KR102198989B1 - 태양전지 및 풍력을 이용한 환풍장치 및 이의 구동방법 - Google Patents

태양전지 및 풍력을 이용한 환풍장치 및 이의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 환풍장치 및 그 장치의 구동방법에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 환기장치는, 태양광을 수광하는 태양광 수광부, 태양광 수광부를 일측에 체결하며, 파이프를 통해 유입되는 악취 또는 가스를 외부로 배출시키는 배기팬, 및 배기팬에 연결된 모터의 구동축을 제어하여 (기)수광한 태양광 및 풍력 중에서 선택되는 전력원으로 배기팬을 동작시키는 구동부를 포함할 수 있다.

Description

태양전지 및 풍력을 이용한 환풍장치 및 이의 구동방법{Ventilation Device and Driving Method Thereof}
본 발명은 태양전지 및 풍력을 이용한 환풍장치 및 이의 구동방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 예컨대, 하수관 맨홀 등에 결합된 배기관의 상단부에 장착되어 태양광이나 풍력의 동력원을 선택적으로 이용하여 맨홀 내부의 악취나 가스를 외부로 배출시키는 태양전지 및 풍력을 이용한 환풍장치 및 이의 구동방법에 관한 것이다.
일반적으로 맨홀은 지하에 설치된 각종 관로의 유지 및 보수를 위하여 사람이 출입할 수 있도록 한 시설을 가리킨다. 이러한 맨홀은 각종 하수나 생활 및 공업용수를 공급하기 위한 수로 또는 각종 전기통신을 위한 관로의 중간에 일정한 간격으로 설치된다. 이와 같은 맨홀은 작업자가 맨홀 내부로 들어가서 작업을 할 수 있게 출입구가 형성된 맨홀 본체, 맨홀 본체 상부로 안착되는 맨홀 커버, 그리고 맨홀 커버에 안착되어 출입구를 밀폐하며 동시에 지상으로 노출되는 맨홀 뚜껑으로 이루어진다. 맨홀 뚜껑은 충분한 지지 강성과 압축강도 확보 및 자체중량 확보를 위해 보통 주철재또는 특수 플라스틱재를 이용하여 제작된다.
그런데, 종래의 이러한 맨홀은 맨홀 내부의 악취 및 가스를 외부로 배출시키는 배기구가 없거나 설령 있다 하더라도 맨홀로부터 지상에서 직접 배기시키고 있어 해당 지역을 지나는 보행자들에게 피해를 입히는 문제가 제기되고 있다.
한국등록특허공보 제10-0711603호(2007.04.19.) 일본등록특허공보 제3090807호(2000.07.21.) 한국공개특허공보 제10-2012-0046401호(2012.05.10.) 한국공개특허공보 제10-2012-0054148호(2012.05.30.)
본 발명은 하수관 맨홀 등에 결합된 배기관에 장착되어 언제든지 작동가능하도록 태양광이나 풍력의 동력원을 선택적으로 이용하여 맨홀 내부의 악취나 가스를 외부로 배출시키는 태양전지 및 풍력을 이용한 환풍장치 및 이의 구동방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 환풍장치는, 태양광을 수광하는 태양광 수광부와; 상기 태양광 수광부를 일측에 체결하며, 파이프를 통해 유입되는 악취 또는 가스를 외부로 배출시키는 배기팬과; 상기 배기팬에 연결된 모터의 구동축을 제어하여 상기 수광한 태양광 및 풍력 중에서 선택되는 전력원으로 상기 배기팬을 동작시키는 구동부;를 포함하며,
상기 구동부는 광센서와 풍속센서를 구비하며, 상기 광센서에 태양광이 센싱되면 상기 구동축과 배기팬이 결합되어 상기 배기팬을 상기 태양광을 전력원으로 동작시키고, 상기 풍속센서에서 설정풍속보다 크게 센싱되면 상기 구동축과 배기팬이 분리되어 상기 배기팬을 상기 풍력을 전력원으로 동작시키며,
상기 구동축과 배기팬의 결합과 분리는,
상기 배기팬의 체결부의 내면에 S극의 자성물질)이 도포되고, 상기 구동축에는 자성물질이 도포되며, 상기 자성물질은 코일과 전기적으로 연결되어서 N극과 S극을 띠도록 변환되어서,
상기 2개의 자성물질이 이극성일 때는 상기 구동축과 배기팬이 결합되고, 동극성일 때는 상기 구동축과 배기팬이 분리되도록 하며,
상기 파이프에서 분기되는 분기관과, 상기 분기관 단부에 풍력으로 회전되는 제2배기팬을 더 구비하며,
상기 구동부는 상기 배기팬과 제2배기팬이 상기 풍력으로 동작할 때 상기 배기팬과 제2배기팬의 회전운동을 전기에너지로 변환하는 전기회수장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명의 실시예에 따르면, 바람이나 태양광 등의 자연조건을 최대한 활용하여 상시적으로 악취나 가스를 공기 중으로 배출시키게 됨으로써 맨홀 작업자나 보행자의 안전을 도모할 수 있다.
