JP2013530547A

JP2013530547A - 太陽電池モジュール支持アセンブリ

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Publication number: JP2013530547A
Application number: JP2013518284A
Authority: JP
Inventors: パク・トゥヨル; パク・キジュ
Original assignee: ラオンテックカンパニーリミテッド
Priority date: 2011-06-01
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2013-07-25
Anticipated expiration: 2031-07-11
Also published as: US20140102514A1; EP2565935A4; JP5512043B2; US9496441B2; WO2012165697A1; EP2565935A1

Abstract

【課題】太陽の高度と方向の変化に対応して太陽電池モジュールの配置角度と配置方向を変化できる太陽電池モジュール支持アセンブリを提供する。
【解決手段】太陽電池モジュールと；前記太陽電池モジュールが支持されるフレームと；前記フレームを支持し、前記フレームの配置角度及び配置方向を変化できるように、駆動モーター及び前記駆動モーターの動力を伝達する動力伝達部と；前記動力伝達部の回転運動を前記フレームの回転運動及び上下運動に転換する運動転換部と；前記フレームの後面上部と下部を連結する第１の連結支持部と；前記第１の連結支持部を前記運動転換部と連結する第２の連結支持部と；を含んで太陽電池支持アセンブリを構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池支持アセンブリに関するもので、より詳細には、太陽電池モジュールをよりバランスよく支持できるとともに、太陽の高度及び方向にしたがって太陽電池モジュールの配置角度及び配置方向を変化できる発明に関するものである。

現在、石油、石炭などの化石燃料が枯渇するにつれて、代替エネルギーの開発が進められ、特に、太陽エネルギーを活用するエネルギー資源が活発に開発されている。

太陽エネルギーを活用して電気を生産する発電技術としては、太陽熱を用いた熱機関の駆動によって電気を発電させる太陽熱発電と、太陽光を用いて太陽電池から電気を発生させる太陽光発電とがある。

ここで、太陽光発電に使用される太陽電池は、太陽光を直接電気に変換させる半導体化合物素子を含む。

通常、前記太陽光発電に用いられる太陽電池には、主にシリコンと複合材料が含まれる。具体的に、太陽電池は、Ｐ型半導体とＮ型半導体を接合させて使用するものであって、太陽光を受けて電気を生産する光電効果を用いている。

ほとんどの太陽電池は、大面積のＰ―Ｎ接合ダイオードからなっており、前記Ｐ―Ｎ接合ダイオードの両極端に発生した起電力は、外部回路に連結して使用するようになる。

このような太陽電池の最小単位をセルというが、実際に太陽電池をセルの状態でそのまま使用することはほとんどない。

実際に使用するのに必要な電圧が数Ｖ〜数十又は数百Ｖ以上である一方、１個のセルから出る電圧は約０.５Ｖと非常に小さいので、多数の単位太陽電池を必要な単位容量で直列又は並列に連結して使用している。

また、太陽電池が野外で使用される場合、様々な苛酷な環境に置かれるので、太陽電池が必要な単位容量で連結された多数のセルを苛酷な環境から保護するために、複数のセルをパッケージにした太陽電池モジュールとして構成して使用する。

しかし、太陽電池モジュールは、一定の電力を得るために多量使用しなければならないので、設置場所に制限が伴う。すなわち、太陽電池モジュールは、建物の屋上や屋外施設物などに設置するときには別段問題ないが、住宅の相当数を占める共同住宅に設置するときには所帯内の個別設置が難しいという問題がある。

従来の太陽電池モジュールを支持するための支持構造物は、各メインフレームと太陽電池モジュールを支持する各支持台、メインフレームを地面に対して支持する支持柱などがそれぞれ溶接によって接合される場合が多いので、一度位置が定められた後、溶接が完了すると、配置状態の調整に困難があった。

特に、数多くの太陽電池モジュールを支持する固定型支持構造物の場合、その配置角度が固定されており、節気の変化による太陽高度の変化にしたがって太陽電池モジュールの配置角度を調整するのに限界があり、集光効率及び電気生産効率が低下するという問題もあった。

すなわち、韓国の場合、緯度（３８゜）を考慮した各季節別太陽の南中高度を見ると、春分又は秋分には太陽の南中高度が約５２゜で、夏至には７５.５゜になり、冬至には約２８.５゜になる。

ところが、従来の太陽電池モジュールは、南向きに固定された傾斜角度を有する状態で設置されており、季節別に電気生産量の偏差が大きいという問題があった。

一方、太陽電池モジュールの方向転換を可能にするために、太陽電池モジュールが支持装置によって回動可能に支持される場合にも、主に、太陽電池モジュールの中央部に支持点が形成されるので、太陽電池モジュールの回転時に太陽電池モジュールが正しく支持されず、支持均衡が崩れるという問題もあった。

本発明は、前記のような問題を解決するためになされたもので、太陽の高度と方向の変化に対応して太陽電池モジュールの配置角度と配置方向を変化できる太陽電池モジュール支持アセンブリを提供することを目的とする。

また、太陽電池モジュールが支持されるフレームの中央部分のみならず、多くの部分が同時に支持され得る太陽電池モジュール支持アセンブリを提供することによって、太陽電池モジュールに対するより安定的な支持状態を維持することを他の目的とする。

