KR101270750B1

KR101270750B1 - 태양전지판의 수동식 각도조절장치

Info

Publication number: KR101270750B1
Application number: KR1020130002770A
Authority: KR
Inventors: 김희문
Original assignee: 파워에너텍 주식회사
Priority date: 2013-01-10
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2013-06-03

Abstract

본 발명은 태양열을 이용하여 전력을 생산하는 태양전지판의 경사각을 태양의 고도에 따라 회전시키는 각도조절장치에 있어서,
상기 각도조절장치는 상기 태양전지판의 후단에 수직방향으로 설치되는 다수개의 수직프레임; 상기 수직프레임에 수평방향으로 설치되는 제1 및 제2수평프레임; 상기 제1수평프레임의 중앙과 양측에 각각 수직설치되어 태양전지판의 하중을 지지하는 다수개의 하부지지대; 상기 태양전지판이 회전되도록 상기 제1수평프레임에 볼트결합되어 상기 하부지지대의 상부에 힌지결합되는 회전연결부재; 상기 태양전지판의 경사각을 조절해주는 각도조절수단; 및 상기 각도조절수단에 의해 경사각이 조절된 태양전지판을 고정시키는 각도고정수단;이 설치됨을 특징으로 하는 태양전지판의 수동식 각도조절장치를 제공한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 본 발명은 태양전지판의 수동식 각도조절장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 위도 및 계절의 특성에 의해 변화하는 태양 고도에 따라 최대출력을 얻을 수 있도록 태양전지판을 계절별 태양 고도에 따라 경사각을 무전원인 수동으로 간편하게 조절할 수 있도록 개선된 태양전지판의 수동식 각도조절장치에 관한 것이다.

Description

태양전지판의 수동식 각도조절장치{MANUAL SYSTEM OF SOLAR PANEL ANGLE CONTROL CHAPTER}

본 발명은 태양전지판의 수동식 각도조절장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 위도 및 계절의 특성에 의해 변화하는 태양 고도에 따라 최대출력을 얻을 수 있도록 태양전지판을 계절별 태양 고도에 따라 경사각을 무전원인 수동으로 간편하게 조절할 수 있도록 개선된 태양전지판의 수동식 각도조절장치에 관한 것이다.

근래 들어 화석에너지의 고갈에 따른 위기감 및 기후변화 협약에 의거 온실가스 감축의무부담이 가시화됨에 따라 대체에너지의 개발이 절실히 요구되고 있다. 더불어 송배전 시설이 불가한 낙도, 격오지 등에는 자체전력 생산설비의 구축이 요구되고 있다.

태양전지라 함은 태양을 이용한 발전 시스템으로 태양열 및 태양광 발전시스템을 들 수 있다. 태양전지판은 태양의 고도와 직각으로 배치해야 최상의 발전을 할 수 있다.

근래에는 태양열보다는 태양광발전으로 전환되는 추세로 태양광발전은 태양으로부터의 빛에너지를 직접 전기에너지로 바꾸어주는 발전방식이다. 이러한 태양광발전의 핵심은 일반적으로 pn접합구조를 가진 태양전지(solar cell)로서 외부로부터 광자(photon)가 태양전지의 내부로 흡수되면 광자가 지닌 에너지에 의해 태양전지 내부에서 전자(electron)와 정공(hole)의 쌍(e-h pair)이 생성된다. 생성된 전자-전공 쌍은 pn접합에서 발생한 전기장에 의해 전기장에 의해 전자는 n형 반도체로 이동하고 정공은 p형 반도체로 이동해서 각각의 표면에 있는 전극에서 수집된다. 각각의 전극에서 수집된 전하(charge)는 외부 회로에 부하가 연결된 경우, 부하에 흐르는 전류로서 부하를 동작시키는 에너지의 원천이 된다. 태양광발전은 얇은 박막의 태양전지를 넓은 판에 부착시켜 태양전지판을 형성하게 된다.

