KR20190115221A - 건물내에 설치되는 태양광 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건물내에 설치되는 태양광 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광을 집광하기 위한 태양광전지패널부를 건물의 내부에 설치하여 외부외인으로 인한 태양광전지패널부의 손상을 방지함은 물론 유지 및 보수를 용이하게 이룰 수 있도록 하고, 태양광전지패널부의 경제성을 위하여 태양추적방식이 아닌 고정방식으로 설치하되 그로 인한 태양광집광효율의 저하문제를 해소하여 건물내에 설치되는 태양광전지패널부의 태양광집광효율을 효과적으로 증가시킬 수 있도록 하는 건물내에 설치되는 태양광 발정장치에 관한 것이다.
본 발명은 건물의 내부에 태양광을 집광하기 위하여 다수의 태양전지셀이 구비된 상태로 상기 태양전지셀이 설치된 상면이 상공을 향하여 일정각도 경사지게 고정설치되는 태양광전지패널부(20); 상기 태양광전지패널부(20)의 전방에 설치되어 상기 태양전지셀(10)에 의해 집광되지 않는 위치에서 입사되는 태양광을 상기 태양전지셀(10)로 반사하는 볼록미러부재(70);로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

건물내에 설치되는 태양광 발전장치{PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION APPARATUSM TO BE INSTALLED ON BUILDING}

본 발명은 건물내에 설치되는 태양광 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광을 집광하기 위한 태양광전지패널부를 건물의 내부에 설치하여 외부외인으로 인한 태양광전지패널부의 손상을 방지함은 물론 유지 및 보수를 용이하게 이룰 수 있도록 하고, 태양광전지패널부의 경제성을 위하여 태양추적방식이 아닌 고정방식으로 설치하되 그로 인한 태양광집광효율의 저하문제를 해소하여 건물내에 설치되는 태양광전지패널부의 태양광집광효율을 효과적으로 증가시킬 수 있도록 하는 건물내에 설치되는 태양광 발정장치에 관한 것이다.

최근에는 화석 연료의 고갈, 환경 오염 등으로 인해서 화석 연료를 대체할 수 있는 다양한 종류의 대체 에너지원, 클린 에너지원, 친환경 에너지원의 개발이 대두되고 있다 그 중 하나가 태양 에너지를 이용하는 방법이다.

이러한 태양 에너지의 이용은 크게 세 가지 형태로 구분하여 볼 수 있는 데, 하나는 태양의 빛에너지를 열에너지로 변환하여 난방이나 온수로 활용하거나 또는 변환된 열에너지로 발전기를 가동하여 전기에너지를 얻는 태양열 방식이고, 또 하나는 태양광을 집광하고 이를 광섬유로 유도하여 조명으로 활용하는 방식이며, 다른 하나는 태양 전지, 솔라셀(Solar Cell),를 이용하여 태양의 빛에너지를 직접 전기에너지로 변환하여 사용하는 태양광방식이다.

어느 경우이든, 태양 에너지를 활용하기 위해서는 태양 에너지를 수집하기 [0004] 위한 장치가 필요하다 태양 에너지를 수집하기 위한 장치는, 통상적으로는 태양의 직사광선과 대면하여 에너지를 흡수하는 태양광 집광판, 솔라패널(Solar Panel)이 사용된다 이러한 솔라 패널은 평판 형태의 구조물에 다수의 솔라셀 또는 작동 유체가 순환되기 위한 배관 등을 설치한 구조를 가지며, 그 효율은 태양의 고도에 따라서 달라지게 된다.

한편, 태양광 에너지를 이용한 발전시설의 경우 통상적으로 평탄한 대규모의 부지에 복수의 태양광 집광판을 설치하게 되는데, 태양광 발전의 특성상 두 장 이상의 태양광 집광판을 겹쳐서 배치하는 것이 불가능하므로 대단히 넓은 규모의 부지가 필요하게 된다 이로 인해서, 발전기, 또는 액츄에이터(Actuator)에 의해 발생된 동력을 각각의 태양광 집광판으로 전달하기 위한 동력전달 구조가 복잡해질 뿐만 아니라 전달과정에서 손실되는 동력의 양도 증가하게 된다.

