KR102365525B1

KR102365525B1 - Bipv형 태양광발전장치

Info

Publication number: KR102365525B1
Application number: KR1020210077492A
Authority: KR
Inventors: 김도훈
Original assignee: 김도훈
Priority date: 2021-06-15
Filing date: 2021-06-15
Publication date: 2022-02-23

Abstract

본 발명은 BIPV형 태양광발전장치에 관한 것으로, 해결하고자 하는 과제는 태양광모듈을 다양한 방향에 대한 각도 조절이 가능하고, 풍량이나 풍속에 따른 태양광모듈의 동작을 제어할 수 있으며, 태양광모듈의 설치면을 가변적으로 증가시켜 발전 효율을 높이는데 있다.
일례로, 건물의 외부 창틀에 설치된 제1 창틀 프레임; 상기 제1 창틀 프레임의 개방구에 설치되며, 상기 제1 창틀 프레임에 힌지 결합된 제2 창틀 프레임; 상기 제2 창틀 프레임의 개방구가 커버되도록 설치되며, 상기 제2 창틀 프레임에 힌지 결합된 태양광모듈; 태양광의 방위각과 고도각을 측정하는 조도 센서 모듈; 상기 조도 센서 모듈의 측정 결과에 따라 상기 제2 창틀 프레임의 개폐에 따른 틸팅을 제어하기 위한 제1 제어신호 및 상기 태양광모듈의 개폐에 따른 틸팅을 제어하기 위한 제2 제어신호를 출력하는 제어 모듈; 상기 제1 창틀 프레임과 상기 제2 창틀 프레임 간에 연결되어 상기 제1 제어신호에 따라 상기 제2 창틀 프레임의 개폐 각도를 조절하는 제1 구동 모듈; 및 상기 제2 창틀 프레임과 상기 태양광모듈 간에 연결되어 상기 제2 제어신호에 따라 상기 태양광모듈의 개폐 각도를 조절하는 제2 구동 모듈을 포함하는 BIPV형 태양광발전장치를 개시한다.

Description

BIPV형 태양광발전장치{SOLAR ENERGY GENERATION DEVICE OF BUILDING INTERGRATED PHOTOVOLTAIC TPYE}

본 발명의 실시예는 BIPV형 태양광발전장치에 관한 것이다.

화석 연료나 원자력을 이용한 에너지 생산에 따른 환경 및 비용 문제를 해결하기 위하여 태양광, 풍력, 파력, 지열 등 다양한 재생 에너지원을 활용하는 사례가 증가하고 있다. 그 중 태양광 발전은 풍력 등 다른 재생 에너지원에 비해 설치 장소에 대한 제한이 적고, 시공이 비교적 간단하며, 발전 규모의 조절도 쉽다는 장점이 있어 주택이나 아파트 등 주거 공간을 이용하여 적용되는 것을 쉽게 볼 수 있다.

주거 공간에 적용되는 태양광 발전 장치에서 태양광 패널은 건물의 벽면이나 옥상에 설치되는 경우가 많은데, 이러한 태양광 패널을 설치하기 어려운 상황에서는 BIPV(Building Integrated Photovoltaic) 시스템을 적용하기도 한다. 이러한 BIPV 시스템은 태양광 에너지로 전기를 생산하여 소비자에게 공급하는 것 외에 건물 일체형 태양광 모듈을 건축물 외장재로 사용하는 태양광 발전 시스템으로 일례로, 건물에 형성된 창문에 태양광모듈을 구비하기도 한다.

종래의 창문형 태양광모듈은 그 구조 상 상하 방향으로만 경사각 조절이 가능하도록 제작되어 다양한 방향으로 틸팅(tilting)이 어려우며, 태양광모듈이 기존의 유리창의 면적에 대비되는 사이즈로 적용됨에 따라 고효율 태양광모듈을 적용하지 않은 이상 발전 효율 또한 제한적이며, 풍속이나 풍량에 따라 태양광모듈의 각도나 개폐를 제어할 수 없다는 단점이 있다.

등록특허공보 제10-1922890호(등록일자: 2018년11월22일)

본 발명의 실시예는, 태양광모듈을 다양한 방향에 대한 각도 조절이 가능하고, 풍량이나 풍속에 따른 태양광모듈의 동작을 제어할 수 있으며, 태양광모듈의 설치면을 가변적으로 증가시켜 발전 효율을 높일 수 있는 BIPV형 태양광발전장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 BIPV형 태양광발전장치는, 건물의 외부 창틀에 설치된 제1 창틀 프레임; 상기 제1 창틀 프레임의 개방구에 설치되며, 상기 제1 창틀 프레임에 힌지 결합된 제2 창틀 프레임; 상기 제2 창틀 프레임의 개방구가 커버되도록 설치되며, 상기 제2 창틀 프레임에 힌지 결합된 태양광모듈; 태양광의 방위각과 고도각을 측정하는 조도 센서 모듈; 상기 조도 센서 모듈의 측정 결과에 따라 상기 제2 창틀 프레임의 개폐에 따른 틸팅을 제어하기 위한 제1 제어신호 및 상기 태양광모듈의 개폐에 따른 틸팅을 제어하기 위한 제2 제어신호를 출력하는 제어 모듈; 상기 제1 창틀 프레임과 상기 제2 창틀 프레임 간에 연결되어 상기 제1 제어신호에 따라 상기 제2 창틀 프레임의 개폐 각도를 조절하는 제1 구동 모듈; 및 상기 제2 창틀 프레임과 상기 태양광모듈 간에 연결되어 상기 제2 제어신호에 따라 상기 태양광모듈의 개폐 각도를 조절하는 제2 구동 모듈을 포함한다.

