KR101203413B1 - 방위각조절기구 및 이를 구비한 태양열 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양에너지를 변환하는 장치가 태양을 용이하게 따라 이동할 수 있도록 회전시키는 방위각조절기구 및 이를 구비한 태양열 보일러에 관한 것이다. 본 발명의 일실시예에 따른 방위각조절기구는 태양에너지를 변환하는 태양에너지 변환장치를 태양의 위치에 따라 수직축을 중심으로 회전시키는 방위각조절기구에 있어서, 상기 태양에너지 변환장치가 상부에 결합되고 내부가 빈 관형상으로 형성되며 외주 면에 나선형상으로 형성된 나선공이 형성된 외통, 상기 외통의 내부에 삽입되며 상하로 길게 가이드공 형성되고 하단에는 결합부가 구비되는 내통, 상기 내통의 내부에서 삽입되어 상,하로 슬라이딩 이동하며 중앙에 나사산이 형성된 삽입공이 형성되고 외면에는 상기 나선공과 상기 가이드공을 함께 관통하도록 돌출되는 돌출부가 구비된 이동부재, 외면에 나사산이 형성되어 상기 삽입공에 나사결합되는 나사봉을 포함한다.

Description

방위각조절기구 및 이를 구비한 태양열 보일러{Azimuth angle control apparatus and Solar heat boiler with the same}

본 발명은 태양에너지를 변환하는 장치가 태양을 용이하게 따라 이동할 수 있도록 회전시키는 방위각조절기구 및 이를 구비한 태양열 보일러에 관한 것이다.

현재에는 가장 많이 사용되는 석유 또는 석탄과 같은 화석에너지의 고갈로 인해 대체에너지에 관한 관심도가 높아지고 있다.

최근에 각광을 받는 대체에너지로는 태양에너지가 있다. 태양에너지는 태양광을 이용하거나 태양열을 이용하여 발전 또는 물을 가열하는 등 다른 형태로 변환되어 사용되고 있다.

이러한 태양에너지를 변환하는 장치에는 가장 보편적으로 사용되는 것이 태양열 보일러가 있다. 이 태양열 보일러는 태양열을 집열하여 그 열로 물을 데우는 형태로 태양에너지를 변환하여 난방이나 온수로 사용하고 있다.

통상의 태양열 보일러는 태양열을 집열하는 집열판, 집열판에 집열된 열로 물을 가열하는 가열수단으로 구성된다.

그런데, 태양은 지구의 자전으로 인해 위치가 수시로 변화되기 때문에 고정설치되는 태양열 보일러는 물을 가열하는 효율이 높지 않아 최근에는 태양을 따라 움직일 수 있는 태양열 보일러가 개시되었다.

종래의 태양열 보일러는 태양열 집열판과, 태양열 집열판을 수직축을 중심으로 회전시키는 회전수단으로 구성되고, 회전수단은 태양열 집열판의 하단에 결합되는 메인기어와 이 기어와 맞물리는 피니언와, 피니언을 구동하는 모터로 구성된다.

이러한 종래의 태양열 보일러는 태양열 집열판이 모터가 피니언을 구동하여 메인기어를 회전시키는 형태로 태양열 집열판이 수직축을 중심으로 회동하여 태양의 방위각을 따라 회전하여 물을 가열하는 효율을 향상시켰다.

하지만, 종래의 태양열 보일러는 태양열 집열판이 기어 맞물림에 의해 회전되기 때문에 바람의 저항을 많이 받는 태양열 집열판이 바람의 저항을 받아 태양을 따라 이동하지 못하고 바람 등의 외력에 의해 용이하게 회전될 뿐만 아니라, 이로 인해 태양을 따라 계속 일방향으로 구동되어야 하는 모터에 부하가 발생되어 모터의 파손 및 기어의 파손 등이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상대적으로 무거운 태양에너지 변환장치를 용이하게 회전시킬 수 있을 뿐만 아니라 바람 등의 외력에 태양에너지 변환장치가 용이하게 회전하는 것을 방지할 수 있는 방위각조절기구 및 이를 구비한 태양열 보일러에 관한 것이다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 방위각조절기구는 태양에너지를 변환하는 태양에너지 변환장치를 태양의 위치에 따라 수직축을 중심으로 회전시키는 방위각조절기구에 있어서, 상기 태양에너지 변환장치가 결합되고 내부가 빈 관형상으로 형성되며 외주 면에 나선형상으로 형성된 나선공이 형성된 외통, 상기 외통의 내부에 삽입되며 상,하로 길게 가이드공 형성되고 하단에는 결합부가 구비되는 내통, 상기 내통의 내부에서 삽입되어 상,하로 슬라이딩 이동하며 중앙에 나사산이 형성된 삽입공이 형성되고 외면에는 상기 나선공과 상기 가이드공을 함께 관통하도록 돌출되는 돌출부가 구비된 이동부재, 외면에 나사산이 형성되어 상기 삽입공에 나사결합되는 나사봉을 포함한다.

