KR100654971B1

KR100654971B1 - 태양전지의 집광판 보호장치

Info

Publication number: KR100654971B1
Application number: KR1020040105099A
Authority: KR
Inventors: 백한기
Original assignee: 백한기
Priority date: 2004-12-13
Filing date: 2004-12-13
Publication date: 2006-12-06
Also published as: KR20060066475A

Abstract

본 발명은, 태양전지의 집광판을 눈, 비, 이슬, 결로 또는 기타 이물질 등의 오염물로부터 보호하기 위한 태양전지의 집광판 보호장치에 관한 것으로서, 이 집광판 보호장치는, 구동부 및 상기 구동부에 의해 구동되어 집광판을 개폐하는 개폐부를 갖는 집광판 개폐기와; 태양광의 양을 측정하는 태양광 감지센서를 구비하며 태양광의 양에 따라 상기 개폐기의 집광판 개폐를 제어하는 제어기와, 상기 집광판에 접하도록 상기 개폐부에 설치되어 상기 개폐기가 집광판을 개폐할 때 상기 집광판 위를 닦아내는 브러쉬부를 포함하여, 비 또는 눈이 오거나 태양광 조사량이 적은 저녁 또는 밤시간 대에 집광판의 상부면을 자동으로 차폐하여 집광판이 오염물에 직접 노출되는 것을 막고, 집광판을 개방하거나 닫을 때, 그 집광판 상부면의 오염물을 자동으로 제거하여 집광판을 항상 깨끗한 상태로 유지 보호할 수 있다.

집광판, 보호장치, 개폐부, 구동부, 브러쉬부, 태양광 감지센서

Description

태양전지의 집광판 보호장치{PROTECTIVE DEVICE FOR SOLLAR CELL COLLECTOR PANEL}

도 1은 일반적인 태양전지의 사용예를 설명하기 위한 도면으로서, 집광판을 이용한 태양광 가로등을 도시한 측면도.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 집광판 보호장치를 도시한 부분 사시도.

도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 태양전지 보호장치의 작동관계를 보여주는 개략적인 단면도들.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 집광판 보호장치를 도시한 부분 사시도.

도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 집광판 보호장치를 도시한 부분 사시도.

도 7은 본 발명에 따른 집광판 보호장치의 작동관계를 설명하기 위한 블록구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

2: 집광판 10: 집광판 개폐기

20: 제어기 22: 태양광 감지센서

24: 컨트롤러 30: 브러쉬부

100: 개폐부 102a: 주동덮개

102b: 종동덮개 112a, 112b: 휠

114: 선회덮개 114a: 차폐부

114b: 노출부 122: 권취롤러

124: 권취덮개

본 발명은 태양전지의 집광판 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 태양전지의 집광판을 눈, 비, 이슬, 결로 또는 기타 이물질 등의 오염물로부터 보호하기 위한 태양전지의 집광판 보호장치에 관한 것이다.

태양전지는 광전효과의 하나인 광기전력 효과를 응용하여 태양광이 조사될 때 그 태양광을 이용해 기전력을 발생시키고 이를 축적하는 장치이다. 흔히, 태양전지는 태양광을 모으기 위한 수단으로 패널형의 집광판을 이용한다.

도 1은 태양전지의 집광판(2)을 이용한 태양광 가로등(S)을 도시한 측면도로서, 태양전지 집광판(2)의 일반적인 사용예를 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시된 태양광 가로등(S)은 지상에 세워지는 지주(3)와, 태양광을 모아 전기에너지로 변환될 수 있게 해주는 집광판(2)과, 변환된 전기에너지를 저장하는 축전지 박스(5)와, 저장된 전기에너지에 의해 점등되는 램프(6)와, 상기 램프(6)의 점등 등을 제어하는 컨트롤 박스(7)를 포함한다.

