KR100882192B1 - 태양광 추적식 에너지발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전축을 중심으로 태양의 방위각에 따라 동,서로 회전하는 회전설치프레임을 구성하고, 상기 회전설치프레임에 결합되는 전지판설치대에 설치되어 계절의 변화와 설치장소의 위도 및 태양의 고도변화에 따라 회전설치프레임에 구성된 모듈회전축을 중심으로 남, 북으로 동시에 회전하는 다수개의 태양전지판을 구성한 태양광 추적식 에너지발전장치에 관한 것으로, 상기 회전축의 양 끝단에 V자 형태로 결합되어 지지를 이루는 제1, 2지지대와 상기 제1, 2지지대의 일측면에 결합되어 제1, 2지지대를 보조하는 제3지지대로 구성되되, 상기 제1, 2지지대의 하측에는 롤러가 구성된 삼각 지지대와, 상기 회전축의 일측에 결합되는 홈이 형성된 회전구와 삼각 지지대의 롤러를 연결하는 와이어줄로 구성되어 태양의 방위각에 따라 회전축을 동,서로 회전시키는 회전장치와, 상기 회전설치프레임의 살에 설치되어 남,북으로 작동하는 실린더와, 상기 실린더에 결합되며 상기 모듈회전축에 대응되는 고정바를 일정간격으로 이격 형성한 작동대로 구성되며, 상기 작동대의 고정바에는 연결대가 다수로 형성되어 각각의 전지판설치대의 양측에 연결됨으로써 각각의 전지판설치대가 실린더의 작동에 따라 모듈회전축을 중심으로 남,북으로 동시에 회전되도록하는 전지판작동장치로 구성된 것에 특징이 있는 태양광 추적식 에너지발전장치를 제공하며, 본 발명을 이용하면, 태양의 움직임을 따라 추적, 이동하여 최대의 집광효율을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 경사진 지역에서도 견고한 설치가 가능하고, 자연재해에 의한 피해를 방지할 수 있으며, 유지보수를 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.

태양광, 에너지, 추적, 고도, 회전, 고정

Description

태양광 추적식 에너지발전장치{The sun rays tracking for the energy production ofelectric power system}

본 발명은 태양의 움직임을 따라 추적, 이동하여 최대의 집광효율을 얻도록 하는 태양광 추적식 에너지발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경사진 지역에서도 견고한 설치가 가능할 뿐만 아니라, 자연재해에 의한 피해를 방지할 수 있으며, 유지보수를 용이하게 할 수 있는 태양광 추적식 에너지발전장치에 관한 것이다.

지구의 자전과 공전 및 장소와 위도에 의해 태양의 방위각과 고도는 각각 달라지도록 되어 있는데 반해, 통상적인 태양에너지발전설비는 태양의 빛을 집광하는 태양전지모듈이 정해진 일정각도로 고정된 상태로 설치되어 있어 태양의 집광효율이 낮을 수밖에 없었다.

그리하여 태양의 집광효율을 더욱 높일 수 있는 방법이 요구되었으며, 이에 본 출원인은 태양의 움직임을 따라 추적, 이동하여 집광효율을 높일 수 있는 태양광 추적식 에너지발전장치를 특허 출원하여 등록 받았다.

이하에서는 본 출원인이 특허등록 받은 등록특허 제0687140을 참고하여 태양광 추적식 에너지발전장치를 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 태양광 추적식 에너지발전장치를 도시한 개략도이고, 도 2는 종래의 태양광 추적식 에너지발전장치를 도시한 작동상태도이다.

