KR101091249B1 - 태양광 집광장치 - Google Patents
태양광 집광장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101091249B1 KR101091249B1 KR1020090081099A KR20090081099A KR101091249B1 KR 101091249 B1 KR101091249 B1 KR 101091249B1 KR 1020090081099 A KR1020090081099 A KR 1020090081099A KR 20090081099 A KR20090081099 A KR 20090081099A KR 101091249 B1 KR101091249 B1 KR 101091249B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- lens
- light
- condenser
- solar
- light collecting
- Prior art date
Links
- 235000012489 doughnuts Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/30—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
- F24S20/20—Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/30—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses
- F24S23/31—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses having discontinuous faces, e.g. Fresnel lenses
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
본 발명은, 태양광을 집광하기 위한 태양광 집광장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에너지효율이 높은 태양광의 직사광을 집광하여 태양광발전에 이용할 수 있는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 입사된 태양광을 집광부로 굴절하되 공기저항을 분산하기 위한 중공의 도넛 형태로 형성된 집광렌즈와, 입사광을 집광하기 위한 집광부 및 집광렌즈와 집광부가 소정의 촛점거리를 조절하고 지반으로부터 고정될 수 있도록 지지하는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 직사광을 집광하여 반사율 저하로 인한 태양광 유실을 방지하고 태양광을 집광하는 렌즈의 크기와 무게를 줄여 제작비용 및 시설비용의 부담을 줄일 수 있으며, 시설물의 파손에 의해 발생할 수 있는 재해를 방지할 수 있는 효과가 있다.
집광장치, 리니어 프레넬 렌즈, 태양광, 파라볼릭 디시, 태양전지.
Description
본 발명은, 태양광을 집광하기 위한 태양광 집광장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에너지효율이 높은 태양광의 직사광을 집광하여 태양광발전에 이용할 수 있는 태양광 집광장치에 관한 것이다.
태양에너지는, 태양으로부터 발생하는 고집광을 소정의 집광장치를 통해 집적하여 활용할 수 있다. 또한, 태양에너지는 보다 다양하고 높은 효율의 활용이 가능하며, 상기의 태양에너지로부터 획득된 고온의 열원을 이용하여 발전장치를 구동하거나 고온을 필요로 하는 흡열 화학반응에 열원으로 사용되어 유용한 생성물을 얻을 수 있다.
즉, 발전의 경우 획득된 고온의 열을 이용한 고효율의 열발전과 고집광기술을 적용한 고효율 PV발전 등이 가능해지며, 열화학 반응 응용 분야의 경우 수소 등의 유용한 에너지 매체를 궁극적으로는 이산화탄소의 배출없이 생산하는 등 각종 첨단활용기술의 적용이 가능하다.
이러한 태양에너지를 활용하는 일반적인 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저 태양으로부터 열을 이용할 경우에는 건물의 창 등을 통하여 전달되는 태양에너지를 수동적으로 활용하거나, 평판형 혹은 진공관형 집열기 등을 이용하여 열에너지를 회수한 다음 난방이나 급탕 등의 목적으로 사용하고 있다.
한편, 태양으로부터 전기 이용일 경우에는 태양전지(Photovoltaic Cell)에 의한 광전효과를 이용하여 약 10% 내외의 효율로 전기를 생산하는 비교적 고가의 이용기술이 적용되고 있다.
최근에는 상기와 같은 태양에너지를 얻기 위한 수단으로써 도 1에 도시된 바와 같은 반사광을 이용한 파라볼릭 디시(Parabolic dish)형 태양광 집광장치가 사용되고 있다.
도 1에 도시된 태양광 집광장치는, 얇은 원형유리반사판인 반사경(4)에 태양광을 약 700~800도까지 집광, 에너지 변환수단인 스터링엔진을 가열시켜 공기 또는 수소, 헬륨을 이용해 팽창되어진 압력을 회전운동을 바꾼 다음 발전기를 돌려 전기는 얻는 장치로서, 지지대(2), 반사경(4), 스터링엔진(도시생략) 등으로 구성된다. 또한, 추가로 태양의 위치에 따라 많은 양의 태양광을 받을 수 있도록 반사경(4)을 움직여 태양의 위치를 추적하는 추적장치(도시생략)도 설치된다.
