KR101211970B1 - 방향 조절 및 확장이 가능한 태양광 집광 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양광 집광 장치에 관한 것으로, 특히 주지지대; 상기 주지지대의 일측에 연결되는 반사경 지지대; 상기 반사경 지지대에 고정되며, 각각 반사경이 부착되어 상기 부착된 반사경을 지지하는 복수의 반사경 받침대들; 상기 주지지대의 타측에 연결되는 수신기 지지대; 및 상기 수신기 지지대에 연결되는 수신기;로 구성되며, 상기 복수의 반사경 받침대들은 양끝단에 형성된 반사경 연결부에 의해 서로 연결되고, 상기 반사경 지지대 및 상기 제1 수신기 지지대는 주지지대와 연결되는 부분을 축으로 하여 회전함으로써, 상기 반사경의 높이와 수신기의 높이를 조절할 수 있으며, 상기 반사경 지지대 상에는 복수의 반사경이 각각 부착되어 있는 복수의 반사경 받침대들이 고정되는 것을 특징으로 한다.

Description

방향 조절 및 확장이 가능한 태양광 집광 장치{Apparatus for concentrating solar energy}
본 발명은 태양광 집광 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광 집광 장치를 구성하는 수신기 및 반사판의 위치와 방향의 조절이 가능하고 반사판의 확장이 가능한 방향 조절 및 확장이 가능한 태양광 집광 장치에 관한 것이다.
태양에너지를 효율적으로 이용하기 위해 사용되는 태양광 집광 장치는 반사경을 이용하여 넓은 면적에 도달하는 태양광을 좁은 면적으로 집광시켜 열이나 전기를 생산하는데 주로 사용된다.
기존의 태양광 집광 장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 노트북의 접이식 구조이거나, 도 3에 도시된 바와 같이 날개형 반사경 구조로 제작되었다. 또한, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 고정된 지지대와 프레임 위에 반사경을 위치시킨 포물선형 혹은 접시형 집광 장치 구조를 갖는다.
도 1 및 도 2의 노트북과 같은 접이식 구조나 도 3의 날개형 반사경 구조의 경우 태양전지(솔라셀)에 근접하여 위치한 반사경을 이용하여 태양광을 집광시키는 방식으로 집광효율이 그다지 좋지 않다.
도 4 및 도 5의 포물선형이나 접시형 집광 장치 구조의 경우 고정된 수신기 지점으로 태양광을 집광시키기 위해 고정된 프레임 구조 위에 반사경을 설치함으로써 정해진 방향으로 태양광을 집중시켜, 상기 광으로부터 나오는 열을 이용하는 방식이다.
도 1은 종래 기술에 따른 노트북형 태양광 집광 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 외형은 노트북의 자판과 화면처럼 구성되며, 노트북의 자판 위치에 태양전지(쏠라 셀)를 장착시키고 화면 부분에 놓인 반사경으로 집광을 한다. 집광된 태양광은 태양전지에 의해 전력을 발생시킨다. 이러한 노트북형 태양광 집광 장치는 반사경에 의해 태양광의 일정 부분을 집광시킬 수 있으나, 기존의 평판형 태양전지에 비해 그다지 집적 정도를 높일 수 없다.
도 2는 종래 기술에 따른 접이식 평판 반사경을 갖는 태양광 집광 장치를 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 도 1의 노트북형과 구조 및 성능이 유사하며, 마찬가지로 집적도가 낮다는 문제가 있다.
도 3은 종래 기술에 따른 양 날개 반사경을 갖는 태양광 집광 장치를 나타내는 도면이다. 도 3의 집광방식은 인공위성에서 간혹 사용되는 방법으로서, 도 1 또는 도 2에서의 방식이 태양전지의 한쪽 면에 반사경을 위치시키는데 비해, 이 방식은 태양전지의 양쪽에 반사경을 위치시킨다. 이에 따라, 태양광을 상기 방법들과 같이 집광함으로써 태양전지에 의해 전력을 발생시킨다. 도 3에 도시된 방식은 도 1 및 도 2의 두 방식에 비해 집광효율은 다소 증가시킬 수 있으나, 인공위성과 같은 특수 부분에 이용될 뿐 지상에서는 장점이 크지 않아 적용이 잘 되지 않는 문제가 있다.