このような目的を達成するための本発明は、前記回転ハウジングに設けられる連結軸と連結され、前記回転ハウジングの回転にしたがって回転可能に設けられ、その高さが一定に維持される支持部と；前記支持部と連結され、その下端部が前記カムグルーブに挿入されることによって、前記支持部の回転によって高さが上下に調節できるように設けられるリフトアームと；前記支持部の上端部及び前記リフトアームの上端部に配置され、前記駆動モーターの動作中に発生する前記支持部と前記リフトアームの相対高さ差の変化及び配置方向の変化によって配置角度及び配置方向が変化し、その上面には太陽電池モジュールが支持されるフレームが載置される支持板と；を含む運動転換部を含むことを特徴とする太陽電池支持アセンブリを提供する。

太陽電池モジュールを支持するフレームが第１の連結支持部及び前記第２の連結支持部によって支持されるので、風などの外力による太陽電池モジュール及びフレームの変形を防止できるという長所がある。

特に、支持板がフレームの中央部分を支持し、第１の連結支持部がフレームの多くの部分を支持しながら、支持板及び前記第１の連結支持部が支持部に連結されるので、太陽電池モジュール及びフレームの配置方向及び配置角度が変わる場合、回転力が前記太陽電池モジュール及びフレームの全ての部分に安定的に分配され得る。

一方、複数のギアで構成される動力伝達部を通して、駆動モーターの動力が太陽電池モジュールの配置角度の変化及び配置方向の変化に使用されるが、相対的に小さい出力を有する駆動モーターによっても大きい面積の太陽電池モジュールの配置状態を変化させることができる。

太陽高度及び方位角の変化程度を、ケーシングに設けられるカムグルーブに適用することによって、太陽電池モジュールの配置角度と配置方向の変化が太陽の高度及び方位角に合わせて起こり得る。

したがって、太陽電池モジュールの集光効率及び発電効率を極大化することができる。

本発明による太陽電池モジュール及び太陽電池モジュール支持装置の後方斜視図である。本発明による太陽電池モジュール及び太陽電池モジュール支持装置の側面図である。本発明による太陽電池モジュール支持装置の部分斜視図である。本発明による太陽電池モジュール支持装置を構成する動力伝達部の分解斜視図である。本発明による太陽電池モジュール支持装置を構成する動力伝達部の分解斜視図である。本発明による太陽電池モジュール支持装置を構成する動力伝達部の分解斜視図である。本発明による第１の回転ハウジング及び主動ギアの平面図である。本発明による太陽電池モジュール支持装置の断面図である。本発明による第１及び第２の連結支持部の分解斜視図である。本発明による支持部と第２の連結支持部の結合斜視図である。本発明による第１の連結支持部と第２の連結支持部の結合斜視図である。時間による太陽高度及び方位角の変化を示したグラフである。本発明による太陽電池モジュール支持装置の動作を示した図である。時間の変化による太陽電池モジュール支持装置の動作によって太陽電池モジュールの配置角度が変化することを示した側面図である。時間の変化による太陽電池モジュール支持装置の動作によって太陽電池モジュールの配置角度が変化することを示した側面図である。時間の変化による太陽電池モジュール支持装置の動作によって太陽電池モジュールの配置角度が変化することを示した側面図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１に示すように、前記太陽電池モジュール支持アセンブリ１００の構造を見ると、プレート状の太陽電池モジュール１０の下面を支持するフレーム部２０と、前記フレーム部２０を支持する支持板１１０と、前記支持板１１０を支持する支持部１２０及びリフトアーム１３０と、前記支持部１２０とリフトアーム１３０が支持され、その外周面にカムグルーブ１４１が形成されるケーシング１４０と、前記ケーシング１４０の下部に設けられ、その内部に駆動モーター（図示せず）が収容される柱状の支持台１５０とを含む。

一方、前記支持板１１０の両側には、前記フレーム２０の上部と下部を連結する第１の連結支持部２１０と、前記第１の連結支持部２１０を前記支持部１２０と連結する第２の連結支持部２２０とがある。

前記第１の連結支持部２１０と前記第２の連結支持部２２０の配置状態は、略「Ｈ」字状に構成されることが望ましい。

前記フレーム２０は、複数の区画壁２１によって複数の面に区画され、区画壁は、垂直区画壁２１ａ及び水平区画壁２１ｂで構成される。

前記第１の連結支持部２１０は、前記垂直区画壁２１ａ上に設けられるブラケット部２１１と、前記ブラケット部２１１と前記垂直区画壁２１ａの上部を連結する上部連結ロッド２１２と、前記ブラケット部２１１と前記垂直区画壁２１ａの下部を連結する下部連結ロッド２１３とを含む。

前記第１の連結支持部２１０は、前記フレーム２０の後面に互いに離隔して左右に配置されることが望ましい。

一方、第２の連結支持部２２０は、前記ブラケット部２１１と、前記支持部１２０の両側に設けられる延長片１２１とを連結するロッド状に設けられることが望ましい。

このように、前記第１及び第２の連結支持部２１０、２２０を設けることによって、太陽電池モジュール１０とフレーム２０の配置状態の変化又は変形を防止する。

図２に示すように、前記太陽電池モジュール１０と前記フレーム２０は、地面に対して所定傾斜角を形成して配置される。

そして、前記フレーム２０の下面に配置される支持板１１０の下面には、前記支持部１２０と前記リフトアーム１３０がそれぞれ連結される。

ここで、前記支持部１２０の高さは一定に維持されることが望ましく、前記リフトアーム１３０の高さが上下に調整できるように設けられることによって、前記フレーム２０と前記太陽電池モジュール１０の配置角度を調節することができる。

前記支持部１２０は、前記駆動モーター１０１及び前記駆動モーター１０１と連結されている動力伝達部（図５参照）３００によって回転運動を行い、前記太陽電池モジュール１０とフレーム２０の配置方向を変えることができる。

