KR101221422B1 - Power generation system using solar energy - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양열을 이용한 태양열발전시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양열을 이용하여 전기를 생산하는 태양열발전시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a solar thermal power generation system using solar heat, and more particularly, to a solar thermal power generation system that generates electricity using solar heat.

본 발명은 흡열부 및 방열부를 가지며 상기 흡열부 및 방열부의 열교환에 의하여 발생되는 전기를 출력하는 발전단자를 가지는 열전모듈과; 태양열을 집열하는 집열부와; 제1열교환매체가 상기 집열부 및 상기 열전모듈의 흡열부를 순환하도록 하여 상기 집열부에서 흡수된 열을 상기 열전모듈의 흡열부로 전달하는 제1매체순환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열발전시스템을 개시한다.The present invention provides a thermoelectric module having a heat absorbing part and a heat dissipating part and having a power generation terminal for outputting electricity generated by heat exchange of the heat absorbing part and the heat dissipating part; A collector for collecting solar heat; A first heat exchange medium includes a first medium circulation unit for circulating the heat collecting portion and the heat absorbing portion of the thermoelectric module to transfer heat absorbed by the heat collecting portion to the heat absorbing portion of the thermoelectric module. do.

태양열, 열전, 열전모듈, 집열 Solar, thermoelectric, thermoelectric module, heat collection

Description

태양열을 이용한 태양열발전시스템 {Power generation system using solar energy}Solar power generation system using solar heat {Power generation system using solar energy}

본 발명은 태양열을 이용한 태양열발전시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양열을 이용하여 전기를 생산하는 태양열발전시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a solar thermal power generation system using solar heat, and more particularly, to a solar thermal power generation system that generates electricity using solar heat.

발전용 열전모듈이란 일단을 고온부에 접촉시키고 타단을 저온부에 접촉시키면 양단에 직류(DC)를 전류가 발생되는 제벡(Seebeck) 효과를 가지는 다수개의 열전소자를 직렬로 연결하여 온도차를 이용한 발전장치로 사용되는 모듈을 말한다.A thermoelectric module for power generation is a power generation device using a temperature difference by connecting a plurality of thermoelectric elements having a Seebeck effect in which one end contacts a high temperature part and the other end contacts a low temperature part with a direct current (DC) at both ends. Refers to the module used.

한편 석유로 대표되는 화석연료는 수많은 장점에 의하여 발전시설 등에도 사용되고 있다. 그러나 화석연료의 매장량의 한계로 가격급등, 온실효과 등 대기오염의 문제점 등으로 인하여 대체에너지를 위한 기술의 필요성이 대두되고 있다.Meanwhile, fossil fuels represented by petroleum are being used in power generation facilities due to numerous advantages. However, due to the limited reserves of fossil fuels, there is a need for technology for alternative energy due to the problem of air pollution such as price spike and greenhouse effect.

본 발명의 목적은 상기와 같은 필요성 및 문제점에 착안하여, 태양열을 에너지원으로 발전용 열전모듈을 이용하여 전기를 생산하는 태양열발전시스템을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a solar power generation system that produces electricity by using a thermoelectric module for power generation using solar heat as an energy source in view of the necessity and problems as described above.

본 발명의 다른 목적은 간단한 구조에 의하여 전기를 효율적으로 생산할 수 있는 태양열발전시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a solar thermal power generation system that can efficiently produce electricity by a simple structure.

본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은 흡열부 및 방열부를 가지며 상기 흡열부 및 방열부의 열교환에 의하여 발생되는 전기를 출력하는 발전단자를 가지는 열전모듈과; 태양열을 집열하는 집열부와; 제1열교환매체가 상기 집열부 및 상기 열전모듈의 흡열부를 순환하도록 하여 상기 집열부에서 흡수된 열을 상기 열전모듈의 흡열부로 전달하는 제1매체순환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열발전시스템을 개시한다.The present invention has been made to achieve the object of the present invention as described above, the present invention includes a thermoelectric module having a heat absorbing portion and a heat dissipating portion having a power generation terminal for outputting electricity generated by heat exchange of the heat absorbing portion and the heat dissipating portion; A collector for collecting solar heat; A first heat exchange medium includes a first medium circulation unit for circulating the heat collecting portion and the heat absorbing portion of the thermoelectric module to transfer heat absorbed by the heat collecting portion to the heat absorbing portion of the thermoelectric module. do.

상기 열전모듈은 상기 흡열부와 결합되는 흡열기판과, 상기 방열부와 결합되는 방열기판과, 상기 흡열기판 및 상기 방열기판 사이에 설치되는 다수 개의 열전소자를 포함하며, 상기 열전소자 중 일부는 상기 발전단자와 연결될 수 있다.The thermoelectric module includes a heat absorbing substrate coupled to the heat absorbing portion, a heat radiating substrate coupled to the heat radiating portion, and a plurality of thermoelectric elements disposed between the heat absorbing substrate and the heat radiating substrate, and some of the thermoelectric elements are It can be connected to the power generation terminal.

상기 흡열부 및 상기 흡열기판은 일체로 형성되며, 상기 방열부 및 상기 방열기판은 일체로 형성될 수 있다.The heat absorbing portion and the heat absorbing substrate may be integrally formed, and the heat radiating portion and the heat radiating substrate may be integrally formed.

상기 흡열부 및 상기 방열부는 내부에 열교환매체가 흐를 수 있는 유로가 형성될 수 있다.The heat absorbing part and the heat radiating part may have a flow path through which a heat exchange medium flows.

상기 방열기판 및 상기 흡열기판은 상기 열전소자의 열팽창을 흡수할 수 있도록 그 간격이 가변될 수 있다.The heat dissipation substrate and the heat absorbing substrate may have a variable interval so as to absorb thermal expansion of the thermoelectric element.

