KR101192686B1 - 태양전지판의 각도조절장치 - Google Patents

Abstract

태양열을 이용해 전력을 생산하는 태양전지판의 경사각을 태양의 고도에 따라 회전시키는 각도조절장치에 있어서, 상기 태양전지판의 후면에서 수직방향으로 설치되는 수직지지대와, 상기 태양전지판의 후면에서 수평방향으로 상기 수직지지대에 설치되는 수평지지대와, 상기 태양전지판이 회전가능하도록 상기 수평지지대의 양 측단부에 각각 설치되는 측면지지대를 포함하되, 상기 측면지지대에서 상기 수평지지대가 설치되는 면에는, 태양의 고도에 따라 태양전지판의 각도를 조절하도록 적어도 두 개 이상이 관통되는 각도조절홀이 형성되고, 상기 수평지지대에는 상기 수평지지대의 측단부 면을 마감하면서 상기 측면지지대에 설치되는 고정편이 연장 형성되며, 상기 고정편에는 상기 수평지지대와 상기 측면지지대가 체결부재에 의해 결합되도록 상기 각도조절홀과 대응되는 크기로 관통 형성되는 고정홀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지판의 각도조절장치에 관한 것이다.

Description

태양전지판의 각도조절장치{ANGLE CONTROL DEVICE OF SOLAR PANEL}

본 발명은 태양전지판의 경사각도를 조절할 수 있는 태양전지판의 각도조절장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양 고도의 변화에 따라 집광효율을 극대화할 수 있도록 태양전지판의 경사각을 간편하게 조절하고, 각도조절장치의 부하를 감소시키면서, 태양전지판의 파손을 방지할 수 있는 태양전지판의 각도조절장치에 관한 것이다.

화석연료와 같은 에너지원은 우리가 사용할 수 있도록 만들고 이용하는데 지속적으로 높은 기술력과 자본을 필요로 하기 때문에 가격상승과 자원고갈이라는 한계점을 가지고 있다.

가장 낮은 발전원가로 꼽히는 원자력발전은 높은 기술력과 안전을 담보로 하기 때문에 친환경적이고 안전한 신재생에너지에 대한 필요성이 늘어가고 있다.

그 중 태양광 발전은 무한한 자원으로 지속적인 이용이 가능하고, 이산화탄소를 감축할 수 있고, 화석연료에 대한 의존도를 탈피할 수 있으며, 매우 안전하고, 유지보수가 쉽고 보수비용도 거의 들지 않기 때문에 각광을 받고 있다.

일반적으로, 태양광 발전시스템은 햇빛을 받으면 광전효과(Photoelectric Effect)에 의해 전기를 발생하는 태양전지와 전기에너지를 저장 공급하는 요소들에 의해 전력을 생산하는 시스템으로 집광판, 축전기 및 전력변환장치 등으로 구성되어 있다.

다수의 태양전지 셀들이 모듈형태로 배치되는 태양전지판은 태양광선과 90도의 각도일때 효율이 가장 좋은데, 지구는 자전과 공전을 하기 때문에 태양의 위치가 주기적으로 변하게 되어 계절에 따라 발전 효율의 차이가 심하게 나타난다.

보통 우리 나라의 경우 각 계절별 태양의 고도를 살펴보면, 위도가 35°이므로 봄, 가을에는 태양의 고도가 35°정도이고, 겨울에는 태양의 고도가 12°정도이며, 여름에는 58°정도까지 태양의 고도가 변하게 된다.

따라서, 사계절 고정설치형의 경우 태양전지판이 정남향을 향해 35°각도의 기울기로 고정되어 있기 때문에 봄, 가을을 제외하고는 최대 출력의 70％ 이상도 얻지 못하기 때문에 경제성이 떨어지는 문제점이 있었다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 태양전지판의 각도를 조절해야 하는데, 보통 여름에는 설치장소의 위도에서 15도를 뺀 각도로 설치하고, 겨울에는 설치장소의 위도에서 15도를 더한 각도로 설치하여 계절의 변화에 따라 태양전지판의 발전효율을 극대화시킬 수 있게 되었다.

