WO2011115419A2

WO2011115419A2 - 분해 조립식 태양광 및 풍력 발전장치

Info

Publication number: WO2011115419A2
Application number: PCT/KR2011/001825
Authority: WO
Inventors: 이건국
Original assignee: 테크원 주식회사
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2011-09-22
Also published as: KR101110042B1; WO2011115419A3; KR20110104799A

Abstract

본 발명은 분해 조립식 태양광 및 풍력 발전장치에 관한 것으로, 상용전원 공급시설을 설치하기 힘드나 햇빛이 잘 들고 바람도 잘 부는 장소, 예를 들어 사막이나 외딴 섬 및 고산지대 등에 간단히 이동시켜 고정 설치한 다음 햇빛이 좋은 낮에는 태양 전지 모듈을 통해 얻어진 전기 에너지를 직접 제어기를 통해 축전지에 축적시켜 줌과 동시에 주,야간에 무관하게 바람이 잘 불 때에는 언제든지 발전동작을 하는 풍력 발전기를 통해 얻어진 전기 에너지를 3상 AC/DC 정류기를 통해 일정한 직류전압으로 정류한 후 제어기를 통해 축전지에 축적시켜 두었다가 조명기기를 포함하여 각종 전기전자기기에 전력을 지속적으로 공급시켜 줄 수 있어 친환경적인 태양광 및 풍력 발전장치의 조립설치와 분해를 통한 이동이 자유롭고, 조명기기를 포함한 각종 전기전자기기로 전압을 발전 공급시켜 주기 위한 임시 전력공급장치로서의 사용성과 효용성 및 경제성을 대폭 증대시킬 수 있는 것이다.

Description

분해 조립식 태양광 및 풍력 발전장치

본 발명은 분해 조립식 태양광 및 풍력 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양 전지 모듈과 풍력 발전기, 수개의 기둥 및 사각 함체형 본체를 상호 분해 조립 가능하게 형성시키되, 상기 사각 함체형 본체의 내부에는 수개의 축전지와 제어기를 내설함과 동시에 본체로부터 분리시킨 각종 구성품을 포함하여 이들을 분해 조립하는데 사용되는 각종 공구 등을 수납시킬 수 있도록 하여 상용전원 공급시설을 설치하기 힘드나 햇빛이 잘 들고 바람도 잘 부는 장소(예를 들어 사막이나 외딴 섬 및 고산지대 등)로 간단히 이동시켜 고정 설치할 수 있도록 함으로써 낮에 태양 전지 모듈을 통해 얻어진 전기 에너지(직류전압)는 직접 제어기를 통해 축전지에 축적시켜 주고 주,야간에 무관하게 바람이 많이 불 때에는 언제든지 발전동작을 하는 풍력 발전기를 통해 얻어진 전기 에너지(교류전압)는 3상 AC/DC 정류기를 통해 일정한 직류전압으로 정류한 후 제어기를 통해 축전지에 축적시켜 두었다가 야간 조명을 포함하여 각종 전기전자기기의 구동전압으로 공급시켜 줄 수 있도록 발명한 것이다.

일반적으로 태양광 발전장치는 태양 전지판을 이용하여 태양광 에너지를 집광하고, 이를 전력으로 변환하는 태양광 발전방식을 이용하여 전력을 생산한 후, 다시 이 전력 축전지에 저장하였다가 필요 시 축전지에 충전되어 있는 전압을 전원으로 이용하여 조명기구를 포함하여 각종 전기전자기기의 구동전압으로 공급시켜 주는 장치로서, 상용전력이 공급되지 않는 야외에서 독립적으로 전력을 생산, 저장, 공급할 수 있기 때문에 햇빛이 좋은 낮에 야외에서 축전지를 충분히 충전시켜 두었다가 야간에 필요에 따라 조명장치를 구동시키거나 각종 가전제품과 같은 전자기기를 포함하여 전동 공구 등과 같은 전기기기를 구동시킬 수 있도록 구성되어 있다.

그런데, 종래 대부분의 태양광 발전장치는 햇빛이 잘 조사되는 특정장소에 고정 설치한 구성을 갖고 해당지역에서 낮엔 태양 전지판들을 통해 햇빛을 집광하여 전기적인 에너지로 변환한 후 이를 축전지에 축적시켜 두었다가 야간에 조명장치를 구동시켜 해당 지역을 조명을 하거나, 주야에 무관하게 각종 전기전자기기를 구동시키는데 필요한 전압을 공급시켜 주는 형태를 갖고 있어 만약 장기간 동안 장마나 눈 등이 내림으로 인해 낮에도 햇빛의 일조량이 원하는 량 이하일 경우 축전지의 충전량 부족으로 인해 조명기기를 포함하여 각종 전기전자기기를 구동시킬 수 없는 문제점이 있다.

한편, 풍력 발전장치는 바람의 에너지를 전기에너지로 바꿔주는 장치로서, 풍력 발전기의 날개를 회전시켜 이때 생긴 날개의 회전력으로 전기를 생산하며, 이와 같은 풍력 발전장치는 날개, 변속장치, 발전기로 구성되어 있다.

이때, 날개는 바람에 의해 회전되어 풍력에너지를 기계적인 에너지로 변환시키는 장치이고, 변속장치는 날개에서 발생한 회전력이 중심 회전축을 통해서 변속기어(실제로 증속기어를 사용함)에 전달되어 발전기에서 요구되는 회전수로 높여서 발전기를 회전시키며, 발전기는 날개에서 발생한 기계적인 에너지를 전기에너지로 변환하는 장치이다.

또한, 상기 풍력 발전장치는 날개의 회전축의 방향에 따라 회전축이 지면에 대해 수직으로 설치되어 있는 수직축 풍차와, 회전축이 지면에 대해 수평으로 설치되어 있는 수평축 풍차로 구분는데, 이때 상기 수평축 풍차는 간단한 구조로 이루어져 있어 설치하기 편리하나 바람의 방향에 영향을 받고, 또 상기 수직축 풍차는 바람의 방향에 관계가 없어 사막이나 평원에 많이 설치하여 이용할 수 있지만 그 소재가 비싸고 수평축 풍차에 비해 효율이 떨어지는 단점이 있다.

