KR20170142631A - Solar Multi-purpose oncentrating device - Google Patents

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KR20170142631A
KR20170142631A KR1020160076414A KR20160076414A KR20170142631A KR 20170142631 A KR20170142631 A KR 20170142631A KR 1020160076414 A KR1020160076414 A KR 1020160076414A KR 20160076414 A KR20160076414 A KR 20160076414A KR 20170142631 A KR20170142631 A KR 20170142631A
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오형희
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주식회사 리플라
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Abstract

The present invention relates to a multipurpose solar concentrating device and, more specifically, to a multipurpose solar concentrating device capable of easily concentrating sunlight and utilizing sunlight for various purposes regardless of an entering direction of sunlight. The multipurpose solar concentrating device can easily concentrate sunlight regardless of the entering direction of sunlight by using a spherical concentration body provided with different types of condensing lenses depending on the entering direction of sunlight and can utilize sunlight for various purposes such as hot water and heating purposes as well as a power generation purpose by reflecting the concentrated sunlight to various places using a cone-shaped reflector and a square prism. The multipurpose solar concentrating device comprises a spherical concentration body, a hollow transparent tank, first and second transparent plates, a hollow inverted-conical reflector, a flat plate type Fresnel lens, a square prism, and a power generation and storage unit.

Description

태양광 멀티목적 집광장치{Solar Multi-purpose oncentrating device}Solar Multi-purpose oncentrating device [0001]

본 발명은 다목적 태양광 집광장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광이 어떠한 방향에서 유입되더라도, 태양광을 용이하게 집광하여 여러가지 용도로 활용할 수 있도록 한 다목적 태양광 집광장치에 관한 것이다.The present invention relates to a multipurpose sun light concentrator, and more particularly, to a multipurpose sun light concentrator capable of easily collecting sun light and utilizing it for various purposes regardless of the direction of sun light.

태양 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 대표적인 방법에는 두 가지 방법이 있는데, 그 중 하나는 태양 빛의 태양열을 거울로 구성된 수집기 및 채광기(Collectors/concentrator)로 모아서 물이나 기타 오일로 가득찬 하나의 파이프/튜브로 집중시켜 고온으로 가열한 후, 스팀 발생기를 통해 만들어진 스팀을 이용하여 터빈을 돌려서 전기를 생산하는 방법이 있고, 다른 하나는 태양광(photovoltaic)을 태양광 전지(photovoltaic cells)나 태양광패널(photovoltaic panels)로 집중시켜 +/-극에 의해 전기를 직접 생산하는 방법이 있다.There are two main ways to produce electricity using solar energy, one of which is to combine the solar heat of the sun with a collector and a concentrator of mirrors to form a single, There is a method of concentrating and heating to pipes / tubes and then producing electricity by turning the turbine using the steam generated by the steam generator. The other is to use photovoltaic as photovoltaic cells or solar cells There is a way to concentrate with photovoltaic panels and produce electricity directly by +/- polarity.

태양광 및 태양열을 수집하는 방법에 있어서, 기본적으로 빛은 분산(diffuse)되기 때문에 상대적으로 빛의 집적도가 낮아 태양열을 수집하기가 어려우며, 이 난점을 해결하기 위한 연구개발이 지속적으로 이루어지고 있다. In the method of collecting sunlight and solar heat, it is difficult to collect solar heat because the light is basically diffuse, and the degree of integration of light is relatively low, and research and development for solving this difficulty is continuously carried out.

현재, 태양광 및 태양열을 수집하는 방법은 고반사율(high reflectivity)의 거울을 이용하는 두 가지 방법이 있다.Currently, there are two methods of collecting sunlight and solar heat using high reflectivity mirrors.

첫번째 방법은 첨부한 도 5에 도시된 바와 같이 라인 집중기(Line Concentrators)라 부르는 V자형 포물선 거울에 입사된 빛을 오일이나 물이 담긴 유리 튜브로 구성된 수신기로 직접 반사시켜, 400℃ 정도로 가열하는 방법이 있으며, 이 방법은 구축하기가 쉽지만, 빛의 집중력이 낮아 고열을 얻을 수 없는 단점이 있다.The first method is to directly reflect the light incident on a V-shaped parabolic mirror, called Line Concentrators, to a receiver composed of a glass tube containing oil or water, as shown in the attached FIG. 5, And this method is easy to construct, but has a disadvantage in that it can not obtain high heat due to low concentration of light.

두번째 방법은 첨부한 도 6에 도시된 바와 같이 포인트 집중기(Points Concentrators) 방식으로, 접시(dish) 모양의 거울에 입사된 빛을 높은 건물 꼭대기의 타워(Tower)에 고정 설치된 수신기로 반사시키는 방법으로서, 라인 집중기보다 더욱 높은 온도의 고열을 얻을 수 있는 장점이 있다.The second method is a method of reflecting light incident on a dish-shaped mirror to a receiver fixed to a tower at the top of a building in a point concentrator manner as shown in FIG. 6 attached hereto Which is advantageous in that a high temperature higher than the line concentrator can be obtained.

그 밖에, 태양열을 집광하는 방법으로서, 다수개의 단위별 집광렌즈가 일체로 형성된 모듈화된 집광판이 사용되고 있지만, 이 집광판은 판형 구조로서 태양광이 잘 유입되는 특정 장소에 고정 설치되기 때문에 동,서,남,북쪽등 여러방향으로부터의 태양광을 한 곳으로 집광하지 못하는 단점이 있다. In addition, a modular condensing plate in which a plurality of unit condensing lenses are integrally formed is used as a method for condensing solar heat. However, since the condensing plate is a plate-like structure and fixedly installed in a specific place where sunlight flows well, There is a disadvantage that the sunlight from various directions such as south, north, etc. can not be converged into one place.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 태양광의 유입방향에 따라 서로 다른 형태의 집광렌즈가 형성된 구형상의 집광체를 이용하여 태양광이 어떠한 방향에서 유입되더라도 태양광을 용이하게 집광할 수 있고, 집광된 태양광을 원추형 반사체 및 사각프리즘을 이용하여 다양한 용도처로 반사시켜서, 온수 및 난방 목적을 비롯하여 발전 목적 등 여러가지 용도로 활용할 수 있도록 한 다목적 태양광 집광장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a light collecting apparatus and a method of collecting sunlight, And it is an object of the present invention to provide a multipurpose solar light concentrating device which can reflect sunlight collected by a cone-shaped reflector and a square prism to various uses to be used for various purposes such as hot water, heating purpose, .

