KR101164796B1 - 지주형 솔라 트래커 - Google Patents

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KR101164796B1 KR1020110060939A KR20110060939A KR101164796B1 KR 101164796 B1 KR101164796 B1 KR 101164796B1 KR 1020110060939 A KR1020110060939 A KR 1020110060939A KR 20110060939 A KR20110060939 A KR 20110060939A KR 101164796 B1 KR101164796 B1 KR 101164796B1
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Abstract

본 발명은 지주형 솔라 트래커가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른지주형 솔라 트래커는 지상으로부터 수직하게 위치되는 지주부와, 태양광을 집광하여 전력에너지를 생산할 수 있도록 한 것으로, 태양광을 집광할 수 있도록 한 태양광전지판 및 일부분이 상기 태양광전지판과 회동가능하게 결합되며 일측 말단이 상기 지주부와 연결되는 지지구조체로 이루어진 태양광모듈과, 상기 지주부 상에 설치되는 것으로, 상기 지주부와 태양광모듈을 연결하며, 구동모터의 구동에 의해 상기 지주부에 대해 상기 태양광모듈이 수평방향으로 회전될 수 있도록 형성된 수평회동부 및 상기 지지구조체 및 상기 태양광전지판 상에 결합되어 상기 태양광전지판이 상기 지지구조체에 대해 수직방향으로 회전할 수 있도록 한 수직회동부를 포함하는 지주형 솔라 트래커가 제공된다.

Description

지주형 솔라 트래커{Pole type solar tracker}
본 발명은 솔라 트래커에 관한 것으로, 지주에 대형의 태양광 모듈판을 장착할 수 있도록 구성되며, 태양의 방향과 고도의 변화에 따라 자동으로 태양광을 추적할 수 있도록 한 지주형 솔라 트래커에 관한 것이다.
현재 화석연료 사용으로 인한 탄소배출량의 증가로 세계 곳곳에서 지구 온난화로 인한 홍수와 가뭄, 폭설과 혹한과 같은 기후 이변으로 농작물 등의 피해와 각종 재난 등으로 온 인류가 매년 커다란 피해를 보고 있는 상황이다.
따라서, 최근에는 탄소배출량을 줄여 지구 온난화를 방지할 수 있도록 함으로써, 기후 이변으로 인한 각종 재난 및 재해를 입지 않도록 친환경 에너지를 활용하고자 하는 정책을 각국 정부에서 적극 지원하고 있으며, 근래 들어 녹색 성장, 녹색 기술로서 태양광 에너지가 가장 이상적인 그린 에너지원으로써 각광받고 있다.
상술한 친환경 에너지의 하나인 태양광 에너지는 태양광을 집광하여 전력에너지를 생산할 수 있도록 한 것으로, 태양광 에너지에 대한 관심이 증폭되면서 태양전지에 의하여 태양광을 직접 전력으로 변환하는 태양광 발전 시스템이 급속히 늘고 있다.
도 1은 종래의 태양광 발전시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
이를 참조하면, 종래의 태양광 발전시스템은 태양전지로 구성된 모듈(1)과, 축전지 및 전력변환장치(2)로 구성되며, 이러한 태양광 발전 시스템은 태양광모듈(1)을 계절에 따른 일조량의 변화나 아침부터 저녁까지 태양의 이동에 따른 추적을 위해 태양 추적장치를 설치하는 등 발전효율을 높이기 위해 여러 장치들을 개발하여 사용하고 있는 실정이다.
즉, 상술한 태양광 발전시스템의 발전효율은 태양광의 조사량에 의해 좌우되기 때문에, 상술한 발전효율을 높이기 위해 태양광의 조사량이 좋은 부지를 선정해야 하고, 선정된 부지에 태양전지를 설치하기 위한 작업 등의 토목 공사를 실시한 후 다양한 장치들을 이용하여 태양을 추적하도록 하고 있다.
그러나, 상술한 종래의 태양광 발전시스템은 대단위 발전시설을 설치하기 위하여 커다란 면적의 부지를 필요로 하며 발전단지 부지의 지가로 인하여 대도시로부터 원거리에 있는 산악지대나 구릉지대에 설치할 수 밖에 없는 단점과 함께, 지면에 대해 낮게 설치되는 구조적 한계로 인하여 주변의 먼지와 낙엽 같은 오염원이 태양광 모듈의 표면에 쉽게 부착되어 태양광모듈의 전력에너지 변환 효율성을 저하시키는 문제점이 있다.
또한, 지면에 밀착되게 설치됨으로써, 하부 부지를 경작지나 기타 용도로 사용할 수 없는 등 토지를 비효율적으로 사용하는 단점이 있다.
