KR100668232B1 - Solar auto track thermoelectricity generation equipment - Google Patents
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Abstract
본 발명품은 태양광에 의해 2종류간의 이종금속에 의한 온도차로 열기전력이 발생하여 전류가 생성되는 구조이며, 전자방출부인 가열부에서(텔루르비스무트판) 집광된 태양열에 의해 가열되어 전자포집부로 전기를 방출 생산한다.
전자포집부인 텔루르화납관으로 구성된 금속관 외부 투명유리판이 설치되고 열로 인한 저항을 낯추기 위해 물이 흐르고 물에는 수소발생 광촉매제가 첨가되, 수소가스를 생산하여 수소저장탱크에 저장하여 구름이 있는날 연료전지 연료로 사용하여 난방전열기 전원 및 가정용 전기를 공급하고, 또한 생산된 온수는 난방용으로 사용한다. 상기 구조물은 투명한 원형유리관내에 위치하고 내부는 진공상태를 유지하며, 지속적 태양열을 얻기위해 2축 자동추적식 시스템을 이용한다.
열전기발전유리관,가열판,텔루르화납관,텔루르화비스무트판,수소저장탱크,집열판하우스,광센서상자,수평방향디씨모터,수직방향디씨모터,스크류.
The present invention has a structure in which thermal power is generated by a temperature difference between two kinds of dissimilar metals by sunlight, and a current is generated, and is heated by the solar heat collected by a heating unit (telebismuth plate), which is an electron emitting unit, and is then electric Produces a release.
Transparent glass plate is installed outside the metal tube composed of lead telluride tube, which is an electron collecting unit, and water flows to reduce resistance due to heat, and hydrogen-generating photocatalyst is added to the water, producing hydrogen gas and storing it in the hydrogen storage tank to fuel the cloud It is used as cell fuel to supply heating heater power and household electricity, and the produced hot water is used for heating. The structure is located in a transparent round glass tube and the interior is vacuumed, using a two-axis automatic tracking system to obtain continuous solar heat.
Thermoelectric power generation glass tube, heating plate, lead tellurium tube, bismuth telluride plate, hydrogen storage tank, collector plate house, optical sensor box, horizontal DC motor, vertical DC motor, screw.
Description
도1은 전체를 조립한 측면도이다.1 is a side view of the entire assembly.
도2는 열전기발전유리관 상세도이다.2 is a detailed view of a thermoelectric glass tube.
도3은 수직고도각검출기 상세도이다.3 is a detailed elevation elevation detector.
도4는 수평방위각검출기 상세도이다.4 is a detailed view of a horizontal azimuth detector.
도5는 광센서상자 평면투시도이다5 is a perspective view of the light sensor box.
도6은 수평디씨모터 정지시 평면투시도이다.6 is a perspective view of the horizontal DC motor when stopped.
도7은 수평디씨모터 작동시 평면투시도이다.7 is a perspective view of the horizontal DC motor in operation.
도8은 수직디씨모터 정지시 평면투시도이다.8 is a perspective view of the vertical DC motor when stopped.
도9는 수직디씨모터 작동시 평면투시도이다.
도10은 도1에 대한 정면도이다.
도11은 도5의 사시도이다.9 is a plan perspective view of the vertical DC motor in operation.
10 is a front view of FIG. 1.
11 is a perspective view of FIG.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1. 집열판하우스 1-1.밀폐용투명유리판 1-2.광센서상자 1-3.상부가열판1. Heat collecting plate house 1-1. Transparent glass plate for airtight 1-2. Optical sensor box 1-3. Upper heating plate
1-4. 하부가열판 2. 스크류회전베어링 3. 수직방향디씨모터1-4.
3-1.수직고도각검출기 4. 수평방향디씨모터 4-1. 수평방위각검출기3-1. Vertical Elevation Angle Detector 4. Horizontal DC Motor 4-1. Horizontal Azimuth Detector
5. 티자형수직지지대 5-1.수직부베어링 5-2.자동제어기 5-3.수직회전중심축5. Tee type vertical support 5-1.Vertical bearing 5-2.Automatic controller 5-3.Vertical rotation center shaft
6. 회전판 7.선형집광기 8.열전기발전유리관 8-1. 텔루르화비스무트판6. Rotating
8-2. 텔루르화납관 8-3. 투명유리판 8-4.전극판 8-5. 전선8-2. Tellurium Tube 8-3. Transparent glass plate 8-4. Electrode plate 8-5. wire
9. 왕복이송가이드 9-1. 스크류 9-2.스크류체결축 9-3.이송가이드회전중심축9. Round trip transfer guide 9-1. Screw 9-2. Screw tightening shaft 9-3. Feed guide rotation center shaft
10. 체인 11. 고정판 11-1. 볼캐스터 11-2. 내부수직지지대 12. 수평지지대10.
