KR100917427B1

KR100917427B1 - 태양광 채광 장치

Info

Publication number: KR100917427B1
Application number: KR1020090003345A
Authority: KR
Inventors: 박기주; 박두열
Original assignee: 주식회사 케이디파워
Priority date: 2009-01-15
Filing date: 2009-01-15
Publication date: 2009-09-14

Abstract

개시된 태양광 채광 장치는 베이스 프레임 및 채광유닛의 사이에 설치되어 채광유닛을 경동(傾動)시키기 위한 동력을 제공하는 고도추적용모터; 고도추적용모터의 구동력에 의해 회전하는 고도추적용나사축; 고도추적용나사축에 외감되어 고도추적용나사축의 회전방향에 따라 왕복직선이동하는 고도추적용이송너트; 및 고도추적용이송너트의 왕복 직선 이동에 연동되어 채광유닛의 고도를 조절하는 링크유닛을 포함한다.

이러한 구성을 통해 구성이 간단하고 정밀도가 높은 고도 추적 장치를 갖는 태양광 채광 장치를 구현할 수 있다.

태양광, 채광, 추적, 고도추적, 방위추적, 모터, 나사축, 이송너트

Description

태양광 채광 장치{APPARATUS FOR TAKING IN LIGHT}

본 발명은 태양광 채광 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고도 추적 장치의 구성이 개선된 태양광 채광 장치에 관한 것이다.

지구상의 한정된 에너지의 고갈로 인한 에너지 전쟁이 시작되고 있고, 환경 오염으로 인한 크린 에너지의 개발이 전세계적으로 활발히 추진되고 있으며 그 일예가 태양에너지의 개발과 활용에 있다.

이와 같은 과제에 따라 대체 에너지로서 자연광을 이용한 여러가지 장치, 즉 태양광 전지, 태양열 난방장치 등이 개발되고 있고, 자연광 채광장치 등이 개발되고 있다.

이러한 과제 아래 태양에너지의 수집장치가 태양의 방향을 추적하여 향일성이 유지도록 함으로써, 태양에너지가 효율적으로 태양에너지 이용기기에 전달될 수 있도록 하는 태양추적장치들이 있다.

이러한 태양추적장치들은 태양광을 채광하는 집광부와, 채광된 태양광을 이송하는 광케이블로 구성된다. 이때, 태양광을 받아들이는 집광부의 렌즈 어셈블리 가 항상 태양광을 향하고 있어야 효율적인 채광이 이루어진다. 그러나, 태양은 지구의 자전 및 공전으로 인하여 그 방위와 고도가 항상 변한다. 따라서, 집광기가 항상 움직이는 태양을 향하도록 하는 추적장치가 필요하다.

본 발명의 목적은 구성이 간단하고 정밀도가 높은 고도 추적 장치를 갖는 태양광 채광 장치를 제공하 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 베이스 프레임, 채광유닛 및 고도추적유닛을 구비한 태양광 채광 장치에 있어서,
상기 고도추적유닛은 상기 채광유닛을 경동(傾動) 시키기 위한 고도추적용모터와, 상기 고도추적용모터의 구동력에 의해 회전하는 고도추적용나사축과, 상기 고도추적용나사축에 외감되어 상대회전하는 고도추적용이송너트와, 상기 고도추적용이송너트와 연동하여 상기 채광유닛의 고도를 조절하는 링크유닛을 포함하되,
상기 채광유닛에는 경동 프레임이 추가로 포함되고,
상기 링크유닛은 일단측이 상기 베이스 프레임에 회동가능하게 지지되고, 그 타단측에 상기 고도추적용모터가 연결되는 제1링크바;
상기 고도추적용모터가 연결된 상기 제1링크바의 상기 타단측에 일단이 회동가능하게 연결되고, 그 타단측이 상기 경동 프레임에 회동가능하게 연결되는 제2링크바;
상기 제1링크바의 중앙부에 일단이 회동가능하게 연결되고 타단측이 상기 고도추적용이송너트에 회동가능하게 연결되는 제3링크바; 및
상기 제3링크바의 타단측에 그 일단이 회동가능하게 연결되고 그 타단측이 상기 경동프레임에 연결된 상기 제2링크바의 타단측과 회동가능하게 연결되는 제4링크바를 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

아울러, 상기 제2링크바 내지 제4링크바는 동일한 길이로 형성되고, 상기 제1링크바는 상기 제2링크바 내지 제3링크바의 길이보다 길게 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제1링크바 내지 제4링크바는 상기 베이스 프레임의 양측에 소정의 간격을 두고 각각 대응되게 배치되는 한 쌍으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 한 쌍을 이루는 제3링크바 및 제4링크바는 고도추적용이송너트의 양측면에 형성된 이송너트연결축에 의해 회동가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 한 쌍을 이루는 제1링크바 및 상기 제2링크바는 고도추적용모터에 형성된 모터연결축에 의해 회동가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 베이스 프레임 및 상기 경동 프레임의 사이에는 상기 경동 프레임을 회전가능하게 지지하는 경첩유닛이 추가적으로 포함된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 베이스 프레임의 하부에는 태양광의 방위에 따라서 회전하는 방위추적유닛이 추가적으로 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 경첩유닛은 상기 베이스 프레임에 돌출되게 설치된 제1지지부,

