KR101685683B1 - 태양에너지를 이용한 온수생산 및 전기발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양에너지를 이용한 온수생산 및 전기발생장치에 관한 것으로서, 집광부가 집광한 태양광을 통해 태양열을 전달받아 가열되어 순환라인을 따라 순환이동하는 작동유체와 온수생성부내의 물을 열교환시켜 가정이나 기업체 등에 공급될 온수를 저가의 비용으로 보다 용이하게 생성할 수 있을 뿐만 아니라 상기 순환라인을 따라 순환이동하는 작동유체를 공급받는 엑츄에이터부로부터 회전력을 전달받아 발전기가 전기를 보다 용이하게 발생시킬 수 있음은 물론 사후관리가 또한 용이한 효과가 있다.

Description

태양에너지를 이용한 온수생산 및 전기발생장치{Hot water production and electricity generation system using solar energy}

본 발명은 집광부가 집광한 태양광을 통해 태양열을 전달받아 가열되어 순환라인을 따라 순환이동하는 작동유체와 온수생성부내의 물을 열교환시켜 가정이나 기업체 등에 공급될 온수를 저가의 비용으로 보다 용이하게 생성할 수 있을 뿐만 아니라 상기 순환라인을 따라 순환이동하는 작동유체를 공급받는 엑츄에이터부로부터 회전력을 전달받아 발전기가 전기를 보다 용이하게 발생시킬 수 있음은 물론 사후관리가 또한 용이한 태양에너지를 이용한 온수생산 및 전기발생장치에 관한 것이다.

태양광 기술은 태양광선의 파동성질을 이용하는 태양에너지 광열학적 이용분야로 태양열의 흡수, 저장, 열변환 등을 통하여 건물의 냉난방 및 급탕 등에 활용하고 있으며, 핵심기술은 집열기술, 축열기술, 시스템 제어기술, 시스템 설계기술 등이 대표적이다.

최근에는 태양광을 집광 작용시켜 고온을 얻을 수 있게 하는 접시형 태양열 집광기가 국내등록특허공보 등록특허 제10-1010859호 등으로 제안된 바 있으며, 특히, 건물 내외에 소형에서 대형까지 태양열 온수공급시스템이 널리 장착되고 있는 실정이다.

그러나, 태양열 온수 공급시스템 적용 시 대부분이 일부 정부지원과 개인부담으로 이루어져 있어 가정이나 기업체에서 사용할 시 고가의 비용이 소요됨과 더불어 사후관리어려움이 있는 문제점이 있다.

국내등록특허공보 등록특허 제10-1010859호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 집광부가 집광한 태양광을 통해 태양열을 전달받아 가열되어 순환라인을 따라 순환이동하는 작동유체와 온수생성부내의 물을 열교환시켜 가정이나 기업체 등에 공급될 온수를 저가의 비용으로 보다 용이하게 생성할 수 있을 뿐만 아니라 상기 순환라인을 따라 순환이동하는 작동유체를 공급받는 엑츄에이터부로부터 회전력을 전달받아 발전기가 전기를 보다 용이하게 발생시킬 수 있음은 물론 사후관리가 또한 용이한 태양에너지를 이용한 온수생산 및 전기발생장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 태양광을 집광하는 집광부와; 상기 집광부에 구비되고, 내부로 유입된 작동유체가 상기 집광부가 집광한 태양광을 통해 태양열을 전달받아 가열되어 외부로 배출되는 집열부와; 상기 집열부와 연결되고, 상기 집열부의 내부로 유입되어 가열된 상태로 상기 집열부의 외부로 배출되면서 순환이동하는 작동유체가 내부에 충진되는 순환라인과; 상기 순환라인을 따라 순환이동하는 작동유체를 공급받는 엑츄에이터부와; 상기 엑츄에이터부로부터 회전력을 전달받아 전기를 발생시키는 발전기와; 상기 순환라인에 구비되고, 내부로 유입된 물을 상기 순환라인을 따라 순환이동하는 작동유체와 열교환시켜 생산한 온수가 외부로 배출되는 온수생성부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 온수생산 및 전기발생장치를 제공한다.

여기서, 상기 집광부는 태양광을 집광하고, 상기 집열부가 전측에 구비되는 반사경과; 상기 반사경이 상부에 축결합되어 상기 반사경을 일정높이로 지지하는 지지부재와; 상기 지지부재에 구비되어 상기 반사경의 상하각도를 조절하는 각도조절부재와; 상기 지지부재의 하부에 구비되는 지지판부;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 지지부재는 상기 반사경의 후측이 전측에 축결합되는 상부지지부재와; 상기 상부지지부재와 상기 지지판부 사이에 수직형성되어 상기 상부지지부재를 일정높이로 지지하는 하부지지부재;로 구성되고, 상기 각도조절부재는 상기 반사경의 후측에 형성되어 상기 상부지지부재의 전측에 회전가능하게 결합되는 축부재의 일측에 결합되는 상부회전체와; 상기 하부지지부재에 구비되는 구동부재와; 상기 구동부재의 구동축에 결합되는 하부회전체와; 상기 상부회전체와 상기 하부회전체에 각각 상부와 하부가 감겨지는 감김부재;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또는, 상기 지지부재는 상기 반사경의 후측이 상부에 축결합되는 상부지지부재와; 상기 상부지지부재와 상기 지지판부 사이에 수직형성되어 상기 상부지지부재를 일정높이로 지지하는 하부지지부재;로 구성되고, 상기 각도조절부재는 상기 반사경의 후측 하부에 상기 반사경의 하부방향으로 연장형성되고, 하단부에 기어치가 형성되는 각도조절판과; 상기 각도조절판의 기어치와 치합된 상태로 상기 각도조절판의 하부에 구비되는 회전기어와; 상기 회전기어와 축결합되어 상기 회전기어를 회전시키는 구동부재;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 지지판부에 상기 반사경을 좌우회전이동시키는 좌우회전이동부재가 구비되고, 태양의 위치를 추적하는 태양추적센서와; 상기 태양추적센서의 신호에 따라 상기 좌우회전이동부재와 상기 각도조절부재를 제어하는 제어부;가 구비되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 좌우회전이동부재는 상기 지지판부에 축결합되고, 상부에 상기 하부지지부재가 수직형성되는 피동기어와; 상기 피동기어와 치합된 상태로 상기 지지판부에 구비되는 구동기어와; 상기 구동기어와 축결합되어 상기 구동기어를 회전시키는 구동부재;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또는, 상기 하부지지부재에 상기 반사경을 좌우회전이동시키는 좌우회전이동부재가 구비되고, 태양의 위치를 추적하는 태양추적센서와; 상기 태양추적센서의 신호에 따라 상기 좌우회전이동부재와 상기 각도조절부재를 제어하는 제어부;가 구비되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 좌우회전이동부재는 상기 하부지지부재의 상부에 축결합되고, 상부에 상기 상부지지부재가 수직형성되는 피동기어와; 상기 피동기어와 치합되는 구동기어와; 상기 구동기어와 축결합된 상태로 상기 하부지지부재에 구비되어 상기 구동기어를 회전시키는 구동부재;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

