KR101723602B1 - 태양열 집열부를 구비하는 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양열 집열부를 구비하는 레저 겸용 태양열 온풍기에 관한 것으로, 겨울철 추울때 손잡이와 바퀴에 의해 이동하기 편리하고, 겨울철 등산이나 야외에서 텐트나 야외의 군 막사 등에서 추위를 막기 위해 별도의 난방 시설이 없이 바퀴와 손잡이를 구비하고, 야외에서 상단 좌우에 힌지 형태로 좌우의 봉 또는 파이프 형태의 접이식 거치대를 구비하여 땅에 고정하여 사용이 가능하며, 태양열 집열부를 구비하는 이동식 레저용 태양열 온풍기로 사용되거나 또는 이동식 레저용 태양열 온풍기가 온풍 송출구와 연동된 호스를 태양열 식품 건조기 집열부의 하부와 연결되어 30~70℃의 온풍을 송출하여 식품을 건조하는데 사용될 수 있으며, 이동식 태양열 집광에 따라 온풍 기능을 제공하여 야외의 추운 곳(난방 시설이 없는 민박집, 텐트, 군 막사 등)에 태양열에 의한 온풍을 제공하여 추위를 저감시키는 효과가 있다.
Description
본 발명은 태양열 집열부를 구비하는 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 겨울철 추울때 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기의 손잡이와 바퀴에 의해 이동하기 편리하고, 겨울철 등산이나 야외 캠핑시에 투명 소재의 렌즈형 집열부 커버와 단열 성능이 향상된 태양열 집열부를 구비하는 이동식 레저용 태양열 온풍기로 사용되며, 30~70℃ 온풍을 송풍하는 온풍 송출구와 호스로 태양열 식품 건조기 집열부 하부에 연결되어 사용되는, 태양열 집열부를 구비하는 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기에 관한 것이다.
기존 원자력, 수력, 화력 발전은 발전소-(철탑위의 송전라인)-전력소-변전소-(전봇대의 배전 라인)-주상 변압기-빌딩 내의 분전함의 전력 계통을 따라 전력이 공급되며, 발전소 건설과 철탑 설비들에 의해 환경 훼손과 이에 따른 많은 비용이 든다.
태양 에너지는 원자력/수력/화력을 대체하여 화석 연료, 석유, 석탄, 가스를 대체하여 이산화 탄소 발생을 저감하여 전기를 생산할 수 있는 차세대 신재생 에너지원으로 각광받고 있다.
태양광 발전 시스템은 태양의 복사열로부터 지구에 도달하여 태양열을 전기로 변환하여 전기 에너지를 생산하는 시스템으로써, 용량에 따라 100kWp 미만의 소규모 태양광 발전 시스템, 100kWp~500kWp의 용량을 갖는 중규모 태양광 발전 시스템, 500kWp급 이상의 대규모 태양광 발전 시스템으로 분류된다.
소규모 태양광 발전 시스템(small-scale PV power system)은 100kWp 미만의 태양전지 용량을 가지며 가정용 태양전지 어레이 판넬과 스마트 미터 및 홈 에너지 관리 시스템(HEMS. Home Energy Management System)을 구비하는 주택용 시스템, 소규모 가정용 전기 제품, 태양열 난방 및 온수 보일러에 적용하여 주택 전기 절감의 효과를 가져온다. 주택용 태양전지 시스템은 주택의 지붕에 태양 전지 어레이(PV 어레이)를 구비하고 태양 에너지 전원 공급 시스템 및/또는 통상적인 주상 변압기의 전기 에너지와 계통을 달리하여 겸용하여 사용될 수 있다.
또한, 부하의 종류와 계통선 연계 유무에 따는 분류에서는, 태양광 발전 시스템은 독립형 태양광 시스템(Stand-alone PV system) 및 계통연계형 태양광 시스템(Utility-connection PV system)으로 분류된다.
태양광 발전(Photovoltaic Power Generation)은 태양광을 직접 전기로 변환하는 태양전지(Solar Cell 또는 Photovoltaic Cell) 셀들을 구비하는 태양광 모듈(Photovoltaic Module)로 사용한다. 각각의 태양전지 셀은 반도체의 pn접합으로 된 태양전지에 반도체의 금지대폭(Eg : Band-gap Energy)보다 큰 에너지를 가진 태양광이 입사되면 전자(electron)-정공(hole) 쌍이 생성되며, 이들 전자-정공이 각각의 솔라셀의 반도체의 pn 접합부에서 형성된 전기장에 의해 전자(electron)는 n층으로, 정공(hole)은 p층으로 모이게 됨에 따라 광기전력이 발생하며, 양단의 전극(전면 전극, 후면 전극)에 부하를 연결하면 전류가 흐르게 된다.
도 1은 태양광 조사시에 태양전지 셀(solar cell)의 PN 접합부의 전자와 정공에 의해 전기를 생산하는 과정을 나타낸 도면이다.
