KR101390887B1 - 자동일사조절장치를 갖는 디쉬형 태양열 집광기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동일사조절장치를 갖는 디쉬형 태양열 집광기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불규칙한 기상상태로 인해 집광기로부터 모아지는 불규칙한 강한 플럭스(flux)나 자동운전 시작시간 이후에 기상상태 호전으로 인한 운전개시 때 순간적으로 집광된 고온이 흡수기 표면에 입사되지 않도록 반사경의 표면을 자동으로 커버해줄 수 있도록 한 자동일사조절장치를 갖는 디쉬형 태양열 집광기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 자동일사조절장치를 갖는 디쉬형 태양열 집광기는, 태양광을 집광시키는 포물선형 반사경이 배치되는 집광부를 포함하는 디쉬형 태양열 집광기에 있어서, 상기 집광부에 개폐 가능하게 설치되며, 태양의 방위각과 고도각을 실시간으로 계산해서 일출과 일몰시간을 맞추어 자동운전을 가능하게 하는 태양추적제어장치의 제어에 의해 작동되어 상기 반사경의 표면을 자동으로 커버하여 일사량을 조절하는 자동일사조절장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자동일사조절장치를 갖는 디쉬형 태양열 집광기{Dish-type solar concentrator with the automatic adjusting device of the solar radiation}

본 발명은 자동일사조절장치를 갖는 디쉬형 태양열 집광기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불규칙한 기상상태로 인해 집광기로부터 모아지는 불규칙한 강한 플럭스(flux)나 자동운전 시작시간 이후에 기상상태 호전으로 인한 운전개시 때 순간적으로 집광된 고온이 흡수기 표면에 입사되지 않도록 반사경의 표면을 자동으로 커버해줄 수 있도록 한 자동일사조절장치를 갖는 디쉬형 태양열 집광기에 관한 것이다.

일반적으로, 낮은 에너지밀도의 태양열을 집광용 반사경을 이용하여 넓은 면적의 태양광을 한곳으로 초점이 모아지도록 하면 고온 및 많은 양의 열을 얻게 된다. 이를 위해서 비구면의 포물면 좌표값을 갖는 넓은 면적의 반사경이 필요하며, 전체 반사면적의 구성은 크기가 큰 한 개 또는 소규모의 다수 반사경을 배열하여 사용할 수 있다.

이렇게 모아진 고온의 열을 사용하는 스터링엔진은 작동가스가 수소로 충전되어 있는 흡수기라는 열교환기를 내장하고 있으며, 이 흡수기의 표면은 고온으로 집광된 태양열을 직접 받게 되고, 이때 집광된 태양열 플럭스의 강도에 비례해서 흡수기 내부 수소가스의 압력과 유량이 자동 조절되면서 열교환을 한다.

열교환된 열에너지는 스터링엔진 구동부에 전달되어 제너레이터(발전기)를 회전시켜 줄 수 있는 운동에너지로 변환되어 전기를 생산하게 된다.

스터링엔진을 이용한 태양열발전장치는 태양 자동 추적시스템을 구축하여 태양의 방위각과 고도각을 실시간으로 계산해서 일출과 일몰시간을 맞추어 자동운전이 가능하도록 제어장치를 가지고 있고, 또한 기상조건에 따라 태양열집광시스템의 운전시작 유무를 판단할 수 있도록 구축한다.

이러한 스터링엔진을 이용한 분산형 태양열발전시스템을 구축하고자 할 때 기존의 태양열 집광기는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

먼저, 무인운전이 가능할 정도로 자동제어시스템을 갖추고 있음에도 불구하고, 불규칙한 기상상태로 인해 집광기로부터 모아지는 불규칙한 강한 플럭스에 의해서 스터링엔진 흡수기 튜브가 고온으로 인해 녹게 되는 문제점이 발생하게 된다.