상기 나사봉은 상기 나사봉을 회전시키는 모터를 더 포함할 수 있다.

상기 방위각조절기구는 태양의 위치를 감지하는 감지센서를 더 포함하고, 상기 모터는 상기 감지센서에서 감지된 태양의 방위각 정보를 기초로 상기 모터가 구동되어 상기 외통이 태양을 따라 회전할 수 있다.

상기 나선공은 상기 외통의 길이 방향으로 서로 이격되도록 복수 개가 형성되고, 상기 이동부재도 상기 나선공과 대응되는 위치에 복수 개가 설치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 태양열 보일러는 태양열을 집열하는 반사판과 상기 반사판의 중앙에 유체를 저장하는 저장통을 포함하는 태양열 집열기, 상기 태양열 집열기가 힌지핀에 의해 상,하로 회동 가능하도록 결합되는 지지대, 상기 지지대가 상단에 결합되어 상기 지지대를 수직축을 중심으로 회전시키는 방위각조절기구, 상기 방위각조절기구가 바닥에서 이격되도록 상기 방위각조절기구가 상단에 결합되는 받침대를 포함한다.

상기 방위각조절기구는 상기 지지대가 상부에 결합되고 내부가 빈 관형상으로 형성되며 외주 면에 나선형상으로 관통된 나선공이 형성된 외통, 상기 외통의 내부에 삽입되며 상하로 길게 가이드공 형성되고 하단에 결합부가 구비되는 내통, 상기 내통의 내부에서 삽입되어 상,하로 슬라이딩 이동하며 중앙에 나사산이 형성된 삽입공이 형성되고 외면에는 상기 나선공과 상기 가이드공을 함께 관통하도록 돌출되는 돌출부가 구비된 이동부재, 외면에 나사산이 형성되어 삽입공에 나사결합되도록 삽입되는 나사봉. 상기 나사봉을 회전시키는 모터를 포함할 수 있다.

상기 나선공은 상기 외통의 길이 방향으로 서로 이격되도록 복수 개가 형성되고, 상기 이동부재도 상기 나선공과 대응되는 위치에 복수 개가 설치될 수 있다.

상기 태양열 집열기는 태양의 위치를 감지하는 감지센서를 더 포함하고, 상기 지지대는 상기 힌지핀을 회전시켜 상기 태양열 집열기를 상,하로 회동시키는 모터를 더 포함하며, 상기 힌지핀을 회전시키는 상기 모터 및 상기 나사봉을 회전시키는 상기 모터는 상기 감지센서에서 감지된 태양의 위치 정보를 기초로 구동되어 상기 태양열 집열기가 태양을 따라 움직일 수 있다.

상기 태양열 집열기는 상기 저장통에 저장된 유체가 순환하여 물과 열교환하는 열교환기를 더 포함할 수 있다.

상기 태양열 집열기는 상기 태양열 집열기가 상,하로의 회동이 용이하도록 상기 힌지핀을 중심으로 상기 반사판의 후방에 무게추가 더 구비될 수 있다.

본 발명에 따르면, 태양에너지 변환장치가 상하방향으로 이동하는 이동부재에 의해 회전하기 때문에 태양에너지 변환장치가 바람에 저항에 의해 용이하게 회전되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 이동부재를 상하로 이동시키는 힘으로 태양에너지 변환장치를 회전시키기 때문에 적은 힘으로도 용이하게 회전시킬 수 있다.

또한, 구조가 비교적 간단하여 제작비용을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방위각조절기구의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 방위각조절기구의 분해한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 방위각조절기구의 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방위각조절기구의 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방위각조절기구에 태양전지가 부착된 상태를 나타낸 사용 상태도이다.
도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 태양열 보일러의 작동상태도이다..
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 태양열 보일러의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 태양열 보일러의 반사판을 일부절개한 측면도이다.
도 9은 본 발명의 일실시예에 따른 태양열 보일러의 작동상태를 개략적으로 도시한 측면도이다.

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 방위각조절기구는 태양에너지 변환장치를 태양의 방위각에 따라 회전시킬 수 있다.

여기서, 태양에너지 변환장치는 태양열을 태양열로 물을 가열하거나 난방을 하는 태양열 집열기 또는 태양열이나 태양광으로 발전하는 태양 전지 등으로 태양의 빛 또는 열을 이용하여 다른 에너지로 변환시키는 장치를 일컫는다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 방위각조절기구(200)는 외통(210)을 포함할 수 있다. 이 외통(210)에는 태양에너지 변환장치가 설치될 수 있다. 한편, 외통(210)은 내부가 빈 관 형상으로 형성되고, 외통(210)의 상단에는 상단을 밀폐하는 뚜껑(213)이 결합될 수 있다.

이 뚜껑(213)의 중앙에는 하기에 설명될 나사봉(270)의 끝단이 삽입된 상태로 지지되는 지지공(214)이 형성될 수 있으며, 지지공(214)의 내부에는 베어링이 설치되어 나사봉(270)의 회전을 원활히 할 수 있다.

