KR20130109460A - 태양열 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양열 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양열을 이용해 열저장매체를 가열하고, 상기 가열된 열저장매체를 통과하며 고압의 스팀을 발생시키는 태양열 블록을 다수개로 결합한 발전장치로 구성하고, 상기 발전장치를 통해 발생된 고압의 스팀으로 터빈을 구동해 전기를 생산할 수 있도록 함과 아울러 상기 발전장치가 회전되면서 열저장매체의 과열을 방지하고, 태양열 발전효율을 더욱 증대시킬 수 있도록 발명된 것이다.
본 발명의 구성은, 몸체 외주면이 만곡지게 형성되며, 다수개의 장착홀(11)을 구비한 상부커버(10)와;
상기 상부커버(10)의 장착홀(11)에 결합되어 태양광을 하부로 집중시키는 집광수단(20)과;
상단부에 상기 상부커버(10)이 결합되며, 상부에서 하부로 좁아지도록 경사지게 성형되어, 내부에 공간부(51)를 구비한 하우징(50)과;
상기 집광수단(20)과 일정거리 이격된 위치에서 하우징(50)의 공간부(51)에 수납되며, 상,하부로 열전달필터(61)가 구비된 열저장매체(60)와;
상기 하우징(50)에 수납된 열저장매체(60)의 내부에 설치되며, 입,출구부(71)(72)가 하우징(50)의 하부로 위치되어 유체를 이동시키는 유체관로(70)를 포함해 구성된 집광블록(80)과;
상기 집광블록(80)의 상부커버(10)들이 상호 마주 닿게 다 수개 조합시켜 구성된 집광장치(100)와;
상기 집광장치(100)의 내부 중앙에 위치되어, 상기 각각의 집광블록(80)에 설치된 유체관로(70)의 출구부(72)를 통해 분사되는 증기로 터빈(91)을 회전시켜 전기를 생산하는 발전부(90)와;
지면에 설치되는 고정프레임(111)의 상단부에, 상기 집광장치(100)의 수평 중심축에 구동축(113)이 고정 설치되어, 구동모터(112)의 동력으로 상기 집광장치(100)를 회전시키는 회동수단(110)과;
상기 유체관로(70)의 입구부(71)에 연결되어 유체를 공급하고, 발전부(90)에 분사된 증기를 유입시키는 저장수조(121)가 구비되어, 상기 유체가 유체관로(70)를 따라 순환되도록 한 유체 순환수단(120)과;
상기 집광블록(80)의 열저장매체(60)에 설치된 온도센서(131)의 입력신호에 따라 상기 회동수단(110)을 동작시키며, 유체 순환수단(120)과 발전부(90)의 동작을 단속하는 제어부(130)로 구성되어 달성한다.

Description

태양열 발전장치{Sun Light Condensing Equipment}

본 발명은 태양열 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양열을 이용해 열저장매체를 가열하고, 상기 가열된 열저장매체를 통과하며 고압의 스팀을 발생시키는 태양열 블록을 다수개로 결합한 발전장치로 구성하고, 상기 발전장치를 통해 발생된 고압의 스팀으로 터빈을 구동시켜 전기를 생산할 수 있도록 함과 아울러 상기 발전장치가 회전되면서 열저장매체의 과열을 방지하고, 태양열 발전효율을 더욱 증대시킬 수 있도록 발명된 것이다.

일반적으로 태양에너지 발전은 다른 발전에 비해 대기오염, 소음, 발열, 진동 등의 공해가 전혀 없는 청정에너지로서, 연료의 수송 및 발전설비의 유지관리가 거의 불필요하며, 설치장소의 선택, 설비규모를 자유롭게 할 수 있으며, 장치의 수명이 길고 설치공사가 쉽다는 이점이 있다.

상기와 같은 태양에너지 발전은, 그 발전용량을 극대화하기 위해 태양의 자오선 방향을 수직으로 태양의 위치를 따라가며, 그 방향을 바꾸는 정도에 따라 태양추적형, 반추적형, 고정형 태양전지 설비로 나누어진다.

먼저 추적형 시스템(tracking array)은, 태양광 발전시스템의 발전효율을 극대화하기 위한 방식으로 태양의 직사광선이 항상 태양전지판의 전면에 수직으로 입사할 수 있도록 동력 또는 기기조작을 통하여 태양의 위치를 추적해 가는 방식을 말한다.

