KR101065055B1 - 태양광 추적장치 - Google Patents

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Abstract

태양의 고도와 방위를 추적할 수 있도록 된 구조의 태양광 추적장치가 개시되어 있다.
이 개시된 태양광 추적장치는, 설치 장소에 설치되는 지지대와; 지지대에 회동 가능하게 설치되는 집광 패널과; 집광 패널의 일 평면에 대하여 소정 기울기를 가지는 회전축을 중심으로, 태양의 일주운동에 따라 집광 패널이 회동되도록 집광 패널을 구동하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

태양광 추적장치{Solar Tracing Apparatus}
본 발명은 태양광 추적장치에 관한 것으로서, 상세하게는 태양의 고도와 방위를 추적할 수 있도록 된 구조의 태양광 추적장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전장치 또는 태양광 집열장치에 적용되는 태양광 추적장치는 구동방식에 따라 독립적으로 구동되는 2개의 구동축을 가지는 양축형과, 단일 구동축을 가지는 단축형으로 구분된다.
양축형 태양광 추적장치는 태양의 일주운동에 따른 고도와 방위를 추적할 수 있어서, 상대적으로 집광 효율이 높다는 이점이 있다. 한편 이 태양광 추적장치는 고도를 맞추기 위한 회전축과 방위를 맞추기 위한 회전축 각각을 구동하기 위하여 2개의 구동부를 포함하므로 제작 비용이 고가이고, 유지 및 보수가 어렵다는 단점이 있다.
종래의 단축형 태양광 추적장치는 고정된 경사 또는 경사 조정을 통해 태양의 방위만을 추적하도록 구성되므로, 제작비용과 유지보수 비용이 상대적으로 적게 들고, 고장 가능성이 낮다는 이점이 있다. 하지만 이 태양광 추적장치는 태양의 궤도와 일치되게 고도와 방위 변화에 맞추어 집광 패널의 방향을 조정하는 것이 제한 적이어서 집광효율이 낮다는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 태양의 일주운동시 고도와 방위 변화에 맞추어 태양과 수직에 가깝도록 집광 패널의 방향을 조정하여 집광효율을 높일 수 있도록 된 구조의 단축형 태양광 추적장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 태양광 추적장치는,
설치 장소에 설치되는 지지대와; 상기 지지대에 회동 가능하게 설치되는 집광 패널과; 상기 집광 패널의 일 평면에 대하여 소정 기울기를 가지는 회전축을 중심으로, 태양의 일주운동에 따라 상기 집광 패널이 회동되도록 상기 집광 패널을 구동하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 회전축과 상기 집광 패널이 이루는 각도 θ는 식 1을 만족한다.
<식 1>
A - φ - 2 ≤ θ ≤ A - φ + 2 [°]
여기서, 각도 φ는 태양광 추적장치의 설치 장소의 위도이고, 각도 A는 지평면에 대하여 상기 집광 패널이 이루는 각도이다.
또한, 상기 각도 A는 식 2를 만족할 수 있다.
<식 2>
90 - h - 2 ≤ A ≤ 90 - h + 2 [°]
여기서, 각도 h는 태양의 남중고도이다.
상기 지지대는, 설치 장소에 고정 설치되는 고정 지지대와; 상기 고정 지지대에 대하여 제1회전축을 중심으로 회동 가능하게 설치되는 제1회동 지지대와; 상기 제1회동 지지대에 대하여 제2회전축을 중심으로 회동 가능하게 설치되는 제2회동 지지대를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2회전축은 태양의 일주운동에 따라 상기 집광 패널이 회동되는 회전축인 것을 특징으로 한다.
