KR101637950B1 - Solar heat collector type thermoelecric generation apparatus - Google Patents

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Abstract

태양열 집열형 열전발전 장치가 개시된다. 본 장치는, 태양열에 의해 가열되는 집열부, 물에 의해 냉각되는 냉각부, 집열부와 냉각부 사이에서 열을 전기로 변환하는 열전소자를 포함하는 열전 발전부 및 집열부를 덮는 커버를 포함하며, 커버는 집열부의 측면 및 상부의 복사열 발산을 방지할 수 있다. A solar heat collecting type thermoelectric generator is disclosed. The apparatus includes a heat collecting portion heated by solar heat, a cooling portion cooled by water, a thermoelectric generating portion including a thermoelectric element for converting heat into electricity between the heat collecting portion and the cooling portion, and a cover covering the heat collecting portion , The cover can prevent radiation heat dissipation on the side surface and the upper side of the heat collecting portion.

Description

태양열 집열형 열전발전 장치{SOLAR HEAT COLLECTOR TYPE THERMOELECRIC GENERATION APPARATUS}[0001] SOLAR HEAT COLLECTOR TYPE THERMOELECRIC GENERATION APPARATUS [0002]

본 발명은 태양열 집열형 열전발전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 콤팩트한 구조의 열전 소자 및 커버를 이용하여 발전하는 태양열 집열형 열전발전 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a solar heat collecting type thermoelectric generator, and more particularly, to a solar heat collecting type thermoelectric generator that generates electricity using a thermoelectric element and a cover having a compact structure.

태양을 이용하는 발전장치는 태양광을 이용하는 태양광 발전장치와 태양열을 이용하는 태양열 발전장치로 구분할 수 있다. 태양광 발전장치는 광전효과를 기대할 수 있는 화합물반도체로 제조된 태양전지를 이용한 것으로, 넓은 면적을 필요로 하고 광전 변환효율이 매우 낮은 단점을 가진다.Solar power generation devices can be classified into solar power generation devices using solar light and solar power generation devices using solar heat. The photovoltaic device uses a solar cell made of a compound semiconductor that can expect a photoelectric effect, and has a disadvantage in that it requires a large area and has a very low photoelectric conversion efficiency.

이에 따라, 최근 태양열 발전장치가 주목 받고 있다. 종래의 태양열을 이용하는 발전장치는 태양열에 의해 직접적으로 전력을 얻을 수 있는 구조가 아니라, 태양열에 의해 물이나 기타 재료를 데우고 이를 이용하여 2차적으로 발전을 하여 설비가 크고 발전효율이 대체적으로 낮았다.As a result, recently, solar power generation devices have attracted attention. Conventional solar power generation equipment is not a structure that can directly obtain electric power by solar heat, but it has secondary power generation by heating water or other materials by solar heat, and facilities are large and power generation efficiency is generally low.

이를 개선하기 위하여 집열판의 형상을 다양하게 하고, 태양의 위치에 따라 태양열 집열부의 위치를 변화시킬 수 있는 트랙커를 갖춘 태양열을 이용한 발전장치나, GPS 위성항법장치를 이용하여 최적의 태양광 입사각을 유지하는 시스템이 발명되었으나, 태양의 복사열을 1회적으로 이용함으로써 발전효율이 낮은 문제점이 있었다.In order to improve this, it is necessary to change the shape of the heat collecting plate and to adjust the position of the solar heat collecting part according to the position of the sun using the solar power generator or the GPS satellite navigation device, However, there is a problem in that power generation efficiency is low due to one-time use of solar radiation.

또한, 이러한 태양열 발전장치들은 열전소자를 단층으로 배치함으로써 넓은 공간을 차지하여 공간에 비하여 발전효율이 낮은 문제점이 있었다. In addition, such solar power generation apparatuses have a problem in that the generation efficiency is low as compared with the space occupying a wide space by arranging the thermoelectric elements as a single layer.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 태양열을 낭비하지 않고 효율적으로 수집하여 집열효율을 증대시키고, 열전소자를 모듈화 하여 공간효율을 높이는 태양열 집열형 열전발전 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been devised to solve the problems as described above, and it is an object of the present invention to provide a solar heat collecting type thermoelectric generator which collects solar heat efficiently without waste, increases heat collecting efficiency, There is a purpose.

이와 같은 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르는 태양열 집열형 열전발전 장치는, 태양열에 의해 가열되는 집열부; 물에 의해 냉각되는 냉각부; 상기 집열부와 냉각부 사이에 배치된 열전 소자를 이용하여, 열을 전기로 변환하는 열전 발전부;및 상기 집열부를 덮어, 상기 집열부의 측면 및 상부의 복사열 발산을 방지하는 커버;를 포함할 수 있다.In order to accomplish the above object, according to one aspect of the present invention, there is provided a solar heat-generating thermoelectric generator including: a collecting part heated by solar heat; A cooling part cooled by water; A thermoelectric generator for converting heat into electricity using a thermoelectric element disposed between the heat collecting portion and the cooling portion, and a cover for covering the heat collecting portion and for preventing radiation heat dissipation from the side and upper portions of the heat collecting portion can do.

상기 커버는, 태양광을 상기 집열부로 수렴시키는 적어도 하나의 집열렌즈를 포함할 수 있다.The cover may include at least one collecting lens for converging sunlight to the collecting part.

상기 집열렌즈는 상기 태양광의 사열을 집중하기 위하여 태양의 고도각에 대응하여 자세가 가변될 수 있다.In order to concentrate the heat of the sunlight, the heat collecting lens can be changed in attitude corresponding to the altitude angle of the sun.

상기 커버는 불투명한 단열커버일 수 있다.The cover may be an opaque insulating cover.

상기 커버는 투명한 돔 형상일 수 있다.The cover may be transparent dome-shaped.

