KR101130548B1 - 태양광 발전용 통합구동식 각도조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광 발전용 통합구동식 각도조절장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지면에 수직으로 고정설치되는 고정지지대의 상단부에 남북방향으로 회동가능하게 힌지결합되는 태양전지판설치용 프레임을 남향으로 경사진 상태에서 평형을 이루도록 힌지결합함으로써 계절에 따른 태양의 고도변화에 따라 작은 힘으로 태양전지판의 각도를 용이하게 조절할 수 있게 하여 태양광 발전효율을 대폭 향상시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라 구성을 대폭 간소화하여 저렴한 비용으로 제작할 수 있게 하며, 또 다수의 태양전지판을 와이어를 이용하여 통합적으로 구동할 수 있게 하여 대규모 태양전지판의 시공 및 유지보수와 운영에 소요되는 시간과 비용을 대폭 절감할 수 있게 함으로써 태양광 발전의 상용화를 더욱 더 촉진시킬 수 있도록 하는 태양광 발전용 통합구동식 각도조절장치에 관한 것이다.

Description

태양광 발전용 통합구동식 각도조절장치{Angle adjusting device driven integratedly for photovoltaic system}

본 발명은 태양광 발전용 통합구동식 각도조절장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지면에 수직으로 고정설치되는 고정지지대의 상단부에 남북방향으로 회동가능하게 힌지결합되는 태양전지판설치용 프레임을 남향으로 경사진 상태에서 평형을 이루도록 힌지결합함으로써 계절에 따른 태양의 고도변화에 따라 작은 힘으로 태양전지판의 각도를 용이하게 조절할 수 있게 하여 태양광 발전효율을 대폭 향상시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라 구성을 대폭 간소화하여 저렴한 비용으로 제작할 수 있게 하며, 또 다수의 태양전지판을 와이어를 이용하여 통합적으로 구동할 수 있게 하여 대규모 태양전지판의 시공 및 유지보수와 운영에 소요되는 시간과 비용을 대폭 절감할 수 있게 함으로써 태양광 발전의 상용화를 더욱 더 촉진시킬 수 있도록 하는 태양광 발전용 통합구동식 각도조절장치에 관한 것이다.

최근 화석연료에 의한 환경오염의 문제를 해결하기 위해 청정에너지원인 태양광, 풍력, 조력 등을 이용한 친환경 발전설비의 연구 및 시공이 점차적으로 증가하는 추세이다.

이 중 태양광 발전은 발전기의 도움없이 반도체물질인 태양전지(solar cell)을 이용하여 무한정, 무공해의 태양광을 직접 전기로 변환시키는 발전방식으로서, 별도의 에너지나 구동원이 불필요하고 소규모에서 대규모까지 시스템의 시공이 간단한 이점이 있다.

기존의 태양광 발전시스템은 대부분 일조량을 가장 많이 받을 수 있는 각도로 태양전지판이 고정된 형태로서, 발전설비가 단순하여 설치가 용이하고, 내구성이 높아 유지보수가 간편하다는 장점이 있지만, 태양광의 입사각에 따라 발전량의 편차가 심하여 평균 발전효율이 좋지 않다는 단점이 있었다.

이와 같은 고정식 태양광 발전시스템의 단점을 해소하기 위하여 계절에 따른 태양의 고도변화에 따라 태양전지판의 경사각도를 자유롭게 조절할 수 있는 장치가 다수 안출된 바 있었다.