또한, 태양의 이동에 따른 추적을 위해 복잡한 구성의 구조체 및 구동장치를 필요로 하는 문제점과 함께, 강풍이나 태풍 등에 대한 내풍, 내압에 대한 구조적 안전성이 미흡하여 태풍시 심각한 훼손을 당하여 막대한 수리비용의 지출을 초래하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 출원인은 상술한 바와 같은 문제점을 해결할 수 있는 지주형 솔라 트래커를 강구하게 되었다.
본 발명의 실시예들은 최소의 면적으로 대형의 태양광모듈을 설치할 수 있도록 함으로써, 설치 장소에 대한 제약을 최소화하도록 하고, 지면으로부터 태양광모듈이 소정의 거리만큼 이격되도록 함으로써, 지면의 먼지와 낙엽 같은 오염원에 의해 오염되는 것을 최소화할 수 있도록 한 지주형 솔라 트래커를 제공하고자 한다.
또한, 태양광 발전 시스템을 설치한 하부의 대지를 사용가능토록 함으로써, 토지를 효율적으로 사용할 수 있도록 하여 경제적 효과를 높일 수 있도록 할 뿐만 아니라, 산림이나 자연 경관을 크게 훼손하지 않고도 대단위 태양광 발전단지를 건설할 수 있도록 한 지주형 솔라 트래커를 제공하고자 한다.
또한, 강풍이나 태풍시 이를 자동으로 감지하여 구조물에 가해지는 풍압을 최소화 할 수 있도록 함으로써 구조적 안정성이 확보될 수 있도록 한 지주형 솔라 트래커를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면 지상으로부터 수직하게 위치되는 지주부와, 태양광을 집광하여 전력에너지를 생산할 수 있도록 한 것으로, 태양광을 집광할 수 있도록 한 태양광전지판 및 일부분이 상기 태양광전지판과 회동가능하게 결합되며 일측 말단이 상기 지주부와 연결되는 지지구조체로 이루어진 태양광모듈과, 상기 지주부 상에 설치되는 것으로, 상기 지주부와 태양광모듈을 연결하며, 구동모터의 구동에 의해 상기 지주부에 대해 상기 태양광모듈이 수평방향으로 회전될 수 있도록 형성된 수평회동부 및 상기 지지구조체 및 상기 태양광전지판 상에 결합되어 상기 태양광전지판이 상기 지지구조체에 대해 수직방향으로 회전할 수 있도록 한 수직회동부를 포함하는 지주형 솔라 트래커가 제공된다.
또한, 상기 수평회동부는 상기 지주부 상에 마련되는 접합부재의 외주면에 수평방향으로 회동가능하게 결합되는 것으로, 원통형상으로 형성된 베어링하우징과, 상기 베어링하우징의 하부에 고정결합되는 원반형기어 및 상기 원반형기어와 웜기어 방식으로 결합되며 동력을 제공할 수 있도록 한 구동모터를 포함한다.
또한, 상기 수평회동부는 상기 베어링하우징을 관통하여 결합되는 상기 접합부재 상부에 형성되는 것으로, 하부가 관통되게 형성되며 상기 접합부재의 상부에 위치되는 커버와, 상기 커버의 하부에 위치되는 접합부재 외주면 상에 형성되는 슬립링레일 및 상기 슬립링레일이 이동가능하게 결합되는 것으로, 태양광전지판과 전기적으로 연결된 케이블과 연결되는 슬립부재로 이루어진 슬립링을 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수직회동부는 상기 태양광전지판의 상하부에 양 끝단이 각각 결합되는 체인과, 상기 지지구조체 상에 상기 체인과 맞물리게 위치되는 복수개의 기어 및 상기 복수개의 기어가 위치된 지지구조체 상에 설치되며 동력을 제공할 수 있도록 한 감속모터를 포함한다.
또한, 상기 태양광전지판은 풍압으로 인해 파손되지 않도록 공기통기구가 형성되어 상하간 이격되도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지주형 솔라 트래커는 상기 태양광전지판을 세척할 수 있는 세척부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 세척부는 상기 태양광전지판을 고정지지하는 프레임의 일측 끝단에 결합되며 상부에 톱니형의 래크가 돌출되게 형성되며, 상기 래크의 일측에 구속레일이 형성된 가이드와, 상기 가이드를 따라 상하방향으로 이동되는 것으로, 상측에 구동모터가 구비된 브라켓과, 상기 구동모터와 회전가능하게 결합되며 상기 구동모터의 회전에 따라 회전되어 상기 태양광전지판의 표면을 세척할 수 있도록 한 브러쉬와, 상기 브러쉬의 일측에 마련되는 동력전달기어와 맞물리게 결합되는 회전비조절기어 및 상기 회전비조절기어와 회전축을 통해 연결되어 상기 회전비조절기어의 회전시 회전되어 상기 태양광전지판의 상하방향으로 이동될 수 있도록 한 것으로, 상기 래크와 결합될 수 있도록 한 피니언을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지주형 솔라 트래커는 상기 태양광전지판의 일측에 설치되어 세척수를 분사할 수 있도록 한 세척수공급부를 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 세척수공급부는 상기 태양광전지판의 일측에 설치되는 것으로, 복수개의 노즐이 등간격으로 형성되는 분사수단과, 상기 분사수단과 급수관을 통해 연결되어 세척수를 공급할 수 있도록 한 펌프로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지주형 솔라 트래커는 일정 높이 이상의 독립 지주에 태양광모듈을 설치함으로써, 지면의 먼지와 낙엽 등과 같은 오염원의 침투를 최소화할 수 있으며, 태양광모듈이 설치된 하부 부지를 활용할 수 있는 등 토지를 효율적으로 사용할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 독립 지주에 태양광모듈을 설치하고 이를 소단위로 조성할 수 있도록 함으로써, 발전단지를 조성하기 위해 소요되는 대단위 부지의 확보가 필요치 않는 등 설치 장소에 제약을 받지 않으며, 그로 인해 대단위 부지 확보에 따른 산림훼손, 토목공사, 미관저해, 민원발생 문제 등을 해결할 수 있다.
