KR20110079295A - Liquid solar heating system reflectors positioning method - Google Patents

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KR20110079295A KR1020090136313A KR20090136313A KR20110079295A KR 20110079295 A KR20110079295 A KR 20110079295A KR 1020090136313 A KR1020090136313 A KR 1020090136313A KR 20090136313 A KR20090136313 A KR 20090136313A KR 20110079295 A KR20110079295 A KR 20110079295A
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Abstract

PURPOSE: A location-tracking type solar reflector liquid heating system is provided to drive a solar collector to follow the sun using the kinetic energy which is created from phase change of water into vapor or gas. CONSTITUTION: A location-tracking type solar reflector liquid heating system is configured as follows. Solar tracking heat collectors 'a' and 'b' are installed in a solar collector(200). A vapor pressure brake device is installed in the drive shaft of a drive turbine 'a' to prevent idling. Water is provided to a solar heat comparison heat collector and a sunrise location return heat collector through heat exchangers 'a' and 'b' and a water tank. The water discharged from the drive turbine is heat-exchanged with the water supplied to the heat collectors in order to preheat the water.

Description

위치탐색형 액체 태양열 반사경 가열 시스템{Liquid solar heating system reflectors positioning method}Liquid solar heating system reflectors positioning method

본 발명은 태양열집열기(200) 또는 태양광집광기가 태양위치를 추적할 수 있게 하는 방법과 그 장치에 관한 것으로, 상세하게는 그 주요 구성을 태양열비교용 집열기(200),일출위치 복귀용 집열기(200), 터빈구동 차동기어 장치, 열교환기와 물 또는 액체탱크로 구성하여 물 또는 액체를 태양열을 가열수단으로 하여 열에너지를 운동에너지로 전환시켜 한 개 또는 그 이상의 태양광집광기를 구동할 수 있게 하여, 일출에서 일몰까지 태양위치를 추적하여 태양열 또는 태양광을 최대로 집열 또는 집광할 수 있게 태양위치를 태양광집광기가 추적할 수 있게 하는 것이다.현재 태양에너지를 이용하는 각종 태양광집광기는 대부분 건물 외부에나 지상에 고정시켜 태양광집광기의 수광면이 하늘을 향하여 수직 방향과 남향으로 설치하고 있으며, 이때 태양광집광기가 받는 태양에너지는 정오를 기점으로 전후로 두-세시간 정도의 태양에너지를 이용하고 있다. The present invention relates to a method and a device for allowing a solar collector 200 or a solar collector to track the position of the sun, and more particularly, the main components of the solar collector 200, a collector for returning to a sunrise position ( 200), consisting of a turbine-driven differential gear device, a heat exchanger and a water or liquid tank so that water or liquid can be used as a heating means to convert thermal energy into kinetic energy to drive one or more solar collectors, The position of the sun is tracked from sunrise to sunset so that the solar collector can track the position of the sun so that it can collect or collect the maximum amount of solar heat or sunlight. It is fixed on the ground and the light receiving surface of the solar collector is installed in the vertical direction and the south direction toward the sky. And use solar energy for about three hours - the solar energy received two back and forth, starting at noon.

현재 태양위치 추적 장치가 있으나 이들 대부분은 고가의 센서를 이용하여 태양위치의 변화를 감지하여 전자적으로 모터를 구동시켜 태양위치를 추적하고 있다. 또한, 기존의 태양위치 추적장치는 전력을 필요로 하고, 복잡한 구조와 장치산 업이어서 실험목적의 경우를 제외하고는 거의 실용화되지 못하고 있으며 태양광 전지의 경우는 더욱 그러하다.Currently, there is a solar position tracking device, but most of them use an expensive sensor to detect a change in the position of the sun and electronically drive the motor to track the position of the sun. In addition, the existing solar position tracking device requires power, and since it is a complex structure and device industry, it is hardly practical except for experimental purposes, and more so in the case of solar cells.

