KR101339327B1 - 태양광 및 지열을 이용한 냉난방 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지열을 실외 열교환기의 외부 열원으로 이용하는 냉난방 시스템에 관한 것으로, 특히 상기 냉난방 시스템에 전력을 공급하기 위한 태양광 발전부에서 구동모터의 구동전력을 최소화하여 보다 효율적인 에너지 이용이 가능한 태양광 및 지열을 이용한 냉난방 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 지열을 실외 열교환기의 외부 열원으로 이용하는 냉난방 시스템에 관한 것으로, 특히 상기 냉난방 시스템에 전력을 공급하기 위한 태양광 발전부에서 구동모터의 구동전력을 최소화하여 보다 효율적인 에너지 이용이 가능한 태양광 및 지열을 이용한 냉난방 시스템에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이 태양광은 석탄, 석유, 천연가스, 원자력 등의 에너지에 비하여 설비만 갖춰지면 추가적인 비용 없이도 반영구적으로 자급자족이 가능하고, 특히 환경친화적인 장점이 있다.
따라서 태양열 또는 태양광을 이용한 친환경적인 주택에 대한 관심이 높아지고 있다.
또한, 지열이나 대기열을 이용하여 냉난방을 하기 위하여 개발된 지열히트펌프, 대기열히트펌프가 건물의 냉난방에 활용되고 있다.
상기에 사용되는 지열 또는 대기열히트펌프에 대하여 간략하게 살펴보면, 낮은 온도에서 높은 온도로 열을 끌어 올리도록 구성되어 있어 일반적으로 열은 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 성질과는 반대이다.
이러한 지열 또는 대기열 히트펌프는 최초에 냉장고, 냉동고, 에어컨과 같이 압축된 냉매를 증발시켜 주위의 열을 빼앗는 용도로 개발되었다.
그러나 지금은 냉매의 발열 또는 응축열을 이용해 저온의 열원(熱源)을 고온으로 전달하는 냉방장치, 고온의 열원을 저온으로 전달하는 난방장치, 냉난방 겸용장치를 포괄하는 의미로 쓰인다.
상기와 같은 히트펌프는 구동 방식에 따라 전기식(EHP)과 엔진식(GHP), 열원에 따라 공기열원식, 수열원식(폐열원식),지열원식 등으로 구분된다.
또한 열 공급방식에 따라 온풍식, 냉풍식과 온수식, 냉수식, 펌프의 이용 범위에 따라 난방, 냉방, 제습 및 냉난방 겸용 등으로 분류된다.
히트펌프의 구조는 압축기, 증발기, 응축기, 팽창밸브 등으로 이루어져 있는데, 작동원리는 난방용의 경우, 압축기에서 고온, 고압으로 압축된 냉매를 기화시킨 다음 응축기로 보내 높은 온도의 열을 온도가 낮은 바깥쪽으로 내뿜는 사이클을 반복하도록 구성되어 있다.
냉방용은 이와 반대로 응축기는 증발기로, 증발기는 응축기로 작용하도록 만들어 응축된 냉매가 더운 바깥 공기와 열교환 됨으로써 냉방을 하고자 하는 대상 지점을 차갑게 만들도록 시스템이 구성되어 있다.
현재 대부분의 지열 또는 대기열히트펌프는 냉방과 난방을 겸용하는 구조로 되어 있으며, 보통 공기열원식은 외부 온도가 5℃ 이하가 되면 성능이 떨어지고, 기계적 손상도 발생해 작동이 원활하지 않게 되는 단점이 있다.
반면 수열원식이나 지열원식은 혹한 지역에서도 지속적으로 열을 공급할 수 있고, 에너지 효율도 높아 공기열원식을 대체하는 새로운 히트펌프로 주목받고 있다.
상기와 같은 지열 또는 대기열을 이용하여 구축되는 주택의 냉난방 시스템에서의 단점을 살펴보면, 지열히트펌프 또는 대기열히트펌프를 가동시키기 위한 전기를 전적으로 한전에서 공급받고 있기 때문에 전기요금이 누진요금을 벗어날 수가 없는 단점이 있어 경제성 떨어지는 등의 문제점이 있다.
