KR20090047636A - 태양열 발전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양열 발전 장치에 관한 것으로, 태양전지에 의해 생산된 전기를 축전기에 저장하고, 온수 또는 난방이 필요할 때 적정 온도와 사용시간만큼 제어하여 충전된 전기를 사용하며, 여분의 전기는 대형 발전업체 또는 송전업체로 송전하여 판매할 수 있도록 된 태양열 발전 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 태양열을 받아 전기를 생산하는 태양전지; 상기 태양전지로부터 생산된 전기를 축전하는 축전기; 상기 축전기의 전기를 이용하는 히터봉이 설치되어 물을 가열하는 가열탱크; 상기 가열탱크에 연결되어 펌프에 의해 난방수가 순환되는 난방배관; 상기 가열탱크에 연결된 방열기; 상기 축전기와 태양전지 및 히터봉에 전기적으로 연결되어 축전전압과 히터봉의 가열전압 및 축전기의 여분의 전기를 다른 곳으로 송전하는 것을 제어하는 제어기;를 포함하여 구성된 태양열 발전 장치가 제공된다.

태양열 발전기, 축전기, 태양전지, 가열탱크

Description

태양열 발전 장치{Slar power generator}

본 발명은 태양열 발전 장치에 관한 것으로, 태양전지에 의해 생산된 전기를 축전기에 저장하고, 온수 또는 난방이 필요할 때 적정 온도와 사용시간만큼 제어하여 충전된 전기를 사용하며, 여분의 전기는 대형 발전업체 또는 송전업체로 송전하여 판매할 수 있도록 된 태양열 발전 장치에 관한 것이다.

[문헌 1] 한국 실용신안등록 제0389779호, 2005.07.05

태양열을 이용한 장치로는 태양열을 모아 열로 변환하는 집열판의 내부에 물이 흐르는 수관을 설치하여 물을 가열함으로써 난방용 또는 온수용 물을 생산하는 장치와, 태양전지를 사용하여 전기를 생산한 후 축전기에 저장하여 사용하는 장치가 있다.

상기의 장치 중 전기를 축전하여 사용하는 장치는 [문헌 1]과 같은 것으로, 히트파이프와 열전소자를 이용한 태양열 발전장치이다. 즉 양측면에 열전소자가 밀착 설치된 열전도성블록과, 열전소자로부터 발생된 기전력을 저장하는 축전지와, 상기 열전도성블록 내주로 일측 종단이 삽입 설치되어 열이 열전도성블록으로 전달되도록 하는 히트파이프와, 상기 히트파이프의 외주에 설치되는 다수의 집열판과, 상기 히트파이프와 집열판의 외주를 커버하는 투명 진공관으로 구성된다.

그러나 태양열이 없는 시간대에서는 축열탱크에 온수를 저장하여 사용하여야 하나 그 효율이 저조하고, 적정 온도로 제어할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 다양한 태양전지를 이용하여 발전을 행하고, 이에 의해 생산된 전기를 축전기에 축전하였다가 온수나 난방이 필요할 때 축전된 전기를 이용하여 물을 데워 사용할 수 있도록 함으로써, 종래 온수의 온도를 제어하지 못하였던 문제점을 해결하고, 필요시 언제든지 태양열의 유무와 관계없이 사용할 수 있도록 하는 것과, 여분의 전기를 필요한 곳에서 사용할 수 있도록 송전할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적달성을 위한 본 발명은 태양전지와, 태양전지에 의해 생산된 전기를 축전하는 축전기와, 축전기의 전기로 물을 가열하는 가열탱크와, 축전기로의 축전과 가열탱크의 온도 제어 및 여분의 전기를 판매처로 송전하는 것을 제어하는 제어기를 포함하여 구성된다.

본 발명에 의하면, 태양전지로 발전하여 축전한 후, 축전된 전기를 이용하여 물을 데워 사용하고, 여분의 전기는 필요처로 송전할 수 있게 됨으로써, 보다 효율적으로 태양열을 이용할 수 있다. 즉, 온수나 난방이 필요한 시간에 적시로 사용할 수 있고, 적정 온도로 제어할 수 있으며, 전기가 부족한 곳을 위하여 송전할 수 이도 있음으로써, 에너지의 효율적인 관리 및 사용이 가능하게 된다.

본 발명은 태양열을 받아 전기를 생산하는 태양전지(1); 상기 태양전지(1)로부터 생산된 전기를 축전하는 축전기(2); 상기 축전기(2)의 전기를 이용하는 히터봉(3)이 설치되어 물을 가열하는 가열탱크(4); 상기 가열탱크(4)에 연결되어 펌프(5)에 의해 난방수가 순환되는 난방배관(6); 상기 가열탱크(4)에 연결된 방열기(7); 상기 축전기(2)와 태양전지(1) 및 히터봉(3)에 전기적으로 연결되어 축전전압과 히터봉(3)의 가열전압 및 축전기(2)의 여분의 전기를 다른 곳으로 송전하는 것을 제어하는 제어기(8);를 포함하여 구성된다.

