KR20160043695A - 접이식 휴대형 태양광 발전시스템 - Google Patents

접이식 휴대형 태양광 발전시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휴대와 보관은 물론 사용의 편의를 극대화한 접이식 휴대형 태양광 발전시스템에 관한 것으로, 탄성재질의 링커, 바람직하게는 'U' 형태로 꺾임이 가능한 탄성재질의 곡면판의 링커를 매개로 접철가능하게 연결된 다수의 태양전지; 상기 태양전지의 발전전기를 정류하는 정류기; 상기 정류기로부터 출력된 직류전기로 배터리를 충전하는 충전기; 및 상기 배터리의 직류전기를 교류전기로 인버팅하는 인버터;를 포함하는 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 접이식 휴대형 태양광 발전시스템은 그 구조가 단순하면서도 펼침과 접힘이 용이하고, 태양광 발전을 위한 펼침 상태가 추가 지지수단 없이 유지 가능하여 편의성과 효율성 및 휴대성을 크게 향상시키는 효과가 있다

Description

접이식 휴대형 태양광 발전시스템{FOLDING PORTABLE PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION SYSTEM}
본 발명은 휴대와 보관은 물론 사용의 편의를 극대화한 접이식 휴대형 태양광 발전시스템에 관한 것이다.
최근 지구온난화에 따른 기후 문제에 대응해서 화석연료 기반의 에너지 대신 태양광, 바람 또는 물 등을 이용한 재생에너지 사용이 증대하고 있다.
이들 중 태양광을 이용하는 기술이 가장 빠르게 발전하고, 태양광을 이용하는 태양광 모듈은 발전 효율과 제조단가를 낮추는 방법으로 지속적인 연구가 이루어진다.
태양광 모듈 기술은 실리콘계 태양광 모듈과, 천연염료를 이용한 염료감응형 태양 전지 등이 있는데, 염료감응 태양광 모듈은 태양광을 전기로 변환하는 효율성이 실리콘계 태양광 모듈에 비해 절반 수준에 불과하지만, 실리콘계 태양광 모듈보다는 1/5 이하의 제조비용을 갖는다는 경제적인 장점이 있어서 다양한 형태의 상업화가 시도되고 있다.
한편, 전자기기 기술의 발달로 핸드폰, PDA, PMP, MP3 등의 휴대용품은 물론, TV, 냉장고, 조명, 펌프 등, 다양한 전자제품 사용이 보편화되었다. 하지만, 전자제품의 주동력은 전력이므로, 전력 공급이 가능한 제한된 장소에서만 활용할 수밖에 없는 한계가 있다.
이러한 문제를 직시하고, 근래에는 전자제품의 구동을 위해서 발전용으로 휴대 가능한 태양광 모듈이 개발되었다.
일반적으로 셀 1장의 발전량은 약 0.5V, 3A로서, 1.5W의 발전량을 갖는다. 따라서 전기제품 구동을 위한 충분한 양의 전력을 발전하기 위해서는 다수의 셀을 조합해서 하나의 태양광 모듈을 만들어야 한다. 그런데, 이렇게 만들어진 태양광 모듈은 비교적 넓은 면적을 가지므로 휴대에 불편이 있다.
종래에는 태양광 모듈의 휴대 개선을 위해서 상기 태양광 모듈이 장착돼 이루어진 태양전지를 접거나 펼 수 있도록 했다. 결국, 휴대 중에는 태양전지를 접어서 부피를 줄이고, 사용 중에는 태양전지를 넓게 펼쳐서 발전효율을 높였다.
그런데, 종래 접이식 태양전지는 회전축을 갖는 힌지로 연결되어서 태양광모듈에 대한 훼손 가능성이 크고, 태양전지를 펼쳐진 상태로 유지하기 위해서는 힌지별로 걸림수단을 구성시켜야 하거나, 다수의 태양전지가 펼쳐진 상태를 유지하도록 태양전지를 하나하나 지탱할 수 있는 받침을 추가해야 하므로, 태양전지가 기계적으로 복잡해지고 대형 받침의 추가로 휴대성이 저하되는 문제가 있었다.
