KR102290847B1 - 태양에너지 수집장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양에너지 수집장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 태양광을 이용한 태양광발전 및 태양열 집열기능 양 자를 수행하는 태양에너지 수집장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 태양에너지 수집장치(1)는, 태양광모듈(10); 태양광모듈(10)의 하부에 배치되고 복수의 관통채널(32)을 포함하는 플랫 히트파이프 배열체(30); 및 플랫 히트파이프 배열체(30) 하부 일 측에 설치되고 관통채널(32)에 대하여 수직방향으로 형성되는 관통공(52)이 형성되는 매니폴드(50);를 포함하고, 매니폴드(50)의 단면은 부채꼴 형상으로 형성된다.
Description
본 발명은 태양에너지 수집장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 태양광을 이용한 태양광발전 및 태양열 집열기능 양 자를 수행하는 태양에너지 수집장치에 관한 것이다.
최근 태양에너지의 이용은 친환경적인 측면으로 인하여 각광받고 있다. 태양전지를 이용한 태양광발전, 태양열 집열에 의한 난방, 온수 공급 등을 그 예로 들 수 있다.
태양광발전에 사용되는 태양전지는 태양광을 전기에너지로 변환하는 요소로서, 태양전지는 단위 셀로 구성되는데 대부분의 개별 셀은 출력 전압이 낮아 일정 전압을 얻기 위해서는 복수의 셀을 연결하여 복수의 셀을 포함하는 태양광모듈을 활용하고 있다.
태양열을 이용한 집열기로서는 진공관형이 다수 활용되고 있다. 진공관형은 유리 재질의 튜브 형상을 사용하여 태양열 집열 표면과 접하는 폐쇄된 공간을 진공 처리하여 대류에 의한 열손실을 차단시키도록 구성된다.
이와 같이, 태양전지를 이용한 태양광발전이나 태양열 집열에 의한 열 공급은 각각 다른 장치에 의해 이루어지고 있고 이 둘을 통합하여 태양광발전 및 열 공급을 동시에 수행하는 장치는 미미한 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
태양광 발전 및 태양열 집열이 동시에 이루어질 수 있는 태양에너지 수집장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 기존 기술 대비 효율이 향상된 태양에너지 수집장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 태양광 발전 및 태양열 집열을 동시에 수행하는 장치를 제공하여 제작, 설치, 유지 비용 등 전반적으로 비용을 절감시킬 수 있는 태양에너지 수집장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 에너지 활용에 크게 기여할 수 있는 태양에너지 수집장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자(이하 '통상의 기술자')에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징은 다음과 같다.
본 발명에 따른 태양에너지 수집장치는, 태양광모듈; 상기 태양광모듈의 하부에 배치되고 복수의 관통채널을 포함하는 플랫 히트파이프 배열체; 및 상기 플랫 히트파이프 배열체 하부 일측에 설치되고 상기 관통채널에 대하여 수직방향으로 형성되는 관통공이 형성되는 매니폴드;를 포함하고, 상기 매니폴드의 단면은 부채꼴 형상으로 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 태양광모듈 및 플랫 히트파이프 배열체 사이에는 에틸렌 비닐 아세테이트 소재의 필름부재가 게재된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 관통공의 표면 일부에는 복수의 돌기가 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 매니폴드는, 상기 플랫 히트파이프 배열체에 부착되는 접합면; 상기 접합면에서 곡면을 형성하며 상기 접합면으로부터 거리가 멀어지도록 형성되는 제1 호면; 및 상기 제1 호면으로부터 곡면을 형성하며 상기 접합면을 향해 연장하는 제2 호면;을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 매니폴드의 일측에는 상기 플랫 히트파이프 배열체와 결합할 수 있는 끼움부가 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플랫 히트파이프 배열체에 장착되고, 태양광모듈에서 생산된 전력을 외부로 송신하도록 구성되는 정션박스를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 정션박스는, 상기 플랫 히트파이프 배열체 중 적어도 일부에 오목하게 형성되는 수용부에 장착된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 매니폴드 하부에 배치되는 단열부재; 상기 단열부재 하부에 형성되는 은박부재; 및 상기 은박부재 하부에 형성되는 백시트;를 더 포함한다.
본 발명에 따른 태양에너지 수집장치는, 태양광 발전 및 태양열 집열이 동시에 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 태양에너지 수집장치는 기존 기술 대비 향상된 효율을 보유한다.
