KR20060098861A - 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원추형 기울어짐 방식의 지붕태양전지패널에 의해 태양광을 전기적 에너지로 변환하여 택시, 버스 등의 승하차시 이용자들이 태양 빛, 빗물 등으로부터 잠시 피할 수 있는 구조물 내의 조명과 같은 전기 시설의 전원으로 사용할 수 있는 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조를 제공하고자 한다.
본 발명의 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조에서 지붕 구조물(100)은 상기 정류장 프레임(10)의 평면적에 대응하는 면적을 갖는 원추형 기울어짐 방식의 지붕태양전지패널(110)과; 상기 지붕태양전지패널(110)의 저면에 부착된 제1트랙킹레일(120)과; 상기 상단 프레임(11)의 상면에 부착된 제2트랙킹레일(140)과; 상기 제1, 제2트랙킹레일(120, 140)에서 구동모터(210)의 회전력에 의해 움직일 수 있도록 결합된 하단 롤러(214) 및 상단 롤러(213)를 갖는 트랙터장치(200)와; 상기 지붕태양전지패널(110)의 상단결합부(111)와 상기 상단 프레임(11)의 하단결합부(13)의 사이에 결합되어 상기 지붕태양전지패널(110)의 원추형 기울어짐에 대응하여 상기 지붕태양전지패널(110)을 지지하도록 결합된 중심축(130)을 포함한다.
태양광, 정류장, 지붕 구조물, 지붕태양전지패널
Description
도 1은 본 발명에 의한 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조의 구성을 설명하기 위한 분해 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 지붕 구조물의 측면 및 확대 단면도를 개략적으로 설명하기 위한 도면,
도 3은 도 1에 도시된 지붕 구조물의 트랙킹(tracking) 위치에 관한 모식도,
도 4a 내지 도 4c는 도 3에 도시된 트랙킹 위치에 대응한 지붕 구조물의 각도 변화를 보인 개략도들,
도 5a와 도 5b는 본 발명에 따라 버스정류장에 병설된 태양전지 모듈의 구성을 설명하기 위한 사시도,
도 6은 도 5a에 도시된 버스정류장의 변형예를 설명하기 위한 사시도,
도 7은 도 5a에 도시된 버스정류장의 다른 변형예를 설명하기 위한 사시도,
도 8은 도 1에 도시된 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조의 또 다른 변형예를 설명하기 위한 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 정류장 프레임 11 : 상단 프레임
20 : 전등 100, 100', 100“ : 지붕 구조물
110, 110' : 지붕태양전지패널 120, 140 : 트랙킹레일
130 : 중심축 200 : 트랙터장치
210 : 구동모터 213 : 상단 롤러
214 : 하단 롤러 300 : 제어부
400 : 구속와이어 500 : 태양전지 모듈
501, 502 : 제1, 제2광센서 503 : 블레이드식 태양전지패널
본 발명은 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 버스정류장의 필요 전원을 태양광을 변환시켜 사용할 수 있게 하고, 태양광의 조사 방향에 따라 추적되는 지붕 구조물 형식의 지붕태양전지패널 또는 블레이드 형식의 태양전지패널을 갖는 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조를 제공하고자 한다.
일반적으로, 태양광 발전에서는 태양빛을 솔라셀(solar cell) 또는 태양광모듈(photovoltaic module)에 집광(열)시켜 발전을 수행하는 것을 의미한다.
태양광모듈은 태양광 전지판의 일종으로 솔라모듈 등으로 호칭되며, 일반형, 창호형, 추적형, 하이브리드형(다른 청정에너지 발전수단과 병행된 타입) 등이 존재한다.
이런 태양광모듈을 이용한 태양광 발전 원리(principle of photovoltaic)는 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의해 수행되는 것으로서, 실리콘 결정 위에 n형 도핑을 하여 p-n접합을 한 태양 전지팜에 태양광을 조사하면 광 에너지에 의해 전자-정공에 의한 기전력이 발생하게 되며, 이를 광기전력 효과라고 부른다. 태양 전지판을 원하는 만큼 직, 병렬로 접속하여 원하는 전력으로 만들어 사용하는데, 축전지에 저장하여 필요시 사용하는 시스템을 개별 태양광 발전 시스템, 혹은 독립형 태양광 발전 시스템이라고 하며, 통상의 전력선과 연계하여 사용하게 되면 계통 연계형 태양광 발전 시스템이라고 한다. 특히, 축전지에 저장된 직류전원은 인버터장치를 거쳐서 교류전원으로 변환된 후 전등 등과 같은 전력 소모 장치에 공급된다.
