KR100996416B1 - 태양전지판의 각도 조절 장치 - Google Patents

태양전지판의 각도 조절 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광발전 기구에 구성되어 태양으로부터 광을 집적하는 태양전지판에 관한 것으로;
태양광발전장소의 거치대(12)에 고정되면서 그 다리부(14)에 기울기조절판(16)이 형성된 다수개의 기둥부재(10)와; 상기 기둥부재(10)의 상단부에 결합되어 회전기구(18)를 따라 회전하는 회전부재(20); 상기 회전부재(20)의 상부측에 탑재되어 고정되면서 상기 태양전지판(50)이 안착되는 탑재부재(30); 상기 회전부재(20)와 기둥부재(10)의 사이에 결합되어 상기 태양전지판(50)의 경사각을 상기 기울기조절판(16)를 통해 일조량에 따라 조절하는 조절부재(40)를 포함하며;
상기 태양전지판의 경사각도의 조절에 따른 작동기구가 단순화되므로 장치의 조립시간 및 조립공정이 줄어들어 설치비용이 절감됨은 물론 장치의 유지보수에 따른 각종 부대비용이 절감될 뿐만 아니라 작업자의 안전사고가 예방된다.
Figure R1020080070760
태양전지판, 기둥부재, 회전기구, 회전부재, 탑재부재, 조절부재,

Description

태양전지판의 각도 조절 장치 {Apparatus for adjusting the angle of solar energy collection plate}
본 발명은 태양광발전 기구에 구성되어 태양으로부터 광을 집적하는 태양전지판에 관한 것으로, 특히 태양전지판의 경사각을 태양의 남중고도에 맞추어 조절하는 것을 가능하도록 구성하여 발전효율을 극대화시킬 수 있도록 한 태양전지판의 각도 조절 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 태양전지모듈(이하, 태양전지판이라 통칭함)은 태양광 발전을 위한 필수적인 장비로서, 이 태양전지판은 태양으로부터 광을 가급적 많이 받아 전기로 변환하는 것을 주목적으로 하며, 이를 위해 다양한 모듈의 특성을 갖는 태양전지모듈이 개발되어 사용되고 있다.
이렇게 태양전지판의 자체적인 개발도 물론 중요하지만 태양전지판을 지지하는 거치대 역시 같은 기회에서 많은 태양광을 받기 위한 목적을 달성하기 위해 간과할 수 없는 핵심적인 구성요소이다.
소규모 가정용으로부터 대규모 발전용에 이르기까지 모듈을 위한 거치대 없 이는 모듈의 적절하고 안전한 거치는 물론이고 태양광을 통한 전기발생의 최적화를 이룰 수가 없으며, 거치대의 설치비용은 태양광발전 시설 기계설비 원가의 10 내지 20%까지 영향을 주고 있는 만큼 중요한 요소로 자리매김하고 있다.
특히, 태양광발전은 태양전지판이 태양의 직사광선과 90도의 각도를 이루며 입사될 때 최대의 효율을 발생하게 되는데, 태양은 지구가 자전 및 공전을 함에 따라 각지역에서 관찰하는 태양위치가 매일 변하게 되어, 방위각으로는 1일을 기준으로 하여 동쪽에서 서쪽으로 이동을 반복하게 되고, 고도각으로는 365일을 기준으로 하여 남북 방향으로 상호이동을 반복하게 된다.
따라서, 태양광발전의 최대의 효율을 위해선 태양추적장치가 태양을 따라서 방위각으로는 동쪽에서 서쪽으로 이동되고 고도각으로는 남북방향으로 실시간으로 이동되는 것이 바람직하나 각 사업자가 경제성과 발전효율성을 고려하여 태양전지 설치 시스템을 선택해야 하는 실정이다.
우선, 태양광발전소에 적용되고 있는 태양광 설치 시스템은 태양전지판을 경사지게 고정시켜 두는 고정식과, 트래커를 이용하여 태양의 움직임을 따라가는 추적식이 많이 개발되고 사용되어 왔다.
