KR101237720B1 - 태양광 추적장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양광 추적장치에 관한 것으로, 발광장치(L)가 설치되는 기둥 형상의 본체(100); 본체(100)에 설치되어 태양광을 따라 이동하며, 태양광을 집광하여 발전하는 태양전지판(400); 본체와 별도로 설치되어 태양전지판(400)으로부터의 전기를 저장하는 축전지(500)를 포함하는 태양광 추적장치에 있어서,
상기 본체(100)는, 외부로 개구된 회전장치수용공간(111a)을 갖춘 회전장치수용부(111)와, 회전장치수용부(111)에 설치되어 회전장치수용공간(111a)을 개폐하는 도어(112)를 구비한 하부본체(110); 회전장치수용공간(111a)과 연통되는 회전축수용공간(121a)을 갖춘 회전축수용부(121)를 갖추고서, 하부본체(110)의 상부에 설치되는 상부본체(120)를 갖추고,
태양전지판(400)은 상부본체(120)의 상부에 설치되고, 축전지(500)는 하부본체(110)에 내장되는 한편,
하부본체(110) 또는 상부본체(120)에 회전가능하게 설치되는 회전축(310); 본체(100)의 하부본체(110)에 내설되어 회전축(310)을 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키는 회전축구동기구(320)를 갖춘 태양전지판회전장치(300)가 보강구비된 것을 특징으로 하여,
안정성이 향상되고, 유지보수가 용이하며, 태양전지판의 태양광 집광효율이 향상되는 효과가 있다.

Description

태양광 추적장치{Solar Light Tracking Apparatus}
본 발명은 태양광 추적장치에 관한 것으로, 유지 보수가 용이하고, 안전성이 향상된 태양광 추적장치에 관한 것이다.
일반적으로 가로등 또는 신호등과 같은 발광등은 전기를 필요로 한다.
최근 들어 미래 대체에너지로서 친환경적인 태양 에너지가 주목받고 있으며, 이러한 추세에 맞춰, 태양 에너지를 이용하여 발광되는 태양광 발광등이 개발되었다.
이때 상기 태양광 발광등은 태양광을 추적하여 태양에너지를 저장하는 태양광 추적장치로부터 전기를 공급받는다.
하지만 상기 태양광 추적장치는 태양광을 추적하기 위한 기계장치가 외부로 노출되어 있어, 유지 보수가 어려우며, 비·바람 등에 의해 누전이 발생할 수 있어, 안전상에도 심각한 문제점을 안고 있다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 유지 보수가 용이하고, 안전성이 향상된 태양광 추적장치를 제공하는 것을 해결하려는 과제로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 발광장치가 설치되는 기둥 형상의 본체; 본체에 설치되어 태양광을 따라 이동하며, 태양광을 집광하여 발전하는 태양전지판; 본체와 별도로 설치되어 태양전지판으로부터의 전기를 저장하는 축전지를 포함하는 태양광 추적장치에 있어서,
상기 본체는, 외부로 개구된 회전장치수용공간을 갖춘 회전장치수용부와, 회전장치수용부에 설치되어 회전장치수용공간을 개폐하는 도어를 구비한 하부본체; 회전장치수용공간과 연통되는 회전축수용공간을 갖춘 회전축수용부를 갖추고서, 하부본체의 상부에 설치되는 상부본체를 갖추고,
태양전지판은 상부본체의 상부에 설치되고, 축전지는 하부본체(110)에 내장되는 한편,
하부본체 또는 상부본체에 회전가능하게 설치되는 회전축; 본체의 하부본체에 내설되어 회전축을 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키는 회전축구동기구를 갖춘 태양전지판회전장치가 보강구비된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 태양전지판을 회전시키는 구성요소가 본체에 내설되어 안정성이 향상되며, 상기 구성요소가 본체의 하부에 위치하여 유지,보수가 용이함은 물론, 태양전지판이 자동으로 태양광을 추적하여 많은 량의 태양광을 집광할 수 있어, 태양전지판의 태양광 집광효율이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광 추적장치를 나타내기 위한 개략도이고,
도 2는 도 1의 하부 주요부분을 상세하게 나타낸 부분 정단면도이고,
도 3은 도 2의 부분 측단면도이고,
도 4는 도 1의 상부 주요부분을 상세하게 나타낸 부분 정단면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 태양광 추적장치의 전기적 연결관계를 나타낸 구성도이다.