도 1에 도시된 파라볼릭 디시형 태양광 집광장치는, 작은 집열면적으로 고집광이 가능한 것이 특징인데 반사경(4)으로 태양광을 받아 반사된 빛을 집광장치(8)에 집광시켜 태양에너지를 얻는다.
그러나, 도 1에 도시된 바와 같이 파라볼릭 디시형 태양광 집광장치는 직사광을 이용한 직광렌즈방식의 태양광 집광방식에 비해 에너지 효율이 떨어지는 문제점이 있는데, 이는 상기의 파라볼릭 디시형 태양광 집광장치가 상기 반사경(4)의 태양광에 대한 반사율에 따라서 태양광을 집광하는 집광장치(8)의 에너지 효율이 달라지기 때문이다.
또한, 도 1에 도시된 태양광 집광장치는 바람의 저항을 많이 받아 상황에 따라서 파손의 원인이 되는 문제점이 있다.
한편, 높은 에너지효율을 얻기 위한 방법으로 직사광을 이용한 집광렌즈방식의 태양광 집광장치를 사용할 수도 있으나, 크기와 무게 및 시설비용이 파라볼릭 디시형 태양광 집광장치에 비해 크기와 무게가 많고 시설비용이 비싼 문제점이 있다. 또한 집광렌즈방식은 대부분 고정형이라서 태양의 위치에 따라 렌즈의 위치를 변형이 어려워 상황에 따라 직사광의 집광량의 변동이 큰 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 직접적으로 태양광을 받아 사용할 수 있어 에너지효율이 높은 직사광 방식을 사용하되, 바람의 압력에 영향이 적은 태양광 집광장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상황에 따라 태양광에 의한 열원 또는 전기로 이용할 수 있는 태양광 집광장치를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 입사된 태양광을 집광부로 굴절하되 공기저항을 분산하기 위한 중공의 도넛 형태로 형성된 집광렌즈와; 입사광을 집광하기 위한 집광부; 및 상기 집광렌즈와 집광부가 소정의 촛점거리를 조절하고 지반으로부터 고정될 수 있도록 지지하는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 집광렌즈는 표면에 동심원의 원형테가 다수 형성되되, 상기 원형테의 표면은 입사된 태양광을 집광부로 굴절하기 위하여 경사를 이루는 입사면과 수직으로 형성된 비입사면이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 집광렌즈는 투명시트지와 투명글래스의 접합에 의하여 이루어지고, 상기 원형테는 상기 투명시트지의 표면에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 집광렌즈는 렌즈의 중심을 일정한 각도로 분할하여 제작한 후 각각의 조각렌즈의 측면이 상호결합하여 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 지름이 서로 다른 다수의 집광렌즈를 구비하되 내부로 갈수록 지름이 작은 렌즈가 동심원을 이루며 층을 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 집광부는, 상기 집광렌즈의 내측에 수직방향의 원통형으로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 집광부는, 전면에 형성되며, 태양광이 집광되는 부분으로 중공형태로 형성되는 태양광집광체와; 상기 태양광집광체의 후측에 형성되고 관형태로 형성되며, 태양광을 받아 전기에너지로 변환시키는 태양전지와; 상기 태양전지와 태양광집광체의 내측에 스프링 형태로 가로질러 설치되며, 내측에 유체가 유동되는 유체이동관으로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 지지부는, 지면으로부터 일정길이만큼 수직방향으로 형성된 지지대와; 상기 지지대의 상측에 형성되며, 상기 집광렌즈 및 집광부의 상하 각도조절을 위한 힌지를 구비한 각도조절수단과; 상기 각도조절수단의 일측에 설치되며, 상기 집광렌즈를 일정간격으로 설치 및 위치를 조절하기 위한 위치고정수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 각도조절수단 일측에 설치되는 파라볼릭 디시를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 파라볼릭 디시에 반사된 태양광을 재반사하는 집광반사경을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 위치고정수단은, 전면으로 일정간격 연장되게 형성되는 고정대와; 상기 집광렌즈의 양측에 설치되며, 상기 고정대에 슬라이딩 가능하도록 설치되는 이동블럭과; 상기 이동블럭의 일측에 나사결합되며, 상기 집광렌즈가 상기 고정대에 고정될 수 있도록 상기 고정대를 가압하는 고정나사를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이동블럭의 일측으로 상기 집광렌즈가 일정각도만큼 회동가능하도록 힌지가 구비된 특징으로 한다.
