KR101362447B1 - 풍력 발전기가 구비된 태양광 가로등 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 풍력 발전기가 구비된 태양광 가로등에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 기존의 평판상 집광판이 설치된 가로등의 단점을 개선하여 계절에 따른 태양의 고도변화에 의하여 집광판의 경사도나 위치를 변경할 필요 없이 어느 방향, 어느 각도에서든 태양광의 집속이 가능할 뿐 아니라 집광 효율을 최적의 상태로 유지할 수 있고 설치 및 유지관리가 용이하며, 또한 바람의 세기나 방향에 크게 영향을 받지 않고 풍력 발전이 가능함과 아울러 지면의 복사열을 이용하도록 구조가 개선된 풍력 발전기를 보완적으로 사용함으로써 발전 효율을 더욱 향상시킴과 아울러 장식적인 효과를 갖도록 하는 풍력 발전기가 구비된 태양광 가로등에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 주간에 태양광을 전기 에너지로 변환하여 축전지에 저장하거나 계통 출하 하고 야간에 램프부를 점등하는 태양광 가로등에 있어서, 지면에 고정 설치되는 지주베이스(10); 상기 지주베이스의 상부에 수직으로 설치되는 폴 형상의 지주(20); 상기 지주의 외측 둘레면을 따라 부착되고 다수의 솔라셀모듈(31)로 이루어져 태양광을 이용하여 발전하는 태양전지부(30); 상기 태양전지부를 보호함과 아울러 렌즈 역할을 하도록 태양전지부의 외측에 삽입 설치되는 원통 형상의 커버부재(40); 및 상기 커버부재를 지지하도록 그 외측에 수직으로 다수 설치되고 하단부가 상기 지주베이스에 삽입되는 막대 형상의 지지프레임(50)을 포함함을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기 지주(20)의 상부에 배치되어 바람에 의해 회전 작동하되 날개가 나선형 구조로 형성되어 하부 공기를 상승시키도록 구성된 프로펠러부(71) 및 상기 프로펠러부에 기어 결합되어 상기 프로펠러부로부터 회전력을 얻어 전기를 생산하는 제너레이터부(72)로 구성된 풍력 발전기(70)를 더 포함함을 특징으로 하는 것이다.

Description

풍력 발전기가 구비된 태양광 가로등 {Solar powered street lights having a wind power generator}
본 발명은 풍력 발전기가 구비된 태양광 가로등에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 기존의 평판상 집광판이 설치된 가로등의 단점을 개선하여 계절에 따른 태양의 고도변화에 의하여 집광판의 경사도나 위치를 변경할 필요 없이 어느 방향, 어느 각도에서든 태양광의 집속이 가능할 뿐 아니라 집광 효율을 최적의 상태로 유지할 수 있고 설치 및 유지관리가 용이하며, 또한 바람의 세기나 방향에 크게 영향을 받지 않고 풍력 발전이 가능함과 아울러 지면의 복사열을 이용하도록 구조가 개선된 풍력 발전기를 보완적으로 사용함으로써 발전 효율을 더욱 향상시킴과 아울러 장식적인 효과를 갖도록 하는 풍력 발전기가 구비된 태양광 가로등에 관한 것이다.
일반적으로, 가로등은 야간이나 날씨가 흐린 날에 거리의 조명이나 차량의 안전한 주행, 보행자의 시야확보 등을 위하여 도로나 보도의 가장자리에 일렬로 설치되고 케이블을 연결하여 전력을 공급받도록 되어 있는데, 가로등이 설치되는 장소와 전력공급 설비와의 거리에 따라 전력공급에 어려움이 있는데다가 케이블이 단락될 경우에도 전력공급에 차질이 생길 우려가 있었다.
한편, 현재 에너지 절약 및 친환경적인 대체에너지 개발의 필요성이 점차적으로 중요해짐에 따라 풍력, 태양에너지, 바이오에너지, 지열, 원자력에너지 등을 활용하는 설비나 제품들에 대한 개발이 빠르게 진행되고 있는 실정이다.
