KR20140018064A - 태양광을 이용한 가열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광을 이용하여 난방이나 온수가열에 이용하기 위한 가열장치에 관한 것으로, 특히 태양광을 태양의 방향에 관계없이 일정하게 집광하여 가열효율을 높인 태양광을 이용한 가열장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 내측에 반사면이 형성되어 입사되는 태양광을 반사시켜 집광시키는 파라볼라 집광판; 상기 파라볼라 집광판의 집광 위치에 설치되며, 내부에 열매체물질이 충전되는 가열조; 돔 형태의 투명재질로 되어 상기 파라볼라 집광판의 개방된 전면을 덮어 밀폐시키는 커버; 상기 커버의 가로방향 면을 따라 리니어 렌즈가 아치형태로 휘어져 일체로 형성된 집광렌즈; 상기 가열조에 연결되어 가열된 열매체물질을 외부로 순환시키는 순환호스;로 구성된다.

Description

태양광을 이용한 가열장치{omitted}

본 발명은 태양광을 이용하여 난방이나 온수가열에 이용하기 위한 가열장치에 관한 것으로, 특히 태양광을 태양의 방향에 관계없이 일정하게 집광하여 가열효율을 높인 태양광을 이용한 가열장치에 관한 것이다.

일반적으로 온수를 사용하거나 또는 기온이 낮은 겨울철 난방을 실시하기 위하여 친환경 무공해 에너지의 하나로 태양광 보일러를 사용하고 있다.

이러한 태양광 보일러는 보통 지붕이나 평지에 태양광 집광 구조를 설치하여 집광된 태양광 에너지로 물을 가열함으로써 온수와 난방열로 사용하게 된다.

도1은 공개실용신안 20-2011-0000118의 '태양열을 이용한 온수 난방장치'에 관한 것으로, 태양광을 한곳에 고온으로 집광하는 볼록렌즈로 된 집광렌즈(10)와; 상기 집광렌즈(10)로부터 고온으로 집광된 태양광이 조사되고, 집광렌즈(10)에서 일정거리로 이격되는 집열체(20)와; 상기 집열체(20)에 지그재그 형태로 내장 설치되고, 물이 공급되어 경유하는 가열관(30)과; 상기 집열체(20)의 외부를 감싸 단열하는 보온재(40)로 이루어진다.

이와같은 난방장치는 하나의 볼록렌즈로 된 집광렌즈(10)에 의해 집열체(20)를 가열하게 되는데, 태양의 고도, 방향에 따라 태양광이 집광렌즈(10)의 초점위치를 벗어나므로 집광렌즈(10)과 집열체(20)를 태양을 향하도록 이동시켜 주어야 한다.

이를 위해서는 태양을 향해 자동으로 이동하는 별도의 기구물을 설치하여야 하며, 이는 많은 비용이 소요되는 문제점이 있다.

본 발명은 종래의 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 파라볼라 집광판의 전방을 밀폐시키는 투명의 커버에 아치형으로 된 볼록렌즈가 일체로 형성되어 태양의 고도와 방향이 변화하더라도 볼록렌즈를 통해 파라볼라 집광판과 가열조에 일정한 태양광 초점이 형성되도록 한 태양광을 이용한 가열장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 태양광을 이용한 가열장치는,

내측에 반사면이 형성되어 입사되는 태양광을 반사시켜 집광시키는 파라볼라 집광판;

상기 파라볼라 집광판의 집광 위치에 설치되며, 내부에 열매체물질이 충전되는 가열조;

돔 형태의 투명재질로 되어 상기 파라볼라 집광판의 개방된 전면을 덮어 밀폐시키는 커버;

상기 커버의 가로방향으로 리니어 렌즈가 아치형태로 휘어져 일체로 형성된 집광렌즈;

상기 가열조에 연결되어 가열된 열매체물질을 외부로 순환시키는 순환호스;로 구성된다.

이와같은 본 발명은 아치형태의 집광렌즈에 의해 태양의 위치가 변화되더라도 일정하게 집광을 시켜 가열조를 가열함으로써 태양의 방향을 향하지 않아도 효율적인 집광이 이루어져 가열효율이 높아진다.

또한, 그 구조도 매우 단순화되어 가정 등에서 값싸고 손쉽게 설치하여 온수공급 및 난방장치로 사용할 수 있는 효과가 있다.

도1은 종래의 태양광을 이용한 난방장치의 구조를 보인 도.
도2는 본 발명의 태양광을 이용한 가열장치의 구조를 보인 도.
도3은 본 발명의 집광 상태를 설명하기 위한 평단면도.

이와같이 구성된 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명의 구조를 보인 도로서, 파라볼라 형태로 되어 내측면에 반사면을 가지는 파라볼라 집광판(200)의 중심부분 즉, 파라볼라 집광판(200)에 입사된 태양광이 반사되어 집중되는 위치에 가열조(400)가 지지프레임(220)에 의해 지지되어 위치한다.

