JP7202583B2 - スマート太陽光発電システム - Google Patents

Description

本出願は，２０１８年１２月３１日出願の韓国特許出願第１０－２０１８－０１７３９９８号に基づく優先権を主張し，当該出願の明細書及び図面に開示された全内容を採用するものである。

本発明は、太陽発電システムに係り、さらに詳しくは、環境破壊を最小限に抑えつつ、発電効率の高い太陽光発電設備を構築することが可能な構造を有するスマート太陽光発電システムに関する。

一般に、太陽光発電システムは、林野や休耕地、建物屋根、貯水池、塩田等の敷地に多数の太陽光パネルを集合させて団地化したものである。

太陽光発電の敷地が林野や農地等の場合、伐採や土木工事を行い、敷地の整備作業を終えた後に、フレーム構造と太陽光パネルを設置する必要があるので、必然的に樹木と土砂が大規模に毀損される環境破壊の問題が生じる。このような副作用により、太陽光発電に必要な場所の条件を満たしながらも、林野等を太陽光発電の敷地として利用するのは、実際には容易ではない。

韓国公開特許公報第２０１１－００２４８８７号は、建物の屋上や堤防等のなどに非破壊的に設置できる自重式太陽光発電装置を開示している。前記自重式太陽光発電装は、少なくとも一つ以上の柱を連続的に連結することにより形成された柱部アセンブリと、柱部アセンブリの上部に結合される集光板とを備え、前記柱は、上面に傾斜面を有し、内部に充填材を収容する充填材収容空間を有する。

韓国公開特許公報第２０１６－００８６７２９号は、畑や水田を占有しない太陽光モジュールの設置方法に関するものであり、収穫後の非農業時期に畑や水田に光起電モジュールを容易に設置できるように、下部支持体、設置固定枠、及び支柱枠を備える、水田に設置可能な太陽光モジュール及び方法を開示している。また、韓国公開特許公報第２０１６－００８６７２９号は、簡便施工太陽光モジュールの設置固定枠を、他の簡便施工太陽光モジュールの保護枠の一側にヒンジ手段により連結することにより、複数の簡便施工太陽光モジュールを重ね備え、使用時には広げて施工できる構造を有する太陽光モジュールを開示している。

しかし、従来の太陽光発電システムは、太陽光パネルを支えるフレーム構造物の占有面積が大きいので、施工時に自然を著しく害する問題を抱えており、代替案が必要である。

また、従来の太陽光発電システムは、通常、太陽光パネルを固定的に設置するため、太陽光発電の効率が低いという欠点がある。太陽光発電のために太陽の移動を追跡して太陽光パネルを移動させるシステムが開示されているが、装置が複雑で高価であることから、システムの構築が容易ではないという問題がある。

なお、ＣＣＴＶカメラや照明灯を、太陽光発電システムに追加して組み合わせてもよい。しかし、ＣＣＴＶカメラや照明灯は高所に設置される特性上、長期間使用する場合には、埃の蓄積や風等の外部環境の変化によって機能が低下するという問題がある。また、ＣＣＴＶカメラや照明灯の修理や清掃を行う際には、高所用のはしご車や荷役クレーンなどの高価な設備をレンタルして使用する必要があるため、メンテナンスコストが高く、車道を占有するので通行を妨げる可能性がある。

夜間に歩行者等がＣＣＴＶカメラの監視エリアに近づくと、ＣＣＴＶカメラ及び照明設備は、ＣＣＴＶカメラに装着された検知センサにより歩行者が検知され、照明灯が自動的に点灯するとともに、ＣＣＴＶカメラが作動して被写体を撮影する動作を行う。

しかし、歩行者が検知センサの検知範囲を越えて電柱（ポール）の反対側に移動すると、電柱自体に覆われて歩行者の接近が検知センサに検知されないため、照明灯やカメラの作動に問題が発生する。したがって、これに対する対策が必要となる。

本発明は、上記問題に鑑みて案出されたものであり、その目的は、簡素な駆動装置を用いて太陽光パネルを所定の速度で回転させることにより太陽光発電の効率を向上させることができるスマート太陽光発電システムを提供することである。

本発明の他の目的は、日没後に太陽光パネルから出力される残電気を用いて太陽光パネルを東の正しい位置に調整できる構造を有するスマート太陽光発電システムを提供することである。

本発明のまた他の目的は、太陽光電力を供給されてＣＣＴＶカメラと照明灯の電源として使用でき、ＣＣＴＶカメラと照明灯を選択的に昇降させて清掃やメンテナンス作業等を簡便に行うことができるスマート太陽光発電システムを提供することである。

本発明のまた他の目的は、歩行者の接近を誤りなく検知することにより、ＣＣＴＶカメラと照明ユニットの作動を制御することができるスマート太陽光発電システムを提供することである。

上記目的を達成するための本発明は、地面に立設固定されるポール、前記ポールの上端に傾斜するように配置され、太陽光電気を発生させる太陽光パネル、前記太陽光パネルの下部に設置され、前記太陽光パネルに回転力を与える回転装置、及び、前記回転装置を駆動制御し、日出後に前記太陽光パネルを所定速度で回転させながら太陽光電気を生産する第１回転モードと、日没時又は日出時に前記太陽光パネルから出力される残電気を用いて前記太陽光パネルの上面が東向きになるように前記太陽パネルを回転させて回転開始位置に移動させる第２回転モードと、を行うマイコン、を備えるスマート太陽光発電システムを提供する。

前記回転装置は、前記太陽光パネルの下部に連結される第１管状体と、前記ポールの上端に固定される第２管状体と、前記第１管状体と連結される回転ギヤと、前記第２管状体に連結される固定ギヤと、前記固定ギヤに設けられ、前記回転ギヤに回転力を与える駆動モータと、前記回転ギヤの下部に配置され、凹凸パターンが円周方向に周期的に形成される回転計数板と、前記固定ギヤに固定され、前記回転ギヤの回転時に前記回転計数板との接触状態を維持するリミットスイッチと、を備えてもよい。

