KR20110009404A

KR20110009404A - 반사경의 부식 방지구조를 갖는 포물면 반사판 및 이를 제조하는 방법

Info

Publication number: KR20110009404A
Application number: KR1020090066789A
Authority: KR
Inventors: 이상남; 강용혁; 김종규
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2009-07-22
Filing date: 2009-07-22
Publication date: 2011-01-28
Also published as: KR101072442B1

Abstract

본 발명은 포물 반사면을 갖는 경금속의 거치대에 박판의 유리를 설치하여 구성함으로서 반사판의 무게를 줄일 수 있고, 유리의 두께가 얇아짐으로서 반사율이 감소되는 것을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 거치대와 반사경 사이에 보호판을 설치하여 반사경 배면의 반사물질이 수분에 의해 부식되어 반사효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있게 한 반사판 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 포물 반사면을 갖는 반사판은 프레스 금형으로 얇은 경금속 판을 가압하여 형성되고, 포물면을 갖으며, 다수의 보강 비드가 형성된 거치대와 ; 상기 거치대 내면에 접착제로 접착된 보호판과 ; 상기 보호판의 외부에 접착제로 접착된 박판의 유리로 만들어진 반사경을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 위와 같이 구성된 반사판을 제조하는 방법은 CNC 선반을 이용하여 포물면을 갖는 프레스 금형을 만드는 과정과 ; 경금속 판을 상기 프레스 금형으로 가압하여 거치대를 만드는 과정과 ; 거치대의 포물면에 접착제를 도포한 후 박판의 보호판을 접착하는 과정과 ; 상기 보호판의 바깥쪽에 접착제를 도포한 후, 박판 반사경을 접착시키는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

집광기, 반사판, 반사경, 보호판, 거치대, 지그,

Description

반사경의 부식 방지구조를 갖는 포물면 반사판 및 이를 제조하는 방법{paraboloid reflection plate with corrosion prevention and manufacturing methods thereof}

본 발명은 집광용 반사판 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로써, 상세하게는 포물 반사면을 갖는 반사판 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

더욱 상세하게는 포물 반사면을 갖는 경금속의 거치대에 박판의 유리를 설치하여 구성함으로서 반사판의 무게를 줄일 수 있고, 유리의 두께가 얇아짐으로서 반사율의 감소되는 것을 줄일 수 있는 반사판 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

특히, 거치대와 반사경 사이에 보호판을 설치하여 반사경 배면의 반사물질이 수분에 의해 부식되어 반사효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있게 한 반사판 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

화석연료가 점차 고갈되어 감에 따라 자연력을 이용하여 동력을 얻기 위한 방법 및 장치들에 대한 관심이 높아지고 있다.

이러한 자연력을 이용한 동력 발생 수단의 하나로 태양광을 집광하여 전기를 발생시키는 장치가 있다.

이러한 태양열발전시스템은 집광기에서 집광된 태양열로 발전설비를 구동시 켜 전기를 발생시키는 것으로, 집광기는 태양광을 어느 한점으로 모아 보다 높을 열을 발생시킬 수 있도록 호형 반사면을 갖는 접시형태로 구성되어 있으며, 이렇게 집광기에서 집광된 태양광은 흡수기에서 흡수하여 엔진으로 전달하여 엔진을 구동시킴에 의해 전기를 발생시키게 된다.

이러한 태양열발전시스템은 집광기를 통해 집광되는 빛을 어느 한점에 모아주는 것이 중요하다.

즉, 태양광은 에너지 밀도가 낮아 고온을 얻기 위해서는 빛을 어느 한점에 모아주기 위한 집광수단이 필요하며, 이러한 집광기는 빛을 어느 한점에 모으기 위해 호형으로 굽혀진 오목한 면으로 구성되어 있다.

특히, 집광효율을 높이기 위해 집광기의 오목한 면은 포물면을 이루어야 하며, 이렇게 집광효율이 높은 집광기를 제작하기 위해서는 집광기를 구성하는 반사판을 다수로 분리하여 구성하고, 이렇게 다수의 반사판으로 구성된 집광기를 햇빛이 드는 장소에서 실험을 통해 초점을 맞추고 있다.

이러한 반사판은 가능한 반사되는 빛의 초점크기가 작게 형성되게 할수록 집광효율을 높일 수 있다.

종래의 반사판은 두꺼운 유리를 포물면으로 성형한 후 뒷면에 반사물질을 코팅하여 사용하고 있다.

