KR20170001647U - 태양열 집광 집열기의 태양광 전송장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 태양열 집광 집열기에서 집광된 태양광을 원거리로 전송하기위한 태양광 집광 집열기의 태양광 전송장치에 관한 것으로, 전송된 집광태양광을 분배 또는 통합시키는 기능을 구현하는 다각뿔 프리즘뭉치(7)와;
전송관의 복사열 발생을 최소화하면서 집광된 태양광을 전송관 내부로 입사, 반사를 이용한 전송, 태양광의 방향전환과 일점에 조사 및 확산시키는 기능을 구현하기 위해 강관과, 강관에 삽입되어 마운트에 결합 고정되는 유리관, 강관에 삽입되어 복사열을 제거하는 냉각관, 유리관 양 끝단에 마운트에 의해 강관내부에 설치되는 집광렌즈, 유리관을 보호하는 충진재, 강관에 결합되는 홈통과, 홈통에 내장되는 볼록 구면경을 구비한 태양광 전송부(5,6,8)로 구성됨을 특징으로 하며,
태양광 전송장치에 의해 태양열 집광 집열기의 집광광학계와 흡열기가 분리 가능함으로써 다수개의 태양열 집광 집열기를 통합하여 한 개의 흡열기에 대한 태양광 조사가 가능하여 태양광의 집광비를 제고시킬 수 있고, 태양광을 필요로 하는 시설로 태양광을 전송 가능함으로써 태양광 활용도를 제고시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

태양열 집광 집열기의 태양광전송장치{ A Transmitting device of solar light for solar collector }

본 고안은 태양열 집광 집열기에서 집광된 태양광을 원거리로 전송하기 위한 태양광 전송장치에 관한 것이다.

기존의 태양열 집광 집열기(등록번호는 20-01832377)는 복수개의 포물면 집광경에서 집광된 각각의 태양광을 하나의 점으로 집광시켜서 증발기 역할을 하는 흡열기에 조사하는 구조로서 필요에 따라서 태양열 집광 집열기의 케이스에 부착된 흡열기가 케이스와 분리되거나 또는 케이스로부터 원거리 이격된 지역에 설치 시 집광된 태양광을 원거리로 전송할 수단이 없는 문제점을 안고 있다.

태양광 발전 및 대용량 폐수 정화처리시설에서는 증발기 역할을 하는 흡열기에 고도의 집열 능력을 요구할 것이며, 이러한 요구는 넓은 지역에 산재된 복수개의 태양열 집광 집열기에서 집광된 태양광을 각각 전송받아서 한 개의 흡열기에 집광 조사하면 충족시킬 수 있다.

따라서 태양열 집광 집열기의 태양광 에너지 활용도를 제고하기위해서 태양열 집광 집열기에 요구되는 태양광 전송수단을 구현할 태양광 전송장치가 요구된다.

종래의 태양광 전송장치는 하나의 집광경에 하나의 광전송장치와 광 조명장치가 결합된 채광시스템으로서 광 덕트 또는 광섬유방식을 주로 사용하는데 광섬유를 보호하기 위해서 복사열 제거용 필터장치를 태양광 집광수단에 설치하고 있다.

그러나 고 집광비를 갖는 태양열 집광 집열기에서 집광된 태양광을 일반 광섬유를 통해 원거리로 전송할 경우 광섬유가 높은 복사열에 의해 손상을 입을 수 있다.

태양광을 활용하는데 있어서 종래의 태양열 집광 집열기는 집광열에너지 활용에 중점을 두고 있고, 태양광 전송수단이 없어서 전기 조명기구의 밝기(3000룩스)보다 약 30배 이상의 밝기를 가진 집광된 태양광의 부가가치를 제고시키는데 어려움이 따른다.

