KR100905729B1 - 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치는, 태양전지 패널과, 상기 태양전지 패널의 후방에 구비되어 태양의 위치 추적이 가능하도록 유선형 구조로 형성된 궤도 부재와, 상기 태양전지 패널 및 궤도 부재를 지지하는 부분에 위치가 고정된 상태에서 상기 궤도 부재의 안쪽과 바깥쪽에서 상기 태양전지 패널 및 궤도 부재의 이동을 안내하는 이동 지지기구와, 상기 태양전지 패널과 궤도 부재를 상기 이동 지지기구를 중심으로 이동시키는 추적 구동수단을 포함하여 구성됨으로써, 전체적인 구성이 간단하여, 설치비용을 크게 절감할 수 있는 동시에, 설치 공간을 줄일 수 있게 되어 설치 장소를 크게 확대할 수 있고, 태양 위치 추적에 따른 집광 효율도 향상시킬 수 있다.

태양 추적, 궤도 부재, 집광 효율, 스프링, 베어링, 롤러, 와이어

Description

태양 위치 추적식 에너지 발전 장치{Solar heat generation apparatus of sun location tracking type}

도 1은 종래 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치가 도시된 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치의 기본 구성이 도시된 평면도로서, 한쪽으로 완전히 이동한 상태를 도시한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치의 기본 구성이 도시된 평면도로서, 중앙 이동 상태를 도시한 도면,

도 4는 도 3의 A-A 선 방향의 단면도로서, 상측부와 하측부 중 어느 한쪽을 나타낸 도면,

도 5는 본 발명에 따른 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치의 기본 구성이 도시된 정면도,

도 6은 본 발명에 따른 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치의 기본 작동 상태를 나타낸 연속적인 도면들,

도 7은 본 발명에서 복수의 에너지 발전 장치들이 하나의 프레임에 설치된 상태를 나타낸 개략적인 사시도,

도 8은 도 7에 도시된 복수의 에너지 발전 장치의 움직임 상태를 나타낸 평면도,

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 에너지 발전 장치의 움직임 상태를 나타낸 평면도,

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복수의 에너지 발전 장치가 복수 구획 공간에 별도로 설치된 상태를 나타낸 개략적인 사시도,

도 11은 본 발명의 다른 실시예의 복수의 에너지 발전 장치의 지지 상태를 보인 개략적인 사시도,

도 12는 본 발명에 따른 에너지 발전 장치가 가로등에 설치된 상태를 보인 실시예도,

도 13은 본 발명에 따른 에너지 발전 장치가 계절에 따라 위치가 변화되도록 구성된 예시도로서, 가로등에 적용된 상태를 보인 실시예도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 태양전지 패널 55 : 충격보호부재

60 : 궤도 부재 70 : 이동 지지기구

71 : 지지대 73 : 회전 롤러

75 : 대향기구 76 : 베어링 부재

77 : 탄성 부재 80 : 추적 구동수단

81 : 선형 부재 90 : 프레임

100 : 가로등

본 발명은 태양열 발전 장치에 관한 것으로서, 특히 태양의 움직임을 추적하여 집광 효율을 높이고 경제성을 실현할 수 있도록 한 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치에 관한 것이다.

일반적으로 태양광 에너지 이용하는 장치는 고정식과 태양위치 추적방식으로 분류된다.

고정식은 태양전지를 지붕이나 건물의 옥외 슬로프 부분, 주차장 상부 차양 등에 설치되고 야외의 활용도가 낮은 지역에 넓게 설치하는 방식으로 설치단가가 싸고 관리를 최소화 할 수 있으나, 공간점유도가 높고 자연생태계에 영향을 준다는 연구보고로 논란이 되고 있다.

태양위치 추적방식은 태양전지를 지지하는 장비와 추적장비를 갖추고 태양의 황도를 따라 이동하는 방식으로 추적시스템의 데이터를 따라 모터를 구동하여 이동하게 된다. 태양위치 추적방식은 고정식에 비해 효율이 상대적으로 높고 차지하는 면적이 적은데 비해 구동과 태양위치 추적에 소모하는 에너지가 비교적 많으며 설치비용 회수 기간이 길어지는 단점이 있다.

이러한 태양위치 추적방식을 도 1을 참조하여, 선행 기술을 간략히 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 등록실용 20-405781호에 게시된 태양광 추적식 에너지발전장치를 도시한 도면이다.

