KR20170085326A - 태양광-열변환에 의한 온수 및 온풍 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온수 및/또는 온풍이 필요한 시설(또는 장소)에 대한 설치공간적 제약을 그다지 받지 않으면서, 태양광을 집광시켜 고온의 온수 또는 온풍을 최대의 효율로 발생시킬 수 있도록 하기 위한 태양광-열변환에 의한 온수 및 온풍발생장치에 관한 것이다.
바람직한 제 1실시예에 따르면, 상기 태양광-열변환에 의한 온수 및 온풍발생장치는 태양광의 입사각을 지향하여 집광하는 집광부재와, 그 상기 집광부재에 대해 상기 태양광의 포커싱 위치에 배치되어 광열변환하는 광열변환소자, 상기 집광부재와 상기 광열변환소자가 외기(外氣)에 대해 차단되도록 커버링하는 외장케이스, 상기 광열변환소자가 선단에 결합되고 외주면에 다수의 핀(Fin)이 형성되어 상기 광열변환소자로부터의 열을 방열하는 전열부재, 상기 전열부재와 핀이 내재되어 일측에는 가온대상의 용수가 입수되는 입수구와 타측에는 상기 전열부재와 핀에 의해 열교환된 온수가 출수되는 출수구가 형성된 가온챔버를 포함하게 된다.

Description

태양광-열변환에 의한 온수 및 온풍 발생장치{HOT-WATER AND/OR HOT-AIR GENERATING APPARATUS WITH PHOTOTHERMAL CONVERSION STRUCTURE}

본 발명은 태양광-열변환에 의한 온수 및 온풍발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 설치공간의 제약이 최소화된 구조로 설계되면서 태양광을 집광하여 열에너지로 변환하여 온수 및/또는 온풍을 발생시키기 위한 태양광-열변환에 의한 온수 및 온풍발생장치에 관한 것이다.

일반적으로, 단독 또는 공동 주택이라든지 사무용 건물, 레저용 숙박시설(예컨대, 펜션 등)에는 특히 동절기에 실내의 온도를 적정하게 유지시키기 위한 난방시스템이 설치되는 바, 그 난방시스템의 경우는 대개 전기 또는 화석연료(예컨대, 등유, 석유 등)나 가스를 연료로 사용하는 보일러에서 온수를 순환시키는 방식이 통상적이고, 그러한 숙박시설이라든지 사무용 건물 또는 주택에는 난방을 위한 보일러에서 가열된 온수를 별도의 배관을 통해 급수되도록 하기 위한 온수공급시설도 갖춰지게 된다.

또, 화훼라든지 채소 또는 과일의 재배를 위한 하우스시설의 경우에도 특히 동절기에 각 화훼나 채소 또는 과일의 생장에 적정한 온도의 유지를 위해 난방이 필요하게 되는 바, 그 하우스시설에서의 난방은 대개 석탄(예컨대 연탄)이나 목재(또는 목재펠릿)를 태워서 얻어지는 열을 이용하거나 석유라든지 등유 또는 가스연료를 사용하는 온풍기 또는 온열기로부터의 온기를 사용하게 된다.

그리고, 근래에는 차량이나 보행자가 통행하는 도로에 대해서도 특히 동절기에 결빙되거나 적설되는 경우 심각한 사고가 발생될 가능성이 높기 때문에 해빙이나 제설을 위해 도로에 전기열선이나 온수배관을 도로에 매설하는 안전시설이 설치된다.

그런데, 전기의 발전이라든지 난방을 위해 사용되는 기체상태의 천연가스와 액체상태의 석유 및 광물상태의 석탄으로 대별되는 화석연료는 고갈성 에너지원이면서 연소 시에 탄소를 배출함으로써 지구온난화를 심화시킬 뿐만 아니라 지하자원의 채취로 생태계 파괴도 초래하게 된다.

