KR101016799B1

KR101016799B1 - 다단 적층 가능한 태양전지 유닛

Info

Publication number: KR101016799B1
Application number: KR1020100060864A
Authority: KR
Inventors: 전동녕
Original assignee: 주식회사 세종에너지
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2011-02-25
Also published as: WO2011155657A1

Abstract

본 발명에 따른 태양전지 유닛은, 전주 둘레에 적층하여 장착되므로 강풍 등에 의한 파손 또는 고장 등의 위험이 줄어들며, 태양전지판이 사방에 설치되므로 태양의 궤적에 따라 태양전지판을 최적의 위치로 변위시키지 않아도 되며, 가로등의 종류 또는 출력에 따라 태양전지 유닛의 개수를 조절하여 요구전력을 제공할 수 있다. 또한 태양전지판 전체가 아니라 그 내부에 있는 작은 태양전지 셀이 회전하기 때문에 회전에 소요되는 소비전력 및 설치비용을 줄일 수 있으며, 설치시 장소적 제약이 사실상 없다고 볼 수 있다.

Description

다단 적층 가능한 태양전지 유닛{Solar cell unit which is able to be multi-stacked}

본 발명은 태양전지 유닛에 관한 것으로서, 전주에 태양전지 유닛을 다단으로 복수개 적층하여 장착할 수 있는 태양전지 유닛에 관한 것이다.

도 1은 종래의 태양전지 가로등을 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 태양전지 가로등은 전주(10)에 태양광을 수광받아 이를 전기에너지로 변환시키는 태양전지판(20)과, 태양전지판(20)에서 발생되는 전기에너지를 통해서 빛을 발하는 가로등(30)과, 가로등(30)의 점등을 통제하는 배전함(40)을 포함하여 이루어진다.

태양전지판(20)은 판 형태로 통상 전주(10)의 상부에 설치되기 때문에 바람이 강하게 부는 경우 강한 풍압을 받게 되어 태양전지판(20)이 전주(10)에서 떨어지거나 태양전지판(20)이 파손되어 고장이 발생할 우려가 많다. 따라서 태양전지판(20)을 무한정 크게 할 수 없었다.

이렇게 태양전지판(20)이 크기에 제한을 받기 때문에 충분한 수광량을 확보하기 위하여 대한민국 등록특허 제936675호(2010.01.06) 등에는 광센서를 통해 태양의 위치변화를 감지하여 태양의 위치에 따라 태양전지판이 회전하도록 함으로써 태양광의 집광효율을 높일 수 있는 태양위치추적장치(트랙커, tracker)가 구비된 태양전지가 개시된 바 있다.

상기 등록특허 제936675호는 전주의 상단에 태양전지판을 회전가능하게 설치하고, 상기 태양전지판의 테두리부에 태양위치를 감지하기 위한 광센서를 설치하여, 상기 광센서를 통해 태양의 위치변화를 추적하면서 상기 태양전지판의 뒷면과 전주 사이에 설치되어 있는 회전구동수단을 통하여 태양전지판을 회전시키는 것을 요지로 한다.

그러나 상술한 태양위치추적장치가 구비된 종래의 태양전지 가로등은 태양전지판 전체를 회전시켜야 하기 때문에 공간활용에 부적합하고, 전력소모가 커서 소규모 가로등에 부적합하다. 그리고 회전구동수단의 설치규모가 커서 설치가 어렵고 설치비용 및 유지보수에 어려움이 많다. 또한 수직벽이나 수평옥상에 태양전지판을 부착 설치하는 경우에는 회전구동수단을 통하여서도 회전이 불가능하기 때문에 설치장소에 제약이 많다.

따라서 본 발명이 해결하려는 과제는, 전주에 태양전지 유닛을 다단으로 복수개 적층하여 장착함으로써 태양전지판이 안전하게 지지되도록 하면서 태양전지판의 유효면적을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 태양전지판 자체를 회전시키지 않고 태양전지판 내의 태양전지 셀을 회전시킴으로써 회전에 소요되는 소비전력 및 설치비용을 줄일 수 있는 태양전지 유닛을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일예에 따른 태양전지 유닛은,

속이 비어 있는 다각기둥 형태를 하도록 복수개의 분할커버로 이루어지고, 상기 복수개의 분할커버는 세로측 모서리가 서로 힌지 결합되어 연결되며 마지막으로 맞대어지는 세로측 모서리는 분리가능하게 설치되어 펼쳐진 상태에서 상기 전주에 옆으로 착탈가능하게 끼워져서 조립되고, 상기 다각기둥의 상면과 하면의 가운데 부분에는 상기 전주가 관통하도록 개방부가 형성되는 커버 조립체;

상기 커버 조립체의 각 측면에 설치되는 판형태의 태양전지판;

상기 커버 조립체의 내부에 설치되는 축전지;

상기 커버 조립체의 내부에 설치되어 상기 태양전지판 및 축전지의 동작을 제어하는 제어수단; 을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 개방부는 상기 전주의 횡단면과 동일한 형상을 하는 것이 바람직하다.

