KR101788672B1

KR101788672B1 - 추적형 태양광 에너지 및 풍력을 이용한 가로등

Info

Publication number: KR101788672B1
Application number: KR1020150077788A
Authority: KR
Inventors: 김세희
Original assignee: 김세희
Priority date: 2015-06-02
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2017-10-20
Also published as: KR20160142014A

Abstract

본 발명은, 태양광 집광판이 가로등주의 중앙축을 따라서 일정 간격으로 다수 형성되고, 상기 다수의 태양광 집광판들이 제1 모터에 의해서 수직방향으로 회동되어 상하 각도 조절되며, 상기 태양광 집광판이 가로등주의 중앙축을 중심으로 제2 모터에 의해서 수평방향으로 회전 가능하게 설치된 태양광 발전부; 가로등주의 중앙축 상단에 수직방향으로 설치된 풍력 팬을 구비한 풍력 발전부; 및 가로등주의 중앙축의 하단에 내장된 콘트롤 박스와 축전지;를 포함하고, 일일 시간대별, 절기별로 태양광의 각도를 태양광 집광판에 직각으로 유지할 수 있도록 구성된 추적형 태양광 에너지 및 풍력을 이용한 가로등을 제공한다.
본 발명에 의하면, 별도의 외부전원이 불필요하며, 기존의 태양광 가로등에 비해 고효율로 태양광을 축전할 수 있고, 구조적으로 견고하게 구성되며, 풍력 팬의 하부측에 장착된 브레이크 작동부를 통하여 태풍 등과 같이 강한 바람에도 풍력 팬들이 손상되지 않으며, 외관이 미려한 가로등을 표현할 수 있게 된다.

Description

추적형 태양광 에너지 및 풍력을 이용한 가로등{STREET LAMP HAVING SOLAR ENERGY TRACKING SYSTEM AND WIND POWER GENERATION}

본 발명은 도로를 조명하기 위한 가로등 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 가로등주의 중앙축을 따라 수직방향 일정 간격으로 설치된 다수의 태양광 집광판을 갖고, 상부에는 수직형 풍력 발전기를 구비하며, 시간대별, 절기별로 태양광의 각도를 태양광 집광판에 직각으로 유지할 수 있도록 다수의 태양광 집광판들의 상하 각도 및 수평방향 위치를 조절함으로써, 태양광과 풍력을 이용하여 가로등의 축전 효율을 극대화시킬 수 있도록 된 추적형 태양광 에너지 및 풍력을 이용한 가로등에 관한 것이다.

일반적으로, 태양광 가로등 또는 태양광과 풍력을 이용한 하이브리드 가로등은 태양광 집광판이 한 각도로 고정되어 있어 그 효율성이 현저히 떨어지는 것을 볼 수 있으며, 태양추적형 트래커를 장착하여 태양을 따라 쏠라 쎌들 움직이는 가로등이 이미 출시되어 있으나 이는 구조적으로 강한 바람이나 태풍에 견딜 수가 없고,구조를 강화한 다 하더라도 제품제작의 경제성이 문제가 될 수 있다.

이렇게 경제성이나 풍압에 대한 구조적인 문제는 태양광 가로등을 자동차 전용도로에 설치할 수 없게하는 문제점이 있다

또한, 기존의 가로등에 접목시킬 수 있는 풍력발전 시스템의 효율이 안정적이지 못하고 미관상으로도 가로등에 적합하게 어울리지 않는 면이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 출원인은 대한민국 등록특허 제10-1277832호의 "회전형 태양광 집광판과 풍력을 이용한 가로등"을 제안한 바 있고, 이는 기존선로로부터 전원공급 없이 태양 열과 풍력의 효율을 극대화하여 가로등의 축전효율을 높임으로써, 일반 자동차 전용도로의 가로등, 해안도로 또는 공원의 가로등에 적용할 수 있다.

이와 같은 종래 기술은, 상단에 일일 시간대별, 또는 계절별 태양의 각도에 따라 수직 및 수평으로 회전하도록 회전형 태양광 집광판을 설치한 구조이다. 즉, 이와 같은 종래 기술은 가로등주 중앙축의 상단에 설치된 반원호형의 고정 프레임 내측에서 수평 회전축을 통하여 회전 가능하게 지구본 형태의 수평 프레임과 수직 프레임이 열십자형으로 장착되고, 상기 수직 프레임의 내측에서 수직 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치된 회전형 태양광 집광판과, 가로등주의 중앙축을 따라 수직 방향으로 설치된 풍력 팬, 이 풍력 팬과 직각으로 교차되는 바람막이 판, 풍력 팬 내부에 수직으로 부착된 정류자, 이에 상응하는 권선 코일을 포함하는 하단 콘트롤 박스 등으로 구성되어 태양광과 풍력의 효율을 극대화한 구조를 갖는다.

