KR20110054651A - 집광형 태양광 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광 발전장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 좌우 회전수단과 상하 회전수단이 설치된 지지대; 상기 좌우 회전수단 또는 상하 회전수단에 연결되는 거치대; 상기 거치대 전방에 설치되는 반사판; 상기 반사판 전방에 설치되는 집광형 태양전지 모듈; 상기 집광형 태양전지 모듈에 설치되는 냉각수단; 및 태양의 위치를 감지하고 상기 상하 회전수단 및 좌우 회전수단을 제어하는 센서;가 구성됨에 따라, 태양광을 받아 집광형 태양전지 모듈에 집중시켜 발전량을 높이고, 상기 집광형 태양전지 모듈 주변으로 물을 순환시켜 집광형 태양전지 모듈에서 발생하는 높은 온도를 낮추면서 동시에 이를 이용하여 온수를 얻을 수 있도록 한 집광형 태양광 발전장치를 제공하게 된다.

Description

집광형 태양광 발전장치{Solar power plant having solar tracking apparatus}

본 발명은 태양광 발전장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 태양의 위치를 추적하여 태양광을 받아 집광형 태양전지(HCPV-High Concentration PhotoVoltaic) 모듈에 집중시켜 발전량을 높이고, 상기 집광형 태양전지 모듈 주변으로 물을 순환시켜 집광형 태양전지 모듈에서 발생하는 높은 온도를 낮추면서 동시에 이를 이용하여 온수를 얻을 수 있도록 한 집광형 태양광 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 태양광을 이용하여 에너지를 절감하는 방법으로는 크게 태양전지를 응용하여 전기를 얻는 태양광 발전장치를 사용하거나, 집열판을 응용하여 온수를 얻는 태양광 집열장치를 사용하는 것이 있다.

상기 태양광 발전장치는 빛을 받으면 전기를 발생시키는 다수개의 태양전지(sola cell)를 직 병렬로 연결한 모듈과 상기 모듈로부터 얻어지는 전기를 저장하는 축전지 및 상기 저장된 전기를 변환하는 인버터 등으로 구성된다.

상기 태양광 집열장치는 빛을 잘 흡수하도록 하면서 내부로 물이 흐르는 다 수개의 튜브가 설치된 집열판과 상기 튜브를 통과하면서 뜨거워진 물을 저장하는 물탱크 등으로 구성된다.

본 발명은 태양광 발전장치가 일반적으로 비추는 태양 빛을 받아 일정용량의 전력을 얻기 위해서는 많은 수의 집광형 태양전지 모듈이 설치되어야 하기 때문에 설치 규모가 커지는 종래 문제점을 해결하려는 것이다.

본 발명은 태양광 발전장치와 태양광 집열장치가 각각 다른 시스템으로 운용되면서 상호 공통적인 부분을 접목하기 위한 기술이 개발되지 않았기 때문에 전기나 온수 중 어느 하나의 용도로만 사용되어 에너지 절감의 기능이 저하되는 종래 문제점을 해결하려는 것이다.

본 발명은 센서에 의에 실시간으로 태양의 위치에 변환따라 각도 및 경로에 맞추에 이동할 수 있는 집광형 태양광 발전장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 집광형 태양광 발전장치는 상부와 하부에 각각 전동모터에 의해 회전하는 좌우 회전수단과 상하 회전수단이 설치된 지지대; 상기 좌우 회전수단 또는 상하 회전수단에 연결되는 거치대; 상기 거치대 전방에 설치고 오목하게 형성된 반사판; 상기 반사판 전방에 설치되는 집광형 태양전지 모듈; 상기 집광형 태양전지 모듈에 설치되는 냉각수단; 및 태양의 위치를 감지하고 상기 상하 회전수단 및 좌우 회전수단을 제어하는 센서;가 구성된다.

상기 반사판과 집광형 태양전지 모듈 사이의 설치 각도와 거리를 조절하기 위한 위치조절수단;이 구성되는데, 상기 위치조절수단은 상기 거치대 후방으로부터 상기 반사판의 중앙을 관통하여 상기 반사판 전방의 집광형 태양전지 모듈과 냉각수단을 설치하도록 형성된 레버; 상기 거치대 후방에 위치하고, 상기 레버가 관통하여 끼워진 상태에서 그 외면에는 상기 레버를 조이기 위한 볼트가 체결된 하우징; 및 상기 거치대와 하우징의 테두리 사이에 적어도 3 방향으로 설치되고, 각 방향에서 상기 거치대와 하우징의 테두리를 관통하여 볼트가 체결된 쇼우버; 가 구성된다.

