KR102540261B1 - 열전-태양광 병합발전 시스템 - Google Patents

열전-태양광 병합발전 시스템 Download PDF

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Abstract

열전-태양광 병합발전 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 열전-태양광 병합발전 시스템은, 설치하고자 하는 지면 상에 거치되어 상방으로 소정 높이만큼 연장되는 지지부; 상기 지지부의 상부에 장착되고, 태양광을 이용하여 발전을 수행하는 태양광패널부; 상기 지지부의 상부에 장착되고, 태양열을 집광하여 발전을 수행하는 열전패널부; 및 상기 지지부의 상부에 장착되고, 주위의 공기 유동에 의해 회전하여 열전패널부의 발열면에 공기를 유동시켜 발열면의 온도를 저감시키는 냉각구동부;를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.
본 발명에 따르면, 온도에 따라 성능이 저하되는 태양열 발전의 문제점을 해결할 수 있고, 사계절 온도차이가 큰 환경에 적합한 신재생에너지원으로 활용할 수 있는 열전-태양광 병합발전 시스템를 제공할 수 있다.

Description

열전-태양광 병합발전 시스템{Thermoelectric-Solar Combined Power Generation System}
본 발명은 열전-태양광 병합발전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양열 에너지와 태양광 에너지를 동시에 이용하여 발전 효율을 극대화한 구조를 포함하는 열전-태양광 병합발전 시스템에 관한 것이다.
태양에너지의 활용에 대한 기술은 태양광을 이용한 발전 형태와 태양열을 이용한 온수가열 형태로 구분할 수 있다.
태양광 발전은 선진국 및 국내에서도 상당한 연구가 진행되어 상용화되어 있으며, 현재 효율 향상이나 고품질쪽으로 연구가 진행되고 있다.
그리고, 태양열 집열의 경우 태양 복사열을 흡수하여 온수를 생산하고 그 온수를 사용하여 건물의 난방이나 급탕을 공급한다. 이러한 태양열 시스템은 주간에는 태양열을 집열하여 축열조에 온수 형태로 저장하였다가 필요시 축열조에 저장된 온수를 이용하도록 구성되어 있다.
한편, 태양광을 이용한 발전과 태양열을 이용한 온수가열을 동시에 할 수 있는 복합 장치도 개발되고 있으며, 일 예로, 한국공개특허 제20-0096012호에 개시된 바와 같은 '태양열 및 태양광 복합장치'가 있다.
그러나, 상술한 태양열 및 태양광 복합장치는 구조가 복잡하여 조립성이 저하됨에 따라 제작 시 번거로움을 초래할 뿐만 아니라 각각의 집열기와 집광기를 개별적으로 교체하기 어려운 구조여서 유지보수가 어려운 문제점이 있다.
따라서, 상기 언급한 종래 기술에 따른 문제점을 해결할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
한국등록특허공보 제10-2296260호 (등록일자: 2021년08월25일)
본 발명의 목적은, 온도에 따라 성능이 저하되는 태양열 발전의 문제점을 해결할 수 있고, 사계절 온도차이가 큰 환경에 적합한 신재생에너지원으로 활용할 수 있는 열전-태양광 병합발전 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 열전-태양광 병합발전 시스템은, 설치하고자 하는 지면 상에 거치되어 상방으로 소정 높이만큼 연장되는 지지부; 상기 지지부의 상부에 장착되고, 태양광을 이용하여 발전을 수행하는 태양광패널부; 상기 지지부의 상부에 장착되고, 태양열을 집광하여 발전을 수행하는 열전패널부; 및 상기 지지부의 상부에 장착되고, 주위의 공기 유동에 의해 회전하여 열전패널부의 발열면에 공기를 유동시켜 발열면의 온도를 저감시키는 냉각구동부;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지지부는, 설치하고자 하는 지면 상에 거치되는 베이스부; 상기 베이스부의 상부면으로부터 상방으로 소정 높이만큼 연장된 수직지지대; 상기 수직지지대의 상부에 장착되고, 양측방으로 소정 길이만큼 연장되고, 양단부에 제1거치고정부를 장착하는 수평지지대; 상기 수평지지대의 양단부에 장착되고, 태양광패널을 안착하여 고정할 수 있는 구조의 제1거치고정부; 상기 수직지지대의 상부에 장착되고, 열전패널부를 안착하여 고정할 수 있는 구조의 제2거치고정부; 및 상기 수직지지대의 상부에 장착되고, 냉각구동부를 안착하여 고정할 수 있는 구조의 제3거치고정부;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수평지지대는, 