또한, 강한 풍압을 받는 태양광모듈을 지주부에 대해 좌우대칭 및 상하 대칭구조를 이루게 하고, 스페이스 트러스와 텐션 체인과 같은 효율적이고 강한 구조 시스템을 사용하여 풍압과 하중에 대한 구조적 안전성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 지주형 솔라 트래커는 도심 지역의 주택가 인근 지역과 도심 공원지역 그리고 건물의 옥상 등에 설치가 가능함으로서, 신 재생에너지 활용을 더욱 보급할 수 있다.
또한, 태양광모듈을 세척할 수 있는 세척장치를 설치하여, 상기 태양광모듈이 오염원에 오염되더라도 별도의 인력확보 없이 쉽고 간편하게 세척할 수 있는 등 유지관리가 용이하다.
도 1은 종래의 태양광 발전시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지주형 솔라 트래커를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지주형 솔라 트래커를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 4는 도 2의 "A"부분을 확대한 모습을 개략적으로 도시한 확대도이다.
도 5는 도 4의 B-B선 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지주형 솔라 트래커의 배면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 세척부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 측면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 지주형 솔라 트래커의 태양광모듈이 수평방향으로 회전된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 지주형 솔라 트래커의 태양광모듈이 수직방향으로 회전된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 지주형 솔라 트래커의 세척부가 구동된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조로 더욱 상세히 설명하기로 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 지주형 솔라 트래커의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조로 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지주형 솔라 트래커를 개략적으로 도시한 정면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지주형 솔라 트래커를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지주형 솔라 트래커(100)는 지면으로부터 수직하게 위치되는 독립된 지주 상에 대형의 태양광모듈을 설치할 수 있도록 함으로써, 설치 면적의 제약을 받지 않도록 하는 동시에 상기 태양광모듈(130) 하측의 하부 부지를 활용할 수 있도록 한 것으로, 지주부(110)와, 수평회동부(120)와, 태양광모듈(130)과, 수직회동부(140)와, 세척부(150)를 포함한다.
지주부(110)는 지상으로부터 수직하게 위치되는 것으로, 복수개의 수직기둥으로 이루어진다. 상기 복수개의 수직기둥(111)은 후술하는 수평,수직회동부(120, 140) 및 태양광모듈(130)을 견고하고 안정적으로 지지할 수 있도록 콘크리트 기초 위에 기립하게 위치된다.
여기서, 상기 복수개의 수직기둥(111)은 적어도 하나 이상으로 이루어지는 것으로, 경우에 따라 단일의 수직기둥으로 형성할 수도 있으나, 본 발명의 일 실시예에서는 횡방향향 모멘트 및 횡방향 풍압에 견딜 수 있도록 4개의 수직기둥(111)을 구비한 후 각 수직기둥(111)의 상부가 강재의 원통형 접합부재(112)에 연결되도록 구성한다.
이때, 상기 접합부재(112)는 후술하는 수평회동부(120)와 결합되어 상기 태양광모듈(130)이 수평방향으로 회전될 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 외주면 상에 상기 수평회동부(120)의 베어링하우징(121)이 관통되게 결합된다.
또한, 상기 접합부재(112)의 상부에는 원형 강봉 형태의 안내봉(113)이 위치되며, 상기 안내봉(113)에는 낙뢰로부터 장치를 보호할 수 있도록 한 피뢰침(114) 및 풍속과 풍향을 감지하도록 하여 일정 속도 이상의 강풍이 불 경우 상기 지주부(110)의 하부에 설치되는 컨트롤러(160)에 신호를 보내어 상기 수평회동부(120)를 통해 상기 태양광모듈(130)이 회전될 수 있도록 함으로써, 풍향과 풍압에 영양을 받지 않도록 한 풍속계(115) 및 풍향계(116)가 설치된다.