13. 축열조탱크 14. 순환펌프 15. 수소저장탱크 16. 유입관 17. 배출관13.
18. 열방출용핀 19. 압력조절탱크 20. 온수배출용밸브 21. 물배출용밸브18. Heat release
22. 탱크배출용밸브 23. 수광다이오드 24. 발광다이오드 25. 씨디에스센서22.
26. 전열기 27. 인버터26.
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본 발명이 속하는 기술분야는 물리학의 열역학에 기초한 기계,전자,전기화학을 포함하는 분야이고 종래의 기술은 국내 및 국외로 나누어 보면 국내는 본 발명과 같은 개념의 기술이 전무한 상태이고 국외 독일의 경우 최근 열전기발전으로 전기 및 온수를 얻을 수 있는 기술이 상용화 직전에 있지만 아직 추적식 장치의 안정성과 전력생산 및 온수생산양의 효율 향상이라는 문제에 있어서 보다 많은 개선과 발전이 요구되고 있다.The technical field to which the present invention belongs is a field including mechanical, electronic, and electrochemistry based on thermodynamics of physics, and the conventional technology is divided into domestic and foreign countries. Recently, technology for obtaining electricity and hot water from thermoelectric power generation is on the verge of commercialization, but further improvements and developments are required in terms of stability of tracking device, efficiency of power generation and hot water production.
본 발명이 이루고자 하는 기술적과제는 기존의 열전기발전의 전기 생산양과 온수생산양을 기존보다 효율을 월등하게 향상시키는 것이다. 전기 생산에 있어서 기존보다 배이상 전력을 생산하고 온수도 3배이상 생산하는 것이 본 발명의 기술적 과제이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to improve the efficiency of electricity production and hot water production amount of the existing thermoelectric power generation significantly. It is a technical problem of the present invention to produce more than twice as much electricity and three times more hot water in electricity production.
본 발명은 구성은 지속적 태양광을 흡수할 수 있도록 2축 추적시스템, 열전기발전 및 온수탱크 시스템으로 구성된다. 상기 태양추적시스템에서 집열판하우스(1)는 에프알피(FRP)로 구성되고 제원은 가로 세로 각각 3m이며, 내부는 집열효율을 높이도록 흑색으로 도장하고, 상기 집열판하우스(1) 내부는 도(1), 도(10) 에서 볼 수 있듯이 집열판하우스(1) 내부면의 상하부에 상부가열판(1-3)과 하부가열판(1-4)등이 고정 설치되고 내부에 선형집광기(7)가 고정 설치되고 상기 선형집광기(7)의 중앙부에 열전기발전유리관(8)이 위치하며, 티자형수직지지대(5)와 체결되도록 합금알루미늄 프레임을 설치하고, 상부면은 햇빛이 투광되는 밀폐용투명유리판(1-1)으로 밀페된다. {밀폐용투명유리판(1-1)은 강화유리 및 폴리카보네이트로 구성된다.} 도(5)및 도(11)의 사시도에서 볼 수 있듯이 집열판하우스(1)의 상부측면에 광센서상자(1-2)가 설치되며, 내부는 광센서인 씨디에스센서(25)가 설치되고 광센서상자(1-2)의 상부 투광되는 홈은 자외선차단용 필름이 부착되어 씨디에스센서(25)를 자외선에 의한 파손을 막는다, 시스템운용 방식은 씨디에스센서(25)와 수평방위각 및 수직고도각 검출기(4-1),(3-1)의 전기적 신호를 입력받아 마이크로프로세스내에 프로그램 순서도에 따라 자동 작동하고 수직부 및 수평부 제어각도는 0.06°와 0.1° 이내에서 제어된다.The present invention consists of a two-axis tracking system, thermoelectric power generation and hot water tank system to absorb continuous sunlight. In the solar tracking system, the heat collecting plate house 1 is composed of FRP, and the specification is 3m in width and width, respectively, and the inside is painted in black so as to increase the heat collecting efficiency, and the inside of the heat collecting plate house 1 is illustrated in FIG. As shown in (10), the upper heating plate (1-3) and the lower heating plate (1-4), etc. are fixedly installed on the upper and lower portions of the inner surface of the heat collecting plate house (1), and the linear condenser (7) is fixed inside. The thermoelectric
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수직 및 수평방향 제어시스템 방법은, 도(5)에서 볼 수 있듯이 일차적으로 5개의 씨디에스센서(25)가 설치되어 있는 광센서상자(1-2)에 의해 태양위치의 동서방향의 위치를 파악하여 움직인다. 실시 작동예는 도(6)과 도(7), 도(8)과 도(9)에서 볼수 있듯이 다섯개의 광센서는 덧셈기호 모양과 같은 (+)형상으로 배열되고 상기 밀착된 형태로 조합되는 씨디에스센서(25)를 덮고 있는 광센서상자(1-2)의 상부면의 중앙부는 작은 홈이있고 사방이 밀폐된 금속 및 합성수지속로 구성된다.
