KR101270473B1 - 집광설비의 태양열 추적을 위한 구동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 집광시설의 반사판에 고정되고, 지지프레임에 의해 회전 가능하게 설치되는 회전축; 회전축의 일측에 고정되는 웜휠; 웜휠의 양측에 각각 기어결합되고, 각각의 회전력을 웜휠로 전달하는 한 쌍의 웜기어; 웜기어를 각각 회전시키도록 설치되는 한 쌍의 모터; 및 모터 각각을 제어함으로써 웜휠과 함께 회전축을 회전시키도록 하는 제어부를 포함하도록 한 집광설비의 태양열 추적을 위한 구동장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 집광설비의 태양열 추적에 대한 정밀도를 높이도록 하여 집광 효율을 증대시킬 수 있고, 내구성을 증진시킴으로써 유지 보수에 소요되는 비용과 시간을 줄일 수 있다.

Description

집광설비의 태양열 추적을 위한 구동장치{Apparatus for tracking solarheat of condensing sunlight apparatus}
본 발명은 집광설비의 태양열 추적을 위한 구동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 집광설비의 태양열 추적에 대한 정밀도를 높이도록 하여 집광 효율을 증대시킬 수 있고, 내구성을 증진시킴으로써 유지 보수에 소요되는 비용과 시간을 줄이기 위한 집광설비의 태양열 추적을 위한 구동장치에 관한 것이다.
일반적으로, 고밀도의 태양열을 집광하는 방법으로 PTC(Parabolic Trough Collector)와 Tower, Dish 방법이 있는데, 여기서, PTC는 얇은 판 형태의 금속 반사판을 2차원 포물 형태로 벤딩하여 초점이 띠 형태를 이루게 되며, 초점에 반사판으로부터 반사되는 태양열을 집광하기 위하여 집광기가 설치된다.
이와 같은 PTC형 집광설비는 반사판의 제작을 위해서, 일례로 'ㄱ'형 앵글 등을 원호(Arc) 모양으로 벤딩 작업을 하는 경우와, 다른 예로 대형의 금형을 제작하여 금속판을 프레스로 가공하여 포물면의 형상을 유지하도록 하는 경우 등이 있다.
종래의 PTC형 집광설비는 반사판으로부터 반사되는 태양열을 집광하도록 반사판에 형성된 포물면의 초점에 집광기가 고정부재에 의해 고정되고, 반사판이 회전축에 의해 태양열 추적을 위한 회전이 가능하도록 프레임에 설치되며, GPS 제어를 이용하여 집광 효율을 높이도록 하는데, GPS 프로그램을 이용하는 방식으로는 천문학적인 방식과 광학적 방식으로 나뉜다.
그러나, 이와 같은 PTC형 집광설비의 태양열 추적을 위한 구동장치는 모터의 구동력을 단순히 전달받아 구동시, 그 정밀도에 한계가 있고, 이로 인해 태양열 추적에 대한 신뢰성을 높이기가 어려워 집광 효율을 저하시키며, 내구성 저하로 인한 유지 보수에 많은 비용과 시간이 소요되는 문제점을 가지고 있었다.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 집광설비의 태양열 추적에 대한 정밀도를 높이도록 하여 집광 효율을 증대시키도록 하고, 내구성을 증진시킴으로써 유지 보수에 소요되는 비용과 시간을 줄이도록 한다.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 집광시설의 태양열 추적을 위한 구동장치에 있어서, 상기 집광시설의 반사판에 고정되고, 지지프레임에 의해 회전 가능하게 설치되는 회전축; 상기 회전축의 일측에 고정되는 웜휠; 상기 웜휠의 양측에 각각 기어결합되고, 각각의 회전력을 웜휠로 전달하는 한 쌍의 웜기어; 상기 웜기어를 각각 회전시키도록 설치되는 한 쌍의 모터; 및 상기 모터 각각을 제어함으로써 상기 웜휠과 함께 상기 회전축을 회전시키도록 하는 제어부를 포함하는 집광설비의 태양열 추적을 위한 구동장치가 제공된다.
상기 회전축은, 상기 반사판의 중심을 지나는 축의 상측에 편심되도록 설치될 수 있다.
상기 웜휠은, 웜휠하우징의 내측에 설치되고, 동일한 축으로 회전하도록 고정되는 연결휠이 상기 웜휠하우징의 외측에 위치하도록 설치되며, 상기 연결휠에 의해 상기 회전축과 결합하도록 상기 연결휠에 축연결부가 마련되고, 상기 윔기어는, 상기 윔휠하우징의 양측에 각각 마련되는 윔기어하우징의 내측에 각각 설치되어 상기 윔휠의 양측에 각각 기어결합되고, 상기 모터는, 상기 윔기어하우징 각각에 설치되어 상기 윔기어를 회전시키도록 연결되는 감속기 각각에 설치될 수 있다.
