KR102445490B1 - 태양광 폐 패널 강화유리 분리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광 폐 패널에서 태양광 셀 부분을 상부측으로 끌어당김과 동시에 블레이드의 하부 방향으로 힘을 가해 강화유리를 분리하고 태양광 셀 부분을 회수하는 장치에 관한 것이다.
본원발명의 강화유리 분리장치는 태양광 폐 패널에서 태양광 셀 부분(B)을 견인부로 상부측으로 끌어당김과 동시에 가압부로 블레이드의 하부 방향으로 힘을 가해 강화유리를 효율적으로 분리할 수 있다.
본원발명의 강화유리 분리장치는 블레이드를 접착제(C) 상면에 접하도록 위치시켜 눌러주면서, 태양광 셀 부분(B)을 상부로 잡아당기면 강화유리 박리면(A1)이 편평하지 않고 굴곡이 있음에도 불구하고 블레이드가 접착제(와 여기에 부착된 유리조각들)를 전부 제거할 수 있다.
본원발명의 강화유리 분리장치는 태양광 폐 패널에서 태양광 셀 부분(B)을 견인부로 상부측으로 끌어당김과 동시에 가압부로 블레이드의 하부 방향으로 힘을 가해 강화유리를 효율적으로 분리할 수 있다.
본원발명의 강화유리 분리장치는 블레이드를 접착제(C) 상면에 접하도록 위치시켜 눌러주면서, 태양광 셀 부분(B)을 상부로 잡아당기면 강화유리 박리면(A1)이 편평하지 않고 굴곡이 있음에도 불구하고 블레이드가 접착제(와 여기에 부착된 유리조각들)를 전부 제거할 수 있다.
Description
본 발명은 태양광 폐 패널 강화유리 분리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양광 폐 패널에서 태양광 셀 부분과 접착제층을 상부측으로 끌어당김과 동시에 블레이드의 하부 방향으로 힘을 가해 강화유리를 분리하고 태양광 셀 부분을 회수하는 장치에 관한 것이다.
태양광 발전설비의 핵심을 이루는 태양광 모듈의 수명은 약 20년 내지 30년으로서 전 세계적으로 폐기되는 태양광 모듈의 처리가 중요한 이슈로 부각되고 있다. 그러나, 태양광 발전설비의 사용연한 등의 초과 등으로 폐기물화 되는 설비들을 효율적으로 통합하여 재활용하는 기술은 아직 널리 연구되어 있지 않은 상태이다.
태양전지 패널은 외부충격이나 악천후로부터 보호받기 위해 견고한 알루미늄 프레임 안에 모듈화 된다. 도 1은 태양광 패널의 일반적인 구조 단면도이다. 도 1을 참고하면, 태양광 패널은 백시트(1), EVA 접착제층(2), 태양전지 셀(3), EVA 접착제층(4) 및 강화유리(5)를 포함한다.
이러한 태양전지 패널을 재활용하기 위한 방법에 관한 종래기술로서 일본등록특허 제5938309호는, 태양전지 패널의 유리 기판상에 함유된 유용 금속이나 유해 금속을 분별 회수하기 위하여 태양전지를 분쇄하는 금속제 그라인더, 분쇄물을 회수하는 회수 후드, 금속 성분의 함유량을 측정하는 센서를 포함한 장치를 개시하고 있다. 선행기술은 전자 밸브가 센서에서 수신한 금속 성분의 정보에 기초하여 태양전지의 분쇄물을 분류한다.
하지만, 태양광 패널에서 재활용되는 소자는 알루미늄 프레임, 강화유리, 태양전지 셀 내의 소재 또는 태양전지 셀과 결선되는 구리 도선이 일반적이다. 따라서, 선행특허에서와 같이, 태양광 패널 전체를 파쇄하여 분리하는 공정은 태양전지 셀이나 강화유리 회수 효율이 떨어진다.