태양전지 셀(solar cell)은 태양광이 조사되면 태양 에너지를 광기전력 효과(photo-voltaic effect)에 의해 전기 에너지로 바꾸는 pn접합의 반도체 소자로 구성된다. p형 반도체에서는 다수 캐리어가 정공(hole)이고 소수 캐리어가 전자(electron)이며, n형 반도체에서는 다수 캐리어가 전자(electron)이고 소수 캐리어가 정공(hole)이므로 태양전지 셀(solar cell)의 PN 접합부에 태양 빛이 조사되면, 빛(광자, photon)에 의하여 생성된 전자(electron)와 정공(hole)이 발생하여 PN 접합부에서 p형 반도체에서 확산되어 온 전자는 n형 반도체로, n형 반도체에서 확산되어 온 정공은 p형 반도체로 확산되어 기전력이 발생한다. n형 반도체, p형 반도체 각각 부착된 양극과 음극에 직류전류를 생성한다.
예를들면, 단결정 실리콘 태양전지의 경우, 태양전지 셀은 10~15cm 판 상의 실리콘(Si)에 pn 접합부를 형성한 반도체의 태양광 조사시 하나의 태양전지 셀의 발생 전압은 약 0.5V 이므로, 각각의 태양전지 셀들을 직렬로 접속하여 태양광 모듈이 형성된다.
태양 전지 셀의 반도체 재료는 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘(poly-Si), 비정질 실리콘(a-Si) 뿐만아니라 갈륨비소(GaAs), 카드뮴 텔루르(CdTe, cadmium telluride), 황화카드뮴(CdS), 인듐인(InP) 화합물 반도체 태양 전지를 사용하고 있으나, 대부분 실리콘 태양 전지가 사용된다.
도 2는 기존 태양전지 충전 시스템의 구성도이다.
태양전지 시스템은 태양전지 어레이(PV array)(10), 충전 콘트롤러(20), 축전지(30), DC-DC컨버터(40)와 DC 부하(DC load)(45) 및 인버터(inverter)(50)와 DC 부하(AC load)(54)로 구성된다.
태양전지 어레이(10)는 프렌넬 렌즈(Plannel lens)로 집광된 태양 광이 태양전지 어레이(PV array)로 조사되면 광기전력 효과(photo-voltaic effect)에 의해 태양 에너지가 전기에너지로 변환하여 DC 전류와 DC 전압을 생성한다.
태양전지 셀(solar cell)의 PN 접합부에 태양 광이 쏘이면 전자(electron)는 상부 전극에, 정공(hole)은 하부 전극에 접합되어 광기전력 효과(photo-voltaic effect)에 의해 두 전극 간에 광기전력이 발생하여 포톤 속 밀도(photon flux density)에 비례하는 DC 전류 및 DC 전압이 생성된다. 하나의 태양 전지 셀은 약 0.5V DC 전압이 생성되며, 직렬 연결되어 사용된다.
충전 콘트롤러(Charge Controller)(20)는 태양전지 어레이(10)로부터 발생된 DC 전류와 전압을 부하(DC load)에 직접 공급하거나, 축전지(30)에 충전되도록 제어한다.
충전 콘트롤러(20) 내부의 과충전/과방전 방지 회로는 발생된 DC 전류 및 전압을 충전이나 방전시 축전지의 용량 따라 과충전 및 과방전을 방지하도록 제어한다. 과충전(Over Charge)은 축전지가 일정 전압 이상으로 상승되면, 축전지에 부식이 일어나고 가스가 발생하여 축전지의 수명이 단축된다. 과방전(Over Discharge)은 축전지가 일정 전압(예: DC 23V) 이하로 감소되면, 축전지에서 침전물이 생기고, 축전지의 성능이 점차적으로 저하된다.
축전지(30)는 충전 콘트롤러(20)의 과충전/과방전 방지 회로를 통해 전기에너지를 화학 에너지로 변환하여 충전하고(charge), 이와 반대로 부하(load)에 공급을 공급하기 위해 방전되어(discharge) 전기에너지를 공급한다.
DC-DC컨버터(40)는 태양전지 어레이(10)로부터 발생된 DC 전류와 DC 전압을 변환하여 해당 기기에서 필요로 하는 변환된 DC 전류와 DC 전압을 DC 부하(DC load)(45)에 공급한다.
인버터(Inverter)(50)는 충전 콘트롤러(20)와 연결되며, 직류 전원(DC)을 교류 전원(AC)으로 변환하여 AC 부하(AC load)(54)에 전압과 전류를 공급한다.
태양열 온풍기와 관련된 선행기술로써는 20-2014-0006255 공개된 태양열 온풍기가 개시되어 있다. 태양열 온풍기는 송풍기(blower); 상기 송풍기(blower)로부터 공기를 흡입하고 태양열에 의해 데워진 공기를 배기하는 직육면체 형상의 흡배기통; 상기 흡배기통의 내부를 상부의 흡기부와 하부의 배기부로 구분하도록 내부에 설치되는 차단막; 상기 차단막과 상기 배기부의 하면을 상기 직육면체 형상으로 형성된 흡배기통의 길이 방향을 따라 소정 간격마다 수직 관통하여 상기 배기부의 외부 하방으로 각각 연장 형성되는 복수의 공기 주입 파이프; 상기 공기 주입 파이프보다 넓은 단면적을 가지며 제1 단이 개방되고 제2 단이 페쇄된 형태로 구성되며, 상기 제1 단은 상기 배기부의 하면 중 상기 복수의 공기 주입 파이프가 수직 관통하는 각 지점에서 상기 배기부의 하면을 수직 관통하여 상기 배기부의 내부에 배치되고, 상기 제2 단은 상기 복수의 공기 주입 파이프를 각각 수용하면서 상기 배기부의 외부 하방으로 연장 형성되는 복수의 태양열 파이프를 구성하고, 상기 흡기부는, 상기 흡기부의 상단에 상기 송풍기로부터 공기를 흡입하기 위한 흡기구를 구비하고, 상기 배기부는, 상기 배기부의 길이 방향의 양단에 상기 배기구의 공기를 배기하기 위한 배기구를 구비한다.
