KR100987750B1

KR100987750B1 - 태양 광 발전의 집광 장치

Info

Publication number: KR100987750B1
Application number: KR1020080071417A
Authority: KR
Inventors: 오정교
Original assignee: 금오전력 주식회사
Priority date: 2008-07-23
Filing date: 2008-07-23
Publication date: 2010-10-13
Also published as: KR20100010529A

Abstract

본 발명은 태양 광 발전의 집광 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 태양 광 발전 장치가 다수 설치되는 경우 각각의 태양 광 발전 장치에 있는 집광판이 동시에 움직일 수 있도록 구성한 태양 광 발전의 집광 장치에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명의 태양 광 발전의 집광 장치는, 상기 집광 장치를 지면에 고정하기 위한 고정 축대와, 상기 고정 축대가 삽입되는 회전 실린더와, 상기 회전 실린더에 부착된 받침대와, 상기 받침대와 연결된 집광판을 포함하여, 상기 고정 축대의 축을 중심으로 상기 회전 실린더가 회전하면서 상기 받침대가 이동하고 상기 받침대의 이동에 따라 상기 집광판이 이동하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 본 발명의 태양 광 발전의 집광 장치는 전동기를 내장하지 않고 외부의 전동기를 이용하여 동작하기 때문에 태양 광 발전의 집광 시스템을 구성할 때 전동기 제어를 위한 배선이 필요 없으며 집광 장치의 단가가 떨어져 전체적인 설치 비용이 감소하는 효과가 있다.

태양 광, 발전, 집광, 전동기

Description

태양 광 발전의 집광 장치{LIGHT-CONCENTRATING APPARATUS IN SOLAR POWER GENERATOR}

태양 광 발전은 태양으로부터의 빛에너지를 직접 전기에너지로 바꾸어주는 발전 방식이다. 태양 광 발전은 반도체 물질로 이루어진 태양전지에서 햇빛을 받아 전기를 생성한다.

태양 광 발전 장치는 햇빛을 받아 직류 전기를 생성하는 태양전지 모듈(다수의 태양전지로 구성된 집합체)이 다수 모여 형성된 집광판, 집광판을 햇빛의 방향에 따라 이동시키는 집광판 구동 장치, 생성된 직류 전기를 저장하는 축전지, 축전지에 저장된 직류 전기를 교류로 바꾸어 주는 인버터로 구성된다.

도 1은 종래 태양 광 발전의 집광 장치를 나타낸다.

도 1에 도시된 바와 같이, 집광 장치는 크게 집광판(100)과 집광판 구동 장치(200)로 구성된다.

집광판 구동 장치(200)는 집광 장치를 지면에 고정하는 고정 축대(201)와 고정 축대(201) 상에 설치된 회전 장치(202)로 구성된다. 회전 장치(202) 상에는 받침대(203)가 설치되고, 받침대(203)는 프레임(300)을 지지하고 있다. 프레임(300) 상에는 다수의 태양전지 모듈(101)로 이루어진 집광판(100)이 설치된다.

회전 장치(202)에는 전동기(도시하지 않음)가 내장되어 있어서 전동기가 구동되면 고정 축대(201)의 축을 중심으로 회전 장치(202)가 회전한다. 회전 장치(202)가 회전하면서 회전 장치(202) 상에 설치된 받침대(203)가 이동하고 받침대(203)의 이동에 따라 최종적으로 집광판(100)이 움직인다. 이와 같은 방식으로 태양 광 발전의 집광 장치의 집광판(100)이 햇빛의 이동에 따라 움직이게 된다.

이와 같이 종래 태양 광 발전의 집광 장치는 동력 발생 장치인 전동기가 내부에 설치되어 있어서 개별적으로 동작하고 있다.

그런데 태양 광을 이용하여 대용량의 전력을 생산하기 위해서는 태양 광 발전의 집광 장치를 다수 개 설치해야 한다. 그러나 종래 집광 장치는 전동기가 내장되어 개별적으로 동작하므로 각각의 집광 장치로 전동기 제어 신호를 전송해야 한다. 이것은 집광 장치를 설치할 때 집광 장치마다 전동기 제어를 위한 배선을 따로 해야 하는 불편함이 있다.

