KR101022987B1 - 태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치 - Google Patents

태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치에 관한 것으로, 복수로 배열되어 있는 태양 전지판의 각도를 조절하는 각도 조절 장치에 있어서, 복수의 상기 태양 전지판의 하부에 배치되어 있으며, 복수의 상기 태양 전지판과 함께 각도가 조절되도록 지지되어 있는 지지 프레임, 상기 지지 프레임의 하부 중앙에 배치되어 있으며, 상기 지지 프레임의 각도가 조절되도록 회전되는 중심에 위치하고 있는 회전축, 상기 지지 프레임의 하부에 배치되어 있으며, 하부가 지면에 고정되어 있고, 상부에 상기 회전축이 삽입되어 상기 지지 프레임이 함께 회전되도록 지주 베어링이 구비된 지주체, 상기 지주체의 일측에 떨어져 배치되어 있으며, 지면에서 상부 방향으로 돌출되어 있는 구동 지지체, 상기 구동 지지체의 상부에 배치되어 있으며, 하부가 상기 구동 지지체에 고정되고, 상부 중앙에 힌지체가 삽입 설치되도록 양측이 떨어져 상부로 돌출되어 있는 구동 힌지 브라켓, 상기 구동 힌지 브라켓에 삽입되어 상기 힌지체로 힌지 결합되어 있으며, 작동에 의해 상기 지지 프레임의 각도가 조절되는 동력을 제공하는 구동 엑츄에이터, 상기 구동 엑츄에이터의 상기 지지 프레임 방향으로 배치되어 있으며, 상기 구동 엑츄에이터의 작동으로 상기 지지 프레임 방향으로 직선 운동을 하는 구동축, 상기 지지 프레임의 하부에 배치되어 있으며, 상기 회전축에 일측이 고정되고, 타측이 상기 구동축에 힌지 결합되어 있는 링크체, 상기 지지 프레임의 일측에 배치되어 있으며, 태양광의 위치와 광량을 추적한 측정값을 전송하는 위치 추적 센싱 장치, 그리고 상기 구동 지지체의 일측에 배치되어 있으며, 상기 위치 추적 센싱 장치와 상기 구동 엑츄에이터에 연결되어 상기 위치 추적 센싱 장치에서 전송된 태양광 위치의 측정값에 따라 상기 태양 전지판이 태양광이 최대로 입사되는 각도가 되도록 상기 구동 엑츄에이터의 작동을 제어하는 제어 장치를 포함한다.

Description

태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치 {single-axis driving device of large scale with solar position auto tracking sensor}
본 발명은 태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 태양 광 발전시스템에서 태양 전지판은 태양 빛의 에너지를 전기에너지로 변환시키는 것으로, 그러한 태양 전지판은 다수의 셀들이 집적되어 이룬 모듈들을 적절하게 배치하여 이루고 있다. 다수의 셀은 태양 빛의 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 것으로 직접된 모듈 형태로 태양 전지판에 다수 배치된다. 이렇게, 전기 에너지로 바꾸는 다수의 셀이 설치된 태양 전지판은 태양 빛이 입사되는 위치에 복수로 배치되어 각각의 태양 전지판에서 발생되는 전기 에너지를 에너지원으로 사용할 수 있다.
통상의 태양 전지판은 태양이 입사되는 위치에 지지 구조물에 의해 지지 설치되어 있고, 지지 구조물은 태양 전지판을 지면으로부터 기설정된 높이에 지지된 상태에서 태양의 입사 각도에 따라 각도가 조절되도록 설치되어 있다. 즉, 태양은 지구의 자전과 공전에 따라 각 지역에서 관찰하는 태양의 위치가 변화하게 되고, 이에 따른 태양의 입사 각도가 달라짐에 따라 태양 전지판의 각도를 조절하는 조절 장치가 설치되어 있다.
이런, 통상의 조절 장치는 수동으로 조작하는 수동 각도 조절 장치와 자동으로 각도가 조절되는 자동 각도 조절 장치로 각각 구분된다. 수동 각도 조절 장치는 복수의 태양 전지판을 수동으로 조작하는 것으로 작은 힘으로 중량물의 태양 전지판을 이동시키고, 이동 후에 고정되는 장치가 각각 설치되어야 함에 따라 장치가 복잡한 문제점이 있었다.
또한, 수동 각도 조절 장치는 태양의 입사 각도에 따라 태양 전지판의 각도가 조절되도록 작동되는 것으로 태양의 입사 각도는 날씨, 시간, 그리고 계절에 따라 달라짐에 따라 그 각도에 따라 수시로 각도를 조절하여야 하는 문제점이 있었다.
그리고, 수동 각도 조절 장치는 태양의 입사 각도가 변화되는 변화량을 조절함에 있어 여타의 측정 장치를 통해서 태양의 입사각을 측정하여 그 측정 값에 의해 각도를 조정하나, 측정 시와 각도 조절 시에도 태양의 입사 각도는 지속적으로 변화함으로써, 태양 전지판의 각도를 조절하기 어려운 문제점이 있었다.
이에, 최근에는 태양의 입사 각도에 따라 자동으로 태양 전지판의 설치된 각도가 자동으로 조절되는 조절 장치가 개시되어 있다. 자동으로 조절되는 조절 장치는 태양광의 입사 각도를 측정 장치로 측정하여 측정된 값에 의해 구동 장치를 구동 시켜 각도를 조절하면서 전기 에너지를 생산하도록 구비되어 있었다.