한편, 수평회동부(120)는 상기 접합부재(112)와 일부분이 결합되어 상기 태양광모듈(130)을 수평방향으로 회전시킬 수 있도록 구성되는 것으로, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 베어링하우징(121)과, 원반형기어(122), 구동모터(123), 및 슬립링(124)을 포함한다.
베어링하우징(121)은 원통형으로 형성되며, 내주면으로 상기 지주부(110)의 접합부재(112)가 관통되게 결합된다. 이때, 상기 베어링하우징(121)은 상기 지주부(110)에 대해 수평방향으로의 회전이 가능하도록 결합되는 것으로, 상기 접합부재(112)의 외주면상에 형성된 고정링(112a)에 결합된다.
여기서, 상기 고정링(112a)은 접합부재(112)의 외주면 상에 용접 등을 통해 고정결합되는 것으로, 상부링과 하부링으로 나누어지며, 상기 베어링하우징(121)의 내주면 상하부에 각각 위치되어 베어링하우징(121)의 위치를 구속하는 역할을 한다.
이때, 상기 베어링하우징(121)과 고정링(112a) 사이에는 상기 접합부재(112)에 대해 상기 베어링하우징(121)이 원활하게 수평방향으로 회전될 수 있도록 베어링이 개재되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 원반형기어(122)는 상기 베어링하우징(121)의 하부에 고정결합되며, 일측에 마련되는 구동모터(123)의 구동에 따라 상기 원반형기어(122)가 수평방향으로 회전함으로써, 상부에 결합된 베어링하우징(121)이 회전되게 되는 구성이다.
또한, 상기 구동모터(123)는 상기 접합부재(112)의 외주면상에 고정되게 형성되는 지지부재(125)의 상부에 안착되어 외부의 전원에 의해 구동되는 것으로, 상기 지주부(110)의 하부에 마련되는 컨트롤러(160)와 전기적으로 연결되어 상기 컨트롤러(160)의 신호에 따라 구동되는 것이다.
즉, 상기 컨트롤러(160)에서 신호를 송신하면 상기 구동모터(123)가 구동되고 이에 따라 회전축이 회전하면서 웜기어방식으로 맞물린 원반형기어(122)가 회전하도록 함으로써, 베어링하우징(121)을 수평방향으로 회전시키는 것이다.
또한, 슬립링(124)은 상기 베어링하우징(121)을 관통하여 결합되는 접합부재(112) 상에 형성되는 것으로, 베어링하우징(121)의 수평방향 회전시 후술하는 태양광모듈(130) 역시 회전하게 되는데, 이때, 상기 태양광모듈(130)의 태양광전지판(132)으로부터 생산되는 전력을 지상으로 송전할 수 있도록 한 케이블이 엉키거나 꼬이는 것을 방지하는 역할을 한다.
구체적으로,상기 슬립링(124)은 내부의 구성요소를 보호하여 우천이나 우설에 의해 누전되는 것을 방지할 수 있도록 한 것으로 상기 접합부재(112)의 상부를 감쌀 수 있도록 위치되는 커버(124a)와, 상기 접합부재(112)의 외주면 상에 결합되는 슬립링레일(124b) 및 상기 슬립링레일(124b)에 이동가능하게 결합되는 슬립부재(124c)를 포함한다.
이때, 상기 커버(124a)는 하부가 관통되게 형성되며, 관통된 하부로 상기 태양광전지판(132)과 전기적으로 연결된 케이블이 통과될 수 있도록 형성하고, 상기 슬립링레일(124b)은 링 형태로 형성되되, 상기 슬립부재(124c)가 원활하게 슬립되는 동시에 이격되는 것을 방지할 수 있도록 한 구조로 이루어진다.
즉, 후술하는 태양광모듈(130)이 수평방향으로 회전을 하더라도, 상기 태양광모듈(130)의 태양광전지판(132)과 전기적으로 연결된 케이블이 상기 슬립링레일(124b)을 따라 수평방향으로 슬라이딩되어 꼬이거나 엉켜지지 않게 된다.
태양광모듈(130)은 태양광을 집광하여 전력에너지를 생산할 수 있도록 한 것으로, 상기 지주부(110)를 중심으로 좌우 대칭되게 위치되며, 크게 지지구조체(131) 및 태양광전지판(132)을 포함한다.
여기서, 상기 태양광모듈(130)은 지주부(110)의 좌우 양측에 형성되는 구성이 동일하므로 설명의 편의를 위해 한 쪽의 태양광모듈(130)만을 설명하기로 한다.
지지구조체(131)는 복수개의 봉부재로 구성되며, 상기 수평회동부(120)의 베어링하우징(121) 양측에 결합된다.
