KR20110080614A - 반사율을 유지하고 열손실을 줄일 수 있는 집열기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반사판이 오염되는 것을 방지하여 반사율이 유지될 수 있고, 흡수관이 외부의 공기와 접촉되지 않게 함으로써 흡수관의 열손실을 줄일 수 있는 반사율을 유지하고 열손실을 줄일 수 있는 집열기에 관한 것으로, 반사판에 의해 반사된 빛의 열을 흡수하는 흡수기를 포함하여 구성된 집열기에 있어서, 상기 반사판의 전방에 투명판을 설치하고 측면에 단열 평판을 설치하여 외부 공기와 반사판을 차단시킴으로서 반사면에 이물질이 묻는 것을 방지하고, 흡수기가 설치되는 공간을 진공으로 만들어 외기를 차단시킴으로써 흡수기에서 흡수한 열이 공기에 의해 손실되는 것을 방지한 것이다.

Description

반사율을 유지하고 열손실을 줄일 수 있는 집열기{parabolic trough concentrator for keeping the refraction rate and reducing the heat loss}

본 발명은 태양열 집열기에 관한 것으로써, 상세하게는 반사판이 오염되는 것을 방지하여 반사율이 유지될 수 있고, 흡수관이 외부의 공기와 접촉되지 않게 함으로써 흡수관의 열손실을 줄일 수 있는 집열기에 관한 것이다.

동력원의 연료로 가장 많이 사용되는 것 중 의 하나가 화석연료이고, 이러한 화석연료의 고갈에 따라 자연력을 이용한 동력 발생 장치들이 많이 개발되고 있다.

이러한 자연력을 이용한 동력 발생장치들로는 풍력 발전 장치, 조력 발전 장치, 태양력 발전 장치 등이 있으며, 이러한 동력 발생 장치들 중 태양을 이용한 동력 발생 장치는 태양광을 이용하는 경우와 태양열을 이용하는 경우가 있다.

이중에서 태양열을 이용하기 위한 집열장치로는 평판형, 접시형, PTC(Parabolic Trough Type Concentrator) 등이 있으며, 열매체의 온도가 높지 않아도 되는 난방이나 온수 설비에는 평판형이 주로 사용되고, 보다 높은 온도를 요구하는 냉난방 시스템 및 건조장치나 발전 분야에는 접시형이나 PTC형이 많이 사용되고 있다.

이러한 집열기 중 PTC형 집열기의 일예를 도 1에 도시하였다.

도시한 바와 같이, 집열기는 흡수기(200)를 중심으로 홈통형 반사판(100)이 설치되어 있으며, 반사판(100)에 의해 반사되는 햇빛은 흡수기(200)로 모아지게 되고 이에 따라 흡수기는 보다 높은 온도로 집열 할 수가 있다

이와 같이 구성된 집열기는 상기한 바와 같이 햇빛을 반사시켜 흡수기에 집중되게 하여 고온으로 집열을 하는 장치로, 효율에 영향을 미치는 요소로는 반사판의 반사율과, 흡수기의 흡수효율, 그리고 열손실이라 할 수 있으며, 먼지나 눈비에 의해 오염될 수 있는 반사판의 반사율을 높이기 위해서는 항상 깨끗한 상태를 유지하여야 한다.

따라서, 수시로 청소를 하여 반사율이 높게 유지되게 하는 것이 바람직하나, 이렇게 반사판의 반사 효율을 높이기 위해 반사판을 수시로 세척할 경우 세척 과정에서 반사판의 표면에 스크래치(scratch) 즉, 긁힌 자국이 나게 되고 이러한 스크래치가 많을 경우 반사판의 반사효율이 떨어지는 원인이 되었다.

또한, 도시한 바와 같이 흡수기는 외기에 노출된 상태로 설치되어 있어 반사판에 의해 반사된 빛이 흡수기에 집중된 열을 흡수하여도 대기와의 대류 및 전도에 의해 흡수기의 열을 빼앗겨 열효율이 떨어지는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로써, 반사판에 이물질이 묻는 것을 차단함으로서 반사효율이 떨어지는 것을 방지하여 반사율을 유지할 수 있는 집열기를 제공함을 목적으로 한다.

또한, 빛 에너지를 열로 흡수하는 흡수기를 진공실에 설치하여 흡수기의 열이 대기중으로 손실되는 것을 방지함으로서 열손실을 줄일 수 있도록 한 집열기를 제공함을 목적으로 한다.

이러한 본 발명의 집열기는 반사판에 의해 반사된 빛의 열을 흡수하는 흡수기를 포함하여 구성된 집열기에 있어서, 상기 반사판의 전방에 투명판을 설치하고 측면을 단열 평판으로 막아 외부 공기를 차단함으로서 반사면에 이물질이 묻는 것을 방지하고, 흡수관이 설치된 공간을 진공으로 만들어 열손실을 줄일 수 있게 구성함을 특징으로 한다.

