WO2016167422A1

WO2016167422A1 - 태양광 발전설비의 효율향상설비

Info

Publication number: WO2016167422A1
Application number: PCT/KR2015/010487
Authority: WO
Inventors: 유상필; 정성대; 최재호; 이동윤
Original assignee: ㈜하이레벤
Priority date: 2015-04-14
Filing date: 2015-10-05
Publication date: 2016-10-20

Abstract

본 발명은 이상 유동 발생 노즐이 구비된 태양광 발전설비의 효율향상설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 좌우 회전 각도의 조절이 용이하며, 분사 효율을 높여 태양광 발전설비의 효율 향상에 기여할 수 있도록 한 이상 유동 발생 노즐이 구비된 태양광 발전설비의 효율향상설비에 관한 것으로, 본 발명에 따른 태양광 발전설비의 효율향상설비는 비교적 간단한 구조의 이상 유동 발생 노즐을 사용함으로써 조립, 체결 및 설치의 편의성을 향상시키고, 이상 유동 발생 노즐의 좌우 회전 각도의 조절이 용이하여 분사효율이 향상된 태양광 발전설비의 효율향상설비에 관한 것이다.

Description

태양광 발전설비의 효율향상설비

본 발명은 이상 유동 발생 노즐이 구비된 태양광 발전설비의 효율향상설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 좌우 회전 각도의 조절이 용이하며, 분사 효율을 높여 태양광 발전설비의 효율 향상에 기여할 수 있도록 한 이상 유동 발생 노즐이 구비된 태양광 발전설비의 효율향상설비에 관한 것이다.

태양광은 화석원료 등의 기존 에너지원과는 달리 지구 온난화를 유발하는 온실가스 배출, 소음, 환경파괴 등의 위험성이 없는 청정 에너지원이며 고갈의 염려도 없음은 물론, 여타 풍력이나 해수력과 달리 태양광 발전설비는 설치가 자유롭고 유지비용이 저렴하다는 장점을 갖는다.

하지만, 가장 널리 사용되고 있는 실리콘 태양전지의 경우 태양광 모듈의 온도가 올라갈 경우 1℃ 당 0.5%의 출력 감소가 발생한다.

이러한 특성에 따라 태양광 발전의 출력은 태양이 가장 긴 여름이 아닌 봄과 가을에 최고치를 기록하며, 이러한 온도 상승은 태양광 발전의 발전 효율을 저하시키는 주요 원인이 되고 있다.

또한, 이러한 태양광 모듈은 태양 전지판에 황사, 악천후 등의 기상현상 등에 의해 오물이 쉽게 쌓일 수 있다는 단점을 가지는데, 태양광 모듈에 오물이 쌓일 경우 태양광 모듈의 광흡수율이 현저히 떨어지므로 발전효율 또한 저하될 수 있다. 또한, 겨울철에 비나 눈 등이 태양 전지판에 내릴 경우 발전효율의 저하가 발생할 수 있다.

최근에는 이러한 문제를 해결하기 위해 태양광 발전설비의 효율향상장치가 사용되고 있는데, 이러한 효율향상장치로는 기계적인 구동력으로써 태양 전지판을 세척하는 브러쉬 세척장치나 태양광모듈 상부에 설치되어, 물을 흘려보냄으로써 태양광모듈을 세척, 냉각하는 물호스 등이 이용되어왔다.

그러나 브러쉬를 이용하거나 물호스를 이용하는 방법은 세척, 운용 효율이 떨어져 최근에는 노즐을 통해 수압을 갖는 냉각수를 분사하여 태양 전지판을 냉각, 세척하는 물 분사식의 이용이 시도되고 있다.

물 분사식의 태양광 발전설비의 효율향상장치로, 본 출원인인 기출원한 등록특허 제10-0914965호의 "태양광 발전설비의 효율향상장치"(이하 '선행1')와, 등록특허 제10-1326240호의 "이상 유동 발생 노즐 및 그를 이용한 태양광 발전설비의 효율향상설비"(이하 '선행2')와 같은 기술이 이미 공개되어 있다.

그러나 선행1 및 선행2의 경우 분사 노즐의 좌우 회전 각도를 조절하기 위하여 장치 전체를 분해하고 조립하는 번거로움이 수반되는 문제점이 있었으며, 선행2의 경우 외부로부터의 공기 유입 경로가 부족하여 분사 효율이 다소 저하된 문제가 있었다.

또한, 선행1의 경우 냉각수가 유입되는 경로의 변경을 위하여 마련된 회전 개폐 유닛(400)의 경우, 탄성 스프링(433) 등을 포함한 부품 갯수가 많아 조립 체결 및 설치가 불편한 문제가 있었다.

이에, 상기한 문제점이 개선된 효율향상장치를 구비하여, 한정된 수자원을 효율적으로 이용하면서도 충분한 냉각 및 세척 효율을 가지는 태양광 발전설비의 효율향상설비의 개발이 요구되고 있다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

(특허문헌 1) 등록특허 제10-0914965호

(특허문헌 2) 등록특허 제10-1326240호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 좌우 회전 각도의 조절이 용이하며, 분사 효율을 높여 태양광 발전설비의 효율 향상에 기여할 수 있도록 하는 이상 유동 발생 노즐이 구비된 태양광 발전설비의 효율향상설비를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 비교적 간단한 구조로 조립과 체결 및 설치의 편의를 향상시킬 수 있도록 하는 이상 유동 발생 노즐이 구비된 태양광 발전설비의 효율향상설비를 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 태양광을 집광하여 전기를 발생하는 태양광모듈을 포함하여 구성되는 태양광 발전설비에 냉각수를 분사하여 효율을 유지 또는 향상시키는 태양광 발전설비의 효율향상설비에 있어서, 냉각수를 저장하는 저장탱크; 상기 저장탱크 내에 저장된 냉각수를 전달받아 상기 태양광모듈로 분사하는 이상 유동 발생 노즐; 상기 저장탱크로부터 냉각수를 펌핑하는 펌프; 상기 펌프와 상기 이상 유동 발생 노즐을 상호 연결하는 냉각수 공급관의 내부 유로를 개폐하는 밸브; 및 상기 펌프와 상기 밸브의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 효율향상설비를 제공한다.

상기 이상 유동 발생 노즐은, 일측으로부터 유입된 냉각수가 타측으로 배출되는 하우징; 상기 하우징의 상측에 배치되고, 외부로부터 유입되는 공기와 상기 하우징으로부터 공급받은 냉각수의 혼합에 의한 이상 유동(two phase flow)을 발생시켜 상기 냉각수와 공기의 혼합 유체를 배출 분사하는 노즐 어셈블리; 상기 하우징에 내장되고, 형상 변형을 허용하면서 상기 하우징의 하부로부터 유입된 냉각수가 흐르는 방향을 스위칭하는 유로 변환 어셈블리; 상기 유로 변환 어셈블리의 상부에 배치되어 상기 하우징에 내장되고, 상기 유로 변환 어셈블리의 스위칭에 따라 정회전 또는 역회전하여 구동력을 발생시키는 수차; 상기 수차의 상부에 배치되어 상기 하우징에 내장되고, 상기 수차에 의하여 발생되는 구동력을 상기 하우징의 상측으로 전달하는 구동 전달 어셈블리; 상기 구동 전달 어셈블리와 결합되어 상기 하우징에 내장되고, 상기 유로 변환 어셈블리의 스위칭 동작을 실시하는 제1 링크 어셈블리; 및 상기 제1 링크 어셈블리 및 상기 노즐 어셈블리와 맞물리고, 상기 하우징의 중심을 관통하는 가상선을 기준으로 제1 링크 어셈블리와의 각도를 변경하여 상기 노즐 어셈블리를 일정 각도만큼 정회전 및 역회전을 반복시키는 제2 링크 어셈블리를 포함할 수 있다.

