KR20170089990A - 태양의 복사에너지를 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템 - Google Patents
태양의 복사에너지를 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20170089990A KR20170089990A KR1020160009779A KR20160009779A KR20170089990A KR 20170089990 A KR20170089990 A KR 20170089990A KR 1020160009779 A KR1020160009779 A KR 1020160009779A KR 20160009779 A KR20160009779 A KR 20160009779A KR 20170089990 A KR20170089990 A KR 20170089990A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- solar radiation
- module
- waveguide
- radiation
- heat
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 136
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 230000006698 induction Effects 0.000 title claims description 43
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 36
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 4
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 claims description 3
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 claims description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims description 2
- 230000007480 spreading Effects 0.000 claims description 2
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000013589 supplement Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 16
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007791 dehumidification Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 210000004243 sweat Anatomy 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930003316 Vitamin D Natural products 0.000 description 1
- QYSXJUFSXHHAJI-XFEUOLMDSA-N Vitamin D3 Natural products C1(/[C@@H]2CC[C@@H]([C@]2(CCC1)C)[C@H](C)CCCC(C)C)=C/C=C1\C[C@@H](O)CCC1=C QYSXJUFSXHHAJI-XFEUOLMDSA-N 0.000 description 1
- 239000006094 Zerodur Substances 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 238000009432 framing Methods 0.000 description 1
- 230000004313 glare Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000009478 high shear granulation Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 235000019166 vitamin D Nutrition 0.000 description 1
- 239000011710 vitamin D Substances 0.000 description 1
- 150000003710 vitamin D derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229940046008 vitamin d Drugs 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/20—Optical components
- H02S40/22—Light-reflecting or light-concentrating means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
- F21S9/00—Lighting devices with a built-in power supply; Systems employing lighting devices with a built-in power supply
- F21S9/02—Lighting devices with a built-in power supply; Systems employing lighting devices with a built-in power supply the power supply being a battery or accumulator
- F21S9/03—Lighting devices with a built-in power supply; Systems employing lighting devices with a built-in power supply the power supply being a battery or accumulator rechargeable by exposure to light
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
- H01L31/0543—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the refractive type, e.g. lenses
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
- H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
- H02S10/30—Thermophotovoltaic systems
-
- H05B37/0227—
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
Abstract
본 발명은 태양에너지 이용분야 기술로서, 더욱 상세하게는 태양의 복사에너지를 집속 유도하여 확산시키면서 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템에 관한 것으로, 이를 위해 저밀도의 태양 복사에너지를 집속하여 유도 및 확산하는 시스템에 있어서, 상기 태양의 복사에너지를 렌즈(12a)와 혼 도파관(12b)으로 집속하는 집속모듈(12)과, 상기 집속모듈(12)에 집속된 태양의 복사에너지를 도파관(14a,14b)과 도파로(14c)로 유도 안내하는 유도모듈(14) 및, 상기 유도모듈(14)의 도파로(14c)를 통해 안내된 태양의 복사에너지가 확산 도파관(16a)과 확산 반사실(16b)을 거치는 확산모듈(16)로 구성되되, 상기 확산모듈(16)를 통해 열원과 광원에너지가 적용설비 내부의 흡수체(31)에 전달되는 구조로 이루어지고, 태양 복사에너지와 융합 확산 반사되는 보조광열 복사파를 발생하는 장치를 구비하여 일사량의 증감에 따라 부족한 태양 복사열파를 보충할 수 있기 때문에 태양복사에너지의 적용설비나 용도를 더욱 다양하고 광범위하게 이용할 수 있다.
Description
본 발명은 태양에너지 이용분야 기술로서, 더욱 상세하게는 태양의 복사에너지를 집속 유도하여 확산시키면서 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템에 관한 것이다.
최근 들어 지구 온난화와 화석연료 고갈에 따른 각국의 에너지 절약 및 지구온난화 방지 정책에 따라, 태양광과 태양열의 이용 산업이 날로 활기를 띄고 있는바, 예를 들어 태양열 이용 기술은 집열판/집열조로 구성되어 주로 온수/난방용에 사용될 뿐만 아니라, 태양광 발전소자(solar cells)/축전장치/송전장치로 구성되어 발전 용도로 사용되고 있다.
그러나 상기와 같은 태양열과 태양광 이용 시스템은, 공통적으로 복사파 형태의 태양에너지를 전기에너지 또는 열에너지 형태로 전환하는 과정에서 에너지의 상(형태) 변환에 따른 손실이 클 뿐 아니라 태양복사파의 에너지 파장인 자외선 기타 상당부분도 손실되고 있는 것이다.
이를 개별적으로도 살펴보면 일반 태양광 발전의 경우에는 입력 에너지의 약 70%정도가 열에너지 형태로 방열 손실되고, 일반 태양열 이용장치의 경우에도 집열판의 열손실면적이 넓고 축열조까지 열을 이송하는 과정에서 열 손실이 발생하고 있는바, 이에 따라 태양열과 태양광을 분리하여 사용하므로 에너지 밀도가 더욱 낮아지고 따라서 에너지 회수량 대비 투자비가 다른 에너지원에 비하여 높게 산정되고 있는 실정이다.
또한, 최근 태양광을 이용한 반도체 소자가 빛을 전기로 변환시키는 정도는 약 10% 대에 머물고 있기에 매우 비효율적이면서 변환효율이 향상되어도 태양광에 포함된 복사열 영역 대의 에너지가 사용되지 못하는 한계성을 갖게 되어 솔라에너지에 대한 이용효율을 증가시키는 데에는 어느 정도 한계성을 가지고 있었다.
1.경사형 굴절율 분포를 갖는 채널형 광도파로의 해석 (김창인, 정병기, 이층웅) : 한국광학회 학술대회 논문집, 1986.02.(40면 ~ 49면).
2.초경박 도광판을 위한 LED광 접합기 개발(이준호, 장원석, 유영은) : 한국광학회 학술대회 논문집, 2007.07.(15면 ~ 16면).
