KR20140070159A - 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치 - Google Patents

프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20140070159A
KR20140070159A KR1020120138298A KR20120138298A KR20140070159A KR 20140070159 A KR20140070159 A KR 20140070159A KR 1020120138298 A KR1020120138298 A KR 1020120138298A KR 20120138298 A KR20120138298 A KR 20120138298A KR 20140070159 A KR20140070159 A KR 20140070159A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fresnel lens
hot water
water pipe
heat storage
pipe
Prior art date
Application number
KR1020120138298A
Other languages
English (en)
Inventor
박인수
Original Assignee
(주)파크이즈건축사사무소
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)파크이즈건축사사무소 filed Critical (주)파크이즈건축사사무소
Priority to KR1020120138298A priority Critical patent/KR20140070159A/ko
Publication of KR20140070159A publication Critical patent/KR20140070159A/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/02Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/08Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44Heat exchange systems

Abstract

본 발명은 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치에 관한 것으로, 태양광을 이용한 측열 장치에 있어서, 외부에서 입사되는 광을 하나의 초점 포인트로 집광시키는 프레넬 렌즈(Fresnel lens), 상기 프레넬 렌즈를 지지하기 위한 하우징, 상기 프레넬 렌즈의 초점면인 중심 포인트에 따라 배열되는 온수관 및 상기 프레넬 렌즈를 외부에 지지하기 위해 온수관과 결합되는 지지부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성되는 본 발명은 구조를 매우 간소화시키면서 집광효율을 극대화하여 축열장치를 효율을 향상시킬 수 있으며, 저비용으로 구현 가능한 특징이 있다.

Description

프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치{Hot water supplier and heat storage device using a fresnel lens}
본 발명은 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치에 관한 것으로, 프레넬 렌즈의 집광 원리를 이용하여 구조가 간단하면서도 집광 효율을 최적화하고 이를 축열 시스템에 적용한 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치에 관한 것이다.
에너지 자원이 점차 고갈되고, 환경오염에 따른 자연 재해가 늘어나면서 친환경 에너지(Green Energy)를 활용하는 방안이 강구되고 있다. 친환경 에너지의 활용 방안 중의 하나로서 안정적이며, 무공해인 태양 에너지를 활용하는 방안이 주목받고 있으며, 주택이나 발전소 등에서 난방용, 온수 공급용, 전력 생산용 등의 다양한 목적으로 응용되고 있다.
종래의 태양광을 이용하는 축열 장치에 관하여 살펴보면, 종래의 축열 장치는 복수의 볼록 렌즈를 구비하여 입사된 태양광을 집광시키는 집광부와, 집광부를 통해 집광된 태양광을 온수관의 표면에 조사하여, 온수관의 내부에 채워진 물을 가열하는 축열부를 포함한다. 축열부에서 가열된 물은 일정한 온도 이상이 되면 배관라인을 따라 배출되어 난방기, 온수기 또는 발전기 등으로 공급된다.
하지만, 이러한 종래 기술에 따른 축열 장치에서는 태양광을 입사받는 복수의 볼록렌즈가 온수관의 상측 영역에서 이격 배치될 때, 온수관의 연장되는 길이 방향을 따라 온수관의 바로 상측 영역, 즉 직상 영역에 배치되어야 하는 서치 상의 제한이 있었다. 즉, 종래의 축열 장치에서는 태양광이 집광된 후 온수관의 표면에 조사될 수 있도록 볼록 렌즈의 하측 영역에 형성되는 광 경로 상에 온수관을 위치시켜야 하기 때문에 볼록 렌즈의 설치 개수를 확장시키는데 어려움이 있었다. 따라서, 온수관에 보다 많은 태양광을 집광시키지 못하는 집광 효율을 향상시키는데 어려움이 있었다. 또한, 온수관에 보다 많은 태양광이 집광되지 못함으로 인해 온수관에 채워지는 물의 온도를 상승시키기 위한 축열 효율을 향상시키는데 한계가 있었다.
더불어, 볼록 렌즈와 같은 광학 부품을 이용한 종래의 기술은 구조가 매우 복잡하여 제조 공정이 복잡할 뿐만 아니라, 제조비용 상승이 불가피하고, 유지보수면에서도 단점이 있다.