도 1, 2에서 도시된 바와 같이 종래의 태양광 추적식 에너지발전장치는 지상에 아주 견고히 안착/설치될 수 있도록 하는 삼각형 구조의 하부 지지대(110)를 구비하고, 그 상단에는 역삼각형 구조인 태양전지어레이설치프레임(200)을 구비시키되, 상기 태양전지어레이설치프레임(200)은 하부 지지대(110)의 상단에 구비하고 회전축(150)에 연결하여 그 회전축(150)을 중심으로 매일 매일 동쪽에서 서쪽으로 이동하는 태양의 방위각에 따라 동,서로 회전할 수 있도록 함과 동시에 상기 태양전지어레이설치프레임(200)의 상면에 각각의 모듈회전축(미도시)에 의해 계절의 변화와 설치장소의 위도에 따른 태양의 고도변화에 따라 남,북 방향으로 회전되는 다수개의 태양전지모듈고정판(300)을 각각 구비하여서 된 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 종래의 태양광 추적식 에너지발전장치는 태양전지어레이가 태양의 방위각과 고도에 따라 항시 태양 빛의 방향에 직각으로 향하게 되어 있어 최대의 집광효율성을 얻을 수는 있었다.

그러나, 하부 지지대와 태양전지어레이설치프레임이 단순한 삼각형 또는 역삼각형 형상을 취하고 있기 때문에 기울어진 경사면에 설치할 경우 넘어짐이 발생할 우려가 있었을 뿐만 아니라, 태풍이나 우박, 폭설과 같은 자연재해 발생시 강풍에 의한 파손이나 우박과 폭설에 의해 태양전지가 파손될 우려가 많았으며, 유지보 수시 사다리 등을 타고 올라가 작업해야만 하는 불편함이 있었다.

본 발명의 목적은 태양의 방위각과 고도를 추적하여 항시 태양 빛의 방향에 직각으로 향하게 되어 있어 최대의 집광효율을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 회전설치프레임이 다수의 살에 의해 견고하게 지지 되어있어 태풍과 같은 강풍에 의한 고장발생을 줄일 수 있으며, 삼각다리 형상의 삼각 지지대에 의해 경사진 면에서의 설치시에도 용이한 지지를 이룰 수 있는 태양광 추적식 에너지발전장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적으로는 회전구에 감겨진 와이어의 이동에 따라 회전하는 태양전지가 설치된 회전설치대를 자동으로 뒤집을 수 있어 강풍이나 우박, 폭설 등의 자연재해에 의한 피해를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 유지보수가 요구될 시 손쉽게 보수할 수 있는 태양광 추적식 에너지발전장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 추적식 에너지발전장치는 회전축을 중심으로 태양의 방위각에 따라 동,서로 회전하는 회전설치프레임을 구성하고, 상기 회전설치프레임에 결합되는 전지판설치대에 설치되어 계절의 변화와 설치장소의 위도 및 태양의 고도변화에 따라 회전설치프레임에 구성된 모듈회전축을 중심으로 남, 북으로 동시에 회전하는 다수개의 태양전지판을 구성한 태양광 추적식 에너지발전장치에 있어서, 상기 회전축의 양 끝단에 V자 형태로 결합되어 지지를 이루는 제1, 2지지대와 상기 제1, 2지지대의 일측면에 결합되어 제1, 2지지대를 보조하는 제3지지대로 구성되되, 상기 제1, 2지지대의 하측에는 롤러가 구성된 삼각 지지대와, 상기 회전축의 일측에 결합되는 홈이 형성된 회전구와 삼각 지지대의 롤러를 연결하는 와이어줄로 구성되어 태양의 방위각에 따라 회전축을 동,서로 회전시키는 회전장치와, 상기 회전설치프레임의 살에 설치되어 남,북으로 작동하는 실린더와, 상기 실린더에 결합되며 상기 모듈회전축에 대응되는 고정바를 일정간격으로 이격 형성한 작동대로 구성되며, 상기 작동대의 고정바에는 연결대가 다수로 형성되어 각각의 전지판설치대의 양측에 연결됨으로써 각각의 전지판설치대가 실린더의 작동에 따라 모듈회전축을 중심으로 남,북으로 동시에 회전되도록하는 전지판작동장치로 구성된 것에 특징이 있다.