그러나, 태양광 발전기구의 설치 시스템 중 가장 일반적으로 적용되고 있는 고정식은 가장 저렴한 설치비용과 유지관리가 매우 용이한 장점이 있지만, 상기 태양전지판이 정해진 각도로 고정되어 있으므로 태양광을 효율적으로 집적하지 못해 발전효율이 가장 낮은 단점이 있다.
반면에, 추적형은 트래커가 동력을 이용하여 태양을 실시간으로 추적함으로 써 발전효율을 극대화시키는 장점이 있으나, 태양을 자동으로 추적하는 데 있어 동력을 이용한 구동부가 구성되어야 하며 태양을 실시간 추적하는 프로그램이나 센서 등의 장치가 필수적으로 구성되어야 함에 따라 고가의 비용이 요구됨은 물론 유지관리가 필요하다는 단점이 있다.
따라서, 요즘에는 고정형과 추적형의 장점을 결합한 가변형 시스템이 개발 적용되고 있으며, 이는 대한민국 등록특허 제0734217호와 제0760043호 및 실용신안등록 제0436670호에 의해 공지된 바 있다.
상기한 선행기술을 살펴보면, 가변형 시스템의 장점인 대량생산과 부품의 운반이 용이하며 설치 후 태양의 위치에 따라 태양전지판의 각도를 조절할 수 있다는 내용을 포함하고 있다.
상기한 선행기술을 살펴보면, 가변형 시스템의 특징인 태양전지판을 탑재하고 경사각도를 수동으로 조절하여 유지하는 구조에 관한 것으로서 안정적인 지지구조와 용이한 조작방식에 관한 내용을 포함하고 있다.
하지만, 등록특허 제0734217호와 제0760043호의 경우 태양전지판의 경사각을 유지하도록 고정하는 부위가 최외각에 1개소로 한정되어 있어 풍압 등 외력에 대한 저항력이 부족한 단점이 있으며, 실용신안 제0436670호의 경우 구성부품이 세분화되어 있어 많은 조립시간 및 세심한 부품관리가 요구되며 태양전지판의 경사각 조절시 경사각 고정볼트를 분리하게 되면 태양전지판과 작업자의 충돌로 인한 안전사고 및 태양전지판의 파손의 위험성을 내포하고 있다.
이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 태양광추적장치의 구조를 단순화하여 설치비용을 감소시킴은 물론 계절변화에 따른 태양전지판의 각도조절에 따른 작업자의 안전성을 확보하고 편리성을 배가시킨 태양전지판의 각도 조절 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은; 태양광발전장소에 설치되어 태양광을 이용하여 전력을 생산하는 태양전지판의 각도 조절 장치로서, 상기 태양광발전장소의 거치대에 고정되면서 그 다리부에 기울기조절판이 형성된 다수개의 기둥부재와; 상기 기둥부재의 상단부에 결합되어 회전기구를 따라 회전하는 회전부재; 상기 회전부재의 상부측에 탑재되어 고정되면서 상기 태양전지판이 안착되는 탑재부재 및; 상기 회전부재와 기둥부재의 사이에 결합되어 상기 태양전지판의 경사각을 상기 기울기조절판를 통해 일조량에 따라 조절하는 조절부재를 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 태양전지판의 각도 조절장치에 의하면 다음과 같은 다수개의 효과가 있다.
첫째, 태양전지판의 경사각도의 조절에 따른 작동기구가 단순화되므로 장치 의 조립시간 및 조립공정이 줄어들어 설치비용이 절감됨은 물론 장치의 유지보수에 따른 각종 부대비용이 절감되는 효과가 있다.
둘째, 태양전지판의 회전반경을 최소로 줄임으로써 태양전지판의 각도조절에 따른 일련의 작업과정이 단순화됨은 물론 장치의 가동과정에서 발생하는 작업자의 충돌 등의 안전사고가 예방되는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 태양전지판의 설치상태를 도시한 전체도면이며, 도 2는 본 발명에 따른 태양전지판의 각도조절장치를 도시한 작동상태도이고, 도 3은 본 발명에 따른 태양전지판의 각도조절장치를 도시한 분해사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 도 3의 회전부재를 도시한 확대사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 도 3의 조절부재를 도시한 확대사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 도 3의 기울기조절판을 도시한 확대사시도이다.
