KR890003296B1 - 우주 공간용 태양광 수집장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

우주 공간용 태양광 수집장치

제1도 및 제2도는 본 출원인이 앞서 제안한 태양광 수집장치의 1예를 설명하기 위한 요부단면도.

제3도는 본 발명에 의하는 태양광 수집장치의 1예를 설명하기 위한 요부단면도.

제4도는 본 발명에 의하는 태양광 수집장치의 1유니트분을 표시하는 개략 단면 구성도.

제5도는 본 발명에 의하는 태양광 수집장치를 여러개의 유니트를 조합할때의 부분도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 광학계 11 : 렌즈

12 : 6각추체 13 : 광파이버

14 : 알루미늄 반사면 15 : 태양전지

16 : 유도물질 20 : 지지부재

21 : 요입부 22 : 측벽

23 : 경사면 24 : 보호봉

30 : 보호커버 40 : 광도체케이블

50 : 보호부재 51 : 히이터 파이프

60 : 보호부재 61 : 히이터 파이프

본 발명은 X선이나 자외선등이 많고, 또한 열복사가 큰 우주공간에 있어 사용하는데에 가장 적합한 태양광 수집장치에 관한 것이다.

본 출원인은 앞서 태양광을 렌즈등에 의하여 집속하여, 광도체 케이블내에 도입하고, 이 광도체 케이블을 통하여 임의 소망의 장소에 전달하여 조명, 기타의 사용에 제공하게한 태양광 수집장치에 대하여는 여러가지의 종류를 제안하였다.

그런데, 본 출원인이 앞서 제안한 태양광 수집장치의 하나에 있어, 직경 4㎝이하의 렌즈를 다수매, 예를 들면 2,00매정도 사용하여 태양광을 수집하고, 각 렌즈의 초점위치에 직경 약 0.1 내지 0.2㎜정도의 광파이버의 수광단을 정확하게 위치맞춤하고, 이로 인하여 각 렌즈에 의하여 집속된 태양광을 광파이버내에 도입하게 한 것이었으나, 이태양광 수집장치에 있어서는, 렌즈의 초점거리가 약 4㎝이하이고, 매우 얇은형의 태양광 수집장치를 제공하는데 있는 것이다.

그리고, 그 반면에 있어, 렌즈의 초점위치와 광파이버의 수광단면이 정확하게 일치하지 아니하면 아니되는 것이고, 특히 온도차가 심한 사막이나 우주공간 또는 열대지방등에서 사용하는 경우에는, 렌즈 및 이 렌즈를 지지하고 있는 지지부재등이 열팽창하여 렌즈의 초점위치와 광파이버의 수광단면과의 위치관계가 벗어나던가 또는 열파괴되는 등의 결점이 있었다.

상기에서와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인을 앞서 6각형상의 요입부가 다수 인접되어서 구성되어서 있는 전열성의 지지기판과, 상기 요입부의 각각에 배설된 다수개의 광학계와, 상기 요입부를 형성하는 측벽상면의 정점에 입설된 다수본에 전열성 보호봉과, 상기 지지기판의 수광측면을 덮어, 가시광 투과성의 필터기능을 가지는 보호커버를 형성하고, 상기 보호봉의 선단부가 상기 보호커버와 전열적으로 접촉되어 있는 우주공간용 태양광 수집장치에 대하여 제안한바 있다. (특원소 58-99978호)

그런데, 상기와 같이 본 출원인이 앞서 제안한 태양광 수집장치는, 우주공간에 존재하는 다수의 X선, γ선, 자외선등에 대하여 충분한 고려가 이루어지지 아니하고, 또한 열의 영향에 대해서도 우주공간의 특수사정, 즉 복사에 의하는 열전도가 크다는 사정을 고려하지 아니하여서, 특히 우주공간에서 사용하는 경우에는 반드시 만족스러운 것은 아니었다.

제1도 및 제2도는 본 출원인이 앞서 제안한 태양광 수집장치의 1예를 설명하기 위한 도시이고, 제1도는 부분적인 확대평면도이고, 제2도는 제1도의 단면도로서, 다음의 설명에 있어서는 우주공간에서의 사용을 생각하여 상기 특원소 58-99978호의 설명과는 다소 변경한 것이다.

