KR100720926B1 - Condensing apparatus for solar photovoltaic generator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 히트파이프를 이용하여 태양전지판을 효과적으로 방열할 수 있는 히트파이프를 구비한 태양광 발전용 집광장치에 관한 것이다. 본 발명의 태양광 발전용 집광장치는 다수개의 태양전지로 구성되는 태양전지판, 태양광을 태양전지판에 집광하기 위한 집광렌즈들, 태양전지판의 저면에 밀착 설치되어 태양전지판으로부터 발생되는 열을 흡수하는 열전도성블록, 열전도성블록에 일단부가 연결되어 열전도성블록으로부터 열을 전달받는 히트파이프들 및 태양전지판에 인접하게 위치되며 히트파이프들로부터 열을 전달받아 열을 방출하는 방열부들을 포함한다.The present invention relates to a solar light concentrating device having a heat pipe that can effectively heat dissipate a solar panel using a heat pipe. Photovoltaic condensing device of the present invention is a solar panel consisting of a plurality of solar cells, condensing lenses for condensing sunlight on the solar panel, is installed in close contact with the bottom of the solar panel to absorb heat generated from the solar panel A heat conductive block, heat pipes having one end connected to the heat conductive block are located adjacent to the heat pipe and heat transfer heat transfer from the heat conductive block, and includes a heat dissipation unit that receives heat from the heat pipes to release heat.
태양광, 집광, 태양전지판, 방열, 히트파이프 Solar light, condensing, solar panel, heat dissipation, heat pipe
Description
도 1은 본 발명의 집광장치에서 방열구조가 구비된 태양전지판을 보여주는 사시도이다.1 is a perspective view showing a solar panel with a heat radiation structure in the light collecting device of the present invention.
도 2는 본 발명의 집광장치에서 태양전지판과 방열부들을 보여주는 저면도이다. Figure 2 is a bottom view showing the solar panel and the heat dissipation unit in the light collecting device of the present invention.
도 3은 본 발명의 집광장치에서 태양전지판의 구조를 보여주는 단면도이다. 3 is a cross-sectional view showing the structure of a solar panel in the light collecting device of the present invention.
도 4는 본 발명의 집광장치에서 방열부의 일부를 보여주는 부분 사시도이다. 4 is a partial perspective view showing a part of a heat dissipation unit in the light collecting device of the present invention.
도 5는 본 발명의 집광장치에서 변형된 방열부를 보여주는 도면이다.5 is a view showing a modified heat dissipation unit in the light collecting device of the present invention.
도 6은 본 발명의 집광장치에서 변형된 방열부를 보여주는 도면이다. 6 is a view showing a modified heat dissipation unit in the light collecting device of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
110 : 집광렌즈110: condenser lens
120 : 태양전지판120: solar panel
130 : 방열장치130: radiator
132 : 열도성블록132: thermally conductive block
138 : 히트파이프138: heat pipe
140 : 방열부140: heat dissipation unit
본 발명은 태양광 발전용 집광장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 히트파이프를 이용하여 태양전지판을 효과적으로 방열할 수 있는 히트파이프를 구비한 태양광 발전용 집광장치에 관한 것이다.The present invention relates to a solar light collecting device, and more particularly, to a solar light collecting device having a heat pipe that can effectively heat dissipate a solar panel using a heat pipe.
일반적으로 태양광 발전설비는 태양전지(solar cell)를 이용하여 태양의 빛 에너지를 전기에너지로 변환시키는 장치를 말한다. 이때, 상기 태양전지는 PN 접합반도체로 구성되어 태양광의 조사시 자유전자를 발생시켜 전기를 유도하는 기능을 수행한다.In general, photovoltaic power generation equipment refers to a device that converts light energy of the sun into electrical energy using a solar cell. In this case, the solar cell is composed of a PN junction semiconductor to induce electricity by generating free electrons when irradiated with sunlight.
태양광 발전설비에는 태양광을 중첩하여 태양전지의 표면에 조사하는 집광장치가 사용된다. 상기 집광장치의 광집적도는 발전설비의 에너지효율과 직결되며, 태양전지의 저방에 설치되는 중첩용 집광렌즈의 면적에 비례한다. In the photovoltaic power generation facility, a light collecting device that overlaps sunlight and irradiates the surface of the solar cell is used. The light intensity of the light collecting device is directly related to the energy efficiency of the power generation equipment and is proportional to the area of the overlapping light collecting lens installed at the bottom of the solar cell.
