KR101163136B1 - 태양광 발전용 태양광 추적장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광 발전용 태양광 추적장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 남북방향으로 일정한 간격으로 두고 지면에 수직으로 고정설치되는 복수개의 고정지지대의 상단부에는 지면의 경사도에 따라 각도조절이 가능한 회전축지지부가 각각 설치되고, 상기 고정지지대의 상단부에 각각 설치된 회전축지지부사이에는 구동수단에 의해 회전하게 되는 회전축이 지면과 수평을 이루도록 설치되며, 상기 회전축에는 상면에 태양전지판이 설치되는 태양전지판설치용 프레임이 계절에 따른 태양의 고도변화에 따라 각도조절이 가능한 한 쌍의 프레임고정부재에 의해 남향으로 경사지게 고정설치되도록 구성함으로써, 일출에서 일몰까지 동에서 서로 이동하는 태양의 운동을 추적하는 동시에 계절에 따른 태양의 고도변화에 따라 태양전지판의 각도를 간편하게 조절할 수 있게 하여 태양광 발전효율을 대폭 향상시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라, 구성을 대폭 간소화하여 저렴한 비용으로 제작할 수 있게 하여 지면이 평탄한 지역은 물론, 지면이 경사진 지역에도 용이하게 시공할 수 있게 함으로써 태양광 발전의 상용화를 촉진시킬 수 있도록 하는 태양광 발전용 태양광 추적장치에 관한 것이다.

Description

태양광 발전용 태양광 추적장치{Sun tracking device for photovoltaic system}

본 발명은 태양광 발전용 태양광 추적장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일출에서 일몰까지 동에서 서로 이동하는 태양의 운동을 추적하는 동시에 계절에 따른 태양의 고도변화에 따라 태양전지판의 각도를 간편하게 조절할 수 있게 하여 태양광 발전효율을 대폭 향상시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라, 구성을 대폭 간소화하여 저렴한 비용으로 제작할 수 있게 하여 지면이 평탄한 지역은 물론, 지면이 경사진 지역에도 용이하게 시공할 수 있게 함으로써 태양광 발전의 상용화를 촉진시킬 수 있도록 하는 태양광 발전용 태양광 추적장치에 관한 것이다.

종래의 태양광 발전용 태양광 추적장치는 대부분 일정한 간격을 두고 지면에 수직으로 고정설치되는 복수개의 고정지지대와, 상기 고정지지대의 상단부에 회전가능하게 설치되는 회전축과, 상기 회전축의 상부에 지면과 수평을 이루도록 설치되는 태양전지판설치용 프레임과, 상기 회전축을 회전시키기 위한 구동수단으로 구성된다.

이와 같이 구성되는 종래의 태양광 발전용 태양광 추적장치는 프로그램된 컨트롤러 또는 태양의 위치를 감지하는 광센서에 의해 작동하는 구동수단에 의해 회전축이 회전하게 되면서 태양전지판설치용 프레임이 일출에서 일몰까지 동에서 서로 이동하는 태양의 운동을 추적하게 되므로, 태양전지판설치용 프레임의 상면에 설치되는 태양전지판에 태양광이 최적의 조건에서 장시간 입사될 수 있게 됨에 따라 태양광 발전효율을 대폭 향상시킬 수 있게 된다.