이와 같은 풍력 발전장치의 입지 조건으로는 풍속이 세고, 풍차가 클수록 더 많은 바람 에너지를 생산할 수 있기 때문에 풍력 발전장치의 발전량은 바람의 세기와 풍차의 크기에 의존하고 있으며, 또한 높이가 높아질수록 바람이 세게 불기 때문에 높은 곳의 발전기가 낮은 곳의 발전기보다 크고 발전량도 많은데, 여기서 풍력으로 발전하려면 평균 초속 4m/s 이상으로 부는 바람이 필요하다.

그런데, 이와 같은 구성을 갖는 풍력 발전장치가 설치된 장소에 부는 바람이 기상 이변 등으로 인해 만약 장기간 동안 평균 풍속이 초속 4m/s 미만일 경우 풍력 발전 자체가 이루어지지 않게 되어 이에 연결된 조명기기를 포함하여 각종 전기전자기기를 구동시킬 수 없는 문제점이 있다.

특히 상기한 종래 태양광 발전장치와 풍력 발전장치의 공통적으로 분해/조립식이 아닐 뿐만 아니라 이동 설치형이 아니고, 특정 장소에 길이가 긴 고정봉을 설치한 다음 그의 상단부에 태양 전지 모듈 또는 풍력 발전기를 설치한 고정식으로 구성되어 있어 장소를 이동하며 원하는 전력을 공급받고자 하는 사용자들(예를 들어 자주 이동하며 분해 조립식 게르에서 기거하는 몽고 유목민 등)에게는 효용성이 떨어지는 문제점이 있다.

즉, 종래 태양광 발전장치와 풍력 발전장치는 각각 햇빛이 잘 조사되거나 바람이 잘 부는 장소에 고정 설치한 상태에서 태양 또는 풍속을 이용하여 전력을 발전/공급받는 구성으로 되어 있을 뿐, 이를 분해하여 이동하다가 원하는 장소에서 간단히 조립 설치하여 장소나 햇빛 및 바람의 상태에 무관하게 지속적으로 전력을 발전시켜 조명기기를 포함하여 각종 전기전자기기의 구동에 필요한 직류 및 교류전압을 지속적으로 공급시켜 줄 수 없는 문제점이 있다.

뿐만 아니라 종래의 태양광 발전장치 및 풍력 발전장치에는 야외 활동 중 일상생활에서 흔히 사용되는 휴대폰이나, MP3 플레이어, 디지털 카메라 등과 같은 휴대용 멀티미디어 기기들의 충전기능을 포함하여 각종 공구나 랜턴 등에 전원전압을 공급시켜 줄 수 있는 어떠한 장치도 구비되어 있지 않아 야외에서 필요에 따라 태양광 발전장치에 내설되어 있는 축전지 또는 풍력 발전기에서 발전되는 전압을 이용하여 이들을 충전시키거나 구동시킬 수 없는 실정이다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 태양광과 풍력을 동시에 이용하여 장소나 햇빛 및 바람의 상태에 무관하게 전력을 지속적으로 발전시킬 수 있는 태양광 및 풍력겸용 발전장치를 구성하되, 태양 전지 모듈과 풍력 발전기, 수개의 기둥 및 사각 함체형 본체를 상호 분해 조립 가능하게 형성시키고, 상기 사각 함체형 본체의 내부에는 수개의 축전지와 제어기를 내설함과 동시에 본체로부터 분리시킨 각종 구성품을 포함하여 이들을 분해 조립하는데 사용되는 각종 공구 등을 수납시킬 수 있도록 함으로써 상용전원 공급시설을 설치하기 힘드나 햇빛이 잘 들고 바람도 잘 부는 장소라면 그 어느 장소(예를 들어 사막이나 외딴 섬 및 고산지대 등)에라도 간단히 이동시켜 고정 설치한 다음 햇빛이 좋은 낮에는 태양 전지 모듈을 통해 얻어진 전기 에너지(직류전압)를 직접 제어기를 통해 축전지에 축적시켜 줌과 동시에 주,야간에 무관하게 바람이 잘 불 때에는 언제든지 발전동작을 하는 풍력 발전기를 통해 얻어진 전기 에너지(교류전압)를 3상 AC/DC 정류기를 통해 일정한 직류전압으로 정류한 후 제어기를 통해 축전지에 축적시켜 두었다가 조명기기를 포함하여 각종 전기전자기기에 전력을 지속적으로 공급시켜 줄 수 있어 친환경적인 태양광 및 풍력 발전장치의 조립설치와 분해를 통한 이동이 자유롭고, 조명기기를 포함한 각종 전기전자기기(예를 들어 각종 전동 공구 또는 TV나 컴퓨터, 냉장고 등을 포함한 각종 가전기기 및 랜턴이나 각종 휴대용 멀티미디어 기기 등)로 전압을 발전 공급시켜 주기 위한 임시 전력공급장치로서의 사용성과 효용성 및 경제성이 매우 좋은 분해 조립식 태양광 및 풍력 발전장치를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 및 풍력 발전장치는, 4면 중 어느 한 면에 잠금구를 구비한 도어가 설치되고 바닥면에는 앵커 볼트나 말뚝을 통해 지면에 고정시켜 주기 위한 고정판 설치되며 상면 중심부에는 수개의 고정구를 구비한 기둥 결합구가 설치된 구성을 갖고 그 내부에는 수개의 축전지와 제어기 및 3상 AC/DC 정류기가 고정 설치됨은 물론 분리 가능하게 성형된 각종 구성품을 수납할 수 있는 수개의 수납 공간부가 구비된 사각 함체형 본체와; 상면부에 수개의 고정구를 구비한 기둥 결합구가 설치된 형태를 갖고 상기 사각 함체형 본체의 기둥 결합구를 포함하여 각각에 설치되어 있는 기둥 결합구들을 통해 수개의 단으로 상호 분해 조립 가능하게 결합되는 수개의 기둥과; "+"자 형상으로 갖도록 용접한 형태에서 수직봉 상단부에는 수개의 고정구를 구비한 기둥 결합구가 설치된 구성을 갖고 상기한 수개의 기둥 중 중간부위에 설치된 두 기둥 사이에 착탈 가능하게 설치되는 태양 전지 모듈 결합구와; 상기 태양 전지 모듈 결합구의 양측 수평봉에 수평방향조절수단을 통해 빛의 조사방향에 대응하여 각도를 조절할 수 있음과 동시에 착탈이 가능하게 설치되어 낮에 햇빛을 집광하여 전기적인 에너지로 변환한 후 제어기를 통해 축전지에 축적시켜 주는 수개의 태양 전지 모듈과; 상기한 수개의 기둥 중 최상단 기둥의 기둥 결합구에 착탈 가능하게 설치되는 풍력 발전장치 설치구와; 상기 풍력 발전장치 설치구의 상단부에 회동 가능하게 설치되어 바람 에너지를 전기에너지로 바꿔주는 풍력 발전장치와; 상기 사각 함체형 본체의 내부에 설치되어 풍력 발전장치에서 출력되는 교류전압을 일정한 직류전압으로 정류시켜 제어기를 통해 축전지에 축적시켜 주는 3상 AC/DC 정류기와; 태양 전지 모듈 연결단자와 풍력 발전장치 연결단자, 축전지 연결단자, 조명기기 및 외부기기 연결단자를 구비하고 상기 사각 함체형 본체의 내부에 설치되어 태양 전지 모듈에서 직접 입력되거나 3상 AC/DC 정류기를 통해 정류된 후 입력되는 풍력 발전장치의 출력전압을 일정한 전압으로 제어하여 축전지에 축적시켜 줌은 물론 사용자의 요구가 있을 때 축전지에 충전되어 있는 전압을 조명기기 및 외부기기 연결단자를 통해 조명기기를 포함한 각종 전기전자기기에 공급해 주는 제어기와; 상기 사각 함체형 본체의 내부에 설치되어 제어기를 통해 공급되는 태양 전지 모듈 및 풍력 발전장치의 전기에너지를 축적시켜 두었다가 제어기의 요구가 있을 때 조명기기를 포함한 각종 전기전자기기에 공급시켜 주는 수개의 축전지;로 구성한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 기둥 결합구는 기둥의 외경보다 큰 내경을 갖는 원통체 형상을 갖고, 고정구는 너트와 볼트로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또, 상기 사각 함체형 본체의 상면 양측부에는 이동시 "ㄷ"자 형상을 갖는 손잡이를 회동 가능하게 더 축설한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 사각 함체형 본체의 내부에는 각종 기구물을 분해 조립하는데 사용되는 각종 공구를 수납할 수 있는 공구함 수납부를 더 구비시킨 것을 특징으로 한다.