상기 냉각수단은 상기 집광형 태양전지 모듈의 후방 또는 주변을 커버하는 수냉 재킷; 상기 수냉 재킷으로 찬 물이 공급되는 유입구; 상기 수냉 재킷 내부에 공급된 물이 빠져나가는 배출구; 및 상기 수냉 재킷 내부에 형성되고 상기 유입구와 배출구 사이에서 물의 흐름을 상기 집광형 태양전지 모듈 주변으로 안내하는 격벽;이 구성된다.

상기 집광형 태양전지 모듈의 전방 외측에는 상기 반사판으로부터 조명되는 태양광이 상기 집광형 태양전지 모듈로 집중되도록 집광유도판;이 형성된다.

본 발명의 집광형 태양광 발전장치에 의하면 반사판을 이용하여 마주하는 집광형 태양전지 모듈에 빛을 집중시키도록 함으로써, 일정용량의 전력을 얻기 위한 집광형 태양전지 모듈의 설치규모를 줄일 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 집광형 태양광 발전장치에 의하면 집광형 태양전지 모듈 주변으로 물을 순환시킴으로써, 집광형 태양전지 모듈이 높은 온도에 의해 파손되는 것을 방지함과 아울러, 상기 집광형 태양전지 모듈의 온도를 낮추면서 뜨거워진 물을 저장하여 온수로 사용할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 집광형 태양광 발전장치에 의하면 센서가 태양의 위치를 감지하면서 상기 반사판의 각도를 상하좌우로 움직임으로써, 상기 반사판을 통해 항상 최적의 열과 빛이 집광형 태양전지 모듈로 집중되는 효과가 있다.

본 발명의 집광형 태양광 발전장치에 의하면 상기 집광형 태양전지 모듈과 반사판 사이의 마주하는 각도와 거리를 조절하도록 함으로써, 설치 후 여러 가지 요인에 의해 집광형 태양전지 모듈과 반사판 사이에 발생하는 오차를 수시로 조절할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 구체적으로 살펴본다.

본 발명의 집광형 태양광 발전장치는 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이 좌우 회전수단(110)과 상하 회전수단(120)이 설치된 지지대(100), 상기 좌우 회전수단 또는 상하 회전수단에 연결되는 거치대(200), 상기 거치대 전방에 설치되는 반사판(300), 상기 반사판 전방에 설치되는 집광형 태양전지(HCPV-High Concentration PhotoVoltaic) 모듈(400), 상기 집광형 태양전지 모듈에 설치되는 냉각수단(500) 및 태양의 위치를 감지하고 상기 상하 회전수단 및 좌우 회전수단을 제어하는 센서(600)가 구성된다.

상기 지지대(100)는 상부와 하부에 각각 전동모터에 의해 회전하는 좌우 회전수단(110)과 상하 회전수단(120)이 설치된다. 즉, 상기 지지대(100)는 상기 반사판(300)이 설치된 거치대(200)가 태양의 움직임을 따라 회전하도록 좌우 회전수단(110)과 상하 회전수단(120)을 포함하여 구성되는 것이다. 상기 좌우 회전수단(110)과 상하 회전수단(120)은 모터에 의해 작동하는데, 상기 모터는 도면상 케이스 내부에 설치되어 있다.

상기 거치대(200)는 상기 좌우 회전수단(110) 또는 상하 회전수단(120)에 연결되고 상기 반사판(300)을 고정 설치하도록 형성된다. 상기 거치대(200)는 도면상 상하 회전수단(120)에 연결되어 있다. 상기 거치대(200)는 좌우로 연장되어 상기 지지대(100) 양측으로 한 쌍 이상의 반사판(300)을 설치하도록 형성된다.

상기 반사판(300)은 상기 거치대(200) 전방에 설치고 오목하게 형성된다. 즉, 상기 반사판(300)은 단순히 태양광을 반사하는 것이 아니라, 태양광을 받아 한 지점으로 집중되도록 하는 것이다. 상기 반사판(300)은 유리나 금속 코팅으로 형성된다. 한편, 상기 반사판(300)은 상기 위치조절수단(700)이 적용되는 경우에만 각 도면에 도시된 바와 같이 중앙이 관통된다.

