KR100863778B1

KR100863778B1 - 태양열 집열장치

Info

Publication number: KR100863778B1
Application number: KR1020070093014A
Authority: KR
Inventors: 원형재
Original assignee: (주)신한티엔티
Priority date: 2007-09-13
Filing date: 2007-09-13
Publication date: 2008-10-16

Abstract

본 발명은 태양열 집열장치에 관한 것으로,

광쎈서를 포함하는 수직, 수평 회동기구에 의해 태양을 추종하도록 설치된 파라볼라형 집열프레임과, 상기 집열프레임의 전방에 설치된 집열렌즈와, 상기 집열프레임과 집열렌즈에 의해 집중된 촛점부위에 설치되어 태양열은 회수하는 히팅플레이트와, 상기 히팅플레이트의 외면에 코일형으로 설치되어 잔존열 및 복사열을 회수하는 히팅파이프와, 순환펌프에 의해 상기 히팅플레이트와 히팅파이프에 연결된 가열관을 통해 열매유를 순환 공급시키는 열교환기와, 상기 열교환기 내부에 코일형 열교환관이 설치되어 열매유에 의해 가열된 온수를 순환펌프에 의해 순환공급시키는 온수관과, 상기 열교환관의 중심부에 위치하도록 열교환기에 설치되어 전원에 의해 온/오프하며 열매유를 설정온도로 가열 유지시키는 히터로 구성되어,

집열프레임과 집열렌즈에 의해 태양광을 집중시키고, 히팅플레이트와 히팅파이프에 의해 태양열을 효과적으로 집열시킴과 동시에 잔존열에 의해 열매유를 예열시킴으로써 태양열 집열효율을 극대화 시킬 수 있고, 파라볼라형 집열프레임을 사용하여 설치면적을 최소화할 수 있으므로 사용자의 제품신뢰도 및 선호도를 대폭 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

광쎈서, 집열프레임, 집열렌즈, 히팅플레이트, 히팅파이프, 순환펌프, 가열관, 열교환기, 온수관, 히터, 배플플레이트, 유로, 히팅판, 가열망, 복개판.

Description

태양열 집열장치{Solar - heat collection device}

본 발명은 태양열 집열장치에 관한 것으로, 특히 집열렌즈와 반사판에 의해 집중시킨 태양열이 히팅플레이트를 직접 가열시킴과 동시에 상기 히팅플레이트의 둘레에 설치된 히팅파이프에 의해 잔존열을 더 회수함으로써 집열 효율을 극대화 시킬수 있도록 한 것이다.

근래에 한정된 에너지 자원으로 인해 원유가가 급등하고, 이에 따라 공해 없이 무한정으로 이용할 수 있는 태양, 풍력, 조력 등을 이용한 대체에너지 개발이 다양하게 진행되고 있으며, 특히 태양열을 이용하는 태양열 집열장치가 다수 제안되어 널리 사용되고 있다.

도시하지 않았으나 종래의 태양열 집열장치는 다수의 태양열 집열판을 넓게 설치하여 태양열을 많이 흡수하도록 구성되어 있으나, 설치면적이 넓어지고 소요경비가 과대히 높아지며 유지관리가 어려운 등의 여러 가지 문제점이 유발되었으며, 이에 따라 근래에는 파라볼라형 집열판을 사용하여 설치면적과 기술적 구성을 최소 화 하면서도 태양열 집열효율이 높은 태양열 집열장치가 주로 사용되고 있다.

그러나, 종래의 파라볼라형 태양열 집열장치는 집열효율이 높지않아 사용이 기피되고 있는바, 이는 제한된 태양열 즉, 파라볼라형 집열판의 상부 단면적에 해당하는 만큼의 제한된 태양열을 이용하게 되고, 집중된 태양열의 회수율을 높이는데 기술적 한계가 있음에 기인한다.

본 발명은 상기한 문제점들을 감안하여 파라볼라형 집열프레임에 설치된 반사판과 그 중앙의 집열렌즈에 의해 집중시킨 태양열이 히팅플레이트를 직접 가열시킴과 동시에 상기 히팅플레이트의 둘레에 설치된 히팅파이프에 의해 상기 히팅플레이트에서 회수하지 못한 잔존열을 더 회수함으로써 집열효율을 극대화시킬 수 있게된 태양열 집열장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 효과적으로 달성하기 위한 본 발명 태양열 집열장치는 광쎈서를 포함하는 수직, 수평 회동기구에 의해 태양을 추종하도록 설치된 파라볼라형 집열프레임과, 상기 집열프레임의 전방에 설치된 집열렌즈와, 상기 집열프레임과 집열렌즈에 의해 집중된 촛점부위에 설치되어 태양열은 회수하는 히팅플레이트와, 상기 히팅플레이트의 외면에 코일형으로 설치되어 잔존열 및 복사열을 회수하는 히팅파이프와, 순환펌프에 의해 상기 히팅플레이트와 히팅파이프에 연결된 가열관을 통해 열매유를 순환 공급시키는 열교환기와, 상기 열교환기 내부에 코일형 열교환관이 설치되어 열매유에 의해 가열된 온수를 순환펌프에 의해 순환공급시키는 온수관과, 상기 열교환관의 중심부에 위치하도록 열교환기에 설치되어 전원에 의해 온/오프하 며 열매유를 설정온도로 가열 유지시키는 히터로 구성된다.