상기 커버 조립체의 측면은 광투과성 재질로 이루어지고, 상기 태양전지판은 상기 커버 조립체의 내측면에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 태양전지판은,

측면 테두리를 이루는 지지대;

종축을 축으로 회전하도록 그 양단이 상기 지지대의 대향면에 각각 회전 가능하게 끼워져서 복수개가 나란하게 배열되는 회전핀;

상기 지지대 내에 줄과 행을 이루어 매트릭스형으로 배열되고 각 줄에 위치하는 것은 상기 회전핀이 회전할 때 같이 회전하도록 상기 회전핀에 고정 설치되는 복수개의 태양전지 셀;

상기 복수개의 회전핀 중에 적어도 어느 하나를 구동시키며 상기 제어수단에 의하여 제어되는 구동모터; 및

상기 복수개의 회전핀 중 상기 구동모터에 의해 구동되지 않는 회전핀이 상기 구동모터에 의해 회전하는 회전핀으로부터 회전력을 전달받아 같이 회전하도록 하는 회전력 전달수단; 을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 회전핀의 종축에 대해 수직한 방향으로 연장되어 상기 회전핀에 고정되도록 상기 회전핀에 셀 수납대가 설치될 수 있고, 이 경우 상기 태양전지 셀은 상기 셀 수납대 상에 설치된다.

상기 회전력 전달수단은, 상기 회전핀을 축으로 하여 회전하도록 상기 회전핀에 각각 설치되는 기어; 상기 복수개의 회전핀 사이에 상기 회전핀과 나란하게 설치되는 더미핀; 및 상기 더미핀을 축으로 하여 회전하되 상기 기어와 맞물려 돌아가도록 설치되는 더미기어를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 줄을 이루는 복수개의 태양전지 셀은 셀 세트판에 하나의 세트로서 설치될 수 있고, 이 때 상기 셀 세트판은 상기 회전핀에 고정 설치된다.

상기 회전력 전달수단은, 상기 회전핀에서 상기 태양전지 셀이 고정 설치되는 부분이 캠 형태를 하고, 이웃하는 상기 회전핀에 있는 캠끼리는 와이어에 의해 그 양단이 서로 연결됨으로써 이루어질 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 예에 따른 태양전지 유닛은,

커버 조립체가 다단으로 복수개 적층되되, 상기 커버 조립체는 속이 비어 있는 다각기둥 형태를 하도록 복수개의 분할커버로 이루어지고, 상기 복수개의 분할커버는 세로측 모서리가 서로 힌지 결합되어 연결되며 마지막으로 맞대어지는 세로측 모서리는 분리가능하게 설치되어 펼쳐진 상태에서 상기 전주에 옆으로 착탈 가능하게 끼워져서 조립되고, 상기 다각기둥의 상면과 하면의 가운데 부분에는 상기 전주이 관통하도록 개방부가 형성되고, 상기 다각기둥의 상면과 하면의 가장자리 부분에는 전선이 통과하는 전선홀이 형성되며,

상기 커버 조립체의 각 측면에는 판형태의 태양전지판이 설치되고,

상기 커버 조립체의 내부에는 축전기가 설치되며,

상기 복수개의 커버 조립체 중 적어도 어느 한 곳에 상기 태양전지판 및 축전지의 동작을 제어하는 제어수단이 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 태양전지 유닛이 전주 둘레에 적층하여 장착되므로 강풍 등에 의한 파손 또는 고장 등의 위험이 줄어들며, 태양전지판이 사방에 설치되므로 태양의 궤적에 따라 태양전지판을 최적의 위치로 변위시키지 않아도 되며, 가로등의 종류 또는 출력에 따라 태양전지 유닛의 개수를 조절하여 요구전력을 제공할 수 있다. 또한 태양전지판 전체가 아니라 그 내부에 있는 작은 태양전지 셀이 회전하기 때문에 회전에 소요되는 소비전력 및 설치비용을 줄일 수 있으며, 설치시 장소적 제약이 사실상 없다고 볼 수 있다.

