KR20060013621A - Collecting method of solar heat by using cylinder lens - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원통렌즈(cylinder lens)(3)와 이 원통렌즈(3)의 길이에 상응하는 장형의 집열관(5)을 조합하여 저밀도 태양에너지로부터 고온의 태양열을 대량으로 획득하기 위한 방법에 관한 것이다.
원통렌즈(3)는 다른 종류의 렌즈와는 달리, 평행 입사하는 저밀도의 태양에너지를 점(點)이 아닌 선(線)의 형태(초점선)로 수렴하여 고밀도 태양에너지로 변환시키는 특성에 착안 하고, 이 원통렌즈(3)의 초점거리를 반경(半徑)으로 하는 장형의 호형 집열관(관형태의 집열기)(5)을 고안하여, 원통렌즈(3)와 호형 집열관(5)을 초점선(4) 부위에서 초점선(4)의 길이에 상응하게 조합 함으로써, 초점선(4)에서 고밀도로 변환된 태양에너지로부터 생성되는 고온의 태양열을 선형으로 집열하고, 이 집열된 열은 집열관(5) 주위의 기체(공기)를 가열하면서 이 장형의 집열관(5) 내부를 관류하는 태양열의 교환.이동매체(기체 또는 액체)에 끊임없이 교환되면서 이동하게 함으로써, 집열관(5) 주위의 가열된 기체(공기)의 열과 집열관(5) 내부를 관류하는 열교환.이동매체(기체 또는 액체)의 열을 획득하고,이를 각각 이용하거나 겸용하여 이용하는 방법으로 활용할 수 있다.
이와 같이 한 개의 원통렌즈(3)와 한 개의 호형 집열관(5)으로 구성된 한 개의 독립된 태양열 획득장치(도 1)를 필요에 따라 직렬연결 방법 또는 병렬연결 방법으로 그 규모를 확장하여 고온. 대량의 태양열을 더욱 효율적으로 획득하는 방법임.
렌즈, 집광경, 태양열 집열장치,
The present invention relates to a method for obtaining a large amount of high-temperature solar heat from low-density solar energy by combining a cylindrical lens (3) and a long collector tube (5) corresponding to the length of the cylindrical lens (3). will be.
Unlike other lenses, the cylindrical lens 3 focuses on the characteristic of converting low-density solar energy incident in parallel into a line (focal line) rather than a point and converting it into high-density solar energy. In addition, a long arc-shaped heat collecting tube (tubular collector) 5 having a radius of focal length of the cylindrical lens 3 is devised, and the cylindrical lens 3 and the arc-shaped heat collecting tube 5 are focused. By correspondingly combining the length of the focal line 4 at the region of the line 4, the hot solar heat generated from the solar energy converted to high density in the focal line 4 is linearly collected, and the collected heat is collected in the heat collecting tube. (5) Exchange of solar heat flowing through the inside of this long collector tube 5 while heating the surrounding gas (air). By constantly moving to a moving medium (gas or liquid), it moves around the collector tube 5. Heat exchanger through the heat of the heated gas (air) and the inside of the heat collecting pipe (5). Obtaining the heat of the body or fluid), and can be used as a method of using it, or to each used combination.
Thus, one independent solar heat acquisition device (FIG. 1) consisting of one cylindrical lens 3 and one arc-shaped heat collecting tube 5 is expanded to a series connection method or a parallel connection method as needed to obtain a high temperature. It is a method to obtain a large amount of solar heat more efficiently.
