KR100956443B1 - 태양전지어레이의 계절별 경사각 반고정식 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양전지어레이의 계절별 경사각 반고정식 조절장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 계절별(봄,여름,가을,겨울) 태양고도 변화에 따라 태양전지어레이의 경사각을 반자동으로 조절하여 최대의 발전효율을 얻을 수 있고, 윔기어 감속기를 이용하여 수동으로 태양전지어레이의 경사각을 조절함으로서, 안전성과 용이성 및 신속정확성이 확보되어 비 숙련자라도 조절장치를 손쉽게 작동할 수 있어 효과적이며, 상기 태양전지어레이의 경사각 조절을 위해 별도의 동력이 필요하지 않아 태양광 발전설비의 운영유지비가 절감되며, 상호 조절장치 간 조립이 용이하여 태양전지어레이 구성을 원활히 할 수 있는 특징이 있다.

태양전지어레이, 경사각, 계절별, 반자동, 지주, 윔기어 감속기

Description

태양전지어레이의 계절별 경사각 반고정식 조절장치{Season-various Rake angle Control system of Solar battery array}

본 발명은 태양전지어레이의 계절별 경사각 반고정식 조절장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 계절별(봄,여름,가을,겨울) 태양고도 변화에 따라 태양전지어레이의 경사각을 반자동으로 조절하여 최대의 발전효율을 얻을 수 있고, 윔기어 감속기를 이용하여 수동으로 태양전지어레이의 경사각을 조절함으로서, 안전성과 용이성 및 신속정확성이 확보되어 비 숙련자라도 조절장치를 손쉽게 작동할 수 있어 효과적이며, 상기 태양전지어레이의 경사각 조절을 위해 별도의 동력이 필요하지 않아 태양광 발전설비의 운영유지비가 절감되며, 상호 조절장치 간 조립이 용이하여 태양전지어레이 구성을 원활히 할 수 있는 태양전지어레이의 계절별 경사각 반고정식 조절장치에 관한 것이다.

최근 화석연료를 대체하면서도 환경오염 문제를 발생시키지 않는 청정에너지원인 태양광, 풍력, 조력을 이용한 친환경 발전설비의 시공이 점진적으로 증가하는 추세이다.

이러한 발전설비 중 태양광을 전기에너지로 변환하는 태양전지를 다수 어레이시켜 발전을 하는 태양광 발전장치는 한 가구의 일일 전기소모량을 생성할 수 있을 정도의 전력을 생성할 수 있는 소규모에서 수백가구 이상의 소모전력을 감당할 수 있는 전력량을 발전할 수 있는 대규모 태양광 발전소가 시설되고 있다.

그런데, 태양광 발전장치는 발전량이 일사시간 및 태양광의 태양전지모듈로의 입사각도에 따라 좌우되기 때문에 종래의 고정식 태양광 발전장치의 경우 태양광의 이용효율을 향상시키지 못하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 개선코자 태양의 직사광선이 태양광 태양전지모듈의 전면에 수직으로 입사할 수 있도록 동력을 이용하여 태양의 위치를 추적해 가는 추적식이 다수 제안되고 있다.

이러한 추적식 태양광 발전장치로서, 대한민국 등록실용신안 제297771호, 등록특허 제 044021호, 등록특허 제 0483291호, 등록특허 제 0369897호 등에 다수 개시되어 있다.

그런데, 이러한 동력방식의 경우 구동설비를 작동시키기 위해 별도의 전력이 요구되며 또한 전력공급을 위해 전기설비가 필요하게 된다

따라서, 구동설비의 추가에 의해 구조가 복잡해지고, 그에 따른 운영 및 경제적 부담도 무시할 수 없다.

상기 이러한 문제점을 개선하고자 국내 등록 특허 제 0760043호와 같이 수동으로 경사각도의 조절이 가능하도록 구조가 간단한 태양광 발전장치가 나와있다.

하지만 상기 태양광 발전장치는 경사각도를 조정시 태양전지어레이를 일정각 도에 위치하도록 고정시키는 볼트 및 너트를 해체하는 과정에서 태양전지어레이의 자중이나 바람 등에 의해 뒤로 넘어가 태양전지판의 파손, 전기배선의 단락이나 꼬임 등의 안전사고 발생의 우려가 있다.

