KR20050105081A

KR20050105081A - Solar collector

Info

Publication number: KR20050105081A
Application number: KR1020040037425A
Authority: KR
Inventors: 김민수
Original assignee: 김민수
Priority date: 2004-04-29
Filing date: 2004-05-25
Publication date: 2005-11-03
Also published as: KR100688337B1

Abstract

본 발명은 반 원통형 반사경 내측으로 집열판을 설치하고 상기 집열판이 태양의 위치변화에 따라 회전하도록 구성하여 고온의 집열을 할 수 있도록 구성된 태양열 집열장치를 제시하기 위한 것으로, 일정한 길이와 반경을 갖는 반 원통형 반사경과, 상기 반사경을 고정 지지하기 위한 프레임과, 상기 반사경의 중심부에 길이 방향의 일변에 축 결합되어 반사경 내에서 회전할 수 있도록 설치되는 집열판과, 상기 집열판 내에 형성되는 열 매체 도관과, 상기 집열판을 태양의 위치에 따라 반사경의 빛이 모이는 위치로 상기 집열판을 회전 이동시키기 위한 집열판 회전수단이 포함되어 태양의 빛 에너지를 반사경으로 반사시켜 집열판에 작용되게 하고, 열 매체 도관을 흐르는 열 매체에 흡수하여 축열조에 저장할 수 있도록 한 구조를 특징으로 한다.The present invention is to provide a solar heat collecting device configured to install a heat collecting plate inside the semi-cylindrical reflector and to be collected at a high temperature by configuring the heat collecting plate to rotate in accordance with the position change of the sun, the semi-cylindrical having a constant length and radius A reflector, a frame for holding and holding the reflector, a heat collecting plate axially coupled to one side of a longitudinal direction at a central portion of the reflecting mirror so as to rotate within the reflecting mirror, a heat medium conduit formed in the heat collecting plate, and the heat collecting plate And a heat collecting plate rotating means for rotating and moving the heat collecting plate to a position where the light of the reflector gathers according to the position of the sun, reflecting the light energy of the sun to the reflecting mirror to act on the heat collecting plate, and absorbing the heat medium through the heat medium conduit. It is characterized by a structure that can be stored in the heat storage tank.

Description

Solar Collector {SOLAR COLLECTOR}

본 발명은 반사경을 이용한 태양열 집열장치에 관한 것이며, 상세하게는 반 원통형 반사경 내측으로 집열판을 설치하고 상기 집열판이 태양의 위치변화에 따라 회전하도록 구성하여 고온의 집열을 할 수 있도록 구성된 태양열 집열장치에 관한 것이다.The present invention relates to a solar heat collecting apparatus using a reflector, and more particularly, to a solar heat collecting apparatus configured to install a heat collecting plate inside a semi-cylindrical reflecting mirror and to configure the heat collecting plate to rotate according to the position change of the sun. It is about.

태양열 집열장치는 태양에너지를 열에너지로 변환하여 열 매체에 전달하는 1차 열 교환기로서 종래 평판형 집열기와 반사경을 이용한 접시형 집열기가 이용되고 있다. BACKGROUND ART A solar heat collector is a plate heat collector using a flat plate collector and a reflector as a primary heat exchanger that converts solar energy into thermal energy and transfers it to a heat medium.

평판형 집열기는 투명덮개, 집열판, 열매체도관, 단열재 및 집열기 틀로 이루어지는 것으로 집열기에 입사된 태양 에너지는 집열판에 열에너지 형태로 흡수되고, 흡수된 에너지는 열 매체에 의해 열부하등에 공급되는 구조로서 반영구적인 열원을 사용하는 이점이 있다.A flat plate collector is composed of a transparent cover, a heat collecting plate, a heat medium conduit, a heat insulating material, and a collector frame. The solar energy incident on the collector is absorbed in the form of heat energy by the heat collecting plate, and the absorbed energy is supplied to the heat load by a heat medium. There is an advantage to using.

그러나, 통상적인 평판형 집열기는 빛 에너지를 단순 흡수하여 열 매체로 전달하고, 축열조에서 이를 저장하는 구조로서 축열조의 온도보다 집열온도가 높아야만 열의 흡수에 의한 열 교환이 이루어지기 때문에 동절기 또는 빛 에너지 밀도가 낮은 일출 일몰 시에는 거의 열 교환이 이루어지지 못함으로서 효율이 극히 저하되는 단점이 있다. However, the conventional flat plate collector is a structure that simply absorbs light energy and transfers it to the heat medium, and stores it in the heat storage tank. Therefore, heat exchange is performed by absorption of heat only when the heat collection temperature is higher than the temperature of the heat storage tank. At low density sunrise sunsets, heat exchange is hardly achieved, resulting in extremely low efficiency.

