太阳光增强发电装置的制作方法

本发明涉及可聚集并增强太阳光的太阳光增强发电装置。

背景技术：

可替代储藏量有限的煤炭、石油、天然气等化石燃料及有可能对环境造成灾难的核能源的新再生能源得到了更多的关注。这种新再生能源有借助水力、风力、潮汐能、太阳光产生的动能、热能或光能等。其中，最受关注的新再生能源为无需担心枯竭且环保的太阳光能源。

利用这种太阳光能源的太阳光发电系统通过直接使用从太阳光产生的热能或利用该热能来使涡轮旋转，来生成电能。这种太阳光发电系统主要用于向住宅、建筑物、工厂或发电厂等供暖以及供给电力。

但是，太阳光发电系统需在室外设置太阳光聚光板或集热器来运行，因此，为了得到大量的能源，需要宽广的场地，具有初期设置时需花费很多费用的缺点。并且，由于重量过重，因而在设置场地方面存在局限性。尤其，太阳光发电系统在日照量不足的极地无法得到充足的能源。

现有技术文献

1.韩国公开专利公报第10-2000-0036516号(2000年07月05日)

2.韩国公开专利公报第10-2014-0045608号(2014年04月17日)

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题

本发明的目的在于，提供如下的太阳光增强发电装置，即，由于可实现小型化而可消除设置空间的制约并节省设置费用，可通过聚集太阳光来产生更多能源。

技术方案

为了实现上述目的，本发明的太阳光增强发电装置的特征在于，包括：太阳光增强单元，用于聚集并增强太阳光；以及能源储存单元，用于支撑上述太阳光增强单元且储存从上述太阳光增强单元产生的电能及热能，上述太阳光增强单元包括：第一管，由金属材质制成，在内部收容气体、液体、凝胶或固体形态的热传递介质；第二管，包围上述第一管；太阳能电池模块，配置于上述第一管与第二管之间；以及太阳光增强片，由规定形状的多个凸透镜或多个凹透镜来构成，附着于上述第二管的外周，用于增强太阳光，上述太阳光增强片包括多个由多个凸透镜或多个凹透镜构成的聚光片，多个上述聚光片的多个凸透镜或多个凹透镜的大小从上述第二管的半径方向的外侧向半径方向的内侧依次变小或变大。

优选地，本发明的特征在于，上述太阳光增强片的多个凸透镜或多个凹透镜由具有耐热性的透明工程塑料材质来制成，例如聚碳酸酯，可在聚光片上实现单独拆装。

优选地，本发明的特征在于，上述太阳能电池模块由在上述第一管与第二管之间以同心圆为中心互相重叠配置的多个太阳能电池构成，在上述多个太阳能电池之间配置有多个管，各个管及上述第一管具有用于传递热量的突出部。

其中，本发明的特征在于，上述能源储存单元包括：旋转机构，以能够使上述太阳光增强单元旋转的方式支撑上述太阳光增强单元；以及热水箱，用于储存通过利用上述太阳光增强单元的热能来加热的水，上述热水箱具有使水流入的入水口及排出加热的水的出水口。

优选地，本发明的特征在于，上述能源储存单元包括热水供给端口，用于向外部的锅炉装置供给上述热水箱内部的热水。

优选地，本发明的特征在于，上述能源储存单元包括蒸汽排出端口，用于向外部的涡轮装置供给上述热水箱内部的高压蒸汽。

优选地，本发明的特征在于，上述能源储存单元包括：充电部，具有用于储存在上述太阳能电池模块所产生的电能的多个蓄电池；以及变换器，用于对在上述太阳能电池模块所产生的电能的极性进行转换。

优选地，本发明的特征在于，上述热水箱包括：第一箱，用于储存通过利用上述太阳光增强单元的热能来加热的热水；以及第二箱，配置于上述第一箱的周围，用于储存温度相对低于上述第一箱内部的热水的温水。

