KR102266406B1

KR102266406B1 - 초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치

Info

Publication number: KR102266406B1
Application number: KR1020210047454A
Authority: KR
Inventors: 송금섭; 최광호
Original assignee: 주식회사 금철
Priority date: 2021-04-12
Filing date: 2021-04-12
Publication date: 2021-06-17
Also published as: WO2022220482A1

Abstract

본 발명은 볼록 렌즈와 반사판을 이용한 양면 집열을 구현하고 집열 부위에 바람이 부는 것을 방지하여 집열 효율성을 향상시킬 수 있도록 구현한 초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치에 관한 것으로, 반구형의 반사판 형태로 형성되어 태양으로부터 조사되는 빛을 상기 반사판을 이용하여 초점 위치로 집광하는 제1 집광부; 볼록 렌즈로 형성되며, 상기 초점 위치를 사이에 두고 상기 제1 집광부로부터 이격 설치되어 태양으로부터 조사되는 빛을 상기 초점 위치로 집광하는 제2 집광부; 상기 초점 위치에 설치되어 상기 제1 집광부와 상기 제2 집광부에 의해 집광되는 태양빛을 이용하여 가열되는 집열부; 상기 집열부를 경유하면서 설치되며, 내측을 따라 흐르는 열매체가 가열된 상태의 상기 집열부로부터 열을 전달받아 가열되도록 하는 열매체 유동관; 상기 제1 집광부가 설치되는 설치부; 및 상기 집열부에서 가열된 열매체를 이용하여 열교환이 이루어지도록 하는 열교환기;를 포함한다.

Description

초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치{HEAT SUPPLY DEVICE USING SUPER CONDENSING DOUBLE-SIDED HEAT COLLECTING DEVICE}

본 발명은 초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 볼록 렌즈와 반사판을 이용한 양면 집열을 구현하고 집열 부위에 바람이 부는 것을 방지하여 집열 효율성을 향상시킬 수 있도록 구현한 초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치에 관한 것이다.

최근 10년간 우리나라의 에너지 소비는 매년 10%라는 세계 최고의 증가율을 기록하고 있으며, 온실가스배출량 증가율 역시 세계 1위를 기록하고 있다. 다행히 세계기후협약 이행이 늦추어지고는 있지만 머지않아 우리도 여기에 참여하지 않을 수 없는 형편이어서 대체에너지 개발의 필요성은 더욱 무게 중심을 더해가고 있는 실정이다.

이에 따라 근래에 와서 무공해의 태양에너지를 이용한 기술이 활발히 개발되고 있는바, 가정이나 회사에서 온수 및 난방시스템에 사용될 수 있도록 다양한 형태의 집열장치 개발과 열적 성능의 향상에 대한 기술이 연구되고 있다.

지금까지 사용되고 있는 평판형 태양열 시스템의 경우는 겨울철에 효율이 떨어지고 온수생산에 그치는 등 수요자의 요구에 부합하지 못하였고, 또한 난방에 적용할 때 과다한 투자비와 설치 후 관리가 용이하지 않아 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

기존의 원예 작물 등의 경우 경작을 위해 전기를 이용하여 발생된 열에너지를 이용함으로써, 작물 생육에 많은 비용이 발생되어 작물 단가가 상승한다는 문제점을 가지고 있었다.

또한, 기존의 집열 장치의 경우, 태양광의 위치 추적이 힘들어 집광 효율이 떨어짐에 따라 이에 따른 집열 효율 역시 저하된다는 문제점을 가지고 있었다.

또한, 황사 또는 먼지 등이 부착된 태양광 집열판 및 반사판의 세척에 따른 불편함이 존재하여, 이를 세척하는 데 작업자의 인건비가 추가적으로 발생된다는 문제점을 가지고 있었다.

그리고, 집열시 바람에 의한 열 손실이 발생된다는 문제점 역시 가지고 있다.

상기와 같은 단점을 보완하기 위해 최근에는 진공관식 집열장치가 보급되고 있으나, 이 또한 효율 대비 집열 면적이 평판형 대비 현저히 적어 실질적으로 원하는 상황을 연출하려면 실효성 대비 투자비의 과다한 지출이 요구되어 경제성이 없다.