이 때, 상기한 집광판은 태양광을 모으기 위해 지주 상단에 설치된 채 항상 외부 환경에 노출된다. 이러한 집광판의 노출은 눈, 비, 이슬, 결로 등에 의한 습기가 집광판에 축적되게 하여 집광판의 투과 성능을 크게 떨어뜨린다. 또한, 상기의 노출은 먼지 등의 이물질이 집광판 위에 쌓이게 하며, 이 또한 집광판의 투과 성능을 떨어뜨리는 하나의 원인으로 작용한다.

따라서, 본 발명의 목적은 비 또는 눈이 오거나 태양광 조사량이 적은 저녁 또는 밤시간 대에 집광판의 상부면을 자동으로 차폐하여 집광판이 오염물에 직접 노출되는 것을 막고, 집광판을 개방하거나 닫을 때, 그 집광판 상부면의 오염물을 자동으로 제거하여 집광판을 항상 깨끗한 상태로 유지 보호하는 태양전지의 집광판 보호장치를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 집광판 보호장치는, 구동부 및 상기 구동부에 의해 구동되어 상기 집광판을 개폐하는 개폐부를 갖는 집광판 개폐기와, 태양광의 양을 측정하는 태양광 감지센서를 구비하며 태양광의 양에 따라 상기 집광판 개폐기의 집광판 개폐를 제어하는 제어기와, 상기 집광판에 접하도록 상기 개폐부에 설치되어 상기 집광판 개폐기가 집광판을 개폐할 때 상기 집광판 위를 닦아내는 브러쉬부를 포함하여, 비 또는 눈이 오거나 태양광 조사량이 적은 때에 오염물로부터 집광판을 보호하고, 또한, 상기 개폐기의 개폐과정에서 집광판 위 의 오염물을 자동으로 제거하여 집광판을 항상 청결한 상태로 유지해 준다.

여기에서, 상기 개폐부는 상기 구동부에 의해 정역 회동되는 주동덮개와, 상기 주동덮개에 힌지 결합된 채 선단이 상기 집광판을 향해 있는 종동덮개를 포함하되, 상기 종동덮개가 선단에서 상기 브러쉬부에 결합되어, 상기 집광판이 개폐될 때, 상기 브러쉬부가 상기 집광판 위를 미끄러지면서 오염물을 제거하도록 해주는 것이 바람직하다.

대안적으로, 상기 개폐부는 상기 구동부에 의해 정역 회전되는 권취롤러와, 상기 권취롤러에 감겨진 채 상기 집광판을 개폐하는 권취덮개를 포함하며, 상기 권취덮개는 선단에서 상기 브러쉬부에 결합되어, 상기 집광판이 개폐될 때, 상기 브러쉬부가 상기 집광판 위를 미끄러지면서 오염물을 제거할 수 있게 해준다.

대안적으로, 상기 개폐부는 상기 구동부에 의해 구동되는 한 쌍의 휠과, 상기 한 쌍의 휠에 걸쳐진 채 상기 집광판 주위를 선회하는 선회덮개를 포함하며, 상기 선회덮개는 상기 집광판을 덮는 차폐부와 상기 집광판을 노출시키는 노출부로 구성된 채 브러쉬부와 내주면에서 결합되어, 상기 집광판을 개폐시킬 때 상기 브러쉬부로 하여금 상기 집광판 위의 오염물을 제거할 수 있게 한다.

전술한 집광판 보호장치에 있어서, 상기 태양광 감지센서는 황화카드뮴을 이용한 수광소자(Cds 소자인)인 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 태양전지의 집광판 보호장치(이하, 집광판 보호장치로 칭함)를 도시한 사시도이며, 도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 집광판 보호장치의 작동관계를 설명하기 위한 단면도들이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 집광판 보호장치(1)는 집광판(2)의 상부면을 개폐하기 위한 집광판 개폐기(10)를 포함한다. 이 집광판 개폐기(10)는 집광판(2) 상에 설치된 개폐부(100)와 상기 개폐부(100)를 구동하여 집광판을 개폐하는 구동부(200)로 구성된다. 또한, 상기한 집광판 보호장치(1)는 상기 집광판 개폐기(10)를 제어하는 제어기(20; 도 7 참조)의 일부를 이루면서 태양광의 양을 감지하여 집광판 개폐기(100)의 구동 시기를 정하는 태양광 감지센서(22)를 또한 포함한다.

