SOLAR CONCENTRATING DEVICE AND PHOTOCATALYST FILTER PROCESS OF MANUFACTURE

태양광 집광장치 및 이에 사용되는 광촉매필터 제조방법{Solar concentrating device and photocatalyst filter process of manufacture}

본 발명은 태양광 집광장치 및 이에 사용되는 광촉매필터 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 다수의 집광렌즈들을 통해 태양광을 집광하고, 집광된 태양광 중 적외선을 온수 가열용으로 사용하며, 집광된 태양광 중 자외선을 실내 공기정화에 사용할 수 있는 태양광 집광장치 및 이에 사용되는 광촉매필터 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 태양광 집광 채광기는 건축물 또는 토목 공사장 등의 옥외 장소에 설치되어 태양광을 집광하는 것으로서, 태양광을 채광수단으로 필요로 하는 곳 즉, 터널 공사장, 건축물의 지하 공사장, 지하 주차장, 실내 체육관 등의 내부로 전달하여 채광을 할 수 있는 장치를 말한다.

이렇게 태양광을 실내조명으로 사용하기 위한 종래기술로서, 등록실용신안공보 제20-249385호 및 제20-170447호 등에는 프레넬 렌즈, 볼록 렌즈 등의 렌즈를 이용하여 태양광을 직접 집광하거나, 반사경 및 보조반사경을 갖는 집광수단을 이용하여 태양광을 직접 집광한 후, 집광된 태양광을 일종의 광전달용 덕트인 광파이 프와 같은 광전송수단을 통하여 배광부인 광분산수단까지 전달하여 필요로 하는 곳을 채광하는 태양광 집광 채광기가 개시되어 있다.

그러나, 종래의 태양광 집광 채광기는 다음과 같은 단점이 있다.

종래의 프레넬 렌즈를 이용한 채광기에 있어서, 프레넬 렌즈 자체가 태양광을 직접 집광하기 때문에, 여러 개의 프레넬 렌즈를 사용해야 요구되는 밝기를 충족시킬 수 있고, 프레넬 렌즈를 여러개 사용함에 따른 제작 비용이 많이 소요되는 단점이 있다.

또한, 프레넬 렌즈를 통해 태양광이 집광될 때, 그리고 태양광이 광파이프의 선단부에 바로 전달될 때, 그 주변으로 많은 복사열이 방사되기 때문에 프레넬 렌즈를 비롯하여 프레넬 렌즈를 고정시키는 주변 부품들이 단시간내에 열부식되는 단점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 출원인은 실내 채광용 태양광 집광장치(특허출원 제10-2009-35281호)를 개발한 바 있다.

이는, 상부가 개방된 소정 크기의 설치틀과, 설치틀의 상부 개방부에 장착되고 다수의 집광렌즈들로 이루어진 모듈화 렌즈판과, 설치틀의 바닥면에 깔리는 방열재와, 방열재의 상면에 등간격을 이루면서 직선 배열되는 제1광전달파이프, 이 제1광전달파이프로부터 분기되어 각 집광렌즈의 바로 아래쪽에 위치되는 집광용 광파이프, 설치틀의 외부로 빠져나간 제1광전달파이프의 후단부로부터 채광을 필요로 하는 곳까지 차례로 연장되는 제2 및 제3광전달파이프로 구성되는 광전달수단과, 광전달수단의 원하는 위치에 설치되어서 집광된 태양광으로부터 적외선 및 자외선 을 필터링하고 가시광선만을 투과시키는 필터링장치와, 필터링장치 및 그 주변의 광전달수단에 설치되어서 태양광의 복사열을 냉각시키는 냉각장치로 이루어진다.

이러한 종래 태양광 집광장치는, 다수의 집광렌즈가 가로 및 세로방향을 따라 일체로 배열된 모듈화 렌즈판을 구비하여 한꺼번에 많은 양의 태양광을 집광할 수 있고, 프레넬 렌즈를 갖는 광필터장치를 구비하여 집광된 태양광의 가시광선만을 필터링하여 필요로 하는 곳으로 투과시킬 수 있도록 하였다.

