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KR101803838B1 - Air Heat Type Photohvoltaic-thermal Collector - Google Patents

Air Heat Type Photohvoltaic-thermal Collector Download PDF

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KR101803838B1
KR101803838B1 KR1020160012135A KR20160012135A KR101803838B1 KR 101803838 B1 KR101803838 B1 KR 101803838B1 KR 1020160012135 A KR1020160012135 A KR 1020160012135A KR 20160012135 A KR20160012135 A KR 20160012135A KR 101803838 B1 KR101803838 B1 KR 101803838B1
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heat
collecting plate
heat collecting
air
solar
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김준태
김진희
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공주대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 태양광원의 수광에 따른 전기에너지발전과 함께 태양광원의 투과 집열에 따른 열에너지발전을 일괄적으로 동시 수행하여 생활에 필요한 에너지자원인 전기 및 난방에 필요한 열원을 효율적으로 생산함을 제공하도록, 내측에 공기를 수용가능한 에어포켓공간을 형성하는 외곽프레임과; 상기 외곽프레임의 상부에 설치되고, 태양광을 흡수하여 전기에너지를 생성시키되 복수 개의 솔라셀이 연결된 셀집합체가 전후 길이방향으로 서로 간격을 두고 배열 배치되는 수광발전부와, 상기 수광발전부의 사이마다 형성되어 태양광을 에어포켓공간을 향해 투과시키는 광투과부로 구성되는 태양광모듈과; 상기 외곽프레임의 에어포켓공간 내에 공기와 접촉가능하게 설치되고, 상기 태양광모듈의 광투과부에 대응된 위치에서 태양광과의 접촉에 따른 열원을 흡수한 후 상기 에어포켓공간 내 접촉 공기에 전달하는 집열판;을 포함하는 공기집열식 PVT 컬렉터를 제공한다.The present invention provides electric energy generation according to light reception of a solar light source and thermal energy generation according to the transmission and collection heat of a solar light source at the same time so as to efficiently produce a heat source necessary for electricity and heating, An outer frame forming an air pocket space in which air can be accommodated inside; A light receiving and generating unit installed at an upper portion of the outer frame and generating an electric energy by absorbing solar light and having a plurality of cell assemblies connected to the plurality of solar cells arranged at intervals in the longitudinal and longitudinal directions; And a light transmitting portion formed to transmit sunlight toward the air pocket space; A heat source installed in the air pocket space of the outer frame so as to be in contact with the air and absorbing a heat source in contact with sunlight at a position corresponding to the light transmitting portion of the solar module, An air collecting PVT collector including an air collecting plate.

Description

공기집열식 PVT 컬렉터{Air Heat Type Photohvoltaic-thermal Collector}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an air collecting type PVT collector,

본 발명은 공기집열식 PVT 컬렉터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광원의 수광에 따른 전기에너지발전과 함께 태양광원의 투과 집열에 따른 열에너지발전을 일괄적으로 동시 수행하여 생활에 필요한 에너지자원인 전기 및 난방에 필요한 열원을 효율적으로 생산하는 것이 가능한 공기집열식 PVT 컬렉터에 관한 것이다.
The present invention relates to an air collecting type PVT collector, and more particularly, to an air collecting type PVT collector. More particularly, the present invention relates to an air collecting type PVT collector, And an air-driven PVT collector capable of efficiently producing a heat source necessary for heating.

일반적으로 태양에너지를 이용한 발전에는 태양광 또는 태양열을 전기에너지로 변환하는 태양광발전과, 태양광원의 태양열을 집열한 후 난방용 또는 온수용으로 사용하기 위한 태양열 집열발전 등이 있으며, 이처럼 태양에너지로 인한 생활에너지의 발전구조를 갖는 다양한 형태의 태양광발전(PV;photovoltaic) 모듈을 개발하여 사용하고 있다.Generally, solar power generation includes solar power generation that converts sunlight or solar energy to electric energy, and solar heat collection power for heating or warming the solar light source after collecting the solar heat source. Various photovoltaic (PV) modules have been developed and used.

그러나 태양광발전 모듈은 전기 생산과정에서 열을 발생시켜 자체온도를 상승시키기 때문에 전기생산 효율을 저하시키는 요인이 작용하게 된다. 즉 태양광발전 모듈은 결정질계의 경우 태양으로부터 입사되는 에너지 중 대략 12~16%만이 발전에 이용되고 있어 태양광에너지 이용효율이 상당히 낮은 편이며, 나머지 에너지는 모두 열로 소모됨에 따라 태양광 발전용 셀의 온도를 상승시켜 영향을 미치게 되고, 셀 특성상 온도상승에 의해 전기 에너지 전환시 전기 변환효율을 감소하게 된다는 문제가 있었다.However, the PV module generates heat during the electric production process, thereby raising the temperature of the PV module, thereby deteriorating the electricity production efficiency. That is, in the case of the crystalline solar cell, only 12 to 16% of the energy input from the sun is used for power generation, so that the efficiency of utilization of solar energy is considerably low and all the remaining energy is consumed as heat, There is a problem in that the temperature of the cell is increased and the electric conversion efficiency is reduced when the electric energy is changed due to the temperature rise due to the cell characteristics.

따라서 태양광발전 모듈의 경우 후면에 열을 통풍시키기 위한 구성을 설비한 후 폐열을 배출하고 있으며, 태양광발전 모듈의 온도를 낮춤에 따라 시스템의 전기 성능을 향상시키도록 구성하였다.Therefore, in the case of the photovoltaic power generation module, the waste heat is discharged after the structure for ventilating the heat is provided on the rear side, and the electric performance of the system is improved as the temperature of the photovoltaic power generation module is lowered.

이러한 배경에서 태양광과 태양열을 동시에 이용할 수 있도록 태양광발전 모듈의 전기 생산과정에서 발생하는 열기를 효율적으로 이용하여 급탕이나 난방에 활용할 수 있는 태양광/열(PVT;photohvoltaic-thermal) 발전모듈을 개발하여 사용되고 있다.In this background, a PVT module (photo-voltaic-thermal) module that can efficiently utilize the heat generated during the electric production process of the PV module to utilize the solar and solar heat simultaneously, Has been developed and used.