또한, 상기 집광렌즈는 표면에 동심원의 원형테가 다수 형성되되, 상기 원형테의 표면은 입사된 태양광을 집광부로 굴절하기 위하여 경사를 이루는 입사면과 수직으로 형성된 비입사면이 형성된 제1렌즈와 입사면과 비입사면이 서로 대칭되는 제2렌즈가 평면부가 외측으로 향하도록 접합되어 형성된 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 태양광 집광장치는, 직광렌즈를 통해 반사율저하로 인한 태양광 유실을 막고 태양광의 직사광을 받아 집광함으로써 에너지효율이 높은 효과가 있으며, 각각 크기가 다른 직광렌즈가 도넛형태로 점층되게 형성되어 설치되기 때문에 바람에 의한 저항이 적어 강풍에 의한 안전사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 태양광 집광장치의 집광부는 열원 및 태양에너지를 발생하여 집광부를 통해 상황에 따라 열원 및 태양광을 이용하여 전기에너지로 사용할 수 있기 때문에, 두 가지 용도를 한번에 이용할 수 있는 효과를 갖는다.
이하, 본 발명에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부한 도면과 함께 더욱 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예의 태양광 집광장치를 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 태양광 집광장치를 나타낸 측면도이고, 도 4 내지 도 5는 종래 일반적인 프레넬렌즈의 원리를 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 집광렌즈를 나타낸 도면이고, 도 7과 도 8은 본 발명에 따른 집광렌즈의 굴절방향을 나타낸 도면이며, 도 9는 본 발명에 따른 태양광 집광장치의 위치고정수단의 작동상태를 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 이동블럭과 집광렌즈의 연결상태를 나타낸 도면이며, 도 11은 다른 실시예의 태양광 집광장치를 나타낸 도면이고, 도 12는 집광부의 일실시예를 나타낸 단면도이며, 도 13은 도 11의 태양광 집광장치를 나타낸 단면도이고, 도 14는 도 11의 태양광 집광장치에 파라볼릭 디시 및 집광반사경이 설치된 상태를 나타낸 단면도이다.
본 발명에 따른 태양광 집광장치(1)는, 입사된 태양광을 집광부로 굴절하되 공기저항을 분산하기 위한 중공의 도넛형태로 형성된 집광렌즈(10)와, 입사광을 집광하기 위한 집광부(20) 및 상기 집광렌즈(10)와 집광부(20)가 일정한 촛점거리를 유지하고 지반으로부터 고정될 수 있도록 지지하는 지지부(30)를 구비한다.
상기 집광렌즈(10)는, 태양광을 받아 이를 굴절시켜 상기 집광부(20)로 입사시키기 위한 것으로, 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 프레넬렌즈를 이용한 원리이다. 여기서, 상기 집광렌즈(10)는 도넛형태로 형성되며, 이는 표면적을 줄여 외부의 바람에 대한 압력을 줄이기 위한 것이다.
또한, 도넛형태의 집광렌즈(10)는 빛을 집광부(20)로 굴절시켜 상기 집광부(20) 자체에 받는 빛의 양을 증가시키는 역할을 한다. 이러한 상기 집광렌즈(10)의 형태는 도넛형태를 유지하되 중공형태로 다각형 형태로도 가능하다.
프레넬렌즈 형태의 상기 집광렌즈(10)는 도 2와 도 6에 도시된 바와 같이 표면에 동심원의 원형테가 다수 형성되되, 상기 원형테의 표면은 입사된 태양광을 집광부로 굴절하기 위하여 경사를 이루는 입사면(12)과 수직으로 형성된 비입사면(14)이 형성된다.
도 4 내지 도 5는 일반적인 프레넬렌즈의 빛의 굴절 방향을 도시한 것이다. 이에 반해 도 7 내지 도 8은 본 발명에 따른 빛의 굴절 방향을 도시한 것이다. 일반적인 프레넬렌즈는 촛점에 빛을 모으기 위하여 입사면(12)의 경사각이 서로 다르지만 본원 발명에 따른 프레넬렌즈는 빛의 굴절각도를 일정하게 하기 위해 입사면(12)의 경사각이 모두 같은 것을 특징으로 한다. 이는 렌즈의 제조공정에 있어서 매우 편리함을 제공할 수 있다.
