KR101872336B1 - 태양광 발전 장치 및 이를 포함하는 태양광 발전 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양광 발전 장치 및 이를 포함하는 태양광 발전 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 태양광 발전 장치는 난간, 망 또는 벽체의 지지 프레임에 착탈 가능하게 결합되는 패널 고정구; 상기 패널 고정구에 결합되며 결합 각도 조절이 가능하도록 변형되는 패널 연결구; 상기 패널 연결구상에 장착되는 태양전지패널; 상기 지지 프레임에 착탈 가능하게 결합되는 몸체; 및 상기 몸체에 탑재되며, 상기 태양전지패널에 전기적으로 연결되어 상기 태양전지패널에 의해 생성된 전기 에너지를 출력하는 회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 태양광 발전 장치는 각종 회로 부품이 컨트롤 박스 형태의 몸체에 탑재되어 있어 누구나 코드만 연결하면 사용할 수 있고, 난간, 망 또는 벽체에 탈부착이 용이하므로 도로상에서, 캠핑 등 야외 활동 시, 또는 재난 시 등에 유용하게 활용될 수 있다. 또한, 상기 태양광 발전 장치는 화석 연료의 사용 없이 자연광을 이용하여 전기 에너지를 발생시키므로 전기가 공급되지 않는 지역에서도 전기를 활용하도록 할 수 있다.

Description

태양광 발전 장치 및 이를 포함하는 태양광 발전 시스템 { GENERATOR USING SOLAR ENERGY AND GENERATOR SYSTEM COMPRISING THE SAME }
본 발명은 태양광 발전 장치 및 이를 포함하는 태양광 발전 시스템에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 태양전지판과 회로부가 일체화되어 임의의 난간, 망, 벽체 등에 착탈 가능하게 결합될 수 있는 발전 장치와 이를 포함하는 시스템에 대한 것이다.
태양전지(solar battery) 또는 태양광 모듈(solar module)은 태양에서 조사되는 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 광전지를 의미한다. 최근에는 전자시계, 라디오, 무인등대, 무인중계기, 부표등, 인공위성, 로켓 등의 전력뿐만 아니라 태양열 난방을 위한 주택, 도로 상에서 운전자에게 경보를 알려주는 안개 경보등, 송전탑 등의 구조물에 설치되는 항공 장애등, 가로 등과 같이 다양한 분야에서 태양전지 모듈을 활용한 제품이 나오고 있다.
태양전지 모듈은 화석 연료의 사용 없이 자연광을 이용하여 전기 에너지를 발생시키므로, 원천이 되는 에너지 자원이 풍부하고 환경 오염에 대한 문제점이 없어 특히 주목을 받고 있다. 또한, 오지나 전기가 없는 지역에서도 태양열만 있으면 인간이 필요로 한 전기를 이용할 수 있는 이점이 있다.
현재까지, 태양전지를 활용한 제품들은 제조 시부터 특정 용도에 특화된 구성으로 만들어지고 있으며, 따라서 사용 용도가 제한되어 있어 하나의 용도로만 계속적으로 사용된다. 특히, 태양전지 모듈은 다수의 부품이 조합 및 부착된 복잡한 구성을 가지고 있으므로, 초보자가 특정 용도로 특화된 태양전지 모듈의 구성을 임의로 변경하는 것이 쉽지 않으며, 이러한 변경을 위해서 상당한 인건비가 소요되는 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-1045067호
따라서 본 발명은 임의의 난간, 망, 벽체 등에 착탈 가능하게 결합되며 태양전지판과 회로부가 일체화된 태양광 발전 장치 및 이를 포함하는 태양광 발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 각종 회로 부품이 컨트롤 박스 형태의 몸체에 탑재됨으로써 휴대가 용이하여 캠핑 시 등 야외에서 편리하게 사용할 수 있으며, 더 편리한 휴대를 위하여 접이식으로 구성할 수도 있는 태양광 발전 장치 및 이를 포함하는 태양광 발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가 본 발명은 태양광을 이용하여 발생된 전기 에너지를 교류 또는 직류 전원, 자기공진 방식의 무선 충전, 차량용 시거잭 등 다양한 출력 형태로 출력함으로써 휴대전화, 모터, 조명 장치, 사이렌 등 다양한 수전(受電) 장치를 구동할 수 있는 태양광 발전 장치 및 이를 포함하는 태양광 발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적은, 난간, 망 또는 벽체의 지지 프레임에 착탈 가능하게 결합되는 패널 고정구; 상기 패널 고정구에 결합되며 결합 각도 조절이 가능하도록 변형되는 패널 연결구; 상기 패널 연결구상에 장착되는 태양전지패널; 상기 지지 프레임에 착탈 가능하게 결합되는 몸체; 및 상기 몸체에 탑재되며, 상기 태양전지패널에 전기적으로 연결되어 상기 태양전지패널에 의해 생성된 전기 에너지를 출력하는 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치에 의해 달성된다.
