KR102281791B1 - Seismic Device for solar module structure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양전지 모듈 프레임을 받치는 기둥과 지반에 고정되어 있는 파일 사이에 설치되어 강풍이나 지진 등 외력에 의한 진동을 효과적으로 흡수 및 저감할 수 있는 태양전지 모듈 설치 구조물용 내진 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an earthquake-resistant device for a solar cell module installation structure that is installed between a pillar supporting a solar cell module frame and a pile fixed to the ground, and can effectively absorb and reduce vibration caused by external forces such as strong winds or earthquakes.
오늘날 우리가 사용하는 대부분의 전기는 대부분 화력이나 원자력으로 발전되고 있지만, 화력이나 원자력은 환경을 오염시키는 문제가 있어 최근에는 자연력을 이용한 다양한 발전 기술이 개발되고 있으며, 이러한 자연력을 이용한 발전 기술들 중 하나가 태양전지 발전 기술이다.Most of the electricity we use today is generated by thermal power or nuclear power, but thermal power or nuclear power has a problem in polluting the environment, so various power generation technologies using natural power have been developed recently. One is solar cell power generation technology.
태양전지 발전에서 경제성이 있는 전기를 얻기 위해서는 복수개의 태양전지로 이루어진 태양전지 모듈이 태양전지 모듈 프레임에 장착되며, 태양전지 모듈 프레임이 지상에 설치되어야 한다. In order to obtain economical electricity from solar cell power generation, a solar cell module composed of a plurality of solar cells is mounted on a solar cell module frame, and the solar cell module frame must be installed on the ground.
태양전지 모듈 설치 구조물의 설치 방법은 여러가지가 있을 수 있으나, 일반적으로 파일을 지하에 매립하여 외력에 견딜 수 있도록 하고, 파일의 상단부에 수직으로 기둥이 설치되고, 기둥의 상단부에 태양전지 프레임을 설치하게 된다.There may be various methods of installing the solar cell module installation structure, but in general, the pile is buried underground to withstand external force, the pillar is installed vertically at the top of the pile, and the solar cell frame is installed at the top of the pillar will do
그러나 지진이나 강풍에 의해 발생되는 외력은 파일 및 기둥을 통해 태양전지 프레임에 그대로 전달되어 태양전지 프레임 및 설치 구조물의 파손을 야기할 수 있으므로 이를 방지할 수 있는 내진 장치가 요구된다.However, since the external force generated by an earthquake or strong wind may be transmitted to the solar cell frame through piles and pillars as it is and may cause damage to the solar cell frame and installation structure, an earthquake resistant device capable of preventing this is required.
종래의 기술로서, 등록특허 제10-1150570호 "내진형 쏠라셀 장치"(2014년 2월27일 등록), 등록특허 제10-1722040호 "태양광모듈 설치용 내진 장치" (2017년 3월27일 등록), 등록특허 제10-2140485호 "태양광 모듈 설치 구조물용 내진 장치"(2020년 7월28일 등록) 등이 제안된 바 있다.As a prior art, Registered Patent No. 10-1150570 "Seismic-Resistant Solar Cell Device" (Registered on February 27, 2014), Registered Patent No. 10-1722040 "Seismic-Resistant Device for Solar Module Installation" (March 27, 2017) Registered in Japan), Patent Registration No. 10-2140485 "Seismic device for solar module installation structure" (registered on July 28, 2020), etc. have been proposed.
등록특허 제10-1150570호 "내진형 쏠라셀 장치"(2014년 2월27일 등록)는, 지지케이스 및 지지볼트가 그 내부에 수용되도록 바닥 앵글 및 지지 앵글 사이에 위치되고 하단은 지지 앵글에 상단은 바닥 앵글에 각각 지지되어 외력에 의한 진동이 흡수되는 압축 스프링이 포함되는 것을 특징으로 하는 내진형 쏠라셀 장치를 제안하고 있지만, 외력이 작용하는 경우 압축 스프링의 진동을 막는 댐퍼와 같은 장치가 구비되지 못한 결점이 있다.Registered Patent No. 10-1150570 "Seismic type solar cell device" (registered on February 27, 2014) is located between the bottom angle and the support angle so that the support case and the support bolt are accommodated therein, and the lower end is at the support angle. The upper end is supported by the bottom angle and proposes a vibration-resistant solar cell device characterized in that it includes a compression spring that absorbs vibrations caused by external force, but a device such as a damper that prevents the vibration of the compression spring when an external force is applied There are flaws that are not available.
등록특허 제10-1722040호 "태양광모듈 설치용 내진 장치" (2017년 3월27일 등록)는, 내진패드(10)의 오목홈(11)에 수용되며 태양광모듈 설치대(5)의 포스트(6,7)의 플레이트(9)와 접촉되는 강구(20)를 포함하여 구성되며, 강구(20)가 내진패드(10)의 오목홈(11)의 바닥면 중앙에 위치되도록 내진패드(10)에 인서트 사출되거나 또는 상기 오목홈(11)의 바닥면 중앙에 센터정렬홈(12)이 오목하게 형성된 것을 특징으로 하는 태양광모듈 설치용 내진 장치를 제안하고 있지만, 내진패드의 오목홈에 위치한 강구의 회전으로 수평 외력을 완화시킬 수 있으나, 수직 외력은 탄성의 내진패드로 막도록 되어 있으나 강구가 탄성이 없어 사실상 내진패드와 강구가 연동해서 수직 외력을 막기가 어려운 문제가 있다.Registered Patent No. 10-1722040 "Seismic device for solar module installation" (registered on March 27, 2017) is accommodated in the concave groove 11 of the earthquake-
등록특허 제10-2140485호 "태양광 모듈 설치 구조물용 내진 장치"(2020년 7월28일 등록)는, 내진 장치에 있어서, 탄성을 갖는 판형상으로 이루어지되, 상면에는 삽입홀이 중앙에 형성되고, 삽입홀 주위에 상호간에 이격되면서 복수 개의 수용홈이 하측으로 오목하게 형성되는 몸체; 탄성을 가지면서 삽입홀에 대응되는 판형상으로 이루어지되, 상면에는 수용홈보다 큰 보조 수용홈이 하측으로 오목하게 형성되고, 삽입홀에 삽입되는 보조 몸체; 및 구 형상으로 이루어지되, 보조 수용홈에 수용되는 회전체를 포함하되, 복수 개의 몸체들이 하나의 기둥판과 하나의 베이스 사이에서 기둥판과 베이스에 대응하도록 위치될 때, 회전체는 보조 수용홈에 수용되어 이동 가능하도록 기둥판에 접촉되는 것을 특징으로 하는 기술을 제안하고 있지만, Registered Patent No. 10-2140485 "Seismic device for solar module installation structure" (registered on July 28, 2020) is an earthquake-resistant device, made in a plate shape with elasticity, and an insertion hole is formed in the center of the upper surface and a body in which a plurality of receiving grooves are concave downwardly while being spaced apart from each other around the insertion hole; an auxiliary body having elasticity and having a plate shape corresponding to the insertion hole, an auxiliary receiving groove larger than the receiving groove being concave downwardly on the upper surface, and being inserted into the insertion hole; and a spherical shape, including a rotating body accommodated in the auxiliary receiving groove, wherein the plurality of bodies are positioned between one pillar plate and one base to correspond to the pillar plate and the base, the rotating body is the auxiliary receiving groove We propose a technology characterized in that it is accommodated in and in contact with the pillar plate so as to be movable,