작동예로 도(6)에서 볼 수 있듯이, 중앙 및 좌우에 위치하는 씨디에스센서(25)에 빛이 수직으로 투사될 때{ 점선으로 된 원형점선은 태양빛이 수직으로 투사되는 지역을 의미하며, 씨디에스센서(25)의 광량이 동등하다는 것은 저항값이 감소함을 의미} 정지된다. 상기 작동원리는 빛이 수직으로 입사될 때 광센서의 광량의 유무에 따라 기전력에 따른 저항의 감소로 5볼트에서 2볼트로 변화되므로 변화된 저항값은 자동제어기(5-2)의 마이크로프로세스내의 중앙연산처리장치의 입력부로 전송되고 짜여진 프로그램의 순서도에 따라 낮아진 저항값에 대응하는 다음 동작을 수행토록 출력부로 전기신호를 단락시켜 회전판(6)위 고정된 수평방향디씨모터(4)를 정지시켜 집열판하우스(1)를 햇빛이 투사되는 방향과 일치시키면, 상기 내부에 설치된 선형집광기(7)에 의해 빛이 집광되면서 열이 발생하므로,유입관(16)에 설치된 순환펌프(14)의 작동으로 물이 열전기발전유리관(8)으로 통과하면서 전기생산 및 온수를 얻을 수 있으며, 가열된 물은 상기 집열판하우스(1) 내부에 설치된 상부가열판(1-3)과 하부가열판(1-4)을 통과하면 가열되어 배출관(17)을 통해 축열조탱크(13)에 저장되고, 또한 선형집광기(7),열전기발전유리관(8)들과 집열판하우스(1) 외부에 설치된 광센서상자(1-2)도 햇빛이 투사되는 방향과 일치 된다.
예에서, 도(7)에서 볼 수 있듯이( 원형점선은 햇빛이 투과되는 지역임), 15초후 태양의 위치가 정지위치에서 서쪽으로 움직일 경우 씨디에스센서(25)의 값은 순간적으로 저항값이 5볼트 수준으로 상승되고 { 5개의 씨디에스센서(25)중 좌측부및 중앙부,상하부 씨디에스센서(25)가 햇빛이 투광되지 않으므로 저항값이 상승함. 만약 5개의 씨디에스센서(25) 전체에 빛이 투광될 경우 저항이 감소함.} 상기의 경우에 프로그램은 저항값을 낮추도록 프로그램이 작성되었기 때문에 다시 수평방향디씨모터(4)를 작동시켜 서쪽방향으로(프로그램적으로 다시 동쪽으로 움직이지 않는다.)움직이다 정지시킨다. 상기의 경우에서,집열판하우스(1)내 선형집광기(7)의 중심에 위치한 열전기발전유리관(8)이 태양을 향하면서 열을 생산하여 전기 및 온수를 생산 한다. 태양을 원활하게 추적하기 위해 추적장치의 구조물은 고정판(11)에 내부수직지지대(11-2)를 설치하고 강풍 및 태풍의 영향으로 전복되지 않도록 분해조립이 가능한 수평지지대(12)를 체결하고 고정판(11)위 회전을 원활하기 위해 볼캐스터(11-1)를 설치하며, 상기 고정판(11)의 중심부 내부수직지지대(11-2)를 용접 체결하며, 회전판(6)에 고정된 감속비가 1600:1인수평방향디씨모터(4)에 전원을 인가해 회전시켜 레이저를 이용해 기어형상으로 가공된 고정판(11)에 연결된 체인(10)을 구동하여 회전판(6)위의 집열판하우스(1)와 ,상부가열판(1-3),하부가열판(1-4),선형집광기(7),열전기발전유리관(8),광센서상자(1-2)들을 움직인 태양을 향하도록 한다.
상하방향의 추적을 원활하게 위해 회전판(6)은 고정판(11)위에 위치하고 상기의 상부면에 티자형수직지지대(5)가 설치되고 상기 최상부면에 집열판하우스(1)를 상하로 작동할 수 있도록 수직회전중심축(5-3)을 체결하고 티자형수직지지대(5)의 돌출된 측면부에 왕복이송가이드(9)를 설치하며,상하 이동이 가능하도록 이송가이드회전중심축(9-3)에 체결하고 왕복이송가이드(9)에 스크류(9-1)의 한쪽부에 수직방향디씨모터(3)가 연결되고 반대부는 스크류체결축(9-2)이 집열판하우스(1)에 체결되고 체결부위 스크류회전베어링(2)이 체결된다.