종래 기술에 따른 한국 실용신안등록 제0329018호에 개시된 바와 같은 태양추적장치의 구성은, 복수개의 태양전지 단위 모듈이 모듈 조립체에 정팔각 형상으로 집속하여 대략적으로 내부원을 형성하고, 태양광 센서가 모듈조립체의 주변부에 모듈조립체 수평면과 비스듬하게 바람직하게는 약 45도의 각도로 구성되어 태양광으로부터 감지된 광량을 전압으로 변환하여 그 값을 연산부에 보내고 연산부는 상기 전압의 대소를 비교하여 제어부에 보내면, 상기 제어부는 연산부로부터의 결과에 기초하여 상하이동수단 중의 하나인 롤러와 회전수단의 하나인 서보모터를 제어하여 모듈조립체의 방향을 제어한다.
그러나, 종래의 태양전지는 태양빛을 감지하는 센서로 태양의 방향을 감지하고 그 방향에 따라 모듈조립체 전체를 상하 또는 좌우로 회전시켜 태양을 향하게 하였다.
모듈 조립체를 대형으로 제작하는 경우 그 자체의 중량을 견디면서 회전시킬 수 있는 상하 및 좌우 이동장치가 대형화되어 제작비용과 운용비용이 과도하게 소요되는 문제가 있고, 또한 중형으로 제작하는 경우에도 모듈조립체 전체가 회전하기 때문에 회전에 필요한 회전 반경을 좌우 및 상하로 확보해야 하므로 설치상 제약으로 작용되는 문제점이 있었다.
특히, 태양전지 또는 태양모듈이 버스정류장, 택시정류장 등과 같은 정류장 지분 구조물에 배열될 경우, 앞서 말한 바와 같은 태양추적원리를 적용할 때, 지붕 구조물을 상하 및 좌우 방향으로 이동시킬 때 대형화에 따른 문제점이 발생되며, 이와 반대로 단순히 고정된 지붕 구조물에 태양전지만을 배열할 경우, 태양광 변환 효율이 떨어지고, 특정 시간대에만 태양광 발전을 효율적으로 시행할 수 있어서, 실제로 정류장 등에서 필요한 전원을 효율적으로 발전할 수 없는 문제가 발생된다.
그럼에도 불구하고, 정류장 등은 야간에 광고 패널 등의 전등 반사광만을 이용하기 때문에 필요한 불빛을 발광시키지 못하여 안전 지대로서 사용하기에 역부족이며, 광고 패널 등이 없는 정류장은 아예 전등 등이 구비되어 있지 못하여 더욱 불안한 상태로 유지되고 있는 상황이며, 외부 전원을 이용할 경우, 에너지 소비 문제가 발생되는 상황이다.
따라서, 상기 언급한 문제점들을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 원추형 기울어짐 방식의 지붕태양전지패널에 의해 태양광을 전기적 에너지로 변환하여 택시, 버스 등의 승하차시 이용자들이 태양 빛, 빗물 등으로부터 잠시 피할 수 있는 정류장 구조물 내의 조명과 같은 전기 시설의 전원으로 사용할 수 있는 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 태양광모듈로 이루어진 지붕 전체가 태양광을 감지하여 태양광의 조사 방향에 대응하게 트랙킹 할 수 있도록 되어 있어서 더욱 효율적으로 태양광을 전기적 에너지로 변환시킬 수 있고, 정류장의 지붕으로서 겸용될 수 있는 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 태양광모듈로 형성된 지붕이 고정식 타입으로 제작되어 있고, 블레이드식 태양전지패널을 움직일 수 있는 태양전지 모듈이 병설됨에 따라, 태양광 변환 효율을 극대화시킬 수 있는 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 복수개의 제1, 제2광센서의 출력값을 지붕태양전지패널을 움직이거나 태양전지 모듈의 블레이드식 태양전지패널을 움직이는데 동시에 겸용함에 따라, 제1, 제2광센서의 사용량을 최소화 할 수 있는 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조를 제공하고자 한다.