제1도 및 제2도에 있어서, (10)은 광학계이고, (20)은 이 광학계(10)을 지지하기 위한 지지부재로서, 실제에는 도시에서와 같은 광학계(10)가 다수개, 예를들면 60개정도 지지부재(20)위에 배설되어 있다.

각 광학계(10)는 기본적으로는 긴 지름이 약 4㎝이하의 6각형상의 렌즈(11)와, 이 렌즈(11)를 이 렌즈 상면으로 하는 윗면이 절단된 6각추제(12) 및 렌즈(11)의 초점위치에서 수광단면이 정확하게 위치 맞춤된 광파이브버(13)로 되고, 렌즈(11)에 의하여 집속된 태양광이 광파이버(13)내에 도입되게 구성되어 있는 것이다.

지지부재(20)에는, 상기 광학계(10)을 넣기 위한 6각형상의 요입부(21)가 다수 형성되어 있고, 이 요입부(21)를 형성하는 측벽(22)의 상부에는 상기 6각추제(12)의 추면과 동일한 경사가 있는 경사면(23)으로 형성되어 있다.

따라서, 렌즈 및 이 렌즈의 지지부재가 열팽창하면, 일반적으로 렌즈 및 6각추제의 쪽이 열팽창률이 큰 것이어서, 광학계(10)의 6각추체(12)는 화살표 A방향으로 향하여 경사면(23)을 미끄러져 움직여 상승하고, 수축하면 화살표 B방향으로 향하여 미끌어져서 움직여 하강하는 것이나, 이때에 렌즈(11)의 초점위치는 거의 이동하지 아니하여, 광파이버(13)에는 항상 태양광이 효율좋게 도입되는 것이다.

또한 이때에 렌즈의 팽창이 지나치게 커지면, 인접하는 렌즈끼리 부딪쳐서 파손될 염려가 있는 것이므로, 측벽(22)의 상면의 각 장점 즉, 렌즈끼리 부딪힌때에 가장 파손하기 쉬운 위치에 보호봉(24)을 착설하여 두는 것과 동시에, 각 렌즈의 정점부에 빠져나가는 부(11a)를 형성하여 두고, 이것에 의하여 렌즈끼리의 부딪치는 것에 의하는 파손을 방지하게 되어 있는 것이다.

또한, 우주공간에는 간접 태양광은 존재하지 아니하고, 직접 도달하는 태양광은 렌즈(11)에 의하여 집속되어서 광파이버(13)내에 도입되는 것이어서, 전체의 직접 도달 태양광을 광파이버내에 도입되게 하면, 지지기판등이 과열될 염려는 그리 없는 것이다.

그런데, 실제에서는 모든 광을 광파이버내에 도입하게 하는 것은 불가능한 것이고, 광파이버내에 도입되지 아니한 광에 의하여 지지판기등이 과열되는 것이나, 이와같이 광파이버내에 도입되지 아니한 광을 어떠한 형태로서 이용하면, 이 분광학계의 열팽창을 억제할수가 있는 것이다.

이를 위하여, 예를들면, 6각추제(12)로서 고열경화의 투명아크릴등을 사용하는 것과 동시에, 그 외주면에 알루미늄 증착(14)을 시행하여서, 광반사막을 형성하고, 또한, 6각추체(12)의 저면부에 태양전지(15)를 배설하고, 및/또는 광에너지에 의하여 광학반응을 일으켜서, 에너지를 축척하는 유도물질(16)을 유통되게 하면 좋은 것이고, 이와같이 하면, 6각추체(12)내에 도입된 태양광은 알루미늄 반사면(14)에 의하여 효과적으로 반사되어서, 이 6각추체(12)의 저면으로 유도되고, 여기에서 전기에너지로 전환되고, 또는 유도물질에 축적된다.

이때에, 투명아크릴 6각추체내에 형광물질을 혼입하여 두면, 이 6각추체내에 도입된 광을 태양전지 또는 유도물질에 가장 좋게 반응하는 파장의 광으로 변환하는 것도 가능하게 되고, 태양광을 보다 효과적으로 이용할수가 있는 것이다.