이와 같은 문제를 보완하기 위하여 냉난방 시스템에 전력을 공급하기 위한 태양광 발전부를 연결할 수 있다.
이하에서는 태양광 발전에 대하여 설명한다.
최근 지구의 에너지 부족과 환경오염으로 인하여 친환경적인 대체 에너지의 개발이 모색되고 있다. 그 중 하나로서 태양에너지의 개발과 활용이 급진전되고 있다.
상기와 같은 대체에너지로서 태양 에너지를 이용하기 위한 여러가지 장치, 즉 태양(광)전지, 태양열 난방장치 등이 개발되고 있다.
이러한 개발 과정에서 태양에너지를 효율적으로 이용하기 위한 태양전지 모듈 구동 시스템의 개발이 절실하다.
태양전지 모듈은 인적이 없는 곳에 대형으로 설치되는 경우도 있지만, 전체적인 태양에너지의 효율적인 이용을 위하여는 태양전지 모듈이 사람의 통행량이 빈번한 도시 내부에 가로등 기둥의 상부 등에 소규모로 설치되되, 매우 많은 곳에 설치되는 것이 바람직하다.
이와 같이 소규모의 태양전지 모듈을 매우 많은 곳에 설치할 경우 다음과 같은 문제점이 있다.
하나의 태양전지 모듈에서 발생할 수 있는 전력량은 비교적 적은 편이며, 또한 태양의 위치는 시간의 경과에 따라 그 위치가 변화되며, 태양전지 모듈에서 발생할 수 있는 전력량은 태양전지 모듈이 태양을 곧바로 향하고 있을 때 최대가 된다.
따라서 태양전지 모듈이 태양을 곧바로 향하기 위하여는 태양전지 모듈의 배치 방향이 시간의 경과에 따라 변화할 수 있는 것이 바람직하다.
이러한 점에서 태양전지 모듈 구동 시스템은 태양전지 모듈의 배치 방향을 변화시킬 수 있도록 하기 위하여는, 즉 태양전지 모듈이 태양의 위치를 따라 변화하기 위하여는 적어도 1개의 회전축, 바람직하게는 2개의 회전축이 필요로 하게 되며, 또한 각각의 회전축을 구동시키기 위한 구동모터들이 필요로 하게 된다.
한편 태양전지 모듈 구동시스템에서 구동모터를 회전시키기 위한 전력은 태양전지 모듈로부터 발생되는 적은 량의 전력을 이용하도록 설계하는 것이 바람직하며, 구동모터가 소비하는 전력이 지나치게 높아진다면 태양전지 모듈 구동시스템은 그 자체로서 실용성이 없는 시스템이 될 것이다.
이러한 점에서 태양전지 모듈 구동시스템의 구동모터의 소비전력을 최소화할 수 있는 기술이 절박한 실정이다.
한편, 태양에너지를 효율적으로 이용하기 위하여 태양에너지의 수집장치가 태양의 방향을 추적할 수 있도록 한 태양 위치 추적 장치가 다수 제안된 바 있다.
태양 위치 추적 장치들은 크게, 프로그램에 의하여 계산된 좌표에 따라 구동모터가 동작함으로써 태양을 추적하는 좌표 계산 방식과, 수시로 광센서에 의하여 검출되는 신호 출력에 따라 구동모터를 제어하여 태양을 추적하는 광센서 방식의 두가지로 분류될 수 있다.
좌표 계산 방식의 경우, 일기 상태에 구애받지 않고 태양을 추적할 수 있다는 장점이 있는 반면에 오차의 누적으로 주기적인 교정 작업이 필수적이므로 유지 및 보수의 번거로움이 있다.
