KR100798441B1 - 태양의 빛과 열을 이용한 발전시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양의 빛과 열을 이용한 발전시스템에 관한 것으로,
받침대에 회전 가능하게 설치된 지지봉에 중앙의 후단이 힌지 결합된 본체는 작동봉의 왕복 이동에 따라 경사각이 조절되도록 하고, 다수의 볼록렌즈가 부착된 본체의 내부에는 태양광을 전기에너지로 변환하는 전기 생성용 셀과 태양열에 의해 내부를 순환하는 열매체 기름을 가열하는 가열용 배관을 교대로 설치하여 태양의 높이에 따른 각도 조절과, 태양이 이동에 따라 회전 이동하는 본체의 상면에 설치된 볼록렌즈를 경유한 빛을 이용하여 직접 전기를 생성하거나, 가열된 열매체 기름의 열을 이용한 간접적으로 전기를 생성하여 펄스 형태의 파형으로 배터리에 충전시키도록 함으로써 밤이나 장마철과 같이 흐린 날이 장기간 계속될 때에도 배터리에 충전된 전기를 사용할 수 있도록 한 것이다.
Description
도 1은 본 발명의 전체적인 구성을 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 열발전부의 상세히 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 충전을 위한 구성을 간단하게 도시한 블록도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 받침대 3 : 지지봉
6 : 결합부 10 : 본체
11 : 결합체 13 : 고정체
15 : 작동봉 21 : 볼록렌즈
22 : 전기발생부 23 : 전기 생성용 셀
24 : 열발전부 25 : 열전달체
본 발명은 태양의 빛과 열을 이용한 발전시스템에 관한 것으로, 받침대에 회전 가능하게 설치된 지지봉에 중앙의 후단이 힌지 결합되어 작동봉의 왕복 이동에 따라 경사각이 조절되도록 하여 태양의 빛을 최대로 유입받을 수 있도록 하고, 다 수의 볼록렌즈가 부착된 본체의 내부에는 태양광을 전기에너지로 변환하는 전기 생성용 셀과 태양열에 의해 내부를 순환하는 열매체 기름을 가열하는 가열용 배관을 교대로 설치하여 각각 전기를 생성하면서 펄스 형태의 파형으로 배터리에 충전시키도록 함으로써 밤이나 장마철과 같이 흐린 날이 장기간 계속될 때에도 배터리에 충전된 전기를 사용할 수 있도록 한 태양의 빛과 열을 이용한 발전시스템에 관한 것이다.
일반적으로 태양광을 이용한 발전이 무한정, 무공해의 태양 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 기술이다.
상기 태양광을 이용한 발전의 기본 원리는 반도체 pn접합으로 구성된 태양전지(solar cell)에 태양광이 조사되면 광에너지에 의한 전자-양공의 쌍이 생겨나게 되고, 전자와 양공이 이동하여 n층과 p층을 가로질러 전류가 흐르게 되는 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의해 기전력이 발생하여 외부에 접속된 부하에 전류가 흐르게 된다.
이러한 태양전지는 필요한 단위 용량으로 직,병렬로 연결한 후, 기후에 견디고 단단한 재료와 구조로 만들어 태양전지 모듈로 상품화하였다.
즉, 기존 태양광발전의 핵심은 태양전지(Solar cell)또는 광기전력 에너지(photovoltaic energy)이다.
그러나 태양전지는 비, 눈 또는 구름에 의해 햇빛이 비치지 않는 날과 밤에는 전기가 발생하지 않을 뿐만 아니라 일사량의 강도에 따라 균일하지 않은 직류가 발생되는 문제점이 있었다.
또한 상기의 태양광을 충전하였다가 사용하기 위하여 축전지를 사용하게 되는데, 이는 출고 때부터 85% 정도의 충전량을 가지고 있으며, 약 6개월 정도 지나면 충전량이 50-60%로 떨어지게 된다.
그러므로 축전지의 충전량이 항상 90% 이상 유지하도록 하기 위하여 펄스 충전 방식을 이용하게 되고, 클록 펄스에 따라 배터리를 충전시키는 방식인 펄스 충전 방식은 보통 설정 레벨의 맥류 전원이 듀티 설정 전압 전압보다 높고, 배터리의 전압이 배터리 완충 전압보다 낮을 때 배터리를 충전시키도록 하였다.
