KR101781491B1 - Solar heat piezoelectric power generation system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양열과 바람의 외부 진동으로 발생되는 기계적 에너지를 이용하여 외부 환경에 구애받지 않고 지속적으로 발전할 수 있는 태양열 압전 발전시스템에 관한 것으로서, 지붕 및 옥상 등의 건물 외부에 설치되는 태양열 집열판과 압전 발전장치로 이루어진 태양열 압전 발전장치와, 상기 태양열 압전 발전장치에 전기적으로 연결되어 태양열 압전 발전장치로부터 생성된 에너지를 저장하는 전력저장장치와, 상기 전력저장장치에 전기적으로 연결되어 태양열 압전 발전 용량 부족시 자동적으로 전원을 공급하는 외부전원을 포함한다.The present invention relates to a solar-electric-pyroelectric power generation system capable of continuously generating electricity regardless of the external environment by using mechanical energy generated by external vibration of solar and wind, A power storage device electrically connected to the solar and pyroelectric power generation device and storing energy generated from the solar and pyroelectric power generation device; And an external power source that automatically supplies power when it is short.

Description

태양열 압전 발전시스템{SOLAR HEAT PIEZOELECTRIC POWER GENERATION SYSTEM}[0001] SOLAR HEAT PIEZOELECTRIC POWER GENERATION SYSTEM [0002]

본 발명은 태양열 압전 발전시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양열과 바람의 외부 진동으로 발생되는 기계적 에너지를 이용하여 외부 환경에 구애받지 않고 지속적으로 발전할 수 있는 태양열 압전 발전시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a solar-electric-pyroelectric power generation system, and more particularly, to a solar-electric-pyroelectric power generation system that can continuously generate electric power regardless of the external environment by using mechanical energy generated by solar-

최근 화석자원의 고갈과 환경오염에 대처하기 위해 태양력 등의 청정에너지에 대한 관심이 고조되면서, 태양광을 이용하여 기전력을 발생시키는 친환경적인 자연에너지를 이용한 태양광 발전이 크게 주목받고 있다.In recent years, interest in clean energy such as the solar power has increased to cope with the depletion of fossil resources and environmental pollution, and solar power generation using environmentally friendly natural energy generating an electromotive force using sunlight has received much attention.

태양광 발전장치는 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지를 이용하여 이루어지며, 태양전지는 PN접합 반도체에서 태양광으로 인해 여기된 소수캐리어에 의해 기전력을 발생시킨다.Photovoltaic devices are made using solar cells that convert light energy into electrical energy, and solar cells generate electromotive force by a small number of carriers excited by solar light in a PN junction semiconductor.

태양전지는 단결정실리콘, 다결정실리콘, 비정질실리콘, 화합물반도체 등의 반도체 물질로 제조되며, 최종적으로는 소정 프레임에 다수 개를 탑재한 후에 서로를 전기적으로 연결하여 모듈화한 태양전지패널의 형태로 제작된다.The solar cell is made of a semiconductor material such as single crystal silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, compound semiconductor, etc. Finally, a plurality of solar cells are mounted on a predetermined frame, .

이러한 태양전지패널은 대규모 발전용으로 사용되거나 주택이나 건물 등의 보조전력공급을 위한 소규모 발전용으로도 사용된다. 최근에는 가로등, 보안등, 유도등 등의 전력공급용으로도 많이 사용되고 있다.These solar panels are used for large-scale power generation or for small-scale power generation for auxiliary power supply in houses and buildings. Recently, it has been widely used for power supply of street lamp, security lamp, guide lamp and the like.

그러나, 이러한 종래의 태양광 발전장치는, 다양한 환경적 요인에 의해 태양광 에너지의 사용의 비중이 다소 상이하지만, 태양광 에너지를 창출하기 어려운 우기나 흐린 날에는 에너지를 발생시킬 수 없는 문제점이 있었다.However, such a conventional solar power generation apparatus has a problem that the use of solar energy is slightly different due to various environmental factors, but energy can not be generated on rainy or cloudy days where it is difficult to generate sunlight energy .

특히, 특정 지역 환경의 경우 맑은 날씨의 비율이 그다지 높지 않기 때문에 높은 설치 비용과 대비하여 실제 태양광 에너지의 생산량이 부족함으로써 태양광 발전장치의 효율이 떨어지는 문제점도 있었다.Particularly, in the case of a specific area environment, since the ratio of the clear weather is not so high, there is a problem that the efficiency of the photovoltaic power generation apparatus is inferior due to the lack of the actual production amount of solar energy in comparison with the high installation cost.

또한, 종래에는 환경문제의 대두로 친환경 사업장 구축을 위한 에너지 하베스팅(Energy harvesting) 기술이 개발 및 적용되고 있으나 태양열, 풍력, 파력 등을 이용한 에너지 하베스팅 기술들은 단일 에너지원으로 발전 시 외부 환경의 영향으로 지속적인 발전이 어려운 한계를 가지고 있어 이를 보완한 지속적인 발전 기술이 요구되는 실정이다.In addition, energy harvesting technology has been developed and applied to establish eco-friendly business sites due to environmental problems. However, energy harvesting technologies using solar, wind, It is difficult to achieve sustainable development. Therefore, it is necessary to develop continuous development technology that complements it.

대한민국 등록특허공보 제10-0997774호(2010.12.01.공고)Korean Registered Patent No. 10-0997774 (published on Dec. 1, 2010)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 태양열 발전과 압전 소자를 통한 외력에 의한 발전을 동시에 할 수 있게 되어 에너지발전 효율을 최대화할 수 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and its object is to maximize energy generation efficiency by simultaneously generating solar power and external power through a piezoelectric element.

