KR860000653B1 - 태양 에너지 수집장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

태양 에너지 수집장치

제1도는, 본 발명에 의한 태양에너지 수집장치의 1실시예를 성명하기 위한 요부 개략측면도.

제2도는, 제1도의 II-II선에서 본 평면도.

제3도는, 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 요부평면도.

제4도 및 제5도는, 본 발명의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 개략구성도로서, 제4도는 정면도, 제5도는 측면도.

제6도는, 본 발명의 실시예에 사용하여 가장 적합한 열전송 파이프의 1예를 나타내는 요부개략 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 캡슈울 20 : 태양광에너지 수집용 렌즈

21 : 광수집부 22 : 광도체케이블

30, 30' : 태양열에너지 수집용렌즈 31 : 열수집부

32 : 열전달파이프 40 : 모우터

50 : 회전축 60 : 지지아암

70 : 회전축 80 : 모우터

90 : 열전달파이프

본 발명은 태양에너지 수집장치의 개량에 관한 것이며, 특히, 태양에너지 중에서 광에너지를 수집하는 장치와, 열에너지를 수집하는 장치를 단일 장치내에 일체적으로 조합하여서, 이로서 태양광에너지와 태양열에너지를 동시에 효과적으로 이용할 수 있게 하는 것이다.

근래에 에너지 절약시대를 맞이하여, 태양광에너지의 효과적인 이용에 대하여 각 방면에서 정력적으로 연구개발이 행하여지고 있으나, 태양광 에너지를 가장 효과적으로 이용하는 것은, 태양광 에너지를 그대로 광에너지로서, 즉 태양광에너지를 열에너지, 전기에너지등의 다른 형태의 에너지로 변환하는 일이 없이 이용하는 것이다.

본 출원인은, 상술한 바와 같은 관점에서 태양광에너지를 렌즈등을 사용하여 집속하여서, 광도체 내로 도입하여, 이 광도체를 통하여 조명을 필요로하는 장소에 전달하여 실내의 조명등에 이용하는 태양광 수집장치에 대하여는 여러가지를 제안하여 왔다.

본 발명도, 그의 일환으로서 이루어진 것으로, 특히, 상술과 같은 태양광 수집장치에 태양광에너지를 열에너지로 변환하는 장치를 효과적으로 조합하여서 태양의 광 에너지와 열에너지를 단일의 장치를 사용하여 동시에 이용할 수 있게한 것이다.

제1도는, 본 발명에 의한 태양에너지 수집장치, 환언하면, 집광 및 집열 겸용장치의 1실시예를 설명하기 위한 요부 개략측면도이고, 제2도는, 제1도의 II-II선 방향에서 본 평면도로서, 도면중, (10)은 투명체의 캡슈울, (20)은 원형, 4각형, 6각형(도면에서는 6각형으로 되어 있음) 등의 임의의 형상의 렌즈이고, (30)은 띠형상의 리니어 프레넬렌즈이고, 렌즈(20)는 태양광을 집속하여 점상태의 초점을 맺고, 그의 초점위치에는 광수집부(21)가 배설되어 있으며, 또한 리니어렌즈(30)는 태양광을 집속하여 선형상의 초점을 맺고, 그의 초점위치를 따라서 히이트파이프 등의 열수집부(31)가 배설되어 있다.

광수집부(21)에 의하여 수집된 광에너지는, 광도체케이블(22)을 통하여 광도체 파이프(23)내에 도입되어, 이 광도체 파이프(23)를 통하여 임의 소망의 장소에 전달되어 조명 기타의 사용에 제공되며, 한편, 열수집부(31)에 의하여 수집된 열에너지는 히이트파이프 등의 열전달 파이프(32)를 통하여 열교환기(33)에 전달되고, 이 열교환기(33)에서 여러가지의 열원으로서 사용에 제공된다.