따라서, 근래에는 고갈성 에너지원으로서의 화석연료에 대한 대체가 가능하면서 지속적인 사용이 가능한 대체에너지가 주목되는 바, 그 대체에너지로는 태양광이라든지 풍력, 조수 간만의 차이에 의한 조력(潮力), 지열(地熱) 등이 포함되고, 그러한 대체에너지(즉, 신재생에너지(New Renewable Energy]))는 화석연료의 유가(油價)의 불안정과 기후변화협약의 규제 대응 등의 이유로 점차 그 중요성이 점차 커지는 상황이다.

화석연료를 대체하기 위한 신재생에너지 중에서 태양에너지는 에너지원이 청정하고 무한하며 설치 후에 추가적인 비용 부담이 적고 필요한 장소에 설치가 가능하며 유지 보수가 용이하고 무인화가 가능하다는 장점을 갖는다.

대개, 태양에너지를 사용하는 경우는 태양전지에 의해 태양광을 광전변환하는 시스템과 태양열의 가열에 의해 얻어진 증기로 증기터빈을 작동시켜 발전하는 시스템으로 대별된다.

통상적으로, 태양광발전시스템은 광전변환소자로서의 태양전지를 적용하는 바, 그 발전용량은 태양전지의 광전변환효율과 그 설치수량에 의존하기 때문에 대용량의 발전설비를 구축하기 위해서는 대규모의 설치점유면적이 필요할 뿐만 아니라 비교적 높은 초기 설치비용이 소요된다.

그에 대해, 태양열발전시스템의 경우에도 고온의 증기를 발생시켜 증기터빈을 가동시켜 대용량의 발전을 위해서는 태양광을 집중시켜 발전용수을 고온으로 가열시켜야만 되기 때문에 많은 수의 반사경이 필요하게 되어 그 반사경을 포함하는 전체적인 설치공간이 넓어져야만 된다.

본 발명은 상기한 종래의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 온수 및/또는 온풍이 필요한 시설(또는 장소)에 대한 설치공간적 제약을 그다지 받지 않으면서, 태양광을 집광시켜 고온의 온수 또는 온풍을 최대의 효율로 발생시킬 수 있도록 하기 위한 태양광-열변환에 의한 온수 및 온풍발생장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 제 1실시예에 따르면 태양광의 입사각을 지향하여 집광하는 집광부재와, 그 집광부재에 대해 상기 태양광의 포커싱 위치에 배치되어 광열변환하는 광열변환소자, 상기 집광부재와 상기 광열변환소자가 외기(外氣)에 대해 차단되도록 커버링하는 외장케이스, 상기 광열변환소자가 선단에 결합되고 외주면에 다수의 핀(Fin)이 형성되어 상기 광열변환소자로부터의 열을 방열하는 전열부재, 그 전열부재와 핀이 내재되어 일측에는 가온대상의 용수가 입수되는 입수구와 타측에는 상기 전열부재와 핀에 의해 열교환된 온수가 출수되는 출수구가 형성된 가온챔버를 포함하는 태양광-열변환에 의한 온수발생장치가 제공된다.

본 발명에 따르면, 상기 집광렌즈는 볼록렌즈를 포함하게 된다.

상기 광열변환소자와 상기 전열부재는 열전도율이 높은 은(銀), 금(金), 동(銅), 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나 또는 그 합금에 의해 형성된다.

또, 본 발명에 따르면 상기 집광렌즈와 상기 광열변환소자 및 상기 전열부재는 단일 또는 횡열 배열의 다수개로 포함된다.

본 발명의 제 2실시예에 따르면, 태양광의 입사각을 지향하여 집광하는 집광부재와, 그 집광부재에 대해 상기 태양광의 포커싱 위치에 배치되어 광열변환하는 광열변환소자, 상기 집광부재와 상기 광열변환소자가 외기(外氣)에 대해 차단되도록 커버링하는 외장케이스, 상기 광열변환소자가 선단에 결합되고 외주면에 다수의 핀(Fin)이 형성되어 상기 광열변환소자로부터의 열을 방열하는 전열부재, 그 전열부재와 핀이 내재되어 일측에는 가온대상의 공기가 유입되는 다수의 흡기구와 타측에는 상기 전열부재와 핀에 의해 열교환된 온기가 배출되는 배기구가 형성된 가온챔버, 상기 전열부재와 핀에 의해 열교환된 온기를 송풍하기 위한 전동모터와 송풍팬을 포함하는 태양광-열변환에 의한 온풍발생장치가 제공된다.

