KR20190073757A - 집광효율이 향상된 ptc 집광기 - Google Patents

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KR20190073757A
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최동호
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Abstract

본 발명은 집광효율이 향상된 PTC 집광기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 곡률을 가지는 반사판의 초점에 위치한 집열관으로 집광되는 과정에서, 상기 집열관에서 벗어나는 태양광까지 놓치지 않고 다시 집열관으로 집광시킴으로써 집광효율을 더욱 향상시킬 수 있는 PTC 집광기에 관한 것이다.
이를 위하여, 본 발명은 태양광을 반사하여 초점축에 위치한 집열관에 집광하도록 일정한 곡률을 가지는 메인 반사판을 포함하는 PTC 집광기에 있어서, 상기 집광기는 상기 집열관 상측으로 상기 집열관이 초점축에 위치하도록 일정한 곡률을 가지는 추가 반사판을 포함하는 것을 특징으로 하는 한다. 상기 추가 반사판은 상단 반사판 및 하단 반사판으로 이격된 2개의 반사판으로 구성될 수 있다. 상기 추가 반사판은 상기 이격된 상단 및 하단 반사판 사이에 프레넬 렌즈부가 형성될 수 있다.

Description

집광효율이 향상된 PTC 집광기{Parabolic Trough Concentrator with improved concentration efficiency}
본 발명은 집광효율이 향상된 PTC 집광기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 곡률을 가지는 반사판의 초점에 위치한 집열관으로 집광되는 과정에서, 상기 집열관에서 벗어나는 태양광까지 놓치지 않고 다시 집열관으로
태양열을 모으는 집광기는 집광 방법, 장치의 형태 및 사용온도 범위에 따라 집광형과 비집광형으로 분류된다. 비집광형은 평판형과 진공유리관형으로 구분되고, 집광형은 집광형태의 기하학적 구조에 따라 PTC(Parabolic Trough Concentrator)형, CPC(Compound Parabolic Concentrator), 포물선 접시형(Parabolic Dish) 등으로 구분된다. 상기 집광식 중에서 중고온의 온도범위를 얻을 수 있고 1축이나 2축의 추적이 가능한 PTC형 집광기가 가장 바람직한데, 통상의 PTC형 집광기는 얇은 판 형태의 금속 반사판을 2차원 포물 형태의 곡률을 가지도록 벤딩하여 초점이 띠 형태를 이루게 되며, 초점에 반사판으로부터 반사되는 태양열을 집열하기 위한 집열관이 위치한다. 그러나, 곡률을 이루는 반사판이 완전한 포물 형태를 취하지는 못하므로 그에 따라 초점에 위치한 집열관으로 집광되지 못하고 초점 주변으로 집광되다 보니 집열관에 태양열이 전달되지 못하여 집광효율이 떨어지게 되는 문제점이 발생하였다.
대한민국 공개특허공보 제10-2015-0086128호 (2015.07.27) 대한민국 공개실용신안공보 제20-2011-0003259호 (2011.03.30)
상기의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 반사판 초점에 위치한 집열관 주변으로 추가 반사판을 형성하여 메인 반사판에서 반사된 태양광 중 집열관을 벗어난 태양광까지도 다시 집열관으로 모일 수 있도록 함으로써 집광효율을 더욱 향상시킬 수 있는 PTC 집광기에 관한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
태양광을 반사하여 초점축에 위치한 집열관에 집광하도록 일정한 곡률을 가지는 메인 반사판을 포함하는 PTC 집광기에 있어서, 상기 집광기는 상기 집열관 상측으로 상기 집열관이 초점축에 위치하도록 일정한 곡률을 가지는 추가 반사판을 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.
상기 추가 반사판은 상단 반사판 및 하단 반사판으로 이격된 2개의 반사판으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 추가 반사판은 상기 이격된 상단 및 하단 반사판 사이에 프레넬 렌즈부가 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.
1. 집열관 상측으로 형성된 추가 반사판으로 인해 집열관으로 집광되지 못한 태양광까지 다시 반사시켜 집열광으로 모일 수 있도록 함으로써, 집광효율을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
2. 또한, 상기 추가 반사판이 상단 반사판 및 하단 반사판으로 이격되어 위치함으로써, 상단 및 하단 반사판 사이에 일정한 빈 공간이 형성됨으로, 이로 인해 집열관이 태양으로부터 직접 수광하는 부분에 대해서는 반사판으로 가리지 않도록 함으로써, 에너지 변환효율이 저하되지 않는 효과가 있다.
3. 더 나아가, 상기 빈 공간에 프레넬 렌즈부를 형성함으로써, 태양으로부터 직접 수광하는 태양광의 집광율을 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 PTC 집광기를 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 PTC 집광기를 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 PTC 집광기를 나타내는 사시도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다. 실시예를 통해 본 발명의 기술적 사상이 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명이 이하에 설명된 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명이 속하는 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있는 것이라는 점은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
먼저, 본 발명에 따른 집광기(100)는 PTC(Parabolic Trough Concentrator)형으로서, 포물선형상의 곡률을 가지는 메인 반사판(110) 및 태양의 고도에 따라 태양을 추적하며 상기 메인 반사판(110)을 회전축(121)을 중심으로 회전시키는 회동구동부(120)가 구비되며, 상기 메인 반사판(110) 초점축에 태양광을 흡수하는 집열관(130)이 배열된다. 상기 회전구동부(15)는 모터나 실린더 등의 액추에이터의 구동력을 동력전달부재를 통해서 회전축(121)에 전달함으로써 반사판(110)이 태양을 추적하기 위하여 회전하게 된다. 상기 메인 반사판(110)은 일체로 형성된 것일 수도 있으며, 다수의 반사판 모듈을 다수개 결합시켜 형성된 것일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 PTC 집광기(100)는 집열관(130) 상측으로 일정한 곡률을 가지는 추가 반사판(140)이 형성되는데, 특별히 추가 반사판(140)의 초첨축에 상기 집열관(130)이 위치하도록 추가 반사판(140)이 배열된다는 점에 기술적 특징이 있다. 상기 추가 반사판(140)은 상기 메인 반사판(110)에서 반사된 태양광 중 집열관(130)에 도달하지 못하고 그 주변으로 빗겨나간 태양광을 다시 반사시켜 상기 집열관(130)으로 도달하도록 함으로써 집광효율을 더욱 높이도록 한다.
상기 추가 반사판(140)은 집열관(130)을 초점축에 고정시키는 고정대(131)로부터 연장된 추가 반사판 지지대(150)에 의해 집열관(130) 상측으로 일정 높이를 유지하며 고정 지지될 수 있다. 상기 추가 반사판(140)은 집열관(130) 주변으로 빗겨나가는 반사광을 재반사하여야 하므로, 집열관(130)의 상측면까지 추가 반사판(140)이 위치하는 것이 바람직하다. 상기 추가 반사판(140)은 태양광을 반사시킬 수 있는 금속재 또는 실리콘 유리재일 수 있으나, 광 반사가 가능한 것이면 특별히 한정되지 않는다.
그러나 이 경우 태양으로부터 상기 집열관(130)으로 직접 조사되어 흡수되는 것을 상기 추가 반사판(140)이 막게 되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 이를 개선하기 위하여 도 2에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 제2실시예는 상기 추가 반사판(140)이 상단 반사판(141) 및 하단 반사판(142)으로 이격되어 2개의 반사판으로 분리 구성되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 상기 상단 반사판과 하단 반사판(142)에는 일정한 공간이 형성되며, 이 공간을 통해 태양으로부터 직접 조사되는 태양광이 집열관(130)에 도달하게 되므로, 에너지 생성효율을 더욱 높일 수 있다. 상기 상단 반사판(141) 및 하단 반사판(142)는 각각의 지지대(151, 152)에 의해 지지되며, 상기 지지대(151, 152)를 움직여 상단 반사판(141) 및 하단 반사판(142)의 위치를 조정할 수 있다.
다음으로, 도 3에서는 본 발명에 따른 제3실시예의 사시도가 도시되어 있다. 이는 상기 이격된 상단 반사판(141)및 하단 반사판(142) 사이에 프레넬 렌즈(143)가 추가로 더 형성되는 것을 특징으로 한다. 상기 프레넬 렌즈(143)는 상기 상하단 반사판(141, 142)과 일체로 형성될 수 있으며, 필요에 따라서는 각각 이격되어 독립적으로 존재할 수도 있다. 여기서 프레넬 렌즈(143)란 집광렌즈의 하나로 렌즈의 두께를 줄이기 위해서 수개 또는 여러개의 원형띠 모양의 렌즈로 분할한 렌즈를 의미한다. 상기 프레넬 렌즈(143)에 의하여 태양으로부터 직접 조사되는 태양광의 집광율을 더욱 높일 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.
100 : 집광기 110 : 메인 반사판
120 : 회동구동부 130 : 집열관
131 : 고정대 140 : 추가 반사판
141 : 상단 반사판 142 : 하단 반사판
143 : 프레넬 렌즈 150 : 추가 반사판 지지대
151 : 상단 반사판 지지대 152 : 하판 반사판 지지대