또한, 상기 제2 창틀 프레임은, 상기 제1 창틀 프레임의 좌측 또는 우측에 힌지 결합되고, 상기 태양광모듈은, 상기 제2 창틀 프레임의 상단부에 힌지 결합될 수 있다.

또한, 상기 제1 구동 모듈은, 상기 제1 제어신호에 따라 상기 제2 창틀 프레임의 좌우 방향에 대한 개폐 각도를 조절하도록 구동하고, 상기 제2 구동 모듈은, 상기 제2 제어신호에 따라 상기 태양광모듈의 상하 방향에 대한 개폐 각도를 조절하도록 구동할 수 있다.

또한, 상기 태양광모듈 주변의 풍량과 풍속을 측정하는 풍량 풍속 센서 모듈을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어 모듈은, 상기 조도 센서 모듈과 상기 풍량 풍속 센서 모듈을 통해 각각 측정된 결과에 따라 상기 제2 창틀 프레임과 상기 태양광모듈에 대한 개폐 각도를 각각 조절하되, 상기 풍량 풍속 센서 모듈을 통해 측정된 결과를 상기 조도 센서 모듈의 측정 결과보다 우선 순위로 하여 상기 제2 창틀 프레임과 상기 태양광모듈에 대한 개폐 각도를 각각 조절할 수 있다.

또한, 상기 제어 모듈은, 상기 풍량 풍속 센서 모듈을 통해 측정된 결과값이 미리 설정된 제1 기준치와 제2 기준치 사이인 경우 상기 제2 창틀 프레임과 상기 태양광모듈의 개폐 각도를 줄이기 위한 제3 제어신호를 출력하며, 상기 풍량 풍속 센서 모듈을 통해 측정된 결과값이 상기 제2 기준치를 초과하는 경우 상기 제2 창틀 프레임과 상기 태양광모듈을 모두 닫기 위한 제4 제어신호를 출력할 수 있다.

또한, 상기 제1 구동 모듈은, 상기 제1 창틀 프레임과 상기 제2 창틀 프레임 간에 연결된 제1 창문 개폐용 암 조립체; 상기 제1 제어신호에 기초한 회전방향과 회전량으로 구동하는 제1 양방향 모터; 및 상기 제1 양방향 모터의 구동축에 연결되어 상기 제1 양방향 모터의 구동에 따라 회전하는 제1 스크류, 상기 제1 스크류에 삽입 체결되어 상기 제1 스크류의 회전에 따라 전진 또는 후진하고, 외주부에 톱니가 형성된 제1 너트, 및 회전축이 상기 제1 창문 개폐용 암 조립체의 일단부에 결합되고, 외주부가 상기 제1 너트의 톱니에 물린 상태로 결합되어 상기 제1 너트에 의해 상기 제1 스크류를 따라 전진 또는 후진하는 제1 피니언 기어를 포함하는 제1 구동 조립체를 포함하고, 상기 제1 창문 개폐용 암 조립체는, 상기 제1 피니언 기어의 전진 또는 후진에 따라 접혔다 펴지도록 동작하여 상기 제2 창틀 프레임을 개폐할 수 있다.

또한, 상기 제2 구동 모듈은, 상기 제2 창틀 프레임과 상기 태양광모듈에 연결된 제2 창문 개폐용 암 조립체; 상기 제2 제어신호에 기초한 회전방향과 회전량으로 구동하는 제2 양방향 모터; 및 상기 제2 양방향 모터의 구동축에 연결되어 상기 제2 양방향 모터의 구동에 따라 회전하는 제2 스크류, 상기 제2 스크류에 삽입 체결되어 상기 제2 스크류의 회전에 따라 전진 또는 후진하며 외주부에 톱니가 형성된 제2 너트, 및 회전축이 상기 제2 창문 개폐용 암 조립체의 일단축에 결합되고, 외주부가 상기 제2 너트의 톱니에 물린 상태로 결합되어 상기 제2 너트에 의해 상기 제2 스크류를 따라 전진 또는 후진하는 제2 피니언 기어를 포함하고, 상기 제2 창문 개폐용 암 조립체는, 상기 제2 피니언 기어의 전진 또는 후진에 따라 접혔다 펴지도록 동작하여 상기 태양광모듈을 개폐하는 제2 구동 조립체를 포함할 수 있다.