위 등록실용 고안의 에너지 발전장치는, 지상에 설치될 수 있도록 삼각형 구조의 하부 지지대(10)가 구비되고, 이 하부 지지대의 상단에는 역삼각형 구조로 형성되어 태양전지를 지지하는 태양전지어레이설치프레임(20)이 구비된다.

상기 태양전지어레이설치프레임(20)은 하부 지지대(10)의 상단에 회전축(15)을 통해 연결되어, 그 회전축(15)을 중심으로 태양의 방위각에 따라 동쪽에서 서쪽 방향으로 회전할 수 있도록 구성된다.

상기 태양전지어레이설치프레임(20)의 양측에는 와이어 고리를 구비하는 한편, 이와 대응하는 하부 지지대(10)의 하단에는 와이어안내수단을 구비시킨 후 그 와이어고리와 와이어 안내수단을 통해 와이어1(26), 와이어2(27)를 각각 결속/거치되게 하여 상기 와이어1(26), 와이어2(27) 중 어느 하나를 당김 혹은 풀림 작동할 경우 태양전지어레이설치프레임(20) 전체가 태양의 방위각에 따라 동,서로 일정각도 회전 작동될 수 있도록 구성된다.

참조 번호 28은 상기 와이어1(26)과 와이어2(27)를 안전하게 록킹하는 로크장치를 나타낸다.

또한 상기 태양전지어레이설치프레임(20)의 상면에는 각각의 모듈회전축에 의해 계절의 변화와 설치장소의 위도에 따른 태양의 고도변화에 따라 남,북 방향으로 회전되는 다수개의 태양전지모듈고정판(30)이 각각 구비된다.

그러나 상기한 바와 같은 등록 고안의 태양광 추적식 에너지발전장치는, 한 점을 중심으로 태양전지어레이설치프레임(20)이 회동하도록 구성되기 때문에, 회전 각도가 크지 않고, 특히 전체적인 설치 높아도 높아져서 설치 공간을 많이 차지하 게 되고, 이에 따라 설치 장소를 확대하는데 한계가 있는 문제점이 있다.

또한 상기 등록 고안은 전체적으로 설치 구조 및 구동 구조가 복잡하여, 설치비용도 그만큼 상승하게 되므로, 경제성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 타원형 괘도 위에 태양전지를 장착하고 하나의 지지점을 기준으로 좌우로 이동하도록 구성함으로써 구성이 간단하면서도 태양의 괘도 추적이 용이하여, 집광 효율을 향상시킬 수 있는 하는 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

특히 본 발명은, 협소한 환경에서도 효과적으로 태양을 추적 할 수 있도록 하여, 주변 공간 활용이 용이함과 아울러 설치 장소도 크게 확대하여 적용할 수 있도록 하는 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치는, 태양광을 흡수하여 전기를 발생시킬 수 있도록 이루어진 판형 구조의 태양전지 패널과;
상기 태양전지 패널의 후방에 구비되어 태양의 위치 추적이 가능하도록 반타원형 구조로 형성된 궤도 부재와;
상기 태양전지 패널 및 궤도 부재를 지지하는 부분에 위치가 고정된 상태에서 상기 궤도 부재의 안쪽과 바깥쪽에서 상기 태양전지 패널 및 궤도 부재의 이동을 안내하되, 상기 반타원형 구조를 가진 궤도 부재의 이동을 안정적으로 지지할 수 있도록 상기 궤도 부재에 탄성력 있게 접촉되는 탄성 수단을 포함하는 이동 지지기구와;
상기 태양전지 패널과 궤도 부재를 상기 이동 지지기구를 중심으로 이동시키는 추적 구동수단을 포함한 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 태양전지 패널의 외곽에는 타 구조물 또는 나란히 설치된 다른 태양전지 패널과의 충돌시 충격을 보호하기 위해 충격보호부재가 구비된다.

바람직하게는 상기 궤도 부재는 상기 태양전지 패널의 상측부과 하측부에 각각 형성된다.

삭제

바람직하게는 상기 이동 지지기구는 특정 위치에 고정되게 설치된 지지대와, 상기 지지대에 설치되어 상기 궤도 부재의 안쪽에서 궤도 부재에 접촉되는 회전 롤러와, 상기 지지대에 고정되어 상기 궤도 부재의 바깥쪽에서 상기 궤도 부재에 접촉되는 대향기구를 포함하여 구성된다.