그러나 종래의 펄스 충전 방식을 이용한 배터리의 충전 장치에 의하여서는 배터리에 충전전압을 인가할 때 펄스파 형태의 전압으로 인가하여 충전이 속도를 빠르게 할 수 있지만, 충전과 방전을 계속 반복하는 중에 배터리의 전극판에 산화되어 부착된 이물질을 제거하지 못하게 되고, 상기의 이물질은 내부 저항이 커지도록 하여 배터리의 효율을 크게 저하시키게 되므로 배터리가 노화되어 오래 사용할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서 태양광을 온전하게 이용하여 발전을 하지 못함은 물론, 발전된 전원을 충전하는 배터리의 효율이 계속 떨어지므로 장시간 이용할 수 없데 죄는 등의 문제점이 있었다.
상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 태양전지 모듈에 의한 전기발생부와 태양에 의한 열발전부의 복합발전 시스템을 사용함으로써 효율이나 경제성 분야에 더 좋은 발전효과를 얻도록 한 태양의 빛과 열을 이용한 발전시 스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한 본 발명은 받침대에 회전 가능하게 설치된 지지봉에 중앙의 후단이 힌지 결합되어 작동봉의 왕복 이동에 따라 경사각이 조절되도록 하여 태양의 빛을 최대로 유입받을 수 있도록 하고, 다수의 볼록렌즈가 부착된 본체의 내부에는 태양광을 전기에너지로 변환하는 전기 생성용 셀과 태양열에 의해 내부를 순환하는 열매체 기름을 가열하는 가열용 배관을 교대로 설치하여 각각 전기를 생성하면서 펄스 형태의 파형으로 배터리에 충전시키도록 함으로써 밤이나 장마철과 같이 흐린 날이 장기간 계속될 때에도 배터리에 충전된 전기를 사용할 수 있도록 함을 다른 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명 태양의 빛과 열을 이용한 발전시스템은,
받침대에는 지지봉을 모터에 의하여 회전 가능하도록 설치하고,
상기 지지봉의 상단에 중앙의 후단이 힌지 결합된 본체의 하단에는 작동봉의 일측을 결합하여 모터에 의하여 왕복 이동함에 따라 경사각이 조절되도록 하고,
다수의 볼록렌즈가 전면에 부착된 본체의 내부에는 태양광을 전기에너지로 변환하는 전기 생성용 셀과 태양열에 의해 내부를 순환하는 열매체 기름을 가열하는 가열용 배관을 교대로 설치하고,
상기 가열용 배관의 하단에는 위쪽에 '+' 전기가 형성되도록 하면서 아래쪽에는 '-' 전기가 형성되도록 한 열 발전장치를 설치하도록 함으로써 태양의 높이에 따른 각도 조절과, 태양이 이동에 따라 회전 이동하는 본체의 상면에 설치된 볼록 렌즈를 경유한 빛을 이용하여 직접 전기를 생성하거나, 가열된 열매체 기름의 열을 이용한 간접적으로 전기를 생성하여 펄스 형태의 파형으로 배터리에 충전시키도록 구성함을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 전체 구성을 도시한 블록도이고 도 2는 본 발명의 열발전부의 구성을 도시한 개략도이다.
받침대(1)의 고정기어(2)에는 지지봉(3)을 모터(4)에 의하여 회전하는 회전기어(5)가 치합되도록 하여 모터(4)에 의하여 회전각의 조절이 가능하도록 설치하고,
상기 지지봉(3)의 상단 결합부(6)에는 본체(10)의 후면 중앙에 형성한 결합체(11)가 힌지축(12)에 의해 결합되도록 하고,
상기 본체(10)의 하단 고정체(13)에는 작동봉(15)의 일측을 축(14)으로 결합하여 상기의 지지봉(3)에 결합된 모터(7)에 의하여 너트부(8)가 정방향이나 역방향으로 회전함에 따라 볼트부위(16)가 치합된 작동봉(15)이 왕복 이동함에 따라 본체(10)의 경사각이 조절되도록 하고,
다수의 볼록렌즈(21)가 전면에 부착된 본체(10)의 내부에는 태양광을 전기에너지로 변환하는 다수의 전기 생성용 셀(23)을 배열한 전기발생부(22)와 태양열에 의해 내부를 순환하는 열매체 기름을 가열하는 열전달체(25)에 의한 열발전부(24) 를 교대로 설치하고,
상기 열전달체(25)의 내부에는 열매체 기름이 순환하는 가열용 배관(26)을 지그재그 형태로 배열하고,
상기 열전달체(25)의 하단에 위치하는 열발전부(24)는 위쪽에 '+' 전기층(27)을 배열하면서 아래쪽에는 '-' 전기층(28)을 배열하여 사이에 자유전자의 이동공간(29)이 형성되도록 설치하여 전기선(30)을 통하여 자유전자에 의한 전류의 형태로 흐르도록 구성한 것이다.