또한, 상기 태양광모듈의 후면에 설치되고, 상기 태양광모듈의 상하 방향으로 슬라이딩 이동하는 슬라이딩 구동 모듈; 및 상기 슬라이딩 구동 모듈에 결합되되 상기 태양광모듈과 동일한 방향으로 배치되고, 상기 슬라이딩 구동 모듈에 의해 슬라이딩되며, 하부 방향으로 슬라이딩되면 태양광을 이용한 발전 동작을 수행하는 제1 보조 태양광모듈을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 태양광모듈의 후면에 설치되고, 상기 태양광모듈의 후면으로부터 전면 방향으로 폴딩 및 언폴딩 동작하는 폴딩 구동 모듈; 및 상기 폴딩 구동 모듈에 결합되되 상기 태양광모듈과 반대 방향으로 배치되고, 상기 폴딩 구동 모듈에 의해 폴딩 및 언폴딩되며, 전면 방향으로 언폴딩되면 태양광을 이용한 발전 동작을 수행하는 제2 보조 태양광모듈을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 태양광모듈을 다양한 방향에 대한 각도 조절이 가능하고, 풍량이나 풍속에 따른 태양광모듈의 동작을 제어할 수 있으며, 태양광모듈의 설치면을 가변적으로 증가시켜 발전 효율을 높일 수 있는 BIPV형 태양광발전장치 제공할 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 BIPV형 태양광발전장치의 전방 사시도를 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 BIPV형 태양광발전장치의 후방 사시도를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1 구동 모듈의 구성과 동작 방식을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제2 구동 모듈의 구성과 동작 방식을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 슬라이딩 구동 모듈과 제1 보조 태양광모듈의 구성과 동작 방식을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 폴딩 구동 모듈과 제2 보조 태양광모듈의 구성과 동작 방식을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 BIPV형 태양광발전장치의 전방 사시도를 나타낸 도면이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 BIPV형 태양광발전장치의 후방 사시도를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1 구동 모듈의 구성과 동작 방식을 설명하기 위해 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제2 구동 모듈의 구성과 동작 방식을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 BIPV형 태양광발전장치(1000)는 제1 창틀 프레임(100), 제2 창틀 프레임(200), 태양광모듈(300), 조도 센서 모듈(400), 제어 모듈(미도시), 제1 구동 모듈(500), 제2 구동 모듈(600) 및 풍량 풍속 센서 모듈(700) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 제1 창틀 프레임(100)은, 중앙에 개방구가 형성되고 기존의 아파트 창이나 베란다 창 등 건물의 외부 창틀에 설치되는 구성요소로서, 본 실시예에 따른 프로젝트 개폐방식의 BIPV형 모듈이 적용된 태양광발전장치(1000)용 창문의 최외곽을 형성할 수 있다.

상기 제2 창틀 프레임(200), 제1 창틀 프레임(100)의 개방구에 설치되고, 그 중앙에도 개방구가 형성되며, 제1 창문 프레임(100)의 좌측(또는 우측)에 힌지 부재에 의해 결합되어, 제1 창틀 프레임(100)에 대해 틸트(tilt)되면서 제1 창틀 프레임(100)의 개방구를 프로젝트 방식으로 개폐할 수 있다. 제2 창틀 프레임(200)에는 본 실시에 따른 프로젝트 개폐방식의 BIPV형 태양광모듈(300)이 적용된 태양광발전장치(1000)용 창문의 실외 측에서 실내 측으로 계단형의 단턱이 형성될 수 있다. 이 경우 제1 창틀 프레임(100)에도 제2 창틀 프레임(200)의 단턱에 대응되는 단턱이 형성될 수 있으며, 이러한 경우 빗물이나 먼지 등이 제1 창틀 프레임(100)과 제2 창틀 프레임(200) 사이를 통과하기 어렵기 때문에 창문을 닫았을 경우 기밀성이 높아지고, 공기의 이동이 어려워지기 때문에 단열성도 높아질 수 있다. 제1 창틀 프레임(100)과 제2 창틀 프레임(20)의 단턱에는 고무나 실리콘과 같은 수밀 패킹이 구비될 수 있다.

상기 태양광모듈(300)은, 제2 창틀 프레임(200)의 개방구가 커버되도록 제2 창틀 프레임(200)의 내곽에 설치되며, 제2 창틀 프레임(200)의 상단부에 힌지 부재에 의해 결합될 수 있다. 이에 따라 태양광모듈(300)은 상하 방향으로 개폐할 수 있고, 제2 창문 프레임(200)은 좌우 방향으로 개폐할 수 있어, 태양광모듈(300)은 제2 창틀 프레임(200)과의 힌지 결합 및 제2 창틀 프레임(200)과 제1 창틀 프레임(100) 간의 힌지 결합에 의해 결과적으로 상하좌우 방향으로 자유롭게 틸팅될 수 있다. 이러한 태양광모듈(300)은 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 구성요소로서, 일반적인 창문의 구성요소 중 유리창을 대체하는 위치에 설치되는 바, 창문의 기능과 시각적 효과를 위해서는 투명한 태양광패널 'TLSC(transparent luminescent solar concentrator)'이 적용되는 것이 적절하다. 이러한 TLSC 태양광패널은 기존 태양광패널과 달리 유기염이라는 특수 재료를 사용하며, 이러한 유기염을 통해 빛의 파장 중 적외선을 흡수하여 전기를 만들 수 있을 뿐만 아니라, 사람 눈으로 식별할 수 없을 정도로 투명한 성질을 지닌다. 물론, 전기 발전효율을 고려하는 경우 공지된 다양한 태양광패널을 적용할 수도 있다.

상기 조도 센서 모듈(400)은, 주변 다른 물체들과 간섭되지 않은 건물의 외부에 설치되어 태양광의 방위각과 고도각을 측정할 수 있다. 이러한 조도 센서 모듈(400)의 태양광 추적 방식은 크게 프로그램 추적방식, 센서식 추적방식, 센서 및 프로그램 혼합 추적방식으로 구분할 수 있는데, 프로그램식 추적방법은 태양의 위치 경로를 가지고 태양의 고도각과 방위각을 계산하여 태양을 추적하는 방식으로 비교적 높은 정확도를 가지고, 센서식 추적방식은 태양 빛의 양을 감지하는 CDS 센서와 같은 광센서를 이용하여 태양의 위치를 판단하는 방식으로 읽어드린 CDS 센서값만을 이용하기 때문에 제어기기 사양이 단순하여 저렴하게 구현 가능하며, 센서 및 프로그램 혼합 추적방식은 프로그램식과 센서식 두 방식의 장점 만을 사용하고 각 방식의 단점을 보완하는 방식으로 더욱 정확히 태양을 추적해야 하는 시스템에 사용된다.

