KR20110087373A

KR20110087373A - Prism solar concentrator

Info

Publication number: KR20110087373A
Application number: KR1020100006756A
Authority: KR
Inventors: 정재헌
Original assignee: 정재헌
Priority date: 2010-01-26
Filing date: 2010-01-26
Publication date: 2011-08-03
Also published as: KR101059761B1

Abstract

PURPOSE: A prism solar concentrator is provided to concentrate incident sunlight with maximized efficiency through light collimating-concentrating modules and prism sheets. CONSTITUTION: A prism solar concentrator comprises a light concentrating part(20), horizontal reflection parts, and vertical reflection parts. In the light concentrating part, a plurality of light collimating-concentrating modules which are integrated with collimators for collecting incident sunlight and emitting parallel light are arranged on a plane. The horizontal reflection parts are arranged corresponding to the respective light collimating-concentrating modules in order to horizontally total-reflect the sunlight transmitted from the light collimating-concentrating modules. The vertical reflection part are arranged corresponding to the respective light collimating-concentrating modules in order to vertically total-reflect the sunlight transmitted from the horizontal reflection parts.

Description

Prism Solar Concentrator

본 발명은 태양광 집광기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 평판 형이고 넓은 면적의 전면으로 입사된 태양광을 다수의 집광렌즈와 시준기가 일체로 형성된 시준집광모듈과 전반사 프리즘이 다수 형성된 두 장의 프리즘 시트로 집광하여 태양에너지의 집광효율을 극대화시킴과 동시에, 제작원가도 획기적으로 줄일 수 있는 프리즘 태양광 집광기에 관한 것이다.The present invention relates to a solar light collector, and more particularly, two prism sheets in which a plurality of collimating light collecting modules and a total reflection prism are formed in which a plurality of collimating lenses and a collimator are integrally formed into a solar panel incident on a flat surface and having a large area. The present invention relates to a prism solar collector, which maximizes the luminous efficiency of solar energy by condensing at the same time, and at the same time significantly reduces the manufacturing cost.

일반적으로, 태양에너지를 이용하는 방법으로는 태양전지를 이용하여 전기를 생산하도록 하는 태양광 발전, 태양열 집열관 또는 집열판을 이용하여 태양열을 흡수하고 이를 온수 생산이나 난방에 이용하는 태양열 집열, 조명이나 식물생장 또는 광촉매에 활용하기 위해 태양광 자연채광 모듈 또는 반사판을 이용하여 자연 채광하는 태양광 자연채광 등이 있다.
In general, the method using solar energy absorbs solar heat by using solar power generation, solar heat collecting pipe or heat collecting plate that generates electricity by using solar cells, and solar heat collecting, lighting or plant growth that uses it for hot water production or heating. Alternatively, there is a solar natural light, such as natural light using a solar natural light module or a reflector for use in the photocatalyst.

주지하다시피, 태양에너지를 최대로 활용하기 위해서는 효율적으로 태양광을 집광하여야 하며 이를 위해 다양한 태양광 집광장치가 사용되는데, 집광장치의 광 집적도는 태양광발전, 태양열 집열, 태양광 자연채광 등 이용방법이 무엇이든지 간에 태양 에너지 효율과 직결된다.
As is well known, in order to make full use of solar energy, it is necessary to efficiently collect solar light and various solar light concentrating devices are used for this purpose. The light intensity of the light concentrating device is used for photovoltaic power generation, solar heat collection, solar natural light, etc. Whatever the method, it is directly related to solar energy efficiency.

태양광 집광장치는, 포인트 집중 디쉬 타입(point-focus dish type), 포인트 집중 프레넬 렌즈 타입(point-focus Fresnel lens type), 선형 집중 프레넬 렌즈 타입(linear-focus Fresnel lens type), 그리고 헬리오스테트 타입(heliostat type), 그레고리안 / 카세그레인 집광계, 홀로그래픽 프리즘시트를 이용한 집광 등으로 구분이 되며 여타 무수히 다양한 방법이 공지되어 있으며 집광을 위해 집광렌즈와 집광거울을 이용한 광학계를 이용하고 있다.
Photovoltaic concentrators include point-focus dish types, point-focus Fresnel lens types, linear-focus Fresnel lens types, and Helios. Tet type (heliostat type), Gregorian / Casegrain condensing system, condensing using holographic prism sheet, etc. There are a myriad of various methods are known, and the condensing lens and the optical system using a condensing mirror are used for condensing.

전술한 종래 태양광 집광장치는 통상적으로 태양광 발전설비의 발전량/ 태양열 집열/태양광 자연채광 양의 증가를 위해서 태양광 집광장치 구조의 대형화가 불가피한데, 대형으로 제조함에 있어 비용이나 구조적인 면에서 많은 제약이 발생되므로 투자대비 경제성을 기대하기가 매우 곤란한 문제점도 있었다.
Conventional photovoltaic concentrators described above typically inevitably increase the size of the photovoltaic concentrator structure in order to increase the amount of power generation / solar heat collection / photovoltaic natural light of the photovoltaic power generation facility. Because of the many constraints in the market, it was very difficult to expect economic feasibility.

예컨대, 이러한 문제를 극복하기 위해서는 태양 에너지 효율을 높이는 한편, 무엇보다도 중요한 투자 대비 경제성을 확보하는 기술적인 대안이 매우 필요하다고 할 수 있다.
For example, in order to overcome such a problem, a technical alternative to increase solar energy efficiency and, above all, to secure an important investment economy is required.

본 출원인은 이러한 문제점을 개선하는 대안의 하나로 전술한 단위 태양광 집광장치를 소형으로 제작하되 다수를 배열로 하고 태양의 방위각과 고도각을 동시에 추미 구동하여 입사 태양광을 평행하게 하는 블라인드와 태양광 발전에 응용하는“2축 태양추미기능을 겸한 블라인드(10-2009-0129310, 선출원1)“ 및 “2축 태양추미구동 버티칼 유로블라인드(10-2009-0129310, 선출원2)”, 그리고 “측면 태양광 집광기(10-2010-0004153, 선출원3)”및“프리즘 하이브리드 태양광 집광기(10-2010-6250, 선출원 4)“를 특허출원한 바 있다.
As an alternative to the improvement of this problem, the present applicant manufactures the above-mentioned unit photovoltaic light collecting device in a small size, but uses a plurality of arrays and simultaneously drives the azimuth and altitude angles of the sun to parallel the incident sunlight and solar light. Blinds with Dual Axis Solar Tracing Function (10-2009-0129310, First Application 1) and Two Axis Solar Tracing Vertical Euro Blinds (10-2009-0129310, First Application 2), and Side Sun Patent Application of "Optical Concentrator (10-2010-0004153, First Application 3)" and "Prism Hybrid Solar Collector (10-2010-6250, First Application 4)".

그러나 선출원 1 및 2는 태양광 집광장치의 집광 효율을 높일 수 있는 기반에 대한 개선으로써 태양광이 평행하게 입사되도록 하는 2축 태양추미장치일 뿐이며, 선출원 3은 2축 태양 추미장치를 이용전제하에, 전면으로 입사되는 평행한 태양광을 집광하는데 있어 다수의 렌즈 및 거울 집광 모듈의 배열로 구비되는 집광부와, 반사부가 다단으로 구비되고 집광부 하면 또는 상면에 하나의 측면부재를 두고 집광부가 1차 집속한 1차 집속된 태양광을 반사부를 통해 측면으로 반사하여 집광하도록 하여 태양광 집광장치의 집광 효율을 높일 수 있는 개선 대안이었으나, 측면으로 반사하는 반사부가 다단으로 다수 형성됨으로 인하여 태양광 집광장치의 두께가 증가할 수 있는 문제점이 있었고, 선출원 4는 선출원 3의 문제점을 개선하여 집광부의 상ㆍ하 양면에 다수의 반사부가 구비되는 상ㆍ하 프리즘 시트를 구비하여 태양광 집광장치의 두께를 줄이고, 측면은 물론 점진적으로 집광할 수 있는 것이었으나 집광 모듈로부터 상ㆍ하 프리즘 시트에 구비된 반사부에 도달하는 평행광을 만드는 시준기(콜리메이터)를 집광부에 일체로 구비하지 않고, 별도로 상ㆍ하 프리즘 시트에 구비하여 집광부를 이루는 다수의 집광 모듈과 시준기의 광축 정렬에 제약이 있고, 집광 모듈 하단에 구비되는 광 안내부가 원리상 일부 난반사가 일어나므로 인하여 상ㆍ하 프리즘 시트에 구비된 시준기에서 효율적으로 평행광을 형성하는데 일부 제약이 있고, 제작원가 측면에서도 더욱 개선할 필요가 있었다.However, First Application 1 and 2 are only two-axis solar treaders that allow sunlight to be incident in parallel as an improvement on the basis to increase the light collection efficiency of the solar light concentrator. In condensing parallel solar light incident on the front surface, a light collecting part provided in an array of a plurality of lenses and a mirror light collecting module, a reflecting part is provided in multiple stages, and the light collecting part has one side member on the lower surface or the upper surface of the light collecting part. It was an improved alternative to increase the condensing efficiency of the solar light collecting device by reflecting the primary focused solar light focused on the vehicle through the reflecting part to the side, but condensing the solar light due to the multi-stage reflecting part There was a problem that the thickness of the device can be increased, the first application 4 improves the problem of the first application 3, the upper and lower sides of the light collecting part Although the upper and lower prism sheets provided with a plurality of reflectors are provided to reduce the thickness of the solar light concentrating device and to gradually collect the light on the side, the light reflecting parts provided on the upper and lower prism sheets from the light collecting module The collimator for producing parallel light is not provided integrally with the light collecting part, but is provided on the upper and lower prism sheets separately to limit the alignment of the optical axes of the light collecting modules and the collimator. Due to the principle that the light guide portion is partially diffused reflection, there is some limitation in forming parallel light efficiently in the collimator provided on the upper and lower prism sheets, and there is a need for further improvement in terms of manufacturing cost.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 태양광을 효과적으로 집광하도록 시준기(콜리메이터)를 집광부에 일체로 구비하여 태양에너지의 집광효율을 극대화시킴과 동시에 제작원가를 더욱 줄일 수 있게 하여 투자대비 경제성을 증대시키는 프리즘 태양광 집광기를 제공하는데 목적이 있다.The present invention was created in view of the above-described problems in the prior art, and is provided with a collimator (collimator) integrally to the light collecting unit so as to focus the solar light effectively to maximize the light condensing efficiency of the solar energy. The aim is to provide a prism solar concentrator that can further reduce manufacturing costs and increase the economics of investment.

상기 목적은 입사되는 태양광을 집속하여 평행한 집속광을 출사하도록 시준기(콜리메이터)가 일체로 형성된 투명한 중실체 단위 시준기 일체형 집광모듈(이하 “시준집광모듈”이라 한다.)이 복수 개 1차원 배열로 형성된 집광부;와, 시준 집광모듈과 일대일 대응되고 시준 집광모듈로부터 전달받은 태양광을 좌우로 수평하게 전반사하는 수평 반사부와, 수평 반사부로부터 전달받은 태양광을 상하로 수직하게 전반사하는 수직 반사부를 각각 구비하고; 상기 집광부를 사이에 두고 상하에 설치된 상ㆍ하단 프리즘 시트로 구성되어, 입사된 태양광을 2쌍 혹은 4쌍의 단위 시준 집광모듈별 혹은 점진적으로 집광하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 본 발명의 프리즘 태양광 집광기에 의해 달성된다.
The objective is to provide a plurality of one-dimensional arrays of transparent solid unit collimator-type condensing modules (hereinafter referred to as "collimating condensing modules") in which collimators are integrally formed so as to focus incident sunlight and emit parallel condensed light. Condensing unit formed with; and a horizontal reflector for one-to-one correspondence with the collimating condensing module and horizontally reflects the sunlight received from the collimating condensing module horizontally from side to side, and vertically reflecting the vertically vertically reflected sunlight from the horizontal reflecting unit. Each having a reflector; The prism of the present invention is configured of an upper and a lower prism sheet disposed up and down with the light converging portion interposed therebetween, so as to condense incident sunlight by two or four pairs of unit collimating condensing modules or gradually. Achieved by a solar collector.

