WO2013165032A1 - 태양에너지를 이용한 난방 및 발전장치 - Google Patents

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solar energy
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Wang Tzeng Chyuan
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    • Y02P80/20—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications using renewable energy

Definitions

  • the present invention relates to a heating and power generation apparatus using solar energy, and more particularly, is installed on the roof or wall of a house, and provided with three types of devices to produce hot water, hot water, electricity, and electricity in one frame.
  • solar water can be used to supply hot water, heat, and produce a small amount of electricity.
  • solar power can be converted into electricity to generate electricity for heating and power generation. It is about.
  • solar energy can be used as heat and electricity by using light, so it is most preferred as alternative energy because of its pollution-free and infinity. It is used for power production using solar cells, and hot water using solar light is used for heating and domestic hot water. As a result, extensive research and commercialization are in progress.
  • the solar boiler system is composed of a heat collecting plate installed on a roof, a heat receiving tube, a storage tank and a circulation pump heated by heat of the heat collecting plate.
  • the present invention has been made in order to solve the above problems of the prior art, it is possible to perform hot water supply and heating by generating some electricity and hot water using solar light in winter, cooling by generating power using solar light in summer
  • the purpose of the present invention is to provide a heating and power generation apparatus using solar energy that can be supplied to the electric power supply to assist the electric energy used in the air conditioner and can promote energy saving and environmental protection.
  • the frame is installed on the roof and wall of the building having a predetermined area;
  • a plurality of power generation units mounted inside the frame and collecting electricity to produce electricity; It may be achieved by a heating and power generation apparatus using solar energy, including a hot water supply portion embedded in the frame to absorb the sunlight to heat and hot water.
  • the power generation unit case A light collecting belt housed in the case and having a solar cell formed on an outer surface thereof; Drive means for exerting power to spread or wind up the light collecting belt; A capacitor for storing electricity produced from the solar cell; It characterized in that it comprises a control unit for controlling the operation of the drive means.
  • the condensing belt is composed of a plate portion to which the solar cell is attached and a space portion open to allow sunlight to pass therethrough, and a band portion connected to the plate portion is formed at both sides of the space portion, and the plate portion and the belt portion are respectively driven. Characterized in that connected to the means.
  • the driving means may include first and second shafts respectively fixed to ends of the plate and the strip of the light collecting belt; Rotating the first and second shafts opposite to each other, characterized in that it comprises a first and a second motor for winding or unfolding the light collecting belt.
  • the hot water supply unit is installed on the roof of the building and installed in the lower portion of the power generation unit and a small tank for storing water;
  • a heat receiving tube having an inlet and an outlet at one end and having an inlet and an outlet connected to the small tank;
  • the small tank is connected to the pipe and characterized in that it comprises a large tank for storing hot water.
  • the heat receiving tube is disposed below the light collecting belt of the case, and a heat absorption film is coated on an outer surface thereof.
  • the heat receiving tube is mounted downwardly inclined, and after the cold water introduced into the inlet is heated, is converted into hot water, and is circulated to the small tank through the outlet.
  • the lower end of the frame is attached to a finish panel that is easy to insulate and light, the finish panel, the body made of a transparent material to have a translucent; It is composed of a heat insulating material and a heat receiving tube filled in the inside of the main body, characterized in that it comprises a hollow inside the main body.
  • the power generation unit is coupled to the installation space of the frame case; A light collecting belt housed in the case and having a solar cell formed on an outer surface thereof; Drive means for exerting power to spread or wind up the light collecting belt; A capacitor for storing electricity produced from the solar cell; It characterized in that it comprises a control unit for controlling the operation of the drive means.
  • the power generation unit is rotated by being installed on the outside of each heat pipe installed in plurality, a plurality of light collecting plate formed on the outer surface of the solar cell; Driving means for rotating the plurality of light collecting plates so as to be selectively disposed at any one of an upper or lower position of the heat receiving tube; A capacitor for storing electricity produced from the solar cell; It characterized in that it comprises a control unit for controlling the operation of the drive means.
  • the solar cell in a winter house, can produce a certain amount of electricity using solar light or generate hot water to perform hot water supply and heating.
  • the house In summer, the house can be supplied as a power source for cooling by generating power using solar light. It can assist the use of electrical energy used for energy saving and environmental protection.
  • FIG. 1 and 2 are views showing the configuration of a heating and power generation apparatus using solar energy according to the present invention
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the 'generation unit' in the heating and power generation apparatus using solar energy according to the present invention
  • Figure 4 is a plan view showing a first embodiment of the 'generation unit' in the heating and power generation apparatus using solar energy according to the present invention
  • FIG. 5 is a view showing a second embodiment of the 'generation unit' of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing a third embodiment of the 'generation unit' of the present invention.