앞서 설명한 바와 같은 본 발명의 목적 중 하나는 지붕 구조물에서 복수개의 제1, 제2광센서로 동서방향과 남북방향으로 태양광을 트랙킹하고, 정류장 프레임의 상단 프레임에 지지되어 태양광의 조사 방향에 따라 경사각도를 변경하는 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조에 있어서, 상기 지붕 구조물은 상기 정류장 프레임의 평면적에 대응하는 면적을 갖는 원추형 기울어짐 방식의 지붕태양전지패널과; 상기 지붕태양전지패널의 저면에 부착된 제1트랙킹레일과; 상기 상단 프레임의 상면에 부착된 제2트랙킹레일과; 상기 제1, 제2트랙킹레일에서 구동모터의 회전력에 의해 움직일 수 있도록 결합된 하단 롤러 및 상단 롤러를 갖는 트랙터장치와; 상기 지붕태양전지패널의 상단결합부와 상기 상단 프레임의 하단결합부의 사이에 결합되어 상기 지붕태양전지패널의 원추형 기울어짐에 대응하여 상기 지붕태양전지패널을 지지하도록 결합된 중심축을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조에 의해 달성된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 상단 프레임과 지붕태양전지패널의 사이에는 상기 중심축의 위치에서 상기 중심축의 축길이를 유지하고, 상기 트랙터장치의 위치에서 상기 중심축의 축길이보다 짧은 유격(s)을 유지함에 따라, 상기 지붕태양전지패널을 상기 중심축을 기준으로 원추형 기울어짐이 발생되도록 결합한 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 구동모터는 상기 지붕태양전지패널의 저면에서 상기 제1트랙킹레일과 동일 회전 방향으로 연장된 루프 전극에 탄성 전극을 접촉시키고 있고, 상기 루프 전극이 소정의 전원공급선을 통해서 제어부의 전원 출력단에 접속되어 구동모터용 작동 전원을 공급받는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 정류장 프레임의 상단 프레임에 지지되어 태양광의 조사 방향에 따라 경사각도를 변경하는 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조에 있어서, 사각형상의 외부 프레임과 상기 외부 프레임에 수직 및 수평방향으로 부착되어 동서 및 남북방향으로 태양광을 각각 감지하도록 앞서 설명한 제1 및 제2광센서와; 상기 제1광센서로부터 출력되는 동쪽 광세기 신호와 서쪽 광세기 신호를 비교하는 제1비교부와; 상기 제2광센서로부터 출력되는 남쪽 광세기 신호와 북쪽 광세기 신호를 비교하는 제2비교부와; 상기 제1 및 제2비교부의 출력에 따라 동서방향 회전신호, 남북방향 회전신호 및 구동모터용 작동 전원 중 어느 하나를 각각 출력하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 동서방향 회전신호를 받아 태양전지 모듈의 외부 프레임을 동쪽 또는 서쪽으로 회전하도록 해당 구동신호를 해당 모터에 출력시키는 동/서 회전부와; 상기 남북방향 회전신호를 받아 상기 태양전지 모듈의 외부 프레임의 내부에 설치되는 블레이드식 태양전지패널을 남쪽 또는 북쪽으로 회전하는 남북 회전부로 구성되며, 상기 태양전지 모듈이 수평판 또는 아치형의 고정식 지붕 구조물에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 고정식 지붕 구조물은 상기 태양전지 모듈과 병설된 프레임 고정식 지붕태양전지패널을 더 포함하되, 상기 고정식 지붕태양전지패널은 투명 또는 반투명의 특성을 갖는 것으로서, 솔라셀을 저철분강화유리, 투명플라스틱, 플로트 글라스 중 어느 하나의 소재로 감싸고 있고, 그의 테두리를 알루 미늄 등과 같은 경량 사각 프레임으로 제작한 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 태양전지 모듈이 상기 원추형 기울어짐 방식의 지붕태양전지패널과 함께 상기 정류장 프레임에 간섭을 일으키지 않게 'ㄱ'자 브래킷에 의해 병설되어서, 상기 제1, 제2광센서를 상기 지붕태양전지패널 또는 상기 태양전지 모듈 중 어느 하나에 부착시켜 겸용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 지붕 구조물은 상기 지붕태양전지패널의 네 곳의 모서리 와이어결합부와 상단 프레임의 네 곳의 모서리 와이어결합부에 각각 대응하게 상단과 하단을 각각 고정시키고 소정의 이격 높이에 대응한 와이어 길이를 갖는 구속 와이어를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부 도면 도 1내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하고자 한다.
도면에서, 도 1은 본 발명에 의한 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조의 구성을 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 지붕 구조물의 측면 및 확대 단면도를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 3은 도 1에 도시된 지붕 구조물의 트랙킹 위치에 관한 모식도이고, 도 4a 내지 도 4c는 도 3에 도시된 트랙킹 위치에 대응한 지붕 구조물의 각도 변화를 보인 개략도들이다. 또한, 도 5a와 도 5b는 본 발명에 따라 버스정류장에 병설된 태양전지 모듈의 구성을 설명하기 위한 사시도이고, 도 6은 도 5a에 도시된 버스정류장의 변형예를 설명하기 위한 사시도이며, 도 7은 도 5a에 도시된 버스정류장의 다른 변형예를 설명하기 위한 사시도이고, 도 8은 도 1에 도시된 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조의 또 다른 변형예를 설명하기 위한 사시도이다.
먼저, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조는 통상의 버스정류장, 택시정류장 등과 같은 구조적 형상을 갖는 정류장 프레임(10)과, 이런 정류장 프레임(10)의 상단 프레임(11)에 지지되어 태양광의 조사 방향에 따라 경사각도를 변경할 수 있는 적어도 하나의 트랙킹레일을 갖는 지붕 구조물(100)로 이루어져 있다.
