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KR200438722Y1 - Heat Exchanger for Solar Condensing Module - Google Patents

Heat Exchanger for Solar Condensing Module Download PDF

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KR200438722Y1
KR200438722Y1 KR2020070004659U KR20070004659U KR200438722Y1 KR 200438722 Y1 KR200438722 Y1 KR 200438722Y1 KR 2020070004659 U KR2020070004659 U KR 2020070004659U KR 20070004659 U KR20070004659 U KR 20070004659U KR 200438722 Y1 KR200438722 Y1 KR 200438722Y1
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KR
South Korea
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heat
housing
solar light
optical fiber
absorber
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Application number
KR2020070004659U
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Korean (ko)
Inventor
최임훈
Original Assignee
최임훈
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Publication date
Application filed by 최임훈 filed Critical 최임훈
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
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    • Y02E10/44Heat exchange systems

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Abstract

본 고안은 집광된 태양광을 광섬유로 전송한 후, 전송된 태양광의 열에너지를 이용하는 태양광 집광 모듈용 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchanger for a solar light collecting module using heat energy of the transmitted sunlight after transmitting the collected solar light to the optical fiber.

본 고안의 태양광 집광 모듈용 열교환기는, 저면에 집광된 태양광이 전송된 광섬유(F)의 단부가 관통 삽입되는 결합공(H)을 갖는 하우징(21)과; 결합공(H)을 제외한 하우징(21)의 내면 또는 외면을 감싸는 단열부재(22)와; 결합공(H)을 중심으로 한 하우징(21) 내부 바닥면에 직립 설치되며, 결합공(H)과 일치하는 통공(H')을 가진 함체상의 열흡수체(23)와; 열흡수체(23)의 외주면에 밀착 권회되며, 양단부가 하우징(21)을 관통하여 외부로 연장되는 열교환 파이프(24)로 구성된다.The solar heat collecting module heat exchanger of the present invention comprises: a housing (21) having a coupling hole (H) through which an end of an optical fiber (F) through which solar light focused on a bottom surface is transmitted is inserted; A heat insulating member 22 surrounding the inner surface or the outer surface of the housing 21 except the coupling hole H; A heat absorbing body 23 installed on the bottom surface of the housing 21 centering on the coupling hole H and having a through hole H 'coinciding with the coupling hole H; Closely wound on the outer circumferential surface of the heat absorber 23, the both ends are composed of a heat exchange pipe 24 extending through the housing 21 to the outside.

본 고안의 태양광 집광 모듈용 열교환기는, 집광된 태양광을 광섬유를 이용하여 전달한 후 열에너지를 사용하고자 하는 곳에서 사용할 수 있기 때문에 에너지 손실이 적으며, 열흡수체로 흡수된 열에너지를 이용하여 직접 매체를 가열하기 때문에 에너지 효율을 최대화 시킬 수 있는 장점이 있다. The heat exchanger for solar condensing module of the present invention has a low energy loss because it can be used in a place where thermal energy is to be used after transferring the condensed solar light using an optical fiber, and is a direct medium using heat energy absorbed by a heat absorber. Because of the heating, there is an advantage that can maximize the energy efficiency.

태양광, 집광, 광섬유, 열흡수체, 열교환 파이프, 단열부재, 진공 Solar light, condensing, optical fiber, heat absorber, heat exchange pipe, insulation, vacuum

Description

태양광 집광 모듈용 열교환기{Heat transducer for solar concentrator module}Heat exchanger for solar condensing module {Heat transducer for solar concentrator module}

도 1은 종래 태양광 집광 모듈의 사시도.1 is a perspective view of a conventional solar light collecting module.

도 2는 본 고안 태양광 집광 모듈용 열교환기의 사시도.Figure 2 is a perspective view of a heat exchanger for solar concentrating module of the present invention.

도 3은 본 고안 열교환기의 단면도.Figure 3 is a cross-sectional view of the subject innovation heat exchanger.

도 4는 본 고안 열교환기의 부분 절개 사시도.Figure 4 is a partial cutaway perspective view of the subject innovation heat exchanger.

도 5는 본 고안 열교환기의 하우징에 대한 실시예 단면도.5 is a cross-sectional view of an embodiment of a housing of the present invention heat exchanger.

도 6은 본 고안 열교환기의 하우징에 대한 다른 실시예 단면도.Figure 6 is a cross-sectional view of another embodiment of a housing of the present invention heat exchanger.

((도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명))       ((Explanation of symbols for main part of drawing))

21. 하우징 22. 단열부재 23. 열흡수체21. Housing 22. Insulation member 23. Heat absorber

24. 열교환 파이프 24. Heat Exchanger Pipe

H. 결합공 H'. 통공H. Hole H '. Through

본 고안은 태양광을 집광하는 모듈의 내부에서 태양광을 열에너지로 변환하지 않고, 집광된 태양광을 광섬유로 전송한 후, 전송된 태양광의 열에너지를 흡수하여 공기, 물 등의 매체를 직접 가열시킴으로써, 변환된 열에너지에 대한 에너지 손실을 줄일 수 있으며, 변환된 열에너지로 다양한 매체를 가열할 수 있는 태양광 집광 모듈용 열교환기에 관한 것이다.The present invention does not convert solar light into thermal energy inside the module for condensing sunlight, and transmits the collected solar light to the optical fiber, and then absorbs the thermal energy of the transmitted sunlight to directly heat a medium such as air or water. The present invention relates to a heat exchanger for a solar light collecting module that can reduce energy loss of converted thermal energy and heat various media with the converted thermal energy.