상기 지지 프레임은 서로 간격을 가지고 배열된 복수 개의 지지 기둥을 포함하며, 상기 태양전지패널 및 상기 회로부는 상기 복수 개의 지지 기둥 사이에 배치되며 상기 지지 기둥에 고정될 수 있다.
상기 태양전지패널은, 상기 복수 개의 지지 기둥 사이에 배치되는 제1 태양전지패널 및 상기 지지 기둥의 상단에 배치되는 제2 태양전지패널을 포함할 수 있다.
상기 태양전지패널은, 고정축의 양단에 구비되어 상기 고정축을 중심으로 접히도록 상호 체결된 복수 개의 태양전지판을 포함할 수 있다.
상기 회로부는, 상기 태양전지패널로부터 공급된 전기 에너지에 의해 충전되는 축전지; 및 상기 축전지로부터 공급되는 전기 에너지를 하나 이상의 연결 인터페이스를 통하여 출력하도록 구성된 하나 이상의 출력단자를 포함할 수 있다.
상기 회로부는, 상기 축전지로부터 공급되는 전기 에너지를 교류로 변환하도록 구성된 인버터를 더 포함할 수 있다.
상기 하나 이상의 출력단자는, 자기 공진을 통한 무선충전 단자, 차량용 시거잭, 직류 전원 공급 단자 또는 교류 전원 콘센트 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 회로부는, 상기 축전지의 잔여 전력을 표시하는 축전지 잔량 표시기를 더 포함할 수 있다.
상기 회로부는, 상기 축전지로부터 상기 출력 단자로의 전기 에너지 공급을 제어하기 위한 스위치부를 더 포함한다. 예를 들어, 상기 스위치부는 기계식 스위치 또는 적외선 신호를 송신하는 무선 리모트 컨트롤러를 포함할 수 있다.
상기 몸체의 외부에 상기 축전지와 상기 태양전지패널의 전기적 연결을 위한 하나 이상의 연결 단자 및 상기 하나 이상의 출력 단자가 구비될 수 있다.
상기 지지 프레임에 결합되는 풍력 날개; 및 상기 회로부에 전기적으로 연결되며, 상기 풍력 날개의 회전에 의해 전기 에너지를 생성하고, 생성된 전기 에너지를 상기 회로부에 제공하는 풍력 발전기를 더 포함할 수 있다.
전술한 실시예들에 따른 태양광 발전 장치와, 상기 태양광 발전 장치의 상기 회로부에 착탈 가능하게 연결되며, 상기 회로부로부터 전기 에너지를 공급받아 동작하는 하나 이상의 수전 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템에 의해서도 상기 목적은 달성된다.
