KR102614544B1

KR102614544B1 - solar concentrator)

Info

Publication number: KR102614544B1
Application number: KR1020220097838A
Authority: KR
Inventors: 정재호
Original assignee: 정재호
Priority date: 2022-08-05
Filing date: 2022-08-05
Publication date: 2023-12-14

Abstract

본 발명은 태양광을 더욱 효과적으로 집광할 수 있도록 된 새로운 구조의 집광기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 집광기는 상기 수광기(10)의 상면으로 입력된 태양광이 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 반사기(20)의 전면에서 전반사된 후 수광기(10)의 내부면에서 전반사되어 상기 출광부(11)로 출력되며, 이와 같이 출력된 태양광은 상기 광도파관(1)을 통해 태양광발전기로 전달된다.
즉, 면적이 넓은 수광기(10)의 상면으로 조사된 태양광을 수광하여 좁은 출광부(11)로 출력하여, 태양광발전기나 태양광축열기로 공급되는 태양광의 밀도가 향상되도록 함으로써, 태양광발전기나 태양광축열기의 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
특히, 이와 같이 구성된 집광기는 저렴한 비용으로 제작이 가능한 장점이 있다.The present invention relates to a concentrator with a new structure capable of concentrating sunlight more effectively.
In the concentrator according to the present invention, the sunlight input to the upper surface of the receiver 10 is totally reflected on the front of the reflector 20 and then on the inner surface of the receiver 10, as shown in FIG. It is output to the light emitting unit 11, and the solar light output in this way is transmitted to the solar power generator through the optical waveguide 1.
In other words, the solar light irradiated to the upper surface of the large-area light receiver 10 is received and output to the narrow light exit part 11, thereby improving the density of solar light supplied to the solar power generator or solar accumulator. It has the advantage of improving the efficiency of generators or solar heat accumulators.
In particular, a concentrator configured in this way has the advantage of being able to be manufactured at a low cost.

Description

solar concentrator}

본 발명은 태양광을 더욱 효과적으로 집광할 수 있도록 된 새로운 구조의 집광기에 관한 것이다.The present invention relates to a concentrator with a new structure capable of concentrating sunlight more effectively.

최근 들어, 친환경에너지에 대한 관심이 높아져 감에 따라, 태양광을 효과적으로 활용하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.Recently, as interest in eco-friendly energy increases, various studies are being conducted to effectively utilize solar energy.

이와 같이 태양광을 활용하는 방법으로는, 태양광패널을 이용하여 발전을 하는 태양광발전기와, 태양열을 이용하여 유체를 가열하는 태양열축열기가 주로 사용되었다.As a method of utilizing sunlight in this way, solar power generators that generate power using solar panels and solar heat accumulators that heat fluids using solar heat were mainly used.

한편, 이러한 태양광발전기나 태양광축열기의 경우, 태양광의 밀도가 높을수록 효율이 상승된다.Meanwhile, in the case of such solar power generators or solar heat accumulators, the higher the density of sunlight, the higher the efficiency.

따라서, 최근에는 등록특허 10-0874575호를 비롯한 다수의 선행문건에 나타난 바와 같이, 태양광을 집광하는 집광기가 개발되어 사용되고 있다.Therefore, recently, as shown in a number of prior documents, including Patent Registration No. 10-0874575, a concentrator for concentrating solar light has been developed and used.

이러한 집광기는 넓은 면적에 조사되는 태양광을 집광하여 태양광발전기나 태양광축열기로 전달하도록 된 것으로, 태양광발전기나 태양광축열기의 효율을 향상시킬 수 있다.These concentrators are designed to collect sunlight irradiated over a large area and transmit it to a solar power generator or solar heat accumulator, and can improve the efficiency of the solar power generator or solar heat accumulator.

그런데, 종래의 집광기는 태양광을 수광할 수 있는 면적에 한계가 있음으로, 에너지효율을 높이는데 한계가 있을 뿐 아니라, 가격이 비싼 문제점이 있었다.However, conventional concentrators have limitations in the area that can receive sunlight, so not only do they have limitations in increasing energy efficiency, but they are also expensive.