나아가, 상기 집열부는 상기 집광부에 구비되는 본체와; 상기 본체의 내부에 상기 순환라인과 연통된 상태로 구비되는 제 1나선관;으로 구성되고, 상기 온수생성부는 온수생성탱크와; 상기 온수생성탱크의 내부에 상기 순환라인과 연통된 상태로 구비되는 제 2나선관과; 상기 온수생성탱크의 내부로 상기 순환라인을 따라 순환이동하는 작동유체와 열교환될 물을 공급하는 물공급라인과; 상기 온수생성탱크의 외부로 상기 순환라인을 따라 순환이동하는 작동유체와 열교환되어 생산된 온수를 배출하는 온수배출라인;을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

더불어, 상기 엑츄에이터부는 내부로 인입 및 외부로 인출되는 로드가 구비되는 상부엑츄에이터와; 상기 상부엑츄에이터의 로드와 번갈아가면서 내부로 인입 및 외부로 인출되는 로드가 구비되는 하부엑츄에이터와; 상기 상부엑츄에이터의 로드와 상기 하부엑츄에이터의 로드 사이에 구비되어 상기 상부엑츄에이터의 로드의 직선운동 및 상기 하부엑츄에이터의 로드의 직선운동을 회전운동으로 변환하여 상기 발전기의 축으로 회전력을 전달하는 변환부;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 순환라인은 상기 집열부의 제 1나선관 및 상기 온수생성부의 제 2나선관과 연통되도록 상기 제 1나선관의 전측과 상기 제 2나선관의 하측에 각각 전측과 후측이 각각 연결되는 제 1순환라인과; 상기 상부엑츄에이터 및 상기 온수생성부의 제 2나선관과 연통되도록 상기 상부엑츄에이터의 전측 상부와 상기 제 2나선관의 상측에 전측과 후측이 각각 연결되는 제 2순환라인과; 상기 집열부의 제 1나선관 및 상기 하부엑츄에이터와 연통되도록 상기 제 1나선관의 후측과 상기 하부엑츄에이터의 후측 하부에 전측과 후측이 각각 연결되는 제 3순환라인과; 상기 제 3순환라인 및 상기 상부엑츄에이터와 연통되도록 상기 제 3순환라인의 중간부와 상기 상부엑츄에이터의 후측 하부에 전측과 후측이 각각 연결되는 제 4순환라인과; 상기 제 2순환라인 및 상기 하부엑츄에이터와 연통되도록 상기 하부엑츄에이터의 전측 상부와 상기 제 2순환라인의 후측에 전측과 후측이 각각 연결되는 제 5순환라인;을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 제 2순환라인, 제 3순환라인, 제 4순환라인 및 제 5순환라인에 각각 상기 제 2순환라인, 제 3순환라인, 제 4순환라인 및 제 5순환라인을 제어부의 제어에 의해 개폐하는 개폐밸브가 구비되고, 상기 개폐밸브 중 상기 제 3순환라인 및 상기 제 4순환라인에 각각 구비된 상기 개폐밸브가 상기 제 3순환라인과 상기 제 4순환라인을 번갈아가며 개폐하는 시간을 설정하는 타이머가 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명은 집광부가 집광한 태양광을 통해 태양열을 전달받아 가열되어 순환라인을 따라 순환이동하는 작동유체와 온수생성부내의 물을 열교환시켜 가정이나 기업체 등에 공급될 온수를 저가의 비용으로 보다 용이하게 생성할 수 있을 뿐만 아니라 상기 순환라인을 따라 순환이동하는 작동유체를 공급받는 엑츄에이터부로부터 회전력을 전달받아 발전기가 전기를 보다 용이하게 발생시킬 수 있음은 물론 사후관리가 또한 용이한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 태양에너지를 이용한 온수생산 및 전기발생장치를 개략적으로 나타내는 사시도이고,
도 2는 도 1의 측면도이고,
도 3은 본 발명의 다른 실시예인 태양에너지를 이용한 온수생산 및 전기발생장치를 개략적으로 나타내는 측면도이고,
도 4는 도 3의 각도조절부재의 회전기어를 확대한 일부확대정면도이고,
도 5는 제어부의 제어상태를 개략적으로 나타내는 블록도이고,
도 6 및 도 7은 작동유체의 흐름방향을 개략적으로 나타내는 구성도이고,
도 8은 변환부를 확대한 일부확대평면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 물론 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 태양에너지를 이용한 온수생산 및 전기발생장치를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 측면도이다.