이런 추세에 맞추어 최근에는 태양에너지를 가로등에 적용하는, 즉, 기존의 가로등에 태양광 집광판을 설치하여 일조량이 많은 주간에는 태양광을 전기 에너지로 변환하여 축전하고 야간이나 흐린 날에는 축전된 전기를 이용(battery 또는 smart grid system)하여 램프를 점등시키는 태양광 가로등이 사용되고 있다.
예컨대, 종래의 태양광 가로등의 구성을 살펴보면, 지면에 수직으로 설치되는 원통 형상의 지주와, 상기 지주의 상단에 평판형으로 설치되고 태양광을 집광하여 전기 에너지로 변환하는 집광판(태양전지판)과, 상기 지주에 근접하는 지하에 매설되고 상기 집광판에 의해 변환된 전기 에너지를 저장하는 축전지와, 상기 지주의 일측에 설치되고 상기 축전지로부터 전기를 공급받아 점등되는 램프 및 상기 램프의 점등과 소등을 조절하는 제어기로 이루어져 있다.
이러한 태양광 가로등은 무공해이고 무한한 태양에너지를 이용함에 따라 에너지 절약을 도모할 수 있을 뿐 아니라 전력공급이 어려운 산악지역이나 해안가, 시골과 같은 외진 곳에도 설치하기가 용이하며, 또한 별도의 선로 매설작업이 필요 없고 유지비가 거의 들지 않는다는 등의 이유로 사용이 계속적으로 증가하고 있다.
그런데, 태양의 위치는 계절에 따라 주기적으로 변하는 것에 반하여 종래의 태양광 가로등은 평판형인 집광판이 한쪽 방향으로만 고정되어 있어 집광율이 떨어진다는 단점과 태풍의 영향권에 있는 지역에서의 설치는 위험하므로, 이를 해결하기 위하여 국내 특허출원 제2007-0033054호의 "계절별로 각도변환이 가능한 자가발전용 태양전지판이 구비된 가로등", 국내 실용신안등록 제421799호의 "발광다이오드 및 태양광을 이용한 가로등 기구" 등과 같은 선행기술들이 공지되어 있다.
즉, 여름에는 태양의 고도가 높기 때문에 집광판과 지면의 경사도를 크게 하고, 겨울에는 태양의 고도가 낮기 때문에 집광판과 지면의 경사도를 작게 할 필요가 있는바, 상기 공지된 기술들은 집광판을 경사조절판에 회동 가능하게 고정하여 계절별로 최대의 태양광을 조사받을 수 있도록 각도를 변경시키거나, 집광판에 태양의 위치를 추적하는 태양광 추적센서부와 추적된 태양의 위치에 따라 집광판을 움직이는 회전기어부에 의해 태양의 위치를 추적하여 집광판을 이동하도록 하는 것이다.
그러나 이러한 선행기술들은 집광판의 각도를 조절하고 태양의 위치를 추적하기 위하여 별도의 조절판과 센서부를 설치해야 하므로 설비가 복잡할 뿐 아니라 이를 위한 에너지 소비가 필요하고 비용도 추가로 소요되며, 만일 센서부가 고장날 경우에는 태양의 위치추적이 불가능하거나 정확하지 않을 뿐 아니라 집광판이 대부분 평판형상으로 이루어져 형태가 극히 제한적인데다가 이로 인해 집광에도 한계가 있으며, 만일 집광판을 크게 할 경우에는 바람에 의해 영향을 받는 등의 문제점이 남아 있었다.
아울러, 종래의 태양광 가로등에는 태양광이 없는 야간이나 비가 오는 날에도 전력 생산이 가능하도록 풍력 발전기를 더 설치하여 태양광과 풍력을 복합적으로 사용하는 기술이 제안된바, 즉, 상기 풍력 발전기는 태양광 가로등의 지주 상부에 회전 가능하게 설치되는 회전축과, 상기 회전축에 고정되어 바람의 방향에 따라 회전하는 회전날개 및 상기 지주 내부에 설치되어 회전날개로부터 회전력을 얻어 전기를 생산하는 발전기로 구성되고, 상기 발전기는 지주 내부에 설치되어, 스마트 그리드(smart grid)를 통한 계통 출하 또는 지하에 매설된 축전지에 전기적으로 연결된 상태에서 그로부터 생성된 전기 에너지를 저장하도록 이루어진다.