본 실시예에서, 집광판(2)은 지주(3)의 상단에 경사지게 설치되며, 구동부(200)는 집광판(2) 아래쪽의 받침대(4)에 지지된 채 집광판(2)의 위쪽에 배치된 개폐부(100)를 구동시킨다.

상기의 구동부(200)는 구동모터(210)와 그 구동모터(210)의 동력을 개폐부(100)로 전달하는 벨트이음형의 동력전달기구(220)로 구성되는데, 이는 하나의 실시예이며, 상기 벨트이음형의 동력전달기구(220)는 체인 또는 기어 등으로 대체될 수 있고 또한 상기한 동력전달기구 없이 예를 들면 감속모터와 같은 하나의 구동모터에 의해 상기한 개폐부(100)를 구동시킬 수 있다.

또한, 상기의 동력전달기구(220)는 구동모터(210)의 회전축에 연결된 주동풀리(222)와 그 주동풀리(222)에 벨트(223)로 이음된 종동풀리(224)로 구성되며, 상기의 종동풀리(224)는 개폐부(100)의 회동축(101)에 연결된다.

한편, 본 실시예의 개폐부(100)는 전술한 구동부(200)에 의해 구동되어 집광판(2)의 상부면을 개폐시키는 것으로서, 이를 위해, 구동부(200)에 회동가능하게 연결된 주동덮개(104a)와, 상기 주동덮개(104a)와 힌지 결합된 종동덮개(104b)를 포함한다.

주동덮개(104a)는 집광판(2)의 상단에 힌지 결합되어 그 집광판에 대해 상하로 회동되는 구조를 갖는다. 이를 위해, 주동덮개(104a)의 일단부에는 하나의 회동축(101)이 일체로 연결되는 한편, 상기 집광판(2)에는 상기 회동축(101)을 회전가능하게 지지하는 축 브라켓(102)이 형성된다. 이 때, 상기의 회동축(101)은 축 브라켓(102)을 지나 축방향으로 연장하여 전술한 구동부(200)의 종동풀리(224)에 축 결합된다.

또한, 상기의 주동덮개(104a)는 전술한 바와 같이 일단에서 집광판(2)의 상단측에 힌지 결합되는 한편 타단에서는 경첩(105)에 의해 전술한 종동덮개(104b)에 힌지 결합된다. 이 때, 주동덮개(104a)와 종동덮개(104b) 간의 힌지 결합은, 집광판 개폐기(10)가 구동되는 동안, 두 덮개(104a, 104b)가 서로에 대해 벌어지거나 오므려지는 것을 가능하게 하고, 이에 따라, 두 덮개(104a, 104b)가 집광판(2)의 상부면을 개방 또는 차폐시킬 수 있게 해준다. 또한, 상기한 두 덮개(104a, 104b) 간의 힌지 결합은 종동덮개(104b)의 선단이 항상 집광판(2)을 향하게 하여, 이하 설명될 브러쉬부(30)가 집광판(2)의 상부면을 청소할 수 있게 해준다.

상기의 종동덮개(104b)는 자체 선단에서 브러쉬부(30)에 결합된다. 이 브러쉬부(30)는 집광판 개폐기(10)가 구동될 때 종동덮개(104b)의 선단에서 집광판(2) 위의 오염물을 닦아내는 기능을 하며, 이는 전술한 바와 같이 종동덮개(104b)의 선단이 항상 집광판(2)을 향해 있음으로써 가능하다.

여기에서, 상기 브러쉬부(30)는 먼지 또는 수분 제거에 적합하고 탄력성이 있는 합성섬유, 합성수지, 면, 모, 고무 등의 소재로 제작된 브러쉬(32)를 갖는다.