상기와 같은 태양광/열 발전모듈과 관련하여 개시되어 있었던 종래기술로써, 대한민국 등록특허공보 제999955호(2010.12.03.)에는 태양광발전장치에 있어서, 건물의 지붕 또는 외벽에 설치되며 태양광에너지를 흡수하여 전기에너지로 변환시켜 전기를 발생시키며 다수 개의 셀이 연결된 태양광발전 모듈과, 상기 태양광발전 모듈의 배면 외곽에 부착되며 태양광발전 모듈과 건물의 지붕 또는 외벽을 이격시켜 이들 사이에 공기를 수용하는 수용공간을 형성하며 공기유입구가 구비된 외곽프레임과, 상기 태양광발전 모듈의 배면에 도포되는 열전도성 접착제와, 상기 열전도성 접착제에 의해 상기 태양광발전 모듈에 부착되며 상기 태양광발전 모듈로부터 발생된 열을 상기 수용공간에 수용된 공기로 방열하는 방열판과, 상기 방열판의 배면에 부착되어 방열판으로부터 방열되는 열의 배출을 용이하도록 하는 다수의 방열핀과, 급탕이나 난방으로 이용할 수 있도록 상기 수용공간에 수용되어 가열된 공기를 수집하는 공기수집기를 포함하여 이루어지고, 상기 방열핀은 상기 태양광발전 모듈의 폭 또는 높이에 상응하는 길이를 가지는 금속판을 'ㄱ' 또는 'ㄷ'형태로 절곡하여 형성되며 서로 인접되도록 하여 상기 방열판에 부착되어 있되 상기 방열판에 열전도성 접착제로 부착되어 있고, 상기 외곽프레임은 상기 태양광발전 모듈의 배면이 건물 지붕의 외부면이나 건물 외벽의 외부면과 10~15cm 이격되도록 하는 높이를 갖도록 구성됨에 따라 태양광발전 모듈의 냉각효과와 함께 높은 열원을 획득할 수 있는 공기집열식 태양광발전장치가 공지되어 있다.As a conventional technique disclosed in relation to the above-described solar / thermal power generation module, Korean Patent Registration No. 999955 (Dec. 3, 2010) discloses a solar power generation device, which is installed on a roof or an outer wall of a building, A solar cell module connected to the outside of the solar cell module and separated from the roof or outer wall of the solar cell module and the building, An outer frame having an air inlet and forming a receiving space for receiving air, a thermally conductive adhesive applied to the back surface of the solar power generating module, and a thermally conductive adhesive attached to the solar power generating module by the thermally conductive adhesive, A heat radiating plate for radiating heat generated from the photovoltaic module to air contained in the accommodating space; A plurality of heat dissipating fins for facilitating the discharge of heat radiated from the solar battery module, and an air collector for collecting heated air accommodated in the accommodating space for hot water supply or heating, A metal plate having a length corresponding to a width or a height of the metal plate is formed by bending the metal plate in a 'or' form and attached to the heat radiating plate so as to be adjacent to each other, the heat radiating plate being attached to the heat radiating plate with a thermally conductive adhesive, The solar power generating module is constructed to have a height such that the back surface of the solar power generating module is spaced apart from the outer surface of the building roof or the outer surface of the building outer wall by 10 to 15 cm, Photovoltaic devices are known.

그러나 상기한 종래기술의 경우에는 태양광발전 모듈의 전체 면적에 다수 개의 셀을 적용하기 때문에 태양광발전에 따른 전기발전효율이 높은 반면, 태양광발전 모듈에서의 전기발전과정 중 발생한 열원만이 전도되어 열 사용을 위한 열원생산효율이 미미하다는 문제점이 있었다.However, in the case of the above-mentioned prior art, since a plurality of cells are applied to the entire area of the photovoltaic power generation module, the electric power generation efficiency due to solar power generation is high. On the other hand, So that there is a problem that the heat source production efficiency for heat use is insufficient.

또한 종래에는 태양광발전 모듈 상에 다수의 방열핀이 부착된 방열판을 구성하기 때문에 태양광 모듈에 큰 중량에 따른 하중이 가해져 쳐짐 현상이 발생하는 등 내구성이 취약하다는 문제가 있었다.In addition, conventionally, since a heat sink having a plurality of heat dissipation fins is formed on a solar power generation module, there is a problem that durability is weak, such as a load is applied to a solar cell module due to a large weight.

더불어 종래에는 태양광발전 모듈에 방열판을 부착하기 위하여 열전도성 접착제를 사용하기 때문에 태양광발전 모듈과 방열판 사이에 접착제로 인한 접촉저항이 발생하여 열전달 성능이 현저히 저하된다는 문제점이 있었다.In addition, conventionally, since a thermally conductive adhesive is used to attach a heat sink to a solar power module, contact resistance due to an adhesive is generated between the solar power module and the heat sink, thereby significantly deteriorating the heat transfer performance.

등록특허공보 제10-0999955호 (2010.12.03.)Patent Registration No. 10-0999955 (December 23, 2010)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 태양광을 수광하여 전기발전함은 물론 별도의 태양광을 투과한 후 태양광의 직접적인 입사로 열원을 흡수할 수 있게 구성하므로 전기에너지와 열에너지를 일괄적으로 생산함은 물론 전기와 열원의 생산비율을 균일화하고, 기존에 비해 열원생산효율을 높일 수 있는 공기집열식 PVT 컬렉터를 제공하는데, 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an electric power generating apparatus capable of absorbing a heat source by directly receiving sunlight after transmitting solar light, The present invention provides an air collecting type PVT collector that can uniformly produce electricity and heat sources, and increase the efficiency of heat source production compared to the conventional art.

뿐만 아니라 본 발명은 집열판이 태양광을 직접적으로 입사하여 열원을 흡수하며 태양광모듈과는 비접촉구조를 갖도록 구성하므로 태양광모듈의 쳐짐 현상을 방지함은 물론 장치 자체적인 내구성을 높일 수 있는 공기집열식 PVT 컬렉터를 제공하기 위한 것이다.
In addition, since the heat collecting plate directly absorbs the heat source and absorbs the heat source and has a non-contact structure with the solar module, the solar module can be prevented from being stuck and the durability of the solar module can be improved. To provide a thermal PVT collector.