상기 집광형 태양전지 모듈(400)은 상기 반사판(300) 전방에 설치되는 것으로서, 상기 반사판(300)을 통해 집중되는 태양광을 이용하여 전기를 발생시킨다. 이와 같은 집광형 태양전지 모듈(400)은 다수개의 태양전지가 좌우로 연결된 것이다. 도면상 상기 집광형 태양전지 모듈(400)은 냉각수단(500)의 후면에 설치되어 상기 반사판(300)과 마주하고 있는데, 특히 도 2 및 도 8에 도시된 바와 같이 집광형 태양전지 모듈(400)의 전방 외측에는 상기 반사판(300)으로부터 조명되는 태양광이 상기 집광형 태양전지 모듈(400)로 집중되도록 집광유도판(410)이 설치된다. 상기 집광유도판(410)은 상기 반사판(300)과 같은 재질로서 반사판(300)에 의해 집광형 태양전지 모듈(400) 주변으로 반사되는 태양광을 집광형 태양전지 모듈(400)로 집중되도록 한다.

상기 냉각수단(500)은 상기 집광형 태양전지 모듈(400)의 후방이나 주변에 설치되는 것이다. 이와 같은 냉각수단(500)으로서 물을 이용한 수냉식이 바람직하다. 즉, 본 발명은 물을 이용하여 집광형 태양전지 모듈(400)에서 발생하는 온도를 낮춰 집광형 태양전지 모듈(400)이 고온에 의해 파손되는 것을 방지함과 아울러, 상기 집광형 태양전지 모듈(400) 주변의 열을 낮추는 과정에서 뜨거워지는 물을 온수로 재활용하도록 형성된 것이다.

따라서 상기 냉각수단(500)은 상기 집광형 태양전지 모듈(400)의 후방 또는 주변을 커버하는 수냉 재킷(510)과 상기 수냉 재킷(510)으로 찬 물이 공급되도록 관이 연결되는 유입구(520)와 상기 수냉 재킷(510) 내부에 공급된 물이 뜨거워진 상태로 빠져나가도록 관이 연결된 배출구(530) 및 상기 수냉 재킷(510) 내부에 형성되고 상기 유입구(520)와 배출구(530) 사이에서 물의 흐름을 상기 집광형 태양전지 모듈(400) 주변으로 안내하는 격벽(540)이 구성된다. 이때, 상기 배출구(530)를 통해서 빠져나간 뜨거운 물은 온수 탱크로 저장되어 가정이나 사무실에서 사용할 수 있도록 한다.

상기 센서(600)는 실시간으로 태양의 위치를 감지하여 변환따라 각도 및 경로에 맞추에 이동할 수 있는 집광형 태양광 발전장치를 구성하였다. 태양의 위치를 감지하면서 상기 지지대의 좌우 회전수단(110) 및 상하 회전수단(120)을 제어하도록 한다. 상기 센서(600)가 태양의 움직임에 따라 상기 좌우 회전수단(110) 및 상기 상회 회전수단(120)을 작동시켜 상기 반사판(300)이 상기 태양을 따라 움직이면서 계속해서 태양광이 상기 집광형 태양전지 모듈(400)로 집중되도록 하는 것이다.

상기 위치조절수단(700)은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 상기 반사판(300)과 집광형 태양전지 모듈(400) 사이의 적정한 설치 각도와 거리를 조절하는 것이다. 상기 위치조절수단(700)의 실시 예로는 상기 거치대(200) 후방으로부터 상기 반사판(300)의 중앙을 관통하여 상기 반사판(300) 전방의 집광형 태양전지 모듈(400)과 냉각수단(500)을 설치하도록 형성된 레버(710)와 상기 거치대(200) 후방에 위치하면서 상기 레버(710)가 관통하여 끼워진 상태에서 그 외면에는 상기 레버(710)를 조이기 위한 볼트가 체결된 하우징(720) 및 상기 거치대(200)와 하우징(720)의 테두리 사이에 적어도 3 방향으로 설치되고, 각 방향에서 상기 거치대(200)와 하우징(720)의 테두리를 관통하여 볼트가 체결된 쇼우버(730)로 구성된다. 즉, 상기 위치조절수단(700)은 레버(710)가 하우징(720) 내부에서 전후로 움직이도록 함과 아울러, 상하좌우의 쇼우버(730)를 조이고 풀러 레버(710) 끝단이 상하좌우로 움직이도록 함으로써, 상기 반사판(300)과 집광형 태양전지 모듈(400) 사이의 각도와 거리를 조절하는 것이다.