본 발명의 일실시예인 태양에너지를 이용한 온수생산 및 전기발생장치는 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 크게, 집광부(10), 집열부(20), 순환라인(도 6 및 도 7의 30), 엑츄에이터부(40), 발전기(도 6 및 도 7의 50) 및 온수생성부(도 6 및 도 7의 60)를 포함하여 이루어진다.

먼저, 상기 집광부(10)는 태양광을 집광하게 된다.

다음으로, 상기 집열부(20)는 상기 집광부(10)의 전측에 구비된다.

상기 집열부(20)의 내부로 유입된 작동유체는 상기 집광부(10)가 집광한 태양광을 통해 태양열을 전달받아 가열된 상태로 상기 집열부(20)의 외부로 배출된다.

다음으로, 상기 순환라인(30)은 상기 집열부(20)와 연결되는 파이프, 호스 등으로 이루어질 수 있다.

상기 순환라인(30)의 내부에는 프레온 가스, 물 등 다양한 종류로 이루어질 수 있는 작동유체가 충진된다.

상기 순환라인(30)의 내부에 충진된 작동유체는 대류현상에 의해 상기 집열부(20)의 내부로 유입되어 가열된 상태로 상태로 상기 집열부(20)의 외부로 배출되면서 상기 순환라인(30)을 따라 순환이동한다.

다음으로, 상기 엑츄에이터부(40)는 동력원으로서 상기 순환라인(30)을 따라 순환이동하는 작동유체를 공급받는다.

다음으로, 상기 발전기(50)는 상기 엑츄에이터로부(40)로부터 회전력을 전달받아 전기를 발생시키게 된다.

상기 온수생성부(60)는 상기 순환라인(30)에 구비되어 상기 온수생성부(60)의 내부로 유입된 물을 상기 순환라인(30)을 따라 순환이동하는 작동유체와 열교환시켜 생산한 온수를 상기 온수생성부(60)의 외부로 배출하게 된다.

상기 온수생성부(60)의 외부로 배출된 온수는 가정이나 기업체 등으로 공급될 수 있다.

다음으로, 상기 집광부(10)는 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 크게, 반사경(110), 지지부재(120), 각도조절부재(130) 및 지지판부(140)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 반사경(110)은 포물선형으로 형성되어 태양광을 집광할 수 있다.

상기 반사경(110)의 전측에 상기 집열부(20)가 구비될 수 있고, 상기 집열부(20)의 내부로 유입된 작동유체는 상기 반사경(110)으로부터 상기 집열부(20)로 반사되는 태양광을 통해 태양열을 전달받아 가열된 상태로 상기 집열부(20)의 외부로 배출될 수 있다.

상기 지지부재(120)의 상부에 상기 반사경(110)이 축결합된 상태로 상기 지지부재(120)는 상기 반사경(110)을 일정높이로 지지할 수 있다.

상기 각도조절부재(130)는 상기 지지부재(120)에 구비되어 상기 반사경(110)의 상하각도를 조절할 수 있다.

상기 지지판부(140)는 상기 지지부재(120)의 하부에 수평구비될 수 있다.

상기 지지부재(120)의 이동의 편의성을 위해, 상기 지지부재(120)의 하부 각 모서리에는 캐스터 등의 바퀴부재(141)이 축결합될 수 있다.

다음으로, 상기 지지부재(120)는 크게, 상부지지부재(121), 하부지지부재(122)로 구성될 수 있다.

상기 상부지지부재(121)의 전측 상부에 상기 반사경(110)의 후측이 축결합될 수 있다.

상기 상부지지부재(121)는 하부지지판(121a), 일측지지판(121b) 및 타측지지판(121c)로 구성될 수 있다.

상기 하부지지판(121a)의 일측과 상기 하부지지판(121a)의 타측에 각각 상기 일측지지판(121b)와 상기 타측지지판(121c)이 상기 하부지지판(121a)의 상부방향으로 일정길이로 수직형성될 수 있다.

도 2에서 보는 바와 같이 상기 반사경(10)의 후측 중심부에는 상기 반사경(10)의 후측 중심부에서 상기 상부지지부재(121)의 전측방향으로 돌출형성되어 상기 상부지지부재(121)의 전측 내부에 수용되는 돌출부(113)가 형성될 수 있다.

상기 돌출부(113)의 일측과 상기 돌출부(113)의 타측에 각각 형성되는 축부재(112)는 상기 상부지지부재(121)의 일측지지판(121b)의 전측 및 타측지지판(121c)의 전측에 정역회전가능하게 베어링결합될 수 있다.

상기 하부지지부재(122)는 상기 상부지지부재(121)의 하부지지판(121a)의 하부와 상기 지지판부(140) 사이에 수직형성되어 상기 상부지지부재(121)를 일정높이로 지지할 수 있다.

상기 각도조절부재(130)는 상부회전체(131), 구동부재(132), 하부회전체(133) 및 감김부재(134)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 상부회전체(131)은 상기 상부지지부재(121)의 외부로 노출되도록 상기 반사경(110)의 후측에 형성된 상기 돌출부(113)의 일측에 형성된 축부재(112)에 결합된 상태로 상기 상부지지부재(121)의 일측지지판(121b)의 전측에 구비될 수 있다.

구동모터 등으로 이루어질 수 있는 상기 구동부재(132)는 상기 하부지지부재(122)의 하부 전측 또는 상기 하부지지부재(122)의 하부 후측에 볼트고정 등 다양한 방식으로 고정된 상태로 구비될 수 있다.

상기 하부회전체(133)는 상기 구동부재(132)의 구동축에 결합될 수 있다.

상기 감김부재(134)의 상부는 상기 상부회전체(131)의 외면에 감겨질 수 있고, 상기 감김부재(134)의 하부는 상기 하부회전체(133)의 외면에 감겨질 수 있다.