종래의 태양열 집광 집열기에서 집광된 태양광을 원거리로 전송하기 위한 것으로서, 본 고안은 태양광 집광 집열기의 태양광전송장치는 전송된 집광태양광을 분배 또는 통합시키는 기능 구현과;

제작과 설치의 용이성을 높이고 전송관의 복사열 발생을 최소화하면서 집광된 태양광을 전송관 내부로 입사, 반사를 이용한 전송, 전송된 태양광의 방향전환과 전송된 태양광을 다시 일점에 조사 또는 넓은 범위로 확산시키는 기능을 구현하는 태양열 집광 집열기의 태양광 전송장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 복수개의 포물면 집광경(2)으로 입사된 태양광을 집광하고 집광된 광선을 수직방향으로 꺾는 평면미러(22)를 통해 전송된 각각의 태양광(13,13a,13b)들을 미세조절이 가능한 다각뿔 미러(3)를 통해 한 개의 점으로 집광된 태양광을 원거리로 전송하는 장치에 관한 것으로서,

본 고안인 태양열 집광 집열기의 태양광 전송장치는 태양열 집광 집열기에서 한 개의 점으로 집광된 태양광을 다시 전송관 내부로 입사시키고, 반사를 이용한 전송, 전송되는 태양광에 대한 방향 전환과, 전송 종말단계에서 집광된 태양광을 일점에 조사 및 넓은 범위로 확산시키는 기능을 구비하고 유닛화가 가능한 태양광 전송부(5,6,8)와;

태양광 전송부에 결합되어 전송된 집광 태양광을 분배 또는 통합시키는 기능을 구현하기 위해서 경통(72)과, 경통내부에 설치되는 다각뿔프리즘(71)을 구비한 다각뿔 프리즘 뭉치(7)로 구성됨을 특징으로 한다.

유닛화가 가능한 상기 태양광 전송부(5,6,8)는

마운트(52,521)를 구비하고 내장된 유리관을 보호하는 강관(51)과; 강관 중심부에 내장된 상태로 마운트에 의해 고정 결합되고 원주곡면에 은막처리된 유리관(54)과; 유리관과 강관사이에 삽입되는 충진재(58)와;

유리관의 양 끝단 중심축선(541)상에 위치하며 마운트에 의해 강관 내부에 고정 결합되는 집광렌즈(53,531)와; 강관에 내장된 상태로 유리관에서 발생되는 복사열을 제거하기 위해서 유리관을 나선 형상으로 감싸고 양 끝단은 강관을 관통하여 원주곡면에 돌출하여 휘팅(551,552)과 결합된 냉각관(55)과;

강관의 일 끝단에 회전이 가능한 상태로 결합되는 홈통(56)과; 홈통내부에 설치된 각도조절장치(561)에 결합되고 구면의 중심부에 형성된 평면(571)을 구비한 볼록 구면경(57)으로 구성됨을 특징으로 한다.

본 고안은 태양광 전송장치에 의해 태양열 집광 집열기의 집광광학계와 흡열기가 원격 분리 가능함으로써 태양열 집광 집열기의 설치장소 에 대한 선택의 폭이 넓어지고, 다수개의 태양열 집광 집열기를 통합하여 한 개의 흡열기에 대한 태양광 조사가 가능하여 태양광의 집광비를 제고시킬 수 있다.

이러한 효과를 이용한 태양열 집광 집열기의 태양광 전송장치는 태양광 발전시설 또는 대규모 폐수처리시설에 적용할 기회를 제공할 것이다.

또한 본 고안의 태양광 전송장치는 태양광 채광을 필요로 하는 시설(예를 들어 비닐하우스, 지하시설물, 터널, 지하갱도 내부, 식물공장 등)로 원거리 태양광 전송이 가능함으로써 종래의 태양열 집광 집열기에 대한 태양광 활용도를 제고시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 태양열 집광 집열기(등록번호 20-0182377)의 고 집광비를 얻을 수 있는 집광광학계의 구조를 도시한 사시도.
도 2는 본 고안에 의한 태양열 집광 집열기의 태양광 전송장치의 구조를 도시한 단면도.
도 3은 본 고안의 일 실시예로서 태양열 집광 집열기의 케이스에서 분리하여 멀리 떨어진 흡열기와 태양열 집광 집열기의 집광광학계를 태양광 전송장치로 연결하여 전송된 태양광을 다각뿔프리즘 뭉치의 2각뿔 프리즘에 의해 분배하여 일부는 흡열기에 조사하고, 나머지 분배된 태양광을 확산시켜서 채광하는 구조를 도시한 사시도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호설명>
1, 11,12,13,13a,13b, 14,15 : 태양광
2 : 포물면집광경 21: 구면경
22 : 평면경 23 : 포물면집광경의 중심축
3 : 다각뿔 미러 31 : 다각뿔 미러의 중심축
4 : 흡열기
5,6, 8 : 태양광 전송부 51 : 강관
52,521 : 마운트 53,531 : 집광렌즈
54 : 유리관 55 : 냉각관
56 : 홈통 57 : 볼록 구면경
58 : 충진재 7 : 다각뿔프리즘 뭉치
71 : 다각뿔프리즘 72: 경통