본 발명이 제안하는 공기집열식 PVT 컬렉터는 내측에 공기를 수용가능한 에어포켓공간을 형성하는 외곽프레임과; 상기 외곽프레임의 상부에 설치되고, 태양광을 흡수하여 전기에너지를 생성시키되 복수 개의 솔라셀이 연결된 셀집합체가 전후 길이방향으로 서로 간격을 두고 배열 배치되는 수광발전부와, 상기 수광발전부의 사이마다 형성되어 태양광을 에어포켓공간을 향해 투과시키는 광투과부로 구성되는 태양광모듈과; 상기 외곽프레임의 에어포켓공간 내에 공기와 접촉가능하게 설치되고, 상기 태양광모듈의 광투과부에 대응된 위치에서 태양광과의 접촉에 따른 열원을 흡수한 후 상기 에어포켓공간 내 접촉 공기에 전달하는 집열판;을 포함하여 이루어진다.The air collecting type PVT collector proposed by the present invention comprises: an outer frame for forming an air pocket space capable of receiving air inside; A light receiving and generating unit installed at an upper portion of the outer frame and generating an electric energy by absorbing solar light and having a plurality of cell assemblies connected to the plurality of solar cells arranged at intervals in the longitudinal and longitudinal directions; And a light transmitting portion formed to transmit sunlight toward the air pocket space; A heat source installed in the air pocket space of the outer frame so as to be in contact with the air and absorbing a heat source in contact with sunlight at a position corresponding to the light transmitting portion of the solar module, And a heat collecting plate.

상기 집열판은 주재인 동박판의 표면에 흡열성능을 위한 티타늄을 코팅하여 이루어진다.The heat collecting plate is formed by coating titanium on the surface of a copper thin plate as a main material for endothermic performance.

상기 집열판은 태양광이 접하는 접촉면이 평탄한 평면을 갖는 일자형의 단면형상으로 성형하여 구성하거나, 상기 집열판은 태양광이 접하는 접촉면이 하측으로 오목한 곡면을 갖는 라운드형의 단면형상으로 성형하여 구성하는 것이 가능하다.The heat collecting plate may be formed by molding into a straight cross-sectional shape having a flat contact surface with which sunlight is in contact, or the heat collecting plate may be formed into a round cross-sectional shape having a contact surface with sunlight concave downward Do.

또한 상기 집열판은 양쪽 끝단에 굴곡진 구조로 연장형성하여 집열 열원의 열 전도를 균일하게 유도하는 베플단을 구성하는 것도 가능하다.Further, the heat collecting plate may be formed to have a curved structure at both ends thereof to constitute a so-called bead end to uniformly guide the heat conduction of the heat collecting heat source.

상기 집열판은 상기 태양광모듈을 향한 태양광의 입사각도를 추적하여 좌우 회전방향으로 각도조절가능하게 이루어진다.The heat collecting plate tracks the angle of incidence of sunlight toward the solar module and is adjustable in the left and right direction.

그리고 본 발명은 상기 집열판의 하부에 부착 설치되고 내부에 열매체를 순환하되 상기 집열판의 열원을 열매체에 전달할 수 있게 열 전도하는 순환파이프를 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.The present invention may further comprise a circulation pipe attached to the lower part of the heat collecting plate and circulating the heat medium in the heat collecting plate, the heat circulating pipe transferring the heat source of the heat collecting plate to the heat medium.

상기 순환파이프는 상기 집열판을 향한 상면이 개방된 구조로 절개되어 상기 집열판에 열매체가 직접적으로 접촉할 수 있게 형성되는 절개구를 구성한다.
The circulation pipe is cut in a structure in which an upper surface toward the heat collecting plate is opened to constitute a cutout which is formed so that a heating medium can directly contact the heat collecting plate.

본 발명에 따른 공기집열식 PVT 컬렉터에 의하면 태양광의 전기발전을 위한 수광발전부와 함께 태양광의 열원생산을 위한 광투과부 및 집열판을 구성하므로, 전기와 열원을 균일하게 생산하여 생산균형을 맞추고 순환공기를 향한 우수한 열전도효율을 도모하여 열원생산력을 향상시킴과 동시에 생활에 필요한 난방효율을 대폭 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.According to the air-driven PVT collector according to the present invention, since the light transmitting portion and the heat collecting plate for producing solar heat source together with the light receiving power generating portion for generating solar light are constituted, it is possible to uniformly produce electricity and heat source, It is possible to improve the heat source productivity and improve the heating efficiency required for living.

뿐만 아니라 본 발명에 따른 공기집열식 PVT 컬렉터는 태양광의 열원을 직접 입사하여 열원을 흡수하며 태양광모듈과는 비접촉구조로 배치하므로, 접착제를 미사용하여 제작이 간편함은 물론 집열판을 향한 우수한 열전달 성능을 도모하여 집열효율을 향상시키고, 우수한 내구성에 따른 장치변형을 미연에 방지하면서 유지관리가 용이하고 장치의 수명을 대폭 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, since the air collecting PVT collector according to the present invention directly receives the heat source of sunlight and absorbs the heat source and arranges it in a non-contact structure with the solar module, it is easy to manufacture by not using the adhesive and has excellent heat transfer performance toward the heat collecting plate The heat collection efficiency is improved and the apparatus is prevented from being deformed in accordance with excellent durability, maintenance is easy, and life of the apparatus is greatly improved.

그리고 본 발명에 따른 공기집열식 PVT 컬렉터는 집열판의 열원을 열매체에 전달할 수 있게 열 전도하는 순환파이프를 구성하므로, 생활에너지의 난방원 온풍과 더불어 온수를 효율적으로 생산할 수 있는 효과가 있다.The air collecting type PVT collector according to the present invention constitutes a circulating pipe for conducting heat so that the heat source of the heat collecting plate can be transferred to the heating medium, so that hot water can be efficiently produced along with the heating source warm air of the living energy.