따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 방법이 필요하게 되었다.Therefore, a new method to solve these problems has become necessary.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 태양광을 더욱 효과적으로 집광할 수 있도록 된 새로운 구조의 집광기를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention is intended to solve the above problems, and its purpose is to provide a concentrator with a new structure that can more effectively collect sunlight.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 투명한 재질로 구성되며 내부에 공간부(12)가 형성된 수광기(10)와, 측방향으로 연장되도록 상기 수광기(10)의 내부에 구비된 반사기(20)와, 상기 반사기(20)에 연결되어 반사기(20)의 기울기를 조절하는 구동수단(30)과, 상기 구동수단(30)의 작동을 제어하는 제어수단(40)을 포함하며, 상기 수광기(10)의 전면은 태양광이 출력되는 출광부(11)로 구성되고, 상기 반사기(20)는 전면이 상기 출광부(11)쪽으로 하향경사지도록 구성되고, 상기 수광기(10)의 상면으로 입사된 태양광이 상기 반사기(20)에 의해 출광부(11)쪽으로 반사되도록 구성된 것을 특징으로 하는 집광기가 제공된다.The present invention for achieving the above object includes a light receiver 10 made of a transparent material and having a space 12 formed therein, and a reflector provided inside the light receiver 10 to extend laterally ( 20), a driving means 30 connected to the reflector 20 to adjust the inclination of the reflector 20, and a control means 40 for controlling the operation of the driving means 30, and the number The front of the light device 10 is composed of a light emitting unit 11 through which sunlight is output, and the front of the reflector 20 is configured to slope downward toward the light emitting unit 11, and the upper surface of the light receiver 10 A concentrator is provided, characterized in that the solar light incident on the light is reflected toward the light emitting unit 11 by the reflector 20.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 수광기(10)의 공간부(12)에는 충진액이 충진된 것을 특징으로 하는 집광기가 제공된다.According to another feature of the present invention, a concentrator is provided, wherein the space 12 of the light receiver 10 is filled with a filling liquid.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 충진액은 투명한 합성오일, 미네랄오일(mineral oils), 글리세린, 실리콘오일, 캐스터오일(Castor Oil), 프로필렌 글라이콜(Propylene glycol), 에틸렌 글라이콜(Ethylene), 세슘 브로마이드(CsBr) 수용액, CsI 수용액 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 집광기가 제공된다. According to another feature of the present invention, the filling liquid includes transparent synthetic oil, mineral oil, glycerin, silicone oil, castor oil, propylene glycol, and ethylene glycol ( Ethylene), a cesium bromide (CsBr) aqueous solution, or a CsI aqueous solution.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 수광기(10)의 내부 바닥면은 상기 출광부(11)쪽으로 하향경사지도록 구성된 것을 특징으로 하는 집광기가 제공된다.According to another feature of the present invention, a light concentrator is provided wherein the inner bottom surface of the light receiver 10 is configured to slope downward toward the light exit portion 11.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 수광기(10)의 내부 바닥면은 중간부가 출광부(11) 쪽으로 하향경사지거나, 출광부(11)쪽으로 라운드지도록 하향경사지게 구성된 것을 특징으로 하는 집광기가 제공된다.According to another feature of the present invention, a light concentrator is provided, wherein the inner bottom surface of the light receiver 10 is configured such that the middle portion is inclined downward toward the light exit portion 11 or is inclined downward so as to be rounded toward the light exit portion 11. do.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 공간부(12)에는 기체가 충진되고, 상기 수광기(10)의 내부면에서 빛이 입사되는 상면과 빛이 출광되는 출광부(11)를 제외한 둘레면 전체를 태양광을 반사하도록 구성되며, 상기 반사기(20)은 빛을 반사하는 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 집광기가 제공된다.According to another feature of the present invention, the space 12 is filled with gas, and the inner surface of the light receiver 10 has an upper surface on which light is incident and a peripheral surface excluding the light exit part 11 from which light is emitted. A concentrator is provided that is configured to reflect sunlight as a whole, and the reflector 20 is made of a material that reflects light.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 반사기(20)는 투명한 재질로 구성되고, 내부에는 공간부(22)가 형성되며, 상기 공간부(22)의 내부에는 상기 충진액에 비해 굴절률이 낮은 기체가 충진된 것을 특징으로 하는 집광기가 제공된다.According to another feature of the present invention, the reflector 20 is made of a transparent material, and a space 22 is formed therein, and the inside of the space 22 is a gas having a lower refractive index than the filling liquid. A concentrator is provided, characterized in that it is filled with .

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 반사기(20)는 측면에서 볼 때 전후면의 간격이 상측에 비해 하측이 넓은 다각형으로 구성된 것을 특징으로 하는 집광기가 제공된다.According to another feature of the present invention, the reflector 20 is a concentrator characterized in that the gap between the front and back when viewed from the side is composed of a polygon whose lower side is wider than the upper side.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 반사기(20)의 후측면에는 복굴절 성질을 갖는 비등방성 결정체(23)가 구비된 것을 특징으로 하는 집광기가 제공된다.According to another feature of the present invention, a concentrator is provided in which an anisotropic crystal 23 having birefringent properties is provided on the rear side of the reflector 20.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 비등방성 결정체(23)는 방해석인 것을 특징으로 하는 집광기가 제공된다.According to another feature of the present invention, a light concentrator is provided wherein the anisotropic crystal 23 is calcite.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 구동수단(30)은 상기 수광기(10)의 일측에 상기 반사기(20)의 회전축(21)과 동심을 이루도록 구비된 회전판(31)과, 상기 회전판(31)에 연결된 구동모터(32)와, 상기 수광기(10)와 회전판(31)에 상호 대응되도록 구비된 자석(33)을 포함하는 것을 특징으로 하는 집광기가 제공된다.According to another feature of the present invention, the driving means 30 includes a rotating plate 31 provided on one side of the light receiver 10 so as to be concentric with the rotating axis 21 of the reflector 20, and the rotating plate ( A concentrator is provided, which includes a driving motor 32 connected to 31) and a magnet 33 provided to correspond to the light receiver 10 and the rotating plate 31.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 수광기(10)의 하측에는 보조수광기(51)와 보조반사기(52)를 포함하는 보조집광기(50)가 구비된 것을 특징으로 하는 집광기가 제공된다.According to another feature of the present invention, an auxiliary concentrator 50 including an auxiliary receiver 51 and an auxiliary reflector 52 is provided below the light receiver 10.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 반사기(20)와 보조반사기(52)의 후측면에는 비등방성 결정체(23)가 매립된 것을 특징으로 하는 집광기가 제공된다.According to another feature of the present invention, a concentrator is provided in which an anisotropic crystal 23 is embedded in the rear side of the reflector 20 and the auxiliary reflector 52.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 수광기(10)의 일측에는 태양광을 굴절 또는 반사하여 선형으로 초점을 형상하는 선형집광기(60)가 구비된 것을 특징으로 하는 집광기가 제공된다.According to another feature of the present invention, a concentrator is provided, wherein a linear concentrator 60 is provided on one side of the light receiver 10 to shape a linear focus by refracting or reflecting sunlight.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 수광기(10)는 전방 또는 후방에서 볼 때 상면의 폭이 넓고 하측면의 폭이 좁은 마름모형상으로 구성된 것을 특징으로 하는 집광기가 제공된다.According to another feature of the present invention, the light receiver 10 is provided as a concentrator characterized in that it is configured in a diamond shape with a wide upper side and a narrow lower side when viewed from the front or rear.

