KR101600554B1 - 태양광 발전시스템의 태양전지모듈 냉각장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양광 발전시스템의 태양전지모듈 냉각장치에 관한 것이다. 본 발명은, 태양전지모듈에 열전도성이 우수한 방열판을 부착하되, 열기 흐름이 신속하게 이루어지도록 하는 구조를 형성하여 태양전지의 온도를 신속하게 낮출 수 있도록 한 것으로, 태양전지모듈에 냉각판을 부착하고, 이 냉각판을 이용한 흡열 및 발열 동작에 의해 태양전지의 온도를 신속하게 낮출 수 있도록 한 것이다. 본 발명은 방열판 및 냉각판의 결합 동작 또는 개별적인 동작에 의해 태양전지모듈의 온도를 낮출 수있다.

Description

태양광 발전시스템의 태양전지모듈 냉각장치{Cooling device of solar battery module of solar energy generation system}
본 발명은 태양광 발전시스템의 태양전지모듈 냉각장치에 관한 것이다.
본 발명은 특히, 태양전지모듈에 열전도성이 우수한 방열판을 부착하되, 열기 흐름이 신속하게 이루어지도록 하는 구조, 예를 들어 전통 한옥의 창호 문양의 구조를 형성하여 태양전지의 온도를 신속하게 낮출 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 또한, 태양전지모듈에 냉각판을 부착하고, 이 냉각판을 이용한 흡열 및 발열 동작에 의해 태양전지의 온도를 신속하게 낮출 수 있도록 한 것이다.
최근 국내외적으로 화석 연료 사용으로 인한 이산화탄소의 규제 및 일본 원자력 발전소 사고로 인한 원자력 에너지에 대한 우려 등으로 인해 화력 에너지 및 원자력 에너지에 대한 의존도를 낮출 필요성이 크게 대두되고 있다. 이와 더불어 하절기나 동절기에 전력 소모가 집중되는 기간 동안에는 대규모 정전 사태, 소위 블랙 아웃(black out)이 발생하는 것을 방지하기 위해 전력 당국, 전력 공급 회사 및 전 국민이 전기 사용을 절약하기 위한 국민적 노력을 경주하고 있는 상황이다.
그러나 이와 같은 전력 수급 불안의 문제는 기업이나 국민의 절전 노력에만 의존할 수는 없는 상황이고, 전기 절약으로 인해 기업 활동이나 국민의 생활에 막대한 지장을 주고 있는 만큼 국가 시스템 차원에서 해결해야 할 과제이다.
이를 위하여 최근에는 태양광 발전, 풍력 발전, 지열 발전 등 대체 에너지에 대한 관심이 고조되고 있는 상황이며, 특히 상대적으로 설비비가 적게 들고 효과가 우수한 태양광 발전에 대한 기술이 앞서서 진행되고 있는 상황이며, 태양광 발전 시스템의 성능 향상을 위한 각종 기술들이 개발 및 제안되고 있다.
종래의 기술들은 태양광 발전 시스템의 성능 향상을 위하여 태양 전지판의 성능을 향상시켜 발전 효율을 높이는 기술들이 주로 제안된 바 있다. 상기 태양 전지판의 성능을 향상시키는 기술은 주로 태양광 모듈의 온도를 식혀주는 냉각 작용과 태양 전지판에 쌓인 오물, 눈, 비 등을 세척 또는 제설함으로써 태양광 모듈이 일정한 출력의 발전을 수행할 수 있도록 하는데 주안점을 두어 왔다.
일예로, 실리콘 태양 전지의 경우 태양광 모듈의 온도가 40℃ 이상에서 1℃ 올라갈 경우 약 1.0%의 출력 감소가 있기 때문에 태양광 모듈의 효율은 여름이 아닌 봄, 가을에 가장 좋은 것으로 알려져 있는데, 하절기 강한 태양광을 이용하기 위해 태양광 모듈의 내부 온도를 하강시키기 위한 다양한 기술들이 제안되고 있다. (예: 대한민국 등록특허 제10-1148020호, 대한민국 등록특허 제10-1410909호, 대한민국 등록특허 제10-1263242호, 대한민국 등록특허 제10-1243176호 등)
또한, 태양 전지판에 쌓이는 먼지, 적설 등 이물질은 태양 전지판의 성능 저하를 초래하고 심할 경우 발전 설비의 가동이 중단되는 등 발전 효율을 저하시키는 문제점이 있으므로 태양 전지판을 수동 또는 자동으로 세척하는 기술들이 제안되고 있다.(예: 대한민국 등록특허 제10-0961876호, 대한민국 공개특허 제10-2009-0062117호, 대한민국 공개특허 제10-2014-0090772호, 대한민국 공개특허 제10-2014-0090774호 등)
구체적인 종래 태양전지모듈 냉각장치로는 한국특허등록 제10-1037301호가 있다.