그러나, 계절에 따른 태양의 고도변화에 따라 태양전지판의 경사각도를 조절하기 위한 종래의 장치들은 대부분 구조가 복잡하여 제조비용이 많이 소요될 뿐만 아니라, 태양전지판의 각도조절을 위한 구동장치가 태양전지판을 지지하는 지지대마다 별도로 구비되어야 함에 따라 일정지역에 대규모로 태양전지판을 시공하고자 할 경우 설치비용이 많이 소요될 뿐만 아니라 시공 후에도 각 구동장치의 운용 및 유지보수에 많은 시간과 비용이 소요됨에 따라 경제성이 현저히 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 지면에 수직으로 고정설치되는 고정지지대의 상단부에 남북방향으로 회동가능하게 힌지결합되는 태양전지판설치용 프레임을 남향으로 경사진 상태에서 평형을 이루도록 힌지결합함으로써 계절에 따른 태양의 고도변화에 따라 작은 힘으로 태양전지판의 각도를 용이하게 조절할 수 있게 하여 태양광 발전효율을 대폭 향상시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라 구성을 대폭 간소화하여 저렴한 비용으로 제작할 수 있게 하며, 또 다수의 태양전지판을 와이어를 이용하여 통합적으로 구동할 수 있게 하여 대규모 태양전지판의 시공 및 유지보수와 운영에 소요되는 시간과 비용을 대폭 절감할 수 있게 함으로써 태양광 발전의 상용화를 더욱 더 촉진시킬 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 남북방향으로 일정한 간격을 두고 일렬로 배치되는 복수개의 고정지지대가 동서방향으로 2열을 이루도록 지면에 수직으로 고정설치되며, 상기 복수개의 고정지지대 중 동서방향으로 평행하게 배치된 한 쌍의 고정지지대의 상단부에는 상면에 복수개의 힌지결합부가 구비된 프레임지지축이 각각 고정설치되고, 상기 프레임지지축의 힌지결합부에는 복수개의 수직부재와 복수개의 수직부재에 수평방향으로 평행하게 고정설치되는 복수개의 수평부재로 이루어진 태양전지판설치용 프레임이 남향으로 경사진 상태에서 평형을 이루도록 각각 힌지결합되며, 상기 태양전지판설치용 프레임을 구성하는 복수개의 수직부재 중 정중앙에 위치한 수직부재에는 상단에 체결부재에 의해 수직부재의 외측면에 결합되는 결합부가 형성되며 하단에 와이어결합구가 남북방향으로 회동가능하게 힌지결합된 커넥팅로드가 각각 설치되고, 상기 고정지지대 중 남북방향으로 일렬로 배치된 고정지지대의 외곽 양측에는 전면부상하측에 와이어지지용 롤러가 구비된 한 쌍의 와이어지지대가 지면에 수직으로 각각 고정설치되며, 상기 와이어지지대에 각각 구비된 와이어지지용 롤러사이에는 상기 커넥팅로드의 와이어결합구에 결합되는 와이어가 권취되고, 상기 와이어지지대의 일측에는 외주면에 상기 와이어의 양 끝단부가 서로 반대방향으로 권취되는 와이어권취드럼이 구동수단에 의해 회전가능하게 설치되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 구성되는 본 발명에 의한 태양광 발전용 통합구동식 각도조절장치는 계절에 따른 태양의 고도변화에 따라 작은 힘으로 태양전지판의 각도를 용이하게 조절할 수 있게 되어 태양광 발전효율을 대폭 향상시킬 수 있게 될 뿐만 아니라 구성이 대폭 간소화되어 저렴한 비용으로 제작할 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 태양광 발전용 통합구동식 각도조절장치는 다수의 태양전지판을 와이어를 이용하여 통합적으로 구동할 수 있게 되어 대규모 태양전지판의 시공 및 유지보수와 운영에 소요되는 시간과 비용을 대폭 절감할 수 있게 되므로 태양광 발전의 상용화를 더욱 더 촉진시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 태양광 발전용 통합구동식 각도조절장치를 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 태양광 발전용 통합구동식 각도조절장치에 구비된 태양전지판설치용 프레임의 결합상태를 나타내는 사시도.
도 3은 도 2의 A-A선 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 태양광 발전용 통합구동식 각도조절장치에 구비된 커넥팅로드의 결합상태를 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명에 의한 태양광 발전용 통합구동식 각도조절장치에 구비된 와이어권취드럼과 드럼구동용 모터의 설치상태를 나타내는 사시도.
도 6의 (가)(나)는 본 발명에 의한 태양광 발전용 통합구동식 각도조절장치에 구비된 와이어권취드럼의 작동과정을 나타내는 설명도.
도 7은 본 발명에 의한 태양광 발전용 통합구동식 각도조절장치의 각도조절과정을 설명도.

이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 도 1 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 태양광 발전용 통합구동식 각도조절장치는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 남북방향으로 일정한 간격을 두고 일렬로 배치되는 복수개의 고정지지대(2)가 동서방향으로 2열을 이루도록 지면에 수직으로 고정설치된다.