선행기술문헌 1. 공개실용신안공보 제20-2012-0002866호(2012.04.26 공개)
선행기술문헌 2. 공개특허공보 제10-2010-0127186호(2010.12.03 공개)
선행기술문헌 3. 등록특허공보 제10-1254952호(2013.04.16 공고)
이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위해 발명된 것으로서, 구조가 단순하면서도 펼침과 접힘이 용이하고, 태양광 발전을 위해 펼쳐진 상태를 유지시키는 지지수단의 추가 없이도 접힘을 차단해서 효율적인 태양광 발전을 수행할 수 있게 한 접이식 태양전지와 이를 이용한 휴대형 태양광 발전시스템의 제공을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
탄성재질의 링커, 바람직하게는 'U' 형태로 꺾임이 가능한 탄성재질의 곡면판의 링커를 매개로 접철가능하게 연결된 다수의 태양전지;
상기 태양전지의 발전전기를 정류하는 정류기;
상기 정류기로부터 출력된 직류전기로 배터리를 충전하는 충전기; 및
상기 배터리의 직류전기를 교류전기로 인버팅하는 인버터;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 접이식 휴대형 태양광 발전시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 접이식 휴대형 태양광 발전시스템은 그 구조가 단순하면서도 펼침과 접힘이 용이하고, 태양광 발전을 위한 펼침 상태가 추가 지지수단 없이 유지 가능하여 편의성과 효율성 및 휴대성을 크게 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광 발전시스템의 모습을 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 태양전지의 제1실시예를 도시한 분해 사시도이고,
도 3은 제1실시예의 동작모습을 순차로 보인 측면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 태양전지의 제2실시예를 도시한 분해 사시도이고,
도 5는 본 발명에 따른 태양전지의 제3실시예와 링커의 동작모습을 도시한 사시도이고,
도 6은 제3실시예의 설치모습을 도시한 측면도이고,
도 7은 본 발명에 따른 태양전지의 제4실시예를 도시한 분해 사시도이고,
도 8은 제4실시예의 동작모습을 순차로 보인 측면도이고,
도 9는 본 발명에 따른 태양전지의 접철 과정을 순차 도시한 측면도이고,
도 10은 본 발명에 따른 태양전지의 제5실시예를 도시한 분해 사시도이고,
도 11은 제5실시예의 정면모습과, 제5실시예에 적용된 경고등의 회로모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용이 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광 발전시스템의 모습을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 태양전지의 제1실시예를 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 제1실시예의 동작모습을 순차로 보인 측면도인 바, 이를 참조해 설명한다.
본 실시예에 따른 태양광 발전시스템은 태양광을 전기로 변환해 출력하는 태양전지(100)와, 태양전지(100)의 발전전기를 받아 정류하는 정류기(200)와, 정류된 발전전기를 배터리(400)에 충전하는 충전기(300)와, 정류기(200) 및 충전기(300)의 동작을 제어하며 관련 정보를 출력하는 보조장치(600)로 구성된다. 더 나아가, 충전기(300)의 동작에 따라 발전전기가 충전되는 배터리(400)와, 배터리(400)에 충전된 직류전기를 교류전기로 변환하는 인버터(500)를 더 포함할 수 있다.
태양전지(100)는 태양광을 전기로 변환해 발전하는 셀과, 상기 셀이 조합돼 이루어진 태양광모듈(111)과, 태양광모듈(111)을 일체로 지지하는 패널(112)로 구성된다. 태양전지(100)의 태양광 발전 과정과 상기 셀의 구성 재질 등은 이미 공지의 기술이므로, 여기서는 그 설명을 생략한다.
태양전지(100)는 다량의 태양광을 효율적으로 수광하기 위해서 넓은 면적을 가져야 한다. 그런데, 태양전지(100)가 넓은 면적일 경우에는 휴대가 사실상 불가능하다. 따라서 휴대형 태양전지(100)는 휴대를 위해서 펼침과 접힘이 가능하도록 되어야 하고, 이를 위해서 패널(112) 별로 힌지를 부착시켜서 패널(112) 간의 링커로 활용한다.
본 실시예에서는 태양전지(100a)의 휴대성과 접철 효율을 높이고, 태양전지(100a)의 셀이 받는 외부 충격을 최소화하기 위해서, 서로 이웃하는 태양전지(100a)를 연성의 합성수지 또는 섬유 재질의 링커(120)로 연결했다. 본 실시예에 따른 링커(120)는 태양전지(100a)의 패널(112)에 고정되며, 셀의 보호를 위해서 도 2에 도시한 바와 같이 이웃하는 태양전지(100a)가 마주하는 패널(112)의 가장자리 전체를 따라 고정한다.