여기서, 상기 집광렌즈(10)는 투명시트지와 투명글래스의 접합에 의하여 이루어질 수 있고, 상기 원형테는 상기 투명시트지의 표면에 형성될 수 있다. 이는 제조상의 편리함과 투명시트지의 특성에 따라 반사율 등을 줄일 수 있는 이점이 있다.
한편, 본 발명에 따른 태양광 집광장치(1)를 구성하는 상기 집광렌즈(10)는 렌즈의 중심을 일정한 각도로 분할하여 제작한 후 각각의 조각렌즈(100)의 측면이 상호결합하여 형성된 것을 특징으로 한다. 도 6에 도시된 바와 같이 상기 집광렌즈(10)는 제작공정을 원활하게 하기 위해 수개 조각으로 나누어 제작한 다음 이를 접합하여 구성되도록 하며, 이는 크기가 클수록 일체화된 도넛형태의 집광렌즈(10)를 제작하기가 어렵기 때문이다. 따라서 단위별로 각각 제작한 후 이를 접합하여 일체화시켜 설치한다.
한편, 본 발명에 따른 태양광 집광장치(1)은 도 13에 도시된 바와 같이 지름이 서로다른 다수의 집광렌즈(10)를 구비하되 내부로 갈수록 지름이 작은 렌즈가 동심원을 이루며 층을 구조로 형성될 수 있다.
이는, 상기 집광렌즈(10)에 받을 수 있는 바람의 영향을 줄이되 입사되는 많은 양의 태양광을 받아 이를 상기 집광부(20)에 수용하기 위한 것이다.
또한, 도 13에 도시된 바와 같이 1차렌즈(10a), 2차렌즈(10b), 3차렌즈(10c)를 거치면서 굴절되는 각도를 커지게 하여 집광부에 빛을 고르게 분포하게 할 수 있다.
상기 집광부(20)는, 도 13에 도시된 바와 같이 상기 집광렌즈(10)의 입사면을 통해 굴절된 태양광을 그대로 수용하기 위해 수직의 원통형태로 형성되며, 상기 집광부(20)는 전면에 형성되며, 태양광이 집광되는 부분으로 중공형태인 태양광집광체(22)가 형성되도록 구성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 태양광 집광장치(1)는 상기 태양광집광체(22)의 후측에 형성되고 관형태로 형성되며, 태양광을 받아 전기에너지로 변환시키는 태양전지(24)가 형성되며, 상기 태양전지(24)와 태양광집광부(20)의 내측에 스프링 형태 로 가로질러 설치되며, 내측에 유체가 유동되는 유체이동관(26)을 구비한다.
상기 집광부(20)는, 도 12에 도시된 바와 같이 상기 집광부(20)로부터 유입된 태양광을 열원으로 변환하여 사용하기 위한 수단으로 상기 집광부(20) 내측에 에너지변환수단인 유체가 유동할 수 있는 유체이동관(26)이 설치되며, 상기 유체이동관(26)에 형성된 유체유입구(262)를 통해 유체가 유입될 수 있도록 구성할 수 있다.
이때, 상기 유체유입구(262)를 통해 외부로부터 유입된 유체는 많은 열이 집중되는 부분인 상기 태양광집광체(22) 부분으로 이동하며, 상기 태양광집광체(22)로 유입된 태양광을 받아 유체를 데우고, 가열된 유체는 유체유출구(264)를 통해 빠져나가 열원으로 사용된다.
한편, 비교적 상기 태양광집광체(22)보다 태양광을 받는 양이 적은 태양전지(24)에서는 태양광을 받아 이를 전기에너지로 변환시켜 사용되며, 이때, 상기 태양전지(24)의 내측에 흐르는 낮은 온도의 유체를 통해 상기 태양전지(24)에 발생할 수 있는 열을 냉각시킨다.
본 발명에 따른 태양광 집광장치(1)의 지지부(30)는, 지면으로부터 일정길이만큼 수직방향으로 지지대(32)가 형성되어 있고, 상기 지지대(32)의 상측에 형성되며, 상기 집광렌즈(10) 및 집광부(20)의 상하 각도조절을 위한 힌지(도시생략)가 설치된 각도조절수단(34)이 구비되어 있으며, 상기 각도조절수단(34)의 일측에 설치되며, 상기 집광렌즈(10)를 일정간격으로 설치 및 위치를 조절하기 위한 위치고정수단(36)이 구비되어 있다.