제어부에서 (+)형상의 씨디에스센서(25)의 중앙부에서 상하에 위치한 씨디에스센서(25)에서 태양의 위치가 하에서 상으로 상승할 경우 변환되는 저항값으로 수직방향디씨모터(3)에 연결된 스크류(9-1)를 회전시켜 집열판하우스(1)를 상승시켜 태양의 위치와 일치시킨다. 중앙부 위치한 선형집광기(7)와 상기의 중앙부에 위치한 열전기발전유리관(8)과 광센서상자(1-2)들도 같이 상승되어 태양의 위치와 일치되므로, 유입관(16)에 설치된 순환펌프(14)의 작동으로 물은 상기의 집열판하우스(1)의 선형집광기(7)의 중심부에 설치된 열전기발전유리관(8)으로 통과하면서 전기를 생산하고 또한 온수를 가열하며, 내부에 상하에 설치 고정된 상부가열판(1-3)과 하부가열판(1-4)을 통과한 물은 가열되어 배출관(17)을 통해 축열조탱크(13)에 저장된다.
실시예 도(8)에서 볼 수 있듯이,집열판하우스(1)와 태양의 위치가 일치할 경우 상기 광센서상자(1-2)내에 (+)형의 씨디에스센서(25)중 중앙부의 상하에 있는 씨디에스센서(25)에 투광되는 빛의 양이 동등할 경우 발생되는 저항값은 5볼트에서 2볼트로 감소하므로 자동제어기(5-2)내 마이크로프로세스내의 중앙처리장치의 입력부로 입력되어 짜여진 프로그램으로 순서도에 따라 동작을 수행토록 출력부를 통해 전기적 신호를 티자형수직지지대(5) 중앙부에 측면에 설치된 왕복이송가이드(9)면에 부착한 회전비 1000:1인 감속기가 부착된 수직방향디씨모터(3)에 전기신호를 단락시켜 중지시킨다.
( 원형점선은 빛이 투광되는 지역이 동등함으로 저항값 감소함.) 상기에서 태양의 위치가 기존보다 상승하면 도(9)에서 볼 수 있듯이 빛이 투광되는 씨디에스센서(25)의 면적이 동등하지 않으므로 즉 저항값이 상승하므로{중앙 및 좌우와 하부 씨디에스센서(25)가 빛이 투광 되지 않음.} 자동제어기(5-2)내의 마이크로프로세스의 짜여진 프로그램 순서도에 따라 감속기가 부착된 수직방향디씨모터(3)의 한쪽면에 스크류(9-1)가 연결 고정되고 반대쪽은 스크류회전베어링(2)이 집열판하우스(1)와 연결되어 상승쪽으로 이동해 멈춘다. 상기에서 티자형수직지지대(5)면 상부에 수직부베어링(5-1)이 집열판하우스(1)와 연결되어 상하 작동을 원활하게 작동시킨다.
상기의 예는 태양의 위치가 하강할 경우도 똑같이 적용된다. { 수직부 제어에서 마이크로프로세스와 같이 작동되는 타이머 기능의 칩을 통해 정오 12시(계절별 동일) 이하에서 12시 방향으로 상승 작동하고 하강방향으로 작동하지 않고 또한 12시를 넘은 오후에는 상승하지 않고 하강방향으로만 작동하도록 한다.}In the vertical and horizontal direction control system method, as shown in Fig. 5, the position of the east-west direction of the sun position is first determined by the optical sensor box 1-2 in which five
As shown in Fig. 6 as an example of operation, when light is projected vertically on the
In the example, as shown in Fig. 7 (circular dotted line is the area through which sunlight passes), if the sun's position moves westward from the stop position after 15 seconds, the value of the
In order to smoothly track the up and down direction, the
The control unit is connected to the
As can be seen from the embodiment (8), when the heat collecting plate house 1 and the sun position coincide with each other, the upper and lower portions of the (+)
(The circular dashed line decreases the resistance value because the area where light is projected is equal.) If the position of the sun rises above, the area of the
The above example applies equally when the sun's position falls. {In the vertical control, the chip of timer function that works like micro process raises to 12 o'clock at noon (same as season) and does not operate in descending direction and does not rise in the afternoon after 12 o'clock. Only work in the same direction.}
상기의 경우 시스템 운용시 구름이 가려지면 수직부 작동에서, 도(3)에서 볼 수 있듯이 수직고도각검출기(3-1)의 하부는 티자형수직지지대(5)의 중앙부에 부착한 왕복이송가이드(9)의 대략 1/3 거리에 고정지지대에 고정되고 도(3)에서 볼 수 있듯이 수직고도각검출기(3-1)의 상부는 왕복이송가이드(9)면에 부착되며, 상기의 모양은 원형으로 납작한 형태이고 고정부 내부는 수광다이오드(23)가 15°간격으로 180° 반원형으로 위치하고, 회전부 내부는 집열판하우스(1)의 수직으로 위치하는 정중앙 반원형내 한개의 발광다이오드(24)가 설치된다. 수직고도각검출기(3-1)는 측면에서 볼때 360°원형으로 수직부방항으로 설치되고 내부 수광다이오드(23)는 원형중 반쪽부만 설치된 형태이고 다른 반대쪽은 수광다이오드(23)가 설치되지 않은 형태로 수직방향으로 설치된다. 상기에서 고정부 수광다이오드(23)의 0°는 집열판하우스(1)가 태양이 서쪽으로 일몰된 후 집열판하우스(1)가 수직형태로 위치하는데 위치 이탈을 막기위해 회전부 발광다이오드(24)를 이용해 전기적 신호를 식별하여 0° 즉 초기 일출각도를 일치시키고 수직으로 집열판하우스(1)가 위치할 경우 북서풍이나 강풍,태풍에 의해 파손될 경우가 있으므로 회전부 발광다이오드(24)를 고정부 120°에 위치한 수광다이오드(23)와 일치되도록 위로 상승시켜 서로 신호가 감지되면 작동을 멈춰 바람의 영향을 최소화 한다. ( 상기의 120°는 경사각도가 수평에 가깝다. )