  • frame 2 power generation unit
  • finishing panel 22 condensing belt
  • FIG. 1 and 2 are views showing the configuration of a heating and power generation apparatus using solar energy according to the present invention
  • Figure 3 is a first embodiment of the 'power generation unit' in the heating and power generation apparatus using solar energy according to the present invention
  • 4 is a plan view showing a first embodiment of the 'generation unit' in the heating and power generation apparatus using solar energy according to the present invention.
  • the heating and power generation device (A) using solar energy according to the first embodiment of the present invention
  • the frame (1) is installed on the roof and wall of the building and has a predetermined area;
  • a power generation unit 2 mounted to the inside of the frame 1 and collecting electricity to produce electricity; It is configured to include a hot water supply portion (3) embedded in the frame (1) to absorb the sunlight to heat and hot water.
  • the frame 1 is installed over the entire area of the roof, and is preferably formed in a lattice shape like a checkerboard, and thus formed in a lattice structure so that the installation space 10 in which the power generation unit 2 can be installed is provided. It is provided in large numbers.
  • the frame 1 is also rectangular, and the installation space 10 is also rectangular.
  • the power generation unit (2) is mainly used in summer when there is a lot of power use and little use of heating or hot water.
  • the power generation unit 2 is mainly operated without using heating or hot water functions to generate power using solar cells.
  • the power generation unit 2 is installed in each installation space 10 of the frame 1, the number of installation is preferably directly installed in the appropriate number because it is directly related to the amount of power generated.
  • One embodiment of the power generation unit 2 includes a case 21 coupled to the installation space of the frame (1); A light collecting belt 22 housed inside the case 21 and having a solar cell formed on an outer surface thereof; Drive means for exerting power to unfold or wind up said light collecting belt; A capacitor 24 for storing electricity produced from the solar cell; It is configured to include a control unit 26 for controlling the operation of the drive means.
  • the case 21 is formed in a substantially rectangular shape and is formed to have a space with an empty inside, and a connection means is provided to facilitate coupling with another case.
  • One example of the connecting means is to form a projection and a groove having a length on the outer surface of the case 21 to enable the fitting and the other case, it can also be connected using another case and the connection pin.
  • the light collecting belt 22 includes a plate portion 221 having a thin film solar cell attached thereto to have a predetermined area to collect sunlight on an outer surface thereof, and a space portion 222 that is opened to transmit sunlight. On both sides of the space portion 222, a band portion 223 connected to the plate portion 221 is formed.
  • the plate portion 221 on which the solar cell is attached is unfolded or wound to be wound up, and when the light collecting belt 22 is wound, It can be irradiated directly to this hot water supply part 3.
  • the driving means includes first and second shafts 61 fixed to end portions of the plate portion 221 and the belt portion 223 of the light collecting belt 22, respectively. 62);
  • the first and second shafts 61 and 62 are rotated in opposite directions, respectively, and include first and second motors 63 and 64 to wind or unfold the light collecting belt 22.
  • the above-mentioned driving means is only one example and need not be limited thereto, and the driving means may be modified in various structures so as to exert a power capable of winding and deploying the condensing belt 22.
  • the first and second motors 63 and 64 are controlled to be turned on / off by a user operating the control unit 26 in a room, and a geared motor is preferably applied to adjust the rotation speed more accurately.
  • the present invention is used only for hot water supply in winter.
  • the hot water supply unit 3 includes a small tank 32 installed on the roof of the building and installed under the power generation unit 2 and storing water; A heat receiving tube 31 having an inlet and an outlet formed at one end thereof so as to be connected to the small tank 32; It is configured to include a large tank 36 is connected to the small tank 32 and stores hot water.
  • the heat receiving tube 31 is disposed below the light collecting belt 22 of the case 21, and a black heat absorbing film is applied to the outer surface.
  • the plate part 221 on which the solar cell is formed is wound around the first shaft 61, and at the same time, the space part 222 is exposed, and sunlight is emitted through the space part 222. Since the incident heats the heat receiving tube 31 directly, the water flowing therein is heated.
  • the heat receiving tube 31 is mounted to be inclined downward, and the water is circulated in an overflow manner.
  • the cold water introduced into the inlet of the heat receiving tube 31 is heated by the radiant heat of sunlight to be converted into hot water, and the cold water continues to flow into the outlet so that the hot water overflows through the outlet and flows into the small tank 32.
  • a water supply pump (not shown) is installed in the pipe connecting the small tank 32 and the large tank 36 to induce water circulation.
  • a roof is installed under the frame 1 so that rain, snow, and wind do not directly enter the interior from the outside, and the roof is manufactured by connecting a plurality of finishing panels 5 which are easily insulated and lighted.
  • the finishing panel 5 the main body 51 made of a transparent material to have a translucent; It is composed of a heat insulating material and a heat receiving tube 52 filled in the inside of the main body 51, the hollow portion 53 is formed inside the main body 51 may double the heat insulation effect and the heat insulation effect.