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 태양광의 유입방향에 따라 서로 다른 형태의 집광렌즈가 형성된 구형 집광체와; 상기 구형 집광체의 저부 테두리에 장착되는 중공형 투명탱크와; 상기 중공형 투명탱크의 상단 및 바닥에 각각 밀봉 장착되는 제1 및 제2투명플레이트와; 상기 제2투명플레이트의 상면에 부착되면서 구형 집광체의 저부에 배치되어, 구형 집광체로부터 제1투명플레이트를 거쳐 유입되는 태양광을 제2투명플레이트쪽으로 반사시키는 중공형의 역원추형 반사체와; 상기 제2투명플레이트의 저부에 이격 배치되어, 투명플레이트를 통과한 태양광을 한 곳으로 모아주는 평판형 프레넬 렌즈와; 상기 프레넬 렌즈의 저부에 배치되어, 태양광을 가시광선, 자외선, 적외선으로 분리시키는 사각프리즘; 상기 사각프리즘으로부터 적외선을 이용하여 전기에너지를 생산하는 발전 및 축전부; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다목적 태양광 집광장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a light emitting device comprising: a spherical condensing body having condensing lenses of different shapes according to an inflow direction of sunlight; A hollow transparent tank mounted on a bottom edge of the spherical collector; First and second transparent plates sealingly mounted on the top and bottom of the hollow transparent tank, respectively; A hollow inverted conical reflector disposed on the bottom of the spherical condenser and attached to the upper surface of the second transparent plate and reflecting sunlight introduced from the spherical condenser through the first transparent plate toward the second transparent plate; A flat type Fresnel lens which is disposed on the bottom of the second transparent plate and collects the sunlight passing through the transparent plate into one place; A square prism arranged at the bottom of the Fresnel lens for separating sunlight into visible light, ultraviolet light and infrared light; A generator and a power storage unit for generating electric energy from the square prism using infrared rays; The present invention provides a multipurpose solar light concentrator comprising:

본 발명의 바람직한 구현예로서, 상기 집광렌즈는: 구형 집광체의 상단 중앙을 중심으로 동심원 배열을 이루면서 형성되는 제1프레넬 렌즈부와; 구형 집광체의 동쪽을 향하는 일측 표면중 상단을 중심으로 방사상으로 연장되며 등간격의 등고선 배열을 이루는 제2프레넬 렌즈부와; 구형 집광체의 서쪽을 향하는 타측 표면에 상단을 중심으로 방사상으로 연장되며 등간격의 등고선 배열을 이루는 제3프레넬 렌즈부와; 구형집광체의 하단 중앙을 중심으로 동심원 배열을 이루며 형성되는 제4프레넬 렌즈부; 로 구성된 것을 특징으로 한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the condensing lens includes: a first Fresnel lens portion formed in a concentric arrangement around an upper center of a spherical condenser; A second Fresnel lens part extending in a radial direction about an upper end of the one surface facing the east of the spherical light collector and forming an array of contour lines of equal intervals; A third Fresnel lens part extending in a radial direction around the upper end on the other surface facing the west of the spherical collector and forming an even contour line arrangement; A fourth Fresnel lens unit formed concentrically with the lower center of the spherical condenser; .

본 발명에 따르면, 상기 역원추형 반사체는 빛 반사용 거울로 만들어진 것임을 특징으로 한다.According to the present invention, the inverted conical reflector is made of a light reflecting mirror.

특히, 상기 역원추형 반사체의 상단에는 반사된 빛이 외부로 조사되지 않도록 안쪽 방향으로 일정한 곡률을 이루며 만곡된 빛 차단막이 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.In particular, a curved light blocking layer is integrally formed on the upper end of the inverted conical reflector so as to have a predetermined curvature inward so that the reflected light is not radiated to the outside.

또한, 상기 투명탱크 및 제1,2투명플레이트는 투명 유리 또는 투명한 재질의 플라스틱으로 만들어진 것임을 특징으로 한다.Further, the transparent tank and the first and second transparent plates are made of transparent glass or transparent plastic.

본 발명의 바람직한 다른 구현예로서, 상기 역원추형 반사체의 하단에는 투명탱크의 하단으로부터 연장된 급수용 또는 에어 공급용 호스가 결합되는 인렛이 형성되고, 투명탱크의 상단에는 배수용 또는 에어 배출용 호스가 결합되는 아웃렛이 형성된 것을 특징으로 한다.According to another preferred embodiment of the present invention, an inlet is formed at the lower end of the inverted conical reflector, to which a feed or air supply hose extending from the lower end of the transparent tank is connected. At the upper end of the transparent tank, And the outlet is formed.

본 발명의 바람직한 또 다른 구현예로서, 상기 사각프리즘은 태양광을 가시광선, 자외선, 적외선으로 분리시킬 수 있도록 4개의 삼각프리즘을 사각체로 조립시키되, 각 삼각프리즘의 바닥면이 사각체의 상하좌우면이 되도록 조립시킨 것임을 특징으로 한다.In another preferred embodiment of the present invention, the rectangular prism includes four triangular prisms assembled into a square shape so as to separate solar light into visible light, ultraviolet light, and infrared light, and the bottom surface of each triangular prism is divided into upper, So as to be a surface.

본 발명에 따른 발전 및 축전부는: 사각프리즘의 적외선 분리면과 이격 배치되는 석영유리봉과: 석영유리봉으로부터 전달된 적외선으로 냉각수를 스팀화시키는 열교환기와; 열교환기로부터 배출되는 스팀에 의하여 회전하는 터빈을 통하여 전기에너지를 생성하는 발전기와; 발전기에서 발전된 전기를 저장하는 축전기; 로 구성된 것을 특징으로 한다.The power generating and storage unit according to the present invention includes: a quartz glass rod disposed apart from an infrared ray separation surface of a quadrangular prism; a heat exchanger for steaming the cooling water with infrared rays transmitted from the quartz glass rod; A generator for generating electric energy through a turbine rotating by the steam discharged from the heat exchanger; A capacitor for storing electricity generated from the generator; .

바람직하게는, 상기 석영유리봉의 소정 위치에 분기형 석영유리봉을 연장 형성하여, 분기형 석영유리봉으로부터 열을 필요로 하는 곳으로 적외선 열이 전달될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.Preferably, a branched quartz glass rod is extended at a predetermined position of the quartz glass rod so that infrared heat can be transmitted from the branched quartz glass rod to a place where heat is required.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.Through the above-mentioned means for solving the problems, the present invention provides the following effects.

본 발명에 따르면, 태양광이 동서남북 어느 방향에서 유입되더라도, 구형 집광체를 통해 태양광을 용이하게 집광하여, 원추형 반사체 및 사각프리즘 등을 이용하여 다양한 용도처로 전달함으로써, 태양광의 집광 효율 및 태양열의 수집 효율을 크게 향상시키면서 여러가지 용도로 활용할 수 있다.According to the present invention, even if sunlight flows in any direction from north to south, it can easily collect sunlight through a spherical condenser and transmit it to various applications by using a cone-shaped reflector and a square prism, It can be utilized for various purposes while greatly improving the collection efficiency.