또한, 본 실시예의 브러쉬부(30)는 종동덮개(104b)의 선단에 회동 구조로 결합되는 것이 바람직한데, 이는 종동덮개(104b)의 운동 및 이에 따른 각도 변화에 연속적으로 대응하면서 브러쉬부(30)가 집광판(2) 표면에 정확하게 밀착될 수 있도록 해준다.

앞서 언급된 바와 같이, 집광판 개폐기(100)는 태양광 감지센서(22)에서 감지된 태양광의 양에 기초하여 집광판(2)의 상부면을 개폐시키는 작용을 한다. 이는 태양광의 양이 많은 아침으로부터 저녁까지 집광판(2)을 개방하고(도 4 참조), 또한, 태양광의 양이 적은 저녁 또는 밤 시간대에 집광판(2)을 차폐하여(도 3 참조) 습기 또는 기타 이물질로부터 집광판(2)을 보호할 수 있게 해준다. 게다가, 상기의 집광판 보호장치(10)는 비가 오거나 눈이 올 경우에도 태양광 감지센서(22)의 태양광 감지에 기초하여 집광판(2)을 차폐시킬 수 있으므로 집광판(2)을 비나 눈으로부터 보호할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 태양광 감지센서(22)는 황화카드뮴을 이용한 수광소자(Cds 소자)를 이용하는데, 이 수광소자를 이용한 태양광 감지센서(22)는 태양광의 양에 따라 대략 2㏁~200㏁ 내의 범위 내로 가변되는 전기 저항값을 연속적으로 출력하는 구조로 이루어져 본 발명의 집광판 보호장치(10)에 특히 적합하다.

본 실시예에서, 상기의 태양광 감지센서(22)는 집광판(2)의 상부면에서 단부 모서리 부근에 설치된 채 태양광의 양을 감지하며, 전술한 개폐부, 특히 종동 덮개 (104b)에는 태양광 감지센서(22)에 상응하게 마련되어 태양광의 투과를 허용하는 투명창(w)이 형성된다.

본 실시예에서, 상기한 태양광 감지센서(22)가 집광판(2) 상에 설치되는 것으로 설명되었지만, 이는 본 발명을 한정하는 것이 아니며 태양광을 조사받을 수 있는 여러 위치에 설치될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 집광판 보호장치가 설명된다.

이하 설명되는 실시예들에 있어서, 집광판 개폐기의 개폐부를 구동하는 구동부는 당업자에게 자명한 사항이므로 도시의 편의를 위해 도면에서 생략되어졌다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 태양광 보호장치를 도시한 사시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 태양광 보호장치는 집광판(2)의 상하에서 그 집광판(2)의 주위를 선회하는 선회덮개(114)를 집광판 개폐기의 일 부분으로 구비하며, 이 선회덮개(114)를 이용해 집광판(2)을 개방 또는 차폐하는 구조를 갖는다.

이를 위해, 집광판 개폐기(10)의 일부인 개폐부(100)는 한 쌍의 휠(112a, 112b)과 그 한 쌍의 휠(112a, 112b)에 걸쳐진 선회덮개(114)를 포함한다. 상기 한 쌍의 휠(112a, 112b)은 구동부에 직접 연결되는 주동휠(112a)과 그 주동휠(112a)의 구동에 의해 종속적으로 구동되는 종동휠(112b)로 구성된다. 또한, 상기의 선회덮개(114)는 주동휠(112a) 및 종동휠(112b)에 동시에 걸쳐진 집광판(2)의 주위를 선회하되, 집광판(2)을 차단하는 차폐부(114a)와 그 집광판(2)을 노출시키는 노출부 (114b)로 구성된다. 이 때, 상기한 노출부(114b)는 선회덮개(114) 상에서 집광판(2)의 크기에 상응하는 구멍 또는 투명창으로 형성되어 있어 선회덮개(114)가 구동부의 구동에 의해 선회하여 노출부(114b)가 집광판(2)과 상응하는 위치에 있을 때 집광판(2)을 개방시키게 된다. 이 때, 상기의 노출부(114b)가 선회덮개(114)의 선회시 지주(3)와의 간섭을 막는 기능을 추가로 한다.

