KR20120114454A - An electric power generation system on the water that has thermopower module and peripheral apparatus that uses the water flow for heatsink to maximize the efficiency - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 크게 열전발전장치부(310)와 공통장치부(260)로 구성된 열전발전시스템이다.The present invention is largely a thermoelectric power generation system composed of a thermoelectric generator unit 310 and a common device unit 260.
열전발전장치부(310)는 열전발전모듈(270)과 집광시스템(330)으로 구성되어 있다.The thermoelectric generator unit 310 includes a
열전발전모듈(270)은 가열부(50)와 냉각부(60)를 가지고 두접합면의 온도차를 이용하여 발전하는 열전소자(40)와 상기 열전소자 하부에 부착되어 방열판의 발열을 도와 발전효율을 높이기 위한 방열판(30)과 태양광의 복사열을 흡수하여 상기 열전소자(40)의 가열부(50)로 전달하는 열흡수판(130)와 상기 가열부(50)와 냉각부(60)에서 발생되는 전력을 외부로 공급하는 역할을 수행하는 양극도선(80) 및 음극도선(70)과 양극 콘넥터(100) 및 음극 콘넥터(110)로 구성된 하네스를 구비하고, 모듈과 모듈간 정방형태 또는 일자형태를 구성하기 위해 상호간 결속 또는 외부 물체와의 결속 또는 부체(252)와의 결속을 수행하는 결속고리(120)와 상기 구성물들을 고정하고 위치를 잡아주는 편평한 형태의 베이스(31)로 구성된 것을 특징으로한다.The
집광시스템(330)은 태양광을 열흡수판(130)으로 반사시키는 반사경(190)과 반사경을 X-Y축 각도 조절하는 메커니즘을 갖춘 팬틸트장치(191)와 태양광의 집광 효율을 높이기 위해 집광렌즈(93)를 3차원 자세 제어하는 모션베이스(341)로 구성되어 있다.The condensing system 330 includes a
공통장치부(260)는 발전전력을 포함하여 시스템의 전반을 제어하는 주제어부(160)와 주제어부의 제어에 따라 팬틸트(191)와 모션베이스(341)를 제어하는 자세제어부(280)와 원격통신을 담당하는 통신부(170)와; 자체전원부(180)와; 발생된 전력을 축적하는 축전지부(230)와 열전발전모듈에서 발생한 열기전력을 전력제어부로 송전하는 인출도선(235)과 자세제어부의 제어 명령과 동작 전원을 팬틸트장치에 공급하는 제어케이블(236)과 주제어부의 제어에 따라 상기 축전지를 충전하거나 외부로 규정된 전력을 송출하는 전력제어부(240)와 상기 통신부와 주제어부와 전력제어부 간 상호 통신하는데 사용되는 내부통신버스케이블(302)과 외부서버장치(300)와 상기 통신부와 외부서버장치 간 통신에 사용되는 외부통신케이블(301)과 전력제어부와 축전지간에 전력을 입출력하는 용도로 사용하는 충전케이블(303)과 전력제어부에서 외부로 전력을 공급하는데 사용하는 외부전력케이블(304)로 구성된 것을 특징으로 한다.
The common device unit 260 includes a
서로 다른 2개의 반도체 또는 금속을 접속하여 접합부에 온도차를 주면 기전력이 발생하는데 이런 현상을 제벡효과라 명칭하며, 이때 발생된 기전력을 열기전력이라 일컫는다. When two different semiconductors or metals are connected to each other to give a temperature difference to the junction, an electromotive force is generated. This phenomenon is called a Seebeck effect, and the generated electromotive force is called an electromotive force.
열기전력은 접합부 접속점의 온도차에 의해 가변되는데, 온도차(△t)가 클수록 열기전력은 커진다.
The thermoelectric power is varied by the temperature difference between the junction connection points. The larger the temperature difference Δt, the larger the thermoelectric power.
예를 들어 대한민국의 여름철 바닷물 표층의 온도와 태양열의 온도차를 이용하여 전력을 생산한다고 했을 경우, 통상 바다 표층 수중의 온도는 20℃ ~ 25℃이며, 한여름 집광하지 않은 밀폐된 자동차의 실내 온도가 통상적으로 최고 90℃ ~ 100℃ 정도 올라가는 것을 볼 때 특별히 다수의 반사경을 통해서 집광된 태양광의 복사열은 이보다 더 높이 올라가는 것을 알 수 있다. 하지만 밀폐된 자동차 온도로만 따져봤을 경우, 온도가 △t = 65℃ ~ 80℃가 되며, 이 수치는 발전 가능한 온도차인 △t > 40℃를 만족한다. For example, in the case of producing electricity by using the temperature difference between the surface temperature of the sea in summer and solar heat in Korea, the temperature in the sea surface is usually 20 ℃ ~ 25 ℃, and the indoor temperature of the closed car which is not condensed in summer is normal. As you can see up to about 90 ℃ ~ 100 ℃ rises, the heat of the sunlight specifically collected through a number of reflectors can be seen that goes higher than this. However, when considering only the closed car temperature, the temperature is Δt = 65 ℃ ~ 80 ℃, this value satisfies the possible temperature difference △ t> 40 ℃.