도 3은 본 발명의 충전을 위한 구성을 간단하게 도시한 블록도로서,
상기의 전기발생부(22)에서 발생되는 전기에너지와 열발전부(24)의 전기선(30)을 통하여 유기되는 전기에너지는 각각 제1 전압 레귤레이터(31)와 제2 전압 레귤레이터(32)를 경유하여 정격의 DC전원으로 배터리(33)에 충전되도록 하고,
상기의 배터리(33)에 공급되는 전기 에너지를 전달받아 역류 방지용 다이오드와 정전압 다이오드에 의해 내부의 동작을 위한 구동전압을 생성하는 구동전압부(34)와,
상기의 배터리(33)에 공급되는 전기 에너지를 공급받아 분할저항에 의하여 충전 전압치와 배터리의 전압치의 아날로그값을 디지털값으로 변환하는 아날로그/디지털 변환부(35)와,
상기의 구동전압과 아날로그/디지털 변환부(35)를 통하여 디지털값을 전달받으면서 내부의 동작을 제어하는 콘트롤러(36)와,
상기의 콘트롤러(36)에서 출력되는 출력신호에 의하여 충전 전압치와 배터리 의 전압치를 표시부(38)에 숫자로 표시하는 전압표시부(37)와,
발진기로부터 발진 주파수를 전달받는 상기의 콘트롤러(36)에서 출력되는 일정 주기를 갖는 구형파의 펄스전압을 상기의 배터리(33)에 전달하는 펄스 발생부들(39)와,
상기의 콘트롤러(36)에 충전이 진행되는 중에 펄스를 발생하기 위한 시간을 설정하여 정해진 정지시간 후에는 정한 시간동안 펄스를 배터리(33)에 충전하기 위한 타이머(40)들로 구성함으로써 배터리의 수명이 지속적으로 유지될 수 있도록 구성한 것이다.
이와 같이 구성한 본 발명의 태양의 빛과 열을 이용한 발전시스템은 태양의 높이에 따라 각도가 조절되고, 태양이 이동에 따라 회전 이동하는 본체의 상면에 설치된 볼록렌즈를 경유한 빛을 이용하여 직접 전기를 생성하거나, 가열된 열매체 기름의 열을 이용한 간접적으로 전기를 생성하여 펄스 형태의 파형으로 배터리에 충전시키도록 한 것으로서,
받침대(1)의 고정기어(2)에는 지지봉(3)을 모터(4)에 의하여 회전하는 회전기어(5)가 치합되도록 하여 모터(4)에 의하여 회전각의 조절이 가능하도록 한다.
그리고 상기 지지봉(3)의 상단 결합부(6)에는 본체(10)의 후면 중앙에 형성한 결합체(11)가 힌지축(12)에 의해 결합하고, 상기 본체(10)의 하단 고정체(13)에는 작동봉(15)의 일측을 축(14)으로 결합하여 상기의 지지봉(3)에 결합된 모터(7)에 의하여 너트부(8)가 정방향이나 역방향으로 회전함에 따라 볼트부위(16)가 치합된 작동봉(15)이 왕복 이동함에 따라 본체(10)의 경사각이 조절되도록 한다.
그러므로 일반적으로 알려진 태양광 추적장치를 위한 프로그램이나 1년 동안의 해뜨는 시간과 해지는 시간에 따를 태양의 위치를 자동으로 추적하기 위한 프로그램에 의하여 태양광을 정확하게 추적하면서 최대한 많은 빛 에너지에 의한 발전이 가능하도록 한다.
다수의 볼록렌즈(21)가 전면에 부착된 본체(10)의 내부에는 태양광을 전기에너지로 변환하는 다수의 전기 생성용 셀(23)을 배열한 전기발생부(22)와 태양열에 의해 내부를 순환하는 열매체 기름을 가열하는 열전달체(25)에 의한 열발전부(24)를 교대로 설치함으로써 태양광에 의한 전기에너지를 얻을 수 있도록 한다.
상기 열전달체(25)의 내부에는 열매체 기름이 순환하는 가열용 배관(26)을 지그재그 형태로 배열하고, 상기 열전달체(25)의 하단에 위치하는 열발전부(24)에는 위쪽과 아래쪽에 각각 '+' 전기층(27)과 '-' 전기층(28)을 배열하면서 사이에 자유전자의 이동공간(29)이 형성되도록 설치하여 전기선(30)을 통하여 자유전자에 의한 전류의 형태로 흐르도록 한다.