상기 하우징은, 냉각수 공급원과 연결되는 메인 인입구가 저면에 형성된 받침부와, 상기 받침부에 탈착 결합되어 저면이 개방되고 상측에 상기 노즐 어셈블리가 관통하는 연통홀이 구비된 본체부를 포함하며, 상기 유로 변환 어셈블리와, 상기 수차와, 상기 제1 링크 어셈블리 및 상기 제2 링크 어셈블리의 일부는 상기 본체부에 내장될 수 있다.

상기 하우징은, 상기 받침부에 안착되어 상기 냉각수에 포함된 이물질을 여과하는 필터 어셈블리를 더 포함하며, 상기 유로 변환 어셈블리는 상기 필터 어셈블리의 상부에 배치될 수 있다.

상기 노즐 어셈블리는, 하단부는 상기 제1 링크 어셈블리와 결합되고, 외주면의 일부는 상기 제2 링크 어셈블리와 맞물리며, 상기 수차에 의하여 회전 상승하는 상기 냉각수가 흐르는 내부 유로를 형성하는 체결관과, 상기 체결관의 상단부로부터 일정 각도로 상향 경사지게 배치되어 상기 체결관과 연통하는 배출관과, 상기 배출관의 단부에 탈착 결합되는 분사 팁과, 상기 배출관과 상기 분사 팁 사이에 내장되고, 상기 냉각수의 유속은 높이고 내부 압력을 내리면서 상기 외부로부터 유입되는 공기와 혼합시켜 상기 이상 유동을 발생시켜 상기 분사 팁측으로 상기 혼합 유체를 이동시키는 노즐 퓨즈와, 상기 체결관의 외주면으로부터 연장되어 상기 하우징의 상면과 대면하는 원판 형상의 장착 플랜지와, 상기 장착 플랜지의 가장자리와 결합되어 상기 체결관 및 상기 배출관을 수용하며, 상기 분사 팁의 단부가 노출되며 외부로부터 공기가 유입되는 것을 허용하는 노출 슬롯이 형성된 노즐 캡을 포함하며, 상기 제1 링크 어셈블리는 상기 구동 전달 어셈블리와 맞물림과 동시에 상기 유로 변환 어셈블리와 연결되고, 상기 장착 플랜지와 제2 링크 어셈블리가 결합될 수 있다.

상기 노즐 퓨즈는, 양단 관통인 원통 형상의 퓨즈 본체와, 상기 퓨즈 본체의 내부 유로를 구획하는 격판과, 상기 냉각수가 흐르는 유로의 단면적보다 작은 직경으로 상기 격판의 중심을 관통하는 오리피스 홀과, 상기 배출관과 상기 분사 팁의 내주면과 대면하는 상기 퓨즈 본체의 외주면에 관통되어 공기가 유입되고 복수로 이격 배치되는 유입홀을 포함할 수 있다.

상기 제2 링크 어셈블리는, 상기 체결관이 관통하는 관통홀을 중심부에 형성하고 상기 장착 플랜지의 저면과 대면하며 상기 하우징의 상면에 안착되는 조절 몸체와, 상기 체결관의 외주면을 따라 형성되어 상기 장착 플랜지의 하부에 배치되는 제1 체결 톱니와, 상기 관통홀의 상단부 가장자리를 따라 형성되어 상기 제1 체결 톱니와 탈착 가능하게 맞물리는 제2 체결 톱니와, 상기 관통홀의 내주면을 따라 형성되는 제3 체결 톱니와, 상기 관통홀에 장착되며 상기 제3 체결 톱니와 맞물리는 제4 체결 톱니가 외주면에 형성되는 조절자와, 상기 조절자의 가장자리로부터 연장되어 상기 조절자와 직교를 이루고, 상기 하우징의 저면을 향하여 연장된 바 형상의 스토퍼와, 상단부는 상기 장착 플랜지의 저면에 고정되고, 하단부는 상기 조절 몸체의 상면을 따라 함몰된 링 형상 홈에 안착 고정되어 상기 장착 플랜지와 상기 조절 몸체가 상호 근접하는 방향으로 탄성 반발력을 작용하는 스프링을 포함하며, 상기 제1 링크 어셈블리의 상단부는 상기 조절자의 저면에 배치되어 상기 체결관의 하단부와 결합될 수 있다.

상기 제1 링크 어셈블리는, 상기 체결관의 하단부와 탈착 결합되는 연통관과, 상기 연통관의 외주면으로부터 연장되어 상기 장착 플랜지와 평행을 이루는 연결자와, 상기 연결자의 가장자리로부터 연장되어 상기 연결자와 직교를 이루고, 상기 유로 변환 어셈블리의 클러치 바와 접촉하는 스위칭 바와, 상기 연통관의 하부 외주면을 따라 형성되어 상기 연결자의 하부에 배치되고, 상기 구동 전달 어셈블리와 기어 결합되는 구동 전달 기어를 포함할 수 있다.

상기 구동 전달 어셈블리는, 상기 수차의 상면에 배치되고 상기 수차의 중심을 관통하는 메인 샤프트에 결합된 구동 기어와, 상기 구동 기어와 맞물리고 상측으로 다단 적층되어 상호 기어 결합되며, 상기 제1 링크 어셈블리에 구비된 구동 전달 기어와 맞물려 상기 수차의 회전 속도를 일정 정도 저하시키는 복수의 컴파운드 기어를 포함할 수 있다.

상기 유로 변환 어셈블리는, 상기 하우징의 하부에 고정 배치되고, 상기 하우징의 외부로부터 공급되는 냉각수가 유입되는 냉각수 도입홀이 복수로 관통되어 등간격으로 배치된 고정 어셈블리와, 상기 고정 어셈블리의 상면에 정, 역회전 가능하게 결합되고, 상기 냉각수 도입홀과 선택적으로 연통되게 하는 제1 유동홀과 제2 유동홀이 관통된 연통 블록이 방사상으로 복수개 등간격으로 배치되는 작동 어셈블리와, 상기 작동 어셈블리에 구비되어 상기 제1 링크 어셈블리와 연결되며, 상기 제1 링크 어셈블리의 정회전 또는 역회전에 따라 상기 제1 유동홀 또는 상기 제2 유동홀이 상기 냉각수 도입홀과 연통하도록 스위칭하는 클러치 바를 포함할 수 있다.

상기 고정 어셈블리는, 상기 하우징의 하부에 고정되고, 중심부로부터 상기 작동 어셈블리가 정, 역회전 가능한 지지 샤프트를 구비한 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 상면에 단차지게 형성되어 상기 작동 어셈블리가 안착되는 단턱부와, 상기 단턱부의 가장자리를 따라 형성되어 상기 작동 어셈블리를 수용하며, 상기 클러치 바의 회동을 허용하도록 일정 폭으로 절개된 절결부를 형성한 지지 격벽과, 상기 절결부의 양측 가장자리와 각각 대면되는 상기 지지 격벽의 내측면에 돌출되고, 상기 작동 어셈블리에 구비되어 탄성 변형을 허용하는 후크 리브가 탈착 결합되는 걸림 리브를 포함할 수 있다.

상기 작동 어셈블리는, 상기 고정 어셈블리의 상면으로부터 돌출된 지지 샤프트에 결합되어 정, 역회전하며, 복수의 상기 연통 블록이 상기 지지 샤프트를 중심으로 방사상으로 배치된 작동 몸체와, 복수의 상기 연통 블록 중 하나의 연통 블록과 이웃한 연통 블록 사이로부터 연장되어 상기 작동 몸체의 가장자리를 통해 노출되는 상기 클러치 바와 반대 방향으로 연장되는 것으로, 상기 하나의 연통 블록과 이웃한 연통 블록으로부터 원호 형상으로 연장되어 탄성 변형을 허용하며, 각각의 단부는 상기 고정 어셈블리에 구비된 걸림 리브에 탈착 걸림되는 후크 리브를 포함할 수 있다.