지지프레임(220)은 바 형태로서, 파라볼라 집광판(220)의 외측 테두리 부분에 일단이 고정되고, 타단은 가열조(400)에 고정되며, 등간격으로 복수개가 구비된다.

가열조(400)의 내부에는 물이나 열매체유와 같은 유체 형태의 열매체물질이 충전되어 있어서, 집중된 태양광에 의해 가열된다.

파라볼라 집광판(200)의 전면부에는 돔 형태이면서 투명의 재질로 된 커버(300)가 씌워져 내부를 밀폐시키게 되며, 그 단면이 볼록렌즈의 단면과 동일한 선형의 리니어 렌즈로 된 집광렌즈(310)가 커버(300)의 가로방향으로 길게 일체로 형성되어 아치형태를 가지게 된다.

집광렌즈(310)는 돔 형태의 커버(300)의 가로방향을 따라 전면과 후면에서 볼록하게 일체로 형성됨으로써 집광렌즈(310)를 통과한 태양광은 광축에서 굴절되어 초점이 가로방향의 라인으로 형성된다.

이러한 커버(300)와 집광렌즈(310)는 유리 또는 아크릴 등의 두명재질로 되어 금형에 의해 일체로 사출성형될 수 있다.

파라볼라 집광판(200)의 외측에는 고정 구조물에 고정시키기 위한 고정브라켓(210)이 구비되어 있다.

도3는 이러한 본 발명에 의해 집광되는 상태를 설명하기 위한 평단면도로서, 집광렌즈(310)로 입사되는 태양광은 라인형태의 초점이 가열조(400)에 맺히게 되어 내부의 열매체물질을 가열하며, 초점이 맺히지 않은 태양광과 커버(300)를 통과한 태양광은 파라볼라 집광판(200)에 의해 반사된다.

이때, 집광렌즈(310)가 아치형태로 휘어져 있기 때문에 집광렌즈(310)의 길이보다 짧은 초점이 맺히게 되어 가열조(400)에 맺히는 초점의 광집속도가 높아진다.

파라볼라 집광판(200)에 의해 반사된 태양광은 곡면을 가진 파라볼라 집광판(200)에 의해 가열조(400)로 반사되어 집중되어 가열조(400) 내부의 열매체물질을 가열하게 된다.

아울러 집광렌즈(310)를 통과하지 않고 커버(300)만을 통과한 태양광은 곧바로 파라볼라 집광판(200)에 의해 가열조(400)로 반사되어 집중되므로 가열효율이 높아진다.

집광렌즈(310)가 동쪽에서 서쪽방향으로 가로방향으로 설치됨으로써 태양이 이동하더라도 모든방향에서 입사되는 태양광을 파라볼라 집광판(200)에 집광시킬 수 있는 것이다.

즉, 오전에는 동쪽방향을 향하는 집광렌즈(310) 부분을 통해 태양광이 입사되어 초점이 가열조(400)에 맺히게 되며, 오후에는 서쪽방향을 향하는 집광렌즈(100) 부분을 통해 태양광이 입사되어 초점이 맺히게 됨으로써 굳이 파라볼라 집광판(200)이 태양을 향하지 않더라도 충분한 태양광의 초점이 맺히게 되는 것이다.

그리고, 커버(300)에 의해 파라볼라 집광판(200)이 밀폐되므로, 흡사 비닐 하우스나 유리 하우스같이 파라볼라 집광판(200)의 내부의 온도를 상승시켜 가열조(400)의 가열효율이 높아지게 되며, 커버(300) 자체도 돔 형태로 되어 렌즈 역할을 하게 된다.

가열조(400)에는 유입호스(411)와 유출호스(412)를 갖는 순환호스(410)가 접속되어 가열된 열매체물질을 순환시켜 열교환함으로써 물을 가열하여 온수를 생성하거나 또는 난방수를 가열하여 난방을 행하게 된다.

200 : 파라볼라 집광판 300 : 커버
310 : 집광렌즈 400 : 가열조

Claims (1)

1. 내측에 반사면이 형성되어 입사되는 태양광을 반사시켜 집광시키는 파라볼라 집광판;
   상기 파라볼라 집광판의 집광 위치에 설치되며, 내부에 열매체물질이 충전되는 가열조;
   돔 형태의 투명재질로 되어 상기 파라볼라 집광판의 개방된 전면을 덮어 밀폐시키는 커버;
   상기 커버의 가로방향 면을 따라 리니어 렌즈가 아치형태로 휘어져 일체로 형성된 집광렌즈;
   상기 가열조에 연결되어 가열된 열매체물질을 외부로 순환시키는 순환호스;로 구성된 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 가열장치.

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