KR101214153B1 - 태양전지 방열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양전지 방열장치를 제공함에 있어, 주된 해결수단으로서, 솔라셀이 직렬 또는 병렬 연결된 태양전지모듈에 설치되는 태양전지 방열장치에 있어서, 상기 태양전지모듈의 외곽부를 보호하도록 상기 태양전지모듈의 사방을 둘러싸는 테두리부재와, 상기 태양전지모듈 이면에 취부되는 냉각패널을 포함하고, 상기 서로 마주하는 측의 테두리부재의 양측은, 상기 태양전지모듈의 양측에 배설되어 냉매가 유동 가능한 제1 및 제2 유통로를 내부에 구비한 제1 및 제2 헤더로서 구성되고, 상기 냉각패널에는, 일측에 냉매 유동이 가능하게 일체로 형성된 자켓부을 구비한 것을 기술적 수단으로 한다.

Description

태양전지 방열장치{Radiation cooling device for photovoltaic module}

본 발명은 태양으로부터 발산되는 태양광의 집적이 이루어지는 전지판에 설치되어, 상기 전지판에서 집적된 태양광을 반사 받아서 전력을 생산하는 전지판에 대한 고열을 냉각시켜 주기 위한 것에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 상기 전지판에 냉각패널(Panel)을 설치하여 냉각용 유체(이하, '냉매'라고만 함)를 이동시켜 줌으로써, 그에 따른 상기 전지판의 냉각 작용이 이루어질 수 있도록 한 장치에 관한 것이다.

근래 전세계는 한정된 전기 및 가스, 석유 자원에만 의존해 온 탓으로 인해 원유가가 급등하고 있는 반면에 인류가 대부분 석유 에너지(Energy)의 사용에 따른 온실가스의 증가 등으로 환경오염 문제가 매우 심각하게 제기되고 있다.

이에 따라, 환경적인 공해가 발생되지 않고 친환경적인 차원에서 무한정으로 사용할 수 있는 태양광이나 태양열을 비롯하여 풍력, 조력 등 자연을 이용한 대체 에너지의 개발에 대한 관심이 집중되고 있으며, 그 중에서도 특히 태양광이나 태양열을 이용하여 가정, 산업체에 필요한 전기 에너지의 생산은 물론 온수, 난방 등에 필요한 열원을 생산하기 위한 장치의 개발이 활발히 진행되고 있는 추세이다.

한편, 종래의 태양광 에너지를 집적하기 위한 수단으로는 태양으로부터 발산되는 태양광을 받으면 전류가 생성되는 광전효과(光電效果) 특성을 이용한 솔라셀(Solar Cell)이 구비된 전지판을 상기 태양광이 많이 받는 방향(예를 들면; 남쪽방향)으로 설치하여 그에 따른 태양광 에너지를 집적하는 방식을 주로 사용하고 있는 실정이다.

이와 같은 종래의 기술은 태양광을 받아서 전력을 생산하는 전지판이 대부분 남쪽방향을 향해 고정식으로 설치되어 있기 때문에, 태양이 동쪽에 위치한 이른 오전 및 서쪽에 위치한 늦은 오후 무렵이 되면 태양광의 집적효율이 급격하게 떨어지는 한계성을 가지고 있었다.

또 한편으로는, 상기 전지판이 하루 종일 전력생산을 위해 태양광을 받고 있으면 상당한 고열이 발생되고, 이로 인해 상기 전지판의 고장을 초래하는 많은 문제점을 초래하고 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 태양으로부터 발산되는 태양광의 집적이 이루어지는 전지판에 설치되어, 상기 전지판에서 집적된 태양광을 반사 받아서 전력을 생산하는 전지판에 대한 고열을 상기 전지판에 냉각패널(Panel)을 설치하여 냉각용 유체를 이동시켜 줌으로써, 상기 냉각패널을 통해 전지판의 냉각 작용이 이루어질 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 솔라셀이 직렬 또는 병렬 연결된 태양전지모듈에 설치되는 태양전지 방열장치에 있어서,