상기 하나 이상의 수전 장치는, 상기 지지 프레임에 결합되어 빛 또는 소리 중 하나 이상을 출력하는 장치를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 태양광 발전 장치 및 이를 포함하는 태양광 발전 시스템에 의하면, 임의의 난간, 망, 벽체 등에 착탈 가능하게 결합되며 태양전지판과 회로부가 일체화되어 있고, 각종 회로 부품이 컨트롤 박스 형태의 몸체에 탑재되어 있어 누구나 코드만 연결하면 사용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 태양광 발전 장치 및 이를 포함하는 태양광 발전 시스템에 의하면, 탈부착이 용이하여 캠핑 등 야외 활동 시나 또는 재난 시 등에 유용하게 활용될 수 있다. 또한, 상기 태양광 발전 장치를 포함하는 시스템을 난간 등에 설치하고 태양광에 의해 생성된 전기로 조명을 점등함으로써 운전자의 시선을 유도하는 등의 용도로 사용할 수도 있다. 또한, 상기 태양광 발전 장치를 이용하여 가로등이나 CCTV 등 전기가 필요한 도로상의 각종 제품에 전기를 공급할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 태양광 발전 장치 및 이를 포함하는 태양광 발전 시스템에 의하면, 화석 연료의 사용 없이 자연광을 이용하여 전기 에너지를 발생시키므로 전기가 공급되지 않는 지역에서도 전기를 활용하도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 설치 형태를 나타내는 개념도이며,
도 2는 도 1에 도시된 태양광 발전 시스템에서 장치 사이의 연결을 나타내는 구성도이며,
도 3은 도 1에 도시된 태양광 발전 시스템의 전기 배선도이며,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 구성을 도시한 블록도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 외부 구성도이며,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치가 난간에 탑재된 형태를 나타내는 배치도이며,
도 7a 내지 도 7d는 도 6에 도시된 태양광 발전 장치의 체결 수단을 나타내는 도면이며,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 태양전지패널의 접이식 구성을 나타내는 개념도이며,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치가 차량 루프(roof) 박스에 탑재된 형태를 나타내는 배치도이며,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 풍력 발전기를 더 구비한 태양광 발전 장치가 차량 루프 박스에 탑재된 형태를 나타내는 배치도이며,
도 11a는 도 10에 도시된 풍력 발전기와 풍력 날개가 결합된 상태를 도시하는 사시도이며,
도 11b는 도 10에 도시된 풍력 발전기와 풍력 날개가 분리된 상태를 도시하는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 태양광 발전 장치 및 이를 포함하는 태양광 발전 시스템에 대하여 상세히 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 설치 형태를 나타내는 개념도이다. 또한, 도 2는 도 1에 도시된 태양광 발전 시스템에서 장치 사이의 연결을 나타내는 개념도이며, 도 3은 도 1에 도시된 태양광 발전 시스템의 전기 배선도이다.
본 발명의 실시예들에 따른 태양광 발전 시스템은 임의의 난간, 망, 벽체 등에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예에서, 태양광 발전 시스템은 가로등(10)의 지지 기둥(100)에 결합되어 설치되었다. 태양광 발전 시스템은, 하나 이상의 태양전지패널(21-25) 및 이로부터 생성된 전기 에너지를 수신하는 회로부(30)를 갖는 태양광 발전 장치를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 각각의 태양전지패널(21-25)은 두 장의 강화유리 사이에 태양전지판이 삽입되며 고정 볼트(200)에 의하여 강화유리가 서로 결합된 형태를 갖는다. 태양전지패널(21-25)은 하나 또는 복수 개일 수 있으며, 체결 수단을 이용하여 지지 기둥(100)에 탈착 가능하게 고정된다. 태양전지패널(21-25)의 체결 수단에 대해서는 도 6 및 도 7을 참조하여 상세히 후술한다.
본 발명의 일 실시예에서, 태양전지패널(21-25)은 지지 기둥(100)들 사이에 배치되도록 지지 기둥(100)에 결합된 제1 태양전지패널(21, 22, 23) 및 지지 기둥(100)의 상단에 설치된 제2 태양전지패널(24, 25)을 포함한다. 가로등(10)의 지지 기둥(100) 사이뿐만 아니라 상단에도 태양전지패널을 설치함으로써, 태양광을 이용한 전기 에너지 생산량을 늘릴 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전 시스템은, 태양광 발전 장치로부터 생성된 전기 에너지를 공급받아 동작하는 수전(受電) 장치를 포함한다. 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예에서, 수전 장치는 가로등(10)의 조명등(110), 점멸등(40) 및 CCTV(50)를 포함한다. 점멸등(40)은 운전 중인 사용자의 시야 확보를 돕기 위한 것으로서, 발광 다이오드(Light-Emitting Diode; LED) 등의 발광 수단을 포함하며, 복수 개의 가로등(10)을 가로질러 설치되는 지지대(12)상에 복수 개가 설치된다.