그런데, 종래의 가로등에 설치된 풍력 발전기는 방사형의 회전날개가 구비되어 횡방향으로 강하게 불어오는 바람에 의해 회전하도록 구성되어 이러한 회전날개가 설치된 방향으로 바람이 불지 않거나 또는 바람이 약하게 불 경우에는 회전날개가 잘 회전되지 아니함에 따라 발전효율이 저하된다는 단점이 있으며, 특히 높은 빌딩들에 의해 바람의 세기가 약한 도심 지역에 설치하여 사용하기에는 적합하지 않았다.
또한, 종래의 태양광 가로등은 일조량이 높은 한 여름이나 또는 태양열을 많이 받아 지면의 온도가 매우 높은 적도나 사막과 같은 열대지역에 설치하여 사용하게 되면 가로등 지주 내부의 공기가 복사열로 인해 뜨거워지며, 이에 따라 태양전지가 과열되어 성능이 떨어질 우려가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 태양광 가로등에 있어서, 계절에 따른 태양의 고도에 영향을 받지 않고 태양의 위치를 추적하여 집광판을 회전시키는 별도의 수단을 구비할 필요 없이, 어느 방향, 어느 각도에서든 집광이 가능하고 집광상태를 최적으로 유지하여 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 풍력 발전기가 구비된 태양광 가로등을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 설치가 간단하고 유지관리가 용이할 뿐 아니라 주변에 설치된 시설물이나 구조물과 조화를 이룰 수 있어 사용의 편의성 및 미관을 향상시키도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 태양광 가로등에 풍력 발전기를 더 설치하여 발전 효율을 향상시키되, 풍력 발전기의 구조를 개선하여 바람의 방향이나 세기에 크게 좌우되지 않고 발전이 가능하도록 함과 아울러 시각적인 디자인 효과를 나타내도록 하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 가로등 지주 내부의 공기를 원활하게 순환시켜 태양전지의 과열을 방지함에 따라 그 효율을 저하시키지 않도록 함과 아울러 지면에서 상승되는 기류를 풍력 발전에 이용하여 발전 효율을 더욱 증대하도록 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 태양광을 전기 에너지로 변환하여 축전지에 저장하거나 계통 출하로 야간에 램프부를 점등하는 태양광 가로등에 있어서, 지면에 고정 설치되는 지주베이스; 상기 지주베이스의 상부에 수직으로 설치되는 폴 형상의 지주; 상기 지주의 외측 둘레면을 따라 부착되고 다수의 솔라셀로 이루어져 태양광을 이용하여 발전하는 태양전지부; 상기 태양전지부를 보호함과 아울러 렌즈 역할을 하도록 태양전지부의 외측에 삽입 설치되는 원통 형상의 커버부재; 및 상기 커버부재를 지지하도록 그 외측에 수직으로 다수 설치되고 하단부가 상기 지주베이스에 삽입되는 막대 형상의 지지프레임을 포함함을 특징으로 한다.
이때, 상기 지주는 내부에 중공부가 형성되되 내측 둘레면이 원형으로 형성됨과 아울러 외측 둘레면은 원형에 근접하도록 다각으로, 바람직하게는 9각~12각으로 절곡 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 태양전지부에 의해 발전시 발열부분의 냉각 및 완충 역할을 하도록 상기 태양전지부와 커버부재 사이에 형성되는 에어벤트를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 지주를 구획으로 나누고 설치되는 장소의 전력 사용량이나 수요량, 태양 열량이나 연간조사량에 따라 상기 태양전지부를 구획별로 추가 설치하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명은 상기 지주의 상부에 배치되어 바람에 의해 회전 작동하되 날개가 나선형 구조로 형성되어 하부 공기를 상승시키도록 구성된 프로펠러부 및 상기 프로펠러부에 간접 기어가 결합되어 상기 프로펠러부로부터 회전력을 얻어 회전 발전하는 제너레이터부로 구성된 풍력 발전기를 더 포함함을 특징으로 한다.