前記支持部１２０が前記リフトアーム１３０と連結されているので、前記支持部１２０が回転すると、前記リフトアーム１３０も回転する。

そして、前記ケーシング１４０は回転しないので、前記支持部１２０及び前記リフトアーム１３０は前記ケーシング１４０に対して相対回転運動をする。

ただし、前記カムグルーブ１４１が形成されており、前記カムグルーブ１４１に前記リフトアーム１３０の下端部が噛み合っているので、前記リフトアーム１３０が前記カムグルーブ１４１に沿って移動する場合、その高さが変動する。

そして、その結果、前記フレーム２０及び前記太陽電池モジュール１０の配置角度及び配置方向が変わり得る。

前記カムグルーブ１４１は、前記ケーシング１４０の外周面に沿って形成され、前記リフトアーム１３０の高さが変化できるように高い部分と低い部分を備える閉曲線を形成する。

ここで、前記ブラケット部２１１は、台形状に設けられることが望ましく、前記上部連結ロッド２１２と下部連結ロッド２１３の端部は、それぞれ前記ブラケット部２１１のコーナーに隣接した部分に結合されることが望ましい。

図３に示すように、前記ケーシング１４０は、円筒状のボディーとして構成され、前記ケーシング１４０の下部には、前記支持台（図１参照）１５０と連結される連結プレート１５１が設けられる。

前記ケーシング１４０の外周面にはカムグルーブ１４１が設けられている。

前記ケーシング１４０の上部には、前記支持部１２０が回動可能に設けられており、前記ケーシング１４０の外周部分には前記リフトアーム１３０が設けられている。

前記ケーシング１４０の上部と前記支持部１２０との間には、前記支持部１２０を支持するベース部１６０が設けられている。

前記ベース部１６０は、前記支持部１２０の下部に結合されるベース板１６１と、前記ベース板１６１の下部に設けられる回転ギア（図５参照）１６２とを含む。

前記ベース部１６０の一側には、前記支持部１２０及び前記ベース部１６０の回転角度を測定できるセンサー部４００が設けられるが、前記センサー部４００はギア部を含み、前記ギア部は、前記回転ギア１６２とベルト又はチェーンなどの動力伝達部材４０１で連結されている。

したがって、前記ベース部１６０及び前記支持部１２０が回転する場合、その回転運動は、前記回転ギア１６２及び前記ベルト又はチェーンなどの動力伝達部材４０１によって前記センサー部４００に伝達される。

そして、センサー部４００によって現在の支持部１２０及び前記ベース部１６０の回転角度が導出されることによって、現在の前記太陽電池モジュール（図１参照）１０の配置方向を知るようになる。

前記支持部１２０は、前記ベース板１６１の上面に上下方向に配置される支持柱部１２２と、前記支持柱部１２２の上部に設けられ、前記支持板１１０の後面に設けられる、回動軸１１１が回動可能に挿入される支持ブラケット１２３とを含む。

ここで、前記支持ブラケット１２３は、「┗━┛」状に設けられ、両側壁には、前記回動軸１１１が挿入され得る挿入孔１２４が設けられている。

一方、前記リフトアーム１３０は前記ケーシング１４０の外周に配置され、前記リフトアーム１３０の下端部は前記カムグルーブ１４１に配置されており、前記カムグルーブ１４１の下端部には、前記カムグルーブ１４１との相対運動のためのローラーやボールが配置されることが望ましい。

一方、前記リフトアーム１３０は、案内レール１７０によってスライド移動可能に支持されるが、前記案内レール１７０は、前記ベース板１６１と所定の連結ブロック１７１によって連結される。

したがって、前記支持部１２０及び前記ベース板１６１が回転する場合、前記案内レール１７０も回転し、その結果、前記リフトアーム１３０も回転するようになる。

前記案内レール１７０と前記リフトアーム１３０との間の相対スライド運動が円滑に行われるように、前記リフトアーム１３０の表面には上下方向の案内溝１３１が設けられている。

前記リフトアーム１３０の上端部と前記支持板１１０の後面は、連結装置１８０によって回動可能に連結される。

前記連結装置１８０は、前記支持板１１０の後面に互いに離隔して配置される軸支持台１８１と、前記各軸支持台１８１間に傾斜して配置される案内軸１８２と、前記案内軸１８２にスライド移動可能に設けられる移動部材１８３とを含む。

前記移動部材１８３は、前記リフトアーム１３０の上端部に回動可能に設けられている。

したがって、前記リフトアーム１３０が上昇又は下降する場合、前記リフトアーム１３０に連結された前記移動部材１８３は、前記リフトアーム１３０の上端部に対して回動運動をすると同時に、前記案内軸１８２に沿ってスライド移動をすることができる。

前記支持板１１０は傾斜して配置されており、支持板１１０の後面のうち後方部分は、前記回動軸１１１によって前記支持部１２０の上端部と連結されており、前記支持板１１０の後面のうち前方部分は、前記連結装置１８０によって前記リフトアーム１３０と連結されている。

このような配置状態で、前記支持部１２０及び前記リフトアーム１３０が回転するとき、前記カムグルーブ１４１と前記リフトアーム１３０による相対運動によって前記リフトアーム１３０が上昇運動又は下降運動をすると、前記リフトアーム１３０の高さと前記支持部１２０の高さが変化するようになり、その結果、前記支持板１１０の配置角度も変化するようになる。

ここで、前記支持部１２０、前記リフトアーム１３０及び前記支持板１１０は運動転換部を構成する。

整理すると、前記支持部１２０は、回転ハウジング（図６参照）３１０、３２０に設けられる連結軸（図６参照）３６０に連結され、前記回転ハウジング３１０、３２０の回転にしたがって回転できるように設けられ、その高さが一定に維持される。