광센서 방식은 그 구조가 비교적 간결하다는 장점이 있지만, 날씨가 흐린 경우에는 태양의 추적이 불가능하다는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로, 지열을 실외 열교환기의 외부 열원으로 이용하는 냉난방 시스템에 있어서, 상기 냉난방 시스템에 전력을 공급하기 위한 태양광 발전부에서 구동모터의 구동전력을 최소화하여 보다 효율적인 에너지 이용이 가능한 태양광 및 지열을 이용한 냉난방 시스템을 제공하고자 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 지열을 실외 열교환기의 외부 열원으로 이용하며 적어도 냉매의 압축을 위한 압축기를 포함하여 이루어지는 냉난방 시스템에 있어서 : 상기 냉난방 시스템에 전력을 공급하기 위한 태양광 발전부가 마련되며 ; 상기 태양광 발전부는, 지지대와, 상기 지지대에 대하여 회전가능하게 마련되며 상부에 태양전지 모듈이 마련되는 태양전지 모듈 지지판과, 상기 태양전지 모듈 지지판을 회전구동하기 위한 구동모터와, 상기 구동모터의 회전력을 상기 태양전지 모듈 지지판의 회전으로 전달하는 회전력 전달 수단을 포함하여 이루어지며 ; 상기 회전력 전달 수단은, 상기 구동모터측에 마련되는 워엄과 상기 태양전지 모듈 지지판측에 마련되어 상기 워엄과 워엄기어결합되는 워엄휠을 포함하여 이루어지며 ; 상기 태양전지 모듈 지지판의 하면에는, 상기 태양전지 모듈 지지판의 하면을 횡단하는 형태하는 형태로 고정되는 고정대와, 상기 고정대에 회전가능하게 마련되는 이송스크류와, 상기 이송스크류에 마련되어 상기 이송스크류의 회전에 따라 그 위치가 변경되어 상기 태양전지 모듈 지지판의 무게 중심을 변화시키는 무게중심변화용 추와, 상기 이송스크류의 길이방향 일측에 마련되되 바람에 의하여 일방향으로만 회전되는 제1회전날개부와, 상기 제1회전날개부의 회전력을 상기 이송스크류에 전달하거나 차단하는 제1클러치부재와, 상기 이송스크류의 길이방향 타측에 마련되되 바람에 의하여 타방향으로만 회전되는 제2회전날개부와, 상기 제2회전날개부의 회전력을 상기 이송스크류에 전달하거나 차단하는 제2클러치부재를 포함하여 이루어지는 무게중심 변경 수단이 마련되며 ; 상기 제1클러치부재는, 상기 이송스크류의 일측에 마련되어 상기 이송스크류와 함께 회전되는 제1고정판과, 상기 제1회전날개부의 회전축에 마련되어 상기 제1회전날개부의 회전축과 함께 회전되며 상기 제1회전날개부의 회전축을 따라 이동가능하도록 마련되어 상기 제1고정판과 접촉되거나 이격되는 제1구동판과, 상기 제1구동판을 상기 제1고정판측으로 탄성지지하는 제1클러치용 스프링과, 상기 고정대에 마련되어 상기 제1구동판을 밀어 상기 제1구동판을 상기 제1고정판으로부터 이격시키는 제1클러치용 솔레노이드와, 상기 고정대에 마련되어 상기 제1클러치용 솔레노이드의 자세를 유지하기 위하여 마련되는 제1자세유지용 솔레노이드를 포함하여 이루어지는 것 ; 을 특징으로 한다.
상기와 같이 본 발명은, 지열을 실외 열교환기의 외부 열원으로 이용하는 냉난방 시스템에 있어서, 상기 냉난방 시스템에 전력을 공급하기 위한 태양광 발전부에서 구동모터의 구동전력을 최소화하여 보다 효율적인 에너지 이용이 가능한 태양광 및 지열을 이용한 냉난방 시스템을 제공하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 태양광 및 지열을 이용한 냉난방 시스템의 개념도,
도 2는 도 1의 태양광 발전부의 주요부의 사시도,
도 3은 도 2의 구동모터의 워엄과 지지판 회전축의 워엄휠의 워엄기어 결합을 보이기 위한 도면,
도 4는 도 2의 정면 개념도,
도 5는 도 2의 태양전지 모듈 지지판을 하부에서 바라본 도면,
도 6은 주간에 도 2가 작동하는 상태를 개념적으로 도시한 도면,
도 7은 야간에 도 2가 작동하는 상태를 개념적으로 도시한 도면,
도 8 및 도 9는 도 5의 무게중심 변경수단의 구성을 개념적으로 도시한 도면.