그러나, 상기와 같이 구성되는 종래의 태양광 발전용 태양광 추적장치는 태양전지판설치용 프레임의 상면에 설치되는 태양전지판이 지면과 수평을 이루도록 설치되기 때문에 태양의 고도가 높아지는 하절기에는 태양광의 입사각이 비교적 수직에 가까운 상태가 됨에 따라 태양광 발전효율이 높아지게 되지만, 태양의 고도가 낮아지는 동절기에는 태양광의 입사각이 수직으로부터 상당히 멀어지게 됨에 따라 태양광 발전효율이 급격히 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 상기와 같이 구성되는 종래의 태양광 발전용 태양광 추적장치는 태양전지판설치용 프레임의 상면에 설치되는 태양전지판이 지면과 수평을 이루도록 설치되는 구조로 되어 있기 때문에 주로 평지에 시공되어야 하므로, 경사지에는 시공하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 남북방향으로 일정한 간격으로 두고 지면에 수직으로 고정설치되는 복수개의 고정지지대의 상단부에는 지면의 경사도에 따라 각도조절이 가능한 회전축지지부가 각각 설치되고, 상기 고정지지대의 상단부에 각각 설치된 회전축지지부사이에는 구동수단에 의해 회전하게 되는 회전축이 지면과 수평을 이루도록 설치되며, 상기 회전축에는 상면에 태양전지판이 설치되는 태양전지판설치용 프레임이 계절에 따른 태양의 고도변화에 따라 각도조절이 가능한 한 쌍의 프레임고정부재에 의해 남향으로 경사지게 고정설치되도록 구성함으로써, 일출에서 일몰까지 동에서 서로 이동하는 태양의 운동을 추적하는 동시에 계절에 따른 태양의 고도변화에 따라 태양전지판의 각도를 간편하게 조절할 수 있게 하여 태양광 발전효율을 대폭 향상시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라, 구성을 대폭 간소화하여 저렴한 비용으로 제작할 수 있게 하여 지면이 평탄한 지역은 물론, 지면이 경사진 지역에도 용이하게 시공할 수 있게 함으로써 태양광 발전의 상용화를 촉진시킬 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 남북방향으로 일정한 간격으로 두고 지면에 수직으로 고정설치되는 복수개의 고정지지대가 구비되며, 상기 고정지지대의 상단부에는 회전축지지부가 각각 설치되고, 상기 고정지지대의 상단부에 각각 설치된 회전축지지부사이에는 지면과 수평을 이루는 회전축이 베어링을 개재한 상태로 회전가능하게 삽입설치되며, 상기 회전축의 외측에는 회전축의 상ㆍ하측에 위치하는 상ㆍ하측 수평부재와 회전축의 좌우측에 위치하는 복수개의 수직부재로 이루어진 태양전지판설치용 프레임이 삽입설치되고, 상기 회전축에 삽입설치된 태양전지판설치용 프레임의 상ㆍ하측 수평부재와 회전축사이에는 한 쌍의 고정브라켓과 고정브라켓을 관통하도록 체결되는 한 쌍의 체결부재로 이루어져 태양전지판설치용 프레임을 남향으로 경사지게 고정시키는 프레임고정부재가 각각 고정설치되며, 상기 고정지지대의 일측에는 상기 회전축을 회전시키는 구동수단이 설치되고, 상기 고정지지대의 상단부에 각각 설치되는 회전축지지부는 하부양측에 힌지볼트가 체결되는 힌지결합부가 형성되어 고정지지대의 상단부에 남북방향으로 회전가능하게 결합되고, 상기 회전축지지부에 형성된 힌지결합부의 하측에는 힌지볼트를 중심으로 남북방향으로 회전하는 회전축지지부의 경사각을 조절하기 위한 경사각조절용 장공이 각각 관통형성되며, 상기 경사각조절용 장공에는 고정지지대를 관통하여 고정너트와 체결되는 고정볼트가 삽입설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 프레임고정부재의 고정브라켓에 복수개의 태양각조절용 통공이 일정 간격으로 관통형성된 것을 특징으로 한다.

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상기한 바와 같이 구성되는 본 발명에 의한 태양광 발전용 태양광 추적장치는 일출에서 일몰까지 동에서 서로 이동하는 태양의 운동을 추적하는 동시에 계절에 따른 태양의 고도변화에 따라 태양전지판의 각도를 간편하게 조절할 수 있게 되므로 태양광 발전효율을 대폭 향상시킬 수 있게 될 뿐만 아니라, 구성이 대폭 간소화되어 저렴한 비용으로 제작할 수 있게 되어 지면이 평탄한 지역은 물론, 지면이 경사진 지역에도 용이하게 시공할 수 있게 됨으로써 태양광 발전의 상용화를 촉진시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 태양광 발전용 태양광 추적장치를 나타내는 사시도.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 태양광 발전용 태양광 추적장치의 태양 추적과정을 나타내는 설명도.
도 4는 본 발명에 의한 태양광 발전용 태양광 추적장치의 태양각 조절과정을 나타내는 설명도.
도 5는 본 발명에 의한 태양광 발전용 태양광 추적장치의 경사각 조절과정을 나타내는 설명도.
도 6은 본 발명에 의한 태양광 발전용 태양광 추적장치를 경사지에 설치한 상태를 나타내는 설명도.
도 7은 본 발명에 의한 태양광 발전용 태양광 추적장치의 다른 실시예를 나타내는 설명도.

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

본 발명에 의한 태양광 발전용 태양광 추적장치는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 남북방향으로 일정한 간격으로 두고 지면에 수직으로 고정설치되는 복수개의 고정지지대(2)가 구비되는데, 각 고정지지대(2)는 고정지지대(2)의 상단부에 설치되는 회전축(9)이 지면과 수평을 이루도록 동일한 높이로 형성된다.