또한, 상기 집광부에는 하단 프리즘 시트의 수직반사부에서 전달되는 태양광을 집속하여 상단 프리즘 시트의 수평반사부로 전달되는 태양광의 폭을 줄이고 평행한 태양광을 출사하는 시준기 일체형 차일드 집광모듈(이하 “차일드 시준집광모듈“라고 한다.)이 더 형성될 수 있고, 상기 수평 반사부 또는 수직 반사부는 직각이등변 삼각형 또는 ‘∧’형상의 요홈으로 형성되고 공기와의 경계면을 이루는 직각이등변 삼각형의 빗변 및 ∧’형상 요홈의 경사면 각도는 45도인 것을 특징으로 한다.
In addition, the light collecting part focuses sunlight transmitted from the vertical reflecting portion of the lower prism sheet to reduce the width of the sunlight transmitted to the horizontal reflecting portion of the upper prism sheet and emits parallel solar light. A child collimation condenser module may be further formed, and the horizontal reflecting portion or the vertical reflecting portion is formed by a right isosceles triangle or a '∧'-shaped groove, and a hypotenuse and an angle of a right isosceles triangle forming an interface with air. 'The inclination surface angle of the shape groove is characterized in that 45 degrees.

그리고 상기 집광부를 구성하는 시준집광모듈 또는 차일드 시준집광모듈은 시준기(콜리메이터);와, And the collimating module or child collimating module constituting the light collecting unit is a collimator (collimator); and,

상부로 볼록한 형태를 갖는 선형 볼록 집광 렌즈(이하 “볼록 집광 렌즈”라 한다.) 또는 점초점 볼록 집광 렌즈의 선형배열, 하부로 오목하고 배면에는 거울 반사층이 형성되되 경계에는 거울 반사층이 없는 선형 오목 거울 집광렌즈(이하 “오목 거울 집광렌즈”라 한다.) 또는 점초점 오목 거울 집광렌즈의 선형배열, 선형 프뢰넬 집광렌즈(이하 “프뢰넬 집광렌즈”라 한다.) 또는 점초점 프뢰넬 집광렌즈의 선형배열, 중앙하면을 제외한 양면에 반사층이 형성된 카세그레인 주 반사거울과 카세그레인 부 반사거울을 통해 2차 반사를 통한 태양광 집속이 가능한 선형 카세그레인 집광렌즈(이하 “카세그레인 집광렌즈”라 한다.) 또는 점초점 카세그레인 집광렌즈의 선형배열, 중앙하면을 제외한 양면에 반사층이 형성된 그레고리안 주 반사거울과 그레고리안 부 반사거울을 통한 태양광 집속이 가능한 선형 그레고리안 집광렌즈(이하 “그레고리안 집광렌즈”라 한다.) 또는 점초점 그레고리안 집광렌즈의 선형배열 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지되, 상기 시준기(콜리메이터)와 광축이 일치하는 위치에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하며, 시준기(콜리메이터)는 선형 볼록렌즈; 선형 비구면 볼록렌즈; 선형 그린렌즈; 선형 프뢰넬렌즈; 다수의 그린렌즈 선형배열; 다수의 점초점 볼록렌즈의 선형배열; 다수의 점초점 비구면 볼록렌즈의 선형배열; 다수의 점초점 프뢰넬렌즈의 선형배열 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
Linear convex condensing lens (hereinafter referred to as “convex condensing lens”) or convex condensing lens with convex shape on top, concave convex concave, concave to the bottom, linear concave with no mirror reflecting layer on the back Mirror condenser lens (hereinafter referred to as “concave mirror condenser”) or linear array of confocal concave mirror condenser, linear Freonnel condenser (hereinafter referred to as “Frennel condenser”) or focal point freonel condenser Linear Casegrain Condensing Lens (hereinafter referred to as “Casegrain Condensing Lens”), which can focus the sunlight through secondary reflection through the Casegrain main reflecting mirror and the Casegrain sub-reflecting mirror with the reflective layer formed on both sides except the center surface. Linear array of focal casecase grain collecting lens, Gregorian main reflecting mirror with reflecting layer formed on both sides except center plane and its The collimator may be one selected from a linear Gregorian condenser lens (hereinafter referred to as a "Gregorian condenser lens") or a linear array of focus-focused Gregorian condenser lenses capable of focusing sunlight through an annular secondary reflection mirror. ) And an optical axis are integrally formed, and the collimator may include a linear convex lens; Linear aspherical convex lens; Linear green lens; Linear Freonellens; Multiple green lens linear arrays; Linear arrays of multiple focal convex lenses; Linear arrays of multiple focal aspherical convex lenses; It is characterized in that any one selected from the linear arrangement of a plurality of focus focus Freonnel lens.

또한, 상ㆍ하단 프리즘 시트 또는 집광부는 공기보다 큰 광 굴절률을 갖는 투명소재로써 자외선 차단층이 형성된 플라스틱, 자외선 차단 모노머로 제작된 플라스틱, 강화유리, 파이렉스, 석영유리 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하고, 하단 프리즘 시트의 하부에는 프리즘 시트가 계단식으로 더 설치되어 집속된 광을 다시 수평으로 반사하고, 반사된 광을 측면에서 다단으로 집속할 수 있도록 구성될 수 있고, 상단 프리즘 시트에 형성된 수직 반사부는 상기 시준집광모듈의 경계면에 대응하게 형성되어 입사된 광을 하방으로 전반사하거나 또는 최초 태양광 입사부위에 대응되게 형성되어 집속된 태양광이 최초 태양광과 함께 시준집광모듈에 의해 다시 집속되는 것을 특징으로 하며, 수평반사부 및 수직반사부의 외측면에는 전반사율을 높이도록 반사층이 형성되되, 상기 반사층은 알루미늄, 은, 금, 니켈, 스테인레스 스틸 중에서 선택된 어느 하나로 코팅 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the upper and lower prism sheet or the light collecting part is a transparent material having a light refractive index greater than that of air, and is one selected from a plastic having an ultraviolet blocking layer, a plastic made of an ultraviolet blocking monomer, tempered glass, pyrex, and quartz glass. The lower prism sheet may further include a prism sheet provided in a stepped manner to reflect the focused light horizontally again, and to focus the reflected light from the side to the multi-stage, and the vertical reflection formed on the upper prism sheet. The part is formed to correspond to the boundary of the collimating module and totally reflected the incident light downward, or formed to correspond to the first photovoltaic incidence site that the focused light is focused again by the collimating module with the first sunlight. It has a high total reflectance on the outer surface of the horizontal reflector and the vertical reflector. The reflection layer to be formed, the reflection layer include aluminum, silver, gold, nickel, characterized in that the coating is formed by any one selected from stainless steel.

본 발명에 따르면, 넓은 면적으로 입사되는 태양광을 효과적으로 집광하여 태양에너지 이용효율을 극대화할 수 있고, 구조가 간단하여 제작과 설치가 용이하며, 평판 형이어서 얇고 부피가 크지 않고, 제조비용도 더욱 저렴한 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, it is possible to maximize the solar energy utilization efficiency by effectively condensing the sunlight incident on a large area, and is simple in structure and easy to manufacture and install, and is flat and thin, not bulky, and the manufacturing cost is further increased. Inexpensive effect can be obtained.

도 1은 본 발명에 따른 프리즘 태양광 집광기의 기본 개념을 설명하기 위한 예시도.
도 2는 선형 시준기(콜리메이터)가 볼록 집광 렌즈에 일체로 형성된 시준집광모듈을 사용하는 집광부와 상ㆍ하단 프리즘 시트로 이루어지는 본 발명 제1 실시예에 따른 프리즘 태양광 집광기의 구조를 나타내는 단면도.
도 3은 수직 반사부에 의해 커진 광폭을 다시 집광하는 본 발명 제1 실시예에 따른 프리즘 태양광 집광기의 단면도.
도 4는 점진적으로 집광하는 본 발명 제1 실시예에 따른 프리즘 태양광 집광기의 단면도.
도 5는 선형 시준기(콜리메이터)가 오목 거울 집광렌즈에 일체로 형성된 시준집광모듈을 사용하는 집광부와 상ㆍ하단 프리즘 시트로 이루어지는 본 발명 제2 실시예에 따른 프리즘 태양광 집광기의 구조를 나타내는 단면도.
도 6은 선형 시준기(콜리메이터)가 프뢰넬 집광렌즈에 일체로 형성된 시준집광모듈을 사용하는 집광부와 상ㆍ하단 프리즘 시트로 이루어지는 본 발명 제3 실시예에 따른 프리즘 태양광 집광기의 구조를 나타내는 단면도.
도 7은 선형 시준기(콜리메이터)가 카세그레인 집광렌즈에 일체로 형성된 시준집광모듈을 사용하는 집광부와 상ㆍ하단 프리즘 시트로 이루어지는 본 발명 제4 실시예에 따른 프리즘 태양광 집광기의 구조를 나타내는 단면도.
도 8 은 선형 시준기(콜리메이터)가 그레고리안 집광렌즈에 일체로 형성된 시준집광모듈을 사용하는 집광부와 상ㆍ하단 프리즘 시트로 이루어지는 본 발명 제5 실시예에 따른 프리즘 태양광 집광기의 구조를 나타내는 단면도.1 is an exemplary view for explaining the basic concept of the prism solar collector according to the present invention.
2 is a cross-sectional view showing the structure of a prism solar light collector according to the first embodiment of the present invention in which a linear collimator (collimator) is formed of a light collecting part using an collimating light collecting module integrally formed in a convex condenser lens and an upper and lower prism sheet.
3 is a cross-sectional view of a prism solar collector according to the first embodiment of the present invention for condensing a wider width by the vertical reflector again;
4 is a cross-sectional view of a prism solar collector according to the first embodiment of the present invention for gradually collecting light;
5 is a cross-sectional view showing the structure of a prism solar light collector according to the second embodiment of the present invention, in which a linear collimator (collimator) includes a light collecting part using an collimating light collecting module integrally formed in a concave mirror light collecting lens, and an upper and lower prism sheet. .
6 is a cross-sectional view showing the structure of a prism solar light collector according to the third embodiment of the present invention, in which a linear collimator (collimator) is formed of a light collecting part using an collimating light collecting module integrally formed on a Freonnel light collecting lens and an upper and lower prism sheet. .
7 is a cross-sectional view showing the structure of a prism solar light collector according to the fourth embodiment of the present invention in which a linear collimator (collimator) comprises a light collecting part using an collimating light collecting module integrally formed on a casein grain collecting lens and an upper and lower prism sheet.
8 is a cross-sectional view showing the structure of a prism solar light collector according to a fifth embodiment of the present invention in which a linear collimator (collimator) is composed of a light collecting part using an collimating light collecting module integrally formed in a Gregorian light collecting lens and an upper and lower prism sheet. .