태양광발전을 하기 위해서는 넓은 부지면적이 소요되고, 대체에너지 연구가 진행되고 있는 선진국의 예를 보더라도 이를 대용량 에너지원으로 실용화 하기에는 기술과 경제성 등에서 아직도 현실적인 활용을 기대할 수 없는 실정이지만, 지구온난화를 일으키는 일산화탄소 등 온실가스의 배출원이 주로 화석연료이기 때문에 선진국을 중심으로 화석연료 사용을 줄임으로써 온실가스의 배출감축을 의무화하는 추세이기 때문에 우리나라는 의무국은 아니지만 국제적인 환경규제에 대비하기 위하여 태양광발전을 적극 권장하고 있다.

또한, 태양광으로 생산한 전력은 한전에서 716.4/kWh에 매입하나 차액보상제도를 도입하여 태양광발전을 최적으로 하기 위한 태양각도에 따른 광원추적등 자체적으로 사용하는 전력을 제외한 나머지 금액만을 보상받게 된다.

대부분의 태양광의 발전 설비는 넓은 부지 위에 일정각도로 고정된 거치대위에 설치하게 된다. 그런데, 이렇게 일정각도로 고정된 태양광발전설비는 발전효율이 계절에 따라서 심하게 차이가 난다.

지구가 자전 및 공전을 하기 때문에 각 지역에서 관찰하는 태양의 위치가 매일 바뀌며, 태양의 고도가 매일 바뀐다. 현재 해를 따라 동쪽에서 서쪽으로 이동경로를 추적하는 장치는 경사 고정형보다 발전 효율이 10~15% 정도 높기 때문에 자전에 의해서 태양의 위치가 바뀌는 것에 대비하여 태양을 추적하는 시스템은 개발이 어느 정도 되어있다.

대부분의 태양광발전은 일정각도가 고정된 방식으로 여름과 동지때의 발전 효율이 상당하게 차이가 난다.

종래의 일부 시설에서는 태양의 남중 고도에 따라서 모터나 유압장치에 의해서 회전하는 장치가 있지만 회전시에 동력을 소모하기 때문에 태양광을 받아서 발전하는 본래의 목적을 상실하게 된다. 만약 회전시에 동력을 소모하게 되면 그만큼의 소비량을 차감하여 지급하기 때문에 전력생산에 따른 수익이 감소된다. 또한, 이러한 설비는 장기간 외부에 노출이 되기 때문에 고장이 나기 쉽고, 설치할 때 단가가 매우 높아지기 때문에 경제성이 떨어진다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 목적을 달성하기 위해 본 발명은 계절별 태양의 남중고도에 따른 태양전지판의 경사를 가장 효율적으로 배치하되, 복잡한 설비가 필요없이 작업자 1인이 수동으로 태양전지판의 회전이나, 거치대의 높낮이 조절에 의해 작동이 되도록 하여 경제적인 발전시스템을 구축하기 위한 것이다.

이러한 목적 달성을 위하여 본 발명은 태양열을 이용하여 전력을 생산하는 태양전지판의 경사각을 태양의 고도에 따라 회전시키는 각도조절장치에 있어서,

상기 각도조절장치는 상기 태양전지판의 후단에 수직방향으로 설치되는 다수개의 수직프레임; 상기 수직프레임에 수평방향으로 설치되는 제1 및 제2수평프레임; 상기 제1수평프레임의 중앙과 양측에 각각 수직설치되어 태양전지판의 하중을 지지하는 다수개의 하부지지대; 상기 태양전지판이 회전되도록 상기 제1수평프레임에 볼트결합되어 상기 하부지지대의 상부에 힌지결합되는 회전연결부재; 상기 태양전지판의 경사각을 조절해주는 각도조절수단; 및 상기 각도조절수단에 의해 경사각이 조절된 태양전지판을 고정시키는 각도고정수단;이 설치됨을 특징으로 하는 태양전지판의 수동식 각도조절장치를 제공한다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 계절별 태양의 남중고도에 따른 태양전지판의 경사를 가장 효율적으로 배치하되, 복잡한 설비가 필요없이 작업자 1인이 수동으로 태양전지판의 회전이나, 거치대의 높낮이 조절에 의해 작동이 되도록 하여 경제적인 발전시스템을 구축할 수 있다.

