KR101226568B1 - 고집광 태양광 장치의 방열모듈 - Google Patents
고집광 태양광 장치의 방열모듈 Download PDFInfo
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Abstract
표면 중심에 셀 리시버 어셈블리가 설치되고, 상기 셀 리시버 어셈블리 주위에 방열 핀이 돌출한 상부 방열몸체; 및 이면 전체에 방열 핀이 돌출한 하부 방열몸체를 구비하고, 상기 상부 및 하부 방열몸체는 일체로 형성되고, 상기 하부 방열몸체의 가장자리는 상기 상부 방열몸체의 가장자리로부터 내측으로 변위되는 고집광 태양광 장치의 방열모듈이 개시된다.
태양전지, 방열 효율, 집열, 케이싱, 변위
Description
본 발명은 고집광 태양광 장치의 방열모듈에 관한 것이다.
최근 들어 국내외적으로 에너지 문제가 심각해지면서 태양전지가 각광을 받게 되어 개발이 활발히 이루어지고 있는바, 태양 광을 반사나 굴절 없이 다중 셀에 직접 입사하는 태양전지와, 다중 셀 앞에 반사체를 설치하여 태양 광을 집광하는 집광형 태양전지가 있다.
그러나 집광형 태양전지는 태양 광을 직접 입사하는 태양전지의 발전효율보다 실질적으로 높지 않게 되는데, 그 이유는 집광형 태양전지의 경우, 셀의 발전출력 효율에 투과율이나 반사율을 곱한 값이 되기 때문이다. 즉, 셀의 경우 입사 태양 광 출력에 대한 발전출력의 비율인 전력변환 효율 수준이 약 15% 라고 할 때, 집광형 태양전지의 발전효율은 투과율이나 반사율이 90% 라면, 15% × 90% = 13.5%가 되어 실질적으로 발전효율이 높지 않게 된다.
그래서 높은 전력변환 효율을 얻기 위하여 그 중의 하나로 셀의 상부에 프레즈넬 렌즈(Fresnel Lens)를 구비하여 입사되는 태양 광을 500배 이상으로 셀에 집 중함으로써, 전력 변환 효율을 증대하도록 하였다.
그러나 태양 광이 500배 이상으로 하나의 셀에 집중되게 되므로, 셀의 온도를 급상승하게 되어, 오히려 전력 변환 효율을 저하하는 요인으로 작용하게 되는 문제점을 가지게 되었다.
따라서 급상승하는 셀의 온도를 낮추기 위하여, 셀을 외력으로 보호하는 케이스에 다수의 핀을 갖는 방열판을 부착한 것이 있으나, 이는 태양전지 전체의 열을 방열하는 것이기에, 셀의 온도를 낮추는데에는 미흡한 점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 방열능력이 우수한 고집광 태양광 장치의 방열모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 방열능력이 우수하고 기계적 강도를 높이면서 제조원가를 줄일 수 있는 고집광 태양광 장치의 하우징을 제공하는 것이다.
상기의 목적은, 표면 중심에 셀 리시버 어셈블리가 설치되고, 상기 셀 리시버 어셈블리 주위에 방열 핀이 돌출한 상부 방열몸체; 및 이면 전체에 방열 핀이 돌출한 하부 방열몸체를 구비하고, 상기 상부 및 하부 방열몸체는 일체로 형성되고, 상기 하부 방열몸체의 가장자리는 상기 상부 방열몸체의 가장자리로부터 내측으로 변위되는 고집광 태양광 장치의 방열모듈에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 상부 방열몸체의 방열 핀은 상기 셀 리시버 어셈블리를 중심으로 방사상으로 연장하고, 상기 하부 방열몸체의 방열 핀은 상기 셀 리시버 어셈블리에 대응하여 인접한 부분에서 격자 형상으로 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 상부 및 하부 방열몸체의 가장자리 사이의 변위된 부분에 나사공이 배열되고, 상기 상부 방열몸체가 케이싱의 개구에 끼워진 상태에서 상기 나사공에 결합하는 나사에 의해 상기 방열모듈이 케이싱에 고정될 수 있다.