도 4는 종래 기술에 따른 접시형 태양광 집광 장치를 나타내는 도면이다. 도 4에 도시된 집광방식은 접시형 반사경에 의해 태양광을 반사경의 초점으로 모이게 하는 방식이다. 초점에 모인 태양광은 이 부분에 설치된 수신기에 높은 열을 제공하며, 수신기는 스터링 엔진 등을 이용하여 열을 전기로 변환시킨다. 이러한 방식은 보통 5 ~ 20 kW 정도의 소형 전력을 발생시키는데 주로 이용되며, 이 방식 또한 한번 설계되면 성능이나 발전량이 고정된다는 단점이 있다.
도 5는 종래 기술에 따른 고정형 지지대와 수신기 및 다수의 소형 반사경을 갖는 접시형 태양광 집광 장치를 나타내는 도면이다. 도 5에 도시된 방식은 상술한 도 4의 방식과 같이 고정 지지대 위에 여러 개의 소형 반사경을 고정시키고 모든 반사경은 하나의 초점(수신기)으로 태양광을 집광시키도록 설계되어 있다. 한편, 상술한 도 4에서는 하나의 접시형 반사경을 갖는데 비해 도 5의 방식은 여러 개의 소형 반사경으로 이루어진다는 점에 차이가 있다. 그러나, 도 4의 방식과 마찬가지로 한 번 설계되면 성능이나 발전량이 고정된다는 단점이 있다.
도 6은 종래 기술에 따른 포물선형 태양광 집광 장치를 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, 이 방식은 뒷면의 포물선 구조의 반사경에 태양광이 도래하면, 포물선형의 반사경 초점 부분에서 집광이 이루어지며, 집광된 빛은 광섬유를 통해 원하는 위치까지 이송된다. 이송된 태양광은 주로 열로 변환되어 사용되거나, 이 열에 의해 증기터빈을 회전시켜 전력을 발생시키는데 이용된다. 한편, 이러한 방식은 상술한 도 4 및 도 5와 같이 집광된 태양열을 이용하는 방식으로서 포물선에 입사된 태양광이 흡수체에서 흡수된다.
상술한 바와 같이 종래의 다양한 형태의 태양광 집광 장치는 모두 설계된 프레임과 지지대가 고정되어 있으므로 확장하고자 할 때는 다시 설계하여야 하는 단점을 지니며, 내외부적으로 초점이 어긋날 때 위치 조정이 어렵다. 따라서 기존의 방식들은 초점이 일정부분 어긋나는 경우 집광의 효율을 떨어뜨릴 수도 있는 단점을 지닌다.
본 발명의 목적은 태양광 집광 장치의 설치 대상 지역에서 반사경의 전체 면적을 용이하게 확대 또는 축소시킬 수 있는 방향 조절 및 확장이 가능한 태양광 집광 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 태양광 집광 장치에서 반사경의 태양광 반사 방향을 용이하게 조절할 수 있는 방향 조절 및 확장이 가능한 태양광 집광 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 태양광 집광 장치에서 수신기의 초점 또는 수신기의 위치를 용이하게 조절할 수 있는 방향 조절 및 확장이 가능한 태양광 집광 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 태양광 집광 장치에서 수신기의 면적을 용이하게 조절할 수 있는 방향 조절 및 확장이 가능한 태양광 집광 장치를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 태양광 집광 장치는, 주지지대; 상기 주지지대의 일측에 연결되는 반사경 지지대; 상기 반사경 지지대에 고정되며, 각각 반사경이 부착되어 상기 부착된 반사경을 지지하는 복수의 반사경 받침대들; 상기 주지지대의 타측에 연결되는 수신기 지지대; 및 상기 수신기 지지대에 연결되는 수신기;로 구성되며, 상기 복수의 반사경 받침대들은 양끝단에 형성된 반사경 연결부에 의해 서로 연결되고, 상기 반사경 지지대 및 상기 제1 수신기 지지대는 주지지대와 연결되는 부분을 축으로 하여 회전함으로써, 상기 반사경의 높이와 수신기의 높이를 조절할 수 있으며, 상기 반사경 지지대 상에는 복수의 반사경이 각각 부착되어 있는 복수의 반사경 받침대들이 고정되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 복수의 반사경 받침대들은 상기 반사경 연결부를 축으로 회전 이동이 가능한 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 수신기 지지대는 상기 주지지대의 타측에 직접 연결되는 제1 수신기 지지대; 및 상기 제1 수신기 지지대와 슬라이딩 방식에 의해 상하 방향으로 이동 가능하도록 결합되는 제2 수신기 지지대;를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수신기 지지대는, 상기 제2 수신기 지지대의 상기 제1 수신기 지지대와 연결되는 방향의 반대 방향에 연결되고, 상기 수신기가 좌우로 이동 가능하도록 상기 수신기와 직접 결합하는 제3 수신기 지지대;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 장치는 상기 수신기가 복수의 반사경을 이용하여 임의의 위치에 있는 좁은 면적의 수신기에 빛을 모이게 할 수 있는 태양광 집광 장치에서 수신기의 초점(수신기 위치)을 용이하게 조절하기 위해 주지지대와 연결된 수신기 지지대의 높이를 상하 방향으로 움직일 수 있는 구조를 형성하고, 아울러, 수신기를 수신기 지지대 위에서 좌우로 이동시킬 수 있으며, 상기 수신기 지지대에 탈부착이 가능하도록 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 태양광 집광 장치는 반사경 개수를 필요에 따라 임의로 축소 및 확대가 가능하여 실 환경에서 일어날 수 있는 태양광의 집광 정도를 임의로 조절하려할 때 집광 장치의 교환이나 재설비 없이 쉽게 조절이 가능하다는 장점을 지니고 있다.
