KR200457036Y1 - 전기 및 온수 생산을 위한 태양열 발전 시스템 - Google Patents

전기 및 온수 생산을 위한 태양열 발전 시스템 Download PDF

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Abstract

본 고안은 일반 가정 및 각종 산업현장에서 필요에 따라서 밤과 낮 하루 종일 전기 및 온수를 생산할 수 있는 전기 및 온수 생산을 위한 태양열 발전 시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 집광장치 프레임(10a) 상에 다수 개의 볼록 렌즈와 열 매체 유가 충전된 열 매체 튜브 및 다수의 집광 부 및 진공 부로 구비된 집 열 튜브가 장치되고 상기 집광장치 프레임(10a)의 중앙부에 베어링 교합 부를 매개로 환형의 체인기어와 하부의 지지 프레임(13)이 교합 되고, 상기 지지 프레임(13)은 하부의 회전 베이스에 지지 고정되고, 상기 회전 베이스는 중앙에 휠 을 매개로 장치 베이스를 회전하도록 설비된 태양열 집광기와; 하부의 화구와 상기 열 매체 튜브가 인입되고 초음파 발생 진동자가 장치되고 물이 충전되는 중앙의 가열탱크와 스팀 분출 판으로부터 스팀이 분출되는 상부의 스팀탱크로 구성되는 보일러와; 상기 스팀탱크의 스팀공급관을 통하여 고온의 스팀을 공급받아 가동되는 증기터빈과; 상기 증기터빈으로부터 회전동력을 전달받아 전기를 생산하는 발전기; 로 대별 구성되는 태양열 발전 시스템에 관한 것이다.
Figure R2020090002618
볼록렌즈, 집 열 튜브, 열 매체 튜브, 열 매체 유, 탄소 도포 층, 초음파 발생 진동자, 스팀탱크, 증기터빈, 발전기.