이처럼, 태양광 발전설비의 발전량 증가를 위해서 광집적도를 높이게 되면, 태양전지의 온도 상승률도 상대적으로 높아지게 된다. 따라서, 태양전지의 온도가 일정 이상 올라가게 되면 태양전지의 열화가 발생될 뿐만 아니라 태양전지의 발전 출력을 떨어뜨리는 원인이 된다. As such, when the light intensity is increased in order to increase the amount of power generated by the photovoltaic facility, the temperature increase rate of the solar cell is also relatively high. Therefore, when the temperature of the solar cell rises above a certain level, not only the solar cell deteriorates but also causes a decrease in the power generation output of the solar cell.
본 발명의 목적은 태양전지판을 효과적으로 방열할 수 있는 태양광 발전용 집광장치를 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 히트파이프와 방열핀, 방 열핀과 공기간의 열교환 효율을 높여 태양전지판을 신속하게 방열할 수 있는 태양광 발전용 집광장치를 제공하는데 있다. An object of the present invention is to provide a solar light collecting device that can effectively heat dissipate solar panels. Still another object of the present invention is to provide a solar light concentrating device capable of rapidly dissipating a solar panel by improving heat exchange efficiency between a heat pipe and a heat dissipation fin, a heat dissipation fin, and air.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 발전용 집광장치는 다수개의 태양전지로 구성되는 태양전지판; 태양광을 상기 태양전지판에 집광하기 위한 집광부재들; 상기 태양전지판의 저면에 밀착 설치되어 상기 태양전지판으로부터 발생되는 열을 흡수하는 열전도성블록; 상기 열전도성블록에 일단부가 연결되어 상기 열전도성블록으로부터 열을 전달받는 히트파이프들; 및 상기 태양전지판에 인접하게 위치되며 상기 히트파이프들로부터 열을 전달받아 열을 방출하는 방열부들을 포함한다. 여기서 집광부재는 집광렌즈, 반사판 등이 사용될 수 있다.Photovoltaic power collecting device of the present invention for achieving the above object is a solar panel consisting of a plurality of solar cells; Condensing members for condensing sunlight onto the solar panel; A thermally conductive block installed on the bottom surface of the solar panel to absorb heat generated from the solar panel; Heat pipes having one end connected to the thermally conductive block and receiving heat from the thermally conductive block; And heat dissipation parts positioned adjacent to the solar panel and receiving heat from the heat pipes to release heat. The light collecting member may be a light collecting lens, a reflecting plate, or the like.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 열전도성블록은 내부에 상기 히트파이프들이 삽입되는 삽입통로들이 형성되되; 상기 삽입통로들은 상기 히트파이프들과의 열전달 면적이 높도록 굴곡지게 형성된다.According to an embodiment of the present invention, the thermally conductive block has insertion paths through which the heat pipes are inserted; The insertion passages are formed to be bent so as to have a high heat transfer area with the heat pipes.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 방열부는 방열패드; 및 상기 방열패드의 적어도 일면에 제공되고, 상기 히트파이프들이 삽입되는 삽입공들이 관통되어 형성된 복수의 방열핀들을 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the heat dissipation unit includes a heat dissipation pad; And a plurality of heat dissipation fins provided on at least one surface of the heat dissipation pad and formed through the insertion holes through which the heat pipes are inserted.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 방열부는 중앙영역에 상기 히트파이프가 수용될 수 있는 삽입공이 형성된 원통형상의 방열패드; 및 상기 방열패드의 외주면에 방사상으로 상기 방열패드의 길이방향을 따라 길게 제공되는 복수의 방열핀들을 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the heat dissipation unit may include a cylindrical heat dissipation pad having an insertion hole in which a heat pipe may be accommodated; And a plurality of heat dissipation fins radially provided on an outer circumferential surface of the heat dissipation pad along a longitudinal direction of the heat dissipation pad.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 방열핀은 방열 면적 증대를 위해 울퉁불퉁한 표면을 갖거나 또는 복수의 관통공들이 형성된다.According to an embodiment of the present invention, the heat dissipation fin has an uneven surface or a plurality of through holes is formed to increase the heat dissipation area.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 방열핀들의 높낮이는 서로 상이하다.According to an embodiment of the present invention, the heights of the radiating fins are different from each other.
예컨대, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다. For example, embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape of the elements in the drawings and the like are exaggerated to emphasize a clearer description.
본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 6에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다. An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6. In addition, in the drawings, the same reference numerals are denoted together for components that perform the same function.
본 발명의 기본적인 의도는 열전도성 블록과 히트파이프들 그리고 방열핀들을 사용하여 신속하게 태양전지판의 열을 방열함으로써 태양전지판의 열화를 방지할 수 있도록 하는 방열 구조를 갖는데 그 특징이 있다. The basic intention of the present invention is to have a heat dissipation structure that prevents deterioration of the solar panel by rapidly dissipating heat of the solar panel using a thermally conductive block, heat pipes, and heat dissipation fins.