상기 태양전지모듈의 외곽부를 보호하도록 상기 태양전지모듈의 사방을 둘러싸는 테두리부재와,

상기 태양전지모듈 이면에 취부되는 냉각패널을 포함하고,

상기 서로 마주하는 측의 테두리부재의 양측은, 상기 태양전지모듈의 양측에 배설되어 냉매가 유동 가능한 제1 및 제2 유통로를 내부에 구비한 제1 및 제2 헤더로서 구성되고,

상기 냉각패널에는, 일측에 냉매 유동이 가능하게 일체로 형성된 자켓부을 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각패널에는, 상기 자켓부를 사이에 두고, 핀형태로 돌출 형성된 다수의 보강 리브가 설정 간격으로 형성되도록 하는 구조가 바람직하게 채용될 수 있다.

또, 상기 서로 마주하는 측의 테두리부재로서의 제1 및 제2 헤더는 ㄷ 자형의 종단면 구조로 되고, 일측은 냉매가 유동하는 제1 및 제2 유통로로서 채용되고, 타측은 단열재를 포함한 지지패널이 접속되도록 제1 및 제2 접속구가 길이방향으로 연속적으로 함몰 형성되는 구성으로 됨이 바람직하다.

또, 상기 냉각패널은 열전도성이 우수한 금속제로 이루어지되, 다수의 패널로 분할되는 구성으로 되어, 상기 각각의 패널에 형성된 자켓부를 통해 냉매가 이동되어 배출 또는 순환되도록 상기 테두리부재에는 유체파이프의 진출입구가 직렬로 연결 구성됨이 바람직하다.

본 발명은 이와 같이 본 발명은 냉각패널이 구비된 전지판을 사용하여 태양광 전력을 생산함으로써, 상기 전지판이 태양으로부터 받은 고열로 인해 고장이 발생하는 것을 방지하여 수명을 연장시켜 주는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 전지판은 태양으로부터 받은 직접적인 태양광을 포함하여, 전지판에서 간접적으로 받은 태양광을 집중적으로 반사 받아서 전력을 생산할 수 있기 때문에 동일한 크기의 전지판에 비해 발전용량을 더욱 증대시켜 주는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 태양전지 방열장치 전면 구조를 설명하는 정면도이다.
도 2는 도 1의 태양전지 방열장치의 전면 구조를 설명하기 위한 전면 사시 구조도이다.
도 3은 도 1의 선 A-A에 따른 태양전지 방열장치의 후면 구조를 설명하기 위한 후면 사시 구조도이다.
도 4는 도 1의 선 B-B에 따른 태양전지 방열장치의 후면 구조를 설명하기 위한 배면도이다.
도 5는 도 4의 선 A-A에 따른 종단면 구조도이다.
도 6은 도 4의 선 B-B에 따른 종단면 구조도이다.

본 발명의 구체적인 실시사례를 설명함에 있어서, 본 발명의 도면에 의해 도시되어 있고, 이에 따른 구성과 동작들은 적어도 하나의 일실시 사례로서 설명되어 지는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심적인 구성 및 동작들이 제한받지는 않아야 할 것이다.

참고할 사항으로, 본 발명에서 설명되어지는 각 도면들에 부호를 표기함에 있어서, 동일한 구성요소는 비록 다른 도면에 표기되더라도 가능한 한 동일한 부호를 부여하였음에 특히 유의하여야 할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 태양광 전력을 생산하는 전지판을 고열로부터 냉각시켜 주기 위한 장치에 대해서 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 태양광을 집적시키기 위한 전지판에 냉각패널이 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 일실시 사례 정면도이다.

본 발명은 솔라셀이 직렬 또는 병렬 연결된 태양전지모듈에 설치되는 태양전지 방열장치의 일환으로서 도출되었다.

