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KR101005497B1 - 냉각방열기가 장착된 태양에너지 집광장치 - Google Patents

냉각방열기가 장착된 태양에너지 집광장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양에너지를 고효율 소형 집광형 태양전지에 조사하여 발전효율을 증대시키며 기존의 설치장소보다 1/3로 축소된 장소에 설치할 수 있는 냉각방열기가 장착된 태양에너지 집광장치를 얻기 위한 것인바,
소형집광형 태양전지(Concentration Solar Cell)를 상판에 구성한 메탈피시비(Metal PCB)와, 상기 메탈피시비의 하부에는 다수개의 냉각핀이 배열된 냉각방열판과, 상기 메탈피시비의 상부에 태양에너지의 초점이 중앙의 소형집광형 태양전지에 집광할 수 있도록 호퍼형태의 반사판을 구성한 초점가이드부, 상기 초점가이드부의 상부에는 태양에너지를 집광할 수 있도록 압축형볼록렌즈 집광판을 구성한 특징이 있다.
태양에너지, 대체에너지, 소형집광 태양전지, 냉각방열판, 메탈피시비

Description

냉각방열기가 장착된 태양에너지 집광장치{Solar energy condenser having cooling radiator}
본 발명은 냉각방열기가 장착된 태양에너지 집광장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양에너지를 고효율 소형 집광형 태양전지에 조사하여 발전효율을 증대시키며 기존의 설치장소보다 1/3로 축소된 장소에 설치할 수 있는 냉각방열기가 장착된 태양에너지 집광장치에 관한 것이다.
고환율과 고유가 정책이 계속되는 현재 에너지 절약과 국민들의 자연에 가까운 조명에 대한 관심은 태양빛과 유사한 삼파장 전등을 선호하는 것이 현 실정으로 저가의 태양광 집광 장치를 개발하여 기존 및 신축 건물에의 많은 보급을 통한 쾌적한 주거 환경의 제공과 에너지 절약에 대한 국민적 관심을 유도하기 위한 목적인 것이다.
상기의 목적 달성을 위해 지붕에 돌출 되게 설치되어 태양광을 집광하는 집광부와, 내측에 고 반사 필름이 부착되어 집광된 태양광을 이송하는 전송관과, 전 송관을 통해 이송된 태양광을 실내에 확산하는 발광부로 이루어진 집광 장치에 있
어; 상기 집광 장치의 전송관의 일측을 볼트와 브라켓으로 지붕에 고정하는 것과, 상기 반원구 모양의 집광부 내부에 남쪽방향을 향하는 부채골 모양의 반사경을 고정 설치하는 것과, 실내로 볼록하게 설치되는 발광부 내부에 돌기를 형성하여 빛을 확산시키는 것으로 구성되어진 것을 제공함에 있다.
기존의 태양광 수집 장치는 파라보라형 반사경은 집열시에도 정밀기구 장치로 추적하여야만 되고, 실용신안 86-5310 태양열 집열 장치에 적용된 반사체는 집열관원주 길이보다 수광폭이 좁아 집광집열되지 않으며, 특허 81-768 태양열 집열 방법에 적용한 제2반사체는 추적장치있는 제1반사체에서 집속된 반사광만을 수광 집열 할 뿐만 아니라 수광 개구폭이 60도이상 되지 못하였으며, 이와 유사한 일본 특허 91-55735 집광집열기에 소개된 복합파라보라형 반사경은 중, 고온 집열은 용이하나 집열관에 작용하지 못하는 반사누광 태양광이 많은 결점이 있으며 반사누광을 없애기 위해서는 상기와 같이 수광개구폭이 필연적으로 좁아지게 되며 대부분의 집광용 반사체는 정입사 하는 태양광을 좌우양측 반사체가 동시에 동일촛점 구성하는 대칭형이다.
기존의 태양전지를 적은 용량의 태양에너지에서 전기에너지를 얻기 때문에 많은 면적에 태양전지판을 배열해야하므로 시설비용과 유지비용이 증가하는 문제점이 있었다.
본 발명의 해결하고자하는 과제는 좁은 공간에서의 설치할 수 있으며, 집열장치로 활용시 경제성 높은 냉각방열기가 장착된 태양에너지 집광장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 과제는 집광형 태양전지 크기에 수백배 크기로 집광된 태양에너지의 초점은 고온의 집광열에 의하여 태양전지의 파손과 발전효율이 크게 떨어지는 문제점을 냉각 방열기를 구성하여 냉각효율을 높인 태양에너지 집광장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 과제 해결수단은 소형집광 태양전지(Concentration Solar Cell)를 상판에 구성한 메탈피시비(Metal PCB)와, 상기 메탈피시비의 하부에는 다수개의 냉각핀이 배열된 냉각방열판과, 상기 메탈피시비의 상부에 태양에너지의 초점이 중앙의 소형집광형 태양전지에 집광할 수 있도록 호퍼형태의 반사판을 구성한 초점가이드부, 상기 초점가이드부의 상부에는 태양에너지를 집광할 수 있도록 압축형볼록렌즈 집광판을 구성하여 달성하였다.
본 발명의 냉각효율을 높인 태양에너지 집광장치는 테두리에 볼트를 고정할 수 있는 장착구를 구성한 케이스와, 상기 장착구에 높이를 조절할 수 있는 볼트와 조절너트를 구성하여 높낮이 및 태양의 초점을 조절할 수 있도록 구성하여 달성하 였다.
본 발명의 냉각효율을 높인 태양에너지 집광장치는 양측면에 날개를 구성한 지지대와 상부에는 호퍼형태로 내부면에는 반사판이 형성된 초점가이드부를 구성하여 달성하였다.
본 발명의 냉각효율을 높인 태양에너지 집광장치는 온도가 상승하면 소형집광형 태양전지의 발전효율이 급격이 떨어지는 것을 방지하도록 메탈피시비의 하부면에 다수개의 냉각핀이 배열된 냉각방열판을 구성하여 열의 방출률을 높인 효과가 있다.
기존의 공간의 1/3이상 줄일 수 있으므로 협소한 장소에 설치가 편리하여 사용범위를 확대시킨 뛰어난 효과가 있다.
설치비용 및 제작비용이 저렴하여 대체에너지로 사용되는 뛰어난 효과가 있으므로 에너지 산업상 매우 유용한 발명인 것이다.