본 발명에 따른 태양광 추적식 에너지발전장치는 태양의 방위각과 고도를 추적하여 항시 태양 빛의 방향에 직각으로 향하게 되어 있어 최대의 집광효율을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 회전설치프레임이 다수의 살에 의해 견고하게 지지 되어있어 태풍과 같은 강풍에 의한 고장발생을 줄일 수 있으며, 삼각다리 형상의 삼각 지지대에 의해 경사진 면에서의 설치시에도 용이한 지지를 이룰 수 있는 장점이 있다.

또한, 회전구에 감겨진 와이어의 이동에 따라 회전하는 태양전지가 설치된 회전설치대를 자동으로 뒤집을 수 있어 강풍이나 우박, 폭설 등의 자연재해에 의한 피해를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 유지보수가 요구될 시 손쉽게 보수할 수 있는 유용한 발명이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명에 따른 태양광 추적식 에너지발전장치(100)는 도 3 내지 도 5에서 도시된 바와 같이 회전축(10)을 중심으로 태양의 방위각에 따라 동,서로 회전하는 회전설치프레임(20)과, 상기 회전설치프레임(20) 상에 설치되어 계절의 변화와 설치장소의 위도 및 태양의 고도변화에 따라 남,북으로 회전하는 다수개의 태양전지판(30)과 상기 태양전지판(30)이 설치된 회전설치프레임(20)을 지지하는 삼각 지지대(40)로 구성되는 것으로, 회전장치(50)에 의해 태양의 방위각에 따라 동,서로 회전되도록 되어 있다.

여기서, 상기 회전설치프레임(20)은 지지력을 높여 강풍 등에 의한 피해가 사전에 방지되도록 다수의 얇은 살(21)에 의해 회전축(10)에 결합되도록 하는 것이 바람직하며, 이때 상기 회전축과 회전설치프레임에 결합되는 살은 큰 힘을 지탱할 수 있도록 삼각구조물 형태를 지니도록 하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 회전설치프레임(20)의 하측 일단에는 상기 회전설치프레임(20)의 회전작동시 일측으로 과도하게 편중되는 무게로 인한 불균형이 방지되도록 일정한 중량물이 충진된 다양한 형태의 균형유지체(70)가 설치되도록 할 수도 있으며, 이로써 회전장치를 회전시키는 모터(미도시)에 발생되는 부하를 줄여 고장을 방지함과 동시에 구동에너지를 절감시킬 수도 있다.

그리고, 상기 태양전지판(30)은 전지판설치대(31)에 각각 결합되고, 회전설치프레임(20)에 구성된 모듈회전축(22)을 중심으로 남, 북으로 동시에 회전되도록 전지판작동장치(60)에 결합되는 것으로, 상기 전지판작동장치(60)는 도 3 또는 도 6에서 도시된 바와 같이 상기 회전설치프레임(20)의 살(21)과 살(21) 사이에 구성된 축(23)에 설치되어 남,북으로 작동하는실린더(61)와, 상기 실린더(61)에 결합되 며 상기 모듈회전축(22)에 대응되는 고정바(62)를 일정간격으로 이격 형성한 작동대(63)로 구성되는데, 상기 작동대(63)의 고정바(62)에는 연결대(64)가 다수로 형성되어 각각의 전지판설치대(31)의 양측에 연결됨으로써 각각의 전지판설치대(31)가 실린더(61)의 작동에 따라 모듈회전축(22)을 중심으로 남,북으로 동시에 회전되도록 된 것에 특징이 있다.