一方、前記リフトアーム１３０は、前記支持部１２０と連結され、その下端部が前記カムグルーブ１４１に挿入されることによって、前記支持部１２０の回転にしたがって高さが上下に調節できるように設けられる。

一方、支持板１１０は、前記支持部１２０の上端部及び前記リフトアーム１３０の上端部に配置され、前記駆動モーター１０１の動作時に発生する前記支持部１２０と前記リフトアーム１３０の相対高さ差の変化及び配置方向の変化によって支持板１１０の配置角度及び配置方向が変化し、支持板１１０の上面には、太陽電池モジュール１０が支持されるフレーム２０が載置される。

図４は、前記カムグルーブ１４１が設けられるケーシング１４０と、前記ケーシング１４０に挿入されて配置される動力伝達部３００とを示したものである。

前記ケーシング１４０の内面には、前記動力伝達部３００が回動可能に挿入される空間部１４３が設けられている。

一方、前記動力伝達部３００は、第１の回転ハウジング３１０と、前記第１の回転ハウジング３１０と結合され、前記第１の回転ハウジング３１０と共に回転する第２の回転ハウジング３２０とを含む。

前記第１の回転ハウジング３１０の下面には主動軸３１１が露出して設けられるが、前記主動軸３１１は前記駆動モーター１０１に連結される。

前記第１の回転ハウジング３１０の内部には、前記主動軸３１１に結合される主動ギア（図４参照）３３０が設けられる。

一方、前記主動ギア３３０と噛み合って設けられる従動ギア３４０は、前記第１の回転ハウジング３１０及び第２の回転ハウジング３２０の内部に設けられる。

図４に示した前記第２の回転ハウジング３２０の内壁面に設けられるギアは、前記従動ギア３４０の一部を構成する。

図５に示すように、前記主動ギア３３０は前記主動軸３１１に結合される。

一方、前記主動ギア３３０の半径方向には円環部３５０が設けられるが、前記円環部３５０の内部には、前記主動ギア３３０が回動し得る空間が形成される。

前記円環部３５０の下面は、前記第１の回転ハウジング３１０の内面底から離隔しており、前記円環部３５０は、互いに離隔して配置される支持ピン３５１によって前記第１の回転ハウジング３１０の内部下面と連結される。

一方、前記円環部３５０には第１の従動ギア３４１が回動可能に結合されるが、前記円環部３５０と前記第１の従動ギア３４１の中心部を貫通する固定軸３４１ａによって前記円環部３５０と前記第１の従動ギア３４１が結合される。

前記固定軸３４１ａは、前記円環部３５０、前記第１の従動ギア３４１、及び前記第１の回転ハウジング３１０の内部下面にわたって配置される。

前記第１の従動ギア３４１は、前記円環部３５０の下面と前記第１の回転ハウジング３１０の内部下面との間で回動可能に支持される。

前記第１の回転ハウジング３１０の内壁面には円環状の第２の従動ギア３４２が設けられ、この第２の従動ギア３４２が前記第１の従動ギア３４１と噛み合わされる。

前記第１の従動ギア３４１は、前記主動ギア３３０と前記第２の従動ギア３４２との間に設けられ、前記主動ギア３３０の回転運動を前記第２の従動ギア３４２に伝達し、前記第２の従動ギア３４２の回転運動を誘発する。

前記第２の従動ギア３４２が前記第１の回転ハウジング３１０の内壁面に固定されているので、前記第２の従動ギア３４２の回転は、前記第１の回転ハウジング３１０の回転運動を誘発する。

一方、前記第２の回転ハウジング３２０の内周面にも前記第２の従動ギア３４２が設けられており、前記第２の回転ハウジング３２０の内周面に設けられる第２の従動ギア３４２も前記第１の従動ギア３４１と噛み合わされることが望ましい。

ここで、前記第１の回転ハウジング３１０の第２の従動ギア３４２と、前記第２の回転ハウジング３２０の第２の従動ギア３４２とは同一の直径と歯形を有しているので、一つのギア構造を形成する。

前記第１の回転ハウジング３１０と前記第２の回転ハウジング３２０の外郭枠には、互いに離隔する複数の固定ホール３１５、３２５が設けられるが、前記固定ホール３１５、３２５に固定ピン（図示せず）が挿入され、前記第１の回転ハウジング３１０と前記第２の回転ハウジング３２０とが結合される。

前記第２の従動ギア３４２は、前記第１の回転ハウジング３１０と前記第２の回転ハウジング３２０の内壁面に固定されるので、前記第２の従動ギア３４２の回転運動は、前記第１及び第２の回転ハウジング３１０、３２０の回転運動につながる。

一方、前記第２の回転ハウジング３２０と前記第２の従動ギア３４２との間には固定ハウジング３８０が設けられ、この固定ハウジング３８０により、前記第２の従動ギア３４２と前記第２の回転ハウジング３２０の内壁面との間の固定状態を維持できるようになる。

一方、前記主動軸３１１の上端部は前記主動ギア３３０の上面より上側に露出しているが、このような前記主動軸３１１の上端部は、前記第２の回転ハウジング３２０に挿入されている第２の従動ギア３４２の中心部に設けられる中心ホール３４５に挿入されることが望ましい。

図６に示すように、前記第２の回転ハウジング３２０は、下部が開放されており、その内部は中空状に設けられる。

前記第２の回転ハウジング３２０の内部には前記第２の従動ギア３４２が設けられるが、前記第２の従動ギア３４２の上部には、上部に延びる延長軸３４６が設けられる。

そして、前記延長軸３４６の上部には、前記ベース部１６０と結合される連結軸３６０が挿入される。前記連結軸３６０の下部には、前記延長軸３４６が挿入されて結合される結合孔３６１が設けられる。

