KR101598063B1

KR101598063B1 - 태양추적장치를 탑재한 제어기능 및 저장기능의 등주내장형 태양광 가로등

Info

Publication number: KR101598063B1
Application number: KR1020150116710A
Authority: KR
Inventors: 이관재
Original assignee: 주식회사 한국리레이
Priority date: 2015-08-19
Filing date: 2015-08-19
Publication date: 2016-02-26

Abstract

본 발명은 본 발명은 태양추적장치를 탑재한 제어기능 및 저장기능의 등주내장형 태양광 가로등에 관한 것으로, 태양광을 수광하여 전기에너지로 변환하는 태양전지판(solar panel)(S)을 태양의 궤도(즉, 태양의 방위각 변화)에 따른 태양과 마주보도록 자동 구동하는 자동추적 구동장치(H)와, 태양의 방위각 및 일몰을 감지하는 태양광 자동 추적 센서(Q)를 함께 탑재하여 등주(B1)의 지주축(B)에 설치 구성하고 그리고 지주축(B)에는 태양전지판(S)에 의해 생산된 전기로서 빛을 조사하는 조명등(K)이 구성되고, 또한 태양전지판(S)으로부터 생산된 전기에너지를 저장 축적하는 저장장치(V) 및 상기 자동추적 구동장치(H)와 조명등(V)을 제어하는 컨트롤 박스(X)를 등주(B1) 내에 외부로 노출되지 않도록 내장 설치 수단에 의해 내장 설치하여 구성한 태양추적장치를 탑재한 제어기능 및 저장기능의 등주내장형 태양광 가로등에 관한 것이다.

Description

태양추적장치를 탑재한 제어기능 및 저장기능의 등주내장형 태양광 가로등{Photovoltaic power generating streetlight}

본 발명은 태양추적장치를 탑재한 제어기능 및 저장기능의 등주내장형 태양광 가로등에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광을 수광하여 전기에너지로 변환하는 태양전지판(solar panel)을 태양의 궤도(즉, 태양의 방위각 변화)에 따른 태양과 마주보도록 자동 구동하는 자동추적 구동장치와 태양의 방위각 및 일몰을 감지하는 감지센서를 함께 탑재하여 등주의 지주축에 설치 구성하고 그리고 지주축에는 태양전지판에 의해 생산된 전기로서 빛을 조사하는 조명등이 구성되고, 또한 태양전지판으로부터 생산된 전기에너지를 저장 축적하는 저장장치 및 상기 자동추적 구동장치와 조명등을 제어하는 컨트롤 박스를 등주 내에 외부로 노출되지 않도록 내장 설치한 태양추적장치를 탑재한 제어기능 및 저장기능의 등주내장형 태양광 가로등에 관한 것이다.

일반적으로 태양광 가로등은 태양광을 이용하여 전기를 발생시키는 태양전지판과 태양전지판에서 발생된 전기를 저장하는 저장부와 저장부로부터 전기를 공급받아 빛을 발생시키는 조명부와 등주로 구성되어있다.

상기와 같이 구성된 태양광 가로등은 태양의 빛 에너지를 전기에너지로 변환, 저장부에 전기를 저장하여 일몰 후에 조명을 점등한다.

이와 같은 종래의 태양광 가로등은 상기 태양전지판이 등주 상단에 고정하여 정남향으로 설치한다. 그러나 태양은 시간에 따라서 위치가 변동하여 위치에 따른 일조량의 차이 발생으로 태양 광을 이용한 발전효율이 저하되는 문제점이 있다.

이와 관련된 종래의 기술로서 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-1288575호(이하, '인용참증'이라 함)가 제시되어 있는데 상기 인용참증은 태양광 가로등 조립체를 구성하는 가로등 조립체에 관한 것으로 가로등주의 상부에 태양광모듈을 설치하기 위한 모듈거치대에 의해 태양광모듈이 태양과 집광이 적합한 위치로 설치 가능하도록 고정시키는 것과 상기 가로등주 내부에 구비되는 배터리와 컨트롤러를 용이하게 설치할 수 있도록 하는 태양광 가로등 조립체가 제시되어있다.

그러나 이는 제어함이 외부로 돌출되어 있고 태양모듈(태양전지판)이 고정형태로 구성되어 있어 태양의 궤도에 따라 자동 추적하여 수광할 수 없는 것이어서 태양광 집광효율이 떨어지며 이로 인해 태양모듈(태양전지판)의 설치 면적이 넓어져야 하고 무게가 늘어나 설치상태가 불안정하며 견고한 내구성을 보장받을 수 없으며 특히 태풍에 취약한 문제가 있다.

