KR101877006B1 - Solar heat power generator - Google Patents

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KR101877006B1
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KR1020180004473A
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장윤희
김창우
김문기
원서연
장종철
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장윤희
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Abstract

The present invention relates to a solar power generator, and more particularly, to a solar power generator using radiation heat to minimize heat loss and maximize and consistently maintain a temperature difference in a thermoelectric device by using solar heat. According to the solar power generator, a power generation unit includes: a heating tank through which a heating medium heated and circulated by solar heat passes; a thermoelectric element which is provided outside the heating tank; and a water block which is provided outside the thermoelectric element, and through which cooling water flows. A spacer is provided between the thermoelectric element and the heating tank so that one surface of the thermoelectric element and the heating tank are spaced apart from each other at predetermined intervals, thereby heating the thermoelectric element by radiation heat from the heating tank. The heating tank has a rectangular tube shape, and the thermoelectric element, the water block and the spacer are provided so as to surround the heating tank. A cooling unit supplying the cooling water to the water block is disposed on an upper side of the power generation unit, and the cooling water is supplied to the water block provided on the uppermost part of the heating tank disposed so that a longitudinal section thereof forms a diamond shape.

Description

태양열 발전기{Solar heat power generator}[0001] Solar heat power generator [0002]

본 발명은 태양열을 이용한 발전기에 관한 것으로서, 특히 태양열에 의한 복사열과 열전소자를 이용하여 효과적으로 전기에너지를 생산할 수 있는 태양열 발전기에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a solar power generator, and more particularly, to a solar power generator capable of efficiently generating electric energy using radiation heat and a thermoelectric element by solar heat.

일반적으로 태양을 이용한 발전장치는 광전효과를 기대할 수 있는 화합물반도체로 제조된 태양전지를 이용하는 태양광 발전장치와 태양열에 의해 물이나 기타 재료를 데우고 이를 이용하여 2차적으로 발전하는 태양열 발전장치로 구분된다. 위에서 언급한 태양광과 태양열은 바이오, 풍력, 수력, 해양, 폐기물, 지열 등과 함께 재생에너지에 해당되어 많은 연구가 진행 중에 있다. In general, solar power generation devices are classified into solar power generation devices using solar cells made of compound semiconductors, which can expect photoelectric effect, and solar power generation devices, which use solar heat to heat water or other materials and use them to generate secondary electricity. do. The solar and solar heat mentioned above are related to renewable energy such as bio, wind, hydro, ocean, waste, and geothermal, and many studies are underway.

태양광 발전장치는 넓은 면적을 필요로 하고 광전 변환효율이 매우 낮아 태양열 발전장치에 대하여 상대적으로 비중있게 연구가 진행되고 있으며, 이러한 연구의 일환으로 태양열을 통해 열전소자의 일면을 고온으로 가열시켜 저온인 타면과의 온도차이를 이용한 장치가 개발되고 있다. As a result of this research, as one of the researches, the one side of the thermoelectric element is heated to a high temperature through the solar heat, and the low temperature A device using a temperature difference from an inner surface is being developed.

상기 열전소자(Thermoelectric element)는 2종류의 금속 또는 반도체의 양 끝을 접합하여 거기에 온도 차를 주면 회로에 열기전력을 일으키는 제벡효과(Seebeck effect)를 통해 발전이 가능한 소자이며, 이러한 열전소자를 이용하여 발전을 하기 위해서는 내구성이 허용되는 범위 내에서 온도차를 가급적 크게 유지하는 것이 중요하다. The thermoelectric element is a device capable of generating electricity through the Seebeck effect of joining both ends of two kinds of metals or semiconductors and applying a temperature difference therebetween to generate thermoelectric power in the circuit. It is important to keep the temperature difference as large as possible within the allowable range of durability.

위와 같은 열전소자를 이용한 태양열 발전장치가 대한민국 등록특허 제10-1784989호(이하, '인용발명'이라 함)에 개시되어 있다. 인용발명은 태양으로부터 복사되는 일사광선을 집광하여 열순환 매체를 가열하는 태양열 집열기; 및 상기 열순환 매체 및 냉각수와 접하며, 상기 열순환 매체의 온도와 상기 냉각수의 온도 차이에 의해 전기에너지를 생성하되, 열전소자와, 상기 냉각수를 수용하며 상기 열전소자의 저온면과 접하는 저온면 냉각부와, 상기 열순환 매체를 수용하며 열전소자의 고온면과 접하는 열순환 매체 수용부를 포함하는 열전 발전모듈로 이루어져 있다. A solar power generation apparatus using the above-mentioned thermoelectric element is disclosed in Korean Patent No. 10-1784989 (hereinafter referred to as "cited invention"). The present invention relates to a solar collector for collecting sunlight radiated from the sun to heat a heat circulation medium; And a cooler which is in contact with the thermal circulation medium and the cooling water and generates electrical energy by a temperature difference between the temperature of the thermal circulation medium and the cooling water, And a thermoelectric module containing the thermo-circulating medium and having a thermo-cyclic medium accommodating portion contacting the high temperature surface of the thermoelectric element.

