KR101216444B1 - 태양전지모듈판의 각도조절장치 - Google Patents

Abstract

태양전지모듈판의 경사각을 태양의 고도에 따라 회전시키는 위해 상기 태양전지모듈판의 후면에서 수직방향으로 설치되는 수직지지대와, 상기 태양전지모듈판의 후면에서 수평방향으로 상기 수직지지대에 설치되는 수평지지대와, 상기 태양전지모듈판이 지면에 이격하여 회전가능하도록 상기 수평지지대에 설치되는 측면지지대를 포함하는 각도조절장치에 있어서, 상기 측면지지대의 일측에 측면보다 작은 너비로 관통되는 관통부와, 상기 관통부가 형성되는 면에 돌출되어 상기 관통부를 가리면서 상기 태양전지모듈판이 고정되도록 형성되는 고정지지대와, 상기 고정지지대에 태양의 고도에 따라 상기 태양전지모듈판의 각도를 조절할 수 있도록 상기 수평지지대가 설치되는 방향으로 적어도 두 개 이상이 관통되는 각도조절홀과, 상기 각도조절홀의 외측으로 적어도 하나가 돌출되어 상기 수평지지대가 지지되도록 형성되는 고정돌기와, 상기 수평지지대에 상기 수평지지대의 측단면을 마감하면서 상기 고정돌기에 일측면이 지지되도록 형성되는 고정편과, 상기 고정편에 상기 각도조절홀에 대응되는 크기로 관통되는 고정홀을 포함하며, 상기 각도조절홀과 고정홀을 관통하여 결합되는 체결부재에 의해 상기 수평지지대와 상기 측면지지대가 고정되는 것을 특징으로 한다.

Description

태양전지모듈판의 각도조절장치{APPARATUS FOR ANGLE CONTROLLING OF SOLAR MODULE PANEL}

본 발명은 태양전지모듈판의 경사각도를 조절할 수 있는 태양전지모듈판의 각도조절장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양 고도의 변화에 따라 집광효율을 극대화할 수 있도록 태양전지모듈판의 경사각을 간편하게 조절하고, 각도조절장치의 부하를 감소시키면서, 태양전지모듈판의 파손을 방지할 수 있는 태양전지모듈판의 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 태양전지모듈판은 태양광선과 90도의 각도일 때 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 태양전지모듈판이 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 태양전지모듈판의 각도를 조절해야 하는데, 보통 여름에는 설치장소의 위도에서 15도를 뺀 각도로 설치하고, 겨울에는 설치장소의 위도에서 15도를 더한 각도로 설치하여 계절의 변화에 따라 태양전지모듈판의 발전효율을 극대화시킬 수 있게 되었다.

종래에는, 한국등록특허 제10-0734217호와 같이 반원모양의 받침부(30) 위에 회전축겸용지지대(10)가 안착되고, 그 위에 반원모양의 덮개(20)를 받침부(30)와 일치시켜 조립하여 덮개(20)나 받침부(30)의 측면에 형성된 각도조절용피스홀(24)에 각도조절용피스(25)를 삽입시킴으로써 태양전지모듈판이 고정되어 태양전지모듈판의 각도를 조절하는 내용이 개시되어 있다.

그러나, 태양전지모듈판이 설치되는 대다수의 지역은 넓은 평지이기 때문에 바람에 의한 영향을 많이 받게 되므로, 상기와 같은 방법으로는 각도조절용피스(25)가 태양전지모듈판의 흔들림(떨림)에 의해 임의로 이탈되거나, 태양전지모듈판의 하중에 따른 내구도가 감소되어 파손되는 문제점이 발생되었다.

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

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

또한, 태양전지모듈판을 고정하기 위한 부재가 파손되거나, 바람에 의한 흔들림(떨림)으로 임의 이탈되더라도 태양전지모듈판의 파손을 방지할 수 있는 태양전지모듈판의 각도조절장치를 제공함에 있다.