1. 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-1288575호(2013. 7. 22 공고)

본 발명은 상기 제시된 문제를 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 태양광을 수광하여 전기에너지로 변환하는 태양전지판(solar panel)을 태양의 궤도에 따른 태양과 마주보도록 자동 구동하는 자동추적 구동장치와, 태양의 방위각 및 일몰을 감지하는 감지센서를 함께 탑재하여 등주에 설치 구성하고 그리고 등주에는 태양전지판에 의해 생산된 전기로서 빛을 조사하는 조명등이 구성되고, 또한 태양전지판으로부터 생산된 전기에너지를 저장 축적하는 저장장치 및 상기 자동추적 구동장치와 조명등을 제어하는 컨트롤 박스를 등주 내에 외부로 노출되지 않도록 내장 설치 수단에 의해 내장 설치하여 구성한 태양추적장치를 탑재한 제어기능 및 저장기능의 등주내장형 태양광 가로등을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

태양광을 수광하여 전기에너지로 변환하는 태양전지판(solar panel)을 태양의 궤도(즉, 태양의 방위각 변화)에 따른 태양과 마주보도록 자동 구동하는 자동추적 구동장치와, 태양의 방위각 및 일몰을 감지하는 태양광 자동 추적 센서를 함께 탑재하여 등주의 지주축에 설치 구성하고 그리고 지주축에는 태양전지판에 의해 생산된 전기로서 빛을 조사하는 조명등이 구성되고, 또한 태양전지판으로부터 생산된 전기에너지를 저장 축적하는 저장장치 및 상기 자동추적 구동장치와 조명등을 제어하는 컨트롤 박스를 등주 내에 외부로 노출되지 않도록 내장 설치 수단에 의해 내장 설치하여 구성한 것이다.

이상과 같은 본 발명은 첫째, 태양전지판(solar panel)이 태양의 궤도 변화에 따른 태양과 마주보도록 구동되게 함으로써 태양광을 보다 효과적으로 수광할 수 있도록 하여 태양전지판의 발전효율을 높여줄 수 있는 것이어서 태양전지판의 설치면적을 감소시킬 수 있고 무게를 줄일 수 있다.

둘째, 또한 정밀한 구동에 의해 태양의 방위각 변화에 따른 추적의 정확성을 높일 수 있는 것이고 지주축을 중심으로 구동되기 때문에 강한 태풍이나 강풍에도 견딜 수 있고 보다 큰 용량의 태양전지판(solar panel)을 설치할 수 있어 발전효율을 극대화할 수 있는 것이며 견고한 내구성을 가진다.

그리고 본 발명의 구동장치는 수직 형태의 지주 축에 결합 설치함은 물론 수평 형태의 지주 축에 설치 결합하여 사용할 수도 있는 것이다.

셋째, 또한 태양의 방위각 및 일몰을 감지하는 감지센서의 결합구성을 위한 유니트를 적절한 온도와 압력을 자동 조절함에 따라 태양광의 추적 감지의 효율과 정밀도를 높일 수 있다.

넷째, 그리고 등주 내에는 생산된 전기에너지를 저장 축적하는 저장장치와 자동추적 구동장치 및 조명등을 제어하는 컨트롤 박스를 등주 내에 외부로 노출되지 않도록 내장 구성함에 따라 보행자의 감전사고 및 충돌 방지는 물론 파손으로부터 보호하고 유지 관리를 원활히 할 수 있으며 높은 심미성을 갖는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 "태양추적장치를 탑재한 제어기능 및 저장기능의 등주내장형 태양광 가로등"에 대한 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 "자동추적 구동장치"의 전체 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 "자동추적 구동장치"의 조립 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 도 3의 A-A선 단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 도 3의 B-B 선에서 본 작용상태도로서,
도 5는 일출 전 상태도이고, 도 6은 일몰 후 상태도이다.
도 7은 본 발명에 따른 "자동추적 구동장치"에서 웜 기어에 대한 발췌 확대 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 "태양광 자동 추적 센서"의 전체 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 "태양광 자동 추적 센서"의 조립된 외형 사시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 "태양광 자동 추적 센서"의 정면에서 본 조립 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 "태양광 자동 추적 센서"의 평면에서 본 조립 단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 "태양광 자동 추적 센서"에서 "센서장착유니트"의 측면에서 본 단면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 "태양광 자동 추적 센서"가 태양전지판에 설치되어 태양의 이동 방위각에 따라 추적 이동하는 상태를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 저장장치와 컨트롤 박스가 등주 내에 내장설치되는 상태의 분해 사시도이다.
도 15는 본 발명에 따른 저장장치와 컨트롤 박스가 등주 내에 내장설치되는 상태의 조립 상태를 나타낸 정면에서 본 단면도이다.
도 16은 본 발명에 따른 저장장치와 컨트롤 박스가 등주 내에 내장설치되는 상태의 조립 상태를 나타낸 측면에서 본 단면도이다.
도 17은 본 발명에 따른 저장장치가 등주 내에 내장설치되는 상태의 요부 발췌 확대 단면도이다.