탄성을 갖는 판형상의 보조 수용홈에 삽입되는 회전체의 회전으로 수평 외력을 완화시킬 수 있으나, 수직 외력은 탄성을 갖는 판형상으로 막도록 되어 있으나 회전체가 탄성이 없어 사실상 탄성을 갖는 판형상과 회전체가 연동해서 수직 외력을 막기가 어려운 문제가 있다.The horizontal external force can be alleviated by the rotation of the rotating body inserted into the elastic plate-shaped auxiliary receiving groove, but the vertical external force is blocked by the elastic plate-shaped, but the rotating body has no elasticity. There is a problem in that it is difficult to block the vertical external force by interlocking the rotating body.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 태양전지 모듈 프레임을 받치는 기둥과 지반에 고정되어 있는 파일 사이에 설치되어, 강풍이나 지진 등 외력에 의한 진동을 효과적으로 흡수 및 저감할 수 있도록 하여 태양전지 모듈의 오작동이나 태양전지 모듈 프레임의 파손을 방지할 수 있는 내진 장치를 제공하고자 한다.The present invention has been devised to solve the problems of the prior art as described above, and is installed between a pillar supporting a solar cell module frame and a pile fixed to the ground, and effectively absorbs and reduces vibrations caused by external forces such as strong winds or earthquakes It is an object of the present invention to provide an earthquake-resistant device that can prevent malfunction of a solar cell module or damage to a solar cell module frame.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 태양전지 모듈 프레임을 받치는 기둥과 지반에 고정되어 있는 파일 사이에 설치되기 위한 태양전지 모듈 설치 구조물용 내진 장치에 있어서 : 상판과, 상기 상판의 하면으로부터 하부로 연장되며 하단부가 개방된 원통 형태의 상부 실린더를 포함하여 이루어지는 상판 실린더 ; 하판과, 상기 하판의 상면으로부터 상부로 연장되며 상단부가 개방된 원통 형태로서 상기 상부 실린더와 대향하도록 상기 상부 실린더의 내측으로 이격되어 배치되는 하부 실린더를 포함하여 이루어지는 하판 실린더 ; 상기 하부 실린더의 내부에 마련되는 스프링 ; 상기 스프링의 상단부에 마련되며, 상기 하부 실린더의 개방된 상단부를 밀봉하면서 상기 하부 실린더의 내주면을 따라 상하로 이동가능하게 마련되어 상기 하부 실린더에 밀봉된 공간인 실린더실을 형성하며, 상기 하부 실린더의 상단보다 낮게 위치되는 원판형의 댐퍼 하판과, 상기 댐퍼 하판으로부터 상부로 이격되되 상기 하부 실린더의 상단보다 높게 위치되는 원판형의 댐퍼 상판과, 상기 댐퍼 하판의 가장자리와 상기 댐퍼 상판의 가장자리를 연결하면서 내부에 완충실을 형성하는 원통형의 댐퍼 측판을 포함하여 이루어지며, 상기 댐퍼 하판에는 상기 완충실과 상기 실린더실을 연통시키는 복수의 오리피스가 형성되며, 상기 댐퍼 측판에는 상기 완충실과 외부를 연통시키는 복수의 공기 출입구가 형성되는 댐퍼 ; 상기 댐퍼 상판의 상면에 고정 마련되는 고무판인 수직 면진부재와, 상기 수직 면진부재의 상부에 적층되는 금속판으로서 상기 상판과의 접촉면을 줄이기 위하여 상부를 향하여 돌출되되 반구형의 복수의 돌출부가 형성된 수평 면진부재를 포함하여 이루어지며 상기 하부 실린더의 상단보다 높게 위치되는 판형 면진부재 ; 상기 하부 실린더의 외주면을 따라 마련되는 고무 탄성체인 실린더형 면진부재 ; 상기 상판 실린더가 상기 하판 실린더로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여 상단부가 상기 상판에 장착되며 하단부가 상기 하판에 장착되는 복수의 이탈 방지 부재 ; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a seismic device for a solar cell module installation structure to be installed between a pillar supporting a solar cell module frame and a pile fixed to the ground: an upper plate and a lower portion from the lower surface of the upper plate an upper cylinder extending to and including an upper cylinder of a cylindrical shape with an open lower end; a lower plate cylinder comprising a lower plate and a lower cylinder extending upward from the upper surface of the lower plate and spaced apart from the inner side of the upper cylinder to face the upper cylinder in a cylindrical shape; a spring provided inside the lower cylinder; It is provided at the upper end of the spring, and is provided to be movable up and down along the inner circumferential surface of the lower cylinder while sealing the open upper end of the lower cylinder to form a cylinder chamber that is a sealed space in the lower cylinder, the upper end of the lower cylinder A lower disc-shaped damper plate positioned lower, a disc-shaped damper upper plate spaced upward from the damper lower plate and positioned higher than the upper end of the lower cylinder, and an inner edge connecting the edge of the lower damper plate and the edge of the damper upper plate and a cylindrical damper side plate forming a buffer chamber in the damper, a plurality of orifices communicating the buffer chamber and the cylinder chamber are formed on the damper lower plate, and a plurality of air communicating the buffer chamber and the outside is formed on the damper side plate Damper where the entrance is formed; A vertical seismic isolating member, which is a rubber plate fixed on the upper surface of the damper upper plate, and a metal plate laminated on the upper part of the vertical seismic isolator, which protrude upward to reduce a contact surface with the upper plate, a horizontal seismic isolator having a plurality of hemispherical protrusions A plate-shaped seismic isolating member made to include and positioned higher than the upper end of the lower cylinder; a cylindrical seismic isolator which is a rubber elastic body provided along the outer circumferential surface of the lower cylinder; a plurality of separation preventing members having an upper end mounted on the upper plate and a lower end mounted on the lower plate to prevent the upper plate cylinder from being separated from the lower plate cylinder; It is characterized in that it comprises a.
상기에 있어서, 상기 오리피스는 상기 실린더실로부터 상기 완충실을 향하여 연장되면서 점차적으로 단면적이 감소하는 형태이며, 상기 공기 출입구는 방사상 외측을 향하여 상향 경사지게 형성되며, 상기 완충실에 제습제가 마련되는 것이 바람직하다.In the above, it is preferable that the orifice has a shape in which the cross-sectional area is gradually reduced while extending from the cylinder chamber toward the buffer chamber, the air inlet is inclined upwardly toward the radially outward side, and a desiccant is provided in the buffer chamber. do.
상기에 있어서 : 상기 이탈 방지 부재는, 상기 상판에 형성된 상판 관통공과 상기 하판에 형성된 하판 관통공을 관통하는 볼트 몸체와 상기 볼트 몸체의 상단부에 형성되며 상기 상판의 상면에 안착되는 볼트 헤드를 포함하여 이루어지는 이탈 방지용 볼트와, 상기 볼트 몸체에 나사 체결되면서 상기 하판의 하면에 안착되는 이탈 방지용 너트를 포함하여 이루어지며 ; 상기 볼트 몸체의 미동을 방지하기 위하여 상기 상판의 상판 관통공에는 고무 탄성체인 관통공용 부싱이 마련되는 것이 바람직하다.In the above: the separation preventing member, a bolt body penetrating the upper plate through hole formed in the upper plate and the lower plate through hole formed in the lower plate, and a bolt head formed at the upper end of the bolt body and seated on the upper surface of the upper plate. It consists of a bolt for preventing separation, and a nut for preventing separation that is seated on the lower surface of the lower plate while being screwed to the bolt body; In order to prevent micro-movement of the bolt body, it is preferable that a through-hole bushing, which is a rubber elastic body, is provided in the upper plate through-hole of the upper plate.
상기에 있어서, 상기 하부 실린더의 내주면에 윤활 기능을 가진 실린더 부싱이 장착되며, 상기 댐퍼의 댐퍼 측판에는 상기 실린더 부싱과 밀착되는 오링이 장착되어, 상기 댐퍼가 상기 실린더실을 밀봉하면서 상기 실린더 부싱을 따라 상하로 이동가능한 것이 바람직하다.In the above, a cylinder bushing having a lubricating function is mounted on the inner circumferential surface of the lower cylinder, and an O-ring in close contact with the cylinder bushing is mounted on the damper side plate of the damper, so that the damper seals the cylinder chamber while closing the cylinder bushing. It is preferable to be able to move up and down according to it.