도 2는 도 1의 태양광 발전부의 주요부의 사시도,
도 3은 도 2의 구동모터의 워엄과 지지판 회전축의 워엄휠의 워엄기어 결합을 보이기 위한 도면,
도 4는 도 2의 정면 개념도,
도 5는 도 2의 태양전지 모듈 지지판을 하부에서 바라본 도면,
도 6은 주간에 도 2가 작동하는 상태를 개념적으로 도시한 도면,
도 7은 야간에 도 2가 작동하는 상태를 개념적으로 도시한 도면,
도 8 및 도 9는 도 5의 무게중심 변경수단의 구성을 개념적으로 도시한 도면.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 태양열과 지열을 이용한 난방 시스템의 계통 구성도이다.
지열을 이용한 냉난방 시스템은, 저온저압의 냉매가스를 압축하여 고온고압으로 변환하는 압축기(21)와, 실내측에 설치되고 냉매에 의해 실내를 냉방 또는 난방하도록 구성되는 실내 열교환기(23)와, 실외측에 설치되고 냉매의 열을 지중에서 얻은 열로 교환하도록 구성되는 실외 열교환기(25)와, 실내 열교환기(23)와 실외 열교환기(25) 사이에 설치되어 응축된 냉매를 저압으로 교축하는 팽창밸브(24)와, 냉매의 순환경로를 변경하는 4방밸브(22)와, 상기 각 구성들을 제어하여 냉방운전 또는 난방운전을 하도록 하는 제어부(10)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 실외 열교환기(25)는 지중에 매설된 지중열교환관(40)과 배관연결되어 수냉매의 순환경로를 형성하며, 순환펌프(41)에 의해 순환되는 수냉매에 의해 냉매와 열교환시킬 수 있는 것이다. 즉, 상기 실외 열교환기(25)에 의해 냉매와 열교환된 수냉매는 상기 지중열교환관(40)으로 이송되어 지중의 열에 의해 열교환되어 다시 상기 실외 열교환기(25)로 이송되는 것이다.
물론 지열을 이용한 냉난방 시스템은 지중열교환관(40)이나 순환펀프(41)를 설치하지 않고 지하에 지열을 받을 수 있는 수조를 설치한 후 상기 수조에 실외 열교환기(25)가 배치되도록 구성할 수도 있다.
상기와 같은 지열을 이용한 냉난방 시스템에 전력을 공급하기 위하여 태양광 발전부(100)가 마련된다.
태양광 발전부(100)는, 하나 또는 복수의 태양전지 모듈(111)에 의하여 태양전지어레이가 구성되고 인버터와의 원활한 접속과 태양전지어레이의 관리 및 제어를 위한 접속반이 태양전지어레이에 연결되며, 이어서 상용전원과 계통연계를 할 수 있는 계통연계형 인버터가 연결되며, 생산된 전원을 연계제어반을 통해서 지열을 이용한 냉난방시스템에 사용 전원으로 공급하도록 전기적으로 연결함과 동시에, 연계제어반과 상용전원라인(한전전기)에 연결하여 구성된다. (상기 태양광 발전부(100)를 구성하는 태양전지레이어, 접속반, 계통연계형 인버터, 연계제어반의 구성 및 그 기능은 일반적인 것이므로 구체적인 설명은 생략함.)
본 실시예에서는 태양광 발전부(100)의 태양전지 모듈 구동 시스템을 보다 자세히 설명한다.
태양전지 모듈(111)이 태양의 위치에 따라 그 자세가 변화될 수 있도록, 태양전지 모듈(111)이 상부에 마련되는 태양전지 모듈 지지판(110)이 지지대(120)에 대하여 회전가능하게 마련된다.
아울러 지지대(120)에는 태양전지 모듈 지지판(110)을 회전구동하기 위한 구동모터(121)가 마련된다.
이와 같이 태양전지 모듈의 자세를 변화시키기 위한 기술은 매우 일반적이며, 대한민국 등록특허 제10-0956365호 등에 매우 자세히 기술되어 있으므로 그 상세한 설명을 생략한다.