상기 집광 패널은, 상기 제2회동 지지대에 대하여 제3회전축을 중심으로 회동 가능하게 설치될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 고정 지지대와, 상기 제1 및 제2회동 지지대가 3차원 직각 좌표계 상의 Z축 방향으로 배치시, 상기 제1회전축과 상기 제3회전축 각각은 Y축 방향으로 배치되고, 상기 제2회전축은 X축 방향으로 배치된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 제1 내지 제3회전축 가운데 적어도 어느 한 회전축에 설치되어, 상기 제1 및 제2회동 지지대 및 상기 집광 패널의 회동각을 소정 범위로 제한하는 스토퍼를 더 포함할 수 있다.
또한, 지평면과 상기 제1회동 지지대가 이루는 각도 B는 식 3을 만족하도록 설정되는 것이 바람직하다.
90 - φ - 2 ≤ B ≤ 90 - φ + 2 [°]
여기서, 각도 φ는 태양광 추적장치의 설치 장소의 위도이다.
상기 구동부는, 구동원과; 상기 제2회동 지지대가 상기 제2회전축을 중심으로 회전되도록, 상기 구동원에서 제공된 동력을 상기 제2회전축, 상기 제2회동 지지대 및 상기 집광 패널 중 적어도 어느 하나에 전달하는 동력전달부를 포함하여, 태양의 일주운동에 맞추어 상기 집광 패널을 상기 제2회전축을 회전 중심으로 회동 시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지대는, 설치 장소에 고정 설치되는 고정 지지대와; 상기 고정 지지대에 대하여 제1회전축을 중심으로 회동 가능하게 설치되는 제1회동 지지대와; 상기 제1회동 지지대에 대하여 제2회전축을 중심으로 회동 가능하게 가로 방향으로 설치되는 제2회동 지지대와; 상기 제2회동지지대에 위치 가변 가능하게 설치되어 상기 집광 패널을 지지하는 것으로, 상기 제2회전축과 상기 집광 패널 사이의 각도를 조절하는 한 쌍의 제3회동 지지대를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 한 쌍의 제3회동지지대 각각에는 소정 간격 이격되게 마련된 복수의 각도결정홈이 형성되고, 상기 복수의 각도 결정홈 가운데 선택된 소정 각도 결정홈에 대하여 상기 제2회동 지지대를 결합하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 태양광 추적장치는 소정 조건을 만족하는 제2회전축을 회전 중심으로 집광 패널을 회동함으로써 태양광의 집광효율을 높일 수 있으며, 종래의 단축형 태양광 추적장치와는 다르게 제2회전축을 중심으로 작은 각도를 회전시켜도 방위각이 크게 회동되므로 제2회전축의 구동에 소모되는 에너지를 절감할 수 있다. 또한, 단축형 태양광 추적 방식을 적용함으로써, 양축형 방식에 비하여 제작비용과 유지보수 비용을 줄일 수 있으며, 고장 가능성을 낮출 수 있다는 이점이 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 추적장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광 추적장치를 보인 사시도이고, 도 2는 도 1의 측면도이다.
도면들을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광 추적장치는 설치 장소에 설치되는 지지대(10)와, 상기 지지대(10)에 회동 가능하게 설치되는 집광 패널(30) 및, 집광 패널(30)을 구동하는 구동부(40)를 포함한다.
지지대(10)는 집광 패널(30)이 지평면(L)에 대하여 소정 각도를 유지하도록, 설치 장소에 집광 패널(30)을 설치한다. 여기서, 태양이 남중할 때 지평면에 대하여 집광 패널이 이루는 각도를 도 3에 도시한 바와 같이 각도 A라 할 때, 각도 A가 90°- h 가 되도록 설치하는 것이 이상적이며, 설치시의 오차를 고려하여, 각도 A가 수학식 1을 만족하도록 집광 패널(30)을 설치한다.
90 - h - 2 ≤ A ≤ 90 - h + 2 [°]
여기서, h는 태양의 남중고도를 나타낸다.
예컨대, 38도의 위도(φ)를 가지는 지역에 설치하고자 할 때, 해당 지역의 2009년 1월 1일 내지 2010년 6월 1일까지의 남중고도 변화 및 집광 패널의 설치 각도는 표 1과 같다.