또한, 열은 높을 수록 이용분야가 다양해지는데 통상적인 평판형 집열기는 대략 40℃ 내외의 축열온도를 유지함으로 저온의 온수가 필요한 곳에 제한적으로 사용되고 있는 실정에 있고, 난방수등으로 사용하고자 할 경우에는 난방수의 적정 온도인 60 - 80℃을 유지하기 위해 심야전기등 별도의 보조열원을 사용하여야 하는 단점이 있다. 보조 열원을 사용하여 축열조의 온도를 높인 경우에는 집열판에서 열 교환이 이루어지는 열 균형 온도가 상대적으로 높아지기 때문에 열 균형 온도 이하에서는 사실상 열에너지의 흡수가 불가능하여 여름철이나 봄가을의 한 낮을 제외하고는 활용 효율이 매우 낮은 문제점이 있다. In addition, the higher the heat is diversified in the field of use, the conventional flat plate collector is maintained in a heat storage temperature of about 40 ℃ is used in a limited place where low-temperature hot water is required, if you want to use as heating water, etc. In order to maintain the proper temperature of the heating water 60-80 ℃ has the disadvantage that you need to use a separate auxiliary heat source such as midnight electricity. When the temperature of the heat storage tank is increased by using an auxiliary heat source, the heat balance temperature at which the heat exchange is performed in the heat collecting plate is relatively high. Therefore, it is virtually impossible to absorb heat energy below the heat balance temperature. This is a very low problem.

반사경을 이용한 접시형 집열기는 태양열 위치추적 장치에 반사경을 부착함으로서 입사면적을 늘리고 빛을 모아 집열 하는 구조로서 빛 에너지 밀도를 높임으로서 상대적으로 고온의 집열온도를 얻을 수 있어 평판형 집열기보다 집열 효율이 향상될 수 있다. Dish type collector using reflector is a structure that increases incident area and collects light by attaching reflector to solar position tracking device. By collecting light energy density, it is possible to obtain heat collecting temperature of relatively high temperature. Can be improved.

그러나, 태양열 위치추적 장치는 제한된 설치면적 내에서 최적의 집열면적을 얻기 위해서 하나의 구조로 구성하여야 하나 이 경우 그 만큼 규모가 커져야 하고, 규모가 큰 만큼 내구 년한 동안 풍속 및 풍향에 견딜 수 있도록 충분히 견고하게 시설되어야 하나 그에 따른 제작비용이 증가하여 투자비용에 비해 효율이 크게 떨어지는 문제점이 있다. However, the solar positioning device should be composed of one structure in order to obtain the optimal collection area within the limited installation area, but in this case, the size of the solar location tracking device should be large enough to withstand the wind speed and wind direction for the long term. It should be firmly installed, but there is a problem in that the production cost is increased accordingly, the efficiency is significantly lower than the investment cost.

이러한 문제점 때문에 접시형 집열기는 대부분 하나의 거대 규모 집열장치보다 작은 규모의 다수의 집열장치로 분할하여 각 집열기를 인접하게 평면상으로 배열하는 구조가 채택 될 수 밖에 없고, 필연적으로 인접 집열기의 그림자에 의해 입사면적이 제한됨으로서 집열효율이 저하되는 문제점이 있었다.Because of these problems, most of the plate-type collectors are divided into a plurality of collectors of a smaller size than one large-scale collector, so that each collector is arranged adjacent to each other in a planar manner. There is a problem that the heat collecting efficiency is lowered because the incident area is limited.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 반 원통형 반사경과, 상기 반사경 내에서 태양의 위치에 따라 반사된 빛이 모이는 지점에 집열판이 위치하도록 태양열 집열기를 구성하여 집열판에 작용하는 빛에너지 밀도를 높임으로서 활용 성이 높은 고온의 집열온도를 얻을 수 있도록 하고, 다수의 태양열 집열장치를 평면상으로 배치하였을 때도 각 집열장치가 인접 집열장치의 집열을 방해하지 않도록 하여 제한된 공간 내에서 비용 대비 집열효과를 극대화할 목적을 갖는 것이다.The present invention is to solve the conventional problems as described above, the light to act on the heat collecting plate by configuring a heat collecting plate is located in the semi-cylindrical reflector and the heat collecting plate is located at the point where the light reflected in the reflector according to the position of the sun. By increasing the energy density, it is possible to obtain a high temperature collection temperature that is highly available, and even when a plurality of solar collectors are placed in a plane, each collector does not interfere with the collection of adjacent collectors. The purpose is to maximize the heat collection effect.

또한, 본 발명은 열 에너지가 낮은 일출이나 일몰 또는 겨울철에도 반사된 빛이 좁은 구역의 집열판 내에 집중적으로 작용하여 흡수되도록 함으로서 축열조의 온도가 상대적으로 높게 유지되는 경우에도 열 교환에 의한 축열이 이루어지도록 하여 축열 효율을 향상시킬 수 있는 구조의 집열장치를 제시한다.In addition, the present invention is that the reflected light is concentrated and absorbed in the heat collecting plate of the narrow area even in the sunrise, sunset or winter when the heat energy is low so that the heat storage by heat exchange even when the temperature of the heat storage tank is maintained relatively high. By presenting a heat collecting device having a structure that can improve the heat storage efficiency.