이하 첨부도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광 추적장치를 나타내기 위한 개략도이고, 도 2는 도 1의 하부 주요부분을 상세하게 나타낸 부분 정단면도이고, 도 3은 도 2의 부분 측단면도이고, 도 4는 도 1의 상부 주요부분을 상세하게 나타낸 부분 정단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 태양광 추적장치의 전기적 연결관계를 나타낸 구성도로서, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 구조적 특징을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 따른 태양광 추적장치는 발광장치(L)이 설치되는 본체(100)와, 본체(100)에 회전가능하게 설치되는 태양전지판회동장치(200)와, 본체(100)에 설치되어 태양전지판회동장치(200)를 회전시키는 태양전지판회전장치(300)와, 태양전지판회동장치(200)에 설치되는 태양전지판(400)과, 본체(100)에 설치되어 태양전지판(400)으로부터의 전기를 축전하는 축전지(500)와, 본체(100)에 설치되어 현재 위치정보를 추출하는 GPS모듈(600)과, 발광장치(L)·태양전지판회전장치(300)·GPS모듈(600)를 작동제어하는 제어유닛(700)과, 제어유닛(700)에 제어신호를 입력하는 입력유닛(800)을 포함한다.
상기 본체(100)는 기둥형상의 하부본체(110)와, 하부본체(110)의 상부에 설치되는 기둥형상의 상부본체(120)와, 하부본체(110) 또는 상부본체(120)에 설치되는 축받침부(130)를 갖춘다.
상기 하부본체(110)는, 외부로 개구된 회전장치수용공간(111a)을 갖춘 회전장치수용부(111)와, 회전장치수용부(111)에 착탈가능하게 설치되어 회전장치수용공간(111a)을 개폐하는 도어(112)와, 회전장치수용공간(111a)에 설치되어 전방으로 돌출된 수평브라켓(113a)과 수평브라켓(113a)으로부터 수직으로 연장된 수직브라켓(113b)를 구비한 고정브라켓(113)를 갖춘다.
상기 상부본체(120)는, 회전장치수용공간(111a)과 연통되는 회전축수용공간(121a)을 갖춘 회전축수용부(121)를 갖추고서, 하부본체(110)의 상부에 설치된다.
상기 축받침부(130)는, 하부본체(110)의 상단과 상부본체(120)의 하단 사이에 설치되는 제1축받침부(131)와, 상부본체(120)의 상단과 태양전지판회동장치(200)의 사이에 설치되는 제2축받침부(132)를 갖춘다. 본 실시예에서는 제1축받침부(131) 및 제2축받침부(132)에는 통상의 베어링(B)이 삽입설치되어, 태양전지판회전장치(300)의 회전축(310)을 지지한다.
한편 상기 발광장치(L)는 가로등 또는 신호등을 갖출 수 있으며, 본 실시예에서는 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 LED 가로등 장치를 적용한다.
상기 태양전지판회동장치(200)는, 본체(100)의 상부본체(120)의 상단에 설치되는 연결부(210)와, 연결부(210)에 회동가능하게 설치되는 회동축(220)와, 회동축(220)에 연결되는 지지부(230)와, 지지부(520)에 고정되는 지시부(240)를 갖춘다.
상기 연결부(210)는, 상방으로 개구된 'ㄷ' 자 형상으로 이루어지며, 전면에 상호 대향되는 호 형상의 한쌍의 가이드홀(211)이 상호 대향되게 형성되고, 가이드홀(211)을 따라 눈금자(212)가 표시된다. 이때 가이드홀(211)은 호의 길이를 다양하게 변형하여 지지부(230)의 회동각 제한을 조정할 수 있다.
상기 회동축(220)은, 긴 원형바 형상으로 이루어지며, 양단이 연결부(210)의 전후면에 각각 회동가능하게 설치된다.