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

도 1a 및 도 1b 및 도 1c는 본 발명의 태양전지판의 수동식 각도조절장치의 작동상태를 나타내기 위한 측면도.
도 2는 본 발명의 태양전지판의 수동식 각도조절장치의 부분확대 정면도.
도 3은 본 발명의 태양전지판의 수동식 각도조절장치의 부분확대 사시도.

본 발명에 적용된 태양전지판의 수동식 각도조절장치는 도 1 및 도 2 및 도 3 도 4에 도시된 바와 같이 구성되는 것이다.

하기에서 본 고안을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 고안에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

먼저 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 태양전지판의 수동식 각도조절장치(100)는 상기 태양전지판(A)의 후단면에 수직방향으로 설치되는 다수개의 수직프레임(11)과, 상기 수직프레임(11)의 후단면에 수평방향으로 설치되는 제1 및 제2수평프레임(12)(13)과, 상기 제1수평프레임(12)의 후단면에 볼트결합되는 회전연결부재(14)로 이루어진 해드부(10);

상기 해드부(10)의 하부 중앙과 양측에 각각 수직설치되어 태양전지판(A)의 하중을 지지하는 다수개의 하부지지대(20);

상기 해드부(10)와 상기 하부지지대(20)의 사이에는 태양전지판(A)의 경사각을 조절해주는 각도조절수단(30); 및 상기 각도조절수단(30)에 의해 경사각이 조절된 태양전지판(A)을 고정시키는 각도고정수단(40);이 설치된다.

상기 회전연결부재(14)는 전체적으로 ㄴ모양의 형상으로 이루어지되, 상기 회전연결부재(14)의 중앙에는 제1수평프레임(12)을 받쳐 볼트결합되도록 다수개의 볼트구멍이 형성된 받침판(14a)이 구비되고, 이 받침판(14a)의 후단에는 하부지지대(20)의 상부에 형성된 힌지홀(21a)과 결합되도록 힌지볼트(15)가 삽입되는 힌지부(14c)가 형성된 쌍날개부(14b)가 구비된다.

상기 각도조절수단(30)은 상기 제2돌기부(24)에 형성된 스크류홈(24a)에 삽입되어 회전되도록 스크류돌기가 형성된 스크류봉(31)이 구비되되, 상기 스크류봉(31)의 상부에는 상기 태양전지판(A)을 밀어주거나 당겨주도록 태양전지판(A)의 후단에 설치된 수직프레임(11)에 볼트결합되는 결합플레이트(32)가 장착되고, 하부에는 스크류봉(31)을 회전시키도록 회전손잡이(33)가 형성된다.

상기 각도고정수단(40)은 상기 제3돌기부(25)에 형성된 관통구(25a)에 삽입되어 미끄럼이동하는 고정봉(41)이 구비되되, 상기 고정봉(41)의 길이방향 외측둘레면에는 고정봉(41)을 고정시키는 고정핀(43)이 끼워지도록 다수개의 핀삽입공(42)이 형성되고, 상부에는 상기 제2수평프레임(13)에 설치되도록 힌지플레이트(44)가 장착된다.

상기 각도조절장치(100)에는 상기 태양전지판(A)의 급격한 회전작동을 방지하도록 상기 제2수평프레임(13)과 상기 하부지지대(20)의 사이에 완충장치(50)가 더 설치된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 태양전지판의 수동식 각도조절장치의 설치 및 작동에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 태양전지판(A)의 후단면에 다수개의 수직프레임(11)을 직각으로 일정간격 거리를 띄워 볼트로 결합시키고, 이 다수개의 수직프레임(11)의 하단에 제1 및 제2수평프레임(12)(13)을 수평방향으로 서로 소정거리를 띄워 볼트와 너트로 결합되거나 용접 결합 될 수 있다.

그리고, 상기 태양전지판(A)의 후단면에 설치된 제1수평프레임(11)의 하단면과 옆측면에 회전연결부재(14)에 구비된 다수개의 볼트구멍이 형성된 받침판(14a)을 밀착시켜 볼트와 너트로 결합시킨다.