따라서 효율적인 발전을 위해서는 온도차(△t)의 극대화와 더불어 이 온도차를 지속적으로 유지하기 위해 열원과 냉각원을 지속적으로 공급하는 방안이 필요하다. 열전발전은 온도차를 이용한 방식임을 감안할 때 단순히 열원만을 논할 수는 없는 것이 당연하다. 열원으로서 흔히 태양열, 폐열, 메탄가스 연소열 등을 들 수 있다. 본 발명에서는 경제적이고 지속가능한 열원인 태양열을 채택한다. 온도차발전에서 열원 만큼 냉각원이 중요한 요소이며, 냉각의 방식은 크게 공냉식과 수냉식으로 나뉘는데 단위 면적당 냉각 효율면에서 수냉식이 우수하다. 수냉식은 물의 순환을 이용하여 냉각하는 방식으로, 냉각에 물을 사용하는 이유는 물의 비열이 여타의 액체보다 크기 때문이다. 수냉식 냉각방식은 다시 자연순환방식과 강제순환방식으로 나뉘는데, 강제순환방식이 냉각 특성이 우수하다. 자연순환방식은 수조의 물의 대류에 의해 순환되는 방식인데 비용이 적게 드는 반면, 냉각효율이 높지 않아 열전발전용으로 부적합한 문제점이 있었고, 강제순환방식의 경우 냉각 효율은 높지만 에너지가 소비되므로 결과적으로 에너지 효율이 낮고 비용이 많이 드는 문제점이 상존하고 있었다.
Therefore, for efficient power generation, it is necessary to maximize the temperature difference (△ t) and to continuously supply the heat source and the cooling source to maintain the temperature difference. Considering that thermoelectric power generation is a method using a temperature difference, it is natural that a heat source cannot be simply discussed. Common heat sources include solar heat, waste heat, and methane gas combustion heat. The present invention adopts solar heat, which is an economical and sustainable heat source. Cooling source is an important factor as heat source in temperature difference power generation. Cooling method is divided into air cooling type and water cooling type, and water cooling type is excellent in terms of cooling efficiency per unit area. Water-cooling is a method of cooling using a circulation of water, and the reason for using water for cooling is that the specific heat of water is larger than that of other liquids. Water-cooled cooling is divided into natural circulation and forced circulation, which is excellent in cooling characteristics. The natural circulation method is circulated by convection of water in the tank, but the cost is low, but the cooling efficiency is not high. Therefore, the natural circulation method is inadequate for thermal development. In the forced circulation method, the cooling efficiency is high but energy is consumed. Low efficiency and costly problems existed.
청정에너지원으로서 온도차 발전이 태양전지와 같은 다른 종류의 청정에너지원과의 경쟁에서 상대적 우위를 확보하고 시장성을 확보하기 위해서는 저비용과 동시에 고효율을 달성하는 것이 관건이다. 따라서 기술의 발전 방향은 적은 비용으로 많은 전력을 생산하는 방법을 찾는 방향으로 향방이 모아질 수밖에 없다. 열전발전의 비용을 크게 네 가지로 분류하자면, 열원 공급 비용과 냉각 에너지 소모 비용과 부지 확보를 포함한 건설 비용과 운용 비용일 것이다. 본 발명 수상 태양열 발전 시스템은 열원으로 무궁무진한 태양열을 사용하여 열원 공급 비용을 낮추고 있고, 유수를 이용하므로 냉각에너지 소모 비용 또한 낮으며, 수상에 건설하는 결과 부지 매입 비용을 줄일 수 있으며, 반영구적인 열전모듈의 특성을 감안해보면 운용비용 또한 경쟁력이 있을 것이다. 열전발전에서 비용과 관련하여 효율을 높이는 부분을 생각해본다면, 열전발전의 전반적인 발전효율을 높이는 요인은 냉각효율에 직결되므로, 아직 미개척 상태로 있는 냉각원 분야에 보다 중점을 두어야 할 것이다. 냉각효율을 높이기 위해서 요구되는 요건은, 첫째, 지속적인 냉각이 필요하다는 점이다. 방열체에서 물로 전달된 열이 물의 온도를 높이게 된다면 결국 온도차가 줄어 발전효율이 떨어지기 때문이다. 둘째, 냉각에 소모되는 에너지가 적거나 없어야 한다는 점이다. 태양전지의 경우 효율을 높이기 위한 수단으로서 강제로 냉각수를 태양전지판에 뿌려 온도를 낮추는 방법이 있다. 하지만 물을 뿌릴 때 소모되는 에너지와 효율이 높아져 증가되는 출력전력 변화치를 전력효율 측면에서 비교해봤을 때, 냉각수를 뿌릴 때 소모되는 에너지가 전혀 없다는 경우를 제외하면 상황에 따라서 비교 자체가 무의미할 수 있다. 열전발전의 경우 냉각이 필수조건인 만큼 냉각에 소모되는 에너지를 줄이는 것은 결과적으로 전체적인 발전효율 개선에 직결된다 할 것이다. 이에 본 발명은 자연계의 물의 순환 현상 과정 가운데 하천, 바다 등과 같은 지표수 물 흐름을 무동력 고효율 냉각에 사용될 수 있도록 하는 고효율 열전발전장치를 창안하게 되었다. 하천과 바다의 물의 흐름을 이용하면 상술한 강제순환냉각방식과 유사한 효과를 내기 때문에 냉각에 소요되는 에너지는 없지만 냉각효과는 우수한 결과가 도출되어 결과적으로 고효율의 냉각방식이 되기 때문이다.