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본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 전기가 없어도 태양열 및 태양광을 이용하여 물을 가열하여 물이 증기 또는 기체로 상 변화를 일으켜 태양열 및 태양광을 이용하여 열에너지를 운동에너지로 전환시켜 이때 형성된 운동에너지로 태양광집광기를 구동하여 태양위치를 추적할 수 있게 하는데 목적이 있다.The present invention to solve the above problems, by heating the water using solar heat and sunlight even without electricity to change the water phase into steam or gas to convert the thermal energy into kinetic energy using solar heat and sunlight The purpose is to drive the solar collector with the kinetic energy formed to track the location of the sun.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 태양열 및 태양광을 효율적으로 흡수하여 물을 높은 온도까지 가열할 수있게 하는 반사경이 있는 태양열집열기(200)로 가열된 물이 신속하게 증기로 상 변화를 일으키게 하여, 이로 인한 증기의 부피팽창력을 이용하여 터빈을 회전시킬 수 있게 하는 것으로 같은 규모의 태양열집열기(200) 2 조를 구성한다. 이들 태양열집열기(200) 중 한 조는 태양의 일몰방향에 배치하여 태양위치 추적용 집열기(200)로 하고, 다른 한 조는 태양의 일출 방향에 배치하여 태양 위치 추적 제어용 집열기(200)로 한다. 이 두 집열기(200)의 접합되는 경계 면에 평면 직사각형의 태양광 반사 및 차광판을 태양열집열기(200)의 개구면에 수직되게 설치하여 태양위치추적용 집열기(200)와 태양위치추적 제어용 집열기(200)를 분리하여 두 집열기(200) 사이의 태양열의 조사량이 비교되게 하는 태양열비교용 집열기(200)를 구성하는 것과,일반적으로 차동기어 장치는 차동기어 케이스에 링 기어를 설치하여 고정시키고, 양쪽 차동사이드기어 액슬축에는 바퀴를 설치하여 링 기어의 회전에 의해 액슬축의 양쪽 바퀴가 구동하게 되는데, 본 발명에서는 링 기어 대신 체인으로 동력전달을 할 수 있게 톱니바퀴를 설치하여 고정시키고, 양쪽 차동사이드기어 액슬축에는 바퀴 대신에 터빈을 설치하여, 양쪽 차동사이드기어 액슬축의 터빈을 회전시켜서 이들 두 터빈의 회전방향과 회전수에 따라서 톱니바퀴가 구동되게 하여 기존의차동기어 장치의 동력전달 과정을 역으로 이용한 터빈구동 차동기어 장치이다.In order to achieve the above object, the present invention rapidly absorbs solar heat and sunlight and heats water with a solar collector 200 having a reflector to enable the water to be heated to a high temperature. To generate two sets of solar collectors 200 of the same size by allowing the turbine to rotate using the volumetric expansion force of the resulting steam. One of these solar collectors 200 is arranged in the sunset direction of the sun to be a solar position tracking collector 200, and the other pair is arranged in the sunrise direction of the sun to be the solar position tracking control collector 200. The solar collector and the solar position tracking control collector 200 are installed by installing a planar rectangular sun reflection and a light shielding plate perpendicular to the opening surface of the solar collector 200 on the interface where the two collectors 200 are joined. ) To separate the solar collectors 200 for comparing the amount of solar radiation between the two collectors 200, and the differential gear device is generally fixed by installing a ring gear in the differential gear case, Side wheel axle shafts are provided with wheels so that both wheels of the axle shaft are driven by the rotation of the ring gear. In the present invention, gears are installed and fixed to allow power transmission to the chain instead of the ring gears, and both differential side gears are provided. The axle shaft is provided with turbines instead of wheels, and the turbines of both differential side gear axle shafts are rotated to rotate the rotational direction and the rotation speed of these two turbines. Therefore, the gear has to be driven turbine driving a differential with a power transmission process in the conventional differential gear, reverse gear set.

