KR101102381B1

KR101102381B1 - 이동형 태양광 발전장치

Info

Publication number: KR101102381B1
Application number: KR1020090064704A
Authority: KR
Inventors: 한순종; 정택환
Original assignee: 에스케이디앤디 주식회사
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2012-01-05
Anticipated expiration: 2029-07-16
Also published as: KR20110007270A

Abstract

본 발명은 작업장에서 일괄적으로 별도 제작한 다음 현장으로 이송하여 간편하게 설치할 수 있는 이동형 태양광 발전장치에 관한 것으로, 이를 위하여 상면에 태양전지판을 가지는 복수의 판넬고정체가 힌지축으로 연결되어 일렬로 구성되고 바깥쪽에 배치된 두 개의 판넬고정체에 언폴딩아암의 양단부가 각각 체결되어 이 판넬고정체의 옆면을 따라 이동가능하게 구비되는 태양전지판 모듈과, 복수로 구성되는 상기 언폴딩아암을 각각 상하로 승강되게 하는 복수의 수직 액츄에이터 및 직립 구성된 수직 액츄에이터를 태양전지판 모듈의 길이방향으로 수평이동되게 하는 수평 액츄에이터를 포함하는 태양전지판 조립체를 구성하고, 상기 태양전지판 조립체를 태양전지판 모듈의 너비방향으로 하나 이상 배열하여 구성한다.

태양전지판, 태양전지판 모듈, 태양전지판 조립체, 액츄에이터, 접철식

Description

이동형 태양광 발전장치{Mobile sunlight collector system}

본 발명은 이동형 태양광 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 작업장에서 접철식으로 별도 제작한 다음 현장으로 이송하여 간편하게 설치할 수 있는 이동형 태양광 발전장치에 관한 것이다.

태양광 발전은 무한정, 무공해의 태양 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 기술로서, 반도체 pn접합으로 구성된 태양전지(solar cell)에 태양광이 조사(照射)되면 광(光)에너지에 의한 전자(電子)-양공(陽孔) 쌍이 생겨나고, 전자와 양공이 이동하여 n층과 p층을 가로질러 전류가 흐르게 되는 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의해 기전력이 발생하여 외부에 접속된 부하(負荷)에 전류가 흐르게 된다.

이러한 태양전지는 필요한 단위 용량으로 직(直)·병렬(竝列) 연결하여 기후에 견디고 단단한 재료와 구조의 만들어진 태양전지 모듈(solar cell module)로 상품화된다.

그러나 상기와 같은 기본 원리를 가지는태양전지는 일사량에 따른 발전량의 편차가 심하므로 안정된 전력 공급을 위한 추가적인 설비 보완이 필요한 단점이 있다.

근래에는 태양전지판을 태양의 이동방향에 따라 이동시킬 수 있는 태양광 추적장치를 설치하여 태양전지판을 통해 충분한 태양광을 수집하기 위한 방안이 제시되고 있다.

통상 태양광 발전모듈은 발전효율을 극대화하기 위해 태양의 직사광선이 태양광 발전모듈의 전면에 수직으로 입사할 수 있도록 동력 또는 기기조작을 통하여 태양의 위치를 추적해 가는 추적식, 계절 또는 월별로 태양의 고도에 따라 상하로 위치가 변화되는 반고정식, 태양의 고도에 관계없이 위치가 고정되는 고정식 등이 있다.

그러나, 이러한 종래의 태양광 발전장치는 설치하고자 하는 현장에 바닥공사 및 지지대(예를 들어 태양전지 모듈을 설치하기 위한 철공 등) 설치 등의 기초공사를 마친 다음, 태양전지 모듈을 구성하는 구성부품 및 태양전지 모듈의 설치를 위한 기타 설비 등을 현장으로 이송하고 현장에서 직접 작업해야 함에 따른 어려움이 있다.

또한, 여름같이 비나 태풍이 잦은 경우 기후에 따라 현장에서의 작업이 지연되어 공사기간이 연장되고, 이에 따라 설치비용이 증가하는 등의 문제를 초래하게 된다.

또한, 종래의 태양광 발전장치는 설치 뿐 아니라 철거도 복잡하기 때문에 태 풍이 다가올 시 신속한 철거 내지는 파손방지를 위한 보호조치가 불가능하여 발전장치에 오염 및 손상이 발생하고, 손상이 심한 경우 재사용이 어려운 문제가 있다.