상기 구동부재(132)의 구동축의 정역회전력은 상기 하부회전체(133)와 상기 감김부재(134)를 통해 상기 상부회전체(131)로 전달될 수 있고, 이로 인해 상기 반사경(110)의 후측을 기준으로 상기 반사경(110)의 전측이 상하방향으로 회전이동하여 상하각도조절될 수 있게 된다.

상기 상부회전체(131)와 상기 하부회전체(133)는 풀리, 스프로켓 등 다양한 종류로 이루어질 수 있고, 상기 감김부재(134)는 상기 풀리의 외면에 감겨지는 벨트, 상기 스프로켓의 외면에 감겨지는 체인 등 다양한 종류로 이루어질 수 있다.

다음으로, 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 상기 지지판부(140)에는 상기 반사경(110)을 좌우회전이동시키는 좌우회전이동부재(150)가 구비될 수 있다.

상기 좌우회전이동부재(150)는 피동기어(151), 구동기어(152) 및 구동부재(153)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 피동기어(151)는 상기 지지판부(140)의 상부 중심부에 정역회전가능하게 축결합될 수 있고, 상기 피동기어(151)의 상부 중심부에는 상기 하부지지부재(122)가 수직형성될 수 있다.

상기 구동기어(152)는 상기 피동기어(151)와 치합된 상태로 상기 지지판부(140)의 상부에 구비될 수 있다.

구동모터 등으로 이루어질 수 있는 상기 구동부재(153)는 상기 구동기어(152)의 상부방향에 위치한 상태로 상기 구동기어(152)와 축결합되어 상기 구동기어(152)를 정역회전시킬 수 있다.

상기 구동기어(152)로부터 정역회전력을 전달받은 상기 피동기어(151)가 정역회전함에 따라 상기 반사경(110)이 좌우로 회전이동할 수 있게 된다.

상기 구동부재(153)는 감속기어박스 등의 기어박스(153a)의 상부에 축결합될수 있고, 상기 기어박스(153a)의 하부에 상기 구동기어(152)가 축결합될 수 있다.

상기 기어박스(153a)는 상기 지지판부(140)의 상부 일측 또는 상부 타측에 수직형성되는 지지판(142)의 상부에 볼트고정 등 다양한 방식으로 고정구비될 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예인 태양에너지를 이용한 온수생산 및 전기발생장치를 개략적으로 나타내는 측면도이다.

다음으로, 본 발명의 다른 실시예인 태양에너지를 이용한 온수생산 및 전기발생장치는 일실시예와 동일하게 구성되되, 상기 지지부재(120)의 상부지지부재(121)는 상기 반사경(110)의 상하방향으로 수직연장형성되는 판형태로 형성될 수 있다.

상기 지지부재(120)의 상부지지부재(121)의 상부에는 상기 반사경(110)의 후측에 형성된 상기 돌출부(113)의 일측이 축결합될 수 있다.

그리고, 상기 각도조절부재(130)는 도 3에서 보는 바와 같이 크게, 각도조절판(135), 회전기어(136) 및 구동부재(137)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 각도조절판(135)은 상기 반사경(110)의 후측에 형성된 돌출부(113)의 하부에 상기 반사경(110)의 하부방향으로 연장형성될 수 있다.

상기 각도조절판(135)은 부채꼴 형상 등으로 형성될 수 있으며, 상기 각도조절판(135)의 하부에는 기어치(135a)가 형성될 수 있다.

도 4는 도 3의 각도조절부재의 회전기어를 확대한 일부확대정면도이다.

상기 회전기어(136)는 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이 상기 각도조절판(135)의 기어치(135a)와 치합된 상태로 상기 각도조절판(135)의 하부에 구비될 수 있다.

상기 회전기어(136)는 상기 각도조절판(135)의 기어치(135a)와 치합된 상태로 상기 각도조절판(135)의 하부에 구비될 수 있다.

구동모터 등으로 이루어질 수 있는 상기 구동부재(137)의 구동축이 상기 상부지지부재(121)의 하부 중심부를 수평관통한 상태로 상기 구동부재(137)는 상기 상부지지부재(121)의 하부 일측에 볼트고정 등 다양한 방식으로 고정구비될 수 있다.

상기 구동부재(137)의 구동축에 상기 회전기어(136)가 축결합된 상태에서 상기 구동부재(137)가 상기 회전기어(136)를 정역회전시킴에 따라 상기 반사경(110)의 전측의 상하각도가 조절될 수 있게 된다.

그리고, 상기 좌우회전이동부재(150)는 상기 하부지지부재(122)에 구비되어 상기 반사경(110)을 좌우회전이동시킬 수 있다.

상기 좌우회전이동부재(150)는 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이 크게, 피동기어(154), 구동기어(155) 및 구동부재(156)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 피동기어(154)는 상기 하부지지부재(122)의 상부에 정역회전가능하게 축결합될 수 있고, 상기 피동기어(154)의 상부 중심부에는 상기 상부지지부재(121)가 수직형성될 수 있다.

상기 구동기어(155)는 상기 피동기어(154)와 치합될 수 있다.

구동모터 등으로 이루어질 수 있는 상기 구동부재(156)는 상기 구동기어(155)의 하부방향에 위치하도록 상기 구동기어(155)와 축결합된 상태로 상기 하부지지부재(122)의 전측 또는 후측에 볼트고정 등 다양한 방식으로 수직고정될 수 있다.

상기 구동기어(155)로부터 정역회전력을 전달받은 상기 피동기어(154)가 정역회전함에 따라 상기 반사경(110)이 좌우로 회전이동할 수 있게 된다.

도 5는 제어부의 제어상태를 개략적으로 나타내는 블록도이다.