상기 제어 모듈(미도시)은, 조도 센서 모듈(400)의 측정 결과(방위각, 고도각 측정 결과)에 따라 제2 창틀 프레임(200)의 개폐에 따른 제2 창틀 프레임(200)의 좌우 방향에 대한 틸팅을 제어하기 위한 제1 제어신호, 및 태양광모듈(300)의 개폐에 따른 태양광모듈(300)의 상하 방향에 대한 틸팅을 제어하기 위한 제2 제어신호를 출력할 수 있다. 여기서, 창틀 프레임(200)의 개폐 각도에 따라 태양광모듈(300)의 좌우 방향에 대한 틸팅 각도가 조절되므로, 제어 모듈(미도시)은 조도 센서 모듈(400)로부터 측정된 결과 값에 기초하여 태양광모듈(300)와 좌우 방향에 대하여 태양광의 입사각이 미리 설정된 목표 각도(예를 들어 90도)가 되도록 하는 틸팅 각도를 산출하고, 산출된 틸팅 각도 데이터가 포함된 제1 제어신호를 제1 구동 모듈(500)로 출력할 수 있으며, 태양광모듈(300)의 상하 방향에 대하여 태양광의 입사각이 미리 설정된 목표 각도(예를 들어 90도)가 되도록 하는 틸팅 각도를 산출하고, 산출된 틸팅 각도 데이터가 포함된 제2 제어신호를 제2 구동 모듈(500)로 출력할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 제어신호는 제1 및 제2 구동 모듈(500, 600)을 각각의 개폐와 더불어 상하좌우 방향에 대하여 틸팅되는 각도를 조절하기 위한 데이터가 포함된 신호를 의미한다.

또한, 제어 모듈(미도시)은, 조도 센서 모듈(400)과 후술하는 풍량 풍속 센서 모듈(700)을 통해 각각 측정된 결과에 따라 제2 창틀 프레임(200)과 태양광모듈(300)에 대한 개폐 각도를 각각 조절하되, 풍량 풍속 센서 모듈(700)을 통해 측정된 결과를 조도 센서 모듈(400)의 측정 결과보다 우선 순위로 하여 제2 창틀 프레임(200)과 태양광모듈(300)에 대한 개폐 각도를 각각 조절할 수 있다. 제어 모듈(미도시)은 기본적으로 조도 센서 모듈(400)을 통해 측정된 결과 값을 기반으로 태양광모듈(300)의 각도를 조절하기 위한 제어신호를 생성하여 출력하고 있으나, 태양광모듈(300)이 설치된 건물의 주변 풍속이나 풍량이 미리 설정된 기준치를 초과하는 경우 태양광모듈(300)의 파손이나 주변의 안전을 위해 제2 창틀 프레임(200)과 태양광모듈(300)의 틸팅 각도를 조절하거나 모두 닫히도록 제1 및 제2 구동 모듈(500, 600)의 구동을 제어할 수 있다.

좀 더 구체적으로 제어 모듈(미도시)은, 풍량 풍속 센서 모듈(700)을 통해 측정된 결과값이 미리 설정된 제1 기준치와 제2 기준치 사이인 경우 제2 창틀 프레임과 태양광모듈(300)의 개폐 각도를 줄이기 위한 제3 제어신호를 출력할 수 있다. 여기서, 제1 기준치와 제2 기준치는 풍량과 풍속에 대한 기준 값을 의미하며, 제2 기준치는 제1 기준치보다 더 강한 풍량과 풍속에 대한 값으로 설정될 수 있으며, 풍량 풍속 센서 모듈(700)을 통해 측정된 결과값이 제1 기준치와 제2 기준치 사이인 경우는, 현재 풍속과 풍량에 의해 태양광모듈(300) 등이 파손되지 않을 정도의 최소 각도로 틸팅시켜 발전효율 감소를 어느 정도 감수하면서 어느 정도의 안전은 확보하기 위한 태양광모듈(300)의 틸팅 각도 값을 산출하여 제1 및 제2 제어신호를 통해 제1 및 제2 구동 모듈(500, 600)로 전달할 수 있다.

또한, 제어 모듈(미도시)은 풍량 풍속 센서 모듈(700)을 통해 측정된 결과값이 제2 기준치를 초과하는 경우 제2 창틀 프레임(200)과 태양광모듈(300)을 모두 닫기 위한 제4 제어신호를 출력할 수 있다. 이러한 경우는 건물의 주변 풍속과 풍량에 의해 태양광모듈(300)의 파손이 우려되는 경우로, 태양광모듈(300)의 발전효율보다는 안전과 태양광모듈(300)의 보호를 위해 제2 창틀 프레임(200)과 태양광모듈(300)을 모두 닫힐 수 있는 제1 및 제2 제어신호를 출력하여 제1 및 제2 구동 모듈(500, 600)의 구동을 제어할 수 있다.