또, 상기 태양 전지 모듈의 수평방향조절수단은 태양 전지 모듈 결합구의 수평봉 외주면을 감싸는 형태로 결합되는 한 쌍의 반원형 클립과, 상기한 한 쌍의 반원형 클립을 태양 전지 모듈 결합구의 수평봉에 착탈 가능하게 고정시켜 주는 수개의 볼트 및 너트로 구성한 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 전기전자기기는 각종 전동 공구 또는 각종 가전기기 및 랜턴이나 각종 휴대용 멀티미디어 기기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어기의 조명기기 및 외부기기 연결단자에는 축전지에서 출력되는 직류전압을 교류전압으로 변환시켜 주는 DC/AC 변환기를 탈,부착 가능하게 더 설치하여 교류전압에 의해 작동되는 각종 전기전자기기에도 교류전압을 공급시켜 줄 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 분해 조립식 태양광 및 풍력 발전장치에 의하면, 태양광과 풍력을 동시에 이용하여 장소나 햇빛 및 바람의 상태에 무관하게 전력을 지속적으로 발전시킬 수 있는 태양광 및 풍력겸용 발전장치를 구성하되, 태양 전지 모듈과 풍력 발전기, 수개의 기둥 및 사각 함체형 본체를 상호 분해 조립 가능하게 형성시키고, 상기 사각 함체형 본체의 내부에는 수개의 축전지와 제어기를 내설함과 동시에 본체로부터 분리시킨 각종 구성품을 포함하여 이들을 분해 조립하는데 사용되는 각종 공구 등을 수납시킬 수 있도록 함으로써 상용전원 공급시설을 설치하기 힘드나 햇빛이 잘 들고 바람도 잘 부는 장소라면 그 어느 장소(예를 들어 사막이나 외딴 섬 및 고산지대 등)에라도 간단히 이동시켜 고정 설치한 다음 햇빛이 좋은 낮에는 태양 전지 모듈을 통해 얻어진 전기 에너지를 직접 제어기를 통해 축전지에 축적시켜 줌과 동시에 주,야간에 무관하게 바람이 잘 불 때에는 언제든지 발전동작을 하는 풍력 발전기를 통해 얻어진 전기 에너지를 3상 AC/DC 정류기를 통해 일정한 직류전압으로 정류한 후 제어기를 통해 축전지에 축적시켜 두었다가 조명기기를 포함하여 각종 전기전자기기에 전력을 지속적으로 공급시켜 줄 수 있어 친환경적인 태양광 및 풍력 발전장치의 조립설치와 분해를 통한 이동이 자유롭고, 조명기기를 포함한 각종 전기전자기기(예를 들어 각종 전동 공구 또는 TV나 컴퓨터, 냉장고 등을 포함한 각종 가전기기 및 랜턴이나 각종 휴대용 멀티미디어 기기 등)로 전압을 발전 공급시켜 주기 위한 임시 전력공급장치로서의 사용성과 효용성 및 경제성을 대폭 증대시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명 장치의 조립상태 사시도.

도 2는 본 발명 장치의 분해 사시도.

도 3은 본 발명 장치의 결합 및 설치상태 정면도.

도 4는 본 발명 장치를 분해하여 각 구성품을 사각 함체형 본체 내부에 수납시켜 둔 상태의 정 단면도.

도 5는 본 발명 장치 중 제어기의 평면도 및 전기적인 결선 상태도.