KR 10-11232150호 KR 10-2006-0021686호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 축열 장치를 구성함에 있어, 광학적 구조를 최대한 간소화시키면서 집광 효율을 극대화하고 구조 간소화에 따른 제조비용 절감, 제조공정의 용이성을 달성할 수 있는 축열 장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
이를 위해 본 발명은 하나의 초점으로 입사광을 집광시키는 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치를 제공하고자 하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 태양광을 이용한 측열 장치에 있어서, 외부에서 입사되는 광을 하나의 초점 포인트로 집광시키는 프레넬 렌즈(Fresnel lens)m, 상기 프레넬 렌즈를 지지하기 위한 하우징, 상기 프레넬 렌즈의 초점면인 중심 포인트에 따라 배열되는 온수관 및 상기 프레넬 렌즈를 외부에 지지하기 위해 온수관과 결합되는 지지부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프레넬 렌즈를 커버링 하는 커버를 더 포함하여 한다.
또한, 상기 프레넬 렌즈는, 굴절율은 1.395 이상이며, 그루브(Groove)에 광선이 집속되는 방향으로 센터 새그(center sag)의 두께가 존 새그(Zone sag)의 두께보다 작거나 같도록 구성하고, 상기 존 새그의 두께는 최소 3mm 이상으로 설계되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프레넬 렌즈는, 굴절율은 1.395 이상이며, 그루브에 태양광이 입사되는 방향으로 센터 새그(center sag)의 두께가 존 새그(Zone sag) 두께보다 작거나 같도록 구성하고, 상기 존 새그의 두께는 최소 3mm 이상으로 설계되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프레넬 렌즈는, 0.4 내지 1㎛의 파장에서 굴절율 1.395 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 온수관은, 2중 구조의 온수관으로써, 내부는 구리(Cu) 재질의 1차관으로 구성되고, 외측 2차관은 유리 재질로 구성되며, 1차관과 2차관 사이는 진공 상태로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 온수관은, 하나의 상기 프레넬 렌즈에서 다음의 프레넬 렌즈로 선회하도록 연장되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 온수관은, 상기 지지부에 형성된 관통홀에 삽입되는 연결구에 회전가능하게 결합되며, 상기 온수관과 상기 프레넬 렌즈를 일체로 소정 각도로 회전시키기 위한 회전모터가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 축열 장치는, 다수의 축열 장치가 직렬 또는 병렬로 연장 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 프레넬 렌즈(Fresnel lens)의 파라메터에 의한 광학적 메커니즘을 통해 집광 초점 포인트로 광을 집광시킴으로 집광 효율을 최대화시킬 수 있으며, 구조가 매우 간소하여 제조가 용이하고 생산비용을 크게 절감시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 하나의 측열 모듈을 연속적으로 구성하여 축열 시스템을 구성함에 따라 축열 효율성을 비교적 쉽게 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 프레넬 렌즈의 특성상 표면의 규칙적 렌즈 돌기로 인해 쉽게 오염이 유발될 수 있는 단점을 해소하기 위하여 별도의 커버를 구성함에 따라 오염을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 1a는 본 발명에 따른 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치의 개략적인 사시도,
도 1b는 본 발명의 따른 축열 장치의 분해도,
도 2는 본 발명에 따른 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치의 실시예를 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치의 동작 상태를 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치 연결형태의 다른 예를 도시한 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 태양광 집열을 위한 프레넬 렌즈에서 그루브에 태양광이 집속되는 구조의 예를 도시한 도면,
도 6은 프레넬 렌즈를 통해 집열 결과를 도시한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 태양광 집열을 위한 프레넬 렌즈에서 그루브에 태양광이 입사되는 구조의 예를 도시한 도면,
도 8은 도시된 프레넬 렌즈를 통해 집열 결과를 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치는, 태양광을 이용한 측열 장치에 있어서, 외부에서 입사되는 광을 하나의 초점 포인트로 집광시키는 프레넬 렌즈(Fresnel lens)m, 상기 프레넬 렌즈를 지지하기 위한 하우징, 상기 프레넬 렌즈의 초점면인 중심 포인트에 따라 배열되는 온수관 및 상기 프레넬 렌즈를 외부에 지지하기 위해 온수관과 결합되는 지지부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치는, 광학적 메커니즘에 의해 입사되는 태양광을 중앙 초점면으로 집광시키는 프레넬 렌즈(Fresnel lens)를 이용하고, 초점면으로 축열 장치 구성을 위한 온수가 순환하는 온수관을 위치시킴으로써 축열 장치의 효율을 높이고, 프레넬 렌즈만을 배열 구성함에 따라 구조를 간소화시킬 수 있는 축열 장치를 제공하는 것이 본 발명의 주요 기술적 요지에 해당한다.
