KR980010238A - 태양광 수집 이용 장치, 장치 운전 방법 및 이용 씨스템 - Google Patents

Abstract

90도이상 림각으로 전개되는 상향형 반포물선 반사체를 집광수단으로 집광광을 광로 변환시키는 구형 반사체를 집광용 광학씨스템으로 구성, 건축물의 심부등에까지 광닥트를 이용하여 태양광을 공급조사케 하는 광로구성, 1축 추적장치를 장착 년종 균일한 광이 제공되는 장치로, 자동은 물론 수동 운전 모두 가능한 태양광 집관장치이다. 태양전지 모듈을 부가적으로 설치 광발전 겸용 기능도 갖게 하였는바 자연광과 축전전력을 이용 주간은 물론 야간에도 무공해, 무비용으로 광에너지가 우리 생활에 제공된다. 엄개 차량도에 입·출구에 설치시 맑은 날 직달일시직후 그늘에 고속 진입하는 운전자의 시각장애도 경감시키는 도로교통 안전장치 광학씨스템이 전개 되는 발명이다.

Description

태양광 수집 이용장치, 장치 운전 방법 및 이용 씨스템

제1도는 본 발명장치의 작동상태 설명도 단면도.

제2도는 집광광 배면 작용장치의 우측단면도.

제3도는 제2도 기준 실시 사시도.

제4도는 집광광 저면 작용장치의 우측단면도.

제5도는 엄개도로 입·출구에 본 발명장치 실시한 씨스템 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]

본 발명은 1축 추적(TRACKING)식으로 직달 및 확산광을 7이하의 집광비로 집광수집하여 광닥트(DUCT)를 이용, 평소 태양광은 필요했으나 자연채광이 되지 않았든 건축물 심부등에 집광광을 작용시키므로서, 전력소비 억제는 물론 살균력관 광합성작용이 있는 태양광을 일상 및 산업 생활에 이용케하는 것이다.

종래의 태양광 채광방법으로는 벽 및 지붕 창호를 이용한 자연 채광이 주종으로 유리등 기존의 광 투과체는 보온성이 좋지 않아 실내냉방 및 난방 열손실이 많았으며, 태양운동상태(양가 및 고도각)에 전적으로 순응하는 피동적 자연채광식으로 건축물의 심부나 지하등에는 광이용 불가능하였다.

태양광을 집광 광도체를 이용 원거리 광 전달하는 장치로는 "태양광 수집장치" (한국특허 공고번호 85-1135, 1985. 8. 9)가 있으나 이는 고도 정밀 2축 추적을 하여야만 했음에도 확산 일사는 수집 불가능하였고 제작 설치가격이 고가인 장치로 실용화 보급용으로는 경제성이 없는 발명이었으며 넓은 수광면적을 구성할 수 없었다.

본 발명출원은 상기의 문제점을 해결하는 것으로, 본인이 한국특허청에 출원한 "집광용 광학씨스템 집광광 수광이용장치 및 동 장치의 설치방법"(출원번호 96-21138. 96. 6. 13)에서의 광학씨스템을 기본 발명으로 하는 개량 발전 된 1축 추적식 집광장치로 제작 설치가격이 저렴하고 정밀 추적 않고도 목적을 달성할 수 있는 진보된 기술인 동시에 동 장치의 운전 방법 및 집광광 이용씨스템에 관한 1군의 관련 발명이다.

[발명의 구성 및 작용]

