조체를 형성하므로 단일 구조체와 같이 운동한다. 여러개의 반사기는 만곡되었으며 그들의 촛점거리를 다양하게 변화시킬 수 있어 반사된 방사선이 흡수기(16)에 집중되고 또한 반사기(14)는 반사한 방사선을 흡수기(16)에 조준되도록 프레임(12)에 대하여 조정될 수 있다.
반사기(14)에 대하여 태양의 일일환과 계절환과 같은 상대적인 운동을 하는 전자방사원을 고려한다면, 결합프레임, 반사기, 흡수기와 중간 지지장치는 제1도에서 제1의 축 D와, 제4도에서, 제2의 축 S에 대하여 회전운동하도록 현가조립체(20)에 의하여 캔틸레버 비임(22)에 현가되는데, 여기에서의 각각의 축은 수직을 이루고 있다.
예를들어 태양의 일일환을 고려하면, 프레임, 반사기, 흡수기와, 중간 지지장치의 결합장치는 축 D에 대하여 회전운동하도록 장치되며, 또한 태양의 계절환에서의 이 결합장치는 축 S에 대하여 회전운동하도록 회전될 수 있게 현가된다.
이 회전운동을 수행하는 방법은 제6도-제9도에 개략적으로 도시되었다. 여기에 도시된 바와같이 현가조립체(20)은 축(28)로써 캔틸레버 비임(22)에 대해 피봇(pivot) 결합된 중심 캐리지(carriage)(26)으로 이루어지며, 이것에는 중심 캐리지(26)의 양쪽끝에서 결합된 두개의 부가적인 축(30)(31)이 있는데, 이축(30)(31)은 제1 및 제2 하단 마스트 조립체(34)와 (35)에 대하여 피봇결합되었다. 이 마스트 조립체는 그들 단부에서 프레임(12)에 견고하게 고정된다. 또한 이 구조적 관계는 제1도, 제4도, 제5도, 제13도, 제14도와 제15도에 상세히 도시되었다.
따라서 태양의 일일환을 고려한다면, 결합프레임(12), 반사기(14), 흡수기(16)과 중간지지장치(18)은 제1의 축 D상에 있는 축(28)에 대하여 회전한다. 태양의 계전환을 고려한다면, 프레임(12), 반사기(14), 흡수기(16)과 중간 지지장치(18)은 축 S상에 있는 축(30)과 (31)에 대하여 회전하는데, 이는 프레임(12)가 차례로 축(30) 및 (31)에 피봇 결합된 하단 마스트 조립체(34)와 (35)에 견고하게 결합되었기 때문이다. 제1의 축 D에 대한 회전운동은 북반구에서 정오시간의 태양방사선을 반사하기 위한 전형적인 위치를 나타내는 제7도와 이른 아침 시간의 태양방사선을 반사하기 위한 전형적인 위치를 나타내는 제8도를 비교하면 알 수 있다. 제9도에서 프레임(12)와 이에 결합된 흡수기, 반사기, 중간의 지지장치와 프레임에 결합된 하단마스트 조립체는 겨울동안에 비교적 낮은 태양의 위치를 고려하면 제2의 축 S에 대하여 회전한다.
이후 본 발명이 집신기를 구성하고 있는 여러 개의 부재와 이들이 서로결합되는 방법을 상세히 기술하고자 한다.
프레임
프레임(12)는 제1도, 제2도, 제4도, 제5도, 제10도-제12도에 도시된 바와 같이 여러개의 관형비임(37)(40)과 대각선으로 높은 여러개의 지주(43)들로 형성된 개구형의 격자형 프레임(lattice frame)의 형태인데, 여기에서의 관형비임(37)은 여러개의 이음매(38)에 의하여 프레임의 상면(39)이라 정의한 제1평면에 상호연결되고, 관형비임(40)은 여려개의 이음매(41)에 의하여 제1의 평면에 평행하면서 프레임저면(42)를 형성하는 제2의 평면에 서로 연결되며, 여러개의 대각선 지주(43)은 상기 두개의 평면을 이음매(38) 및 (41)로써 서로 연결되어 강성구조체를 이루도록 작용하였다. 이 구조체는 무게가 가벼우며 휨모우먼트에 강하다.