또한, 맨홀 내부의 악취나 가스를 가급적 보행자들과 이격시켜 공기 중으로 배출함으로써 보행자 및 화장실을 이용하는 고객편의를 증진시킬 수 있도록 한다.
뿐만 아니라, 악취나 가스를 공기 중으로 배출할 때, 필터 등의 공기정화부를 통해 오염원을 제거해 배출함으로써 친환경 장치를 구현할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 환풍시스템을 나타내는 도면,
도 2는 주택에 설치된 도 1의 환풍시스템을 도식화하여 나타낸 도면,
도 3은 도 1의 환풍장치를 나타내는 도면,
도 4는 도 3의 환풍장치의 구동부를 나타내는 블록다이어그램,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 도 3의 환풍장치의 구조 및 동작원리를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 도 3의 환풍장치의 구조 및 동작원리를 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 환풍시스템을 나타내는 도면, 그리고
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 환풍장치의 구동과정의 흐름도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 환풍시스템을 나타내는 도면이고, 도 2는 공장에 설치된 도 1의 환풍시스템을 도식화하여 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 환풍시스템(90)은 배기관(100) 및 환풍장치(110)를 포함한다.
배기관(100)은 폴리 계열로서 일자형의 PVC(Poly Vinyl Chloride) 파이프(101)와, 복수의 PVC 파이프(101)를 서로 연결하는 엘보관(103)을 포함한다.
배기관(100)의 일측은 체결부(101a)가 형성되어 하수구 집하장 등에 설치되는 맨홀 뚜껑의 결합부(97)에 결합할 수 있다. 예컨대, 체결부(100a)는 결합부(97)에 체결되기 위한 다양한 형태를 가질 수 있지만, 간단하게는 나사산이 형성되어 볼트와 너트의 형태로 서로 결합할 수 있다.
물론 본 발명의 실시예에 따른 배기관(100)은 반드시 PVC 파이프(101)를 사용할 필요는 없다. 다시 말해, 유연성이 있는 덕트(duct)를 사용할 수도 있으며, 설치되는 장소나 목적에 따라, 그리고 설치 비용 등을 종합적으로 고려하여 유연하고 탄력적으로 배기관(100)을 선택하여 구성할 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 환풍장치(110)는 배기관(100)의 타측에 설치된다. 도 1의 환풍장치(110)는 태양광을 이용하여 구동하지만, 바람을 동력원으로 작동할 수 있다. 예를 들어, 환풍장치(110)는 태양광에 의한 전력원이 부족하다고 판단되거나, 바람이 존재하는 조건에서는 풍력으로 팬을 구동시켜 배기 동작을 수행할 수 있다.
즉, 환풍장치(110)는 태양광이 있는 환경에서는 태양광을 수광하여 배터리에 충전시켜 배기 동작을 수행한다. 물론 충전하면서 배기 동작을 수행할 수도 있다. 반면, 우기(雨期)가 지속되어 태양광으로부터 충전된 전원이 부족하다고 판단될 때, 환풍장치(110)는 팬에 연결된 모터 구동축의 연결(혹은 작동)을 해제하여 풍력으로 배기동작을 수행하는 것이다. 물론 주변 환경이 바람이 있는 조건이라 판단되면, 팬을 바람에 의해 동작시키기 위해 팬에 연결된 구동축의 연결을 해제할 수 있다. 이를 위하여 환풍장치(110)는 광센서, 풍량센서 혹은 풍속센서를 이용하여 바람이 있는지 여부나 광이 있는지 여부를 측정하여 기설정된 방식대로 동작할 수 있다.
