KR100865095B1 - Angle variable device for solar collector - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양전지판 각도 조절장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양의 고도 및 궤도 변화에 따라 태양전지판의 각도를 상하·좌우로 조절하여 집광효율을 극대화하고, 각도 조절에 따른 장치의 부하를 경감하는 한편 그 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 태양전지판 각도 조절장치에 관한 것이다.The present invention relates to a solar panel angle control device, and more particularly, to maximize the light collection efficiency by adjusting the angle of the solar panel up and down, left and right according to the change in the altitude and orbit of the sun, and reduce the load of the device according to the angle adjustment Meanwhile, the present invention relates to a solar panel angle adjusting device capable of improving its durability.
근래 들어 화석에너지의 고갈에 따른 위기감과 기후변화 협약에 의거 온실가스 감축의무부담이 가시화됨에 따라 대체에너지의 개발이 절실히 요구되고 있다. In recent years, the development of alternative energy is urgently needed as the crisis caused by the depletion of fossil energy and the burden of greenhouse gas reduction under the Climate Change Convention become visible.
더불어 송배전 시설이 불가한 낙도, 격오지 등에는 자체 전력생산설비의 구축이 요구되고 있다. In addition, it is required to build its own power production facilities in remote islands and remote areas where transmission and distribution facilities are impossible.
태양광 및 풍력으로부터 전기 에너지를 생산하기 위한 신재생에너지 산업은 세계적으로 연평균 20~30% 급성장하여, IT, BT산업 등과 함께 21세기 첨단 신산업으로 급신장하고 있다.Renewable energy industry to produce electric energy from solar and wind power is growing by 20 ~ 30% annually in the world, and is rapidly growing as a high-tech new industry in the 21st century along with IT and BT industries.
종래 태양광 집광장치는 셀과 셀을 필요한 만큼 직·병렬로 연결한 태양전지판이 정남향을 향해 대략 35°의 각도로 고정 설치된다. 이는 고정된 상태에서 태 양광의 입사각과 태양전지판이 직각 상태를 이루도록 하여 최대의 전력을 생산하기 위함이다.In the conventional solar light collecting device, a solar cell panel in which cells and cells are connected in series and in parallel as necessary is fixedly installed at an angle of approximately 35 ° toward the south facing direction. This is to produce the maximum power by making the angle of incidence of the solar light and the solar panel perpendicular to each other in a fixed state.
그러나 우리나라의 경우 각 계절별 태양의 고도가 12°~58°정도로 변화하므로 태양전지판의 고정된 경우 전력 생산성이 떨어져 투자비용에 대비하여 효율성이 낮다는 문제점이 있었다.However, in the case of Korea, since the altitude of the sun in each season varies from about 12 ° to 58 °, there is a problem in that the efficiency of the investment is low compared to the investment cost due to the low power productivity when the solar panel is fixed.
대한민국 등록특허공보 제10-0760043호(2007. 9. 12)에는 태양전지판의 태양 고도 변화에 따라 경사 각도를 조절할 수 있도록 된 경사각도 조정형 태양광 발전장치가 게시되어 있다(도 6 참조). 이는 전술한 고정식 태양광 집광장치의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것이다. Republic of Korea Patent Publication No. 10-0760043 (September 12, 2007) has been published a tilt angle adjustable photovoltaic device to adjust the tilt angle in accordance with the change in solar altitude of the solar panel (see Figure 6). This is proposed to solve the problems of the above-described fixed solar light collecting device.