优选地，本发明的特征在于，上述能源储存单元包括高压喷射器，内置于上述能源储存单元，使用时朝向上述能源储存单元的外部延伸并朝向上述太阳光增强单元的表面喷射洗涤水。

优选地，本发明的特征在于，上述第一管及第二管沿着水平方向或铅锤方向配置并可通过上述旋转机构进行旋转。

附加地，本发明的特征在于，在上述太阳光增强单元沿着铅锤方向配置的情况下，在上述太阳光增强单元的上端设置使得面积沿着上方增加的漏斗形状的聚光部件，在上述聚光部件的表面附着有至少1个以上的太阳光增强片。

有益效果

由于本发明的太阳光增强发电装置可实现小型化，因而可减少设置空间所带来的制约并节省设置费用。

并且，本发明的太阳光增强发电装置可根据所设置的聚光片的数量来聚集高水平的太阳光，因而，即使在日照量不足的地区也可得到高效率的能源。

附图说明

图1为简要示出本发明第一实施例的太阳光增强发电装置的立体图。

图2为简要示出本发明第一实施例的太阳光增强发电装置的太阳光增强单元的立体分解图。

图3为示出本发明第一实施例的太阳光增强发电装置的太阳光增强单元的剖视图。

图4为示出太阳光增强片的凸透镜的形状的图，是示出单平面凸透镜的图。

图5为示出太阳光增强片的凸透镜的形状的图，是示出多重凸透镜的图。

图6为简要示出本发明第二实施例的太阳光增强发电装置的立体分解图。

图7为简要示出本发明第二实施例的太阳光增强发电装置的太阳光增强单元的太阳能电池模块和蓄电池的立体分解图。

图8为简要示出本发明第二实施例的太阳光增强发电装置的太阳光增强单元的太阳能电池模块的剖视图。

图9为简要示出本发明第三实施例的太阳光增强发电装置的立体图。

图10为简要示出本发明第四实施例的太阳光增强发电装置的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明本发明的太阳光增强发电装置的优选实施例。作为参考，在以下对本发明进行说明的过程中，在考虑各个结构要素的功能的情况下对表示本发明的结构要素的术语进行定义，不应理解为限定本发明的技术结构要素。

参照图1至图3，本发明的太阳光增强发电装置包括：太阳光增强单元100，用于聚集并增强从太阳照射而来的太阳光；以及能源储存单元200，用于支撑太阳光增强单元100且储存从上述太阳光增强单元产生的电能及热能。其中，太阳光增强单元100整体上呈圆筒形构造，上述太阳光增强单元100包括第一管110、第二管120、太阳能电池模块130及太阳光增强片140。

第一管110在内部收容气体、液体、凝胶(gel)或固体形态的热传递介质，热传递介质借助太阳光来加热至规定温度以上的温度。为了实现高效的太阳光热传递，第一管110可由铜、铜合金等的金属材质制成。并且，第一管110可由以具有耐热性的方式进行热处理的非铁合金制成，例如可由碳材质制成，尤其可由石墨烯(graphene)材质制成。

第二管120实际具有与第一管110相同的形状且直径大于第一管110的直径，从而包围第一管110。即，第二管120将第一管110收容于内部。第二管120可由透明材质来制成，并且，第二管120可由以具有耐热性的方式进行热处理的非铁合金制成，例如可由碳材质制成，尤其可由石墨烯(graphene)材质制成。

太阳能电池模块130设置于第一管110与第二管120之间，利用借助照射于第二管120表面的太阳光所产生的光电力来生成电能。在此，太阳能电池模块130由一对互相分离的半圆筒形电池来构成，且各个电池可与后述的蓄电池相连接。

太阳光增强片140为由规定形状的多个凸透镜或多个凹透镜来构成的聚光片，通过附着于第二管120的外周来起到聚集并增强太阳光的作用。并且，太阳光增强片140由多个聚光片(聚光片141、聚光片142、聚光片143、聚光片144)来构成。虽然在附图中示出了4个聚光片，但是太阳光增强片(140)可由2个、3个、4个……或n个聚光片来构成。并且，各个聚光片(聚光片141、聚光片142、聚光片143、聚光薄144)由规定形状的多个凸透镜或多个凹透镜来构成。并且，太阳光增强片140也可附着于第二管120的两个侧面。在此，可在第二管120的两个侧面设置可开闭的盖部件，可在该盖部件附着2个、3个、4个……或n个太阳光增强片140。

