KR20120012528A - 솔라에너지 집적장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양광을 이용하여 전지판 및 집열판에 솔라에너지를 집적시켜 발전 및 온수로 사용하기 위한 장치에 관한 것이다.
구동력을 발생하는 제1구동체와 제2구동체에 연동되어 태양광이 위치한 방향으로 회동되는 반사판; 상기 반사판을 통해 반사되는 태양광을 이용하여 전지판 및 집열판에 솔라에너지를 집적시켜 주기 위한 장치에 있어서, 길이방향을 따라 양쪽에 제1단부를 평행하게 가진 반사면을 반원 형상으로 형성시킨 반사판의 가운데 부위에 상기 반사면에 근접하여 상기 반사면에 대해 수직으로 설치되는 솔라셀이 구비된 전지판; 상기 전지판의 위쪽에 설치되는 집열기가 구비된 집열판; 및 상기 반사판을 태양광이 위치한 방향을 향하도록 제1방향 또는 제2방향으로 회동시켜 주는 제1구동체와 상기 반사판을 태양광이 위치한 방향을 향하도록 제3방향 또는 제4방향으로 회동시켜 주는 제2구동체; 를 포함하여 구성된 것을 그 특징으로 한다.

Description

솔라에너지 집적장치{APPARATUS FOR COLLECTING SOLAR ENERGY}
본 발명은 태양광으로부터 발산되는 솔라에너지(Solar Energy)의 집적에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 반원 형상의 반사판 가운데 부위에 전지판과 집열판을 이격간격을 두고 나란히 설치하고, 상기 전지판과 집열판에 솔라에너지를 집적시켜 발전과 온수공급이 동시에 이루어질 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.
근래 들어 전세계는 한정된 전기 및 가스, 석유 자원에만 의존해 온 탓으로 인해 원유가가 급등하고 있는 반면에 인류가 대부분 석유 에너지(Energy)의 사용에 따른 온실가스의 증가 등으로 환경오염 문제가 매우 심각하게 제기되고 있다.
이에 따라, 환경적으로 공해가 발생되지 않고 친환경적인 차원에서 무한정으로 사용할 수 있는 솔라에너지(Solar Energy)를 비롯하여 풍력, 조력 등 자연을 이용한 대체 에너지의 개발에 대한 관심이 집중되고 있으며, 그 중에서도 특히 솔라에너지(Solar Energy)에 포함된 태양광이나 태양열을 이용하여 가정, 산업체에 필요한 전기에너지의 생산을 위한 발전장치와 온수, 난방 등에 필요한 열원을 생산하기 위한 집열장치의 개발이 활발히 진행되고 있는 추세이다.
하지만, 이와 같은 종래의 발전장치와 집열장치에 대해 각각 별도로 설치하여 사용하는 관계로 설치공간도 많이 소요될 뿐만 아니라 설치비용도 증가하고, 그에 따른 유지비도 함께 증가시키는 문제점을 초래하는 단점이 있었다.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 반원 형상의 반사판 가운데 부위에 전지판과 집열판을 이격간격을 두고 나란히 설치하고, 제1구동체 및 제2구동체에 의해 반사판이 태양광을 향하도록 회동시켜 줌으로써, 상기 전지판과 집열판에 솔라에너지를 집적시켜 발전과 온수공급이 동시에 이루어질 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 과제를 해결하기 위한 구성수단으로는 구동력을 발생하는 제1구동체와 제2구동체에 연동되어 태양광이 위치한 방향으로 회동되는 반사판을 통해 반사되는 태양광을 이용하여 전지판 및 집열판에 솔라에너지를 집적시켜 주기 위한 장치를 그 특징으로 한다.
또한, 길이방향을 따라 양쪽에 제1단부를 평행하게 가진 반사면을 반원 형상으로 형성시킨 반사판의 가운데 부위에 상기 반사면에 대해 수직으로 설치되는 솔라셀이 구비된 전지판이 구성된 것을 그 특징으로 한다.
또한, 상기 전지판(200)의 위쪽에 설치되는 집열기가 구비된 집열판이 구성된 것을 그 특징으로 한다.
또한, 상기 반사판을 태양광이 위치한 방향을 향하도록 제1방향 또는 제2방향으로 회동시켜 주는 제1구동체와 상기 반사판을 태양광이 위치한 방향을 향하도록 제3방향 또는 제4방향으로 회동시켜 주는 제2구동체를 포함하여 구성된 것을 그 특징으로 한다.