본 발명에 따른 집광기는 상기 수광기(10)의 상면으로 입력된 태양광이 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 반사기(20)의 전면에서 전반사된 후 수광기(10)의 내부면에서 전반사되어 상기 출광부(11)로 출력되며, 이와 같이 출력된 태양광은 상기 광도파관(1)을 통해 태양광발전기로 전달된다.In the concentrator according to the present invention, the sunlight input to the upper surface of the receiver 10 is totally reflected on the front of the reflector 20 and then on the inner surface of the receiver 10, as shown in FIG. It is output to the light emitting unit 11, and the solar light output in this way is transmitted to the solar power generator through the optical waveguide 1.

즉, 면적이 넓은 수광기(10)의 상면으로 조사된 태양광을 수광하여 좁은 출광부(11)로 출력하여, 태양광발전기나 태양광축열기로 공급되는 태양광의 밀도가 향상되도록 함으로써, 태양광발전기나 태양광축열기의 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.In other words, the solar light irradiated to the upper surface of the large-area light receiver 10 is received and output to the narrow light exit part 11, thereby improving the density of solar light supplied to the solar power generator or solar accumulator. It has the advantage of improving the efficiency of generators or solar heat accumulators.

특히, 이와 같이 구성된 집광기는 저렴한 비용으로 제작이 가능한 장점이 있다.In particular, a concentrator configured in this way has the advantage of being able to be manufactured at a low cost.

도 1은 본 발명에 따른 집광기를 도시한 측단면도,
도 2는 본 발명에 따른 집광기를 도시한 평단면도,
도 3은 본 발명에 따른 집광기를 도시한 정단면도,
도 4는 본 발명에 따른 집광기의 반사기를 도시한 측단면도,
도 5는 본 발명에 따른 집광기의 블록도,
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 집광기에 구비된 수광기의 변형예를 도시한 측단면도,
도 8 내지 도 9는 본 발명에 따른 집광기에 구비된 반사기의 변형예를 도시한 측단면도,
도 10은 본 발명에 따른 집광기의 구동수단의 변형예를 도시한 정단면도,
도 11은 본 발명에 따른 집광기의 제2 실시예를 도시한 측단면도,
도 12는 본 발명에 따른 집광기의 제2 실시예의 변형예를 도시한 측단면도,
도 13 내지 도 16은 본 발명에 따른 집광기의 제3 실시예를 도시한 참고도이다.1 is a side cross-sectional view showing a concentrator according to the present invention;
Figure 2 is a plan cross-sectional view showing a concentrator according to the present invention;
Figure 3 is a front cross-sectional view showing a concentrator according to the present invention;
Figure 4 is a side cross-sectional view showing the reflector of the concentrator according to the present invention;
5 is a block diagram of a concentrator according to the present invention;
Figures 6 and 7 are side cross-sectional views showing a modified example of a light receiver provided in a concentrator according to the present invention;
8 to 9 are side cross-sectional views showing a modified example of a reflector provided in a concentrator according to the present invention;
Figure 10 is a front cross-sectional view showing a modified example of the driving means of the concentrator according to the present invention;
11 is a side cross-sectional view showing a second embodiment of the concentrator according to the present invention;
Figure 12 is a side cross-sectional view showing a modified example of the second embodiment of the concentrator according to the present invention;
Figures 13 to 16 are reference diagrams showing a third embodiment of the concentrator according to the present invention.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the attached illustration drawings.

도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 집광기를 도시한 것으로, 태양광을 집광하여 태양광발전기로 공급하도록 된 것을 예시한 것이다.Figures 1 to 5 illustrate a concentrator according to the present invention, which is designed to collect sunlight and supply it to a solar power generator.

이때, 상기 태양광발전기는 가시광선을 이용하여 발전을 하도록 구성된다.At this time, the solar power generator is configured to generate power using visible light.

그리고, 본 발명에 따른 집광기는 투명한 재질로 구성되며 내부에 공간부(12)가 형성된 수광기(10)와, 측방향으로 연장되도록 상기 수광기(10)의 내부에 구비된 반사기(20)와, 상기 반사기(20)에 연결되어 반사기(20)의 기울기를 조절하는 구동수단(30)과, 상기 구동수단(30)의 작동을 제어하는 제어수단(40)으로 구성된다.In addition, the concentrator according to the present invention includes a light receiver 10 made of a transparent material and having a space 12 formed therein, a reflector 20 provided inside the light receiver 10 to extend laterally, and , It is composed of a driving means 30 that is connected to the reflector 20 and adjusts the inclination of the reflector 20, and a control means 40 that controls the operation of the driving means 30.

상기 수광기(10)는 투명한 유리 또는 합성수지재질의 사각박스형태로 구성된 것으로, 전면은 태양광이 출력되는 출광부(11)로 구성된다.The light receiver 10 is made of transparent glass or synthetic resin in the form of a square box, and the front is composed of a light exit part 11 through which solar light is output.

이때, 상기 수광기(10)의 내부 바닥면은 상기 출광부(11)쪽으로 하향경사지도록 구성된다.At this time, the inner bottom surface of the light receiver 10 is configured to slope downward toward the light exit part 11.

또한, 상기 수광기(10)의 공간부(12)에는 충진액이 충진된다.Additionally, the space 12 of the light receiver 10 is filled with a filling liquid.

상기 충진액은 투명한 미네랄오일을 이용한다.The filling liquid uses transparent mineral oil.