이러한, 자동 추적형 태양전지는 추적시스템의 종류에 따라 태양 자오선정보에 의한 위치정보 프로그래밍 시스템과 광센서 자동추적 시스템으로 구분되어 상업화 되고 있다.

다음으로, 반추적형 시스템 (semi - tracking array)은, 태양전지 어레이 경사각을 계절 또는 월별에 따라서 상하로 위치를 변화시켜주는 방식으로, 일반적으로 사계절에 한 번씩 어레이 경사각을 변화시키는 방식이다.

상기 반추적형 어레이의 발전량은 고정식과 추적식의 중간 정도로써, 고정식에 비교하여 보통 20% 가량의 발전량 증가를 가져온다.

상기와 같은 발전 시스템에서 고정형 시스템은, 가장 값싸고 안정된 구조로써 비교적 원격지역에 설치면적의 제약이 없는 곳에 많이 이용되며, 특히 도서지역 등 풍속이 강한 곳에 설치하는 것이 보통이다.

그리고, 추적형 시스템은 반고정형에 비하여 발전효율은 낮은 반면에 초기 설치비가 적게 들면서, 보수 관리에 따른 인건비 및 위험이 적어 상대적으로 많이 이용되는 어레이 지지방법이다

이밖에도, 지상의 설치 가능면적이 부족한 지형적 특성을 감안하여, 건물일체형 태양광 발전 시스템(BIPV : Building Integrated Photovoltaic System)을 이용해 태양에너지로부터 전기를 생산해 발생된 전력을 소비자에게 공급해 주는 방법도 사용되고 있으나, 건물의 형상이나 모양에 의해 그 한계가 있으며, 이로 인하여 보다 효율적인 태양광 집광 기술의 개발이 지속적으로 요구되어 왔다.

그리고, 상기 태양광 발전 시스템에 사용되는 태양전지 블록(Photovoltaic Module)은, 주로 평판형으로 이루어져 있으며, 상기 평판형 태양전지 블록은 일정 크기(예: 125㎜ x 125㎜)의 태양전지 셀(Photovoltaic Cell)들이 직렬로 연결되어 설정된 단위 전압을 생산할 수 있는 단위 태양전지 스트링(string)을 이루고, 다시 일정 개수의 태양전지 스트링(string)을 직렬 또는 병렬로 연결하여 필요한 전력(=전류 x 전압)을 생산할 수 있도록 구성되어 있다.

따라서, 평판형 태양전지 블록은 태양광이 조사되면 태양전지 스트링들을 이루는 각 태양전지 셀들의 광전효과에 의하여 요구되는 직류 전기를 생산한다.

그리고, 평판형 태양전지 블록에 의해 생산된 직류 전력은 직접 사용되거나 또는 인버터(Inverter)를 사용하여 교류전원으로 변환시켜 사용된다.

한편 일반적으로 결정질 실리콘(Si) 재질의 면적이 125㎜ x 125㎜인 태양전지 셀은 표준조건(1.5의 공기질량(Airmass), 1000W/㎡의 일사량 및 25℃의 태양전지 표면온도)에서 개방 전압이 약 0.6V이고, 단락전류가 약 3∼6A이며, 최대출력은 태양전지의 효율에 따라 약 1.2∼2.5W의 직류전력을 생산하는 전기적 특성을 갖는다.

따라서, 평판형 태양전지 블록의 효율은 대략 15(ㅁ5)％인 경우 전술한 표준조건에서 태양전지 셀들의 면적이 1㎡인 평판형 태양전지 블록은 약 150ㅁ50W의 전력을 생산할 수 있게 된다.

한편, 평판형 태양전지 블록의 태양전지 셀들은 주로 고가의 반도체 자재인 규소(Si)을 사용하고 있어, 매우 고가이며, 반도체 규소(Si)의 값이 블록 단가 구성의 50％ 이상을 차지하고 있다.

따라서, 태양전지 블록의 단가를 줄이거나 또는 동일한 출력에 대하여 태양전지의 사용 면적을 줄일 수 있는 방안이 요구되고 있으며, 그 일환으로 태양광을 집속하여 광밀도를 증가시키기 위한 광집속 장치를 접목시킨 광집속형 태양전지 블록이 제안되고 있다.

그러나, 종래 태양전지 블록은 단위면적에 대하여 생산되는 단위 전기출력이장치의 집속비율에 따라 증가하므로, 평판형 블록을 대량으로 조립하여야만 장치의 생산 전기출력당 설치단가를 줄일 수 있는 폐단이 있었다.