한국공개특허 10-2016-0069643호에서는 EVA층을 유리전이온도 이하로 냉각하여 EVA를 실리콘층(태양전지 셀)으로부터 물리적으로 당겨 분리하는 실리콘 회수하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 한국공개특허에는 450~485℃로 가열하여 폐태양광 모듈에서 강화유리와 백시트를 물리적으로 당겨 분리하고 있으나, 450~485℃와 같이 매우 높은 온도로 열을 가해야 한다고 기재되어 있을 뿐, 구체적으로 어떻게 당겨 분리해야 하는 지가 언급되어 있지 않고, 파손된 강화유리인 경우에도 적용될 수 있을지 불분명하다는 문제점이 있다.
일본등록 5574750호에는 상기 유리 및 태양전지 소자(solar battery element)를 파쇄하는 파쇄공정과, 상기 파쇄된 유리 및 태양전지소자(solar battery element)와 접착하는 충전재를 가열 해 연화 시키는 연화 공정을 포함하는 태양전지 모듈(solar cell module)이 재활용 방법이 개시되어 있다. 상기 일본등록특허는 강화 유리와 쉘 소자를 모두 파쇄하고(모듈 본체), 모듈 본체와 백시트(back sheet)를 분리하는 방법을 제시하고 있는데, 이러한 방법으로는 태양전지 쉘을 회수하기는 불가능하다는 문제점이 있다.
본 발명은 파손된 강화유리를 분리하고 태양광 셀 부분을 회수하는 장치를 제공하는 것이다.
하나의 양상에서 본 발명은
롤러(11)를 구비하여 강화유리(A)가 파손된 태양광 폐 패널을 이송하는 제 1 이송부(10) ;
상기 제 1 이송부 하부에 위치하여 태양광 폐 패널을 가열하는 가열부(20) ;
상기 제 1 이송부 상부에 위치하고, 상기 태양광 폐 패널에서 셀 부분(B)과 접착제층(C)을 일부 제거하는 제 1 박리부(30) ;
상기 제 1 박리부 후단에 소정 간격 이격되어 위치하고, 상기 제 1 박리부에 의해 태양광 셀 부분과 접착제층이 제거되면, 잔류하는 강화유리 상면(A1)에 블레이드(41)를 접촉시키고 가압하여 나머지 태양광 셀 부분(B)과 접착제층을 강화유리로부터 분리하는 제 2 박리부(40) ;
상기 제 1 이송부 후단에 위치하여 분리된 태양광 셀 부분과 접착제층을 회수하는 제 2 이송부(50) ; 및
상기 제 2 박리부(40) 상(上)측에 위치하여, 분리된 태양광 셀 부분(B)과 접착제층에 상측 인장력을 가하여 상기 제 2 이송부로 끌어당기는 견인부(60)를 포함하는 태양광 폐 패널 강화유리 분리장치에 관련된다.
본원발명의 강화유리 분리장치는 태양광 폐 패널에서 태양광 셀 부분(B)과 접착제층(C)을 견인부로 상부측으로 끌어당김과 동시에 가압부로 블레이드의 하부 방향으로 힘을 가해 강화유리를 효율적으로 분리할 수 있다.
특히, 유리가 파손된 경우에 유리 조각들이 태양광 셀 부분(B) 아래의 접착제(EVA)에 붙어 있는데, 강화유리 박리면(A1)이 편평하지 않고 굴곡(A2)이 있는 경우 블레이드로 접착제(EVA)를 가압하여 절단하여도 일부의 접착제(여기에 부착된 유리 조각들)는 블레이드의 힘을 받지 않아 분리되지 않고 잔류한다. 이에 반해, 본원발명의 강화유리 분리장치는 블레이드를 강화유리 상면(또는 접착제(C) 상면에 위치시킬 수 도 있음)에 접하도록 위치시켜 눌러주면서, 태양광 셀 부분(B)을 상부로 잡아당기면 강화유리 박리면(A1)이 편평하지 않고 굴곡이 있음에도 불구하고 블레이드가 접착제에 부착된 유리조각들을 전부 제거할 수 있다.