이러한 제어 모듈(미도시)은 제1 창틀 프레임(100)의 내부에 설치될 수 있으나, 반드시 태양광발전장치(1000)의 내부에 설치된 형태만이 가능한 것은 아니며, 외부의 관제센터나 건물 내부의 서버, PC 등에 탑재된 형태로 실시 가능하며, 이와 같이 태양광발전장치(1000) 내부에 설치되지 않고 외부에 설치되는 경우, 유선 또는 무선통신모듈을 추가하여 각각의 제어신호가 전달될 수 있도록 한다.

상기 제1 구동 모듈(500)은, 제1 창틀 프레임(100)과 제2 창틀 프레임(200) 간에 연결되어 제1 제어신호에 따라 제2 창틀 프레임(200)의 개폐 각도를 조절할 수 있다.

좀 더 구체적으로 제1 구동 모듈(500)은, 제1 제어신호에 따라 제2 창틀 프레임(200)의 좌우 방향에 대한 개폐 각도를 조절하도록 구동할 수 있는데, 이를 위해, 제1 구동 모듈(500)은 도 6에 도시된 바와 같이 제1 창문 개폐용 암 조립체(510), 제1 양방향 모터(520) 및 제1 구동 조립체(530) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 제1 창문 개폐용 암 조립체(510)은, 제1 창틀 프레임(100)과 제2 창틀 프레임(200) 간에 연결될 수 있다. 이러한 제1 창문 개폐용 암 조립체(510)는, 후술하는 제1 구동 조립체(530)의 제1 피니언 기어(533)의 전진 또는 후진에 따라 접혔다 펴지도록 동작하여 제2 창틀 프레임(200)을 개폐할 수 있다.

상기 제1 창문 개폐용 암 조립체(510)는, 제1 창틀 프레임(100)에 고정되는 틀 고정바, 제2 창틀 프레임(200)의 일측에 고정되는 창 고정바, 틀 고정바와 창 고정바 간의 상, 하부 중 어느 일측을 연결하는 링크 암, 틀 고정바와 창 고정바 간의 상, 하부 중 링크 암이 연결되지 않은 측을 연결하며 제2 창틀 프레임(200)의 개폐 시 틀 고정바와 연결되는 틀 연결단이 틀 고정바 상에서 이동하고, 복수 개가 상, 하 단차 및 길이를 달리하며 설치되는 보강 구동암, 틀 고정바의 이동 홈로 상에 설치되어 이동 가능하도록 결합되며 복수개의 보강 구동암 각각에 결합되어 창틀 프레임의 개폐 시 보강 구동암의 위치 이동에 따라 이동 홈로 상에서 이동하는 이동체를 포함하도록 구성될 수 있으나, 이는 제1 창문 개폐용 암 조립체(510)의 구성에 대한 일례일 뿐이며 다양한 형태와 구조로의 구성 변경이 가능하다.

상기 제1 양방향 모터(520)는, 제1 제어신호에 기초한 회전방향과 회전량으로 구동할 수 있으며, 구동축에는 커플러를 통해 제1 스크류(531)가 결합될 수 있다.

상기 제1 구동 조립체(530)는, 제1 스크류(531), 제1 너트(532) 및 제1 피니언 기어(533) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 제1 스크류(531)는, 일측이 제1 양방향 모터(520)의 구동축에 연결되어 제1 양방향 모터(520)의 구동에 따라 회전할 수 있으며, 타측은 고정 수단에 의해 회전 가능하게 고정되어 축이 흔들리지 않도록 수평을 유지할 수 있다.

상기 제1 너트(532)는, 제1 스크류(531)에 삽입 체결되어 제1 스크류(531)의 회전에 따라 전진 또는 후진하고, 외주부에 톱니가 형성될 수 있다.

상기 제1 피니언 기어(533)는 회전축이 제1 창문 개폐용 암 조립체(510)의 일단부에 결합되고, 외주부가 제1 너트(532)의 톱니에 물린 상태로 결합되어 제1 너트(532)에 의해 제1 스크류(531)를 따라 전진 또는 후진함으로써, 제1 창문 개폐용 암 조립체(510)의 이동체가 전진 또는 후진하고, 이에 따라 제1 창문 개폐용 암 조립체(510)가 접혔다 펴지도록 동작에 의해 제2 창틀 프레임(200)이 개폐될 수 있다.

상기 제2 구동 모듈(600)은, 제2 창틀 프레임(200)과 태양광모듈(300) 간에 연결되어 제2 제어신호에 따라 태양광모듈(300)의 개폐 각도를 조절할 수 있다.

좀 더 구체적으로 제2 구동 모듈(600)은, 제2 제어신호에 따라 태양광모듈(300)의 좌우 방향에 대한 개폐 각도를 조절하도록 구동할 수 있는데, 이를 위해, 제2 구동 모듈(600)은 도 7에 도시된 바와 같이 제2 창문 개폐용 암 조립체(610), 제2 양방향 모터(620) 및 제2 구동 조립체(630) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 제2 창문 개폐용 암 조립체(610)은, 태양광모듈(300)과 제2 창틀 프레임(200) 간에 연결될 수 있다. 이러한 제2 창문 개폐용 암 조립체(610)는, 후술하는 제2 구동 조립체(630)의 제2 피니언 기어(633)의 전진 또는 후진에 따라 접혔다 펴지도록 동작하여 태양광모듈(300)을 개폐할 수 있다.