前記第１管状体と前記第２管状体との接触部には、前記回転ギヤの回転時に互いに接触状態を維持して電源又は信号を伝達する第１接点と第２接点とが設けられ、前記マイコンは、前記第１回転モード及び前記第２回転モードを行う際に、前記太陽光パネルを一方向にのみ回転させることが好ましい。

前記第１管状体と前記第２管状体との間には、電源又は信号を伝達するための電線が接続されてもよい。

前記マイコンは、前記回転計数板の凹凸パターンに応じてＯＮ／ＯＦＦされる前記リミットスイッチの作動から、前記太陽光パネルの回転をステップ別に駆動及び検知してもよい。

前記マイコンは、季節毎に異なる回転ステップ数を設定し、四季のうち、夏は最も多い回転ステップ数を設定し、冬は最も少ない回転ステップ数を設定して回転制御を行ってもよい。

設置領域の緯度に応じて所定の角度を有するベースプレートを、前記太陽光パネルと前記回転装置との間に挟んで傾斜角を調節してもよい。

前記マイコンは、照度センサ、季節別回転設定時間及び衛星通信モジュールを介して前記回転制御を行ってもよい。

本発明は、前記マイコンと有線／無線通信を行い、互いに異なる太陽光パネル及び回転装置を統合的に管理し、全ての太陽光パネルが同様に回転するように制御するメインコントローラをさらに備えてもよい。

前記メインコントローラは、雨天時に風向きを検知し、前記太陽光パネルを雨滴の落下方向と対向する方向に回転させて前記太陽光パネルを清掃する制御を行ってもよい。

好ましくは、前記太陽光パネルの下に位置し、前記ポールに連結され、数方向に分岐した形状で配置される複数の支持部材、前記複数の支持部材にそれぞれ対応して設置され、昇降ケーブルを巻き取るドラム、及び、前記ドラムに回転力を与える駆動モータが設けられる複数の本体、及び、前記複数の本体にそれぞれ対応し、前記昇降ケーブルに吊り下げられて昇降可能に設置される複数の高所設置機器、をさらに備え、前記複数の高所設置機器は、それぞれ個別に又はグループで昇降制御されてもよい。

前記複数の高所設置機器は、前記複数の支持部材のうちの少なくとも一つに設置され、第１昇降ケーブルを巻き取るドラム、及び、前記ドラムに回転力を与える駆動モータが設けられる第１本体と、前記第１昇降ケーブルに吊り下げられて昇降可能に設置され、前記ポールの周りに照明を与える照明ユニットと、を有する昇降式照明モジュール、及び、前記複数の支持部材のうちの少なくとも他の一つに設置され、第２昇降ケーブルを巻き取るドラム、及び、前記ドラムに回転力を与える駆動モータが設けられる第２本体と、前記第２昇降ケーブルに吊り下げられて昇降可能に設置されるＣＣＴＶカメラと、を有する昇降式カメラモジュール、を備えてもよい。

本発明は、前記ポールの外面に設置されるか、又は前記ポールから所定の距離だけ離れた位置に設置されて歩行者の接近を検知する検知センサ、及び、前記検知センサから検知信号が出力された場合に、前記照明ユニットを選択的に点灯（ターンオン）させる照明制御部、をさらに備えてもよい。

また、前記ポールの下端から所定の高さで前記ポールの周囲に円形状に配置され、ユーザが着座するシート面を提供する円形シート部材をさらに備えてもよい。

前記照明制御部は、前記円形シート部材に対するユーザの着座が検知されると、前記照明ユニットを自動的に点灯させてもよい。

本発明によれば、前記照明制御部と周辺のポールに設置された照明制御部とが互いに通信を行い、隣接する照明ユニットが順次点灯できる。

前記照明制御部は、歩行者の接近が検知されたとき、警報音や警告メッセージ、又は音楽を自動的に出力してもよい。

また、前記照明制御部は、歩行者の接近が検知されると、周りのポールに設置された照明制御部と通信を行い、歩行者の動きを追跡し、前記ＣＣＴＶカメラ又は前記照明ユニットの作動を制御してもよい。

前記昇降式カメラモジュール及び前記昇降式照明モジュールは、前記太陽光パネルから非常用電源の供給を受けることが好ましい。

前記支持部材は、一定の間隔を置いて三方向に配置され、前記昇降式照明モジュールは、前記三方向の支持部材のうち中間に位置する支持部材に設置され、前記昇降式カメラモジュールは、残りの支持部材にそれぞれ１つずつ設置されてもよい。

前記ポール又は前記支持部材に設置され、前記ＣＣＴＶカメラで撮影される映像を表示するＣＣＴＶモニタをさらに備えてもよい。

本発明によるスマート太陽光発電システムは、次の効果を有する。

日没前後に太陽光パネルで生産される残電気を用いて、太陽光パネルを予め回転開始点にセットすることにより、翌日の日出直後に正しい位置で太陽光発電を行うことができる。

季節毎に異なる回転ステップ数を設定して日照量に相当する回転角で太陽光パネルを回転させることで、高価な太陽光追尾装置を使わなくても太陽光発電量を効率的に増やすことができる。

回転装置を小型化でき、構成も簡単で、投資回収率が高いため、従来の太陽追尾装置の欠点である、頻繁な故障や高価格の問題を解決できる。

ウェイトブロックをポールに対応して局所的に埋め込むように設けるので、大規模な土木工事を省くことができる。したがって、工場周辺や住宅街、公園周辺など、太陽光発電の敷地の選択肢は広い。

太陽光パネルがポールに支持される特性上、太陽光パネルが地面から十分に離れ、風通しが円滑に行われるので、太陽光パネルの温度上昇を抑え、太陽光発電の効率を向上させることができる。

太陽光パネルを所定の速度で回転させることで、太陽光発電の効率を高めることができるので、太陽光パネルが密集していないために発生する発電量の低下の問題を補うことができる。