양측방으로 길이를 변경할 수 있는 길이가변구조를 포함하고, 상기 제1거치고정부는, 수평지지대와 연결되는 부분의 각도 및 방향을 변경할 수 있는 힌지구조; 및 또 다른 제1거치고정부를 측방으로 연결하여 설치면적을 가변할 수 있는 면적가변구조; 를 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 상기 제2거치고정부는, 수직지지대와 연결되는 부분의 각도 및 방향을 변경할 수 있는 힌지구조; 및 또 다른 제2거치고정부를 측방으로 연결하여 설치면적을 가변할 수 있는 면적가변구조;를 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 상기 제3거치고정부는, 수직지지대와 연결되는 부분의 각도 및 방향을 변경할 수 있는 힌지구조; 및 또 다른 제2거치고정부를 측방으로 연결하여 설치면적을 가변할 수 있는 면적가변구조;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 냉각구동부는, 지지부의 상부 외주면을 따라 회전 가능하도록 장착되고, 주위의 공기 유동에 의해 회전구동하는 회전블레이드; 상기 회전블레이드의 회전축과 연동하여 회전하고, 열전패널부의 발열면과 인접하여 장착되는 냉각블레이드; 상기 냉각블레이드와 인접하여 형성되고, 냉각블레이드의 의해 주위의 공기를 흡입하는 유입관 및 열전패널부의 발열면을 통과한 공기를 외부로 배출하는 배출관을 장착한 구조의 냉매유동배관부; 상기 냉매유동배관부의 유입관에 장착되고, 제어부의 제어신호에 의해 작동하여 유입관의 개방 면적을 변경하는 개폐작동부; 및 상기 열전패널부의 발열면의 온도를 실시간 검출하여 기 설정된 온도 범위에 따라 개폐작동부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 열전패널부는, 상기 열전패널부의 다수의 열전소자(peltier element 또는 thermoelectric module)를 평면상으로 일정간격 이격시켜 흡열면(cold side)과 발열면(hot side)의 위치를 통일하여 다수 배치한 구조이고, 상기 열전패널부의 흡열면에 인접하여 장착되고, 태양광을 집광하여 열전패널부의 흡열면에 전달하는 집광부; 및 상기 열전패널부의 발열면에 인접하여 장착되고, 발열면으로부터 발생되는 열을 흡수하여 외부로 발산하는 방열판 형성부;를 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 집광부는, 상기 열전패널부의 흡열면을 구성하는 테두리에 탈부착 가능한 구조로 탑재되는 구조의 설치프레임; 상기 설치프레임으로부터 상방으로 소정 높이만큼 연장되고, 방사형 형상으로 굴곡면을 형성하며, 내측면에 태양광을 반사하여 열전패널부의 흡열면에 집광하는 집광가이드; 및 상기 집광가이드의 상단 테두리에 장착되고, 태양광을 집광하여 집광가이드 내부 및 흡열면에 집광하는 렌즈;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 베이스부는, 상기 베이스부의 내부에 장착되고, 충전하고자 하는 대상 배터리를 탈부착 가능한 구조로 장착하고, 일측면에 양극접속단자와 음극접속단자가 배터리와 BMS모듈과 전기적으로 연결되도록 장착된 배터리 팩; 상기 배터리 팩 내부에 탑재되고, 배터리 팩에 장착되는 각각의 배터리의 충전 또는 방전을 위한 전압 또는 전류를 제어하고 통신 모듈을 포함하며, 배터리 팩에 장착되는 각각의 배터리의 상태를 검출하여 통신 모듈을 이용하여 단말에 전달하는 BMS모듈; 및 상기 배터리 팩 내부에 탑재되고, BMS모듈로부터 획득한 데이터를 바탕으로 배터리 팩에 장착된 각각의 배터리의 상태를 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 생성된 제어 신호를 BMS모듈에 송신하여 배터리 팩의 충전과 방전 상태를 제어하고, 사고발생 위험이 감지될 경우 배터리 팩과 양극접속단자 및 음극접속단자와의 전기적 연결상태를 차단하고, 비상소화부을 작동시켜 배터리 팩 내부에 소화액제를 분산시키도록 제어하는 단말;을 더 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 베이스부는, 내부에 충전 또는 방전하고자 하는 저방전 배터리를 장착하는 저방전배터리 장착부; 저방전배터리 장착부와 소정 간격만큼 이격되어 형성되고, 내부에 충전 또는 방전하고자 하는 고방전 배터리를 장착하는 고방전배터리 장착부; 상기 고방전배터리 장착부의 양측면에 장착되고, 단말의 제어신호에 따라 작동하여 