(부호의 설명)

1 : 사각 함체형 본체

1a : 도어 1b : 잠금구

1c : 고정판 1d : 수납 공간부

1d' : 공구함 수납부 1e : 손잡이

2 : 기둥

3 : 태양 전지 모듈 결합구

3a : 수직봉 3b : 수평봉

4 : 태양 전지 모듈 41 : 수평방향조절수단

41a : 볼트 41b : 너트

41c : 반원형 클립

5 : 풍력 발전장치 설치구 6 : 풍력 발전장치

7 : 제어기

7a : 태양 전지 모듈 연결단자 7b : 풍력 발전장치 연결단자

7c : 축전지 연결단자 7d : 조명기기 및 외부기기 연결단자

8 : 축전지

9 : 기둥 결합구 91 : 고정구

91a : 볼트 91b : 너트

10 : 공구 11 : 3상 AC/DC 정류기

12 : DC/AC 변환기 13 : 앵커 볼트나 말뚝

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 장치의 조립상태 사시도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명 장치의 분해 사시도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명 장치의 결합 및 설치상태 정면도를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명 장치를 분해하여 각 구성품을 사각 함체형 본체 내부에 수납시켜 둔 상태의 정 단면도를 나타낸 것이며, 도 5는 본 발명 장치 중 제어기의 평면도 및 전기적인 결선 상태도를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명 분해 조립식 태양광 및 풍력 발전장치는,

4면 중 어느 한 면에 잠금구(1b)를 구비한 도어(1a)가 설치되고 바닥면에는 앵커 볼트나 말뚝(13)을 통해 지면에 고정시켜 주기 위한 고정판(1c) 설치되며 상면 중심부에는 수개의 고정구(91)를 구비한 기둥 결합구(9)가 설치된 구성을 갖고 그 내부에는 수개의 축전지(8)와 제어기(7) 및 3상 AC/DC 정류기(11)가 고정 설치됨은 물론 분리 가능하게 성형된 각종 구성품을 수납할 수 있는 수개의 수납 공간부(1d)가 구비된 사각 함체형 본체(1)와;

상면부에 수개의 고정구(91)를 구비한 기둥 결합구(9)가 설치된 형태를 갖고 상기 사각 함체형 본체(1)의 기둥 결합구(9)를 포함하여 각각에 설치되어 있는 기둥 결합구(9)들을 통해 수개의 단으로 상호 분해 조립 가능하게 결합되는 수개의 기둥(2)과;

"+"자 형상으로 갖도록 용접한 형태에서 수직봉(3a) 상단부에는 수개의 고정구(91)를 구비한 기둥 결합구(9)가 설치된 구성을 갖고 상기한 수개의 기둥(2) 중 중간부위에 설치된 두 기둥 사이에 착탈 가능하게 설치되는 태양 전지 모듈 결합구(3)와;

상기 태양 전지 모듈 결합구(3)의 양측 수평봉(3b)에 수평방향조절수단(41)을 통해 빛의 조사방향에 대응하여 각도를 조절할 수 있음과 동시에 착탈이 가능하게 설치되어 낮에 햇빛을 집광하여 전기적인 에너지로 변환한 후 제어기(7)를 통해 축전지(8)에 축적시켜 주는 수개의 태양 전지 모듈(4)과;

상기한 수개의 기둥(2) 중 최상단 기둥의 기둥 결합구(9)에 착탈 가능하게 설치되는 풍력 발전장치 설치구(5)와;

상기 풍력 발전장치 설치구(5)의 상단부에 회동 가능하게 설치되어 바람 에너지를 전기에너지로 바꿔주는 풍력 발전장치(6)와;

상기 사각 함체형 본체(1)의 내부에 설치되어 풍력 발전장치(6)에서 출력되는 교류전압을 일정한 직류전압으로 정류시켜 제어기(7)를 통해 축전지(8)에 축적시켜 주는 3상 AC/DC 정류기(11)와;

태양 전지 모듈 연결단자(7a)와 풍력 발전장치 연결단자(7b), 축전지 연결단자(7c), 조명기기 및 외부기기 연결단자(7d)를 구비하고 상기 사각 함체형 본체(1)의 내부에 설치되어 태양 전지 모듈(4)에서 직접 입력되거나 3상 AC/DC 정류기(11)를 통해 정류된 후 입력되는 풍력 발전장치(6)의 출력전압을 일정한 전압으로 제어하여 축전지(8)에 축적시켜 줌은 물론 사용자의 요구가 있을 때 축전지(8)에 충전되어 있는 전압을 조명기기 및 외부기기 연결단자(7d)를 통해 조명기기를 포함한 각종 전기전자기기(14)에 공급해 주는 제어기(7)와;

상기 사각 함체형 본체(1)의 내부에 설치되어 제어기(7)를 통해 공급되는 태양 전지 모듈(4) 및 풍력 발전장치(6)의 전기에너지를 축적시켜 두었다가 제어기(7)의 요구가 있을 때 조명기기를 포함한 각종 전기전자기기(14)에 공급시켜 주는 수개의 축전지(8);로 구성한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 기둥 결합구(9)는 기둥(2)의 외경보다 큰 내경을 갖는 원통체 형상을 갖고, 고정구(91)는 너트(91b)와 볼트(91a)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또, 상기 사각 함체형 본체(1)의 상면 양측부에는 이동시 "ㄷ"자 형상을 갖는 손잡이(1e)를 회동 가능하게 더 축설한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 사각 함체형 본체(1)의 내부에는 각종 기구물을 분해 조립하는데 사용되는 각종 공구(10)를 수납할 수 있는 공구함 수납부(1d')를 더 구비시킨 것을 특징으로 한다.