상기 미네랄오일은 가시광선 영역에서 매우 높은 투과율을 가지며 굴절률이 매우 큰 특징이 있는 것으로, 상기 수광기(10)의 상면을 통해 미네랄오일로 입사된 태양광이 상기 반사기(20)에서 반사되어 수광기(10)의 내부면에 전반사 임계각보나 큰 각도로 조사되면, 태양광은 수광기(10)의 내부면에서 전반사된다.The mineral oil has a very high transmittance in the visible light region and is characterized by a very high refractive index, and the sunlight incident on the mineral oil through the upper surface of the light receiver 10 is reflected by the reflector 20 and is reflected by the light receiver 20. When irradiated on the inner surface of (10) at a total reflection critical angle or at a large angle, sunlight is totally reflected on the inner surface of the light receiver (10).

또한, 상기 미네랄 오일은 적외선 및 자외선 영역에서는 투과율이 낮은 특성이 있어서, 태양광이 미네랄오일을 통과할 때는 태양광발전에 불필요한 적외선 및 자외선 에너지는 제거된다.In addition, the mineral oil has a low transmittance in the infrared and ultraviolet regions, so when sunlight passes through the mineral oil, infrared and ultraviolet energy unnecessary for solar power generation is removed.

이때, 상기 수광기(10)의 출광부(11)에는 출광부(11)로 출력된 태양광을 태양광발전기로 전달하기 위한 광도파관(1)이 연결된다.At this time, an optical waveguide 1 is connected to the light emitting unit 11 of the light receiver 10 to transmit sunlight output from the light emitting unit 11 to the solar power generator.

그리고, 상기 수광기(10)의 하측에는 수광기(10)를 지지하기 위한 지지대(15)가 구비된다.Additionally, a support 15 is provided below the light receiver 10 to support the light receiver 10.

상기 지지대(15)는 상기 수광기(10)의 하측면에서 하측으로 연장된 복수개의 레그부재를 이용하는 것으로, 일측의 레그부재에는 신축기구가 구비되어, 태양의 연주운동에 따라 상기 신축기구를 신축시켜 레그부재의 길이를 조절함으로써, 수광기(10)의 상면이 태양을 향하도록 조절할 수 있다.The support 15 uses a plurality of leg members extending downward from the lower side of the light receiver 10, and one leg member is provided with an expansion and contraction mechanism, and the expansion and contraction mechanism expands and contracts according to the playing motion of the sun. By adjusting the length of the leg member, the upper surface of the light receiver 10 can be adjusted to face the sun.

상기 반사기(20)는 측방향으로 연장된 패널형상으로 구성되어, 양단에 구비된 회전축(21)에 의해 상기 수광기(10)의 내부에 상하방향으로 기울기조절 가능하게 결합되는 것으로, 복수개가 상호 전후방향으로 이격되도록 구비되어, 상기 수광기(10)의 상면으로 입사된 태양광을 상기 출광부(11)쪽으로 전반사하도록 구성된다.The reflector 20 is configured in the shape of a panel extending laterally, and is coupled to the inside of the light receiver 10 so as to be tiltable in the vertical direction by rotation shafts 21 provided at both ends. A plurality of the reflectors 20 are mutually connected. It is provided to be spaced apart in the front and rear directions and is configured to totally reflect sunlight incident on the upper surface of the light receiver 10 toward the light exit portion 11.

이를 위해, 상기 반사기(20)는 도 4에 도시한 바와 같이, 투명한 합성수지 또는 유리재질로 구성되며, 내부에는 기체가 저장되는 공간부(22)가 형성된다.For this purpose, as shown in FIG. 4, the reflector 20 is made of transparent synthetic resin or glass, and a space 22 in which gas is stored is formed therein.

상기 공간부(22)는 상기 수광기(10)의 전면과 평행을 이루도록 형성된 것으로, 전후방의 폭은 수um ~ 수mm정도로 매우 좁게 형성된다.The space 22 is formed to be parallel to the front of the light receiver 10, and the front and rear widths are very narrow, ranging from several um to several mm.

상기 공간부(22)에 저장되는 기체는 상기 충진액에 비해 굴절률이 낮은 것을 이용한다.The gas stored in the space 22 has a lower refractive index than the filling liquid.

이때, 상기 반사기(20)의 기울기는 상기 수광기(10) 상면으로 조사되는 태양광이 반사기(20) 전면에 대해 전반사 임계각 보다 크게 입사되도록 조절된다.At this time, the tilt of the reflector 20 is adjusted so that sunlight irradiated onto the upper surface of the receiver 10 is incident larger than the critical angle of total reflection on the front of the reflector 20.

즉, 상기 반사기(20)에서 전반사가 이루어지기 위해서는 반사기(20)의 수직선에 대한 전반사 임계각보다 큰 각도를 이루도록 태양광이 입사되어야 함으로, 상기 구동수단(30)을 이용하여 반사기(20)의 기울기를 조절함으로써, 수광기(10)의 상면으로 입사된 태양광이 반사기(20)에서 전반사되도록 할 수 있다.That is, in order for total reflection to occur in the reflector 20, sunlight must be incident at an angle greater than the total reflection critical angle with respect to the vertical line of the reflector 20. Therefore, the tilt of the reflector 20 is adjusted using the driving means 30. By adjusting , the sunlight incident on the upper surface of the light receiver 10 can be completely reflected in the reflector 20.

이때, 상기 반사기(20)의 전반사 임계각은 상기 반사기(20)의 공간부(22)에 충진된 기체의 굴절률에 따라 달라진다.At this time, the critical angle of total reflection of the reflector 20 varies depending on the refractive index of the gas filled in the space 22 of the reflector 20.