한편, 전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

한국등록특허 제10-1097530호 한국등록특허 제10-1776565호

본 발명의 일측면은 볼록 렌즈와 반사판을 이용한 양면 집열을 구현하고 집열 부위에 바람이 부는 것을 방지하여 집열 효율성을 향상시킬 수 있도록 구현한 초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치를 제공한다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치는, 반구형의 반사판 형태로 형성되어 태양으로부터 조사되는 빛을 상기 반사판을 이용하여 초점 위치로 집광하는 제1 집광부; 볼록 렌즈로 형성되며, 상기 초점 위치를 사이에 두고 상기 제1 집광부로부터 이격 설치되어 태양으로부터 조사되는 빛을 상기 초점 위치로 집광하는 제2 집광부; 상기 초점 위치에 설치되어 상기 제1 집광부와 상기 제2 집광부에 의해 집광되는 태양빛을 이용하여 가열되는 집열부; 상기 집열부를 경유하면서 설치되며, 내측을 따라 흐르는 열매체가 가열된 상태의 상기 집열부로부터 열을 전달받아 가열되도록 하는 열매체 유동관; 상기 제1 집광부가 설치되는 설치부; 및 상기 집열부에서 가열된 열매체를 이용하여 열교환이 이루어지도록 하는 열교환기;를 포함한다.

일 실시예에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치는, 상기 집열부를 경유한 열매체가 기 설정된 온도에 도달하지 못한 경우 열매체를 상기 기 설정된 온도까지 가열시킨 뒤 상기 열교환기로 전달하는 전기 히터;를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 집열부는, 상기 제1 집광부로부터 진입되는 빛과 상기 제2 집광부로부터 진입되는 빛이 모두 통과 될 수 있도록 상하 방향으로 관통 형성되되, 상기 제1 집광부로부터 진입되는 빛과 상기 제2 집광부로부터 진입되는 빛의 진입 각도에 대응하여 허리가 잘록한 모래 시계 형태로 형성되는 방풍부; 상기 초점 위치에 해당하는 상기 방풍부의 내측 중심에 설치되어 상기 제1 집광부와 상기 제2 집광부에 의해 집광되는 태양빛을 이용하여 가열되는 집열판; 및 상기 제1 집광부의 테두리와 상기 방풍부 사이를 따라 다수 개가 설치되어 상기 방풍부를 지지하는 집열 지지대;를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제2 집광부는, 상기 제1 집광부의 테두리와의 사이를 따라 다수 개가 설치되는 렌즈 지지대에 의해 지지될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 열매체 유동관은, 일 집열 지지대를 따라 설치되어 상기 집열판을 경유한 뒤 다른 집열 지지대를 따라 상기 열교환기까지 설치될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 열매체 유동관은, 일 렌즈 지지대를 따라 설치되어 상기 집열판을 경유한 뒤 다른 렌즈 지지대를 따라 상기 열교환기까지 설치될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 열매체 유동관은, 집열 효율을 향상시킬 수 있도록 상기 집열판을 따라 지그 재그 패턴을 형성하면서 설치될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 열매체 유동관은, 집열 효율을 향상시킬 수 있도록 상기 집열판을 따라 원 형태를 그리면서 설치될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 설치부는, 링 형태로 지면에 형성되는 회전홈을 따라 서로 이격 안착되어 이동하는 다수 개의 케스터; 상기 케스터의 상측에 연결 설치되어 상기 케스터에 의해 지지되는 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트와 체인 또는 벨트에 의해 서로 연결 설치되어 상기 베이스 플레이트를 회전시켜 주는 회전 구동 모터; 상기 제1 집광부의 하측을 지지하기 위해 상기 베이스 플레이트의 상측에 설치되는 지지 하우스; 상기 지지 하우스의 내부에 설치되어 열매체를 저장해 두며, 상기 열매체 유동관으로 열매체를 연속적으로 공급하는 열매체 탱크; 상기 베이스 플레이트 또는 상기 제1 집광부에 설치되어 태양 빛의 조사 각도를 측정하는 태양광 센서; 및 상기 태양광 센서로부터 전달되는 태양 빛의 조사 각도 측정값을 이용하여 상기 제1 집광부와 상기 제2 집광부가 태양을 향할 수 있도록 현재 태양의 위치에 대응하여 상기 회전 구동 모터 또는 상기 제1 집광부를 상하 방향 또는 좌우 방향으로 구동시키는 반사판 구동 모터의 구동을 제어하는 집광 제어부;를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 집광부는, 비사용시 반사면에 먼지가 부착되는 것을 방지할 수 있도록 블라인드 형태로 개폐가 가능한 새들이 상측을 덮고 설치될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 집열부는, 상기 제1 집광부로부터 진입되는 빛과 상기 제2 집광부로부터 진입되는 빛이 모두 통과 될 수 있도록 상하 방향으로 관통 형성되되, 상기 제1 집광부로부터 진입되는 빛과 상기 제2 집광부로부터 진입되는 빛의 진입 각도에 대응하여 허리가 잘록한 모래 시계 형태로 형성되는 방풍부; 골격만으로 형성되는 육면체 형태로 형성되어 상기 초점 위치에 해당하는 상기 방풍부의 내측 중심에서 회전축이 지표면과 수평을 이루면서 회전 가능하도록 연결 설치되며, 상기 열매체 유동관이 외측을 따라 권취되는 집열 프레임; 상기 방풍부의 외측으로 노출되는 상기 집열 프레임의 회전축의 일측에 설치되는 제1 기어; 상기 제1 기어와 맞물려 연결 설치되는 제2 기어; 상기 제2 기어에 연결 설치되어 상기 제2 기어를 회전시켜 주는 프레임 회전 모터; 및 상기 제1 집광부의 테두리와 상기 방풍부 사이를 따라 다수 개가 설치되어 상기 방풍부를 지지하는 집열 지지대;를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 집열 프레임의 회전축은, 일측에 상기 제1 기어가 설치될 수 있도록 일측이 상기 방풍부의 외측으로 노출되고, 다른 일측에 상기 집열 프레임이 설치될 수 있도록 다른 일측이 상기 방풍부의 내측에 배치되는 제1 바아; 상기 방풍부의 다른 일측에 고정 설치되되, 상기 방풍부의 내측에 배치되는 일측에 상기 제1 바아의 다른 일측이 연결 설치되며, 상기 열매체 유동관이 내측을 따라 설치되는 제2 바아; 상기 방풍부의 외측으로 노출되는 상기 제1 바아의 일측에 연결 설치되며, 상기 열매체 유동관이 내측을 따라 설치되는 제 3 바아; 상기 제1 바아와 상기 제2 바아를 회전 가능하도록 연결 설치하는 동시에 상기 제1 바아와 상기 제2 바아 사이를 지지하며, 상기 제2 바아와 상기 제1 바아 사이의 열매체 전달을 매개하는 제1 회전 연결부; 및 상기 제1 바아와 상기 제3 바아를 회전 가능하도록 연결 설치하는 동시에 상기 제1 바아와 상기 제3 바아 사이를 지지하며, 상기 제1 바아와 상기 제3 바아 사이의 열매체 전달을 매개하는 제2 회전 연결부;를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 열매체 유동관은, 상기 제2 바아의 내측을 따라 상기 제1 회전 연결부에 설치되어 열매체를 상기 제1 회전 연결부로 전달하고, 상기 제1 회전 연결부로부터 상기 제1 바아의 내측을 따라 설치되어 상기 제1 회전 연결부를 경유하고 전달되는 열매체를 전달받을 수 있다.