도 1은 종래의 태양전지 가로등을 설명하기 위한 도면;
도 2는 본 발명에 따른 태양전지 유닛(1100)이 설치된 가로등(100)을 설명하기 위한 도면;
도 3은 도 2의 태양전지 유닛(1100)의 일예를 설명하기 위한 도면;
도 4는 도 2의 태양전지 유닛(1100)의 다른예를 설명하기 위한 도면;
도 5는 도 3의 태양전지 유닛(1100)을 설명하기 위한 도면;
도 6은 본 발명에 따른 태양전지 유닛(1100)을 설명하기 위한 블록도;
도 7은 본 발명에 따른 가로등 전원 공급장치(1000)를 설명하기 위한 블록도;
도 8은 본 발명에 따른 태양전지판(1230)을 설명하기 위한 도면;
도 9는 본 발명에 따른 태양전지 셀(300)의 동작원리를 설명하기 위한 도면;
도 10은 태양전지 셀(300)의 설치 구조의 일예를 설명하기 위한 도면;
도 11 및 12는 회전핀(400)의 회전력 전달구성의 일예를 설명하기 위한 도면들;
도 13은 회전핀(400)의 회전력 전달구성의 다른예를 설명하기 위한 도면;
도 14는 태양전지 셀(300)의 설치 구조의 다른 예를 설명하기 위한 도면;
도 15는 구동 회전핀(401)의 과도 회전을 방지하기 위한 구성을 설명하기 위한 도면;
도 16은 회전핀(400)의 회전력 전달구성의 또 다른예를 설명하기 위한 도면이다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다.

도 2는 본 발명에 따른 태양전지 유닛(1100)이 설치된 가로등(100)을 설명하기 위한 도면으로서, 도 2a는 가로등 전원공급장치(1000)를 이루는 태양전지 유닛(1100)이 전주(130)의 하부에만 다단으로 복수개 적층된 상태를 보여주는 것이고, 도 2b는 가로등 전원공급장치(1000)를 이루는 태양전지 유닛(1100)이 전주(130)의 하부에서 상부까지 다단으로 복수개 적층된 상태를 보여주는 것이고, 도 2c는 가로등 전원공급장치(1000)를 이루는 태양전지 유닛(1100)이 전주(130)의 상부에만 다단으로 복수개 적층된 상태를 보여주는 것이고, 도 2d는 가로등 전원공급장치(100)를 이루는 태양전지 유닛(1100)이 전주(130)의 상부에서 하부까지 다단으로 복수개 적층된 상태를 보여주는 것이다. 가로등 전원공급장치(1000)에서 제공되는 전력에 의해 가로등(110)에 불이 켜진다.

도 2에 도시된 바와 같이 가로등 전원 공급장치(1000)는 복수개의 태양전지 유닛(1100)이 전주(130)에 다단으로 복수개 적층되어 이루어지며, 각각의 태양전지 유닛(110)은 전주(130)의 둘레를 감싸도록 설치된다. 가로등 전원 공급장치(1000)는 1개의 태양전지 유닛(1100)으로 이루어질 수도 있다. 태양전지 유닛(1100)이 전주(130)를 감싸도록 설치되기 때문에 강풍 등에 의한 파손 또는 고장 등의 위험을 줄어든다. 또한 가로등의 종류 및 출력에 따라 태양전지 유닛(1100)의 설치 개수를 조절하면 되므로 다양한 가로등에 적용될 수 있다.

도 3은 도 2의 태양전지 유닛(1100)의 일예를 설명하기 위한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 다각기둥 형태의 커버 조립체(1200)의 측면에 태양전지판(1230)이 설치되어 이루어진다. 태양전지판(1230)은 웨이퍼 형태로 제조되므로 이를 곡면으로 구부리거나 다양한 형상으로 변형시키기 어렵다. 따라서 태양전지판(1230)은 평면 판재 형태를 갖는 것이 일반적이므로 이렇게 커버 조립체(1200)를 다각기둥 형태, 예컨대 4각 기둥형태로 하여 각 측면에 평평하게 설치하는 것이다. 태양전지판(1230)이 커버 조립체(1200)의 측면에 설치되어 사방을 향하기 때문에 태양의 궤적에 잘 반응하게 된다.