그런데 이러한 종래 태양광 집광장치는, 태양광에서 집광된 광들 중 가시광선만 필터링하여 사용될 뿐 적외선과 자외선을 그대로 폐기되고 있는 실정이며, 이들을 적절히 활용하여서 태양광 집광장치의 효율성을 향상시킬 필요가 대두되고 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 필터링된 적외선을 이용하여 물을 가열하므로 온수로 사용할 수 있도록 한 태양광 집광장치 및 이에 사용되는 광촉매필터 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 필터링된 자외선을 이용하여 실내공기를 정화시킬 수 있도록 한 태양광 집광장치 및 이에 사용되는 광촉매필터 제조방법을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 집광장치는, 태양광을 집 광하기 위해 가로 및 세로 방향을 따라 다수 배열된 집광렌즈들; 집광렌즈들로부터 집광된 빛들이 수집되는 집광용광파이프; 집광렌즈들의 하부에 각각 구비되어서 각각의 집광렌즈들로부터 집광된 빛들을 집광용광파이프의 광입구로 전달하는 반사거울들; 집광용광파이프의 광출구에 대응되도록 설치되어서 집광된 빛이 전달되고 전달받은 빛을 적외선, 가시광선, 자외선으로 나누어서 각각 전달하는 광분배수단; 광분배수단에 연결되고 태양광 중 적외선이 전달되며 전달된 적외선에 의해 물이 가열되도록 하여 온수로 사용할 수 있도록 하는 라디에이터; 광분배수단에 연결되고 태양광 중 자외선이 전달되며 전달된 자외선에 의해 공기가 정화되도록 하여 실내로 공급하는 공기정화장치;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명 태양광 집광장치의 다른 특징은, 광분배수단은, 광분배수단의 광출구에 대응되도록 설치되어서 광출구로부터 조사되는 백색광을 적외선, 가시광선, 자외선으로 분산시키는 프리즘과, 프리즘으로부터 분산되는 광들 중 가시광선만 전달되도록 설치되는 프레넬렌즈와, 일단이 프레넬렌즈로부터 집광되는 가시광선이 전달되도록 설치되고 타단이 채광이 필요한 장소에 설치되어서 프레넬렌즈로부터 전달된 가시광선을 채광이 필요한 장소에 조사되도록 하는 가시광선전달파이프와, 일단이 프레넬렌즈의 일측에 설치되어서 프레넬렌즈를 벗어난 적외선이 전달되고 타단이 라디에이터에 연결되어서 전달된 적외선을 라디에이터로 공급하는 적외선전달파이프와, 일단이 프레넬렌즈의 타측에 설치되어서 프레넬렌즈를 벗어난 자외선이 전달되고 타단이 공기정화장치에 연결되어서 전달된 자외선을 공기정화장치로 공급하는 자외선전달파이프로 이루어진다.

본 발명 태양광 집광장치의 또 다른 특징은, 공기정화장치는, 내부가 제1공간과 제2공간으로 구획되고 제2공간에 공기가 출입할 수 있도록 공기입구 및 공기출구가 형성된 에어박스와, 에어박스의 제1공간에 설치되고 자외선전달파이프에 연결되어서 자외선전달파이프로부터 공급된 자외선을 제1공간 내에서 분산시키는 자외선분산부와, 에어박스의 제2공간에 설치되고 자외선분산부로부터 분산되는 자외선이 전달되며 에어박스를 통과하는 공기를 정화시키는 정화부로 이루어진다.

본 발명 태양광 집광장치의 또 다른 특징은, 정화부는, 에어박스의 제2공간에 설치되고 제1공간에서 분산된 자외선이 유입되며 둘레에 다수의 통기구멍들이 형성된 자외선유도관들과, 자외선유도관들의 둘레를 감싸도록 설치되는 광촉매필터들과, 자외선유도관들의 둘레에 등간격으로 설치되어서 자외선유도관의 둘레와 광촉매필터의 내주면 사이에 살균공간이 형성되도록 하는 스페이서들로 이루어진다.

