KR19990062616A - 진공관식 집열관, 집광씨스템 및 설치방법 - Google Patents

진공관식 집열관, 집광씨스템 및 설치방법 Download PDF

Info

Publication number
KR19990062616A
KR19990062616A KR1019980051105A KR19980051105A KR19990062616A KR 19990062616 A KR19990062616 A KR 19990062616A KR 1019980051105 A KR1019980051105 A KR 1019980051105A KR 19980051105 A KR19980051105 A KR 19980051105A KR 19990062616 A KR19990062616 A KR 19990062616A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tube
heat
vacuum
pipe
vacuum tube
Prior art date
Application number
KR1019980051105A
Other languages
English (en)
Inventor
박화랑
Original Assignee
박화랑
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 박화랑 filed Critical 박화랑
Publication of KR19990062616A publication Critical patent/KR19990062616A/ko

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S10/00PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • H02S10/30Thermophotovoltaic systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/40Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors
    • F24S10/45Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors the enclosure being cylindrical
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/70Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
    • F24S10/75Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits with enlarged surfaces, e.g. with protrusions or corrugations
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/80Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors having discontinuous faces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • F24S40/80Accommodating differential expansion of solar collector elements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00Supporting structures for PV modules
    • H02S20/20Supporting structures directly fixed to an immovable object
    • H02S20/22Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings
    • H02S20/26Building materials integrated with PV modules, e.g. façade elements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S30/00Structural details of PV modules other than those related to light conversion
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/20Optical components
    • H02S40/22Light-reflecting or light-concentrating means
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/40Thermal components
    • H02S40/42Cooling means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S2023/83Other shapes
    • F24S2023/838Other shapes involutes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44Heat exchange systems
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/60Thermal-PV hybrids
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/20Climate change mitigation technologies for sector-wide applications using renewable energy

Abstract

태양광을 열에너지로 변환하는 진공관식 집열관, 진공관식 집열관에 직달및 확산일사를 동시 작용시키는 집광씨스템, 일체로 구성된 장치 및 설치방법에 관한 발명이다.
1. 히이트파이프를 포함하는 금속재 집열관과 유리재 진공관이 격리되어 상호 독립적으로 열팽창-수축케 되는 구조적 제작기술 및 스프링 가압형 봉합기술에 관한 것과
2. 구형, 인볼류트형 반사체를 기본으로 포물선형 반사체가 결합되어 집열관에 집광광 작용시키는 고정 및 일축 추적식 집광씨스템을 구성하는 광학 기술과,
3. 진공관식 집열관과 집광씨스템이 결합된 장치 다수기를 산업 및 생활에실시 용이토록한 설치방법에 관한 기술과 태양전지를 이용한 광발전장치가 동시 구성된 기술이다.
태양광으로 열 및 전기에너지를 보다 효과적으로 생산하는 청정에너지 기술출원이다.