커버 조립체(1200)의 상면과 하면의 중앙부에는 전주(130)가 관통하도록 개방부(1200p)가 형성되며, 커버 조립체(1200)와 전주(130) 사이에 틈이 존재하면 우천시 이러한 틈을 통하여 다량의 빗물이 흘러들어가 커버 조립체(1200) 내에 설치되는 전자부품에 누전을 야기시킬 수 있기 때문에 개방부(1200p)는 전주(130)의 횡단면과 합치되는 형상을 하는 것이 바람직하다. 예컨대 전주(130)가 팔각기둥 형태일 때에는 개방부(1200p)도 팔각형의 형태를 하는 것이 바람직하다. 커버 조립체(1200)의 상면과 하면에는 전선이 통과할 수 있도록 전선홀(1210h, 1220h)이 형성된다. 전선홀(1210h, 1220h)은 상면과 하면에 서로 대향하도록 설치되는 것이 바람직하다.

도 4는 도 2의 태양전지 유닛(1100)의 다른예를 설명하기 위한 도면이다. 도 3에서는 커버 조립체(1200)의 하나의 측면에 하나의 태양전지판(1230)이 설치되었지만, 도 4에서는 커버 조립체(1200)의 하나의 측면에 복수개의 단위 태양전지판(1230a, 1230b, 1230c, 1230d)이 하나의 세트로서 설치된다. 단위 태양전지판(1230a, 1230b, 1230c, 1230d)의 경계영역에는 가로등(110)의 작동상태를 표시하거나 태양전지 유닛(1100)의 충전상태를 표시하는 발광수단(1610)이 설치된다. 발광수단(1610)을 복수개의 LED 소자로 구성하여 복수개의 소그룹별로 제어하면 다채로운 발광이 일어나 다양한 표시를 구현할 수 있으며 시각적인 만족감도 증대시킬 수 있다.

도 5a는 도 3의 태양전지 유닛(1100)의 전개도이고, 도 5b는 도 3의 태양전지 유닛(110)의 평면도이다. 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 커버 조립체(1200)는 펼쳐진 상태에서 전주(130)에 옆으로 착탈 가능하게 끼워져서 조립되도록 복수개의 분할커버(1210, 1220)로 이루어진다. 이를 위해 복수개의 분할커버(1210, 1220)는 세로측 모서리가 서로 힌지 결합되어 연결되며 마지막으로 맞대어지는 세로측 모서리는 분리 가능하도록 설치된다. 커버 조립체(1200)가 사각기둥 형태인 경우 커버 조립체(1200)가 대각선 방향으로 분리되어 개방되도록 하는 것이 바람직하다. 이 경우 분할커버(1210, 1220)는 삼각기둥 형태를 하고 삼각 기둥형태의 세로측 모서리가 힌지 결합된다.

도 2에서와 같이 태양전지 유닛(1100) 복수개가 적층되는 경우 각각의 태양전지 유닛(1100)은 전기적으로 서로 연결될 수 있으며 이 때, 태양전지 유닛(1100) 간의 전기적 연결을 위한 전선은 커버 조립체(1200)의 전선홀(1210h, 1220h)을 통한다.

커버 조립체(1200)의 내부 공간에는 축전지(1400)와 제어수단(1500)이 설치된다. 축전지(1400)와 제어수단(1500)은 전주(130)가 관통하는 개방부(1200p)를 막지 않도록 커버 조립체(1200)의 측면쪽에 위치하도록 설치되며, 이 때 커버 조립체(1200)의 하면에 올려 놓이도록 설치되는 것이 안정적이어서 바람직하다. 제어수단(1500)은 가로등 전원공급장치(1000)의 전기적 제어를 위한 것이고, 축전지(1400)는 태양전지판(1230)에서 제공되는 전기에너지를 저장하기 위한 것이다.

태양전지판(1230)은 커버 조립체(1200)의 내측면에 설치된다. 태양전지판(1230)은 빛을 전기 에너지로 변환시키는 기능을 하므로 빛에 노출될 수 있어야 한다. 그러나 커버 조립체(1230)의 외부로 노출된 상태로 장착되는 경우 파손 또는 안전사고의 위험이 증가되므로 커버 조립체(1200)의 측면을 광투과성 재질로 구성한 뒤에 그 안쪽에 태양전지판(1230)을 설치한다.

