KR20100067496A

KR20100067496A - 집광식 태양열 집열기

Info

Publication number: KR20100067496A
Application number: KR1020080126079A
Authority: KR
Inventors: 서태범; 이주한
Original assignee: 인하대학교 산학협력단
Priority date: 2008-12-11
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2010-06-21
Also published as: KR101052120B1

Abstract

개시된 집광식 태양열 집열기는, 태양광을 집광시키는 적어도 하나의 반사경이 배치되는 집광부; 반사경에 의해 태양광이 집광되는 위치에 배치되며, 내부에는 집광된 태양광에 의해 가열되는 제1작동유체가 순환하는 제1집열관; 제1집열관에 내삽 배치되며, 내부에는 가열상태의 제1작동유체로부터 열을 전달받아 가열되는 제2작동유체가 순환하는 제2집열관을 포함한다.

이와 같은, 집광식 태양열 집열기는, 집광된 태양열에 의해 제1집열관 내 제1작동유체가 가열되면, 제1집열관에 내삽된 제2집열관으로 제1작동유체의 열이 전달된다. 그러면, 다시 제2집열관 내 제2작동유체가 가열되면서 폐열 회수능력이 증대되어 전체 열효율이 상승된다.

Description

집광식 태양열 집열기{Solar collector}

본 발명은 집광식 태양열 집열기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양광을 집광 작용시켜 집열에 의한 유체를 가열하여, 난방이나 온수로 사용할 수 있게 하는 집광식 태양열 집열기에 관한 것이다.

일반적으로, 태양에너지는 풍력 및 수력 등과 함께 청정한 자연친화적 성격의 무한한 에너지원으로 고갈 위험에 처해 있는 화석원료의 유용한 대체 수단으로 기능한다.

특히, 태양에너지는 다른 에너지원에 비해 그 활용이 쉽고, 고효율의 풍부한 에너지를 얻을 수 있다는 유용함에 기인하여 최근 태양에너지를 이용한 각종 자연 친화적 제품들이 속속 등장하고 있는 실정이다. 그 중에서도 태양열을 집열하여 이를 전기에너지로 변환시키거나 혹은 온수 및 난방용 열원으로 활용되게 하는 기술로 발전되고 있다.

이러한, 태양열 집열장치는, 일정한 규격으로 집열판을 형성하고, 상기 집열판에 의해 유체가 순환되는 관로를 형성하여, 태양의 복사열에 의하여 상기 유체를 가열하게 된다.

그러나, 종래의 태양열 집열장치는, 상기 관로 내부에서 순환되는 상기 유체의 유량에 비해, 상기 집열판에 의해 집광되는 태양의 복사열이 낮아 가열되는 상기 유체의 가열온도가 낮아 사용목적이 한정되는 문제점이 있다.

본 발명은, 집광되는 태양의 복사열에 의한 유체의 가열효율을 높일 수 있는 집광식 태양열 집열기를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 태양광을 집광시키는 적어도 하나의 반사경이 배치되는 집광부와; 상기 반사경에 의해 상기 태양광이 집광되는 위치에 배치되며, 내부에는 집광된 상기 태양광에 의해 가열되는 제1작동유체가 순환하는 제1집열관; 및, 상기 제1집열관에 내삽 배치되며, 내부에는 가열상태의 상기 제1작동유체로부터 열을 전달받아 가열되는 제2작동유체가 순환하는 제2집열관을 포함하는 집광식 태양열 집열기를 제공한다.

이때, 상기 반사경은 상기 태양광을 반사시키는 면이 포물선형을 가질 수 있다.

그리고, 상기 제2집열관은 히트파이프일 수 있다.

본 발명에 따른 집광식 태양열 집열기는, 집광된 태양열에 의해 제1집열관 내 제1작동유체가 가열되면, 제1집열관에 내삽된 제2집열관으로 제1작동유체의 열이 전달된다. 그러면, 다시 제2집열관 내 제2작동유체가 가열되면서 폐열 회수능력이 증대되어 전체 열효율이 상승된다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 집광식 태양열 집광기의 개략 구성단면도이다. 도 1을 참조하면, 상기 집광식 태양열 집광기는, 집광부(100), 제1집열관(200), 제2집열관(300)을 포함하고 있다.

상기 집광부(100)는 태양광을 반사시켜 일정한 위치로 집광되게 한다. 이러한, 상기 집광부(100)에는 상기 태양광을 일정한 위치로 반사 집광시키는 반사경(110)이 배치된다. 여기서, 상기 반사경(110)은 상기 태양광을 일정한 위치에 초점상태로 반사 집광하여, 집열효과가 높아지도록 상기 태양광을 반사시키는 면이 포물선 형상을 가지도록 형성하나, 이에 한정하지 않고 평판형상으로 형성할 수도 있음은 물론이다. 이러한, 상기 반사경(110)은 1개가 배치되어도 이후 설명될 상기 제1집열관(200)의 제1작동유체(210) 및 제2집열관(300)의 제2작동유체(310)를 가열할 수 있으나, 가열효율을 높이기 위해 2개 이상 병렬로 배열 배치할 수도 있다. 즉, 상기 반사경(110)을 평판형상을 가지는 것으로 사용할 경우, 복수 개의 평판형상을 가지는 상기 반사경(110)을 이후 설명될 포물형상의 프레임(120)에 부착형성할 수도 있다.

그리고, 상기 집광부(100)에는 상기 반사경(110)을 고정 거치하면서, 상기 반사경(110)에 의해 집광되는 위치에 이후 설명될 상기 제1집열관(200)을 위치하도록 지지하는 프레임(120)을 구비할 수 있다.