제10도-제12도를 참고하면, 이음매(38)과 (41)은 본질적으로 동일하나 서로 뒤집힌 형태로 이루어졌는데, 제11도에서 이음매(38)은 상면(39)에서의 이음매를 나타내며 제12도에서 이음매(41)은 저면(42)에서의 이음매를 나타낸다. 양측표면에 있는 대부분의 이음매는 6개의 관형비임을 수용하며, 6개의 관형비임이 되지 않는 것은 이들 두 표면의 외각에 있는 것인데, 여기에서는 스페이서를 이용하여 남아있는 관형비임 자리를 채운다. 또한 저면(42)의 대부분의 이음매(41)은 볼트와 너트로써 완전한 이음매를 형성하며 동시에 제12도에 도시된 이음매(41)는 이후 상세히 기술되는 바와 같이 두개의 하단 마스트 조립체(34)와 (35)의 일부를 형성하는 나사봉을 포함하고 있다.
제11도에 명백히 도시된 바와 같이 이음매(38)과 (41) 각각은 제1캡(cap), 제2캡, 관형 비임으로부터 일체로 연장된 여섯개의 단부(端部)(47), 볼트(48)과 너트(49)로 이루어졌다.
본 발명의 목적을 위하여 제10도-제12도에서 처럼, 제1 및 제2캡(45)(46)은 사실상 6변 절두체의 형태로 되어 있는데, 이것은 볼트(48)과 너트(49) 사이에 단부(47)을 넣어 고정시킨다. 단부(47)은, 관형비임(37)(40)과 일체이면 캡(45)(46)에 각각 접하고 있는 실질적으로 평편하고 사다리꼴 모양으로 외측으로 벌어지며, 서로 대향하는 형태의 면(50)(51)과, 탭(45)와 (46) 사이에 고정되는 또다른 관형비임의 두개의 인접단부(47)의 측면에 각각 접하면서 내측을 수렴하는 형태의 인접면(52) 및 (53)으로 형성되었다. 제조시에 가급적 이 단부(47)은 이들의 외측주변이 나머지 부분의 관형비임 외측 주변보다 더 크게 형성되도록 넓혀지므로 이음매로부터 관형비임을 뽑아내기가 어렵게 되었다. 제10도에 도시된 바와 같이, 가급적 수렴형태의 면(52), (53)은 약 60°의 각을 이루게하여 이 단부(47)이 두개의 표면(39)와 (42) 내부에 있는 각각의 이음매에서 360°접촉할 수 있는 배열을 형성하도록 하였다. 외측으로 발산하는 형태의 면(50)과 (51)의 각도는 각각의 절두체형의 캡의 테이퍼각과 실질적으로 동일하다.
제11도와 제12도에 도시된 바와같이, 각각의 대각선 관형지주(支柱)(43)에는 그 종단부에 짧은 축(55)가 있으며 이 축(55)의 단부는 확대단부(56)으로 이루어졌다. 상면(39)와 저면(42)에 있는 각각의 캡(46)에는 개별적으로 지주(43)에 연결된 축(55)을 수용하도록 120°간격을 이룬 3개의 구멍이 있다.
제11도에 도시된 바와 같이, 각각의 구멍(57)에는 확대단부(56)를 내부에 갖고 있는 환상부(58)가 있어서 세장부(59)와 서로 교통하는데, 세장부(59)는 그 내부에 축(55)이 있지만 확대단부956)보다는 작게 만들어서 축이 일단 안에 있게되면 지주(43)은 이로부터 빠져나오지 못하게 하였다.