본 제 2 실시예의 경우에도 상기 집광렌즈는 볼록렌즈를 포함하게 된다.

상기 광열변환소자와 상기 전열부재는 열전도율이 높은 은(銀), 금(金), 동(銅), 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나 또는 그 합금에 의해 형성된다.

또, 상기 집광렌즈와 상기 광열변환소자 및 상기 전열부재는 단일 또는 횡열 배열의 다수개로 포함된다.

상기한 본 발명의 제 1실시예에 따른 태양광-열변환에 의한 온수발생장치에 의하면, 태양광을 지향하도록 배치된 집광부재에 의해 태양광이 포커싱되는 위치의 열전도율이 높은 광열변환소자의 열이 전열부재와 핀에 전달되고, 그 전열부재와 핀에 의해 발열되는 열이 가온챔버의 입수구를 통해 유입되는 용수를 가온시켜 배수구에서 출력되도록 하거나 순환되도록 함으로써, 예컨대 주거용 주택이나 상업용 건물(펜션 등), 공원, 공장, 캠핑장, 농/축산 건축물 등에 갖추어지는 온수급수시설이라든지 난방시설 또는 도로의 빙설 제거를 위한 시설에 유용하게 사용이 가능하게 된다.

또, 본 발명의 제 2실시예에 따른 태양광-열변환에 의한 온풍발생장치에 의하면, 태양광을 지향하도록 배치된 집광부재에 의해 태양광이 포커싱되는 위치의 열전도율이 높은 광열변환소자의 열이 전열부재와 핀에 전달되고, 그 전열부재와 핀에 의해 발열되는 열이 가온챔버의 입수구를 통해 유입되는 용수를 가온시켜 배수구에서 출력되도록 하거나 순환되도록 함으로써, 예컨대 주거용 주택이나 상업용 건물(펜션 등), 공원, 공장, 캠핑장, 농/축산 건축물 등에 갖추어지는 온수급수시설이라든지 난방시설 또는 도로의 빙설 제거를 위한 시설에 유용하게 적용이 가능하게 된다.

그리고, 상기한 본 발명에 따른 실시예에서 발생되는 온수 및/또는 온풍을 전기의 발전이라든지 실내의 냉방을 위한 시설에 대한 연계도 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제 1실시예에 따른 태양광-열변환에 의한 온수 및 온풍발생장치의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 바람직한 제 1실시예에 따른 태양광-열변환에 의한 온수 및 온풍발생장치의 변형예를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 제 2실시예에 따른 태양광-열변환에 의한 온수 및 온풍발생장치의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 바람직한 제 2실시예에 따른 태양광-열변환에 의한 온수 및 온풍발생장치의 변형예를 설명하기 위한 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제 1실시예에 따른 태양광-열변환에 의한 온수 및 온풍발생장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도면에서, 10은 태양광을 지향하도록 설치되어 그 태양광을 열변환시키기 위한 태양광-열변환부를 나타내는 바, 그 태양광-열변환부(10)는 태양광을 집광시키기 위한 집광부재(12)를 포함하게 된다. 그 집광부재(12)는 바람직하게 태양광의 집광을 위해 단일의 볼록렌즈가 적용되지만, 태양광의 집광에 유리한 경우에는 반드시 볼록렌즈로 한정되지는 않고 반구형 볼록렌즈를 포함하여 다른 렌즈 또는 광학렌즈계가 적용되어도 된다.

또, 14는 상기 집광부재(12)를 안정적으로 지지하기 위한 집광부재지지구를 나타내는 바, 그 집광부재지지구(14)는 예컨대 내구성을 고려하여 금속재라든지 합성수지재로 형성되어 그 집광부재(12)의 외주단에 결합된다.

