KR102505268B1 - 블라인드 타입의 태양광 발전 장치 - Google Patents

블라인드 타입의 태양광 발전 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 외측 창 및 내측 창으로 구비된 창호의 이격 영역에 설치되는 블라인드 타입의 태양광 발전 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 적어도 일 면에 태양광을 흡수하여 DC 전력을 생성하는 유기 태양 전지 어레이가 설치되어 있고, 양 단부에서 길이 방향으로 돌출 연장되는 연장부의 일 영역에는 기어가 설치되어 있는 블레이드 유닛; 블레이드 유닛에 설치된 기어와 치합되는 궤도형 기어 밴드가 구비되어, 기어 밴드의 조작을 통해 블레이드 유닛의 각도를 제어하는 틸팅 수단; 권취 드럼에서 인출되는 와이어가 블레이드 유닛의 연장부 일영역을 관통하도록 하여, 와이어를 매개로 둘 이상의 블레이드 유닛을 연결함으로써, 와이어의 권취 정도에 따라 블레이드 유닛의 승강 동작이 제어되도록 하는 승강 수단; 및, 창호에 대응되는 형상으로 구비되는 프레임;을 포함하되, 프레임은 틸팅 수단 및 승강 수단이 수납되고, 틸팅 수단 및 승강 수단을 제어하기 위한 적어도 하나의 구동 모터가 설치되는 내부 공간이 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

블라인드 타입의 태양광 발전 장치{BLIND TYPE SOLAR PHOTOVOLTAIC POWER GENERATING APPARATUS}
본 발명은 블라인드 타입의 태양광 발전 장치에 관련된 것으로서, 구체적으로는 블레이드 유닛에 필름 형태의 유기 태양 전지 어레이를 설치하여 우수한 단열 기능과, 효율적인 에너지 사용 및 관리 기능이 제공될 수 있는 블라인드 타입의 태양광 발전 장치 제공 기술에 관련된 것이다.
태양광 발전이란, 다수개의 태양전지 어레이를 이용하여 태양광을 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 방식으로서, 대기오염, 소음, 발열, 진동 등의 공해가 없고, 유지 관리가 비교적 용이하며 수명이 길기 때문에 친환경 발전 수단으로서 각광을 받고 있다.
이러한 태양광 발전이 적용된 차양 기술로서, 국내에서는, 태양광 발전 장치를 내부에 설치하는 내부 차양 방식이 주로 이용되고 있으나, 이러한 내부 차양 방식은 실내로 유입되는 직사광선을 차단할 수 있는 반면, 열 차단 효율이 지극히 낮은 문제가 있다.
한편 이러한 문제를 해결하기 위하여, 한국 공개 특허 제10-2015-0020752호를 비롯한 종래 기술에서는, 태양광 발전 장치를 실외에 설치하도록 하는 기술을 개시하고 있으나, 상술한 실외 차양 방식은 설치 장소에 지극히 많은 제한이 따르며, 태풍 등의 자연 재해에 취약하여 잦은 유지 보수가 필요하다는 한계점이 존재하였다.
이에 본 발명은 구체적으로는 블레이드 유닛에 필름 형태의 유기 태양 전지 어레이를 설치하여 우수한 단열 기능과, 효율적인 에너지 사용 및 관리 기능이 제공될 수 있는 블라인드 타입의 태양광 발전 장치 제공하는 것에 일 목적이 있다.
또한 본 발명은 계절별 특성에 따라 블레이드 유닛의 경사 각도를 제어하여 효율적 전력 생산 또는 난방비의 절감을 도모할 수 있는 블라인드 타입의 태양광 발전 장치를 제공하는 것에 또 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 본 발명은 외측 창 및 내측 창으로 구비된 창호의 이격 영역에 설치되는 블라인드 타입의 태양광 발전 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 적어도 일 면에 태양광을 흡수하여 DC 전력을 생성하는 유기 태양 전지 어레이가 설치되어 있고, 양 단부에서 길이 방향으로 돌출 연장되는 연장부의 일 영역에는 기어가 설치되어 있는 블레이드 유닛; 블레이드 유닛에 설치된 기어와 치합되는 궤도형 기어 밴드가 구비되어, 기어 밴드의 조작을 통해 블레이드 유닛의 각도를 제어하는 틸팅 수단; 권취 드럼에서 인출되는 와이어가 블레이드 유닛의 연장부 일영역을 관통하도록 하여, 와이어를 매개로 둘 이상의 블레이드 유닛을 연결함으로써, 와이어의 권취 정도에 따라 블레이드 유닛의 승강 동작이 제어되도록 하는 승강 수단; 및, 창호에 대응되는 형상으로 구비되는 프레임;을 포함하되, 프레임은 틸팅 수단 및 승강 수단이 수납되고, 틸팅 수단 및 승강 수단을 제어하기 위한 적어도 하나의 구동 모터가 설치되는 내부 공간이 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.
상술한 프레임의 상단부 일 영역에는, 열 전도성 소재로 구비되어, 프레임 내부의 열 에너지와 외부의 열 에너지를 교환하도록 하는 방열 수단;이 설치되고, 방열 수단에 의해 대류 현상이 유도됨으로써, 내부 과열이 방지되도록 하는 것이 바람직하다.
