KR101578750B1 - 휴대형 태양광 발전 모듈 - Google Patents

휴대형 태양광 발전 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휴대형 태양광 발전 모듈에 관한 것으로서, 태양광을 수광하여 직류 전원을 생성하는 태양전지 유닛 복수 개가 테두리 프레임 내에 조립되어 수용되는 태양전지 어레이; 상기 태양전지 어레이에서 생성된 직류 전원을 충전하는 충전회로부; 상기 충전회로부에 의해 상기 태양전지 어레이에서 발생된 직류 전원을 충전하는 배터리; 및 상기 배터리의 전원을 전기기기에서 사용 가능한 전원으로 변환하는 전력변환부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 테두리 프레임에 태양전지 유닛을 조립하여 설치하는 구조로서 태양전지 유닛에 변형이 가해지지 않고 태양전지 유닛을 충격 없이 안전하게 보호할 수 있어 고장 발생률을 현저하게 낮추며, 태양전지 유닛의 증감이 용이하여 발전 출력을 원하는 대로 조절할 수 있는 효과가 있다.

Description

휴대형 태양광 발전 모듈{PORTABLE SOLAR PHOTOVOLTAIC POWER GENERATING MODULE}
본 발명은 휴대형 태양광 발전 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휴대 및 현장 설치가 용이하고 외형의 변형이 없어 고장 발생률을 현저히 낮출 수 있으며 출력의 증감이 용이한 구조를 가진 휴대형 태양광 발전 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 태양광 발전은 기존의 화석 연료의 문제점으로 지적되던 지구 온난화 등의 환경적 문제점과 매장 자원의 고갈이 다가오는 자원적 문제점을 해결할 수 있는 신재생 에너지원으로 주목받고 있다. 태양광 발전 시스템은 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양전지로부터 발전을 실시하고, 발전된 전력을 배터리에 저장하는 구성을 가진다. 통상적으로 태양전지는 복수 개가 조합되어 태양전지 어레이를 구성하며, 종래 태양광 발전 시스템에서 이러한 태양전지 어레이는 건물의 옥상 또는 일조량이 충분한 지상에 고정 설치되어 운영되었다.
그런데, 최근 들어 개인의 여가 시간이 증가하면서 캠핑 등의 레포츠를 즐기는 사람들이 증가하고 있으며, 캠핑지에서 TV, 노트북 등의 휴대형 전기기기 사용을 위한 휴대형 전원의 요구가 증가하고 있다. 또한, 상용 전원을 사용하기 곤란한 오지 등에서 역시 휴대형 전원의 요구가 발생되고 있다.
종래 휴대형 태양광 발전 모듈은 소형 경량화가 어렵고, 발전 전력이 낮아 휴대형 전기기기에서 요구하는 정격 용량 및 전력 지속 시간 등을 충족시키지 못하는 경우가 대부분이었다. 이러한 휴대형 태양광 발전 모듈의 한계를 극복하기 위하여, 대한민국 등록실용신안 제20-0459294호는 접어서 보관 및 휴대하고, 펼쳐서 사용할 수 있는 태양전지 모듈을 제안하고 있다.
그러나, 동 선행문헌에서 제안하고 있는 태양전지 모듈은 태양전지 모듈을 수용하는 몰딩을 연질의 합성수지시트로 구성하여, 몰딩을 접어 휴대성을 높이며 사용 시에는 몰딩을 펼쳐 사용하는 구조를 가지고 있는 바, 몰딩을 접었다가 펴는 과정에서 태양전지에 손상이 가해져 발전 효율이 크게 떨어지는 문제점이 있으며, 나아가 몰딩 내에 수용되는 태양전지 단위 유닛의 수가 정해져 있어 사용자가 원하는대로 발전 출력을 증감하는 것이 불가능한 문제점이 있다.
