KR20160047631A - 온수 생산을 위한 태양열 흡수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡수기 고정구조를 개선하여 일사량에 따라 최적의 효율을 가질 수 있는 온수 생산을 위한 태양열 흡수장치를 제공하기 위한 것으로, 입사되는 태양복사에너지를 집중하여 공급하는 반사경; 상기 반사경의 일측에 배치되어 상기 반사경을 통하여 공급되는 태양복사에너지를 흡수하는 태양열흡수기; 상기 태양열 흡수기의 표면온도를 측정하는 온도센서; 및 상기 온도센서의 감지치에 따라 상기 태양열 흡수기를 이동시키는 이송수단; 을 포함하는 온수 생산을 위한 태양열 흡수장치를 제공한다.

Description

온수 생산을 위한 태양열 흡수장치{APPARATUS FOR ABSORBERING SOLAR HEAT FOR PRODUCING HEATING WATER}

본 발명은 온수 생산을 위한 태양열 흡수장치에 관한 것으로, 더 상세하게는, 태양열 흡수기의 고정구조를 개선하여 태양열 흡수효율을 향상시키는 온수 생산을 위한 태양열 흡수장치에 관한 것이다.

특허등록 10-1067922호를 참조하면, 일반적으로, 중앙 태양열 수용기는 태양열 흡수기와 태양열 흡수기와의 직접 및 간접적인 열교환 관계로 작동 유체를 순환시키는 수단을 포함하는 장치로서 태양열 수용기는 집중되는 태양 광선을 통상 700 내지 1500℃의 고온에서 흡수하여 태양열 수용기 내의 태양열 흡수기에 의하여 발생된 열을 열운반 유체로서 역할을 하거나 열화학 공정을 수행하도록 된 작동유체를 전달한다.

소위 튜브형 수용기라 부르는 공지의 중앙 태양열 수용기에서, 작동 유체는 대개 태양열 수용기 하우징의 내주연부에 근접되게 위치된 튜브 내부를 유동한다.

이러한 수용기에서 태양 복사선은 상기 튜브의 외부면에서 흡수되어 열로서 작동 유체에 전달되면서 작동 유체가 가열된다.

도 1은 종래의 중앙태양열 수용장치의 개략 구성도이다.

상기 수용기는 타원형의 반사경에서 집중되는 태양 복사선을 수용할 수 있으면서 내열성을 갖는 유리창(2)이 설치된 하우징(1)을 갖는다.

프레임(4)으로 합체되는 후방벽(3)은 하우징(1)의 내부 공간을 중앙부(5) 및 주연부(6)로 분할한다. 상기 프레임(4)은 코일 형상으로 이루어지는 태양열 흡수기(7)를 보유한다.

상기 수용기는 작동 유체를 진입시키는 흡입 튜브(8)와, 가열된 작동 유체의 출구용 개구(9)를 추가로 포함한다.

흡입 튜브(8) 및 개구(9)는 적절한 덕트 수단에 의해 연결될 수 있으며, 흡입 튜브(8)를 통하여 유입되는 작동 유체는 하우징(1)의 주연부(6)를 통하여 유동하며, 입사되면서 집중되는 태양 복사선에 의하여 가열된다.

이러한 종래의 중앙태양열 수용장치의 태양열 흡수기는, 열전도성이 높은 파이프를 밴딩하여 집광기에서 반사된 복사에너지를 흡수하여 작동유체를 가열하는 구조로 이루어진다.

이와 같이 가열된 작동유체를 이용하여 온수 생산 및 난방에 활용하는 기술 들이 많이 상용화 되고 있다.

태양열의 흡수효율을 높이기 위하여, 태양의 위치를 추적하여 반사경의 위치를 변경할 수 있는데, 기존의 온수 생산용 태양추적식 집열장치의 흡수기는 최대 일사량을 기준으로 흡수기의 한계온도를 넘지 않도록 초점거리를 조절하여 고정된다.