구체적으로, 상기 지지구조체(131)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 지주부(110)를 중심으로 좌우 양측에 위치되는 것으로, 복수개의 봉부재가 역삼각 형태의 구조체를 이루며, 태양광전지판(132)을 안전하고 견고하게 지지할 수 있도록 함으로써, 상기 태양광전지판(132)에 가해지는 각 방향의 풍압으로 인한 횡하중과 태양광전지판(132)을 포함한 구조물의 수직 하중을 견딜 수 있도록 구성된다.
또한, 태양광전지판(132)은 태양광을 집광하여 전기에너지를 생산할 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 회전결속암(133)을 통해 상기 지지구조체(131)와 회동가능하게 결합된다.
즉, 상기 태양광전지판(132)은 상기 역삼각형 형태로 이루어진 지지구조체(131)의 상방향에 위치된 2개의 상현봉(133a) 중 어느 하나와 회전결속암(133)을 통해 회동가능하게 결합되어 택일적으로 수직방향으로 회동될 수 있는 구조로 이루어진다.
이때, 상기 태양광전지판(132)은 풍압으로 인해 파손되지 않도록 공기통기구(132a)를 형성하여 상하간 이격되도록 함으로써 바람이 상기 공기통기구(132a)를 통해 원활하게 통과되도록 한다.
따라서, 태풍과 같은 강한 바람이 불어와도 상기 태양광전지판(132)에 형성된 공기통기구(132a)를 통해 공기가 통과하여 풍압을 줄일 수 있도록 함으로써, 태양광전지판(132)이 파손되는 것을 최소화할 수 있다.
수직회동부(140)는 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 지지구조체(131)에 회전 가능하게 결합된 태양광전지판(132)을 수직방향으로 회전시킬 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 체인(141)과, 복수개의 기어(142), 그리고 감속모터(143)를 포함한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지주형 솔라 트래커(100)의 배면도를 개략적으로 도시한 도면으로서 이를 참고하면, 체인(141)은 상기 태양광전지판(132)의 중앙 상하부에 수직하게 연결된다.
또한, 복수개의 기어(142)는 상기 체인(141)과 맞물리도록 결합되어 회전에 따라 상기 체인(141)이 슬라이딩되도록 함으로써, 결과적으로 상기 태양광전지판(132)이 수직방향으로 회동될 수 있도록 한 것으로, 역삼각형 형상으로 형성된 지지구조체(131)의 상현봉(131a) 중 상기 태양광전지판(132)과 결합되지 않은 상현봉(131a) 상에 설치되는 제1기어(142a)와, 상기 지지구조체(131)의 하현봉(131b)에 설치되는 제2기어(142b)로 이루어진다.
감속모터(143)는 상기 제1기어(142a)와 상기 제2기어(142b)가 설치된 지지구조체(131) 사이에 위치되는 것으로, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 체인(141)이 마치 "W"형상을 띄도록 지지구조체(131)에 고정결합되어 전원의 공급에 따라 구동되도록 함으로써, 상기 체인(141)이 슬라이딩 되도록 하는 역할을 한다.
한편, 세척부(150)는 상기 태양광전지판(132) 표면에 부착되는 먼지와 기타 오염물질을 제거하기 위한 것으로, 상기 지주부(110)의 좌우측에 형성된 태양광전지판(132)의 상측에 각각 설치된다.
상기 세척부(150)는 구동모터의 구동에 따라 태양광전지판(132)의 상하방향으로 이동하면서 브러쉬에 의해 세척되도록 한 것으로, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 가이드(151)와, 브라켓(154)과, 구동모터(155)와, 브러쉬(156)와, 이동바퀴(159)를 포함한다.
상기 가이드(151)는 상기 태양광전지판(132)을 지지하도록 한 프레임(P)의 끝단에 고정결합되며 상부에 톱니형의 래크(152)가 돌출되게 형성되는 것으로, 상기 래크(152)의 일측에 구속레일(153)이 형성된다.
브라켓(154)은 상기 가이드(151)를 따라 상하방향으로 이동되는 것으로, 상부에 구동모터(155)가 구비된다.
브러쉬(156)는 상기 브라켓(154)에 마련된 구동모터(155)와 회전가능하게 결합되는 것으로, 상기 구동모터(155)에 마련되는 모터휠(155a)과 브러쉬(156)의 일측 끝단에 마련되는 구동휠(156a)이 벨트(157)에 의해 연결되도록 구성되어, 상기 구동모터(155)의 회전시 벨트(157)에 의해 회전될 수 있도록 형성된다.
이때, 상기 브러쉬(156)의 일측에는 별도의 동력전달기어(156b)가 설치되며, 상기 동력전달기어(156b)는 하부에 설치되는 회전비조절기어(158)와 맞물리게 형성된다.
또한, 상기 회전비조절기어(158)는 상기 가이드(151)에 형성되는 래크(152)와 결합될 수 있도록 한 피니언(158a)이 일측으로 연결되며, 상기 피니언(158a)의 타측에는 상기 구속레일(153)을 따라 이동되도록 하는 동시에 이격되는 것을 방지할 수 있도록 한 이동바퀴(159)가 마련된다.