남중고도(h) [°] 각도 A [°] 각도 θ [°]
2009-01-01 29 61 23
2009-02-01 35 55 17
2009-03-01 44 46 8
2009-04-01 56 34 -4
2009-05-01 66 24 -14
2009-06-01 73 17 -21
2009-07-01 75 15 -23
2009-08-01 70 20 -18
2009-09-01 60 30 -8
2009-10-01 49 41 3
2009-11-01 37 53 15
2009-12-01 30 60 22
2010-01-01 29 61 23
2010-02-01 35 55 17
2010-03-01 44 46 8
2010-04-01 56 34 -4
2010-05-01 66 24 -14
2010-06-01 73 17 -21
표 1은 집광 패널이 지평면에 대하여 이루는 각도 A가 90°- h를 만족하는 경우를 예로 나타낸 것이다. 예를 들어, 소수점 첫째 자리에서 반올림할 때 2009년 7월 1일의 남중고도(h)는 75°이므로 집광 패널(30)의 최적의 설치 각도 A는 15°(= 90° - 75°) 이고, 2009년 9월 1일의 남중고도(h)는 60°이므로 집광 패널(30)의 최적 설치 각도 A는 도 3에 도시된 바와 같이 30°이다.
이와 같이 집광 패널이 지평면(L)에 대하여 각도 A를 유지하도록 설치하는 경우, 태양의 남중시에 집광 패널의 집광 효율을 최대로 할 수 있다. 한편, 태양의 남중고도는 매일매일 변하는 반면, 일 단위로 각도 A를 조정하는 것은 현실적으로 어려운 바, 1개월 단위와 같이 소정 단위로 각도 A를 조정하는 것이 일반적이다. 이를 감안하여, 각도 A를 결정함에 있어서 ±2°의 오차 범위 내의 값을 가지도록 할 수 있다. 설치상 편의를 위해서는, 집광 효율이 낮아지더라도 상기 각도 A를 분기 또는 반기 단위로 조정하거나, 상기 ±2°의 오차 범위에서 벗어나게 설치될 수도 있다.
한편, 지구의 자전에 기인한 태양의 일주운동에 의하여, 태양의 고도는 시간이 경과함에 따라 변화하게 된다. 표 2와 표 3 각각은 2009년 7월 1일과 2009년 10월 1일의 태양의 고도 및 방위각 변화를 나타낸 것이다.
시간 방위각
[°]		 정남기준
방위		 태양
고도[°]		 단축
고도[°]		 태양축고도[°]
(실시예)
12 149 　 73 　 　
13 201 21 74 74 74
14 237 57 67 64 66
15 255 75 56 44 54
16 266 86 44 13 43
17 275 95 32 -19 31
18 283 103 20 -41 20
19 292 112 9 -54 9
20 300 120 -1 　 　
시간 방위각
[°]		 정남기준
방위		 태양
고도[°]		 단축
고도[°]		 태양축고도[°]
(실시예)
12 171 　 49 　 　
13 194 14 48 48 48
14 214 34 43 43 43
15 231 51 35 36 35
16 244 64 25 27 25
17 254 74 14 17 14
18 264 84 2 7 3
19 273 93 -9 　 　
표 2를 참조하면, 지구의 자전축 기울기에 의한 영향으로, 시간의 경과시 방위각 및 태양의 고도가 단위 시간 당 일정한 각도로 변화하지 않음을 알 수 있다. 따라서, 집광 패널의 평면에 나란한 방향으로 회전축을 마련하고, 상기 회전축을 중심으로 상기 구동부(40)를 통하여 상기 집광 패널(30)을 회전 구동하는 경우는, 시간의 경과함에 따라 집광 패널의 고도(=단축고도)가 태양의 고도에서 벗어나게 된다. 예를 들어, 13시에는 태양고도와 단축고도 각각이 74°로 일치하지만, 16시에는 태양고도와 단축고도 각각이 44°와 13°로 그 차이가 크게 벌어지게 되어 집광 패널의 집광 효율이 저하된다. 더 나아가 16시 이후에는 일몰 상태가 아님에도 집광 패널이 집광이 어려운 상태에 위치하게 된다.
