KR20040029919A - 히트파이프와 열전소자를 이용한 태양열 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양열 발전장치에 관한것으로, 양측면에 열전소자(12)가 밀착 설치된 열전도성블록(14)과, 상기 열전소자(12)의 타측면에 각각 부착된 방열핀(16) 및 축전지(20)의 전력으로 구동되는 송풍팬(18)과, 상기 열전소자(12)로부터 발생된 기전력을 저장하는 축전지(20)와, 상기 열전도성블록(14) 내주로 일측종단이 삽입 설치되어 열이 열전도성블록(14)으로 전달되도록 하며 외주가 흑색으로 도색된 히트파이프(22)와, 상기 히트파이프(22)의 외주에 설치되는 다수의 집열판(24)과, 상기 히트파이프(22)와 집열판(24)의 외주를 커버하는 투명 진공관(26)으로 구성되는 히트파이프와 열전소자를 이용한 태양열 발전장치를 제공함으로써, 부피와 소음이 대폭 감소되도록 함과 아울러 발전효율이 향상되도록 한 것이다.

Description

히트파이프와 열전소자를 이용한 태양열 발전장치{Solar battery system}

본 발명은 태양열 발전장치에 관한것으로, 보다 상세하게는 양면에 온도차로 기전력을 발생하는 열전소자를 이용하고 이 열전소자의 일측으로는 집열판에 의하여 집열된 열기가 전달되는 히트파이프를 밀착시키고 타측으로는 외기를 접촉시킴으로써, 부피와 소음이 대폭 감소되도록 한 태양열 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 가정에서는 대규모 발전소로부터 발전된 전력을 전력선으로부터 공급받아서 전자제품을 사용하고 있다.

그러나, 상기한 대규모 발전소에서는 석유나 석탄등의 화석연료를 주로 사용하여 전기를 발전하므로, 공해를 유발하는 문제점과 아울러 자원 고갈의 문제점을 유발하고 있다.

이에 따라 최근 소형 발전장치를 구비한 가정 및 사업장이 증가되고 있으며, 이중 종래의 일반적인 발전기는 피스톤을 사용한 왕복엔진이나 가스터빈을 사용하여 회전력을 이용하여 전기에너지를 만들고 있으나, 이러한 종래의 발전기는 그 구조가 복잡하고 제조비가 고가일 뿐 아니라 발전기를 구동하는 엔진으로부터 큰 소음이 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 유지비용이 저렴한 형태인 태양열을 이용한 발전장치가 사용되고 있으나, 종래에는 태양열을 집열하기 위한 집열판의 면적이 커서 공간을 많이 차지하는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 외주에 집열판이 설치된 흑색 히트파이프를 투명 진공관내부에 설치하고, 히트파이프의 일측단을 열전소자사이에 밀착설치된 열전도성블록 내부에 설치하며, 열전소자의 타측에는 각각 방열핀과 냉각팬을 설치함으로써, 집열판으로 흡수된 열이 외부로 손실되지 않고 모두 히트파이프를 통해서 열전소자로 전달되며 열전소자에서는 히트파이프를 통해서 전달된 열과 외기와의 온도차에 의하여 발전이 이루어지므로 치수가 작고 효율이 우수한 히트파이프와 열전소자를 이용한 태양열 발전장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 히트파이프와 열전소자를 이용한 태양열 발전장치를 나타내는 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

12 : 열전소자 14 : 열전도성블록

16 : 방열핀 18 : 송풍팬

20 : 축전지 22 : 히트파이프

24 : 집열판 26 : 투명 진공관

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예를 하기에서 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다.

도 1은 본 발명에 따른 히트파이프와 열전소자를 이용한 태양열 발전장치를 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 히트파이프와 열전소자를 이용한 태양열 발전장치는 양측면에 열전소자(12)가 밀착 설치된 열전도성블록(14)과, 상기 열전소자(12)의 타측면에 각각 부착된 방열핀(16) 및 송풍팬(18)과, 상기 열전소자(12)로부터 발생된 기전력을 저장하는 축전지(20)와, 상기 열전도성블록(14) 내주로 일측종단이 삽입 설치되어 열이 열전도성블록(14)으로 전달되도록 하는 히트파이프(22)와, 상기 히트파이프(22)의 외주에 설치되는 다수의 집열판(24)과, 상기 히트파이프(22)와 집열판(24)의 외주를 커버하는 투명 진공관(26)으로 구성된다.