도 1은 본 발명에 따른 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치의 개략적인 구성도이다. 본 발명에 따른 축열 장치는 태양광을 입사 받아 하나의 초점 포인트로 집광시키는 적어도 하나 이상의 프레넬 렌즈(100), 상기 프레넬 렌즈 상부면을 커버링하는 상부커버(200), 상기 프레넬 렌즈를 지지하기 위한 하우징(210), 상기 프레넬 렌즈의 초점 포인트에 위치하는 온수관(300) 및 상기 하우징을 통해 프레넬 렌즈를 외부에 지지하는 지지부(400)로 크게 구성된다.
앞서 설명한 바와 같이 태양광을 중앙 포인트로 집광시키는 프레넬 렌즈(100)가 구비되며, 상기 프레넬 렌즈를 고정하기 위한 하우징(210)이 구비된다. 좀 더 상세하게 설명하면, 도 7에는 다수의 바(bar)형태를 갖는 하우징이 소정간격을 두고 프레넬 렌즈 하단부 외주면을 감싸도록 위치하여 렌즈를 지지하며, 상기 하우징은 서로 연결되어 고정되도록 구성한다. 여기서 다수의 바형태는 플레이트 형상으로 얼마든지 변경가능하다.
한편, 상기 프레넬 렌즈 상부면을 커버링하는 상부커버(200)가 더 구비된다. 상기 상부커버는 태양광이 투과할 수 있는 투명한 유리나 아크릴 수지로 준비되어 렌즈 상부면에 고정결합 또는 접착 결합될 수 있다. 이러한 상부커버를 통해 프레넬 렌즈 내부로 외부 이물질이 투입되는 것을 방지함으로써 프레넬 렌즈의 청결도를 유지하여 반사효율 저하를 방지할 수 있다.
따라서, 측면 커버는 이물질, 외부 충격 등 프레넬 렌즈를 외부로부터 보호함과 더불어 후술할 온수관도 보호하는 역할을 하며, 바람직하게는 상기 미러에 선택적으로 결합될 수 있도록 구성하여 미러 교체나 온수관 교체의 용이성을 달성한다.
또한, 상기 하우징의 양측 개방부측으로는 측면커버(미부호)가 더 구비된다. 상기 측면커버는 상기 하우징과 프레넬 렌즈로 이루어진 내부 공간을 완전 폐쇄시킴과 동시에 후술할 온수관을 고정시키기 위한 수단으로써의 역할을 한다. 상기 측면커버는 하우징 단면에 대응하는 형상을 갖고 하우징 양측면에 고정된다. 다른 예로는 상기 측면커버의 경우 상기 하우징과 일체로 형성될 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 설명하는 하우징과 측면커버는 프레넬 렌즈를 고정하기 위한 구조물로써, 본 발명에서 제안하는 구성뿐만 아니라, 단순한 형태로도 얼마든지 적용할 수 있으며, 그 기술적 요지는 프레넬 렌즈를 고정하기 위함이다.
온수관(300)은 상기 프레넬 렌즈의 초점 포인트에 미러 길이방향을 따라 위치하여 프레넬 렌즈에서 집광되는 광을 입사 받아 온수관 내부를 순환하는 온수를 가열시킨다. 설계 조건에 따라 렌즈의 집광 포인트가 결정되면, 상기 온수관을 단면상 중심점을 집광 포인트와 일치되도록 위치시킨다. 이때, 상기 온수관은 프레넬 렌즈 길이 이상으로 구비된다.
