KR100915380B1 - 태양광 집적장치 - Google Patents

태양광 집적장치

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KR100915380B1
KR100915380B1 KR1020090020526A KR20090020526A KR100915380B1 KR 100915380 B1 KR100915380 B1 KR 100915380B1 KR 1020090020526 A KR1020090020526 A KR 1020090020526A KR 20090020526 A KR20090020526 A KR 20090020526A KR 100915380 B1 KR100915380 B1 KR 100915380B1
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윤주평
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    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRA-RED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

본 발명은 구동체에 의해 동서 및 남북 방향으로 회동되는 집적판에 태양광을 집적시켜 주기 위한 태양광 집적장치에 관한 것이다.
태양광을 집적시켜 주기 위해 제1샤프트(Shaft) 및 제2샤프트(Shaft)로 결합된 적어도 하나 이상의 집적판; 상기 집적판을 동서 방향으로 회동시키기 위해 링크(Link)부재와 링크로드(Link Road)를 통해 상기 제1샤프트에 구동력을 전달하는 제1구동체; 및 상기 집적판을 남북 방향으로 회동시키기 위해 제1지지대를 통해 상기 제2샤프트에 구동력을 전달하는 제2구동체; 를 포함하여 구성된 것을그 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 링크부재와 링크로드를 통해 연결된 다수 개의 집적판이 구동체에 의해 동서 및 남북 방향으로 태양을 향해 동시에 회동 가능하기 때문에 태양광을 보다 효율적으로 집적시킬 수 있는 효과를 제공한다.

Description

태양광 집적장치{SOLAR COLLECTING APPARATUS}
본 발명은 집적판(또는 "솔라패널(Solar Panel)"이라고도 한다.)에 태양광을 집적시켜 주기 위한 것으로 특히, 다수 개 설치된 상기 집적판을 링크부재를 통해 서로 연결시켜서 구동체에 의해 동서 및 남북 방향으로 동시에 회동되도록 함으로써, 태양광의 집적효율을 높여줄 수 있도록 한 태양광 집적장치에 관한 것이다.
최근 들어서 전세계는 한정된 전기 및 가스, 석유 자원에만 의존해 온 영향으로 인해 원유가가 급등하고 있는 반면에 인류가 대부분 석유 에너지(Energy)의 사용에 따른 온실가스의 증가 등으로 환경오염 문제가 심각하게 제기되고 있다.
이에 따라, 환경적인 공해가 발생되지 않고 친환경 차원에서 무한정으로 사용할 수 있는 태양광을 비롯하여 풍력, 조력 등 자연을 이용한 대체 에너지의 개발에 대한 관심이 집중되고 있으며, 그 중에서도 특히 태양광을 이용하여 가정 및 산업체에 필요한 전기 에너지를 생산하기 위한 장치의 개발이 활발히 진행되고 있는 추세이다.
한편, 종래의 태양광 에너지를 집적하기 위한 수단으로는 넓은 장소에 태양광을 받으면 전류가 생성되는 광전효과(光電效果) 특성을 이용한 솔라셀(Solar Cell)이 구비된 집적판을 태양광을 많이 받는 방향(예를 들면; 남쪽방향)으로 설치하여 그에 따른 태양광 에너지를 집적하는 방식을 주로 사용하고 있는 실정이다.
이와 같은 종래의 기술은 태양광을 집적하는 집적판이 대부분 남쪽방향을 향해 고정식으로 설치되어 있기 때문에, 이로 인해 태양이 동쪽에 위치한 이른 오전 및 서쪽에 위치한 늦은 오후 무렵이 되면 태양광의 집적효율이 떨어지는 많은 문제점을 초래하고 있었다.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 적어도 하나 이상 설치된 집적판을 링크부재를 통해 서로 연결시켜서 구동체에 의해 동서 및 남북 방향으로 동시에 회동되도록 함으로써, 태양광을 효율적으로 집적시킬 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 집적판의 동서방향 양측 끝단부(端部)에 일정한 각도의 반사판을 설치하여, 상기 집적판이 동쪽 또는 서쪽 방향으로 태양을 향해 회동시에 앞 또는 뒤에 위치한 다른 집적판으로 인해 솔라셀(Solar Cell)의 일부분에 생기는 그림자영역에 대해 반사광을 비추어 줌으로써, 태양광의 집적효율을 더 높여줄 수 있도록 함에 또 다른 목적이 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 과제를 해결하기 위한 수단으로는 태양으로부터 발산(發散)되는 태양광을 집적시켜 주기 위해 제1샤프트(Shaft) 및 제2샤프트(Shaft)로 결합된 적어도 하나 이상의 집적판이 구성된 것을 그 특징으로 한다.