따라서, 상기 태양전지 블록을 설치하기 위한 광범위한 공간이 필요하였고, 일조시간이 풍부한 지역에서 장치를 설치할 때 효율이 상승된다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 출원인은 국내특허 등록번호 10-1120906호에서와 같이 고정식 집광장치를 통해 열저장매체를 가열하고, 이 열저장매체 내부를 순환하는 스팀으로 전기를 생산할 수 있도록 한 태양열 열에너지를 이용한 전기 발전 시스템을 제안한 바 있다.

하지만, 상기 태양열 발전 시스템은 집광장치와 열저장매체가 고정된 상태에서, 열저장매체가 태양열에 의하여 항상 가열되는 상태이므로, 상기 열저장매체의 과열을 방지하기 위한 감열부 등을 설치하여야 하기 때문에 그 제작 및 공정에 불편함이 있었다.

본 발명의 목적은, 외주면으로 집광수단이 연속 배열되고, 내부에 열저장매체가 구비된 하나의 집광블록을 다수개로 조립한 집광장치로 구성하며, 상기 집광장치를 회전시켜 집광블록 전체의 열저장매체를 가열시킬 수 있도록 한 태양열 발전장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 태양의 자오선에 따라 위치되는 집광블록 내부의 열저장매체가 일정온도 이상 과열되는 것을 방지하면서, 상기 가열된 집광블록의 반대방향에 위치된 집광블록을 상기 태양을 따라 위치 되도록, 집광장치를 회전시키도록 한 태양열 발전장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 집광렌즈를 다수개 구비한 집열부재와, 태양광을 반사시켜 집중하는 반사부재로 구성된 집광수단으로, 태양광이 고효율로 열저장매체를 가열할 수 있도록 함으로써, 전기 생산성을 향상시킬 수 있는 태양열 발전장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여,

몸체 외주면이 만곡지게 형성되며, 다수개의 장착홀(11)을 구비한 상부커버(10)와;

상기 상부커버(10)의 장착홀(11)에 결합되어 태양광을 하부로 집중시키는 집광수단(20)과;

상단부에 상기 상부커버(10)가 결합되며, 상부에서 하부로 좁아지도록 경사지게 형성되어, 내부에 공간부(51)를 구비한 하우징(50)과;

상기 집광수단(20)과 일정거리 이격된 위치에서 하우징(50)의 공간부(51)에 수납되며, 상,하부로 열전달필터(61)가 구비된 열저장매체(60)와;

상기 하우징(50)에 수납된 열저장매체(60)의 내부에 설치되며, 입,출구부(71)(72)가 하우징(50)의 하부로 위치되어 유체를 이동시키는 유체관로(70)를 포함해 구성된 집광블록(80)과;

상기 집광블록(80)의 상부커버(10)들이 상호 마주 닿게 다수개 조합시켜 구성된 집광장치(100)와;

상기 집광장치(100)의 내부 중앙에 위치되어, 상기 각각의 집광블록(80)에 설치된 유체관로(70)의 출구부(72)를 통해 분사되는 증기로 터빈(91)을 회전시켜 전기를 생산하는 발전부(90)와;

지면에 설치되는 고정프레임(111)의 상단부에는, 상기 집광장치(100)의 수평 중심축에 구동축(113)이 고정 설치되어, 구동모터(112)의 동력으로 상기 집광장치(100)를 회전시키는 회동수단(110)과;

상기 유체관로(70)의 입구부(71)에 연결되어 유체를 공급하고, 발전부(90)에 분사된 증기를 유입시키는 저장수조(121)가 구비되어, 상기 유체가 유체관로(70)를 따라 순환되도록 한 유체 순환수단(120)과;

상기 집광블록(80)의 열저장매체(60)에 설치된 온도센서(131)의 입력신호에 따라 상기 회동수단(110)을 동작시키며, 유체 순환수단(120)과 발전부(90)의 동작을 단속하는 제어부(130)로 구성되어 달성한다.

그리고, 상기 집광수단(20)은, 상기 상부커버(10)의 장착홀(11)에 원통 형상의 케이스(31)이 고정 설치되고, 상기 케이스(31) 상부에 원형렌즈(32)를 결합시키며, 케이스(31) 내부에 오목렌즈(33)와 볼록렌즈(34)를 복수개 설치하여, 원형렌즈(32)를 통해 수집된 태양광을 하부의 열저장매체(60)로 집중시켜 가열하는 집열부재(30)로 구성된다.