상기와 같이 본 발명은, 태양전지 모듈 프레임을 받치는 기둥과 지반에 고정되어 있는 파일 사이에 설치되어, 강풍이나 지진 등 외력에 의한 진동을 효과적으로 흡수 및 저감할 수 있어 태양전지 모듈의 오작동이나 태양전지 모듈 프레임의 파손을 방지할 수 있다.As described above, the present invention is installed between the pillar supporting the solar cell module frame and the pile fixed to the ground, and can effectively absorb and reduce vibration caused by external forces such as strong winds or earthquakes, so that malfunctions of the solar cell module or the solar cell It can prevent damage to the module frame.
특히 본 발명은 수직 면진부재와 수평 면진부재가 일체화된 판형 면진부재와, 실린더형 면진부재와, 댐퍼와, 스프링에 의하여 수직 방향의 진동과 수평 방향의 진동을 일으키는 강풍 및 지진 등 외력에 의한 진동을 효과적으로 흡수 및 저감할 수 있다. In particular, the present invention relates to a plate-shaped seismic isolator in which a vertical seismic isolator and a horizontal seismic isolator are integrated, a cylindrical seismic isolator, a damper, and a spring to generate vibrations in vertical and horizontal directions. Vibration caused by external forces such as strong winds and earthquakes can be effectively absorbed and reduced.
도 1은 본 발명에 의한 일 실시예인 태양전지 모듈 설치 구조물용 내진 장치가 사용된 상태의 예시도,
도 2는 본 발명에 의한 일 실시예인 태양전지 모듈 설치 구조물용 내진 장치의 개념 단면도,
도 3은 도 2의 분리 단면도,
도 4는 도 3의 판형 면진부재의 평면도,
도 5는 도 4의 A-A 기준 단면도.1 is an exemplary view of a state in which a seismic device for a solar cell module installation structure is used according to an embodiment of the present invention;
2 is a conceptual cross-sectional view of a seismic device for a solar cell module installation structure according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is an exploded cross-sectional view of Figure 2;
4 is a plan view of the plate-shaped seismic isolator of FIG. 3;
5 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 4 .
지진 일반earthquake general
내진 장치를 설명하기 위하여 먼저 지진에 관한 일반적인 기술사항을 설명한다.In order to explain the seismic device, first, general technical matters related to the earthquake will be described.
최근 리히터 규모 4.5 지진도 전국서 감지되고 있는 실정이다. 지진파의 진동수는 보통 0.5∼10Hz 범위가 많으며, 보통 지진 규모가 클수록 진동수는 작아진다. An earthquake of 4.5 on the Richter scale is also being sensed across the country. The frequency of seismic waves is usually in the range of 0.5 to 10 Hz, and in general, the larger the earthquake magnitude, the smaller the frequency.
국내에서 발생하는 지진파의 진동수는 2∼5Hz 정도로 진동수가 높은 쪽에 편중되어 있다. 따라서 고층보다 저층 건물의 피해가 더 클 수 있다. The frequency of seismic waves generated in Korea is about 2 to 5 Hz, which is biased toward the higher frequency. Therefore, the damage of low-rise buildings may be greater than that of high-rise buildings.
내진 설계 방법은 기본적으로 지반과 건물을 떨어뜨려 놓아 지반이 전달하는 에너지를 덜 받게 하는 방법이다. The seismic design method is basically a method to place the ground and the building apart so that they receive less energy transmitted by the ground.
지진은 단층의 활동으로 생성된 에너지가 지층을 통해 파동으로 전달되어 지반이 흔들리는 것이다. 그 중 지표면에 대해 수평 방향의 파동이 건물의 하단을 흔들리게 하면, 상부에 관성력을 인가되면서 건물이 관성력을 견디지 못하면 피해를 입게 되는 것이다.An earthquake is when the energy generated by the activity of a fault is transmitted as a wave through the strata, causing the ground to shake. Among them, if a wave in the horizontal direction with respect to the ground shakes the lower part of the building, an inertia force is applied to the upper part, and if the building cannot withstand the inertia force, it will be damaged.
지진파의 종류와 특징Types and characteristics of seismic waves
지진파(seismic wave)는 지진, 화산, 마그마의 이동, 산사태와 인간에 의한 폭발 등으로 발생하여 지각을 따라 퍼져 나가는 저주파의 파동이다. 지진이 발생하면 서로 다른 속도를 가지는 여러 종류의 지진파가 발생한다. A seismic wave is a low-frequency wave that is generated by earthquakes, volcanoes, movement of magma, landslides, and explosions by humans and spreads along the crust. When an earthquake occurs, several types of seismic waves with different velocities are generated.
지진파는 그 특징에 따라 두 종류로 분류할 수 있는데 실제파(Body Wave)와 표면파(Surface Wave)로 구분할 수 있다. 실제파에는 P파(primary wave)와 S파(secondary wave)가 있으며, 표면파에는 L파(Love wave)와 R파(Rayleigh wave)가 있다. Seismic waves can be classified into two types according to their characteristics. They can be divided into body waves and surface waves. Real waves include P wave (primary wave) and S wave (secondary wave), and surface wave includes L wave (Love wave) and R wave (Rayleigh wave).
실제파(Body Wave)Body Wave
지각 내부를 통과해 전달되는 지진파를 말하며 P파와 S파의 두 가지가 있다.There are two types of seismic waves, P-waves and S-waves, which are transmitted through the Earth's crust.
- P파(Primary wave)- P wave (Primary wave)
종파이며 압력파이다. 고체, 액체, 기체 모두 통과할 수 있다. 속도는 7~8km/s로 비교적 빠르기 때문에 지진 발생 이후에 지진 관측소에 가장 먼저 도달하며, 이 때문에 첫 번째를 의미하는 P파라는 이름이 붙었다. 진폭이 작아 P파로 인한 피해는 적다. It is a longitudinal wave and a pressure wave. It can pass through solids, liquids and gases. Because the speed is relatively fast (7-8 km/s), it reaches the seismic observatory first after an earthquake, hence the name P-wave, meaning first. Since the amplitude is small, the damage caused by the P wave is small.
- S파(Secondary wave)- S wave (Secondary wave)
횡파이며 전단파이다. 액체와 기체는 전단응력을 가지지 않기 때문에 S파는 고체 상태의 물질만 통과한다. 속도는 3~4km/s로 비교적 느려 P파가 지진 관측소에 도달한 이후에 지진 관측소에 도달한다. 진폭이 커 피해가 크다. It is a transverse wave and a shear wave. Since liquids and gases do not have shear stress, S waves only pass through solid materials. The speed is relatively slow (3~4 km/s), and the P wave reaches the seismic observatory after it reaches the seismic observatory. The larger the amplitude, the greater the damage.
표면파(Surface Wave)Surface Wave
지표면을 따라 전달되는 지진파를 말한다. 속도는 약 2~4.4km/s로 통과하는 매질은 지표면으로만 전달되어 가장 느려 진폭도 크고 피해도 크다. 표면파의 종류에는 L파(Love wave)와 R파(Rayleigh wave)가 있다.Seismic waves that travel along the Earth's surface. At a speed of about 2 to 4.4 km/s, the medium passing through is transmitted only to the surface of the earth and is the slowest, resulting in large amplitude and great damage. There are two types of surface waves: L wave (Love wave) and R wave (Rayleigh wave).
- L파(Love wave)- L wave (Love wave)
표면을 따라 수평으로 운동하는 지진파로서 진행방향과 진동방향이 직각이므로 장파에 포함되며 파괴력은 매우 크다. 속력은 약 2~4.4km/s으로 세번째로 빠르며 지진관측소에서는 S파 다음으로 관측된다.As seismic waves that move horizontally along the surface, they are included in the long wave because the direction of travel and the direction of vibration are at right angles. The speed is about 2~4.4 km/s, which is the third fastest, and it is observed after S wave at seismic observatories.