그리고, 상기 태양에너지 수집장치는, 도시하지 않은 태양방향 검출장치를 가지며, 상기 렌즈계를 항상 태양방향으로 향하도록 제어하여, 태양에너지를 언제나 가장 효율좋게 수집할 수 있게 제어하고 있으며, 이를위하여, 렌즈계(20) 및 (30)으로 구성된 렌즈 조립체는, 모우터(40)에 의하여 축(50)의 주위에 회전이 자유롭게 지지되고, 도한 이들 렌즈 조립체, 모우터(40), 및 회전축(50)은, 지지아암(60)에 의하여 상기 회전축(50)과 직교하는 회전축(70)의 주위에 회전이 자유롭게 지지되어 있고, 이에 의하여, 렌즈조립체는 캡슈울(10)내에 있어, 태양의 이동에 자동적으로 추종하도록 되어 있다.

이와 같이, 캡슈울 내에 렌즈 조립체를 수납하고, 이 렌즈조립체를 태양의 방향으로 자동적으로 추종하도록 한 태양광 에너지 수집장치에 대하여는, 본 출원닝이 이미 여러가지를 제안하였으나, 이와 같이 캡슈울 내에 렌즈 조립체를 수납하였을 경우에, 태양광이 이 캡슈울을 통과할때에 이 태양광의 진행방향이 흐트러지게되고, 특히, 렌즈 조립체의 주변부의 렌즈에 들어가는 태양광은, 캣슈울(10)에 대한 입사각 θ가 커서 캡슈울(10)에 의하여 반사되어, 따라서, 주변부의 렌즈에는 태양광 스펙트럼과는 다른 스펙트럼의 광이 도입되게 된다.

따라서, 이 주변부의 렌즈에 의하여 집속된 태양광을 그대로 광으로서 이용하고자 하여도, 태양광의 파장성분과는 다른파장성분의 광으로되기 때문에, 종래의 태양과아 수집장치는 이 렌즈계(30)의 부분을 그대로 유휴공간으로 하고 있다.

그러나, 이 유휴공간은, 렌즈 조립체의 주변부에 해당하기 때문에, 그 총면적은 상당히 크고, 이것이 캡슈울의 크기에 대한 렌즈계의 수용효율, 또는 태양광에너지의 사용효율을 낮게하고 있었다.

본 발명은, 이와 같은 실정을 감안하여 상술과 같은 공간을 유효하게 이용하는 것을 목적으로한 것으로서, 상술과 같이 종래의 장치에 있어서는 유휴공간이 있던 광에너지 수집용렌즈 조립체의 주변부에, 열에너지 수집용의 렌즈를 설치한 것이며, 이와 같이, 열에너지로 변환하여서 이용하면, 태양광의 파장성분의 차이에 의한 품질차는 전혀 없어져서, 태양에너지를 효과적으로 이용할 수가 있다.

이와 같이 하여 수집된 열에너지는, 열교환기(33)에 도입되어 주지의 여러가지의 용도에 이용되는데, 그외에, 예를들면, 야간등에 있어서 캡슈울 내의 공기를 따뜻하게 데워서, 렌즈계 기타의 캡슈울 내의 장치에 이슬이 맺히는 것을 방지하게 할 수도 있다.

또한, 제2도는, 열에너지 수집용렌즈(30)로서, 선초점형의 리니어 프레넬 렌즈를 사용한 경우의 예를 표시하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 예를들어, 제3도에 표시한 것과 같이, 모든 렌즈를 점초점형의 렌즈로 구성하는 동시에, 이들의 렌즈를 동심 형상(제3도는 동심 6각형)으로 배설하고, 그 외주부의 1열 또는 수열을 열수집용 렌즈(30')로 사용하게 하여도 좋은 것이다.

또한, 열 에너지 수집렌즈(30)와 광 에너지 수집렌즈(20)를 제1도에 표시한 것 같이 동일 평면상에 구성한다는 것은 꼭 필요한 것이 아니고, 예를들어 제1도에 점선(30"), (30"')으로 표시한 것과 같이, 열에너지수집렌즈만을 캡슈울의 중심부에 배설하게 하여도 좋고, 이렇게하면, 더욱 효과적으로 캡슈울의 유휴공간을 이용할 수가 있다.