또한, 본 발명에서 집광된 태양광을 사각프리즘을 이용하여 가시광선, 적외선, 자외선으로 분리하여 각기 다른 사용처로 전달할 수 있으며, 예를 들어 가시광선은 실내 조명을 위한 공간으로 전달하고, 적외선은 전기 발전을 위한 열교환기쪽으로 전달할 수 있다.In the present invention, the collected sunlight can be separated into a visible ray, an infrared ray and an ultraviolet ray by using a square prism, and can be transmitted to different places of use. For example, the visible ray is transmitted to a space for indoor illumination, To the heat exchanger for power generation.

또한, 원추형 반사체가 내설되는 냉각탱크내에 급수를 공급하여 태양열에 의하여 가열되도록 함으로써, 온수 용도로 사용할 수 있고, 또는 에어를 공급하여 태양열에 의하여 승온되도록 함으로써, 실내 난방용으로 사용할 수 있다.Further, water can be supplied to the cooling tank in which the conical reflector is installed and heated by the solar heat, so that it can be used for hot water. Alternatively, air can be supplied and heated by solar heat.

특히, 사각프리즘에서 분리된 적외선을 열교환기로 전달하여 스팀을 생산하고, 스팀에 의한 발전기의 터빈을 돌려줌으로써, 전기 생성을 위한 용도로 사용할 수 있다.Particularly, infrared rays separated from the square prism are transferred to a heat exchanger to produce steam, and the turbine of the generator by steam is returned, so that it can be used for electricity generation.

도 1a 내지 도 1e는 본 발명에 따른 다목적 태양광 집광장치의 구형 집광체를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 다목적 태양광 집광장치를 나타내는 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 다목적 태양광 집광장치의 프리즘 구조를 설명하는 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 다목적 태양광 집광장치의 적외선을 이용한 발전 원리를 설명하는 구성도,
도 5 및 도 6은 종래의 태양광 집광 구성을 설명하는 개략도.
Figs. 1A to 1E are diagrams showing spherical collectors of a multipurpose solar light collecting apparatus according to the present invention,
FIG. 2 is a schematic view showing a multipurpose solar light collecting apparatus according to the present invention,
FIG. 3 is a perspective view illustrating a prism structure of a multipurpose solar light collecting apparatus according to the present invention,
FIG. 4 is a diagram illustrating a principle of power generation using infrared rays of a multipurpose solar light collecting apparatus according to the present invention,
Figs. 5 and 6 are schematic views for explaining a conventional solar light condensing configuration. Fig.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 태양광이 동서남북 어느 방향에서 유입되더라도, 태양광 및 태양열을 용이하게 수집하여 여러 용도처로 전달하는 동시에 여러가지 용도로 활용할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.The present invention is focused on easily collecting solar light and solar heat, transferring the solar light to various uses, and utilizing it for various purposes, regardless of whether the sunlight flows in either direction from north to south.

이를 위해, 태양광이 어떠한 방향에서 유입되더라도 태양광을 용이하게 집광시킬 수 있도록 서로 다른 형태의 집광렌즈(110)가 형성된 구형 집광체(100)가 구비된다.For this purpose, a spherical condensing body 100 having different types of condensing lenses 110 is provided so that the sunlight can be easily condensed regardless of the direction of the sunlight.

상기 구형 집광체(100)는 구 형상이며, 전체 외표면의 일측쪽 표면은 동쪽을 향하는 표면으로 구획되고, 타측쪽 표면은 서쪽을 향하는 표면으로 구획되며, 남북방향으로 길다란 중앙 부분은 동서남북 어떠한 방향을 모두 향하는 면이 되며, 각 구획면에는 서로 다른 형태의 집광렌즈(110)가 형성된다.The spherical collector 100 has a spherical shape, and one surface of the entire outer surface is divided into an eastward surface, the other surface is divided into a surface facing the west, and a long central portion in the north-south direction extends in any direction And condensing lenses 110 of different shapes are formed on the respective partition surfaces.

상기 집광렌즈(110)는 구형 집광체(100)의 상단 중앙을 중심으로 남북방향으로 연장되는 제1프레넬 렌즈부(111)와, 구형 집광체(100)의 동쪽을 향하는 일측 표면에 형성되는 제2프레넬 렌즈부(112)와, 구형 집광체(100)의 서쪽을 향하는 타측 표면에 형성되는 제3프레넬 렌즈부(113)와, 구형집광체(100)의 하단부에 형성되는 제4프레넬 렌즈부(114)를 포함하여 구성된다.The condenser lens 110 includes a first Fresnel lens unit 111 extending in the north-south direction around the center of the upper end of the spherical condenser 100 and a second Fresnel lens unit 111 formed on one surface of the spherical condenser 100 facing the east A third Fresnel lens portion 113 formed on the other surface facing the west of the spherical light collector 100 and a fourth Fresnel lens portion 113 formed on the lower end of the spherical light collector 100, And a Fresnel lens unit 114. [

보다 상세하게는, 상기 제1프레넬 렌즈부(111)는 구형 집광체(100)의 상단 중앙을 중심으로 동심원 배열을 이루는 동시에 남북방향으로 등고선 배열이 연장 형성된 형태이고, 상기 제2프레넬 렌즈부(112)는 구형 집광체(100)의 동쪽을 향하는 일측 표면중 상단을 중심으로 방사상으로 연장되며 등간격의 등고선 배열을 이루며 형성된 형태이며, 상기 제3프레넬 렌즈부(113)는 구형 집광체(100)의 서쪽을 향하는 타측 표면에 상단을 중심으로 방사상으로 연장되며 등간격의 등고선 배열을 이루며 형성된 형태이다.More specifically, the first Fresnel lens unit 111 has a concentric arrangement centering on the upper center of the spherical condenser 100 and a contour arrangement extending in the north-south direction, The third Fresnel lens part 113 is formed in a shape of a rectangle extending in a radial direction around an upper end of one side surface facing the east of the spherical light collector 100, And extends in the radial direction around the upper end on the other surface facing the west of the housing 100 and has an equally spaced contour line arrangement.

또한, 상기 제4프레넬 렌즈부(114)는 구형집광체(100)의 하단 중앙을 중심으로 구의 아래쪽 절반 위치까지 동심원 배열을 이루며 형성된 형태이다.The fourth Fresnel lens unit 114 is formed in a concentric arrangement from the bottom center of the spherical condenser 100 to the bottom half of the sphere.