상기 복수개의 고정지지대 중 동서방향으로 평행하게 배치된 한 쌍의 고정지지대(2)의 상단부에는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 상면에 복수개의 힌지결합부(4)가 구비된 프레임지지축(3)이 각각 고정설치되는데, 상기 프레임지지축(3)의 상면에 구비되는 복수개의 힌지결합부(4)는 프레임지지축(3)의 상면중앙부에 설치되는 힌지결합부를 중심으로 좌우 대칭되게 형성하는 것이 바람직하다.

이 때, 상기 프레임지지축(3)의 상면에 구비되는 힌지결합부(4)의 수는 프레임지지축(3)의 상부에 설치되는 태양전지판설치용 프레임(5)의 크기에 따라 3개이상의 홀수(3, 5, 7, 9 ‥‥‥)로 증대시킬 수 있게 된다.

상기 프레임지지축(3)의 힌지결합부(4)에는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 복수개의 수직부재(5a)와 복수개의 수직부재(5a)에 수평방향으로 평행하게 고정설치되는 복수개의 수평부재(5b)로 이루어진 태양전지판설치용 프레임(5)이 남북방향으로 회동가능하게 힌지결합된다.

이 때, 상기 태양전지판설치용 프레임(5)의 복수개의 수직부재(5a)는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 프레임지지축(3)의 상면에 설치된 복수개의 힌지결합부(4)에 수평상태의 무게중심(G)로부터 남향으로 경사진 쪽으로 편심되게 각각 힌지결합된다.

이와 같이 상기 태양전지판설치용 프레임(5)을 구성하는 복수개의 수직부재(5a)가 프레임지지축(3)의 상면에 설치된 복수개의 힌지결합부(4)에 수평상태의 무게중심(G)로부터 남향으로 경사진 쪽으로 편심되게 각각 힌지결합되면, 상기 프레임지지축(3)의 힌지결합부(4)에 힌지결합되는 태양전지판설치용 프레임(5)이 남향으로 경사진 상태에서 평형을 이루게 되므로, 계절에 따른 태양의 고도변화에 따라 태양전지판의 각도를 조절할 경우 작은 힘으로도 태양전지판의 각도를 용이하게 조절할 수 있게 된다.

그리고, 상기 프레임지지축(3)의 힌지결합부(4)에 힌지결합되는 태양전지판설치용 프레임(5)이 남향으로 경사진 상태에서 평형을 이루게 되는 각도는 지면과 30도의 각도를 유지하도록 하고, 계절에 따른 태양의 고도변화에 따라 태양전지판의 각도를 조절하는 범위는 30도에서 ±10도로 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 태양전지판설치용 프레임(5)을 구성하는 복수개의 수직부재 중 정중앙에 위치한 수직부재(5a)에는 태양전지판설치용 프레임(5)을 남북방향으로 회동시키기 위한 커넥팅로드(6)가 각각 설치되는데, 각 커넥팅로드(6)는 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 상단에 체결부재(7a)에 의해 수직부재(5a)의 외측면에 결합되는 결합부(7)가 형성되고 하단에 와이어결합구(8)가 남북방향으로 회동가능하게 힌지결합되도록 구성된다.

이 때, 상기 커넥팅로드(6)의 하단에 남북방향으로 회동가능하게 힌지결합되는 와이어결합구(8)는 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 U자형상으로 형성된 한 쌍의 와이어고정볼트(9a)(9b)와 고정너트(10)에 의해 와이어(14)에 견고하게 결합된다.

그리고, 상기 고정지지대 중 남북방향으로 일렬로 배치된 고정지지대(2)의 외곽 양측에는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 전면부상하측에 와이어지지용 롤러(12)(13)가 구비된 한 쌍의 와이어지지대(11a)(11b)가 지면에 수직으로 각각 고정설치되는데, 상기 와이어지지대(11a)(11b)에 각각 구비된 와이어지지용 롤러(12)(13)사이에는 상기 커넥팅로드(6)의 와이어결합구(8)에 결합되는 와이어(14)가 권취된다.

