KR101894112B1 - 저방사 유리 창호 및 이로부터 생산된 전력을 이용한 전력 공급 장치 - Google Patents
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Abstract
이격된 한 쌍의 유리 기재; 상기 한 쌍의 유리 기재가 이격되어 형성된 이격 공간에 위치하고, 상기 한 쌍의 유리 기재의 마주보는 양 면에 접하는 열전 소자; 상기 열전 소자와 전기적으로 연결된 축전지; 및 상기 한 쌍의 유리 기재의 각 면 중 적어도 하나에 형성된 저방사 코팅층;을 포함하는 저방사 유리 창호를 제공한다.
Description
저방사 유리 창호 및 이로부터 생산된 전력을 이용한 전력 공급 장치에 관한 것이다.
저방사 유리(Low-Emissivity glass)는 은(Ag)과 같이 적외선 영역에서의 반사율이 높은 금속을 포함하는 저방사층이 박막으로 증착된 유리를 말한다. 이러한 저방사 유리는 적외선 영역의 복사선을 반사시켜 여름에는 실외의 태양 복사열을 차단하고 겨울에는 실내의 난방 복사열을 보존함으로써 건축물의 에너지 절감 효과를 가져오는 기능성 소재이다.
이와 같은 특성으로 인해 다층 유리 구조의 창호에 저방사 유리가 포함된 인 경우 각각의 유리 간에 자연적으로 온도 차이가 발생하게 된다.
본 발명의 일 구현예에서 전력을 생산할 수 있는 저방사 유리 창호를 제공한다.
본 발명의 다른 구현예에서 상기 저방사 유리 창호로부터 생산된 전력을 이용한 전력 공급 장치를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 이격된 한 쌍의 유리 기재; 상기 한 쌍의 유리 기재가 이격되어 형성된 이격 공간에 위치하고, 상기 한 쌍의 유리 기재의 마주보는 양 면에 접하는 열전 소자; 상기 열전 소자와 전기적으로 연결된 축전지; 및 상기 한 쌍의 유리 기재의 각 면 중 적어도 하나에 형성된 저방사 코팅층;을 포함하는 저방사 유리 창호를 제공한다.
상기 저방사 코팅층이 상기 열전 소자가 접하는 양 면 중 실외 측을 향하는 면에 형성될 수 있다.
상기 저방사 유리 창호는 적어도 하나의 추가적인 유리 기재를 더 포함하여, 추가적인 이격 공간을 더 형성할 수 있다.
상기 추가적인 유리 기재의 각 면 중 적어도 하나에 저방사 코팅층이 형성될 수 있다.
상기 저방사 유리 창호가 하나의 추가적인 유리 기재를 더 포함하여, 실외 측 유리 기재, 중앙 유리 기재 및 실내 측 유리 기재에 의한 삼복층을 형성할 수 있다.
상기 중앙 유리 기재 및 상기 실내 측 유리 기재의 실외 측을 향하는 각각의 면에 저방사 코팅층이 형성될 수 있다.
상기 열전 소자가 벌크형 열전소자일 수 있다.
상기 열전 소자가 Bi-Te계의 열전 재료를 포함하는 열전 소자일 수 있다.
상기 이격 공간에 위치하고, 상기 한 쌍의 유리 기재의 마주보는 양 면에 접하는 적어도 하나의 열전 소자를 더 포함할 수 있다.
상기 이격 공간에 위치된 복수 개의 열전 소자가 직렬로 연결될 수 있다.
상기 열전 소자와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 축전지를 더 포함할 수 있다.
상기 열전 소자가 상기 한 쌍의 유리 기재의 마주보는 양 면의 테두리부에 접하여 위치될 수 있다.
상기 한 쌍의 유리 기재는 약 6mm 내지 약 24mm 간격으로 이격될 수 있다.
상기 이격 공간은 공기, 아르곤, 크립톤, 제논 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 기체가 주입될 수 있다.
상기 저방사 유리 창호는 창틀, 밀봉 부재 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 저방사 유리 창호는 전선부, 전도성 연결부, 전극 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 열전 소자가 P형 및 N형 반도체 물질, 전기 전도판 및 한 쌍의 전극 단자를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 저방사 유리 창호에서 생산된 전력을 이용한 전력 공급 장치를 제공한다.
상기 전력 공급 장치는 상기 저방사 유리 창호에서 생산된 DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 전력변환장치를 더 포함할 수 있다.
상기 저방사 유리 창호는 자연적으로 발생한 온도 구배를 이용하여 전기 에너지를 생산함으로써 에너지 효율을 향상시킬 수 있고, 기계적인 가동부가 없어 수명이 길면서도 온실 가스 등을 배출시키지 않아 친환경성을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 저방사 유리 창호의 단면을 나타낸 모식도이다.
도 2는 도 1에 따른 저방사 유리 창호 내의 열전 소자 및 축전지의 연결을 나타내는 일부 확대도이다.
도 3는 도 1에 따른 저방사 유리 창호에 포함된 열전 소자의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 다른 구현예에 따른 저방사 유리 창호를 나타낸 모식도이다.
도 5은 도 4에 따른 저방사 유리 창호 내의 열전 소자 및 축전지의 연결을 나타내는 일부 확대도이다.