As a source of clean energy, it is key to achieve low cost and high efficiency in order to achieve a relative advantage and marketability in competition with other types of clean energy sources such as solar cells. Therefore, the direction of the development of the technology is bound to find a way to produce more power at a lower cost. The costs of thermoelectric power can be classified into four categories: the cost of supplying heat, the cost of cooling energy consumption, and the cost of construction and operation, including site acquisition. In the present invention, the solar power generation system of the present invention uses infinite solar heat as a heat source, and lowers the cost of supplying the heat source, and since it uses water, the cost of cooling energy is also low. Given the nature of the module, operating costs will also be competitive. Considering the cost-efficient part of thermoelectric power generation, the overall factor for improving the overall power generation efficiency of thermoelectric power is directly related to the cooling efficiency. Therefore, the focus should be on the cooling source field, which is still unexplored. In order to increase the cooling efficiency, the first requirement is that continuous cooling is required. If the heat transferred from the radiator to the water increases the temperature of the water, the temperature difference eventually decreases the power generation efficiency. Second, there is little or no energy consumed for cooling. In the case of solar cells, there is a method of lowering the temperature by forcibly spraying cooling water onto the solar panel as a means to increase efficiency. However, when comparing the energy consumption when spraying water and the change in output power that is increased due to the higher efficiency, in terms of power efficiency, the comparison itself may be meaningless depending on the situation except that there is no energy consumption when spraying water. . In the case of thermoelectric power generation, as cooling is a necessary condition, reducing the energy consumed for cooling will result in improvement of overall power generation efficiency. Accordingly, the present invention has created a high-efficiency thermoelectric generator that enables the surface water flow, such as rivers, seas, etc., to be used for non-power-efficient high-efficiency cooling in the natural water circulation process. Because the flow of water in the rivers and the sea produces similar effects as the forced circulation cooling method described above, there is no energy required for cooling, but the cooling effect is excellent, resulting in a highly efficient cooling method.
본 발명의 발전 시스템은 수면 위에 부상한 채로, 열원으로 태양광의 복사열을 그리고 냉각원으로는 자연상태에서 흐르는 물 즉, 하천과 바다 등의 유수를 사용하는 수상 태양열 발전 시스템이다.
The power generation system of the present invention is a water-based solar power generation system that uses the flowing water of natural light as a heat source, that is, flowing water such as rivers and the sea, while floating on the surface of the water, and radiating heat of sunlight as a heat source.
본 발명은 크게 열전발전모듈(270)을 포함한 열전발전장치부(310)와 공통장치부(260)로 구성되는 열전발전시스템이다.
The present invention is largely a thermoelectric power generation system composed of a thermoelectric generator unit 310 including a
열전발전모듈은 태양열과 흐르는 물의 수온과의 온도차를 전력으로 변환하는 모듈화된장치이다. 공통장치부(160)는 열전발전모듈(270)이 수상에서 열전발전을 수행함에 있어 효율을 극대화하고 발전된 전력을 출력제어하는 역할을 수행하는장치이다.
Thermoelectric power module is a modular device that converts the temperature difference between solar heat and the water temperature of the flowing water into power. The
본 발명의 열전발전시스템에서 사용되는 열전발전모듈(270)은 경우에 따라 2개 이상의 다수개의 조합으로 사용할 수 있다. 따라서 집광렌즈(93)과 모션베이스장치(341)를 사용하는 경우 열전발전모듈과 동일한 숫자로 설치된다. 반사경(190)과 팬틸트장치(191)를 사용하여 집광하는 열전발전모듈(270)의 경우 2개 이상의장치가 1개 이상의 열전발전모듈(270)에 태양광을 단독 또는 분리되어 공급할 수 있다.
The
먼저 팬틸트장치(191) 또는 모션베이스장치(341)는 주제어부의 내부 알고리즘에 의해 계산된 수치에 따라 제어된다. 통신부(170)에서 제공되는 GPS 위성항법신호 가운데 위치정보와 날짜정보와 시각정보와 방향정보 등을 가공하여 최적의 태양광 반사각을 산출한다. 또한 통신부(170)에서 제공되는 외부 제어신호에 의해 제어될 수도 있다.
First, the
반사경(190)은 열전발전모듈(270)과 같은 플레이트 상에 설치될 수도 있지만, 주변 수상에 위치한 별도의 플레이트에 위치하거나 인근 육지에 있을 수도 있다. 반사경의 수량은 출력과 주변 여건에 따라 결정되며, 하나 또는 다수가 설치되어 운용된다. The
집광시스템(330)을 거쳐 열전발전모듈(270)로 전달된 태양 복사열은 열흡수판(130)에서 가열되고 열전소자(40)의 가열부(50)로 전달된다. 가열부(50)에 전달된 열원은 열전소자(40)의 냉각부(60)과 방열판(30)을 거쳐 수중으로 열이 배출되게 된다.
The solar radiation transmitted to the
상술한 바와 같이 본 발명은 온도차를 이용한 열전변환 발전을 실시함에 있어, 열원과 냉각원을 자연에서 얻을 수 있게 함으로써 친환경적인 전력생산을 가능하게 하는 청정에너지원이다. 열전소자의 특성상 내구성이 우수하여 설치 이후 반영구적으로 가동할 수 있는 특성이 있다. 자연계의 전체적인 순환 과정 중 대류되는 열의 일부를 전기에너지로 변환하여 사용함으로써 환경영향은 미미한 에너지원이다. 또한 수상시스템의 경우 하천이나 해상에 설치할 수 있어 부지조성비용을 크게 절감할 수 있다. 해상 조명용 전력이나 전기 배 충전용 전력 충당할 수 있으며 나아가 육상의 부족한 전력을 공급할 수 있게 한다. 궁극적으로 지구촌 온실가스 저감에 기여하고, 새로운 이산화탄소 감축사업을 가능하게 하며, 나아가 저탄소 녹색성장에 일조할 것이다.
