KR101025480B1 - 태양광 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광 발전장치에 관한 것으로서, 다수개의 프레임을 연결하여 구성된 전면판과, 상기 전면판의 배면에 위치하고 금속판이나 플라스틱판을 절개하여 형성된 후면판, 상기 전면판과 후면판을 연결하는 부분에 장착되는 연결부재로 이루어진 본체와, 상기 전면판의 상, 하에 각각 고정장착하고 내측을 향해 개방형성되는 공간부의 수평길이방향으로 적어도 하나 이상의 구획판을 장착하여 이동공간을 형성하는 상·하 가이드 레일과, 상기 상·하 가이드 레일의 이동공간에 각각 장착하여 좌, 우 슬라이딩 작동시 연동작동하면서 접었다 펼쳐지는 집광체와, 상기 전면판과 후면판의 저면에 다수개수를 장착하여 상기 본체의 높이를 조절할 수 있도록 한 위치조절수단을 포함하여 이루어져 옥상의 공간을 최대한 활용하면서도 직사광선에 의한 옥상슬라브의 온도상승을 막아 최상위층의 냉방에너지 절감을 도모하는 한편 우천시 빗물의 유입을 막아 옥상 방수층의 손상을 최소화하여 유지보수 비용을 절감하는 효과가 있다.

태양광 발전장치, 케이스, 집광체, 솔라셀, 위치조절수단.

Description

태양광 발전장치{A GENERATION OF ELECTRIC USED SUNLIGHT}

본 발명은 태양광 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공공 건물의 옥상에 설치되고 집광체를 슬라이딩 작동할 수 있도록 설치하여 태양에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양광 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 널리 사용되는 화석에너지는 그 양이 한정되어 있으므로 언젠가는 고갈되고 여러 오염물질을 배출하기 때문에 대부분의 국가에서는 이를 대체하여 사용할 수 있는 대체에너지를 개발하고 있는 실정이다.

그리고 태양에너지를 이용하는 방법은 크게 태양열을 이용하는 방법과 태양광을 이용하는 방법으로 구분된다.

태양열을 이용하는 방법은 태양에 의해 데워진 물 등을 이용하여 난방 및 발전을 하는 방법이며, 태양광을 이용하는 방법은 태양의 빛을 이용하여 전기를 발생시킴으로써 이 전기로 각종 기계 및 기구를 작동시킬 수 있도록 하는 방법으로 태양광발전(太陽光發電)이라고 한다.

이 중 태양광발전은 태양의 빛 에너지를 태양 전지라는 광전 변환기(光電 變 換機)를 이용하여 직접 전기 에너지로 변환시켜 이용하는 것으로서, 전력계통과의 연계 유무에 따라, 생산된 전기를 전력망에 연결하지 않고 사용하는 독립형과, 생산된 전기를 전력망에 연결하여 전력공급회사로 보내는 형식으로, 쓰고 남은 전기를 전력회사에 팔고 생산된 전기만으로는 필요한 전기를 충당하지 못할 경우에는 전력망을 통해 전기를 공급받을 수 있도록 한 계통연계형으로 구별되며, 부분적으로 빛을 이용하는 것이기 때문에 흐린 날에도 이용이 가능하여 태양 에너지의 이용 효율이 태양열발전보다 높은 것이 특징이다.

이러한 태양광발전은, 무한정, 무공해의 태양 에너지를 이용하므로 연료비가 불필요하고, 대기오염이나 폐기물발생이 없으며, 발전 부위가 반도체 소자이고 제어부가 전자 부품이므로 기계적인 진동과 소음이 없다.

또한, 태양 전지의 수명이 최소 20년 이상으로 길고, 발전 시스템을 자동화시키기에 용이하며, 운전 및 유지 관리에 따른 비용을 최소화할 수 있는 장점을 지니고 있다.

상기 태양광발전에 이용되는 태양전지는, 상기한 바와 같이, 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환 시켜주는 역할을 하는 것으로서, 통상적으로 주로 실리콘과 복합재료가 이용된다.

구체적으로, 태양전지는 P형 반도체와 N형 반도체를 접합시켜 사용하는 것으로, 태양 빛을 받아 전기를 생산하는 광전효과(光電效果)를 이용하는 것이다. 대부분의 태양전지는 대면적의 P-N 접합 다이오드로 이루어져 있으며, 상기 P-N 접합 다이오드의 양극단에 발생 된 기전력(起電力)을 외부 회로에 연결하여 사용하게 된 다.

