KR101144192B1

KR101144192B1 - 태양광 집열기

Info

Publication number: KR101144192B1
Application number: KR1020110135735A
Authority: KR
Inventors: 김동원; 김병수
Original assignee: 김동원
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2012-05-14
Anticipated expiration: 2031-12-15

Abstract

본 발명의 태양광 집열기는 직사각형의 알루미늄 본체 케이스와; 알루미늄 본체 케이스의 상면에 설치되는 투명 덮개판과; 알루미늄 본체 케이스 내부에 설치되는 호형의 알루미늄 반사경과; 알루미늄 반사경을 호형으로 설치함에 따라 형성되는 알루미늄 본체 케이스와 알루미늄 반사경 사이의 공간에 설치되는 스티로폼과; 알루미늄 본체 케이스의 길이방향의 측면에 거치되어 투명 덮개판과 알루미늄 반사경에 의해 형성되는 공간의 상측 중앙에 설치되되, 투명 덮개판에 근접되어 설치되고, 내부가 진공으로 형성되는 유리 파이프; 및 표면에 집열핀을 가지고 내부에 물 또는 열매유가 충진되며, 유리 파이프의 진공으로 된 내부공간에 설치되는 알루미늄 파이프를 포함한다.

Description

태양광 집열기{Solar collector}

본 발명은 태양광 집열기에 관한 것이다.

본 발명의 출원인은 태양광을 집적한 후 열매유에 전달함으로써 수집된 태양광 열원으로 열교환기를 통해 고온의 수증기를 생성시키거나 유체를 가열할 수 있는 특허문헌 1(고효율 집광형 태양광 보일러)을 출원한 바 있다.

특허문헌 1의 기술구성으로서 태양광 집열기는 도 4에 도시된 바와 같이, 입사되는 태양광의 열을 집열하여 내부에 흐르는 물 또는 열매유(M1)에 전달하며 가로방향으로 길게 배치된 중공의 동파이프(10)와; 삽입된 상기 동파이프(10)를 이격된 채로 감싸며, 내주면과 상기 동파이프(10)의 외주면 사이에 진공부(M2)를 형성하는 유리관(20)과; 태양광이 상기 동파이프(10) 방향으로 입사되도록 상측 및 하측 개방부(35a,35b)가 형성되고, 상기 상측 및 하측 개방부(35a,35b)를 제외한 영역에서 상기 유리관(20)을 감싸도록 내주면이 유리관(20)의 외주면에 부착되는 보온재(M3)와, 상기 보온재(M3)의 외주면 일부를 감싸는 원호형 보호관(30)과; 상기 원호형 보호관(30)으로부터 상하로 연장되어 형성된 거울지지편(37)과; 상판(41)과 하판(42)이 전방으로 벌어지는 형상으로 구비되고, 일측은 상기 보호관(30)과 거울지지편(37)을 지지하는 고정장치(40)와; 상기 고정장치(40)의 타측에 상하로 고정되어 집광된 빛을 각각 상측 및 하측 평면거울(61,62)에 투사하는 사각형상의 상측 및 하측 볼록렌즈(51,52)와; 상기 상측 및 하측 볼록렌즈(51,52)로부터 각각 투사된 빛을 상기 상측 및 하측 개방부(35a,35b)를 통해 상기 동파이프(10)로 반사하는 상기 상측 및 하측 평면거울(61,62);을 포함하여 구성된다.

그러나 이러한 특허문헌 1의 태양광 집열기를 구성하는 부품 중에서 볼록렌즈, 상판 및 하판, 및 동파이프는 다음과 같은 문제점을 안고 있다.

(1) 상측 및 하측 볼록렌즈(51,52)를 제작하는 경우에 있어서, 압출하여 제작하는 경우에는 곡률과 표면의 난 반사가 일어나지 않는 정밀렌즈로 제작하기가 어렵고, 사출하여 제작하는 경우에는 정밀렌즈의 제작이 가능하지만 길게 제작하여 하므로 제작비용이 많이 드는 단점이 있다.

(2) 상판(41) 및 하판(42)의 경우에 있어서, 상판 및 하판은 알루미늄 케이스로 제작되는데 두꺼워서 무겁고 제작비용이 많이 드는 단점이 있다.

(3) 동파이프(10)의 경우에 있어서, 태양광의 재복사가 일어나는데 이 재복사를 막기가 어려워서 열손실이 발생하는 단점이 있다.

대한민국특허출원번호 10-2010-0116101

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 고려하여 경량화하면서 제작원가를 절감함과 아울러서 열 손실을 최소화할 수 있는 태양광 집열기를 제공함에 있다.