이를 위하여 본 발명은 반 원통형 반사경의 중심부에 축 회전하는 집열판을 부착하고 상기 집열판이 항상 태양 - 반사경 중심 - 집열판- 반사면으로 이어지는 직선 상이 되도록 집열장치를 구성하여 반사경에 입사된 빛이 반사되어 집열판의 전 후면에 작용하여 흡수되고 집열판 내의 도관을 흐르는 열 매체에 의해 열 교환되어 축열조에 저장될 수 있도록 된 구조의 태양열 집열장치를 새로이 제시한다. To this end, the present invention attaches a heat collecting plate axially rotated at the center of the semi-cylindrical reflector and configures a heat collecting device such that the heat collecting plate is always in a straight line leading to the sun, the center of the reflector, the heat collecting plate, and the reflecting surface. We present a new solar heat collector that can be stored in a heat storage tank by being absorbed by the front surface of the heat exchanger and being heat exchanged by heat medium flowing through conduits in the heat collecting plate.

본 발명에 의한 태양열 집열장치는 일정한 길이와 반경을 갖는 반 원통형 반사경과, 상기 반사경을 고정 지지하기 위한 프레임과, 상기 반사경의 중심부에 길이 방향으로 축 회전할 수 있도록 설치되는 집열판과, 상기 집열판 내에 형성되는 열매체도관과, 상기 집열판을 태양의 위치에 따라 반사경의 빛이 모이는 위치로 상기 집열판을 회전 이동시키기 위한 집열판 회전수단이 포함되어 태양의 빛 에너지를 집열판으로 흡수하고 열매체도관을 흐르는 열 매체에 흡수하여 축열조에 저장할 수 있도록 한 구조이다.The solar heat collecting apparatus according to the present invention includes a semi-cylindrical reflector having a predetermined length and radius, a frame for fixing and supporting the reflector, a heat collecting plate installed to be able to axially rotate in the longitudinal direction at the center of the reflecting mirror, and in the heat collecting plate. A heat medium conduit to be formed and a heat collecting plate rotating means for rotating the heat collecting plate to a position where the light of the reflector is collected according to the position of the sun are included to absorb heat energy of the sun into the heat collecting plate and to heat the medium flowing through the heat medium conduit. It is a structure that can be absorbed and stored in the heat storage tank.

반 원통형 반사경은 원통형 거울을 길이 방향으로 절단한 형태의 구조로서 태양이 천구 상에서 움직이는 경로에 대하여 직각으로 놓음으로서 반사경의 임의의 반사면에 입사된 태양 빛은 해당 반사면으로부터 중심으로 연결되는 법선을 기준으로 입사각과 동일한 각도로 반사되는 특성을 가지며, 반사된 빛은 태양과 일직선을 이루도록 반사경 내에 배치된 집열판의 전후면 좁은 영역에 작용하도록 할 때 입사면에 균일하게 분포되는 빛 에너지 밀도를 집열판의 한 곳에 집중시키는 효과를 갖는다.A semi-cylindrical reflector is a structure in which the cylindrical mirror is cut in the longitudinal direction and placed at right angles to the path of the sun moving through the celestial sphere so that the sun light incident on any reflecting surface of the reflecting mirror is connected to the normal line centered from the reflecting surface. As a reference, it has the characteristic of being reflected at the same angle as the incident angle, and when the reflected light acts on a narrow area in front and back of the heat collecting plate disposed in the reflector so as to be in line with the sun, the light energy density uniformly distributed on the incident surface is measured. Has the effect of concentrating in one place.

상기한 반 원통형 반사경의 양단에는 구형 반사경을 형성할 수 있으며, 구형 반사경은 입사된 빛을 모으는 특성이 있기 때문에 반사경의 양단으로 반사되는 빛을 집열판에 되반사시킴으로서 태양의 경로와 반 원통형 반사경이 정확히 직각이 되지 않더라도 빛이 반사경 측면으로 빠져나가지 않고 집열판에 모아지도록 작용하여 집열 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.Spherical reflectors can be formed at both ends of the semi-cylindrical reflectors, and since the spherical reflectors have the property of collecting incident light, the sun's path and the semi-cylindrical reflectors are accurately reflected by reflecting the light reflected at both ends of the reflector to the heat collecting plate. Even if the angle is not right, the light does not escape to the side of the reflector to collect in the heat collecting plate has the effect of further improving the heat collecting efficiency.

집열판을 구성하는 흡열판은 태양 빛을 열에너지 형태로 흡수하기 위한 판으로 내부식성을 갖는 동판 등으로 구성하며, 열의 흡수율을 높이기 위하여 흑색도장을 하는 구조가 바람직하고 내부에 도관을 설치하여 흡수된 열이 도관내부를 흐르는 열 매체에 전달되도록 구성된다.The heat absorbing plate constituting the heat collecting plate is a plate for absorbing solar light in the form of thermal energy, and is composed of a copper plate having corrosion resistance, and a black coating is preferable to increase the heat absorption rate, and heat absorbed by installing a conduit therein The conduit is configured to be transferred to a heat medium flowing inside.