이때 상기 회전 롤러는 피니언으로 이루어지고, 이와 접촉하는 상기 궤도 부재의 내면은 랙으로 이루어지도록 구성할 수 있다.

또한 상기 대향기구는 상기 궤도 부재와 구름 접촉되도록 베어링 부재가 구비되고, 이 베어링 부재는 상기 궤도 부재에 탄성력 있게 접촉되도록 탄성 수단에 의해 지지게 구성할 수 있다.

바람직하게는 상기 추적 구동수단은 상기 태양전지 패널 또는 궤도 부재의 양쪽에 각각 고정되어 반대쪽으로 각각 연결되는 선형 부재와, 상기 선형 부재의 끝단부에 연결되어 상기 선형 부재를 이동시키는 구동부를 포함한다.

바람직하게는 상기 태양전지 패널의 저면에는 상기 선형 부재의 이동을 안내 하는 구동 가이드가 구비된다.

한편, 상기 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치는 복수개가 하나의 프레임에 병렬적으로 나란히 설치되게 구성할 수 있다.

이때 상기 프레임에는 복수개의 태양전지 패널이 하나의 공간에 설치되도록 구성하거나, 각각의 태양전지 패널이 설치되는 각각의 구획 공간을 갖도록 구성할 수 있다.

또한 상기 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치는 측면에서 보았을 때 삼각 지지대 구조를 갖는 프레임에 설치될 수 있다.

바람직하게는 상기 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치는 계절에 따른 태양의 위치 변화에 대응할 수 있도록 일정 각도 범위 내에서 회동할 수 있도록 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 2와 도 3은 본 발명에 따른 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치의 기본 구성이 도시된 평면도로서, 도 2는 태양전지 패널(50)이 한쪽으로 완전히 이동한 상태를 도시한 도면이고, 도 3은 태양전지 패널(50)이 중앙 위치로 이동한 상태를 도시한 도면이다.

도 4는 도 3의 A-A 선 방향의 단면도로서, 본 발명에 따른 장치의 상측부와 하측부 중 어느 한쪽 구성을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치의 기본 구성이 도시된 개략적인 정면도이다.

본 발명에 따른 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치는, 기본적으로 이동 지지기구(70)를 중심으로 태양전지 패널(50)이 좌우로 슬라이딩 방식으로 이동하면서 태양의 위치를 추적하면서 태양광 발전이 이루어질 수 있도록 구성된다.

즉, 본원 발명은, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 태양광을 흡수하여 전기를 발생시킬 수 있도록 이루어진 판형 구조의 태양전지 패널(50)과, 상기 태양전지 패널(50)의 후방에 구비되어 태양의 위치 추적이 가능하도록 유선형 구조로 형성된 궤도 부재(60)와, 상기 태양전지 패널(50) 및 궤도 부재(60)를 지지하는 부분에 위치가 고정된 상태에서 상기 궤도 부재(60)의 안쪽과 바깥쪽에서 상기 태양전지 패널(50) 및 궤도 부재(60)의 이동을 안내하는 이동 지지기구(70)와, 상기 태양전지 패널(50)과 궤도 부재(60)를 상기 이동 지지기구(70)를 중심으로 이동시키는 추적 구동수단(80)을 포함하여 구성된다.

이러한 본 발명의 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치의 주요 구성 부분을 자세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 상기 태양전지 패널(50)은 기본적으로 태양광을 흡수하여 열에너지를 전기에너지로 전환시킬 수 있도록 구성된 것이며, 이와 같은 구성은 통상의 태양 전지와 같이 태양광을 집광하는 집광렌즈, 집광된 태양광을 흡수하여 전기로 전환하는 솔라셀(Solar Cell), 솔라셀을 직렬 또는 병렬로 배치한 태양전지 모듈, 집광렌즈와 태양전지 모듈의 간격을 유지하고 지지하는 패널 프레임 등으로 구성된다.

여기서 패널 프레임은 PVC 또는 알루미늄 케이스 등으로 구성될 수 있고, 상기 궤도 부재(60)와 상호 결합되어 전체적으로 강도를 보완 할 수 있도록 구성된다.

