KR101240306B1

KR101240306B1 - 집광식 태양광발전장치

Info

Publication number: KR101240306B1
Application number: KR1020120117156A
Authority: KR
Inventors: 박승재
Original assignee: 주식회사 쏠틱스
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2013-03-11

Abstract

집광식 태양광발전장치가 개시된다. 상부와 하부가 개방되며, 벽면으로 이루어져 내부가 비어있는 하우징(11)과; 상기 하우징(11) 상부에 결합된 집광렌즈모듈(12)과;상기 하우징(11) 하부에 결합되며, 집광렌즈모듈(12)로부터 집광된 빛을 이용하여 발전을 하는 태양광 셀(131)이 결합된 발전모듈(13)과; 상기 하우징(11)에 형성된 관통홀(111)과;상기 관통홀(111)을 커버하도록 상기 하우징(11)의 벽면에 결합된 커버부재(14)를 포함하는 집광식 태양광발전장치가 제공된다.

Description

집광식 태양광발전장치{Concentration Photovoltaic device　}

본 발명은 집광식 태양광발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하우징 내부의 공기압 조절이 가능한 집광식 태양광발전장치이다.

집광식 태양광발전장치라 함은 집광렌즈를 이용하여 태양광을 좁은 영역에 집광시키고, 태양광이 집광된 부분에 반도체 소자로 이루어진 태양광 셀을 위치시켜, 고효율의 태양광 발전으로 전력을 생산하는 장치이다.

일반적으로 실리콘 소재의 태양광 셀은 9% 정도의 발전효율을 보이는 반면, 반도체 소자로 이루어진 태양광 셀은 30% 정도의 발전효율을 보인다.

집광식 태양광 발전장치는 하우징과, 하우징 상부에 결합된 집광렌즈모듈, 하우징 하부의 중심부에 위치하여, 집광렌즈모듈로부터 집광된 빛을 이용하여 발전을 하는 태양광 셀로 구성된다. 한편, 하우징 내부는 태양광이 집광됨으로써, 낮에는 고온 상태를 유지하며, 밤이되면 외부온도의 상태를 유지한다. 따라서, 내부 공기가 팽창과 수축을 반복한다. 이로 인하여, 하우징이 외부와 밀폐될 경우, 팽창된 공기는 집광렌즈모듈에 압력을 가하게 되고, 플라스틱 재질의 집광렌즈모듈은 위로 볼록한 형태를 유지한다. 이러한 집광렌즈모듈의 형태 변화는 집광효율을 떨어뜨려 태양광 셀에 태양광을 정확히 집광하지 못하는 문제가 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 하우징에 홀을 천공하였으나, 이 홀로 먼지나 빗물 등 오염물이 하우징 내부로 침투되어 태양광 셀의 효율을 떨어뜨려, 장치의 수명을 단축시키는 결과가 초래되었다.

따라서, 하우징 내부의 공기팽창에 따른 집광렌즈모듈의 변형을 방지하면서, 외부 오염물의 유입을 방지하는 구조의 집광식 태양광발전장치의 개발이 필요한 시점이다.

관련분야 기술로는 한국특허공개 제10-2011-0092192호가 있다.

본 발명은 하우징 내부의 공기압 조절이 가능하면서, 외부 오염물이 하우징 내부로 침투되지 않는 구조의 집광식 태양광 발전장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일측면에 따르면,

상부와 하부가 개방되며, 벽면으로 이루어져 내부가 비어있는 하우징(11)과;

상기 하우징(11) 상부에 결합된 집광렌즈모듈(12)과;

상기 하우징(11) 하부에 결합되며, 집광렌즈모듈(12)로부터 집광된 빛을 이용하여 발전을 하는 태양광 셀(131)이 결합된 발전모듈(13)과;

상기 하우징(11)에 형성된 관통홀(111)과;

상기 관통홀(111)을 커버하도록 상기 하우징(11)의 벽면에 결합된 커버부재(14)를 포함하는 집광식 태양광발전장치가 제공된다.

또한,

상기 발전모듈(13)은, 상기 하우징(11) 하부와 결합되며, 상부에 상기 태양광 셀(131)이 결합되는 베이스 프레임(132)과;

상기 베이스 프레임(132)을 관통하여 상기 태양광 셀(131)과 전기적으로 연결되는 전선(133)을 포함하며,

상기 하우징(11)은 하부가 좁아지는 형태이며,

상기 관통홀(111)은 상기 하우징(11)의 하부에 위치하며,

상기 커버부재(14)는 상기 관통홀(111)을 커버하며,

상기 베이스 프레임(132)의 상부는 상기 커버부재(14)를 커버하는 것을 특징으로 하는 집광식 태양광발전장치가 제공된다.

또한,

상기 집광렌즈모듈(12)은,

투명판(121)과;

상기 투명판(121)의 하부에 결합하는 집광렌즈부재(122)와;

상기 투명판(121)과 상기 집광렌즈부재(122)의 가장자리에 결합하는 씰링부재(123)를 포함하는 것을 특징으로 하는 집광식 태양광발전장치가 제공된다.