상기 방열기판 및 상기 흡열기판을 관통하여 설치되는 볼팅부에 의하여 상기 방열기판 및 상기 흡열기판는 결합되며, 상기 방열기판 및 상기 흡열기판 중 어느 하나의 외측면과 상기 볼팅부 사이에는 열팽창을 흡수할 수 있도록 탄성부재가 설치될 수 있다.The heat dissipation substrate and the heat absorbing substrate are coupled to each other by a bolting portion installed through the heat dissipation substrate and the heat absorbing substrate, and may absorb thermal expansion between an outer surface of the heat dissipation substrate and the heat absorbing substrate and the bolting portion. The elastic member may be installed so as to.

상기 제1매체순환부는 제1열교환매체의 원활한 순환을 위하여 제1열교환매체의 유로상에 설치되어 제1열교환매체가 저장되는 제1매체버퍼부를 추가로 포함할 수 있다.The first medium circulation part may further include a first medium buffer part installed on a flow path of the first heat exchange medium to store the first heat exchange medium for smooth circulation of the first heat exchange medium.

상기 제1매체순환부는 상기 집열부를 거친 제1열교환매체의 일부를 상기 열전모듈의 흡열부를 거치지 않고 흐르도록 하는 바이패스유로를 추가로 포함할 수 있다.The first medium circulation part may further include a bypass passage through which a portion of the first heat exchange medium passing through the heat collecting part flows without passing through the heat absorbing part of the thermoelectric module.

상기 제1열교환매체는 상기 집열부에 의하여 150℃~250℃로 가열될 수 있다.The first heat exchange medium may be heated to 150 ℃ ~ 250 ℃ by the heat collecting unit.

상기 방열부는 대류 및 열전도 중 적어도 어느 하나의 방식에 의하여 방열될 수 있다.The heat dissipation unit may be dissipated by at least one of convection and thermal conductivity.

상기 시스템은 열을 방출시키는 방열장치와; 제2열교환매체가 상기 방열부와 상기 방열장치로 순환시켜 상기 방열부의 열을 상기 방열장치로 전달하는 제2매체순환부를 추가로 포함할 수 있다.The system includes a heat sink for dissipating heat; The second heat exchange medium may further include a second medium circulation unit configured to circulate the heat dissipation unit and the heat dissipation unit to transfer the heat of the heat dissipation unit to the heat dissipation unit.

상기 제2매체순환부는 제2열교환매체의 원활한 순환을 위하여 제2열교환매체의 유로상에 설치되어 제2열교환매체가 저장되는 제2매체버퍼부를 추가로 포함할 수 있다.The second medium circulation part may further include a second medium buffer part installed on a flow path of the second heat exchange medium to store the second heat exchange medium for smooth circulation of the second heat exchange medium.

상기 제2매체순환부는 상기 방열부를 거친 제2열교환매체의 일부를 상기 방열장치를 거치지 않고 흐르도록 하는 바이패스유로를 추가로 포함할 수 있다.The second medium circulation part may further include a bypass flow passage for allowing a portion of the second heat exchange medium that passes through the heat radiating part to flow without passing through the heat radiating device.

상기 방열부를 거친 상기 제2열교환매체는 70℃ 이하로 유지될 수 있다.The second heat exchange medium passing through the heat radiating part may be maintained at 70 ° C. or less.

본 발명에 따른 태양열발전시스템은 간단한 구조에 의하여 태양열을 열전모듈로 전달함으로써 대기를 오염시키지 않고 직접 전기를 생산할 수 있는 이점이 있다.Solar power generation system according to the present invention has the advantage that can be directly produced without polluting the atmosphere by transferring the solar heat to the thermoelectric module by a simple structure.

또한 본 발명에 따른 태양열발전시스템은 열전모듈을 태양열에 의하여 직접 가열하지 않고 제1열교환매체를 사용함으로써 보다 효율적으로 전기를 생산할 수 있는 이점이 있다.In addition, the solar thermal power generation system according to the present invention has an advantage of generating electricity more efficiently by using a first heat exchange medium without directly heating the thermoelectric module by solar heat.

특히 본 발명에 따른 태양열발전시스템은 열전모듈의 흡열부를 직접가열하지 않고 집열부에서 태양열에 의하여 가열된 제1열교환매체를 사용하여 열전모듈을 가열함으로써 집열부의 수 및 열전모듈의 수를 조절함으로써 전기를 효율적으로 생산할 수 있는 이점이 있다.In particular, the solar thermal power generation system according to the present invention does not directly heat the endothermic portion of the thermoelectric module by heating the thermoelectric module using a first heat exchange medium heated by solar heat in the heat collecting portion by adjusting the number of heat collecting portions and the number of thermoelectric modules. There is an advantage that can produce electricity efficiently.

또한 본 발명에 따른 태양열발전시스템은 태양열에 의하여 전기를 생산함과 아울러 열전모듈의 방열부에서 사용되는 제2열교환매체인 물을 온수로서 활용이 가 능함으로써 무공해의 청정에너지원으로서 사용될 수 있는 이점이 있다.In addition, the solar thermal power generation system according to the present invention can be used as a clean energy source of pollution-free by producing electricity by solar heat and by utilizing water, which is a second heat exchange medium used in the heat dissipation unit of the thermoelectric module, as hot water. There is this.

이하, 본 발명에 따른 태양열발전시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the solar thermal power generation system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 태양열발전시스템을 보여주는 개념도이고, 도 2는 도 1의 태양열발절시스템에 사용되는 열전모듈을 보여주는 일부단면도이고, 도 3은 도 1의 태양열발절시스템에 사용되는 열전모듈의 평면도이고, 도 4는 도 1의 태양열발절시스템에 사용되는 집열부의 일례를 보여주는 단면도이다.1 is a conceptual view showing a solar thermal power generation system according to the present invention, Figure 2 is a partial cross-sectional view showing a thermoelectric module used in the solar thermal system of Figure 1, Figure 3 is a thermoelectric module used in the solar thermal system of Figure 1 4 is a plan view, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a heat collecting part used in the solar cutting system of FIG. 1.