이하, 본 발명이 해결하고자 하는 과제 및 해결수단들은 첨부한 도면에 나타난 다양한 일실시 사례들의 상세한 설명을 통해서 보다 더 명백하여 질 것이다.
이와 같이 본 발명은 하나의 반사판을 사용하여 전지판과 집열판에 솔라에너지를 집적시켜 발전과 온수공급이 동시에 이루어지도록 함으로써, 대체 에너지에 대한 공급효율을 높여주는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 반사판에 전지판과 집열판이 함께 설치되기 때문에 설치비용과 유지비용을 절감시켜 주는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광을 이용하여 전지판 및 집열판에 솔라에너지를 집적시켜 주기 위한 구성을 개략적으로 나타낸 일실시사례 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 도 1에 있어서, 태양광을 이용하여 전지판 및 집열판에 솔라에너지를 집적시켜 주기 위한 구성을 개략적으로 나타낸 일실시사례 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 도 2에 있어서, 태양광을 이용하여 전지판 및 집열판에 솔라에너지를 집적시켜 주기 위한 구성을 A-A’부위에서 절단하여 개략적으로 나타낸 일실시사례 측단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 집열판에 설치된 집열기의 구성을 나타낸 일실시사례 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 집열판에 설치된 집열기의 구성을 나타낸 또 다른 일실시사례 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 집열판에 설치된 집열기의 구성을 나타낸 또 다른 일실시사례 평면도이다.
본 발명의 구체적인 일실시 사례를 설명함에 있어서 본 발명의 도면에 의해 도시되어 있고, 이에 따른 구성과 동작들은 적어도 하나의 일실시 사례로서 설명되어 지는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심적인 구성 및 동작들이 제한받지는 않아야 할 것이다.
참고할 사항으로, 본 발명에서 설명되는 각 도면들에 부호를 표기함에 있어서, 동일한 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면에 표기되더라도 가능한 동일부호를 부여하였음에 유의하여야 할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 태양광을 이용하여 전지판 및 집열판에 솔라에너지 집적장치에 대해서 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광을 이용하여 전지판 및 집열판에 솔라에너지를 집적시켜 주기 위한 구성을 개략적으로 나타낸 일실시사례 정면도이다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 구성수단에 대해서 살펴보면, 먼저 본 발명에 있어서 솔라에너지(Solar Energy) 집적장치는 건물 등의 옥상이나 지면(650)에 견고하게 설치된 지주(支柱)(200)의 상부에 설치되고, 이는 구동력을 발생하는 제1구동체(400)와 제2구동체(500)에 연동되어 태양광(700)이 위치한 방향으로 회동되는 반사판(100)을 통해 태양광(700)으로부터 받은 반사광 및 산란광 등을 이용하여 전지판(200) 및 집열판(300)에 솔라에너지를 집적시켜 주기 위한 장치를 포함하여 이루어진다.
이어서, 일정한 폭(W1)으로 길이방향(L1)을 따라 양쪽에 제1단부(101)를 평행하게 가진 반사면(103)을 반원 형상으로 형성하고, 상기 반사판(100)의 가운데 부위(100a)에 상기 반사면(103)에 대해 수직으로 솔라셀(Solar Cell)(220)이 구비된 전지판(200)이 설치되는 구성으로 된다.
또한, 상기 전지판(200)의 위쪽에 집열기(320)가 구비된 집열판(300)이 설치되는 구성으로 된다.
한편, 상기 반사판(100)을 태양광(700)이 위치한 방향을 향하도록 제1방향(P1) 또는 제2방향(P2)으로 회동시켜 주는 제1구동체(400)와 상기 반사판(100)을 태양광(700)이 위치한 방향을 향하도록 제3방향(P3) 또는 제4방향(P4)으로 회동시켜 주는 제2구동체(500)를 포함하여 구성된 것을 그 특징으로 한다.
여기서, 참고로 본 발명의 솔라에너지 집적장치가 설치되는 장소에 따라 제1방향(P1) 또는 제2방향(P2)은 태양광(700)을 향해 동쪽방향 또는 서쪽방향이 될 수 있고, 남쪽방향 또는 북쪽방향이 될 수도 있는 것이며, 또한 상기 제3방향(P3) 또는 제4방향(P4)도 태양광(700)을 향해 동쪽방향 또는 서쪽방향이 될 수 있고, 남쪽방향 또는 북쪽방향이 될 수도 있는 것이다.