상기 태양전지 패널(50)에는 태양전지 모듈에서 생성된 전기 에너지를 축전지 또는 전기 에너지를 사용하는 수요처에 전달하는 회로 시스템이 연결되어 구성된다.

상기 태양전지 패널(50)의 외곽에는 타 구조물 또는 나란히 설치된 다른 태양전지 패널(50)과의 충돌시, 충격을 줄일 수 있도록 충격보호부재(55)가 구비될 수 있는데, 이 충격보호부재(55)는 일반적으로 널리 사용되는 고무 부재와 같은 완충 부재이면 실시 조건에 따라 선택적으로 사용가능하다.

상기 충격보호부재(55)는 반드시 구성되어야할 본 발명의 필수 구성요소는 아니며, 이후 설명될 도 9에서와 같이 충격보호부재(55)를 설치하지 않은 구성도 가능하다.

다음, 상기 궤도 부재(60)는 상기 태양전지 패널(50)의 상측부과 하측부에 각각 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 궤도 부재(60)가 설치되는 이유는 태양의 동쪽에서 출발하여 서쪽으로 이동하게 되므로, 한국과 같이 지구의 북반부에 위치된 나라는 태양전지 패널(50)이 수평면으로부터 30도 정도 경사진 위치에서 좌우로 이동하면서 태양을 추적하기 위한 것이다.

상기 궤도 부재(60)는 도 2 등에 도시된 바와 같이 유선형 즉, 반 타원형 구조로 형성되는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것이 아니며, 실시 조건에 따라 다양한 형상과 모양으로 궤도로 변경하여 실시하는 것도 가능하다.

이러한 상기 궤도 부재(60)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 태양전지 패널(50)의 상면 또는 하면에서 플레이트 구조로 돌출되어 상기 이동 지지기구(70)와 결합되는 구성으로 이루어질 수 있다.

다음 상기 이동 지지기구(70)는 지면에 직접 고정되거나 이후 설명될 프레임 등에 설치되는 지지대(71)와, 상기 지지대(71)에 설치되어 상기 궤도 부재(60)의 안쪽에서 궤도 부재(60)에 접촉되는 회전 롤러(73)와, 상기 지지대(71)에 고정되어 상기 궤도 부재(60)의 바깥쪽에서 상기 궤도 부재(60)에 접촉되는 대향기구(75)를 포함하여 구성된다.

상기 지지대(71)는 후술할 프레임(90) 등에 고정되어 설치될 수 있으며, 바람직하게는 상기 태양전지 패널(50)의 상부와 하부 쪽 위치에서 태양전지 패널을 지지할 수 있게 설치된다.

상기 회전 롤러(73)는 상기 궤도 부재(60)를 정확한 위치에서 지지하면서 회전할 수 있도록 피니언으로 이루어지는 것이 바람직하고, 이때 상기 피니언과 접촉하는 상기 궤도 부재(60)는 그 내면이 랙으로 구성된다.

물론, 상기 회전 롤러(73)와 이와 접촉되는 궤도 부재(60)의 면은 상호 접촉면에 상대 운동력을 가질 수 있는 구성이면, 회전 롤러를 고무 롤러로 구성하거나 궤도 부재는 고무 패드로 구성하는 것도 가능하다.

상기 대향기구(75)는 상기 궤도 부재(60)의 내면에 접촉되는 상기 회전 롤러(73)와 대향된 위치에서 태양전지 패널과 궤도 부재를 지지해주는 수단으로서, 상기 궤도 부재(60)와의 마찰 저항이 최소화될 수 있도록 구름 접촉되는 구조를 갖 도록 구성되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 대향기구(75)는 볼 베어링 또는 롤러 베어링 등이 접촉되게 구성할 수 있으며, 이러한 상기 베어링 부재(76)는 상기 궤도 부재(60)에 탄성력 있게 접촉되도록 탄성 부재(77)에 의해 지지되는 구조로 설치되는 것이 바람직하다.

이때 사용되는 탄성 부재(77)는 상기 베어링 부재(76)의 종류 및 설치 구조에 따라 코일 스프링, 판 스프링 등 여러 종류의 스프링을 설계 조건에 맞게 선택하여 설치 구성할 수 있다.