도 1 내지 도 6에서와 같이; 본 발명은 태양광발전장소에 설치되어 태양광을 이용하여 전력을 생산하는 태양전지판(50)의 각도 조절 장치로서, 상기 태양광발전장소의 거치대(12)에 고정되면서 그 다리부(14)에 기울기조절판(16)이 형성된 다수개의 기둥부재(10)와; 상기 기둥부재(10)의 상단부에 결합되어 회전기구(18)을 따라 회전하는 회전부재(20); 상기 회전부재(20)의 상부측에 탑재되어 고정되면서 상기 태양전지판(50)이 안착되는 탑재부재(30) 및; 상기 기둥부재(10)와 상기 회전부 재(20)의 사이에 결합되어 상기 태양전지판(50)의 경사각을 상기 기울기조절판(16)를 통해 일조량에 따라 조절하는 조절부재(40)를 포함한다.
여기서, 본 발명에 따른 태양광추적장치(1)는, 기둥부재(10)와 회전부재(20)와 탑재부재(30)를 순차적으로 설치한 다음, 상기 기둥부재(10)와 회전부재(20)를 상기 조절부재(40)를 통해 연결함으로써, 상기 태양전지판(50)의 경사각도를 일조량에 따라 조절할 수 있는 구성임을 첨언한다.
그리고, 기둥부재(10)는, 태양광추적장치(1)의 전체하중을 지지하는 것으로서, 설치장소에 순차적으로 설치된 대수개의 거치대(12)와, 상기 거치대(12)에 바닥판(13)을 통해 고정된 다리부(14), 상기 다리부(14)의 상단부에 설치된 회전기구(18) 및, 상기 다리부(14)에 설치된 기울기조절판(16)으로 구성된다.
또한, 회전기구(18)는, 상기 회전부재(20)의 회동수단 및 지지수단으로 이용되는 것으로서, 상기 다리부(14)의 상단부에 고정되는 상부판(15)과, 상기 상부판(15)에 탑재되어 볼팅되는 탑재판(18a) 및, 상기 탑재판(18a)의 상부측에 수평방향으로 장착되는 원통관(18b)으로 구성된다.
또한, 기울기조절판(16)은, 다리부(14)의 측면에 상하방향을 따라 고정되는 것으로서, 그 중심부에 상기 조절부재(40)의 하단부가 결합되는 안내장공(16b)이 형성되며, 상기 안내장공(16b)의 측부에 상기 회전부재(20)를 수평상태로 유지하는 과정에서 이용하는 핀고정홀(16a)이 형성된다.
또한, 도 6에서와 같이, 기울기조절판(16)의 안내장공(16b)은, 상기 태양전지판(50)의 경사각도를 30°로 유지하는 중간위치결정홈(B)과, 태양전지판(50)의 경사각도를 45°로 유지하는 상단위치결정홈(A) 및, 태양전지판(50)의 경사각도를 15°로 유지하는 하단위치결정홈(C)이 형성된다.
또한, 중간위치결정홈(B)은 래칫원리와 같은 삼각형의 요철로 형성되는 것이 바람직하며, 요철의 진입부는 둔각으로 형성하여 볼트가 원활하게 따라들어가고 빠져나올 수 있도록 하고, 요철의 안착부는 예각으로 형성되어 볼트가 걸쳐지면 이탈되지 않도록 감싸는 구조를 형성하는 것이 바람직하다.
이때, 본 실시예에서는 기울기조절판(16)의 위치결정홈(A,B,C)이 3개 형성된 것으로 한정하여 설명하였지만, 그 밖에도 회전부재(20)의 경사각도를 다단계로 세팅할 수 있는 수단이라면 본원의 기술범주에 포함됨은 당연하다.
또한, 상기 기울기조절판(16)을 도 6에서와 같은 형태의 부재로 구성하여 상기 다리부(14)에 부착할 수도 있으며, 상기 다리부(14)를 가공하여 상기 기울기조절판(16)을 일체로 형성할 수도 있다.
즉, 기울기조절판(16)으로서 다리부(14)를 가공한다는 것은, 다리부(14)에 상기와 같은 위치결정홈(A,B,C)를 형성한다는 것을 의미한다.
