KR100343263B1 - 태양광 수집 및 추적장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광 수집 및 추적장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광을 이용한 자체 동력으로 태양광을 추적하여 포물경에서 태양광을 최적상태에서 수집할 수 있도록 구성되는 태양광 수집 및 추적장치를 제공함에 그 목적이 있다.

그리고, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 광전소자(6)에서 수직막대(5)의 그림자를 검출하면 제어박스(13)에서 그림자의 방향과 길이를 산출하여 회전모터(19,17)를 제어함으로써 상기 수직막대(5)가 태양광과 일직선상에 놓이도록 추적하는 태양광추적부(41)와; 포물경(1)의 내주면에서 반사되는 태양광을 볼록렌즈(8)로 수집하여 광케이블(4)을 통해 충전지(16)에 충전하고, 상기 포물경(1)의 상단면을 따라 회전 가능하도록 설치된 태양전지판(2)은 태양광으로부터 전력을 생산하고 상기 제어박스(13)의 제어에 의해 회전모터(12-1)가 구동되면 회전되면서 상기 포물경(1)의 수집광도를 조절하게 되는 태양광수집부(40);로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 수집 및 추적장치를 제공하게 된다.

Description

태양광 수집 및 추적장치{APPARATUS FOR COLLECTING AND PURSUING SUNLIGHT}

본 발명은 태양광 수집 및 추적장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광을 이용한 자체 동력으로 태양광을 추적하여 포물경에서 태양광을 최적상태에서 수집할 수 있도록 구성되는 태양광 수집 및 추적장치에 관한 것이다.일반적으로, 태양광을 직접 조명으로 이용하면 전파장의 빛을 이용할 수 있고, 에너지절약을 할 수 있어 실내조명 및 농업분야, 의료분야 등으로 그 활용범위가 넓다.그러나, 종래의 태양광 수집장치중 렌즈를 이용하는 경우 무게와 비용면에서 비효율적이고, 포물경을 이용하여 빛을 반사시키는 기술은 간단하고 효율적이지만 반사된 빛에 의해 불쾌감을 초래하고, 직접 반사시킬 경우 주변 장애물에 의해 방해를 받으며, 포물경의 초점에 모인 사선방향의 태양광을 직접 광케이블에 입사시키면 태양광의 손실이 발생되는 문제가 있다.더욱이, 이러한 포물경을 이용하여 빛을 반사시키는 태양광의 수집방법은 포물경의 초점에 모인 태양광에 의한 열의 발생으로 부품이 손실을 입을 수 있다.한편, 태양광을 수집함에 있어 태양을 자동으로 추적할 수 있는 별도의 추적 장치가 필요하게 되고, 이 추적장치를 구동할 수 있는 에너지가 외부에서 공급되어야 하는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 종래의 문제를 개선하기 위하여 안출된 것으로, 태양광을 이용한 자체 동력으로 태양광을 추적하여 포물경에서 태양광을 최적상태에서 수집할 수 있도록 구성되는 태양광 수집 및 추적장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 본 발명에 따른 태양광 수집 및 추적장치를 나타내는 사시도,

도2는 본 발명에 따른 태양광 수집 및 추적장치를 나타내는 일측면도,

도3은 본 발명에 따른 태양광 수집 및 추적장치중 포물경을 나타내는 평면도,

도4는 본 발명에 따른 태양광 수집 및 추적장치중 포물경을 나타내는 사시도,

도5는 본 발명에 따른 태양광 수집 및 추적장치중 태양전지판의 결합구조를 나타내는 구성도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1: 포물경 2: 태양전지판 3: 경첩 4: 광케이블 5: 수직막대 6: 광전소자 7: 히트펌프 8: 볼록렌즈 9: 지지관 10: 전선케이블 11: 기어벨트 12: 모터박스 12-1: 회전모터 13: 제어박스 14: 웨이트박스 15: 전원공급선 16: 충전지 17: 회전모터 18: 회전지지축 19: 회전모터 20: 지지프레임 21: 투명덮개 22: 연결대 23: 지지베이스 40: 태양광수집부 41: 태양광추적부