그 구성을 살펴보면, 지주의 상단으로부터 하방으로 일정거리 이격된 위치에서 고정 결합되어 있고 상기 태양전지판의 회동중심선과 나란한 방향을 따라 고정 결합공이 형성된 제1결합 플레이트와; 태양전지판으로부터 제1결합 플레이트에 대향되게 연장되며 태양전지판의 회동중심을 기준으로 고정 결합공과의 이격거리에 대응되는 호형 궤적을 따라 다수의 회동 결합공이 상호 이격되게 형성된 제2결합 플레이트와; 고정 결합공과 회동 결합공을 상호 착탈가능하게 결합하는 결합부재가 개시되고, 제1결합플레이트는 지주의 폭보다 양쪽으로 더 돌출되게 연장된 제1 및 제2 돌출부분을 갖으며, 제1 및 제2 돌출부분에는 각각 태양전지판의 회동중심을 기준으로 동일한 거리상에 상호 이격되게 제1 및 제2 고정 결합공이 형성되어 있고, 제2결합플레이트에는 지주의 상면에 대한 태양전지판의 조정가능 경사각도에 대응되어 제1및 제2고정 결합공과 각각 결합할 수 있게 회동 결합공들이 구비된다. Looking at the configuration, the first coupling plate is fixedly coupled at a predetermined distance spaced downward from the top of the support and the fixed coupling hole is formed along the direction parallel to the center of rotation of the solar panel; A second coupling plate extending from the solar panel so as to face the first coupling plate and having a plurality of rotation coupling holes spaced apart from each other along an arc-shaped trajectory corresponding to a distance from the fixed coupling hole with respect to the rotation center of the solar panel; A coupling member for detachably coupling a fixed coupling hole and a rotation coupling hole is disclosed, wherein the first coupling plate has first and second protrusions extending to protrude to both sides more than the width of the strut, 2, the first and second fixed coupling holes are formed in the protrusions so as to be spaced apart from each other on the same distance with respect to the rotation center of the solar panel, and the second coupling plate corresponds to the adjustable tilt angle of the solar panel with respect to the upper surface of the support. Rotating coupling holes are provided to be coupled to the first and second fixed coupling holes, respectively.
상기의 기술적 구성에 따르면, 종래기술은 일출부터 일몰까지 태양 궤도가 시시각각 변화하는데 단순히 태양의 고도에 따라 태양전지판의 경사각만을 조절할 수 있어 전력 생산을 극대화하는데 한계가 있었다. According to the above technical configuration, the prior art has a limit in maximizing the power production can be adjusted only the inclination angle of the solar panel according to the altitude of the sun, the sun orbit changes from time to time from sunrise to sunset.
또한, 고정 결합공(제1결합 플레이트)과 회동 결합공(제2결합 플레이트)으로부터 결합부재를 분리할 경우 태양전지판이 지주로부터 놀게 되는데, 바람이 불 경우 태양전지판을 별도로 잡아주어야 하고 경사각 조절 후 고정 결합공과 회동 결합공 상에 결합부재를 체결시켜 고정하여야 하므로 경사각 조절시 많은 인원이 필요하고 결합부재를 해체시켰다 다시 조립하여야 하므로 태양전지판의 경사각 조절에 많은 어려움이 있었다. In addition, when the coupling member is separated from the fixed coupling hole (the first coupling plate) and the rotation coupling hole (the second coupling plate), the solar panel is played from the strut. If the wind blows, the solar panel must be grasped separately and the tilt angle is adjusted. Because the fastening member and fastening the coupling member to be fixed on the rotating coupling hole requires a large number of personnel when adjusting the inclination angle and the disassembly and reassembly of the coupling member had a lot of difficulties in controlling the inclination angle of the solar panel.
본 발명은 태양의 고도 및 궤도 변화에 따라 태양전지판의 각도를 상하·좌우로 조절하여 집광효율을 극대화할 수 있도록 한 태양전지판 각도 조절장치를 제공하고자 한다. The present invention is to provide a solar panel angle control device to maximize the light collecting efficiency by adjusting the angle of the solar panel up and down, left and right according to the change in the altitude and orbit of the sun.
또한, 본 발명은 태양전지판의 각도 조절에 따른 장치의 부하를 경감하여 태양전지판의 각도조절작업을 용이하게 수행할 수 있도록 한 태양전지판 각도 조절장치를 제공하고자 한다. In addition, the present invention is to provide a solar panel angle adjustment device that can easily perform the angle adjustment operation of the solar panel by reducing the load of the device according to the angle adjustment of the solar panel.
그리고 본 발명은 태양전지판의 각도조절을 위한 기술적 구성을 콤팩트하게 구현하여 장치의 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 태양전지판 각도 조절장치를 제공하고자 한다. In another aspect, the present invention is to provide a solar panel angle control device to compactly implement the technical configuration for the angle control of the solar panel to improve the durability of the device.