다음으로, 도 5에서 보는 바와 같이 태양의 위치를 추적하는 태양추적센서(70)와; 상기 태양추적센서(70)의 신호에 따라 일실시예와 다른실시예의 상기 좌우회전이동부재(150) 및 일실시예와 다른실시예의 각도조절부재(130)를 제어하는 제어부(80);가 구비될 수 있다.

상기 태양추적센서(70)는 상기 반사경(110)에 구비될 수 있는 등 다양한 위치에 구비될 수 있고, 상기 제어부(80)는 또한 상기 지지판부(140) 또는 상기 지지부재(120)에 구비될 수 있는 등 다양한 위치에 구비될 수 있다.

상기 제어부(80)는 상기 태양추적센서(70)의 신호에 따라 축전지 또는 외부의 별도의 전원공급부(810)로부터 전원을 공급받아 상기 반사경(110)이 태양의 위치에 맞게 상하각도 및 좌우회전이동된 상태로 위치조절되도록 상기 좌우회전이동부재(150)와 상기 각도조절부재(130)를 제어할 수 있다.

도 6 및 도 7은 작동유체의 흐름방향을 개략적으로 나타내는 구성도이다.

다음으로, 일실시예와 다른 실시예의 상기 집열부(20)는 도 6 및 도 7에서 보는 바와 같이 크게, 본체(210)와 제 1나선관(220)으로 구성될 수 있다.

상기 본체(210)는 상기 집광부(10)의 반사경(110)의 전측에 구비될 수 있다.

도 1에서 보는 바와 같이 상기 집열부(20)의 본체(210)의 각 모서리부위와 상기 반사경(110)의 가장자리사이에는 상기 집열부(20)의 본체(210)를 상기 반사경(110)의 전측에 구비시키기 위한 연결대(111)가 등간격으로 복수 형성될 수 있다.

상기 제 1나선관(220)은 상기 본체(210)의 내부에 상기 순환라인(30)과 연통된 상태로 구비될 수 있다.

다음으로, 일실시예와 다른 실시예의 상기 온수생성부(60)는 도 6 및 도 7에서 보는 바와 같이 크게, 온수생성탱크(610), 제 2나선관(620), 물공급라인(630) 및 온수배출라인(640)을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 온수생성탱크(610)의 내부에는 상기 제 2나선관(620)이 상기 순환라인(30)과 연통된 상태로 구비될 수 있다.

상기 물공급라인(630)과 상기 온수배출라인(640)은 파이프, 호스 등으로 이루어질 수 있다.

상기 물공급라인(630)이 상기 온수생성탱크(610)와 연통되도록 상기 물공급라인(630)의 전측이 상기 온수생성탱크(610)의 상부에 수밀하게 연결고정될 수 있다.

상기 물공급라인(630)은 일반 상하수도 등으로 이루어질 수 있는 물공급부로부터 물을 공급받아 상기 온수생성탱크(610)의 내부로 물을 공급할 수 있고, 상기 온수생성탱크(610)의 내부로 공급된 물은 상기 순환라인(30)을 따라 순환이동하는 작동유체와 열교환될 수 있다.

상기 온수배출라인(640)이 상기 온수생성탱크(610)와 연통되도록 상기 온수배출라인(640)의 전측이 상기 온수생성탱크(610)의 하부에 수밀하게 연결고정될 수 있다.

상기 온수배출라인(640)은 상기 순환라인(30)을 따라 순환이동하는 작동유체와 열교환되어 상기 온수생성탱크(610)의 내부에서 생산된 온수를 상기 온수생성탱크(610)의 외부로 배출할 수 있다.

상기 물공급라인(630)의 후측과 상기 온수배출라인(640)의 후측에는 각각 상기 물공급라인(630)과 상기 온수배출라인(640)을 개폐하는 전자식 솔레노이드 밸브 등으로 이루어질 수 있는 개폐밸브(631, 641)이 각각 구비될 수 있다.

일실시예와 다른 실시예의 상기 엑츄에이터부(40)는 도 6 및 도 7에서 보는 바와 같이 크게, 상부엑츄에이터(410), 하부엑츄에이터(420) 및 변환부(430)를 포함하여 이루어질 수 있다.

일실시예의 경우, 상기 엑츄에이터부(40)의 전측이 상기 상부지지부재(121)의 내측에 축결합될 수 있고, 다른실시예의 경우, 상기 엑츄에이터부(40)의 전측이 상기 상부지지부재(121)에 축결합될 수 있겠으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 지지판부(140)의 상부면 전측의 반대측인 상부면 후측에 축결합될 수 있는 등 다양한 위치에 축결합될 수 있다.

상기 상부엑츄에이터(410)와 상기 하부엑츄에이터(420)는 실린더 등으로 이루어질 수 있다.

상기 상부액츄에이터(410)에는 상기 상부엑츄에이터(410)의 내부로 인입 및 상기 상부엑츄에이터(410)의 외부로 인출되는 로드(411)가 구비될 수 있다.

상기 상부엑츄에이터(410)의 하부방향에 위치하는 상기 하부엑츄에이터(420)에는 상기 상부엑츄에이터(410)의 로드(411)와 번갈아가면서 상기 하부엑츄에이터(420)의 내부로 인입 및 상기 하부엑츄에이터(420)의 외부로 인출되는 로드(421)가 구비될 수 있다.

상기 변환부(430)는 상기 상부엑츄에이터(410)의 로드(411)와 상기 하부엑츄에이터(420)의 로드(421) 사이에 구비되어 상기 상부엑츄에이터(410)의 로드(411)의 직선왕복운동 및 상기 하부엑츄에이터(420)의 직선왕복운동을 회전운동으로 변환하여 상기 발전기(50)의 축(510)으로 회전력을 전달할 수 있다.

도 8은 변환부를 확대한 일부확대평면도이다.

상기 변환부(430)는 회전판(431)과 감김부재(432)로 구성될 수 있다.