도 1은 태양광 패널의 일반적인 구조 단면도이다.
도 2는 본 발명의 태양광 폐 패널 강화유리 분리 장치의 개념도이다.
도 3은 제 1 박리부의 작동을 보여준다.
도 4는 제 1 박리부에 의해 태양광 셀 부분이 일부 제거된 태양광 폐 패널을 도시한 것이다.
도 5는 도 2에서 제 2 박리부와 견인부를 확대하여 도시한 것이다.
도 6은 제 2 박리부의 블레이드 위치를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 태양광 폐 패널 강화유리 분리 장치의 개념도이다.
도 3은 제 1 박리부의 작동을 보여준다.
도 4는 제 1 박리부에 의해 태양광 셀 부분이 일부 제거된 태양광 폐 패널을 도시한 것이다.
도 5는 도 2에서 제 2 박리부와 견인부를 확대하여 도시한 것이다.
도 6은 제 2 박리부의 블레이드 위치를 도시한 단면도이다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시 태양을 도면을 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 범위는 하기 실시 태양에 대한 설명 또는 도면에 제한되지 아니한다. 즉, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 "포함 한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 2는 본 발명의 태양광 폐 패널 강화유리 분리 장치의 개념도이고, 도 3은 제 1 박리부의 작동을 보여주고, 도 4는 제 1 박리부에 의해 태양광 셀 부분이 일부 제거된 태양광 폐 패널을 도시한 것이고, 도 5는 도 2에서 제 2 박리부와 견인부를 확대하여 도시한 것이고, 도 6은 제 2 박리부의 블레이드 위치를 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 6을 참고하면, 본 발명의 태양광 폐 패널 강화유리 분리장치는 제 1 이송부(10), 가열부(20), 제 1 박리부(30), 제 2 박리부(40), 제 2 이송부(50) 및 견인부(60)를 포함한다.
상기 제 1 이송부(10)는 롤러(11)를 구비한 이송장치이다. 상기 이송부는 다수의 롤러(11)를 구비하여 태양광 폐 패널(100)을 이송한다. 롤러는 상측롤러와 하측롤러를 포함한다. 태양광 패널은 상측롤러와 하측롤러 사이를 통과하여 상기 제 1 박리부(30)와 제 2 박리부(40)로 이동된다.
상기 제 1 이송부(10)는 태양광 폐 패널을 받쳐 주는 금속판(12)을 구비한다. 상기 제 1 이송부는 받침대(도면 미표시) 상에 설치될 수 있다.
상기 태양광 폐 패널(100)은 태양광 셀 부분(B, 도 1에서 백시트(1), EVA 접착제층(2), 태양전지 셀(3))이 강화유리(A)보다 상부에 위치하도록 상기 제 1 이송부에 주입된다. 상기 태양광 셀 부분(B)은 강화유리(A)에 접착제층(C)으로 고정된다.
상기 태양광 폐 패널은 강화유리(A)가 아래에 위치하도록 뒤집어 이송된다.
상기 강화유리는 파손되거나 파손되지 않은 강화유리일 수 있다. 다만, 본 발명의 태양광 폐 패널 강화유리 분리장치는 강화유리가 파손된 경우에도 강화유리를 태양광 셀 부분과 분리시키기가 용이하다.
상기 가열부(20)는 이송되는 태양광 폐 패널을 가열한다. 상기 가열부는 상기 금속판 하면에 접촉하여 설치될 수 있다.
상기 가열부(20)는 열선이나 가열 히터일 수 있다.
상기 가열부(20)는 상기 태양광 셀과 강화유리 사이의 접착제층(C)을 접착제층의 용융점(TM) 이상으로 가열할 수 있다. 상기 접착제층은 EVA(Ethylene vinyl acetate)일 수 있다.
상기 가열부는 상기 접착제층을 용융점 내지 400℃, 바람직하게는 250~400℃, 가장 바람직하게는 250~300℃로 가열할 수 있다.