이러한 풍력 발전기는 상기 제너레이터부의 외부를 감싸는 형태로 그 상부가 상기 프로펠러부의 하부에 결합됨과 아울러 하부가 상기 지주의 상부에 안착되도록 결합되며 중앙이 관통된 보호케이스를 더 포함함을 특징으로 하는 것이다.
이때, 상기 제너레이터부는 지주 내부에서 상승되는 더운 공기가 외부로 배출되면서 상기 프로펠러부로 유입되도록 중앙에 배기구가 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 풍력 발전기가 구비된 태양광 가로등에 따르면, 가로등의 지주 상측에 평판상 집광판을 설치하고 별도로 각도조절수단을 구비하여 태양의 고도에 따라 집광판의 각도를 조절하도록 하는 종래의 태양광 가로등의 단점을 개선하여, 집광판을 지주의 외측 둘레면을 따라 직렬 및 병렬로 부착함으로써 태양의 고도에 따라 집광판의 경사도나 위치를 변경할 필요 없이 모든 방향에서 집광이 가능할 뿐 아니라 집광상태를 최적으로 유지할 수 있고, 지주를 구획을 나누어 전력의 사용량, 수요량 또는 태양 열량, 연간조사량 등에 따라 부착되는 개수를 조절하여 단위별, 구획별로 설치가 가능하여 효율적이며, 일반 도로나 보도 외에도 특히 전력공급이 어려운 해양도서(島嶼)지역에 설치하기에 매우 효과적이라는 장점을 가진 것이다.
또한, 집광판이 원형을 이루고 있어 강풍에 흔들리거나 먼지나 나뭇잎이 쌓일 염려도 없고 우천 시에는 빗물에 씻겨 내려가 별도로 세척해 줄 필요도 없는 등 종래의 가로등에 비해 유지관리가 간편할 뿐 아니라 공간면적이 줄어드는 반면 공간 대비 효율은 대략 18%~20% 이상 높아지며, 축전지가 종래의 매설방식에서 탈피하여 지주 내부에 설치(Li-ion battery)될 수 있음에 따라 수시로 점검이 가능하고 유지관리를 하기 위해 사용되는 비용과 시간을 최소화할 수 있는 것이다.
아울러, 가로등 지주 상부에 풍력 발전기를 구비함으로써 야간이나 흐린 날, 특히 장마철에도 전력 생성이 가능하여 가로등의 사용에 지장을 주지 않는다는 풍력 발전기 고유의 특징 외에도, 상기 풍력 발전기의 구조를 개선함으로써 도심에서와 같이 바람이 2m/S 이하로 약하게 불거나 다양한 방향에서 불규칙적으로 부는 지역에서도 작동이 가능하여 발전 효율을 향상시킬 수 있다.
게다가, 태양의 복사열에 의해 지면이 고온으로 상승하는 한 여름이나, 특히 사막이나 적도와 같은 열대지역에 설치하여 사용 시 가로등 지주 내부의 뜨거워진 공기를 강제적으로 순환시킴에 따라 솔라셀의 과열을 사전에 방지하여 발전 효율을 정상적으로 유지할 수 있을 뿐 아니라 지면의 상승기류를 발전에 활용할 수 있게 된다.
도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가로등을 도시한 사시도
도2는 도1의 일부분을 개략적으로 도시한 분해사시도
도3은 도1의 단면도
도4는 본 발명에 따른 태양전지부가 단위별로 설치된 사용상태도
도5는 본 발명에 따른 커버부재를 도시한 부분확대도
도6은 본 발명에 따른 가로등에 계절변화에 따른 태양의 조사각도에 따라 태양광이 집광되는 상태를 개략적으로 도시한 도면
도7은 도1의 지주 상부에 풍력 발전기가 설치된 상태를 도시한 사시도
도8은 도7의 풍력 발전기의 분해 사시도
도9는 도7의 부분 평면도
도10은 본 발명의 풍력 발전기를 도시한 단면도
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면들을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
먼저, 도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 가로등의 사시도이고, 도2는 도1의 일부분을 개략적으로 도시한 분해사시도이며, 도3은 도1의 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 가로등(L)은, 태양광을 전기 에너지로 변환하여 축전지에 저장 또는 계통 출하하고 야간에 램프부(60)를 점등하는 태양광 가로등에 있어서, 지주(20); 태양전지부(30); 커버부재(40); 및 지지프레임(50)을 포함하며, 이들 구성요소는 지주베이스(10) 상에 설치되는 형태로 이루어진다.