본 발명의 다른 목적은 태양열 압전 발전 장치의 이동 및 높낮이 조절이 가능하게 됨으로써 외부 환경 조건에 따라 발전 위치를 변경할 수 있어 집열 효율을 최대화할 수 있도록 하는 태양열 압전 발전시스템을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a solar-type piezoelectric power generation system capable of adjusting the movement and height of a solar-electric-pyrotechnic device so that the power generation position can be changed according to external environmental conditions to maximize the heat collection efficiency.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 태양열과 압전소자를 이용한 태양열 압전 발전시스템으로서, 지붕 및 옥상 등의 건물 외부에 설치되는 태양열 압전 발전장치와, 상기 태양열 압전 발전장치에 전기적으로 연결되어 태양열 압전 발전장치로부터 생성된 에너지를 저장하는 전력저장장치와, 상기 전력저장장치에 전기적으로 연결되어 태양열 압전 발전 용량 부족시 자동적으로 전원을 공급하는 외부전원을 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a solar thermal electric power generation system using solar heat and a piezoelectric element, the solar electric thermal electric power generation system comprising: a solar thermal piezoelectric power generation device installed outside a building such as a roof and a roof; And an external power source that is electrically connected to the power storage device and automatically supplies power when the solar thermal power generation capacity is insufficient.

상기 태양열 압전 발전장치는 태양광을 흡수하여 전기에너지로 변환시키는 태양열 집열판과, 상기 태양열 집열판의 하부에 설치되어 바람의 외력에 의해 발생되는 진동의 기계적 에너지를 전기에너지로 변환시키는 압전 발전장치를 포함할 수 있다.The solar thermal electric power generator includes a solar heat collecting plate for absorbing solar light and converting it into electrical energy, and a piezoelectric power generator installed at a lower portion of the solar heat collecting plate for converting mechanical energy of vibration generated by wind external force into electric energy can do.

상기 태양열 집열판은 압전 발전장치의 상부에 설치되되 복수의 압전 발전장치에 걸쳐 설치될 수 있다.The solar heat collecting plate is installed on the upper part of the piezoelectric power generating device and can be installed across a plurality of the piezoelectric power generating devices.

상기 압전 발전장치는 바람의 외력에 의해 상하로 움직이게 되는 발전피스톤과, 상기 발전피스톤의 상부에 설치되는 상부발전피스톤 케이싱과, 상기 발전피스톤의 하부에 설치되는 하부발전피스톤 케이싱과, 상기 상,하부발전피스톤 케이싱 내벽에 각각 설치되는 제1,2외팔보와, 상기 상,하부발전피스톤 케이싱 내벽과 제1,2외팔보 사이에 설치되는 제1,2압전소자와, 상기 상,하부발전피스톤 케이싱 내벽면에 설치되는 발전피스톤 리미트와, 상기 발전피스톤과 발전피스톤 리미트 사이에 설치되어 발전피스톤을 지지하는 발전피스톤 지지스프링을 포함할 수 있다.The power generation apparatus includes a power generation piston which is moved up and down by an external force of wind, an upper power generation piston casing installed on the power generation piston, a lower power generation piston casing provided below the power generation piston, First and second cantilevers installed respectively on the inner wall of the power generation piston casing, first and second piezoelectric elements provided between the inner wall of the upper and lower power generation piston casings and the first and second cantilevers, And a power generation piston support spring installed between the power generation piston and the power generation piston limit to support the power generation piston.

상기 상,하부발전피스톤 케이싱의 측부에는 발전피스톤이 외력으로 상,하 움직일 때 상,하부발전피스톤 케이싱 내부로 공기가 유입/토출될 수 있도록 공기통로가 설치될 수 있다.An air passage may be provided on a side of the upper and lower power generation piston casings so that air can be introduced / discharged into the upper and lower power generation piston casings when the power generation piston moves upward and downward by an external force.

상기 상,하부발전피스톤 케이싱에는 내부를 밀폐시킬 수 있도록 피스톤 케이싱 커버가 설치될 수 있다.The upper and lower power generation piston casings may be provided with a piston casing cover to seal the inside thereof.

또한, 상기 피스톤 케이싱 커버에는 태양열 집열판 하부와 건물 바닥에 접촉하여 진동 등의 외력이 작용하면서 전기를 생성할 수 있도록 제3압전소자가 설치될 수 있다.In addition, the piston casing cover may be provided with a third piezoelectric element so as to generate electricity by an external force such as vibration coming into contact with the bottom of the solar collector plate and the floor of the building.

상기 발전피스톤 리미트에는 압전 발전장치의 높낮이를 조절하여 태양열 집열판의 각도를 조절할 수 있도록 위치조절부재가 설치될 수 있다.The power generation piston limit may be provided with a position adjusting member for adjusting the angle of the solar heat collecting plate by adjusting the height of the piezoelectric power generator.

이때, 상기 위치조절부재는 상,하발전피스톤 케이싱 측부에 형성되는 가이드홈을 통해 발전피스톤 리미트에 연결되어 가이드홈을 따라 상,하로 이동되면서 발전피스톤 리미트의 위치를 조절할 수 있다.At this time, the position adjusting member is connected to the power generation piston limit through guide grooves formed on the side portions of the upper and lower power generation piston casings, and can be moved upward and downward along the guide groove to adjust the position of the power generation piston limit.

상기 압전 발전장치의 외부에는 상,하부발전피스톤 케이싱을 감싸면서 발전스프링이 설치될 수 있다.
A power generation spring may be installed on the outside of the piezoelectric power generation device while enclosing the upper and lower power generation piston casings.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 태양열과 압전소자를 이용한 태양열 압전 발전시스템으로서, 지붕 및 옥상 등의 건물 외부에 설치되는 이동레일과, 상기 이동레일에 설치되어 이동레일을 따라 이동될 수 있도록 이동바퀴가 설치된 태양열 압전 발전장치를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a solar-electric-pyroelectric power generation system using solar heat and a piezoelectric element, including: a movable rail installed on a roof or a roof outside the building; And a solar-powered piezoelectric power generator with wheels.