이때, 뚜껑(213)의 상면에는 태양에너지 변환장치가 설치될 수 있다.

아울러, 외통(210)의 상단 내주 면에는 나사산이 형성되고, 뚜껑(213)의 외면에도 나사산이 형성되어 뚜껑(213)과 외통(210)은 서로 나사체결되도록 서로 결합될 수 있다.

그리고, 외통(210)의 외면에는 외통(210)의 내부로 관통된 나선형상의 나선공(211)이 형성될 수 있다. 이 나선공(211)은 외통(210)의 상하 방향 예컨대, 볼트에 형성되는 나사산과 같이 외통(210)의 외면에 감기는 형상의 나선형상으로 형성될 수 있으며, 나선공(211)은 서로 대향되는 위치에 각각 동일한 방향으로 감기는 형태로 형성될 수 있다.

일실시예에 따른 방위각조절기구(200)는 내통(230)을 포함할 수 있다. 이 내통(230)은 하기에 설명될 이동부재(250)가 상하로 이동되도록 가이드 할 수 있다.

한편, 내통(230)은 관 형상으로 형성될 수 있으며, 외통(210)의 직경보다 작은 직경으로 형성되어 외통(210)의 내부에 삽입될 수 있다. 그리고 내통(230)에는 내통(230)의 길이방향으로 즉, 상,하 방향으로 길게 가이드공(231)이 형성될 수 있다. 이때, 가이드공(231)은 한 쌍이 서로 대향되는 위치에 형성될 수 있다.

아울러, 내통(230)의 하단에는 결합부(233)가 형성될 수 있다. 이 결합부(233)는 내통(230)의 하단 둘레의 외측으로 돌출형성되어 내통(230)을 바닥에 고정시킬 수 있다.

여기서, 결합부(233)에는 복수의 관통공이 형성되어 관통공에 볼트와 같은 체결부재로 바닥과 결합하는 형태로 내통(230)을 고정시킬 수 있다.

한편, 내통(230)의 외부에 위치된 외통은 내통(230)의 중앙을 중심으로 회전될 수 있다.

일실시예에 따른 방위각조절기구(200)는 이동부재(250)를 포함할 수 있다. 이 이동부재(250)의 중앙에는 하기에 설명될 나사봉(270)이 삽입되는 삽입공(251)이 형성되고, 측면에는 외측으로 돌출되는 돌출부(253)가 형성될 수 있다. 그리고 돌출부(253)는 한 쌍이 서로 대향되는 위치에 형성될 수 있다.

여기서, 삽입공(251)의 내주면에는 나사산(251a)이 형성될 수 있고, 내주 면에 나사산이 형성된 공지의 부싱이 삽입공(251)에 고정설치되어 나사봉(270)이 부싱의 형성된 나사산에 나사결합하는 형태로도 구성될 수 있다.

한편, 이동부재(250)는 내통(230)의 내부에 삽입되고, 이동부재(250)의 돌출부(253)는 내통에 형성된 가이드공(231) 및 외통(210)에 형성된 나선공(211)에 함께 걸쳐지도록 설치될 수 있다.

일실시예에 따른 방위각조절기구(200)는 나사봉(270)을 포함할 수 있다. 이 나사봉(270)은 막대형상으로 형성되어 외면에는 나사산(271)이 형성될 수 있다. 한편, 나사봉(270)의 끝단의 일부분은 나사산(271)이 형성되지 않은 매끈한 면을 가지도록 형성될 수 있다.

아울러, 나사봉(270)은 이동부재(250)의 삽입공(251)에 형성된 나사산(271)과 나사결합될 수 있다.

한편, 나사봉(270)의 끝단 즉, 매끈한 면을 가지는 부분이 뚜껑(213)에 형성된 지지공(214)에 삽입될 수 있으며, 지지공(214)에 베어링이 설치된 경우 베어링의 내주에 삽입될 수 있다. 즉, 나사봉(270)은 외통(210)의 지지공(214)에 지지되는 형태로 설치되어 나사봉(270)의 중심축을 중심으로 회전되도록 설치될 수 있다.

이때, 나사봉(270)은 모터(273)에 의해 회전될 수 있으며, 모터(273)와 나사봉(270)의 사이에는 복수의 기어의 비율을 조합하여 모터(273)의 회전력 및 회전속도를 증대시키거나 감소시킬 수 있는 공지의 감속기가 설치될 수 있다. 즉, 모터(273)의 회전력을 감속기를 통해 증대시켜 나사봉(270)을 회전시키도록 구성될 수 있다.

일실시예에 따른 방위각조절기구(200)는 감지센서(170)를 포함할 수 있다. 이 감지센서(170)는 태양의 위치를 추적하여 그 정보를 기초로 모터(273)를 제어할 수 있다.