자세하게 변화되는 시간값과 수광다이오드(23) 내용은 다음과 같다. 10°는 8시17분에 해당되고 20°는 8시34분, 30°는 8시51분, 40°는 9시8분, 50°는 9시25분, 60°는 9시 52분,70° 10시9분, 80° 10시26분, 90° 10시 43분, 100° 11시, 110° 11시17분, 120° 11시 34분, 130° 11시 49분, 140° 12시에 해당된다. 예에서 집열판하우스(1)가 10시경에 추적을 하다가 구름이 2시간 가량 머무르고 있을 경우, 집열판하우스(1)는 자동제어기(5-2)내의 마이크로프로세스의 중앙연산처리장치에서 프로그램화된 순서도에 따라 타이머의 시간값 10시에서 2시간이 경과한 12시에 해당하는 회전부 발광다이오드(24)를 이용해 고정부 수광다이오드(23)를 식별하기 위해 중간 각도인 80°서 10시26분에 집열판하우스(1)가 멈추고, 90°10시 43분, 100°11시, 110°11시17분 120°11시34분,130°11시49분에 정지 시키는 과정을 거쳐 상기 집열판하우스(1)를 12시에 해당하는 수광다이오드(23)를 회전부 발광다이오드(24)와의 전기적 신호가 감지될 때 집열판하우스(1)를 정지시켜 운전 과 정지를 반복시킨다. 12시 이후 집열판하우스(1)가 상승하지 않고 하강만 되도록 프로그램화 되었으며, 140°수광다이오드(23)는 집열판하우스(1)의 이탈을 막는 역할을 한다.In the above case, when the cloud is obstructed during system operation, in the vertical part operation, as shown in Fig. 3, the lower part of the vertical elevation detector 3-1 is a reciprocating feed guide attached to the center of the tee-shaped vertical support 5. The upper part of the vertical elevation detector (3-1) is attached to the reciprocating feed guide (9) surface as shown in Fig. (3). The flat part has a flat shape, and inside the fixing part, the
The time value and the light-emitting
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수평방향 제어에서, 구름이 가려질 경우 도(4)에서 볼 수 있듯이 수평방위각검출기(4-1) 하부는 고정판(11)과 용접된 내부수직지지대(11-2) 상부에 돌출부를 설치해 티자형수직지지대(5)의 상부 구멍을 통해 외부로 돌출된 돌출부에 고정된다. 수평방위각검출기(4-1)의 하부 고정부는 티자형수직지지대(5)에 고정되어 수평방위각검출기(4-1)의 상하부는 서쪽으로 250°회전이 된다. 상기에서 하부 고정부는 10°간격으로 0°~ 190° 범위내 수광다이오드(23)가 설치되며, 시간대별 발광다이오드(24)의 관계는 동쪽 방향에 해당하는 0° 8시에 해당하고 10° 8시30분, 20° 9시,30° 9시30분,40° 10시,50° 10시30분,60° 11시,70° 11시30분,80° 12시,90° 12시30분,100° 1시,110° 1시30분, 120° 2시,130°2시30분,140° 3시,150° 3시30분,160° 4시,170° 4시30분,180° 5시,190° 5시30분이며,일몰에 해당하는 서쪽방향 수광다이오드(23)이다. 상부 회전부 발광다이오드(24)는 한개만 설치되고 광센서상자(1-2)내의 씨디에스센서(25)에 의해 정지및운전을 반복하다가 구름이 오후 1시경에 1시간 가량 머무를 경우 집열판하우스(1)는 1시30분 해당하는 방위각에 위치해야 하므로 고정부 수광다이오드(23)를 감지하기 위해 회전부 발광다이오드(24)를 서쪽방향 즉 110°로 이동하다가 감지식별이 되면 자동적으로 멈추고 30분 경과후 2시에 해당하는 120° 정지한 후 계속 정지와 운전을 반복한다.In the horizontal control, when the cloud is covered, as shown in Fig. 4, the lower portion of the horizontal azimuth detector 4-1 has a tee shape by installing a protrusion on the inner vertical support 11-2 welded to the fixed
상기 자동제어기(5-2) 내부는 마이크로프로세스로 구성되고 작동상황 및 전력생산양과 제어부를 한눈에 파악할 수 있도록 LCD화면을 통해 디스플레이된다. 상기의 제어시스템은 향후 중앙제어실에서도 원격 제어할 수 있도록 한다.The inside of the automatic controller 5-2 is composed of a micro process and is displayed on the LCD screen to grasp the operating status, the power production amount and the controller at a glance. The control system can be remotely controlled from the central control room in the future.