도 6은 본 발명에 따른 도 3의 태양전지 유닛(1100)을 설명하기 위한 블록도이다. 도 6에 도시된 바와 같이 태양전지판(1230)은 커버 조립체(1200)의 각 측면에 설치되어 제1 내지 제4 태양전지판(1230-1, 1230-2, 1230-3, 1234-4)로 구분된다. 제1 내지 제2 태양전지판(1230-1, 1230-2, 1230-3, 1234-4)에서 생성된 전기 에너지는 축전지(1400)로 공급되기 전에 제어수단(1500)의 레귤레이터(1510)를 통해 일정한 충전전압을 갖는 전기 에너지로 변환된다. 레귤레이터(1510)는 제1 내지 제4 태양전지판(1230-1, 1230-2, 1230-3, 1234-4)에서 생산된 전기 에너지를 충전에 필요한 일정한 직류전압으로 변환하여 축전지(1400)에 공급한다. 축전지(1400)에 충전된 전류는 필요시 가로등(110)에 제공된다.

축전지(1400)에서 제공되는 직류전류는 가로등의 소비전력의 형태에 따라 교류전원으로 변환되어야 하기 때문에 이를 위해 인버터 또는 DC-DC 컨버터 등으로 이루어지는 변환부(1520)를 거친다. DC-DC 컨버터는 축전지(1400)에 충전된 직류전원을 가로등(110)의 요구전압으로 변환시킨다. 스위칭부(1530)는

스위칭부(1530)는 컨트롤러(1540)의 제어신호에 따라 가로등(110)에 태양광 전원을 제공할 것인가 외부전원 공급장치(1700)로부터 제공되는 외부전원을 제공할 것인가를 선택한다. 또한 컨트롤러(1540)는 광센서(1630)에 의해 제공되는 가로등 주변의 빛의 밝기와, 타이머(1620)에 의해 제공되는 시간정보 등을 통하여 가로등(110)에 선택적으로 전원이 공급되도록 스위칭부(1530)를 제어한다. 따라서 가로등 주변이 낮임에도 불구하고 어둡거나, 통계적으로 어두워지는 시간이 되면 가로등이 자동으로 점등되도록 제어될 수 있다. 다양한 시각적 효과를 유도하기 위하여 발광부(1610)가 구비된다.

도 7은 본 발명에 따른 가로등 전원 공급장치(1000)를 설명하기 위한 블록도이다. 가로등 전원 공급장치(1000)는 태양전지 유닛(1100)이 한 개 또는 복수개 적층되어 이루어진다. 각 태양전지 유닛(1100(1), 1100(2)... 1100(N))에는 축전지(1400(1), 1400(2)...1400(N))가 각각 설치되며, 제어수단(1500')은 각 태양전지 유닛(1100(1), 1100(2)... 1100(N))을 총괄 제어한다.

도시의 편의를 위하여, 각 태양전지 유닛(1100(1), 1100(2)... 1100(N))을 구성하는 태양전지판(1230(1), 1230(1)... 1230(N))은 2개씩 구비되는 것으로 도시하였으며, 태양전지 유닛(1100(1), 1100(2)... 1100(N))을 구성하는 커버 조립체(1200)의 형상에 따라 태양전지판의 개수가 결정될 수 있음은 전술하였다.

제어수단(1500')은 도 6의 경우와 같이 레귤레이터(1510), 변환부(1520'), 스위칭부(1530'), 및 컨트롤러(1540')를 포함하여 광센서(1630')와 타이머(1620')에 의해 제공되는 주변밝기와 시간정보를 통하여 가로등(110)의 점등을 제어한다.

한편, 태양전지판(1230)이 태양전지 유닛(1100)의 측면에 설치되기 때문에 위아래로 회전할 수 없어 태양이 태양전지 유닛(1100)의 윗부분에 위치하는 경우에는 입사량이 떨어진다. 따라서 태양전지판(1230)을 회전시키는 것이 아니라 태양전지판(1230) 내의 태양전지셀을 회전시키는 수단을 더 설치한다.

도 8은 본 발명에 따른 태양전지판(1230)을 설명하기 위한 도면으로서, 도 8a는 사시도이고 도 8b는 측면도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 스테인리스 지지대(100) 안에 상부 강화유리(201a)와 하부 강화유리(201b)가 끼워 설치되고 상부 강화유리(201a)와 하부 강화유리(201b)의 사이 공간에는 회전핀(400)이 설치된다. 회전핀(400)은 종축을 축으로 하여 회전하도록 그 양단이 지지대(100)의 대향면에 각각 회전 가능하게 끼워져서 복수개가 나란하게 배열된다.