3.Sol-Gel 법에 의해 제도된 Al-doped Zno 박막의 Al 농도에 따른 광학적, 구조적, 전기적 특성(이가은, 정종민,최원석,성승기,한성홍,김의정) : 한국광학회 학술대회 논문집, 2007.07.(159면 ~ 160면).
4.ZERODUR 의 저손실 거울의 산란에 대한 연구(이범식, 유연석, 이재철) : 한국광학회 학술대회 논문집, 2007.07.(187면 ~ 188면).
5.가시광선 영역에서 반사 대역을 갖는 다층 다공성 실리콘 브래그 밀러 제작(임해동, 홍성호, 김보순, 최철현, 성준효, 이민우, 오범환, 이승걸, 박세근, 이일항) : 한국광학회 학술대회 논문집, 2007.07.(209면 ~ 210면).
6.최대 광밴드갭을 갖는 격자 구조를 이용한 광도파로 소자 설계(이동진, 성준호, 최철현, 이민우, 김보순, 양정수, 이일항, 박세근, 이승걸, 오범환) : 한국광학회 학술대회 논문집, 2007.07.(317면 ~ 318면).
7.휴대폰용 도광판의 음각/양각 광학 패턴 성형성 차이에 관한 연구(김종선, 고영배, 김종덕, 윤경환, 황철진) : 한국광학회 학술대회 논문집, 2007.07.(363면 ~ 364면).
8.굽은 표면 플라즈몬 금속도파로의 도파 특성(정우진, 권순우, 김우경, 양우석, 이형만, 이한영) : 한국광학회 학술대회 논문집, 2007.02.(207면 ~ 208면).
9.손실이 있는 도파구조에서 결합링 반사기의 파장선택성과 반사율 분석(이태형, 이동현, 박준오, 정열철) : 한국광학회 학술대회 논문집, 2007.02.(287면 ~ 288면).
이에 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 태양의 복사에너지를 집속하여 필요한 곳으로 유도하여 알맞게 확산하고 태양 복사에너지의 밀도만을 조절하여서 열원과 광원으로 사용할 수 있기에 태양에너지를 저렴한 설치비용과 높은 이용효율로 열과 빛과 자외선을 필요로 하는 다양한 분야에서 실용화가 가능한 태양의 복사에너지를 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 저밀도의 태양 복사에너지를 집속하여 유도 및 확산하는 시스템에 있어서, 상기 태양의 복사에너지를 렌즈와 혼(Horn) 도파관으로 집속하는 집속모듈과, 상기 집속모듈에 집속된 태양의 복사에너지를 도파관과 도파로로 유도 안내하는 유도모듈 및, 상기 유도모듈의 도파로를 통해 안내된 태양의 복사에너지가 확산 도파관과 확산 반사실을 거치는 확산모듈로 구성되되, 상기 확산모듈를 통해 열원과 광원에너지가 적용설비 내부의 흡수체에 전달되는 구조로 되어 있다.
또한, 본 발명은 유도모듈를 통하여 유도된 고밀도의 태양 복사에너지를 확산모듈의 확산 도파관에서 중밀도로 1차 확산하고, 상기 1차 확산된 중밀도의 태양 복사에너지를 확산 반사실에서 다시 중저밀도로 2차 확산하여 적용설비 내부의 흡수체로 전달시키도록 되어 있다.
또한, 본 발명은 주열광원인 태양의 복사에너지가 미흡상태를 대비하여 보조 광열부와 조명 및 자외선 램프 등으로 구성된 보조 복사광열부가 적용설비 내부에 장착되어 제어 컨트롤러에 의해 보조 복사광열이 태양복사파와 자동으로 융합되어 흡수체에 전달되는 구조로 되어 있다.
이러한 본 발명에 따른 태양의 복사에너지를 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템은 다음과 같은 효과를 갖는다.
① 햇볕(태양복사 에너지)을 그대로 집속하여 사용처 내로 유도하고 확산 반사하여 흡수체에 전달 사용하므로 설비비(집속 면적)대비 태양에너지 이용 효율이 크게 향상됨.
② 태양복사파와 보조광.열 복사파가 설비의 확산 반사실 내에서 자동으로 융합되어 용이하게 골고루 방사되므로, 본 발명의 시스템을 사용할 수 있는 설비의 분야가 광범위한바, 예를 들어 가열/제습/건조/축사/식물재배/조명/난방/사우나/썬탠/축열조/축열연못/온수기 등과 같은 적용설비의 에너지 소비량이 큰 분야에서 화석에너지 절약효과와 지구온난화 방지 효과가 큼.
③ 본 발명은 시스템 설비로 태양광과 태양열을 동시에 사용하는 효과와 기능을 갖춤과 더불어,자외선 및 기타 복사파를 사용하여 햇볕 소독효과와 인체의 비타민D 생성효과 기능도 갖춤.
도 1은 본 발명에 따른 태양의 복사에너지를 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템의 전체 구성 블럭도,
도 2는 본 발명의 집속모듈를 보여주는 도면,
도 3(A) 내지 (E)는 본 발명의 유도모듈의 각종 도파관과 도파로들을 보여주는 것으로, (A)와(B)는 도파관, (C)는 곡간 도파로, (D)는 결합 도파로, (E)는 분기 도파로의 도면들,
도 4는 본 발명의 확산모듈를 보여주는 도면,
도 5(F)와 (G)는 본 발명의 보조 복사광열부에 적용되는 전열 복사파모듈과 버너열 복사파모듈의 도면들,
도 6(H)과 (I)는 본 발명이 적용되는 햇볕저장 온수기와 태양열 저장연못을 보여주는 예시 도면들이다.
도 2는 본 발명의 집속모듈를 보여주는 도면,
도 3(A) 내지 (E)는 본 발명의 유도모듈의 각종 도파관과 도파로들을 보여주는 것으로, (A)와(B)는 도파관, (C)는 곡간 도파로, (D)는 결합 도파로, (E)는 분기 도파로의 도면들,
도 4는 본 발명의 확산모듈를 보여주는 도면,
도 5(F)와 (G)는 본 발명의 보조 복사광열부에 적용되는 전열 복사파모듈과 버너열 복사파모듈의 도면들,
도 6(H)과 (I)는 본 발명이 적용되는 햇볕저장 온수기와 태양열 저장연못을 보여주는 예시 도면들이다.