또한, 본 발명에 따르면, 태양광 발전 및 태양열 집열을 동시에 수행하는 장치를 제공하여 제작, 설치, 유지 비용 등 전반적으로 비용을 절감시킬 수 있는 태양에너지 수집장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 따르면, 에너지 활용에 크게 기여할 수 있는 태양에너지 수집장치가 제공된다.
본 발명의 효과는 전술한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 인식될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양에너지 수집장치가 조립된 사시도를 도시하고,
도 2는 도 1의 분해 사시도이고,
도 3은 도 1의 절개 사시도이고,
도 4는 도의 평면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 태양에너지 수집장치의 태양광모듈을 도시하고,
도 6 및 7a는 본 발명에 따른 태양에너지 수집장치의 플랫 히트파이프 배열체를 도시하고,
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랫 히트파이프 배열체의 관통채널의 확대도를 도시하고,
도 8은 본 발명에 따른 태양에너지 수집장치의 플랫 히트파이프 배열체에 형성되는 수용부를 도시하고,
도 9는 본 발명에 따른 태양에너지 수집장치의 플랫 히트파이프 배열체에 장착되는 정션박스를 도시하고,
도 10은 본 발명에 따른 태양에너지 수집장치의 매니폴드의 사시도를 도시하고,
도 11 및 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드의 단면도를 도시하고,
도 12는 본 발명에 따른 태양에너지 수집장치의 매니폴드의 하측면도를 도시하고,
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 매니폴드의 단면도를 도시하며,
도 15는 본 발명에 따른 태양에너지 수집장치의 작동과정을 설명하기 위한 도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이고,
도 3은 도 1의 절개 사시도이고,
도 4는 도의 평면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 태양에너지 수집장치의 태양광모듈을 도시하고,
도 6 및 7a는 본 발명에 따른 태양에너지 수집장치의 플랫 히트파이프 배열체를 도시하고,
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랫 히트파이프 배열체의 관통채널의 확대도를 도시하고,
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도 9는 본 발명에 따른 태양에너지 수집장치의 플랫 히트파이프 배열체에 장착되는 정션박스를 도시하고,
도 10은 본 발명에 따른 태양에너지 수집장치의 매니폴드의 사시도를 도시하고,
도 11 및 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드의 단면도를 도시하고,
도 12는 본 발명에 따른 태양에너지 수집장치의 매니폴드의 하측면도를 도시하고,
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 매니폴드의 단면도를 도시하며,
도 15는 본 발명에 따른 태양에너지 수집장치의 작동과정을 설명하기 위한 도이다.
발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 또는 "직접 접촉되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는"등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 발명에 따른 태양에너지 수집장치는 태양광에너지를 전기에너지로 변환하는 태양광모듈, 상기 태양광모듈에 생성되는 열을 수집하는 플랫 히트파이프 배열체 및 상기 플랫 히트파이프 배열체에 의해 수집된 열을 공급받는 매니폴드;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양에너지 수집장치는, 태양광모듈; 상기 태양광모듈의 하부에 배치되고 복수의 관통채널을 포함하는 플랫 히트파이프 배열체; 및 상기 플랫 히트파이프 배열체 하부 일 측에 설치되고 상기 관통채널에 대하여 수직방향으로 형성되는 관통공이 형성되는 매니폴드;를 포함한다.
본 발명에 따른 태양에너지 수집장치는 친환경적인 태양에너지를 최대한 활용하기 위하여 태양광모듈을 통한 태양광발전 및 태양열 집열이 동시에 이루어지도록 하여 전기에너지 및 열에너지를 동시에 제공함으로써 에너지 활용에 큰 기여를 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 태양광모듈에서 발생하는 열을 바로 하측에 접촉시키는 플랫 히트파이프 배열체에서 수집하도록 함으로써 효율 향상을 도모할 수 있다. 종래 태양광모듈에서 효율저하를 발생시키는 주 원인 중 하나는 태양광모듈 후면에서 발생하는 발열에 기인된 것이었다. 본 발명에 따르면, 태양광모듈을 플랫 히트파이프 배열체에 바로 접촉시킴으로써, 열 흡수효과를 제공하여 효율상승을 도모할 수 있다.