또한, 상기 삼각 지지대(40)는 도 3 또는 도 4에서 도시된 바와 같이 상기 회전축(10)의 양 끝단에 V자 형태로 결합되어 지지를 이루는 제1, 2지지대(41, 42)와, 상기 제1, 2지지대(41, 42)의 일측면에 결합되어 제1, 2지지대(41, 42)를 보조하는 제3지지대(43)로 구성되는 것으로, 상기 제1, 2지지대(41, 42)의 하측에는 각각의 롤러(44)가 구성되어 지며, 상기 삼각 지지대(40)에는 제1, 2, 3지지대(41, 42, 43)를 보강하는 보강대(45)가 더 포함되어 구성함으로써 더욱 안정된 지지를 이룰 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 회전장치(50)는 도 6 또는 도 7에서 도시된 바와 같이 상기 회전축(10)의 일측에 결합되는 홈(51)이 형성된 회전구(52)와 삼각 지지대(40)의 롤러(44)를 연결하는 와이어줄(W)로 구성된 것으로, 태양의 방위각에 따라 회전축(10)을 동,서로 회전시키는 작용을 한다.

여기서, 상기 회전장치(50)는 회전축(10)의 일측만 형성하여 사용할 수도 있으나, 회전축(10)의 양측에 형성하여 더욱 용이한 회전을 이룰 수 있도록 할 수도 있고, 상기 회전장치(50)의 회전구(52)는 다수의 살(53)이 형성된 통상의 바퀴형태로 제작함으로써 강풍과 같은 외력에 의한 파손이 방지되도록 할 수도 있으며, 특 히 상기 살(53)은 회전구(52)가 큰 힘을 지지할 수 있도록 방사상으로 뻗치도록 하여 삼각형 구조를 지니도록 하는 것이 좋다.

그리고, 상기 회전장치(50)의 와이어줄(W)은 회전구(52)의 상측에만 감겨지도록 하여 작동시킬 수도 있으나, 바람직하게는 회전구(52)의 홈(51)에 1 ~ 3 바퀴 감겨지도록 함으로써 와이어의 미끄러짐이 방지되도록 할 수도 있으며, 이로써 회전장치(50)의 정확하고 안정적인 작동을 이룰 수도 있다.

또한, 본 발명의 태양광 추적식 에너지발전장치(100)는 모터에 의해 움직이는 와이어(W)를 회전구(52)와 롤러(44) 연결하여 단독으로 회전되게 하는 방식으로 단독으로 사용할 수도 있으며, 다른 방법으로 본 발명을 다수로 이격되게 설치하여 여러 개를 한꺼번에 사용할 수도 있다.

이때에는, 본 발명의 태양광 추적식 에너지발전장치(100)를 도 8에서 도시된 바와 같이 이격시켜 다수로 설치하고, 상기 회전장치(50)의 와이어(W)는 각각의 태양광 추적식 에너지발전장치(100)의 회전축(10)을 동, 서 방향으로 동시에 회전시킬 수 있도록 하부에 설치된 작동케이블(80)에 연동시킴으로써 용이하게 이룰 수 있으며, 이때, 다수의 태양광 추적식 에너지발전장치(100)는 공간활용 및 최적의 조건을 맞추기 위하여 등 간격으로 이격시켜 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 태양광 추적식 에너지발전장치(100) 사이에는 회전설치프레임(20)의 작동수단인 와이어(W)를 안전하게 고정시켜 태풍과 같은 자연재해 시 피해를 최소화할 수 있도록 와이어(W)가 연동 된 작동케이블(80)을 고정하는 로크장치(90)를 더 포함하여 구성시킬 수도 있다.

상기와 같은 본 발명의 구성에 따른 작용을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 태양광 추적식 에너지발전장치(100)는 삼각 지지대(40)에 구성된 제3지지대(43)로 인해 경사진 면에서의 설치를 보다 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 강풍 등에 의한 쓰러짐을 효율적으로 방지할 수 있게 된다.