태양은 5762K의 유효 열흡수체로서 태양 표면은 6.25×107W/㎡의 에너지를 방출하고 있고 지구와 태양 사이의 확장 각도는 0.27°를 가지므로 지구 대기권밖에 도달하는 일사량은 1370W/㎡ 정도이며, 청명일에 지구에 도달하는 직달 일사량은 800∼1000W/㎡ 정도가 된다.The sun is an effective heat absorber of 5762K. The sun's surface emits energy of 6.25 × 107 W / ㎡, and the expansion angle between the earth and the sun has 0.27 °, so the amount of insolation reaching outside the Earth's atmosphere is about 1370 W / ㎡. The amount of direct solar radiation reaching the earth is about 800-1000 W / m2.

상기와 같은 태양 에너지를 그대로 사용하기에는 에너지 밀도가 너무 낮기 때문에 태양 에너지로부터 고온을 얻기 위해서는 반드시 태양의 위치를 추적하여 밀도가 낮은 태양광을 집광하므로써 태양 에너지의 밀도를 높여 주어야 한다.Since the energy density is too low to use such solar energy as it is, in order to obtain a high temperature from the solar energy, the density of the solar energy must be increased by collecting the low-density sunlight by tracking the position of the sun.

태양광의 집광 방식은 집광된 태양광의 형태에 따라 선형 집광과 점형 집광의 두 가지 방식으로 구분될 수 있으며, 선형 집광 방식은 년중 변화하는 태양의 고도각 중에서 가장 집광 효율이 좋은 고도각에 대한 집광 장치의 각도를 고정시킨 상태에서 태양의 방위각을 따라 동-서의 1축으로만 태양을 추적하는 방법으로서, 그 대표적인 장치로는 피이티씨(Parabolic Trough Concentrator)형 집광기를 들 수 가 있다.The condensing method of solar light can be classified into two methods, linear condensing and point condensing according to the condensed form of solar light. Condensing device for the high condensing angle with the most efficient condensing angle of the sun during the year As a method of tracking the sun only along one axis of east-west along the azimuth angle of the sun with a fixed angle of, the representative device is a Parabolic Trough Concentrator type condenser.

그리고, 점형 집광 방식은 태양의 고도각과 방위각을 동시에 정확히 추적하는 2축 태양 추적 장치로서 접시형, 파워 타우워(Power Tower)형, 헬리오스탯(heliostat)형, 태양로 등이 대표적인 장치들이다.Point condensing is a two-axis solar tracking device that accurately tracks the altitude and azimuth of the sun at the same time, such as dish type, power tower type, heliostat type, and solar furnace.

상기와 같은 종래의 태양열 집광 장치들에 의해 집광된 태양광은 집열기 내에서 초기의 열에너지에서 화학에너지를 거쳐 전기에너지로 변환되거나, 집열기 내에서 열변환 후 전송됨으로써, 대규모의 태양열 흡수기가 집광기 내부에 설치되어야만 하였다.The solar light collected by the conventional solar light collecting devices as described above is converted into electrical energy through initial thermal energy to chemical energy in the collector, or transmitted after thermal conversion in the collector, so that a large-scale solar absorber is integrated into the collector. Had to be installed.

그러나, 태양열 흡수기가 집광기 내에 설치되어 열변환 되는 경우에는, 집광된 태양광이 조사되는 흡수기의 개구부면이 집광 장치의 오차에 의해서 열손실의 증가를 초래하게 될 수 있을 뿐 아니라, 흡수기를 통하여 변환된 열에너지를 전송하기 때문에 열에너지를 전송하는 과정에서의 에너지 손실이 커지는 문제점이 있었다.However, when the solar heat absorber is installed in the light collector and is thermally converted, the opening surface of the absorber to which the collected solar light is irradiated may not only cause an increase in heat loss due to the error of the light collecting device, but also be converted through the absorber. There is a problem that the energy loss in the process of transmitting the thermal energy is increased because the transmitted thermal energy.

따라서, 집광장치에 내장된 흡수기, 열변환 장치를 분리하여 집광장치를 단순화시켜 집광장치에서는 태양광만을 집광한 후, 집광된 태양 에너지를 광섬유를 통해 외부에 분리된 흡수기와 열변환장치 등에 전송하는 방법이 제안되었는 바, 일예가 개시된 국내특허등록 제10-0420868호의 "태양광 집광 모듈"을 살펴보면 다음과 같다.Therefore, the absorber and the heat conversion device built in the light collecting device are separated to simplify the light collecting device. In the light collecting device, only the solar light is collected, and the collected solar energy is transmitted to the absorber and the heat conversion device which are separated to the outside through the optical fiber. The method has been proposed, looking at the "photovoltaic condensing module" of the domestic patent registration No. 10-0420868 discloses an example as follows.