이 등록기술은, 태양전지모듈의 후면에 접촉되거나 일정 간격을 유지하며, 물을 흡수하는 함수 유닛 및 상기 함수 유닛에 물을 공급하는 물 공급유닛을 포함한 것으로, 물 공급유닛으로부터 함수 유닛에 공급된 물이 태양전지 모듈의 후면 전체에 걸쳐 균일하게 접촉되어 흐르거나 간격을 두고 흐르면서 태양전지 모듈에서 발생되는 열을 흡수하게 되므로 태양전지 모듈에서 발생되는 열을 효과적으로 냉각시키도록 한 것이다.
[선행기술문헌]
한국특허등록 제10-1037301호
본 발명은 상기와 같은 종래 태양전지모듈에 관련된 문제점을 개선하기 위하여 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 개선된 열 방출 구조와 냉각 구조를 동시에 혹은 선택적으로 단독 이용하여 태양전지의 열을 신속하게 낮출 수 있도록 한, 태양광 발전시스템의 태양전지모듈 냉각장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 태양광 발전시스템의 태양전지모듈 냉각장치는, 태양광 발전시스템의 태양전지모듈 냉각장치에 있어서, 태양전지모듈에서 발생되는 열을 흡수하여 외부로 방출하도록 태양전지모듈에 부착 구성되는 방열판; 방열판 및 태양전지모듈에 접촉 구성되어 방열판 자체에서 온도차가 발생되도록 함과 동시에 태양전지모듈이 냉각되도록 냉기를 공급하는 냉각판; 냉각판을 통해 태양전지모듈 및 방열판에 대한 열교환이 이루어지도록 흡열 및 방열 동작하는 열교환부; 및 냉각판이 동작되도록 열교환부에 냉매를 공급하는 냉매공급장치로 이루어진 것을 특징으로 한다.
방열판의 온도를 감지하는 온도센서가 추가 구성된 것을 특징으로 한다.
방열판 및 냉각판은 동시 혹은 개별 동작되는 것을 특징으로 한다.
열교환부는, 냉각판에 냉기를 공급하여 태양전지모듈 및 방열판의 열을 흡수하는 흡열부; 및 흡열부에서 흡수된 태양전지모듈 및 방열판의 열을 발열하는 발열부로 구성된 것을 특징으로 한다.
방열판은 알루미늄 재질인 것을 특징으로 한다.
방열판은 복수 개의 열방출 유로가 형성된 것을 특징으로 한다.
방열판은, 태양전지모듈에 접착 구성되거나 또는 열기 흐름 유로용 갭이 형성되도록 분리 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 태양광 발전시스템의 태양전지모듈 냉각장치에 따르면, 태양전지에 열전도성이 우수한 방열판을 부착하되, 열기 흐름이 신속하게 이루어지도록 하는 구조를 형성하여 태양전지의 온도를 신속하게 낮출 수 있음으로써, 태양광 발전효율을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명은 또한, 태양전지에 냉각판을 부착하고, 이 냉각판을 이용한 흡열 및 발열 동작에 의해 태양전지의 온도를 신속하게 낮출 수 있음으로써, 태양광 발전효율을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명은 또한, 열전도성이 우수한 방열판과 냉각장치를 결합하여 방열판을 통한 열 방출과 냉각판에 의한 열 교환이 합해져서 더욱 신속하게 태양전지의 온도를 낮출 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지모듈 냉각장치의 구성도.
도 2는 도 1의 장치를 이용하여 태양전지모듈 냉각시 온도차가 발생되는 것을 나타내기 위한 도면.
도 3은 도 2의 온도차에 의한 열기 흐름 예시도.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지모듈에 장착되는 방열판의 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다"는 용어는 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
태양광 발전 에너지를 이용한 전력 생산 시스템은 기본적으로 태양광 발전 모듈, 전력 변환부, 인버터, 전력 계량기 및 통합 제어기를 포함하여 구성된다. 이 때 상기 인버터는 태양광 발전 모듈에서 공급되는 전기 에너지인 직류 에너지를 교류 에너지로 변환하여 상기 통합 제어기의 제어에 의해 계통으로 전력을 공급한다.