또한, 와이어(W)의 작동이 모터의 작동에 따라 이루어지는데, 이때 상기 와이어(W)는 회전구(52)의 홈(51)에 끼워진 상태로 회전구(52)에 1 ~ 3 바퀴 감겨져 있기 때문에 태양의 방위각에 따라 동,서 방향으로 정확히 위치시킬 수 있을 뿐만 아니라, 회전구(52)에 의해 회전설치프레임(20)에 설치된 태양전지판(30)이 지면을 향하도록 뒤집는 것이 가능해지기 때문에 태풍이나 우박, 폭설과 같은 자연재해 발생시 태양전지판(30)을 뒤집어 놓음으로써 본 발명이 파손되는 현상을 막을 수 있게 된다.

아울러, 상기 태양전지판(30)이 설치된 각각의 전지판설치대(31)를 회전설치프레임(20)의 모둘회전축(22)을 중심으로 남,북 방향으로 동시에 회전시키는 전지판작동장치(60)가 실린더(61)에 의해 작동되도록 되어 있어 계절에 따른 태양의 고도변화에 따라 남,북으로 정밀한 조작을 할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명의 태양광 추적식 에너지발전장치(100)를 일정간격 다수 설치하였을 경우에는 와이어(W)를 서로 연결하지 않고, 각각의 태양광 추적식 에너지발전장치(100)를 경유하는 작동케이블(80)에 연동시켜 놓음으로써 하나의 동작으로 동시에 작동시킬 수도 있으며, 태풍이나 우박, 폭설 등과 같은 자연재해 발생시에는 태양전지판(30)이 지면을 향하도록 뒤집어 놓은 상태에서 로크장치(90)를 이용 하여 본 발명의 회전장치(50)를 작동시키는 작동케이블(80)을 고정함으로써 안정성을 높일 수도 있다.

더불어, 도면에는 도시되지 않았지만 태풍에 대한 안정성을 더욱 높이기 위해 태양전지판(30)이 지면을 향하도록 놓은 상태에서 통상의 줄(미도시)로 회전설치프레임(20)을 묶어 더욱 견고한 고정을 이루게 할 수도 있음은 당연하며, 본 발명이 단독으로 배치되는 상태에서도 로크장치 등을 이용하여 견고한 고정을 이룰 수 있도록 하는 것도 당연하다 하겠다.

상술한 실시 예는 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백한 것이다.

도 1은 종래의 태양광 추적식 에너지발전장치를 도시한 개략도.

도 2는 종래의 태양광 추적식 에너지발전장치를 도시한 작동상태도.

도 3은 본 발명의 태양전지판이 작동되는 상태를 도시한 사시도.

도 4는 본 발명의 태양전지판이 지면을 향하도록 된 상태를 도시한 사시도.

도 5는 본 발명의 모듈회전축과 고정바에 결합된 태양전지판을 도시한 사시도.

도 6은 본 발명의 태양광 추적식 에너지발전장치를 도시한 정면도.

도 7은 본 발명의 태양광 추적식 에너지발전장치를 도시한 측면도.

도 8은 본 발명의 태양광 추적식 에너지발전장치를 다수로 설치한 상태를 도시한 측면도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

W : 와이어 10 : 회전축

20 : 회전설치프레임 21, 53 : 살

22 : 모듈회전축 30 : 태양전지판

31 : 전지판설치대 40 : 삼각지지대

41, 42, 43 : 제1, 2, 3지지대 44 : 롤러

45 : 보강대 50 : 회전장치

51 : 홈 52 : 회전구

60 : 전지판작동장치 61 : 실린더

62 : 고정바 63 : 작동대

64 : 연결대 70 : 균형유지체

80 : 작동케이블 90 : 로크장치

100 : 태양광 추적식 에너지발전장치

Claims (11)

1. 회전축(10)을 중심으로 태양의 방위각에 따라 동,서로 회전하는 회전설치프레임(20)을 구성하고, 상기 회전설치프레임(20)에 결합되는 전지판설치대(31)에 설치되어 계절의 변화와 설치장소의 위도 및 태양의 고도변화에 따라 회전설치프레임(20)에 구성된 모듈회전축(22)을 중심으로 남, 북으로 동시에 회전하는 다수개의 태양전지판(30)을 구성한 태양광 추적식 에너지발전장치에 있어서,