또한 종래 태양 광 발전의 집광 장치는 장치마다 전동기가 내장되어 있어서 가격이 비싸다. 따라서 다수의 집광 장치를 설치하여 태양 광 발전 시스템을 구성 할 때 전체적인 설치 비용이 증가하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 집광 장치에 전동기를 내장하지 않고 외부의 전동기로부터 동력을 전달받아 상호 연결된 다수의 집광 장치가 전체적으로 동시 동작할 수 있도록 구성한 태양 광 발전의 집광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 태양 광 발전의 집광 시스템은, 고정 축대와, 상기 고정 축대가 삽입되는 회전 실린더와, 상기 회전 실린더에 부착된 받침대와, 상기 받침대와 연결된 집광판을 포함하는 태양 광 발전의 집광 장치가 다수 개 설치되어 있고, 상기 다수 개의 집광 장치가 상기 회전 실린더를 감싸는 연결 수단을 통해 상호 연결되어, 전동기가 구동되면 상기 연결 수단을 통해 상기 회전 실린더에 동력이 전달되어 상기 회전 실린더가 회전하고 상기 회전 실린더의 회전에 따라 상기 집광판이 이동하면서 상기 다수 개의 집광 장치의 집광판이 동시에 이동하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이, 본 발명은 집광 장치에 전동기가 내장되어 있지 않고 외부의 전동기로부터 동력을 전달받아 동작하므로 다수의 집광 장치를 설치하여 태양 광 발전의 집광 시스템을 구성할 때, 집광 장치마다 전동기 제어를 위한 배선을 할 필요가 없어 설치가 보다 간편해진다는 효과가 있다.

또한, 전동기를 내장할 필요가 없기 때문에 집광 장치의 단가가 떨어져 태양 광 발전의 집광 시스템의 전체적인 설치 비용이 감소하는 효과가 있다.

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

도 2는 본 발명에 의한 태양 광 발전의 집광 장치를 나타낸다.

집광 장치는 집광판(10) 및 집광판(10)을 이동시키는 집광판 구동 장치(20)로 구성된다. 집광판(10)은 다수의 태양전지 모듈(11)이 모여 구성된다. 태양전지 모듈(11)은 다수의 태양전지가 모여 구성된다. 집광판(10)은 프레임(30) 상에 고정된다. 프레임(30)은 다수의 프로파일로 구성된다.

집광판 구동 장치(20)는 태양 광 발전의 집광 장치를 지면에 고정하기 위한 고정 축대(21), 고정 축대(21)가 삽입되는 회전 실린더(22), 회전 실린더(22) 상에 부착되는 받침대(23), 회전 실린더(22)와 받침대(23) 간에 설치되어 받침대(23)를 지지하는 제1 지지대(24) 및 제2 지지대(25)로 구성된다.

고정 축대(21)는 그 하부가 땅속으로 들어가 고정되어 집광 장치가 지면 상에 고정 설치될 수 있도록 한다. 회전 실린더(22)는 원통의 형태로 내부에 고정 축 대(21)가 삽입되는 공간이 구비된다. 받침대(23)는 회전 실린더(22)의 상부에 부착되어 있으며, 받침대(23)에는 프레임(30)과 결합하기 위한 제1 체결 부재(230, 231)가 일정한 간격을 두고 설치되어 있다. 프레임(30)은 다수의 프로파일이 격자 형태로 배열되어 형성되며, 다수의 프로파일 중 프레임(30)의 중앙에 위치한 프로파일(31)에 받침대(23)와 결합하기 위한 제2 체결 부재(310)가 설치되어 있다. 제1 체결 부재(230, 231) 사이에 제2 체결 부재(310)가 끼워진 후 나사에 의해 체결되어 받침대(23) 상에 프레임(30)이 부착된다. 제1 지지대(24) 및 제2 지지대(25)는 회전 실린더(22)와 받침대(23) 간에 설치되어 프레임(30)이 부착된 받침대(23)를 지지함으로써 집광 장치가 역학 구조상 안정적으로 동작할 수 있게 한다.

집광판 구동 장치(20)의 회전 실린더(22)가 외부에 설치된 전동기에 의해 동력을 전달받아 회전을 하게 되면, 회전 실린더(22)의 회전에 따라 회전 실린더(22) 상에 부착된 받침대(23)가 이동을 한다. 받침대(23)가 이동하면 받침대(23)에 부착된 프레임(30)이 이동하고 결과적으로 프레임(30)에 부착된 집광판(10)이 움직이게 된다.

도 3은 집광판 구동 장치(20)의 내부 구성을 나타낸다.

고정 축대(21)의 상면에는 회전 실린더(22)의 회전을 원활하게 하는 회전 부재(220)가 고정 설치되어 있다. 회전 실린더(22)는 그 상부에 받침대(23)가 부착되고 받침대(23)에는 프레임(30) 및 집광판(10)이 설치되어 있어서 상부로부터 받는 하중이 매우 크다. 회전 실린더(22)가 상부로부터 받는 하중에 대항하여 회전하기 위해서는 하중에 의한 마찰을 분산시켜야 한다. 회전 부재(220)는 회전 실린더(22) 와 고정 축대(21) 간 하중에 의한 마찰을 분산시켜 회전 실린더(22)가 고정 축대(21)의 축을 중심으로 원활하게 회전할 수 있도록 한다.