그리고, 다수의 태양전지 모듈을 사용하여 태양광 발전장치를 설치할 때, 개개의 태양전지 모듈이 태양광의 방향을 따라 회전하면 인접한 태양전지 모듈에 그림자를 형성하게 되어 태양광의 수집효율을 저하하는 등의 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 복수의 태양전지판을 이용하여 접철식으로 제조되는 태양전지판 조립체를 작업장에서 별도로 제작하여 현장에 설치하도록 된 이동형 태양광 발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에서 제공하는 태양전지판 조립체는 다음과 같은 특징이 있다.
상기 태양전지판 조립체는 상면에 태양전지판을 가지는 복수의 판넬고정체가 힌지축으로 연결되어 일렬로 구성되고 상기 판넬고정체의 좌우 폭방향 옆면에는 언폴딩아암의 양단부가 판넬고정체에 있는 가이드슬릿에 끼워지는 끼움후크를 이용하여 선형 이동가능하게 구비되는 태양전지판 모듈과, 상기 언폴딩아암의 중앙에 연결 설치되어 언폴딩아암을 상하로 승강되게 하며 태양전지판 모듈의 전후 길이방향으로 배치되어 있는 제1수직 액츄에이터와 제2수직 액츄에이터로 구성되는 수직 액추에이터와, 상기 제1수직 액츄에이터와 제2수직 액츄에이터 사이에 연결되어 제1수직 액츄에이터와 제2수직 액츄에이터를 태양전지판 모듈의 전후 길이방향으로 수평이동되게 하는 수평 액츄에이터를 포함하여 구성되는 것이 특징이다.

그리고, 본 발명은 상기와 같은 태양전지판 조립체가 태양전지판 모듈의 좌우 폭방향으로 하나 이상 배열되어 구성되는 이동형 태양광 발전장치도 제공한다.

본 발명에 따른 이동형 태양광 발전장치는 작업실 등에서 접철식으로 별도 제작하여 현장으로 운반한 다음 설치되는 것으로, 현장에서의 설치 및 철거가 용이하고, 태풍이 올 시 신속하게 철거하는 등의 방법으로 태양광 발전장치의 손상을 방지할 수 있다.

이에 따라 본 발명은 제작시 기후의 영향을 받지 않으므로 날씨에 따라 설치작업이 중단되는 것을 방지하고 설치공사기간이 단축되는 효과를 얻을 수 있으며, 이에 따라 장기간 현장공사에 따른 시공비를 절약할 수 있다.

또한, 본 발명은 복수의 태양전지판이 일렬로 배열구성되는 태양전지판 조립체를 횡방향으로 배치하여 시공함으로써 태양광 집적효율을 증대시킬 수 있다.

그리고, 본 발명은 추가적으로 태양전지판의 펼침을 안내하는 가이드레일을 접이식으로 구성함으로써 컨테이너 박스 등에 보관하여 운반하기 용이한 장점도 있다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

본 발명의 실시예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 설명에 있어서 종래의 기술과 동일한 부분에 대하여 중복되는 설명은 생략되는 것도 있다.

본 발명은 현장이 아닌 실내 작업장 등에서 미리 제작한 다음, 시공하고자 하는 현장으로 운반하여 현장에 설치해 둔 지지대 등에 조립설치되는 이동형 태양 광 발전장치에 관한 것으로, 작업장에서 별도로 제작하기 때문에 비나 태풍과 같은 기후의 영향을 받지 않고 단시간 내에 제작할 수 있어 공사기간이 단축된다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

첨부한 도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 이동형 태양광 발전장치를 구성하는 태양전지판 조립체의 일실시예를 펼친 상태와 접은 상태로 각각 보여주는 사시도이고, 도 3a ~ 도 3c는 본 발명에 따른 태양전지판 조립체의 설치과정을 개략적으로 보여주는 측단면도이며, 도 4a ~ 도 4b는 태양전지판 조립체의 태양전지판 모듈을 태양광의 이동을 따라 제어하는 과정을 보여주는 개략적인 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양전지판 조립체(100)는 접힘 가능하게 접철식으로 마련되는 태양전지판 모듈(110)과, 상기 태양전지판 모듈(110)의 상하 승강작용을 가능하게 하는 수직 액츄에이터(120)와, 상기 수직 액츄에이터(120)의 좌우 왕복운동을 가능하게 하는 수평 액츄에이터(130)와, 태양전지판 모듈(110)의 폭방향 기울기를 조정 가능하게 하는 레일 액츄에이터(160) 및 각 액츄에이터의 동작을 제어하는 컨트롤러(미도시)를 포함하여 구성된다.