상기 제1집열관(200)은 상기 집광부(100)의 반사경(110)에 의해 반사 집광되 면서 발생되는 상기 태양광의 집열로 가열되는 관 부재이다. 여기서, 상기 제1집열관(200)은 상기 반사경(110)에 의해 반사 집광되는 위치에 설치된다. 그리고, 상기 제1집열관(200)의 내부에는 집광된 상기 태양열에 의해 가열되는 제1작동유체(210)가 순환된다. 이러한, 상기 제1집열관(200)은 내부에서 순환되는 제1작동유체(210)로 상기 태양광의 열 전달율이 높아지도록 구리, 스테인리스강, 세라믹스, 텅스텐 등으로 제작된다. 이렇게, 상기 제1집열관(200) 내부에서 가열된 상기 제1작동유체(210)는 난방이나 온수로 사용하게 된다. 여기서, 상기 제1집열관(200)은 상기 제1작동유체(210)가 저장된 탱크(도면미도시)와 연결될 수 있다.

상기 제2집열관(300)은 상기 제1집열관(200)에 내삽 설치되는 관 부재이다. 이러한, 상기 제2집열관(300)은 상기 제1집열관(200) 내 가열상태의 상기 제1작동유체(210)로부터 열을 전달받아 가열된다. 여기서, 상기 제2집열관(300) 내부에는 상기 제1작동유체(210)로부터 열을 전달받아 가열되는 제2작동유체(310)가 순환된다. 이러한, 상기 제2집열관(300)은 제1작동유체(210)로부터 열을 전달받아 상기 제2작동유체(310)의 가열 효율이 높아지도록 히트파이프 구조로 형성된다. 이렇게, 상기 제2집열관(300) 내부에서 가열된 상기 제2작동유체(310)는 앞서 설명한 상기 제1작동유체(210)와 마찬가지로 난방이나 온수로 사용하게 된다. 여기서, 상기 제2집열관(300)은 상기 제2작동유체(310)가 저장된 탱크(도면미도시)와 연결될 수 있다.

이같이, 상기 제2집열관(300)은 상기 제1집열관(200)에 내삽 설치됨으로써, 집광된 상기 태양열에 의한 상기 제1집열관(200) 내 제1작동유체(210)의 가열효율 이 높아지게 한다. 즉, 상기 제2집열관(300) 내 가열할 상기 제1작동유체(210)의 가열유량이 적어짐으로써 집광된 상기 태양열 양이 작아도 상기 제1작동유체(210)를 안정적으로 가열할 수 있게 된다. 이렇게, 가열온도가 높은 상태의 상기 제1작동유체(210)에 의해 다시 상기 제2집열관(300) 내 제2작동유체(310)가 가열되면서, 상기 제2작동유체(310)의 가열온도 역시 높은 상태가 된다.

여기서, 상기 제1집열관(200) 및 상기 제2집열관(300) 내부를 순환하는 제1작동유체(210), 제2작동유체(310)는 가열시 증발하면서 열을 발생시키는 휘발성 유체로 메탄올, 아세톤, 물, 수은 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정하지 않음은 물론이다.

이와 같은 구성으로 이루어진 일실시예에 따른 상기 집광식 태양열 집열기의 동작을 설명하면, 상기 반사경(110)에 의해 집광된 상기 태양열이 상기 제1집열관(200)의 제1작동유체(210)를 가열한다. 이와 동시에, 상기 제1집열관(200) 내 상기 제2집열관(300)의 제2작동유체(310)도 상기 제1작동유체(210)로부터 열을 전달받으면서 가열된다.

이같이, 집광된 상기 태양열에 의해 상기 제1집열관(200) 및 상기 제2집열관(300)의 제1작동유체(210), 제2작동유체(310)가 동시에 가열된다. 그러므로, 상기 제2작동유체(310)가 가열되더라도 상기 제2작동유체(310)가 그 열을 전달받아 가열됨으로써 종래의 상기 제1작동유체(210)만 가열된 후 배출될 때보다 폐열 회수능력이 증대된다.

이와 같이, 일실시예에 따른 상기 집광식 태양열 집열기는, 집광된 상기 태 양열에 의해 상기 제1집열관(200) 내 제1작동유체(210)가 가열되면, 상기 제1집열관(200)에 내삽된 상기 제2집열관(300)으로 상기 제1작동유체(210)의 열이 전달된다. 그러면, 다시 상기 제2집열관(300) 내 제2작동유체(310)가 가열되면서 폐열 회수능력이 증대되어 전체 열효율이 상승되는 효과를 기대할 수 있게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 집광식 태양열 집광기의 개략 구성단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

100: 집광부 110: 반사경

120: 프레임 200: 제1집열관

210: 제1작동유체 300: 제2집열관

310: 제2작동유체

Claims

태양광을 집광시키는 적어도 하나의 반사경이 배치되는 집광부와;

상기 반사경에 의해 상기 태양광이 집광되는 위치에 배치되며, 내부에는 집광된 상기 태양광에 의해 가열되는 제1작동유체가 순환하는 제1집열관; 및,

상기 제1집열관에 내삽 배치되며, 내부에는 가열상태의 상기 제1작동유체로부터 열을 전달받아 가열되는 제2작동유체가 순환하는 제2집열관을 포함하는 집광식 태양열 집열기.
청구항 1에 있어서,

상기 반사경은 상기 태양광을 반사시키는 면이 포물선형을 가지는 집광식 태양열 집열기.
청구항 1에 있어서,

상기 제2집열관은 히트파이프인 집광식 태양열 집열기.