예컨대, 감지센서(170)는 태양의 특정파장을 감지하여 그 정보를 기초로 태양의 고각 및 방위각을 판단하고, 판단된 방위각 즉, 수평방향의 위치를 전기적인 신호로 변환하여 모터(273)를 구동시킴으로써, 태양에너지 변환장치가 태양을 따라 이동할 수 있도록 구성될 수 있다.

아울러, 감지센서(170)는 공지된 다양한 형태의 태양의 위치를 추적할 수 있는 감지센서가 사용될 수 있으며, 감지센서는 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

이렇게 구성된 일실시예에 따른 방위각조절기구(200)는 외통(210)의 상단에는 뚜껑(213)이 결합되고, 외통(210)의 내부에는 내통(230)이 삽입되며, 내통(230)의 내부에는 이동부재(250)가 삽입된다. 이때, 이동부재(250)에 구비된 돌출부(253)는 내통(230)의 가이드공(231)과 외통(210)의 나선공(211)에 함께 걸치지는 형태로 설치될 수 있다.

또한, 이동부재(250)에 형성된 삽입공(251)으로는 나사봉(270)이 나사결합하는 형태로 삽입되고, 나사봉(270)의 끝단 더 구체적으로는 나사봉(270)의 상단은 외통(210)에 형성된 지지공(214)에 삽입되는 형태로 지지된다.

그리고, 나사봉(270)은 모터(273)의 동력으로 회전가능하도록 모터(273)와 결합된다. 이렇게 구성된 방위각조절기구(200)는 내통(230)의 결합부(233)가 받침대(150) 또는 바닥에 결합되고, 외통(210)의 상부에는 태양에너지 변환장치가 설치된다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 구성된 방위각조절기구(200)는 감지센서(170)에서 감지된 태양의 방위각 정보를 기초로 모터(273)를 구동하여 나사봉(270)을 회전 더 구체적으로는 정회전 또는 역회전시킨다.

이때, 이동부재(250)는 나사봉(270)은 나사결합되고, 이동부재(250)의 돌출부(253)가 가이드공(231)을 관통하는 형태로 설치되기 때문에, 나사봉(270)이 회전하면 이동부재(250)가 나사봉(270)과 함께 회전하는 것이 아니라 돌출부(253)가 가이드공(231)에 지지되어 가이드공(231)을 따라 내통(230)의 상부 또는 하부로 이동하게 된다.

예컨대, 볼트와 너트의 나사결합처럼 볼트를 체결방향으로 정 회전시키면 너트에 체결되기 위해 서로 가까워지고, 볼트를 역 회전시키면 너트에서 분리되어 서로 멀어지는 형태로 이동부재(250)가 나사봉(270)과 나사결합되어 내통(230)의 내부에서 상부 또는 하부로 이동하게 된다.

이렇게 이동부재(250)가 상부 또는 하부로 이동하면, 이동부재(250)의 돌출부(253)는 가이드공(231) 뿐만 아니라 나선공(211)에도 걸쳐있으므로 상,하로 이동하는 돌출부(253)에 의해 외통(210)이 회전하게 된다.

즉, 돌출부(253)의 상,하 이동 시 돌출부(253)는 나선공(211)을 따라 회전하려 하지만 돌출부(253)가 가이드공(231)에 의해 회전이 제한되어 상,하로 밖에 이동하지 못하기 때문에 나선공(211)이 형성된 외통(210)이 상대적으로 회전을 하게 된다.

따라서, 나사봉(270)이 정 회전 또는 역 회전 함에 따라 이동 부재가 상하로 이동되는 형태로 외통(210)을 회전시켜 외통(210)에 결합된 태양에너지 변환장치를 회전시키게 된다.

이렇게 구성된 방위각조절기구(200)는 이동부재(250)를 상,하로 이동시키는 형태로 태양에너지 변환장치를 회전시키기 때문에 적은 힘으로도 상대적으로 무거운 하중을 가지는 태양에너지 변환장치를 용이하게 회전시킬 수 있다.

또한, 종래와 같이 동력을 전달하는 구동부와 회전 중심축이 나란하게 배치된 것이 아니라 회전 중심축과 회전력을 제공하는 이동부재(250)가 수직으로 이동하는 형태로 회전력을 제공하기 때문에 태양열 집열기(110)가 바람에 의해 용이하게 회전되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 비교적 간단한 구조로 구성되어 제조비용을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 방위각조절기구는 일실시예와 동일한 구성은 동일한 부호를 병기하고, 상세한 설명은 생략한다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 다른 실시예에 따른 방위각 조절기구는 외통(210)에 서로 대향되도록 형성된 한 쌍의 나선공(211)이 외통(210)의 길이 방향으로 일정간격 이격되어 복수 개가 형성될 수 있다.

그리고, 내통(230)에 서로 대향되도록 형성된 한 쌍의 가이드공(231)도 나선공(211)과 대응되는 위치에 내통(230)의 길이 방향으로 복수 개가 형성될 수 있다.