또, 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 방열장치는, 상기 전지판(100)을 포함하는 태양전지모듈의 외곽부를 보호하도록 상기 태양전지모듈의 사방을 둘러싸는 테두리부재(110)와, 상기 태양전지모듈 이면에 취부되는 냉각패널(200)을 포함하는 구성으로 되어 있다.

또한, 상기 서로 마주하는 측의 제1 및 제3 테두리부재(111, 113)의 양측은, 상기 태양전지모듈의 양측에 배설되어 냉매가 유동 가능한 제1 및 제2 유통로(111a, 113a)를 내부에 구비한 제1 및 제2 헤더로서 구성되어 있다.

또, 상기 냉각패널(200)에는, 상기 제1 및 제2 테두리부재(111, 113)에 각각 다수개 관통형성된 제1 및 제2 통공(111c, 113c)을 매개로, 일측에 냉매 유동이 가능하게 일체로 형성된 자켓부(211)을 구비하는 구조로 되어 있다.

또한, 상기 냉각패널(200)에는, 상기 자켓부(211)를 사이에 두고, 핀형태로 돌출 형성된 다수의 보강 리브(213)가 설정 간격으로 형성되는 구조로 되어 있다.

또, 상기 테두리부재(110)을 이루는 제1 내지 제4 테두리부재(111, 112, 113, 114)에서, 상기 서로 마주하는 측의 테두리부재(111, 113)로서의 제1 및 제2 헤더는 ㄷ 자형의 종단면 구조로 되고, 일측은 냉매가 유동하는 제1 및 제2 유통로(111a, 113a)로서 채용되고, 타측은 단열재를 포함한 지지패널(도시하지 않음)이 접속되도록 제1 및 제2 접속구(111b, 113b)가 길이방향으로 연속적으로 함몰 형성되는 구성으로 되어 있다.

한편, 미설명 부호(S)는 상기 다수의 제1 및 제2 통공(111c, 113c)와 상기 대응 개수의 자켓부(211)와의 기밀한 밀봉 결합을 조력하기 위한 패킹자재이다.

본 발명은 태양으로부터 발산되는 태양광의 집적이 이루어지는 전지판(100)에 설치되어, 상기 전지판(100)에서 집적된 태양광을 집중적으로 반사 받아서 전력을 생산하는 전지판(100)에 대한 고열을 상기 전지판(100)에 냉각패널(200)을 설치하여 냉매를 이동 또는 순환시켜 줌으로써, 상기 냉각패널(200)을 통해 전지판(100)의 냉각 작용이 이루어질 수 있도록 하는 구조로 되어 있다.

상기 언급한 바와 같은 본 발명의 과제를 해결하기 위한 수단으로 전지판(100)이 제1 내지 제4 테두리부재(111, 112, 113, 114)를 통해 설치된 태양전지모듈이 구성된다.

또한, 태양으로부터 발산되는 태양광을 받으면 전류가 생성되는 광전효과(光電效果) 특성을 이용한 솔라셀(Solar Cell)이 각각 구비된 전지판(100)이 구성된다.

또한, 상기 전지판(100)의 후면에는 이 전지판 등을 냉각시켜 주는 냉각패널(200)이 부착되어 있다.

태양으로부터 발산되는 태양광이 상기 전지판에 구비된 솔라셀에 집중적인 광반사를 통해 효율적인 집광 작용이 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이다.

따라서, 상기 전지판(100)은 태양으로부터 받은 직접적인 태양광을 포함하여, 전지판(100)에서 간접적으로 받은 태양광을 집중적으로 반사 받아서 전력을 생산할 수 있기 때문에 동일한 크기의 전지판(100)에 비해 발전용량을 더욱 증대시켜 주는 작용을 하게 된다.