상기 온수관(300)은 태양광을 조사받아 가열되며, 온수관의 내부에 채워진 축열액(heat storage liquid)에 열을 전달하여 축열액의 온도를 상승시킨다. 축열액으로는 열전도율이 높은 유체를 사용하는데, 상온, 상압 상태에서 100℃ 가열점을 갖는 물을 사용하여 가열된 상태의 물을 온수용으로 직접 이용할 수 있으며, 물 보다 높은 가열점을 갖는 유체를 사용하여 가열 온도를 100℃ 이상이 되도록 함으로써 난방용이나 전력 생산용 등으로 이용할 수 있다.
상기 온수관(300)은 온도 변화가 쉽게 야기되면서도 형상의 변형이 적은 구리(Cu) 또는 구리 합금 재질로 형성된다. 구리 또는 구리 합금 재질 이외에도 열전도율이 높고, 열 손상이 적어 변형이 쉽게 야기되지 않는 재질을 온수관으로 적용할 수 있음은 물론이다. 한편, 축열 효율을 향상시킬 수 있도록 온수관의 외주면에 태양광의 조사 시 태양광의 반사량을 감소시킬 수 있는 광 반사 방지막을 부착하거나 카본(carbon) 코팅층을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 바람직한 실시예로, 상기 온수관은 2중 구조의 온수관으로써, 내측에 위치한 1차관(301)은 구리재질로 구성되고, 그 표면을 감싸는 2차관(302)은 유리재질로 구성한 온수관이며, 1차관과 2차관 사이에는 진공 상태로 유지되어 열손실을 최소화시킬 수 있는 구조의 온수관을 적용한다.
지지부(220)는 상기 프레넬 렌즈를 외부 구조물에 지지하기 위한 부재로써 미러 양단에 각각 구비되며, 일반적으로는 금속재나 플라스틱재를 이용하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 지지부(400)에 관통홀(410)이 형성되어 있고, 상기 관통홀에 온수관이 삽입 결합된다. 이때 삽입되는 온수관은 회전 가능하도록 설치하기 위하여 관통홀내에 연결구(ex. 베어링)를 삽입한 후 여기에 온수관에 결합되는 구조를 가질 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치의 실시예를 나타낸 사시도이다. 도시된 바와 같이 앞서 언급한 축열장치 모듈의 다수개 연결되어 축열 효율 시스템을 구성한다. 이때 각각의 축열장치 모듈을 연결되는 위치에는 하나의 지지부를 통해 두 개의 축열장치 끝단이 결합될 수 있도록 구성할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치의 동작 상태를 도시한 사시도이다. 도 9는 프레넬 렌즈를 태양광 입사각에 따라 회전된 상태를 도시한 것이다. 이를 위해서는 미러를 회전시킬 수 있는 회전모터(500)가 한쪽 지지부 일측에 설치되고, 상기 회전모터의 회전축과 온수관이 연동할 수 있는 기계적 결합을 통해 구성할 수 있다. 일예로 회전모터 회전축에 하나의 기어를 구비하고, 이와 치합되는 다른 하나의 기어를 온수관에 연결하여 회전모터가 회전하면 프레넬 렌즈를 회전시키는 구조를 가진다. 뿐만 아니라 벨트를 이용하여 회전시킬 수 있으면, 회전 구조는 다양하게 변경 가능하다. 또한, 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 회전모터를 제어하는 별도의 구동부가 마련되어 축열 장치가 설치되는 장소와 관련된 위도, 경도 등의 위치 정보와, 설치 장소에서의 날짜 등의 시간 정도 등이 구동부에 입력되며 이러한 정보들을 기초로 하여 태양 고도, 태양 위치가 판단되어 태양광 입사각에 수직하게 프레넬 렌즈가 위치되도록 자동으로 제어할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 지지부가 평면상 회전되는 회전플레이트에 위치하여 프레넬 렌즈의 방향을 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치 연결형태의 다른 예를 도시한 평면도이다. 상기 축열 장치를 병렬구조 또는 직렬구조를 연결할 수 있는데, 이는 설치 장소에 따라 고려될 수 있다. 온수관 내부를 순환하는 축열액을 효과적으로 가열하기 위하여 다수의 프레넬 렌즈를 순회하여 온수관이 위치한다. 이는 첫 번째 미러와 두 번째, 세 번째 미러를 차례로 순환하면서 축열액을 점차적으로 가열하여 높은 효율을 달성할 수 있는 것이다. 병렬구조의 경우 각 온수관을 연결하기 위해서는 별도의 연결관을 통해 연결되어야 하며, 연결관과 온수관은 온수관 회전에 따른 구속이 발생되지 않도록 별도의 조인트를 통해 연결될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 태양광 집열을 위한 프레넬 렌즈에서 그루브에 태양광이 집속되는 구조의 예를 도시한 도면이다. 즉, 도 5는 집광 방향으로 그루브(Groove)가 형성된 구조의 프레넬 렌즈이다. 본 발명의 프레넬 렌즈(10)는 0.4 내지 1㎛의 파장에서 1.395의 굴절율을 가지며, 재질은 PDMS 이다. 바람직한 예로 렌즈 재질의 경우 Dow Corning 사의 제품명 : "SYLGARD 184"로 제작하였다. 렌즈 지름은 1m 이하이며, 스폿(spot)의 크기는 50mm 이하가 되도록 제작한다. 또한, 도 5와 같이 프레넬 렌즈를 설계할 경우 존 새그는 최소 3mm 이상이 되어야 하며, 존 새그는 센터 새그보다 크거나 같아야 한다.