그러나 이러한 종래 기술은 태양 열과 풍력의 효율을 극대화하여 가로등의 축전효율을 높일 수는 있지만, 수직 프레임과 수평 프레임에 장착된 태양광 집광판의 장착 구조가 견고하지 못하여 태풍 등의 강력한 바람에 대해서는 여전히 그 내구성이 저하되는 문제점을 갖는 것이었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 기존선로로부터 전원공급 없이 태양 열과 풍력의 효율을 극대화하여 가로등 전력의 축전효율을 높임으로써 일반 자동차 전용도로의 가로등, 해안도로 또는 공원의 가로등에 적용하는데 적합할 뿐만 아니라, 태양광 집광판의 안정된 장착 구조로 인하여 그 사용 내구성을 크게 향상시킬 수 있고, 그 외관도 현대적인 감각에 맞춰서 미려하게 개선된 추적형 태양광 에너지 및 풍력을 이용한 가로등을 제공함에 있다.

그리고 본 발명의 다른 목적은 태풍등의 강한 바람에 의해서도, 파손이 방지됨으로써 그 내구성이 크게 향상된 추적형 태양광 에너지 및 풍력을 이용한 가로등을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 일일 시간대별, 절기별로 태양광의 각도를 직각으로 유지할 수 있도록 구성된 태양광 집광판과, 풍력 발전기를 이용하여 가로등 전력으로 사용하도록 된 가로등에 있어서,

상기 태양광 집광판이 가로등주의 중앙축을 따라서 일정 간격으로 다수 형성되고, 상기 다수의 태양광 집광판들이 제1 모터에 의해서 수직방향으로 회동되어 상하 각도 조절되며, 상기 태양광 집광판이 가로등주의 중앙축을 중심으로 제2 모터에 의해서 수평방향으로 회전 가능하게 설치된 태양광 발전부;

가로등주의 중앙축 상단에 수직방향으로 설치된 풍력 팬을 구비한 풍력 발전부; 및

가로등주의 중앙축의 하단에 내장된 콘트롤 박스와 축전지;를 포함하고, 상기 태양광 발전부는 계절별 태양각도의 변화에 따라서 상기 제1 모터에 의해서 집광판 회전기어를 각도 조절하고, 상기 집광판 회전기어에 연결된 한 쌍의 조정봉들을 통해서 일시에 태양광 집광판들의 상하 각도를 조절시키며, 상기 제2 모터에 의하여 수평 회전판을 회전시켜서 상기 태양광 집광판들이 일일 시간대별 태양의 이동에 따라 상기 가로등주의 중앙축의 둘레를 수평방향으로 회전하도록 구성된 것이다.

그리고 본 발명은 바람직하게는, 상기 태양광 발전부는 제1 모터가 가로등주의 중앙축에 회전가능하도록 끼워지는 수평 회전판의 상부에 장착되고, 상기 태양광 집광판들은 사각 수직관의 외측에서 길이방향 일정 간격으로 배치되며, 상기 사각 수직관은 가로등주의 중앙축의 둘레에 회전가능하도록 끼워지고, 그 하단이 상기 수평 회전판에 연결되는 한편, 상기 제1 모터의 축에 장착된 제1 회전기어는 상기 집광판 회전기어의 외주 기어 면에 치차 결합하고, 상기 집광판 회전기어의 중심 양측에 각각 그 하단이 회전가능하도록 떨어져서 연결된 한 쌍의 조정봉들은 상기 사각 수직관을 따라서 연장하면서, 상기 각각의 태양광 집광판들 전체에 회전가능하도록 힌지 연결되어 제1 모터의 작동으로 집광판 회전기어가 정회전되면, 상기 한 쌍의 조정봉 중 전방측이 상승하고, 후방측은 하강하며, 집광판 회전기어가 역회전되면, 전방측이 하강하고 후방측은 상승되어 모든 태양광 집광판들을 수직방향에서 상하로 각도 변경시키도록 구성된 것이다.

또한 본 발명은 바람직하게는, 상기 태양광 발전부는 제2 모터가 가로등주의 중앙축에 고정되고, 그 축의 제2 회전기어는 상기 수평 회전판의 외주 기어 면에 치차 결합하며, 상기 수평 회전판은 가로등주의 중앙축 상에서 테이퍼 롤러 베어링 상에 회전가능하도록 장착됨으로써, 상기 제2 모터의 정,역회전 작동으로 상기 수평 회전판의 상부측 수직 사각관을 따라서 배치된 태양광 집광판들을 수평 회전시키도록 구성된 것이다.

그리고 본 발명은 바람직하게는, 상기 태양광 발전부는 원통형 케이스의 내부에 위치되고, 상기 원통형 케이스는 태양광 집광판이 전면으로 노출되도록 하기 위한 투명 PC 커버와, 태양광 발전부를 외부로부터 보호하기 위한 Al 커버로 이루어지며, 상기 투명 PC 커버와 Al 커버는 각각 그 단면이 반원형으로 이루어지고, 서로 합체되어 원형 단면을 형성함으로써 그 내부에 위치된 태양광 집광판들을 보호하도록 구성된 것이다.