이와 같이 구성된 세척부(150)는 구동모터(155)가 구동됨에 따라 모터휠(155a)이 회전되고, 이와 벨트(157)에 의해 연결된 구동휠(156a)이 회전하면서 브러쉬(156)를 회전시키게 된다. 이후 브러쉬(156)가 회전을 함에 따라 상기 브러쉬(156)의 일측에 설치된 동력전달기어(156b)가 회전을 하게 되고, 상기 동력전달기어(156b)와 맞물린 회전비조절기어(158)가 회전을 하게 된다. 이후, 상기 회전비조절기어(158)가 회전을 함에 따라 피니언(158a) 및 이동바퀴(159)가 회전을 하여 상기 래크(152)를 통해 안내되어 태양광전지판(132)의 상하방향으로 이동하면서 세척을 하게 되는 것이다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 지주형 솔라 트래커(100)는 세척수공급부(170)를 더 포함할 수 있다.
상기 세척수공급부(170)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 태양광전지판(132)의 일측에 설치되며, 복수개의 노즐(171)이 등간격으로 형성되는 분사수단(172)과, 상기 분사수단(172)과 플랙시블한 재질로 이루어진 급수관(173)을 통해 연결되어 세척수를 공급할 수 있도록 한 펌프(174)로 이루어진다.
여기서, 상기 세척수공급부(170)는 상기 태양광전지판(132)의 표면에 먼지 등 이물질에 의해 오염되었을 경우 이를 세척하거나, 태양 빛에 의해 상기 태양광전지판(132)의 온도가 상승될 경우 태양광전지판(132)의 온도를 낮출 수 있도록 한 것이다.
이때, 상기 분사수단(172)은 복수개의 노즐(171)이 등간격으로 형성되어 있는 것으로, 상기 태양광전지판(132)의 일측에 고정브라켓(172a)을 통해 고정설치된다.
또한, 상기 펌프(174)는 상기 지주부(110)의 하부에 위치되며 외부로부터 공급되는 전원에 의해 택일적으로 상기 급수관(173)을 통해 상기 분사수단(172)으로 세척수를 공급하게 된다.
이때, 상기 급수관(173)은 플랙시블한 재질로 이루어져 자유롭게 변형가능하도록 함으로써, 상기 수평,수직회동부(120, 140)의 회동시 원활하게 회동될 수 있도록 한다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 상기 세척수공급부(170)는 상기 태양광전지판(132)의 일측에 마련되는 세척부(150)의 구동시 복수개의 노즐(171)을 통해 상기 태양광전지판(132)에 세척수를 분사하여 더욱 청결하게 세척할 수 있는 동시에, 태양빛에 의해 상기 태양광전지판(132)의 표면 온도가 상승될 경우 표면에 세척수를 분사함으로써, 태양광전지판(132)의 표면온도를 낮추어 실리콘에 의해 도포된 태양광전지판(132)이 열에 의해 손상되는 열화현상을 방지할 수 있다.
즉, 이물질이 상기 태양광전지판(132)의 표면에 부착되거나, 태양빛에 의해 태양광전지판(132)의 온도가 상승하게 되면 전압이 떨어져 전력생산량이 감소되는 단점이 있으나, 본원발명의 일 실시예에 따른 지주형 솔라 트래커(100)는 상기 세척수공급부(170)를 이용하여 상기 태양광전지판(132)의 세척할 수 있는 동시에 태양광전지판(132)의 표면온도를 낮출 수 있어 효율적으로 전력을 생산할 수 있다.
이때, 상기 세척수공급부(170)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 태양광전지판(132)의 표면온도를 감지할 수 있는 온도센서(175)가 마련되며, 상기 온도센서(175)에 의해 열이 감지되면 온도센서(175)와 전기적으로 연결된 컨트롤러(160)에 신호를 보내게 되고, 상기 컨트롤러(160)에서 펌프(174)로 신호를 송신하여 펌프(174)가 구동되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지주형 솔라 트래커(100)의 작동방법 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 지주형 솔라 트래커의 태양광모듈이 수평방향으로 회전된 모습을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 지주형 솔라 트래커의 태양광모듈이 수직방향으로 회전된 모습을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 지주형 솔라 트래커의 세척부가 구동된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 우선 태양광모듈(130)의 수평방향 회전을 살펴보면, 지주부(110)의 최상부에 마련된 풍속계(115)와 풍향계(116)를 통해 풍속과 풍향을 항상 감지하도록 한다. 이후 일정속도 이상의 강풍이 불 경우 풍속계(115)에서 이를 감지하여 컨트롤러에 신호를 송신하게 된다.
이에 따라, 구동모터(123)가 구동되어 웜기어 방식으로 맞물린 원반형기어(122)가 회전을 하게 되고, 상기 원반형기어(122)와 일체로 형성된, 베어링하우징(121)이 회전을 함으로써, 상기 베어링하우징(121)과 연결된 태양광모듈(130)이 회전을 하게 된다.