回転装置が軸受と管状体を備え、ポールに設置された太陽光パネルを揺れなく安定回転させるので、高効率で太陽光発電を行うことができる。

ポールに配置された昇降式カメラモジュールと昇降式照明モジュールとを、昇降ケーブルを用いて個別に又はグループで昇降させることができるので、設備の清掃や機器メンテナンス等の作業を便利に行うことができる。

歩行者の接近を検知してＣＣＴＶカメラや照明ユニットの作動を制御できるので、カメラ自体に検知センサを設けた既存の設備とは異なり、歩行者検知ブラインドスポットが発生しない。

歩行者の接近が検知されると、照明ユニットが自動的に点灯するので、鮮明なＣＣＴＶ画質を確保できる。

停電時に太陽光発電電源を用いて電源を断たずにＣＣＴＶ撮影を連続的に行うことができるので、犯罪の予防に資することができる。

本発明の好適な実施形態によるスマート太陽光発電システムの外観を示す正面図である。 図１の側面図である。 本発明の好適な実施形態によるスマート太陽光発電システムの機能構成を示すブロック図である。 図２の回転装置の構成を示す部分断面図である。 図４の部分拡大断面図である。 図４の変形例を示す断面図である。 図４の回転装置に設けられた回転計数板及びリミットスイッチの外観を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態によるスマート太陽光発電システムの外観を示す斜視図である。 図８の正面図である。 図８の側面図である。 図８の昇降ケーブルに吊り下げられたＣＣＴＶカメラと照明ユニットをそれぞれ下降させた状態を示す斜視図である。 図８の太陽光パネルの配置構造を示す断面図である。 本発明の好適な実施形態によるスマート太陽光発電システムの使用例を示す図である。 本発明のまた他の実施形態によるスマート太陽光発電システムの外観を示す斜視図である。 図１４の正面図である。 図１４の円形シート部材の固定構造を示す断面図である。 図１４の昇降ケーブルに吊り下げられたＣＣＴＶカメラと照明ユニットをそれぞれ下降させた状態を示す斜視図である。 本発明によるスマート太陽光発電システムに設けられるＣＣＴＶモニタの設置例を示す斜視図である。 ポールの外面の周りに検知センサが配置された例を示す側面図である。

図１は、本発明の好適な実施形態によるスマート太陽光発電システムの外観を示す正面図であり、図２は、図１の側面図であり、図３は、本発明の好適な実施形態によるスマート太陽光発電システムの機能的構成を示すブロック図である。

図１乃至図３を参照する。本発明の好適な実施形態によるスマート太陽光発電システムは、太陽光発電の敷地の地面に立設固定されるポール１０と、ポール１０の上端に設置される太陽光パネル２０と、地面の下に埋め込まれてポール１０の下端と連結されるウェイトブロック７０と、太陽光パネル２０の下部に設置され、太陽光パネル２０を所定の速度で徐々に回転することにより発電効率を高める回転装置３０と、回転装置を駆動制御するマイコン４０と、を備える。

ポール１０は垂直に立設され、下端がウェイトブロック７０の上端にアンカーボルト等の締結手段で固設される。好ましくは、ポール１０は、通常の街灯柱のような丸い外周面を有する金属製の管状体であり、他の様々な材料で様々な形態で構成され得る。

太陽光発電の敷地が山地や林野、休耕地等の樹木が存在する場所である場合、太陽光発電システムの施工時にポール１０の周りに樹木が位置するように、複数のポール１０を所定間隔で離間して配置してもよい。また、本発明が適用可能な太陽光発電の敷地として、少なくとも一つ以上のウェイトブロック７０を埋設し、前記ウェイトブロック７０上にポール１０を立設できる少ない空きスペースを確保できる限り、工場周辺や住宅街、公園周辺などの様々な場所を採用することができる。

太陽光パネル２０は、ポール１０の上端に設置され、太陽光電気を発生する。太陽光パネル２０は、回転装置の上端に傾斜するように形成された支持板（図４の３１）の上に載せられて地面に対して傾斜するように設置される。太陽光パネル２０の設置角度は支持板３１の傾斜角によって決定される。支持板３１の中心には、回転装置３０の内部空間を開閉するための防水カバー３２が着脱可能に設置される。

回転装置３０は、ポール１０の上部に設置されて太陽光パネル２０に回転力を与える。図４に示すように、回転装置３０は、所定角度傾斜して配置された太陽光パネル２０の背面に結合される支持板３１と、支持板３１の下部に連結される第１管状体３３と、第１管状体３３の下部に組み立てられ、下端がポール１０に固定される第２管状体３４と、第２管状体３４の内部に設置されて第１管状体３３に回転力を与える駆動モータ３５と、駆動モータ３５を制御して太陽光パネル２０を所定時間一方向に等速回転させるマイコン４０と、を備える。

第１管状体３３は、上面に支持板３１が位置し、円周面を有するパイプ状の構造物である。第１管状体３３と支持板３１とを一体に構成してもよく、または、第１管状体３３の上端に支持板３１を溶接により一体化してもよい。

第２管状体３４は、第１管状体３３の下部に位置するように組み立てられ、円周面を有するパイプ状の構造物である。第２管状体３４の下端には、ポール１０の上端のパイプ構造を挿入可能な環状のスロットを追加してもよい。中空にポールが挿入されることにより第２管状体３４がポール１０の上端に固定される。

第１管状体３３と第２管状体３４との間には、所定の軸受が介装されていてもよい。前記軸受は、第１管状体３３に一体に回転可能に連結される上リングと、前記上リングの下部に組み立てられ、第２管状体３４に連結される下リングとを備え、前記上リングと下リングとの間に多数のボールを介在させてもよい。また、前記上リング又は前記下リングの周囲に沿ってギヤ歯を形成し、駆動モータ３５は、前記ギヤ歯に噛合可能な所定のギヤを介して第１管状体３３に回転力を与える。