종래에는, 한국등록특허 제10-0734217호와 같이 반원모양의 덮개(20)에 원통파이프 형상의 회전축겸용지지대(10)가 삽입되고, 덮개(20)에 형성된 각도조절용피스홀(24)에 각도조절용피스(25)를 이용하여 태양전지판의 각도를 조절하는 내용이 개시되어 있으나, 태양전지판의 각도를 조절하는 과정에서 강풍이 부는 경우 태양전지판의 하중을 지지할 수 없기 때문에 각도조절용피스(25)가 마모되거나 파손되는 문제점이 발생되었고, 설치 이후에도 단순히 각도조절용피스(25)가 태양전지판의 하중을 지지하므로 내구성이 약해지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 계절에 따라 변하는 태양의 고도에 따라 수동으로 간편하게 태양전지판의 각도를 조절할 수 있는 태양전지판의 각도조절장치를 제공함에 있다.

또한, 태양전지판의 각도를 조절하는 과정에서 태양전지판이 지면에 떨어져 파손되는 것을 방지할 수 있는 태양전지판의 각도조절장치를 제공함에 있다.

또한, 설치된 태양전지판의 하중에 의해 체결부재가 파손되거나, 바람에 의한 태양전지판의 떨림 현상으로 체결부재가 임의로 이탈되더라도 태양전지판의 파손을 방지할 수 있는 태양전지판의 각도조절장치를 제공함에 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라 태양열을 이용해 전력을 생산하는 태양전지판의 경사각을 태양의 고도에 따라 회전시키는 각도조절장치에 있어서, 상기 태양전지판의 후면에서 수직방향으로 설치되는 수직지지대와, 상기 태양전지판의 후면에서 수평방향으로 상기 수직지지대에 설치되는 수평지지대와, 상기 태양전지판이 회전가능하도록 상기 수평지지대의 양 측단부에 각각 설치되는 측면지지대를 포함하되, 상기 측면지지대에서 상기 수평지지대가 설치되는 면에는, 태양의 고도에 따라 태양전지판의 각도를 조절하도록 적어도 두 개 이상이 관통되는 각도조절홀이 형성되고, 상기 수평지지대에는 상기 수평지지대의 측단부 면을 마감하면서 상기 측면지지대에 설치되는 고정편이 연장 형성되며, 상기 고정편에는 상기 수평지지대와 상기 측면지지대가 체결부재에 의해 결합되도록 상기 각도조절홀과 대응되는 크기로 관통 형성되는 고정홀을 포함하여 구성되는 태양전지판의 각도조절장치에 의해 달성된다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 계절에 따라 변하는 태양의 고도에 따라 수동으로 간편하게 태양전지판의 각도를 조절할 수 있는 태양전지판의 각도조절장치가 제공된다.

또한, 태양전지판의 각도를 조절하는 과정에서 태양전지판이 지면에 떨어져 파손되는 것을 방지할 수 있는 태양전지판의 각도조절장치가 제공된다.

또한, 설치된 태양전지판의 하중에 의해 체결부재가 파손되거나, 바람에 의한 태양전지판의 떨림 현상으로 체결부재가 임의로 이탈되더라도 태양전지판의 파손을 방지할 수 있는 태양전지판의 각도조절장치가 제공된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 태양전지판의 각도조절장치를 나타낸 사시도,
도 2는 도 1의 후면사시도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 태양전지판의 각도조절장치를 나타낸 분해사시도,
도 4는 도 3의 후면분해사시도,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 태양전지판의 각도조절장치를 나타낸 단면사시도이고,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 태양전지판의 각도조절장치를 나타낸 부분확대사시도이다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 태양전지판의 각도조절장치에 대하여 상세하게 설명한다.

첨부한 도면 중 도 1과 2는 본 발명 태양전지판의 각도조절장치를 전면과 후면에서 나타낸 사시도, 도 3과 4는 도 1과 2에 대한 분해사시도이고, 도 5는 본 발명 태양전지판의 각도조절장치에 대한 단면을 나타낸 사시도이다.

상기 도면에서 도시하는 바와 같이 태양열을 이용해 전력을 생산하는 태양전지판(10)의 경사각을 태양의 고도에 따라 회전시키는 각도조절장치에 있어서, 본 발명 태양전지판의 각도조절장치는 수직지지대(20), 수평지지대(30), 측면지지대(40)를 포함하여 구성된다.

수직지지대(20)는 태양전지판(10)의 후면에는 수직방향으로 설치되는 것으로, 복수로 배열된 태양전지판(10)이 상호 연결된 상태로 유지되고, 풍랑에 의해 뒤틀림 현상이 일어나지 않도록 보조하는 것이다.