그러나 이는 예시적인 것으로서, 수전 장치의 개수나 종류는 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 수전 장치는 휴대전화, 모터, 조명 장치, 사이렌 등 전기를 공급받아 동작하는 임의의 장치로서 임의의 개수만큼 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 회로부(30)는 태양전지패널(21-25)로부터의 전기 에너지 공급을 제어하는 제어부(31), 제어부(31)의 제어 하에서 태양전지패널(21-25)로부터 전기 에너지를 공급받아 충전되는 축전지(32), 축전지(32)로부터 공급되는 전기 에너지를 하나 이상의 연결 인터페이스를 통하여 출력하기 위한 출력 단자(35, 36)를 포함한다. 제어부(31)는 태양전지패널(21-25)에 의해 발생된 전기 에너지를 축전지(32)에 공급하고 축전지(32)의 잔여 전력을 모니터링하여 저충전을 방지하는 기능을 한다.
출력 단자(35, 36)는 태양광에 의해 생성된 전기 에너지를 사용자의 편의를 위하여 다양한 연결 인터페이스로 출력하기 위한 것으로서, 예를 들면, 조명 장치 등의 연결을 위한 직류 전원 단자, 휴대전화 등 디지털 장비의 연결을 위하여 비교적 낮은 크기의 직류 전압을 출력하는 USB(Universal Serial Bus) 또는 마이크로 USB(micro-USB) 단자, 차량용 시거잭, 또는 다른 상이한 형태의 단자를 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 3에는 2개의 출력 단자(35, 36)만을 도시하였으나, 출력 단자의 개수는 더 많거나 더 적을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 회로부(30)는 축전지(32)로부터 공급되는 전기 에너지를 교류로 변환하도록 구성된 인버터(33) 및 변환된 교류 전력을 분배하도록 구성된 분배기(34)를 더 포함한다. 이 경우, 출력 단자(35, 36)는 분배기(34)로부터 교류 전력을 공급받아 외부 장치에 제공하는 교류 전원 콘센트를 포함할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 구성을 도시한 블록도이다. 도 4에 도시된 실시예의 설명에 있어서, 도 1 내지 도 3을 참조하여 전술한 실시예와 중복되는 구성 요소에 대해서는 설명을 생략한다.
본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전 시스템은 태양광 발전 장치의 축전지(32)로부터 공급되는 전력을 공급받는 복수 개의 출력 단자(37-1 내지 37-7)를 포함한다. 각각의 출력 단자(37-1 내지 37-7)에는 다양한 형태의 수전 장치(60-1 내지 60-6)가 연결되어 출력 단자(37-1 내지 37-7)로부터 전력을 공급받는다.
본 발명의 일 실시예에서, 태양광 발전 시스템은 축전지(32)의 잔여 전력을 사용자가 알 수 있도록 표시하는 잔량 표시기(320)를 더 포함할 수도 있다. 사용자는 잔량 표시기(320)에 표시된 잔여 전력을 보고 수전 장치(60-1 내지 60-6)를 연결할 것인지를 결정할 수 있다. 비제한적인 예시로서, 수전 장치(60-1 내지 60-6)는 LED, 손전등, 전구, 램프, 랜턴, 차량용 헤드라이트 등의 조명 장치, 스피커 등의 소리 발생 장치, 모터 등의 구동기(actuator), 휴대전화와 같은 휴대형 전자 기기, 위급 상황이나 조난 시를 위한 신호 발생 장치, 임의의 전자 장비에 사용되기 위한 축전지 등을 포함할 수 있다.
복수 개의 출력 단자(37-1 내지 37-7)의 비제한적인 예시에 대하여 설명하면, 먼저 출력 단자(37-1)는 자기 공진 방식의 무선 충전 단자일 수 있다. 무선 충전 기능을 갖춘 전자 장치 등이 수전 장치(60-1)로서 출력 단자(37-1)에 무선 연결되어 전력을 공급받을 수 있다.
또한, 태양광 발전 장치의 회로부는 출력 단자로의 전력 공급을 제어하기 위한 스위치부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스위치부는 리모트 컨트롤러(38)를 포함하며, 이를 이용하여 출력 단자(37-2)에의 전원 공급을 온(on)/오프(off) 제어할 수 있다. 무선으로 온오프 제어되는 출력 단자(37-2)에는 하나 또는 복수 개의 수전 장치(60-2 내지 60-4)가 연결되어 전원을 공급받을 수 있다. 예를 들어, 수전 장치(60-2)는 가속 및/또는 감속 모터, 전구 또는 차량용 헤드라이트 등의 조명 장치, 스피커 등 소리 출력 수단 등일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 수전 장치(60-4)의 동작을 제어하기 위한 센서(60-3)가 수전 장치(60-4)와 출력 단자(37-2) 사이에 연결되어, 센서(60-3)의 감지 결과에 기초하여 수전 장치(60-4)를 온오프 제어할 수도 있다. 예를 들면, 센서(60-3)는 사용자의 동작이나 주변 환경을 빛 또는 소리의 형태로 감지하고, 감지 결과가 특정 조건을 만족하는 경우에만 빛이나 소리 등을 발생시키도록 수전 장치(60-4)를 제어할 수 있다.