상기와 같은 목적의 차동기어 장치의 한쪽 차동사이드기어 액슬축에 태양위치추적용 구동터빈 축을 결합시켜 태양위치추적 동력이 되게 하고, 차동기어 장치의 반대쪽 차동사이드기어 액슬축에는 태양위치추적 제어용 구동터빈 축과 결합시켜 태양위치추적 제어용 동력이 되게 한다. 이에, 두 터빈의 회전수의 차이에 따라 차동기어장치 케이스에 고정된 톱니바퀴가 태양열비교용 집열기(200)와 각 태양광집광기를 연동으로 결합시킨 태양위치추적 회전 암을 좌우로 회전시켜 태양위치를 추적할 수 있게 하는 차동기어 장치를 구성하는 것과,일출 시에 태양위치추적 제어용 구동터빈을 구동하여 일몰위치에 도달하여 정지된 상태에 있는 각 태양광집광기와 태양열 비교용 집열기(200)를 일출 시에 태양위치로 복귀되게 하는 일출위치 복귀용 집열기(200)를 구성하는 것과,태양열비교용 집열기(200)와 각 태양광집광기를 좌우로 회전할 수 있게 태양위치추적 회전 암 고정 대, 태양위치추적 회전암, 구동 봉,회전 암 미끄럼 이음 대와 암나사 홈 톱니바퀴로 이루어진 구동 조종장치를 구성하는 것과,일출위치 복귀용 집열기(200)에 의하여 태양위치추적 제어용 구동터빈이 구동될 때 톱니바퀴 측의 부하로 인하여 태양위치추적용 구동터빈이 공회전 하 는 것을 방지하기 위한 태양위치추적용 구동터빈의 증기압 제동 장치를 구성하는 것과,태양열비교용 집열기(200)와 일출위치 복귀용 집열기(200)에 물을 효율적으로 공급하여 가열시키고, 터빈구동 후에 배출되는 물이 물탱크에 다시 회수되고, 열 교환에 의해 집열기(200)에 공급되는 물이 예열되게 하는 열교환기와 물탱크를 구성하는 종합구성으로 이루어진 것에 특징이 있다.The solar position tracking drive shaft is coupled to one of the differential side gear axle shafts of the differential gear device for this purpose to provide solar position tracking power, and the drive turbine for solar position tracking control is provided to the differential side gear axle shaft of the differential gear device. Combined with the shaft, it is the power to control the solar position tracking. Therefore, according to the difference in the rotational speed of the two turbines, the cogwheel fixed to the differential gear device case rotates the solar position tracking rotary arm coupled to the solar thermal collector 200 and each solar collector in interlocking direction to the solar position A differential gear device capable of tracking the sun, and driving the solar position tracking control drive turbine at the time of sunrise to reach the sunset position and sunrise each solar collector and solar collector for comparison of solar heat 200 And a solar position tracking arm holder for rotating the solar position collector 200 and each solar collector to the left and right, and the solar position. Comprising a drive control device consisting of a tracking rotary arm, a driving rod, a rotary arm sliding joint and a female threaded gear, the solar collector by the return position collector 200 In order to prevent the solar position tracking drive turbine from idling due to the load on the gear side when the drive turbine for position tracking control is driven, the steam pressure braking device of the solar position tracking drive turbine is constructed, 200) and the water supply to the sunrise position return collector 200 is heated efficiently, the water discharged after the turbine drive is recovered to the water tank again, and the water supplied to the collector 200 by heat exchange is preheated It is characterized by consisting of a comprehensive configuration constituting a heat exchanger and a water tank.

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

본 발명의 주요 구성요소 중에 높은 온도까지 가열할 수 있는 태양열집열기(200)는 기존에 상용되고 있는 원통 포물선 반사경형태양열집열기(200), PTC형 태양열집열기(200) 및 CPC형 태양열집열기(200)와 같이 여러 종류가 있으나, 본 발명의 구성에서는 편의상 원통 포물선 반사경형 태양열집열기(200)를 대표로 구성하여 설명한다.Among the main components of the present invention, the solar collector 200 capable of heating up to a high temperature is a conventional cylindrical parabolic reflector-shaped double collector 200, a PTC solar collector 200, and a CPC solar collector 200. Although there are several types as described above, in the configuration of the present invention will be described by configuring the cylindrical parabolic reflector solar collector 200 as a representative.

