KR20100097266A - 발포금속을 이용한 냉각수단이 구비된 집광형 태양광 및 태양열 복합 발전 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광 및 태양열 복합 발전 장치에 관한 것으로, 좀더 상세히, 태양광을 집광하는 집광렌즈(10, Condensing Lens)와; 복수의 솔라셀(21, Solar Cell)이 구비되고 상기 집광렌즈(10)의 하부에 이격되어 구비되는 태양전지판(20)와; 상기 태양전지판(20)의 하면에 구비되고, 유입관(31)와 유출관(32)가 구비되며, 공동 내부에 냉각수가 물 또는 수증기 상태로 이동되며, 상기 태양전지판(20)으로부터 열을 전달받는 열전도성 냉각조(30)와; 상기 냉각조(30) 내부에 구비되어 상기 냉각조(30)로부터 열을 흡수하고 이렇게 흡수한 열을 주위를 흐르는 냉각수에 전달하여 수증기화 시키는 개포형 발포금속(40, Open Cell Type Metal Foam )과; 상기 고온의 수증기가 흐르는 유출관(32)에 구비되어 고온의 수증기를 이용하여 발전하는 태양열발전수단(50);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 및 태양열 복합 발전 장치에 관한 것이다.
태양열, 탱양광, 발전, 열전소자, 터빈, 집광렌즈
Description
본 발명은 집광렌즈를 사용하는 집광형 태양전지 장치에 있어서 태양전지판을 냉각시켜서 태양전지의 온도 상승을 막아 태양전지의 태양광 발전효율을 증가시키며 또한 태양전지판을 냉각하면서 얻어진 고온의 수증기로써 재차 태양열 발전을 행할 수 있는 집광형 태양광 및 태양열 복합 발전 장치에 관한 것이다.
최근에 태양전지 모듈의 제조에 필요한 비용을 발전 출력으로서 회수할 수 있는 기간의 단축 및 태양전지를 사용한 발전 시스템의 저비용화를 위하여, 태양광을 집광렌즈(Condensing Lens)를 사용하여 집광하여 태양전지 셀로의 입사광량을 증가시키는 동시에 고가인 태양전지 셀의 사용면적을 줄일 수 있는 집광형 태양전지에 대한 연구가 최근 활발하게 진행되고 있다. 하지만, 실리콘 소자를 사용하는 태양전지는 온도가 상승하면 발전량이 현저하게 저하하는 성질이 있다.
따라서, 종래의 집광형 태양전지 장치는 집광도의 증가와 함께 태양전지 셀의 온도 상승도 현저해져, 충분한 냉각을 행하기 곤란한 문제점이 있었다 이 때문 에 보다 효율적이고 효과적으로 태양전지를 냉각하기 위하여 태양전지를 냉각하여 발전량의 저하를 억제하는 동시에 그 내구성을 향상시키는 기술이 연구되고 있다.
대한민국 특허 제10-0770360에는, "태양열을 집열하는 집열판과, 상기 집열판의 일측에 구비되어 태양광을 수광하여 태양광을 전기에너지로 변환하는 다수의 태양전지가 부착된 태양전지판, 및 상기 집열판과 태양전지판에 구비되어 상기 집열판에 집열된 열을 전달 받는 집열관을 포함하여 구성되되, 상기 집열판과 상기 태양전지판에는 외부 전원에 의해 발열되는 열선이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 태양열 및 태양광 복합 장치"가 게시되어 있다.
대한민국 특허제10-0271637호에는 "반도체 패키지의 몸체에 접착고정되고 표면에 결합돌기가 형성된 방열판 고정용 베이스와, 상기 방열판 고정용 베이스의 표면에 안착되며 상기 결합돌기에 삽입되는 결합홈이 이면에 형성되고 표면에는 다수의 냉각핀이 형성된 방열판을 구비하여 구성되는 반도체 패키지용 냉각장치"가 게시되어 있다.