또한, 상기 집적판을 동서 방향으로 회동시키기 위해 링크(Link)부재와 링크로드(Link Road)를 통해 상기 제1샤프트에 구동력을 전달하는 제1구동체 및 상기 집적판을 남북 방향으로 회동시키기 위해 제1지지대를 통해 상기 제2샤프트에 구동력을 전달하는 제2구동체를 포함하여 구성된 것을그 특징으로 한다.
이하, 본 발명이 해결하고자 하는 과제 및 해결수단들은 첨부한 도면에 나타난 다양한 실시 예들의 상세한 설명을 통해서 보다 더 명백하여 질 것이다.
이와 같이 본 발명은 링크부재와 링크로드를 통해 태양광을 집적하는 다수 개의 집적판을 간편하게 서로 연결시켜 조립이 가능하므로 그에 따른 제조원가 및 설치비용 등을 대폭 절감할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 링크부재와 링크로드를 통해 연결된 다수 개의 집적판이 구동체에 의해 동서 및 남북 방향으로 태양을 향해 동시에 회동이 가능하기 때문에 상기 태양광을 보다 효율적으로 집적시킬 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 집적판이 동쪽 또는 서쪽 방향으로 태양을 향해 회동시에 앞 또는 뒤에 위치한 다른 집적판으로 인해 솔라셀의 일부분에 생기는 그림자영역에 대해 반사광을 비추어 줌으로써, 태양광의 집적효율을 보다 더 높여줄 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광을 집적시키기 위한 집적장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 일실시사례 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 도 1에 있어서, 태양광을 집적시키기 위한 집적장치를 나타낸 일실시사례 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 도 1에 있어서, 태양광을 집적시키기 위한 집적장치를 나타낸 일실시사례 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 도 1에 있어서, 집적판을 통해 동쪽방향에 위치한 태양으로부터 태양광의 집적이 이루어지고 있는 상태를 나타낸 일실시사례 정면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 도 1에 있어서, 집적판을 통해 남쪽방향에 위치한 태양으로부터 태양광의 집적이 이루어지고 있는 상태를 나타낸 일실시사례 측면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 집적판을 동서 및 남북 방향으로 회동시켜 주기 위한
제1 및 제2 샤프트에 구비된 링크부재를 상세하게 나타낸 일실시사례 저면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 동서 및 남북 방향에 위치한 태양을 감지하기 위한 광센서부의 구성을 개략적으로 나타낸 일실시사례 평면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100, 100a : 집적판 110, 110a : 프레임(Frame)
120, 120a : 솔라셀(Solar Cell) 130, 130a, 140, 140a : 반사판
131, 131a, 141, 141a : 반사면 200 : 제1샤프트(Shaft)
210 : 링크(Link)부재 220 : 링크로드(Link Road)
230, 310 : 축고정부 240, 840 : 결합수단
300 : 제2샤프트(Shaft) 320 : 제1지지대
330 : 작동홈 400 : 제1구동체
410, 510 : 고정로드(Road) 420, 520 : 가변로드(Road)
500 : 제2구동체 600 : 광센서부
610 : 제1광센서홀더 620 : 제2광센서홀더
611, 621 : 격벽 612 : 동쪽센서
612a : 서쪽센서 622 : 남쪽센서
622a : 북쪽센서 700 : 위치제어부
800 : 지지부 810 : 제1지지부
820 : 제2지지부 830 : 제2지지대
850 : 바닥면 900 : 태양
910 : 그림자영역
본 발명의 구체적인 실시사례를 설명함에 있어서, 본 발명의 도면에 의해 도시되어 있고, 이에 따른 구성과 동작들은 적어도 하나의 일실시사례로서 설명되어 지는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심적인 구성 및 동작들이 제한받지는 않아야 할 것이다.
참고할 사항으로, 본 발명에서 설명되어지는 각 도면들에 부호를 표기함에 있어서, 동일한 구성요소는 비록 다른 도면에 표기되더라도 가능한 한 동일한 부호를 부여하였음에 특히 유의하여야 할 것이다.