이하 본 발명에 따른 프리즘 태양광 집광기에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
Hereinafter, a prism solar collector according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the accompanying drawings are only described in order to more easily disclose the contents of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the scope of the accompanying drawings, as long as those skilled in the art. You will know.

도 1은 본 발명에 따른 프리즘 태양광 집광기의 기본 개념을 설명하기 위한 예시도이다.1 is an exemplary view for explaining the basic concept of the prism solar light collector according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프리즘 태양광 집광기(1)는, 전면에 입사되는 집속되지 않은 태양광(11a, 이하 “최초 태양광”이라 한다)을 집속하여 평행한 집속광을 출사하도록 시준기(211, 콜리메이터)가 일체로 형성된 투명한 중실체 시준집광모듈(21)이 복수 개 1차원 배열로 형성된 집광부(20)와, 각각의 시준집광모듈(21)과 일대일 대응되고 시준집광모듈(21)로부터 1차 집속된 태양광(11b)을 전달 받아 재차 좌우측의 수평으로 반사하는 수평 반사부(보다 상세한 구조는 도 2 참조)와 상하로 태양광을 반사시키는 수직 반사부(보다 상세한 구조는 도 2 참조)가 형성되어 있고, 상기 집광부(20)를 사이에 두고 상하면에 위치하여 집광부로부터 광을 전달받아 집광하는 상단 프리즘 시트(30a), 하단 프리즘 시트(30b)로 이루어진다.
As shown in FIG. 1, the prism solar light collector 1 according to the present invention focuses unfocused sunlight 11a (hereinafter referred to as “first solar light”) incident on the front surface to produce parallel focused light. A collimator 20 having a transparent solid collimation module 21 having a collimator formed integrally thereon to collide with a collimator 20 having a plurality of one-dimensional arrays, and a collimation condenser 21 with one collimation, A horizontal reflector (refer to FIG. 2 for more detailed structure) which receives the primary focused sunlight 11b from the module 21 and reflects the light horizontally on the left and right again (more detailed structure) 2 is formed, and the upper prism sheet 30a and the lower prism sheet 30b which are located on the upper and lower surfaces with the condenser 20 interposed therebetween receive light from the condenser.

이하, 후술되는 본 발명에 따른 다양한 실시 예에서는, 프리즘 태양광 집광기(1)가 도시하지 않은 태양 추미장치(Sun Tracker)에 의해 태양의 위치변화에 따른 태양의 방위각 및 고도각을 자동으로 조절하도록 구성될 수 있는데, 이는 본 발명 이전에 해당 분야에서 개시된 회전구동수단, 경사각조절수단 등을 통해 당업자가 용이하게 실시 가능한 것이고, 또 선출원 1, 2 에도 자세하게 설명되어 있으므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
Hereinafter, in various embodiments of the present disclosure described below, the prism solar collector 1 automatically adjusts the azimuth and altitude angles of the sun according to the position change of the sun by a sun tracker (not shown). It may be configured, which can be easily implemented by those skilled in the art through the rotation driving means, inclination angle adjusting means, etc. disclosed in the relevant field before the present invention, and since it is described in detail in the first application 1, 2, the description thereof will be omitted. .

또한, 이하 설명되는 본 발명에 따른 다양한 실시 예에서는 프리즘 태양광 집광기(1)의 상면으로 입사되는 태양광이 평행광 형태의 직사광선이고 시준집광모듈(21)이 연속하여 1차원 배열되는 것을 전제로 하되, 시준집광모듈(21)의 전면에는 도시하지 않은 집광수단이 설치되어 입사되는 태양광을 소정 각도로 굴절시켜 입사되게 구성할 수 있다. 아울러, 입사되는 태양광에 대하여 집광부(20)와 상ㆍ하단 프리즘 시트(30a)(30b)에 각각 사용되는 물질의 굴절률이 일정하다는 것을 전제로 한다.
In addition, according to various embodiments of the present invention described below, it is assumed that sunlight incident on the upper surface of the prism solar light collector 1 is direct sunlight in the form of parallel light and the collimating light collecting module 21 is continuously arranged in one dimension. However, the light collecting means (not shown) is installed on the front side of the collimating light collecting module 21 to be configured to be incident by refracting the incident sunlight at a predetermined angle. In addition, it is assumed that the refractive indexes of the materials used for the light-converging unit 20 and the upper and lower prism sheets 30a and 30b, respectively, are constant with respect to incident sunlight.

(제 1실시 예)(First embodiment)

도 2는 선형 시준기(콜리메이터)가 볼록 집광 렌즈에 일체로 형성된 시준집광모듈을 사용하는 집광부와 상ㆍ하단 프리즘 시트로 이루어지는 본 발명 제1 실시예에 따른 프리즘 태양광 집광기의 구조를 나타내는 단면도이고, 도 3은 수직 반사부에 의해 커진 광폭을 다시 집광하는 본 발명 제1 실시예에 따른 프리즘 태양광 집광기의 단면도이고, 도 4는 점진적으로 집광하는 본 발명 제1 실시예에 따른 프리즘 태양광 집광기의 단면도이다.
2 is a cross-sectional view showing the structure of a prism solar light collector according to the first embodiment of the present invention in which a linear collimator (collimator) includes a light collecting part using an collimating light collecting module integrally formed in a convex light collecting lens and an upper and lower prism sheet. 3 is a cross-sectional view of a prism solar light collector according to the first embodiment of the present invention for condensing a wider width by the vertical reflector, and FIG. 4 is a prism solar light collector according to the first embodiment of the present invention to gradually collect the light. It is a cross section of.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명 제 1 실시 예에 따른 프리즘 태양광 집광기(1a)는 집광부(20a)와, 상기 집광부(20a)의 상ㆍ하단에 각각 위치하고 상기 집광부(20a)로부터 광을 전달받아 집광하는 투명한 소재로 제작된 상ㆍ하단 프리즘 시트(30a)(30b)로 구성된다.
As shown in FIG. 2, the prism solar light collector 1a according to the first embodiment of the present invention is located at the light collecting portion 20a and the upper and lower ends of the light collecting portion 20a, respectively. It consists of upper and lower prism sheets 30a and 30b made of a transparent material which receives light from the light.

이때, 상기 집광부(20a)는 상면에는 볼록한 라운드 형상의 단면을 가지는 볼록 집광 렌즈(210a)가 형성되고, 하면에는 볼록 집광 렌즈(210a)에 대응되어 일체로 형성된 시준 볼록렌즈(211‘)로 이루어진 시준집광모듈(21a)의 다수 배열로 이루어진다.
In this case, the condenser condenser lens 210a having a convex round cross section is formed on an upper surface of the condenser 20a, and a collimating convex lens 211 ′ formed integrally with the convex condenser lens 210a on a lower surface thereof. It consists of a plurality of array of collimation light collecting module (21a) made.

이때, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 시준 볼록렌즈(211‘)는 볼록 집광 렌즈(210a)와 광축이 일치되고, 시준 볼록렌즈(211’)와 볼록 집광 렌즈(210a) 사이에 광학적 초점(F)이 위치하도록 일체로 형성되며, 볼록 집광 렌즈(210a)에 입사된 최초 태양광(11a)은 길이방향으로 형성된 시준 볼록렌즈(211‘) 사이에 길이방향으로 하나의 기다란 선형 초점선을 형성하며 1차 집속되고, 선형 초점선을 통과한 1차 집속된 태양광(11b)은 시준 볼록렌즈(211’)로 진행하여 시준 볼록렌즈(211‘)에 의해 평행광 형태로 굴절되어 그 하단으로 출사된다.
At this time, as shown in FIG. 2B, the collimating convex lens 211 ′ coincides with the convex condenser lens 210a and the collimating convex lens 211 ′ and the convex condensing lens 210a. The first sunlight 11a incident to the convex condenser lens 210a is integrally formed so that the optical focal point F is positioned, and one elongated linear focal point in the longitudinal direction is provided between the collimating convex lenses 211 'formed in the longitudinal direction. The primary focused solar light 11b, which forms a line and is first focused, and has passed through a linear focal line, proceeds to the collimating convex lens 211 'and is refracted in parallel light form by the collimating convex lens 211'. It exits to the bottom.

따라서 넓은 면적의 집광부(20a)로 입사된 최초 태양광(11a)은 각각의 시준집광모듈(21a)에 의해 분할되어 집광되며, 볼록 집광 렌즈(210a) 하나당 대응되게 형성된 시준 볼록렌즈(211‘)에 의해 평행광 형태의 1차 집속광으로 집속되어 하단으로 진행시키므로, 결과적으로는 넓은 면적으로 입사된 태양광이 집광부(20a)에 의해 다수의 선형 띠 형태로 1차 집속된 평행한 태양광(11b)으로 집속된다.
Therefore, the first sunlight 11a incident to the light collecting part 20a having a large area is divided and collected by each collimating light collecting module 21a, and the collimating convex lens 211 'is formed to correspond to each convex light collecting lens 210a. Since the focused light is focused to the primary focused light in the form of parallel light and proceeds to the lower end, as a result, the parallel light in which the sunlight incident on the large area is primarily focused by the light concentrator 20a in the form of a plurality of linear bands. The light is focused on the light 11b.

이와 동시에, 하단 프리즘 시트(30b)에 형성되는 수평 반사부(41h)는 시준 볼록렌즈(211‘)와 일대일 대응되도록 형성되고, 입사되는 1차 집속 태양광(11b)을 좌/우 측면으로 전반사시키며 그 형상은 직각이등변 삼각형으로 형성된다.
At the same time, the horizontal reflecting portion 41h formed on the lower prism sheet 30b is formed to correspond one-to-one with the collimating convex lens 211 ', and totally reflects the incident primary focused sunlight 11b to the left and right sides. Its shape is formed by a right isosceles triangle.

또한, 상단 프리즘 시트(30a)에 형성되는 수평 반사부(41h‘)는 하단 프리즘 시트(30b)에 형성된 수직 반사부(41v)에 의해 하단 프리즘 시트(30b)에서 상단 프리즘 시트(30a)쪽으로 반사되는 위치 즉, 시준집광모듈(21a)의 경계(23a)에 대응되는 위치에 형성되고 그 형상은 직각이등변 삼각형이며, 입사되는 1차 집속 태양광(11b)을 좌/우 측면으로 반사시킨다.
In addition, the horizontal reflecting portion 41h 'formed on the upper prism sheet 30a is reflected from the lower prism sheet 30b toward the upper prism sheet 30a by the vertical reflecting portion 41v formed on the lower prism sheet 30b. That is, formed at a position corresponding to the boundary 23a of the collimating light concentrating module 21a, the shape is a right-angle isosceles triangle, and reflects the incident primary focusing sunlight 11b to the left and right sides.