상기 인용발명은 열전소자에 온도차를 형성하기 위하여 가열된 열순환 매체와 냉각수를 이용하기는 하나, 열순환 매체가 수용된 열순환 매체 수용부가 열전소자와 직접 접하고 있고, 냉각수가 수용된 저온면 냉각부가 열전소자와 직접 접하고 있어, 상호 간의 영향으로 인한 열손실과, 태양열을 이용하는 경우 열순환 매체가 서서히 가열된다는 점 등을 고려하였을 때, 열전소자에서 큰 온도차를 형성하기 어려울 뿐만 아니라, 형성된 온도차를 지속적으로 유지하기 어려운바 발전 효율이 떨어진다는 문제점이 있다. The present invention relates to a thermoelectric module which uses a thermo-circulating medium and cooling water heated to form a temperature difference in a thermoelectric element, but a thermo-cyclic medium accommodating part containing the thermo-circulating medium is in direct contact with the thermoelectric element, It is difficult to form a large temperature difference in a thermoelectric device and it is difficult to continuously generate a temperature difference between the thermoelectric device and the thermoelectric device when considering the heat loss due to mutual influence and the fact that the heat circulating medium is gradually heated when using solar heat. There is a problem that the power generation efficiency is poor.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서 태양열에 의한 복사열을 이용하여 열손실을 최대한 방지하면서 열전소자에서 형성된 온도차를 최대한 크면서 지속적으로 유지될 수 있는 태양열 발전기를 제공함에 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a solar power generator which can maximally maintain a temperature difference formed in a thermoelectric element while continuously preventing heat loss by using radiant heat by solar heat.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명인 태양열 발전기는 태양열에 의해 가열되어 순환하는 열매체가 통과하는 가온탱크와, 상기 가온탱크의 외측에 구비되는 열전소자와, 상기 열전소자의 외측에 구비되고 내부에 냉각수가 흐르는 워터블럭을 포함하는 발전부가 구비되며, 상기 열전소자와 가온탱크 사이에 열전소자의 일면과 가온탱크가 소정의 간격을 가지도록 하는 스페이서가 구비되어 열전소자가 가온탱크로부터의 복사열에 의해 가온되되, 상기 가온탱크는 사각통 형태를 이루는 한편, 상기 열전소자, 워터블럭 및 스페이서는 가온탱크를 둘러싸도록 구비되고, 상기 워터블럭으로 냉각수를 공급하는 냉각부가 상기 발전부의 상측에 배치되고 종단면이 마름모 형태를 이루도록 배치된 가온탱크의 최상부에 구비된 워터블럭으로 냉각수를 공급하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a solar generator including a thermostatic tank through which a heating medium circulated by solar heating passes, a thermoelectric element provided outside the thermostatic tank, A spacer is provided between the thermoelectric element and the warming tank so that one side of the thermoelectric element and the warming tank have a predetermined gap so that the thermoelectric element is heated by the radiant heat from the warming tank Wherein the thermoelectric element, the water block, and the spacer are disposed to surround the warming tank, wherein a cooling portion for supplying cooling water to the water block is disposed on the upper side of the power generation portion, The cooling water is supplied to the water block provided at the uppermost part of the warming tank arranged in the form of And that is characterized.

본 발명에 따르면, 열전소자의 고온부를 형성하는 일면이 가열된 열매체가 통과하는 가온탱크와 스페이서에 의해 이격된 상태를 형성하여 가온탱크로부터 열이 전도되어 열전소자로 전달되는 방식이 아닌, 가온탱크로부터의 복사열에 의해 열전소자가 서서히 가온되는 방식인바, 열전소자의 저온부를 형성하는 워터블럭과의 열간섭을 최소화함과 동시에 열손실을 최소화할 수 있어 열전소자의 고온부와 저온부의 온도차를 최대한 형성할 수 있으면서 열전소자의 지속적인 큰 온도차 유지가 가능하여 발전효율을 높일 수 있다. According to the present invention, one surface of the thermoelectric element forming the high-temperature portion is not separated from the heating tank through which the heated heating medium passes and the spacer, and is transferred from the heating tank to the thermoelectric element. The thermal interference with the water block forming the low temperature portion of the thermoelectric element can be minimized and the heat loss can be minimized so that the temperature difference between the high temperature portion and the low temperature portion of the thermoelectric element can be maximally formed It is possible to maintain the large temperature difference of the thermoelectric element continuously, thereby enhancing the power generation efficiency.

도 1은 본 발명에 따른 태양열 발전기의 구조를 보여주는 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 태양열 발전기의 구조를 보여주는 정면도,
도 3은 본 발명에 따른 태양열 발전기의 구조를 보여주는 측면도,
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 태양열 발전기에 적용되는 가온부의 구조를 보여주는 예시도,
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 태양열 발전기에 적용되는 냉각수가 순환되는 과정을 보여주는 예시도,
도 9은 본 발명에 따른 태양열 발전기의 구조를 보여주는 평면도.
도 10은 본 발명에 따른 태양열 발전기에 적용되는 열매체가 순환되는 과정을 보여주는 예시도,1 is a perspective view showing a structure of a solar generator according to the present invention,
FIG. 2 is a front view showing a structure of a solar generator according to the present invention,
3 is a side view showing a structure of a solar generator according to the present invention,
FIGS. 4 to 6 are views showing the structure of the heating part applied to the solar generator according to the present invention,
FIG. 7 and FIG. 8 are views showing a process of circulating cooling water applied to a solar generator according to the present invention, FIG.
9 is a plan view showing a structure of a solar generator according to the present invention.
10 is an exemplary view showing a process of circulating a heating medium applied to a solar generator according to the present invention,