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,

계절별(봄,여름,가을,겨울)에 따라 태양전지어레이의 경사각을 반자동으로 조절하여 최대의 발전효율을 얻을 수 있고, 윔기어 감속기를 사용함으로써, 비 숙련자라도 조절장치를 손쉽게 작동할 수 있어 효과적이며, 바람에 의해 태양전지어레이의 비틀림, 파손 등에 강하여 장기간 외부노출에도 별도의 관리가 필요없어 관리비용이 절감되는 태양전지어레이의 계절별 경사각 반고정식 조절장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 태양전지어레이의 경사각 조절을 위해 별도의 동력이 필요하지 않아 발전효율을 증가시키고, 상호 조절장치 간 조립이 용이하여 발전소별 태양광 어레이 구성을 원활히 할 수 있는 태양전지어레이의 계절별 경사각 반고정식 조절장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 계절별 태양의 고도에 따라 회동되는 태양전지어레이의 경사각을 조절하는 반자동 조절장치에 있어서,

상기 태양전지어레이의 일단면에 부착되는 구동축과, 상기 구동축의 양끝단부에 연결되어 태양전지어레이를 지지하는 받침대로 이루어진 지주와;

상기 구동축의 일측 끝단부에 연결되고, 상기 구동축을 회동시킴에 따라 태 양전지어레이를 회동시키는 윔기어 감속기와;

상기 구동축과 받침대 사이에 설치되어 구동축의 회동과 동일한 궤적으로 회동되고, 일단면에 다수개의 계절별 고정홀이 형성되는 고정플레이트와;

상기 고정플레이트의 고정홀에 삽입되어 끝단부가 받침대에 결합되는 고정부재;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지어레이의 계절별 경사각 반고정식 조절장치에 관한 것이다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 태양전지어레이의 계절별 경사각 반고정식 조절장치는 계절별(봄,여름,가을, 겨울)에 따라 태양전지어레이의 경사각을 반자동으로 조절하여 최대의 발전효율을 얻을 수 있고, 윔기어 감속기를 사용함으로써, 비 숙련자라도 조절장치를 손쉽게 작동할 수 있어 효과적이며, 바람에 의해 태양전지어레이의 비틀림, 파손 등에 강하여 장기간 외부노출에도 별도의 관리가 필요없어 관리비용이 절감되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 태양전지어레이의 경사각 조절을 위해 별도의 동력이 필요하지 않아 발전효율을 증가시키고, 상호 조절장치 간 조립이 용이하여 발전소별 태양광 어레이 구성을 원활히 할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.

본 발명은 계절별 태양의 고도에 따라 회동되는 태양전지어레이의 경사각을 조절하는 반자동 조절장치에 있어서,

상기 태양전지어레이의 일단면에 부착되는 구동축과, 상기 구동축의 양끝단부에 연결되어 태양전지어레이를 지지하는 받침대로 이루어진 지주와;

상기 구동축의 일측 끝단부에 연결되고, 상기 구동축을 회동시킴에 따라 태양전지어레이를 회동시키는 윔기어 감속기와;

상기 구동축과 받침대 사이에 설치되어 구동축의 회동과 동일한 궤적으로 회동되고, 일단면에 다수개의 계절별 고정홀이 형성되는 고정플레이트와;

상기 고정플레이트의 고정홀에 삽입되어 끝단부가 받침대에 결합되는 고정부재;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아 니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지어레이에 설치된 조절장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지어레이의 회동을 나타낸 측면도이고, 도 3은 도 1의 A부분을 나타낸 확대도이고, 도 4는 도 1의 B부분을 나타낸 확대도이다.

도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 태양전지어레이의 계절별 경사각 반고정식 조절장치(100)는 계절별(봄,여름,가을,겨울) 태양의 고도에 따라 회동되는 태양전지어레이(1)의 경사각을 반자동으로 조절하도록 지주(10)와, 윔기어 감속기(20)와, 고정플레이트(30)와, 고정부재(40)로 구성된다.