즉, 상기 태양광모듈(130)을 회전시켜 태양광전지판(132) 모서리부분이 풍향계(116)와 일치시키도록 하여 태양광전지판(132)에 가해지는 풍압을 최소화하도록 함으로써, 장치를 보호할 수 있다.
*또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 지주형 솔라 트래커(100)는 도 10에 도시된 바와 같이, 태양광전지판(132)이 수직방향으로 회전할 수도 있다.
즉, 태양의 고도변화에 따라 상하방향으로 회전될 수 있는 것으로, 지지구조체(131)에 부착되어 있는 감속모터(143)가 구동되면, 상기 감속모터(143)와, 복수개의 기어(142)에 의해 연결된 체인(141)이 슬라이딩되게 된다.
이때, 상기 체인(141)은 태양광전지판(132)의 상하부에 양 끝단이 각각 고정되게 연결된 구조로서, 상기 감속모터(143)의 정회전 또는 역회전에 따라 상기 체인(141)이 슬라이딩되어 태양광전지판(132)이 수직방향으로 상하 회전되게 되는 것이다.
여기서, 상기 태양광전지판(132)은 상기 지지구조체(131)에 대해 최대 90°로 회전가능한 것으로, 태양을 따라 회전되어 효율적으로 집광할 수 있도록 한 동시에 태양광이 없는 야간시에는 상기 태양광전지판(132)을 수직으로 회전시켜 먼지나 기타 오염물질이 태양광전지판(132)에 부착되는 것을 최소화하도록 할 수 있다.
한편, 도 11은 상기 태양광전지판(132)의 표면에 부착될 수 있는 이물질을 세척할 수 있도록 한 세척부(150)의 구동모습을 개략적으로 도시한 것으로, 이를 참조하면, 우선 상기 구동모터(155)가 구동되면 상기 모터휠(155a)이 회전을 하면서 상기 벨트(157)에 의해 연결된 구동휠(156a)이 회전을 하게 된다.
이에 따라 상기 구동휠(156a)과 연결된 브러쉬(156)가 회전을 하면서 상기 태양광전지판(132)이 표면을 세척하게 되며, 이와 동시에 상기 브러쉬(156)의 일측에 형성된 동력전달기어(156b)가 회전을 하면서 상기 동력전달기어(156b)와 맞물린 회전비조절기어(158)가 회전을 하게 된다.
상기 회전비조절기어(158)는 기어비를 통하여 회전수를 낮추어서 상기 피니언(158a)을 회전시켜 톱니형 래크(152)를 따라 이동되게 된다.
즉, 상기 구동모터(155)의 회전에 의해 상기 브러쉬(156)가 회전을 하면서 태양광전지판(132)을 세척하는 동시에 피니언(158a)이 회전하여 태양광전지판(132)의 수직방향으로 설치된 래크(152)를 따라 상하로 이동되게 되는 것이다.
이때, 상기 피니언(158a)의 일측에 마련된 이동바퀴(159)가 상기 가이드(151) 상에 형성된 구속레일(153) 내에서만 이동 가능하게 형성함으로써, 세척부(150)가 이탈하지 않고 안정되게 상하 이동이 가능해 진다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 지주형 솔라 트래커(100)는 지면으로부터 수직하게 위치되는 지주부(110)의 양측에 태양광모듈(130)을 설치함으로써, 먼지와 낙엽 등에 의해 오염되는 것을 최소화할 수 있는 동시에 태양광모듈(130)이 설치된 하부 토지를 활용할 수 있는 잇점이 있다.
또한, 강한 풍압을 받는 태양광모듈(130)을 지주부(110)에 대해 좌우대칭 및 상하 대칭구조를 이루게 하고, 스페이스 트러스와 텐션 체인과 같은 효율적이고 강한 구조 시스템을 사용하여 풍압과 하중에 대한 구조적 안전성을 확보할 수 있다.
또한, 태양광모듈(130)을 세척할 수 있는 세척부(150) 및 세척수공급부(170)를 설치하여, 상기 태양광모듈(130)이 오염원에 의해 오염되더라도 별도의 인력확보 없이 쉽고 간편하게 세척할 수 있는 동시에 태양빛에 의해 상기 태양광전지판(132)의 온도상승시 세척수를 분사할 수 있도록 함으로써, 온도를 낮추어 열화현상에 의해 태양광전지판(132)이 손상되는 것을 방지할 수 있는 등 유지관리가 용이하며, 효율적으로 전력을 생산할 수 있다.
또한, 도면상 도시되어 있지는 않지만, 지주부(110)상에 상기 태양광모듈(130)을 통해 얻게 되는 전기에너지를 택일적으로 저장할 수 있는 축전지를 구비하여, 태양광이 없는 야간 또는 우천 및 우설시 상기 축전지에 저장된 전기를 활용할 수도 있다.