도 2는 도 1에 따른 저방사 유리 창호 내의 열전 소자 및 축전지의 연결을 나타내는 일부 확대도이다.
도 3는 도 1에 따른 저방사 유리 창호에 포함된 열전 소자의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 다른 구현예에 따른 저방사 유리 창호를 나타낸 모식도이다.
도 5은 도 4에 따른 저방사 유리 창호 내의 열전 소자 및 축전지의 연결을 나타내는 일부 확대도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
이하에서 기재의 “상부 (또는 하부)” 또는 기재의 “상 (또는 하)”에 임의의 구성이 형성된다는 것은, 임의의 구성이 상기 기재의 상면 (또는 하면)에 접하여 형성되는 것을 의미할 뿐만 아니라, 상기 기재와 기재 상에 (또는 하에) 형성된 임의의 구성 사이에 다른 구성을 포함하지 않는 것으로 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에서, 이격된 한 쌍의 유리 기재; 상기 한 쌍의 유리 기재가 이격되어 형성된 이격 공간(S)에 위치하고, 상기 한 쌍의 유리 기재의 마주보는 양 면에 접하는 열전 소자; 상기 열전 소자와 전기적으로 연결된 축전지; 및 상기 한 쌍의 유리 기재의 각 면 중 적어도 하나에 형성된 저방사 코팅층;을 포함하는 저방사 유리 창호를 제공한다.
상기 저방사 유리 창호에 포함된 저방사 유리(Low-Emissivity glass)는 은(Ag)과 같이 적외선 영역에서의 반사율이 높은 금속을 포함하는 저방사층을 포함하는 저방사 코팅층이 박막으로 증착된 유리를 말한다. 이러한 저방사 유리는 적외선 영역의 복사선을 반사시켜 여름에는 실외의 태양 복사열을 차단하고 겨울에는 실내의 난방 복사열을 보존함으로써 건축물의 에너지 절감 효과를 가져오는 기능성 소재이다.
이와 같이, 상기 저방사 유리는 적외선을 효과적으로 반사시킴으로써 열의 이동을 차단하여 다층 유리 구조의 창호에 포함시 각 유리 기재 간에 자연적으로 온도 구배가 발생하게 되고, 그 결과 상대적으로 온도가 더 높은 유리 기재에 고온부가 형성되고, 온도가 더 낮은 유리 기재에는 저온부가 형성될 수 있다.
상기 열전 소자를 상기 이격 공간(S)을 형성하는 고온부가 형성된 유리 기재 및 저온부가 형성된 유리 기재의 각 면에 접하도록 위치시키면 제베크 효과(Seebeck effect)에 의해 전기 에너지가 생산되어 에너지 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 저방사 유리 창호는 자연적으로 발생한 온도 구배를 이용하여 전기 에너지를 생산하므로 모터 등의 기계적인 가동부가 없어 전력을 생산할 수 있는 수명이 길면서도 온실 가스 등을 배출시키지 않으므로 친환경성을 도모할 수 있다.
제베크 효과란 열전 반도체의 양단에 온도 구배가 형성되면 열전 재료 내의 전자 및 정공의 이동을 통해 상기 온도 구배를 없애는 방향으로 열의 이동이 발생됨으로써 기전력이 발생하는 효과를 말하고, 상기 온도 구배가 커질수록 발생되는 기전력이 증가한다. 상기 온도 구배는 겨울철 보다 여름철에 더 크게 발생하므로 상기 저방사 유리 창호에 의해 생산될 수 있는 전기 에너지는 여름철에 더 증가하여 에너지 효율이 더욱 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 저방사 유리 창호(100)의 단면을 나타낸 모식도이다. 상기 저방사 유리 창호(100)는 이격된 한 쌍의 유리 기재(110a, 110b); 상기 한 쌍의 유리 기재가 이격되어 형성된 이격 공간(S)에 위치하고, 상기 한 쌍의 유리 기재의 마주보는 양 면에 접하는 열전 소자(120); 상기 열전 소자(120)와 전기적으로 연결된 축전지(130); 및 상기 한 쌍의 유리 기재의 각 면 중 적어도 하나에 형성된 저방사 코팅층(140)을 포함할 수 있다.
도 1에 나타난 바와 같이, 상기 저방사 유리 창호(100)는 창틀(160) 및 밀봉 부재(150)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 유리 기재(110a, 110b)는 예를 들어, 약 6mm 내지 약 24mm 이격될 수 있고 또한, 예를 들어 약 10mm 내지 약 16mm로 이격될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 발명의 목적 및 성질에 따라 다양하게 변경할 수 있다.
상기 이격 공간(S)은 예를 들어, 공기, 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 제논(Xe) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 기체가 주입될 수 있고, 구체적으로, 상기 이격 공간(S)은 공기, 아르곤, 또는 공기와 아르곤의 기체 혼합물이 주입될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 기체 주입에 따라 상기 이격 공간(S)은 예를 들어, 상압 상태일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고 발명의 목적 및 성질에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
상기 유리 기재(110a, 110b) 각각의 두께는 예를 들어, 약 3mm 내지 약 12mm일 수 있고, 또한 예를 들어 약 5mm 내지 약 6mm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 발명의 목적 및 성질에 따라 다양하게 변경할 수 있다. 상기 두께 범위의 유리 기재를 사용함으로써 저방사 유리 창호(100)의 총 두께를 지나치게 증가시키지 않으면서 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 열전 소자(120)는 고온부 및 저온부가 각각 형성된 한 쌍의 유리 기재(110a, 110b)의 마주보는 양 면에 접하도록 상기 이격 공간(S)에 위치될 수 있고, 특별한 제한 없이 상기 저방사 유리 창호(100)의 형상에 따라 상기 이격 공간(S)에 다양하게 위치될 수 있다. 예를 들어, 상기 한 쌍의 유리 기재(110a, 110b)의 마주보는 양 면의 테두리부에 접하여 위치될 수 있고, 그 결과 상기 저방사 유리 창호(100)는 넓고 깨끗한 시야를 확보하여 우수한 외관을 구현할 수 있다.
또한, 상기 열전 소자(120)는 하나 이상 더 포함될 수 있고, 상기 이격 공간(S)에 상기 한 쌍의 유리 기재의 마주보는 양 면에 접하여 상기 저방사 유리 창호(100)의 목적 및 기능에 따라 다양하게 위치될 수 있다.
일 구현예에서, 복수 개의 열전 소자(120)가 직렬로 연결되어 더욱 우수한 에너지 효율을 구현할 수 있다.
상기 열전 소자(120)는 전술한 바와 같이, 제베크 효과에 의해 전력을 생산할 수 있고, 생산된 전력은 상기 열전 소자(120)와 전기적으로 연결된 축전지(130)에 축적될 수 있고, 방전될 수 있다.
상기 축전지(130)는 하나 이상 더 포함될 수 있고, 상기 저방사 유리 창호(100)의 목적 및 기능에 따라 상기 이격 공간(S)에 상기 열전 소자(120)와 연결되도록 다양하게 위치될 수 있다.
후술하는 도 2에 나타난 바와 같이, 상기 축전지(130)는 예를 들어, 전선부, 전도성 연결부, 전극 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나에 의해 상기 열전 소자(120)와 연결될 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니며, 이 분야에서 공지된 방법에 의해 다양하게 연결될 수 있다.
상기 저방사 유리 창호(100)는 상기 한 쌍의 유리 기재(110a, 110b)의 각 면 중 적어도 하나의 면에 상기 저방사 코팅층(140)을 포함함으로써 적외선을 반사시켜 실내외 간에 열의 이동을 최소화함으로써 각 유리 기재 간에 자연적으로 온도 구배를 발생시킬 수 있고, 그 결과 한 쪽의 유리 기재에 온도가 상대적으로 더 높은 고온부가 형성되고, 다른 쪽의 유리 기재에는 온도가 상대적으로 더 낮은 저온부가 형성될 수 있다.
상기 저방사 코팅층(140)은 예를 들어, 상기 열전 소자(120)가 접하는 양 면 중 적어도 하나의 면에 코팅층으로 형성됨으로써 공기, 수분 등과 같은 외부 매체와의 접촉 등을 감소시켜 상기 저방사 유리 창호(100)의 수명을 연장할 수 있다.
구체적으로, 상기 저방사 코팅층(140)은 상기 열전 소자(120)가 접하는 양 면 중 실외 측을 향하는 면(111b)에 형성됨으로써 각 유리 기재 간에 자연적으로 발생하는 온도 구배를 증가시켜 더욱 우수한 에너지 효율을 구현할 수 있다.
상기 저방사 코팅층(140)은 예를 들어, 태양 복사선 중 선택적으로 원적외선을 반사하는 저방사층을 기반으로 하는 다층 박막 구조로 형성될 수 있고, 이에 제한되지 않는다. 즉, 저방사 코팅의 용도 및 목적에 따라 다양한 방법으로 형성될 수 있고, 이 분야에서 공지된 다양한 층으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 순차적으로 저방사층, 유전체층 및 보호층을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 저방사 코팅층(140)은 예를 들어, 저방사층을 기반으로 하는 다층 박막 구조로 형성됨으로써 상기 저방사 코팅층(140)의 방사율을 낮추어, 저방사율 즉, 로이 (Low-e: low emissivity) 효과에 의한 우수한 단열 성능을 부여할 수 있다.
그 결과, 상기 저방사 코팅층(140)은 여름에는 실외의 태양 복사열을 반사시키고 겨울에는 실내의 난방 복사열을 보존함으로써 실내외간 열의 이동을 최소화하여, 상기 저방사 코팅층(140)을 포함하는 저방사 유리를 다층 유리 구조의 창호에 적용시 각 유리 기재 간에 자연적으로 온도 구배를 형성시킬 수 있다.
'방사율(Emissivity)'이란 물체가 임의의 특정 파장을 갖는 에너지를 흡수, 투과 및 반사하는 비율을 의미하는 것이다. 즉, 본 명세서에서 방사율은 적외선 파장 영역에 있는 적외선 에너지의 흡수 정도를 나타내는 것으로서, 구체적으로는 강한 열 작용을 나타내는 약 5㎛ 내지 약 50㎛의 파장영역에 해당하는 원적외선이 인가되었을 때, 인가되는 적외선 에너지에 대하여 흡수되는 적외선 에너지의 비율을 의미한다.
키르히호프의 법칙에 의하면, 물체에 흡수된 적외선 에너지는 물체가 다시 방사하는 적외선 에너지와 동일하므로, 물체의 흡수율과 방사율은 동일하다.
또한, 흡수되지 않은 적외선 에너지는 물체의 표면에서 반사되므로 물체의 적외선 에너지에 대한 반사율이 높을수록 방사율은 낮은 값을 갖는다. 이를 수치적으로 나타내면, (방사율 = 1 - 적외선 반사율)의 관계를 갖는다.
이와 같은 방사율은 이 분야에서 통상적으로 알려진 다양한 방법을 통하여 측정될 수 있고, 예를 들어 KSL2514 규격에 의해 퓨리에 변환 적외선 분광기(FT-IR) 등의 설비로 측정할 수 있다.
임의의 물체, 예를 들어, 저방사 유리 등의 이와 같은 강한 열 작용을 나타내는 원적외선에 대한 흡수율, 즉 방사율이 열적 이동의 차단 성능을 측정하는데 있어서, 매우 중요한 의미를 나타낼 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 저방사 코팅층(140)은 예를 들어, 유리 등과 같은 투명한 기재에 코팅막 등으로 사용되어, 가시광선 영역에서는 소정의 투과 특성을 유지시키면서, 적외선 영역에서는 방사율을 낮추어 다층 유리 구조의 창호에 적용시 각 유리 기재 간에 자연적으로 온도 구배가 형성되어 상대적으로 온도가 높은 고온부 및 상대적으로 온도가 낮은 저온부가 형성될 수 있다.
상기 저방사층은 낮은 방사율을 가질 수 있는 전기 전도성 재료, 예를 들어 금속으로 형성된 층으로, 즉, 낮은 면저항을 가지고 그에 따라 낮은 방사율을 갖는다. 예를 들어, 상기 저방사층(141)은 방사율이 약 0.01 내지 약 0.3일 수 있고, 구체적으로 약 0.01 내지 약 0.2일 수 있고, 보다 구체적으로 약 0.01 내지 약 0.1일 수 있으며, 보다 더 구체적으로 약 0.01 내지 약 0.08일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 방사율 범위의 저방사층은 가시광선 투과율 및 적외선 방사율을 적절히 조절하여 우수한 채광성 및 단열 효과를 동시에 구현할 수 있다. 상기와 같은 방사율을 갖는 상기 저방사층은 박막으로 구성한 재료의 면저항이 예를 들어, 약 0.78 Ω/sq 내지 약 6.42 Ω/sq일 수 있고, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 저방사층은 태양 복사선을 선택적으로 투과 및 반사시키는 기능을 수행하고, 구체적으로 적외선 영역의 복사선에 대한 반사율이 높아 저방사율을 갖는다. 상기 저방사층은 Ag, Au, Cu, Al, Pt, 이온 도핑 금속 산화물 및 이들의 조합을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있고, 이에 제한되는 것이 아니며, 저방사 성능을 구현할 수 있는 것으로 공지된 금속이 제한없이 사용될 수 있다. 상기 이온 도핑 금속 산화물은 예를 들어, 인듐주석산화물(ITO), 불소 도핑된 주석산화물(FTO), Al 도핑된 아연산화물(AZO), 갈륨아연산화물(GZO) 등을 포함한다. 일 구현예에서, 상기 저방사층(141)은 은(Ag)으로 형성된 층일 수 있고, 그 결과 상기 저방사 코팅층(140)은 높은 전기전도도, 가시광선 영역에서의 낮은 흡수율, 내구성 등을 구현할 수 있다.
상기 저방사층의 두께는, 예를 들어, 약 5nm 내지 약 25nm일 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 범위의 두께를 갖는 저방사층은 낮은 적외선 방사율 및 높은 가시광선 투과율을 동시에 구현하기에 적합하다.
상기 유전체층은 저방사층으로 사용되는 금속이 일반적으로 산화가 잘되므로 상기 저방사층(141)의 산화방지막으로서 작용할 수 있고, 또한 상기 유전체층은 가시광선 투과율을 증가시키는 역할도 한다.
상기 유전체층은 다양한 금속 산화물, 금속 질화물 등을 포함할 수 있고, 이에 제한되지 않으며, 저방사층을 보호하기 위하여 사용되는 공지의 재료가 제한없이 사용될 수 있다.
예를 들어, 상기 유전체층은 티타늄옥사이드, 주석아연옥사이드, 아연옥사이드, 아연알루미늄옥사이드, 주석옥사이드, 비스무스옥사이드, 실리콘나이트라이드, 실리콘알루미늄나이트라이드, 실리콘주석나이트라이드 등 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 이러한 금속 산화물 및/또는 금속 질화물에 비스무트(Bi), 붕소(B), 알루미늄(Al), 규소(Si), 마그네슘(Mg), 안티몬(Sb), 베릴륨(Be) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 도핑할 수 있고, 그 결과 내구성 향상에 기여할 수 있다.
상기 유전체층의 재료와 물성을 적절히 조절하여 상기 저방사 코팅층(140)의 광학 성능을 조절할 수 있다.
상기 유전체층은 예를 들어, 2층 이상의 복수의 층으로 구성될 수도 있다.
상기 유전체층은 예를 들어, 굴절률이 약 1.5에서 약 2.3 사이에 있는 유전체 물질로 이루어질 수 있고, 굴절률의 값에 따라 투과율, 반사율, 투과 및 반사색상 등을 원하는 목표 수준으로 구현하도록 유전체층의 두께를 조절할 수 있다.
상기 유전체층의 두께는 예를 들어, 약 5nm 내지 약 60nm일 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 유전체층의 두께는 전체 다층박막의 광학 성능(투과율, 반사율, 색지수)을 목표 성능에 맞게 구현하기 위해, 구성되는 위치 및 물질에 따라 다양하게 조절될 수 있고, 상기 범위의 두께를 갖는 유전체층을 포함하여 유전체층에 의한 광학 성능 제어를 효과적으로 할 수 있고, 적절한 생산 속도를 구현할 수 있다.
상기 유전체층은 예를 들어, 광 소멸 계수가 0에 가까운 물질로 구성될 수 있다. 소멸 계수가 0 보다 큰 것은 입사광이 광흡수 금속층에 도달하기 전에 유전체층에서 흡수되는 것을 의미하므로, 투명한 시야 확보를 저해하는 요인이 되어 바람직하지 않다. 따라서, 상기 유전체층의 소멸 계수는 예를 들어, 가시광선 영역 (약 380nm 내지 약 780nm 파장 범위)에서 약 0.1 미만을 가질 수 있다. 그 결과, 상기 유전체층(142)은 우수한 채광성을 확보함으로써 투명한 시야 확보에 도움이 될 수 있다.
상기 보호층은 특별한 제한 없이 이 분야에서 저방사 유리에 적용될 수 있는 공지의 보호층이 다양하게 적용될 수 있다.
일 구현예에서, 상기 열전 소자(120) 및 상기 창틀(160) 사이에 밀봉 부재(150)가 포함될 수 있고, 이와 같이 밀봉 부재(150)를 더 포함하여 외부 충격 등에 의한 상기 열전 소자(120)의 손상 등을 방지함으로써 상기 저방사 유리 창호(100)의 내구성을 증진시킬 수 있다.
상기 밀봉 부재(150)는 예를 들어, 실런트, 가스켓 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있고, 이에 한정되는 것이 아니다.
도 2는 도 1에 따른 저방사 유리 창호(100) 내의 열전 소자(120) 및 축전지(130)의 연결을 나타내는 일부 확대도이다.
상기 열전 소자(120) 및 상기 축전지(130)은 이 분야에서 공지된 방법에 의해 다양하게 전기적으로 연결될 수 있고, 특별히 한정되는 것은 아니다.
일 구현예에서, 상기 축전지(130) 및 상기 열전 소자(120)는 도 2에 나타난 바와 같이, 전선부(190), 전도성 연결부(180) 및 한 쌍의 전극(170)에 의해 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 축전지(130)는 전선부(190)와 연결될 수 있고, 상기 전선부(190)는 전도성 연결부(180)와 연결될 수 있고, 상기 전도성 연결부(180)는 상기 열전 소자(120)가 접하는 유리 기재의 양 면 중 적어도 하나의 상부에 적층되어 형성된 한 쌍의 전극(170)과 연결될 수 있으며, 상기 한 쌍의 전극(170)은 상기 열전 소자(120)와 연결될 수 있다.
상기 전도성 연결부(180)는 예를 들어, 유리 기재의 마주보는 양 단부 또는 이웃한 코너부(corner part)에 형성되어 우수한 외관을 구현할 수 있고, 예를 들어 전도성 클립 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 한 쌍의 전극(170)은 예를 들어, 유리 기재의 마주보는 테두리부의 상부에 서로 평행한 선 형상으로 적층되어 우수한 외관을 구현할 수 있고, 예를 들어 상기 유리 기재의 상부에 전도성 페이스트 등의 전도성 물질을 적층시켜 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 은이 함유된 전도성 페이스트를 상기 유리 기재의 상부에 적층시켜 형성함으로써 산화 속도를 늦춰 장기간 전류가 잘 전달되도록 할 수 있다.
상기 전극(170)과 상기 열전 소자(120)는 예를 들어, 상기 열전 소자(120)로부터 돌출되어 형성된 한 쌍의 전극 단자와 상기 전극(170)이 직접 접하여 연결될 수 있고, 또한 예를 들어, 도면에는 도시되지 않았으나, 전선부를 추가로 포함하여 상기 전선부가 상기 열전 소자(120)의 전극 단자 및 상기 전극(170)을 연결함으로써 연결될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3는 도 1에 따른 저방사 유리 창호(100)에 포함된 열전 소자(120)의 모식도이다.
상기 열전 소자(120)는 P형 반도체 및 N형 반도체 물질(121), 전기 전도판(122) 및 한 쌍의 전극 단자(124)를 포함할 수 있고, 또한, 추가적으로 방열판(123)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 열전 소자(120)는 상기 방열판(123)을 추가로 포함하여 상기 방열판(123)이 상기 한 쌍의 유리 기재(110a, 110b)의 마주보는 양 면에 접하게 됨으로써 각 유리 기재(110a, 110b) 간에 형성된 고온부에서 저온부로의 열적 이동을 촉진시킬 수 있어, 이격된 유리 기재(110a, 110b) 사이의 온도 차이를 유지할 수 있으므로 에너지 효율을 극대화할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 열전 소자(120)에서 돌출되어 형성된 상기 한 쌍의 전극 단자(124)는 예를 들어, 상기 전극(170)과 직접 접하여 연결될 수 있고, 또한 예를 들어, 추가적으로 포함할 수 있는 전선부를 통해 상기 전극(170)과 연결될 수 있다.
상기 열전 소자(120)는 예를 들어, 박막형 열전 소자, 벌크형 열전 소자일 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니며, 필요한 목적 및 성능에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
일 구현예에서, 상기 열전 소자는 벌크형 열전 재료를 포함하는 벌크형 열전 소자일 수 있고, 그 결과 이격 공간(S)을 형성하는 한 쌍의 유리 기재의 마주보는 양 면에 접하여 위치되는데 더욱 적절하여 우수한 공정성을 구현할 수 있다. 또한, 상기 벌크형 열전 재료는 이 분야에서 공지된 벌크형 열전 재료를 사용할 수 있고, 특별히 한정되는 것은 아니다.
상기 열전 소자(120)는 온도 범위에 따라 상온용, 중온용 및 고온용으로 나눌 수 있고, 예를 들어, 상온용 열전 소자는 약 0℃ 내지 약 200℃에서 열전 변환 효율이 우수하고, 중온용 열전 소자는 약 200℃ 내지 약 600℃에서 열전 변환 효율이 우수하며, 고온용 열전 소자는 약 200℃ 내지 약 600℃에서 열전 변환 효율이 우수하다.
일 구현예에서, 상기 저방사 유리 창호(100)에 포함된 각 유리 기재의 온도는 상온 영역에 포함되므로 상기 저방사 유리 창호(100)는 상온용 열전 소자를 사용하여 에너지 효율을 극대화시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 열전 소자(120)는 Bi-Te계의 열전 재료를 포함하는 열전 소자일 수 있고, 그 결과 상온 영역에서 열전 성능이 최대로 발휘되어 상기 열전 소자(120)에 의해 생산되는 전력이 증가함으로써 더욱 우수한 에너지 효율을 구현할 수 있다. 또한 예를 들어, 상기 Bi-Te계의 열전 재료는 P형 Bi-Sb-Te계, N형 Bi-Se-Te계 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 발명의 목적 및 성질에 따라 상기 열전 재료에 다양한 종류의 원소들이 추가로 도핑(doping)될 수 있다.
전술한 일 구현예에 따른 저방사 유리 창호(100)는 실내 측 또는 실외 측으로 적어도 하나의 추가적인 유리 기재를 더 포함할 수 있고, 그 결과 추가적인 이격 공간을 더 형성할 수 있다.
상기 추가적인 이격 공간에는 하나 이상의 열전 소자, 하나 이상의 축전지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있어 저방사 유리 창호의 목적 및 기능에 따라 다양하게 전기 에너지를 생산할 수 있으며, 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 추가적인 유리 기재의 각 면 중 적어도 하나의 상부에 저방사 코팅층을 형성하여 상기 열전 소자가 접하는 각 유리 기재 간에 자연적으로 발생하는 온도 구배의 정도를 조절할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 구현예에 따른 저방사 유리 창호(200)를 나타낸 모식도이다.
다른 구현예에서, 상기 저방사 유리 창호(200)는 상기 일 구현예에 따른 저방사 유리 창호(100)에서 실내 측으로 하나의 추가적인 유리 기재를 더 포함하여, 실외 측 유리 기재(210a), 중앙 유리 기재(210b) 및 실내 측 유리 기재(210c)에 의한 삼복층을 형성할 수 있다.
상기 저방사 유리 창호(200)는 이격된 3개의 유리 기재(210a, 210b, 210c); 각각의 상기 유리 기재가 이격되어 형성된 적어도 하나의 이격 공간(S)에 위치하고, 한 쌍의 유리 기재의 마주보는 양 면에 접하는 열전 소자(220); 상기 열전 소자(220)와 전기적으로 연결된 축전지(230); 중앙 유리 기재 및 실내 측 유리 기재의 실외 측을 향하는 각각의 면(211b, 211c)에 형성된 저방사 코팅층(240a, 240b)을 포함할 수 있다. 상기 저방사 유리 창호(100)는 예를 들어, 창틀(160) 및 밀봉 부재(150)를 더 포함할 수 있다.
각각의 유리 기재가 이격된 이격 공간(S)의 간격, 상기 열전 소자(220), 상기 축전지(230), 상기 저방사 코팅층(240a, 240b), 창틀(260) 및 밀봉 부재(250)는 일 구현예에서 전술한 바와 같다.
상기 저방사 코팅층(240a, 240b)은 상기 중앙 유리 기재 및 상기 실내 측 유리 기재의 실외 측을 향하는 각각의 면(211b, 211c)의 상부에 코팅층으로서 형성되어 상기 저방사 유리 창호(200)의 열관류율 및 차폐 계수의 값을 모두 감소시킬 수 있다.
열관류율이란 정상 상태에서 고체 상태의 물질을 사이에 두고, 두 유체 간의 단위 면적을 통하여 단위시간당 이동하는 열에너지로서, 전달 및 전도에 의한 열류 전체를 의미하고, 일반 복층 유리 창호, 저방사 복층 유리 창호 및 저방사 삼복층 유리 창호의 순으로 열관류율 값이 감소할 수 있다.
차폐 계수란 일사 차폐물에 의해 차폐된 후 실내에 입사되는 일사열의 비율을 의미하는 것으로 외부의 태양열이 내부로 전달되는 정도로서, 예를 들어, 3mm의 단판 유리를 기준으로 할 수 있고, 차폐 계수의 값이 작을수록 일사 차폐 성능이 높으며, 일반 복층 유리 창호, 저방사 복층 유리 창호 및 저방사 삼복층 유리 창호의 순으로 차폐 계수 값이 감소할 수 있다.
이와 같이, 상기 저방사 유리 창호(200)는 상기 중앙 유리 기재 및 상기 실내 측 유리 기재의 실외 측을 향하는 각각의 면(211b, 211c)의 상부에 저방사 코팅층이 형성된 삼복층 구조로 형성되어 열관류율 및 차폐 계수를 모두 효과적으로 감소시킴으로써 상기 열전 소자(220)가 접하는 각 유리 기재에 자연적으로 발생하는 온도 구배가 더욱 증가할 수 있고, 그 결과 상기 열전 소자(200)에 의해 생산되는 전력이 증가하여 우수한 에너지 효율을 구현할 수 있다.
도 5은 도 4에 따른 저방사 유리 창호 내의 열전 소자(220) 및 축전지(230)의 연결을 나타내는 일부 확대도이다.
다른 구현예에서, 상기 축전지(230) 및 상기 열전 소자(220)는 도 5에 나타난 바와 같이, 전선부(290), 전도성 연결부(280) 및 한 쌍의 전극(270)에 의해 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 축전지(230)는 전선부(290)와 연결될 수 있고, 상기 전선부(290)는 전도성 연결부(280)와 연결될 수 있으며, 상기 전도성 연결부(280)는 상기 열전 소자(220)가 접하는 유리 기재의 양 면 중 적어도 하나의 면에 형성된 한 쌍의 전극(270)과 연결될 수 있고, 상기 한 쌍의 전극(270)은 상기 열전 소자(220)와 연결될 수 있다. 상기 전선부(290), 상기 전도성 연결부(280) 및 상기 전극(270)은 일 구현예에서 전술한 바와 같다.
상기 전극(270)과 상기 열전 소자(220)는 예를 들어, 상기 열전 소자(220)의 전극 단자와 상기 전극(270)이 접하여 연결될 수 있고, 또한 예를 들어, 도면에는 도시되지 않았으나, 전선부를 추가로 포함하여 상기 전극(270)과 전선부가 연결되고, 상기 전선부와 상기 열전 소자(220)의 전극 단자가 연결됨으로써 연결될 수 있으며, 이에 한정되는 것이 아니다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 상기 저방사 유리 창호에서 생산된 전력을 이용한 전력 공급 장치를 제공한다. 상기 전력 공급 장치는 이용 목적 및 용도에 따라 이 분야에서 공지된 장치일 수 있고, 특별히 제한되지 않는다.
예를 들어, 상기 전력 공급 장치는 가정용 또는 사무용 전자 기기를 위한 전력 공급 장치일 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 전력 공급 장치는 냉난방 장치, 환기 장치, 창호의 온도 조절 장치, 창호의 유리 세척 장치 등의 전자 기기에 사용되는 전력 공급 장치일 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 다층 유리 구조의 저방사 유리 창호의 각 유리 기재 간에 자연적으로 발생하는 온도 구배를 이용하여 기계적인 가동부 없이 열전 소자에 의해 전기 에너지를 생산하여, 이와 같이 생산된 전력을 가정용 또는 사무용 전자 기기의 전력 공급 장치에 이용할 수 있으므로 우수한 에너지 효율을 구현함과 동시에 친환경성을 도모할 수 있다.
또한, 상기 전력 공급 장치는 상기 저방사 유리 창호에서 생산된 DC전력을 AC전력으로 변환하는 전력 변환 장치를 더 포함할 수 있다. 상기 전력 변환 장치는 특별한 제한 없이 이 분야에서 공지된 전력 변한 장치를 다양하게 사용할 수 있다. 이와 같이, 상기 저방사 유리 창호에서 생산된 DC전력은 상기 전력 변환 장치에 의해 AC전력으로 변환될 수 있어 예를 들어, 교류 전기를 사용하는 전자 기기에 직접 이용될 수 있다.
100, 200: 저방사 유리 창호
110a, 110b, 210a, 210b, 210c: 유리 기재
111b, 211b, 211c: 실외 측을 향하는 면
120, 220: 열전 소자
130, 230: 축전지
140, 240a, 240b: 저방사 코팅층
150, 250: 밀봉 부재
160, 260: 창틀
170, 270: 전극
180, 280: 전도성 연결부
190, 290: 전선부
121: P형 반도체 및 N형 반도체
122: 전기전도판
123: 방열판
124: 전극 단자
110a, 110b, 210a, 210b, 210c: 유리 기재
111b, 211b, 211c: 실외 측을 향하는 면
120, 220: 열전 소자
130, 230: 축전지
140, 240a, 240b: 저방사 코팅층
150, 250: 밀봉 부재
160, 260: 창틀
170, 270: 전극
180, 280: 전도성 연결부
190, 290: 전선부
121: P형 반도체 및 N형 반도체
122: 전기전도판
123: 방열판
124: 전극 단자
Claims (19)
- 이격된 한 쌍의 유리 기재;
상기 한 쌍의 유리 기재가 이격되어 형성된 이격 공간에 위치하고, 상기 한 쌍의 유리 기재의 마주보는 양 면에 접하는 열전 소자;
상기 열전 소자와 전기적으로 연결된 축전지; 및
상기 한 쌍의 유리 기재의 각 면 중 적어도 하나에 형성된 저방사 코팅층;
상기 저방사 코팅층은 저방사층 및 유전체층을 포함하고,
상기 저방사층은 은(Ag)을 포함하며,
상기 열전 소자는 방열판을 포함하고, 상기 방열판은 상기 한 쌍의 유리 기재의 마주보는 양 면에 접하게 형성되며, 상기 열전 소자 및 상기 축전지는 전선부, 전도성 연결부, 및 한 쌍의 전극에 의해 연결되고, 상기 전도성 연결부는 상기 열전 소자가 접하는 유리 기재의 양 면 중 적어도 하나의 상부에 적층되어 형성된 상기 한 쌍의 전극과 연결되며, 상기 한 쌍의 전극은 상기 열전 소자와 연결되고,
상기 한 쌍의 전극은 상기 유리 기재의 마주보는 테두리부의 상부에 서로 평행한 선 형상으로 적층되며, 상기 유리 기재의 상부에 은이 포함된 전도성 페이스트를 적층시킨,
저방사 유리 창호.
- 제1항에 있어서,
상기 저방사 코팅층이 상기 열전 소자가 접하는 양 면 중 실외 측을 향하는 면에 형성된
저방사 유리 창호.
- 제1항에 있어서,
적어도 하나의 추가적인 유리 기재를 더 포함하여, 추가적인 이격 공간을 더 형성하는
저방사 유리 창호.
- 제3항에 있어서,
상기 추가적인 유리 기재의 각 면 중 적어도 하나에 저방사 코팅층이 형성된
저방사 유리 창호.
- 제1항에 있어서,
하나의 추가적인 유리 기재를 더 포함하여, 실외 측 유리 기재, 중앙 유리 기재 및 실내 측 유리 기재에 의한 삼복층을 형성한
저방사 유리 창호.
- 제5항에 있어서,
상기 중앙 유리 기재 및 상기 실내 측 유리 기재의 실외 측을 향하는 각각의 면에 저방사 코팅층이 형성된
저방사 유리 창호.
- 제1항에 있어서,
상기 열전 소자가 벌크형 열전소자인
저방사 유리 창호.
- 제1항에 있어서,
상기 열전 소자가 Bi-Te계의 열전 재료를 포함하는 열전 소자인
저방사 유리 창호.
- 제1항에 있어서,
상기 이격 공간에 위치하고, 상기 한 쌍의 유리 기재의 마주보는 양 면에 접하는 적어도 하나의 열전 소자를 더 포함하는
저방사 유리 창호.
- 제9항에 있어서,
상기 이격 공간에 위치된 복수 개의 열전 소자가 직렬로 연결된
저방사 유리 창호.
- 제9항에 있어서,
상기 열전 소자와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 축전지를 더 포함하는
저방사 유리 창호.
- 제1항에 있어서,
상기 열전 소자가 상기 한 쌍의 유리 기재의 마주보는 양 면의 테두리부에 접하여 위치된
저방사 유리 창호.
- 제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 유리 기재는 6mm 내지 24mm 간격으로 이격된
저방사 유리 창호.
- 제1항에 있어서,
상기 이격 공간은 공기, 아르곤, 크립톤, 제논 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 기체가 주입된
저방사 유리 창호.
- 제1항에 있어서,
창틀, 밀봉 부재 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 더 포함하는
저방사 유리 창호.
- 제1항에 있어서,
전선부, 전도성 연결부, 전극 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 더 포함하는
저방사 유리 창호.
- 제1항에 있어서,
상기 열전 소자가 P형 및 N형 반도체 물질, 전기 전도판 및 한 쌍의 전극 단자를 포함하는
저방사 유리 창호.
- 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 저방사 유리 창호에서 생산된 전력을 이용한 전력 공급 장치.
- 제18항에 있어서,
상기 저방사 유리 창호에서 생산된 DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 전력변환장치를 더 포함하는
전력 공급 장치.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020130146156A KR101894112B1 (ko) | 2013-11-28 | 2013-11-28 | 저방사 유리 창호 및 이로부터 생산된 전력을 이용한 전력 공급 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130146156A KR101894112B1 (ko) | 2013-11-28 | 2013-11-28 | 저방사 유리 창호 및 이로부터 생산된 전력을 이용한 전력 공급 장치 |
Publications (2)
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ID=53499824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020130146156A KR101894112B1 (ko) | 2013-11-28 | 2013-11-28 | 저방사 유리 창호 및 이로부터 생산된 전력을 이용한 전력 공급 장치 |
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| KR (1) | KR101894112B1 (ko) |
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Patent Citations (1)
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