본 발명에서는 태양열에 의한 복사열을 이용하여 열손실을 최대한 방지하면서 열전소자에서 형성된 온도차를 최대한 크면서 지속적으로 유지될 수 있도록 태양열에 의해 가열되어 순환하는 열매체가 통과하는 가온탱크와, 상기 가온탱크의 외측에 구비되는 열전소자와, 상기 열전소자의 외측에 구비되고 내부에 냉각수가 흐르는 워터블럭을 포함하는 발전부가 구비되며, 상기 열전소자와 가온탱크 사이에 열전소자의 일면과 가온탱크가 소정의 간격을 가지도록 하는 스페이서가 구비되어 열전소자가 가온탱크로부터의 복사열에 의해 가온되되, 상기 가온탱크는 사각통 형태를 이루는 한편, 상기 열전소자, 워터블럭 및 스페이서는 가온탱크를 둘러싸도록 구비되고, 상기 워터블럭으로 냉각수를 공급하는 냉각부가 상기 발전부의 상측에 배치되고 종단면이 마름모 형태를 이루도록 배치된 가온탱크의 최상부에 구비된 워터블럭으로 냉각수를 공급하는 것을 특징으로 하는 태양열 발전기를 제안한다. In the present invention, a heating tank, through which a heating medium circulated by solar heat is passed so that the temperature difference formed in the thermoelectric element can be maintained as large as possible while maximally preventing heat loss by using radiant heat by solar heat, A thermoelectric element provided outside the thermoelectric element, and a power block including a water block provided inside the thermoelectric element and through which cooling water flows, wherein one surface of the thermoelectric element and the heating tank are spaced apart from each other by a predetermined gap Wherein the thermoelectric elements are heated by the radiant heat from the heating tank, the thermoelectric elements, the water blocks, and the spacers are provided so as to surround the heating tank, A cooling section for supplying cooling water to the water block is disposed above the power generation section, Proposes a solar generator, it characterized in that the surface is supplied to the cooling water in the water block provided on the top of the heating tank arranged to achieve a rhombus form.

본 발명의 권리범위는 이하에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다.The scope of the present invention is not limited to the embodiments described below, and various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the technical scope of the present invention.

이하, 본 발명인 태양열 발전기는 첨부된 도 1 내지 도 10을 참고로 상세하게 설명한다. Hereinafter, a solar generator according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 10.

본 발명인 태양열 발전기는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 열전소자(120)의 온도차를 이용하여 전기에너지를 생산하는 발전부(100)를 포함하며, 상기 발전부(100)는 가열된 열매체가 수용된 가온탱크(110)와, 상기 가온탱크(110)의 외측에 구비된 열전소자(120)와, 상기 열전소자(120)의 외측에 구비되어 냉각수가 흐르는 워터블럭(130)을 포함한다. 1 to 3, the solar power generator according to the present invention includes a power generation unit 100 that generates electrical energy using a temperature difference of the thermoelectric elements 120. The power generation unit 100 includes a heating medium A thermoelectric element 120 provided outside the warming tank 110 and a water block 130 provided outside the thermoelectric element 120 and through which cooling water flows.

상기 열매체는 다양한 종류의 액체가 사용될 수 있으나, 일반적으로 냉각수로 사용되는 물보다 끓는점이 높은 액체를 사용함이 바람직하며, 이러한 액체 중 열저장이 효과적으로 이루어지는 메틸에틸케톤(MEK, Methyl Ethyl Kethone) 오일을 사용함이 보다 바람직하다. Although various kinds of liquids may be used as the heating medium, it is preferable to use a liquid having a boiling point higher than that of water used as cooling water. Methyl ethyl ketone (MEK) It is more preferable to use it.

오일과 같은 열매체는 가열되어 온도가 상승하는 경우 밀도가 낮아져 상승하게 되고, 온도가 하강하는 경우 밀도가 높아져 하강하게 되는바, 별도의 펌프와 같은 장비없이도 자체적으로 순환하는 구조를 가질 수 있다. 이에 따라 가열되어 순환하는 열매체가 가온탱크(110) 내를 통과하며 가온탱크(110)의 외측에 구비된 열전소자(120)를 가온시킨다. The heating medium such as oil heats up when the temperature rises and the density rises when the temperature rises. When the temperature rises, the density rises and falls, so that the heating medium may have a structure to circulate itself without a separate pump or the like. The heated and circulated heating medium passes through the heating tank 110 and warms the thermoelectric elements 120 provided outside the heating tank 110.

상기 열전소자(120)는 열매체에 의해 일면이 가열되어 고온부를 형성하고, 워터블럭(130) 내를 흐르는 냉각수에 의해 타면이 저온부를 형성함으로써, 온도차가 발생되어 전기에너지를 생성한다. 이때, 열전소자의 고온부와 저온부의 온도차를 크게 형성하기 위하여 본 발명에서는 상기 열전소자(120)와 가온탱크(110)가 소정의 간격으로 이격되도록 한다. The thermoelectric element 120 is heated by one side of the thermoelectric element 120 to form a high temperature part, and the other side forms a low temperature part by the cooling water flowing in the water block 130, so that a temperature difference is generated to generate electric energy. At this time, in order to form a large temperature difference between the high temperature part and the low temperature part of the thermoelectric element, the thermoelectric element 120 and the warming tank 110 are spaced apart at a predetermined interval.