또한, 태양전지모듈판을 고정하기 위한 부재를 용이하게 삽입하고, 조립할 수 있는 태양전지모듈판의 각도조절장치를 제공함에 있다.

또한, 태양전지모듈판이 바닥에서 이격되도록 지지하는 지지대가 눈이나 비에 의해 녹슬거나 부식되는 것을 방지할 수 있는 태양전지모듈판의 각도조절장치를 제공함에 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라 태양열을 이용해 전력을 생산하는 태양전지모듈판의 경사각을 태양의 고도에 따라 회전시키기 위해 상기 태양전지모듈판의 후면에서 수직방향으로 설치되는 수직지지대와, 상기 태양전지모듈판의 후면에서 수평방향으로 상기 수직지지대에 설치되는 수평지지대와, 상기 태양전지모듈판이 지면에 이격하여 회전가능하도록 상기 수평지지대에 설치되는 측면지지대를 포함하는 각도조절장치에 있어서,

상기 측면지지대의 일측에 측면보다 작은 너비로 관통되는 관통부와, 상기 관통부가 형성되는 면에 돌출되어 상기 관통부를 가리면서 상기 태양전지모듈판이 고정되도록 형성되는 고정지지대,

상기 고정지지대에 태양의 고도에 따라 상기 태양전지모듈판의 각도를 조절할 수 있도록 상기 수평지지대가 설치되는 방향으로 적어도 두 개 이상이 관통되는 각도조절홀과, 상기 각도조절홀의 외측으로 적어도 하나가 돌출되어 상기 수평지지대가 지지되도록 형성되는 고정돌기,

상기 수평지지대에 상기 수평지지대의 측단면을 마감하면서 상기 고정돌기에 일측면이 지지되도록 형성되는 고정편과, 상기 고정편에 상기 각도조절홀에 대응되는 크기로 관통되는 고정홀을 포함하며,

상기 각도조절홀과 고정홀을 관통하여 결합되는 체결부재에 의해 상기 수평지지대와 상기 측면지지대가 고정되는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈판의 각도조절장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 고정편에는 상기 체결부재의 삽입을 안내하고, 상기 태양전지모듈판의 각도 조절을 위해 결합을 해제한 체결부재가 상기 태양전지모듈판의 회전에 간섭되지 않도록 지지되는 지지부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.

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

또한, 태양전지모듈판의 각도를 조절하는 과정에서 태양전지모듈판이 지면에 떨어져 파손되는 것을 방지할 수 있는 태양전지모듈판의 각도조절장치가 제공된다.

또한, 태양전지모듈판을 고정하기 위한 부재가 파손되거나, 바람에 의한 흔들림(떨림)으로 임의 이탈되더라도 태양전지모듈판의 파손을 방지할 수 있는 태양전지모듈판의 각도조절장치가 제공된다.

또한, 태양전지모듈판을 고정하기 위한 부재를 용이하게 삽입하고, 조립할 수 있는 태양전지모듈판의 각도조절장치가 제공된다.

또한, 태양전지모듈판이 바닥에서 이격되도록 지지하는 지지대가 눈이나 비에 의해 녹슬거나 부식되는 것을 방지할 수 있는 태양전지모듈판의 각도조절장치가 제공된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 태양전지모듈판의 각도조절장치를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 수평지지대, 측면지지대 및 고정지지대가 결합되는 상태를 나타낸 분해사시도,
도 3은 도 2를 보다 상세하게 나타낸 분해사시도,
도 4는 도 3이 결합되어 태양전지모듈판이 각각 일측 방향으로 지지된 상태를 나타낸 사시도,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 수평지지대와 고정지지대가 결합되는 과정에서 체결부재가 지지부재에 지지되는 상태를 나타낸 단면사시도,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 태양전지모듈판의 각도조절장치를 나타낸 사시도이고,
도 7은 도 6에 따라 태양전지모듈판이 서로 다른 각도로 설치된 상태를 나타낸 사시도이다.