도 1은 본 발명의 집광장치에서 방열구조가 구비된 태양전지판을 보여주는 사시도이고, 도 2는 태양전지판의 저면도이다. 도 3은 태양전지판의 단면도이다. 도 4는 본 발명에서 방열부의 부분 확대도이다. 1 is a perspective view showing a solar panel with a heat dissipation structure in the light collecting device of the present invention, Figure 2 is a bottom view of the solar panel. 3 is a cross-sectional view of a solar panel. 4 is a partially enlarged view of a heat dissipation unit in the present invention.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 집광장치(100)는 다수개의 태양전지를 구비한 태양전지판(120)과, 태양광을 태양전지판에 집광하기 위한 집광렌즈(110) 그리고 태양전지판의 과열을 방지하기 위한 방열장치(130)를 포함한다.1 to 3, the
먼저, 집광렌즈(110)는 다수개의 프레넬 렌즈(112)들로 구성되며, 집광렌즈(110)를 통해 굴절된 태양광은 태양전지판(120)의 표면으로 입사되며, 그 입사광의 광 집적도는 태양전지판(120) 면적의 40배 이하로만 구성되면 된다. 따라서, 집광렌즈(110)를 통해 태양전지판(120)에 조사되는 태양광의 광집적도에 근접하는 에너지 효율을 얻을 수 있게 된다.First, the
도 3을 참조하면, 태양전지판(120)은 다수개의 태양전지(122), 태양전지를 보호하기 위하여 그 상부에 배치되는 투명한 강화유리(124), 태양전지(122)의 하부에 접착제에 의해 부착되는 알루미늄 보호판(126) 그리고 이들을 지지하는 지지프레임(127)을 포함하며, 태양전지판(120)의 상부에는 집광렌즈(110)가 위치되며, 알루미늄 보호판(126)의 저면에는 열전도성블록(132)이 밀착 설치된다.Referring to FIG. 3, the
방열장치(130)는 태양전지판에(120)서 발생되는 열을 신속하게 방열하기 위한 것으로, 태양전지판(120)의 저면에 설치되는 열전도성블록(132)과 태양전지판(120)의 사방에 위치되는 4개의 방열부(140) 그리고 열전도성블록(132)으로부터 4개의 방열부(140) 각각으로 열을 전달하기 위한 히트파이프(138)들을 포함한다. The
여기서, 히트파이프(138)는 파이프 내부에 휘발성 액체가 채워진 것으로, 이 파이프의 한쪽 끝에 열이 가해지면 액체는 증발하여 열에너지를 가지면서 다른 끝으로 이동한 후 파이프의 다른 끝에서 방열하게 된다. 이러한 히트파이프의 본체는 구리, 스테인레스강, 세라믹스, 텅스텐 등이 사용될 수 있으며, 내부의 휘발성 물질로는 메탄올, 아세톤, 물, 수은 등이 사용된다. Here, the
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 열전도성블록(132)은 내부에 히트파이 프(138)들이 삽입되는 삽입통로(134)들이 제공된다. 이 삽입통로(134)들 중 일부는 굴곡지게 형성된 것을 알 수 있는데 이는 열전도성블록(132)과 히트파이프(138)들과의 열전달 효율(면적)을 높이기 위한 조치이며, 필요에 따라서는 다른 삽입통로들도 굴곡지게 형성될 수 있다. 히트파이프(138)는 열전도성블록(132)에 삽입될 때 인서트(insert)방식 등의 다양한 방식으로 삽입될 수 있다. 2 and 3, the thermally
도 2 및 도 4를 참조하면, 방열부(140)는 방열패드(142)와 방열패드(142)의 저면에 일정 간격으로 설치되는 방열핀(144)들을 포함한다. 방열핀(144)들에는 히트파이프(138)가 삽입되는 삽입공(145)들이 관통되어 형성되어 있으며, 방열핀(144)들은 방열 면적 증대를 위해 복수의 방열공(146)들이 형성되어 있음을 알 수 있다. 예컨대, 방열핀들은 방열 면적 증대를 위해 울퉁불퉁한 표면이 제공될 수도 있다. 또한, 방열핀들은 돌출높이가 교호적으로 길고 짧게 형성될 수 있다. 이렇게, 방열핀(144)들은 돌출높이가 이웃하는 방열핀과 상이하고 그 표면의 면적이 증대되어 공기와의 접촉면적으로 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 방열핀들의 높이 변화에 따라 공기의 유입을 향상시킬 수 있고, 이는 방열핀들과 공기 사이에서의 원활한 열교환을 제공하게 된다.2 and 4, the
상술한 바와 같이, 본 발명의 집광장치(100)는 태양전지판(120) 면적의 3-4배 이상에 해당하는 방열면적이 제공될 뿐만 아니라, 방열부(140)가 태양전지판(120)의 사방에 위치되고 히트파이프(138)들을 통해 신속하게 그리고 효율적으로 태양전지판의 열을 방열부(140)들로 제공받아 방열되는 구조적인 특징을 갖는다.As described above, the
