KR101003445B1 - 태양광 발전 장치의 태양광전지판 지지 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양광 발전 장치의 태양광전지판의 경사 각도가 조절될 수 있도록 태양광전지판을 회동가능하게 지지하는 태양광전지판 지지 장치에 관한 것이다. 태양광전지판 지지 장치는, 지지 기둥, 태양광전지판을 지지하며 상기 지지 기둥의 상단에 회동 가능하게 연결되는 지지 프레임, 수평 방향으로 왕복 이동할 수 있도록 설치되는 드라이브 샤프트(drive shaft), 상기 드라이브 샤프트를 수평 방향으로 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 액추에이터(actuator), 그리고 상기 드라이브 샤프트의 왕복 이동에 의해 상기 지지 프레임이 회동하여 상기 태양광전지판의 경사 각도가 조절될 수 있도록 상기 지지 프레임과 상기 드라이브 샤프트에 각각 회동 가능하게 연결되는 스윙 암(swing arm)을 포함한다.
Figure R1020080079732
태양광전지판, 지지, 회동, 드라이브 샤프트

Description

태양광 발전 장치의 태양광전지판 지지 장치{DEVICE FOR SUPPORTING SOLAR CELL BOARD OF SOLAR PHOTOVOLTAIC DEVICE}
본 발명은 태양광 발전 장치의 태양광전지판의 경사 각도가 조절될 수 있도록 태양광전지판을 회동가능하게 지지하는 태양광전지판 지지 장치에 관한 것이다.
화석 연료의 매장량이 유한하고 또한 화석 연료의 사용에 의한 환경 오염이 문제가 되면서 최근에 다양한 종류의 대체 에너지 생성 방법이 등장하고 있다. 태양광의 에너지를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 태양광 발전이 그 중 하나이다.
태양광 발전은 다수의 태양광전지가 배열된 태양광전지판을 이용하여 전기 에너지를 생성하는데, 태양광 발전의 효율은 태양의 일사 시간, 태양광 입사각도 등에 따라 좌우된다. 즉, 태양광 발전의 효율을 높이기 위한 방법 중 하나로 태양광전지판으로 입사되는 태양광의 입사각을 적절히 조절하는 방법이 있다.
태양광의 입사각을 조절하기 위해, 동력을 이용하여 태양광전지판을 회동하는 방법이 소개된 바 있다.
동력을 이용하여 태양광전지판을 회동하는 경우, 장치가 복잡하여 설치비용이 증가할 뿐 아니라 태양광전지판을 회동하기 위해 별도로 에너지를 소모해야 하 는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 태양광전지판을 원하는 경사각도로 조절하도록 기구적으로 구성하고 사람이 힘을 가하여 태양광전지판을 회동하는 방법이 소개된 바 있다.
그러나 이러한 방식으로 태양광전지판의 경사각을 조절하는 종래의 장치들은 기구적으로 복잡하거나 내구성이 좋지 않은 등 여러 가지 문제가 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명이 이루고자 하는 과제는 간단한 구조로 태양광전지판의 경사각을 조절할 수 있는 태양광전지판 지지 장치를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광전지판 지지 장치는, 지지 기둥, 태양광전지판을 지지하며 상기 지지 기둥의 상단에 회동 가능하게 연결되는 지지 프레임, 수평 방향으로 왕복 이동할 수 있도록 설치되는 드라이브 샤프트(drive shaft), 상기 드라이브 샤프트를 수평 방향으로 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 액추에이터(actuator), 그리고 상기 드라이브 샤프트의 왕복 이동에 의해 상기 지지 프레임이 회동하여 상기 태양광전지판의 경사 각도가 조절될 수 있도록 상기 지지 프레임과 상기 드라이브 샤프트에 각각 회동 가능하게 연결되는 스윙 암(swing arm)을 포함한다.