본 발명은 집열기를 장기간 사용 할 때 먼지나 눈비에 의해 반사판이 오염되는 것을 방지함으로써, 반사판의 반사효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 고온 상태의 흡수기를 진공속에 위치시킴으로서 외부 공기와 차단되어 흡수기의 열이 대기 중으로 전달되어 손실되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 집열기의 일예를 도시한 측면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 반사율을 유지하고 열손실을 줄일 수 있는 집열기의 일예를 도시한 사시도이고,
도 3은 도 2에 도시한 집열기의 분해사시도이고,
도 4는 도 2에 도시한 집열기의 측면도이다.

이하, 본 발명에 따른 반사율을 유지하고 열손실을 줄일 수 있는 집열기를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도시한 바와 같이 본 발명에 따른 집열기는 반사판(100)에 의해 반사된 빛의 열을 흡수하는 흡수기(200)를 포함하여 구성된 집열기에 있어서, 상기 반사판(100)의 전방에 투명판(1)을 설치하여 반사판(100)의 반사면에 이물질이 묻는 것을 방지한 것이다.

즉, 도 2내지 도 4에 도시한 바와 같이 홈통형으로 굽혀진 반사판의 안쪽 반사면을 덮을 수 있도록 투명판(1)을 설치하여 반사판(100)에 이물질이 묻는 것을 방지하였다.

또한, 측면을 통하여 이물질이 유입되어 반사판(100)을 오염시킬 수 있음으로 측면도 열전도율이 낮은 평판으로 막아주고, 반사판과 측면 평판 그리고 투명판(1) 등의 연결 부분에 고무 재질 등의 패킹을 설치하여 외기가 내부로 유입되는 것을 차단하였다.

상기한 바와 같이, 투명판(1)과 반사판(100) 그리고 측면의 평판에 의해 이루어지는 공간은 밀폐된 상태이므로 그 내부에 설치된 흡수기(200)는 외기로부터 보호될 수 있다.

즉, 상기 공간에는 공기가 채워진 상태라 하더라도 가열된 흡수기(200)는 바람 등의 영향을 적게 받아 흡수기(200)에서의 열손실이 줄어들게 된다.

그러나 투명판(1)과 반사판(100) 그리고 측면 평판에 의해 이루어지는 공간은 벽을 사이에 두고 외기와 접촉되며, 태양광과 흡수기에 의해 가열된 내부 공간의 공기는 벽을 통해 외부로 열을 빼앗길 수 있으므로 보다 효율적인 단열을 위한 구조가 요구되며, 이를 위해 상기 흡수기(200)가 설치되는 공간의 공기를 제거하여 진공실(2)로 만들어 줌으로서 흡수기(200)의 열이 외기로 전달되는 것을 차단하였다.

상기 진공실(2)은 도 2내지 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 투명판(1)과 반사판(100) 그리고 측면 평판에 의해 이루어지는 공간의 일측에 체크밸브와 같이 한 방향으로의 흐름만을 허용하는 진공밸브(3)를 설치하여 내부의 공기를 배출시켜 만들 수 있다.

다만, 제작시 주의 할 점은 내부를 진공으로 만들면 대기압이 진공실(2)로 가해지기 때문에 반사판이 꺾이거나 휘어져서 반사된 태양광의 초점이 흡수기를 벗어 날 수 있음으로 프레임 재료의 강도와 간격 그리고 투명판, 반사판 및 측면 재료의 강도를 적절히 조절하여야 될 것이다.

이렇게 진공실(2) 내부의 공기를 배출시킴으로써 흡수기(200)에 흡수된 열을 대류나 전도에 의해 전달할 수 있는 공기가 진공실의 내부에 존재하지 않음으로 흡수기(200)의 열 손실을 줄일 수 있는 것이다.

상기 진공실(2)을 도면과 상기의 설명에서는 투명판(1)과 반사판(100) 그리고 측면 평판에 의해 이루어지는 공간에 형성한 것을 일예로 도시하고 설명하였으나, 흡수기(200)만을 고려 할 때는 그 주변을 감싸는 별도의 통으로 구성한 이중 진공간형 흡수기로 제작 할 수도 있다.

1 : 투명판
2 : 진공실
3 : 진공밸브
100 : 반사판
200 : 흡수기

Claims (4)

1. 반사판(100)에 의해 반사된 빛을 열로 흡수하는 흡수기(200)를 포함하여 구성된 집열기에 있어서,
   상기 반사판(100)의 전방에 투명판(1)을 설치하고 측면에 단열 평판을 설치하여 반사판(100)을 외기와 분리시켜 반사면에 이물질이 유입되는 것을 차단함으로서 장시간 사용하여도 반사율을 유지할 수 있는 특징을 갖는 집열기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 흡수기(200)가 설치되는 공간을 진공실(2)로 구성하여 흡수기(200)의 열이 외기로 전달되는 것을 차단하여 열손실을 줄일 수 있는 특징을 갖는 집열기.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 반사판(100)과 투명판(1) 그리고 측면 평판으로 이루어지는 공간을 진공으로 만들기 위해 일측에 진공밸브(3)를 설치하여 구성됨을 특징으로 하는 반사율을 유지하고 열손실을 줄일 수 있는 집열기.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 투명판(1)은 태양광의 적외선 영역의 파장을 잘 통과시키고, 경도가 높아 내마모성이 좋은 유리와 같은 투명 재료로 만드는 것을 특징으로 하는 반사율을 유지하고 열손실을 줄일 수 있는 집열기.

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