상기 회전판(431)의 일측 하부에는 상기 하부엑츄에이터(420)의 로드(421)의 전측의 반대측인 후측이 축결합될 수 있다.

상기 회전판(431)의 타측 상부에는 상기 상부엑츄에이터(410)의 로드(411)의 전측의 반대측인 후측이 축결합될 수 있다.

상기 감김부재(432)의 전측은 상기 회전판(431)의 외면에 감겨질 수 있고, 상기 감김부재(432)의 후측은 상기 발전기(50)의 축(510)의 외면에 감겨질 수 있다.

상기 상부엑츄에이터(410)의 로드(411)와 상기 하부엑츄에이터(420)의 로드(420)가 번갈아가며 인입출됨에 따라 상기 회전판(431) 또한 번갈아가며 정역회전하게 되고, 상기 감김부재(432)를 통해 상기 회전판(431)의 정역회전력이 상기 발전기(50)의 축(510)으로 전달되어 상기 발전기(50)가 전기를 발생시킬 수 있게 된다.

상기 발전기(50)가 발생시킨 전기는 도면에서는 도시되지 않았으나, 별도의 축전지에 축전될 수 있다.

다음으로, 상기 순환라인(30)은 도 6 및 도 7에서 보는 바와 같이 제 1순환라인(310), 제 2순환라인(320), 제 3순환라인(330), 제 4순환라인(340) 및 제 5순환라인(350)을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 제 1순환라인(310)이 상기 집열부(20)의 제 1나선관(220) 및 상기 온수생성부(60)의 제 2나선관(620)과 연통되도록 상기 제 1순환라인(310)의 전측은 상기 제 1나선관(220)의 전측에 연결고정되고, 상기 제 1순환라인(310)의 후측은 상기 제 2나선관(620)의 하측에 연결고정될 수 있다.

상기 제 2순환라인(320)이 상기 상부엑츄에이터(410) 및 상기 온수생성부(60)의 제 2나선관(620)과 연통되도록 상기 제 2순환라인(320)의 전측은 상기 상부엑츄에이터(410)의 전측 상부에 연결고정될 수 있고, 상기 제 2순환라인(320)의 후측은 상기 제 2나선관(620)의 상측에 연결고정될 수 있다.

상기 제 3순환라인(330)이 상기 집열부(20)의 제 1나선관(220) 및 상기 하부엑츄에이터(420)와 연통되도록 상기 제 3순환라인(330)의 전측은 상기 제 1나선관(220)의 후측에 연결고정될 수 있고, 상기 제 3순환라인(330)의 후측은 상기 하부엑츄에이터(420)의 후측 하부에 각각 연결고정될 수 있다.

상기 제 4순환라인(340)이 상기 제 3순환라인(330) 및 상기 상부엑츄에이터(410)와 연통되도록 상기 제 4순환라인(340)의 전측은 상기 제 3순환라인(330)의 중간부에 연결고정될 수 있고, 상기 제 4순환라인(340)의 후측은 상기 상부엑츄에이터(410)의 후측 하부에 연결고정될 수 있다.

상기 제 5순환라인(350)이 상기 제 2순환라인(320) 및 상기 하부엑츄이에터(420)와 연통되도록 상기 제 5순환라인(350)의 전측은 상기 하부엑츄에이터(420)의 전측 상부에 연결고정될 수 있고, 상기 제 5순환라인(350)의 후측은 상기 제 2순환라인(320)의 후측 상부에 연결고정될 수 있다.

상기 상부엑츄에이터(410)와 상기 하부엑츄에이터(420)의 내부로 공급된 작동유체가 상기 상부엑츄에이터(410)의 외부 및 상기 하부엑츄에이터(420)의 외부로 누출되는 것을 방지하기 위해, 상기 순환라인(30)은 제 6순환라인(360)과 제 7순환라인(370)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 제 6순환라인(360)의 전측은 상기 제 2순환라인(320)과 연통되도록 상기 제 2순환라인(320)의 전측에 연결고정될 수 있고, 상기 제 6순환라인(360)의 후측은 상기 상부엑츄에이터(410)와 연통되도록 상기 상부엑츄에이터(410)의 후측 상부에 연결고정될 수 있다.

상기 제 7순환라인(370)의 전측은 상기 제 5순환라인(350)과 연통되도록 상기 제 5순환라인(350)의 전측에 연결고정될 수 있고, 상기 제 7순환라인(370)의 후측은 상기 하부엑츄에이터(420)와 연통되도록 상기 하부엑츄에이터(420)의 후측 상부에 연결고정될 수 있다.

그리고, 도 6 및 도 7에서 보는 바와 같이 상기 제 2, 3, 4, 5순환라인(320, 330, 340, 350)에는 상기 제어부(80)의 제어에 의해 상기 제 2, 3, 4, 5순환라인(320, 330, 340, 350)를 개폐하는 전자식 솔레노이드 밸브 등으로 이루어질 수 있는 개폐밸브(90)가 각각 구비될 수 있다.

상기 개폐밸브(90)는 상기 제 2, 3, 4, 5순환라인(320, 330, 340, 350)에 각각 구비되는 제 1, 2, 3, 4개폐밸브(910, 920, 930, 940)로 이루어질 수 있다.

특히, 상기 개폐밸브(90) 중 상기 제 3순환라인(330)에 구비된 상기 제 2개폐밸브(920)과 상기 제 4순환라인(340)에 구비된 상기 제 3개폐밸브(930)가 상기 제 3, 4순환라인(330, 340)을 번갈아가며 개폐하는 시간을 설정하는 타이머(도 5의 100)가 더 구비될 수 있다.