그리고 하단 프리즘 시트(30b)에는 인접한 시준집광모듈(21a)의 경계(23a)에 대응되는 위치에 ‘∧’형상의 수직 반사부(41v)가 형성되고, ‘∧’형상의 요홈에 의해 양단이 직각이등변 삼각형을 형성함과 동시에, 밀한 매질(하단 프리즘 시트)과 소한 매질(공기)의 경계면을 구획하는 2개의 직각 이등변 삼각형 빗변이 경사면으로 형성되는 것이며, 양쪽의 수평 반사부(41h)로부터 각각 전달된 1차 집속 태양광은 각각의 직각이등변 삼각형 형상의 각개 경사면에서 전반사 원리에 의해 상단으로 90° 방향 전환하게 되고, 상단으로 90° 방향 전환된 1차 집광된 태양광(11b)은 그 폭(t)이 하단 프리즘 시트(30b)에 형성된 수평 반사부(41h)의 높이(t)의 두 배가 되는 것이고, 상기 시준집광모듈(21a)의 경계(23a) 부위를 통과하여 상단 프리즘 시트(30a)에 형성된 수평 반사부(41h')로 전반사하게 된다(도 2의 (c)의 하단 참조).
The lower prism sheet 30b is formed with a vertical reflecting portion 41v having a '∧' shape at a position corresponding to the boundary 23a of the adjacent collimating light collecting module 21a, and both ends thereof are formed by a '∧' shaped groove. In addition to forming a right isosceles triangle, two right isosceles triangular hypotenuses that define a boundary between a dense medium (lower prism sheet) and a smaller medium (air) are formed as inclined surfaces, respectively, from both horizontal reflecting portions 41h. The transmitted primary focused solar light is diverted 90 ° to the top by the total reflection principle on each inclined plane of each rectangular isosceles triangle shape, and the primary focused solar light 11b that is turned 90 ° to the top is the width thereof. (t) is twice the height (t) of the horizontal reflecting portion 41h formed in the lower prism sheet 30b, and passes through the boundary 23a portion of the collimating light collecting module 21a to allow the upper prism sheet 30a to be formed. To the horizontal reflecting portion 41h ' Total reflection (see the bottom of FIG. 2 (c)).

이때, 인접한 시준집광모듈(21a) 끼리는 반사된 1차 집속 태양광(11b)이 좌우로 수평 반사되어, 경계(23a) 부위로 모이도록 하단 프리즘 시트(30b)에 형성되는 수평 반사부(41h)는 대략 역사다리꼴 형태로 경사 형성된다.
At this time, horizontal reflecting portions 41h are formed on the lower prism sheet 30b so that adjacent primary collimating light concentrating modules 21a are reflected by the reflected primary focused solar light 11b horizontally from side to side, and are collected at the boundary 23a. Is formed oblique in roughly trapezoidal form.

한편, 상단 프리즘 시트(30a)에 위치한 수평 반사부(41h')는 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 전달된 1차 집광된 태양광(11b)을 우측에 인접한 수직 반사부(41v')로 다시 전달하며, 수직 반사부(41v') 우측에 인접한 또 다른 한 쌍의 시준집광모듈(21a)도 동일하게 1차로 집광되어 상단 프리즘 시트(30a)의 수평 반사부(41h')로 집속한 태양광(11b)을 전반사 시켜 전달하되, 상단 프리즘 시트(30a)의 수평 반사부(41h')가 이번에는 좌측 즉, 상단 프리즘 시트(30a)의 수직 반사부(41v')쪽으로 전반사하여 전달하므로 인접한 4개의 시준집광모듈(21a)에서 1차로 집속한 태양광(11b) 모두가 수직 반사부(41v‘)에 모이게 되고, 90° 방향 전환되어 하단 프리즘 시트(30b)쪽으로 수직하게 전반사된다.
On the other hand, the horizontal reflector 41h 'positioned on the upper prism sheet 30a has a vertical reflector 41v adjacent to the right side of the transmitted primary focused sunlight 11b, as shown in FIG. '), And another pair of collimating light collecting modules 21a adjacent to the right side of the vertical reflecting portion 41v' are also focused firstly to the horizontal reflecting portion 41h 'of the upper prism sheet 30a. The total reflected solar light 11b is transmitted and transmitted, but the horizontal reflecting portion 41h 'of the upper prism sheet 30a is totally reflected toward the left, that is, the vertical reflecting portion 41v' of the upper prism sheet 30a. As a result, all of the primary light 11b focused at four adjacent collimating light collecting modules 21a are collected at the vertical reflecting portion 41v ', and are turned 90 ° to be totally vertically reflected toward the lower prism sheet 30b. .

이에 따라, 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이, 하단 프리즘 시트(30b)에 형성되는 수직 반사부(41v)는 ‘∧’형상의 요홈에 의해 결과적으로 90° 전반사 프리즘과 같이, 양쪽에서 입사되는 태양광을 굴절이나 난반사 손실이 최소화 되도록 전반사하기 위해 나란히 배열된 형상이 되므로, 2개의 각개 직각 이등변삼각형 경사면에서 반사되는 폭의 합은 각각의 볼록 집광 렌즈(210a) 하단에 형성된 시준 볼록렌즈(211‘)를 통과한 1차 집속 태양광 폭(t)의 두 배(2t)가 되는 것이며, 상단 프리즘 시트(30a)의 수평 반사부(41h')의 높이는 두 개의 시준집광모듈(21a)로부터 입사되는 1차 집속 태양광(11b)을 좌우에서 동시에 전달 받아 수평으로 90° 손실 없이 방향전환 하여야 하므로 하단 프리즘 시트(30b)의 수평 반사부(41h')의 높이보다 2배 더 두꺼운 두께를 갖는 것이 바람직하다.
Accordingly, as shown in Fig. 2C, the vertical reflecting portion 41v formed in the lower prism sheet 30b is formed by the '∧'-shaped grooves, resulting in 90 ° total reflection prism as a result. Since the incident light is arranged side by side in order to totally reflect to minimize refraction or diffuse reflection loss, the sum of the widths reflected from two orthogonal isosceles triangular slopes is collimated convex lens formed at the bottom of each convex condenser lens 210a. It is twice (2t) of the primary focusing sunlight width t passing through the 211 ', and the height of the horizontal reflecting portion 41h' of the upper prism sheet 30a is two collimating light collecting modules 21a. Since the primary focusing sunlight 11b incident from the left and right sides is simultaneously received and converted to 90 degrees horizontally without loss, the thickness is twice as thick as the height of the horizontal reflecting portion 41h 'of the lower prism sheet 30b. It is desirable to have.

그리고 동일한 원리로 상단 프리즘 시트(30a)의 수직 반사부(41v‘)에 의해 하단 프리즘 시트(30b)쪽으로 수직하게 전반사되는 1차 집속 태양광의 폭은 볼록 집광 렌즈(210a)의 시준 볼록렌즈(211’)를 통과한 1차 집속 태양광(11b) 폭의 4배가 된다.
In the same principle, the width of the primary focusing sunlight totally reflected vertically toward the lower prism sheet 30b by the vertical reflector 41v 'of the upper prism sheet 30a is the collimating convex lens 211 of the convex condenser lens 210a. 4 times the width of the primary focused solar light 11b passing through ').

그리하면, 집합된 1차 집속 태양광은 하단 프리즘 시트(30b)를 통과하여, 하단에 놓이게 되는 태양전지(미도시) 또는 도시하지 않은 태양에너지 이용기기에 집합(광)하여 도달하게 된다.
Then, the aggregated primary focused solar light passes through the lower prism sheet 30b and aggregates (lights) to a solar cell (not shown) or a solar energy utilizing device (not shown) that is placed at the bottom.

이러한 수평 반사부(41h)(41h') 및 수직 반사부(41v)(41v‘)를 구성하는 경사면은 밀한 매질에서 소한매질로의 빛이 진행할 때 경계면에서 전반사가 일어나도록 소정각도로 비스듬히 형성되되, 본 발명 제 1실시 예에서는 45° 각도로 형성된다.
Inclined surfaces constituting the horizontal reflecting portions 41h, 41h 'and vertical reflecting portions 41v, 41v' are formed at an angle so that total reflection occurs at an interface when light passes from a dense medium to a small medium. In the first embodiment of the present invention, a 45 ° angle is formed.

여기에서, 전반사(total reflection)란 빛이 밀한 매질에서 소한 매질로 입사할 때 빛이 굴절되지 않고 반사되어 진행하는 현상을 말하며, 특히 굴절각이 90°가 될 때의 입사각을 임계각(θ)이라 하면 이 입사각이 임계각보다 클 때 전반사가 일어나며 이를 굴절률(n)과 비교하면 n=1/sinθ과 같은 관계를 갖는다.
Herein, total reflection refers to a phenomenon in which light is reflected, rather than refracted, when light enters a dense medium from a dense medium. In particular, when the angle of refraction is 90 °, the angle of incidence is a critical angle θ. When the incident angle is larger than the critical angle, total reflection occurs, and when compared with the refractive index n, n = 1 / sinθ has a relationship.

이와 같이 집광부(20a)를 구성하는 다수의 시준집광모듈(21a)에서 2쌍 또는 4쌍 단위로 동시에 이루어지며 입사하는 최초 태양광(11a)은 도 2의 (a)와 같이 특정 위치로 집합되고 집속된 태양광(11c)이 된다.
As described above, the plurality of collimating light collecting modules 21a constituting the light collecting unit 20a are simultaneously formed in units of two pairs or four pairs, and the first sunlight 11a that is incident is collected at a specific position as shown in FIG. And concentrated solar light 11c.

그리고 도시하지는 않았지만, 상ㆍ하단 프리즘 시트(30a)(30b)의 상ㆍ하단에 또 다른 상ㆍ하단 프리즘 시트(30a)(계단식이 바람직함)를 추가하거나 동일 매질의 상ㆍ하단 프리즘 시트(30a)(30b)의 두께를 높게 하여 특정 위치로 집합된 광을 다시 다단으로 측면에 집광하도록 할 수 있고, 계단식으로 구성될 경우, 상ㆍ하단 프리즘 시트(30a)(30b) 사이에 굴절률이 상ㆍ하단 프리즘 시트(30a)(30b)보다 작은 매질층을 두어 상ㆍ하단 프리즘 시트(30a)(30b) 각각을 진행한 태양광이 전반사되도록 구성할 수 있다.
Although not shown, another upper and lower prism sheet 30a (preferably a staircase type) is added to the upper and lower ends of the upper and lower prism sheets 30a and 30b, or the upper and lower prism sheets 30a of the same medium. (30b) can be made high so that the light collected at a specific position can be condensed on the side in multiple stages, and when the cascade is formed, the refractive index between the upper and lower prism sheets 30a and 30b is higher and higher. It can be configured so that solar light which has propagated through the upper and lower prism sheets 30a and 30b is totally reflected by providing a medium layer smaller than the lower prism sheets 30a and 30b.

또한, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 상단 프리즘 시트(30a)에 형성된 수직 반사부(41v‘)가 경계(23a) 위치 대신에 볼록 집광 렌즈(210a)의 집광 위치(예를 들어, 볼록 집광 렌즈의 정점)에 형성되면, 1차 집광된 태양광(11b)이 시준집광모듈(21a)에 의해 재차 집속되게 할 수 있어, 상단 프리즘 시트(30a)의 수직 반사부(41v’)의 넓어진 집속광의 폭을 다시 시준집광모듈(21a)이 최초 태양광과 함께 집속하는 형태를 통해 광폭(t)을 원래대로 줄일 수 있다.
3A, the vertical reflecting portion 41v 'formed in the upper prism sheet 30a has a condensing position of the convex condenser lens 210a instead of the boundary 23a position (for example, as shown in FIG. 3A). , The apex of the convex condenser lens, the primary focused solar light 11b can be focused again by the collimating condenser module 21a, so that the vertical reflecting portion 41v 'of the upper prism sheet 30a is formed. The width of the focused condensed light of the collimating condensing module (21a) can be reduced to the original width (t) by converging with the first sunlight.