상기 태양광 발전절비의 효율향상설비는 상기 냉각수를 연화시키는 연수장치를 더 포함할 수 있다.

상기 연수장치는 양이온교환수지를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 연수장치는 상기 저장탱크와 상기 펌프 사이 또는 상기 저장탱크의 전단에 배치될 수 있다.

상기 태양광 발전절비의 효율향상설비는 상기 냉각수를 연화시키는 연화제를 공급하는 연화제 공급부를 더 포함할 수 있으며 상기 연화제 공급부는 상기 저장탱크에 연화제를 직접 공급하도록 배치되거나, 상기 저장탱크와 상기 펌프 사이를 연결하는 냉각수 공급관으로 연화제를 공급하도록 배치되거나, 상기 저장탱크에 냉각수를 전달하는 관으로 연화제를 공급하도록 배치될 수 있다.

상기 연화제는 인산나트륨, 붕산나트륨, 탄산나트륨, 수산화암모늄, 수산화나트륨 및 수산화칼륨으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.

상기 태양광 발전절비의 효율향상설비는 상기 냉각수를 무이온화하는 DI필터를 더 포함할 수 있으며, 상기 DI 필터는 상기 저장탱크와 상기 펌프 사이에 배치되거나, 상기 저장탱크의 전단에 배치될 수 있다.

상기 DI 필터는 RO DI 필터, UF DI 필터 및 MF DI 필터로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 필터를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 DI 필터를 정화시키는 역세장치를 더 포함할 수 있다.

상기 밸브는 상기 태양광모듈을 2 이상의 섹터로 구분하여 상기 각 섹터의 태양광 모듈에 대응하는 이상 유동 발생 노즐로 연결된 냉각수 공급관의 개폐를 각각 조절하도록 2 이상으로 구비될 수 있다.

상기 제어부는 상기 2 이상의 밸브를 순차적으로 개방하여 각 섹터 별로 냉각수를 공급하도록 구동될 수 있다.

상기한 본 발명에 따른 태양광 발전설비의 효율향상설비에 따르면, 종래 기술과 같이 이상 유동 발생 노즐의 좌우 회전 각도의 조절을 위하여 장치 전체를 분해하고 조립하지 않고도 간편하고 효율적으로 이상 유동 발생 노즐의 좌우 회전 각도를 조절할 수 있다.

또한, 이상 유동 발생 노즐을 이용하여 냉각수와 공기의 혼합 유체를 배출 분사함으로써 태양광모듈의 냉각 및 세척 효율을 높여 태양광 발전설비의 효율향상에 기여할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전설비의 효율향상설비가 태양광 발전소에 시공된 상태를 나타낸 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 효율향상설비의 이상 유동 발생 노즐의 외관을 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 효율향상설비의 이상 유동 발생 노즐의 내부 구조를 나타낸 단면도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 효율향상설비의 이상 유동 발생 노즐의 전체 구조를 나타낸 분해 사시도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 효율향상설비의 이상 유동 발생 노즐의 주요부인 노즐 어셈블리의 결합 관계를 나타낸 분해 사시도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 효율향상설비의 이상 유동 발생 노즐의 주요부인 유로 변환 어셈블리의 결합 관계를 나타낸 것으로, 도 6(a)는 고정 어셈블리와 작동 어셈블 리가 결합되기 전의 상태를 나타낸 분해 사시도이며, 도 6(b)는 고정 어셈블리에 작동 어셈블리가 결합된 상태를 나타낸 사시도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 효율향상설비의 이상 유동 발생 노즐의 주요부인 유로 변환 어셈블리에 의하여 제1 링크 어셈블리의 이동 방향에 따른 유로의 형성 방향을 모식적으로 나타낸 평면 개념도이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시에에 따른 태양광 발전설비의 효율향상설비가 태양광 발전소에 시공된 상태를 나타낸 사시도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전설비의 효율향상설비는 태양광모듈(70)에 냉각수를 분사하여 태양광모듈(70)을 냉각 또는 세척함으로써 태양광 발전설비의 효율을 유지 또는 향상시켜 주기 위한 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 저장탱크(10), 펌프(20), 밸브(30), 제어부(50) 및 이상 유동 발생 노즐(40)을 포함한다.

상기 저장탱크(10)는 냉각수를 저장하고 있다가 필요시 이상 유동 발생 노즐(40)로 냉각수를 공급하며, 지하수, 수도, 강, 저수지 등으로부터 냉각수를 확보하거나 빗물을 저장하였다가 사용할 수 있고, 사용한 냉각수를 회수하여 재사용할 수도 있다.

펌프(20)는 저장탱크(10)로부터 냉각수를 펌핑하여 이상 유동 발생 노즐(40)로 전달하여 태양광모듈(70)에 냉각수가 분사되도록 한다.

밸브(30)는 펌프(20)에서 펌핑된 냉각수를 이상 유동 발생 노즐(40)로 공급하거나 차단하기 위하여 구비되며, 펌프(20)와 이상 유동 발생 노즐(40)을 연결하는 냉각수 공급관의 내부 유로를 개폐하도록 구성된다. 이 때, 밸브(30)는 이상 유동 발생 노즐(40) 별로 냉각수의 공급과 차단을 조절할 수 있도록 다수로 구성될 수 있다.

제어부(50)는 펌프(20)와 밸브(30)의 동작을 제어하며, 태양광 발전소의 발전정보에 따라 펌프(20)와 밸브(30)의 동작을 제어한다.

태양광 발전소의 발전정보는 발전소의 상태정보를 포함할 수 있는데, 이러한 발전소의 상태정보는, 구체적으로 살펴보면 태양광모듈(70)의 온도정보, 발전소의 정전정보, 일사량 정보 및 통신 정보 등을 포함할 수 있다.

본 발명의 태양광 발전설비의 효율향상설비는 제어부(50)가 발전소의 발전정보와 발전소 주변의 환경 및 기후 변화 등을 실시간으로 더욱 정확하게 파악하게 하기 위하여 냉각수의 온도를 측정하는 온도센서, 펌프(20)의 압력을 측정하는 압력센서, 태양광모듈(70)의 집광효율에 직접적인 영향을 주는 발전소의 일사량을 측정하는 일사량센서, 발전소의 풍량을 측정하는 풍량계 및 저장탱크(10)의 수위를 측정하는 수위센서를 더 구비할 수 있다.

이상 유동 발생 노즐(40)은 태양광 발전설비의 효율향상설비의 냉각 및 세척 효율을 향상시키기 위해 냉각수와 공기가 혼합된 혼합 유체를 배출 분사되도록 구성되며, 그 구체적인 구조는 도 2 내지 도 7에 나타내었다.

도 2는 이상 유동 발생 노즐(40)의 외관을 나타낸 사시도이며, 도 3은 이상 유동 발생 노즐(40)의 내부 구조를 나타낸 단면도이고, 도 4는 이상 유동 발생 노즐(40)의 전체적인 구조를 나타낸 분해 사시도이다.

도 5는 이상 유동 발생 노즐(40)의 주요부인 노즐 어셈블리의 결합 관계를 나타낸 분해 사시도이며, 도 6은 이상 유동 발생 노즐(40)의 주요부인 유로 변환 어셈블리의 결합 관계를 나타낸 것으로, 도 6(a)는 고정 어셈블리와 작동 어셈블리가 결합되기 전의 상태를 나타낸 분해사시도이며, 도 6(b)는 고정 어셈블리에 작동 어셈블리가 결합된 상태를 나타낸 사시도이다.

도 7은 이상 유동 발생 노즐(40)의 주요부인 유로 변환 어셈블리에 의하여 제 1 링크 어셈블리의 이동 방향에 따른 유로의 형성 방향을 모식적으로 나타낸 평면 개념도이다.