상기 태양전지판 모듈(110)은 상면에 태양전지판(111a)이 구비되는 복수의 판넬고정체(111)가 힌지축으로 연결되어 일렬로 구성되는 것으로, 힌지축(113)을 중심으로 각 판넬고정체(111)가 회전되어 접힘 가능하게 된다.

그리고, 상기 태양전지판 모듈(110)에는 상기 판넬고정체(111)의 좌우 폭방향 옆면을 따라 이동가능하게 설치되는 언폴딩아암(115)이 구비된다.

본 발명은 상기 언폴딩아암(115)의 양단부가 판넬고정체(111)의 옆면을 따라 선형 이동가능하도록 하기 위하여, 태양전지판 모듈(110)에서 바깥쪽에 배치된 힌지축(113) 즉, 제1사이드힌지축(113a) 및 제2사이드힌지축(113b)의 양측에 연결되는 각각의 판넬고정체(111)의 옆면에 길이방향으로 가이드슬릿(112)이 형성되고, 상기 언폴딩아암(115)의 양단부에는 가이드슬릿(112)에 상응하는 끼움후크(115a)가 구비된다.

상기 끼움후크(115a)는 언폴딩아암(115)의 선형 이동시 언폴딩아암(115)의 양단부가 가이드슬릿(112)에서 이탈되는 것을 방지하기 위하여 끼움후크(115a)의 끝단부가 가이드슬릿(112)의 너비보다 큰 직경을 가지도록 마련될 수 있다.

한편, 상기 언폴딩아암(115)은 태양전지판 모듈(110)의 상하좌우 네 곳의 옆면에 설치되고, 각 언폴딩아암(115)의 중앙에는 이 언폴딩아암(115)을 상하로 승강되게 하는 수직 액츄에이터(120)가 연결설치된다.

그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 태양전지판 모듈(110)의 전후 길이방향으로 배치구성된 수직 액츄에이터(120) 즉, 제1수직 액츄에이터(121)와 제2수직 액츄에이터(122)로 구성되는 수직 액츄에이터(120)와, 상기 제1수직 액츄에이터(121)와 제2수직 액츄에이터(122) 사이에 연결되는 수평 액츄에이터(130)가 마련된다.

상기 수평 액츄에이터(130)는 상하로 수직하게 직립 구성된 수직 액츄에이터(120)를 태양전지판 모듈(110)의 전후 길이방향으로 수평이동되게 한다.

본 발명에서 태양전지판 모듈(110)은 수평 액츄에이터(130)가 구동되어 신장됨에 따라 접혀있던 판넬고정체(111)가 힌지축(113)을 기준으로 회전하여 일부(가 운데 부분) 펼쳐지게 되고, 수직 액츄에이터(120)가 구동되어 상기 언폴딩아암(115)이 승강됨에 따라 태양전지판 모듈(110)이 일측으로 기울어지게 된다.

이때, 상기 언폴딩아암(115)과 태양전지판 모듈(110)의 옆면 기울기가 일치되면서 태양전지판 모듈(110)의 바깥쪽에 배치된 판넬고정체(111)가 펼쳐지게 되어 태양전지판 모듈(110)의 옆면이 직선형으로 완전히 펼쳐지게 된다.

또한, 본 발명은 수평 액츄에이터(130)의 구동에 의해 수직 액츄에이터(120)의 전후 수평이동이 용이하도록 하기 위하여 수직 액츄에이터(120)의 하단에 연결설치되는 롤링모듈(140)을 더 포함한다.

도시된 바와 같이, 상기 롤링모듈(140)은 수직 액츄에이터(120)의 하단에 설치되는 메인롤러(141)와, 상기 메인롤러(141)를 지지하기 위한 한 쌍의 서포트롤러(142)를 포함한다.

상기 서포트롤러(142)는 메인롤러(141)의 양측방향 즉, 수평 액츄에이터(130)의 왕복운동방향과 동일한 방향으로 배치구성된다.

또한, 본 발명은 롤링모듈(140)의 이동을 안내하기 위한 가이드레일(150)이 더 포함될 수 있다.

본 발명의 실시예에서 메인롤러(141)와 서포트롤러(142)는 기어 모양으로 구비될 수 있고, 이러한 롤링모듈(140)에 치합되도록 상기 가이드레일(150)은 톱니 모양으로 마련될 수 있다.

그리고, 상기 가이드레일(150)에 힌지접힘부(151)가 구비되어 이 힌지접힘부(151)를 중심으로 가이드레일(150)의 양단부가 수직하게 접힐 수 있도록 구성 가 능하다.