- R파(Rayleigh wave)- R wave (Rayleigh wave)
표면을 따라 직각으로 역회전 타원운동을 하는 지진파로서 진동방향과 진행방향이 직각이므로 장파에 포함된다. 파괴력은 지진파 중에서 가장 강력하며, 속력은 2~4.2km/s으로 러브파와 비슷하지만 대부분 러브파보다 느리고 지진관측소에서 L파 다음으로 관측된다.As seismic waves that perform counter-rotating elliptical motion along the surface at right angles, they are included in long waves because the direction of vibration and the direction of travel are perpendicular. The destructive force is the strongest among seismic waves, and the speed is 2~4.2 km/s, similar to the Love wave, but it is slower than the Love wave and is observed next to the L wave at seismic observatories.
내진 설계와 면진 및 제진Seismic design and seismic isolation and isolation
내진 설계(Seismic Design)란, 광의의 의미로 면진과 제진을 포함한 설계라고 할 수 있으며, 지진에 대해 대항, 진동에 견디는 구조로서 별도의 내진재료 또는 보조 구조물 등을 추가로 설계에 반영한 구조를 말한다. Seismic design is a design that includes seismic isolation and seismic isolation in a broad sense, and it is a structure that resists earthquakes and withstands vibrations. It refers to a structure that additionally reflects seismic materials or auxiliary structures in the design. .
면진(Escape)이란, 지진파가 갖고 있는 강한 에너지 대역으로부터 도피하는 구조로서 진동절연체를 이용하여, 구조물의 진동수 변경 등을 설계에 반영하는 것을 의미한다. 적층(Laminated) 고무판이나 납면진받침(LRB; Lead Rubber Bearing), 베어링(교량의 받침)을 그 예로 들 수 있다. Escape is a structure that escapes from the strong energy band of seismic waves, and it means to reflect changes in the structure's frequency, etc. in the design by using a vibration insulator. Examples include laminated rubber plates, lead rubber bearings (LRB), and bearings (bridge bearings).
제진(Vibration Suppression)이란, 지진을 피하거나 받아들이는 것이 아닌 원리를 이용하거나 능동적으로 대처하는 구조를 의미한다. 수동형 질량 댐퍼(TMD; Tuned Mass Damper,) 능동형 질량 댐퍼 (AMD; Active Mass Damper)가 포함된다. 이는 지진이 발생하는 파장의 반대위상으로 질량을 움직여서 본 구조의 안정성을 유지하는 원리라고 할 수 있다.Vibration suppression refers to a structure that uses a principle or actively responds to an earthquake rather than avoiding or accepting it. Passive Mass Damper (TMD; Tuned Mass Damper,) Includes Active Mass Damper (AMD; Active Mass Damper). This is the principle of maintaining the stability of the structure by moving the mass in the opposite phase of the wavelength at which the earthquake occurs.
한마디로 내진 장치는 상하좌우로 움직여 수직과 수평 진동을 모두 차단하는 것을 말하며, 스프링이 주로 수직 방향의 충격에 대응하는 데 비해, 댐퍼 면진 구조는 수직과 수평 방향의 충격 모두에 대응한다. 지진이 발생하면 면진 장치가 설치된 층이 상하좌우로 움직여 충격을 흡수한다.In a word, the seismic device moves up, down, left and right to block both vertical and horizontal vibrations, and while the spring mainly responds to vertical impact, the damper seismic isolation structure responds to both vertical and horizontal impact. When an earthquake occurs, the floor on which the seismic isolator is installed moves up, down, left and right to absorb the shock.
내진구조 외에도 지진 피해를 더욱 효과적으로 줄일 수 있는 면진 구조 중에는 지진으로 발생하는 진동의 주기를 길게 변화시켜 구조물이 받는 에너지를 줄이는 방식이 있다. 파동의 에너지는 주기가 짧을수록 크기 때문에 이를 변화시켜 충격을 완화시키는 것이다. 지진 발생 시, 지반에 고정돼 있는 구조물의 경우 지진의 진동과 함께 흔들릴 수밖에 없지만 면진 구조로 건설된 구조물의 경우는 진동이 완화돼 전달되기 때문에 비교적 안전하다. 그러나 구조물 자체는 진동으로부터 비교적 안전할지 몰라도 구조물이 크게 움직인다면 주변 환경에 따라 얼마든지 위험해질 수도 있기 때문에 이를 막기 위해 설치하는 것이 바로 감쇠장치로서, 댐퍼(Damper)라 불리는 이 장치는 진동에너지를 소모해서 구조물의 흔들림을 점차적으로 완화시켜주는 역할을 한다. In addition to seismic structures, there is a method of reducing the energy received by structures by lengthening the period of vibrations generated by earthquakes among seismic isolation structures that can more effectively reduce earthquake damage. Since the energy of a wave is larger as the period is shorter, it is necessary to change it to mitigate the impact. When an earthquake occurs, structures fixed to the ground are bound to vibrate along with the vibrations of the earthquake, but structures constructed with seismic isolation structures are relatively safe because the vibrations are mitigated and transmitted. However, although the structure itself may be relatively safe from vibration, if the structure moves significantly, it can become dangerous depending on the surrounding environment. Therefore, the damping device is installed to prevent this, and this device called a damper consumes vibration energy. It plays a role in gradually easing the vibration of the structure.
스프링과 댐퍼(Spring and Damper)는 바늘과 실처럼 항상 같이 다니며 스프링과 함께 부착되어 스프링에 저장되었던 에너지를 인위적으로 소모함으로써(감쇠력을 발휘하여) 스프링의 출렁임을 진정시키는 장치가 바로 댐퍼(Damper)다. 댐퍼는 보통 가스나 오일로 채워진 밀봉된 실린더를 피스톤이 왕복하는 구조로 제작된다. 한쪽 챔버의 오일이 반대편의 챔버로 이동하는 과정에서 에너지가 소모되는 작용을 활용하여 변형되었던 스프링이 원래 위치로 복원되는 과정에서 생기는 출렁임을 줄여준다. 댐퍼는 신축이나 신장 두 운동을 모두 제어할 수 있으며, 복귀시간을 지연시킬 수 있으며, 복귀시간의 조정은 오리피스(Orifice)의 크기를 조정하면 된다.The spring and damper always go together like a needle and thread, and it is attached together with the spring and artificially consumes the energy stored in the spring (by exerting a damping force), so the device that calms the sway of the spring is the damper. all. A damper is usually manufactured in a structure in which a piston reciprocates in a sealed cylinder filled with gas or oil. Utilizing the action that consumes energy in the process of moving oil from one chamber to the other chamber, it reduces the sway that occurs when the deformed spring is restored to its original position. The damper can control both the stretching and stretching movements, and the return time can be delayed, and the return time can be adjusted by adjusting the size of the orifice.
상기 및 이하에서 감쇠력이란 것은 어떤 진동에 대하여 일정상태까지 그 진동을 정지시키는 힘을 말하며, 진동 방향에 대하여 역으로 움직이는 힘이다.In the above and below, the damping force refers to a force that stops the vibration to a certain state with respect to a certain vibration, and is a force that moves in the opposite direction to the vibration direction.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are given to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated.
도 1은 본 발명에 의한 일 실시예인 태양전지 모듈 설치 구조물용 내진 장치가 사용된 상태의 예시도이며, 도 2는 본 발명에 의한 일 실시예인 태양전지 모듈 설치 구조물용 내진 장치의 개념 단면도이며, 도 3은 도 2의 분리 단면도이며, 도 4는 도 3의 판형 면진부재의 평면도이며, 도 5는 도 4의 A-A 기준 단면도이다.1 is an exemplary view of a state in which an earthquake-resistant device for a solar cell module installation structure according to an embodiment of the present invention is used, and FIG. 2 is a conceptual cross-sectional view of an earthquake-resistant device for a solar cell module installation structure according to an embodiment according to the present invention, 3 is an exploded cross-sectional view of FIG. 2 , FIG. 4 is a plan view of the plate-shaped seismic isolator of FIG. 3 , and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 4 .