본 발명에 따른 태양열발전시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 흡열부(110) 및 방열부(120)를 가지며 흡열부(110) 및 방열부(120)의 열교환에 의하여 발생되는 전기를 출력하는 발전단자(130)를 가지는 열전모듈(100)과; 태양열을 집열하는 집열부(200)와; 제1열교환매체가 집열부(200) 및 열전모듈(100)의 흡열부(110)를 순환하도록 하여 집열부(200)에서 흡수된 열을 열전모듈(100)의 흡열부(110)로 전달하는 제1매체순환부(300)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the solar power generation system according to the present invention has a heat absorbing unit 110 and a heat dissipating unit 120, and outputs electricity generated by heat exchange of the heat absorbing unit 110 and the heat dissipating unit 120. A thermoelectric module 100 having a power generation terminal 130; A collector 200 for collecting solar heat; The first heat exchange medium circulates the heat collecting unit 200 and the heat absorbing unit 110 of the thermoelectric module 100 to transfer heat absorbed by the heat collecting unit 200 to the heat absorbing unit 110 of the thermoelectric module 100. It comprises a first medium circulation unit (300).

상기 열전모듈(100)은 흡열부(110)와 결합되는 흡열기판과, 방열부(120)와 결합되는 방열기판과, 흡열기판 및 방열기판 사이에 설치되는 다수 개의 열전소자(140)를 포함하여 구성된다.The thermoelectric module 100 includes a heat absorbing substrate coupled to the heat absorbing unit 110, a heat radiating substrate coupled to the heat radiating unit 120, and a plurality of thermoelectric elements 140 installed between the heat absorbing substrate and the heat radiating substrate. It is composed.

상기 흡열기판 및 방열기판은 열전소자(140)들이 설치되는 구조를 제공함과 아울러 흡열부(110)를 통하여 열전소자(140)들을 거쳐 방열부(120)로 열이 흐를 수 있도록 하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.The heat absorbing substrate and the heat dissipating substrate provide a structure in which the thermoelectric elements 140 are installed, and also allow the heat to flow to the heat radiating unit 120 through the thermoelectric elements 140 through the heat absorbing unit 110. This is possible.

특히 상기 흡열부(110) 및 흡열기판은 일체로 형성되며, 방열부(120) 및 방열기판은 일체로 형성될 수 있다. 이때 상기 열교환효율을 고려하여 상기 흡열부(110) 및 방열부(120)는 내부에 열교환매체가 흐를 수 있는 유로(111, 121)가 형성될 수 있다.In particular, the heat absorbing unit 110 and the heat absorbing substrate may be integrally formed, and the heat radiating unit 120 and the heat radiating substrate may be integrally formed. In this case, in consideration of the heat exchange efficiency, the heat absorbing part 110 and the heat dissipating part 120 may have flow paths 111 and 121 through which a heat exchange medium may flow.

이때 상기 흡열부(110) 및 방열부(120)는 열전달특성이 좋은 구리, 구리합금, 알루미늄, 알루미늄합금 등 금속으로 제조되는 것이 바람직하다.At this time, the heat absorbing unit 110 and the heat dissipating unit 120 is preferably made of a metal such as copper, copper alloy, aluminum, aluminum alloy having good heat transfer characteristics.

상기 흡열부(110) 및 방열부(120)는 드릴링에 의하여 유로가 형성되거나, 상면이 개방된 상태로 유로를 형성한 후 그 상면을 커버부재로 밀폐결합시켜 구성될 수 있다.The heat absorbing part 110 and the heat dissipating part 120 may be configured by forming a flow path by drilling or by forming a flow path in an open state of the upper surface and sealingly coupling the upper surface to the cover member.

한편 상기 발전용 열전소자(140)는 반도체의 일종으로, 일단을 가열하고 타단을 흡열하면 양단에 전기가 흐르는 특성을 가진다.On the other hand, the thermoelectric element for power generation 140 is a kind of semiconductor, and when one end is heated and the other end is absorbed, the thermoelectric element 140 has a characteristic that electricity flows through both ends.

한편 상기 발전용 열전소자(140)는 반도체의 일종으로, 양단에 전기를 가하면 일단은 흡열하고 타단은 발열하는 특성을 가지는바, 반대로 일단을 가열하고 타단을 흡열하면 양단에 전기가 흐르는 특성을 가진다.On the other hand, the thermoelectric element for power generation 140 is a kind of semiconductor, and once the electricity is applied to both ends, one end absorbs heat and the other end generates heat. On the contrary, when one end heats and the other end absorbs heat, electricity flows through both ends. .

상기 발전용 열전소자(140)는 흡열부(110)의 열을 이용하여 대량의 전기를 생산할 수 있도록 가능한 한 많은 수들이 직렬로 연결되어 구성되며, 최초의 열전소자(140) 및 최후의 열전소자(140)는 발전단자(130)와 연결될 수 있다.The thermoelectric element 140 for power generation is configured by connecting as many numbers as possible in series to produce a large amount of electricity using the heat of the heat absorbing unit 110, the first thermoelectric element 140 and the last thermoelectric element 140 may be connected to the power generation terminal 130.

상기 발전단자(130)는 전등, 온열장치 등 전기를 사용하는 기구와 같은 부하에 직접 연결될 수 있으나 태양열이 낮에만 확보가 가능함을 고려하여 시차를 두고 전기를 사용할 수 있도록 전기를 충전하는 축전기에 연결될 수 있다.The power generation terminal 130 may be directly connected to a load such as an electric appliance such as a lamp, a heater, or the like, but may be connected to a capacitor that charges electricity so that electricity can be used at a time difference in consideration of the fact that solar heat can be secured only during the day. Can be.