반사기
제1도, 제2도, 제3도, 제10도와 제11도에 도시된 바와같이, 전자방사선을 반사하는 여러개의 반사기는 프레임(12)의 상면(39)에 결합된다. 본 발명의 목적을 위하여 제3도, 제10도와 제11도에 도시된 바와같이 각각의 반사기는 원통형 하우징(61)으로 이루어지는데 이 하우징은 밀폐단부(62)와 반사막(64)가 있는 갭아부으로 이루어졌으며, 반사막은 개방부의 지름으로 뻗쳐있고 링(63)에 의한 기밀방식으로 하우징에 고정되고, 링은 반사막주변부 그 사이에 겹쳐지게 하면서 하우징 상면의 홈(65)에 수용되게 하였다. 링(66)는 반사막(65) 받침대를 기밀방식으로 확실히 연결되도록 하우징에 적절히 고정된다. 반사막(64)는 알루미늄을 입힌 반사표면으로 된 마일라(Mylar)와 같은 탄성적이고 유연성있는 재료로 만들어 진다.
먼저 반사막(64)는 실질적인 평탄한 구조로 되어 있지만, 유관(68)로써 하우징(61)안에 형성된 부분적인 진공에 의해 하우징(61) 안쪽으로 오목한 만곡형 모양을 하게 되는데, 여기서 조절밸브(69)와 진공형성펌프(70)이 부착되어 있는 유관(68)은 하우징(61) 내부까지 연결되어 있다. 제3도에서와 같이 각각의 반사기(14)에는 단지 하나의 펌프(70)만이 연결되어 있다.
각각의 만곡형 반사기(14)의 촛점거리를 조정하기 위하여 각각의 반사막(64)는 제3도에 도시된 바와 같이 중심에 구멍이 형성되었으며, 이 구멍위로 스크류우(72)는 나사지지대(73)에 의하여 전도된 위치로 현가되는데 나사지지대는 3개의 스포우크(74)에 의하여 하우징에 결합되고, 제10도와 제11도에서와 같이 세개의 스포우크는 스크류우(76)에 의하여 하우징(61)에 고정된 3개의 브래킷(75)에 결합된다. 또한 스크류우는 머리부는 스크류우가 삽입되도록 하우징(61)내로 회전되고 반사막(64)는 탄성적이고, 유연한 막아래에 있는 부분적인 진공으로 인하여 만곡된다.
반사기(14)를 흡수기(16)으로 향하여 조준되도록 하기위하여 각각의 반사기는 제10도와 제11도에 도시된 바와 같이 프레임상면에 있는 세개의 이음매(38)에 의하여 3개의 부위에서 조정가능하도록 지지된다. 따라서 단길이의 튜우브(78)은 각 단부마다 평평하게 다듬질되어 구멍이 천설된 후 이 단부들은 수직평면상에 놓이게 하였다. 일측단부에는 구멍이 있어서 이것을 이음매(38)의 볼트(48)에 맞추고 너트(49)로써 견고하게 고정시키며, 동시에 타측단부도 구멍이 있어서 이것을 클램프(80), (81)사이에 위치시키고 볼트(79)를 넣어 고정시킨다. 이들 양측의 클램프(80)과 (81)은 브래킷 (75)의 L형부분을 수용하지만 그러나 브래킷(75)가 제11도에 도시된 바와 같이 수직으로 조정될 수 있게 하였다. 따라서 각각의 반사기(14)는 세개의 브래킷(75)에 의하여 세지점에서 개별적으로 현가되어 흡수기(16)에 조준될 수 있게 하였다.
현가조립체
제1도, 제4도, 제5도, 제13도, 제14도와 제15도에 도시된 바와 같이, 현가조립체(20)은 중심캐리지(26)와 제1 및 제2의 하측마스트 조립체(34) 및(35)로 이루어졌다. 이 현가조립체는 캔틸레러 비임에 결합프레임, 흡수기, 반사기와 중간지지장치를 현가하여 이들이 지지점 이외의 모든 방면으로 자유롭게 움직이도록 하였다.