본 발명의 실시 예에서 회전 부재(220)로서 베어링을 사용하며, 바람직하게는 축 방향의 하중을 지지하면서 적은 마찰력으로 회전 실린더(22)의 회전을 유도할 수 있는 스러스트 베어링(thrust bearing)을 사용한다. 스러스트 베어링은 회전 부재(220)의 확대 도면에서 알 수 있듯이, 회전 실린더(22)에 고정되는 제1 부재(221), 볼이 들어 있는 제2 부재(222) 및 고정 축대(21)에 고정되는 제3 부재(223)로 구성되어 있다. 제2 부재(222)의 볼은 제1 부재(221)가 축 방향으로 하중을 받으면서 회전할 때 마찰력을 분산시키는 역할을 담당한다.

회전 실린더(22)의 외부에는 회전 실린더(22)의 회전을 유도하는 가이드 부재(224)가 설치되어 있다. 가이드 부재(224)는 확대 도면에서 알 수 있듯이 롤러로 구성될 수 있다. 롤러의 바퀴(225)는 회전 실린더(22)를 관통하여 고정 축대(21)의 외벽과 접촉하고, 회전 축(226)은 회전 실린더(22)의 외부에 설치된 지지대(227)에 의해 고정된다. 롤러는 회전 실린더(22)의 외부에 다수 설치될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 회전 실린더(22)의 아랫부분과 윗부분에 각각 두 개 이상의 롤러가 설치되어 있다. 이와 같이 가이드 부재(224)가 설치되어, 회전 실린더(22)가 회전할 때 고정 축대(21)의 외벽에 접촉된 바퀴(225)가 회전하고 회전하는 바퀴(225)를 통해 회전 실린더(22)가 고정 축대(21)의 외면을 따라 슬라이딩하기 때문에 회전 실린더(22)가 부드럽게 회전할 수 있게 된다.

도 4는 집광판 구동장치의 회전 실린더(22) 외면에 설치된 동력전달 부재를 나타낸다. 본 발명의 실시 예에서 동력전달 부재는 체인 톱니 라인으로 구성될 수 있다.

도 4의 (a)에서는 나선형의 체인 톱니 라인(250)이 회전 실린더(22)를 감싸고 있고, 도 4의 (b)에서는 한 쌍의 체인 톱니 라인(251, 252)이 회전 실린더(22)를 감싸고 있다. 체인 톱니 라인(250, 251, 252)에는 체인(26)이 맞물려 있어서, 체인(26)과 연결된 전동기가 구동하면 체인(26)이 체인 톱니를 따라 움직이면서 회전 실린더(22)를 회전시킨다.

도 4의 (a)의 경우 체인(26)이 전동기에 의해 오른쪽으로 당겨지면 체인 톱니 라인(250)에 맞물려 있는 체인(26)이 체인 톱니를 따라 오른쪽으로 움직이면서 회전 실린더(22)가 반 시계방향으로 회전하게 된다. 도 4의 (b)의 경우 체인(26-1)에 연결된 전동기가 구동하여 체인(26-1)이 시계방향으로 움직이면 회전 실린더(22)도 시계방향으로 회전하고, 동시에 체인(26-2)도 회전 실린더(22)의 회전에 따라 시계방향으로 움직인다.

도 5는 본 발명에 의한 집광 장치가 적용된 태양 광 발전의 집광 시스템을 나타낸다.

도 5의 (a)는 도 4의 (a)가 적용된 집광 장치가 다수 개 설치된 경우이고, 도 5의 (b)는 도 4의 (b)가 적용된 집광 장치가 다수 개 설치된 경우이다.

도 5의 (a)에서, 각각의 집광판 구동 장치(20)는 회전 실린더(22)에 형성된 나선형 체인 톱니 라인(250)에 맞물려 있는 체인(26)을 통해 상호 연결되어 있다. 집광판 구동 장치(20)를 감싸고 나온 체인(26)은 도르래(27)를 통해 전동기(40)에 연결된다.

도 5의 (b)에서, 각각의 집광판 구동 장치(20)는 회전 실린더(22)에 형성된 한 쌍의 체인 톱니 라인(251, 252)에 맞물려 있는 체인(26)을 통해 상호 연결되어 있다.

