KR20120110697A - 태양광발전으로 엘이디를 구동하는 버티컬 블라인드 - Google Patents

태양광발전으로 엘이디를 구동하는 버티컬 블라인드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양전지패널을 이용하여 전력을 생산하는 버티컬 블라인드 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직사각형의 패널 형태로 일정 간격을 두고 각 면이 서로 평행하게 배치되며, 일면에 태양전지패널이 구비되는 복수개의 블레이드, 창틀의 상부에 부착되며 연결부재에 의해 각각의 상기 블레이드가 연결되고 상기 블레이드의 각도 및 위치를 조절하는 구동부, 상기 구동부의 일측에 구비되어 상기 태양전지패널에서 변환된 전기에너지를 축전하는 배터리 및 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 태양전지를 구비한 버티컬 블라인드 에 관한 것이다.

Description

태양광발전으로 엘이디를 구동하는 버티컬 블라인드{Vertical Blinde Driving by PVLED(Photovoltaic Light Emitting Diode)}
본 발명은 태양전지패널을 이용하여 전력을 생산하는 버티컬 블라인드 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직사각형의 패널 형태로 일정 간격을 두고 각 면이 서로 평행하게 배치되며, 일면에 태양전지패널이 구비되는 복수개의 블레이드, 창틀의 상부에 부착되며 연결부재에 의해 각각의 상기 블레이드가 연결되고 상기 블레이드의 각도 및 위치를 조절하는 구동부, 상기 구동부의 일측에 구비되어 상기 태양전지패널에서 변환된 전기에너지를 축전하는 배터리 및 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 태양전지를 구비한 버티컬 블라인드 에 관한 것이다.
환경 친화적이고 신 재생 에너지의 하나로 각광 받는 태양광 발전 시스템에 대한 관심은 지속되어 왔다.
종래의 블라인드는 외부에서 실내로 들어오는 빛을 차단하거나 외부에서 실내를 들여다보는 것을 차단하는 단순한 기능만이 있어 태양의 광에너지를 효율적으로 사용하지 못하는 문제점이 있었다. 또한, 태양광을 이용한 축전장치는 그 구조가 매우 복잡하고, 규모가 매우 커서 설치하는 장소에 제약을 받으며, 주로 야외에 노출된 상태로 설치되므로 눈, 비, 먼지 등의 오염으로 인해 자주 청소해야 하는 불편한 문제점이 있었다.
이런 문제를 해결하기 위하여 최근에는 태양광 발전 시스템의 하나로서 건물 창문에 마련하여 전기 에너지를 생산하는 발전 기능과 직사 광선을 적절하게 차단하는 기능을 겸하는 블라인드가 개발되었고, 외관상 미려하고 블라인드에 부착하는 태양전지패널의 설치 면적을 줄이면서 전기 에너지의 생산을 증대하는 방안에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
그러나, 대게 상기 버티칼 블라인드는 어느 한방향을 향한 채로 위치고정되는데, 이로 인해 상기 태양전지패널 또한 상기 버티칼 블라인드를 따라 어느 한방향을 향한채로 위치고정된다.
상기 버티칼 블라인드가 향한 방향에 태양이 위치할 경우 상기 태양전지패널의 수광효율은 높아지나, 동쪽에서 서쪽으로 태양이 이동하여 상기 버티칼 블라인드가 향한 방향에 태양이 위치하지 않을 경우 상기 태양전지패널의 수광효율은 물론 전기적에너지 발생효율 또한 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로써, 본 발명의 과제는 다음과 같다.