상기 지주(10)는 도 1을 참고하여, 태양전지어레이(1)을 지지하면서 태양의 고도에 따라 회동시키도록 구동축(11)과 받침대(12)로 구성된다.

여기서, 상기 구동축(11)은 태양전지어레이(1)의 일단면(태양광을 받는 반대측면)에 태양전지어레이(1)의 길이방향으로 길게 부착되어 회동에 의해 태양전지어레이(1)을 회동시킨다. 이때, 상기 구동축(11)은 태양전지어레이(1)과의 부착 부위는 "I" 또는 "H" 형태로 형성되어 태양전지어레이(1)에 부착을 용이하게 하고, 양끝단부는 원형 축으로 형성되어 윔기어 감속기(20)의 회전에 원활히 회동된다.

그리고, 상기 구동축(11)의 양끝단부에는 받침대(12)가 설치되어 상기 태양전지어레이(1)을 회동되는데 지지한다. 이때, 상기 받침대(12)는 "I" 또는 "H" 형태로 형성되어 태양전지어레이(1)을 원활히 지지하도록 "ㅅ" 형태로 구동축(11)을 받쳐준다. 이때, 상기 받침대(12)의 하단부는 볼트 등의 부재물에 의해 지면 또는 원하는 곳에 고정하여 태양전지어레이(1)을 설치한다.

또한, 상기 받침대(12)의 상단면에는 구동축(11)의 끝단부가 연결을 위해 베어링, 부싱 등의 연결부재(14)가 더 설치된다.

상기 윔기어 감속기(20)는 도 2와 도 4에 도시한 바와 같이, 구동축(11)의 일측 끝단부에 연결되고, 상기 구동축(11)을 회동시킴에 따라 태양전지어레이(1)을 회동시키는 역할을 한다. 이때, 상기 윔기어 감속기(20)는 구동축(11)과 직각으로 구비되도록 받침대(12)의 상단부에 고정 설치된다.

여기서, 상기 윔기어 감속기(20)는 측면으로 구동축(11)의 끝단부가 삽입되어 구비되고, 일측에는 회전축(미도시)과 연결된 핸들(21)가 설치되며, 상기 회전축의 끝단부와 구동축(11)의 끝단부가 윔기어 감속기(20)의 내부에서 상호 접촉되어 핸들(21)의 회전에 의해 구동축(11)이 회동되는 방식으로, 일반적으로 사용되는 윔기어 감속기이기에 더 이상의 기술은 하지 않는다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 고정플레이트를 나타낸 개략도이다. 도 3과 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 고정플레이트(30)는 태양전지어레이(1)이 계절별 태양의 고도에 따라 태양광을 받을 수 있도록 조절하는 장치로써, 구동축(11)과 받침대(12) 사이인 구동축(11)의 끝단부에 고정 설치되어 구동축(11)의 회동과 동일한 궤적으로 회동된다.

여기서, 상기 고정플레이트(30)의 일단면에는 도 5를 참고하여, 다수개의 계절별 고정홀(31)이 형성된다. 이때, 상기 고정홀(31)은 내주면이 다단으로 형성되 어 고정부재(40)의 일측이 일정부분만 삽입된다.

그리고, 상기 다수개의 계절별 고정홀(31)은 상호 연결하는 하나의 이송로(32)가 더 형성되고, 상기 이송로(32)는 구동축(11)의 회동과 동일한 궤적에 맞춰 호 형태로 형성된다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 고정부재의 작동을 나타낸 개략도이다. 도 3과 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 고정부재(40)는 고정플레이트(30)의 고정홀(31)에 삽입되어 끝단부가 받침대(12)에 결합되는 장치이다. 이때, 상기 받침대(12)의 일단면에는 고정부재(40)가 고정플레이트(30)의 고정홀(31)에 삽입된 뒤, 받침대(12)에 결합되도록 수직 중앙부에 결합홈(13)이 더 형성되고, 상기 고정부재(40)는 항상 그 자리에서 도면 6처럼 좌,우로만 작동할 수 있다.

여기서, 상기 고정부재(40)는 고정용 볼트 등으로 사용되어 계절별 태양의 고도에 맞춰 회동된 태양전지어레이(1)을 고정한다. 이때, 상기 고정부재(40)에는 나사산이 형성되어 조임에 의해 고정할 수 있다.