이 때, 상기 와이어지지대(11a)(11b)의 일측에는 도 5와 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 외주면에 상기 와이어(14)의 양 끝단부가 서로 반대방향으로 권취되는 와이어권취드럼(15)이 구동수단(16)에 의해 회전가능하게 설치되는데, 상기 와이어권취드럼(15)의 외주면에 서로 반대방향으로 권취되는 와이어(14)의 양 끝단부는 와이어권취드럼(15)의 외주면에 용접에 의해 견고하게 고정된다.

그리고, 상기 와이어권취드럼(15)을 구동하는 구동수단(16)으로는 수동식 핸들이나 구동용 모터가 사용되는데, 소규모의 태양전지판을 시공할 경우에는 수동식 핸들을 사용하고, 대규모의 태양전지판을 시공할 경우에는 구동용 모터를 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 태양광 발전용 통합구동식 각도조절장치의 작용관계를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 태양광 발전용 통합구동식 각도조절장치는 계절에 따른 태양의 고도변화에 따라 태양전지판의 각도를 조절하고자 할 경우, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 수동식 핸들이나 구동모터로 이루어진 구동수단(16)을 이용하여 태양전지판설치용 프레임(5)의 상면에 설치되는 태양전지판(20)의 각도를 용이하게 조절할 수 있게 된다.

즉, 도 6의 (가)에 도시되어 있는 바와 같이 상기 구동수단(16)을 이용하여 와이어권취드럼(15)을 시계방향으로 회전시키게 되면, 와이어(14)의 일단부는 와이어권취드럼(15)에서 풀리게 되고 타단부는 와이어권취드럼(15)의 외주면에 감기게 되면서 와이어(14)는 좌측방향으로 이동하게 되고, 도 6의 (나)에 도시되어 있는 바와 같이 상기 구동수단(16)을 이용하여 와이어권취드럼(15)을 반시계방향으로 회전시키게 되면, 와이어(14)의 일단부는 와이어권취드럼(15)의 외주면에 감기게 되고 타단부는 와이어권취드럼(15)에서 풀리게 되면서 와이어(14)는 우측방향으로 이동하게 된다.

이와 같이 양 끝단부가 와이어권취드럼(15)의 외주면에 서로 반대방향으로 권취되어 있는 와이어(14)를 와이어권취드럼(15)의 회전에 의해 좌우방향으로 이동시키게 되면, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 와이어(14)의 이동방향에 따라 커넥팅로드(6)에 의해 연결된 태양전지판설치용 프레임(5)이 남북방향으로 회동하게 되면서 태양전지판설치용 프레임(5)의 상면에 설치되는 태양전지판(20)의 각도를 용이하게 조절할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명에 의한 태양광 발전용 통합구동식 각도조절장치는 양 끝단부가 와이어권취드럼(15)의 외주면에 서로 반대방향으로 권취되어 있는 와이어(14)를 좌우방향으로 이동시켜 계절에 따른 태양의 고도변화에 따라 태양전지판설치용 프레임(5)의 상면에 설치되는 태양전지판(20)의 각도를 용이하게 조절할 수 있게 되므로, 하절기 또는 동절기시 태양광을 태양전지판(20)에 더욱 더 수직에 가까운 입사각으로 입사시킬 수 있게 되어 태양광 발전효율을 대폭 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의한 태양광 발전용 통합구동식 각도조절장치는 태양전지판설치용 프레임(5)이 프레임지지축(3)의 힌지결합부(4)에 수평상태의 무게중심(G)로부터 남향으로 경사진 쪽으로 편심되게 힌지결합됨에 따라 프레임지지축(3)의 힌지결합부(4)에 힌지결합되는 태양전지판설치용 프레임(5)이 남향으로 경사진 상태에서 평형을 이루게 되므로, 계절에 따른 태양의 고도변화에 따라 태양전지판(20)의 각도를 조절할 경우 작은 힘으로도 태양전지판(20)의 각도를 용이하게 조절할 수 있게 된다.