이를 감안하여, 상기 구동부(40)는 집광 패널(30)의 평면과 각도 θ를 이루는 회전축(도 3의 23)을 따라 집광 패널(30)이 회전되도록 한다. 여기서, 각도 θ는 A - φ의 값을 만족하도록 설치되는 것이 이상적이며, 오차 등을 감안하여 수학식 2를 만족하도록 설치된다.
A - φ - 2 ≤ θ ≤ A - φ + 2 [°]
여기서, 각도 φ는 태양광 추적장치의 설치 장소의 위도이고, 각도 A는 지평면(L)에 대하여 상기 집광 패널(30)이 이루는 각도이다. 예컨대, 설치 지역의 위도(φ)를 38°라고 할 때, 설치지역에서 적합한 회전축 각도 θ (= A - φ)는 표 1과 같다.
예를 들어, 소수점 첫째 자리에서 반올림할 때 2009년 7월 1일의 집광 패널의 설치 각도 A는 15°이므로, 각도 θ는 -23°( = 15°- 38°) 이다. 여기서, 각도 θ가 음의 부호(-)를 가지는 경우는 상기 회전축(23)이 집광 패널(30)로부터 반시계방향으로 각도 θ 만큼 회전 배치된 경우를 의미하고(도 3 참조), 각도 θ가 양의 부호(+)를 가지는 경우는 상기 회전축(23)이 집광 패널(30)로부터 시계방향으 로 각도 θ 만큼 회전 배치된 경우를 의미한다(도 6 참조).
이와 같이 회전축(23)의 각도 θ를 설정하고, 상기 회전축(23)을 중심으로 상기 구동부(40)를 통하여 상기 집광 패널(30)을 회전 구동하는 경우는, 시간의 경과함에 따라 집광 패널(30)의 고도(=태양축 고도)가 태양의 고도와 유사한 값을 가지게 된다(표 2 참조).
마찬가지로, 2009년 10월 1일의 태양의 남중고도(h)를 49°라고 할 때, 집광 패널의 최적의 설치 각도 A는 41°이므로, 최적의 회전축 각도 θ는 3°(= 41°- 38°) 이다. 이와 같이 회전축 각도 θ를 설정하고, 상기 회전축(23)을 중심으로 상기 구동부(40)를 통하여 상기 집광 패널(30)을 회전 구동하는 경우는 표 3에 나타낸 바와 같이, 시간의 경과함에 따라 집광 패널의 고도(=태양축 고도)가 태양의 고도와 유사한 값을 가지게 됨을 알 수 있다.
상기한 바와 같이 집광 패널(30)이 지평면(L)에 대하여 각도 A를 유지하도록 설치하고, 집광 패널(30)의 회전 기준이 되는 회전축(23)의 각도 θ를 수학식 2의 조건을 만족하도록 함으로써, 집광 패널(30)의 집광 효율을 최대로 할 수 있다. 여기서, 회전축(23)의 각도 θ를 설정함에 있어서, 일 단위로 각도 θ를 조정하는 것은 현실적으로 어려운 점과, 구동오차 등을 감안하여 볼 때, 각도 θ를 결정함에 있어서 ±2°의 오차 범위 내의 값을 가지도록 할 수 있다. 물론, 설치상 편의를 위해서는 집광 효율이 낮아지더라도 상기 각도 θ가 상기 ±2°의 오차 범위에서 벗어나게 설치될 수도 있다.