따라서, 상기 수광기(10)의 상면에서 태양광이 조사되면, 태양광은 상기 반사기(20)의 전면에서 전반사되어 상기 출광부(11)쪽으로 전송되며, 수광기(10)의 내부면에서 전반사 되면서 상기 출광부(11)로 출광된다.Therefore, when sunlight is irradiated on the upper surface of the light receiver 10, the sunlight is totally reflected on the front of the reflector 20 and transmitted toward the light emitting unit 11, and is totally reflected on the inner surface of the light receiver 10. As a result, light is emitted from the light emitting unit 11.

상기 구동수단(30)은 상기 수광기(10)의 일측에 상기 반사기(20)의 회전축(21)에 연결되도록 구비된 것으로, 작동에 따라 반사기(20)를 상하방향으로 회동시킴으로써, 반사기(20)의 기울기를 조절하도록 구성된다.The driving means 30 is provided on one side of the light receiver 10 to be connected to the rotation axis 21 of the reflector 20, and rotates the reflector 20 in the up and down direction according to operation, so that the reflector 20 ) is configured to adjust the slope.

상기 제어수단(40)은 태양의 위치를 축적하는 태양추적장치가 구비되거나, 시간에 따른 태양의 위치값이 저장되어, 태양의 위치에 따라 상기 구동수단(30)과 신축기구의 작동을 제어하여 반사기(20)와 수광기(10)의 기울기를 조절함으로써, 수광기(10)의 상면으로 입력된 태양광이 반사기(20)에서 출광부(11)로 반사되도록 한다.The control means 40 is provided with a solar tracking device that accumulates the position of the sun, or stores the position value of the sun over time, and controls the operation of the driving means 30 and the expansion mechanism according to the position of the sun. By adjusting the inclination of the reflector 20 and the receiver 10, sunlight input to the upper surface of the receiver 10 is reflected from the reflector 20 to the light emitting unit 11.

이와 같이 구성된 집광기는 상기 수광기(10)의 상면으로 입력된 태양광이 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 반사기(20)의 전면에서 전반사된 후 수광기(10)의 내부면에서 전반사되어 상기 출광부(11)로 출력되며, 이와 같이 출력된 태양광은 상기 광도파관(1)을 통해 태양광발전기로 전달된다.In the concentrator configured in this way, the sunlight input to the upper surface of the receiver 10 is totally reflected on the front of the reflector 20, and then on the inner surface of the receiver 10, as shown in FIG. 1. It is output to the light emitting unit 11, and the solar light output in this way is transmitted to the solar power generator through the optical waveguide 1.

전술한 실시예의 경우, 상기 광도파관(1)에는 태양광발전기가 연결되는 것을 예시하였으나, 상기 광도파관(1)에는 태양광발전기 이외에, 태양광을 이용하는 다양한 종류의 장치가 연결될 수 있다.In the case of the above-described embodiment, a solar power generator is connected to the light pipe 1, but various types of devices that use sunlight may be connected to the light pipe 1 in addition to a solar power generator.

또한, 상기 광도파관(1)의 구조를 생략하고, 상기 출광부(11)에 태양광발전기나 기타 장치를 직접 연결하는 것도 가능하다.Additionally, it is possible to omit the structure of the optical waveguide 1 and directly connect a solar power generator or other device to the light emitting unit 11.

그리고, 상기 수광기(10)의 내부 바닥면은 상기 출광부(11)로 직선형태로 하향경사지도록 구성된 것을 예시하였으나, 상기 수광기(10)의 내부 바닥면은 도 6에 도시한 바와 같이, 중간부만 출광부(11)로 하향경사지도록 구성되거나, 도 7에 도시한 바와 같이, 중간부만 라운드지도록 하향경사지게 구성될 수 있다.In addition, the inner bottom surface of the light receiver 10 is illustrated as being configured to slope downward in a straight line toward the light exit part 11. However, as shown in FIG. 6, the inner bottom surface of the light receiver 10 is, Only the middle portion may be configured to be inclined downward toward the light exit portion 11, or, as shown in FIG. 7, only the middle portion may be configured to be inclined downward so as to be round.

이와 같이 상기 수광기(10)의 바닥면을 구성하면, 수광기(10)의 내부 바닥면 전체가 출광부(11)로 직선형태로 하향경사지도록 구성된 것에 비해, 수광기(10)의 상하방향 높이를 줄임과 동시에, 수광기(10)의 바닥면에서 전반사된 태양광이 더욱 효과적으로 수광기(10)의 연장방향과 평행을 이루도록 조절할 수 있는 장점이 있다.When the bottom surface of the light receiver 10 is configured in this way, compared to the fact that the entire internal bottom surface of the light receiver 10 is configured to slope downward in a straight line toward the light emitting unit 11, the vertical direction of the light receiver 10 At the same time as reducing the height, there is an advantage that the sunlight totally reflected on the bottom surface of the light receiver 10 can be more effectively adjusted to be parallel to the direction in which the light receiver 10 extends.

그리고, 상기 충진액은 투명한 미네랄오일을 이용하는 것을 예시하였으나, 상기 충진액은 투명한 합성오일, 글리세린, 실리콘오일, 캐스터오일(Castor Oil), 프로필렌 글라이콜(Propylene glycol), 에틸렌 글라이콜(Ethylene), 세슘 브로마이드(CsBr) 수용액, CsI 수용액 중에 어느 하나를 선택할 수 있다.In addition, the filling liquid is exemplified using transparent mineral oil, but the filling liquid may include transparent synthetic oil, glycerin, silicone oil, castor oil, propylene glycol, and ethylene glycol. ), cesium bromide (CsBr) aqueous solution, or CsI aqueous solution.