수평지지대(30)는 수직지지대(20)의 후면에 직각으로 연결되고, 'ㄷ'자 형 결합핀(A)으로 고정되거나 용접 결합될 수 있다.

측면지지대(40)는 일측에서 수평지지대(30)의 일 측단부에 태양전지판(10)이 회전가능하도록 설치되는 것으로, 회전축(41), 각도조절홀(42), 걸림돌기(43)를 포함하여 구성된다.

이때, 회전축(41)은 측면지지대(40)에서 수평지지대(30)에 결합되는 면으로 삽입고정되도록 돌출형성된다.

또한, 각도조절홀(42)은 계절의 변화에 따라 태양전지판(10)이 태양광선과 수직이 되도록 수평지지대(30)와 결합되는 방향으로 적어도 두 개 이상이 관통 형성된다.

또한, 걸림돌기(43)는 태양전지판(10)의 각도를 조절하는 과정에서 태양전지판(10)이 임의 회전하여 충격에 의해 파손되는 것을 방지하기 위한 것으로써, 수평지지대(30)가 회전하는 원주면에서 수평지지대(30)가 지지되도록 각도조절홀(42)의 양측으로 적어도 두 개가 돌출 형성된다.

한편, 수평지지대(30)는 고정편(31)과 고정홀(32)을 포함하여 구성되는데, 고정편(31)은 수평지지대(30)의 측단부면을 마감하면서, 태양전지판(10)의 설치각도를 조절하기 위해 측면지지대(40)에 설치되도록, 수평지지대(30)의 일측에서 수평지지대(30)와 수직방향으로 연장 형성되고, 고정홀(32)은 고정편(31)에 수평지지대(30)의 축방향을 따라 각도조절홀(42)과 대응되는 크기로 관통 형성된다.

이때, 수평지지대(30)의 측단부에 결합되는 고정편(31)의 일측은 회전축(41)이 삽입되면서 회전가능한 크기의 회전축공(33)이 관통 형성되고, 타측은 회전축(41)으로 삽입되면서 회전가능한 크기의 삽입관(34)이 돌출 형성된다.

여기서, 수평지지대(30)의 양 측단부에 상이하게 형성된 회전축공(33)과 삽입관(34)은 수평지지대(30)와 측면지지대(40)의 결합력을 높이기 위한 하나의 방법일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.

지금부터는 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명 태양전지판의 각도조절장치에 대한 제1실시예의 조립 및 작동에 대하여 설명한다.

태양전지판(10)의 후면에는 수직지지대(20)가 태양전지판(10)의 세로방향으로 결합되고, 수직지지대(20)에는 태양전지판(10)의 가로방향으로 수평지지대(30)가 결합된다.

이때, 수직지지대(20)와 수평지지대(30)는 결합력을 높이기 위해 육면체로 형성하여 접촉면적을 넓게 할 수 있고, 수평지지대(30)와 수직지지대(20)가 임의로 이탈되지 않도록 'ㄷ'자 형 결합핀(A)을 이용하거나 용접 등과 같이 공지된 결합 방법을 통해 결합력을 높일 수 있다.

한편, 수평지지대(30)의 회전축(41)공과 삽입관에는 회전축(41)이 각각 설치됨으로써 수평지지대(30)와 측면지지대(40)의 결합이 이루어지게 된다.

이때, 고정편(31)과 측면지지대(40)가 밀착된 상태에서 고정홀(32)과 각도조절홀(42)을 일치시킨 후 체결부재(B)를 통해 결합함으로써 계절에 따라 태양전지판(10)이 태양광선으로부터 최고의 발전효율을 낼 수 있도록 설치되는 것이다.

여기서, 각도조절홀(42)은 태양전지판(10)이 설치되는 지역의 위도를 사전에 측정하여 계절별로 형성하고 계절별로 설치하는 위치를 표기함으로써, 계절의 변화에 따라 별도의 각도를 측정하지 않아도 쉽게 수동으로 설치할 수 있는 것이다.

본 실시예에서는 봄?가을, 여름, 겨울 세 가지의 계절변화에 따라 각도조절홀(42)이 형성되는 것을 예로 들었으나 이에 한정되는 것은 아니며, 계절이 변하는 환절기에도 각도조절홀(42)을 추가로 형성함으로써 태양전지판(10)의 발전효율을 보다 높일 수 있다.