또한 상술한 프레임의 내부 공간에는, 유기 태양 전지에서 생성된 DC 전력을 AC 전력으로 변환하여 출력하도록 하는 마이크로 인버터;가 구비되고, 창호마다 구비된 하나 이상의 마이크로 인버터를 병렬 연결하여, 연계된 전력 계통에 접속되도록 하는 것이 바람직하다.
또한 상술한 블라인드 타입의 태양광 발전 장치는, 적어도 하나의 유저 단말과 네트워크 통신을 연결하는 통신 모듈;이 더 포함됨으로써, 유저 단말에서 입력되는 제어값에 따른 구동 모터의 원격 제어를 지원하는 것이 바람직하다.
또한 상술한 통신 모듈은, 유저 단말에서 입력되는 제어값으로서, 최적 제어값에 대한 선택 명령이 수신될 경우, 계절별 태양 고도 및 태양광의 입사 각도 중 적어도 어느 하나를 포함하는 환경 조건을 고려하여 틸팅 수단의 동작을 제어하는 것이 바람직하다.
또한 상술한 블레이드 유닛의 양 단부로 돌출 연장된 연장부에는, 유기 태양 전지 어레이의 전극과 연결되어 서로 다른 극성의 전극으로 형성되는 슬립링 유닛;이 구비되고, 슬립링 유닛을, 기 설정된 간격으로 연결 전극이 배치된 전력 케이블과 연결하여 유기 태양 전지 어레이에서 생산된 전력을 외부로 공급되도록 하는 것이 바람직하다.
또한 상술한 기어 밴드의 상단부 및 하단부 내측에는, 기어 밴드가 이루는 궤도의 횡방향 간격을 조절하는 간격 조절 수단;이 구비되어, 승강 수단의 동작 제어값이 수신될 시, 기어 밴드의 궤도 간격을 확장하여 블레이드 유닛에 설치된 기어와 기어 밴드의 치합이 해제되도록 하는 것이 바람직하다.
또한 상술한 외측 창은 투명 유리로 구비하되, 내측 창은, 로이유리(Low-E glass) 및 복층 유리(Pair-glass)중 적어도 어느 하나를 포함하는 단열 유리로 구비하는 것이 바람직하다.
또한 상술한 프레임의 일 영역에는, 블라인드 타입의 태양광 발전 장치의 내부 기압 안정화를 위하여, 기 설정된 크기의 통풍구가 형성되되, 통풍구의 내측에는, 내부 공간으로의 미세 먼지 유입이 차단되도록 하는 필터 부재가 구비되어 있는 것이 바람직하다.
또한 상술한 내측 창의 상단 및 하단 중 적어도 어느 하나를 포함하는 영역에는, 블레이드 유닛의 유지 보수를 위하여, 결합을 해제함에 따라 분리되는 커버 부재;가 구비되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 종래 잉여 공간으로 취급되는 커튼월용 창에 블라인드 타입의 태양광 발전 장치를 설치하여 차양 및 전력 생산이 수행되게 함으로써, 별도의 공간, 설비 확대를 요구하지 않고도, 최근 공공 기관을 시작으로 의무화되고 있는 제로 에너지 빌딩과 같이, 신재생 에너지를 건축물에 적용한 녹색 건축 정책을 이행할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 외측 창은 투과성이 좋은 단창으로, 외측 창은 단열 성능이 우수한 로이 유리 및 복층 유리를 포함하는 이중창으로 구성하여, 태양광 발전 효율을 향상하면서도, 단열 효과가 우수한 태양광 발전 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 이와 더불어 본 발명에서는 외측 창과 내측 창 사이에 밀폐되도록 설치되는 블라인드 타입의 태양광 발전 장치를 제공하여, 유기 태양 전지가 오염될 우려가 없고, 여러 위험요소로부터 안전하며, 유지 보수가 용이한 태양광 발전 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 히트 싱크를 포함하는 방열 수단이 설치됨에 따라서, 대류 현상에 의한 열 순환이 수행되어 과열에 의한 고장을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 계절별 특성에 따라 블레이드 유닛의 경사 각도를 제어하여 효율적 전력 생산 또는 난방비의 절감을 도모할 수 있는 태양광 발전 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블라인드 타입의 태양광 발전 장치의 구성도의 예.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블라인드 타입의 태양광 발전 장치의 외관 모습을 나타낸 예.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블라인드 타입의 태양광 발전 장치의 설치와 관련된 측단면도의 예.
도 4 내지 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 블라인드 타입의 태양광 발전 장치의 결합 구조를 설명하기 위한 예.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따라 승강 수단의 구동에 의해 간격 조절 수단이 기어와 기어 밴드의 치합을 해제하도록 작동하는 예.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라 내측 창의 일 영역에 구비된 커버 부재가 분리되는 예.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따라 유저 단말에서 입력되는 제어값에 기반하여 블라인드 타입의 태양광 발전 장치에 대한 구동을 제어하는 예.
이하에서는, 다양한 실시 예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.