더불어 본 발명에 따르면, 플랫 히트파이프 배열체를 매니폴드에 접촉시켜 유체를 직접적으로 온도를 높이는 방식을 취하고 있다. 종래 진공관형 집열기에서 탈피하여 열전도성, 표면 흡수율이 매우 우수한 플랫 히트파이프 배열체를 포함하여 열전도율을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양에너지 수집장치(1)가 도시되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 태양광모듈(10)은 복수의 태양전지를 하나의 패널로 형성한다. 태양광모듈(10)은 입사되는 태양광을 전기에너지로 전환하고, 태양광모듈(10)에 수집되는 열은 후면으로 전달된다. 도면에는 특정 개수의 태양전지가 포함되는 것으로 도시되어 있으나 이 개수에 한정되는 것은 아니며, 더 적은 개수 또는 더 많은 개수의 태양전지가 포함될 수 있다.
태양광모듈(10) 하부에는 플랫 히트파이프 배열체(30)가 배치된다. 플랫 히트파이프 배열체(30)는, 바람직하게, 알루미늄 재질로 구성된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 단수의 평판형 히트파이프 복수 개가 측방향으로 결합하여 단일 구성으로 형성될 수도 있고, 도 7a에 도시된 바와 같이, 일체로 형성될 수도 있다.
플랫 히트파이프 배열체(30)는 길이방향으로 형성되는 관통채널(32)을 포함한다. 각 관통채널(32)은 독립적으로 히트파이프로서 작동할 수 있다. 각 관통채널(32)의 외벽 내지는 플랫 히트파이프 배열체(30)의 내벽에는 작동유체(W)가 주입된다. 작동유체(W)는 내부를 진공상태로 만든 후 작동유체(W)를 주입하고, 밀봉을 하여 내부가 진공상태를 되도록 구성한다. 작동유체(W)는 아세톤(acetone), 사이클로펜테인(cyclopentane), 노말-헥세인(n-hexane) 등일 수 있고, 바람직하게는, 아세톤일 수 있다.
도 7b를 참조하면, 플랫 히트파이프 배열체(30) 내부에 작동유체(W)가 증발되어 유동하는 구조는 축방향 홈 구조이니 모세관 방식으로 형성된다. 관통채널(32)의 외벽에는 복수의 그루브(132) 및 핀(232)이 형성될 수 있다. 그루브(132)는 모세관 힘을 증가시키고 작동유체의 증발을 위한 표면적을 증가시킨다.
플랫 히트파이프 배열체(30)는 태양광모듈(10)의 일 면 내지는 태양광모듈(10)의 하부에 결합된다. 플랫 히트파이프 배열체(30)는 태양광모듈(10)의 하부에 게재되는 필름부재(20)에 의해 결합된다. 필름부재(10)는 에틸렌 비닐 아세테이트(ethylene vinyl acetate, EVA) 소재일 수 있다.
종래에는 태양광모듈 후면에 부착되는 백시트에 하측에 히트파이프를 장착하였고, 히트파이프 장착 이유는 태양광패널 후면의 백시트에서 발생하는 열을 냉각시키기 위하여 사용되었다. 이와 같은 방식은 태양광모듈 효율 상승에는 효과적일 수 있으나, 히트파이프를 활용한 열 에너지의 생성은 현저하게 감소시킨다는 문제점이 있었다. 이와는 달리, 본 발명에 따르면, 라미네이팅 공법을 적용하여 태양광모듈(10)의 후면에, 백시트를 제외하고, 필름부재(20)를 통해 바로 플랫 히트파이프 배열체(30)를 부착시킨다. 이로 인하여 태양광모듈(10)의 효율 향상 및 플랫 히트파이프 배열체(30) 열효율 상승을 극대화시킬 수 있다.
도 8을 참조하면, 플랫 히트파이프 배열체(30)의 일 부분에는 수용부(34)가 형성될 수 있다. 수용부(34)는 플랫 히트파이프 배열체(30)의 일부를 더 길게 형성하여 굴곡시켜 구성될 수 있다. 즉, 더 길게 형성되는 일부를 만곡시킴으로써 오목하게 형성되는 수용부(34)를 형성한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 플랫 히트파이프 배열체(30) 중 일부는, 수용부(34)의 형성을 위하여, 제1 경사부(134), 안착부(234) 및 제2 경사부(334)를 포함할 수 있다.