상기의 열발전부(24)에서 전기가 발생하는 과정은,
금속 양단간에 온도 편차를 광범위하게 하여 이용범위를 극대화하기 위하여 40도에서 90도까지 하여 양단 간에 온도차가 20도 편차만 있으면 발전하는 구조로 되어 있다.
고온 단에 있는 전자들은 저온 단에 있는 전자들보다 활발한 에너지를 가지게 되어 더 높은 에너지 상태로 유지되며, 금속 막대의 양단 간에 전위차가 발생하게 되어 고온 금속부에서 저온 금속부로 전자가 이동하게 되어 저온 금속부에는 '- '로, 고온 금속부에는 '+'로 대전되어 금속 양단에 전위가 발생하며 전자들을 고온부로 되돌려 보내려는 방향으로 작용하여 열기전력에 의해 DC 전기가 발생하게 된다.
고형체인 PbTiO3과 PbZrO3는 조성비가 변하면 그 결정형이 정 방향으로 변하는 강유전자 재료로서, 밀도는 5.7, 퀴리점은 120도로 유지하여야 하며, 소승 온도는 1120도로 소승 하여야 된다.
이 두 가지 소재를 격막판을 이용하여 접합을 하면 온도를 가하는 부분에 대하여 '+' 전기 형성되고 '-' 전기는 그 반대에서 형성되게 이루어진다.
그러므로 열을 받으면 자유 전자가 생겨나고 이 자유전자들은 어느 한쪽으로 끌려가게 된다.
계속 열을 받음에 따라 자유전자가 더 모이게 되고 이때 전기선을 연결하면 전자는 전기선(30)을 통해 외부 배터리(33)로 전류가 흐르게 된다.
상기의 전기발생부(22)에서 발생되는 전기에너지와 열발전부(24)의 전기선(30)을 통하여 유기되는 전기에너지는 각각 제1 전압 레귤레이터(31)와 제2 전압 레귤레이터(32)를 경유하여 정격의 DC전원으로 배터리(33)에 충전되도록 한다.
상기의 배터리(33)에 공급되는 전기 에너지를 전달받는 구동전압부(34)에서는 역류 방지용 다이오드와 정전압 다이오드에 의해 내부의 동작을 위한 구동전압을 생성한다.
상기의 배터리(33)에 공급되는 전기 에너지를 공급받는 아날로그/디지털 변 환부(35)는 분할저항에 의하여 충전 전압치와 배터리의 전압치의 아날로그값을 디지털값으로 변환한다.
상기의 구동전압과 아날로그/디지털 변환부(35)를 통하여 디지털값을 전달받는 콘트롤러(36)는 내부의 동작을 제어도록 한다.
상기의 콘트롤러(36)에서 출력되는 출력신호를 전달받는 전압표시부(37)는 전압치와 배터리의 전압치를 표시부(38)에 숫자로 표시한다.
발진기로부터 발진 주파수를 전달받는 상기의 콘트롤러(36)는 사용자가 타이머(39)를 통하여 설정한 주기에 따라 구형파의 펄스전압을 상기의 배터리(33)에 전달하는 펄스 발생부들(39)와,
상기의 콘트롤러(36)에 충전이 진행되는 중에 펄스를 발생하기 위한 시간을 타이머(40)에 설정하여 정해진 정지시간 후에는 정한 시간동안 펄스를 배터리(33)에 충전하도록 구성한 것이다.
이와 같이 구성한 본 발명의 태양의 빛과 열을 이용한 발전시스템에 의하여서는 받침대에 회전 가능하게 설치된 지지봉에 중앙의 후단이 힌지 결합된 본체는 작동봉의 왕복 이동에 따라 경사각이 조절되도록 하고, 다수의 볼록렌즈가 부착된 본체의 내부에는 태양광을 전기에너지로 변환하는 전기 생성용 셀과 태양열에 의해 내부를 순환하는 열매체 기름을 가열하는 가열용 배관을 교대로 설치하여 태양의 높이에 따른 각도 조절과, 태양이 이동에 따라 회전 이동하는 본체의 상면에 설치된 볼록렌즈를 경유한 빛을 이용하여 직접 전기를 생성하거나, 가열된 열매체 기름 의 열을 이용한 간접적으로 전기를 생성하여 펄스 형태의 파형으로 배터리에 충전시키도록 함으로써 밤이나 장마철과 같이 흐린 날이 장기간 계속될 때에도 배터리에 충전된 전기를 사용할 수 있는 이점이 있는 것이다.