As described above, the present invention is a clean energy source that enables eco-friendly power production by enabling a heat source and a cooling source to be obtained in nature in performing thermoelectric conversion power generation using a temperature difference. Due to the characteristics of thermoelectric elements, they have excellent durability and can be operated semi-permanently after installation. The environmental impact is a negligible energy source by converting some of the convective heat into electrical energy during the whole cycle of the natural world. In addition, the waterborne system can be installed on the river or the sea, which can greatly reduce the site construction cost. It can cover the power of marine lighting or electric power for charging the electric power, and further, it can supply the insufficient power of the land. Ultimately, it will contribute to global greenhouse gas reduction, enable new carbon dioxide reduction projects, and contribute to low carbon green growth.
도 1은 본 발명에 의한 열전발전모듈(270)의 기본적인 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명 열전발전모듈(270)의 수상에서 설치 사례를 예시한 것이다.
도 3은 본 발명 열전발전모듈(270)이 반사경(190)으로부터 태양광의 복사열을 공급받는 팬틸트장치(191)의 동작을 예시한 것이다.
도 4는 본 발명 열전발전모듈(270)이 집광렌즈(93)로부터 태양광의 복사열을 공급받는 모션베이스장치(341)의 동작을 예시한 것이다.
도 5는 본 발명 열전발전모듈(270)의 에너지 흐름을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명 열전발전시스템의 전체 구성을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명 열전발전장치(310)을 예시한 것이다.
도 8은 본 발명 공통장치(260)을 예시한 것이다.
도 9는 본 발명 주제어부(160)의 기능을 블록 단위로 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명 전력제어부(240)의 기능을 블록 단위로 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명 자세제어부(280)의 기능을 블록 단위로 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명 팬틸트장치(191)의 기능을 블록 단위로 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명 모션베이스장치(340)의 기능을 블록 단위로 나타낸 것이다.
도 14는 본 발명 통신부(170)의 기능을 블록 단위로 나타낸 것이다.
도 15는 본 발명 시스템의 동작 순서도를 나타내었다. 1 is a cross-sectional view for explaining the basic structure of the
Figure 2 illustrates an installation example in the water phase of the
3 illustrates an operation of the
4 illustrates the operation of the
Figure 5 shows the energy flow of the
Figure 6 shows the overall configuration of the thermoelectric power system of the present invention.
7 illustrates the thermoelectric generator 310 of the present invention.
8 illustrates a common device 260 of the present invention.
9 illustrates the functions of the
10 shows the function of the
11 illustrates the function of the
12 illustrates the function of the
13 shows the functions of the
14 illustrates the functions of the
15 shows a flowchart of the operation of the present system.
이하 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 살펴보기로 하며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of related arts or configurations will be omitted when it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily obscured will be.
그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
The terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may be changed according to intentions or customs of users or operators, and the definitions should be made based on the contents throughout the specification for describing the present invention.
도 1은 본 발명의 열전발전모듈(270)의 기본 형태와 구조를 보여주는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing the basic form and structure of the
집광된 입사 태양광의 복사열을 열흡수판(130)에서 흡수하고 그 복사열은 열전소자(40)의 가열부(50)에 공급된다. 열에너지는 일부 전기에너지로 변환되어 양극도선(80)과 음극도선(70)을 경유하고 양극 콘넥터(100) 및 음극 콘넥터(110)를 통하여 외부로 전력을 송출한다.The radiant heat of the collected incident sunlight is absorbed by the
남은 열에너지는 다시 냉각부(60)와 방열판(30)을 통하여 외부로 방출된다. 열전소자(40)은 단일 또는 다수 개의 소자를 구성할 수 있며, 방열판(30) 또한 단일 또는 다수 개의 조합으로 구성할 수 있다.The remaining thermal energy is discharged to the outside through the cooling
상기 구성물들이 위치를 잡고 고정될 수 있도록 하며, 열전발전모듈이 위치를 잡고 고정될 수 있도록 하는 결속고리(120)가 구비되어 있는 베이스(31) 이 구비되어 있다. 흡열판(130)의 열에너지가 열전소자(40)을 통과하여 방열판(30)으로 전달될 수 있도록 단열재(32)가 구비되어 있다. 베이스(31)는 원형이 될 수도 있고 4각형 또는 6각형이 될 수도 있다. 연결고리(120)는 경우에 따라 여러 개를 베이스(31)에 취부할 수 있으며, 이를 이용하여 각 베이스(31)와 베이스(31)를 연결하여 집합을 만들 수도 있다.The
태양광을 집광할 시, 도 3과 같이 인접한 수상에 설치된 베이스(31) 상부에 설치된 반사경(190)에 의해 태양광의 복사열을 공급받을 수 있으며, 도 7과 같이 동일한 베이스(31) 상에 설치된 단일 또는 다수의 반사경(190)에 의해 태양광의 복사열을 공급 받을 수도 있다. 또한 도 4와 같이 집광렌즈(93)을 통하여 태양광의 복사열을 공급받을 수 있다.When the solar light is collected, the radiant heat of the sunlight can be supplied by the
도 2는 열전발전모듈(270)의 설치 예시를 보여준다. 2 shows an example of installation of the
베이스(31)에 취부된 결속고리(120)를 이용하여 부체(252)를 결속하여 부력을 이용하여 수면에 띄울 수도 있으며, 이와 병행 또는 별도로 베이스 지지대(254)를 결속고리(120)에 결속하여 수면에 부상시킬 수 있다.