이를 위하여, 상기 힌지접힘부(151)를 일정치 이상의 외력이 가해져야 회전가능한 힌지축으로 구성하거나, 혹은 상기 가이드레일(150)을 센터레일(153)과 두 개의 사이드레일(154)로 분리구성하고, 분리된 센터레일(153)과 사이드레일(154)을 힌지핀을 관통시켜 체결할 수 있도록 구성하여 센터레일(153)과 사이드레일(154)이 펼쳐지거나 접힌 상태로 고정되게 구성할 수 있다.

이와 같은 가이드레일(150)은 그 양단부를 수직하게 접어서 이송한 다음, 시공현장에 도착하면 기초공사를 마친 지지대 등에 본 발명에 따른 태양전지판 조립체(100)를 배치 혹은 조립하여 상기 가이드레일(150)을 펼쳐서 바로 시공할 수 있다.

통상 태양은 뜨고 지는 방향에 따라 동쪽에서 서쪽으로 이동하게 되는데, 본 발명은 이러한 태양광의 이동을 따라 태양전지판 모듈(110)이 회전하도록 하기 위하여, 태양전지판 모듈(110)의 좌우 폭방향 기울기를 조정 가능하게 하는 레일 액츄에이터(160)를 구비할 수 있다.

상기 레일 액츄에이터(160)는 한 쌍의 가이드레일(150) 사이에 연결구성되어 구동됨으로써 가이드레일(150)이 태양전지판 모듈(110)의 좌우 폭방향으로 수평이동되게 한다.

삭제

즉, 도 4a 및 4b에 도시한 바와 같이, 컨트롤러가 태양전지판 모듈(110)의 좌우 폭방향을 기준으로 좌측의 수직 액츄에이터(123,124)를 상승시킴과 더불어 우측의 수직 액츄에이터(121,122)를 하강시키면, 이때의 태양전지판 모듈(110)은 좌우 폭방향 양쪽 옆면의 수직 액츄에이터(121,122,123,124)와의 연결부위인 통상의 볼조인트(180)를 이용하여 한 쪽으로 기울어지게 되고, 이와 동시에 레일 액츄에이터(160)를 구동시키면 가이드레일(150)이 수평의 화살표 방향과 같이 수평이동되면서 태양전지판 모듈(110)이 태양광을 따라 어느 정도 회전하게 된다.

본 발명은 상기 레일 액츄에이터(160)의 구동으로 인한 가이드레일(150)의 왕복운동이 용이하도록 하기 위하여 상기 가이드레일(150)의 이동을 안내하는 리니어 가이드(170)가 구성될 수 있다.

본 발명에서 액츄에이터는 수동식, 기계식, 공압식 혹은 유압식 등의 실린더장치로 구성될 수 있고, 본 발명에 따른 모든 액츄에이터의 구동은 컨트롤러에 의해 제어될 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 실시예의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 수평 액츄에이터(160)가 컨트롤러의 명령에 의해 구동되어 신장됨에 따라 롤링모듈(140)과 함께 수직 액츄에이터(120)가 전후 수평방향으로 이동되고, 이에 따라 태양전지판 모듈(110)의 가운데 부분에 배치된 판넬고정체(111)가 펼쳐진다.

다음, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1수직 액츄에이터(121)를 하강시키고 제2수직 액츄에이터(122)는 상승시켜서 태양전지판 모듈(110)이 좌측으로 기울어지도록 한다.

이때, 언폴딩아암(115)의 양단부가 판넬고정체(111)에 가이드슬릿(112)을 따라 힌지축(113)으로 근접하게 이동하면서 바깥쪽에 배치된 판넬고정체(111)를 도 3c와 같이 펼치게 된다.

이러한 작동과정은 태양전지판 모듈(110)의 좌우 폭방향을 기준으로 좌측의 수직 액츄에이터(123,124) 및 우측의 수직 액츄에이터(121,122)에 동일하게 적용되고, 이에 따라 태양전지판 모듈(110)이 직선형으로 펼쳐지게 된다.

다음, 펼쳐진 태양전지판 모듈(110)이 태양의 이동방향을 따라 회전하도록 하기 위하여, 컨트롤러가 레일 액츄에이터(160)를 구동시키면 도 4a ~ 도 4b에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 가이드레일(150)이 상호 근접하게(혹은 멀어지게) 이동하면서 태양전지판 모듈(110)이 너비방향으로 기울어지며 회전하게 되고, 이에 따라 태양광의 이동을 따라 이동하게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 태양전지판 조립체를 배열하여 설치된 태양광 발전장치를 보여주는 사시도이다.

본 발명에 따른 이동형 태양광 발전장치는 전술한 바와 같이 구성되는 태양전지판 조립체(100)를 태양전지판 모듈(110)의 좌우 폭방향으로 나란하게 배열하여 설치한다.

