KR900001102B1 - 태양광 수집장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

태양광 수집장치
제1도는 종래의 태양광 수집장치의 1예를 설명하기 위한 전체 사시도.
제2도는 본 발명에 의한 태양광 수집장치의 1실시예를 설명하기 위한 사시도.
제3도는 제2도의 정면도.
제4도는 제2도의 평면도.
제5도는 제2도의 요부 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 고정지주 100' : 회동지주
110 : 모우터 200 : 태양광 수집부
210 : 캡슈울 220 : 태양광 집광부
230 : 모우터 240 : 회전축
300 : 회전축 400 : 모우터
본 발명은, 태양광 수집장치로서, 특히, 북극 또는 남극 부근에 있어서 사용함에 있어 가장 적합한 태양광 수집장치에 관한 것이다.
태양광을 렌즈등에 의하여 접속하여 광도체 케이블 내에 도입하고, 이 광도체 케이블을 통하여 임의의 소망의 장소, 예를 들면, 조명을 필요로 하는 장소등에 전송하여 조명으로 공급하고자 하는 제안은 기히되어 있으나, 이때에, 태양광을 효율 좋게 광도체 케이블에 도입하기 위하여 태양의 방향을 태양광 방향센서등에 의하여 검출하고, 렌즈면이 항상 태양의 방향을 향하도록 제어하고 있다.
제1도는, 본 출원인이 앞서 제안한 태양광 수집장치의 1예를 나타내는 전체 사시도이고, 도면중 (1)원통형상의 기체부이고, 이 기체부(2) 위에는 (20 투명체의 돔(Dome) (2) 형상 머리부가 형성되어 이들에 의하여 태양광 수집장치용의 캡슈울(3)을 구성한다. 사용상태에서는, 이 캡슈울(3) 내에 도시와 같이 태양광 수집장치(10)가 수용되어 있다.
이 태양광 수집장치(10)는, 태양광을 접속하기 위한 다수매(예를 들면, 7매, 19매)의 육각형상의 렌즈(11)가 형성되어 있고, 또한 태양의 방향을 검출하기 위한 태양광 방향 센서(12)가 렌즈(11) 부위에 형성되어 이들은 일체적으로 지지하는 지지틀체(13)에 형성되어 있다.
이 지지틀체(13)은 제1의 회전축(14)에 의하여 지지되며, 이 제1의 회전축(14)은 제1의 모우터(15)에 의하여 회전 구동된다.
상기의 지지틀체(13) 및 모우터(15)등은 지지아암(16)에 지지되어 상기 제1의 회전축(14)와 직교하게 배열 설치된 제2의 회전축(17)에 형성되어 있으며, 이 제2의 회전축(17)을 회전시키는 제2의 모우터(도시생략함)는 원통형상의 기체부(1)내에 형성되어 있다. 따라서, 상기 태양광 방향센서(12)에 의하여 태양의 방향을 검출하고, 이 검출신호에 의하여 렌즈(11)가 항상 태양의 방향을 향하도록 상기 제1 및 제2의 모우터를 제어하고, 렌즈(11)에 의하여 집속된 태양광을 이 렌즈의 초점 위치에 수광끝단이 배열 설치된 도시하지 아니한 광도체 케이블등에 도입하여서, 이 광도체 케이블을 통하여 임의의 소망의 장소로 전달하도록 되어 있다.
그리고, 상기 태양광 수집장치는, 지구상의 전역에서 사용 가능한 것을 감안하여 구성되어 있는 것으로, 둥근형상의 캡슈울을 필요로 하고, 또한 렌즈 집합체도 거기에 맞추어서 바깥둘레면이 거의 원형에 가깝게 구성되어 있다.
그러나, 상술한 태양광 수집장치를 지구상의 특정의 지역에서만 사용하는 것을 고려한 경우에는, 그것에 맞추어서 보다 효과적으로 구성하는 것이 가능하다.
예를 들면, 북극 또는 남극등의 극부근에 있어서 사용하는 것을 고려한 경우에, 극 부근에 있어서는, 태양은 동쪽에서 남쪽, 서쪽, 북쪽으로 거의 수평으로 이동하고, 남, 북쪽 방향의 높은 이동은 거의 없는 것이므로, 캡슈울을 둥근 형상으로 할 필요는 없고, 수평 방향으로부터의 광에 대하여 캡슈울 표면을 수직으로 하여도 이 캡슈울 표면을 수직으로 하여도 이 캡슈울 표면에서 태양광이 반사하는 일은 없어, 이 캡슈울 내에 태양광을 도입할 수 있게 되는 것이다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 실정을 감안하여된 것으로, 특히, 남극 또는 북극 부근에 사용함에 있어 가장 적합한 태양광 수집장치를 제공하는 것을 목적으로 하여 된 것이다.
