特許 7582635 複合発電を利用した照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(54)【発明の名称】複合発電を利用した照明装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 9/04 20060101AFI20241106BHJP

   H02N 11/00 20060101ALI20241106BHJP

   F21S 9/03 20060101ALI20241106BHJP

   F21V 29/83 20150101ALI20241106BHJP

   H10N 10/13 20230101ALI20241106BHJP

   H10N 19/00 20230101ALI20241106BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20241106BHJP

【ＦＩ】

F21S9/04

H02N11/00 A

F21S9/03

F21V29/83

H10N10/13

H10N19/00

F21Y115:10

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2023542521

(86)(22)【出願日】2023-03-21

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-08-27

(86)【国際出願番号】 KR2023003740

(87)【国際公開番号】W WO2024010169

(87)【国際公開日】2024-01-11

【審査請求日】2023-07-19

(31)【優先権主張番号】10-2022-0081946

(32)【優先日】2022-07-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】523264105

【氏名又は名称】チョン、オク チャ

(73)【特許権者】

【識別番号】523264116

【氏名又は名称】ソ、ソン ウォン

(73)【特許権者】

【識別番号】523264127

【氏名又は名称】イン、シュエ ピン

(73)【特許権者】

【識別番号】523264138

【氏名又は名称】クク、ユン チュ

(73)【特許権者】

【識別番号】524206706

【氏名又は名称】キム、ボン ヒョン

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】チョン、オク チャ

(72)【発明者】

【氏名】ソ、ソン ウォン

(72)【発明者】

【氏名】イン、シュエ ピン

(72)【発明者】

【氏名】クク、ユン チュ

(72)【発明者】

【氏名】キム、ボン ヒョン

【審査官】當間 庸裕

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１１４０１７７２６（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１１００７８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１０－０１３８６７４（ＫＲ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１７－００３７３０９（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２１Ｓ ９／０４

Ｈ０２Ｎ １１／００

Ｆ２１Ｓ ９／０３

Ｆ２１Ｖ ２９／８３

Ｈ１０Ｎ １０／１３

Ｈ１０Ｎ １９／００

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

太陽熱により一面に高温部が形成される第１熱電素子（１１０）を有し、第１熱電素子（１１０）によって電気エネルギーが生産される第１発電部（１００）と、
ＬＥＤモジュール（２４０）から発生した熱により一面に高温部が形成される第２熱電素子（２１０）を有し、第２熱電素子（２１０）によって電気エネルギーが生産される第２発電部（２００）と、
前記第１発電部（１００）と第２発電部（２００）との間に設けられ、第１熱電素子（１１０）及び第２熱電素子（２１０）のそれぞれの他面を同時に冷却させる冷却部（３００）と、を含み、
前記第１発電部（１００）は、隣接する上側に第１熱電素子（１１０）の他面が位置し、隣接する下側に冷却部（３００）が位置する第１冷却板（１２０）と、第１熱電素子（１１０）の隣接する上側に設けられ、太陽から熱を集める第１集熱板（１３０）と、をさらに含み、
前記第２発電部（２００）は、隣接する上側に冷却部（３００）が位置し、隣接する下側に第２熱電素子（２１０）の他面が位置する第２冷却板（２２０）と、第２熱電素子（２１０）の一面とＬＥＤモジュール（２４０）との間に設けられ、ＬＥＤモジュール（２４０）から発生した熱を集める第２集熱板（２３０）と、をさらに含み、
前記冷却部（３００）は、空気が流出入する流出入口（３１０）が対向方向に対応して設けられ、一方側を介して外部から流入し、且つ、他方側を介して外部へ流出する空気によって冷却が行われることを特徴とする、複合発電を利用した照明装置。

【請求項2】

前記流出入口（３１０）は、外部に向かって下方傾斜するように突設されることを特徴とする、請求項１に記載の複合発電を利用した照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複合発電を利用した照明装置に係り、特に、太陽熱やＬＥＤからの熱などによる発電を利用して省エネルギーを図ることができる照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、街路灯、公園灯、投光灯などの照明装置には、発光用のＬＥＤモジュールが備えられており、ＬＥＤモジュールは、電源が供給されると、発光するとともに熱が発生するので、放熱板を介して熱を放出してＬＥＤモジュールを保護することにより寿命を延ばすように構成される。

【0003】

最近、技術の発展と省エネルギーの観点から太陽光による発電を利用して照明装置が登場しており、この種の照明装置は、昼間に太陽電池パネルを介して太陽光を集めて電気を生産し、生産された電気を蓄電してから、夜間にＬＥＤモジュールへ電源を供給する。