도1 내지 도3에 도시된 바와 같이, 지주베이스(10)는 지면에 고정 설치되는 것으로 알루미늄 재질로 형성되고 하단부가 지면에 매립되어 앵커볼트(미도시) 등에 의해 고정되며, 상면 둘레에는 후술하는 지지프레임의 하단부가 삽입 가능하도록 다수의 삽입공(10a)이 형성되어 있다.
지주(20)는 폴(Pole) 형상으로 이루어지고 내부가 빈 중공(中空) 형태이며 상기 지주베이스의 상부에 수직으로 설치되는 하나의 기둥으로 구조적인 강도를 위하여 소정 두께를 가지며, 이러한 지주(20)는 알루미늄을 압출 성형하여 내측 둘레면은 원형으로 형성됨과 아울러 외측 둘레면은 원형에 근접하도록 다각으로, 바람직하게는 9각~12각으로 절곡 형성되어 이음새가 없도록 이루어진다.
태양전지부(30)는 상기 지주의 외측 둘레면에 부착되어 후술하는 커버부재를 통해 들어오는 태양광을 집속하여 광전효과에 의해 전기 에너지로 변환시키는 것으로 다수의 솔라셀(Solar cell)로 이루어진다.
즉, 상기 태양전지부(30)는 솔라셀모듈(31)을 상기 지주의 외측 둘레면에 직렬 및 병렬로 부착하면서 연결하고, 이와 같이 상기 솔라셀이 상기 지주의 외측 둘레면을 따라 부착될 경우 거의 원형을 이루고 있음에 따라 솔라셀 자체의 기능 외에도 태양광을 분산시키는 대기권의 프리즘 역할로 인하여 태양광이 어느 방향에서 조사된다 하더라도 집광이 가능해질 뿐 아니라 집광효율을 항상 최적의 상태로 유지하게 된다.
이때, 상기 태양전지부(30)는 본 발명에 따른 태양광 가로등이 설치되는 장소의 전력 사용량이나 수요량, 태양 열량이나 연간조사량 등에 따라 상기 지주의 외측 둘레면에 전체적으로 부착하거나 또는 상측 일부분에만 부착할 수도 있다.
예컨대, 상기 태양전지부(30)는 지주(20)를 다수의 구획, 바람직하게는 3~8개 구획(Segment)으로 나누고, 전력의 사용량이나 수요량이 적은 장소 또는 태양광의 조사량이 많은 장소에 설치 시에는 도4에 도시된 바와 같이 하부 세그먼트는 솔라셀모듈(31)을 부착하지 않고 지주베이스(10)로 대체할 수도 있다.
이와 같이 상기 태양전지부(30)로부터 받은 전기 에너지(전력)는 축전지에 저장되는데, 상기 축전지(미도시)는 지주의 하부 측 중공부에 내장되거나 또는 지주베이스 내부에 설치될 수도 있으며, 이때 상기 지주의 하부 또는 지주베이스에는 상기 축전지를 용이하게 인출 가능하도록 별도의 개폐구를 형성할 수 있다.
이러한 축전지는 램프부에 전기적으로 연결되어 후술하는 램프가 발광할 수 있도록 전기 에너지를 램프부로 공급하게 된다.
이를 위하여 상기 축전지에는 출력드라이버(미도시)가 구비되어 축전지에 저장된 전기 에너지를 램프부로 출력하게 되며, 또한 상기 축전지의 충전량을 표시하도록 별도의 표시부(smart grid)를 구비할 수도 있다.
