KR200170477Y1 - 광파이프에 의한 태양광 집광,전송장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 태양광이 미치지 못하는 장소인 지하공간이나 대형건축물 내부에서도 태양광에 의한 자연조명이나 살균작용이 가능하도록 태양광을 전송하여 공급할수 있도록 하는 광파이프에 의한 태양광 집광, 전송장치에 관한 것으로 빛의 직진성에 의한 광전송의 곤란성을 해소할 수 있는 광섬유는 직경이 작고, 굽힘성이 약해 시설설치에 애로사항이 있으나 본 고안은 광 전송수단으로써 종래의 유리섬유인 광케이블에 비하여 대규모의 직경으로 제작이 용이하며, 굴곡성 또한 우수한 것으로 내면에 반사막이 형성된 파이프형의 광파이프에 의한 태양광 집광, 전송장치로서 빛의 굴절 또는 반사를 이용하여 빛을 모아주는 집광수단과 상기 집광수단에 의해 모아진 빛을 요구되는 장소에 까지 전송하는 내면에 반사막이 형성된 파이프형의 광파이프이며, 상기 광파이프의 양단부에는 내면이 테이퍼진 경사면이 형성되어 빛의 입사각 및 조사각도를 조절하도록 한 광전송수단과 상기 광전송수단에 의해 전송된 고밀도의 빛을 분산하는 광분산수단으로 구성됨을 특징으로 하는 것임.

Description

광파이프에 의한 태양광 집광, 전송장치

제1도는 개략 구성상태도.

제2도는 본 고안의 요부인 광전송수단의 확대단면도로서,

(a)는 횡단면도, (b)는 A-A'단면도.

제3도는 본 고안의 집광장치부 구성도.

제4도는 본 고안 광집합, 분배기의 단면도.

제5도는 본 고안의 일실시예로서 광전송 상태를 보여주는 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 집광수단 110 : 반사경

111 : 보조반사경 120 : 구동부

121 : X-축 구동모터 122 : Y-축 구동모터

123 : 지지고정대 130 : 광추적센서부

140 : 제어부 200 : 광전송수단

201 : 반사막 202 : 보호코팅부

210 : 광파이프 220 : 보호관

230 : 광파이프보호지지대 231 : 경사면

240 : 투명판 250 : 광분배기

300 : 광분산수단 400 : 광선

본 고안은 태양광이 미치지 못하는 장소인 지하공간이나 대형건축물 내부에서도 태양광에 의한 자연조명이나 살균작용이 가능하도록 태양광을 전송하여 공급할 수 있도록 하는 광파이프에 의한 태양광 집광, 전송장치에 관한 것이다.

대규모 건축물이나 지하시설물등에는 자연광인 태양광선의 접근이 불가능하여 인위적인 조명시설에 의존하고 있다.

그러나 인위적인 조명은 자연 백색광인 태양광선과는 달리 조명시설에 따라 색감이 다르게 나타나게 되며, 또한 살균작용을 갖는 자외선이 존재하지 않는다.

따라서 정확한 색감선별 등이 매우 중요한 시설이나 살균을 요하는 식품, 의약분야에서는 별도의 특수조명시설이나 자외선 발생장치 등을 설치하여 운영하고 있는 실정이다.

이와 같은 인공적인 조명은 또한 별도의 에너지를 소비하는 것이므로 자원낭비 요인도 된다.

따라서 에너지 절약과 자연광의 특성을 지하공간이나 대형 건축물 내부에 까지 전달하기 위해서는 태양광을 모다 전달하는 태양광 집광, 전송시스템이 요구된다.

이와 같은 태양광 집광, 전송시스템에서 가장 중요한 문제는 직진성이 강한 빛을 어떻게 전송하느냐가 관건이다.

이와 같은 태양광 집광시스템에서 태양광을 전송하는 광전송 수단으로서 통신용으로 개발된 유리섬유로된 광케이블의 적용이 시도되고 있다.