본 발명 태양열 집열장치(S)는 집열프레임(3)과 집열렌즈(4)에 의해 태양광을 집중시키고, 히팅플레이트(5)와 히팅파이프(6)에 의해 태양열을 효과적으로 집열시킴과 동시에 잔존열에 의해 열매유를 예열시킴으로써 태양열 집열효율을 극대화 시킬 수 있고, 파라볼라형 집열프레임(3)을 사용하여 설치면적을 최소화할 수 있으므로 사용자의 제품신뢰도 및 선호도를 대폭 향상시킬 수 있는 등의 광범위한 효과가 있다.

이하에서 상기 본 발명의 바람직한 구성예를 첨부도면에 의해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 태양열 집열장치(S)의 개념구성도로서, 광쎈서(1)를 포함하는 수직회동기구(2a)와 수평회동기구(2b)에 의해 태양을 추종하도록 설치된 파라볼라형 집열프레임(3)과, 상기 집열프레임(3)의 전방에 설치된 집열렌즈(4)와, 상기 집열프레임(3)과 집열렌즈(4)에 의해 집중된 촛점부위에 설치되어 태양열을 회수하는 히팅플레이트(5)와, 상기 히팅플레이트(5)의 외면에 코일형으로 설치되어 잔존열 및 복사열을 회사하는 히팅파이프(6)와, 순환펌프(7a)에 의해 상기 히팅플레이트(5)와 히팅파이프(6)에 연결된 가열관(8)을 통해 열매유를 순환 공급시키는 열교환기(9)와, 상기 열교환기(9) 내부에 코일형 열교환관(9)이 설치되어 열매유에 의해 가열된 온수를 순환펌프(7b)로 순환공급시키는 온수관(11)과, 상기 열교환기(9) 의 내부에 설치되어 전원에 의해 온/오프하며 열매유를 설정온도로 가열 유지시키는 히터(12)로 구성된다.

상기 광쎈서(1)는 태양광을 추적하도록 설치되어 상기 광쎈서(1)의 신호에 의해 수직 회동기구(2a)와 수평 회동기구(2b)에 내장된 모터 및 기어군들의 구동에 의해 집열프레임(3)이 조석 및 계절에 따르는 태양의 각도에 구애됨 없이 항상 태양을 추종하도록 구성되고, 상기 집열프레임(3)은 그 내면에 다수의 반사경(31)들이 접착 등의 방법으로 고정 설치되어 태양광을 후술하는 히팅플레이트(5) 및 히팅파이프(6) 측으로 집광시키도록 구성되며, 상기 집열렌즈(4)는 집열프레임(3)에 고정된 복수개의 고정대(32)에 의해 견고히 고정된 상태에서 태양광이 히팅플레이트(5)를 가열하도록 촛점을 맞추어 고정 설치된다.

상기 히팅플레이트(5)는 도 2에서와 같이 다수의 배플플레이트(51)에 의해 유로(52)가 형성되고 도입부(53)와 유출부(54)가 형성된 원판형의 히팅판(55)과, 상기 히팅판(55)의 배플플레이트(51) 상면에 적층 설치되어 태양열에 의해 가열되는 금속망체의 가열망(56)과, 상기 히팅판(55)의 상면을 수밀 유지되도록 복개시키는 투명재의 복개판(57)으로 구성된다.

상기 히팅판(55)의 도입부(53)와 유출부(54)에는 열교환기(9)에 수용된 열매유를 순환펌프(7a)에 의해 강제 순환시키는 가열관(8)이 연결되며, 상기 도입부(53)에 연결되는 가열관(8)의 끝단부에는 예열을 위한 코일형의 예열관(8a)을 형성시킴이 바람직하다.

상기 히팅파이프(6)는 히팅플레이트(5)에서 회수하지 못한 태양열 및 복사열 등을 이용하여 열매유를 예열시키기 위한 것으로, 히팅플레이트(5)의 하부에 코일형으로 설치되며, 상기 가열관(8)에 연결되어 열교환기(9) 내부의 열매유를 순환예열시키게 된다.