그리고 상기의 가열탱크(4)는 난방에 이용되는 유입관(9a)과 유출관(10a)이 설치되고, 온수에 이용되는 온수코일관(11)이 내장되며, 상기 온수코일관(11)의 단부인 유입관(9b)과 유출관(10b)이 외부로 돌출되게 설치된다. 물론 상기의 가열탱크(4)는 난방과 온수로 모두 사용가능한 경우이고, 난방 전용의 경우에는 온수코일관(11)의 구성없이 난방을 위한 유입관(9a)과 유출관(10a)의 구조와 히터봉(3)만으로 구성된다.

그리고 상기의 태양전지(1)는 열전지관(12)이나 평판형 모두 사용 가능하고, 태양열을 이용하여 발전을 행할 수 있는 어떠한 구조도 가능하다.

또한 열전지관(12)을 이용한 태양전지(1)의 경우는 원호형 오목면을 가진 반사판(13)과, 반사판(13)의 오목면 전방에 설치된 열전지관(12)으로 구성된다. 그리고 오목면의 곡률은 작은 것과 큰 것이 교대로 형성되며, 곡률이 작은 오목면과 이의 전방에 설치된 열전지관(12)의 거리는 곡률이 큰 오목면의 전방에 설치된 열전지관(12)의 거리보다 가깝게 설치되어, 열전지관(12)이 2열로 설치된 것과 같은 구조를 가진다.

이와 같은 구조는 도 1과 도 4에 태양전지(1)의 형태에 따라 도시되어 있고, 열전지관(12)을 이용한 태양전지(1)의 단면 구조가 도 2에 도시되어 있으며, 도 3과 도 5에는 가열탱크(4)의 구조가 도시되어 있다. 그리고 도 6 내지 도 8에 다양한 분야에 적용된 예시가 도시되어 있다.

우선, 본 발명은 태양전지(1)를 이용하여 축전기(2)에 축전하게 된다. 태양 열을 이용하여 전기를 생산하는 열전지관(12) 등은 공지공용의 기술로써 상세한 설명은 생략한다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명은 열전지관(12)으로 발전을 할 수 있는데, 이 경우에는 열전지관(12)으로 태양열을 집적할 수 있도록 반사판(13)이 설치된다. 특히 본 발명은 열전지관(12)을 2열로 배치함으로써 공간의 확보가 용이하여 설치와 태양열의 집적이 용이하다. 따라서 2열로 설치하기 위하여 열전지관(12)은 번갈아 가면서 반사판(13)의 오목면과의 거리가 달라지게 된다. 즉 2열 중 반사판(13)에서 가까운 열전지관(12)에 작용하는 오목면의 경우는 곡률반경이 작고, 2열 중 반사판(13)에서 먼 열전지관(12)에 작용하는 오목면의 경우는 곡률반경이 크다.

태양전지(1)의 구조에 관계없이 태양열에 의해 생산된 전기는 축전기(2)에 축전되는데, 축전되는 전압은 제어기(8)에서 제어된다. 즉, 제어기(8)는 축전기(2)에 축전될 수 있는 충분한 전압으로 조절한 후 축전될 수 있도록 한다.

이와 같이 축전기(2)에 전기를 축전하여 사용하게 됨으로써, 전기를 필요한 어느 때라도 사용이 가능하다. 즉, 태양열이 약하거나, 한밤중에도 전기를 사용할 수 있다. 그리고 축전된 전기는 가열탱크(4)에 설치된 히터봉(3)의 전원으로 사용되므로, 가열탱크(4)에서는 제어기(8)를 통해 히터봉(3)의 전류가 제어되어 난방수의 온도가 정확하게 제어된다.

가열탱크(4)에는 난방수 유입관(9a)과 유출관(10b)이 내부와 관통되게 설치되어 있고, 유입관(9a)과 유출관(10b)에는 펌프(5)에 의해 난방수가 순환되는 구조로 난방배관(6)이 설치되어 난방장치로 사용된다. 그리고 가열탱크(4)에는 온수코 일관(11)이 설치되어 있어 난방과 동시에 생활 용수로서의 온수를 만들어 사용할 수 있게 된다. 또한 난방배관(6)의 일부 관로에는 방열기(7)가 설치될 수도 있는데, 이 경우에는 바닥과 실내 공기를 동시에 난방할 수 있게 된다.

물론 상기의 펌프(5)와 제어기(8)를 제어하여 난방수의 온도 등을 간단하게 제어하고, 생활용수의 온수 온도를 제어하기 위한 실내용 난방제어기(14)를 별도를 장착할 수도 있다.