이하, 본 발명의 태양광 집적장치에 대해서 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광을 집적시키기 위한 집적장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 일실시사례 평면도이다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 수단으로 태양(900)으로부터 발산(發散)되는 태양광을 집적시켜 주기 위해 축고정부(310)가 구비된 제1지지부(810)와 상기 제1지지부(810) 사이에 상기 축고정부(310)를 통해 결합된 제2샤프트(Shaft)(300)가 구성된다.또한, 상기 제2샤프트(300)에 구비된 축고정부(230)를 통해 상기 제2샤프트(300)에 결합된 제1샤프트(Shaft)(200)와 상기 제1샤프트(200)에 연결되어 태양광을 집적시켜 주기 위한 적어도 하나 이상의 집적판(100)(100a)이 구성된다.
상기 집적판(100)(100a)에는 태양광을 받으면 전류가 생성되는 광전효과(光電效果) 특성을 이용한 솔라셀(Solar Cell)(120)(120a)이 프레임(Frame)(110)(110a)을 통해서 설치된 것을 그 특징으로 한다.
또한, 상기 집적판(100)(100a)은 제2샤프트(300)를 양쪽에서 결합시켜 주는 축고정부(310)를 거쳐서 별도의 고정수단 및 용접 등에 의해 접합된 제1지지부(810) 및 제2지지부(820)로 이루어진 지지부(800)에 의해 지지가 되는 구성으로 된다.
이때, 상기 제2샤프트(300)의 양쪽 끝에 구비된 어느 하나의 축고정부(310)를 통해서는 또 다른 집적판(100)(100a)을 추가로 연장 설치시켜 줌으로써, 상기 태양광의 집적면적을 더욱 증가시켜 줄 수 있게 된다.
그리고, 상기 지지부(800)는 제2지지부(820)에 앵커(Anchor)볼트(Bolt) 등과 같은 별도의 고정부재(부호 생략함,)를 사용하여 건물의 옥상이나, 지면 등의 바닥면(850)에 견고하게 고정시켜 줌으로써 본 발명의 태양광 집적장치에 대한 설치가 이루어진다.
여기서, 상기 프레임(110)(110a) 및 지지부(800)는 집적판(100)(100a)이 강한 바람에 의해 파손되지 않도록 충분한 강도가 요구되며, 이는 금속물질 또는 이와 동등 이상의 강도를 지닌 재질로 이루어지는 것이 바람직할 것이다.
그리고, 상기 집적판(100)(100a)을 동서 방향으로 회동시키기 위해 링크(Link)부재(210)와 링크로드(Link Road)(220)를 통해 상기 제1샤프트(200)에 구동력을 전달하는 제1구동체(400)가 구성된다.
이때, 상기 링크부재(210)와 링크로드(220) 그리고, 상기 링크부재(210)와 제1구동체(400)에 구비된 가변로드(420)는 별도의 결합핀이나, 고정볼트와 고정너트 등과 같은 결합수단(240)을 이용하여 첨부된 도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이 결합시켜 주는 것이 바람직할 것이다.
또한, 상기 집적판(100)(100a)을 남북 방향으로 회동시키기 위해 제1지지대(320)를 통해 상기 제2샤프트(300)에 구동력을 전달하는 제2구동체(500)를 포함하여 구성된 것을그 특징으로 한다.
한편, 상기 제1 및 제2구동체(400)(500)는 전동모터(Motor)(부호 생략함.)가 내장된 리니어 액추에이터(linear Actuator)로 이루어지는 것을 그 특징으로 한다.
상기 제1 및 제2구동체(400)(500)에 구비된 전동모터는 직류전압 12볼트(V) 또는 24볼트(V) 등으로 제어동작이 이루어지게 된다.
또한, 상기 집적판(100)(100a)에는 동서 및 남북 방향에 있는 태양(900)의 위치를 감지하기 위한 광센서부(600)가 설치된 것을 그 특징으로 한다.
상기 광센서부(600)는 첨부된 도 7에 나타낸 바와 같이 동쪽 및 서쪽 방향에 위치한 태양(900)을 감지하기 위해 상기 태양(900)의 그림자를 생성시켜 주는 격벽(611)을 기준으로 한 쌍의 동쪽센서(612) 및 서쪽센서(612a)가 각각 내장 구비된 제1광센서홀더(610)가 구성되고, 또한 남쪽 및 북쪽 방향에 위치한 태양(900)을 감지하기 위해 상기 태양(900)의 그림자를 생성시켜 주는 격벽(621)을 기준으로 한 쌍의 남쪽센서(622) 및 북쪽센서(622a)가 각각 내장 구비된 제2광센서홀더(620)가 구성된다.