또, 상기 집광수단(20)은, 상기 상부커버(10)의 장착홀(11)에 설치되며, 몸체가 만곡지게 오목 형성된 주반사경(41)을 통해 상부로 모여지게 반사되는 태양광을, 상기 주반사경(41)의 상부에 위치된 부반사경(42)에서 다시 하부 방향으로 집중되게 재반사시켜, 주반사경(41)의 중앙부에 형성된 중심홀(41a)을 통과해 하부의 열저장매체(60)를 가열하는 반사부재(40)로도 구성한다.

또한, 상기 집광장치(100)는, 유체관로(70)의 입,출구부(71),(72)를 회동수단(110)의 구동축(113) 내부를 따라 집광장치(100)의 외부로 연장 형성하고, 상기 출구부(72)에 발전부(90)가 연결되고, 상기 입구부(71)는 저장수조(121)에 연결할 수 있다.

그리고, 상기 집광장치(100)는, 중앙부에 공간을 갖는 원기둥 형상의 몸체를 갖고, 양측면에 회동수단(110)의 구동축(113)과 연결되며, 이러한 상기 집광장치(100)는, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 등의 다각형 및 원기둥형상에서 어느 하나의 형상으로 외주면이 성형될 수도 있다.

이러한 구조로 이루어진 본 발명에 의하면, 다수개의 집광블록 조합으로 집광장치를 구성하며, 각각의 집광블록에 열저장매체가 수납된 상태에서 태양광이 조사되는 방향의 집광블록이 허용온도까지 가열되면, 온도가 낮은 다른 집광블록에 태양광이 조사될 수 있도록 상기 집광장치를 회전시켜 가열되게 함으로써, 제품의 발전효율을 극대화 할 수 있다.

또, 발전장치의 설치장소 및 사용량과 필요에 따른 발전 생산능력에 따라 집광장치의 형상을 다양화 할 수 있어, 제품의 경쟁력와 함께 자연환경에 이바지 할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1a 및 1b는 본 발명인 태양열 발전장치의 전체 구성을 도시한 개략도.
도 2는 본 발명의 집광장치의 측면도.
도 3은 본 발명의 집광블록의 내부구성을 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예인 집광수단을 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예인 집광수단을 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 집광장치의 실시예를 도시한 사시도.
도 7은 도 6의 집광장치를 또 다른 실시예로 도시한 측면도.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명인 태양열 발전장치는, 태양열을 이용해 열저장매체를 가열하고, 상기 가열된 열저장매체를 통과하며 고압의 스팀을 발생시키는 태양열 블록을 다수개로 결합한 발전장치로 구성하고, 상기 발전장치를 통해 발생된 고압의 스팀으로 터빈을 구동해 전기를 생산할 수 있도록 함과 아울러 상기 발전장치가 회전되면서 열저장매체의 과열을 방지하고, 태양열 발전효율을 더욱 증대시킬 수 있도록 발명된 것이다.

우선, 도 1 내지 도 5에서와 같이 본 발명의 전체적인 구성은, 크게 집광수단(20)을 갖는 하우징(50)의 내부에 열저장매체(60)와 유체관로(70)를 포함한 하나의 집광블록(80)을 다수개 연결 조립하여, 구형상 및 원통형상을 갖는 집광장치(100)로 구성시켜, 상기 집광장치(100)를 회동수단(110)으로 회전시킬 수 있도록 하였다.

상기 집광블록(80)은, 크게 하우징(50) 상부를 덮는 상부커버(10)와, 상기 상부커버(10)에 연속 배열되게 장착하는 집광수단(20)과, 하우징(50) 내부에 수납되는 열저장매체(60)와, 상기 열저장매체(60)내부를 통과하면서 열교환되는 유체의 이동통로인 유체관로(70)가 포함된다.

상기 상부커버(10)는, 몸체에 다수개의 장착홀(11)이 연속 형성된 모듈 상태에서, 외부면이 만곡지게 성형되며, 상기 장착홀(11)에는, 각각 집광수단(20)이 설치되어 태양광을 하부로 집중시키도록 한다.

상기의 집광수단(20)은, 도 4에서 도시한 바와 같은 하나의 실시예로 상기 상부커버(10)의 장착홀(11)에 원통 형상의 케이스(31)가 고정 설치되고, 상기 케이스(31) 상부에 원형렌즈(32)를 결합시키며, 케이스(31) 내부에 오목렌즈(33)와 볼록렌즈(34)를 복수개 설치하여, 원형렌즈(32)를 통해 수집된 태양광을 하부로 집중시키는 집열부재(30)로 구성된다.