이런, 종래 기술의 자동 조절 장치에 사용되는 측정 장치는 태양 빛을 한방향으로 받아 들여 이에 따른 광량에 따라 자동으로 각도가 조절되는 각도 조절 장치를 구동시키는 것으로 날씨, 시간, 그리고 계절에 따라 변동되는 입사 각도는 여러 방향에서 즉각적으로 일어남에 따라 그 변동을 추적하기 어려워 입사 각도에 따른 각도 조절이 어려웠다.
또한, 종래 기술의 자동 조절 장치의 태양 빛의 광량에 따라 각도를 조절하는 구동 장치는 복수의 태양 전지판을 동시에 이동시키는 것으로 태양 전지판의 수량에 따라 대용량의 구동 장치를 사용하거나, 제한적인 수량의 태양 전지판을 이동시키는 다수의 구동 장치를 사용하여야 함으로써, 제작 비용이 증대되고, 대용량 또는 다수의 구동 장치의 제어가 어려운 문제점이 있었다.
본 발명의 해결하려는 과제는 태양의 위치와 광량에 따라 즉각적으로 태양의 입사 각도를 추적하여 태양 전지판의 각도를 조절하고, 지렛대 원리를 이용하여 대량의 태양 전지판을 적은 힘으로 이동하여 각도가 조절됨에 따라 제작 비용을 축소하면서 전기 에너지의 생산 효율이 향상되는 태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치는 복수로 배열되어 있는 태양 전지판의 각도를 조절하는 각도 조절 장치에 있어서, 복수의 상기 태양 전지판의 하부에 배치되어 있으며, 복수의 상기 태양 전지판과 함께 각도가 조절되도록 지지되어 있는 지지 프레임, 상기 지지 프레임의 하부 중앙에 배치되어 있으며, 상기 지지 프레임의 각도가 조절되도록 회전되는 중심에 위치하고 있는 회전축, 상기 지지 프레임의 하부에 배치되어 있으며, 하부가 지면에 고정되어 있고, 상부에 상기 회전축이 삽입되어 상기 지지 프레임이 함께 회전되도록 지주 베어링이 구비된 지주체, 상기 지주체의 일측에 떨어져 배치되어 있으며, 지면에서 상부 방향으로 돌출되어 있는 구동 지지체, 상기 구동 지지체의 상부에 배치되어 있으며, 하부가 상기 구동 지지체에 고정되고, 상부 중앙에 힌지체가 삽입 설치되도록 양측이 떨어져 상부로 돌출되어 있는 구동 힌지 브라켓, 상기 구동 힌지 브라켓에 삽입되어 상기 힌지체로 힌지 결합되어 있으며, 작동에 의해 상기 지지 프레임의 각도가 조절되는 동력을 제공하는 구동 엑츄에이터, 상기 구동 엑츄에이터의 상기 지지 프레임 방향으로 배치되어 있으며, 상기 구동 엑츄에이터의 작동으로 상기 지지 프레임 방향으로 직선 운동을 하는 구동축, 상기 지지 프레임의 하부에 배치되어 있으며, 상기 회전축에 일측이 고정되고, 타측이 상기 구동축에 힌지 결합되어 있는 링크체, 상기 지지 프레임의 일측에 배치되어 있으며, 태양광의 위치를 추적한 측정값을 전송하는 위치 추적 센싱 장치, 그리고 상기 구동 지지체의 일측에 배치되어 있으며, 상기 위치 추적 센싱 장치와 상기 구동 엑츄에이터에 연결되어 상기 위치 추적 센싱 장치에서 전송된 태양광 위치의 측정값에 따라 상기 태양 전지판이 태양광이 최대로 입사되는 각도가 되도록 상기 구동 엑츄에이터의 작동을 제어하는 제어 장치를 포함하며, 복수의 태양 전지판이 지지된 상기 지지 프레임은 상기 제어 장치의 작동으로 상기 구동 힌지 브라켓으로 상기 구동 지지체에 힌지 결합된 상기 구동 엑츄에이터가 작동되면 상기 구동축이 직선 운동되면서 상기 구동축과 힌지 결합된 상기 링크체가 이동되면서 상기 링크체에 고정된 상기 회전축이 회전되어 복수의 상기 태양 전지판이 지지된 상기 지지 프레임의 각도가 조절됨에 따라 상기 링크체를 중심으로 각각 힌지 결합되어 지렛대 원리에 의해 작은 힘으로 각도가 조절될 수 있고, 상기 제어 장치는 상기 위치 추적 센싱 장치에서 측정된 태양광의 위치에 따라 상기 구동 엑츄에이터를 작동시켜 상기 태양 전지판의 각도를 조절하여 태양광의 입사 각도에 따라 상기 태양 전지판의 각도가 조절될 수 있다.
또한, 상기 구동 엑츄에이터의 양측에 돌출되어 있으며, 상기 구동 힌지 브라켓에 삽입되어 상기 구동 엑츄에이터가 상기 구동 힌지 브라켓에 힌지 결합되는 구동 힌지체를 더 구비할 수 있으며, 상기 구동 힌지체는 상기 구동 엑츄에이터를 상기 힌지 브라켓에 힌지 결합하여 상기 구동 엑츄에이터의 구동 시에 상기 구동 힌지체를 중심으로 회전되면서 구동시킬 수 있다.