또한 본 발명에 따른 공기집열식 PVT 컬렉터는 순환파이프의 상부가 절개하여 집열판에 부착형태로 구성하므로, 열매체를 위한 접촉면적을 확대함은 물론 열매체가 집열판에 직접적으로 접촉하여 열매체를 향한 열전달효율을 크게 증진시킬 수 있는 효과가 있다.
Further, the air collecting type PVT collector according to the present invention has a structure in which the upper part of the circulation pipe is cut and attached to the heat collecting plate, so that the contact area for the heat medium is enlarged and the heat transfer efficiency for directing the heat medium to the heat collecting plate, There is an effect that can greatly improve.

도 1은 본 발명에 따른 일실시예를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예를 개략적으로 나타내는 평면도.
도 3의 (a)~(c)는 각각 본 발명에 따른 일실시예에서 집열판의 제1~3실시예를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 일실시예에서 집열판의 각도조절상태를 예시적으로 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예를 나타내는 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예를 나타내는 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 다른 실시예에서 순환파이프를 나타내는 사시도.
1 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment according to the present invention;
2 is a plan view schematically showing an embodiment according to the present invention.
3 (a) to 3 (c) are cross-sectional views showing first to third embodiments of the heat collecting plate according to an embodiment of the present invention, respectively.
4 is a configuration diagram exemplarily showing an angle adjusting state of a heat collecting plate in an embodiment according to the present invention;
5 is a plan view showing another embodiment according to the present invention.
6 is a cross-sectional view showing another embodiment according to the present invention.
7 is a perspective view showing a circulation pipe in another embodiment according to the present invention;

본 발명은 내측에 공기를 수용가능한 에어포켓공간을 형성하는 외곽프레임과; 상기 외곽프레임의 상부에 설치되고, 태양광을 흡수하여 전기에너지를 생성시키되 복수 개의 솔라셀이 연결된 셀집합체가 전후 길이방향으로 서로 간격을 두고 배열 배치되는 수광발전부와, 상기 수광발전부의 사이마다 형성되어 태양광을 에어포켓공간을 향해 투과시키는 광투과부로 구성되는 태양광모듈과; 상기 외곽프레임의 에어포켓공간 내에 공기와 접촉가능하게 설치되고, 상기 태양광모듈의 광투과부에 대응된 위치에서 태양광과의 접촉에 따른 열원을 흡수한 후 상기 에어포켓공간 내 접촉 공기에 전달하는 집열판;을 포함하는 공기집열식 PVT 컬렉터를 기술구성의 특징으로 한다.The present invention relates to an outer frame which forms an air pocket space capable of receiving air inside thereof; A light receiving and generating unit installed at an upper portion of the outer frame and generating an electric energy by absorbing solar light and having a plurality of cell assemblies connected to the plurality of solar cells arranged at intervals in the longitudinal and longitudinal directions; And a light transmitting portion formed to transmit sunlight toward the air pocket space; A heat source installed in the air pocket space of the outer frame so as to be in contact with the air and absorbing a heat source in contact with sunlight at a position corresponding to the light transmitting portion of the solar module, And an air collecting PVT collector including a heat collecting plate.

다음으로 본 발명에 따른 공기집열식 PVT 컬렉터의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Next, preferred embodiments of the air-driven PVT collector according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

먼저 본 발명에 따른 공기집열식 PVT 컬렉터의 일실시예는 도 1에 나타낸 바와 같이, 외곽프레임(10)과, 태양광모듈(20)과, 집열판(30)을 포함하여 이루어진다.1, an air collecting PVT collector according to an embodiment of the present invention includes an outer frame 10, a solar module 20, and a heat collecting plate 30 as shown in FIG.

상기 외곽프레임(10)은 상기 태양광모듈(20) 및 상기 집열판(30)이 개개의 위치에 설치될 수 있게 지지하고, 상기 태양광모듈(20)의 외측 테두리를 따라 사방에 측벽을 이루도록 구성한다.The outer frame 10 supports the solar module 20 and the heat collecting plate 30 so that the solar module 20 and the heat collecting plate 30 can be installed at respective positions and is configured so as to form side walls along the outer edge of the solar module 20 do.

상기 외곽프레임(10)은 알루미늄 등의 금속제를 사용하거나 단열재로서 플라스틱 등의 소재를 사용하여 구성한다.The outer frame 10 is made of a metal such as aluminum or a material such as plastic as a heat insulating material.

상기 외곽프레임(10)의 내측에는 공기를 수용가능한 에어포켓공간(15)을 형성한다. 즉 상기 외곽프레임(10)의 상부에 구비된 상기 태양광모듈(20)과 함께 상기 외곽프레임(10)의 하부에 절연패널(40)을 구비하여 상기 외곽프레임(10)의 상/하면을 각각 폐쇄하므로 상기 외곽프레임(10)의 내측에 공기를 수용할 수 있는 에어포켓공간(15)을 형성하게 된다.An air pocket space 15 capable of accommodating air is formed inside the outer frame 10. That is, an insulation panel 40 is provided below the outer frame 10 together with the solar module 20 provided on the outer frame 10 so that upper and lower surfaces of the outer frame 10 are respectively An air pocket space 15 capable of receiving air is formed inside the outer frame 10.

상기에서 절연패널(40)은 상기 에어포켓공간(15)에 전달된 열에너지에 대한 열손실을 차단하기 위한 것으로서, 우수한 단열성능을 갖는 단열재(예를 들면, 플라스틱, 알루미늄 등)을 사용하여 구성한다.The insulation panel 40 is used to block heat loss from the thermal energy transmitted to the air pocket space 15 and is constructed using a heat insulating material having excellent heat insulating performance (for example, plastic, aluminum, etc.) .

상기 에어포켓공간(15)은 상기 외곽프레임(10) 상에 상하로 간격을 두고 설치된 상기 태양광모듈(20) 및 상기 절연패널(40)로부터 폐쇄된 공간을 이루므로 내부에 수용된 공기를 가열할 수 있는 영역을 형성한다.The air pocket space 15 forms a space enclosed by the solar panel module 20 and the insulation panel 40, which are installed on the outer frame 10 at upper and lower intervals, To form an area that can be formed.