바람직하게, 상기 하부 방열몸체의 각 측면으로부터 외측 방향으로 연장하는 방열 핀을 더 구비할 수 있다.
또한, 바람직하게, 상기 하부 방열몸체의 두께는 상기 셀 리시버 어셈블리에 대응하는 부분에서 가장 두껍고 양 가장자리로 갈수록 상기 두께가 감소한다.
바람직하게, 상기 하부 방열몸체의 방열 핀에는 냉각 팬이 설치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 하부 방열몸체의 대향하는 측면을 관통하는 관통공이 형성되고, 상기 관통공에는 히트 파이프가 삽입 설치되며, 상기 관통공으로부터 노출되는 상기 히트 파이프의 부분에는 방열 핀이 부착 설치될 수 있다.
상기의 목적은, 표면 중심에 셀 리시버 어셈블리가 설치된 원기둥 형상의 단일 방열몸체; 상기 방열몸체의 가장자리에서 단차를 갖고 상기 방열몸체의 외주면으로부터 스파이럴 형상으로 연장하는 방열 핀을 포함하는 고집광 태양광 장치의 방열모듈에 의해 달성된다.
상기의 목적은, 표면 중심에 셀 리시버 어셈블리가 설치된 육면체 형상의 단일 방열몸체; 상기 방열몸체의 네 모서리로부터 연장하는 끝이 뾰족한 연장 돌기; 및 상기 연장 돌기 사이에서 상기 방열몸체의 각 측면으로부터 외측 방향으로 연장하는 방열 핀을 구비하는 고집광 태양광 장치의 방열모듈에 의해 달성된다.
상기의 목적은, 표면 중심에 셀 리시버 어셈블리가 설치되고, 상기 셀 리시버 어셈블리 주위에 방열 핀이 돌출한 상부 방열몸체; 및 이면 전체에 방열 핀이 돌출한 하부 방열몸체를 구비하고, 상기 상부 및 하부 방열몸체는 분리 형성되고, 상기 상부 방열몸체를 두께방향으로 관통하는 나사공이 형성되고, 케이싱을 개재하여 상기 상부 방열몸체와 상기 하부 방열몸체가 대향한 상태에서 상기 나사공에 결합하는 나사에 의해 상기 상부 및 하부 방열몸체가 상기 케이싱에 고정되는 고집광 태양광 장치의 방열모듈에 의해 달성된다.
상기의 구조에 의하면, 집열 부분을 중심으로 열이 중앙에서 주변으로 전도되도록 방열 핀을 배치하거나, 집열 부분에 방열 핀의 밀도를 증가함으로써 방열효과를 극대화할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명에 일 실시 예에 따른 방열모듈을 나타내는 사시도이다.
도시된 바와 같이, 방열모듈(100)은 표면 중심에 셀 리시버 어셈블리(150, 160)가 설치되고, 셀 리시버 어셈블리(150, 160) 주위에 방열 핀(112)이 돌출한 상부 방열몸체(110)와, 이면 전체에 방열 핀(122)이 돌출한 하부 방열몸체(120)를 구비한다.
잘 알려진 바와 같이, 셀 리시버 어셈블리는 호퍼 형상의 반사체(160), 반사체(160)가 고정되고 태양전지 셀(도 3의 170)이 실장되는 인쇄회로기판(150)으로 이루어진다.
상부 방열몸체(110)와 하부 방열몸체(120)에 형성되는 방열 핀(112, 122)은 공기와의 접촉 면적을 넓히고 방열효과를 극대화시켜 집광과 집열에 따른 태양전지의 부하를 줄이고 전지 효율을 증대시키며 수명을 연장하는 효과를 나타낸다.
방열 핀(112, 122)의 형상이나 두께, 높이 배열 간격 등은 태양광 장치의 특성에 맞게 적절하게 조정될 수 있으며, 도 2는 방열 핀의 다른 예를 나타낸다.
도 2(a)를 참조하면, 상부 방열몸체(110)는 가령 원기둥 형상으로 방열 핀(112)이 셀 리시버 어셈블리(150, 160)를 중심으로 방사상으로 연장하고, 도 2(b)를 참조하면, 하부 방열몸체(120)의 방열 핀(122)은 셀 리시버 어셈블리(150, 160)의 위치에 대응하는 부분(도면에 A로 표시함)에서 격자 형상으로 형성될 수 있다.