By using the
도 3은 집광시스템(330)이 팬틸트(191)과 반사경(190)을 이용하여 태양광을 열흡수판(130)에 공급하는 동작을 예시하고 있다. 3 illustrates an operation in which the light collecting system 330 supplies sunlight to the
주제어부(160)은 GPS 위성항법장치에서 전달된 GPS 위성항법신호 가운데 의 위치정보와 날짜정보와 시각정보와 방향정보 등을 가공하여 최적의 태양광 반사각을 산출한다. 이 산출 결과는 자세제어부(280)의 메인보드(281)에서 제어신호로 변환되고 이는 팬틸트장치(191)의 모터구동모듈(214)에 의해 X축 구동모터(216)와 Y축 구동모터(217)를 구동하게 되고, 결국 최적의 각도를 유지해 최대의 복사열을 전달하게 된다.
The
도 4는 집광시스템(330)이 모션베이스(341)과 집광렌즈(93)을 이용하여 태양광의 복사열을 열흡수판(130)에 공급하는 동작을 예시하고 있다. FIG. 4 illustrates an operation in which the light collecting system 330 supplies the radiant heat of sunlight to the
주제어부(160)은 GPS 위성항법장치에서 전달된 GPS 위성항법신호 가운데 위치정보와 날짜정보와 시각정보와 방향정보 등을 가공하여 최적의 태양광 입사각을 산출한다. 이 산출 결과는 자세제어부(280)의 메인보드(281)에서 제어신호로 변환되고 이는 모션베이스제어장치(340)의 모터구동모듈(346)에 의해 6축 구동모터(347-1 ~ 6)를 구동하게 되고, 결국 최적의 각도를 유지해 최대의 복사열을 전달하게 된다.
The
도 7는 다수의 반사경(190)이 열전발전모듈(270)과 동일한 베이스(31)에 위치하며 집광시스템(330)이 모션베이스(341)와 집광렌즈(93)을 이용하여 태양광의 복사열을 열흡수판(130)에 공급하여 열전발전을 일으키는 동작을 예시하고 있다. 7 shows that a plurality of
주제어부(160)에 의해 제어된 반사경(190)은 최적의 각도로 태양광을 반사하여 열전모듈(270)에 태양광의 복사열을 공급한다.The
발생된 기전력은 인출도선(235)를 통하여 전력제어부(240)으로 전송되며, 팬틸트에서 소요되는 전원과 제어신호는 자세제어부(280)로부터 제어케이블(236)을 통하여 공급된다.
The generated electromotive force is transmitted to the
도 8은 본 발명 공통장치(260)의 예를 보이고 있다.8 shows an example of the common device 260 of the present invention.
전력제어부(240)에 공급된 전력은 주제어부(160)의 제어에 의해 충전케이블(303)을 거쳐 축전지에 충방전되거나, 외부전력케이블(304)를 통하여 외부로 전력이 공급된다.The power supplied to the
통신부(170)은 외부서버(300)과 외부통신케이블(301)을 통하여 통신한다.The
주제어부(160)은 통신부(170)와 전력제어부(240)와 자세제어부(280)간에 내부통신버스케이블(302)을 통하여 통신한다.
The
도 9는 주제어부(160)의 기능 구성을 보여준다. 9 shows a functional configuration of the
주제어부(160)은 통신부(170)와 자세제어부(280)와 전력제어부(240)부와 내부통신버스케이블(302)을 통하여 통신한다. 주제어부(160)는 통신부를 통해서 GPS 위성항법신호를 받아 시각정보와 날짜정보와 위치정보와 방향정보 등을 파악하고, 외부 제어신호를 바탕으로 내부 알고리즘에 의해 최적의 태양광 집광 제어를 산출하여 자세제어부(280)로 제공하고, 역으로 자세제어부(280)에서 제공된 포텐쇼미터(218,219, 348-1 ~ 6)의 피드백 정보와 팬틸트장치(191)의 광센서(211)의 수광량 피드백 정보와 모션베이스 제어장치(340)의 광센서(349)의 수광량 피드백 정보를 바탕으로 미리 설정된 알고리즘과 외부서버장치(300)로부터 수신된 외부 제어 명령과 키패드(163)에 의해 제어된 신호와 전력제어부(240)로부터 수신된 발전량과 축전량 등을 종합하여 전력출력량과 전력생산량과 축전량을 제어하고 반사경의 위치를 제어한다. 또한 전력제어부(240)로부터 외부로 공급된 전력량 적산데이터를 수신받아 외부 서버에 제공한다.
The
도 10는 전력제어부(240)의 기능 구성을 보여준다.10 shows a functional configuration of the
전력모듈(243)은 열전발전모듈 단자(246)을 통하여 감지된 전압, 전류와 축전지 단자(244)를 통하여 감지된 전압, 전류를 메인보드(241)로 전달하고 메인보드(241)의 제어에 따라 외부 전력 출력과 축전 기능을 수행한다. 또한 외부 전력출력 단자(245)는 외부로부터 전기콘넥터가 결합될 수 있는 구조로 되어 있으며, 외부의 전기콘넥터가 결합되어 있는지 여부를 전력모듈(243)을 통하여 메인보드(241)에 알려준다. 메인보드(241)는 외부 전력출력 단자(245)를 통해 외부로 공급되는 전력량을 전력모듈(243)의 미터링 기능을 통하여 계산하여 과금 등의 기초 자료가 될 수 있도록 적산데이터를 작성하고, 주제어부(160)의 제어에 따라 주제어부로 적산데이터를 제공한다.