그 다음, 회전연결부재(14)에 구비된 힌지부(14c)가 형성된 쌍날개부(14b)의 사이에 하부지지대(20)의 상부에 형성된 힌지홀(21a)이 상기 힌지부(14c)와 서로 대응되게 끼워넣은 후 힌지볼트(15)로 결합시킨다.

그 다음, 상기 회전연결부재(14)에 구비된 힌지부(14c)가 형성된 쌍날개부(14b)의 사이에 바닥에 수직으로 고정된 하부지지대(20)의 상부에 형성된 힌지홀(21a)을 상기 힌지부(14c)와 서로 대응되게 마주한 후 힌지볼트(15)를 삽입설치시켜 태양전지판(A)이 회전되도록 결합시킨다.

여기서, 상기 하부지지대(20)와 상기 회전연결부재(14)는 태양전지판(A)의 후단면에 설치된 제1수평프레임(12)의 하부 중앙과 양측에 각각 설치시키므로 태양전지판(A)의 하중을 안전하게 지탱할 수 있도록 한 것이다.

또한, 상기 다수개의 하부지지대(20)는 메인지지대(21)와 보조지지대(22)가 ㅅ형상으로 일체로 형성됨으로 내구성이 증진되어 태양전지판(A)의 하중을 보다 더 안전하게 지탱할 수 있도록 한 것이다.

그 다음, 스크류홈(24a)이 형성된 제2돌기부(24)가 돌출형성된 상기 보조지지대(22)와 상기 태양전지판(A)의 사이에 각도조절수단(30)을 설치시킨다.

즉, 제2돌기부(24)에 형성된 스크류홈(24a)에 스크류돌기가 형성된 스크류봉(31)의 상부를 삽입관통시킨 후 스크류홈(24a)을 관통한 스크류봉(31)의 상부에 결합플레이트(32)를 장착시켜 태양전지판(A)의 후단에 설치된 수직프레임(10)에 볼트와 너트로 결합시킨다.

이때, 상기 스크류봉(31)의 하부에는 회전손잡이(33)가 형성되어있어 회전손잡이(33)을 잡고 시계방향으로 회전시키면 태양전지판(A)이 힌지볼트(15)를 중심으로 밀려 올라가게 되고, 회전손잡이(33)를 시계반대방향으로 회전시키면 태양전지판(A)이 당겨져 내려오게 되는 것이다.

그리고, 상기 각도조절수단(30)이 설치된 보조지지대(22)의 반대측에는 각도고정수단(40)을 설치시킨다.

이때, 상기 제2돌기부(24)가 돌출형성된 보조지지대(22)의 반대측에는 관통구(25a)가 형성된 제3돌기부(25)가 형성되어있다.

즉, 제3돌기부(25)에 형성된 관통구(25a)에 고정봉(41)의 상부를 삽입관통시킨 후 관통구(25a)를 관통한 고정봉(41)의 상부에 힌지플레이트(44)를 장착시켜 태양전지판(A)의 후단에 설치된 제2수평프레임(13)에 볼트와 너트로 결합시킨다.

이때, 상기 고정봉(41)의 외측둘레면에는 다수개의 핀삽입공(42)이 형성되는데, 이 핀삽입공(42)은 태양전지판(A)이 설치되는 지역의 위도를 사전에 측정하여 계절별로 형성하고 계절별로 설치하는 위치를 표기함으로써, 계절의 변화에 따라 별도의 각도를 측정하지 않아도 쉽게 수동으로 태양전지판(A)의 경사각을 맞춰 고정핀(43)으로 고정시킬 수 있도록 한 것이다.

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

마지막으로, 상기 하부지지대(20)와 태양전지판(A)의 사이에는 태양전지판(A)의 급격한 회전작동을 방지하도록 완충장치(50)가 더 설치된다.

이때, 상기 완충장치(50)의 상부는 태양전지판(A)의 후단면에 설치된 제2수평프레임(13)에 볼트와 너트로 결합되고, 하부는 메인지지대(21)에 돌출형성된 제1돌기부(23)에 설치되는 것이다.

즉, 고정핀(43)으로 고정된 태양전지판(A)의 경사각을 이동시키기 위해 고정핀(43)을 해제시킴과 동시에 태양전지판(A)의 급격한 회전작동에 의해 태양전지판(A)이 지면으로 떨어져 파손되거나 작업자가 다치는 사고를 미연에 방지하도록 한 것이다.