상술한 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 집광장치에 사용되는 광촉매필터 제조방법은, 태양광을 집광하기 위해 가로 및 세로 방향을 따라 다수 배열된 집광렌즈들과, 집광렌즈들로부터 집광된 빛들이 수집되는 집광용광파이프와, 집광렌즈들의 하부에 각각 구비되어서 각각의 집광렌즈들로부터 집광된 빛들을 집광용광파이프의 광입구로 전달하는 반사거울들과, 집광용광파이프의 광출구에 대응되도록 설치되어서 집광된 빛이 전달되고 전달받은 빛을 적외선, 가시광선, 자외선으로 나누어서 각각 전달하는 광분배수단과, 광분배수단에 연결되고 태양광 중 적외선이 전달되며 전달된 적외선에 의해 물이 가열되도록 하여 온수로 사용할 수 있도록 하는 라디에이터와, 광분배수단에 연결되고 태양광 중 자외선이 전달되며 전달된 자외선에 의해 공기가 정화되도록 하여 실내로 공급하도록 광촉매필터가 내장된 공기정화장치로 이루어지며, 은(Ag), 구리(Cu), 아연(Zn) 중 어느 하나의 성분 이상으로 이루어진 항균금속성분과, 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 세륨(Ce), 아연(Zn) 중 어느 하나의 수산화물로 이루어진 무기수산화물을 공침법에 의해 화합물로 제조하고, 이를 수중에 분산하여 콜로이드화하여 콜로이드 용액을 만드는 단계와, 수산화티타늄(Ti(OH) ² ) 수분산액에 과산화수소를 참가하고 가열하여 과산화티타늄산 용액을 제조하는 단계와, 상기 과산화티타늄산 용액을 상기 콜로이드 용액과 혼합한 후 수열합성반응 과정을 통하여 항균금속성분 함유 이산화티타늄(TiO ² ) 결정체를 제조하는 단계와, 졸겔법을 이용하여 상기 항균금속성분 함유 이산화티타늄을 이산화규소(SiO ² ), 산화티타늄 중 어느 하나의 다공성 무기산화물로 입자표면을 코팅처리하여 마이크로캡슐(microcapsule)화하는 단계로 이루어진 광촉매액 준비단계; 유리섬유를 이용하여서 격자형태로 직조되며 정화부의 자외선유도관 둘레에 씌워지도록 원통형 형상으로 이루어진 필터를 준비하는 필터 준비단계; 상기 필터를 35∼45℃의 온도로 가열하여 열처리하는 필터 열처리단계; 상기 광촉매액 준비단계를 통해 준비된 광촉매액에 열처리된 상기 필터를 30∼45분 동안 침지시키는 광촉매액 침지단계; 상기 광촉매액이 침지된 필터가 한쌍의 압착롤러를 통과하도록 하여 함침된 광촉매액을 짜내는 광촉매액 침지량 조절단계; 상기 광촉매액 침지량 조절단계를 거친 상기 필터를 건조기에 투입하여서 250∼300℃의 열풍으로 5∼10분간 건조시키는 건조단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같은 본 발명은, 다수의 집광렌즈들로부터 집광된 빛은 집광용광파이프로 집광된 후 광분배수단을 통해 적외선, 가시광선, 자외선으로 분산되고, 가시광선은 가시광선전달파이프를 통해 채광이 필요한 장소에 조사되며, 적외선은 적외선전달파이프를 통해 라디에이터로 공급되고, 자외선은 자외선전달파이프를 통해 공기정화장치로 공급된다. 따라서 집광된 태양광을 분산시킨 후 용도에 맞게 사용하므로 태양광 집광장치의 효율을 극대화시킬 수 있다.

이러한 본 발명은 폐기되는 적외선을 라디에이터로 공급하여서 라디에이터를 통과하는 물을 가열하도록 하므로 친환경 에너지인 태양열을 이용하여 온수를 공급할 수 있으며, 이에 따라 환경오염을 방지하면서도 기름 등의 한정된 에너지를 절약할 수 있는 부가적인 효과가 있다.

또한 본 발명은 폐기되는 자외선을 공기정화장치로 공급한 후 분산시키며 광촉매필터가 씌워진 자외선유도관의 내부로 공급한다. 따라서 외부의 공기가 공기정화장치에 유입된 후 자외선에 의해 살균처리되고 광촉매필터에 의해 다시 정화된 후 배출되므로 외부의 공기를 확실하게 정화시킨 후 실내로 공급할 수 있다. 그러므로 친환경 에너지인 태양광을 이용하여서 실내의 공기를 정화시키므로 건강을 증진시킬 수 있을 뿐 아니라, 공기정화장치의 구동에 따른 환경오염, 에너지 낭비 등의 문제점이 방지된다.

본 발명의 구체적인 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조한 이하의 설명으로 더욱 명확해 질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 태양광 집광장치를 보인 개략적 부분 사시도이고, 도 2는 집광렌즈가 6개 설치된 상태를 보인 개략적 부분 사시도이며, 도 3은 본 발명의 태양광 집광장치를 보인 개략적 정면도이다. 도 4는 공기정화장치의 정화부를 발췌한 개략적 단면도이며, 도 5는 광촉매필터 제조방법을 보인 순서도이다.