상기 집열부재(30)의 작동관계를 자세히 설명하면, 원통 형상의 케이스(31) 상부에 원형렌즈(32)가 장착되어 태양의 위치에 관계없이 태양광이 비춰지면, 상기 원형렌즈(32)를 통해 케이스(31)내부로 태양광이 유입되도록 한다.

이때, 상기 집열부재(30)의 케이스(31)는, 몸체내벽에 반사부재(40)가 코팅되고, 상부몸체(31a)와 하부몸체(31b)로 구분되어 슬라이드 이동 가능하게 결합하며, 몸체 내부 및 하부에 볼록렌즈(34)와 오목렌즈(33)을 복수개 더 설치하여 구성한다.

따라서, 상기 케이스(31)의 상부몸체(31a)가 상부커버(10)의 장착홀(11)에 고정된 상태에서, 하부몸체(31b)를 상부몸체(31a)의 길이방향으로 슬라이딩시키거나 나사풀림방식 등으로 이동시킬 수 있어, 집열부재(30)을 통과하는 태양광을 하우징(50) 하단에 위치하는 열전달필터(61)에 초점이 집중되도록 조정가능케 하는 것이 효율적이다.

또, 상기 집광수단(20)은, 도 5에서 도시한 바와 같은 다른 실시예로, 상기 상부커버(10)의 장착홀(11)에 설치되며, 몸체가 만곡지게 오목 형성된 주반사경(41)을 통해 상부로 모여지게 반사되는 태양광을, 상기 주반사경(41)의 상부에 위치된 부반사경(42)에서 다시 하부 방향으로 집중되게 재반사시켜, 주반사경(41)의 중앙부에 형성된 중심홀(41a)을 통과해 하부로 집중시키는 반사부재(40)로 구성될 수 있다.

상기 반사부재(40)의 작동관계를 자세히 설명하면, 조사되는 태양광을 외부로 반사시키는 오목하게 만곡진 주반사경(41)은 몸체 중앙부에 중심홀(41a)이 형성된 상태로, 상부커버(10)의 장착홀(11)에 설치되며, 상기 주반사경(41)의 외측 상부에 부반사경(42)이 상부커버(10)에 지지대로 연결구비된다.

즉, 상기 부반사경(42)은, 태양광이 주반사경(41)에서 반사되어 외부 일측으로 집중되는 위치에 고정되게 설치하여, 주반사경(41)에서 반사된 태양광을 하부방향으로 다시 재반사시키도록 한다.

이때, 상기 부반사경(42)을 통해 태양광이 다시 집중되면서, 초점이 주반사경(41)의 통과홀(41a)을 지나 하우징(50) 하단에 위치하는 열전달필터(61)에 초점이 집중되도록 하는 것이 중요하다.

또, 상기 주반사경(41)의 통과홀(41a)에 집열렌즈(43)를 고정 설치하여, 태양광의 초점을 조정하는 것이 용이하도록 하는 것도 본 발명의 다른 실시예에 포함됨을 밝혀둔다.

따라서, 도 3에서와 같이 집광수단(20)이 구비된 상부커버(10)는, 내부에 공간부(51)가 형성된 하우징(50)의 상부에 결합되는 것으로, 상기 상부커버(10)를 구성하는 모듈은 하나 또는 다수개의 모듈을 결합해 구성될 수도 있으며, 작업환경 및 설치장소에 따라 상기 모듈 구성을 변환해 사용할 수 있음을 밝혀둔다.

그리고, 상기 하우징(50)은, 상부에서 하부로 좁아지도록 경사지게 성형되며, 내부에 열저장매체(60)가 수납될 수 있는 공간부(51)를 갖고, 상단은 상부커버(10)가 조립되며, 하부에는 유체관로(70)가 출입되도록 형성된다.

이때, 상기 하우징(50)에 수납되는 열저장매체(60)는, 상기 집광수단(20)과 일정거리 이격된 하부 위치에서 열전달필터(61)로 상,하부를 고정하고, 집광수단(20)에서 하부로 집중되는 태양광의 초점이 열전달필터(61)에 전달되도록 한다.

즉, 상기 열저장매체(60)는 분말형태의 고체 및 액체 상태에서도, 하우징(50)의 공간부(51)에 저장된 상태에서 외부로 유출되지 않게 상,하부로 열전달필터(61)가 설치되어, 이 열전달필터(61)에 태양광이 집중될 때 필터 내부에 저장된 열저장매체(60)가 가열되도록 한 것이다.