본 명세서에서 사용되는 "실시 예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시 예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시 예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명은 블라인드 타입의 태양광 발전 장치에 관련된 것으로, 이러한 본 발명은 블레이드 유닛에 필름 형태의 유기 태양 전지 어레이를 설치하여 우수한 단열 기능과, 효율적인 에너지 사용 및 관리 기능이 제공될 수 있는 블라인드 타입의 태양광 발전 장치 제공하는 것에 제1 목적이, 계절별 특성에 따라 블레이드 유닛의 경사 각도를 제어하여 효율적 전력 생산 또는 난방비의 절감을 도모할 수 있는 블라인드 타입의 태양광 발전 장치를 제공하는 것에 제2 목적이 있다.
한편 이하에서는 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 하며, 하나 이상의 기술적 특징 또는 발명을 구성하는 구성 요소를 설명하기 위하여 다수의 도면이 동시 참조될 것이다.
구체적으로 본 발명에서 설명하는 블라인드 타입의 태양광 발전 장치(10)에 대한 설명으로서 도 1을 참조하여 보면, 본 발명의 태양광 발전 장치(10)는, 외측 창 및 내측 창으로 구비된 창호의 이격 영역에 설치될 수 있으며, 바람직하게는 유기 태양 전지 어레이가 설치되어 있는 블레이드 유닛(11), 상술한 블레이드 유닛(11)의 각도를 제어하는 틸팅 수단(12), 블레이드 유닛(11)의 승강 동작을 제어하는 승강 수단(13) 및 상술한 창호에 대응되는 형상으로 구비되고 구동 모터(140)가 설치되어 있는 프레임을 포함할 수 있다.
상술한 각각의 구성을 세부적으로 살펴보기에 앞서, 본 발명의 블라인드 타입의 태양광 발전 장치(10)는, 상기 언급한 바와 같이 외측 창 및 내측 창으로 구비된 창호의 이격 영역에 설치되는 것으로, 예를 들어 커튼월용 창에 설치되는 블라인드 타입의 태양광 발전 장치(10)로 이해됨이 바람직할 것이다.
이때, 본 발명에서는 태양광 발전 효율을 높이고, 단열 효과를 향상토록 하기 위하여, 외측 창 및 내측 창에 이용되는 유리의 종류를 상이하게 구성할 수 있는데, 이에 대한 구체적인 설명으로서 도 3의 블라인드 타입의 태양광 발전 장치의 측단면도를 참조하기로 한다.
도 3을 참조하여 보면, 본 발명에서는 외측 창(1)의 소재를 투명 유리 소재의 단창으로 구비할 수 있고, 내측 창(2)의 소재를 로이 유리(Low-emissivity glass) 및 복층 유리 중 적어도 어느 하나를 포함하는 이중 구조의 단열 유리로 구비되도록 할 수 있다.
이때, 상술한 로이 유리는 유리 표면에 은, 티타늄, 스테인리스강 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속 산화물을 얇게 코팅한 것으로, 열의 이동을 최소화 시키는 에너지 절약형 유리인 것으로 이해될 수 있으며, 상술한 복층 유리는, 2장의 유리 사이에 완전 건조 공기를 봉입함 유리인 것으로 이해될 것이다.
즉, 본 발명에서는 외측 창(1)을 구성하는 유리는 태양광의 투과도가 높은 유리로, 내측 창(2)을 구성하는 유리는 태양광의 투과도가 낮은 유리로 구비하여 태양광 발전 장치를 외측 창(1)과 내측 창(2) 사이에 설치하고, 이들 구성을 준비된 프레임(14)으로 마감 처리하여, 발명에서는 태양광 발전 효율을 높이고, 단열 효과가 향상되도록 하는 목적을 달성할 수 있게 되는 것이다.
다시 도 1로 돌아와서, 상술한 블라인드 타입의 태양광 발전 장치(10)의 세부 구성들에 대하여 살펴보기로 한다.
먼저, 상술한 블레이드 유닛(11)은, 블레이드 유닛(11)의 외면을 구성하는 면 중 적어도 일 면에, 태양광을 흡수하여 DC 전력을 생성하는 유기 태양 전지(OPV, Organic Photovoltaic) 어레이가 설치되어 있을 수 있다.
이때, 상술한 블레이드 유닛(11)에 설치되는 유기 태양 전지 어레이는, 태양 전지의 광활성층과 전하 수송층 등의 각 태양 전지 층에 유기 기반 물질을 사용하여 기판/전극/전하 수송층/광활성층/전극을 기본 구조로 제작한 태양 전지인 것으로 이해될 수 있고, 예를 들어 상술한 유기 태양 전지는, 메로시아닌, 프탈로시아닌, 필리륨, 클로로필 등 유기물 용액을 필름과 같은 무기물 기판에 입혀 제작된 것으로 이해될 수 있다.
이러한 유기 태양 전지는, 용액 공정 및 롤투롤(Roll-to-roll) 공정이 가능하여 낮은 생산 단가로 수급될 수 있으며, 필름과 같이 유연한 구조로 이루어져 다양한 분야에 적용될 수 있는데, 본 발명에서는 블라인드를 구성하는 블레이드 유닛(11)의 일 면에 유기 태양 전지 어레이를 구비하여, 실내 공간에서 유리창을 통해 유입되는 태양광이 흡수되도록 하여 태양광에 의한 DC 전력을 생산하도록 하는 기능을 수행하게 된다.