이하, 바람직한 실시예로서 도시하여 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 설명함에 있어서 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능이나 형태 등을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

태양광을 수광하여 전기에너지로 변환하는 태양전지판(solar panel)(S)을 태양의 궤도(즉, 태양의 방위각 변화)에 따른 태양과 마주보도록 자동 구동하는 자동추적 구동장치(H)와, 태양의 방위각 및 일몰을 감지하는 태양광 자동 추적 센서(Q)를 함께 탑재하여 등주(B1)의 지주축(B)에 설치 구성하고 그리고 지주축(B)에는 태양전지판(S)에 의해 생산된 전기로서 빛을 조사하는 조명등(K)이 구성되고, 또한 태양전지판(S)으로부터 생산된 전기에너지를 저장 축적하는 저장장치(V) 및 상기 자동추적 구동장치(H)와 조명등(V)을 제어하는 컨트롤 박스(X)를 등주(B1) 내에 외부로 노출되지 않도록 내장 설치 수단에 의해 내장 설치하여 구성한 것이다.

상기 자동추적 구동장치(H)는 도 2 내지 도 7에서와 같이 하우징본체(A)를 구성하고 하우징 본체(A)의 내부에 내장 설치되고 지주축(B)에 고정되게 설치되는 웜기어(C)를 구성하며 웜기어(C)는 상기 지주축(B)에 다수의 체결볼트(1)로써 고정되게 결합하는 홀더 체결밴드(2)와 상기 홀더 체결밴드(2)의 외측으로 결합된 웜휠(Worm Wheel)(3)과 상기 웜휠(3)의 주연부에 결합되고 웜과 결합되는 웜기어 홀(4) 및 공회전홀(5)이 형성되며 금속재로 된 웜기어 밴드(6)를 결합하여 구성한다.

상기 웜기어(C)의 상측에는 상측 링 베어링(D)을 삽입 장착하고, 하측에는 하측 링 베어링(Da)을 삽입 장착하되, 상기 상측 링 베어링(D)과 하측 링 베어링(Da)은 각각 상기 지주축(B)에 삽입 설치한다.

상측 링 베어링(D)과 하측 링 베어링(Da)은 각각 외측 주연부에 삽입홈(7)(7a)을 형성하고 합성수지로 이루어진 베어링 몸체(8)(8a)를 형성하고 상기 베어링 몸체(8)(8a)의 삽입홈(7)(7a)에는 합성수지로 이루어지며 링 타입(Ring type)으로 된 전동체(9)(9a)를 삽입 구성하되, 상기 전동체(9)(9a)는 상기 하우징 본체(A)의 내벽과 밀착되어 하우징 본체(A)와 함께 회전되게 한다.

상기 상측 링 베어링(D)과 하측 링 베어링(Da)의 베어링 몸체(8)(8a)는 아세탈수지(acetal resin)로 된 합성수지로 구성하고, 링 타입(Ring type)의 전동체(9)(9a)는 테프론(Teflon)으로 된 합성수지로 구성함으로써 무게가 가볍고 내열, 내한성이 뛰어나며 마찰계수가 적은 특징을 가져 저속회전용에 적합하고, 온도차가 심한 곳에서도 사용하기 적합하다.

상기 웜기어(C)의 웜기어 홀(4)에는 웜축(10)에 축설된 웜(11)을 치합되게 결합하고 상기 웜축(10)의 일측 선단에는 회동기어(12)가 연결 설치되며 상기 회동기어(12)에는 감속기어(13)를 갖는 구동모터(14)의 모터 축(15)에 축설된 구동기어(16)가 치합된다.

상기 웜(11)과 구동모터(14)는 체결 브라켓트(16a)에 의해 상기 하우징 본체(A)에 체결볼트(17)로써 고정되게 설치한다.

상기 상측 링 베어링(D)의 상측에는 스러스트 베어링(Trust Bearing)(18)을 장착하고 그 위에는 고정판(19)과 상측 케이스(20)를 장착한다.

상기 하측 링 베어링(Da)의 하측에는 지지판(21)과 하측 케이스(22)를 결합하고 상기 지지판(21)에는 제1 리미트 스위치(23)와 제2 리미트 스위치(24)를 고정되게 결합한다.

상기 하측 링 베어링(Da)의 베어링 몸체(8a)에는 상기 제1 및 제2 리미트 스위치(23)(24)와 텃치(touch)되는 제1 스톱퍼(25)와 제2 스톱퍼(26)를 고정되게 설치한다.

상기 하우징 본체(A)의 외측 주연부에는 결합홈(27)을 형성하고 상기 결합홈(27)에는 체결볼트(28)와 체결너트(29)에 의해 판넬고정 브라켓트(30)를 고정설치하여 태양전지판(solar panel)(S)을 설치 구성한다.

이상과 같은 자동추적 구동장치(H)에 의해 태양전지판(S)을 태양의 이동에 따라 회전시켜 항시 태양과 마주 볼 수 있도록 한 것이다.

태양이 떠서 태양의 궤도를 따라 이동을 할 경우 태양광 자동 추적 센서(Q)(도 1참조)에서 태양광을 감지하고 회로기판(미도시 처리하였슴)에 구성된 회로장치(미도시)의 명령에 의해 구동모터(14)를 구동한다.

상기 구동모터(14)가 구동을 하면 구동력은 감속기어(13)를 경유하여 구동기어(16)를 구동시키고 상기 구동기어(16)가 구동됨에 따라 그 구동력은 회동기어(12)와 웜축(10), 웜(11) 및 웜기어(C)에 순차적으로 전달된다.