구체적으로, 상기 열전소자(120)와 가온탱크(110) 사이에 스페이서(140)를 구비하여, 열전소자(120)와 가온탱크(110)가 일정한 간격으로 이격된다. 즉, 본 발명에서의 열전소자(120)는 가온탱크(110)에 직접 맞닿으며 전도열에 의해 가온되는 것이 아닌, 가온탱크(110)로부터의 복사열에 의해 서서히 가온된다. Specifically, the thermoelectric element 120 and the warming tank 110 are spaced apart from each other by a spacer 140 between the thermoelectric element 120 and the warming tank 110. That is, the thermoelectric element 120 according to the present invention is brought into direct contact with the warming tank 110 and is not warmed by the heat of conduction but slowly warmed by the radiant heat from the warming tank 110.

상기 열매체가 흐르는 워터블럭(130)과 가열된 열매체가 통과되는 가온탱크(110) 간의 간격이 열전소자(120)와 가온탱크(110)가 직접 맞닿는 경우보다 상대적으로 더 넓어지게 되는바, 열전소자(120)의 저온부를 형성하는 워터블럭(130)과 열전소자(120)의 고온부를 형성하는 가온탱크(110) 간의 열간섭을 최소화할 수 있다. 또한, 상기 열전소자(120)가 스페이서(140)에 의해 가온탱크(110)와 면접촉을 하지 않으므로 열손실을 최소화할 수 있는바, 복사열에 의해 가온된 열전소자는 쉽게 온도가 하강하지 않고 소정의 온도를 지속적으로 유지하게 되므로 온도차를 최대한 형성함은 물론, 지속적으로 큰 온도차 유지가 가능하여 발전효율을 높일 수 있다. The gap between the water block 130 through which the heating medium flows and the heating tank 110 through which the heated heating medium passes is relatively wider than in the case where the thermoelectric element 120 and the heating tank 110 are in direct contact with each other, Thermal interference between the water block 130 forming the low-temperature portion of the thermoelectric element 120 and the warming tank 110 forming the high temperature portion of the thermoelectric element 120 can be minimized. Since the thermoelectric element 120 is not in surface contact with the warming tank 110 by the spacer 140, heat loss can be minimized. Therefore, the thermoelectric element heated by the radiant heat can be easily The temperature difference can be maintained to a maximum, and a large temperature difference can be continuously maintained, so that the power generation efficiency can be enhanced.

상기 스페이서(140)는 다양한 형태로 형성될 수 있으나, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 내측이 개방된 다각형 틀로 이루어져, 일측에 열전소자(120)의 일면 가장자리가 안착되고, 타측이 가온탱크(110)와 접하는 형태를 이룰 수 있다. 따라서, 열전소자(120)는 스페이서(140)의 개방된 부분을 통해 가온탱크(110)로부터의 복사열을 전달받아 가온된다. As shown in FIGS. 3 to 6, the spacer 140 may be formed in various shapes. However, the spacers 140 may be formed in a polygonal mold having an opened inside, as shown in FIGS. 3 to 6, and one side of the thermoelectric element 120 is seated on one side, (110). Accordingly, the thermoelectric element 120 receives the radiant heat from the heating tank 110 through the open portion of the spacer 140.

상기 스페이서(140)에서 틀의 형태와 내측이 개방된 형태는 열전소자(120)와 가온탱크(110)의 형태를 고려하여 달라질 수 있다. 일 예로, 상기 열전소자(120)가 사각형 형태를 이루는 경우, 열전소자(120)의 가장자리가 안착되면서 열전소자(120)에서 최대한 넓은 면적이 복사열을 전달받을 수 있도록 상기 스페이서(140)의 틀 형태와 내측이 개방된 형태는 사각형 형태인 것이 바람직하다. 또한, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 다수의 열전소자(120)가 구비되는 경우, 내측이 개방된 다각형 틀을 이루는 스페이서(140) 여러 개가 한꺼번에 연결된 형태인 격자구조를 이룰 수 있다. The shape of the frame and the shape in which the inside of the spacer 140 is opened may be changed in consideration of the shape of the thermoelectric element 120 and the warming tank 110. For example, when the thermoelectric element 120 has a rectangular shape, the edge of the thermoelectric element 120 may be seated, so that the thermoelectric element 120 may have a shape of a frame of the spacer 140, And the shape in which the inside is opened is preferably a rectangular shape. When a plurality of thermoelectric elements 120 are provided as shown in FIGS. 5 and 6, a plurality of spacers 140 forming a polygonal frame with an open inside may be connected together to form a lattice structure.

상기 스페이서(140)에서 가온탱크(110)와 접하는 타측은 요철(凹凸)이 형성될 수 있다. 이는 가온탱크(110)와 스페이서(140)의 일측에 안착된 열전소자(120)가 소정의 간격을 가지도록 하면서 가온탱크(110)와 스페이서(140) 간에 면접촉이 일어나는 부분을 최소화하기 위함이며, 요철(凹凸)에 의해 형성된 가온탱크(110)와 열전소자(120) 사이 공간에 뜨거운 공기층이 형성되도록 하여 가온된 열전소자(120)의 온도가 저하되는 것을 방지하기 위함이다. The other side of the spacer 140, which is in contact with the warming tank 110, may be provided with concaves and convexes. This is to minimize the area where the surface contact between the warming tank 110 and the spacer 140 occurs while the thermoelectric elements 120 mounted on one side of the warming tank 110 and the spacer 140 have a predetermined gap A hot air layer is formed in the space between the heating tank 110 and the thermoelectric element 120 formed by the irregularities so as to prevent the temperature of the thermoelectric element 120 from being lowered.