제1 경사부(134)는 평행하게 연장하는 플랫 히트파이프 배열체(30)의 일부분이 일정 각도로 굴곡하여 형성된다. 안착부(234)는 제1 경사부(134)로부터 일정 각도로 굴곡하여 수평방향에 대하여 평행하게 형성된다. 제2 경사부(334)는 안착부(234)에서 일정 각도 굴곡하여 일정 길이 연장하고 일정 각도로 다시 굴곡됨으로써 제1 경사부(134) 형성 이전의 플랫 히트파이프 배열체 부분과 나란한 수평선에 놓이게 된다. 수용부(34)는 후술하는 정션박스(40)를 장치의 외측면 등에 별도의 마운팅 요소를 사용하지 않고 내부에 통합되도록 설치되게 함으로써 설치의 간편성과 공간 활용성을 증대시킨다.
도 9를 참조하면, 정션박스(40)는 플랫 히트파이프 배열체(30)에 장착될 수 있다. 정션박스(40) 내부에는 태양광모듈(10)에 의해 생성된 전기에너지의 수집을 위해 각종 전자부품이 장착된다. 태양광모듈(10)에 의해 수집된 전기에너지가 일방향, 즉, 태양광모듈에서 생성된 전기가 저장되는 배터리 등의 에너지저장부(미도시) 측으로만 흐를 수 있도록 내부에 역방향 흐름을 방지하는 다이오드를 포함한다.
정션박스(40)는, 종래 기술에 따르면, 통상적으로 태양광패널 후면에 고정 설치된다. 반면, 본 발명에 따르면, 전술한 수용부(34)의 구성을 통해 정션박스(40)가 구비될 공간을 장치 내부 또는 프레임(F) 내에 구비되도록 함으로써, 설치의 용이성을 향상시키고 공간이 효율적으로 활용될 수 있도록 한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 매니폴드(50)는 플랫 히트파이프 배열체(30)의 하부 일 측에 설치되고, 관통공(52)을 포함한다. 매니폴드(50)는, 바람직하게, 알루미늄 재질로 형성될 수 있다. 매니폴드(50)는 플랫 히트파이프 배열체(30)에서 수집된 열을 전달받고 열교환을 수행하며, 매니폴드(50) 내지는 매니폴드(50)의 관통공(52) 내를 유동하는 유체(물)을 가열되도록 함으로써, 온수를 제공한다.
매니폴드(50)의 관통공(52)은 플랫 히트 파이프 배열체(30)에 형성되는 관통채널(32)과 수직한 방향으로 형성된다. 도 11을 참조하면, 관통공(52)의 표면 일부에는 복수의 돌기(152)가 형성될 수 있다. 복수의 돌기(152)는, 바람직하게, 두 개 이상이 형성된다. 바람직하게, 복수의 돌기(152)는 관통공(52)의 반원 대략 180°이내의 범위에서 형성되고, 태양에너지 수집장치에 결합된 상태에서는 상부 반원 대략 180° 이내의 범위에서 형성된다. 돌기(152)의 형성으로 인하여 표면적을 증가시킴으로써 열전달 성능을 향상시킨다.
도 12에 도시된 바와 같이, 관통공()의 양 단에는 튜브(54)가 삽입될 수 있다. 튜브(54)는 관통공(52)과 일체로 형성될 수 있다.
도 13 내지 도 14를 참조하여, 본 발명의 일 양태에 따르면, 매니폴드(50)의 단면은 대략 부채꼴 형상으로 구성된다.
이를 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 매니폴드(50)는 접합면(56a), 제1 호면(56c), 제2 호면(56d)을 포함할 수 있다. 접합면(56a)은 플랫 히트파이프 배열체(30)에 부착되고, 평평한 면을 구성한다. 접합면(56a)은 곡면을 형성하는 제1 호면(56c)으로 연장한다. 제1 호면(56c)은 중심 부분이 오목하게 형성되는 곡면을 형성하고, 접합면(56a)으로부터의 거리가 멀어지도록 형성된다. 제2 호면(56d)은 수직방향에 대하여 제1 호면(56c)과 대칭되도록 형성된다. 제2 호면(56d)은 제1 호면(56c)으로부터 곡면을 형성하며 연장하여 접합면(56a)과 근접하도록 접합면(56a)을 향해 연장한다. 또한, 제1 호면(56c) 및 제2 호면(56c)을 곡면으로 연장하는 곡면부(56g')가 형성될 수 있다.
또한, 도 14를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 매니폴드(50)는 접합면(56a), 제1 호면(56c), 제2 호면(56d) 및 연결면(56g)을 포함할 수 있다.