이때 전체 열전소자(140)가 직렬로 연결되는 경우 전압이 높아질 수 있는바, 복수개의 열전소자(140)들은 전압이 낮추기 위하여 적당한 갯수의 열전소자(140)들을 직렬로 연결되어 형성되는 복수개의 열전소자군들로 구성될 수 있다.In this case, when all the thermoelectric elements 140 are connected in series, the voltage may be increased. The plurality of thermoelectric elements 140 may be formed by connecting an appropriate number of thermoelectric elements 140 in series to lower the voltage. It may be composed of device groups.

상기 열전소자(140)는 흡열기판 및 방열기판에 솔더링 또는 전도성접착제 등에 의하여 결합될 수 있다.The thermoelectric element 140 may be coupled to a heat absorbing substrate and a heat radiating substrate by soldering or a conductive adhesive.

한편 상기 열전소자(140)가 열교환과정에서 고열에 의하여 열팽창이 발생되는바 이를 해결할 필요가 있다.On the other hand, the thermal expansion of the thermoelectric element 140 is caused by high heat during the heat exchange process needs to be solved.

따라서, 상기 열전모듈(100)의 방열기판 및 흡열기판은 열전소자(140)의 열팽창을 흡수할 수 있도록 그 간격이 가변되도록 구성될 수 있다.Therefore, the heat dissipation substrate and the heat absorbing substrate of the thermoelectric module 100 may be configured such that the interval thereof is variable to absorb the thermal expansion of the thermoelectric element 140.

상기 방열기판 및 흡열기판의 간격은 다양한 방식에 의하여 가변될 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 방열기판 및 흡열기판을 관통하여 설치되는 볼팅부(150)에 의하여 방열기판 및 흡열기판는 결합되며, 방열기판 및 흡열기판 중 어느 하나의 외측면과 볼팅부(150) 사이에는 열팽창을 흡수할 수 있도록 탄성부재(160)가 설치될 수 있다.The spacing of the heat dissipation substrate and the heat absorbing substrate may be varied by various methods. As shown in FIG. 2, the heat dissipation substrate and the heat absorbing substrate are coupled by a bolting part 150 installed through the heat dissipation substrate and the heat absorbing substrate. In addition, an elastic member 160 may be installed between the outer surface of the heat radiating substrate and the heat absorbing substrate and the bolting unit 150 to absorb thermal expansion.

상기 볼팅부(150)는 볼트(151) 및 너트(152)로 구성되거나, 양단이 너트가 결합되는 수나사부가 형성된 볼트 및 양단에 결합되는 한쌍의 너트로 구성될 수 있다.The bolting part 150 may be composed of a bolt 151 and a nut 152, or both ends may be formed of a bolt having a male screw part to which the nut is coupled and a pair of nuts coupled to both ends.

한편 상기 방열기판 및 흡열기판은 방열부(120) 및 흡열부(110)과 각각 일체로 이루어 구성될 수 있는데, 상기 볼팅부(150)는 도 3에 도시된 바와 같이, 각 방 열부(120) 및 흡열부(110)에 형성된 유로(111, 121)들과 겹치지 않게 관통되어 설치될 수 있다.Meanwhile, the heat dissipation substrate and the heat absorbing substrate may be formed integrally with the heat dissipation unit 120 and the heat absorbing unit 110, respectively, and the bolting unit 150 may be configured as shown in FIG. 3. And it may be installed so as not to overlap with the flow path (111, 121) formed in the heat absorbing portion (110).

한편 상기 열전모듈(100)은 전기생산량 등을 고려하여 하나 또는 복수개로 구성될 수 있다.On the other hand, the thermoelectric module 100 may be configured in one or a plurality in consideration of the amount of electricity production.

상기 집열부(200)는 태양열을 이용하여 제1매체순환부(300)의 제1열교환매체를 가열시키는 구성으로서, 집광방식 등에 의하여 다양한 구성이 가능하며, 일례로서, 제1매체순환부(300)의 유로(310)에 빛을 집중시키도록 태양광을 반사시키는 반사판(210)을 포함하여 구성될 수 있다.The heat collecting unit 200 is a configuration for heating the first heat exchange medium of the first medium circulation unit 300 using solar heat, and can be configured in various ways by a condensing method, for example, the first medium circulation unit 300. It may be configured to include a reflecting plate 210 for reflecting the sunlight to focus the light in the flow path (310).

상기 반사판(210)은 태양광을 반사시켜 유로(310)로 집중시키는 구성으로 다양한 구성이 가능하며, 도 4에 도시된 바와 같은 CPC구조를 가지는 등 다양한 구성이 가능하다.The reflector 210 may be configured to reflect sunlight and concentrate the flow path 310, and may have various configurations, and may have various configurations, such as having a CPC structure as illustrated in FIG. 4.

상기 집열부(200)는 열전모듈(100)과 함께 전기생산량 등을 고려하여 하나 또는 복수개로 구성될 수 있다.The heat collecting unit 200 may be configured with one or more in consideration of the amount of electricity produced together with the thermoelectric module 100.

또한 상기 집열부(200)는 태양열의 집열효율을 높일 수 있도록 태양의 고도에 따라 태양광의 입사방향을 최적화하기 위하여 집열부(200)의 반사판이 회전이 가능하도록 구성될 수 있다.In addition, the heat collecting unit 200 may be configured to rotate the reflecting plate of the heat collecting unit 200 in order to optimize the direction of incidence of sunlight according to the altitude of the sun to increase the heat collecting efficiency of solar heat.