그 원인으로는, 태양열을 이용한 스터링엔진의 연속 발전 작업 중 기상조건에 따라서 구름에 해가 가렸다가 갑자기 구름에서 해가 나왔을 때, 고온으로 강하게 집광된 플럭스는 아주 짧은 시간내에 흡수기 표면을 고온으로 가열하게 되고, 상기 플럭스 강도에 따라 비례적으로 흡수기 내부의 수소가스 압력과 유량이 변화되도록 전기적인 자동밸브가 움직여야 한다. 그런데 고온으로 집광된 복사에너지가 흡수기 표면을 가열하는 속도보다 자동밸브의 응답속도가 느려서 순간적으로 흡수기 표면이 고온으로 과열되어 흡수기를 구성하고 있는 튜브가 녹아서 수소가스가 누출되며, 이로 인하여 스터링엔진 자체가 작동이 되지 않게 된다.

또한, 자동운전 시작 타이머에 의해 운전이 시작될 무렵 기상상태가 좋지 않을 경우(비 또는 눈이 내리는 경우)에 기상측정장치로부터 들어오는 신호를 받아서 자동운전 모드 기능은 운전을 하지 않게 되며, 만일 오후에 기상상태가 호전되어 발전을 하고자 할 때 사용이 불가하거나 스터링엔진 흡수기에 치명적인 문제가 발생할 수 있다.

왜냐하면, 실시간의 직달일사량 강도에 따라 집광기로부터 모아지는 집광초점 온도는 변하게 되고, 이때 스터링엔진 흡수기 표면에 입사되는 집광초점의 온도에 상응(흡수기 튜브의 표면이 고온으로 인하여 녹지 않도록 열교환할 수 있는 충분한 수소가스량)하는 흡수기 내부의 수소가스 압력과 유량이 짧은 시간에 균형을 유지해야하는데 위에서 언급한 전기적인 자동밸브의 늦은 응답속도로 인하여 흡수기는 과열되고, 이로 인해 흡수기의 수소가스 순환용 튜브들은 고온에 의해 녹게 되어 수소가스가 누설되게 된다.

이밖에도, 대기오염으로 인한 공기중의 높은 분진농도로 인해 집광용 반사경 표면이 오염되고, 이로 인해 반사율이 저감되어 집광효율이 떨어지며 이것은 발전효율에 악영향을 미치기 때문에 정기적인 세척작업을 위한 유지관리비가 소요되는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 집광기의 집광용 반사판은 반사물질을 코팅한 유리를 사용하는데, 기상이변으로 인해 우박 등이 떨어지면 유리가 파손되어 많은 수리비가 소요되는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 스터링엔진을 이용한 분산형 태양열발전시스템을 구동하지 않고 정위치(하늘을 향해 집광부가 수평이 되도록 하는 위치)로 파킹시켜 놓았을 때, 주간에 집광기로부터 형성되는 고온의 초점 때문에 스터링엔진 붐대(엔진을 장착하여 지지하고 있는 구조물), 엔진 외부커버, 엔진으로부터 내려오는 전선 및 제어선 등이 녹는 등의 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 집광용 반사경이 원형으로 배열되어 있는 집광기에 모터로 구동되는 자동일사조절장치를 설치하여 불규칙한 기상상태로 인해 집광기로부터 모아지는 불규칙한 강한 플럭스나 자동운전 시작시간 이후에 기상상태 호전으로 인한 운전개시 때 순간적으로 집광된 고온이 흡수기 표면에 입사되지 않도록 반사경의 표면을 자동으로 커버해주는 자동일사조절장치를 갖는 디쉬형 태양열 집광기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 자동일사조절장치를 갖는 디쉬형 태양열 집광기는, 태양광을 집광시키는 포물선형 반사경이 배치되는 집광부를 포함하는 디쉬형 태양열 집광기에 있어서, 상기 집광부에 개폐 가능하게 설치되며, 태양의 방위각과 고도각을 실시간으로 계산해서 일출과 일몰시간을 맞추어 자동운전을 가능하게 하는 태양추적제어장치의 제어에 의해 작동되어 상기 반사경의 표면을 자동으로 커버하여 일사량을 조절하는 자동일사조절장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 자동일사조절장치를 갖는 디쉬형 태양열 집광기는, 집광기 반사면적을 자동일사조절장치에 의해 일부분을 커버함으로써 집열면적 축소 효과를 가지며, 이에 따라 운전초기에 스터링엔진 흡수기로 입사되는 집광초점의 온도를 낮게 유지하면서 열을 공급할 수 있으며, 낮은 온도에 상응하는 흡수기 내부 수소가스의 압력과 유량은 초기운전 시 충전되어진 유량과 압력만으로도 충분하므로 기존 전기적인 자동밸브의 늦은 응답속도로 인해 발생하였던 문제점을 해소시키는 효과가 있다.