본 실시예에서 구동모터(121)의 회전력을 태양전지 모듈 지지판(110)의 회전으로 전달하는 회전력 전달 수단이 마련되며, 특히 본 실시예에서 회전력 전달 수단은 구동모터(121)측에 마련되는 워엄(121a)과, 태양전지 모듈 지지판(110)의 지지판 회전축(112)에 마련되어 워엄(121a)과 워엄기어 결합되는 워엄휠(112a)을 포함하여 이루어진다.
이와 같은 구성은 워엄기어 결합의 특성으로 인하여 구동모터(121)의 회전력이 태양전지 모듈 지지판(110)으로 일방적으로 전달된다는 장점을 가진다.
즉, 태양전지 모듈 지지판(110)의 자중에 의한 자세 변화는 워엄기어 결합에 의하여 방지되는 한편, 구동모터(121)의 회전구동에 의해서만 태양전지 모듈 지지판(110)이 그 자세를 변경하게 된다.
한편 태양전지 모듈 지지판(110)의 하면에는 무게중심 변경수단(200)이 마련된다.
무게중심 변경수단(200)은 태양전지 모듈 지지판(110)의 무게중심을 변경시켜 구동모터(121)의 부하를 최소화하거나 무부하 상태로 변경할 수 있도록 하기 위한 것이다.
무게중심 변경수단(200)은 고정대(210), 이송스크류(220), 무게중심변화용 추(230), 제1회전날개부(240), 제1클러치부재(250), 제2회전날개부(260), 제2클러치부재(270) 등으로 이루어진다.
고정대(210)는 이송스크류(220), 제1회전날개부(240), 제1클러치부재(250), 제2회전날개부(260), 제2클러치부재(270) 등을 지지하기 위하여 마련되는 것이다.
이송스크류(220)는 고정대(210)에 회전가능하게 마련된다.
이송스크류(220)에는 무게중심변화용 추(230)가 마련되며, 무게중심변화용 추(230)는 이송스크류(230)의 회전에 따라 그 위치가 변경되어 태양전지 모듈 지지판(110)의 무게 중심을 변화시키게 된다.
아울러 무게중심변화용 추(230)가 이송스크류(230)의 회전에 따라 그 위치가 변경되기 위하여는 무게중심변화용 추(230)가 이송스크류(230)에 스크류 결합되는 한편 무게중심변화용 추(230)는 회전되지 않도록 안내되어야 하며, 이를 위하여 고정대(210) 등에 무게중심변화용 추(230)의 회전을 방지하기 위한 구조가 마련되어야 한다. 본 실시예의 경우 무게중심변화용 추(230)의 형태가 직육면체 형태를 취하고 그 상면이 고정대(210)와 부분적으로 또는 전체가 접하도록 하여 회전을 방지하도록 하였다.
이와 같이 이송스크류(230)의 회전에 의하여 무게중심변화용 추(230)가 이송되기 위하여 이송스크류(230)는 정회전 또는 역회전되어야 하며, 이송스크류(230)의 일방향 회전을 위하여 제1회전날개부(240), 제1클러치부재(250)가 마련되며, 이송스크류(230)의 타방향 회전을 위하여 제2회전날개부(260), 제2클러치부재(270)가 마련된다.
제1회전날개부(240)는 이송스크류(230)의 길이방향 일측에 마련되어 바람에 의하여 일방향(정회전 방향)으로만 회전되며, 제1클러치부재(250)는 제1회전날개부(240)의 회전력을 이송스크류(230)에 전달하거나 차단한다.
마찬가지로 제2회전날개부(260)는 이송스크류(230)의 길이방향 타측에 마련되어 바람에 의하여 타방향(역회전 방향)으로만 회전되며, 제2클러치부재(270)는 제2회전날개부(260)의 회전력을 이송스크류(230)에 전달하거나 차단한다.
상기와 같은 본 실시예의 작동을 도 6 및 도 7을 참고하여 설명한다.
도 6은 주간에 태양전지 모듈 지지판의 자세가 태양의 위치를 따라 점차적으로 변경되는 상태를 도시한 것이다.
도 6에서 무게중심변화용 추(230)는 제2회전날개부(250)에 인접하여 위치되어 있으므로, 태양전지 모듈 지지판(110)의 무게 중심은 우측에 위치하게 된다.