또, 상기 태양 전지 모듈(4)의 수평방향조절수단(41)은 태양 전지 모듈 결합구(3)의 수평봉(3b) 외주면을 감싸는 형태로 결합되는 한 쌍의 반원형 클립(41c)과, 상기한 한 쌍의 반원형 클립(41c)을 태양 전지 모듈 결합구(3)의 수평봉(3b)에 착탈 가능하게 고정시켜 주는 수개의 볼트(41a) 및 너트(41b)로 구성한 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 전기전자기기(14)는 각종 전동 공구 또는 TV나 컴퓨터, 냉장고 등을 포함한 각종 가전기기 및 랜턴이나 각종 휴대용 멀티미디어 기기 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어기(7)의 조명기기 및 외부기기 연결단자(7d)에는 축전지(8)에서 출력되는 직류전압을 교류전압으로 변환시켜 주는 DC/AC 변환기(12)를 탈,부착 가능하게 더 설치하여 교류전압에 의해 작동되는 각종 전기전자기기(14)에도 교류전압을 공급시켜 줄 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 분해 조립식 태양광 및 풍력 발전장치에 대한 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명의 분해 조립식 태양광 및 풍력 발전장치는 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 크게 사각 함체형 본체(1)와 수개의 기둥(2), 태양 전지 모듈 결합구(3), 수개의 태양 전지 모듈(4), 풍력 발전장치 설치구(5), 풍력 발전장치(6), 3상 AC/DC 정류기(11), 제어기(7) 및 수개의 축전지(8)로 이루어진 것을 기본적인 주요기술 구성요소로 하면서, 필요에 따라서는 상기 제어기(7)의 조명기기 및 외부기기 연결단자(7d)에 DC/AC 변환기(12)를 탈,부착 가능하게 더 설치한 것을 부가적인 특징으로 한다.

이때, 상기 사각 함체형 본체(1)에는 그 내부에 수납되거나 고정 설치되는 각종 구성품을 원활히 인,출입시키기 위하여 4면 중 어느 한 면에 잠금구(1b)를 구비한 도어(1a)를 개폐 가능하게 설치하고, 바닥면에는 상면보다 큰 고정판(1c)으로 성형하여 앵커 볼트나 말뚝(13)을 통해 지면 자체에 상기 사각 함체형 본체(1)를 도 3과 같이 고정시켜 줄 수 있도록 하였다.

뿐만 아니라, 상기 사각 함체형 본체(1)의 상면 중심부에는 후술하는 기둥(2)들을 착탈 가능하게 결합시키기 위하여 볼트(91a)와 너트(9ab)로 이루어진 수개의 고정구(91)를 구비한 기둥 결합구(9)가 설치된 구성을 갖고 그 내부에는 수개의 축전지(8)와 제어기(7), 3상 AC/DC 정류기(11) 및 DC/AC 변환기(12) 등이 고정 설치됨은 물론 분리 가능하게 성형된 각종 구성품에 대한 수개의 수납 공간부(1d)가 구비된 형태를 갖는다.

또, 상기 사각 함체형 본체(1)의 상면 양측부에는 "ㄷ"자 형상을 갖는 손잡이(1e)를 회동 가능하게 축설하여 줌으로써 통상시 상기 손잡이(1e)가 걸리적거리는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 이동 또는 운반시에는 중량체인 상기 사각 함체형 본체(1)를 2인 이상이 손잡이(1e)를 잡고 자동차 등에 들어올리거나 원활히 이동시킬 수 있다.

또한, 상기 사각 함체형 본체(1)의 내부에는 각종 기구물을 분해 조립하는데 사용되는 각종 공구(10)를 수납할 수 있는 공구함 수납부(1d')를 더 구비시켜 줌으로써 본 발명의 분해 조립식 태양광 및 풍력 발전장치를 분해하거나 조립하고자 할 때 별도의 공구를 휴대하고 다지지 않고도 사각 함체형 본체(1) 내에 기 수납되어 있는 공구함 수납부(1d')로부터 필요한 공구들을 꺼내어 사용하면 된다.

또, 상기한 수개의 기둥(2)들은 상단부에 수개의 고정구(91)를 구비한 기둥 결합구(9)가 설치된 형태를 갖고 상기 사각 함체형 본체(1)의 기둥 결합구(9)를 포함하여 각각에 설치되어 있는 기둥 결합구(9)들을 통해 수직방향으로 수개의 단을 이루며 상호 분해 조립 가능하게 결합되는 형태를 갖는다.

물론, 이들 기둥(2)들은 본 발명의 분해 조립식 태양광 및 풍력 발전장치가 사용되지 않는 통상시에는 각각 분해되어 상기 사각 함체형 본체(1)의 내부에 각각 형성되어 있는 기둥 수납 공간부에 도 4와 같이 수납되어 외부에서 보이지 않는 형태를 갖는다.

이때, 상기 사각 함체형 본체(1)의 상면은 물론 각각의 기둥(2) 상단부 및 태양 전지 모듈 결합구(3)의 수직봉(3a) 상단부에 설치되는 기둥 결합구(9)는 기둥(2)의 외경보다 큰 내경을 갖는 원통체 형상을 갖고, 또한 고정구(91)는 너트(91b)와 볼트(91a)로 이루어져 기둥(2)들을 기둥 결합구(9)의 원통체에 끼운 다음 고정구(91)인 볼트(91a)를 조여 기둥등 자체가 기둥 결합구(9)의 원통체 내부에 고정되도록 한 다음 볼트(91a)에 체결되어 있는 너트(91b)를 조여 볼트(91a)들이 외부의 충격 등에 의해 자동으로 풀리는 것을 방지할 수 있도록 구성된 형태를 예시하고는 있으나, 이와 같은 고정구는 실제로 이에 한정할 수 없으며 기둥 결합구에 삽입된 기둥을 기둥 결합구 자체에 분해 조립 가능하게 고정시킬 수 있는 또 다른 어떠한 형태의 것으로 대치시킬 수 있다는 것에 대해서는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구라도 알 수 있는 자명한 사실이다.

또한, 상기 태양 전지 모듈 결합구(3)는 봉을 "+" 형상으로 용접한 형태를 가짐과 동시에 수직봉(3a) 상단부에는 수개의 고정구(91)를 구비한 기둥 결합구(9)가 설치된 구성을 갖고 상기한 수개의 기둥(2) 중 중간부위에 설치되는 두 기둥 사이에서 햇빛의 방향에 대응하여 360도 범위에서 회전 가능하게 설치할 수 있음은 물론 분해 조립 가능하게 설치된다.