상기 고정지지대(2)의 상단부에는 회전축(9)을 회전가능하게 지지하기 위한 회전축지지부(3)가 각각 설치되는데, 각 회전축지지부(3)는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 내부에 회전축(9)을 지지하기 위한 원통형상으로 된 베어링(8)이 삽입되어 원활하게 회전할 수 있도록 원형관형상으로 형성된다.

이 때, 상기 회전축지지부(3)의 양단부내주면에는 회전축지지부(3)의 내부에 삽입된 베어링(8)이 회전축지지부(3)의 외부로 이탈하는 것을 방지하기 위한 걸림용 플랜지(3c)가 돌출되게 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 회전축지지부(3)는 고정지지대(2)의 상단부에 고정식으로 설치하거나 회동식으로 설치할 수 있는데, 회전축지지부(3)를 고정지지대(2)의 상단부에 고정식으로 설치할 경우에는 본 발명에 의한 태양광 추적장치(1)를 지면이 평탄한 지역에만 시공할 수 있게 되지만, 회동식으로 설치할 경우에는 지면이 평탄한 지역은 물론, 지면이 경사진 지역에도 용이하게 시공할 수 있게 된다.

상기 회전축지지부(3)를 고정지지대(2)의 상단부에 회동식으로 설치하고자 할 경우, 상기 회전축지지부(3)는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 하부양측에 힌지볼트(4)가 체결되는 힌지결합부(3a)(3b)가 형성되어 고정지지대(2)의 상단부에 남북방향으로 회전가능하게 결합되고, 상기 회전축지지부(3)에 형성된 힌지결합부 (3a)(3b)의 하측에는 힌지볼트(4)를 중심으로 남북방향으로 회전하는 회전축지지부(3)의 경사각을 조절하기 위한 경사각조절용 장공(5)이 각각 관통형성되며, 상기 경사각조절용 장공(5)에는 고정지지대(2)를 관통하여 고정너트(7)와 체결되는 고정볼트(6)가 삽입설치된다.

이와 같이 상기 회전축지지부(3)를 고정지지대(2)의 상단부에 회동식으로 설치하게 되면, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 회전축지지부(3)의 힌지결합부(3a) (3b)에 형성된 경사각조절용 장공(5)을 관통하도록 체결된 고정볼트(6)와 고정너트(7)를 느슨하게 풀어 고정지지대(2)의 상단부에 힌지결합된 회전축지지부(3)를 경사각조절용 장공(5)을 따라 특정한 각도로 회전시킨 다음 다시 고정볼트(6)와 고정너트(7)를 견고하게 체결함으로써 원하는 각도로 자유롭게 고정할 수 있게 됨에 따라, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 지면이 경사진 지역에 본 발명에 의한 태양광 추적장치(1)를 시공하고자 할 경우 지면의 경사도에 따라 고정지지대(2)의 상단부에 힌지결합된 회전축지지부(3)의 각도를 간편하게 조절함으로써 용이하게 시공할 수 있게 된다.

한편, 상기 고정지지대(2)의 상단부에 각각 설치된 회전축지지부(3)사이에는 지면과 수평을 이루는 회전축(9)이 베어링(8)을 개재한 상태로 회전가능하게 삽입설치된다.

이 때, 상기 회전축(9)을 회전가능하게 지지하는 베어링(8)으로는 중앙에 축삽입공이 관통형성된 원통형상으로 된 플라스틱재질의 베어링이 사용되는데, 상기 베어링(8)은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 상하대칭을 이루는 한 쌍의 조립부재로 분할형성한 후 결합볼트(8a)에 의해 회전축(9)의 외측면에 견고하게 결합되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 회전축(9)의 외측에는 회전축(9)의 상ㆍ하측에 위치하는 상ㆍ하측 수평부재(10a)(10b)와 회전축(9)의 좌우측에 위치하는 복수개의 수직부재(10c)로 이루어진 태양전지판설치용 프레임(10)이 삽입설치되는데, 상기 회전축(9)에 삽입설치된 태양전지판설치용 프레임(10)은 태양전지판설치용 프레임(10)의 상ㆍ하측 수평부재(10a)(10b)와 회전축(9)사이에 각각 고정설치되는 프레임고정부재(14)(15)에 의해 남향으로 경사지게 고정된다.