이러한 태양광 발전 에너지를 이용한 전력 생산 시스템은 태양광 발전 모듈의 온도가 높을수록, 태양 전지판의 표면 오염도가 높을수록 효율이 떨어지기 때문에 종래의 기술들은 대부분 태양광 발전 모듈의 온도를 낮추기 위한 기술 및 태양 전지판의 표면을 세척하기 위한 기술들에 집중되었다.
도 1은 본 발명의 태양전지모듈 냉각장치 구성도이다.
부호 100으로 나타낸 구성은 본 발명의 태양전지모듈 냉각장치에 의해 냉각되는 태양전지모듈이다.
방열판(200)(210)은, 상기 태양전지모듈(100)의 4면 중 2면에 부착되는 것으로서, 태양전지모듈(100)에서 발생되는 열을 흡수하여 방출하는 기능을 갖는다.
방열판(200)(210)은, 예를 들어 LED 조명의 경우 전력의 100% 중 15%만 빛을 내는데 사용되고, 나머지 85%는 열을 발생시키는데, 이러한 85%의 열을 방열수단을 구성하여 흡수하게 되는 점을 감안하면, 이를 태양전지에 적용해 볼 때 매우 중요한 기능을 갖는 구성임을 알 수 있다.
방열판(200)은 태양전지모듈(100)과의 사이에 갭이 없이 밀착 구성할 수도 있고, 소정 갭이 형성되도록 이격 구성할 수도 있다. 갭이 없는 경우에는 태양전지모듈(100)에서 발생되는 열이 그대로 방열판(200)(210)으로 흡수되어 외부로 방출되는 흐름을 갖게 되고, 소정 갭이 형성되는 경우에는 그 갭이 태양전지모듈(100)에서 발생되는 열기의 흐름통로로 작용하게 될 것이다. 따라서 방열판(200)(210)의 재질과 갭의 폭 등 여러 가지 요소를 고려해야 판단할 수 있지만, 갭이 형성될 경우 열기의 흐름이 갭이 없을 경우에 비해 더 빨라질 수 있을 것임을 추측할 수 있다.
또한, 방열판(200)(210)은 태양전지모듈(100)에서 발생되는 열을 더욱 신속하게 방출하도록 열기 흐름통로를 그 자체에 구성할 수 있다. 이러한 열기 흐름통로는 이하에서 설명하는 바와 같이 전통적인 한옥집 문 등의 형상 및 구조로 구현될 수 있다.
방열판(200)(210)은 열 방출에 우수한 효과를 갖는 알루미늄 재질로 제조될 수 있다. 그러나 재질을 이에 한정하는 것은 아니다. 따라서 열 방출에 효과적인 재질이라면 무엇이든 사용할 수 있다.
냉각판(310)(320)은, 상기 태양전지모듈(100)의 4면 중 방열판(200)(210)이 부착된 2면을 제외한 나머지 2면에 구성된다. 냉각판(310)(320)은 단독으로 태양전지모듈(100)를 소정온도 이하로 냉각시키는 역할을 수행할 수도 있고, 상기 방열판(200)(210)과의 결합 동작에 의해 태양전지모듈(100)를 냉각시킬 수도 있다. 이 경우에는 태양전지모듈(100)에서 발생된 열의 방열판(200)(210)에 의한 흡수와, 냉각판(310)(320)에 의한 태양전지모듈(100)의 냉각이 함께 이루어지게 된다.
방열판(200)(210)은 전원이 필요없이 그 재질 및 태양전지모듈(100)을 감싸는 것만으로 태양전지모듈(100)에서 발생되는 열을 흡수할 수 있도록 구성하는 것이고, 냉각판(310)(320)은 별도의 전원이 필요한 구성이므로, 즉 이들 방열판(200)(210)과 냉각판(310)(320)이 동작전원을 공통으로 사용하는 것이 아니므로, 방열판 또는 냉각판의 선택적인 단독 동작이 가능해진다.