다음은 본 발명의 일실시 사례에 포함된 반사판(100)을 비롯하여 전지판(200), 집열판(300), 제1구동체(400) 및 제2구동체(500)의 구성에 대해 첨부된 도면들을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저, 도 1 내지 도 6에 나타낸 바와 같이 상기 반사판(100)은 제1프레임(Frame)(110)을 통해서 반사면(103)이 반원 형상으로 설치되는 구성으로 된다.
이때, 강한 맞바람 등으로 인해 상기 제1프레임(110)이 변형되는 것을 방지하기 위해 반사면(103)의 길이방향(L1)을 따라 제1단부(101)의 양쪽에 걸쳐 일정 간격으로 배치되어 설치된 지지부(130)에 와이어(Wire), 클램프(Clamp) 등과 같은 지지부재(131)를 사용하여 견고하게 지지시켜 주는 것이 바람직할 것이다.
또한, 상기 반사판(100)의 크기는 본 발명의 장치에 대해 강풍 등에 대비하고, 전지판(200)의 발전용량 및 집열판(300)의 집열용량 등을 고려하여 예컨데, 반사판(100)의 반사면(103)이 형성되는 반지름(R1)은 원중심(C1)을 기점으로 800(mm) 내지 1,600(mm)인 것을 특징으로 하나, 물론 그 크기에 대해서는 제한을 두지 않는 것이 더 바람직할 것이다.
그리고, 상기 전지판(200)에는 제2프레임(Frame)(210)을 통해서 양면에 전압생성을 위한 솔라셀(220)이 구비시켜 주되, 이때 상기 전지판(200)이 반사면(103) 쪽으로 설치되도록 집열판(300)과 이격간격(T1))을 두고, 상기 반사면(103)의 제2단부(102)의 선단(102a)을 기준으로 아래쪽 부위에 고정부(120)에 의해 설치되는 구성으로 된다.
이와 같이 상기 전지판(200)을 집열판(300)의 아래쪽에 설치하는 이유는 태양광(700)으로부터 받은 반사광을 반사면(103)을 통해 솔라셀(220)에 직접적으로 반사시켜 주는 것을 피하여, 반사판(100)의 저면부에 위치한 반사면(103)을 통해 가능한 산란광을 솔라셀(220)에 반사시켜 전압생성 효율을 높여주고, 태양광(700)으로부터 반사광에 포함된 고열로 인해 솔라셀(220)이 파손되는 사례를 방지하여 주기 위한 것이다.
또한, 상기 집열판(300)은 원중심(C1) 쪽으로 설치되도록 제3프레임(Frame)(310) 또는 별도의 고정판(도시 생략함.) 등을 통해서 전지판(200)과 일정한 이격간격(T1))을 두고, 반사면(103)의 제2단부(102) 선단(102a)을 기준으로 위쪽 부위에 고정부(120)에 의해 설치되는 구성으로 된다.
이와 같이 상기 집열판(300)을 전지판(200)의 위쪽에 설치하는 이유는 태양광(700)으로부터 받은 반사광을 반사면(103)을 통해 집열기(320)에 초점이 맞추어 지도록 한 것으로써, 이는 가능한 반사광을 집열기(320)에 직접적으로 반사시켜 집열효율을 한층 더 높여주기 위한 것이다.
물론, 상기 전지판(200)이나 집열판(300)에 각각 구비된 솔라셀(220)이나 집열기(320)에는 태양광(700)으로부터 직접적으로 받는 솔라에너지도 이용하게 되는 것이다.
한편, 상기 언급한 전지판(200)은 제1프레임(110)에 연결된 고정부(120)의 동일한 축선(Y1) 상에 집열판(300)과 나란하게 설치되는 구성으로 된다.
또한, 첨부된 도 4 내지 도 6에 나타낸 바와 같이 상기 집열기(320)의 외피에는 일정한 크기를 가진 다수 개의 집열핀(Pin)(330)을 구비시켜서, 상기 집열기(320)의 단면적을 증가시켜 줌에 따른 태양광(700)으로부터 받는 집열효율을 한층 더 높여 주도록 하는 것이 바람직할 것이다.
그리고, 상기 집열기(320)의 외피 및 집열기(320)의 외피에 구비된 집열핀(330)은 검정색 또는 검정색 계조(階調)로 코팅(Coating)처리하여, 태양광(700)으로부터 발산되는 열의 흡수작용을 용이하게 하여 집열효율을 한층 더 높여 주도록 하는 것이 바람직할 것이다.