상기 지지대(10)는 고정 지지대(11), 제1 및 제2회동 지지대(13)(15)를 포함 할 수 있다. 고정 지지대(11)는 태양광 추적장치의 설치 장소에 고정 설치된다. 제1회동 지지대(13)는 고정 지지대(11)에 대하여 제1회전축(21)을 중심으로 회동 가능하게 설치된다. 제2회동 지지대(15)는 제1회동 지지대(13)에 대하여 제2회전축(23)을 중심으로 회동 가능하게 설치된다.
여기서 제2회전축(23)은 태양의 일주 운동에 따라 집광 패널(30)이 회동되는 회전축을 나타내며, 집광 패널(30)은 제2회동 지지대(15)에 대하여 제3회전축(25)을 중심으로 회동 가능하게 설치된다.
제1 내지 제3회전축(21)(23)(25)의 배치 관계를 살펴보면 다음과 같다. 도 1에 도시된 바와 같이 고정 지지대(11), 제1 및 제2회동 지지대(13)(15) 각각을 3차원 직각 좌표계 상의 Z축 방향으로 배치시, 제1회전축(21)과 제3회전축(25)은 Y축 방향으로 상호 평행하게 배치되고, 제2회전축(23)은 X축 방향으로 배치된다.
지평면(L)과 상기 제1회동 지지대(13)가 이루는 각도 B는 90 - φ을 만족하는 것이 이상적이며, 설치 오차 등을 고려하여 수학식 3을 만족하는 것이 바람직하다.
90 - φ - 2 ≤ B ≤ 90 - φ + 2 [°]
여기서, 각도 φ는 태양광 추적장치가 설치된 장소의 위도이다.
예를 들어, 태양광 추적장치가 설치되는 지역의 위도를 38°라고 하면, 각도 B는 50°내지 54°사이의 값, 보다 바람직하게는 52°를 가지도록 설치할 수 있다. 여기서, 각도 B는 태양광 추적장치를 위도를 달리하는 다른 장소에 변경 설치하지 않는 한 가변되지 않는다. 이를 고려하여 제1회동 지지대(13)는 각도 B를 유지한 상태로 고정 지지대(11)에 대하여 별도의 고정 브라켓(미도시)에 의하여 고정 설치될 수 있다.
또한, 본 발명은 제1 내지 제3회전축(21)(23)(25) 가운데 적어도 어느 한 회전축에 설치되어, 상기 제1 및 제2회동 지지대(13)(15) 및 상기 집광 패널(30)의 회동각을 소정 범위로 제한하는 스토퍼(도 4의 50)를 더 포함할 수 있다. 도 4는 제1회동 지지대(13)와 제2회동 지지대(15) 사이에 스토퍼(50)가 설치된 경우를 예로 들어 나타낸 것이다. 도 4를 참조하면, 스토퍼(50)는 제2회전축(23)에 결합되며, 판면에 멈춤홈(51a)이 형성된 멈춤판(51)과, 제2회동 지지대(15)에 형성된 멈춤돌기(55)를 포함할 수 있다. 멈춤돌기(55)는 그 단부가 멈춤홈(51a) 내에 위치되어, 상기 제2회동 지지대(15)가 상기 제1회동 지지대(13)에 대하여 제2회전축(23)을 중심으로 회동시, 회동각 범위를 규제하고 집광 패널을 안정화시키는 역할을 한다.