또, 상기 태양 전지 모듈(4)은 태양 전지 모듈 결합구(3)의 양측 수평봉(3b)에 빛의 조사방향에 대응하여 각도를 조절할 수 있음과 동시에 착탈이 가능하게 설치되어 낮에 햇빛을 집광하여 전기적인 에너지로 변환한 후 제어기(7)를 통해 축전지(8)에 축적시켜 주는 기능을 수행하게 된다.

이때, 상기 태양 전지 모듈(4)의 배면에는 태양 전지 모듈 결합구(3)의 수평봉(3b) 외주면을 감싸는 형태로 결합되는 한 쌍의 반원형 클립(41c)과, 상기한 한 쌍의 반원형 클립(41c)을 태양 전지 모듈 결합구(3)의 수평봉(3b)에 착탈 가능하게 고정시켜 주는 수개의 볼트(41a) 및 너트(41b)로 구성되는 수평방향조절수단(41)이 구비되어 있어 계절별 또는 본 발명 장치를 설치하고자 하는 지역에서 태양이 뜨는 방향이나 특성 등에 부응하여 상기 태양 전지 모듈(4)과 태양 사이의 각도를 사용자가 임의로 조절(상,하방향으로 15-20도 범위 내에서 조절 가능)할 수 있다.

또한, 상기 풍력 발전장치 설치구(5)는 상기한 수개의 기둥(2) 중 최상단 기둥의 기둥 결합구(9)에 착탈 가능하게 설치되고, 날개와 변속기 및 발전기로 구성되는 풍력 발전장치(6)는 상기 풍력 발전장치 설치구(5)의 상단부에 회동 가능하게 설치되어 바람 에너지를 전기에너지로 바꿔주는 역할을 수행하게 된다.

이때, 상기 풍력 발전장치(6)는 지면에 대해 수직으로 설치되는 수직축 날개와, 회전축이 지면에 대해 수평으로 설치되어 있는 수평축 날개를 구비한 것 중 그 어느 것을 설치하여도 무방하다.

한편, 상기 풍력 발전장치(6)는 직류전압을 발생시키는 태양광 발전장치와 달리 교류전압을 발생시키게 되므로 태양광 발전장치와 풍력 발전장치에서 발생되는 두 전압을 동시에 제어기(7)를 통해 축전지(8)에 충전시키기 위하여 본 발명에서는 상기 사각 함체형 본체(1)의 내부에 3상 AC/DC 정류기(11)를 설치하여 상기 풍력 발전장치(6)에서 출력되는 교류전압을 일정한 직류전압으로 정류시킨 다음 태양광 발전장치와 마찬가지로 제어기(7)를 통해 축전지(8)에 축적시켜 줄 수 있도록 하였다.

또, 상기 제어기(7)는 태양 전지 모듈 연결단자(7a)와 풍력 발전장치 연결단자(7b), 축전지 연결단자(7c), 조명기기 및 외부기기 연결단자(7d)를 구비하고 상기 사각 함체형 본체(1)의 내부에 설치되어 낮에 태양 전지 모듈(4)들에 의해 집광된 후 전기에너지로 변환되어 출력되는 직류전압을 일정한 직류전압으로 제어하여 축전지(8)에 축적시켜 줌과 동시에 주야에 부관하게 바람이 잘 불때 상기 풍력 발전장치(6)를 통해 발전된 후 3상 AC/DC 정류기(11)를 통해 정류되어 입력되는 전압을 일정한 전압으로 제어하여 축전지(8)에 축적시켜 줌은 물론 사용자의 요구가 있을 때 축전지(8)에 충전되어 있는 전압을 조명기기 및 외부기기 연결단자(7d)를 통해 각종 조명기기를 포함한 각종 전기전자기기(14)에 공급시켜 주는 기능을 수행하는 것을 기본으로 한다.

또한, 상기한 수개의 축전지(8)는 사각 함체형 본체(1)의 내부에 설치되어 제어기(7)를 통해 공급되는 태양 전지 모듈(4)들의 전기에너지 및 풍력 발전장치(6)의 전기에너지를 축적시켜 두었다가 사용자의 요구가 있을 때 상기 제어기(7)를 통해 조명기기를 포함한 각종 전기전자기기(14)에 공급시켜 주는 기능을 수행하게 된다.

이때, 상기한 각종 전기전자기기(14)는 일상 생활 중 각종 물건을 제작하거나 분해 조립하는 등의 목적으로 사용되는 각종 전동 공구 등을 포함하여, TV나 컴퓨터, 냉장고 등과 같은 각종 가전기기 및 랜턴이나 각종 휴대용 멀티미디어 기기 등을 포함하게 된다.

그런데, 상기에 있어서 각종 전기전자기기(14)가 직류전압에 의해 구동되는 것일 경우에는 제어기(7)의 조명기기 및 외부기기 연결단자(7d)에 해당 기기를 직접 연결하여 작동시켜도 무방하나, 교류전압에 의해 작동되는 기기의 경우 축전지(8)에서 출력되는 직류전압을 교류전압으로 변환시켜 해당 기기에 공급시켜 주여야 할 필요가 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 제어기(7)의 조명기기 및 외부기기 연결단자(7d)에는 축전지(8)에서 출력되는 직류전압을 교류전압으로 변환시켜 주는 DC/AC 변환기(12)를 탈,부착 가능하게 더 설치하여 교류전압에 의해 작동되는 각종 전기전자기기(14)에도 교류전압을 공급시켜 줄 수 있도록 하였는데, 이때 상기 DC/AC 변환기(12) 역시 사각 함체형 본체(1)의 내부에 삽입 설치하여 주는 것이 바람직하다.