상기 이동레일은 집열 효율을 최대화할 수 있도록 건물 외부 전체 둘레에 설치될 수 있다.The moving rail may be installed around the entire exterior of the building so as to maximize the heat collection efficiency.

상기 건물과 태양열 압전 발전장치에는 이동레일을 따라 태양열 압전 발전장치가 이동될 수 있도록 이동수단이 설치될 수 있다.Moving means may be installed in the building and the solar-electric-pyrophoric generator so that the solar-pyrophoric generator can be moved along the moving rail.

상기 이동수단은 건물 상부에 설치되는 고정바와, 상기 고정바에 설치되는 회전축과, 상기 회전축과 이동바퀴에 설치되는 와이어와, 상기 회전축에 연결되어 회전축을 회전시켜 와이어가 감기거나 풀리면서 이동바퀴가 이동레일을 따라 이동되도록 하는 구동모터와, 상기 구동모터에 연결되어 구동모터를 구동시킬 수 있도록 하는 제어부를 포함할 수 있다.The moving means includes a fixed bar installed on an upper portion of the building, a rotating shaft installed on the fixed bar, a wire installed on the rotating shaft and the moving wheel, and a rotating shaft connected to the rotating shaft, A drive motor for moving the motor along the rail, and a controller connected to the drive motor to drive the drive motor.

상기 제어부는 구동모터에 전기선으로 연결되어 구동모터의 작동을 제어할 수 있거나 또는 원격으로 구동모터의 작동을 제어할 수 있게 된다.The control unit may be connected to the drive motor by an electric wire so as to control the operation of the drive motor or remotely control the operation of the drive motor.

상기와 같이 구성된 본 발명의 태양열 압전 발전시스템에 따르면, 건물 외부에 태양열 집열판과 압전 발전장치가 설치된 태양열 압전 발전장치를 설치하게 됨으로써 태양열과 바람 등의 외력으로 발생되는 기계적 에너지를 외부환경에 구애 받지 않고 지속적으로 에너지를 생성할 수 있는 효과가 있다.According to the solar-electric-pyroelectric power generation system of the present invention constructed as described above, since the solar-electric-pyrophoric power generation device provided with the solar heat collecting plate and the piezoelectric power generation device is installed outside the building, the mechanical energy generated by the external power such as solar heat and wind is not affected by the external environment It has the effect of generating energy continuously.

또한, 본 발명은 태양열 압전 발전장치를 건물 외부에 이동식으로 설치하게 됨으로써 외부 조건에 따라 발전 위치의 변경이 가능하게 되어 에너지 집열 효율을 극대화할 수 있으며, 태풍 등으로 인한 손상을 방지할 수 있어 안전성을 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention provides a solar-electric-pyrophoric power generation device that is movable outside the building, so that the power generation position can be changed according to external conditions, thereby maximizing energy collection efficiency and preventing damage caused by typhoons, Can be increased.

도 1은 본 발명에 따른 태양열 압전 발전시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양열 압전 발전시스템의 압전 발전장치를 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 압전 발전장치를 도시한 내부구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 압전 발전장치의 각도조절 상태를 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 압전 발전장치의 각도조절구조를 도시한 측면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 태양열 압전 발전시스템의 압전 발전 모식도이다.
도 7은 본 발명에 따른 태양열 압전 발전시스템의 압전 발전 모식도를 도시한 내부구성도이다.
도 8은 본 발명에 따른 태양열 압전 발전시스템의 다른 일 예를 도시한 구성도이다.
도 9는 본 발명에 따른 태양열 압전 발전시스템의 다른 일 예에 따른 이동수단을 도시한 확대도이다.1 is a block diagram illustrating a solar-electric-pyrophoric power generation system according to the present invention.
2 is a front view showing a piezoelectric power generating apparatus of a solar thermal power generation system according to the present invention.
3 is an internal configuration diagram showing a piezoelectric power generating device according to the present invention.
4 is a front view showing an angle adjustment state of the piezoelectric power generator according to the present invention.
5 is a side view showing the angle adjusting structure of the piezoelectric power generator according to the present invention.
6 is a schematic view of a piezoelectric power generation system of a solar thermal electric power generation system according to the present invention.
FIG. 7 is an internal configuration diagram showing a piezoelectric power generation mode of a solar thermal piezoelectric power generation system according to the present invention.
FIG. 8 is a block diagram showing another example of a solar-electricity-pyroelectric power generation system according to the present invention.
FIG. 9 is an enlarged view showing moving means according to another example of the solar-electricity-pyroelectric power generation system according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 태양열 압전 발전시스템을 도시한 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 태양열 압전 발전시스템의 압전 발전장치를 도시한 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 압전 발전장치를 도시한 내부구성도이며, 도 4는 본 발명에 따른 압전 발전장치의 각도조절 상태를 도시한 정면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 압전 발전장치의 각도조절구조를 도시한 측면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 태양열 압전 발전시스템의 압전 발전 모식도이고, 도 7은 본 발명에 따른 태양열 압전 발전시스템의 압전 발전 모식도를 도시한 내부구성도이며, 도 8은 본 발명에 따른 태양열 압전 발전시스템의 다른 일 예를 도시한 구성도이고, 도 9는 본 발명에 따른 태양열 압전 발전시스템의 다른 일 예에 따른 이동수단을 도시한 확대도이다.
2 is a front view showing a piezoelectric power generation apparatus of a solar thermal power generation system according to the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a piezoelectric power generation system according to the present invention. 4 is a front view showing an angle adjustment state of the piezoelectric power generator according to the present invention, FIG. 5 is a side view showing an angle adjusting structure of the piezoelectric power generator according to the present invention, and FIG. 6 is a cross- 7 is a block diagram of a piezoelectric solar power generation system according to the present invention. FIG. 8 is a schematic diagram of a solar thermal piezoelectric power generation system according to another embodiment of the present invention. FIG. 9 is an enlarged view showing a moving means according to another example of the solar-electricity-pyroelectric power generation system according to the present invention.