도면에 나타내지는 않았지만 상기 에어포켓공간(15)에는 외부로부터 공기가 유입될 수 있는 유입구 및 공기가 외부를 향해 배출될 수 있는 배출구가 연통된 구조를 이루도록 구비된다.Although not shown in the drawing, the air pocket space 15 is provided with an inlet communicating with an inlet through which air can flow from the outside and an outlet through which air can be discharged toward the outside.

상기에서 유입구 및 배출구는 상기 외곽프레임(10) 또는 상기 절연패널(40) 상에 선택적으로 구비토록 구성한다. 예를 들면, 상기 유입구를 상기 외곽프레임(10) 상에 구비토록 형성하여 상기 에어포켓공간(15)을 향한 측 방향에서 공기가 유입될 수 있게 형성하거나 상기 유입구를 상기 절연패널(40) 상에 구비토록 형성하여 상기 에어포켓공간(15)을 향한 하 방향에서 공기가 유입될 수 있게 형성하는 것이 가능하고, 또한 상기 배출구를 상기 외곽프레임(10) 상에 구비토록 형성하여 상기 에어포켓공간(15)으로부터 측 방향을 향해 공기가 배출될 수 있게 형성하거나 상기 배출구를 상기 절연패널(40) 상에 구비토록 형성하여 상기 에어포켓공간(15)으로부터 하 방향을 향해 공기가 배출될 수 있게 형성하는 것이 가능하다.In this case, the inlet and the outlet are configured to be selectively provided on the outer frame 10 or the insulating panel 40. For example, the inflow port may be formed on the outer frame 10 so that air can be introduced in a lateral direction toward the air pocket space 15, or the inflow port may be formed on the insulation panel 40 So that air can be introduced into the air pocket space 15 in a downward direction. Further, the air pocket space 15 can be formed to have the discharge port on the outer frame 10, ) Formed in the air pocket space (15) so that air can be discharged from the air pocket space (15) to the side or to form the discharge port on the insulation panel (40) It is possible.

상기 태양광모듈(20)은 상기 외곽프레임(10)의 상부에 설치되어 상면이 외측에 노출된 구조를 이루므로 태양광에 직접적으로 접촉가능하게 형성한다.The photovoltaic module 20 is installed on the upper portion of the outer frame 10 and has a top surface exposed to the outside, so that the photovoltaic module 20 is directly contactable with sunlight.

상기 태양광모듈(20)은 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 태양광을 흡수하여 전기에너지를 생성시키기 위한 수광발전부(21)와, 태양광을 상기 에어포켓공간(15)을 향해 투과시키기 위한 광투과부(25)를 구비토록 구성한다.1 and 2, the photovoltaic module 20 includes a light receiving unit 21 for absorbing sunlight to generate electric energy, and a photovoltaic module 20 for transmitting sunlight to the air pocket space 15. [ And a light transmitting portion 25 for allowing the light to pass therethrough.

상기 수광발전부(21)는 태양광원의 수광에 따른 전기적 발전을 도모하여 전기에너지를 생성시키기 위한 복수 개의 솔라셀(22)이 상기 태양광모듈(20)의 폭 방향을 향해 일렬로 연결된 구조를 갖는 셀집합체를 구비한다.The light receiving unit 21 has a structure in which a plurality of solar cells 22 for generating electrical energy in response to light reception by a solar light source are connected in a line in the width direction of the solar module 20 .

상기에서 셀집합체는 상기 태양광모듈(20)의 전후 길이방향으로 서로 간격을 두고 배열 배치된다. 즉 상기 수광발전부(21)는 도 2에서처럼 일렬로 연결된 셀집합체가 전후 길이방향으로 간격을 두고 배치된 구조로 복수 개의 셀집합체를 구비토록 구성한다.The cell aggregates are arranged at intervals from each other in the longitudinal and longitudinal directions of the solar cell module 20. That is, the light-receiving unit 21 includes a plurality of cell aggregates in a structure in which the cell aggregates connected in series are arranged at intervals in the longitudinal and longitudinal directions as shown in FIG.

상기 광투과부(25)는 상기 집열판(30)을 향해 태양광이 접촉될 수 있게 태양광을 에어포켓공간(15)에 투과시키는 것으로서, 상기 수광발전부(21)의 사이마다 형성된다. 즉 상기 태양광모듈(20)은 상기 수광발전부(21)에 따른 전기생산영역과 상기 광투과부(25)에 따른 열원생산영역이 서로 균형을 이룰 수 있게 형성한다.The light transmitting portion 25 transmits solar light to the air pocket space 15 so that the solar light can be contacted to the heat collecting plate 30 and is formed between the light receiving and generating portions 21. That is, the photovoltaic module 20 is formed so that the electricity production area according to the light-receiving power generation part 21 and the heat source production area according to the light transmission part 25 can be balanced with each other.

상기에서 광투과부(25)는 일반적인 저철분 강화유리 또는 투명유리 등을 사용하여 구성한다.In the above, the light transmitting portion 25 is formed using general low iron tempered glass, transparent glass or the like.

상기 집열판(30)은 상기 태양광모듈(20)의 광투과부(25)를 거친 태양광이 접촉함에 따라 가열된 열을 집열시킴과 동시에 상기 에어포켓공간(15) 내 공기를 향해 열원을 전달하는 기능을 수행한다.The heat collecting plate 30 collects the heated heat as the sunlight passing through the light transmitting portion 25 of the solar module 20 contacts with the heat collecting plate 30 and transmits a heat source toward the air in the air pocket space 15 Function.

상기 집열판(30)은 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 외곽프레임(10)의 에어포켓공간(15) 내에 공기와 접촉가능하게 설치된다. 즉 상기 집열판(30)은 상기 태양광모듈(20)과는 구분되게 하측에 간격을 두고 위치하므로 상기 태양광모듈(20)과는 비접촉 구조를 이루고, 상기 에어포켓공간(15) 내의 순환공기가 접촉하도록 구성한다.As shown in FIG. 1, the heat collecting plate 30 is installed in the air pocket space 15 of the outer frame 10 to be in contact with air. That is, the heat collecting plate 30 has a non-contact structure with the photovoltaic module 20 because the heat collecting plate 30 is spaced apart from the photovoltaic module 20 at a lower side, and the circulating air in the air pocket space 15 .

상기 집열판(30)은 두께가 얇은 박판 형태로 형성하고, 열전도율이 우수한 금속인 구리 등의 금속재질을 사용하여 구성한다.The heat collecting plate 30 is formed in the form of a thin plate having a thin thickness and is formed of a metal such as copper, which is a metal having a high thermal conductivity.

상기 집열판(30)은 상기 태양광모듈(20)의 광투과부(25)에 대응된 위치마다 설치되어 태양광에 접촉가능하게 형성한다.The heat collecting plate 30 is installed at each position corresponding to the light transmitting portion 25 of the solar module 20 and is formed so as to be able to contact the sunlight.

상기 집열판(30)은 광투과부(25)로부터 태양광이 투과되어 접촉하고, 태양광과의 접촉에 따른 열원을 흡수한 후 상기 에어포켓공간(15)을 순환중인 접촉 공기에 전달한다.The heat collecting plate 30 transmits sunlight through the light transmitting part 25 and absorbs a heat source in contact with sunlight, and then transfers the air pocket space 15 to circulating contact air.

상기 집열판(30)은 일자형 또는 라운드형 등의 단면형상 중 선택적으로 적용하여 구성하는 것이 가능하다.The heat collecting plate 30 may be formed by selectively applying a cross-sectional shape such as a straight shape or a round shape.

상기 집열판(30)은 주재인 동박판의 표면에 흡열성능을 위한 티타늄을 코팅하여 구성한다. 즉 상기 집열판(30)은 열전도율이 우수한 구리재질을 사용하되 구리보다 열전도율이 우수한 티타늄을 표면에 코팅한 집열판(30)을 제작하므로, 우수한 집열성능을 도모하는 것이 가능하다.The heat collecting plate 30 is formed by coating titanium on the surface of the copper thin plate, which is the main component, for endothermic performance. That is, since the heat collecting plate 30 is made of a copper material having a high thermal conductivity, the heat collecting plate 30 coated with titanium having a thermal conductivity higher than that of copper can be manufactured.

상기 집열판(30)의 제1실시예는 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 태양광이 접하는 접촉면이 평탄한 평면을 갖는 일자형의 단면형상으로 성형하여 이루어진다.As shown in FIG. 3A, the first embodiment of the heat collecting plate 30 is formed into a straight-line cross-sectional shape having a flat contact surface on which sunlight is touched.

상기에서 집열판(30)은 상기 태양광모듈(20)의 광투과부(25)의 면적보다 큰 면적으로 형성하여 상기 광투과부(25)를 거친 태양광이 모두 상기 집열판(30)에 용이하게 접촉할 수 있게 구성한다.The heat collecting plate 30 is formed to have an area larger than the area of the light transmitting portion 25 of the solar module 20 so that all the sunlight passing through the light transmitting portion 25 easily contacts the heat collecting plate 30 .

상기 집열판(30)의 제2실시예는 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 태양광이 접하는 접촉면이 하측으로 오목한 곡면을 갖는 라운드형의 단면형상으로 성형하여 이루어진다.As shown in FIG. 3 (b), the second embodiment of the heat collecting plate 30 is formed into a round cross-sectional shape having a curved surface with a contact surface with which solar light is tilted downward.

상기와 같이 집열판(30)을 곡선형태의 라운드형으로 구성하면, 태양의 위치에 따른 태양광의 입사각도를 직각방향으로 접촉 유지하여 집열효율을 보다 향상시키는 것이 가능하다.When the heat collecting plate 30 is formed in a round shape as described above, it is possible to further improve the heat collecting efficiency by keeping the incident angle of the sunlight according to the sun position in the perpendicular direction.

상기 집열판(30)의 제3실시예는 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 양쪽 끝단에 굴곡진 구조로 연장형성하여 집열 열원의 열 전도를 균일하게 유도하는 베플단(35)을 형성토록 이루어진다.As shown in FIG. 3 (c), the third embodiment of the heat collecting plate 30 is formed so as to have a curved structure at both ends thereof to form a bead end 35 uniformly guiding the heat conduction of the heat collecting heat source .

상기에서 베플단(35)은 상기 집열판(30)의 양쪽 끝단을 기준으로 하향경사방향으로 연장 형성한다.The bead end 35 extends in a downward slanting direction with respect to both ends of the heat collecting plate 30.

상기 베플단(35)은 직선형 또는 곡선형의 단면형상으로 연장 형성된 구조를 이루도록 구성하는 것이 가능하다.The bezel end 35 may be configured to have a straight or curved cross section.

상기와 같이 집열판(30)에 베플단(35)을 구성하게 되면, 태양광에 따라 가열된 열원을 유동하여 집열판(30)의 균일한 열분포도를 도모함은 물론 공기와의 접촉면적을 넓혀 열전달 효율을 보다 향상시키는 것이 가능하다.As described above, when the bottom plate 35 is formed in the heat collecting plate 30, the heated heat source is flowed according to the sunlight to uniformly distribute the heat distribution of the heat collecting plate 30, Can be further improved.

또한 상기 집열판(30)은 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 태양광모듈(20)을 향한 태양광의 입사각도를 추적하여 좌우 회전방향으로 각도조절가능하게 구성한다.As shown in FIG. 4, the heat collecting plate 30 tracks the incident angle of sunlight toward the solar module 20 and adjusts the angle of the solar module 20 in the left and right directions.

도면에 나타내지는 않았지만 상기 집열판(30)의 회전각도를 조절토록 구동함에는 상기 집열판(30)의 일단에 회전구동을 위한 감속기 및 모터를 기계적으로 결합구성하고, 태양광의 입사각도에 대한 입력신호를 인가할 수 있게 태양의 위치를 추적하는 추적수단을 구비토록 구성한다.Although not shown in the drawing, in driving the rotation of the heat collecting plate 30 to adjust the rotation angle of the heat collecting plate 30, a reducer and a motor for rotational driving are mechanically coupled to one end of the heat collecting plate 30, And tracking means for tracking the position of the sun so that it can be applied.

상기에서 추적수단은 태양에 대한 화상신호로부터 태양의 형상을 검출하여 태양의 이동좌표에 따른 위치검출이 가능한 카메라모듈이 장착된 구조로 구성하는 것도 가능하고, 시간적 입력신호에 따른 시간대별 태양의 위치를 검출하기 위한 타이머가 장착된 구조로 구성하는 것도 가능하다.In this case, the tracking means can be configured to have a structure in which a camera module capable of detecting the position of the sun in accordance with the moving coordinates of the sun is detected from the image signal of the sun, It is also possible to have a structure in which a timer for detecting a timer is mounted.

상기와 같이 집열판(30)을 회전각도조절가능하게 구성하게 되면, 태양의 입사각도를 추적하여 태양광의 입사량을 향상시킴과 동시에 집열효율을 보다 향상시키는 것이 가능하다.By configuring the heat collecting plate 30 to be adjustable in the rotational angle as described above, it is possible to improve the heat collecting efficiency while improving the incident amount of sunlight by tracking the incident angle of the sun.

즉 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 공기집열식 PVT 컬렉터에 의하면, 태양광의 전기발전을 위한 수광발전부(21)와 함께 태양광의 열원생산을 위한 광투과부(25) 및 집열판(30)을 구성하므로, 전기와 열원을 균일하게 생산하여 생산균형을 맞추고 순환공기를 향한 우수한 열전도효율을 도모하여 열원생산력을 향상시킴과 동시에 생활에 필요한 난방효율을 대폭 향상시키는 것이 가능하다.In other words, according to the air-driven PVT collector of the present invention having the above-described structure, the light-receiving portion 21 for generating electricity of the sunlight and the light-transmitting portion 25 and the heat- Therefore, it is possible to uniformly produce electricity and heat source, to achieve balanced production, to achieve excellent heat conduction efficiency toward circulating air, thereby improving the heat source productivity and significantly improving the heating efficiency required for daily life.

뿐만 아니라 본 발명은 태양광의 열원을 직접 입사하여 열원을 흡수하며 태양광모듈(20)과는 비접촉구조로 배치하므로, 접착제를 미사용하여 제작이 간편함은 물론 집열판(30)을 향한 우수한 열전달 성능을 도모하여 집열효율을 향상시키고, 우수한 내구성에 따른 장치변형을 미연에 방지하면서 유지관리가 용이하고 장치의 수명을 대폭 향상시키는 것이 가능하다.In addition, since the present invention absorbs a heat source by directly inputting a heat source of sunlight and disposes the solar module 20 in a non-contact structure with the solar module 20, it is easy to manufacture by using an adhesive without using an adhesive, and an excellent heat transfer performance toward the heat collecting plate 30 It is possible to improve the heat collecting efficiency and to prevent the apparatus from being deformed in accordance with excellent durability, to facilitate maintenance and to greatly improve the life of the apparatus.

그리고 본 발명에 따른 공기집열식 PVT 컬렉터의 다른 실시예는 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 집열판(30)의 하부에 부착 설치되고 내부에 열매체를 순환하되 상기 집열판(30)의 열원을 열매체에 전달할 수 있게 열 전도하는 순환파이프(50)를 더 포함하여 이루어진다.5 and 6, the air collecting type PVT collector according to another embodiment of the present invention is mounted on the lower part of the heat collecting plate 30 and circulates the heat medium inside thereof, and the heat source of the heat collecting plate 30 And a circulation pipe (50) for conducting heat conduction to the heating medium.

상기 순환파이프(50)는 별도의 난방시설 또는 온수시설로부터 열매체가 유입가능하게 연결되며, 상기 집열판(30)의 열에너지가 전달된 열매체를 재차 난방시설 또는 온수시설을 향해 공급가능하게 연결된다. 즉 상기 에어포켓공간(15) 내에는 상기 순환파이프(50)에 연결되어 열매체를 유입시키는 급수파이프(57) 및 열매체를 공급하도록 배출시키는 배수파이프(58)를 구비토록 구성한다.The circulation pipe 50 is connected to a heating or hot water facility so that a heating medium can be introduced into the circulation pipe 50. The heating medium to which the heat energy of the heat collecting plate 30 is supplied is connected to the heating or hot water facility again. That is, the air pocket space 15 is provided with a water supply pipe 57 connected to the circulation pipe 50 for introducing the heating medium, and a drain pipe 58 for discharging the heating medium to supply the heating medium.

상기 순환파이프(50)는 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 집열판(30)을 향한 상면이 개방된 구조로 절개된 절개구(55)를 구비토록 구성한다.As shown in FIGS. 6 and 7, the circulation pipe 50 includes a cut-out opening 55 formed in an open top surface facing the heat collecting plate 30.

상기 순환파이프(50)는 상기 절개구(55)가 형성된 상단이 상기 집열판(30)의 하부에 접하도록 설치된다. 즉 상기 절개구(55)가 형성된 상기 순환파이프(50)의 상단에 접합물질을 갖는 접착제를 구비하여 상기 집열판(30)의 하면에 부착가능하게 구성한다.The circulation pipe (50) is installed such that the upper end of the circulation pipe (50) is in contact with the lower part of the heat collecting plate (30). That is, an adhesive having a bonding material is provided on the upper end of the circulation pipe 50 on which the incision opening 55 is formed, so that the adhesive can be attached to the lower surface of the heat collecting plate 30.

상기 순환파이프(50)에 상기 절개구(55)를 형성함에 따라 내부 열매체가 상기 집열판(30)에 직접적으로 접촉하므로 상기 집열판(30)의 열원이 열매체에 효율적으로 열 전달하는 것이 가능하다.Since the internal heat medium directly contacts the heat collecting plate 30 by forming the cutout 55 in the circulation pipe 50, the heat source of the heat collecting plate 30 can efficiently transfer heat to the heat medium.