상기 제 1 박리부(30)는 상기 제 1 이송부 상부에 위치하여 상기 태양광 폐 패널에서 셀 부분(B)과 접착제층(C)을 일부 제거한다. 한편, 상기 제 1 박리부(30)는 상기 제 1 이송부 상부에 위치하여 상기 태양광 폐 패널에서 셀 부분(B)을 일부 제거할 수도 있다.
상기 제 1 박리부(30)는 상기 제 1 이송부의 상부 측에 위치하여 상승 및 하강될 수 있다.
상기 제 1 박리부(30)는 태양광 셀 부분의 앞 부분(이송방향의 전면측)을 길이방향(태양광 패널의 이송방향)으로 1~5㎝, 바람직하게는 3~5㎝ 절단할 수 있다.
상기 제 1 박리부는 공지된 컷팅 장치를 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 등록특허 10-2091346호에 개시된 제 1 박리부(30)를 사용할 수 있다. 등록특허 10-2091346호를 참고하면, 상기 제 1 박리부(30)는 태양광 패널의 이송방향과 수직방향으로 연장된 가이드부(31), 상기 가이드부에 연결되어 가이드부를 따라 이동가능한 이동편(32), 상기 이동편에 고정되고, 선단이 침상인 칼날을 구비한 제 1 블레이드(33) 및 상기 이동편에 고정되고, 소정의 선단 폭의 칼날을 구비한 제 2 블레이드(34)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 제 1 박리부(30)는 블레이드(31)와 상기 블레이드를 고정하고 이송시키는 가동부(32) 및 센싱부(33)를 포함할 수 있다.
상기 가동부(32)는 상기 제 1 박리부(30)를 상하좌우로 이동시키고, 커팅시에는 하강압을 상기 블레이드에 가할 수 있다.
상기 센싱부(33)는 태양광 폐 패널의 위치를 인식하도록 제 1 센싱부(331)와 제 2 센싱부(332)를 구비하고, 이들 각각은 광원과 광센서를 각각 구비할 수 있다. 광센서는 포토다이오드, 포토트랜지스터, 적외선 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 분리장치는 태양광 폐 패널이 정방향으로 이송되어 제 1 센싱부(331)가 ON, 제 2 센싱부(332)가 OFF 상태가 되면, 제 1 이송부(10)의 작동을 멈춘다. 이어서, 본 발명의 분리장치는 상기 제 1 박리부(30)를 태양광 폐 패널 상면에 접촉하도록 하강시키고, 이어서 제 1 이송부의 롤러를 역회전시켜 상기 제 1 박리부로 태양광 셀 부분과 접착제층(C)을 일부 제거할 수 있다.
이어서, 본 발명의 분리장치는 제 1 센싱부(331)와 제 2 센싱부(332)가 ON 상태가 되면, 제 1 이송부(10)의 역방향 진행 작동을 멈추고, 상기 제 1 박리부(30)를 상승시킨 후 제 1 이송부를 정방향으로 구동시킨다.
도 3 내지 도 6을 참고하면, 상기 제 2 박리부(40)는 상기 제 1 박리부 후단에 소정 간격 이격되어 위치한다.
상기 제 1 박리부에서 태양광 셀 부분과 접착제층이 일부 제거되면, 강화유리의 일부가 노출되고, 상기 제 2 박리부(40)는 노출된 강화유리 상면(A1)에 블레이드를 접촉시키고 가압하여 나머지 태양광 셀 부분(B)과 접착제을 강화유리로부터 분리할 수 있다.
한편, 상기 제 1 박리부에서 태양광 셀 부분이 일부 제거되면, 접착제층의 일부가 노출되고, 상기 제 2 박리부(40)는 노출된 접착제층 상면에 블레이드를 접촉시키고 가압하여 나머지 태양광 셀 부분(B)을 접착제층과 강화유리로부터 분리할 수 있다.
