KR102470234B1 - 태양광 패널용 냉각 플레이트 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
일 실시 예에 따르면, 태양광 패널을 냉각시키는 태양광 패널용 냉각 플레이트는, 상기 태양광 패널의 배면에 위치하는 면상체; 및 상기 면상체의 일측에 형성된 유입구 및 상기 면상체의 타측에 형성된 토출구 사이에서, 상기 태양광 패널을 냉각시키는 유체를 가이드 하기 위한 복수 개의 유로를 포함하는 유체 가이드부를 포함하고, 상기 면상체 중 상기 태양광 패널의 백시트에 직접 접촉하는 면은 편평할 수 있다.
Description
본 특허출원은 대한민국의 농림축산식품부의 정부R&D(과제고유번호: 1545022193)의 결과물임을 밝힌다. 아래의 설명은 태양광 패널용 냉각 플레이트 및 제조 방법에 관한 것이다.
태태양광 발전은 실리콘 결정 위에 n형 도핑을 하여 p-n접합을 한 태양광 전지판에 광 에너지에 의한 광기전력 효과(photovoltaic effect)를 이용하여 전기를 발생시킨다. 이를 위하여 태양광을 집광하기 위한 태양전지(solar cell), 태양전지의 집합체인 태양광 모듈(photovoltaic module) 및 태양전지를 일정하게 배열한 태양광 어레이(solar array) 등이 요구된다. 한편, 태양광 발전 시스템에 사용되는 태양광 발전 모듈의 효율은 현재 주류를 이루고 있는 다결정 실리콘 소재의 경우, 약 16~18%의 범위로 태양광 발전의 경제성을 결정짓는 가장 중요한 요인이다. 이러한 발전효율을 지속적으로 향상하기 위해서는 다양한 장치를 통한 유지, 보수가 필수적이다.
한편, 태양광을 집광하기 위한 태양전지, 태양광 모듈 및 태양광 어레이 등은 태양광 집광에 의한 온도 상승으로 1℃ 상승 시 약 0.5 %의 출력저하 현상을 불러일으켜 발전효율이 저하된다. 발전량은 태양광 집광량이 최대인 여름보다 봄, 가을에 최고치를 갖는 반면, 여름에는 일사량이 많아 태양광 모듈이 과열되므로 최대치 대비 20~30 %의 발전효율이 저하되는 현상이 보고된다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 실시 예의 목적은 냉각 효율이 높고, 제조가 용이한 태양광 패널용 냉각 플레이트 및 제조 방법을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따르면, 태양광 패널을 냉각시키는 태양광 패널용 냉각 플레이트는, 상기 태양광 패널의 배면에 위치하는 면상체; 및 상기 면상체의 일측에 형성된 유입구 및 상기 면상체의 타측에 형성된 토출구 사이에서, 상기 태양광 패널을 냉각시키는 유체를 가이드 하기 위한 복수 개의 유로를 포함하는 유체 가이드부를 포함하고, 상기 면상체 중 상기 태양광 패널의 백시트에 직접 접촉하는 면은 편평할 수 있다.
상기 면상체는, (i) 편평한 형상을 가짐으로써 상대물에 접합 가능한 복수 개의 접합부와, (ii) 상기 유체가 유동하는 공간을 제공하기 위해 상기 태양광 패널의 백시트에 대하여 반대 방향으로 돌출 형성되어 복수 개의 유로로 기능하는 부분을 구비하는 유로 시트를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 접합부는, 상기 태양광 패널의 백시트에 직접적으로 접합됨으로써, 상기 복수 개의 유로는 상기 태양광 패널의 백시트에 의해 커버될 수 있다.
상기 면상체는, 일면은 상기 태양광 패널의 백시트에 접합되고, 타면은 상기 복수 개의 접합부에 접합되어 상기 복수 개의 유로를 커버하는 커버 시트를 더 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 유로의 길이 방향에 수직한 방향으로 절개한 상기 유로 시트의 단면은, 곡선 형상을 포함할 수 있다.
상기 면상체는, 상기 복수 개의 유로 중 어느 하나의 유로의 가장 넓은 부분의 너비는, 상기 복수 개의 유로 사이에 형성된 접합부의 너비보다 1.2배보다 크고 2배보다 작을 수 있다.
상기 태양광 패널용 냉각 플레이트는, 상기 유로 시트를 커버하도록 배치되어서 상기 유로 시트 사이에 공기층을 형성하여 열 전달을 방지하는 단열 시트를 더 포함할 수 있다.
상기 단열 시트는, 사이 복수 개의 유로 중 둘 이상의 유로를 감싸는 복수 개의 제 1 부분; 및 상기 복수 개의 제 1 부분 사이에 위치하며, 상기 복수 개의 유로 사이에 위치하는 상기 면상체의 외면에 고정되는 복수 개의 제 2 부분을 포함할 수 있다.
상기 태양광 패널용 냉각 플레이트는, 상기 면상체 중 상기 복수 개의 유체 가이드부가 위치하지 않는 부분을 타공시킴으로써 형성되고, 상기 면상체를 관통하여 정션 박스(junction box)를 돌출시킬 수 있도록 형성된 복수 개의 공동을 더 포함할 수 있다.
상기 유체 가이드부는, 상기 유체 가이드부 중 상기 유입구 또는 상기 토출구에 연결되는 부분에 형성되고, 상기 면상체 상에서, 상기 복수 개의 유로의 길이 방향에 수직하게 형성되는 분배관을 더 포함할 수 있다.
상기 분배관은, 복수 개의 유로의 길이 방향에 수직한 방향으로 교차되는 복수 개의 서브 분배관; 상기 복수 개의 서브 분배관의 단부를 상기 복수 개의 유로의 길이 방향을 따라서 상호 연결하는 연결부; 및 상기 복수 개의 서브 분배관 중 상기 복수 개의 유로에 가까운 서브 분배관으로부터 상기 복수 개의 유로를 향하여 분지되는 복수 개의 분지부를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 서브 분배관 중 상기 유입구 또는 상기 토출구에 직접 연결되는 제 1 서브 분배관의 유량 단면적은, 상기 복수 개의 분지부에 직접 연결되는 제 2 서브 분배관의 유량 단면적보다 클 수 있다.
일 실시 예에 따르면 (i) 편평한 형상을 가짐으로써 상대물에 접합 가능한 접합부와, (ii) 유체가 유동하는 공간을 제공하기 위해 일 방향으로 돌출 형성되는 복수 개의 유로를 갖는 유로 시트를 구비하는 면상체를 포함하는 태양광 패널용 냉각 플레이트 제조 방법은, 금형을 형성하는 단계; 상기 금형 위에 제 1 시트 베이스를 거치시키고 가열하는 단계; 및 진공 성형 방식을 이용하여, 상기 제 1 시트 베이스를, 상기 접합부 및 상기 복수 개의 유로를 구비하는 상기 유로 시트 형상으로 성형하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 태양광 패널용 냉각 플레이트 제조 방법은, 편평한 형상의 제 2 시트 베이스를 상기 제 1 시트 베이스의 접합부에 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트에 의하면, 태양광 패널에 대한 열교환을 위한 유효 접촉 면적을 종래의 냉각 구조에 비하여 증대시킬 수 있으므로, 냉각 효율을 월등히 향상시킬 수 있다.
일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트에 의하면, 냉각 유체가 흐르는 유로 단면이 곡선(예: 원의 일부) 형상을 가짐으로써 냉각 유체의 유압에 대한 강성이 증대되므로, 높은 내구성을 갖는 태양광 패널용 냉각 플레이트를 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트 제조 방법에 의하면, 진공을 활용한 성형 방식을 이용함으로써, 종래 복수 개의 파이프를 접합시켜 형성하던 냉각 구조에 비하여, 제작의 용이성이 현저하게 향상될 수 있다.
일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트에 의하면, 냉각 유체가 각각 유입 및 토출되는 부분에 우회 유로를 포함함으로써, 태양광 패널용 냉각 플레이트에 대한 냉각 유체의 유동 균일성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트의 평면도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트의 유입구 측의 일 부분이 확대된 사시도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트의 유입구 측의 일 부분이 확대된 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트의 중앙 측의 일 부분이 확대된 사시도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 유로 및 접합부를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 1의 A-A을 따라 절개한 단면도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트가 적용된 태양광 모듈의 도면이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트가 적용된 태양광 모듈의 도면이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트가 적용된 태양광 모듈의 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트의 유입구 측의 일 부분이 확대된 사시도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트의 유입구 측의 일 부분이 확대된 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트의 중앙 측의 일 부분이 확대된 사시도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 유로 및 접합부를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 1의 A-A을 따라 절개한 단면도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트가 적용된 태양광 모듈의 도면이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트가 적용된 태양광 모듈의 도면이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트가 적용된 태양광 모듈의 도면이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트의 평면도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트의 유입구 측의 일 부분이 확대된 사시도이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트의 유입구 측의 일 부분이 확대된 도면이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트의 중앙 측의 일 부분이 확대된 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 태양광 패널을 냉각시키는 태양광 패널용 냉각 플레이트(1)(이하, "냉각 플레이트(1)"라고 함)는, 태양광 패널의 배면에 배치되어 태양광 패널에서 발생되는 열을 흡수함으로써 냉각시킬 수 있다. 일 실시 예에 따른 냉각 플레이트(1)에 의하면, 종래의 냉각 구조에 비하여, 열교환을 위한 유효 접촉 면적을 증대시킬 수 있으므로, 냉각 효율을 현저하게 향상시킬 수 있다. 냉각 플레이트(1)는 면상체(11), 복수 개의 공동(12), 유입구(13), 토출구(14) 및 유체 가이드부(15)를 포함할 수 있다.
면상체(11)는 태양광 패널의 배면에 위치하고, 예를 들면, 한 쌍의 레이어를 결합시킴으로써 형성될 수 있다(도 8 참조). 이 경우, 면상체(11)의 양면 중 태양광 패널에 직접 접촉하는 면(도 1을 기준으로 배면, 도 6을 기준으로 상면)은 편평할 수 있다. 이와 같은 구조에 따르면, 일반적인 원통형의 관을 측방으로 접합하여 형성된 냉각 구조체와 비교할 때, 면상체(11)의 일면을 매개로 하여 태양광 패널과 유체가 접촉하는 면적이 넓게 형성될 수 있다.
한편, 이와 달리, 면상체(11)는 하나의 레이어로 형성될 수도 있으며(도 9 참조), 이 경우, 면상체(11)는 후술할 유로 시트(11a)와 동일한 구조를 같는 것으로 이해할 수 있다. 이 경우, 유로 시트(11a)는, 후술할 커버 시트(11b) 없이, 태양광 패널(6)의 일측(예: 백시트)에 직접적으로 접합될 수 있다. 한편, 태양광 패널(6)의 백시트가 커버 시트(11b)인 것으로 이해할 수도 있을 것이다.
이하 면상체(11)가 한 쌍의 레이어(11a, 11b)를 결합시켜 형성되는 경우를 예시적으로 설명하지만, 상술한 것처럼 면상체(11)는 하나의 레이어(11a)로 형성되어, 태양광 패널(6)의 백시트에 직접적으로 접합될 수도 있다는 점을 밝혀 둔다.
복수 개의 공동(12)은, 면상체(11) 중 복수 개의 유체 가이드부(15)가 위치하지 않는 부분을 타공시킴으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 면상체(11)가 한 쌍의 레이어를 융착시킴으로써 형성될 경우, 한 쌍의 레이어가 융착된 부분을 타공시킴으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 공동(12)은, 면상체(11)를 관통하여 정션 박스(junction box)를 돌출시킬 수 있다. 이와 같은 냉각 플레이트(1)의 구조에 의하면, 하프 셀(Half Cell) 기술이 적용된 태양광 패널에도 용이하게 적용할 수 있다.
유체 가이드부(15)는 면상체(11)의 일측에 형성된 유입구(13) 및 면상체(11)의 타측에 형성된 토출구(14) 사이에서, 태양광 패널을 냉각시키는 유체를 가이드 하기 위한 복수 개의 유로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 유체 가이드부(15)는, 한 개의 레이어가 돌출되도록 성형됨으로써 형성될 수 있다. 유체 가이드부(15)는, 분배관(151), 균등 분배 영역(152) 및 복수 개의 유로(153)를 포함할 수 있다.
분배관(151)은, 유체 가이드부(15) 중 유입구(13) 또는 토출구(14)에 연결되는 부분에 형성되고, 면상체(11) 상에서, 복수 개의 유로(153)의 길이 방향에 수직하게 교차되는 방향으로 길게 형성될 수 있다. 예를 들어, 분배관(151)은 두 개가 면상체(11) 상에서 평행하게 배치되고, 두 개의 분배관(151)은 수직하게 연통되도록 연결되고, 분배관(151) 중에 한 개는, 유입구(13) 또는 토출구(14)를 중심으로 멀어지는 방향으로 연장될 수 있다. 분배관(151) 중 나머지 한 개는, 유입구(13) 또는 토출구(13) 쪽으로 가까워지면서 유체를 분배할 수 있다. 이와 같은 구조에 따르면, 유체가 유입구(13)를 통하여 유입되는 속력과 압력으로 바로 유로(153)에 진입하지 않고, 면상체(11)의 상부를 우회하여 유로(153) 또는 균등 분배 영역(152)에 들어가게 되므로, 유입구(13)에 가까운 유로(153)에 집중적으로 유체가 주입되는 현상이나, 병목 현상을 방지할 수 있다.
구체적으로, 분배관(151)은, (i) 유로(153)의 길이 방향에 수직한 방향으로 교차되는 복수 개의 서브 분배관(1511, 1512)과, (ii) 복수 개의 서브 분배관(1511, 1512)의 단부를 유로(153)의 길이 방향을 따라서 상호 연결하는 연결부(1513)와, (iii) 복수 개의 서브 분배관(1511, 1512) 중 유로(153)에 가까운 서브 분배관(1512)으로부터 유로를 향하여 분지되는 복수 개의 분지부(1514)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도시한 것처럼, 복수 개의 서브 분배관(1511, 1512) 중 유입구(13)에 직접 연결되는 제 1 서브 분배관(1511)의 유량 단면적은, 분지부(1514)에 직접 연결되는 제 2 서브 분배관(1512)의 유량 단면적보다 클 수 있다.
균등 분배 영역(152)은, 복수 개의 유로(153)를 향하여 흐르는 유체를 합류 또는 분류시키면서, 균등하게 분배된 상태로 유동시킬 수 있다. 예를 들어, 균등 분배 영역(152)은, 유입측 및 토출측에 배치될 수 있다. 예를 들어, (i) 유입구(13) 및 유로(153) 사이와, (ii) 유로(153) 및 토출구(14) 사이 중 적어도 하나 이상의 부분에 균등 분배 영역(152)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 유로(153) 중에서 공동(12)의 주위로 우회하는 유로(153)가 존재할 경우, 각 유로(153)를 통과하는 유체 간의 손실 수두 차이가 발생할 수 있다. 따라서 유체 가이드부(15)의 형상이 유체가 흐르는 경로에 따라서 달라질 경우, 균등 분배 영역(152)을 두어 균일한 유량을 흐르게 하여 냉각 플레이트(1)를 균일하게 냉각시킬 수 있다.
예를 들어, 균등 분배 영역(152)은, 도시되는 것처럼 격자형 분지로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 격자형 분지로는, 일정한 형상(예: 원형, 마름모형 또는 육각형)을 갖는 복수 개의 단위 접착 부분들이 유로(153)의 길이 방향에 수직하게 교차되는 방향으로 배열됨으로써 형성되는 구조로 이해될 수 있다. 또한, 상기 배열이 유로(153)의 길이 방향을 따라서, 복수 개의 행을 이루도록 배치될 수도 있다. 이때, 복수 개의 행 중 어느 하나의 행에 포함된 어느 하나의 단위 접착 부분은 인접한 다른 하나의 행에 포함된 한 쌍의 단위 접착 부분의 사이에 위치하도록 배치될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 유체의 유동 균일성을 보다 향상시킬 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 유로 및 접합부를 나타낸 도면이고, 도 6은 도 1의 A-A을 따라 절개한 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 면상체(11)는, 커버 시트(11b) 및 유로 시트(11a)를 포함할 수 있다.
커버 시트(11b)는 면상체(11)를 구성하는 하나의 레이어로서, 태양광 패널에 직접 접촉하는 면을 포함할 수 있다. 커버 시트(11b)는 예를 들어, 양면이 전체적으로 편평한 형상을 가질 수 있다. 커버 시트(11b)의 일면은 태양광 패널의 백시트에 접합되고, 타면은 유로 시트(11a)의 접합부(115)에 접합되어 복수 개의 유로(153)를 커버할 수 있다.
유로 시트(11a)는 면상체(11)를 구성하는 다른 하나의 레이어로서, 커버 시트(11b)와 일 부분이 결합되고, 커버 시트(11b)와 결합되지 않은 부분은 유체가 유동하도록 돌출 형성될 수 있다.
예를 들어, 유로 시트(11a) 및/또는 커버 시트(11b)는, 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 또는 폴리에틸렌(polyethylene, PE)과 같이 폴리머 재료이거나, 열 전달을 빠르게 하여 냉각 효과를 높이기 위해 금속 재질일 수도 있다. 예를 들어, 높은 접합성을 확보하기 위하여, 유로 시트(11a) 및 커버 시트(11b)는, 동일한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 유로 시트(11a) 및/또는 커버 시트(11b)는 냉각 효과를 최대화하기 위해서 1 mm 내지 3 mm의 두께를 가질 수 있다.
유로 시트(11a)는, (i) 편평한 형상을 가짐으로써 상대물에 접합 가능한 복수 개의 접합부(115)와, (ii) 유체가 유동하는 공간을 제공하기 위해 태양광 패널의 백시트에 대하여 반대 방향으로 돌출 형성되어 복수 개의 유로(153)로 기능하는 부분을 구비할 수 있다.
예를 들어, 면상체(11)가 한 쌍의 레이어(11a, 11b)로 형성되는 경우, 상기 상대물은 커버 시트(11b)이고, 접합부(115)는, 유로 시트(11a) 중 커버 시트(11b)에 접합되는 부분으로 이해될 수 있다(도 6 및 도 7 참조). 다른 예로, 면상체(11)가 하나의 레이어(11a)로 형성되는 경우, 상기 상대물은 태양광 패널(6)의 백시트이고, 접합부(115)는, 태양광 패널(6)의 백시트에 직접적으로 접합됨으로써, 복수 개의 유로(153)는 태양광 패널(6)의 백시트에 의해 커버될 수 있다(도 9 참조).
복수 개의 유로(153) 중 한 개 유로의 가장 넓은 부분의 너비 a는, 복수 개의 유로(153) 사이에 형성된 접합부(115)의 너비 b보다 클 수 있다. 예를 들어, 너비 a는 너비 b보다 1.2 배 이상 클 수 있다. 이와 같은 구조에 따르면, 면상체(11) 상에서, 접합부(115)가 오버랩 되는 면적의 비율을 줄이고 냉각 유체가 흐르는 유로(153)가 차지하는 면적을 넓힐 수 있다. 예를 들어, 너비 a는 너비 b보다 2 배 미만일 수 있다. 이와 같은 구조에 따르면, 면상체(11) 상에서 접합부(115)가 오버랩 되는 면적을 충분히 확보함으로써, 유로 시트(11a) 및 커버 시트(11b)가 분리되는 것을 방지할 수 있다.
도 6에 도시되는 것처럼, 복수 개의 유로(153)의 길이 방향에 수직하게 절개한 유로 시트(11a)의 단면은, 곡면 형상을 포함할 수 있다. 다시 말하면, 유로(153)의 횡단면은 곡선(예: 반원)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유로 시트(11a)는, 접합부(115)에서 밀착하는 형상과 유로(153)의 횡단면인 반원의 형상이 교번하여 연속하도록 형성될 수 있다. 이와 같은 구조에 따르면, 후술하는 것처럼 진공을 활용한 성형 방식을 통하여 유로 시트(11a) 자체의 가공을 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 접합부(115)의 면적을 충분히 확보하면서도, 태양광 패널에 접촉하는 유로(153)의 접촉 면적을 넓게 할 수 있다. 뿐만 아니라, 유로(153)를 흐르는 냉각 유체의 유압에 대하여 높은 강성을 가짐으로써, 냉각 플레이트(1)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7을 참조하면, 냉각 플레이트(1)의 제조 방법은, 금형을 형성하는 단계(21)와, 제 1 시트 베이스를 금형 위에 올리고 가열하는 단계(22)와, 진공 성형 방식으로 제 1 시트 베이스를 가공하는 단계(23)와, 제 2 시트 베이스를 제 1 시트 베이스에 부착하는 단계(24)를 포함할 수 있다.
단계 21은, 유로 시트의 단면을 곡면으로 형성할 수 있는 금형을 형성할 수 있다. 예를 들어, 금형의 형상은 제조될 유로 시트의 형상에 따라서, 물결 형상일 수 있고, 편평한 면과 곡면이 교번하여 배치되는 형상일 수도 있다. 예를 들어, 금형은 상술한 유로 시트(11a)의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 금형은, 단계 22에서 진공 성형 방식의 가공이 가능하도록, 금형의 밑면을 관통하여 형성된 복수 개의 기공을 포함할 수 있다.
단계 22는, 금형 위에 유로 시트로 형성될 제 1 시트 베이스를 거치시키고 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들면, 금형을 가열시키고 제 1 시트 베이스를 거치시킬 수도 있다. 제 1 시트 베이스가 가공에 필요한 연성을 갖게 되는 온도까지 가열될 수 있다.
단계 23은, 금형 내의 복수 개의 기공을 통하여 금형 및 제 1 시트 베이스 사이의 공기를 배출시켜 진공 상태를 형성할 수 있다. 이 때, 금형 및 제 1 시트 베이스 사이의 공간이 줄어들다가 제 1 시트 베이스가 금형 내면에 밀착됨으로써 금형의 외형으로 형성될 수 있다. 이와 같은 과정을 통하여 유로 시트(11a)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 시트 베이스는, 상술한 접합부 및 복수 개의 유로를 구비하는 상기 유로 시트 형상으로 성형될 수 있다.
단계 24에서, 형성된 유로 시트(11a) 상에 제 2 시트 베이스(예: 커버 시트(11b))를 부착함으로써 냉각 플레이트(1)가 완성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 시트 베이스는 양면이 편평한 형상을 가질 수 있다. 제 2 시트 베이스의 적어도 일부는 제 1 시트 베이스의 접합부에 부착될 수 있다.
예를 들어, 단계 24는, 제 1 시트 베이스가 유로 시트(11a)의 형상으로 성형된 상태에서, 제 1 시트 베이스를 금형으로부터 분리하기 전에, 커버 시트(11b)로 형성될 제 2 시트 베이스를 제 1 시트 베이스 위에 얹어서 부착시키는 단계를 포함할 수 있다. 이와 같은 단계에 의하면, 제 1 시트 베이스가 연성을 갖는 온도에서, 제 2 시트 베이스가 얹혀지게 되므로, 제 1 시트 베이스 및 제 2 시트 베이스를 서로 접합시키기 위하여 별도로 가열하는 과정을 생략하거나, 줄일 수 있으므로, 가공 과정에 소요되는 비용 및 노력을 줄일 수 있다.
다른 예로, 단계 24는, 유로 시트(11a)의 형상으로 성형된 제 1 시트 베이스를 금형으로부터 분리하고, 커버 시트(11b)로 형성될 제 2 시트 베이스를 제 1 시트 베이스와 부착하는 단계를 포함할 수도 있다. 이때, 부착하는 단계는, 열 융착하는 단계 및/또는 고주파 융착하는 단계를 포함할 수 있다. 한편, 이와 달리, 부착하는 단계는, 폴리머 재료나 금속 재료를 접합하는 통상의 가공 단계를 포함할 수도 있을 것이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트가 적용된 태양광 모듈의 도면이다.
도 8을 참조하면, 태양광 모듈(100)은, 태양광 패널(6) 및 냉각 플레이트(3)(예: 도 1의 냉각 플레이트(1))를 포함할 수 있다. 냉각 플레이트(3)는, 면상체(11), 복수 개의 공동, 유입구, 토출구, 고정부(16) 및 단열 시트(17)를 포함할 수 있다.
고정부(16)는, 유로 시트(11a)에 단열 시트(17)를 고정시킬 수 있다. 고정부(16)는 에폭시나 탄성 접착제와 같은 접착 물질을 포함할 수 있고, 이와 달리, 유로 시트(11a)와 단열 시트(17)의 일 부분이 융착된 상태로 서로 부착되어 형성될 수도 있다. 이때, 융착시키는 방법으로는 열 융착 방식 및/또는 고주파 융착 방식을 이용할 수 있다.
단열 시트(17)는, 유로 시트(11a)를 커버하도록 배치되어서, 유로 시트(11a) 및 단열 시트(17) 사이에 공기층을 형성하여 열 전달을 방지할 수 있다. 단열 시트(17)는 태양광 패널(30)의 온도보다 외부의 온도가 높을 경우에, 외부의 온도로 유체가 가열되어 오히려 열 전달이 유체에서 태양광 패널(30)로 역행하는 현상을 방지할 수 있다. 예를 들어 단열 시트(17)는 외부로부터 열 전달을 차단시킬 수 있도록 석면, 코르크, 펠트, 석영솜 또는 펄라이트 등을 포함할 수 있다. 또한, 단열 시트(17)는 투명한 재질로 형성될 수 있으며, 이와 같은 구조에 따르면 파손 여부나, 정체 구간을 육안으로 쉽게 파악할 수 있으므로 유지 보수가 용이하다. 단열 시트(17)는 그 자체로 외부와의 열 교환을 막을 수 있을 뿐만 아니라, 단열 시트(17)와 유로 시트(11a)사이에 공기층을 형성하여, 공기층에 의하여 열 전달을 방지할 수도 있다. 예를 들어, 단열 시트(17)는 요철 형상의 단면으로 형성될 수 있으며, 유로 시트(11a)에서 유로(153)를 형성하는 부분의 주변에 공기층을 형성하도록 간격을 두고 유로 시트(11a)에 고정될 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트가 적용된 태양광 모듈의 도면이다.
도 9를 참조하면, 태양광 모듈(200)은, 태양광 패널(6) 및 냉각 플레이트(4)를 포함할 수 있다. 냉각 플레이트(4)는, 유로 시트(11a), 복수 개의 공동, 유입구, 토출구, 고정부(16) 및 단열 시트(17)를 포함할 수 있다.
도시된 것처럼, 냉각 플레이트(4)는 커버 시트 없이, 태양광 패널(6)의 백시트에 직접 유로 시트(11a)를 접착하여 제조될 수도 있음을 밝혀 둔다.
도 10은 일 실시 예에 따른 태양광 패널용 냉각 플레이트가 적용된 태양광 모듈의 도면이다.
도 10을 참조하면, 태양광 모듈(300)은, 태양광 패널(6) 및 냉각 플레이트(5)를 포함할 수 있다. 냉각 플레이트(5)는, 면상체(11), 복수 개의 공동, 유입구, 토출구, 고정부(16) 및 단열 시트(27)를 포함할 수 있다.
단열 시트(27)는 두개 이상의 유로(예: 153)를 감싸는 형상을 가질 수 있다. 이와 같은 구조에 따르면, 태양광 모듈(300)은 도 8에서 도시한 실시 예보다 공기층을 더 많이 확보할 수 있으므로, 공기층에 의한 단열 효과를 보다 향상시킬 수 있다. 다시 말하면, 단열 시트(27)는 복수 개의 유로(153) 중 적어도 2 이상의 유로를 감싸는 복수 개의 제 1 부분과, 면상체(11)의 접합부(115)에 고정되는 복수 개의 제 2 부분을 포함하고, 복수 개의 제 1 부분 및 복수 개의 제 2 부분은 교번하여 배치될 수 있다. 다시 말하면, 복수 개의 제 2 부분은, 복수 개의 제 1 부분 사이에 위치하며, 복수 개의 유로(153) 사이에 위치하는 면상체(11)의 외면에 고정되는 부분으로 이해할 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
Claims (14)
- 태양광 패널을 냉각시키는 태양광 패널용 냉각 플레이트에 있어서,
상기 태양광 패널의 배면에 위치하는 면상체;
상기 면상체의 일측에 형성된 유입구 및 상기 면상체의 타측에 형성된 토출구 사이에서, 상기 태양광 패널을 냉각시키는 유체를 가이드 하기 위한 복수 개의 유로를 포함하는 유체 가이드부;
(i) 편평한 형상을 가짐으로써 상대물에 접합 가능한 복수 개의 접합부와, (ii) 상기 유체가 유동하는 공간을 제공하기 위해 상기 태양광 패널의 백시트에 대하여 반대 방향으로 돌출 형성되어 복수 개의 유로로 기능하는 부분을 구비하는 유로 시트; 및
상기 유로 시트를 커버하도록 배치되어서 상기 유로 시트 사이에 공기층을 형성하여 열 전달을 방지하는 단열 시트를 포함하고,
상기 면상체 중 상기 태양광 패널의 백시트에 직접 접촉하는 면은 편평하고,
상기 단열 시트는,
요철 형상의 단면으로 형성되고, 상기 유로를 형성하는 부분의 주변에 공기층을 형성하도록 간격을 두고 상기 유로 시트에 고정되어, 상기 단열 시트 그 자체로 외부와의 열 교환을 막을 수 있을 뿐만 아니라, 상기 단열 시트와 상기 유로 시트 사이의 공기층에 의하여 열 전달을 방지하고,
상기 단열 시트는, 두 개 이상의 상기 유로를 감싸는 형상으로 형성되고, 투명한 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 태양광 패널용 냉각 플레이트.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 복수 개의 접합부는, 상기 태양광 패널의 백시트에 직접적으로 접합됨으로써, 상기 복수 개의 유로는 상기 태양광 패널의 백시트에 의해 커버되는 것을 특징으로 하는 태양광 패널용 냉각 플레이트.