환풍장치(110)는 도 1에서와 같이 외부로 노출되어 태양광을 수광 혹은 집광하기 위한 태양전지나 태양광 집열판을 구비한다. 환풍장치(110)는 수집된 태양 에너지로 모터를 구동시켜 모터에 연결된 팬을 가동하여 배기 동작을 수행한다. 이의 과정에서 환풍장치(110)는 풍력으로 팬을 구동시켜야 할 조건이 되면, 팬에 연결되어 있는 구동축을 해제하여 풍력으로 팬이 구동되도록 한다. 여기서, "해제"는 구동축을 분리하는 것도 가능하지만, 모터로 공급하는 전원을 차단하여 구동축이 자유롭게 회전하도록 하는 것을 의미할 수 있다.
환풍장치(110)가 구동축의 해제 등을 위해 제어하는 방법은 다양할 수 있겠지만, 가령 자동문 개폐장치에 활용되는 리니어 모터를 사용하는 방식, 리니어 모터와 회전 모터를 병행하여 사용하는 방식, 구동 모터의 내부를 구성하는 자성체의 극성을 전기적으로 변환하는 방법이 가능할 수 있다. 또는 소형 DC 석션모터 등의 흡입모터를 사용하는 방식도 활용될 수 있다. 리니어 모터는 구동축이 회전 운동이 아닌 직선 운동을 수행하므로 구동축을 팬에 삽입하고 분리하는 동작을 수행할 수 있다. 흡입 모터는 MB3650-SUC&SUC-390 모델이 바람직할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 환풍장치(110)는 다양한 방식으로 팬과 모터의 구동축을 결합하고 해제 또는 분리시킴으로써 태양광에 의한 팬 동작과 풍력에 의한 팬 동작을 동시에 수행할 수 있다. 이외에도 다양한 방식이 가능할 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 위의 내용에 특별히 한정하지는 않을 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 환풍장치(110)는 배기관(100)과 연결되는 연결 부위에 공기정화부를 더 포함할 수 있다. 공기정화부를 통해 외부로 배기되는 가스나 악취의 오염원을 제거하여 공기 중으로 배출시킴으로써 보다 친환경적인 장치를 구현할 수 있다. 간단하게는 헤파필터 등의 필터부를 구성할 수 있지만, 그 이외에도 오염원에 따라 다양한 필터를 구성할 수 있다. 또는 악취를 제거하기 위한 다양한 장치가 설치될 수 있으며, 가령 악취의 정도를 센서를 통해 측정하여 분무 형태로 악취제거제를 분사함으로써 공기를 정화시킬 수 있을 것이다. 악취 정도의 측정에 따라 구동부(예: 제어부)가 분무기를 동작시키는 것이다.
도 3은 도 1의 환풍장치를 나타내는 도면이며, 도 4는 도 3의 환풍장치의 구동부를 나타내는 블록다이어그램이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 환풍장치(110)는 태양광 수광부(300), 구동모터(310), (배기)팬(320) 및 구동부(330)의 일부 또는 전부를 포함한다.
여기서, "일부 또는 전부를 포함한다"는 것은 구동부(330)와 같은 일부 구성요소가 생략되어 구성되거나 구동부(330)와 같은 일부 구성요소가 태양광 수광부(300)에 통합되어 구성될 수 있는 것(예: COF(Chip on Film) 방식) 등을 의미하는 것으로서 발명의 충분한 이해를 돕기 위하여 전부 포함하는 것으로 설명한다.
태양광 수광부(300)는 태양전지나 태양광을 집열하는 집열판을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 태양전지가 바람직하다. 태양전지는 셀(cell)이라 명명될 수 있으며, 태양광을 전기에너지로 바꿔주는 반도체에 해당된다. 단결정과 다결정 모두 사용될 수 있지만 다결정의 가격이 저렴하다.
본 발명의 실시예에 따른 태양광 수광부(300)는 복수의 태양전지를 모아 판에 구성한 모듈(module) 형태를 가질 수 있다. 태양전지가 많으면 동시에 더 많은 태양광의 수광이 가능해진다.
구동모터(310)는 모터와 그 모터에 연결된 구동축을 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 구동모터(310)는 구동축의 직선 운동과 회전 운동이 동시에 가능한 모터가 바람직하며, 흡입모터가 사용될 수 있다.