실시예Example 1. One.

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 태양열 압전 발전시스템은, 태양열 압전 발전장치(100)와, 전력저장장치(400)와, 외부전원(500)을 포함하게 된다.As shown in FIGS. 1 to 7, the solar-electric-pyrophoric power generation system according to the present invention includes a solar-pyroelectric power generation device 100, a power storage device 400, and an external power source 500.

상기 태양열 압전 발전장치(100)는 지붕 및 옥상 등의 건물(10) 외부에 설치되며, 태양열 집열판(200)과, 압전 발전장치(300)를 포함하게 된다.The solar thermal electric power generator 100 is installed outside a building 10 such as a roof and a roof, and includes a solar heat collecting plate 200 and a piezoelectric power generator 300.

상기 태양열 집열판(200)은 압전 발전장치(300)의 상부에 설치되어 태양광을 흡수하여 전기에너지로 변환시키게 된다.The solar heat collecting plate 200 is installed on the top of the piezoelectric power generator 300 to absorb solar light and convert it into electric energy.

또한, 상기 태양열 집열판(200)은 좌,우에 복수로 설치되는 압전 발전장치(300)에 걸쳐서 설치된다.In addition, the solar heat collecting plate 200 is installed over a plurality of piezoelectric power generators 300 installed left and right.

상기 압전 발전장치(300)는 바람 등의 외력으로 압전소자를 통해 발생되는 진동의 기계적 에너지를 전기에너지로 변환시키게 된다.The piezoelectric power generation device 300 converts the mechanical energy of vibration generated through the piezoelectric element by external force such as wind into electric energy.

상기 압전 발전장치(300)는 발전피스톤(310)과, 상,하부발전피스톤 케이싱(320,321)과, 발전피스톤 리미트(330)를 포함하게 된다.The piezoelectric power generation apparatus 300 includes a power generation piston 310, upper and lower power generation piston casings 320 and 321, and a power generation piston limit 330.

상기 발전피스톤(310)은 상,하부발전피스톤 케이싱(320,321)을 연결하면서 설치되어 바람의 외력에 의해 상,하로 움직여 전기에너지를 생성할 수 있도록 한다.The power generation piston 310 is installed while connecting the upper and lower power generation piston casings 320 and 321 and moves up and down by an external force of wind to generate electric energy.

상기 상부발전피스톤 케이싱(320)은 발전피스톤(310)의 상부에 설치되어지게 된다.The upper power generation piston casing 320 is installed on the power generation piston 310.

상기 하부발전피스톤 케이싱(321)은 발전피스톤(310)의 하부에 설치되어지게 된다.The lower power generation piston casing 321 is installed below the power generation piston 310.

상기 상,하부발전피스톤 케이싱(320,321)의 측부에는 공기가 유입 및 토출될 수 있도록 공기통로(322)가 형성되어지게 된다.Air passages 322 are formed on the sides of the upper and lower power generation piston casings 320 and 321 so that air can be introduced and discharged.

즉, 상기 공기통로(322)는 발전피스톤(310)이 외력으로 상,하 움직일 때 상,하부발전피스톤 케이싱(320,321) 내부로 공기가 들어오고 나갈 수 있도록 통로 역할을 하게 된다.That is, the air passage 322 serves as a passage for allowing air to flow into and out of the upper and lower power generation piston casings 320 and 321 when the power generation piston 310 is moved upward and downward by an external force.

상기 상부발전피스톤 케이싱(320)과 하부발전피스톤 케이싱(321)의 내벽면에는 각각 제1외팔보(340)와 제2외팔보(341)가 설치되어지게 된다.The first cantilevers 340 and the second cantilevers 341 are installed on the inner wall surfaces of the upper power generation piston casing 320 and the lower power generation piston casing 321, respectively.

또한, 상기 상부발전피스톤 케이싱(320) 내벽과 제1외팔보(340) 사이에는 제1압전소자(350)가 설치되어지게 된다.A first piezoelectric element 350 is installed between the inner wall of the upper power generation piston casing 320 and the first cantilevers 340.

또한, 상기 하부발전피스톤 케이싱(321)의 내부 즉 제2외팔보(341) 상,하부에 제2압전소자(351)가 설치되어지게 된다.In addition, a second piezoelectric element 351 is installed on the lower portion of the lower power generation piston casing 321, that is, on the lower portion of the second cantilever beam 341.

상기 상,하부발전피스톤 케이싱(320,321)의 외부에는 내부를 밀폐시킬 수 있도록 피스톤 케이싱 커버(360)가 설치되어지게 된다.A piston casing cover 360 is installed outside the upper and lower power generation piston casings 320 and 321 to seal the inside of the upper and lower power generation piston casings 320 and 321.

그리고, 상기 피스톤 케이싱 커버(360)의 외측에는 바람에 의한 진동의 외력이 작용하면서 전기를 생성할 수 있도록 제3압전소자(352)가 설치되어지게 된다.A third piezoelectric element 352 is installed on the outer side of the piston casing cover 360 to generate electricity by an external force of wind vibration.