좀 더 구체적으로, 상기 제 2 박리부(40)는 상기 제 1 박리부에 의해 태양광 셀 부분과 접착제층이 일부 제거된 후 남아있는 강화유리 상면에 접하도록 위치되는 블레이드(41), 상기 블레이드(41)가 고정되는 지지부(42), 상기 지지부의 각도를 조절하고 지지부를 통해 상기 블레이드의 하부 방향으로 힘을 가하는 가압부(43)를 포함할 수 있다.
상기 가압부(43)는 상기 지지부(42)를 상하로 이동시키는 회전판(431), 상기 지지부에 압력을 가하는 피스톤(432) 및 상기 피스톤과 회전판을 연결하는 로드(433)를 포함한다.
상기 가압부(44)는 상기 회전판을 고정하는 축과 상기 축이 고정되는 거치부(44)를 포함할 수 있다. 상기 거치부(44)는 모터와 이송레일(도면 미표시) 등을 통해 제 1 이송부로 전진 또는 후진할 수 있다.
상기 가압부(43)는 로드, 회전판 및 지지부를 통해 상기 피스톤의 힘을 블레이드에 전달할 수 있다.
상기 가압부(43)는 상기 블레이드에 1~5kg/㎠ 압력을 가할 수 있다.
상기 강화유리(또는 접착제층(C))에 접하는 상기 블레이드(41)의 각도는 20~60°일 수 있다.
상기 제 2 이송부(50)는 제 2 박리부에 의해 강화유리와 분리된 태양광 셀 부분과 접착제층을 회수한다.
상기 제 2 이송부(50)는 상기 제 1 이송부 상부 측에 위치될 수 있으나, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.
예를 들면, 상기 제 2 이송부(50)는 컨베이어벨트(51) 및 롤러(52)를 구비할 수 있다.
상기 견인부(60)는 상기 제 2 박리부(40) 상부에 위치하여, 상기 제 2 박리부(40)에 의해 분리된 태양광 셀 부분(B)(또는 접착제층 포함)을 상기 제 2 이송부로 끌어당긴다.
상기 견인부(60)는 분리된 상기 태양광 셀 부분(B)을 상부방향으로 위치시키는 가이드부(61). 상기 제 1 이송부와 제 2 이송부 사이에 위치하고, 상기 태양광 셀 부분(B)을 당겨 상방향으로 인장력을 주어 제 2 이송부로 이송시키는 하나 이상의 롤러(62)를 포함할 수 있다.
상기 롤러(62)는 제 2 박리부 상(上)측에 위치하여 상기 가이드부로 이송된 태양광 셀 부분(B)과 접착제층을 당겨 이송하는데, 결과적으로, 상기 롤러(62)는 상기 태양광 셀 부분(B)에 상방향의 인장력을 가할 수 있다.
상기 롤러(62)의 회전수가 제 1 이송부의 롤러(11)의 회전수와 같거나 10% 범위 내에서 클 수 있다.
본원발명의 강화유리 분리장치는 제 2 박리부로 블레이드를 강화유리 상면(또는 접착제(C) 상면)에 접하도록 위치시켜 눌러주면서, 상기 견인부로 태양광 셀 부분(B)에 상방향 인장력을 가하면, 강화유리 박리면(A1)이나 노출된 접착제(C) 표면이 편평하지 않고 굴곡이 있음에도 불구하고 블레이드가 유리조각들(A2)을 전부 제거할 수 있다.
다른 양상에서, 본 발명은 제 1 이송부(10), 가열부(20), 제 1 박리부(30), 제 2 박리부(40), 제 2 이송부(50) 및 견인부(60)을 포함하는 태양광 폐 패널 강화유리 분리장치를 이용하여 태양광 셀 부분(B)을 회수하는 방법에 관련된다.
태양광 셀 부분(B) 회수 방법은 태양광 셀 부분(B)이 강화유리(A)보다 상부에 위치하도록 상기 제 1 이송부에 주입한다.
태양광 셀 부분(B) 회수 방법은 상기 태양광 셀과 강화유리 사이의 접착제층을 용융점(TM) 이상으로 가열한다. 상기 가열부는 상기 접착제층을 용융점 내지 400℃, 바람직하게는 300~400℃로 가열할 수 있다.