아울러, 본 발명에 의한 태양광 발전용 통합구동식 각도조절장치는 구성이 대폭 간소화되어 저렴한 비용으로 제작할 수 있게 될 뿐만 아니라 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 동서방향으로 2열을 유지하면서 남북방향으로 일정한 간격을 두고 일렬로 배치되는 고정지지대(2)의 수를 증대시켜 태양전지판설치용 프레임(5)의 수를 자유롭게 증대시킬 수 있게 되므로 넓은 면적에 걸쳐 다수의 태양전지판(20)을 용이하게 시공할 수 있게 되며, 또 다수의 태양전지판(20)이 장착되는 다수의 태양전지판설치용 프레임(5)을 한 쌍의 와이어지지대(11a)(11b)에 의해 지지되는 하나의 와이어(14)를 이용하여 통합적으로 구동할 수 있게 되어 대규모 태양전지판(20)의 시공 및 유지보수와 운영에 소요되는 시간과 비용을 대폭 절감할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 구성되는 본 발명에 의한 태양광 발전용 통합구동식 각도조절장치는 계절에 따른 태양의 고도변화에 따라 작은 힘으로 태양전지판(20)의 각도를 용이하게 조절할 수 있게 되어 태양광 발전효율을 대폭 향상시킬 수 있게 될 뿐만 아니라 구성이 대폭 간소화되어 저렴한 비용으로 제작할 수 있게 되며, 또 다수의 태양전지판(20)을 와이어(14)를 이용하여 통합적으로 구동할 수 있게 되어 대규모 태양전지판(20)의 시공 및 유지보수와 운영에 소요되는 시간과 비용을 대폭 절감할 수 있게 되므로 태양광 발전의 상용화를 더욱 더 촉진시킬 수 있게 된다.

1 : 각도조절장치 2 : 고정지지대
3 : 프레임지지축 4 : 힌지결합부
5 : 태양전지판설치용 프레임 5a : 수직부재
5b : 수평부재 6 : 커넥팅로드
7 : 결합부 7a : 체결부재
8 : 와이어결합구 9a, 9b : 와이어고정볼트
10 : 고정너트 11a, 11b : 와이어지지대
12, 13 : 와이어지지용 롤러 14 : 와이어
15 : 와이어권취드럼 16 : 구동수단
20 : 태양전지판

Claims (1)

1. 남북방향으로 일정한 간격을 두고 일렬로 배치되는 복수개의 고정지지대(2)가 동서방향으로 2열을 이루도록 지면에 수직으로 고정설치되며,
   상기 복수개의 고정지지대 중 동서방향으로 평행하게 배치된 한 쌍의 고정지지대(2)의 상단부에는 상면에 복수개의 힌지결합부(4)가 구비된 프레임지지축(3)이 각각 고정설치되고,
   상기 프레임지지축(3)의 힌지결합부(4)에는 복수개의 수직부재(5a)와 복수개의 수직부재(5a)에 수평방향으로 평행하게 고정설치되는 복수개의 수평부재(5b)로 이루어진 태양전지판설치용 프레임(5)이 남향으로 경사진 상태에서 평형을 이루도록 각각 힌지결합되며,
   상기 태양전지판설치용 프레임(5)을 구성하는 복수개의 수직부재 중 정중앙에 위치한 수직부재(5a)에는 상단에 체결부재(7a)에 의해 수직부재(5a)의 외측면에 결합되는 결합부(7)가 형성되며 하단에 와이어결합구(8)가 남북방향으로 회동가능하게 힌지결합된 커넥팅로드(6)가 각각 설치되고,
   상기 고정지지대 중 남북방향으로 일렬로 배치된 고정지지대(2)의 외곽 양측에는 전면부상하측에 와이어지지용 롤러(12)(13)가 구비된 한 쌍의 와이어지지대(11a)(11b)가 지면에 수직으로 각각 고정설치되며,
   상기 와이어지지대(11a)(11b)에 각각 구비된 와이어지지용 롤러(12)(13)사이에는 상기 커넥팅로드(6)의 와이어결합구(8)에 결합되는 와이어(14)가 권취되고,
   상기 와이어지지대(11a)(11b)의 일측에는 외주면에 상기 와이어(14)의 양 끝단부가 서로 반대방향으로 권취되는 와이어권취드럼(15)이 구동수단(16)에 의해 회전가능하게 설치되도록 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 통합구동식 각도조절장치.

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