내부에 충진된 소화액제를 배터리 팩 내부에 분산시키는 비상소화부; 및 상기 고방전배터리 장착부의 내부 양측에 장착되고, 고방전 배터리의 양단부를 소정 크기의 가압력으로 가압함과 동시에 고정할 수 있도록, 소정 크기의 탄성복원력을 가지는 구조이며, BMS모듈과 전기적으로 연결시키며, 내부에 비상소화부를 통해 전달되는 소화액제를 고방전 배터리의 양단부로 유동시켜 소화액제가 고방전 배터리의 외주면을 감싸는 형태로 분사되도록 유도하는 유동로가 형성된 구조의 완충단자부;를 더 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 열전-태양광 병합발전 시스템은, 상기 지지부의 임의의 위치에 장착되고, 풍력을 이용하여 발전을 수행하는 풍력발전부;를 더 포함하는 구성일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 열전-태양광 병합발전 시스템에 따르면, 특정 구조의 지지부, 태양광패널부, 열전패널부 및 냉각구동부를 구비함으로써, 온도에 따라 성능이 저하되는 태양열 발전의 문제점을 해결할 수 있고, 사계절 온도차이가 큰 환경에 적합한 신재생에너지원으로 활용할 수 있는 열전-태양광 병합발전 시스템를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 열전-태양광 병합발전 시스템에 따르면, 특정 구조의 수직지지대, 수평지지대, 제1거치고정부, 제2거치고정부 및 제3거치고정부를 포함하는 지지부를 구비함으로써, 설치 환경에 따라 태양광을 이용하여 발전을 수행하는 태양광패널의 수량과 방향 및 위치를 다양하게 변경하여 설치할 수 있고, 또한 태양열을 이용하여 발전을 수행하는 열전패널의 수량과 방향 및 위치를 다양하게 변경하여 설치할 수 있으며, 설치된 열전패널의 수량과 방향 및 위치에 따라 최적의 위치에 냉각구동부를 배치하여 전체 구조를 구성할 수 있어, 결과적으로 온도에 따라 성능이 저하되는 태양열 발전의 문제점을 해결할 수 있고, 사계절 온도차이가 큰 환경에 적합한 신재생에너지원으로 활용할 수 있는 열전-태양광 병합발전 시스템를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 열전-태양광 병합발전 시스템에 따르면, 특정 구조의 회전블레이드, 냉각블레이드, 냉매유동배관부, 개폐작동부 및 제어부를 포함하는 냉각구동부를 구비함으로써, 열전패널부의 발열면의 상태에 따라 필요로 하는 냉각 정도를 조절할 수 있어 열전패널부의 최적의 작동 온도 범위를 유지하여 결과적으로 극대화된 발전 효율을 유지할 수 있는 열전-태양광 병합발전 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 열전-태양광 병합발전 시스템에 따르면, 특정 구조의 설치프레임, 집광가이드 및 렌즈를 포함하는 집광부, 방열판 형성부를 구비함으로써, 열전패널부를 구성하는 다수의 열전소자에 태양광을 효과적으로 집광하여 발전효율을 극대화 할 수 있어, 결과적으로 극대화된 발전 효율을 유지할 수 있는 열전-태양광 병합발전 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 열전-태양광 병합발전 시스템에 따르면, 특정 구조의 배터리 팩, BMS모듈, 단말, 저방전배터리 장착부, 고방전배터리 장착부, 비상소화부 및 완충단자부를 지지부의 베이스부에 장착함으로써, 열전-태양광 병합발전 시스템에서 생산되는 전기를 일반 배터리뿐만 아니라 저방전 배터리 및 고방전 배터리에 안정적으로 충전을 수행할 수 있고, 필요에 따라 일반 저방전 배터리를 적용하여 충전시와 방전시 전류 크기를 가변하여 활용할 수 있고, 배터리의 이상 상태를 정확하게 판별하고 배터리에 대한 안전한 제어를 수행할 수 있으며, 전기사고 위험이 감지될 경우 소화액제를 고방전배터리와 저방전배터리를 감싸는 형태로 사전에 분산시킴으로써 전기사고 발생을 사전에 차단할 수 있는 열전-태양광 병합발전 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 열전-태양광 병합발전 시스템에 따르면, 풍력을 이용하여 발전을 수행하는 풍력발전부를 지지부에 장착하여 풍력을 이용하여 전기를 더 생산할 수 있으며, 이 경우 열전-태양광-풍력 병합 발전 시스템을 구현할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 태양열 및 태양광 복합장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전-태양광 병합발전 시스템을 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전-태양광 병합발전 시스템을 나타내는 모식도이다