상기 제어부(80)의 제어에 의해 상기 제 1개폐밸브(910)와 제 4개폐밸브(940)가 상기 제 2순환라인(320)과 제 5순환라인(350)을 개방한 상태에서, 상기 타이머(100)에 설정된 시간동안 상기 제 4순환라인(340)에 구비된 상기 제 3개폐밸브(930)가 상기 제 4순환라인(340)을 개방함과 더불어 상기 제 3순환라인(330)에 구비된 상기 제 2개폐밸브(920)가 상기 제 3순환라인을 폐쇄한 경우,

상기 작동유체는 도 6에서 보는 바와 같이 제 1순환라인(310) → 제 1나선관(220) → 제 3순환라인(330) → 제 4순환라인(340) → 상부엑츄에이터(410)의 내부 → 상기 제 2순환라인(320) → 상기 제 2나선관(620) 순으로 순환이동할 수 있다.

이때, 상기 상부엑츄에이터(410)의 로드(411)는 상기 상부엑츄에이터(410)의 내부로 인입되면서 상기 하부엑츄에이터(420)의 로드(421)는 상기 하부엑츄에이터(420)의 외부로 인출될 수 있다.

상기 하부엑츄에이터(420)의 로드(421)가 상기 하부엑츄에이터(420)의 외부로 인출되는 과정 중에 상기 하부엑츄에이터(420) 내부의 작동유체는 도 6에서 보는 바와 같이 상기 제 7순환라인(370) → 제 5순환라인(350) → 제 2순환라인(320) → 상기 제 2나선관(620) 순으로 순환이동할 수 있다.

상기 제어부(80)의 제어에 의해 상기 제 1개폐밸브(910)와 제 4개폐밸브(940)가 상기 제 2순환라인(320)과 제 5순환라인(350)을 개방한 상태에서,

그리고, 상기 제어부(80)의 제어에 의해 상기 제 1개폐밸브(910)와 제 4개폐밸브(940)가 상기 제 2순환라인(320)과 제 5순환라인(350)을 개방한 상태에서, 다시 상기 타이머(100)에 설정된 시간동안 상기 제 4순환라인(340)에 구비된 상기 제 3개폐밸브(930)가 상기 제 4순환라인(340)을 폐쇄함과 더불어 상기 제 3순환라인(330)에 구비된 상기 제 2개폐밸브(920)가 상기 제 3순환라인을 개방한 경우,

상기 작동유체는 도 7에서 보는 바와 같이 제 1순환라인(310) → 제 1나선관(220) → 제 3순환라인(330) → 제 4순환라인(340) → 하부엑츄에이터(420)의 내부 → 상기 제 5순환라인(350) → 상기 제 2나선관(620) 순으로 순환이동할 수 있다.

이때, 상기 하부엑츄에이터(420)의 로드(421)가 상기 하부엑츄에이터(420)의 내부로 인입되면서 ,상기 상부엑츄에이터(410)의 로드(411)는 상기 상부엑츄에이터(410)의 외부로 인출될 수 있다.

상기 상부엑츄에이터(410)의 로드(411)가 상기 상부엑츄에이터(410)의 외부로 인출되는 과정 중에 상기 상부엑츄에이터(410) 내부의 작동유체는 도 7에서 보는 바와 같이 상기 제 6순환라인(360) → 제 2순환라인(320) → 상기 제 2나선관(620) 순으로 순환이동할 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명은 상기 집광부(10)가 집광한 태양광을 통해 태양열을 전달받아 가열되어 상기 순환라인(30)을 따라 순환이동하는 작동유체와 상기 온수생성부(60)내의 물을 열교환시켜 가정이나 기업체 등에 공급될 온수를 저가의 비용으로 보다 용이하게 생성할 수 있을 뿐만 아니라 상기 순환라인(30)을 따라 순환이동하는 작동유체를 공급받는 상기 엑츄에이터부(40)로부터 회전력을 전달받아 상기 발전기(50)가 전기를 보다 용이하게 발생시킬 수 있음은 물론 사후관리가 또한 용이한 이점이 있다.

10; 집광부, 20; 집열부,
30; 순환라인, 40; 엑츄에이터부,
50; 발전기, 60; 온수생성부.

Claims (12)