또한, 상기 수광기(10)의 공간부(12)에는 충진액이 충진된 것을 예시하였으나, 상기 공간부(12)를 충진액이 아닌 기체로 충진하고, 상기 수광기(10)의 내부 면에서 빛이 입사되는 상면과 빛이 출광되는 출광부(11)를 제외한 둘레면 전체, 즉 바닥면과 양측면 및 후측면을 태양광을 반사하도록 구성함과 동시에, 상기 반사기(20)을 빛을 반사하는 재질로 구성하는 것도 가능하다.In addition, although the space 12 of the light receiver 10 is illustrated as being filled with a filling liquid, the space 12 is filled with a gas rather than a filling liquid, and the space 12 is filled with a gas rather than a filling liquid, and The entire circumferential surface, that is, the bottom surface, both sides, and the rear surface, excluding the upper surface where light is incident and the light exit part 11 where light is emitted, is configured to reflect sunlight, and at the same time, the reflector 20 is configured to reflect light. It is also possible to construct it from any material.

이때, 수광기(10)의 바닥면과 둘레면을 반사물질로 코팅하거나, 반사 재질로 구성된 패널이나 거울을 배치함으로써, 수광기(10)의 둘레면에서 태양광이 전반사되도록 할 수 있다.At this time, sunlight can be totally reflected on the circumferential surface of the light receiver 10 by coating the bottom and peripheral surfaces of the light receiver 10 with a reflective material or by arranging a panel or mirror made of a reflective material.

또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 반사기(20)의 후측면에는 복굴절 성질을 갖는 비등방성 결정체(23)가 구비될 수 있다.Additionally, as shown in FIG. 8, an anisotropic crystal 23 having birefringent properties may be provided on the rear side of the reflector 20.

상기 비등방성 결정체(23)는 방해석을 얇은 패널형태로 가공하여 상기 반사기(20)의 후측면에 적층되도록 고정한 것으로, 태양광이 비등방성 결정체(20)를 투과하면 정상광선과 이상광선으로 분리되면서, 비정상광선의 굴절율이 낮아지면서 전반사 임계각이 작아지게된다.The anisotropic crystal 23 is made of calcite processed into a thin panel and fixed to be stacked on the rear side of the reflector 20. When sunlight passes through the anisotropic crystal 20, it is separated into normal ray and abnormal ray. , As the refractive index of abnormal rays decreases, the critical angle of total reflection becomes smaller.

따라서, 태양광이 상기 반사기(20)의 후측면에 조사되면, 이상광선은 반사판(20)을 후방에서 전방으로 투과하고, 정상광선은 반사기(20)의 비등방성 결정체(20)의 후측면의 기울기에 따라 투과됨으로써, 후방의 반사기(20)에서 반사된 태양광이 전방의 반사기(20)에 의해 손실되는 것을 방지할 수 있다.Therefore, when sunlight is irradiated on the rear side of the reflector 20, the abnormal ray passes through the reflector 20 from the rear to the front, and the normal ray passes through the rear side of the anisotropic crystal 20 of the reflector 20. By being transmitted according to the slope, sunlight reflected by the rear reflector 20 can be prevented from being lost by the front reflector 20.

즉, 상기 수광기(10)에 구비된 여러개의 반사기(20)는 전면이 동일한 기울기를 이루도록 기울기가 조절되는데, 후방의 반사기(20)에서 전반사된 태양광의 일부는 전방에 위치된 반사기(20)에 의해 가려지거나, 도 8에 점선으로 도시한 바와 같이, 전방에 있는 반사기(20)의 후측면에서 하측으로 전반사되어 손실될 수 있다.That is, the tilt of the multiple reflectors 20 provided in the light receiver 10 is adjusted so that the front side has the same tilt, and a portion of the sunlight totally reflected by the rear reflector 20 is transmitted to the reflector 20 located in the front. It may be obscured by or, as shown by the dotted line in FIG. 8, it may be totally reflected downward from the rear side of the front reflector 20 and lost.

이때, 상기 반사기(20)의 후측면에 복굴절 성질을 갖는 비등방성 결정체(23)가 구비되면, 후측의 반사기(20)에서 전방으로 전반사된 태양광이 전방에 위치된 반사기(20)를 투과하여 전방으로 조사됨으로, 후방의 반사기(20)에서 반사된 태양광이 전방의 반사기(20)에 의해 손실되는 것을 방지할 수 있다.At this time, when the anisotropic crystal 23 having birefringent properties is provided on the rear side of the reflector 20, sunlight totally reflected forward from the rear reflector 20 passes through the reflector 20 located at the front. By being irradiated forward, sunlight reflected by the rear reflector 20 can be prevented from being lost by the front reflector 20.

그리고, 상기 반사기(20)는 도 9에 도시한 바와 같이, 측면에서 볼 때 전후면의 간격이 상측에 비해 하측이 넓은 다각형, 특히, 삼각형으로 구성될 수 있다.And, as shown in FIG. 9, the reflector 20 may be formed of a polygon, especially a triangle, where the gap between the front and back sides is wider at the bottom than at the top when viewed from the side.

이러한 경우, 전면과 후면이 이루는 각도만큼 후측면이 상측으로 회전되며, 이에 따라, 후측의 반사기(20)의 전면에서 반사된 태양광과 전방의 반사기(20)의 후측면의 각도가 작아지게 된다.In this case, the rear side is rotated upward by the angle formed by the front and back, and accordingly, the angle between the sunlight reflected from the front of the rear reflector 20 and the rear side of the front reflector 20 becomes smaller. .

따라서, 후측의 반사기(20)에서 반사된 태양광과 전방의 반사기(20)의 각도가, 전방에 있는 반사기(20) 후측면의 전반사 임계각에 비해 작아지게 되며, 후측의 반사기(20)에서 반사된 태양광이 전방의 반사기(20)를 투과하여 전방으로 조사됨으로, 전방으로 조사된 태양광이 전방의 반사기(20)에 의해 가려지거나 반사되어 손실되는 것을 방지할 수 있다.Therefore, the angle between the sunlight reflected by the rear reflector 20 and the front reflector 20 becomes smaller than the total reflection critical angle of the rear side of the front reflector 20, and the sunlight reflected by the rear reflector 20 Since the sunlight passes through the front reflector 20 and is irradiated to the front, it is possible to prevent the sunlight irradiated to the front from being obscured or reflected by the front reflector 20 and being lost.