또한, 운전을 하지 않는 야간이나 기상상태가 좋지 않은 주간에는 자동일사조절장치를 작동시켜 커버함으로써 황사와 같은 대기오염으로부터 반사경이 오염되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 기상이변으로 인한 우박 등이 내릴 때에도 유리로 된 반사경이 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 운전하지 않거나 고장 시 집광기 반사면이 하늘을 향하도록 고정시켜 놓는 정위치 상태에서 태양의 방위와 고도각 변화에 따라 집광초점이 엔진 붐대 및 제어선 등의 일부에 입사되어 손상되는 것을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동일사조절장치를 갖는 디쉬형 태양열 집광기를 도시한 구성도.
도 2는 도 1의 A부 확대도.
도 3은 도 1의 B부 확대도.
도 4는 본 발명에 따른 자동일사조절장치를 도시한 평면도.
도 5는 도 4의 C부 확대도.
도 6은 본 발명에 따른 구동부재와 연동된 기어의 작동상태를 도시한 도면으로서,
도 6a는 차단부재의 개방 시 작동상태이고,
도 6b는 차단부재의 폐쇄 시 작동상태이며,
도 7은 본 발명에 따른 무동력자동회전부재를 도시한 단면도.

본 발명에 따른 자동일사조절장치를 갖는 디쉬형 태양열 집광기는, 태양광을 집광시키는 포물선형 반사경이 배치되는 집광부를 포함하는 디쉬형 태양열 집광기에 있어서, 상기 집광부에 개폐 가능하게 설치되며, 태양의 방위각과 고도각을 실시간으로 계산해서 일출과 일몰시간을 맞추어 자동운전을 가능하게 하는 태양추적제어장치의 제어에 의해 작동되어 상기 반사경의 표면을 자동으로 커버하여 일사량을 조절하는 자동일사조절장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자동일사조절장치는 상기 집광부의 테두리부와 중앙에 각각 설치되는 가이드부재와, 상기 가이드부재에 방사상으로 다수개 연결된 연결부재에 연결되는 차단부재와, 상기 연결부재에 연결된 와이어로프 일단이 고정되고 회전에 의해 상기 와이어로프를 감기거나 풀리게 하는 권취부재와, 상기 권취부재에 연결되어 상기 권취부재를 정역 회전시키는 구동부재로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가이드부재는 상기 집광부의 테두리부에 평행되게 설치되되 상기 집광부의 중앙 상부를 기준으로 좌우로 각각 분할되는 제1 가이드레일과, 상기 집광부의 중앙에 설치되는 원호형태의 제2 가이드레일로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 가이드레일의 중앙 상부에는 상기 제2 가이드레일 측의 권취부재의 작동과 함께 자동으로 회전하여 와이어로프를 감기거나 풀리게 하는 무동력자동회전부재가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 무동력자동회전부재는 내부에 수용공간이 형성된 케이스와, 상기 케이스에 길이방향으로 축 고정되어 회전되는 회전축과, 상기 회전축의 일단에 구비되어 와이어로프를 권취시키는 롤러와, 상기 케이스의 내부 일측에 일단이 고정되고 상기 회전축에 타단이 고정되며 상기 회전축에 권취되어 탄성을 제공하는 코일스프링으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연결부재는 상기 가이드부재에 슬라이딩 가능하게 설치되는 링크조인트와, 상기 링크조인트와 볼트로 고정되는 고정브라켓과, 상기 고정브라켓의 일측에 연결되는 와이어로프로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차단부재는 상기 연결부재와 함께 연동하여 개폐되는 햇빛차단막으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 권취부재는 상기 구동부재의 회전축에 연결되며 외주면에 와이어로프를 권취시키도록 요홈이 형성된 권취롤러로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동부재는 상기 집광부의 테두리부 외측에 복수개로 설치되어 정역 구동되는 구동모터로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 자동일사조절장치를 갖는 디쉬형 태양열 집광기를 도시한 구성도이고, 도 2는 도 1의 A부 확대도이며, 도 3은 도 1의 B부 확대도이고, 도 4는 본 발명에 따른 자동일사조절장치를 도시한 평면도이며, 도 5는 도 4의 C부 확대도이고, 도 6은 본 발명에 따른 구동부재와 연동된 기어의 작동상태를 도시한 도면으로서, 도 6a는 차단부재의 개방 시 작동상태이고, 도 6b는 차단부재의 폐쇄 시 작동상태이며, 도 7은 본 발명에 따른 무동력자동회전부재를 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 태양광을 집광시키는 포물선형 반사경(11)이 배치되는 집광부(1)를 포함하는 디쉬형 태양열 집광기에 있어서, 상기 집광부(1)에 개폐 가능하게 설치되며, 태양의 방위각과 고도각을 실시간으로 계산해서 일출과 일몰시간을 맞추어 자동운전을 가능하게 하는 태양추적제어장치(2)의 제어에 의해 작동되어 상기 반사경(11)의 표면을 자동으로 커버하여 일사량을 조절하는 자동일사조절장치(3)를 포함한다.