The
도 11은 자세제어부(280)의 기능 구성을 보여준다.11 shows a functional configuration of the
팬틸트 및 모션베이스제어포트(283)를 통하여 수신된 포텐쇼미터(218, 219)의 정보를 메인보드(281)로 전달하고 제어신호를 팬틸트장치(191)와 모션베이스제어장치(340)로 송신한다.
Transmitting the information of the
도 12는 펜틸트장치(191)의 기능 구성을 보여준다.12 shows a functional configuration of the
자세제어부 포트(215)에서 수신된 주제어부(160)의 제어신호를 바탕으로 메인보드(212)는 X축모터구동 모듈(214)과 Y축모터구동 모듈(215)을 제어한다. X축 모터구동 모듈(214)은 X축 모터(216)에 구동전력을 제공하고, Y축 모터구동 모듈(215)은 Y축 모터(217)에 구동전력을 제공한다.The
포텐쇼미터(218, 219)는 모터구동모듈(214)를 거쳐 메인보드로 변위 정보를 제공한다. 광센서(211)는 집광되는 광량을 감지한다. 메인보드(212)는 광센서(211)에서 취득된 광량 정보를 주제어부에 피드백 전달한다. 이 피드백 정보는 주제어부(160)과 반사경(190)의 각도 간에 자동 세팅 및 보정 동작이 이루어질 수 있게 한다.
도 13는 모션베이스제어장치(340)의 기능 구성을 보여준다.13 shows a functional configuration of the motion
자세제어부 포트(343)에서 수신된 주제어부(160)의 제어신호를 바탕으로 메인보드(344)는 모터구동모듈(346)을 제어한다. 6개로 구성된 모터(347-1 ~ 6)는 각각의 동작에 따라 모션베이스의 자세를 조절한다. 모터구동모듈(346)은 구동전력을 제공하고 포텐쇼미터(348-1 ~ 6)는 모터구동모듈(346)을 거쳐 메인보드(344)를 거쳐 주제어부(160)으로 변위 정보를 피드백 제공한다. The
광센서(349)는 집광되는 광량을 감지한다. 메인보드(344)는 광센서(349)에서 취득된 광량 정보를 주제어부에 피드백 전달한다. 이 피드백 정보는 주제어부(160)과 집광렌즈(93)의 수광 각도 간에 자동 세팅 및 보정 동작이 이루어질 수 있게 한다.
The
도 14는 통신부(170)의 기능 구성을 보여준다.14 shows a functional configuration of the
메인보드는(171) 내장된 GPS장치(172)로부터 시간, 위치, 방향 및 날짜 정보 등을 수신하고, 외부서버포트(174)를 통하여 외부 제어 명령를 수신하여 주제어부 포트(175)를 통하여 주제어부(160)와 통신하고, 전력제어부(240)과 발전전력량, 축전전력량, 이벤트, 적산데이터 등 정보를 교신하여 주제어부(160)와 송수신하는 역할을 수행한다.
The
도 15는 본 발명 시스템의 동작 순서도를 나타내었다.15 shows a flowchart of the operation of the present system.
초기화 루틴(400) 동작은 주제어부(160)의 메인보드(161)의 부팅과 전력제어부(240)의 메인보드(241)의 부팅과 자세제어부(280)의 메인보드(281)의 부팅과 팬틸트장치(191)의 메인보드(212)의 부팅과 모션베이스제어장치(340)의 메인보드(344)의 부팅과 통신부(170)의 메인보드(171)의 부팅과 각장치간 내부버스통신 이상여부 확인과 외부 서버와의 통신 이상 여부와 각 모터 동작 확인과 포텐쇼미터 동작 확인 등으로 구성되어 있다.
The
외부제어수신 판단 루틴(410)은 외부 서버에 의한 동작 제어 명령이 도달되어 있는지 확인하고 도달 시는 자세제어 루틴(430)으로 점프하고 미도달 시는 자체 변위 및 위성 데이터 취득 루틴(420)으로 점프한다.
The external control
변위 및 위성 데이터 취득 루틴(420)은 각 포텐쇼미터(218,219, 348-1 ~ 6)의 변위값과 통신부(170)의 GPS장치(172)로부터 GPS위성항법신호를 취득하여 주제어부(160)의 메인보드(161)에서 처리한다.
The displacement and satellite
자세제어루틴(430)은 주제어부(160)의 제어에 따라 자세제어부에서 각 모터(216,217, 347-1 ~ 6)를 구동하고 각 포텐쇼미터(218,219, 348-1 ~ 6)의 변위값을 주제어부(160)로 피드백하여 제어한다.
The
발전데이터 취득 루틴(440)은 열전발전모듈(270)에서 발생된 열기전력의 전압과 출력전류값과 축전지(230)의 전압값과 충방전 전류값과 외부 전력 출력단자(245)의 전압값과 출력전류값을 취득하여 메인보드(241)을 거쳐 주제어부(160)으로 전송하는 과정이다.
The power generation
외부출력제어판단루틴(450)은 외부서버(300)의 외부로 출력을 송출하는 명령이 대기하고 있는지 여부를 확인하고, 있다면 전력모듈(243)의 동작으로 외부 전력 출력단자(245)를 통하여 외부로 전력을 공급하고 없다면 축전지(230)에 전력을 충전하는 과정이다.
The external output
전력외부출력루틴(460)은 전력을 외부로 송출하는 루틴으로서 외부 전기콘넥터의 결합여부와 순시 출력 전압과 출력 전류값을 전력모듈(243)로 전송한다. 전송된 정보는 주제어부(160)으로 전송된다.