이때, 가이드공(231)은 외통(210)의 상단에 위치된 나선공(211)과 하단에 위치된 나선공(211)의 대응되는 위치까지 그 길이가 길게 서로 마주보도록 한 쌍만 형성될 수도 있다.

아울러, 나선공(211)과 가이드공(231)에 걸쳐지는 돌출부(253)가 형성된 이동부재(250)도 나선공(211)과 대응되는 위치의 내통(230)의 내부에 복수 개가 설치될 수 있다.

즉, 일실시예에서의 외통(210)과 외통(210)에 삽입된 내통(230) 그리고 내통(230)에 내부에 삽입된 이동부재(253)를 길이방향으로 복수 개를 적층하여 각각의 외통(210)과 각각의 내통(230)끼리 서로 연결하는 형태로 구성될 수 있다.

한편, 복수의 이동부재(253)는 동시에 상,하로 이동될 수 있도록 하나의 나사봉(270)이 복수의 이동부재(250)의 삽입공(251)에 삽입되어 나사결합되는 형태로 구성될 수 있다.

이렇게 구성된 다른 실시예에 따른 방위각 조절기구는 하나의 나사봉(270)이 복수의 이동부재(250)를 상,하로 이동시켜 더 큰힘으로 외통(210)을 회전시키는 형태로 외통에 결합된 태양에너지 변환장치를 회전시킬 수 있다.

따라서, 다른 실시예에 따른 방위각조절기구는 외통(210)에 설치되는 무거운 태양에너지 변환장치를 더욱 용이하게 회전시킬 수 있다.

도 6은 다른 실시예에 따른 방위각조절기구에 태양전지가 부착된 상태를 나타낸 사용상태도로서, 방위각조절기구의 외통(210)의 양측면에는 태양광으로 발전을 하는 태양전지(300)가 부착될 수 있다.

그리고, 방위각조절기구는 일측단이 경사지도록 받침대(310)에 지지되어 태양전지가 태양을 향하도록 설치될 수 있다. 이때, 내통(230)의 상단은 외통(210)의 상단의 외부로 돌출되며, 외통(210)의 상단으로 돌출된 내통(230)의 상단부분에 받침대(310)가 결합될 수 있다.

이렇게 설치된 방위각조절기구는 외통(210)을 회전시킴으로써, 태양전지를 태양을 따라 회전시킬 수 있다.

도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 태양열 보일러(100)는 태양열 집열기(110)를 포함할 수 있다. 태양열 집열기(110)는 접시형상으로 형성된 반사판(111)과 반사판(111)의 중앙에 위치되는 저장통(115)을 포함할 수 있다.

반사판(111)은 원형 또는 다각 형태의 중앙이 오목한 접시 형상으로 형성될 수 있으며, 내면은 거울과 같이 빛을 반사시킬 수 있도록 면처리가 될 수 있다. 한편, 반사판(111)은 빛을 반사시킬 수 있는 상대적으로 표면이 매끈한 알루미늄 판 또는 스테인리스 판으로 형성될 수 있다.

그리고, 반사판(111)의 중앙을 중심으로 하단까지 일부 절개된 절개부(111a)가 형성될 수 있다. 이 절개부(111a)에는 하기에 설명될 지지대(130)가 위치될 수 있다.

그리고 반사판(111)의 중앙에는 브래킷(112)이 결합될 수 있다. 이 브래킷(112)은 하기에 설명될 지지대(130)와 결합될 수 있다. 한편, 브래킷(112)에는 힌지핀(113)이 브래킷(112)을 관통하는 형태로 결합될 수 있다.

또한, 반사판(111)의 후방으로는 반사판(111)의 무게로 인해 반사판(111)의 전방으로 기울어지는 것을 방지하는 무게추(175)가 구비될 수 있다. 이 무게추(175)는 힌지핀(113)을 중심으로 반사판(111)과 균형을 이뤄 반사판(111)이 힌지핀(113)을 중심으로 상,하로 용이하게 회전될 수 있다.

저장통(115)은 내부에 유체를 수용할 수 있도록 용기형상 형성되고, 저장통(115)에는 유체가 유입되는 유입구(115a)와 유체가 배출되는 배출구(115b)가 형성될 수 있다.

그리고 저장통(115)은 반사판(111)의 바닥에서 전방으로 일정 거리 이격된 상태로 반사판(111)의 중앙에 설치될 수 있으며, 저장통(115)에 저장된 유체는 반사판(111)에 반사된 빛이 저장통(115)에 집열되어 그 열로 가열될 수 있다.

일실시예에 따른 태양열 보일러(100)는 지지대(130)를 포함할 수 있다. 이 지지대(130)는 태양열 집열기(110)가 상,하로 회동가능하게 결합되어 태양열 집열기(110)를 지지할 수 있다.

한편, 지지대(130)는 내부가 빈 관 형상으로 형성될 수 있으며, 지지대(130)의 상단 부분에는 반사판(111)에 설치된 브래킷(112)이 결합될 수 있다. 이때, 지지대(130)의 상단 부분과 브래킷(112)은 힌지핀(113)이 관통하는 형태로 설치되어 지지대(130)에서 태양열 집열기(110)가 힌지핀(113)을 중심으로 상,하로 회전될 수 있다.