상기 태양광 집관 모듈은, 베이스판과 그 둘레를 따라 수직으로 세워진 측벽으로 이루어진 케이싱(11)과; 케이싱(11) 내부에 2차원적으로 밀집배열되는 다수의 소형 접시형 1차 반사기(12)들과; 1차 반사기(12)들의 반사면 오염을 방지하기 위하여 상기 케이싱(11)의 상부를 밀폐시키는 투명 유리 커버(13)와; 상기 1차 반사기(12)들의 각 중심점 직상부에 대응하는 지점들의 투명 유리 커버(13) 저면에 구비된 다수의 2차 반사기(도면미도시)들과; 상기 케이싱(11)의 베이스판 외부로부터 베이스판(11)과 각 1차 반사기(12)의 중심점을 관통한 후 일측 단부가 상기 투명 유리 커버(13) 하면에 구비된 각 2차 반사기의 직하부에 위치하여 2차에 걸쳐 반사된 태양광을 수광하는 광섬유(F) 및 광섬유(F)의 타측 단부에 구비된 흡수기(14)로 구성된다.The solar collector module includes: a casing (11) comprising a base plate and sidewalls vertically erected along its periphery; A plurality of small dish type primary reflectors 12 which are densely arranged two-dimensionally in the casing 11; A transparent glass cover 13 for sealing an upper portion of the casing 11 to prevent contamination of reflective surfaces of the primary reflectors 12; A plurality of secondary reflectors (not shown) provided on the bottom surface of the transparent glass cover 13 at points corresponding directly to the center points of the primary reflectors 12; After passing through the center point of the base plate 11 and each of the primary reflectors 12 from the outside of the base plate of the casing 11, one end thereof is directly below the secondary reflectors provided on the bottom surface of the transparent glass cover 13. It is composed of an optical fiber (F) for receiving the sunlight reflected over the secondary and positioned in the absorber 14 provided at the other end of the optical fiber (F).

상기 태양광 집광 모듈은, 다수개의 접시형 1차 반사기(12)로 입사되어 반사되는 태양광이, 2차 반사기로 입사된 후 반사되면서 집광된 태양광을 광섬유(F)로 전송한 후 흡수기(14)에서 열변환하는 구조이다.The solar light collecting module transmits the collected solar light to the optical fiber F while the solar light incident and reflected by the plurality of dish-type primary reflectors 12 is incident and reflected by the secondary reflector. In (14), it is a structure for thermal conversion.

그러나, 상기와 같이, 종래에는 태양광을 집광하는 모듈에 대해 집중적인 개발이 이루어졌을 뿐, 집광되어 전송된 태양광을 보다 효율적으로 열변환시키기 위하여 흡수기 또는 열교환기에 대한 개발이 미비한 실정이다.However, as described above, in the related art, only intensive development of the module for condensing sunlight has been made, and development of an absorber or a heat exchanger is insufficient in order to more efficiently heat convert the collected and transmitted sunlight.

본 고안은 종래의 태양광 집광 모듈 및 집광된 태양광의 흡수기 및 열교환기의 제반 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 집광되어 광섬유로 전송된 태양광을 단열공간 내부에 장착된 열흡수체로 방출하여 열흡수체를 가열시키고, 가열된 열흡수체의 열을 이용하여 직접 매체를 가열시킬 수 있는 태양광 집광 모듈용 열교환기를 제공함에 본 고안의 목적이 있다.The present invention was devised to solve all the problems of the conventional solar light collecting module and the absorber and heat exchanger of the concentrated solar light, and the solar light collected and transmitted to the optical fiber is emitted to the heat absorber mounted inside the heat insulating space to heat An object of the present invention is to provide a heat exchanger for a solar light collecting module capable of heating an absorber and directly heating a medium by using the heat of the heated heat absorber.

본 고안의 상기 목적은 광섬유로 전송된 태양광의 열을 흡수하는 열흡수체와, 열흡수체를 외부로부터 단열시켜주는 하우징에 의해 달성된다.The object of the present invention is achieved by a heat absorber for absorbing heat of sunlight transmitted to an optical fiber, and a housing for insulating the heat absorber from the outside.

본 고안의 태양광 집광 모듈용 열교환기는, 반사경 등에 의해 입사되는 태양광을 집광킨 후 광섬유로 전송된 태양광을 열에너지 흡수율이 높은 열흡수체에 발산하여 열흡수체를 가열시킴으로써, 가열된 열흡수체로부터 매체를 직접 가열시킬 수 있는 구조이다.The heat exchanger for solar condensing module of the present invention condenses solar light incident by a reflector or the like and radiates solar light transmitted to an optical fiber to a heat absorber having a high thermal energy absorption rate and heats the heat absorber, thereby heating the medium from the heated heat absorber. It can be directly heated.