상기 집광부(1)는 반사경(11)을 장착하기 위한 틀로서, 수직으로 설치되는 구동부 지지프레임(10)에 의해 지지되어 태양의 고도각 및 방위각 변화에 대응하여 집광부(1)의 위치가 회전 변경된다.

통상적으로, 디쉬형 태양열발전장치는 접시형태의 반사판이 태양을 추적하여 태양광을 한곳에 반사, 집광하는 집광시스템과 집광된 태양광의 열을 이용하는 동력을 발생시키는 엔진으로 구성되어 있으며, 엔진은 주로 외연기관인 스터링엔진(Stirling engine)을 이용하고 있다.

이렇게 디쉬형 태양열발전장치를 구성하는 스터링엔진(20)은 외연기관이므로 외부에서 전달된 열을 이용하여 전력을 직접 생산하게 된다.

한편, 붐대(6)에 의해 지지되는 스터링엔진(20)은 외부의 열원을 받아들여 내부 작동유체에 열을 전달하고 열적 팽창에 기여하는 고온부와, 작동유체의 온도를 떨어뜨림에 의해 압축과정이 발생되는 냉각부와, 발전기를 돌려 전력을 생산하는 구동부로 구성되며, 내부 작동유체는 고온, 저온부를 순환하며 팽창과 수축을 반복하여 구동부가 작동할 수 있도록 한다. 상기 스터링엔진은 통상적으로 이미 공지된 기술로서, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 태양추적제어장치(2)는 컴퓨터와, 컴퓨터에 장착되며 마이크로프로세서를 사용하여 서보모터의 위치 및 속도를 제어하기 위한 서보모터제어기와, 방위각과 고도각 추적을 수행하는 서보모터 드라이브 및 서보모터를 포함한다. 상기 태양추적제어장치(2)의 컴퓨터 또는 마이크로프로세서를 사용하는 전용제어기는 태양열 집열기가 설치된 지점의 위도, 경도 및 현재 시간을 사용하여 태양의 방위각 및 고도각을 계산하게 된다. 계산된 방위각 및 고도각은 컴퓨터에 설치된 또는 전용제어기와 통신이 가능한 서보모터제어기로 전송되고, 서보모터제어기는 설치된 서보모터를 서보모터 드라이브를 사용하여 허용 가능한 최대 속도로 구동하여 최초 홈위치에서 대기하고 있는 태양열 집열기를 태양광이 입사되는 방향으로 회전시킨다.

상기 태양추적제어장치(2)는 태양열 집광기 분야에서 이미 적용하고 있는 기술로서, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에서의 태양추적제어장치(2)는 자동일사조절장치(3)의 구동부재(35)의 구동을 제어하는 역할을 하며, 이에 따라 차단부재(33)의 개폐 각도가 조절되어 자동운전 개시 초기에 집광기로부터 모아지는 고온의 플럭스 강도를 조절하여 흡수기 표면의 온도가 서서히 올라가도록 일사량을 조절할 수 있는 것이다.