이러한 태양전지의 최소 단위를 셀(Cell)이라고 하는데, 실제로 태양전지를 셀 그대로 사용하는 일은 거의 없다. 실제 사용되는데 필요한 전압이 수 V에서 수십 혹은 수백 V 이상인데 비하여 셀 1개로부터 나오는 전압은 약 0.5V로 매우 작기 때문인데, 이 때문에 다수의 단위 태양전지들을 필요한 단위 용량으로 직렬 또는 병렬 연결하여 사용하고 있다. 또한, 태양전지가 야외에서 사용되는 경우 여러 가지 혹독한 환경에 처하게 되므로, 필요한 단위 용량으로 연결된 다수의 셀을 혹독한 환경에서 보호하기 위하여 복수의 셀을 패키지로 한 태양전지 모듈(solar cell module)로 구성하여 사용한다.

그러나 종래의 태양광 발전장치를 설치하고자 할 경우에는 광범위한 넓이의 택지 위에 조성해야하는데 이때 그에 따른 장소선정과 경비가 많이 소모되는 문제점이 있었다.

그리고 학교나 관공서 등의 공공 건물의 경우에는 옥상의 넓은 면적에 직사광선이 장시간에 걸쳐 조사됨으로써 최상위층의 냉방에너지와 옥상의 방수에 대한 문제가 발생하고 그에 따른 대처가 요구되고 있는 실정이다.

또한, 종래의 가정용 태양광 발전장치는 지붕이나 옥상에 고정설치되어 계절별 집광량의 차이로 인한 효율 손실이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 넓은 면적을 가지고 있으나 사용하지 않는 공공 건물의 옥상에 설치되고 집광체를 슬라이딩 작동할 수 있도록 설치하여 옥상의 공간을 최대한 활용할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 공 건물의 옥상에 설치되고 집광체를 슬라이딩 작동할 수 있도록 설치하여 집광체 유지보수나 청결유지시 접근성과 작업능률성을 높일 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 건물 옥상에 설치되는 태양광 발전장치에 있어서 다수개의 프레임을 연결하여 구성된 전면판과, 상기 전면판의 배면에 위치하고 금속판이나 플라스틱판을 절개하여 형성된 후면판, 상기 전면판과 후면판을 연결하는 부분에 장착되는 연결부재로 이루어진 본체와, 상기 전면판의 상, 하에 각각 고정장착하고 내측을 향해 개방형성되는 공간부의 수평길이방향으로 적어도 하나 이상의 구획판을 장착하여 이동공간을 형성하는 상·하 가이드 레일과, 상기 상·하 가이드 레일의 이동공간에 각각 장착하여 좌, 우 슬라이딩 작동시 연동작동하면서 접었다 펼쳐지는 집광체와, 상기 전면판과 후면판의 저면에 다수개수를 장착하여 상기 본체의 높이를 조절할 수 있도록 한 위치조절수단을 포함하여 이루 어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 공공 건물의 옥상에 설치되고 집광체를 슬라이딩 작동할 수 있도록 설치하여 옥상의 공간을 최대한 활용할 수 있을 뿐만 아니라 직사광선에 의한 옥상슬라브의 온도상승을 막아 최상위층의 냉방에너지 절감을 도모하는 한편 우천시 빗물의 유입을 막아 옥상 방수층의 손상을 최소화하여 유지보수 비용을 절감하는 효과가 있다.

또한, 공공 건물의 옥상에 설치되고 집광체를 슬라이딩 작동할 수 있도록 설치하여 집광체 유지보수나 청결유지시 접근성과 작업능률성을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 태양광에 적당한 각도로 조절할 수 있는 장착프레임에 집광체를 장착하여 태양에너지 저장을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 구성을 첨부된 도면을 참조로 설명하면, 도 1은 본 발명에 따른 태양광 발전장치의 설치상태를 나타낸 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 태양광 발전장치를 나타낸 측면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 태양광 발전장치를 구성하는 본체와 상·하 가이드 레일와 집광체의 결합상태를 나타낸 측면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 태양광 발전장치를 구성하는 집광체를 나타낸 정면도이다.

본 발명인 태양광 발전장치(10)는 건물 옥상(R)에 설치되는 본체(20)와, 상기 본체(20)를 구성하는 전면판의 상, 하에 각각 장착되는 상·하 가이드 레일(30)과, 상기 상·하 가이드 레일(30)에 장착되면서 슬라이딩 작동하고 상면에 다수개의 솔라셀(60)이 장착되는 집광체(40)와, 상기 본체(20)를 구성하는 전면판과 후면판에 결합되고 높이를 조절하는 위치조절수단(50)으로 구성된다.