즉, 본 고안의 태양광 집광 모듈용 열교환기는, 집광된 태양광을 광섬유로 전송하는 태양광 집광 모듈의 광섬유에 연결되는 것으로, 일측에 상기 광섬유의 단부가 관통 삽입되는 밀폐형의 함체상 하우징과; 하우징의 내면 또는 외면 전체에 구비되는 단열부재와; 하단부가 개방된 함체로, 하단 개방단부가 하우징의 바닥 내면에 밀착 결합된 열흡수체와; 상기 하우징의 외부에서 내부로 관통된 후 상기 열흡수체의 하단부에서 상단부로 권회하여 하우징의 외부로 관통되는 열교환용 파이프로 구성되는 바, 각각의 구성요소에 대해 살펴보면 다음과 같다.That is, the heat exchanger for a solar light collecting module of the present invention, which is connected to the optical fiber of the solar light collecting module for transmitting the concentrated solar light to the optical fiber, the hermetic enclosure housing in which the end of the optical fiber is inserted through one side; A heat insulating member provided on the inner or outer surface of the housing; A heat absorber having a lower end opening, the lower end being tightly coupled to a bottom inner surface of the housing; It is composed of a heat exchange pipe which is penetrated from the outside of the housing to the inside of the heat absorber and then wound from the lower end of the heat absorber to the outside of the housing. Each component is as follows.

상기 하우징은, 직육면체, 원통형 또는 구형 등의 밀폐형 함체상의 구조로, 금속, 세라믹 등의 강성이 큰 재질로 이루어져, 열과 외부의 충격에 강할 뿐 아니라, 내부가 진공상태를 이루는 하우징 내·외부의 압력 차를 견딜 수 있도록 구성되는 것이 좋다.The housing has a structure such as a rectangular parallelepiped, a cylindrical shape or a spherical shape, and is made of a material of high rigidity such as metal or ceramic, and is not only resistant to heat and external shock, but also to pressure inside and outside the housing in which the inside is in a vacuum state. It is good to be able to withstand the car.

이때, 상기 하우징의 내부를 진공상태로 밀폐시키는 것은, 공기의 대류에 의한 열방출 및 열교환으로 인하여 발생하는 열손실을 막기 위한 것이다.At this time, sealing the inside of the housing in a vacuum state is to prevent heat loss caused by heat release and heat exchange due to air convection.

그리고, 상기 하우징의 저면에는, 태양광 집광 모듈의 광섬유 단부가 삽입 관통되는 바, 집광되어 전송된 태양광이 광섬유의 단부를 통하여 하우징의 내부로 발산하게 되는 것이다.The optical fiber end of the solar light collecting module is inserted into the bottom surface of the housing so that the light collected and transmitted is emitted into the housing through the optical fiber.

이때, 상기 광섬유가 하우징의 저면을 관통하기 위하여 하우징의 저면에는 필연적으로 결합공이 형성되는 바, 광섬유의 단부가 결합공을 통해 관통 삽입된 상태에서도 하우징이 밀폐상태를 이룰 수 있도록 결합공의 내주연부가 광섬유의 외주연부에 밀착되도록 하는 것이 바람직하다.At this time, the optical fiber is a coupling hole is formed in the bottom surface of the housing in order to penetrate the bottom of the housing, the inner periphery of the coupling hole so that the housing can be sealed even when the end of the optical fiber is inserted through the coupling hole It is desirable to make it adhere to the outer peripheral edge of the additional optical fiber.

상기 단열부재는, 하우징의 내·외면에 구비되어 하우징 내부의 열이 외부로 발산되는 것을 방지하기 위한 것으로, 석면, 유리, 섬유, 코르크 등의 다양한 재료로 이루어질 수 있으나, 그 중 강성이 큰 재질로 이루어져 하우징을 보호하는 것이 좋다.The heat insulating member is provided on the inner and outer surfaces of the housing to prevent heat from dissipating to the outside, and may be made of various materials such as asbestos, glass, fiber, cork, etc. It is good to protect the housing consists of.

상기 열흡수체는, 길이 방향으로 세웠을 경우 하단부가 개방된 함체로, 개방단부가 상기 하우징 저면의 내면에 밀착 결합되는 바, 이때, 하우징의 저면을 관통하도록 삽입 결합된 광섬유의 단부가 열흡수체의 개방부 내에 위치할 수 있도록 결합됨으로써, 광섬유 단부를 통하여 전송되는 태양광 전부가 열흡수체의 내부에 발산될 수 있는 구조이다.The heat absorber is a housing having a lower end when opened in the longitudinal direction, and the open end is closely coupled to the inner surface of the bottom of the housing. At this time, the end of the optical fiber inserted and coupled to penetrate the bottom of the housing is opened. By being coupled to be located within the portion, all of the sunlight transmitted through the optical fiber end can be emitted inside the heat absorber.