상기 회전축은, 상기 반사판이 길이방향을 따라 다수로 설치되고, 상기 반사판 사이에 위치하는 지지프레임에 베어링모듈로 회전가능하게 지지되며, 상기 베어링모듈의 양측에 분리가 가능하도록 플랜지연결부가 마련될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 모터 각각에 설치되는 홀센서를 통해서 상기 모터의 회전량을 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 집광설비의 태양열 추적을 위한 구동장치에 의하면, 집광설비의 태양열 추적에 대한 정밀도를 높이도록 하여 집광 효율을 증대시킬 수 있고, 내구성을 증진시킴으로써 유지 보수에 소요되는 비용과 시간을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 집광설비의 태양열 추적을 위한 구동장치가 설치된 집광시설을 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 집광설비의 태양열 추적을 위한 구동장치를 도시한 정면도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 집광설비의 태양열 추적을 위한 구동장치의 요부를 도시한 도면이고,
도 4는 도 3의 내부를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해 되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 집광설비의 태양열 추적을 위한 구동장치가 설치된 집광시설을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 집광설비의 태양열 추적을 위한 구동장치를 도시한 정면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 집광설비의 태양열 추적을 위한 구동장치(100)는 회전축(110)과, 웜휠(120; 도 4에 도시)과, 웜기어(130; 도 4에 도시)와, 모터(140)와, 제어부(160)를 포함할 수 있다. 한편, 집광시설(10)은 반사판(11)에 고정되는 다수의 고정부재(16) 끝단에 집광기(12)가 설치됨으로써, 집광기(12)가 반사판(11)의 포물면 초점에 위치하도록 하여 반사판(11)으로부터 반사되는 태양광이 집광기(12)에 모이도록 한다.
회전축(110)은 반사판(11)에 길이방향으로 고정되고, 지지프레임(111)에 의해 회전 가능하게 설치되는데, 반사판(11)과의 간섭을 줄이도록 반사판(11) 양측에 연장되도록 고정될 수 있다.
회전축(110)은 반사판(11)의 중심을 지나는 축(C)의 상측에 편심되도록 설치될 수 있다. 따라서, 회전축(110)의 회전 각도에 비하여 반사판(11)의 중심이 이동하는 거리를 증가시킴으로써 반사판(11)의 방향 전환 효율을 높이도록 하고, 회전축(110)에 비하여 반사판(11)의 중심이 하측에 위치하게 됨으로써 회전축(110)에 대한 반사판(11)의 무게 중심을 낮추어서 반사판(11)이 안정적으로 설치 내지 회동하도록 한다.
회전축(110)은 반사판(11)이 단일로 설치될 수 있고, 이와 달리, 본 실시예에서처럼 길이방향을 따라 다수로 설치될 수 있다. 회전축(110)은 반사판(11)이 다수로 설치되는 경우 반사판(11) 사이에 위치하는 지지프레임(111)에 베어링모듈(112)로 회전가능하게 지지되며, 베어링모듈(112)의 양측에 분리가 가능하도록 플랜지연결부(113)가 마련됨으로써 조립 및 해체를 용이하도록 한다. 한편, 베어링모듈(112)과 플랜지연결부(113)는 지지프레임(111)마다 마련될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 윔휠(120)은 회전축(110; 도 2에 도시)의 일측에 고정되는데, 일례로 웜휠하우징(123)의 내측에 회전 가능하도록 설치되고, 동일한 축으로 회전하도록 고정되는 연결휠(122)이 웜휠하우징(123)의 외측에 위치하도록 설치되며, 연결휠(122)에 의해 회전축(110)과 결합하도록 연결휠(122)에 볼트와 너트를 이용한 플랜지 연결을 위한 축연결부(122a)가 마련될 수 있다.
웜기어(130)는 한 쌍으로 이루어져서 웜휠(120)의 양측에 각각 기어결합되고, 각각의 회전력을 웜휠(120)로 전달하도록 하는데, 일례로 윔휠하우징(123)의 양측에 각각 마련되는 윔기어하우징(133)의 내측에 각각 회전 가능하도록 설치되어 윔휠(120)의 양측에 각각 기어결합된다.
윔휠(120)과 웜기어(130)는 치(121,131)가 "Ｖ"자 형태를 가짐으로써 회전력 전달에 소요되는 힘을 경감시키면서도 안정적으로 회전력을 전달하도록 한다.