본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 태양열 집광 집열기(등록번호 20-0182377)의 고 집광비를 얻을 수 있는 집광광학계의 구조를 도시한 사시도 이다.

도 1에서 도시된바와 같이, 태양 추적 장치를 구비한 종래의 태양열 집광 집열기(등록번호 20-0182377)는 집광경 장착대(25)에 결합되며 중심부위가 천공된 상태로 중심축(23) 상에 위치한 구면경(21)을 구비한 복수개의 포물면집광경(2)과;

포물면 집광경의 뒷면 중심축(23) 상에 위치하고 포물면집광경과 구면경을 거치면서 집광된 태양광을 입사 받아서 직각으로 방향을 전환시켜 집광경 장착대의 중심부로 향하게 하는 평면 미러(22)와; 집광경 장착대의 중심부에 결합되며 미세 기울기조절이 가능한 미러를 구비하여 입사되는 각각의 태양광(13,13a,13b)들을 다시 한 점으로 재 집광시키는 다각뿔 미러(3)와; 태양열 집광 집열기의 케이스 뒷면에 결합되며 다각뿔 미러를 통해 복수개의 집광선들이 흡열면의 한 점에 조사됨으로서 집광된 태양광을 열에너지로 전환시키는 흡열기(4)로 구성된다.

그러나 흡열기의 활용방법 및 태양열 집광 집열기의 설치장소의 여건상 태양열 집광 집열기의 케이스에 부착된 흡열기를 분리하여 원거리에 설치할 경우에 집광된 태양광을 흡열기 까지 전송할 전송수단이 필요하게 된다.

따라서 태양광 전송수단을 구현할 본 고안인 태양열 집광집열기의 태양광전송장치는 집광된 태양광(14)을 유리관 내부로 입사시키고, 반사를 이용한 전송 그리고 방향전환, 전송 종말단계에서 집광된 태양광을 확산 및 일점에 조사기능 들을 구현하는 태양광 전송부(5,6,8)와;

태양광전송부에 결합되고, 전송된 태양광을 분배 또는 통합시키기 위해 경통(72) 내부에 설치되고 각 면은 은막처리 되며 45도의 기울기를 가진 다각뿔프리즘(71)을 구비한 다각뿔프리즘 뭉치(7)로 구성됨을 특징으로 한다.

도 2는 본 고안에 의한 태양열 집광 집열기의 태양광 전송장치의 구조를 도시한 단면도이며, 도 3은 본 고안의 일 실시예로서 태양열 집광 집열기의 케이스에서 분리하여 멀리 떨어진 흡열기와 태양열 집광 집열기의 집광광학계를 태양광 전송장치로 연결하여 전송된 태양광을 다각뿔프리즘 뭉치의 2각뿔 프리즘에 의해 분배하여 일부는 흡열기에 조사하고, 나머지 분배된 태양광은 확산시켜서 채광하는 구조를 도시한 사시도이다.

도 2와 도 3에서 도시된바와 같이, 상기한 태양광 전송부에 결합되는 다각뿔프리즘 뭉치(7)는 입사구멍(721)과 입사구멍의 중심축(723)과 수직을 이루는 중심축을 갖는 복수개의 출사구멍(722)이 형성되고 각각의 구멍(721,722)에 태양광 전송부와 결합 가능한 나사가 형성됨을 특징으로 하는 경통(72)과; 경통에 내장 중심축선(723)상에 위치하도록 설치 고정되고, 반사면은 은막 처리되었으며 기울기는 45도를 이룬 다각뿔프리즘(71)으로 구성됨을 특징으로 한다.