결국, 도 3의 (a)도면에서 보인 바와 같이, 서로 이웃하는 태양전지(100a)는 합성수지 또는 섬유 재질의 링커(120)에 의해 연결되어서, 도 3(b)에서 보인 바와 같이 접힘과 펼침이 원활히 이루어진다.
한편, 링커(120)의 일측 또는 양측을 감아서 수용홈(121)을 형성시키고, 태양전지(100a)에서 인출된 전선(113)을 수용홈(121)에 삽입해서, 태양전지(100a)로부터 인출되는 다양한 전선(113)이 외부 노출 없이 배선되도록 한다.
정류기(200)는 태양전지(100)로부터 출력된 발전전기를 받아 일정한 전압으로 변압하고, 충전을 위해서 직류전기로 정류한다.
충전기(300)는 정류기(200)로부터 수신한 발전전기로 배터리(400)를 충전한다.
보조장치(600)는 사용의 편의를 위해서 1개의 단말기 형태로 조합된 정류기(200)와 충전기(300)와 배터리(400) 및 인버터(500)를 사용자의 조작에 따라 제어한다. 이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 사용자는 야외에서의 태양광 발전을 위해서 태양광 발전시스템을 설치하면, 정류기(200)와 충전기(300) 및 인버터(500) 등의 ON/OFF를 제어할 수 있다. 또한, 사용자는 배터리(400)의 충전량과 ON/OFF 상태 등을 확인할 필요가 있을 수 있다. 이를 위해서 보조장치(600)는 정류기(200)와 충전기(300) 및 인버터(500) 등의 ON/OFF를 제어하는 입력수단과, 배터리(400)의 충전량과 ON/OFF 상태 등을 출력하는 출력수단과, 상기 입력수단의 입력신호에 따라 동작 및 연산해서 해당하는 출력신호를 상기 출력수단에 전달하는 제어수단을 포함한다.
도 4는 본 발명에 따른 태양전지의 제2실시예를 도시한 분해 사시도인 바, 이를 참조해 설명한다.
본 실시예는 넓은 면적의 링커(120') 1개에 다수의 태양전지(100b)를 정렬되게 고정해서, 연성의 합성수지 또는 섬유재질의 링커(120')가 태양전지(100b)들 간의 접힘과 펼침을 가능하게 함은 물론 태양전지(100b) 전체를 덮어서 보호하도록 했다. 결국, 태양전지(100b)를 접어 보관할 때는 링커(120')가 태양전지(100b)들 전체를 감싸므로, 외부 충격 등에 의한 태양전지(100b)의 파손을 방지하고, 사용을 위해 태양전지(100b)를 펼칠 경우에는 연성의 링커(120')가 태양전지(100b)들 간의 연결을 유지하면서 펼쳐져서 고효율의 태양광 발전을 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 태양전지의 제3실시예와 링커의 동작모습을 도시한 사시도이고, 도 6은 제3실시예의 설치모습을 도시한 측면도인 바, 이를 참조해 설명한다.
본 실시예에 따른 링커(120")는 도 5의 (a)도면에서 보인 바와 같이, 'U' 형태로 꺾거나 펼쳐질 수 있는 탄성 재질로 제작된다. 이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 링커(120")는 펼쳐진 상태에서는 일축으로의 곡면 형태를 유지하는 길이가 긴 곡면판 형태이나, 곡면의 중심 축과 직교하는 방향으로 꺾을 경우엔 상기 곡면 형태가 평판으로 변형되면서 전체 형상이 'U' 형태가 된다. 그러나, 'U' 형태의 링커(120")를 다시 강제로 펼칠 경우에는 탄성에 의해서 상기 곡면판으로 복원된다. 물론, 링커(120")는 곡면이 갖는 역학적 특성으로 인해서 곡면판의 양단에 힘이 가해져도 'U' 형태로는 쉽게 꺾이지 않는다. 따라서 본 실시예에 따른 링커(120")는 양단에 태양전지(100c)의 하중이 가해져도 쉽게 꺾이지 않고 곧은 형체를 유지한다.