상부 강화유리(201a)와 하부 강화유리(201b)의 사이 공간에는 검은색상의 실리콘 태양전지 셀(300) 복수개가 줄과 행을 맞춰 매트릭스형으로 배열되고, 각 줄을 이루는 태양전지 셀(300)은 회전핀(400)이 회전할 때 같이 회전하여 경사도가 변하도록 회전핀(400) 상에 부착 설치된다.

태양전지 셀(300)의 아래쪽은 공간이 생겨 공랭식으로 태양전지 셀(300)이 식혀진다. 이를 위해 도 8에서와 같은 통풍구(150)가 마련된다. 하부 강화유리(201b)에는 태양광의 집광효율을 향상시키기 위해 흰색필름(202)이 부착된다. 지지대(100)의 테두리에는 태양의 위치를 추적하기 위한 광센서(500)가 설치된다.

도 9는 본 발명에 따른 태양전지 셀(300)의 동작원리를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 광센서(1630)에 수광되는 태양광의 수광정보를 통해서 태양의 위치변화를 알 수 있게 되는데, 제어수단(1500)은 광센서(1630)를 통해 입력되는 수광정보를 토대로 태양의 위치(고도)를 계산하여 태양전지 셀(300)이 최대한 많은 태양광을 수광하도록 구동모터(700)를 회전시켜 구동 회전핀(401)을 적절히 회전시킴으로써 수평하게 누워있던 태양전지 셀(300)의 경사도를 변화시킨다.

광센서(1630)가 설치되지 않는 경우에는 타이머(1620)를 설치하고, 제어수단(1500)은 시간대에 대한 태양의 위치정보를 미리 가지고 있다가 타이머(1620)를 통해 시간정보가 제공되면 이러한 시간정보를 토대로 구동모터(700)를 제어할 수도 있다.

종래에는 태양의 위치변화에 대응하여 태양전지판(1230) 자체가 회전하였지만, 본 발명에서는 태양전지판(1230)이 회전하는 것이 아니라 태양전지판(1230)은 가만히 있고 태양전지판(1230)의 내부에 있는 태양전지 셀(300)이 회전한다.

도 10은 태양전지 셀(300)의 설치 구조의 일예를 설명하기 위한 도면으로서, 도 10a는 사시도이고, 도 10b는 도 10a의 A-A'선에 따른 단면도이며, 도 10c는 다른 예를 설명하기 위한 단면도이다.

도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 셀 수납대(410)는 한 쪽 모서리에 형성되어 있는 관통관을 통하여 회전핀(400)에 끼워져서 회전핀(400)의 종축에 대해 수직한 방향으로 연장되도록 고정 설치된다. 태양전지 셀(300)은 셀 수납대(410) 상에 놓인다. 따라서 회전핀(400)이 회전하면 셀 수납대(410)가 같이 회전하게 되어 태양전지 셀(300)의 경사도가 변한다. 한편, 도 10c에 도시된 바와 같이 셀 수납대(410)가 모서리가 아닌 면 부분이 회전핀(400)에 고정 결합되어도 도 10a 및 도 10b에서와 같은 동일한 효과를 얻을 수 있다.

도 11은 회전핀(400)의 회전력 전달구성의 일예를 설명하기 위한 도면이다. 도 11에 도시된 바와 같이 각각의 회전핀(400)에는 회전핀(400)의 종축에 수직하도록 기어(800)가 설치되며, 각각의 회전핀(400)에 설치된 기어(800)는 서로 맞물려 돌아간다. 따라서 도 9에서와 같이 구동 회전핀(401)이 회전하면 기어(800)를 통해서 회전력이 전달되어 다른 회전핀(400) 상에 있는 태양전지 셀(300)이 같이 회전된다. 기어(800)는 지지대(100)의 내부에 위치할 수도 있고 외부에 위치할 수도 있다. 이 때, 기어(800)가 맞물리도록 하기 위해서는 기어(800)의 반경이 셀 수납대(410)의 길이 보다는 커야 하므로 기어(800)로 인해 지지대(100)의 위아래 두께가 상당히 요구될 수 있다. 따라서 이러한 것을 고려한다면 셀 수납대(410)가 도 10c와 같은 구성을 취하는 것이 바람직하다.