구동모터(310)는 구동축이 팬(320)의 일측에 연결되어 구동부(330)의 제어에 따라 팬(320)을 작동시킨다. 구동부(330)의 제어에 따라 팬을 솔러팬으로 동작시키기 위해서는 구동축을 팬(320)과 연결시킨다. 또는 모터에 인가된 전류를 차단하여 구동축과 팬(320)이 분리되어 자유롭게 회전운동을 하도록 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 구동모터(310)는 전류를 차단하고 팬(320)이 풍력에 의해 구동할 때, 그에 의해 발생되는 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하여 회수하여 배터리에 충전하는 것도 얼마든지 가능할 수 있다.
즉, 구동모터(310)는 전기 에너지 즉 전류를 인가하여 구동축의 회전과 같은 운동 에너지를 생성하지만, 반대로 전류를 차단하는 경우에는 역으로 운동 에너지를 전기 에너지로 생성하는 것이 가능할 수 있다.
구동모터(310)의 구동축에 연결된 팬(320)은 구동부(330)의 제어에 따라 구동축과 분리될 수 있지만, 이는 시스템 설계자의 의도에 따라 다양하게 설계될 수 있는 것이므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 형태에 특별히 한정하지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예에 따라 가장 바람직하게는 구동축과 팬(320)을 연결한 상태에서 태양광과 풍력을 전력원으로 이용하는 것이 바람직하며, 또 풍력원을 이용할 때는 풍력원을 다시 전기에너지로 회수하여 배터리에 충전할 수 있으면 더욱 좋다.
팬(320)은 본 발명의 실시예에 따라 배기관(100)에 연결되어 배기 동작을 수행할 수 있으면 어떠한 형태이어도 무관하다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 도 3에서와 같은 형태에 특별히 한정하지는 않을 것이다.
구동부(330)는 도 4에서와 같이 센싱부(400), 제어부(410), 태양광 축전부(420), 모터 구동부(430)의 일부 또는 전부를 포함하며, 여기서 "일부 또는 전부를 포함"한다는 것은 앞서서의 의미와 동일하다.
센싱부(400)는 광센서, 풍속센서, 풍량센서 등 다양한 센서를 포함할 수 있다. 바람직하게는 광센서와 풍속센서를 구비하여 풍속이 큰 경우에는 팬(320)이 풍력에 의해 동작하도록 하고, 풍속이 작은 경우에는 태양광에 의해 팬(320)이 동작하도록 한다.
제어부(410)는 환풍장치(110)를 구성하는 센싱부(400), 태양광 축전부(420), 모터 구동부(430)의 전반적인 제어 동작을 수행한다. 제어부(410)는 센싱부(400)의 센싱신호를 근거로 팬(320)을 태양광으로 동작시킬지, 아니면 풍력으로 동작시킬지를 결정하여 모터 구동부(430)를 제어한다. 예컨대, 센싱부(400)로부터의 센싱신호를 근거로 태양광이 있거나 충분하다고 판단되면 태양광 수광부(300)로 수광되는 태양광에 의한 전기에너지를 배터리와 같은 태양광 축전부(420)로 저장시킨다. 그리고, 태양광 축전부(420)의 전원을 모터 구동부(430)로 제공하여 모터를 구동시킨다. 이에 따라 팬(320)은 솔러팬으로서 동작하게 된다.
반면, 센싱부(400)의 센싱신호를 근거로 태양광이 없거나 혹은 약하거나 (기준값 이상의) 풍속이 감지되면 모터 구동부(430)에 인가되는 태양광 축전부(420)의 전원을 차단시킨다. 이에 따라 팬(320)을 자연 바람에 의해 동작시킬 수 있다. 이때, 제어부(410)는 팬(320)이 회전할 때 이를 전기에너지로 회수하여 다시 태양광 축전부(420)에 저장시킬 수 있다.
무엇보다 제어부(410)는 프로그램을 실행시켜 태양광 축전부(420)에 저장되어 있는 전하의 충전량을 측정할 수 있다. 측정된 충전량의 값에 따라 축전이나 회수하여 축전하는 동작을 적절히 제어할 수 있을 것이다. 충전량 측정은 전하의 이동 속도를 통해 측정하는 것이 가능할 수 있다. 통상 충전량이 많으면 전하의 이동 속도는 빠르다. 속도라는 것은 전하가 단위 면적을 이동한 시간으로 계산되므로, 전하의 이동은 곧 전류를 의미한다.