Description

진공관식 집열관, 집광씨스템 및 설치방법
본 발명은 광투과성 유리관으로 진공단열 구성되는 열매체 순환식 및 히이트 파이프 내장형 진공관식 집열관의 부품구성, 구조 및 제작에 관한 발명과, 직달 및 확산일사를 효과적으로 집광하여 최종 열에너지로 변환케하는 집광씨스템에 관한 발명 및 상기에 기술한 진공관식 집열관과 집광씨스템이 결합 구성된 장치 다수기를 실산업에 적용하는 설치방법에 관한 것이다.
장치를 설치하여 열에너지 생산하면서 전기에너지를 생산키 위한 태양전지 어레이가 가장 경제적으로 설치되는 것을 동시에 출원하는 것이다.
진공관식 집열관은 진공단열되므로 변환된 열에너지가 바람이나 외기온도에 의해 손실되지 않아 높은 집열효율을 갖는 특징은 있으나 유리관과 금속재 또는 유리관으로만 통형(cylinder)으로 길게 제작되고, 동절기 야간의 혹한과 여름철 강한 일사조건 하에서 운전되므로 기밀접합부가 파손되어 실험제작 성공하였더라도 장기 실용화는 실패하였다, 뿐만 아니라 유리관을 숙련공이 수작업으로 열가공하는 제작상의 난점이 있었다.
상기와 같은 결점이 완전해결치 않은 상태에서 개발된 선행기술을 보면 일본공개실용신안 94-69661, 1994. 9. 30 진공관식 태양열집열장치, 미국특허 4,911,145(1990. 3. 27, VACUUM TYPE SOLAR HEAT COLLECTING APPARATUS), 4,080,954(1978. 3. 28 SOLAR COLLECTOR APPARATUS) 및 3,952,724(1976. 4. 27 SOLAR ENERGY CONVERTER)등이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점과 선행발명의 결점을 해결하면서 히이트파이프 내장형 진공관식 집열관에도 적용할 수 있는 응용범위가 넓은 장점이 있다.
본인이 한국특허청에 출원한 94-23367(94. 9. 15, 진공관식태양열집열관)에서 필수공정인 유리관단 봉합가공 공정이 필요없고, 유리관에 불안정하게 집열관 지지되는 것을 개선 하였으며, 중심금구가 후렌지 볼트조립되는 결점등, 기술적 개량과 제작원가 절감등 다방면에서 진보된 기술을 출원하는 것이다.
본 발명은 영하 20도 냉동실에서는 물론 350℃ 열풍실내에서 진공파괴 안되는 실험을 한 것이다.
상기의 식별자가 없습니다.
제 1도는 A-A, B-B 횡단면도 및 C부 확대도가 도시된 진공관식집열관의 종단면도
제 2도는 제 1도 C부에 금속재 패킹을 실시한 단면구성도
제 3도는 D부 확대도 및 E-E횡단면도가 도시된 경사집열관의 일측 종단면도
제 4도는 집열휜 구성 예시 단면도
제 5도는 압출성형 집열휜이 집열관에 압입 구성된 단면도
제 6도는 F-F, G-G 횡단면도가 도시된 히이트파이프내장형 진공관식집열관의 종단면도
제 7도는 인볼류트형 반사체 집광씨스템의 기하학적 해석 단면도
제 8도는 광발전과 집광 진공관식 집열을 동시에하는 장치의 요부 단면도
제 9도는 제 8도 기준 실시 정면 사시도
제 10도는 1축 간헐추적식 집광씨스템이 구성된 진공관식 집열관장치의 추적상태 단면도
제 11도는 진공관식 집열장치의 적층설치방법 단면도
제 12도는 진공관식 집열장치의 계단식 설치방법 단면도
제 13도는 히이트파이프형 진공관식 집열관 다수기가 패널식으로 구성된 설치방법 정면도
제 14도는 H-H 단면도