대한민국 등록실용신안 제20-0459294호
본 발명은 태양전지 유닛의 외형을 변형시키지 않고 태양전지 어레이의 조립성을 향상시킬 수 있으며, 고장 발생률을 현저하게 낮추고 출력의 증감이 용이한 구조를 가진 휴대형 태양광 발전 모듈을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 휴대형 태양광 발전 모듈은, 태양광을 수광하여 직류 전원을 생성하는 태양전지 유닛 복수 개가 테두리 프레임 내에 조립되어 수용되는 태양전지 어레이; 상기 태양전지 어레이에서 생성된 직류 전원을 충전하는 충전회로부; 상기 충전회로부에 의해 상기 태양전지 어레이에서 발생된 직류 전원을 충전하는 배터리; 및 상기 배터리의 전원을 전기기기에서 사용 가능한 전원으로 변환하는 전력변환부를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대형 태양광 발전 모듈은, 상기 테두리 프레임은 상기 태양전지 유닛의 상측에 결합되는 상부 프레임, 상기 태양전지 유닛의 하측에 결합되는 하부 프레임, 상기 태양전지 유닛의 측부에 결합되는 측부 프레임, 및 상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임의 중간에 개재되어 상면과 하면에 각각 상기 태양전지 유닛을 수용하는 중간 프레임을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대형 태양광 발전 모듈은, 상기 상부 프레임, 하부 프레임, 측부 프레임, 및 중간 프레임은 상기 태양전지 유닛의 두께면을 수용하도록 길이방향을 따라 오목하게 수용홈이 형성된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대형 태양광 발전 모듈은, 상기 상부 프레임, 하부 프레임, 측부 프레임, 및 중간 프레임 중 적어도 어느 하나의 프레임은 적어도 하나의 단면부에 이웃하는 다른 프레임과 연결할 수 있는 홈 또는 돌부 형태의 연결부를 구비한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대형 태양광 발전 모듈은, 상기 수용홈 내에는 상기 태양전지 유닛의 두께면에 밀착되어 상기 태양전지 유닛의 두께면을 보호하는 쿠션부재가 부착된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대형 태양광 발전 모듈은, 상기 수용홈 내에는 상기 태양전지 유닛 간의 간격을 조절하기 위한 간격 조절구가 소정 간격 이격되어 돌출 형성된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대형 태양광 발전 모듈은, 상기 태양전지 유닛은 하나 이상의 태양전지 셀과, 상기 태양전지 셀의 전면에 결합되는 광 투과성의 폴리카보나이트로 형성된 프론트 커버와, 상기 태양전지 셀의 후면에 결합되어 상기 태양전지 셀을 보호하기 위한 백 커버와, 상기 프론트 커버와 상기 백 커버를 상호 접합하는 양측의 마감부재를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대형 태양광 발전 모듈은, 상기 테두리 프레임의 후방에는 지면에 대하여 상기 태양전지 어레이를 경사지게 지지하는 지지대가 더 연결된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대형 태양광 발전 모듈은, 상기 지지대는 상기 테두리 프레임 중 어느 하나의 프레임 후방에 인출 가능하게 삽입되며, 하부는 길이 조절 수단에 의해 신축 가능하게 구성된다.
본 발명의 휴대형 태양광 발전 모듈에 따르면, 테두리 프레임에 태양전지 유닛을 조립하여 설치하는 구조로서 태양전지 유닛에 변형이 가해지지 않고 태양전지 유닛을 충격 없이 안전하게 보호할 수 있어 고장 발생률을 현저하게 낮추며, 태양전지 유닛의 증감이 용이하여 발전 출력을 원하는 대로 조절할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 휴대형 태양광 발전 모듈을 예시한 블록도,
도 2는 본 발명에서 태양전지 어레이의 구성 예를 보인 전면도,
도 3은 본 발명에서 태양전지 유닛의 구성 예를 보인 평면도,
도 4는 본 발명에서 상부 프레임의 구조를 예시한 사시도,
도 5는 본 발명에서 중간 프레임의 구조를 예시한 사시도, 및
도 6은 중간 프레임에 간격 조절구가 설치된 상태를 보인 전면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구체적인 실시예가 설명된다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대하여 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
명세서 전체에 걸쳐 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 그리고 본 발명에 첨부된 도면은 설명의 편의를 위한 것으로서, 그 형상과 상대적인 척도는 과장되거나 생략될 수 있다.