이 경우 상기 웜기어(C)는 다수의 체결볼트(1)에 의해 지주축(B)에 고정 설치되어 있기 때문에 회전할 수 없는 상태이고 상기 웜(11)은 체결브라켓트(16a)에 의해 체결볼트(17)로써 상기 하우징 본체(A)의 외벽에 고정 설치되어 있다.

따라서 상기 웜(11)은 상기 웜기어(C)의 웜기어 밴드(6)에 형성된 웜기어 홀(4)을 따라 회전하면서 이동한다.

즉, 상기 웜(11)은 자전과 동시에 웜기어 밴드(6)에 형성된 웜기어 홀(4)을 따라 공전을 하게 되고, 이때 하우징 본체(A)와 고정판(19) 및 상측 케이스(20), 지지판(21)과 하측 케이스(22)는 다 함께 상, 하측 링 베어링(D)(Da)의 링 타입(Ring type) 전동체(9)(9a)를 기점으로 회전하고 동시에 상기 하우징 본체(A)에 판넬고정 브라켓트(30)에 의해 연결 설치된 태양전지판(solar panel)(S) 또한 함께 회전한다.

다시 설명하면 상기 웜기어(C)와 상, 하측 링 베어링(D)(Da)의 베어링 몸체(8)(8a) 및 지주축(B)만 회전하지 않고 다른 구성요소 들은 모두 회전하여 태양전지판(solar panel)(S)을 회전시킨다.

따라서, 상기 태양전지판(solar panel)(S)은 태양의 이동에 따라 항시 태양과 마주 보게 되는 것이다.

이러한 본 발명의 구동장치는 태양이 떠서 일몰까지 구동되고 태양의 일몰이 이루어지면 태양을 따라 구동되었던 구동장치는 구동을 멈추게 된다.

즉, 태양의 일몰이 이루어졌을 경우에는 태양광 자동 추적 센서(Q)에 의해 일몰이 이루어졌음을 감지하여 회로장치(미도시)를 통해 구동모터(14)의 구동을 중지시키도록 하지만, 감지의 오인 등 예상하지 못한 사안의 발생으로 인한 경우에 상기 구동모터(14)는 구동을 멈추지 않게 되고 일몰 후에도 계속 작동이 되는 문제가 발생할 수 있다.

이럴 경우 안전한 운전을 위해 도 5에서와 같이 제1 리미트 스위치(23)가 제1 스톱퍼(25)와 텃치(touch)되어 있는 상태[일몰상태이고 구동모터가 정지되어 있는 상태이며 일출전 준비상태임]에서 일출이 이루어지면 태양광 자동 추적 센서(Q)에 의해 일출이 이루어졌음을 감지하여 회로장치(미도시)를 통해 구동모터(14)의 구동을 시작한다.

이 경우 위에서 상세히 작동설명을 한 바와 같이 제1 및 제2 스톱퍼(25)(26)가 설치된 베어링 몸체(8a)는 고정된 상태로 있고 지지판(21)과 태양전지판(S)은 태양의 궤도를 따라 회전하며 일몰이 이루어지면 제2 리미트 스위치(24)는 도 6에서와 같이 제2 스톱퍼(26)에 텃치(touch)되며 이때 구동 중인 구동모터(14)의 구동을 중지시킴과 동시에 다시 구동모터(14)를 역구동시킨다.

이때 상기에서와 같이 정회전하였던 구성요소[구동기어(16), 회동기어(12), 웜축(10)과 웜(11), 하우징 본체(A), 고정판(19) 및 상측 케이스(20), 지지판(21)과 하측 케이스(22)] 들이 모두 다 함께 상, 하측 링 베어링(D)(Da)의 링 타입(Ring type) 전동체(9)(9a)를 기점으로 역회전하고 동시에 상기 하우징 본체(A)에 판넬고정 브라켓트(30)에 의해 연결 설치된 태양전지판(solar panel)(S) 또한 함께 역회전하여 초기상태로 복귀되며 다시 도 5에서와 같이 제1 리미트 스위치(23)가 제1 스톱퍼(25)에 텃치(touch)되면 상기 구동 중인 구동모터(14)의 구동을 중지시키고 상기 태양전지판(solar panel)(S)을 초기위치로 복귀시킨 상태에서 다음날을 대비한다.

이상과 같은 본 발명의 자동추적 구동장치(H)는 태양전지판(solar panel)(S)이 태양의 궤도(즉, 태양의 방위각 변화)에 따른 태양과 마주보도록 구동되게 함으로써 태양광을 보다 효과적으로 수광할 수 있도록 하여 태양전지판(S)의 발전효율을 높여줄 수 있는 것이고, 또한 구동장치의 구동에 따른 안전성을 확보하며 정밀한 구동에 의해 태양의 방위각 변화에 따른 추적의 정확성을 높일 수 있는 것이다.