상기 각도조절수단(34)은, 상기 지지대(32)와 힌지결합되어 상기 집광렌즈(10)를 상하로 회전동작할 수 있도록 설치되어 있다.
한편, 상기 위치고정수단(36)은 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이 상기 전면으로 일정간격 연장되도록 고정대(362)가 형성되어 있고, 상기 집광렌즈(10)의 양측에 설치된다.
또한, 상기 고정대(362)에 슬라이딩 가능하도록 이동블럭(364)이 설치되어 있고, 상기 이동블럭(364)의 일측에 나사결합되며, 상기 집광렌즈(10)가 상기 고정대(362)에 고정될 수 있도록 상기 고정대(362)를 가압하는 고정나사(366)가 구비되어 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 집광렌즈(10)를 태양광 집광시 촛점 위치를 잡아주기 위해 상기 고정대(362)에 결합된 이동블럭(364)를 움직여 조작한다. 이때, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 이동블럭(364) 일측으로 상기 집광렌즈(10)가 일정각도만큼 회동가능하도록 힌지(368)가 구비된다.
이는 상기 집광렌즈(10)의 위치를 좀더 세밀하게 조작하여 고정시키기 위한 것이다.
한편, 본 발명에 따른 태양광 집광장치(1)는 도 14에 도시된 바와 같이 상기 집광렌즈(10) 사이로 빠져나갈 수 있는 태양광을 집광하기 위해 파라볼릭 디시(21)가 상기 집광부(20) 후측에 형성될 수 있고, 여기서 도 14에 도시된 바와 같이 상기 파라볼릭 디시(21)로부터 반사되어 부분적으로 상기 집광부(20)에 입사되지 않는 태양광을 집광반사경(40)을 통해 재반사시켜 상기 집광부(20)로 입사되도록 형 성되어 있다.
태양광 집광장치는 포물면 홈통 집광기(Parabolic Trough), 접시형 집광기(Solar Dish), 타워형 집광기(Solar Tower)등으로 대부분 반사광을 이용하고 있다. 태양광을 이용한 발전은 대단지로 건설되는 것 또한 특징인데, 대부분의 집열장치들이 반사광을 이용하기 때문에 반사장치에 먼지 등 이물질이 끼는 경우 발전에 저해되는 요소가 되고, 상기 이물질을 제거하는데 많은 양의 물이 소요된다. 대단위 태양광 발전소가 설치되는 사막의 경우 물을 구하는데 많은 어려움이 있어 반사장치의 청소에 어려움이 있음을 잘 알 수 있다. 특히 본 발명에서 처럼 원형테를 가지는 프레넬렌즈를 이용하는 경우 다수의 굴곡을 가지는 원형테에 먼지가 낀다면 문제는 더욱 심각할 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 내용에서와 같이 접시형 집광기에 있어 접시의 크기를 줄이면서도 렌즈를 통해 소형의 접시에 집광시켜 반사광을 이용할 수 있는 방식을 이용할 수 있는데, 이 경우에도 렌즈의 촛점거리가 길어질 경우 렌즈와 접시형 집광기의 설치길이가 멀어져 구조상 불안정한 문제가 발생 될 수 있다.
상기 두가지 문제를 동시에 해결할 수 있는 방안으로 도15에 도시한 것과 같이 집광렌즈를 구성할 수 있는데, 표면에 동심원의 원형테가 다수 형성되되, 상기 원형테의 표면은 입사된 태양광을 집광부로 굴절하기 위하여 경사를 이루는 입사면(12a)과 수직으로 형성된 비입사면(14a)이 형성된 제1렌즈(10a)와 입사면(12b)과 비입사면(14b)이 서로 대칭되는 제2렌즈(10b)가 평면부가 외측으로 향하도록 접합되어 형성되도록 구성할 수 있다.
이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 하나의 실시예에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위의 균등범위를 포함한다.
도 1은, 종래의 파라볼릭 디시형 태양광 집광장치를 나타낸 사시도.
도 2는, 본 발명에 따른 일실시예의 태양광 집광장치를 나타낸 사시도.
도 3은, 본 발명에 따른 태양광 집광장치를 나타낸 측면도.
도 4는, 종래 일반적인 프레넬렌즈의 원리를 도시한 도면.
도 5는, 종래 일반적인 프레넬렌즈의 원리를 도시한 도면.