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 태양전지모듈판의 각도조절장치에 대하여 상세하게 설명한다.

첨부한 도면 중 도 1은 본 발명 태양전지모듈판의 각도조절장치와 결합되는 부분을 확대하여 나타낸 사시도, 도 2와 3은 태양전지모듈판을 고정하기 위해 수평지지대, 측면지지대 및 고정지지대를 나타낸 분해사시도, 도 4는 도 3에 의해 결합된 상태에서 태양전지모듈판이 각각 일측으로 회전하여 지지된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 5는 태양전지모듈판을 설정된 각도로 고정하는 과정에서 체결부재가 지지부재에 지지되는 상태를 나타낸 단면사시도이다.

상기 도면에서 도시하는 바와 같이 태양열을 이용해 전력을 생산하는 태양전지모듈판의 경사각을 태양의 고도에 따라 회전시키기 위한 각도조절장치에 있어서, 본 발명 태양전지모듈판(10)의 각도조절장치는 수직지지대(20), 수평지지대(30), 측면지지대(40), 고정지지대(50)를 포함하여 구성된다.

수직지지대(20)는 태양전지모듈판(10)의 후면에는 수직방향으로 설치되는 것으로, 복수로 배열된 태양전지모듈판(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 형태의 결합핀(미도시)으로 고정되거나 용접 결합될 수 있다.

측면지지대(40)는 수평지지대(30)가 설치되는 방향으로 돌출 형성된 고정봉(42)이 삽입공(33)에 삽입되어 태양전지모듈판(10)이 회전가능하도록 설치되는 것이다.

이때, 고정봉(42)과 삽입공(33)이 결합되는 면에는 회전에 따른 마찰력을 감소하기 위해, 고정봉(42)의 외면이나 삽입공(33)의 내면에 베어링과 같은 부재가 설치될 수 있다.

또한, 측면지지대(40)의 일측에는 그 측면부의 너비보다 작은 너비로 관통되는 관통부(41)가 형성되는데, 이는 측면지지대(40)의 외측면 뿐만아니라 내측면까지 용이하게 도금하기 위한 것이다.

측면지지대(40)는 보통 태양전지모듈판(10)과 같이 무거운 하중을 버티기 위해 철제빔과 같은 금속재질로 형성되는데, 이러한 금속재질은 습기에 취약하다는 단점이 있어 외측면 뿐만 아니라 절단된 면을 통해 내측면까지 도금을 하게 된다.

그러나, 내측면에 도금을 하더라도 비나 눈이 지속적으로 유입된다면 녹이 슬거나 부식되기 때문에, 빗물과 눈이 직접적으로 유입되는 것을 방지하기 위해 관통부(41)의 위치를 측면지지대(40)의 측면부에 형성하여, 후술할 고정지지대(50)에 의해 가려지도록 한 것이다.

고정지지대(50)는 관통부(41)가 형성되는 면에서 관통부(41)를 가리면서 태양전지모듈판(10)의 각도를 조절함에 따라 회전하는 수평지지대(30)가 체결부재(B)에 의해 고정되도록 측면지지대(40) 일측에 돌출 형성되는 것으로, 각도조절홀(51)과 고정돌기(52)를 포함하여 구성된다.

이때, 고정지지대(50)는 측면지지대(40)와 일체로 형성되거나, 별개로 구성하여 용접이나 공지된 다양한 방법을 통해 결합될 수 있다.

각도조절홀(51)은 태양의 고도에 따라 태양전지모듈판(10)의 각도를 조절할 수 있도록 수평지지대(30)가 설치되는 방향으로 적어도 두 개 이상이 관통되어 형성되는 것으로, 태양전지모듈판(10)이 설치되는 위치에서 계절에 따라 태양전지모듈판(10)과 태양광선이 90도의 각도를 이루는 위치를 측정하여 형성된다.