태양광을 열에너지로 변환시키는 휜부착형을 포함 표면에 선택 흡수막 처리된 집열관과 광투과성 진공관이 통형으로 구성되어 감압밀봉 되어지는 공지의 진공관식집열관 또는 장치에 있어서, 제 1도에서 본 발명 구성내용을 설명하면, 집열관(15)접합관(11)과 유리재 진공관(1) 삽입관(12)은 동심관으로 유체 유출,입관(13,14)은 상기 삽입관(12) 수직중심선 상,하로 돌설되고 상기 접합관(11)과는 십자유로 구성된 단일 금속제로된 중심금구(10)를 중앙에 위치되는 상태로, 유입유체분류용 수평격판(16)이 저면에 부착된 내관(15-1) 집열관(15) 및 접합관(11)을 합체 용접하여 중공집열관 구성, 일측 집열관 단부 외측엔 내관(15-1)삽입 지지용 너트봉(18)내돌설된 경판(17)을 타측 집열관(15)단부 외측엔 내관 삽입지지용 연장관(20)이 내설되고 오링(23)안착홈과 나사턱이 외설된 경판(19)이 위치하는 상태로, 상기 경판(17,19)들과 삽입관(12)에 가공된 요홈에는형 단면 형상을 갖는 패킹재(8)를 밀봉수단으로 게재시키고, 진공관(1)을 배열, 양측에 나사봉(6)연장되고 중앙저면에 지지격판(7)부착된 반사막 도금된 타이바(5)일단은 상기경판(17) 너트봉(18)에 체결하고 타단은 타측경판(19)외측에서 대·소 두 개의 코일스프링(21)을 진공관 가압하는 상태로 너트(4)체결, 코일스프링(21)외주부엔 오링(23)을 기밀수단으로 밀봉캡(22)조립하고, 상기 중심금구(10) 또는 양측 경판(17,19)들중 어느 한곳에 형성된 진공세관(26)을 내부 공기빼기 수단으로 진공형성, 주로 수평설치 하는 진공관식 집열관을 제작 구성한 것이다.
설치 위치에 따라 동서,남북간등 어떠한 방위라도 수평설치하면 태양광은 열에너지로 변환되 출구관(13)에서 가열유체를 공급받게 된다.
중공 집열관(15)단은 좌,우 너트봉(18)과 연장관(20)에 의해 지지되고 중심금구(10) 접합관(11)에 합체되어 중심부 지지되므로 열유체가 충만되 있더라도 변형되지 않으면서, 좌,우로 독립된 열팽창,수축운동을 하게된다.
진공관(1)단부는 경판(17,19) 및 접합관(12) 사이에서 패킹(8) 게재된 상태에서 스프링(21)압축,탄지력으로 가압되므로 집열관(15)과는 독립된 열팽창,수축운동을 하게된다.
유리관은 인장 및 전단강도 보다 압축강도가 월등히 강한 특징이 있으며,유리공장에서 생산된 소재를 2차 열가공않고 사용하는 장점이 있어, 기존 제작방법처럼 복잡한 공정이 필요없게 된다.
유입관(14)에서 들어온 유체는 내관(15-1)저변에 부착된 수평격판(16)에 의해 좌,우로 분류되어 지므로 유출관(13)으로 수직상승 않고 충분히 순환 가열된다.
대,소 스프링(21)은 그 감긴방향이 서로 상이한 것을 도시 하였다.
타이바(5)외표면은 반사도금 하므로 내관(15-1)보다 항상 온도가 낮게 유지된다.
제 1도는 집열휜(FIN) 없는 관(PIPE)만으로 수평 제작된 경우이나, 제 3도에서는 유체순환을 향상키 위해, 좌,우 양측 집열관(15)이 중심금구(10)접합관(11)을 기준으로 하향 경사관으로 내관(15-1)과는 편심 구성한 것이다.
제 1도 및 제 3도 모두 타이바(5), 내관(15-1), 및 진공관(1)은 항상 동심상태로 구성된다.
제 3도 생략된 우측집열관은 유체 유출입관을 중심으로 좌,우 대칭구성된다.
상기한 제 1도 및 3도 기준 발명구성은 저온유체가 유입관(14)으로 들어와수평격판(16)에 의해 양측으로 분류되어 가열된 후 유출관(13)으로 외부배출되는 유체 순환식이다.