즉, 광섬유 단부를 통해 전송되는 태양광이 열흡수체의 내부 공간에 발산되고, 열 흡수율이 높은 재질로 이루어진 열흡수체는 발산되는 태양광의 열에너지를 흡수하여 고온의 상태가 되는 것이다.That is, the solar light transmitted through the optical fiber end is diverted to the inner space of the heat absorber, and the heat absorber made of a material having a high heat absorption rate absorbs the heat energy of the emitted solar light and becomes a high temperature state.

이때, 열흡수체는, 광섬유에서 발산되는 태양광에 의해 고르게 열을 흡수할 수 있도록 원형 또는 타원형 단면형상을 갖는 구형, 계란형 또는 컵을 뒤집어 놓은 것과 같은 반돔형으로 이루어는 것이 좋은 바, 즉 열흡수체의 전체면이 곡면을 이루는 함체로 구성되는 것이 좋다.At this time, the heat absorber is preferably made of a semi-dome like a sphere, egg-shaped or cup upside down having a circular or oval cross-sectional shape so as to absorb heat evenly by sunlight emitted from the optical fiber, that is, the heat absorber It is preferable that the entire surface of the body be composed of a curved surface.

상기와 같이, 발산되는 태양광의 열에너지를 효율적으로 흡수하기 위하여, 열흡수체는 모든 결의 복사 태양광을 완전히 흡수하고 반사율은 현저히 낮은 흑체로 제작하는 것이 좋으나, 현실적으로 완전흑체는 존재하지 않기 때문에, 이에 가까운 백금흑(白金黑) 등으로 제작하거나, 구리와 같은 금속에 열 흡수율이 뛰어난 검은색을 갖는 도료, 직물, 합성수지 등을 코팅하는 것이 좋다.As described above, in order to efficiently absorb the heat energy of the emitted solar light, the heat absorber is preferably made of a black body that completely absorbs all the radiant solar light and has a significantly low reflectance, but in reality there is no perfect black body. Produced by platinum black or the like, or coating a metal, such as copper, black paint, fabric, synthetic resin and the like with excellent heat absorption.

이때, 상기 열흡수체의 개방부를 통하여 소정이 태양광이 열흡수체 외부로 발산되거나, 열흡수체를 투과하는 태양광이 발생될 수 있는 바, 발산된 태양광의 열에너지를 다시 흡수하기 위하여 하우징의 내면에 반사체를 구비하는 것이 좋다.In this case, a predetermined amount of sunlight may be emitted to the outside of the heat absorber through the opening of the heat absorber, or sunlight may pass through the heat absorber, and thus, a reflector may be formed on the inner surface of the housing to absorb heat energy of the emitted sunlight again. It is good to have.

상기 반사체는, 열흡수체를 벗어나 발산되는 태양광을 반사시켜 다시 열흡수체로 돌려보내거나, 열흡수체를 투과하는 태양광 및 열을 다시 반사시켜 열흡수체로 되돌려 보낼 수 있도록 열과 빛을 모두 반사할 수 있는 것이 바람직하다.The reflector may reflect both the heat and the light to reflect the sunlight emitted from the heat absorber and return to the heat absorber, or to reflect the sunlight and heat passing through the heat absorber back to the heat absorber. It is desirable to have.

상기 열교환 파이프는, 하우징의 외부에서 내부로 관통된 후 열흡수체의 하단부에서 상단부로 권회되어 하우징의 외부로 이어지는 관으로, 열흡수체를 감싸며 권회되는 부분은 열흡수체의 외주면에 밀착되어 열흡수체가 흡수한 열을 바로 받을 수 있도록 구성된다.The heat exchange pipe is a tube which is penetrated from the outside to the inside of the housing and then wound from the lower end to the upper end of the heat absorber to the outside of the housing, and the portion wrapped around the heat absorber is in close contact with the outer circumferential surface of the heat absorber to absorb the heat absorber. It is configured to receive a row directly.

즉, 상기 열교환 파이프를 통하여 공기나 물 등의 매체를 유입시키면, 파이프를 따라 유동하는 매체가 열흡수체의 외주면을 권회하는 부분을 거치면서 열흡수체로부터 열에너지를 받아 가열된 상태로 파이프를 따라 유출되는 바, 매체에 열에너지를 직접 가할 수 있어 열에너지의 사용효율을 높일 수 있는 것이다.That is, when a medium such as air or water is introduced through the heat exchange pipe, the medium flowing along the pipe passes through a portion wound around the outer circumferential surface of the heat absorber and flows out along the pipe while receiving heat energy from the heat absorber. Bar, it is possible to directly apply the heat energy to the medium to increase the use efficiency of the heat energy.

상기 본 고안의 목적과 기술적 구성을 비롯한 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 고안의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 설명에 의해 명확하게 이해될 것이다.The details of the purpose and technical constitution according to the present invention, including the effect thereof, will be clearly understood by the following description with reference to the drawings showing preferred embodiments of the present invention.