一方、前記固定ハウジング３８０は、前記第２の従動ギア３４２が形成される構成要素の外周面と前記第２の回転ハウジング３２０の内周面に嵌められて固定される形態で設けられる。

前記連結軸３６０は、前記第２の回転ハウジング３２０の上面に形成された連通孔３２１、及び前記ケーシング１４０の上面に形成される連通孔１４２を通過し、前記ベース部１６０に挿入されて固定される。

前記第２の回転ハウジング３２０及び前記第１の回転ハウジング３１０が結合状態で前記ケーシング１４０の内部空間に回動可能に挿入されることによって、前記第１及び第２の回転ハウジング３１０、３２０は前記ケーシング１４０の内部で回転運動を行うことができる。

前記ケーシング１４０の上部に設けられる前記ベース部１６０も、前記連結軸３６０によって前記第２の回転ハウジング３２０と連結されるので、前記第２の回転ハウジング３２０と共に前記ケーシング１４０に対して相対回転運動を行うことができる。

上述したように、前記ベース部１６０は、前記支持部（図１参照）１２０を支持するベース板１６１と、前記ベース板１６１の下部に設けられ、前記センサー部（図３参照）４００とベルト又はチェーンなどの動力伝達部材（図３参照）４０１によって連結される回転ギア１６２とを含む。

前記連結軸３６０は、前記回転ギア１６２の中心部に挿入されて固定される。

一方、前記ケーシング１４０の外周面には、閉曲線状のカムグルーブ１４１が設けられる。

前記カムグルーブ１４１は、その高さが一定に形成されるのではなく、高さが変化し得る曲線状になる。これは、日中の太陽の高度変化を考慮して形成されたものである。

一方、カムグルーブ１４１は、第１のグルーブ１４１ａと、前記第１のグルーブ１４１ａと離隔し、前記第１のグルーブ１４１ａより低い第２のグルーブ１４１ｂとを含むが、このような第１及び第２のグルーブ１４１ａ、１４１ｂは、夏期と冬期の太陽の日中最高高度に差があることから、これに対応して設けたものである。

図７に示すように、前記円環部３５０の内部に設けられる前記主動ギア３３０と前記第２の従動ギア３４２は、約１：３〜６のギア比を有するように設けられることが望ましい。

したがって、主動ギア３３０を回転させる駆動モーター（図４参照）１０１が速い速度で回転する場合、前記第１の従動ギア３４１によって回転する第２の従動ギア３４２は、前記主動ギア３３０に比べて相対的に遅い速度で回転することができる。

前記駆動モーター１０１が前記第２の従動ギア３４２を直接回転させるのではなく、前記主動ギア３３０及び前記第１の従動ギア３４１を用いて前記第２の従動ギア３４２を回転させるので、前記第２の従動ギア３４２を直接回転させるのに必要な駆動モーターの出力より小さい出力の駆動モーターが使用される場合にも前記第２の従動ギア３４２を回転させることができる。

したがって、相対的に小さい容量の駆動モーターによっても、本発明による太陽電池モジュール（図１参照）１０及び前記フレーム（図２参照）２０が回転運動を行うことができる。

一方、前記円環部３５０と前記第１の回転ハウジング３１０の内部下面を連結する固定ピン３５１は、互いに離隔して配置され、前記各固定ピン３５１間には、前記第１の従動ギア３４１を回動可能に支持する固定軸３４１ａが設けられる。

図８に示すように、前記駆動モーター１０１は前記主動軸３１１に連結され、前記主動軸３１１には前記主動ギア３３０が結合される。

そして、前記主動ギア３３０は前記第１の従動ギア３４１と噛み合わされ、前記第１の従動ギア３４１は前記第２の従動ギア３４２と噛み合わされる。

前記第２の従動ギア３４２は、前記第１の回転ハウジング３１０の内壁面と前記第２の回転ハウジング３２０の内壁面にわたって設けられる。

そして、前記第２の従動ギア３４２の上部には、前記延長軸３４６が上方に延びて設けられ、前記延長軸３４６は前記連結軸３６０と連結され、前記連結軸３６０は、前記カムグルーブ１４１が形成されるケーシング１４０を貫通して前記ベース部１６０に結合される。

一方、前記連結軸３６０の外周面と前記ケーシング１４０に設けられる連通孔１４２との間には、前記連結軸３６０を回動可能に支持する支持ベアリング３７０が設けられる。

そして、前記ベース部１６０を構成するベース板１６１には前記連結ブロック１７１が設けられ、前記連結ブロック１７１には前記案内レール部１７０が設けられ、前記案内レール部１７０は前記リフトアーム１３０をスライド移動可能に支持する。

そして、前記リフトアーム１３０の下端部は前記カムグルーブ１４１に挿入されて支持されるが、前記リフトアーム１３０の下端部には、ローラー１３２のように転がり運動を行う構成要素が配置されることが望ましい。

図９〜図１１は、本発明による第１の連結支持部２１０と第２の連結支持部２２０の具体的な実施形態を示したものである。

図９に示すように、前記垂直区画壁２１ａの中間地点に前記ブラケット部２１１が設けられ、前記ブラケット部２１１の上端部と前記垂直区画壁２１ａの上部は前記上部連結ロッド２１２によって連結される。