또한 상기한 실시 예에서는 한쪽은 회전 롤러(73)로 구성하고, 다른 쪽은 베어링 등의 대향기구(75)로 이루어진 구성을 예시하였으나, 실시 조건에 따라서는 양쪽 모두 회전 롤러(73)를 이용하거나, 양쪽 모두 대향기구(75)를 이용하는 구성도 가능하다. 즉, 상기한 본 발명의 이동 지지기구(70)는 상기 태양전지 패널(50) 및 궤도 부재(60)를 슬라이딩 가능하게 지지할 수 있는 구조이면, 다양하게 설계 변경하여 실시할 수 있다. 다만 상기 실시 구성에서와 같이 궤도 부재와의 상대 운동에 따른 마찰력을 줄일 수 있는 구조를 갖도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한 양쪽 모두 회전 롤러를 이용할 때, 상기 궤도 부재(60)의 상측에 하나의 피니언을 설치하고, 하측에는 두 개의 피니언을 설치하되, 상측 또는 하측의 피니언 중 적어도 어느 한쪽은 궤도 부재에 탄성력 있게 밀착되도록 피니언을 지지하는 축 또는 지지부재가 탄성 수단에 의해 지지되도록 구성할 수 있다.

다음 상기 추적 구동수단(80)은 도 5에 도시된 바와 같이 상기 태양전지 패널(50) 또는 궤도 부재(60)의 양쪽에 각각 고정되어 반대쪽으로 각각 연결되는 선 형 부재(81)(82)와, 상기 선형 부재의 끝단부에 연결되어 상기 선형 부재를 이동시키도록 구동력을 제공하는 구동부(미도시)를 포함하여 구성된다.

여기서 상기 선형 부재(81)(82)는 와이어, 체인, 플레이트형 띠 구조물 등으로 다양하게 구성할 수 있다.

상기 구동부는 본 발명의 장치가 설치되는 장소와 근접한 위치에 설치되어 상기 선형 부재(81)(82)의 당김 및 풀림이 가능하도록 권선 롤러 및 이 롤러에 연결된 구동 모터 등으로 구성될 수 있다.

상기 태양전지 패널(50)에는 상기 선형 부재(81)(82)의 끝단부가 고정되도록 고리 등의 고정 구조물이 구성되는 것이 바람직하며, 본 발명에 따른 장치의 수 개소에는 상기 선형 부재(81)(82)가 통과하는 위치에 선형 부재의 이동을 안내하는 가이드 등이 추가로 설치되어 구성되는 것이 바람직하며, 선형 부재(81)(82)의 당김 및 풀림 과정에서 발생되는 충격을 완화할 수 있도록 선형 부재의 끝단부 또는 중간 부분에 스프링, 쇼버, 고무 밴드 등의 완충 장치를 설치하여 구성할 수도 있다.

한편, 상기 태양전지 패널(50)의 저면에는 도 4에서와 같이 구동 가이드(52)가 구비될 수 있으며, 상기 지지대(71) 측에는 상기 선형 부재의 이동을 안내하는 선형부재 가이드(85)가 구성될 수 있다.

또한, 도면을 참조한 본 발명의 실시예에서는 양쪽 선형 부재(81)(82)가 상기 태양전지 패널(50)의 양쪽부에 연결된 구성을 예시하여 설명하였으나, 반드시 이에 한정되지 않고 태양전지 패널(50) 및 궤도 부재(60)의 중간 부분 또는 상하측 부분 등 다른 부분에도 연결하여 설치하는 것이 가능하다.

상기에서는 선형 부재(81)(82)를 통해 본 장치의 태양 위치 추적이 가능하도록 구성하였으나, 이와는 달리 상기 회전 롤러(73)를 직접 구동하는 모터를 이용하여 태양전지 패널(50)을 좌우로 이동시키는 구성이 가능하며, 이때에는 상기한 바와 같이 회전 롤러(73)와 궤도 부재(60)를 피니언과 랙 구조로 구성되는 것이 구동 효율을 높일 수 있다. 또한 다수 개의 태양전지 패널(50)이 설치되는 경우에는 각각 모터를 설치하여 개별 구동 방식으로 구성하는 것도 가능하다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치의 작동을 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치의 기본 작동 상태를 개략적으로 나타낸 연속적인 도면들이다.

이에 도시된 바와 같이 태양전지 패널(50)은 추적 구동수단(80)에 의해 이동 지지기구(70)를 중심으로 좌우 방향으로 슬라이딩 이동하면서 태양의 움직임을 추적하게 된다.