이러한 종래의 반사판을 만드는 방법은 유리를 가열하여 연성을 갖게 한 후 지그 등에 올려 가열된 유리가 쳐지게 하여 포물면을 만들고 있으며, 이러한 방법으로 만들어진 종래의 반사판은 정교하지 못하여 반사된 빛이 어느 하나의 초점에 모아지지 않고 넓게 퍼져 높은 온도를 얻을 수 없고, 두꺼운 유리의 배면에 코팅된 반사물질에 의해 빛이 반사됨으로서 반사되는 빛이 유리를 통과하는 과정에서 감소하게 된다.

즉, 유리두께의 2배에 해당하는 양의 빛이 유리에 의해 손실되어 집광효율을 떨어뜨리는 문제가 있었다.

이러한 단점을 보완하여 개발된 것이 본 출원인에 의해 출원된 특허출원 제2008-0073035호가 있다.

이는 포물면을 갖는 거치대를 제작하고 이 거치대에 얇은 박판의 반사경을 설치하여 구성된 것으로 거치대의 포물면을 따라 반사경이 휘어져 자연스럽게 포물면을 갖는 반사판이 제작될 수 있고, 반사경의 두께를 얇게 구성할 수 있어 위와 같은 단점을 보완할 수 있게 구성되어 있다.

이러한 반사판을 구성하는 거치대는 얇은 경금속을 금형으로 가압하여 제작되고, 이러한 거치대의 경우 두께가 얇아 외부의 작은 힘에 의해서도 변형될 수 있으므로 보강비드가 형성되어 있다.

이러한 보강비드는 거치대의 일부를 가압하여 바깥쪽으로 홈을 형성한 것으로 반사경과 이 보강비드 사이에는 빈 공간이 존재한다.

이렇게 구성된 종래의 반사판은 상기한 바와 같이 거치대의 보강비드와 반사경 사이에 존재하는 공간에 공기가 출입하게 되고, 이렇게 출입되는 공기의 온도차에 따라 반사경의 배면에는 수분이 맺히게 된다.

즉, 도 6의 사진에서 알 수 있는 바와 같이 보강비드 부분의 배면에 수분이 맺히고 이렇게 맺혀진 수분이 얼었다 녹는 과정을 반복함에 의해 반사경 배면에 형성된 반사물질과 보호층이 손상되고 이러한 현상이 지속됨에 따라 반사판 전체가 손상되어 반사효율이 낮아지는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 개발된 것으로써, 빛을 반사하는 과정에서 빛이 감소하는 것을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 내구성도 상승된 반사판 및 이를 제조하는 방법을 제공함을 목적으로 한다.

또한, 포물 반사면을 갖는 거치대에 박판 유리를 적층하여 구성함으로서 전체 무게를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 유리의 두께가 얇아짐으로서 빛이 반사되는 과정에서 빛이 감소되는 양을 줄일 수 있는 반사판 및 이를 제조하는 방법을 제공함을 목적으로 한다.

특히, 거치대와 반사경 사이에 보호판을 설치하여 반사경 배면의 반사물질이 수분에 의해 부식되어 반사효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있게 한 반사판 및 이를 제조하는 방법을 제공함을 목적으로 한다.

본 발명은 반사판을 구성하는 반사경의 두께 즉, 유리의 두께를 얇게 함으로서 빛을 반사하는 과정에서 유리에 의해 빛이 감소하는 것을 줄일 수 있는 효과가 있다.

이렇게 반사경를 얇게 제작하고 거치대로 반사경을 보강함으로서 반사판의 내구성을 높일 수 있으며, 외부의 힘에 의해 반사판이 변형되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

즉, 경금속으로 만들어진 포물 반사면을 갖는 거치대에 박판 유리를 적층하여 구성함으로서 전체 무게를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 유리의 두께가 얇아짐으로서 빛이 반사되는 과정에서 빛이 감소되는 양을 줄일 수 있는 효과가 있다.

특히, 거치대와 반사경 사이에 보호판을 설치하여 반사경의 배면을 수분으로부터 보호함으로써 반사경이 부식(노후)되어 반사효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 집광용 반사판 및 그 제조 방법을 첨부된 도면을 참조 하여 상세하게 설명한다.

전체적인 구성 및 제조 과정은 상기한 본 출원인에 의해 출원된 특허출원 제2008-0073035호와 동일 유사하나 이해를 돕기 위해 다시 설명한다.

도시한 바와 같이 본 발명에 따른 포물 반사면을 갖는 반사판은 거치대(1)와 보호판(2)과 반사경(3)으로 구성된다.

상기 거치대(1)는 반사경(3)을 지지하는 수단으로서 프레스 금형으로 얇은 경금속 판을 가압하여 형성되고, 포물면을 갖는 다.