상기 커버는 상기 집열부와 접하는 부분이 밀폐될 수 있다.The cover may be sealed at a portion in contact with the heat collecting portion.

상기 집열부는, 복수의 제1 패널 및 상기 복수의 제1 패널로부터 상기 열전 발전부 내측으로 연장 형성된 복수의 제1 기판을 포함하고, 상기 냉각부는, 복수의 제2 패널, 상기 복수의 제2 패널로부터 상기 열전 발전부 내측으로 연장 형성되어, 상기 열전 발전부 내부에서 상기 복수의 제1 기판과 교번적으로 배치된 복수의 제2 기판, 상기 복수의 제2 패널로부터 상기 복수의 제2 기판의 반대 방향으로 연장 형성된 복수의 냉각 핀을 포함할 수 있다.Wherein the heat collecting section includes a plurality of first panels and a plurality of first substrates extending from the plurality of first panels to the inside of the thermoelectric generating section, and the cooling section includes a plurality of second panels, a plurality of second A plurality of second substrates extending from the panel to the inside of the thermoelectric power generation section and arranged alternately with the plurality of first substrates in the thermoelectric power generation section, a plurality of second substrates extending from the plurality of second panels to the plurality of second substrates And a plurality of cooling fins extending in opposite directions.

상기 열전 발전부는, 교번적으로 배치된 상기 복수의 제1 기판과, 상기 복수의 제2 기판 사이 마다 배치되는 복수의 절연층; 및 상기 복수의 절연층 각각에 배치된 복수의 열전소자;를 포함할 수 있다.The thermoelectric generator includes: a plurality of first substrates arranged alternately; a plurality of insulating layers arranged between the plurality of second substrates; And a plurality of thermoelectric elements disposed in each of the plurality of insulating layers.

상기 열전 발전부는 상기 집열부 또는 상기 냉각부의 길이방향으로 모듈화되어 조립될 수 있다. The thermoelectric generator can be modularized and assembled in the longitudinal direction of the heat collecting part or the cooling part.

상기 냉각부는 상기 냉각부의 하부에 연결되는 추를 더 포함할 수 있다. The cooling unit may further include a weight connected to a lower portion of the cooling unit.

상기한 바와 같이 본 발명에 있어서는, 돔 구조를 갖는 커버를 통해 집열효율을 향상시킬 수 있고, 모듈화된 T자 형상의 기판을 교대로 배치함으로써 전체적인 크기를 콤팩트하게 유지할 수 있는 이점이 있다.As described above, in the present invention, the heat collecting efficiency can be improved through the cover having the dome structure, and the modularized T-shaped substrates are alternately arranged, which is advantageous in that the overall size can be kept compact.

또한, 본 발명은, 소규모의 휴대용 태양열 발전장치 뿐만 아니라 대용량의 태양발전 설비에도 적용할 수 있고, 무공해 에너지 자원인 태양과 해수를 활용하여, 저비용 고효율의 발전이 가능하다.Further, the present invention can be applied not only to a small-sized portable solar power generation device but also to a large-capacity solar power generation facility, and it is possible to generate low-cost and high efficiency by utilizing solar and seawater as pollution-free energy resources.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양열 집열형 열전발전 장치를 나타내는 정면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양열 집열형 열전발전 장치를 나타내는 측면도이다.
도 3은 본 발명의 열전 발전부를 나타내는 정면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양열 집열형 열전발전 장치를 나타내는 정면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양열 집열형 열전발전 장치를 나타내는 정면도이다.1 is a front view of a solar heat-generating thermoelectric generator according to a first embodiment of the present invention.
2 is a side view showing a solar heat-generating thermoelectric generator according to a first embodiment of the present invention.
3 is a front view showing the thermoelectric generator of the present invention.
FIG. 4 is a front view showing a solar heat-generating thermoelectric generator according to a second embodiment of the present invention.
5 is a front view showing a solar heat-generating thermoelectric generator according to a third embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 태양열 집열형 열전발전 장치에 대하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a solar heat collecting type thermoelectric generator according to various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 다양한 실시 예에 따른 태양열 발전장치는 서로 다른 2 개의 반도체 또는 금속을 접속하여 접합부에 온도차를 주면 기전력이 발생하는 제백효과를 이용한 것이다. 제백효과에 의해 발생한 기전력을 열기전력이라고 하는데, 열기전력은 접합부 접속점의 온도차에 의해 가변 되는데, 온도차가 클수록 열기전력이 커진다. 따라서, 효율적인 발전을 위해 온도차의 극대화와 더불어 이 온도차를 지속적으로 유지할 수 있는 열원과 냉각원이 필요하다. 본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 태양열을 효과적으로 유지할 수 있는 커버와, 콤팩트한 구조의 열전 소자들을 이용하여 발전을 수행할 수 있다. The solar power generation apparatus according to various embodiments of the present invention utilizes a whitening effect in which an electromotive force is generated when two different semiconductors or metals are connected and a temperature difference is given to a junction. The electromotive force generated by the whitening effect is called the thermoelectric power. The thermoelectric power varies depending on the temperature difference at the junction of the junction. The larger the temperature difference, the larger the thermoelectric power. Therefore, for efficient power generation, it is necessary to maximize the temperature difference and to have a heat source and a cooling source capable of continuously maintaining this temperature difference. According to various embodiments of the present invention, power generation can be performed using a cover capable of effectively maintaining solar heat and thermoelectric elements of a compact structure.

먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 태양열 집열형 열전발전 장치(1000a)는 집열부(100), 냉각부(200), 추(300), 열전 발전부(400) 및 커버(500)를 포함한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 태양열 집열형 열전발전 장치(1000a)를 정면에서 바라본 도면이고, 도 2는 도 1의 장치(1000a)를 측면에서 바라본 도면이다. 도 3은 도 1의 장치(1000a)의 열전 발전부(400)의 세부 구성을 나타내는 도면이다. 1 to 3, a solar heat-generating thermoelectric generator 1000a according to a first embodiment of the present invention includes a heat collecting part 100, a cooling part 200, a weight 300, (400) and a cover (500). FIG. 1 is a front view of a solar thermal type thermoelectric generator 1000a according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view of the apparatus 1000a of FIG. FIG. 3 is a view showing a detailed configuration of the thermoelectric generator 400 of the apparatus 1000a of FIG.

집열부(100)는 가열되는 부분이다. 본 실시 예에서와 같이 태양열을 이용하는 경우, 집열부(100)는 태양열에 의해 가열될 수 있으나, 열원은 반드시 태양열로 한정되어야 하는 것은 아니다. 즉, 다른 응용 예에서는 지열이나, 온천수, 인공 광원 등과 같은 다양한 열원에 의해 집열부(100)가 가열되는 형태로 구현될 수도 있다. The heat collecting part 100 is a part to be heated. In the case of using solar heat as in the present embodiment, the heat collecting part 100 can be heated by solar heat, but the heat source is not necessarily limited to solar heat. That is, in another application example, the heat collecting unit 100 may be heated by various heat sources such as geothermal heat, hot spring water, artificial light source, and the like.

집열부(100)는 열전도도가 높은 금속이나, 세라믹 등과 같은 물질로 구성될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 도 3에 따르면, 집열부(100)는 복수의 제1 패널(110,120,130)과 복수의 제1 기판(110a,120a,130a)을 포함한다.  The heat collecting part 100 may be made of a material having high thermal conductivity, such as a metal or ceramic, but is not limited thereto. 3, the heat collecting part 100 includes a plurality of first panels 110, 120, and 130 and a plurality of first substrates 110a, 120a, and 130a.

집열부(100)의 상부는 커버(500)에 의해 둘러싸여 밀폐된다. 즉, 커버(500)는 집열부(100)의 상부 및 각 측면을 커버하도록 형성된다. 집열부(100)는 두께가 얇은 직사각 판형상으로 태양 복사열에 의해 직접 열을 전달 받아 데워진다. 또한, 집열부(100)로 전달된 열은 커버(500)에 의해 외부로 유출되지 않아, 집열부(100)의 온도는 지속적으로 상승될 수 있다.The upper part of the heat collecting part 100 is enclosed by the cover 500 to be sealed. That is, the cover 500 is formed to cover the top and each side of the heat collecting part 100. The heat collecting part (100) has a thin rectangular plate shape and is directly heated by solar radiation heat. Also, the heat transmitted to the heat collecting part 100 is not discharged to the outside by the cover 500, so that the temperature of the heat collecting part 100 can be continuously increased.

도 3을 참조하면, 집열부(100)는 복수의 제1 패널(110,120,130)에 의해 형성될 수 있다. 제1 패널들(110,120,130)은 각각 복수의 제1 기판(110a,120a,130a)에 연결된다. 이러한 구성에 의해 정면에서 보았을 때, 집열부(100)는 'T'자 형상을 가진다. Referring to FIG. 3, the heat collecting part 100 may be formed by a plurality of first panels 110, 120, and 130. The first panels 110, 120 and 130 are connected to a plurality of first substrates 110a, 120a and 130a, respectively. When viewed from the front, the heat collecting part 100 has a T shape.

태양열에 의해 데워진 집열부(100)의 제1 패널들(110,120,130)의 열은 각각의 제1 기판(110a,120a,130a)으로 전도된다. 각각의 제1 기판(110a,120a,130a) 들은 복수의 열전 소자들 사이로 배치된다. 이에 따라 제1 패널들로부터 전도되는 열을 열전 소자들 방향으로 전달한다. The heat of the first panels 110, 120 and 130 of the heat collecting part 100 heated by the solar heat is conducted to the respective first substrates 110a, 120a and 130a. Each first substrate 110a, 120a, 130a is disposed between a plurality of thermoelectric elements. Thereby transferring the heat conducted from the first panels toward the thermoelectric elements.

제1 패널들(110,120,130) 및 제1 기판(110a,120a,130a)은 열전도성이 우수한 금속(예를 들어, 알루미늄, 구리 등)이나 기타 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 설명의 편의를 위해서 도 3에서는, 집열부(100)가 서로 결합된 제1 패널들(110,120,130) 및 제1 기판(110a,120a,130a)으로 구성되는 것처럼 설명하였으나, 집열부(100)는 T자 형상의 일체화된 바디(body)로 구성될 수도 있다. The first panels 110a, 120a and 130a and the first substrates 110a, 120a and 130a may be formed of a metal having excellent thermal conductivity (e.g., aluminum, copper, etc.) or other materials. 3 illustrates a configuration in which the heat collecting part 100 is composed of the first panels 110, 120 and 130 and the first substrates 110a, 120a and 130a coupled to each other, May be formed of a T-shaped integrated body.

냉각부(200)는 냉각이 이루어지는 부분이다. 본 실시 예의 장치(1000a)가 강이나 바다에 설치되는 경우, 냉각부(100)는 하천수나 해수에 의해 냉각될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 냉각부(100)는 하천수나 해수 이외에도, 얼음, 눈 등과 같은 다양한 소스에 의해 냉각될 수도 있다. The cooling unit 200 is a part where cooling is performed. When the apparatus 1000a of this embodiment is installed in a river or the sea, the cooling unit 100 may be cooled by river water or seawater, but is not limited thereto. For example, the cooling unit 100 may be cooled by various sources such as ice, snow, etc. in addition to river water and sea water.