도면에서는 추적 구동수단(80)을 구체적으로 도시하지 않았고, 태양전지 패널(50)이 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하는 상태를 나타낸 것이다. 이와 같은 움직임은 통상 태양이 동쪽에서 서쪽으로 이동하므로, 이러한 태양의 움직임에 따라 도 6에서와 같이 본 발명의 장치가 서서히 왼쪽에서 오른쪽으로 움직이게 된다.

또한 본 발명의 실시예에서는 본 발명의 장치가 태양을 추적하기 위해 제어 하는 장치가 도시되어 있지 않으나, 구체적인 제어 방식으로는 추적 구동수단(80)에 포함된 구동 모터의 회전 속도를 조절하거나, 일정 시간마다 일정 각도만큼 구동되도록 하는 등의 방법으로 제어하는 것이 가능하다. 이외의 제어 방식으로는 공지의 태양 추적 장치와 동일 유사한 추적 제어 장치를 이용하면 될 것이므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치는, 간단한 구조로 후면 지지부분으로부터의 설치 높이를 최소화한 상태에서 태양 추적이 원활하게 이루어지도록 구성되므로, 작은 설치 공간에서 경제적으로 태양의 위치를 추적하면서 고효율의 태양열 발전이 가능해지게 된다.

한편, 상기와 같은 좌우 슬라이딩 구조를 갖는 본 발명의 장치가 설치되는 건축 구조물에는 그 상면이 오목한 유선형 구조를 갖는 건축 외장용 자재(미도시)를 결합시켜 사용하는 것이 가능하게 된다. 즉, 본 발명의 장치가 설치되는 하부 공간에 위치되는 건축 구조물, 예를 들면 슬래브 자재 등의 상면을 궤도 부재의 이동 궤적과 유사한 형상인 오목한 라운드 구조로 형성하는 것이 가능하게 되는 것이다.

이후, 설명될 본 발명의 여러 실시예들은 상기한 본 발명의 기본 구성을 이용하여 다양하게 변경하여 실시 가능한 구성을 예시한 것이다. 참고로, 전술한 본 발명의 기본 구성과 동일 유사한 구성 부분에 대해서는 중복 설명을 피하기 위해 동일한 참조 번호를 부여하고 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.

도 7은 본 발명에서 복수의 에너지 발전 장치들이 하나의 프레임에 설치된 상태를 나타낸 개략적인 사시도이고, 도 8은 도 7에 도시된 복수의 에너지 발전 장치의 움직임 상태를 나타낸 평면도이다.

이에 도시된 본 발명의 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치는 복수개가 하나의 프레임(90)에 병렬적으로 나란히 설치된 구성을 보여준다.

즉, 상기 프레임(90)에는 하나의 설치 공간에 전술한 본 발명의 기본적인 구성을 갖는 복수개의 태양전지 패널(50)들이 나란히 연속적으로 설치된 것이다.

상기 각각의 태양전지 패널(50)들은 각 태양전지 패널(50)들이 동일한 방향으로 함께 연결된 선형 부재(82)의 구동에 따라 도 8에서와 같이 동시에 동일한 방향으로 움직이면서 태양의 움직임을 추적할 수 있도록 구성된다.

물론, 선형 부재(82)를 이용하지 않고 각각의 태양전지 패널(50)에 하나씩 설치된 구동 모터 등을 이용하여 개별 구동하는 것도 가능하다.

상기 각각의 태양전지 패널(50)에는 충격보호부재(55)가 구비되는데, 이 충격보호부재(55)는 본 실시예에서와 같이 여러 대의 태양전지 패널(50)이 함께 설치될 경우에 상호간의 간섭에 의해 발생할 수 있는 충격을 방지하게 위한 것이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 에너지 발전 장치의 움직임 상태를 나타낸 평면도로서, 기본적인 구성은 전술한 실시예의 구성과 같으나, 다만, 각 태양전지 패널(50)의 양단부에 상기한 바와 같은 충격보호부재(55)가 구비되지 아니한 구성을 보여준다.

이와 같이 구성하는 경우에는 각 태양전지 패널(50) 간의 상호 간섭 및 충돌을 방지하기 위해 충분한 이격 거리를 확보하는 것이 바람직하다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복수의 에너지 발전 장치가 복수 구획 공간에 별도로 설치된 상태를 나타낸 개략적인 사시도이다.