이때, 상기 제1광센서홀더(610)와 제2광센서홀더(620)는 동서 및 남북 방향을 기준으로 서로 직각 방향으로 설치하여 줌으로써, 상기 태양(900)에 대한 위치의 감지가 명확하게 이루어질 수 있도록 한 것을 그 특징으로 한다.
여기서, 상기 동서쪽센서(612)(612a) 및 남북쪽센서(622)(622a)는 CdS(황화카드늄셀)를 이용하여 태양(900)으로부터 발산(發散)되는 빛의 세기가 강한 날씨 즉, 조사(照射)되는 빛의 양이 많는 조도(照度) 범위에서도 세밀한 감지동작이 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이다.
한편, 상기 광센서부(600)에서 출력되는 감지신호를 공급받아 일명 브리지(Bridge)회로에 흐르는 전류의 차를 이용해서 상기 태양(900)의 위치를 추적할 수 있도록 하고, 그에 따른 상기 집적판(100)(100a)의 위치를 동쪽 및 서쪽방향 또는 남쪽 및 북쪽방향으로 회동시켜 주기 위한 제어신호를 출력하여 제1구동체(400) 및 제2구동체(500)에 공급하는 위치제어부(700)가 더 포함되며, 상기 위치제어부(700)는 별도의 콘트롤박스(Control Box)(도시 생략함.) 내(內)에 구비함과 함께 상기 콘트롤박스를 제1지지부(810) 또는 본 발명의 태양광 집적장치 주변에 설치하여 제어조작이 용이하게 이루어지도록 하는 것이 바람직할 것이다.
상기 위치제어부(700)에는 두 개의 제1 및 제2위치추적부(도시 생략함,)를 구비하되, 상기 제1위치추적부는 동쪽센서(612) 또는 남쪽센서(622)에서 감지된 태양(900)의 감지신호가 공급되며, 그리고 상기 제2위치추적부는 서쪽센서(612a) 또는 북쪽센서(622a)에서 감지된 태양(900)의 감지신호를 공급받아서 그에 따른 태양(900)의 위치추적을 하기 위한 제어신호를 출력시켜 주게 되는데, 상기 언급한 광센서부(600) 및 위치제어부(700)는 본 발명의 기술적인 사상과 혼동을 피하기 위해 보다 더 구체적인 동작설명은 생략하기로 한다.
또한, 상기 집적판(100)(100a)은 상기 제2샤프트(300)를 기준으로 서로 대칭되게 설치되는 구성으로 된다.
그리고, 상기 링크부재(210)와 링크로드(220)는 상기 제2샤프트(300)에 고정된 상기 제1구동체(400)의 고정로드(Road)(410) 내(內)를 출입(出入)하는 가변로드(Road)(420)와 결합되는 구성으로 된다.
이때, 상기 링크부재(210)는 첨부된 도 6에 나타낸 바와 같이 제2샤프트(300)에 형성된 장방형의 작동홈(330)을 통해 제1샤프트(200)에 결합되는 구성으로 된다.
그리고, 상기 제2구동체(500)는 고정로드(Road)(510) 내(內)를 출입(出入)하는 가변로드(Road)(520)가 제2지지대(830)와 결합되고, 이때 상기 제2구동체(500)에 내장된 전동모터에 의해 가변로드(520)가 화살표와 같이 가변적으로 직성운동을 하면, 이와 동시에 상기 제2구동체(500)와 결합된 제1지지대(320)을 통해 상기 제2샤프트(300)는 화살표와 같이 남쪽 또는 북쪽 방향으로 회동작용이 이루어지게 된다.
여기서, 첨부된 도 3 및 도 5에 나타낸 바와 같이 상기 가변로드(520)와 제2지지대(830)는 역시 별도의 결합핀이나, 고정볼트와 고정너트 등과 같은 결합수단(840)을 이용하여 결합시켜 주는 것이 바람직할 것이다.