제4도는, 상술과 같은 렌즈 조립체를 태양의 이동에 추종하게 구성하였을 시의 다른 실시예를 표시한 개략정면도, 제5도는 측면도이고, 이 실시예는, 지지아암(60)에 모우터(40)를 부착하고, 이 모우터(40)의 회전을 치차(41)를 거쳐서 회전축(50)에 전달하고, 한편, 모우터(80)의 회전을 치차(81)를 거쳐서 회전축(70)에 전달하게 한것으로서, 모우터(40) 및 (80)은 렌즈 조립체와 일체적으로 부착된 도시되지 않은 태양 방향 검출장치로 부터의 검출신호에 의하여, 렌즈 조립체의 수광면이 항상 태양의 방향을 향하도록 제어된다.

또한, 이상에서, 열전달 파이프로서 히이트파이프를 사용한 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하는 것은 아니고, 예를들어 제6도에 표시한 것과 같은 열전달 파이프를 사용하는 것도 가능하다.

즉, 제6도에 있어서, (30)은 태양광 에너지 수집용의 선초점형 리니어렌즈(점초점형렌즈라도 같음)이고, (90)은 열전달파이프로서, 이 열전달파이프(90)는, 렌즈(30)의 초점 위치를 통과하게 배설되어 있다.

이 열전달파이프(90)는, 예를들면, 투명체의 중공파이프(91)와 이 중공파이프(91)내에 이 파이프(91)에 동축으로 배설된 열전송파이프(92)로 구성되고, 이 열전송파이프(92)의 상기 렌즈계(30)의 초점위치에 상당하는 영역에는, 열흡수율을 효과적으로 행하기 위하여 혹색체(93)가 형성되어 있고, 또한 이 열전송파이프(92)속에는 유동성의 열유지물질(94)이 충전되어 있다.

이 열유지물질(94)은 도시하지 아니한 가압수단에 의하여 이 열전송파이프(92)내를 이동하여서 열교환기를 포함하는 계통로를 순환하도록 구성되어 있다.

따라서 렌즈계(30)에 의하여 집속된 태양광은 혹색체(93)에 의하여 효과적으로 열에너지로 변환되어서 열전송파이프(92)내의 열유지물질(94)로 전달되고, 이 열유지 물질(94)이 가압수단에 의하여 열교환기로 운반되고, 이 열교환기에서 여러가지 열원으로 사용되는데, 본 발명은, 이러한 열전달 파이프를 사용하는 것에 의하여 효과적으로 실시화된다.

또한 중공파이프(91) 내를 진공으로 한다던가, 또는 이 중공파이프(91)내에 불활성 가스등을 충진하여 둘때에는, 열전송파이프(92)에서의 열방사를 더욱 적게 할 수가 있다.

이상의 설명에서 명백한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 캡슈울 내에 태양광 에너지 수집용 렌즈와, 태양열 에너지 수집용 렌즈와를 효과적으로 조합하여 수용될 수 있게 하였음으로, 캡슈울의 수용효율을 증대할수가 있음과 동시에 다목적의 사용이 가능한 태양에너지 수집장치를 제공할 수가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 투명체의 캡슈울(10)과, 이 캡슈울(10)내에 배설되어 태양광을 집속하기 위한 다수개의 렌즈로 구성된 렌즈조립체에 있어서, 이 렌즈조립체와 일체적으로 구성되며, 그리고 상기 렌즈의 초점위치에 배설된 광수집부(21) 및 열수집부(31)와, 상기 광수집부(21)에 의하여 수집된 태양광을 소망의 장소에 전송하기 위한 광도체 케이블(22)과, 상기 열수집부(31)에 의하여 수집된 태양열을 소망의 장소에 전송하기 위한 열전송파이프(32)로 구성한 것을 특징으로하는 태양에너지 수집장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 렌즈가 점초점형 렌즈(20)이고, 또한, 이 점초점형 렌즈(20)가 다수개 대략 동심형상으로 배열되어 있고, 그 외주측의 1열 또는 복수율에 대하여 상기 열 수집부(31)의 선초점형 렌즈(30)가 배설되어 있는 것을 특징으로하는 태양에너지 수집장치.

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