상기한 집열판은 반사경의 길이 방향으로 축에 의해 반사경의 중심에 결합되며, 회전수단에 의해 반사경 내에서 180°이내에서 회전되도록 결합된다. 집열판은 이론적으로는 지역별 일조(日照)를 고려하여 반사경의 방향을 태양의 천구상 경로와 직각이 되도록 배치하고, 태양 - 반사경의 중심 - 집열판 -반사면이 일직선을 이루도록 태양의 시간별 고도를 고려하여 집열판을 회전시켜 줌으로서 반사된 빛의 집열효율을 극대화 할 수 있다. The heat collecting plate is coupled to the center of the reflector by an axis in the longitudinal direction of the reflector, and is coupled to rotate within 180 ° in the reflector by the rotating means. The collector plate is theoretically arranged so that the direction of the reflector is perpendicular to the celestial path of the sun in consideration of the daylight of each region, and the sun's hourly altitude so that the sun-the center of the reflector-the collector plate-the reflecting plane is aligned with each other. By rotating the heat collecting plate, the heat collecting efficiency of the reflected light can be maximized.

태양의 빛 에너지가 집열판에 직접 작용하는 경우와 반사경에 의해 반사되어 작용하는 경우는 집열판에 가해지는 에너지의 총량에 있어서는 동일하나 빛 에너지가 집열판에 직접 작용하는 경우는 집열판의 전 면적에 균일한 밀도로 빛이 가해져 빛에너지의 집중성이 떨어지나 반 원통형 반사경에 의해 반사되어 집열판에 가해지는 빛은 집열판 내의 좁은 지역에 작용하여 직접 작용시보다 현저히 높은 밀도로 모아지기 때문에 그 만큼 집열 온도가 높아지는 효과를 갖게 된다. When the sun's light energy acts directly on the heat collecting plate and when it is reflected by the reflector, it is the same as the total amount of energy applied to the heat collecting plate, but when light energy acts directly on the heat collecting plate, the density is uniform across the entire area of the heat collecting plate. When light is applied, the concentration of light energy is reduced, but the light reflected by the semi-cylindrical reflector is applied to the heat collecting plate in a small area within the heat collecting plate and is collected at a significantly higher density than the direct action. Will have

집열판은 태양의 이동 경로와 일치하게 회전시킴으로서 반사된 빛을 효과적으로 집열할 수 있다. 통상적인 경우 지구의 자전주기를 24시간으로 하였을 때 매시간 태양의 위치는 15°씩 움직이기 때문에 일출시에 정방향으로 회전이 시작되어 매 시간 15°씩 회전시키고, 일몰 후에는 원위치로 복귀하도록 프로그램 하거나 지구의 자전주기에 맞추어 매시간 15°씩 12시간 동안 정회전 하고, 나머지 12시간 동안 역회전하여 1일 주기로 반복하는 형태로 실시될 수 있다.The heat collecting plate can effectively collect the reflected light by rotating in accordance with the sun's movement path. In general, when the earth's rotation cycle is 24 hours, the sun's position moves by 15 ° every hour, so it starts to rotate in the forward direction at sunrise, rotates by 15 ° every hour, and returns to its original position after sunset, According to the rotation cycle it can be carried out in the form of repeating the rotation for 15 hours every hour for 15 hours, and the reverse rotation for the remaining 12 hours in a daily cycle.

열매체도관은 집열판으로 흡수한 열을 매체로 흡수하기 위해 흡열판 내에 설치되는 가는 관이며, 흡열판과 일체가 되도록 형성한다.The heat medium conduit is a thin tube installed in the heat absorbing plate to absorb heat absorbed by the heat collecting plate into the medium, and is formed to be integral with the heat absorbing plate.

반 원통형 반사경 내에 설치되는 집열판에서 반사된 빛의 밀도는 반사경 중심으로 부터 어느 정도 떨어진 위치에서 가장 높으며, 상기한 부위에 열매체 도관을 집중적으로 배치함으로서 집열온도를 높 일 수 있는 효과를 갖는다.The density of light reflected from the heat collecting plate installed in the semi-cylindrical reflector is the highest at a certain distance from the center of the reflector, and the heat collecting conduit is concentrated at the above-mentioned area, thereby increasing the heat collecting temperature.

축열조는 흡수된 태양에너지를 저장하고, 이를 취출시켜 이용목적에 사용할 수 있도록 하는 장치로 에너지 손실이 적은 구조를 선택 사용하며, 집열판의 집열온도와 축열온도의 온도차를 감지하여 자동으로 열 매체를 순환하도록 하는 조절장치등이 구비된다.The heat storage tank is a device that stores the absorbed solar energy and extracts it so that it can be used for the purpose of use. It selects a structure with low energy loss and automatically circulates the heat medium by detecting the temperature difference between the heat collection temperature and the heat storage temperature. The adjusting device is provided to make.