상기 제1매체순환부(300)는 제1열교환매체를 집열부(200) 및 흡열부(110)를 순환시키기 위한 구성으로서 다양한 구성기 가능하며 집열부(200) 및 흡열부(110)를 거쳐 형성되는 유로(310) 및 유로(310)를 따라서 제1열교환매체를 순환시키는 펌프(340)를 포함하여 구성될 수 있다.The first medium circulation unit 300 is configured to circulate the first heat exchange medium through the heat collecting unit 200 and the heat absorbing unit 110, and can be configured in various ways, and is provided through the heat collecting unit 200 and the heat absorbing unit 110. It may be configured to include a flow path 310 and a pump 340 for circulating the first heat exchange medium along the flow path (310).

상기 제1매체순환부(300)는 제1열교환매체의 원활한 순환을 위하여 제1열교환매체의 유로(310)상에 설치되어 제1열교환매체가 저장되는 제1매체버퍼부(320)를 추가로 포함할 수 있다.The first medium circulation part 300 may further include a first medium buffer part 320 installed on the flow path 310 of the first heat exchange medium to store the first heat exchange medium for smooth circulation of the first heat exchange medium. It may include.

상기 제1매체버퍼부(320)는 제1열교환매체를 저장함과 아울러 흡열부(110) 및 집열부(200)와 연결되는 용기(321)를 포함하여 구성된다.The first medium buffer unit 320 includes a container 321 connected to the heat absorbing unit 110 and the heat collecting unit 200 as well as storing the first heat exchange medium.

한편 제1열교환매체의 온도제어 또는 전기생산량의 조절 등을 위하여 상기 제1매체순환부(300)는 도 1에 도시된 바와 같이, 집열부(200)를 거친 제1열교환매체의 일부를 열전모듈(100)의 흡열부(110)를 거치지 않고 흐르도록 하는 바이패스유로(330)를 추가로 포함할 수 있다.Meanwhile, in order to control the temperature of the first heat exchange medium or to adjust the amount of electricity, the first medium circulation unit 300 may transfer a portion of the first heat exchange medium that has passed through the heat collecting unit 200 as shown in FIG. 1. It may further include a bypass passage 330 to flow without passing through the heat absorbing portion 110 of the (100).

상기 바이패스유로(330)는 바이패스유로 상에 설치되어 바이패스유로를 흐르는 유량을 제어하기 위한 유량제어장치(331)를 포함할 수 있다.The bypass passage 330 may include a flow rate control device 331 installed on the bypass passage to control the flow rate of the bypass passage.

한편 상기 제1열교환매체는 고온으로 가열됨을 고려하여 고온에 적합한 열매체가 사용되며 집열부(200)에 의하여 150℃~250℃로 가열되는 것이 바람직하다.Meanwhile, in consideration of being heated to a high temperature, the first heat exchange medium is preferably a heat medium suitable for high temperature, and is preferably heated to 150 ° C. to 250 ° C. by the heat collecting part 200.

한편 제1열교환매체는 150℃~250℃로 가열됨을 고려하여 에틸렌 글리콜 계열 과 같은 비등점이 높은 고온에 적합한 물질이 사용된다.Meanwhile, considering that the first heat exchange medium is heated to 150 ° C. to 250 ° C., a material suitable for high boiling point such as ethylene glycol series is used.

한편 상기 방열부(120)는 흡열부(110)로부터 흡수된 열을 열전소자(140)를 거쳐 전달받아 열을 방출하기 위한 구성으로서, 방열방식에 따라서 대류, 열전도, 복사 등 다양한 방식, 특히 대류, 열전도 및 복사 중 적어도 어느 하나의 방식에 의하여 방열될 수 있다.On the other hand, the heat dissipation unit 120 is a configuration for dissipating heat received by the heat absorbed by the heat absorbing unit 110 through the thermoelectric element 140, various methods such as convection, heat conduction, radiation according to the heat dissipation method, especially convection The heat radiation may be performed by at least one of thermal conduction and radiation.

한편 상기 방열부(120)가 보다 효율적으로 열이 방출될 필요가 있는바, 상기 시스템은 열을 방출시키는 방열장치(490)와; 제2열교환매체가 방열부(120)와 방열장치(490)로 순환시켜 방열부(120)의 열을 방열장치(490)로 전달하는 제2매체순환부(400)를 추가로 포함할 수 있다.Meanwhile, the heat dissipation unit 120 needs to be more efficiently dissipated heat, and the system includes a heat dissipation unit 490 for dissipating heat; The second heat exchange medium may further include a second medium circulation unit 400 circulating through the heat dissipation unit 120 and the heat dissipation unit 490 to transfer the heat of the heat dissipation unit 120 to the heat dissipation unit 490. .

상기 제2매체순환부(400)는 제2열교환매체를 방열부(120) 및 방열장치(490)를 순환시키기 위한 구성으로서 다양한 구성기 가능하며 방열부(120) 및 방열장치(490)를 거쳐 형성되는 유로(410) 및 유로(410)를 따라서 제2열교환매체를 순환시키는 펌프(440)를 포함하여 구성될 수 있다.The second medium circulation unit 400 is configured to circulate the second heat exchange medium through the heat dissipation unit 120 and the heat dissipation unit 490, and can be configured in various ways, and through the heat dissipation unit 120 and the heat dissipation unit 490. It may include a flow path 410 and a pump 440 for circulating the second heat exchange medium along the flow path 410.

상기 방열장치(490)는 다양한 구성이 가능하며 제2열교환매체의 열을 방열에 의하여 냉각시킬 수 있도록 제2열교환매체를 흐르는 파이프와, 열의 효율적인 방출을 위하여 파이프에 결합되는 다수개의 핀(fin)들로 구성될 수 있다.The heat dissipation device 490 may be configured in various ways, and a pipe flowing through the second heat exchange medium to cool the heat of the second heat exchange medium by heat radiation, and a plurality of fins coupled to the pipe for efficient heat release. It may consist of.

이때 물론 방열장치(490)는 핀들로 공기유동을 발생시켜 방열을 촉진하는 팬을 추가하여 포함할 수 있다.At this time, of course, the heat dissipation device 490 may include a fan for generating air flow to the fins to promote heat dissipation.