냉각판(310)(320)이 동작할 경우에는 상기 태양전지모듈(100)에서 발생되는 열을 흡수하여 방출하는 방열판(200)(210)의 열기 방출 흐름을 조정할 수 있게 된다. 열기는 통상 밀도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르므로, 즉 고온에서 저온으로 흐르게 되므로 냉각판(310)(320)의 동작에 의해 방열판(200)(210)의 일부분의 온도와 나머지 부분의 온도차가 발생되면, 이에 따라 태양전지(100)로부터 방열판(200)(210) 그리고 방열판(200)(210) 외부로의 열기 흐름(방향)이 조정(변화)되는 것이다.
따라서 본 발명에서는 냉각판(310)(320)의 일부분이 방열판(200)(210)의 일부분에 접촉되어 이들 부분들을 통해 냉기가 방열판(200)(210)에 공급됨으로써 방열판(200)(210)에서 온도차가 발생되도록 한다. 이에 대한 설명은 아래와 같다.
냉각판(310)은 각 방열판(200)(210)의 일단부를 커버하도록 구성될 수 있다. 즉 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 방열판(200)의 일단부(200a)는 냉각판(320)의 일단부에 의해 커버되고, 타단부(200b)는 냉각판(310)의 일단부에 의해 커버되도록 구성될 수 있다.
이들 냉각판(310)(320)의 일단부에 접촉 커버되는 방열판(200)의 일단부(200a)와 타단부(200b)가 냉각판(310)(320)의 동작에 의해 상기 커버되는 부분들을 제외한 나머지 부분들과 온도차가 발생되며, 더욱 정확하게는 이들 부분들의 온도가 나머지 부분들의 온도에 비해 낮아지게 되며, 따라서 방열판(200)(210)에 대한 냉기 공급 통로로서 작용하게 된다.
또한, 방열판(210)의 일단부(210a)는 냉각판(320)의 단부에 의해 커버되고, 타단부(210b)는 냉각판(310)의 단부에 의해 커버되도록 구성될 수 있다. 이들 냉각판(310)(320)의 타단부에 접촉 커버되는 방열판(210)의 일단부(210a)와 타단부(210b) 역시 상기와 마찬가지로 커버되는 부분과 나머지 부분간 온도차 발생을 위한 냉기 공급 통로로 작용하게 된다.
이러한 구조는 태양전지모듈(100)에서 발생되는 열의 흐름을 조정함으로써 신속하게 열을 외부로 방출하게 된다.
온도센서(400)는, 방열판(200)의 온도를 감지하기 위한 수단이다. 온도센서(400)는 방열판(210)의 소정부위에 부착 구성될 수도 있다. 단, 본 발명이 태양전지모듈(100)에서 발생되는 열을 신속하게 방출하기 위한 것, 즉 태양전지모듈(100)의 온도를 소정 온도 이상 초과하지 않도록 하는 것이므로, 가능한 온도가 더 높게 발열되는 부분에 부착하는 것이 방열효과 향상을 위해 효과적일 것이다. 이러한 관점에서 온도센서(400)는 방열판(200)(210)에 비해 온도가 높은 태양전지모듈(100)에 부착 구성될 수도 있다.
온도센서(400)는 또한, 냉각판(300)(310)의 소정부위에 부착 구성될 수도 있다. 이는 냉각판(300)(310)이 항상 동작되는 상태가 아닐 수 있을 뿐만 아니라, 동작 정지상태에서는 태양전지모듈(100)에서 발생되는 열의 흐름 통로가 될 수 있기 때문이다.
더구나, 굳이 방열판(200)(210)의 감지온도에 의해서만 태양전지모듈(100)을 냉각시키는 것이 아니라, 태양전지모듈(100)의 온도가 소정온도 이상일 경우, 더욱 정확하게는 태양전지모듈(100) 이외 구성의 감지온도를 토대로 태양전지모듈(100)의 온도를 추정하고, 방열 또는 냉각이 필요하다고 판단되는 설정온도에 도달할 경우 냉각판(310)(320)이 동작되도록 설정되는 것이기 때문이다.
다만 열전도성을 비교하여 알루미늄 재질의 방열판(200)(210)의 온도를 감지하여 태양전지모듈(100)의 온도를 가늠하는 것이 나은지 혹은 소정 재질의 냉각판(300)(310)의 온도를 감지하여 태양전지모듈(100)의 온도를 가늠하는 것이 나은지는 적절하게 적용하여 실시하면 될 것이다.