본 발명은 지주와, 태양의 고도 변화에 대응하여 상하방향으로 경사각을 조절할 수 있도록 지주 상단에 회동 가능하게 장착된 방향각 조절대와, 그 상면에 태양전지판이 설치되고 태양의 궤도 변화에 대응하여 좌우방향으로 경사각을 조절할 수 있도록 방향각 조절대에 회동 가능하게 장착된 프레임부와, 방향각 조절대를 사이에 두고 프레임부의 하부 양측에 그 일측단이 핀 결합된 한 쌍의 수직링크와 수직링크의 타측단들과 그 양단이 핀 결합된 수평링크로 이루어진 링크부재와, 방향각 조절대로부터 하향 연장형성되고 그 단부가 수직링크의 중간부분과 핀 결합된 고정대와, 지지대에 일측단이 핀 결합되고 그 타측단이 수평링크에 설치된 레일을 따라 이동가능하게 설치된 가변대 및, 가변대를 밀고 당김에 따라 프레임부의 경사각을 조절할 수 있도록 수평링크에 설치되되 그 피스톤이 가변대에 핀 결합된 액추에이터로 이루어진다. The present invention is a support, a tilt angle adjuster rotatably mounted on the top of the support so as to adjust the inclination angle in the vertical direction in response to the change in the altitude of the sun, and a solar panel is installed on the upper surface to respond to changes in the orbit of the sun A pair of vertical links and vertical links in which the frame part is rotatably mounted on the direction angle adjuster so that the inclination angle can be adjusted in the left and right directions, and one end of the frame is pin-coupled to both sides of the lower part of the frame with the direction angle adjuster in between. A link member consisting of a horizontal link in which the other ends of the pin and both ends thereof are coupled to the pin, a fixing member extending downward from the direction angle adjuster, the end of which is pinned to the middle portion of the vertical link, and one end of the pin coupled to the support And the other end of the variable stage is installed so as to be movable along the rail installed on the horizontal link, and the angle of the frame can be adjusted by pushing and pulling the variable band Doedoe to install the horizontal link consists of an actuator coupled to the piston pin for the variable.
또, 상기의 방향각 조절대의 좌우 유동을 방지할 수 있도록 방향각 조절대와 지주 사이에 그 양단이 체결수단에 의해 결속된 지지대가 더 구비된다. In addition, the support is further provided between the directional angle adjuster and the support so that both ends are bound by the fastening means to prevent the left and right flow of the directional angle adjuster.
또한, 상기의 방향각 조절대의 경사각 조절 후 더욱 견고히 고정할 수 있도록 방향각 조절대의 양단과 지면 사이에 와이어가 결속되고, 와이어의 장력을 조절할 수 있도록 조절부재가 더 구비된다. In addition, the wire is bound between both ends of the direction angle adjuster and the ground so as to be more firmly fixed after adjusting the inclination angle of the direction angle adjuster, the adjusting member is further provided to adjust the tension of the wire.
그리고 상기의 프레임부가 방향각 조절대에서 좌우방향으로 용이하게 회동할 수 있도록 방향각 조절대에 일정 간격으로 돌출 홈이 형성되고 돌출 홈에 대응하여 프레임부에 일정 간격으로 배치된 가로대의 저면에 돌기가 형성되며 돌기가 돌출 홈에 내재된 상태에서 핀 결합 된다.And protruding groove is formed at a predetermined interval on the direction angle adjuster so that the frame portion can be easily rotated in the left and right direction from the direction angle adjuster, and protrudes on the bottom of the horizontal cross disposed at a predetermined interval in the frame portion corresponding to the protruding groove Is formed and the pin is coupled in the state in which the protrusion is embedded in the protruding groove.