아울러, 힌지핀(113)은 브래킷(112)에 고정 설치되고, 힌지핀(113)은 모터(135)에 연결되어 모터(135)의 회전력에 의해 힌지핀(113)을 회전시키는 형태로 태양열 집열기(110)을 상,하로 회전시킬 수 있다.

이때, 힌지핀(113)에는 복수의 기어의 비율을 조합하여 모터(135)의 회전력 및 회전속도를 증대시키거나 감소시킬 수 있는 공지의 감속기(133)가 결합되어 모터(135)의 회전력을 감속기(133)를 통해 증대시는 형태로 힌지핀(113)을 회동시키도록 구성될 수도 있다.

아울러, 힌지핀(113)을 회전시키는 모터(135)는 일실시예에 따른 방위각조절기구(200)의 모터(273)를 제어하는 감지센서(170)에 의해 제어될 수 있다.

예컨대, 감지센서(170)는 태양의 고각 및 방위각을 판단하고, 판단된 방위각을 전기적인 신호로 변환하여 모터(135)를 구동시킴으로써, 태양열 집열기(110)가 태양을 따라 회전할 수 있도록 구성될 수 있다.

이때, 감지센서(170)는 태양의 위치 파악이 용이하도록 반사판(111)의 상단부분에 위치될 수 있다.

일실시예에 따른 태양열 보일러(100)는 방위각조절기구(200)를 포함할 수 있다. 이 방위각조절기구(200)는 상기한 일실시예에 따른 방위각조절기구(200) 또는 다른 실시예에 따른 방위각조절기구가 적용되므로 상세한 설명은 생략한다.

한편, 방위각조절기구(200)의 상단 더 구체적으로는 외통(210)의 상면에는 지지대(130)가 결합되어 지지대(130)를 회전시키는 형태로 태양열 집열기(110)를 수직축을 중심으로 회전시킬 수 있다.

일실시예에 따른 태양열 보일러(100)는 받침대(150)를 포함할 수 있다. 이 받침대(150)는 태양열 집열기(110)를 바닥에서 이격되도록 상단에는 방위각조절기구(200)가 결합되며, 하단은 바닥에 지지된다. 이때, 방위각조절기구(200)의 내통(230)에 구비되는 결합부(233)가 방위각조절기구(200)의 상면에 볼트와 같은 체결부재로 결합된다.

그리고, 받침대(150)의 하단은 지면에 매설되는 형태로 고정설치될 수 있으며, 이동이 용이하도록 복수의 바퀴가 설치될 수도 있다.

일실시예에 따른 태양열 보일러(100)는 열교환기(190)를 포함할 수 있다. 이 열교환기(190)는 저장통(115)에서 가열된 유체가 열교환기(190)를 거치면서 열교환기(190)에 저장된 물을 데워 난방 및 온수로 사용될 수 있다..

한편, 열교환기(190)는 탱크(191)와 가열체(195)로 구성될 수 있다. 탱크(191)는 밀폐된 형상으로 내부에는 물이 수용되며, 탱크(191)에는 수용된 물을 토출하는 토출구(193)과 물이 공급되는 공급구(192)이 형성될 수 있다.

가열체(195)는 탱크(191)의 내부에 삽입되어 탱크(191)에 수용되는 물과 열교환하여 할 수 있다. 가열체(195)는 열전달이 용이한 동과 같은 재질의 파이프(195)로 구현될 수 있으며, 물과의 접촉면적이 넓어지도록 중앙부분을 나선형태로 꼬아 탱크(191)의 내부에 삽입될 수 있다.

이때, 파이프의 일단은 저장통(115)의 유입구(115a)와 연결되고, 타단은 유출구(115b)와 연결되어 저장통(115)에 저장된 유체가 파이프를 거쳐 다시 저장통(115)으로 유입되도록 구성될 수 있다.

즉, 열교환기(190)는 저장통(115)에서 반사판(111)에 의해 가열된 유체가 유출구(115b)로 유출되고 유출된 유체는 가열체(195)를 거치는 동안 탱크(191)에 저장된 물과 열교환을 하여 물을 데운다. 그리고, 가열체(195)를 거친 유체는 다시 유입구(115a)를 통하여 저장통(115)에 저장되도록 순환된다.

이렇게 탱크(191)에서 데워진 물은 토출구(193)를 통해 외부로 토출되어 난방 또는 온수로 사용되고, 탱크(191)의 공급구(192)로는 사용된 물 또는 새로운 물이 공급될 수 있다.

여기서, 저장통(115)의 유출구(115b)와 유입구(115a)는 열교환기(190)의 가열체(195)의 양단에 각각 열전도율이 높은 동과 같은 재질의 연결관으로 서로 연결될 수 있으며, 저장통(115)에 유체가 가열체(195)를 순환하도록 연결관의 중간 부분에는 펌프가 설치될 수 있다.