상기한 다각뿔프리즘 뭉치의 태양광 분배기능은 볼록 구면경(57)에서 반사된 집광 태양광(15)이 입사구멍(721)으로 조사될 경우 다각뿔 프리즘의 경사된 반사면에 의해 구현된다.

그리고 역으로 다수개의 태양열 집광 집열기의 집광광학계에서 전송되는 집광된 태양광을 출사구멍(722)을 통해 입사될 경우 다각뿔 프리즘의 경사된 반사면에 의해 각각의 집광 태양광들이 다시 하나로 통합 시키는 기능을 구현할 수 있다.

도 2에서 도시된바와 같이, 상기한 태양광 전송부를 구성하는 일요소인 강관(51)은 태양광 전송 광학계를 보호하는 케이스로서, 양 끝단 원주곡면에 나사(511)가 형성되고, 나사부에 체결되어 강관을 연결하는 원통형상의 암나사(512)와; 결합고정용 링 형상의 암나사(513)와; 강관의 양 끝단에 삽입되어 집광렌즈와 유리관을 고정 결합하는 마운트(52,521)를 구비함을 특징으로 한다.

상기한 태양광 전송부를 구성하는 일요소인 냉각관(55)은

집광된 태양광에 의해 유리관에서 발생되는 복사열을 흡수하여 강관 외부로 배출시켜서 유리관을 보호하면서 동시에 나선형상으로 유리관을 감싼 상태로 강관내부에 삽입되고 양 끝단은 강관을 관통하여 원주곡면에 돌출된 상태로 휘팅(551,552)과 결합하여 외부의 냉각유체 공급 관과 연결되는 특징을 갖는다.

상기한 태양광 전송부를 구성하는 요소인 유리관(54)은

내부로 입사된 태양광을 반사작용을 통해서 전진시키는 전송관으로서, 원주곡면은 은막처리 되고, 충격방지용 내열성코팅재가 도포된 상태로 나선형상의 냉각관 중심부에 삽입되고, 양 끝단은 마운트에 의해 결합 고정됨을 특징으로 한다.

상기한 태양광 전송부를 구성하는 요소인 집광렌즈(53,531)는

유리관의 양 끝단 중심축선(541)상에 설치되며 마운트에 의해 강관의 내부에 고정 결합되어 집광된 태양광을 유리관내부로 입사시키고, 유리관에서 출사된 태양광의 확산을 방지함과 동시에 유리관 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지하면서 유리관 내부를 진공상태를 유지시키는 역할을 한다.

상기한 태양광 전송부를 구성하는 일요소인 충진재(58)는

유리관과 강관 사이를 채워서 강관 내부에 내장된 유리관과 냉각관의 접촉방지와 외부충격으로부터 유리관을 보호하고, 유리관에서 발생되는 복사열을 흡수하여 냉각관과 강관으로 전달하여 유리관을 복사열로부터 보호하는 기능을 수행한다.

상기한 태양광 전송부를 구성하는 요소인 홈통(56)은

홈통의 일 끝단에 형성된 암나사를 이용하여 강관과 결합됨은 물론 집광렌즈(531)의 초점에 볼록 구면경(57)의 구면이 위치하도록 볼록 구면경의 위치 조절수단으로 사용하고,

내부에 설치되는 볼록 구면경(57)의 기울기각도를 조절하는 각도조절장치(561)와; 또 다른 태양광 전송부의 홈통 또는 경통과 결합할 수 있도록 원주곡면에 천공되고 결합 나사가 형성된 출사구멍(562)을 구비함을 특징으로 한다.

상기 각도조절장치(561)는 잔공이 형성된 반구 홈과, 반구 홈에 결합되는 반구를 구비한 볼록 구면경의 결합대, 그리고 기울기 조절을 완료한 결합대를 견고하게 고정시키는 체결 볼트로 구성됨을 특징으로 한다.