실시예를 구체적으로 설명함에 있어서, 중복되는 설명이나 당해 분야에서 자명한 기술에 대한 설명은 생략되었다. 또한, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 기재된 구성요소 외에 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "~부", "~기", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 전기적으로 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 휴대형 태양광 발전 모듈을 예시한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 휴대형 태양광 발전 모듈은 일반적인 태양광 발전 모듈과 유사하게 태양전지 어레이(100)와, 충전회로부(200)와, 배터리(300)와, 전력변환부(400)로 구성된다.
태양전지 어레이(100)는 태양전지 유닛(110)이 복수 개 조합되어 구성된다. 태양전지 유닛(110)은 태양광을 수광하여 직류 전원을 생성하는 단위 발전 유닛으로, 복수 개의 태양전지 유닛(110)이 직ㅇ병렬 조합되어 태양전지 어레이(100)를 구성하고 소정의 전압을 갖는 직류 전원을 출력한다. 충전회로부(200)는 태양전지 어레이(100)에서 생성된 직류 전원으로 배터리(300)를 충전한다.
배터리(300)는 충전 가능한 2차 전지로서, 바람직하게는 동작 수명이 길고 소형 경량화가 용이한 리튬이온전지를 적용한다. 물론 배터리(300)는 다른 종류의 2차 전지로 대체될 수도 있다.
전력변환부(400)는 배터리(300)의 전원을 전기기기에서 사용 가능한 전원으로 변환한다. 예를 들어, 전력변환부(400)는 DC 전원을 승압하는 DC-DC 컨버터, 또는, DC 전원을 AC 전원으로 변환하는 인버터의 조합으로 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명에서 태양전지 어레이의 구성 예를 보인 전면도이고, 도 3은 본 발명에서 태양전지 유닛의 구성 예를 보인 평면도이다. 이를 참조하여, 본 발명에서의 태양전지 어레이 및 태양전지 유닛의 구성에 대하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
태양전지 어레이(100)는 도시한 바와 같이 테두리 프레임(120, 130, 140, 160) 내에 태양전지 유닛(110) 복수 개가 조립된 형태를 가진다.
여기서, 태양전지 유닛(110)은 도 3에 도시된 바와 같이 하나 또는 복수의 태양전지 셀(112)과, 태양전지 셀(112)의 전면에 결합되는 프론트 커버(114)와, 태양전지 셀(112)의 후면에 결합되는 백 커버(116)와, 마감부재(118)로 구성된다. 프론트 커버(114)는 태양전지 셀(112)이 태양광을 수광할 수 있도록 광 투과성의 재질로 형성되며, 바람직하게는 경량의 폴리카보나이트 재질로 형성된다. 백 커버(116)는 태양전지 셀(112)을 보호하기 위해 결합되며 태양전지 셀(112)에서 발생되는 열을 방출하기 위해 히트 싱크 구조를 가질 수 있다. 마감부재(118)는 프론트 커버(114)와 백 커버(116)를 상호 접합하는 접합부재로서, 태양전지 유닛(110)의 양측을 마감한다.
도 2를 참조하면, 테두리 프레임(120, 130, 140, 160)은 태양전지 유닛(110)의 상측에 결합되는 상부 프레임(120), 태양전지 유닛(110)의 하측에 결합되는 하부 프레임(130), 태양전지 유닛(110)의 측부에 결합되는 측부 프레임(140), 그리고 상부 프레임(120)과 하부프레임(130)의 중간에 개재되어 상면과 하면에 각각 태양전지 유닛(110)을 수용하는 중간 프레임(160)으로 구성된다.