즉, 각도조절홀(51)은 봄, 여름, 가을, 겨울의 계절 변화에 따라 최대의 발전효율을 낼 수 있는 태양전지모듈판(10)과 태양광선이 90도의 각도를 이루는 위치를 측정하여 수평지지대(30)가 설치되는 방향으로 고정지지대(50) 양측에 형성되는 것으로, 태양전지모듈판(10)이 설치되는 위치에 따라 그 형성 위치가 달라지는 것이 바람직하다.

고정돌기(52)는 각도조절홀(51)의 외측 다시말해, 태양전지모듈판(10)의 각도를 조절함에 있어 간섭되지 않는 위치에 적어도 하나가 돌출되어 형성되되, 수평지지대(30)가 지지될 수 있도록 형성된다.

이때, 전술한 수평지지대(30)에는 수평지지대(30)의 측단면을 마감하면서 고정돌기(52)에 일측면이 지지될 수 있는 크기와 형태를 갖는 고정편(31)이 형성되고, 고정편(31)에는 각도조절홀(51)에 대응되는 크기로 관통되는 고정홀(32)이 형성된다.

여기서, 고정돌기(52)는 수평지지대(30)가 설정된 범위를 벗어나 회전하지 못하도록 하여 태양전지모듈판(10)이 과도하게 회전하여 파손되는 것을 방지하기 위한 목적이 있는 것으로, 고정돌기(52)의 돌출 높이는 고정편(31)의 높이보다 높게 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 고정돌기(52)를 통해 태양전지모듈판(10)의 각도를 조절하기 위해 체결부재(B)를 해제하는 동안 별도로 태양전지모듈판(10)이 지면으로 떨어지지 않도록 지지할 필요가 없으므로, 각도를 조절하기 위한 인력을 감소할 수 있고, 태양전지모듈판(10)의 파손을 방지할 수 있는 장점이 있다.

더불어, 고정돌기(52)의 형성 위치를 도 4와 같이 고정편(31)이 고정돌기(52)에 지지되는 위치로 각각 이동하면 각도조절홀(51)과 고정홀(32)이 일치되도록 형성하여, 체결부재(B)가 용이하게 삽입되도록 할 수 있다.

이처럼 고정편(31)과 고정돌기(52)가 지지된 상태로 결합되면, 수평지지대(30)와 고정지지대(50)의 고정력이 높아지므로, 강풍이 불더라도 태양전지모듈판(10)이 흔들리거나 떨리는 현상이 감소하게 되어 효과적으로 고정되도록 할 수 있으며, 체결부재(B)가 임의로 이탈되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.

도면에서는 고정편(31)이 'ㄱ'자 형태인 것으로 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 각도조절홀(51)과 대응되는 크기의 고정홀(32)이 형성될 수 있으면서 고정돌기(52)에 지지되되, 태양전지모듈판(10)의 하중을 버틸 수 있는 다양한 형태로 제작이 가능하다.

또한, 도면에서 고정홀(32)은 원형이 아닌 것으로 도시하였으나 이는 체결부재(B)를 용이하게 삽입하기 위한 하나의 방법일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 설치 후 바람에 의한 흔들림이나 떨림으로부터 고정력을 높이기 위해 각도조절홀(51)과 대응되는 크기의 원형으로 형성될 수도 있다.

더불어, 고정돌기(52)의 일측이 체결부재(B)의 헤드와 동일한 형상으로 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 고정편(31)이 효과적으로 지지될 수 있으면 어떠한 형태여도 가능하다.

한편, 도 5와 같이 고정편(31)의 외측에 고정편(31)의 크기를 벗어나지 않으면서 체결부재(B)의 삽입을 방해하지 않는 크기로 형성되는 지지부재(60)를 결합하여, 태양전지모듈판(10)의 각도를 조절하는 과정에서 체결부재(B)가 지지부재(60)에 지지된 상태로 유지되어 각도를 변경한 후에도 체결부재(B)를 용이하게 재삽입할 수 있으며, 와셔(washer)와 같은 기능을 하여 결합력을 높일 수 있다.

