KR101017314B1 - 태양열 집열 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양열 집열 장치에 관한 것으로서,

단일화된 회동 지지체 양단부에 회동 지지축이 설치되고, 이 회동 지지체가 원호상의 활강 레일을 따라 활주하는 형태의 집열체 구동 구조를 채택함으로써

태양열 집열 장치에 있어 장치 전체의 소형화 및 강도 증대 효과를 얻을 수 있다.

태양열 집열 장치, 집열판, 집열체.

Description

태양열 집열 장치{A solar heat collecting apparatus}

본 발명은 태양열 집열 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 태양열 집열 장치에 있어 장치 전체를 소형화할 수 있는 특징적 구조의 태양열 집열 장치에 관한 발명이다.

다시 말하자면, 본 발명은 태양열 집열 장치의 소형화 관련 기술 분야에 속하는 것이다.

근래, 에너지원으로서의 석유 자원이 점차 고갈되어 감에 따라 대체 에너지로서의 태양 에너지 관련 분야에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

태양 에너지 활용 형태는 크게 빛 에너지 활용과 열 에너지 활용이라는 두 가지 형태로 구분된다.

상기 열 에너지 활용 장치의 대표적인 예로서는 태양열 집열 장치를 들 수 있는데, 일반적 구조 및 작동 원리를 간단히 설명하면, 오목거울 형상 반사판의 초점 부위에 장착된 집열판 둘레로 물 등의 유체를 순환시킴으로써, 시간이 경과함에 따라 해당 유체에 축적되는 태양열 에너지를 다른 유용한 동력원으로 이용하는 것이다.

상기와 같은 구조의 반사판 및 집열판을 포함하는 개념의 집열체는, 자체 내에 태양 추적 센서(sensor)를 구비함으로써, 하루 동안 태양을 따라 계속하여 운동하게 된다.

태양의 이동에 따른 집열체 상단 표면의 운동 상황을 상세히 설명하면, 하루 중에 있어서는 아침에 동쪽을 향했다가 저녁에 서쪽을 향하게 되는 한편, 여름철에 비하여 겨울철에 남쪽을 향하여 많이 기울어진 상태로 운동하게 된다. (북반구의 경우)

이처럼, 태양열 집열 장치를 구성하는 집열체는 동서 방향과 남북 방향이라는 두 개의 서로 다른 회동 방향을 가지며, 결과적으로는, 각각 별개로 구성된 동서 방향 회동축과 남북 방향 회동축을 갖는다.

또한, 이들 동서 방향 회동축과 남북 방향 회동축은 각각 별개의 지지체, 즉 동서 방향 회동 지지체와 남북 방향 회동 지지체 상에 위치한다.

따라서, 상기와 같은 구조의 종래 태양열 집열 장치는, 하나의 집열체를 회동시키기 위한 두 개의 회동 지지체를 구비함에 따라 장치 전체의 비대화가 불가피한 문제가 있었다.

게다가, 태양이 남쪽 편향이 심한 겨울철의 경우를 예로 들면, 남북 방향 회동 지지체의 기울어짐이 심화되어 과다한 공간을 차지함은 물론, 강한 바람 등에 심하게 요동 또는 파손되는 심각한 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 소형화 가능한 특징적 구조의 태양열 집열 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 강한 바람 등의 외력을 제대로 견뎌낼 수 있는 튼튼한 구조의 태양열 집열 장치를 제공하는 데 목적을 두고 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 단일화된 회동 지지체 양단부에 회동 지지축 이 설치되고, 이 회동 지지체가 원호상의 활강 레일을 따라 활주하는 형태의 집열체 구동 구조를 채택함으로써 달성된다.

다시 말하자면, 상기 회동 지지체에 별도의 회동 지지축 및 지지체를 결합하는 대신, 회동 지지체로 하여금 원호상 레일을 따라 활주하도록 한 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 전체적으로 소형화됨과 동시에 강도 면에서 매우 우수한 구조의 태양열 집열 장치를 얻을 수 있다.

그 결과, 태양열 집열 장치 본래의 원활한 작동에 따른 충분한 태양열 집열 효과를 얻을 수 있음은 물론, 태풍 등의 강한 바람으로 인한 파손 또는 고장을 대폭 줄일 수 있다.

도 1 은 본 발명 실시예에 따른 태양열 집열 장치의 집열체 구동 구조를 나타낸 측면도이다.

도시한 바와 같이, 태양열 집열체는 오목거울 형상의 반사판(A) 및 태양 추적 센서(15)를 포함하여 구성되며, 오목거울의 구심을 기준으로 마주보는 2 개소에는 회동 지지축(2)이 설치된다.

회동 지지축(2)과 결합된 회동 지지체(7)는 그 양쪽 선단부에서 이들 회동 지지축(2)을 회동 가능 상태로 잡아주며, 원호상의 활주 레일(9)이 몸체상에 형성되어 있다.

회동 지지체(7) 몸체상에 형성된 활주 레일(9)은 활강 지지대(10) 상단부의 구동 베어링(11)과 상대 운동 가능 상태로 결합된다.

또한, 회동, 즉 회전 운동 가능한 형태의 상기 회동 지지축(2)과 활주 가능한 형태의 상기 회동 지지체(7)를 각각 구동하기 위한 두 개의 구동 수단이 구비되어 있다.