도 6은, 본 발명에 따른 집광렌즈를 나타낸 도면.
도 7과 도 8은, 본 발명에 따른 집광렌즈의 굴절방향을 나타낸 도면.
도 9는, 본 발명에 따른 태양광 집광장치의 위치고정수단의 작동상태를 나타낸 도면.
도 10은, 본 발명에 따른 이동블럭과 집광렌즈의 연결상태를 나타낸 도면.
도 11은, 다른 실시예의 태양광 집광장치를 나타낸 도면.
도 12는, 도 8의 집광부를 나타낸 단면도.
도 13은, 도 11의 태양광 집광장치를 나타낸 단면도.
도 14는, 도 11의 태양광 집광장치에 파라볼릭 디시 및 집광반사경이 설치된 상태를 나타낸 단면도.
도15는, 본 발명에 따른 집광렌즈의 다른 실시예를 도시한 단면도.
♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣
1 : 태양광 집광장치 10 : 집광렌즈
12 : 입사면 14 : 비입사면
20 : 집광부 21 : 파라볼릭 디시(PARABOLIC DISH)
22 : 태양광 집광체 24 : 태양전지
26 : 유체이동관 262 : 유체유입구
264 : 유체유출구 30 : 지지부
32 : 지지대 34 : 각도조절수단
36 : 위치고정수단 362 : 고정대
364 : 이동블럭 366 : 고정나사
368 : 힌지 40 : 집광반사경
Claims (13)
- 입사된 태양광을 집광부로 굴절하되 공기저항을 분산하기 위한 중공의 도넛 형태로 형성된 집광렌즈와,입사광을 집광하기 위한 집광부 및상기 집광렌즈와 집광부가 소정의 촛점거리를 조절하고 지반으로부터 고정될 수 있도록 지지하는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광장치.
- 제1항에 있어서,상기 집광렌즈는 표면에 동심원의 원형테가 다수 형성되되, 상기 원형테의 표면은 입사된 태양광을 집광부로 굴절하기 위하여 경사를 이루는 입사면과 수직으로 형성된 비입사면이 형성된 것을 특징으로 하는 태양광 집광장치.
- 제2항에 있어서,상기 집광렌즈는 투명시트지와 투명글래스의 접합에 의하여 이루어지고, 상기 원형테는 상기 투명시트지의 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광 집광장치.
- 제1항에 있어서,상기 집광렌즈는 렌즈의 중심을 일정한 각도로 분할하여 제작한 후 각각의 조각렌즈의 측면이 상호결합하여 형성된 것을 특징으로 하는 태양광 집광장치.
- 제1항에 있어서,지름이 서로 다른 다수의 집광렌즈를 구비하되 내부로 갈수록 지름이 작은 렌즈가 동심원을 이루며 층을 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광 집광장치.
- 제1항에 있어서,상기 집광부는, 상기 집광렌즈의 내측에 수직방향의 원통형으로 형성된 것을 특징으로 하는 태양광 집광장치.
- 제6항에 있어서,상기 집광부는,전면에 형성되며, 태양광이 집광되는 부분으로 중공형태로 형성되는 태양광집광체와;상기 태양광집광체의 후측에 형성되고 관형태로 형성되며, 태양광을 받아 전기에너지로 변환시키는 태양전지와;상기 태양전지와 태양광집광체의 내측에 스프링 형태로 가로질러 설치되며, 내측에 유체가 유동되는 유체이동관으로 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 집광장치.
- 제1항에 있어서,상기 지지부는,지면으로부터 일정길이만큼 수직방향으로 형성된 지지대와;상기 지지대의 상측에 형성되며, 상기 집광렌즈 및 집광부의 상하 각도조절을 위한 힌지를 구비한 각도조절수단과;상기 각도조절수단의 일측에 설치되며, 상기 집광렌즈를 일정간격으로 설치 및 위치를 조절하기 위한 위치고정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광장치.
- 제8항에 있어서,상기 각도조절수단 일측에 설치되는 파라볼릭 디시를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광장치.
- 제9항에 있어서,상기 파라볼릭 디시에 반사된 태양광을 재반사하는 집광반사경을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광장치.