상기 제1지지부와 대응되게 경동 프레임에 돌출되게 설치된 제2지지부,

상기 제2지지부가 제1지지부로부터 회동가능하게 연결되는 연결핀으로 구성된 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 방위추적유닛은,

방위추적용모터,

상기 방위추적용모터의 구동에 따라 회전하는 방위추적용나사축,

상기 방위추적용나사축의 회전방향에 따라 직선왕복운동하는 방위추적용이송너트로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 구성이 간단하고 정밀도가 높은 고도 추적 장치를 가지는 태양광 채광 장치를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 도 1은 본 발명을 따른 태양광 채광 장 치의 구성을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도이며, 도 3은 도 2의 작동 상태도이고, 도 4는 도 2의 방위추적유닛에 대한 평면도이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 태양광 채광 장치(1000)는 베이스 프레임(100), 상기 베이스 프레임(100)의 상부로부터 이격 설치되는 채광유닛(200), 상기 베이스 프레임(100)과 채광유닛(200) 사이에 개재되어 접혀짐과 펼쳐짐 작동에 의해 태양광의 고도에 따라 상기 채광유닛(200)의 고도를 조정할 수 있는 고도추적유닛(300) 및 태양광의 방위에 따라 채광유닛(200)의 방위를 조정하는 방위추적유닛(500)으로 구성된다.

먼저, 상기 채광유닛(200)은 태양광을 받아들여 이를 전기에너지로 이용할 수 있도록하는 역할을 수행하는 것으로, 베이스 프레임(100) 상에 경동(傾動) 가능케 설치되는 경동 프레임(210)에 의해 지지된다.

여기서, 상기 채광유닛(200)과 경동 프레임(210)은 평면에서 바라볼때, 사각형의 형태로 형성되어 있으나 반드시 이에 한정하지 않는 원형 또는 다각형의 형태로 형성할 수 있음은 물론이다.

고도추적유닛(300)은 베이스 프레임(100) 및 채광유닛(200)의 사이에 설치되어 상기 채광유닛(200)이 태양광의 고도에 맞추어 경동가능하게 회동할 수 있도록, 고도추적용모터(310)와, 상기 고도추적용모터(310)의 구동력에 의해 회전하는 고도추적용나사축(311)과, 고도추적용나사축(311)에 외감되어 그 회전방향에 따라 직선왕복운동하는 고도추적용이송너트(312)와, 상기 고도추적용이송너트(312)와 연계됨과 아울러 베이스 프레임(100) 및 채광유닛(10)의 사이에 설치되어 상기 고도추적 용이송너트(312)의 직선왕복 이동에 연동되어 채광유닛(10)의 고도를 조절하는 링크유닛(320)을 포함한다.

구체적으로, 상기 링크유닛(320)은 일단측이 상기 베이스 프레임(100)에 회동가능하게 지지되고 그 타단측은 고도추적용모터(310)에 형성된 모터연결축(310a)에 연결되는 제1링크바(321)와, 상기 고도추적용모터(310)에 연결된 제1링크바(321)의 타단측에 일단이 회전가능하게 연결되고 그 타단측이 상기 경동 프레임(210)에 회동가능하게 연결되는 제2링크바(322)를 포함한다. 이에 더하여, 제1링크바(321)의 대략 중앙부에는 힌지핀(321a)을 형성하고 이 힌지핀(321a)에 일단이 회동가능하게 연결되고 타단측이 상기 고도추적용이송너트(312)에 회동가능하게 연결되는 제3링크바(323)와, 제3링크바(323)의 타단측에 그 일단이 회동가능하게 연결되고 타단측이 경동 프레임(210)에 연결된 상기 제2링크바(322)의 타단측에 회동가능하게 연결되는 제4링크바(324)를 포함한다.

여기서, 제1링크바 내지 제4링크바(321,322,323,324)는 베이스 프레임(100)의 양측에 소정의 간격을 두고 각각 대응되게 배치되는 한 쌍으로 이루어진다. 이때, 한 쌍을 이루는 제3링크(323) 및 제4링크(324)는 고도추적용이송너트(312)의 양측면으로부터 돌출된 이송너트연결축(312a)에 각각 연결된다.

또한, 상기 제2링크바 내지 제4링크바(322,323,324)는 대략 동일한 길이를 가지되, 상기 제1링크바(321)는 제2링크바 내지 제4링크바(322,323,324)의 길이보다 길게 형성한다.