일 실시예에서, 상기 열매체 유동관은, 상기 제1 바아의 내측을 따라 상기 제2 회전 연결부에 설치되어 열매체를 상기 제2 회전 연결부로 전달하고, 상기 제2 회전 연결부로부터 상기 제3 바아의 내측을 따라 설치되어 상기 제2 회전 연결부를 경유하고 전달되는 열매체를 전달받을 수 있다.

상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 태양과의 위치 변화에 대응하여 집열 장치를 이동시켜 집광 효율이 저하되는 것을 방지하고, 반사판에 먼지 등이 부착되는 것을 방지하여 이를 치우기 위해 작업자에게 소요되는 인건비가 발생되는 것을 방지하고, 바람에 의해 집열판이 식음에 따른 열손실의 발생을 방지함으로써, 집광 및 집열 효율성을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치의 개략적인 구성이 도시된 도면들이다.
도 3은 도 1의 집열부를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1의 새들에 의한 제1 집광부의 커버 구조를 보여주는 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 1의 집열부의 다른 실시예를 보여주는 도면들이다

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치의 개략적인 구성이 도시된 도면들이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치(10)는, 제1 집광부(100), 제2 집광부(200), 집열부(300), 열매체 유동관(400), 설치부(500) 및 열교환기(600)를 포함한다.