그러나, 복수의 태양광 집광판을 배치하는 경우에 서로간의 간섭에 따라 음영이 발생하고, 태양이 일정각 이상으로 상승하지 아니하거나, 기상 상태의 영향으로 충분한 태양광을 흡수하지 못하는 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 태양을 정확히 바라보게 하기 위해서 태양을 추적하는 프로그램 및 장치(태양광 추적장치 또는 트래킹 장치)가 개발되고 있다.

그 일 예로서, 대한민국 공개특허 제 83-2206호(공개일자:1983523), 제 93-978호(공개일자:1993116), 제97-16643호(공개일자:1997428), 제 01-25541호(공개일자:200146) 등 다수 제안되어 있으나, 이와 같은 종래 태양 추적방법은 대다수가 마이크로 프로세서에 의해 프로그램적으로 제어하도록 되어 있어 그 구성이 매우 복잡할 뿐만 아니라 정밀성이 결여되어 실용화되지 않고 있는 문제점이 있는 실정이다.

또한, 태양광을 집광하는 태양광 집광판이 외부에 장기간 설치된 상태를 유지함에 따라 기후 변화 등과 같은 여러 요인에 의해 태양광 집광판의 손상이 유발되는 문제가 있는 실정이며, 최근에는 건물의 지붕 외측에 상기 태양광 집광판을 설치하여 태양광을 집광하도록 하고 있는데, 이러한 경우또한 외부요인으로 인한 태양광 집광판이나 상기 태양광 집광판을 지지하는 지지부재의 손상으로 인해 구조적 안정성 문제가 대두되고 있으며, 유지 및 보수를 하는 과정에서도 작업자의 안전에 상당한 문제가 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 실정을 감안하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 태양광을 집광하기 위한 태양광전지패널부를 건물의 내부에 설치하여 외부외인으로 인한 태양광전지패널부의 손상을 방지함은 물론 유지 및 보수를 용이하게 이룰 수 있도록 하고, 태양광전지패널부의 경제성을 위하여 태양추적방식이 아닌 고정방식으로 설치하여 설치비용의 감소를 이룰 수 있도록 하며, 건물내에 설치되는 상기 태양광전지패널부의 집광면적을 넓혀 태양광집광효율을 높일 수 있도록 하는 건물내에 설치되는 태양광 발전장치를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하 본 발명은 건물의 내부에 태양광을 집광하기 위하여 다수의 태양전지셀이 구비된 상태로 상기 태양전지셀이 설치된 상면이 상공을 향하여 일정각도 경사지게 고정설치되는 태양광전지패널부(20); 상기 태양광전지패널부(20)의 전방에 설치되어 상기 태양전지셀(10)에 의해 집광되지 않는 위치에서 입사되는 태양광을 상기 태양전지셀(10)로 반사하는 볼록미러부재(70);로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 태양광전지패널부(20)는, 내부에 공간부가 형성된 하우징(30)의 상측면에 설치되되 다수개의 일렬된 태양전지셀로 이루어진 다수의 집광그룹이 상기 하우징(30)의 상측에서 하측방향으로 일정간격 이격된 상태로 순차적으로 형성되는 메인집광부(40)와, 상기 집광그룹의 사이에 설치되어 상기 볼록미러부에서 반사되는 태양광을 상기 하우징(30)의 내측으로 반사하는 반사부(50)와, 상기 하우징(30)의 내측에 설치된 상태로 상기 반사부(50)로부터 반사되는 태양광을 집광하는 보조집광부(60)로 구성된다.

또한, 상기 반사부(50)는 상기 집광그룹 사이에 형성되는 설치공(31)에 마련되어 상기 볼록미러부재(70)에서 반사되는 태양광을 상기 보조집광부(60)로 반사하는 미러부재이거나 상기 반사부(50)는 상기 집광그룹의 사이에 설치되는 프리즘부재인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 태양광전지패널부가 건물 내부에 설치됨에 따라 외부요인을 인한 상기 태양광전지패널부의 손상을 방지함은 물론 유지/보수시 안전한 작업진행을 통한 안전사고의 유발을 방지할 수 있게 되고, 상기 태양광전지패널부의 제한적인 설치면적에서도 효과적인 태양광 집광효율을 얻을 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 태양광전지패널부 및 볼록미러부가 건물내에 설치된 상태를 나타낸 상태도,
도 2는 본 발명에 따른 태양광전지패널부의 일 실시예를 나타낸 상태도,
도 3은 본 발명에 따른 태양광전지패널부의 다른 실시예를 나타낸 상태도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 건물내에 설치되는 태양광 발전장치를 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이 용어들은 제품을 생산하는 생산자나 제조자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있을 것이며, 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있고, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