본 발명의 태양광 집광장치는 실외 장소 중 태양광이 잘 비치는 장소에 설치되며 태양광을 집광하여 터널 공사장이나, 건축물의 지하 공사장, 지하 주차장, 실내 체육관 등과 같이 채광이 필요한 장소로 보낸다.

도 1 내지 도 4에서는 본 발명의 주요 구성요소들인 집광렌즈(10), 집광용광파이프(20), 반사거울(30), 광분배수단(40), 라디에이터(50), 공기정화장치(60)를 도시하였으나, 이러한 구성요들을 지지하기 위한 별도의 직사각틀 형태의 설치틀(미도시)이 구비될 수 있다. 이 설치틀은, 상부가 개방된 직사각틀 구조로서, 그 바닥면에는 방음 및 방수, 그리고 방열을 위한 방열재(미도시)가 소정의 두께로 깔릴 수 있다.

설치틀의 상부 개방부에는 다수개의 단위별 집광렌즈(10)가 가로 및 세로방향으로 등간격을 이루며 배열된다. 각 단위별 집광렌즈(10)는 중심으로부터 점차 그 직경이 커지는 다수개의 원형홈을 일정한 간격 및 깊이로 가공한 것이며, 각 원형홈들은 동심원 배열을 이루게 된다.

집광용광파이프(20)는, 집광렌즈(10)들로부터 집광된 빛들이 여러 개의 광입구(21)를 통해 모인 후 하나의 광출구(22)로 발산되도록 구비된다.

반사거울(30)들은 거울설치관(31)들에 설치되고 집광렌즈(10)들의 하부에 각각 구비되어서, 각각의 집광렌즈(10)들로부터 집광된 빛들을 집광용광파이프(20)의 광입구(21)로 전달한다. 거울설치관(31)과 집광용광파이프(20)의 광입구(21)들 사이에는 연결관(미도시)으로 연결될 수도 있지만 도면에 도시한 바와 같이 별도의 연결관이 없어도 무방하다.

광분배수단(40)은, 집광용광파이프(20)의 광출구(22)에 대응되도록 설치되어서 집광된 빛이 전달되고 전달받은 빛을 적외선, 가시광선, 자외선으로 나누어서 각각 전달한다.

이러한 광분배수단(40)은, 프리즘(41), 프레넬렌즈(42), 가시광선전달파이프(43), 적외선전달파이프(44), 자외선전달파이프(45)로 이루어진다.

프리즘(41)은, 광분배수단(40)의 광출구(22)에 대응되도록 설치되어서 광출구(22)로부터 조사되는 백색광을 적외선, 가시광선, 자외선으로 분산시킨다. 프레넬렌즈(42)는, 프리즘(41)으로부터 분산되는 광들 중 가시광선만 전달되도록 프리즘(41)의 상부에 설치된다.

가시광선전달파이프(43)는, 일단이 프레넬렌즈(42)로부터 집광되는 가시광선이 전달되도록 설치되고 타단이 채광이 필요한 장소에 설치되어서 프레넬렌즈(42)로부터 전달된 가시광선을 채광이 필요한 장소에 조사되도록 한다.

적외선전달파이프(44)는, 일단이 프레넬렌즈(42)의 일측에 설치되어서 프레넬렌즈(42)를 벗어난 적외선이 전달되고 타단이 라디에이터(50)에 연결되어서 전달된 적외선을 라디에이터(50)로 공급한다.

자외선전달파이프(45)는, 일단이 프레넬렌즈(42)의 타측에 설치되어서 프레넬렌즈(42)를 벗어난 자외선이 전달되고 타단이 공기정화장치(60)에 연결되어서 전달된 자외선을 공기정화장치(60)로 공급한다.

라디에이터(50)는, 광분배수단(40)에 연결되고 태양광 중 적외선이 전달되며 전달된 적외선에 의해 물이 가열되도록 하여 온수로 사용할 수 있도록 한다.

이러한 라디에이터(50)는, 일측에 물이 유입되도록 급수구(52)가 형성되어 있고, 타측에 유입된 물이 배출되도록 배수구(53)가 형성되어 있으며, 내부에는 적외선발열관(51)이 구비되어 있다. 따라서 급수구(52)를 통해 유입된 물이 적외선발열관(51)에 의해 가열된 후 배수구(53)로 배출된다.