図５に示すように、第１管状体３３と第２管状体３４との接触部には、電源及び／又は信号を伝達するための第１接点３６ａ、３６ｂと第２接点３８ａ、３８ｂとが設けられる。第１接点３６ａ、３６ｂ及び第２接点３８ａ、３８ｂは、それぞれ少なくとも一つ以上の導体リングで構成され、第１管状体３３及び第２管状体３４にそれぞれ固定され、上下方向に対向して配置される。
第１管状体３３が第２管状体３４に対して回転する間、前記第１接点３６ａ、３６ｂは、コイルばね３７により弾性的に下方に付勢され、第２接点３８ａ、３８ｂと接触する状態を連続的に維持する。あるいは、第１接点と第２接点とのいずれか一方をロール状に構成し、他方を前記ロールが転がりうる導体リングとして構成するので、第１接点と第２接点とは、第１管状体３３が回転する際に相対的に転がりながら接触状態を維持する。

または、図６に示すように、第１管状体３３と第２管状体３４との間には、電源又は信号を伝達するための電線３９を接続してもよい。

図７に示すように、回転装置３０は、第１管状体３３に実質的に連結される回転ギヤ６２と、第２管状体３４に実質的に連結される固定ギヤ６１と、回転ギヤ６２に回転力を与えるために固定ギヤ６１に連結される駆動モータ３５と、回転ギヤ６２の下部に配置され回転ギヤ６２と一体に回転する回転計数板６３と、固定ギヤ６１に固定され、回転ギヤ６２が回転する際に、回転計数板６３と接触する状態を維持するリミットスイッチ６０と、を備える。

回転ギヤ６２は、駆動モータ３５からの回転力を受けて固定ギヤ６１に対して相対的に回転可能に設けられる。回転ギヤ６２及び固定ギヤ６１は、様々な公知のギヤアセンブリで構成され得る。

駆動モータ３５は、第２管状体３４の内部に第２管状体３４と同軸に立設固定され、回転ギヤ６２に回転力を与えるのが好ましい。

回転計数板６３は、回転ギヤ６２の下部に固定されて回転ギヤ６２と共に回転し、下部には、谷（又は溝）と隆起（又は突起）構造からなる凹凸パターンが円周方向に周期的に形成される。

リミットスイッチ６０の一方の側は固定ギヤ６１に固定され、他方の側は回転計数板６３に接触し、回転計数板６３の回転と同時に前記凹凸パターンとの接触状態を継続的に維持する。したがって、回転計数板６３が回転すると、リミットスイッチ６０からＯＮ／ＯＦＦ信号が繰り返し出力される。

さらに、太陽光パネル２０と回転装置３０との間に、設置領域の緯度に対応するように設定された傾斜角を有するベースプレート（図示せず）を挟んでもよい。前記ベースプレートにより、太陽光パネル２０の傾斜角を、異なる緯度の領域毎に異なる角度に設定して操作することができる。

マイコン４０は、照度センサ５０、季節別回転設定時間、衛星通信モジュールが提供するＧＰＳ時間情報等に基づいて、太陽光パネル２０の１日回転量を決定し、駆動モータ３５のオンオフ制御に１日回転量を適用して回転制御を行う回転制御部４１を備える。マイコン４０は、回転装置３０に内蔵されてもよく、ポール１０に内蔵されてもよく、別の筐体に内蔵されてもよい。

マイコン４０は、照度センサ５０から出力される太陽光の照度値が所定値以上になると日が明けたことを認識し、駆動モータ３５を作動させ、予め設定された回転ステップ及び／又は時間で太陽光パネル２０を一方向に秒毎に徐々に回転させる。太陽の日照量を考慮して、太陽光パネル２０が回転する経路を、太陽光パネル２０をできるだけ太陽に対して十分に露出させるように設定することが好ましい。太陽光パネル２０を所定の速度で所定時間回転させると、複雑な構造の太陽光トラッキング装置を別途使用しなくても、太陽光パネル２０を一方に向けて静止状態に置く場合に比べ、太陽光発電電力量を増やすことができる。

具体的には、マイコン４０の回転制御部４１は、太陽の日出直前又は日出直後に、太陽光パネル２０を所定の速度で回転させながら太陽光電気を発生させる第１回転モードを行う。また、マイコン４０は、日没中、日没直後、又は日出直前には、日没時又は日出時に太陽光パネル２０から出力される残電気を用いて太陽光パネル２０の上面が東向きになるように太陽光パネル２０を回転させ、太陽光パネル２０を翌日の回転開始位置に移動させる第２回転モードを行う。このため、第１回転モードと第２回転モードに対するデータは、マイコン４０のメモリ４２に記憶される。

マイコン４０は、日没時又は日出時には、太陽光パネル２０から出力される残電気を用いて、太陽光パネル２０の上面が東向きになるように太陽光パネル２０を回転させ、太陽光パネル２０を翌日の回転開始位置に移動させる第２回転モードを行う。ここで、「残電気」とは、太陽光パネル２０で生成され、電力が所定の電力レベルに達しないため、電力会社に送信されない残留電気を指す。日没時又は日出時に、太陽光パネル２０が直接又は間接的に受ける少量の太陽光により、前記残電気が発生する。前記「回転開始位置」とは、日没後の翌日に太陽光パネル２０の回転が再開する位置を指す。

本発明では、前記微量の残電気を用いて、第１回転モードが始まる回転開始位置に回転装置３０を回転移動させる制御を行う。例えば、日没直後に太陽光パネル２０が西に向いた所定位置で発電を終了したとき（電力会社への送電が停止された場合）、マイコン４０は、太陽光パネル２０から出力される残電気を用いて回転装置３０を駆動し、太陽光パネル２０を東方向に徐々に回転させて回転開始位置に配置させる制御を行う。

第１管状体３３と第２管状体３４との間で電源及び／又は信号を伝達するために第１接点３６ｂ，３６ｃと第２接点３８ｂ，３８ｃとを設けた場合、太陽光パネル２０を東方向に回転させる動作は、第１回転モードにおける太陽光パネル２０の回転方向と同じ方向であることが好ましい。一方、第１管状体３３と第２管状体３４との間で電源及び／又は信号を伝達する電線３９を接続する際に、太陽光パネル２０を東方向に回転させる動作を、第１回転モードにおける太陽光パネル２０の回転方向と逆の方向に設定し、電線３９のねじれを防止する。