건물 옥상(R)에 설치되는 본체(20)는 다수개의 프레임(22a)을 연결하여 구성된 전면판(20a)과, 상기 전면판(20a)의 배면에 위치하고 금속판이나 플라스틱판을 절개하여 형성된 후면판(20b), 상기 전면판(20a)과 후면판(20b)을 연결하는 부분에 장착되는 연결부재(20c)로 구성된다.

다수개의 프레임(22a)을 연결하여 구성된 전면판(20a)은 다수개의 프레임(22a)이 사각형 형상으로 고정결합되고 내부에는 다수개의 보강프레임이 장착되되, 본 발명에서 상기 전면판(20a)은 다수개의 프레임(22a)을 사각형 형상으로 형성하면서 내부 수평길이방향으로 상, 하 보강프레임(24a, 26a)이 장착되는 예를 들어 설명하기로 한다.

상기 전면판(20a)의 배면에 위치하는 후면판(20b)은 얇은 금속판이나 플라스틱판을 절개하여 형성되는데, 본 발명에서 상기 후면판(20b)은 플라스틱판을 상기 전면판(20a)의 길이와 폭에 맞추어 형성된다.

이때, 상기 전면판(20a)과 후면판(20b)을 연결하는 부분에 장착되는 연결부재(20c)는 연결부위에 장착되는 고정부(20c-1)와, 후설 할 제 3 높이부재(50c)에 결합되는 연결부(20c-2)와, 상기 전면판(20a)의 높이조절시 후면판(20b)의 측면을 슬라이딩 작동하는 가동부(20c-3)로 구성된다.

상기 전면판(20a)의 상, 하에 각각 고정장착되는 상·하 가이드 레일(30)은 일측이 개방되는 박스형상으로 형성되고 그 길이는 상기 본체(20)의 길이에 따라 필요한 길이만큼 절단형성된다.

그리고 상기 상·하 가이드 레일(30)은 내측을 향해 개방형성되는 공간부(32)의 수평길이방향에 적어도 하나 이상의 구획판(34)이 장착되어 이동공간(36)을 형성하게 된다.

이때, 상기 이동공간(36)의 개수는 집광체(40)에 맞추어 상기 공간부(32)에 구획판(34)을 장착하여 형성될 뿐만 아니라 상기 구획판(34)에는 스토퍼(미도시)를 장착하여 상기 집광체(40)의 슬라이딩 작동시 지정된 범위이상 이동하는 것을 방지할 수 있다.

상기 상·하 가이드 레일(30)의 이동공간(36)에 각각 장착하여 좌, 우 슬라이딩 작동시 연동작동하면서 접었다 펼쳐지는 다수개의 집광체(40)는 소정의 면적을 가지고 상면에 다수의 솔라셀(60)이 부착되는 수평부(41)와, 상기 수평부(41)의 내측 끝단에 하부를 향해 절곡 돌출형성되는 삽입부(42)와, 상기 수평부(41)의 외측 끝단에 상·하부를 향해 절곡 돌출형성되는 돌기부(43)와, 상기 수평부(41)의 상, 하에 체결구(45)를 통해 고정결합되고 상, 하, 외면에는 롤러(46)가 구비되는 이동레일(44)로 구성된다.

즉, 상기 집광체(40)는 삽입부(42)와 돌기부(43)에 서로 다른 높이에 위치하 는 집광체(40')의 돌기부(43')와 집광체(40")의 삽입부(42")가 끼움 결합되는 구성이 상기 본체(20)의 길이만큼 형성되는 것이다. (도시된 도 4 참조)

그리고 상기 수평부(41)의 상, 하에 체결구(45)를 통해 고정결합되는 이동레일(44)은 슬라이딩 작동시 상기 가이드레일(30)과 맞닿는 부분으로 원활한 이동을 위해 상, 하, 외면에 롤러(46)를 장착한 것이다.

상기 수평부(41)의 상면에 다수개수로 부착되는 솔라셀(60)은 저장되는 태양광 에너지를 통해 전기 에너지를 공급하되, 상기 솔라셀(60)을 통해 전기를 저장하는 구성은 공지된 기술 중 택일하여 형성되고 별도의 설명은 생략하기 한다.

상기 본체(20)를 구성하는 전면판(20a)과 후면판(20b)에 결합되고 높이를 조절하는 위치조절수단(50)은 상기 전면판(20a)을 구성하는 상, 하 보강프레임(24a, 26a)에 수평길이방향으로 장착되는 다수개의 제 1 높이부재(50a)와 다수개의 제 2 높이부재(50b)와, 상기 후면판(20b)의 저면 길이방향으로 장착되는 다수개의 제 3 높이부재(50c)로 구성된다.