상기 자동일사조절장치(3)는 상기 집광부(1)의 테두리부와 중앙에 각각 설치되는 가이드부재(31)와, 상기 가이드부재(31)에 방사상으로 다수개 연결된 연결부재(32)에 연결되는 차단부재(33)와, 상기 연결부재(32)에 연결된 와이어로프(4) 일단이 고정되고 회전에 의해 상기 와이어로프(4)를 감기거나 풀리게 하는 권취부재(34)와, 상기 권취부재(34)에 연결되어 상기 권취부재(34)를 정역 회전시키는 구동부재(35)로 구성된다.

상기 자동일사조절장치(3)는 불규칙한 기상상태로 인해 집광기로부터 모아지는 불규칙한 강한 플럭스나 자동운전 시작시간 이후에 기상상태 호전으로 인한 운전 개시 때 순간적으로 집광된 고온이 흡수기 표면에 입사되지 않도록 반사경의 표면을 자동으로 커버하는 역할을 하게 된다.

상기 가이드부재(31)는 상기 집광부(1)의 테두리부에 평행되게 설치되되 상기 집광부(1)의 중앙 상부를 기준으로 좌우로 각각 분할되는 제1 가이드레일(311)과, 상기 집광부(1)의 중앙에 설치되는 원호형태의 제2 가이드레일(312)로 구성된다. 상기 집광부(1)의 테두리부와 중앙에는 각각의 지지프레임(7)이 설치되며, 상기 제1 가이드레일(311)과 제2 가이드레일(312)은 상기 지지프레임(7)에 의해 지지된다. 상기 지지프레임(7)의 상부면에는 상기 제1 가이드레일(311)과 제2 가이드레일(312)이 결합되도록 결합돌기(71)가 형성된다.

상기 제1 가이드레일(311) 및 제2 가이드레일(311)은 하부에 상기 지지프레임(7)의 결합돌기(71)에 대응되는 결합홈(미도시)이 형성되고 측면에도 연결부재(32)와 결합되도록 결합홈이 형성된다.

상기 제1 가이드레일(311) 및 제2 가이드레일(311)은 반경방향으로 개방된 슬릿(8)을 구비하며, 그 원주방향 두께가 내측으로 갈수록 점차 감소하는 형태로 이루어진다. 상기 슬릿(8)은 태양광이 입사되는 방향으로 집광기를 회전시키기 위해 설치된 구동부의 구동범위를 제공하기 형성되는 것이다.

상기 연결부재(32)는 상기 가이드부재(31)에 슬라이딩 가능하게 설치되는 링크조인트(321)와, 상기 링크조인트(321)와 볼트로 고정되는 고정브라켓(322)과, 상기 고정브라켓(322)의 일측에 연결되는 와이어로프(323)로 구성된다.

상기 링크조인트(321)는 상기 제1,2 가이드레일(311,312)의 측면에 형성된 결합홈에 결합되도록 상기 결합홈에 대응되는 돌기부(321a)와, 상기 돌기부(321a)의 후방에 연장 형성되어 상기 고정브라켓(322)이 삽입되어 볼트로 고정되는 고정부(321b)로 이루어진다. 상기 고정부(321b)의 일측에는 상기 제1,2 가이드레일(311,312)을 따라 구비된 와이어로프(4)를 고정시키기 위한 고정브라켓(322)을 핀으로 고정하기 위해 관통공(324)이 형성된다.

상기 고정브라켓(322)은 판 형태로 이루어지고 상기 와이어로프(323)가 삽입될 수 있도록 복수개의 와이어로프 삽입공(322a)이 형성된다. 따라서, 차단부재(33)의 설치 시 반경방향으로 와이어로프(323)가 삽입되어 차단부재(33)의 개폐 시 차단부재(33)의 강도를 유지하는 역할을 하게 된다.

상기 와이어로프(323)는 상기 제1 가이드레일(311) 측의 고정브라켓(322)의 와이어로프 삽입공(322a)에 일단이 고정되고, 상기 제2 가이드레일(312) 측의 링크조인트(321)에 고정된 고정브라켓(322)에 타단이 고정된다.