구체적으로 상술한 유기 태양 전지 어레이는, p타입 반도체와 n타입 반도체가 접합을 이루는 다이오드로 구비되어, 상기의 다이오드에 태양광이 인가될 시, 전자와 정공의 쌍인 엑시톤을 형성하고, 상술한 엑시톤은 p타입 반도체와 n타입 반도체의 접합면에서 전자와 정공으로 분리되어, 분리된 전자는 음극으로, 분리된 정공은 양극으로 수집되게 되는데, 이때, 페르미 준위를 일치시키기 위해 발생되는 전위차를 광기전력(Photovoltaic)이라고 하며, 본 발명에서는 상술한 광기전력을 이용하는 태양광 발전 장치(10)를 제공하는 것으로 이해될 수 있을 것이다.
또한, 본 발명에서는, 상술한 유기 태양 전지 어레이에서 생성된 전력인 DC 전력을 AC 전력으로 변환시키기 위한 인버터가 구비되는데, 바람직하게는 상대적으로 크기가 작은 마이크로 인버터(142)가 구비되도록 하여, 비교적 좁은 공간에서도 전력 변환을 효율성 있게 수행하도록 함이 바람직할 것이다.
이때, 상술한 마이크로 인버터(142)는, 상술한 프레임의 내부 공간에 설치될 수 있으며, 바람직하게는, 각 창호마다 구비된 하나 이상의 마이크로 인버터(142)를 병렬 연결하여, 연계된 전력 계통에 접속되도록 함으로써, 변환된 AC 전력을 송전하도록 기능하는 것으로 이해될 수 있을 것이다.
한편, 본 발명의 블레이드 유닛(11)은, 양 단부에 길이 방향으로 돌출 연장되는 연장부가 형성되고, 연장부의 단부 일 영역에는 기어가 설치될 수 있는데, 상술한 기어는, 틸팅 수단(12)에 의하여 블레이드 유닛(11)의 각도를 회전시키기 위해 구비되는 부재인 것으로서, 상술한 틸팅 수단(12)에는, 블레이드 유닛(11)에 설치된 기어와 치합되는 궤도형 기어 밴드가 구비되어, 기어 밴드의 조작을 통해 블레이드 유닛(11)을 기 설정된 각도로 회전 구동시킬 수 있게 된다.
즉, 본 발명에서는 상술한 틸팅 수단(12)에 의하여, 블라인드 유닛의 각도를 조절할 수 있는 것으로, 틸팅 수단(12)의 동작을 제어하여 태양광이 입사될 때, 블라인드 유닛에 설치된 유기 태양 전지의 설치 면을 태양광의 입사각에 대응하도록 위치 시켜 태양광에 의한 전력이 생산되도록 하거나, 실내로 유입되는 태양광량을 최대로 하는 각도로 조절되어 실내의 냉, 난방 효율을 높이도록 기능할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 승강 수단(13)은, 프레임의 내부 공간 중 상단부에 설치되어, 권취 드럼에서 인출되는 와이어가 블레이드 유닛(11)의 연장부 일 영역을 관통하도록 하여, 와이어를 매개로 둘 이상의 블레이드 유닛(11)을 연결함으로써, 와이어의 권취 정도에 따라 블레이드 유닛(11)의 승강 동작을 제어하도록 하는 기능을 수행한다.
이때, 상술한 와이어의 단부, 즉 블라인드 타입의 태양광 발전 장치(10)에서, 최하단에 위치하게 되는 블레이드 유닛(11)과 연결되는 측의 와이어 단부에는, 블라인드 유닛에서 와이어가 탈락되는 것을 방지하기 위한 스토퍼 부재가 구비되어, 안정적인 승강 작용이 수행되도록 함이 바람직하다.
즉, 본 발명에서는 상술한 승강 수단(13)이, 와이어를 권취 드럼에 감기게 하거나 풀어지게 하여, 블라인드 유닛이 접어지게 하거나 펼쳐지도록 하여, 태양광을 차단하도록 하는 차양 기능을 제공하거나, 태양광을 실내로 유입되도록 하는 향양 기능을 제공할 수 있는 효과가 있다.
이때, 상술한 블레이드 유닛, 틸팅 수단 및 승강 수단의 형상 및 결합 구조를 더욱 상세히 설명하기 위하여 도 4 내지 6을 참조하기로 한다.
먼저 도 4를 참조하여 보면, 도 4에서는 유기 태양 전지 어레이(110)가 전면에 설치된 블레이드 유닛(11)과, 블레이드 유닛(11)에 형성된 연장부(111)와, 상술한 연장부(111)를 관통하는 와이어(131) 및, 틸팅 수단에 구비되는 기어 밴드의 개략적인 결합 구조를 살펴볼 수 있다.