이와는 다른 변형된 예로써, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 인접한 시준집광모듈(21a)의 경계(23a) 위치에 차일드 시준집광모듈(22a)을 더 구비하여, 상단 프리즘 시트(30a)의 수평 반사부(41h’)로의 광폭을 줄일 수 있으며, 전술한 바와 같이 시준집광모듈(21a)이 1차 집속된 태양광(11b)을 최초 태양광(11a)이 1차 집속하는 것처럼 재차 집속하게 하면, 수직 반사부(41v)(41v‘)에 의해 커진 태양광의 폭을 줄여 고도 집속할 수 있다.
As another modified example, as illustrated in FIG. 3B, the child collimating light collecting module 22a is further provided at the boundary 23a of the adjacent collimating light collecting module 21a, and the upper prism sheet 30a is provided. ) Can be reduced to the horizontal reflecting portion (41h '), and as described above, the collimation condensing module 21a is primarily focused on the first light 11b focused on the sunlight 11b. By focusing, the width of the sunlight which is increased by the vertical reflecting portions 41v and 41v 'can be reduced to focus altitude.

한편 또 다른 변형 예로써, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 인접한 두 개의 시준집광모듈(21a)당 하나의 차일드 시준집광모듈(22a)을 더 구비하되, 이들을 하나의 세트로 하여 연속된 배열로 하고, 하나의 세트에서는 하단 프리즘 시트(30b)에서 좌우로 입사되는 인접한 한 쌍의 시준집광모듈(21a)로부터 입사되는 1차 집속된 태양광(11b)을 모아서 일단 차일드 시준집광모듈(22a)로 하여금 광폭을 줄여 집속하도록 구비하고, 인접세트에 광을 전달하면서, 전술한 바와 같이 인접한 다른 세트의 수직 반사부(41v‘)가 경계(23a) 위치 대신에 집광 위치(예를 들어, 볼록 집광 렌즈의 정점)에서 재차 고도로 집속하는 과정을 연속된 세트마다 진행시키면, 광 손실이 거의 없이 점진적으로 광밀도가 증가하도록 측면으로 태양광을 몰아가면서 점진적으로 집광할 수 있어 매우 큰 집광효과를 가질 수 있게 되며 이 또한 본 발명의 특징 중 하나이다.
Meanwhile, as another modified example, as illustrated in FIG. 4A, one child collimation condenser module 22a is further provided for two adjacent collimation condensing modules 21a, and these are continuously set as one set. In one set, the primary collimated light converging module 11 is collected by collecting the primary focused solar light 11b incident from a pair of adjacent collimating light concentrating modules 21a which are incident from the lower prism sheet 30b to the left and right. 22a) to reduce and widen the width, and transmit light to the adjacent sets, while the other sets of adjacent vertical reflecting portions 41v ', as described above, instead of the position of the boundary 23a If the process of highly condensing again at the apex of the convex condensing lens is performed for each successive set, it can gradually collect the light while driving the sunlight to the side to gradually increase the light density with little light loss. Possible to have a large light collecting effect is also one of the features of the present invention.

이때, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 차일드 시준집광모듈(22a)을 인접한 두 개의 시준집광모듈(21a) 사이에 형성한다 하여도, 시준집광모듈(21a)과 비교하여 차일드 시준집광모듈(22a)은 거꾸로 배치된 형상이고 또, 각각의 시준집광모듈(21a)에서의 1차 태양광 집속은 하단에 형성된 시준 볼록렌즈(211‘)로 광이 집중되어 사실상 좌우로 광이 통행하지 않는 매질공간이 형성되어 있으므로, 이 영역을 이용하여 집광부(20a)의 하단에 구비되는 소정 곡률의 넓은 차일드 볼록 집광 렌즈(220a)의 폭이 크게 형성되어도 무리가 없으며, 이에 대응되게 상면에 배치되는 차일드 시준 볼록렌즈(211“)가 형성되는 경계면(23a)의 폭을 차일드 시준 볼록렌즈(211”)의 폭과 거의 일치되도록 밀착하여 형성할 수 있고, 차일드 시준 볼록렌즈(211“)는 폭이 매우 작게 형성 가능하므로 전체적인 시준집광모듈(21a) 및 차일드 시준집광모듈(22a) 배치를 컴팩트 하게 형성할 수 있어, 차일드 시준 볼록렌즈(211”) 부위로 최초 입사되는 태양광(11a)의 손실을 최소화할 수 있다.
In this case, as shown in FIG. 4B, even when the child collimation condensing module 22a is formed between two adjacent collimating condensing modules 21a, the child collimation condensing module 21a is compared with the collimation condensing module 21a. The module 22a is arranged upside down, and the primary solar focus in each collimating light collecting module 21a is focused on the collimating convex lens 211 'formed at the bottom so that light does not substantially pass from side to side. Since a medium space is formed, the width of the wide child convex condenser lens 220a having a predetermined curvature provided at the lower end of the condenser 20a is largely formed using this area, so that it is appropriately disposed on the upper surface. The width of the boundary surface 23a on which the child collimating convex lens 211 ″ is formed can be formed in close contact with the width of the child collimating convex lens 211 ″, and the child collimating convex lens 211 ″ is wide. Is very small It is possible to compactly form the entire collimating condenser module (21a) and a child collimated light collecting module (22a) arranged, it is possible to minimize the loss of solar light (11a) that is incident first to the region child collimating the positive lens (211 ").

이와 같이 본 발명에 따르면, 넓은 면적의 집광부(20a) 전면으로 입사되는 평행광 형태의 최초 태양광(11a)이 각각의 시준집광모듈(21a) 또는 시준집광모듈(21a) 및 차일드 시준집광모듈(22a), 상ㆍ하단 프리즘 시트(30a)(30b)에 의해 최종적으로 가느다란 높이의 매우 작은 선형 면적으로 몰아서 집광되도록 하기 때문에, 그 집광 위치에 태양전지(미도시)를 설치할 경우 소요되는 태양전지의 면적을 획기적으로 줄일 수 있으며, 태양광을 최종적으로 광케이블에 입사시키는 태양광 자연채광 모듈(미도시)을 설치할 경우에도 선형 집광 광학계를 사용할 수 있어 제작단가를 줄이고, 평판형 자연채광 모듈을 제작할 수 있기 때문에 작동 공간을 현저하게 줄일 수 있게 된다.
Thus, according to the present invention, the first sunlight 11a in the form of parallel light incident on the front of the light collecting portion 20a having a large area is each collimating light collecting module 21a or collimating light collecting module 21a and the child collimating light collecting module. (22a) and the upper and lower prism sheets (30a, 30b) are driven to collect a very small linear area of final height and condensed, so that the sun required when installing a solar cell (not shown) at the condensing position The battery area can be significantly reduced, and even when installing a solar natural light module (not shown) that finally injects sunlight into the optical cable, a linear condensing optical system can be used to reduce the manufacturing cost and to provide a flat natural light module. Because it can be manufactured, the operating space can be significantly reduced.

이러한 구조는, 1차 집속된 태양광(11b)을 효율적으로 집광하기 위해 필요한 평행한 태양광을 형성하는 시준기를 상ㆍ하단 프리즘 시트(30a)(30b)에 형성한 종래의 기술에 비하여 매우 저렴하게 제작할 수 있고, 시준기와의 광축 정렬도 금형제작단계에서 정교하게 미리 정렬되므로, 집광부(20a)와 상ㆍ하단 프리즘 시트(30a)(30b)의 조립이 용이하며, 제작원가 크게 절약할 수 있고, 상ㆍ하단 프리즘 시트(30a)(30b)의 제작 시에도, 수직 반사부(41v)(41v')와 수평 반사부(41h)(41h')만 필요하여 구조적으로 매우 간단하므로 상ㆍ하단 프리즘 시트(30a)(30b)도 값싸게 제작할 수 있어 더욱 큰 원가 절감 효과가 예상된다. 그 이유는 당업자라면 광축이 정렬된 시준집광모듈(21a) 또는 차일드 시준집광모듈(22a)로부터의 평행광을 상ㆍ하단 프리즘 시트(30a)(30b)의 수직 반사부(41v)(41v') 및 수평 반사부(41h)(41h')에 일치시켜 조립할 때에 하단 프리즘 시트(30a)(30b)의 두께를 달리하고 수직 반사부(41v)(41v') 및 수평 반사부(41h)(41h')의 높이와 크기를 조금 확대할 수 있는 여유가 있어 용이하게 조립할 수 있기 때문이며 더 이상의 자세한 설명은 생략하기로 한다.
This structure is very inexpensive compared to the conventional technique in which the collimator for forming the parallel sunlight required for efficiently concentrating the primary focused sunlight 11b is formed on the upper and lower prism sheets 30a and 30b. Since the alignment of the optical axis with the collimator is precisely aligned in the mold manufacturing step, the condenser 20a and the upper and lower prism sheets 30a and 30b can be easily assembled, and the manufacturing cost can be greatly reduced. In the case of manufacturing the upper and lower prism sheets 30a and 30b, only the vertical reflecting portions 41v and 41v 'and the horizontal reflecting portions 41h and 41h' are required, and the upper and lower prism sheets are very simple in structure. The prism sheets 30a and 30b can also be manufactured inexpensively, so that further cost reduction effects are expected. The reason for this is that those skilled in the art can receive the parallel light from the collimating light concentrating module 21a or the child collimating light concentrating module 22a whose optical axis is aligned with the vertical reflecting portions 41v and 41v 'of the upper and lower prism sheets 30a and 30b. And the thicknesses of the lower prism sheets 30a and 30b when they are assembled in accordance with the horizontal reflecting portions 41h and 41h ', and the vertical reflecting portions 41v and 41v' and the horizontal reflecting portions 41h and 41h 'are different. The height and size of the) can be easily expanded because there is room to enlarge a little, and further description will be omitted.

한편, 상ㆍ하단 프리즘 시트(30a)(30b)의 재질, 수직 반사부(41v)(41v') 및 수평 반사부(41h)(41h')의 형성방법, 수직 반사부(41v)(41v') 및 수평 반사부(41h)(41h')에 추가로 형성 될 수 있는 반사층은 선출원 3과 선출원 4를 참조하면 되므로 자세한 설명은 생략하기로 하며, 집광부(20a)의 소재로는 광 굴절률이 공기보다 크고 플라스틱, 강화유리, 파이렉스, 석영유리와 같이 광학적으로 투명한 소재가 바람직하며, 본 제 1실시 예의 프리즘 태양광 집광기(1a)의 집광용도가 UV 태양광일 경우에는 UV 차단층이 형성되어 있다하더라도 플라스틱은 UV에 의해 장기간 노출되면 열화되므로 가급적 강화유리, 파이렉스, 석영유리 소재를 선택적하는 것이 바람직하고, 가시광선 태양광 자연채광 혹은 태양광에 의한 발전을 위해서는 UV 차단층이 형성된 플라스틱 소재가 제작원가 측면에서 매우 바람직하다.
On the other hand, the material of the upper and lower prism sheets 30a and 30b, the method of forming the vertical reflecting portions 41v and 41v ', and the horizontal reflecting portions 41h and 41h', and the vertical reflecting portions 41v and 41v '. ) And the reflection layer which may be additionally formed in the horizontal reflection parts 41h and 41h ', refer to the first and third applications 3 and 4, and thus, detailed description thereof will be omitted. An optically transparent material such as plastic, tempered glass, pyrex, and quartz glass is preferable than air, and a UV blocking layer is formed when the light collecting purpose of the prism solar collector 1a of the first embodiment is UV sunlight. Even if the plastic is deteriorated when exposed to UV for a long time, it is preferable to select tempered glass, pyrex, or quartz glass material as much as possible, and plastic material with UV blocking layer is manufactured for visible light solar natural light or power generation by solar light. Cost side It is very preferable at the point.