또한, 상기 집열기(320)는 루프(Loop)형상, 코일(Coil)형상, 지그재그(Zigzag) 형상 중에서 적어도 어느 하나로 형성시켜 유체저장탱크(도시 생략함.)에서 열교환기(도시 생략함.)로 유체가 이동되게 함으로써, 예컨데 상기 집열기(320)의 단면적을 키워 집열용량을 더욱 증가시켜 주는 구성으로 된다.
마찬가지로, 상기 집열기(320)는 가로 또는 세로방향으로 그재그(Zigzag) 형상으로 다수 회 반복 형성시켜 유체저장탱크에서 열교환기로 유체가 이동되게 함으로써, 이 또한 예컨데 상기 집열기(320)의 단면적을 키워 집열용량을 더욱 증가시켜 주는 구성으로 된다.
한편, 상기 반사판(100)을 태양광(700)이 위치한 방향을 향하도록 제1방향(P1) 또는 제2방향(P2)으로 회동시켜 주기 위해 동력을 발생하는 제1구동부(410)와 상기 제1구동부(410)에서 발생한 동력을 반사판(100)에 전달하는 제1동력전달부재(420)가 포함된 제1구동체(400)가 구성되고, 또한 상기 반사판(100)을 태양광(700)이 위치한 방향을 향하도록 제3방향(P3) 또는 제4방향(P4)으로 회동시켜 주기 위해 동력을 발생하는 제2구동부(510)와 상기 제2구동부(510)에서 발생한 동력을 반사판(100)에 전달하는 제2동력전달부재(520) 가 포함된 제2구동체(500)가 구성된다.
여기서, 참고할 사항으로 상기 제1구동체(400) 및 제2구동체(500)에 각각 포함된 제1구동부(410)와 제2구동부(510)는 구동력을 발생시키는 감속기나 전동모터(Motor) 등을 구비한 리니어 액추에이터(linear Actuator)를 사용하여 이루어지는 것도 가능할 것이다.
또한, 상기 제1구동체(400) 및 제2구동체(500)에 각각 포함된 제1동력전달부재(420)와 제2동력전달부재(520)는 반사판(100)에 구동력을 전달시켜 주기 위해 상기 반사판(100)과 제1구동부(410) 또는 상기 반사판(100)과 제2구동부(510)를 기계적으로 연결시켜 주는 링크(Link)수단 등과 같은 별도의 동력전달부재로 이루어지는 것이 바람직할 것이다.
이때, 상기 제1구동체(400)와 제2구동체(500)는 반사판(100)에 구비된 고정부(120)의 축선(Y1)을 태양광(700)을 향해 수직으로 향하도록 회동시켜 주는 것이 바람직할 것이다.
물론, 상기 반사판(100)을 태양광(700)이 위치한 방향을 향하도록 제1방향(P1) 또는 제2방향(P2)이나 제3방향(P3) 또는 제4방향(P4) 쪽으로 제한하여 회동시켜 주고자 할 경우에는 제2구동체(400) 또는 제2구동체(500) 중에서 어느 하나만 설치하여 사용하면 될 것이다.
참고할 사항으로, 상기 반사판(100)을 태양광(700)이 위치한 방향을 향하도록 자동으로 추적시켜 주기 위해 상기 태양광(700)의 위치 변화를 감지하는 감지수단과 상기 감지수단에서 출력된 감지신호를 공급받아 상기 제1구동체(400)와 제2구동체(500)에 추적신호를 공급시켜 주기 위한 별도의 위치추적수단(도시 생략함.)을 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하나, 상기 언급된 감지수단 및 위치추적수단은 본 발명의 핵심적이 사상이 아니기에 그에 따른 혼동을 피하고자 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위에서 다양한 변경과 수정 등이 가능함을 자명하게 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 언급된 바와 같은 실시 예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 특허청구 범위에 의하여 정해져야 함이 바람직할 것이다.