제1 집광부(100)는, 반구(半球)형의 반사판 형태로 형성되어 태양으로부터 조사되는 빛을 반사판을 이용하여 집열부(300)가 위치하는 초점 위치로 집광(L1)한다.

도 4를 참조하면, 제1 집광부(100)는, 비사용시 반사면에 먼지가 부착되는 것을 방지할 수 있도록 블라인드 형태로 개폐가 가능한 새들(700)이 상측을 덮고 설치됨으로써, 이물질 부착에 따른 반사력 감소를 방지할 수 있다.

제2 집광부(200)는, 볼록 렌즈로 형성되며, 초점 위치를 사이에 두고 제1 집광부(100)로부터 이격 설치되어 태양으로부터 조사되는 빛을 집열부(300)가 위치하는 초점 위치로 집광(L2)한다.

일 실시예에서, 제2 집광부(200)는, 제1 집광부(100)의 테두리와의 사이를 따라 다수 개가 설치되는 렌즈 지지대(210)에 의해 지지될 수 있다.

집열부(300)는, 초점 위치에 설치되어 제1 집광부(100)와 제2 집광부(200)에 의해 집광되는 태양빛을 이용하여 가열된다.

열매체 유동관(400)은, 집열부(300)를 경유하면서 설치되며, 내측을 따라 흐르는 열매체(예를 들어, 물 등)가 가열된 상태의 집열부(300)로부터 열을 전달받아 가열되도록 한다.

설치부(500)는, 상측에 제1 집광부(100)가 설치된다.

일 실시예에서, 설치부(500)는, 케스터(510), 베이스 플레이트(520), 회전 구동 모터(530), 지지 하우스(540), 열매체 탱크(550), 태양광 센서(560-1, 560-2) 및 집광 제어부(570)를 포함할 수 있다.

케스터(510)는, 링 형태로 지면에 형성되는 회전홈(H)을 따라 다수 개가 서로 이격 안착되어 이동하며, 베이스 플레이트(520)의 하측을 지지한다.

즉, 케스터(510)는, 베이스 플레이트(520)의 하측 테두리를 따라 다수 개가 일정한 간격으로 이격 설치되어 베이스 플레이트(520)를 지지하는 동시에, 베이스 플레이트(520)의 회전이 가능하도록 할 수 있다.

베이스 플레이트(520)는, 케스터(510)의 상측에 연결 설치되어 케스터(510)에 의해 지지되며, 회전 구동 모터(530)와 체인 또는 벨트 등의 연결 수단(B)에 의해 연결 설치되어 회전 구동 모터(530)의 구동에 의해 케스터(510)의 상측에서 회전한다.

회전 구동 모터(530)는, 베이스 플레이트(520)와 체인 또는 벨트(B)에 의해 서로 연결 설치되며, 집광 제어부(570)의 구동 제어에 의해 구동되어 베이스 플레이트(520)를 회전시켜 준다.

지지 하우스(540)는, 제1 집광부(100)의 하측을 지지하기 위해 베이스 플레이트(520)의 상측에 설치된다.

열매체 탱크(550)는, 지지 하우스(540)의 내부에 설치되어 열매체를 저장해 두며, 내측에 설치되는 펌프(551)를 이용하여 열매체 유동관(400)으로 열매체를 연속적으로 공급한다.

태양광 센서(560-1, 560-2)는, 베이스 플레이트(520) 또는 제1 집광부(100)에 설치되어 태양 빛의 조사 각도를 측정하며, 측정된 빛의 조사 각도 측정값을 집광 제어부(570)로 전달한다.

집광 제어부(570)는, 태양광 센서(560-1, 560-2)로부터 전달되는 태양 빛의 조사 각도 측정값을 이용하여 제1 집광부(100)와 제2 집광부(200)가 태양을 향할 수 있도록 현재 태양의 위치에 대응하여 회전 구동 모터(530) 또는 제1 집광부(100)를 상하 방향 또는 좌우 방향으로 구동시키는 반사판 구동 모터(110)의 구동을 제어한다.

열교환기(600)는, 집열부(300)에서 가열된 열매체를 이용하여 열교환이 이루어지도록 한다.

여기서, 열교환기(600)에 의해 교환된 열은, 별도로 설치되는 원예작물을 기르기 위한 비닐하우스 등의 설비(P)로 전달되어 해당 설비(P)의 가열 또는 보온 등에 사용될 수 있을 것이다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치(10)는, 전기 히터(900)를 더 포함할 수 있다.