한편 상기 방열부(120)는 다수개의 방열핀들이 형성된 방열블록으로도 구성될 수 있으며, 방열블록으로 공기유동을 발생시켜 방열을 촉진하는 팬이 추가되어 구성될 수 있다. Meanwhile, the heat dissipation unit 120 may be configured as a heat dissipation block having a plurality of heat dissipation fins, and a fan may be added to generate air flow to the heat dissipation block to promote heat dissipation.

상기 제2매체순환부(400)는 제2열교환매체의 원활한 순환을 위하여 제2열교환매체의 유로(410)상에 설치되어 제2열교환매체가 저장되는 제2매체버퍼부(420)를 추가로 포함할 수 있다.The second medium circulation part 400 may further include a second medium buffer part 420 installed on the flow path 410 of the second heat exchange medium for smooth circulation of the second heat exchange medium and storing the second heat exchange medium. It may include.

상기 제2매체버퍼부(420)는 제2열교환매체를 저장함과 아울러 방열부(120) 및 방열장치(490)와 연결되는 용기(421)를 포함하여 구성된다.The second medium buffer part 420 may include a container 421 connected to the heat dissipation part 120 and the heat dissipation device 490 as well as storing the second heat exchange medium.

한편 제2열교환매체의 온도제어 또는 전기생산량의 조절 등을 위하여 상기 제2매체순환부(400)는 도 1에 도시된 바와 같이, 방열부(120)를 거친 제2열교환매체의 일부를 방열장치(490)를 거치지 않고 흐르도록 하는 바이패스유로(미도시)를 추가로 포함할 수 있다.On the other hand, in order to control the temperature of the second heat exchange medium or to control the amount of electricity, the second medium circulation unit 400 is a heat dissipation device that is part of the second heat exchange medium passing through the heat dissipation unit 120, as shown in FIG. It may further include a bypass flow path (not shown) to flow without passing through (490).

상기 바이패스유로는 바이패스유로 상에 설치되어 바이패스유로를 흐르는 유량을 제어하기 위한 유량제어장치를 포함할 수 있다.The bypass passage may include a flow rate control device installed on the bypass passage to control a flow rate flowing through the bypass passage.

한편 상기 제2열교환매체는 상대적으로 저온으로 가열됨을 고려하여 안정적인 물질인 물이 사용될 수 있으며, 방열부(120)를 거친 제2열교환매체는 70℃ 이하로 유지되는 것이 바람직하다.On the other hand, considering that the second heat exchange medium is heated to a relatively low temperature, water that is a stable material may be used, and the second heat exchange medium that has passed through the heat dissipation unit 120 is preferably maintained at 70 ° C. or less.

한편 제2열교환매체가 물이 사용되는 경우 방열부(120)에서 가열된 열을 온수 등으로 재활용할 수 있다.On the other hand, when water is used as the second heat exchange medium, the heat heated in the heat dissipation unit 120 may be recycled into hot water.

이때 상기 제2매체순환부(400)는 제2열교환매체인 가열된 물을 온수로 활용할 수 있도록 방열부(120)를 지난 유로(410)에 연결하여 일부를 온수로서 배출하도록 구성함과 아울러 배출된 유량만큼 저온의 물(냉수)을 공급하도록 구성될 수 있다.At this time, the second medium circulation unit 400 is configured to discharge a portion of the hot water as hot water by connecting the heat dissipation unit 120 to the past passage 410 to utilize the heated water as the second heat exchange medium as hot water. It can be configured to supply the cold water (cold water) by the flow rate.

특히 온수의 활용을 위한 온수유로는 상기 제2매체버퍼부(420)와 연결되어 활용될 수 있다. 여기서 온수의 사용으로 방열되는만큼 제2매체버퍼부(420)와 방열장치(490)이 일체로 구성될 수 있음은 물론이다.In particular, the hot water flow passage for utilizing the hot water may be utilized in connection with the second medium buffer unit 420. Here, the second medium buffer unit 420 and the heat dissipation unit 490 may be integrally configured as much as heat is dissipated by the use of hot water.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설 명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.Since the above is merely described with respect to some of the preferred embodiments that can be implemented by the present invention, the scope of the present invention, as is well known, should not be construed as limited to the above embodiments, the present invention described above All of the technical ideas together with the technical idea of the base will be included in the scope of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 태양열발전시스템을 보여주는 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a solar thermal power system according to the present invention.

도 2는 도 1의 태양열발절시스템에 사용되는 열전모듈을 보여주는 일부단면도이다.FIG. 2 is a partial cross-sectional view illustrating a thermoelectric module used in the solar thermal cutting system of FIG. 1.

도 3은 도 1의 태양열발절시스템에 사용되는 열전모듈의 평면도이다.3 is a plan view of a thermoelectric module used in the solar thermal system of FIG.

도 4는 도 1의 태양열발절시스템에 사용되는 집열부의 일례를 보여주는 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing an example of a heat collecting part used in the solar thermal cutting system of FIG.

***** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ********** Explanation of symbols for main parts of drawing *****

100 : 열전모듈 200 : 집열부100: thermoelectric module 200: heat collecting unit

110 : 흡열부 120 : 방열부110: heat absorbing portion 120: heat radiating portion

300 : 제1매체순환부 400 : 제2매체순환부300: first medium circulation part 400: second medium circulation part

Claims (14)

흡열부 및 방열부를 가지며 상기 흡열부 및 방열부의 열교환에 의하여 발생되는 전기를 출력하는 발전단자를 가지는 열전모듈과;A thermoelectric module having a heat absorbing part and a heat dissipating part, and a power generation terminal configured to output electricity generated by heat exchange of the heat absorbing part and the heat dissipating part; 태양열을 집열하는 집열부와;A collector for collecting solar heat; 제1열교환매체가 상기 집열부 및 상기 열전모듈의 흡열부를 순환하도록 하여 상기 집열부에서 흡수된 열을 상기 열전모듈의 흡열부로 전달하는 제1매체순환부를 포함하며,A first medium circulation unit configured to allow a first heat exchange medium to circulate the heat collecting portion and the heat absorbing portion of the thermoelectric module to transfer heat absorbed from the heat collecting portion to the heat absorbing portion of the thermoelectric module, 상기 열전모듈은 The thermoelectric module is 상기 흡열부와 결합되는 흡열기판과, 상기 방열부와 결합되는 방열기판과, 상기 흡열기판 및 상기 방열기판 사이에 설치되는 다수 개의 열전소자를 포함하며,A heat absorbing substrate coupled to the heat absorbing unit, a heat radiating substrate coupled to the heat radiating unit, and a plurality of thermoelectric elements installed between the heat absorbing substrate and the heat radiating substrate, 상기 열전소자 중 일부는 상기 발전단자와 연결되며,Some of the thermoelectric elements are connected to the power generation terminal, 상기 흡열부 및 상기 방열부는 내부에 열교환매체가 흐를 수 있는 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 태양열발전시스템.The heat absorbing portion and the heat dissipating unit is a solar power generation system, characterized in that a flow path through which a heat exchange medium flows. 흡열부 및 방열부를 가지며 상기 흡열부 및 방열부의 열교환에 의하여 발생되는 전기를 출력하는 발전단자를 가지는 열전모듈과;A thermoelectric module having a heat absorbing part and a heat dissipating part, and a power generation terminal configured to output electricity generated by heat exchange of the heat absorbing part and the heat dissipating part; 태양열을 집열하는 집열부와;A collector for collecting solar heat; 제1열교환매체가 상기 집열부 및 상기 열전모듈의 흡열부를 순환하도록 하여 상기 집열부에서 흡수된 열을 상기 열전모듈의 흡열부로 전달하는 제1매체순환부를 포함하며,A first medium circulation unit configured to allow a first heat exchange medium to circulate the heat collecting portion and the heat absorbing portion of the thermoelectric module to transfer heat absorbed from the heat collecting portion to the heat absorbing portion of the thermoelectric module, 상기 열전모듈은 The thermoelectric module is 상기 흡열부와 결합되는 흡열기판과, 상기 방열부와 결합되는 방열기판과, 상기 흡열기판 및 상기 방열기판 사이에 설치되는 다수 개의 열전소자를 포함하며,A heat absorbing substrate coupled to the heat absorbing unit, a heat radiating substrate coupled to the heat radiating unit, and a plurality of thermoelectric elements installed between the heat absorbing substrate and the heat radiating substrate, 상기 열전소자 중 일부는 상기 발전단자와 연결되며,Some of the thermoelectric elements are connected to the power generation terminal, 상기 방열기판 및 상기 흡열기판은 상기 열전소자의 열팽창을 흡수할 수 있도록 그 간격이 가변인 것을 특징으로 하는 태양열발전시스템.The heat dissipation substrate and the heat absorbing substrate is a solar power generation system, characterized in that the interval of the variable so as to absorb the thermal expansion of the thermoelectric element. 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 흡열부 및 상기 방열부는 내부에 열교환매체가 흐를 수 있는 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 태양열발전시스템.The heat absorbing portion and the heat dissipating unit is a solar power generation system, characterized in that a flow path through which a heat exchange medium flows. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 흡열부 및 상기 흡열기판은 일체로 형성되며,The heat absorbing portion and the heat absorbing substrate are integrally formed, 상기 방열부 및 상기 방열기판은 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 태양열발전시스템.The heat dissipation unit and the heat dissipation substrate are solar power generation system, characterized in that formed integrally. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 방열기판 및 상기 흡열기판은 상기 열전소자의 열팽창을 흡수할 수 있도록 그 간격이 가변인 것을 특징으로 하는 태양열발전시스템.The heat dissipation substrate and the heat absorbing substrate is a solar power generation system, characterized in that the interval of the variable so as to absorb the thermal expansion of the thermoelectric element. 제 5항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 방열기판 및 상기 흡열기판을 관통하여 설치되는 볼팅부에 의하여 상기 방열기판 및 상기 흡열기판는 결합되며,The heat dissipation substrate and the heat absorbing substrate are coupled by a bolting part installed through the heat dissipation substrate and the heat absorbing substrate, 상기 방열기판 및 상기 흡열기판 중 어느 하나의 외측면과 상기 볼팅부 사이에는 열팽창을 흡수할 수 있도록 탄성부재가 설치된 것을 특징으로 하는 태양열발전시스템.And a resilient member provided between the outer surface of any one of the heat dissipating substrate and the heat absorbing substrate and the bolting portion to absorb thermal expansion. 제 1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 제1매체순환부는 제1열교환매체의 원활한 순환을 위하여 제1열교환매체의 유로상에 설치되어 제1열교환매체가 저장되는 제1매체버퍼부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열발전시스템.The first medium circulation unit further comprises a first medium buffer unit installed on the flow path of the first heat exchange medium for smooth circulation of the first heat exchange medium and storing the first heat exchange medium. 