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈 설치 구조물용 내진 장치(100)는, 다수의 태양전지 모듈(10)이 장착된 태양전지 모듈 프레임(20)을 받치는 기둥(30)과, 지하로 매립되어 지반에 고정되어 있는 파일(40) 사이에 장착된다.The
본 태양전지 모듈 설치 구조물용 내진 장치(100)는, 기둥(30)과 파일(40) 각각에 나사로 체결되며, 상하좌우로 움직여 수직 방향 및 수평 방향으로 오는 모든 진동을 차단할 수 있다.The
본 태양전지 모듈 설치 구조물용 내진 장치(100)는, 크게 상판 실린더(110), 하판 실린더(120), 스프링(130), 댐퍼(140), 판형 면진부재(150), 실린더형 면진부재(160), 이탈 방지 부재(170) 등으로 이루어진다.The
상판 실린더(110)는, 상판(111)과, 상판(111)의 상부에 마련되는 기둥 결합부(112)와, 상판(111)의 하면으로부터 하부로 연장되며 하단부가 개방된 원통 형태의 상부 실린더(113)를 포함하여 이루어진다.The
상판(111)은 사각판 형태이며, 상판(111)의 가장자리에는 복수의 상판 관통공(111a)이 형성되며, 상판 관통공(111a)에는 관통공용 부싱(111b)가 장착되어 있다.The
기둥 결합부(112)는 기둥(30)과 용이하게 결합되기 위하여 볼트 형태인 것이 바람직하다. 이와 같은 볼트 형태의 기둥 결합부(112)는 소형 태양전지 모듈 프레임을 위한 내진 장치에 적용하기에 바람직하다.The
하판 실린더(120)는, 하판(121)과, 하판(121)의 하부에 마련되는 파일 결합부(122)와, 하판(121)의 상면으로부터 상부로 연장되며 상단부가 개방된 원통 형태의 하부 실린더(123)을 포함하여 이루어진다.The
하판(121)은 사각판 형태이며, 하판(121)의 가장자리에는 복수의 하판 관통공(121a)이 형성되어 있다.The
파일 결합부(122)는 파일(40)와 용이하게 결합되기 위하여 볼트 형태인 것이 바람직하다.The
하부 실린더(123)는 상부 실린더(113)의 내측에 상부 실린더(113)에 삽입되는 형태로 배치되며, 상부 실린더(113)와 대향하도록 상부 실린더(113)의 내측으로 이격되어 배치된다.The
하부 실린더(123)의 내부에 스프링(130)이 마련된다.A
스프링(130)의 상부에 댐퍼(140)가 마련된다.A
댐퍼(140)는, 스프링(130)의 상단부에 마련되며 하부 실린더(123)의 개방된 상단부를 밀봉하면서 하부 실린더(123)의 내주면을 따라 상하로 이동가능하게 마련되어, 하부 실린더(123)에 밀봉된 공간인 실린더실(123a)를 형성한다.The
실린더실(123a)의 체적은 댐퍼(140)의 상하 이동에 따라 가변된다.The volume of the
댐퍼(140)는, 원판 형태의 댐퍼 하판(141)과, 상기 댐퍼 하판으로부터 상부로 이격된 원판 형태의 댐퍼 상판(142)과, 댐퍼 하판(141)의 가장자리와 댐퍼 상판(142)의 가장자리를 연결하면서 내부에 완충실(144)을 형성하는 원통형의 댐퍼 측판(143)을 포함하여 이루어진다.The
댐퍼 하판(141)은 하부 실린더(123)의 상단보다 낮게 배치되면서 하부 실린더(123)의 개방된 상단부를 밀봉하면서 하부 실린더(123)에 밀봉된 공간인 실린더실(123a)를 형성하며, 완충실(144)과 실린더실(123a)을 연통시키는 복수의 오리피스(141a)가 형성된다. The
오리피스(141a)는 실린더실(123a)로부터 완충실(144)을 향하여 연장되면서 점차적으로 단면적이 감소하는 형태이다. 즉 오리피스(141a)는 하부에서 상부를 향하여 연장되면서 점차적으로 단면적이 감소하는 형태이다.The
댐퍼 측판(143)에는 완충실(144)과 외부를 서로 연통시키는 복수의 공기 출입구(143a)가 형성되며, 각각의 공기 출입구(143a)는 방사상 외측을 향하여 상향 경사지게 형성되며, 공기출입구(143a)의 외측은 댐퍼 측판(143)의 상측 가장자리에 형성된다.A plurality of air inlets (143a) for communicating the
따라서 완충실(144) 내부의 공기는 공기 출입구(143a)를 통하여 외부로 자유롭게 유동할 수 있다.Therefore, the air inside the
외부 공기가 공기 출입구(143a)를 통하여 완충실(144)로 흡입되고 완충실(144)의 공기가 실린더실(123a)로 흡입될 때 공기 중의 습기가 스프링(130)에 미칠 수 있는 여러가지 영향을 제거할 수 있도록 완충실(144)에 제습제(145)가 마련된다.When external air is sucked into the
댐퍼 측판(143)의 외주면 하부에 오링(143b)이 장착되며, 오링(143b)에 의하여 실린더실(123a) 내부의 기밀이 유지된다. 댐퍼 측판(143)의 외주면 가장자리에는 오링(143b)을 위한 오링 장착홈이 형성되어 있다.An O-
따라서 댐퍼(140)는 오리피스(141a)를 통하여 공기의 통과량을 적절히 제어하여 진동 감쇠 효과를 가지게 된다.Accordingly, the
하부 실린더(123)와 댐퍼(140)의 접촉부에 대한 밀봉을 위한 수단으로, 하부 실린더(123)의 내주면에 실린더 부싱(123b)를 부착하고, 실린더 부싱(123b)은 윤활 기능이 있어 오링(143b)이 원활하게 상하 운동을 할 수 있으면서도 밀봉이 가능하도록 한다.As a means for sealing the contact portion between the
실린더 부싱(123b)의 재료는 윤활작용이 탁월한 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE)이 적합하다. As the material of the
이러한 방안은 하부 실린더(123)의 내주면의 정밀가공을 피하기 위한 수단일뿐이며 필요에 따라 PTFE 재질의 실린더 부싱(123b) 대신에 댐퍼 측판(143)의 외주면과 하부 실린더(123) 내주면을 정밀가공하여 실린더실(123a) 내부의 밀봉 기능을 향상시킬 수도 있다.