제2도 내지 제5도는, 본 발명의 1실시예를 설명하기 위한 구성도로서, 제2도 및 제3도에 나타낸 바와 같이, 고정지주(100)를 중심으로 회동가능한 회동지주(100')가 형성되고, 이 회동지주(100')는 제5도에 나타낸 바와 같이 모우터(110)등의 공지 구동수단에 의하여 고정지주(100)를 중심으로 회동가능하도록 지지되어 있다.
또한, 상기의 회동지주(100')의 정상부에, 이 회동지주(100')와 직교하는 회전축(300)이 형성되며, 이 회전축(300)은 제5도에 나타낸 바와 같이 모우터(400)로부터 구동수단인 베벨기어 들에 의하여 회동가능하도록 형성되어 있다.
또한, 상기의 회전축(300)에는 다수의 태양광 수집부(200)가 형성되어, 각각의 태양광 수지부(200)가 회전축(300)에 직교하는 회전축(240)에 회동가능하게 배열설치되어 있으며, 이 회전축(240)은 모우터(230)에 의하여 회동가능하게 형성되어 있다.
상기의 태양광 수집부(200)는, 다수개의 렌즈와 각 렌즈의 초점에 수광끝단이 배열 설치된 광도체를 갖는 태양광 집광부(220)가 형성되고, 태양광 집강부(220)는 상기 렌즈면을 덮는 투명체의 캡슈울(210)로써 이루어져 있다.
또한 상기 캡슈울(210)은 단면이 수평방향으로 원호형상이고, 수직방향으로는 직선 형상으로 형성되어 있다.
그리고, 본 발명에 있어서 사용되는 렌즈는 직경이 약 4cm 이하의 것이고, 이것을 다수매(예를 들어 1 집광부 당 2000매 정도)사용하고, 각 렌즈의 초점에 직경이 약 0.1-0.2mm 정도의 광 화이버의 수광끝단을 정밀하게 위치 맞춤으로써, 이로 인하여 각 렌즈에 의하여 집속한 태양광을 각 광 화이버 내에 도입하게 되어 있고, 이와 같이 작은 직경의 렌즈를 사용하면, 그의 초점 거리를 짧게 할 수가 있고, 따라서 얇은 형의 태양광 집광부(220)를 구성할 수가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 태양광 수집장치는, 극부근에 사용되는 것으로서, 예를 들면, 북극에 있어서는 여름의 경우, 즉 태양이 북회귀선 근방에 있을 때에는 태양은 1일 종일 비치고, 태양은 동쪽에서 남쪽으로 진행하며, 집광부(220)의 수광면은, 모우터(230)에 의하여 회전축(240)이 회전되어 항상 태양의 방향을 향하도록 제어되고, 정오에는 제4도에 나타낸 바와 같이 정남쪽을 향하고, 그후 태양은 더욱더 서쪽으로 진행하며, 집광부(220)의 수광면도 태양의 이동에 따라 추종하여 화살표(B) 방향으로 회전되는 것이나, 그 사이에, 태양광이(L1)의 방향으로부터 오도록 되고, 다시, (L2)의 방향으로부터 오도록 되면, 서쪽의 태양광 집광부가 동쪽의 태양광 집광부의 그림자로 되어, 동쪽의 태양광 집광부에 태양광이 닿지 아니하게 된다.
회동지주(100')는, 이와 같은 불합리한 것을 피하기 위하여 회정이 가능하게 구성되어 있고, 정오를 조금 지났을 때에, 이 회동지주(100')를 제5도의 모우터(110)에 의하여 화살표(A)방향으로 회전하여 회전축(300)전체를 제4도의 2점 쇄선으로 나타낸 위치로 회전하면, 그 이후는 태양이 서쪽으로 진행할때까지의 사이에는, 상술한 때와 같이 불합리하지 않게 태양광을 수집할 수가 있다.
그 사이에, 태양광 집광부(220)는, 태양의 이동에 따라 추종하여 180도 회전하나, 그 사이에, 회동 지주(100')가 90도 회전하는 것이므로, 태양광 집광부(220)와 회전축(300)의 상대적 회전각을 90도가 된다.