상기 제2 창문 개폐용 암 조립체(610)는, 제2 창틀 프레임(200)에 고정되는 틀 고정바, 태양광모듈(300)의 일측에 고정되는 창 고정바, 틀 고정바와 창 고정바 간의 상, 하부 중 어느 일측을 연결하는 링크 암, 틀 고정바와 창 고정바 간의 상, 하부 중 링크 암이 연결되지 않은 측을 연결하며 태양광모듈(300)의 개폐 시 틀 고정바와 연결되는 틀 연결단이 틀 고정바 상에서 이동하고, 복수 개가 상, 하 단차 및 길이를 달리하며 설치되는 보강 구동암, 틀 고정바의 이동 홈로 상에 설치되어 이동 가능하도록 결합되며 복수개의 보강 구동암 각각에 결합되어 창틀 프레임의 개폐 시 보강 구동암의 위치 이동에 따라 이동 홈로 상에서 이동하는 이동체를 포함하도록 구성될 수 있으나, 이는 제2 창문 개폐용 암 조립체(610)의 구성에 대한 일례일 뿐이며 다양한 형태와 구조로의 구성 변경이 가능하다.

상기 제2 양방향 모터(620)는, 제2 제어신호에 기초한 회전방향과 회전량으로 구동할 수 있으며, 구동축에는 커플러를 통해 제2 스크류(631)가 결합될 수 있다.

상기 제2 구동 조립체(630)는, 제2 스크류(631), 제2 너트(632) 및 제2 피니언 기어(633) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 제2 스크류(631)는, 일측이 제2 양방향 모터(620)의 구동축에 연결되어 제2 양방향 모터(620)의 구동에 따라 회전할 수 있으며, 타측은 고정 수단에 의해 회전 가능하게 고정되어 축이 흔들리지 않도록 수평을 유지할 수 있다.

상기 제2 너트(632)는, 제2 스크류(631)에 삽입 체결되어 제2 스크류(631)의 회전에 따라 전진 또는 후진하고, 외주부에 톱니가 형성될 수 있다.

상기 제2 피니언 기어(633)는 회전축이 제2 창문 개폐용 암 조립체(610)의 일단부에 결합되고, 외주부가 제2 너트(632)의 톱니에 물린 상태로 결합되어 제2 너트(632)에 의해 제2 스크류(631)를 따라 전진 또는 후진함으로써, 제2 창문 개폐용 암 조립체(610)의 이동체가 전진 또는 후진하고, 이에 따라 제2 창문 개폐용 암 조립체(610)가 접혔다 펴지도록 동작에 의해 태양광모듈(300)이 개폐될 수 있다.

상기 풍량 풍속 센서 모듈(700)은 태양광모듈(300)의 주변의 풍량과 풍속을 측정하고, 측정된 결과 값을 제어 모듈(미도시)로 전송할 수 있다. 이러한 풍량 풍속 센서 모듈(700)은 회전장치부에 회전하는 회전판 하부바닥 절반에 감지표시구를 구비하고 이를 인식하는 회전감지센서를 구비하여 실기하게 되면 바람에 의해 회전장치부가 회전하고 이와 함께 회전판이 회전 하면 상기 회전감지센서가 회전판의 감지표시구를 근접함을 인식하여 회전장치부의 회전수를 확인하고 이를 통해 풍속을 측정하는 방식으로 동작하도록 설계된 것일 수 있으나, 이는 풍량 풍속 센서 모듈(700)의 구성에 대한 일례를 설명한 것일 뿐 이와 같이 한정하는 것이 아니라, 공지된 모든 풍량 풍속 센서의 적용이 가능하다.

이하, 태양광모듈(300)은 발전량 증가를 위해 보조 태양광모듈을 추가적으로 포함할 수 있으며, 추가되는 보조 태양광모듈은 슬라이딩 방식 또는 폴딩 방식으로 주 모듈인 태양광모듈(300)에 설치되어 전기 발전을 위한 면적을 증가시킬 수 있도록 구성되며, 첨부된 도 8 및 9를 참조하여 이에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 슬라이딩 구동 모듈과 제1 보조 태양광모듈의 구성과 동작 방식을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광발전장치(1000)는 슬라이딩 구동 모듈(800A)과 제1 보조 태양광모듈(900A)을 포함할 수 있다.

상기 슬라이딩 구동 모듈(800A)은 태양광모듈(300)의 후면에 설치되고, 태양광모듈(300)의 상하 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있다. 이러한 슬라이딩 구동 모듈(800A)은 가이드 레일과 리니어 엑츄에이터 등으로 구성될 수 있으며, 제1 보조 태양광모듈(900A)을 상하로 이동시킬 수 있으며, 하부로 이동시키는 경우 제1 보조 태양광모듈(900A)의 전면이 태양광을 받을 수 있도록 외부로 노출됨으로써 제1 보조 태양광모듈(900A)이 발전할 수 있는 상태로 위치시키는 역할을 한다. 이러한 슬라이딩 구동 모듈(800A)은 수동 및 자동 모드를 제공하며, 어떤 동작 모드에서든 상술한 바와 같이 풍속과 풍량이 제2 기준치를 초과하여 제4 제어신호를 수신하는 경우 제1 보조 태양광모듈(900A)을 태양광모듈(300)의 후면으로 윈 위치시키도록 슬라이딩 동작을 수행할 수 있다.