이상 유동 발생 노즐(40)은 하우징(100), 노즐 어셈블리(200), 유로 변환 어셈블리(300), 수차(400), 구동 전달 어셈블리(500), 제1 링크 어셈블리(600), 제2 링크 어셈블리(700)으로 구성된다.

노즐 어셈블리(200)는 좌우 회전 가능하게 하우징(100)에 장착되고, 노즐 어셈블리(200)의 좌우 회전을 위한 구동력은 하우징(100)으로부터 공급되는 냉각수로써 회전하는 수차(400) 및 이러한 수차(400)와 연결된 구동 전달 어셈블리(500)에 의하여 전달된다.

유로의 변환은 유로 변환 어셈블리(300)에 의하여 이루어지며, 이러한 유로 변환 어셈블리(300)의 유로 변환은 노즐 어셈블리(200)와 연결된 제1 링크 어셈블리(600)에 의하여 이루어지고, 노즐 어셈블리(200)의 좌우 회전 각도의 조절은 노즐 어셈블리(200) 등과 연결된 제2 링크 어셈블리(700)에 의하여 이루어진다.

각 구성을 구체적으로 살펴보면, 하우징(100)은 일측으로부터 유입된 냉각수가 타측으로 배출되는 것으로, 후술할 각 구성부(200, 300, 400, 500, 600, 700) 등이 장착되는 공간과 면적을 제공한다.

노즐 어셈블리(200)는 하우징(100)의 상측에 배치되고, 외부로부터 유입되는 공기와 하우징(100)으로부터 공급받은 냉각수의 혼합에 의한 이상 유동(two phase flow)을 발생시켜 냉각수와 공기의 혼합 유체를 배출 분사할 수 있다.

유로 변환 어셈블리(300)는 하우징(100)에 내장되고, 형상 변형을 허용하면서 하우징(100)의 하부로부터 유입된 냉각수가 흐르는 방향을 스위칭한다.

수차(400)는 유로 변환 어셈블리(300)의 상부에 배치되어 하우징(100)에 내장되고, 유로 변환 어셈블리(300)의 스위칭에 따라 정회전 또는 역회전하여 구동력을 발생시킨다.

구동 전달 어셈블리(500)는 수차(400)의 상부에 배치되어 하우징(100)에 내장되고, 수차(400)에 의하여 발생되는 구동력을 하우징(100)의 상측으로 전달할 수 있다.

제1 링크 어셈블리(600)는 구동 전달 어셈블리(500)와 결합되어 하우징(100)에 내장되고, 유로 변환 어셈블리(300)의 스위칭 동작을 실시한다.

제2 링크 어셈블리(700)는 제1 링크 어셈블리(600) 및 노즐 어셈블리(200)와 맞물리고, 하우징(100)의 중심을 관통하는 가상선을 기준으로 제1 링크 어셈블리(600)와 각도를 변경하여 노즐 어셈블리(200)를 일정 각도만큼 정회전 및 역회전을 반복시키도록 구성된다.

따라서, 본 발명은 하우징(100)에 제1, 2 링크 어셈블리(600, 700)와 유로 변환 어셈블리(300)가 연동하는 구조로부터, 좌우 회전 각도의 조절을 위하여 장치 전체를 분해하고 조립해야 하는 기존의 선행기술에 비하여 좌우 회전 각도의 조절을 간편하게 실시할 수 있다.

그리고, 본 발명은 하우징(100)의 상부에 배치되어 이상 유동을 발생시켜 냉각수와 공기의 혼합 유체를 배출 분사하는 노즐 어셈블리(200)를 포함한 구조로부터 분사 효율을 높여 태양광 발전설비의 효율 향상에 기여할 수 있게 된다.

본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며, 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.

하우징(100)은 냉각수 공급원(이하 미도시)과 연결되는 메인 인입구(111)가 저면에 형성된 받침부(110)와, 받침부(110)에 탈착 결합되어 저면이 개방되고 상측에 노즐 어셈블리(200)가 관통하는 연통홀(121)이 구비된 본체부(120)를 포함하는 구조의 실시예를 적용할 수 있다.

여기서, 후술할 유로 변환 어셈블리(300)와, 수차(400)와, 제1 링크 어셈블리(600) 및 제2 링크 어셈블리(700)의 일부는 본체부(120)에 내장되는 것을 알 수 있다.

이때, 본체부(120)는 태양광 발전소에서 조류의 분비물로 인한 피해가 많으므로, 조류가 기피하는 주황색 계열의 색상으로 제작되도록 하는 것도 고려할 수 있다.

하우징(100)은, 받침부(110)에 안착되어 냉각수에 포함된 이물질을 여과하는 필터 어셈블리(800)를 더 구비할 수 있다.

후술할 유로 변환 어셈블리(300)는 도 3 및 도 4를 참조하면 필터 어셈블리(800)의 상부에 배치되는 것을 파악할 수 있다.

한편, 노즐 어셈블리(200)는 하단부는 제1 링크 어셈블리(600)와 결합되고, 외주면의 일부는 제2 링크 어셈블리(700)와 맞물리며, 수차(400)에 의하여 회전 상승하는 냉각수가 흐르는 내부 유로를 형성하는 체결관(210)을 포함한다.

노즐 어셈블리(200)는 체결관(210)의 상단부로부터 일정 각도로 상향 경사지게 배치되어 체결관(210)과 연통하는 배출관(220)과 배출관(220)의 단부에 탈착 결합되는 분사 팁(230)을 포함한다.

또한, 노즐 어셈블리(200)는 배출관(220)과 분사 팁(230) 사이에 내장되고, 냉각수의 유속은 높이고 내부 압력을 내리면서 외부로부터 유입되는 공기와 혼합시켜 이상 유동을 발생시켜 분사 팁(230)측으로 혼합 유체를 이동시키는 노즐 퓨즈(240)를 포함한다.

그리고, 노즐 어셈블리(200)는 체결관(210)의 외주면으로부터 연장되어 하우징(100)의 상면과 대면하는 원판 형상의 장착 플랜지(250)를 포함하며, 장착 플랜지(250)의 가장자리와 결합되어 체결관(210) 및 배출관(220)을 수용하고, 분사 팁(230)의 단부가 노출되며 외부로부터 공기가 유입되는 것을 허용하는 노출 슬롯(261)이 형성된 노즐 캡(260)을 포함한다.

여기서, 후술할 제1 링크 어셈블리(600)는 구동 전달 어셈블리(500)와 맞물림과 동시에 유로 변환 어셈블리(300)와 연결되고, 장착 플랜지(250)와 제2 링크 어셈블리(700)가 결합되는 것을 알 수 있다.

이때, 체결관(210)의 하단부에는 복수로 연장된 고리 형상의 체결 후크(212)가 등간격으로 배치되어 후술할 제1 링크 어셈블리(600)의 체결 슬롯(612)과 걸림 고정된다.

노즐 캡(260)은 체결관(210)의 일측으로부터 돌출된 체결 돌부(211)와 체결 스크류(280)에 의하여 탈착 결합될 수 있도록 함으로써, 점검 및 교체시 편의를 제공할 수도 있을 것이다.

또한, 노즐 캡(260)의 상면 또는 측면에는 후술할 제2 링크 어셈블리(700)와의 연동에 의하여 노즐 어셈블리(200)가 정회전 또는 역회전하는 좌우 회전 각도를 시각적으로 인지하면서 조절할 수 있도록 90도 180도 270도 등의 각도 표시가 된 시각적 인지부(270)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

노즐 퓨즈(240)는 도 5를 참조하여 더욱 상세하게 살펴보면, 양단 관통인 원통 형상의 퓨즈 본체(241)와, 퓨즈 본체(241)의 내부 유로를 구획하는 격판(242)과, 냉각수가 흐르는 유로의 단면적보다 작은 직경으로 격판(242)의 중심을 관통하는 오리피스 홀(243)을 포함한다.