그리고, 상기 구동축의 상기 지지 프레임 방향 끝에는 상기 구동 힌지 브라켓과 힌지 결합되는 구동 힌지공이 형성될 수 있고, 상기 링크체의 일측에 돌출되어 있으며, 상기 회전축에 고정되도록 돌출되어 있는 고정 돌기, 상기 링크체의 타측에 배치되어 있으며, 타측으로 상기 구동축이 삽입되도록 양측으로 떨어져 돌출되어 있는 힌지 브라켓, 그리고 상기 링크체의 타측에 배치되어 있으며, 상기 힌지 브라켓과 상기 구동 힌지공에 삽입되어 상기 구동축을 상기 링크체에 힌지 결합시키는 힌지체를 더 구비할 수 있으며, 상기 힌지체는 상기 구동 엑츄에이터로 작동되는 상기 구동축을 상기 지지 프레임을 회전시키는 상기 회전축에 고정된 상기 링크체에 힌지 결합시키도록 상기 힌지 브라켓과 상기 구동 힌지공에 삽입되어 있어 상기 구동축의 이동에 따라 힌지 결합된 상기 링크체가 상기 힌지체를 중심으로 회전되면서 상기 태양 전지판의 각도를 조절시킬 수 있다.
아울러, 상기 링크체의 상기 회전축 방향으로 돌출되어 있으며, 상기 링크체를 상기 회전축에 고정시키도록 돌출되어 있는 고정 돌기, 상기 링크체의 양측에 각각 위치하고 있으며, 일측이 상기 링크체의 상기 구동축 방향으로 고정되고, 타측이 일측보다 상호 간격이 넓어지면서 상기 회전축에 고정되어 있는 보강체, 그리고 상기 보강체의 타측에 돌출되어 있으며, 상기 보강체를 상기 회전축에 각각 고정시키도록 돌출되어 있는 보강 고정 돌기를 더 구비할 수 있으며, 상기 보강체는 상기 고정 돌기로 상기 회전축에 고정된 상기 링크체의 양측에서 상기 링크체와 상기 회전축에 각각 고정되어 상기 링크체의 작동에 따라 집중되는 하중을 분산시켜 견고하게 고정되도록 상기 링크체를 보강시킬 수 있다.
더불어, 상기 위치 추적 센싱 장치는, 상기 지지 프레임의 상부 일측에 배치되어 있으며, 안쪽으로 태양광이 유입되도록 투명 소재로 이루어진 위치 케이스, 상기 위치 케이스의 안쪽에 배치되어 있으며, 대략 삼각뿔 형태로 상기 위치 케이스를 통해서 유입되는 태양광이 상부에 위치한 3개의 면의 위치에 입사되도록 설치되어 있는 위치 몸체, 상기 위치 몸체의 복수로 배치되어 있으며, 대략 삼각뿔 형태의 상기 위치 몸체의 상부 3개의 면에 각각 배치되어 상기 위치 케이스를 통해서 태양광에 입사된 위치를 각각의 면에서 감지하여 태양광의 위치를 추적하면서 검출 신호가 발생되는 위치 검출 센서, 그리고 복수의 상기 위치 검출 센서와 상기 제어 장치를 연결하고 있으며, 복수의 상기 위치 검출 센서에서 감지된 신호를 각각 상기 제어 장치로 전송시키도록 연결되어 있는 위치 추적 케이블을 포함할 수 있으며, 상기 위치 검출 센서는 대략 삼각뿔 형태의 상기 위치 몸체 상부로 서로 다른 각도에 배치된 3개의 면에 설치되어 상기 위치 케이스를 통해서 유입되는 태양광의 위치를 측정하고, 측정된 값을 상기 위치 추적 케이블로 연결된 상기 제어 장치로 전송하여 그 측정된 값에 따라 상기 구동 엑츄에이터를 작동시켜 상기 태양 전지판이 태양광의 입사 각도를 위치에 따라 추적하도록 각도를 조절시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 태양 전지판에 입사되어 전기 에너지를 생성시키는 태양광의 위치를 추적하는 센서를 설치하여 태양의 위치에 따라 태양광이 태양 전지판에 최대로 입사될 수 있는 정확한 위치로 태양 전지판의 각도가 조절됨에 따라 전기 에너지 생산 효율이 향상되는 효과를 제공한다.
또한, 태양 전지판의 각도를 조절하는 각도 조절 장치는 추적 센서의 조절 값에 따라 지렛대 원리를 이용하여 적은 힘으로 복수로 지지되어 있는 태양 전지판의 각도를 조절함에 따라 종래의 구동 장치와 비교하여 적은 힘으로 구동이 가능함에 따라 용량 확대나 복수의 구동 장치가 필요하지 않음에 따라 제작 비용이 축소되고, 구동이 용이하여 각도 조절이 즉각적으로 이루어져 전기 에너지의 생산 효율이 향상되는 효과를 제공한다.
그리고, 태양 전지판은 태양의 입사 각도를 방향을 정밀하게 추적하는 센서의 작동으로 지렛대 원리를 이용하여 작은 힘으로 정밀한 각도 제어가 가능함에 따라 태양광의 입사 각도를 추적하여 태양 전지판의 각도를 정밀하게 제어할 수 있어 전기 에너지 생산 효율이 향상되는 효과를 제공한다.