또한 본 발명은 바람직하게는, 상기 태양광 집광판은 그 전방 모서리가 상기 투명 PC 커버를 향하는 둥근 모서리를 형성하고, 그 후방 모서리는 사각 수직관이 내측에 배치되는 "⊂"형 홈을 형성하며, 2매의 솔라 쎌이 서로 대향하여 중첩 부착되고, 그 집광면이 각각 상,하부측으로 노출되도록 구성됨으로써, 상기 투명 PC 커버와 사각 수직관 사이의 공간에서 상하로 각도 조절이 가능하고, 그 상,하부면의 쏠라 쎌에서 모두 태양광을 집광하여 발전하도록 구성된 것이다.

그리고 본 발명은 바람직하게는, 상기 풍력 발전부는 풍력 팬이 가로등주 중앙축의 내측에서 위치된 수직 권선 코일에 연결되어 수직 권선 코일을 회전시키고, 상기 수직 권선 코일은 가로등주 중앙축의 내측에 배치된 정류자를 통하여 발전하며, 발전된 전력을 축전지에 저장하도록 전기적으로 연결된 것이다.

또한 본 발명은 바람직하게는, 상기 태양광 발전부의 태양광 집광판들은 발전된 전력을 축전지에 저장하도록 전기적으로 연결되고, 상기 축전지는 상기 가로등주 중앙축의 하부 내측에 배치된 콘트롤 박스에 전기적으로 연결되며, 상기 콘트롤 박스는 제1 및 제2 모터를 전기적으로 제어하여 상기 태양광 집광판의 수평 수직 회전을 구동시켜주며, 전원 온-오프 차단, 디지털 타이머과 모터구동 시간을 입력할 수 있는 입력부를 구비한 것이다.

그리고 본 발명은 바람직하게는, 상기 풍력 발전부는 풍력 팬의 하부측에 강한 바람에 의해서 과도한 고속으로 회전되는 것을 자동으로 방지하기 위한 브레이크 작동부를 추가적으로 포함하고, 상기 브레이크 작동부는 풍력 팬의 하부측에 연결 볼트를 통해서 원호형의 지지 브라켓이 고정되고, 상기 브라켓의 둘레에는 복수의 브레이크 라이닝이 배치되며, 상기 라이닝은 각각 브라켓에서 방사방향으로 돌출된 복수의 실린더 끝단과, 상기 복수의 실린더 사이의 스프링 끝단에 연결되어 상기 브라켓에 대해 방사방향으로 신축 가능하도록 배치되는 한편, 상기 브레이크 라이닝의 둘레에는 그 하단이 가로등주의 중앙축에 연결된 원호형의 브레이크 드럼이 배치됨으로써, 상기 풍력 팬이 고속으로 회전하면, 브레이크 라이닝이 그 회전 원심력에 의해서 스프링을 인장시키면서 상기 브레이크 드럼의 내측면에 밀착되어 브레이크 작동을 이룸으로써 가로등주의 중앙축에 대한 풍력 팬의 과도한 고속회전을 방지하도록 구성된 것이다.

본 발명의 추적형 태양광 에너지 및 풍력을 이용한 가로등에 의하면, 가로등주의 중앙축 상단에 수직방향으로 설치된 풍력 발전부를 이용하여 전력을 생산할 뿐만 아니라, 태양광 발전부는 계절별 태양각도의 변화에 따라서 상기 제1 모터에 의해서 집광판 회전기어를 각도 조절하고, 상기 집광판 회전기어에 연결된 한 쌍의 조정봉들을 통해서 일시에 태양광 집광판들의 상하 각도를 조절시키며, 상기 제2 모터에 의하여 수평 회전판을 회전시켜서 상기 태양광 집광판들이 일일 시간대별 태양의 이동에 따라 상기 가로등주의 중앙축의 둘레를 수평방향으로 회전시킬 수 있다.