이 때, 상기 프레임고정부재(14)(15)에 의해 남향으로 경사지게 고정되는 태양전지판설치용 프레임(10)의 각도는 하절기나 동절기시 태양광이 수직에 가까운 입사각으로 입사될 수 있도록 지면과 15 ~ 30도의 각도를 유지하도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 회전축(9)에 삽입설치된 태양전지판설치용 프레임(10)을 남향으로 경사지게 고정하기 위한 상기 프레임고정부재(14)(15)는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 일단부는 태양전지판설치용 프레임(10)의 상ㆍ하측 수평부재(10a) (10b)에 결합되고 타단부는 회전축(9)의 외측에 삽입되는 한 쌍의 고정브라켓(11a) (11b)과 회전축(9)의 외측에 삽입된 고정브라켓(11a)(11b)의 타단부를 관통하도록 체결되는 한 쌍의 체결부재(13a)(13b)로 이루어지는데, 상기 체결부재(13a)(13b)로는 볼트와 너트가 사용된다.

이 때, 상기 프레임고정부재(14)(15)의 고정브라켓(11a)(11b)에는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 복수개의 태양각조절용 통공(12)이 일정 간격으로 관통형성되도록 구성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 상기 프레임고정부재(14)(15)의 고정브라켓(11a)(11b)에 복수개의 태양각조절용 통공(12)이 일정 간격으로 관통형성되도록 구성하게 되면, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 고정브라켓(11a)(11b)을 관통하도록 체결되는 한 쌍의 체결부재(13a)(13b)의 체결위치를 복수개의 태양각조절용 통공(12)으로 이동시켜 계절에 따른 태양의 고도변화에 따라 태양전지판설치용 프레임(10)의 상면에 설치되는 태양전지판(20)의 각도를 간편하게 조절할 수 있게 됨에 따라 하절기 또는 동절기시 태양광이 더욱 더 수직에 가까운 입사각으로 입사될 수 있게 되므로 태양광 발전효율을 대폭 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 고정지지대(2)의 일측에는 상기 회전축(9)을 회전시키기 위한 구동수단(16)이 설치된다.

이 때, 상기 구동수단(16)으로는 종래의 단축식 태양광 추적장치에 널리 사용되고 있는 것으로서, 프로그램된 컨트롤러나 태양의 위치를 추적하는 광센서에 의해 작동하는 감속기어부가 구비된 모터가 사용되는데, 상기 구동수단(16)으로 사용되는 모터는 와이어 또는 벨트와 풀리, 체인과 스프라킷, 기어 등과 같은 동력전달부재에 의해 회전축(9)과 연결된다.

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

본 발명에 의한 태양광 발전용 태양광 추적장치는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 프로그램된 컨트롤러 또는 태양의 위치를 감지하는 광센서에 의해 작동하는 구동수단(16)에 의해 회전축(9)이 회전하게 되면서 지면과 15 ~ 30도의 각도를 유지하도록 남향으로 경사지게 고정된 태양전지판설치용 프레임(10)이 일출에서 일몰까지 동에서 서로 이동하는 태양의 운동을 추적하게 되므로, 태양전지판설치용 프레임(10)의 상면에 설치되는 태양전지판(20)에 태양광이 최적의 조건에서 장시간 입사될 수 있게 됨에 따라 태양광 발전효율을 대폭 향상시킬 수 있게 된다.

그리고, 본 발명에 의한 태양광 발전용 태양광 추적장치는 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 회전축(9)에 삽입설치된 태양전지판설치용 프레임(10)을 남향으로 경사지게 고정하는 프레임고정부재(14)(15)의 고정브라켓(11a)(11b)에 복수개의 태양각조절용 통공(12)을 일정 간격으로 관통형성할 경우, 고정브라켓(11a)(11b)을 관통하도록 체결되는 한 쌍의 체결부재(13a)(13b)의 체결위치를 복수개의 태양각조절용 통공(12)으로 이동시켜 계절에 따른 태양의 고도변화에 따라 태양전지판설치용 프레임(10)의 상면에 설치되는 태양전지판(20)의 각도를 간편하게 조절할 수 있게 됨으로써 하절기 또는 동절기시 태양광을 더욱 더 수직에 가까운 입사각으로 입사시킬 수 있게 되므로 태양광 발전효율을 대폭 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의한 태양광 발전용 태양광 추적장치는 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 고정지지대(2)의 상단부에 설치되는 회전축지지부(3)를 회동식으로 설치할 경우, 회전축지지부(3)의 힌지결합부(3a)(3b)에 형성된 경사각조절용 장공(5)을 관통하도록 체결된 고정볼트(6)와 고정너트(7)를 느슨하게 풀어 고정지지대(2)의 상단부에 힌지결합된 회전축지지부(3)를 경사각조절용 장공(5)을 따라 특정한 각도로 회전시킨 다음 다시 고정볼트(6)와 고정너트(7)를 견고하게 체결하여 고정할 수 있게 됨으로써, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 지면이 평탄한 지역은 물론, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 지면이 경사진 지역에도 지면의 경사도에 따라 고정지지대(2)의 상단부에 힌지결합된 회전축지지부(3)의 각도를 간편하게 조절하여 용이하게 시공할 수 있게 된다.