また、前記ブラケット部２１１の下端部と前記垂直区画壁２１ａの下部は、前記下部連結ロッド２１３によって連結される。

前記垂直区画壁２１ａの上部と下部には、それぞれ前記上部連結ロッド２１２と前記下部連結ロッド２１３が結合される突出部２３が設けられ、前記突出部２３、前記上部連結ロッド２１２及び下部連結ロッド２１３には前記結合孔２３ａ、２１２ａ、２１３ａがそれぞれ設けられる。

前記突出部２３、前記上部連結ロッド２１２及び前記下部連結ロッド２１３は、ナットとボルトなどの締結部材２４０によって結合孔２３ａ、２１２ａ、２１３ａに締結される。

一方、前記第２の連結支持部２２０も連結ロッド状に設けられ、その一端部は前記ブラケッ２１１に連結され、他端部は、前記支持部１２０の側面に設けられる延長片１２１に結合される。

したがって、前記ブラケット部２１１は、前記第２の連結支持部２２０によって前記支持部１２０に支持され得る。

前記第２の連結支持部２２０が前記支持部１２０の両側に結合されるので、前記フレーム部２０は、左側又は右側に偏らずにより安定的に支持され得る。

前記支持板１１０には、固定ボルト（図３参照）１１２が互いに離隔して設けられており、前記固定ボルト１１２は、前記フレーム２０の垂直区画壁２１ａ及び水平区画壁２１ｂ上に設けられる締結孔２４に挿入されて固定される。

図１０に示すように、前記支持部１２０の両側には延長片１２１が設けられている。

前記延長片１２１は、折り曲げられたブラケット状に設けられており、前記支持柱１２２の両側面に接合した形態となっているが、前記支持柱１２２と一体に設けられることも可能である。

一方、前記第２の連結支持部２２０の一端部は、前記延長片１２１にボルトなどの締結部材１２８によって結合される。

前記第２の連結支持部２２０の一端部が前記延長片１２１と最大限接する部分を増大させるために、前記第２の連結支持部２２０の一端部には、前記延長片１２１と接する段差部２２１が設けられることが望ましい。

図１１に示すように、前記第２の連結支持部２２０の他端部は、前記第１の連結支持部２１０のブラケット部２１１に結合される。

前記ブラケット部２１１には、前記第２の連結支持部２２０の他端部が挿入される挿入溝２１１１を備える挿入部２１１０が設けられる。

前記第２の連結支持部２２０の他端部には、前記挿入部２１１０の挿入溝２１１１に挿入される回動ジョイント２２２が設けられることが望ましい。

前記フレーム２０及び前記太陽電池モジュール１０の回動角度が変わり得るので、前記回動ジョイント２２２は前記挿入溝２１１１に回動可能に結合される必要がある。

すなわち、前記第２の連結支持部２２０の一端部は前記支持柱（図１０参照）１２２の延長片１２１に締結されて固定されており、前記支持柱１２２の高さは変化しない。

しかし、前記リフトアーム１３０は、前記カムグルーブ１４１に沿って動きながら、その配置角度が変化することによって前後方向に回転運動を行い、前記太陽電池モジュール１０及びフレーム２０も前後方向に回転運動を行うので、前記ブラケット部２１１も前記フレーム２０と共に動きながら回動運動をする。

したがって、前記第２の連結支持部２２０の他端部は、前記ブラケット部２１１に対して回動可能に挿入され、前記ブラケット部２１１の回動運動を円滑にしながらも、前記ブラケット部２１１と連結され、前記ブラケット部２１１と前記延長片（図１０参照）１２１との連結状態を維持させる必要がある。

このように、前記第２の連結支持部２２０が前記支持柱１２２の両側に連結され、左右にあるブラケット部２１１と連結されることによって、より安定的に前記フレーム（図１参照）２０及び前記太陽電池モジュール（図１参照）１０を支持できるようになる。

以下では、図面を参照して本発明の動作について説明する。

図１２は、太陽の高度角及び方位角の変化を測定したグラフである。

一日中、すなわち、日の出から日の入りまでの太陽の移動軌跡を追跡し、方位角と高度角の変化を時間帯別に測定し、その測定結果をグラフで表示した後、平均値を算出し、それに合わせて前記カムグルーブ（図６参照）１４１を前記ケーシング（図６参照）１４０に形成する。

すなわち、本発明の太陽電池モジュール支持アセンブリは、一種の太陽光追跡装置の機能をすることによって、日の出から日の入りまでの太陽の移動を追跡することができる。

前記カムグルーブ１４１の形状は、前記日の出から日の入りまでの方位角の変化による高度角の変化を考慮した閉曲線状に設けられることが望ましい。

前記リフトアーム（図３参照）１３０が前記カムグルーブ１４１の案内を受けて移動すると、前記リフトアーム１３０と前記支持部１２０との間の相対高さの変化差によって前記太陽電池モジュール１０の配置角度が変化しながら、その配置方向も変化する。

以下、これについて具体的を説明する。

前記太陽の高度角と方位角の変化を追跡するためのプログラム命令が入力された制御部５００ａの命令によって、前記駆動モーター１０１が動作する。

前記駆動モーター１０１が動作すると、前記主動軸３１１が回転し（Ａ）、前記主動軸３１１に結合された前記主動ギア３３０が一方向に回転する（Ｂ）。

前記第１の従動ギア３４１は、前記主動ギア３３０と噛み合っているので、前記主動ギア３３０の回転方向と反対方向（Ｃ）に回転運動をする。

前記第１の従動ギア３４１は、前記主動ギア３３０と前記第２の従動ギア３４２との間で噛み合っているので、前記第１の従動ギア３４１の回転運動は前記第２の従動ギア３４２の回転運動を誘発する。