제 6도는 히트파이프(HEAT PIPE)(40) 가열부(HZ, HEATING ZONE) 하단엔 코일스프링(21)설착용 나사봉이 연장 접합하고, 방열부(CZ, COOLING ZONE)는 상부경판(17)에 돌설된 진공연장관(29)에 외돌설토록 접합하여, 방열관(33)삽입, 히이트파이프(40) 가열부(HZ)와 단열부(IZ,ISOLATING ZONE) 구간이 상기한 타이바(5)기능을 갖도록 조립, 단일진공관(1)조립 제작되어 방열부(CZ)가 상향설치되는 히이트파이프식 진공관식 집열관에 관한 기술이다.
타이바 기능을 하는 히이트파이프가 방열부(CZ)를 경계로 스프링(21)에 탄지되어 열팽창 수축 독립 운전되고 진공관(1)은 한개로 동심구성되고 가열부(HZ)엔 가열휜(30)이 부착된 것이다.
제 1도,3도 및 4도는 합성수지제 또는 합성고무제 패킹(8)이 경판(17,19)들과 중심금구(10) 삽입관(12)요홈에 삽설되어 진공관(1)기밀유지하는 구조였다.
제 2도는 진공관 삽입관(12)과 경판(17,19)들에 공동형(CAVITY TYPE)요홈을 가공하고 납을 주성분으로 하는 합금패킹재(39)를 용착, 밀봉 패킹재 구성하는 기술이다.
납합금 금속제는 유리보다 부드럽고 자외선에 변질되지 않는 특징이 있다.
제3도 D부 기술은, 중심금구(10) 삽입관(12) 및 경판(17,19)들 외주부엔 요홈을 가공, 패킹재(8)를 중심으로 진공관(1)단부까지 열수축튜브(24)가열 밀착시키고, 진공관(1) 내주부엔 접시형반사판(25)을 설치하여 합성고무제 패킹(8)에 태양광 작용치 않게하는 것이다.
합성고무제 패킹은 자외선에 취약하므로 장기간 성상변화를 방지키 위함이며, 제 2도에 설명한 납을 주성분으로 하는 금속제 패킹(39) 경우에도 접시형 반사판(25)을 설치하면 입사광은 집열관 또는 집열휜에 반사케되는 장점이 있으며, 너트봉(18) 또는 집열관(15)접합관(11)에 삽입 설치되는 구조로 하면된다.
제 3도 D 부 부품번호 34로 표기된 것은, 내관(15-1)삽입지지용 너트봉(18)과 연장관(20)단부에 돌출턱(33)을 구성하고, 단열링(34)을 감착하여 경판(17,19)에 집열열 전달되지 않게 하는 기술이다.
단열링(34)없이 내관(15-1) 지지되는 경우도 있겠으나, 내관(15-1)이 큰 경우는 단열링 설치하면 집열열 손실을 경감시키는 특징이 있다.
집열관이나 히이트 파이프에 집열휜을 구성함에 있어서, 제5도는 소정의 돌설휜(31)이 구성된 알루미늄제 압출성형관(32)을 제작, 집열관(15)에 압입설치하여 집열체 구성하는 것이 용접으로 열접합하는 경우보다 재질변화가 적은 장점이 있으며 견고하게 구성되는 특징이 있다.
제 1도 및 제 3도 집열관에 모두 적용되며 제 6도 G-G 단면도는 히이트파이프에 설치된 것이다.
제 1도 및 제 3도에 있어서 동일직경 진공관일때 집열휜을 집열관(15)에 설착하면 유체용적이 적어 보다 고온집열 할 수 있다.
지금까지 설명한 히이트파이프식을 포함하는 진공관식 집열관은 상이한 열팽창계수를 갖는 금속재 집열관과 유리재 진공관이 현격이 다른 온도조건에서 장기간 운전되드라도 독립된 열수축 팽창운동을 하면서 격리되어 있으므로 진공파괴되지 않는 스프링탄지형 타이바 구성에 관한 기술과 집열열을 효과적으로 얻기 위한 것이었다.
제 7도는 태양광을 집광보다 고온 열에너지를 생산키 위한 것으로, 진공관(1)저변에 호상의 구형반사체(51)를 설하고 그 양측엔 진공관 내경보다 소직경인 임의원을 기초원(BC, BASIC CIRCLE)으로 하는 인볼류트형 반사체(INVOLUTE REFLECTOR, 52)를 진공관(1) 정점 연장수평선 이하 범위로 전개하여 집열관(15,40)에 직달(DIRECT) 및 확산일사(GLOBAL RADIATION)를 동시에 집광하는 기술이다.
인볼류트반사체가 기초원(BC)에서 양측전개되면 기초원 정점 수평선 연장점에서 최대로 전개되며 그 폭은 기초원 지름(D) × π 로 된다.
이때 인볼류트곡선의 접선(TL)은 정점연장선과 M으로 표시되는 점에서 수직교차케 된다.
입사된 모든 광은 기초원에 최종반사되는 특징이 있는 집광용 광학기술이다.
교차점(M)이상 전개시는 그 폭이 좁아지므로 진공관(1)정점 높이 이하로 구성함이 바람직하다.
진공관(1)저변에 구형반사체(51)와 결합되므로 진공관(1)은 안장식으로 안정되게 설치되며, 도면엔 히이트 파이프형 진공관식 집열관을 도시하였으나 제 1도 및 3도의 유체순환식 진공관식 집열관에 구성하여도 동일 집광효과를 갖는다.
제 8도는 태양강도가 여름철에 비해 상대적으로 약한 겨울철 태양광을 많이 집광키 위한 것으로, 일측 인볼류트반사체(52)단부내부에 초점(F)이 타측인볼류트반사체 단부에 정점(V)이 위치되고 축선(CL, CENTER LINE) 이 임의 설치위도 동지정오광(WS) 보다 낮게 구성된 95도 이상 125도 이하 전개 림각(θ)을 갖는 포물선형 반사체(53)가 연장 구성된 집광씨스템이다.
일사강도가 강한 하지낮 정오광(SS)은 SL로 표현되는 좁은 폭으로, 일사강도가 약한 동지날 정오광(WS)은 WL로 표현되는 넓은 폭으로 입사되어 집광한다.
축선(CL)에 평행한 광(S)은 초점(F)을 지나는 광로가 구성되며. 축선(CL)이상 고도를 갖는 직달 및 확산일사는 집광되어 최종적으로 집열휜을 포함하는 집열관에 작용된다.
L로 표시된 것은 춘추분점 정오광을 도시한 것이다.
전면 투과체(50)는 강우, 강설이 많거나 대기오염이 많은 지역에서는 필수적으로 설치하여야 한다.
제 9도는 동서간에 설치되는 실시 사시도이고, 측면반사체(54)가 구성된 경우이다. 저온유체배관(65)에서 공급된 유체는 가열되어 상부 고온배관(66)으로 송출되어지는 것으로 자연대류식 및 강제순환식씨스템이 모두 용이 구성된다.
제 8도 및 9도는 동절기 열부하가 많은 경우에 특히 적합한 것이고 연중 최대 열에너지를 얻기 위해선 제 10도와 같이, 진공관식 집열관이 타이바(5)를 회전중심축으로 동지에서 하지간은 지연운전(LAG TRACKING), 하지에서 동지간은 선행운전(LEAD TRACKING)하는 방법으로 최소 1일이상 최대 계절단위로 임의 기간 간헐(PERIODIC) 1축 추적하는 집광씨스템이다.
지연운전과 선행운전을 설명하면, 기준축선(CL)이 춘분 정오광 태양고도라가정할때, 춘분이후 하지까지의 광은 추적하지 않더라도 집광할 수 있으나 춘분이전 동지까지의 광은 전혀 집광하지 못한다.
반대로 기준축선이 추분 정오광이라 할때 추분이전 하지까지의 광은 집광하나 고도가 낮은 동지까지의 광은 수광치 못하게 된다.
이런 연유로 다가올 계절 고도광을 수광키 위해선 동지에서 하지간은 고도가 낮게 지연운전을 하지에서 동지간은 고도가 낮게 선행운전하면 되는 것이다.
1회 추적 운전각은 매일매일, 일주단위, 열흘단위, 한달단위 또는 최장 계절단위로 할 수 있는바 추적 눈금(TRACKING INDEX)를 설치하면 되고, 도면에서는
전동 또는 수동 동력으로 기어(60)구동하는 것을 도시 하였다.
부품번호 64는 유체 유출입관(64,65)연결용 후레시불배관을 도시한 것으로 진공관식 집열관이 고정된 상태 또는 집열씨스템과 동시회전하는 방법등 모두 용이 실시될 수 있다. 부품번호 61은 가이드 로라를 도시한 것이다.
지금까지 설명한 집광씨스템이 구성된 진공관식 집열관 다수기를 집단 설치하여 필요한 열에너지를 얻기위해 제 11도에서 설치방법을 설명하면, 포물선형반사체(53)가 연장 구성된 집광씨스템과 유체순환식 진공관식 집열관이 결합된 장치 다수기를 설치함에 있어서, 다수기를 수직으로 배열, 벽기능을 갖도록 적층 구성하는 설치방법이 실시된다.
부품 80은 진공관과 집광씨스템 결합 후레임을 도시한 것이고, 기초(90, PEDESTAL)에 축열조(67)가 팽창탱크(68)와 함께 배관 씨스템 구성되어, 저온유체관(65)으로 공급된 열매체가 가열되어 고온유체관(66)으로 송출되 축열조에 최종 열저장되는 씨스템을 예시적으로 도시 하였다.
제 12도는 집광씨스템 결합된 진공관식집열장치를 계단식으로 경사설치하는 방법을 도시한 것으로 불용 경사토지, 산악지등에 용이 실시할 수 있는 방법이며, 옥상등 넓은 인공구조물에도 설치하는 방법이다.
제 13도 및 14도는 히이트파이프 내장형 진공관식 집열관에 구형반사체(51)와 인볼류트형 반사체(52)가 결합된 집광 씨스템 구성된 경우로 제 6도와 설명하면, 가열부(HZ)하단 경판(19)외주 저면에 가이드로라(42)를 설치하고, 방열부(CZ)는 열교환헤더(63)삽입관(41)에 삽입된 히이트파이프내장형 진공관식 집열관 다수기를 판넬식으로 제작하고 반사제(51)배면은 보온하고 수광전면에 투과체(50)설치하여 건축재에 대체설치되는 것을 특징으로 하는 판넬식 설치 기술이다.
울타리, 방음벽, 지붕, 건물벽, 그늘막(SUN SHADE)등 기존의 건축외장재에 대체 되므로 경제적 가치가 매우 높은 발명이다.
수직 또는 경사설치되는 특징이 있으며, 제 6도에서의 55은 보온재이고 열교환헤더(63)에 부착된 삽입관(41)에 집열관 상부경판(17) 진공연장관(29)이 나사체결 조립된 것이다.
지금까지의 발명 구성내용과 같이 열에너지는 충분히 생산할 수 있으나, 제 8,9,10,11 및 12도는 인볼류트형 반사체(52)전면과 포물선형 반사체(53)상부에 태양전지모듈(SOLAR CELL MODULE 70)을 집광씨스템과 동일 거리로 연장후레임(80)에 설치하여 광발전과 집열을 동시수행 하는 설치방법을 도시한 것이다.
열 및 전기에너지를 단일장치로 동시에 태양에너지로 생산한다면 공해없는취락지가 건설될 것이며 더이상의 환경오염은 없을 것이다.
제 10도와 같이 추적식 상부에 태양전지판넬(70)을 설치한다면 연중 최량의 상태로 광발전하는 효과가 있게 된다.
금속재 집열관과 유리재 진공관이 격리된 상태로 독립 열팽창, 수축운동을하고 항상 가압되는 스프링 압축력에 장기간 집열하드라도 내부 진공이 파괴되지않는 진공관식집열관이 대량 보급될 수 있게 된다. 수평설치되는 열유체 순환식과 경사 또는 수직설치되는 히이트파이프 내장형 진공 집열장치를 생활 및 산업시설 주변에 적절히 구성할 수 있게 된다.
고정집광, 일축 간헐추적 집광등 소요 온도조건에 맞는 집열을 할 수 있으며 히이트파이프 내장형 경우 건축외장재에 대체 설치되므로 별도의 토지가 필요없는 매우 경제적인 기술이다. 직달일사와 확산일사를 동시 집광하므로 공기중에 부유먼지나 스중기가 많은 공해지역에서도 집광집열케 된다.
평판형 보다 높은 온도 열유체를 고효율 집열케 되며, 정밀 상시 추적형 집광집열장치보다 가격이 싼 장점이 있다.
동시에 전기에너지를 생산하므로, 무공해 청정 태양에너지로 더이상의 공해문제와 기후변화걱정등 현안문제 염려가 없는 신에너지 기술이다.
설치 입지에 따라 적층식 또는 계단식으로 설치되며 전면에 투과체 설치할수 있으므로 반사체 오손은 없게 된다.

Claims (14)

  1. 집열관 접합관(11)과 진공관 삽입관(12)은 동심관으로 유체 유출,입관(13,14)은 상기 삽입관(12)상하로 돌설되고 접합관(11)과는 십자유로 구성된 단일금속재 중심금구(10)를 중앙에 위치 시킨 상태로, 유입유체 분류용 수평격판(16)이 저면에 부착된 내관(15-1), 집열관(15) 및 접합관(11)을 합체 용접하여 중공집열관 구성, 일측집열관 단부 외측엔 내관 삽입 지지용 너트봉(18)내돌설된 경판(17)을 타측 집열관(15)단부 외측엔 내관삽입지지용 연장관(20)이 내설되고 오링(23)안착홈과 나사턱이 외설된 경판(19)이 위치되는 상태로, 상기 경판(17,19)들과 삽입관(12)에 가공된 요홈에는단면형 패킹재(8)를 밀봉수단으로 게재시키고 진공관(1)을 배열 양측에 나사봉(6) 연장되고 중앙저면에 지지격판(7)부착된 반사막 도금된 타이바(5)일단은 상기경판(17)너트봉(18)에 체결하고 타단은 타측경판(19)외측에서 대,소 두개의 코일스프링(21)을 진공관 가압상태로 너트체결, 외주부엔 오링을 기밀수단으로 밀봉캡(22)조립, 중심금구(10) 또는 양측경판중 어느 한 곳에 형성된 진공세관을 내부 공기빼기 수단으로 진공형성, 수평설치되는 진공관식 집열관.
  2. 제 1항에 있어서, 양측 집열관(15)이 중심금구(10)접합관(11)을 기준으로하향경사관으로 내관(15-1)과 편심 구성되는 진공관식 집열관.
  3. 제 1항에 있어서, 히이트파이프 가열부 하단엔 코일스프링 설착용 나사봉이 연장접합되고, 방열부는 상부경판(17)에 돌설된 진공연장관(29)에 외돌설토록 접합하고 방열관 삽입, 히이트파이프 가열부와 단열부 구간이 타이바 기능을 갖도록 단일진공관으로 제작되고 방열부가 상향 설치되는 히이트파이프 내장형 진공관식 집열관.
  4. 제 1항에 있어서, 경판(17,19)과 중심금구(10)삽입관(2)에 공동형 요홈을가공하고 납을 주성분으로 하는 합금 패킹재를 용착하여 밀봉수단 구성하는 진공관식 집열관.
  5. 제 1항에 있어서, 중심금구(10) 삽입관(12) 및 경판(17,19)외주부에 요홈을 가공, 패킹재를 중심으로 진공관 단부까지 열수축튜브를 가열 밀착시키고, 진공관 내주부엔 접시형 반사판(25)설치, 패킹재에 태양광 작용치 않게 구성된 진공관식 집열관.
  6. 제 1항에 있어서, 내관(15-1)삽입지지용 너트봉(18)과 연장관(20)단부에 돌출턱(33)을 구성하고 단열링을 감착하여 경판(17,19)에 집열열 전달 되지않게 하는 진공관식 집열관.
  7. 제 1항, 2항 또는 3항에 있어서, 소정의 돌설휜이 구성된 알루미늄제 압출성형관을 제작, 히이트파이프를 포함하는 집열관에 압입설치되는 진공관식 집열관.
  8. 진공관식집열관 진공관 저면에 호상의 구형반사체를 설하고 그 양측에 진공관 내경보다 소직경인 임의원을 기초원으로 하는 인볼류트형 반사체를 진공관 정점 연장수평선 이하범위로 전개하여 직달 및 확산일사 집광하는 집광씨스템.
  9. 제 8항에 있어서, 일축 인볼류트반사체 단부 내부에 초점이 타측 인볼류트반사체 단부에 정점이 위치되고 축선이 임위 설치위도 동지 정오광 보다 낮게 구성된 95℃이상 125℃ 이하 전개 림각을 갖는 포물선형 반사체 연장구성, 하지보다 동지 태양광을 많이 집광하는 집광씨스템.
  10. 제 9항에 있어서, 진공관식 집열관이 타이바를 회전중심축으로 동지에서 하지간은 지연운전, 하지에서 동지간은 선행운전 하는 방법으로 임의 기간에 간헐 1축 추적하는 집광씨스템.
  11. 포물선형 반사체가 연장구성된 광학씨스템과 유체순환식 진공관식 집열관이 결합된 장치에 있어서, 다수기를 수직으로 배열 적층설치하는 설치방법
  12. 집광씨스템이 구성된 진공관식 집열관에 있어서, 다수기를 계단식으로 경사 설치하는 설치방법.
  13. 인볼류트형 집광씨스템과 히이트파이프 내장형 진공관식 집열관이 결합된다수장치에 있어서, 히이트파이프 가열부 하단 경판 저면에 가이드 로라를 설치하고, 방열부는 열교환헤더 삽입관에 삽입된 상태로 전면엔 투과체 배면에 보온하여판넬식으로 제작하여 기존의 건축 외장재에 대체 설치되는 판넬식 설치방법.
  14. 인볼류트반사체 전면과 포물선형 반사체 상부에 태양전지 모듈을 집광씨스템과 동일거리로 연장후레임 구성, 광발전과 집열을 동시 수행하는 태양전지 설치방법.
KR1019980051105A 1997-12-08 1998-11-26 진공관식 집열관, 집광씨스템 및 설치방법 KR19990062616A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR??-1997-066561 1997-12-08
KR19970066561 1997-12-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR19990062616A true KR19990062616A (ko) 1999-07-26