Claims (3)

  1. 태양광을 반사하여 초점축에 위치한 집열관에 집광하도록 일정한 곡률을 가지는 메인 반사판을 포함하는 PTC 집광기에 있어서,
    상기 집광기는 상기 집열관 상측으로 상기 집열관이 초점축에 위치하도록 일정한 곡률을 가지는 추가 반사판을 포함하는 것을 특징으로 하는 PTC형 집광기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 추가 반사판은 상단 반사판 및 하단 반사판으로 이격된 2개의 반사판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 PTC형 집광기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 추가 반사판은 상기 이격된 상단 및 하단 반사판 사이에 프레넬 렌즈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 PTC형 집광기.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110003259U (ko) 2009-09-23 2011-03-30 김철수 집광형 태양열온수기의 진공관흡수기
KR20150086128A (ko) 2014-01-17 2015-07-27 이병인 태양열 집광판 표면세척방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110003259U (ko) 2009-09-23 2011-03-30 김철수 집광형 태양열온수기의 진공관흡수기
KR20150086128A (ko) 2014-01-17 2015-07-27 이병인 태양열 집광판 표면세척방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022169000A1 (ko) * 2021-02-04 2022-08-11 선다코리아 주식회사 온도센서를 이용하여 태양광을 추적할 수 있는 ptc형 태양열 시스템

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