즉, 상기 제3압전소자(352)는 압전 발전장치(300)의 상,하부에 설치되어 태양열 집열판(200) 하부와 건물(10) 바닥에 접촉하여 바람에 의한 진동의 외력이 작용할 때 전기를 생성하게 된다.That is, the third piezoelectric element 352 is installed on the top and bottom of the piezoelectric power generator 300 and contacts the bottom of the solar collector plate 200 and the bottom of the building 10 to generate electricity when an external force of wind- Respectively.

상기 발전피스톤 리미트(330)는 상부발전피스톤 케이싱(320)과 하부발전피스톤 케이싱(321) 각각의 내벽면에 설치되어지게 된다.The power generation piston limit 330 is installed on the inner wall surfaces of the upper power generation piston casing 320 and the lower power generation piston casing 321, respectively.

이때, 상기 발전피스톤(310)과 발전피스톤 리미트(330) 사이에는 발전피스톤(310)을 지지할 수 있도록 발전피스톤 지지스프링(370)이 설치되어지게 된다.At this time, a power piston supporting spring 370 is installed between the power generation piston 310 and the power generation piston limit 330 so as to support the power generation piston 310.

이와 같이, 상기 발전피스톤(310)의 상,하부에 각각 제1,2압전소자(350,351)와 제1,2외팔보(340,341)가 설치된 상부발전피스톤 케이싱(320)과 하부발전피스톤 케이싱(321)이 설치된다.The upper power generation piston casing 320 and the lower power generation piston casing 321 are provided with the first and second piezoelectric elements 350 and 351 and the first and second cantilevers 340 and 341 on the upper and lower portions of the power generation piston 310, Respectively.

상기 발전피스톤 리미트(330)는 발전피스톤 지지스프링(370)의 고정과 발전피스톤(310)의 이동 범위를 제한하게 되며, 상기 발전피스톤 리미트(330) 위치를 조절하여 발전피스톤(310)의 이동거리를 조절하는 역할도 가능하게 된다.The power generation piston limit 330 limits the range of movement of the power generation piston 310 and the fixation of the power generation piston support spring 370. By controlling the position of the power generation piston limit 330, It is possible to control the operation of the apparatus.

그리고, 상기 발전피스톤 지지스프링(370)은 발전피스톤(310)에 외력이 가해지지 않을 시 발전피스톤(310) 위치를 유지할 수 있게 된다.The power generation piston support spring 370 can maintain the position of the power generation piston 310 when an external force is not applied to the power generation piston 310.

또한, 상기 상부발전피스톤 케이싱(320)의 내부에 제1외팔보(340)가 상부발전피스톤 케이싱(320) 내벽면에 설치되며 상기 상부발전피스톤 케이싱(320) 내벽과 제1외팔보(340) 사이에 제1압전소자(350)가 위치하여 외력에 의해 발전피스톤(310)이 상,하로 움직이면 상부발전피스톤 케이싱(320) 내부의 공기 유동으로 제1외팔보(340)에 움직임이 발생하여 그 힘이 제1압전소자(350)에 가해져 전기를 생성하게 된다.A first cantilever 340 is installed on the inner wall surface of the upper power generation piston casing 320 and is disposed between the inner wall of the upper power generation piston casing 320 and the first cantilevers 340 When the first piezoelectric element 350 is positioned and the power generation piston 310 moves upward or downward due to an external force, the first cantilevers 340 move due to the air flow inside the upper power generation piston casing 320, 1 piezoelectric element 350 to generate electricity.

그리고, 상기 하부발전피스톤 케이싱(321)의 내부에 제2압전소자(351)가 제2외팔보(341)의 상,하부에 부착되어 하부발전피스톤 케이싱(321) 내부의 공기 유동으로 제2외팔보(341)에 움직임이 발생하면 그 힘이 제2압전소자(351)에 가해져 전기를 생성하게 된다.A second piezoelectric element 351 is attached to the upper and lower portions of the second cantilevered beam 341 in the lower power generation piston casing 321 to generate a second cantilever beam 341, the force is applied to the second piezoelectric element 351 to generate electricity.

상기 발전피스톤 리미트(330)에는 태양광이 최적으로 집열되게 압전 발전장치(300)의 높낮이를 조절하여 태양열 집열판(200)의 각도를 조절할 수 있도록 위치조절부재(380)가 설치된다.The power generation piston limit 330 is provided with a position adjusting member 380 for adjusting the angle of the solar heat collecting plate 200 by adjusting the height of the piezoelectric power generator 300 so as to optimally collect sunlight.

상기 위치조절부재(380)는 상부발전피스톤 케이싱(320)과 하부발전피스톤 케이싱(321)의 측부에 형성되는 가이드홈(323)을 통해 발전피스톤 리미트(330)에 연결되어 가이드홈(323)을 따라 상,하로 이동되면서 발전피스톤 리미트(330)의 위치를 조절하게 된다.The position regulating member 380 is connected to the power generation piston limit 330 through the guide groove 323 formed at the side of the upper power generation piston casing 320 and the lower power generation piston casing 321 to guide the guide groove 323 So that the position of the power generation piston limit 330 is adjusted.

상기 압전 발전장치(300)의 외부에는 상부발전피스톤 케이싱(320)과 하부발전피스톤 케이싱(321)을 감싸면서 발전스프링(390)이 설치된다.A power generation spring 390 is installed on the outer side of the piezoelectric power generation apparatus 300 while surrounding the upper power generation piston casing 320 and the lower power generation piston casing 321.