이와 같은 구성의 본 발명에 의하면 상기 반사판(300)을 이용하여 마주하는 집광형 태양전지 모듈(400)에 빛을 집중시키도록 함으로써, 일정용량의 전력을 얻기 위한 집광형 태양전지 모듈(400)의 설치규모를 줄일 수 있게 된다. 또한, 상기 집광형 태양전지 모듈(400) 주변으로 물을 순환시킴으로써, 집광형 태양전지 모듈(400)이 높은 온도에 의해 파손되는 것을 방지함과 아울러, 상기 집광형 태양전지 모듈(400)의 온도를 낮추면서 뜨거워진 물을 저장하여 온수로 사용할 수 있게 된다.

또한, 상기 센서(600)가 태양의 위치를 감지하면서 상기 반사판(300)의 각도를 상하좌우로 움직임으로써, 상기 반사판(300)을 통해 항상 최적의 열과 빛이 집광형 태양전지 모듈로 집중되고, 상기 위치조절수단(700)을 통해 집광형 태양전지 모듈(400)과 반사판(300) 사이의 마주하는 각도와 거리를 조절하도록 함으로써, 설치 후 여러 가지 요인에 의해 집광형 태양전지 모듈(400)과 반사판(300) 사이에 발생하는 오차를 수시로 조절할 수 있게 된다.

이상 살펴본 바와 같은 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 진정한 기술적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명이 적용된 집광형 태양광 발전장치를 도시한 정면 사시도.

도 2는 본 발명이 적용된 집광형 태양광 발전장치를 도시한 배면 사시도.

도 3은 본 발명이 적용된 집광형 태양광 발전장치를 도시한 정면도.

도 4는 본 발명이 적용된 집광형 태양광 발전장치를 도시한 측면도.

도 5는 본 발명이 적용된 집광형 태양광 발전장치의 요부를 도시한 분해 사시도.

도 6 및 도 7은 본 발명이 적용된 집광형 태양광 발전장치의 요부 작동상태를 도시한 단면도.

도 8은 본 발명이 적용된 집광형 태양광 발전장치의 다른 요부를 도시한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

100: 지지대 110: 좌우 회전수단

120: 상하 회전수단

200: 거치대

300: 반사판

400: 집광형 태양전지 모듈 410: 집광 유도판

500: 냉각수단 510: 수냉 재킷

520: 유입구 530: 배출구

540: 격벽

600: 센서

700: 위치조절수단 710: 레버

720: 하우징 730: 쇼우버

Claims (5)

1. 상부와 하부에 각각 전동모터에 의해 회전하는 좌우 회전수단과 상하 회전수단이 설치된 지지대;

   상기 좌우 회전수단 또는 상하 회전수단에 연결되는 거치대;

   상기 거치대 전방에 설치고 오목하게 형성된 반사판;

   상기 반사판 전방에 설치되는 집광형 태양전지 모듈;

   상기 집광형 태양전지 모듈에 설치되는 냉각수단; 및

   태양의 위치를 감지하고 상기 상하 회전수단 및 좌우 회전수단을 제어하는 센서;가 구성된 것을 특징으로 하는 집광형 태양광 발전장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 반사판과 집광형 태양전지 모듈 사이의 설치 각도와 거리를 조절하기 위한 위치조절수단;이 구성된 것을 특징으로 하는 집광형 태양광 발전장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 위치조절수단은 상기 거치대 후방으로부터 상기 반사판의 중앙을 관통하여 상기 반사판 전방의 집광형 태양전지 모듈과 냉각수단을 설치하도록 형성된 레버;

   상기 거치대 후방에 위치하고, 상기 레버가 관통하여 끼워진 상태에서 그 외면에는 상기 레버를 조이기 위한 볼트가 체결된 하우징; 및

   상기 거치대와 하우징의 테두리 사이에 적어도 3 방향으로 설치되고, 각 방향에서 상기 거치대와 하우징의 테두리를 관통하여 볼트가 체결된 쇼우버; 가 구성된 것을 특징으로 하는 집광형 태양광 발전장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각수단은 상기 집광형 태양전지 모듈의 후방 또는 주변을 커버하는 수냉 재킷;

   상기 수냉 재킷으로 찬 물이 공급되는 유입구;

   상기 수냉 재킷 내부에 공급된 물이 빠져나가는 배출구; 및

   상기 수냉 재킷 내부에 형성되고 상기 유입구와 배출구 사이에서 물의 흐름을 상기 집광형 태양전지 모듈 주변으로 안내하는 격벽;이 구성된 것을 특징으로 하는 집광형 태양광 발전장치.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 집광형 태양전지 모듈의 전방 외측에는 상기 반사판으로부터 조명되는 태양광이 상기 집광형 태양전지 모듈로 집중되도록 집광유도판;이 형성된 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.

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