그리고, 회전부재(20)는, 상기 기둥부재(10)의 상단부에 결합되면서 회전기구(18)을 중심으로 회전하는 것으로서, 그 중심부에 상기 회전기구(18)의 원통공(18b)으로 삽입되는 소정길이의 중심축(22)이 형성되며, 그 일측부에 또는 그 양측부에 지지축(24)이 장착된다.
그리고, 탑재부재(30)는, 상기 회전부재(20)의 상부측에 고정되면서 상기 회전부재(20)와 함께 동시에 회동하는 것으로서, 그 상부측에 상기 태양전지판(50)이 고정되어 상기 회전부재(20)와 함께 회전한다.
그리고, 조절부재(40)는, 상기 태양전지판(50)의 경사각도를 계절 또는 일조량에 따라 조절하기 위한 것으로서, 상기 회전부재(20)의 회전축(24)에 결합된 상태에서 관통공(44a)을 중심으로 회전하는 바디부(44)와, 상기 바디부(44)의 하단부에 나사식으로 결합되면서 상기 태양전지판(50)를 수평상태로 세팅하거나 또는 경사각도를 조절하는 과정에서 상기 기울기조절판(16)을 따라 고정되는 나사브래킷(45)으로 구성된다.
또한, 나사브래킷(45)은, 상기 바디부(44)의 단부에 숫나사(45a)를 통해 결합되는 상면부(45c)와, 상기 상면부(45c)의 일단부에 수직방향으로 절곡되어 형성되면서 상기 기울기조절판(16)의 핀고정홀(16a)에 대응하는 핀고정홀(45b)을 갖는 측면부(45d) 및, 상기 기울기조절판(16)의 핀고정홀(16a)과 상기 측면부(45d)의 핀고정홀(45b)에 결합되는 수평고정핀(42)으로 구성된다.
이하, 본 발명에 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 태양광추적장치(1)를 구성하려는 경우, 일단 태양전지판(50)의 배치장소에 거치대(12)를 통해 기둥부재(10)를 고정하고, 상기 기둥부재(10)의 상단부에 회전기구(18)을 통해 회전부재(20)를 장착한다.
이렇게 하면, 기둥부재(10)의 상단부에 장착된 회전부재(20)가 회전기구(18)를 따라 회전가능한 상태가 되는 것이다.
그런 다음, 기둥부재(10)와 회전부재(20)의 사이에 조절부재(40)를 고정한 상태에서, 상기 회전부재(20)에 탑재부재(30)를 고정하고, 그 위에 태양전지판(50) 을 설치하면 조립작업이 완료되는 것이다.
이렇게 하면, 태양광추적장치(1)의 태양전지판(50)이 상기 회전기구(18)를 중심으로 하여 회동가능한 상태로 세팅됨은 물론 상기 조절부재(40)에 의해 경사각도의 조절이 가능한 상태로 세팅되는 것이다.
한편, 회전부재(20)를 설치하려는 경우, 상기 나사브래킷의 핀고정홀(45b)과 상기 기울기조절판의 핀고정홀(16a)에 수평고정핀(42)을 삽입하여 상기 회전부재(20)를 수평상태로 세팅하고 작업을 수행한다.
이렇게 하면, 회전부재(20)가 수평상태로 세팅된 상태이므로, 기타 구성요소(30,40,50)의 설치에 따른 작업의 편리성이 증대되는 것이다.
한편, 회전부재(20)의 경사각을 조절하려는 경우, 상기 수평고정핀(42)을 인출한 상태에서, 상기 기울기조절판의 안내장공(16b)에 상기 조절부재의 나사브래킷(45)을 맞대고 볼트와 너트를 체결한다.
이때, 기울기조절판(16)에 형성된 안내장공(16b)은 3단계(A,B,C)로 구분된 상태이므로, 상기 태양전지판(50)의 기울기를 계절이나 태양의 조사각도에 따라 3단계(A,B,C)로 적절히 조절할 수 있는 것이다.
예컨대, 조절부재(40)의 나사브래킷(45)을 하단위치결정홈(C)에 위치하고 고정하는 경우, 상기 태양전지판(50)의 경사각이 15°도를 이루게 되어 여름(5월~7월)에 최대의 발전효과를 얻을 수 있다.