도 2에 본 고안 태양광 집광 모듈용 열교환기의 사시도를, 도 3에 본 고안 열교환기의 단면도를, 도 4에 본 고안 열교환기의 부분 절개 사시도를, 도 5에 본 고안 열교환기의 하우징에 대한 실시예 단면도를, 도 6에 본 고안 열교환기의 하우징에 대한 다른 실시예 단면도를 도시하였다.2 is a perspective view of the heat exchanger for solar concentrating module of the present invention, a cross-sectional view of the heat exchanger of the present invention in FIG. 3, and a partially cutaway perspective view of the heat exchanger of the present invention, in FIG. 6 is a cross-sectional view of another embodiment of the housing of the present invention heat exchanger.

도시된 바와 같이 본 고안의 태양광 집광 모듈용 열교환기는, 반사경 등에 의해 집광된 태양광을 광섬유로 전달하는 태양광 집광 모듈의 광섬유에 연결되며,As shown, the heat exchanger for the solar light collecting module of the present invention is connected to the optical fiber of the solar light collecting module for transferring the light collected by a reflector or the like to the optical fiber,

저면 중앙부에 상기 광섬유(F)의 단부가 관통 삽입되는 결합공(H)을 갖는 함체상의 하우징(21)과;A housing 21 having a coupling hole H through which an end portion of the optical fiber F is inserted through a central portion of the bottom surface;

상기 결합공(H)을 제외한 하우징(21)의 내면 또는 외면을 감싸는 단열부재(22)와;A heat insulating member 22 surrounding the inner or outer surface of the housing 21 except for the coupling hole H;

상기 결합공(H)을 중심으로 한 하우징(21) 내부 바닥면에 직립 설치되며, 결합공(H)과 일치하는 통공(H')을 가진 함체상의 열흡수체(23)와;A heat absorbing body 23 installed on the bottom surface of the housing 21 centering on the coupling hole H and having a through hole H 'coinciding with the coupling hole H;

상기 열흡수체(23)의 외주면에 밀착 권회되며, 양단부가 하우징(21)을 관통 하여 외부로 연장되는 열교환 파이프(24)로 구성된다.Closely wound on the outer circumferential surface of the heat absorber 23, both ends are composed of a heat exchange pipe 24 extending through the housing 21 to the outside.

이때, 상기 하우징(21)의 내부는 진공 상태를 유지함으로써, 공기에 의한 열방출 및 열교환이 이루어지지 않도록 하는 것이 좋은 바, 하우징(21)의 결합공(F)과 결합공(F)을 관통하는 광섬유(F)가 밀착 결합되어야 한다.At this time, the inside of the housing 21 by maintaining a vacuum state, it is good to prevent heat release and heat exchange by air, bar through the coupling hole (F) and the coupling hole (F) of the housing 21 To be tightly coupled to the optical fiber (F).

상기 단열부재(22)는, 하우징(21)의 내면 또는 외면 중의 어느 한 면에만 구비되거나, 내·외면 모두에 구비될 수 있는데, 하우징(21)의 내부가 열흡수체(23)에 의해 높은 온도를 유지하게 되는 바, 높은 온도로부터 하우징(21)이 직접 가열되지 않도록 하기 위하여 하우징(21)의 내면 또는 내면을 포함한 외면에 단열부재(22)가 구비되는 것이 좋다.The heat insulating member 22 may be provided on only one surface of the inner surface or the outer surface of the housing 21, or may be provided on both the inner and outer surfaces thereof, and the inside of the housing 21 may have a high temperature by the heat absorber 23. In order to maintain the bar, it is preferable that the heat insulating member 22 is provided on the outer surface including the inner surface or the inner surface of the housing 21 so that the housing 21 is not directly heated from a high temperature.

상기 열흡수체(23)의 하단부에 형성된 통공(H')은, 하우징(21)의 결합공(H)을 통과한 광섬유(F)의 단부가 관통 삽입되는 부분으로, 중심이 결합공(H)과 일치되며, 직경은 결합공(H)의 직경과 동일하거나 크도록 구성된다.The through hole H 'formed at the lower end of the heat absorber 23 is a portion through which the end portion of the optical fiber F passing through the coupling hole H of the housing 21 is inserted. And the diameter is configured to be equal to or larger than the diameter of the coupling hole (H).

상기 열흡수체(23)는, 태양광을 흡수하여 가열되는 것으로, 태양광을 효율적으로 흡수하기 위하여 백금흑 등의 흑체에 가까운 물질로 이루어지는 것이 좋으나, 모든 결의 복사 태양광을 완전히 흡수하고 반사율이 없는 완전흑체로 제작하는 것이 현실적으로 어려운 바, 열흡수체(23)를 투과하는 태양광을 다시 열흡수체(23)로 반사시키기 위하여, 하우징(21)의 내부에는 열흡수체(23)와 떨어진 상태로 열흡수체(23)를 감싸는 반사체(25)을 구비하는 것이 바람직하다.The heat absorber 23 is absorbed and heated to absorb sunlight, and is preferably made of a material close to a black body such as platinum black in order to absorb sunlight efficiently, but completely absorbs all the radiant solar light and has no reflectance. Since it is practically difficult to fabricate a black body, in order to reflect the sunlight passing through the heat absorber 23 back to the heat absorber 23, the heat absorber 23 is spaced apart from the heat absorber 23 in the housing 21. It is desirable to have a reflector 25 that encloses 23.