또한, 선회덮개(114)의 내주면, 특히 차폐부(114a)의 내주면에는 집광판(2) 위의 오염물을 닦아내는 브러쉬부(30)가 결합되며, 이에 따라, 상기 선회덮개(114)가 집광판(2)의 개폐를 위해 선회되는 동안 브러쉬부(30)에 의해 집광판(2) 위의 오염물을 제거할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 태양광 보호장치를 도시한 사시도이다. 도 6을 참조하여 설명하면, 본 실시예의 태양광 보호장치는 권취롤(122)에 감겨진 채 집광판(2) 위쪽에서 이동하는 권취덮개(124)를 이용하여 집광판(2)을 개폐시키도록 되어 있다.

이를 위해, 집광판 개폐기의 일부인 개폐부(100)는 구동부에 의해 정역 회전되는 권취롤러(122)와, 상기 권취롤러(124)에 감겨진 채 상기 집광판(2)을 개폐하는 권취덮개(124)를 포함한다.

본 실시예의 권취덮개(124)는 유연성 쉬트로 이루어진 채 권취롤러(122)에 감길 때 집광판(2)을 개방시키고 권취롤러(2)로부터 풀릴 때 집광판(2)을 차폐한다. 본 실시예에서는, 집광판(2)이 위에서 아래로 경사지게 배치되어 있으므로, 권취덮개(124)가 권취롤러(122)로부터 풀리는 그 자체만으로도 집광판(2)을 차폐할 수 있다.

그러나, 이는 본 발명의 일 실시예일 뿐, 권취덮개(124)의 선단에 와이어를 연결하고 그 와이어를 임의의 다른 구동모터가 잡아당기는 작용을 통해 권취덮개가 집광판을 차폐하는 것을 도울 수 있다.

더 나아가, 인장 스프링과 같은 텐션 유지수단을 권취덮개의 선단에 연결하여 권취덮개가 권취롤러(122)로부터 풀리는 것을 도울 수 있으며, 또한, 상기 권취덮개를 안내하는 가이드를 권취덮개(124)의 양측에 형성할 수도 있다.

한편, 상기의 권취덮개(124)는 선단에서 브러쉬부(30)에 결합되어, 집광판(2)의 개폐과정에서 상기 브러쉬부(30)가 상기 집광판(2) 위의 오염물을 제거하도록 해준다.

도 7은 전술한 집광판 보호장치의 작동관계를 설명하기 위한 개략적인 블록구성도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 집광판 보호장치(1)는 집광판 개폐기(10)와, 집광판 개폐기를 제어하는 제어기(20)와, 집광판의 오염물 제거를 위한 브러쉬부(30)를 포함한다.

집광판 개폐기(10)는, 전술된 바와 같이, 구동부(200)와, 그 구동부(200)에 의해 구동되어 집광판(2)을 개폐하는 개폐부(100)를 구비하며, 제어기(20)에 의해 제어되도록 구성된다. 제어기(20)는 태양광에 조사되어 전기저항값이 가변되는 태양광 감지센서(22)와, 상기 전기저항값을 이용해 태양광의 양을 판단하고 이 판단에 따라 집광판 개폐기(10)를 제어하는 콘트롤러(24)로 구성된다. 또한, 브러쉬부 (30)는 집광판 개폐기(10)의 개폐부(100)에 결합된 채 집광판(2) 위의 오염물을 제거해준다.

따라서, 비 또는 눈이 오거나, 날씨가 흐리거나, 또는 저녁 또는 밤시간대에, 상기한 제어기(20)는 집광판 개폐기(10)를 구동하여 상부면이 개방되어 있던 집광판(2)을 차폐시키며, 이 과정에서 브러쉬부(30)는 집광판(2) 상부면의 오염물을 닦아 제거해준다.