在此，1个聚光片141的多个凸透镜、多个凹透镜的大小与另一聚光片142的多个凸透镜或多个凹透镜的大小不同。并且，1个聚光片141的多个凸透镜或多个凹透镜的大小大于在第二管120的半径方向上的外侧所附着的其他聚光片142、聚光片143、聚光片144的多个凸透镜及多个凹透镜的大小。即，太阳光增强片140的多个凸透镜或多个凹透镜的大小以沿着第二管120的半径方向依次变大的方式配置。当然，太阳光增强片140的多个凸透镜或多个凹透镜的大小也可根据其形状来以沿着第二管120的半径方向依次变小的方式配置。只要可使从外侧向内侧移动的太阳光得到增强，则这种太阳光增强片140的多个聚光片(聚光片141、聚光片142、聚光片143、聚光片144)的配置形态可采用任何配置形态。

借助这种多个凸透镜(或多个凹透镜)的配置，即，借助多个聚光片(聚光片141、聚光片142、聚光片143、聚光片144)的配置，照射于太阳光增强片140表面的太阳光可经由第四聚光片144、第三聚光片143、第二聚光片142、第一聚光片141来聚光并得到增强。因此，可相当程度增加在太阳能电池模块130产生的光电力，与此同时，以高温对第二管120进行加热。这样一来，高温的第二管120向第一管110传递热量，传递到第一管110的热量将增加第一管110内部的热传递介质的温度。在此情况下，第一管110内部的热传递介质被加热至高温，并在第一管110的内部产生高压蒸汽。理论上，电能及热能按太阳光增强片140的聚光片(聚光片141、聚光片142、聚光片143、聚光片144)的数量以几何级数的方式来增长，从而产生高水平的电能及热能。

并且，参照图2，在第一管110设置有以插入于太阳能电池模块130的切开部分的形状来形成的突出部111。该突出部111沿着第一管110的长度方向排列，插入于太阳能电池模块130的切开部分，从而增加第一管110与太阳能电池模块130之间的接触面积。因此，进一步增加第一管110与太阳能电池模块130之间的热传递效率。虽未在附图中示出，但代替性地，该突出部可通过设置于第二管120，来增加第二管120与太阳能电池模块130之间的热传递效率。尤其，参照图8，通过在多个管(管121、管122、管123)的突出部依次配置多个太阳能电池，来使太阳光发电装置的效果最大化。

参照图4的(a)部分至图4的(d)部分，太阳光增强片140的第一聚光片141(参照图4的(a)部分)的凸透镜呈六边形形态，第二聚光片142(参照图4的(b)部分)的凸透镜的大小小于第一聚光片141的凸透镜的大小。并且，第三聚光片143(参照图4的(c)部分)的凸透镜的大小小于第二聚光片142的凸透镜的大小，第四聚光片144(参照图4的(d)部分)的凸透镜的大小小于第三聚光片143的凸透镜的大小。如上所述，太阳光增强片140的多个聚光片(聚光片141、聚光片142、聚光片143、聚光片144)具有单一平面形态的凸透镜。

另一方面，参照图5的(a)部分至图5的(c)部分，太阳光增强片140由1个聚光片来构成，并且这种1个聚光片可具有多种形状的凸透镜140a、凸透镜140b、凸透镜140c、凸透镜140d。并且，多种形状的聚光片还能够以由多个来构成的方式相结合。并且，如图5的(d)部分所示，多种形状的聚光片能够以多种形状的多个凸透镜的组合来构成，该聚光片可分别按大小依次排列并附着于第二管120。

在此，图4的(a)部分至图4的(d)部分所示的多个凸透镜和图5的(a)部分至5的(d)部分所示的多个凸透镜均能够在聚光片上实现单独拆装。根据这种结构，可部分更换破损、磨损或老化的多个凸透镜。并且，具有多个凸透镜的多个聚光片可由具有耐热性的特殊加工片制成，例如可由具有耐热性的透明工程塑料材质来制成，例如聚碳酸酯。