일반적으로, 개포형발포금속은 재료내부의 기공들이 서로 연결되어 있어서 기체나 유체의 통과가 용이한 형태여서 열교환기, 흡음판, 소음기, 방열판, 복합재료의 구조재, 항공기의 구조용재 등 많은 분야에서 사용되고 있다. 상기와 같은 개포형발포금속을 제조하기 위한 방법들로는 주조법에 의한 제조법, 분말야금에 의한 제조법, CVD, PVD를 이용하는 도금법 등이 있다. 이러한 다양한 방법들은 금속의 특성에 따른 것인데, 알루미늄 같은 금속은 산소와 친화도가 좋기 때문에 환원처리가 힘드므로 주조법을 사용하고, 용융온도가 높은 금속 즉, 티타늄, 은, 니켈, 구리 등의 금속은 전기도금법을 사용한다. 이들 중 비교적 환원이 잘되는 구리, 니켈 또는 스테인레스강 등은 소결법을 행하게 된다. 대한민국 특허출원 제10-2003-0056790에는 "금속분말에 폴리비닐알콜을 첨가하여 혼합슬러리를 만들고, 상기 혼합슬러리에 절단된 폴리우레탄폼을 넣어서 상기 혼합슬러리가 폴리우레탄폼 내부까지 삽입되도록 한 다음 건조시킨 후, 상기 혼합슬러리가 포함된 폴리우레탄을 액상우레탄수지에 적신 후 상기 금속분말을 골고루 묻힌 후 건조한 다음, 상기 금속분말이 도포되고 내부에는 혼합슬러리를 갖고 있는 폴리우레탄폼을 로에 넣고 500℃에서 30분간 태우고, 남은 형상을 전기로에서 소결하는 것을 특징으로 하는 금속분말소결법에 의한 개포형발포금속 제조방법"이 게시되어 있다.
( 본 결과물은 지식경제부의 출연금으로 수행한 중진기기 미래기술개발의 연구결과입니다. )
본 발명은 집광렌즈를 사용하는 집광형 태양전지 장치에 있어서 태양전지판을 냉각시켜서 태양저지의 온도 상승을 막아 태양전지의 태양광 발전효율을 증가시키며 또한 태양전지판을 냉각하면서 얻어진 고온의 수증기로써 재차 태양열 발전을 행할 수 있는 집광형 태양광 및 태양열 복합 발전 장치를 제공하기 위함이다.
본발명은 태양광을 집광하는 집광렌즈(10, Condensing Lens)와;
복수의 솔라셀(21, Solar Cell)이 구비되고 상기 집광렌즈(10)의 하부에 이격되어 구비되는 태양전지판(20)와;
상기 태양전지판(20)의 하면에 구비되고, 유입관(31)와 유출관(32)가 구비되며, 공동 내부에 냉각수가 물 또는 수증기 상태로 이동되며, 상기 태양전지판(20)으로부터 열을 전달받는 열전도성 냉각조(30)와;
상기 냉각조(30) 내부에 구비되어 상기 냉각조(30)로부터 열을 흡수하고 이렇게 흡수한 열을 주위를 흐르는 냉각수에 전달하여 수증기화 시키는 개포형 발포금속(40, Open Cell Type Metal Foam )과;
상기 고온의 수증기가 흐르는 유출관(32)에 구비되어 고온의 수증기를 이용하여 발전하는 태양열발전수단(50);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 및 태양열 복합 발전 장치에 관한 것이다.
본발명에 따른 태양광 및 태양열 복합 발전 장치에 있어서, 상기 태양렬발전수단(50)은 상기 유출관(32)을 흐르는 고온의 수증기로부터 열을 전달받아 발전하는 열전소자(51, 熱電素子)이거나 유출관(32)으로부터 전달된 수증기로에 의해 회전되는 터빈(55)일 수 있다.
본 발명에 따르는 경우 종래 기술의 문제점이 해결되며, 집광렌즈를 사용하는 집광형 태양전지 장치에 있어서 태양전지판을 냉각시켜서 태양저지의 온도 상승을 막아 태양전지의 태양광 발전효율을 증가시키며 또한 태양전지판을 냉각하면서 얻어진 고온의 수증기로써 재차 태양열 발전을 행할 수 있는 집광형 태양광 및 태양열 복합 발전 장치가 제공된다.
이하 본 발명에 의한 집광형 태양광 및 태양열 복합 발전 장치를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 집광형 태양광 및 태양열 복합 발전 장치 단면 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 집광형 태양광 및 태양열 복합 발전 장치 단면 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 집광형 태양광 및 태양열 복합 발전 장치는 집광렌즈(10, Condensing Lens)와 태양전지판(20)와 열전도성 냉각조(30)와 개포형 발포금속(40, Open Cell Type Metal Foam )과 태양열발전수단(50)을 포함하여 구성된다.
도1에 도시된 바와 같이, 집광렌즈(10, Condensing Lens)는 태양광을 집광하는 기능을 수행하며 볼록렌즈 형상이다. 태양전지판(20)은 복수의 솔라셀(21, Solar Cell)이 구비되고 집광렌즈(10)의 하부에 이격된 위치에 구비된다.