즉, 상기 발전스프링(390)은 압전 발전장치(300)를 지지하게 되며 압전 발전장치(300)에 외력이 미쳤을 때 상,하 운동량(진동)이 증가시킬 수 있게 된다.That is, the power generating springs 390 support the piezoelectric power generator 300, and when the external force is applied to the piezoelectric power generator 300, the upward and downward momentum (vibration) can be increased.

상기 전력저장장치(400)는 태양열 압전 발전장치(100)에 전기적으로 연결되어 태양열 압전 발전장치(100)로부터 생성된 에너지를 저장하게 된다.The power storage device 400 is electrically connected to the solar-powered piezoelectric power generation device 100 to store energy generated from the solar-powered piezoelectric power generation device 100.

그리고, 상기 태양열 압전 발전장치(100)에서 생성되어 전력저장장치(400)에 저장된 에너지는 전등의 전력원으로 사용할 수 있으며, 기타 다른 제품의 전력원으로 사용이 가능하게 된다.The energy stored in the power storage device 400 generated by the solar-powered piezoelectric power generation device 100 can be used as a power source for a lamp, and can be used as a power source for other products.

상기 외부전원(500)은 전력저장장치(400)에 전기적으로 연결되어 태양열 압전 발전장치(100)에서 생성된 태양열 압전 발전 용량 부족시 외부에서 자동적으로 전원을 공급하게 된다.
The external power source 500 is electrically connected to the power storage device 400 to automatically supply power from the outside when the solar thermal power generation capacity generated by the solar power piezoelectric power generation device 100 is insufficient.

실시예Example 2. 2.

도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양열 압전 발전시스템은, 이동레일(600)과, 태양열 압전 발전장치(100)와, 이동수단(700)을 포함하게 된다.As shown in FIGS. 8 to 9, the solar thermal electric power generation system according to another embodiment of the present invention includes a moving rail 600, a solar thermal electric power generation device 100, and a moving means 700.

상기 이동레일(600)은 지붕 및 옥상 등의 건물(10) 외부에 설치되어 태양열 압전 발전장치(100)를 이동시킬 수 있게 된다.The moving rail 600 is installed outside the building 10 such as a roof and a roof so that the solar-electric-pyroelectric power generator 100 can be moved.

또한, 상기 이동레일(600)은 태양열 압전 발전장치(100)의 집열 효율을 최대화할 수 있도록 건물(10) 외부 전체 둘레에 설치됨이 바람직하다.It is preferable that the moving rail 600 is installed around the entire outside of the building 10 to maximize the heat collection efficiency of the solar thermal electric power generator 100.

상기 태양열 압전 발전장치(100)의 하부에는 이동레일(600)에 태양열 압전 발전장치(100)가 안착되어 이동레일(600)을 따라 이동될 수 있도록 이동바퀴(110)가 설치된다.A moving wheel 110 is installed below the solar electric power generator 100 so that the solar electric power generator 100 can be mounted on the movable rail 600 and moved along the moving rail 600.

상기 태양열 압전 발전장치(100)는 태양광을 흡수하여 전기에너지로 변환시키는 태양열 집열판(200)과, 상기 태양열 집열판(200) 하부에 설치되어 바람의 외력에 의해 발생되는 진동의 기계적 에너지를 전기에너지로 변환시키는 압전 발전장치(300)를 포함하게 된다.The solar thermal electric power generator 100 includes a solar heat collecting plate 200 for absorbing sunlight and converting it into electrical energy, and an electric energy generator for generating mechanical energy of vibration generated by the external force of the wind, And a piezoelectric power generation device 300 for converting the output voltage of the piezoelectric transformer 300 into a voltage.

이때, 도 4에서와 같이 상기 태양열 압전 발전장치(100)는 집열 효율을 최대화할 수 있도록 태양열 집열판(200)의 각도를 조절할 수 있도록 한다.At this time, as shown in FIG. 4, the solar thermal electric power generator 100 can adjust the angle of the solar collector 200 so as to maximize the heat collecting efficiency.

상기 이동수단(700)은 건물(10) 상부에 설치되는 고정바(710)와, 상기 고정바(710)에 설치되는 회전축(720)과, 상기 회전축(720)과 이동바퀴(110)에 설치되는 와이어(730)와, 상기 회전축(720)에 설치되어 회전축(720)을 회전시켜 와이어(730)가 감기거나 풀리면서 이동바퀴(110)가 이동레일(600)을 따라 이동되도록 하는 구동모터(740)와, 상기 구동모터(740)를 구동시킬 수 있도록 하는 제어부(750)를 포함하게 된다.The moving means 700 includes a fixed bar 710 installed on the building 10 and a rotary shaft 720 installed on the fixed bar 710. The moving means 700 is installed on the rotary shaft 720 and the moving wheel 110 And a driving motor (not shown) installed on the rotating shaft 720 to rotate the rotating shaft 720 so that the moving wheel 110 is moved along the moving rail 600 while the wire 730 is wound or unwound 740, and a controller 750 for driving the driving motor 740.

상기에서 구동모터(740)는 태양열 압전 발전장치(100)가 건물(10) 외부에서 상하, 좌우로 이동될 수 있도록 정역모터로 이루어짐이 바람직하다.The driving motor 740 may be a constant-voltage motor so that the solar-electric-pyroelectric power generator 100 can be moved up and down and left and right outside the building 10.

즉, 상기 제어부(750)의 신호에 따라 구동모터(740)가 구동되며 구동모터(740)의 구동으로 회전축(720)이 회전되고 상기 회전축(720)이 회전되면서 와이어(730)가 감기거나 풀려 상기 이동레일(600)을 따라 이동바퀴(110)가 이동하게 됨에 따라 상기 태양열 압전 발전장치(100)의 위치를 변경할 수 있게 된다.That is, the drive motor 740 is driven according to the signal of the controller 750 and the rotation shaft 720 is rotated by driving the drive motor 740 and the rotation shaft 720 is rotated, so that the wire 730 is wound or unwound As the moving wheel 110 moves along the moving rail 600, the position of the solar electric power generator 100 can be changed.