한편, 상기 가온탱크(110)는 다양한 형태로 형성될 수 있으나, 열전소자(120)의 형태와 냉각수의 흐름 등을 고려하였을 때, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 사각통 형태로 형성됨이 바람직하다. 상기 사각통 형태로 이루어진 가온탱크(110)의 길이방향을 따라 외측을 열전소자(120), 워터블럭(130) 및 스페이서(140)가 둘러싸는 형태로 구비되고, 상기 가온탱크(110)는 도 3에 도시된 바와 같이 종단면이 마름모 형태를 이루도록 배치된다. 3 and 4, the heating tank 110 may be formed in a variety of shapes. However, when considering the shape of the thermoelectric element 120 and the flow of cooling water, desirable. The thermoelectric element 120, the water block 130, and the spacer 140 surround the outer side of the heating tank 110 in the longitudinal direction of the rectangular thermo type tank 110, As shown in Fig. 3, the longitudinal cross-section is arranged in a rhombus shape.

이때, 상기 가온탱크(110)의 외측에 구비되는 열전소자(120), 워터블럭(130) 및 스페이서(140)는 종단면이 사각형을 이루는 형태로 하나씩 구비될 수 있으나, 비용과 발전효율 등을 고려하였을 때, 다수 개가 구비되어 가온탱크(110)를 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다. 구체적으로, 열전소자(120)의 외측에 열전소자(120)의 각각에 대응되도록 워터블럭(130)이 형성될 수 있으나, 제작과 비용의 효율성을 고려하였을 때, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 하나의 워터블럭(130)이 다수의 열전소자(120)의 외측에 놓이도록 할 수 있다. 또한, 다수의 워터블럭(130)은 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 밴드(150)에 의해 견고히 결합될 수 있다. At this time, the thermoelectric elements 120, the water blocks 130 and the spacers 140 provided at the outside of the warming tank 110 may be each provided in a rectangular shape in the longitudinal section, but considering cost and power generation efficiency A plurality of heat exchangers may be provided to surround the warming tank 110. Specifically, the water block 130 may be formed to correspond to each of the thermoelectric elements 120 on the outside of the thermoelectric element 120. However, considering the efficiency of fabrication and cost, One water block 130 may be placed outside the plurality of thermoelectric elements 120 as shown in FIG. In addition, the plurality of water blocks 130 may be firmly coupled by the bands 150 as shown in Figs.

이러한 형태로 배치된 다수의 워터블럭(130)은 내부가 상호 직접 연통되도록 형성될 수 있으나, 냉각수에 의해 열전소자(120)의 저온부가 효과적으로 형성되도록 냉각수가 일 워터블럭(130) 내에 머물 수 있는 충분한 시간을 확보하고자 도면에 도시된 바와 같이 인접한 워터블럭(130) 간 파이프(10)로 연결될 수 있다. The plurality of water blocks 130 arranged in this manner can be formed so that the inside thereof can communicate directly with each other, but the cooling water can stay in the water block 130 so that the low temperature portion of the thermoelectric element 120 can be effectively formed by the cooling water. May be connected to the pipe 10 between adjacent water blocks 130 as shown in the figure to ensure sufficient time.

본 발명에서는 내부에 냉각수를 저장하고, 저장된 냉각수를 워터블럭(130)으로 공급하는 냉각부(200)가 더 포함될 수 있는데, 상기 냉각부(200)는 중력에 의해 냉각수가 워터블럭(130)으로 공급되도록 발전부(100)의 상측에 배치됨이 바람직하다. The present invention may further include a cooling unit 200 that stores cooling water in the cooling water and supplies the stored cooling water to the water block 130. The cooling unit 200 is configured to cool the cooling water to the water block 130 It is preferable to arrange the power generation unit 100 on the upper side.

따라서, 도 7에 도시된 바와 같이 냉각부(200)로 공급받은 냉각수는 종단면이 마름모 형태를 이루도록 배치된 가온탱크(110)를 둘러싸는 다수의 워터블럭(130) 중 최상부에 위치한 워터블럭(130)에 공급되어 내측에 구비된 열전소자(120)의 저온부를 형성한 다음, 하측에 인접하게 구비된 워터블럭(130)으로 공급된다. 상측에 인접하게 구비된 워터블럭(130)으로부터 냉각수를 공급받은 워터블럭(130)은 다시 내측에 구비된 열전소자(120)의 저온부를 형성하고, 다시 하측에 인접하게 구비된 워터블럭(130)으로 냉각수를 공급한다. Accordingly, as shown in FIG. 7, the cooling water supplied to the cooling unit 200 includes a water block 130 (FIG. 7) located at the uppermost one of the plurality of water blocks 130 surrounding the warm water tank 110, Temperature portion of the thermoelectric element 120 provided on the inner side and then supplied to the water block 130 provided adjacent to the lower side. The water block 130 supplied with the cooling water from the water block 130 provided adjacent to the upper side forms the low temperature portion of the thermoelectric element 120 provided inside again and the water block 130 provided adjacent to the lower side again, To supply the cooling water.