상술한 본 발명의 목적은 직사각형의 알루미늄 본체 케이스와; 알루미늄 본체 케이스의 상면에 설치되는 투명 덮개판과; 알루미늄 본체 케이스 내부에 설치되는 호형의 알루미늄 반사경과; 알루미늄 반사경을 호형으로 설치함에 따라 형성되는 알루미늄 본체 케이스와 알루미늄 반사경 사이의 공간에 설치되는 스티로폼과; 알루미늄 본체 케이스의 길이방향의 측면에 거치되어 투명 덮개판과 알루미늄 반사경에 의해 형성되는 공간의 상측 중앙에 설치되되, 투명 덮개판에 근접되어 설치되고, 내부가 진공으로 형성되는 유리 파이프; 및 표면에 집열핀을 가지고 내부에 물 또는 열매유가 충진되며, 유리 파이프의 진공으로 된 내부공간에 설치되는 알루미늄 파이프를 포함하여 이루어진 태양광 집열기에 의해 달성된다.

본 발명의 태양광 집열기에 있어서, 알루미늄 파이프의 표면에 복수의 집열핀이 반사경과 마주보면서 호형으로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 태양광 집열기에 있어서, 알루미늄 파이프의 표면에 복수의 집열핀이 방사상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 태양광 집열기에 있어서, 투명 덮개판은 폴리카보네이트 또는 유리 재질인 것을 특징으로 한다.

상술한 본 발명의 알루미늄 반사경, 스티로폼, 및 종래보다 얇은 두께의 알루미늄 본체 케이스를 사용함에 따라 경량화되면서 제작원가를 절감할 수 있고, 또한 알루미늄 파이프의 집열핀에 의해서 열 손실을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 태양광 집열기 사시도이다.
도 2는 본 발명의 태양광 집열기 측단면도로서, 집열핀이 호형으로 형성된 것이다.
도 3은 본 발명의 태양광 집열기 측단면도로서, 집열핀이 방사상으로 형성된 것이다.
도 4는 특허문헌 1의 태양광 집열기이다.

이하에서 본 발명의 기술구성을 첨부한 도면을 이용하여 상세하게 기술하기로 한다.

본 발명은 알루미늄 재질의 본체 케이스(100)와; 투명 덮개판(200)과; 알루미늄 재질의 반사경(300)과; 스티로폼(400)과; 유리 파이프(500); 및 알루미늄 파이프(600)를 포함한다.

본체 케이스(100)는 직사각형의 알루미늄 케이스로 형성되고, 투명 덮개판(200)은 폴리카보네이트 또는 유리재질로서 알루미늄 본체 케이스의 상면에 설치되고, 반사경(300)은 알루미늄 재질로 반원형의 호형으로 형성되며, 본체 케이스의 내부에 호형으로 설치된다.

스티로폼(400)은 반사경(200)을 호형으로 본체 케이스(100)의 내부에 설치함에 따라 형성되는 본체 케이스(100)와 반사경(300) 사이의 공간에 설치된다. 이렇게 본체 케이스(100)와 반사경(300) 사이의 공간에 스티로폼(400)을 설치함에 따라 본체 케이스(100)를 통해 외부로 열기를 빼앗기지 않게 되므로 반사경(300)과 투명 덮개판(200) 사이의 공간에 열기가 유지되어 열 손실을 최소화할 수 있다.

유리 파이프(500)는 본체 케이스(100)의 길이방향의 측면에 거치되어 투명 덮개판과 알루미늄 반사경에 의해 형성되는 공간의 상측 중앙에 설치되는데, 투명 덮개판(200)에 근접되어 설치되고, 내부가 0.05 기압 이하의 진공(800)으로 형성된다. 이렇게 유리 파이프를 진공화시킴에 따라 공기대류에 의한 열 손실을 최소화시킬 수 있다.

알루미늄 파이프(600)는 내부에 물 또는 열매유(700)가 충진되며, 유리 파이프(500)의 진공으로 된 내부공간에 설치된다. 알루미늄 파이프(600)의 표면에는 집열핀(610)이 설치되는데, 이 집열핀(610)은 복수 개가 반사경(300)과 마주보면서 반원형의 호형으로 형성되거나 또는 복수 개가 방사상으로 형성된다. 반사경(300)에서 반사된 태양광은 알루미늄 파이프(600)의 양측과 아래 부위에 집중되므로 원가절감 차원에서 호형으로 형성하는 것이 바람직하지만, 태양광의 열을 최대한 흡수한다는 측면에서는 방사상으로 형성하는 것도 바람직하다. 한편, 알루미늄 파이프(600)는 용융 압출에 의해 형성된다.