특히, 고정홀(32)과 각도조절홀(42)을 결합하는 과정에서 체결부재(B)가 삽입가능한 별도의 보조부재(44)를 각도조절홀(42)에 삽입함으로써, 작게는 체결부재(B)의 결속력을 높이고 크게는 수평지지대(30)와 측면지지대(40)의 결합력을 높일 뿐만 아니라, 풍랑에 따른 태양전지판(10)의 진동(흔들림)에 의해 체결부재(B)가 임의이탈되거나 휘는 현상을 방지하여 각도조절장치의 내구성을 높일 수 있다.

태양전지판(10)의 각도를 조절하기 위해 체결부재(B)의 결합을 해제하게 되면, 태양전지판(10)의 하중에 의해 지면방향으로 회전하게 되는데, 이때 수평지지대(30)와 고정편(31)은 걸림돌기(43)에 의해 지지되면서 태양전지판(10)이 지면으로 떨어져 파손되는 것을 방지할 수 있다.

즉, 태양전지판(10)의 각도를 조절하기 위해 체결부재(B)를 해제하는 동안 별도로 태양전지판(10)이 지면으로 떨어지지 않도록 지지할 필요가 없으므로, 각도를 조절하기 위한 인력소모를 감소와 더불어 태양전지판(10)의 파손을 방지할 수 있는 장점이 있다.

이때, 걸림돌기(43)를 통한 지지력을 높이기 위해 수평지지대(30)와 고정편(31)에 걸림돌기(43)와 대응되는 걸림턱(미도시)이 형성될 수 있다.

도 6은 제2실시예에 따른 태양전지판의 각도조절장치를 나타낸 부분확대사시도이다. 도 6을 참조하면, 수평지지대(30) 일측에 형성되는 고정편(31)에 추가로 고정편(31')을 이격하여 형성함으로써, 수평지지대(30)와 측면지지대(40)가 더욱 견고하게 결합하고, 태양전지판(10)의 진동(흔들림)에 의한 체결부재(B)의 임의이탈과 휨 방지를 보강할 수 있다는 점에서 제1실시예와 차이를 갖는다.

여기서, 고정편(31')이 이격된 거리만큼 고정편(31)을 두껍게 형성할 수도 있겠으나, 제조원가 절감차원에서 동일한 형상의 고정편(31')을 이격하여 형성하는 것이 바람직하다 할 수 있겠다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위내에 있는 것으로 본다.

10 : 태양전지판, 20 : 수직지지대,
30 : 수평지지대, 31, 31' : 고정편,
32 : 고정홀, 33 : 회전축공,
34 : 삽입관,
40 : 측면지지대, 41 : 회전축,
42 : 각도조절홀, 43 : 걸림돌기,
44 ; 보조부재,
A : 'ㄷ'자형 결합핀, B : 체결부재

Claims (1)

1. 태양열을 이용해 전력을 생산하는 태양전지판의 경사각을 태양의 고도에 따라 회전시키는 각도조절장치에 있어서,
   상기 태양전지판의 후면에서 수직방향으로 설치되는 수직지지대와,
   상기 태양전지판의 후면에서 수평방향으로 상기 수직지지대에 설치되는 수평지지대와,
   상기 태양전지판이 회전가능하도록 상기 수평지지대의 양 측단부에 각각 설치되는 측면지지대를 포함하여,
   상기 측면지지대에서 상기 수평지지대가 설치되는 면에는, 태양의 고도에 따라 태양전지판의 각도를 조절하도록 적어도 두 개 이상이 관통되는 각도조절홀이 형성되고,
   상기 수평지지대에는 상기 수평지지대의 측단부 면을 마감하면서 상기 측면지지대에 설치되는 고정편이 연장 형성되며,
   상기 고정편에는 상기 수평지지대와 상기 측면지지대가 체결부재에 의해 결합되도록 상기 각도조절홀과 대응되는 크기로 관통 되는 고정홀이 형성되되,
   상기 체결부재가 삽입 가능하도록 관통 형성되어 상기 각도조절홀에 삽입되는 보조부재와, 상기 수평지지대가 회전하는 원주면에서 상기 수평지지대가 지지되도록 상기 각도조절홀의 양측으로 적어도 두 개가 돌출 형성되는 걸림돌기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지판의 각도조절장치.

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