캐리지(26)은 주튜우브(84), 주튜우브에 가로로 형성한 구멍이 있으며 거기에 용접되어 있는 지지튜우브(85), 주튜우브의 양측에 용접되고 지지튜우브와 마찬가지로 주튜우브에 대하여 수직으로 형성된 상, 하단의 사각형튜우브(86) 및(87)로 이루어졌다.
대각선지주(88)과 (89)는 상단의 사각형튜우브(86)과 주튜우브(84)의 대향단부에 각각 용접되며, 또한 기둥(90)과 (91)도 하단의 사각형튜우브(87)과 주튜우브(84)의 대향단부에 각각 용접된다. 마찬가지로 기둥(92)는 상단의 사각형튜우브(86)과 지지튜우브(85) 사이에 용접되며, 기둥(93)도 하단의 사각형튜우브(87)과 지지튜우브(85) 사이에 용접된다. 또한 기둥(94)는 지지튜우브(85)와 주튜우브(84) 사이에 용접되고 기둥(95)는 지지튜우브(85)와 주튜우브(84) 사이에 용접된다.
제15도에 도시된 바와 같이, 지지튜우브(85)는 그안에 축(28)이 있으며 회전운동을 할 수 있도록 볼트(96)에 의하여 견고하게 피봇결합되어 있다. 축(28)이 결국 캔틸레버 비임(22)에 대하여 피봇결합되어 있으므로 캐리지(26) 및 연결프레임(12), 반사기(14), 흡수기(16)과 중간지지장치(18)은 축(28)의 종축상에 있는 제1의 축(D)를 따라 캔틸레버 비임(22)에 대하여 회전할 수 있다.
제1도, 제4도와 제5도에 도시된 바와 같이, 각각의 하단 마스트 조립체(34) 및 (35)는 다음과 같이 동일한 방식으로 결합되었는데, 즉 하단 마스터 조립체(34)는 주튜우브(84)의 일측단부로 부터 연장된 축(30)에 대해 견고한 피봇결합이 되게 하였으며, 제2의 하단 마스트 조립체(35)는 주튜우브(84)의 타측단부로 부터 연장된 축(31)에 대해 피봇결합되도록 하였다.
제1도, 제4도와 제5도에 도시된 바와 같이, 자각의 하단 마스트 조립체는 관형의 허브(hub)(100)과 관형마스트(102)로 구성되는데, 이 허브에는 횡단튜우브(101)이 있으며 이것은 허브의 두 구멍에 삽입되며 또한 이에 용접되었고, 관형마스트(102)는 공동(空洞)허브 밑부분에 삽입되고 관형마스트의 상부에는 횡단튜우브(101)이 인접하여 있다. 핀(99)는 허브(100)와 튜우브(101)에 일렬로 정렬된 구멍을 관통하여 이 두개의 부재에 고정되게 하였다. 횡단튜우브(101)은 주튜우브(84)로 부터 연장한 축(31)이 회전할 수 있도록 결합하고, 너트 또는 코터핀(cotter pin)에 의하여 적당히 고정된다.
관형마스트(102)의 밑부분에 있어서, 그 내부는 나선스터드(103)이 삽입되도록 나사로 형성되어 있는데 나선스터드는 프레임(12)의 상면(39)에 있는 이음매(38)에 있는 볼트(48)의 나선단부가 삽입되도록 내측이 나사로 되어 있다.
관형마스트(102)에는 세개의 세움대(spreaders)(107), (108)과 (109)의 단부의 세개의 핀이 삽입되도록 동일하고 일정한 간격을 둔 원주상에 한쪽이 막힌 세개의 구멍(blind bore)으로 이루어진 튜우브(105)가 있다. 세움대의 타측단부는 각 세움대의 구멍과 허브(100)에 달려있는 세개의 플랜지 구멍에 대하여 각각 "U"자형 연결기로 연결되어 있는 세개의 봉(110), (111)과 (112)에 의하여 허브(100)에 연결된다.