첨부도면 제1, 2 및 3도에 의거 장치 발명의 구성을 먼저 설명하면; 90도 이상의 림각(Rim Angle, θ)으로 전개되는 상향형 반포물 선형반사체(1)를 집광 수단으로 그 정점(V)을 중심으로의 초점(F) 외측축선(C, L)을 기점으로 하향전개되는 구형반사체(2)를 집광광 광로 변환수단으로 하고 전방 수광면엔 투과체(8)설치된 선형적 집광용 광학 시스템에 있어서, 양면반사체의 내부 구획반사체(7)를 한 개 이상 설치하고, 구형반사체(2)와는 외동심의 보호용 방호재(Shield, 4)를 최저 태양고도 축선 기준으로 48도 이상 동시 전개시키고 일측에 세 개 이상의 안내로라(6)에 회전지지되는 좌, 우 회전판(5)에 후레임(9)과 지지결속부재(10)로 정점(V)을 중심으로 회동하는 회전구조체를 일체 제작, 전동기(19) 구동력으로 추적하는 추적집광부와, 상기 구형반사체(2)와 보호 방호재(4) 사이에 위치되는 구형의 고정반사체(3)에서 연장되고 정점(V)에서 시작되는 상하부재와 양측부재로 조합되는 사각 단면의 광닥트(21)를 광 전달수단으로 광 이용 단말부에는 투과체(8)와 다수의 가동형 광베인(22)을 광달트 단말에 설치, 광로 방향 선택케 하고, 정점부 포물선형반사체와 상부 광닥트간의 접촉점에는 방수형 캔바스(24)를 접합시키고 좌, 우 측면부에는 투과체(8)를 설치한 밀폐구조의 태양광 수집 이용장치로 부품 26으로 표기한 것을 광닥트 접합용 후렌지(Flange)이고 구조물 관통부에는 닥트 스리브(Sleeve, 25) 구성시킨 것이다. 제1도의 부품 번호에 "W"자로 표기한 것은 장치의 최저고도광 수광상태(예: 낭향설치시 동지점 광) 위치이고 "S"로 표기한 것은 최고고도광 수광상태(하지점 정오광)시의 최동추적 부재 위치상태이다.

제1도에서의 실선으로 표기한 광닥트와 제2도 및 3도는 집광광을 장치의 배면으로 작용시키는 광닥트 구성도이고, 가상선으로 표기하고 제4도에 도시한 것은 장치 저면으로 광닥트 구성시킨 것으로, 광닥트 단면은 축소(제1도 기준) 시킬 수도 평행 유지시킬 수도(제2, 3, 4도) 있는 광로방향 선택과 광로면적 선택의 융통성이 높아 실용화 이용이 편리하다.

고정설치되는 광닥트와 추적집광부가 결합됨에도 내부에는 비나 이물질 유입이 방지되므로 항상 청결한 반사체(1, 2, 3, 7, 21) 상태로 장기운전할 수 있는 특징이 있다.

제4도의 광이용 단말부에는 선형의 오목렌지(23)를 설치 구성한 것으로 내, 외 공기가 차단되고 (제 1, 2, 3도에서는 투과체) 이물질 유입이 방지되는 광로 구조이다.

제2도 및 3도에서는 전동기(19)의 구동력을 체인기구(17)로 전달하는 운전동력 전달상태도이고, 제4도는 목성판(눈금판, Index, 14)과 지시침(15)이 설치되고 수동조작 핸들(20)의 구동력을 워엄기어(18)와 평기어(16) 치합으로 전달시키는 기구적 도면을 도시한 것이다.

제2 및 3도에서 부품번호 30으로 표기한 태양 전기 모듈(30)은 반포물선형반사체(1)의 상부와 보호방호재(4) 전방부에 축(C, L)에 수직 전개되는 광발전 장치를 구성, 추적식으로 동시에 가동됨으로, 보다 효율 높게 전력을 생산하는 부가적 장치 수단이다.

본인의 선출원 발명( 출원번호 95-21138과 출원번호 96-28737)에서 이미 상술한 바와 같이 광학시스템 특징은, 축선이상의 직달일사는 물론 확산일사도 수집 이용되므로 저생산 비용으로 태양광을 채광, 집열, 광발전 할 수 있는 일군의 관련 발명이다.

상기한 내용을 기준으로, 태양광 수집 이용장치의 고도 추적운전방법의 특이성을 기술하면, 동지에서 하지까지는 0.5에서 5도 이하의 범위 각으로 지연운전(Lag)하고, 하지에서 동지까지 0.5도 이상 5도 이하의 범위각으로 선행운전(Lead)하는 운전방법이 구성되는바, 본 장치의 특징은 정밀추적 않도고 축선이상의 모든 경사 입사광을 집광 수집하는바, 1년 365일간 47도의 고도범위로 동지에서 하지, 하지에서 동지로 태양응 고도운행 되는바, 1일 평균 고도 이동각 변위는 0.2575도로 되는바, 간헐 또는 주기적으로 수동 또는 전동 운전할 수 있는 특징이 있다.