이러한 집광렌즈(110)의 구성중, 구형 집광체(100)의 상단 중앙을 중심으로 동심원 배열을 이루는 동시에 동서방향으로 등고선 배열을 이루는 제1프레넬 렌즈부(111)를 형성한 이유는 태양광이 동쪽에서 남쪽을 거쳐 서쪽을 향하며 이동하므로 제1프레넬 렌즈부(111)에서 어느 방향의 태양광도 용이하게 집광할 수 있기 때문이다.The reason for forming the first Fresnel lens portion 111 having a concentric arrangement centering on the upper center of the spherical condenser 100 and forming a contour arrangement in the east-west direction among the structures of the condenser lens 110 is as follows. This is because the first Fresnel lens portion 111 can easily condense sunlight in any direction.

또한, 구형 집광체(100)의 동쪽을 향하는 일측 표면에 제2프레넬 렌즈부(112)를 형성한 이유는 태양광이 동쪽을 지날 때 집중적으로 태양광을 집광할 수 있도록 함에 있고, 또 구형 집광체(100)의 서쪽을 향하는 타측 표면에 제3프레넬 렌즈부(113)를 형성한 이유는 동절기의 태양광 조사각을 고려하는 동시에 서쪽에서 간접적으로 유입되는 태양광까지 용이하게 집광할 수 있도록 함에 있다.The reason why the second Fresnel lens portion 112 is formed on one surface of the spherical condenser 100 facing the east is that the sunlight can be concentrated intensively when the sunlight passes east, The reason why the third Fresnel lens portion 113 is formed on the other surface facing the west side of the light collecting body 100 is that the solar radiation angle in the winter season is taken into consideration and the solar light incident indirectly from the west can be easily condensed .

또한, 구형 집광체(100)의 하단부에 동심원 구조의 제4프레넬 렌즈부(114)를 형성한 이유는 제1 내지 제3프레넬 렌즈부(111,112,113)를 통해 집광된 태양광이 그 아래쪽의 투명탱크(120)쪽으로 모아질 수 있도록 함에 있다.The reason why the fourth Fresnel lens portion 114 having a concentric circular structure is formed at the lower end of the spherical light collector 100 is that the sunlight condensed through the first to third Fresnel lens portions 111, So that it can be collected toward the transparent tank 120.

이렇게 구비된 구형 집광체(100)는 중공형 투명탱크(120) 위에 통상의 실링재 및 브라켓과 같은 고정부재 등을 이용하여 탑재 장착되며, 그 내부에 태양광에 의한 고온의 태양열이 존재하게 되므로 외기를 유도하여 폭발의 위험을 배제하고자, 첨부한 도 1e에서 보듯이 구형 집광체(100)의 일측 및 타측 저부에 외부공기 흐름 구멍(116,118)이 관통 형성된다.The spherical condenser 100 thus mounted is mounted on a hollow transparent tank 120 using a fixing member such as a usual sealing material and a bracket and solar heat of high temperature due to sunlight exists therein, External air flow holes 116 and 118 are formed at one side and the other side of the spherical collector 100 as shown in FIG. 1E to exclude the risk of explosion.

이때, 상기 중공형 투명탱크(120)의 상단 및 바닥면에는 제1 및 제2투명플레이트(130,132)가 일체로 밀봉되며 부착되는 바, 투명탱크(120)를 비롯한 제1 및 제2투명플레이트(130,132)는 투명 유리 또는 투명한 재질의 플라스틱으로 만들어질 수 있다.At this time, the first and second transparent plates 130 and 132 are integrally sealed and attached to the upper and bottom surfaces of the hollow transparent tank 120, and the first and second transparent plates (not shown) including the transparent tank 120 130,132) can be made of transparent glass or transparent plastic.

여기서, 상기 중공형 투명탱크(120)내에는 구형 집광체(100)에서 집광된 태양광을 제2투명플레이트(130)쪽으로 반사시키는 역원추형 반사체(140)가 내설된다.The hollow transparent tank 120 is provided with an inverted conical reflector 140 for reflecting sunlight condensed by the spherical condenser 100 toward the second transparent plate 130.

즉, 상기 역원추형 반사체(140)는 태양광의 반사 거리가 위쪽에서 아래쪽으로 갈수록 점차 좁혀질 수 있는 중공형의 역원추 형상으로 구비된 것으로서, 역원추형 반사체(140)의 하단면은 제2투명플레이트(130)의 상면에 부착되는 동시에 상단부는 구형 집광체(100)의 저부에 위치된 제1투명플레이트(130) 아래에 이격 배치되는 상태가 된다.That is, the inverted conical reflector 140 is provided in a hollow inverted conical shape that can be gradually narrowed downward from the top to the bottom of the inverted conical reflector 140, And the upper end of the first transparent plate 130 is spaced below the first transparent plate 130 located at the bottom of the spherical light collector 100.

상기 역원추형 반사체(140)의 내경면은 빛을 용이하게 반사시킬 수 있는 빛 반사용 거울로 형성되며, 역원추형 반사체(140)의 상단끝에는 빛 반사용 거울로부터 반사되는 빛이 바깥쪽으로 조사되는 것을 차단할 수 있도록 안쪽 방향으로 일정한 곡률을 이루며 만곡된 빛 차단막(142)이 일체로 더 형성된다.The inner surface of the inverted cone-shaped reflector 140 is formed by a mirror for reflecting light, and the light reflected from the mirror for mirroring is irradiated on the upper end of the inverted cone- The curved light shielding film 142 is integrally formed to have a predetermined curvature in the inward direction.

한편, 상기 역원추형 반사체(140)가 내설된 투명탱크(120)내에 물을 급수하여 집광된 태양열에 의하여 가열되도록 함으로써, 온수를 지속적으로 사용할 수 있고, 또는 에어를 공급하여 집광된 태양열에 의하여 승온되도록 함으로써, 겨울철 실내 난방 용도로 사용할 수 있다.On the other hand, by supplying water into the transparent tank 120 in which the inverted conical reflector 140 is installed and heating it by the condensed solar heat, hot water can be continuously used, or air can be supplied, So that it can be used for indoor heating in winter.

물론, 태양광이 집광 및 반사됨에 따라 역원추형 반사체(140) 및 투명탱크(120)의 내부가 가열될 수 있으므로, 위와 같이 공급되는 물 또는 외부공기가 역원추형 반사체(140) 및 투명탱크(120)의 내부에서 태양열과 열교환하여, 역원추형 반사체(140) 및 투명탱크(120)의 내부 온도가 적정 수준으로 조절될 수 있다.Of course, as the sunlight is condensed and reflected, the inside of the inverted conical reflector 140 and the transparent tank 120 can be heated, so that the water or the outside air supplied as described above is supplied to the inverted conical reflector 140 and the transparent tank 120 The inner temperature of the inverted conical reflector 140 and the transparent tank 120 can be adjusted to an appropriate level.