더욱 바람직하게는 도 12에 도시된 바와 같이 회전핀들(400) 사이에 회전핀(400)에 대해 지그재그로 위치하도록 회전핀(400)에 나란하게 더미핀(dummy pin, 450)을 설치하고, 기어(800)와 맞물리는 더미기어(dummy gear, 850)를 더미핀(450)에 설치하여 더미기어(850)가 기어(800)와 기어(800)사이에 지그재그 형태로 개재되도록 하면 기어(800)의 반경이 셀 수납대(410) 보다 작더라도 회전력을 전달시킬 수 있게 된다.

도 13은 회전핀(400)의 회전력 전달구성의 다른예를 설명하기 위한 도면이다. 도 13에 도시된 바와 같이 회전핀(400)에 기어(800) 대신에 스프라켓(801)이 설치되어 체인(802)에 의해 구동 회전핀(401)의 회전이 인접한 회전핀(400)에 전달되도록 할 수도 있다. 이 경우에는 스프라켓(801)의 크기가 작아도 되므로 도 11에서 설명한 바와 같이 지지대(100)의 위아래 두께가 크지 않아도 되므로 이러한 측면에서 바람직하다.

도 14는 태양전지 셀(300)의 설치 구조의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로 회전핀(400) 상에서 태양전지 셀(300)이 독립적으로 설치되는 도 9의 경우와 달리 도 14의 경우는 한 줄을 이루는 복수개의 태양전지 셀(300)이 하나의 세트로 설치되는 것을 특징으로 한다. 이를 위해 복수개의 태양전지 셀(300)을 셀 세트판(350)에 한 줄로 세트를 이루도록 형성한 후, 셀 수납대(410) 상에 셀 세트판(350)을 탑재시킨다. 이 경우 셀 수납대(410)의 폭은 도 10의 경우보다 넓은 것이 바람직할 것이다. 지지대(100)의 측면에는 통풍을 위한 통풍구(150)가 마련된다.

도 15는 구동 회전핀(401)의 과도 회전을 방지하기 위한 구성을 설명하기 위한 도면이다. 예측치 못한 상황으로 인하여 원하지 않게 태양전지 셀(300)이 과도하게 회전하여 버리는 것을 방지하기 위하여 도 15에서와 같이 지지대(100)의 벽에 멈춤턱(403)을 설치하고, 구동 회전핀(401)에는 방사상으로 돌출되는 멈춤돌기(402)를 마련하여 멈춤돌기(402)가 멈춤턱(403)에 걸려 구동 회전핀(401)의 회전범위가 제한되도록 하는 것이 바람직하다. 멈춤돌기(402)와 멈춤턱(403)이 구동 회전핀(401)이 아닌 다른 회전핀(400) 즉, 적어도 어느 하나의 회전핀에만 설치되어 동일한 효과를 얻을 수 있을 것이다.

도 16은 회전핀(400)의 회전력 전달구성의 또 다른예를 설명하기 위한 도면이다. 도 16에 도시된 바와 같이 회전핀(400)은 셀 수납대(410)가 설치되는 부분이 캠(500)으로 되어 있고, 이웃한 회전핀(400)에 있는 캠(500) 끼리는 와이어(600)에 의해 연결된다. 따라서 구동 회전핀(401)이 회전하면 와이어(600)의 장력에 의하여 인접하여 있는 회전핀(400)의 캠(500)이 같이 회전하여 결국에는 셀 수납대(410)가 경사지게 된다. 캠(500)과 와이어(600)의 연결은 간단하게 매듭을 지어서 이루어질 수 있다.

10, 130: 전주
20, 1230 : 태양전지판
30, 110: 가로등
40: 배전함
100: 지지대
150: 통풍구
201a, 201b: 강화유리
202: 흰색필름
300: 태양전지 셀
350: 셀 세트판
400: 회전핀
401: 구동 회전핀
402: 멈춤돌기
403: 멈춤턱
410: 셀 수납대
450: 더미핀
500: 캠
600: 와이어
800: 기어
801: 스프라켓
802: 체인
850: 더미기어
1000 : 가로등 전원 공급장치
1100 : 태양전지 유닛
1200 : 커버 조립체
1400 : 축전지
1500 : 제어수단