또한,

상기 하우징(11)과 상기 집광렌즈모듈(12)은 체결부재(15)로서 밀착고정되는 것을 특징으로 하는 집광식 태양광발전장치가 제공된다.

본 발명은 하우징 내부의 공기압 조절이 가능하면서, 외부 오염물이 하우징 내부로 침투되지 않는 구조의 집광식 태양광 발전장치를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 집광식 태양광발전장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 집광식 태양광발전장치의 분리 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 집광식 태양광발전장치의 단면도.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하되, 이는 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로써 본 발명의 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 집광식 태양광발전장치의 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 집광식 태양광발전장치의 분리 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 집광식 태양광발전장치의 단면도이다.

본 발명의 집광식 태양광발전장치(10)는, 상부와 하부가 개방되며, 벽면으로 이루어져 내부가 비어있는 하우징(11)과; 상기 하우징(11) 상부에 결합된 집광렌즈모듈(12)과;상기 하우징(11) 하부에 결합되며, 집광렌즈모듈(12)로부터 집광된 빛을 이용하여 발전을 하는 태양광 셀(131)이 결합된 발전모듈(13)과; 상기 하우징(11)에 형성된 관통홀(111)과;상기 관통홀(111)을 커버하도록 상기 하우징(11)의 벽면에 결합된 커버부재(14)를 포함한다.

또한, 본 발명의 집광식 태양광발전장치(10)에서 상기 발전모듈(13)은, 상기 하우징(11) 하부와 결합되며 상부에 상기 태양광 셀(131)이 결합되는 베이스 프레임(132)과; 상기 베이스 프레임(132)을 관통하여 상기 태양광 셀(131)과 전기적으로 연결되는 전선(133)을 포함하며,

상기 하우징(11)은 하부가 좁아지는 형태이며,상기 관통홀(111)은 상기 하우징(11)의 하부에 위치하며, 상기 커버부재(14)는 상기 관통홀(111)을 커버하며, 상기 베이스 프레임(132)의 상부는 상기 커버부재(14)를 커버하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 집광식 태양광발전장치(10)에서, 상기 집광렌즈모듈(12)은, 투명판(121)과;상기 투명판(121)의 하부에 결합하는 집광렌즈부재(122)와; 상기 투명판(121)과 상기 집광렌즈부재(122)의 가장자리에 결합하는 씰링부재(123)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 집광식 태양광발전장치(10)에서, 상기 하우징(11)과 상기 집광렌즈모듈(12)은 체결부재(15)로서 밀착고정되는 것을 특징으로 한다.

본 실시예의 집광식 태양광발전장치(10)는 반도체 소자로 이루어진 태양광 셀(131)을 이용하여 발전하는 장치이다. 발전효율을 높히기 위해서, 넓은 면적의 태양광을 집광렌즈모듈(12)을 이용하여 태양광 셀(131)에 집중되도록 한다.

하우징(11)은 벽면으로 이루어져 있으며, 상부와 하부는 개방되어 있다. 또한, 하우징(11)의 내부는 비어있는 구조이다. 하우징(11)은 알루미늄과 같은 금속재질을 이용하여 제조될 수도 있고, 플라스틱 재질로 제조될 수도 있다. 하우징(11)의 형태는 여러 가지일 수 있으나, 본 실시예와 같이 원형의 꼬깔이 이상적이다. 하우징(11)은 하부가 상부보다 좁은 형태인 것이 좋다.

하우징(11)의 상부에는 집광렌즈모듈(12)이 결합된다. 집광렌즈모듈(12)은 체결부재(15)를 이용하여 하우징(11)과 밀폐되도록 결합된다.

집광렌즈모듈(12)은 투명판(121)과, 투명판(121)의 하부에 밀착되어 결합된 집광렌즈부재(122), 투명판(121)과 집광렌즈부재(122)의 가장자리에 결합하는 씰링부재(123)를 포함한다. 투명판(121)은 강화유리로 만들어질 수도 있고, 투명한 플라스틱 재질로 만들어질 수도 있다.

하우징(11)의 상부와 집광렌즈모듈(12)은 체결부재(15)를 이용하여 결합될 수 있다. 이때, 씰링부재(123)에 의해서 하우징(11)과 집광렌즈모듈(12)은 밀착된다.

하우징(11)에는 관통홀(111)이 형성되어 있다. 관통홀(111)을 통하여, 하우징(11)의 내부와 외부가 통하게 된다. 관통홀(111)은 커버부재(14)에 의해서 커버되어 있다. 커버부재(14)는 링의 형태로, 하우징(11)의 외부를 감쌀 수 있다. 커버부재(14)는 합성고무나 천연고무 재질일 수 있다.