본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 저밀도의 태양 복사에너지를 집속하여 유도 및 확산하는 시스템에 있어서, 상기 태양의 복사에너지를 렌즈(12a)와 혼 도파관(12b)으로 집속하는 집속모듈(12)과, 상기 집속모듈(12)에 집속된 태양의 복사에너지를 도파관(14a,14b)과 도파로(14c)로 유도 안내하는 유도모듈(14) 및, 상기 유도모듈(14)의 도파로(14c)를 통해 안내된 태양의 복사에너지가 확산 도파관(16a)과 확산 반사실(16b)을 거치는 확산모듈(16)로 구성되되, 상기 확산모듈(16)를 통해 열원과 광원에너지가 적용설비 내부의 흡수체(31)에 전달되는 구조로 되어 있다.
여기서 상기 집속모듈(12)과 유도모듈(14) 및 확산모듈(16)들은 태양 복사파의 반사율이 높은 재질인 고순도 알루미늄(Al)의 연신판 또는 압출판 내지 압출관 재질로 되어 있으며, 필요에 따라 설치사용의 편리와 제조단가의 낮춤을 위해 수지필름에 알루미늄(Al) 박판을 접착하여 사용하고, 또한 도파관과 도파로 내부에 알루미늄 박판을 접착하여 사용할 수 있다.
도 2를 참조하여 상기 집속모듈(12)을 설명한다.
태양의 복사에너지를 집속하는 상기 집속모듈(12)은 렌즈(12a)와 혼 도파관(12b)으로 구성되면서 태양 복사에너지의 반사 손실을 줄이기 위해 렌즈(12a)의 초점에 집속된 태양 복사파를 태양 복사파의 30°이내 입사각의 반사각에 따라 혼 도파관(12b) 하단에 연결된 좁은 유도직곡 도파관(12c)으로 집속되도록 구성되어 있으며, 상기 렌즈(12a)는 태양광을 집속할 수 있는 재질의 렌즈면 상관이 없다.
한편, 상기 집속모듈(12)의 유도직곡 도파관(12c)은 태양 복사파의 30˚이상 입사각에서는 렌즈(12a) 1개마다 장착되고, 결합 도파로(14d)에 다수의 렌즈(12a)를 여러 개 연결하여 집속밀도를 높인 구조로 되어 있다.
또한 상기 혼 도파관(12b)과 일체로 구성된 좁은 유도직곡 도파관(12c)은 렌즈의 초점거리가 30㎝ 이상이면 렌즈(12a)를 밀착 설치하고, 렌즈의 초점거리가 30㎝ 이하의 좁은 유도직곡 도파관(12c)은 렌즈(12a) 1개마다 개별 설치하여 태양 복사에너지를 결합 도파관으로 모아서 유도모듈(14)에 전달시킨다.
이러한 상기 집속모듈(12)은 넓은 면적의 태양 복사파를 고밀도로 집속하기 위하여 넓은 면적의 태양 복사파를 태양 추적장치 없이 집속할 수 있는 구조로 되어 있다.
그리고 상기 혼 도파관(12b)과 상기 혼 도파관의 하단에 연결된 유도직곡 도파관(12c)의 재질은 고순도 알루미늄으로 동일한 재질로 구성되어 있으며, 상기 흡수체(31) 접촉시 온도가 300℃ ~1000℃ 내외로 고밀도로 집속된다.
도 3을 참고하여 상기 유도모듈(14)에 대해 설명한다.
상기 유도모듈(14)은 태양의 복사에너지를 유도하는 각종 도파관(14a,14b)과 도파로(14c,14d,14e)로 형태를 가지며, 재질은 앞서 설명한 바와 같이 태양 복사파의 반사효율이 높은 고순도 알루미늄 재질로 설계되는 것이 바람직하며, 상기 도파관들과 도파로들은 원형 파이프 또는 사각형 파이프의 직관 및 곡관으로 형성할 수 있다.
또한, 수지필름이나 고무호스 내부에 알루미늄 박판을 입혀서 도파관(14a,14b) 이나 도파로(14c,14d,14e)로 사용할 수 있다.
상기 도파관 중 태양의 복사에너지 유도거리가 짧은 설비에 이용되는 도파관(14a,14b)은 도 2(A)와 (B)로 도시되어 있는데, 이러한 도파관(14a,14b)들은 유도거리가 상대적으로 짧은 설비에 이용될 수 있다.
그리고 상기 도파로(14c,14d,14e)들은 유도거리가 길어야 하는 설비에 사용되는데, 이때 길어진 도파로 내의 태양 복사파의 반사손실을 보충하기 위해 도 2(C)의 곡간 도파로(14c) 내지 도 2(D)와 (E)처럼 여러 갈래의 도파로를 결합시키는 결합도파로(14d)를 설치하여 태양 복사에너지를 원거리로 유도 안내하여 확산모듈(16)까지 원활하게 도달하게 한다.
또한, 도파로 내의 반사손실을 줄이기 위하여 반사재질로 된 반사거울을 이용하여 반사 회수를 줄일 수 있는데, 이때 상기 반사거울은 알루미늄 또는 은도금 재질의 평면거울 또는 오목거울을 사용하여 안내할 수 있는 곳의 도파관 입구 쪽으로 태양복사파를 직진시킬 수도 있다.
상기 유도모듈(14)를 통하여 유도된 고밀도의 태양 복사에너지가 확산모듈(16)의 확산 도파관(16a)에서 중밀도로 1차 확산하고, 상기 1차 확산된 중밀도의 태양 복사에너지를 상기 확산 도파관(16a)과 댐퍼(16c)로 연결된 확산 반사실(16b)에서 다시 중저밀도로 2차 확산하여 적용설비 내부의 흡수체(31)로 전달시키도록 되어 있다.