상기 제1 보조 태양광모듈(900A)은 슬라이딩 구동 모듈(800A)에 결합되되 태양광모듈(300)과 동일한 방향으로 배치되고, 슬라이딩 구동 모듈(800A)에 의해 슬라이딩되며, 태양광모듈(300)의 하부 방향으로 최대한 슬라이딩된 후 정지하면 태양광을 이용한 발전 동작을 수행할 수 있다. 이러한 제1 보조 태양광모듈(900A)은 태양광모듈(300)의 구성과 대동소이하게 구성될 수 있으며, 그 크기와 면적은 태양광모듈(300)을 초과하지 않는 것이 적절하다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 폴딩 구동 모듈과 제2 보조 태양광모듈의 구성과 동작 방식을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광발전장치(1000)는 폴딩 구동 모듈(800B)과 제2 보조 태양광모듈(900B)을 포함할 수 있다.

상기 폴딩 구동 모듈(800B)은 태양광모듈(300)의 후면에 설치되고, 태양광모듈(300)의 후면으로부터 전면 방향으로 폴딩 및 언폴딩 동작할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 기능을 수행하기 위한 폴딩 구동 모듈(800B)은 다양하게 구성될 수 있으며, 예를 들어, 0도 내지 180도의 폴딩 및 언폴딩할 수 있는 기계적 장치 구성이면 적용 가능하다. 다만, 폴딩 구동 모듈(900B)에 의해 제2 보조 태양광모듈(900B)을 완전히 언폴딩 시키는 경우 제2 보조 태양광모듈(900B)의 전면이 태양광을 받을 수 있도록 외부로 노출됨으로써 제2 보조 태양광모듈(900B)이 발전할 수 있는 상태로 위치시키는 역할을 한다. 이러한 폴딩 구동 모듈(800B)은 수동 및 자동 모드를 제공하며, 어떤 동작 모드에서든 상술한 바와 같이 풍속과 풍량이 제2 기준치를 초과하여 제4 제어신호를 수신하는 경우 제2 보조 태양광모듈(900B)을 태양광모듈(300)의 후면으로 윈 위치시키도록 폴딩 동작을 수행할 수 있다.

이러한 폴딩 구동 모듈(800B)은 수동 및 자동 모드를 제공하며, 어떤 동작 모드에서든 상술한 바와 같이 풍속과 풍량이 제2 기준치를 초과하여 제4 제어신호를 수신하는 경우 제2 보조 태양광모듈(900B)을 태양광모듈(300)의 후면으로 윈 위치시킬 수 있다.

상기 제2 보조 태양광모듈(900B)은 폴딩 구동 모듈(800B)에 결합되되 태양광모듈(300)과 반대 방향으로 배치되고, 폴딩 구동 모듈(800B)에 의해 폴딩 및 언폴딩되며, 전면 방향으로 완전히 언폴딩되면, 태양광을 이용한 발전 동작을 수행할 수 있다. 이러한 제2 보조 태양광모듈(900B)은 태양광모듈(300)의 구성과 대동소이하게 구성될 수 있으며, 그 크기와 면적은 태양광모듈(300)을 초과하지 않는 것이 적절하다.

상술한 제1 보조 태양광모듈(900A)과 제2 보조 태양광모듈(900B)은 각각 다른 실시 구성으로 이루어질 수 있으나, 공존하는 형태로 구현도 가능하다. 예를 들어, 태양광모듈(300)의 후면에 슬라이딩 구동 모듈(800A)을 통해 제1 보조 태양광모듈(900A)이 설치되고, 제1 보조 태양광모듈(900A)의 후면에 폴딩 구동 모듈(800B)을 통해 제2 보조 태양광모듈(900B)이 순차적으로 설치되어 단일의 태양광모듈(300)보다 더 많은 발전이 가능하다.

또한, 제1 보조 태양광모듈(900A)과 제2 보조 태양광모듈(900B)이 각각 개별적으로 구성되는 경우, 제1 보조 태양광모듈(900A)이 다수 층으로 배치된 상태로 설치되어 순차적으로 슬라이딩하여 펼쳐지는 형태로 변형될 수 있으며, 제2 보조 태양광모듈(900B)이 다층으로 지그재그 형태로 접힌 상태에서 순차적으로 펼쳐지는 형태로 변형될 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 BIPV형 태양광발전장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

1000: BIPV형 태양광발전장치
100: 제1 창틀 프레임
200: 제2 창틀 프레임
300: 태양광모듈
400: 조도 센서 모듈
500: 제1 구동 모듈
510: 제1 창문 개폐용 암 조립체
520: 제1 양방향 모터
530: 제1 구동 조립체
531: 제1 스크류
532: 제1 너트
533: 제1 피니언 기어
600: 제2 구동 모듈
610: 제2 창문 개폐용 암 조립체
620: 제2 양방향 모터
630: 제2 구동 조립체
631: 제2 스크류
632: 제2 너트
633: 제2 피니언 기어
700: 풍량 풍속 센서 모듈
800A: 슬라이딩 구동 모듈
900A: 제1 보조 태양광모듈
800B: 폴딩 구동 모듈
900B: 제2 보조 태양광모듈