【0004】

ところが、曇りや雨、雪などの天候により、昼間に十分な量の電気が生産されない場合、夜間に外部電力を取り入れて使用しなければならず、夜間には電気を費やすだけであって電気を生産することができないので、省エネエネルギー効果が大きくない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、かかる問題点を解決するためのもので、その目的は、太陽熱やＬＥＤから発生した熱などによる発電を用いて昼間のみならず、夜間にも電気を生産することにより、省エネルギー効果を極大化させることができる、複合発電を利用した照明装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の目的を達成するための本発明に係る複合発電を利用した照明装置は、太陽熱により一面に高温部が形成される第１熱電素子を有し、第１熱電素子によって電気エネルギーが生産される第１発電部と、ＬＥＤモジュールから発生した熱により一面に高温部が形成される第２熱電素子を有し、第２熱電素子によって電気エネルギーが生産される第２発電部と、前記第１発電部と前記第２発電部との間に設けられ、第１熱電素子及び第２熱電素子のそれぞれの他面を同時に冷却させる冷却部と、を含む。

【0007】

また、前記第１発電部は、隣接する上側に第１熱電素子の他面が位置し、隣接する下側に冷却部が位置する第１冷却板をさらに含み、前記第２発電部は、隣接する上側に冷却部が位置し、隣接する下側に第２熱電素子の他面が位置する第２冷却板をさらに含んでもよい。

【0008】

また、前記第１発電部は、第１熱電素子の隣接する上側に設けられて太陽から熱を集める第１集熱板をさらに含み、前記第２発電部は、第２熱電素子の一面とＬＥＤモジュールとの間に設けられ、ＬＥＤモジュールから発生した熱を集める第２集熱板をさらに含んでもよい。

【0009】

また、前記冷却部は、流出入する空気によって冷却が行われるように構成され、前記空気が流出入する流出入口は、冷却部の少なくとも一側から外部に向かって下方傾斜するように突設されてもよい。

【0010】

また、前記冷却部は、流出入する空気によって冷却が行われるように構成され、前記冷却部内を移動する空気によって回転しながら上下方向に風を送り出す回転体を含み、回転体の回転力を用いて電気エネルギーを生産する第３発電部をさらに含んでもよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、第１発電部は昼間に太陽光を用いた発電によって電気エネルギーを生産し、第２発電部は夜間に作動するＬＥＤモジュールから発生した熱を用いた発電によって電気エネルギーを生産し、第１発電部及び第２発電部のそれぞれに含まれている第１熱電素子及び第２熱電素子は、冷却部により高温部と低温部との温度差が最も大きくなって発電効率を高めることができるので、省エネルギー効果を極大化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明に係る複合発電を利用した照明装置の一例による外形を示す図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る複合発電を利用した照明装置の内部構造を示す図である。

【図3】本発明の第２実施形態に係る複合発電を利用した照明装置の内部構造を示す図である。

【図4】本発明の第２実施形態に係る複合発電を利用した照明装置に適用された回転体の一例を示す図である。

【図5】本発明の第３実施形態に係る複合発電を利用した照明装置の内部構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明では、太陽熱やＬＥＤから発生した熱などによる発電を利用して昼間のみならず、夜間にも電気を生産することにより、省エネルギー効果を極大化させることができるように、太陽熱により一面に高温部が形成される第１熱電素子を有し、第１熱電素子によって電気エネルギーが生産される第１発電部と、ＬＥＤモジュールから発生した熱により一面に高温部が形成される第２熱電素子を有し、第２熱電素子によって電気エネルギーが生産される第２発電部と、前記第１発電部と第２発電部との間に設けられ、第１熱電素子及び第２熱電素子のそれぞれの他面を同時に冷却させる冷却部と、を含むことを特徴とする、複合発電を利用した照明装置を提案する。

【0014】

本発明の権利範囲は、以下に説明する実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的要旨から逸脱することなく、当該技術分野における通常の知識を有する者によって様々に変形実施できる。

【0015】

以下、本発明の複合発電を利用した照明装置について、添付の図１～図５を参照して詳細に説明する。

【0016】

本発明の複合発電を利用した照明装置Ａは、街路灯、公園灯、投光灯などに適用でき、図１に示すように街路灯ヘッドに適用され、複合発電によって電気エネルギーが生産されるようにすることができる。

【0017】

このような複合発電を利用した照明装置Ａは、図２及び図３に示すように、電気エネルギーを生産する第１発電部１００及び第２発電部２００と、第１発電部１００と第２発電部２００との間に設けられる冷却部３００と、を含む。

【0018】

第１発電部１００は、第１熱電素子１１０を含み、第１熱電素子１１０は、板状に形成され、一面が上方を向き、他面が下方を向くように配置されてもよく、一面が太陽熱により加温されることにより高温部を形成し、他面は一面に対して相対的に低温部を形成する。このように一面と他面との温度差が生じた第１熱電素子１１０は、その大きさに応じて１つまたは複数が備えられてもよく、複数が備えられる場合、互いに所定の間隔を隔てて同一平面上に配置されることが好ましい。このような第１熱電素子１１０により、第１発電部１００では電気エネルギーが生産される。