보다 상세하게는, 상기 역원추형 반사체(140)의 하단에 투명탱크(120)의 하단으로부터 연장된 급수용 또는 에어공급용 호스(122)가 결합되는 인렛(124)을 형성하고, 또한 투명탱크(120)의 상단에는 배수용 또는 에어 배출용 호스(126)가 결합되는 아웃렛(128)을 형성하여, 급수용 또는 에어 공급용 호스(122)가 결합되는 인렛(124)을 통하여 물 또는 에어를 공급함으로써, 구형 집광체(100)로부터 집광되어 중공형 투명탱크(120)로 전달된 태양열 및 역원추형 반사체(140)에 의하여 반사되는 태양열에 의하여 물 또는 에어가 가열되어 온수 사용 또는 실내 난방이 이루어질 수 있다.An inlet 124 is formed at the lower end of the inverted conical reflector 140 to receive a water supply or air supply hose 122 extending from the lower end of the transparent tank 120, The hose 122 is connected to an outlet 128 through which the water or air is supplied through the inlet 124 to which the water supply or air supply hose 122 is connected. The water or air is heated by the solar heat collected by the spherical condenser 100 and reflected by the solar heat transferred to the hollow transparent tank 120 and the inverted cone reflector 140, have.

이와 동시에, 물 또는 외부공기가 역원추형 반사체(140) 및 투명탱크(120)의 내부에서 태양열과 열교환하여, 역원추형 반사체(140) 및 투명탱크(120)의 내부 온도가 적정 수준으로 조절된다.At the same time, the water or the outside air exchanges heat with solar heat inside the inverted cone reflector 140 and the transparent tank 120, and the internal temperature of the inverted cone reflector 140 and the transparent tank 120 is adjusted to an appropriate level.

한편, 상기 투명플레이트(130)의 저부에는 역원추형 반사체(140)에서 반사된 후, 제2투명플레이트(132)를 통과한 태양광을 한 곳으로 모아주는 평판형 프레넬 렌즈(150)가 이격 배치된다.A flat plate type Fresnel lens 150 which reflects the sunlight passing through the second transparent plate 132 to one place after being reflected by the inverted conical reflector 140 is spaced apart from the bottom of the transparent plate 130 .

특히, 상기 평판형 프레넬 렌즈(150)의 저부에는 평판형 프레넬 렌즈(150)로부터의 태양광을 가시광선, 자외선, 적외선으로 분리시킬 수 있는 사각프리즘(160)이 배치된다.In particular, a rectangular prism 160 capable of separating sunlight from the planar Fresnel lens 150 into visible light, ultraviolet light, and infrared light is disposed at the bottom of the flat Fresnel lens 150.

상기 사각프리즘(160)은 태양광을 가시광선, 자외선, 적외선으로 분리시킬 수 있도록 4개의 삼각프리즘(161,162,163,164)을 상부쪽 꼭지점끼리 밀착시키면서 사각체로 조립시킨 것으로서, 각 삼각프리즘(161,162,163,164)의 바닥면이 사각체의 상하좌우면이 된다.The rectangular prisms 160 are assembled in a rectangular shape while closely contacting the upper vertexes of the triangular prisms 161, 162, 163 and 164 so as to separate sunlight into visible rays, ultraviolet rays and infrared rays. The rectangular prisms 160 are arranged on the bottom surfaces of the triangular prisms 161, 162, This becomes the upper, lower, left, and right sides of the square body.

즉, 상기 각 삼각프리즘(161,162,163,164)의 바닥면 즉, 사각프리즘(160)의 상하좌우면중 상면이 평판형 프레넬 렌즈(150)와 일치하는 빛 유입면(165)이 되고, 이 빛 유입면(165)의 반대쪽 면인 하면은 가시광선 분리면(167)이 되며, 또한 좌면과 우면은 각각 자외선 분리면(168) 및 적외선 분리면(166)이 된다.That is, the upper surface of each of the triangular prisms 161, 162, 163, and 164, that is, the upper, lower, left, and right surfaces of the rectangular prism 160 becomes a light inflow surface 165 that coincides with the flat Fresnel lens 150, The bottom surface opposite to the light source 165 is the visible light separation surface 167 and the left and right surfaces are the ultraviolet separation surface 168 and the infrared separation surface 166, respectively.

본 발명에 따르면, 상기 사각프리즘(160)으로부터 적외선을 이용하여 전기에너지를 생산할 수 있는 발전 및 축 전부(170)를 포함하는 바, 그 구성을 보면 사각프리즘(160)의 적외선 분리면(166)과 이격 배치되어 적외선의 전달 경로가 되는 석영유리봉(171)과, 석영유리봉(171)으로부터 전달된 적외선으로 냉각수를 가열하여 스팀화시키는 열교환기(172)와, 열교환기로(172)부터 배출되는 고압의 스팀을 이용하여 터빈(173)을 회전시키면서 전기에너지를 생성하는 통상의 발전기(174)와, 스팀에서 액화된 냉각수를 열교환기로 순환시키는 펌프(176)로 구성되고, 또한 발전기(174)에는 발전기에서 발전된 전기를 저장하는 통상의 축전지(175)가 연결된다.According to the present invention, the infrared prism 160 includes a power generating and shading unit 170 capable of producing electrical energy using infrared rays from the rectangular prism 160. The infrared prism 160 includes an infrared dividing surface 166, A heat exchanger 172 for heating and heating the cooling water by the infrared rays transmitted from the quartz glass rod 171 and a heat exchanger 172 for radiating heat from the heat exchanger 172, A conventional generator 174 for generating electric energy while rotating the turbine 173 using high pressure steam and a pump 176 for circulating the cooling water liquefied in the steam to the heat exchanger, A conventional battery 175 for storing electricity generated from the generator is connected.

한편, 상기 석영유리봉(171)의 소정 위치에 분기형 석영유리봉(178)을 연장 형성하여, 석영유리봉(171)에서 분기형 석영유리봉(178)으로 적외선 열이 전달되도록 하고, 분기형 석영유리봉(178)으로 전달된 적외선 열이 적외선 열을 필요로 하는 곳(식물관, 수족관 등)으로 적외선 열이 전달될 수 있도록 한다.On the other hand, a branched quartz glass rod 178 is extended to a predetermined position of the quartz glass rod 171 so that infrared heat is transmitted from the quartz glass rod 171 to the branched quartz glass rod 178, So that the infrared heat transmitted to the quartz glass rod 178 can be transmitted to a place (a plant tube, an aquarium, etc.) where the infrared heat is required.

여기서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 다목적 태양광 집광장치에 대한 작동 흐름을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the multi-purpose solar concentrator according to the present invention will be described.