또한, 6각추체의 내주면에 알루미늄 증착등을 시행하여서, 이 내주면을 반사면으로 형성하는 것도 가능한 것이고, 이와같이 하면, 6각추체내에 도입된 광을 이 반사면으로 반사하여, 외부에 방출하게 할수도 있는 것이어서, 그만큼의 태양광 수집장치 전체의 온도상승을 억제할수가 있는 것이다.

그런데, 상기 태양광 수집장치는 우주공간에 존재하는 다량의 X선, γ선, 자외선등에 대하여 충분한 고려가 이루어지지 아니한 것이고, 또한 열의 영향에 대하여서도 우주공간의 특수한 사정, 즉 열전도가 크다는 사정이 고려되어 있지 아니하여, 특히 우주공간에서 사용하는 경우에 반드시 만족하는 것은 아니었다.

본 발명은 상기에서와 같은 실정을 감안하여 이루어진 것으로서, X선, γ선, 자외선 등이 다량으로 존재하고, 또한 열복사가 큰 우주공간에서 사용하기에 가장 적합한 태양광 수집장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

제3도는 본 발명에 의하는 태양광 수집장치의 1실시예를 설명하기 위한 일부 확대구성도이고, 제4도는 본 발명에 의하는 태양광 수집장치의 1유니트분을 표시하는 측단면도이고, 제5도는 본 발명에 의하는 태양광 수집장치 여러개의 유니트를 조합한때의 부분적 개략사시도이고, 제3도에 있어서, 제1도 및 제2도와 동일한 작용을 한는 부분에는, 제1도 및 제2도위 경우와 동일한 참조번호를 부여하였다.

그리고, 본 발명에 있어서는, 렌즈(11)는 수광면측에 투명체의 광학적으로 안정된 보호커버(30), 예를 들면, 평면성이좋고, 열변형을 하지 아니하는 석영 유리의 커버(30)가 형성되어 있고, 이보호커버(30)에는 X선, γ선, 자외선등의 투과를 저지하고, 가시광만을 투과하는 필터물질이 혼입되어 있고, 이것에 의하여 우주 공간에 다량으로 존재하는 X선, γ선, 자외선등의 통과를 방지하여, 광파이버(13)내에는 순수한 가시광만이 전달하게 되어있다.

이와같이 하여 광파이버(13)내에 도입된 광은 광도체케이블(40)내에 일괄하여 도입되어 이 광도체케이블(40)을 통하여 우주선내에 도입된다.

또한, 상기에서와 같은 필터효과를 얻기 위하여, 금증착막(31)을 시행한 렌즈는 본 출원인에 의하여 이미 제안되어 있고, (특원소 58-22573호 참조)금 증착막을 시행하는 것에 의하여 자외선이나 적외선의 투과를 저지할수가 있는 것이다.

그런데, 이와같이 하여 X선이나 자외선의 투과를 저지하면, 당연히 거기에 열이 발생하여, 그 보호커버나 또는 광학계를 열팽창하게 하여서, 이들을 열파괴할 염려가 있고, 또한, 우주공간에 있어서는 태양광이 닿는 측과 태양광이 닿지 않는 측과의 온도차가 대단히 커서, 이 온도차에 의하여 광학계나 기타의 장치가 파손될 염려가 있다.

본 발명은 이와같은 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 상기 보호봉(24) 및 지지부재(20)를 전열성의 부재로서 형성한 것과 동시에, 상기 보호봉(24)의 선단부를 상기 보호커버(30)와 전열효율이 좋게 접속되게 하고, 보호커버(30)에서 받은 열에너지를 보호봉(24)과 지지부재(20)의 측벽(22)등을 통하여 지지기판(20)의 뒤쪽측으로 전달하게 한 것이다.

이와같이 하면, 보호커버(30)에서 받은 열에너지는 즉시, 지지기판(20)의 뒤쪽측으로 전달되는 것이고, 수광측의 보호커버나 렌즈등이 열의 영향을 받아서 비틀어지는 일은 없다.