태양광 셀 부분(B) 회수 방법은 제 1 이송부의 롤러를 역회전시키고, 상기 제 1 박리부에 하강압을 가해 태양광 셀 부분의 일부를 절단할 수 있다.
태양광 셀 부분(B) 회수 방법은 상기 제 2 박리부와 견인부를 이용하여 나머지 태양광 셀 부분(B)과 접착제층을 강화유리로부터 분리할 수 있다.
상기 방법은 앞에서 상술한 태양광 폐 패널 강화유리 분리장치를 참고할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 예로 들어 상세하게 설명하였으나, 이러한 설명은 단순히 본 발명의 예시적인 실시예를 설명 및 개시하는 것이다. 당업자는 본 발명의 범위 및 요지로부터 벗어남이 없이 상기 설명 및 첨부 도면으로부터 다양한 변경, 수정 및 변형예가 가능함을 용이하게 인식할 것이다.
Claims (7)
- 롤러(1)를 구비하여 강화유리(A)가 파손된 태양광 폐 패널을 이송하는 제 1 이송부(10) ;
상기 제 1 이송부 하부에 위치하여 태양광 폐 패널을 가열하는 가열부(20) ;
상기 제 1 이송부 상부에 위치하고, 상기 태양광 폐 패널에서 셀 부분(B)과 접착제층(C)을 일부 제거하는 제 1 박리부(30) ;
상기 제 1 박리부 후단에 소정 간격 이격되어 위치하고, 상기 제 1 박리부에 의해 태양광 셀 부분과 접착제층이 제거되면, 잔류하는 강화유리 상면(A1)에 블레이드(41)를 접촉시키고 가압하여 나머지 태양광 셀 부분(B)과 접착제층을 강화유리로부터 분리하는 제 2 박리부(40) ;
상기 제 1 이송부 상부 측에 위치하여 분리된 태양광 셀 부분과 접착제층을 회수하는 제 2 이송부(50) ; 및
상기 제 2 박리부(40) 상(上)측에 위치하여, 분리된 태양광 셀 부분(B)과 접착제층에 상측 인장력을 가하여 상기 제 2 이송부로 끌어당기는 견인부(60)를 포함하고,
상기 견인부(60)는
분리된 상기 태양광 셀 부분(B)을 상부방향으로 위치시키는 가이드부(61). 상기 제 1 이송부와 제 2 이송부 사이에 위치하고, 상기 태양광 셀 부분(B)과 접착제층을 당겨 상방향으로 인장력을 주어 제 2 이송부로 이송시키는 롤러(62)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 폐 패널 강화유리 분리장치. - 제 1항에 있어서, 상기 제 2 박리부(40)는
상기 제 1 박리부에 의해 태양광 셀 부분이 제거된 후 남아있는 강화유리 상면(A1)에 접하도록 위치되는 블레이드(41), 상기 블레이드(41)가 고정되는 지지부(42), 상기 지지부의 각도를 조절하고 지지부를 통해 상기 블레이드의 하부 방향으로 힘을 가하는 가압부(43)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 폐 패널 강화유리 분리장치. - 삭제
- 제 2항에 있어서, 상기 강화유리 상면에 접하는 상기 블레이드(41)의 각도는 20~60°인 것을 특징으로 하는 태양광 폐 패널 강화유리 분리장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 롤러(62)의 회전수가 제 1 이송부의 롤러(11)의 회전수와 같거나 10% 범위 내에서 큰 것을 특징으로 하는 태양광 폐 패널 강화유리 분리장치.
- 제 2항에 있어서, 상기 가압부(43)는 상기 블레이드에 1~5kg/㎠ 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 태양광 폐 패널 강화유리 분리장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1 박리부는 태양광 셀부분을 길이방향으로 1~3㎝ 절단하는 것을 특징으로 하는 태양광 폐 패널 강화유리 분리장치.
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