Lens, condenser, solar collector,
Description
도 1은 원통렌즈와 집열관을 초점선(4)에서 최적의 상태로 결합하여 고온의 태양열을 효율적으로 획득하는 방법을 설명하기 위한 태양열 획득장치의 개념을 도해한 것이다.FIG. 1 illustrates the concept of a solar heat acquiring device for explaining a method of efficiently acquiring high temperature solar heat by combining a cylindrical lens and a heat collecting tube in an optimal state at a
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
1: 태양광 띠( band of light ) 1: band of light
2: 축상 자오선( axial meridian ) 2: axial meridian
3: 원통렌즈( cylinder lens ) 3: cylinder lens
4: 초점선(焦點線) 4: focal line
5: 집열관(集熱管) 5: collecting pipe
본 발명은 태양열 획득방법에 관한 것으로서, 좀더 자세하게는 원통형의 렌즈와 이 렌즈의 특성에 적합하게 안출한 집열관을 결합하여 태양열을 획득하는 방법에 관한 것으로서, 기존의 태양열 획득방법의 단점을 극복할 수 있는 새로운 방법을 개발하여 고온.대량의 태양열을 효율적으로 획득 하면서 실용성을 제고할 목적으로 창안한 것이다The present invention relates to a method of acquiring solar heat, and more particularly, to a method of acquiring solar heat by combining a cylindrical lens and a heat collecting tube suitably adapted to the characteristics of the lens. It was created to improve the practicality while efficiently obtaining high temperature and large amount of solar heat by developing a new method.
태양에너지는 첫째, 밀도(密度)가 낮고 (1.946 cal/cm2/min. - 태양상수), 둘째, 기후조건에 따라 일조시간이 간헐적(間歇的)이란 단점이 있다. 이 두 가지 단점을 극복하기 위하여 태양에너지의 고밀도화 방법과 일조시간 중에 고온. 대량의 태양열을 신속하게 획득할 수 있는 효율화 방법을 개발함이 긴요하다. 현재 태양열 획득방법은 평행 입사하는 자연 태양광을 집광(열)물체에 직접 받아 획득 하는 방법과, 볼록렌즈나 집광경을 이용하여 평행 입사광선을 초점에 모아 고온의 태양열을 획득하는 방법이 이용되고 있다. 이 방법 중 집광(열)물체를 이용하여 태양열을 직접 획득하는 방법은 저밀도 태양에너지의 고밀도화 과정이 없으므로 저온의 태양열을 회득할 수는 있으나 고온의 태양열 획득이 불가능한 단점이 있고, 볼록렌즈나 집광경을 이용한 태양열 획득 방법은 고밀도 에너지와 고온의 태양열을 획득 할 수는 있으나 고온의 태양열 생성 부위가 초점이란 한 개의 점 부위에 한정되는 단점이 있다.Solar energy has the disadvantages of first, low density (1.946 cal / cm 2 / min.-Solar constant), and second, intermittent sunshine time depending on climatic conditions. To overcome these two shortcomings, high density solar energy and high temperature during sunshine hours. It is important to develop an efficient method for rapidly obtaining a large amount of solar heat. Currently, the method of acquiring solar heat is obtained by receiving parallel incident natural sunlight directly into a condensing object and obtaining a high temperature solar heat by focusing the parallel incident light using a convex lens or condenser. . Among these methods, the method of directly acquiring solar heat using a condensing (thermal) object has no disadvantage of densifying low-density solar energy, so it is possible to obtain low-temperature solar heat, but it is impossible to obtain high-temperature solar heat. The used solar power acquisition method can obtain high-density energy and high temperature solar heat, but has a disadvantage in that the high temperature solar heat generation site is limited to one point of focus.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 저밀도 태양에너지를 고밀도 태양에너지로 변환함과 동시에 고밀도 태양에너지의 발생 부위를 한 개의 점(點)이 아니라 선(線)의 형태로 확장 함으로써, 저밀도 태양에너지의 고밀도화, 고밀도 태양에너지의 선형화(線形化), 고온의 태양열 생성 부위의 선형으로 확대, 이에 적합한 집열방법이 동시적, 연속적으로 이루어지면서, 고온. 대량의 태양열을 효율적으로 획득함과 동시에 일조시간의 간헐성(間歇性)으로 인한 저 효율성을 극복하고자 하는 것이다In order to solve the above problems, the present invention converts low-density solar energy into high-density solar energy and at the same time expands the site of generating high-density solar energy in the form of a line instead of a single point, thereby providing a low density. High-density solar energy, linearization of high-density solar energy, linear expansion of high-temperature solar heat generating site, and suitable heat collection methods for this purpose simultaneously and continuously, and high temperature. It is to obtain a large amount of solar heat efficiently and to overcome the low efficiency caused by intermittent sunshine time.