여기서, 물론 상기 냉각패널(200)이 설치된 전지판(100)에 구비된 솔라셀의 표면에는 비닐이나 합성수지 또는 외부의 충격으로부터 잘 파손되지 않는 강화유리 등으로 이루어진 투명한 재질을 적어도 한 겹 이상으로 코팅(Coating)처리시켜 주는 것이 바람직할 것이다.(도 5 참조)

한편, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이 상기 냉각패널(200)은 열전도성이 우수한 금속제로 이루어지되, 다수의 패널로 분할되는 구성으로 되어, 상기 각각의 패널에 형성된 자켓부를 통해 냉매가 이동되어 배출 또는 순환되도록 상기 제1 및 제3 테두리부재(111, 112)에는 유체파이프의 진출입구가 직렬로 연결 구성됨이 바람직하다.

여기서, 상기 냉매는 일반적인 물을 사용해도 무방하나, 부동액이나 절연유 등을 사용하여 하절기에 냉각 작용은 물론 동절기에는 상기 냉각패널(200)이 동파되는 것을 방지하도록 하는 것이 더 바람직할 것이다.

그리고, 상기 냉매의 이동 또는 순환은 도면에 나타낸 바와 같이 열교환기 쪽으로 유출되는 상기 냉각패널(200)의 유출구 쪽의 온도가 유체저장탱크로부터 유입되는 상기 냉각패널(200)의 유입구 쪽의 온도보다 더 높기 때문에 자연적인 이동 또는 순환이 이루어지도록 해도 상기 전지판(100)에 대한 냉각 작용이 가능할 것이나, 상기 유체이송파이프를 통해 폐로(閉路) 상태로 직렬 연결된 열교환기, 유체저장탱크 및 냉각패널(200)이 구비된 전지판(100) 중에서 적어도 어느 하나의 중간에 별도의 순환펌프(도시하지 않음)를 설치 및 가동시켜 상기 냉매가 강제적으로 이동 또는 순환되도록 함으로써, 상기 전지판(100)의 냉각 효율을 더욱 향상시켜 주는 것이 바람직할 것이다.

이때, 상기 전지판(100)에 대한 냉각 작용을 마치고 열교환기 쪽으로 유출되는 냉매에 의해 상기 열교환기에 구비된 축열기(蓄熱器)에서 용수(用水)와 열교환이 이루어지도록 함으로써, 별도의 에너지를 이용하지 않고도 따뜻한 온수의 사용이 가능하게 되는 것이다.

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 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 전지판 110 : 테두리부재
111a : 제1 유통로 113a : 제2 유통로
200 : 냉각패널 211 : 자켓부
213 : 보강 리브

Claims (4)

1. 솔라셀이 직렬 또는 병렬 연결된 태양전지모듈에 설치되는 태양전지 방열장치에 있어서,
   상기 태양전지모듈의 외곽부를 보호하도록 상기 태양전지모듈의 사방을 둘러싸는 테두리부재와,
   상기 태양전지모듈 이면에 취부되는 냉각패널을 포함하고,
   상기 서로 마주하는 측의 테두리부재의 양측은, 상기 태양전지모듈의 양측에 배설되어 냉매가 유동 가능한 제1 및 제2 유통로를 내부에 구비한 제1 및 제2 헤더로서 구성되고,
   상기 냉각패널에는, 일측에 냉매 유동이 가능하게 일체로 형성된 자켓부를 구비하되,
   상기 냉각패널에는, 상기 자켓부를 사이에 두고, 핀형태로 돌출 형성된 다수의 보강 리브가 설정 간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지 방열장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 서로 마주하는 측의 테두리부재로서의 제1 및 제2 헤더는 ㄷ 자형의 종단면 구조로 되고, 일측은 냉매가 유동하는 제1 및 제2 유통로로서 채용되고, 타측은 단열재를 포함한 지지패널이 접속되도록 제1 및 제2 접속구가 길이방향으로 연속적으로 함몰 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지 방열장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 냉각패널은 열전도성 재질의 금속제로 이루어지되, 다수의 패널로 분할되는 구성으로 되어, 상기 각각의 패널에 형성된 자켓부를 통해 냉매가 이동되어 배출 또는 순환되도록 상기 테두리부재에는 유체파이프의 진출입구가 직렬로 연결 구성된 것을 특징으로 하는 태양전지 방열장치.

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