KR101233053B1 - 태양광 집광장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수직형 몸체의 테이퍼진 내면을 통해 유입된 태양빛의 반사가 이루어지고, 반사된 태양빛은 다시 솔라체의 하부에 부착된 반사판에 의해 재반사되어 수직형 몸체의 내부에 구성되는 다수의 솔라체들 모두 골고루 태양빛이 도달되어 태양광의 집광이 이루어짐으로써, 동일공간에 대한 태양광 집광효과가 크게 향상될 수 있을 뿐만 아니라, 태양빛의 이동에 따라 몸체가 움직이도록 하여 시간변경에 따라 달라지는 태양빛의 각도에 관계없이 태양광을 집광할 수 있으며, 하나의 몸체의 내부에 다수의 솔라체를 구성할 수 있어 솔라체의 설치에 따른 공간활용성을 최대화할 수 있는 태양광 집광장치를 제공하고자 한다.
이를 위해 본 발명은, 내부가 중공형성되고 상부가 개방되면 내면(11)이 상광하협(上廣下峽)지게 테이퍼진 수직형 몸체(10)와; 상기 수직형 몸체(10)의 내부에 수직 결합되는 지지프레임(20)과; 상기 지지프레임(20)에 양측이 균등간격으로 다수개 끼워지는 솔라체(30)들과; 상기 솔라체(30)들의 하부에 각각 부착되어 상기 몸체(10)의 내면(11)을 통해 반사되는 태양광을 재반사하는 반사판(40)이 포함되어 이루어진다.
상기 수직형 몸체(10)의 하부에는 태양빛을 따라 수직형 몸체(10)를 기울이는 유동체(50)와; 상기 유동체(50)와 연결되어 태양빛을 감지하는 태양감지부(51)가 더 포함되어 이루어진다.
또한, 상기 솔라체(30)들의 하부에 각각 부착된 상기 반사판(40)에는 상기 수직형 몸체(10)의 내면(11)으로부터 반사되는 태양빛의 재반사가 용이하도록 제1반사돌기(41)가 더 돌설되어 이루어지며, 상기 수직형 몸체(10)의 테이퍼진 내면(11)에는 태양빛의 반사가 용이하게 이루어지도록 하는 제2반사돌기(11a)가 더 돌설되어 이루어진다.

Description

태양광 집광장치{Solar lighting collector}

본 발명은 태양광 집광장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내부가 중공되고 상부가 개방된 함체형의 몸체 내부에 다수의 솔라체를 구성하되, 이들 솔라체를 일정간격 이격된 상태로 수직 구성하여, 몸체의 내부로 인입된 태양광이 반사되어 솔라체에 닿아 태양광의 집광이 이루어지도록 할 뿐만 아니라, 다수의 솔라체를 수직으로 구성하여 태양광의 집광효과를 크게 향상시키고 하나의 몸체의 내부에 다수의 솔라체를 구성할 수 있어 솔라체의 설치에 따른 공간활용성을 최대화할 수 있도록 한 태양광 집광장치에 관한 것이다.

일반적으로, 태양에너지 집광장치는 에너지밀도가 낮고 기후의존성이 심하여 집적효율이 낮은 태양에너지의 집적율을 향상시키기 위해 사용되는 것이다.

이러한 태양에너지 집광장치는 주로 집광형과 비집광형으로 분류되는데, 집광형은 열흡수체의 면적이 태양에너지를 유입하기 위한 개구부 면적보다 크기 때문에 열흡수체의 표면에 태양에너지를 집중시키게 되어 고온의 열을 얻을 수 있으나, 이러한 집광형 집광장치는 대부분의 태양에너지를 직달 일사에 의해 얻게 되므로 구름 낀 날이나 흐린 날에는 작동하기가 곤란하고 비교적 맑은 날씨에 사용하기 적합하다.

비집광형 즉, 평판형은 열흡수체의 표면이 평평하여 열흡수체의 면적과 집광장치의 면적이 동일하며 약 120℃ 정도의 온도를 얻을 수가 있으나, 이러한 평판형 집광장치는 겨울철 태양의 고도가 낮은 경우 태양에너지가 낮은 경사도로 입사되어 태양에너지의 일부만이 집광장치의 집광판에 흡수되고 일부는 외부로 반사되므로, 이를 위해 집광판의 일측에 반사판 등의 보조장치를 설치하여 집광장치의 단위면적당 집광효율을 향상시키도록 한다.