첫째, 시간이 경과됨에 따라 태양이 이동하게 되더라도 태양의 이동에 따라 버티컬 블라인드의 블레이드가 정역방향으로 회전하여 상기 블레이드의 태양전지패널이 태양광 조사방향을 추적할 수 있기 때문에 상기 태양전지패널이 보다 높은 효율로 태양광을 수광할 수 있는 태양전지를 구비한 버티컬 블라인드를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
둘째, 이로 인해 상기 태양전지패널의 전기에너지 발생효율 또한 크게 향상될 수 있게 되고, 나아가 상기 블라인드로 인해 직사광선을 보다 용이하게 차단할 수 있는 태양전지를 구비한 버티컬 블라인드를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
셋째, 실내 조명을 이용한 발전 기능을 수행하는 태양전지를 구비한 버티컬 블라인드 및 그 제어방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 직사각형의 패널 형태로 일정 간격을 두고 각 면이 서로 평행하게 배치되며, 일면에 태양전지패널이 구비되는 복수개의 블레이드, 창틀의 상부에 부착되며 연결부재에 의해 각각의 상기 블레이드가 연결되고 상기 블레이드의 각도를 조절하는 구동부. 복수개의 엘이디를 포함하여 이루어지는 전기부하, 상기 구동부의 일측에 구비되어 상기 태양전지패널에서 변환된 전기에너지를 축전하는 배터리와 태양전지패널에 의해 발전된 직류의 전기에너지를 교류로 변환하여 전기부하에 전달하는 인버터를 포함하여 구성되는 전원부 및 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 태양전지를 구비한 버티컬 블라인드를 제공한다.
상기 복수개의 블레이드중 적어도 어느 하나는 태양전지패널이 구비된 전면에 태양광의 입사각을 측정하는 태양광측정센서를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 구동부는, 정역방향으로 회전하여 상기 블레이드의 각도를 조절하는 각도조절모터를 포함하여 이루어질 수 있다.
이 때, 상기 각도조절모터와 상기 블레이드는 상기 연결부재에 의해상호결합되어 상기 각도조절모터의 움직임에 따라 상기 블레이드의 정역방향 회전이 가능하도록 이루어짐이 바람직하다.
상기 구동부는 전원스위치를 더 포함하여 구성되어 상기 스위치가 켜졌을 때에는 상기 배터리에 축전된 전력을 이용하여 상기 전기부하의 작동이 이루어지도록 함이 바람직하다.
본 발명의 제어방법은 전기 부하에 제공하는 전력이 부족하면, 이를 인식한 상기 제어부가 인버터를 제어하여 전기부하에 상용 교류 전원이 공급되도록 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고 상기 제어방법은 상기 태양광측정센서를 통해 상기 제어부에 입력된 태양광 입사각 정보에 따라 태양광 입사각이 상시 수직에 가깝도록 상기 블레이드를 조절하도록 이루어짐이 바람직하다.
또한, 상기 제어방법은 상기 태양광측정센서를 통해 입력되는 태양광의 입사각이 일정각도 이하일 때 상기 태양전지패널이 실내 조명을 향하도록 상기 블레이드를 조절하도록 이루어짐이 바람직하다.
본 발명 버티컬 블레이드에 따른 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 시간이 경과됨에 따라 태양이 이동하게 되더라도 태양의 이동에 따라 버티컬 블라인드의 블레이드가 정역방향으로 회전하여 상기 블레이드의 태양전지패널이 태양광 조사방향을 추적할 수 있기 때문에 상기 태양전지패널이 보다 높은 효율로 태양광을 수광할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 이로 인해 상기 태양전지패널의 전기에너지 발생효율 또한 크게 향상될 수 있게 되고, 나아가 상기 블라인드로 인해 직사광선을 보다 용이하게 차단할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 실내 조명을 이용한 발전 기능을 수행하는 태양전지를 구비한 버티컬 블라인드 및 그 제어방법을 제공함으로써, 야간이나 태양광이 부족한 날씨에도 발전이 이루어질 수 있는 효과가 있다.
아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 출원의 기구를 예시하기 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다.