회전수단은 태양의 움직임에 따라 반사경에 의해 반사된 빛 에너지를 효과적으로 흡수 할 수 있도록 집열판의 위치를 이동시키기 위한 수단으로 반사경의 중심에 집열판의 회전축을 지지시킨 상태로 상기 회전축에 회전 동력을 가함으로서 기계적으로 집열판을 회전하는 구조이다.Rotating means is a means for moving the position of the heat collecting plate to effectively absorb the light energy reflected by the reflector in accordance with the movement of the sun by applying rotational power to the rotating shaft while supporting the rotation axis of the heat collecting plate in the center of the reflector Mechanically rotate the heat collecting plate.

상기한 회전 수단은 제어장치에 의해 구동되는 정속모터를 회전축에 연결하여 프로그램에 의해 정속 제어되도록 구성할 수 있고, 모터와 기계요소의 조합에 의해 일일 주기로 180°각도 범위 내에서 12시간 동안 정회전과 나머지 12시간동안 역회전이 이루어지도록 하는 구조 등 다양한 구조로 실시 될 수 있을 것이다.The rotating means may be configured to be controlled by the program by connecting the constant speed motor driven by the control device to the rotating shaft, and by the combination of the motor and the mechanical element is rotated forward for 12 hours within a 180 ° angle range in a daily cycle And a structure that allows the reverse rotation to be performed for the remaining 12 hours.

이하 첨부된 도면에 의해 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명의 전체 구조를 예시한 것으로서, 격자형태로 짜여진 프레임(10)에 의해 지지되도록 반 원통형 반사경(20)이 고정 설치되고, 상기한 반사경의 중심에 회전축(31)으로 지지되는 집열판(30)이 설치되며, 집열판 내에는 열매체 도관(40)이 형성되어 그 입출구(41)(42)가 외부의 축열조(50)와 연결되고, 상기한 집열판(30)은 회전장치(60)에 연결된 구조이다.Figure 1 illustrates the overall structure of the present invention, a semi-cylindrical reflector 20 is fixed to be supported by a frame 10 woven in a grid form, the heat collecting plate is supported by a rotating shaft 31 in the center of the reflector 30 is installed, the heat medium conduit 40 is formed in the heat collecting plate, the inlet and outlet 41, 42 is connected to the external heat storage tank 50, the heat collecting plate 30 to the rotary device 60 It is a connected structure.

상기에서 프레임(10)은 전체 요소를 지지하기 위한 틀로 도2에 도시된 바와 같이, 격자 형태의 주 프레임(11)과, 일정간격으로 형성되는 반원형의 반사경 프레임(12)과, 집열판을 지지하기 위해 반사경 프레임의 양단으로 연결되는 집열판 지지프레임(13)으로 이루어진다. Frame 10 is a frame for supporting the entire element, as shown in Figure 2, the main frame 11 in the form of a lattice, semi-circular reflector frame 12 formed at a predetermined interval and to support the heat collecting plate The heat collecting plate support frame 13 is connected to both ends of the reflector frame.

반 원통형 반사경(20)은 반원통 내면에 반사면을 형성한 구조이다. The semi-cylindrical reflector 20 has a structure in which a reflective surface is formed on the inner surface of the semi-cylinder.

상기한 반원통형 반사경에 반사된 빛은 반사각도에 따라 반사면에 의해 되반사되거나 반사경 외부로 빠져나가지만, 태양과 나란하게 반사면 방향으로 빛을 흡수하는 집열판(30)을 놓으면 반사경에 의해 반사된 빛은 상기 집열판의 전 후면에 작용하여 흡수되는 구성원리에 의해 빛 에너지를 집열판으로 흡수할 수 있게 된다.The light reflected by the semi-cylindrical reflector is reflected back by the reflecting surface or escapes to the outside of the reflecting mirror according to the reflecting angle, but when the heat collecting plate 30 which absorbs light in the direction of the reflecting surface is placed in parallel with the sun, the reflecting reflecting is reflected by the reflecting mirror. The light may absorb light energy into the heat collecting plate by the member absorbed by acting on the front and rear surfaces of the heat collecting plate.

반원통형 반사경의 양단에 형성되는 구형 반사경(70)은 반원통형 반사경의 측면으로 작용하는 빛을 모아 집열판에 작용하도록 반사시켜 줌으로서 집열 효과를 더욱 높 일 수 있게 하는 작용을 한다. 태양과 반사경이 직각을 이루지 못하는 경우에 빛의 초점이 반사경을 벗어나서 효율이 떨어지게 되는데 이 경우에도 양측에 형성된 반구형 반사경은 이들 빛까지 모아 집열판에 작용시킴으로서 보다 높은 온도를 구할 수 있게 한다. The spherical reflector 70 formed at both ends of the semi-cylindrical reflector collects the light acting on the side of the semi-cylindrical reflector and reflects the light to act on the heat collecting plate. When the sun and the reflector are not perpendicular to each other, the focus of the light is off the reflector, and the efficiency decreases. In this case, the hemispherical reflectors formed on both sides collect these lights and act on the heat collecting plate to obtain a higher temperature.