16은 상기 집광부재(12)에 의해 집광되는 태양광을 열변환시키는 과정에서 외기(外氣)의 영향을 받지 않도록 하기 위한 외장케이스로서, 그 외장케이스(16)는 고온에 대한 내열성을 갖는 금속 또는 합성수지에 의해 형성된다.

18은 상기 집광부재(12)의 구경에 대해 결정되는 태양광의 집광점(즉, Focusing point)에 설치되어 그 집광된 태양광에 의해 가열되어 열을 발생시키는 광열변환소자로서, 그 광열변환소자(18)는 바람직하게 열전도율이 높은 은(銀), 금(金), 동(銅), 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나 또는 그 합금에 의해 형성된다.

바람직하게, 상기 외장케이스(16)는 저온의 외기에 의해 상기 광열변환소자(18)의 광열변환작용이 영향을 받지 않도록 하기 위해 내측면 또는 외측면에 보온층의 설치가 상정된다.

또, 상기 집광부재(12)에 의해 집광되는 태양광이 상기 광열변환소자(18)에 정확하게 포커싱되도록 하기 위해 상기 집광부재(12)가 상기 외장케이스(16)내에서 전동식(도시는 생략)으로 변위되도록 하면 바람직하게 된다.

그리고, 태양의 고도가 일별 및/또는 월별(계절 별)로 변위(즉, 남중고도의 변화)를 고려하여, 상기 외장케이스(16)가 수평 및 수직방향으로 변위되어 태양광의 입사각이 최적화되도록 하는 팬/틸트(Pan/Tilt)장치가 추가적으로 설치되는 구성도 상정된다.

또, 본 발명에 따른 태양광-열변환에 의한 난방장치에서 상기 외장케이스(16)의 하측에는 가온(加溫)/급열(急熱)부(20)가 제공된다.

상기 가온/급열부(20)에서, 따르면, 그 외장케이스(16)와 일체 또는 분리적으로 가온챔버(加溫 Chamber)(22)가 포함되고, 그 가온챔버(22)에는 상기 광열변환소자(18)가 상단에 결합되어 그 광열변환소자(18)로부터의 열을 전도하는 전열(傳熱)부재(24)가 설치되고, 그 전열부재(24)의 주변에는 발열범위를 확장시키기 위한 다수의 핀(Fin)(26)이 형성된다.

여기서, 상기 가온챔버(22)에 대해서는 태양의 남중고도를 감안하여 태양광이 조사되는 측은 투명하게 형성하는 반면 그 대향측 내면에는 예컨대 반사경 또는 그 반사경 기능의 금속판재 등을 부설하여 그 가온챔버(22)내에 유입되는 가온대상 용수 또는 공기의 열효율을 증대시키도록 해도 바람직하게 된다.

상기 전열부재(24)와 상기 핀(26)은 상기 광열변환소자(18)로부터 발생된 열의 손실이 최소화되도록 하기 위해 열전도율이 높은 금속(예컨대, 은(銀), 금(金), 동(銅), 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나 또는 그 합금)에 의한 히트싱크(Heat Sink)의 구성 또는 히트 파이프(Heat Pipe)의 구성이 적용되면 바람직하게 된다.

또, 상기 가온챔버(22)의 일측에는 가열대상으로서의 용수가 유입되는 입수구(28A)가 형성되는 한편, 그 가온챔버(22)의 타측에는 상기 전열부재(24) 및 상기 다수의 핀(26)에 의해 가열된 용수가 출수되는 출수구(28B)가 형성된다.

상기 출수구(28B)에 대해서는 상기 가열된 용수를 온수로서만 사용하는 경우에는 상기 입수구(28A)에는 수도수(水道水) 또는 지하수를 포함하여 급수원(給水源)(도시는 생략)이 연결된다.