【0019】

また、第１発電部１００は、第１熱電素子１１０の高温部と低温部との間に大きな温度差が生じるようにする構成をさらに含んでもよい。一例として、第１発電部１００は、図２及び図３に示すように、隣接する上側に第１熱電素子１１０の他面が位置し、隣接する下側に冷却部３００が位置する第１冷却板１２０をさらに含んでもよく、具体的な一例として、第１冷却板１２０は、上方に向かって冷気を放出するヒートシンクで構成されてもよい。

【0020】

このような第１冷却板１２０は、冷却部３００によって冷却が行われる。このため、隣接する第１熱電素子１１０の他面が一面に対して相対的に大きな温度差を示す低温部を形成する。

【0021】

また、第１発電部１００は、図１の（ａ）、図２及び図３に示すように、第１熱電素子１１０の一面に太陽からの熱を伝達する第１集熱板１３０をさらに含んでもよい。第１集熱板１３０は、第１熱電素子１１０の隣接する上側に設けられて太陽から熱を集め、第１熱電素子１１０の一面に伝達するので、第１熱電素子１１０の一面が他面に対して相対的に高温部が効果的に形成されるようにする。

【0022】

上述した第１冷却板１２０と第１集熱板１３０の両方が第１発電部１００に含まれる場合、第１熱電素子１１０の高温部と低温部との温度差を最も大きくすることができ、第１熱電素子１１０の持続的な大きい温度差の維持が可能であって発電効率を高めることができる。

【0023】

一方、第２発電部２００は、ＬＥＤモジュール２４０、及び第２熱電素子２１０を含む。

【0024】

ＬＥＤモジュール２４０は、一例として、１つまたは複数のＬＥＤが一面に備えられたＬＥＤ基板であってもよく、複数のＬＥＤを備えたＬＥＤ基板の場合、複数のＬＥＤは、所定の間隔を隔てて配置されてもよい。このようなＬＥＤモジュール２４０は、図１の（ｃ）に示すように、ＬＥＤを備えた一面が下方を向くように配置できる。そして、ＬＥＤモジュール２４０の隣接する下側には、ＬＥＤモジュール２４０を保護するための透過窓２５０が備えられてもよく、ＬＥＤモジュール２４０に作動することにより、ＬＥＤから発光した光は透過窓２５０を介して外部へ送り出されることができる。

【0025】

第２熱電素子２１０は、板状に形成され、一面が下方を向き、他方が上方を向くように配置でき、一面がＬＥＤモジュール２４０からの熱により加温されることにより高温部が形成され、他面は一面に対して相対的に低温部を形成する。このように一面と他面との温度差が生じた第２熱電素子２１０は、その大きさに応じて１つまたは複数個が備えられてもよく、複数個が備えられる場合、互いに所定の間隔を隔てて同一平面上に配置されることが好ましい。このような第２熱電素子２１０により、第２発電部２００では電気エネルギーが生産される。

【0026】

また、第２発電部２００は、第２熱電素子２１０の高温部と低温部との間に大きな温度差が生じるようにする構成をさらに含んでもよい。一例として、第２発電部２００は、図２及び図３に示すように、隣接する上側に冷却部３００が位置し、隣接する下側に第２熱電素子２１０の他面が位置する第２冷却板２２０をさらに含んでもよく、具体的な一例として、第２冷却板２２０は、下方を向いて冷気を放出することが可能なヒートシンクで構成できる。

【0027】

このような第２冷却板２２０は、冷却部３００によって冷却が行われる。このため、隣接する第２熱電素子２１０の他面が一面に対して相対的に温度差の大きい低温部を形成する。

【0028】

第２発電部２００は、図２及び図３に示すように、第２熱電素子２１０の一面にＬＥＤモジュール２４０からの熱を伝達する第２集熱板２３０をさらに含んでもよい。第２集熱板２３０は、第２熱電素子２１０の一面とＬＥＤモジュール２４０との間に設けられ、ＬＥＤモジュール２４０からの熱を集めて第２熱電素子２１０の一面へ伝達するので、第２熱電素子２１０の一面が他面に対して相対的に高温部が効果的に形成されるようにする。

【0029】

上述した第２冷却板２２０と第２集熱板２３０の両方が第２発電部２００に含まれる場合、第２熱電素子２１０の高温部と低温部との間に最も大きな温度差が生じるようにすることができ、第２熱電素子２１０の持続的な大きい温度差の維持が可能であって発電効率を高めることができる。