도 10에 도시된 본 발명의 실시예는 도 7 및 도 8을 참조하여 예시한 실시예가 하나의 설치 공간 안에 모든 태양전지 패널(50)이 설치된 구조와는 달리, 프레임(90A)에 형성된 각각의 구획 공간(95)에 하나씩의 태양전지 패널(50)이 설치되는 구성으로 이루어진다.

즉, 상기 프레임(90A)에는 각각의 태양전지 패널(50)이 설치되는 각각의 구획 공간(95)을 갖도록 구성된다. 이때, 각각의 구획 공간(95)은 도 2 등을 통해서 설명하였던 본 발명의 기본 구성을 갖는 장치들이 각각 설치되어 구성되는 것이다.

이러한 실시예의 구성은, 해뜰녁이나 해질녁에 앞쪽의 태양전지 패널(50)에 의해 뒤쪽의 태양전지 패널에 그늘이 지지 않도록 충분한 간격을 확보하기 위해 구성된 것이다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예의 복수의 에너지 발전 장치의 지지 상태를 보인 개략적인 사시도이다.

이에 도시된 실시예의 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치는 측면에서 보았 을 때 삼각 지지대 구조를 갖는 프레임(90B)에 각각의 태양전지 패널(50)이 설치된다.

이와 같은 본 실시예의 구성은 수평 공간에 설치할 때 용이하게 적용할 수 있는 구성으로서, 삼각 지지대로 보다 안정적인 지지 구조를 확보할 수 있게 된다.

또한 도면에서 구체적으로 예시하지는 않았으나, 삼각 지지대(71)의 후면 또는 전면의 높이를 조절할 수 있도록 구성할 수 있다.

이와 같은 구성은 계절에 따라 태양의 고도가 달라지는 바, 태양의 집광 효율을 더욱 높이기 위해서는 계절에 따른 각도 변화도 중요하게 되므로, 이에 대응할 수 있도록 프레임(90B) 전체의 전후 각도를 일정 범위 내에서 조절할 수 있도록 구성하는 것이다.

이와 같은 구성은 프레임(90)의 전면 또는 후면에 높이 조절 장치를 구성하고, 이 높이 조절 장치가 구성된 면의 반대쪽은 회전하도록 구성하는 방법 등, 공지의 전후 방향각도 조절 구조를 적용하여 실시할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 여러 개의 태양전지 패널(50)이 설치된 구성을 예시하였으나, 삼각 프레임(90B)에 하나의 태양전지 패널(50)만을 설치하여 계절에 따른 전후 각도 조절이 가능하도록 구성하는 것도 가능하다.

도 12는 본 발명에 따른 에너지 발전 장치가 가로등에 설치된 상태를 보인 실시예도이다.

이에 도시된 바와 같은 본 실시예는 가로등(100)의 상단부 양쪽에 하나 또는 그 이상의 태양전지 패널(50)을 구성한 것으로서, 태양전지 패널(50)의 태양 추적 구조와 구동 방식은 전술한 실시예에서 설명한 바와 같이 구성된다.

이러한 실시예의 구성은 가로등(100)에 구비된 LED 등의 등화 장치에 직접 전기 에너지를 공급하여 등화시킬 수 있도록 구성될 수 있다.

도 13은 본 발명에 따른 에너지 발전 장치가 계절에 따라 위치가 변화되도록 구성된 예시도로서, 가로등에 적용된 상태를 보인 실시예도이다.

이에 도시된 바와 같은 본 실시예는 본 발명의 장치가 도 12와 같이 가로등(100)에 설치되는 구성을 보여주나, 도 11을 통해서 설명하였던 것과 같이 계절에 따른 높이 조절이 가능하도록 구성된 실시 예를 보여준다.

상기와 같은 본 발명의 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치의 기본 구성 및 그에 따른 다양한 실시예는 본 발명에 기술적 사상에 따른 일부의 실시 구성을 예시한 것으로서, 앞서 설명한 실시 구성 외에도, 건물의 옥상 또는 외벽, 아파트의 베란다, 옥외 주차장의 지붕 구조물, 옥내 주차장 벽면, 휴게 공간의 주변 구조물 등, 태양 빛이 비추는 공간이면 그 공간에 맞게 어디든지 다양하게 적용하여 설치할 수 있다.