또한, 노즐 퓨즈(240)는 배출관(220)과 분사 팁(230)의 내주면과 대면하는 퓨즈 본체(241)의 외주면에 관통되어 공기가 유입되고 복수로 이격 배치되는 유입홀(244)을 포함한다.

따라서, 배출관(220)과 분사 팁(230) 사이의 틈을 통하여 공기가 외부로부터 다수로 형성된 유입홀(244)을 통해 유입되는 것을 허용함으로써, 공기의 흡입량을 증대시켜 분사 효율을 높일 수 있다.

유입홀(244)은 도시된 바와 같이 퓨즈 본체(241)의 마주보는 대향면에 일렬로 복수 형성하여 공기의 순환을 더욱 활성화시킴으로써, 냉각수의 사용량을 줄이면서, 냉각 및 세정 효과를 높일 수 있게 된다.

유로 변환 어셈블리(300)는 도 3 및 도 4를 기반으로 하여, 도 6 내지 도 7을 참조로 더욱 구체적으로 살펴보면, 크게 고정 어셈블리(310)와 작동 어셈블리(320) 및 클러치 바(330)를 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

고정 어셈블리(310)는 하우징(100)의 하부에 고정 배치되고, 하우징(100)의 외부로부터 공급되는 냉각수가 유입되는 냉각수 도입홀(301)이 복수로 관통되어 등간격으로 배치된다.

작동 어셈블리(320)는 고정 어셈블리(310)의 상면에 정, 역회전 가능하게 결합되고, 냉각수 도입홀(301)과 선택적으로 연통되게 하는 제1 유동홀(302)과 제2 유동홀(303)이 관통된 연통 블록(304, 305, 306)이 방사상으로 복수개 등간격으로 배치된다.

클러치 바(330)는 작동 어셈블리(320)에 구비되어 후술할 제1 링크 어셈블리(600)와 연결되며, 제1 링크 어셈블리(600)의 정회전 또는 역회전에 따라 제1 유동홀(302) 또는 제2 유동홀(303)이 냉각수 도입홀(301)과 연통하도록 스위칭한다.

여기서, 고정 어셈블리(310)는 하우징(100)의 하부에 고정되고, 중심부로부터 작동 어셈블리(320)가 정, 역회전 가능한 지지 샤프트(311s)를 구비한 베이스 플레이트(311)를 포함한다.

고정 어셈블리(310)는 베이스 플레이트(311)의 상면에 단차지게 형성되어 작동 어셈블리(320)가 안착되는 단턱부(312)를 포함하고, 고정 어셈블리(310)는 단턱부(312)의 가장자리를 따라 형성되어 작동 어셈블리(320)를 수용하며, 클러치 바(330)의 회동을 허용하도록 일정 폭으로 절개된 절결부(313s)를 형성한 지지 격벽(313)을 포함한다.

또한, 고정 어셈블리(310)는 절결부(313s)의 양측 가장자리와 각각 대면되는 지지 격벽(313)의 내측면에 돌출되고, 작동 어셈블리(320)에 구비되어 탄성 변형을 허용하는 후크 리브(322, 322)가 탈착 결합되는 걸림 리브(314, 314)를 포함한다.

베이스 플레이트(311)의 저면에는 도 2 및 도 6과 같이 원통 형상인 받침 유도관(315)이 구비되어, 받침 유도관(315)의 하단부가 후술할 필터 어셈블리(800)의 상면에 접촉 배치되고, 받침 유도관(315)의 하단부 가장자리를 따라 메인 인입구(111)로부터 유입된 냉각수의 유동을 허용하도록 복수의 유도 슬릿(315s)이 절개 형성되는 것이 바람직하다.

작동 어셈블리(320)는 고정 어셈블리(310)의 상면으로부터 돌출된 지지 샤프트(311s)에 결합되어 정, 역회전하며, 복수의 연통 블록(304, 305, 306)이 지지 샤프트(311s)를 중심으로 방사상으로 배치된 작동 몸체(321)를 포함한다.

그리고, 작동 어셈블리(320)는 복수의 연통 블록(304, 305, 306) 중 하나의 연통 블록(304, 305, 306)과 이웃한 연통 블록(304, 305, 306) 사이로부터 연장되어 작동 몸체(321)의 가장자리를 통해 노출되는 클러치 바(330)와 반대 방향으로 연장되는 후크 리브(322, 322)를 포함한다.

후크 리브(322, 322)는 하나의 연통 블록(304, 305, 306)과 이웃한 연통 블록(304, 305, 306)으로부터 원호 형상으로 연장되어 탄성 변형을 허용하며, 각각의 단부는 고정 어셈블리(310)에 구비된 걸림 리브(314, 314)에 탈착 걸림되는 것이다.

구동 전달 어셈블리(500)는 다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 복수의 회전 날개(410)들을 포함하는 수차(400)의 상면에 배치되고 수차(400)의 중심을 관통하는 메인 샤프트(511)에 결합된 구동 기어(510)를 포함한다.

구동 전달 어셈블리(500)는 구동 기어(510)와 맞물리고 상측으로 다단 적층되어 상호 기어 결합되며, 제1 링크 어셈블리(600)에 구비된 구동 전달 기어(640)와 맞물려 수차(400)의 회전 속도를 일정 정도 저하시키는 복수의 컴파운드 기어(520~560)를 포함한다.

여기서, 복수의 컴파운드 기어(520~530)들은 보조 샤프트(512)로 관통 결합되어 회전 지지될 수 있을 것이다.

이때, 본 발명은 구동 기어(510)와 수차(400) 및 복수의 컴파운드 기어(520~560)를 수용하고 유로 변환 어셈블리(300)의 상측에 배치되는 기어 박스(570)를 더 구비할 수 있다.

그리고, 본 발명은 기어 박스(570)의 상면을 커버하며, 구동 전달 기어(640)의 안착 회전을 지지하는 안착 돌부(581)를 상면에 구비한 기어 박스 커버(580)를 더 구비할 수도 있음은 물론이다.

또한, 기어 박스(570)의 하단부 가장자리에는 후술할 유로 변환 어셈블리(300)의 클러치 바(330)가 노출될 수 있도록 절결 슬롯(571)을 더 구비할 수도 있다.

한편, 제1 링크 어셈블리(600)는 도 2 및 도 3과 같이 체결관(210)의 하단부와 탈착 결합되는 연통관(610)을 포함한다.

제1 링크 어셈블리(600)는 연통관(610)의 외주면으로부터 연장되어 장착 플랜지(250)와 평행을 이루는 연결자(620)를 포함하며, 연결자(620)의 가장자리로부터 연장되어 연결자(620)와 직교를 이루고, 유로 변환 어셈블리(300)의 클러치 바(330)와 접촉하는 스위칭 바(630)를 포함한다.

또한, 제1 링크 어셈블리(600)는 연통관(610)의 하부 외주면을 따라 형성되어 연결자(620)의 하부에 배치되고, 구동 전달 어셈블리(500)와 기어 결합되는 구동 전달 기어(640)를 포함한다.

연통관(610)은 후술할 제2 링크 어셈블리(700) 중 조절자(730)의 하부에 배치되고, 연결자(620)는 조절자(730)의 저면과 대면하는 구조임을 파악할 수 있다.

한편, 제2 링크 어셈블리(700)는 도 3 및 도 4와 같이 체결관(210)이 관통하는 관통홀(711)을 중심부에 형성하고 장착 플랜지(250)의 저면과 대면하며 하우징(100)의 상면에 안착되는 조절 몸체(710)를 포함한다.