한편, 상기 제어부(750)는 구동모터(740)에 전기선으로 연결되어 구동모터(740)의 작동을 제어할 수 있거나 원격으로 구동모터(740)의 작동을 제어할 수 있게 된다.
Meanwhile, the controller 750 may be connected to the drive motor 740 by an electric wire to control the operation of the drive motor 740 or to control the operation of the drive motor 740 remotely.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 태양열 압전 발전시스템의 작용상태를 살펴보면 아래와 같다.The operation of the solar-electric-pyroelectric power generation system according to the present invention having the above-described structure will be described below.

상기 건물(10) 외부에 태양열 집열판(200)과 압전 발전장치(300)가 설치된 태양열 압전 발전장치(100)를 설치함으로써 상기 태양열 집열판(200)에 의해 태양광으로 전기를 생성할 수 있으며 상기 압전 발전장치(300)에 의해 바람의 외력에 의해 발생되는 진동 등으로 전기를 생성하여 발전할 수 있게 된다.The solar thermal electric power generator 100 having the solar heat collecting plate 200 and the piezoelectric power generating device 300 installed outside the building 10 can generate electricity by the sunlight by the solar heat collecting plate 200, The generator 300 can generate electric power and generate electric power by the vibration generated by the external force of wind or the like.

이와 같이, 상기 태양열 압전 발전장치(100)를 통해 태양열 발전과 압전소자를 통한 외력에 의한 발전을 동시에 이룰 수 있게 된다.In this manner, solar power generation and power generation by the external force through the piezoelectric element can be achieved simultaneously through the solar-electric-pyroelectric power generation device 100.

또한, 본 발명은 상기 태양열 집열판(200)과 압전 발전장치(300)를 설치함에 따라 태양열과 바람 등의 외부 진동으로 발생되는 기계적 에너지를 이용하여 날씨 등 외부환경에 구애받지 않고 지속적으로 에너지를 생성하여 발전시킬 수 있게 된다.Further, according to the present invention, by installing the solar heat collecting plate 200 and the piezoelectric power generator 300, mechanical energy generated by external vibrations such as solar heat and wind can be used to continuously generate energy .

그리고, 도 6 내지 도 7에서와 같이 압전 발전장치(300)에 외력이 작용했을 때 발전스프링(390)과 상,하부발전피스톤 케이싱(320,321)이 상,하로 움직이면서 제1,2,3압전소자(350,351,352)에 응력이 가해져 전기를 생성할 수 있게 된다.6 to 7, when an external force is applied to the piezoelectric power generation device 300, the power generation spring 390 and the upper and lower power generation piston casings 320 and 321 move upward and downward, (350, 351, and 352) to generate electricity.

이와 함께, 본 발명은 건물(10) 외부에 이동레일(600)이 설치되면서 상기 태양열 압전 발전장치(100)가 이동수단(700)의 작동으로 이동레일(600)을 따라 건물(10) 위아래, 좌우로 이동이 가능하며, 상기 압전 발전장치(300)의 높낮이를 조절할 수 있게 되어 외부 조건에 맞춰 발전 위치를 변경하여 에너지 집열 효율을 높일 수 있게 된다.
In addition, the present invention is characterized in that, while the movable rail 600 is installed outside the building 10, the solar thermal electric power generator 100 is moved up and down along the movable rail 600 by the operation of the moving means 700, And it is possible to adjust the height of the piezoelectric power generator 300 so that the power generation position can be changed according to the external conditions to increase the energy collection efficiency.

이상에서와 같이 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.As described above, the present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and any person skilled in the art can make various modifications without departing from the gist of the present invention. It is to be understood that such changes and modifications are intended to fall within the scope of the appended claims.

10 : 건물 20 : 전등
100 : 태양열 압전 발전장치 110 : 이동바퀴
200 : 태양열 집열판 300 : 압전 발전장치
310 : 발전피스톤 320 : 상부발전피스톤 케이싱
321 : 하부발전피스톤 케이싱 322 : 공기통로
323 : 가이드홈 330 : 발전피스톤 리미트
340 : 제1외팔보 341 : 제2외팔보
350 : 제1압전소자 351 : 제2압전소자
352 : 제3압전소자 360 : 피스톤 케이싱 커버
370 : 발전피스톤 지지스프링 380 : 위치조절부재
390 : 발전스프링 400 : 전력저장장치
500 : 외부전원 600 : 이동레일
700 : 이동수단 710 : 고정바
720 : 회전축 730 : 와이어
740 : 구동모터 750 : 제어부10: Building 20: Light fixture
100: solar thermal electric power generator 110: moving wheel
200: solar collector plate 300: piezoelectric power generator
310: power generation piston 320: upper power generation piston casing
321: Lower power generation piston casing 322: Air passage
323: Guide groove 330: Power generation piston limit
340: first cantilever 341: second cantilever
350: first piezoelectric element 351: second piezoelectric element
352: Third piezoelectric element 360: Piston casing cover
370: power generating piston supporting spring 380: position adjusting member
390: Power generation spring 400: Power storage device
500: external power source 600: moving rail
700: moving means 710: fixed bar
720: rotating shaft 730: wire
740: drive motor 750: control unit

Claims (14)