도3 및 도4는 집열판(30)의 실시구조를 도시한 것으로, 판형을 유지하기 위한 프레임(32)에 회전축(31)을 형성하여 집열판 지지프레임에 결합할 수 있도록 되고, 중앙에 열매체 도관(40)을 두고 그 양측으로 동판을 흑색으로 도금한 흡열판(33)를 부착한 구조를 갖는다.3 and 4 show the embodiment of the heat collecting plate 30, the rotation shaft 31 is formed on the frame 32 for maintaining the plate shape, and can be coupled to the heat collecting plate support frame. 40) and the heat absorbing plate 33 in which the copper plate is plated in black on both sides thereof is attached.

흡열판( 33)은 단일판으로 구성할 수 있으나 본 발명은 집열판의 위치에 따라 열의 세기가 달라지는 구조임으로 흡열판의 폭 방향으로의 열전도를 차단할 수 있도록 하는 구성이 바람직하다. 즉, 집열판은 회전축으로부터 어느 정도 거리가 떨어진 위치에서 빛의 밀도가 가장 커지고, 반 원통형 반사경의 특성상 길이 방향으로는 동일한 빛의 밀도로 작용함으로 같은 흡열판 내에서도 온도 차이에 의한 열의 전도가 이루어지게 된다. 따라서, 축열온도를 높게 유지하고자 할 경우에는 집열판의 폭 방향으로의 열전도를 차단할 필요가 있으며, 이를 위하여 작은 폭을 갖는 흡열판을 서로 이격되게 프레임에 부착하여 전체적인 흡열판을 이루도록 하는 구조가 바람직하다.The heat absorbing plate 33 may be configured as a single plate, but the present invention is preferably configured to block heat conduction in the width direction of the heat absorbing plate because the heat intensity varies depending on the position of the heat collecting plate. That is, the heat collecting plate has the largest density of light at a distance away from the rotational axis, and due to the characteristics of the semi-cylindrical reflecting mirror, the light density acts as the same light density in the longitudinal direction, so that heat conduction due to temperature difference occurs in the same heat absorbing plate. . Therefore, in order to maintain a high heat storage temperature, it is necessary to block heat conduction in the width direction of the heat collecting plate. For this purpose, a heat absorbing plate having a small width is attached to the frame so as to be spaced apart from each other to form an overall heat absorbing plate. .

또한, 흡열판에 작용하는 빛 에너지 밀도가 가장 높은 부분은 집열판의 폭을 w라 할 때 대략 축에서 2/3w - 4/5w 까지 이며, 이 부분에 열 매체 도관을 집중적으로 형성함으로서 흡열온도를 높게 유지할 수 있게 되며, 각기 길이 방향으로 형성되는 열매체 도관은 공급부측에 열 매체의 역류를 막기 위해 트랩을 형성한 구조로 실시된다.In addition, the highest light energy density acting on the heat absorbing plate is about 2 / 3w-4 / 5w in the axis of the heat collecting plate as w, and the heat absorbing temperature is increased by intensively forming a heat medium conduit therein. The heat medium conduits each of which can be kept high and formed in the longitudinal direction are implemented in a structure in which a trap is formed on the supply side to prevent backflow of the heat medium.

실시례에 의한 집열판의 회전 장치(60)는 기계요소의 조합에 의해 12시간을 주기로 정회전과 역회전이 이루어지도록 구성한 것으로, 프레임 하부에 길이 방향으로 구동축(61)이 설치되고, 상기 구동축은 감속기(62)가 결합된 구동모터(63)와 연결되며, 상기한 구동축(61)에는 각기 와이어 풀리(64)가 결합되고, 와이어(66)의 중심이 와이어 풀리에 걸린 상태로 와이어의 양단을 각기 방향을 달리하여 프레임상에 부착된 아이들 풀리(65)를 거쳐 집열판의 단부에 결합 고정되도록 구조로서 구동모터의 회전에 따라 구동축이 회전하면 와이어에 걸려 있는 집열판이 회전축을 중심으로 회전하도록 된 구조이다.The rotating device 60 of the heat collecting plate according to the embodiment is configured to perform the forward rotation and the reverse rotation every 12 hours by a combination of mechanical elements, the drive shaft 61 is installed in the longitudinal direction in the lower part of the frame, the drive shaft is The reduction gear 62 is connected to the drive motor 63 coupled to each other, the wire shaft pulley 64 is coupled to each of the drive shaft 61, the center of the wire 66 is caught on the wire pulley both ends of the wire It is structured so as to be coupled to the end of the heat collecting plate via the idle pulley 65 attached to the frame in different directions, and when the drive shaft rotates according to the rotation of the drive motor, the heat collecting plate hung on the wire rotates about the rotation axis. to be.