그러나, 이와 같은 종래의 태양추적식 집열장치의 흡수기는, 최대 일사량을 기준으로 흡수기의 한계온도를 설정하고 이를 기준으로 위치가 고정되므로, 구름이 많고 일사량이 자주 변하는 지역에서는 흡수기 자체의 최대효율의 사용이 제한된다는 문제점을 가진다.

즉, 초점거리의 고정으로 인하여 최대 일사량보다 적은 일사량이 조사되는 경우 흡수기의 온도도 같이 낮아져 효율이 떨어지는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상술한 종래의 온수 생산을 위한 태양열 흡수장치의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 흡수기 고정구조를 개선하여 일사량에 따라 최적의 효율을 가질 수 있는 온수 생산을 위한 태양열 흡수장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은, 입사되는 태양복사에너지를 집중하여 공급하는 반사경; 상기 반사경의 일측에 배치되어 상기 반사경을 통하여 공급되는 태양복사에너지를 흡수하는 태양열흡수기; 상기 태양열 흡수기의 표면온도를 측정하는 온도센서; 및 상기 온도센서의 감지치에 따라 상기 태양열 흡수기를 이동시키는 이송수단; 을 포함하는 온수 생산을 위한 태양열 흡수장치를 제공한다.

바람직하게, 상기 이송수단은, 일단이 상기 반사경에 고정되는, 타단은 상기 태양열흡수기와 고정되는 텔레스코픽 구조의 이송바 및 상기 이송바의 길이를 가변시키는 가변모터를 포함할 수 있으며, 상기 이송수단은, 상기 온도센서에서 측정되는 표면온도가 기설정온도보다 높은 경우에는 상기 태양열흡수기를 상기 반사경의 초점위치에서 벗어나도록 이송시키고, 상기 온도센서에서 측정되는 표면온도가 기설정온도보다 낮은 경우에는 상기 초점위치로 이송시킬 수 있다.

또한, 본 발명은, 입사되는 태양복사에너지를 집중하여 공급하는 반사경; 상기 반사경의 일측에 배치되어 상기 반사경을 통하여 공급되는 태양복사에너지를 흡수하는 태양열흡수기; 일사량을 측정하는 일사량 측정기; 및 상기 일사량 측정기의 감지치에 따라 상기 태양열 흡수기를 이동시키는 이송수단; 을 포함하는 온수 생산을 위한 태양열 흡수장치.

본 발명에 따른 온수 생산을 위한 태양열 흡수장치는 흡수기 고정구조를 개선하여 일사량에 따라 태양복사에너지의 최적 흡수효율을 가질수 있다는 장점을 가진다.

도 1은 종래의 태양열 수용기의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 온수 생산을 위한 태양열 흡수장치의 구성도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 2 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 태양열흡수장치(100)는, 반사경(110), 태양열흡수기(120), 온도센서(130) 및 이송수단(140)으로 이루어진다.

상기 반사경(110)은, 내부가 빈 반구형으로 형성되어, 입사하는 태양 복사에너지를 집중하여 태양열흡수기(120)기로 공급하는 기능을 가진다.

상기 태양열흡수기(120)는, 내부에 태양열을 흡수하는 코일구조의 흡수부를 구비하며, 상기 흡수부로 열매체유가 통과하며, 상기 열매체유는 상기 흡수부에서 상기 태양열을 흡수한 후, 외부로 이동하여 온수를 생산한다.

상기 온도센서(130)는 상기 태양열 흡수기(120)의 표면에 부착되어 표면온도를 측정한다.

상기 이송수단(140)은, 이송바(141) 및 가변모터(142)로 이루어지는데, 상기 이송바(141)는 신축 가능한 텔레스코픽 구조로 이루어진다.