지붕 및 옥상의 건물 외부에 설치되어 태양열과 압전소자를 이용한 태양열 압전 발전장치;
상기 태양열 압전 발전장치에 전기적으로 연결되어 태양열 압전 발전장치로부터 생성된 에너지를 저장하는 전력저장장치; 및
상기 전력저장장치에 전기적으로 연결되어 태양열 압전 발전 용량 부족시 자동적으로 전원을 공급하는 외부전원;
을 포함하며,
상기 태양열 압전 발전장치는,
태양광을 흡수하여 전기에너지로 변환시키는 태양열 집열판; 및
상기 태양열 집열판의 하부에 설치되어 바람의 외력에 의해 발생되는 진동의 기계적 에너지를 전기에너지로 변환시키는 압전 발전장치;
를 포함하고,
상기 압전 발전장치는,
바람의 외력에 의해 상,하로 움직이게 되는 발전피스톤;
상기 발전피스톤의 상부에 설치되는 상부발전피스톤 케이싱;
상기 발전피스톤의 하부에 설치되는 하부발전피스톤 케이싱;
상기 상,하부발전피스톤 케이싱의 내벽에 각각 설치되는 제1,2외팔보;
상기 상,하부발전피스톤 케이싱의 내벽과 제1,2외팔보 사이에 각각 설치되는 제1,2압전소자;
상기 상,하부발전피스톤 케이싱의 내벽면에 설치되는 발전피스톤 리미트; 및
상기 발전피스톤과 발전피스톤 리미트 사이에 설치되어 발전피스톤을 지지하는 발전피스톤 지지스프링;
을 포함하는 태양열 압전 발전시스템.A solar photovoltaic generator installed on the roof and outside the roof of the building using solar and piezoelectric elements;
A power storage device electrically connected to the solar < RTI ID = 0.0 > pyroelectric < / RTI > And
An external power supply which is electrically connected to the power storage device and automatically supplies power when the capacity of the solar thermal power generation capacity is insufficient;
/ RTI >
The solar-electric-pyroelectric-
A solar heat collecting plate for absorbing sunlight and converting it into electrical energy; And
A piezoelectric power generator installed at a lower portion of the solar heat collecting plate for converting mechanical energy of vibration generated by an external force of wind into electrical energy;
Lt; / RTI >
The piezoelectric power generation device includes:
A power generation piston which is moved upward and downward by an external force of wind;
An upper power generation piston casing installed on the power generation piston;
A lower power generation piston casing installed below the power generation piston;
First and second cantilevers respectively installed on inner walls of the upper and lower power generation piston casings;
First and second piezoelectric elements provided between the inner wall of the upper and lower power generation piston casings and the first and second cantilevers;
A power generation piston limit provided on an inner wall surface of the upper and lower power generation piston casings; And
A power generating piston supporting spring installed between the power generation piston and the power generation piston limit to support the power generation piston;
And a solar battery. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 태양열 집열판은 압전 발전장치의 상부에 설치되어 복수의 압전 발전장치에 걸쳐 설치되는 것을 특징으로 하는 태양열 압전 발전시스템.The method according to claim 1,
Wherein the solar heat collecting plate is installed on an upper portion of the piezoelectric power generating device and is installed across a plurality of piezoelectric power generating devices. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 상,하부발전피스톤 케이싱의 측부에는 발전피스톤이 외력으로 상,하 움직일 때 상,하부발전피스톤 케이싱 내부로 공기가 유입/토출될 수 있도록 하는 공기통로가 설치되는 것을 특징으로 하는 태양열 압전 발전시스템.The method according to claim 1,
And an air passage is provided at the side of the upper and lower power generation piston casings to allow air to flow into and out of the upper and lower power generation piston casings when the power generation piston moves upward and downward by an external force. . 제 1 항에 있어서,
상기 상,하부발전피스톤 케이싱에는 내부를 밀폐시킬 수 있도록 피스톤 케이싱 커버가 설치되는 것을 특징으로 하는 태양열 압전 발전시스템.The method according to claim 1,
Wherein the upper and lower power generation piston casings are provided with a piston casing cover to seal the inside of the upper and lower power generation piston casings. 제 6 항에 있어서,
상기 피스톤 케이싱 커버에는 태양열 집열판 하부와 건물 바닥에 접촉하여 진동의 외력이 작용하면서 전기를 생성할 수 있도록 하는 제3압전소자가 설치되는 것을 특징으로 하는 태양열 압전 발전시스템.The method according to claim 6,
Wherein the piston casing cover is provided with a third piezoelectric element which is in contact with the bottom of the solar collector plate and the bottom of the building so that an external force of vibration acts to generate electricity. 제 1 항에 있어서,
상기 발전피스톤 리미트에는 압전 발전장치의 높낮이를 조절하여 태양열 집열판의 각도를 조절할 수 있도록 위치조절부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 태양열 압전 발전시스템.The method according to claim 1,
Wherein the power generation piston limit includes a position adjusting member for adjusting the angle of the solar heat collecting plate by adjusting the height of the piezoelectric power generating device. 제 8 항에 있어서,
상기 위치조절부재는 상,하발전피스톤 케이싱 측부에 형성되는 가이드홈을 통해 발전피스콘 리미트에 연결되어 가이드홈을 따라 상,하로 이동되면서 발전피스톤 리미트의 위치를 조절하는 것을 특징으로 하는 태양열 압전 발전시스템.9. The method of claim 8,
Wherein the position regulating member is connected to the power generator limit via a guide groove formed in a side portion of the upper and lower power generation piston casings and moves up and down along the guide groove to regulate the position of the power generation piston limit. system. 제 1 항에 있어서,
상기 압전 발전장치의 외부에는 상,하부발전피스톤 케이싱을 감싸면서 발전스프링이 설치되는 것을 특징으로 하는 태양열 압전 발전시스템.The method according to claim 1,
And a power generation spring is installed on the outside of the piezoelectric power generation device while enclosing the upper and lower power generation piston casings. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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