본 발명은 평행 입사 하는 태양광을 선(線)의 형태로 수렴하여 저밀도 태양에너지를 고밀도 태양에너지로 변환시키는 특성을 가진 원통렌즈(3)와, 이 원통렌즈(3)의 특성에 부합하도록 고안한 호형(弧形)의 집열관(集熱管)(5)을 결합하여 고온의 태양열을 대량으로 획득하는 방법을 특징으로 한다.The present invention is designed to meet the characteristics of the cylindrical lens (3) having a characteristic of converting parallel incident sunlight in the form of a line to convert low-density solar energy into high-density solar energy, and It is characterized by a method of acquiring a large amount of high-temperature solar heat by combining a arc-shaped
이하, 본 발명의 내용을 도면에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the content of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
원통렌즈(3)는 그 표면에 평행 입사 하는 태양광(태양광의 띠)(1)을 한 개의 점(초점)이 아니라 선(線)의 형태(이하 "초점선" 이라고 함)로 수렴하므로 저밀도 태양에너지는 초점선(4)에서 선(線)의 형태로 고밀도 에너지로 변환하고, 초점선(4)에서 초점선(4)의 길이에 상응하는 길이의 물체가 태양광의 진행을 차단 할 때에 선( 線)의 형태로 태양열이 생성 된다. 여기에서 초점선(4)의 길이는 원통렌즈(3)의 길이에 정비례하고, 초점선(4)에 생성되는 고밀도 태양에너지의 크기는 원통렌즈(3)의 폭의 크기에 따라 달라지므로, 필요에 따라서 원통렌즈(3)의 길이와 그 폭의 크기를 설정할 수 있다. 태양광이 원통렌즈(3)에 입사하는 면(面)은 평면 또는 평면에 가까운 극히 완만한 호형(弧形)으로 함으로서, 태양광의 입사각이 90도 이하가 될 때에도 원통렌즈(3)의 평면적 크기와 태양광의 입사면적의 크기가 동일하거나 또는 입사면적이 축소되는 현상을 극소화 하도록 하고, 원통렌즈의 축상 자오선(axial meridian)(2)으로부터 태양광 입사면 까지의 두께가 반대편 투과면(透過面) 까지의 두께보다 작게 함으로써, 원통렌즈(3)의 전체형상은 태양광 입사면과 반대편 투과면의 형상이 서로 상이한 비대칭 형상을 갖게 한다.Since the
집열관(5)은 원통렌즈(3)의 초점선(3)에 생성되는 고밀도 태양 에너지가 태양열로 변환될 때 이 열을 집열하기 위하여 집열관(5)의 길이를 초점선(4)의 길이와 상응하게 하고, 이 장형의 집열관(3)에 집열된 태양열은 이 열의 교환.이동매체(기체 또는 액체)에 끈임 없이 교환 되면서 집열관(5) 내부를 관류(貫流)하도록 한다. 초점선(4)에 접하는 집열관(5) 면(面)의 형상은 원통렌즈(3)의 초점거리를 반경(半徑)으로 하는 호형(弧形)으로 함으로써, 하루중 또는 연중 변동하는 태양의 위치에 따라 변동되는 초점선(4)의 위치에 상응하여 집열관(5)의 면이 변동되는 초점선(4)에 일치할 수 있게 한다. The
원통렌즈(3)와 장형의 집열관(5)을 초점선(4) 부위에서 초점선(4)에 일치하도록 결합하면 (도 1), 원통렌즈(3)의 표면에 평행 입사한 저밀도 태양에너지는 초점선(4)에서 고밀도 태양에너지로 변환되고, 이 고밀도 태양에너지는 집열관(5) 표면에서 태양열로 변환된다. 집열관(5)은 이 태양열을 집열하게 되고, 집열된 태양열은 집열관(3) 주위의 기체(공기)를 가열하면서 집열관(5) 내부를 관류 하는 태양열의 교환.이동매체(기체 또는 액체)에 끊임없이 교환 되면서 이동한다. 이와 같이 한 개의 원통렌즈와 한 개의 집열관(5)을 조합한 구조물은 한 개의 태양열 획득장치(도 1)가 된다. 집열관(5) 외부의 가열된 기체(공기)의 열은 집열관(5) 내부를 관류하는 태양열의 교환.이동매체의 열과 별도로 이용하거나 겸용할 수 있다. 태양열 획득장치(도 1)는 여러 개를 직렬 또는 병렬로 연결하여 그 규모를 확장 할 수 있다. 집열관(5)의 내부를 관류하는 태양열의 교환.이동매체의 유속을 일정하게 유지할 경우에는, 직렬로 연결하면 보다 고온의 열에너지를 획득할 수 있고, 병렬로 연결하면 연결한 개수만큼 같은 온도의 열에너지를 배가하여 획득할 수 있으므로 그 유속을 제어하여 온도와 열량을 증감할 수 있다. 집열관(5)을 이용한 태양열 획득장치(도 1)는 태양열의 교환.이동 매체가 장형의 집열관(5) 내부를 이동하면서 점차 온도가 상승하므로 입구에서 보다는 출구에서 그 온도가 높고, 태양열 획득장치(도 1) 여러 개를 직렬로 연결할 경우에는 첫번째 태양열 획득장치의 출구에서 보다는 마지막 태양열 획득장치의 출구에서 그 온도가 더 높게 된다. When the