マイコン４０は、回転計数板６３の回転に伴う凹凸パターンの変化によりＯＮ／ＯＦＦされるリミットスイッチ６０の作動から、太陽光パネル２０の回転をステップ別に（段階別に）駆動及び検知する。ここで、太陽光パネル２０の回転の第１ステップは、回転計数板６３の１周期、すなわち、リミットスイッチ６０が、前記凹凸パターンに含まれるいずれか一つの溝に接触した後に、次の溝に接触したことをカウントすることで定義されてもよい。

すなわち、マイコン４０は、各季節毎に異なる回転ステップ数を設定することで、太陽光パネル２０の１日回転量（回転角）を異ならせるように制御してもよい。各季節の日照量を考慮する場合は、夏は最も多い（最も多く回転する）回転ステップ数を設定し、冬は最も少ない（最も少なく回転する）回転ステップ数を設定して回転制御を行うことが望ましい。具体的には、マイコン４０は、回転計数板６３の回転ステップ数を春秋１～１１ステップ、夏季０～１２ステップ、冬季２～１０ステップに設定して回転制御を行う。このため、マイコン４０のメモリ４２には、回転ステップ設定値のデータが記憶される。

メインコントローラ８０は、それぞれのマイコン４０と有線／無線通信を行い、互いに異なる太陽光パネル２０及び回転装置３０を統合的に管理し、全ての太陽光パネル２０が実質的に同じパターンで回転するように制御する。

さらに、メインコントローラ８０は、雨が降ったときの風向きを検知し、太陽光パネル２０を雨滴の落下方向と対向する方向に回転させる制御を行う。すなわち、太陽光パネル２０の表面が直接雨滴に曝されるので、太陽光パネル２０の表面に堆積した微細粉塵や異物を効果的に除去することができる。

ウェイトブロック７０は、所定長さの鉄筋を挿入し、コンクリートを打設してポール１０を支持するコンクリートブロックからなる。施工が完了すると、太陽発電の敷地の地盤（土砂地面）の下にウェイトブロック７０が埋設される。ウェイトブロック７０は、太陽発電システムを構成する複数のポールに対応して１対１で設けられ、ポール１０の下端に連結される。

ウェイトブロック７０の下部に、土砂に埋め込まれてウェイトブロック７０を固定する杭（ｐｉｌｅ）を連結し、強風等によってポール１０が引き抜かれるのを防止する。また、ウェイトブロック７０の上面には、ポール１０を固定するためのアンカーボルトが設けられる。

複雑な構造の太陽光トラッキング装置を別途使用しないが、上記構成を有する本発明は、太陽光電気を生産する際に、太陽光パネル２０を一方に向けて静止状態に置く場合に比べ、太陽光パネル２０を駆動モータ３５を用いて所定速度で徐々に回転させ、太陽光発電電力量を増やすことができる。

また、日没時又は日出時には、太陽光パネル２０から出力される残電気を用いて太陽光パネル２０を東向きに回転させて回転開始位置に移動させることにより、翌日の日出直後に正しい位置で太陽光発電を行うので、発電効率を高めることができる顕著な効果を有する。

一方、本発明では、太陽光パネル２０を支持するポール１０の周囲の樹木をそのまま維持できるので、自然へのダメージを最小限に抑えつつ、環境に優しい太陽光発電設備を構築することができる。また、ポール１０の周囲の樹木が防風林として機能するので、太陽光パネル２０をより安定して設置することができる。

施工時には、ポール１０を設置する各箇所に所定の穴を掘り、ウェイトブロック７０を埋設固定し、ポール１０の下端をウェイトブロック７０の上端に載置してアンカーボルトを用いて固定することで、施工が容易に完了する。

スマート太陽光発電システムの運転中に、回転装置３０により太陽光パネル２０が所定の時間と速度で一方向に回転するので、太陽光発電電力量を増やすことができる。

回転装置３０は、駆動モータ３５の回転力を回転ギヤ６２に伝達し、第１管状体３３を回転させることにより、第１管状体３３の支持板３１に固定された太陽光パネル２０を回転させる。第１管状体３３は、太陽光パネル２０を安定して支持した状態でポールに固定された第２管状体３４に対して回転する。第１管状体３３と第２管状体３４との間に所定の軸受を介在させるので、構造的に安定的で円滑な回転が可能となる。

回転計数板６３は、回転ギヤ６２の下部に固定されて回転ギヤ６２と一体に回転し、リミットスイッチ６０が回転計数板６３の下部との接触状態を持続的に維持して、回転計数板６３の凹凸パターンを検知することで、回転量をステップ別に（段階別に）検出することができる。マイコン４０は、回転計数板６３の回転に伴う凹凸パターンの変化によりＯＮ／ＯＦＦされるリミットスイッチ６０の作動から、太陽光パネル２０の回転をステップ別に駆動し、太陽光パネル２０がエラーなしで秒毎に回転するか否かを検知し、制御動作に反映する。

上述したように、本発明によるスマート太陽光発電システムは、日没時又は日出時に太陽光パネルで生産される残電気を用いて、太陽光パネルを予め回転開始点にセットすることにより、太陽光発電の効率を向上させることができる。

また、施工が簡単なので、太陽光発電の敷地に対する選択肢の幅が広く、ポールを固定するウェイトブロック７０をポール毎に局所的に埋め込むように設けるので、環境破壊を最小限に抑えつつ、環境に優しい太陽光発電設備を構築できる。特に、太陽光発電の敷地が山地や林野の場合、太陽光パネルを支えるポールの周りの樹木をそのまま維持できるので、自然への被害を最小限に抑えることができる。