즉 상기 확산모듈(16)은 도 4에 도시된 바와 같이 고밀도의 태양 복사에너지가 적용설비 내부의 흡수체(31)에 접촉시 300℃ 이상이므로 안전을 기하기 위하여 설비의 확산 반사실(16b)내에 1차 확산 도파관(16a)을 통과하며, 도파관이나 도파로에 의하여 유도된 고밀도의 태양 복사파를 중밀도(흡수체 접촉시 100℃ 내외)로 확산하고, 다시 상기 확산 반사실(16b)에서 2차 확산하여 흡수체(31), 즉 피가공물/동,식물/인체에 전방위로 골고루 조사되도록 방사하는 1차 및 2차 확산모듈로 구성되어 있는데, 예를 들어 고밀도, 중밀도, 중저밀도의 흡수체(31)에 접촉시 온도는 흡수체의 내열도와 가열온도 및 가열시간에 따라 변경되고, 이는 후술하는 분야별 시설의 실시 예에서 자세히 설명된다.
여기서 상기 확산 반사실(16b)은 각 적용분야 설비내부의 흡수체(31)마다 차이점은 하기 설비부에서 설명하고 공동적인 구성은 반사실 내부의 사방벽체와 천정과 바닥을 도파관 재질로 구성하는데, 상기 사방벽체는 태양 복사파 반사재질로 된 판넬, 창문/환기구/송.배풍구는 환기 갤러리 형태의 도파판, 기둥/골조/지지대는 도파시트로 피복한 구조이거나 도금된 철재로 구성된다.
그리고 상기 1차 확산모듈인 확산 도파관(16a)에 장착된 댐퍼(16c)에서 태양복사파의 양을 조절하여 남는 태양복사파는 분기 도파관(16d)을 통하여 별도의 용도로 사용하거나 축열조에 저장하여 사용할 수 있다.
한편, 주 광열원인 태양의 복사에너지의 일조량(일사량) 변동에 따른 부족에너지를 보충하기 위해 본 발명은 보조 광열부(21)를 가진 복사열 발생장치(22), 조명장치(23) 및 자외선 램프(24) 등으로 구성된 보조 복사광열부(20)가 적용설비 내부의 2차 확산모듈인 확산 반사실(16b)에 흡수체(31)에 온도를 감지하는 위치에 장착된 비접촉 열형 적외선 센서(38a)와 1차 확산모듈인 확산 도파관(16a)에 장차된 열형 적외선 센서(38)에 의해 작동되는 제어 컨트롤러(37)이 보조 복사광열을 조절하면서 흡수체(31)에 전달되는 구조로 되어 있다.
상기 보조 복사광열부(20)에서 보조광의 조명장치(23)는 일반적으로 사용하고 있는 조명/LED/식물생장LED(23)/자외선 램프(24)이며, 보조열은 태양 복사파와 유사한 본 발명의 복사파 발생장치(22)를 사용하게 된다. 여기서 상기 복사파 발생장치(22)는 도 5에 도시된 바와 같이 내부에 히터가 내장된 복사파 변환체(26b) 둘레를 단열하우징(26a)이 감싸면서 복사파 변환실(26c)을 조성하고 변환실 하단에 수직하방 개구식(垂直下方 開口式)으로 설계된 복사파 방사구(26d)가 복사파 조절 댐퍼(26e)에 의해 개폐되는 전열 복사파모듈(26) 또는 버너 열교환기(27g)에 연결되면서 열풍튜브 변환체(27b)와 변환실(27c)과 방사구(27d) 및 댐퍼(27e)를 갖춘 버너용 복사파모듈(27)로 제작하고 단열패드(27f)로 연결하여 사용할 수 있는데, 상기 버너용 복사파 발생장치(22)도 상기 전열 복사파 모듈과 같이 방사구(27d)는 반드시 수직하방 개구식으로 설치되어 넓은 반사실의 낮은 공기 대류에 의한 열에너지 손실을 줄이고 변환실(27c) 내부에는 고온(반사실내 공기온도 대비)을 유지하여 복사열파(Heat wave) 변환효율이 더욱 향상되게 하고, 이때 다수의 단열하우징(27a)의 복사파 변환실(27c) 온도를 더욱 고르게 하기 위하여서는 두 개의 열풍튜브 복사파 변환체를 두줄로 나란히 설치하여 튜브내의 열풍은 서로 반대 반향으로 흐르게 한다.
또한 상기 보조 복사광열부(20)에서 발생하는 보조 광,열 복사파가 적용설비 내부의 흡수체(31)의 피가공물/동식물/인체에 골고루 태양복사파와 자동으로 융합되어 조사되도록 확산 반사실을 갖추는데, 이때에 일사량의 증가량에 따라 보조 광열부(21)의 전원을 제어하는 제어 컨트롤러(37)가 구비되어 흡수체(31)에 균일하게 조사되도록 구성되어 있다.
상기 제어 컨트롤러(37)의 제어회로 구성은 일반적인 전기회로 구성과 동일하나, 회로구성의 핵심인 센서(38,38a)는 특별하게 통일되어야 하기 때문에 태양복사파 접촉온도 감지 센서와 보조 복사파 접촉온도 감지 센서 및 흡수체 온도 감지 센서를 열형 적외선 센서(검출기)로 사용할 수 있으며, 센서들의 장착위치는 적용설비 내부의 보조 열파 발생모듈의 방사구 하단 50㎝ 내외의 위치에 장착되어 보조 열파 접촉온도와 흡수체의 온도를 동시에 감지하고, 일사량의 증감을 측정하기 위해 열형 적외선 센서(38)는 확산 도파관(16a)에 장착한다.
또한, 상기 보조 복사광열부(20)에는 복사열 발생장치(22)의 보조광열부(21)의 보조열 제어에 맞추어 조명장치(23)와 자외선 램프(24)의 보조광이 서로 조절되도록 인터록(Interlock)되어 있다.
한편, 적용설비 내부의 흡수체(31)와 시설에 대하여 살펴본다.
상기 흡수체(31)는 복사열파를 흡수하는 피가열/건조/제습물과 동식물 및 인체이고, 가열/제습/건조/축사/식물재배/조명/난방/사우나/썬탠 등 각 분야의 흡수체에 따른 적용설비 내부의 구조는 공통적인 구성으로 이루어진다.