즉, 상기 제 1 높이부재(50a), 제 2 높이부재(50b), 제 3 높이부재(50c)는 서로 다른 높이를 가지고 형성되는 것이다.

이때, 상기 높이부재(50a, 50b)는 건물 옥상(R)에 고정되는 지지판(52)과 상기 지지판(52)의 상부에 위치하고 내부에 장착되는 유·공압실린더(56)가 전면판(20a)과 후면판(20b)에 결합되는 지지바(54)로 구성된다.

이를 좀더 보충설명하면, 상기 위치조절수단(50)은 전면판(20a)과 결합되는 제 1 높이부재(50a)나 제 2 높이부재(50b)의 높이조절을 통해 전면판(20a)의 각도 를 조절하게 되는 것이다.

상기와 같이 구성되는 태양광 발전장치(10)의 실시 예를 첨부된 도면을 참조로 설명하면, 도 5 및 6은 본 발명에 따른 태양광 발전장치의 사용상태를 나타낸 평면도이다.

먼저, 다수개의 프레임(22a)을 연결하여 구성된 전면판(20a)과, 상기 전면판(20a)의 배면에 위치하고 금속판이나 플라스틱판을 절개하여 형성된 후면판(20b), 상기 전면판(20a)과 후면판(20b)을 연결하는 부분에 장착되는 연결부재(20c)로 이루어진 본체(20)를 다수개수 형성한다.

그리고 상기 전면판(20a)의 상, 하에 각각 고정장착하고 내측을 향해 개방형성되는 공간부(32)의 수평길이방향으로 적어도 하나 이상의 구획판(34)을 장착하여 이동공간(36)을 형성하는 상·하 가이드 레일(30)을 장착한다.

다음으로 상기 상·하 가이드 레일(30)의 이동공간(36)에 소정의 면적을 가지고 상면에 다수의 솔라셀(60)이 부착되는 수평부(41)와, 상기 수평부(41)의 내측 끝단에 하부를 향해 절곡 돌출형성되는 삽입부(42)와, 상기 수평부(41)의 외측 끝단에 상·하부를 향해 절곡 돌출형성되는 돌기부(43)와, 상기 수평부(41)의 상, 하에 체결구(45)를 통해 고정결합되고 상, 하, 외면에는 롤러(46)가 구비되는 이동레일(44)로 구성되는 집광체(40)를 각각 장착한다.

다음으로 상기 건물 옥상(R)에 지지판(52)과 상기 지지판(52)의 상부에 위치하고 내부에 장착되는 유·공압실린더(56)가 전면판(20a)과 후면판(20b)에 결합되 는 지지바(54)로 구성되는 다수개의 높이부재(50a, 50b, 50c)를 장착하되, 상기 높이부재(50a, 50b, 50c)는 설치되는 위치에 따라 다른 높이를 가지도록 설치하면 태양광 발전장치(10)의 조립은 완료된다.

이때, 상기 태양광 발전장치(10)의 조립순서는 상기와 순서와 다르게 구성하여 설치될 수 있음을 밝힌다.

상기와 같은 상태에서 태양광 발전장치(10)를 이용해서 태양광 에너지를 통해 전기 에너지를 얻고자 할 경우에는, 상기 상·하 가이드 레일(30)의 이동공간(36)에 장착되는 집광체(30)를 일방향으로 이동시킴으로써 태양전지 모듈을 구성하게 되는 것이다.

즉, 상기 이동공간(36)의 최상부에 위치한 집광체(40)를 이동시키면, 최상부에 위치한 집광체(40)의 삽입부(42)가 다음 이동공간(36)에 위치한 집광체(40)의 돌기부(43)를 당기는 연속작동을 통해 슬라이딩 작동하면서 이동하게 되는 것이다.

이때, 상기 집광체(40)는 수평부(41)의 상, 하부에 장착되는 이동레일(44)을 통해 부하 없이 신속하게 이동할 수 있는 것이다.

즉, 상기 이동레일(44)의 상, 하, 외면 방향에 장착되는 롤러(46)를 통해 상기 상·하 가이드레일(30)에 부하없이 신속하게 태양전지 모듈을 구성할 수 있게 되는 것이다.

다음으로 상기 집광체(40)가 장착되는 본체(20)는 건물 옥상(R)에 고정장착되는 위치조절수단(50)을 통해 위치 조절하되, 상기 본체(20)의 각도는 20 ~ 45°의 각도를 유지한다.

즉, 상기 전면판(20a)의 상, 하 보강체(24a, 26a)에 결합되는 제 1 높이부재(50a)와 제 2 높이부재(50b)의 유·공압 실린더(56)의 조작을 통해 높이를 조절하면 되는 것이다.