이와 같이 본 발명에서는 냉각수가 워터블럭(130)에 공급되어 열전소자(120)의 저온부를 형성함에 있어 중력에 의해 냉각수가 자연스럽게 흐르는 구조를 채택하고 있으며, 최하측에 구비된 워터블럭(130)에 공급되어 배출되는 냉각수는 도면에 도시되지는 않았으나 펌프에 의해 다시 냉각부(200)로 공급되어 순환된다. As described above, in the present invention, the cooling water is supplied to the water block 130 to form the low temperature part of the thermoelectric element 120, and the cooling water flows naturally through the gravity. In the water block 130 provided at the lowermost part The cooling water supplied and discharged is supplied to the cooling unit 200 again by a pump (not shown) and circulated.

상기 냉각부(200)는 냉각수가 저장되고 워터블럭(130)으로 공급하는 하나의 탱크로 구성될 수 있으나, 다수의 워터블럭(130)에 균일하게 냉각수가 공급될 수 있도록 도 2 및 도 7에 도시된 바와 같이 메인워터탱크(210)와 서브워터탱크(220)로 나뉘어 질 수 있다. 2 and 7 so that the cooling water can be uniformly supplied to the plurality of water blocks 130. The cooling water is supplied to the water blocks 130 through the cooling unit 200, The main water tank 210 and the sub water tank 220 can be divided as shown in FIG.

상기 메인워터탱크(210)는 펌프에 의해 공급된 냉각수가 저장되며, 상기 서브워터탱크(220)는 메인워터탱크(210)의 하부에 구비되어 중력에 의해 메인워터탱크(210)로부터 냉각수를 공급받는다. 다만, 메인워터탱크(210)로부터 공급받는 냉각수의 양을 조절하기 위하여 메인워터탱크(210)와 서브워터탱크(220)를 연결하는 관에는 밸브가 구비될 수 있다. 또한, 상기 서브워터탱크(220)는 워터블럭(130) 중 최상측에 위치한 다수의 워터블럭(130)과 연결되어, 각각의 워터블럭(130)에 대하여 냉각수를 분기하여 공급하는바, 본 발명에 포함된 다수의 열전소자(120)가 최대한 동일한 온도차를 형성하게 된다. The main water tank 210 stores cooling water supplied by a pump and the sub water tank 220 is provided below the main water tank 210 to supply cooling water from the main water tank 210 by gravity Receive. However, the pipe connecting the main water tank 210 and the sub water tank 220 may be provided with a valve to adjust the amount of cooling water supplied from the main water tank 210. In addition, the sub water tank 220 is connected to a plurality of water blocks 130 located at the uppermost one of the water blocks 130, and the cooling water is branched and supplied to each of the water blocks 130. The plurality of thermoelectric elements 120 included in the thermoelectric elements 120 form the same temperature difference as much as possible.

한편, 본 발명에서의 발전부(100)는 가온탱크(110), 열전소자(120), 워터블럭(130), 스페이서(140)를 내부에 포함하도록 감싸면서 최외각에 배치되는 축열케이스를 포함할 수 있다. 상기 축열케이스는 외부공기를 차단함으로써 열전소자(120)에 형성된 고온부와 저온부의 온도를 유지시켜주는 역할을 하며, 이러한 효과를 향상시키기 위하여 축열케이스의 내부 또는/및 외부에 단열재가 구비될 수 있다.The power generating unit 100 according to the present invention includes a heat storage case 110 which is disposed at an outermost periphery to enclose the warming tank 110, the thermoelectric element 120, the water block 130, and the spacer 140 can do. The heat storage case serves to maintain the temperature of the high temperature part and the low temperature part formed in the thermoelectric element 120 by blocking external air. In order to improve the effect, a heat insulating material may be provided inside and / or outside the heat storage case .

이러한 본 발명에 따른 태양열 발전장치는 태양열을 집열하여 발전을 하고 상기 축열케이스로 인해 열손실을 최소화하면서 축열된 열을 이용함으로써 낮은 물론 밤에도 구동이 이루어지게 된다. 다만, 장마, 폭설 등과 같이 지속적으로 태양열을 집열할 수 없는 날씨가 계속되는 경우 발전효율이 낮아지면 구동을 중단하게 되고, 태양열을 집열하여 발전할 수 있는 시점이 오면 다시 구동이 이루어지게 된다. 따라서, 본 발명은 초기 구동, 즉 발전을 위해 새로이 구동하는 경우에 열전소자(120)의 온도차를 최대한 형성함이 중요하다. The solar thermal power generation apparatus according to the present invention generates heat by collecting solar heat and uses the heat accumulated while minimizing heat loss due to the heat storage case, thereby driving at low and of course at night. However, if the weather continues to be unable to collect solar heat continuously, such as in the rainy season and heavy snowfall, the drive will be stopped if the power generation efficiency is lowered. Therefore, it is important that the temperature difference of the thermoelectric element 120 is maximized when the thermoelectric element 120 is newly driven for initial driving, that is, for power generation.