또한, 우주공간에 있어서는, 태양광이 닿는 장소와 닿지 않는 장소에서는 온도차가 대단히 큰 것이어서, 이 온도차에 의하여 물성의 변화가 생겨서, 파괴되고 또는 광도체케이블 등은 비교적 장거리에 이르러 배선되는 것이어서, 이 사양에 태양광이 닿는 장소와 닿지 않는 장소등이 생기고, 닿는 장소는 고온으로 되고, 닿지 않는 장소는 저온으로 되어, 이들의 장소에서도, 광도체케이블이 파손되던나 또는 온도차에 의하여서도 파손될 수 있다.

제4도에 있어서 (50)은 상기에서와 같은 태양광 수직유니트의 측면부 및 이면부를 덮는 보호부재이고, (60)은 상기 광도체케이블(40)을 덮는 보호부재이고, 이들중에서 예를 들어 히이터 파이프와 같은 전열부재(51)(61)가 매설되어 있고, 이들의 히이터 파이프에 의하여 고온부의 열이 즉시 저온부로 전달되어서 온도가 균일화되고, 이것에 의하여 국부적인 고온이나 저온 및 국한적인 온도차를 방지할수가 있다.

또한, 이상에서는 6각추체를 사용한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 지지부재의 요입부 측면을 미끌어져 움직이는 면 이외에는 반드시 6각추체로 할 필요는 없고, 예를 들면 원추형으로 하여도 좋은 것이다.

이상의 설명에서 명백한 바와같이 본 발명에 의하면 열팽창이나 온도차등에 의하여 광학계를 파괴할 염려가 없고, 또한 우주공간에서의 자외선이나 X선등의 유해광선을 받지 아니하고, 순수한 가시광만을 수집할수가 있는 태양광 수집장치를 제공할 수 있는 것이다.

Claims (9)

1. 6각형상의 요입부가 다수개 인접되어 형성되어 있는 전열성의 지지기판과, 상기 요입부의 각각에 배설된 다수개의 광학계와, 상기 요입부를 형성하는 측벽상면의 정점에 입설된 다수본의 전열성의 보호봉가, 상기 지지기판의 수광면측을 덮고, 가시광 투과성의 필터기능을 가지는 보호커버를 형성하고, 상기 보호봉의 선단부가 상기 보호커버와 전열적으로 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는 우주공간용 태양광 수집장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 광학계가 상기 요입부의 6각형과 대략 같은 형상 및 면적의 집광렌즈와, 이 집광렌즈를 상면으로 하여 상기 요입부 내에 연장하는 전열성의 상부가 절단된 6각추체와, 상기 집광렌즈의 초점위치에 수광단이 배설된 광파이버로서 되고, 상기 요입부를 형성하는 측벽의 상부 내주면이 상기 6각추체의 외주면과 미끌어져 움직이는 것이 가능한 경사면으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 우주공간용 태양광 수집장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 6각추체의 외주면에 알루미늄 증착이 시행되어 있는 것을 특징으로 하는 우주 공간용 태양광 수집장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 투명 아크릴의 6각추체중에 형광물질이 혼입되어 있는 것을 특징으로 하는 우주공간용 태양광 수집장치.
5. 제2항에 있어서, 상기6각추체의 저면측에 태양전지가 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 우주공간용 태양광 수집장치.
6. 제2항에 있어서, 상기 6각추체의 저면측에 광에너지에 의하여 광학반응을 일으켜서 에너지를 축적하는 유도물질이 유통되게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 우주공간용 태양광 수집장치.
7. 제2항에 있어서, 상기 6각추체의 내주면에 알루미늄 증착이 시행되어 있는 것을 특징으로 하는 우주공간용 태양광 수집장치.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 태양광 수집장치의 측면부 및 이면부를 덮는 보호부재를 형성하고, 이 보호부재내에 수광면측에서 이면측으로 향하는 전열부재가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 우주공간용 태양광 수집장치.
9. 제1항 내지 제3항중의 어느것인가 1항에 있어서, 상기 광파이버로서 되는 광이 일괄하여 도입되는 광도체케이블을 형성하고, 이 광도체이블의 외측을 전열부재를 형성하는 보호부재로서 덮는 것을 특징으로 하는 우주공간용 태양광 수집장치.

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