Description

전기 및 온수 생산을 위한 태양열 발전 시스템{SOLAR HEAT GENERATION OF ELECTRIC POWER SYSTEM FOR MAKING ELECTRICITY AND HOT-WATER}
본 고안은 일반 가정 및 각종 산업현장에서 필요에 따라서 밤과 낮 하루 종일 전기 및 온수를 생산할 수 있는 전기 및 온수 생산을 위한 태양열 발전 시스템에 관한 것으로, 다수 개의 볼록렌즈로부터 집광 된 태양열을 다수의 탄소 도포 층의 가열 부에 집중되어 열 매체 유가 충전된 열 매체 튜브에 전달되면, 상기의 열 매체 유는 초고온(600~700℃)으로 가열되어 코일형 열 매체 튜브에 의하여 보일러의 가열탱크 내부의 물을 가열하여 스팀을 발생시키고, 상기 스팀은 증기터빈을 작동시키고, 상기 증기터빈은 발전기에 발전을 위한 회전동력을 전달함으로써 전기를 생산하는 시스템에 관한 기술분야의 전기 및 온수 생산을 위한 태양열 발전 시스템에 관한 것이다.
본 고안은 일반 가정 및 각종 산업현장에서 필요에 따라서 밤과 낮 하루 종일 전기 및 온수를 생산할 수 있는 전기 및 온수 생산을 위한 태양열 발전 시스템에 관한 것으로, 기존의 태양열을 이용한 발전 시스템에 있어서는 태양열을 집광하기 위한 어레이가 한 방향으로 고정이 되어 있어 태양의 고도변화 및 좌,우 방향 전환에 따른 정확한 추적집광이 불가능하여 태양열의 집광효율성이 떨어졌으며, 상기와 같은 불비 점을 보완한 고도 및 방향조절이 가능하고 집광효율을 높인 태양열 집광기를 이용한 스팀보일러의 가열과 증기터빈의 가동에 의한 발전기를 회전시켜 전기를 생산하는 시스템이 다수 있으나, 상기와 같은 시스템들은 열 매체로 물을 사용하기 때문에 해가 지고 태양열 발전이 중단되면 급속하게 보일러기능이 상실되어 야간에는 태양열 보일러의 대체기능이 햇볕이 솟아오를 때까지 전무 한 상태였으므로 태양열 발전 시스템의 효율성에 한계점이 도출되었던 문제점을 배경기술로 하는 전기 및 온수 생산을 위한 태양열 발전 시스템에 관한 것이다.
본 고안은 일반 가정 및 각종 산업현장에서 필요에 따라서 밤과 낮 하루 종일 전기 및 온수를 생산할 수 있는 전기 및 온수 생산을 위한 태양열 발전 시스템에 관한 것으로, 상기와 같은 문제점을 해결하여 해가 진 후에도 장시간 보일러의 가동을 가능케 하고, 날이 밝아 태양열 발전 시스템의 가동시까지 한전의 무료전기를 이용한 발전 시스템도 구축함으로써 24시간 하루종일 필요할 때마다 태양열 발전 시스템을 가동할 수 있는 전기 및 온수 생산을 위한 태양열 발전 시스템을 제공하는 것을 목적과제로 한다.
본 고안은 일반 가정 및 각종 산업현장에서 필요에 따라서 밤과 낮 하루 종일 전기 및 온수를 생산할 수 있는 전기 및 온수 생산을 위한 태양열 발전 시스템에 관한 것으로, 상기와 같은 목적과제를 제공하기 위하여 집광장치 프레임(10a) 상에 다수 개의 볼록렌즈와 열 매체 유(기름)가 충전된 열 매체 튜브 및 다수의 집광 부 및 진공 부로 구비된 집 열 튜브가 장치되고 상기 집광장치 프레임(10a)의 중앙부에 베어링 교합 부를 매개로 환형의 체인기어와 하부의 지지 프레임(13)이 교합 되고, 상기 지지 프레임(13)은 하부의 회전 베이스에 지지 고정되고, 상기 회전 베이스는 중앙에 휠 을 매개로 장치 베이스를 회전하도록 설비된 태양열 집광기와; 하부의 화구와 상기 열 매체 튜브가 인입되고 초음파 발생 진동자가 장치되고 물이 충전되는 중앙의 가열탱크와 스팀 분출 판으로부터 스팀이 분출되는 상부의 스팀탱크로 구성되는 보일러와; 상기 스팀탱크의 스팀공급 관을 통하여 고온의 스팀을 공급받아 가동되는 증기터빈과; 상기 증기터빈으로부터 회전동력을 전달받아 전기를 생산하는 발전기; 로 대별 구성되는 태양열 발전 시스템을 제공함으로써 해결될 수 있는 것이다.
본 고안은 일반 가정 및 각종 산업현장에서 필요에 따라서 밤과 낮 하루 종일 전기 및 온수를 생산할 수 있는 전기 및 온수 생산을 위한 태양열 발전 시스템에 관한 것으로, 상기와 같은 태양열 발전 시스템을 이용하여 가정이나 각종산업현장에서 전기 및 온수를 생산함으로써, 낮 동안 태양열을 이용한 발전을 통하여 얻어지는 전기를 사용하고 남은 전력량을 다시 한전으로 송전을 하는 방식으로 세이브 하여 두었다가 태양열을 이용한 발전이 불가능한 야간에 상기의 무료의 세이브 전력을 끌어다 보일러의 전기히터를 가동하여 온수를 생산함으로써 전기료가 전혀 발생하지 않는 효과가 있는 전기 및 온수 생산을 위한 태양열 발전 시스템에 관한 것이다.
본 고안은 일반 가정 및 각종 산업현장에서 필요에 따라서 밤과 낮 하루 종일 전기 및 온수를 생산할 수 있는 전기 및 온수 생산을 위한 태양열 발전 시스템에 관한 것으로, 이하 본 고안의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 고안의 태양열 발전 시스템의 측면 개략 도를 나타낸다.
도 2는 본 고안의 집 열 튜브와 볼록 렌즈의 집광 단면 개략 도를 나타낸다.
도 3은 본 고안의 태양열 발전 시스템의 정면 개략 도를 나타낸다.
도 1부터 도 3까지를 다 함께 참조하여 보면, 먼저 도면 1과 도면 2는 태양열 집광기(10)의 획기적인 태양열 집광을 위한 상태 도를 나타내는 것으로, 도 1에서는 다수 개의 볼록렌즈(11)와 하나의 집 열 튜브(12)가 측면 프레임(10b)과 고정 스틱(10d)에 의하여 집광장치 프레임(10a)에 연결고정되고, 상기 집광장치 프레임(10a)은 중앙의 베어링(13a)을 매개로 체인 기어(10c) 및 지지프레임(13)과 연결 고정되어 체인 기어 모터(10e)의 작동으로 태양의 고도 각이 조정되고, 상기 지지프레임(13)은 하부의 회전 베이스(14) 가장자리에 지지 고정되고, 상기 회전 베이스(14)는 중앙의 휠(15a)을 중심으로 바닥의 장치 베이스(15)와 연결되어 베이스 회전 모터(14a)에 의하여 태양의 좌,우 이동방향을 추적하여 회전하는 기능으로 구비된 태양열 집광기(10)와 상기 태양열 집광기(10)의 집 열 튜브(12) 내부의 열 매체 튜브(12a)에서 연장된 열 매체 공급 튜브(12b)가 보일러(30)의 가열 탱크(16)로 인입되어 물을 가열하고, 상기 가열 탱크(16) 상부에는 스팀탱크(16a)가 구비되어 증기터빈(17)으로 고열의 스팀을 공급하여 터빈을 회전시키고 상기의 터빈의 회전력이 발전기(18)에 전달되어 발전기가 작동하면서 전기를 생산하는 구조의 장치 시스템이다.
상기와 같은 구조의 장치 시스템으로 구성된 태양열 발전 시스템에 있어서 집광장치 프레임(10a)에 연결고정되어 있는 볼록렌즈(11)와 집 열 튜브(12)와의 획기적인 집 열 과정을 구체적으로 살펴본다.