제2 링크 어셈블리(700)는 체결관(210)의 외주면을 따라 형성되어 장착 플랜지(250)의 하부에 배치되는 제1 체결 톱니(721, 이하 도 3 참조)를 포함하며, 관통홀(711)의 상단부 가장자리를 따라 형성되어 제1 체결 톱니(721)와 탈착 가능하게 맞물리는 제2 체결 톱니(722)를 포함한다.

또한, 제2 링크 어셈블리(700)는 관통홀(711)의 내주면을 따라 형성되는 제3 체결 톱니(723)를 포함하고, 제2 링크 어셈블리(700)는 관통홀(711)에 장착되며 제3 체결 톱니(723)와 맞물리는 제4 체결 톱니(724)가 외주면에 형성되는 조절자(730)를 포함한다.

그리고, 제2 링크 어셈블리(700)는 조절자(730)의 가장자리로부터 연장되어 조절자(730)와 직교를 이루고, 하우징(100)의 저면을 향하여 연장된 바 형상의 스토퍼(740)를 포함한다.

또한, 제2 링크 어셈블리(700)는 상단부는 장착 플랜지(250)의 저면에 고정되고, 하단부는 조절 몸체(710)의 상면을 따라 함몰된 링 형상 홈(712)에 안착 고정되어 장착 플랜지(250)와 조절 몸체(710)가 상호 근접하는 방향으로 탄성 반발력을 작용하는 스프링(750)을 포함한다.

여기서, 제1 링크 어셈블리(600), 즉 연통관(610)의 상단부에 구비된 체결 슬롯(612)은 조절자(730)의 저면에 배치되어 체결관(210)의 하단부, 즉 체결 후크(212)와 결합되는 것을 알 수 있다.

이때, 조절 몸체(710)의 외주면에 미끄럼 방지 돌편(713)이 더 구비되어 파지의 편의를 제공할 수도 있을 것이다.

상기와 같은 구조의 실시예에 따른 이상 유동 발생 노즐(40)이 구비된 태양광 발전설비의 효율 향상 장치를 조작하는 과정에 대하여 도 2 내지 도 7을 참조하여 간단히 살펴보고자 한다.

사용자가 노즐 어셈블리(200), 즉 분사 팁(230)이 좌, 우로 왕복 회전하기 위한 소망하는 각도를 설정하기 위하여 조절 몸체(710)를 쥐고 본체부(120)의 상측으로 들어올리면, 체결관(210)의 제1 체결 톱니(721)와 조절 몸체(710)의 제2 체결 톱니(722)의 체결 상태가 해제된다.

이후, 사용자는 소망하는 각도만큼 노즐 캡(260)을 돌리면, 본체부(120)에 내장된 제2 링크 어셈블리(700)의 스토퍼(740)가 일정 각도 회전하게 되며, 이후 제1 링크 어셈블리(600)의 스위칭 바(630)는 스토퍼(740)의 위치에 상응하는 범위만큼 정회전 및 역회전을 반복하면서 분사 팁(230)의 좌우 회전 각도 설정이 될 것이다.

다음으로, 유로 변환 어셈블리(300)에 의한 유로 변환을 도 7을 위주로 살펴볼 것이다.

우선, 스위칭 바(630)가 도 7과 같이 반시계 방향으로 돌아 클러치 바(330)d에 충돌하게 되면, 작동 몸체(321)는 반시계 방향으로 회전하여 유로는 냉각수 도입홀(301, 도 6 참조)로부터 제1 유동홀(302)을 거쳐 제2 유동홀(303)을 향하는 시계 방향으로 형성된다.

이와 동시에 스위칭 바(630)의 방향 또한 바뀌어 시계 방향으로 돌기 시작하게 될 것이다.

다음으로, 특별히 도시하지 않았으나 도 7을 참조하여 살펴보면 스위칭 바(630)가 시계 방향으로 돌아 클러치 바(330)에 충돌하게 되면, 작동 모체(321)는 시계 방향으로 회전하여 유로는 냉각수 도입홀(301)로부터 제2 유동홀(303)을 거쳐 제1 유동홀(302)을 향하는 반시계 방향으로 형성된다.

이와 동시에 스위칭 바(630)의 방향 또한 바뀌어 반시계 방향으로 돌기 시작하게 될 것이다.

본 발명의 태양광 발전설비의 효율향상설비는 일 발전소의 효율향상설비에 대한 원격 관리가 이루어질 수 있도록 웹서버(60)를 더 구비할 수 있으며, 웹서버(60)를 통해 다수의 발전소에 대한 통합 관리 또한 가능하게 된다.

한편, 제어부(50)는 발전소에서 공급받는 전기가 전력 불안정 또는 정전일 경우를 대비하여 전기를 공급받는 내부 배터리를 더 구비할 수 있으며, 내부 배터리를 위와 같은 비상시에 이용함으로써 제어부(50)의 작동 정지를 방지하고, 제반 관리 기록들을 누락 없이 지속적으로 저장할 수 있게 된다.

또한, 제어부(50)는 정전시 또는 통신 장애시를 대비하여 내부 메모리를 구비할 수 있으며, 이에 따라 제어부(50)는 통신 장애 또는 정전 발생시 발전정보 및 효율향상설비의 동작정보를 내부 메모리에 저장할 수 있다.

즉, 통신 장애로 인해 관리 기록을 웹서버(60)로 즉시 전송할 수 없는 상황에서는 내부 메모리에 일정 시간 또는 일정 기간 동안 관리 기록을 저장할 수 있으며, 이후, 통신 장애 또는 정전이 정상 상태로 회복될 때, 내부 메모리에 저장된 발전정보 및 효율향상설비의 동작정보를 다시 웹서버(60)로 전송할 수 있을 것이다.

본 발명의 태양광 발전설비의 효율향상설비는 냉각수 내에 포함된 칼슘 및 마그네슘 성분을 제거 또는 감소시킬 수 있는 연수장치(미도시), 연화제 공급부(미도시) 또는 DI필터(미도시)를 더 포함하여 금속성 소재를 사용한 저장탱크(10), 펌프(20), 냉각수 공급관들에 물때가 쌓이는 것을 방지함으로써 냉각수의 원활한 흐름을 가능하게 할 뿐만 아니라 태양광모듈(70)의 표면에 물때가 쌓이는 것을 방지하여 태양광모듈 투과도 저하에 따른 효율 저하를 방지할 수 있다.

연수장치(미도시)는 냉각수를 연화시키는 장치로서 양이온교환수지를 포함한다. 양이온 교환수지는 자신이 갖고 있는 양이온과 수용액 중의 양이온을 교환하는 역할을 한다. 예를 들면, 양이온 교환수지에 결합되어 있는 나트륨 이온이 냉각수의 칼슘 이온 또는 마그네슘 이온과 교환되어 나트륨 이온은 냉각수 속으로 들어가고 칼슘 이온 또는 마그네슘 이온은 양이온 교환수지에 결합되게 된다.

연수장치는 저장탱크(10) 전단에 배치되거나 펌프(20) 전단에 배치될 수 있다.

연화제 공급부(미도시)는 냉각수에 포함된 칼슘 및 마그네슘과 같은 경수 성분을 연화시킬 수 있는 연화제를 공급하는 장치로서, 연화제로는 예를 들어, 인산나트륨, 붕산나트륨, 탄산나트륨, 수산화암모늄, 수산화나트륨 및 수산화칼륨으로 이루어진 군에서 선택되는 물질들이 사용될 수 있다. 다만, 연화제가 이에 한정되는 것은 아니고, 칼슘 및 마그네슘 이온 등과 같은 경수 성분을 제거할 수 있는 물질이라면 제한 없이 사용 가능하다.

연화제 공급부는 저장탱크(10) 전단이나 저장탱크(10)와 펌프(20) 사이에 배치될 수 있으며, 저장탱크(10)에 직접 연화제를 공급하도록 배치될 수도 있다.