상기에서 열매체로는 일반적인 물이나 냉매를 사용한다.In the above, general water or refrigerant is used as the heating medium.

상기 순환파이프(50)에 사용가능한 재질로도 상기 집열판(30)과 마찬가지로 열전도율이 우수한 구리 등의 금속재질을 사용하며, 나아가 구리재질의 파이프 표면에 흡열성능을 위한 티타늄을 코팅하므로 상기 집열판(30)의 열이 보다 효율적으로 전달될 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.As a material usable for the circulation pipe 50, a metal material such as copper having a high thermal conductivity is used as in the case of the heat collecting plate 30. Further, since the surface of the pipe made of copper is coated with titanium for absorbing heat, ) Can be transmitted more efficiently.

즉 상기한 다른 실시예와 같이 본 발명을 구성하면, 집열판(30)의 열원을 열매체에 전달할 수 있게 열 전도하는 순환파이프(50)를 구성하므로 생활에너지의 난방원 온풍과 더불어 온수를 효율적으로 생산하는 것이 가능하다.That is, according to the present invention as in the above-described other embodiments, since the circulation pipe 50 is configured to conduct heat so that the heat source of the heat collecting plate 30 can be transferred to the heating medium, hot water can be efficiently produced It is possible to do.

또한 본 발명은 순환파이프(50)의 상부가 절개하여 집열판(30)에 부착형태로 구성하므로, 열매체를 위한 접촉면적을 확대함은 물론 열매체가 집열판에 직접적으로 접촉하여 열매체를 향한 열전달효율을 크게 증진시키는 것이 가능하다.In addition, since the upper part of the circulation pipe 50 is cut and attached to the heat collecting plate 30, the contact area for the heat medium is increased and the heat transfer efficiency of the heat medium directly to the heat collecting plate It is possible to promote.

상기한 다른 실시예에 있어서도 상기한 구성 이외에는 상기한 일실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.In the other embodiments described above, the same configuration as that of the above-described embodiment can be employed, so that detailed description is omitted.

상기에서는 본 발명에 따른 공기집열식 PVT 컬렉터의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 명세서 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
Although the preferred embodiments of the air-collecting type PVT collector according to the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, but can be modified and embodied in various forms within the scope of the claims, specification and accompanying drawings, And falls within the scope of the present invention.

10 : 외곽프레임 15 : 에어포켓공간
20 : 태양광모듈 21 : 수광발전부
22 : 솔라셀 25 : 광투과부
30 : 집열판 35 : 베플단
40 : 절연패널 50 : 순환파이프
55 : 절개구
10: outer frame 15: air pocket space
20: solar module 21: receiving section
22: solar cell 25: light transmitting portion
30: heat collecting plate 35:
40: Insulation panel 50: Circulation pipe
55: incision opening

Claims (8)

내측에 공기를 수용가능한 에어포켓공간을 형성하는 외곽프레임과; 상기 외곽프레임의 상부에 설치되고, 태양광을 흡수하여 전기에너지를 생성시키되 복수 개의 솔라셀이 연결된 셀집합체가 전후 길이방향으로 서로 간격을 두고 배열 배치되는 수광발전부와, 상기 수광발전부의 사이마다 형성되어 태양광을 에어포켓공간을 향해 투과시키는 광투과부로 구성되는 태양광모듈과; 상기 외곽프레임의 에어포켓공간 내에 공기와 접촉가능하게 설치되고, 상기 태양광모듈의 광투과부에 대응된 위치에서 태양광과의 접촉에 따른 열원을 흡수한 후 상기 에어포켓공간 내 접촉 공기에 전달하는 집열판;을 포함하여 이루어지고,
상기 집열판은 주재인 동박판의 표면에 흡열성능을 위한 티타늄을 코팅하여 구성하며, 상기 집열판은 태양광이 접하는 접촉면이 하측으로 오목한 곡면을 갖는 라운드형의 단면형상으로 성형하되, 상기 집열판의 양쪽 끝단에 굴곡진 구조로 연장형성하여 집열 열원의 열 전도를 균일하게 유도하는 베플단을 포함하고,
상기 집열판은 상기 태양광모듈을 향한 태양광의 입사각도를 추적하여 좌우 회전방향으로 각도조절가능하게 이루어지며,
상기 집열판의 하부에 부착 설치되고 내부에 열매체를 순환하되 상기 집열판의 열원을 열매체에 전달할 수 있게 열 전도하는 순환파이프를 포함하고,
상기 순환파이프는 상기 집열판을 향한 상면이 개방된 구조로 절개되어 상기 집열판에 열매체가 직접적으로 접촉할 수 있게 형성되는 절개구를 포함하여 이루어지는 공기집열식 PVT 컬렉터.
An outer frame forming an air pocket space in which air can be accommodated inside; A light receiving and generating unit installed at an upper portion of the outer frame and generating an electric energy by absorbing sunlight, the cell aggregate having a plurality of solar cells connected to each other and arranged in a longitudinal direction of the receiving unit; And a light transmitting portion formed to transmit sunlight toward the air pocket space; A heat source installed in the air pocket space of the outer frame so as to be in contact with the air and absorbing a heat source in contact with sunlight at a position corresponding to the light transmitting portion of the solar module, And a heat collecting plate,
Wherein the heat collecting plate is formed by coating titanium on the surface of the thin copper foil as a main body, and the heat collecting plate is formed into a round cross-sectional shape having a curved surface with a contact surface with which sunlight is in contact, And a convex portion extending in a curved structure to uniformly guide the heat conduction of the heat collecting heat source,
Wherein the heat collecting plate tracks the incident angle of sunlight toward the solar module and is adjustable in the left and right direction of rotation,
And a circulation pipe attached to a lower portion of the heat collecting plate and circulating the heat medium in the heat collecting plate, the heat transferring the heat source of the heat collecting plate to the heat medium,
Wherein the circulation pipe is cut in an open top face toward the heat collecting plate, and the heat collecting plate is formed so that a heating medium can directly contact the heat collecting plate.
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