그러나, 기존의 태양열 온풍기는 겨울철 추울때 바퀴와 손잡이에 의해 이동하며 사용되는 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기 제품이 출시되지 않았으며, 태양열 집열능력이 떨어지고 집열부내 단열성이 약했으며, 경량성 소재를 사용하지 않아 레저용으로 사용하기엔 부적합 했다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 겨울철 추울때 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기의 손잡이와 바퀴에 의해 이동하기 편리하고, 겨울철 등산이나 야외 캠핑시에 투명 소재의 렌즈형 집열부 커버와 단열 성능이 향상된 태양열 집열부를 구비하는 이동식 레저용 태양열 온풍기로 사용되며, 30~70℃ 온풍을 송풍하는 온풍 송출구와 호스로 태양열 식품 건조기 집열부 하부에 연결되어 사용되는, 태양열 집열부를 구비하는 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 태양열 집열부를 구비하는 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기는 태양열 온풍기 표면에 태양에너지가 반사되어 방출되지 않도록 태양광을 집광, 집열하는 투명 소재의 렌즈를 구비하고 전면부에 위치되는 렌즈형 집열부 커버; 태양광으로부터 집열된 열을 차가운 외부로 열이 방출되지 않도록 하는 집열부 내 단열판; 태양열 온풍기의 상부에 태양전지판을 구비하는 태양 전지부; 상기 태양열 온풍기가 이동시에 굴러가도록 하는 하단의 두 바퀴; 상기 태양열 온풍기의 상부에 구비된 상기 태양전지판과 일정거리 이격되어 위치되는 손잡이; 외부의 차가운 공기가 유입되는 하단의 공기 유입구; 상기 태양 전지부의 DC-DC 컨버터와 연결되어 정격 전압과 전류를 공급받는 DC 모터; 상기 DC 모터에 의해 팬(fan)을 구동하여 하단의 공기 유입구로부터 차가운 공기를 유입받아 집열된 태양열에 의해 온도를 상승시켜 가열된 공기를 상기 태양열 온풍기의 외부로 송풍되도록 하는 송풍 팬; 상기 DC 모터에 의해 구동되는 상기 송풍 팬의 송풍 방향에 따라 집열된 태양열에 의해 유입된 하단의 차가운 공기의 온도가 상승되어 상기 태양열 온풍기의 외부로 뜨거워진 온풍을 송풍하는 상단의 온풍 송출구; 상기 태양열 온풍기의 외부로 집열된 태양열에 의해 온도를 상승된 가열된 공기가 빠져 나가지 않도록 단열재로 구비되는 후면의 단열 커버; 제작시에, 좌측면과 우측면, 하부면의 각각의 좌측, 우측, 하측 기준 축에 힌지에 의해 일정 각도로 접었다 펼수 있으며, 태양열을 반사시키는 반사판; 및 상단 좌우에 힌지 형태로 좌우의 봉 또는 파이프 형태의 거치대가 이격되어 땅에 고정하는 접이식 거치대를 포함하며,
상기 전면부에 위치되는 렌즈형 집열부 커버는 투명 소재의 강화 유리, 아크릴의 투명 고분자 화합물 소재를 사용하고,
상기 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기는 상부 뒷면 적어도 하나 이상의 태양열 에너지 온풍송출구가 구비되고, 호스에 탈부착이 가능하며, 하부 뒷면 적어도 하나 이상의 외부 공기 유입구를 갖추고 있으며, 상기 공기 유입구와 호스를 연결하도록 탈부착이 가능하게 한 것이며,
상기 전면부에 위치되는 렌즈형 집열부 커버는 투명 소재의 강화 유리, 아크릴의 투명 고분자 화합물 소재를 사용하고,
상기 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기는 상부 뒷면 적어도 하나 이상의 태양열 에너지 온풍송출구가 구비되고, 호스에 탈부착이 가능하며, 하부 뒷면 적어도 하나 이상의 외부 공기 유입구를 갖추고 있으며, 상기 공기 유입구와 호스를 연결하도록 탈부착이 가능하게 한 것이며,
이동식 레저 겸용 태양열 온풍기는 상기 손잡이와 상기 하단의 두 바퀴에 의해 이동이 가능하며, 야외에서 상단 좌우에 힌지 형태로 좌우의 봉 또는 파이프 형태의 상기 접이식 거치대를 사용하여 땅에 고정하여 상기 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기를 안착시키는 것을 특징으로 한다.