그에 대해, 상기 입수구(28A)와 상기 출수구(28B)의 사이에는 상기 가열된 용수가 순환되도록 예컨대 배관(및 순환펌핑모터; 도시는 생략)을 연설하여 순환구조로 형성해도 되는 바, 그 경우에는 상기 배관을 건물(예컨대, 주택, 펜션, 비닐하우스, 축사 등)에 적용하는 경우에는 난방장치의 구성이 가능하게 되는 반면, 그 배관을 지중에 매설하는 경우에는 동절기에 도로에 형성된 빙설(氷雪)의 제거를 위한 구성이 가능하게 된다.

여기서, 상기 입수구(28A)와 상기 출수구(28B)의 사이에 배관이 순환구조로 설치되는 경우, 그 배관의 도중에는 상기 가열된 용수(온수)를 저장하기 위한 온수저장탱크(도시는 생략)가 개재되도록 하면 야간에도 온수의 사용이 가능하게 된다.

유리하게, 상기 온수저장탱크에 대해서는 그 내부에 저장된 온수의 온도가 소정의 기준치(예컨대 30∼60℃의 범위 또는 그 이상의 온도에서 설정 가능) 이하로 강하되는 경우에는 예컨대 상용AC전원(또는 예컨대 풍력발전 등의 별개의 발전장치에서 발전된 전원)에 의해 작동되는 히터구성이 적용된다.

상기한 본 발명의 바람직한 제 1실시예에 따르면, 상기 집광부재(12)에 의해 집광된 태양광이 상기 광열변환소자(18)에 집광되어 열변환되어 상기 전열부재(24) 및 상기 다수의 핀(26)에 전달되고, 그에 따라 상기 가온챔버(22)의 상기 입수구(28A)를 통해 유입되는 용수가 가열되어 상기 출수구(28B)를 통해 온수로서 공급되거나 배관(도시는 생략)을 통해 순환된다.

상기 출수구(28B)를 통해 토출되는 온수는 예컨대 주거용 주택이나 상업용 건물(펜션 등), 공원, 공장, 캠핑장, 농/축산 건축물 등에 갖추어지는 온수급수시설에 유용하게 사용이 가능하게 된다.

또, 상기 입수구(28A)와 상기 출수구(28B)의 사이에 배관(필요한 경우에는 온수저장탱크를 포함)이 순환구조로 설치되는 경우에는 예컨대, 주택이나 영업용 건물, 공장, 펜션, 농/축산 건축물 등의 난방시설 또는 도로의 빙설 제거를 위한 시설에 유용하게 사용이 가능하게 된다.

도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 바람직한 제 1실시예에 따른 태양광-열변환에 의한 온수 및 온풍발생장치의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.

본 변형예에 따르면, 상기의 도 1 에 도시된 구성에 기본하여 횡열방향으로 배열된 다수의 집광부재(12a∼12n)를 구비함과 더불어, 상기 다수의 집광부재(12a∼12n)에 대응하여 다수의 광열변환소자(18a∼18n)와 다수의 전열부재(24a∼24n)가 대응적으로 설치되고, 각 전열부재(24a∼24n)에는 다수의 핀(26)이 형성된다.

상기 다수의 전열부재(24a∼24n)은 단일의 가온챔버(22)에 수용되고, 그 가온챔버(22)에는 상기 입수구(28A)와 상기 출수구(28B)가 형성된다.

본 변형예의 경우에도 상기 집광부재(12a∼12n)에 의해 집광되는 태양광이 상기 광열변환소자(18a∼18n)에 정확하게 포커싱되도록 하기 위해 상기 집광부재(12a∼12n)가 상기 외장케이스(16)내에서 전동식 구조(도시는 생략)에 의해 변위되도록 하면 바람직하게 된다.

그리고, 태양의 고도가 일별 및/또는 월별(계절 별)로 변화(즉, 남중고도의 변화)되는 점을 고려하여, 상기 외장케이스(16)가 수평 및 수직방향으로 변위되어 태양광의 입사각이 최적화되도록 구동하는 팬/틸트장치가 추가적으로 설치되는 구성도 상정된다.