열전기발전유리관(8)은 상세도인 도(2)에서 볼 수 있듯이 집열판하우스(1) 내부에 태양광을 집광하기 위해 0.5mm 두께인 스테인레스판을 연마한 밀러판으로 선형집광기(7)가 위치하고 초점부에 열전기발전유리관(8)이 위치하며,60mm 직경의 원형유리관내에는 진공상태로 유지되고 금속과 유리의 접합은 초음파로 용접하여 구성한다.상세도 도(2)에서 반도체 성질을 가진 두 금속 재료로서 음극부이며, 가열부로 텔루르화비스무트판(8-1)(폭 32cm인 판을 주름식으로 폭을 5cm로 줄이고 길이는 130cm이다.)과 양극부인 전자포집부 텔루르화납관(8-2) 내부는 흑색 이산화티타늄이 증착되어 광화학반응으로 수소발생을 촉진하도록하고,투명유리판(8-3)이 부착되어 태양광이 투광되도록 하여 향후 물에서 수소를 얻기 위한 역할을 하며, 발생된 수소가스는 축열조탱크(13) 상부에 위치한 에프알피로 구성된 수소저장탱크(15)에 저장한다. 상세설명에서 텔루르화비스무트판(8-1)과 텔루르화납관(8-2)사이 상부 및 하부 전극판(8-4)을 연결 설치하고, 전극판(8-4)에 전력이송용 전선(8-5)을 설치하여, 인버터(27)를 이용해 직류로 생산된 전기를 교류로 변환시킨다. 텔루르화비스무트판(8-1)에 320℃ 이상의 태양빛을 집광하여 투사시키면 상기판의 뒷면에서 전자들이 방출되어 전극판 및 진공상태인 공간을 통해 텔루르화납관(8-2)의 앞면에 방출된 전자들이 포집되고 이때 텔루르화납관(8-2)에서 기전력이 발생한다. 상기 기전력은 온도가 상승하면 저항값의 증가로 전류 생산양이 급격히 낮아짐으로 저항을 낮추기 위해서 전자포집부인 한면이 직사각형판 형태의 반대면은 원형관 모양에 투명유리판(8-3)이 부착된 형태로 서로 밀착연결된 형상에서 원형관 내부에 순환펌프(14)에 의해 유입관(16)에 의해 2차 가열되면 배출관(17)을 통해 축열조탱크(13)에 저장되며, 압력조절탱크(19)로 압력조절을하여 탱크 내부의 압력팽창으로 인한 파손을 방지한다. 물의 최종 가열된 온도는 75℃ 가량된다. 75℃로 가열된 물이 다시 텔루르화납관(8-2)으로 유입된다면 상기에서 설명한 온도상승으로 인한 저항증가로 전류생산양이 감소하므로 유입관(16)에 열방출용핀(18)을 이용해 20℃로 온도 하강 시킨 물을 순환펌프(14)를 이용해 텔루르화납관(8-2) 이송시킨다.The thermoelectric
( 상기에서 텔루르화금속 출출법은 구리 제련시 양극 광니에서 산화배소잔여물을 염기에 녹여 아텔루르산이온을 만들고 염산을 가해 중화시켜 이산화텔루르를 얻어 다시 수산화나트륨용액에 녹여 양극에철,음극에 스테인레스강을 이용 전기 분해하여 음극에서 텔루르를 석출한다.)In the above method, the metal telluride extraction method dissolves the residue of oxidized oxide in the cathode brine at the base of copper smelting to make atherosion ion, neutralizes it by adding hydrochloric acid to obtain tellurium dioxide, and then dissolves it in sodium hydroxide solution. Electrolysis is performed using stainless steel to precipitate tellurium at the cathode.)