도 2를 참조하면, 상기 구동부(40)는 동력을 제공하는 구동원(41)과 동력을 전달하는 동력전달부(45)를 포함한다. 구동원(41)은 도 2에 도시된 바와 같이 고정 지지부(11)에 설치되거나, 제1회동 지지부(13)에 설치되어 구동력을 제공한다. 상기 동력전달부(45)는 상기 제2회동 지지대(15)가 제2회전축(23)을 중심으로 회전되도록, 구동원(41)에서 제공된 동력을 제2회전축(23), 제2회동 지지대(15) 및 집광 패널(30) 중 적어도 어느 하나에 전달한다. 따라서 상기 구동부(40)는 태양의 일주운동에 맞추어 상기 집광 패널을 상기 제2회전축을 회전 중심으로 회동 시킬 수 있 다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 동력전달부(45)는 구동원(41)을 제2회전축(23)에 전달하는 구동벨트를 포함할 수 있다. 상기 구동벨트는 구동체인 등의 형태로도 구현될 수 있다. 또한, 동력전달부(45)는 구동원(41)과 제2회전축(23) 사이에 마련된 적어도 하나의 기어에 의하여 동력을 전달하는 구성도 가능하다.
도 5를 참조하면, 다른 실시예에 따른 동력전달부는 직선 왕복 운동하는 적어도 하나의 실린더(141)(145)를 포함할 수 있다. 이 경우, 실린더(141)(145)의 직선 왕복 운동에 의하여 제2회전축(23)을 회전시킴으로써 집광 패널(30)의 방향을 조정할 수 있다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광 추적장치는 단축형 태양광 추적 방식을 적용함에 있어서, 소정 조건을 만족하는 제2회전축(23)을 회전 중심으로 집광 패널을 회동함으로써 태양광의 집광효율을 높일 수 있다. 또한, 단축형 태양광 추적 방식을 적용함으로써, 양축형 방식에 비하여 제작비용과 유지보수 비용을 줄일 수 있으며, 고장 가능성을 낮출 수 있다는 이점이 있다.
또한, 상기한 바와 같이 제1실시예에 따른 태양광 추적장치를 구성함에 있어서, 각도 A를 1개월 단위로 조정하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과한 것으로 매일, 매주, 10일, 45일 등과 같이 사용자가 임의로 선택하여 조정하는 것이 가능하다. 더 나아가 각도 A를 자동적으로 제어하기 위하여 집광 패널의 회동각을 조정하는 구동원(미도시) 및 상기 구동원을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 태양의 남중고도를 조절하는 작업을 자동화 할 수 있으므로, 태양광 추적장치의 유지 관리 부담을 줄일 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 추적장치를 보인 개략적인 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 추적장치는 집광 패널을 지지하는 지지대(110)를 구성함에 있어서, 제1 및 제2지지대(111)(115)로 구성할 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2지지대(111)(115) 각각은 고정 지지대, 제1 및 제2회동 지지대를 포함한다.
이와 같이, 제1 및 제2지지대(111)(115)를 더 포함하고, 이를 통하여 집광 패널(30)을 지지함으로써, 제1실시예에 따른 태양광 추적장치의 지지 구조에 비하여 안정적으로 집광 패널(30)을 지지할 수 있다.
이와 같이 제1 및 제2지지대(111)(115)를 통하여 집광 패널을 지지하는 경우는 제1지지대(111) 또는 제2지지대(115)의 높낮이를 조절하여, 제1 및 제2지지대(111)(115) 각각의 제2회전축(123a)(123b)이 동일 축선 상에 배치되도록 한다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 태양광 추적장치를 보인 개략적인 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 태양광 추적장치는 설치 장소에 설치되는 지지대(210)와, 상기 지지대(210)에 회동 가능하게 설치되는 집광 패널(30)를 포함한다.
지지대(210)는 설치 장소에 고정 설치되는 고정 지지대(211)와, 제1회동 지지대(213), 제2회동 지지대(215) 및 한 쌍의 제3회동 지지대(216)(217)를 포함한 다. 제1회동 지지대(213)는 고정 지지대(211)에 대하여 제1회전축(221)을 중심으로 회동 가능하게 설치된다. 제2회동 지지대(215)는 상기 제1회동 지지대(213)에 대하여 제2회전축(223a)(223b)을 중심으로 회동 가능하게 가로 방향으로 설치된다.