상기한 각 구성간의 작용과 효과를 설명한다.

반사판(111)의 전방 중앙에는 유체를 수용하는 저장통(115) 및 브래킷(112)이 설치된다.

여기서, 저장통(115)은 열교환기(190)와 연결되어 저장통(115)에서 가열된 유체가 열교환기(190)를 거쳐 다시 저장통(115)으로 복귀되도록 구성된다.

그리고 브래킷(112)에는 힌지핀(113)이 결합되고, 이 힌지핀(113)은 브래킷(112)과 지지대(130)를 관통하는 형태로 설치되어 지지대(130)에서 브래킷(112)이 회동 가능하도록 결합된다. 이때, 힌지핀(113)은 브래킷(112)을 회전시켜 태양열 집열기(110)를 회동시킬 수 있도록 모터(135)에 의해 구동되는 감속기(133)와 연결된다.

그리고, 지지대(130)의 하단에는 방위각조절기구(200)가 설치된다. 방위각조절기구(200)는 외통(210)의 내부에 내통(230)이 삽입되고, 내통(230)의 내부에는 이동부재(250)의 돌출부(253)가 외통(210)에 형성된 나선공(211)과 내통(230)에 형성된 가이드공(231)을 관통하는 형태로 설치된다.

한편, 이동부재(250)의 삽입공(251)에는 나사산(251a)이 형성되어 나사봉(270)과 나사체결된다. 이때, 나사봉(270)은 모터(273)에 의해 회전되도록 나사봉(270)의 하단에 모터(273)가 연결된다.

아울러, 방위각조절기구(200)는 지면에 고정되는 받침대(150)의 상단에 고정설치될 수 있다.

또한, 태양열 집열기(110)의 상단에는 태양의 위치를 감지할 수 있는 감지센서(170)가 설치되어 방위각조절기구(200)를 작동하는 모터(273) 및 태양열 집열기(110)를 상,하로 회동시키는 모터(135)를 감지된 태양의 위치 정보를 기초로 구동시킨다.

이렇게 구성된 일실시예에 따른 태양열 보일러(100)는 반사판(111)에 의해 중앙으로 모인 빛이 저장통(115)에 저장된 유체를 가열하고 가열된 유체는 펌프에 의해 열교환기(190)로 보내진다. 열교환기(190)를 거치는 유체는 열교환기(190)의 내부에 수용된 물과 열교환하여 물의 데우게 된다. 이렇게 데워진 물로 난방을 하거나 온수로 사용하게 된다.

이후 열교환된 유체는 다시 저장통(115)으로 복귀되어 저장통(115)에서 재가열되는 형태로 연속적으로 순환하게 되고, 열교환기(190)에서 사용되어진 물은 다시 순환되어 열교환기(190)로 복귀되거나 새로운 물을 공급받아 계속적으로 물을 데워지는 형태로 태양열 보일러(100)가 작동된다.

한편, 태양열 집열기(110)는 감지센서(170)에서 감지된 태양의 위치정보를 기초로 태양을 따라가도록 모터(135,273)를 구동시킨다.

여기서, 감지센서(170)는 태양의 수직방향의 위치 즉, 고각을 감지하여 힌지핀(113)을 구동하는 모터(135)를 작동하는 형태로 태양열 집열기(110)를 상,하로 회동시키고, 태양의 수평방향의 위치 즉, 방위각을 감지하여 방위각조절기구(200)의 모터(273)를 작동하는 형태로 태양열 집열기(110)를 수직축을 중심으로 회전시킨다.

따라서, 태양열 집열기(110)가 수직과 수평 방향으로 동시에 회전될 수 있기 때문에 태양열 집열기(110)가 태양을 따라 회전될 수 있게 된다.

여기서, 방위각조절기구(200)의 모터(273)는 나사봉(270)을 회전시키고, 나사봉(270)은 이동부재(250)와 나사결합되며, 이동부재(250)의 돌출부(253)가 내통(230)의 가이드공(231)에 삽입되어 나사봉(270)의 회전 시 이동부재(250)가 내통(230)의 상,하로 이동하는 동시에 돌출부(253)가 나선공(211)을 가이드하는 형태로 외통(210)을 회전시켜 태양열 집열기(110)가 수직축을 중심으로 회동할 수 있게 된다.