1. 태양광을 집광하는 집광부와;
   상기 집광부에 구비되고, 내부로 유입된 작동유체가 상기 집광부가 집광한 태양광을 통해 태양열을 전달받아 가열되어 외부로 배출되는 집열부와;
   상기 집열부와 연결되고, 상기 집열부의 내부로 유입되어 가열된 상태로 상기 집열부의 외부로 배출되면서 순환이동하는 작동유체가 내부에 충진되는 순환라인과;
   상기 순환라인을 따라 순환이동하는 작동유체를 공급받는 엑츄에이터부와;
   상기 엑츄에이터부로부터 회전력을 전달받아 전기를 발생시키는 발전기와;
   상기 순환라인에 구비되고, 내부로 유입된 물을 상기 순환라인을 따라 순환이동하는 작동유체와 열교환시켜 생산한 온수가 외부로 배출되는 온수생성부;를 포함하여 이루어지고,
   상기 집열부는 상기 집광부에 구비되는 본체와;
   상기 본체의 내부에 상기 순환라인과 연통된 상태로 구비되는 제 1나선관;으로 구성되고,
   상기 온수생성부는 온수생성탱크와;
   상기 온수생성탱크의 내부에 상기 순환라인과 연통된 상태로 구비되는 제 2나선관과;
   상기 온수생성탱크의 내부로 상기 순환라인을 따라 순환이동하는 작동유체와 열교환될 물을 공급하는 물공급라인과;
   상기 온수생성탱크의 외부로 상기 순환라인을 따라 순환이동하는 작동유체와 열교환되어 생산된 온수를 배출하는 온수배출라인;을 포함하여 이루어지고,
   상기 엑츄에이터부는 내부로 인입 및 외부로 인출되는 로드가 구비되는 상부엑츄에이터와;
   상기 상부엑츄에이터의 로드와 번갈아가면서 내부로 인입 및 외부로 인출되는 로드가 구비되는 하부엑츄에이터와;
   상기 상부엑츄에이터의 로드와 상기 하부엑츄에이터의 로드 사이에 구비되어 상기 상부엑츄에이터의 로드의 직선운동 및 상기 하부엑츄에이터의 로드의 직선운동을 회전운동으로 변환하여 상기 발전기의 축으로 회전력을 전달하는 변환부;를 포함하여 이루어지고,
   상기 순환라인은 상기 집열부의 제 1나선관 및 상기 온수생성부의 제 2나선관과 연통되도록 상기 제 1나선관의 전측과 상기 제 2나선관의 하측에 각각 전측과 후측이 각각 연결되는 제 1순환라인과;
   상기 상부엑츄에이터 및 상기 온수생성부의 제 2나선관과 연통되도록 상기 상부엑츄에이터의 전측 상부와 상기 제 2나선관의 상측에 전측과 후측이 각각 연결되는 제 2순환라인과;
   상기 집열부의 제 1나선관 및 상기 하부엑츄에이터와 연통되도록 상기 제 1나선관의 후측과 상기 하부엑츄에이터의 후측 하부에 전측과 후측이 각각 연결되는 제 3순환라인과;
   상기 제 3순환라인 및 상기 상부엑츄에이터와 연통되도록 상기 제 3순환라인의 중간부와 상기 상부엑츄에이터의 후측 하부에 전측과 후측이 각각 연결되는 제 4순환라인과;
   상기 제 2순환라인 및 상기 하부엑츄에이터와 연통되도록 상기 하부엑츄에이터의 전측 상부와 상기 제 2순환라인의 후측에 전측과 후측이 각각 연결되는 제 5순환라인;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 온수생산 및 전기발생장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 집광부는 태양광을 집광하고, 상기 집열부가 전측에 구비되는 반사경과;
   상기 반사경이 상부에 축결합되어 상기 반사경을 일정높이로 지지하는 지지부재와;
   상기 지지부재에 구비되어 상기 반사경의 상하각도를 조절하는 각도조절부재와;
   상기 지지부재의 하부에 구비되는 지지판부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 온수생산 및 전기발생장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 지지부재는 상기 반사경의 후측이 전측에 축결합되는 상부지지부재와;
   상기 상부지지부재와 상기 지지판부 사이에 수직형성되어 상기 상부지지부재를 일정높이로 지지하는 하부지지부재;로 구성되고,
   상기 각도조절부재는 상기 반사경의 후측에 형성되어 상기 상부지지부재의 전측에 회전가능하게 결합되는 축부재의 일측에 결합되는 상부회전체와;
   상기 하부지지부재에 구비되는 구동부재와;
   상기 구동부재의 구동축에 결합되는 하부회전체와;
   상기 상부회전체와 상기 하부회전체에 각각 상부와 하부가 감겨지는 감김부재;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 온수생산 및 전기발생장치.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 지지부재는 상기 반사경의 후측이 상부에 축결합되는 상부지지부재와;
   상기 상부지지부재와 상기 지지판부 사이에 수직형성되어 상기 상부지지부재를 일정높이로 지지하는 하부지지부재;로 구성되고,
   상기 각도조절부재는 상기 반사경의 후측 하부에 상기 반사경의 하부방향으로 연장형성되고, 하단부에 기어치가 형성되는 각도조절판과;
   상기 각도조절판의 기어치와 치합된 상태로 상기 각도조절판의 하부에 구비되는 회전기어와;
   상기 회전기어와 축결합되어 상기 회전기어를 회전시키는 구동부재;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 온수생산 및 전기발생장치.
   
5. 제 3항에 있어서,
   상기 지지판부에 상기 반사경을 좌우회전이동시키는 좌우회전이동부재가 구비되고,
   태양의 위치를 추적하는 태양추적센서와;
   상기 태양추적센서의 신호에 따라 상기 좌우회전이동부재와 상기 각도조절부재를 제어하는 제어부;가 구비되는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 온수생산 및 전기발생장치.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 좌우회전이동부재는 상기 지지판부에 축결합되고, 상부에 상기 하부지지부재가 수직형성되는 피동기어와;
   상기 피동기어와 치합된 상태로 상기 지지판부에 구비되는 구동기어와;
   상기 구동기어와 축결합되어 상기 구동기어를 회전시키는 구동부재;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 온수생산 및 전기발생장치.
   
7. 제 4항에 있어서,
   상기 하부지지부재에 상기 반사경을 좌우회전이동시키는 좌우회전이동부재가 구비되고,
   태양의 위치를 추적하는 태양추적센서와;
   상기 태양추적센서의 신호에 따라 상기 좌우회전이동부재와 상기 각도조절부재를 제어하는 제어부;가 구비되는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 온수생산 및 전기발생장치.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 좌우회전이동부재는 상기 하부지지부재의 상부에 축결합되고, 상부에 상기 상부지지부재가 수직형성되는 피동기어와;
   상기 피동기어와 치합되는 구동기어와;
   상기 구동기어와 축결합된 상태로 상기 하부지지부재에 구비되어 상기 구동기어를 회전시키는 구동부재;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 온수생산 및 전기발생장치.
   
9. 제 1항에 있어서,
   상기 제 2순환라인, 제 3순환라인, 제 4순환라인 및 제 5순환라인에 각각 상기 제 2순환라인, 제 3순환라인, 제 4순환라인 및 제 5순환라인을 제어부의 제어에 의해 개폐하는 개폐밸브가 구비되고,
   상기 개폐밸브 중 상기 제 3순환라인 및 상기 제 4순환라인에 각각 구비된 상기 개폐밸브가 상기 제 3순환라인과 상기 제 4순환라인을 번갈아가며 개폐하는 시간을 설정하는 타이머가 구비되는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 온수생산 및 전기발생장치.
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