   상기 회전축(10)의 양 끝단에 V자 형태로 결합되어 지지를 이루는 제1, 2지지대(41, 42)와 상기 제1, 2지지대(41, 42)의 일측면에 결합되어 제1, 2지지대(41, 42)를 보조하는 제3지지대(43)로 구성되되, 상기 제1, 2지지대(41, 42)의 하측에는 롤러(44)가 구성된 삼각 지지대(40);

   상기 회전축(10)의 일측에 결합되는 홈(51)이 형성된 회전구(52)와 삼각 지지대(40)의 롤러(44)를 연결하는 와이어줄(W)로 구성되어 태양의 방위각에 따라 회전축(10)을 동,서로 회전시키는 회전장치(50);

   상기 회전설치프레임(20)의 살(21)에 설치되어 남,북으로 작동하는 실린더(61)와, 상기 실린더(61)에 결합되며 상기 모듈회전축(22)에 대응되는 고정바(62)를 일정간격으로 이격 형성한 작동대(63)로 구성되며, 상기 작동대(63)의 고정바(62)에는 연결대(64)가 다수로 형성되어 각각의 전지판설치대(31)의 양측에 연결됨으로써 각각의 전지판설치대(31)가 실린더(61)의 작동에 따라 모듈회전축(22)을 중심으로 남,북으로 동시에 회전되도록하는 전지판작동장치(60)로 구성된 것에 특징이 있는 태양광 추적식 에너지발전장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 회전설치프레임(20)은 다수의 얇은 살(21)에 의해 회전축(10)에 결합된 것에 특징이 있는 태양광 추적식 에너지발전장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 회전설치프레임(20)의 하측 일단에는 상기 회전설치프레임(20)의 회전작동시 일측으로 과도하게 편중되는 무게로 인한 불균형이 방지 되도록 일정한 중량물이 충진된 균형유지체(70)가 설치된 것에 특징이 있는 태양광 추적식 에너지발전장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서, 상기 삼각 지지대(40)에는 제1, 2, 3지지대(41, 42, 43)를 보강하는 보강대(45)가 더 포함되어 구성된 것에 특징이 있는 태양광 추적식 에너지발전장치.
7. 제 1항에 있어서, 상기 회전장치(50)는 회전축(10)의 양측에 형성된 것에 특징이 있는 태양광 추적식 에너지발전장치.
8. 제 1항 또는 7항에 있어서, 상기 회전장치(50)의 회전구(52)는 바퀴형태로 제작되며, 다수의 살(53)이 형성된 것에 특징이 있는 태양광 추적식 에너지발전장치.
9. 제 1항에 있어서, 상기 회전장치(50)의 와이어줄(W)은 상기 회전구(52)의 홈(51)에 1 ~ 3 바퀴 감겨진 것에 특징이 있는 태양광 추적식 에너지발전장치.
10. 제 1항에 있어서, 상기 태양광 추적식 에너지발전장치는 이격되어 다수로 설치되며, 상기 회전장치(50)의 와이어(W)는 각각의 태양광 추적식 에너지발전장치의 회전축(10)을 동, 서 방향으로 동시에 회전시킬 수 있도록 작동케이블(80)에 연동 된 것에 특징이 있는 태양광 추적식 에너지 발전장치.
11. 제 10항에 있어서, 상기 태양광 추적식 에너지발전장치 사이에는 회전설치프레임(20)의 작동수단인 와이어(W)를 안전하게 고정시킬 수 있도록 와이어(W)가 연동 된 작동케이블(80)을 고정하는 로크장치(90)가 더 포함되어 구성된 것에 특징이 있는 태양광 추적식 에너지발전장치.

Images