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전-태양광 병합발전 시스템을 나타내는 모식도이다
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전-태양광 병합발전 시스템의 냉각구동부를 나타내는 모식도이다
도 6은 도 4에 도시된 열전-태양광 병합발전 시스템에 장착되는 배터리팩의 구조를 나타내는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전-태양광 병합발전 시스템에 풍력발전부를 추가 장착하여 열전-태양광-풍력 병합 발전 시스템을 구현한 상태를 나타내는 모식도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전-태양광 병합발전 시스템을 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 다른 열전-태양광 병합발전 시스템(100)은, 특정 구조의 지지부(110), 태양광패널부(120), 열전패널부(130) 및 냉각구동부(140)를 구비함으로써, 온도에 따라 성능이 저하되는 태양열 발전의 문제점을 해결할 수 있고, 사계절 온도차이가 큰 환경에 적합한 신재생에너지원으로 활용할 수 있는 열전-태양광 병합발전 시스템를 제공할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 실시예에 따른 열전-태양광 병합발전 시스템(100)을 구성하는 각 구성에 대해 상세히 설명한다.
본 실시예에 따른 열전-태양광 병합발전 시스템(100)의 지지부(110)는, 설치하고자 하는 지면 상에 거치되어 상방으로 소정 높이만큼 연장되는 구조이다.
본 실시예에 따른 태양광패널부(120)는, 지지부(110)의 상부에 장착되는 구성으로서, 태양광을 이용하여 발전을 수행할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 열전패널부(130)는, 지지부(110)의 상부에 장착되는 구성으로서, 태양열을 집광하여 발전을 수행할 수 있다.
이때, 본 실시예에 따른 냉각구동부(140)는, 지지부(110)의 상부에 장착되는 구성으로서, 주위의 공기 유동에 의해 회전하여 열전패널부(130)의 발열면에 공기를 유동시켜 발열면의 온도를 저감시킬 수 있다.
도 3에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전-태양광 병합발전 시스템을 나타내는 모식도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전-태양광 병합발전 시스템을 나타내는 모식도가 모식도가 도시되어 있다
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 열전패널부(130)는, 열전패널부(130)의 다수의 열전소자(peltier element 또는 thermoelectric module)를 평면상으로 일정간격 이격시켜 흡열면(cold side)과 발열면(hot side)의 위치를 통일하여 다수 배치한 구조임이 바람직하다.
경우에 따라서, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 열전패널부(130)의 흡열면에 인접하여 집광부(151)를 장착할 수 있다. 이때, 집광부(141)는 태양광을 집광하여 열전패널부(130)의 흡열면에 전달하는 역할을 수행한다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 열전패널부(130)의 발열면에는 방열판 형성부(155)를 인접하여 장착하여 발열면으로부터 발생되는 열을 흡수하여 외부로 발산함이 바람직하다.
구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 집광부(151)는 특정 구조의 설치프레임(152), 집광가이드(153) 및 렌즈(154)를 포함하는 구성일 수 있다. 집광부(151)의 설치프레임(152)은, 열전패널부(130)의 흡열면을 구성하는 테두리에 탈부착 가능한 구조로 탑재되는 구조이다. 집광가이드(153)는 설치프레임(152)으로부터 상방으로 소정 높이만큼 연장되고, 방사형 형상으로 굴곡면을 형성하며, 내측면에 태양광을 반사하여 열전패널부(130)의 흡열면에 집광하는 구조이다. 또한, 렌즈(154)는, 집광가이드(153)의 상단 테두리에 장착되는 구성으로서, 태양광을 집광하여 집광가이드(153) 내부 및 흡열면에 집광할 수 있다.