즉, 상기 도파관(14a,14b)과 도파로(14c,14d,14e)의 삽입구는 설비의 지붕 또는 외부벽에 설치된 집속모듈(12)에서 집속된 고밀도 태양에너지를 유도하는 유도모듈(14)의 도파관 또는 도파로를 설비 안으로 삽입하는 구멍이다.
상기 1차 확산모듈인 상기 확산 도파관(16a)은 삽입된 도파관 또는 도파로에서 방출되는 고밀도의 태양복사 에너지의 밀도를 한 단계 낮추어서 화재의 위험을 방지하기 위하여 1차 확산하는 장치이다.
그리고 2차 확산모듈인 확산 반사실(16b)은 1차 확산된 중밀도(100℃ 내외)의 태양복사파 에너지를 2차 확산하는 확산 반사실이며, 태양복사 에너지의 중저밀도는 흡수체 접촉시 온도는 50℃ 내외로 하는 것이 가열제습 건조설비에 사용하기 알맞고 축사/식물재배 시설 및 사우나 썬텐기에는 30℃ 내외로 하는 것이 사용하기에 알맞다.
또한 상기 흡수체(31)의 재질과 필요열량 및 온도상승 또는 유지에 따라 집속모듈(12)과 확산모듈(16)을 조정할 수 있으며, 구체적인 내용은 적용설비에 따른 흡수체(31)의 각 분야별 시설들을 좀더 다양한 실시 예로 설명하면 다음과 같다.
가)본 발명을 적용한 식물재배시설
상기 집속모듈(12)은 비닐하우스 또는 재배 시설의 지붕 또는 햇볕이 잘 비추는 측면에 집속모듈을 설치한다.
상기 유도모듈(14)은 집속모듈(12)에서 집속된 태양복사 에너지를 설비 내에 장착된 1차 확산 도파관(16a)까지 유도하는 도파관(14a,14b)을 설치한다.
상기 확산모듈(16)의 확산 반사실(16b)은 골조 기둥 지지대를 도파관 재질로 도금처리하고, 투명 비닐과 벽체 유리를 태양복사 에너지 반사 재질의 시트로 대체하고, 송.배풍구 환기창은 환기 갤러리 형태의 도파판을 설치한다. 그리고 1차 확산장치인 확산 도파관(16a)을 확산 반사실(16b) 내의 천정 또는 벽에 설치한다.
상기 보조 복사광열부(20)는 상기와 같이 조성된 확산 반사실 내에 복사열 발생장치(22)와 조명장치(23)및 자외선 램프(24)로 이루어진 보조광열부를 열 설계에 따라 부착하고, 제어 감지센서는 열형 적외선 감지 센서(38,38a)로 통일한다. 그리고 2차 확산 반사되는 태양복사에너지의 중저밀도 흡수체 접촉온도는 30℃ 내외로 하고 식물종류에 따라 가감 조절한다.
상기와 같이 구성된 식물재배 시설은 다음과 같은 효과가 있다.
*일사량의 부족분이 보조광열로 보충되어 4계절 식물재배가 가능하다.
*엘니뇨 기상이변에 의한 이상고온 및 저온을 극복할 수 있다.
*재배지 토양의 수분 증발을 억제(도파시트에 의하여)할 수 있다.
*침수피해 극복(집중호우로 인한 재배농지 침수는 재배시설을 높이고 견고히 하고 집중호우로 인한 침수피해가 극복됨)할 수 있다.
나) 본 발명을 적용한 도장가열건조시설
도장가열건조분야의 설비는 앞서 설명한 식물재배시설의 집속모듈(12), 유도모듈(14), 확산모듈(16)의 확산 반사실(16b), 보조 복사광열부(20) 및 제어 컨트롤러(37)과 동일하다. 그리고 2차 확산 반사되는 중저밀도의 태양복사에너지의 흡수체 접촉온도는 60℃ 내외로 하고 피가공물의 종류에 따라 40℃부터 230℃까지 가감 조절한다.
상기와 같이 구성된 도장가열건조시설은 다음과 같은 효과가 있다.
*신재생 에너지 융복합 녹색설비이다.
*기후 온난화 방지효과, 에너지 절약 효과, 대기환경 정화효과가 있다.
*피가공물의 도장품질이 우수하다.
다) 본 발명을 적용한 공장, 학교, 관공서의 난방과 조명시설
상기 집속모듈(12)은 건물의 지붕과 벽체 또는 햇볕이 잘 비추는 운동장 변두리에 설치하고, 상기 유도모듈(14)은 앞서 설명한 것과 동일하다.
상기 확산 반사실(16b)은 사무실, 교실 벽체에 시공하는 태양복사 에너지 도파 재질의 벽지 부착하되, 상기 벽지는 확산 도파 재질의 표면을 태양 복사파가 난반사를 이루도록 가공한다. 그리고 상기 보조 복사광열부(20) 및 제어 컨트롤러(37)은 앞서 설명한 것과 동일하다.
여기에서도 중저밀도의 태양복사에너지의 흡수체 접촉온도는 30℃ 내외로 하고 계절에 따라 조절한다.
상기와 같이 본 발명을 공장, 학교, 관공서에 적용하면 다음과 같은 효과가 나타난다.
* 에너지 절약효과
* 햇볕을 조사함으로 쾌적한 실내환경과 보건위생환경 향상
라) 본 발명을 적용한 주택난방시설
상기 집속모듈(12)은 주택지붕과 벽 또는 주변 담장에 설치하고, 상기 유도모듈(14)은 집속모듈(12)에서 방, 거실, 주방까지 1차 확산하는 확산 도파관(16a)에 연결 설치한다.
상기 확산 도파관(16a)에 댐퍼(16c)를 매개로 연결되는 확산 반사실(16b)은 태양복사파를 난반사하는 금속벽지를 시공하며, 상기 보조 복사광열부(20)는 천정 또는 벽에 장착하고, 상기 제어 컨트롤러(37)은 앞서 설명한 것과 동일하다.
상기와 같이 본 발명을 적용한 주택난방 설비의 효과는 다음과 같다.
*신재생 에너지 융복합 녹색설비이다.