지붕 구조물(100)은 상단 프레임(11)의 하부에 배열된 복수개의 전등(20)의 작동에 필요한 전원을 발전시키기 위해서 정류장 프레임(10)의 평면적에 대응하는 면적을 갖는 지붕태양전지패널(110)과, 이런 지붕태양전지패널(110)의 저면에 부착된 제1트랙킹레일(120)과, 지붕태양전지패널(110)의 중심에 위치한 상단결합부(111)에 원추형 기울어짐(예 : 축심을 기준으로 원주방향을 다라 순차적으로 상경사 또는 하경사를 유지하는 운동)이 가능하게 결합된 원구베어링 또는 유니버설 조인트를 결합시키고 있는 중심축(130)과, 이런 중심축(130)의 하단부가 상단 프레임(11)의 중심에 위치한 하단결합부(13)에 고정되고, 그러한 하단결합부(13)를 원심에 일치시킨 상태로 상단 프레임(11)의 상면에 부착된 제2트랙킹레일(140)을 포함한다.
여기서, 원추형 기울어짐 방식의 지붕태양전지패널(110)은 투명 또는 반투명의 특성을 갖는 것으로서, 솔라셀을 저철분강화유리, 투명플라스틱, 플로트 글라스 중 어느 하나의 소재로 감싸고 있고, 그의 테두리를 알루미늄 등과 같은 경량 사각 프레임으로 제작한 것이다.
또한, 상단 프레임(11)과 지붕태양전지패널(110)의 사이에는 하기의 트랙터장치(200)가 장착 전에, 중심축(130)의 축길이에 대응한 소정 높이(h)만큼 이격된 상태를 유지하다가, 트랙터장치(200)가 해당 제1, 제2트랙킹레일(120, 140)에 결합될 경우, 적어도 트랙터장치(200)의 결합 부위의 유격이 상기 중심축(130)의 축길이보다 짧게 되는 설계 관점을 기준으로 제작되어 있다.
이런 설계 관점에서, 결국 지붕태양전지패널(110)은 상단 프레임(11)에서 지지된 상태에서 중심축(130)을 기준으로 원추형 기울어짐이 형성됨에 따라, 소정 경사각도 범위 내에서 태양광의 조사 방향에 따라 경사각도를 변경할 수 있는 상태가 된다.
이러한 원추형 기울어짐이 가능한 상태에서, 제1트랙킹레일(120)과 제2트랙킹레일(140) 및 트랙터장치(200)의 결합관계에 의해 지붕태양전지패널(110)은 상단 프레임(11)의 수평면을 기준으로 소정 경사 각도범위 내에서 태양광의 조사 방향에 대응하게 경사질 수 있게 된다.
즉, 트랙터장치(200)의 기어박스(211)에서 상향으로 연장된 연장축(212)은 상단에 상부 피봇(230)(pivot)을 구비하고, 그러한 상부 피봇(230)에 상단 롤러(213)의 회전축 중간 부위를 힌지 결합시키고 있다. 이때, 상단 롤러(213)는 제1트랙킹레일(120)에서 회동 가능하여 레일 방향으로 이동 가능하게 결합되어 있다.
이런 경우, 지붕태양전지패널(110)의 원추형 기울어짐이 발생시, 제1트랙킹레일(120)도 경사방향에 따라 비틀어지게 되는데, 이때, 상부 피봇(230)에 의해 상 단 롤러(213)가 원활하게 제1트랙킹레일(120)을 따라 트레일링(trailing) 이동 가능하게 된다.
또한, 트랙터장치(200)의 기어박스(211)의 하단 브래킷에 회전 가능하게 결합된 하단 롤러(214)는 제2트랙킹레일(140)을 따라 레일의 회전방향으로 이동하면서 회동 가능하게 결합되어 있다.
트랙터장치(200)의 상하 방향 축길이는 상단 롤러(213)와 하단 롤러(214) 및 기어박스(211)를 포함하여, 중심축(130)의 높이보다 상대적으로 짧게 형성되어 있고, 구동모터(210)의 모터 회전력을 기어박스(211)의 감속비에 대응하게 하여 하단 롤러(214)의 회전력으로 변환시키도록 되어 있다.
구동모터(210)는 지붕태양전지패널(110)의 저면에서 제1트랙킹레일(120)과 동일 회전 방향으로 연장된 루프 전극(150)에 판상으로서 점접촉 또는 선접촉 가능하게 제작된 탄성 전극(250)을 접촉시킴에 따라 구동모터용 작동 전원을 공급받는다. 루프 전극(150)은 소정의 전원공급선을 통해서 제어부(300)의 전원 출력단에 접속되어 있다.