또, 비록 도시는 생략하였으나 상기 사각 함체형 본체(1)의 외주면에 제어기(7)의 조명기기 및 외부기기 연결단자(7d) 및 DC/AC 변환기(12)의 출력단자와 연결되는 별도의 콘센트 또는 전압 분배기 등을 더 설치하여 수개의 전기전자기기들을 이들에 연결시켜 사용할 수 있도록 할 수도 있고, 또는 제어기(7)의 조명기기 및 외부기기 연결단자(7d) 및 DC/AC 변환기(12)의 출력단자에 전원공급선의 일단부를 각각 연결하여 각종 전기전자기기가 설치된 장소까지 전원공급선을 배선한 후 해당 전원공급선의 타단부에 별도의 콘센트 또는 전압 분배기 등을 설치하여 해당 장소에 배치된 각종 전기전자기기들을 이들 콘센트 또는 전압 분배기 등에 연결시켜 사용할 수 있도록 할 수도 있다.

이 밖에도 상기 제어기(7)에는 비록 도시는 생략하였으나 직류전압에 의해 구동되는 조명기구(예를 들어 발광다이오드형 조명기구)의 조명 출력을 플립 플롭방식으로 경과 시간에 따라 단순히 온/오프만 하거나, 또는 플립 플롭 방식으로 경과 시간에 따라 출력을 강약 및 온/오프 제어하거나, 또는 플립 플롭방식으로 경과 시간에 따라 출력 강약 & 온/오프 & 주위의 밝기에 따라 반비례 제어하게 된다.

뿐만 아니라 태양 전지 모듈(4) 또는 풍력 발전장치(6)로부터 생성된 전기적 에너지의 충전 방식은 PWM 제어 방식과, MPPT(Maximum Power Point Tracking) 방식의 스위칭 제어 방식 및 다이렉트 충전 방식 중 어느 한 모듈을 채택하고 있고 있어 고객의 선택에 따라 대응할 수 있다.

단, MPPT 충전 제어 방식은 최신 충전 제어 기술로서, 이 기술은 태양 전지 모듈(4)에서 요구되는 전기적 사양도 달라진다.

또한, 상기 제어기(7) 내에는 입,출력 전원 라인에 쇼트키 다이오드를 적용하여, 오결선 시 역 전류에 의한 회로 파괴를 방지하는 기능을 구비하고 있고, 입, 출력 라인에 낙뢰, 정전기 인입 시 접지 라인으로 신속히 방전시키고, 노이즈를 차단하는 EMC(EMI/EMS) 회로를 구비하고 있으며, 태양광 발전장치의 설치 장소 위도와 경도가 다른 위치에서는 일몰/일출에 따른 기준 전압을 변경시킬 수 있는 기능(즉, 다양한 환경에 대응 가능하도록 일몰/일출 전압을 5.0 ~ 8.0V범위에서 바로 변경 적용이 가능하도록 한 기능)을 구비하고 있다(현재 통상적으로 태양전지 출력 전압이 6V(6.5V) 일 때를 일몰/일출 기준전압으로 하고 있음).

또, 고장, 점검, 제어 상태별로, 작동 현황을 용이하게 인지할 수 있도록 작동 모드 별로 LED 표시 장치를 구비하고 있고, 상기 축전지(8)의 온도 상태에 따라 완충전/과충전/과방전의 레벨을 자동 조정 제어(온도에 따른 충전 전압 자동 보상(연축전지: 2.5mV/cell/℃) 기능과, 축전지 종류에 따라 전압 온도 기준이 다르게 과충전 방지 기능(dT/d:5℃, dV/dt:-10mV/min)과, 축전지 상, 하한 온도를 넘을 시 즉시 자동 차단하는 축전지 폭발 방지 안전 보호 기능 포함)하는 기능을 구비하고 있다.

뿐만 아니라 축전지의 종류별로 제어해야 충전 효율도 높아지고, 충전지의 수명도 연장되며, 고객의 다양한 요구에 신속히 대응할 수 있으므로 본 발명에서는 상기 제어기(7) 내에 연 축전지, 니켈 수소전지, 리튬 이온, 리튬 폴리머 전지 등 다양한 축전지에 적합한 독립적인 충, 방전 제어의 소프트웨어를 적용하였다.

또, 축전지의 과방전 상태, 과충전상태 및 온도의 상한/하한을 넘으면 점검사항을 LED로 표시하는 기능 구비시켜 줌은 물론 연계 계통 제어 신호 단자를 구비시켜 계통 연계형 각종 전기전자기기에도 별도의 검출 제어 회로가 없이 바로 적용이 가능하도록 하였다.

이 밖에도 각종 조명기기의 고장으로 출력 측이 과전류 또는 저전류로 작동되면 조명이상 점검 LED가 점등되고, 조명 공급 전원 출력을 자동 차단하는 기능을 구비시켜 주고, 축전지(8)의 저전압(과방전) 상황 발생시 스위칭 소자(FET) 및 회로가 동작불능 되는 현상을 개선하기 위하여, 낮은 Vds Type의 FET를 선택 적용하였으며, 스위칭 소자의 양단 전압 강하를 최소화하고 고장율을 감소시키기 위하여 릴레이와 FET를 적절히 혼합 적용하여 회로를 구성하였고, 제어기(7) 본체의 부착 면을 띄워 자연 대류 방열 구조를 취하고, 알루미늄으로 방열기능을 적용하였다.

이와 같이 본 발명에서는 사각 함체형 본체(1) 내에 고정 설치되는 제어기(7)와 축전지(8), 3상 AC/DC 정류기(11) 및 DC/AC 변환기를 제외한 모든 구성품(즉, 수개의 기둥(2)과 태양 전지 모듈 결합구(3), 수개의 태양 전지 모듈(4), 풍력 발전장치 설치구(5), 풍력 발전장치(6))은 각각 서로 분해 조립 가능하게 성형하여 통상시에 사각 함체형 본체(1)의 내부에 수납시켜 보관할 수 있도록 함은 물론 상기한 구성품들을 분해 조립하는데 사용되는 각종 공구 등을 수납시킬 수 있도록 함으로써 상용전원 공급시설을 설치하기 힘드나 햇빛이 잘 들고 바람도 잘 부는 장소, 예를 들어 사막이나 외딴 섬 및 고산지대 등에 간단히 이동시켜 고정 설치한 다음 햇빛이 좋은 낮에는 태양 전지 모듈을 통해 얻어진 전기 에너지를 직접 제어기를 통해 축전지에 축적시켜 줌과 동시에 주,야간에 무관하게 바람이 잘 불 때에는 언제든지 발전동작을 하는 풍력 발전기를 통해 얻어진 전기 에너지를 3상 AC/DC 정류기를 통해 일정한 직류전압으로 정류한 후 제어기를 통해 축전지에 축적시켜 두었다가 조명기기를 포함하여 각종 전기전자기기에 전력을 지속적으로 공급시켜 줄 수 있어 친환경적인 태양광 및 풍력 발전장치의 조립설치와 분해를 통한 이동이 자유롭고, 조명기기를 포함한 각종 전기전자기기로 전압을 발전 공급시켜 주기 위한 임시 전력공급장치로서의 사용성과 효용성 및 경제성을 대폭 증대시킬 수 있는 것이다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