*기후 온난화 방지효과, 에너지 절약 효과, 대기환경 정화효과가 있다.
마) 본 발명을 적용한 사우나시설
상기 집속모듈(12)은 야외 사우나는 사우나 시설 지붕에 설치하고, 실내 사우나는 주택 창문에 설치하고, 상기 유도모듈(14)은 야외 사우나 천정으로 지붕에 설치하고, 실내 사우나는 주택 창문에 설치한다.
상기 확산 반사실(16b)은 사우나 실내를 태양복사 에너지 반사재질로 조성하되, 반드시 반사재질의 표면을 난반사를 이루도록 가공하여 눈부심을 방지하도록 되어 있으며, 상기 보조 복사광열부(20)은 1인용 기준 500w의 전열 복사파모듈(26)를 설치한다. 그리고 조명장치(23)는 LED와 약한 자외선 램프(24)로 구성할 수 있으며, 상기 제어 센서는 열형 적외선 감지 센서(38,38a)로 통일한다.
그리고 반사 상기 반사실 내의 중저밀도 태양복사에너지의 인체 접촉온도는 36℃ 내외로 조절한다.
상기와 같이 구성된 사우나는 다음과 같은 효과가 있다.
*사우나실 내부 공기가 시원하면서 기존 사우나실보다 에너지 절약이 월등하며, 단시간 내에 몸에 땀을 낼 수 있다.
*약한 선풍기 바람을 쐬어도 더욱 시원하면서 어린아이,노약자도 땀을 낼 수 있다(기존 사우나실에서 약한 선풍기 바람을 쐬어도 더욱 뜨거워진다).
바) 본 발명을 적용한 썬텐시설
상기 집속모듈(12), 유도모듈(14), 확산 반사실(16b), 보조 복사광열부(21) 및, 제어 컨트롤러(37)은 앞서 설명한 것과 동일하다.
상기와 같이 구성된 썬텐기는 다음과 같은 효과가 있다.
*야외 또는 실내에서 밀실을 조성하여 밀실 안으로 햇볕을 넣어서 확산함으로 온 몸을 골고루 썬텐할 수 있다.
*우천시나 야간에는 LED와 약한 자외선 램프와 전열 복사파모듈에서 쏟아지는 복사열파로 태양복사열파와 같은 열파장( Heat Spreader Wave Guide :HSWG)으로 햇볕을 쬐는 썬텐효과와 동일하게 작용하게 된다.
사) 도 6은 본 발명을 적용한 햇볕저장 온수기(H)와 햇볕저장연못(I)을 도시한 것으로, 상기 햇볕저장온수기의 물탱크(40)의 집속모듈(12)은 단열재(41)로 폐쇄된 물탱크(40)의 상부와 햇볕이 비추는 측면에 설치되고, 유도모듈(14)은 최단거리로 1차 확산모듈인 확산 도파관(16a))까지 집속된 태양복사파를 유도 전달하고, 상기 확산도파관(16a) 하단의 물속에 설치된 2차 확산모듈인 확산 반사실(16b)에서 2차 확산되며, 상기 확산 반사실(16b) 내부 표면에 조성된 흡수체(31)를 가열하여 확산 반사실(16b)을 감싸고 있는 물을 끓이는 구조이다.
상기 확산 반사실(16b) 내부 표면에 흡수체(31)를 조성하는 것은 엷은 투명수지를 피복하거나 흑색내열 도료를 스크린 인쇄로 점박이 문양을 피복하여 복사열파 1차 확산된 태양복사파를 2차 확산 반사하며 동시에 흡수하는 흡수체로 조성되어서 물을 가열하는 목적이므로, 반사실 내의 보조광열장치를 장착하지 않는다.
그리고 태양복사의 집속밀도는 300℃ ~ 450℃로 하고, 1차 확산밀도는 180℃ 내외로, 2차 확산 반사실의 흡수체 접촉 온도는 100℃ 내외로 하는 것이 바람직하고, 사이펀식 배관에 밸브를 장착하여 온수사용과 냉수보충이 용이한 구조이다.
상기와 같이 구성된 햇볕 저장온수기는 상기 유도모듈(14)의 길이가 짧아 유도 도파관 내 태양복사파 반사손실이 미미하여 태양에너지 이용효율이 극대화되며 가정용 온수온돌용으로 널리 사용된다.
한편, 도 6(I)는 햇볕저장연못을 도시한 것으로, 지면(51) 내부에 구축된 햇볕저장연못 탱크(50)의 상부에 집속모듈(12)이 설치되고, 나머지 부분은 앞서 설명한 햇볕저장 온수기와 동일한 관계로 설명을 생략하는데, 이는 적은 설비비로 온수를 대량으로 생산하기 때문에 대용량의 온수 사용분야에 광범위하게 사용될 수 있다.
12 : 집속모듈, 12a : 렌즈,
12b : 혼(Horn) 도파관, 12c : 유도직곡 도파관,
14 : 유도모듈, 14a,14b : 도파관,
14c : 도파로, 14d : 결합 도파로,
14e : 분기 도파로, 16 : 확산모듈,
16a : 확산 도파관, 16b : 확산 반사실,
16c : 태양복사파 조절 댐퍼, 16d : 분기 도파관,
20 : 보조 복사광열부, 21 : 보조 광열부,
22 : 복사열 발생장치, 23 : 조명장치,
24 : 자외선램프, 26 : 전열 복사파모듈,
26a : 단열하우징, 26b : 전기히터와 복사파변환체,
26c : 복사파 변환실, 26d : 복사파 방사구,
26e : 복사파조절 댐퍼, 27 : 버너열 복사파모듈,
27a : 단열하우징, 27b : 열풍튜브와 복사파 변환체,
27c : 복사파 변환실, 27d : 복사파 방사구,
27e : 복사파 댐퍼, 27f : 단열패드,
27g : 버너 열교환기, 31 : 흡수체,
37 : 제어 컨트롤러, 38,38a : 센서,
40 : 물탱크, 41 : 단열재,
50 : 햇볕저장연못 탱크, 51 :지면.