하단 롤러(214)는 구동모터(210)에 의해 일종의 기어 회전(g)을 하면서 제2트랙킹레일(140)을 따라 구동하며, 이에 대응하여 따라다니는 일명, 트레일링 이동을 수행하는 상단 롤러(213)는 단순히 제1트랙킹레일(120)을 따라 트레일링 회전(r)을 하게 된다.
즉, 트랙터장치(200)가 제1 또는 제2트랙킹레일(120, 140)의 소정 지점에 도달하는 곳의 방향으로 지붕태양전지패널(110)이 중심축(130) 상단의 원구베어링을 첨점으로 하여 기울게 됨에 따라, 결국 태양광을 효율적으로 입광 받을 수 있도록 돕는다.
한편, 제1광센서(501)는 지붕태양전지패널(110)의 외곽을 형성하는 경량 프레임에서 수직방향에 일치되게 부착되어서 동서방향 또는 남북방향 중 어느 하나의 태양광을 감지하고, 제2광센서(502)는 경량 프레임에서 수평방향에 일치되게 부착되어서 역시 남북방향 또는 동서방향 중 어느 하나의 태양광을 감지한다.
한편, 지붕 구조물(100)에는 지붕태양전지패널(110)이 과도한 외력(풍력), 지진 등에 의해 중심축(130)에서 이탈되거나 결합 해제되는 것을 방지하기 위해, 소정의 이격 높이(h)에 대응한 와이어 길이를 갖고 있고 지붕태양전지패널(110)의 네 곳의 모서리 와이어결합부(403)와 상단 프레임(11)의 네 곳의 모서리 와이어결합부(404)에 각각 대응하게 상단(401)과 하단(402)을 각각 고정시킨 구속 와이어(400)를 더 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 제어부(300)는 본 발명에 관련한 동일 출원인의 특허 출원번호 제10-2004-0112948호의 태양추적장치를 구비하는 태양전지 모듈에 개시된 제어부와 유사하거나 동일한 것이 바람직하다.
즉, 상기 특허 출원 제0112948호의 태양추적장치는 사각형상의 외부 프레임과 상기 외부 프레임에 수직 및 수평방향으로 부착되어 동서 및 남북방향으로 태양광을 각각 감지하도록 앞서 설명한 제1 및 제2광센서(501, 502)와; 상기 제1광센서(501)로부터 출력되는 동쪽 광세기 신호와 서쪽 광세기 신호를 비교하는 제1비교부와; 상기 제2광센서(502)로부터 출력되는 남쪽 광세기 신호와 북쪽 광세기 신호를 비교하는 제2비교부와; 상기 제1 및 제2비교부의 출력에 따라 동서방향 회전신호, 남북방향 회전신호 및 구동모터용 작동 전원 중 어느 하나를 각각 출력하는 제어부(300)를 포함한다.
여기서, 태양추적장치가 하기에 설명할 태양전지 모듈(500)에 적용되는 경우, 제어부(300)는 상기 동서방향 회전신호를 받아 태양전지 모듈(500)의 외부 프레임을 동쪽 또는 서쪽으로 회전하도록 해당 구동신호를 해당 모터에 출력시키는 동/서 회전부와; 상기 남북방향 회전신호를 받아 태양전지 모듈(500)의 외부 프레임의 내부에 설치되는 블레이드식 태양전지패널을 남쪽 또는 북쪽으로 회전하는 남북 회전부로 구성된다.
여기서, 제어부(300)는 상기 복수개의 제1 및 제2광센서 및 해당 비교기의 결과에 따라 대응하게 계산한 시간동안 제어부의 전원 출력단을 통해서 루프 전극(150)에게 전달하여, 결과적으로 구동모터용 작동 전원이 상기 제어부에서 계산된 시간동안 구동모터(210) 쪽으로 공급되도록 되어 있다.
제어부(300)는 정류장 프레임(10)의 부설된 축전지(310) 및 레귤레이터를 포함한 충전회로보호부와 전기적으로 결합되어, 지붕태양전지패널(110)에서 발전한 발전 전력을 충전할 수 있도록 전기 및 전자회로적으로 구성되어 있다.
또한, 제어부(300)는 초기화 작동시, 구동모터(210)가 초기위치에 위치하도록 작동 전원의 전극을 선택적으로 제공함에 따라, 구동모터(210)로 하여금 정회전 또는 역회전 후 각각 정지할 수 있게 하는 초기화 작동 알고리즘을 메모리에 기록 저장하고 있는 것이 바람직하다.
즉, 제어부는 상기 특허 출원 제0112948호의 태양추적장치를 구비하는 태양전지 모듈과 다른 작동 방식, 즉 중심축(130)을 기준으로 태양광원의 조사 방향에 대응하게 경사진 상태로 지붕 구조물(100)의 지붕태양전지패널(110)을 원추형 기울어짐 방식으로 태양광을 트랙킹 하게 한다.