한편, 상기 집적판(100)(100a)의 동서방향 양측 끝단부(端部)에는 오전 10시경부터 오후 3시 무렵에 걸쳐서 상기 집적판(100)(100a)의 솔라셀(Solar Cell)(120)(120a)에 생기는 그림자영역(910)에 반사면(131)(131a)(141)(141a)을 통해 태양(900)으로부터 받은 반사광을 비추어 주는 반사판(130)(130a)(140)(140a)이 프레임(Frame)(110)(110a)에 설치되는 구성을 더 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 반사판(130)(130a)(140)(140a)은 108도 내지 168도 범위로 반사각(K1)(K2)을 형성시켜 주되, 더욱 바람직하게는 상기 반사각(K1)(K2)을 138도로 형성시켜 상기 태양(900)으로부터 받은 반사광이 상기 그림자영역(910)에 잘 비추어 질 수 있도록 한 것을 그 특징으로 한다.
또한, 상기 반사판(130)(130a)(140)(140a)은 제1샤프트(200)를 기준으로 서로 대칭되게 설치시켜 주는 구성으로 된다.
그리고, 상기 반사면(131)(131a)(141)(141a)에는 삼각형상, 사각형상, 반원형상 등과 같은 적어도 어느 하나의 광반사체(부호 생략함.)를 돌출 형성시켜 줌으로써, 상기 솔라셀(120)(120a) 표면에 태양광의 확산을 용이하게 해 주는 것을 그 특징으로 한다.
또한, 상기 반사면(131)(131a)(141)(141a)의 표면에는 태양(900)으로부터 발산되는 태양광의 반사효율을 높이기 위해 반사율이 높은 재질을 사용하는 것이 바람직할 것이며, 이는 상기 표면을 거울과 같이 가공처리하거나, 또는 상기 표면에 도금처리를 하거나, 또는 상기 표면에 박막으로 된 반사필름 또는 은박지를 별도의 접착수단을 이용하여 부착시키는 것이 가능할 것이다.
물론, 상기 반사판(130)(130a)(140)(140a)은 친환경적으로 유해하지 않아야 할 것이며, 특히 녹이 잘 발생하지 않는 재질로 구비하는 것이 바람직할 것이다.
한편, 상기 축고정부(230)(310)는 베어링(Bearing)이 내장된 것을 사용함으로써, 상기 제1샤프트(200) 및 제2샤프트(300)에 결합된 집적판(100)(100a)이 동서 및 남북 방향으로의 회동작용을 용이하게 해 주도록 하는 것이 바람직할 것이다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위에서 다양한 변경과 수정 등이 가능함을 자명하게 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 언급된 바와 같은 실시 예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 특허청구 범위에 의하여 정해져야 함이 바람직할 것이다.

Claims (12)

  1. 축고정부(310)가 구비된 제1지지부(810); 상기 제1지지부(810) 사이에 상기 축고정부(310)를 통해 결합된 제2샤프트(300); 상기 제2샤프트(300)에 구비된 축고정부(230)를 통해 상기 제2샤프트(300)에 결합된 제1샤프트(200); 상기 제1샤프트(200)에 연결되어 태양광을 집적시켜 주기 위한 적어도 하나 이상의 집적판(100)(100a); 상기 집적판(100)(100a)을 동서 방향으로 회동시키기 위해 링크부재(210)와 링크로드(220)를 통해 상기 제1샤프트(200)에 구동력을 전달하는 제1구동체(400); 및 상기 집적판(100)(100a)을 남북 방향으로 회동시키기 위해 제1지지대(320)를 통해 상기 제2샤프트(300)에 구동력을 전달하는 제2구동체(500); 를 포함하며,
    상기 링크부재(210)와 링크로드(220)는 상기 제2샤프트(300)에 고정된 상기 제1구동체(400)의 고정로드(410) 내(內)를 출입하는 가변로드(420)와 결합된 것을 특징으로 하는 태양광 집적장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2구동체(500)는 고정로드(510) 내(內)를 출입하는 가변로드(520)가 제2지지대(830)와 결합된 것을 특징으로 하는 태양광 집적장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 집적판(100)(100a)에는 상기 동서 및 남북 방향의 태양(900)의 위치를 감지하는 광센서부(600)를 설치하되, 상기 광센서부(600)에 구비된 제1광센서홀더(610)와 제2광센서홀더(620)는 상기 동서 및 남북 방향을 기준으로 서로 직각 방향으로 설치된 것을 특징으로 하는 태양광 집적장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 링크부재(210)는 상기 제2샤프트(300)에 형성된 장방형의 작동홈(330)을 통해 제1샤프트(200)에 결합된 것을 특징으로 하는 태양광 집적장치.
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