이때, 도 4의 실시 예에서는 유기 태양 전지의 전력 생산 효율을 높이기 위하여, 유기 태양 전지 어레이(110)를 블레이드 유닛(11)의 전면 전체에 설치하는 실시 예에 한정하여 설명하였으나, 블레이드 유닛(11)의 일 영역에 제한하여 설치되도록 할 수도 있으며, 본 발명은 이에 제한하지 않는다.
한편 도 5에서는 블레이드 유닛(11)의 연장부(111)와 틸팅 수단의 기어 밴드(120), 승강 수단의 와이어(131)의 결합 예가 나타나 있다.
즉 도 5에서 보여지듯이, 권취 드럼에서부터 인출된 와이어(131)는, 블레이드 유닛(11)의 연장부(111)를 관통하여, 블레이드 유닛(11)과 상호 결합되고, 틸팅 수단은, 연장부(111)의 단부에 설치된 기어(112)와 치합되는 기어 밴드(120)가 구비되어 블레이드 유닛(11)과 상호 결합됨으로써, 기어 밴드(120)의 회동에 따라 블레이드 유닛(11)의 각도를 조절할 수 있게 되는 것이다.
이때, 본 발명에서는 블레이드 유닛(11)의 연장부(111) 일 영역에는, 유기 태양 전지 어레이의 전극과 연결되어, 서로 다른 극성의 전극으로 형성되는 슬립링 유닛(113)이 구비될 수 있는데, 이에 대한 설명을 도 6을 참조하여 수행하기로 한다.
구체적으로 상술한 슬립링 유닛(113)은, 유기 태양 전지 어레이에 의해 전력이 생산되는 회전자인 블레이드 유닛(11)으로부터, 생산된 전력을 끌어내는 커넥터로서, 예를 들어 블레이드 유닛(11)의 양 단부를 제1 단부 및 제2 단부로 정의할 때, 제1 단부에 설치되는 제1 슬립링 유닛(113)은, 유기 태양 전지 어레이에서 전자가 수집되는 전극(음극)과 연결되도록 하고, 제2 단부에 설치되는 제2 슬립링 유닛(113)은 유기 태양 전지 어레이에서 정공이 수집되는 전극(양극)과 연결되도록 하는 커넥터로서 기능할 수 있는 것이다.
즉 본 발명에서는 상술한 슬립링 유닛(113)을 기 설정된 간격으로 연결 전극이 배치된 전력 케이블(121)과 연결하여, 유기 태양 전지 어레이의 전극과, 연결 전극이 회전자 방식으로 접촉되게 함으로써, 유기 태양 전지 어레이에서 생산된 전력을 외부로 공급하도록 기능할 수 있게 된다.
또한 이러한 슬립링 유닛(113)을 이용한 전극 접촉 구조는, 블레이드 유닛(11)의 회전에 따라 슬링립 유닛 역시 회전하도록 기능함에 따라서, 전력 케이블(121)의 꼬임을 방지하여, 전력 케이블(121)의 단선되는 것을 방지하는 등 전력 케이블(121)의 수명 연장 효과 및, 태양광 발전 장치에서 생산된 전력의 이송 효율을 증대하는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 있어서, 본 발명에서는 블라인드 유닛의 승강 동작의 편의를 위하여, 기어 밴드의 상단부 및 하단부 내측 일 영역에, 기어 밴드가 이루는 궤도의 횡방향 간격을 넓히거나, 좁히도록 조절하는 간격 조절 수단이 구비될 수 있다.
이에 대한 구체적인 설명을 위하여 도 7을 참조하여 보면, 도 7에는 기어 밴드(120)에 치합된 블라인드 유닛의 승강 동작을 설명하기 위한 실시 예 a, b가 도시되어 있다.
이때, 본 발명에서는 블레이드 유닛(11)의 승강 동작에 대한 제어 명령이 수신될 시, 도 7의 a와 같이, 틸팅 수단을 이용하여 블레이드 유닛(11)들을 설치면에 대하여 수평이 되도록 각도를 조절하는 과정이 선행되게 된다.
즉 이는, 블레이드 유닛(11)들과 연결된 와이어(131)가 권취 드럼(130)에 감겨져 권취될 시, 블레이드 유닛(11)을 최소한의 부피로 접철하기 위한 전처리 과정인 것으로 이해될 것이고, 상술한 블레이드 유닛(11)들이 설치면에 수평하게 정렬된 후에는, 상술한 기어 밴드(120)에 구비된 간격 조절 수단(132)이 기어 밴드(120)의 궤도 간격을 횡 방향으로 확장하도록 동작하여, 블레이드 유닛(11)에 설치된 기어(112)와 기어 밴드(120)의 치합을 해제하도록 기능하게 된다.
한편, 블레이드 유닛(11)의 기어(112)와 기어 밴드(120)의 치합이 해제된 예가 도 7의 b에 도시되어 있으며, 본 발명에서는 상술한 간격 조절 수단(132)의 기능 수행에 의하여, 와이어(131)를 매개로 연결된 블레이드 유닛(11)들이 기어 밴드(120)에 형성된 톱니 형상의 요철 등에 걸림 없이 원활한 승강 동작을 수행할 수 있게 되는 효과가 있다.