도 4는 본 발명에서 상부 프레임의 구조를 예시한 사시도이다. 도 4를 참조하면, 상부 프레임(120)은 상면이 마감 처리되며 하면에 길이방향을 따라 오목하게 수용홈(122)을 가진다. 이 수용홈(122)에는 태양전지 유닛(110)의 상측 두께면이 삽입되어 태양전지 유닛(110)을 고정시킨다. 상부 프레임(120)의 단면부(124)에는 이웃하는 다른 상부 프레임(120)과 연결을 위해 홈 또는 돌부 형태의 연결부(126)가 형성된다. 따라서 상부 프레임(120) 복수 개를 연결하여 태양전지 어레이(100)의 가로방향 길이를 연장시킬 수 있다.
여기서, 상부 프레임(120)의 수용홈(122) 내에는 도시한 바와 같이 쿠션부재(128)가 부착된다. 쿠션부재(128)는 태양전지 유닛(110)의 두께면에 밀착되어 태양전지 유닛(110)이 충격에 의해 손상되는 것을 방지하는 보호구로서 작용한다.
하부 프레임(130) 및 측부 프레임(140)은 모두 상부 프레임(120)과 수용홈(122)의 방향을 달리할 뿐 유사한 구조를 가진다.
도 5는 본 발명에서 중간 프레임의 구조를 예시한 사시도이다. 도 5를 참조하면, 중간 프레임(160)은 상하로 오목하게 수용홈(162)을 가진다. 따라서 도 6에서와 같이 상하의 수용홈(162)에 각각 태양전지 유닛(110)의 두께면을 수용하여 태양전지 유닛(110)을 고정시킨다. 이처럼 중간 프레임(160)을 설치함으로써, 태양전지 어레이(100)의 세로방향 길이를 연장할 수 있다.
중간 프레임(160) 역시 단면부(164)에 홈 또는 돌부 형태의 연결부(166)를 구비하여 이웃하는 중간 프레임(160)과 연결함으로써 길이방향으로의 연장이 가능하다. 또한, 중간 프레임(160)의 상하 수용홈(162) 각각에도 태양전지 유닛(110)의 두께면을 보호하기 위한 쿠션부재(168)가 부착된다.
도 6을 참조하면, 중간 프레임(160)의 수용홈(162)에는 태양전지 유닛(110) 간의 간격을 조절하기 위한 간격 조절구(170)가 소정 간격 이격되어 돌출 형성된다. 따라서 태양전지 유닛(110)들이 간격 조절구(170)에 의해 좌우로 유동되지 않고 견고하게 위치 고정될 수 있다. 또한, 프레임들에 태양전지 유닛(110)을 조립하는 작업이 보다 빠르고 수월하게 진행될 수 있다.
도 6에서는 중간 프레임(160)에 간격 조절구(170)가 구비된 것을 예시하였으나, 간격 조절구(170)는 상부 프레임(120), 하부 프레임(130), 및 측부 프레임(140) 중 어느 하나 또는 모두에도 구비될 수 있음은 물론이다.
도시된 예시에서와 같이, 태양전지 어레이(100)가 테두리 프레임(120, 130, 140, 160)에 복수의 태양전지 유닛(110)이 분리 가능하게 조립되도록 구성됨으로써, 각 구성들을 케이스 내에 적층하여 보관 및 운반할 수 있다. 따라서 태양전지 어레이(100)를 휴대하고 운반하는 작업이 용이하다. 나아가, 테두리 프레임(120, 130, 140, 160)들을 상호 연결하여 태양전지 어레이(100)의 가로방향 또는 세로방향 길이를 증감하는 것이 용이하며, 이에 따라 태양광 발전 출력의 증감을 쉽게 조절할 수 있다.
한편, 도면으로 예시하여 설명하지 않았지만, 테두리 프레임(120, 130, 140, 160)의 후방에는 지면에 대하여 태양전지 어레이(100)를 경사지게 설치할 수 있도록 지지대가 더 연결될 수 있다. 예를 들어, 지지대는 측부 프레임(140)의 후방에 인출 가능하게 삽입되며, 지지대의 하부는 길이 조절이 가능한 수단(예컨대, 턴버클 등과 같은)에 의해 연장될 수 있도록 설치된다. 이에 따라 태양의 고도에 따라 태양전지 어레이(100)의 수광면의 대향 각도를 자유롭게 조절할 수 있다.