뿐만 아니라 본 발명은 축전기(2)의 전기가 남아 있을 경우, 즉 난방과 온수를 사용하고도 남는 전기는 외부로 판매할 수도 있다. 이 경우 여분의 전기는 제어기(8)에 의해 제어되어, 다른 발전 업제, 송전업체, 전기 판매 또는 제공업체 등으로 송전하여 판매할 수도 있는데, 이 경우에는 외부로 송전할 수 있도록 직류를 교류로 변환하는 기능이 구비된다. 이와 같이 제어기(8)는 외부 판매의 전기용량 등을 판단하여 실행하기도 하고, 기타 다른 전열기구를 접속하여 전원을 공급하는 기능을 수행할 수도 있다.

이와 같은 본 발명은 도 6에 도시된 바와 같이, 비닐 하우스에 적용하여 농작물을 재배하는데 사용되는 전원을 공급할 수 있다. 즉, 축전기(2)의 전기는 비닐 하우스의 난방용 방열기(7)의 전원과, 상부에 적설된 눈을 녹이기 위하여 설치된 융설용 전열시트(15)의 전원으로 사용된다. 물론 여분의 전기는 필요한 곳으로 판매할 수도 있다.

도 7의 경우는 일반 주택에 본 발명이 적용된 예시이다. 축전된 전기는 가열탱크(4)에 의해 난방 온수 및 생활온수를 만들고, 난방배관(6)을 통해 실내를 난방 하는 구조이고, 욕실 등의 온수로 활용된다. 그리고 각종 전열기구 등의 전원으로 이용되고, 지붕에 설치된 전열시트(15)의 전원을 공급하여 적설된 눈을 녹이거나 난방 등으로 활용할 수 있게 된다.

도 8의 경우는 가게 등에 활용된 예로서, 축전기(2)의 전기는 난방과 생활 온수를 만드는데 사용되고, 각종 전열기구 등의 전원으로 사용되며, 상호를 알리는 간판 등의 전원으로 사용될 수 있다.

도 9의 경우는 직류를 사용하여 각종 전열기구 등을 사용하는 경우, 분배기(16)에 의해 각 전열기구로 가는 전선을 분배하여 다수개의 전열기구를 사용하더라도 전압의 강하 없이 균일하게 전력을 사용할 수 있도록 한다. 물론 교류를 사용하는 경우 전압이 일정하므로 분배기의 사용은 필요가 없게 된다.

도 1과 도 4는 본 발명의 실시 예시도

도 2는 일실시예인 태양전지의 단면도

도 3과 도 5는 실시예에 따른 가열탱크의 구조도

도 6은 본 발명이 비닐 하우스에 적용된 예시도

도 7은 본 발명이 일반 주택에 적용된 예시도

도 8은 본 발명이 가게 등에 적용된 예시도

도 9는 직류로 사용할 경우 분배기를 이용한 본 발명의 사용 예시도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 태양전지 2 : 축전기

3 : 히터봉 4 : 가열탱크

5 : 펌프 6 : 난방배관

7 : 방열기 8 : 제어기

9a, 9b : 유입관 10a, 10b : 유출관

11 : 온수코일관 12 : 열전지관

13 : 반사판 14 : 난방제어기

15 : 전열시트 16 : 분배기

Claims (3)

1. 태양열을 받아 전기를 생산하는 태양전지(1); 상기 태양전지(1)로부터 생산된 전기를 축전하는 축전기(2); 상기 축전기(2)의 전기를 이용하는 히터봉(3)이 설치되어 물을 가열하는 가열탱크(4); 상기 가열탱크(4)에 연결되어 펌프(5)에 의해 난방수가 순환되는 난방배관(6); 상기 가열탱크(4)에 연결된 방열기(7); 상기 축전기(2)와 태양전지(1) 및 히터봉(3)에 전기적으로 연결되어 축전전압과 히터봉(3)의 가열전압 및 축전기(2)의 여분의 전기를 다른 곳으로 송전하는 것을 제어하는 제어기(8);를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 태양열 발전 장치.
2. 제1항에 있어서, 가열탱크(4)는 난방에 이용되는 유입관(9a)과 유출관(10a)이 설치되고, 온수에 이용되는 온수코일관(11)이 내장되며, 상기 온수코일관(11)의 단부인 유입관(9b)과 유출관(10b)이 외부로 돌출되게 설치된 태양열 발전 장치.
3. 제 1항에 있어서, 태양전지(1)는 원호형 오목면을 가진 반사판(13)과, 오목면 전방에 설치된 열전지관(12)으로 구성되고, 오목면의 곡률은 작은 것과 큰 것이 교대로 형성되며, 곡률이 작은 오목면과 이의 전방에 설치된 열전지관(12)의 거리는 곡률이 큰 오목면의 전방에 설치된 열전지관(12)의 거리보다 가깝게 설치되어, 열전지관(12)이 2열로 설치된 것과 같은 구조를 가지는 태양열 발전 장치.

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