따라서 본 발명에 의하면, 별도의 외부전원이 불필요하며, 일일 시간대별, 절기별로 태양광의 각도를 태양광 집광판에 항상 직각으로 유지할 수 있어서, 기존의 태양광 가로등에 비해 고효율로 태양광을 축전할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 다수의 태양광 집광판들은 직접 외부에 노출되지 않고, 투명 PC 커버와, Al 커버로 이루어진 원통형 케이스 내에 위치되어 수직 및 수평 방향으로 회동될 수 있음으로써, 다수의 태양광 집광판들이 외부 환경으로부터 보호되고, 구조적으로 견고하게 구성되며, 풍력 팬의 하부측에 장착된 브레이크 작동부를 통하여 태풍 등과 같이 강한 바람에도 풍력 팬들이 손상되지 않으며, 외관이 미려한 가로등을 표현할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 추적형 태양광 에너지 및 풍력을 이용한 가로등을 전체적으로 도시한 외관도이다.
도 2는 본 발명에 구비된 제1 및 제2 모터들이 가로등주에 장착된 구조를 도시한 외관 사시도이다.
도 3는 본 발명에 구비된 수평 회전판과, 사각 수직관들이 가로등주의 중앙축의 길이방향을 따라서 끼워져서, 그 둘레에서 회전가능하도록 장착되는 구조를 도시한 측면도이다.
도 4는 도 3의 A-A 단면도로서, 원통형 케이스, 태양광 집광판, 사각 수직관 및 가로등주의 중앙축 구조가 도시된 단면도이다.
도 5a는 본 발명에 구비된 태양광 집광판들이 하절기에 태양에 직각을 유지하도록 경사 회동된 상태를 도시한 설명도이다.
도 5b는 본 발명에 구비된 태양광 집광판들이 동절기에 태양에 직각을 유지하도록 경사 회동된 상태를 도시한 설명도이다.
도 6는 본 발명에 구비된 풍력 발전부의 구조를 도시한 일부 절개 측면도이다.
도 7a는 본 발명에 구비된 태양광 집광판들이 아침에 동쪽을 향하도록 수평 회전된 상태를 도시한 평면도이다.
도 7b는 본 발명에 구비된 태양광 집광판들이 정오에 정면을 향하도록 수평 회전된 상태를 도시한 평면도이다.
도 7c는 본 발명에 구비된 태양광 집광판들이 저녁에 서쪽을 향하도록 수평 회전된 상태를 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명에 구비된 풍력 팬이 태풍과 같은 강한 바람에 의해서 과도한 고속으로 회전되는 것을 자동으로 방지하기 위한 브레이크 작동부를 도시한 일부 절개 설명도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 추적형 태양광 에너지 및 풍력을 이용한 가로등(100)은, 도 1에 전체적으로 도시된 바와 같이, 태양광 집광판(102)이 가로등주(120)의 중앙축(122)을 따라서 일정 간격으로 다수 형성되고, 상기 다수의 태양광 집광판(102)들이 제1 모터(112)에 의해서 수직방향으로 회동되어 상하 각도 조절되며, 상기 태양광 집광판(102)이 가로등주(120)의 중앙축(122)을 중심으로 제2 모터(140)에 의해서 수평방향으로 회전 가능하게 설치된 태양광 발전부(110)를 구비한다.

또한, 상기 가로등주(120)의 중앙축(122) 상단에는 수직방향으로 설치된 풍력 팬(152)을 구비한 풍력 발전부(150)가 위치되며, 가로등주(120)의 중앙축(122)의 하부에는 콘트롤 박스(180)와 축전지(190)가 내장된 구조를 갖는다.

상기 태양광 발전부(110)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 모터(112)가 가로등주(120)의 중앙축(122)에 회전가능하도록 끼워지는 수평 회전판(130)의 상부에 장착된다.

또한 상기 수평 회전판(130)의 상부에 장착되는 제1 모터(112)는 그 회전축에 제1 회전기어(114)가 형성되고, 이는 그 상부측에 위치되는 집광판 회전기어(116)의 외주 기어 면에 치차 결합된다.

한편, 상기 수평 회전판(130)은 원판형의 구조로서, 그 하부 모서리 둘레에는 이후에 설명되는 제2 모터(140)의 제2 회전기어(142)에 치차 결합하는 외주 기어 면을 형성한다.

그리고 상기 태양광 집광판(102)들은 상기 수평 회전판(130)의 상부면에 하부 모서리가 연결된 사각 수직관(136)의 외측에서 길이방향 일정 간격으로 배치되며, 이러한 수평 회전판(130)과, 사각 수직관(136)은 모두, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 가로등주(120)의 중앙축(122)의 길이방향을 따라서 끼워져서, 그 둘레에서 회전가능하도록 장착되는 구조이다.

또한 상기 집광판 회전기어(116)는, 그 중심 양측에 각각 하단이 회전가능하도록 떨어져서 한 쌍의 조정봉(118a,118b)들이 연결되며, 이러한 조정봉(118a,118b)들은 한 쌍이 상기 사각 수직관(136)을 따라서 나란하게 상하로 연장하면서, 그 중간에 일정 간격으로 각각의 태양광 집광판(102)들이 회전가능하도록 힌지 연결된 구조이다.

따라서, 상기 제1 모터(112)의 작동으로 집광판 회전기어(116)가 일정 각도 회전되면, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 조정봉(118a,118b) 중 하나가 상승하면, 다른 하나는 하강하고, 만일 하나가 하강하면 다른 하나가 상승되어 모든 태양광 집광판(102)들을 상하로 각도 변경될 수 있다.

즉, 집광판 회전기어(116)가 정회전되면, 도 5a에 도시된 바와 같이, 전방의 조정봉(118a)이 상승하고, 후방측 조정봉(118b)는 하강한다. 그리고, 상기 집광판 회전기어(116)가 역회전되면, 도 5b에 도시된 바와 같이, 전방의 조정봉(118a)이 하강하고, 후방측 조정봉(118b)는 상승하며, 상기 집광판 회전기어(116)의 상하 회동각도는 수평 기준선(H)에 대하여 대략 14°내지 61°의 사이이다.

또한 상기 태양광 발전부(110)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 모터(140)가 가로등주(120)의 중앙축(122)에 고정된 브라켓에 고정되고, 그 축의 제2 회전기어(142)는 상기 수평 회전판(130)의 외주 기어 면에 치차 결합한다.

그리고, 상기 수평 회전판(130)은 가로등주(120)의 중앙축(122) 상에서 테이퍼 롤러 베어링(144) 상에 회전가능하도록 장착됨으로써 상기 제2 모터(140)의 정,역회전 작동으로 함께 정,역회전한다.