그러나, 종래의 집광판 일측에 반사판이 설치된 집광장치의 경우에는 태양에너지의 집광효과를 어느 정도 높일 수는 있으나 제조비용이 많이 들어 상용화하기 어렵고, 구조가 복잡하여서 주기적으로 유지 및 보수하기가 어려우므로 일반주택이나 농가 또는 상가나 공장 등의 건물에 사용하기가 곤란하다는 단점이 있었다.

또한, 태양에너지를 온수공급 및 난방용 열원으로 이용 시, 태양에너지의 입사량이 건물의 난방 부하가 거의 없는 하절기에 가장 많고, 난방 부하가 큰 동절기에는 매우 적어 에너지의 수요와 공급간의 불균형을 이룬다는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하고자 다양한 태양광 집광장치가 안출된 바 있다.

일예로서, 공개실용신안 제20-1999-0035535호인 오목거울을 이용한 태양광에너지 이용 장치가 안출된 바 있으며, 이는 태양광을 반사시킬 수 있는 원추면 또는 포물면형태의 내주면을 가지고 그 내주면상의 임의 지점에 입사된 태양광을 중심부를 향해 반사집광시킬 수 있도록 구성된 오목거울형태의 집광수단과, 상기 집광수단의 내중심부에 배치되어 상기 집광수단의 내중심부로 집광되어지는 태양광에 의해 가열작동되는 가열관을 포함하여 구성되고, 상기 집광수단이 태양광의 입사각변화에 따라 이동되도록 설치구성되어 있다.

다른 예로서, 공개특허 제10-2010-0108989호인 태양 추적식 태양광 집광장치가 안출된 바 있으며, 이는 장치를 지지하는 지지부와, 하부의 양측이 상기 지지부에 회전가능하게 연결되는 메인 프레임과, 일단은 상기 메인 프레임의 상부와 회전가능하게 결합되고, 타단은 상기 지지부에 회전가능하게 연결되며, 상기 메인 프레임을 소정 각도의 기울기를 가지도록 조정하는 기울기 조절부와, 상기 메인 프레임 내측의 상·하부에 양측이 회전가능하게 설치되고, 태양광을 집광하는 집광렌즈부 및 상기 메인 프레임과 집광렌즈부 사이에 설치되어 상기 집광렌즈부를 회전시키는 집광렌즈회전부로 구성되어 있다.

이러한 종래 기술들은, 태양을 따라 집광부가 이동되도록 함으로써 시간에 따라 달라지는 태양의 위치에 관계없이 태양광을 집광할 수 있도록 하며, 오목거울에 의해 태양광의 집광기능이 향상되도록 하고 있다.

그러나, 종래 기술은 하나의 집광수단 또는 집광렌즈부에 의해 동일 시간 대비 많은 양의 태양광을 집광할 수 없음에 따라 집광장치들은 여러 개 구성하여야 하는 문제점이 있으며, 여러 개의 집광장치들을 구성하여야 함으로써 비용에 큰 부담을 갖게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 종래 태양광을 집광하는 집광장치들이 지닌 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 내부가 중공형성되고 상부가 개방된 수직형 몸체의 내부에 여러 개의 솔라체를 수직 구성하되, 여러 개의 솔라체들을 일정간격 이격되도록 구성하고 솔라체의 하부에 반사판을 구성하여 줌으로써, 몸체의 내부로 들어온 태양광이 몸체의 내면을 통해 반사되고, 다시 솔라체의 하부에 구성되는 반사판에 의해 재반사되도록 하는 것에 의해 여러 번의 반사효과에 의해 여러 개의 솔라체 모두 골고루 태양광을 집광할 수 있어 태양광 집광기능을 크게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 태양빛의 이동에 따라 몸체가 움직이도록 하여 시간변경에 따라 달라지는 태양빛의 각도에 관계없이 태양광을 집광할 수 있으며, 하나의 몸체의 내부에 다수의 솔라체를 구성할 수 있어 솔라체의 설치에 따른 공간활용성을 최대화할 수 있도록 한 태양광 집광장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로 본 발명인 태양광 집광장치는, 내부가 중공형성되고 상부가 개방되면 내면이 상광하협(上廣下峽)지게 테이퍼진 수직형 몸체와; 상기 수직형 몸체의 내부에 수직 결합되는 지지프레임과; 상기 지지프레임에 양측이 균등간격으로 다수개 끼워지는 솔라체들과; 상기 솔라체들의 하부에 각각 부착되어 상기 몸체의 내면을 통해 반사되는 태양광을 재반사하는 반사판이 포함되어 이루어진다.