상기와 같은 구성 요소 및 상관 관계를 갖는 본 발명 실시예의 태양열 집열 장치에 있어 집열체 구동 구조를 재정리하자면, 오목거울 형상의 태양열 집열체의 구심을 기준으로 마주보는 2 개소에 결합된 회동 지지축(2)과; 양쪽 선단부에서 이들 회동 지지축(2)을 회동 가능 상태로 잡아주며, 원호상의 활주 레일(9)이 몸체상에 형성된 회동 지지체(7)와; 활주 레일(9)과 상대 운동 가능 상태의 구동 베어링(11)을 그 상단부에 구비한 활강 지지대(10)와; 상기 회동 지지축(2) 중 하나에 결합된 회동 지지축 구동 수단과, 그 일측단이 상기 회동 지지체(7)와 결합되어 이와 연동하는 회동 지지체 구동 수단을 포함하여 구성된다고 할 수 있다.

상기 회동 지지축 구동 수단은 회동 지지체(7) 일측단에 결합된 감속 모터(5)와, 이 감속 모터(5)와 회동 지지축(2) 사이를 연결하는 체인(chain)(8)을 포함하는 구성으로 되어 있다.

감속 모터(5)의 회전축과 회동 지지축(2)의 선단부에 각각의 스프로켓(sprocket)(6, 7)이 장착되어 있음은 물론이다.

미설명 도면부호 "4" 는 회동 지지축(2)을 지탱하는 베어링(bearing) 몸체를 나탄내다.

본 발명 실시예의 태양열 집열 장치에 있어 집열체 구동 구조의 부분 측단면와 부분 정단면도를 각각 나타낸 도 2 와 도 3 에 따르면, 상기 회동 지지체 구동 수단은 메인 프레임(1) 상에 결합된 리니어 액츄에이터(12)와, 이 리니어 액츄에이터(12)의 가동 선단부와 회동 지지체(7)의 일측단을 상호 연결하는 와이어(13)를 포함하여 구성된다.

실시예에 있어서, 상기 활주 레일(9)은 "ㄷ"자 형상 단면을 갖는 절곡 판재 또는 형강으로서, 회동 지지체(7)의 양 측면에 형성된 원호상의 긴 구멍이며, 상기 메인 프레임(1)은 적정 규격의 앵글(angle)이다.

상기 활강 지지대(10)의 하단부는 메인 프레임(1)에 결합된 것으로 나타나 있으나, 이들 활강 지지대(10)과 메인 프레임(10)을 일체화 형태로 해도 무방하다.

도면의 복잡화를 피하기 위하여, 리니어 액츄에이터(12)와 메인 프레임(1) 사이의 상호 결합 관계는 도시하지 않았다.

상기와 같은 집열판 구동 구조를 이루는 결과, 태양 추적 센서(15) 측 감지 신호에 근거한 전자 제어부(도시하지 않음)로부터의 명령에 따라 상기 감속 모터(5)와 리니어 액츄에이터(12)가 작동하게 되면, 반사판(A)을 포함한 집열체 전체가 회동 지지축(2)을 중심으로 하는 회동과, 활주 레일(9) 상의 활주를 일으키게 된다. (화살표 방향 참조)

상기 회동을 집열체의 동서 방향 운동으로, 활주를 남북 방향 운동으로 각각 이해하면 되며, 또는 그 반대로 이해를 하더라도 큰 문제는 없다. (실제 개발 완성품의 경우, 상기 회동이 동서 방향 운동에 해당하는 구조임)

한편, 본 발명에 따른 태양열 집열 장치의 집열체 구동 구조는 도시한 바에 국한되지 않는바, 예를 들면, 상기 회동 지지축 구동 수단을 체인 구조가 아니라 기어(gear) 구조로 변경하거나, 상기 리니어 액츄에이터(12)를 유, 공압 실린더로 변경하거나, 상기 와이어(13) 이외의 다른 전동 메커니즘(mechanism)을 채택하는 등의 다양한 설계 변경 등이 가능할 것이다.

그러나, 단일화된 회동 지지체 양단부에 회동 지지축이 설치되고, 이 회동 지지체가 원호상의 활강 레일을 따라 활주하는 형태의 집열체 구동 구조를 갖는 태양열 집열 장치인 한, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해함이 마땅할 것이다.

도 1 은 본 발명 실시예에 따른 태양열 집열 장치의 집열체 구동 구조를 나 타낸 측면도,

도 2 는 실시예의 집열체 구동 구조를 나타낸 부분 정단면도,

도 3 은 상기 실시예의 집열체 구동 구조를 나타낸 부분 측단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 메인 프레임 2 : 회동 지지축

5 : 감속 모터 7 : 회동 지지체

9 : 활주 레일 10 : 지지대

12 : 리니어 액츄에이터 A : 반사판

Claims (5)

1. 오목거울 형상의 태양열 집열체의 구심을 기준으로 마주보는 2 개소에 결합된 회동 지지축(2)과; 양쪽 선단부에서 이들 회동 지지축(2)을 회동 가능 상태로 잡아주며, 원호상의 활주 레일(9)이 몸체상에 형성된 회동 지지체(7)와; 활주 레일(9)과 상대 운동 가능 상태의 구동 베어링(11)을 그 상단부에 구비한 활강 지지대(10)와; 상기 회동 지지축(2) 중 하나에 결합된 회동 지지축 구동 수단과, 그 일측단이 상기 회동 지지체(7)와 결합되어 이와 연동하는 회동 지지체 구동 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 태양열 집열 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 회동 지지축 구동 수단은 회동 지지체(7) 일측단에 결합된 감속 모터(5)와, 이 감속 모터(5)와 회동 지지축(2) 사이를 연결하는 체인(8)을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 집열 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 회동 지지체 구동 수단은 메인 프레임(1) 상에 결합된 리니어 액츄에이터(12)와, 이 리니어 액츄에이터(12)의 가동 선단부와 회동 지지체(7)의 일측단을 상호 연결하는 와이어(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 집열 장치.
4. 삭제
5. 삭제

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