아울러, 각도 제어 장치는 태양 전지판을 지지하는 지지체와 각도가 제어되도록 구동되는 구동 장치를 지렛대 원리로 상호 작동되도록 지지체는 회전이 가능하게 설치되어 있고, 구동 장치도 회전이 가능한 상태로 설치되어 지지체에 일측이 고정되고 타측이 구동 장치에 힌지 결합되는 링크체로 지지체와 구동 장치가 상호 결합되어 있어 힌지 결합된 링크체를 중심으로 지렛대 원리가 작용될 수 있도록 각각 회전 가능한 구조로 지지체와 구동 장치가 설치되어 구동 장치의 작은 작동력으로도 태양 전지판이 지지된 지지체가 회전되어 각도가 조절될 수 있음에 따라 구동 장치의 용량을 축소할 수 있고, 많은 수량의 태양 전지판을 한번의 동작으로 각도를 제어시킬 수 있어 시설이 축소될 수 있어 제작 비용이 축소되는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치의 사용 상태를 나타내는 사용 상태 사시도.
도 2는 도 1의 태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치의 사용 상태를 나타내는 사용 상태 사시도.
도 3은 도 1의 태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치의 작동 상태를 나타내는 일부 절개 사시도.
도 4는 도 1의 태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치의 작동 상태에서 한쪽 측면을 향해 각도가 조절된 상태를 나타내는 측면도.
도 5는 도 1의 태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치의 작동 상태에서 지면과 수평되는 위치로 각도가 조절된 상태를 나타내는 측면도.
도 6은 도 1의 태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치의 작동 상태에서 다른쪽 측면을 향해 각도가 조절된 상태를 나타내는 측면도.
도 7은 도 1의 태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치의 위치 추적 센상 장치를 나타내는 구성도.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
그러면 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치가 설치된 구성은 도 1 내지 도 8을 참고하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치의 사용 상태를 나타내는 사용 상태 사시도이고, 도 2는 도 1의 태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치의 사용 상태를 나타내는 사용 상태 사시도이며, 도 3은 도 1의 태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치의 작동 상태를 나타내는 일부 절개 사시도이고, 도 4는 도 1의 태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치의 작동 상태에서 한쪽 측면을 향해 각도가 조절된 상태를 나타내는 측면도이며, 도 5는 도 1의 태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치의 작동 상태에서 지면과 수평되는 위치로 각도가 조절된 상태를 나타내는 측면도이고, 도 6은 도 1의 태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치의 작동 상태에서 다른쪽 측면을 향해 각도가 조절된 상태를 나타내는 측면도이며, 도 7은 도 1의 태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치의 위치 추적 센싱 장치를 나타내는 구성도이다.
도 1 내지 도 8을 참고하면, 본 발명의 일 실시에에 따른 태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치(100)는 복수의 태양 전지판(10)에 지지되어 자동으로 각도를 조절하도록 설치되어 있다. 즉, 각도 조절 장치(100)는 태양광의 입사 각도에 따라 자동으로 태양 전지판(10)의 각도를 조절시키도록 설치되어 있다.
이런, 각도 조절 장치(100)는 지지부(110), 구동 장치(120), 링크부(130), 그리고 위치 추적 센싱 장치(140)를 포함한다. 지지부(110)는 복수의 태양 전지판(10)이 지지된 지지 프레임(111), 회전축(112), 지주체(113), 그리고 지주 베어링(114)이 포함된다. 지지 프레임(111)은 복수의 태양 전지판(10)의 하부에 배치되어 있으며, 복수의 태양 전지판(10)의 각도가 조절되도록 지지되어 있다. 지지 프레임(111)은 복수로 배열되어 있는 태양 전지판(10)을 지지하여 각도 조절 시에 함께 회전되도록 설치되어 있다.
회전축(112)은 지지 프레임(111)의 하부 중앙에 횡방향으로 가로 지른 위치에 고정되어 있으며, 지지 프레임(111)이 회전되는 중심이 되도록 설치되어 있다. 회전축(112)은 태양 전지판(10) 각도 조절 시에 회전되는 지지 프레임(111)의 회전 중심이 되도록 설치되어 회전축(112)의 회전에 따라 지지 프레임(111)이 함께 회전되면서 태양 전지판(10)의 각도를 조절시킬 수 있다.
지주체(113)는 지지 프레임(111)의 하부에 배치되어 있으며, 하부가 지면에 고정되고 상부가 회전축(112)이 지지되는 위치로 돌출되도록 구비된다. 지주체(113)는 지지 프레임(111)을 지면에서 지지되도록 설치되어 있다.
지주 베어링(114)은 지주체(113)의 상부에 배치되어 있으며, 안쪽으로 회전축(112)이 지지된 상태로 회전되도록 설치되어 있다. 지주 베어링(114)은 지주체(113)에 회전축(112)을 지지한 상태로 회전될 수 있도록 설치되어 지지 프레임(111)에 지지된 태양 전지판(10)이 회전축(112)을 중심으로 회전되면서 각도가 조절될 수 있다. 여기서, 지주 베어링(114)은 회전축(112)이 회전될 수 있는 모든 베어링이 다 포함될 수 있음에 따라 상세한 설명을 생략하도록 한다.
구동 장치(120)는 지주체(113)의 일측에 떨어져 지면에 고정된 구동 지지체(121), 구동 힌지 브라켓(122), 구동 엑츄에이터(123), 구동 힌지체(124), 구동축(125), 그리고 제어 장치(127)를 포함한다. 구동 지지체(121)는 지주체(113)의 일측에 떨어져 배치되어 있으며, 지지 프레임(111)의 하부에 위치하여 지면에 고정된 상태로 상부에 구동 엑츄에이터(123)가 지지되도록 설치되어 있다. 구동 지지체(121)는 지면에 고정된 상태로 지주체(113)의 일측에 떨어져 지지 프레임(111)의 각도가 조절되도록 작동되는 구동 엑츄에이터(123)의 하부를 지지시키도록 설치되어 있다.