결국, 도 5의 (b)도면에서 보인 바와 같이 링커(120")의 양단을 태양전지(100c)에 각각 연결하면, 태양전지(100c)들 간의 펼침과 접힘을 사용자가 손쉽게 수행할 수 있고, 태양전지(100c)가 펼쳐지면 그 상태를 유지하면서 수광이 효율적으로 이루어진다.
더 나아가, 본 실시예에 따른 태양전지(100c)는 펼쳐진 상태에서 태양전지(100c) 하나하나를 모두 지지하는 별도의 지지수단 없이도, 도 6에서 보인 바와 같이 일반적인 받침을 태양전지(100c)의 한쪽에 배치해서, 태양전지(100c)들이 태양을 향해 구배진 상태를 곧게 유지할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 태양전지의 제4실시예를 도시한 분해 사시도이고, 도 8은 제4실시예의 동작모습을 순차로 보인 측면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 태양전지의 접철 과정을 순차 도시한 측면도인 바, 이를 참조해 설명한다.
곡면판 형상의 링커(120")는 접히거나 펼쳐질 때 그 형태가 변형되므로, 태양전지(100d)의 패널(112)에 대한 단순한 고정은 불가능하다. 따라서, 본 실시예에서 패널(112)에 삽입관(114)을 보강해서 곡면판 형상의 링커(120") 단부를 수용할 수 있도록 했다. 즉, 이웃하는 태양전지(100d)에 구성된 삽입관(114)을 서로 마주하게 배치해서 곡면판 형상의 링커(120") 양단이 삽입관(114)에 각각 삽입되게 하고, 이를 통해서 곡면판 형상의 링커(120")를 매개로 태양전지(100d)가 접힘과 펼침이 이루어지도록 한 것이다.
한편, 삽입관(114)에 삽입된 링커(120")가 재이탈하지 않도록, 삽입관(114)의 내측에는 연결돌기(114a)가 구성되고, 링커(120")는 연결돌기(114a)가 이동가능하게 관통하는 연결구멍(122)이 형성되어서, 링커(120")가 삽입관(114)으로부터 이탈하지 않게 한다. 따라서 링커(120")가 접힘과 펼침 중에 삽입관(114) 내에서 간섭 없이 원활히 이동할 수 있고, 삽입관(114)으로부터 이탈하지 않으므로, 이웃하는 태양전지(100d)는 분리됨 없이 안정된 연결상태를 유지한다.
참고로, 도 9의 (a)도면에서 보인 바와 같이 다수의 태양전지(100d)는 링커(120")를 매개로 연결상태를 유지하고, 도 9의 (b)도면에서 보인 바와 같이 다수의 태양전지(100d)가 정렬되게 접혀서 휴대와 보관이 용이하게 된다.
이외에도 도시하고 있지 않지만, 태양전지(100d)들 간의 연결이 제4실시예에 따른 링커(120")와 더불어서 제1 또는 제2실시예에 따른 링커(120, 120')에 의해 유지될 수 있다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 태양전지(100d)의 패널(112) 저면에는 제1 또는 제2실시예에 따른 링커(120, 120')를 연결하고, 패널(112)의 측면에는 제4실시예에 따른 링커(120")를 삽입해 연결해서, 태양전지(100d)를 보호함과 더불어서 손쉬운 펼침과 접힘을 할 수 있게 하고, 펼쳐진 상태의 태양전지(100d)가 별도의 지지수단 없이도 안정한 평면 상태를 유지한다.
도 10은 본 발명에 따른 태양전지의 제5실시예를 도시한 분해 사시도이고, 도 11은 제5실시예의 정면모습과, 제5실시예에 적용된 경고등의 회로모습을 개략적으로 도시한 도면인 바, 이를 참조해 설명한다.
본 실시예에 따른 태양전지(100e)는 다수의 태양전지가 펼쳐진 상태에서 곧은 평면을 유지하게 하는 별도의 걸림수단을 갖추지 않으므로, 태양전지(100e)들이 곧게 펼쳐져 있는지 여부를 신속히 파악할 수 없다. 즉, 링커(120")의 펼쳐짐이 제대로 이루어졌는지 여부를 손쉽게 파악할 수 없으므로, 받침으로 태양전지(100e)를 지지할 때 다시 접히는 부분이 발생할 수 있는 것이다.