다만 방열판(200)(210)과 냉각판(300)(310) 모두 실제 태양전지모듈(100)의 온도와는 같을 수 없을 것이므로 이를 감안하여 예를 들어, 태양전지모듈(100)의 온도가 발전 효율에 지장을 주는 것으로 판단되는 온도를 미리 설정하고, 그에 대비하여 소정온도 낮은 온도가 방열판(200)(210) 혹은 냉각판(300)(310)으로부터 감지되면 냉각 동작되도록 하면 될 것이다.
온도센서(400)는 컨트롤수단과 전기적으로 연결 구성된다. 온도센서(400)의 감지온도가 컨트롤수단에 입력되면, 컨트롤수단에 미리 저장 관리되던 기준온도(냉각판 동작을 위한 설정온도)와 비교되고, 그 비교결과에 따라 기준온도보다 상승되면, 냉각판이 동작하도록 열교관부와 냉매공급장치를 구동시키는 것이다.
열교환부(500)는 흡열부(510)와 발열부(520)로 구성된다.
이들 흡열부(510)와 발열부(520)는 태양전지모듈(100)의 냉각을 위해 태양전지모듈을 커버하도록 구성된 냉각판(300)(310)을 이용하여 태양전지모듈(100)의 열을 흡수하고 방출하는 기능을 수행한다.
흡열부(510)는 냉매공급장치(600)로부터 공급되는 냉매로 차가워진 냉기를 냉각판(320)에 공급하는 수단이다. 냉매공급장치(600)로부터 흡열부(510)에 공급되는 냉기의 량은 태양전지모듈(100)의 온도(더욱 정확한 것은 방열판 또는 냉각판의 감지온도를 토대로 분석된 태양전지모듈의 온도)에 따라 결정될 것이다.
발열부(520)는 상기 흡열부(510)를 통해 흡열된 태양전지모둘 및 방열판의 열을 방출하는 수단이다. 즉 흡열부(510)를 통해 냉기가 냉각판(320)에 공급되면 냉각판(320)과 냉기간에 열교환이 이루어지고, 그에 상응하는 열이 발열부(520)를 통해 냉매공급장치(600)에 유입되면서 열교환이 이루어지는 것이다.
상기 발열부(520)는 흡열부(510)에 비해 상딩히 온도가 높아진다. 따라서 이러한 점이 방열판(200)(210)과 연관되어 열기 방출 속도를 촉진시키는 근거가 된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 태양전지 냉각장치는, 상술한 바와 같이 태양전지모듈(100)에서 발생되는 열이 방열판(200)(210)의 단독 동작 또는 방열판(200)(210)과 냉각판(310)(320)의 결합 동작에 의해 방출된다.
방열판(200)(210)과 냉각판(310)(320)의 결합동작이 이루어진다고 가정할 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 방열판(200)(210) 내 열기 흐름이 나타날 수 있다. 즉 도 2에 도시된 바와 같이 냉각판(320)이 열교환부(500)의 흡열부(510)에 연결되어 있으므로, 예를 들어 컨트롤러수단의 제어에 의해 열교환부(500)와 냉매공급장치(600)가 동작되면, 냉매의 흐름에 의해 냉각판(320)의 일단부에 연결된 방열판(200)의 일단부(200a)의 온도(T1)가 열교환부(500)의 발열부(520)에 연결된 냉각판(310)의 일단부에 연결된 방열판(200)의 타단부(200b)의 온도(T2)에 비해 낮아지게 된다(T1<T2).
이와 같이 온도차가 설정되는 것은 방열판(200)내 열기 흐름이 조정될 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 태양전지모듈(100)에서 발생되는 열을 흡수하도록 태양전지모듈(100)에 접촉 설치된 방열판(200)내에서의 열기 흐름이 도 3에 도시된 바와 같이 조정된다. 다만 이러한 경우 외부온도가 T1의 온도보다 높다는 것을 전제로 해야 한다. 이는 외부온도가 T1의 온도보다 낮다면 냉각판을 구성한 효과가 미미할 뿐만 아니라, 방열판의 열기 흐름 조정이 용이하지 않기 때문이다.
또한, 즉 도 2에 도시된 바와 같이 냉각판(320)이 열교환부(500)의 흡열부(510)에 연결되어 있으므로, 예를 들어 컨트롤러수단의 제어에 의해 열교환부(500)와 냉매공급장치(600)가 동작되면, 냉매의 흐름에 의해 냉각판(320)의 타단부에 연결된 방열판(210)의 일단부(210a)의 온도(T3)가 열교환부(500)의 발열부(520)에 연결된 냉각판(310)의 일단부에 연결된 방열판(210)의 타단부(210b)의 온도(T4)에 비해 낮아지게 된다(T3<T4).
이와 같이 온도차가 설정되는 것 역시 방열판(210)내 열기 흐름이 조정될 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 태양전지모듈(100)에서 발생되는 열을 흡수하도록 태양전지모듈(100)에 접촉 설치된 방열판(210)내에서의 열기 흐름이 도 3에 도시된 바와 같이 조정된다. 다만 이러한 경우 외부온도가 T3의 온도보다 높다는 것을 전제로 해야 한다. 이는 외부온도가 T3의 온도보다 낮다면 냉각판을 구성한 효과가 미미할 뿐만 아니라, 방열판의 열기 흐름 조정이 용이하지 않기 때문이다.
상기 설명은 방열판(200)(210)이 태양전지모듈(100)에 밀착 구성된 경우를 예로 든 것이다.
이에 대비되는 구조로, 예를 들어 방열판(200)(210)이 태양전지모듈(100)과 소정 갭을 두고 구성된 경우에는 태양전지모듈(100), 방열판(200)(210), 냉각판(310)(320)을 통한 열기 흐름이 다르게 변화될 것이다. 이러한 경우에는 태양전지모듈(100)에서 발생된 열의 흐름이 조정될 수 있을 것이다. 태양전지모듈(100)과 방열판(200)(210) 사이에 형성된 갭(710)(720)이 열기 흐름 통로로서 작용하게 된다.
다만 이러한 구성에 따른 열기 방출 효과는 상기 도 1 내지 도 3에 구성된 구조에 비해서는 다소 낮을 수 있다. 이는 태양전지모듈(100)의 온도가 방열판(200)(210)의 온도에 비해 높은 것은 자명한 사항이므로, 본 발명의 냉각판을 사용하여 열기를 방출할 경우 열기 흐름 구간이 짧을수록 열기 방출 시간이 단축되고, 그만큼 빨라지게 될 것이다.
이러한 갭을 구성할 경우에는 그 갭에 열기 흐름 촉진부재를 구성할 수도 있다. 열기 흐름 촉진부재는 방열판과 마찬가지로 열전도성이 우수한 재질을 사용하는 것이 바람직할 것이다.
열기 흐름 촉진부재를 구성하는 것은, 갭이 태양전지모듈(100)에서 발생된 열이 방열판(200)(210)으로 흐르는 통로 역할에 머무르지 않고, 일종의 열의 소용돌이를 일으켜 열기 흐름 속도를 촉진시키기 위함이다. 열기의 소용돌이 현상을 유도하기 위해서는 열기 흐름 촉진부재가 선형형상이 아닌 불규칙한 꾸불꾸불한 형상인 것이 바람직할 것이다. 더구나 한 개 이상 구성하되, 서로 지그재그로 엇갈리게 구성하면 열기 흐름 촉진에 더욱 효과적일 것이다.
이와 같이 구성한 상태에서, 냉각판(310)(320)이 동작할 경우 고온의 열기가 온도가 낮은 부분으로 빨려 들어가듯이 흐르게 되는데, 상기 열기 흐름 촉진부재에 의해 난류가 형성되면서 열기 흐름이 빨라져 열 방출 속도가 빨라지는 것이다.
한편, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 방열판(200)(210)은 전통 한옥의 창호 문 형태로 구성할 수 있다. 소정 두께 및 높이를 갖는 프레임(P) 부분이 도 4 내지 도 6에 도시된 상태로 형성된 상태에서 알루미늄 재질의 방열판(200)(210)을 이들 프레임 부분에 접착하는 경우, 프레임 부분의 소정 높이와 방열판(200)(210)간에 복수 개의 갭이 형성된다.
따라서 이들 갭들이 열기 방출 통로로서 작용하게 되며, 이들 갭들의 형상이 복잡할수록 열기 방출 속도가 촉진될 수 있다. 다만 이들 갭들이 너무 랜덤하게 형성되는 경우에는 열기의 난류 형성에는 도움이 될 수 있으나, 외부로의 방출은 더뎌질 수 있다. 이는 열기의 방출 통로도 가능하면 단순화하는 것이 좋기 때문이다.
다만 방열판(200)(210)의 단독 동작에 의해 태양전지모듈(100)의 열을 흡수하여 외부로 방출하는 경우에는 상기 갭들의 랜덤 형상이 열기 방출에 지장을 주지 않게 된다. 이는 방열판(200)(210)과 냉각판(310)(320)의 결합 동작에 의해 열기를 외부로 방출하는 경우에는 열기 흐름이 냉각판쪽으로 유도되나, 방열판(200)(210)의 단독 동작에 의한 열기 방출은 태양전지(100)로부터 흡수된 열이 그대로 평면상으로 외부로 방출되기 때문이다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술자에게 있어 명백할 것이다.
100 : 태양전지모듈 200, 210 : 방열판
310, 320 : 냉각판 400 : 온도센서
500 : 열교환부 600 : 냉매공급장치

Claims (7)

  1. 태양광 발전시스템의 태양전지모듈 냉각장치에 있어서,
    상기 태양전지모듈에서 발생되는 열을 흡수하여 외부로 방출하도록 태양전지모듈에 부착 구성되는 방열판;
    상기 방열판 및 태양전지모듈에 접촉 구성되어 방열판 자체에서 온도차가 발생되도록 함과 동시에 태양전지모듈이 냉각되도록 냉기를 공급하는 냉각판;
    상기 냉각판을 통해 태양전지모듈 및 방열판에 대한 열교환이 이루어지도록 흡열 및 방열 동작하는 열교환부; 및
    상기 냉각판이 동작되도록 열교환부에 냉매를 공급하는 냉매공급장치를 포함하여 이루어지며,
    상기 방열판은 상기 태양전지모듈의 4면 중 2면에 부착되고,
    상기 냉각판은 상기 태양전지모듈의 4면 중 방열판이 부착된 2면을 제외한 나머지 2면에 구성되며,
    상기 방열판의 일단부는 상기 냉각판의 일단부에 의해 커버되고, 상기 방열판의 타단부는 상기 냉각판의 일단부에 의해 커버되도록 구성되어, 상기 냉각판이 상기 각 방열판의 양단부를 커버하도록 구성되고,
    상기 방열판은 전원의 필요없이 그 재질 및 상기 태양전지모듈을 감싸는 것만으로 태양전지모듈에서 발생되는 열을 흡수할 수 있도록 구성되고,
    상기 냉각판은 별도의 전원이 필요한 구성으로서,
    상기 방열판이 상기 냉각판의 동작없이 단독 동작하거나, 상기 냉각판의 동작과 함께 상기 방열판이 동시 동작되도록 구성되며,
    상기 냉각판이 상기 방열판과 동시 동작할 경우에는, 상기 냉각판의 일단부에 접촉 커버되는 상기 방열판의 일단부와 타단부는 상기 냉각판의 동작에 의해 상기 커버되는 부분들을 제외한 나머지 부분들과 온도차가 발생되어 상기 태양전지모듈에서 발생되는 열을 흡수하여 방출하는 열기 방출 흐름이 조절되도록 구성되고,
    상기 방열판 또는 태양전지모듈에는 온도센서가 부착되고, 상기 온도센서는 컨트롤수단과 전기적으로 연결 구성되어, 상기 온도센서의 감지온도가 상기 컨트롤수단에 입력되면 상기 컨트롤수단에 미리 저장된 기준온도와 비교되고 그 비교결과에 따라 온도센서의 감지온도가 상기 기준 온도보다 상승하면 상기 냉각판이 동작하도록 함으로써 상기 냉각판이 상기 방열판과 동시 동작하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전시스템의 태양전지모듈 냉각장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 열교환부는
    상기 냉각판에 냉기를 공급하여 태양전지모듈 및 방열판의 열을 흡수하는 흡열부; 및
    상기 흡열부에서 흡수된 태양전지모듈 및 방열판의 열을 발열하는 발열부로 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 발전시스템의 태양전지모듈 냉각장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 방열판은
    알루미늄 재질인 것을 특징으로 하는 태양광 발전시스템의 태양전지모듈 냉각장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 방열판은
    복수 개의 열방출 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 태양광 발전시스템의 태양전지모듈 냉각장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 방열판은
    태양전지모듈에 접착 구성되거나 또는 열기 흐름 유로용 갭이 형성되도록 분리 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 발전시스템의 태양전지모듈 냉각장치.
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