또한, 본 발명에 사용되는 방향성 용어는 개시된 도면(들)의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시 예의 구성요소는 다양한 배향으로 위치설정될 수 있기 때문에 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 태양광전지패널부 및 볼록미러부가 건물내에 설치된 상태를 나타낸 상태도이고, 도 2는 본 발명에 따른 태양광전지패널부의 일 실시예를 나타낸 상태도이며, 도 3은 본 발명에 따른 태양광전지패널부의 다른 실시예를 나타낸 상태도이다.

상기 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 건물내에 설치되는 태양광 발전장치는 건물의 내부에 고정되게 설치되는 태양광전지패널부(20)와, 상기 태양광전지패널부(20)의 전방에 설치되는 볼록미러부재(70)로 이루어진다.

이러한, 본 발명에 따른 태양광 발전장치는 건물내부에 설치하여 외부의 외인으로부터 태양광 발전장치의 손상등을 방지하고, 건물내부에 설치되는 특성상 태양의 일정고도에서만 태양광을 집광하게 되는 문제를 효과적으로 개선하여 건물내부에 설치되는 태양광 발전장치의 발전효율을 높일 수 있도록 하는 것이다.

즉, 본 발명에서의 상기 태양광전지패널부(20)는 경제성을 위하여 태양을 추적하는 구조가 아닌 고정된 구조로 설치하게 되고, 이러한 구조의 상기 태양광전지패널부(20)을 건물내부에 설치하는 경우, 태양의 고도가 가장 높은 정오를 전후로는 상기 태양광전지패널부(20)에서 태양광을 원활하게 흡수할 수 있으나 상기 태양광전지패널부(20)의 뒤로 넘어가는 시점이나 일몰시에는 건물의 외벽이나 태양광전지패널부의 경사로 인하여 태양광의 집광효율이 현저히 저감됨에 따라 상기 태양광전지패널부(20)의 전방에 상기 볼록미러부재(70)를 두어 건물내부에 설치되는 태양광발전장치의 문제를 일부 해소하여 태양광의 집광효율을 높일 수 있도록 하는 것이다.

상기 태양광전지패널부(20)는 건물의 내부에 태양광을 집광하기 위하여 다수의 태양전지셀이 구비된 상태로 상기 태양전지셀이 설치된 상면이 상공을 향하여 일정각도 경사지게 고정설치된다. 즉, 상기 태양광전지패널부(20)는 태양의 일출방향으로 소정의 각도 경사지게 고정설치되어 입사되는 태양광을 집광하게 된다.

또한, 상기 볼록미러부재(70)는 상기 태양광전지패널부(20)의 전방에 설치되어 상기 태양전지셀(10)에 의해 집광되지 않는 위치에서 입사되는 태양광을 상기 태양전지셀(10)로 반사한다.

즉, 태양이 상기 태양광전지패널부(20)의 배면으로 넘어가게 되면 상기 태양전지셀(10)을 통한 집광이 어려워 태양광의 집광효율이 저감되는데, 이를 위해 본 발명에서는 상기 태양광전지패널부(20)의 전방에 상기 볼록미러부재(70)를 설치하여 입사되는 태양광을 상기 태양광전지패널부(20)의 상면으로 반사하여 태양광의 집광효율을 높일 수 있도록 하는 것이다.

이때, 상기 볼록미러부재(70)는 태양광의 집광 및 확산이 용이하도록 가로측 길이가 긴 직사각형상으로 이루어지되 상기 태양광전지패널부(20)의 가로측 길이보다는 작은 길이로 형성하는 것이 바람직하고, 상기 볼록미러부재(70)를 사용하는 것은 적은 면적의 거울로 넓은 면적에 확산 반사가 가능하기 때문에 어떠한 방향에서 입사되더라도 효과적으로 확산반사시켜 태양광전지패널부(20)에 전달할 수 있기 때문이다.