전기 히터(900)는, 집열부(300)를 경유한 열매체가 기 설정된 온도에 도달하지 못한 경우 열매체를 기 설정된 온도(예를 들어, 220℃_ 등)까지 가열시킨 뒤 열교환기(600)로 전달한다.

즉, 전기 히터(900)는, 집열부(300)를 경유한 열매체의 온도가 설정값을 넘어선 경우에는 구동을 하지 아니하나, 집열부(300)를 경유한 열매체의 온도가 설정값에 도달하지 못한 경우에는 구동하여 열매체가 설정값에 도달할 때까지 가열시킨 뒤 열교환기(600)로 전달함으로써, 열교환기(600)는 항상 일정한 온도의 열매체가 전달되도록 할 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치(10)는,

제1 집광부(100)와 제2 집광부(200)에 의한 양방향 집광에 의해 집광 효율성을 향상시키는 동시에, 태양과의 위치 변화에 대응하여 집열 장치를 이동시켜 집광 효율이 저하되는 것을 방지하고, 반사판에 먼지 등이 부착되는 것을 방지하여 이를 치우기 위해 작업자에게 소요되는 인건비가 발생되는 것을 방지하고, 바람에 의해 집열판이 식음에 따른 열손실의 발생을 방지함으로써, 집광 및 집열 효율성을 향상시킬 수 있다.

도 3은 도 1의 집열부를 보여주는 도면이다.

도 3을 참조하면, 집열부(300)는, 방풍부(310), 집열판(320) 및 집열 지지대(330)를 포함한다.

방풍부(310)는, 집열판(320)이 가열되는 도중 바람에 의한 열손실이 발생되는 것을 방지하기 위한 구성으로써, 제1 집광부(100)로부터 진입되는 빛과 제2 집광부(200)로부터 진입되는 빛이 모두 통과 될 수 있도록 상하 방향으로 관통 형성되되, 제1 집광부(100)로부터 진입되는 빛과 제2 집광부(200)로부터 진입되는 빛의 진입 각도에 대응하여 허리가 잘록한 모래 시계 형태로 형성되며, 집열 지지대(330)에 의해 지지된다.

집열판(320)은, 초점 위치에 해당하는 방풍부(310)의 내측 중심에 설치되어 제1 집광부(100)와 제2 집광부(200)에 의해 집광되는 태양빛을 이용하여 가열된다.

집열 지지대(330)는, 제1 집광부(100)의 테두리와 방풍부(310) 사이를 따라 다수 개가 설치되어 방풍부(310)를 지지한다.

일 실시예에서, 열매체 유동관(400-1)은, 도 2에 도시된 바와 같이 일 집열 지지대(330)를 따라 설치되어 집열판(320)을 경유한 뒤 다른 집열 지지대(330)를 따라 열교환기(600)까지 설치될 수 있다.

일 실시예에서, 열매체 유동관(400-2)은, 도 2에 도시된 바와 같이 일 렌즈 지지대(210)를 따라 설치되어 집열판(320)을 경유한 뒤 다른 렌즈 지지대(210)를 따라 열교환기(600)까지 설치될 수 있다.

일 실시예에서, 열매체 유동관(400a)은, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 집열 효율을 향상시킬 수 있도록 집열판(320)을 따라 지그 재그 패턴을 형성하면서 설치될 수 있다.

일 실시예에서, 열매체 유동관(400b)은, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 집열 효율을 향상시킬 수 있도록 집열판(320)을 따라 원 형태를 그리면서 설치될 수 있다.

도 5 및 도 6은 도 1의 집열부의 다른 실시예를 보여주는 도면들이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 다른 실시예에 따른 집열부(300a)는, 방풍부(340), 집열 프레임(350), 제1 기어(360), 제2 기어(370), 프레임 회전 모터(380) 및 집열 지지대(설명의 편의상 도면에는 도시하지 않음)를 포함한다.

방풍부(340)는, 제1 집광부(100)로부터 진입되는 빛과 제2 집광부(200)로부터 진입되는 빛이 모두 통과 될 수 있도록 상하 방향으로 관통 형성되되, 제1 집광부(100)로부터 진입되는 빛과 제2 집광부(200)로부터 진입되는 빛의 진입 각도에 대응하여 허리가 잘록한 모래 시계 형태로 형성된다.