이 경우, 본 실시예에 따르면, 특정 구조의 설치프레임(152), 집광가이드(153) 및 렌즈(154)를 포함하는 집광부(151), 방열판 형성부(155)를 구비함으로써, 열전패널부(130)를 구성하는 다수의 열전소자에 태양광을 효과적으로 집광하여 발전효율을 극대화 할 수 있어, 결과적으로 극대화된 발전 효율을 유지할 수 있는 열전-태양광 병합발전 시스템을 제공할 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 지지부(110)는, 특정 구조의 베이스부(116), 수직지지대(114), 수평지지대(115), 제1거치고정부(111), 제2거치고정부(112) 및 제3거치고정부(113)를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 지지부(110)의 베이스부(116)는, 설치하고자 하는 지면 상에 거치되는 구조로서, 경우에 따라서 지면 또는 지중에 시공되어 고정될 수 있다.
본 실시예에 따른 지지부(110)의 수직지지대(114)는 베이스부(116)의 상부면으로부터 상방으로 소정 높이만큼 연장된 구조이며, 수평지지대(115)는 수직지지대(114)의 상부에 장착되는 구성으로서 양측방으로 소정 길이만큼 연장되고 양단부에 제1거치고정부(111)를 장착하는 구조이다.
본 실시예에 따른 제1거치고정부(111)는, 수평지지대(115)의 양단부에 장착되는 구성으로서, 태양광패널을 안착하여 고정할 수 있는 구조이다. 제2거치고정부(112)는, 수직지지대(114)의 상부에 장착되는 구성으로서, 열전패널부(130)를 안착하여 고정할 수 있는 구조이다. 또한, 제3거치고정부(113)는, 수직지지대(114)의 상부에 장착되는 구성으로서, 냉각구동부(140)를 안착하여 고정할 수 있는 구조이다.
경우에 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 수평지지대(115)는 양측방으로 길이를 변경할 수 있는 길이가변구조를 더 포함하는 구조일 수 있다. 이 경우, 운용자의 의도와 설치 환경을 고려하여 수평지지대(115)의 연장 길이를 변경하여 열전-태양광 병합발전 시스템을 설치할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 제1거치고정부(111)는, 수평지지대(115)와 연결되는 부분의 각도 및 방향을 변경할 수 있는 힌지구조 및 또 다른 제1거치고정부(111)를 측방으로 연결하여 설치면적을 가변할 수 있는 면적가변구조를 구비함으로써, 설치환경을 고려하여 제1거치고정부(111)의 구조를 변경할 수 있다.
본 실시예에 따른 제2거치고정부(112)는, 수직지지대(114)와 연결되는 부분의 각도 및 방향을 변경할 수 있는 힌지구조 및 또 다른 제2거치고정부(112)를 측방으로 연결하여 설치면적을 가변할 수 있는 면적가변구조를 구비함으로써, 설치환경을 고려하여 제2거치고정부(112)의 구조를 변경할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 제3거치고정부(113)는, 수직지지대(114)와 연결되는 부분의 각도 및 방향을 변경할 수 있는 힌지구조 및 또 다른 제2거치고정부(112)를 측방으로 연결하여 설치면적을 가변할 수 있는 면적가변구조를 구비함으로써, 설치환경을 고려하여 제2거치고정부(112)의 구조를 변경할 수 있다.
이 경우, 본 실시예에 따르면, 특정 구조의 수직지지대(114), 수평지지대(115), 제1거치고정부(111), 제2거치고정부(112) 및 제3거치고정부(113)를 포함하는 지지부(110)를 구비함으로써, 설치 환경에 따라 태양광을 이용하여 발전을 수행하는 태양광패널의 수량과 방향 및 위치를 다양하게 변경하여 설치할 수 있고, 또한 태양열을 이용하여 발전을 수행하는 열전패널의 수량과 방향 및 위치를 다양하게 변경하여 설치할 수 있으며, 설치된 열전패널의 수량과 방향 및 위치에 따라 최적의 위치에 냉각구동부(140)를 배치하여 전체 구조를 구성할 수 있어, 결과적으로 온도에 따라 성능이 저하되는 태양열 발전의 문제점을 해결할 수 있고, 사계절 온도차이가 큰 환경에 적합한 신재생에너지원으로 활용할 수 있는 열전-태양광 병합발전 시스템를 제공할 수 있다.
도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전-태양광 병합발전 시스템의 냉각구동부를 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
도 5를 도 2와 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 냉각구동부(140)는, 특정 구조의 회전블레이드(141), 냉각블레이드(142), 냉매유동배관부(143), 개폐작동부(144) 및 제어부(145)를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 회전블레이드(141)는, 지지부(110)의 상부 외주면을 따라 회전 가능하도록 장착되는 구성으로서, 주위의 공기 유동에 의해 회전구동할 수 있다. 또한, 냉각블레이드(142)는, 회전블레이드(141)의 회전축과 연동하여 회전하는 구성으로서, 열전패널부(130)의 발열면과 인접하여 장착됨이 바람직하다.