Claims (3)
- 받침대(1)의 고정기어(2)에는 지지봉(3)을 모터(4)에 의하여 회전하는 회전기어(5)가 치합되도록 설치하고,상기 지지봉(3)의 상단 결합부(6)에는 본체(10)의 후면 중앙에 형성한 결합체(11)가 힌지축(12)으로 결합되도록 하고,상기 본체(10)의 하단 고정체(13)에는 작동봉(15)의 일측을 축(14)으로 결합하면서 상기의 지지봉(3)에 결합된 모터(7)에 의하여 너트부(8)가 작동봉(15)의 볼트부위(16)에 치합되도로 하고,다수의 볼록렌즈(21)가 전면에 부착된 본체(10)의 내부에는 전기 생성용 셀(23)을 배열한 전기발생부(22)와 태양열에 의해 내부를 순환하는 열매체 기름을 가열하는 열전달체(25)에 의한 열발전부(24)를 교대로 설치하여 구성한 것을 특징으로 하는 태양의 빛과 열을 이용한 발전시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 열전달체(25)의 내부에는 열매체 기름이 순환하는 가열용 배관(26)을 지그재그 형태로 배열하고,상기 열전달체(25)의 하단에 위치하는 열발전부(24)는 위쪽에 '+' 전기층(27)을 배열하면서 아래쪽에는 '-' 전기층(28)을 배열하여 사이에 자유전자의 이동공간(29)이 형성되도록 설치하여 전기선(30)을 통하여 자유전자에 의한 전류의 형 태로 흐르도록 구성한 것을 특징으로 하는 태양의 빛과 열을 이용한 발전시스템.
- 전기발생부(22)에서 발생되는 전기에너지와 열발전부(24)의 전기선(30)을 통하여 유기되는 전기에너지를 각각 정격의 DC전원으로 배터리(33)에 충전되도록 하는 제1 및 제2 전압 레귤레이터(31)(32)와,상기의 배터리(33)에 공급되는 전기 에너지를 전달받아 역류 방지용 다이오드와 정전압 다이오드에 의해 내부의 동작을 위한 구동전압을 생성하는 구동전압부(34)와,상기의 배터리(33)에 공급되는 전기 에너지를 공급받아 분할저항에 의하여 충전 전압치와 배터리의 전압치의 아날로그값을 디지털값으로 변환하는 아날로그/디지털 변환부(35)와,상기의 구동전압과 아날로그/디지털 변환부(35)를 통하여 디지털값을 전달받으면서 내부의 동작을 제어하는 콘트롤러(36)와,상기의 콘트롤러(36)에서 출력되는 출력신호에 의하여 충전 전압치와 배터리의 전압치를 표시부(38)에 숫자로 표시하는 전압표시부(37)와,발진기로부터 발진 주파수를 전달받는 상기의 콘트롤러(36)에서 출력되는 일정 주기를 갖는 구형파의 펄스전압을 상기의 배터리(33)에 전달하는 펄스 발생부(39)와,상기의 콘트롤러(36)에 충전이 진행되는 중에 펄스를 발생하기 위한 시간을 설정하기 위한 타이머(40)들로 구성한 것을 특징으로 하는 태양의 빛과 열을 이용한 발전시스템.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020050107343A KR100798441B1 (ko) | 2005-11-10 | 2005-11-10 | 태양의 빛과 열을 이용한 발전시스템 |
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| KR1020050107343A KR100798441B1 (ko) | 2005-11-10 | 2005-11-10 | 태양의 빛과 열을 이용한 발전시스템 |
Related Child Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR2020050031883U Division KR200409064Y1 (ko) | 2005-11-10 | 2005-11-10 | 태양의 빛과 열을 이용한 발전시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR100798441B1 true KR100798441B1 (ko) | 2008-01-28 |
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ID=39219443
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| KR1020050107343A KR100798441B1 (ko) | 2005-11-10 | 2005-11-10 | 태양의 빛과 열을 이용한 발전시스템 |
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|---|---|
| KR (1) | KR100798441B1 (ko) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100996416B1 (ko) | 2008-07-21 | 2010-11-25 | 대한테크렌(주) | 태양전지판의 각도 조절 장치 |
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2005
- 2005-11-10 KR KR1020050107343A patent/KR100798441B1/ko not_active IP Right Cessation
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