본 발명에서는, 상기 제1 가이드레일(311)과 제2 가이드레일(312) 사이에 방사상으로 다수개 연결되는 와이어로프(323)와, 상기 제1 가이드레일(311)과 제2 가이드레일(312)의 각 둘레를 따라 구비된 연결부재(32)의 링크조인트(321)를 관통하여 권취부재(34)에 권취되는 와이어로프(4)로 이루어진다.

상기 차단부재(33)는 상기 연결부재(32)와 함께 연동하여 개폐되는 햇빛차단막으로 구성되며, 햇빛차단막의 표면에는 다수개의 연결고리가 형성되어 상기 연결부재(32)의 와이어로프(323)에 연결된다. 상기 차단부재(33)는 상기 제1 가이드레일(311)과 제2 가이드레일(312) 사이의 공간에 대응되는 형상으로 형성된다.

상기 차단부재(33)의 개폐 방향은 구동부재(35)의 회전 방향에 의하여 결정되고 와이어로프(4)의 안내를 받으면서 원활하게 개폐된다.

상기 권취부재(34)는 상기 구동부재(35)의 회전축에 연결되며 외주면에 와이어로프(4)를 권취시키도록 요홈이 형성된 권취롤러로 구성된다. 상기 구동부재(35)의 제1 구동모터(351)는 좌측 차단부재(33)와 우측 차단부재(33)를 각각 동시에 작동시키기 위해서 중앙에 위치하며, 좌우에 각각 권취롤러가 1개씩 장착된 2개의 축을 회전시켜 줄 수 있도록 기어배열로 연결된다. 또한, 제2 구동모터(352)의 회전축에도 2개의 권취롤러가 각각 연결되며, 제3 구동모터(353)의 회전축에도 2개의 권취롤러가 각각 연결된다.

여기서, 상기 제2 구동모터(352)측 1개의 권취롤러와, 제3 구동모터(353)측 1개의 권취롤러는 상기 제1 가이드레일(311)선상에 배치되고, 나머지 각각 1개의 권취롤러는 상기 제2 가이드레일(312)선상에 배치된다.

상기 구동부재(35)는 상기 집광부(1)의 테두리부 외측에 복수개로 설치되어 정역 구동되는 구동모터로 구성되며 모두 합쳐 3개의 구동모터로 이루어진다. 상기 구동부재(35)의 회전력은 권취부재(34)에 전달되고 상기 권취부재(34)의 회전에 따라 와이어로프(4)가 감기거나 풀리게 된다.

상기 구동부재(35)는 서로 분할 배치된 제1 가이드레일(311)의 상단에 배치되는 제1 구동모터(351)와, 상기 제1 가이드레일(311)의 좌측 하단에 배치되는 제2 구동모터(352)와, 상기 제1 가이드레일(311)의 우측 하단에 배치되는 제3 구동모터(353)로 이루어진다.

상기 제2 구동모터(352)와 제3 구동모터(353)측에는 상기 제1 가이드레일(311)과 제2 가이드레일(312) 사이의 간격에 대응되는 길이를 갖는 각각의 회전축(352a, 353a)이 연결되어 있으나, 상기 제1 구동모터(351)측에는 회전축 대신 동력전달부(9)가 구비되어 있다. 상기 제1 구동모터(351)측에 회전축을 연결하지 않은 이유는 회전축으로 인해 빛이 가려지기 때문에 이를 생략한 것이다.

상기 동력전달부(9)는 상기 제1 구동모터(351)의 모터축(91)에 회전 가능하게 설치되는 구동기어(92)와, 상기 구동기어(92)의 양측에 맞물리게 결합되는 피동기어(93)와, 상기 피동기어(93)에 결합된 회동축(94)으로 구성되며, 상기 회동축(94)은 베어링(미도시)에 의해 지지된다.