각각의 세움대 단부에서 튜우브(114), (115)와 (116)은 각각 견고히 결합되고 이들 각 튜우브들이 봉(117), (118)과 (119)를 개별적으로 수용하는데, 이들 각 봉은 양단부에서 나삽된다. 튜우브(115)의 상단부는 제4도에 도시된 바와 같이 나사가 형성된 한쌍의 너트(120)과 (121)로 이루어졌으며, 봉(118)에 관하여 제12도에 도시된 바와 같이 그 타측단부에서의 봉은 프레임 이음매(41)의 성형부품내에 삽입되고 두개의 양측너트(123)과 (124)에 의하여 고정된다. 마찬가지로 두개의 하단 마스트 조립체(34)와 (35)에 관련된 나머지 봉은 제1도에 도시된 바와 같이 프레임(12)의 저면(42)에 있는 이음매(41)에 연결된다.
하단 마스트 조립체(34)와 (35)를 형성하므로써 각각의 마스트(102)는 프레임(12)과 캐리지(26)에 결합된 허브(100) 사이의 봉(110)-(112) 및 (117)-(119)가 가하는 장력에 의하여 압축상태로 유지된다. 제4도에 도시된 바와 같이, 프레임(12)는 제2축 S로 정의되는 축(30), (31)에 있는 캐리지(26)에 대해 피봇결합된 하단 마스트 조립체에 의해 견고하게 지지된다. 현가조립체가 흡수기와 반사기 사이에 있어 흡수기에 그림자가 드리워지는 경우일지라도 반사기로 부터의 방사선은 흡수기를 원하는 온도까지 가온하기에 충분하다. 개구형의 격자와 같은 얇은 비임의 조립체로 구성한다는 것은 이러한 그림자 효과를 줄일 수 있다는 것이다.
캔틸레버 비임
제1도, 제5도, 제14도와 제15도에 도시된 바와 같이, 캔틸레버 비임(22)는 용접등과 같은 방법으로 여러개의 관형비임이 서로 결합된 개구형의 격자형태로 되어 있다. 제1도와 제5도에 도시된 바와 같이 캔틸레버 비임은 반사기(14)와 흡수기 사이에 위치되므로, 비임을 틈이 나있는 격자로 형성하는 것은 방사선이 흡수기로 향하여있는 반사기로 부터 반사될 때 형성되는 그림자를 줄일 수 있게 하는 장점이 있다.
제1도와 제5도에 도시된 바와 같이, 캔틸레버 비임(22)의 베이스(126)에는 여러개의 볼트(127)을 수용하여 이 비임이 주지지장치에 견고하게 고정되게 하였다.
제15도에 도시된 바와 같이, 캔틸레버 비임의 말단부(128)은 전체의 캔틸레버 비임을 형성하는 비임에 용접된 원형의 플레이트(129)가 있으며, 이 플레이트 중심에는 구멍(130)이 천설되었다. 이 플레이트(129)는 드럼(132)에 견고하게 결합되고, 이 드럼은 중심구멍(135)이 있는 원형의 허브(134)와 허브(134)의 외측변에 대하여 내측으로 용접된 환형림(rim)(136)으로 형성되었다. 원형플레이트(129)는, 허브(134)와 플레이트(129)에 있는 적합한 구멍을 관통한 볼트(137)과 (138)등과 같은 죔쇠(fastener)에 의하여 허브(134)에 견고하게 고정된다.
제15도에 도시된 바와 같이, 지지튜우브(85)로 된 견고한 연결부를 경유하여 캐리지(26)에 견고하게 결합된 축(28)은 드럼(132)에 대해 피봇결합되며, 이것은 결국 캔틸레버 비임(22)에 대해 피봇결합되는 것이며, 이러한 결합은 축(28)을 피봇지지하며 또한 드럼(132)의 허브(134)에 견고하게 결합된 베어링(140)에 의해 이루어지는데 베어링(140)과 허브(134)와의 결합은 이들에 있는 적합한 구멍에 수용되는 볼트(141)과 (142)에 의해 이루어진다. 축(28)의 일부는 허브(134)중앙에 있는 구멍(135)를 통과하는 곳까지 확장되어 있다.