통상적으로 태양 UV에 의해 5년 이내에 플라스틱은 황변현상이 발생하므로, 태양 UV에 의해 발생하는 황변문제를 해결하기 위해 UV액을 코팅 또는 자외선 차단 모노머를 사용하여 내후성을 담보할 수 있도록, 본 발명 제 1실시 예에서는 자외선 차단 플라스틱 렌즈용 모노머를 사용한 UV-400 아크릴계 시트를 이용하고, 이러한 태양광 UV에 의한 내후성 증진에 관한 사항은 당업자가 용이하게 실시 가능한 것이므로 이에 대한 설명도 생략하기로 한다.
In general, since plastic yellowing occurs within 5 years by solar UV, in order to solve the yellowing problem caused by solar UV, the UV liquid may be coated or UV-blocking monomer to ensure weather resistance. In the first embodiment, the UV-400 acrylic sheet using the monomer for the UV-protective plastic lens is used, and the matter regarding the improvement of weather resistance by the solar UV is easily implemented by those skilled in the art, and thus the description thereof will be omitted.

통상적으로 광학유리나 플라스틱 광케이블에 사용되는 아크릴계의 플라스틱은 미터 당 광 감쇄율이 2~ 5% 미만이어서 거의 모든 광이 전달되어 집광된다고 볼 수 있으므로 집광효율의 극대화는 자명한 사실이라 하겠다.
In general, acrylic plastics used in optical glass or plastic optical cables have a light attenuation rate of less than 2 to 5% per meter, so almost all light is transmitted and collected. Therefore, maximizing the light collecting efficiency is obvious.

한편, 시준집광모듈(21a)은 태양광이 수직 입사되는 상측에서 바라보았을 때 작은 원형면 혹은 사각형 면에 수직 입사되는 태양광을 하나의 초점에 집속하는 소형 볼록 집광 렌즈(미도시)이 길이 방향으로 일직선으로 배열되어 형성될 수 있고, 일직선으로 배열된 “점 초점”볼록 집광 렌즈(미도시)들의 사이에는 간격이 형성될 수 있고, 선형 시준기 또한 “점 초점”볼록 집광 렌즈에 일대일 대응되도록 “점 초점”시준기의 선형배열로 형성될 수 있으며, 이에 대응하는 하단 프리즘 시트(30b)의 수평 반사부(41h)도 선형 대신 점으로 형성될 수 있으며, 차일드 볼록 집광 렌즈(220a) 대신에 점초점 차일드 볼록 집광 렌즈(미도시)의 선형배열이 형성될 수 있으며, 차일드 볼록 집광 렌즈(220a)에 대응하는 선형 시준기 또한 “점 초점”볼록 집광 렌즈에 일대일 대응되도록 “점 초점”시준기의 선형배열로 형성될 수 있다.
On the other hand, the collimating condenser module 21a has a small convex condenser lens (not shown) for concentrating sunlight incident on a small circular plane or a square plane at a focal point when viewed from an image side where sunlight is vertically incident. And a gap may be formed between the “point focus” convex condenser lenses (not shown) arranged in a straight line, and the linear collimator may also have a one-to-one correspondence with the “point focus” convex condenser lens. Point focus ”collimator can be formed as a linear array, the corresponding horizontal reflector 41h of the lower prism sheet 30b can also be formed as a point instead of a linear, and instead of the child convex condenser lens 220a A linear array of child convex condensing lenses (not shown) can be formed, and the linear collimator corresponding to the child convex condensing lens 220a is also confronted with the "point focus" convex condensing lens. Corresponding to "focus point" may be formed with a linear arrangement of the collimator.

아울러 도시하지는 않았지만, 시준집광모듈(21a)의 볼록 집광 렌즈(210a)와 시준 볼록렌즈(211‘)는 요입된 홈 형태로 형성될 수 있으며, 차일드 시준집광모듈(22a)의 차일드 볼록 집광 렌즈(220a)와 차일드 시준 볼록렌즈(211“)도 마찬가지이고, 시준 볼록렌즈(211’)와 차일드 시준 볼록렌즈(211”)는 마이크로스코픽(microscopic) 정도의 크기로도 형성될 수 있다.
In addition, although not shown, the convex condenser lens 210a and the collimating convex lens 211 ′ of the collimating condenser module 21a may be formed in a concave groove shape, and the child convex condensing lens of the child collimating condenser module 22a ( The same applies to the 220a) and the child collimating convex lens 211 ′, and the collimating convex lens 211 ′ and the child collimating convex lens 211 ″ may be formed to have a microscopic size.

본 제 1 실시예에서는 시준기(콜리메이터)로 시준 볼록렌즈(211‘)와 차일드 시준 볼록렌즈(211“)를 사용하였으나, 이외에도 선형 비구면 볼록렌즈, 선형 그린렌즈; 선형 프뢰넬 렌즈, 다수의 그린렌즈 선형배열, 다수의 점초점 볼록렌즈의 선형배열, 다수의 점초점 비구면 볼록렌즈의 선형배열, 다수의 점초점 프뢰넬렌즈의 선형배열 중 어느 하나가 선택되어 구비될 수 있으며, 이는 통상적으로 광통신 , 광학 혹은 미소광학(Micro-optics)에서 공지된 렌즈, 미소렌즈의 형성 또는 미소 시준기(콜리메이터)에 관한 것으로 자세한 설명은 생략하기로 하며, 이러한, 평행광을 만드는 방법은 전술한 방법 외에도 매우 다양한 광학적 수단을 통해 당업자가 용이하게 구현할 수 있을 것이다.
In the first embodiment, a collimating convex lens 211 'and a child collimating convex lens 211 "are used as collimators (collimators), but in addition, linear aspherical convex lenses and linear green lenses; Any one of a linear Freonnel lens, a plurality of green lens linear arrays, a plurality of linear focus convex lenses, a linear array of multiple focus-focused aspherical convex lenses, and a linear array of multiple focus-focused Freonnel lenses are selected. This is generally related to lenses, microlens formation or microcollimators known in optical communication, optics or micro-optics, and the detailed description thereof will be omitted, and such parallel light The method may be easily implemented by those skilled in the art through a wide variety of optical means in addition to the method described above.

덧붙여, 본 발명에 따라 태양광을 효율적으로 손실 없이 수직 반사부(41v)(41v') 및 수평 반사부(41h)(41h')에서 평행광 형태로 좌우측 수평으로 반사시키기 위해서는 1차적으로 하단 프리즘 시트(30b)의 수평 반사부(41h) 도달하는 1차 집속 태양광(11b)이 최대한 평행광 이어야 하고 그 폭이 좁으면 좋을수록 효과적이며, 2차적으로는 태양광이 상단 프리즘 시트(30a)의 수직 반사부(41v)(41v') 및 수평 반사부(41h)(41h')를 통해 전달되는 과정에서의 집속에서도 최대한 평행광 이어야 하고, 그 폭이 좁으면 좁을수록 광의 손실이 없고 두께를 줄일 수 있게 된다는 것을 당업자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 따라서 선형 시준기(콜리메이터)의 역할을 통해, 1차 집속된 태양광이 평행하게 입사되고, 동시에 수평 반사부(41h)(41h')에 접촉하는 폭을 줄이면 줄일수록 상ㆍ하단 프리즘 시트(30a)(30b)의 두께를 줄일 수 있게 되는 것이며, 접촉 폭이 줄어들면 줄어들수록 동일한 두께의 상ㆍ하단 프리즘 시트(30a)(30b)를 다단으로 형성할 수 있으므로 시준집광모듈(21a)의 배열 개수를 늘리게 되고 이는 시준집광모듈(21a)의 곡률반경을 줄이게 되어, 결과적으로 초점거리가 줄어 전체적으로 프리즘 태양광 집광기(1a)의 두께를 대폭 줄일 수 있게 되는 것 또한, 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
In addition, according to the present invention, the lower prism is primarily used to reflect the sunlight horizontally in the form of parallel light in the vertical reflecting portions 41v, 41v 'and horizontal reflecting portions 41h, 41h' without loss of efficiency. The primary focused sunlight 11b reaching the horizontal reflecting portion 41h of the sheet 30b should be parallel light as much as possible, and the narrower the width, the more effective it is. Secondly, the sunlight is the upper prism sheet 30a. In the process of passing through the vertical reflecting portion 41v (41v ') and the horizontal reflecting portion (41h) (41h') of the parallel light as much as possible, the narrower the width of the narrower no loss of light and the thickness It will be readily understood by those skilled in the art that the reduction will be possible. Therefore, through the role of a linear collimator (collimator), the primary focused solar light is incident in parallel, and at the same time, the width of contact with the horizontal reflectors 41h and 41h 'is reduced, so that the upper and lower prism sheets 30a are reduced. The thickness of 30b can be reduced, and as the contact width decreases, the upper and lower prism sheets 30a and 30b having the same thickness can be formed in multiple stages, so that the number of arrays of collimating light concentrating modules 21a can be increased. In addition, this will reduce the radius of curvature of the collimating light collecting module 21a, and as a result, the focal length can be reduced, and the overall thickness of the prism solar light collector 1a can also be easily understood.

(제 2 실시예)(Second embodiment)

도 5는 선형 시준기(콜리메이터)가 오목 거울 집광렌즈에 일체로 형성된 시준집광모듈을 사용하는 집광부와 상ㆍ하단 프리즘 시트로 이루어지는 본 발명 제2 실시예에 따른 프리즘 태양광 집광기의 구조를 나타내는 단면도이다.
5 is a cross-sectional view showing the structure of a prism solar light collector according to the second embodiment of the present invention, in which a linear collimator (collimator) includes a light collecting part using an collimating light collecting module integrally formed in a concave mirror light collecting lens, and an upper and lower prism sheet. to be.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명 제2 실시예에 따른 프리즘 태양광 집광기(1b)는 시준집광모듈(21b)이 일직선상에 다수 배열된 집광부(20b)와, 상기 시준집광모듈(21b)에 의해 1차 집속된 태양광을 전달받아 집광하는 투명한 소재로 제작된 상ㆍ하단 프리즘 시트(30a)(30b)로 구성되고, 시준집광모듈(21b)은 선형 시준기(콜리메이터)가 일체로 형성된 오목 거울 집광렌즈(210b)로 이루어진다.
As shown in FIG. 5, the prism solar light collector 1b according to the second embodiment of the present invention includes a light collecting part 20b in which a plurality of collimating light collecting modules 21b are arranged in a straight line, and the collimating light collecting module 21b. It consists of upper and lower prism sheets 30a, 30b made of a transparent material for condensing and receiving the primary focused solar light by the), and the collimator module 21b is formed of a linear collimator (collimator) integrally And a concave mirror condenser lens 210b.

이 경우에는 태양광이 투명한 소재로 형성되는 하단 프리즘 시트(30a) 내부를 1차 통과하여 집광 오목거울(210b)에 형성된 거울 반사층에 반사되어 상면에 거꾸로 위치한 시준 볼록렌즈(211‘)로 태양광을 집속하며, 태양광이 재차 집광되는 과정은 본 발명 제 1실시 예와 동일하다.
In this case, sunlight is first reflected through a lower prism sheet 30a formed of a transparent material, reflected by a mirror reflecting layer formed on the condensing concave mirror 210b, and sunlight is collimated with a collimating convex lens 211 ′ positioned upside down on the upper surface. Focusing and the process of condensing sunlight again is the same as the first embodiment of the present invention.