상기한 구성의 본 발명의 제 1실시예에 따른 변형예의 경우에는 태양광이 상기 다수의 집광부재(12a∼12n)에 의해 상기 다수의 광열변환소자(18a∼18n)에 집광되어 열변환되고, 그 광열변환소자(18a∼18n)로부터의 열이 상기 다수의 전열부재(24a∼24n) 및 상기 다수의 핀(26)에 의해 전달되어 상기 가온챔버(22)내에 유입되는 용수에 열교환되어 가열되기 때문에 보다 많은 양의 온수를 얻을 수 있게 된다.

그리고, 상기 가온챔버(22)의 상기 출수구(28B)측에는 예컨대 스털링엔진(Stirling Engine)(도시 생략)의 가열부가 연계되도록 하거나 열반도체(특히 제벡(Seebeck)효과의 열반도체)소자의 일측을 연계시키고, 또는 증기터빈(Steam turbine)을 연계시켜 전기의 발전을 위한 동력을 얻도록 해도 된다.

따라서, 본 변형예의 구성의 경우에는 상기한 도 1의 실시예에 비해 대용량의 온수를 비교적 단시간에 얻을 수 있게 되는 바, 상기 출수구(28B)를 통해 토출되는 온수는 예컨대 주거용 주택이나 상업용 건물(펜션 등), 공원, 공장, 캠핑장, 농/축산 건축물 등에 갖추어지는 온수급수시설에 유용하게 사용이 가능하게 된다.

또, 상기 입수구(28A)와 상기 출수구(28B)의 사이에 배관(필요한 경우에는 온수저장탱크를 포함)이 순환구조로 설치되는 경우에는 예컨대, 주택이나 영업용 건물, 공장, 펜션, 농/축산 건축물 등의 난방시설 또는 도로의 빙설 제거를 위한 시설에 유용하게 사용이 가능하게 된다.

그에 더하여, 상기 출수구(28B)측에서 얻어지는 온수를 스털링엔진이라든지 열반도체(제벡소자) 또는 증기터빈을 연계시켜 전기발전을 위한 동력을 얻도록 할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 제 2실시예에 따른 태양광-열변환에 의한 온수 및 온풍발생장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

상기의 도 1과 도 2에 도시된 예에서는 상기 가온챔버(22)내에서 가열대상이 난방을 위한 용수가 적용되지만, 본 실시예에서는 가열대상이 공기(Air)으로 상정되는 점에 차이를 갖게 된다.

즉, 도면에서 태양광-열변환부(10)의 집광렌즈(12)와 외장케이스(16) 및 상기 집광렌즈(12)에서 집광된 태양광이 포커싱되어 광열변환작용을 행하는 광열변환소자(18)의 구성은 상기한 실시예와 동일하게 적용된다.

또, 상기 광열변환소자(18)가 연계되는 전열부재(24)와 그 주변에 형성된 다수의 핀(26)의 구성도 상기한 실시예와 동일하게 적용된다.

본 실시예에 따르면, 상기 전열부재(24)와 상기 핀(26)이 수용되는 가온챔버(22)의 일측에는 외기(외기)가 유입되는 다수의 흡기구(30a)가 형성되고, 그 타측에는 상기 전열부재(24)와 상기 핀(26)에 의해 가열된 공기가 출력되는 다수의 배기구(30b)가 형성된다.

또, 상기 가온챔버(22)의 내부에는 상기 흡기구(30a)에 대해서는 상기 전열부재(24)와 상기 핀(26)에 의해 가열된 온기를 상기 배기구(30b)를 통해 배출되도록 하는 전동모터(32)와 그 축 상에 송풍팬(34)이 제공된다.

상기한 구성에서는 상기 집광부재(12)에 의해 집광된 태양광이 상기 광열변환소자(18)에 의해 열변환되어 상기 전열부재(24)와 상기 핀(26)에 전달되고, 그 상태에서 상기 전동모터(32)가 작동되면 상기 송풍팬(34)에 의해 상기 흡기구(30a)를 통해 유입되는 공기가 상기 전열부재(24)와 상기 핀(26)에서 열교환되어 상기 배기구(30b)를 통해 배기되어 특정의 공간(실내)에 온기를 공급할 수 있게 된다.