그러나 상기 종래의 광 전송수단인 광케이블의 경우 제작상 직경이 매우 작게 제작될 수밖에 없으므로 초점조정이 매우 어렵다는 문제점이 있었다.

즉 종래의 광케이블은 유리섬유소재로서 너무 긁게 제작할 경우 굴곡성이 없어 쉽게 파손되게 되므로 설치작업이 매우 어려우며, 시설 후 사후관리에도 많은 어려움이 있었다.

또한, 발광원인 태양은 매시간의 경과에 따라 지구의 자전에 의해 위치가 가변적이므로 집광 시스템에서는 빛의 초점을 정확히 맞추어 광전송수단의 입사부에 초점이 맺히도록 해야 한다.

그러나 고밀도로 집광된 태양광은 매우 높은 온도를 가지므로 너무 고밀도로 광을 집속하면 이에 따른 문제점이 발생할 수도 있다.

이와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 본 고안에서는 광 전송수단으로서 종래의 유리섬유인 광케이블에 비하여 대규모의 직경으로 제작이 용이하며, 굴곡성 또한 우수한 광파이프에 의한 태양광 집광, 전송장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안에서는 빛의 굴절 또는 반사를 이용하여 빛을 모아주는 집광수단과 상기 집광수단에 의해 모아진 빛을 요구되는 장소까지 전송하는 광전송수단과 상기 광전송수단에 의해 전송된 고밀도의 빛을 분산하는 광분산수단을 구성요소로 함을 특징으로 한다.

상기 광전송수단은 내면에 반사막이 형성된 파이프형의 광파이프이며, 상기 광파이프의 양단부에는 내면이 테이퍼진 경사면이 형성되어 빛의 입사각 및 조사각도를 조절하도록 하며 필요에 따라 다수개의 분배관이 결합됨을 특징으로 하는 것이다.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 고안을 상세히 설명한다.

제1도는 본 고안의 구성상태를 보여주는 것으로 빛을 모아주는 집광수단(100)과 상기 집광수단(100)에 의해 모아진 빛을 요구되는 장소에 까지 전송하는 광전송수단(200)과 상기 광전송수단(200)에 의해 전송된 고밀도의 빛을 분산하는 광분산수단(300)을 구성요소로 한다.

상기 집광수단(100)은 제3도에 도시된 바와 같이 빛의 반사를 이용하여 빛을 모아주도록 하는 오목거울로 된 반사경(110) 및 보조반사경(111)과 상기 반사경(110)을 구동하여 초점을 맞춰주는 구동부(120)와 태양의 위치를 추적하는 광추적센서부(130)와 상기 광추적센서부(130)의 신호에 의해 구동부(120)를 콘트롤하는 제어부(140)로 구성된다.

상기 구동부(120)는 제어부(140)에 의해 콘트롤되는 X-축 구동모터(121)와 Y-축 구동모터(122)가 지지고정대(123)에 지지 설치되어 있다.

본 고안의 요지인 광전송수단(200)은 상기 집광수단(100)에 의해 모아진 빛을 요구되는 장소에 까지 용이하게 전송하기 위해서는 반사율이 좋고, 설치가 용이하도록 굴곡성이 좋아야 한다.

본 고안에서 제안하는 상기 광전송수단(200)은 제2도에 도시된 바와 같이 굴곡성을 갖는 금속 또는 수지성 재질의 파이프 형상으로 제작되며, 내면에는 반사막(201)이 형성되고, 상기 반사막(201)을 보호하기 위한 보호코팅부(202)가 형성된 광파이프(210)와; 상기 광파이프(210)를 보호하도록 상기 광파이프(210)의 둘레를 감싸도록 한 보호관(220)과; 상기 광파이프(210)의 양단부에 설치되어 광파이프(210)를 보호하도록 하는 광파이프 보호지지대(230)와; 상기 광파이프 보호지지대(230)의 양측 선단부에는 각각 파이프의 내부를 밀폐하는 밀폐용 투명판(240)이 구비되고 방출되는 빛을 분산하는 분산수단(300)이 부착되어 구성된 것이다.