한편, 시준집광모듈(21b)은 도시하지는 않았지만 다수의 소형 “점 초점”오목 거울 집광렌즈(미도시)가 길이 방향으로 선형 배열되어 형성될 수 있고, 일직선으로 배열된 소형 “점 초점”오목 거울 집광렌즈(미도시)들의 사이에는 간격이 형성될 수 있으며, 시준기 또한 “점 초점”오목 거울 집광렌즈에 일대일 대응되도록 “점 초점”시준기의 선형배열로 형성될 수 있다.
On the other hand, although the collimation concentrating module 21b is not shown, a plurality of small "point focus" concave mirrors may be formed by linearly arranging a condenser lens (not shown) in a longitudinal direction, and a small "point focus" concave mirror arranged in a straight line. A gap may be formed between the condenser lenses (not shown), and the collimator may also be formed as a linear arrangement of the “point focus” collimator so as to correspond one-to-one to the “point focus” concave mirror condenser lens.

또한, 오목 거울 집광렌즈(210b)에 형성된 거울 반사층은 90% 이상의 반사율을 가지는 금속물질을 의미하는 것으로서, 알루미늄, 은, 금, 니켈, 스테인레스 스틸 등이 사용될 수 있다. 본 발명에서는 90% 이상의 반사율을 가지고, 가격이 저렴한 알루미늄을 반사물질로 사용한다.
In addition, the mirror reflective layer formed on the concave mirror condenser lens 210b means a metal material having a reflectance of 90% or more, and aluminum, silver, gold, nickel, stainless steel, or the like may be used. In the present invention, aluminum having a reflectance of 90% or more and having a low cost is used as a reflective material.

이때, 상기 시준집광모듈(21b)들 사이의 경계(23b)에는 거울 반사층이 형성되지 않아야 상단 프리즘 시트(30a)로부터 반사된 1차 집속 태양광(11b)이 자유롭게 투과될 수 있다.
In this case, the primary focusing sunlight 11b reflected from the upper prism sheet 30a may be freely transmitted when the mirror reflective layer is not formed at the boundary 23b between the collimating light collecting modules 21b.

(제 3 실시예)(Third embodiment)

도 6은 선형 시준기(콜리메이터)가 프뢰넬 집광렌즈에 일체로 형성된 시준집광모듈을 사용하는 집광부와 상ㆍ하단 프리즘 시트로 이루어지는 본 발명 제3 실시예에 따른 프리즘 태양광 집광기의 구조를 나타내는 단면도이다.
6 is a cross-sectional view showing the structure of a prism solar light collector according to the third embodiment of the present invention, in which a linear collimator (collimator) is formed of a light collecting part using an collimating light collecting module integrally formed on a Freonnel light collecting lens and an upper and lower prism sheet. to be.

도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명 제3 실시예에 따른 프리즘 태양광 집광기(1c)는 시준집광모듈(21c)이 일직선상에 다수 배열된 집광부(20c)와, 집광부(20c)로 입사되는 최초 태양광(11a)을 시준집광모듈(21c)로 1차 집속한 태양광(11b)을 전달받아 집광하는 투명한 소재로 제작된 상ㆍ하단 프리즘 시트(30a)(30b)로 구성된다.
As shown in FIG. 6, the prism solar light collector 1c according to the third embodiment of the present invention includes a light collecting part 20c and a light collecting part 20c in which a plurality of collimating light collecting modules 21c are arranged in a straight line. It consists of upper and lower prism sheets 30a and 30b made of a transparent material that receives and collects the first sunlight 11a which is incident on the first collimated light concentrating module 21c.

또한, 시준집광모듈(21c)은 프뢰넬 집광렌즈(210c)와 시준 볼록렌즈(211‘)로 구성된다.
In addition, the collimating condenser module 21c is composed of a Freonnel condenser lens 210c and a collimating convex lens 211 '.

그리고 도시하지는 않았지만, 다수의 “점 초점”소형 프뢰넬 집광렌즈(미도시)를 일렬로 배열하여, 하나의 시준집광모듈(21c)과 같이 입사된 태양광을 집속하여 하단 프리즘 시트(30b)에 전달하도록 구성할 수 있으며,
Although not shown, a plurality of “point focus” small Freonnel condenser lenses (not shown) are arranged in a row, focusing the incident sunlight together with one collimation condenser module 21c, and then focusing on the lower prism sheet 30b. Can be configured to forward,

한편, 시준집광모듈(21c)은 도시하지는 않았지만 다수의 소형 “점 초점”프뢰넬 집광렌즈(미도시)가 길이 방향으로 선형 배열되어 형성될 수 있고, 일직선으로 배열된 소형 “점 초점”프뢰넬 집광렌즈(미도시)들의 사이에는 간격이 형성될 수 있으며, 시준기 또한 “점 초점”프뢰넬 집광렌즈에 일대일 대응되도록 “점 초점”시준기의 선형배열로 형성될 수 있다.
On the other hand, although the collimation concentrating module 21c is not shown, a plurality of small "point focus" light harvesting lenses (not shown) may be formed by linearly arranged in the longitudinal direction, and the small "point focus" funnels arranged in a straight line. A gap may be formed between the condenser lenses (not shown), and the collimator may also be formed as a linear arrangement of the “point focus” collimator so as to correspond one-to-one to the “point focus” Freonnel condenser lens.

프뢰넬 집광렌즈(210c) 및 다수의 소형“점 초점”프뢰넬 집광렌즈의 선형 배열은 당업자에게 이미 공지된 것이고, 본 발명 제 1실시예의 볼록 집광 렌즈(210a) 대신 프뢰넬 집광렌즈(210c) 또는 다수의 소형 “점 초점”프뢰넬 집광렌즈(미도시)의 선형 배열을 사용하는 것을 제외하고는 프리즘 태양광 집광기(1a)와 작동 관계는 동일하므로 제3 실시예의 프리즘 태양광 집광기(1c)에 대한 자세한 설명은 이하 생략하기로 한다.
The linear arrangement of the Freonel condenser lens 210c and the plurality of small "point focus" Freonnel condenser lenses is already known to those skilled in the art, and instead of the convex condenser lens 210a of the first embodiment of the present invention, the Freonel condenser lens 210c Or the prism solar collector 1c of the third embodiment since the operating relationship is the same as that of the prism solar collector 1a except for using a linear arrangement of a plurality of small "point focus" Freunnel condenser lenses (not shown). Detailed description thereof will be omitted below.

(제 4 실시예) (Example 4)

도 7은 선형 시준기(콜리메이터)가 카세그레인 집광렌즈에 일체로 형성된 시준집광모듈을 사용하는 집광부와 상ㆍ하단 프리즘 시트로 이루어지는 본 발명 제4 실시예에 따른 프리즘 태양광 집광기의 구조를 나타내는 단면도이다.
7 is a cross-sectional view showing the structure of a prism solar light collector according to the fourth embodiment of the present invention, in which a linear collimator (collimator) comprises a light collecting part using an collimating light collecting module integrally formed on a casein grain condenser lens, and an upper and lower prism sheet. .

도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명 제 4 실시예에 따른 프리즘 태양광 집광기(1d)는 시준집광모듈(21d)이 일직선상에 다수 배열된 집광부(20d)와, 시준집광모듈(21d)에 의해 1차 집속된 태양광을 전달받아 집광하는 투명한 소재로 제작된 상ㆍ하단 프리즘 시트(30a)(30b)로 구성되며, 시준집광모듈(21d)은 선형 시준기(콜리메이터)로써 시준 볼록렌즈(211‘)가 일체로 형성된 카세그레인 집광렌즈로 구성된다.
As shown in FIG. 7, the prism solar light collector 1d according to the fourth embodiment of the present invention includes a light collecting part 20d in which a plurality of collimating light collecting modules 21d are arranged in a straight line, and a collimating light collecting module 21d. It consists of upper and lower prism sheets 30a, 30b made of a transparent material for condensing and receiving the primary focused solar light, and the collimating module 21d is a collimator with a collimator (collimator). 211 ') is composed of a casee grain condensing lens integrally formed.

상기 카세그레인 집광렌즈는 선형 카세그레인 주 반사거울(210d2)과 선형 카세그레인 부 반사거울(210d1)로 이루어지며 시준 볼록렌즈(211‘)를 제외한 선형 카세그레인 주 반사거울(210d2)의 외주면에는 반사층이 형성된다. 선형 카세그레인 주 반사거울(210d2)에 평행하게 입사된 태양광이 선형 카세그레인 주 반사거울(210d2) 초점 전단에 구비된 선형 카세그레인 부 반사거울(210d1)로 집속하여 반사시키고, 선형 카세그레인 부 반사거울(210d1)은 선형 카세그레인 주 반사거울(210d2)의 중앙하면에 형성된 시준 볼록렌즈(211‘)로 다시 반사시키고 시준 볼록렌즈(211‘)에 의해 평행광으로 출사된다.
The casein condensing lens is composed of a linear casein grain main reflection mirror 210d2 and a linear casein grain minor reflection mirror 210d1, and a reflection layer is formed on an outer circumferential surface of the linear casein grain main reflection mirror 210d2 except for the collimating convex lens 211 ′. Sunlight incident in parallel to the linear casee grain reflecting mirror 210d2 is focused and reflected by the linear casee grain reflecting mirror 210d1 provided at the front end of the linear casee grain reflecting mirror 210d2, and the linear casee grain reflecting mirror 210d1 is reflected. ) Is reflected back to the collimating convex lens 211 'formed at the center surface of the linear casee grain main reflecting mirror 210d2, and is emitted as parallel light by the collimating convex lens 211'.

이후, 시준 볼록렌즈(211‘)를 통과한 1차 집속 태양광은 하단 프리즘 시트(30b)와 상단 프리즘 시트(30a)를 통해 전반사되면서 특정 위치로 집중(속)되게 된다.
Subsequently, the first focused solar light passing through the collimating convex lens 211 ′ is totally reflected through the lower prism sheet 30b and the upper prism sheet 30a to be concentrated (conceived) to a specific position.

한편, 카세그레인 집광렌즈는 도시하지 않았지만 “점 초점”소형 카세그레인 집광렌즈(미도시)가 길이 방향으로 일직선으로 배열되어 형성될 수 있고, 일직선으로 배열된 “점 초점”소형 카세그레인 집광렌즈(미도시)들의 사이에는 간격이 형성될 수 있으며, 선형 시준기 또한 “점 초점”카세그레인 집광렌즈에 일대일 대응되도록 “점 초점”시준기의 선형배열로 형성될 수 있다.
On the other hand, although the casee condensing lens is not shown, the “point focus” small casee grain condensing lens (not shown) may be formed by being arranged in a straight line in the longitudinal direction, and the “point focus” small casee grain condensing lens (not shown) is arranged in a straight line. A gap may be formed between them, and a linear collimator may also be formed as a linear array of “point focus” collimators so as to have a one-to-one correspondence with a “point focus” casee grain condenser.