이렇게 거치대(1)를 얇은 경금속 판으로 제작함으로서 바람이나 비 또는 눈 등에 의해 반사판이 변형될 수 있으며, 이렇게 반사판이 변형되는 것을 방지하기 위해 상기 거치대(1)에는 다수의 보강 비드(11, 12)가 형성되어 있다.

상기 거치대(1)를 구성하는 경금속 판은 알루미늄 등이 사용될 수 있고, 두께는 1mm내지 3mm정도로 얇은 판체로 구성한다.

이렇게 거치대(1)를 얇은 판으로 구성함으로서 반사판 전체의 무게를 줄일 수 있고 이렇게 반사판의 무게를 줄임으로서 집광기의 무게를 줄일 수 있게 된다.

상기 거치대(1)에 형성된 보강 비드(11, 12)들은 도시한 바와 같이 거치대의 중앙에 형성된 보강비드(12)와 거치대의 가장자리에 형성된 보강비드(11)가 있으며, 이들 보강 비드들(11, 12)들 중 거치대의 중앙에 형성된 보강 비드(12)는 반사경(3)이 접착되는 면의 반대면으로 돌출되어 형성되고, 가장자리에 형성된 보강비드(11)는 반사경이 설치되는 면을 향하여 돌출되게 형성되어 있다.

이러한 보강 비드(11, 12)들 중 가장자리에 형성된 보강 비드(11)에는 하나 이상의 고정홀(11a)이 형성되어 있어 집광기를 구성하는 프레임에 고정된다.

상기 보호판(2)은 반사경(3)의 배면을 보호하는 얇은 박판으로 알루미늄이나 은박으로 구성될 수 있다.

상기 보호판(2)은 반사경(3)의 배면에 코팅된 반사물질과 반사물질을 보호하기 위한 보호층을 보호하는 역할을 하는 것으로 보호층의 바깥쪽에 접착된다.

즉, 상기 보호판(2)은 거치대(1)와 반사경(3) 사이에 접착되어 거치대(1)에 형성된 보강 비드(11)에 의해 형성되는 공간으로 유입되는 수분으로부터 반사경의 배면을 보호하여 반사경이 노후되는 것을 방지할 수 있게 한다.

상기 보호판(2)은 가능한 얇게 구성하는 것이 바람직하여, 두께를 10㎛내지 1mm로함으로서 거치대에 부착되는 반사경의 포물면이 달라지는 것을 방지할 수 있다.

이러한 보호판(2)은 거치대(1)의 내면에 접착제 등으로 접착되며, 보호판(2)을 거치대(1)에 접착할 때에는 거치대(1)의 해당 면에 접착제를 얇게 도포한 후 보호판(2)을 일측으로부터 타측으로 가며 부드러운 천등으로 밀어내어 고르게 접착시킨다.

상기 반사경(3)은 실제로 빛을 반사하는 수단으로 얇은 박판 유리로 구성된다. 이렇게 얇은 유리로 구성함으로서 거치대(1)에 형성된 포물면에 접착된 상태에서 반사면이 포물면을 갖게 된다.

또한 상기 반사경(3)을 구성하는 유리를 얇게 구성함으로서 유리를 투과하는 동안 빛이 감소되는 것을 줄일 수 있으며, 이렇게 유리를 투과하는 과정에서 감소 되는 빛의 양이 줄어들게 됨으로 반사효율을 높일 수 있다.

즉, 반사경(3)에 코팅된 반사물질은 반사경을 구성하는 유리판과 거치대(1) 사이에 놓여지게 되어 외부의 영향을 적게 받게 된다.

상기 반사경(3)은 거치대(1) 내면에 접착제로 접착된다. 이렇게 반사경을 거치대에 접착시키는 접착제는 통상적으로 사용되는 접착제 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.

상기한 바와 같이 반사경(3)은 얇게 형성함이 바람직하므로 상기 반사경을 구성하는 유리판의 두께는 0.9mm내지 1.5mm로 제작한다.

물론, 이보다 얇은 유리판으로 구성할 수 있으나 유리판이 지나치게 얇으면 반사경(3)을 거치대(1)에 접착하는 과정에서 반사경(3)이 보강 비드(12)가 형성된 홈 부분으로 밀려 일그러질 수 있고 쉽게 파손될 수 있으므로 상기한 바와 같이 1mm 내외의 유리판으로 구성함이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 반사판은 상기 거치대(1)의 테두리에 형성된 보강 비드(11)와 반사경(3)의 가장자리 사이에는 마감재(4)가 더 도포될 수 있다.

상기 마감재(4)는 반사경(3)을 보다 견고하게 거치대(1)에 고정시키기 위한 것으로 실란트(sealant) 등을 사용할 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 반사판을 제작하는 방법을 설명한다.