그리고 또한 지주축에 결합 설치되고 또한 지주축을 중심으로 구동되기 때문에 강한 태풍이나 강풍에도 견딜 수 있고 보다 큰 용량의 태양전지판(solar panel)을 설치할 수 있어 발전효율을 극대화할 수 있는 것이다.

상기 태양광 자동 추적 센서(Q)는 도 8 내지 도 13에서와 같이 케이스형으로 구성된 본체(50)의 내부에 회로기판(PCB)(51)이 내장 설치되고 상기 본체(50)의 상측부에 센서장착유니트(U)와 투명체형 뚜껑(52)이 결합 구성된다.

상기 센서장착유니트(U)는 지지틀체(54)와 감지센서장착용 틀체(55)로 결합 구성되고, 상기 지지틀체(54)는 바닥면(56)과 일몰센서(57)가 장착되는 후단장착면(58)이 수직으로 구성되며, 상기 감지센서장착용 틀체(55)는 양측으로 각각 동방위센서(59)가 장착되는 좌측장착면(60)과 서방위센서(61)가 장착되는 우측장착면(62)을 형성하여 구성한다.

상기 좌측장착면(60)과 우측장착면(62)은 감지센서장착용 틀체(55)의 중심으로부터 양측으로 벌어지는 방향으로 경사지게 형성된다.

상기 일몰센서(57)와 동방위센서(59) 및 서방위센서(61)는 수광되는 태양에 비례하는 전압을 출력하는 통상의 솔라셀로서 구현한다.

상기 지지틀체(54)와 감지센서장착용 틀체(55)의 결합 수단으로서 상기 지지틀체(54)의 바닥면(56) 전방부에 결합공(56a)을 형성하고 후단장착면(58)의 양측부에 결착홈(67)을 형성하며, 상기 감지센서장착용 틀체(55)의 전방 하측으로 결합돌기(68)를 돌출형성하여 상기 결합공(56a)에 삽입 결합하고 또 상기 감지센서장착용 틀체(55)의 양단부를 상기 결착홈(67)에 삽입 결합한다(도 11참조).

상기 동방위센서(59)와 서방위센서(61)는 도 11에서와 같이 감지센서장착용 틀체(55)의 중심을 기점으로 소정의 경사각(θ)(θ1)을 이루며, 이들 경사각 θ와 θ1은 동일하며 바람직하기로는 각각 45°로서 90°를 이루게 한다.

그리고 상기 투명체형 뚜껑(52)의 하측부에 오링홈(69)을 형성하고 상기 오링홈(69)의 일측에는 자동압력조절공(70)을 형성하며 상기 오링홈(69)에는 신축성이 있는 오링(71)을 삽입 결합한다.

상기 투명체형 뚜껑(52)의 상단부에 통기공(72)을 형성하고 상기 통기공(72)을 개폐하기 위한 밀봉용 와셔(73)와 조절볼트(74)를 결합 구성한다.

상기 본체(50)와 투명체형 뚜껑(52)이 결합되는 상하 부분에 패킹(75)(76)으로 밀봉하고 결합의 안전을 위해 체결볼트(77)를 체결한다.

위와 같은 태양광 자동추적 센서(Q)는 태양발전기를 이루는 태양전지판(S)에 결합 사용한다.

그래서 태양전지판(S)이 태양의 움직임에 추종하여 항상 마주하도록 하여 발전효율이 증대되록 하는데 사용되는 것이다.

태양은 도 13에 도시된 바와 같이 매일같이 동쪽에서 떠서 서쪽으로 지고 있으며, 여름철(하지)에는 태양의 고도가 높고 겨울철(동지)에는 태양의 고도가 낮다.

따라서, 상기한 태양의 위치 이동을 정확히 감지하여 태양전지판(S)이 추적하도록 하면 태양전지판(S)의 발전효율을 높여줄 수 있다.

태양이 떠오르면 도 13(a)와 같이 서방위센서(61)는 많은 양의 태양광을 수광하게되고, 동방위센서(59)는 적은 양의 태양광을 수광하게 되며, 각각의 서방위센서(61)와 동방위센서(59)는 태양광량에 대응하는 전압을 출력하고, 회로기판(51)에 구성된 회로장치(미도시)에 의해 태양광량정보를 서로 비교한다.

이때의 비교결과는 서방위센서(61)에서 감지되는 태양광량이 동방위센서(59)에서 감지되는 태양광량 보다 더 많은 상태가 되며, 이 경우 회로기판(51)에 구성된 회로장치(미도시)의 제어에 의해 동방위센서(59)에 태양광이 더 많이 비춰질 수 있도록 방위각구동모터(미도시)를 동쪽에서 서쪽방향으로 작동시켜 태양전지판(S)이 서쪽으로 이동하도록 한다.

즉, 도 11과 같이 태양이 센서장착유니트(U)의 정중앙에 위치하게 되면 동방위센서(59)와 서방위센서(61)에서 감지되는 태양광량이 동일해지는 것이며, 태양이 서쪽(도면상의 우측)으로 이동하였다면 서방위센서(61)에 비춰지는 태양광량이 동방위센서(59)에 비춰지는 태양광량 보다 많아지게 되는 것이고, 이에 따라 태양전지판(S)을 서쪽으로 이동시켜 다시 서방위센서(61)와 동방위센서(59)에서 감지되는 태양광량이 동일해지도록 맞춰주는 것이다.