본 실시예에 따른 냉매유동배관부(143)는, 냉각블레이드(142)와 인접하여 형성되는 구성으로서, 냉각블레이드(142)의 의해 주위의 공기를 흡입하는 유입관(143a) 및 열전패널부(130)의 발열면을 통과한 공기를 외부로 배출하는 배출관(143b)을 장착한 구조이다.
또한, 본 실시예에 따른 개폐작동부(144)는, 냉매유동배관부(143)의 유입관(143a)에 장착되는 구성으로서, 제어부(145)의 제어신호에 의해 작동하여 유입관(143a)의 개방 면적을 변경할 수 있다. 이때, 제어부(145)는, 열전패널부(130)의 발열면의 온도를 실시간 검출하여 기 설정된 온도 범위에 따라 개폐작동부(144)의 작동을 제어할 수 있다.
이 경우, 본 실시예에 따르면, 특정 구조의 회전블레이드(141), 냉각블레이드(142), 냉매유동배관부(143), 개폐작동부(144) 및 제어부(145)를 포함하는 냉각구동부(140)를 구비함으로써, 열전패널부(130)의 발열면의 상태에 따라 필요로 하는 냉각 정도를 조절할 수 있어 열전패널부(130)의 최적의 작동 온도 범위를 유지하여 결과적으로 극대화된 발전 효율을 유지할 수 있는 열전-태양광 병합발전 시스템을 제공할 수 있다.
도 6에는 도 4에 도시된 열전-태양광 병합발전 시스템에 장착되는 배터리팩의 구조를 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
도 6을 도 4와 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 열전-태양광 병합발전 시스템(100)은 특정 구조의 배터리팩(161), BMS모듈(163), 단말(164), 저방전배터리 장착부(165), 고방전배터리 장착부(166), 비상소화부(167) 및 완충단자부(168)를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 베이스부(116)에 운용자에 의해 탈부착 가능한 구조로 장착되는 배터리팩(161)은, 충전하고자 하는 대상 배터리를 탈부착 가능한 구조로 장착하는 구조로서, 일측면에 양극접속단자와 음극접속단자가 배터리와 BMS모듈(163)과 전기적으로 연결되도록 장착된 구조이다.
이때, 배터리 팩(161) 내부에 탑재되는 BMS모듈(163)은, 배터리 팩(161)에 장착되는 각각의 배터리의 충전 또는 방전을 위한 전압 또는 전류를 제어하고 통신 모듈을 포함하며, 배터리 팩(161)에 장착되는 각각의 배터리의 상태를 검출하여 통신 모듈을 이용하여 단말(164)에 전달할 수 있다.
본 실시예에 따른 단말(164)은, 배터리 팩(161) 내부에 탑재되는 구성으로서, BMS모듈(163)로부터 획득한 데이터를 바탕으로 배터리 팩(161)에 장착된 각각의 배터리의 상태를 모니터링할 수 있다.
이때, 단말(164)에 의한 모니터링 결과에 따라 생성된 제어 신호를 BMS모듈(163)에 송신하여 배터리 팩(161)의 충전과 방전 상태를 제어하게 된다. 구체적으로, 단말(164)에 의한 모니터링 결과 사고발생 위험이 감지될 경우 배터리 팩(161)과 양극접속단자 및 음극접속단자와의 전기적 연결상태를 차단하고, 비상소화부(167)을 작동시켜 배터리 팩(161) 내부에 소화액제를 분산시키도록 제어할 수 있다.
본 실시예에 따른 저방전배터리 장착부(165)는, 배터리팩(161) 내부에 충전 또는 방전하고자 하는 저방전 배터리를 장착하는 공간을 구성한다. 또한, 고방전배터리 장착부(166)는, 저방전배터리 장착부(165)와 소정 간격만큼 이격되어 형성되는 구성으로서, 배터리팩(161) 내부에 충전 또는 방전하고자 하는 고방전 배터리를 장착하는 공간을 구성한다.
고방전배터리 장착부(166)의 양측면에 장착되는 비상소화부(167)는, 단말의 제어신호에 따라 작동하여 내부에 충진된 소화액제를 배터리 팩 내부에 분산시킬 수 있다.