본 발명은 도에서와 같이 주요 구성이 태양열비교용 집열기(200), 일출위치 복귀용 집열기(200), 태양광집광기, 터빈구동 차동기어 장치, 구동 조종장치, 열교환기와 물탱크로 구성하여서 물을 태양열로 가열하여 한 개 또는 그 이상의 태양광집광기를 연동으로 구동하여 일출에서 일몰까지 태양을 추적하여 최고의 태양에너지를 집열 또는 집광할 수 있게 하는 것이다.The present invention, as shown in the main configuration of the solar heat collector 200, a sunrise position return collector 200, a solar collector, a turbine driven differential gear device, a drive control device, a heat exchanger and a water tank consisting of water It is heated by solar to drive one or more solar concentrators in tandem to track the sun from sunrise to sunset to collect or condense the best solar energy.

본 발명에서 편의상 선정한 태양열집열기(200)는 일출위치 복귀용 집열기(200)와 태양열비교용 집열기(200)를 구성한 태양위치추적용 집열기(200) 그리고 태양위치추적 제어용 집열기(200)로서, 이들 태양열집열기(200)는 태양열을 집열 하여 한곳에 태양열을 모을 수 있게 하는 원통 포물선 반사경이 설치되어 있고. 이 포물선 반사경의 초점 중심 축 방향에 설치된 태양열을 흡수하는 집열통수관이 있고, 원통 포물선 반사경 개구면에 파장이 짧은 광선과 적외선은 통과시키고 복사열에 의한 긴 파장의 적외선은 차단하여 외부로 복사되지 않게 처리된 강화유리가 개구면에 덮어져있는 형태로 된원통 포물선 반사경형 태양열집열기(200)이다.The solar collector 200 selected for convenience in the present invention is a solar position tracking collector 200 and a solar position tracking control collector 200 including the solar collector for sunrise position return 200 and the solar comparison collector 200. Collector 200 has a cylindrical parabolic reflector is installed to collect the solar heat to collect the solar heat in one place. There is a heat collecting tube for absorbing solar heat installed in the direction of the focal center axis of the parabolic reflector, and short-wavelength rays and infrared rays pass through the cylindrical parabolic reflector opening surface, and infrared rays of long wavelengths caused by radiant heat are blocked and not radiated to the outside. The treated tempered glass is a cylindrical parabolic reflector-type solar collector 200 in a form covering the opening surface.

상기와 같은 태양열집열기(200)에 물을 공급하여 태양열로 가열하여 공급된 물이 증기로 상 변화를 일으켜, 이로 인한증기의 부피팽창력을 이용하여 터빈을 회전시킬 수 있게 하는 같은 규모로 된 태양열집열기(200) 조를 구성한다. 이와 같이 구성한 태양열 집열기(200) 중 한 조는 태양의 일몰방향쪽에 배치하여 태양위치추적용 집열기(200)로 하고, 다른 한조는 태양의 일출방향쪽에 배치하여 태양위치추적 제어용 집열기(200)로 하여, 이 두 집열기(200)를 서로 평행 되게 붙여 설치한다. 이들 두 태양열집열기(200)의 접합 경계 면에는 태양열집열기(200)의 개구면 크기 정도의 평면 직사각형의 태양광 반사 및 차광판을 태양열집열기(200)의 개구면에 수직되게 설치한다. 상기와 같이 태양열집열기(200)를 구성하여The solar collector having the same size to supply water to the solar collector 200 as described above and heat the solar heat to change the phase of the supplied water into steam, thereby rotating the turbine by using the volume expansion force of the steam. Make up 200 pairs. One of the solar collectors 200 configured as described above is arranged in the sunset direction of the sun to be the solar position tracking collector 200, and the other pair is arranged in the sunrise direction of the sun to be the solar position tracking control collector 200, The two collectors 200 are installed in parallel with each other. On the junction boundary surface of these two solar collectors 200, the planar rectangular solar reflection and the light shielding plate about the size of the opening surface of the solar collector 200 are installed perpendicular to the opening surface of the solar collector 200. By configuring the solar collector 200 as described above