이러한 구조에 의하면, 상부 방열몸체(110)에서는 집열 부분을 중심으로 열이 중앙에서 주변으로 전도되도록 방열 핀을 배치하고, 하부 방열몸체(120)에서는 집열 부분에 방열 핀을 격자 형상으로 형성하여 방열 핀의 밀도를 증가함으로써 방열효과를 극대화할 수 있다.
도 1을 참조하면, 상부 및 하부 방열몸체(110, 120)는 일체로 형성되고, 상부 방열몸체(110)의 가장자리는 하부 방열몸체(120)의 가장자리로부터 내측에 위치한다. 다시 말해, 도 1과 같이, 상부 방열몸체(110)의 평면상의 넓이가 하부 방열몸체(120)보다 작다.
상부 및 하부 방열몸체(110, 120)의 가장자리 사이의 부분을 따라서 다수의 나사공(124)이 배열되는데, 도 3을 참조하면, 상부 방열몸체(110)가 케이싱(10)의 개구(12)에 끼워진 상태에서 케이싱(10)을 개재하여 나사공(124)에 나사(130)를 결합함으로써 방열모듈(100)이 케이싱(10)에 고정된다.
이때, 케이싱(10)과 하부 방열몸체(120)의 표면 사이의 접촉부분에는 방열패드를 끼우거나 방열 그리스를 도포하여 열전도율을 최대화하는 것이 바람직하다.
한편, 도 1을 다시 참조하면, 하부 방열몸체(120)의 두께는 셀 리시버 어셈블리(150, 160)에 대응하는 부분에서 가장 두껍고 양 가장자리로 갈수록 두께가 감 소한다. 이러한 구조에 의하면, 셀 리시버 어셈블리(150, 160)에 대응하는 부분, 즉 집열 부분에서의 열 흡수를 효율적으로 하여 열적 효율을 극대화할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 방열모듈을 나타내는 사시도이다.
이 실시 예에 따르면, 방열모듈(200)은 방열몸체(210)의 각 측면으로부터 외측 방향으로 연장하는 방열 핀(222)을 더 구비하며, 바람직하게 네 모서리에는 끝이 뾰족한 연장 돌기(220)를 형성하고 방열몸체(210)와 연장 돌기(220)에 걸쳐 방열 핀(222)을 형성함으로써 실질적으로 방열 핀(222)의 개수를 더 늘릴 수 있다.
이러한 구조에 의하면, 방열 핀(222)의 개수를 더 증가시킬 수 있어 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
여기서, 방열몸체(210)는 도 1의 상부 및 하부 방열몸체를 단일 몸체로 함으로써 구현하거나, 또는 도 1의 하부 방열몸체 자체일 수 있다. 특히, 단일 몸체로 구현하는 경우, 도 4와 같이, 몸체의 가장자리에 인접하여 단차부(211)를 형성하고, 이 단차부(211)에 나사공을 형성함으로써 실질적으로 단차부에 의해 상부 및 하부 방열몸체가 구분되도록 하여 단차부(211)에서 케이싱과 쉽게 결합하도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 방열모듈을 나타내는 사시도이다.
이 실시 예에 따르면, 상부 방열몸체와 하부 방열몸체를 원기둥 형상의 단일 방열몸체(310)로 구성하고 이 단일 방열몸체(310)와 단차를 갖고 단일 방열몸체(310)의 외주면으로부터 스파이럴 형상으로 방열 핀(312)을 연장한다.
이러한 구조에 의하면, 셀 리시버 어셈블리(150, 160)를 설치하고 이로부터 열 흡수를 위한 단일 방열몸체(310)를 최소화하면서 방열 핀(312)을 스파이럴 형상으로 형성함으로써 방열 면적으로 최대화하여 방열 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 도 4와 마찬가지로, 몸체의 가장자리에 인접하여 단차부(311)를 형성하고, 이 단차부(311)에 나사공을 형성함으로써 실질적으로 단차부에 의해 상부 및 하부 방열몸체가 구분되도록 하여 단차부(311)에서 케이싱과 쉽게 결합하도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 방열모듈을 나타내는 단면도이다.