아울러, 본 발명에서는 축전지로서 리튬이온 배터리를 사용하나 이에 한정되는 것은 아니다.
커버부재(40)는 상기 태양전지부를 보호하도록 그 외측 둘레에 삽입 설치되는 것으로, 도2에 도시된 바와 같이 원통 형상으로 형성되고 투명한 폴리카보네이트(PC) 재질로 이루어지며 상기 태양전지부에 의해 구획되는 지주의 길이에 따라 다수개로 구성할 수 있다.
또한, 이러한 커버부재(40)는 상기 태양전지부의 외측에 배치된 상태에서 렌즈 역할을 하여 집광률을 높임과 아울러 상기 태양전지부(30)의 표면이 외부로부터 오염되거나 또는 손상되는 것을 방지하도록 한다.
아울러, 도3에 도시된 바와 같이 상기 태양전지부(30)와 커버부재(40) 사이에는 에어벤트(35 : Air Bent)가 다수 형성되어 태양전지부에 의해 발전시 발열부분의 냉각 및 완충 역할을 하도록 되어 있다.
지지프레임(50)은 상기 커버부재를 지지하도록 그 외측에 수직으로 설치되는 것으로 집광에 장애가 되지 않도록 가느다란 막대 형상으로 형성되고 다수개, 바람직하게는 3개가 설치되며 그 하단부는 상기 지주베이스의 삽입공(10a)에 삽입 결합된다.
상기 다수의 지지프레임(50)의 외측 둘레에는 일정 간격마다 다수의 조인트(51)가 체결되고, 상단부에는 램프부(60)가 고정 지지되도록 알루미늄 재질의 지지구조(52)가 구비되어 있다.
램프부(60)는 상기 지주의 상측에 위치하도록 상기 지지구조(52) 상에 설치되어 상기 축전지로부터 공급되는 전기 에너지에 의해 빛을 조사하는 것으로 캡이 씌워진 엘이디램프를 포함하며, 이러한 램프부는 공지의 것으로서 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 태양광 가로등을 사용하는 예를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 태양광 가로등(L)을 차도나 인도 또는 공원이나 산책로에 설치하거나 또는 전력공급이 어려운 해양도서 지역이나 산악지역에 일정 간격마다 다수 설치한다.
본 발명에 따른 태양광 가로등을 전력의 사용량이나 수요량이 많거나 태양광의 조사량이 적은 지역에 설치할 경우에는 본 발명의 지주(20) 외측 둘레면에 전체적으로 솔라셀모듈(31)을 부착하고, 이와는 반대로 전력 사용량이 적거나 태양광의 조사량이 많은 지역에 설치할 경우에는 지주를 여러 구획으로 나눈 후 상기 솔라셀모듈(31)을 구획별로 부착할 수도 있다.
상기와 같이 본 발명의 태양광 가로등을 설치한 후 일조량이 많은 주간에 커버부재(40)를 통해 태양전지부(30)로 태양광이 집속되는데, 상기 태양전지부의 솔라셀모듈(31)이 지주의 외측 둘레면을 따라 원형으로 부착되어 있음에 따라 도6에 도시된 바와 같이 계절에 따라 태양의 궤도(Zodiac)가 달라지면서 태양광이 어느 각도로 조사되더라도 효율적으로 집광이 가능하게 되며, 이때 상기 투명재질의 커버부재(40)가 렌즈 역할을 하면서 집광률을 더욱 높이게 된다.
또한 태양전지부(30)에 의해 집속된 태양광은 전기 에너지로 변환하여 축전기에 저장해두거나 계통 출하하고, 날씨가 흐리거나 야간에 축전기에 저장된 전력을 공급받아 램프부(60)의 램프를 점등시키며, 이에 따라 램프가 발광하면서 도로 주변이나 기타 가로등이 설치되는 장소의 주변을 밝혀주게 된다.
상기와 같이 본 발명에 따른 태양광 가로등은 평판상 집광판이 구비된 종래의 태양광 가로등에 비하여 집광판의 각도를 조정하거나 태양의 위치를 추적하는 센서 등을 필요로 하지 않음에 따라 설치가 간단하고 공간면적이 감소하였으며 그에 비해 일정 시간 대비 평균적으로 대략 3배 이상의 전력 충전 효율 상승이 가능하였다.