  • the air of the hollow portion 53 maintains the warmed state by the temperature of the room, and can block the low-temperature air from being directly in contact with the room air, thereby enhancing the insulation effect.
  • the heat receiving tube 52 embedded in the finishing panel 5 is formed in a single row or two rows and is connected to a water tank (not shown). The effect can also be obtained.
  • the main body 51 is coupled to both ends to be connected to the other finishing panel.
  • the stepped portion 58 is formed on both upper sides of the closing panel 5 on one side, and the other closing panel 5 is grooved to be coupled to the stepped 58 on both sides of the upper portion of the main body 51. 59 is formed.
  • the step 58 of one side finishing panel 5a is inserted into the groove 59 of the other side finishing panel 5b, and it is hermetically sealed by applying an adhesive to the connection part of the step 58 and the groove 59. It is possible to maintain the combined state.
  • a plurality of finishing panels (5) are connected to make a roof.
  • the frame 1 is installed on the top of the finishing panel 5, and the power generation unit 2 is installed in each installation space 10.
  • the case 21 of the power generation unit 2 is inserted into the installation space 10 of the frame 1 and then coupled using a fastening means such as a bolt.
  • a driving means is installed inside the case 21, and the light collecting belt 22 is coupled to be wound and deployed by the driving means.
  • a plurality of heat receiving tubes 31 are installed in the lower portion of the light collecting belt 22, and connected to communicate with the heat receiving tubes 31 to install a small tank 32.
  • the small tank 32 is an external large Installation of the present invention is completed by connecting the tank 36 to the pipe.
  • the power generation is used as a main purpose in the summer, by operating the control unit 26 in the room to unfold the condensing belt 22 to expose the solar cells to collect, thereby generating power.
  • the deployment rate of the condensing belt 22 may be set to 30%, 60%, 90% with respect to the entire area, but it is not necessary to limit this.
  • the deployment operation of the condensing belt 22 may be manually executed by the user or automatically by the control of a program linked with the sun sensor.
  • the electricity produced from the power generation unit 2 can be used as the power of the indoor air conditioner to reduce the amount of electricity used.
  • FIG. 5 is a view showing a second embodiment of the 'generation unit' of the present invention.
  • the second embodiment (A2) of the 'generation unit' according to the present invention, the case 21a coupled to the installation space of the frame (1);
  • the plurality of plates (P) is a hard or soft plate material
  • the solar cell (S) is formed on the outer surface
  • each plate (P) is connected to each other can be folded by sliding.
  • the guide protrusion P3 is formed on the bottom surface of the upper plate Pu, and the rail P4 having a predetermined length into which the guide protrusion P3 is inserted is formed on the upper surface of the lower plate Pd. Can be folded back and forth.
  • the guide protrusions P3 and the rails P4 are formed to have a “ ⁇ ” shape in cross section so that the upper plate Pu and the lower plate Pd are not separated from each other.
  • the driving means (T) is to exert the power to take out the plurality of plates (P) one by one in order to deploy or to fold again to be stored.
  • a chain T4 having a predetermined length to which a bracket formed on the lowermost plate Pe of the plurality of plates P is connected, and the chain T4 are coupled and spaced apart at regular intervals. It is composed of installed starting and driven sprockets T1 and T2 and a motor T3 connected to the starting sprocket T1.
  • FIG. 6 is a view showing a third embodiment of the 'generation unit' of the present invention.
  • the third embodiment (A3) of the 'generation unit' of the present invention is installed and rotated outside the plurality of heat receiving pipes 31 installed in a plurality, the solar cell (S) on the outer surface A plurality of light collecting plates C formed; Driving means for rotating the plurality of light collecting plates (C) to be selectively disposed at any one of an upper or lower position of the heat receiving tube (31); A capacitor (24b) for storing the electricity produced from the solar cell (S); It comprises a control unit 26b for controlling the operation of the drive means.
  • the plurality of light collecting plates C are formed in an arc shape, made of metal or plastic, a solar cell is formed on an outer surface thereof, and a driving means is connected to one end thereof.
  • the driving means is used to rotate the plurality of light collecting plates simultaneously or separately, and the plurality of light collecting plates C are selectively positioned on the upper or lower portion of the heat receiving tube 31 to be converted to heating and hot water supply or power generation. To be possible.
  • An example of the driving means includes a plurality of rotating shafts to which a plurality of light collecting plates C are attached, a sprocket formed at ends of the plurality of rotating shafts, a connecting member such as a chain connecting the sprockets, and a motor to rotate the connecting member. do.
  • the present invention is installed on the roof or wall of a house, and equipped with three types of devices to produce hot water, hot water, electricity, and electricity in one frame to provide hot water, heating and some small amounts of electricity in the winter. It can be carried out, and can be used in the heating and power generation device using solar energy in the summer to convert the sunlight into electricity to generate electricity by applying the electricity for cooling.