제어부(410)는 팬(320)을 솔러팬 또는 풍력팬으로 상시 동작시키기 위하여 전원의 출력량을 적절히 조절할 수 있을 뿐 아니라, 가령 낮에는 빈번하게 동작시키지만 밤에는 그 빈도수를 더 줄여 동작시킴으로써 전력 소비를 줄일 수 있다. 또한, 날짜나 시간, 그리고 센싱데이터를 근거로 딥러닝과 같은 동작을 통해 팬(320)의 동작 주기나 전력 소비 등과 관련한 동작을 주기적으로 수정할 수 있다. 가령, 특정 장소에 설치되어 1년 동안의 기온과 바람의 정도 등에 대한 데이터를 수집할 수 있다. 이를 통해 딥러닝을 수행함으로써 이를 근거로 전력을 적절히 배분하여 솔러팬 또는 풍력팬으로 상시 동작하도록 하는 것이다.
태양광 축전부(420)는 배터리를 포함한다. 태양광 축전부(420)는 제어부(410)의 제어하에 태양광 수광부(300)를 통해 제공되는 전기에너지를 저장하고, 또 제어부(410)의 요청에 따라 모터 구동부(430)로 전원을 제공한다. 예를 들어, 이의 과정에서 태양광 축전부(420)는 출력되는 전압이나 전류를 변환하여, 다시 말해 인버터나 컨버터를 통해 출력되는 전압을 변환하여 출력할 수 있다.
모터 구동부(430)는 구동모터를 제어하는 제어기를 포함할 수 있다. 모터 구동부(430)는 제어부(410)의 제어 명령에 따라 모터를 구동시켜 구동축을 회전시킨다. 본 발명의 실시예에 따라 태양광을 전력원으로 사용할 때 모터가 구동될 수 있다. 또는 모터 구동부(430)는 모터로 전원이 제공되지 않고 풍력에 의해 팬(320)에 연결된 구동축이 회전할 때, 구동축에 전기적으로 연결된 센서(혹은 전기회수장치)를 통해 운동에너지를 전기에너지로 변환한 후 제어부(410)로 제공할 수 있다. 더 정확하게는 제어부(410)로 요청하여 태양광 축전부(420)의 경로를 오픈시켜 전기에너지가 저장되도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 도 3의 구동모터(310)는 어떠한 종류의 모터가 사용되고, 또 시스템 설계자가 어떠한 형태로 구동모터(310)가 동작하도록 설계하였는지에 따라 제어부(410)와 모터 구동부(430)의 동작은 다양할 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예서는 팬(320)이 제1 조건(혹은 제1 모드)에서는 태양광으로 동작하고, 제2 조건(혹은 제2 모드)에서는 풍력으로 동작할 수 있으면 충분하다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(410)는 다른 실시예로서 CPU와 메모리를 포함하여 구성되고, 원칩(One-chip)화하여 형성될 수 있다. CPU는 제어회로, 연산부(ALU), 명령어해석부 등을 포함할 수 있으며, 메모리는 롬(ROM)이나 램(RAM)을 포함할 수 있다. 메모리에는 본 발명의 실시예에 따른 동작을 수행하기 위한 프로그램을 저장하고, CPU는 저장한 프로그램을 실행시킨다. 프로그램을 실행시켜 CPU는 위의 일련의 동작을 수행할 수 있다. 가령, 제1 모드에서 태양광으로 팬(320)을 동작시키고, 제2 모드에서 풍력으로 팬(320)을 동작시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 도 3의 환풍장치의 구조 및 동작원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 도 3의 환풍장치의 구조 및 동작원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5에서는 도 3의 환풍장치(110)를 구성하는 구동모터(310)가 리니어모터 및 회전모터 중 적어도 하나를 포함할 수 있는 것을 나타낸다. 다시 말해, 리니어모터는 구동부(330)의 제어에 따라 구동축(500)을 직선 운동시켜 외부로 돌출시키고 또 수거할 수 있기 때문에 이에 따라 팬(320)의 체결부(321)에 구동축을 체결하고 체결부(321)로부터 해제 즉 분리시킬 수 있다.