한편, 건물 내부에 설치되는 본 발명의 태양광 발전장치의 특성을 고려하여 상기 태양광전지패널부(20)의 구조개선을 통해 태양광 집광효율을 높일 수 있도록 하고 있는데, 그 일 실시예로써의 상기 태양광전지패널부(20)는 내부에 공간부가 형성된 하우징(30)의 상측면에 설치되되 다수개의 일렬된 태양전지셀로 이루어진 다수의 집광그룹이 상기 하우징(30)의 상측에서 하측방향으로 일정간격 이격된 상태로 순차적으로 형성되는 메인집광부(40)와, 상기 집광그룹의 사이에 설치되어 상기 볼록미러부재(70)에서 반사되는 태양광을 상기 하우징(30)의 내측으로 반사하는 반사부(50)와, 상기 하우징(30)의 내측에 설치된 상태로 상기 반사부(50)로부터 반사되는 태양광을 집광하는 보조집광부(60)로 구성된다.

즉, 상기 메인집광부(40)의 집광그룹은 상기 하우징(30)의 상측방향에 위치하여 상기 하우징(30)의 길이방향 일측에서 타측으로 다수개의 태양전지셀이 일렬되게 설치되는 제1집광부(41)와, 상기 제1집광부(41)로부터 하측방향으로 일정간격 이격된 상태로 상기 하우징(30)의 길이방향 일측에서 타측으로 다수개의 태양전지셀이 일렬되게 설치되는 제2집광부(42)와, 상기 제2집광부(42)로부터 하측방향으로 일정간격 이격된 상태로 상기 하우징(30)의 길이방향 일측에서 타측으로 다수개의 태양전지셀이 일렬되게 설치되는 제3집광부(43)로 이루어질 수 있을 것이다.

또한, 상기 제1,2집광부(41,42)와, 제2,3집광부(42,43) 사이의 이격공간에는 상기 반사부(50)가 설치되어 상기 볼록미러부재(70)에서 반사된 태양광을 상기 하우징(30)의 내측으로 반사시킨다.

또한, 상기 보조집광부(60)는 상기 메인집광부(40)의 하부 위치의 상기 하우징(30) 내측에 설치되어 상기 반사부(50)로부터 반사된 태양광을 집광하게 된다. 이때, 상기 보조집광부(60)의 면적은 상기 반사부(50)에서 반사되어 확산되는 면적을 고려하여 설치하는 것이 바람직할 것이다.

이와 같이 본 발명에서는 상기 태양광전지패널부(20)가 건물의 내부에 설치되는 특성을 고려하여 상기 메인집광부(40)에 의해 태양광의 1차 집광을 이루고, 상기 제1,2집광부(41,42)와 제2,3집광부(42,43) 사이의 이격거리에 비해 더 큰 면적을 갖는 상기 보조집광부(60)를 통해 태양광의 2차 집광을 이룰 수 있도록 함으로써 한정된 면적에서 상기 태양공전지패널부(20)의 설치면적보다 훨씬 넓은 면적을 태양광에 노출시켜 태양광 집광효율을 높일 수 있게 되는 것이다.

또한, 일 실시예로써의 상기 반사부(50)는 상기 집광그룹 즉 제1,2집광부(41,42)와 제2,3집광부(42,43) 사이에 형성되는 설치공(31)에 회전가능하게 마련되는 미러부재인 것으로, 상기 볼록미러부재(70)에서 반사되는 태양광을 상기 보조집광부(60)로 반사하게 된다.

즉, 상기 제1,2집광부(41,42)와 제2,3집광부(42,43) 사이에 상기 설치공(31)을 형성하고, 상기 설치공(31)에 미러부재인 상기 반사부(50)를 설치하여 상기 볼록미러부재(70)에서 반사된 빛을 상기 하우징(30)의 내측으로 입사하여 상기 보조집광부(60)에 의해 태양광 집광이 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

이때, 일 실시예로써의 상기 반사부(50)는 길이방향 일측이 상방으로 일정각도 들어올려진 상태로 길이방향 타측이 상기 하우징(30)내부로 연장되는 평판형반사체(51)와, 상기 평판형반사체(51)의 길이방향 타측에서 일체로 형성되어 하측방향으로 오목하게 하향굴곡지는 굴곡형반사체(52)로 이루어져 상기 볼록미러부재(70)로부터 반사된 태양광을 상기 보조집광부(60)로 용이하게 반사할 수 있도록 이루어지는 것이 바람직할 것이다.