집열 프레임(350)은, 도 6에 도시된 바와 같이 골격만으로 형성되는 육면체 형태로 형성되어 초점 위치에 해당하는 방풍부(340)의 내측 중심에서 회전축이 지표면과 수평을 이루면서 회전 가능하도록 연결 설치되며, 열매체 유동관(400)이 외측을 따라 권취된다.

제1 기어(360)는, 방풍부(340)의 외측으로 노출되는 집열 프레임(350)의 회전축(800)의 일측, 즉 제1 바아(810)에서 제2 기어(370)와 맞물려 연결 설치된다.

제2 기어(370)는, 제1 기어(360)와 맞물려 연결 설치되며, 프레임 회전 모터(380)에 의해 회전하여 제1 기어(360)를 회전시킨다.

프레임 회전 모터(380)는, 제2 기어(370)에 연결 설치되어 제2 기어(370)를 회전시켜 준다.

집열 지지대는, 제1 집광부(100)의 테두리와 방풍부(340) 사이를 따라 다수 개가 설치되어 방풍부(340)를 지지한다.

일 실시예에서, 집열 프레임(350)의 회전축(800)은, 제1 바아(810), 제2 바아(820), 제 3 바아(830), 제1 회전 연결부(840) 및 제2 회전 연결부(850)를 포함한다.

제1 바아(810)는, 방풍부(340)의 외측으로 노출되는 일측에 제1 기어(360)가 설치될 수 있도록 일측이 방풍부(340)의 외측으로 노출되고, 방풍부(340)의 내측에 위치하는 다른 일측에 집열 프레임(350)이 설치될 수 있도록 다른 일측이 방풍부(340)의 내측에 배치되며, 제1 회전 연결부(840)에 의해 제2 바아(820)와 맞물려 연결 설치되고, 제2 회전 연결부(850)에 의해 제 3 바아(830)와 맞물려 연결 설치되며, 제1 기어(360)가 회전함에 따라 함께 회전하면서 열매체 유동관(400)이 제1 집광부(100)와 제2 집광부(200) 의해 가열되는 동시에 회전되도록 함으로써, 열매체 유동관(400)을 흐르는 열매체가 보다 효과적으로 가열되도록 한다.

제2 바아(820)는, 방풍부(340)의 다른 일측에 고정 설치되되, 방풍부(340)의 내측에 배치되는 일측에 제1 바아(810)의 다른 일측이 제1 회전 연결부(840)에 의해 연결 설치되며, 열매체 유동관(400)이 내측을 따라 설치된다.

제 3 바아(830)는, 방풍부(340)의 외측으로 노출되는 제1 바아(810)의 일측에 제2 회전 연결부(850)에 의해 연결 설치되며, 열매체 유동관(400)이 내측을 따라 설치된다.

제1 회전 연결부(840)는, 제1 바아(810)와 제2 바아(820)를 회전 가능하도록 연결 설치하는 동시에 제1 바아(810)와 제2 바아(820) 사이를 지지하며, 제2 바아(820)와 제1 바아(810) 사이의 열매체 전달을 매개한다.

제2 회전 연결부(850)는, 제1 바아(810)와 제3 바아를 회전 가능하도록 연결 설치하는 동시에 제1 바아(810)와 제3 바아 사이를 지지하며, 제1 바아(810)와 제3 바아 사이의 열매체 전달을 매개한다.

일 실시예에서, 열매체 유동관(400)은, 제2 바아(820)의 내측을 따라 제1 회전 연결부(840)에 설치되어 열매체를 제1 회전 연결부(840)로 전달하고, 제1 회전 연결부(840)로부터 제1 바아(810)의 내측을 따라 설치되어 제1 회전 연결부(840)를 경유하고 전달되는 열매체를 전달받을 수 있다.

일 실시예에서, 열매체 유동관(400)은, 제1 바아(810)의 내측을 따라 제2 회전 연결부(850)에 설치되어 열매체를 제2 회전 연결부(850)로 전달하고, 제2 회전 연결부(850)로부터 제3 바아(830)의 내측을 따라 설치되어 제2 회전 연결부(850)를 경유하고 전달되는 열매체를 전달받을 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 다른 실시예에 따른 집열부(300a)는, 집열 프레임(350)에 권취되는 열매체 유동관(400)이 제1 집광부(100)와 제2 집광부(200) 의해 가열되는 동시에 회전되도록 함으로써, 열매체 유동관(400)을 흐르는 열매체가 보다 효과적으로 가열되도록 하여 집열 효율성을 향상시킬 수 있다.