重新参照图1，能源储存单元200包括：旋转机构(未图示)，以可使上述太阳光增强单元100旋转的方式支撑上述太阳光增强单元100；以及热水箱210，用于储存通过利用太阳光增强单元100的热能来对内部的水进行加热。

旋转机构具有与太阳光增强单元100的外形相对应的外形，包括使太阳光增强单元100沿着水平方向设置的支撑框架220，在支撑框架220设置有用于使太阳光增强单元100旋转的旋转辊(未图示)，从而使太阳光增强单元100旋转。根据这种旋转机构，可使太阳光均匀地聚集在太阳光增强单元100的聚光片140的表面。并且，也可在支撑框架220设置通过与太阳光增强单元100的中心轴相连接来使太阳光增强单元100旋转的旋转轴，由此代替旋转辊。

热水箱210设置于支撑框架220的内部，在内部设置有入水口211及出水口212来使水流入及排出。在此，可向热水箱210的内部供给地下水、雨水、雪水或海水。在此情况下，地下水、雨水、雪水或海水能够以通过单独的整流箱过滤掉异物的状态来向热水箱210的内部供给。并且，热水箱210在内部设置有水位测定传感器(未图示)，在热水箱210的入水口211设置有开闭阀(未图示)。开闭阀根据水位测定传感器的测定结果来进行开闭，且通过入水口211向热水箱210供给地下水。

并且，利用从太阳光增强单元100产生的热能来对供给到热水箱210的地下水进行加热。其中，可通过第一管110内部的热传递介质来对地下水进行加热。在此情况下，通过上述太阳光增强单元100将储存于热水箱210的地下水加热至非常高的温度来转换成热水。

并且，可在能源储存单元200设置热水供给端口230，上述热水供给端口230用于向外部的锅炉装置(未图示)供给在热水箱210内部加热的热水。并且，通过上述太阳光增强单元100加热至非常高的温度的热水通过热水供给端口230向锅炉装置流入并用于建筑物的供暖。

并且，可在能源储存单元200设置有蒸汽排出端口240，上述蒸汽排出端口240用于向外部的涡轮装置(未图示)供给在热水箱210内部产生的高压的蒸汽。可通过向这种涡轮装置供给蒸汽来产生额外的电能。在此，可在能源储存单元200设置用于测定热水箱210的内部压力的压力测定传感器(未图示)，蒸汽排出端口240可根据压力测定传感器的测定结果来进行自动开闭。

并且，通过设置于能源储存单元200的支撑框架220的操作面板250来实现上述地下水的供给、热水供给及蒸汽供给。可在操作面板250设置用于控制入水口211的开闭阀的供水按钮、用于控制热水供给端口230的开闭的热水供给按钮及用于控制蒸汽排出端口240的开闭的蒸汽排出按钮等。

参照图6至图8，示出了根据本发明第二实施例的太阳光发电装置。太阳能电池模块130由在配置于第一管110与第二管120之间的多个管(管121、管122、管123)之间以同心圆为中心相重叠配置的多个太阳能电池(太阳能电池131、太阳能电池132、太阳能电池133、太阳能电池134)来构成。并且，多个太阳能电池(太阳能电池131、太阳能电池132、太阳能电池133、太阳能电池134)与后续的蓄电池独立连接。

并且，能源储存单元200包括：充电部260，用于储存从太阳能电池模块130所产生的电能；以及变换器(inverter)(未图示)，用于对从太阳能电池模块130所产生的电能的极性进行转换。

在支撑框架220的一侧的与热水箱210互不干扰的独立空间设置充电部260，在充电部260的内部设置有多个蓄电池(蓄电池261、蓄电池262、蓄电池263、蓄电池264)。多个蓄电池(蓄电池261、蓄电池262、蓄电池263、蓄电池264)为多个高性能的小型锂蓄电池，数量与上述多个太阳能电池的数量相对应，储存从独立太阳能电池产生的电能。虽然在附图中示出4个太阳能电池和4个蓄电池，但太阳能电池的数量和蓄电池的数量可根据需要来增加。