공기정화장치(60)는, 광분배수단(40)에 연결되고 태양광 중 자외선이 전달되며 전달된 자외선에 의해 공기가 정화되도록 하여 실내로 공급한다.

이러한 공기정화장치(60)는, 에어박스(61), 자외선분산부(67), 정화부(73)로 이루어진다. 에어박스(61)는, 격판(62)에 의해 내부가 제1공간(63)과 제2공간(64)으로 구획되고 제1공간(63)에 공기가 출입할 수 있도록 공기입구(65) 및 공기출구(66)가 형성된다. 에어박스(61)의 일측에는 자외선전달파이프(45)로부터 전달되는 자외선이 제1공간(63) 내부로 유입되도록 자외선입구(72)가 형성되어 있다.

자외선분산부(67)는, 에어박스(61)의 제1공간(63)에 설치되고 자외선전달파이프(45)에 연결되어서 자외선전달파이프(45)로부터 공급된 자외선을 제1공간(63) 내에서 분산시킨다. 이러한 자외선분산부(67)는, 광분배수단(40)인 자외선전달파이프(45)로부터 전달되는 자외선을 분배하여 조사하도록 상부반사거울(68), 상부조사 거울(69), 하부반사거울(70), 하부조사거울(71)로 이루어진다. 상부반사거울(68)은, 자외선전달파이프(45)로부터 공급되는 자외선을 상측의 상부조사거울(69)로 비추며, 상부조사거울(69)은 이를 상측의 정화부(73)로 조사한다.

하부반사거울(70)은, 자외선전달파이프(45)로부터 공급되는 자외선을 하측의 하부조사거울(71)로 비추며, 하부조사거울(71)은 이를 하측의 정화부(73)로 조사한다.

상부반사거울(68)과 하부반사거울(70) 사이에는 간격이 형성되어 있으며, 따라서 자외선전달파이프(45)로부터 조사되는 빛 중 일부는 이들 사이의 간격을 통해 중앙의 정화부(73)로 직접 조사된다.

정화부(73)는, 에어박스(61)의 제2공간(64)에 설치되고 자외선분산부(67)로부터 분산되는 자외선이 전달되며 에어박스(61)를 통과하는 공기를 정화시킨다.

이러한 정화부(73)는, 에어박스(61)의 제2공간(64)에 설치되고 제1공간(63)에서 분산된 자외선이 유입되며 둘레에 다수의 통기구멍(75)들이 형성된 자외선유도관(74)들과, 자외선유도관(74)들의 둘레를 감싸도록 설치되는 광촉매필터(76)들과, 자외선유도관(74)들의 둘레에 등간격으로 설치되어서 자외선유도관(74)의 둘레와 광촉매필터(76)의 내주면 사이에 살균공간(78)이 형성되도록 하는 스페이서(77)들로 이루어진다. 광촉매필터(76)는, 자외선유도관(74)에 씌울시 그 입구 둘레가 자외선유도관(74)에 탄력적으로 밀착되도록 고무밴드가 형성되어 있으며, 전체에 광촉매액이 침지되어 있다.

도 5는 이러한 광촉매필터(76)의 제조방법을 보인 순서도로써, 먼저, 광촉매 필터(76)를 제조하기 위해 광촉매액 준비단계(S10)를 갖는다.

먼저, 광촉매액 준비단계(S10)를 갖는다.

이 단계(S10)는, 은(Ag), 구리(Cu), 아연(Zn) 중 어느 하나의 성분 이상으로 이루어진 항균금속성분과, 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 세륨(Ce), 아연(Zn) 중 어느 하나의 수산화물로 이루어진 무기수산화물을 공침법에 의해 화합물로 제조하고, 이를 수중에 분산하여 콜로이드화하여 콜로이드 용액을 만드는 단계를 갖는다.

다음, 수산화티타늄(Ti(OH) ² ) 수분산액에 과산화수소를 참가하고 가열하여 과산화티타늄산 용액을 제조하는 단계를 갖는다.

그리고, 과산화티타늄산 용액을 콜로이드 용액과 혼합한 후 수열합성반응 과정을 통하여 항균금속성분 함유 이산화티타늄(TiO ² ) 결정체를 제조하는 단계를 갖는다.