그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명 태양광발전으로 엘이디를 구동하는 버티컬 블라인드 개략적으로 나타내는 부분사시도;
도 2는 본 발명 태양광발전으로 엘이디를 구동하는 버티컬 블라인드의 또다른 실시예에 따른 도면;
도 3은 본 발명 태양광발전으로 엘이디를 구동하는 버티컬 블라인드의 구동부를 개략적으로 나타내는 종단면도; 및
도 2는 본 발명 태양광발전으로 엘이디를 구동하는 버티컬 블라인드의 작동을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
본 일 실시예에 따른 본 발명 태양광발전으로 엘이디를 구동하는 버티컬 블라인드는, 도 1에 도시한 바와 같이, 직사각형의 패널 형태로 일정 간격을 두고 각 면이 서로 평행하게 배치되며, 일면에 태양전지패널(110)이 구비되는 복수개의 블레이드(100), 창틀의 상부에 부착되며, 연결부재(130)에 의해 각각의 상기 블레이드(100)가 연결되고 상기 블레이드(100)의 각도를 조절하는 구동부(200). 복수개의 엘이디를 포함하여 이루어지는 전기부하(500), 상기 구동부(200)의 일측에 구비되어 상기 태양전지패널(110)에서 변환된 전기에너지를 축전하는 배터리(310)와 태양전지패널(110)에 의해 발전된 직류의 전기에너지를 교류로 변환하여 전기부하(500)에 전달하는 인버터(320)를 포함하여 구성되는 전원부(300) 및 상기 구동부(200)를 제어하는 제어부(400)를 포함하여 구성된다.
상기 태양전지패널(110)의 재질로는 유기?염료? silicon amorphous 박막 태양전지, CIGS 태양전지, 웨이퍼 태양전지 등의 소재가 적용될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
단, 바람직하게는 상기 태양전지패널(110)로써, 태양으로 인해 상기 태양전지모듈에 그림자가 발생되어도 다른 태양전지에 비해 효율 및 전력면에서 그림자의 영향이 미비한 이점이 있는 유기?염료 태양전지 등을 사용하는 것이 좋다.
그리고, 상기 블레이드(100)는 직물재질 등 여러 재질로 이루어질 수 있겠으나, 상기 태양전지패널(110)로 태양광이 조사되는 과정 중에 상기 블레이드(100)에 발생되는 고열이 외부로 원활하게 방열될 수 있도록 상기 블레이드(100)는 알루미늄 재질 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 도 1에는 각각의 상기 블레이드(100)들이 상기 구동부(200)와 직각을 이루며 배치되어 있지만, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 이에 한정하지 않고 각각의 상기 블레이드(100)들은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 구동부(200)와 평행을 이루도록 배치될 수도 있다.
상기와 같이 구성된 복수개의 블레이드(100)중 적어도 어느 하나는 태양전지패널(110)이 구비된 전면에 태양광의 입사각을 측정하는 태양광측정센서(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 태양광측정센서(120)로써 포토다이오드(photodiode, 반도체 다이오드의 하나. 반도체 접합부에 빛이 닿으면 전류가 발생하는 성질을 이용한 것으로써, 빛의 검출 따위에 쓰인다.) 등을 사용할 수 있겠으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 구동부(200)는 상기 블레이드(100)를 정역방향으로 회전시키기 위한 각도조절모터(210)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 각도조절모터(210)는 상기 연결부재(130)에 의해 상기 블레이드(100)의 상부와 각각 상호결합되며, 전원을 공급받아 상기 블레이드(100)가 태양광이 입사되는 방향을 향하도록 상기 블레이드(100)를 정역방향으로 회전시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 구동부(200)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 구동부(200)의 일측에 구동축(220)이 수평으로 축결합되는 각도조절모터(210), 상기 각도조절모터(210)의 구동축(220)과 축결합된 상태로 상기 구동부(200)의 내부에 수평으로 구비되고 상기 제어부(400)의 제어에 의해 상기 구동축(220)이 정역회전될 시 상기 구동축(220)을 따라 정역회전하는 회전축, 상기 회전축의 외주연에 수직으로 일정간격으로 축결합되어 상기 회전축을 따라 정역회전하는 상부 베벨기어(240), 상기 상부 베벨기어(240)와 맞물림결합된 상태로 상기 블레이드(100)의 일측에 형성되는 수직축(131)에 수평으로 각각 축결합되어 상기 구동부(200)의 내부에 일정간격으로 구비되고 상기 상부 베벨기어(240)를 따라 정역회전하여 상기 블레이드(100)를 정역회전시키는 하부 베벨기어(250)를 포함하여 이루어질 수 있다.