따라서, 상기 배기구(30b)측에서 출력되는 온기는 예컨대 주거용 또는 상업용 건축물(예컨대, 주택, 펜션, 공장, 농/축산용 건축물 등)의 난방이 가능하게 된다.

도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 바람직한 제 2실시예에 따른 태양광-열변환에 의한 온수 및 온풍발생장치의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.

본 변형예에 따르면, 상기의 도 3 에 도시된 구성에 기본하여 횡열방향으로 배열된 다수의 집광부재(12a∼12n)를 구비함과 더불어, 상기 다수의 집광부재(12a∼12n)에 대응하여 다수의 광열변환소자(18a∼18n)와 다수의 전열부재(24a∼24n)가 대응적으로 설치되고, 각 전열부재(24a∼24n)에는 다수의 핀(26)이 형성된다.

상기 다수의 전열부재(24a∼24n)는 단일의 가온챔버(22)에 수용되고, 그 가온챔버(22)의 일측에는 외기가 유입되는 다수의 흡기구(30a)가 형성되고, 그 타측에는 해당하는 가온챔버(22)에서 가열된 온기가 배출되는 다수의 배기구(30b)가 형성된다.

또, 상기 흡기구(30a)의 내측에는 전동모터(32)와 그 모터 축에 송풍팬(34)이 결합된다.

본 변형예의 경우에도 상기 집광부재(12a∼12n)에 의해 집광되는 태양광이 상기 광열변환소자(18a∼18n)에 정확하게 포커싱되도록 하기 위해 상기 집광부재(12a∼12n)가 상기 외장케이스(16)내에서 전동식(도시는 생략)으로 변위되도록 하면 바람직하게 된다.

그리고, 태양의 고도가 일별 및/또는 월별(계절 별)로 변위(즉, 남중고도의 변화)를 고려하여, 상기 외장케이스(16)가 수평 및 수직방향으로 변위되어 태양광의 입사각이 최적화되도록 하는 팬/틸트장치가 추가적으로 설치되는 구성도 상정된다.

상기한 구성의 본 발명의 제 2실시예에 따른 변형예의 경우에도 태양광이 상기 다수의 집광부재(12a∼12n)에 의해 상기 다수의 광열변환소자(18a∼18n)에 집광되어 열변환되고, 그 광열변환소자(18a∼18n)로부터의 열이 상기 다수의 전열부재(24a∼24n) 및 상기 다수의 핀(26)에 전달되어 발열이 이루어지게 된다.

그 상태에서, 상기 전동모터(32)와 상기 송풍팬(34)에 의해 상기 흡기구(30a)를 통해 유입되는 공기가 상기 전열부재(24a∼24n)와 상기 핀(26)에서 열교환되어 온기로서 상기 배기구(30b)를 통해 송풍되는 바, 상기 가온챔버(22)내에는 다수의 전열부재(24a∼24n) 및 핀(26)이 형성되기 때문에 상기 송풍팬(34)에 의해 송풍되는 공기에 대한 열교환이 극대화된다.

그리고, 상기 가온챔버(22)의 상기 배기구(30b∼30n)는 단일화하여 그 배기구에서 출력되는 온기에 대해 컨대 스털링엔진(Stirling Engine)의 가열부(도시 생략)가 연계되도록 하거나, 열반도체(특히 제벡(Seebeck)효과의 열반도체)소자의 일측을 연계시키고, 또는 증기터빈(Steam turbine)을 연계시켜 전기의 발전을 위한 동력을 얻도록 해도 된다.