상기 광파이프(210)의 제작은 합성수지재나 알루미늄으로 된 파이프의 내면을 정밀 가공한 다음 반사율이 높은 은(Ag)도금에 의한 반사막(201)을 형성하고, 이를 보호하기 위한 투명재질의 보호코팅부(202)을 형성하므로서 완성된다.

상기 밀폐된 광파이프(210)의 내부에는 동일성분의 불활성가스를 주입하여 광의 진로에 영향을 극소화 할 수도 있다.

상기 광전송수단(200)의 광파이프 보호지지대(230)는 열에 강한 소재로서 내면에 반사막(201)이 형성되고 외측으로 테이퍼진 경사면(231)이 형성되어 있다.

상기 광전송수단(200)의 중간부에는 제4도에 도시된 바와 같은 형태로서 여러 갈래로 광전송라인을 분할시킬 수 있는 광분배기(250)가 설치되어 여러 개의 광로를 형성할 수 있다.

상기 광분배기(250)와 광파이프보호지지대(230)의 내면에도 광파이프(210)와 마찬가지로 반사막(201)이 형성되어 있다.

상기 광전송수단(200)에 의해 전송된 고밀도의 빛을 분산하는 광분산수단(300)은 광전송수단(200)의 끝 선단부에 설치되는 것으로 통상의 오목렌즈나 굴곡면을 갖는 투명체로 구성한다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용 및 효과를 설명한다.

제3도 및 제5도는 본 고안의 일실시예로서 광전송 상태를 보여 주고 있다.

제3도와 같이 태양으로 부터의 평행광선이 반사경(110)에 의해 모아져 초점에 맺히면 상기 반사경(110)의 초점 내측에 위치한 보조반사경(111)은 다시 광선(400)을 모아 광전송수단(200)으로 보내게 된다.

상기 반사경(110)은 광추적센서부(130)에 의해 태양의 위치를 감지하여 제어부(140)에 신호를 주면 구동부(120)의 X-축 구동모터(121)와 Y-축 구동모터(122)가 구동되어 항상 초점이 광전송수단(200)의 입사부에 일치되도록 조절된다.

광전송수단(200)에 입사된 광선은 제5도에 도시된 바와 같이 광파이프보호지지대(230)와 광파이프(210)의 내면에 형성된 반사막(201)에 의해 연속적으로 반사되면서 전송되게 된다.

상기 광파이프(210)는 외면이 보호관(220)에 싸여져 있어 외부의 충격으로부터 보호되게 되며, 굴곡성이 있으므로 용이하게 굴곡되며 설치가 가능하게 된다.

본 고안 광파이프(210)의 내면에는 전체적으로 반사막(201)이 형성되어 있으므로 광선(400)이 연속적으로 반사가 이루어져 전송되게 된다.

상기 광파이프(210)의 선단부에 설치되는 광파이프보호지지대(230)의 내면은 테이퍼진 경사면(231)에 의해 입사부에서는 광선의 진입폭이 확대되므로 과도한 초점조정을 하지 않아도 무방하고, 보다 많은 광량을 입사시킬 수 있으며, 또한 방출부에서는 광선을 퍼트리는 효과가 있어 매우 유용하다.

따라서 본 고안 광전송수단(200)은 입사부의 규격이 종래의 광섬유에 비하여 매우 큰 단면적으로 형성이 가능하므로, 집광수단(100)에 의한 광선의 모음이 명확한 초점형성을 하지 않아도 되므로 집광효율이 우수하며, 고열발생을 방지할 수 있는 것이다.