구동 힌지 브라켓(122)은 구동 지지체(121)의 상부에 배치되어 있으며, 중앙에 구동 엑츄에이터(123)가 삽입되는 공간을 가지도록 서로 떨어진 양측면이 돌출되도록 설치되어 있다. 구동 힌지 브라켓(122)은 구동 엑츄에이터(123)가 힌지 결합된 상태로 구동 지지체(121)에 지지되도록 구동 지지체(121)의 상부에 배치되어 있다.
구동 엑츄에이터(123)는 구동 지지체(121)의 상부에 배치되어 있으며, 구동 힌지 브라켓(122)에 힌지 결합되도록 삽입되어 있다. 구동 엑츄에이터(123)는 구동 지지체(121)의 상부에 구동 힌지 브라켓(122)과 힌지 결합되어 제어 장치(127)의 신호에 의해 작동되어 태양 전지판(10)의 각도가 조절되도록 지지 프레임(111)에 연결되어 있다. 즉, 구동 엑츄에이터(123)는 태양 전지판(10)의 각도가 조절되는 동력을 제공하는 것으로 구동 지지체(121)에 힌지 결합되어 작동에 따라 회전이 가능한 상태로 구비되어 있다. 다시 말해서, 구동 엑츄에이터(123)는 작동되는 힘점이 회전이 가능하도록 설치되어 있다.
여기서, 구동 엑츄에이터(123)는 전기, 유압, 압축 공기 등을 이용하여 구동되는 구동 장치의 총칭을 말하는 것으로, 전기 모터, 유압 및 공압 실린더와 같이 각도를 조절하는 구동력을 제공하는 모든 구동 장치가 포함될 수 있다.
구동 힌지체(124)는 구동 엑츄에이터(123)의 양측에 바깥 방향으로 돌출되어 있으며, 구동 힌지 브라켓(122)에 삽입되어 구동 엑츄에이터(123)를 구동 힌지 브라켓(122)에 힌지 결합시킨다. 구동 엑츄에이터(123)는 구동 힌지체(124)로 구동 힌지 브라켓(122)에 힌지 결합되어 작동되는 힘점의 각도가 조절될 수 있도록 설치되어 있다.
구동축(125)은 구동 엑츄에이터(123)의 지지 프레임(111) 방향에 배치되어 있으며, 구동 엑츄에이터(123)의 작동으로 직선 운동하도록 설치되어 있다. 구동 엑츄에이터(123)의 작동으로 이동되는 구동축(125)은 링크부(130)로 회전축(112)에 연결되어 구동축(125)의 직선 운동에 따라 링크부(130)로 연결된 회전축(112)이 회전되면서 태양 전지판(10)의 각도가 조절된다. 구동축(125)의 지지 프레임(111) 방향 끝에는 링크부(130)와 힌지 결합되도록 관통된 구동 힌지공(126)이 형성되어 있다. 구동 힌지공(126)은 링크부(130)에 힌지 결합되어 구동 엑츄에이터(123)로 직선 운동되는 구동축(125)의 이동 시에 힌지 결합된 지지 프레임(111)에 고정된 링크부(130)의 각도가 회전되면서 이동되어 태양 전지판(10)의 각도를 조절시킬 수 있다.
제어 장치(127)는 구동 지지체(121)의 일측에 배치되어 있으며, 구동 엑츄에이터(123)와 위치 추적 센싱 장치(140)에 각각 연결되어 있다. 제어 장치(127)는 구동 엑츄에이터(123)를 작동시켜 지지 프레임(111)의 각도를 조절하면서 위치 추적 센싱 장치(140)에서 태양광이 태양 전지판(10)에 입사되는 최적의 각도를 자동으로 추적할 수 있음에 따라 태양광의 입사 각도를 추적하면서 태양 전지판(10)의 각도를 제어할 수 있다.
링크부(130)는 회전축과 구동축(125)을 상호 연결하는 링크체(131), 고정 돌기(132), 힌지 브라켓(133), 힌지체(134), 보강체(135), 그리고 보강 고정 돌기(136)를 포함한다. 링크체(131)는 지지 프레임(111)과 구동 지지체(121) 사이에 배치되어 있으며, 일측이 회전축(112)에 고정되고, 타측이 구동축(125)에 힌지 결합되도록 설치되어 있다. 링크체(131)는 구동 엑츄에이터(123)의 작동에 의해 직선 운동하는 구동축(125)에 힌지 결합되어 구동축(125)의 이동에 따라 힌지 결합 위치를 중심으로 회전되면서 회전축(112)을 회전시켜 지지 프레임(111)의 각도를 조절하여 태양 전지판(10)의 각도를 조절 시킬 수 있다. 즉, 구동 지지체(121)에 힌지 결합된 구동 엑츄에이터(123)의 작동으로 이동되는 구동축(125)에 지지 프레임(111)과 함께 회전되는 회전축(112)에 고정된 링크체(131)가 힌지 결합되어 있어 구동축(125)의 이동에 따라 힌지 결합된 구동 엑츄에이터(123)와 링크체(131)의 각도가 함께 조절되면서 회전축(112)을 회전 시켜 태양 전지판(10)의 각도를 조절시킬 수 있다.