하절기 및 동절기시, 태양광이 동쪽에서 남쪽을 거쳐 서쪽으로 질 때까지 구형 집광체(100)에 형성된 집광렌즈(110) 중, 제1프레넬 렌즈부(111)를 비롯하여 동쪽을 향하는 표면에 걸쳐 형성된 제2프레넬 렌즈부(112)를 통하여 직접적으로 집광된다.In the summer and winter season, the condensing lens 110 formed on the spherical condensing body 100 extends from the east side to the south side and extends to the east, including the first Fresnel lens portion 111 And is condensed directly through the formed second Fresnel lens portion 112.

물론, 구형 집광체(100)의 서쪽을 향하는 표면에 걸쳐 형성된 제3프레넬 렌즈부(113)를 통하여 태양광이 간접적으로 집광된다.Of course, the sunlight is indirectly condensed through the third Fresnel lens portion 113 formed on the surface facing the west of the spherical collector 100.

이에, 태양광이 어떠한 방향에서 유입되더라도, 구형 집광체(100)의 집광렌즈(110)에서 태양광을 용이하게 집광할 수 있게 된다.Accordingly, even if sunlight flows in any direction, sunlight can be easily condensed by the condenser lens 110 of the spherical condenser 100.

이렇게 집광렌즈(110) 즉, 제1 내지 제3프레넬 렌즈부(11,112,113,114)에 [0053] 의하여 집광된 태양광의 조사 방향은 구형 집광체(100) 자체가 오목렌즈와 같은 구 형상으로 형성되어 있기 때문에 구형 집광체(100)의 하단부에 형성된 제4프레넬 렌즈부(114)를 향하여 집광되고, 제4프레넬 렌즈부(114)로 집광된 태양광은 투명탱크(120)내에 내설된 역원추형 반사체(140)의 내부를 향하게 된다.The irradiation direction of the sunlight condensed by the condenser lens 110, that is, the first to third Fresnel lens sections 11, 112, 113, and 114, is such that the spherical condenser 100 itself is formed in a spherical shape such as a concave lens The condensed light is focused toward the fourth Fresnel lens portion 114 formed at the lower end of the spherical condenser 100 and the sunlight condensed by the fourth Fresnel lens portion 114 is condensed in the inverted conical shape Facing the inside of the reflector 140.

이에 제4프레넬 렌즈부(114)로 집광된 대부분의 태양광이 제1투명플레이트(130)를 통과하여 역원추형 반사체(140)내로 집중 조사되며, 물론 태양광 일부가 투명탱크(120)와 역원추형 반사체(140)의 사이공간으로도 조사된다.Most of sunlight condensed by the fourth Fresnel lens unit 114 passes through the first transparent plate 130 and is intensively irradiated into the inverted conical reflector 140. Of course, a part of the sunlight is transmitted through the transparent tank 120 And the space between the inverted conical reflectors 140 is also irradiated.

연이어, 상기 역원추형 반사체(140)의 내부로 집중된 태양광이 역원추형 반사체(140)의 내표면에 형성된 거울면을 통하여 아래쪽으로 순차적으로 반사된 후, 투명탱크(120)의 바닥면을 이루는 제2투명플레이트(132)를 통과하게 된다.Subsequently, the sunlight concentrated inside the inverted conical reflector 140 is sequentially reflected downward through a mirror surface formed on the inner surface of the inverted conical reflector 140, 2 transparent plate 132, as shown in FIG.

이와 동시에, 상기 제2투명플레이트(132)를 통과한 태양광은 평판형 프레넬 렌즈(150)를 통과하는 동시에 하나의 촛점으로 모아지면서 사각프리즘(160)으로 전달된다.At the same time, the sunlight passing through the second transparent plate 132 passes through the plate-type Fresnel lens 150 and is collected into one focal point, and is transmitted to the rectangular prism 160.

이어서, 태양광이 사각프리즘(160)의 평판형 프레넬 렌즈(150)와 일치하는 빛 유입면(165)으로 유입되면, 이 빛 유입면(165)의 반대쪽 면인 하면은 가시광선 분리면(167)이 되며, 또한 좌면과 우면은 각각 자외선 분리면(168) 및 적외선 분리면(166)이 된다.Subsequently, when sunlight flows into the light inflow surface 165 that coincides with the flat plate-shaped Fresnel lens 150 of the square prism 160, the lower surface, which is opposite to the light inflow surface 165, ), And the seat surface and the right side become the ultraviolet ray separation surface 168 and the infrared ray separation surface 166, respectively.

따라서, 태양광이 사각프리즘(160)의 빛 유입면(165)으로 들어가면 태양광이 분산되면서 빨주노초파남보 일곱가지 색이 나타나게 되는 바, 이 가운데 빨강보다 더 바깥쪽에 있는 전자기파 즉, 빨강보다 긴 파장의 적외선은 사각프리즘(160)의 우측면인 적외선 분리면(166)을 통하여 분리되고, 보라색보다 더 바깥쪽에 있는 전자기파 즉, 보라색보다 더 파장이 짧은 자외선은 사각프리즘(160)의 좌측면인 자외선 분리면(168)을 통하여 분리되며, 또한 가시광선은 자외선과 적외선 사이에 위치하여 사람이 백색광으로 느끼게 되는 빛으로서 사각프리즘(160)의 빛 유입면(165)의 반대쪽면인 가시광선 분리면(167)을 통하여 분리된다.Accordingly, when the sunlight enters the light inflow surface 165 of the rectangular prism 160, the sunlight is dispersed and seven colors of red, green, and blue are displayed. Among these, The infrared rays of wavelengths are separated through the infrared ray separation surface 166 on the right side of the rectangular prism 160 and the electromagnetic waves that are further outward than the purple color, that is, the ultraviolet rays whose wavelengths are shorter than the purple color, And the visible ray is positioned between the ultraviolet ray and the infrared ray so that the visible light ray is separated from the visible light ray separation surface (i.e., the visible light ray separation surface) opposite to the light inflow surface 165 of the rectangular prism 160 167).

이때, 광섬유 또는 광관을 가시광선 분리면(167)에 이격 배치하여, 가스광선 분리면(167)으로부터 나오는 가시광선을 실내 조명이 필요한 장소(예를 들어, 자연 채광이 필요한 어두운 곳, 지하 주차장 등)로 전달할 수 있도록 한다.At this time, the optical fiber or the light pipe is disposed on the visible light separation surface 167 so that the visible light emitted from the gas light separation surface 167 is emitted to a place where the room lighting is required (for example, ).

또한, 광섬유 또는 광관을 자외선 분리면(168)에 이격 배치하여, 자외선 분리면(168)으로부터 나오는 자외선을 살균 등 대형 식기 보관소를 비롯한 살균 목적 장소로 전달할 수 있도록 한다.In addition, the optical fiber or the light tube is disposed on the ultraviolet ray separation surface 168 so that ultraviolet rays emitted from the ultraviolet ray separation surface 168 can be transmitted to a sterilization target site including a large tableware storage such as a sterilizer.