전력생산에 관한 자세한 설명Detailed description of power generation
태양의 열량은 1분동안 1㎡당 16㎉이며, 선형집광기(7)의 집광비가 20:1일 경우 1분당 열량은 320㎉이고 10분당 3200㎉, 한 시간당 19200㎉이며,6시간의 열량은 115200㎉이고, 가로3m 세로3m의 면적에서 1036800㎉ 열량을 얻는다.상기 열량은 텔루르화비스무트판(8-1)을 320℃로 가열하여 전기를 얻을 수 있는 가능 열량이고,예에서 우주선용 열전기발전 제원에서 지름12cm, 길이14cm인 열전기발전은 근적외선 영역에서만 전력을 생산하다보니 실제 태양의 전체 에너지중 25%밖에( 태양 빛중 각 파장대별 비율은 자외선2.7%,가시광선44.4%,적외선28%.4,근적외선23.5% ) 활용하지 못해 전력 효율이 기존 태양전지판 보다 낮으므로 광대역에서 열에너지를 흡수할 수 있도록 텔루르화비스무트판(8-1)을 제조할 때 가시광선과 자외선 영역에서 에너지 흡수율이 높은 이산화티타늄(반도체 성질을 가짐)을 상기 표면에 2㎛ 두께로 흑색 상태로( 이 경우 열흡수율 96% 임. )진공 증착시켜 집열면적 527㎟에서 우주선용 열전기발전기의 발전양은 시간당 50W를 최소 2배 내지 4배인 100W에서 200W의 전력을 생산한다. 열전기발전유리관(8)의 길이가 개당 130cm이고 총 10개로 구성되며, 130cm*2cm*30cm일 경우 면적이7800㎣이므로 우주선용 열전기발전 면적보다 14.8배 증가하여 전력생산양도 14.8*200W일 경우 2960W이고 열전기발전유리관(8)이 10개일 경우 29601W이며, 이를 킬로와트로 환산하면 29.6kW이며, 일일 6시간 동안 발전할 경우 177.6kW이다. 추적시 태양전지판의 면적이 가로3M,세로3M일 경우 집열판 크기가 800mm*800mm이고 22개일 경우 발전양은 시간당 4kW이고 일일 6시간 발전양은 24kW이므로 본 발명품인 자동추적식 열전기발전의 발전양은 7.4배에 이른다.The heat of the sun is 16 kW per 1m2 for 1 minute, and if the condensing ratio of the
온수양 및 온도에 관한 상세한 설명Detailed description of hot water volume and temperature
이송될 초기물은( 초기 물온도 20℃이다.)축열조탱크(13)에서 유입관(16)을 통해 순환펌프(14)에 의해 집열판하우스(1) 내의 10여개나 되는 열전기발전유리관(8)의 텔루르화납관(8-2)으로 이송되고 선형집광기(7)에 의해 집열된 열로 1차 가열된 물은{텔루르화납관(8-2) 한 개당 상승온도는 2.5℃이고 10개의 경우 20℃로 상승하고 1차 가열된 물의 총온도는 45℃이다.} 도(1)에서 볼 수 있듯이,집열판하우스(1) 상부에 고정 부착된 상부가열판(1-3)을 통과해 하부에 고정 부착된 하부가열판(1-4)을 통과 하면서 75℃까지 상승한다. 가열판은 하부에 직경 15mm 길이 30M 가량의 구리관( 1m당 1.6℃ 상승 )이 부착되는 형태이다.
집열판하우스(1) 내의( 제원은 가로3M,세로3M임.) 복사온도는 75℃( 1㎡당 복사온도의 열량은 75㎉이다. }이송유량은 분당 7ℓ이고 시간당 420ℓ이며,일일 6시간당 축열양은 2520ℓ이다. 상기의 열량은 30평 규모의 단독 슬라브주택을 이틀 이상 난방 및 급탕을 할 수 있는 열량이며, 구름이 이틀 이상 가려질 경우 전열기(26)를 이용해 적정온도로 축열조탱크(13)의 물을 가열한다.The initial product to be conveyed (the initial water temperature is 20 ° C.) in the heat
The radiation temperature in the heat collecting plate house 1 is 3M and 3M. The radiation temperature is 75 ℃ (The heat capacity of the radiation temperature per 1㎡ is 75㎉.) The transfer flow rate is 7ℓ per minute, 420ℓ per hour, and heat storage per 6 hours per day. The amount of heat is 2520 L. The above heat is calorie for heating and hot water supplying a single slab house of 30 pyeong for 2 days or more, and when the cloud is covered for 2 days or more, the
상기에서 열전기발전유리관(8) 및 유입관(16),배출관(17)의 겨울철 동파를 방지하기 위해 온수배출용밸브(20)과 물배출용밸브(21)를 자동제어기(5-2)의 전기적 신호로 밸브를 개방하여 내부 잔여 물을 배출하고 상기의 경우 탱크배출밸브(22)는 개폐시키다.상기의 축열량은 2520ℓ는 1ℓ당 75℃로 키로칼로리로 계산하면 189000㎉이고 이를 킬로와트로 환산하면 219kW이다.상기 열전기발전으로 생산한 일일 전력양 177.6kW이며, 이를 키로칼로리로 환산하면 152736㎉이다.