이에 따라, 본 발명은 초기 구동시 워터블럭(130) 내에 냉각수가 흐르지 않도록 빈 상태를 유지하고, 상기 가온탱크(110)로부터의 복사열을 통해서만 소정의 시간 동안 열전소자(120)를 가온시킨다. 이는 워터블럭(130) 내에 냉각수가 흐르는 상태에서 열전소자(120)를 가온시키는 경우, 냉각수 또한 영향을 받아 함께 온도가 상승하게 되고, 태양열에 의해 서서히 가열되는 열매체에 의해 열전소자도 서서히 가온되므로 열전소자에서의 온도차가 미비하게 형성되어 발전효율이 떨어지기 때문이다. Accordingly, the present invention maintains the empty state such that the cooling water does not flow in the water block 130 during the initial operation and warms the thermoelectric element 120 for a predetermined time only through the radiant heat from the warming tank 110. This is because when the thermoelectric element 120 is heated in the state where the cooling water flows in the water block 130, the temperature of the thermoelectric element 120 is also affected by the cooling water and the thermoelectric element is gradually heated by the heating medium gradually heated by the solar heat. This is because the temperature difference in the device is insufficient and the power generation efficiency drops.

따라서, 열전소자(120)를 소정의 시간 동안 충분히 가온시킨 다음, 냉각부(200)로부터 워터블럭(130) 내로 냉각수를 흘려줌으로써 열전소자의 고온부와 저온부의 온도차를 최대한 나도록 할 수 있어 발전효율을 보다 높일 수 있다.Therefore, the temperature difference between the high temperature part and the low temperature part of the thermoelectric element can be maximized by flowing the cooling water into the water block 130 from the cooling part 200 after sufficiently heating the thermoelectric element 120 for a predetermined time, .

또한, 상기 서브워터탱크(320)에는 에어밸브가 구비되어, 초기 구동을 하기 전, 상기 에어밸브를 열어 공기가 워터블럭(130) 내로 공급되도록 하여 워터블럭(130) 내에 포함된 냉각수를 모두 제거하여 위와 같은 초기 구동이 효과적으로 이루어지도록 할 수 있다. An air valve is provided in the sub water tank 320 so that air is supplied to the water block 130 by opening the air valve before the initial operation to remove all of the cooling water contained in the water block 130 So that the above initial drive can be effectively performed.

한편, 본 발명에서는 도 1 내지 도 3, 도 9에 도시된 바와 같이 열매체가 내부에 수용되고 가온탱크(110)와 연결된 열매체탱크(310)와, 상기 열매체탱크(310) 내에 수용된 열매체를 가열하는 집열관(320)를 포함하는 가온부(300)가 더 포함될 수 있다.1 to 3 and 9, a heating medium tank 310, which is accommodated in a heating medium and is connected to the warming tank 110, and a heating medium heating unit 310, which heats the heating medium stored in the heating medium tank 310, The heating unit 300 including the heat collecting tube 320 may be further included.

상기 집열관(320)은 도면에 도시된 바와 같이 다수 개가 구비될 수 있으며, 각각의 집열관(320)은 일단이 상기 열매체탱크(310)와 연결되어, 태양열을 흡열하여 내부에 구비된 히트파이프를 통해 태양열을 열매체탱크(310) 내에 수용된 열매체로 전달한다. 이때, 상기 집열관(320)은 내부를 진공상태로 형성하여 집열된 태양열이 보다 신속히 열매체로 전달되도록 할 수 있다. As shown in the drawing, the heat collecting pipe 320 may be provided with a plurality of heat collecting pipes 320, one end of which is connected to the heat medium tank 310 to absorb heat from the heat pipe, To the heating medium accommodated in the heating medium tank (310). At this time, the heat collecting tube 320 is formed in a vacuum state so that the collected solar heat can be transferred to the heating medium more quickly.

상기 열매체가 열매체탱크(310) 내에서 태양열에 의해 가열되어 상승하여 가온탱크(110)로 전달되고, 가온탱크(110)을 통과하며 열을 빼앗긴 열매체는 하강하여 열매체탱크(310)로 유입되어 다시 가열되는 구조를 가지는바, 상기 가온부(300)는 발전부(100)의 하측에 배치됨이 바람직하다. The heating medium is heated by the solar heat in the heating medium tank 310 and is raised to the warming tank 110. The heating medium having passed through the warming tank 110 is taken down to the heating medium tank 310, It is preferable that the warming part 300 is disposed on the lower side of the power generating part 100. [

또한, 열매체탱크(310)와 연결된 집열관(320)의 하측에 위치하여 집열관(320)이 안착될 수 있는 집열관받침(330)이 더 구비될 수 있으며, 상기 집열관받침(330)은 다양한 형태로 형성될 수 있으나, 도 9에 도시된 바와 같이 종단면이 하측으로 오목한 형태를 가지도록 형성되어 집열관(320)을 견고히 지지함은 물론, 경사지게 설치되는 경우 빗물 등이 집열관받침(330)을 따라 흘러내려 집열관(320)에 미치는 영향을 최소화할 수 있다. The heat collecting tube 330 may further include a condensing tube receiver 330 positioned below the condensing tube 320 connected to the heating medium tank 310 and capable of receiving the condensing tube 320 therein, However, as shown in FIG. 9, the longitudinal section is formed to have a concave shape downward to firmly support the heat collecting tube 320, and when it is installed at an oblique angle, So as to minimize the influence on the heat collecting tube 320.