또한, 완충단자부(168)는, 고방전배터리 장착부(166)의 내부 양측에 장착되는 구성으로서, 고방전 배터리의 양단부를 소정 크기의 가압력으로 가압함과 동시에 고정할 수 있도록, 소정 크기의 탄성복원력을 가지는 구조이다. 이때, 완충단자부(168)는, BMS모듈(163)과 전기적으로 연결시키며, 내부에 비상소화부(167)를 통해 전달되는 소화액제를 고방전 배터리의 양단부로 유동시켜 소화액제가 고방전 배터리의 외주면을 감싸는 형태로 분사되도록 유도하는 유동로가 형성된 구조이다.
이 경우, 본 실시예에 따르면, 특정 구조의 배터리 팩(161), BMS모듈(163), 단말(164), 저방전배터리 장착부165), 고방전배터리 장착부(166), 비상소화부(167) 및 완충단자부(168)를 지지부의 베이스부에 장착함으로써, 열전-태양광 병합발전 시스템에서 생산되는 전기를 일반 배터리뿐만 아니라 저방전 배터리 및 고방전 배터리에 안정적으로 충전을 수행할 수 있고, 필요에 따라 일반 저방전 배터리를 적용하여 충전시와 방전시 전류 크기를 가변하여 활용할 수 있고, 배터리의 이상 상태를 정확하게 판별하고 배터리에 대한 안전한 제어를 수행할 수 있으며, 전기사고 위험이 감지될 경우 소화액제를 고방전배터리와 저방전배터리를 감싸는 형태로 사전에 분산시킴으로써 전기사고 발생을 사전에 차단할 수 있는 열전-태양광 병합발전 시스템을 제공할 수 있다.
도 7에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전-태양광 병합발전 시스템에 풍력발전부를 추가 장착하여 열전-태양광-풍력 병합 발전 시스템을 구현한 상태를 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 열전-태양광 병합발전 시스템(100)은, 풍력을 이용하여 발전을 수행하는 풍력발전부(170)를 지지부(110)에 장착하여 풍력 에너지를 활용하여 전기를 더 생산할 수 있다. 이 경우, 열전-태양광-풍력 병합 발전 시스템을 구현할 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
100: 열전-태양광 병합발전 시스템
110: 지지부
111: 제1거치고정부
112: 제2거치고정부
113: 제3거치고정부
114: 수직지지대
115: 수평지지대
116: 베이스부
120: 태양광패널부
130: 열전패널부
140: 냉각구동부
141: 회전블레이드
142: 냉각블레이드
143: 냉매유동배관부
143a: 유입관
143b: 배출관
144: 개폐작동부
145: 제어부
151: 집광부
152: 설치프레임
153: 집광가이드
154: 렌즈
155: 방열판 형성부
161: 배터리팩
162a: 양극접속단자
162b: 음극접속단자
163: BMS모듈
164: 단말
165: 저방전배터리 장착부
166: 고방전배터리 장착부
167: 비상소화부
168: 완충단자부
170: 풍력발전부

Claims (7)

  1. 설치하고자 하는 지면 상에 거치되어 상방으로 소정 높이만큼 연장되는 지지부(110);
    상기 지지부(110)의 상방 중앙부에 장착되고, 태양광을 이용하여 발전을 수행하는 태양광패널부(120);
    상기 지지부(110)의 상단에 장착되고, 태양열을 집광하여 발전을 수행하는 열전패널부(130); 및
    상기 열전패널부(130)의 상부에 장착되고, 주위의 공기 유동에 의해 회전하여 열전패널부(130)의 발열면에 공기를 유동시켜 발열면의 온도를 저감시키는 냉각구동부(140);
    를 포함하고,
    상기 냉각구동부(140)는,
    지지부(110)의 상부 외주면을 따라 회전 가능하도록 장착되고, 주위의 공기 유동에 의해 회전구동하는 회전블레이드(141); 및
    상기 회전블레이드(141)의 회전축과 연동하여 회전하고, 열전패널부(130)의 발열면과 인접하여 장착되고, 열전패널부(130)의 발열면에 공기를 유동시켜 발열면의 온도를 저감시키는 냉각블레이드(142);를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전-태양광 병합발전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지부(110)는,
    설치하고자 하는 지면 상에 거치되는 베이스부(116);
    상기 베이스부(116)의 상부면으로부터 상방으로 소정 높이만큼 연장된 수직지지대(114);
    상기 수직지지대(114)의 상방 중앙부에 장착되고, 양측방으로 소정 길이만큼 연장되고, 양단부에 제1거치고정부(111)를 장착하는 수평지지대(115);