상기한 태양광 전송부를 구성하는 일요소인 볼록 구면경(57)은

홈통 내부에 위치한 각도조절장치에 결합되어 입사된 태양광의 진행방향을 변경시키거나 전송종말단계에서 집광된 태양광을 확산 및 일 지점에 조사하는 기능을 구현하는 것으로 볼록 구면경의 구면 중심부에 평면(571)을 구비함을 특징으로 한다.

이러한 볼록 구면경은 암나사를 이용한 초점거리 조절과, 볼록 구면경의 기울기(40도-72도)조절과 볼록 구면경의 평면(571)을 이용하면 태양광의 진행방향 변경 및 일점에 태양광 조사가 가능하고 , 태양광을 확산시키는 경우는 볼록 구면경의 구면과 평면을 동시에 활용한다.

도 3에서 도시된바와 같이, 본 고안인 태양열 집광 집열기의 태양광 전송장치는 유닛화가 가능한 복수개의 태양광전송부와 다각뿔 프리즘 뭉치를 조합 구성하면 원거리 태양광 전송로를 제작할 수 있고, 특히 태양광전송부의 홈통과 홈통의 결합을 이용하면 상하 좌우로 만곡된 태양광 전송로 구현이 가능한 뿐만 아니라 홈통을 제거한 강관들을 연결하면 길이가 긴 태양광전송부의 구성이 가능한 장점을 갖는다.

그리고 태양광 전송로를 구성함에 있어서 태양열 집광 집열기의 집광광학계에서 집광된 태양광을 유리관(54)으로 입사시키는 태양광전송부는 태양광 전송부의 중심축(541)과 다각뿔 미러(3)의 중심축(31)을 일치하도록 한다.

Claims (3)

1. 복수개의 포물면 집광경(2)으로 입사된 태양광을 집광하고 집광된 광선을 수직방향으로 꺾는 평면미러(22)를 통해 전송된 각각의 태양광(13,13a,13b)들을 미세 기울기조절이 가능한 다각뿔 미러(3)를 통해서 한 개의 점으로 재 집광되는 태양광을 원거리로 전송하는 장치에 관한 것으로,
   유닛화가 가능한 태양광 전송부(5,6,8)와;
   태양광 전송부에 결합되어 집광된 태양광을 분배하거나 집광된 태양광들을 통합시키는 다각뿔프리즘 뭉치(7)로 구성됨을 특징으로 하는 태양열 집광 집열기의 태양광전송장치.
2. 제 1항에 있어서, 태양광 전송부(5,6,8)는
   양 끝단 원주곡면에 나사가 형성되고, 양 끝단 내부에 삽입 결합된 마운트(52,521)를 구비한 강관(51)과; 나선 형상으로 유리관을 감싼 상태로 강관 내부에 삽입되고 양 끝단은 강관을 관통하여 원주곡면에 돌출하여 휘팅(551,552)과 결합된 냉각관(55)과; 외부충격과 복사열로부터 강관내부에 위치한 유리관을 보호하기 위해서 유리관과 강관내벽 사이에 채워진 충진재(58)와;
   원주곡면은 은막처리 되고, 강관의 중심부에 위치하며 양 끝단은 마운트(52,521)에 의해 지지 결합되는 유리관(54)과;
   마운트에 의해 유리관의 양 끝단 중심축선(541)상에 위치하는 집광렌즈(53,531)와; 유리관의 일끝단부에 위치하며 원주곡면에 형성된 출사구멍(562)과 각도조절장치(561)를 구비하고 강관에 결합되는 홈통(56)과; 홈통 내부에 설치된 각도조절장치에 결합되며 구면의 중심부위에 형성된 평면(571)을 구비한 볼록 구면경(57)으로 구성됨을 특징으로 하는 태양열 집광 집열기의 태양광전송장치.
3. 제 1항에 있어서, 다각뿔프리즘 뭉치(7)는
   입사구멍(721)과 복수개의 출사구멍(722)을 구비하며 태양광전송부와 결합되는 경통(72)과; 경통내부에 설치되는 다각뿔프리즘(71)으로 구성됨을 특징으로 하는 태양열 집광 집열기의 태양광전송장치.

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