이와 같이 태양이 서쪽으로 질 때까지 연속해서 태양의 이동에 따라 추적하게 되며 이로써 태양전지판(S)은 태양과 항시 정확하게 마주하게 된다.

한편, 도 13(c)와 같이 태양이 서쪽으로 완전이 져서 일몰이 이루어지면 일몰센서(57)에 의해 태양광조도가 일정치(0.5KLux) 이하인 것이 감지되고, 그 일몰감지정보는 회로기판(51)에 구성된 회로장치(미도시)로 입력되며, 회로장치(미도시)에서 일몰상태를 판단한 후 방위각 구동모터(미도시)를 도 13(d)와 같이 초기위치로 복귀시켜 다음날을 대비한다.

그리고, 본 발명에서는 추적가능한 태양의 태양광조도는 30KLux 이상일 때 가능하며, 날씨가 흐리거나 안개가 껴서 태양광을 감지하지 못할 경우에는 태양광 추적작동을 실시하지 않는다.

한편 태양광을 수광하게 되면 투명체형 뚜껑(52) 내부에는 지역에 따라 최고 85℃까지 상승하였다가 일몰 후에는 최저 -35℃까지 하강하게 되는데, 일출 후 고온으로 상승하게 되면 공기가 팽창하여 압력 또한 상승하게 된다.

이로 인해 온도차와 압력차로 인한 수축 이완으로 솔라셀로 이루어진 일몰센서(57)와 동방위센서(59) 및 서방위센서(61)의 기능이 저하되고 태양광의 효율적인 수광이 저하되는 문제가 발생한다.

그리고 또한 본체(50)와 투명체형 뚜껑(52)의 결합 부분에 틈새가 생겨 습기나 먼지가 유입되고 특히 투명체형 뚜껑(52)의 내측벽에 습기가 발생하는 문제가 있는데 이러한 문제들을 본 발명에서는 완전히 해소하였다.

즉, 도 10에서와 같이 투명체형 뚜껑(52) 내부에 태양광의 수광에 의해 일정한 정도 이상의 고온 고압이 발생하면 오링홈(69)에 형성된 자동압력조절공(70)을 통하여 외부로 토출하게 되는데 이 경우 오링홈(69)에 삽입 결합된 신축성이 있는 오링(71)이 이완되면서 상기 자동압력조절공(70)을 자동으로 개방하게 되고 이로써 투명체형 뚜껑(52) 내부의 온도와 압을 적절하게 조절하게 된다.

다시 투명체형 뚜껑(52)의 내부에 일정한 정도 이하의 온도와 압력으로 내려가면 신축성이 있는 오링(71)은 수축되어 상기 자동압력조절공(70)을 밀봉한다.

한편, 상기 본체(50)와 투명체형 뚜껑(52)을 조립할 시 패킹(75)(76)이 결합되어 있어 상기 투명체형 뚜껑(52) 내부에는 공기가 찬 상태에서 외부로 빠져나지 못하므로 조립이 용이하지 않게 되는데 이 경우 투명체형 뚜껑(52)의 상단부에 구성된 조절볼트(74)와 밀봉용 와셔(73)를 이용하여 통기공(72)을 개방시켜 놓고 조립을 하면 통기공(72)을 통해 공기가 빠져나가므로 용이하게 조립을 완성할 수 있다.

또한 조립을 완성한 다음 정화된 공기를 상기 통기공(72)을 통해 주입하고 다시 밀봉한다.

따라서 정화된 공기의 주입에 의해 일몰센서(57)와 동방위센서(59) 및 서방위센서(61)의 성능을 보호하고 수명을 연장할 수 있다.

그리고 사용 중 심한 온도차로 인해 투명체형 뚜껑(52)의 내측벽에 습기가 발생하는 등의 비상시에는 상기 조절볼트(74)와 밀봉용 와셔(73)를 이용하여 통기공(72)을 개방한 다음 투명체형 뚜껑(52)에 열을 가하면 신속하고 용이하게 습기를 제거할 수 있다.

이상과 같은 태양광 자동 추적 센서(Q)는 태양발전기를 이루는 태양전지판의 상부에 설치되어 실시간으로 움직이는 태양의 방위각 및 일몰을 감지하여 태양광의 추적에 따른 효율성 및 정밀도를 높일 수 있고 태양의 위치를 정확히 추적할 수 있다.

상기 등주(B1) 내에 저장장치(V)와 컨트롤 박스(X)의 내장 설치 수단은, 도 14 내지 도 17에서와 같이 등주(B1) 내의 양측 벽면으로 한 쌍으로 된 제1 및 제2 거치대(100)(100a)를 고정 설치하되, 상기 제1 및 제2 거치대(100)(100a)는 수직 방향으로 다수 개로 구성한다.