【0030】

一方、冷却部３００は、図２及び図３に示すように、第１発電部１００と第２発電部２００との間に設けられ、第１熱電素子１１０及び第２熱電素子２１０のそれぞれの他面を同時に冷却させる。このような冷却部３００は、一例として、空冷式、水冷式で構成できるが、水冷式は、空冷式に比べて相対的に複合した構造を有し、漏水による危険があるので、本発明における冷却部３００は、空冷式で構成されることが好ましい。

【0031】

したがって、冷却部３００は、流出入する空気によって冷却が行われるように構成できる。このために、冷却部３００は、中空の筒状をすることができ、少なくとも一側には、空気の流出入する流出入口３１０が設けられてもよい。このとき、流出入口３１０は、外部に向かって下方傾斜するように突設できる。これは、本発明の複合発電を利用した照明装置Ａが外部に設置されることを考慮して、雨や雪が流出入口３１０を介して冷却部３００内に流入するのを防止するためである。

【0032】

好ましくは、冷却部３００に流出入口３１０が対向方向に対応して設けられることができる。これにより、一方の面に設けられた流出入口３１０から空気が流入し、一方の面に対向する他方の面に設けられた流出入口３１０を介して空気が流出することができ、流入した空気は、冷却部３００を通過することにより、第１熱電素子１１０及び第２熱電素子２１０のそれぞれの他面を冷却させる。

【0033】

上述した本発明に係る複合発電を利用した照明装置Ａは、昼間に第１発電部１００によって太陽熱を用いた発電によって電気エネルギーが生産され、夜間に第２発電部２００によって作動するＬＥＤモジュール２４０からの熱を用いた発電によって電気エネルギーが生産され、冷却部３００により、第１発電部１００及び第２発電部２００にそれぞれ含まれている第１熱電素子１１０及び第２熱電素子２１０の高温部と低温部との温度差が最も大きく生じるので、発電効率を高めることができて省エネルギー効果を最大化することができる。

【0034】

一方、本発明は、図３に示すように、冷却部３００内に空気の流れが形成されることを利用して電気エネルギーを生産する第３発電部４００をさらに含んでもよい。第３発電部４００は、図３及び図４に示すように、冷却部３００内を移動する空気によって回転しながら上下方向に風を送り出す回転体４１０を含むことができ、回転体４１０の回転力を用いて電気エネルギーを生産する。

【0035】

回転体４１０は、冷却部３００の上下方向に立てられた軸に複数のブレードが設けられるように構成されてもよく、一方側から他方側へ空気が移動すると、ブレードが回転しながら上下方向、すなわち第１冷却板１２０及び第２冷却板２２０に向かって風が送り出されることができる。すなわち、回転体４１０は、電気エネルギーを生産させる回転力を提供するとともに、第１冷却板１２０及び第２冷却板２２０を短時間で冷却させる役割を果たす。このため、第３発電部４００は、追加の電気エネルギーを生産することができるだけでなく、第１発電部１００及び第２発電部２００の発電効率をさらに向上させることができる。

【0036】

一方、本発明は、図５に示すように、太陽光を利用して電気エネルギーを生産する第４発電部５００をさらに含んでもよい。第４発電部５００は、図５に示すように、第１集熱板１３０の上側に設けられる太陽電池パネル５１０を含むことができ、太陽電池パネル５１０は、図面に水平に示されているが、一方向に傾くように配置されてもよい。

【0037】

太陽電池パネル５１０は、太陽の光エネルギーを電気エネルギーに変換させるとともに、太陽熱も吸熱するので、太陽電池パネル５１０の下側に設けられた第１集熱板１３０へ太陽熱を間接的に伝達する。ただし、この場合は、第１集熱板１３０が直接太陽熱を受ける場合に比べて、第１発電部１００を介した電気エネルギーの生産量は減少するが、第１発電部１００で減少した生産量よりも第４発電部５００を介して生産される電気エネルギー量が大きいので、より高い発電効率が期待できる。

【0038】

また、図面には示されていないが、本発明は、各発電部１００、２００、４００、５００で生産された電気エネルギーを蓄えるバッテリーが備えられてもよく、各発電部１００、２００、４００、５００で生産された電気エネルギーを用いてＬＥＤモジュール２４０が作動することができるようにコンバータも備えられてもよい。

【符号の説明】

【0039】

Ａ 複合発電を利用した照明装置
１００ 第１発電部
１１０ 第１熱電素子
１２０ 第１冷却板
１３０ 第１集熱板
２００ 第２発電部
２１０ 第２熱電素子
２２０ 第２冷却板
２３０ 第２集熱板
２４０ ＬＥＤモジュール
２５０ 透過窓
３００ 冷却部
３１０ 流出入口
４００ 第３発電部
４１０ 回転体
５００ 第４発電部
５１０ 太陽電池パネル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】