DI(De-ionizing)필터(미도시)는 물때의 발생을 방지하기 위하여 냉각수를 필터링하는 장치로, DI필터를 사용함으로써 냉각수 내의 물때를 야기하는 성분인 증발잔여물, 미생물, 그리고 금속이온성분을 모두 제거하여 냉각수에 따른 2차적인 오염 문제를 획기적으로 개선할 수 있으며, 카트리지 형태로 구성되어 쉽게 탈장착이 가능하고, 역세를 통해 자체 정화가 가능하여 유지 관리가 용이하다.

DI필터는 분리막 필터로서 오염물질의 종류에 따라 RO(revertse osmosis) DI필터, UF(Nano filtration) DI필터 또는 MF(micro filtration) DI필터 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 증발잔여물은 0.1~20 마이크론의 부유물질 또는 미생물을 제거할 수 있는 MF DI필터를 적용할 수 있다. 또한 UF DI필터를 적용하여 0.1 마이크론 이하의 물질들을 제거할 수 있으며, 이때 수압은 1.4 bar 정도를 적용시킨다. 또한, 0.0001 마이크론 이상의 입자를 제거할 수 있는 Ro 필터를 이용하여 이온들을 최종적으로 제거할 수 있다. 이외에 1 나노미터 단위의 입자를 여과할 수 있는 NF 필터 등이 사용될 수도 있다.

상기 각 종류의 필터들은 제한 없이 사용될 수 있으나, 냉각수에 포함되는 이물질들을 효과적으로 제거하고 각각의 필터에 부담을 최소화하도록 Ro 필터, UF 필터, 그리고 MF 필터의 조합이 바람직하게 사용될 수 있다.

DI필터는 저장탱크(10)와 펌프(20) 사이에 배치될 수 있으며 저장탱크(10) 전단에 배치될 수도 있다.

또한, 물때의 형성을 더욱 효과적으로 방지하기 위하여 연수장치, 연화제 공급부 및 DI필터를 적절하게 배치하여 함께 사용할 수도 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전설비의 효율향상설비에 있어서, 도 9에 나타낸 바와 같이 태양광모듈을 2 이상의 섹터로 구분하고 각 섹터의 태양광모듈에 대응하는 이상 유동 발생 노즐(40)을 구비하여 각 섹터별로 냉각수가 공급될 수 있도록 냉각수 공급관을 여러개의 가지로 분리되게 배치할 수 있다.

냉각수 공급관의 가지가 분리되는 형태는 제한 없이 다양하게 구성할 수 있으며, 지형을 고려하여 각 가지가 서로 다른 형상으로 형성될 수 있고, 각 냉각수 공급관 가지마다 밸브(31, 33, 35, 37)가 설치될 수 있다.

상기 밸브(31, 33, 35, 37)는 냉각수 공급관의 개폐를 조절하며, 밸브의 개폐에 따라 냉각수 공급관 가지 별로 냉각수의 공급과 차단을 독립적으로 조절할 수 있으며, 제어부(50)는 밸브를 개방, 폐쇄시킴에 있어서 각 밸브를 순차적으로 개방함으로써 각 섹터별로 냉각수가 별도로 공급되게 조절할 수 있다. 이를 통해, 한정된 냉각수 공급량으로도 충분한 수압으로 냉각수를 태양광모듈에 분사하여 냉각 및 세척 효율을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 좌우 회전 각도의 조절이 용이하며, 분사 효율을 높여 태양광 발전설비의 효율 향상에 기여할 수 있도록 하는 이상 유동 발생 노즐이 구비된 태양광 발전설비의 효율 향상 장비를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

태양광을 집광하여 전기를 발생하는 태양광모듈을 포함하여 구성되는 태양광 발전설비에 냉각수를 분사하여 효율을 유지 또는 향상시키는 태양광 발전설비의 효율향상설비에 있어서,

냉각수를 저장하는 저장탱크;

상기 저장탱크 내에 저장된 냉각수를 전달받아 상기 태양광모듈로 분사하는 이상 유동 발생 노즐;

상기 저장탱크로부터 냉각수를 펌핑하는 펌프;

상기 펌프와 상기 이상 유동 발생 노즐을 상호 연결하는 냉각수 공급관의 내부 유로를 개폐하는 밸브; 및

상기 펌프와 상기 밸브의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되,

상기 이상 유동 발생 노즐은,

일측으로부터 유입된 냉각수가 타측으로 배출되는 하우징;

상기 하우징의 상측에 배치되고, 외부로부터 유입되는 공기와 상기 하우징으로부터 공급받은 냉각수의 혼합에 의한 이상 유동(two phase flow)을 발생시켜 상기 냉각수와 공기의 혼합 유체를 배출 분사하는 노즐 어셈블리;

상기 하우징에 내장되고, 형상 변형을 허용하면서 상기 하우징의 하부로부터 유입된 냉각수가 흐르는 방향을 스위칭하는 유로 변환 어셈블리;

상기 유로 변환 어셈블리의 상부에 배치되어 상기 하우징에 내장되고, 상기 유로 변환 어셈블리의 스위칭에 따라 정회전 또는 역회전하여 구동력을 발생시키는 수차;

상기 수차의 상부에 배치되어 상기 하우징에 내장되고, 상기 수차에 의하여 발생되는 구동력을 상기 하우징의 상측으로 전달하는 구동 전달 어셈블리;

상기 구동 전달 어셈블리와 결합되어 상기 하우징에 내장되고, 상기 유로 변환 어셈블리의 스위칭 동작을 실시하는 제1 링크 어셈블리; 및

상기 제1 링크 어셈블리 및 상기 노즐 어셈블리와 맞물리고, 상기 하우징의 중심을 관통하는 가상선을 기준으로 상기 제1 링크 어셈블리와의 각도를 변경하여 상기 노즐 어셈블리를 일정 각도만큼 정회전 및 역회전을 반복시키는 제2 링크 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 효율향상설비.
청구항 1에 있어서,

상기 하우징은,

냉각수 공급원과 연결되는 메인 인입구가 저면에 형성된 받침부와,

상기 받침부에 탈착 결합되어 저면이 개방되고 상측에 상기 노즐 어셈블리가 관통하는 연통홀이 구비된 본체부를 포함하며,

상기 유로 변환 어셈블리와, 상기 수차와, 상기 제1 링크 어셈블리 및 상기 제2 링크 어셈블리의 일부는 상기 본체부에 내장되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 효율향상설비.
청구항 2에 있어서,

상기 하우징은,

상기 받침부에 안착되어 상기 냉각수에 포함된 이물질을 여과하는 필터 어셈블리를 더 포함하며,

상기 유로 변환 어셈블리는 상기 필터 어셈블리의 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 효율향상설비.
청구항 1에 있어서,

상기 노즐 어셈블리는,

하단부는 상기 제1 링크 어셈블리와 결합되고, 외주면의 일부는 상기 제2 링크 어셈블리와 맞물리며, 상기 수차에 의하여 회전 상승하는 상기 냉각수가 흐르는 내부 유로를 형성하는 체결관과,

상기 체결관의 상단부로부터 일정 각도로 상향 경사지게 배치되어 상기 체결관과 연통하는 배출관과,

상기 배출관의 단부에 탈착 결합되는 분사 팁과,

상기 배출관과 상기 분사 팁 사이에 내장되고, 상기 냉각수의 유속은 높이고 내부 압력을 내리면서 상기 외부로부터 유입되는 공기와 혼합시켜 상기 이상 유동을 발생시켜 상기 분사 팁측으로 상기 혼합 유체를 이동시키는 노즐 퓨즈와,

상기 체결관의 외주면으로부터 연장되어 상기 하우징의 상면과 대면하는 원판 형상의 장착 플랜지와,

상기 장착 플랜지의 가장자리와 결합되어 상기 체결관 및 상기 배출관을 수용하며, 상기 분사 팁의 단부가 노출되며 외부로부터 공기가 유입되는 것을 허용하는 노출 슬롯이 형성된 노즐 캡을 포함하며,