또한, 본 발명의 태양광 집광 장치는, 관절형 받침대 위에 반사경이 놓여 있어 반사경에 도달한 태양광의 반사방향을 용이하게 임의로 조절할 수 있으며, 이에 따라 시스템 내외적으로 일어날 수 있는 수신기의 초점 조절에 편리하다는 장점을 지니고 있다.
또한, 본 발명의 태양광 집광 장치는 이동성이 가능한 조립식 수신기 구조로 수신 면적의 변화에 쉽게 대응할 수 있는 장점을 지니고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 노트북형 태양광 집광 장치를 나타내는 도면.
도 2는 종래 기술에 따른 접이식 평판 반사경을 갖는 태양광 집광 장치를 나타내는 도면.
도 3은 종래 기술에 따른 양 날개 반사경을 갖는 태양광 집광 장치를 나타내는 도면.
도 4는 종래 기술에 따른 접시형 태양광 집광 장치를 나타내는 도면.
도 5는 종래 기술에 따른 고정형 지지대와 수신기 및 다수의 소형 반사경을 갖는 접시형 태양광 집광 장치를 나타내는 도면.
도 6은 종래 기술에 따른 포물선형 태양광 집광 장치를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 방향 조절 및 확장이 가능한 태양광 집광 장치를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 반사경 받침대의 관절형 구조를 나타내는 도면.
본 발명은 넓은 면적에 도달하는 태양광을 반사경을 이용하여 좁은 면적으로 집광시켜 열이나 전기를 생산하는데 주로 사용하는 태양광 집광 장치에서, 다수의 반사경을 이용하여 임의의 위치에 있는 좁은 면적의 수신기에 빛을 모이게 할 수 있는 태양광 집광 장치를 제안한다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 집광 장치는, 반사경의 수를 늘이거나 줄일 수 있는 확장성 구조를 지니며, 또한 반사경이 부착되는 반사경 받침대와 인접 받침대 사이는 관절 형태의 구조로 이루어져 각 반사경에 인입되는 빛을 임의의 원하는 방향으로 반사시켜 집광시킬 수 있는 구조를 가진다.
또한, 태양광의 이용 효율을 높일 수 있게 하기 위해 수신기의 높이 조절 및 좌우 이동이 가능한 구조를 형성하고 있다. 아울러, 수신기를 탈부착하는 것이 용이하도록 함으로써, 수신 면적의 변화에 용이하게 대응할 수가 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 집광 장치는, 설치 대상 지역에서 반사경의 전체 면적을 용이하게 확대 및 축소가 가능하도록, 소형의 여러 개 반사경을 연결하는 조립식 관절에서 각 반사경 받침대를 쉽게 부착 및 제거하여 전체 반사경의 수를 임의로 줄이거나 늘릴 수가 있다.
또한, 반사경의 광 반사방향을 용이하게 조절하기 위해 반사경 지지대 위에 놓인 각 반사경받침대 사이를 관절형의 구조로 제작한다.
또한, 수신기의 초점(수신기 위치)을 용이하게 조절하기 위해 주지지대와 연결된 수신기 지지대의 높이를 상하 방향으로 움직일 수 있는 구조를 형성한다.