위에서 개시된 발명은 기본적인 사상을 훼손하지 않는 범위 내에서 다양한 변형예가 가능하다. 즉, 위의 실시예들은 모두 예시적으로 해석되어야 하며, 한정적으로 해석되지 않는다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상술한 실시예가 아니라 첨부된 청구항에 따라 정해져야 하며, 첨부된 청구항에 한정된 구성요소를 균등물로 치환한 경우 이는 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
100 : 태양전지 어레이 110 : 태양전지 유닛
112 : 태양전지 셀 114 : 프론트 커버
116 : 백 커버 118 : 마감부재
120 : 상부 프레임 122 : 수용홈
124 : 단면부 126 : 연결부
128 : 쿠션부재 130 : 하부 프레임
140 : 측부 프레임 160 : 중간 프레임
162 : 수용홈 164 : 단면부
166 : 연결부 168 : 쿠션부재
170 : 간격 조절구 200 : 충전회로부
300 : 배터리 400 : 전력변환부

Claims (9)

  1. 태양광을 수광하여 직류 전원을 생성하는 태양전지 유닛 복수 개가 테두리 프레임 내에 조립되어 수용되는 태양전지 어레이;
    상기 태양전지 어레이에서 생성된 직류 전원을 충전하는 충전회로부;
    상기 충전회로부에 의해 상기 태양전지 어레이에서 발생된 직류 전원을 충전하는 배터리; 및
    상기 배터리의 전원을 전기기기에서 사용 가능한 전원으로 변환하는 전력변환부를 포함하며,
    상기 테두리 프레임은 상기 태양전지 유닛의 상측에 결합되는 상부 프레임, 상기 태양전지 유닛의 하측에 결합되는 하부 프레임, 상기 태양전지 유닛의 측부에 결합되는 측부 프레임, 및 상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임의 중간에 개재되어 상면과 하면에 각각 상기 태양전지 유닛을 수용하는 중간 프레임을 포함하며,
    상기 상부 프레임, 하부 프레임, 측부 프레임, 및 중간 프레임은 상기 태양전지 유닛의 두께면을 수용하도록 길이방향을 따라 오목하게 수용홈이 형성되며,
    상기 수용홈 내에는 상기 태양전지 유닛의 두께면에 밀착되어 상기 태양전지 유닛의 두께면을 보호하는 쿠션부재가 부착되며,
    상기 수용홈 내에는 상기 태양전지 유닛 간의 간격을 조절하기 위한 간격 조절구가 소정 간격 이격되어 돌출 형성되는 휴대형 태양광 발전 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상부 프레임, 하부 프레임, 측부 프레임, 및 중간 프레임 중 적어도 어느 하나의 프레임은 적어도 하나의 단면부에 이웃하는 다른 프레임과 연결할 수 있는 홈 또는 돌부 형태의 연결부를 구비하는 휴대형 태양광 발전 모듈.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지 유닛은 하나 이상의 태양전지 셀과, 상기 태양전지 셀의 전면에 결합되는 광 투과성의 폴리카보나이트로 형성된 프론트 커버와, 상기 태양전지 셀의 후면에 결합되어 상기 태양전지 셀을 보호하기 위한 백 커버와, 상기 프론트 커버와 상기 백 커버를 상호 접합하는 양측의 마감부재를 포함하는 휴대형 태양광 발전 모듈.
  8. 제1항, 제4항, 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테두리 프레임의 후방에는 지면에 대하여 상기 태양전지 어레이를 경사지게 지지하는 지지대가 더 연결되는 휴대형 태양광 발전 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 지지대는 상기 테두리 프레임 중 어느 하나의 프레임 후방에 인출 가능하게 삽입되며, 하부는 길이 조절 수단에 의해 신축 가능하게 구성되는 휴대형 태양광 발전 모듈.
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