댐퍼 상판(142)은 원판형으로서 댐퍼 하판(141)으로부터 상부로 이격되되 하부 실린더(123)의 상단보다 높게 위치된다.This method is only a means to avoid precision machining of the inner circumferential surface of the
The
댐퍼 상판(142)의 상면에는 판형 면진부재(150)가 고정 마련되며, 판형 면진부재(150)는 하부 실린더(123)의 상단보다 높게 위치된다.A plate-shaped
판형 면진부재(150)는 하부의 수직 면진부재(151)와 상부의 수평 면진부재(152)가 적층판 형태로 일체화되어 있다.In the plate-shaped
수직 면진부재(151)는 우레탄 고무판으로 수직 충격에 대한 면진 기능이 부여된 것으로, 특히 지진 표면파의 R파에 대응할 수 있다.The vertical
수직 면진부재(151)를 이루는 우레탄 고무(Urethane Rubber)는, 폴리에스터(Polyester)나 폴리에틸(Polyether)과 이소시아네트(Isocyanate)와의 반응에 의한 고무 탄성체로 고 탄성체이며 마모성이 다른 합성고무보다 뛰어난 것이 장점이 있다.The urethane rubber constituting the vertical
수평 면진부재(152)는 수평 충격에 대한 면진 기능이 부여된 것으로, 상판(111)과 접촉되기 위한 것이며, 인강강도가 큰 탄소강이나 스테인레스 등의 금속판으로 이루어지며, 상부를 향하여 돌출되는 반구형의 복수의 돌출부(152a)가 형성되어 상판(111)과의 접촉면을 줄일 수 있는 구조로 L파에 쉽게 미끌리도록 한다.The horizontal
복수의 돌출부(152a)가 형성된 수평 면진부재(152)에 우레탄 등과 같은 재료를 발포하여 수직 면진부재(151)가 일체가 형성되도록 하면, 수평 면진부재(152)에 수직 면진부재(151)가 완전히 일체형으로 형성될 수 있다.When a material such as urethane is foamed on the horizontal
하부 실린더(123)의 외주면을 따라 실린더형 면진부재(160)가 마련된다.A cylindrical
실린더형 면진부재(160)는 실리더 형태의 고무 탄성체로서, 실린더 형태(원통형 형태)이므로 수평의 어떤 방향에서 외력이 밀려와도 면진이 가능한 구조이다.The cylindrical
즉 실린더형 면진부재(160)는 하부 실린더(123)와 상부 실린더(113)의 수평방향 진동 내지 충격을 면진한다.That is, the cylindrical
실린더형 면진부재(160)는 특히 강풍이나 지진의 표면파 중 수평방향의 L파 진동이 면진되기 위한 것이다.In particular, the cylindrical
실린더형 면진부재(160)는, 진동이 태양전지 모듈 프레임(20)의 지지를 위한 기둥(30)으로 전달되지 못하도록 지진력을 분산 및 흡수할 수 있는 실린더 형태의 합성고무판으로서, BR(Butadiene Rubber) 및 NBR(Nitrile Butadiene Rubber)과, 우레탄고무(Urethane Rubber) 중에서 어느 하나가 선택될 수 있다. The cylindrical
또한 실린더형 면진부재(160)는, 고무재질의 열, 수분 및 자외선에 의한 심한 물성변화를 보완하기 위하여 PP(Polypropylene) 또는 PE(Polyethylene)와 고무재질이 공중합된 TPE(Thermal Plastic Elastomer)나 우레탄결합에서 결정화도가 높은 TPU(Thermal Poly-Urethane)로 제조되는 것이 바람직하다. In addition, the cylindrical
이때, 실린더형 면진부재(160)용 고무 탄성체는, 지진의 강도에 따른 진동을 충분히 흡수하고 진동에 의한 충격을 충분히 완화할 수 있는 두께 및 경도로 이루어지는 것이 바람직하며, 특히 경도는 Shore A를 기준으로 55∼75 정도의 경도가 바람직하다.At this time, it is preferable that the rubber elastic body for the cylindrical
상판 실린더(110)가 하판 실린더(120)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여 상단부가 상판(111)에 장착되며 하단이 하판(121)에 장착되는 복수의 이탈 방지 부재(170)가 마련된다.In order to prevent the
이탈 방지 부재(170)는, 볼트 헤드(171a)와 볼트 몸체(171b)를 가진 이탈 방지용 볼트(171)와 이에 체결되는 이탈 방지용 너트(172)로 이루어진다.The
볼트 몸체(171b)는 상판(111)에 형성된 상판 관통공(111a)과 하판(121)에 형성된 하판 관통공(121a)을 지나도록 배치되며, 볼트 헤드(171a)는 상판(111)의 상면에 안착되며, 이탈 방지용 너트(172)는 볼트 몸체(171b)에 나사 체결되어 하판(121)의 하면에 안착된다.The
아울러 볼트 몸체(171b)의 미동을 방지할 수 있도록 상판 관통공(111a)에는 관통공용 부싱(111b)가 마련된다.In addition, a bushing (111b) for the through hole is provided in the upper plate through hole (111a) to prevent micro-movement of the bolt body (171b).
이와 같은 이탈 방지 부재(170)는 상판(111)과 하판(121)을 구속하여, 강풍과 같은 외력이 태양전지 모듈 프레임(20)의 하부에서 상부로 향할 때 내진 장치(100)의 상판 실린더(110)가 이탈되는 사고를 방지하기 위한 것이다.Such a
또한 관통공용 부싱(111b)은 볼트 몸체(171b)의 미동을 방지하기 위한 것으로, 외력으로 내진 장치(100)의 상판(111)과 하판(121)이 상하좌우로 흔들릴 때 유동을 허용하며, 관통공용 부싱(111b)의 재질은 우레탄고무가 적합하며, 우레탄고무(Urethane Rubber)는 폴리에스터(Polyester)나 폴리에틸(Polyether)과 이소시아네트(Isocyanate)와 반응에 의한 고무 탄성체로 고 탄성체이며 마모성이 다른 합성고무보다 뛰어난 것이 장점이 있다.In addition, the through-
한편 도 2에서 이탈 방지 부재(170)는 상단이 상판(111)에 장착되며 하단이 하판(121)에 체결되는 것으로 도시하였지만, 실시예에 따라서는 이탈 방지 부재(170)의 상단은 상판(111)의 상판 관통공(111a)을 관통하면서 상판(111)의 상면에 마련되는 기둥(30)의 하단부에 체결되고, 이탈 방지 부재(170)의 하단은 하판(121)의 하판 관통공(121a)을 관통하면서 하판(121)의 하면에 마련되는 파일(40)의 상단부에 체결되도록 할 수도 있다.Meanwhile, in FIG. 2 , the
상기와 같은 본 장치의 작동을 설명한다.The operation of the device as described above will be described.