반사경(300)에 부딪힌 태양광은 반사되어 유리 파이프(500)를 통해서 알루미늄 파이프(600)에 부딪히면서 집열되지만 알루미늄 파이프(600)의 표면에서 적외선의 재복사가 일어나는데, 이 재복사되는 적외선에 의한 복사열을 집열핀(610)이 최대한 흡수하게 됨에 따라 열 손실을 최소화할 수 있는 것이다.

이상 기술한 바와 같이, 본 발명의 태양광 집열기는 집열관이라 할 수 있는 유리 파이프(500)와 알루미늄 파이프(600)에 의해 다음과 같이 집열이 이루어진다.

도 2와 3처럼 태양광이 투명 덮개판(200)을 통과하여 본체 케이스(100)의 내부공간으로 입사되면서 내부공간에 설치된 호형의 반사경(300)에 부딪혀서 유리 파이프(500)에 집결되는데, 살펴보면 유리 파이프(500)를 통과한 태양광은 진공을 거쳐 알루미늄 파이프(600)에 전달되어 열을 발생시키고, 이 열은 알루미늄 파이프(600) 내부의 물 또는 열매유(700)에 전달되게 된다.

이때, 알루미늄 파이프(600)의 표면에서 적외선의 재복사가 일어나는데, 이 재복사되는 적외선에 의한 복사열을 복수 개의 집열핀(610)이 흡수하게 되고, 진공에 따른 공기대류에 의한 열 손실이 최소화됨에 따라 태양광의 열을 최대한으로 알루미늄 파이프의 내부에서 흐르는 물 또는 열매유(700)에 전달할 수 있게 되어 고효율의 태양광 시스템을 구축할 수 있다.

따라서 물을 이용해서는 고온의 스팀발생이 가능한 보일러를 구성할 수 있고, 열매유를 이용해서는 열교환기를 통해 고압의 수증기를 발생시킬 수 있어서 증기터빈 등을 이용한 발전도 가능하다.

100 : 본체 케이스 200 : 투명 덮개판
300 : 반사경 400 : 스티로폼
500 : 유리 파이프 600 : 알루미늄 파이프
610 : 집열핀 700 : 물 또는 열매유
800 : 진공

Claims

삭제
직사각형의 알루미늄 본체 케이스(100)와;
알루미늄 본체 케이스(100)의 상면에 설치되는 투명 덮개판(200)과;
알루미늄 본체 케이스(100)의 내부에 설치되는 호형의 알루미늄 반사경(300)과;
알루미늄 반사경(300)을 호형으로 설치함에 따라 형성되는 알루미늄 본체 케이스(100)와 알루미늄 반사경(300) 사이의 공간에 설치되는 스티로폼(400)과;
알루미늄 본체 케이스(100)의 길이방향의 측면에 거치되어 투명 덮개판(200)과 알루미늄 반사경(300)에 의해 형성되는 공간의 상측 중앙에 설치되되, 투명 덮개판(200)에 근접되어 설치되고, 내부가 진공(800)으로 형성되는 유리 파이프(500); 및
표면에 집열핀(610)을 가지고 내부에 물 또는 열매유(700)가 충진되며, 유리 파이프(500)의 진공(800)으로 된 내부공간에 설치되는 알루미늄 파이프(600)를 포함하는 태양광 집열기에 있어서,
알루미늄 파이프(600)의 표면에 복수의 집열핀(610)이 알루미늄 반사경(300)과 마주보면서 호형으로 형성된 것을 특징으로 하는 태양광 집열기.
직사각형의 알루미늄 본체 케이스(100)와;
알루미늄 본체 케이스(100)의 상면에 설치되는 투명 덮개판(200)과;
알루미늄 본체 케이스(100)의 내부에 설치되는 호형의 알루미늄 반사경(300)과;
알루미늄 반사경(300)을 호형으로 설치함에 따라 형성되는 알루미늄 본체 케이스(100)와 알루미늄 반사경(300) 사이의 공간에 설치되는 스티로폼(400)과;
알루미늄 본체 케이스(100)의 길이방향의 측면에 거치되어 투명 덮개판(200)과 알루미늄 반사경(300)에 의해 형성되는 공간의 상측 중앙에 설치되되, 투명 덮개판(200)에 근접되어 설치되고, 내부가 진공(800)으로 형성되는 유리 파이프(500); 및
표면에 집열핀(610)을 가지고 내부에 물 또는 열매유(700)가 충진되며, 유리 파이프(500)의 진공(800)으로 된 내부공간에 설치되는 알루미늄 파이프(600)를 포함하는 태양광 집열기에 있어서,
알루미늄 파이프(600)의 표면에 복수의 집열핀(610)이 방사상으로 형성된 것을 특징으로 하는 태양광 집열기.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
투명 덮개판(200)은 폴리카보네이트 또는 유리 재질인 것을 특징으로 하는 태양광 집열기.