하천수나 해수에 의해 냉각될 경우, 냉각부(200)는 지속적인 냉각이 가능하고 냉각시키기 위한 추가적인 에너지가 필요 없어 발전효율을 높일 수 있다.When cooled by river water or seawater, the cooling unit 200 is capable of continuous cooling and does not require additional energy for cooling, thereby improving power generation efficiency.

도 3을 참조하면, 냉각부(200)는 복수의 제2 패널(210,220,230), 복수의 제2 기판(210a,220a,230a) 및 냉각핀(240)으로 구성된다. 각 제2 패널들(210,220,230)은 각각 제2 기판(210a,220a,230a)에 의해 연결된다. 이러한 구성에 의해, 냉각부(200)는 '역 T'자 형상을 가질 수 있다. Referring to FIG. 3, the cooling unit 200 includes a plurality of second panels 210, 220 and 230, a plurality of second substrates 210a, 220a, and 230a, and a plurality of cooling fins 240. Each of the second panels 210, 220 and 230 is connected by a second substrate 210a, 220a, or 230a. With this configuration, the cooling unit 200 can have an inverted T shape.

냉각부(200)의 제2 패널들(210,220,230)은 하천수나 해수 등과 같은 외부 소스에 직접적으로 또는 간접적으로 노출되어, 그 온도에 따라 냉각될 수 있다. 이 경우, 냉각 효율을 높이기 위해서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 패널들(210,220,230)에는 복수의 냉각핀(240)이 연결될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 냉각핀(240)이 생략되고, 제2 패널들(210, 220, 230)의 표면 전체가 직접 하천수나 해수에 닿을 수도 있다. The second panels 210, 220, and 230 of the cooling unit 200 may be directly or indirectly exposed to an external source such as river water or seawater and cooled according to the temperature. In this case, to increase the cooling efficiency, as shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of cooling fins 240 may be connected to the second panels 210, 220 and 230, but the present invention is not limited thereto. That is, according to another embodiment of the present invention, the cooling fin 240 may be omitted, and the entire surface of the second panels 210, 220, and 230 may directly contact river water or seawater.

냉각된 제2 패널들(210,220,230)로부터 복수의 제2 기판(210a,220a,230a)도 전도에 의해 동일한 온도로 된다. The plurality of second substrates 210a, 220a, and 230a from the cooled second panels 210, 220, and 230 are also brought to the same temperature by conduction.

냉각핀(240)은 각 제2 패널들(210,220,230)의 하부에 복수로 형성되어 물과 동일한 온도를 형성한다. 본 발명에서는 냉각핀(240)은 단면이 직육면체 형상의 기둥으로 구성되는 것으로 예시하였으나, 예를 들어 단면은 원형이나, 삼각형으로 형성될 수 있다. 냉각핀(240)의 형상이나 위치, 배치 간격 등은 본 장치(1000a)가 사용되는 환경이나, 장치의 사용 목적 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 가령, 본 장치(1000a)가 유수의 흐름에 저항을 주지 않아야 하는 환경에서는, 너무 촘촘히 배치되지 않도록 설계될 수도 있다. A plurality of cooling fins 240 are formed under each of the second panels 210, 220 and 230 to form the same temperature as the water. In the present invention, the cooling fin 240 has been exemplified as having a rectangular cross-section, but the cooling fin 240 may have a circular or triangular cross section, for example. The shape, position, arrangement interval, and the like of the cooling fin 240 may be variously changed depending on the environment in which the present apparatus 1000a is used, the purpose of use of the apparatus, and the like. For example, in an environment in which the apparatus 1000a should not resist flow of flowing water, it may be designed so that it is not arranged too close.

냉각부(200)는 부력에 의해 물에 뜰 수 있는 것이 바람직하다. 냉각부(200)의 부력이 크지 않을 경우, 부력 보조 기구(미도시)를 각 제2 패널들(210,220,230)의 측면에 부착할 수 있다.It is preferable that the cooling unit 200 can float in water by buoyancy. When the buoyant force of the cooling unit 200 is not large, a buoyancy assisting mechanism (not shown) may be attached to the side surfaces of the second panels 210, 220 and 230.

본 실시 예에서는 집열부(100)의 제1 패널들(110,120,130)과 냉각부(200)의 제2 패널들(210,220,230)이 분리된 상태에서 하나의 모듈로 조립되는 것을 예시하였다. 그러나, 패널들(110,120,130)과 제2 패널들(210,220,230)은 일체로 성형되어 제조될 수 있다. 일체로 성형되는 경우, 분리된 상태에서 조립하는 경우에 비해 내구성이 우수할 수 있으나, 이동 시 불편함이 따를 수 있다.In this embodiment, the first panels 110, 120, and 130 of the heat collecting part 100 and the second panels 210, 220, and 230 of the cooling part 200 are separately assembled into a single module. However, the panels 110, 120, and 130 and the second panels 210, 220, and 230 may be integrally molded. In the case of integrally molding, the durability can be improved as compared with the case of assembling in a separated state, but inconvenience may be caused in moving.

추(300)는 태양열 집열형 열전발전 장치(1000a)의 전체 안정성을 위해 냉각부(200)의 하부에 연결된다. 이에 따라, 추(300)는 태양열 집열형 열전발전 장치(1000a)가 하천에 설치되면 강바닥에 안착되고, 해양에 설치되면 해저에 닿도록 배치된다. 이에 따라 태양열 집열형 열전발전 장치(1000a)는 추(300)에 의해 물결이나 파도에 의해 전후좌우로 유동되는 것이 제한됨에 따라 하천이나 해양에서 안정적으로 위치할 수 있다. 도 3을 참조하면, 열전 발전부(400)는 태양열에 의한 집열부(100)와 냉각수에 의해 냉각된 냉각부(200)와의 온도차이를 전력으로 변환한다. 열전 발전부(400)는 복수의 열전소자(415,425,435,445,455) 및 복수의 절연층(410a,410b,420a,420b,430a,430b,440a,440b,450a,450b)을 포함한다.The weight 300 is connected to the lower portion of the cooling unit 200 for the overall stability of the solar heat-generating thermoelectric generator 1000a. Accordingly, when the solar heat-generating thermoelectric generator 1000a is installed in the river, the weight 300 is placed on the river bed and placed on the seabed when installed on the ocean. Accordingly, the solar heat-accumulative thermoelectric generator 1000a can be stably positioned in the river or the oceans due to limited movement of the weight 300 by the waves or waves. Referring to FIG. 3, the thermoelectric generator 400 converts the temperature difference between the solar heat collection part 100 and the cooling part 200 cooled by the cooling water into electric power. The thermoelectric generator 400 includes a plurality of thermoelectric elements 415, 425, 435, 445, 455 and a plurality of insulating layers 410a, 410b, 420a, 420b, 430a, 430b, 440a, 440b, 450a, 450b.

본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여, 제1 기판(110a)과 제2 기판(220a)에 둘러싸인 열전 발전부(400)에 대해서만 설명한다.In this embodiment, for convenience of explanation, only the thermoelectric generator 400 surrounded by the first substrate 110a and the second substrate 220a will be described.

제1 기판(110a)과 제2 기판(220a)은 'T'자 형상으로 이루어지며, 이격 배치된다. 제1 기판(110a)의 일측에는 절연층(420a)이 형성되며, 제2 기판(220a)의 일측에는 절연층(420b)이 형성된다. The first substrate 110a and the second substrate 220a have a T shape and are spaced apart from each other. An insulating layer 420a is formed on one side of the first substrate 110a and an insulating layer 420b is formed on one side of the second substrate 220a.

이 경우, 상기 절연층(420a,420b)은 직사각형 형상으로 각각 제1 기판(110a)와 제2 기판(220a)에 부착된다. 절연층(420a,420b)은 알루미나, 산화아연 및 산화니켈 중 어느 하나의 절연성 산화물로 도포된 형태일 수 있다.In this case, the insulating layers 420a and 420b are attached to the first substrate 110a and the second substrate 220a, respectively, in a rectangular shape. The insulating layers 420a and 420b may be in the form of being coated with an insulating oxide of any one of alumina, zinc oxide, and nickel oxide.

열전소자(425)는 절연층(420a,420b) 사이에 개재될 수 있다. 열전소자(425)는 열을 전기로 변환시키는 소자로, P-타입의 P형 반도체와 N-타입의 N형 반도체를 포함할 수 있다. The thermoelectric elements 425 may be interposed between the insulating layers 420a and 420b. The thermoelectric element 425 is an element for converting heat into electricity and may include a P-type P-type semiconductor and an N-type N-type semiconductor.

즉, 열전 발전부(400)는 태양 열에 의해 데워진 집열부(100)와 냉각수에 의해 냉각된 냉각부(200) 사이의 온도차로 인한 제백효과를 통해 전기에너지를 생성할 수 있다. That is, the thermoelectric generator 400 can generate electrical energy through the whitening effect due to the temperature difference between the heat collecting part 100 heated by the sun heat and the cooling part 200 cooled by the cooling water.

열전 발전부(400)는 집열부(100)의 복수의 제1 기판(110a,120a,130a)과 냉각부(200)의 복수의 제2 기판(210a,220a,230a)이 교번하도록 배치된다. 종래기술은 집열부와 냉각부의 각 기판들이 복수로 배치되는 경우, 기판들은 고온기판, 저온기판, 저온기판 및 고온기판의 순대로 교번하여 배치되었다. 즉, 고온기판 끼리 또는 저온기판 끼리 인접한 부분을 가지므로, 이러한 구성에 의해 고온기판과 고온기판의 사이를 이격하거나 추가적으로 열전도성 구리스를 고온기판 사이에 배치해야 했다. 이에 반해 본 실시예에서는 'T'자 및 '역T'자 형의 기판들이 교번하도록 배치되어 종래기술에 비해 부피를 줄일 수 있어 콤팩트한 구성이 가능하다. 또한, 본 실시예는 줄어든 부피만큼 좁은 장소에서도 발전을 수행할 수 있어 발전효율이 증대될 수 있다. The thermoelectric generator 400 is disposed such that a plurality of first substrates 110a, 120a and 130a of the heat collecting part 100 and a plurality of second substrates 210a, 220a and 230a of the cooling part 200 are alternated. In the prior art, when a plurality of substrates of the heat collecting portion and the cooling portion are arranged, the substrates are alternately arranged in the order of a high temperature substrate, a low temperature substrate, a low temperature substrate and a high temperature substrate. That is, since the high-temperature substrates or the low-temperature substrates are adjacent to each other, it is necessary to separate the high-temperature substrate from the high-temperature substrate or further place the thermally conductive grease between the high-temperature substrates. On the other hand, in the present embodiment, the 'T' and 'inverted T' shaped substrates are arranged alternately so that the volume can be reduced as compared with the prior art, and a compact configuration is possible. In addition, the present embodiment can perform power generation even in a place as small as the reduced volume, and power generation efficiency can be increased.

커버(500)는 투명한 재질로서 집열부(100)의 패널(110,120,130)을 완전히 밀폐한다. 예를 들어, 커버(500)는 유리, 비닐, 플라스틱 등과 같은 다양한 재질로 구현될 수 있다. 커버(500)를 투과하여 입사되는 태양열은 집열부(100)를 가열시킬 수 있다. 본 실시예에서는 커버(500)가 단일막으로 구현되는 것을 예시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 커버(500)는 초극박막 불소 수지필름(ETFE)를 이용한 이중막으로 구현되어 집열 효율을 더욱 높일 수 있다.The cover 500 completely seals the panels 110, 120 and 130 of the heat collecting part 100 as a transparent material. For example, the cover 500 may be embodied in various materials such as glass, vinyl, plastic, and the like. The solar heat transmitted through the cover 500 can heat the heat collecting part 100. For example, the cover 500 may be realized as a double membrane using a thin film of fluororesin (ETFE), and may be used for a heat collection efficiency Can be further increased.

커버(500)의 형상 역시 집열 효과를 극대화시킬 수 있는 형태로 구현될 수 있다. 도 1 및 도 2를 커버는 단면이 반원인 원기둥의 형상을 가질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 다른 실시 예에서는, 집열부(100)의 패널(110,120,130)을 밀폐하기 위해 반 구 형상을 가질 수 있다. The shape of the cover 500 can also be realized in a form capable of maximizing the heat collecting effect. 1 and 2, the cover may have a cylindrical shape having a semicircular cross section, but the present invention is not limited thereto. That is, in other embodiments, the panels 110, 120 and 130 of the heat collecting part 100 may have a hemispherical shape to seal them.

더욱이, 본 실시예에서는 집열부(100)의 패널(110,120,130)을 커버(500)에 의해 밀폐함으로써 집열부(100)로 복사된 열을 일회적으로 사용하고 버리는 기존 발명에 비해 태양열 이용 효율이 증대되어 집열부의 온도를 높은 상태로 일정하게 유지할 수 있으며, 이에 따라, 지속적으로 안정적인 발전을 수행할 수 있다.Further, in this embodiment, the solar heat utilization efficiency is increased as compared with the existing invention in which the heat generated by the heat collecting unit 100 is used once by closing the panels 110, 120 and 130 of the heat collecting unit 100 with the cover 500 The temperature of the heat collecting portion can be kept constant at a high level, and thus stable power generation can be continuously performed.

커버(500)의 내부는 진공으로 구현할 수 있으나, 온실가스를 커버(500) 내부로 봉입하는 것도 가능하다. 온실가스는 지구의 온실효과를 발생시키는 가스를 의미하며, 커버(500)에 봉입되는 온실 가스는 이산화탄소, 메탄, 아질산수소, 수소불화탄소 중 어느 하나일 수 있다. 커버(500) 내부에서 온실효과가 발생하면, 집열부(100)와 냉각부(200)의 온도차이를 보다 증대시켜 전류발생량을 더욱 증대시킬 수 있다. The inside of the cover 500 can be vacuumed, but it is also possible to seal the greenhouse gas inside the cover 500. The greenhouse gas refers to a gas generating the greenhouse effect of the earth, and the greenhouse gas enclosed in the cover 500 may be any one of carbon dioxide, methane, hydrogen nitrate, and hydrogen fluoride. When the greenhouse effect occurs inside the cover 500, the temperature difference between the heat collecting part 100 and the cooling part 200 is further increased, and the current generation amount can be further increased.

한편, 미도시하였지만, 커버(500)를 집열부(100)의 패널(110,120,130)로 밀폐하기 위해 집열부(100)의 패널(110,120,130)의 상부 각 측단에 커버(500) 고정장치를 설치할 수 있다.The cover 500 can be installed at each side of the upper portion of the panel 110, 120 or 130 of the heat collecting part 100 to seal the cover 500 with the panels 110, 120 and 130 of the heat collecting part 100 .

이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 제2 및 제3 실시예에 따른 태양열 집열형 열전발전 장치(1000b,1000c)를 설명한다.Hereinafter, the solar heat-generating thermoelectric generators 1000b and 1000c according to the second and third embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양열 집열형 열전발전 장치(1000b)는 제1 실시예에 따른 태양열 집열형 열전발전 장치(1000a)와 대부분의 구성이 동일하며, 집열렌즈(520)를 더 포함한다. Referring to FIG. 4, the solar heat-generating thermoelectric generator 1000b according to the second embodiment of the present invention is substantially the same in configuration as the solar-heat-gatherer thermoelectric generator 1000a according to the first embodiment, (520).

제2 실시예는 제1 실시예와 동일한 구성에 대해 동일한 부재번호를 부여하며, 동일한 구성에 대한 설명을 생략한다.In the second embodiment, the same reference numerals are assigned to the same components as those in the first embodiment, and a description of the same components is omitted.

집열렌즈(520)는 빛을 수렴하는 볼록렌즈로 구성될 수 있다. 집열렌즈(520)의 표면은 커버(500)의 표면에 형성된다. 집열렌즈(520)를 통해 고온의 열이 집열부(100)로 전달된다. 집열 렌즈(520)를 제외한 나머지 커버(500) 부분은 유리나 비닐, 플라스틱과 같이 집열성이 뛰어난 재질로 이루어질 수 있다. The heat collecting lens 520 may be a convex lens that converges light. The surface of the heat collecting lens 520 is formed on the surface of the cover 500. The heat of the high temperature is transmitted to the heat collecting part 100 through the heat collecting lens 520. The cover 500 excluding the heat collecting lens 520 may be made of a material having excellent heat-retaining properties such as glass, vinyl, and plastic.

도 4에서 집열렌즈(520)는 태양이 어느 위치에 있더라도 지속적으로 집열이 이루어질 수 있도록 다양한 위치 및 간격으로 복수 개 배치될 수 있다. In FIG. 4, a plurality of the heat collecting lenses 520 may be arranged at various positions and intervals so as to continuously collect heat regardless of the sun.

본 발명의 또 다른 예에 따르면, 태양의 위치에 따라 집열을 위한 최적의 환경을 구현할 수 있도록, 집열 렌즈의 위치를 태양 위치에 맞게 조정할 수도 있다. 이 경우, 장치(1000b)는 태양위치 감별기능을 갖는 센서(미도시), 집열 렌즈를 회전시키기 위한 구동부(미도시), 센서의 감지 결과에 따라 구동부를 제어하는 제어부(미도시)를 구비한다. 센서는 광센서로 구현될 수 있다. 센서는 복수 개로 마련되어, 커버(500)의 각 부분 별로 배치될 수 있다. 제어부는 각 센서들 중에서 광 감지 값이 가장 큰 센서가 배치된 방향에 태양이 위치한다고 판단하고, 해당 센서 방향으로 집열 렌즈가 향하도록 구동부를 제어할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the position of the heat collecting lens may be adjusted to the sun position so as to realize an optimal environment for heat collection according to the position of the sun. In this case, the apparatus 1000b includes a sensor (not shown) having a sun position discriminating function, a driving unit (not shown) for rotating the heat collecting lens, and a controller (not shown) . The sensor can be implemented as an optical sensor. The plurality of sensors may be provided for each portion of the cover 500. The controller may determine that the sun is located in a direction in which the sensor having the largest photodetection value is located among the sensors and control the driving unit so that the collecting lens is directed toward the sensor.

구동부(미도시)는 외부의 전극(미도시)으로부터 연결된 전선으로 발생된 전력을 수집하거나, 장치(1000b)에 의해 발생된 전력을 수집하여 집열렌즈(520)의 자세를 가변시킬 수 있다. 또한, 최적의 집열렌즈(520)의 방향이 제어부(미도시)의 메인보드(미도시)에서 제어신호로 변환되면, 구동부(미도시)는 모터구동모듈(미도시)과 다축의 구동모터(미도시)에 의해 집열렌즈(520)가 최적의 각도를 유지하도록 구동한다. The driving unit (not shown) collects electric power generated by an electric wire connected from an external electrode (not shown), or collects electric power generated by the device 1000b to vary the posture of the heat collecting lens 520. When a direction of the optimal heat collecting lens 520 is converted into a control signal from a main board (not shown) of a control unit (not shown), the driving unit (not shown) includes a motor driving module (not shown) (Not shown) to drive the heat collecting lens 520 to maintain an optimum angle.

이에 따라, 제어부(미도시)에 의해 태양의 고도각에 대응하여 지속적으로 태양을 추적하도록 제어되어, 집열부(100)는 고온의 상태를 유지하여 전력 생산 효율이 증가하게 된다. Accordingly, the control unit (not shown) is controlled to continuously track the sun in accordance with the altitude of the sun, so that the heat collecting unit 100 maintains the high temperature state, thereby increasing the power production efficiency.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양열 집열형 열전발전 장치(1000c)의 구성을 나타내는 도면이다. 5 is a diagram showing a configuration of a solar heat-generating thermoelectric generator 1000c according to a third embodiment of the present invention.

도 5에 따르면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양열 집열형 열전발전 장치(1000c)는 도 4의 제2 실시예에 따른 태양열 집열형 열전발전 장치(1000b)와 대부분의 구성이 동일하며, 커버(600)는 돔형이 아닌 직육면체 형상의 단열 커버(610)로 형성되는 것이 상이하다.5, the solar heat-generating thermoelectric generator 1000c according to the third embodiment of the present invention is substantially the same in configuration as the solar-heat-gatherer thermoelectric generator 1000b according to the second embodiment of FIG. 4, The cover 600 is formed by a heat insulating cover 610 having a rectangular parallelepiped shape instead of a dome shape.

제3 실시예는 제1 실시예와 동일한 구성에 대해 동일한 부재번호를 부여하며, 동일한 구성에 대한 설명을 생략한다.In the third embodiment, the same reference numerals are assigned to the same components as those in the first embodiment, and a description of the same components is omitted.

단열 커버(610)는 반투명이거나 불투명한 단열소재로 구성된다. 단열 커버(610)는 집열부(100)의 상부인 패널(110,120,130)을 완전히 밀폐하여 열이 단열 커버(610)의 외부로 유출되는 것을 차단한다.The heat insulating cover 610 is made of a heat insulating material which is translucent or opaque. The heat insulating cover 610 completely closes the panels 110, 120 and 130 which are the upper portions of the heat collecting part 100 to block the heat from flowing out to the outside of the heat insulating cover 610.

단열 커버(610)의 상부도 복수의 집열렌즈(620)가 형성되거나, 태양위치 감별기능이 있어서, 제2 실시예와 같이 전력 생산 효율을 증가시킬 수 있다.A plurality of heat collecting lenses 620 are formed on the upper portion of the heat insulating cover 610 or a sun position distinguishing function is provided, so that power generation efficiency can be increased as in the second embodiment.

본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 태양열 집열형 열전발전 장치(1000a,1000b,1000c)는 소규모의 휴대용 태양열 발전장치 뿐만 아니라 대용량의 태양발전 설비에도 적용할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 장치를 이용하면 무공해 에너지 자원인 태양과 해수를 활용하여, 저비용 고효율의 발전이 가능하다.The solar heat-generating thermoelectric generators 1000a, 1000b and 1000c according to the first to third embodiments of the present invention can be applied not only to small-sized portable solar power generators but also to large-capacity solar power generators. Accordingly, by using the apparatus of the present invention, it is possible to generate low-cost and high-efficiency electricity by utilizing solar and seawater as pollution-free energy resources.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 태양열 집열형 열전발전 장치(1000a,1000b,1000c)는 하천수나 해수 이외에도, 도로변, 산, 사막 및 양 극지방의 빙하 위에서도 태양열을 집열하여 전력을 생산할 수 있다.As described above, the solar heat-generating thermoelectric generators 1000a, 1000b, and 1000c according to various embodiments of the present invention collect solar heat even on glaciers on the roadsides, mountains, deserts, and both polar regions in addition to river water and sea water, .

본 발명의 태양열 집열형 열전발전 장치(1000a,1000b,1000c)를 바다에서 사용할 경우, 대단위 양식장의 전력을 공급하기 위한 용도로 사용되거나, 해상 등대의 전력원으로도 사용 가능하다. 또한, 도로변에 태양열 집열형 열전발전 장치(1000a,1000b,1000c)를 설치되는 경우, 가로등이나 교통안내 표지판으로도 사용될 수 있다. When the solar heat-generating thermoelectric generators (1000a, 1000b, 1000c) of the present invention are used in the sea, they can be used for supplying power to a large-scale farm or can be used as a power source for a marine lighthouse. Also, when the solar heat collecting type thermoelectric generators 1000a, 1000b, 1000c are installed on the road side, they can be used as a street lamp or a traffic information sign.

남극이나 북극과 같은 지방에서 태양열 집열형 열전발전 장치(1000a,1000b,1000c)는 더욱 효과적으로 사용될 수 있다. 열전발전 장치는 집열부와 냉각부의 온도차이가 클수록 열기전력이 더욱 커진다. 양 극지방에서는 냉각부의 온도가 낮고, 집열부는 커버에 의해 태양의 복사열이 온대지방만큼 고온으로 유지될 수 있어 발전효율이 증대될 수 있다.The solar heat collecting thermoelectric generators 1000a, 1000b and 1000c can be used more effectively in the regions such as the South Pole and the North Pole. The larger the temperature difference between the heat collecting part and the cooling part, the larger the thermoelectric power generation becomes. In both polar regions, the temperature of the cooling section is low, and the solar radiation heat of the heat collecting section can be kept as high as that of the temperate region by the cover, so that the power generation efficiency can be increased.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

100: 집열부 200: 냉각부
300: 추 400; 열전 발전부
500,600: 커버 100: collecting part 200: cooling part
300: weight 400; The thermo-
500, 600: cover

Claims (10)

태양열에 의해 가열되는 집열부;
물에 의해 냉각되는 냉각부;
상기 집열부와 냉각부 사이에 배치된 열전 소자를 이용하여, 열을 전기로 변환하는 열전 발전부;및
상기 집열부를 덮어, 상기 집열부의 측면 및 상부의 복사열 발산을 방지하는 커버;를 포함하고,
상기 집열부는 복수의 제1 패널 및 상기 복수의 제1 패널로부터 연장 형성된 복수의 제1 기판을 포함하고,
상기 냉각부는 복수의 제2 패널과, 상기 복수의 제2 패널로부터 연장 형성되어 상기 복수의 제1 기판과 교번적으로 배치된 복수의 제2 기판과, 상기 복수의 제2 패널로부터 상기 복수의 제2 기판의 반대 방향으로 연장 형성된 복수의 냉각 핀을 포함하고,
상기 열전 발전부는 서로 인접한 상기 복수의 제1 기판과 상기 복수의 제2 기판 사이마다 배치되는 복수의 절연층과, 상기 복수의 절연층 각각에 배치된 복수의 열전소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 집열형 열전발전 장치.A collecting part heated by solar heat;
A cooling part cooled by water;
A thermoelectric generator for converting heat into electricity using a thermoelectric element disposed between the heat collecting part and the cooling part;
And a cover for covering the heat collecting portion and preventing radiation heat dissipation from the side and upper portions of the heat collecting portion,
Wherein the heat collecting portion includes a plurality of first panels and a plurality of first substrates extending from the plurality of first panels,
The cooling unit includes a plurality of second panels, a plurality of second substrates extending from the plurality of second panels and alternately arranged with the plurality of first substrates, and a plurality of second substrates extending from the plurality of second panels, And a plurality of cooling fins extending in the opposite direction of the two substrates,
Wherein the thermoelectric generator includes a plurality of insulating layers disposed between the plurality of first substrates adjacent to each other and the plurality of second substrates and a plurality of thermoelectric elements arranged in each of the plurality of insulating layers Thermoelectric generator. 제1항에 있어서,
상기 커버는, 태양광을 상기 집열부로 수렴시키는 적어도 하나의 집열렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 집열형 열전발전 장치.The method according to claim 1,
Wherein the cover includes at least one heat collecting lens for converging sunlight to the heat collecting part. 제2항에 있어서,
상기 집열렌즈는 상기 태양광의 복사열을 집중하기 위하여 태양의 고도각에 대응하여 자세가 가변되는 것을 특징으로 하는 태양열 집열형 열전발전 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the heat collecting lens is configured such that its attitude is varied corresponding to an altitude angle of the sun in order to concentrate radiant heat of the sunlight. 제2항에 있어서,
상기 커버는 불투명한 단열커버인 것을 특징으로 하는 태양열 집열형 열전발전 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the cover is an opaque heat insulating cover. 제2항에 있어서,
상기 커버는 투명한 돔 형상인 것을 특징으로 하는 태양열 집열형 열전발전장치.3. The method of claim 2,
Wherein the cover is of a transparent dome shape. 제1항에 있어서,
상기 커버는 상기 집열부와 접하는 부분이 밀폐되는 것을 특징으로 하는 태양열 집열형 열전발전 장치.The method according to claim 1,
Wherein the cover is sealed at a portion in contact with the heat collecting portion. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 열전 발전부는 상기 집열부 또는 상기 냉각부의 길이방향으로 모듈화되어 조립된 것을 특징으로 하는 태양열 집열형 열전 발전 장치.The method according to claim 1,
Wherein the thermoelectric generator is modularized and assembled in a longitudinal direction of the heat collecting part or the cooling part. 제1항에 있어서,
상기 냉각부의 하부에 연결되는 추를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 집열형 열전 발전 장치.The method according to claim 1,
And a weight connected to a lower portion of the cooling unit.
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