도 5 및 도 6은 본 발명에서 방열부의 변형예를 보여주는 도면들이다.5 and 6 are views showing a modification of the heat dissipation unit in the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 변형된 방열부(140a)는 히트파이프(138)들이 방열패드(142a)에 삽입되는 구조로써, 방열패드(142a)에는 히트파이프(138)가 삽입되는 삽입공(143)이 형성된 융기부를 갖으며, 이 융기부의 외주면에는 방사상으로 방열핀(144a)들이 형성된다. 도 5에 도시된 방열부(140a)는 히트파이프(138)와의 접촉 면적을 높이기 위해 방열패드(142a)에 삽입공(143)을 형성하고, 방열패드(142a)로 제공되는 열을 방열핀(144)들로 신속하게 제공되도록 방열핀(144)들이 융기부의 외주면에 방사상으로 그리고 히트파이프(138)들의 길이방향으로 설치된다는데 그 특징이 있다.As shown in FIG. 5, the deformed
도 6에 도시된 방열부(140b)는 중앙영역에 히트파이프(138)가 수용될 수 있는 삽입공(147)이 형성된 원통형상의 방열패드(142b)와, 이 방열패드(142b)의 외주면에 방사상으로 방열패드(142b)의 길이방향(히트파이프들의 길이방향)을 따라 길게 제공되는 방열핀(144b)들을 갖는 것으로, 이 방열부(140b)도 앞에서 언급된 바와 같이 히트파이프(138)와 방열부(140b)와의 접촉 면적으로 높여 방열 효율성을 높이기 위한 구조이다. 이러한 방열부(140b)는 방열핀(144b)들이 사방으로 개방된 구조이기 때문에 공기와의 접촉성이 매우 높다. 즉, 바람이 어느 방향에서 불더라도 방열부(140b)의 방열핀(144b)들과 열교환이 이루어짐으로써 신속한 방열이 가능한 것이다.The
도면에 도시하지 않았지만, 본 발명의 집광장치(100)에서 태양전지판(120)와 4개의 방열부(140) 중 적어도 하나는 지지 브라켓(미도시됨)에 설치된다. 예컨대, 태양전지판(120)이 지지브라켓에 설치되는 경우 4개의 방열부(140)는 히트파이 프(138)들에 의해 지지되기 때문에 별도로 지지하기 위한 구조물이 필요 없고, 반대로 4개의 방열부(140)가 지지브라켓에 설치되는 경우에는 태양전지판(120)이 히트파이프(138)들에 의해 지지된다.Although not shown in the drawings, at least one of the
한편, 본 발명은 상기의 구성으로 이루어진 태양광 발전용 집광장치에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.On the other hand, the present invention can be variously modified and take various forms in the solar light concentrating device having the above configuration. It is to be understood, however, that the present invention is not limited to the specific forms referred to in the above description, but rather includes all modifications, equivalents and substitutions within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It should be understood to do.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 집광장치는 태양전지판을 효과적으로 방열할 수 있다. 본 발명의 집광장치는 히트파이프와 방열핀, 방열핀과 공기간의 열교환 효율을 높여 태양전지판을 신속하게 방열시킬 수 있다. 본 발명의 집광장치는 방열부들이 히트파이프들을 통해 열을 제공받기 때문에 태양전지판 주변 공간을 효율적으로 활용할 수 있고 방열 면적으로 늘리 수 있다. As described above, the light collecting device according to the present invention can effectively heat dissipate the solar panel. The light collecting device of the present invention can quickly heat dissipate a solar panel by increasing heat exchange efficiency between a heat pipe and a heat dissipation fin, a heat dissipation fin, and air. In the light collecting device of the present invention, since the heat radiating parts are provided with heat through the heat pipes, the space around the solar panel can be efficiently utilized and the heat dissipation area can be increased.
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KR1020060044752A KR100720926B1 (en) | 2006-05-18 | 2006-05-18 | Condensing apparatus for solar photovoltaic generator |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2006
- 2006-05-18 KR KR1020060044752A patent/KR100720926B1/en not_active IP Right Cessation
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