주지지장치
제1도, 제5도와 제6도-제9도에 도시된 바와 같이, 주지지장치(24)는 콘크리트 또는 쇠찌끼 덩어리와 같은 단단한 구조적 물질로 이루어지는 것이 유리하며, 이러한 물질은 캔틸레버 비임(22)의 볼트(127)을 단단히 삽입되도록 한다.
제1도에 도시된 바와 같이, 주지지장치(24)는 그에 인접하여 형성된 피트(pit)(144)에 있는 프레임(12)의 일부와 함께 지면속에 묻혀진다. 이는 반사기(14)가 지면수준 또는 그밑에 위치되도록하여 회오리바람의 손상으로부터 보호하는데 매우 유리하다. 또한 주지지장치(24)를 건물구조에 결합시키거나 또는 없애버릴 수도 있으며 제1도에 도시된 바와 같이 프레임(12)의 저면이 자유롭게 움직일 수 있다면 건물구조에 직접 연결되게 할 수도 있다.
중간지지장치
흡수기(16)과 프레임(12)를 견고하게 상호 연결하는 중간지지장치는 상단 마스트(146)과 두개의 측면마스트(147) 및 (148)로 이루어지는데 이 세계의 마스트 말단부는 제1도와 제4도에 도시된 바와 같이 적당한 클램프(150)에 의하여 견고하게 서로 결합된다. 상단 마스트(146)은 가급적 제1도에 도시된 바와 같이 프레임(12)의 상단의 중앙이음매(38)에서 프레임(12)에 결합된 견고한 튜우브로 고정되어진다. 흡수기(16)의 무게에 따라 상단 마스트(146)은 케이블로 대치되거나 없앨 수도 있다. 또한 각각의 측면 마스트(147)과 (148)은 견고한 튜우브로 이루어지고, 제4도에 도시된 바와 같이 마스트 단부의 외측에는 동축상으로 용접된 길이가 짧은 튜우브(151)이 있으며, 이 튜우브(151)은 허브(100)에 있는 구멍으로 삽입된 길이가 짧은 지지튜우브(152)에 용접되어 있는데, 이것은 지지튜우브와 허브에 있는 적합한 구멍을 관통한 핀(153)에 의하여 내부에서 고정된다. 원한다면 또다른 케이블을 사용하여 각각의 측면 마스트(147)(148)을 프레임(12)에 결합하도록 할 수 있다. 또한 각각의 측면 마스트(147)(148)에는 그 내부에 절연된 구리 튜우브를 삽입하여 물과 같은 유체를 보일러와 같은 역할을 할 수도 있는 흡수기(16)로 들어가고 나오게 할 수 있다. 제4도에 도시된 바와 같이 중간의 지지장치는 상단 마스트(146)과 두개의 측면 마스트(147) (148)을 포함할 뿐만 아니라 두개의 하단 마스트 조립체(34)(35)도 포함하고 있다. 원한다면 또다른 케이블은 클램프(150)에 인접한 마스트(146)(147)과 (148)의 말단부에서 결합하여 프레임(12)에 연결함으로써 강도를 높여 주도록 한다.
흡수기
제1도와 제4도에 도시된 바와 같이, 흡수기(16)은 전자방사선의 적당한 흡수기일 수 있다. 이는 보일러, 스팀엔진, 노(爐), 광전지, 스터링사이클엔진(sterling cycle engine), 텔레비죤 신호수신기 또는 레이다 수신기일 수도 있다. 흡수기(16)은 이것과 마스트(146-148)을 연결하는 일련의 적합한 클램프(155)로써 중간지지장치(18)에 견고하게 결합된다.