상기 수직형 몸체의 하부에는 태양빛을 따라 수직형 몸체를 기울이는 유동체와; 상기 유동체와 연결되어 태양빛을 감지하는 태양감지부가 더 포함되어 이루어진다.

또한, 상기 솔라체의 하부에 부착된 상기 반사판에는 상기 수직형 몸체의 내면으로부터 반사되는 태양빛의 재반사가 용이하도록 제1반사돌기가 더 돌설되어 이루어진다.

또한, 상기 수직형 몸체의 테이퍼진 내면에는 태양빛의 반사가 용이하게 이루어지도록 하는 제2반사돌기가 더 돌설되어 이루어진다.

본 발명은 수직형 몸체의 테이퍼진 내면을 통해 유입된 태양빛의 반사가 이루어지고, 반사된 태양빛은 다시 솔라체의 하부에 부착된 반사판에 의해 재반사되어 수직형 몸체의 내부에 구성되는 다수의 솔라체들 모두 골고루 태양빛이 도달되어 태양광의 집광이 이루어짐으로써, 동일공간에 대한 태양광 집광효과가 크게 향상될 수 있을 뿐만 아니라, 태양빛의 이동에 따라 몸체가 움직이도록 하여 시간변경에 따라 달라지는 태양빛의 각도에 관계없이 태양광을 집광할 수 있으며, 하나의 몸체의 내부에 다수의 솔라체를 구성할 수 있어 솔라체의 설치에 따른 공간활용성을 최대화할 수 있다.

도 1은 본 발명인 태양광 집광장치의 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명인 태양광 집광장치의 구성을 나타낸 평면도.
도 3은 본 발명인 태양광 집광장치에 의해 태양빛이 반사되는 상태를 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명인 태양광 집광장치가 태양빛을 따라 유동되는 상태의 작동도.
도 5는 본 발명인 태양광 집광장치의 다른 실시예를 나타낸 구성도.
도 6은 본 발명인 태양광 집광장치의 또 다른 실시예를 나타낸 구성도.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도시된 바와 같이 본 발명인 태양광 집광장치는, 내부가 중공형성되고 상부가 개방되면 내면(11)이 상광하협(上廣下峽)지게 테이퍼진 수직형 몸체(10)와, 상기 수직형 몸체(10)의 내부에 수직 결합되는 지지프레임(20)과, 상기 지지프레임(20)에 양측이 균등간격으로 다수개 끼워지는 솔라체(30)들과, 상기 솔라체(30)들의 하부에 각각 부착되어 상기 몸체(10)의 내면(11)을 통해 반사되는 태양광을 재반사하는 반사판(40)이 포함되어 이루어진다.

상기 몸체(10)의 상부는, 도시된 바와 같이 원형으로 형성되거나 사각형 또는 육각형 등 다양한 형상으로 형성된다.

상기 솔라체(30)를 수직형 몸체(10)의 내부에서 지지하는 지지프레임(20)은, 상기 수직형 몸체(10)의 내부 바닥면에 지지프레임(20)의 하단이 결합되는 것으로, 용접에 의해 용착되거나 또는 별도의 브라켓을 이용하여 고정됨으로써 결합될 수 있다.

상기 솔라체(30)는, 반사된 태양광을 집광하는 것으로 일반적으로 사용되는 태양에너지의 솔라체를 그대로 사용한다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 태양광이 상기 수직형 몸체(10)의 내부로 인입되면, 수직형 몸체(10)의 테이퍼진 내면(11)에 의해 반사된다.

또한, 몸체(10)의 내면(11)에 의해 반사된 태양빛은, 상기 몸체(10)의 내부로 반사되는 것으로, 이에 따라 상기 몸체(10)의 내부에 구성되는 다수의 솔라체(30)에 닿게 되어 솔라체(30)에 의한 태양빛의 태양광 집광이 이루어진다.