이때, 상기 전면판(20a)과 후면판(20b)을 연결하는 연결부재(20c)는 전면판(20a)의 높이조절시 고정부(20-1)를 중심으로 연결부(20c-2)가 승, 하강 회전작동하고 상기 가동부(20c-3)는 슬라이딩 작동하여 전면판(20a)과 후면판(20b)이 연동작동하면서 서로 지지하게 되는 것이다.

또한, 상기 위치조절수단(50)의 작동은 별도로 장착되는 제어부(미도시)에 일괄적으로 제어를 받을 수 있을 뿐만 아니라 자체적으로 설치되는 제어부(미도시)에의 제어되는 것이다.

그리고 상기와 같은 상태에서 우천이나 유지보수시를 위해 태양광 발전장치(10)를 보관 또는 절첩하고자 할 경우에는 위의 반대 순서로 상기 집광체(40)를 본체(20)의 장착공간(22)에 보관하면 되는 것이다.

이와 같이 본 발명은 태양광 발전장치는 옥상의 공간을 최대한 활용하면서도 직사광선에 의한 옥상슬라브의 온도상승을 막아 최상위층의 냉방에너지 절감을 도모하는 한편 우천시 빗물의 유입을 막아 옥상 방수층의 손상을 최소화하여 유지보수 비용을 절감할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 태양광 발전장치의 설치상태를 나타낸 평면도.

도 2는 본 발명에 따른 태양광 발전장치를 나타낸 측면도.

도 3은 본 발명에 따른 태양광 발전장치를 구성하는 본체와 상·하 가이드 레일와 집광체의 결합상태를 나타낸 측면도.

도 4는 본 발명에 따른 태양광 발전장치를 구성하는 집광체를 나타낸 정면도.

도 5 및 6은 본 발명에 따른 태양광 발전장치의 사용상태를 나타낸 평면도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명.

10 : 태양광 발전장치, 20 : 본체,

20a : 전면판, 20b : 후면판,

30 : 상·하 가이드 레일, 40 : 집광체,

50 : 위치조절수단, 60 : 솔라셀.

Claims (3)

1. 건물 옥상(R)에 설치되는 태양광 발전장치(10)에 있어서,

   다수개의 프레임(22a)을 연결하여 구성된 전면판(20a)과, 상기 전면판(20a)의 배면에 위치하고 금속판이나 플라스틱판을 절개하여 형성된 후면판(20b), 상기 전면판(20a)과 후면판(20b)을 연결하는 부분에 장착되는 연결부재(20c)로 이루어진 본체(20)와,

   상기 전면판(20a)의 상, 하에 각각 고정장착하고 내측을 향해 개방형성되는 공간부(32)의 수평길이방향으로 적어도 하나 이상의 구획판(34)을 장착하여 이동공간(36)을 형성하는 상·하 가이드 레일(30)과,

   상기 상·하 가이드 레일(30)의 이동공간(36)에 각각 장착하여 좌, 우 슬라이딩 작동시 연동작동하면서 접었다 펼쳐지는 다수개의 집광체(40)와,

   상기 전면판(20a)과 후면판(20b)의 저면에 다수개수를 장착하여 상기 본체(20)의 높이를 조절할 수 있도록 한 위치조절수단(50)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 집광체(40)는,

   소정의 면적을 가지고 상면에 다수의 솔라셀(60)이 부착되는 수평부(41)와,

   상기 수평부(41)의 내측 끝단에 하부를 향해 절곡 돌출형성되는 삽입부(42) 와,

   상기 수평부(41)의 외측 끝단에 상·하부를 향해 절곡 돌출형성되는 돌기부(43)와,

   상기 수평부(41)의 상, 하에 체결구(45)를 통해 고정결합되고 상, 하, 외면에는 롤러(46)가 구비되는 이동레일(44)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 위치조절수단(50)은,

   상기 전면판(20a)을 구성하는 상, 하 보강프레임(24a, 26a)에 수평길이방향으로 다수개의 제 1 높이부재(50a)와 다수개의 제 2 높이부재(50b)를 장착하고, 상기 후면판(20b)의 저면 길이방향으로 다수개의 제 3 높이부재(50c)를 장착하되,

   상기 높이부재(50a, 50b)는 건물 옥상(R)에 고정되는 지지판(52)과 상기 지지판(52)의 상부에 위치하고 내부에 장착되는 유·공압실린더(56)가 전면판(20a)과 후면판(20b)에 결합되는 지지바(54)로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.

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