또, 상기 하우징(50)에 수납된 열저장매체(60)의 내부에는 유체가 이동하는 유체관로(70)과 열저장매체(60)의 내부를 따라 코일방식으로 설치되며, 이 유체관로(70)의 입,출구부(71)(72)를 하우징(50) 하부로 위치시키도록 한다.

이와 같이 구성된 하나의 집광블록(80)을 다수개 조합하면서, 상부커버(10)들이 상호 마주 닿게 결합시켜 구성한 집광장치(100)를 본 발명에서는 도 1에서와 같이 구 형상을 갖도록 하였으나, 도 6 내지 도7에서 도시한 바와 같이 원형 및 다각형의 다양한 원통형상을 갖고 제작할 수 있음을 밝혀둔다.

또, 상기 하우징(50)과, 집광수단(20) 및 열저장매체(60)를 수납하는 하우징(50)은 고온에 견딜 수 있는 내열 재료, 예컨대 유리, 세라믹, 세라믹으로 피복된 합금, 실리콘 카바이드, 알루미나, 특별한 종류의 스테인레스 스틸강, 니켈 합금 등의 재료를 선택적으로 이용해 제조된다.

그리고, 상기 도 1a에서와 같이 구형상의 집광장치(100)는, 내부 중앙에 각각의 집광블록(80)에 설치된 유체관로(70)의 출구부(72)를 통해 분사되는 증기로 터빈(91)을 회전시켜 전기를 생산하는 발전부(90)가 구비된다.

상기 발전부(90)가 집광장치(100)의 내부 중앙에 위치된 상태에서는, 열저장매체(60)를 통해 가열된 고압의 스팀을 빠른 시간에 직접 분사되도록 함으로써, 발전부(90)의 전기생산 효율을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.

이와 같은 상기 집광장치(100)는, 수평 중심축에 구동축(113)이 고정 설치되며, 상기 구동축(113)은, 지면에 설치된 고정프레임(111)에 장착된 구동모터(112)의 동력을 이용해 회전하게 된다.

즉, 상기 집광장치(100)는, 회동수단(110)에 의해 지표면 상부로 이격된 상태에서 구동모터(112)의 동력으로 회전가능하게 설치되는 것이다.

이때, 상기 회동수단(110)에서 구동모터(112)와 연결되지 않은 반대측의 구동축(113)은 내부가 빈 중공형상의 축으로 구비하여, 이 구동축(113) 내부를 통해 집광장치(100) 외부에 구비된 유체 순환수단(120)과 유체관로(70)의 입출구부(71)(72)가 연결되도록 한다.

즉, 유체 순환수단(120)은, 일정량의 유체가 항시 저장된 저장수조(121)를 갖고, 내부 순환모터(미 도시)의 동작으로 상기 저장유체를 유체관로(70)의 입구부(71)로 공급하고, 발전부(90)의 터빈(91)을 동작시킨 증기는 관로를 따라 저장수조(121)로 유입되게 하여 유체가 순환될 수 있다.

또, 집광장치(100)에는 제어부(130)가 구비되어, 상기 각각의 집광블록(80)에 설치되어 열저장매체(60)의 온도를 감지할 수 있는 온도센서(131)의 신호에 따라, 열저장매체(60)가 설정온도 이상 상승되면, 상기 회동수단(110)을 동작시키도록 한다.

상기의 제어부(130)와 온도센서(131)는 도면에 도시되지 않은 부호로서, 설치위치는 고정프레임(111)에 제어부(130)를 장착하고, 온도센서(131)는 열저장매체(60)의 온도를 정확하게 감지할 수 있는 곳에 장착하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어부(130)는, 본 발명에 포함되는 유체 순환수단(120)과 발전부(90)등의 구동 동작을 단속할 수도 있다.

이와 같이 구성된 태양광 발전장치의 실시 예를 설명하면 태양의 자오선을 따라 집광장치(100)가 위치되게 하여 최대 태양광을 조사받도록 하면서, 상기 집광장치(100)는 회동수단(110)에 의해 지표면에서 이격된 상태로 회전가능하게 설치된다.

그리고, 상기 집광장치(100)의 구성에서 태양광에 직접 조사되는 위치에 해당되는 집광블록(80)은, 태양광에 의해 내부 열저장매체(60)를 가열해 고온상태를 갖게 한다.