열전도성 냉각조(30)는 태양전지판(20)의 하부(또는 하면에 인접하여) 구비되고, 양측에 유입관(31)와 유출관(32)가 구비된다. 냉각조(30)의 공동(空洞) 내부에 냉각수가 물 또는 수증기 상태로 이동되며 열전도성 냉각조(30)는 태양전지판(20)으로부터 열을 전달받는 기능을 겸한다. 냉각조(30)의 유입관(31)으로 진입하는 냉각수의 압력은 레귤레이터(60)에 의해 제어된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 열전도성 냉각조(30)는 하부의 구비된 열전도판(35)을 통해 태양전지판(20)으로부터 열을 전달받아 개포형 발포금속(40)에 전열할 수 있다.
개포형 발포금속(40, Open Cell Type Metal Foam )은 냉각조(30) 내부에 구비되어 냉각조(30)로부터 열을 흡수하고 이렇게 흡수한 열을 주위를 흐르는 냉각수에 전달하여 물을 가열하여 수증기화시킨다. 발포금속은 알루미늄 재질로 구성되는 것이 열교환 측면에서 유리하다.
태양열발전수단(50)은 고온의 수증기가 흐르는 유출관(32)에 구비되어 고온의 수증기를 이용하여 발전(發電)하는 작용을 한다. 도1에 도시된 바와 같이, 태양열발전수단(50)은 상기 유출관(32)을 흐르는 고온의 수증기로부터 열을 전달받아 발전하는 열전소자(51, 熱電素子)일 수 있다. 도 2에 도신된 바와 같이, 태양열발전수단(50)은 상기 유출관(32)으로부터 전달된 수증기에 의해 회전되는 터빈(55)일 수 있다.
본 발명은 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명됐지만, 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 이하의 특허청구범위에 의하여 정하여지는 것으로 본 발명과 균등 범위에 속하는 다양한 수정 및 변형을 포함할 것이다.
아래의 특허청구범위에 기재된 도면부호는 단순히 발명의 이해를 보조하기 위한 것으로 권리범위의 해석에 영향을 미치지 아니함을 밝히며 기재된 도면부호에 의해 권리범위가 좁게 해석되어서는 안될 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 집광형 태양광 및 태양열 복합 발전 장치 단면 구성도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 집광형 태양광 및 태양열 복합 발전 장치 단면 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 집광형 태양광 및 태양열 복합 발전 장치 일부 분해도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 집광렌즈
20 : 태양전지판
21 : 솔라셀
30 : 냉각조
31 : 유입관
32 : 유출관
35 : 열전도판
40 : 개포형 발포금속
50 : 태양열발전수단
51 : 열전소자
55 : 터빈
Claims (5)
- 태양광을 집광하는 집광렌즈(10, Condensing Lens)와;복수의 솔라셀(21, Solar Cell)이 구비되고 상기 집광렌즈(10)의 하부에 이격되어 구비되는 태양전지판(20)과;상기 태양전지판(20)의 하면에 구비되고, 유입관(31)와 유출관(32)가 구비되며, 공동 내부에 냉각수가 물 또는 수증기 상태로 이동되며, 상기 태양전지판(20)으로부터 열을 전달받는 열전도성 냉각조(30)와;상기 냉각조(30) 내부에 구비되어 상기 냉각조(30)로부터 열을 흡수하고 이렇게 흡수한 열을 주위를 흐르는 냉각수에 전달하여 수증기화 시키는 개포형 발포금속(40, Open Cell Type Metal Foam )과;상기 고온의 수증기가 흐르는 유출관(32)에 구비되어 고온의 수증기를 이용하여 발전하는 태양열발전수단(50);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발포금속을 이용한 냉각수단이 구비된 태양광 및 태양열 복합 발전 장치.
- 제1항에 있어서,상기 태양열발전수단(50)은 상기 유출관(32)을 흐르는 고온의 수증기로부터 열을 전달받아 발전하는 열전소자(51, 熱電素子)인 것을 특징으로 하는 태양광 및 태양열 복합 발전 장치.
- 제1항에 있어서,상기 태양열발전수단(50)은 상기 유출관(32)으로부터 전달된 수증기로에 의해 회전되는 터빈(55)인 것을 특징으로 하는 발포금속을 이용한 냉각수단이 구비된 태양광 및 태양열 복합 발전 장치.
- 제1항에 있어서,상기 열전도성 냉각조(30)는 하부의 구비된 열전도판(35)을 통해 태양전지판(20)으로부터 열을 전달받아 개포형 발포금속(40)에 전열하는 것을 특징으로 하는 발포금속을 이용한 냉각수단이 구비된 태양광 및 태양열 복합 발전 장치.
- 제1항에 있어서,상기 발포금속은 알루미늄 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 발포금속을 이용한 냉각수단이 구비된 태양광 및 태양열 복합 발전 장치.
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