상기 전면부에 위치되는 렌즈형 집열부 커버는 투명 소재의 강화 유리, 아크릴의 투명 고분자 화합물 소재를 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 태양 전지부는, 태양광이 태양전지 어레이(PV array)로 조사되면 각각의 태양전지 셀(solar cell)의 광기전력 효과(photo-voltaic effect)에 의해 태양 에너지가 전기에너지로 변환하여 소정의 DC 전류와 DC 전압을 생성하는 태양전지판; 매트릭스 형태로 배열된 솔라 셀들이 태양전지판으로부터 발생된 소정의 DC 전류와 전압이 공급되는 충전 콘트롤러; 상기 태양전지판과 상기 충전 콘트롤러로부터 공급된 소정의 DC 전류와 DC 전압을 DC 모터의 정격 전압과 전류로 변환하여 DC 모터에 공급하는 DC-DC컨버터; 및 상기 DC-DC 컨버터와 연결되고, 정격 전압과 전류를 공급받아 내부의 송풍 팬을 구동하는 DC 모터를 포함한다.
상기 태양 전지부는 상기 충전 콘트롤러와 연결되며, 상기 충전 콘트롤러를 통해 전기에너지를 화학 에너지로 변환하여 충전하고(charge), 이와 반대로 부하(DC load)에 공급하기 위해 방전되어(discharge) 전기에너지를 공급하는 축전지를 더 포함한다.
상기 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기는 제작시에, 좌측면과 우측면, 하부면의 각각의 좌측, 우측, 하측 기준 축에 힌지에 의해 일정 각도로 접었다 펼수 있으며, 태양열을 반사시키는 반사판을 더 포함한다.
상기 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기는 야외에서 상단 좌우에 힌지 형태로 좌우의 봉 또는 파이프 형태의 거치대를 사용하여 땅에 고정하여 상기 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기를 안착시키는 접이식 거치대를 더 포함한다.
상기 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기는 상부 뒷면 적어도 하나 이상의 태양열 에너지 온풍송출구가 구비되고, 호스에 연결되어 사용되며, 하부 뒷면 적어도 하나 이상의 외부 공기 유입구를 갖추고 있으며, 상기 공기 유입구와 호스를 연결하도록 탈부착이 가능하게 한 것을 특징으로 한다.
상기 후면의 단열 커버는 단열재 또는 단열 성능이 뛰어난 세라믹을 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 태양열 집열부를 구비하는 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기는 겨울철 추울때 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기의 손잡이와 바퀴에 의해 이동하기 편리하고, 겨울철 등산이나 야외 캠핑시에 텐트나 민박집, 야외의 군 막사 등에서 추위를 막기 위해 별도의 난방 시설이 없이 투명 소재의 렌즈형 집열부 커버와 단열 성능이 향상된 태양열 집열부를 구비하는 이동식 레저용 태양열 온풍기로 사용되며, 30~70℃ 온풍을 송풍하는 온풍 송출구와 호스로 태양열 식품 건조기 집열부 하부에 연결되어 식품 건조에 사용될 수 있으며, 야외에서 상단 좌우에 힌지 형태로 좌우의 봉 또는 파이프 형태의 접이식 거치대를 구비하여 땅에 고정이 가능하며, 이동식 태양열 집광에 따라 온풍 기능을 제공하여 야외의 추운 곳(난방 시설이 없는 민박집, 텐트, 군 막사 등)에 태양열에 의한 온풍을 제공하여 추위를 저감시키는 효과가 있다.
도 1은 태양광 조사시에 태양전지 셀(solar cell)의 PN 접합부의 전자와 정공에 의해 전기를 생산하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 기존 태양전지 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 휴대용 손잡이와 바퀴에 의해 이동이 가능한 태양열 집열부를 구비하는 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기의 구성도이다.
도 4는 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기의 태양전지부와 DC 모터(M)와 송풍팬(BF)의 연동 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 기존 태양전지 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 휴대용 손잡이와 바퀴에 의해 이동이 가능한 태양열 집열부를 구비하는 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기의 구성도이다.
도 4는 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기의 태양전지부와 DC 모터(M)와 송풍팬(BF)의 연동 구조를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 휴대용 손잡이와 바퀴에 의해 이동이 가능한 태양열 집열부를 구비하는 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기의 구성도이다.
본 발명의 휴대용 손잡이와 바퀴에 의해 이동이 가능한 태양열 집열부를 구비하는 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기는 온풍기 표면에 도달된 태양에너지가 반사되어 방출되지 않도록 태양광을 집광, 집열하는 투명 소재의 렌즈를 구비하고 전면부에 위치되는 렌즈형 집열부 커버(1); 제작시에, 좌측면과 우측면, 하부면의 각각의 좌측, 우측, 하측 기준 축에 힌지에 의해 일정 각도로 접었다 펼수 있으며, 태양열을 반사하는 반사판(2); 태양광으로부터 집열된 열을 차가운 외부로 열이 방출되지 않도록 하는 집열부 내 단열판(3); 태양열 온풍기의 상부에 태양전지판(4-1)을 구비하는 태양 전지부(4); 야외에서 상단 좌우에 힌지 형태로 좌우의 봉 또는 파이프 형태의 접이식 거치대를 구비하여 땅에 고정하기 위한 접이식 거치대(5); 상기 태양열 온풍기가 이동시에 굴러가도록 하는 하단의 두 바퀴(6); 상기 태양열 온풍기의 상부에 구비된 태양전지판(4-1)과 일정거리 이격되어 위치되는 손잡이(7); 외부의 차가운 공기가 유입되는 하단의 공기 유입구(9); 상기 태양 전지부(4)의 DC-DC 컨버터와 연결되어 정격 전압과 전류를 공급받는 DC 모터(8-1); 상기 DC 모터(8-1)에 의해 팬(fan)을 구동하여 상기 공기 유입구(9)로부터 차가운 공기를 유입받아 집열된 태양열에 의해 온도를 상승시켜 가열된 공기를 상기 태양열 온풍기의 외부로 송풍되도록 하는 송풍 팬(8-2); DC 모터(8-1)에 의해 구동되는 송풍 팬(8-2)의 송풍 방향에 따라 집열된 태양열에 의해 유입된 하단의 차가운 공기의 온도가 상승되어 상기 태양열 온풍기의 외부로 30~70℃ 정도의 뜨거워진 온풍을 송풍하는 상단의 온풍 송출구(8); 및 상기 태양열 온풍기의 외부로 집열된 태양열에 의해 온도를 상승된 가열된 공기가 빠져 나가지 않도록 단열 기능을 제공하는 단열재로 구비되는 후면의 단열 커버(10)를 포함하며,
이동식 레저 겸용 태양열 온풍기는 상기 손잡이(7)와 하단의 두 바퀴(6)에 의해 이동이 가능하며, 야외에서 상단 좌우에 힌지 형태로 좌우의 봉 또는 파이프 형태의 접이식 거치대(5)를 사용하여 땅에 고정하여 상기 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기를 안착시키는 것을 특징으로 한다.
도 4는 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기의 태양전지부와 DC 모터(M)와 송풍팬(BF, Blower Fan)의 연동 구조를 나타낸 도면이다.
상기 태양 전지부(4)는 태양전지판(4-1), 충전 콘트롤러(4-2), DC-DC 컨버터(4-3), 및 옵션으로 구비되는 축전지(4-4)로 구성되며, DC-DC 컨버터(4-3)는 DC 모터(8-1)에 연결되고, DC 모터(M)(8-1)는 송풍 팬(BF-Blower Fan)(8-2)을 구동한다.
태양전지판(4-1)은 태양광이 태양전지 어레이(PV array)로 조사되면 각각의 태양전지 셀(solar cell)의 광기전력 효과(photo-voltaic effect)에 의해 태양 에너지가 전기에너지로 변환하여 소정의 DC 전류와 DC 전압을 생성한다.
하나의 태양전지 셀(PV cell)은 약 0.5V DC 전압이 생성되며, 직렬 연결되어 사용되며, 기판 상에 하나의 태양전지 셀이 블록 단위로 일정 거리를 이격하여 매트릭스 형태로 구비된다.
하나의 태양전지 셀(PV cell)은 반사 방지막(antireflection coating). Glass(강화유리), EVA 필름, 솔라 셀(photovoltaic module), EVA 필름, 백 시트(back sheet)로 구성되고, 백 시트의 하부 기판으로 구성되며, 전면 전극(앞면 전극), 실리콘 태양전지의 PN 접합부, 후면 전극(뒷면 전극)을 구비하여 계통 구조에 따라 전기 부하(DC load)와 연결된다.
반사 방지막(antireflection coating)은 태양 빛의 반사를 막고 태양 복사열의 흡수를 최적화하기 위해 음극층 위에 쌓는 코팅재로 사용된다.
충전 콘트롤러(4-2)는 매트릭스 형태로 배열된 솔라 셀들이 태양전지판(4-1)으로부터 발생된 소정의 DC 전류와 전압이 공급된다.
DC-DC컨버터(4-3)는 충전 콘트롤러(4-2)와 연결되며, 태양전지판(4-1)과 충전 콘트롤러(4-2)로부터 공급된 소정의 DC 전류와 DC 전압을 DC 모터의 정격 전압과 전류로 변환하여 DC 모터(8-1)에 공급한다.
DC 모터(8-1)는 DC-DC 컨버터(4-3)와 연결되고, 정격 전압과 전류를 공급받아 내부의 송풍 팬(8-2)을 구동한다.
본 발명의 실시예에서는 별도의 축전지(4-4)를 구비하지 않아도 되며, 필요에 따라 구비될 수 있다.
참고로, 축전지(4-4)는 충전 콘트롤러(4-2)를 통해 전기에너지를 화학 에너지로 변환하여 충전하고(charge), 이와 반대로 부하(load)에 공급하기 위해 방전되어(discharge) 전기에너지를 공급하며, 2차 전지로써 납축 전지(Lead-Acid Battery) 또는 니켈-카드뮴 축전지(Nickel-Cadmium Battery)를 사용이 가능하다.
상기 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기는 제작시에, 좌측면과 우측면, 하부면의 각각의 좌측, 우측, 하측 기준 축에 힌지에 의해 일정 각도로 접었다 펼수 있으며, 태양열을 반사시키는 반사판(2)을 더 포함한다.
상기 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기는 벽면에 상기 태양열 온풍기를 기울어지게 걸쳐지도록 거치하는 접이식 거치대(5)를 더 포함한다.
상기 후면의 단열 커버(10)는 단열재 또는 단열 성능이 뛰어난 세라믹을 사용하는 것을 특징으로 한다.
예를들면, 겨울철 등산시에 텐트를 치고 캠핑을 하는 경우, 이동식 레저용 태양열 온풍기는 추운 겨울철에 하단의 공기 유입구(9)가 유입되고, 태양 열에 의해 투명한 렌즈형 집열부 커버(1)를 통해 유입된 공기가 가열되며, 30~70℃의 일정 온도의 뜨거워진 공기가 태양전지부(4)에 연결된 DC 모터(M)(8-1)를 통해 송풍팬(BF)(8-2)이 구동되어 온풍 송출구(8)를 통해 별도의 호스로 연결된 텐트 내부로 난방된 공기가 유입된다.
또한, 이동식 레저용 태양열 온풍기가 예를들면, 온풍 송출구에 호스가 연결되고 태양열에 집열된 30~70℃의 온풍을 송풍하여 30~70℃의 일정 온도가 필요한 태양열 식품 건조기 집열부의 하부와 호스를 연결하여 식품 건조하는데 사용될 수 있다.
상기 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기는 상부 뒷면 적어도 하나 이상의 태양열 에너지 온풍송출구(8)가 구비되고, 온풍송출구(8)가 제1 호스에 연결되며, 하부 뒷면 적어도 하나 이상의 외부 공기 유입구(9)를 갖추고 있으며, 상기 공기 유입구(9)와 제2 호스를 연결하도록 탈부착이 가능하게 한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기는 소형 태양열 온풍기로써, 태양열 식품건조기 집열부로 사용이 가능하며, 이동식 레져용 태양열 온풍기가 레져 겸용으로 사용가능한 태양열 온풍기에 관한 것이다.
태양열 온풍기 효율은 일반적으로 집열부의 면적(크기), 집열판의 집열능력, 단열성능, 부가장치( 반사판 등), 태양에너지에 관한 메카니즘에 의해 좌우된다.
- 태양에너지 집광 효율 향상을 위한 투명 소재의 렌즈형 집열부 커버 적용
- 태양열 집열 능력 향상을 위한 다양한 반사판 부착
- 집열부내 단열 성능 향상으로 고온의 에너지 생산
- 레져용 겸용 태양열 온풍기
1. 태양에너지 효율 향상을 위한 렌즈형 집열부 커버 적용
태양에너지는 태양으로부터 지구까지 먼 거리를 이동한 태양광과 태양열 에너지가 포함된 태양에너지는 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기 깊숙히 진입한다.
그러나 일단 유입된 태양에너지는 태양열 온풍기 집열부에서 빠져 나가고자 하나 이를 빠져 나가지 못하도록 후면의 단열 커버로 가두어 사용하는 원리가 태양열 온풍기의 원리이다.
그러나 일부 태양에너지는 태양열 집열부 안으로 진입하기 이전에 반사되어 소실되거나 통과되지 못해서 활용하지 못하게 된다.
따라서 렌즈형 집열부 커버(1)는 두가지 요건이 중요하게 요구된다.
첫째, 태양에너지가 쉽게 투과되도록 투과성이 좋아야 한다.
둘째, 일단 투과한 태양에너지가 반사되어 방출되지 않도록 잡아두는 집열부 cover 역할을 한다.
이에 집광, 집열 능력을 향상시키기 위해 렌즈로 가공된 태양열 집열부 커버(1)를 적용하여 태양열 집열부 커버에 도착한 태양에너지를 반사되어 방출되지 않도록 하면서 또한 집광, 집열을 모아서 난반사를 유도하여 태양광을 온풍기 집열부 안으로 유입시키고 또한 유입된 태양 에너지가 반사되어 유실되지 않도록 렌즈로 가공 처리되어 태양열 온풍기 집열부에 머물러서 활용함으로서 효율이 향상된다.
렌즈형 집열판 커버(1)는 태양에너지의 진입을 좋게 하기 위해 투과성이 좋아야 하며, 강력한 자외선에 견디는 내후성이 좋아야 한다.
레져용의 경우 소형 경량화가 중요한 요소이므로 이를 모두 만족 시키려면 고분자 화합물 소재로 가공된 소재를 사용하여 활용된다.
2. 태양열 집열능력 향상을 위해 다양한 반사판 부착
이동식 레저 겸용 태양열 온풍기 효율은 일반적으로 집열부의 크기, 집열판의 집열능력, 단열성능, 부가 장치(반사판 등), 태양에너지의 적절한 흐름에 관한 메카니즘에 의해 좌우된다.
이동식 레저 겸용 태양열 온풍기의 효율에 가장 큰 영향을 미치는 것은 집열부의 크기(면적)이다.
태양열 집열부의 크기(면적)가 증가하면 태양열 에너지를 집열하는 면적이 늘어나고 이에 따라 고온의 태양열 에너지를 얻을 수 있다.
그러나, 태양열 건조용 식품건조기 집열부와 레져용 온풍기 집열부는 공간이나 손잡이로 끌고 이동의 편리함의 추구를 위해 소형 태양열 온풍기의 크기에 제한이 있다.
이에 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기의 크기를 최소화하고 이동이 편리하도록 하고, 태양열 집열부의 집열능력 향상하기 위해 다양한 반사판을 부착하여 크기를 크게 하지 않고도 크기가 큰 효과를 나타내는 것이 요구된다. 그래서 좌측, 우측, 하부에 집열 반사판(2)을 부착하여 집열 효율을 높이고자 고안하게 되었다.
반사판(2)은 일반적으로 본 집열면적 대비 반사판 면적은 30% 증가하는 것으로 알려져 있다.
이러한 반사판(2)을 부착하여 손잡이(7)로 들고 이동시에는 렌즈형 집열부 cover 면에 밀착하도록 하여 이동 편리성을 높이고, 설치 시에는 접이식으로 된 반사판(2)을 펴서 집열 효율을 향상시키고자 하였다.
3. 집열부내 단열성능 향상을 통한 고온의 에너지 생산
이동식 레저 겸용 태양열 온풍기의 효율 향상을 위해 태양열 온풍기의 크기(면적), 집열 성능 못지않게 단열 성능의 향상이 중요한 요소가 된다. 그리고 고온의 에너지를 이용하기 위해 다양한 성질의 요소가 필요하다.
ｏ단열성
열 전도율 0.03~0.05 kcal/mh℃로 단열성이 매우 뛰어나다.
무수한 다공질 입자로서 입자간 점 접촉으로 연결되어 자체의 고체 전도는 매우 적고, 입자간 공극에 미립자가 충전되어 대류를 방지함은 물론 복사에 의한 단열성도 매우 뛰어나다
ｏ불연성
불연성 재료이며 고온에서도 유독가스의 발생이 없는 재료로 사용온도의 범위가 -250℃~1000℃로 보냉, 보온의 사용 영역이 광범위 하다.
ｏ무독성
화학적으로 중성인 불연성의 무기질 결합제로 고온시에도 유독 가스의 발생이 전혀 없는 제품으로 일부 원료는 식품 첨가물로 허가가 승인된 제품이다.
ｏ기타, 경량성/ 흡음성
- 경량성 : 무수한 기공을 함유 함으로써 체적대비 중량이 매우 적은 초 경량의 제품으로 중량을 줄일수 있는 경량성 소재를 사용한다.
- 흡음성 : 다공질의 우수한 방음 특성을 갖는 재료로 NRC 0.7~0.9 그 이상의 흡음률도 가능하다.
4. 레저 겸용 태양열 온풍기
(바퀴, 거치대, 손잡이, 호스)
ｏ 바 퀴
레저나 이동시 용이하게 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기의 하단의 바퀴를 양쪽 가장자리 하부에 각각 부착하여 이동 편리성을 높였다.
ｏ 접이식 거치대
레저용으로 사용하거나, 태양열 식품건조기에 사용할 경우 벽면에 거치를 위해 접이식 거치대를 설치하였다.
ｏ 손잡이
이동시 편리하게 사용하기 위해 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기 상부 중앙 또는 측면에 손잡이를 부착하였다.
ｏ 호 스
이동식 레저 겸용 태양열 온풍기의 상부 뒷면 적어도 하나 이상의 태양열 에너지 온풍 송출구(8)가 있고 호스에 탈부착이 가능하게 하였다.
하부 뒷면 적어도 하나 이상의 외부 공기 유입구(9)를 갖추고 있으며, 공기 유입구와 호스를 연결하도록 탈부착이 가능하게 하였다.
- 태양에너지 효율 향상을 위한 렌즈형 집열부 커버 적용
- 태양열 집열능력 향상을 위한 다양한 반사판 부착
- 집열부내 단열성능 향상을 통한 고온의 에너지 생산
- 레져용 겸용 태양열 온풍기
본 발명의 태양열 집열부를 구비하는 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기는 겨울철 추울때 손잡이와 바퀴에 의해 이동하기 편리하고, 겨울철 캠핑이나 등산시에 야외에서 텐트나 야외의 군 막사 등에서 추위를 막기 위해 별도의 난방 시설이 없이 투명 소재의 렌즈형 집열부 커버와 단열 성능이 향상된 태양열 집열부를 구비하는 이동식 레저용 태양열 온풍기로 사용되거나 또는 태양열 온풍기가 일정 온도가 필요한 태양열 식품 건조기 집열부와 연결되어 사용될 수 있으며, 이동식 태양열 집광에 따라 온풍 기능을 제공하여 야외의 추운 곳(난방시설이 없는 민박집, 텐트, 군 막사 등)에 태양열에 의한 온풍을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
1: 렌즈형 집열부 커버 2: 반사판
3: 집열부 내 단열판 4: 태양전지부
4-1: 태양전지판 4-2: 충전 콘트롤러
4-3: DC-DC 컨버터 4-4: 축전지
5: 접이식 거치대 6: 바퀴
7: 손잡이 8-1: DC 모터(M)
8-2: 송풍 팬(BF) 8: 온풍 송출구
9: 공기 유입구 10: 단열 커버(단열재)
3: 집열부 내 단열판 4: 태양전지부
4-1: 태양전지판 4-2: 충전 콘트롤러
4-3: DC-DC 컨버터 4-4: 축전지
5: 접이식 거치대 6: 바퀴
7: 손잡이 8-1: DC 모터(M)
8-2: 송풍 팬(BF) 8: 온풍 송출구
9: 공기 유입구 10: 단열 커버(단열재)
Claims (8)
- 태양에너지가 반사되어 방출되지 않도록 태양광을 집광, 집열하는 투명 소재의 렌즈를 구비하고 전면부에 위치되는 렌즈형 집열부 커버(1);
태양광으로부터 집열된 고온의 열을 차가운 외부로 열이 방출되지 않도록 하는 집열부 내 단열판(3);
태양열 온풍기의 상부에 태양전지판(4-1)을 구비하는 태양 전지부(4);
상기 태양열 온풍기가 이동시에 굴러가도록 하는 하단의 두 바퀴(6);
상기 태양열 온풍기의 상부에 구비된 상기 태양전지판(4-1)과 일정거리 이격되어 위치되는 손잡이(7);
외부의 차가운 공기가 유입되는 하단의 공기 유입구(9);
상기 태양 전지부(4)의 DC-DC 컨버터와 연결되어 정격 전압과 전류를 공급받는 DC 모터(8-1);
상기 DC 모터(8-1)에 의해 팬(fan)을 구동하여 상기 하단의 공기 유입구(9)로부터 차가운 공기를 유입받아 집열된 태양열에 의해 온도를 상승시켜 가열된 공기를 상기 태양열 온풍기의 외부로 송풍되도록 하는 송풍 팬(8-2);
상기 DC 모터(8-1)에 의해 구동되는 상기 송풍 팬(8-2)의 송풍 방향에 따라 집열된 태양열에 의해 유입된 하단의 차가운 공기의 온도가 상승되어 상기 태양열 온풍기의 외부로 뜨거워진 온풍을 송풍하는 상단의 온풍 송출구(8);
상기 태양열 온풍기의 외부로 집열된 태양열에 의해 온도를 상승된 가열된 공기가 빠져나가지 않도록 단열재로 구비되는 후면의 단열 커버(10);
제작시에, 좌측면과 우측면, 하부면의 각각의 좌측, 우측, 하측 기준 축에 힌지에 의해 일정 각도로 접었다 펼수 있으며, 태양열을 반사시키는 반사판(2); 및
상단 좌우에 힌지 형태로 좌우의 봉 또는 파이프 형태의 거치대가 이격되어 땅에 고정하는 접이식 거치대(5)를 포함하며,
상기 전면부에 위치되는 렌즈형 집열부 커버(1)는 투명 소재의 강화 유리, 아크릴의 투명 고분자 화합물 소재를 사용하고,
이동식 레저 겸용 태양열 온풍기는 상부 뒷면 적어도 하나 이상의 태양열 에너지 온풍송출구(8)가 구비되고, 호스에 탈부착이 가능하며, 하부 뒷면 적어도 하나 이상의 외부 공기 유입구(9)를 갖추고 있으며, 상기 공기 유입구(9)와 호스를 연결하도록 탈부착이 가능하게 한 것이며,
이동식 레저 겸용 태양열 온풍기는 상기 손잡이(7)와 하단의 두 바퀴(6)에 의해 이동이 가능하며, 야외에서 상단 좌우에 힌지 형태로 좌우의 봉 또는 파이프 형태의 상기 접이식 거치대(5)를 사용하여 땅에 고정하여 상기 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기를 안착시키는 것을 특징으로 하는 태양열 집열부를 구비하는 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 태양 전지부(4)는
태양광이 태양전지 어레이(PV array)로 조사되면 각각의 태양전지 셀(solar cell)의 광기전력 효과(photo-voltaic effect)에 의해 태양 에너지가 전기에너지로 변환하여 소정의 DC 전류와 DC 전압을 생성하는 태양전지판(4-1);
매트릭스 형태로 배열된 솔라 셀들이 상기 태양전지판(4-1)으로부터 발생된 소정의 DC 전류와 전압이 공급되는 충전 콘트롤러(4-2);
상기 태양전지판(4-1)과 상기 충전 콘트롤러(4-2)로부터 공급된 소정의 DC 전류와 DC 전압을 DC 모터의 정격 전압과 전류로 변환하여 DC 모터(8-1)에 공급하는 DC-DC컨버터(4-3); 및
상기 DC-DC 컨버터(4-3)와 연결되고, 정격 전압과 전류를 공급받아 내부의 송풍 팬(8-2)을 구동하는 DC 모터(8-1);
를 포함하는 태양열 집열부를 구비하는 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기. - 제3항에 있어서,
상기 태양 전지부(4)는
상기 충전 콘트롤러(4-2)와 연결되며, 상기 충전 콘트롤러(4-2)를 통해 전기에너지를 화학 에너지로 변환하여 충전하고(charge), 이와 반대로 부하(DC load)에 공급하기 위해 방전되어(discharge) 전기에너지를 공급하는 축전지(4-4)를 더 포함하는 태양열 집열부를 구비하는 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 후면의 단열 커버(10)는 단열재 또는 단열 성능이 뛰어난 세라믹을 사용하는 것을 특징으로 하는 태양열 집열부를 구비하는 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020150127952A KR101723602B1 (ko) | 2015-09-09 | 2015-09-09 | 태양열 집열부를 구비하는 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150127952A KR101723602B1 (ko) | 2015-09-09 | 2015-09-09 | 태양열 집열부를 구비하는 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기 |
Publications (2)
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| KR20170030398A KR20170030398A (ko) | 2017-03-17 |
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Family
ID=58502069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020150127952A KR101723602B1 (ko) | 2015-09-09 | 2015-09-09 | 태양열 집열부를 구비하는 이동식 레저 겸용 태양열 온풍기 |
Country Status (1)
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| KR20170030398A (ko) | 2017-03-17 |
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