또한, 지지부재(60)는 체결부재(B)가 삽입되는 측의 상부면을 모따기 하여 최초 삽입되는 체결부재(B)가 용이하게 삽입되도록 할 수 있다.

지금부터는 도 6과 도 7을 통해 제2실시예에 따른 태양전지모듈판의 각도조절장치에 대하여 설명한다. 도 6을 참조하면, 고정편(31)이 결합되는 각도조절홀(51)의 위치가 고정지지대(50) 양측에서 개별적으로 조절가능하도록 체결부재(B1, B2)가 각각 결합된다.

이와 같이, 고정지지대(50) 양측에 결합되는 수평지지대(30)가 서로 다른 각도로 조절될 수 있다는 점에서, 하나의 체결부재(B)가 고정지지대 양측의 각도조절홀(51)을 관통하여 두 개의 수평지지대(30)를 고정하도록 하는 제1실시예와 차이점을 갖는다.

상기와 같은 차이점을 통해, 고정지지대(50) 양측에서 고정편(31)이 결합되는 각도조절홀(51)의 위치를 각각 조절할 수 있어, 도 7과 같이 하나의 고정지지대(50) 양측으로 결합되는 두 개의 수평지지대(30)가 서로 다른 각도로 설치되므로, 태양전지모듈판(10)의 경사각을 개별적으로 조절하여 발전효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

또한, 고정지지대(50) 양측으로 설치되는 수평지지대(30)를 각각의 체결부재(B1, B2)로 고정되도록 함으로써, 태양전지모듈판(10)의 무게에 의해 체결부재(B1, B2)에 가해지는 하중이 감소되어 각도조절장치의 전체적인 내구도가 향상되는 장점이 있다.

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 : 태양전지모듈판, 20 : 수직지지대,
30 : 수평지지대, 31 : 고정편,
32 : 고정홀, 33 : 삽입공
40 : 측면지지대, 41 : 관통부,
42 : 고정봉,
50 : 고정지지대, 51 : 각도조절홀,
52 : 고정돌기,
60 : 지지부재, B, B1, B2 : 체결부재

Claims (2)

1. 태양열을 이용해 전력을 생산하는 태양전지모듈판의 경사각을 태양의 고도에 따라 회전시키기 위해 상기 태양전지모듈판의 후면에서 수직방향으로 설치되는 수직지지대와, 상기 태양전지모듈판의 후면에서 수평방향으로 상기 수직지지대에 설치되는 수평지지대와, 상기 태양전지모듈판이 지면에 이격하여 회전가능하도록 상기 수평지지대에 설치되는 측면지지대를 포함하는 각도조절장치에 있어서,
   상기 측면지지대의 일측에 측면보다 작은 너비로 관통되는 관통부,
   상기 관통부가 형성되는 면에 돌출되어 상기 관통부를 가리면서 상기 태양전지모듈판이 고정되도록 형성되는 고정지지대,
   상기 고정지지대에 태양의 고도에 따라 상기 태양전지모듈판의 각도를 조절할 수 있도록 상기 수평지지대가 설치되는 방향으로 적어도 두 개 이상이 관통되는 각도조절홀,
   상기 각도조절홀의 외측으로 적어도 하나가 돌출되어 상기 수평지지대가 지지되도록 형성되는 고정돌기,
   상기 수평지지대에 상기 수평지지대의 측단면을 마감하면서 상기 고정돌기에 일측면이 지지되도록 형성되는 고정편,
   상기 고정편에 상기 각도조절홀에 대응되는 크기로 관통되는 고정홀을 포함하며,
   상기 각도조절홀과 고정홀을 관통하여 결합되는 체결부재에 의해 상기 수평지지대와 상기 측면지지대가 고정되되,
   상기 고정편에는 상기 체결부재의 삽입을 안내하고, 상기 태양전지모듈판의 각도 조절을 위해 결합을 해제한 체결부재가 상기 태양전지모듈판의 회전에 간섭되지 않도록 지지되는 지지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈판의 각도조절장치.
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