상기 제1 링크 어셈블리는 상기 구동 전달 어셈블리와 맞물림과 동시에 상기 유로 변환 어셈블리와 연결되고,

상기 장착 플랜지와 상기 제2 링크 어셈블리가 결합되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 효율향상설비.
청구항 4에 있어서,

상기 노즐 퓨즈는,

양단 관통인 원통 형상의 퓨즈 본체와,

상기 퓨즈 본체의 내부 유로를 구획하는 격판과,

상기 냉각수가 흐르는 유로의 단면적보다 작은 직경으로 상기 격판의 중심을 관통하는 오리피스 홀과,

상기 배출관과 상기 분사 팁의 내주면과 대면하는 상기 퓨즈 본체의 외주면에 관통되어 공기가 유입되고 복수로 이격 배치되는 유입홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 효율향상설비.
청구항 4에 있어서,

상기 제2 링크 어셈블리는,

상기 체결관이 관통하는 관통홀을 중심부에 형성하고 상기 장착 플랜지의 저면과 대면하며 상기 하우징의 상면에 안착되는 조절 몸체와,

상기 체결관의 외주면을 따라 형성되어 상기 장착 플랜지의 하부에 배치되는 제1 체결 톱니와,

상기 관통홀의 상단부 가장자리를 따라 형성되어 상기 제1 체결 톱니와 탈착 가능하게 맞물리는 제2 체결 톱니와,

상기 관통홀의 내주면을 따라 형성되는 제3 체결 톱니와,

상기 관통홀에 장착되며 상기 제3 체결 톱니와 맞물리는 제4 체결 톱니가 외주면에 형성되는 조절자와,

상기 조절자의 가장자리로부터 연장되어 상기 조절자와 직교를 이루고, 상기 하우징의 저면을 향하여 연장된 바 형상의 스토퍼와,

상단부는 상기 장착 플랜지의 저면에 고정되고, 하단부는 상기 조절 몸체의 상면을 따라 함몰된 링 형상 홈에 안착 고정되어 상기 장착 플랜지와 상기 조절 몸체가 상호 근접하는 방향으로 탄성 반발력을 작용하는 스프링을 포함하며,

상기 제1 링크 어셈블리의 상단부는 상기 조절자의 저면에 배치되어 상기 체결관의 하단부와 결합되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 효율향상설비.
청구항 4에 있어서,

상기 제1 링크 어셈블리는,

상기 체결관의 하단부와 탈착 결합되는 연통관과,

상기 연통관의 외주면으로부터 연장되어 상기 장착 플랜지와 평행을 이루는 연결자와,

상기 연결자의 가장자리로부터 연장되어 상기 연결자와 직교를 이루고, 상기 유로 변환 어셈블리의 클러치 바와 접촉하는 스위칭 바와,

상기 연통관의 하부 외주면을 따라 형성되어 상기 연결자의 하부에 배치되고, 상기 구동 전달 어셈블리와 기어 결합되는 구동 전달 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 효율향상설비.
청구항 7에 있어서,

상기 구동 전달 어셈블리는,

상기 수차의 상면에 배치되고 상기 수차의 중심을 관통하는 메인 샤프트에 결합된 구동 기어와,

상기 구동 기어와 맞물리고 상측으로 다단 적층되어 상호 기어 결합되며, 상기 제1 링크 어셈블리에 구비된 구동 전달 기어와 맞물려 상기 수차의 회전 속도를 일정 정도 저하시키는 복수의 컴파운드 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 효율향상설비.
청구항 1에 있어서,

상기 유로 변환 어셈블리는,

상기 하우징의 하부에 고정 배치되고, 상기 하우징의 외부로부터 공급되는 냉각수가 유입되는 냉각수 도입홀이 복수로 관통되어 등간격으로 배치된 고정 어셈블리와,

상기 고정 어셈블리의 상면에 정, 역회전 가능하게 결합되고, 상기 냉각수 도입홀과 선택적으로 연통되게 하는 제1 유동홀과 제2 유동홀이 관통된 연통 블록이 방사상으로 복수개 등간격으로 배치되는 작동 어셈블리와,

상기 작동 어셈블리에 구비되어 상기 제1 링크 어셈블리와 연결되며, 상기 제1 링크 어셈블리의 정회전 또는 역회전에 따라 상기 제1 유동홀 또는 상기 제2 유동홀이 상기 냉각수 도입홀과 연통하도록 스위칭하는 클러치 바를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 효율향상설비.
청구항 9에 있어서,

상기 고정 어셈블리는,

상기 하우징의 하부에 고정되고, 중심부로부터 상기 작동 어셈블리가 정, 역회전 가능한 지지 샤프트를 구비한 베이스 플레이트와,

상기 베이스 플레이트의 상면에 단차지게 형성되어 상기 작동 어셈블리가 안착되는 단턱부와,

상기 단턱부의 가장자리를 따라 형성되어 상기 작동 어셈블리를 수용하며, 상기 클러치 바의 회동을 허용하도록 일정 폭으로 절개된 절결부를 형성한 지지 격벽과,

상기 절결부의 양측 가장자리와 각각 대면되는 상기 지지 격벽의 내측면에 돌출되고, 상기 작동 어셈블리에 구비되어 탄성 변형을 허용하는 후크 리브가 탈착 결합되는 걸림 리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 효율향상설비.
청구항 9에 있어서,

상기 작동 어셈블리는,

상기 고정 어셈블리의 상면으로부터 돌출된 지지 샤프트에 결합되어 정, 역회전하며, 복수의 상기 연통 블록이 상기 지지 샤프트를 중심으로 방사상으로 배치된 작동 몸체와,

복수의 상기 연통 블록 중 하나의 연통 블록과 이웃한 연통 블록 사이로부터 연장되어 상기 작동 몸체의 가장자리를 통해 노출되는 상기 클러치 바와 반대 방향으로 연장되는 것으로, 상기 하나의 연통 블록과 이웃한 연통 블록으로부터 원호 형상으로 연장되어 탄성 변형을 허용하며, 각각의 단부는 상기 고정 어셈블리에 구비된 걸림 리브에 탈착 걸림되는 후크 리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 효율향상설비.
청구항 1에 있어서,

상기 태양광 발전설비의 효율향상설비는 냉각수를 연화시키기 위한 양이온 교환수지를 포함하는 연수장치를 더 포함하는것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 효율향상설비.
청구항 1에 있어서,

상기 태양광 발전설비의 효율향상설비는 상기 냉각수를 연화시키는 연화제를 공급하는 연화제 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 효율향상설비.
청구항 13에 있어서,

상기 연화제는 인산나트륨, 붕산나트륨, 탄산나트륨, 수산화암모늄, 수산화나트륨 및 수산화칼륨으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 효율향상설비.
청구항 1에 있어서,

상기 태양광 발전설비의 효율향상설비는 상기 냉각수를 무이온화하는 DI필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 효율향상설비.
청구항 15에 있어서,

상기 DI 필터는 RO DI 필터, UF DI 필터 및 MF DI 필터로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 필터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 효율향상설비.
청구항 15에 있어서,

상기 태양광 발전설비의 효율향상설비는 상기 DI 필터를 정화시키는 역세장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 효율향상설비.
청구항 1에 있어서,

상기 밸브는 상기 태양광모듈을 2 이상의 섹터로 구분하여 상기 각 섹터의 태양광 모듈에 대응하는 이상 유동 발생 노즐로 연결된 냉각수 공급관의 개폐를 각각 조절하도록 2 이상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 효율향상설비.
청구항 18에 있어서,

상기 제어부는 상기 2 이상의 밸브를 순차적으로 개방하여 각 섹터 별로 냉각수를 공급하도록 구동되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 효율향상설비.