Claims

4면 중 어느 한 면에 잠금구를 구비한 도어가 설치되고 바닥면에는 앵커 볼트나 말뚝을 통해 지면에 고정시켜 주기 위한 고정판 설치되며 상면 중심부에는 수개의 고정구를 구비한 기둥 결합구가 설치된 구성을 갖고 그 내부에는 수개의 축전지와 제어기 및 3상 AC/DC 정류기가 고정 설치되며, 분리 가능하게 성형된 각종 구성품을 수납할 수 있는 수개의 수납 공간부가 구비된 사각 함체형 본체와;

상면부에 수개의 고정구를 구비한 기둥 결합구가 설치된 형태를 갖고 상기 사각 함체형 본체의 기둥 결합구를 포함하여 각각에 설치되어 있는 기둥 결합구들을 통해 수개의 단으로 상호 분해 조립 가능하게 결합되는 수개의 기둥과;

"+"자 형상으로 갖도록 용접한 형태에서 수직봉 상단부에는 수개의 고정구를 구비한 기둥 결합구가 설치된 구성을 갖고 상기한 수개의 기둥 중 중간부위에 설치된 두 기둥 사이에 착탈 가능하게 설치되는 태양 전지 모듈 결합구와;

상기 태양 전지 모듈 결합구의 양측 수평봉에 수평방향조절수단을 통해 빛의 조사방향에 대응하여 각도를 조절할 수 있음과 동시에 착탈이 가능하게 설치되어 낮에 햇빛을 집광하여 전기적인 에너지로 변환한 후 제어기를 통해 축전지에 축적시켜 주는 수개의 태양 전지 모듈과;

상기한 수개의 기둥 중 최상단 기둥의 기둥 결합구에 착탈 가능하게 설치되는 풍력 발전장치 설치구와;

상기 풍력 발전장치 설치구의 상단부에 회동 가능하게 설치되어 바람 에너지를 전기에너지로 바꿔주는 풍력 발전장치와;

상기 사각 함체형 본체의 내부에 설치되어 풍력 발전장치에서 출력되는 교류전압을 일정한 직류전압으로 정류시켜 제어기를 통해 축전지에 축적시켜 주는 3상 AC/DC 정류기와;

태양 전지 모듈 연결단자와 풍력 발전장치 연결단자, 축전지 연결단자, 조명기기 및 외부기기 연결단자를 구비하고 상기 사각 함체형 본체의 내부에 설치되어 태양 전지 모듈에서 직접 입력되거나 3상 AC/DC 정류기를 통해 정류된 후 입력되는 풍력 발전장치의 출력전압을 일정한 전압으로 제어하여 축전지에 축적시켜 주며, 사용자의 요구가 있을 때 축전지에 충전되어 있는 전압을 조명기기 및 외부기기 연결단자를 통해 조명기기를 포함한 각종 전기전자기기에 공급해 주는 제어기와;

상기 사각 함체형 본체의 내부에 설치되어 제어기를 통해 공급되는 태양 전지 모듈 및 풍력 발전장치의 전기에너지를 축적시켜 두었다가 제어기의 요구가 있을 때 조명기기를 포함한 각종 전기전자기기에 공급시켜 주는 수개의 축전지;로 구성한 것을 특징으로 하는 분해 조립식 태양광 및 풍력 발전장치.
청구항 1에 있어서,

상기 기둥 결합구는 기둥의 외경보다 큰 내경을 갖는 원통체 형상을 갖고, 고정구는 너트와 볼트로 이루어진 것을 특징으로 하는 분해 조립식 태양광 및 풍력 발전장치.
청구항 1에 있어서,

상기 사각 함체형 본체의 상면 양측부에는 이동시 "ㄷ"자 형상을 갖는 손잡이를 회동 가능하게 더 축설한 것을 특징으로 하는 분해 조립식 태양광 및 풍력 발전장치.
청구항 1에 있어서,

상기 사각 함체형 본체의 내부에는 각종 기구물을 분해 조립하는데 사용되는 각종 공구를 수납할 수 있는 공구함 수납부를 더 구비시킨 것을 특징으로 하는 분해 조립식 태양광 및 풍력 발전장치.
청구항 1에 있어서,

상기 태양 전지 모듈의 수평방향조절수단은 태양 전지 모듈 결합구의 수평봉 외주면을 감싸는 형태로 결합되는 한 쌍의 반원형 클립과, 상기한 한 쌍의 반원형 클립을 태양 전지 모듈 결합구의 수평봉에 착탈 가능하게 고정시켜 주는 수개의 볼트 및 너트로 구성한 것을 특징으로 하는 분해 조립식 태양광 및 풍력 발전장치.
청구항 1에 있어서,

상기 전기전자기기는 각종 전동 공구 또는 각종 가전기기 및 랜턴이나 각종 휴대용 멀티미디어 기기를 포함하는 것을 특징으로 하는 분해 조립식 태양광 및 풍력 발전장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제어기의 조명기기 및 외부기기 연결단자에는 축전지에서 출력되는 직류전압을 교류전압으로 변환시켜 주는 DC/AC 변환기를 탈,부착 가능하게 더 설치하여 교류전압에 의해 작동되는 각종 전기전자기기에도 교류전압을 공급시켜 줄 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 분해 조립식 태양광 및 풍력 발전장치.