Claims

속이 비어 있는 다각기둥 형태를 하도록 복수개의 분할커버로 이루어지고, 상기 복수개의 분할커버는 세로측 모서리가 서로 힌지 결합되어 연결되며 마지막으로 맞대어지는 세로측 모서리는 분리가능하게 설치되어 펼쳐진 상태에서 상기 가로등 기둥에 옆으로 착탈가능하게 끼워져서 조립되고, 상기 다각기둥의 상면과 하면의 가운데 부분에는 상기 가로등 기둥이 관통하도록 개방부가 형성되는 커버 조립체;
상기 커버 조립체의 각 측면에 설치되는 판형태의 태양전지판;
상기 커버 조립체의 내부에 설치되는 축전지;
상기 커버 조립체의 내부에 설치되어 상기 태양전지판 및 축전지의 동작을 제어하는 제어수단; 을 구비하는 것을 특징으로 하는 태양전지 유닛.
제1항에 있어서, 상기 개방부가 상기 가로등 기둥의 횡단면과 동일한 형상을 하는 것을 특징으로 하는 태양전지 유닛.
제1항에 있어서, 상기 커버 조립체의 측면이 광투과성 재질로 이루어지고, 상기 태양전지판은 상기 커버 조립체의 내측면에 설치되는 것을 특징으로 하는 태양전지 유닛.
제1항에 있어서, 상기 태양전지판은,
측면 테두리를 이루는 지지대;
종축을 축으로 회전하도록 그 양단이 상기 지지대의 대향면에 각각 회전 가능하게 끼워져서 복수개가 나란하게 배열되는 회전핀;
상기 지지대 내에 줄과 행을 이루어 매트릭스형으로 배열되고 각 줄에 위치하는 것은 상기 회전핀이 회전할 때 같이 회전하도록 상기 회전핀에 고정 설치되는 복수개의 태양전지 셀;
상기 복수개의 회전핀 중에 적어도 어느 하나를 구동시키며 상기 제어수단에 의하여 제어되는 구동모터; 및
상기 복수개의 회전핀 중 상기 구동모터에 의해 구동되지 않는 회전핀이 상기 구동모터에 의해 회전하는 회전핀으로부터 회전력을 전달받아 같이 회전하도록 하는 회전력 전달수단; 을 구비하는 것을 특징으로 하는 태양전지 유닛.
제4항에 있어서, 상기 회전핀의 종축에 대해 수직한 방향으로 연장되어 상기 회전핀에 고정되도록 상기 회전핀에 셀 수납대가 설치되고, 상기 태양전지 셀은 상기 셀 수납대 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 태양전지 유닛.
제4항에 있어서, 상기 회전력 전달수단은,
상기 회전핀을 축으로 하여 회전하도록 상기 회전핀에 각각 설치되는 기어;
상기 복수개의 회전핀 사이에 상기 회전핀과 나란하게 설치되는 더미핀;
상기 더미핀을 축으로 하여 회전하되 상기 기어와 맞물려 돌아가도록 설치되는 더미기어; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지 유닛.
제4항에 있어서, 상기 줄을 이루는 복수개의 태양전지 셀은 셀 세트판에 하나의 세트로서 설치되고, 상기 셀 세트판이 상기 회전핀에 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 태양전지 유닛.
제4항에 있어서, 상기 회전력 전달수단은,
상기 회전핀에서 상기 태양전지 셀이 고정 설치되는 부분이 캠 형태를 하고, 이웃하는 상기 회전핀에 있는 캠끼리는 와이어에 의해 그 양단이 서로 연결됨으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지 유닛.
커버 조립체가 다단으로 복수개 적층되되, 상기 커버 조립체는 속이 비어 있는 다각기둥 형태를 하도록 복수개의 분할커버로 이루어지고, 상기 복수개의 분할커버는 세로측 모서리가 서로 힌지 결합되어 연결되며 마지막으로 맞대어지는 세로측 모서리는 분리가능하게 설치되어 펼쳐진 상태에서 상기 가로등 기둥에 옆으로 착탈가능하게 끼워져서 조립되고, 상기 다각기둥의 상면과 하면의 가운데 부분에는 상기 가로등 기둥이 관통하도록 개방부가 형성되고, 상기 다각기둥의 상면과 하면의 가장자리 부분에는 전선이 통과하는 전선홀이 형성되며,
상기 커버 조립체의 각 측면에는 판형태의 태양전지판이 설치되고,
상기 커버 조립체의 내부에는 축전기가 설치되며,
상기 복수개의 커버 조립체 중 적어도 어느 한 곳에 상기 태양전지판 및 축전지의 동작을 제어하는 제어수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 태양전지 유닛.