본 발명에 따르면 태양의 고도 변화에 대응하여 태양전지판의 상하 경사각을 조절하고, 태양의 궤도변화(주간이동)에 대응하여 태양전지판의 좌우 회전각을 조절하여 태양전지판이 항상 입사광과 직각을 이루도록 함으로써 집광효율을 극대화할 수 있다는 효과가 있다. According to the present invention by adjusting the vertical tilt angle of the solar panel in response to the change in the altitude of the sun, and by adjusting the left and right rotation angle of the solar panel in response to the change in the orbit of the sun (weekly movement) so that the solar panel is always perpendicular to the incident light There is an effect that can maximize the light collection efficiency.
또한, 본 발명에 따르면 링크구조를 적용하여 태양전지판의 각도 조절에 따 른 장치의 부하를 경감하여 태양전지판의 각도조절을 용이하게 수행할 수 있다는 효과가 있다.In addition, according to the present invention there is an effect that the angle of the solar panel can be easily performed by reducing the load of the device according to the angle control of the solar panel by applying the link structure.
그리고 본 발명에 따르면 태양전지판의 상하 경사각 조절과 좌우 경사각 조절을 각각 조절할 수 있도록 콤팩트하게 구현하여 장치의 내구성을 향상시킴은 물론이고 유지관리가 극히 용이하다는 효과가 있다. In addition, according to the present invention, it is possible to improve the durability of the device as well as to maintain the durability of the device by compactly implemented to adjust the vertical tilt angle control and the left and right tilt angle control of the solar panel, respectively.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 태양전지판 각도 조절장치의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the solar panel angle adjusting device according to the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 태양전지판 각도 조절장치의 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 태양전지판 각도 조절장치의 상세도, 도 3은 본 발명에 따른 태양전지판 각도 조절장치의 요부 상세도, 도 4는 본 발명에 따른 태양전지판 각도 조절장치의 작동 상태도, 도 5는 본 발명에 따른 태양전지판 각도 조절장치의 사용 예시도이다.1 is a perspective view of a solar panel angle adjusting device according to the present invention, Figure 2 is a detailed view of the solar panel angle adjusting device according to the present invention, Figure 3 is a detailed view of the main portion of the solar panel angle adjusting device according to the present invention, Figure 4 5 is an operational state diagram of the solar panel angle control device according to the present invention, Figure 5 is an exemplary view of the use of the solar panel angle control device according to the present invention.