Claims

건물의 외부 창틀에 설치된 제1 창틀 프레임;
상기 제1 창틀 프레임의 개방구에 설치되며, 상기 제1 창틀 프레임에 힌지 결합된 제2 창틀 프레임;
상기 제2 창틀 프레임의 개방구가 커버되도록 설치되며, 상기 제2 창틀 프레임에 힌지 결합된 태양광모듈;
태양광의 방위각과 고도각을 측정하는 조도 센서 모듈;
상기 조도 센서 모듈의 측정 결과에 따라 상기 제2 창틀 프레임의 개폐에 따른 틸팅을 제어하기 위한 제1 제어신호 및 상기 태양광모듈의 개폐에 따른 틸팅을 제어하기 위한 제2 제어신호를 출력하는 제어 모듈;
상기 제1 창틀 프레임과 상기 제2 창틀 프레임 간에 연결되어 상기 제1 제어신호에 따라 상기 제2 창틀 프레임의 개폐 각도를 조절하는 제1 구동 모듈;
상기 제2 창틀 프레임과 상기 태양광모듈 간에 연결되어 상기 제2 제어신호에 따라 상기 태양광모듈의 개폐 각도를 조절하는 제2 구동 모듈;
상기 태양광모듈의 후면에 설치되고, 상기 태양광모듈의 상하 방향으로 슬라이딩 이동하는 슬라이딩 구동 모듈; 및
상기 슬라이딩 구동 모듈에 결합되되 상기 태양광모듈과 동일한 방향으로 배치되고, 상기 슬라이딩 구동 모듈에 의해 슬라이딩되며, 하부 방향으로 슬라이딩되면 태양광을 이용한 발전 동작을 수행하는 제1 보조 태양광모듈을 포함하고,
상기 제1 구동 모듈은, 상기 제1 제어신호에 따라 상기 제2 창틀 프레임의 좌우 방향에 대한 개폐 각도를 조절하도록 구동하고,
상기 제2 구동 모듈은, 상기 제2 제어신호에 따라 상기 태양광모듈의 상하 방향에 대한 개폐 각도를 조절하도록 구동하고,
상기 제1 구동 모듈은,
상기 제1 창틀 프레임과 상기 제2 창틀 프레임 간에 연결된 제1 창문 개폐용 암 조립체;
상기 제1 제어신호에 기초한 회전방향과 회전량으로 구동하는 제1 양방향 모터; 및
상기 제1 양방향 모터의 구동축에 연결되어 상기 제1 양방향 모터의 구동에 따라 회전하는 제1 스크류, 상기 제1 스크류에 삽입 체결되어 상기 제1 스크류의 회전에 따라 전진 또는 후진하고, 외주부에 톱니가 형성된 제1 너트, 및 회전축이 상기 제1 창문 개폐용 암 조립체의 일단부에 결합되고, 외주부가 상기 제1 너트의 톱니에 물린 상태로 결합되어 상기 제1 너트에 의해 상기 제1 스크류를 따라 전진 또는 후진하는 제1 피니언 기어를 포함하는 제1 구동 조립체를 포함하고,
상기 제1 창문 개폐용 암 조립체는, 상기 제1 피니언 기어의 전진 또는 후진에 따라 접혔다 펴지도록 동작하여 상기 제2 창틀 프레임을 개폐하고,
상기 제2 구동 모듈은,
상기 제2 창틀 프레임과 상기 태양광모듈에 연결된 제2 창문 개폐용 암 조립체;
상기 제2 제어신호에 기초한 회전방향과 회전량으로 구동하는 제2 양방향 모터; 및
상기 제2 양방향 모터의 구동축에 연결되어 상기 제2 양방향 모터의 구동에 따라 회전하는 제2 스크류, 상기 제2 스크류에 삽입 체결되어 상기 제2 스크류의 회전에 따라 전진 또는 후진하며 외주부에 톱니가 형성된 제2 너트, 및 회전축이 상기 제2 창문 개폐용 암 조립체의 일단축에 결합되고, 외주부가 상기 제2 너트의 톱니에 물린 상태로 결합되어 상기 제2 너트에 의해 상기 제2 스크류를 따라 전진 또는 후진하는 제2 피니언 기어를 포함하고,
상기 제2 창문 개폐용 암 조립체는, 상기 제2 피니언 기어의 전진 또는 후진에 따라 접혔다 펴지도록 동작하여 상기 태양광모듈을 개폐하는 제2 구동 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 BIPV형 태양광발전장치.
제1 항에 있어서,
상기 제2 창틀 프레임은, 상기 제1 창틀 프레임의 좌측 또는 우측에 힌지 결합되고,
상기 태양광모듈은, 상기 제2 창틀 프레임의 상단부에 힌지 결합된 것을 특징으로 하는 BIPV형 태양광발전장치.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 태양광모듈 주변의 풍량과 풍속을 측정하는 풍량 풍속 센서 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 BIPV형 태양광발전장치.
제4 항에 있어서,
상기 제어 모듈은,
상기 조도 센서 모듈과 상기 풍량 풍속 센서 모듈을 통해 각각 측정된 결과에 따라 상기 제2 창틀 프레임과 상기 태양광모듈에 대한 개폐 각도를 각각 조절하되, 상기 풍량 풍속 센서 모듈을 통해 측정된 결과를 상기 조도 센서 모듈의 측정 결과보다 우선 순위로 하여 상기 제2 창틀 프레임과 상기 태양광모듈에 대한 개폐 각도를 각각 조절하는 것을 특징으로 하는 BIPV형 태양광발전장치.
제5 항에 있어서,
상기 제어 모듈은,
상기 풍량 풍속 센서 모듈을 통해 측정된 결과값이 미리 설정된 제1 기준치와 제2 기준치 사이인 경우 상기 제2 창틀 프레임과 상기 태양광모듈의 개폐 각도를 줄이기 위한 제3 제어신호를 출력하며, 상기 풍량 풍속 센서 모듈을 통해 측정된 결과값이 상기 제2 기준치를 초과하는 경우 상기 제2 창틀 프레임과 상기 태양광모듈을 모두 닫기 위한 제4 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 BIPV형 태양광발전장치.
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