变换器起到将从太阳能电池模块130产生的直流电流(dc)转换成交流电流(ac)的作用，可根据电能的使用环境来选择性地启动。例如，在本发明的太阳光增强发电装置用于向公寓或住宅等的中小型建筑物供给电力的情况下，通过启动变换器来将在太阳能电池模块130产生的直流电流(dc)转换成交流电流(ac)，在本发明的太阳光增强发电装置用于向工厂或发电厂等的大型建筑物供给电力的情况下，变换器将不会被启动。当然，在本发明的太阳光增强发电装置用于供给大量的电力的情况下，不需要设置变换器。并且，还可在本发明的太阳光增强发电装置追加设置转换器(converter)。

另一方面，热水箱210由第一箱211及第二箱212构成，并且可在第一箱211储存高温的热水，可在第二箱212储存温度相对低的温水。储存温水的第二箱212起到防止冬季冻裂及对供水进行缓冲的作用。

并且，可在热水箱210设置用于向太阳光增强单元100的表面喷射洗涤水来进行清洗的高压喷射器270。在图9中，具体示出了该高压喷射器。

参照图9，示出了根据本发明第三实施例的太阳光增强发电装置。在此，太阳光增强单元100能够沿着铅锤方向设置于能源储存单元200的支撑框架220上。并且，沿着铅锤方向设置的太阳光增强单元100以可旋转的方式设置于支撑框架200上。

并且，热水箱210包括：第一箱210a，用于储存热水；以及第二箱210b及第三箱210c，分别设置于第一箱210a的两侧，用于储存温度比第一箱210a的热水相对低的温水。并且，能源储存单元200包括：第一充电部260a，设置于第二箱210b的外侧；以及第二充电部260b，设置于第三水箱210c的外侧。在此，第二充电部260b为用于储存借助第一管110内部的高温高压的蒸汽来启动的涡轮所产生的电能的能源储存装置，可以是用于储存交流电的能量存储系统(ess，energestoragesystem)等的大型能源储存装置。

这种铅锤结构的太阳光增强发电装置被设计成适用于工厂或发电厂等需要大量电能的场所的大型发电机，上述水平结构的太阳光增强发电装置可被设计成适用于住宅或商场、公寓等的中小型发电机。

另一方面，能源储存单元200具有用于向太阳光增强单元100的表面喷射洗涤水来进行清洗的高压喷射器270。该高压喷射器270内置于第二箱210b及第三箱210c，使用时朝向外部延伸并喷射高压的洗涤水。该高压喷射器270可以是如同望眼镜一样伸缩的伸缩式(telescopictype)的喷射器。

参照图10，示出了本发明第三实施例的太阳光增强发电装置。在此，在太阳光增强单元100的上端设置有使得面积沿着上方增加的漏斗形状的附加性的聚光部件150。并且，在该聚光部件150的表面附着有上述太阳光增强片140。在此，聚光部件150的倾斜角度可以是20度至45度。并且，可在聚光部件150的上部面附着有1个、2个、3个……n个太阳光聚光片140，即，多个太阳光聚光片140以重叠的方式附着于聚光部件150。并且，也可在聚光部件150的外侧面以重叠的方式附着有多个太阳光聚光片140。

优选地，在聚光部件150的上部面设置有可开闭的盖，在这种盖的表面附着有太阳光聚光片140。并且，这种盖可根据测定太阳光增强单元100的内压的压力传感器(未图示)的测定结果来开闭。另一方面，沿着铅锤方向设置的太阳光增强单元100由如同望眼镜一样伸缩的伸缩式(telescopictype)结构物来形成，并可根据需要进行伸缩。

以上说明的本发明的实施例仅示例性地说明本发明的技术思想，本发明的保护范围应根据发明要求保护范围来解释。并且，本发明所属技术领域的普通技术人员可在不脱离本发明本质特性的范围内对本发明进行多种修改及变形，属于与本发明相同的范围的所有技术思想应被解释成属于本发明的发明要求保护范围。

工业实用性

由于本发明的太阳光增强发电装置可实现小型化，因而所受到的设置空间的限制少，可减少设置费用。并且，本发明的太阳光增强发电装置可根据所设置的聚光片的数量来聚集高水平的太阳光，从而即使在日照量不足的地区也可以得到高效率能源。