한편, 상기 구동부재(35)의 회전 방향에 따라 상기 차단부재(33)를 개방시키거나 폐쇄시킬 수 있으며, 상기 구동부재(35)의 작동을 설명하면 다음과 같다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 차단부재(33)를 개방할 경우에는 제1 구동모터(351)에 연결되어 있는 회동축(94)과 연동되는 권취롤러에 와이어로프(4)가 모두 감겨져 있어야 하며, 개방 시 제1 구동모터(351)는 시계방향으로 회전하여 와이어로프(4)를 풀고, 제2 구동모터(352)의 회전축(352a)과 제3 구동모터(353)의 회전축(353a)은 반시계방향으로 회전하면서 와이어로프(4)를 감아주어야 차단부재(33)가 개방되게 된다.

도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 차단부재(33)를 폐쇄할 경우에는 제1 구동모터(351)는 반시계방향으로 회전하여 와이어로프(4)를 감고, 제2 구동모터(352)의 회전축(352a)과 제3 구동모터(353)의 회전축(353a)은 시계방향으로 회전하면서 와이어로프(4)를 풀어주어야 차단부재(33)가 폐쇄되게 된다. 이때 무동력자동회전부재(5)는 내부에 설치되어 있는 코일스프링의 탄성력으로 이완된 와이어로프(4)를 권취롤러에 감는 역할을 한다.

한편, 상기 제2 가이드레일(312)의 중앙 상부에는 상기 제2 가이드레일(312) 측의 권취부재(34)의 작동과 함께 자동으로 회전하여 와이어로프(4)를 감기거나 풀리게 하는 무동력자동회전부재(5)가 복수개로 설치된다. 즉, 상기 무동력자동회전부재(5)는 별도의 동력없이 자동으로 작동되어 와이어로프(4)를 코일스프링의 탄성으로 감아지게 하는 역할을 하게 된다. 그리고 풀리게 할 때는 제2 구동모터(352)와 제3 구동모터(353)의 권취력으로 풀리게 된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 무동력자동회전부재(5)는 내부에 수용공간이 형성된 케이스(51)와, 상기 케이스(51)에 길이방향으로 축 고정되어 회전되는 회전축(52)과, 상기 회전축(52)의 일단에 구비되어 와이어로프(4)를 권취시키는 롤러(53)와, 상기 케이스(51)의 내부 일측에 일단이 고정되고 상기 회전축(52)에 타단이 고정되며 상기 회전축(52)에 권취되어 탄성을 제공하는 코일스프링(54)으로 구성된다.

따라서, 상기 제2 가이드레일(312) 측의 권취부재(34)의 회전으로 와이어로프(4)가 감겨지면서 상기 회전축(52)도 연동 회전하여 상기 회전축(52)에 권취된 코일스프링(54)은 회전축(52)이 회전되는 방향으로 비틀려지면서 이완된다.

그리고 상기 회전축(52)이 회전된 상태에서 와이어로프(4)가 풀리면 비틀려져있던 코일스프링(54)이 자체 탄성력에 의해 회전축(52)과 함께 회전되어 원상태로 복귀하면서 차단부재(33)를 폐쇄시키게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 집광기 반사면적을 자동일사조절장치에 의해 일부분을 커버함으로써 집열면적 축소 효과를 가지며, 이에 따라 운전초기에 스터링엔진 흡수기로 입사되는 집광초점의 온도를 낮게 유지하면서 열을 공급할 수 있다. 또한, 운전을 하지 않는 야간이나 기상상태가 좋지 않은 주간에는 자동일사조절장치를 작동시켜 커버함으로써 황사와 같은 대기오염으로부터 반사경이 오염되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 기상이변으로 인한 우박 등이 내릴 때에도 유리로 된 반사경이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

1 : 집광부
11 : 반사경
2 : 태양추적제어장치
3 : 자동일사조절장치
31 : 가이드부재
311 : 제1 가이드레일
312 : 제2 가이드레일
32 : 연결부재
321 : 링크조인트, 321a : 돌기부, 321b : 고정부
322 : 고정브라켓, 322a : 와이어로프 삽입공
323 : 와이어로프
324 : 관통공
33 : 차단부재
34 : 권취부재
35 : 구동부재
351 : 제1 구동모터
352 : 제2 구동모터, 352a : 회전축
353 : 제3 구동모터, 353a : 회전축
4 : 와이어로프
5 : 무동력자동회전부재
51 : 케이스
52 : 회전축
53 : 롤러
54 : 코일스프링
6 : 붐대
7 : 지지프레임
71 : 결합돌기
8 : 슬릿
9 : 동력전달부
91 : 모터축
92 : 구동기어
93 : 피동기어
94 : 회동축
10 : 구동부 지지프레임
20 : 스터링엔진