도 6은 프레넬 렌즈를 통해 집열 결과를 도시한 도면이다. 센터 새그 1mm, 존 새그 3mm, 반지름 곡률 -393.1430, 비구면 상수 K값은 -1.6435이다. 상기와 같이 조건으로 설계된 프레넬 렌즈의 광학적 결과 우수한 집광 효율을 달성할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 태양광 집열을 위한 프레넬 렌즈에서 그루브에 태양광이 입사되는 구조의 예를 도시한 도면이다. 도 7의 경우는 도 5의 프레넬 렌즈와 반대방향으로 광선을 집속하는 구조이다. 이 경우 존 새그는 최소 4mm 이상이 되어야 하며, 존 새그는 센터 새그보다 크거나 같아야 한다.
도 8은 도시된 프레넬 렌즈를 통해 집열 결과를 도시한 도면으로써, 센터 새그 1mm, 존 새그 4mm로 설계된 프레넬 렌즈의 광학적 결과이다. 존 새그가 4mm보다 작을 때 외곽 광선들이 이탈하여 광선 추적인 안된다. 따라서, 최소 4mm 이상이여야 한다.
이와 같이 구성되는 본 발명은 태양광 집광효율을 극대화시킬 수 있도록 프레넬 렌즈를 설계함으로써 태양광 집열 효율에 매우 만족시킬 수 있는 장점이 있다.
이때, 본 발명에서는 프레넬 렌즈의 초점이 미러 가장자리에서 내측으로 10mm 내 형성되도록 한다. 이는 축열 장치를 구성함에 있어, 상기 초점 위치는 최적의 집광 효율을 온수관을 제공하기 위해 공간적으로 온수관 위치를 확보하기 위한 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은 구조가 매우 간소화함에 따라 건물 외벽면에 용이하게 설치할 수 있어 차세대 태양광 축열 장치로 각광 받을 수 있는 특징을 가지고 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명은 태양에서 입사되는 태양광을 하나의 초점 포인트로 집광시키도록 설계된 프레넬 렌즈를 이용하여 축열 장치를 구성함으로써, 구조를 매우 간소화시킬 수 있고, 축열 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100 : 프레넬 렌즈
200 : 상부커버
210 : 하우징
220 ; 프레임
300 : 온수관
301 : 1차관
302 : 2차관
310 : 연결구
400 : 지지부
410 : 관통홀
500 : 회전모터

Claims (10)

  1. 태양광을 이용한 측열 장치에 있어서,
    외부에서 입사되는 광을 하나의 초점 포인트로 집광시키는 프레넬 렌즈(Fresnel lens);
    상기 프레넬 렌즈를 지지하기 위한 하우징;
    상기 프레넬 렌즈의 초점면인 중심 포인트에 따라 배열되는 온수관; 및
    상기 프레넬 렌즈를 외부에 지지하기 위해 온수관과 결합되는 지지부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 프레넬 렌즈를 커버링 하는 커버를 더 포함하여 구성되는 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 프레넬 렌즈는,
    굴절율은 1.395 이상이며, 그루브(Groove)에 광선이 집속되는 방향으로 센터 새그(center sag)의 두께가 존 새그(Zone sag)의 두께보다 작거나 같도록 구성하고, 상기 존 새그의 두께는 최소 3mm 이상으로 설계되는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 프레넬 렌즈는,
    굴절율은 1.395 이상이며, 그루브에 태양광이 입사되는 방향으로 센터 새그(center sag)의 두께가 존 새그(Zone sag) 두께보다 작거나 같도록 구성하고, 상기 존 새그의 두께는 최소 3mm 이상으로 설계되는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 프레넬 렌즈는,
    0.4 내지 1㎛의 파장에서 굴절율 1.395 이상인 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 온수관은,
    2중 구조의 온수관으로써, 내부는 구리(Cu) 재질의 1차관으로 구성되고, 외측 2차관은 유리 재질로 구성되며, 1차관과 2차관 사이는 진공 상태로 구성되는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 온수관은,
    하나의 상기 프레넬 렌즈에서 다음의 프레넬 렌즈로 선회하도록 연장되는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 온수관은,
    상기 지지부에 형성된 관통홀에 삽입되는 연결구에 회전가능하게 결합되며,
    상기 온수관과 상기 프레넬 렌즈를 일체로 소정 각도로 회전시키기 위한 회전모터가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 축열 장치는,
    다수의 축열 장치가 직렬 또는 병렬로 연장 연결되는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 하우징은,
    구동수단인 회전모터와 연결되며 상기 지지부에서 회동 가능하게 구성되어 태양 고도에 따라 자동적으로 구동하거나 수동 구동 가능한 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치.