먼저, 포물면을 갖는 거치대(1)를 만들기 위해 거치대 제작용 금형을 만든다.

즉, CNC 선반을 이용하여 포물면을 갖는 프레스 금형을 만든다.

이렇게 CNC 선반으로 금형을 만들게 되면 컴퓨터를 이용하여 포물면의 형상을 3차원으로 설계할 수 있고, 이렇게 설계된 포물면을 CNC선반 가공 정보로 이용함으로서 보다 정확한 포물면을 갖는 프레스 금형을 만들 수 있는 것이다.

이렇게 만들어진 프레스 금형으로 경금속판을 가압하여 거치대(1)를 만든다.

거치대(1)를 만드는 과정은 통상의 프레스 금형을 이용한 프레싱 방법과 동일 유사하다.

다만, 거치대(1)에 보강 비드(11, 12)가 형성되어야 함으로 상기 거치대를 만드는 과정은 드로잉금형으로 금속판에 포물면을 만드는 1차형성과정과, 포물면이 형성된 거치대를 비드금형으로 가압하여 보강비드(11, 12)를 만드는 과정으로 이루어지게 된다.

이렇게 포물면 형성과정과 보강비드 형성과정이 따로 수행되고 이때 사용되는 금형이 서로 다름으로 상기 프레스 금형을 만드는 과정에서는 드로잉금형을 만드는 과정과 비드금형을 만드는 과정이 수행된다.

상기 드로잉금형은 상기한 바와 같이 포물면의 형상을 갖는 금형이고, 상기 비드금형은 보강비드(11, 12) 부분을 눌려 보강비드(11, 12)가 형성되게 하기 위한 것이다.

이와 같이 만들어진 거치대(1)에 보호판(2)을 접착한다.

보호판(2)을 접착하는 방법은 상기한 바와 같이, 거치대(1)에 접착제를 고르게 도포하고 접착제 위에 보호판(2)을 올려놓은 후 천 등으로 보호판(2)을 고르게 밀어 보호판(2)이 거치대(1)에 고르게 접착되게 한다.

이렇게 거치대(1)에 접착된 보호판(2)의 바깥쪽에 반사경(3)을 접착한다.

상기 반사경(3)은 통상적인 거울을 만드는 것과 동일한 과정에 의해 만들어지고 이렇게 만들어진 것을 선택하여 구성할 수 있는 것으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

다만, 상기한 바와 같이 빛이 반사되는 과정에서의 손실을 줄이기 위해 두께가 1mm내외의 것을 사용하며, 거치대(1)를 향한 면에 반사물질이 코딩된 것을 사용한다.

반사경(3)을 거치대(1)에 부착시키는 수단은 접착제이다.

통상적으로 유리를 부착시킴에 사용되는 접착제 중 어느 하나를 선택하여 거치대(1) 내면에 도포한 후 반사경(3)을 거치대(1)의 내면에 정렬시키고, 부드러운 천 등으로 반사경(3)을 고르게 눌러 반사경(3)이 거치대의 포물면에 고르게 접착되게 한다.

이렇게 거치대(1)에 반사경(3)을 접착한 후 가압 수단으로 가압하면서 20시간내지 24시간 가압하여 접착제가 굳게 한다.

위와 같이 과정에 의해 만들어진 반사판은 반사경(3)과 거치대(1) 사이로 물이나 이물질이 들어갈 수 있으며, 이렇게 이물질이 반사경(3)과 거치대(1) 사이로 들어가면 반사경(3)의 배면에 코팅된 반사물질이 손상되어 반사효율이 낮아질 수 있으므로 반사경(3)과 거치대(1) 사이로 이물질이 들어가는 것을 방지할 필요가 있고, 이렇게 이물질이 들어가는 것을 방지하기 위하여 거치대의 테두리에 형성된 보 강 비드(11)의 내면과 반사경의 가장자리가 접하는 부분에는 마감재를 더 도포하여 둘 사이의 틈을 제거한다.

상기와 같이 구성된 반사판은 전술한 바와 같이 얇은 반사경으로 구성됨으로서 반사경에 의해 반사되는 빛이 유리를 통과하는 과정에서 감소되는 것을 줄일 수 있으며, 경금속의 박판으로 거치대를 제작함으로서 전체 무게를 줄을 수 있게 된다.