12b : 혼(Horn) 도파관, 12c : 유도직곡 도파관,
14 : 유도모듈, 14a,14b : 도파관,
14c : 도파로, 14d : 결합 도파로,
14e : 분기 도파로, 16 : 확산모듈,
16a : 확산 도파관, 16b : 확산 반사실,
16c : 태양복사파 조절 댐퍼, 16d : 분기 도파관,
20 : 보조 복사광열부, 21 : 보조 광열부,
22 : 복사열 발생장치, 23 : 조명장치,
24 : 자외선램프, 26 : 전열 복사파모듈,
26a : 단열하우징, 26b : 전기히터와 복사파변환체,
26c : 복사파 변환실, 26d : 복사파 방사구,
26e : 복사파조절 댐퍼, 27 : 버너열 복사파모듈,
27a : 단열하우징, 27b : 열풍튜브와 복사파 변환체,
27c : 복사파 변환실, 27d : 복사파 방사구,
27e : 복사파 댐퍼, 27f : 단열패드,
27g : 버너 열교환기, 31 : 흡수체,
37 : 제어 컨트롤러, 38,38a : 센서,
40 : 물탱크, 41 : 단열재,
50 : 햇볕저장연못 탱크, 51 :지면.
Claims (16)
- 저밀도의 태양 복사에너지를 집속하여 유도 및 확산하는 시스템에 있어서,
상기 태양 복사에너지를 렌즈(12a)와 혼 도파관(12b)으로 집속하는 집속모듈(12)과, 상기 집속모듈(12)에 집속된 태양의 복사에너지를 도파관(14a,14b)과 도파로(14c)로 유도 안내하는 유도모듈(14) 및, 상기 유도모듈(14)의 도파로(14c)를 통해 안내된 태양의 복사에너지가 확산 도파관(16a)과 확산 반사실(16b)을 거치는 확산모듈(16)로 구성되되, 상기 확산모듈(16)를 통해 열원과 광원에너지가 적용설비 내부의 흡수체(31)에 전달되는 것을 특징으로 한 태양의 복사에너지를 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템. - 제 1항에 있어서, 상기 집속모듈(12)은 태양 복사에너지의 반사 손실을 줄이기 위해 렌즈(12a)의 초점에 집속된 태양 복사파를 태양 복사파의 30°이내 입사각의 반사각에 따라 혼 도파관(12b) 하단에 연결된 좁은 유도직곡 도파관(12c)으로 집속되도록 구성된 것을 특징으로 한 태양의 복사에너지를 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템.
- 제 2항에 있어서, 상기 집속모듈(12)의 유도직곡 도파관(12c)은 태양 복사파의 30°이상 입사각에서는 렌즈(12a) 1개마다 장착되고, 결합 도파로(14d)에 다수의 렌즈(12a)를 여러 개 연결하여 집속밀도를 높인 구조를 특징으로 하는 태양의 복사에너지를 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 유도모듈(14)은 태양의 복사에너지를 유도하는 각종 도파관(14a,14b)과 도파로(14c,14d,14e)로 형태를 가지며, 원형 파이프 또는 사각형 파이프의 직관 및 곡관으로 형성된 것을 특징으로 한 태양의 복사에너지를 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템.
- 제 4항에 있어서, 상기 도파로(14c,14d,14e)들은 유도거리가 길어야 하는 설비에 사용되는데, 이때 길어진 도파로 내의 태양 복사파의 반사손실을 보충하기 위해 곡간 도파로(14c) 내지 여러 갈래의 도파로를 결합 및 분리시키는 결합 도파로(14d) 또는 분기 도파로(14e)로 설치되어 태양 복사에너지를 원거리로 유도 안내하여 확산모듈(16)까지 원활하게 도달하도록 작용하는 것을 특징으로 한 태양의 복사에너지를 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템.
- 제 5항에 있어서, 상기 도파로(14c,14d,14e)들의 내부에 고밀도 태양복사열을 알루미늄 또는 은도금 재질의 평면 또는 오목거울로 멀리 직진 안내하여 유도모듈(14)의 반사손실을 저감하는 구조로 된 것을 특징으로 한 태양의 복사에너지를 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 유도모듈(14)를 통하여 유도된 고밀도의 태양 복사에너지가 확산모듈(16)의 확산 도파관(16a)에서 중밀도로 1차 확산하고, 상기 1차 확산된 중밀도의 태양 복사에너지를 상기 확산 도파관(16a)과 댐퍼(16c)로 연결된 확산 반사실(16b)에서 다시 중저밀도로 2차 확산하여 적용설비인 흡수체(31)로 전달시키도록 된 것을 특징으로 한 태양의 복사에너지를 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템.
- 제 7항에 있어서, 상기 확산 도파관(16a)과 분기 도파관(16d) 사이에 장착된 댐퍼(16c)를 조정하여 적용설비 내부로 태양복사파의 양을 조절하고, 차단할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양의 복사에너지를 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템.
- 제 7항에 있어서, 상기 확산 반사실(16b)로 공급이 차단된 태양복사파는 댐퍼(16c)에 연결된 분기 도파관(16d)를 통해 별도의 축열조에 모이도록 된 것을 특징으로 한 태양의 복사에너지를 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 확산 반사실(16b)은 자체 반사실 내부의 사방벽체와 천정과 바닥을 도파관 재질로 구성하는데, 상기 사방벽체는 태양 복사파 반사재질로 된 판넬, 창문/환기구/송.배풍구는 환기 갤러리 형태의 도파판, 기둥/골조/지지대는 복사파 반사금속으로 도금되거나 도파 시트로피복한 구조로 된 것을 특징으로 한 태양의 복사에너지를 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 흡수체(31)에는 주 광열원인 태양의 복사에너지의 일조량(일사량) 변동에 따른 부족에너지를 보충하기 위해 복사열 발생장치(22)와, 조명장치(23) 및, 자외선 램프(24) 등으로 구성된 보조 복사광열부(20)가 연결되어 열형 적외선 센서(38,38a)에 의해 작동되는 제어 컨트롤러(37)에 의해 보조 복사광열이 전달되는 구조로 된 것을 특징으로 한 태양의 복사에너지를 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템.