예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 수평한 상단 프레임에 놓여진 제2트랙킹레일의 초기위치(P1)에서 트랙터장치가 위치하며, 이런 트랙터장치는 제어부로부터 구동모터용 작동 전원이 공급될 때마다 레일 방향을 따라 이동(m)하여 결국, 제2 내지 제4위치(P2 ～ P4)로 이동하게 된다.
도 4a 내지 도 4c에 도시한 바와 같이, 트랙터장치(200)에 결합된 제1, 제2트랙킹레일(120, 130)에 의해서, 지붕태양전지패널(110)은 시간대(아침 시간대, 점심 시간대, 저녁 해질 무렵 시간대)별 태양광의 조사방향(e1, e2, e3)을 향하도록 순차적으로 해당 경사진 상태를 변경시키게 된다.
즉, 도 4a에 도시된 바와 같이, 초기위치(P1)에서 트랙터장치(200)는 지붕태양전지패널(110)의 제1트랙킹레일(120)과 정류장 프레임의 수평한 상단 프레임(11)의 제2트랙킹레일(140)의 사이에서 중심축(130)의 축길이(h)보다 짧은 유격(s)(도 2 참조)을 유지한 상태로 결합되어 있어서, 결국 지붕태양전지패널(110)로 하여금 아침 시간대에 해당하는 태양광의 조사방향(e1) 쪽으로 향하는 바와 같이, 예를 들어, 우측 경사진 상태를 유지하게 된다.
도 4b에 도시된 트랙터장치(200)는 태양광의 조사 방향 변경(지구 자전으로 인해 태양광이 조사 각도 변경)에 대응하게 제어부가 구동모터용 작동 전원을 트랙 터장치(200)의 구동모터에 공급하는 동안 초기위치(P1)에서 제2위치(P2)로 이동하게 된다. 이런 트랙터장치(200)의 위치 이동에 대응한 지붕태양전지패널(110)의 원추형 기울어짐에 따라, 지붕태양전지패널(110)의 경사 기울기가 점심 시간대에 해당하는 태양광의 조사방향(e2) 쪽으로 향하도록, 우측 경사진 상태에서 정면 경사진 상태로 변경된다.
도 4c에 도시된 트랙터장치(200)는 상기와 같은 방식으로 제어부에서 모터구동용 작동 전원을 공급받음에 따라 제2위치(P2)에서 제3위치(P3)로 이동하고, 그러한 이동에 대응하게 정면 경사진 상태에서 좌측 경사진 상태로 지붕태양전지패널(110)의 경사각을 변경시킨다(저녁 해질 무렵 시간대에 해당하는 태양광의 조사방향(e3) 쪽으로 향하도록 변경됨).
이렇게 본 발명은 종래와 달리 지붕태양전지패널(110) 자체를 태양광의 조사방향에 대응하게 원추형 기울어짐을 갖도록 함으로써, 무리한 기계적 구동을 가져오지 않으면서도 효과적으로 태양광을 전기적 에너지로 변환시킬 수 있게 된다.
도 5a와 도 5b에는 본 발명의 다른 변형예에 따른 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조를 보여준다.
본 발명에 해당하는 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조는 상기 특허 출원 제0112948호의 태양추적장치를 구비하는 태양전지 모듈(500)을 수평판 형상의 고정식 지붕 구조물(100')의 상면 모서리 또는 기타 설치 위치에 결합시키고 있는 것이 바람직하다.
고정식 지붕 구조물(100')의 다른쪽 상면에는 축전지(310)가 적재되어 있으 며, 고정식 지붕 구조물(100')은 개별적인 태양추적장치를 구비하는 태양전지 모듈(500)만을 지지하는 역할과 함께 정류장의 지붕 역할만을 담당한다.
태양전지 모듈(500)은 정류장 안쪽의 복수개의 전등의 작동에 필요한 전원을 발전시키는 것으로서, 상하 방향으로 길이가 더 긴 사각형 형상으로 되어 있는 외부 프레임으로 그 외부 테두리가 구성되고, 그 외부 프레임의 내부에 다수의 행으로 되어 있는 블레이드식 태양전지패널(503)이 좌우로 길게 설치된다. 블레이드식 태양전지패널(503)은 길이방향 중심축이 좌우측면에 설치되어 외부 프레임의 내측면에 형성된 피봇 구멍에 끼워져 상하로 회전이 가능하다. 제1광센서(501)는 태양전지 모듈(500)의 외곽을 형성하는 외부 프레임에 수직방향으로 부착되어 동서방향으로 태양광을 감지하고, 제2광센서(502)는 외부 프레임에 수평방향으로 부착되어 남북방향으로 태양광을 감지한다.
