KR200262447Y1

KR200262447Y1 - 태양광원을 이용한 집광열장치

Info

Publication number: KR200262447Y1
Application number: KR2020010025759U
Authority: KR
Inventors: 심규상
Original assignee: 심규상
Priority date: 2001-08-24
Filing date: 2001-08-24
Publication date: 2002-03-18

Abstract

본 고안은 태양광원을 이용한 집광열장치에 관한 것으로, 태양열에너지 활용을 위해 태양광원(10)을 집광집열하여 그 광원을 반사율이 우수한 광섬유도선(14)에 의해 집광집열된 태양광원(10)을 이동시켜 여러 형태의 발광발열수단(40)를 통해 이를 생활용품으로 이용할 수 있다. 이를 위해 태양광원(10)을 반사하는 주반사기(11)와, 상기 주반사기(11)에서 반사된 상기 태양광원(10)을 재반사하는 부반사기(12)와, 상기 부반사기(12)에서 재반사된 상기 태양광원(10)을 집광하는 집광부(13)와, 상기 집광부(13)에서 집광된 광원(10)의 이동경로인 광섬유도선(14)과, 상기 광섬유도선(14)을 따라 이동한 상기 태양광원(10)이 발광발열하는 발광발열수단(40)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

태양광원을 이용한 집광열장치{The Device Of Concentrating Light And Heat Using The Source Of Sun Light}

본 고안은 태양광원을 집광집열하여 생활에 이용할 수 있는 발광발열수단으로 태양광원을 이용한 집광열장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 태양광원을 간단하게 집광집열하여 반사율이 우수한 광섬유도선에 의해 발광발열수단으로 이동시켜 이를 생활에 편리하게 이용할 수 있는 태양광원을 이용한 집광열장치에 관한 것이다.

지구대기 밖에 있어서 태양을 곧장 향하고 있는 면은 1㎠ 당 매분 약 1.96cal의 복사에너지를 받는다. 지상에서는 대기 중의 수증기에 의한 흡수나 구름에 의한 반사·산란 등으로 에너지가 손실되어 1㎠당 매초 약 1kcal의 복사에너지를 받는다. 이것은 1㎡당 약 700W의 에너지에 상당하며, 지구에 달하는 태양열로 계산하면, 태양은 주위의 공간에 매초 3.90×10³³erg의 복사에너지를 방출하고 있다는 것을 알 수 있다.

한편, 태양이 복사하는 열에너지를 흡수하여 열기관과 발전기를 움직여서 발전을 하거나, 태양의 열에너지를 전기에너지로 전환하여 태양전지를 사용하거나, 또는 태양열을 축열하여 난방 및 온수장치에 태양열을 이용하는 등의 태양열을 이용한 에너지 개발이 활발히 이루어지고 있는 추세이다. 그러나, 아직까지 직접적으로 생활에 효율성을 높이는 태양열을 이용한 획기적인 생활용품은 소개되지 못하고 있어, 무궁무진한 태양열 에너지자원을 제대로 활용하지 못하고 있는 실정이다.

이에 본 고안은 이러한 사정을 감안하여 개발된 것으로, 태양열에너지 활용을 위해 태양광원을 집광집열하여 그 광원을 반사율이 우수한 광섬유도선에 의해 집광집열된 광원을 이동시켜 다양하게 연결되는 발광발열수단을 통해 이를 생활용품으로 이용할 수 있는 태양광원을 이용한 집광열장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 기본 실시예로 광원등을 발광발열수단으로 연결사용한 집광열장치 구조도.

도 2는 본 고안의 집광집열수단인 집광부 사시도.

도 3은 본 고안의 다른 실시예로 광열봉을 발광발열수단으로 연결사용한 집광열장치 구조도.

도 4는 본 고안의 또 다른 실시예로 광열기를 발광발열수단으로 연결사용한 집광열장치 구조도.

도 5는 본 고안의 발전된 실시예로 불피복도선을 발광발열수단으로 연결사용한 집광열장치 구조도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 태양광원 11 : 주반사기

12 : 부반사기 13 : 집광부

14 : 광섬유도선 15 : 광원등

16 : 포물선초점 17 : 부반사기지지대

18 : 광열봉 20 : 광열기

21 : 반사체뚜껑 22 : 유리그릇

30 : 불피복도선 31 : 유리상자

32 : 투과성 유리재 33 : 불투과성 덮개

40 : 발광발열수단

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안은 태양광원을 반사하는 주반사기와, 주반사기에서 반사된 태양광원을 재반사하는 부반사기와, 부반사기에서 재반사된 태양광원을 집광하는 집광부와, 집광부에서 집광된 태양광원의 이동경로인 광섬유도선과, 광섬유도선을 따라 이동한 태양광원이 발광발열하는 발광발열수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 발광발열수단은 20~40 중량%의 석영, 20~40 중량%의 유리, 20~40 중량%의 규사를 넣은 구형 및 각형으로 형성되어 발광하는 광원등으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발광발열수단은 15~25 중량%의 유리재, 15~25 중량%의 금분, 15~25 중량%의 은분, 15~25 중량%의 탄소분, 15~25 중량%의 철분이 섞여 조명이나 난방으로 온도를 높이는 광열봉으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 발광발열수단은 태양광원의 빛에너지를 열에너지로 전환시키는 광열기와, 일면이 은박물질로 도장되어 광열기의 열을 일방향으로 반사시키는 반사체뚜껑과, 반사체의 열을 전도 받을 물질을 담는 유리그릇을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 발광발열수단은 광섬유도선의 피복을 제거하여 열효율을 높이는 불피복도선과, 불피복도선이 담기는 유리상자와, 불피복도선의 열효율을 높이는 투과성 유리재와, 유리상자를 덮는 불투과성 반사체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 투과성 유리재는 태양광원에 저항을 주어 열을 발하게 할 수 있도록 5~15 중량%의 산화철, 5~15 중량%의 금분, 5~15 중량%의 은분, 5~15 중량%의 알루미늄, 5~15 중량%의 동, 5~15 중량%의 탄소, 5~15 중량%의 규소, 5~15 중량%의 다수 색상의 도자기로 된 물질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안에 따라 태양열을 이용한 집광열장치의 바람직한 실시예를 예시도면을 참고하여 상세히 설명하고자 한다.

기본적으로 본 고안의 집광열장치는 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 반구모양의 포물면인 주반사기(11)의 단면상 포물선의 포물선초점(16)의 위치에 부반사기(12)를 형성하되, 부반사기지지대(17)가 상기 주반사기(11)의 포물면 끝에서 포물선초점(16)으로 연결되어 부반사기(12)를 상기 주반사기(11)로부터 지지한다.

또한, 상기 주반사기(11)의 포물면 중앙에는 태양광원(10)을 집광할 수 있는 집광부(13)가 형성되고, 상기 집광부(13)는 광섬유도선(14)을 매개로 광원등(15)에 연결된다.

아울러, 상기 주반사기(11)와 부반사기(12)는 거울이나 은박등의 반사율이 높은 재질을 사용하는 것이 바람직하며, 태양광원(10)이 상기 주반사기(11)로부터 반사되어 상기 부반사기(12)로 반사하는 반사율을 극대화 하기위해 상기 주반사기(11)의 단면 포물선의 포물선초점(16)에 상기 부반사기(12)를 위치고정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광원등(15)은 20~40 중량%의 석영, 20~40 중량%의 유리, 20~40 중량%의 규사, 등의 세라믹 입자를 넣은 구형 및 각형의 발광장치로 빛에너지 및 열에너지를 발하여 어둠을 밝히거나 동, 식물을 양성하는 데 사용할 수 있다.

또한, 도 3에서 보는 바와 같이 광원등(15)을 봉상의 15~25 중량%의 유리재에 15~25 중량%의 금분, 15~25 중량%의 은분, 15~25 중량%의 탄소분, 15~25 중량%의 철분이 섞여 조명이나 난방으로 온도를 높이는 광열봉(18)으로 치환하여 사용할 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 고안에 따른 기본 실시예의 집광열장치는 태양으로부터 비추는 태양광원(10)이 주반사기(11)에 처음 반사되어, 상기 주반사기(11)의 포물선초점(16)에 위치하는 부반사기(12)로 재반사되고 재반사된 광원(10)은 집광부(13)에서 집광된다.

또한, 집광된 태양광원(10)은 광섬유도선(14)내에서 전반사되어 광원등(15)까지 이동하게 되고, 상기 광원등(15)에 전달된 광원(10)은 광원등(15)의 석영, 유리, 규사등의 세라믹물질에 의해 발광발열된다.

특히, 광섬유도선(14)은 광섬유를 재질로 하여 외부의 전자파에 의한 간섭이나 혼신이 없이 전반사되어 일단의 빛에너지를 다른 일단으로 손실없이 전달하고, 소형 경량으로서 굴곡에도 강하며 외부환경의 변화에도 강할 뿐만 아니라, 광섬유의 원료인 유리는 대단히 풍부하여 효용도가 높다.

한편, 본 고안의 응용 실시예로써 도 4에서 보는 바와 같이, 발광발열수단 (40)으로 광원등(15)이 연결사용된 도 1의 기본 실시예와 달리 용기뚜껑형상의 광열기(20)로 대체할 수 있으며 상기 광열기(20)는 주반사기(11)에서 반사된 태양광원(10)이 부반사기(12)와 집광부(13)를 거쳐 광섬유도선(14)을 따라 이동되어 발광발열될수 있게 구성된다.

아울러, 광열기(20)는 용기뚜껑 형태의 반사체뚜껑(21)에 의해 포장보호되며, 유리그릇(22)을 덮는 상기 반사체뚜껑(21)은 겉의 일면이 은박물질과 같은 반사체로 도장되어 다른 일면으로 열을 반사시켜 상기 유리그릇(22)에 열을 전도시키게 된다.