이러한 상기 링크유닛(320)은 고도추적용모터(310)가 작동하고 그에 따른 상 기 고도추적용이송너트(312)가 직선왕복운동을 수행하여 접혀짐과 펼쳐짐의 접철운동을 수행하므로 상기 채광유닛(200)이 태양광의 고도에 따라 빛의 흡수력를 보다 유리한 조건의 상태에서 받아들일 수 있게 된다.

아울러, 상기 베이스 프레임(100) 및 경동 프레임(210)의 사이에는 경동 프레임(210)을 회동가능하게 지지하는 경첩유닛(400)이 추가로 포함될 수 있다.

상기 경첩유닛(400)은 베이스 프레임(100) 및 경동 프레임(210)은 일단의 양측에 대응되게 설치되는 한 쌍으로 형성하는 것이 바람직하나, 그 일단의 임의지점에 하나로 형성할 수도 있다.

구체적으로, 상기 경첩유닛(400)은 베이스 프레임(100)에 돌출되게 설치된 제1지지부(410)와, 상기 제1지지부(410)와 대응되게 경동 프레임(210)에 돌출되게 설치된 제2지지부(420)와, 상기 제2지지부(420)가 제1지지부(410)로부터 회동가능하게 연결되는 연결핀(430)으로 구성된다.

한편, 베이스 프레임(100)은 하부에 설치되는 방위추적유닛(500)에 의해 회전한다.

상기 방위추적유닛(500)은 도시하지 않은 태양광제어장치로부터 명령을 받아서 구동하는 방위추적용모터(510)와, 상기 방위추적용모터(510)의 구동에 따라 회전하는 방위추적용나사축(520)과 방위추적용나사축(520)의 회전방향에 따라 직선왕복운동(화살표 B 방향)하는 방위추적용이송너트(530)를 포함한다.

여기서, 방위추적용이송너트(530)의 일측면에는 기어잇(531)이 형성된 랙기어 구조를 취할 수 있으며, 방위추적용이송너트(530)의 기어잇(531)과 맞물려 회전 하는 피니언 기어(540)가 추가적으로 포함된다.

상기 피니언 기어(540)는 베이스 프레임(100)과 결합된 연결판(550)으로 회전가능하게 지지하는 소정의 길이를 갖는 회전축(560)이 형성된다.

그리고, 상기 회전축(560)의 일단 또는 양단에는 회전운동을 원활하게 하는 베어링(561)을 추가적로 설치하는 것이 좋다.

또한, 상기 방위추적용모터(510) 및 방위추적용나사축(520)은 하부 지지 프레임(570) 상에 설치되고, 하부 지지 프레임(570)의 상부에는 방위추적용모터(510), 방위추적용나사축(520), 방위추적용이송너트(530) 및 피니언 기어(540)를 내장하고, 베이스 프레임(100)을 회전가능하게 지지하는 상부 지지 프레임(580)이 추가로 마련될 수 있다.

다음은 상술한 바와 같이 구성된 태양광 채광 장치(1000)의 작용에 대해서 설명한다.

도시되지 않은 태양광제어장치로부터 채광유닛(200)의 방위 또는 고도에 관련된 명령값이 출력되면, 고도추적유닛(300) 또는 방위추적유닛(500)이 동작한다.

먼저, 고도추적유닛(300)의 작용에 관한 것으로, 채광유닛(200)이 고도가 높은(은선 표시) 상태로부터 고도가 낮은(실선 표시) 상태로 경동하는 동작을 예로 들어 설명한다.

태양광제어장치로부터 고도추적구동부(미도시)로 명령값이 출력되면, 고도추적용모터(310)가 구동한다. 이것에 의해 고도추적용나사축(311)이 회전하고, 이 고 도추적용나사축(311)에 외감된 고도추적용이송너트(312)가 화살표 C를 따라 이송된다.

그 결과, 고도추적용이송너트(312)에 이송너트연결축(312a)을 매개로 결합된 제3링크바(323) 및 제4링크바(324) 사이의 각도 및 제1링크바(321) 및 제2링크바(322) 사이의 각도가 θ1에서 θ2로 증가함과 동시에 제1링크바(321)는 힌지핀(321a)을 기준하여 회동운동되어, 상기 베이스 프레임(100)과 평행상태를 이루던 경동 프레임(210)이 베이스 프레임(100)에 대하여 소정각도로 경동되어 실선 표시 상태를 이룬다.

즉, 제1링크바(321)의 힌지핀(321a)을 회전축으로 하여 회전운동하는 제2 링크바 내지 제4링크바(322,323,324)는 모터연결축(310a), 이송너트연결축(312a)에 의해 접철운동함과 동시에 X-Y 평면이동되고 상기 고도추적용모터(310), 고도추적용나사축(311) 및 고도추적용이송너트(312)은 회동운동 및 X-Y 평면이동하게 된다.