접합면(56a)은 플랫 히트파이프 배열체(30)에 부착되고, 평평한 면을 구성한다. 접합면(56a)의 일 측은 접합면(56a)으로부터 일정 두께를 형성하는 제1 연장면(56b)을 형성한다. 접합면(56a)과 제1 연장면(56b)은 대략 수직하게 형성된다. 제1 연장면(56b)은 곡면을 형성하는 제1 호면(56c)으로 연장한다. 제1 호면(56c)은 중심 부분이 오목하게 형성되는 곡면을 형성하고, 접합면(56a)으로부터의 거리가 점점 증가하도록 형성된다. 제1 호면(56c)은 대략 수직하게 굴곡하여 실질적으로 접합면(56a)과 평행한 연결면(56g)을 형성한다. 연결면(56g)의 타 측은 대략 수직하게 굴곡하여 곡면을 형성하며 연장하는 제2 호면(56d)을 형성한다. 제2 호면(56d)은 수직방향에 대하여 제1 호면(56c)과 대칭되도록 형성된다. 제2 호면(56d)은 곡면을 형성하며 연장하여 접합면(56a)과 근접하도록 접합면(56a)을 향해 연장한다. 제2 호면(56d)의 타단은 대략 수직하게 굴곡하여 연장하는 제2 연장면(56e)을 형성하고, 제2 연장면(56e)은 실질적으로 제1 연장면(56b)가 수평하게 형성된다.
본 발명에 따르면, 플랫 히트파이프 배열체(30)에서 기화된 열이 응축되어 열에너지를 방출하는 응축부(C)와 접촉하는 접촉면을 최대화함으로써 열전달을 극대화할 수 있으며, 전술한 바와 같이, 매니폴드(50)의 단면을 접촉면으로부터 점점 감소하는 형태로 형성하여 열손실을 줄이며 우수한 열전달 성능을 확보할 수 있다.
매니폴드(50)의 일 측에는 끼움부(56f)가 형성될 수 있다. 끼움부(56f) 플랫 파이프 배열체(30)와의 결합면적을 증가시켜 결합력을 향상시키고 결합을 안내하는 기능을 수행한다. 끼움부(56f)는 매니폴드(50)의 적어도 일 측에 형성될 수 있다.
매니폴드(50) 하부에는 단열부재(60)가 부착된다. 단열부재(60)는 글라스 울(glass wool)로 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 단열부재(60)에는 플랫 히트파이프 배열체(30)의 수용부(34)의 형상에 대응하는 컷아웃부(62)가 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 정션박스(40)를 내부에 장착하도록 하여 공간활용성을 증대시키고 설치의 간편성을 도모한다.
단열부재(60) 하부에는 은박부재(70)가 마련될 수 있고, 은박부재(70) 하부에는 백시트(80)가 부착된다.
또한, 본 발명에 따른 태양에너지 수집장치는 프레임(F)을 포함할 수 있다. 프레임(F)은 상부면 및 하부면에 각각 태양광모듈(10) 및 백시트(80)를 장착하고, 태양광모듈(10) 및 백시트(80) 사이에는 필름부재(20), 플랫 히트파이프 배열체(40), 정션박스(40), 매니폴드(50) 및 단열부재(60)를 내부에 수용한다.
이하, 도 15를 참조하여 본 발명에 따른 태양에너지 수집장치의 작동과 효과에 대하여 설명하기로 한다.
플랫 히트파이프 배열체(30)에는 도 15의 수직방향의 화살표로 태양광모듈(10)에서 열을 전달받는다. 열의 유입으로 플랫 히트파이프 배열체(30)의 증발부(E)에서 작동유체(W)가 증발하여 응축부(C) 측으로 유동한다. 온도가 낮은 유체(물)가 흐르는 매니폴드(50)에 도달한 작동유체(W)는 응축하면서 열을 방출하고, 관통공(52)을 흐르는 유체(물)는 열을 전달받아 데워지고 온수로 이용될 수 있다. 또한, 태양광모듈(10)에서 생산된 전기는 정션박스(40)를 통해 에너지저장부(미도시)로 이동하여 활용될 수 있다.
본 발명에 따른 플랫 히트파이프 배열체(30)의 모세관 구조, 복수의 그루브 및 핀 구조는 모세관 힘을 향상시키고, 증발을 위한 표면적을 크게 증가시키는 효과가 있다. 즉, 열을 받아 증발한 작동유체(W)의 증기입자가 응축부(C)로 원활히 이동할 수 있도록 하고, 응축부(C)에서 열방출 후 다시 모세관 힘으로 되돌아올 수 있도록 한다.