KR1020120138298A 2012-11-30 2012-11-30 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치 KR20140070159A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120138298A KR20140070159A (ko) 2012-11-30 2012-11-30 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120138298A KR20140070159A (ko) 2012-11-30 2012-11-30 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140070159A true KR20140070159A (ko) 2014-06-10

Family

ID=51125120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120138298A KR20140070159A (ko) 2012-11-30 2012-11-30 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20140070159A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104236119A (zh) * 2014-10-13 2014-12-24 南通大学 一种组合式太阳能热水器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104236119A (zh) * 2014-10-13 2014-12-24 南通大学 一种组合式太阳能热水器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4052228A (en) Optical concentrator and cooling system for photovoltaic cells
US4238246A (en) Solar energy system with composite concentrating lenses
US20160377324A1 (en) Solar Thermal Concentrator Apparatus, System, And Method
JP4878354B2 (ja) 太陽電池装置及び太陽電池システム
JP5337961B2 (ja) 太陽追尾モジュール装置
US20100154866A1 (en) Hybrid solar power system
WO2008115964A2 (en) Solar power plant
JP2008546195A (ja) 太陽光線集中装置
EP2962149B1 (en) Light-concentrating lens assembly for a solar energy recovery system
US11118815B2 (en) Hybrid solar thermal and photovoltaic energy collection
USRE30584E (en) Optical concentrator and cooling system for photovoltaic cells
Gupta et al. Solar concentrator based multipurpose sunlight harvesting system without tracking
JP5483391B2 (ja) 色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池システム
KR102155307B1 (ko) 태양광 발전겸용 저장장치
JP5250111B2 (ja) 高集光型太陽光発電システム
US20100051088A1 (en) Photovoltaic solar concentrating power system
WO2018015598A1 (es) Concentrador de energía solar con espejos móviles para su utilización en captadores solares térmicos planos o en módulos fotovoltaicos estáticos
Gupta et al. Dual Fresnel lens and segmented mirrors based efficient solar concentration system without tracking sun for solar thermal energy generation
KR20140070159A (ko) 프레넬 렌즈를 이용한 급탕 및 축열 장치
CN100368831C (zh) 一种采聚太阳能的掩模片及采用掩模片的太阳能装置
KR20210041993A (ko) 열전소자를 이용한 태양 에너지 복합 발전 시스템
KR102155322B1 (ko) 광분할렌즈를 이용한 태양광 발전겸용 저장구조
KR100875583B1 (ko) 태양광을 이용한 열전대차 발전장치
KR101391613B1 (ko) 태양열 발전장치
KR102030850B1 (ko) 태양 에너지를 이용한 복합 발전 시스템 및 이를 포함하는 수소생산 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right