아울러, 수신기를 수신기 지지대 위에서 좌우로 이동시킬 수 있으며, 수신기의 면적을 임의로 용이하게 조절하기 위해 수신기를 수신기지지대 상에서 용이하게 탈부착할 수 있는 구조를 형성한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상세한 설명을 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 하기에는 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 방향 조절 및 확장이 가능한 태양광 집광 장치를 나타내는 도면이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 집광 장치는 크게 지지대 부분, 반사경 부분 및 수신기 부분으로 구성된다.
상기 지지대 부분은 다시 주지지대(10), 제1 수신기 지지대(20), 제2 수신기 지지대(30), 제3 수신기 지지대(40), 반사경 지지대(50), 제1 고정 수단(100)으로 구성되고, 반사경 부분은 반사경(60), 반사경 받침대(70), 반사경 연결부(80)로 구성되며, 수신기 부분은 수신기(90), 제2 고정 수단(110) 등으로 구성될 수 있다.
주지지대(10)는 다수의 반사경(60)을 지지하는 반사경 지지대(50) 및 제1 수신기 지지대(20)가 결합되며, 도시된 바와 같이 상기 반사경 지지대(50) 및 제1 수신기 지지대(20)는 주지지대(10)와 연결되는 부분을 축으로 하여 회전함으로써, 반사경(60)의 높이와 수신기(90)의 높이를 조절할 수 있다.
상기 반사경 지지대(50) 상에는 복수의 반사경(60)이 각각 부착되어 있는 복수의 반사경 받침대(70)들이 고정된다. 이때, 각 반사경 받침대(70)는 본 발명의 실시예에 따라 양 끝단이 서로 체결됨으로써 확장 가능한 구조를 가지게 된다. 따라서, 상기 단위 구조의 반사경 받침대(70)를 반사경 연결부(80)를 통해 서로 연결함으로써 반사경(60)의 개수를 늘리는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따라 상기 반사경 연결부(80)는 고정되는 것이 아니라 도 8에 도시된 바와 같이 힌지 결합 방식 또는 관절 결합 방식 등과 같은 회전 가능한 형태로 결합되어 상기 반사경 연결부(80)를 중심으로 각 반사경 받침대(70)가 회전하게 된다. 이때, 상기 반사경 연결부(80)는 나사 형식 또는 로터리 형태 또는 원격 조절형으로 각도 조절이 될 수 있다.
상기 제1 수신기 지지대(20)는 본 발명의 실시예에 따라 제2 수신기 지지대(30)와 결합되며, 상기 제2 수신기 지지대(30)의 일단이 상기 제1 수신기 지지대(20)에 형성된 홈에 삽입되어 상하로 이동 가능하게 구현된다. 따라서, 상기 제2 수신기 지지대(30)를 이동시킴으로써 수신기(90)의 높이를 용이하게 조절할 수가 있다. 이때, 상기 제2 수신기 지지대(30)에는 높이를 고정시킬 수 있는 제1 고정 수단(100)을 더 구비하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 제1 수신기 지지대(20)와 제2 수신기 지지대(30) 사이에는 수신기(90)의 상하 위치를 움직일 때 제1 수신기 지지대(20)에 형성된 오목 형태의 홈 위로 볼록 형태의 요철을 갖는 제2 수신기 지지대(30)가 움직일 수 있도록 구현하거나, 반대로 제2 수신기 지지대(30)에 오목 형태의 홈을 형성하고, 제1 수신기 지지대(30)가 결합되도록 구현할 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따라 도시된 바와 같이 수신기(90)가 제3 수신기 지지대(40) 위에서 좌우로 움직일 수 있는 구조를 형성함으로써, 수신기(90)의 위치를 좌우로 조정할 수가 있게 된다. 상기 수신기(90)와 제3 수신기 지지대(40)의 결합 방법은 상기 제1 수신기 지지대(20) 및 제2 수신기 지지대(30)의 결합 방법과 같이 오목 형태의 홈 위로 볼록 형태의 요철을 갖도록 하여 결합시키는 것이 가능하다. 아울러, 좌우 방향으로 특정 위치에 수신기(90)를 고정시키고자 하는 경우 수신기 고정용 소자로서 제2 고정 수단(110)을 더 구비하는 것이 바람직하다.