도 3에서 보는 바와 같이 하나의 상기 각도조절모터(210)의 구동축(220)이 상기 제어부(400)의 제어에 의해 정역회전할 시 각각의 상기 블레이드(100) 모두 또한 정역회전하게 된다.
본 실시예에서는 상기 블레이드(100)를 회전시키는 수단으로써 각도조절모터(210), 회전축, 상부 베벨기어(240) 및 하부 베벨기어(250) 등을 예로 들었으나, 이에 한정되어 구성되어야 하는 것은 아니며 상기 블레이드(100) 모두를 정역회전시킬 수 있는 구성이면 어떤 것이든 적용 가능하다.
한편, 상기 전기부하(500)는 여러가지 기구로 이루어질 수 있겠지만, 본 실시예에서는 상기 전기부하(500)가 엘이디 조명인 것을 예로 들어 설명한다.
상기 구동부(200)는 스위치(260)를 더 포함하여 구성되어 상기 스위치(260)가 켜졌을 때에는 상기 배터리(310)에 축전된 전력을 이용하여 상기 전기부하(500)의 작동이 이루어지도록 함이 바람직하다.
그리고, 도면에서는 도시되지 않았으나 상기 블레이드(100)는 일측이 상기 태양전지패널(110)과 전기적으로 연결되고, 타측이 상기 전원부(300)와 전기적으로 연결되는 전선 등의 라인이 구비될 수 있는데, 전선 등의 상기 라인을 통해 상기 태양전지패널(110)이 변환시킨 전기에너지가 상기 배터리(310)에 축전될 수 있다.
도 4에 도시된 블록도를 참고하여, 상기와 같이 구성된 본 발명 태양전지를 구비한 버티컬 블라인드의 제어방법을 설명하면 다음과 같다.
본 발명 태양전지를 구비한 버티컬 블라인드의 제어방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명 태양전지를 구비한 버티컬 블라인드는, 제어부(400)가 운전 프로그램에 따라 초기화 운전하고, 초기화 운전을 마치면 제어부(400)가 각도조절모터(210)를 제어한다.
이에 따라, 블레이드(100)의 초기 위치가 정렬된다.
그런 다음, 정렬된 위치에서 미세 조정을 위한 스캔을 한다.
여기서, 스캔은 태양광측정센서(120)에 측정되는 태양광 입사각이 최대한 직각에 근접하도록 블레이드(100)를 이동하는 과정이다.
위치 조정이 끝나면, 태양전지패널(110)에서 발전이 시작된다.
태양전지패널(110)을 이용한 발전이 이루어지는 동안에도 상기 태양광측정센서(120)를 통해 상기 제어부(400)에 입력된 태양광 입사각 정보에 따라 태양광 입사각이 상시 수직에 가깝도록 상기 블레이드(100)를 조절하도록 이루어짐이 바람직하다.
따라서, 시간이 경과됨에 따라 태양이 이동하게 되더라도 태양의 이동에 따라 버티컬 블라인드의 블레이드(100)가 정역방향으로 회전하여 상기 블레이드(100)의 태양전지패널(110)이 태양광 조사방향을 추적할 수 있기 때문에 상기 태양전지패널(110)이 보다 높은 효율로 태양광을 수광할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 태양광측정센서(120)를 통해 입력되는 태양광의 입사각이 일정각도 이하일 때 상기 태양전지패널(110)이 실내 조명을 향하도록 상기 블레이드(100)를 조절할 수 있다
야간이나 흐린 날씨에서 태양광을 이용한 발전이 어렵다. 이를 고려하여 태양전지패널(110)이 구비된 블레이드(100)의 전면이 실내 조명이 위치한 쪽으로 향하게 한다.