상기 이송바(141)는, 일단이 상기 태양열 흡수기(120)와 고정되는 원통형상의 제1이송바(141a)와, 원통 형상으로 이루어지며 일단에 상기 상기 제1이송바(141a)의 타단이 삽입되며, 타단은 상기 반사경에 고정되는 제2이송바(141b)로 이루어진다. 상기 제1이송바(141a)는 평판형 태양열흡수기가 볼트에 의하여 체결될 수 있다. 상기 제2이송바(141b)는 타단이 플랜지 형태로 반사경과 고정될 수 있다. 상기 제1이송바(141a)는 상기 제2이송바(141b)에 일정 수준의 공차를 가지고 삽입되게 된다.

또한, 상기 제2이송바(141b)의 내측에는 상기 가변모터(142)가 장착된다. 상기 가변모터(142)는 일단이 상기 제1이송바(141a)의 타단과 연결되어 상기 제1이송바(141a)를 직선이동시켜 전체적인 이송바의 길이를 신축시킨다.

상기 가변모터(142)는, 상기 온도센서(130)의 감지치에 따라 작동한다. 상기 가변모터(142)는, 상기 온도센서(130)에서 측정된 표면온도가 기설정온도보다 높은 경우에는 태양열흡수기(120)가 열충격을 받아 파손될 우려가 있으므로, 상기 제1이송바(141a)를 이동시켜 상기 태양열 흡수기(120)를 상기 반사경(110)의 초점과 멀어지는 위치로 이송시킨다.

또한, 상기 가변모터(142)는 상기 온도센서(130)에서 측정된 표면온도가 기설정온도보다 낮은 경우에는 태양열 흡수기(120)의 열흡수효율이 저하되므로, 상기 태양열 흡수기(120)를 상기 반사경의 초점위치와 근접한 위치로 이송시켜 태양열 흡수기의 열흡수 효율을 최대화 시킨다.

본 실시예에서는, 태양열흡수기(120)의 표면온도에 장착된 온도센서의 감지치에 따라 상기 가변모터(142)가 상기 태양열 흡수기의 위치를 조정하도록 되어 있으나, 별도의 일사량 측정기를 구비하고, 상기 일사량 측정기에서 측정되는 일사량에 따라 상기 태양열 흡수기의 위치를 조정하는 것도 가능하다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100 : 태양열흡수장치 110 : 반사경
120 : 태양열흡수기 130 : 온도센서
140 : 이송수단

Claims (4)

1. 입사되는 태양복사에너지를 집중하여 공급하는 반사경;
   상기 반사경의 일측에 배치되어 상기 반사경을 통하여 공급되는 태양복사에너지를 흡수하는 태양열흡수기;
   상기 태양열 흡수기의 표면온도를 측정하는 온도센서; 및
   상기 온도센서의 감지치에 따라 상기 태양열 흡수기를 이동시키는 이송수단; 을 포함하는 온수 생산을 위한 태양열 흡수장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 이송수단은, 일단이 상기 반사경에 고정되는, 타단은 상기 태양열흡수기와 고정되는 텔레스코픽 구조의 이송바 및 상기 이송바의 길이를 가변시키는 가변모터를 포함하는 온수 생산을 위한 태양열 흡수장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 이송수단은, 상기 온도센서에서 측정되는 표면온도가 기설정온도보다 높은 경우에는 상기 태양열흡수기를 상기 반사경의 초점위치에서 벗어나도록 이송시키고, 상기 온도센서에서 측정되는 표면온도가 기설정온도보다 낮은 경우에는 상기 초점위치로 이송시키는 것을 특징으로 하는 온수 생산을 위한 태양열 흡수장치.
   
4. 입사되는 태양복사에너지를 집중하여 공급하는 반사경;
   상기 반사경의 일측에 배치되어 상기 반사경을 통하여 공급되는 태양복사에너지를 흡수하는 태양열흡수기;
   일사량을 측정하는 일사량 측정기; 및
   상기 일사량 측정기의 감지치에 따라 상기 태양열 흡수기를 이동시키는 이송수단; 을 포함하는 온수 생산을 위한 태양열 흡수장치.

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