태양위치추적용 집열기(200)와 태양위치추적 제어용 집열기(200)간에 태양열 조사량 차이가 비교되게 형성한 태양열비교용 집열기(200)를 구성하고,차동기어장치의 한쪽 차동사이드기어 액슬축에 태양위치추적용 구동터빈이 시계 방향으로 회전되게터빈 회전축을 결합하여 태양위치추적용 구동터빈쪽의 차동사이드기어에 동력이 전달되게 하고, 차동기어 장치의 반대쪽 차동사이드기어 액슬축에는 태양위치추적 제어용 구동터빈이 시계 반대방향으로 회전되게 터빈회전축과 결합시켜서 태 양위치추적 제어용 구동터빈쪽의 차동사이드기어에 동력이 전달되게 한다. 차동기어 케이스에 고정된 톱니바퀴가 태양위치추적용 구동터빈의 회전수와 태양위치추적 제어용 구동터빈의 회전수와의 차이만큼, 회전수가 많은 터빈의 회전방향과 같은 방향으로 회전되게 하는 차동기어 장치를 구성하고,태양열비교용 집열기(200)와 각각의 태양광집광기의 태양위치추적 회전 암 고정 대에 부착한 태양위치추적회전 암을 좌우로 회전할 수 있게 구 동봉에 부착된 회전 암 미끄럼 이음대에 연동되게 결합한다. 이 구동 봉 한쪽 끝 부분에는 나사로 형성된 구동 봉 부분에 결합시킨 암나사 홈 톱니바퀴를 차동기어 케이스에 고정시킨 톱니바퀴와 체인으로 연결하여 차동기어 케이스에 고정된 톱니바퀴의 회전방향에 따라 태양열비교용 집열기(200)와 각 태양광집광기의 태양위치추적 회전 암의 회전방향이 결정되어 구동 봉이 좌우로 이동하도록 태양위치추적 회전 암 고정 대, 태양위치추적 회전 암, 구동 봉, 회전 암 미끄럼 이음 대와 암나사 홈 톱니기어로 이루어진 구동 조종장치를 구성하고,일출위치 복귀용 태양열 집열기(200)의 개구면을 일출 시에 태양을 향하도록 고정시키고 이 일출위치 복귀용 집열기(200)에서 가열된 배출증기를 태양위치추적 제어용 구동터빈에 병렬로 연결하여, 일출 시에 태양위치추적 제어용 구동터빈을 구동하여 일몰위치에 도달하여 정지상태에 있는 각 태양광집광기와 태양열비교용 집열기(200)를 일출 시의 태양위치까지 다시 복귀되게 하는 일출위치 복귀용 집열기(200)를 구성하고,일출위치 복귀용 집열기(200)에 의하여 태양위치추적 제어용 구동터빈이 구동될 때 차동기어 장치의 톱니바퀴측의 부하로 인해 태양위치추적용 구동터빈이 공회전 하는 것을 방지하기 위하여 태양위치추적용 구동터빈의구동축에 증기압 제동장치를 구성하는 것과,태양열비교용 집열기(200)와 일출위치 복귀용 집열기(200)에 물을 효율적으로 공급하여 가열하고, 터빈구동 후에 배출되는 물은 열교환하여 각 태양열 집열기(200)에 공급되는 물을 예열하여 가열효율을 향상시키는 열교환기와 물탱크의 구성으로 이루어진 태양위치추적 장치를 형성한 것이다.Comprising a solar heat collector (200) is formed so that the difference in solar radiation dose between the solar position tracking collector (200) and the solar position tracking control collector (200), the solar position on one of the differential side gear axle shaft of the differential gear device The drive shaft for tracking is rotated in the clockwise direction so that the power is transmitted to the differential side gear on the side of the drive turbine for solar position tracking, and the drive turbine for solar position tracking control is provided on the differential side gear axle shaft opposite the differential gear device. This counterclockwise rotation is combined with the turbine shaft to allow power to be transferred to the differential side gear on the drive turbine for the position tracking control. Differential gear device, in which the gears fixed to the differential gear case are rotated in the same direction as the rotation direction of the turbine with a large number of revolutions by the difference between the rotational speed of the solar position tracking drive turbine and the rotation speed of the solar position tracking control turbine. Rotating arm slide joint attached to the driving rod to rotate the solar position tracking rotary arm attached to the solar position tracking rotary arm holder of each solar collector and the solar comparison collector 200 Combine to work together. At one end of the drive rod, the female screw groove gear coupled to the drive rod formed by screw is connected to the gear wheel fixed to the differential gear case and the chain, and the collector for solar comparison according to the rotation direction of the gear wheel fixed to the differential gear case (200) and the rotational direction of the solar position tracking arm of each solar collector is determined so that the driving rod moves from side to side, solar position tracking arm arm, solar position tracking arm, drive rod, rotary arm slide joint and female thread A drive control device including a home gear is configured, and the opening surface of the solar collector 200 for sunrise position return is fixed to the sun at sunrise, and the exhaust steam heated in the sunrise position collector 200 is Connect to the position tracking control turbine in parallel and drive the sun position tracking control turbine at sunset to reach the sunset position. The solar collector and the solar heat collector 200 for the comparison in the stationary state is configured to return to the solar position at the time of sunrise again to configure the collector for the return to sunrise position 200, by the collector for returning to the sunrise position 200 In order to prevent the solar position tracking drive turbine from idling due to the load on the gearwheel side of the differential gear device when the solar position tracking control turbine is driven, In addition, water is efficiently supplied to and heated by the solar comparison collector 200 and the sunrise position return collector 200, and the water discharged after the turbine driving is heat-exchanged to preheat the water supplied to each solar collector 200. Solar location tracking device consisting of a heat exchanger and a water tank to improve the efficiency is formed.