Claims (9)

1. 태양광을 집광시키는 포물선형 반사경(11)이 배치되는 집광부(1)를 포함하는 디쉬형 태양열 집광기에 있어서,
   상기 집광부(1)에 개폐 가능하게 설치되며, 태양의 방위각과 고도각을 실시간으로 계산해서 일출과 일몰시간을 맞추어 자동운전을 가능하게 하는 태양추적제어장치(2)의 제어에 의해 작동되어 상기 반사경(11)의 표면을 자동으로 커버하여 일사량을 조절하는 자동일사조절장치(3)를 포함하되,
   상기 자동일사조절장치(3)는 상기 집광부(1)의 테두리부와 중앙에 각각 설치되는 가이드부재(31)와, 상기 가이드부재(31)에 방사상으로 다수개 연결된 연결부재(32)에 연결되는 차단부재(33)와, 상기 연결부재(32)에 연결된 와이어로프(4)의 일단이 고정되고 회전에 의해 상기 와이어로프(4)를 감기거나 풀리게 하는 권취부재(34)와, 상기 권취부재(34)에 연결되어 상기 권취부재(34)를 정역 회전시키는 구동부재(35)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동일사조절장치를 갖는 디쉬형 태양열 집광기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 가이드부재(31)는 상기 집광부(1)의 테두리부에 평행되게 설치되되 상기 집광부(1)의 중앙 상부를 기준으로 좌우로 각각 분할되는 제1 가이드레일(311)과, 상기 집광부(1)의 중앙에 설치되는 원호형태의 제2 가이드레일(312)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동일사조절장치를 갖는 디쉬형 태양열 집광기.
4. 제3항에 있어서, 상기 제2 가이드레일(312)의 중앙 상부에는 상기 제2 가이드레일(312) 측의 권취부재(34)의 작동과 함께 자동으로 회전하여 와이어로프(4)를 감기거나 풀리게 하는 무동력자동회전부재(5)가 설치되는 것을 특징으로 하는 자동일사조절장치를 갖는 디쉬형 태양열 집광기.
5. 제4항에 있어서, 상기 무동력자동회전부재(5)는 내부에 수용공간이 형성된 케이스(51)와, 상기 케이스(51)에 길이방향으로 축 고정되어 회전되는 회전축(52)과, 상기 회전축(52)의 일단에 구비되어 와이어로프(4)를 권취시키는 롤러(53)와, 상기 케이스(51)의 내부 일측에 일단이 고정되고 상기 회전축(52)에 타단이 고정되며 상기 회전축(52)에 권취되어 탄성을 제공하는 코일스프링(54)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동일사조절장치를 갖는 디쉬형 태양열 집광기.
6. 제1항에 있어서, 상기 연결부재(32)는 상기 가이드부재(31)에 슬라이딩 가능하게 설치되는 링크조인트(321)와, 상기 링크조인트(321)와 볼트로 고정되는 고정브라켓(322)과, 상기 고정브라켓(322)의 일측에 연결되는 와이어로프(323)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동일사조절장치를 갖는 디쉬형 태양열 집광기.
7. 제1항에 있어서, 상기 차단부재(33)는 상기 연결부재(32)와 함께 연동하여 개폐되는 햇빛차단막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동일사조절장치를 갖는 디쉬형 태양열 집광기.
8. 제1항에 있어서, 상기 권취부재(34)는 상기 구동부재(35)의 회전축에 연결되며 외주면에 와이어로프(4)를 권취시키도록 요홈이 형성된 권취롤러로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동일사조절장치를 갖는 디쉬형 태양열 집광기.
9. 제1항에 있어서, 상기 구동부재(35)는 상기 집광부(1)의 테두리부 외측에 복수개로 설치되어 정역 구동되는 구동모터로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동일사조절장치를 갖는 디쉬형 태양열 집광기.

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