여기서, 고정 지지대(211)와 제1회동 지지대(213)가 이루는 각도는 설치 장소의 위도에 따라 결정되는 것으로, 특정 장소에 설치시 그 값을 변경하지 않는다. 이를 감안함과 아울러 제2회동 지지대(215)를 견고히 지지하기 위하여, 고정 지지대(211)와 제2회동 지지대(215) 사이에는 보조 고정부재(219)가 더 포함될 수 있다. 이 보조 고정부재(219)에는 다수의 설치홈(219a)이 형성되어, 설치 장소의 위도에 맞추어 보조 고정부재(219)의 길이를 조절하여 설치할 수 있다.
한 쌍의 제3회동 지지대(216)(217) 각각은 제2회동 지지대(215)의 양 단부 각각에 위치 가변 가능하게 설치된다. 이 제3회동 지지대(216)(217)는 집광 패널(30)이 제3회전축(225a)(225b)를 중심으로 회전 가능하도록 지지하며, 상기 제2회전축(223a)(223b)의 연장 선상과 상기 집광 패널(30) 사이의 각도를 조절한다.
이를 위하여, 한 쌍의 제3회동 지지대(216)(217) 각각에는 소정 간격 이격되게 마련된 복수의 각도결정홈(216a)(217a)이 형성되고, 복수의 각도 결정홈(216a)(217a) 가운데 선택된 소정 각도 결정홈에 대하여 상기 제2회동 지지대를 결합한다. 여기서, 각도결정홈(216a)(217a)의 형성 위치는 지구의 공전운동에 기인한 태양의 월별 남중고도 변화, 분기별 남중고도 변화 등에 맞추에 소정 간격 이격되게 형성될 수 있다. 예를 들어, 월별로 회전축 각도 θ를 조정하고자 하는 경우, 각도결정홈(216a)(217a)은 해당 월의 각도에 대응하는 위치에 형성된다. 따라서 조 정 월에 맞는 각도 결정홈을 이용하여 제3회동 지지대(216)(217)를 제2회동 지지대(215)에 결합하는 것으로, 제2회전축(223a)(223b)과 집광 패널(30) 사이각을 해당 월에 맞추어 용이하게 조절할 수 있다.
도 7은 각도결정홈의 예로서, 한 쌍의 제3회동 지지대(216)(217) 각각에 3개씩 형성된 것을 나타내었으나, 이는 예시적인 것에 불과한 것으로서 다양한 형태로 변형 가능하다. 예컨대, 월 단위로 살펴볼 때, 각 θ는 양의 값과 음의 값을 가지는 횟수가 각각 6회이므로, 이에 맞추어 집광 패널(30)과 제2회전축(223a)(223b) 사이각 θ를 맞출 수 있도록 제3회동 지지대(216)(217) 각각에 6개씩의 각도 결정홈을 형성할 수 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광 추적장치를 보인 요부 발췌 사시도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광 추적장치를 보인 측면도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광 추적장치의 2009년 9월1일자 배치를 보인 도면.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광 추적장치의 제1회동 지지대와 제2회동 지지대 사이에 스토퍼가 설치된 경우를 보인 도면.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광 추적장치의 동력전달부의 변형예를 보인 개략적인 측면도.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 태양광 추적장치를 보인 측면도.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 태양광 추적장치를 보인 측면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10, 110: 지지대 11: 고정 지지대
13: 제1회동 지지대 15: 제2회동 지지대
21: 제1회전축 23, 123a, 123b: 제2회전축
25: 제3회전축 30: 집광 패널
40: 구동부 41: 구동원
45: 동력전달부

Claims (12)

  1. 태양광 추적장치에 있어서,
    설치 장소에 설치되는 지지대와;
    상기 지지대에 회동 가능하게 설치되는 집광 패널과;
    상기 집광 패널의 일 평면에 대하여 소정 기울기를 가지는 회전축을 중심으로, 태양의 일주운동에 따라 상기 집광 패널이 회동되도록 상기 집광 패널을 구동하는 구동부를 포함하며,
    상기 회전축과 상기 집광 패널이 이루는 각도 θ는 식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적장치.