따라서, 이와 같은 수평 회전판(130)의 회전은 그 상부측의 사각 수직관(136)을 따라서 배치된 태양광 집광판(102)들도 함께 수평 회전되는 것이다.

이와 같은 태양광 발전부(110)는 원통형 케이스(148)의 내부에 위치되는데, 이러한 원통형 케이스(148)는 그 하단부가 도 2에 도시된 바와 같이, 수평 회전판(130)의 상부 모서리 상에 지지되고, 도 4에서 단면도로 도시된 바와 같이, 태양광 집광판(102)이 전면으로 노출되도록 하기 위한 투명 PC 커버(148a)와, 태양광 발전부(110)를 외부로부터 보호하기 위한 Al 커버(148b)의 조합으로 이루어진다.

즉, 이와 같은 투명 PC 커버(148a)와 Al 커버(148b)는 각각 그 단면이 반원형으로 이루어지고, 서로 합체되어 하나의 원형 단면을 형성함으로써 그 내부에 위치된 태양광 집광판(102)들을 보호하게 된다.

한편, 이러한 원통형 케이스(148)의 내부에 위치되는 태양광 집광판(102)은 각각, 도 4에서 단면으로 도시된 바와 같이, 그 전방 모서리가 상기 투명 PC 커버(148a)를 향하는 둥근 모서리를 형성하고, 그 후방 모서리는 사각 수직관(136)이 내측에 배치되는 "⊂"형 홈을 형성한다.

따라서, 상기 사각 수직관(136)의 길이 방향을 따라서 일정 간격으로 형성된 다수의 태양광 집광판(102)들은 상기 투명 PC 커버(148a)와 사각 수직관(136) 사이의 공간에서 상하로 각도 조절이 가능한 것이다.

또한, 이러한 태양광 집광판(102)은 2매의 솔라 쎌이 서로 대향하여 중첩 부착되고, 그 집광면이 각각 상,하부측으로 노출되도록 구성됨으로써, 그 상,하부면의 쏠라 쎌에서 모두 태양광을 집광하여 발전하게 된다.

한편, 상기 풍력 발전부(150)는 도 6에 상세히 도시된 바와 같이, 풍력 팬(152)이 가로등주 중앙축(122)의 내측에서 위치된 수직 권선 코일(154)에 연결되어 수직 권선 코일(154)을 회전시키고, 상기 수직 권선 코일(154)은 가로등주 중앙축(122)의 내측에 배치된 정류자(156)를 통하여 발전하며, 발전된 전력을 축전지(190)에 저장하도록 전기적으로 연결된 것이다.

또한, 상기 태양광 발전부(110)의 태양광 집광판(102)들은 발전된 전력을 축전지(190)에 저장하도록 전기적으로 연결되고, 상기 축전지(190)는 상기 가로등주 중앙축(122)의 하부 내측에 배치된 콘트롤 박스(180)에 전기적으로 연결되며, 상기 콘트롤 박스(180)는 제1 및 제2 모터(112, 140)를 전기적으로 제어하여 상기 태양광 집광판(102)의 수평 수직 회전을 구동시켜주며, 전원 온-오프 차단, 디지털 타이머과 모터구동 시간을 입력할 수 있는 입력부(미 도시)를 구비한 것이다.

이와 같은 풍력 발전부(150), 축전지(190), 콘트롤 박스(180) 등의 구조와 작동은, 본 발명의 출원인에 의해서 개발된 대한민국 등록특허 제10-1277832호의 "회전형 태양광 집광판과 풍력을 이용한 가로등"의 구조와 대부분 유사하고, 이러한 종래 기술에 상세히 기재되어 있기 때문에, 이들에 대한 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.

그리고 상기 풍력 발전부(150)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 풍력 팬(152)의 하부측에 강한 바람에 의해서 과도한 고속으로 회전되는 것을 자동으로 방지하기 위한 브레이크 작동부(160)를 추가적으로 포함한다.

상기 브레이크 작동부(160)는 풍력 팬(152)의 하부측에 연결 볼트(162)를 통해서 원호형의 지지 브라켓(164)이 고정되고, 상기 브라켓(164)의 둘레에는 복수의 브레이크 라이닝(166)이 배치되며, 상기 라이닝(166)은 각각 브라켓(164)에서 방사방향으로 돌출된 복수의 실린더(168a,168b) 끝단과, 상기 복수의 실린더(168a,168b) 사이의 스프링(170) 끝단에 연결되어 상기 브라켓(164)에 대해 방사방향으로 신축 가능하도록 배치된다.

한편, 상기 브레이크 라이닝(166)의 둘레에는 그 하단이 가로등주(120)의 중앙축(122)에 연결 볼트(174)를 통하여 연결된 원호형의 브레이크 드럼(176)이 배치됨으로써, 상기 풍력 팬(152)이 고속으로 회전하면, 브레이크 라이닝(166)이 그 회전 원심력에 의해서 스프링(170)을 인장시키면서 상기 브레이크 드럼(176)의 내측면에 강하게 밀착되어 브레이크 작동을 이룸으로써 가로등주(120)의 중앙축(122)에 대한 풍력 팬(152)의 과도한 고속회전을 방지하도록 구성된 것이다.