여기서, 상기 완충장치(50)는 급격한 회전작동을 방지하기 위해 완충스프링 또는 완충실린더 중 어느 하나가 선택되어 설치된다.

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 범위내에있는 것으로 본다.

본 발명 태양전지판의 수동식 각도조절장치의 기술적 사상은 실제로 동일결과를 반복 실시 가능한 것으로, 특히 이와 같은 본 고안을 실시함으로써 기술발전을 촉진하여 산업발전에 이바지할 수 있어 보호할 가치가 충분히 있다.

10 - 해드부 20 - 하부지지대
30 - 각도조절수단 40 - 각도고정수단
50 - 완충장치 100 - 각도조절장치
A - 태양전지판

Claims

삭제
태양열을 이용하여 전력을 생산하는 태양전지판(A)의 경사각을 태양의 고도에 따라 회전시키는 각도조절장치(100)가 구비되되, 상기 각도조절장치(100)는 상기 태양전지판(A)의 후단면에 수직방향으로 설치되는 다수개의 수직프레임(11)과, 상기 수직프레임(11)의 후단면에 수평방향으로 설치되는 제1 및 제2수평프레임(12)(13)과, 상기 제1수평프레임(12)의 후단면에 볼트결합되는 회전연결부재(14)로 이루어진 해드부(10); 상기 해드부(10)의 하부 중앙과 양측에 각각 수직설치되어 태양전지판(A)의 하중을 지지하는 다수개의 하부지지대(20); 상기 해드부(10)와 상기 하부지지대(20)의 사이에는 태양전지판(A)의 경사각을 조절해주는 각도조절수단(30); 상기 각도조절수단(30)에 의해 경사각이 조절된 태양전지판(A)을 고정시키는 각도고정수단(40);이 설치된 태양전지판의 수동식 각도조절장치에 있어서,
상기 회전연결부재(14)는,
전체적으로 ㄴ모양의 형상으로 이루어지되, 상기 회전연결부재(14)의 중앙에는 제1수평프레임(12)을 받쳐 볼트결합되도록 다수개의 볼트구멍이 형성된 받침판(14a)이 구비되고, 이 받침판(14a)의 후단에는 하부지지대(20)의 상부에 형성된 힌지홀(21a)과 결합되도록 힌지볼트(15)가 삽입되는 힌지부(14c)가 형성된 쌍날개부(14b)가 구비됨을 특징으로 하는 태양전지판의 수동식 각도조절장치.
제2항에 있어서,
상기 각도조절수단(30)은 제2돌기부(24)에 형성된 스크류홈(24a)에 삽입되어 회전되도록 스크류돌기가 형성된 스크류봉(31)이 구비되되, 상기 스크류봉(31)의 상부에는 상기 태양전지판(A)을 밀어주거나 당겨주도록 태양전지판(A)의 후단에 설치된 수직프레임(11)에 볼트결합되는 결합플레이트(32)가 장착되고, 하부에는 스크류봉(31)을 회전시키도록 회전손잡이(33)가 형성됨을 특징으로 하는 태양전지판의 수동식 각도조절장치.
제2항에 있어서,
상기 각도고정수단(40)은 제3돌기부(25)에 형성된 관통구(25a)에 삽입되어 미끄럼이동하는 고정봉(41)이 구비되되, 상기 고정봉(41)의 길이방향 외측둘레면에는 고정봉(41)을 고정시키는 고정핀(43)이 끼워지도록 다수개의 핀삽입공(42)이 형성되고, 상부에는 상기 제2수평프레임(13)에 설치되도록 힌지플레이트(44)가 장착됨을 특징으로 하는 태양전지판의 수동식 각도조절장치.
제2항에 있어서,
상기 각도조절장치(100)에는,
상기 태양전지판(A)의 급격한 회전작동을 방지하도록 상기 제2수평프레임(13)과 상기 하부지지대(20)의 사이에 완충장치(50)가 더 설치됨을 특징으로 하는 태양전지판의 수동식 각도조절장치.