특히, 대형 건물의 창문형 태양열 발전 장치에 적용할 경우에는 도 10에서와 같이 다수의 태양전지 패널(50)이 창문 역할을 하면서 태양 발전이 가능하기 때문에 창문 개방 구조를 가지면서 태양열 발전이 가능하고, 또한 태양 위치 추적에 따 라 집광 효율이 향상되므로, 필요에 따라 설치 개수도 최소화하면서도 충분한 전기 에너지 확보가 가능해질 수 있게 된다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치는, 태양전지 패널이 하나의 지지점을 중심으로 좌우로 슬라이딩되면서 태양의 위치를 추적하면서 태양열 발전이 가능하도록 구성되기 때문에 전체적인 구성이 간단하여, 설치비용을 크게 절감할 수 있는 동시에, 설치 공간을 줄일 수 있게 되어 설치 장소의 제약을 최소화할 수 있고, 이에 따라 설치 장소를 크게 확대할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명은 슬라이딩 구동 방식으로 태양 추적 구동이 원활하게 이루어질 수 있고, 태양 위치 추적에 따른 집광 효율도 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (15)

1. 태양광을 흡수하여 전기를 발생시킬 수 있도록 이루어진 판형 구조의 태양전지 패널과;

   상기 태양전지 패널의 후방에 구비되어 태양의 위치 추적이 가능하도록 반타원형 구조로 형성된 궤도 부재와;

   상기 태양전지 패널 및 궤도 부재를 지지하는 부분에 위치가 고정된 상태에서 상기 궤도 부재의 안쪽과 바깥쪽에서 상기 태양전지 패널 및 궤도 부재의 이동을 안내하되, 상기 반타원형 구조를 가진 궤도 부재의 이동을 안정적으로 지지할 수 있도록 상기 궤도 부재에 탄성력 있게 접촉되는 탄성 수단을 포함하는 이동 지지기구와;

   상기 태양전지 패널과 궤도 부재를 상기 이동 지지기구를 중심으로 이동시키는 추적 구동수단을 포함한 것을 특징으로 하는 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 태양전지 패널의 외곽에는 타 구조물 또는 나란히 설치된 다른 태양전지 패널과의 충돌시 충격을 보호하기 위해 충격보호부재가 구비된 것을 특징으로 하는 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 궤도 부재는 상기 태양전지 패널의 상측부과 하측부에 각각 형성된 것을 특징으로 하는 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치.
4. 삭제
5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 이동 지지기구는 특정 위치에 고정되게 설치된 지지대와, 상기 지지대에 설치되어 상기 궤도 부재의 안쪽에서 궤도 부재에 접촉되는 회전 롤러와, 상기 지지대에 고정되어 상기 궤도 부재의 바깥쪽에서 상기 궤도 부재에 접촉되는 대향기구를 포함한 것을 특징으로 하는 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 회전 롤러는 피니언으로 이루어지고, 이와 접촉하는 상기 궤도 부재의 내면은 랙으로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치.
7. 청구항 5에 있어서,

   상기 대향기구는 상기 탄성 수단에 지지된 상태에서 상기 궤도 부재와 구름 접촉되는 베어링 부재가 구비된 것을 특징으로 하는 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치.
8. 삭제
9. 청구항 1에 있어서,

   상기 추적 구동수단은 상기 태양전지 패널 또는 궤도 부재의 양쪽에 각각 고정되어 반대쪽으로 각각 연결되는 선형 부재와, 상기 선형 부재의 끝단부에 연결되어 상기 선형 부재를 이동시키는 구동부를 포함한 것을 특징으로 하는 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치.
10. 청구항 9에 있어서,

    상기 태양전지 패널의 저면에는 상기 선형 부재의 이동을 안내하는 구동 가이드가 구비된 것을 특징으로 하는 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치.
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 청구항 1에 있어서,

    상기 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치는 측면에서 보았을 때 삼각 지지대 구조를 갖는 프레임에 설치된 것을 특징으로 하는 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치.
15. 청구항 1에 있어서,

    상기 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치는 계절에 따른 태양의 위치 변화에 대응할 수 있도록 일정 각도 범위 내에서 회동할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 태양 위치 추적식 에너지 발전 장치.

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