그후에, 태양은 서쪽에서 북쪽으로 진행하나, 그 사이에도, 상기한 바와 같이 전방의 태양광 집광부가 후방의 태양광 집광부에 대하여 그림자로 되는 경우가 발생하는 것으로서, 태양이 서쪽을 조금 지났을 때에 상기한 바와 같은 조정 동작을 할 필요가 있고, 이때에도 회전지주(100')는 90도 회전한다.
따라서, 이때에 태양광 집광부(220)와 회전축(300)과의 상대 회전각은 최고 90도이다.
또한, 태양이 북쪽에서 동쪽으로 진행하는 사이에도 상기한 바와 같은 조정이 필요하고, 이때에는 회동지주(100')를 90도 되돌리고 또한, 태양이 동쪽으로 도달하였을 때에는 90도 되돌려서 제4도에 나타낸 최초의 상태로 되돌린다.
따라서, 태양광 집광부(220)와 회전축(300)과의 사이의 최대 상대 회전각은 180도이고, 회동 지주(100')의 회전각도도 최대 180도이며, 광 화이버의 비틀림 등을 적게하여, 광 화이버를 외부로 도출할 수가 있다.
이상에서, 본 발명에 의한 태양광 수집장치를 북극권에서 사용하는 경우에 대하여 설명한 것이나, 당연히 남극권에서 사용하는 것도 가능하며, 이 경우에는 회동지주(100')의 회전을 역방향으로 할 필요가 있다.
그리고, 북극권 또는 남극권에 있어서는, 태양의 높이 방향의 변동은 그 정도로 크지 아니하므로, 캡슈울(210)의 면을 수직으로 직선으로 하여 두어도 태양광은 이 캡슈울 내에 도입되는 것이므로, (광 L3)이 캡슈울내에 도입되는 입사각θ은, 캡슈울의 재질(굴절율)에 의하여서도 다르게 되나, 45도 이내로는 문제없이 도입됨)이 캡슈울(210)을 도시한 바와 같이 수직방향으로 연장하는 원통으로 구성할 수가 있어, 이것에 의하여, 도시한 바와 같은 태양광 수집부의 배치 구성이 가능하게 되는 것이다.
그리고, 이때에 있어서도, 태양광 집광부(220)의 수광면은 항상 태양의 방향을 향하지 않으면 안될 뿐만 아니라, 태양의 방향을 향하지 않으면, 렌즈에 의하여 집속된 태양광이 초점이 광 화이버의 수광면과 일치될 수 가 없어, 광 화이버 내에 태양광을 효율좋게 도입할 수가 없다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 회전축(300)은 회전가능하게 구성되어 있고, 제5도에 나타낸 바와 같이, 회동지주(100')의 위에 설치되어 있는 모우터(400)에 의하여 회전되도록 구성되어 있다.
또한, 제5도에 나타난 예의 경우에, 고정지주(100)의 위에 회전가능한 회동지주(100')를 설치하고, 이 회동지주(100')만을 회전하도록 되어 있으나, 물론, 지주(100)와 (100')를 일체로 구성하여 전체를 회전하게 하여도 좋다는 것은 용이하게 이해될 것이다.
이상의 설명에서 명백한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 북극권 또는 남극권에 사용함에 있어 가장 적합한 태양광 수집장치를 제공할 수가 있는 것이다.

Claims (3)

  1. 고정지주(100)를 중심으로 회동가능한 회동지주(100')와, 이 회동지주(100')의 정상부에 이 회동지주(100')와 직교하는 회전축(300)과, 이 회전축(300)에 배열설치된 다수개의 태양광 수집부(200)을 형성하여, 각각의 태양광 수집부(200)가 상기 회전축(300)에 직교하는 회전축(240)에 회동가능하게 배열설치되어 있는 것을 특징으로 하는 태양광 수집장치.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 태양광 수집부(200)는, 다수개의 렌즈와 각 렌즈의 초점에 수광끝단이 배열 설치된 광도체를 갖는 태양광집광부(220)와, 상기 렌즈면을 덮는 투명체의 캡슈울(210)로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광 수집장치.
  3. 제2항에 있어서, 렌즈가 수직 방향으로 다수개 배열설치되고, 상기 캡슈울(210)은 단면이 수평 방향으로 원호형상이고, 수직방향으로는 직선형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 태양광 수집장치.
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