따라서, 태양열 집열기(110)를 태양을 따라 용이하게 회전시킬 수 있어 태양열 보일러의 집열효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 종래와 같이 수직축을 중심으로 태양열 집열기를 회전시킬 때, 동력을 전달하는 기어 맞물림과 같이 구동부와 회전 중심축이 나란하게 배치된 것이 아니라 회전력을 제공하는 이동부재(250)가 수직으로 이동하는 형태로 회전력을 제공하기 때문에 태양열 집열기(110)가 바람에 의해 용이하게 회전되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 비교적 간단한 구조로 구성되어 제조비용을 감소시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

100: 태양열 보일러 110: 태양열 집열기
111: 반사판 111a: 절개부
112: 브라켓 113: 힌지핀
115: 저장통 115a: 유입구
115b: 유출구 130: 지지대
133: 감속기 135,273: 모터
150: 받침대 170: 감지센서
175: 무게추 190: 열교환기
191: 탱크 192: 공급구
193: 토출구 195: 가열체
200: 방위각조절기구 210: 외통
211: 나선공 213: 뚜껑
214: 지지공 230: 내통
231: 가이드공 233: 결합부
250: 이동부재 251: 삽입공
251a, 271: 나사산 253: 돌출부
270: 나사봉

Claims (10)

1. 태양에너지를 변환하는 태양에너지 변환장치를 태양의 위치에 따라 회전시키는 방위각조절기구에 있어서,
   상기 태양에너지 변환장치가 결합되고 내부가 빈 관형상으로 형성되며 외주 면에 나선형상으로 형성된 나선공이 형성된 외통,
   상기 외통의 내부에 삽입되며 상,하로 길게 가이드공 형성되고 하단에는 결합부가 구비되는 내통,
   상기 내통의 내부에서 삽입되어 상,하로 슬라이딩 이동하며 중앙에 나사산이 형성된 삽입공이 형성되고 외면에는 상기 나선공과 상기 가이드공을 함께 관통하도록 돌출되는 돌출부가 구비된 이동부재, 그리고
   외면에 나사산이 형성되어 상기 삽입공에 나사결합되는 나사봉을 포함하는 것을 특징으로 하는 방위각조절기구.
2. 제1항에서,
   상기 나사봉은 상기 나사봉을 회전시키는 모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방위각조절기구.
3. 제2항에서,
   상기 방위각조절기구는 태양의 위치를 감지하는 감지센서를 더 포함하고, 상기 모터는 상기 감지센서에서 감지된 태양의 방위각 정보를 기초로 상기 모터가 구동되어 상기 외통이 태양을 따라 회전하는 것을 특징으로 하는 방위각조절기구.
4. 제1항에서,
   상기 나선공은 상기 외통의 길이 방향으로 서로 이격되도록 복수 개가 형성되고, 상기 이동부재도 상기 나선공과 대응되는 위치에 복수 개가 설치되는 것을 특징으로 하는 방위각조절기구.
5. 태양열을 집열하는 반사판과 상기 반사판의 중앙에 유체를 저장하는 저장통을 포함하는 태양열 집열기,
   상기 태양열 집열기가 힌지핀에 의해 상,하로 회동 가능하도록 결합되는 지지대,
   상기 지지대가 상단에 결합되어 상기 지지대를 수직축을 중심으로 회전시키는 방위각조절기구, 그리고
   상기 방위각조절기구가 바닥에서 이격되도록 상기 방위각조절기구가 상단에 결합되는 받침대를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 보일러.
6. 제5항에서,
   상기 방위각조절기구는
   상기 지지대가 상부에 결합되고 내부가 빈 관형상으로 형성되며 외주 면에 나선형상으로 관통된 나선공이 형성된 외통,
   상기 외통의 내부에 삽입되며 상,하로 길게 가이드공 형성되고 하단에 결합부가 구비되는 내통,
   상기 내통의 내부에서 삽입되어 상,하로 슬라이딩 이동하며 중앙에 나사산이 형성된 삽입공이 형성되고 외면에는 상기 나선공과 상기 가이드공을 함께 관통하도록 돌출되는 돌출부가 구비된 이동부재,
   외면에 나사산이 형성되어 삽입공에 나사결합되도록 삽입되는 나사봉, 그리고
   상기 나사봉을 회전시키는 모터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양열 보일러.
7. 제6항에서,
   상기 나선공은 상기 외통의 길이 방향으로 서로 이격되도록 복수 개가 형성되고, 상기 이동부재도 상기 나선공과 대응되는 위치에 복수 개가 설치되는 것을 특징으로 하는 태양열 보일러.
8. 제6항에서,
   상기 태양열 집열기는 태양의 위치를 감지하는 감지센서를 더 포함하고,
   상기 지지대는 상기 힌지핀을 회전시켜 상기 태양열 집열기를 상,하로 회동시키는 모터를 더 포함하며,
   상기 힌지핀을 회전시키는 상기 모터 및 상기 나사봉을 회전시키는 모터는 상기 감지센서에서 감지된 태양의 위치 정보를 기초로 구동되어 상기 태양열 집열기가 태양을 따라 움직이는 것을 특징으로 하는 태양열 보일러.
9. 제5항에서,
   상기 태양열 집열기는 상기 저장통에 저장된 유체가 순환하여 물과 열교환하는 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 보일러.
10. 제5항에서,
    상기 태양열 집열기는 상기 태양열 집열기가 상,하로의 회동이 용이하도록 상기 힌지핀을 중심으로 상기 반사판의 후방에 무게추가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 태양열 보일러.

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