Abstract

본 발명은 건물의 지붕에 설치되며 일정 면적을 갖는 프레임; 상기 프레임의 내부에 다수개로 장착되며 태양광을 집광하여 전기를 생산하는 발전부; 상기 프레임의 내부에 매립되어 태양광을 흡수하여 난방 및 급탕을 하는 급탕부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면 주택에서 겨울철에는 태양광을 이용하여 온수를 발생시켜 급탕과 난방을 실시할 수 있고, 여름철에는 태양광을 이용하여 발전시킴으로써 냉방용 전원으로 공급되도록 하여 냉방기에 사용되는 전기에너지의 사용을 보조할 수 있어 에너지 절감과 환경 보호를 도모할 수 있는 효과가 있다.

Description

태양에너지를 이용한 난방 및 발전장치
본 발명은 태양에너지를 이용한 난방 및 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가옥의 지붕 또는 벽면에 설치되며, 하나의 프레임 내에 온수, 온수와 전기, 전기를 생산할 수 있도록 3종류의 장치를 구비함으로써 겨울철에는 태양광을 이용하여 급탕과 난방 및 일부 소량 전기 생산을 실시할 수 있고, 여름철에는 태양광을 전기로 변환시켜 발전시킴으로써 냉방용 전기를 적용할 수 있도록 한 태양에너지를 이용한 난방 및 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양에너지는 빛을 이용하여 열과 전기로 이용할 수 있어 무공해성과 무한성으로 인하여 대체에너지로 가장 선호되고 있으며, 태양전지를 이용한 전력생산으로 사용되고, 또 태양광을 이용한 온수는 난방용 및 생활온수 등으로 폭넓은 연구 및 상용화가 진행중에 있다.
현재 가장 많이 사용되는 태양에너지 이용 기술은 태양광 보일러 시스템과 쏠라셀을 이용한 충전장치일 것이다.
태양광 보일러 시스템은 옥상에 설치된 집열판과, 상기 집열판의 열에 의해 가열되는 수열관 및 저장탱크와 순환펌프로 구성된다.
따라서 난방 및 온수의 사용이 많은 겨울철에는 태양광 보일러 시스템을 사용함으로써 전기 사용량을 절감시킬 수 있어 에너지 절약과 환경 보호의 장점이 있었다.
한편 여름철에는 난방 및 온수의 사용이 많지 않으므로 태양광 보일러 시스템을 사실상 사용하지 않게 되므로 불필요하게 공간을 차지하는 단점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 겨울철에는 태양광을 이용하여 일부 전기 및 온수를 발생시켜 급탕과 난방을 실시할 수 있고, 여름철에는 태양광을 이용하여 발전시킴으로써 냉방용 전원으로 공급되도록 하여 냉방기에 사용되는 전기에너지를 보조할 수 있어 에너지 절감과 환경 보호를 도모할 수 있는 태양에너지를 이용한 난방 및 발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적은, 건물의 지붕 및 벽면에 설치되며 일정 면적을 갖는 프레임; 상기 프레임의 내부에 다수개로 장착되며 태양광을 집광하여 전기를 생산하는 발전부; 상기 프레임의 내부에 매립되어 태양광을 흡수하여 난방 및 급탕을 하는 급탕부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 난방 및 발전장치에 의해 달성될 수 있다.
상기 발전부는 케이스; 상기 케이스의 내부에 수납되며 외면에 태양전지가 형성된 집광벨트; 상기 집광벨트를 펼치거나 권취시키는 동력을 발휘하는 구동수단; 상기 태양전지로부터 생산된 전기를 저장하는 축전기; 상기 구동수단의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 집광벨트는 상기 태양전지가 부착된 판부와, 태양광이 투과되도록 개구되어 있는 공간부로 구성되며, 상기 공간부의 양측으로는 상기 판부와 연결되는 띠부가 형성된 것으로, 상기 판부와 띠부는 각기 상기 구동수단에 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 구동수단은 상기 집광벨트의 판부와 띠부의 끝단에 각기 고정된 제1 및 제2샤프트; 상기 제1 및 제2샤프트를 각기 상반되게 회전시켜 상기 집광벨트를 권취시키거나 펼쳐 전개시키는 제1 및 제2모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 급탕부는 상기 건물의 지붕에 설치되며 상기 발전부의 하부에 설치되고 물이 저장된 소형 탱크; 일단에 인입구와 인출구를 갖는 "U"자 형상이며 상기 소형탱크에 인입구와 인출구가 연결된 수열관; 상기 소형 탱크와 배관으로 통하도록 연결되며 온수를 저장하는 대형 탱크를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 수열관은 상기 케이스의 집광벨트의 하부에 배치되며, 외면에 열흡수막이 도포된 것을 특징으로 한다.