먼저, 도 1 내지 4에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 태양전지판 각도 조절장치는 크게 콘크리트 기초(1) 위에 세워진 지주(10)와, 태양의 고도 변화에 대응하여 상하방향으로 경사각을 조절할 수 있도록 지주(10) 상단에 회동 가능하게 장착된 방향각 조절대(20)와, 그 상면에 태양전지판(30)이 설치되고 태양의 궤도 변화에 대응하여 좌우방향으로 경사각을 조절할 수 있도록 방향각 조절대(20)에 회동 가능하게 장착된 프레임부(40) 및, 프레임부의 좌우 경사각을 조절하기 위한 수 단으로 구성된다. First, as shown in Figures 1 to 4, the solar panel angle adjustment device according to the present invention is largely built on the concrete foundation (1), so as to adjust the inclination angle in the vertical direction corresponding to the change in the altitude of the sun. Azimuth angle adjuster 20 rotatably mounted on the upper end of the
또한, 프레임부(40)의 좌우 경사각을 조절하기 위한 수단은 방향각 조절대(20)를 사이에 두고 프레임부(40)의 하부 양측에 그 일측단이 핀 결합된 한 쌍의 수직링크(51)와 수직링크(51)의 타측단들과 그 양단이 핀 결합된 수평링크(52)로 이루어진 링크부재(50)와, 방향각 조절대(20)로부터 하향 연장형성되고 그 단부가 수평링크(52)의 중간부분과 핀 결합된 고정대(60)와, 고정대(60)에 그 일측단이 핀 결합되고 그 타측단이 수평링크(52)에 설치된 레일(53)을 따라 이동가능하게 설치된 가변대(70) 및, 가변대(70)를 밀고 당김에 따라 프레임부(40)의 경사각을 조절할 수 있도록 수평링크(52)에 설치되되 그 피스톤(81)이 가변대(70)에 핀 결합된 액추에이터(80)로 이루어진다(도 2 참조).In addition, the means for adjusting the left and right inclination angle of the frame part 40 is a pair of
상기의 기술적 구성에서 지주(10) 상단에는 U자형 홈이 형성되는데, 방향각 조절대(20)가 U자형 홈에 안착된 상태에서 볼트와 너트로 이루어진 조임부재(11)에 의해 체결된다. 이에 따라 너트를 풀 경우 태양의 고도 변화에 대응하여 태양전지판의 상하 각도를 조절할 수 있고, 너트를 조일 경우 그 경사각을 고정할 수 있게 된다. In the above technical configuration, the upper end of the
또한, 프레임부(40)는 방향각 조절대(20)와 직각 상태를 이루는 다수개의 가로대(41)와 이들 가로대(41)를 하나로 결속하기 위한 세로대(42)로 구성되는데, 프레임부(40)가 방향각 조절대(20)에서 좌우방향으로 용이하게 회동할 수 있도록 방향각 조절대(20)에 일정 간격으로 돌출 홈(21)이 형성되고 돌출 홈(21)에 대응하여 가로대(41)의 저면에 돌기(43)가 형성되며 돌기(43)가 돌출 홈(21)에 내재된 상태 에서 핀 결합 된다(도 3 참조). In addition, the frame part 40 is composed of a plurality of
상기의 기술적 구성에 따르면, 액추에이터(80)의 작동으로 그 실린더(81)가 전진하면 가변대(70)가 수평링크(52) 상의 레일(53)을 따라 외측으로 이동하게 되고, 이때 수평링크(52)가 고정대(60)에 의해 그 중심이 핀 결합된 상태이므로 수평링크(52)는 회동하게 된다. 그 결과, 수평링크(52)의 전단에 핀 결합된 수직링크(51)는 상승하고 수평링크(52)의 후단에 핀 결합된 수직링크(51)는 하강하여 프레임부(40)를 회전시키게 된다(도 4 참조). According to the above technical configuration, when the
반대로 액추에이터(80)의 작동으로 그 실린더(81)가 후퇴하면 가변대(70)가 수평링크(52) 상의 레일(53)을 따라 내측으로 이동하게 되고, 수평링크(52)가 고정대(60)와의 핀 결합을 축으로 하여 반대 방향으로 회동하게 된다. 그 결과, 수평링크(52)의 전단에 핀 결합된 수직링크(51)는 하강하고 수평링크(52)의 후단에 핀 결합된 수직링크(51)는 상승하여 프레임부(40)를 반대 방향으로 회전시키게 된다. On the contrary, when the
여기서, 가변대(70)는 액추에이터(80)의 실린더와 핀 결합된 능동형과 능동형 가변대가 작동할 경우 수평링크(52)의 회전이 용이하도록 도와주기 위하여 능동형 가변대와 대칭적으로 설치되는 수동형 가변대를 더 설치할 수 있다. 물론, 수동형 가변대는 능동형 가변대와 반대로 움직이게 된다.Here, the
이에 따라, 미리 설정된 프로그램에 의거하여 액추에이터를 구동시킬 경우 태양의 주간 궤도변화에 대응하여 태양전지판의 좌우 경사각을 조절할 수 있게 된다. Accordingly, when the actuator is driven based on a preset program, the left and right inclination angles of the solar panel can be adjusted in response to the change in the daytime orbit of the sun.