특히, 상기 사각프리즘(160)의 적외선 분리면(166)으로부터 나오는 적외선은 전기를 생산하는 발전 및 축전부(170)로 전달된다.In particular, the infrared rays emitted from the infrared ray separation surface 166 of the rectangular prism 160 are transmitted to the electricity generating and storage unit 170 that generates electricity.

상기 발전 및 축전부(170)의 전기 생성 원리를 보면, 먼저 사각프리즘(160)의 적외선 분리면(166)과 이격 배치 된 석영유리봉(171) 즉, 적외선 투과 효율이 높은 것으로 알려진 석영유리봉(171)으로 적외선이 전달되는 과정과, 적외선이 석영유리봉(171)을 따라 열교환기(172)의 내부에 구획된 가열공간(미도시됨)으로 들어가게 된 후, 펌프(176)로부터 펌핑되어 가열공간으로 들어온 냉각수를 가열하는 과정이 진행된다.The quartz glass rod 171 disposed apart from the infrared ray separation surface 166 of the rectangular prism 160, that is, the quartz glass rod 171 having high infrared ray transmission efficiency, (Not shown) partitioned inside the heat exchanger 172 along the quartz glass rod 171 and then pumped from the pump 176 The process of heating the cooling water entering the heating space proceeds.

연이어, 적외선에 의한 가열된 냉각수로부터 스팀이 생산되면, 고압의 스팀이 열교환기(172)의 배출구를 통하여 배출되어 발전기(174)의 터빈(173)을 회전시키는 통상의 발전 동작이 이루어짐으로써, 발전기(174)로부터 전기가 생성되고, 생성된 전기는 전기를 필요로 하는 곳으로 보낼 수 있고, 그렇지 않은 경우에는 통상의 축전지(175)에 충전시키게 된다.Subsequently, when steam is produced from the cooling water heated by the infrared rays, the high-pressure steam is discharged through the outlet of the heat exchanger 172 and the turbine 173 of the generator 174 is rotated, Electricity is generated from the battery 174, and the generated electricity can be sent to a place where electricity is required, and otherwise, it is charged into a normal battery 175.

또한, 상기 석영유리봉(171)으로 적외선이 전달되면, 석영유리봉(171)에서 분기된 분기형 석영유리봉(178)으로도 적외선 열이 전달되며, 분기형 석영유리봉(178)의 적외선 열이 필요로 하는 곳(식물관, 수족관 등)으로 전달되어 활용될 수 있다.When the infrared ray is transmitted to the quartz glass rod 171, the infrared rays are transmitted also to the branched quartz glass rod 178 branched from the quartz glass rod 171, It can be transferred to places where heat is needed (plant pipes, aquariums, etc.) and utilized.

한편, 구형 집광체(100)의 집광렌즈(110)에서 집광된 태양광이 역원추형 반사체(140)의 내부로 집중되는 동시에 일부 태양광이 투명탱크(120)와 역원추형 반사체(140)의 사이공간으로 유입되면, 태양광에 의한 열이 투명탱크(120) 및 역원추형 반사체(140)내에 존재하게 되므로, 이 태양열을 상기와 같이 온수 또는 실내 난방 용도로 활용할 수 있다.The sunlight condensed by the condenser lens 110 of the spherical condenser 100 is concentrated inside the inverted conical reflector 140 and some sunlight is condensed between the transparent tank 120 and the inverted conical reflector 140 When heat is introduced into the space, heat due to sunlight is present in the transparent tank 120 and the inverted conical reflector 140, so that the solar heat can be utilized for hot water or indoor heating as described above.

즉, 상기 투명탱크(120)의 바깥쪽에서 연장된 급수용 또는 에어 공급용 호스(122)로부터 역원추형 반사체(140)의 하단에 형성된 인렛(124)으로 물이 공급되면, 역원추형 반사체(140)내에 물이 채워지는 동시에 역원추형 반사체(140)내에 존재하는 태양열에 의하여 물이 가열되어 온수가 되고, 연이어 온수가 역원추형 반사체(140)의 상부를 통하여 넘쳐서 투명탱크(120)와 역원추형 반사체(140)의 사이공간에 채워지면 투명탱크(120)의 상단에 형성된 아웃렛(128)을 통하여 온수 사용처로 배출되도록 함으로써, 동절기 뿐만 아니라 사계절 내내 온수 사용이 가능한 장점을 제공하게 된다.That is, when water is supplied from the water supply or air supply hose 122 extending from the outside of the transparent tank 120 to the inlet 124 formed at the lower end of the inverted conical reflector 140, The water is filled in the inverted conical reflector 140 and the water is heated by the solar heat existing in the inverted conical reflector 140 to become hot water. Then, the hot water flows over the upper part of the inverted conical reflector 140 to form the transparent tank 120 and the inverted conical reflector 140, the water is discharged through the outlet 128 formed at the upper end of the transparent tank 120 to the place where the hot water is used, thereby providing not only the winter season but also the advantage of using hot water throughout the seasons.

반면, 상기 투명탱크(120)의 바깥쪽에서 연장된 급수용 또는 에어 공급용 호스(122)로부터 역원추형 반사체(140)의 하단에 형성된 인렛(124)으로 에어(외부공기)를 공급하면, 역원추형 반사체(140)의 내부 및 투명탱크(120)와 역원추형 반사체(140)의 사이공간에 에어가 충진되는 동시에 태양열에 의하여 가열되고, 가열된 에어가 투명탱크(120)의 상단에 형성된 아웃렛(128)을 통하여 실내 난방이 필요한 곳으로 배출되도록 함으로써, 동절기에 별도의 연료비가 필요없는 실내 난방이 이루어질 수 있다.On the other hand, when air (outside air) is supplied from the water supply or air supply hose 122 extending from the outside of the transparent tank 120 to the inlet 124 formed at the lower end of the inverted conical reflector 140, The space inside the reflector 140 and the space between the transparent tank 120 and the inverted cone reflector 140 are filled with air and heated by the solar heat and the heated air is supplied to the outlet 128 So that indoor heating can be performed in the winter without requiring a separate fuel cost.