전면에 부착된 태양전지패널(110)이 실내 조명과 대면하므로 실내 조명을 이용하여 태양전지패널(110)이 빛에너지를 전기에너지로 변환한다.
실내 조명의 발전으로 얻어진 전기 에너지는 배터리(310)의 충전에 활용할 수 있다.
한편, 배터리(310)를 통해 전기 부하(500)에 제공되는 전력이 부족하면 이를 인식한 상기 제어부(400)가 인버터(320)를 제어하여 전기부하(500)에 상용 교류 전원이 공급되도록 이루어짐이 바람직하다
상기와 같이 구성된 버티컬 블라인드는 상시 작동이 필요하지 않은 개인 조명등, 비상 조명, 옥외 간판 등의 엘이디 램프를 작동하는 곳에 다양하게 적용될 수 있을 것이다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
100 : 블레이드 110 : 태양전지패널
120 : 태양광측정센서 130 : 연결부재
131 : 수직축 200 : 구동부
210 : 각도조절모터 220 : 구동축
230 : 회전축 240 : 상부베벨기어
250 : 하부베벨기어 260 : 스위치
300 : 전원부 310 : 배터리
320 : 인버터 400 : 제어부
500 : 전기부하

Claims (7)

  1. 직사각형의 패널 형태로 일정 간격을 두고 각 면이 서로 평행하게 배치되며, 일면에 태양전지패널이 구비되는 복수개의 블레이드;
    창틀의 상부에 부착되며, 연결부재에 의해 각각의 상기 블레이드가 연결되고 상기 블레이드의 각도를 조절하는 구동부;
    복수개의 엘이디를 포함하여 이루어지는 전기부하;
    상기 구동부의 일측에 구비되어 상기 태양전지패널에서 변환된 전기에너지를 축전하는 배터리와 태양전지패널에 의해 발전된 직류의 전기에너지를 교류로 변환하여 전기부하에 전달하는 인버터를 포함하여 구성되는 전원부; 및
    상기 구동부를 제어하는 제어부;
    를 포함하여 구성되는 태양전지를 구비한 버티컬 블라인드.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수개의 블레이드중 적어도 어느 하나는,
    태양전지패널이 구비된 전면에 태양광의 입사각을 측정하는 태양광측정센서를 포함하여 구성되는 태양전지를 구비한 버티컬 블라인드.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 구동부는,
    정역방향으로 회전하여 상기 블레이드의 각도를 조절하는 각도조절모터를 적어도 일개소 이상 포함하여 이루어지며,
    상기 연결부재는,
    상기 각도조절모터와 각각 연결되어 상기 블레이드의 정역방향 회전을 가능하게 하는 태양전지를 구비한 버티컬 블라인드.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 구동부는,
    스위치를 더 포함하여 구성되어 상기 스위치가 켜졌을 때에는 상기 배터리에 축전된 전력을 이용하여 상기 전기부하의 작동이 이루어지는 태양전지를 구비한 버티컬 블라인드.
  5. 전기 부하에 제공하는 전력이 부족하면, 이를 인식한 상기 제어부가 인버터를 제어하여 전기부하에 상용 교류 전원이 공급되도록 이루어지는 제어방법.
  6. 상기 태양광측정센서를 통해 상기 제어부에 입력된 태양광 입사각 정보에 따라 태양광 입사각이 상시 수직에 가깝도록 상기 블레이드를 조절하는 제어방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 태양광측정센서를 통해 입력되는 태양광의 입사각이 일정각도 이하일 때 상기 태양전지패널이 실내 조명을 향하도록 상기 블레이드를 조절하는 제어방법.
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