이러한 문제를 해소하기 위해서, 삽입관(114') 내에 통전 재질의 제1 단자(114b)와 제2 단자(114c)를 구성하고, 이와의 접촉을 통해 통전하도록 링커(120")에는 제3 단자(125)와 제4 단자(124)를 구성했다.
여기서, 제1 단자(114b)는 삽입관(114') 내 일측 천장에 배치되어서 링커(120")의 일측에 배치된 제3 단자(124)와 접촉하고, 제2 단자(114c)는 삽입관(114') 내 중앙 바닥에 배치되어서 링커(120")의 중앙에 배치된 제4 단자(125)와 접촉한다. 한편, 제1, 3 단자(114b, 124)는 직류전기의 일극이 통전하고, 제2, 4 단자(114b, 114c)는 직류전기의 타극이 통전한다. 결국, 링커(120")가 곡면 형태로 펼쳐진 형태를 이루면 제1, 3 단자(114b. 124)와 제2, 4 단자(114b, 114c)가 서로 접촉해서 통전한다. 반면, 링커(120")가 'U' 형상으로 꺾이면 제1, 3 단자(114b. 124)와 제2, 4 단자(114b, 114c) 중 어느 하나 이상이 서로 접촉하지 못하므로, 전원이 차단된다.
계속해서, 태양전지(100e)는 램프(130)를 더 포함한다. 램프(130)는 제1, 3 단자(114b. 124)와 제2, 4 단자(114b, 114c) 간의 통전으로 형성된 배선과 전기적으로 병렬연결되며, 도 11에서 보인 바와 같이, 제1, 3 단자(114b. 124)와 제2, 4 단자(114b, 114c) 간의 접촉 여부에 따라 ON/OFF 한다. 여기서, 임의 제1, 3 단자(114b. 124)와 제2, 4 단자(114b, 114c)의 접촉이 해제되면, 해제된 지점 이후부터 전원이 차단되므로, 이전 램프(130)까지는 점등 상태를 유지하나 이후부터는 소등한다. 따라서 사용자는 정상적으로 펼쳐졌는지 여부를 램프(130)의 점멸을 통해 손쉽게 확인할 수 있고, 임의 지점 이후의 램프(130) 소등이 확인되면 상기 지점에 대한 펼침 상태를 손쉽게 체크해서 수정할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조해 설명했지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e; 태양전지
111; 태양광모듈 112; 패널 113; 전선
114, 114'; 삽입관 114a; 연결돌기 114b; 제1 단자
114c; 제2 단자 120, 120', 120"; 링커
121; 수용홈 122; 연결구멍 124; 제3 단자
125; 제4 단자 200; 정류기 300; 충전기
400; 배터리 500; 인버터 600; 보조장치

Claims (5)

  1. 탄성재질의 링커를 매개로 접철가능하게 연결된 다수의 태양전지;
    상기 태양전지의 발전전기를 정류하는 정류기;
    상기 정류기로부터 출력된 직류전기로 배터리를 충전하는 충전기; 및
    상기 배터리의 직류전기를 교류전기로 인버팅하는 인버터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 접이식 휴대형 태양광 발전시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 링커가 'U' 형태로 꺾임이 가능한 탄성재질의 곡면판인 것을 특징으로 하는 접이식 휴대형 태양광 발전시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 링커의 단부가 삽입돼 연결되는 삽입관이 상기 태양전지에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접이식 휴대형 태양광 발전시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 삽입관 안에는 연결돌기가 구비되고;
    상기 링커의 단부에는 연결돌기가 이동가능하게 관통하는 연결구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 접이식 휴대형 태양광 발전시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 삽입관은 일측 천장에 배치되는 제1 단자와, 중앙 바닥에 배치되는 제2 단자를 더 포함하고;
    상기 링커는 곡면 형태로 펼쳐진 상태에서, 상기 제1 단자와 통전하도록 일측에 배치되는 제3 단자와, 상기 제2 단자와 통전하도록 중앙에 배치되는 제4 단자를 더 포함하며;
    상기 태양전지는 제1, 3 단자와 제2, 4 단자의 통전으로 형성된 배선에 병렬연결된 램프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접이식 휴대형 태양광 발전시스템.
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