따라서, 풍력 팬(152)의 하부측에 장착된 브레이크 작동부(160)를 통하여 태풍 등과 같이 강한 바람에도 풍력 팬(152)들이 과도하게 고속으로 회전되지 않고, 손상되지 않는다.

도면상의 미 설명 부호(200)는 지면, (210)는 LED를 채용한 등기구 부분, (H)는 수평 기준선, (178)은 냉각용 통기구, (S)는 태양을 나타낸다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 추적형 태양광 에너지 및 풍력을 이용한 가로등(100)은, 계절별 태양각도의 변화에 따라서 상기 제1 모터(112)에 의해서 집광판 회전기어(116)를 각도 조절한다.

이러한 작동 상태가 도 5a 및 도 5b에 도시되어 있다.

즉, 본 발명은 계절별 태양각도의 변화에 따라서 태양광 집광판(102)을 상하로 회동시켜서 춘추,하,동절기 별로 태양에 마주하도록 배치한다.

만일 하절기를 가정한다면, 이때에는 제1 모터(112)가 정회전으로 작동되어 집광판 회전기어(116)를 정회전시킴으로써, 집광판 회전기어(116)가 회전되면서, 전방측 조정봉(118a)이 상승하고, 후방측 조정봉(118b)이 하강하여 도 5a에 도시된 바와 같이, 모든 태양광 집광판(102)들을 대략 수평 기준선(H)에 대하여 14°로 정렬시킨다.

그리고, 동절기를 가정한다면, 이때에는 제1 모터(112)가 역회전으로 작동되어 집광판 회전기어(116)를 역회전시킴으로써, 전방측 조정봉(118a)이 하강하고, 후방측 조정봉(118b)이 상승하여 도 5b에 도시된 바와 같이, 모든 태양광 집광판(102)들을 대략 수평 기준선(H)에 대하여 61°로 정렬시킨다.

또한, 봄, 가을을 가정한다면, 제1 모터(112)가 작동되어 집광판 회전기어(116)를 회전시킴으로써, 모든 태양광 집광판(102)들을 대략 수평 기준선(H)에 대하여 대략 14°내지 61°사이의 각도로 정렬시킨다.

이때, 본 발명은 전기절감을 위하여 콘트롤 박스(180)에 입력된 시간에 의하여 연 5회 이내의 횟수로 구동하게 하고, 태양의 절기별 고도에 맞춰서 제1 모터(112)의 회전 및 정지작동을 제어하는 것이다.

또한, 본 발명은 제2 모터(140)에 의하여 수평 회전판(130)을 회전시켜서 상기 태양광 집광판(102)들이 일일 시간대별로 태양의 이동에 따라 수평방향으로 회전되도록 한다.

이와 같은 작동 상태가 도 7a 내지 도 7c에 도시되어 있다.

즉, 본 발명은 아침에는 태양광 집광판(102)들이 동쪽을 향하도록 회전시키게 되는데, 이때 제2 모터(140)가 작동되어 수평 회전판(130)을 회전시킴으로써, 수평 회전판(130), 사각 수직관(136), 다수의 태양광 집광판(102)들과, 원통형 케이스(148)를 모두 동쪽으로 향하도록 태양(S) 측으로 회전시킨다.

그리고, 이와 같은 상태로부터 하루의 시간 경과 도중에 제2 모터(140)가 작동되어 수평 회전판(130)을 회전시킴으로써, 그 상부측의 사각 수직관(136), 다수의 태양광 집광판(102)들과, 원통형 케이스(148) 모두를 태양(S)을 따라서 서쪽으로 향하도록 회전시킨다.

즉, 다수의 태양광 집광판(102)들이 도 7a에 도시된 바와 같이, 아침에 동쪽을 향해 회전된 상태라면, 정오에는 도 7b에 도시된 바와 같이, 정면(남쪽)을 향하도록 하고, 저녁에는 도 7c에 도시된 바와 같이, 서쪽을 향하도록 회전시키는 것이 가능하다.

이와 같은 작동은 아침부터 저녁까지 시간대별 태양(S)의 이동에 따라서 태양광 집광판(102)들이 태양에 마주하도록 회전시키게 되며, 또한 상기 제2 모터(140)가 저녁시간에 서쪽을 향하도록 회전된 상태에서는, 자동으로 역회전이 이루어지며, 이와 같은 작동도 콘트롤 박스(180)에 사전에 입력된 시간에 의하여 하루 10회 이하의 횟수로 구동된다.

이와 같은 본 발명의 작동시에 제1 모터(112)와 제2 모터(140)의 회전 범위, 또는 회전 각도는 제1 및 제2 모터(112, 140)와 함께 제공되는 센서(미 도시)들을 이용하여 통상적인 방법으로 이루어질 수 있음을 당업자들은 잘 알 수 있을 것이다.