계절적 변환에 따라 유도되는 원동기조립체
제1도, 제5도와 제14도에 도시된 바와 같이, 계절적 변환에 따라 유도되는 원동기조립체(157)은 프레임 흡수기, 반사기와 중간지지장치를 제2의 S축에 대하여 회전하도록 하였다. 반사시키고자 하는 전자방사선이 태양방사선일 경우 이 원동기조립체는 계절환 사이에 태양위치와 변화를 참작하여야 한다. 전자방사선이 다른 것일 경우 원동기조립체(157)은 방사원과 정열하도록 반사기의 높이에서의 소정의 변화를 참작하여야 한다.
원동기조립체(157)은 캐리지(26)에 있는 지지튜우브(85)의 말단부와의 회전결합을 한 반전할 수 있는 전기원동기(158)과 원동기에서 이어져 있고 또 이것에 의해 회전할 수 있는 긴 스크류우(160)으로 구성되어진다.
제5도에 도시된 바와 같이, 스크류우(160)은 블록(161)의 구멍에 나사식으로 삽입되며, 이 블록은 예를 들면 프레임 상면에 이음매(38)에 결합된 채널비임(162)에 견고하게 삽입되게 하였다. 프레임에 대한 채널비임 연결부의 정확한 위치는 원동기(158)에 의하여 프레임을 제2의 축 S에 대하여 회전시키도록 적소에 위치시키게 하는 한 위험스럽지 않다.
일일변환에 따라 유도되는 원동기조립체
태양의 일일환을 고려한다면, 집중기(10)에 대한 전자방사선이 태양방사선일 경우 또는 방사원의 방위각 변환을 고려하여, 원동기조립체(164)는 프레임, 반사기, 흡수기와 중간의 지지장치를 제1의 축 D, 그러므로 축(28)에 대하여 회전할 수 있도록 한다.
원동기조립체(164)는 제1도, 제4도와 제5도에 개략적으로 도시되었으며 제13도-제15도에는 상세히 도시되었다. 원동기조립체(164)의 동작을 이해하기 위하여, 조립체(164)가 캐리지(26)의 상단 사각형 튜우브(86)에 견고하게 결합되고 캔틸레버 비임(22)에 견고하게 결합된 드럼(132)의 외측주변의 원주위를 이동하게 하였음을 이해하여야 한다. 이는 원동기조립체(104)에 연결되고 드럼의 림(136)주위를 감고있는 단하나의 케이블에 의하여 이루어질 수 있으며, 원동기조립체(164)는 드럼주위를 회전한다.
따라서 원동기조립체(164)는 바아(166)과 이의 네모서리에 견고하게 결합된 네개의 풀리 거싯(pulley gusset)(167-170)으로 이루어졌으며, 이 거싯에는 두개의 풀리축(171)과 (172)가 있어서 각각 두개의 풀리(173)과 (174)를 회전할 수 있게 지지토록 하였다.
제15도에 도시된 바와 같이, 각각의 풀리에는 그 중심요홈(175)이 있으며 이 중심요홈(175)의 양측에는 두가지 셋트의 비교적 적은 네개의 요홈(176)이 있다. 두개의 마운팅 플레이트(177)과 (178)은, 각각 풀리 거신(167)과 (168) 사이 및 (169)과 (170) 사이에 견고하게 결합되며, 이들의 그 중심에는 구멍이 천설되고 적당한 베어링이 있어서 제13도-제15도에 도시된 바와 같이 지지바아(166)에 대하여 종축으로 연장한 스크류우(179)를 지지 한다.
스크류우(179)는 전기원동기(180)에 견고하게 결합되고, 이 원동기는 어느 적당한 브래킷(181)에 의하여 마운팅 플레이트(177)에 지지된다. 스크류우(179)는 제15도에 도시된 바와 같이 트래블링 블록(182)에 있는 나사가 형성된 구멍에 나삽된다. 케이블(183)의 단일길이는 요홈(131)과 (133)에 있는 드럼(132)의 림(136)을 둘러싸고 요홈(176)에 있는 두개의 풀리(173)과 (174)의 주위를 "8"자 모양으로 감은 길이이다. 또한 이 케이블은 트래블링블륵(182)의 8개의 구멍(184)를 통과하며 고정스크류우(185)에 의하여 블록에 견고하게 고정된다.