즉, 열흡수체(23)의 내부로 복사되는 태양광의 일부가 열흡수체(23)의 외부로 투과되는 바, 투과된 태양광을 반사시켜 다시 열흡수체(23)로 전달함으로써, 열 흡수체(23)가 태양광을 최대한 흡수할 수 있도록 하여 그 효율성을 높여주는 것이다. That is, a part of the sunlight radiated into the heat absorber 23 is transmitted to the outside of the heat absorber 23, so that the transmitted sunlight is reflected and transferred back to the heat absorber 23, the heat absorber 23 It will be able to absorb the sunlight as much as possible to increase the efficiency.

상기 열교환 파이프(24)는, 양 단부가 각각 하우징(21)을 관통하는 상태로, 양단부를 제외한 중앙부가 열흡수체(23)의 외주면을 권회하는 구조이다.The heat exchange pipe 24 has a structure in which both ends thereof penetrate the housing 21, and a central portion excluding both ends winds the outer circumferential surface of the heat absorber 23.

이때, 열교환 파이프(24)의 중앙부 즉, 상기 열흡수체(23) 외주면의 하단부에서 상단부까지를 권회하는 부분은, 열흡수체(23)의 외주면에 밀착 권회됨으로써, 열흡수체(23)의 열을 직접 전달받는 것이 바람직하며, 열흡수체(23)의 열을 효율적으로 전달받을 뿐 아니라 파이프 내를 흐르는 매체에 효율적인 열 전달을 위하여 열전도율이 높고 내열성이 우수한 금속 등으로 이루어지는 것이 좋다.At this time, the center portion of the heat exchange pipe 24, that is, the portion winding from the lower end portion to the upper end portion of the outer circumferential surface of the heat absorber 23, is wound in close contact with the outer circumferential surface of the heat absorber 23, thereby directly transferring the heat of the heat absorber 23. It is preferable to receive the heat, and the heat absorber 23 may be made of a metal having high thermal conductivity and excellent heat resistance for efficient heat transfer to the medium flowing in the pipe as well as being efficiently transmitted.

상기와 같은 열교환 파이프(24)는, 파이프의 일측 단부를 통해 유입된 공기 또는 물과 같은 매체가 열흡수체(23)의 외주면을 권회하는 파이프를 따라 유동하면서 열을 전달받아 가열된 상태로 파이프의 타측 단부로 유출되는 바, 태양광의 열에너지를 흡수한 열흡수체(23)로부터 매체가 직접 열에너지를 전달받게 되는 것이다. In the heat exchange pipe 24 as described above, a medium such as air or water introduced through one end of the pipe flows along a pipe wound around the outer circumferential surface of the heat absorber 23 and receives heat from the pipe. As it flows out to the other end, the medium receives heat energy directly from the heat absorber 23 that absorbs heat energy of sunlight.

이때, 상기 열흡수체(23)를 단면형상의 원형 또는 타원형을 갖는 구형 또는 계란형으로 제작함으로써, 열흡수체(23)의 외주면을 권회하는 파이프의 길이가 길게 하여 파이프 내를 유동하는 매체가 장시간 동안 열에너지를 전달받을 수 있을 뿐 아니라, 광섬유로부터 발산되는 태양광이 열흡수체(23)에 골고루 발산되도록 하는 것이 좋다.At this time, by making the heat absorber 23 into a spherical or oval shape having a circular or elliptical cross section, the length of the pipe wound around the outer circumferential surface of the heat absorber 23 is increased so that the medium flowing in the pipe is heat energy for a long time. Not only can be delivered, it is good to ensure that the light emitted from the optical fiber is evenly distributed to the heat absorber (23).

그리고, 상기 하우징(21)의 진공 상태를 유지해주기 위하여, 하우징(21) 내 로 공기가 유입될 경우에는 유입된 공기를 빼주기 위한 공기 배출구(26)를 부가적으로 형성하는 것도 가능하다.In addition, in order to maintain the vacuum state of the housing 21, when air is introduced into the housing 21, an air outlet 26 for releasing the introduced air may be additionally formed.

또한, 상기 광섬유(F)의 단부 측에 조리개를 부가적으로 구비하는 것도 바람직한 바, 우리나라의 계절적 특성상 조사량이 많은 여름과 조사량이 적은 겨울철에 상기 조리개를 이용하여 여름철에는 일정량만의 태양광을 사용하고, 겨울에는 조리개를 열어 전달되는 태양광 모두를 사용하도록 할 수 있다.In addition, it is also desirable to additionally provide an aperture at the end side of the optical fiber (F), due to the seasonal characteristics of the country, the use of only a certain amount of sunlight in the summer using the aperture in the summer with a large amount of irradiation and a small amount of irradiation. In winter, the aperture can be opened to use all the sunlight.

이때, 하루 동안에도 태양광의 조사량은 차이가 나는 바, 필요에 따라 조리개를 조절하여 태양광의 양을 조절할 수 있는 것이다.At this time, even during the day, the irradiation amount of sunlight is different, it is possible to adjust the amount of sunlight by adjusting the aperture as needed.