또한, 출력 단자(37-3)는 다양한 휴대용 장치의 연결이 가능한 연결 인터페이스를 가질 수 있다. 예를 들면, 출력 단자(37-3)는 휴대전화와 같은 디지털 기기의 충전을 가능하게 하는 USB(Universal Serial Bus) 또는 마이크로 USB(micro-USB) 단자, 또는 차량용 시거잭 단자의 형태일 수 있다.
또한, 태양광 발전 장치의 스위치부의 다른 예로서, 출력 단자는 기계식 스위치를 이용하여 온오프 제어 가능하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 출력 단자(37-4)는 스위치(39-1)를 통해 축전지(32)에 전기적으로 연결된다. 또한, 복수 개의 출력 단자 및 스위치가 축전지(32)에 직렬로 연결될 수도 있다. 예를 들어, 출력 단자(37-4)에는 복수 개의 수전 장치(60-5 및 60-6)가 직렬 연결되는 한편, 스위치(39-2)를 통하여 또 다른 출력 단자(37-5)가 출력 단자(37-4)에 연결될 수 있다. 출력 단자(37-5)에도 역시 하나 또는 복수 개의 수전 장치(37-6)가 연결될 수 있다.
또한, 출력 단자(37-6)는 축전지(32)에 직접 연결되어 전력을 공급받고 이를 외부로 제공하기 위한 직류(DC) 전원 콘센트일 수 있다.
그리고 출력 단자(37-7)는 교류(AC) 전원 콘센트일 수도 있으며, 이 경우 축전지(32)로부터 공급되는 전력을 교류로 변환하기 위한 인버터(33)가 출력 단자(37-7)와 축전지(32) 사이에 연결된다.
그러나 도 4를 참조하여 전술한 출력 단자 및 수전 장치의 종류 및 개수는 단지 예시적인 것으로서, 통상의 기술자가 실시예들에 따른 태양광 발전 시스템을 이용하여 임의의 개수의 수전 장치에 전력을 공급하도록 태양광 발전 시스템의 출력 단자를 적절히 구성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 태양광 발전 장치는 풍력 발전기(81) 및 풍력 발전기(81)에 결합되고 바람에 의하여 회전됨으로써 풍력 발전기(81)를 구동시키는 하나 이상의 풍력 날개(82)를 포함한다. 풍력 날개(82)의 회전에 의하여 풍력 발전기(81)에서 생성된 전기 에너지로 축전지(32)를 충전함으로써, 날씨가 흐려 태양광을 이용하기 쉽지 않은 경우 풍력 발전을 수행할 수 있다. 이에 대해서는 도 10 및 도 11을 참조하여 상세히 후술한다.
본 발명의 일 실시예에서, 풍력 발전기(81)와 축전지(32) 사이에는 다이오드(83)가 전기적으로 연결된다. 다이오드(83)는, 풍력 발전기(81)에서 생성된 전기 에너지에 의해 축전지(32)가 충전되는 한편, 풍력 발전기(81)가 동작하지 않는 상태에서 반대로 축전지(32)로부터 풍력 발전기(81)로 전기 에너지가 방전되는 것을 방지하는 정류 작용을 수행한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 외부 구성도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전 장치는 태양전지패널(20) 및 태양전지패널(20)에 전기적으로 연결된 회로부를 포함한다. 회로부는 절연체로 된 몸체(300) 내에 각종 회로 부품들이 탑재된 형태를 가짐으로써, 휴대가 용이하고 다양한 장소에 설치가 가능하도록 구성된다.