상기 수열관은 하향 경사지게 장착되고, 인입구로 유입된 냉수가 가열된 후 온수로 변환되어 상승하여 인출구를 통해 소형 탱크로 순환되도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 프레임의 하부에는 단열과 채광이 용이한 마감패널이 부착되며, 상기 마감패널은, 투광성을 갖도록 투명 재질로 된 본체; 상기 본체의 내부에 충진된 단열재와 수열관으로 구성되며, 상기 본체의 내측에는 중공부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 발전부는 상기 프레임의 설치공간에 결합되는 케이스; 상기 케이스의 내부에 수납되며 외면에 태양전지가 형성된 집광벨트; 상기 집광벨트를 펼치거나 권취시키는 동력을 발휘하는 구동수단; 상기 태양전지로부터 생산된 전기를 저장하는 축전기; 상기 구동수단의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 발전부는 다수로 설치된 각 수열관의 외측에 설치되어 회전되며, 태양전지가 외면에 형성된 다수의 집광판; 상기 다수의 집광판을 회전시켜 수열관의 상부 또는 하부 위치 중 어느 하나의 위치에 선택적으로 배치되도록 구동시키는 구동수단; 상기 태양전지로부터 생산된 전기를 저장하는 축전기; 상기 구동수단의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 주택에서 겨울철에는 태양광을 이용하여 일정량의 전기를 생산하면서 또는 온수를 발생시켜 급탕과 난방을 실시할 수 있고, 여름철에는 태양광을 이용하여 발전시킴으로써 냉방용 전원으로 공급되도록 하여 냉방기에 사용되는 전기에너지의 사용을 보조할 수 있어 에너지 절감과 환경 보호를 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 태양에너지를 이용한 난방 및 발전장치의 구성을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 태양에너지를 이용한 난방 및 발전장치에서 '발전부'의 제1실시예를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 태양에너지를 이용한 난방 및 발전장치에서 '발전부'의 제1실시예를 나타낸 평면도,
도 5는 본 발명의 '발전부'의 제2실시예를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 '발전부'의 제3실시예를 나타낸 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 프레임 2 : 발전부
3 : 급탕부 4 : 레일
5 : 마감패널 22 : 집광벨트
31 : 수열관 P : 플레이트
C ; 집광판
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
실시예 1
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 태양에너지를 이용한 난방 및 발전장치의 구성을 나타낸 도면, 도 3은 본 발명에 따른 태양에너지를 이용한 난방 및 발전장치에서 '발전부'의 제1실시예를 나타낸 단면도, 도 4는 본 발명에 따른 태양에너지를 이용한 난방 및 발전장치에서 '발전부'의 제1실시예를 나타낸 평면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 태양에너지를 이용한 난방 및 발전장치(A)는, 건물의 지붕 및 벽면에 설치되며 일정 면적을 갖는 프레임(1); 상기 프레임(1)의 내부에 다수개로 장착되며 태양광을 집광하여 전기를 생산하는 발전부(2); 상기 프레임(1)의 내부에 매립되어 태양광을 흡수하여 난방 및 급탕을 하는 급탕부(3)를 포함하여 구성된다.
프레임(1)은 지붕의 전 면적에 대해 설치되며, 바람직하게는 바둑판과 같이 격자형으로 형성되고, 이렇게 격자형의 구조로 형성됨으로써 발전부(2)가 설치될 수 있는 설치공간(10)이 다수로 마련된다.
통상 지붕이 직사각형임을 고려하여 프레임(1)도 직사각형으로 형성되며, 상기 설치공간(10)도 직사각형으로 형성된다.
발전부(2)는 전력 사용이 많으며 난방이나 온수 사용이 거의 없는 여름철에 주로 사용된다.
즉, 여름철에는 난방이나 온수 기능을 사용하지 않고 발전부(2)를 주로 작동시켜 태양전지를 이용하여 발전을 실시하게 된다.
상기 발전부(2)는 프레임(1)의 각 설치공간(10)마다 설치되며, 그 설치 갯수는 발전량과 직접적인 관련이 있으므로 적정한 갯수로 설치됨이 바람직하다.
발전부(2)의 일 실시예는 상기 프레임(1)의 설치공간에 결합되는 케이스(21); 상기 케이스(21)의 내부에 수납되며 외면에 태양전지가 형성된 집광벨트(22); 상기 집광벨트(22)를 펼치거나 권취시키는 동력을 발휘하는 구동수단; 상기 태양전지로부터 생산된 전기를 저장하는 축전기(24); 상기 구동수단의 작동을 제어하는 제어부(26)를 포함하여 구성된다.
케이스(21)는 대략 직사각형으로 형성되며 내부가 비어있어 공간을 갖도록 형성되고, 다른 케이스와 결합이 용이하도록 연결수단이 구비된다.
연결수단의 일 예로는 케이스(21)의 외면에 길이를 갖는 돌기와 홈을 각기 형성함으로써 다른 케이스와 끼움결합이 가능하도록 하고, 또한 다른 케이스와 연결핀을 사용하여 연결될 수 있다.