강풍이나 지진의 표면파 중 수평방향의 L파와 수직방향의 R파 진동이 태양전지 모듈 프레임(20)에 밀려오면 일차적으로 판형 면진부재(150)에 의해 면진되고, 이차적으로 스프링(130)에서 면진되도록 구성된다.When the L wave in the horizontal direction and the R wave vibration in the vertical direction among the surface waves of strong winds or earthquakes are pushed to the solar
또한 실린더형 면진부재(160)에서 강풍이나 지진의 표면파 중 수평방향의 L파 진동이 일차적으로 면진되고, 이차적으로 스프링(130)에서 면진되도록 한다.In addition, in the cylindrical
강풍이나 지진의 표면파 중에 수직방향의 R파 진동이 올 때 내진 장치(100)의 스프링(130)은 신축을 통해 진동이나 충격 등에 의해 입력된 힘을 흡수한다. When the R wave vibration in the vertical direction comes from the surface wave of a strong wind or earthquake, the
그러나 스프링(130)은 자신의 변형을 통해 흡수한 에너지를 다시 원래 형태로 돌아가면서 해방하는 특성이 있으며, 이것을 주기 진동이라고 한다. 댐퍼(140)는 이 주기 진동을 최소화하기 위해 위치가 이동(스트로크)할 때에 저항을 발생시켜 운동 에너지를 저감시켜 주기 진동의 소멸을 앞당기는 역할을 한다. However, the
외부 충격에 의한 스프링(130)의 수축은 실린더실(123a)의 체적이 줄어들면서 실린더실(123a) 내부의 압력은 올라가고, 이때 오리피스(141a)를 통과하는 단위 시간당 공기의 유동양이 증가한다. The contraction of the
반대로 스프링(130)의 신장은 실린더실(123a)의 체적이 늘어나면서 실린더실(123a) 내부의 압력은 낮아지므로 외부로부터 공기의 흡입이 필요하지만 오리피스(141a)를 통과하는 단위 시간당 공기의 양이 토출시보다 적어서 실린더실(123a) 내부가 대기압보다 낮은 진공상태가 되어 스프링(130)의 신장을 방해하므로 스프링(130)의 출렁임을 방지하는 즉, 댐퍼링(면진)이 발생하는 것이다Conversely, the elongation of the
내진 장치(100)의 상판 실린더(110)와 하판 실린더(120)에서 수직 진동의 진폭이 전달되면 스프링(130)이 수축하면서 실린더실(123a)의 체적이 감소하면서 압력이 상승한 실린더실(123a) 내부의 공기는 오리피스(141a)를 통해 완충실(144)을 지나 공기 출입구(143a)을 통해 흘러 나가고 그 과정에서 충격에너지를 감소시킨다. When the amplitude of vertical vibration is transmitted from the
이때 스프링(130)은 외부 충격 직후에 저항력이 높아지면서 스트로크(Stroke)가 축소되었다가 다시 스트로크가 늘어나는 소위 스프링의 출렁임이 되는 에너지를 어떤 형태로든 저감시키지 않으면 스프링은 상하 왕복운동을 반복하면서 진동은 계속되겠지만 스프링(130)의 스트로크가 늘어나면 실린더실(123a)의 체적이 늘어나면서 동시에 실린더실(123a)의 압력이 낮아져 오리피스(141a)를 통해 외부에서 공기를 흡입하지만 그 속도가 느려 스프링(130)의 스트로크가 증가하는 것을 억제하는 것이다. At this time, if the
원형의 오리피스(141a)는 실린더실(123a)로부터 완충실(144)을 향하여 연장되면서 점차적으로 단면적이 감소하는 형태, 즉 댐퍼(140)의 완충실(144)을 향하면서 길이 방향으로 점점 가늘어지는 형태이므로, 지진력으로 인해 하판 실린더(120)가 상승하면 하부 실린더(123) 내의 스프링(130)이 수축할 때 실린더실(123a) 내부의 공기가 오리피스(141a)를 통해 완충실(144)로 쉽게 빠져나갈 수 있게 하고, 반대로 스프링(130)이 팽창할 때 완충실(144) 내부의 공기가 실린더실(123a)로 흡입되는 것을 지연시키므로 스프링(130)의 진동 진폭을 줄여 면진 기능을 높인다.The
상술한 실린더실(123a) 내 공기의 압력과 부피에 대한 보일의 법칙은, 밀폐된 공간에서 온도가 일정할 때 일정한 질량의 기체에 대해 압력과 부피의 곱은 상수라는 의미다. Boyle's law for the pressure and volume of air in the
따라서 같은 조건에서 압력과 부피의 변화가 있다면 아래와 같이 표현할 수 있으며, Therefore, if there is a change in pressure and volume under the same conditions, it can be expressed as
P1 x V1 = P2 x V2 = 일정 (P=압력, V=부피)P1 x V1 = P2 x V2 = constant (P=pressure, V=volume)
이 방정식은 기체가 담긴 용기의 부피가 증가하면 그에 비례해서 기체의 압력은 감소함을 보여준다. 마찬가지로 부피가 감소하면 압력은 증가한다.This equation shows that as the volume of a gas container increases, the pressure of the gas decreases proportionally. Similarly, as the volume decreases, the pressure increases.
스프링(130)은 강도에 따라 고유의 진동수도 다르므로 적합한 스프링을 선택하기 위해서는 먼저 지진파의 진동수를 고려해서 선정해야 할 것이다. Since the intrinsic frequency of the
지구 지진 1회 시 발생하는 진동 지속시간은 대부분은 1분 내외이며, 지진파의 진동수는 0.0082㎐~10㎐ 정도이며, 큰 진폭은 1초에 1회 정도이다. 그러므로 스프링의 고유 진동수를 1~2Hz로 한정하는 것이 바람직하다. The duration of vibrations that occur in one earthquake is about 1 minute, and the frequency of seismic waves is about 0.0082 Hz to 10 Hz, and the large amplitude is about once per second. Therefore, it is preferable to limit the natural frequency of the spring to 1-2Hz.
스프링 상수(k)는 용수철과 같이 탄성체에 작용하는 힘과 그에 따라 생기는 탄성체의 변형을 비례관계로 표시해주는 상수를 뜻한다. 용수철과 같이 주어지는 힘에 따라 길이가 변할 때 늘어나기 탄성률 혹은 영률(Young’s modulus)이라고 하고, 용수철 상수는 용수철의 영률을 말한다. The spring constant (k) refers to a constant that expresses the force acting on an elastic body such as a spring and the resulting deformation of the elastic body in a proportional relationship. Like a spring, when the length changes according to a given force, it is called the elastic modulus or Young's modulus, and the spring constant refers to the Young's modulus of the spring.
k= W/A --------- 일정k= W/A --------- schedule
여기서, W; 외부 하중(kg), A; 변형(mm), k; 스프링 상수(kg/mm)where W; External load (kg), A; Deformation (mm), k; Spring constant (kg/mm)
따라서 외부에서 가해진 힘과 그때의 변형은 비례하는 것으로 외부 하중을 변형으로 나눈 값은 항상 일정하다. 이 값을 스프링 상수라 하고 단위는 보통 kg/mm로 나타낸다. 이 스프링 상수는 스프링의 강도를 나타내며, 강한 스프링은 스프링 상수가 크고, 약한 스프링은 스프링 상수가 작아진다. 또 스프링 상수와 외부 하중 및 진동수(C)의 관계는 다음 식으로 나타낸다.Therefore, the external force and the deformation at that time are proportional, and the value obtained by dividing the external load by the deformation is always constant. This value is called spring constant and the unit is usually expressed in kg/mm. This spring constant indicates the strength of the spring. A strong spring has a large spring constant, and a weak spring has a small spring constant. In addition, the relationship between the spring constant, external load, and frequency (C) is expressed by the following equation.
C= 1/2π·(√(K.g))/W C= 1/2π·(√(K.g))/W
여기서, K; 스프링 상수(kg/mm), g; 중력 가속도(9.8mm/sec), W; 외부의 하중(kg), C; 진동수(C/sec)where K; spring constant (kg/mm), g; Gravitational acceleration (9.8 mm/sec), W; External load (kg), C; Frequency (C/sec)
위 식에서 g와 π는 일정하므로 진동수는 스프링 상수에 비례하고 외부 하중에 반비례한다. 가령 스프링 상수가 일정한 경우에는 하중을 크게 하면 진동수는 감소하고, 하중을 일정하게 했을 경우 진동수를 작게 하려면 스프링 상수가 적은 스프링을 사용해야 한다. 그러나 스프링 상수가 너무 적은 스프링을 사용하면 변형이 커지고 강도에 좋지 않는 영향을 주게 된다. 일 예로 본 태양전지 모듈 설치 구조물용 내진 장치의 스프링(130)의 스프링 상수는 개략적으로 2~4kg/mm이고, 바람직하게는 3kg/mm가 적합하다. In the above equation, g and π are constant, so the frequency is proportional to the spring constant and inversely proportional to the external load. For example, if the spring constant is constant, if the load is increased, the frequency will decrease, and if the load is constant, a spring with a small spring constant should be used to decrease the frequency. However, if a spring with too small a spring constant is used, the deformation increases and the strength is adversely affected. As an example, the spring constant of the
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.