그리고 상기 제1 및 제2 거치대(100)(100a) 사이에는 상기 수직으로 장착된 다수의 배터리 간에 배선된 케이블을 배열 설치하기 위한 케이블 배선용 공간부(101)를 형성한다.

위와 같은 상기 제1 및 제2 거치대(100)(100a)에는 태양전지판(S)으로부터 생산된 전기에너지를 저장 축적하는 저장장치(V)로써 배터리를 장착한다.

상기 등주(B1)의 내부 상측 벽에는 지지 브라켓트(102)를 고정 설치하고 상기 지지 브라켓트(102)에는 상기 자동추적 구동장치(H)와 조명등(K)을 제어하는 컨트롤 박스(X)를 고정 설치한다.

즉, 상기 컨트롤 박스(X)는 지지고정판(103)에 의해 체결볼트(104)로써 상기 지지 브라켓트(102)에 고정 설치한다.

그리고 상기 등주(B1)의 일 측면에는 상하측에 개구부(105)를 형성하고 상기 개구부(105)를 통해 상기 저장장치(V)로써 배터리와 컨트롤 박스(X)를 삽입 장착하거나 필요 시 추출하며 상기 개구부(105)는 커버(106)에 의해 밀봉한다.

그리고 상기 개구부(106)의 상단에는 빗물 방지용 돌기 턱(107)을 돌출 형성하여 우천시 빗물의 침투를 방지함으로써 상기 저장장치(V)인 배터리와 컨트롤 박스(X)를 빗물로부터 보호한다.

이상과 같이 태양전지판으로부터 생산된 전기에너지를 저장 축적하는 저장장치 및 상기 자동추적 구동장치와 조명등을 제어하는 컨트롤 박스를 등주 내에 외부로 노출되지 않도록 내장 설치 수단에 의해 내장 구성함에 따라 보행자의 감전사고 및 충돌 방지는 물론 파손으로부터 보호하고 유지 관리를 원활히 할 수 있으며 외관상 높은 심미성을 갖는 것이다.

A: 하우징 본체 B: 지주축
B1: 등주 C: 웜기어
D: 상측 링 베어링 Da: 하측 링 베어링
H: 자동추적 구동장치 K: 조명등
S: 태양전지판(solar panel) Q: 태양광 자동 추적 센서
U: 센서장착유니트 V: 저장장치
X: 컨트롤 박스
1: 체결볼트 2: 홀더 체결밴드
3: 웜휠 4: 웜기어 홀
5: 공회전 홀 6: 웜기어 밴드
7,7a: 삽입홈 8,8a: 베어링 몸체
9,9a: 전동체 10: 웜축
11: 웜 12: 회동기어
13: 감속기어 14: 구동모터
15: 모터축 16: 구동기어
16a: 체결브라켓트
17: 체결볼트 18: 스러스트 베어링
19: 고정판 20: 상측 케이스
21: 지지판 22: 하측 케이스
23: 제1 리미트 스위치 24: 제2 리미트 스위치
25: 제1 스톱퍼 26: 제2 스톱퍼
27: 결합홈 28: 체결볼트
29: 체결너트 30: 판넬고정 브라켓트
50: 본체 51: 회로기판(PCB)
52: 투명체형 뚜껑 54: 지지틀체
55: 감지센서장착용 틀체 56: 바닥면
57: 일몰센서 58: 후단장착면
59: 동방위센서 60: 좌측장착면
61: 서방위센서 62: 우측장착면
67: 결착홈 68: 결합돌기
69: 오링홈 70: 자동압력조절공
71: 오링 72: 통기공
73: 밀봉용 와셔 74: 조절볼트
100,100a: 거치대 101: 공간부
102: 지지브라켓트 103: 지지고정판
104: 체결볼트 105: 개구부
106: 커버 107: 빗물 방지용 돌기 턱