또한, 거치대와 반사경 사이에 보호판을 설치함으로써 반사경 배면의 보강 비드 부분에 수분이 맺혀도 보호판에 의해 보호되어 반사경이 노후되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 포물 반사면을 갖는 반사판의 분해사시도이고,

도 2는 본 발명에 따른 포물 반사면을 갖는 반사판의 단면도이고,

도 3은 도 2의 A부분 확대도이고,

도 4는 본 발명에 따른 포물 반사면을 갖는 반사판의 제조 과정을 설명하기 위한 흐름도이고,

도 5는 본 발명에 따른 포물 반사면을 갖는 반사판에 온도 변화를 주어 실험한 결과의 사진이고,

도 6은 종래의 포물 반사면을 갖는 반사판에 온도 변화를 주어 실험한 결과의 사진이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1 : 거치대

11 : 보강비드 11a : 고정홀

2 : 보호판

3 : 반사경

4 : 마감재

Claims

프레스 금형으로 얇은 경금속 판을 가압하여 형성되고, 포물면을 갖으며, 다수의 보강 비드(11, 12)가 형성된 거치대(1)와 ;

상기 거치대(1) 내면에 접착제로 접착된 보호판(2)과 ;

상기 보호판(2)의 외부에 접착제로 접착된 박판의 유리로 만들어진 반사경(3)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 포물 반사면을 갖는 반사판.
제 1 항에 있어서,

상기 반사경(3)의 거치대(1)를 향한 면에 반사물질이 코팅되고, 상기 반사물질의 바깥쪽에는 보호층이 코팅됨을 특징으로 하는 포물 반사면을 갖는 반사판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 거치대(1)의 두께는 1mm내지 3mm이고, 보호판(2)의 두께는 10㎛내지 1mm이고, 상기 반사경(1)을 구성하는 유리의 두께는 0.9mm내지 l.5mm임을 특징으로 하는 포물 반사면을 갖는 반사판.
제 3 항에 있어서,

상기 거치대(1)에 형성된 보강 비드(11, 12)들 중 테두리에 형성된 보강 비드(11)에는 하나 이상의 고정홀(11a)이 형성됨을 특징으로 하는 포물 반사면을 갖 는 반사판.
제 4 항에 있어서,

상기 거치대(1)의 테두리에 형성된 보강 비드(11)와 반사경(3)의 가장자리 사이에는 마감재(4)가 더 도포됨을 특징으로 하는 포물 반사면을 갖는 반사판.
제 5 항에 있어서,

상기 마감재(4)는 실란트(sealant)임을 특징으로 하는 포물 반사면을 갖는 반사판.
제 6 항에 있어서,

상기 보호판(2)은 알루미늄 박판임을 특징으로 하는 포물 반사면을 갖는 반사판.
프레스 금형으로 얇은 경금속 판을 가압하여 형성되고, 포물면을 갖으며, 다수의 보강 비드(11, 12)가 형성된 거치대(1)와 ; 상기 거치대(1) 내면에 접착제로 접착된 보호판(2)과 ; 상기 보호판(2)의 외부에 접착제로 접착된 박판의 유리로 만들어진 반사경(3)을 포함하여 구성된 반사판을 제조하는 방법에 있어서,

CNC 선반을 이용하여 포물면을 갖는 프레스 금형을 만드는 과정과 ;

경금속 판을 상기 프레스 금형으로 가압하여 거치대를 만드는 과정과 ;

거치대의 포물면에 접착제를 도포한 후 박판의 보호판(2)을 접착하는 과정과 ;

상기 보호판(2)의 바깥쪽에 접착제를 도포한 후, 박판 반사경(3)을 접착시키는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 포물 반사면을 갖는 반사판 제조 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 프레스 금형을 만드는 과정에서는 드로잉금형과 비드금형이 만들어지고,

상기 거치대를 만드는 과정은 드로잉금형으로 금속판에 포물면을 만드는 1차형성과정과 ;

포물면이 형성된 거치대를 비드금형으로 가압하여 비드를 만드는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 포물 반사면을 갖는 반사판 제조 방법.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

상기 보호판(2)을 거치대에 접착하는 과정과 반사경(3)을 보호판의 바깥쪽에 접착하는 과정은 보호판과 반사경의 표면을 부드러운 천으로 밀어 보호판은 거치대의 내면에 고르게 밀착되고, 반사경은 보호판의 바깥면에 고르게 밀착되게 한 후 20시간내지 24시간 가압하여 접착제가 굳게 하여 이루어짐을 특징으로 하는 포물 반사면을 갖는 반사판 제조 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 거치대의 내면에 반사경을 부착하는 과정을 수행한 후 거치대의 테두리에 형성된 보강 비드와 반사경의 가장자리가 접하는 부분에는 마감재를 더 도포함을 특징으로 하는 포물 반사면을 갖는 반사판 제조 방법.