더욱이, 솔라체(30)의 하부에 반사판(40)이 더 부착되어 있기 때문에, 상기 반사판(40)들에 의해 더욱 많은 태양빛의 재반사가 진행되어 몸체(10)의 내부에 구성되는 상기 솔라체(30)들 전체에 고르게 태양빛이 도달되어 태양빛에 의해 발생되는 태양광의 집광이 이루어진다.

또한, 상기 수직형 몸체(10)의 내면(11)이 상광하협진 테이퍼지게 형성되어 있기 때문에, 태양빛의 반사가 더욱 용이하게 진행될 수 있기 때문에, 동일시간대에 보다 많은 양의 태양광을 집광할 수 있다.

뿐만 아니라, 다수의 솔라체(30)들이 하나의 몸체(10) 내부에 구성될 수 있어 태양광의 집광효과는 높이고 솔라체(30)의 설치공간은 최소화할 수 있어 공간활용성이 크게 향상된다.

상기 수직형 몸체(10)의 하부에는 태양빛을 따라 수직형 몸체(10)를 기울이는 유동체(50)와, 상기 유동체(50)와 연결되어 태양빛을 감지하는 태양감지부(51)가 더 포함되어 이루어진다.

이에 따라, 상기 태양감지부(51)가 시간에 따라 변화되는 태양을 감지함으로써 상기 유동체(50)가 작동되어 상기 수직형 몸체(10)가 항상 태양을 따라 유동되도록 하여 시간에 따라 달라지는 태양의 위치에 관계없이 태양광을 집광할 수 있다.

또한, 상기 솔라체(30)들의 하부에 각각 부착된 상기 반사판(40)에는 상기 수직형 몸체(10)의 내면(11)으로부터 반사되는 태양빛의 재반사가 용이하도록 제1반사돌기(41)가 더 돌설되어 이루어진다.

따라서, 상기 몸체(10)의 내면(11)에 의해 반사된 태양빛이 상기 제1반사돌기(41)에 의해 반사될 수 있음에 따라, 평면으로 형성된 반사판(40)의 반사효율성을 크게 향상시켜 준다.

또한, 상기 수직형 몸체(10)의 테이퍼진 내면(11)에는 태양빛의 반사가 용이하게 이루어지도록 하는 제2반사돌기(11a)가 더 돌설되어 이루어진다.

이에 따라, 내면(11)에 도달하는 태양빛이 상기 제2반사돌기(11a)에 의해 더욱 반사범위가 확산될 수 있기 때문에 반사효율성 향상에 따른 태양광의 집광기능이 크게 향상된다.

이와 같이 본 발명은 다양하게 변형실시가 가능한 것으로 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 상기 실시예들을 기존의 공지기술과 단순히 조합적용한 실시예와 함께 본 발명의 청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 변형하여 이용할 수 있는 기술은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.

10 : 몸체 11 : 몸체 내면
11a : 제2반사돌기 20 : 지지프레임
30 : 솔라체 40 : 반사판
41 : 제1반사돌기 50 : 유동체
51 : 태양감지부

Claims (4)

1. 내부가 중공형성되고 상부가 개방되면 내면(11)이 상광하협(上廣下峽)지게 테이퍼진 수직형 몸체(10)와;
   상기 수직형 몸체(10)의 내부에 수직 결합되는 지지프레임(20)과;
   상기 지지프레임(20)에 양측이 균등간격으로 다수개 끼워지는 솔라체(30)들과;
   상기 솔라체(30)들의 하부에 각각 부착되어 상기 몸체(10)의 내면(11)을 통해 반사되는 태양광을 재반사하는 반사판(40)이 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광 집광장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 수직형 몸체(10)의 하부에는 태양빛을 따라 수직형 몸체(10)를 기울이는 유동체(50)와;
   상기 유동체(50)와 연결되어 태양빛을 감지하는 태양감지부(51)가 더 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광 집광장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 솔라체(30)들의 하부에 각각 부착된 상기 반사판(40)에는 상기 수직형 몸체(10)의 내면(11)으로부터 반사되는 태양빛의 재반사가 용이하도록 제1반사돌기(41)가 더 돌설되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광 집광장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 수직형 몸체(10)의 테이퍼진 내면(11)에는 태양빛의 반사가 용이하게 이루어지도록 하는 제2반사돌기(11a)가 더 돌설되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광 집광장치.

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