図８は、本発明の他の実施形態によるスマート太陽光発電システムの外観を示す斜視図であり、図９は図８の正面図であり、図１０は図８の側面図である。

図８乃至図１０を参照する。本発明の好適な実施形態によるスマート太陽光発電システムは、地面に立設されるポール１０と、ポール１０の上部に配置された複数の支持部材１１と、支持部材１１に設置された高所設置機器である昇降式照明モジュール１３及び昇降式カメラモジュール１４とを含む。

ポール１０は地面から垂直に立設され、下端がアンカーボルト等の締結手段により地面に固設される。好ましくは、ポール１０は、通常の街灯柱のような丸い外周面を有する金属製の管状体であり得、他の様々な材料で様々な形態で構成され得る。

複数の支持部材１１は、ポール１０の上部に位置し、ポール１０の周りの前方及び側方に向かって数方向に分岐した形状で配置される。複数の支持部材１１の一方の端１２ａは、溶接又はボルト止めによりポール１０に取り付けられ、中央が上方に向かって湾曲してアーチ状を成し、他方の端１２ｂは地面に向けて配置される。このような構造によれば、昇降式照明モジュール１３の上端と昇降式カメラモジュール１４の上端に各支持部材１１の他方の端１２ｂが連結されるので、各モジュール１３，１４を上方から保持して各モジュール１３，１４を安定支持でき、各モジュール１３，１４の周辺で支持部材１１が障害物になることを防止することができる。

前記高所設置機器として、昇降式照明モジュール１３及び昇降式カメラモジュール１４を用いることが好ましいが、本発明はこのような例に限らず、他の様々な機器を用いてもよい。

昇降式照明モジュール１３は、複数の支持部材１１のうち少なくとも一つの端部に設けられる。昇降式照明モジュール１３は、第１昇降ケーブル１３ｃを巻き取るドラムと、前記ドラムに回転力を与える駆動モータとを内部に有する第１本体１３ｂと、第１昇降ケーブル１３ｃの端部に吊り下げ連結され、上昇完了時に第１本体１３ｂの下端に結合され、下降時には第１本体１３ｂから分離される照明ユニット１３ａと、を備える。昇降照明ユニット１３ａは、多数のパワーＬＥＤから構成され、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、ＬＴＥ（登録商標）、ブルートゥース（登録商標）等の無線通信プロトコルをサポートする通信モジュールに接続されることが好ましい。

昇降式カメラモジュール１４は、複数の支持部材１１のうち少なくとも他の一つの端部に設けられる。昇降式カメラモジュール１４は、第２昇降ケーブル１４ｃを巻き取るドラムと、ドラムに回転力を与える駆動モータとを内部に有し、上端が支持部材１１の端部に固定される第２本体１４ｂと、第２昇降ケーブル１４ｃの端部に吊り下げ連結され、上昇完了時に第２本体１４ｂの下端に結合され、下降時には第２本体１４ｂから分離されるＣＣＴＶカメラ１４ａと、を備える。ＣＣＴＶカメラ１４ａは、Ｗｉ－Ｆｉ、ＬＴＥ、ブルートゥース等の無線通信プロトコルをサポートする通信モジュールに接続されることが好ましい。

好ましくは、支持部材１１は、一定の間隔を置いて三方向に配置される。昇降式照明モジュール１３は、三方向の支持部材１１のうち中間に位置する支持部材１１に設置される。また、昇降式カメラモジュール１４は、残りの支持部材１１にそれぞれ一つずつ設置される。

昇降式照明モジュール１３の第１昇降ケーブル１３ｃと昇降式カメラモジュール１４の第２昇降ケーブル１４ｃとは、ワイヤロープや電力ケーブルで構成してもよい。

本出願人が先に提出した韓国特許出願第１０－２０１３－００７００７２号で開示した技術は、昇降式照明モジュール１３と昇降式カメラモジュール１４とにそれぞれ内蔵された第１昇降ケーブル１３ｃと第２昇降ケーブル１４ｃとを巻き上げ又は巻き下げするドラム及び駆動モータの技術構成として用いることができる。

図１１に示すように、昇降式照明モジュール１３の照明ユニット１３ａと、昇降式カメラモジュール１４のＣＣＴＶカメラ１４ａとを、個別に昇降制御してもよい。すなわち、特定の照明ユニット１３ａやＣＣＴＶカメラ１４ａに対するメンテナンスや清掃等が必要な場合、管理者は、当該照明ユニット１３ａやＣＣＴＶカメラ１４ａのみを選択的に下げて作業を行う。あるいは、照明ユニット１３ａ及びＣＣＴＶカメラ１４ａをグループとして昇降制御することも可能である。この場合、複数のＣＣＴＶカメラ１４ａを一括して昇降制御してもよい。また、必要に応じて、全ての照明ユニット１３ａ及びＣＣＴＶカメラ１４ａを一括して同時に昇降制御することもできる。

昇降式照明モジュール１３及び昇降式カメラモジュール１４に対する昇降操作は、有線又は無線通信により個別に行ってもよい。無線通信を使用する場合、Ｗｉ－ＦｉやＬＴＥ等を無線通信仕様として使用することができる。

太陽光パネル２０は、ポール１０の上端に設置され、昇降式照明モジュール１３及び昇降式カメラモジュール１４に太陽光発電電源を供給する。昇降式照明モジュール１３及び昇降式カメラモジュール１４は、基本的に商用電力網から電力を受け、停電時には太陽光パネル２０から非常電源を受け取るように構成されてもよい。

図１２に示すように、太陽光パネル２０は所定の角度で斜めに傾斜するように配置される。

駆動モータ３５の回転軸１７は、地面に対して垂直に配置されて太陽光パネル２０の裏面に連結され、太陽光パネル２０は、前記駆動モータ３５の回転軸１７に対して傾斜するように配置される。