또 다른 한편, 승강 수단의 동작 명령이 종료된 후, 틸팅 수단에 대한 제어 명령이 수신될 경우, 상술한 간격 조절 수단(132)은, 횡 방향의 간격을 좁히도록 동작하여, 블레이드 유닛(11)의 기어(112)와 기어 밴드(120)가 다시 치합되게 함으로써 블레이드 유닛(11)의 각도 변경을 수행할 수 있도록 기능하는 것으로 이해됨이 바람직할 것이다.
다시 도 1로 돌아와서, 본 발명에서는 상술한 프레임은 앞서 설명한 틸팅 수단(12) 및 승강 수단(13)이 수납되는 것으로 이해될 것이고, 상술한 프레임에는 틸팅 수단(12) 및 승강 수단(13)을 제어하기 위한 구동 모터(140)가 설치될 수 있다.
이때, 상술한 구동 모터(140)는, 하나로 구비될 수 있으나, 메인 모터와 서브모터 등 하나 이상으로 구비될 수도 있으며 본 발명은 이에 제한하지 않는다.
또한, 상술한 프레임에 대한 바람직한 실시 예로서, 상술한 프레임의 상단부 일 영역에는 열 전도성 소재(예를 들어, 구리, 알루미늄 및 은 중 적어도 어느 하나를 포함하는 소재)로 구비되어, 프레임의 내부 열 에너지와 외부의 열 에너지를 교환하도록 하는 방열 수단이 설치될 수 있다.
일 예로, 도 2를 참조하여 보면, 도 2에 도시된 프레임(14)의 상단 부 일 영역에는, 방열 수단(141)으로서, 블라인드 타입의 태양광 발전 장치에 대한 과열을 방지하도록 하는 히트 싱크가 설치되어 있는 예를 살펴볼 수 있다.
구체적으로 상술한 히트 싱크는, 프레임(14) 내부에서 발생하여 상부로 상승된 뜨거운 공기와, 상대적으로 차가운 공기인 외부 공기를 교환하여 차가운 공기가 내부로 유입될 수 있게 하는 대류 현상을 유도하는 기능을 수행하는 것으로 이해될 것이며, 이를 통해 본 발명에서는 블라인드 타입의 태양광 발전 장치에 대한 과열을 방지하여, 과열로 인한 장치 오류를 예방할 수 있는 효과가 있다.
또 다른 한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 프레임(14)의 일 영역에는, 블라인드 타입의 태양광 발전 장치의 내부 기압 안정화를 위하여 기 설정된 크기의 통풍구(143)가 형성될 수도 있다.
이때, 도 2에는 명시적으로 도시하지 않았으나, 상술한 통풍구(143)의 내측에는, 유기 태양 전지 어레이가 설치된 내부 공간으로 미세 먼지 등의 유입을 차단하도록 하는 필터 부재로서, 마이크로 필터가 구비되어 있을 수 있으며, 본 발명에서는 상술한 통풍구(143) 및 필터 부재에 의하여, 외측 창과 내측 창 사이에 밀폐되도록 설치되는 블라인드 타입의 태양광 발전 장치에서, 유기 태양 전지가 오염될 우려가 없고, 여러 위험요소로부터 안전하며, 유지 보수가 용이한 태양광 발전 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
한편 본 발명의 다른 실시 예에서는, 도 8에 도시된 바와 같이, 프레임을 구성하고 있는 내측 창의 상단 및 하단 중 적어도 어느 하나를 포함하는 일 영역에는 나사 결합 등 체결 수단에 의한 결합을 해제함에 따라 분리되는 커버 부재(21)가 포함될 수 있다.
본 발명에서는 상술한 커버 부재(21)의 결합을 해제할 시, 프레임에서 내측 창을 분리할 수 있도록 구성되는 것으로, 이를 통해 외측 창과 내측 창 사이에 밀폐되도록 설치되는 블라인드 타입의 태양광 발전 장치(10)에 대한 유지 보수 편의성이 증대되는 효과가 있다.
즉, 이를 통해 본 발명에서는 실내 공간에서, 블라인드 타입의 태양광 발전 장치(10)를 구성하는 블레이드 유닛, 틸팅 수단 및 승강 수단을 비롯한 구성 요소들의 노후, 마모 등에 따른 교체 작업이 쉽고 간단하여, 블라인드 타입의 태양광 발전 장치(10)에 대한 관리 작업의 편의가 증대되는 효과가 있다.
다시 도 1로 돌아와서, 본 발명에서는, 블라인드 타입의 태양광 발전 장치(10)의 주요 구성으로서, 적어도 하나의 유저 단말과 네트워크 통신을 연결하는 통신 모듈(15)을 포함할 수 있다.
이때, 상술한 통신 모듈(15)은, 연결된 유저 단말(100)에서 입력되는 제어값에 따른 구동 모터의 원격 제어를 지원하도록 하는 기능을 수행하는 것으로 이해될 것이고, 더욱 바람직하게는, 상술한 원격 제어를 지원하기 위한 제어 인터페이스를 유저 단말(100)에 제공하도록 함이 바람직할 것이다.