상기와 같이 본 발명에 의하면, 가로등주(120)의 중앙축(122) 상단에 수직방향으로 설치된 풍력 발전부(150)를 이용하여 전력을 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 태양광 발전부(110)는 일일 시간대별, 절기별로 태양광의 각도를 태양광 집광판(102)에 항상 직각으로 유지할 수 있는 것이다.

따라서 본 발명에 의하면, 별도의 외부전원이 불필요하고, 기존의 태양광 가로등에 비해 고효율로 태양광을 이용해서 축전할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 다수의 태양광 집광판(102)들은 직접 외부에 노출되지 않고, 투명 PC 커버(148a)와, Al 커버(148b)로 이루어진 원통형 케이스(148) 내에 위치되어 수직 및 수평 방향으로 회동될 수 있음으로써, 구조적으로 견고하게 구성된다.

뿐만 아니라, 본 발명에 의하면, 풍력 팬(152)의 하부측에 장착된 브레이크 작동부(160)를 통하여 태풍 등과 같이 강한 바람에도 풍력 팬(152)들이 과도하게 고속으로 회전되지 않고, 손상되지 않으며, 현대적인 감각의 외관이 미려한 가로등을 표현할 수 있게 된다.

본 발명은 상기에서 도면을 참조하여 특정 실시 예에 관련하여 상세히 설명하였지만 본 발명은 이와 같은 특정 구조에 한정되는 것은 아니다. 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상 및 권리범위를 벗어나지 않고서도 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이다. 예를 들면, 상기에서는 제1 및 제2 모터(112, 140)들의 작동이 치차 결합으로 전달되는 구조에 대하여 설명되었지만, 이와는 다르게 치차 결합이 아닌 마찰결합, 또는 벨트결합 또는 다른 임의의 방식의 동력전달방식으로도 이루어질 수도 있을 것이다. 그렇지만 그와 같은 단순한 설계적인 재료 수정 또는 변형 구조들은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속하게 됨을 미리 밝혀 두고자 한다.

100: 추적형 태양광 에너지 및 풍력을 이용한 가로등
102: 태양광 집광판 110: 태양광 발전부
112: 제1 모터 114: 제1 회전기어
116: 집광판 회전기어 118a,118b: 조정봉
120: 가로등주 122: 중앙축
130: 수평 회전판 136: 사각 수직관
140: 제2 모터 142: 제2 회전기어
144: 테이퍼 롤러 베어링 148: 원통형 케이스
148a: 투명 PC 커버 148b: Al 커버
150: 풍력 발전부 152: 풍력 팬
154: 수직 권선 코일 156: 정류자
160: 브레이크 작동부 162,174: 연결 볼트
164: 브라켓 166: 브레이크 라이닝
168a,168b: 실린더 170: 스프링
176: 브레이크 드럼 178: 통기구
180: 콘트롤 박스 190: 축전지
200: 지면, 210: 등기구 부분
H: 수평 기준선 S: 태양