    상기 수평지지대(115)의 양단부에 장착되고, 태양광패널을 안착하여 고정할 수 있는 구조의 제1거치고정부(111);
    상기 수직지지대(114)의 상단에 장착되고, 열전패널부(130)를 안착하여 고정할 수 있는 구조의 제2거치고정부(112); 및
    상기 제2거치고정부(112)의 상부에 장착되고, 냉각구동부(140)를 안착하여 고정할 수 있는 구조의 제3거치고정부(113);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전-태양광 병합발전 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 냉각구동부(140)는,
    상기 냉각블레이드(142)와 인접하여 형성되고, 냉각블레이드(142)의 의해 주위의 공기를 흡입하는 유입관(143a) 및 열전패널부(130)의 발열면을 통과한 공기를 외부로 배출하는 배출관(143b)을 장착한 구조의 냉매유동배관부(143);
    상기 냉매유동배관부(143)의 유입관(143a)에 장착되고, 제어부(145)의 제어신호에 의해 작동하여 유입관(143a)의 개방 면적을 변경하는 개폐작동부(144); 및
    상기 열전패널부(130)의 발열면의 온도를 실시간 검출하여 기 설정된 온도 범위에 따라 개폐작동부(144)의 작동을 제어하는 제어부(145);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전-태양광 병합발전 시스템.
  5. 삭제
  6. 제2항에 있어서,
    상기 베이스부(116)는,
    상기 베이스부(116)의 내부에 장착되고, 충전하고자 하는 대상 배터리를 탈부착 가능한 구조로 장착하고, 일측면에 양극접속단자와 음극접속단자가 배터리와 BMS모듈(163)과 전기적으로 연결되도록 장착된 배터리 팩(161);
    상기 배터리 팩(161) 내부에 탑재되고, 배터리 팩(161)에 장착되는 각각의 배터리의 충전 또는 방전을 위한 전압 또는 전류를 제어하고 통신 모듈을 포함하며, 배터리 팩(161)에 장착되는 각각의 배터리의 상태를 검출하여 통신 모듈을 이용하여 단말(164)에 전달하는 BMS모듈(163); 및
    상기 배터리 팩(161) 내부에 탑재되고, BMS모듈(163)로부터 획득한 데이터를 바탕으로 배터리 팩(161)에 장착된 각각의 배터리의 상태를 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 생성된 제어 신호를 BMS모듈(163)에 송신하여 배터리 팩(161)의 충전과 방전 상태를 제어하고, 사고발생 위험이 감지될 경우 배터리 팩(161)과 양극접속단자 및 음극접속단자와의 전기적 연결상태를 차단하고, 비상소화부(167)을 작동시켜 배터리 팩(161) 내부에 소화액제를 분산시키도록 제어하는 단말(164);
    내부에 충전 또는 방전하고자 하는 저방전 배터리를 장착하는 저방전배터리 장착부(165);
    저방전배터리 장착부(165)와 소정 간격만큼 이격되어 형성되고, 내부에 충전 또는 방전하고자 하는 고방전 배터리를 장착하는 고방전배터리 장착부(166);
    상기 고방전배터리 장착부(166)의 양측면에 장착되고, 단말의 제어신호에 따라 작동하여 내부에 충진된 소화액제를 배터리 팩 내부에 분산시키는 비상소화부(167); 및
    상기 고방전배터리 장착부(166)의 내부 양측에 장착되고, 고방전 배터리의 양단부를 소정 크기의 가압력으로 가압함과 동시에 고정할 수 있도록, 소정 크기의 탄성복원력을 가지는 구조이며, BMS모듈(163)과 전기적으로 연결시키며, 내부에 비상소화부(167)를 통해 전달되는 소화액제를 고방전 배터리의 양단부로 유동시켜 소화액제가 고방전 배터리의 외주면을 감싸는 형태로 분사되도록 유도하는 유동로가 형성된 구조의 완충단자부(168);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전-태양광 병합발전 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열전-태양광 병합발전 시스템은,
    상기 지지부(110)의 임의의 위치에 장착되고, 풍력을 이용하여 발전을 수행하는 풍력발전부(170);
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전-태양광 병합발전 시스템.
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