상기한 구동모터는 도면에 도시되지는 않았으나 별도로 부착되는 제어장치에 의해 속도와, 정,역회전 회전 방향이 선택되도록 구성되고, 센서나 리밋트 스위치 에 의해 회전운동 범위가 선택 될 수 있도록 구성된다.Although not shown in the drawings, the drive motor is configured to select the speed, forward and reverse rotation directions by a control device attached separately, and is configured to select a rotation range by a sensor or a limit switch.

도 5a 내지 도5c는 천구상에서 태양이 움직이는 이동경로와 반사경이 직각을 이루도록 배치시킨 상태에서 태양의 고도에 따른 집열판의 움직임을 설명하기 위한 것이다.5A to 5C illustrate the movement of the heat collecting plate according to the altitude of the sun in a state where the movement path and the reflecting mirror of the sun are arranged at right angles on the celestial sphere.

이중 도5a는 대략 일출 시간대의 태양의 고도와 집열판의 위치를 표시한 것으로 집열판은 태양과 반사경 중심을 연결하는 연장선상에 위치하여 반사경에 작용하는 유효 빛 에너지가 반사경에 의해 반사되면서 대부분 집열판의 끝 부분에 작용한다. 따라서, 겨울철 일출전후의 빛 에너지 밀도가 높지 않는 경우에도 집열판의 좁은 지역으로 모아져 작용함으로서 집열온도가 매우 높게 유지될 수 있고, 그에 따라 축열기능을 정상적으로 수행할 수 있어 종래의 평판형 집열장치에 비해 축열효율이 현저히 향상되고, 축열온도 또한 높게 유지할 수 있게 된다.5a shows the height of the sun and the position of the heat collecting plate at approximately sunrise time. The heat collecting plate is located on an extension line connecting the sun and the center of the reflector, and the effective light energy acting on the reflector is reflected by the reflector, and most of the end of the heat collecting plate is reflected. Act on the part. Therefore, even when the light energy density before and after the winter sunrise is not high, the heat collection temperature can be maintained very high by gathering into a narrow area of the heat collecting plate, and accordingly, the heat storage function can be normally performed, compared to the conventional flat heat collecting device. The heat storage efficiency is remarkably improved, and the heat storage temperature can also be kept high.

도 5b는 시간이 경과되어 대략 정오 시간대의 태양 고도와 집열판의 위치를 도시한 것으로 태양은 반사경의 중심 정 중앙 상공에 위치하며, 반사경에 입사되는 태양 빛은 반사경의 전면에 균일하게 작용하여 각기 해당 위치에서 반사되고, 반사된 빛은 집열판의 끝쪽 흡열판의 양면에 작용하여 열 에너지로 흡수된다.5b shows the sun altitude and the position of the heat collecting plate at approximately noon time as time passes, and the sun is located above the center of the center of the reflector, and the sun light incident on the reflector acts uniformly on the front surface of the reflector. Reflected at the position, the reflected light acts on both sides of the heat absorbing plate at the end of the heat collecting plate and is absorbed by the thermal energy.

도 5c는 일몰시간대를 도시한 것으로 빛의 밀도가 낮기는 하나 반사경에 입사된 빛이 대부분 집열판의 끝 쪽 좁은 지역에 집중하여 작용함으로서 여전히 높은 집열온도를 유지하면서 축열기능을 수행할 수 있게 된다. 5c shows a sunset time zone, although the light density is low, most of the light incident on the reflector is concentrated in a narrow area at the end of the heat collecting plate, so that the heat storage function can be performed while maintaining a high heat collecting temperature.

일몰 후에는 구동모터의 역회전에 의해 상기 역순으로 집열판이 원위치로 복귀된다.After sunset, the heat collecting plate is returned to its original position in the reverse order by the reverse rotation of the driving motor.

도 6은 본 발명에 의한 집열장치를 실시함에 있어서, 위도 및 태양의 천구상 경로를 고려하여 최적의 입사면을 갖도록 반 원통형 반사경의 한쪽 끝을 높게 한 설치예를 도시한 것이며, 반사경을 수평상태로 배열한 집열장치를 연속적으로 설치한 경우, 마지막 집열장치의 한 쪽 끝을 높게 유지시켜 줌으로서 인접 집열장치에 그림자를 주지 않고 집열 효율을 높일 수 있는 이점을 제공한다. FIG. 6 illustrates an installation example in which one end of the semi-cylindrical reflector is raised to have an optimal incidence surface in consideration of latitude and celestial paths in the solar collector according to the present invention. When the collectors arranged in a row are continuously installed, one end of the last collector is kept high, thereby providing an advantage of increasing the efficiency of collection without shadowing the adjacent collectors.