아울러, 본 발명에 의한 태양광 발전용 태양광 추적장치는 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 복수개의 고정지지대(2)에 의해 회전가능하게 지지되는 회전축(9)을 남북방향으로 길게 연장시켜 회전축(9)에 설치되는 태양전지판설치용 프레임(10)의 수를 자유롭게 증대시킴으로써 다수의 태양전지판(20)을 일렬로 용이하게 시공할 수 있게 될 뿐만 아니라, 회전축(9)을 따라 일렬로 설치된 다수의 태양전지판(20)을 고정지지대(2)의 일측에 설치되는 하나의 구동수단(16)만으로 용이하게 구동할 수 있게 되므로 다수의 태양전지판(20)의 시공 및 운영에 소요되는 비용을 대폭 절감할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 태양광 발전용 태양광 추적장치는 일출에서 일몰까지 동에서 서로 이동하는 태양의 운동을 추적하는 동시에 계절에 따른 태양의 고도변화에 따라 태양전지판(20)의 각도를 간편하게 조절할 수 있게 되므로 태양광 발전효율을 대폭 향상시킬 수 있게 될 뿐만 아니라, 구성이 대폭 간소화되어 저렴한 비용으로 제작할 수 있게 되어 지면이 평탄한 지역은 물론, 지면이 경사진 지역에도 용이하게 시공할 수 있게 되므로 태양광 발전의 상용화를 촉진시킬 수 있게 된다.

1 : 태양광 추적장치 2 : 고정지지대
3 : 회전축지지부 3a, 3b : 힌지결합부
3c : 걸림용 플랜지 4 : 힌지볼트
5 : 경사각조절용 장공 6 : 고정볼트
7 : 고정너트 8 : 베어링
8a : 결합볼트 9 : 회전축
10 : 태양전지판설치용 프레임 10a, 10b : 수평부재
10c : 수직부재 11a, 11b : 고정브라켓
12 : 태양각조절용 통공 13a, 13b : 체결부재
14, 15 : 프레임고정부재 16 : 구동수단

Claims (3)

1. 남북방향으로 일정한 간격으로 두고 지면에 수직으로 고정설치되는 복수개의 고정지지대(2)가 구비되며,
   상기 고정지지대(2)의 상단부에는 회전축지지부(3)가 각각 설치되고,
   상기 고정지지대(2)의 상단부에 각각 설치된 회전축지지부(3)사이에는 지면과 수평을 이루는 회전축(9)이 베어링(8)을 개재한 상태로 회전가능하게 삽입설치되며,
   상기 회전축(9)의 외측에는 회전축(9)의 상ㆍ하측에 위치하는 상ㆍ하측 수평부재(10a)(10b)와 회전축(9)의 좌우측에 위치하는 복수개의 수직부재(10c)로 이루어진 태양전지판설치용 프레임(10)이 삽입설치되고,
   상기 회전축(9)에 삽입설치된 태양전지판설치용 프레임(10)의 상ㆍ하측 수평부재(10a)(10b)와 회전축(9)사이에는 한 쌍의 고정브라켓(11a)(11b)과 고정브라켓 (11a)(11b)을 관통하도록 체결되는 한 쌍의 체결부재(13a)(13b)로 이루어져 태양전지판설치용 프레임(10)을 남향으로 경사지게 고정시키는 프레임고정부재(14)(15)가 각각 고정설치되며,
   상기 고정지지대(2)의 일측에는 상기 회전축(9)을 회전시키는 구동수단(16)이 설치되고,
   상기 고정지지대(2)의 상단부에 각각 설치되는 회전축지지부(3)는 하부양측에 힌지볼트(4)가 체결되는 힌지결합부(3a)(3b)가 형성되어 고정지지대(2)의 상단부에 남북방향으로 회전가능하게 결합되고,
   상기 회전축지지부(3)에 형성된 힌지결합부(3a)(3b)의 하측에는 힌지볼트(4)를 중심으로 남북방향으로 회전하는 회전축지지부(3)의 경사각을 조절하기 위한 경사각조절용 장공(5)이 각각 관통형성되며,
   상기 경사각조절용 장공(5)에는 고정지지대(2)를 관통하여 고정너트(7)와 체결되는 고정볼트(6)가 삽입설치되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 태양광 추적장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 프레임고정부재(14)(15)의 고정브라켓(11a)(11b)에는 복수개의 태양각조절용 통공(12)이 일정 간격으로 관통형성된 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 태양광 추적장치.
3. 삭제

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