고정 돌기(132)는 링크체(131)의 지지 프레임(111) 방향으로 돌출되어 있으며, 회전축(112)에 고정되도록 돌출되어 있다. 고정 돌기(132)는 링크체(131)의 지지 프레임(111) 방향으로 회전축(112)과 고정되도록 돌출되어 있다.
힌지 브라켓(133)은 링크체(131)의 구동축(125) 방향으로 중앙에 구동축(125)이 삽입되도록 양측이 각각 돌출되어 있다. 힌지 브라켓(133)은 링크체(131)와 힌지 결합되도록 구동 힌지공(126)이 형성된 구동축(125)이 삽입되어 있다.
힌지체(134)는 링크체(131)와 구동축(125)을 힌지 결합하고 있으며, 힌지 브라켓(133)과 구동 힌지공(126)에 각각 삽입되어 있다. 힌지체(134)는 구동축(125)의 작동에 따라 링크체(131)가 회전되는 중심 위치에 설치되어 구동축(125)의 이동에 따라 링크체(131)와 회전축(112)이 함께 회전되도록 설치되어 있다. 구동 지지체(121)에 힌지 결합된 구동 엑츄에이터(123)의 작동에 의해 직선 운동되는 구동축(125)은 힌지체(134)를 중심으로 회전되는 링크체(131)와 힌지 결합되어 있어 힌지체(134)를 중심으로 구동 엑츄에이터(123)와 구동축(125)이 링크체(131)와 회전축(112)이 형성된 지지 프레임(111)과 지렛대 원리로 작동되도록 되도록 설치되어 있어 구동 엑츄에이터(123)가 적은 힘으로 작동되어도 지지 프레임(111)에 지지된 태양 전지판(10)의 각도가 조절될 수 있다.
즉, 지렛대 원리를 태양 전지판(10)의 각도 조절 원리에 적용하여 보면, 힌지체(134)를 중심점, 구동 엑츄에이터(123)를 힘점, 그리고 링크체(131)와 고정된 회전축(112)을 작용점으로 설정한 상태로 중심점인 힌지체(134)와 힘점인 구동 엑츄에이터(123)와 거리와 중심점인 힌지체(134)와 작용점인 회전축(112)의 거리를 조정하여 거리의 비율에 따라 중량물의 태양 전지판(10)의 각도를 조절하는 회전축(112)을 회전시키는 작동력이 설정될 수 있다. 다시 말해서 중심점과 작용점의 거리가 짧고, 중심점과 힘점의 거리가 길면 그 비율에 따라 힘점에 작은 힘을 작용하여도 작용점에서 큰힘이 발생될 수 있는 지렛대의 원리에 따라 구동 엑츄에이터(123)가 작은 힘으로도 큰 중량의 태양 전지판(10)의 각도가 조절되도록 회전시키는 회전축(112)을 회전 작동 시킬 수 있음에 따라 구동 엑츄에이터(123)의 용량을 줄일 수 있으며, 큰 중량물의 작동을 조절할 수 있어 태양 전지판(10)의 수량을 늘릴 수 있다.
또한, 구동 엑츄에이터(123)와 링크체(131)가 각각 힌지로 결합되어 구동 엑츄에이터(123) 구동 시에 각도의 조절이 가능하고, 구동축(125)과 링크체(131)를 힌지 결합하고 있는 힌지체(134)를 중심으로 링크체(131)의 각도가 조절되면서 회전축(112)이 회전됨으로써, 링크체(131)의 이동량이 회전축(112)의 회전량으로 동력 방향이 전환되어 태양 전지판(10)의 각도가 조절된다. 따라서, 회전에 의해 태양 전지판(10)의 각도가 조절되어 각도 조절이 용이하고, 회전량에 의해 태양 전지판(10)의 각도가 조절될 수 있어 조절되는 폭이 늘어날 수 있어 각도 조절의 효율성이 향상된다.
보강체(135)는 링크체(131)의 양측에 각각 배치되어 있으며, 일측이 링크체(131)의 구동축(125) 방향에 고정되고, 타측이 상호 간격이 넓어지면서 회전축(112)에 고정되어 있다. 보강체(135)는 링크체(131)의 양측에 설치되어 지지 프레임(111)의 각도 조절 시에 집중되는 하중을 분산시키도록 보강됨에 따라 링크체(131)의 수명을 증대시킬 수 있다.
보강 고정 돌기(136)는 보강체(135)의 회전축(112) 방향으로 돌출되어 있으며, 보강체(135)가 회전축(112)에 고정되도록 돌출되어 있다.
위치 추적 센싱 장치(140)는 지지 프레임(111)의 상부 일측에 배치되어 있으며, 공전 또는 자전에 의해 이동되는 태양의 위치를 검출하여 제어 장치(127)에 태양의 위치 값을 전송한다. 전송된 위치 값을 지속적으로 확인하면서 제어 장치(127)가 구동 엑츄에이터(123)를 작동 시켜 태양의 입사 각도와 태양 전지판(10)의 각도가 태양광이 최대로 입사될 수 있는 수직이 되도록 태양의 위치를 추적하여 전기 에너지 생성 효율을 향상시킬 수 있다.
위치 추적 센싱 장치(140)는 지지 프레임(111)의 상부 일측에 배치된 위치 케이스(141), 위치 몸체(142), 위치 검출 센서(143), 그리고 위치 추적 케이블(144)을 포함한다. 위치 케이스(141)는 지지 프레임(111)의 상부 일측에 배치되어 있으며, 안쪽으로 위치 몸체(142)와 위치 검출 센서(143)가 배치되어 있고, 태양광이 안쪽으로 유입되는 투명 소재로 구비되어 있다. 위치 케이스(141)는 태양광이 입사되는 지지 프레임(111)의 상부 일측에 배치되어 있고, 안쪽으로 위치 검출 센서(143)로 태양의 위치가 검출되도록 태양광이 유입되도록 투명 소재로 구비되어 있다.