도 7은 일련의 집열장치를 복수로 구성한 실시례를 보인 것으로, 각각의 집열장치는 프레임 및 반사경이 고정된 상태로 태양 고도에 따라 내부의 집열판만 열 흡수위치로 이동함으로서 종래 태양 추적 형태의 집열장치와 달리 이웃 집열장치의 집열을 제한하지 않고 균일한 입사면을 유지할 수 있도록 함으로서 대 단위 집열장치를 구성할 수 있음을 보인 것이다.Figure 7 shows an embodiment consisting of a plurality of a series of heat collecting devices, each of the heat collecting device in the conventional solar tracking type by moving only the internal heat collecting plate to the heat absorbing position according to the sun altitude while the frame and the reflector is fixed Unlike the device, it is shown that the large-scale collector can be configured by maintaining a uniform incident surface without limiting the collection of neighboring collectors.

본 발명은 밀도가 낮은 태양에너지를 반기둥 반사경을 이용하여 집열판의 좁은 구역으로 집중시킴으로서 고온의 열을 구할 수 있도록 한 것으로 축열된 열의 이용분야가 확대되는 효과를 갖는다.The present invention is to obtain a high temperature heat by concentrating a low density of solar energy to a narrow region of the heat collecting plate using a semi-pillar reflector has the effect of expanding the field of use of the heat storage.

또한, 본 발명은 일출시나 일몰시 빛의 밀도가 더욱 낮아지는 시기에도 축열기능이 유지됨으로서 축열효율이 향상되고, 제한된 공간 내에서 대단위로 집열장치를 설치한 경우에도 각 집열장치에 작용하는 빛에너지가 균일하고 인접 집열장치의 그림자 등에 의해 제한 받지 않아 고효율의 집열시스템을 구성할 수 있고, 구조가 간단하여 설치가 용이하고, 비용을 절감할 수 있는 효과를 갖는다.In addition, the present invention improves heat storage efficiency by maintaining the heat storage function even when the density of light is lowered at sunrise or sunset, and light energy acting on each heat collecting device even when a large heat collecting device is installed in a limited space. Is uniform and is not limited by the shadow of the adjacent collector, etc., it is possible to configure a highly efficient collecting system, and the structure is simple, easy to install, and has the effect of reducing the cost.

도 1은 본 발명의 구성을 보이기 위한 구조도1 is a structural diagram for showing the configuration of the present invention

도 2는 프레임의 구조도2 is a structural diagram of a frame

도 3는 집열판의 구조를 보이기 위한 측면 상태도Figure 3 is a side view for showing the structure of the heat collecting plate

도 4는 집열판 회전 장치를 도시하기 위한 종단면도4 is a longitudinal sectional view for illustrating the heat collecting plate rotating device;

도 5a 내지 도 5c는 태양의 고도에 따른 집열판의 위치도5a to 5c are position views of the heat collecting plate according to the altitude of the sun

도 6은 반 원통형 반사경을 경사지게 설치한 상태도6 is a state in which the semi-cylindrical reflector is installed obliquely

도 7은 본 발명에 의한 집열장치를 대 단위로 설치한 설치 상태도Figure 7 is an installation state in which the heat collecting device according to the present invention installed in units

*. 주요부호의 설명*. Explanation of Major Codes

10.프레임 20.반 원통형 반사경10.Frame 20.Semi-cylindrical reflector

30.집열판 31.회전축 32.프레임 33.흡열판30. Heat collecting plate 31. Rotating shaft 32. Frame 33. Heat sink

40.열 매체 도관 41.입구 42.출구40.Heat medium conduit 41.Inlet 42.Outlet

50.축열조 60.회전장치 61.구동축 50.Heat storage tank 60.Rotator 61.Drive shaft

70.구형 반사경70.Spherical Reflector

Claims

A semi-cylindrical reflector having a constant length and radius, a frame for fixing and holding the reflector, a heat collecting plate axially coupled to one side of the longitudinal direction at the center of the reflecting mirror so as to rotate in the reflecting mirror, and formed in the heat collecting plate The heat medium conduit and the heat collecting plate rotating means for rotating the heat collecting plate to the position where the light of the reflector gathers according to the position of the sun are included to reflect the light energy of the sun to the reflector to act on the heat collecting plate, The solar heat collecting device, characterized in that the structure is absorbed by the flowing heat medium to be stored in the heat storage tank.

The reflector of claim 1, wherein the heat collecting plate is configured to be moved by the rotating means to be positioned on an extension line in the reflector connecting the center of the reflector from the sun according to the movement of the sun with the reflector positioned at a right angle to the celestial movement path of the sun. Solar heat collector, characterized in that.

The heat collecting plate according to claim 1, wherein the heat collecting plate attaches the heat absorbing plates having a small width to the frame so as to be spaced apart from each other to block heat conduction in the width direction, and heats the heat collecting plate in a range of 2 / 3w to 4 / 5w from the rotation axis with respect to the width w of the heat collecting plate. A solar heat collector, comprising a configuration in which media conduits are concentrated.

The solar heat collecting apparatus according to any one of claims 1, 2, and 3, wherein spherical reflectors are formed at both ends of the semi-cylindrical reflecting mirror.