前記第２の従動ギア３４２の回転方向（Ｄ）は、前記第１の従動ギア３４１の回転方向と正反対方向になり、これは、前記主動ギア３３０の回転方向と同一である。

一方、前記第２の従動ギア３４２は、前記第１及び第２の回転ハウジング３１０、３２０の内部に固定されているので、前記第１及び第２の回転ハウジング３１０、３２０も前記第２の従動ギア３４２と同一の方向に回転する。

前記支持部（図３参照）１２０が設置される前記ベース部１６０は、前記連結軸３６０及び前記延長軸３４６によって前記第２の従動ギア３４２と連結されるので、前記ベース部１６０及び前記支持部１２０も前記第２の従動ギア３４２と同一の方向に回転する。

前記リフトアーム１３０は、前記連結ブロック１７１によって前記ベース部１６０と連結されるので、前記リフトアーム１３０も前記第２の従動ギア３４２と同一の方向及び回転速度で回転する。

したがって、前記支持部１２０と前記リフトアーム１３０が同時に回転するので、前記支持部１２０と前記リフトアーム１３０によって支持される支持板（図１参照）１１０、前記フレーム（図１参照）２０及び前記太陽電池モジュール（図１参照）１０も回転する。

一方、前記カムグルーブ１４１が形成される前記ケーシング１４０は回転せずに固定されているので、前記カムグルーブ１４１に噛み合っている前記リフトアーム１３０は前記カムグルーブ１４１に沿って移動する。

前記カムグルーブ１４１は高さが変化する閉曲線状に設けられるので、前記リフトアーム１３０が前記カムグルーブ１４１に沿って動く場合、前記リフトアーム１３０の高さ変化が発生する。

このようなリフトアーム１３０の高さ変化は、前記太陽電池モジュール１０の配置角度の変化を誘発する。

図１４〜図１６は、太陽の高度変化による前記太陽電池モジュール１０の配置角度の変化を示した図である。

太陽電池モジュール１０の表面が、前記太陽Ｓと前記太陽電池モジュール１０との間の直線Ｌと垂直状態をなすとき、集光効率を極大化することができる。

日の出のとき、前記太陽の高度ｈ１は最も低い状態を維持する。この場合、前記太陽電池モジュール１０の配置角度θ１は最大の傾斜角をなすべきである。

このためには、前記リフトアーム１３０の下端部が前記カムグルーブ１４１の最も低い部分に噛み合っていなければならない。

この場合、前記リフトアーム１３０の上端部と前記支持部１２０の上端部との間の高さ差が最大をなし、その結果、前記太陽電池モジュール１０の配置角度が最も大きい傾斜角をなすためである。

このとき、前記太陽電池モジュール１０は東側方向に向かうべきである。

図１５に示すように、時間の経過と共に太陽が東側から南東側方向に移動し、その結果、高度ｈ２も高くなる。

このような太陽の方向と高度の変化を反映し、前記制御部（図１３参照）５００ａが前記駆動モーター１０１を制御すると、前記駆動モーター１０１の回転によって前記太陽電池モジュール１０が南東側に向かうようになる。

一方、前記リフトアーム１３０の下端部が噛み合っているカムグルーブ１４１の高さは、図１４の場合より高い状態になり、その結果、前記リフトアーム１３０も上昇する。

前記リフトアーム１３０の上端部と前記支持部１２０の上端部との間の高さ差が図１４の場合より減少すると、前記太陽電池モジュール１０が後側に反り返されるようになり、その配置角度θ２は図１４の場合より小さい傾斜角をなす。

図１６に示すように、時間がさらに経過し、太陽が最高高度ｈ３に達すると、太陽は南側に位置する。

前記太陽電池モジュール１０は南側に向けて回転し、前記リフトアーム１３０の下端部は、前記カムグルーブ１４１のうち高さが最大になる部分に位置する。

前記リフトアーム１３０は、図１５の場合より上昇し、その分だけ、前記支持部１２０の上端部と前記リフトアーム１３０の上端部との間の高さ差はより小さくなる。

そのため、前記太陽電池モジュール１０の配置角度θ３が最も小さい傾斜角を形成することによって、集光効率を極大化することができる。

時間がさらに経過すると、太陽は南西側方向に移動し、その高度も低くなり、これに対応するように、前記太陽電池モジュール支持装置１００は、前記太陽電池モジュール１０が南西側方向に向かうように回転運動を行う。

そして、低くなった高度を反映し、前記リフトアーム１３０の下端部が噛み合っているカムグルーブ１４０の高さも、図１５の場合より低くなった状態になるので、前記太陽電池モジュール１０の配置角度は、図１５の場合より大きい傾斜角になる。

日の入りが近くなると、太陽は西側に位置し、その高度もより低くなる。

これを反映し、前記太陽電池モジュール支持アセンブリ１００は、前記太陽電池モジュール１０が西側方向に向かうように回転運動を行う。

そして、その状態の太陽高度を反映し、リフトアーム１３０の下端部が噛み合っているカムグルーブ１４１の高さは最も低い部分になる。

したがって、前記太陽電池モジュール１０の配置角度は最大の傾斜角をなす。

前記太陽電池モジュール１０が再び翌日の日の出のときに集光を行えるように、前記太陽電池モジュール支持アセンブリ１００は、日の入り後、翌日の日の出の前に前記太陽電池モジュール１０を回転させる。

したがって、時間の経過による太陽高度の変化及び太陽電池モジュール１０の配置方向の変化によって集光効率を極大化することができる。

本発明に係る太陽電池モジュール支持アセンブリによると、複数のギアで構成される動力伝達部を通して、相対的に小さい出力を有する駆動モータによっても、大きい面積の太陽電池モジュールの配置角度及び配置方向を変化させることができ、太陽電池モジュールの集光効率及び発電効率を極大化できるので、多様な構造と形態の太陽電池に設置・適用が可能である。