다음, 방향각 조절대(20)의 좌우 유동을 방지할 수 있도록 방향각 조절대(20)와 지주(10) 사이에 그 양단이 체결수단과 핀 결합된 지지대(90)가 구비된다. 즉, 방향각 조절대(20)를 지주(10)에서 대각선 방향으로 잡아줌으로써 강풍이 불더라도 방향각 조절대(20)의 좌우 유동을 방지할 수 있게 된다. Next, between the
다음, 도 5에 도시한 바와 같이 방향각 조절대(20)의 경사각 조절 후 더욱 견고히 고정할 수 있도록 방향각 조절대(20)의 상측 단부와 지면 사이에 와이어(100)가 결속된다. 물론 필요에 따라 와이어(100)의 길이를 조절하기 위하여 턴버클, 장선기, 권취기 등을 이용할 수 있다. Next, as shown in FIG. 5, the
예컨대, 턴버클을 사용하는 경우 방향각 조절대(20)의 경사각을 조절하기 위해서는 먼저 조임부재(11)의 볼트를 풀어 방향각 조절대(20)가 너트를 축으로 하여 회동 가능하게 하고, 이어서 턴버클을 일방향으로 회전시켜 와이어(100)의 전체적인 길이를 줄이거나 늘림(물론, 와이어를 직접 잡아당기는 등의 인력에 의해서도 가능하다)으로써 방향각 조절대(20)의 경사각을 조절한다. 그 다음 태양전지판의 경사각 조절이 완료되면 조임부재(11)의 볼트를 죄어 태양전지판의 경사각을 고정하고 와이어를 지면에 고정 설치된 고리에 걸어 결속시킴으로써 방향각 조절대(20)의 경사각을 견고히 고정한다.For example, in the case of using a turnbuckle, in order to adjust the inclination angle of the
이상과 같이, 본 발명에 의하면 태양전지판이 중량물로 구성되더라도 적은 힘으로 그 각도를 조절할 수 있고, 계절별 태양의 고도 변화에 따른 태양전지판의 상하 경사각을 손쉽게 조절할 수 있게 된다. As described above, according to the present invention, even if the solar panel is made of a heavy material, the angle can be adjusted with a small force, and the vertical tilt angle of the solar panel according to the change in the altitude of the season can be easily adjusted.
또한, 일출부터 일몰까지 태양의 궤도가 시시각각 변화하더라도 액추에이터(80)에 의해 태양전지판의 경사각이 자동으로 조절되어 태양광의 입사각 과 태양전지판이 직각 상태를 이룸으로써 발전효율을 극대화할 수 있게 된다. In addition, even if the sun's trajectory changes from sunrise to sunset, the inclination angle of the solar panel is automatically adjusted by the
도 1은 본 발명에 따른 태양전지판 각도 조절장치의 사시도, 1 is a perspective view of a solar panel angle adjusting device according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 태양전지판 각도 조절장치의 상세도, 2 is a detailed view of a solar panel angle adjusting device according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 태양전지판 각도 조절장치의 요부 상세도, 3 is a detailed view of the main portion of the solar panel angle adjustment device according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 태양전지판 각도 조절장치의 작동 상태도, Figure 4 is an operating state of the solar panel angle adjustment device according to the invention,
도 5는 본 발명에 따른 태양전지판 각도 조절장치의 사용 예시도,5 is an exemplary view of using a solar panel angle adjustment device according to the present invention,
도 6은 종래 기술에 관한 사시도이다. 6 is a perspective view of the prior art.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10: 지주10: prop
20: 방향각 조절대20: direction angle adjuster
30: 태양전지판30: solar panel
40: 프레임부40: frame part
50: 링크부재50: link member
51: 수직링크51: vertical link
52: 수평링크52: horizontal link
53: 레일53: rail
60: 고정대60: holder
70: 가변대70: variable band
80: 액추에이터80: actuator
81: 피스톤81: piston
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KR1020080068659A KR100865095B1 (en) | 2008-07-15 | 2008-07-15 | Angle variable device for solar collector |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010093099A1 (en) * | 2009-02-13 | 2010-08-19 | 주식회사 지앤알 | Solar tracking device |
KR101154787B1 (en) | 2011-03-21 | 2012-08-28 | 주식회사 위스코하이텍 | Apparatus for collecting solar energy |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH085366A (en) * | 1994-06-14 | 1996-01-12 | Nok Corp | Automatic sun-tracking apparatus |
JP2000204735A (en) | 1999-01-11 | 2000-07-25 | Ys Kenchiku Consultant:Kk | Solar radiation shielding device |
KR20070040860A (en) * | 2005-10-13 | 2007-04-18 | 한국생산기술연구원 | Clamping of drive device for measurement of ball bearing inner race |
-
2008
- 2008-07-15 KR KR1020080068659A patent/KR100865095B1/en active IP Right Grant
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