또한, 상기와 같이 공급된 물 또는 외부공기가 역원추형 반사체(140) 및 투명탱크(120)의 내부에서 태양열과 열 교환하여, 역원추형 반사체(140) 및 투명탱크(120)의 내부 온도가 적정 수준으로 조절될 수 있다.The water or the external air supplied as described above undergoes heat exchange with the solar heat inside the inverted conical reflector 140 and the transparent tank 120 so that the temperature of the interior of the inverted conical reflector 140 and the transparent tank 120 becomes appropriate ≪ / RTI >

100 : 구형 집광체 110 : 집광렌즈
111 : 제1프레넬 렌즈부 112 : 제2프레넬 렌즈부
113 : 제3프레넬 렌즈부 114 : 제4프레넬 렌즈부
120 : 투명탱크 122 : 급수용 또는 에어 공급용 호스
124 : 인렛 126 : 배수용 또는 에어 배출용 호스
128 : 아웃렛 130 : 제1투명플레이트
132 : 제2투명플레이트 140 : 역원추형 반사체
142 : 빛 차단막 150 : 평판형 프레넬 렌즈
160 : 사각프리즘 161,162,163,164 : 삼각프리즘
165 : 빛 유입면 166 : 적외선 분리면
167 : 가시광선 분리면 168 : 자외선 분리면
170 : 발전 및 축전부 171 : 석영유리봉
172 : 열교환기 173 : 터빈
174 : 발전기 175 : 축전기
176 : 펌프 178 : 분기형 석영유리봉
100: spherical condenser 110: condenser lens
111: First Fresnel lens part 112: Second Fresnel lens part
113: Third Fresnel lens section 114: Fourth Fresnel lens section
120: Transparent tank 122: Hose for water supply or air supply
124: inlet 126: hose for discharge or air discharge
128: outlet 130: first transparent plate
132: second transparent plate 140: inverted cone reflector
142: Light blocking film 150: Flat plate type Fresnel lens
160: square prisms 161, 162, 163, 164: triangular prism
165: light inflow side 166: infrared ray side
167 visible light separation surface 168 ultraviolet separation surface
170: power generation and power storage unit 171: quartz glass rod
172: heat exchanger 173: turbine
174: generator 175: capacitor
176: pump 178: branched quartz glass rod

Claims (5)

태양광의 유입방향에 따라 서로 다른 형태의 집광렌즈(110)가 형성된 구형 집광체(100)와;
상기 구형 집광체(100)의 저부 테두리에 장착되는 중공형 투명탱크(120)와;
상기 중공형 투명탱크(120)의 상단 및 바닥에 각각 밀봉 장착되는 제1 및 제2투명플레이트(130,132)와;
상기 제2투명플레이트(132)의 상면에 부착되면서 구형 집광체(100)의 저부에 배치되어, 구형 집광체(100)로부터
제1투명플레이트(130)를 거쳐 유입되는 태양광을 제2투명플레이트(132)쪽으로 반사시키는 중공형의 역원추형 반사체(140)와;
상기 제2투명플레이트(132)의 저부에 이격 배치되어, 투명플레이트(132)를 통과한 태양광을 한 곳으로 모아주는 평판형 프레넬 렌즈(150)와;
상기 프레넬 렌즈(150)의 저부에 배치되어, 태양광을 가시광선, 자외선, 적외선으로 분리시키는 사각프리즘(160);
상기 사각프리즘(160)으로부터 적외선을 이용하여 전기에너지를 생산하는 발전 및 축전부(170); 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다목적 태양광 집광장치.
A spherical condenser 100 in which condenser lenses 110 of different shapes are formed according to the direction of sunlight;
A hollow transparent tank 120 mounted on a bottom edge of the spherical collector 100;
First and second transparent plates 130 and 132 sealingly mounted on the top and bottom of the hollow transparent tank 120, respectively;
And is attached to the upper surface of the second transparent plate 132 and disposed at the bottom of the spherical light collector 100,
A hollow inverted cone-shaped reflector 140 for reflecting sunlight introduced through the first transparent plate 130 toward the second transparent plate 132;
A flat type Fresnel lens 150 spaced from the bottom of the second transparent plate 132 and collecting the sunlight passing through the transparent plate 132 into one place;
A square prism 160 disposed at the bottom of the Fresnel lens 150 for separating sunlight into visible light, ultraviolet light, and infrared light;
A power generating and storage unit 170 for generating electrical energy from the square prism 160 by using infrared rays; And a condensing unit for condensing the condensed light.
청구항 1에 있어서,
상기 집광렌즈(110)는:
구형 집광체(100)의 상단 중앙을 중심으로 동심원 배열을 이루면서 형성되는 제1프레넬 렌즈부(111)와;
구형 집광체(100)의 동쪽을 향하는 일측 표면중 상단을 중심으로 방사상으로 연장되며 등간격의 등고선 배열을 이루는 제2프레넬 렌즈부(112)와;
구형 집광체(100)의 서쪽을 향하는 타측 표면에 상단을 중심으로 방사상으로 연장되며 등간격의 등고선 배열을 이루는 제3프레넬 렌즈부(113)와;
구형집광체(100)의 하단 중앙을 중심으로 동심원 배열을 이루며 형성되는 제4프레넬 렌즈부(114); 로 구성된 것을 특징으로 하는 다목적 태양광 집광장치.
The method according to claim 1,
The condenser lens 110 includes:
A first Fresnel lens unit 111 formed concentrically with the upper center of the spherical condenser 100;
A second Fresnel lens part 112 extending in a radial direction around an upper end of the one surface facing the east of the spherical light collector 100 and forming an equally spaced contour line arrangement;
A third Fresnel lens portion 113 extending radially around the upper end of the spherical light collector 100 on the other side facing the west and forming an equally spaced contour line arrangement;
A fourth Fresnel lens part 114 formed concentrically with the center of the lower end of the spherical light collector 100; And a condensing unit for condensing the condensed light.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 구형 집광체(100)의 일측 및 타측 저부에는 외부공기 흐름 구멍(116,118)이 관통 형성된 것을 특징으로 하는 다목적 태양광 집광장치
The method according to claim 1 or 2,
Wherein the external air flow holes (116, 118) are formed through one side and the other side of the spherical light collector (100)
청구항 1에 있어서,
상기 역원추형 반사체(140)는 빛 반사용 거울로 만들어진 것임을 특징으로 하는 다목적 태양광 집광장치.
The method according to claim 1,
Wherein the inverted conical reflector (140) is made of a light reflecting mirror.
청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
상기 역원추형 반사체(140)의 상단에는 반사된 빛이 외부로 조사되지 않도록 안쪽 방향으로 일정한 곡률을 이루며 만곡된 빛 차단막(142)이 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 다목적 태양광 집광장치.
The method according to claim 1 or 4,
Wherein a curved light shielding film (142) is integrally formed at an upper end of the inverted conical reflector (140) so as to have a constant curvature in an inward direction so that reflected light is not radiated to the outside.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220057173A (en) * 2020-10-29 2022-05-09 강원대학교산학협력단 Torrefaction device for biomass
KR20220057679A (en) * 2020-10-29 2022-05-09 강원대학교산학협력단 Torrefaction device for biomass

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220057173A (en) * 2020-10-29 2022-05-09 강원대학교산학협력단 Torrefaction device for biomass
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