특히, 광열기(20)는 빛에너지를 열에너지로 변화시키는 세라믹 및 산화철의 불순물 저항체로 이루어진 발열장치이며, 유리그릇(22)에 음식물 재료를 넣어 열원으로 음식물 재료를 굽거나 익히는 토스터나 밥솥의 주방기구로 사용할 수 있다.

한편, 또 다른 응용실시예로써 도 5에서 보는 바와 같이, 도 4의 발광발열수단(40)인 광열기(20)대신에 불피복도선으로 대체 사용할 수 있는데, 상기 불피복도선(30)은 유리상자(31) 내부에 안착설치되면서 상기 유리상자(31)의 개방상측에는 불투과성 덮개(33)가 안착밀폐될 수 있게 구성되며, 상기 불투과성 덮개(33)저면에는 상기 불피복도선(30)의 열효율을 높이기 위한 투과성 유리재(32)가 일체형성된다.

아울러, 불피복도선(30)은 열효율을 높이기 위해 광섬유도선(14)의 피복을 제거한 것이며, 상기 투과성 유리재(32)는 5~15 중량%의 산화철, 5~15 중량%의 금분, 5~15 중량%의 은분, 5~15 중량%의 알루미늄, 5~15 중량%의 동, 5~15 중량%의 탄소, 5~15 중량%의 규소, 5~15 중량%의 다수 색상의 도자기가루로 된 물질이 태양광원(10)에 저항을 주어 열을 발하는 데 도움을 준다.

또한, 불피복도선(30)과 투과성 유리재(32)의 열원을 이용하여 가정용 열기구나 그 자체로 일체화된 태양열을 이용한 후라이팬이나 다리미로 사용할 수 있음은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 태양열을 이용한 집광열장치는, 포물면형태의 주반사기를 통해 태양광원을 집광집열하여 반사율이 우수한 광섬유도선에 의해 그 광원을 이동시켜 발광에 도움을 주는 물질로 된 광원등 및 광열봉과 발열에 도움을 주는 광열기 및 불피복도선등의 발광발열장치를 통해 주방용 열기구로 이용하는 등 주거용으로서의 효용뿐만 아니라 간편한 소형구조로 개발하여 휴대용으로도 이용할 수 있을 것으로 기대된다.

Claims

태양광원(10)을 반사하는 주반사기(11)와, 상기 주반사기(11)에서 반사된 상기 태양광원(10)을 재반사하는 부반사기(12)와, 상기 부반사기(12)에서 재반사된 상기 태양광원(10)을 집광하는 집광부(13)와, 상기 집광부(13)에서 집광된 광원(10)의 이동경로인 광섬유도선(14)과, 상기 광섬유도선(14)을 따라 이동한 상기 태양광원(10)이 발광발열하는 발광발열수단(40)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광원을 이용한 집광열장치.
제 1항에 있어서, 상기 발광발열수단(40)은 20~40 중량%의 석영, 20~40 중량%의 유리, 20~40 중량%의 규사를 넣은 구형 또는 각형으로 형성되어 발광하는 광원등(15)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광원을 이용한 집광열장치.
제 1항에 있어서, 상기 발광발열수단(40)은 15~25 중량%의 유리재, 15~25 중량%의 금분, 15~25 중량%의 은분, 15~25 중량%의 탄소분, 15~25 중량%의 철분이 섞여 조명이나 난방으로 온도를 높이는 광열봉(18)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광원을 이용한 집광열장치.
제 1항에 있어서, 상기 발광발열수단(40)은 태양광원(10)의 빛에너지를 열에너지로 전환시키는 광열기(20)와, 일면이 은박물질로 도장되어 상기 광열기(20)의 열을 일방향으로 반사시키는 반사체뚜껑(21)과, 상기 반사체(21)의 열을 전도 받을 물질을 담는 유리그릇(22)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광원을 이용한 집광열장치.
제 1항에 있어서, 상기 발광발열수단(40)은 광섬유도선(14)의 피복을 제거하여 열효율을 높이는 불피복도선(30)과, 상기 불피복도선(30)이 담기는 유리상자(31)와, 상기 불피복도선(30)의 열효율을 높이는 투과성 유리재(32)와, 상기 유리상자(31)를 덮는 불투과성 반사체(33)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광원을 이용한 집광열장치.
제 5항에 있어서, 상기 투과성 유리재(32)는 태양광원(10)에 저항을 주어 열을 발하게 할 수 있도록 5~15 중량%의 산화철, 5~15 중량%의 금분, 5~15 중량%의 은분, 5~15 중량%의 알루미늄, 5~15 중량%의 동, 5~15 중량%의 탄소, 5~15 중량%의 규소, 5~15 중량%의 다수 색상의 도자기로 된 물질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광원을 이용한 집광열장치.