상기 지지부(230)는, 하방으로 개구된 'ㄷ' 자 형상으로 이루어지며, 연결부(210)에 삽입되고, 회동축(220)에 연결되어, 회동축(220)를 따라 상하로 회동한다. 이때 지지부(230)는 전면에 연결부(210)의 가이드홀(211)에 이동가능하게 삽입되는 가이드축(231)이 구비된다. 또한 본 실시예에서는 지지부(230)가 연결부(210)와 면접촉함으로써, 지지부(230)가 회동하여 정지할 시 그 위치를 유지할 수 있게 했지만, 지지부(230) 및 연결부(210)에 관통홀을 형성하고 착탈되는 별도의 핀을 매개로 지지부(230) 및 연결부(210)를 고정함으로써, 지지부(230)가 회동 후 그 위치를 유지할 수 있도록 할 수도 있다.
상기 지시부(240)는, 첨단의 단부를 가지고, 연결부(210)의 전면에 배치되며, 회동축(220)에 연결되어, 회동축(220)을 따라 이동하면서 눈금자(212)를 매개로 지지부(230)의 회전각도를 나타낸다.
상기 태양전지판회전장치(300)는, 본체(100)에 회전가능하게 설치되는 회전축(310)과, 본체(100)에 내설되어 회전축(310)을 구동하는 회전축구동기구(320)와, 와, 회전축구동기구(320)에 설치되는 회전감지센서(330)를 갖춘다.
상기 회전축(310)은 긴 원형바 형상을 가지며, 하단이 제1축받침부(131)에 장착된 베어링(B)에 설치되고, 상단이 제2축받침부(132)에 장착된 베어링(B)에 설치되어, 본체(100)에 회전가능하게 설치되며, 본체(100)의 회전장치수용공간(111a) 및 회전축수용공간(121)에 수용된다.
상기 회전축구동기구(320)는, 고정브라켓(113)의 수평브라켓(113a)에 설치되는 회전축구동모터(321)와, 수평브라켓(113a)에 설치되어 회전축구동모터(321)와 연동하는 감속기(322)와, 고정브라켓(113)의 수직브라켓(113b)에 회전가능하게 설치되며 감속기(322)와 연동하는 수직기어(323)와, 회전축(310)의 하단에 설치되어 수직기어(323)과 연동하는 수평기어(324)를 갖춘다. 이때 수직기어(323)와 수평기어(324)의 연동방식 베벨기어 타입으로 이루어져, 수직기어(323)의 동력이 수평기어(324)로 전달된다. 한편 감속기(322)는 웜기어를 이용해 축의 회전속도를 감속하는 통상의 것으로서, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 회전감지센서(330)는 회전축구동모터(321)에 설치되어, 회전구동모터(321) 구동축의 회전량을 감지한다. 이때 회전감지센서(330)는 엔코더와 포토센서를 갖추고서, 축의 회전량을 감지하는 통상의 것으로서, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 태양전지판(400)은 태양광을 집광하여 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 통상의 것으로, 태양전지판회동장치(200)의 지지부(230)에 설치되어, 태양광을 통해 발전하며, 발전된 전기를 축전지(500)에 저장한다.
상기 축전지(500)는 하부본체(100)의 회전장치수용부(111)에 수용되어, 태양전지판(400)에 의해 발전된 전기를 저장한다. 본 실시예에서는 축전지(500)로 리튬이온폴리머전지(LiPB) 2차전지를 이용하여 축전지(500)의 수명 및 효율을 향상시켰다. 이때 축전지(500)에 저장된 전기는 인버터(미도시)를 매개로 AC전원으로 변환되어 발광장치(L)으로 전달될 수 있다.
상기 GPS(Global Positioning System)제어모듈(600)은 하부본체(110)의 회전장치수용공간(111a)에 설치되며, GPS인공위성과 연계하여 현재 위치정보를 추출한다.