제1광센서(501)에서 동쪽 광세기 신호와 서쪽 광세기 신호가 출력되고, 그 신호들은 제1비교부에서 비교되어 그 비교결과 신호가 제어부에 입력된다.
예를 들어, 동족 광세기 신호와 서쪽 광세기 신호를 비교한 결과 서쪽 광세기가 더 커서 비교결과 신호 "1"이 제어부에 입력되면, 제어부는 동/서 회전부를 제어하여 태양전지 모듈(500)을 서쪽으로 회전하게 한다.
제2광센서(502)는 남북방향으로 태양광의 세기를 감지하여 남쪽 광세기 신호와 북쪽 광세기 신호를 제2비교부로 출력하고, 제2비교부는 남쪽 광세기 신호와 북쪽 광세기 신호를 비교하여 그 비교결과신호를 제어부로 출력한다. 제어부는 그 비교결과신호를 입력받아 남/북 회전부를 회전시킨다.
여기서, 남/북 회전부 도는 동/서 회전부는 워엄, 워엄기어, 회전축 및 모터의 정/역 방향 회전에 따라 태양전지 모듈(500)을 회전시키도록 되어 있다.
도 6은 아치형 형상의 고정식 지붕 구조물(100")의 상부에 태양추적장치를 구비한 태양전지 모듈(500)을 구비하고 있는 것을 제외하고는 도 5에 설명한 내용과 동일하여 그의 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 변형예에 따른 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조는 앞서 설명한 태양전지 모듈(500)과 프레임 고정식 지붕태양전지패널(110')을 병설한 것을 제외하고는 앞서 언급한 내용과 유사하거나 동일한 구성을 포함한다.
여기서, 원추형 기울어짐 방식 또는 고정식 지붕태양전지패널(110')은 투명 또는 반투명의 특성을 갖는 것으로서, 솔라셀을 저철분강화유리, 투명플라스틱, 플로트 글라스 중 어느 하나의 소재로 감싸고 있고, 그의 테두리를 알루미늄 등과 같은 경량 사각 프레임으로 제작한 것이다.
도 8에서는 앞서 설명한 태양추적장치를 구비한 태양전지 모듈(500)이 상기 도 1내지 도 4c에 설명한 원추형 기울어짐 방식의 지붕태양전지패널(110)과 함께 간섭을 일으키지 않게 지지대 용도의 'ㄱ'자 브래킷(504)에 의해 병설된 형식의 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조가 도시되어 있다.
여기서, 제1, 제2광센서(501, 502)는 지붕태양전지패널(110) 또는 태양전지 모듈(500) 중 어느 하나에 부착되어 겸용됨에 따라 광센서의 사용량을 최소화 할 수 있는 장점이 있다.
즉, 제1, 제2광센서(501, 502)는 남북방향 또는 동서방향의 태양광을 감지하여, 이를 제어부에 전달함에 따라, 태양전지 모듈(500)의 외부 프레임 및 블레이드식 태양전지모듈을 동서방향 또는 남북방향으로 각각 회전시키도록 해줌과 함께, 지붕태양전지패널(110)이 원추형 기울어짐 방식으로 동작할 수 있게 해준다.
이상 설명한 바와 같이 구성된 본 발명에서는 원추형 기울어짐 방식의 지붕태양전지패널을 정류장의 상부에 구비시킴에 따라, 태양광을 추적하면서 효율적으로 태양광을 전기적 에너지로 변환시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조는 경량화 재질을 사용함에도 불구하고, 그의 표면적이 넓어 구조적으로 회전이 어려웠던 단점을 원추형 기울어짐 방식으로 해소하여, 효율적으로 지붕태양전지패널을 태양광의 조사 각도에 대응하게 변경시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조는 지붕태양전지패널과 병설 가능한 태양추적장치를 구비한 태양전지 모듈의 제공에 따라, 더욱 효율적으로 전기적 에너지를 발생시킬 수 있고, 전등에 충분한 전력을 공급하여 보다 환한 정류장을 연출할 수 있는 장점이 있다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예 및 그의 변형예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것 으로 보아야 할 것이다.
Claims (7)
- 지붕 구조물(100)에서 복수개의 제1 및 제2광센서(501, 502)로 동서방향과 남북방향으로 태양광을 트랙킹(tracking)하고, 정류장 프레임(10)의 상단 프레임(11)에 지지되어 태양광의 조사 방향에 따라 경사각도를 변경하는 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조에 있어서,상기 지붕 구조물(100)은 상기 정류장 프레임(10)의 평면적에 대응하는 면적을 갖는 원추형 기울어짐 방식의 지붕태양전지패널(110)과;상기 지붕태양전지패널(110)의 저면에 부착된 제1트랙킹레일(120)과;상기 상단 프레임(11)의 상면에 부착된 제2트랙킹레일(140)과;상기 제1, 제2트랙킹레일(120, 140)에서 구동모터(210)의 회전력에 의해 움직일 수 있도록 결합된 하단 롤러(214) 및 상단 롤러(213)를 갖는 트랙터장치(200)와;상기 지붕태양전지패널(110)의 상단결합부(111)와 상기 상단 프레임(11)의 하단결합부(13)의 사이에 결합되어 상기 지붕태양전지패널(110)의 원추형 기울어짐에 대응하여 상기 지붕태양전지패널(110)을 지지하도록 결합된 중심축(130)을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조.