- 제8항에 있어서,상기 위치고정수단은,전면으로 일정간격 연장되게 형성되는 고정대와;상기 집광렌즈의 양측에 설치되며, 상기 고정대에 슬라이딩 가능하도록 설치되는 이동블럭과;상기 이동블럭의 일측에 나사결합되며, 상기 집광렌즈가 상기 고정대에 고정될 수 있도록 상기 고정대를 가압하는 고정나사를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광장치.
- 제11항에 있어서,상기 이동블럭의 일측으로 상기 집광렌즈가 일정각도만큼 회동가능하도록 힌지가 구비된 특징으로 하는 태양광 집광장치.
- 제1항에 있어서,상기 집광렌즈는 표면에 동심원의 원형테가 다수 형성되되, 상기 원형테의 표면은 입사된 태양광을 집광부로 굴절하기 위하여 경사를 이루는 입사면과 수직으로 형성된 비입사면이 형성된 제1렌즈와 입사면과 비입사면이 서로 대칭되는 제2렌즈가 평면부가 외측으로 향하도록 접합되어 형성된 것을 특징으로 하는 태양광 집광장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090081099A KR101091249B1 (ko) | 2009-08-31 | 2009-08-31 | 태양광 집광장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090081099A KR101091249B1 (ko) | 2009-08-31 | 2009-08-31 | 태양광 집광장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110023317A KR20110023317A (ko) | 2011-03-08 |
| KR101091249B1 true KR101091249B1 (ko) | 2011-12-07 |
Family
ID=43931456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090081099A KR101091249B1 (ko) | 2009-08-31 | 2009-08-31 | 태양광 집광장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101091249B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101233053B1 (ko) | 2011-09-06 | 2013-02-13 | 이봉재 | 태양광 집광장치 |
| KR101614254B1 (ko) * | 2014-12-05 | 2016-04-21 | 선박안전기술공단 | 스털링 엔진의 태양열 집열구조 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102618308B1 (ko) * | 2021-12-03 | 2023-12-28 | 박보경 | 프레넬렌즈를 이용한 태양광 축열장치 |
-
2009
- 2009-08-31 KR KR1020090081099A patent/KR101091249B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101233053B1 (ko) | 2011-09-06 | 2013-02-13 | 이봉재 | 태양광 집광장치 |
| KR101614254B1 (ko) * | 2014-12-05 | 2016-04-21 | 선박안전기술공단 | 스털링 엔진의 태양열 집열구조 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20110023317A (ko) | 2011-03-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI234635B (en) | Photovoltaic array module design for solar electric power generation systems | |
| CN103199743A (zh) | 一种可控双状态反光聚光太阳能集热发电装置 | |
| CN101976972A (zh) | 一种可控双状态反光聚光太阳能集热发电装置 | |
| CN101655287A (zh) | 多段圆弧聚光器 | |
| CN103219409A (zh) | 具有旋转光伏电池组合件的聚光型与非聚光型的太阳能光伏系统 | |
| CN101859806A (zh) | 菲涅尔柱面透镜聚光太阳能光伏发电模块 | |
| CN102013843A (zh) | 一种可控双状态反光聚光太阳能集热发电装置 | |
| CN101420191A (zh) | 菲涅尔反射式聚光发电单元 | |
| KR101091249B1 (ko) | 태양광 집광장치 | |
| CN102213494A (zh) | 一种新型槽式太阳能聚光反射镜及支架 | |
| TWI437273B (zh) | 可切換光聚焦位置之系統 | |
| CN1996738A (zh) | 一种高性能太阳能装置 | |
| JP2003329311A (ja) | 集光・集熱装置 | |
| CN101976973A (zh) | 一种可控双状态反光聚光太阳能集热发电装置 | |
| CN103795326A (zh) | 一种可控双状态反光聚光太阳能集热发电装置 | |
| CN2911535Y (zh) | 一种太阳能聚光综合利用装置 | |
| CN2884537Y (zh) | 一种高性能太阳能装置 | |
| KR101056941B1 (ko) | 접시형 태양열 집열장치 | |
| CN206283465U (zh) | 一种高聚光太阳能模组 | |
| KR101121638B1 (ko) | 태양광 집광장치 | |
| CN107947726A (zh) | 固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置 | |
| US20090126718A1 (en) | Method and device for utilizing solar energy | |
| US20190312544A1 (en) | Sun tracking solar system | |
| CN202598901U (zh) | 一种太阳能聚热器 | |
| CN101071000B (zh) | 一种太阳能集热器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |