JP2018512551A - 独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、太陽光モジュールに噴射する冷却水として硬水（ｈａｒｄ ｗａｔｅｒ）が流れるメイン配管と、前記メイン配管に設置され、前記硬水を軟化（ｗａｔｅｒ ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ）させた軟水（ｓｏｆｔ ｗａｔｅｒ）が収容される水タンク、および前記水タンクに備えられ、熱と振動によりマイクロバブルを前記軟水に常時または間欠的に形成させる凍結防止ユニットを含むことを特徴として、硬水を冷却水として用いる太陽光発電設備において、軟化して水タンクに収容される軟水の凍結防止が可能なようにする独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置に関する。【選択図】図１

Description

本発明は、独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置に関する。より詳細には、硬水を冷却水として用いる太陽光発電設備において、軟化して水タンクに収容される軟水の凍結防止が可能なようにする独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置に関する。

太陽光は、地球温暖化誘発要因のうちの１つである温室ガスを排出することもなく、一切の騒音や環境破壊などの危険がない、既存のエネルギー源とは異なるクリーン（清浄）エネルギー源であって、枯渇の心配もないことはもちろん、他の風力や海水力とは異なって太陽光発電設備の設置が自由で維持費用が安いという長所を有する。

しかし、最も広く使用されているシリコン太陽電池の場合、太陽光モジュールの温度が上がるときは、１℃当たり０．５％の出力減少が発生する。

このような特性によって、太陽光発電の出力は、日照時間が最も長い夏でなく春と秋に最高値を記録し、このような温度上昇は、太陽光発電の発電効率を低下させる主な原因となっている。

また、このような太陽光モジュールは、黄砂、悪天候などの気象現象などによって太陽電池板に汚物が簡単に溜まり得るという短所を有する。

太陽光モジュールに汚物が溜まる場合、太陽光モジュールは光吸収率が著しく低下し、したがって発電効率も低下することがあり得る。

また、冬季に雨や雪などが太陽電池板に降った場合、発電効率の低下が発生し得る。

このような汚物、雪、雨による発電効率の低下の防止のために、太陽光発電設備の効率向上設備（維持設備）が使用される。

太陽光発電設備の効率向上設備は、太陽光モジュールの温度を下げる冷却作用と太陽電池板に積もった汚物、雪、雨などの洗浄、除雪などをすることによって、太陽光モジュールが一定の出力の発電を行うことができるように太陽光発電設備を維持管理する機能をする。

もし、太陽光発電設備の効率向上設備の太陽光モジュールに対する冷却作用が円滑でないか、または太陽電池板の洗浄作用が円滑でなかったら、太陽光モジュールの出力が低下する問題点がある。

前記のような観点から案出されたものとして、韓国登録特許第１０−１３８１９４９号の「太陽光モジュールの冷却方法および太陽光モジュールの冷却装置」（先行技術）のようなものを例に挙げることができる。

先行技術は、太陽光モジュールの冷却のためにタンクに収容された冷却水をポンピングし、太陽光モジュール側に噴射して太陽光モジュールを冷却させるものである。

しかし、先行技術は、地下水のようにカルシウムイオンやマグネシウムイオンを多く含有した硬水（ｈａｒｄ ｗａｔｅｒ）を冷却水や洗浄用の水として使用する場合には、沈殿物が、噴射ノズルと連結される配管内に軟水（ｓｏｆｔ ｗａｔｅｒ）に比べて早く、また多く沈着する問題点がある。

したがって、先行技術は、噴射ノズルと連結される配管を早く交換しなければならないという煩わしさがある。

特に、先行技術は、酷寒期の気温が非常に低い地域に施工された太陽光発電設備の場合、水タンクに収容された冷却水が凍結することを防止する装置が欠如しているため、太陽光モジュールに大量の雪が積もったときに、これを除去するための洗浄用の水を噴射すること自体が難しくなる問題点もある。

韓国登録特許第１０−１３８１９４９号公報

本発明は、前記のような問題点を改善するために発明されたものであって、硬水を冷却水として用いる太陽光発電設備において、軟化して水タンクに収容される軟水の凍結防止が可能なようにする独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置を提供するためのものである。

前記のような目的を達成するために、本発明は、太陽光モジュールに噴射される冷却水として硬水（ｈａｒｄ ｗａｔｅｒ）が流れるメイン配管と、前記メイン配管に設置され、前記硬水を軟化（ｗａｔｅｒ ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ）させた軟水（ｓｏｆｔ ｗａｔｅｒ）が収容される水タンク、および前記水タンクに備えられ、熱と振動によりマイクロバブルを前記軟水に常時または間欠的に形成させる凍結防止ユニットを含むことを特徴とする独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置を提供することができる。

また、本発明は、管井から地面の上に硬水（ｈａｒｄ ｗａｔｅｒ）を引き上げるために設置された揚水配管と、前記揚水配管に設置されて前記硬水を引き上げる揚水ポンプと、前記揚水配管の上部と連結され、太陽光モジュールに噴射される冷却水として前記硬水が流れるメイン配管と、前記メイン配管に設置されたメインフィルターと、前記メイン配管に設置されて前記メインフィルターの出口側に配置される軟水器と、前記メイン配管に設置されて前記軟水器の出口側に配置され、前記硬水を軟化（ｗａｔｅｒ ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ）させた軟水（ｓｏｆｔ ｗａｔｅｒ）が収容される水タンクと、前記メイン配管の端部に設置されて前記水タンクの出口側に配置され、前記太陽光モジュールに軟化した前記軟水を噴射する噴射ノズルと、前記水タンクに備えられ、熱と振動によりマイクロバブルを前記軟水に常時または間欠的に形成させる凍結防止ユニットを含むことを特徴とする独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置を提供することもできる。

ここで、前記凍結防止ユニットは、熱起電力により前記軟水器と前記メイン配管に連結された前記水タンクに収容された前記軟水を加熱させる熱エネルギー利用部と、振動により前記水タンクに収容された前記軟水に前記マイクロバブルを発生させる振動利用部を含むことを特徴とする。

このとき、前記熱エネルギー利用部は、前記太陽光発電設備および前記水タンクと連結された内燃機関の廃熱を用いて、前記熱起電力による前記水タンクを加熱させる熱電対（ｔｈｅｒｍｏ ｃｏｕｐｌｅ）を含むことを特徴とする。

そして、前記振動は、前記太陽光発電設備と連結された内燃機関の稼動時に発生することを特徴とする。

そして、前記水タンクに収容された前記軟水は、前記水タンクと連結された内燃機関によって直接加熱されることを特徴とする。

そして、前記熱エネルギー利用部は、前記太陽光発電設備および前記水タンクと連結された内燃機関の廃熱を用いて、前記熱起電力による前記水タンクを加熱させる熱電対（ｔｈｅｒｍｏ ｃｏｕｐｌｅ）と、前記熱電対と前記水タンクとの間に配置されて前記熱電対を介して加熱された空気を前記水タンクに供給するエアコンプレッサーと、前記エアコンプレッサーの出口側と前記水タンクを連結する複数の供給配管上にそれぞれ配置され、前記供給配管のそれぞれの流路を開閉する電磁弁と、前記複数の供給配管それぞれの端部と連結されて前記水タンクに内蔵され、一定の面積を有し、内部に前記複数の供給配管から供給される加熱された空気が一時収容される供給空間が形成された供給ブロックと、前記水タンクに収容された前記軟水にマイクロバブルを排出させるように、前記供給ブロックの上面に複数で貫通形成されて前記供給空間と連通され、前記水タンク内部に前記マイクロバブルを排出させる通路を提供する排出ホールを含み、前記振動利用部の一部は、前記供給ブロックを貫通して前記供給ブロックの上部に配置されることを特徴とする。

そして、前記内燃機関と連結された熱電対の起電力または別途に備えられた電源によって稼動する超音波発生装置をさらに含むことを特徴とする。

そして、前記振動利用部は、前記水タンクに内蔵された前記熱エネルギー利用部の供給ブロックを貫通して、昇降往復可能に配置される支持棒と、前記支持棒の上端部に形成され、前記支持棒の昇降往復と連動して前記供給ブロックの上面と対面または接触し、複数の破砕用網目が形成されるマイクロバブル発生網体と、前記太陽光発電設備および前記水タンクと連結された内燃機関の動力伝達部と連結されて前記内燃機関から発生する振動を前記水タンク側に伝達させる振動伝達リンクと、前記振動伝達リンクを前記水タンク側に近接または離隔させる振動伝達アクチュエータと、前記振動伝達リンクの端部と前記支持棒の下端部とを相互に連結または分離しながら、前記振動伝達アクチュエータによる前記内燃機関からの振動を伝達または遮断するクラッチを含むことを特徴とする。

そして、前記熱エネルギー利用部は、円柱状である前記供給ブロックの前記供給空間に内蔵され、前記供給ブロックの中心部を貫通して相互に向かい合う前記供給ブロックの内周面に両断部がそれぞれ固定される複数の区画隔壁をさらに含み、前記複数の区画隔壁は、円柱状である前記供給空間を複数の扇形柱形状である複数の分割空間に等分して隔離区画し、前記複数の分割空間と連結された前記複数の電磁弁は、同時または別個に開閉動作しながら、前記排出ホールを介して、前記マイクロバブルを前記水タンク内部に排出させることを特徴とする。

また、前記複数の分割空間に対応し、前記供給ブロックの上面に形成された複数の分割領域のうちの一部または全部から同時または間欠的に前記マイクロバブルを排出させることを特徴とする。

前記のような構成の本発明によれば、次のような効果を図ることができる。

まず、本発明は、太陽光モジュールに噴射する冷却水として硬水が流れるメイン配管に設置されて、前記硬水を軟化させた軟水が収容される水タンクに備えられた凍結防止ユニットによって、熱と振動によりマイクロバブルを前記軟水に常時または間欠的に形成させることによって、酷寒期に水タンク内部の軟水が凍りついて凍結することを未然に防止することができるため、管理上の便宜を増大させることができるようになる。

そして、本発明は、最近のエネルギー効率を高めるための観点から脚光を浴びているエネルギーハーベスティング（Ｅｎｅｒｇｙ Ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ）の側面から太陽光発電設備全体に供給される熱源の発生源として内燃機関の熱と振動を用いるため、捨てられるエネルギーの活用度を高め、管理費用の大幅な節減も図ることができるようになる。

本発明の一実施形態に係る独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置を模式的に示す概念図である。 本発明の一実施形態に係る独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置の主要部である凍結防止ユニットの詳細な構造を示す概念図である。 本発明の一実施形態に係る独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置の主要部である凍結防止ユニットの様々な運用例を模式的に示す概念図である。 本発明の一実施形態に係る独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置の主要部である凍結防止ユニットの様々な運用例を模式的に示す概念図である。 本発明の一実施形態に係る独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置の主要部である凍結防止ユニットの様々な運用例を模式的に示す概念図である。 本発明の一実施形態に係る独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置の主要部である凍結防止ユニットの様々な運用例を模式的に示す概念図である。 本発明の一実施形態に係る独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置の主要部である凍結防止ユニットの様々な運用例を模式的に示す概念図である。

本発明の利点および特徴、そしてそれを達成する方法は、添付した図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば明確になる。

しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる様々な形態で具現される。

本明細書において、本実施例は、本発明の開示が完全になるようにして、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。

そして、本発明は、請求項の範疇によって定義されるだけである。

したがって、いくつかの実施形態で、よく知られている構成要素、よく知られている動作およびよく知られている技術は、本発明が曖昧に解釈されることを避けるために具体的に説明されない。

また、明細書全体にわたって同一の参照符号は、同一の構成要素を指し、本明細書で使用された（言及された）用語は、実施形態を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。

本明細書において、単数形は文句で特に言及しない限り、複数形も含んでおり、「含む（または、備える）」と言及された構成要素および動作は、１つ以上の他の構成要素および動作の存在または追加を排除しない。

他の定義がなければ、本明細書で使用されるすべての用語（技術および科学的用語を含む）は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に共通的に理解され得る意味として使用されることができるものである。

また、一般的に使用される辞書に定義されている用語は、定義されていない限り理想的にまたは過度に解釈されない。

以下、添付された図面を参考にして、本発明の好ましい実施形態について説明する。

まず、図１は、本発明の一実施形態に係る独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置を模式的に示す概念図である。

そして、図２は、本発明の一実施形態に係る独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置の主要部である凍結防止ユニット３００の詳細な構造を示す概念図であり、図３〜図７は、本発明の一実施形態に係る独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置の主要部である凍結防止ユニット３００の様々な運用例を模式的に示す概念図である。

なお、図２〜図４に一点鎖線で表示された部分は、各構成要素間の電気的連結関係を示すものである。

また、図３〜図７に表示されていない図面符号は、図１および図２を参照する。

本発明は、図示されているようにメイン配管１００と水タンク４５０および凍結防止ユニット３００を含むことが分かる。

まず、メイン配管１００は、太陽光モジュール５００に噴射する冷却水として硬水（ｈａｒｄ ｗａｔｅｒ）が流れる流路を提供するために設けられたものである。

そして、水タンク４５０は、メイン配管１００に設置され、硬水を軟化（ｗａｔｅｒ ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ）させた軟水（ｓｏｆｔ ｗａｔｅｒ）が収容される空間を提供するためのものである。

また、凍結防止ユニット３００は、水タンク４５０に備えられ、熱と振動によりマイクロバブル３０１を軟水に常時または間欠的に形成させるために設けられたものである。

したがって、本発明は、酷寒期に水タンク内部の軟水が凍結することを未然に防止することができるため、管理上の便宜を増大させることができるようになる。

本発明は、前記のような実施形態の適用が可能であり、次のような様々な実施形態の適用も可能であることはもちろんである。

まず、図１を参照して具体的にみると、本発明は、揚水配管４１０が管井６００から地面の上に硬水を引き上げるために設置される。

そして、揚水ポンプ４２０が揚水配管４１０に設置され、管井６００から硬水を引き上げる。

なお、メインフィルター４３０は、揚水配管４１０の上部と連結されるメイン配管１００に設置されて、管井６００から引き上げた硬水に含まれた異物を濾過する。

また、軟水器４４０は、メイン配管１００に設置されてメインフィルター４３０の出口側に配置され、一次的に硬水を軟化する。

一方、水タンク４５０は、メイン配管１００に設置されて軟水器４４０の出口側に配置され、硬水を軟化させた軟水を太陽光モジュール５００の噴射用冷却水として貯蔵する。

そして、噴射ノズル４６０は、メイン配管１００の端部に設置されて水タンク４５０の出口側に配置され、太陽光モジュール５００に軟化した軟水を噴射する。

ここで、凍結防止ユニット３００は前述したように、水タンク４５０に備えられ、熱と振動によりマイクロバブル３０１を軟水に常時または間欠的に形成させるためのものであって、図２を参照すると、熱エネルギー利用部３１０と振動利用部３２０とを含む構成であることを把握することができる。

このとき、熱エネルギー利用部３１０は、軟水器４４０とメイン配管１００で連結された水タンク４５０に収容された軟水を熱起電力で加熱させるために設けられたものである。

また、振動利用部３２０は、振動により水タンク４５０に収容された軟水にマイクロバブル３０１を発生させるために設けられたものである。

一方、熱エネルギー利用部３１０は、太陽光発電設備および水タンク４５０と連結された内燃機関７００の廃熱を用いて、熱起電力による水タンク４５０を加熱させる熱電対（ｔｈｅｒｍｏ ｃｏｕｐｌｅ、３１１）を含むことができる。

熱電対３１１は、ゼーベック効果（sｅｅｂｅｃｋ ｅｆｆｅｃt）を用いて、広い範囲の温度を測定するために、２種類の金属で作られた装置であって、発電所、製鉄所などで温度を測定するために使用され、耐久性が良いため、極限の状況で多く用いられる。

熱電対３１１は、−２００〜１７００℃まで広い範囲の温度範囲を０．１〜１％の誤差で測定することができ、力学的柔軟性があるため、形態を使用部位に応じて適切に変えることができる。

一方、凍結防止ユニット３００によって水タンク４５０に付加される振動は、太陽光発電設備と連結された内燃機関７００の稼動時に発生することもあり得る。

なお、前述した用語「太陽光発電設備」は、水タンク４５０を含み、揚水配管４１０、揚水ポンプ４２０、メインフィルター４３０、軟水器４４０などの凍結の恐れがある構成部はもちろん、太陽光モジュール５００の周辺を回って点検管理する管理者が一時的または常時居住することができる管理建物（図示せず。）などを含む幅広い意味の施設一切を指す。

また、水タンク４５０に収容された軟水を、水タンク４５０と連結された内燃機関７００によって、直接加熱することもできる。

一方、熱エネルギー利用部３１０は、図２を参照してより具体的にみると、熱電対３１１と水タンク４５０との間に配置されて、熱電対３１１を介して加熱された空気を水タンク４５０に供給するエアコンプレッサー３１２を熱電対３１１とともに含む。

そして、熱エネルギー利用部３１０は、エアコンプレッサー３１２の出口側と水タンク４５０を連結する複数の供給配管３１３上にそれぞれ配置され、供給配管３１３のそれぞれの流路を開閉する電磁弁３１４を含む。

そして、熱エネルギー利用部３１０は、複数の供給配管３１３のそれぞれの端部と連結されて水タンク４５０に内蔵され、一定の面積を有し、内部に複数の供給配管３１３から供給される加熱したエアーが一時収容される供給空間（図示せず。）が形成された供給ブロック３１５を含む。

また、熱エネルギー利用部３１０は、水タンク４５０に収容された軟水にマイクロバブルを排出させるように、供給ブロック３１５の上面に複数で貫通形成されて供給空間と連通され、水タンク４５０内部にマイクロバブル３０１を排出させる通路を提供する排出ホール（図示せず。）を含む。

ここで、後述する振動利用部３２０の一部は、供給ブロック３１５を貫通して供給ブロック３１５の上部に配置され得ることを、図２によって把握することができる。

この場合、本発明は、内燃機関７００と熱電対３１１とエアコンプレッサー３１２および電磁弁３１４と電気的に連結され、内燃機関７００と熱電対３１１とエアコンプレッサー３１２および電磁弁３１４の稼動を制御するコントローラー８００をさらに含むこともできる。

一方、振動利用部３２０は、図２を参照してより具体的にみると、水タンク４５０に内蔵された熱エネルギー利用部３１０の供給ブロック３１５を貫通して昇降往復可能に配置される支持棒３２１を含む。

そして、振動利用部３２０は、支持棒３２１の上端部に形成され、支持棒３２１の昇降往復と連動して供給ブロック３１５の上面と対面または接触し、複数の破砕用網目が形成されるマイクロバブル発生網体３２２を含む。

マイクロバブル発生網体３２２は、前述した供給ブロック３１５の上面の排出ホールから排出されるマイクロバブル３０１をさらに微細に粉砕するために、支持棒３２１の昇降往復と連動し、供給ブロック３１５の上面に衝撃を加えて、数μｍ程度の微細な気泡形態であるマイクロバブル３０１を発生させ、水タンク４５０内部に収容された軟水全体に分散するようにすることで、軟水が凍結するのを防止するための技術的手段である。

そして、振動利用部３２０は、太陽光発電設備および水タンク４５０と連結された内燃機関７００の動力伝達部と連結され、内燃機関７００から発生する振動を水タンク４５０側に伝達させる振動伝達リンク３２３を含む。

そして、振動利用部３２０は、振動伝達リンク３２３を水タンク４５０側に近接または離隔させる振動伝達アクチュエータ３２４を含む。

また、振動利用部３２０は、振動伝達リンク３２３の端部と支持棒３２１の下端部とを相互に連結または分離しながら、振動伝達アクチュエータ３２４による内燃機関７００からの振動を伝達または遮断するクラッチ３２５を含む。

ここで、本発明は、内燃機関７００と振動伝達アクチュエータ３２４およびクラッチ３２５と電気的に連結され、内燃機関７００と振動伝達アクチュエータ３２４およびクラッチ３２５の稼動を制御するコントローラー８００をさらに含むこともできる。

一方、熱エネルギー利用部３１０は、円柱状である供給ブロック３１５の供給空間に内蔵され、供給ブロック３１５の中心部を貫通して、相互に向かい合う供給ブロック３１５の内周面に両断部がそれぞれ固定される複数の区画隔壁３１６（図６参照）をさらに含むこともできる。

ここで、複数の区画隔壁３１６は、円柱状である供給空間を複数の扇形柱形状である複数の分割空間に等分して隔離区画し、複数の分割空間と連結された複数の電磁弁３１４は、同時にまたは別個に開閉動作しながら、図５および図６のように、マイクロバブル３０１を、排出ホールを介して水タンク４５０内部に排出させることができる。

このとき、マイクロバブル３０１は、複数の分割空間に対応して供給ブロック３１５の上面に形成された複数の分割領域３１７ａ〜３１７ｆ（図５参照）のうちの一部または全部から同時または間欠的に排出されることによって、図５のような一連の螺旋状の渦流を形成することで、水タンク４５０内部の軟水が凍結するのを防止することに役立つことができる。

したがって、本発明は、複数の供給配管３１３のそれぞれに設置されて、コントローラー８００によって開閉操作される複数の電磁弁３１４のうちの一部を開放し、残りは遮断することによって図３ａおよび図３ｂに示すように部分的にマイクロバブル３０１が発生するようにして、振動利用部３２０のマイクロバブル発生網体３２０の衝撃によって、さらに微細な大きさのマイクロバブル３０１が水タンク４５０内部のあちこちで間欠的に一定時間をおいて発生するようにすることで、凍結防止を誘導することができる。

そして、本発明は、図４ａおよび図４ｂに示すように、複数の電磁弁３１４のうちの全部を開放・遮断する一連の動作を繰り返して、マイクロバブル３０１が発生するようにし、振動利用部３２０のマイクロバブル発生網体３２０の衝撃によって、さらに微細な大きさのマイクロバブル３０１が水タンク４５０の内部に、全体的に発生・消えることを繰り返して、凍結防止を誘導することができる。

そして、本発明は、図５ａ〜図５ｆに示すように、複数の区画隔壁３１６によって複数に分割された分割空間と対応する分割領域３１７ａ〜３１７ｆのうち、第１領域３１７ａから第６領域３１７ｆの順に順次的にマイクロバブル３０１が矢印方向（図５ａ〜図５ｆのそれぞれの下部図面に描かれた実線の矢印を参照）に発生するようにして、全体的に螺旋状の渦流を繰り返して形成しながら、凍結防止を誘導することもできる。

ここで、図５ａ〜図５ｆに至るマイクロバブル３０１の発生パターンを一つのストロークと定義する場合、前述したストロークは、一定時間をおいて繰り返すことができることはもちろんである。

そして、本発明は、図６ａ〜図６ｃに示すように、複数の分割領域３１７ａ〜３１７ｆのうち、向かい合う領域が同時にマイクロバブル３０１を発生させた後、隣り合う領域に移るパターンを繰り返しながら、水タンク４５０内部に特定形状の渦流を繰り返して形成しながら凍結防止を誘導することもできる。

そして、本発明は、図６ｄおよび図６ｅに示すように、複数の分割領域３１７ａ〜３１７ｆのうち、隣り合ってない分割領域３１７ａ、３１７ｃ、３１７ｅまたは３１７ｂ、３１７ｄ、３１７ｆが同時にマイクロバブル３０１を発生・停止するパターンを繰り返しながら、水タンク４５０の内部に特定形状の渦流を繰り返して形成することによって、凍結防止を誘導することもできる。

そして、本発明は、図６ｆ〜図６ｈに示すように、複数の分割領域３１７ａ〜３１７ｆのうち、隣り合う分割領域３１７ａ、３１７ｂが同時にマイクロバブル３０１を発生・停止した後、隣り合う次の分割領域３１７ｃ、３１７ｄが同時にマイクロバブル３０１を発生・停止した後、隣り合う次の分割領域３１７ｅ、３１７ｆが同時にマイクロバブル３０１を発生・停止するパターンを繰り返しながら、水タンク４５０の内部に特定形状の渦流を繰り返して形成することによって、凍結防止を誘導することもできる。

そして、本発明は、図６ｉおよび図６ｊに示すように、複数の分割領域３１７ａ〜３１７ｆのうち、つながった分割領域３１７ａ、３１７ｂ、３１７ｃが同時にマイクロバブル３０１を発生・停止した後、隣り合う次のつながった分割領域３１７ｄ、３１７ｅ、３１７ｆが同時にマイクロバブル３０１を発生・停止するパターンを繰り返しながら、水タンク４５０内部に特定形状の渦流を繰り返して形成することによって、凍結防止を誘導することもできる。

また、本発明は、図６ｋおよび図６ｌに示すように、複数の分割領域３１７ａ〜３１７ｆ全体で同時にマイクロバブル３０１を発生・停止するパターンを繰り返しながら、水タンク４５０内部に均一にマイクロバブル３０１を分散させる（図４ａおよび図４ｂと同一）ことによって、凍結防止を誘導することもできる。

以上のように、本発明は、硬水を冷却水として用いる太陽光発電設備において、軟化して水タンクに収容される軟水の凍結防止が可能なようにする独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置を提供することを基本的な技術的思想にしていることが分かる。

そして、本発明の基本的な技術的思想の範疇内において、当該業界の通常の知識を有する者にとっては、図７に示すように、水タンク４５０に複数に配置される二相流動ノズル４８０による理想流体９１５の注入（メイン配管１００と別に、外部から供給される冷却水の流入によって発生する水圧に相応して、水タンク４５０の外部から内部に向かって発生する負圧を用いながら、負圧による外部空気９１０の流入で空気９１０と水９２０の二相流体９１５による二相流動を発生）による凍結防止や、内燃機関７００と連結された熱電対３１１の起電力または別途電源によって稼動する超音波発生装置（図示せず。）を付加して、マイクロバブル３０１がより細かく砕けて、運動エネルギーがさらに大きくなるようにするなど、他の様々な変形および応用も可能であることはもちろんである。

本発明は、太陽光発電設備に適用可能である。

Claims (11)

1. 太陽光モジュールに噴射する冷却水として硬水（ｈａｒｄ ｗａｔｅｒ）が流れるメイン配管と、
   前記メイン配管に設置され、前記硬水を軟化（ｗａｔｅｒ ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ）させた軟水（ｓｏｆｔ ｗａｔｅｒ）が収容される水タンクと、および
   前記水タンクに備えられ、熱と振動によりマイクロバブルを前記軟水に常時または間欠的に形成させる凍結防止ユニットと、
   を含むことを特徴とする独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置。
2. 管井から地面の上に硬水（ｈａｒｄ ｗａｔｅｒ）を引き上げるために設置された揚水配管と、
   前記揚水配管に設置されて前記硬水を引き上げる揚水ポンプと、
   前記揚水配管の上部と連結され、太陽光モジュールに噴射する冷却水として前記硬水が流れるメイン配管と、
   前記メイン配管に設置されたメインフィルターと、
   前記メイン配管に設置されて前記メインフィルターの出口側に配置される軟水器と、
   前記メイン配管に設置されて前記軟水器の出口側に配置され、前記硬水を軟化（ｗａｔｅｒ ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ）させた軟水（ｓｏｆｔ ｗａｔｅｒ）が収容される水タンクと、
   前記メイン配管の端部に設置されて前記水タンクの出口側に配置され、前記太陽光モジュールに軟化した前記軟水を噴射する噴射ノズルと、
   前記水タンクに備えられ、熱と振動によりマイクロバブルを前記軟水に常時または間欠的に形成させる凍結防止ユニットと、
   を含むことを特徴とする独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置。
3. 前記凍結防止ユニットは、
   熱起電力により前記軟水器と前記メイン配管に連結された前記水タンクに収容された前記軟水を加熱させる熱エネルギー利用部と、
   振動により前記水タンクに収容された前記軟水に前記マイクロバブルを発生させる振動利用部と、
   を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置。
4. 前記熱エネルギー利用部は、
   前記太陽光発電設備および前記水タンクと連結された内燃機関の廃熱を用いて、前記熱起電力による前記水タンクを加熱させる熱電対（ｔｈｅｒｍｏ ｃｏｕｐｌｅ）を含むことを特徴とする請求項３に記載の独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置。
5. 前記振動は、前記太陽光発電設備と連結された内燃機関の稼動時に発生することを特徴とする請求項３に記載の独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置。
6. 前記水タンクに収容された前記軟水は、
   前記水タンクと連結された内燃機関によって直接加熱されることを特徴とする請求項３に記載の独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置。
7. 前記熱エネルギー利用部は、
   前記太陽光発電設備および前記水タンクと連結された内燃機関の廃熱を用いて、前記熱起電力による前記水タンクを加熱させる熱電対（ｔｈｅｒｍｏ ｃｏｕｐｌｅ）と、
   前記熱電対と前記水タンクとの間に配置されて前記熱電対を介して加熱された空気を前記水タンクに供給するエアコンプレッサーと、
   前記エアコンプレッサーの出口側と前記水タンクを連結する複数の供給配管上にそれぞれ配置され、前記供給配管のそれぞれの流路を開閉する電磁弁と、
   前記複数の供給配管それぞれの端部と連結されて前記水タンクに内蔵され、一定の面積を有し、内部に前記複数の供給配管から供給される加熱された空気が一時収容される供給空間が形成された供給ブロックと、
   前記水タンクに収容された前記軟水にマイクロバブルを排出させるように、前記供給ブロックの上面に複数で貫通形成されて前記供給空間と連通され、前記水タンク内部に前記マイクロバブルを排出させる通路を提供する排出ホールと、を含み、
   前記振動利用部の一部は、前記供給ブロックを貫通して前記供給ブロックの上部に配置されることを特徴とする請求項３に記載の独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置。
8. 前記内燃機関と連結された熱電対の起電力または別途に備えられた電源によって稼動する超音波発生装置をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置。
9. 前記振動利用部は、
   前記水タンクに内蔵された前記熱エネルギー利用部の供給ブロックを貫通して、昇降往復可能に配置される支持棒と、
   前記支持棒の上端部に形成され、前記支持棒の昇降往復と連動して前記供給ブロックの上面と対面または接触し、複数の破砕用網目が形成されるマイクロバブル発生網体と、
   前記太陽光発電設備および前記水タンクと連結された内燃機関の動力伝達部と連結されて前記内燃機関から発生する振動を前記水タンク側に伝達させる振動伝達リンクと、
   前記振動伝達リンクを前記水タンク側に近接または離隔させる振動伝達アクチュエータと、
   前記振動伝達リンクの端部と前記支持棒の下端部とを相互に連結または分離しながら、前記振動伝達アクチュエータによる前記内燃機関からの振動を伝達または遮断するクラッチと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置。
10. 前記熱エネルギー利用部は、
    円柱状である前記供給ブロックの前記供給空間に内蔵され、前記供給ブロックの中心部を貫通して相互に向かい合う前記供給ブロックの内周面に両断部がそれぞれ固定される複数の区画隔壁をさらに含み、
    前記複数の区画隔壁は、円柱状である前記供給空間を複数の扇形柱形状である複数の分割空間に等分して隔離区画し、
    前記複数の分割空間と連結された前記複数の電磁弁は、同時または別個に開閉動作しながら、前記マイクロバブルを、前記排出ホールを介して前記水タンク内部に排出させることを特徴とする請求項７に記載の独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置。
11. 前記複数の分割空間に対応し、前記供給ブロックの上面に形成された複数の分割領域のうちの一部または全部から同時または間欠的に前記マイクロバブルを排出させることを特徴とする請求項１０に記載の独立電源を活用した温水発生および凍結防止装置。

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