위치 몸체(142)는 위치 케이스(141)의 안쪽에 배치되어 있으며, 대략 삼각뿔 형태로 상부 방향으로 3개 면이 위치하도록 배치되어 있다. 위치 몸체(142)의 상부 3개면은 서로 각각 다른 방향을 향해서 위치하고 있음에 따라 위치 케이스(141)로부터 유입되는 태양광이 위치에 따라 태양광이 수광되는 광량의 차이가 발생된다. 이런, 광량의 차이를 감지하여 태양의 위치를 검출할 수 있다.
위치 검출 센서(143)는 위치 몸체(142)에 복수로 배치되어 있으며, 위치 몸체(142)의 상부 3개 면의 각각 위치하여 각 면의 위치 별로 태양광의 광량 차이를 검출하여 태양의 위치가 감지된다. 위치 검출 센서(143)는 위치 몸체(142)의 상호 다른 방향에 위치한 3개 면에 각각 설치되어 태양광의 위치에 따라 각각 면에 수광되는 광량의 차이를 검출하고, 그 검출된 값을 상호 비교하여 태양이 위치한 방향이 다른 방향보다 광량의 쎄기가 큼에 따라 태양의 위치를 검출할 수 있다. 위치 검출 센서(143)에서 태양의 위치를 검출하는 신호가 발생되면 제어 장치(127)로 전송하여 그 위치에 따라 태양 전지판(10)의 각도를 조절시킬 수 있어 태양 전지판(10)에 태양광이 입사되는 광량을 최대로 입사될 수 있어 전기 에너지의 생산량이 향상될 수 있다.
위치 추적 케이블(144)은 복수의 위치 검출 센서(143)와 제어 장치(127)를 각각 연결하고 있으며, 복수의 위치 검출 센서(143)에서 검출된 태양의 위치 신호를 제어 장치(127)에 전송되도록 설치되어 있다.
상술한 바와 같이, 위치 검출 센서(143)는 태양의 위치의 변화에 따른 검출 값을 제어 장치(127)로 전송하여 제어 장치(127)의 작동으로 각도가 조절된 태양 전지판(10)이 태양광의 최대 수광 위치를 추적하면서 각도가 조절되어 전지 에너지가 지속적이고 효과적으로 생산될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10 : 태양 전지판 100 : 각도 조절 장치
110 : 지지부 111 : 지지 프레임
112 : 회전축 113 : 지주체
114 : 지주 베어링 120 : 구동 장치
121 : 구동 지지체 122 : 구동 힌지 브라켓
123 : 구동 엑츄에이터 124 : 구동 힌지체
125 : 구동축 126 : 구동 힌지공
127 : 제어 장치 130 : 링크부
131 : 링크체 132 : 고정 돌기
133 : 힌지 브라켓 134 : 힌지체
135 : 보강체 136 : 보강 고정 돌기
140 : 위치 추적 센싱 장치 141 : 위치 케이스
142 : 위치 몸체 143 : 위치 검출 센서
144 : 위치 추적 케이블

Claims (5)

  1. 복수로 배열되어 있는 태양 전지판의 각도를 조절하는 각도 조절 장치에 있어서,
    복수의 상기 태양 전지판의 하부에 배치되어 있으며, 복수의 상기 태양 전지판과 함께 각도가 조절되도록 지지되어 있는 지지 프레임,
    상기 지지 프레임의 하부 중앙에 배치되어 있으며, 상기 지지 프레임의 각도가 조절되도록 회전되는 중심에 위치하고 있는 회전축,
    상기 지지 프레임의 하부에 배치되어 있으며, 하부가 지면에 고정되어 있고, 상부에 상기 회전축이 삽입되어 상기 지지 프레임이 함께 회전되도록 지주 베어링이 구비된 지주체,
    상기 지주체의 일측에 떨어져 배치되어 있으며, 지면에서 상부 방향으로 돌출되어 있는 구동 지지체,
    상기 구동 지지체의 상부에 배치되어 있으며, 작동에 의해 상기 지지 프레임의 각도가 조절되는 동력을 제공하는 구동 엑츄에이터,
    상기 구동 지지체의 상부에 배치되어 있으며, 하부가 상기 구동 지지체에 고정되고, 중앙에 상기 구동 엑츄에이터가 삽입되도록 양측이 떨어져 상부로 돌출되어 있는 구동 힌지 브라켓,
    상기 구동 엑츄에이터의 양측에 돌출되어 있으며, 상기 구동 힌지 브라켓에 삽입되어 상기 구동 엑츄에이터가 상기 구동 힌지 브라켓에 힌지 결합되도록 설치되어 있는 구동 힌지체,
    상기 구동 엑츄에이터의 상기 지지 프레임 방향으로 배치되어 있으며, 상기 구동 엑츄에이터의 작동으로 상기 지지 프레임 방향으로 직선 운동을 하는 구동축,
    상기 지지 프레임의 하부에 배치되어 있으며, 상기 회전축에 일측이 고정되고, 타측이 상기 구동축에 힌지 결합되어 있는 링크체,
    상기 지지 프레임의 일측에 배치되어 있으며, 태양광의 위치를 추적한 측정값을 전송하는 위치 추적 센싱 장치, 그리고