따라서, 본 변형예의 구성의 경우에는 상기한 도 3에 설명된 제 2 실시예에 비해 대용량의 온기를 비교적 단시간에 얻을 수 있게 되는 바, 상기 배기구(30a∼30n)를 통해 배출되는 온기는 예컨대 주거용 주택이나 상업용 건물(펜션 등), 공원, 공장, 캠핑장, 농/축산 건축물 등에 갖추어지는 난방시설로서 유용하게 적용할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 실시예로 한정되지는 않고 발명의 기술적 요지 및 요점을 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형 실시가 가능하게 된다.

상기 배수구(28B)로부터의 온수 또는 상기 배기구(30b)로부터의 온기에 대해 열반도체(특히, 펠티에소자(Peltier effect device))의 발열측을 연계시킨 상태에서 DC전원을 인가하여 흡열측에서 실내공기가 열교환되어 냉기를 얻도록 함으로써 주변의 온도에 비해 낮은 냉기를 방출하도록 하는 냉방시스템의 구현도 가능하게 된다.

10: 태양광-열변환부, 12; 12a∼12n: 집광부재,
16: 외장케이스, 18; 18a∼18n: 광열변환소자,
20: 가온/급열부, 22: 가온챔버,
24;24a∼24n: 전열부재, 26: 핀,
28A: 입수구, 28B: 배수구,
30a: 흡기구, 30b: 배기구,
32: 전동모터, 34: 송풍팬.

Claims (8)

1. 태양광의 입사각을 지향하여 집광하는 집광부재와,
   상기 집광부재에 대해 상기 태양광의 포커싱 위치에 배치되어 광열변환하는 광열변환소자,
   상기 집광부재와 상기 광열변환소자가 외기(外氣)에 대해 차단되도록 커버링하는 외장케이스,
   상기 광열변환소자가 선단에 결합되고 외주면에 다수의 핀(Fin)이 형성되어 상기 광열변환소자로부터의 열을 방열하는 전열부재,
   상기 전열부재와 핀이 내재되어 일측에는 가온대상의 용수가 입수되는 입수구와 타측에는 상기 전열부재와 핀에 의해 열교환된 온수가 출수되는 출수구가 형성된 가온챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광-열변환에 의한 온수발생장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 집광렌즈는 볼록렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광-열변환에 의한 온수발생장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 광열변환소자와 상기 전열부재는 열전도율이 높은 은(銀), 금(金), 동(銅), 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나 또는 그 합금에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광-열변환에 의한 온수발생장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 집광렌즈와 상기 광열변환소자 및 상기 전열부재는 단일 또는 횡열 배열의 다수개로 포함되는 것을 특징으로 하는 태양광-열변환에 의한 온수발생장치.
5. 태양광의 입사각을 지향하여 집광하는 집광부재와,
   상기 집광부재에 대해 상기 태양광의 포커싱 위치에 배치되어 광열변환하는 광열변환소자,
   상기 집광부재와 상기 광열변환소자가 외기(外氣)에 대해 차단되도록 커버링하는 외장케이스,
   상기 광열변환소자가 선단에 결합되고 외주면에 다수의 핀(Fin)이 형성되어 상기 광열변환소자로부터의 열을 방열하는 전열부재,
   상기 전열부재와 핀이 내재되어 일측에는 가온대상의 공기가 유입되는 다수의 흡기구와 타측에는 상기 전열부재와 핀에 의해 열교환된 온기가 배출되는 배기구가 형성된 가온챔버,
   상기 전열부재와 핀에 의해 열교환된 온기를 송풍하기 위한 전동모터와 송풍팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광-열변환에 의한 온풍발생장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 집광렌즈는 볼록렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광-열변환에 의한 온수발생장치.
7. 제 5항에 있어서, 상기 광열변환소자와 상기 전열부재는 열전도율이 높은 은(銀), 금(金), 동(銅), 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나 또는 그 합금에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광-열변환에 의한 온풍발생장치.
8. 제 5항에 있어서, 상기 집광렌즈와 상기 광열변환소자 및 상기 전열부재는 단일 또는 횡열 배열의 다수개로 포함되는 것을 특징으로 하는 태양광-열변환에 의한 온풍발생장치.

Images