- 제1항에 있어서,상기 상단 프레임(11)과 지붕태양전지패널(110)의 사이에는 상기 중심축(130)의 위치에서 상기 중심축(130)의 축길이를 유지하고, 상기 트랙터장치(200)의 위치에서 상기 중심축(130)의 축길이(h)보다 짧은 유격(s)을 유지함에 따라, 상기 지붕태양전지패널(110)을 상기 중심축(130)을 기준으로 원추형 기울어짐이 발생되도록 결합한 것을 특징으로 하는 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조.
- 제1항에 있어서,상기 구동모터(210)는 상기 지붕태양전지패널(110)의 저면에서 상기 제1트랙킹레일(120)과 동일 회전 방향으로 연장된 루프 전극(150)에 탄성 전극(250)을 접촉시키고 있고, 상기 루프 전극(150)이 소정의 전원공급선을 통해서 제어부(300)의 전원 출력단에 접속되어 구동모터용 작동 전원을 공급받는 것을 특징으로 하는 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조.
- 정류장 프레임(10)의 상단 프레임(11)에 지지되어 태양광의 조사 방향에 따라 경사각도를 변경하는 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조에 있어서,사각형상의 외부 프레임과 상기 외부 프레임에 수직 및 수평방향으로 부착되어 동서 및 남북방향으로 태양광을 각각 감지하도록 앞서 설명한 제1 및 제2광센서(501, 502)와; 상기 제1광센서(501)로부터 출력되는 동쪽 광세기 신호와 서쪽 광세 기 신호를 비교하는 제1비교부와; 상기 제2광센서(502)로부터 출력되는 남쪽 광세기 신호와 북쪽 광세기 신호를 비교하는 제2비교부와; 상기 제1 및 제2비교부의 출력에 따라 동서방향 회전신호, 남북방향 회전신호 및 구동모터용 작동 전원 중 어느 하나를 각각 출력하는 제어부(300)를 포함하고,상기 제어부(300)는 상기 동서방향 회전신호를 받아 태양전지 모듈(500)의 외부 프레임을 동쪽 또는 서쪽으로 회전하도록 해당 구동신호를 해당 모터에 출력시키는 동/서 회전부와; 상기 남북방향 회전신호를 받아 상기 태양전지 모듈(500)의 외부 프레임의 내부에 설치되는 블레이드식 태양전지패널(502)을 남쪽 또는 북쪽으로 회전하는 남북 회전부로 구성되며,상기 태양전지 모듈(500)이 수평판 또는 아치형의 고정식 지붕 구조물(100', 100")에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조.
- 제4항에 있어서,상기 고정식 지붕 구조물(100')은 상기 태양전지 모듈(500)과 병설된 프레임 고정식 지붕태양전지패널(110')을 더 포함하되,상기 고정식 지붕태양전지패널(110')은 투명 또는 반투명의 특성을 갖는 것으로서, 솔라셀을 저철분강화유리, 투명플라스틱, 플로트 글라스 중 어느 하나의 소재로 감싸고 있고, 그의 테두리를 경량 사각 프레임으로 제작한 것을 특징으로 하는 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조.
- 제1항 또는 제4항에 있어서,상기 태양전지 모듈(500)이 상기 원추형 기울어짐 방식의 지붕태양전지패널(110)과 함께 상기 정류장 프레임(10)에 간섭을 일으키지 않게 'ㄱ'자 브래킷(504)에 의해 병설되어서, 상기 제1, 제2광센서(501, 502)를 상기 지붕태양전지패널(110) 또는 상기 태양전지 모듈(500) 중 어느 하나에 부착시켜 겸용하는 것을 특징으로 하는 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조.
- 제1항 또는 제4항에 있어서,상기 지붕 구조물(100)은 상기 지붕태양전지패널(110)의 네 곳의 모서리 와이어결합부(403)와 상단 프레임(11)의 네 곳의 모서리 와이어결합부(404)에 각각 대응하게 상단(401)과 하단(402)을 각각 고정시키고 소정의 이격 높이(h)에 대응한 와이어 길이를 갖는 구속 와이어(400)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔라셀시스템을 구비한 정류장 구조.
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