이 실시 예에 따르면, 상부 방열몸체(110)와 하부 방열몸체(120)가 분리 형성되어 케이싱(10)의 내측에는 상부 방열몸체(110)가 설치되고 외측에는 하부 방열몸체(120)가 설치된다.
따라서, 상부 방열몸체(110)를 두께방향으로 관통하는 나사공이 형성되고, 케이싱(10)을 개재하여 상부 방열몸체(110)와 하부 방열몸체(120)가 대향한 상태에서 나사공에 결합하는 나사(140)에 의해 상부 및 하부 방열몸체(110, 120)가 케이싱(10)에 고정된다.
이러한 구조에 의하면, 케이싱(10)의 상부 방열몸체(110)가 삽입될 개구를 형성할 필요 없이 나사(140)가 삽입될 나사공을 형성하면 충분하다. 따라서, 방수 처리가 용이하다는 이점이 있다. 상부 및 하부 방열몸체(110, 120)와 케이싱(10) 사이의 접촉 부분에는 방열 패드를 끼우거나 방열 그리스를 도포하여 열전도 효율을 최대화할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 방열모듈을 나타내는 단면도이다.
도시된 바와 같이, 상하부 일체의 단일 방열몸체(410)의 대향하는 측면을 관통하는 관통공(414)이 형성되고, 이 관통공(414)에 히트 파이프(420)가 삽입 설치된다.
방열몸체(410)의 이면에는 방열 핀(412)이 돌출되고 관통공(414)으로부터 노출되는 히트 파이프(420) 부분에는 방열 핀(430)이 부착 설치된다. 여기서, 방열 핀(430)의 히트 파이프(420)에 접촉하는 부분(432)은 히트 파이프(420)와 동일한 형상으로 절단되어 히트 파이프(420)를 수용하도록 한다.
히트 파이프(420)는 구리 또는 알루미늄으로 이루어지고 내부에는 물, 암모니아, 또는 아세톤 등의 용제가 들어 있으며 밀봉된다. 히트 파이프(420)의 한쪽 면이 열을 받게 되면 용제가 끓어 증기압에 의해 열이 빠른 속도로 전도되며 전도된 열은 방열 핀(430)으로 전도되어 열을 방출하게 된다.
이러한 구조에 의하면, 모은 열을 히트 파이프(420)로 흡수하여 방열 핀(430)을 통하여 더욱 효율적으로 방출시킬 수 있다.
도 7에서는 하나의 집광모듈을 도시하고 있으나, 통상 태양광 장치에는 다수의 집광모듈이 배열되어 있기 때문에 각각의 집광모듈에 설치된 히트 파이프는 라인 단위로 서로 연통하도록 설치될 수 있다.
한편, 상기의 각 실시 예에서 방열 핀에 냉각 팬을 부착하여 방열 핀으로부터의 열 방출이 더욱 빨리 이루어지도록 할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시 예에 한정되어 해석될 수 없으며, 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명에 일 실시 예에 따른 방열모듈을 나타내는 사시도이다.
도 2는 방열 핀의 다른 예를 나타낸다.
도 3은 도 1의 방열모듈을 케이싱에 결합한 상태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 방열모듈을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 방열모듈을 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 방열모듈을 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 방열모듈을 나타내는 단면도이다.
Claims (10)
- 표면 중심에 셀 리시버 어셈블리가 설치되고, 상기 셀 리시버 어셈블리 주위에서 상기 표면으로부터 방열 핀이 돌출한 상부 방열몸체; 및상기 상부 발열몸체의 이면에 일체로 형성되고, 이면 전체에 방열 핀이 돌출한 하부 방열몸체; 및상기 상부 방열몸체의 가장자리는 상기 하부 방열몸체의 가장자리로부터 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 고집광 태양광 장치의 방열모듈.