구동축과, 팬의 일부를 형성하는 체결부(321)의 내면에는 체결과 해제를 용이하게 하기 위하여 기어 형태의 나사산(500, 510)이 서로 같은 방향으로 형성되어 있다. 정확한 체결을 위하여 구동부(330)는 삽입시에 구동축을 좌우로 수회에 걸쳐 시험적으로 회전시켜 본 후 체결부(321)에 정확히 맞물리도록 할 수 있고, 이후 체결 동작을 수행할 수 있다. 다시 말해, 구동축을 체결부(321)에 체결하려 할 때, 체결이 제대로 이루어지지 않으면 구동부(330)는 이를 감지하여 위의 동작을 수행할 수 있는 것이다. 체결 여부는 구동축에 가해진 압력을 감지하여 측정하면 된다.
또한, 구동축(500)과 팬(320)의 체결부(321)의 결합이 완료되면 구동부(330)는 태양광을 전력원으로 팬(320)을 동작시킬 수 있다.
또한, 구동축(500)과 팬(320)의 체결부(321)가 분리되면 풍력으로 팬(320)을 회전시킬 수 있다.
이에 근거해 볼 때, 팬(320)의 직선운동과 회전운동을 병행할 수 있도록 설계되는 것이 바람직할 수 있다. 간단하게는 팬(320)의 상측에 리니어모터를 연결하고 하측에는 회전모터를 체결하여 동작시키면 위의 동작은 수월하게 진행될 수 있다.
한편, 도 6에서는 N극과 S극의 자성물질이 전기적인 원리에 의해 극성을 변환할 수 있는 것을 나타낸다. 팬(320)의 체결부(610)의 내면에는 S극의 자성물질(610a)이 도포되어 있다고 가정하자.
이의 경우, 구동축에 도포된 N극의 자성물질(600)을 코일(601)을 통해 인가되는 전류나 전압을 통해 S극을 띠도록 변환시키는 것이다. 도 6에서는 코일(600)이 구동축에 감겨있는 것으로 도시하였지만, 실질적으로 코일(600)이 N극의 자성물질(600)과 전기적으로 도전하는 것으로 이해해도 좋다.
따라서 2개의 자성물질이 이극성일 때는 구동축과 팬(320)이 흡입력 즉 인력이 발생하고, 동극성일 때는 구동축과 팬(320)이 척력을 발생시킨다. 물론 흡입 및 탈착의 대상은 팬(320)이 될 수 있다. 이극성일 때 구동축과 팬(320)이 일체화되므로 서로 체결된 상태에서 태양광 전원으로 구동모터(310)의 구동축이 회전되면서, 팬(320)을 회전시키게 된다.
또한, 동극성일때 구동축과 팬(320)이 척력으로 분리된 경우 풍력으로 팬(320)이 회전되게 된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 환풍시스템을 나타내는 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 환풍시스템(690)은 제1 환풍장치(110')와 제2 환풍장치(700)(제2배기팬)를 포함할 수 있다.
제1 환풍장치(110')는 태양광으로만 동작할 수 있고, 제2 환풍장치(700)는 풍력으로만 동작할 수 있다. 다시 말해, 바람이 있는 조건에서는 제2 환풍장치(700)가 상시적으로 작동할 것이므로, 제1 환풍장치(110')는 제2 환풍장치(700)가 작동하지 않을 거라고 판단되는 시점에 동작하는 것이다. 물론, 두 장치가 모두 작동하는 것도 얼마든지 가능하므로 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 동작에 특별히 한정하지는 않을 것이다. 다만, 제1 환풍장치(110')와 제2 환풍장치(700)를 상시적으로 동작시키기 위해서는 선택적으로 동작시키는 것이 바람직하다.
이에 따라, 제1 환풍장치(110')는 가령 풍량센서 등을 통해 취득되는 센싱신호를 근거로 바람의 유무나 그 양을 측정하여 그 결과에 따라 제2 환풍장치(700)가 작동하지 않을 거라 판단될 때, 태양광이나 축전된 태양광 에너지를 이용해 팬을 동작시킬 수 있다.
또한, 센서를 통해 배기관(100) 내의 가스나 악취 정도를 측정하여 제2 환풍장치(700)가 고장 등으로 인해 제대로 작동하지 않는다고 판단될 때, 또는 더 많은 팬을 가동시켜야 하겠다고 판단될 대 추가로 제1 환풍장치(110')를 가동시킬 수도 있을 것이다.
상기의 내용 이외에도 본 발명의 실시예에 따른 제1 환풍장치(110')는 도 3에서와 같은 환풍장치(110)의 동작을 수행할 수 있으므로, 자세한 내용은 생략한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 환풍장치의 구동과정을 나타낸 흐름도이다.