지금까지, 본 발명의 실시예를 기준으로 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적인 균등범위까지 포함된다 할 것이다.
100 : 솔라 트래커 110 : 지주부
111 : 수직기둥 112 : 접합부재
112a : 고정링 113 : 안내봉
114 : 피뢰침 115 : 풍속계
116 : 풍향계 120 : 수평회동부
121 : 베어링하우징 122 : 원반형기어
123 : 구동모터 124 : 슬립링
124a : 커버 124b : 슬립링레일
124c : 슬립부재 130 : 태양광모듈
131 : 지지구조체 131a : 상현봉
131b : 하현봉 132 : 태양광전지판
132a : 공기통기구 133 : 회전결속암
140 : 수직회동부 141 : 체인
142 : 복수개의 기어 142a : 제1기어
142b : 제2기어 143 : 감속모터
150 : 세척부 151 : 가이드
152 : 래크 153 : 구속레일
154 : 브라켓 155 : 구동모터
155a : 모터휠 156 : 브러쉬
156a : 구동휠 156b : 동력전달기어
157 : 벨트 158 : 회전비조절기어
158a : 피니언 159 : 이동바퀴
160 : 컨트롤러 170 : 세척수공급부
171 : 노즐 172 : 분사수단
173 : 급수관 174 : 펌프
175 : 온도센서

Claims (7)

  1. 지상으로부터 수직하게 위치되는 지주부와;
    태양광을 집광하여 전력에너지를 생산할 수 있도록 한 것으로, 태양광을 집광할 수 있도록 한 태양광전지판 및 일부분이 상기 태양광전지판과 회동가능하게 결합되며 일측 말단이 상기 지주부와 연결되는 지지구조체로 이루어진 태양광모듈과;
    상기 지주부 상에 마련되는 접합부재의 외주면에 수평방향으로 회동가능하게 베어링 하우징이 구비되고 상기 베어링하우징의 하부에 구동모터에 의해 회전되는 원반형기어가 고정결합된 것으로, 상기 지주부에 대해 상기 태양광모듈이 수평방향으로 회전될 있도록 형성된 수평회동부; 및
    상기 지지구조체 및 상기 태양광전지판 상에 결합되어 상기 태양광전지판이 상기 지지구조체에 대해 수직방향으로 회전할 수 있도록 한 수직회동부를 포함하는 지주형 솔라 트래커.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 수평회동부는
    상기 베어링하우징을 관통하여 결합되는 상기 접합부재 상부에 형성되는 것으로,
    하부가 관통되게 형성되며 상기 접합부재의 상부에 위치되는 커버와;
    상기 커버의 하부에 위치되는 접합부재 외주면 상에 형성되는 슬립링레일; 및
    상기 슬립링레일이 이동가능하게 결합되는 것으로, 태양광전지판과 전기적으로 연결된 케이블과 연결되는 슬립부재로 이루어진 슬립링을 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 지주형 솔라 트래커.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 태양광전지판은 풍압으로 인해 파손되지 않도록 공기통기구가 형성되어 상하간 이격되게 설치된 것을 특징으로 하는 지주형 솔라 트래커.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 지주형 솔라 트래커는 상기 태양광전지판을 세척할 수 있는 세척부를 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 지주형 솔라 트래커.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 세척부는
    상기 태양광전지판을 고정지지하는 프레임의 일측 끝단에 결합되며 상부에 톱니형의 래크가 돌출되게 형성되며, 상기 래크의 일측에 구속레일이 형성된 가이드와;
    상기 가이드를 따라 상하방향으로 이동되는 것으로, 상측에 구동모터가 구비된 브라켓과;
    상기 구동모터와 회전가능하게 결합되며 상기 구동모터의 회전에 따라 회전되어 상기 태양광전지판의 표면을 세척할 수 있도록 한 브러쉬와,
    상기 브러쉬의 일측에 마련되는 동력전달기어와 맞물리게 결합되는 회전비조절기어; 및
    상기 회전비조절기어와 회전축을 통해 연결되어 상기 회전비조절기어의 회전시 회전되어 상기 태양광전지판의 상하방향으로 이동될 수 있도록 한 것으로, 상기 래크와 결합될 수 있도록 한 피니언을 포함하는 것을 특징으로 하는 지주형 솔라 트래커.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 지주형 솔라 트래커는 상기 태양광전지판의 일측에 설치되어 세척수를 분사할 수 있도록 한 세척수공급부를 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 지주형 솔라 트래커.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 세척수공급부는
    상기 태양광전지판의 일측에 설치되는 것으로, 복수개의 노즐이 등간격으로 형성되는 분사수단과;
    상기 분사수단과 급수관을 통해 연결되어 세척수를 공급할 수 있도록 한 펌프로 이루어진 것을 특징으로 하는 지주형 솔라 트래커.

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