Claims

일일 시간대별, 절기별로 태양광의 각도를 직각으로 유지할 수 있도록 구성된 태양광 집광판과, 풍력 발전기를 이용하여 가로등 전력으로 사용하도록 된 가로등에 있어서,
상기 태양광 집광판이 가로등주의 중앙축을 따라서 일정 간격으로 다수 형성되고, 상기 다수의 태양광 집광판들이 제1 모터에 의해서 수직방향으로 회동되어 상하 각도 조절되며, 상기 태양광 집광판이 가로등주의 중앙축을 중심으로 제2 모터에 의해서 수평방향으로 회전 가능하게 설치된 태양광 발전부;
가로등주의 중앙축 상단에 수직방향으로 설치된 풍력 팬을 구비한 풍력 발전부; 및
가로등주의 중앙축의 하단에 내장된 콘트롤 박스와 축전지;를 포함하고, 상기 태양광 발전부는 계절별 태양각도의 변화에 따라서 상기 제1 모터에 의해서 집광판 회전기어를 각도 조절하고, 상기 집광판 회전기어에 연결된 한 쌍의 조정봉들을 통해서 일시에 태양광 집광판들의 상하 각도를 조절시키며, 상기 제2 모터에 의하여 수평 회전판을 회전시켜서 상기 태양광 집광판들이 일일 시간대별 태양의 이동에 따라 상기 가로등주의 중앙축의 둘레를 수평방향으로 회전하도록 구성되고,
상기 태양광 발전부는 제1 모터가 가로등주의 중앙축에 회전가능하도록 끼워지는 수평 회전판의 상부에 장착되고, 상기 태양광 집광판들은 사각 수직관의 외측에서 길이방향 일정 간격으로 배치되며, 상기 사각 수직관은 가로등주의 중앙축의 둘레에 회전가능하도록 끼워지고, 그 하단이 상기 수평 회전판에 연결되는 한편, 상기 제1 모터의 축에 장착된 제1 회전기어는 상기 집광판 회전기어의 외주 기어 면에 치차 결합하고, 상기 집광판 회전기어의 중심 양측에 각각 그 하단이 회전가능하도록 떨어져서 연결된 한 쌍의 조정봉들은 상기 사각 수직관을 따라서 연장하면서, 상기 각각의 태양광 집광판들 전체에 회전가능하도록 힌지 연결되어 제1 모터의 작동으로 집광판 회전기어가 정회전되면, 상기 한 쌍의 조정봉 중 전방측이 상승하고, 후방측은 하강하며, 집광판 회전기어가 역회전되면, 전방측이 하강하고 후방측은 상승되어 모든 태양광 집광판들을 수직방향에서 상하로 각도 변경시키도록 구성된 것임을 특징으로 하는 추적형 태양광 에너지 및 풍력을 이용한 가로등.
삭제
제1항에 있어서, 상기 태양광 발전부는 제2 모터가 가로등주의 중앙축에 고정되고, 그 축의 제2 회전기어는 상기 수평 회전판의 외주 기어 면에 치차 결합하며, 상기 수평 회전판은 가로등주의 중앙축 상에서 테이퍼 롤러 베어링 상에 회전가능하도록 장착됨으로써 상기 제2 모터의 정,역회전 작동으로 상기 수평 회전판의 상부측 수직 사각관을 따라서 배치된 태양광 집광판들을 수평 회전시키도록 구성된 것임을 특징으로 하는 추적형 태양광 에너지 및 풍력을 이용한 가로등.
제3항에 있어서, 상기 태양광 발전부는 원통형 케이스의 내부에 위치되고, 상기 원통형 케이스는 태양광 집광판이 전면으로 노출되도록 하기 위한 투명 PC 커버와, 태양광 발전부를 외부로부터 보호하기 위한 Al 커버로 이루어지며, 상기 투명 PC 커버와 Al 커버는 각각 그 단면이 반원형으로 이루어지고, 서로 합체되어 원형 단면을 형성함으로써 그 내부에 위치된 태양광 집광판들을 보호하도록 구성된 것임을 특징으로 하는 추적형 태양광 에너지 및 풍력을 이용한 가로등.
제4항에 있어서, 상기 태양광 집광판은 그 전방 모서리가 상기 투명 PC 커버를 향하는 둥근 모서리를 형성하고, 그 후방 모서리는 사각 수직관이 내측에 배치되는 "⊂"형 홈을 형성하며, 2매의 솔라 쎌이 서로 대향하여 중첩 부착되고, 그 집광면이 각각 상,하부측으로 노출되도록 구성됨으로써, 상기 투명 PC 커버와 사각 수직관 사이의 공간에서 상하로 각도 조절이 가능하고, 그 상,하부면의 쏠라 쎌에서 모두 태양광을 집광하여 발전하도록 구성된 것임을 특징으로 하는 추적형 태양광 에너지 및 풍력을 이용한 가로등.
제1항에 있어서, 상기 풍력 발전부는 풍력 팬이 가로등주 중앙축의 내측에서 위치된 수직 권선 코일에 연결되어 수직 권선 코일을 회전시키고, 상기 수직 권선 코일은 가로등주 중앙축의 내측에 배치된 정류자를 통하여 발전하며, 발전된 전력을 축전지에 저장하도록 전기적으로 연결된 것임을 특징으로 하는 추적형 태양광 에너지 및 풍력을 이용한 가로등.
제1항에 있어서, 상기 태양광 발전부의 태양광 집광판들은 발전된 전력을 축전지에 저장하도록 전기적으로 연결되고, 상기 축전지는 상기 가로등주 중앙축의 하부 내측에 배치된 콘트롤 박스에 전기적으로 연결되며, 상기 콘트롤 박스는 제1 및 제2 모터를 전기적으로 제어하여 상기 태양광 집광판의 수평 수직 회전을 구동시켜주며, 전원 온-오프 차단, 디지털 타이머과 모터구동 시간을 입력할 수 있는 입력부를 구비한 것임을 특징으로 하는 추적형 태양광 에너지 및 풍력을 이용한 가로등.
제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 풍력 발전부는 풍력 팬의 하부측에 강한 바람에 의해서 과도한 고속으로 회전되는 것을 자동으로 방지하기 위한 브레이크 작동부를 추가적으로 포함하고, 상기 브레이크 작동부는 풍력 팬의 하부측에 연결 볼트를 통해서 원호형의 지지 브라켓이 고정되고, 상기 브라켓의 둘레에는 복수의 브레이크 라이닝이 배치되며, 상기 라이닝은 각각 브라켓에서 방사방향으로 돌출된 복수의 실린더 끝단과, 상기 복수의 실린더 사이의 스프링 끝단에 연결되어 상기 브라켓에 대해 방사방향으로 신축 가능하도록 배치되는 한편, 상기 브레이크 라이닝의 둘레에는 그 하단이 가로등주의 중앙축에 연결된 원호형의 브레이크 드럼이 배치됨으로써, 상기 풍력 팬이 고속으로 회전하면, 브레이크 라이닝이 그 회전 원심력에 의해서 스프링을 인장시키면서 상기 브레이크 드럼의 내측면에 밀착되어 브레이크 작동을 이룸으로써 가로등주의 중앙축에 대한 풍력 팬의 과도한 고속회전을 방지하도록 구성된 것임을 특징으로 하는 추적형 태양광 에너지 및 풍력을 이용한 가로등.