상기 지지 기둥에는 상하 방향으로 한 쌍의 롤러(roller)가 설치될 수 있고, 상기 드라이브 샤프트는 상기 한 쌍의 롤러에 의해 가이드(guide)되도록 상기 한 쌍의 롤러 사이를 지나도록 설치될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광전지판 지지 장치는, 복수의 지지 기둥, 복수의 태양광전지판을 각각 지지하며 상기 복수의 지지 기둥의 상단에 회동 가능하게 각각 연결되는 복수의 지지 프레임, 수평 방향으로 왕복 이동할 수 있도록 설치되는 드라이브 샤프트(drive shaft), 상기 드라이브 샤프트를 수평 방향으로 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 액추에이터(actuator), 그리고 상기 드라이브 샤프트의 왕복 이동에 의해 상기 복수의 지지 프레임이 회동하여 상기 복수의 태양광전지판의 경사 각도가 동시에 조절될 수 있도록 상기 복수의 지지 프레임과 상기 드라이브 샤프트에 각각 회동 가능하게 연결되는 복수의 스윙 암(swing arm)을 포함한다.
상기 복수의 지지 기둥에는 상하 방향으로 한 쌍의 롤러(roller)가 각각 설치될 수 있고, 상기 드라이브 샤프트는 상기 한 쌍의 롤러에 의해 가이드(guide)되도록 상기 한 쌍의 롤러 사이를 지나도록 설치될 수 있다.
본 발명에 의하면, 태양광전지판을 지지하는 지지 프레임이 액추에이터에 의해 구동되는 드라이브 샤프트에 의해 회전 가능함으로써, 태양광전지판이 간단한 구조에 의해 효과적으로 원하는 경사각으로 배열될 수 있다.
특히, 본 발명에 의하면, 복수의 태양광전지판을 각각 지지하는 복수의 지지 프레임이 하나의 드라이브 샤프트에 의해 회전 가능하도록 설치됨으로써, 복수의 태양광전지판이 동시에 원하는 경사각을 갖도록 구동될 수 있다.
이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 태양광전지판 지지 장치는 태양광 발전 장치의 태양광전지판을 지지하는 장치이다. 본 발명의 실시예에 따른 태양광전지판 지지 장 치는 태양광전지판의 경사 각도를 조절할 수 있도록 형성된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광전지판 지지 장치는 지지 기둥(11)을 포함한다.
지지 기둥(11)은 그 하단 일부가 땅 속에 삽입된 상태로 설치될 수 있으며, 그 상단은 지표 밖으로 노출되도록 설치된다. 예를 들어, 지지 기둥(11)은 땅 속에 삽입되는 지주(13), 그리고 이 지주(13)의 상단에 고정 결합되는 고정 플레이트(15)를 포함할 수 있다. 그러나 지지 기둥(11)은 이에 한정되지 않고 다양한 방식으로 변경될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 고정 플레이트(15)는 한 쌍으로 구비될 수 있으며, 마주하는 한 쌍의 고정 플레이트(15)는 연결 축(17)에 의해 서로 연결될 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 연결 축(17)은 마주하는 한 쌍의 고정 플레이트(15)의 상단에서 수평 방향으로 연장되어 한 쌍의 고정 플레이트(15)를 연결한다.
이때, 도면에 도시된 바와 같이, 고정 플레이트(15)의 양측에서 고정 플레이트(15)의 지지하는 보강 리브(rib)가 설치될 수 있다. 이에 따라 고정 플레이트(15)의 구조적 강도가 보완될 수 있다.
지지 프레임(19)은 태양광전지판을 지지할 수 있도록 형성된다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이, 태양광을 이용하여 전기에너지를 생성하는 태양광전지판(21)이 지지 프레임(19)의 상면에 고정되어 지지될 수 있다.
한편, 지지 프레임(19)은 지지 기둥(11)의 상단에 회동 가능하게 연결된다.
예를 들어, 지지 프레임(19)은 연결 플레이트(23)를 포함할 수 있으며, 이 연결 플레이트(23)를 통해서 지지 기둥(11)의 상단에 회동 가능하게 연결될 수 있다. 연결 플레이트(23)가 지지 기둥(11)의 한 쌍의 고정 플레이트(15)에 각각 고정되는 연결 축(17)에 회동 가능하게 설치됨으로써, 지지 프레임(19)이 지지 기둥(11)에 회동 가능하게 설치될 수 있다. 여기서, 지지 프레임(19)이 회동 가능하다는 것은 도 1에서 연결 플레이트(23) 및 이를 포함하는 지지 프레임(19)이 지지 기둥(11)의 상단의 한 축(즉, 연결 축(17))을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 피봇(pivot) 운동할 수 있다는 것을 의미한다. 이와 같이 지지 프레임(19)이 회동 가능하게 설치됨으로써, 지지 프레임(19)에 설치된 태양광전지판(21)이 회동할 수 있게 되고 이에 따라 태양광전지판(21)의 경사 각도가 조절될 수 있다.