또한, 각 관통채널(32)을 나누는 구획부재(332)는 열이 유입되는 히트파이프 배열체의 상부면뿐만 아니라 하측까지 열이 전달될 수 있도록 열확산을 촉진한다.
또한, 관통공(52)에 형성되는 복수의 돌기(152)는 표면적을 더욱 확장시킴으로써 플랫 히트파이프 배열체(30)를 통한 열 전달 성능을 보다 향상시킬 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 태양광모듈(10)이 필름부재(20)에 의해 플랫 히트파이프 배열체(30)에 바로 접합되므로 태양광모듈(10)의 효율을 상승시킬 뿐만 아니라 발열문제를 해결하고, 집열 성능을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
F: 프레임 W: 작동유체
1: 태양에너지 수집장치 10: 태양광모듈
20: 필름부재 30: 플랫 히트파이프 배열체
32: 관통채널 34: 수용부
40: 정션박스 50: 매니폴드
52: 관통공 54: 튜브
56a: 접합면 56b: 제1 연장면
56c: 제1 호면 56d: 제2 호면
56e: 제2 연장면 56f: 끼움부
56g: 연결면 56g': 곡면부
60: 단열부재 62: 컷아웃부
70: 은박부재 80: 백시트
132: 그루브 134: 제1 경사부
152: 돌기 232: 핀
234: 안착부 332: 구획부재
334: 제2 경사부
1: 태양에너지 수집장치 10: 태양광모듈
20: 필름부재 30: 플랫 히트파이프 배열체
32: 관통채널 34: 수용부
40: 정션박스 50: 매니폴드
52: 관통공 54: 튜브
56a: 접합면 56b: 제1 연장면
56c: 제1 호면 56d: 제2 호면
56e: 제2 연장면 56f: 끼움부
56g: 연결면 56g': 곡면부
60: 단열부재 62: 컷아웃부
70: 은박부재 80: 백시트
132: 그루브 134: 제1 경사부
152: 돌기 232: 핀
234: 안착부 332: 구획부재
334: 제2 경사부
Claims (8)
- 내부 공간을 갖는 수집장치의 일면에 배치되는 태양광모듈;
상기 태양광모듈의 하면에 면 접촉되고, 직사각형의 단면 유로를 갖되, 상기 직사각형 단면의 일면이 상기 태양광모듈의 전면적에 면접촉되는 복수의 관통채널을 포함하는 플랫 히트 파이프 배열체; 및
상기 수집장치의 내부를 관통하고, 상기 플랫 히트파이프 배열체 하부 일측에 설치되고 상기 관통채널에 대하여 수직방향으로 형성되어 물이 유동하는 관통공이 형성되는 매니폴드;를 포함하고,
상기 매니폴드의 단면은 상기 플랫 히트파이프 배열체에 부착되는 접합면을 갖고, 부채꼴 형상으로 형성되되, 상기 수집장치 내부에서 상기 접합면을 통하여 상기 플랫 히트파이프와 면접촉되는, 태양에너지 수집장치. - 청구항 1에 있어서, 상기 태양광모듈 및 플랫 히트파이프 배열체 사이에는 에틸렌 비닐 아세테이트 소재의 필름부재가 게재되는 것인 태양에너지 수집장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 관통공의 표면 일부에는 복수의 돌기가 형성되는 것인 태양에너지 수집장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 매니폴드는,
상기 접합면에서 곡면을 형성하며 상기 접합면으로부터 거리가 멀어지도록 형성되는 제1 호면; 및
상기 제1 호면으로부터 곡면을 형성하며 상기 접합면을 향해 연장하는 제2 호면;
을 포함하는 것인 태양에너지 수집장치. - 청구항 1에 있어서, 상기 매니폴드의 일측에는 상기 플랫 히트파이프 배열체와 결합할 수 있는 끼움부가 형성되는 것인 태양에너지 수집장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 플랫 히트파이프 배열체에 장착되고, 태양광모듈에서 생산된 전력을 외부로 송신하도록 구성되는 정션박스를 더 포함하는 것인 태양에너지 수집장치.
- 청구항 6에 있어서, 상기 정션 박스는, 상기 플랫 히트파이프 배열체 중 적어도 일부에 오목하게 형성되는 수용부에 장착되는 것인 태양에너지 수집장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 매니폴드 하부에 배치되는 단열부재;
상기 단열부재 하부에 형성되는 은박부재; 및
상기 은박부재 하부에 형성되는 백시트;
를 더 포함하는 것인 태양에너지 수집장치.
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