이러한 케이스(21)의 끼움결합 구조에 의해 지진발생시 파손이 방지될 수 있다.
집광벨트(22)는 외면에 태양광을 집광할 수 있도록 소정 면적을 갖도록 박막형의 태양전지가 부착된 판부(221)와, 태양광이 투과되도록 개구되어 있는 공간부(222)로 구성되며, 상기 공간부(222)의 양측으로는 상기 판부(221)와 연결되는 띠부(223)가 형성된다.
상기 구동수단의 작동에 의해 집광벨트(22)가 정회전 또는 역회전을 수행함으로써 태양전지가 부착된 판부(221)가 펼쳐지거나 또는 감아져 권취되도록 하며, 집광벨트(22)가 권취되면 태양광이 급탕부(3)에 직접 조사될 수 있다.
상기 구동수단의 일 실시예로는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 집광벨트(22)의 판부(221)와 띠부(223)의 끝단에 각기 고정 설치된 제1 및 제2샤프트(61,62); 상기 제1 및 제2샤프트(61,62)를 각기 상반되게 회전시켜 상기 집광벨트(22)를 권취시키거나 펼쳐 전개시키는 제1 및 제2모터(63,64)를 포함하여 구성된다.
상기 언급한 구동수단은 하나의 예시일 뿐 반드시 이에 한정될 필요는 없으며 집광벨트(22)를 권취 및 전개시킬 수 있는 동력을 발휘하기 위해 다양한 구조로 변형 실시될 수 있음을 밝혀둔다.
상기 제1 및 제2모터(63,64)는 실내에서 사용자가 제어부(26)를 조작하여 온/오프 작동이 제어되는 것으로, 보다 정확한 회전수를 조절할 수 있도록 기어드모터가 적용됨이 바람직하다.
한편 본 발명은 겨울철에는 급탕 전용으로 사용하게 된다.
따라서 발전부(2)의 집광벨트(22)를 권취시키면 공간부(222)를 통해 태양광이 직접 급탕부(3)로 조사되어 난방 및 온수를 얻을 수 있다.
급탕부(3)는, 건물의 지붕에 설치되며 발전부(2)의 하부에 설치되고 물이 저장된 소형 탱크(32); 상기 소형 탱크(32)에 연결되도록 일단에 인입구와 인출구가 형성되어 "U"자 형상인 수열관(31); 상기 소형 탱크(32)와 연결되며 온수를 저장하는 대형 탱크(36)를 포함하여 구성된다.
수열관(31)은 상기 케이스(21)의 집광벨트(22)의 하부에 배치되며, 외면에 검은색의 열흡수막이 도포된 것이 적용된다.
집광벨트(22)가 권취되면 태양전지가 형성된 판부(221)는 제1샤프트(61)에 감겨져 권취되며, 이와 동시에 공간부(222)가 노출되고, 이 공간부(222)를 통해 태양광이 입사되어 직접 수열관(31)을 가열하게 되므로 그 내부에 흐르는 물을 가열시키게 된다.
바람직하게는 수열관(31)은 하향 경사지게 장착되고, 오버플로우 방식으로 물이 순환되도록 한다.
즉 수열관(31)의 인입구로 유입된 냉수가 태양광의 복사열에 의해 가열되어 온수로 바뀌고, 아울로 냉수가 계속 유입됨으로써 온수는 인출구를 통해 오버플로우되어 소형 탱크(32)로 유입되도록 한다.
또한 상기 소형 탱크(32)와 대형 탱크(36)를 연결하는 배관에는 물의 순환을 유발하기 위해 급수펌프(미도시)가 장착된다.
한편 상기 프레임(1)의 하부에는 외부로부터 비, 눈, 바람이 실내로 직접 유입되지 않도록 지붕이 설치되는데, 상기 지붕은 단열과 채광이 용이한 마감패널(5)을 다수로 연결하여 제작된다.
상기 마감패널(5)은, 투광성을 갖도록 투명 재질로 된 본체(51); 상기 본체(51)의 내부에 충진된 단열재와 수열관(52)으로 구성되며, 상기 본체(51)의 내측에는 중공부(53)가 형성됨으로써 단열효과와 함께 보온효과가 배가될 수 있다.
즉 중공부(53)의 공기가 실내의 온도에 의해 가온된 상태를 유지하게 되고, 외부의 저온 공기가 직접 실내 공기와 접촉되지 않도록 차단함으로써 단열효과를 증진시킬 수 있다.
상기 마감패널(5)에 매입된 수열관(52)은 1열 배열 또는 2열 배열로 이루어지며 도시되지 않은 물탱크에 연결되며, 수열관(52)이 1열 배열인 경우 투광성이 향상되어 인테리어 효과도 얻을 수 있다.
상기 본체(51)는 양단부에 결합부가 형성되어 다른 마감패널과 연결되도록 한다.