여기서, 상기 굴곡형반사체(52)는 상기 태양광전지패널부(20)을 정면에서 바라볼 경우, 상기 설치공(31)을 통해 식별될 수 있는 위치에 있도록 하는 것이 바람직할 것이다. 이는 상기 볼록미러부(70)에서 반사된 태양광을 상기 보조집광부(60)으로 용이하게 반사할 수 있도록 하기 위함인 것이다.

또한, 다른 실시예로써의 상기 반사부(50)는 상기 집광그룹의 사이에 설치되는 프리즘부재인 것으로, 상기 볼록미러부재(70)를 통해 입사되는 태양광을 확산 및 굴적시키는 삼각기둥 형태의 광학장치로, 다른 실시예로써의 상기 반사부(50)는 상기 하우징(30)의 내측에 설치되는 상기 보조집광부(60)의 길이에 대응되는 길이를 갖도록 설치된다. 이때, 상기 반사부(50)는 상기 하우징(30)에 회전가능하게 설치될 수 있음을 밝혀두는 바이다.

이와 같이 본원 발명은 건물의 내측에 하우징(30), 메인집광부(40) 및 반사부(50), 보조집광부(60)로 이루어진 태양광전지패널부(20)를 고정되게 설치하여 설치상의 경제적 이점 및 외부요인으로 인한 태양광전지패널부(20)의 손상 및 부식을 방지할 수 있게 되고, 상기 볼록미러부재(70)에 의해 태양광전지패널부(20)의 집광효율을 높일 수 있게 된다.

상기와 같이 본 발명의 구체적인 실시 예에 관해 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형실시가 가능할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 한정하지 않고, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

10: 태양전지셀 20: 태양광전지패널부
30: 하우징 31: 설치공
40: 메인집광부 41: 제1집광부
42: 제2집광부 43: 제3집광부
50: 반사부 60: 보조집광부
70: 볼록미러부재

Claims (4)

1. 건물의 내부에 태양광을 집광하기 위하여 다수의 태양전지셀(10)이 구비된 상태로 상기 태양전지셀이 설치된 상면이 상공을 향하여 일정각도 경사지게 고정설치되는 태양광전지패널부(20);
   상기 태양광전지패널부(20)의 전방에 설치되어 상기 태양전지셀(10)에 의해 집광되지 않는 위치에서 입사되는 태양광을 상기 태양전지셀(10)로 반사하는 볼록미러부재(70);로 이루어진 것을 특징으로 하는 건물내에 설치되는 태양광 발전장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 태양광전지패널부(20)는, 내부에 공간부가 형성된 하우징(30)의 상측면에 설치되되 다수개의 일렬된 태양전지셀로 이루어진 다수의 집광그룹이 상기 하우징(30)의 상측에서 하측방향으로 일정간격 이격된 상태로 순차적으로 형성되는 메인집광부(40)와, 상기 집광그룹의 사이에 설치되어 상기 볼록미러부재(70)에서 반사되는 태양광을 상기 하우징(30)의 내측으로 반사하는 반사부(50)와, 상기 하우징(30)의 내측에 설치된 상태로 상기 반사부(50)로부터 반사되는 태양광을 집광하는 보조집광부(60)로 구성되는 것을 특징으로 하는 건물내에 설치되는 태양광 발전장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 반사부(50)는 상기 집광그룹 사이에 형성되는 설치공(31)에 마련되어 상기 볼록미러부재(70)에서 반사되는 태양광을 상기 보조집광부(60)로 반사하는 미러부재인 것을 특징으로 하는 건물내에 설치되는 태양광 발전장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 반사부(50)는 상기 집광그룹의 사이에 설치되는 프리즘부재인 것을 특징으로 하는 건물내에 설치되는 태양광 발전장치.
   

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