도 5에서 전동기(40)가 구동하면 체인(26)을 통해 각각의 집광판 구동 장치(20)의 회전 실린더(22)에 동력이 전달되어 회전 실린더(22)가 회전하고 회전 실린더(22)의 회전에 따라 집광판(10)이 이동하면서, 다수 개의 집광 장치의 집광판(10)이 동시에 움직이게 된다.

본 발명의 태양 광 발전의 집광 시스템에서 각각의 집광판 구동 장치(20)를 상호 연결하는 수단으로서 체인을 사용하고 있는데, 각각의 집광판 구동 장치(20) 간의 연결이 모두 체인으로 되어 있는 것은 아니며, 회전 실린더(22)의 체인 톱니 라인과 맞물리는 부분만 체인으로 구성되고 나머지 부분은 체인이 아닌 일반 선(철사, 루프 등)으로 구성될 수 있다.

본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량하거나 변경하는 것이 가능하다. 따라서 도면을 참조하여 설명한 본 발명의 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 되며, 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한된다는 것을 알아야 한다.

도 1은 종래 태양 광 발전의 집광 장치의 사시도.

도 2는 본 발명에 의한 태양 광 발전의 집광 장치의 사시도.

도 3은 집광판 구동장치의 내부 구성도.

도 4는 집광판 구동장치의 외면에 설치된 동력전달 부재를 나타낸 도면

도 5는 본 발명에 의한 집광 장치가 적용된 태양 광 발전의 집광 시스템의 일예를 나타낸 도면.

Claims

태양 광 발전의 집광 장치에 있어서,

상기 집광 장치를 지면에 고정하기 위한 고정 축대와,

상기 고정 축대가 삽입되는 회전 실린더와,

상기 회전 실린더에 부착된 받침대와,

상기 회전 실린더의 외부에 설치되어 있는 동력전달 부재와,

상기 받침대와 연결된 집광판을 포함하여,

전동기가 회전할 때 전동기의 동력이 상기 동력전달 부재에 연결된 선을 통해 상기 회전 실린더에 전달되고, 상기 고정 축대의 축을 중심으로 상기 회전 실린더가 회전하면서 상기 받침대가 이동하고 상기 받침대의 이동에 따라 상기 집광판이 이동하는 것을 특징으로 하는 태양 광 발전의 집광 장치.
제1항에 있어서,

상기 받침대를 지지하기 위한 지지대가 상기 회전 실린더와 상기 받침대 간에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 광 발전의 집광 장치.
제1항에 있어서,

상기 고정 축대의 상면에 회전 부재가 설치되어,

상기 회전 실린더가 상기 회전 부재를 통해 상기 축 방향 하중에 대항하여 회전하는 것을 특징으로 하는 태양 광 발전의 집광 장치.
제3항에 있어서,

상기 회전 부재는 스러스트 베어링인 것을 특징으로 하는 태양 광 발전의 집광 장치.
제1항에 있어서,

상기 회전 실린더에 가이드 부재가 설치되어,

상기 회전 실린더가 회전할 때 상기 가이드 부재를 통해 상기 고정 축대의 외면을 따라 슬라이딩하는 것을 특징으로 하는 태양 광 발전의 집광 장치.
제5항에 있어서,

상기 가이드 부재는 롤러인 것을 특징으로 하는 태양 광 발전의 집광 장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 동력전달 부재는 나선형의 체인 톱니 라인으로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양 광 발전의 집광 장치.
제1항에 있어서,

상기 동력전달 부재는 한 쌍의 체인 톱니 라인으로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양 광 발전의 집광 장치.
고정 축대와, 상기 고정 축대가 삽입되는 회전 실린더와, 상기 회전 실린더에 부착된 받침대와, 상기 받침대와 연결된 집광판을 포함하는 태양 광 발전의 집광 장치가 다수 개 설치되어 있고,

상기 다수 개의 집광 장치가 상기 회전 실린더를 감싸는 연결 수단을 통해 상호 연결되어,

전동기가 구동되면 상기 연결 수단을 통해 상기 회전 실린더에 동력이 전달되어 상기 회전 실린더가 회전하고 상기 회전 실린더의 회전에 따라 상기 집광판이 이동하면서 상기 다수 개의 집광 장치의 집광판이 동시에 이동하는 것을 특징으로 하는 태양 광 발전의 집광 시스템.
제10항에 있어서,

상기 연결 수단은 상기 회전 실린더와 접촉하는 부분인 경우 체인으로 구성되고 상기 회전 실린더와 접촉하지 않는 부분인 경우 일반 선으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 광 발전의 집광 시스템.