이때, 상기 열저장매체(60) 내부에 구비된 유체관로(70)는, 상기 고온의 열저장매체(60)에 의해 관로 내부에 흐르는 유체가 스팀으로 열교환되면서 상기 유체관로(70)의 출구부(72)를 통해 증기를 배출하게 된다.

따라서, 상기 유체관로(70)의 출구부(72)를 통해 상기 스팀이 발전부(90) 내부의 터빈(91)을 구동시킬 수 있는 충분한 고압으로 분사되게 하여, 터빈 구동에 따라 전기를 생산할 수 있다.

그리고, 상기 집광장치(100)는 구형상을 갖고 있으므로, 하나의 집광블록(80)이 아닌 수 개의 집광블록(80)에 태양광이 조사되어 열저장매체(60)를 가열하므로, 상기 여러곳에서 발생된 증기를 이용해 터빈(91)을 구동시킴으로써, 전기생산 효율이 증대되는 것이다.

이와 같이 전기를 생산하는 과정에서 태양광이 조사되는 위치에 해당되는 집광블록(80)은, 열저장매체(60)가 꾸준하게 가열되어지며, 설정된 온도이상으로 가열되면 제품의 오동작 및 고장이 발생되므로, 온도센서(131)를 통해 설정온도에 도달하면, 제어부(130)를 통해 회동수단(110)의 구동모터(112)를 동작시키도록 한다.

따라서, 상기 구동모터(112)의 동력으로 구동축(113)에 수평 중심축이 연결된 집광장치(100)는 태양광이 조사되지 않던 반대방향의 집광블록(80)을 태양광이 조사되는 위치로 전환시켜, 상기 집광블록(80)의 열저장매체(60)를 가열하도록 한다.

그러므로, 집광장치(100)를 구성하는 각각의 집광블록(80)을 모두 사용할 수 있으면서, 별도의 냉각장치를 사용하지 않고도 집광블록(80)의 안전성을 확보할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 집광장치(100)의 다른 실시예로서, 도 1b와 같이 집광장치(100)의 내부가 아닌 외부에 발전부(90)를 설치할 수도 있다.

상기의 구성을 갖는 집광장치(100)는, 유체관로(70)의 입,출구부(71),(72)를 회동수단(110)의 구동축(113) 내부를 따라 집광장치(100)의 외부로 연장 형성하고, 상기 출구부(72)에 발전부(90)가 연결되고, 상기 입구부(71)는 저장수조(121)에 연결되게 한다.

즉, 상기 다수개의 집광블록(80)에 구비된 유체관로(70)의 출구부(72)를 통해 증기가 배출되고, 상기 배출되는 증기를 하나의 관을 이용해 외부에 구비된 발전부(90)에 연결해 터빈(91)을 강한 압력으로 회전시켜 전기를 생산할 수도 있다.

따라서, 발전부(90)의 설치 및 유지보수가 용이하여, 제품의 경쟁력을 증대시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 집광장치(100)의 외부에 별도의 반사판(140)을 구비하여 태양광이 조사되는 위치를 포함해 반대 방향에 위치되는 집광블록(80)에도 태양광이 조사될 수 있도록 하여 전기 생산효율을 더욱 증대시킬 수도 있다.

그리고, 상기 집광장치(100)는 구 형상으로 한정하지 않고, 도 6 내지 도 7에서와 같이 원형 및 다각형의 다양한 기둥형상을 갖고 구성할 수도 있음을 밝혀둔다.

즉, 도 6에서와 같이 회동수단(110)의 구동축(113)을 양측면에 고정 연결하며, 외주면으로 다수개의 집광블록(80)을 설치하는 것으로, 원통 내부에 발전부(90)가 구비되거나, 외부에 발전부(90)를 구비시켜, 상기 집광블록(80)에서 발생된 증기를 이용해 전기를 생산하는 과정은 이미 설명한 바와 동일하다.