이와 같이 본 발명은 태양열 에너지를 이용하여 태양열 집열기(200) 또는 태양광집광기가 일출에서 일몰까지 태양위치를 추적하여 최대의 태양열 또는 태양광을 집열 또는 집광할 수 있게 하는 기술이다.As described above, the present invention is a technology that enables the solar collector 200 or the solar collector to collect or collect the maximum solar heat or sunlight by tracking the position of the sun from sunrise to sunset.

도 1은 태양위치 추적장치가 천정 쪽을 향했을 때 태양추적 회전 암 위치 변화도1 is a view showing the position change of the sun tracking rotary arm when the sun position tracking device toward the ceiling

Claims (1)

반사경이 있는 같은 규모의 태양열집열기(200) 구성하고,상기 태양열집열기(200)에서 일몰방향에 배치한 태양위치추적용 집열기(200)a와 일출방향에 배치한 태양위치추적제어용 집열기(200)b를 서로 평행되게 접합되고, 일출위치복귀용 집열기(200)가 태양위치추적제어용 구동터빈b을 구동시킬 때 태양위치추적용 구동터빈a의 공회전을 방지하기 위하여 증기압제동장치를 태양위치추적용 구동터빈a의 구동축에 설치하여 태양위치추적용 구동터빈을 제동시키는 단계와;열교환기a,b와 물탱크를 구성하여 태양열비교용 집열기(200)와 일출위치복귀용 집열기(200)에 물을 공급하고, 구동터빈이 구동될 때 배출되는 물을 집열기(200)에 공급하는 물과 열교환하여 집열기(200)에 공급하는 물을 예열시키는 단계: 로 이루어진 것을 특징으로 하는 한 개 또는 다수의 태양열집열기(200) 또는 태양광집광기를 구동하는 위치탐색형 액체 태양열 반사경 가열 시스템The solar collector 200 of the same scale having a reflector, and the solar collector 200a arranged in the sunset direction in the solar collector 200 and the solar collector tracking 200b arranged in the sunrise direction. Are coupled in parallel to each other, and the steam pressure braking device is used to control the solar position tracking drive turbine to prevent idling of the solar position tracking drive turbine a when the sunrise position return collector 200 drives the solar position tracking control drive turbine b. a step of braking the drive turbine for solar position tracking by installing on a drive shaft of a; forming a heat exchanger a, b and a water tank to supply water to the solar heat collector 200 and the sunrise position return collector 200; Preheating the water to be supplied to the collector 200 by heat-exchanging the water discharged when the driving turbine is driven to the collector 200: one or more aspects Locating liquid solar reflector heating system to drive heat collector 200 or solar collector
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105202783A (en) * 2015-11-03 2015-12-30 胡达广 Automatic tracking system of numerical control solar water heater

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