Claims

태양광을 수광하여 전기에너지로 변환하는 태양전지판(solar panel)(S)을 태양의 궤도(즉, 태양의 방위각 변화)에 따른 태양과 마주보도록 자동 구동하고 또한 태양전지판(solar panel)(S)을 탑재하여 등주(B1)의 지주축(B) 상측 상단부에 설치 구성되는 자동추적 구동장치(H)를 구성하되,
상기 자동추적 구동장치(H)는 케이스형으로 구성된 하우징본체(A)와, 상기 하우징 본체(A)의 내부에 내장 설치되고 지주축(B)에 고정되게 설치되는 웜기어(C)와, 상기 웜기어(C)의 상측에 삽입 장착되는 상측 링 베어링(D) 및 상기 웜기어(C)의 하측에 삽입 장착되는 하측 링 베어링(Da)과, 상기 웜기어(C)에는 웜축(10)에 축설된 웜(11)을 치합되게 결합하고 상기 웜축(10)의 일측 선단에는 회동기어(12)가 연결 설치되며 상기 회동기어(12)에는 구동모터(14)의 모터 축(15)에 축설된 구동기어(16)가 치합되고 상기 웜(11)과 구동모터(14)는 체결브라켓트(16a)에 의해 상기 하우징 본체(A)에 고정설치하며, 상기 상측 링 베어링(D)의 상측에는 스러스트 베어링(Trust Bearing)(18)을 장착하고 그 위에는 고정판(19)과 상측 케이스(20)를 장착하며, 상기 하측 링 베어링(Da)의 하측에는 지지판(21)과 하측 케이스(22)를 결합하고 상기 지지판(21)에는 제1 및 제2 리미트 스위치(23)(24)를 고정되게 결합하고, 상기 하측 링 베어링(Da)의 베어링 몸체(8a)에는 상기 제1 및 제2 리미트 스위치(23)(24)와 텃치되는 제1 및 제2 스톱퍼(25)(26)를 고정되게 설치하며, 상기 하우징 본체(A)의 외측으로 판넬고정 브라켓트(30)로써 태양전지판(solar panel)(S)을 설치하여 구성하고,
상기 태양전지판(solar panel)(S)에 결합 설치되고 태양의 방위각과 고도각 및 일몰을 감지하는 태양광 자동 추적 센서(Q)와,
상기 등주(B1)의 지주축(B) 상측에 구성되어 태양전지판(S)에 의해 생산된 전기로서 빛을 조사하는 조명등(K)과,
상기 등주(B1)의 하측 내부에는 태양전지판(S)으로부터 생산된 전기에너지를 저장 축적하는 저장장치(V) 및 상기 자동추적 구동장치(H)와 조명등(K)을 제어하는 컨트롤 박스(X)를 외부로 노출되지 않도록 내장 설치 수단에 의해 내장 설치하여 구성함을 특징으로 하는 태양추적장치를 탑재한 제어기능 및 저장기능의 등주내장형 태양광 가로등.
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제1항에 있어서, 태양광 자동 추적 센서(Q)는 케이스형으로 구성되고 내부에 회로기판(PCB)(51)이 내장 설치되는 본체(50)와, 상기 본체(50)의 상측부에 결합 구성되는 센서장착유니트(U) 및 투명체형 뚜껑(52)과, 상기 센서장착유니트(U)는 지지틀체(54)와 감지센서장착용 틀체(55)로 결합 구성하여 이루어지고, 상기 지지틀체(54)는 바닥면(56)과 일몰센서(57)가 장착되는 후단장착면(58)이 수직 구성되며, 상기 감지센서장착용 틀체(55)는 양측으로 각각 동방위센서(59)가 장착되는 좌측장착면(60)과 서방위센서(61)가 장착되는 우측장착면(62)을 형성하여 구성하고, 상기 좌측장착면(60)과 우측장착면(62)은 감지센서장착용 틀체(55)의 중심으로부터 양측으로 벌어지는 방향으로 경사지게 형성하며, 상기 동방위센서(59)와 서방위센서(61)는 감지센서장착용 틀체(55)의 중심을 기점으로 경사각(θ)(θ1)을 이루며, 이들 경사각 θ와 θ1은 동일하고 각각 45°로서 90°를 이루게 구성함을 특징으로 하는 태양추적장치를 탑재한 제어기능 및 저장기능의 등주내장형 태양광 가로등.
제1항에 있어서, 저장장치(V)를 등주 내에 내장 설치하는 내장 설치 수단은 등주(B) 내의 양측 벽면으로 한 쌍으로 된 제1 및 제2 거치대(100)(100a)를 고정 설치하되, 상기 제1 및 제2 거치대(100)(100a)는 수직 방향으로 다수 개로 구성하며, 상기 제1 및 제2 거치대(100)(100a) 사이에는 상기 수직으로 장착된 다수의 배터리 간에 배선된 케이블을 배열 설치하기 위한 케이블 배선용 공간부(101)를 형성하여 구성함을 특징으로 하는 태양추적장치를 탑재한 제어기능 및 저장기능의 등주내장형 태양광 가로등.
제1항에 있어서, 컨트롤 박스(X)를 등주(B1) 내에 내장 설치하는 내장 설치 수단은 상기 등주(B1)의 내부 상측 벽에 지지 브라켓트(102)를 고정 설치하고 상기 지지 브라켓트(102)에는 자동추적 구동장치(H)와 조명등(K)을 제어하는 컨트롤 박스(X)를 지지고정판(103)에 의해 체결볼트(104)로써 고정 설치하여 구성함을 특징으로 하는 태양추적장치를 탑재한 제어기능 및 저장기능의 등주내장형 태양광 가로등.
제1항에 있어서, 등주(B1)의 일 측면에는 개구부(105)를 형성하고 상기 개구부(105)를 통해 상기 저장장치(V)로써 배터리와 컨트롤 박스(X)를 삽입 장착하거나 필요 시 추출하며 상기 개구부(105)는 커버(106)에 의해 밀봉하고, 상기 개구부(105)의 상단에는 빗물의 침투를 방지하는 빗물 방지용 돌기 턱(107)을 돌출 형성하여 구성함을 특징으로 하는 태양추적장치를 탑재한 제어기능 및 저장기능의 등주내장형 태양광 가로등.
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