다음은 방위추적유닛(500)의 동작에 대해서 설명한다.

태양광제어장치로부터 고도추적구동부(미도시)로 명령값이 출력되면, 방위추적용모터(510)가 구동하여 방위추적용나사축(520)이 회전하고, 방위추적용이송너트(530)가 화살표 B 방향을 따라 직선왕복운동 한다.

구체적으로, 상기 방위추적용이송너트(530)가 직선왕복운동하는 과정에서 그 일측에 형성된 기어잇(531)은 피니언 기어(540)와 맞물려 상기 피니언 기어(540)를 회전시킨다. 이때, 상기 피니언 기어(540)의 중앙에 연결된 회전축(560)이 회전되어 연결판(550)을 매개로 연결된 베이스 프레임(100)을 회전시킴으로써 채광유 닛(200)의 방위를 조정하게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며 해당 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 태양광 채광 장치의 구성을 도시한 사시도이다.

도 2는 도 1의 정면도이다.

도 3은 도 2의 작동상태를 나타낸 정면도이다.

도 4는 도 2의 방위추적유닛을 위에서 바라본 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 간단한 설명>

100 : 베이스 프레임 200 : 채광유닛

300 : 고도추적유닛 400 : 경첩유닛

500 : 방위추적유닛

Claims

베이스 프레임, 채광유닛 및 고도추적유닛을 구비한 태양광 채광 장치에 있어서,

상기 고도추적유닛은 상기 채광유닛을 경동(傾動) 시키기 위한 고도추적용모터와, 상기 고도추적용모터의 구동력에 의해 회전하는 고도추적용나사축과, 상기 고도추적용나사축에 외감되어 상대회전하는 고도추적용이송너트와, 상기 고도추적용이송너트와 연동하여 상기 채광유닛의 고도를 조절하는 링크유닛을 포함하되,

상기 채광유닛에는 경동 프레임이 추가로 포함되고,

상기 링크유닛은 일단측이 상기 베이스 프레임에 회동가능하게 지지되고, 그 타단측에 상기 고도추적용모터가 연결되는 제1링크바;

상기 고도추적용모터가 연결된 상기 제1링크바의 상기 타단측에 일단이 회동가능하게 연결되고, 그 타단측이 상기 경동 프레임에 회동가능하게 연결되는 제2링크바;

상기 제1링크바의 중앙부에 일단이 회동가능하게 연결되고 타단측이 상기 고도추적용이송너트에 회동가능하게 연결되는 제3링크바; 및

상기 제3링크바의 타단측에 그 일단이 회동가능하게 연결되고 그 타단측이 상기 경동프레임에 연결된 상기 제2링크바의 타단측과 회동가능하게 연결되는 제4링크바를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 채광 장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서,

상기 제2링크바 내지 제4링크바는 동일한 길이로 형성되고, 상기 제1링크바는 상기 제2링크바 내지 제3링크바의 길이보다 길게 형성된 것을 특징으로 하는 태양광 채광 장치.
제4항에 있어서,

상기 제1링크바 내지 제4링크바는 상기 베이스 프레임의 양측에 소정의 간격을 두고 각각 대응되게 배치되는 한 쌍으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광 채광 장치.
제5항에 있어서,

상기 한 쌍을 이루는 제3링크바 및 제4링크바는 고도추적용이송너트의 양측면에 형성된 이송너트연결축에 의해 회동가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 태양광 채광 장치.
제5항에 있어서,

상기 한 쌍을 이루는 제1링크바 및 상기 제2링크바는 고도추적용모터에 형성된 모터연결축에 의해 회동가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 태양광 채광 장치.
제1항, 제4항, 제5항, 제6항 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 베이스 프레임 및 상기 경동 프레임의 사이에는 상기 경동 프레임을 회전가능하게 지지하는 경첩유닛이 추가적으로 포함된 것을 특징으로 하는 태양광 채광 장치.
제8항에 있어서,

상기 베이스 프레임의 하부에는 태양광의 방위에 따라서 회전하는 방위추적유닛이 추가적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 태양광 채광 장치.
제8항에 있어서,

상기 경첩유닛은

상기 베이스 프레임에 돌출되게 설치된 제1지지부,

상기 제1지지부와 대응되게 경동 프레임에 돌출되게 설치된 제2지지부,

상기 제2지지부가 제1지지부로부터 회동가능하게 연결되는 연결핀으로 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 채광 장치.
제9항에 있어서,

상기 방위추적유닛은,

방위추적용모터,

상기 방위추적용모터의 구동에 따라 회전하는 방위추적용나사축,

상기 방위추적용나사축의 회전방향에 따라 직선왕복운동하는 방위추적용이송너트로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 채광 장치.