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 광전소자에서 수직막대의 그림자를 검출하면 제어박스에서 그림자의 방향과 길이를 산출하여 회전모터를 제어함으로써 상기 수직막대가 태양광과 일직선상에 놓이도록 추적하는 태양광추적부와; 포물경의 내주면에서 반사되는 태양광을 볼록렌즈로 수집하여 광케이블을 통해 충전지에 충전하고, 상기 포물경의 상단면을 따라 회전 가능하도록 설치된 태양전지판은 태양광으로부터 전력을 생산하고 상기 제어박스의 제어에 의해 회전모터가 구동되면 회전되면서 상기 포물경의 수집광도를 조절하게 되는 태양광수집부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 수집 및 추적장치를 제공하게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명에 따른 태양광 수집 및 추적장치를 나타내는 사시도이고, 도2는 본 발명에 따른 태양광 수집 및 추적장치를 나타내는 일측면도이며, 도3은 본 발명에 다른 태양광 수집 및 추적장치중 포물경를 나타내는 평면도이고, 도4는 본 발명에 따른 태양광 수집 및 추적장치중 포물경를 나타내는 사시도이며, 도5는 본 발명에 따른 태양광 수집 및 추적장치중 태양전지판의 결합구조를 나타내는 구성도이다.원판의 지지베이스(23)에는 그 상부 중앙에 회전모터(19)가 고정 설치되어 있고, 이 회전모터(29)의 구동축에는 회전지지축(18)이 결합되어 있다.이때, 이 회전지지축(18)의 상단에는 회전모터(17)가 고정 부착되어 있고, 이 회전모터(17)의 회전에 따라 연결대(22)가 상하로 선회하게 된다.여기서, 연결대(22)의 상부에는 다수의 지지프레임(20)에 의해 지지되는 포물경(1)이 고정 설치되어 있고, 태양광 수집용으로 사용되는 반구형의 포물경(1)에는 그 상부에 투명덮개(21)가 덮어져 있어 그 내부에 이물질의 침입을 차단하게 된다.더욱이, 포물경(1)의 상부 중앙에는 지지관(9)에 의해 지지되는 히트펌프(7)가 설치되어 있고, 열전반도체를 내장한 히트펌프(7)는 투명덮개(21)의 중앙을 관통한 상태로 설치되어 밀폐된 포물경(1)내의 고열을 외부로 방출하여 수집된 태양광에 의한 각종 부품의 열변형을 방지하게 된다.그리고, 히트펌프(7)의 상부에는 광전소자판(6)이 덮어져 있고, 이 광전소자판은 부채꼴모양의 소자로 구성되어 그 중앙의 수직막대(5)에 의해 만들어지는 그림자의 각도나 길이를 각 소자를 이용하여 검출한 후, 신호검출선(9-1)을 통해 제어박스(13)로 전달하게 되고, 전원공급선(9-2)을 통해 제어박스로부터 전력을 공급받게 된다.이때, 히트펌프(7)의 하부에는 볼록렌즈(8)가 설치되어 있고, 이 볼록렌즈(8)는 포물경(1)의 내주면을 통해 반사되는 태양광을 수집하여 수직으로 방사하게 된다.여기서, 각 지지관(9)의 상부에 지지된 상태로 히트펌프(7)내로 삽입되는 광케이블(4)은 볼록렌즈(8)를 통해 입사되는 수직의 태양광을 수집하여 충전지(16)에 충전하게 된다.한편, 포물경(1)의 상단면을 따라 다수의 태양전지판(2)이 경첩(3)에 의해 회전 가능하도록 결합 설치되어 있고, 연결대(22)의 하단에는 모터박스(12)가 고정 설치되어 있으며, 이 모터박스에는 태양전지판의 수만큼 회전모터(12-1)가 내장 배열되어 있다.이때, 경첩(3)의 일단에 설치된 스프로킷과 회전모터(12-1)의 구동스프로킷이 기어벨트(11)에 의해 서로 연결되어 있고, 이에 따라 회전모터(12-1)가 구동되면 기어벨트(11)를 통해 구동력이 전달되어 태양전지판(2)이 180°회전하게 되는 구조로 되어 있다.특히, 태양전지판(2)에서 만들어지는 전력은 전선케이블(10)을 통해 제어박스(13)와 회전모터(12-1,17,19)에 공급되어지게 되고, 제어박스는 태양전지판으로부터 전력을 받을 수 없는 경우인 밤이나 유사시에 충전지(16)로부터 전력을 공급받게 된다.그리고, 모터박스(12)의 하부에는 제어박스(13)가 설치되어 있고, 다시 제어박스의 하부에는 웨이트박스(14)가 설치되어 있다.