이상과 같이 수집된 광은 광닥트를 이용, 사람이 사는 건축물은 물론 온실, 축사 또는 공장 등 산업시설의 심층부에도 자연광을 제공할 수 있는바, 태양전지 모듈이 설치된 장치의 발전전력과 일사시 광이용 시스템을 통합 구성하면, 태양광 일사작용시는 추적 집광광을 목적지에 조사시켜 수광이용케하고 무일사시(우중, 야간등)는 축전된 전력을 조명부하에 변환 사용케 하는 시스템이 구성된다.

제5도는 터널, 지하차도, 강통과 지하로 등 엄개 도로의 입, 출구에 차선에 수직으로 본 발명장치를 설치, 광닥트를 구성하여 집광 채광광을 입, 출구 음, 양지 경계부에 조사시켜, 격심한 조도차로 인한 운전자 시각장애를 보호키 위한 광이용 시스템으로 운전중 시각장애는 음·양의 조도차가 클수록 차량의 속도가 높을수록 크게 작용되는바, 본 발명 장치로 시스템 구성하고, 광발전 전력으론 내부구간의 조명에 소비한다면 교통안전과 에너지비용 절감이라는 양득의 효과가 하게 된다.

[발명의 작용효과]

이상 기술한 내용은 무비요, 무공해, 청정태양 전일사(확산 및 직달일사(를 1축 추적식으로 집광, 지하등 심부의 위치까지 자외선, 적외선, 가시광선이 충만한 자연광을 제공케 되므로 삶 및 생산의 질은 향상되는바, 공지의 장치보다 제작설치 가격이 저렴함은 물론 상시 자동추적 않고 간이 주기적 추적으로도 목적을 달성할 수 있음은 물론 광발전하는 겸용장치가 실시된다. 화석에너지의 공해와 에너지 고갈등 국제적 문제가 심각해지는 오늘날 본 출원 발명내용과 관련된 일군의 선행발명(96-28737, 96-21138)을 실시한다면 태양에너지로 소비에너지의 상당부분을 대체할 수 있게 된다. 광닥트는 필요위치까지 전개 연장하면 되므로 지하공간에도 태양광이 제공된다.

Claims (6)

1. 90도 이상의 림각으로 전개되는 상향 반포물 반사체를 집광수단으로 그 정점을 중심으로의 초점외측 축선을 기점으로 하향전개되는 구형반사체를 광로 변환수단으로 하고 수광면엔 투과체 설치된 선형적 집광용 광학 시스템에 있어서, 양면반사체의 내부 구획반사체를 한 개 이상 설치하고, 구형반사체와는 외동심의 보호 방호재를 최저 태양고도 축선기준 48도 이상 동시 전개시키고 안내로라에 회전지지되는 좌·우 회전판에 정점을 중심으로 회동하는 회전구조체를 제작, 전동기구동력으로 추적하는 추적집광부와, 구형반사체와 보호 방호재 사이에 위치되는 고정반사체에서 연장되고 정점에서 시작되는 광닥트를 광전달수단으로 구성하고단말부에는 투과체와 광베인을 설치, 정점부 접촉점에는 방수형 캔바스를 점합시키고, 좌, 우측면부 투과체 설치한 밀폐구조를 갖는 태양광 수집이용 장치.
2. 제1항에 있어서, 광이용 단발부에 선형의 렌즈를 설치 구성한 것을 특징으로 하는 태양광 수집이용장치.
3. 제1항에 있어서, 목성판과 지시침이 설치되고, 수동조작 핸들의 구동력으로 추적하는 특징을 갖는 태양광 수집이용장치.
4. 제1항에 있어서, 반포물선형반사체 상부와 보호방호재 전방부에 축선에 수직 전개되는 태양전지 모듈을 설치하여 광발전을 동시에 하는 부가적 특징을 갖는 태양광 소집이용장치.
5. 태양광 수집이용장치 고도추적 방법에 있어서, 동지에서 하지까지는 0.5도에서 5도 이하 범위각으로 지연운전하고 하지에서 동지까지는 0.5도 이상 5도 이하의 범위각으로 선행운전하는 장치의 추적 운전 방법.
6. 엄개 도로의 입, 출구에 태양광 수집이용장치를 차선에 수직으로 설치하여, 채광광을 음·양지 경계부에 조사시켜 일사시 운전자 시각을 보호하는 것을 특징으로 하는 이용 씨스템.

   ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.