한편, 상기한 구성에서 히트파이프(22)는 밀폐용기 내부의 작동유체가 연속적으로 기-액간의 상변화 과정을 통하여 용기 양단 사이에 열을 전달하는 장치로 잠열(latent heat)을 이용하여 열을 이동시킴으로써, 단일상(phase)의 작동유체를 이용하는 통상적인 열전달 기기에 비해 매우 큰 열전달 성능을 발휘하는 것으로, 본 발명에서는 외주가 흑색으로 도색되어 집열효율이 우수하도록 하며, 그 치수 예를 살펴보면 직경 10cm, 길이 50cm이내의 것을 사용하며, 이외에도 다양한 크기의 히트파이프를 사용할 수도 있다.

그리고, 상기 송풍팬(18)은 축전지(20)에 모아진 전력으로 구동되도록 하되,축전지(20)로 송풍팬(18)을 구동하는 구조는 해당업자에게는 자명하므로 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 상기 집열판(24)은 스크류형으로 히트파이프(22) 외주에 부착되거나 핀형으로 히트파이프(22)외주에 방사상으로 부착되는등 해당업자라면 최대의 집열효율을 얻으 수 있도록 여러 형태로 변경하여 설치할 수 있으며, 그 형상이 본 발명의 요지를 한정하지는 아니한다.

그리고, 상기 열전소자(12)와 열전도성블록(14)의 외주는 도시하지는 않았지만 단열재로 커버되어 열손실이 발생하지 않도록 한다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 사용예를 하기에서 살펴본다.

투명진공관(26)을 통과하여 집열판(24)에 의하여 집열된 태양열은 히트파이프(22)로 전달되며 히트파이프(22)내부가 소정온도 이상이 되면 히트파이프(22)내부에 채워진 열매가 상변화를 보이면서 내부온도가 급격히 상승하게 되며, 이와 같이 히트파이프내부의 열기(최고 1600℃)는 그 외주가 투명진공관(26)으로 커버되어 있어서 외부로 전달되지 못하고 열전도성블록(14)을 통해서 열전소자(12)로만 전달된다.

그리고, 이와 같이 열전달이 이루어지면 상기 열전소자(12)의 일측은 히트파이프(22)의 고열이 전달되고 타측은 방열핀(16)에 의하여 외기와 접촉되므로, 열전소자(12)의 양면에는 온도차에 의하여 기전력이 발생되고, 이와 같이 발생된 기전력은 축전지(20)에 모아지게 된다.

그리고, 이와 같은 발전과정에서 축전지(20)에 모아진 전력으로 송풍팬(18)이 계속회전하게 되므로 열전소자(12)의 방열부측의 냉각이 빨라지면서 열전소자(12)의 양면 온도차가 더 커지게 되므로 보다 많은 기전력을 얻을 수 있게 될 뿐 아니라, 외부의 전기를 이용하지 않고도 자체적으로 발전이 가능하게 되는 것이다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 의하면 열전소자와 히트파이프를 통하여 태양열 발전장치의 치수를 대폭 축소함으로써, 설치공간적 제약이 발생되지 않는 효과가 있고, 생산비가 저렴하며, 히트파이프를 사용하므로 열전달효율이 우수하여 종래의 물을 사용하는 경우에 비하여 보다 많은 량의 전력 생산이 가능해지는 효과가 있으며, 생산된 전력으로 송풍팬을 구동하므로 별도의 전력소모가 발생되지 않는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 태양열 발전장치에 있어서,

   열전소자(12)가 밀착 설치된 열전도성블록(14)과, 상기 열전소자(12)의 타측면에 각각 부착된 방열핀(16) 및 송풍팬(18)과, 상기 열전소자(12)로부터 발생된 기전력을 저장하는 축전지(20)와, 상기 열전도성블록(14) 내주로 일측종단이 삽입 설치되어 열이 열전도성블록(14)으로 전달되도록 하는 히트파이프(22)와, 상기 히트파이프(22)의 외주에 설치되는 다수의 집열판(24)과, 상기 히트파이프(22)와 집열판(24)의 외주를 커버하는 투명 진공관(26)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 히트파이프와 열전소자를 이용한 태양열 발전장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 히트파이프(22)는 외주가 흑색으로 도색된 것을 특징으로 하는 히트파이프와 열전소자를 이용한 태양열 발전장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 송풍팬(18)은 축전지(20)에 모아진 전력으로 구동되는 것을 특징으로 하는 히트파이프와 열전소자를 이용한 태양열 발전장치.