The power
전력충전루틴(470)은 축전지에 전력을 충방전하는 루틴으로서 외부출력제어가 있을 경우 축전지는 방전모드로 돌입하며 순시 출력 전압과 출력 전류값을 전력모듈(243)로 전송한다. 전송된 정보는 주제어부(160)으로 전송된다. 또한 외부 출력 제어가 없을 경우 충전모드로 돌입하며 순시 출력 전압과 출력 전류값을 전력모듈(243)로 전송한다. 전송된 정보는 주제어부(160)으로 전송된다.
The
이상 본 발명의 설명을 위하여 도시된 실시 예는 본 발명이 구체화되는 하나의 실시 예에 불과하며, 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
The embodiments shown for the purpose of explanation of the present invention are just one embodiment in which the present invention is embodied, and as shown in the drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention. Anyone who has grown up will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.
도 1
270 : 열전발전모듈
50 : 가열부
60 : 방열판
40 : 열전소자:
130 : 열흡수판
120 : 결속고리
80 : 양극도선
70 : 음극도선
100 : 양극 콘넥터
110 : 음극 콘넥터
31 : 베이스
30 : 방열판
32 : 내열단열재
도 2
254 : 베이스지지대
252 : 부체
도 3
330 : 집광시스템
190 : 반사경
191 : 팬틸트장치
120 : 결속고리
도 4
93 : 집광렌즈
341 : 모션베이스장치
254 : 베이스지지
도 6
300 : 외부서버
180 : 자체전원부
도 7
270 : 열전발전모듈
도 8
303 : 충전케이블
304 : 외부전력케이블
235 : 인출도선
302 : 내부통신버스케이블
301 : 외부통신케이블
230 : 축전지부
도 9
160: 주제어부
161 : 메인보드
162 : 통신부포트
163 : 전원공급장치
164 : LCD표시장치
165 : 키패드
166: 전력제어부 포트
167 : 자세제어부 포트
도 10
240 : 전력제어부
241 : 메인보드
242 : 전원공급장치
243 : 전력모듈
244 : 출전지 단자
245 : 외부 전력출력 단자
246 : 열전발전모듈단자
247 : 주제어부 포트
도 11
280 : 자세제어부
236 : 제어케이블
281 : 메인보드
282 : 전원공급장치
283 : 반사경 및 모션베이스 제어포트
285 : 주제어부 포트
도 12
191 : 팬틸트장치
211 : 광센서
212 : 메인보드
213 : 전원공급장치
214 : 모터구동모듈
215 : 자세제어부 포트
216 : X축 구동모터
217 : Y축 구동모터
218 : X축 포텐쇼미터
219 : Y축 포텐쇼미터
도 13
340 : 모션베이스제어장치
343 : 자세제어부 포트
344 : 메인보드
345 : 전원공급장치
346 : 모터구동모듈
347-1 ~ 6 : 구동모터
348-1 ~ 6 : 포텐쇼미터
도 14
170 : 통신부
171 : 메인보드
172 : GPS장치
173 : 전원공급장치
174 : 외부서버포트
175 : 주제어부 포트
도 15
400 : 초기화 루틴
410 : 외부제어수신여부 판단 루틴
420 : 변위 및 위성데이터 취득 루틴
430 : 자세제어 루틴
440 : 발전 데이터 취득 루틴
450 : 외부출력제어여부 판단 루틴
460 : 전력 외부 출력 루틴
470 : 전력 충방전 루틴1
270 thermoelectric power module
50: heating part
60: heat sink
40: thermoelectric element:
130: heat absorption plate
120: Binding Ring
80: positive lead
70: cathode wire
100: anode connector
110: cathode connector
31: Base
30: heat sink
32: heat-resistant insulation
2
254: Base Support
252: floating body
3
330 condensing system
190: reflector
191: Pan tilt device
120: Binding Ring
4
93: condenser lens
341: motion base unit
254: base support
6
300: external server
180: self power unit
7
270 thermoelectric power module
8
303: charging cable
304: external power cable
235: lead wire
302: internal communication bus cable
301: external communication cable
230: storage unit
9
160: subject fisherman
161: main board
162: communication port
163: power supply
164: LCD display device
165: keypad
166: power control port
167: attitude control unit port
10
240: power control unit
241: mainboard
242: power supply
243 power module
244: battery terminal
245 external power output terminal
246: thermoelectric module terminal
247: Main fishery port
11
280: posture control unit
236: control cable
281: mainboard
282: power supply
283: reflector and motion base control port
285: main fishery port
Figure 12
191: Pan tilt device
211: light sensor
212: mainboard
213: Power Supply
214: motor drive module
215: attitude control unit port
216: X axis drive motor
217: Y axis drive motor
218: X axis potentiometer
219: Y axis potentiometer
13
340: motion base control device
343: attitude control unit port
344: mainboard
345: power supply
346: motor drive module
347-1 ~ 6: drive motor
348-1 to 6: potentiometer
14
170:
171: mainboard
172: GPS device
173: power supply
174: external server port
175: main fisherman port
Figure 15
400: initialization routine
410: Routing judgment of external control
420: Displacement and satellite data acquisition routine
430: attitude control routine
440: generation data acquisition routine
450: Routing routine for external output control
460: power external output routine
470: power charge and discharge routine
Claims (12)
열전소자(40)의 가열부(50) 상부에 열흡수판(130)과, 열전소자(40)의 냉각부(60)의 하부에 방열판(30)과, 베이스와 열전소자(40) 사이에 내열단열재(32)와, 열기전력을 외부로 인출하는 양극도선(80)과 음극도선(70)과 양극 콘넥터(100)와 음극 콘넥터(110)이 구비된 열전발전모듈
When viewed from the upper side of the base 31 having a certain thickness of a plate-like, such as circular or square or hexagon, thermoelectric element 40 in which one or more entities located in the base 31 to generate a thermoelectric power in series and parallel combination,
The heat absorption plate 130 on the heating unit 50 of the thermoelectric element 40, the heat sink 30 in the lower portion of the cooling unit 60 of the thermoelectric element 40, between the base and the thermoelectric element 40 Thermoelectric power generation module having a heat-resistant insulating material 32, a positive electrode lead 80, a negative electrode lead 70, a positive connector 100 and a negative electrode connector 110 for drawing out the thermal power to the outside
The thermoelectric power module having a base according to claim 1, wherein the base has a binding ring (120) for binding to an external object such as a base support (254) or a floating body (252) or another base (31).