모터(140)는 한 쌍으로 이루어져서 웜기어(130)를 각각 회전시키도록 설치되고, 일례로 서보모터로 이루어질 수 있으며, 윔기어하우징(133) 각각에 설치되어 감속기(141) 각각에 설치될 수 있다. 여기서, 감속기(141)는 윔기어(130)를 회전시키도록 웜기어(130)에 축으로 연결되고, 모터(140)의 축에도 연결된다.
제어부(160)는 모터(140) 각각을 제어함으로써 웜휠(120)과 함께 회전축(110)을 회전시키도록 한다.
제어부(160)는 모터(140) 각각에 설치되는 홀센서(150)를 통해서 모터(140)의 회전량을 정확하게 제어함으로써 한 쌍의 모터(140) 각각이 윔휠(120)의 회전에 필요한 회전력을 균일하게 제공하도록 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 집광설비의 태양열 추적을 위한 구동장치의 작용을 설명하기로 한다.
집광시설(10)의 메인제어부(미도시)가 GPS 프로그램을 이용하는 천문학적 방식 또는 광학적 방식에 의해 반사판(11)이 태양열의 최대 집광 효율을 발휘하도록 반사판(11)의 회전량을 제어부(160)에 제어신호로 출력하면, 제어부(160)는 홀센서(150) 각각으로부터 제공되는 모터(140)의 회전량에 대한 감지신호를 수신받아서 모터(140)가 원하는 각도만큼 반사판(11)을 회전시키도록 한다.
이때, 제어부(160)는 모터(140) 각각의 회전속도 및 회전량을 일치시킴으로써 한 쌍의 웜기어(130)가 웜휠(120)을 최적의 회전력으로 정확하게 회전시키고, 이로 인해 윔힐(120)에 연결휠(122)을 매개로 연결되는 회전축(110)이 반사판(11)과 함께 회전하여 태양열을 추적하도록 한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 집광설비의 태양열 추적에 대한 정밀도를 높이도록 하여 집광 효율을 증대시킬 수 있고, 내구성을 증진시킴으로써 유지 보수에 소요되는 비용과 시간을 줄일 수 있다.
이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10 : 집광시설 11 : 반사판
12 : 집광기 16 : 고정부재
110 : 회전축 111 : 지지프레임
112 : 베어링모듈 113 : 플랜지연결부
120 : 웜휠 121 : 치
122 : 연결휠 122a : 축연결부
123 : 웜휠하우징 130 : 웜기어
131 : 치 132 : 웜축
133 : 웜기어하우징 140 : 모터
141 : 감속기 150 : 홀센서
160 : 제어부

Claims (5)

  1. 집광시설의 태양열 추적을 위한 구동장치에 있어서,
    상기 집광시설의 반사판에 고정되고, 지지프레임에 의해 회전 가능하게 설치되는 회전축;
    상기 회전축의 일측에 고정되는 웜휠;
    상기 웜휠의 양측에 각각 기어결합되고, 각각의 회전력을 웜휠로 전달하는 한 쌍의 웜기어;
    상기 웜기어를 각각 회전시키도록 설치되는 한 쌍의 모터; 및
    상기 모터 각각을 제어함으로써 상기 웜휠과 함께 상기 회전축을 회전시키도록 하는 제어부를 포함하고,
    상기 회전축은,
    상기 반사판이 길이방향을 따라 다수로 설치되고, 상기 반사판 사이에 위치하는 지지프레임에 베어링모듈로 회전가능하게 지지되며, 상기 베어링모듈의 양측에 분리가 가능하도록 플랜지연결부가 마련되는 것을 특징으로 하는 집광설비의 태양열 추적을 위한 구동장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 회전축은,
    상기 반사판의 중심을 지나는 축의 상측에 편심되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 집광설비의 태양열 추적을 위한 구동장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 웜휠은,
    웜휠하우징의 내측에 설치되고, 동일한 축으로 회전하도록 고정되는 연결휠이 상기 웜휠하우징의 외측에 위치하도록 설치되며, 상기 연결휠에 의해 상기 회전축과 결합하도록 상기 연결휠에 축연결부가 마련되고,
    상기 웜기어는,
    상기 웜휠하우징의 양측에 각각 마련되는 웜기어하우징의 내측에 각각 설치되어 상기 웜휠의 양측에 각각 기어결합되고,
    상기 모터는,
    상기 웜기어하우징 각각에 설치되어 상기 웜기어를 회전시키도록 연결되는 감속기 각각에 설치되는 것을 특징으로 하는 집광설비의 태양열 추적을 위한 구동장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 모터 각각에 설치되는 홀센서를 통해서 상기 모터의 회전량을 제어하는 것을 특징으로 하는 집광설비의 태양열 추적을 위한 구동장치.
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