예를 들어, 지지 프레임(19)의 연결 플레이트(23)에 관통공이 형성되고 이 관통공에 지지 기둥(11)의 연결 축(17)이 회동 가능하게 삽입됨으로써, 지지 프레임(19)이 지지 기둥(11)의 상단에 회동 가능하게 설치될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 태양광전지판 지지 장치는 수평 방향으로 왕복 이동할 수 있도록 설치되는 드라이브 샤프트(drive shaft)(25)를 포함한다.
지지 기둥(11)과 지지 프레임(19)이 각각 복수로 구비되는 경우, 드라이브 샤프트(25)는 복수의 지지 기둥(11)과 지지 프레임(19)이 배열되는 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
그리고 드라이브 샤프트(25)를 수평 방향으로 왕복 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 액추에이터(actuator)(27)가 구비된다. 예를 들어, 액추에이터(27)는 공압 실린더, 유압 실린더, 전동 모터 등 드라이브 샤프트(25)를 수평 왕복 이동시킬 수 있는 임의의 구동 장치로 구현될 수 있다. 이때, 도 1에 도시된 바와 같이, 액추에이터(27)는 지반에 고정되는 지지대(28)에 설치될 수 있다.
예를 들어, 드라이브 샤프트(25)의 한 쪽 끝단이, 도 1에 도시된 바와 같이, 액추에이터(27)에 연결됨으로써, 액추에이터(27)의 작동에 의해 드라이브 샤프트(25)가 수평 방향(도 1에서 가로 방향)으로 왕복 이동할 수 있게 된다.
이때, 드라이브 샤프트(25)와 액추에이터(27)를 연결하는 지점에 벨로우즈(bellows)(29)가 설치될 수 있다. 벨로우즈(29)가 설치됨으로써, 드라이브 샤프트(25)를 왕복 구동하는 과정에서 액추에이터(27)의 내부로 이물질이 삽입되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 태양광전지판 지지 장치는 지지 프레임(19)과 드라이브 샤프트(25)에 각각 회동 가능하게 연결되는 스윙 암(swing arm)(31)을 포함한다.
지지 기둥(11)과 지지 프레임(19)이 각각 복수로 구비되는 경우, 스윙 암(31)도 복수로 구비될 수 있으며 복수의 지지 프레임(19)은 복수의 스윙 암(31)에 의해 드라이브 샤프트(25)에 각각 회동 가능하게 연결될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 스윙 암(31)은 지지 프레임(19)의 연결 플레이트(23)에 형성되는 제1 힌지(hinge) 축(33)과 드라이브 샤프트(25)에 형성되는 제2 힌지 축(35)을 통해서 지지 프레임(19)과 드라이브 샤프트(25)에 각각 회동 가능하게 연결될 수 있다. 이에 따라 스윙 암(31)은 제1 힌지 축(33)을 중심으로 피봇 운동 가능하여 지지 프레임(19)에 대해 상대적으로 회동 가능하고 제2 힌지 축(35)을 중심으로 피봇 운동 가능하여 드라이브 샤프트(25)에 대해 상대적으로 회동 가능하게 된다. 이에 따라 드라이브 샤프트(25)의 수평 왕복 이동에 의해 지지 프레임(19)이 회동할 수 있으며, 따라서 지지 프레임(29)에 고정 지지된 태양광전지판(21)이 회동하여 그 경사 각도가 조절될 수 있다.
따라서 도 3에 도시된 바와 같이, 드라이브 샤프트(25)가 도면의 우측 방향으로 이동하는 경우, 지지 프레임(19) 및 이에 고정된 태양광전지판(21)이 지지 기둥(11)의 연결 축(17)을 중심으로 도 3의 (a), (b), (c)에 도시된 순서로 시계 방향으로 회동할 수 있게 된다. 이와 반대로 드라이브 샤프트(25)가 도 3의 좌측 방향으로 이동하는 경우, 지지 프레임(19) 및 이에 고정된 태양광전지판(21)이 지지 기둥(11)의 연결 축(17)을 중심으로 도 3의 (c), (b), (a)에 도시된 순서로 반시계 방향으로 회동할 수 있게 된다. 이에 따라 액추에이터(27)의 구동을 제어하여 드라이브 샤프트(25)의 수평 이동을 조절함으로써 지지 프레임(19) 및 이에 고정된 태양광전지판(21)의 경사 각도를 조절할 수 있다. 액추에이터(27)는 사용자의 조작 명령에 의해 작동하도록 형성될 수도 있고, 별도로 구비된 컨트롤러(controller)에 의해 자동적으로 작동하도록 형성될 수도 있다.