또한, 하늘이 맑은 아침 시간대에, 상기한 제어기(20)는 집광판 개폐기(10)를 구동하여 상부면이 차폐되어 있던 집광판(2)을 개방시키며, 이 과정에서도 상기한 브러쉬부(30)는 집광판 상부면의 오염물을 닦아 제거해준다.

특히, 아침 시간대에는 이슬 또는 결로 등에 의해 집광판 위에 습기가 차는 시간대이므로, 상기한 브러쉬부의 이용이 특히 유용하다.

이상에서는 본 발명이 특정 실시예들을 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서, 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 태양광의 양이 적을 때에 집광판을 차폐하여 비, 눈, 결로, 이슬로부터 집광판을 보호할 수 있으며, 집광판을 개폐하는 과정에서 그 집광판 위의 오염물을 제거하므로 집광판을 항상 청결한 상태로 유지 보호하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 자동으로 집광판을 개폐함과 동시에 자동으로 집광판을 청소해주는 구조를 이루어 집광판의 관리에 따른 수고로움을 줄여주는 효과를 제공한다.

Claims

태양광의 양에 따라 집광판의 상부면을 개폐하여, 상기 집광판을 오염물로부터 보호하는 태양전지의 집광판 보호장치로서,

구동부 및 상기 구동부에 의해 구동되어 상기 집광판을 개폐하는 개폐부를 갖는 집광판 개폐기와;

태양광의 양을 측정하는 태양광 감지센서를 구비하며, 측정된 태양광의 양에 따라 상기 개폐기의 집광판 개폐를 제어하는 제어기와;

상기 집광판 위에 접하도록 상기 개폐부에 설치되어, 상기 개폐기가 집광판을 개폐할 때 상기 집광판 위를 닦아내는 브러쉬부를;

포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 집광판 보호장치.
청구항 1에 있어서, 상기 개폐부는 상기 구동부에 의해 정역 회동되는 주동덮개와, 상기 주동덮개에 힌지 결합된 채 선단이 상기 집광판을 향해 있는 종동덮개를 포함하며, 상기 종동덮개는 선단에서 상기 브러쉬부에 결합되어, 상기 집광판이 개폐될 때, 상기 브러쉬부가 상기 집광판 위를 미끄러지면서 오염물을 제거하도록 하는 특징으로 하는 태양전지의 집광판 보호장치.
청구항 1에 있어서, 상기 개폐부는 상기 구동부에 의해 정역 회전되는 권취롤러와, 상기 권취롤러에 감겨진 채 상기 집광판을 개폐하는 권취덮개를 포함하며, 상기 권취덮개는 선단에서 상기 브러쉬부에 결합되어, 상기 집광판이 개폐될 때, 상기 브러쉬부가 상기 집광판 위를 미끄러지면서 오염물을 제거하도록 하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 집광판 보호장치.
청구항 1에 있어서, 상기 개폐부는 상기 구동부에 의해 구동되는 한 쌍의 휠과, 상기 한 쌍의 휠에 걸쳐진 채 상기 집광판 주위를 선회하는 선회덮개를 포함하며, 상기 선회덮개는 상기 집광판을 덮는 차폐부와 상기 집광판을 노출시키는 노출부로 구성된 채 내주면 상에서 상기 브러쉬부에 결합되어, 상기 집광판이 개폐될 때, 상기 브러쉬부가 상기 집광판 위를 미끄러지면서 오염물을 제거하도록 하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 집광판 보호장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 태양광 감지센서는 황화카드뮴을 이용한 수광소자(Cds 소자인)인 것이 바람직하다.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 태양광 감지센서는 집광판 상에 위치하며, 상기 개폐부는 집광판의 차폐시 태양광이 태양광 감지센서로 투과되는 것을 허용하는 투명창을 갖는 것을 특징으로 하는 태양전지의 집광판 보호장치.