몸체(300)에 탑재되는 회로 부품은 도 4에 도시된 블록도를 참조하여 통상의 기술자가 용이하게 이해할 수 있다. 비제한적인 예시로서, 몸체(300)의 외부에는 태양전지패널(20)과의 전기적 연결을 위한 하나 이상의 연결단자(301), 전력 공급을 제어하기 위한 센서(302), 시거잭 형태의 출력 단자(303), 전력 공급을 무선 제어하기 위한 적외선 신호 수신부(304), 조난 신호 발생기(305), 축전지 잔량 표시기(306), 출력 단자로의 전력 공급을 제어하기 위한 스위치(307-1 내지 307-3), 무선 충전 단자(308), 휴대용 전자 기기 충전 단자(309) 및 교류 전원 콘센트(310) 등이 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 회로부(30)는 태양전지패널(21-25)로부터의 전기 에너지 공급을 제어하는 제어부(31), 제어부(31)의 제어 하에서 태양전지패널(21-25)로부터 전기 에너지를 공급받아 충전되는 축전지(32), 축전지(32)로부터 공급되는 전기 에너지를 하나 이상의 연결 인터페이스를 통하여 출력하기 위한 출력 단자(35, 36)를 포함한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치가 난간에 탑재된 형태를 나타내는 배치도이다.
도 6을 참조하면, 태양광 발전 장치의 태양전지패널(27)은 패널 고정구(72, 74) 및 패널 연결구(73, 75)에 의하여 난간의 지지 기둥 및 수평 기둥에 결합되었다. 도 6에서는 가정집에 주로 보이는 발코니 형태의 난간이 예시되었으나, 동일한 체결 방식을 이용하여 태양전지패널(27)을 임의의 난간, 망 또는 벽체의 지지 프레임에 착탈 가능하게 결합할 수 있음이 용이하게 이해될 것이다.
도 7a 내지 도 7d는 도 6에 도시된 태양광 발전 장치의 패널 고정구(72, 74) 및 패널 연결구(73, 75)를 나타내는 도면이다.
도 7a를 참조하면, 상단 패널 고정구(72)는 난간의 상단을 덮는 형태로 난간의 수평 기둥에 결합되도록 디귿(ㄷ)자 형태의 단면을 가지며, 고정 나사(721, 722)를 조임으로써 위치에서 이탈하지 않도록 단단하게 난간의 상단에 고정할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 하단 패널 고정구(74)는 난간의 지지 기둥이 수직으로 통과할 수 있도록 한 쌍의 마주보는 판(741, 742)으로 이루어지며, 고정 나사(743, 744)를 조임으로써 위치에서 이탈하지 않도록 단단하게 난간의 지지 기둥에 고정할 수 있다.
도 7c 및 도 7d를 참조하면, 패널 연결구(73)는 고정축(730)을 중심으로 이의 양단에 힌지 결합된 두 연결판(731, 732)을 포함하여 연결판(731, 732) 사이의 각도를 조절 가능하도록 구성된다. 패널 연결구(75) 또한 이와 동일한 형태를 갖는다. 각 패널 연결구(73, 75)에서 연결판 사이의 각도를 적절히 조절함으로써, 난간에 결합된 태양전지패널(27)의 각도를 원하는 형태로 조절할 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 것과 같이 상단의 패널 연결구(73)에 비해 하단의 패널 연결구(75)의 길이가 길어지도록 연결판 사이를 벌림으로써, 태양전지패널(27)이 태양광을 잘 받을 수 있도록 경사지게 배치할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 태양전지패널의 접이식 구성을 나타내는 개념도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 태양전지패널(28)은 고정축(280)을 중심으로 이의 양단에 힌지 결합된 두 태양전지판(281, 282)을 포함한다. 따라서, 태양광 발전 장치의 휴대시에는 고정축(280)을 중심으로 태양전지판(281, 282)을 접음으로써 면적을 반으로 줄일 수 있다. 도 8에서는 두 개의 태양전지판(281, 282)으로 이루어진 구조를 예시하였으나, 태양전지패널(28)을 더 많은 개수의 태양전지판(281, 282)으로 구성함으로써 접었을 때의 면적을 더욱 감소시킬 수도 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치가 차량 루프(roof) 박스에 탑재된 형태를 나타내는 배치도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 회로부(30)는 차량의 루프 박스(90)에 내장 또는 일체화되며, 태양전지패널(29)이 패널 연결구(73, 75)를 이용하여 루프 박스에 결합된다. 패널 연결구(73, 75)를 이용한 태양전지패널(29)의 체결 방식은 도 6 및 도 7을 참조하여 전술한 것과 동일할 수 있다. 또한, 태양전지패널(29)은 도 8을 참조하여 전술한 것과 같이 접이식으로 구성될 수도 있다. 태양전지패널(29)상에는 보호와 연결을 위하여 태양전지패널(29)의 테두리를 적어도 부분적으로 감싸는 몰딩(molding)(290)이 설치될 수도 있다.