상기 결합부의 일 예로는, 일측의 마감패널(5)의 상부 양측에 단턱(58)이 형성되고, 타측 마감패널(5)은 본체(51)의 상부 양측에 상기 단턱(58)과 결합되도록 홈(59)이 형성된다.
따라서 일측 마감패널(5a)의 단턱(58)을 타측 마감패널(5b)의 홈(59)에 삽입하고, 상기 단턱(58)과 홈(59)의 연결부위에 접착제를 도포하여 접착시킴으로써 기밀된 결합상태를 유지할 수 있게 된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 설치 및 작동에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저 지붕을 제작하기 위해 다수의 마감패널(5)을 연결한다.
이후 마감패널(5)의 상부에 프레임(1)을 설치하고, 각 설치공간(10)마다 발전부(2)를 설치한다.
즉 프레임(1)의 설치공간(10)에 발전부(2)의 케이스(21)를 삽입한 후 볼트와 같은 체결수단을 이용하여 결합시킨다.
이때 케이스(21)의 내부에는 구동수단을 설치하고, 상기 구동수단에 의해 권취 및 전개되도록 집광벨트(22)가 결합된다.
이후 집광벨트(22)의 하부에 수열관(31)을 다수로 설치하고, 상기 수열관(31)과 통하도록 연결하여 소형 탱크(32)를 설치하며, 상기 소형 탱크(32)는 외부의 대형 탱크(36)와 배관으로 연결시켜 본 발명의 설치가 완료된다.
이후 여름철에는 발전을 주 용도로 사용하게 되므로, 실내에서 제어부(26)를 조작하여 집광벨트(22)를 펼쳐 태광전지가 노출되도록 하여 집광을 하게 되고, 이를 통해 발전을 하게 된다.
집광벨트(22)의 전개율은 전면적에 대해 30%, 60%, 90%로 설정될 수 있으며, 이를 반드시 한정할 필요는 없다.
그리고 집광벨트(22)의 전개 작동은 사용자가 직접 실행하는 수동식이거나 또는 태양감지센서와 연동된 프로그램의 제어에 의해 자동으로 실행될 수 있다.
상기 발전부(2)로부터 생산된 전기는 실내 냉방기의 전력으로 사용될 수 있어 전기 사용량을 절감할 수 있게 된다.
실시예 2
도 5는 본 발명의 '발전부'의 제2실시예를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 '발전부'의 제2실시예(A2)는, 상기 프레임(1)의 설치공간에 결합되는 케이스(21a); 상기 케이스(21a)의 내부에 적층되게 수납되며 슬라이딩에 의해 접철되고, 외면에 태양전지(S)가 형성된 다수의 플레이트(P); 상기 태양전지(S)로부터 생산된 전기를 저장하는 축전기(24a); 상기 다수의 플레이트(P)를 접철 작동시키는 구동수단(T); 상기 구동수단(T)의 작동을 제어하는 제어부(26a)를 포함하여 구성된다.
상기 다수의 플레이트(P)는 경질 또는 연질인 판재이며, 외면에 태양전지(S)가 형성된 것으로, 각 플레이트(P)는 서로 연결되어 있어 슬라이딩에 의해 절첩이 가능하다.
즉 상부 플레이트(Pu)의 저면에 가이드돌기(P3)가 형성되고, 하부 플레이트(Pd)의 상면에 상기 가이드돌기(P3)가 삽입되는 일정 길이의 레일(P4)이 형성되어 하부 플레이트(Pd)가 전,후진되면서 절첩될 수 있다.
바람직하게는 상부 플레이트(Pu)와 하부 플레이트(Pd)가 분리되지 않도록 가이드돌기(P3) 및 레일(P4)은 그 단면이 "┻"자 형상으로 형성되어 상호 결합된다.
상기 구동수단(T)은 상기 다수의 플레이트(P)를 한개씩 순차적으로 인출시켜 전개하거나 다시 접어서 보관되도록 동력을 발휘하는 것이다.
상기 구동수단(T)의 일 예로는 상기 다수의 플레이트(P) 중 최하부의 플레이트(Pe)에 형성된 브라켓이 연결된 일정 길이의 체인(T4)과, 상기 체인(T4)이 결합되며 일정 간격으로 이격 설치된 기동 및 종동 스프로켓(T1,T2), 상기 기동 스프로켓(T1)에 연결된 모터(T3)로 구성된다.
이는 하나의 예시일뿐이며 이외에도 다양한 형태로 실시될 수 있음은 당연하다.
실시예 3
도 6은 본 발명의 '발전부'의 제3실시예를 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 '발전부'의 제3실시예(A3)는, 다수로 설치된 각 수열관(31)의 외측에 설치되어 회전되며, 태양전지(S)가 외면에 형성된 다수의 집광판(C); 상기 다수의 집광판(C)을 회전시켜 수열관(31)의 상부 또는 하부 위치 중 어느 하나의 위치에 선택적으로 배치되도록 구동시키는 구동수단; 상기 태양전지(S)로부터 생산된 전기를 저장하는 축전기(24b); 상기 구동수단의 작동을 제어하는 제어부(26b)를 포함하여 구성된다.