10 : 태양전지 모듈 20 : 태양전지 모듈 프레임
30 : 기둥 40 : 파일
100 : 내진 장치
110 : 상판 실린더
111 : 상판 111a : 상판 관통공
111b : 관통공용 부싱 112 : 기둥 결합부
113 : 상부 실린더
120 : 하판 실린더
121 : 하판 121a : 하판 관통공
122 : 파일 결합부 123 : 하부 실린더
123a : 실린더실 123b : 실린더 부싱
130 : 스프링
140 : 댐퍼
141 : 댐퍼 하판 141a : 오리피스
142 : 댐퍼 상판 143 : 댐퍼 측판
143a : 공기 출입구 143b : 오링
144 : 완충실 145 : 제습제
150 : 판형 면진부재
151 : 수직 면진부재 152 : 수평 면진부재
152a : 반구형의 돌출부
160 : 실린더형 면진부재
170 : 이탈 방지 부재
171 : 이탈 방지용 볼트 171a : 볼트 헤드
171b : 볼트 몸체 172 : 이탈 방지용 너트10: solar cell module 20: solar cell module frame
30: pillar 40: pile
100: seismic device
110: top plate cylinder
111:
111b: bushing for through hole 112: column coupling part
113: upper cylinder
120: lower plate cylinder
121:
122: pile coupling part 123: lower cylinder
123a:
130: spring
140: damper
141: damper
142: damper top plate 143: damper side plate
143a:
144: buffer chamber 145: dehumidifier
150: plate type seismic isolation member
151: vertical seismic isolating member 152: horizontal seismic isolating member
152a: hemispherical protrusion
160: cylindrical seismic isolation member
170: escape prevention member
171:
171b: bolt body 172: nut for separation prevention
Claims (4)
상판과, 상기 상판의 하면으로부터 하부로 연장되며 하단부가 개방된 원통 형태의 상부 실린더를 포함하여 이루어지는 상판 실린더 ;
하판과, 상기 하판의 상면으로부터 상부로 연장되며 상단부가 개방된 원통 형태로서 상기 상부 실린더와 대향하도록 상기 상부 실린더의 내측으로 이격되어 배치되는 하부 실린더를 포함하여 이루어지는 하판 실린더 ;
상기 하부 실린더의 내부에 마련되는 스프링 ;
상기 스프링의 상단부에 마련되며, 상기 하부 실린더의 개방된 상단부를 밀봉하면서 상기 하부 실린더의 내주면을 따라 상하로 이동가능하게 마련되어 상기 하부 실린더에 밀봉된 공간인 실린더실을 형성하며, 상기 하부 실린더의 상단보다 낮게 위치되는 원판형의 댐퍼 하판과, 상기 댐퍼 하판으로부터 상부로 이격되되 상기 하부 실린더의 상단보다 높게 위치되는 원판형의 댐퍼 상판과, 상기 댐퍼 하판의 가장자리와 상기 댐퍼 상판의 가장자리를 연결하면서 내부에 완충실을 형성하는 원통형의 댐퍼 측판을 포함하여 이루어지며, 상기 댐퍼 하판에는 상기 완충실과 상기 실린더실을 연통시키는 복수의 오리피스가 형성되며, 상기 댐퍼 측판에는 상기 완충실과 외부를 연통시키는 복수의 공기 출입구가 형성되는 댐퍼 ;
상기 댐퍼 상판의 상면에 고정 마련되는 고무판인 수직 면진부재와, 상기 수직 면진부재의 상부에 적층되는 금속판으로서 상기 상판과의 접촉면을 줄이기 위하여 상부를 향하여 돌출되되 반구형의 복수의 돌출부가 형성된 수평 면진부재를 포함하여 이루어지며 상기 하부 실린더의 상단보다 높게 위치되는 판형 면진부재 ;
상기 하부 실린더의 외주면을 따라 마련되는 고무 탄성체인 실린더형 면진부재 ;
상기 상판 실린더가 상기 하판 실린더로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여 상단부가 상기 상판에 장착되며 하단부가 상기 하판에 장착되는 복수의 이탈 방지 부재 ;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 설치 구조물용 내진 장치.
In the seismic device for the solar cell module installation structure to be installed between the pillar supporting the solar cell module frame and the pile fixed to the ground:
an upper plate cylinder extending downward from the lower surface of the upper plate and comprising a cylindrical upper cylinder having an open lower end;
a lower plate cylinder comprising a lower plate and a lower cylinder extending upward from the upper surface of the lower plate and spaced apart from the inner side of the upper cylinder to face the upper cylinder in a cylindrical shape;
a spring provided inside the lower cylinder;
It is provided at the upper end of the spring, and is provided to be movable up and down along the inner circumferential surface of the lower cylinder while sealing the open upper end of the lower cylinder to form a cylinder chamber that is a sealed space in the lower cylinder, the upper end of the lower cylinder A lower disc-shaped damper plate positioned lower, a disc-shaped damper upper plate spaced upward from the damper lower plate and positioned higher than the upper end of the lower cylinder, and an inner edge connecting the edge of the lower damper plate and the edge of the damper upper plate and a cylindrical damper side plate forming a buffer chamber in the damper, a plurality of orifices communicating the buffer chamber and the cylinder chamber are formed on the lower damper plate, and a plurality of air communicating the buffer chamber and the outside is formed on the damper side plate Damper where the entrance is formed;
A vertical seismic isolating member, which is a rubber plate fixedly provided on the upper surface of the damper upper plate, and a metal plate laminated on the upper part of the vertical seismic isolator, which protrude upward to reduce a contact surface with the upper plate, and have a plurality of hemispherical protrusions formed A plate-shaped seismic isolating member made to include and positioned higher than the upper end of the lower cylinder;
a cylindrical seismic isolator which is a rubber elastic body provided along the outer circumferential surface of the lower cylinder;
a plurality of separation preventing members having an upper end mounted on the upper plate and a lower end mounted on the lower plate to prevent the upper plate cylinder from being separated from the lower plate cylinder;
Seismic device for solar cell module installation structure, characterized in that it comprises a.
상기 오리피스는 상기 실린더실로부터 상기 완충실을 향하여 연장되면서 점차적으로 단면적이 감소하는 형태이며, 상기 공기 출입구는 방사상 외측을 향하여 상향 경사지게 형성되며, 상기 완충실에 제습제가 마련되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 설치 구조물용 내진 장치.
The method of claim 1,
The orifice has a shape in which the cross-sectional area is gradually reduced while extending from the cylinder chamber toward the buffer chamber, the air inlet is inclined upwardly toward the radially outward side, and a desiccant is provided in the buffer chamber. Seismic device for modular installation structures.
상기 이탈 방지 부재는, 상기 상판에 형성된 상판 관통공과 상기 하판에 형성된 하판 관통공을 관통하는 볼트 몸체와 상기 볼트 몸체의 상단부에 형성되며 상기 상판의 상면에 안착되는 볼트 헤드를 포함하여 이루어지는 이탈 방지용 볼트와, 상기 볼트 몸체에 나사 체결되면서 상기 하판의 하면에 안착되는 이탈 방지용 너트를 포함하여 이루어지며 ; 상기 볼트 몸체의 미동을 방지하기 위하여 상기 상판의 상판 관통공에는 고무 탄성체인 관통공용 부싱이 마련되는 것 ; 을 특징으로 하는 태양전지 모듈 설치 구조물용 내진 장치.
The method of claim 1 , wherein:
The separation preventing member includes a bolt body penetrating the upper plate through hole formed in the upper plate and the lower plate through hole formed in the lower plate, and a bolt head formed at the upper end of the bolt body and seated on the upper surface of the upper plate. and a nut for preventing separation while being screwed to the bolt body and seated on the lower surface of the lower plate; a bushing for a through-hole, which is a rubber elastic body, is provided in a through-hole of the upper plate to prevent micro-movement of the bolt body; Seismic device for solar cell module installation structure, characterized in that.
상기 하부 실린더의 내주면에 윤활 기능을 가진 실린더 부싱이 장착되며, 상기 댐퍼의 댐퍼 측판에는 상기 실린더 부싱과 밀착되는 오링이 장착되어, 상기 댐퍼가 상기 실린더실을 밀봉하면서 상기 실린더 부싱을 따라 상하로 이동가능한 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 설치 구조물용 내진 장치.
The method of claim 1,
A cylinder bushing having a lubricating function is mounted on the inner circumferential surface of the lower cylinder, and an O-ring in close contact with the cylinder bushing is mounted on the damper side plate of the damper, and the damper moves up and down along the cylinder bushing while sealing the cylinder chamber. Seismic device for solar cell module installation structure, characterized in that possible.
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