태양전지패널(29)에 의하여 생성된 전기 에너지를 차량의 루프 박스(90)에 설치된 조난 신호기(91), 헤드라이트(92) 또는 점멸등(93)과 같은 수전 장치에 공급할 수 있다. 따라서, 상기 태양광 발전 장치는 캠핑 등 야외 활동 시나 또는 재난 시 등에 유용하게 활용될 수 있다. 또한, 상기 태양광 발전 장치는 화석 연료의 사용 없이 자연광을 이용하여 전기 에너지를 발생시키므로 전기가 공급되지 않는 지역에서도 전기를 활용하도록 할 수 있다.
도 10은 발명의 일 실시예에 따라 풍력 발전기를 더 구비한 태양광 발전 장치가 차량 루프 박스에 탑재된 형태를 나타내는 배치도이다. 또한, 도 11a 및 11b는 도 10에 도시된 풍력 발전기와 풍력 날개가 결합된 상태와 분리된 상태를 각각 도시하는 사시도이다. 본 실시예의 설명에 있어서, 도 9 등을 참조하여 전술한 실시예로부터 용이하게 이해될 수 있는 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 회로부(30)는 차량의 루프 박스(90)에 내장 또는 일체화되며, 태양전지패널(29)이 패널 연결구(76, 77)를 이용하여 루프 박스에 결합된다. 본 발명의 실시예에서 패널 연결구(76, 77)는 경첩의 형태 등과 같이 전술한 실시예와 같은 체결 방식 또는 다른 상이한 체결 방식을 갖는 부재일 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전 장치는 풍력 발전기(81) 및 풍력 발전기(81)에 결합되고 바람에 의하여 회전됨으로써 풍력 발전기(81)를 구동시키는 하나 이상의 풍력 날개(82)를 포함한다. 풍력 발전기(81)는 회로부(30)에 전기적으로 연결되며 풍력 발전에 의해 생성된 전기 에너지를 회로부(30)에 전달한다.
풍력 날개(82)는, 도 11a 및 11b에 도시된 것과 같이, 풍력 날개(82)의 돌출부(820)를 풍력 발전기(81)의 체결구(810) 내에 삽입하는 것에 의하여 풍력 발전기(81)에 결합될 수 있으며, 또한 필요에 따라 분리될 수 있다. 풍력 날개(82)는 풍력 날개(82)의 회전에 의하여 풍력 발전기(81)에서 전기 에너지가 생성되도록 풍력 발전기(81) 내의 자성 코일 등에 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 태양광 발전 장치는 태양광을 이용하여 전기 에너지를 생산할 수 있으나, 날씨가 흐려 태양광을 이용하기 쉽지 않은 경우 태양광 발전을 대신하여, 또는/또한 태양광 발전기 가능한 경우에도 이를 보조하여 풍력 발전기(81) 및 풍력 날개(82)를 이용한 풍력 발전을 수행할 수 있다. 따라서, 태양광에 의한 충전이 어려운 경우에도 지속적으로 발전이 가능하다. 특히, 도 10에 도시된 것과 같이 차량의 루프 박스(90)에 풍력 날개를 부착할 경우 차량 이동에 따라 강한 바람이 풍력 날개에 가해지므로 발전량이 더욱 증가되는 이점이 있다.
이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.