상술된 실시예들은 예시를 위한 것이며, 상술된 실시예들이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 상술된 실시예들이 갖는 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 명세서를 통해 보호받고자 하는 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

10: 초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치
100: 제1 집광부 200: 제2 집광부
300: 집열부 400: 열매체 유동관
500: 설치부 600: 열교환기
700: 새들 800: 회전축
900: 전기 히터

Claims

반구형의 반사판 형태로 형성되어 태양으로부터 조사되는 빛을 상기 반사판을 이용하여 초점 위치로 집광하는 제1 집광부;
볼록 렌즈로 형성되며, 상기 초점 위치를 사이에 두고 상기 제1 집광부로부터 이격 설치되어 태양으로부터 조사되는 빛을 상기 초점 위치로 집광하는 제2 집광부;
상기 초점 위치에 설치되어 상기 제1 집광부와 상기 제2 집광부에 의해 집광되는 태양빛을 이용하여 가열되는 집열부;
상기 집열부는 상기 제1 집광부로부터 진입되는 빛과 상기 제2 집광부로부터 진입되는 빛이 모두 통과 될 수 있도록 상하 방향으로 관통 형성되되, 상기 제1 집광부로부터 진입되는 빛과 상기 제2 집광부로부터 진입되는 빛의 진입 각도에 대응하여 허리가 잘록한 모래 시계 형태로 형성되는 방풍부, 상기 초점 위치에 해당하는 상기 방풍부의 내측 중심에 설치되어 상기 제1 집광부와 상기 제2 집광부에 의해 집광되는 태양빛을 이용하여 가열되는 집열판, 및 상기 제1 집광부의 테두리와 상기 방풍부 사이를 따라 다수 개가 설치되어 상기 방풍부를 지지하는 집열 지지대를 더 포함하고,
상기 집열부를 경유하면서 설치되며 내측을 따라 흐르는 열매체가 가열된 상태의 상기 집열부로부터 열을 전달받아 가열되도록 하는 열매체 유동관;
상기 제1 집광부가 설치되는 설치부; 및
상기 집열부에서 가열된 열매체를 이용하여 열교환이 이루어지도록 하는 열교환기;를 포함하는, 초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치.
제1항에 있어서, 상기 집열부를 경유한 열매체가 기 설정된 온도에 도달하지 못한 경우 열매체를 상기 기 설정된 온도까지 가열시킨 뒤 상기 열교환기로 전달하는 전기 히터;를 더 포함하는, 초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 제2 집광부는, 상기 제1 집광부의 테두리와의 사이를 따라 다수 개가 설치되는 렌즈 지지대에 의해 지지되는, 초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치.
제1항에 있어서, 상기 열매체 유동관은, 일 집열 지지대를 따라 설치되어 상기 집열판을 경유한 뒤 다른 집열 지지대를 따라 상기 열교환기까지 설치되는, 초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치.
제5항에 있어서, 상기 열매체 유동관은, 일 렌즈 지지대를 따라 설치되어 상기 집열판을 경유한 뒤 다른 렌즈 지지대를 따라 상기 열교환기까지 설치되는, 초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치.
제1항에 있어서, 상기 열매체 유동관은, 집열 효율을 향상시킬 수 있도록 상기 집열판을 따라 지그 재그 패턴을 형성하면서 설치되는, 초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치.
제1항에 있어서, 상기 열매체 유동관은, 집열 효율을 향상시킬 수 있도록 상기 집열판을 따라 원 형태를 그리면서 설치되는, 초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치.