상기 제어유닛(700)은 하부본체(110)의 회전장치수용공간(111a)에 설치되며, 회전축구동모터(321)·회전감지센서(330)·GPS제어모듈(600)·발광장치(L)을 작동제어한다. 그리고 제어유닛(700)은 입력유닛(800)을 매개로 태양의 위치를 입력받고, GPS모듈(600)로부터 현재 위치정보를 수신받아, 회전축구동모터(321)를 작동제어한다. 따라서 제어유닛(700)은 회전축구동모터(321)를 구동하고, 회전축구동모터(321)는 태양전지판회전장치(300)의 회전축(310)을 구동하여, 태양전지판(200)이 태양의 위치를 따라 이동한다. 또한 제어유닛(700)은 회전감지센서(330)로부터 회전축구동모터(321)의 회전량 신호를 수신하여 회전축구동모터(321)의 구동축 회전량을 확인할 수 있고, 이를 통해 태양전지판(400)의 원점을 확인할 수 있어, 태양전지판(400)이 원위치로 복귀할 수 있도록 할 수 있다.
상기 입력유닛(800)은, 제어신호를 입력하기 위한 통상의 것으로, 회전장치수용부(111)의 회전장치수용공간(111a)에 설치되어, 제어유닛(700)에 제어신호를 입력한다.
이하 본 발명의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.
우선 본 발명이 설치된 상태에서 작업자는 태양전지판(400)의 회동각을 조절한다.
이때 상기 작업자가 태양전지판(400)을 잡고 태양전지판(400)을 회동시키면, 태양전지판(400)과 태양전지판회동장치(200)의 지시부(240)는 상호 연동되어 동일한 방향으로 회전하고, 작업자는 지시부(240) 및 연결부(210)의 눈금자(212)를 통해 태양전지판(400)의 회동각을 확인하면서 가장 많은 량의 태양광을 집광할 수 있는 위치에 태양전지판(400)을 위치시킨다.
따라서 상기 작업자는 눈금자(212)를 통해 정밀하게 태양전지판(400)의 회동각을 조절할 수 있으며, 태양전지판(400) 위치의 정밀한 조작을 통해 보다 많은 태양광을 집광할 수 있다.
이후 상기 작업자는 본 발명의 전기구성요소를 ON 한 상태에서, 입력유닛(800)을 매개로 시간대 별로의 태양 위치를 입력하고, 이때 제어유닛(700)은 GPS모듈(600)로부터의 현재위치정보와 입력유닛(800)으로부터의 시간대 별로의 태양 위치정보를 수신한다.
따라서 상기 태양의 위치가 변화되면, 제어유닛(700)은 태양의 위치변화에 따라 태양전지판회전장치(300)의 회전축구동모터(321)를 회전시켜, 태양의 위치 변화를 따라 태양전지판(400)이 이동하도록 한다.
그러면 상기 태양전지판(400)은 태양의 위치변화를 따라 이동하면서, 태양으로부터 태양광을 집광하고, 집광된 태양광을 매개로 태양에너지를 전기에너지로 변환하여, 축전지(500)에 전기를 저장한다. 이때 태양전지판(400)은 태양의 위치변화를 따라 이동하기 때문에 태양으로부터 최대한의 태양광을 집광할 수 있어, 태양전지판(400)의 태양광 집광율이 매우 높다.
따라서 본 발명은 별도로 전기를 공급받지 않더라도 자체 전력만으로 발광장치(L)을 점등시킬 수 있다.
즉 어둠이 드리워져 상기 작업자가 입력유닛(800)을 매개로 제어유닛(700)에 발광등 점등신호를 입력하면, 제어유닛(700)은 발광장치(L)을 작동제어하여, 발광장치(L)을 점등시킨다.
이후 상기 태양이 저물어, 작업자가 입력유닛(800)을 매개로 제어유닛(700)에 회전축구동모터 원점복귀 신호를 입력하면, 제어유닛(700)은 회전축구동모터(321)를 구동하여, 태양전지판(400)이 초기 위치로 복귀하도록 한다.
한편 상기와 같이 본 발명은 본체(100)가 하부본체(110)와 상부본체(120)으로 나누어져 있고, 하부본체(110)에 태양전지판(400)을 회전시키기 위한 대부분의 구성요소가 설치되어 있다.
따라서 상기 태양전지판(400)을 회전시키기 위한 구성요소는 비,바람과 같은 외부 환경요인으로부터 안전하게 보호된다.
특히 상기 구성요소는 대체로 전기를 사용하는 구성요소이고, 전도체로 이루어져 있기 때문에, 외부 환경요인에 매우 민감하여, 감전사고 등의 문제가 발생할 수 있지만, 본 발명의 경우 외부 환경요인이 상기 구성요소에 영향을 줄 수 없기 때문에, 이러한 문제점을 미연에 방지할 수 있다.