- 제 11항에 있어서, 상기 복사열 발생장치(22)는 내부에 파이프히터가 내장된 복사파 변환체(26b) 둘레를 단열하우징(26a)이 감싸면서 수직하방 개구식으로 설계된 방사구(26d)가 댐퍼(26e)에 의해 개폐되는 전열 복사파모듈(26)로 이루어진 것을 특징으로 한 태양의 복사에너지를 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템.
- 제 11항에 있어서, 상기 복사파 발생장치(22)는 버너 열교환기(27g)에 연결되면서 열풍튜브 변환체(27b)와 변환실(27c)과 방사구(27d) 및 댐퍼(27e), 내열패드(27f)를 갖춘 버너열 복사파모듈(27)로 이루어지고 다수의 단열하우징(27b) 안의 복사파 변환실(27c)의 온도를 보다 더 고르게 할 경우에는 열풍튜브 변환체(27b)를 나란히 두줄로 설치하여 튜브내의 열풍을 서로 반대방향으로 흐르게 하는 것을 특징으로 한 태양의 복사에너지를 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템.
- 제 11항에 있어서, 상기 보조 복사광열부(20)에는 복사열 발생장치(22)의 보조광열부(21)의 보조열 제어에 맞추어 조명장치(23)와 자외선 램프(24)의 보조광이 서로 조절되도록 인터록(Interlock)되어 있는 것을 특징으로 하는 태양의 복사에너지를 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템.
- 11항에 있어서, 상기 센서(38,38a)들의 장착위치는 적용설비 내부의 보조 열파 발생모듈의 방사구 하단 50㎝ 내외의 위치에 장착되어 보조 열파 접촉온도와 흡수체의 온도를 동시에 감지하고, 일사량의 증감을 측정하기 위해 열형 적외선 센서(38)는 확산 도파관(16a)에 장착하는 구조를 특징으로 하는 태양의 복사에너지를 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 확산 반사실(16) 내 표면에 장착된 흡수체(31)는 엷은 투명수지를 피복하거나 흑색내열 도료를 스크린 인쇄로 점박이 문양을 피복하여 복사열파 1차 확산된 태양복사파를 2차 확산 반사하며 흡수하는 흡수체로 조성된 것을 특징으로 하는 태양의 복사에너지를 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160009779A KR101842512B1 (ko) | 2016-01-27 | 2016-01-27 | 태양의 복사에너지를 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160009779A KR101842512B1 (ko) | 2016-01-27 | 2016-01-27 | 태양의 복사에너지를 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170089990A true KR20170089990A (ko) | 2017-08-07 |
| KR101842512B1 KR101842512B1 (ko) | 2018-05-25 |
Family
ID=59653709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160009779A KR101842512B1 (ko) | 2016-01-27 | 2016-01-27 | 태양의 복사에너지를 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101842512B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101969131B1 (ko) * | 2018-01-17 | 2019-04-16 | 조소앙 | 히트 스프레더(Heat Spreader)와 웨이브 가이드(Wave Ｇuide) 유니트 및 이를 포함하는 컨베이어형 도장 건조로 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012225611A (ja) * | 2011-04-21 | 2012-11-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 太陽光集光装置および太陽エネルギー利用システム |
| JP2013029209A (ja) * | 2011-06-23 | 2013-02-07 | Nao Momose | 太陽光・太陽熱利用方法およびシステム並びに太陽光・太陽熱利用装置 |
-
2016
- 2016-01-27 KR KR1020160009779A patent/KR101842512B1/ko active IP Right Grant
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101969131B1 (ko) * | 2018-01-17 | 2019-04-16 | 조소앙 | 히트 스프레더(Heat Spreader)와 웨이브 가이드(Wave Ｇuide) 유니트 및 이를 포함하는 컨베이어형 도장 건조로 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101842512B1 (ko) | 2018-05-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ullah et al. | Highly concentrated optical fiber-based daylighting systems for multi-floor office buildings | |
| Zeyghami et al. | A review of clear sky radiative cooling developments and applications in renewable power systems and passive building cooling | |
| Kandilli et al. | Review and modelling the systems of transmission concentrated solar energy via optical fibres | |
| Chong et al. | Design and construction of active daylighting system using two-stage non-imaging solar concentrator | |
| Marmoush et al. | A novel merging tubular daylight device with solar water heater–experimental study | |
| CN103258894B (zh) | 太阳能电热利用装置及其利用方法 | |
| KR20010089287A (ko) | 반투명성 표면을 가지는 광소자 | |
| Li et al. | Design and analysis of an active daylight harvesting system for building | |
| KR20110067118A (ko) | 광기전 셀 장치 | |
| CN110800496A (zh) | 一种分频采光、照明、发电及供热一体化植物生长系统 | |
| Ji et al. | A novel spectral-splitting solar indoor lighting system with reflective direct-absorption cavity: Optical and thermal performance investigating | |
| Song et al. | Application of highly concentrated sunlight transmission and daylighting indoor via plastic optical fibers with comprehensive cooling approaches | |
| KR101842512B1 (ko) | 태양의 복사에너지를 열원과 광원으로 사용하는 집속유도확산 시스템 | |
| CN109386974A (zh) | 立面式太阳能热水器 | |
| KR20110016839A (ko) | 하이브리드 채광 및 전송장치 | |
| Onubogu et al. | Optical characterization of two-stage non-imaging solar concentrator for active daylighting system | |
| CN201803304U (zh) | 高效能太阳光照明导光系统 | |
| 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 | |
| Peamsuwan et al. | Investigation of tungsten halogen lamp for possible usage as heat source for testing solar collector | |
| JP2022527376A (ja) | 電磁放射収集および誘導装置 | |
| CN208535883U (zh) | 一种阳光传导反射装置 | |
| CN203785285U (zh) | 用于建筑通风井的太阳能辅助通风聚光器 | |
| KR100976249B1 (ko) | 태양에너지이용시설 내장형 지붕 구조체 | |
| Mani et al. | Energy saving hybrid solar lighting system model for small houses | |
| RU2505887C2 (ru) | Многофункциональная солнечноэнергетическая установка |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |