KR102155322B1 - Generating and accumulating structure for solar energy having beam-spliting lens - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광분할렌즈를 이용한 태양광 발전겸용 저장구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 집열판을 통해 태양광을 집열하여 열에너지로 활용함과 동시에 태양광을 통한 자가 발전이 가능할 수 있는 광분할렌즈를 이용한 태양광 발전겸용 저장구조에 관한 것이다.The present invention relates to a storage structure for both solar power generation using a light splitting lens, and more particularly, to a light splitting lens capable of collecting sunlight through a heat collecting plate and utilizing it as thermal energy and capable of self-power generation through sunlight. It relates to a storage structure for both solar power generation and use.
근래 들어, 태양에너지, 태양열은 풍력 및 수력 등과 함께 청정한 친환경 에너지원으로 각광받고 있으며, 석유 등의 화석원료의 거의 유일한 대체수단으로 인식되고 있는 추세이다.In recent years, solar energy and solar heat have been in the spotlight as clean eco-friendly energy sources along with wind power and hydropower, and are being recognized as the only alternative means of fossil raw materials such as petroleum.
이에 태양에너지를 활용하는 여러가지 장비나 설비가 등장하고 있는데, 빛에너지를 수집하여 직접 전기에너지로 변환시키는 태양전지판, 태양전지 모듈 등과, 또는 열에너지를 집열하여 온수 및 난방용 열원으로 활용하는 태양열 저장(집열)장치로 크게 양분되어 발전되고 있다.Accordingly, various equipment and facilities that utilize solar energy are emerging, such as solar panels, solar cell modules, etc. that collect light energy and convert it directly into electric energy, or solar heat storage (collective heat) that collects heat energy and uses it as a heat source for hot water and heating. ) Is largely divided into devices and developed.
이중, 태양열 저장장치는 일정한 규격의 집열판과, 상기 집열판에 인접하게 내부에 유체(열매체유 등)가 흐르는 순환관이 배치되어 순환관에 태양의 복사열이 조사되고 상기 유체를 가열하여 이를 물 또는 열매체유에 의한 열교환을 통해 이용될 수 있다. 특히, 위치 추적형의 집열판의 경우 태양의 일주경로와 고도 변화에 따라 트래킹하게 설계되는데, 이들 집열판을 회동시키기 위한 동력이 마련될 필요가 있다. Among them, the solar storage device includes a heat collecting plate of a certain standard and a circulation pipe through which a fluid (heat medium oil, etc.) flows inside adjacent to the heat collecting plate, so that the solar radiation heat is irradiated to the circulation pipe, and the fluid is heated to obtain water or heat medium. It can be used through heat exchange by oil. In particular, in the case of a location tracking type heat collecting plate, it is designed to track according to a change in the circumferential path and altitude of the sun, and it is necessary to provide power for rotating these heat collecting plates.
그러나, 트래킹 설비를 포함한 종래의 태양열 저장장치는 외부에서 장치로의 전기 공급을 위한 별도의 전력라인이 필수적이고 부대설비가 필요하여 장치 설치 시 입지가 문제되며 설비비용의 증가를 가져오는 문제점이 있다.However, the conventional solar storage device including the tracking facility requires a separate power line for supplying electricity from the outside to the device, and requires additional facilities, causing a problem of location when installing the device and increasing the cost of the facility. .
또한, 태양광의 열에너지 외에 빛에너지를 활용하지 못해 에너지 손실이 발생되고 자원 이용 측면에서 한계가 있어 비효율적인 문제점이 있다.In addition, energy loss occurs due to the inability to utilize light energy other than the thermal energy of sunlight, and there is a limitation in the use of resources, which is inefficient.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 광분할렌즈를 이용하여 태양광 중 특정대역을 솔라셀로 공급시킬 수 있어 종래 대비 외부에서의 전기 공급이 불필요하여 부대설비 비용이 절감되고 장소의 제약이 없어 오지나 험지 등에 설치 가능하며 열에너지뿐만 아니라 빛에너지를 함께 활용할 수 있어 에너지 손실이 최소화되고 효율적인 자원 이용이 가능할 수 있는 광분할렌즈를 이용한 태양광 발전겸용 저장구조를 제공한다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and since a specific band of sunlight can be supplied to the solar cell by using a light splitting lens, external electricity supply is unnecessary compared to the prior art, thereby reducing the cost of auxiliary equipment. It can be installed in remote areas or rough terrain because there is no place limitation, and it provides a storage structure for both solar power generation using a light splitting lens that minimizes energy loss and enables efficient use of resources by using light energy as well as heat energy.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 광분할렌즈를 이용한 태양광 발전겸용 저장구조는, 태양광의 다중 경로를 초점으로 모이도록, 미리 설정된 곡률로 마련되는 집열패널부; 상기 집열패널부와 상기 초점 사이에 마련되는 이중집열튜브체; 및 상기 집열패널부로부터 상기 초점보다 상대적으로 더 바깥측에 마련되며, 태양광 발전하는 솔라셀과, 상기 초점에 모인 태양광 중 일부를 반사하여 상기 이중집열튜브체에 집열하고, 일부를 굴절 및 투과시켜 상기 솔라셀로 공급하는 광분할렌즈를 포함하는 발전 및 저장유닛을 포함할 수 있다.A solar power generation combined storage structure using a light splitting lens according to the present invention for achieving the above object includes: a heat collecting panel unit provided with a preset curvature so as to collect multiple paths of sunlight into a focus; A double heat collecting tube body provided between the heat collecting panel part and the focal point; And a solar cell that is provided relatively further outside the focal point from the heat-collecting panel unit, and reflects some of the sunlight collected at the focal point and collects it in the double heat collecting tube body, and partially refracts and It may include a power generation and storage unit including a light splitting lens transmitted to the solar cell.
상기 광분할렌즈는 반구 형상으로 마련되며, 상기 광분할렌즈의 내면과 외면의 곡률은 상호 다르게 마련될 수 있다.The optical splitting lens may have a hemispherical shape, and curvatures of an inner surface and an outer surface of the optical splitting lens may be different from each other.
상기 광분할렌즈의 곡률은 상기 집열패널부의 곡률보다 상대적으로 더 작게 마련될 수 있다.The curvature of the optical splitting lens may be provided relatively smaller than the curvature of the heat collecting panel.
상기 광분할렌즈의 내면에는 코팅층이 마련될 수 있다.A coating layer may be provided on the inner surface of the optical splitting lens.
상기 발전 및 저장유닛은, 상기 솔라셀의 상면에 배치되어 상기 솔라셀의 과열을 저지하는 방열판; 및 상기 광분할렌즈를 부분적으로 파지하되 상기 솔라셀과의 이격거리를 유지하는 간극확보부재를 더 포함할 수 있다.The power generation and storage unit may include a heat sink disposed on an upper surface of the solar cell to prevent overheating of the solar cell; And a gap securing member that partially grips the optical splitting lens but maintains a separation distance from the solar cell.
상기 발전 및 저장유닛은, 상기 방열판과 소정간격 이격배치되는 반사판; 및 상기 광분할렌즈 및 상기 솔라셀을 수용하는 가로격벽 및 세로브라켓을 포함하는 수용케이싱을 더 포함할 수 있다.The power generation and storage unit includes: a reflector disposed spaced apart from the heat dissipation plate by a predetermined distance; And a receiving casing including a horizontal partition wall and a vertical bracket accommodating the optical splitting lens and the solar cell.
상기 광분할렌즈는, 상기 태양광 중 300 ~ 700 nm 대역은 투과 및 굴절되어 상기 솔라셀로 공급되고, 상기 태양광 중 700 nm 이상 대역은 반사되어 상기 이중집열튜브체로 집열될 수 있다.In the optical splitting lens, a band of 300 to 700 nm of the sunlight is transmitted and refracted to be supplied to the solar cell, and a band of 700 nm or more of the sunlight may be reflected and collected into the double collecting tube body.
상기 집열패널부는, 수평프레임에 마련되며, 상기 곡률로 라운드지게 마련되는 라운드프레임; 및 상기 수평프레임의 중앙을 기준으로 양측으로 배치되며, 상기 라운드프레임에 결합되는 제1 및 제2 집열판을 포함할 수 있다.The heat collecting panel unit may include a round frame provided on a horizontal frame and rounded with the curvature; And first and second heat collecting plates disposed on both sides of the horizontal frame and coupled to the round frame.
상기 제1 및 제2 집열판은 상호 분리되어 마련될 수 있다.The first and second heat collecting plates may be provided to be separated from each other.
본 발명에 의한 광분할렌즈를 이용한 태양광 발전겸용 저장구조는, 광분할렌즈를 이용하여 태양광 중 특정대역을 솔라셀로 공급시킬 수 있어 종래 대비 외부에서의 전기 공급이 불필요하여 부대설비 비용이 절감되고 장소의 제약이 없어 오지나 험지 등에 설치 가능하며 열에너지뿐만 아니라 빛에너지를 함께 활용할 수 있어 에너지 손실이 최소화되고 효율적인 자원 이용이 가능할 수 있다.The storage structure for both solar power generation using the optical splitting lens according to the present invention can supply a specific band of sunlight to the solar cell using the optical splitting lens, so that the supply of electricity from the outside is unnecessary compared to the prior art, thereby reducing the cost of additional equipment. It can be installed in remote areas or rough terrain due to the fact that it is reduced and there is no place limitation, and it is possible to use light energy as well as heat energy, thereby minimizing energy loss and enabling efficient use of resources.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광분할렌즈를 이용한 태양광 발전겸용 저장구조의 사시도와 저면 사시도이다.
도 3은 도 2에서 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광분할렌즈를 이용한 태양광 발전겸용 저장구조를 통한 광분할 원리를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광분할렌즈를 이용한 태양광 발전겸용 저장구조에서 발전 및 저장유닛의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광분할렌즈를 이용한 태양광 발전겸용 저장구조에서 발전 및 저장유닛의 단면도이다.
도 7은 도 5에서 광분할렌즈 및 간극확보부재의 개략적인 사시도이다.1 and 2 are perspective and bottom perspective views of a storage structure for both solar power generation using a light splitting lens according to an embodiment of the present invention.
3 is a partial enlarged view of FIG. 2.
4 is a diagram schematically showing the principle of light splitting through a storage structure for both solar power generation using a light splitting lens according to an embodiment of the present invention.
5 is an exploded perspective view of a power generation and storage unit in a storage structure for solar power generation using a light splitting lens according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of a power generation and storage unit in a storage structure for both solar power generation using a light splitting lens according to an embodiment of the present invention.
7 is a schematic perspective view of an optical splitting lens and a gap securing member in FIG. 5.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 광분할렌즈를 이용한 태양광 발전겸용 저장구조의 일 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a storage structure for both solar power generation using a light splitting lens according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광분할렌즈를 이용한 태양광 발전겸용 저장구조의 사시도와 저면 사시도이고, 도 3은 도 2에서 부분 확대도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광분할렌즈를 이용한 태양광 발전겸용 저장구조를 통한 광분할 원리를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광분할렌즈를 이용한 태양광 발전겸용 저장구조에서 발전 및 저장유닛의 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광분할렌즈를 이용한 태양광 발전겸용 저장구조에서 발전 및 저장유닛의 단면도이며, 도 7은 도 5에서 광분할렌즈 및 간극확보부재의 개략적인 사시도이다.1 and 2 are a perspective view and a bottom perspective view of a storage structure for both solar power generation using a light splitting lens according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a partially enlarged view in FIG. 2, and FIG. 4 is an embodiment of the present invention It is a view schematically showing the principle of light splitting through a storage structure for both solar power generation using a light splitting lens according to the present invention, and FIG. 5 is a view showing the power generation in the solar power generation combined storage structure using the light splitting lens according to an embodiment of the present invention. An exploded perspective view of a storage unit, and FIG. 6 is a cross-sectional view of a power generation and storage unit in a storage structure for solar power generation using an optical splitting lens according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a light splitting lens and a gap securing member in FIG. Is a schematic perspective view of.
본 발명의 실시예에 따른 광분할렌즈를 이용한 태양광 발전겸용 저장구조는 주로 도 1 내지 도 7를 참조하면, 태양광의 다중 경로를 초점으로 모이도록, 미리 설정된 곡률로 마련되는 집열패널부(420); 상기 집열패널부(420)와 상기 초점 사이에 마련되는 이중집열튜브체(100); 및 상기 집열패널부(420)로부터 상기 초점보다 상대적으로 더 바깥측에 마련되며, 태양광 발전하는 솔라셀(720)과, 상기 초점에 모인 태양광 중 일부를 반사하여 상기 이중집열튜브체(100)에 집열하고, 일부를 굴절 및 투과시켜 상기 솔라셀(720)로 공급하는 광분할렌즈(710)를 포함하는 발전 및 저장유닛(700)을 포함할 수 있다.The storage structure for both solar power generation using a light splitting lens according to an embodiment of the present invention mainly refers to FIGS. 1 to 7, and a heat
집열패널부(420)는 지지대(미도시) 상에 수평프레임(410) 상의 회동축(410a)을 통해 회동가능하게 마련될 수 있으며 수평프레임(410) 상에는 집열패널부(420)가 마련될 수 있다. The heat
상기 집열패널부(420)는 주로 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 수평프레임(410)에 마련되며, 상기 곡률로 라운드지게 마련되는 라운드프레임(423); 및 상기 수평프레임(410)의 중앙을 기준으로 양측으로 배치되며, 상기 라운드프레임(423)에 결합되는 제1 및 제2 집열판(421, 422)을 포함할 수 있다.The heat
라운드프레임(423)과 제1 및 제2 집열판(421, 422)은 미리 설정된 곡률로 제작될 수 있다. 여기서, 미리 설정된 곡률은 제1 및 제2 집열판(421, 422) 자체의 물성(예컨대, 반사율, 집열 용량 등)이나, 제1 및 제2 집열판(421, 422)의 스펙(예컨대, 크기, 두께 등)을 고려하여 결정될 수 있다.The
또한 제1 및 제2 집열판(421, 422)의 판면은 태양열 및 빛에너지의 반사율이 최대화되도록 표면처리 작업이 수행될 수 있으며, 표면처리 수준은 태양빛의 흡수율이 최소화되는 수준(예를 들어, 미러 수준의 표면거칠기 등)으로 마련될 수 있다. In addition, the surface treatment of the plate surfaces of the first and second
이러한 상기 제1 및 제2 집열판(421, 422)은 상호 분리되어 마련될 수 있다. 이러한 구성의 집열패널부(420)는 태양의 일주고도에 따라 트래킹되면서 지지대 상에서 상대 회전될 수 있다. The first and second
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 외측샤시부(440)는 상기 수평프레임(410)에 연결되되 상기 집열판이 배치되는 방향의 반대측으로 길이 연장되게 마련될 수 있다. 외측샤시부(440)는 대략 판면이 삼각형 형상으로 마련되며, 삼각형의 꼭지점 즉, 외측샤시부(440)의 하단부에는 질량체(441)가 마련될 수 있다. 이러한 질량체(441)는 지지대에 대한 집열패널부(420)의 상대 회동 시 회전질량을 저감시키며 회동모터(미도시)가 보다 적은 동력을 이용하여 제1 및 제2 집열판(421, 422)을 회전시킬 수 있도록 한다.As shown in FIGS. 1 to 2, the
수평프레임(410)의 중앙구역에는 내측샤시부(430)가 마련될 수 있다. 내측샤시부(430)는 집열패널부(420)의 곡률 내측으로(제1 및 제2 집열판(421, 422)의 곡률중심 측으로) 길이 연장되게 마련될 수 있다.An
내측샤시부(430)에는 이중집열튜브체(100)가 연결될 수 있으며, 특히 이중집열튜브체(100)는 상기 집열패널부(420)와 상기 초점 사이에 마련될 수 있다. 이러한 이중집열튜브체(100)는 주로 도 4를 참조하면, 태양열의 다중 경로가 한곳에 모이는 지점에 배치되는 외부케이싱(110); 상기 외부케이싱(110) 내에 미리 설정된 간극만큼 이격 배치되되 내부에 일시적으로 열매체유가 체류 및 유동되는 내부튜브체(200)를 포함할 수 있다.A double heat
외부케이싱(110)은 단면 형상이 원형 타입으로 마련되는 파이프 소재로 제작될 수 있으며, 내부에 내부튜브체(200)가 마련되는 이중관 구조로 마련될 수 있다. 이중관 구조의 내부로 열매체유가 유동되고, 내부튜브체(200)와 외부케이싱(100) 사이에는 다른 물성의 열매체유 또는 진공 상태가 마련될 수도 있다. 또는 단일관 구조로 마련되고 단일의 열매체유가 집열하는 구조로 마련되어도 무방할 것이다.The
한편, 상기 외부케이싱(110) 외면에는 코팅층(미도시)이 마련되며, 상기 코팅층은 고방사율, 내화학성 및 내열성이 확보되는 다공성 탄화규소(SiC, Silicon Carbide) 또는 기타 무기질 소재로 증착될 수 있다.On the other hand, a coating layer (not shown) is provided on the outer surface of the
이중집열튜브체(100)로 공급되는 상기 태양광은 700 nm 이상 파장대역대로서, 이는 광분할렌즈(710)의 코팅층(미도시)을 통해 반사되어 이중집열튜브체(100)로 공급될 수 있다.The sunlight supplied to the double
이러한 이중집열튜브체(100)를 통해, 태양의 복사열이 조사되고 상기 열매체유를 가열하여 이를 물 또는 열매체유에 의한 열교환을 통해 열에너지를 이용할 수 있다.Through the double heat collecting
한편, 종래 태양열 저장장치는 대부분 외부에서 장치로의 전기 공급이 필수적일 수 밖에 없고, 이는 장치가 설치되는 장소의 제약을 가져오거나 별도의 외부 전력설비 등의 부대설비의 비용이 증가되는 문제점이 있었다.On the other hand, in most conventional solar storage devices, it is inevitable to supply electricity from the outside to the device, which leads to restrictions on the place where the device is installed or increases the cost of additional facilities such as a separate external power facility. .
이에 본 실시예에서의 광분할렌즈(710)를 이용한 태양광 발전겸용 저장구조에는 발전 및 저장유닛(700)이 마련될 수 있다. 상기 발전 및 저장유닛(700)은 상기 집열패널부(420)로부터 상기 초점보다 상대적으로 더 바깥측에 마련될 수 있다.Accordingly, a power generation and
상기 발전 및 저장유닛(700)은 주로 도 1 내지 도 6을 참조하면, 상기 초점에 모인 태양광 중 일부를 반사하여 상기 이중집열튜브체(100)에 집열하고, 일부를 굴절 및 투과시켜 상기 솔라셀(720)로 공급하는 광분할렌즈(710)와, 태양광 발전하는 솔라셀(720)과, 상기 솔라셀(720)의 상면에 배치되어 상기 솔라셀(720)의 과열을 저지하는 방열판(730); 및 상기 광분할렌즈(710)를 부분적으로 파지하되 상기 솔라셀(720)과의 이격거리를 유지하는 간극확보부재(711); 상기 방열판(730)과 소정간격 이격배치되는 반사판(740); 및 상기 광분할렌즈(710) 및 상기 솔라셀(720)을 수용하는 가로격벽(751) 및 세로브라켓(752)을 포함하는 수용케이싱(750)을 포함할 수 있다.The power generation and
광분할렌즈(710)는 발전 및 저장유닛(700)의 저면부에 노출되도록 마련될 수 있다. 광분할렌즈(710)는 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 반구 형상으로 마련되며, 상기 광분할렌즈(710)의 내면(710a)과 외면(710b)의 곡률은 상호 다르게 마련될 수 있다. 본 실시예에서의 광분할렌즈(710)의 내면(710a) 곡률보다 외면(710b) 곡률이 상대적으로 더 크게 마련되며, 곡률 정도는 태양광의 굴절 및 반사 정도를 고려하여 결정될 수 있다.The
이러한 상기 광분할렌즈(710)의 곡률(710a, 710b)은 상기 집열패널부(420)의 제1 및 제2 집열판(421, 422)의 곡률보다 상대적으로 더 작게 마련될 수 있다.The
상기 광분할렌즈(710)의 내면에는 코팅층(미도시)이 마련될 수 있다. 예컨대, 상기 코팅층은 무기질 소재로 증착 가공될 수 있다. 이러한 상기 광분할렌즈(710)는, 상기 태양광 중 300 ~ 700 nm 대역은 투과 및 굴절되어 상기 솔라셀(720)로 공급시키고, 상기 태양광 중 700 nm 이상 대역은 반사시켜 상기 이중집열튜브체(100)로 집열될 수 있게 한다.A coating layer (not shown) may be provided on the inner surface of the
복수의 광분할렌즈(710)는 주로 도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이 간극확보부재(711)에 의해 파지될 수 있다. 간극확보부재(711)는 상기 광분할렌즈(710)의 양단부를 부분적으로 파지하되 상기 솔라셀(720)과의 이격거리를 유지하는 역할을 한다.The plurality of
이러한 간극확보부재(711)의 상면에는 단차부(712)가 마련될 수 있고, 단차부(712)는 광분할렌즈(710)의 외면을 부분적으로 노출될 수 있도록 마련되어, 간극확보부재(711)로 인해 태양광의 투과 시 솔라셀(720)로 공급되는 태양광이 간섭됨을 최소화할 수 있다.A
광분할렌즈(710)의 바로 상부에는 주로 도 4 내지 도 6을 참조하면 소정 간격 이격된 채 솔라셀(720)이 마련될 수 있다. 솔라셀(720)은 직사각 형상의 판면 플레이트 타입으로 마련되며, 솔라셀(720)은 300 ~ 700 nm 대역의 태양광이 광분할렌즈(710)를 투과되면서 굴절되어 상기 솔라셀(720)로 공급될 수 있다.A
이와 같이 광분할렌즈(710)를 이용하여 태양광 중 특정대역(300 ~ 700nm의 파장대역)을 솔라셀(720)로 투과할 수 있어 자체적으로 태양광 발전이 가능할 수 있다. 이를 통해 장치가 자가 발전이 가능할 수 있어 외부에서의 전기 공급이 불필요하며 부대설비 비용이 절감될 수 있으며 오지나 험지 등에 자유롭게 설치 가능할 수 있다.In this way, a specific band (a wavelength band of 300 ~ 700 nm) among sunlight can be transmitted through the
또한, 열에너지뿐만 아니라 빛에너지를 함께 활용할 수 있어 에너지 손실이 최소화되고 효율적인 자원 이용이 가능할 수 있다.In addition, since light energy as well as thermal energy can be used together, energy loss can be minimized and efficient use of resources can be possible.
이러한 솔라셀(720)의 바로 상면에는 주로 도 6을 참조하면, 방열판(730)이 부착될 수 있다. 방열판(730)은 솔라셀(720)에 태양광이 공급되어 온도 상승 시 솔라셀(720)의 과열을 막아 온도 상승을 억제시킬 수 있어 솔라셀(720)의 태양광 발전효율을 유지시키거나 효율 저하를 최소화시킬 수 있다.A
이러한 방열판(730)은 주로 도 5에 도시된 바와 같이 상면에 복수의 지지부재(741)에 의해 지지되되 가로격벽(751) 및 세로브라켓(752)에 결합되는 구조로 마련되며, 방열판(730)에 솔라셀(720)이 부착되어 매달리는 구조로 마련될 수 있다.This
수용케이싱(750)의 상면에는 반사판(740)이 마련되며, 반사판(740)은 상기 방열판(730)과 소정간격 이격배치될 수 있다. 그리고, 이격배치를 위해 이격브라켓(742)이 마련될 수 있다.A reflecting
이러한 구조의 발전 및 저장유닛(700)을 통해, 광분할렌즈(710)를 이용하여 태양광 중 특정대역(300 ~ 700 nm)을 투과 및 굴절시켜 솔라셀(720)로 공급시킬 수 있고 또 이와 동시에 동일한 태양광으로부터 다른 특정대역 대(700 nm 이상)의 태양광을 이중집열튜브체(100)로 공급시킬 수 있어 열에너지뿐만 아니라 빛에너지를 함께 활용할 수 있으며 에너지 손실이 최소화되고 효율적인 자원 이용이 가능할 수 있다.Through the power generation and
따라서, 종래 대비 장치에 공급되어야 하는 외부 전력라인이나 외부에서의 별도의 전기 공급이 불필요하여 부대설비 비용이 절감되고 장소의 제약이 없어 오지나 험지 등에 설치 가능할 수 있다.Accordingly, as compared to the prior art, an external power line to be supplied to the device or a separate supply of electricity from the outside is not required, thereby reducing the cost of auxiliary equipment, and since there is no restriction on a location, it may be installed in a remote or rough terrain.
이하, 본 실시예에 따른 광분할렌즈를 이용한 태양광 발전겸용 저장구조의 집열 과정 및 발전 과정을 도 1 내지 도 7를 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a collection process and a power generation process of the storage structure for solar power generation using the optical splitting lens according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 7.
먼저, 태양광이 조사되면 제1 및 제2 집열판(421, 422)에 반사되어 가상의 초점으로 집중된다.First, when sunlight is irradiated, it is reflected by the first and second
태양광은 초점에 인접되게 배치된 발전 및 저장유닛(700)으로 조사될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 발전 및 저장유닛(700)에는 아래에서부터 순서대로 광분할렌즈(710)와 솔라셀(720) 및 방열판(730)이 적층되는 구조로 마련되낟.Solar light may be irradiated to the power generation and
광분할렌즈(710)로 태양광이 투과되면, 주로 도 4에 도시된 바와 같이 광분할렌즈(710)의 코팅층이 태양광의 파장대역 중 700nm 이상의 파장을 반사시킨다. 이때, 광분할렌즈(710)의 내면(710a)의 곡률로 인해, 반사된 태양광은 이중집열튜브체(100)로 집중될 수 있다.When sunlight is transmitted through the
그러면, 외부케이싱(110)으로 태양열이 집중되고, 이때 외부케이싱(110)의 코팅층이 태양열을 보다 효율적으로 집열되고 이에 따라 내부튜브체(200) 내의 열매체유가 가열될 수 있다. 이에 따라, 열매체유는 이중집열튜브체(100)에 연결되는 배관(미도시)을 거쳐 다른 열교환기(미도시) 등에 도달하게 되고, 거기서 물을 끓이는 등의 열교환이 일어난다.Then, solar heat is concentrated to the
이러한 동작 과정을 거쳐, 외부케이싱(110)에 코팅층을 통해 열흡수 효율을 종래대비 향상시킬 수 있으며 열매체유의 열 저장시간을 늘리고 폐열 회수율을 향상시키고 전체적인 집열효율을 향상시킬 수 있다.Through this operation process, heat absorption efficiency can be improved compared to the prior art through the coating layer on the
한편, 발전 및 저장유닛(700)은 태양광 집열과 동시에 태양광 발전이 가능할 수 있다.Meanwhile, the power generation and
즉, 태양광 중 300 ~ 700 nm의 특정 파장대역은 광분할렌즈(710)의 내면에 형성된 코팅층에 반사되지 아니하고, 광분할렌즈(710)를 두께 방향으로 투과하여 굴절될 수 있다. 굴절되는 각도 등은 광분할렌즈(710)의 내면(710a)과 외면(710b)의 곡률 차이나, 절대적인 광분할렌즈(710)의 스펙(예컨대, 두께, 외면의 곡률값 등)에 의해 좌우될 수 있다.That is, a specific wavelength band of 300 to 700 nm of sunlight may not be reflected by the coating layer formed on the inner surface of the
광분할렌즈(710)를 투과 및 굴절된 태양광은 바로 상부에 인접 배치된 솔라셀(720)로 조사되며, 전술한 광분할렌즈(710)의 스펙 등을 조절함으로써 솔라셀(720)의 판면 전영역에 조사되게 할 수 있다.The sunlight transmitted and refracted through the
이를 통해 솔라셀(720)은 태양광 발전이 가능할 수 있다. 발전된 전기는 장치의 동력(예컨대, 트래킹하기 위한 집열패널부의 회동이나 각종 조명 시설, 센서류의 활성화 등)으로 활용될 수 있거나 또는 별도의 전기저장소에 저장될 수도 있다.Through this, the
태양광 발전 시, 솔라셀(720)에 면부착되어 있는 방열판(730)으로 인해, 솔라셀(720)의 과열이 방지되며, 솔라셀(720)의 발전 효율이 확보될 수 있다. 그리고 방열판(730)에서 이격배치되는 반사판(740)으로 인해 방열판(730)의 방열 효율이 유지될 수 있다.During solar power generation, due to the
이러한 과정을 통해, 광분할렌즈(710)를 이용하여 태양광 중 특정대역을 솔라셀(720)로 공급시킬 수 있어 종래 대비 외부에서의 전기 공급이 불필요하여 부대설비 비용이 절감되고 장소의 제약이 없어 오지나 험지 등에 설치 가능하며 열에너지뿐만 아니라 빛에너지를 함께 활용할 수 있어 에너지 손실이 최소화되고 효율적인 자원 이용이 가능할 수 있다.Through this process, since a specific band of sunlight can be supplied to the
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.In the above, the present invention has been described in detail using preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited to specific embodiments, and should be interpreted by the appended claims. In addition, those who have acquired ordinary knowledge in this technical field should understand that many modifications and variations can be made without departing from the scope of the present invention.
100 : 이중집열튜브체
110 : 외부케이싱 200 : 내부튜브체
410 : 수평프레임
420 : 집열패널부 421, 422 : 제1 및 제2 집열판
423 : 라운드프레임 430 : 내측샤시부
440 : 외측샤시부 441 : 질량체
700 : 발전 및 저장유닛 710 : 광분할렌즈
710a : 내면 710b : 외면
711 : 간극확보부재 712 : 단차부
720 : 솔라셀 730 : 방열판
740 : 반사판 750 : 수용케이싱
751 : 가로격벽 752 : 세로브라켓 100: double collecting tube body
110: outer casing 200: inner tube body
410: horizontal frame
420: heat collecting
423: round frame 430: inner chassis
440: outer chassis part 441: mass
700: power generation and storage unit 710: optical split lens
710a:
711: gap securing member 712: step portion
720: solar cell 730: heat sink
740: reflector 750: receiving casing
751: horizontal bulkhead 752: vertical bracket
Claims (9)
상기 집열패널부와 상기 초점 사이에 배치되는 이중집열튜브체; 및
상기 집열패널부로부터 상기 초점보다 상대적으로 더 바깥측에 마련되며, 태양광 발전하는 솔라셀과, 상기 초점에 모인 태양광 중 일부를 반사하여 상기 이중집열튜브체에 집열하고, 일부를 굴절 및 투과시켜 상기 솔라셀로 공급하는 광분할렌즈를 포함하는 발전 및 저장유닛을 포함하며,
상기 광분할렌즈는 반구 형상으로 마련되며,
상기 광분할렌즈의 내면과 외면의 곡률은 상호 다르게 마련되며,
상기 광분할렌즈의 내면에는 코팅층이 마련되며,
상기 발전 및 저장유닛은,
상기 솔라셀의 상면에 배치되어 상기 솔라셀의 과열을 저지하는 방열판; 및
상기 광분할렌즈를 부분적으로 파지하되 상기 솔라셀과의 이격거리를 유지하는 간극확보부재를 더 포함하며,
상기 발전 및 저장유닛은,
상기 방열판과 소정간격 이격배치되는 반사판; 및
상기 광분할렌즈 및 상기 솔라셀을 수용하는 가로격벽 및 세로브라켓을 포함하는 수용케이싱을 더 포함하며,
상기 광분할렌즈는, 상기 태양광 중 300 ~ 700 nm 대역은 투과 및 굴절되어 상기 솔라셀로 공급되고,
상기 태양광 중 700 nm 이상 대역은 반사되어 상기 이중집열튜브체로 집열되는 것을 특징으로 하는 광분할렌즈를 이용한 태양광 발전겸용 저장구조.A heat collecting panel unit provided with a preset curvature so as to collect multiple paths of sunlight into a focus;
A double heat collecting tube body disposed between the heat collecting panel part and the focal point; And
A solar cell that is provided relatively further outside the focal point from the heat-collecting panel unit and reflects some of the sunlight collected at the focal point to collect it on the double heat collecting tube body, and refracts and transmits a part of it And a power generation and storage unit including an optical splitting lens supplied to the solar cell,
The optical splitting lens is provided in a hemispherical shape,
Curvatures of the inner and outer surfaces of the optical splitting lens are provided differently from each other,
A coating layer is provided on the inner surface of the optical splitting lens,
The power generation and storage unit,
A heat sink disposed on an upper surface of the solar cell to prevent overheating of the solar cell; And
Further comprising a gap securing member for partially holding the optical splitting lens but maintaining a separation distance from the solar cell,
The power generation and storage unit,
A reflector disposed spaced apart from the heat sink at a predetermined distance; And
Further comprising a receiving casing including a horizontal partition wall and a vertical bracket accommodating the optical split lens and the solar cell,
The optical splitting lens is supplied to the solar cell by transmitting and refracting a band of 300 to 700 nm of the sunlight,
The solar power generation combined storage structure using a light splitting lens, characterized in that the band of 700 nm or more of the solar light is reflected and collected by the double collecting tube body.
상기 광분할렌즈의 곡률은 상기 집열패널부의 곡률보다 상대적으로 더 작게 마련되는 것을 특징으로 하는 광분할렌즈를 이용한 태양광 발전겸용 저장구조.The method of claim 1,
The photovoltaic power generation combined storage structure using a light splitting lens, characterized in that the curvature of the light splitting lens is provided relatively smaller than that of the heat collecting panel part.
상기 집열패널부는,
수평프레임에 마련되며, 상기 곡률로 라운드지게 마련되는 라운드프레임; 및
상기 수평프레임의 중앙을 기준으로 양측으로 배치되며, 상기 라운드프레임에 결합되는 제1 및 제2 집열판을 포함하는 것을 특징으로 하는 광분할렌즈를 이용한 태양광 발전겸용 저장구조.The method of claim 1,
The heat collecting panel part,
A round frame provided on a horizontal frame and rounded with the curvature; And
A storage structure for combined solar power generation using a light splitting lens, comprising: first and second heat collecting plates disposed on both sides of the horizontal frame and coupled to the round frame.
상기 제1 및 제2 집열판은 상호 분리되어 마련되는 것을 특징으로 하는 광분할렌즈를 이용한 태양광 발전겸용 저장구조.The method of claim 8,
The solar power generation combined storage structure using a light splitting lens, characterized in that the first and second heat collecting plates are provided to be separated from each other.
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CN113865114A (en) * | 2021-09-24 | 2021-12-31 | 香港理工大学深圳研究院 | Solar energy comprehensive utilization device for concentrating, collecting and generating light |
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2020
- 2020-02-19 KR KR1020200020499A patent/KR102155322B1/en active IP Right Grant
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