According to claim 1, At least one reflector 190 for reflecting the sunlight at a calculated angle in order to focus the radiant heat of sunlight on the heat absorbing plate 130 and the posture of the reflector 190 by remote or self-control Drives to the potentiometers 218 and 219 and the motors 216 and 217 that provide rotation information of the X and Y axis motors 216 and Y axis motors 216 and Y axis motors 217. A pan tilt device comprising a motor drive module 214 for providing power and receiving data of displacements of the potentiometers 218 and 219, a main board 212 for communicating data with the motor drive module 214, and a power supply unit 213. 191 with thermoelectric power system
4. The thermoelectric power generation system according to claim 3, further comprising an optical sensor (211) for confirming that the radiant heat of sunlight is concentrated on the heat absorption plate (130) and enabling a precise control by feeding back a signal.
The motion base 341 according to claim 1, which fixes and positions the condenser lens 93 and the condenser lens 93, which are in contact with the sunlight at a calculated angle, in order to concentrate radiant heat of sunlight on the heat absorption plate 130. ) And 6-axis drive motors 347-1 to 6 and 6-axis drive motors 347-1 to 6 that determine the attitude of the motion base 341 and the potentiometers 348-1 to 6 A thermoelectric power generation system having a motion base control device 340 including a main board 344 for communicating data with a motor drive module 346 and a motor drive module 346 for receiving displacement information, and a power supply unit 345.
6. The thermoelectric power generation system according to claim 5, wherein the thermoelectric power generation system is provided with an optical sensor (349) for confirming that the radiant heat of sunlight is concentrated on the heat absorption plate (130) and enabling a precise control by feeding back a signal.
열전발전시스템The GPS device 172 according to claim 4 or 5, wherein the GPS device 172 which provides a GPS satellite navigation signal for optimal posture control based on time information, location information, date information, direction information, etc. among the GPS satellite navigation signals is provided. Equipped
Thermoelectric power system
8. The voltage and output current of the thermoelectric power generated by the thermoelectric generator module 270, the voltage value of the battery 230, the charge / discharge current value, and the voltage value and output current of the external power output terminal 245. A thermoelectric power generation system including a power control unit 240 for acquiring, storing, and providing a value, coupling an external electric connector, and transmitting a instantaneous output voltage and an output current value to the power module 243.
The method of claim 8, wherein the initialization operation includes booting up the main board 161 of the main control unit 160, booting up the main board 241 of the power control unit 240, and turning off the main board 281 of the posture control unit 280. Boot and boot of the main board 212 of the pan tilt device 191 and boot of the main board 344 of the motion base control device 340 and booting of the main board 171 of the communication unit 170 and the interior of each device Check if the bus communication is abnormal, and if there is a communication error with the external server, check the operation of the X-axis motor 216 and Y-axis motor 217, and the motors of each of the six axes (347-1 to 6) and the operation of the potentiometer. Thermoelectric power generation system equipped with a main control unit 160 for managing
10. The apparatus of claim 9, further comprising an external server 300, checking whether an operation control command by the external server is reached, jumping to the posture control routine 430 when reaching, and acquiring its own displacement and satellite data when it is not reached. Jumps to the routine 420, and determines whether or not the command to send the output to the outside from the external server 300, and supplies power to the outside through the external power output terminal 245 by the operation of the power module 243. If not, the thermoelectric generation system having an algorithm for charging power to the battery 230
11. The method according to claim 10, wherein in transmitting power to the outside, an external electrical connector 245 is provided, and the integrated power data is generated based on whether the external electrical connector 245 is coupled and the instantaneous output voltage and output current value. Thermoelectric power generation system having a power module 243
12. The instantaneous output voltage and output of claim 11, further comprising an accumulator 230 and discharging power generated from the thermoelectric generator module 270 to the inside or discharging the same to the outside. A thermoelectric power generation system including a power module 243 for measuring a current value and sending the measured data to the main controller 160.
Priority Applications (1)
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KR1020110031946A KR20120114454A (en) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | An electric power generation system on the water that has thermopower module and peripheral apparatus that uses the water flow for heatsink to maximize the efficiency |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110031946A KR20120114454A (en) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | An electric power generation system on the water that has thermopower module and peripheral apparatus that uses the water flow for heatsink to maximize the efficiency |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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KR20120114454A true KR20120114454A (en) | 2012-10-17 |
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ID=47283561
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---|---|---|---|
KR1020110031946A KR20120114454A (en) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | An electric power generation system on the water that has thermopower module and peripheral apparatus that uses the water flow for heatsink to maximize the efficiency |
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