이때, 제어박스(13)에는 광전소자(6)로부터 신호를 받아서 수직막대(5)에 의해 형성되는 그림자의 각도와 크기를 입력된 프로그램에 따라 산출하게 되고, 이에 따라 회전모터(17,19)를 제어하여 수직막대(5)가 그림자를 발생시키지 않는 방향 즉, 수직막대와 태양광이 일직선상에 놓이도록 포물경(1)을 회전 및 선회시키게 된다.또한 웨이트박스(14)는 포물경(1) 및 다수의 태양전지판(2)이 형성하는 자중과 무게 균형을 이루기 위하여 설치된다.특히, 충전지(16)는 밤이나 유사시 충전하고 있는 전력을 전원공급선(15)을 통해 제어박스(13)와 회전모터(12-1,17,19)에 공급하게 되지만, 포물경(1)에서 수집된 태양광을 광케이블(4)을 통해 전달받아 전력을 비축하게 된다.여기서, 실시예를 통해 본 발명에 따른 태양광 수집 및 추적장치를 자세히 설명하면 다음과 같다.태양광이 포물경(1)내로 입사되면 포물경의 내주면에서 반사되어 볼록렌즈(8)로 수집되고, 이 볼록렌즈를 통해 태양광은 수직으로 광케이블(4)에 입사되어 충전지(16)에 전력으로 충전된다.이때, 히트펌프(7)는 포물경(1)내의 고열을 외부로 방출함으로써 태양광의 입사에 따른 포물경(1)내의 온도상승을 방지하게 되고, 이로써 고열에 의한 부품의 열변형을 예방하게 된다.그리고, 태양전지판(2)은 낮동안 수집되는 태양광을 이용하여 전선케이블(10)을 통해 제어박스(13)와 회전모터(12-1,17,19)에 전력을 공급하게 된다.그러나, 제어박스(13)에 입력되는 태양전지판(2)에서 생산되는 전력량과, 광전소자(6)에서 검출되는 태양빛이 설정치를 초과할 경우 태양광이 너무 강한 것으로 판단되어 제어박스(13)에서는 모터박스(12)내의 회전모터(12-1)를 구동하게 된다.여기서, 회전모터(12-1)의 구동력이 기어벨트(11)를 통해 경첩에 전달되어 태양전지판(2)을 회전시키게 되고, 이에 따라 태양전지판이 오무려 들면서 포물경(1)내에서 반사되는 태양빛이 외부로 노출되지 않도록 함으로써 빛의 반사에 의한 불쾌감을 차단하는 동시에 적절한 광량조절이 가능하게 된다.더욱이, 밤이나 유사시에는 제어박스(13)에서 제어하여 태양전지판(2)으로 포물경(1)을 덮음으로써 투명덮개(21)와 함께 기상변화나 먼지 등으로부터 포물경의 내부를 보호하게 된다.또한, 수직막대(5)의 그림자가 광전소자(6)를 통해 검출되면 신호검출선(9-1)을 통해 제어박스(13)에 전달되고, 이 제어박스에서는 수직막대의 그림자에 대한 그 방향과 길이를 산출하여 회전모터(19,17)를 제어하게 된다.다시 말하면, 제어박스(13)에서는 포물경(1)을 회전 및 선회시켜 수직막대(5)를 태양광과 일직선상에 놓이도록 함으로써 수직막대(5)의 그림자가 발생하지 않도록 태양광을 자동 추적하게 된다.

본 발명은 외부동력의 공급없이 자체동력을 생산하여 태양광의 추적이 가능하고, 이로써 태양광이 포물경에 수직으로 입사시켜 태양광의 수집효율을 높이며, 태양광의 반사에 의한 불쾌감을 차단할 수 있을 뿐만 아니라 태양광의 수집량을 조절할 수 있게 되는 효과를 제공하게 된다.

Claims (5)

1. 광전소자(6)에서 수직막대(5)의 그림자를 검출하면 제어박스(13)에서 그림자의 방향과 길이를 산출하여 회전모터(19,17)를 제어함으로써 상기 수직막대(5)가 태양광과 일직선상에 놓이도록 추적하는 태양광추적부(41)와;

   포물경(1)의 내주면에서 반사되는 태양광을 볼록렌즈(8)로 수집하여 광케이블(4)을 통해 충전지(16)에 충전하고, 상기 포물경(1)의 상단면을 따라 회전 가능 하도록 설치된 태양전지판(2)은 태양광으로부터 전력을 생산하고 상기 제어박스(13)의 제어에 의해 회전모터(12-1)가 구동되면 회전되면서 상기 포물경(1)의 수집광도를 조절하게 되는 태양광수집부(40);로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 수집 및 추적장치.
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