본 발명의 냉각방열기가 장착된 태양에너지 집광장치의 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예의 냉각방열기가 장착된 태양에너지 집광장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 냉각방열기가 장착된 태양에너지 집 광장치의 결합사시도이고, 도 3은 본 발명의 초점가이드의 작동상태도이고, 도 4는 본 발명의 냉각방열기가 장착된 태양에너지 집광장치를 다열배열한 실시예도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예의 냉각방열기가 장착된 태양에너지 집광장치를 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 5에 도시한 본 발명의 냉각방열기가 장착된 태양에너지 집광장치는 태양광을 집광하여 태양광의 초점을 소형집광 태양전지(Concentration Solar Cell,180)에 집광하여 에너지의 효율을 극대화시키기 위해 온도에 강하면서 열전달이 빠른 메탈피시비(Metal PCB,190)의 상판에 소형집광 태양전지(Concentration Solar Cell)를 구성하였다.
상기 집광된 태양에너지는 고온이 발생되어 소형집광 태양전지가 손상이 되고, 특히 고온에서는 발전율이 급격히 떨어지므로 빠른 냉각이 필요하므로 하부면에 냉각방열판(220)을 구성하였다.
냉각방열판(220)은 냉각핀(200)이 일열로 배열되며 공냉식으로 공기의 유통이 잘 이루어지도록 방사형구조로 배열되어 있으며, 필요에 따라 냉각핀에 곡선을 두어 공기의 방향을 조절할 수 있도록 하였다.
메탈피시비(190)는 상판에 소형집광 태양전지(Concentration Solar Cell)를 상부에 구성하여 회로가연결되어 태양에너지를 전기에너지로 변환된 것을 전달하도록 구성되며 집광열에 의한 열전달 및 열에 견딜 수 있도록 구성되며, 열의 전달이 이루어지도록 하부에 밀착하여 결합한 다수개의 냉각핀(200)이 배열된 냉각방열판(220)을 구성하였다.
초점가이드부(170)는 메탈피시비의 상부에 태양에너지의 초점(170)이 중앙의 소형집광 태양전지에 집광할 수 있도록 호퍼형태의 반사판(160)을 구성하여 태양광의 초점의 위치가 바뀌어도 반사판에 의해 빛을 전달할 수 있도록 구성하였다.
압축형볼록렌즈집광판(140)은 초점가이드부의 상부에 태양에너지를 한곳으로 집광한 초점을 이루도록 구성하여 햇빛의 집광율을 높였다.
소형집광 태양전지(Concentration Solar Cell,180)는 가로세로의 길이가 각각 1cm이며, 기존의 가로세로길이가 각각 125mm인 태양전지보다 작으며, 발전용량의 10배 이상의 전기에너지를 생산할 수 있는 소형의 태양전지이다. 또한 탱양광을 수십배에서 수백배 크기로 집광된 태양에너지를 조사하면 고효율의 발전이 가능하다
그러나 소형집광 태양전지는 수십에서 수백배의 크기로 집광된 태양광의 초점은 고온의 집광열로 인하여 태양전지가 파손과 발전효율을 크게 떨어지게 되어 태양광 발전기로서의 기능을 다하지 못하게 된다.
따라서, 고효율 발전과 집광형 태양전지의 긴 수명을 유지하기 위해선 태양광의 집광열을 신속하게 배출할 수 있어야된다. 본 발명은 소형집광 태양전지에 발생되는 열을 빠르게 방출할 수 있으면서, 외부에 의한 충격에도 강하게 견딜 수 있는 메탈피시비(Metal PCB)와 냉각방열판을 구성하였다. 냉각방열판(220)은 일열로 배열되며 공냉식으로 공기의 유통이 잘 이루어지도록 방사형구조로 배열되어 있으며, 냉각핀에 곡선을 두어 냉각율을 높이도록 구성하였다.
메탈피시비(190)는 태양전지에서 발생된 전기에너지를 설계된 회로기판을 통 하여 한곳으로 집중하여 외부선으로 공급되도록 구성된다.
본 발명은 도 4에 도시한 일실시예를 들어 1세트를 설명하고 있으나 소형집광 태양전지(Concentration Solar Cell)를 다열로 배열하여 시공할 수 있으며, 설치공간 및 사용용량에 따라 수량을 설정하여 설치할 수 있다.
초점가이드부(170)는 원형 또는 각형의 호퍼형 구조를 형성하여 태양광의 초점이 외부에 의한 영향으로 정확한 센터에 비추지 않아도 반사판에 의해 중앙에 설치한 소형집광 태양전지(Concentration Solar Cell)에 비추도록 구성하였다.
태양광의 초점에 의한 급격한 온도의 상승을 방지하도록 절곡된 날개를 구성한 지지대(150)가 냉각방열판에 결합되어 열을 전달하여 냉각이 이루어지도록 구성하였다.
본 발명의 냉각방열기가 장착된 태양에너지 집광장치는 본원출원인이 특허등록된 태양추적장착에 장착하여 태양의 이동경로에 따라 이동할 수 있도록 하여 태양에너지를 하루동안 최대로 받을 수 있도록 하여 전기에너지의 생산을 높이도록 하였다.
도 5에 도시한 본 발명의 냉각방열기가 장착된 태양에너지 집광장치는 압축형볼록렌즈 집광판을 냉각방열판의 장착구(240)에 고정하여 결합이 가능하며, 설치장소와 구조물에 의해 어떠한 변화를 주는 것은 본 발명의 권리에 포함됨을 알 수 있습니다.
또한, 본 발명의 냉각방열기의 온도의 상승을 줄일 수 있도록 상부에 햇빛가림막(250)을 구성하여 복사열을 차단할 수 있도록 구성하였다.
이상 살펴본 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었 으나 이는 예시적인 것에 불과하며 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 모양의 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적인 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예의 냉각방열기가 장착된 태양에너지 집광장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 냉각방열기가 장착된 태양에너지 집광장치의 결합사시도.
도 3은 본 발명의 초점가이드의 작동상태도.
도 4는 본 발명의 냉각방열기가 장착된 태양에너지 집광장치를 다열배열한 실시예도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예의 냉각방열기가 장착된 태양에너지 집광장치를 도시한 사시도.
* 도면의 주요부호에 대한 부호설명 *
100 : 조절너트 110 : 장볼트
120 : 장착구 130 : 케이스
140 : 압축형볼롤렌즈 집광판
150 : 다리 160 : 반사판
170 : 초점가이드 180 : 소형집광 태양전지
190 : 메탈피시비 200 : 냉각핀
210 : 고정피스 220 : 냉각방열판
230 : 고정판 240 : 장착구