하우징(11)의 상부에 집광렌즈모듈(12)이 결합되고 하부에 발전모듈(13)이 결합되면, 하우징(11)의 내부는 완전히 밀폐가 된다. 이때, 관통홀(111)도 커버부재(14)에 의해서 커버되었기 때문에 평상시에 공기의 입출입이 자유롭지 못하다. 그러나, 내부나 외부의 강한 공기압이 존재할 경우 관통홀(111)을 통하여 미세한 공기의 유입 및 유출이 가능하다.

태양광이 집광렌즈모듈(12)을 통과하게 되면 하우징(11)의 내부가 뜨거워지게 된다. 더욱이, 태양광 셀(131)의 발전과정에서 열이 많이 발생한다. 그 결과, 하우징(11)의 내부 공기가 팽창하게 된다. 팽창된 공기는 관통홀(111)을 통하여 커버부재(14)와 하우징(11)의 외벽을 거쳐 외부로 빠져나가게 된다. 또한, 하우징(11) 내부가 냉각되어 내부 공기가 수축되면, 외부 공기가 커버부재(14)와 하우징(11)의 외벽 사이를 거쳐 하우징(11) 내부로 공기가 유입된다.

커버부재(14)와 하우징(11)은 완전밀착된 형태가 아니라, 미세하게 틈이 있다. 이러한 틈은 하우징(11)의 표면을 거칠게 가공하거나, 커버부재(14)의 표면을 거칠게 가공함으로써 가능하다. 이러한 틈은 먼지가 통과할 수 없을 만큼 미세하다. 커버부재(14)는 탄성력 있는 합성수지 또는 천연고무 재질일 수도 있다. 또는 커버부재(14)는 망사가 겹쳐진 재질일 수도 있어서, 먼지를 걸러내는 필터의 기능을 할 수도 있다.

발전모듈(13)은, 하우징(11) 하부와 결합되며 상부에 태양광 셀(131)이 결합되는 베이스 프레임(132)과; 베이스 프레임(132)을 관통하여 태양광 셀(131)과 전기적으로 연결되는 전선(133)을 포함한다.

베이스 프레임(132)은 하우징(11) 하부와 나사결합될 수 있다. 베이스 프레임(132)의 상부는 커버부재(14)의 일부분을 감싼다. 그 결과, 커버부재(14)가 흘러내리는 것을 방지하고, 외부 오염물이 커버부재(14)를 더럽히는 것을 방지한다. 베이스 프레임(132)은 알루미늄 재질로 만들어질 수 있으며, 외부에는 복수의 방열판이 결합되어 있어 방열효율을 높혀준다.

베이스 프레임(132)의 하부에는 클램프(16)가 착탈될 수 있어서, 고정장치에 베이스 프레임(132)을 고정시킬 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대해서 상세히 설명하였으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 이로써 본 발명의 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 본 실시예 바탕으로 균등한 범위까지 당업자가 변형 및 추가하는 범위도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

하우징(11) 집광렌즈모듈(12)
태양광 셀(131) 발전모듈(13)
관통홀(111) 커버부재(14)

Claims

상부와 하부가 개방되며, 벽면으로 이루어져 내부가 비어있는 하우징(11)과;
상기 하우징(11) 상부에 결합된 집광렌즈모듈(12)과;
상기 하우징(11) 하부에 결합되며, 집광렌즈모듈(12)로부터 집광된 빛을 이용하여 발전을 하는 태양광 셀(131)이 결합된 발전모듈(13)과;
상기 하우징(11)에 형성된 관통홀(111)과;
상기 관통홀(111)을 커버하도록 상기 하우징(11)의 벽면에 결합된 커버부재(14)를 포함하는 집광식 태양광발전장치.
제1항에 있어서,
상기 발전모듈(13)은,
상기 하우징(11) 하부와 결합되며, 상부에 상기 태양광 셀(131)이 결합되는 베이스 프레임(132)과;
상기 베이스 프레임(132)을 관통하여 상기 태양광 셀(131)과 전기적으로 연결되는 전선(133)을 포함하며,
상기 하우징(11)은 하부가 좁아지는 형태이며,
상기 관통홀(111)은 상기 하우징(11)의 하부에 위치하며,
상기 커버부재(14)는 상기 관통홀(111)을 커버하며,
상기 베이스 프레임(132)의 상부는 상기 커버부재(14)의 일부분을 커버하는 것을 특징으로 하는 집광식 태양광발전장치.
제2항에 있어서,
상기 집광렌즈모듈(12)은,
투명판(121)과;
상기 투명판(121)의 하부에 결합하는 집광렌즈부재(122)와;
상기 투명판(121)과 상기 집광렌즈부재(122)의 가장자리에 결합하는 씰링부재(123)를 포함하는 것을 특징으로 하는 집광식 태양광발전장치.
제3항에 있어서,
상기 하우징(11)과 상기 집광렌즈모듈(12)은 체결부재(15)로서 밀착고정되는 것을 특징으로 하는 집광식 태양광발전장치.