상기 다수의 집광판(C)은 호형으로 형성되며, 금속 또는 플라스틱으로 이루어지고, 외면에 태양전지가 형성되며, 일단부에 구동수단이 연결된다.
상기 구동수단은 상기 다수의 집광판을 동시 또는 개별적으로 회전시기 위한 것으로, 상기 다수의 집광판(C)이 수열관(31)의 상부 또는 하부에 선택적으로 위치되도록 하여 난방 및 급탕용 또는 발전용으로 전환될 수 있도록 한다.
상기 구동수단의 일 예로는 다수의 집광판(C)이 부착된 다수의 회전축, 상기 다수의 회전축의 끝단에 형성된 스프로켓, 상기 스프로켓을 연결하는 체인과 같은 연결부재와 상기 연결부재를 회전시키는 모터로 구성된다.
즉 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 겨울철에는 집광판(C)을 수열관(31)의 하부에 위치시키면 태양광이 수열관(31)에 조사되어 내부의 물을 데워줌으로써 난방 및 급탕이 가능해진다.
한편 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 여름철에는 집광판(C)을 수열관(31)의 상부에 위치시키면 태양광을 이용한 발전이 수행된다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.
본 발명은 가옥의 지붕 또는 벽면에 설치되며, 하나의 프레임 내에 온수, 온수와 전기, 전기를 생산할 수 있도록 3종류의 장치를 구비함으로써 겨울철에는 태양광을 이용하여 급탕과 난방 및 일부 소량 전기 생산을 실시할 수 있고, 여름철에는 태양광을 전기로 변환시켜 발전시킴으로써 냉방용 전기를 적용할 수 있도록 한 태양에너지를 이용한 난방 및 발전장치에 사용가능하다.

Claims (8)

  1. 건물의 지붕 및 벽면에 설치되며 일정 면적을 갖는 프레임;
    상기 프레임의 내부에 다수개로 장착되며 태양광을 집광하여 전기를 생산하는 발전부;
    상기 프레임의 내부에 매립되어 태양광을 흡수하여 난방 및 급탕을 하는 급탕부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 난방 및 발전장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 발전부는
    케이스;
    상기 케이스의 내부에 수납되며 외면에 태양전지가 형성된 집광벨트;
    상기 집광벨트를 펼치거나 권취시키는 동력을 발휘하는 구동수단;
    상기 태양전지로부터 생산된 전기를 저장하는 축전기;
    상기 구동수단의 작동을 제어하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 난방 및 발전장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 집광벨트는
    상기 태양전지가 부착된 판부와, 태양광이 투과되도록 개구되어 있는 공간부로 구성되며,
    상기 공간부의 양측으로는 상기 판부와 연결되는 띠부가 형성된 것으로,
    상기 판부와 띠부는 각기 상기 구동수단에 연결되는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 난방 및 발전장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 구동수단은
    상기 집광벨트의 판부와 띠부의 끝단에 각기 고정된 제1 및 제2샤프트;
    상기 제1 및 제2샤프트를 회전시켜 상기 집광벨트를 권취시키거나 펼쳐 전개시키는 제1 및 제2모터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 난방 및 발전장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 급탕부는
    상기 건물의 지붕에 설치되며 상기 발전부의 하부에 설치되고 물이 저장되는 소형 탱크;
    상기 소형탱크에 연결되고, 집광벨트의 하부에 배치되며 외면에 열흡수막이 형성된 수열관
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 난방 및 발전장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 지붕은 프레임의 하부에 부착된 다수의 마감패널로 구성되며,
    상기 마감패널은
    투광성을 갖는 본체;
    상기 본체의 내부에 충진된 단열재와 수열관;
    상기 본체의 내측 하부에 형성되어 공기층을 갖는 중공부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 난방 및 발전장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 발전부는
    상기 프레임의 설치공간에 결합되는 케이스;
    상기 케이스의 내부에 수납되며 외면에 태양전지가 형성된 집광벨트;
    상기 집광벨트를 펼치거나 권취시키는 동력을 발휘하는 구동수단;
    상기 태양전지로부터 생산된 전기를 저장하는 축전기;
    상기 구동수단의 작동을 제어하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 난방 및 발전장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 발전부는
    다수로 설치된 각 수열관의 외측에 설치되어 회전되며, 태양전지가 외면에 형성된 다수의 집광판;
    상기 다수의 집광판을 회전시켜 수열관의 상부 또는 하부 위치 중 어느 하나의 위치에 선택적으로 배치되도록 구동시키는 구동수단;
    상기 태양전지로부터 생산된 전기를 저장하는 축전기;
    상기 구동수단의 작동을 제어하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 난방 및 발전장치.
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