한편, 드라이브 샤프트(25)는 지지 기둥(19)에 지지되도록 설치될 수 있다. 이를 위해, 지지 기둥(19)의 고정 플레이트(15)에는 상하 방향으로 한 쌍의 롤러(roller)(37)가 설치될 수 있다. 이때, 지지 기둥(19)이 복수로 구비되는 경우, 복수의 지지 기둥(19) 각각에 한 쌍의 롤러(37)가 상하 방향으로 설치될 수 있다. 그리고 드라이브 샤프트(25)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 한 쌍의 롤러(37)에 의해 가이드(guide)되도록 한 쌍의 롤러(37) 사이를 지나도록 설치된다. 이와 같은 롤러(37)에 의해 드라이브 샤프트(25)의 하중이 지지됨과 동시에 드라이브 샤프트(25)의 수평 방향 이동이 안내됨으로써 드라이브 샤프트(25)가 안정적으로 작동함과 동시에 장기간의 사용에도 드라이브 샤프트(25)의 처짐에 의한 변형을 방지할 수 있다.
이때, 롤러(37)는 충격 흡수 능력이 양호한 임의의 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들어 우레탄 고무 재질로 형성될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광전지판 지지 장치에 태양광전지판이 장착된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광전지판 지지 장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양광전지판 지지 장치에 의해 태양광전지판이 회동되는 상태를 보여주는 도면이다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 지지 기둥,
    태양광전지판을 지지하며 상기 지지 기둥의 상단에 회동 가능하게 연결되는 지지 프레임,
    수평 방향으로 왕복 이동할 수 있도록 설치되는 드라이브 샤프트(drive shaft),
    상기 드라이브 샤프트를 수평 방향으로 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 액추에이터(actuator), 그리고
    상기 드라이브 샤프트의 왕복 이동에 의해 상기 지지 프레임이 회동하여 상기 태양광전지판의 경사 각도가 조절될 수 있도록 상기 지지 프레임과 상기 드라이브 샤프트에 각각 회동 가능하게 연결되는 스윙 암(swing arm)을 포함하며,
    상기 지지 기둥에는 상하 방향으로 한 쌍의 롤러(roller)가 설치되고,
    상기 드라이브 샤프트는 상기 한 쌍의 롤러에 의해 가이드(guide)되도록 상기 한 쌍의 롤러 사이를 지나도록 설치되는 태양광전지판 지지 장치.
  3. 삭제
  4. 복수의 지지 기둥,
    복수의 태양광전지판을 각각 지지하며 상기 복수의 지지 기둥의 상단에 회동 가능하게 각각 연결되는 복수의 지지 프레임,
    수평 방향으로 왕복 이동할 수 있도록 설치되는 드라이브 샤프트(drive shaft),
    상기 드라이브 샤프트를 수평 방향으로 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 액추에이터(actuator), 그리고
    상기 드라이브 샤프트의 왕복 이동에 의해 상기 복수의 지지 프레임이 회동하여 상기 복수의 태양광전지판의 경사 각도가 동시에 조절될 수 있도록 상기 복수의 지지 프레임과 상기 드라이브 샤프트에 각각 회동 가능하게 연결되는 복수의 스윙 암(swing arm)을 포함하며,
    상기 복수의 지지 기둥에는 상하 방향으로 한 쌍의 롤러(roller)가 각각 설치되고,
    상기 드라이브 샤프트는 상기 한 쌍의 롤러에 의해 가이드(guide)되도록 상기 한 쌍의 롤러 사이를 지나도록 설치되는 태양광전지판 지지 장치.
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KR100779036B1 (ko) * 2006-09-22 2007-11-23 정균 추적식 태양광 발전 시스템

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