도 2에서 집 열 튜브(12)의 우측에는 열 매체 유 공급 유니트(23)가 구비되고, 상기 집 열 튜브(12)의 내부는 중앙의 가로 길이 방향으로 열 매체 튜브(12a)가 설치되고 상기 열 매체 튜브(12a)와 집 열 튜브(12)와의 사이 공간은 진공을 유지하여 내부의 대류로 인한 열손실을 방지하고,
상기의 열 매체 튜브(12a)의 내부에는 열 매체를 충전하고, 볼록 렌즈(11) 의 촛점이 형성되는 열 매체 튜브(12a)의 일측면에 형성되는 집광 부(20)는 탄소 도포 층(21)을 구비하여 빛의 반사없이 효율적으로 태양광에너지를 흡수하여 집광 효율을 극대화하며,
집 열 튜브(12) 저면 부의 일정 지점에는 상기의 열 매체 튜브(12a)와 연결된 열 매체 공급 튜브(12b)가 유인되어 보일러(30)의 가열 탱크(16) 내부에 코일형 열 매체 튜브(30a)로 일체화되어 태양열 집광기(10)의 집열 된 열을 보일러(30)에 전달 및 순환된다.
다음으로, 상기와 같은 방식으로 태양열을 집 열 하여 열 매체 튜브(12a) 내부의 열 매체 유를 가열하여 얻어진 600~700℃의 고온의 가열 열을 열 매체 공급 튜브(12b)를 통하여 보일러(30)의 가열 탱크(16) 내부의 코일형 열 매체 튜브(30a)로 일체화하여 가열 탱크(16) 내부에 충전된 물을 가열하면 가열 탱크(16)의 바닥 부에 설치된 초음파 발생 진동자(30e)에서 발생 되는 초음파에 의하여 일정 온도 이상으로 가열된 물의 증기발생이 촉진되어 보일러(30) 상부의 스팀 탱크(16a)에는 고온의 스팀이 다량 집적되고, 상기 집적된 스팀은 스팀 공급 관(31a)을 통하여 증기터빈(17)에 공급되어 터빈을 회전시키고 상기 터빈의 회전력이 발전기(18)에 전달되어 전기를 생산하여 그 다음 단계의 축전지 및 인버터 등으로 송전 되는 것이며, 상기의 증기터빈(17)의 잔류 스팀은 스팀 회수 관(32)을 통하여 스팀 회수탱크(34)로 회수된 후 스팀 복귀 관(31b)을 통하여 지속적으로 스팀 탱크(16a)로 복귀되는 것이다.
상기에 있어서, 온수를 사용하고자 할 경우에는 스팀 공급 관(31a)의 스팀공급 밸브(31c)를 차단하고 온수 순환 관(33a)의 온수 밸브(33c)를 열어 필요한 양의 온수를 사용할 수가 있는 것이며, 보일러(30)의 태양열 가동이 중단되면, 낮 동안의 태양열 가동을 통하여 축적된 여분의 전기를 한전으로 송전하였다가 밤에 상기 한전 송전 전기를 끌어다 가열탱크(16)의 전기히터(30d)를 가동하여 역시 스팀발전 및 온수생산이 가능함으로써 24시간 무료로 전기 및 온수를 생산할 수 있는 태양열 발전 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 고안의 태양열 발전 시스템의 측면 개략 도를 나타낸다.
도 2는 본 고안의 집 열 튜브와 볼록 렌즈의 집광 단면 개략 도를 나타낸다.
도 3은 본 고안의 태양열 발전 시스템의 정면 개략 도를 나타낸다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
(10)--태양열 집광기 (10a)--집광장치 프레임
(10b)--측면 프레임 (10c)--체인 기어
(10d)--고정 스틱 (10e)--체인기어모터
(11)--볼록 렌즈 (12)--집 열 튜브
(12a)--열 매체 튜브 (12b)--열 매체 공급 튜브
(13)--지지 프레임 (13a)--베어링
(14)--회전 베이스 (14a)--베이스 회전모터
(15)--장치 베이스 (15a)--휠
(16)--가열탱크 (16a)--스팀 탱크
(17)--증기 터빈 (18)--발전기
(20)--집광 부 (21)--탄소 도포 층
(22)--열 매체 유 (30)--보일러
(30a)--코일형 열 매체 튜브 (30b)--스팀 공출 구
(30c)--스팀 분출 판 (30d)--전기히터
(30e)--초음파 발생 진동자 (30f)--화구
(30g)--배 연 관 (31)--증기터빈
(31a)--스팀 공급 관 (31b)--스팀 복귀 관
(31c)--스팀 공급 밸브 (32)--스팀 회수 관
(33)--순환 펌프 (33a)--온수 순환 관
(33b)--온수 공급 관 (33c)--온수 밸브
(34)--스팀 회수 탱크