이때, 상기 반사기(20)는 측면에서 볼 때 전후면의 간격이 상측에 비해 하측이 넓은 삼각형으로 구성된 것을 예시하였으나, 상기 반사기(20)는 마름모꼴을 비롯한 다양한 형태로 구성될 수 있다.At this time, the reflector 20 is illustrated as being composed of a triangle with a gap between the front and back sides wider than the upper side when viewed from the side, but the reflector 20 may be configured in various shapes, including a diamond shape.

또한, 상기 구동수단(30)은 상기 반사기(20)의 회전축(21)에 직접연결된 것을 예시하였으나, 상기 구동수단(30)은 자석을 이용하여 상기 반사기(20)에 비접촉식으로 연결될 수 있다.In addition, the driving means 30 is illustrated as being directly connected to the rotation axis 21 of the reflector 20, but the driving means 30 may be non-contactly connected to the reflector 20 using a magnet.

이를 위해, 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 수광기(10)의 일측에는 상기 반사기(20)의 회전축(21)과 동심을 이루도록 구비된 회전판(31)이 구비되고, 상기 회전판(31)에는 구동모터(32)가 연결되며, 상기 수광기(10)와 회전판(31)에는 상호 대응되도록 자석(33)이 각각 구비되어, 상기 구동모터(32)로 회전판(31)을 히전시키면, 자석(33)의 자력에 의해 반사기(20)가 회전되어 반사기(20)의 기울기를 조절할 수 있다.For this purpose, as shown in FIG. 10, a rotating plate 31 is provided on one side of the light receiver 10 so as to be concentric with the rotating axis 21 of the reflector 20, and the rotating plate 31 has A driving motor 32 is connected, and the light receiver 10 and the rotating plate 31 are each provided with a magnet 33 to correspond to each other. When the rotating plate 31 is heated by the driving motor 32, the magnet ( The reflector 20 is rotated by the magnetic force of 33), so that the tilt of the reflector 20 can be adjusted.

도 11은 본 발명에 따른 제2 실시예를 도시한 것으로, 상기 수광기(10)의 하측에는 수광기(10)의 하측으로 출력된 태양광을 수집하기 위한 보조집광기(50)가 구비된다.Figure 11 shows a second embodiment according to the present invention, in which an auxiliary concentrator 50 is provided below the light receiver 10 to collect sunlight output from the lower side of the light receiver 10.

상기 보조집광기(50)는 일측에 출광부(51a)가 형성된 보조수광기(51)와, 상기 보조수광기(51)의 내부에 상기 출광부(51a)를 향하도록 하향경사지게 구비된 보조반사기(52)로 구성된다.The auxiliary concentrator 50 includes an auxiliary light receiver 51 having a light emitting part 51a formed on one side, and an auxiliary reflector provided inside the auxiliary light receiver 51 to be inclined downward toward the light emitting part 51a ( 52).

이때, 상기 보조수광기(51)와 보조반사기(52)의 구성은 전술한 수광기(10) 및 반사기(20)와 동일하게 구성됨으로, 이에 대한 더 이상 자세한 설명은 생략한다.At this time, since the configuration of the auxiliary light receiver 51 and the auxiliary reflector 52 is the same as that of the light receiver 10 and reflector 20 described above, further detailed description thereof will be omitted.

이와 같이 구성된 집광기는 상기 수광기(10)의 하측으로 출력된 태양광이 보조집광기(50)에서 재차 수집되어 보조수광기(51)의 출광부(11)로 출력됨으로, 수광기(10)의 상면으로 조사된 태양광의 일부가 수광기(10)의 하측으로 출력되어 손실되는 것을 방지하고, 효율이 더욱 향상되는 장점이 있다.In the concentrator configured in this way, the sunlight output to the lower side of the receiver 10 is collected again in the auxiliary concentrator 50 and output to the light emitting unit 11 of the auxiliary receiver 51, This has the advantage of preventing a portion of the sunlight irradiated to the upper surface from being output to the lower side of the receiver 10 and being lost, and further improving efficiency.

즉, 상기 집광기(10)의 길이가 긴 경우, 집광기(10)에서 태양광이 전방으로 진행하면서 태양광의 일부가 반사기(20)의 후측면에서 반사되어 수광기(10)의 하측으로 출력됨으로, 효율이 저하된다.That is, when the length of the concentrator 10 is long, as sunlight travels forward from the concentrator 10, a part of the sunlight is reflected from the rear side of the reflector 20 and output to the lower side of the receiver 10, Efficiency decreases.

그런데, 본 실시예의 경우, 수광기(10)의 하측에 보조집광기(50)가 더 구비되어, 수광기(10)의 하측으로 출력된 빛을 재차 집광하여 보조집광기(50)의 출광부(51a)로 출력함으로, 효율이 더욱 향상된다.However, in the case of this embodiment, an auxiliary concentrator 50 is further provided below the light receiver 10, and the light output from the lower side of the light receiver 10 is condensed again to form a light emitting unit 51a of the auxiliary concentrator 50. ), the efficiency is further improved.

한편, 도 12에 도시한 바와 같이, 상기 반사기(20)와 보조반사기(52)의 후측면에는 전술한 비등방성 결정체(23)가 매립될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 12, the above-described anisotropic crystal 23 may be embedded in the rear surfaces of the reflector 20 and the auxiliary reflector 52.