흡열부 및 방열부를 가지며 상기 흡열부 및 방열부의 열교환에 의하여 발생되는 전기를 출력하는 발전단자를 가지는 열전모듈과;A thermoelectric module having a heat absorbing part and a heat dissipating part, and a power generation terminal configured to output electricity generated by heat exchange of the heat absorbing part and the heat dissipating part; 태양열을 집열하는 집열부와;A collector for collecting solar heat; 제1열교환매체가 상기 집열부 및 상기 열전모듈의 흡열부를 순환하도록 하여 상기 집열부에서 흡수된 열을 상기 열전모듈의 흡열부로 전달하는 제1매체순환부를 포함하며,A first medium circulation unit configured to allow a first heat exchange medium to circulate the heat collecting portion and the heat absorbing portion of the thermoelectric module to transfer heat absorbed from the heat collecting portion to the heat absorbing portion of the thermoelectric module, 상기 제1매체순환부는 제1열교환매체의 원활한 순환을 위하여 제1열교환매체의 유로상에 설치되어 제1열교환매체가 저장되는 제1매체버퍼부를 추가로 포함하며,The first medium circulation part further includes a first medium buffer part installed on the flow path of the first heat exchange medium for smooth circulation of the first heat exchange medium and storing the first heat exchange medium. 상기 제1매체순환부는The first medium circulation unit 상기 집열부를 거친 제1열교환매체의 일부를 상기 열전모듈의 흡열부를 거치지 않고 흐르도록 하는 바이패스유로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열발전시스템.And a bypass passage through which the portion of the first heat exchange medium passing through the heat collecting portion flows without passing through the heat absorbing portion of the thermoelectric module. 흡열부 및 방열부를 가지며 상기 흡열부 및 방열부의 열교환에 의하여 발생되는 전기를 출력하는 발전단자를 가지는 열전모듈과;A thermoelectric module having a heat absorbing part and a heat dissipating part, and a power generation terminal configured to output electricity generated by heat exchange of the heat absorbing part and the heat dissipating part; 태양열을 집열하는 집열부와;A collector for collecting solar heat; 제1열교환매체가 상기 집열부 및 상기 열전모듈의 흡열부를 순환하도록 하여 상기 집열부에서 흡수된 열을 상기 열전모듈의 흡열부로 전달하는 제1매체순환부를 포함하며,A first medium circulation unit configured to allow a first heat exchange medium to circulate the heat collecting portion and the heat absorbing portion of the thermoelectric module to transfer heat absorbed from the heat collecting portion to the heat absorbing portion of the thermoelectric module, 상기 제1열교환매체는 상기 집열부에 의하여 150℃~250℃로 가열되는 것을 특징으로 하는 태양열발전시스템.The first heat exchange medium is a solar heat generation system, characterized in that heated to 150 ℃ ~ 250 ℃ by the heat collecting portion. 흡열부 및 방열부를 가지며 상기 흡열부 및 방열부의 열교환에 의하여 발생되는 전기를 출력하는 발전단자를 가지는 열전모듈과;A thermoelectric module having a heat absorbing part and a heat dissipating part, and a power generation terminal configured to output electricity generated by heat exchange of the heat absorbing part and the heat dissipating part; 태양열을 집열하는 집열부와;A collector for collecting solar heat; 제1열교환매체가 상기 집열부 및 상기 열전모듈의 흡열부를 순환하도록 하여 상기 집열부에서 흡수된 열을 상기 열전모듈의 흡열부로 전달하는 제1매체순환부를 포함하며,A first medium circulation unit configured to allow a first heat exchange medium to circulate the heat collecting portion and the heat absorbing portion of the thermoelectric module to transfer heat absorbed from the heat collecting portion to the heat absorbing portion of the thermoelectric module, 상기 방열부는The heat dissipation unit 대류 및 열전도 중 적어도 어느 하나의 방식에 의하여 방열되는 것을 특징으로 하는 태양열발전시스템.Solar thermal power generation system characterized in that the heat dissipation by at least one method of convection and heat conduction. 흡열부 및 방열부를 가지며 상기 흡열부 및 방열부의 열교환에 의하여 발생되는 전기를 출력하는 발전단자를 가지는 열전모듈과;A thermoelectric module having a heat absorbing part and a heat dissipating part, and a power generation terminal configured to output electricity generated by heat exchange of the heat absorbing part and the heat dissipating part; 태양열을 집열하는 집열부와;A collector for collecting solar heat; 제1열교환매체가 상기 집열부 및 상기 열전모듈의 흡열부를 순환하도록 하여 상기 집열부에서 흡수된 열을 상기 열전모듈의 흡열부로 전달하는 제1매체순환부를 포함하며,A first medium circulation unit configured to allow a first heat exchange medium to circulate the heat collecting portion and the heat absorbing portion of the thermoelectric module to transfer heat absorbed from the heat collecting portion to the heat absorbing portion of the thermoelectric module, 열을 방출시키는 방열장치와;A heat dissipation device for dissipating heat; 제2열교환매체가 상기 방열부와 상기 방열장치로 순환시켜 상기 방열부의 열을 상기 방열장치로 전달하는 제2매체순환부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열발전시스템.And a second medium circulation unit configured to circulate the second heat exchange medium to the heat dissipation unit and the heat dissipation unit to transfer the heat of the heat dissipation unit to the heat dissipation unit. 제 11항에 있어서,12. The method of claim 11, 상기 제2매체순환부는 제2열교환매체의 원활한 순환을 위하여 제2열교환매체의 유로상에 설치되어 제2열교환매체가 저장되는 제2매체버퍼부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열발전시스템.And the second medium circulation part further includes a second medium buffer part installed on a flow path of the second heat exchange medium to store the second heat exchange medium for smooth circulation of the second heat exchange medium. 제 11항에 있어서,12. The method of claim 11, 상기 제2매체순환부는The second medium circulation unit 상기 방열부를 거친 제2열교환매체의 일부를 상기 방열장치를 거치지 않고 흐르도록 하는 바이패스유로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열발전시스템.And a bypass flow passage through which the portion of the second heat exchange medium passing through the heat dissipation part flows without passing through the heat dissipation device. 제 11항에 있어서,12. The method of claim 11, 상기 방열부를 거친 상기 제2열교환매체는 70℃ 이하로 유지되는 것을 특징으로 하는 태양열발전시스템.And the second heat exchange medium passing through the heat dissipation unit is maintained at 70 ° C. or lower.
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