도7 내지 도10은 본 발명의 태양광 가로등에 수직형 풍력 발전기(70)가 구비된 상태를 도시한 것으로서, 상기 풍력 발전기는 프로펠러부(71) 및 제너레이터부(72)로 구성되고, 상기 제너레이터부는 보호케이스(73)에 삽입된 상태로 설치되어진다.
프로펠러부(71 : Windmill)는 상기 지주(20)의 상부에 배치되고 바람에 의해 회전 작동되면서 풍력 에너지를 기계적 에너지로 변환시키는 것으로서, 이러한 프로펠러부는 공기가 통과하도록 중앙이 관통 형성되고 내부에 기어(미도시)가 설치되어 프로펠러부의 회전에 의해 후술하는 회전기어를 회전시키도록 한다.
상기 프로펠러부(71)의 하부 중앙에는 파이프 형상의 샤프트(74)가 결합되고 그 하부에 회전기어(75)가 결합되며, 이러한 회전기어에 의해 상기 샤프트가 회전되면서 후술하는 제너레이터부를 회전 작동하게 한다.
또한 상기 프로펠러부(71)는 도9에 도시된 바와 같이 상방을 향할수록 좁아지는 형태의 나선형 구조로 이루어져 있어 미풍이나 약풍에도 회전 가능하게 된다.
이에 따라 상기 프로펠러부(71)는 바람에 의해 나선형으로 회전하면서 아래쪽으로부터 상승와류가 발생하여 지주(20) 내부의 공기가 상방으로 올라오게 되고, 이러한 상승와류가 프로펠러부의 날개 사이로 유입되면서 외부 바람에 의해 회전되는 프로펠러부의 회전력을 배가시킴과 아울러 상기 지주 내부의 뜨거워진 공기를 외부로 배출시킨다.
이는 상기 지주(20)의 외측 둘레면에 부착된 태양전지부의 솔라셀모듈(31)이 태양광을 전기에너지로 변환시키는 과정에서 열이 발생하게 되는데, 특히 한 여름이나 또는 열대지역에서 지면의 복사열과 솔라셀의 발전 과정에서 발생되는 열로 인해 상기 솔라셀이 과열될 경우 열에 취약한 솔라셀의 성능이 떨어질 염려가 있으므로 상기 지주 내부의 열기를 외부로 배출시킬 필요가 있어서이다.
상기 프로펠러부(71)의 하부에는 프로펠러부(71)의 회전에 의해 회전되면서 발전하도록 구성된 제너레이터부(72)가 설치되어, 이러한 제너레이터부는 상기 샤프트(74)에 의해 결합되어 회전기어(75)를 매개로 프로펠러부에서 회전력을 전달받도록 이루어지고, 이에 따라 프로펠러부가 바람에 의해 동력을 발생시 상기 제너레이터부가 함께 회전되면서 전기를 발생하게 된다.
이러한 제너레이터부(72)는 상기 축전지(미도시)에 전기적으로 회로 연결되어 프로펠러부에서 발생된 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하게 된다.
이때, 상기 제너레이터부(72)의 중앙에는 배기구(72a)가 형성되어 도10에서와 같이 지주 내부의 하부기류가 상승 시 상방 즉, 상기 프로펠러부(71) 측을 향해 빠져나갈 수 있도록 되어 있다.
아울러, 상기 제너레이터부(72)는 그 외부를 감싸도록 보호케이스(73)의 내부에 삽입 설치되는데, 상기 보호케이스의 상부는 프로펠러부의 하부에 결합됨과 아울러 개구부(73a)가 형성되어 상기 제너레이터부(72)의 중앙 배기구와 함께 지주 내부의 공기가 상방으로 이동하는 통로가 됨과 아울러 하부는 상기 지주의 상부에 안착되도록 삽입 결합되면서 지주 상부를 폐쇄함에 따라 외부 먼지나 이물질이 지주 내부로 들어가지 않도록 방지할 수 있게 된다.