20-25, 27-29 : 태양전지패널 30 : 회로부
31 : 제어부 32 : 축전지
33 : 인버터 34 : 분배기
35, 36, 37-1 내지 37-7 : 출력 단자
60-1 내지 60-6 : 수전 장치
72, 74 : 패널 고정구 73, 75 : 패널 연결구
81: 풍력 발전기 82: 풍력 날개
83: 다이오드 300: 몸체

Claims (17)

  1. 난간, 망 또는 벽체의 지지 프레임에 착탈 가능하게 결합되는 패널 고정구;
    상기 패널 고정구에 결합되며 결합 각도 조절이 가능하도록 변형되는 패널 연결구;
    상기 패널 연결구상에 장착되는 태양전지패널;
    상기 지지 프레임에 착탈 가능하게 결합되는 몸체; 및
    상기 몸체에 탑재되며, 상기 태양전지패널에 전기적으로 연결되어 상기 태양전지패널에 의해 생성된 전기 에너지를 출력하는 회로부를 포함하되,
    상기 지지 프레임은 수평 기둥 및 서로 간격을 가지고 배열되며 수직 방향으로 연장되는 복수 개의 지지 기둥을 포함하며,
    상기 태양전지패널 및 상기 회로부는 상기 복수 개의 지지 기둥 사이에 배치되며 상기 지지 기둥에 고정되고,
    상기 패널 고정구는,
    상기 수평 기둥의 상단을 덮는 디귿자 형태의 단면을 가지며 상기 수평 기둥 및 상기 태양전지패널의 상단에 결합되는 상단 패널 고정구; 및
    상기 지지 기둥을 사이에 두고 서로 결합되는 한 쌍의 마주보는 판을 포함하며, 상기 태양전지패널의 하단에 결합되는 하단 패널 고정구를 포함하고,
    상기 패널 연결구는,
    상기 상단 패널 고정구와 상기 태양전지패널 사이에 결합되며 고정축의 양단에 힌지 결합된 두 연결판을 포함하는 상단 패널 연결구; 및
    상기 하단 패널 고정구와 상기 태양전지패널 사이에 결합되며 고정축의 양단에 힌지 결합된 두 연결판을 포함하는 하단 패널 연결구를 포함하고,
    상기 상단 패널 연결구 및 상기 하단 패널 연결구 각각은 힌지 결합된 두 연결판 사이의 각도 조절에 의하여 길이가 변화되며,
    상기 상단 패널 연결구 및 상기 하단 패널 연결구의 길이 차이에 기초하여 상기 지지 기둥에 대한 상기 태양전지패널의 경사 각도가 결정되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지패널은, 고정축의 양단에 구비되어 상기 고정축을 중심으로 접히도록 상호 체결된 복수 개의 태양전지판을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회로부는,
    상기 태양전지패널로부터 공급된 전기 에너지에 의해 충전되는 축전지; 및
    상기 축전지로부터 공급되는 전기 에너지를 하나 이상의 연결 인터페이스를 통하여 출력하도록 구성된 하나 이상의 출력단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 회로부는, 상기 축전지로부터 공급되는 전기 에너지를 교류로 변환하도록 구성된 인버터를 더 포함하며,
    상기 하나 이상의 출력단자는 교류 전원 콘센트를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 하나 이상의 출력단자는 자기 공진을 통한 무선충전 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 하나 이상의 출력단자는 차량용 시거잭을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 하나 이상의 출력단자는 직류 전원 공급 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 회로부는, 상기 축전지의 잔여 전력을 표시하는 축전지 잔량 표시기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 회로부는, 상기 축전지로부터 상기 출력 단자로의 전기 에너지 공급을 제어하기 위한 스위치부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 스위치부는 기계식 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 스위치부는 적외선 신호를 송신하는 무선 리모트 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치.
  14. 제5항에 있어서,
    상기 몸체의 외부에, 상기 축전지와 상기 태양전지패널의 전기적 연결을 위한 하나 이상의 연결 단자 및 상기 하나 이상의 출력 단자가 구비되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 지지 프레임에 결합되는 풍력 날개; 및
    상기 회로부에 전기적으로 연결되며, 상기 풍력 날개의 회전에 의해 전기 에너지를 생성하고, 생성된 전기 에너지를 상기 회로부에 제공하는 풍력 발전기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치.
  16. 제1항 또는 제4항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 태양광 발전 장치; 및
    상기 회로부에 착탈 가능하게 연결되며, 상기 회로부로부터 전기 에너지를 공급받아 동작하는 하나 이상의 수전 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 하나 이상의 수전 장치는, 상기 지지 프레임에 결합되어 빛 또는 소리 중 하나 이상을 출력하는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
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