구체적으로 유저 단말(100)에 제어 인터페이스가 제공되는 실시 예가 도시된 도 9의 1000을 참조하여 보면, 본 발명에서는 상술한 제어 인터페이스를 통해 유저 단말에, 블라인드 타입의 태양광 발전 장치를 전력 생산 모드(1001)로 동작 시킬 것인지 혹은 태양광 유입 모드(1004)로 동작 시킬 것인지에 대한 선택 메뉴를 제공할 수 있다.
이때, 상술한 전력 생산 모드(1001)는, 승강 수단 및 틸팅 수단을 이용해 블레이드 유닛을 펼치고, 각도를 조절하여 블레이드 유닛에 설치된 유기 태양 전지 어레이에 태양광이 입사되게 함으로써, 태양광에 의한 전력 생산이 수행되도록 하는 모드인 것으로 이해될 것이다.
이때, 상술한 블레이드 유닛의 각도는, 유저 단말에서 희망 각도를 입력(1002) 받아 유저 단말에서 입력된 각도를 기반으로 태양광 발전을 수행할 수도 있으나, 기 설정된 최적 제어값으로서, 최적 각도값 사용에 대한 메뉴(1003)를 선택하여, 계절별 태양 고도 및 태양광의 입사 각도 중 적어도 어느 하나를 포함하는 환경 조건을 고려한 블레이드 유닛의 각도를 조절할 수도 있다.
한편, 상술한 최적 각도값 사용에 대한 메뉴(1003)를 이용하기 위해서, 본 발명에서는 블라인드 타입의 태양광 발전 장치의 설치 후, 상술한 장치의 설치 위치 및 방위각이 입력되도록 하여 설치 정보에 기반한 최적 각도값에 대한 연산이 수행되도록 함이 바람직할 것이다.
한 실시 예로서, 전력 생산 모드(1001)에 대한 동작 명령이 수신될 경우, 본 발명에서는 설치 정보 및 상술한 계절 정보를 고려하여, 봄, 여름, 가을 및 겨울에 대한 계절의 태양 고도 및 태양광에 대한 정보를 외부 네트워크에서 수신하여, 계절별로 태양광을 효과적으로 차양할 수 있는 각도로 블레이드 유닛의 각도를 제어할 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
이때, 본 발명의 다른 실시 예에서는 일출 및 일몰의 시기를 고려한 블레이드 유닛의 각도 조절 역시 수행될 수 있음이 당연하다.
다음으로 도 9의 1000에서 언급되는 태양광 유입 모드(1004)는, 실내로 유입되는 태양광의 광량을 최대로 하는 블레이드 유닛의 동작이 제어되는 것으로 이해될 수 있는데, 예를 들어, 승강 수단에 의해 블레이드 유닛이 모두 접어지도록 하거나, 태양광의 입사각에 대해 평행한 각도로 블레이드 유닛의 각도 조절을 수행하는 것으로 이해될 수 있다.
즉 상술한 태양광 유입 모드(1004)는, 실내로 유입되는 태양광의 광량을 늘림으로써, 실내의 난방 효율이 향상되도록 하는 효과가 있다.
한편 상술한 실시 예들에서 언급하는 유저 단말(100)은, 예를 들어 네트워크 통신이 가능한 유/무선 전화기(wire/wireless telephone), 태블릿 PC(Tablet PC), 랩톱(Laptop), 스마트폰(Smartphone), 개인 휴대용 정보 단말기(Personal Digital Assistant) 및 이동통신 단말기(Mobile Communication Terminal) 중 어느 하나를 포함하는 단말로 이해될 수 있으며, 빌딩 제어 시스템 또는 유저 단말에 설치 가능한 어플리케이션을 통하여 블라인드 타입의 태양광 발전 장치에 대한 동작을 제어할 수 있는 것으로 이해됨이 바람직할 것이다.