설명의 편의상 도 8을 도 1과 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 환풍장치(110)는 태양광 수광부를 통해 태양광을 수광한다(S800). 이의 과정에서 수광하여 축전지에 축전하는 동작을 더 수행할 수 있다.
또한, 환풍장치(110)는 태양광 수광부의 일측에 체결되는 배기팬이 파이프를 통해 유입되는 악취 또는 가스를 외부로 배출시킨다(S810). 여기서, 파이프는 폴리계열의 PVC 파이프를 의미하지만, 덕트나 호스도 사용될 수 있을 것이다.
뿐만 아니라 환풍장치(110)는 배기팬에 연결되는 모터의 구동축을 제어하여 (기)수광한 태양광 및 풍력 중에서 선택되는 전력원으로 배기팬을 구동시킨다(820). 환풍장치(110)는 태양광을 전력원으로 선택하는 경우 모터로 전류를 인가하여 구동축을 회전시킨다. 반면, 풍력을 전력원으로 선택하는 경우에는 모터로 인가되는 전류를 차단시킨다.
이의 과정에서 환풍장치(110)는 구동축의 회전운동에 의한 운동에너지를 전기에너지로 전환한 후 배터리에 저장할 수 있으며, 이때 환풍장치(110)는 배터리의 충전량을 측정하여 배터리의 충전이 만(full) 충전될 때까지 충전 동작을 수행할 수 있다. 충전 상태를 측정하기 위하여 간단하게는 전하의 이동속도를 측정하여 판단할 수 있다. 즉 전류는 단위면적을 이동하는 전하의 양으로 계산하므로 따라서 전하량이 많으면 빠르게 전하가 이동할 것이고, 적으면 느리게 이동한다. 따라서, 전하의 속도를 측정하여 충전량을 가늠해 볼 수 있을 것이다.
한편, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 비일시적 저장매체(non-transitory computer readable media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시 예를 구현할 수 있다.
여기서 비일시적 판독 가능 기록매체란, 레지스터, 캐시(cache), 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라, 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로, 상술한 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리 카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독가능 기록매체에 저장되어 제공될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
100: 배기관 110, 110', 700: 환풍장치
300: 태양광 수광부 310: 구동모터
320: (배기)팬 330: 구동부
400: 센싱부 410: 제어부
420: 태양광 축전부 430: 모터 구동부

Claims (4)

  1. 태양광을 수광하는 태양광 수광부(300)와; 상기 태양광 수광부(300)를 일측에 체결하며, 파이프(101)를 통해 유입되는 악취 또는 가스를 외부로 배출시키는 배기팬(320)과; 상기 배기팬(320)에 연결된 모터(310)의 구동축을 제어하여 상기 수광한 태양광 및 풍력 중에서 선택되는 전력원으로 상기 배기팬(320)을 동작시키는 구동부(330);를 포함하며,
    상기 구동부(330)는 광센서와 풍속센서를 구비하며, 상기 광센서에 태양광이 센싱되면 상기 구동축과 배기팬(320)이 결합되어 상기 배기팬(320)을 상기 태양광을 전력원으로 동작시키고, 상기 풍속센서에서 설정풍속보다 크게 센싱되면 상기 구동축과 배기팬(320)이 분리되어 상기 배기팬(320)을 상기 풍력을 전력원으로 동작시키며,
    상기 구동축과 배기팬(320)의 결합과 분리는,
    상기 배기팬(320)의 체결부(610)의 내면에 S극의 자성물질(610a)이 도포되고, 상기 구동축에는 자성물질(600)이 도포되며, 상기 자성물질(600)은 코일(601)과 전기적으로 연결되어서 N극과 S극을 띠도록 변환되어서,
    상기 2개의 자성물질(610a)(600)이 이극성일 때는 상기 구동축과 배기팬(320)이 결합되고, 동극성일 때는 상기 구동축과 배기팬(320)이 분리되도록 하며,
    상기 파이프(101)에서 분기되는 분기관과, 상기 분기관 단부에 풍력으로 회전되는 제2배기팬을 더 구비하며,
    상기 구동부(330)는 상기 배기팬(320)과 제2배기팬이 상기 풍력으로 동작할 때 상기 배기팬(320)과 제2배기팬의 회전운동을 전기에너지로 변환하는 전기회수장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 환풍장치.
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