이와 같이, 집광장치(100)를 도 7에서 도시한 (a) 내지 (f)와 같이 원형 및 3각 내지 8각형과 같이 원형에 가까운 원통기둥 형상으로 제작하면, 필요에 따른 전기생산량에 맞춰 원통형상을 연장하고, 그 연장된 외주면에 집광블록(80)을 설치할 수 있으므로, 제품의 효율성 및 경쟁력이 증대된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

10 - 상부커버 20 - 집광수단
30 - 집열부재 40 - 반사부재
50 - 하우징 60 - 열저장매체
70 - 유체관로 80 - 집광블록
90 - 발전부 100 - 집광장치
110 - 회동수단 120 - 유체 순환수단
130 - 제어부

Claims (6)

1. 몸체 외주면이 만곡지게 형성되며, 다수개의 장착홀(11)을 구비한 상부커버(10)와;
   상기 상부커버(10)의 장착홀(11)에 결합되어 태양광을 하부로 집중시키는 집광수단(20)과;
   상단부에 상기 상부커버(10)가 결합되며, 상부에서 하부로 좁아지도록 경사지게 형성되어, 내부에 공간부(51)를 구비한 하우징(50)과;
   상기 집광수단(20)과 일정거리 이격된 위치에서 하우징(50)의 공간부(51)에 수납되며, 상,하부로 열전달필터(61)가 구비된 열저장매체(60)와;
   상기 하우징(50)에 수납된 열저장매체(60)의 내부에 설치되며, 입,출구부(71)(72)가 하우징(50)의 하부로 위치되어 유체를 이동시키는 유체관로(70)를 포함해 구성된 집광블록(80)과;
   상기 집광블록(80)의 상부커버(10)들이 상호 마주 닿게 다수개 조합시켜 구성된 집광장치(100)와;
   상기 집광장치(100)의 내부 중앙에 위치되어, 상기 각각의 집광블록(80)에 설치된 유체관로(70)의 출구부(72)를 통해 분사되는 증기로 터빈(91)을 회전시켜 전기를 생산하는 발전부(90)와;
   지면에 설치되는 고정프레임(111)의 상단부에는, 상기 집광장치(100)의 수평 중심축에 구동축(113)이 고정 설치되어, 구동모터(112)의 동력으로 상기 집광장치(100)를 회전시키는 회동수단(110)과;
   상기 유체관로(70)의 입구부(71)에 연결되어 유체를 공급하고, 발전부(90)에 분사된 증기를 유입시키는 저장수조(121)가 구비되어, 상기 유체가 유체관로(70)를 따라 순환되도록 한 유체 순환수단(120)과;
   상기 집광블록(80)의 열저장매체(60)에 설치된 온도센서(131)의 입력신호에 따라 상기 회동수단(110)을 동작시키며, 유체 순환수단(120)과 발전부(90)의 동작을 단속하는 제어부(130)로 구성됨을 특징으로 한 태양열 발전장치.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 집광수단(20)은,
   상기 상부커버(10)의 장착홀(11)에 원통 형상의 케이스(31)이 고정 설치되고, 상기 케이스(31) 상부에 원형렌즈(32)를 결합시키며, 케이스(31) 내부에 오목렌즈(33)와 볼록렌즈(34)를 복수개 설치하여, 원형렌즈(32)를 통해 수집된 태양광을 하부의 열저장매체(60)로 집중시켜 가열하는 집열부재(30)로 구성됨을 특징으로 한 태양열 발전장치.
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기 집광수단(20)은,
   상기 상부커버(10)의 장착홀(11)에 설치되며, 몸체가 만곡지게 오목 형성된 주반사경(41)을 통해 상부로 모여지게 반사되는 태양광을, 상기 주반사경(41)의 상부에 위치된 부반사경(42)에서 다시 하부 방향으로 집중되게 재반사시켜, 주반사경(41)의 중앙부헤 형성된 중심홀(41a)을 통과해 하부의 열저장매체(60)를 가열하는 반사부재(40)로 구성됨을 특징으로 한 태양열 발전장치.
   
4. 청구항 1에 있어서, 상기 집광장치(100)는, 유체관로(70)의 입,출구부(71),(72)를 회동수단(110)의 구동축(113) 내부를 따라 집광장치(100)의 외부로 연장 형성하고, 상기 출구부(72)에 발전부(90)가 연결되고, 상기 입구부(71)는 저장수조(121)에 연결됨을 특징으로 한 태양열 발전장치.
   
5. 청구항 1에 있어서, 상기 집광장치(100)는, 중앙부에 공간을 갖는 원기둥 형상의 몸체를 갖고, 양측면에 회동수단(110)의 구동축(113)과 연결되어, 구성됨을 특징으로 한 태양열 발전장치.
   
6. 청구항 1에 있어서, 상기 집광장치(100)에 일정거리 이격된 위치에 태양광을 반사시키는 반사판(140)이 설치되어, 태양광이 조사되는 위치의 집광블록(80)을 포함해 반대방향의 집광블록(80)에도 태양광이 조사될 수 있도록 함을 특징으로 한 태양열 발전장치.

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