마지막으로, 졸겔법을 이용하여 항균금속성분 함유 이산화티타늄을 이산화규소(SiO ² ), 산화티타늄 중 어느 하나의 다공성 무기산화물로 입자표면을 코팅처리하여 마이크로캡슐(microcapsule)화하는 단계로 이루어진다.

이러한 광촉매액 준비단계(S10)를 통해서 광촉매액이 준비되면, 필터 준비단계(S20)를 갖는다. 이는, 유리섬유를 이용하여서 격자형태로 직조되며 자외선유도관(74)의 둘레에 씌워지도록 원통형 형상으로 제조된다.

필터 준비단계(S20)에서 원통형 필터가 준비되면, 이 필터를 35∼45℃의 온 도로 가열하여 열처리하는 필터 열처리단계(S30)가 있게 된다. 이 필터 열처리단계(S30)를 통해서 필터는, 후술할 광촉매액이 침지되기에 적합한 온도로 가열된다.

필터 열처리단계(S30) 후, 광촉매액 준비단계(S10)를 통해 준비된 광촉매액에 열처리된 필터를 30∼45분 동안 침지시키는 광촉매액 침지단계(S40)를 갖는다.

광촉매 침지단계(S40) 후, 광촉매액이 침지된 필터가 한쌍의 압착롤러(미도시)를 통과하도록 하여 함침된 광촉매액을 짜내는 광촉매액 침지량 조절단계(S50)를 갖는다.

여기서 광촉매액 침지량 조절은 한쌍의 압착롤러의 간격을 조절하여서 이룰 수 있다. 즉, 한쌍의 압착롤러의 간격을 좁히면 필터가 그만큼 더 압착되므로 침지량이 감소되고, 한쌍의 압착롤러의 간격을 넓히면 필터가 덜 압착되므로 침지량을 증가된다.

광촉매액 침지량 조절단계(S50)를 거친 후, 필터를 건조기(미도시)에 투입하여서 250∼300℃의 열풍으로 5∼10분간 건조시키는 건조단계(S60)를 갖는다.

이와 같이 제조된 광촉매필터(76)는 uv320∼400nm 파장의 자외선에 광반응하여 활성산소를 생성하고, 이에 생성된 활성산소는 염소나 오존보다 산화력이 높아 살균력이 뛰어나다. 또한 유기물을 이산화탄소와 물로 분해하며 탈취력도 뛰어나다.

이와 같이 구성된 본 발명의 태양광 집광장치에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 집광렌즈(10)들을 통하여 태양광이 아래로 집광되며, 반사거울(30)로 전달된다. 반사거울(30)에 집광된 빛은 집광용광파이프(20)의 광입구(21)들에 전달된다. 광입구(21)들에 전달된 빛들은 광출구(22)를 통해 프리즘(41)으로 조사된다.

프리즘(41)으로 조사된 빛은 적외선, 가시광선, 자외선으로 분산되며, 가시광선은 프레넬렌즈(42)로 전달된다. 프레넬렌즈(42)로 전달된 빛은 가시광선전달파이프(43)를 통해 채광이 필요한 장소에 전달된다.

한편, 적외선은, 프레넬렌즈(42) 일측에 설치된 적외선전달파이프(44)에 전달된다. 이 적외선전달파이프(44)에 전달된 적외선은 라디에이터(50)의 적외선발열관(51)으로 공급되며, 적외선발열관(51)을 통과하면서 열을 방출시킨다.

이때 라디에이터(50)의 급수구(52)를 통해 급수된 물은 적외선발열관(51)과 열교환이 이루어진 후 온도가 상승되며, 가열된 온수는 배수구(53)를 통해 배수된다.

자외선은 프레넬렌즈(42)의 타측에 설치된 자외선전달파이프(45)에 전달된다. 이 자외선전달파이프(45)에 전달된 자외선은 공기정화장치(60)의 에어박스(61)로 전달된다. 에어박스(61)의 제1공간(63)으로 전달된 자외선은

상부반사거울(68)을 통해 상부조사거울(69)로 전달된 후 정화부(73)의 상부 자외선유도관(74)으로 전달되고, 하부반사거울(70)을 통해 하부조사거울(71)로 전달된 후 정화부(73)의 하부 자외선유도관(74)으로 전달되며, 상부반사거울(68) 및 하부반사거울(70) 사이의 공간을 통해 정화부(73)의 중앙에 위치한 자외선유도관(74)으로 전달된다.