종합적으로 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 종래 잉여 공간으로 취급되는 커튼월용 창에 블라인드 타입의 태양광 발전 장치를 설치하여 차양 및 전력 생산이 수행되게 함으로써, 별도의 공간, 설비 확대를 요구하지 않고도, 최근 공공 기관을 시작으로 의무화되고 있는 제로 에너지 빌딩과 같이, 신재생 에너지를 건축물에 적용한 녹색 건축 정책을 이행할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 외측 창은 투과성이 좋은 단창으로, 외측 창은 단열 성능이 우수한 로이 유리 및 복층 유리를 포함하는 이중창으로 구성하여, 태양광 발전 효율을 향상하면서도, 단열 효과가 우수한 태양광 발전 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 이와 더불어 본 발명에서는 외측 창과 내측 창 사이에 밀폐되도록 설치되는 블라인드 타입의 태양광 발전 장치를 제공하여, 유기 태양 전지가 오염될 우려가 없고, 여러 위험요소로부터 안전하며, 유지 보수가 용이한 태양광 발전 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 히트 싱크를 포함하는 방열 수단이 설치됨에 따라서, 대류 현상에 의한 열 순환이 수행되어 과열에 의한 고장을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 계절별 특성에 따라 블레이드 유닛의 경사 각도를 제어하여 효율적 전력 생산 또는 난방비의 절감을 도모할 수 있는 태양광 발전 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이, 도 1 내지 9의 실시 예로부터 본 발명인 블라인드 타입의 태양광 발전 장치에 대한 설명을 수행하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 외측 창 및 내측 창으로 구비된 창호의 이격 영역에 설치되는 블라인드 타입의 태양광 발전 장치에 있어서,
    적어도 일 면에 태양광을 흡수하여 DC 전력을 생성하는 유기 태양 전지(OPV, Organic Photovoltaic) 어레이가 설치되어 있고, 양 단부에서 길이 방향으로 돌출 연장되는 연장부의 일 영역에는 기어가 설치되어 있는 블레이드 유닛;
    상기 블레이드 유닛에 설치된 기어와 치합되는 궤도형 기어 밴드가 구비되어, 상기 기어 밴드의 조작을 통해 상기 블레이드 유닛의 각도를 제어하는 틸팅 수단;
    권취 드럼에서 인출되는 와이어가 상기 블레이드 유닛의 상기 연장부 일영역을 관통하도록 하여, 상기 와이어를 매개로 둘 이상의 블레이드 유닛을 연결함으로써, 상기 와이어의 권취 정도에 따라 상기 블레이드 유닛의 승강 동작이 제어되도록 하는 승강 수단; 및,
    상기 창호에 대응되는 형상으로 구비되는 프레임;을 포함하되, 상기 프레임은 상기 틸팅 수단 및 상기 승강 수단이 수납되고, 상기 틸팅 수단 및 상기 승강 수단을 제어하기 위한 적어도 하나의 구동 모터가 설치되는 내부 공간이 마련되어 있고,
    상기 프레임의 상단부 일 영역에는,
    열 전도성 소재로 구비되어 상기 프레임 내부의 열 에너지와 외부의 열 에너지를 교환하도록 하는 방열 수단;이 설치됨으로써, 상기 프레임 내부에서 온도가 상승된 공기와, 상대적으로 낮은 온도의 외부 공기를 교환하는 대류 현상을 유도하여 상기 블라인드 타입의 태양광 발전 장치의 과열을 방지하고,
    상기 블라인드 타입의 태양광 발전 장치는,
    적어도 하나의 유저 단말과 네트워크 통신을 연결하는 통신 모듈;이 더 포함됨으로써, 상기 유저 단말에서 입력되는 제어값에 따른 상기 구동 모터의 원격 제어를 지원하되,
    상기 통신 모듈은,
    상기 유저 단말에서 입력되는 제어값으로서, 최적 제어값에 대한 선택 명령이 수신될 경우, 외부 네트워크를 통해 계절별 태양 고도, 태양광의 입사 각도, 일출 및 일몰의 시기를 포함하는 정보를 수신하여, 계절별 환경 조건에 따라 상기 틸팅 수단의 동작을 제어하고,
    상기 블레이드 유닛의 양 단부로 돌출 연장된 상기 연장부에는,
    상기 유기 태양 전지 어레이의 전극과 연결되어 서로 다른 극성의 전극으로 형성되는 슬립링 유닛;이 구비되어 상기 슬립링 유닛을, 기 설정된 간격으로 연결 전극이 배치된 전력 케이블과 연결하여 회전자 방식으로 접촉되게 함으로써, 상기 유기 태양 전지 어레이에서 생산된 전력을 외부로 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 블라인드 타입의 태양광 발전 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프레임의 상기 내부 공간에는,
    상기 유기 태양 전지에서 생성된 DC 전력을 AC 전력으로 변환하여 출력하도록 하는 마이크로 인버터;가 구비되고,
    상기 창호마다 구비된 하나 이상의 마이크로 인버터를 병렬 연결하여, 연계된 전력 계통에 접속되도록 하는 것을 특징으로 하는 블라인드 타입의 태양광 발전 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기어 밴드의 상단부 및 하단부 내측에는,
    상기 기어 밴드가 이루는 궤도의 횡방향 간격을 조절하는 간격 조절 수단;이 구비되어, 상기 승강 수단의 동작 제어값이 수신될 시, 상기 기어 밴드의 궤도 간격을 확장하여 상기 블레이드 유닛에 설치된 기어와 상기 기어 밴드의 치합이 해제되도록 하는 것을 특징으로 하는 블라인드 타입의 태양광 발전 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 외측 창은 투명 유리로 구비하되,
    상기 내측 창은, 로이유리(Low-E glass) 및 복층 유리(Pair-glass)중 적어도 어느 하나를 포함하는 단열 유리로 구비하는 것을 특징으로 하는 블라인드 타입의 태양광 발전 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 프레임의 일 영역에는,
    상기 블라인드 타입의 태양광 발전 장치의 내부 기압 안정화를 위하여, 기 설정된 크기의 통풍구가 형성되되,
    상기 통풍구의 내측에는, 상기 내부 공간으로의 미세 먼지 유입이 차단되도록 하는 필터 부재가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 블라인드 타입의 태양광 발전 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 내측 창의 상단 및 하단 중 적어도 어느 하나를 포함하는 영역에는,
    상기 블레이드 유닛의 유지 보수를 위하여, 결합을 해제함에 따라 분리되는 커버 부재;가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 블라인드 타입의 태양광 발전 장치.
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