Family

ID=19526645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019980051105A KR19990062616A (ko) 1997-12-08 1998-11-26 진공관식 집열관, 집광씨스템 및 설치방법

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR19990062616A (ko)
AU (1) AU1509699A (ko)
WO (1) WO1999030089A1 (ko)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2979301A (en) * 1999-12-13 2001-06-18 Flooris Albertus Pretorius Electromagnetic radiation collector
CN1641290B (zh) * 2004-01-11 2013-03-27 北京环能海臣科技有限公司 一种外壳全玻璃光伏电池热管真空集热管
CN1661295B (zh) * 2004-02-27 2012-06-20 淄博环能海臣环保技术服务有限公司 玻璃真空环腔太阳换能热管
CN1661296B (zh) * 2004-02-27 2011-06-22 淄博绿能环保设备科技有限公司 玻璃真空太阳换能热管
CN1324275C (zh) * 2004-03-18 2007-07-04 王恒月 防爆太阳能全玻璃真空集热管
CN1313780C (zh) * 2004-04-09 2007-05-02 惠令宏 太阳能热水器防炸裂全玻璃真空集热管的加工方法
EP1739368A1 (de) * 2005-06-29 2007-01-03 Hossein Ismail Solaranlage
BE1016740A5 (nl) * 2005-08-30 2007-05-08 Vanderstraeten Luc Zonne-energie collector.
CN101025296B (zh) * 2006-02-20 2014-09-10 北京环能海臣科技有限公司 介质传导玻璃复合管承压太阳真空换能管
CN101025299B (zh) * 2006-02-20 2014-11-05 北京环能海臣科技有限公司 介质光热转化热传导玻璃复合管承压太阳真空换能管
CN101025308B (zh) * 2006-02-20 2010-12-08 淄博绿能环保设备科技有限公司 承压管上复合有光热转化膜的太阳真空换能热管
CN101025300B (zh) * 2006-02-20 2010-12-08 淄博绿能环保设备科技有限公司 介质光热转化传导玻璃复合管承压太阳真空换能热管
CN101025298B (zh) * 2006-02-20 2014-10-29 北京环能海臣科技有限公司 介质传导玻璃复合管承压直通太阳真空换能管
CN101097096B (zh) * 2006-06-26 2012-12-05 徐宝安 一种管尾低热损介质传导太阳真空换能热管
CN100414214C (zh) * 2006-12-15 2008-08-27 王军 熔封式热管真空集热管
WO2009000129A1 (fr) * 2007-06-28 2008-12-31 Beijing Eurocon Solar Energy Tech.Co., Ltd. Tube de récupération de chaleur sous vide solaire
WO2012083377A1 (en) * 2010-12-23 2012-06-28 Kashima Industries Holding Pty Ltd Solar thermal power apparatus
US9170057B2 (en) 2011-02-16 2015-10-27 Thermal Resource Technologies, Inc. Evacuated tubes for solar thermal energy collection
CN102563930B (zh) * 2012-02-24 2013-05-15 中国西电集团公司 一种膨胀节外置式太阳能发电高温真空集热管
WO2013143060A1 (zh) * 2012-03-26 2013-10-03 北京聚天华节能科技发展有限公司 太阳能热烘管
CN104540252A (zh) * 2014-12-11 2015-04-22 广东志高空调有限公司 一种ptc电加热装置
CN107044734A (zh) * 2017-06-12 2017-08-15 浙江鸿乐光热科技有限公司 复合太阳能热水器
CN109869918B (zh) * 2019-03-05 2021-07-23 浙江尚瑞特科技股份有限公司 一种太阳能热水器真空集热管组件

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4018215A (en) * 1975-07-28 1977-04-19 Owens-Illinois, Inc. Liquid operated solar energy collector
IT1052506B (it) * 1975-12-04 1981-07-20 Euratom Perfezionamento nei collettori solari
DE2618651C2 (de) * 1976-04-28 1983-04-28 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Sonnenkollektor mit einem langgestreckten Absorber in einem evakuierten Abdeckrohr

Also Published As

Publication number Publication date
AU1509699A (en) 1999-06-28
WO1999030089A1 (en) 1999-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR19990062616A (ko) 진공관식 집열관, 집광씨스템 및 설치방법
Ju et al. A review of concentrated photovoltaic-thermal (CPVT) hybrid solar systems with waste heat recovery (WHR)
Li et al. Building integrated solar concentrating systems: A review
US6653551B2 (en) Stationary photovoltaic array module design for solar electric power generation systems
Sharaf et al. Concentrated photovoltaic thermal (CPVT) solar collector systems: Part II–Implemented systems, performance assessment, and future directions
US4020827A (en) Solar energy collecting system
US4191164A (en) Dual conversion steam and electric solar power system
US6384320B1 (en) Solar compound concentrator of electric power generation system for residential homes
US3991741A (en) Roof-lens solar collector
US20100282315A1 (en) Low concentrating photovoltaic thermal solar collector
US3990430A (en) Solar energy collector system
US9989278B1 (en) Solar energy collector and/or concentrator, and thermal energy storage and retrieval system including the same
US4291679A (en) Structural solar collector
Tripanagnostopoulos New designs of building integrated solar energy systems
Rehman et al. Experimental evaluation of solar thermal performance of linear Fresnel reflector
JP2004205062A (ja) 集光式太陽熱温水器
US10156069B1 (en) Roof truss for solar application
RU2206837C2 (ru) Солнечный модуль с концентратором (варианты)
CN111953290B (zh) 一种热电联合多功能玻璃装置
RU2225966C1 (ru) Солнечный модуль с концентратором (варианты)
JP2003227661A (ja) 光ファイバーソーラーコレクタ
RU2338129C1 (ru) Солнечный дом (варианты)
CN2557882Y (zh) 平板式太阳能聚光集热器
RU2194928C1 (ru) Солнечный коллектор
Henkel New solar thermal energy applications for commercial, industrial, and government facilities

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application