- 제 1 항에 있어서,
상기 면상체는,
일면은 상기 태양광 패널의 백시트에 접합되고, 타면은 상기 복수 개의 접합부에 접합되어 상기 복수 개의 유로를 커버하는 커버 시트를 더 포함하는 태양광 패널용 냉각 플레이트.
- 제 1 항에 있어서,
상기 복수 개의 유로의 길이 방향에 수직한 방향으로 절개한 상기 유로 시트의 단면은, 곡선 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널용 냉각 플레이트.
- 제 1 항에 있어서,
상기 면상체는,
상기 복수 개의 유로 중 어느 하나의 유로의 가장 넓은 부분의 너비는, 상기 복수 개의 유로 사이에 형성된 접합부의 너비보다 1.2배보다 크고 2배보다 작은 것을 특징으로 하는 태양광 패널용 냉각 플레이트.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 단열 시트는,
사이 복수 개의 유로 중 둘 이상의 유로를 감싸는 복수 개의 제 1 부분; 및
상기 복수 개의 제 1 부분 사이에 위치하며, 상기 복수 개의 유로 사이에 위치하는 상기 면상체의 외면에 고정되는 복수 개의 제 2 부분을 포함하는 태양광 패널용 냉각 플레이트.
- 제 1 항에 있어서,
상기 면상체 중 상기 복수 개의 유체 가이드부가 위치하지 않는 부분을 타공시킴으로써 형성되고, 상기 면상체를 관통하여 정션 박스(junction box)를 돌출시킬 수 있도록 형성된 복수 개의 공동을 더 포함하는 태양광 패널용 냉각 플레이트.
- 제 1 항에 있어서,
상기 유체 가이드부는,
상기 유체 가이드부 중 상기 유입구 또는 상기 토출구에 연결되는 부분에 형성되고, 상기 면상체 상에서, 상기 복수 개의 유로의 길이 방향에 수직하게 형성되는 분배관을 더 포함하는 태양광 패널용 냉각 플레이트.
- 제 10 항에 있어서,
상기 분배관은,
복수 개의 유로의 길이 방향에 수직한 방향으로 교차되는 복수 개의 서브 분배관;
상기 복수 개의 서브 분배관의 단부를 상기 복수 개의 유로의 길이 방향을 따라서 상호 연결하는 연결부; 및
상기 복수 개의 서브 분배관 중 상기 복수 개의 유로에 가까운 서브 분배관으로부터 상기 복수 개의 유로를 향하여 분지되는 복수 개의 분지부를 포함하는 태양광 패널용 냉각 플레이트.
- 제 11 항에 있어서,
상기 복수 개의 서브 분배관 중 상기 유입구 또는 상기 토출구에 직접 연결되는 제 1 서브 분배관의 유량 단면적은, 상기 복수 개의 분지부에 직접 연결되는 제 2 서브 분배관의 유량 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 태양광 패널용 냉각 플레이트.
- 삭제
- 삭제
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20220913 Patent event code: PE09021S01D |
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Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20221118 Patent event code: PR07011E01D |
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