    <식 1>
    A - φ - 2 ≤ θ ≤ A - φ + 2 [°]
    여기서, 각도 φ는 태양광 추적장치의 설치 장소의 위도이고, 각도 A는 지평면에 대하여 상기 집광 패널이 이루는 각도이며, 각도 θ가 양의 부호를 가지는 경우는 상기 회전축이 집광 패널로부터 시계방향으로 각도 θ 만큼 회전 배치된 경우를 의미하고, 각도 θ가 음의 부호를 가지는 경우는 상기 회전축이 집광 패널로부터 반시계방향으로 각도 θ 만큼 회전 배치된 경우를 의미한다.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 각도 A는 식 2를 만족하는 것을 특징으로 태양광 추적장치.
    <식 2>
    90 - h - 2 ≤ A ≤ 90 - h + 2 [°]
    여기서, 각도 h는 태양의 남중고도이다.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 지지대는,
    설치 장소에 고정 설치되는 고정 지지대와;
    상기 고정 지지대에 대하여 제1회전축을 중심으로 회동 가능하게 설치되는 제1회동 지지대와;
    상기 제1회동 지지대에 대하여 제2회전축을 중심으로 회동 가능하게 설치되는 제2회동 지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2회전축은,
    태양의 일주운동에 따라 상기 집광 패널이 회동되는 회전축인 것을 특징으로 하는 태양광 추적장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 집광 패널은,
    상기 제2회동 지지대에 대하여 제3회전축을 중심으로 회동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 태양광 추적장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 고정 지지대와, 상기 제1 및 제2회동 지지대가 3차원 직각 좌표계 상의 Z축 방향으로 배치시,
    상기 제1회전축과 상기 제3회전축 각각은 Y축 방향으로 배치되고, 상기 제2회전축은 X축 방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 태양광 추적장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3회전축 가운데 적어도 어느 한 회전축에 설치되어, 상기 제1 및 제2회동 지지대 및 상기 집광 패널의 회동각을 소정 범위로 제한하는 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적장치.
  9. 제4항에 있어서,
    지평면과 상기 제1회동 지지대가 이루는 각도 B는 식 3을 만족하는 것을 특징으로 태양광 추적장치.
    <식 3>
    90 - φ - 2 ≤ B ≤ 90 - φ + 2 [°]
    여기서, 각도 φ는 태양광 추적장치의 설치 장소의 위도이다.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 구동부는,
    구동원과;
    상기 제2회동 지지대가 상기 제2회전축을 중심으로 회전되도록, 상기 구동원에서 제공된 동력을 상기 제2회전축, 상기 제2회동 지지대 및 상기 집광 패널 중 적어도 어느 하나에 전달하는 동력전달부를 포함하며,
    태양의 일주운동에 맞추어 상기 집광 패널을 상기 제2회전축을 회전 중심으로 회동시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 태양광 추적장치.
  11. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 지지대는,
    설치 장소에 고정 설치되는 고정 지지대와;
    상기 고정 지지대에 대하여 제1회전축을 중심으로 회동 가능하게 설치되는 제1회동 지지대와;
    상기 제1회동 지지대에 대하여 제2회전축을 중심으로 회동 가능하게 가로 방향으로 설치되는 제2회동 지지대와;
    상기 제2회동지지대에 위치 가변 가능하게 설치되어 상기 집광 패널을 지지하는 것으로, 상기 제2회전축과 상기 집광 패널 사이의 각도를 조절하는 한 쌍의 제3회동 지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제3회동지지대 각각에는 소정 간격 이격되게 마련된 복수의 각도결정홈이 형성되고, 상기 복수의 각도 결정홈 가운데 선택된 소정 각도 결정홈에 대하여 상기 제2회동 지지대를 결합하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적장치.
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