전송된 광선(400)은 최종 광분산수단(300)인 오목렌즈나 굴곡면을 갖는 투명체에 의해 분산되어 원하는 실내에 방출되도록 한다.

상기 보호코팅막(202)은 반사막의 훼손을 방지하도록 한 것이다.

상기 광분배기(250)는 전송되는 빛을 여러갈래 나누어 줄 수 있게 되며, 역으로 설치할 경우 빛을 모을 수도 있다.

이와 같은 본 고안은 기존의 광섬유 보다 굴곡성이 매우 좋아 설치작업이 용이하며, 특히 직경을 크게 형성할 수 있으므로 정확한 초점조정이 안된다고 하더라도 광전송에 문제점이 없으며, 오히려 고열발생의 우려를 방지하므로 장점이 될 수 있다.

또한 광파이프(210)의 양단부에 설치되는 광파이프보호지지대(230)의 내면이 외측으로 벌어지도록 테이퍼진 경사면(231)에 의하여 입사되는 광선(400)의 량을 확대할 수 있으며, 또한 출력부의 조사 각도를 조절할 수 있게 된다.

상기 광파이프(210)의 내부는 양측이 투명판(240)으로 밀폐되어 있어 주입가스유출방지 및 외부로 부터의 오염물질의 침투가 방지되어 광전송효율을 향상시킬 수 있다.

이상 살펴본 바와 같이 본 고안은 통신용과 같은 정밀신호의 전송에는 사용될 수 없고, 불규칙한 광의 전송에 의해서도 충분히 효과를 얻을 수 있는 단순 조명용에 적용되는 것으로서 다량의 자연광선을 용이하게 전송할 수 있어 지하공간이나 건물내의 조명용으로 용이하게 적용할 수 있는 매우 유용한 기술인 것이다.

Claims (3)

1. 빛의 굴절 또는 반사를 이용하여 빛을 모아주도록 하는 반사경(110) 및 보조반사경(111)과 상기 반사경(110)을 구동하여 초점을 맞춰주는 구동부(120)와 광추적센서부(130)와 상기 광추적센서부(130)의 신호에 의해 구동부(120)를 콘트롤하는 제어부(140)를 구성요소로 하는 집광수단(100)과; 상기 집광수단(100)에 의해 모아진 빛을 요구되는 장소에 까지 전송하도록 파이프 형상으로서 내면에는 반사막(201)이 형성되고 굴곡성을 가지며, 양단부가 투명판(240)에 의해 밀폐된 광파이프(210)를 구성요소로 하는 광전송수단(200)과; 상기 광전송수단(200)에 의해 전송된 고밀도의 빛을 분산하는 광분산수단(300)을 구성요소로 하는 광파이프에 의한 태양광 집광, 전송장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 광전송수단(200)은 굴곡성을 갖는 금속 또는 수지성 재질로서 내면에는 반사막(201)이 형성되고, 상기 반사막(201)을 보호하는 보호코팅부(202)가 형성된 광파이프(210)와; 상기 광파이프(210)를 보호하도록 상기 광파이프(210)의 둘레를 감싸도록 한 보호관(220)과; 상기 광파이프(210)의 양단부에 설치되어 광파이프(210)를 보호하도록 하는 광파이프 보호지지대(230)와; 상기 광파이프 보호지지대(230)의 선단부에 각각 밀폐용 투명판(240)이 구비되어 구성되고 상기 광파이프(210)의 내부에는 동일성분의 불활성가스가 주입되도록 구성됨을 특징으로 하는 광파이프에 의한 태양광 집광, 전송장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광전송수단(200)의 광파이프 보호지지대(230)는 열에 강한 소재로서 내면에 반사막(201)이 형성되고 외측으로 테이퍼진 경사면(231)이 형성되고 내부 밀폐용 투명판(240)에 의해 외부로부터 이물질 유입이 방지되도록 구성됨을 특징으로 하는 광파이프에 의한 태양광 집광, 전송장치.