열전기발전을 통한 전력량 및 열량과 최종 가열된 물의 용량과 열량값이 근사적으로 일치한다.In order to prevent the winter freezing of the thermoelectric power generation glass tube (8), the inlet pipe (16), the discharge pipe (17), the hot water discharge valve (20) and the water discharge valve (21) of the automatic controller (5-2) The internal residual water is discharged by opening the valve by an electrical signal, and in this case, the
The amount and calorific value of power and calories from thermoelectric power and the final heated water are approximately equal.
본 발명으로 인한 효과는 우리나라 년간 원유 수입금액 500억 달러중 가정,상업부문과 공공부문에서 사용하는 원유양은 24.15%에 해당하고 금액으로 환산하면 120억 달러이고 본 발명품이 10년간 400만대가 보급이 되어 가정,상업부문에서 40%의 원유수입 대체 효과가 있을 경우 이를 금액으로 환산하면 48억 달러이고 원화로 환산하면 4조8천억원에 이르고 10년내 400만대가 보급데는 과정중 누적 원유수입 대체금액은 217억 달러이고 본 발명품의 사용수명을 20년으로 볼 경우 10년 후 절감금액은 480억 달러이며, 총 원유절감 효과 금액은 217*480억 달러 = 697억 달러에 이르고 원화로 환산하면 69조 7천억원이다.The effect of the present invention is that of the 50 billion US dollars of oil imports annually in China, the amount of oil used in the home, commercial and public sectors is equivalent to 24.15%. In the home and commercial sectors, 40% of the crude oil import replacement effect is equivalent to US $ 4.8 billion in dollars, and KRW4.8 trillion in won. If the service life of the present invention is 20 years, the savings will be $ 48 billion after 10 years, and the total oil savings will amount to $ 217.48 billion = $ 69.7 billion, equivalent to 69.7 trillion won. 100 billion won.
이산화탄소 배출 감소효과는 한해 가정,상업 및 공공부문에서 19,180천톤의 이산화탄소를 배출하므로 2013년 부터 지구온난화 배출가스 감축의무 해당국가로 지정될 경우 이산화탄소 배출가스 19,180천톤(현재 톤당 원화로 만 원선이지만 2013년 부터는 1톤당 13만원으로 거래될 경우 가정)은 금액으로 2조49백억원의 감소 효과가 있다.The reduction effect of CO2 emissions is 19,180 thousand tons of carbon dioxide in the home, commercial and public sectors annually, so if the country is designated to reduce global warming emissions from 2013, it is 19,180 thousand tons of CO2 emissions (currently KRW 10,000 per ton, but in 2013). From this point, the price is estimated at W130,000 per tonne).
전력부문에서 본 발명품으로 한대당 일일 177.6kW의 전력을 생산한다면 400만대 보급시 총 발전양은 7억1천4십만kW이므로 백만kW 원전발전소 70여개와 맞먹는 전력양으로 잉여전력은 북한 및 개성공단등 남북공동단지에 1차적으로 전력을 무상으로 공급할 수 있는양이다.If the electric power division produces 177.6kW of electricity per day with the present invention, the total amount of power generated when 4 million units are supplied is 714 million kW, so the surplus power is equivalent to 70 million kW nuclear power plants. It is the amount that can supply power to the complex for free.
민간부문Private sector
현재 정부에서 시행하고 있는 발전차액보조금 제도로 kW당 716원에 보조금을 지원하고 있는데 본 발명으로 생산된 하루 전력량 177.6kW를 금액으로 환산하면 177.6kW * 716원 = 127,121원이고 일년일 경우 38,136,300원으로 한대당 5백만원에 구입할 경우 2개월만에 투자비를 회수할 수 있다. 생산된 온수양 2520ℓ는 기름보일러로 가열할 경우 25ℓ의 연료가 소모되므로 금액으로 환산하면 25ℓ*870원= 21,750원에 해당하는 원유 및 금액을 절약할 수 있다.Currently, the government provides subsidies to 716 won per kW, which is implemented by the government, and converts 177.6kW of electricity produced by the present invention into 177.6kW * 716 = 127,121, and 38,136,300 won a year. If it is purchased for 5 million won per unit, the investment can be recovered in 2 months. 2520ℓ of produced hot water consumes 25ℓ of fuel when heated by oil boiler, so it can save crude oil and amount equivalent to 25ℓ * 870 won = 21,750 won.
향후 태양광의 투광에 민감하게 반응하는 수소촉매제가 개발될 경우 본 발명품에 적용시켜 발생된 수소를 저장하여 최악의 기상상태 때 연료전지를 통해 전기를 얻을 수 잇도록 한다.In the future, when a hydrogen catalyst that reacts sensitively to solar light emission is developed, the hydrogen generated by applying the present invention may be stored to obtain electricity through a fuel cell in the worst gas phase.
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