Claims

太陽電池モジュール、及び前記太陽電池モジュールが支持されるフレームと；
前記フレームを支持し、前記フレームの配置角度及び配置方向を変化できる駆動モーター、及び前記駆動モーターの動力を伝達する動力伝達部と；
前記動力伝達部の回転運動を前記フレームの回転運動及び上下運動に転換する運動転換部と；
前記フレームの後面上部と下部を連結する第１の連結支持部と；
前記第１の連結支持部を前記運動転換部と連結する第２の連結支持部と；を含むことを特徴とする太陽電池支持アセンブリ。
前記第１の連結支持部は、
前記フレームの中央部から両側に離隔して配置されるブラケット部と；
前記ブラケット部と前記フレームの後面上部を連結する上部連結ロッドと；
前記ブラケット部と前記フレームの後面下部を連結する下部連結ロッドと；を含むことを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池支持アセンブリ。
前記第２の連結支持部の一端部は、前記ブラケット部に回動ジョイントが設けられることによって前記ブラケット部に回動可能に結合され、他端部は、前記支持部との側面に設けられる延長片に連結されることを特徴とする、請求項２に記載の太陽電池支持アセンブリ。
前記動力伝達部は、
前記駆動モーターと連結され、前記駆動モーターによって回転する主動ギアと；
前記主動ギアに噛み合わされるように設けられ、前記主動ギアの回転によって回転する従動ギアと；
前記従動ギアが収容され、前記従動ギアの回転によって回転する回転ハウジング部と；
前記回転ハウジング部が収容され、その外周面にカムグルーブが形成されるケーシングと；を含むことを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池支持アセンブリ。
前記運動転換部は、
前記回転ハウジングに設けられる連結軸と連結され、前記回転ハウジングの回転にしたがって回転可能に設けられ、その高さが一定に維持される支持部と；
前記支持部と連結され、その下端部が前記カムグルーブに挿入されることによって、前記支持部の回転によって高さが上下に調節できるように設けられるリフトアームと；
前記支持部の上端部及び前記リフトアームの上端部に配置され、前記駆動モーター動作中に発生する前記支持部と前記リフトアームの相対高さ差の変化及び配置方向の変化によって配置角度及び配置方向が変化し、その上面に太陽電池モジュールが支持されるフレームが載置される支持板と；を含むことを特徴とする、請求項４に記載の太陽電池支持アセンブリ。
前記駆動モーターと連結され、前記主動ギアが挿入される主動軸と；
前記主動ギアの周囲に配置され、その内部に前記主動ギアが回転し得る回転空間が形成される円環部と；をさらに含み、
前記従動ギアは、
前記円環部に回動可能に支持され、前記主動ギアと噛み合うように設けられる第１の従動ギアと；
前記回転ハウジングの内壁面に設けられ、前記第１の従動ギアと噛み合う第２の従動ギアと；を含むことを特徴とする、請求項５に記載の太陽電池支持アセンブリ。
前記回転ハウジングは、
前記駆動モーターの上部に設けられ、前記主動ギア及び前記円環部が収容される下部回転ハウジングと；
前記下部回転ハウジングと結合される上部回転ハウジングと；を含むことを特徴とする、請求項５に記載の太陽電池支持アセンブリ。
前記第２の従動ギアは、前記上部回転ハウジングの内部に収容され、
前記第２の従動ギアの外周面と前記上部回転ハウジングの内周面との間に挿入されて固定される固定ハウジングをさらに含むことを特徴とする、請求項５に記載の太陽電池支持アセンブリ。
前記第２の従動ギアの上面に設けられて上部に延び、前記上部回転ハウジングの上部を貫通するように設けられる延長軸をさらに含み、
前記延長軸は、前記連結軸に挿入可能に設けられ、
前記連結軸の上部には、前記支持部の下部を構成するベース部が結合されることを特徴とする、請求項７に記載の太陽電池支持アセンブリ。
前記ベース部は、ベース板と、前記ベース板の下部に設けられる回転ギアとを含み、
前記回転ギアは、回転角度をセンシングするセンサー部とチェーン又はベルトによって連結されることを特徴とする、請求項９に記載の太陽電池支持アセンブリ。
前記支持部は、
上下に配置される支持柱部と；
前記支持柱の上部に設けられ、前記支持板の後面に設けられる、回動軸が回動可能に挿入されて支持される支持ブラケットと；をさらに含むことを特徴とする、請求項５に記載の太陽電池支持アセンブリ。
前記リフトアームがスライド移動可能に支持され、前記ケーシングの外部に装着される案内レール部をさらに含むことを特徴とする、請求項５に記載の太陽電池支持アセンブリ。
前記リフトアームの上端部と前記支持板の後面を連結し、前記リフトアームと前記支持板との相対運動を誘発する連結装置をさらに含むことを特徴とする、請求項５に記載の太陽電池支持アセンブリ。
前記連結装置は、
前記支持板の後面に互いに離隔して配置される軸支持台と；
前記各軸支持台間に配置される案内軸と；
前記案内軸にスライド移動可能に挿入され、前記リフトアームの上端部に固定される移動部材と；を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の太陽電池支持アセンブリ。
前記カムグルーブは、
前記ケーシングの外周面に沿って形成され、
前記太陽電池の配置角度を変えるために、前記カムグルーブの高さが変化可能に設けられることを特徴とする、請求項５に記載の太陽電池支持アセンブリ。