    상기 구동 지지체의 일측에 배치되어 있으며, 상기 위치 추적 센싱 장치와 상기 구동 엑츄에이터에 연결되어 상기 위치 추적 센싱 장치에서 전송된 태양광의 위치의 측정값에 따라 상기 태양 전지판이 태양광이 최대로 입사되는 각도가 되도록 상기 구동 엑츄에이터의 작동을 제어하는 제어 장치
    를 포함하며,
    복수의 태양 전지판이 지지된 상기 지지 프레임은 상기 제어 장치의 작동으로 상기 구동 힌지 브라켓으로 상기 구동 지지체에 힌지 결합된 상기 구동 엑츄에이터가 작동되면 상기 구동축이 직선 운동되면서 상기 구동축과 힌지 결합된 상기 링크체가 이동되면서 상기 링크체에 고정된 상기 회전축이 회전되어 복수의 상기 태양 전지판이 지지된 상기 지지 프레임의 각도가 조절됨에 따라 상기 링크체를 중심으로 각각 힌지 결합되어 지렛대 원리에 의해 작은 힘으로 각도가 조절될 수 있고,
    상기 제어 장치는 상기 위치 추적 센싱 장치에서 측정된 태양광의 위치에 따라 상기 구동 엑츄에이터를 작동시켜 상기 태양 전지판의 각도를 조절하여 태양광의 입사 각도에 따라 상기 태양 전지판의 각도가 조절될 수 있는
    태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구동축의 상기 지지 프레임 방향 끝에는 상기 구동 힌지 브라켓과 힌지 결합되는 구동 힌지공이 형성되어 있고,
    상기 링크체의 일측에 돌출되어 있으며, 상기 회전축에 고정되도록 돌출되어 있는 고정 돌기,
    상기 링크체의 타측에 배치되어 있으며, 타측으로 상기 구동축이 삽입되도록 양측으로 떨어져 돌출되어 있는 힌지 브라켓, 그리고
    상기 링크체의 타측에 배치되어 있으며, 상기 힌지 브라켓과 상기 구동 힌지공에 삽입되어 상기 구동축을 상기 링크체에 힌지 결합시키는 힌지체
    를 더 구비하며,
    상기 힌지체는 상기 구동 엑츄에이터로 작동되는 상기 구동축을 상기 지지 프레임을 회전시키는 상기 회전축에 고정된 상기 링크체에 힌지 결합시키도록 상기 힌지 브라켓과 상기 구동 힌지공에 삽입되어 있어 상기 구동축의 이동에 따라 힌지 결합된 상기 링크체가 상기 힌지체를 중심으로 회전되면서 상기 태양 전지판의 각도를 조절시킬 수 있는
    태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 링크체의 상기 회전축 방향으로 돌출되어 있으며, 상기 링크체를 상기 회전축에 고정시키도록 돌출되어 있는 고정 돌기,
    상기 링크체의 양측에 각각 위치하고 있으며, 일측이 상기 링크체의 상기 구동축 방향으로 고정되고, 타측이 일측보다 상호 간격이 넓어지면서 상기 회전축에 고정되어 있는 보강체, 그리고
    상기 보강체의 타측에 돌출되어 있으며, 상기 보강체를 상기 회전축에 각각 고정시키도록 돌출되어 있는 보강 고정 돌기
    를 더 구비하며,
    상기 보강체는 상기 고정 돌기로 상기 회전축에 고정된 상기 링크체의 양측에서 상기 링크체와 상기 회전축에 각각 고정되어 상기 링크체의 작동에 따라 집중되는 하중을 분산시켜 견고하게 고정되도록 상기 링크체를 보강시킬 수 있는
    태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 위치 추적 센싱 장치는,
    상기 지지 프레임의 상부 일측에 배치되어 있으며, 안쪽으로 태양광이 유입되도록 투명 소재로 이루어진 위치 케이스,
    상기 위치 케이스의 안쪽에 배치되어 있으며, 대략 삼각뿔 형태로 상기 위치 케이스를 통해서 유입되는 태양광이 상부에 위치한 3개의 면의 위치에 입사되도록 설치되어 있는 위치 몸체,
    상기 위치 몸체의 복수로 배치되어 있으며, 대략 삼각뿔 형태의 상기 위치 몸체의 상부 3개의 면에 각각 배치되어 상기 위치 케이스를 통해서 태양광에 입사된 위치를 각각의 면에서 감지하여 태양광의 위치를 추적하면서 검출 신호가 발생되는 위치 검출 센서, 그리고
    복수의 상기 위치 검출 센서와 상기 제어 장치를 연결하고 있으며, 복수의 상기 위치 검출 센서에서 감지된 신호를 각각 상기 제어 장치로 전송시키도록 연결되어 있는 위치 추적 케이블
    을 포함하며,
    상기 위치 검출 센서는 대략 삼각뿔 형태의 상기 위치 몸체 상부로 서로 다른 각도에 배치된 3개의 면에 설치되어 상기 위치 케이스를 통해서 유입되는 태양광의 위치를 측정하고, 측정된 값을 상기 위치 추적 케이블로 연결된 상기 제어 장치로 전송하여 그 측정된 값에 따라 상기 구동 엑츄에이터를 작동시켜 상기 태양 전지판이 태양광의 입사 각도를 위치에 따라 추적하도록 각도를 조절시킬 수 있는
    태양 추적 센서를 이용한 단축 대형 구동 장치.
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