- 청구항 1에 있어서,상기 상부 방열몸체의 방열 핀은 상기 셀 리시버 어셈블리를 중심으로 방사상으로 연장하고,상기 하부 방열몸체의 방열 핀은 상기 셀 리시버 어셈블리가 설치된 위치에 대응하는 부분에서 격자 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고집광 태양광 장치의 방열모듈.
- 청구항 1에 있어서,상기 상부 및 하부 방열몸체의 가장자리 사이의 부분에는 나사공이 배열되고, 상기 상부 방열몸체가 케이싱의 개구에 끼워진 상태에서 상기 나사공에 결합하는 나사에 의해 상기 방열모듈이 케이싱에 고정되는 것을 특징으로 하는 고집광 태양광 장치의 방열모듈.
- 청구항 1에 있어서,상기 하부 방열몸체의 각 측면으로부터 외측 방향으로 연장하는 방열 핀을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고집광 태양광 장치의 방열모듈.
- 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,상기 하부 방열몸체의 두께는 상기 셀 리시버 어셈블리에 대응하는 부분에서 가장 두껍고 양 가장자리로 갈수록 상기 두께가 감소하는 것을 특징으로 하는 고집광 태양광 장치의 방열모듈.
- 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,상기 하부 방열몸체의 방열 핀에는 냉각 팬이 설치되는 것을 특징으로 하는 고집광 태양광 장치의 방열모듈.
- 청구항 1에 있어서,상기 하부 방열몸체의 대향하는 측면을 관통하는 관통공이 형성되고,상기 관통공에는 히트 파이프가 삽입 설치되며,상기 관통공으로부터 노출되는 상기 히트 파이프의 부분에는 방열 핀이 부착 설치되는 것을 특징으로 하는 고집광 태양광 장치의 방열모듈.
- 표면 중심에 셀 리시버 어셈블리가 설치된 원기둥 형상의 단일 방열몸체;상기 방열몸체의 가장자리에서 단차부를 구비하고 상기 방열몸체의 외주면으로부터 스파이럴 형상으로 연장하는 방열 핀을 포함하며,상기 단차부에 나사공이 형성되고, 상기 나사공에 결합하는 나사에 의해 상기 단차부에 케이싱이 결합하는 것을 특징으로 하는 고집광 태양광 장치의 방열모듈.
- 표면 중심에 셀 리시버 어셈블리가 설치된 육면체 형상의 단일 방열몸체;상기 방열몸체의 네 모서리로부터 연장하는 끝이 뾰족한 연장 돌기; 및상기 연장 돌기 사이에서 상기 방열몸체의 각 측면으로부터 외측 방향으로 연장하는 방열 핀을 구비하며,상기 방열몸체의 가장자리에서 단차부를 구비하고, 상기 단차부에 나사공이 형성되고, 상기 나사공에 결합하는 나사에 의해 상기 단차부에 케이싱이 결합하는 것을 특징으로 하는 고집광 태양광 장치의 방열모듈.
- 표면 중심에 셀 리시버 어셈블리가 설치되고, 상기 셀 리시버 어셈블리 주위에서 상기 표면으로부터 방열 핀이 돌출한 상부 방열몸체; 및이면 전체에 방열 핀이 돌출한 하부 방열몸체를 구비하고,상기 상부 및 하부 방열몸체는 분리 형성되고, 상기 상부 방열몸체를 두께방향으로 관통하는 나사공이 형성되고, 케이싱을 개재하여 상기 상부 방열몸체와 상기 하부 방열몸체가 대향한 상태에서 상기 나사공에 결합하는 나사에 의해 상기 상부 및 하부 방열몸체가 상기 케이싱에 고정되는 것을 특징으로 하는 고집광 태양광 장치의 방열모듈.
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| JPH11261096A (ja) * | 1998-03-11 | 1999-09-24 | Honda Motor Co Ltd | 集光型太陽光発電装置 |
| KR20050005260A (ko) * | 2003-07-01 | 2005-01-13 | 주식회사 브로스아이엔씨 | 절전형 진공단열식 열전모듈 유닛 |
| KR100554362B1 (ko) | 2005-05-09 | 2006-02-24 | 대한테크렌(주) | 방열핀을 구비한 태양광 발전장치 |
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