이와 같은, 카세그레인 집광렌즈 및 “점 초점”소형 카세그레인 집광렌즈(미도시)는 망원경이나 전파송수신기 분야에서 이미 당업자에게 이미 공지된 것이고, 본 발명 제 1 실시예의 볼록 집광 렌즈(210a) 대신 카세그레인 집광렌즈 또는 “점 초점”소형 카세그레인 집광렌즈(미도시)의 선형 배열을 사용하는 것을 제외하고는 프리즘 태양광 집광기(1a)와 작동 관계는 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
As such, the casein condensing lens and the “point focus” compact caseingrain condensing lens (not shown) are already known to those skilled in the art in the field of telescopes or radio transmitters, and instead of the convex condensing lens 210a of the first embodiment of the present invention, the casein condensing lens Or the operation relationship is the same as the prism solar light collector 1a except for using a linear arrangement of the "point focus" small casee grain condenser lens (not shown), so the detailed description thereof will be omitted.

(제 5 실시예) (Fifth Embodiment)

도 8 은 선형 시준기(콜리메이터)가 선형 그레고리안 집광렌즈(이하 “그레고리안 집광렌즈”라 한다.)에 일체로 형성된 시준집광모듈을 사용하는 집광부와 상ㆍ하단 프리즘 시트로 이루어지는 본 발명 제5 실시예에 따른 프리즘 태양광 집광기의 구조를 나타내는 단면도이다.
FIG. 8 is a fifth aspect of the present invention, in which a linear collimator (collimator) comprises a light collecting part and an upper and lower prism sheet using a collimating condenser module integrally formed in a linear Gregorian condenser lens (hereinafter referred to as "Gregorian condenser lens"). It is sectional drawing which shows the structure of the prism solar collector according to an embodiment.

도 8 에 도시한 바와 같이 본 발명 제 5 실시예에 따른 프리즘 태양광 집광기(1e)는 시준집광모듈(21e)이 일직선상에 다수 배열된 집광부(20e)와, 시준집광모듈(21e)에 의해 1차 집속된 태양광을 전달받아 집광하는 투명한 소재로 제작된 상ㆍ하단 프리즘 시트(30a)(30b)로 구성되고, 시준집광모듈(21e)은 선형 시준기(콜리메이터)로써 시준 볼록렌즈(211‘)가 일체로 형성된 그레고리안 집광렌즈로 이루어 진다.
As shown in FIG. 8, the prism solar light collector 1e according to the fifth embodiment of the present invention includes a collimator 20e in which a plurality of collimating light collecting modules 21e are arranged in a straight line, and a collimating light collecting module 21e. It consists of upper and lower prism sheets (30a, 30b) made of a transparent material for condensing the primary focused sunlight by the light, the collimating condenser module 21e is a collimator (collimator) collimating convex lens 211 ') Consists of a Gregorian condensing lens integrally formed.

상기 그레고리안 집광렌즈는 선형 그레고리안 주 반사거울(210e2)과 선형 그레고리안 부 반사거울(210e1)로 이루어지고 시준 볼록렌즈(211‘)를 제외한 선형 그레고리안 주 반사거울(210d2)의 외주면에는 반사층이 형성된다. 선형 그레고리안 주 반사거울(210e2)에 평행하게 입사된 태양광이 선형 그레고리안 주 반사거울(210e2) 초점 후단에 구비된 선형 그레고리안 부 반사거울(210e1)로 집속하여 반사시키고, 선형 그레고리안 부 반사거울(210e1)은 선형 그레고리안 주 반사거울(210e2)의 중앙하단에 형성된 시준 볼록렌즈(211‘)로 다시 반사시키며 시준 볼록렌즈(211‘)가 평행광 형태로 하단 프리즘 시트(30b)쪽으로 출사시킨다. 이후 태양광의 진행과 집속은 앞서 설명한 제4 실시예와 같다.
The Gregorian condensing lens is composed of a linear Gregorian main reflective mirror 210e2 and a linear Gregorian sub-reflective mirror 210e1 and a reflective layer on the outer circumferential surface of the linear Gregorian main reflective mirror 210d2 except for the collimating convex lens 211 '. Is formed. Sunlight incident in parallel to the linear Gregorian main reflection mirror 210e2 is focused and reflected by the linear Gregorian sub-reflection mirror 210e1 provided at the rear end of the linear Gregorian main reflection mirror 210e2, and the linear Gregorian part The reflective mirror 210e1 reflects back to the collimating convex lens 211 'formed at the center bottom of the linear Gregorian main reflective mirror 210e2, and the collimating convex lens 211' is parallel to the lower prism sheet 30b. Let go. Since the progress and focus of the solar light is the same as the fourth embodiment described above.

한편, 그레고리안 집광렌즈는 도시하지는 않았지만 “점 초점”소형 그레고리안 집광렌즈(미도시)이 길이 방향으로 일직선으로 배열되어 형성될 수 있고, 일직선으로 배열된 “점 초점”소형 그레고리안 집광렌즈(미도시)들의 사이에는 간격이 형성될 수 있으며, 선형 시준기 또한 “점 초점”그레고리안 집광렌즈에 일대일 대응되도록 “점 초점”시준기의 선형배열로 형성될 수 있다.
On the other hand, the Gregorian condenser lens is not shown, but the "point focus" small Gregorian condenser lens (not shown) may be formed in a straight line in the longitudinal direction, and the "point focus" compact Gregorian condenser lens (not shown) Not shown) may be formed between the linear collimator and the linear collimator may be formed as a linear array of the "point focus" collimator so as to correspond one-to-one with the "point focus" Gregorian condenser lens.

이와 같은, 그레고리안 집광렌즈 및 소형“점 초점”그레고리안 집광렌즈(미도시)는 망원경이나 전파송수신기 분야에서 이미 당업자에게 이미 공지된 것이고, 본 발명 제 1 실시예의 볼록 집광 렌즈(210a) 대신 그레고리안 집광렌즈 또는 소형“점 초점”그레고리안 집광렌즈(미도시)의 선형 배열을 사용하는 것을 제외하고는 프리즘 태양광 집광기(1a)와 작동 관계는 동일하므로 이 또한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
Such Gregorian condensing lenses and small "point focus" Gregorian condensing lenses (not shown) are already known to those skilled in the art in the field of telescopes or radio transmitters, and the Gregory instead of the convex condensing lens 210a of the first embodiment of the present invention. Since the operating relationship is the same as that of the prism solar light collector 1a, except that a linear array of an eye condenser lens or a small "point focus" Gregorian light collecting lens (not shown) is used, this detailed description will be omitted.

이처럼, 앞에서 설명된 본 발명의 일실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.As such, one embodiment of the present invention described above should not be construed as limiting the technical spirit of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can change and change the technical idea of the present invention in various forms. Therefore, such improvements and modifications will fall within the protection scope of the present invention, as will be apparent to those skilled in the art.

1: 프리즘 태양광 집광기
20: 집광부
21: 단위 시준기 일체형 집광모듈, 시준집광모듈
210a: 볼록 집광 렌즈
210b: 오목 거울 집광렌즈
210c: 프뢰넬 집광렌즈
210d1: 선형 카세그레인 부 반사거울 210d2: 선형 카세그레인 주 반사거울
210e1: 선형 그레고리안 부 반사거울 210e2: 선형 그레고리안 주 반사거울
211: 시준기 211‘: 시준 볼록렌즈 211“: 차일드 시준 볼록렌즈
22a: 시준기 일체형 차일드 집광모듈, 차일드 시준집광모듈
220a: 차일드 볼록 집광 렌즈
23a: 경계
30a: 상단 프리즘 시트 30b: 하단 프리즘 시트
41h,41h‘: 수평 반사부 41v,41v‘: 수직 반사부1: Prism Solar Concentrator
20: condenser
21: unit collimator integrated light collecting module, collimation light collecting module
210a: convex condenser lens
210b: concave mirror condenser
210c: Freonel condenser lens
210d1: linear casee grain reflective mirror 210d2: linear casee grain reflective mirror
210e1: Linear Gregorian negative reflection mirror 210e2: Linear Gregorian primary reflection mirror
211: collimator 211 ': collimating convex lens 211 “: child collimating convex lens
22a: child collimation module with one collimator, child collimation module
220a: child convex condenser lens
23a: boundary
30a: upper prism sheet 30b: lower prism sheet
41h, 41h ': horizontal reflector 41v, 41v': vertical reflector

Claims

A solar collector configured to focus incident sunlight;
A condenser configured to form a plurality of transparent solid collimation condensing modules in which a collimator is integrally formed so as to focus incident sunlight and emit parallel condensed light; and
A horizontal reflector for one-to-one correspondence with the collimating light collecting module and horizontally reflecting the sunlight received from the collimating light collecting module horizontally and horizontally, and a vertical reflector for reflecting the light vertically vertically from the horizontal reflector; A prism solar light collector comprising: upper and lower prism sheets disposed up and down with the light collecting portion interposed therebetween, so as to collect incident sunlight by two or four pairs of unit collimating condensing modules or gradually.

The method of claim 1;
The light collecting part may further include a child collimating light collecting module that focuses sunlight transmitted from the vertical reflector of the lower prism sheet to reduce the width of the sunlight transmitted to the horizontal reflector of the upper prism sheet and emits parallel sunlight. Prism Solar Concentrator.

The method of claim 1;
The horizontal reflector or the vertical reflector is formed of right isosceles triangles or '∧'-shaped grooves, and the angle of inclination of the hypotenuses and''grooves of the right isosceles triangles forming an interface with air is 45 degrees. .

The method of claim 1 or 2;
A collimating light collecting module or a child collimating light constituting the light collecting unit
Collimator; and
Linear array of convex condenser lens or focal convex condenser lens with convex shape on the top, concave mirror convex lens on bottom and convex mirror condenser lens or confocal concave mirror condenser lens Linear array of Freonnel condenser lens or focal point Frennel condenser lens, Casegrain condenser lens capable of focusing the sunlight through secondary reflection through the case of the main case mirror mirror and casee side mirror mirror with reflective layers on both sides except center Linear array of focus-focused Casegrain condensing lens, Gregorian condensing mirror or Gregorian condensing mirror with reflecting layer formed on both sides except center plane It is made of one selected from
Prismatic solar light collector, characterized in that formed integrally with the collimator (collimator) and the optical axis position.

The method of claim 4;
The collimator (collimator)
Linear convex lens; Linear aspherical convex lens; Linear green lens; Linear Freonellens; Multiple green lens linear arrays; Linear arrays of multiple focal convex lenses; Linear arrays of multiple focal aspherical convex lenses; A prism solar light collector, characterized in that any one selected from among linear arrays of a plurality of focus-focused Freonnel lenses.

The method of claim 1;
The upper and lower prism sheet or the light collecting part is any one selected from a transparent material having a light refractive index greater than that of air, a plastic having an ultraviolet blocking layer, a plastic made of an ultraviolet blocking monomer, tempered glass, pyrex, and quartz glass. Prism Solar Concentrator.

The method of claim 1;
A prism sheet is further provided on the lower portion of the lower prism sheet in a stepwise manner to reflect the focused light horizontally again, and to focus the reflected light in multiple stages from the side.

The method of claim 1;
The vertical reflector formed on the upper prism sheet is formed to correspond to the boundary surface of the collimating light concentrating module and totally reflects the incident light downward, or is formed so as to correspond to the initial sunlight incidence and collimate the sunlight with the first sunlight. Prismatic solar light collector, characterized in that again focused by the light collecting module.

The method of claim 1;
Reflective layer is formed on the outer surface of the horizontal reflector and the vertical reflector to increase the total reflectivity, the reflecting layer is a prism solar light collector characterized in that the coating is formed of any one selected from aluminum, silver, gold, nickel, stainless steel.