제1항에 있어서, 상기 설치부는, 링 형태로 지면에 형성되는 회전홈을 따라 서로 이격 안착되어 이동하는 다수 개의 케스터; 상기 케스터의 상측에 연결 설치되어 상기 케스터에 의해 지지되는 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트와 체인 또는 벨트에 의해 서로 연결 설치되어 상기 베이스 플레이트를 회전시켜 주는 회전 구동 모터; 상기 제1 집광부의 하측을 지지하기 위해 상기 베이스 플레이트의 상측에 설치되는 지지 하우스; 상기 지지 하우스의 내부에 설치되어 열매체를 저장해 두며, 상기 열매체 유동관으로 열매체를 연속적으로 공급하는 열매체 탱크; 상기 베이스 플레이트 또는 상기 제1 집광부에 설치되어 태양 빛의 조사 각도를 측정하는 태양광 센서; 및 상기 태양광 센서로부터 전달되는 태양 빛의 조사 각도 측정값을 이용하여 상기 제1 집광부와 상기 제2 집광부가 태양을 향할 수 있도록 현재 태양의 위치에 대응하여 상기 회전 구동 모터 또는 상기 제1 집광부를 상하 방향 또는 좌우 방향으로 구동시키는 반사판 구동 모터의 구동을 제어하는 집광 제어부;를 포함하는, 초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 집광부는, 비사용시 반사면에 먼지가 부착되는 것을 방지할 수 있도록 블라인드 형태로 개폐가 가능한 새들이 상측을 덮고 설치되는, 초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치.
제2항에 있어서, 상기 집열부는, 제1 집광부로부터 진입되는 빛과 제2 집광부로부터 진입되는 빛이 모두 통과 될 수 있도록 상하 방향으로 관통 형성되되, 상기 제1 집광부로부터 진입되는 빛과 상기 제2 집광부로부터 진입되는 빛의 진입 각도에 대응하여 허리가 잘록한 모래 시계 형태로 형성되는 방풍부; 골격만으로 형성되는 육면체 형태로 형성되어 초점 위치에 해당하는 방풍부의 내측 중심에서 회전축이 지표면과 수평을 이루면서 회전 가능하도록 연결 설치되며, 열매체 유동관이 외측을 따라 권취되는 집열 프레임; 상기 방풍부의 외측으로 노출되는 집열 프레임의 회전축의 일측에 설치되는 제1 기어; 상기 제1 기어와 맞물려 연결 설치되는 제2 기어; 상기 제2 기어에 연결 설치되어 상기 제2 기어를 회전시켜 주는 프레임 회전 모터; 및 상기 제1 집광부의 테두리와 상기 방풍부 사이를 따라 다수 개가 설치되어 상기 방풍부를 지지하는 집열 지지대;를 포함하는, 초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치.
제11항에 있어서, 상기 집열 프레임의 회전축은, 일측에 상기 제1 기어가 설치될 수 있도록 일측이 상기 방풍부의 외측으로 노출되고, 다른 일측에 상기 집열 프레임이 설치될 수 있도록 다른 일측이 상기 방풍부의 내측에 배치되는 제1 바아;상기 방풍부의 다른 일측에 고정 설치되되, 상기 방풍부의 내측에 배치되는 일측에 상기 제1 바아의 다른 일측이 연결 설치되며, 열매체 유동관이 내측을 따라 설치되는 제2 바아; 상기 방풍부의 외측으로 노출되는 상기 제1 바아의 일측에 연결 설치되며, 상기 열매체 유동관이 내측을 따라 설치되는 제 3 바아; 상기 제1 바아와 상기 제2 바아를 회전 가능하도록 연결 설치하는 동시에 상기 제1 바아와 상기 제2 바아 사이를 지지하며, 상기 제2 바아와 상기 제1 바아 사이의 열매체 전달을 매개하는 제1 회전 연결부; 및 상기 제1 바아와 상기 제3 바아를 회전 가능하도록 연결 설치하는 동시에 상기 제1 바아와 상기 제3 바아 사이를 지지하며, 상기 제1 바아와 상기 제3 바아 사이의 열매체 전달을 매개하는 제2 회전 연결부;를 포함하는, 초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치.
제12항에 있어서, 상기 열매체 유동관은, 상기 제2 바아의 내측을 따라 상기 제1 회전 연결부에 설치되어 열매체를 상기 제1 회전 연결부로 전달하고, 상기 제1 회전 연결부로부터 상기 제1 바아의 내측을 따라 설치되어 상기 제1 회전 연결부를 경유하고 전달되는 열매체를 전달받는, 초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치.
제12항에 있어서, 상기 열매체 유동관은, 상기 제1 바아의 내측을 따라 상기 제2 회전 연결부에 설치되어 열매체를 상기 제2 회전 연결부로 전달하고, 상기 제2 회전 연결부로부터 상기 제3 바아의 내측을 따라 설치되어 상기 제2 회전 연결부를 경유하고 전달되는 열매체를 전달받는, 초집광 양면 집열장치를 이용한 열공급장치.