또한, 상기 샤프트(74)는 중앙이 관통된 파이프 형상으로 상부는 상기 프로펠러부에 결합됨과 아울러 하부는 상기 보호케이스의 하단에 설치되는 연결링크(76)에 결합된다.
이때, 상기 샤프트(74)는 도면에서와 같이 상기 프로펠러부(71)에 연결된 제1샤프트가 제너레이터부(72)의 중앙을 관통함과 아울러 연결링크에 결합되는 제2샤프트 내부에 삽입 결합되는 형태로 구성할 수도 있고, 이를 일체로 연결된 형태로도 구성할 수도 있다.
10 : 지주베이스 10a : 삽입공
20 : 지주 30 : 태양전지부
31 : 솔라셀 35 : 에어벤트
40 : 커버부재 50 : 지지프레임
51 : 조인트 52 : 지지벨트
60 : 램프부 70 : 풍력 발전기
71 : 프로펠러부 72 : 제너레이터부
73 : 보호케이스 L : 태양광 가로등

Claims (8)

  1. 태양광을 전기 에너지로 변환하여 축전지에 저장하고 야간에 램프부를 점등하는 태양광 가로등에 있어서,
    지면에 고정 설치되는 지주베이스(10);
    상기 지주베이스의 상부에 수직으로 설치되는 폴 형상의 지주(20);
    상기 지주의 외측 둘레면을 따라 부착되고 다수의 솔라셀모듈(31)로 이루어져 태양광을 이용하여 발전하는 태양전지부(30);
    상기 태양전지부를 보호함과 아울러 렌즈 역할을 하도록 태양전지부의 외측에 삽입 설치되는 원통 형상의 커버부재(40); 및
    상기 커버부재를 지지하도록 그 외측에 수직으로 다수 설치되고 하단부가 상기 지주베이스에 삽입되는 막대 형상의 지지프레임(50)을 포함함을 특징으로 하는 풍력 발전기가 구비된 태양광 가로등.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지주(20)는 내부에 중공부가 형성되되 내측 둘레면이 원형으로 형성됨과 아울러 외측 둘레면은 원형에 근접하도록 다각으로 절곡 형성된 것을 특징으로 하는 풍력 발전기가 구비된 태양광 가로등.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지주(20)는 외측 둘레면이 9각~12각으로 절곡 형성된 것임을 특징으로 하는 풍력 발전기가 구비된 태양광 가로등.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지부(30)에 의해 발전시 발열부분의 냉각 및 완충 역할을 하도록 상기 태양전지부와 커버부재 사이에 형성되는 에어벤트(35)를 포함함을 특징으로 하는 풍력 발전기가 구비된 태양광 가로등.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지주(20)를 구획으로 나누고 설치장소의 전력 사용량이나 수요량, 태양 열량이나 연간조사량에 따라 상기 태양전지부(30)를 구획별로 설치하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기가 구비된 태양광 가로등.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지주(20)의 상부에 배치되어 바람에 의해 회전 작동하되 날개가 나선형 구조로 형성되어 하부 공기를 상승시키도록 구성된 프로펠러부(71) 및 상기 프로펠러부에 기어 결합되어 상기 프로펠러부로부터 회전력을 얻어 전기를 생산하는 제너레이터부(72)로 구성된 풍력 발전기(70)를 더 포함함을 특징으로 하는 풍력 발전기가 구비된 태양광 가로등.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 풍력 발전기(70)는 상기 제너레이터부(72)의 외부를 감싸는 형태로 그 상부가 상기 프로펠러부(71)의 하부에 결합됨과 아울러 하부가 상기 지주(20) 상부에 안착되도록 결합되며 중앙이 관통된 보호케이스(73)를 더 포함함을 특징으로 하는 풍력 발전기가 구비된 태양광 가로등.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제너레이터부(72)는 지주(20) 내부에서 상승되는 더운 공기가 외부로 배출되면서 상기 프로펠러부(71)로 유입되도록 중앙에 배기구(72a)가 형성된 것을 특징으로 하는 풍력 발전기가 구비된 태양광 가로등.
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