상기 열교환기(9)의 내부에는 야간 또는 흐린날 등 태양광에 의해 열매유가 설정온도를 유지하지 못한 경우 전원에 의해 열매유를 가열하도록 히터(12)가 설치되며, 상기 열교환기(9) 내부에 설치된 코일형 열교환관(10) 내부의 난방수는 가열된 열매유에 의해 충분히 가열된 상태에서 순환펌프(7b)에 의해 온수관(11)을 따라 필요장소로 공급, 회수되는 순환을 하게 된다.

이와 같은 구성의 본 발명 태양열 집열장치(S)는 수직, 수평 회동기구(2a, 2b)들이 광쎈서(1)에 의해 집열프레임(3)이 항상 태양을 향하도록 조정하게 되고, 이러한 상태에서 태양광은 집열프레임(3)의 반사판(31)들에 의해 그 촛점 부위에 설치된 히팅파이프(6)를 조사하게 된다.

이와 동시에 집열렌즈(4)는 태양광을 히팅플레이트(5)에 집중적으로 조사하게 되며, 이에 따라 히팅판(55)은 태양열에 의해 가열되어 배플플레이트(51)에 의해 형성된 유로(52)를 흐르는 열매유는 충분히 가열된 상태로서 열교환기(9)측으로 공급된다.

여기에서, 상기 히팅판(55)의 상면에는 금속망체의 가열망(56)이 설치되어 있으므로 열매유들의 열교환 효율은 더욱 높아지게 되며, 그 상면은 투명재의 복개판(57)으로 복개되어 열매유의 누설 또는 열의 외부방출 우려는 근본적으로 해소된다.

또한, 상기 히팅플레이트(5)의 가열시에 그 주변으로는 상당한 복사열이 확산되며, 히팅플레이트(5)에서 열매유와 열교환 되지 못한 잔존열과 복사열 및 집열프레임(3)의 반사판(31)에서 조사하는 태양열이 히팅파이프(6)를 가열시키게 되므로 결국 열교환기(9) 내부의 열매유를 예열시키는 효과를 얻을 수 있게 되며, 따라서 집열효율은 극대화 된다.

한편, 히팅플레이트(5)와 히팅파이프(6)에 의해 충분히 가열된 열매유는 열교환기(9) 내부에서 열교환관(10)과 열교환을 이루어 온수관(11)을 통해 온수를 공급하게 되며, 이와 같이 얻어진 온수로는 사용자의 필요에 따라 난방, 온풍 또는 온수 등으로 다양하게 사용할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명 태양열 집열장치의 개념구성도

도 2는 본 발명 태양열 집열장치를 구성하는 히팅플레이트의 부분절결 평면도

*도면의 주요부분에 대한 상세한 설명

1 : 광쎈서 2a, 2b : 수직, 수평 회동기구

3 : 집열프레임 4 : 집열렌즈

5 : 히팅플레이트 6 : 히팅파이프

7a, 7b : 순환펌프 8 : 가열관

9 : 열교환기 11 : 온수관

12 : 히터 51 : 배플플레이트

52 : 유로 55 : 히팅판

56 : 가열망 57 : 복개판

S : 태양열 집열장치

Claims

광쎈서(1)를 포함하는 수직회동기구(2a)와 수평회동기구(2b)에 의해 태양을 추종하도록 설치된 파라볼라형 집열프레임(3)과;

상기 집열프레임(3)의 전방에 설치된 집열렌즈(4)와;

상기 집열프레임(3)과 집열렌즈(4)에 의해 집중된 촛점부위에 설치되어 태양열을 회수하는 히팅플레이트(5)와;

상기 히팅플레이트(5)의 외면에 코일형으로 설치되어 잔존열 및 복사열을 회사하는 히팅파이프(6)와;

순환펌프(7a)에 의해 상기 히팅플레이트(5)와 히팅파이프(6)에 연결된 가열관(8)을 통해 열매유를 순환 공급시키는 열교환기(9)와;

상기 열교환기(9) 내부에 코일형 열교환관(9)이 설치되어 열매유에 의해 가열된 온수를 순환펌프(7b)로 순환공급시키는 온수관(11)과;

상기 열교환기(9)의 내부에 설치되어 전원에 의해 온/오프하며 열매유를 설정온도로 가열 유지시키는 히터(12);로 구성된 것을 특징으로 하는 태양열 집열장치.
제 1항에 있어서,

상기 히팅플레이트(5)가, 다수의 배플플레이트(51)에 의해 유로(52)가 형성되고 도입부(53)와 유출부(54)가 형성된 원판형의 히팅판(55)과;

상기 히팅판(55)의 배플플레이트(51) 상면에 적층 설치되어 태양열에 의해 가열되는 금속망체의 가열망(56)과;

상기 히팅판(55)의 상면을 수밀 유지되도록 복개시키는 투명재의 복개판(57);으로 구성된 것을 특징으로 하는 태양열 집열장치.