이때, 상기 비등방성 결정체(23)는 방해석을 이용하며, 상기 반사기(20)와 보조반사기(52)에 구비된 방해석은 결정방향이 상호 직각을 이루도록 배치된다.At this time, the anisotropic crystal 23 uses calcite, and the calcite provided in the reflector 20 and the auxiliary reflector 52 is arranged so that the crystal directions are perpendicular to each other.

도 13 내지 도 16는 본 발명에 따른 제3 실시예를 도시한 것으로, 상기 수광기(10)의 일측에는 태양광을 굴절 또는 반사하여 선형으로 초점을 형상하는 선형집광기(60)가 구비된다.13 to 16 show a third embodiment according to the present invention, in which a linear concentrator 60 is provided on one side of the light receiver 10 to shape a linear focus by refracting or reflecting sunlight.

상기 선형집광기(60)는 측방향으로 넓게 구성되어, 태양광을 전후방향으로 연장된 선형태로 집중되도록 상기 수광기(10)로 집광하도록 된 것으로, 도 13에 도시한 바와 같이, 프리넬렌즈를 이용하거나, 도 14에 도시한 바와 같이, 포물면 반사판을 이용할 수 있으며, 도 15에 도시한 바와 같이, 다수개의 반사판을 이용하여 구성될 수 있다.The linear concentrator 60 is configured to be wide in the lateral direction and is designed to converge sunlight onto the receiver 10 so as to concentrate it in a linear form extending in the front and rear directions. As shown in FIG. 13, the Fresnel lens Alternatively, as shown in FIG. 14, a parabolic reflector can be used, and as shown in FIG. 15, it can be configured using a plurality of reflectors.

이때, 상기 수광기(10)는 도 16에 도시한 바와 같이, 전방 또는 후방에서 볼 때 상면의 폭이 넓고 하측면의 폭이 좁은 마름모형상으로 구성될 수 있다.At this time, as shown in FIG. 16, the light receiver 10 may be shaped like a diamond with a wide upper surface and a narrow lower surface when viewed from the front or rear.

이와 같이 구성된 집광기는 선형집광기(60)를 이용하여 선형으로 1차 집광된 빛을 수광기(10)와 반사기(20)를 이용하여 재차 집광하여 출력함으로, 집광비를 더욱 향상시킬 수 있는 장점이 있다.The concentrator configured in this way has the advantage of further improving the light collection ratio by concentrating and outputting the light that is first linearly condensed using the linear concentrator 60 again using the receiver 10 and the reflector 20. there is.

10. 케이스 20. 반사기
30. 구동수단 40. 제어수단10. Case 20. Reflector
30. Drive means 40. Control means

Claims

A light receiver 10 made of a transparent material and having a space 12 formed therein,
A reflector 20 provided inside the light receiver 10 to extend laterally,
A driving means (30) connected to the reflector (20) to adjust the tilt of the reflector (20),
It includes a control means (40) that controls the operation of the driving means (30),
The front of the light receiver 10 is composed of a light emitting unit 11 through which solar light is output,
The reflector 20 is configured so that its front face is inclined downward toward the light emitting portion 11,
It is configured so that sunlight incident on the upper surface of the light receiver 10 is reflected toward the light emitting unit 11 by the reflector 20,
A concentrator characterized in that a linear concentrator (60) is provided on one side of the receiver (10) to shape a linear focus by refracting or reflecting sunlight.

According to clause 1,
A concentrator, characterized in that the space 12 of the light receiver 10 is filled with a filling liquid.

According to clause 2,
The filling liquid is transparent synthetic oil, mineral oil, glycerin, silicone oil, castor oil, propylene glycol, ethylene glycol, and cesium bromide (CsBr) aqueous solution. , a concentrator characterized in that it is one of the CsI aqueous solutions.

According to clause 1,
A light concentrator, characterized in that the inner bottom surface of the light receiver (10) is configured to slope downward toward the light emitting part (11).

According to clause 1,
The inner bottom surface of the light receiver (10) is a concentrator characterized in that the middle portion is inclined downward toward the light output portion (11) or is inclined downward so that the middle portion is rounded toward the light output portion (11).

According to clause 1,
The space 12 is filled with gas,
The inner surface of the light receiver 10 is configured to reflect sunlight on the entire circumferential surface excluding the upper surface where light is incident and the light exit part 11 where light is emitted,
The reflector (20) is a concentrator characterized in that it is made of a material that reflects light.

According to clause 1,
The reflector 20 is made of a transparent material, and a space 22 is formed inside,
A concentrator characterized in that the interior of the space 22 is filled with a gas having a lower refractive index than the filling liquid.

According to clause 1,
The reflector 20 is a concentrator characterized in that it is composed of a polygon with a gap between the front and back when viewed from the side, and the lower side is wider than the upper side.

According to clause 1,
A condenser, characterized in that an anisotropic crystal (23) having birefringent properties is provided on the rear side of the reflector (20).

According to clause 9,
A concentrator, characterized in that the anisotropic crystal (23) is calcite.

According to clause 1,
The driving means 30 is
A rotating plate 31 provided on one side of the light receiver 10 to be concentric with the rotation axis 21 of the reflector 20,
A driving motor (32) connected to the rotating plate (31),
A concentrator comprising a magnet (33) provided to correspond to the light receiver (10) and the rotating plate (31).

According to clause 1,
A concentrator, characterized in that an auxiliary concentrator 50 including an auxiliary receiver 51 and an auxiliary reflector 52 is provided below the light receiver 10,

According to clause 12,
A concentrator characterized in that an anisotropic crystal (23) is embedded in the rear side of the reflector (20) and the auxiliary reflector (52).

delete

According to clause 1,
The light receiver 10 is a concentrator characterized in that it is shaped like a diamond with a wide upper surface and a narrow lower surface when viewed from the front or rear.