100 : 반사판
100a : 가운데부위
101 : 제1단부
102 : 제2단부
103 : 반사면
110 : 제1프레임(Frame)
120 : 고정부
130 : 지지부
131 : 지지부재
200 : 전지판
210 : 제2프레임(Frame)
220 : 솔라셀(Solar Cell)
300 : 집열판
310 : 제3프레임(Frame)
320 : 집열기
330 : 집열핀(Pin)
350 : 유체파이프(Pipe)
400 : 제1구동체
410 : 제1구동부
420 : 제1동력전달부재
500 : 제2구동체
510 : 제2구동부
520 : 제2동력전달부재
600 : 지주(支柱)
650 : 지면
700 : 태양광

Claims (10)

  1. 구동력을 발생하는 제1구동체(400)와 제2구동체(500)에 연동되어 태양광(700)이 위치한 방향으로 회동되는 반사판(100); 상기 반사판(100)을 통해 반사되는 태양광(700)을 이용하여 전지판(200) 및 집열판(300)에 솔라에너지를 집적시켜 주기 위한 장치에 있어서,
    길이방향(L1)을 따라 양쪽에 제1단부(101)를 평행하게 가진 반사면(103)을 반원 형상으로 형성시킨 반사판(100)의 가운데 부위(100a)에 상기 반사면(103)에 대해 수직으로 설치되는 솔라셀(Solar Cell)(220)이 구비된 전지판(200);
    상기 전지판(200)의 위쪽에 설치되는 집열기(320)가 구비된 집열판(300); 및
    상기 반사판(100)을 태양광(700)이 위치한 방향을 향하도록 제1방향(P1) 또는 제2방향(P2)으로 회동시켜 주는 제1구동체(400)와 상기 반사판(100)을 태양광(700)이 위치한 방향을 향하도록 제3방향(P3) 또는 제4방향(P4)으로 회동시켜 주는 제2구동체(500);
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 솔라에너지 집적장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전지판(200)은 양면에 솔라셀(220)이 구비되고, 반사면(103) 쪽으로 설치되도록 집열판(300)과 이격간격(T1))을 두고, 상기 반사면(103)의 제2단부(102)의 선단(102a)을 기준으로 아래쪽에 설치된 것;
    을 특징으로 하는 솔라에너지 집적장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 집열판(300)은 원중심(C1) 쪽으로 설치되도록 전지판(200)과 이격간격(T1))을 두고, 반사면(103)의 제2단부(102) 선단(102a)을 기준으로 위쪽에 설치된 것;
    을 특징으로 하는 솔라에너지 집적장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전지판(200)은 제1프레임(110)에 연결된 고정부(120)의 동일한 축선(Y1) 상에 집열판(300)과 나란하게 설치된 것;
    을 특징으로 하는 솔라에너지 집적장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 집열기(320)의 외피에는 다수 개의 집열핀(Pin)(330)이 구비된 것;
    을 특징으로 하는 솔라에너지 집적장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 집열기(320)의 외피 및 집열기(320)의 외피에 구비된 집열핀(330)은 검정색 또는 검정색 계조(階調)로 코팅(Coating)처리된 것;
    을 특징으로 하는 솔라에너지 집적장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 집열기(320)는 루프형상, 코일형상, 지그재그(Zigzag) 형상 중에서 적어도 어느 하나로 형성되어 유체저장탱크에서 열교환기로 유체가 이동되게 한 것;
    을 특징으로 하는 솔라에너지 집적장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 집열기(320)는 가로 또는 세로방향으로 그재그(Zigzag) 형상으로 다수 회 반복 형성되어 유체저장탱크에서 열교환기로 유체가 이동되게 한 것;
    을 특징으로 하는 솔라에너지 집적장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 반사판(100)을 태양광(700)이 위치한 방향을 향하도록 제1방향(P1) 또는 제2방향(P2)으로 회동시켜 주기 위해 동력을 발생하는 제1구동부(410)와 상기 제1구동부(410)에서 발생한 동력을 반사판(100)에 전달하는 제1동력전달부재(420)가 포함된 제1구동체(400); 및
    상기 반사판(100)을 태양광(700)이 위치한 방향을 향하도록 제3방향(P3) 또는 제4방향(P4)으로 회동시켜 주기 위해 동력을 발생하는 제2구동부(510)와 상기 제2구동부(510)에서 발생한 동력을 반사판(100)에 전달하는 제2동력전달부재(520) 가 포함된 제2구동체(500);
    로 이루어진 것을 특징으로 하는 솔라에너지 집적장치.
  10. 제1항 또는 제9항에 있어서, 상기 제1구동체(400)와 제2구동체(500)는 반사판(100)에 구비된 고정부(120)의 축선(Y1)이 태양광(700)을 향해 수직으로 향하도록 회동시켜 주는 것;
    을 특징으로 하는 솔라에너지 집적장치.
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