또한 본 발명은 태양전지판(400)을 회전시키기 위한 구성요소가 하부본체(110)에 설치되어 있기 때문에, 구성요소에 결함이 발생하였을 경우, 높은 곳까지 올라가 필요없이, 안전하면서도 신속하게 결함을 해결할 수 있다. 따라서 본 발명은 유지보수가 용이하며, 불필요한 비용을 절감함으로써, 비용적인 측면에서도 매우 효율적이다.
100; 본체 110; 하부본체
120; 상부본체 130; 축받침부
200; 태양전지판회동장치 210; 연결부
230; 지지부 240; 지시부
300; 태양전지판회전장치 310; 회전축
320; 회전축구동기구 400; 태양전지판
500; 축전지 600; GPS모듈
700; 제어유닛 800; 입력유닛

Claims (3)

  1. 발광장치(L)가 설치되는 기둥 형상의 본체(100); 본체(100)에 설치되어 태양광을 따라 이동하며, 태양광을 집광하여 발전하는 태양전지판(400); 본체(100)와 별도로 설치되어, 태양전지판(400)으로부터의 전기를 저장하는 축전지(500);를 포함하는 태양광 추적장치에 있어서,
    상기 본체(100)는,
    외부로 개구된 회전장치수용공간(111a)을 갖춘 회전장치수용부(111)와, 회전장치수용부(111)에 설치되어 회전장치수용공간(111a)을 개폐하는 도어(112)를 구비한 하부본체(110); 회전장치수용공간(111a)과 연통되는 회전축수용공간(121a)을 갖춘 회전축수용부(121)를 구비하여, 하부본체(110)의 상부에 착탈가능하게 설치되는 상부본체(120);를 갖추고,
    축전지(500)는 하부본체(110)에 내장되는 한편,
    상부본체(120)에 회전가능하게 내설되어, 회전축수용공간(121a)에 배치되는 회전축(310); 하부본체(110)에 내설되어, 회전장치수용공간(111a)에 배치되며, 회전축(310)을 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키는 회전축구동기구(320);를 갖춘 태양전지판회전장치(300)와:
    상방으로 개구된 'ㄷ'자 형상으로 이루어지며, 전면에 한 쌍의 가이드홀(211)이 상호 대향되게 형성되고, 가이드홀(211)을 따라 눈금자(212)가 표시되어, 상부본체(120)의 상단에 설치되는 연결부(210); 긴 원형 바 형상으로 이루어지며, 양단이 연결부(210)의 전후 내측면에 각각 회동가능하게 설치되는 회동축(220); 하방으로 개구된 'ㄷ'자 형상으로 이루어져, 연결부(210)에 삽입되고, 회동축(220)에 설치되어, 회동축(220)을 따라 상하로 회동하며, 상부 중심부에 태양전지판(400)이 설치되는 한편, 전면에 연결부(210)의 가이드홀(211)에 이동가능하게 삽입되는 가이드축(231)이 구비되는 지지부(230); 첨단의 단부를 가지고서 연결부(210)의 전면에 배치되며, 회동축(220)에 연결되어 지지부(230)의 회동에 따라 첨단의 단부가 눈금자(212)를 지시하여, 태양전지판(400)의 회동각을 나타내는 지시부(240);를 갖춘 태양전지판회동장치(200)와:
    하부본체(110)의 회전장치수용공간(111a)에 설치되어, 현재 위치정보를 획득하는 GPS모듈(600)와:
    하부본체(110)의 회전장치수용공간(111a)에 설치되는 한편, GPS모듈(600)로부터의 현재 위치정보를 수신받고, 입력유닛(800)으로부터의 태양 위치정보를 수신받아, 태양의 위치변화에 따라 태양전지판(400)이 회전하도록, 회전축구동기구(320)을 작동제어하는 제어유닛(700)과:
    하부본체(110)의 회전장치수용공간(111a)에 설치되는 한편, 제어유닛(700)에 제어신호를 입력하는 입력유닛(800):
    을 보강구비하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적장치.
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