상기와 같이, 광섬유(F)를 통하여 집광되는 태양광은 조리개를 이용하여 조절 가능할 뿐 아니라, 광섬유(F)를 이용하여 조절도 가능한 바, 하나의 열흡수체(23)의 통공(H')에 다수개의 광섬유(F)를 관통삽입하여 더욱 많은 양의 태양광을 한꺼번에 발산하도록 할 수 있다.As described above, the solar light collected through the optical fiber F is not only adjustable using an aperture, but also adjustable using the optical fiber F, in the through hole H ′ of one heat absorber 23. By inserting through a plurality of optical fibers (F) it can be made to emit a greater amount of sunlight at once.

그리고, 다수개의 광섬유(F) 각각에 크고 작은 열흡수체(23)를 각각 연결하여 집광된 태양광을 동시에 많은 열에너지로 변환하거나, 열흡수체(23) 각각을 다양한 용도로 동시 사용하도록 하는 것도 가능하다.In addition, by connecting large and small heat absorbers 23 to each of the plurality of optical fibers F, it is also possible to convert the collected solar light into a large amount of thermal energy at the same time, or to simultaneously use each of the heat absorbers 23 for various purposes. .

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안의 태양광 집광 모듈용 열교환기는, 집광된 태양광을 열에너지로 변환하여 전달하는 것이 아니라, 집광된 태양광을 광섬유를 이용하여 전달한 후 열에너지를 사용하고자 하는 곳에서 열흡수체로 태양광을 흡수한 후 바로 열에너지로 사용하기 때문에 에너지 손실이 적으며, 열흡수체로 흡수된 열에너지를 이용하여 직접 매체를 가열하기 때문에 에너지 효율을 최대화 시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, the heat exchanger for the solar light collecting module of the present invention does not convert and transmit the collected solar light into thermal energy, but transfers the collected solar light using an optical fiber and then heats it at the place where the thermal energy is to be used. Since energy is absorbed by the absorber and used as heat energy immediately, energy loss is low, and since the medium is directly heated by using the heat energy absorbed by the heat absorber, there is an advantage of maximizing energy efficiency.

그리고, 집광된 태양광을 광섬유로 전달하기 때문에 설치장소가 자유로운 이점이 있다.In addition, since the collected solar light is transmitted to the optical fiber, the installation location is free.

Claims (4)

반사경 등에 의해 집광되어 광섬유로 전달된 태양광을 열에너지로 흡수하는 태양광 집광 모듈용 열교환기에 있어서,In the heat exchanger for a solar light collecting module that absorbs the solar light collected by a reflector and the like transmitted to the optical fiber as thermal energy, 저면 중앙부에 상기 광섬유(F)의 단부가 관통 삽입되는 결합공(H)을 갖는 함체상의 하우징(21)과;A housing 21 having a coupling hole H through which an end portion of the optical fiber F is inserted through a central portion of the bottom surface; 상기 결합공(H)을 제외한 하우징(21)의 내면 또는 외면을 감싸는 단열부재(22)와;A heat insulating member 22 surrounding the inner or outer surface of the housing 21 except for the coupling hole H; 상기 결합공(H)을 중심으로 한 하우징(21) 내부 바닥면에 직립 설치되며, 결합공(H)과 일치하는 통공(H')을 가진 함체상의 열흡수체(23)와;A heat absorbing body 23 installed on the bottom surface of the housing 21 centering on the coupling hole H and having a through hole H 'coinciding with the coupling hole H; 상기 열흡수체(23)의 외주면에 밀착 권회되며, 양단부가 하우징(21)을 관통하여 외부로 연장되는 열교환 파이프(24)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 집광 모듈용 열교환기.Heat-exchanging module for a solar condensing module, characterized in that it comprises a heat-exchanging pipe (24) closely wound on the outer circumferential surface of the heat absorber (23), both ends penetrate through the housing (21). 상기 하우징(21) 내부에는, 열흡수체(23)와 떨어진 상태로 열흡수체(23)를 감싸는 반사체(25)가 구비된 것을 특징으로 하는 태양광 집광 모듈용 열교환기.The heat exchanger for solar light collecting module, characterized in that the housing 21 is provided with a reflector 25 surrounding the heat absorber 23 in a state away from the heat absorber 23. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 열흡수체(23)는, 원형 또는 타원형 단면을 갖는 구형, 계란형, 돔형 중의 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 집광 모듈용 열교환기.The heat absorber (23) is a heat exchanger module for a solar light collecting module, characterized in that consisting of any one of a spherical, egg-shaped, dome-shaped having a circular or elliptical cross section. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하우징(21)을 관통하는 광섬유(F)의 단부측에는 조리개가 부가적으로 구비된 것을 특징으로 하는 태양광 집광 모듈용 열교환기.A heat exchanger for solar light collecting module, characterized in that an aperture is additionally provided at the end side of the optical fiber (F) passing through the housing (21).
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