이와 같이 원통렌스(3)와 집열관(5)으로 구성한 태양열 획득장치(도 1)는,Thus, the solar heat acquiring apparatus (FIG. 1) comprised by the
1. 전술한 바와 같이 태양의 저밀도 에너지를 고밀도 에너지로 변환하여 고온의 태양열을 대량으로 회득할 수 있는 실현 용이한 방법을 개발 함으로써, 공해 유발 없이 무한한 태양열 에너지를 신속하게 효율적으로 획득, 활용할 수 있게 되고,1. As mentioned above, by developing an easy-to-use method of converting low-density energy of the sun into high-density energy to obtain a large amount of high-temperature solar heat, it is possible to quickly and efficiently acquire and utilize infinite solar energy without causing pollution. Become,
2, 열에너지를 필요로 하는 모든 산업 시설과 주거용 또는 비 주거용 건물에서 기존 열 획득수단의 대체수단 또는 보조수단으로서 본 발명에 의한 고온의 태양열을 저렴하게 활용 할 수 있으며,2, in all industrial facilities and residential or non-residential buildings that require thermal energy can be used inexpensively using high-temperature solar heat according to the present invention as an alternative means or auxiliary means of the existing heat acquisition means,
3. 태양열 획득장치(도 1)를 직렬 또는 병렬 방법으로 여러 개를 연결하는 방법으로 태양열 획득시설의 규모를 대규모 단지로 조성하여 저렴한 열에너지를 대량으로 공급할 수 있는 경제적 효과를 얻을 수 있다.3. By connecting several solar power acquisition devices (Fig. 1) in series or in parallel, it is possible to obtain the economical effect of supplying a large amount of inexpensive thermal energy by constructing a large scale complex of solar power acquisition facilities.
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WO2011155729A2 (en) * | 2010-06-10 | 2011-12-15 | Shin Yu Bin | Solar position tracking apparatus comprising a cylindrical light focusing device |
-
2004
- 2004-08-07 KR KR1020040062270A patent/KR20060013621A/en not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2011155729A2 (en) * | 2010-06-10 | 2011-12-15 | Shin Yu Bin | Solar position tracking apparatus comprising a cylindrical light focusing device |
WO2011155729A3 (en) * | 2010-06-10 | 2012-04-26 | Shin Yu Bin | Solar position tracking apparatus comprising a cylindrical light focusing device |
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