상기 태양전지판 조립체(100)는 실내 작업장 등에서 별도로 제작되어 시공현장으로 이송되고, 시공현장은 태양전지판 조립체(100)를 조립설치하기 위한 지지대 등을 미리 설치하여, 복수의 태양전지판 조립체(100)가 시공현장으로 운반되는 즉시 태양전지판 조립체(100)를 설치하여 태양광 발전장치를 시공할 수 있다.

이에 따라 태양전지판 조립체(100)의 제작시 눈비나 태풍 등과 같은 기상에 의한 영향으로 공사가 연장되어 공사기일이 길어지는 것을 방지하고, 이로 인한 공사비용의 증대를 방지할 수 있다.

이렇게 접철식의 태양전지판 조립체(100)를 작업장에서 별도로 제작하여 현장으로 운반 시공함으로써 소규모에서 대규모의 시공이 간편하고, 기후에 따른 설치제한에 영향을 받지 않는다는 이점이 있다.

또한, 태풍 등과 같은 갑작스런 기상이변 등이 발생할 시 이에 대비하여 태양전지판 조립체를 접어서 보관하는 것이 용이하다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 이동형 태양광 발전장치를 구성하는 태양전지판 조립체의 일실시예를 펼친 상태와 접은 상태로 각각 보여주는 사시도

도 3a ~ 도 3c는 본 발명에 따른 태양전지판 조립체의 설치과정을 개략적으로 보여주는 측단면

도 4a ~ 도 4b는 태양전지판 조립체의 태양전지판 모듈을 태양광의 이동을 따라 제어하는 과정을 보여주는 개략적인 단면도

도 5는 본 발명에 따른 태양전지판 조립체를 배열하여 설치된 태양광 발전장치를 보여주는 사시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 태양전지판 조립체 110 : 태양전지판 모듈

111 : 판넬고정체 111a : 태양전지판

112 : 가이드슬릿 113 : 힌지축

115 : 언폴딩아암 120 : 수직 액츄에이터

130 : 수평 액츄에이터 140 : 롤링모듈

141 : 메인롤러 142 : 서포트롤러

150 : 가이드레일 151 : 힌지접힘부

160 : 레일 액츄에이터 170 : 리니어 가이드

Claims

상면에 태양전지판(111a)을 가지는 복수의 판넬고정체(111)가 힌지축(113)으로 연결되어 일렬로 구성되고, 상기 판넬고정체(111)의 좌우 폭방향 옆면에는 언폴딩아암(115)의 양단부가 판넬고정체(111)에 있는 가이드슬릿(112)에 끼워지는 끼움후크(115a)를 이용하여 선형 이동가능하게 구비되는 태양전지판 모듈(110);

상기 언폴딩아암(115)의 중앙에 연결 설치되어 언폴딩아암(115)을 상하로 승강되게 하며, 태양전지판 모듈(110)의 전후 길이방향으로 배치되어 있는 제1수직 액츄에이터(121)와 제2수직 액츄에이터(122)로 구성되는 수직 액추에이터(120);

상기 제1수직 액츄에이터(121)와 제2수직 액츄에이터(122) 사이에 연결되어 제1수직 액츄에이터(121)와 제2수직 액츄에이터(122)를 태양전지판 모듈(110)의 전후 길이방향으로 수평이동되게 하는 수평 액츄에이터(130);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지판 조립체.
청구항 1에 있어서,

상기 수직 액츄에이터(120)의 하단에 연결구성되어, 상기 수평 액츄에이터(130)의 구동에 의해 태양전지판 모듈(110)의 전후 길이방향으로 수평이동되는 롤링모듈(140)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지판 조립체.
청구항 2에 있어서,

상기 롤링모듈(140)의 수평이동을 안내하는 한 쌍의 가이드레일(150) 사이에 연결 설치되며, 가이드레일(150)을 태양전지판 모듈(110)의 좌우 폭방향으로 수평이동되게 하여 태양전지판 모듈(110)의 기울기를 조정하는 레일 액츄에이터(160)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지판 조립체.
청구항 3에 있어서,

상기 가이드레일(150)은 힌지접힘부(151)가 구비되어 이 힌지접힘부(151)를 중심으로 가이드레일(150)의 양단부가 수직하게 접힐 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지판 조립체.
삭제
청구항 1 내지 청구항 4 중 한 항의 태양전지판 조립체(100)가 하나 이상 배열되어 구성되는 것을 특징으로 하는 이동형 태양광 발전장치.