그리고, 상기 고정부재(40)는 도면 6에서처럼 우측으로 소정간격 뺀 다음, 윔기어 감속기(20)에 의해 구동축(11)을 회동시키는데, 이때, 상기 고정부재(40)는 제자리에 그대로 있고 고정플레이트(30)의 이송로(32)가 고정부재(40)를 지나가면서 회동되는 것이다. 그런 다음, 상기 고정플레이트(30)의 고정홀(31)에 고정부재(40)가 다다르면 다시 사용자가 고정부재(40)를 고정홀(31)에 삽입시키고, 상기 고정부재(40)의 끝단부가 받침대(12)의 결합홈(13)에 안착되어 태양전지어레이(1)을 고정하는 것이다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 다수개의 조절장치를 나타낸 개략도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 태양전지어레이의 계절별 경사각 반고정식 조절장치(100)는 많은 양의 태양광을 받아 발전량을 높이도록 다수개의 태양전지어레이(1)을 설치하는데, 도면 7에서처럼 구동축(11)을 다수개 연결하고 맨 끝단부에 하나의 윔기어 감속기(20)만 설치하여 하나의 윔기어 감속기(20)에 의해 다수개의 구동축(11)을 회동시키며, 상기 각각의 구동축(11) 끝단부에는 고정플레이트(30)를 설치하여 태양전지어레이(1)의 고정을 확고히 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지어레이에 설치된 조절장치를 나타낸 사시도이고,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지어레이의 회동을 나타낸 측면도이고,

도 3은 도 1의 A부분을 나타낸 확대도이고,

도 4는 도 1의 B부분을 나타낸 확대도이고,

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 고정플레이트를 나타낸 개략도이고,

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 고정부재의 작동을 나타낸 개략도이고,

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 다수개의 조절장치를 나타낸 개략도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 지주 11 : 구동축

12 : 받침대 13 : 결합홈

14 : 연결부재 20 : 윔기어 감속기

21 : 핸들 30 : 고정플레이트

31 : 고정홀 32 : 이송로

40 : 고정부재

100 : 태양전지어레이의 계절별 경사각 반고정식 조절장치

Claims (4)

1. 계절별 태양의 고도에 따라 회동되는 태양전지어레이(1)의 경사각을 조절하는 반자동 조절장치(100)에 있어서,

   상기 태양전지어레이(1)의 일단면에 부착되는 구동축(11)과, 상기 구동축(11)의 양끝단부에 연결되어 태양전지어레이(1)을 지지하는 받침대(12)로 이루어진 지주(10)와;

   상기 구동축(11)의 일측 끝단부에 연결되고, 상기 구동축(11)을 회동시킴에 따라 태양전지어레이(1)을 회동시키는 윔기어 감속기(20)와;

   상기 구동축(11)과 받침대(12) 사이에 설치되어 구동축(11)의 회동과 동일한 궤적으로 회동되고, 일단면에 다수개의 계절별 고정홀(31)이 형성되는 고정플레이트(30)와;

   상기 고정플레이트(30)의 고정홀(31)에 삽입되어 끝단부가 받침대(12)에 결합되는 고정부재(40);

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지어레이의 계절별 경사각 반고정식 조절장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 윔기어 감속기(20)는 구동축(11)과 직각으로 구비되어 받침대(12)의 상 단부에 고정 설치되고, 일측에 설치된 핸들(21)의 회전에 의해 구동축(11)을 회동시키는 것을 특징으로 하는 태양전지어레이의 계절별 경사각 반고정식 조절장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 고정플레이트(30)에는 다수개의 계절별 고정홀(31)을 상호 연결하는 하나의 이송로(32)가 더 형성되고, 상기 이송로(32)는 구동축(11)의 회동과 동일한 궤적에 맞춰 호 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지어레이의 계절별 경사각 반고정식 조절장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 받침대(12)의 일단면에는 고정부재(40)가 고정플레이트(30)의 고정홀(31)에 삽입된 뒤, 받침대(12)에 결합되도록 수직 중앙부에 결합홈(13)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지어레이의 계절별 경사각 반고정식 조절장치.

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