한편, 상술한 제2 수신기 지지대(30)의 제1 고정 수단(100)과 수신기(90)를 고정하기 위한 제2 고정 수단(110)은 볼트-너트의 결합 형태 또는 핀으로 고정시키는 형태로 구현할 수 있다. 이때, 상기 고정 방법은 어떠한 방법이든 다양하게 구현이 가능하며, 본 발명이 상기 고정 방법 또는 결합 방법에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 태양광 집광 장치는 반사경 개수를 임의로 축소 및 확대가 가능하여 실제 환경에서 일어날 수 있는 집광의 정도를 임의로 조절할 때 집광 장치의 교환이나 재설비 없이 용이하게 조절하는 것이 가능하다. 또한, 관절형으로 구현되는 반사경 받침대(70) 상에 반사경(60)이 고정되고, 수신기(90)의 상하 또는 좌우 위치를 움직일 수 있기 때문에, 반사경의 장치 내외적으로 일어날 수 있는 수신기의 초점과 수신 면적의 변화에 쉽게 대응할 수 있는 장점을 지니고 있다. 한편, 반사경은 평면거울이나 곡면거울 두 경우 모두 본 발명에 적용하는 것이 가능하다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 반사경 받침대의 관절형 구조를 나타내는 도면이다. 도 8을 참조하면, 각 반사경(60)이 놓여지는 복수의 반사경 받침대(70) 사이는 관절형이면서 서로 탈부착이 가능한 조립식 구조로 구현하는 것이 바람직하다. 이러한 각 받침대(a1) 사이의 연결부(a2)는 볼트-너트나, 홈 형태에 핀으로 조절할 수 있는 구조로 구현될 수도 있다. 따라서, 조립식 마디 형 관절 구조로 인해 반사경(60)의 수를 임의로 축소나 확대하고자 할 때 매우 편리하며, 입사되는 광의 반사 방향을 용이하게 조절할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구의 범위뿐만 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10 : 주지지대 20 : 제1 수신기 지지대
30 : 제2 수신기 지지대 40 : 제3 수신기 지지대
50 : 반사경 지지대 60 : 반사경
70 : 반사경 받침대 80 : 반사경 연결부
90 : 수신기 100 : 제1 고정 수단
110 : 제2 고정 수단

Claims (5)

  1. 주지지대;
    상기 주지지대의 일측에 연결되는 반사경 지지대;
    상기 반사경 지지대에 고정되며, 각각 반사경이 부착되어 상기 부착된 반사경을 지지하는 복수의 반사경 받침대들;
    상기 주지지대의 타측에 연결되는 수신기 지지대; 및
    상기 수신기 지지대에 연결되는 수신기;로 구성되며,
    상기 복수의 반사경 받침대들은 양끝단에 형성된 반사경 연결부에 의해 서로 연결되며,
    상기 주지지대는 다수의 반사경을 지지하는 상기 반사경 지지대 및 제1 수신기 지지대가 결합되며, 상기 반사경 지지대 및 상기 제1 수신기 지지대는 주지지대와 연결되는 부분을 축으로 하여 회전함으로써, 상기 반사경의 높이와 수신기의 높이를 조절할 수 있으며, 상기 반사경 지지대 상에는 복수의 반사경이 각각 부착되어 있는 복수의 반사경 받침대들이 고정되는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 반사경 받침대들은,
    상기 반사경 연결부를 축으로 회전 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 태양광 집광 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수신기 지지대는,
    상기 주지지대의 타측에 직접 연결되는 제1 수신기 지지대; 및
    상기 제1 수신기 지지대와 슬라이딩 방식에 의해 상하 방향으로 이동 가능하도록 결합되는 제2 수신기 지지대;를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 수신기 지지대는,
    상기 제2 수신기 지지대의 상기 제1 수신기 지지대와 연결되는 방향의 반대 방향에 연결되고, 상기 수신기가 좌우로 이동 가능하도록 상기 수신기와 직접 결합하는 제3 수신기 지지대;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 장치는,
    상기 수신기가 복수의 반사경을 이용하여 임의의 위치에 있는 좁은 면적의 수신기에 빛을 모이게 할 수 있는 태양광 집광 장치에서 수신기의 초점(수신기 위치)을 용이하게 조절하기 위해 주지지대와 연결된 수신기 지지대의 높이를 상하 방향으로 움직일 수 있는 구조를 형성하고, 아울러, 수신기를 수신기 지지대 위에서 좌우로 이동시킬 수 있으며,상기 수신기 지지대에 탈부착이 가능하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 장치.
KR1020110016261A 2011-02-24 2011-02-24 방향 조절 및 확장이 가능한 태양광 집광 장치 KR101211970B1 (ko)

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