Claims (4)

  1. 소형집광 태양전지(Concentration Solar Cell)(180)를 상판에 구성한 메탈피시비(Metal PCB)(190)와,
    상기 메탈피시비(190)의 하부에는 다수개의 냉각핀(200)이 배열된 냉각방열판(220)과,
    상기 메탈피시비의 상부에 태양에너지의 초점이 중앙의 소형집광형 태양전지(180)에 집광할 수 있도록 호퍼형태의 반사판(160)과 상기 반사판의 하부에는 양측면에 날개를 구성한 지지대(150)가 구성된 초점가이드부(170)와,
    상기 초점가이드부(170)의 상부에는 태양에너지를 집광할 수 있도록 테두리에 볼트를 고정할 수 있는 장착구(240)를 구성한 케이스(130)와, 상기 장착구에 높이를 조절할 수 있는 장볼트(110)와 조절너트(100)를 구성하여 높낮이로 초점을 조절할 수 있도록 구성한 압축형볼록렌즈 집광판(140)을 구성한 것을 특징으로 하는 냉각방열기가 장착된 태양에너지 집광장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 냉각방열판은
    햇빛에 의한 온도증가를 방지하도록 햇빛가림막(250)을 상부에 구성한 것을 특징으로 하는 냉각방열기가 장착된 태양에너지 집광장치.
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