따라서 스크류우(179)가 원동기(180)에 의하여 회전될 때 트래블링블록(182)를 종방향으로 움직이게 하며 거기서부터 안에 있는 케이블(183)을 당긴다.
제15도에 도시된 바와 같이 케이블(183)은 드럼(132)의 허브(134)에서 가로방향의 구멍(186)에 수용되는 자체굴대(center)가 있는데, 이것은 림(136)의 두개의 구멍(187)과 (188)을 통하여 외부로 연장하였으며, 이 케이블(183)의 두단부는 케이블이 드럼과 풀리들을 완전히 둘러싼 후 구멍(187)과 (188)에 인접한 구멍(189)와 (190)에 각각 삽입되는데, 이 단부들은 림(130)의 측면에 있는 적합한 구멍에서 고정스크류우(191)과 (192)에 의하여 고정된다. 두개의 고정바아(193)과 (194)는 림(36)의 외부주면에 대하며 볼트로 적당히 조이게 하여 케이블(183)이 드럼에 고정되게 하므로 그 사이에 상대적인 움직임이 없게 하였다. 케이블(183)의 단부를 또다른 방식으로 고정하면 이 케이블이 드럼에 대하여 미끄러지지 않는다. 따라서 케이블이 드럼과 두개의 풀리를 둘러싸면서 스크류우(179)가 회전되게 하면 트래블링블록(182)를 종방향으로 움직이게 하여 블록(182)에 결합된 케이블을 당기게 한다. 이 케이블이 드럼에 단단히 고정되므로 전체의 원동기조립체(164)는 드럼(132)주위를 이동한다.
제4도, 제5도, 제13도, 제14도와 제15도에 도시된 바와 같이, 브래킷(195)는 지지바아(166)으로 부터 연장되고 브래킷과 튜우브의 적합한 구멍을 통과한 봉(196)에 의하여 사각형 상단 튜우브(86)에 견고하게 결합된다. 따라서 원동기조립체(164)가 드럼(132) 주위를 이동할때 캐리지(26)과 함께 이동하면서 캐리지를 제1의 회전축 D인 축(28)에 대하여 회전시키도록 하였다. 이 캐리지(26)이 하단 마스트 조립체를 지나 프레임(12)에 결합되므로 이러한 회전운동은 프라임이 축(28)에 대하여 회전운동하게 한다. 또한 흡수기(16)뿐만 아니라 반사기(14)와 중간지지장치(18)이 프레임에 고정되어 강성체를 이루므로 이러한 회전운동은 이리한 구조부재들이 회전되도록 한다. 가급적 전기원동기(180)은 역회전을 할 수 있도록 하여 캐리지(26)이 제1의 축 D에 대하여 두가지 방향으로 회전운동할 수 있게 하였다.

Claims (1)

  1. 전자방사선 집중기를 형성시킴에 있어서, 주지지장치(24), 이에 결합된 캔틸레버 비임(22), 강성프레임(12), 전자방사사선 흡수기(16), 이들 프레임과 흡수기를 상호견고하게 결합시키는 중간지지장치(18), 이 프레임에 결합되고 흡수기를 향하도록한 다수개의 전자방사선 반사기(14) 및 프레임, 반사기, 흡수기와 중간지지장치를 캔딜레버 비임에 현가하는 현가조립체(20)을 구비하여 이 현가조립체를 이들 반사기와 흡수기 사이에 위치시키면서 상기 프레임, 반사기, 흡수기와 중간지지장치의 실질적 무게중심에서 현가시키고 또한 제1축(D축) 및 이 축에 수직으로 설치한 제2축(S축)에 대하여 회전운동을 할 수 있도록 피봇결합시켜서 된 전자방사선 집중장치.
KR1019810001410A 1980-05-30 1981-04-24 전자(電磁)방사선 반사 집중장치 KR840001115B1 (ko)

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