マイコン４０は、照度センサ５０等と連動して駆動モータ３５の作動時間及び速度を制御する。マイコン４０は、照度センサ５０の出力値（照度値）又は設定時間から日が暗くなったことや明るくなったことを認識する。例えば、マイコン４０は、太陽の照度値が所定値以上になると日が明るくなったことを認識し、駆動モータ３５を作動させ、太陽光パネル２０を所定時間一方向に徐々に回転させる。太陽の日照量を考慮して、太陽光パネル２０が回転する経路を、太陽光パネル２０をできるだけ太陽に対して十分に露出させるように設定することが好ましい。
太陽光パネル２０を所定の速度で所定時間回転させると、複雑な構造の太陽光トラッキング装置を別途使用しなくても、太陽光パネル２０を一方に向けて静止状態に置く場合に比べて、太陽光発電電力量を増やすことができる。

上記のような構成を有する本発明の好適な実施形態によるスマート太陽光発電システムでは、それぞれの本体１３ｂ、１４ｂに内蔵されたドラムの正回転駆動による第１昇降ケーブル１３ｃ及び第２昇降ケーブル１４ｃの巻き上げにより、照明ユニット１３ａ及びＣＣＴＶカメラ１４ａが上昇して、ポール１０の上部に位置するそれぞれの本体１３ｂ，１４ｂと結合されたとき、それぞれの本体１３ｂ，１４ｂに内蔵された上部接点部と下部接点部とが互いに接触して、照明ユニット１３ａ及びＣＣＴＶカメラ１４ａに電源が供給され得る。ここで、上部接点部は本体１３ｃ，１４ｃに固定され、下部接点部は、昇降体に該当する照明ユニット１３ａ及びＣＣＴＶカメラ１４ａの上端にそれぞれ固定される。

照明ユニット１３ａ及びＣＣＴＶカメラ１４ａに対して定期点検やメンテナンス、レンズ／ガラス清掃等を行いたい場合には、それぞれの本体に内蔵されたドラムに対して逆方向回転駆動を行い、第１昇降ケーブル１３ｃ及び第２昇降ケーブル１４ｃを解いて照明ユニット１３ａ及びＣＣＴＶカメラ１４ａを地上に下降させる。

照明ユニット１３ａ及びＣＣＴＶカメラ１４ａ対するメンテナンスや清掃等が必要な場合、管理者は、照明ユニット１３ａ及びＣＣＴＶカメラ１４ａを個別に下降させて作業を行う。管理者は、必要に応じて、全ての照明ユニット１３ａ及びＣＣＴＶカメラ１４ａを一括して同時に昇降させる操作を行ってもよい。

照明ユニット１３ａ及びＣＣＴＶカメラ１４ａは、上昇が完了してそれぞれの本体１３ｂ，１４ｂに結合された状態で動作する。図１３に示すように、照明ユニット１３ａの作動のための検知センサ９０は、ポール１０から離間した位置にある建物の外壁１００に設けられる。検知センサ９０により歩行者の接近が検知されると、検知信号が昇降式照明モジュール１３の照明制御部に無線送信され、照明ユニット１３ａが自動的に点灯するように制御される。このように、検知センサ９０は、ポール１０から離間した位置に配置されるので、歩行者がポール１０のいずれの側にいても誤りなく接近を検知することができる。
または、検知センサ９０は、図１９に示すように、ポール１０の外面の周りに固定される所定のリング状の装着検知センサ９０であり、歩行者が検知されると、検知センサ９０は、それに対応する検知信号を昇降式照明モジュール１３に無線送信する。このとき、無線通信仕様としてＷｉ－Ｆｉ、ＬＴＥ、ブルートゥース等を用いることができる。

昇降式照明モジュール１３に内蔵された照明制御部（図示せず）は、検知センサ９０から検知信号が出力された場合に、照明ユニット１３ａを選択的に点灯（ターンオン：ｔｕｒｎ ｏｎ）させる制御を行う。好ましくは、昇降式照明モジュール１３の照明制御部は、歩行者の接近や移動が検知されると照明ユニット１３ａを点灯させ、所定時間が経過すると自動的に消灯させる自動ＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことができる。このとき、ＯＮ／ＯＦＦ時間は、有線・無線通信を通じて管理者から受け取って設定されてもよい。

さらに、前記照明制御部は、歩行者の接近が検知されたとき、警告音や警告メッセージ、又は音楽を自動的に出力することができる。

図１４は、本発明のまた他の実施形態によるスマート太陽光発電システムの外観を示す斜視図であり、図１５は、図１４の正面図である。

図１４及び図１５を参照する。スマート太陽光発電システムは、地面に立設されたポール１０と、ポール１０の上部に配置された複数の支持部材１１と、支持部材１１に設けられた昇降式照明モジュール１３及び昇降式カメラモジュール１４と、ポール１０の上端に設けられ、昇降式照明モジュール１３及びカメラに非常用電源を供給する太陽光パネル２０と、ポール１０の下端から所定の高さに設置されてシート面１１１を提供する円形シート部材１１０と、を備える。図面において、上記の実施形態と同じ参照符号は同じ構成要素成を示すので、その詳細な説明は省略する。

円形シート部材１１０は、ポール１０の下パイプ１０ａの下端から所定の高さでポール１０の周囲に円形状に配置され、高さよりも大きな直径を有し、複数のユーザが同時に座り得る円形のシート面１１１を備えた円柱状の構造物である。

円形シート部材１１０の一側又は下パイプ１０ｂの一側には、ユーザの接近又は着座を検知する検知センサ（図示せず）を取り付けてもよい。上記の実施形態と同様に、前記検知センサは、周辺の建物の外壁１００に取り付けられてもよい。

円形シート部材１１０には内部空間が設けられ、この内部空間は、円形の外面にヒンジ結合されたドア１１２によって開閉される。円形シート部材１１０の内部空間には、非常用電源を供給する所定のバッテリやコントローラ等の湿気に弱い機器を収容してもよい。したがって、円形シート部材１１０は、着座に加え、電子機器の浸水を防止する手段として用いられる。着座機能と浸水防止機能とを兼ね備えるため、円形シート部材１１０は、地面から数～数十ｃｍ離れた高さの下パイプ１０ｂに固定される。