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 볼록렌즈(11), 집 열 튜브(12)가 측면 프레임(10b), 고정 스틱(10d)으로 집광장치 프레임(10a)에 고정되고, 상기 집광장치 프레임(10a)은 중앙의 베어링(13a)을 매개로 체인 기어(10c) 및 지지프레임(13)에 고정되어 체인 기어 모터(10e)로 태양의 고도 각이 조정되고, 상기 지지프레임(13)은 하부의 회전 베이스(14)에 고정되고, 상기 회전 베이스(14)는 휠(15a)을 중심으로 바닥의 장치 베이스(15)와 연결되어 베이스 회전 모터(14a)로 태양을 추적하는 기능의 태양열 집광기(10)와, 상기 태양열 집광기(10)의 집 열 튜브(12)의 열 매체 튜브(12a)에서 연장된 열 매체 공급 튜브(12b)가 보일러(30)의 가열 탱크(16)로 인입되어 물을 가열하고, 상기 가열 탱크(16) 상부에는 스팀탱크(16a)가 구비되어 증기터빈(17)으로 스팀을 공급하여 터빈을 회전시키고 상기의 증기터빈(17)의 회전력이 발전기(18)에 전달되어 전기를 생산하는 구조의 장치에 있어서,
    볼록 렌즈(11)의 촛점이 형성되는 열 매체 튜브(12a)의 일측면에 형성되는 집광 부(20)는 탄소 도포 층(21)이 형성되는 것을 특징으로 하는 태양열 발전 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
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