에어박스(61)의 제2공간(64)에는 공기입구(65) 및 공기출구(66)를 통해 외부 의 공기가 통과된다. 외부에서 유입된 공기는 광촉매필터(76)에 접촉된 후 정화된다. 광촉매필터(76)는 uv320∼400nm 파장의 자외선에 광반응하여 활성산소를 생성하므로, 이에 생성된 활성산소는 염소나 오존보다 산화력이 높아 살균력이 뛰어나며, 유기물을 이산화탄소와 물로 분해하며 탈취력도 뛰어나다.

따라서 에어박스(61)의 제2공간(64)을 통과하는 외부의 공기는 광촉매필터(76)와, 광촉매필터(76) 측으로 전달되는 자외선에 의해 확실하게 정화된다.

자외선유도관(74)과 광촉매필터(76) 사이에는 다수의 스페이서들이 등간격으로 결합되어 있으므로 광촉매필터(76)를 자외선유도관(74)의 둘레에 씌우면 광촉매필터(76)의 내주면과 자외선유도관(74)의 외주면 사이에 살균공간(78)이 형성된다. 그러므로 실내의 공기가 살균공간(78)으로 출입하면서 자외선에 충분히 노출되며 이에 따라 자외선에 의한 살균효과를 극대화시킬 수 있다.

이러한 본 발명은 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 다수의 집광렌즈(10)들로부터 집광된 빛은 집광용광파이프(20)로 집광된 후 광분배수단(40)을 통해 적외선, 가시광선, 자외선으로 분산되고, 가시광선은 가시광선전달파이프(43)를 통해 채광이 필요한 장소에 조사된다. 적외선은 적외선전달파이프(44)를 통해 라디에이터(50)로 공급되고, 자외선은 자외선전달파이프(45)를 통해 공기정화장치(60)로 공급된다. 따라서 집광된 태양광을 분산시킨 후 용도에 맞게 사용하므로 태양광 집광장치의 효율을 극대화시킬 수 있다.

둘째, 이러한 본 발명은 폐기되는 적외선을 라디에이터(50)로 공급하여서 라디에이터(50)를 통과하는 물을 가열하도록 하므로 친환경 에너지인 태양열을 이용 하여 온수를 공급할 수 있으며, 이에 따라 환경오염을 방지하면서도 기름 등의 한정된 에너지를 절약할 수 있는 부가적인 효과가 있다.

셋째, 또한 본 발명은 폐기되는 자외선을 공기정화장치(60)로 공급한 후 분산시키며 광촉매필터(76)가 씌워진 자외선유도관(74)의 내부로 공급한다. 따라서 외부의 공기가 공기정화장치(60)에 유입된 후 자외선에 의해 살균처리되고 광촉매필터(76)에 의해 다시 정화된 후 배출되므로 외부의 공기를 확실하게 정화시킨 후 실내로 공급할 수 있다.

그러므로 친환경 에너지인 태양광을 이용하여서 실내의 공기를 정화시키므로 건강을 증진시킬 수 있을 뿐 아니라, 공기정화장치(60)의 구동에 따른 환경오염, 에너지 낭비 등의 문제점이 방지된다.

도 1은 본 발명에 따른 태양광 집광장치를 보인 개략적 부분 사시도

도 2는 집광렌즈가 6개 설치된 상태를 보인 개략적 부분 사시도

도 3은 본 발명의 태양광 집광장치를 보인 개략적 정면도

도 4는 공기정화장치의 정화부를 발췌한 개략적 단면도

도 5는 광촉매필터 제조방법을 보인 순서도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 집광렌즈 20 : 집광용광파이프

21 : 광입구 22 : 광출구

30 : 반사거울 31 : 거울설치관

40 : 광분배수단 41 : 프리즘

42 : 프레넬렌즈 43 : 가시광선전달파이프

44 : 적외선전달파이프 45 : 자외선전달파이프

50 : 라디에이터 51 : 적외선발열관

52 : 급수구 53 : 배수구

60 : 공기정화장치 61 : 에어박스

62 : 격판 63 : 제1공간

64 : 제2공간 65 : 공기입구

66 : 공기출구 67 : 자외선분산부

68 : 상부반사거울 69 : 상부조사거울

70 : 하부반사거울 71 : 하부조사거울

72 : 자외선입구 73 : 정화부

74 : 자외선유도관 75 : 통기구멍

76 : 광촉매필터 77 : 스페이서

78 : 살균공간