図１６に示すように、円形シート部材１１０は、下パイプ１０ａの外周面を取り囲むように締め付けられた固定パイプ１１３の外側に挿入された後、ボルト締め又は溶接により固定される。このとき、円形シート部材１１０を、ポール１０から分離された下パイプ１０ｂの上から下に向けて挿入して締め付けるのが好ましい。
固定パイプ１１３の下端には、円形シート部材１１０の下端を支持するために、他の部分に比べて相対的に大きい外径を有する係止突起１１４が設けられることが好ましい。または、固定パイプ１１３を下部に向かって徐々に拡径するテーパ状に構成して、円形シート部材１１０が所定の位置からそれ以上下がらないように固定することも可能である。

昇降式照明モジュール１３の照明制御部は、検知センサ９０によりユーザの接近又は着座が検知されたとき、照明ユニット１３ａを自動的に点灯させる制御を行う。本発明の応用例によれば、昇降式照明モジュール１３の照明制御部と、周辺のポール１０に設けられた照明制御部とが互いに通信し、歩行者の動き（経路）を追跡し、隣接する照明ユニット１３ａを順次点灯させるように構成されてもよい。

図１７は、図１５の昇降ケーブル１３ｃ，１４ｃに吊り下げられた照明ユニット１３ａ及びＣＣＴＶカメラ１４ａをそれぞれ下降させた状態を示す斜視図である。上記の実施形態と同様に、照明ユニット１３ａ及びＣＣＴＶカメラ１４ａに対するメンテナンスや清掃等が必要な場合、管理者は、照明ユニット１３ａ及びＣＣＴＶカメラ１４ａを個別に下降させて作業を行う。管理者は、必要に応じて、照明ユニット１３ａ及びＣＣＴＶカメラ１４ａをグループとして同時に昇降させる方式で作業を行ってもよい。

ＣＣＴＶカメラ１４ａ及び照明ユニット１３ａの昇降操作は、所定の無線リモコン１で行ってもよい。

さらに、ポール１０又は支持部材１１には、ＣＣＴＶカメラ１４ａが撮影した映像を示すＣＣＴＶモニタ（図１８の１２０）が設けられてもよい。ＣＣＴＶモニタ１２０は、ハウジングが防水処理された液晶ディスプレイで構成されることが好ましい。

上述したように、本発明によるスマート太陽光発電システムでは、昇降式照明モジュール１３と昇降式カメラモジュール１４とをそれぞれの昇降ケーブル１３ｃ，１４ｃを用いて個別に又は一括して昇降させることができるので、清掃や機器メンテナンス等の作業を便利に行うことができる。

また、歩行者の接近を検知するための検知センサ９０の設置構造が改善されるので、既存の設備とは異なり、歩行者検知ブラインドスポットが発生せず、太陽光発電の効率を高めることができ、更に、円シート部材１１０によりユーザの着座と浸水防止の利便性を提供することができるという顕著な効果を有する。

以上のように、本発明は、限定された実施形態及び図面によって説明されたが、これらによって限定されるものではなく、本発明の技術分野における通常の知識を有する者によって本発明の技術思想及び後述する特許請求の範囲の均等範囲内において様々な修正及び変形が可能であるということは言うまでもない。

本発明を適用する場合、日没時又は日出時に太陽光パネルで生産される残電気を用いて、太陽光パネルを予め回転開始点にセットすることにより、太陽光発電の効率を向上させることができる。

また、太陽光パネルを用いて昇降式照明モジュール及び昇降式カメラモジュールに電源を供給し、昇降式照明モジュール及び昇降式カメラモジュールを、それぞれの昇降ケーブルを用いて個別又は一括で昇降させることができるので、清掃や機器メンテナンス等の作業を便利に行うことができ、歩行者の接近検知用センサの設置構造が改善されて、既存設備とは異なり、歩行者検知プラインドスポットが発生しない。

Claims (3)

1. 地面に立設固定されるポール、
   前記ポールの上端に傾斜するように配置され、太陽光電気を発生させる太陽光パネル、
   前記太陽光パネルの下部に設置され、前記太陽光パネルに回転力を与える回転装置、及び、
   前記回転装置を駆動制御し、日出後に前記太陽光パネルを所定速度で回転させながら太陽光電気を生産する第１回転モードと、日没時又は日出時に前記太陽光パネルから出力される残電気を用いて前記太陽光パネルの上面が東向きになるように前記太陽光パネルを回転させて回転開始位置に移動させる第２回転モードと、を行うマイコン、を備え、
   前記回転装置は、前記太陽光パネルの下部に連結される第１管状体と、前記ポールの上端に固定される第２管状体と、前記第１管状体と連結される回転ギヤと、前記第２管状体に連結される固定ギヤと、前記固定ギヤに設けられ、前記回転ギヤに回転力を与える駆動モータと、を備え、
   前記第１管状体と前記第２管状体との接触部には、前記回転ギヤの回転時に互いに接触状態を維持して電源又は信号を伝達する第１接点と第２接点とが設けられ、
   前記マイコンは、前記第１回転モード及び前記第２回転モードを行う際に、前記太陽光パネルを一方向にのみ回転させ、
   前記回転ギヤの下部に配置され、凹凸パターンが円周方向に周期的に形成される回転計数板と、
   前記固定ギヤに固定され、前記回転ギヤの回転時に前記回転計数板との接触状態を維持するリミットスイッチと、を備えることを特徴とする、
   スマート太陽光発電システム。
2. 前記マイコンは、前記回転計数板の凹凸パターンに応じてＯＮ／ＯＦＦされる前記リミットスイッチの作動から、前記太陽光パネルの回転をステップ別に駆動及び検知することを特徴とする請求項１に記載のスマート太陽光発電システム。
3. 前記マイコンは、季節毎に異なる回転ステップ数を設定し、四季のうち、夏は最も多い回転ステップ数を設定し、冬は最も少ない回転ステップ数を設定して回転制御を行うことを特徴とする請求項２に記載のスマート太陽光発電システム。

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