10 : 파이프
100 : 발전부 110 : 가온탱크
120 : 열전소자 130 : 워터블럭
140 : 스페이서 150 : 밴드
200 : 냉각부 210 : 메인워터탱크
220 : 서브워터탱크
300 : 가온부 310 : 열매체탱크
320 : 집열관 330 : 집열관받침10: pipe
100: power generator 110: warming tank
120: thermoelectric element 130: water block
140: spacer 150: band
200: cooling section 210: main water tank
220: Sub water tank
300: heating unit 310: heating medium tank
320: house heat conduit 330: house heat conduit

Claims (7)

태양열에 의해 가열되어 순환하는 열매체가 통과하는 가온탱크(110)와, 상기 가온탱크(110)의 외측에 구비되는 열전소자(120)와, 상기 열전소자(120)의 외측에 구비되고 내부에 냉각수가 흐르는 워터블럭(130)을 포함하는 발전부(100)가 구비되며,
상기 열전소자(120)와 가온탱크(110) 사이에 열전소자(120)의 일면과 가온탱크(110)가 소정의 간격을 가지도록 하는 스페이서(140)가 구비되어 열전소자(120)가 가온탱크(110)로부터의 복사열에 의해 가온되되,
상기 가온탱크(110)는 사각통 형태를 이루는 한편, 상기 열전소자(120), 워터블럭(130) 및 스페이서(140)는 가온탱크(110)를 둘러싸도록 구비되고,
상기 워터블럭(130)으로 냉각수를 공급하는 냉각부(200)가 상기 발전부(100)의 상측에 배치되고 종단면이 마름모 형태를 이루도록 배치된 가온탱크(110)의 최상부에 구비된 워터블럭(130)으로 냉각수를 공급하는 것을 특징으로 하는 태양열 발전기. A thermoelectric element 120 provided outside the thermoelectric tank 110 and a thermoelectric element 120 provided outside the thermoelectric element 120. The thermoelectric element 120 is disposed outside the thermoelectric element 120, A power block 100 including a water block 130 through which water flows,
A spacer 140 is provided between the thermoelectric element 120 and the warming tank 110 so that one side of the thermoelectric element 120 and the warming tank 110 are spaced apart from each other, Is heated by the radiant heat from the heater 110,
The thermoelectric element 120, the water block 130, and the spacer 140 are provided to surround the warming tank 110,
A cooling unit 200 for supplying cooling water to the water block 130 is disposed on the upper side of the power generation unit 100 and a water block 130 provided at the uppermost part of the warming tank 110, To supply the cooling water to the solar heat generator. 제1항에 있어서,
상기 스페이서(140)는 내측이 개방된 다각형 틀을 이루어 일측에 열전소자(120)의 일면 가장자리가 안착되고, 타측에 요철(凹凸)이 형성되어 가온탱크(110)와 접하는 것을 특징으로 하는 태양열 발전기.The method according to claim 1,
The spacer 140 is a polygonal frame having an open inside and one side edge of the thermoelectric element 120 is seated on one side and a concave and convex on the other side to be in contact with the warming tank 110. [ . 제1항에 있어서,
상기 워터블럭(130)은 다수 개가 구비되고 상호 파이프(10)로 연결되어, 상측에 인접하게 구비된 워터블럭(130)으로부터 냉각수를 공급받고 하측에 인접하게 구비된 워터블럭(130)으로 냉각수를 공급하는 것을 특징으로 하는 태양열 발전기.The method according to claim 1,
A plurality of water blocks 130 are provided and are connected to each other by a pipe 10 to receive cooling water from a water block 130 provided adjacent to the water block 130 and cool water to a water block 130 provided adjacent to the lower side. Wherein the solar power generator is supplied with power. 제3항에 있어서,
상기 냉각부(200)는 냉각수가 저장된 메인워터탱크(210)와, 상기 메인워터탱크(210)로부터 냉각수를 공급받아 가온탱크(110)의 최상측에 위치한 다수의 워터블럭(130)으로 냉각수를 분기하여 공급하는 서브워터탱크(220)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 발전기.The method of claim 3,
The cooling unit 200 includes a main water tank 210 in which cooling water is stored and a plurality of water blocks 130 located on the uppermost side of the heating tank 110 and supplied with cooling water from the main water tank 210, And a sub water tank (220) for branching and supplying the sub water tank (220). 제1항에 있어서,
상기 열매체가 내부에 수용되고 가온탱크(110)와 연결된 열매체탱크(310)와, 태양열을 흡열하여 내부에 구비된 히트파이프를 통해 태양열을 열매체로 전달하는 집열관(320)를 포함하는 가온부(300)가 상기 발전부(100)의 하측에 배치되는 것을 특징으로 하는 태양열 발전기.The method according to claim 1,
A heating medium tank 310 in which the heating medium is accommodated and connected to the warming tank 110 and a heat collecting pipe 320 that absorbs solar heat and transfers the solar heat to the heating medium through a heat pipe provided therein, 300) is disposed below the power generation section (100). 제1항에 있어서,
상기 워터블럭(130)은 초기 구동시 내부가 빈 상태를 유지하고, 상기 가온탱크(110)로부터의 복사열을 통해 소정의 시간 동안 열전소자(120)가 가온된 후, 냉각수를 공급받는 것을 특징으로 하는 태양열 발전기.The method according to claim 1,
The water block 130 maintains an empty state during the initial operation and receives the cooling water after the thermoelectric element 120 is heated for a predetermined time through the radiant heat from the warming tank 110 Solar power generator. 삭제delete
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