그리고, 조절부재(40)의 나사브래킷(45)을 중간위치결정홈(B)에 위치하고 고정하는 경우, 상기 태양전지판(50)의 경사각이 30°도를 이루게 되어 봄(2~4월)과 가을(8~10월)에 최대의 발전효과를 얻을 수 있다.
그리고, 조절부재(40)의 나사브래킷(45)을 상단위치결정홈(A)에 위치하고 고정하는 경우, 상기 태양전지판(50)의 경사각이 45°도를 이루게 되어 겨울(11~1월)에 최대의 발전효과를 얻을 수 있는 것이다.
물론, 기울기조절판(16)의 안내장공(16b)에 형성된 위치결정홈을 적어도 4개 이상 형성하여 발전효과를 증대할 수도 있고, 두 개의 위치결정홈(A,C)를 형성하여 조절작업에 따른 편리성을 얻을 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 태양전지판의 설치상태를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 태양전지판의 각도조절장치를 도시한 작동상태도,
도 3은 본 발명에 따른 태양전지판의 각도조절장치를 도시한 분해사시도,
도 4는 본 발명에 따른 도 3의 회전부재를 도시한 확대사시도,
도 5는 본 발명에 따른 도 3의 조절부재를 도시한 확대사시도,
도 6은 본 발명에 따른 도 3의 기울기조절판을 도시한 확대사시도이다.
* 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 각도조절장치
10 : 기둥부재 12 : 거치대
14 : 다리부 20 : 회전부재
22 : 회전축 30 : 탑재부재
40 : 조절부재 45 : 나사브래킷
50 : 태양전지판

Claims (8)

  1. 태양광발전장소에 설치되어 태양광을 이용하여 전력을 생산하는 태양전지판(50)의 각도 조절 장치로서,
    상기 태양광발전장소의 거치대(12)에 다수개의 다리부(14)를 통해 고정되는 기둥부재(10)와;
    상기 기둥부재(10)의 상단부에 결합된 회전기구(18)를 따라 회전하는 각각의 회전부재(20);
    상기 회전부재(20)의 상부측에 탑재되어 고정되면서 상기 태양전지판(50)이 안착되는 탑재부재(30); 및
    상기 회전부재(20)와 기둥부재(10)의 사이에 결합되어 상기 태양전지판(50)의 경사각을 조절하며 상기 회전부재(20)에 구성된 회전축(24)에 결합되는 바디부(44)와, 상기 바디부(44)에 나사식으로 결합되는 나사브래킷(45)으로 이루어진 조절부재(40)를 포함하며;
    상기 다리부(14)에 구성되면서, 그 하단부에 상기 태양전지판(50)을 수평상태로 유지하는 과정에서 상기 나사브래킷(45)에 수평고정핀(42)을 통해 고정되는 핀고정홀(16a)이 형성되고, 그 몸체에 상기 태양전지판(50)의 경사각도를 조절하는 과정에서 상기 나사브래킷(45)이 고정되는 안내장공(16b)이 형성된 기울기조절판(16)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지판의 각도 조절 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 회전부재(20)는,
    그 일측부에 상기 회전기구(18)로 삽입되는 중심축(22)이 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지판의 각도 조절 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 기울기조절판(16)은, 상기 다리부(14)에 고정된 것을 특징으로 하는 태양전지판의 각도 조절 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 기울기조절판(16)은, 상기 다리부(14)를 가공하여 형성한 것을 특징으로 하는 태양전지판의 각도 조절 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서, 상기 안내장공(16b)은,
    상기 태양전지판(50)의 경사각도를 다단계로 세팅하기 위한 적어도 3 개 이상의 위치결정홈(A,B,C)이 형성된 것을 특징으로 한 태양전지판의 각도 조절 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 회전기구(18)는,
    상기 다리부(14)에 고정되면서 그 상면에 탑재판(18a)이 설치된 상부판(15) 및, 상기 탑재판(18a)에 장착되며 상기 회전부재의 중심축(22)이 삽입되는 원통관(18b)으로 구성된 것을 특징으로 하는 태양전지판의 각도 조절 장치.
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