따라서 태양의 위치 변화에 따라 태양전지 모듈 지지판(110)의 태양을 향하도록 구동모터(121)가 태양전지 모듈 지지판(110)을 시계방향으로 회전시키고자 할 경우 무게중심변화용 추(230)는 구동모터(121)의 부하를 경감시키는 역할을 하게 된다.
또한 실시예에 따라서 태양전지 모듈 지지판(110)의 무게 중심이 지지판 회전축(112)에 대하여 우측에 위치하는 경우 구동모터(121)는 무부하 상태로 구동될 수 있다.
이와 같이 주간에 태양의 위치를 따라 태양전지 모듈 지지판(110)의 자세가 변화하는 경우에도 구동모터(121)는 매우 작은 부하만을 가지게 되므로 소비전력이 극히 작아지게 된다.
도 7은 야간에 태양전지 모듈 지지판의 자세가 도 6의 (c) 상태 (즉 도 7의 (a) 상태)에서 도 6의 (a) 상태 (즉 도 7의 (c) 상태)로 변화되는 순서를 도시한 것이다.
도 6의 (c) 상태에서 제2회전날개부(260) 및 제2클러치부재(270)에 의하여 무게중심변화용 추(230)가 제1회전날개부(240)측으로 이동하게 된다.
즉 바람에 의하여 제2회전날개부(260)가 회전하게 되면 이 회전력은 제2클러치부재(270)를 매개하여 이송스크류(220)를 역방향으로 회전시키게 되며 이에 의하여 도 7의 (a)와 같이 무게중심변화용 추(230)가 제1회전날개부(240)측으로 이동하게 된다.
이때 제1회전날개부(240) 또한 바람에 의하여 회전될 수 있지만, 제1클러치부재(250)가 제1회전날개부(240)와 이송스크류(220)간의 동력전달을 차단하므로, 제1회전날개부(240)의 회전은 이송스크류(220)의 회전에 영향을 미치지 않는다.
상기와 같이 무게중심변화용 추(230)가 우측으로 이동된 후 구동모터(121)의 구동에 의하여 도 7의 (b)와 같이 태양전지 모듈 지지판(110)이 반시계 방향으로 회전하게 되며, 이때 구동모터(121)는 무부하 상태 혹은 매우 적은 부하를 가지고 구동될 수 있다.
도 7의 (b) 상태로 변화된 후 도 7의 (c)와 같이 제1회전날개부(240) 및 제1클러치부재(250)에 의하여 무게중심변화용 추(230)가 제2회전날개부(260)측으로 이동하게 된다.
즉 바람에 의하여 제1회전날개부(240)가 회전하게 되면 이 회전력은 제1클러치부재(250)를 매개하여 이송스크류(220)를 정방향으로 회전시키게 되며 이에 의하여 도 7의 (c)와 같이 무게중심변화용 추(230)가 제2회전날개부(260)측으로 이동하게 된다.
이때 제2회전날개부(260) 또한 바람에 의하여 회전될 수 있지만, 제2클러치부재(270)가 제2회전날개부(260)와 이송스크류(220)간의 동력전달을 차단하므로, 제2회전날개부(260)의 회전은 이송스크류(220)의 회전에 영향을 미치지 않는다.
이와 같이 도 7의 (c) 상태가 완료되면 도 6의 태양광 추적 모드를 반복하게 된다.
상기와 같이 무게중심변화용 추(230)에 의하여 구동모터(121)의 부하가 감소되어 구동모터(121)의 구동에 필요한 전력이 최소화될 수 있으며, 아울러 무게중심변화용 추(230)는 바람에 의하여 회전되는 제1회전날개부(240) 또는 제2회전날개부(260)를 이용하여 그 위치가 변경되므로 별도의 전력이 불필요하게 된다.
이하에서는 제1회전날개부(240), 제1클러치부재(250), 제2회전날개부(260) 및 제2클러치부재(270)의 구조를 상세히 설명한다.
한편 제1회전날개부(240) 및 제1클러치부재(250)의 구조는 제2회전날개부(260) 및 제2클러치부재(270)의 구조와 동일하므로, 제1회전날개부(240) 및 제1클러치부재(250)에 대해서만 도 8 및 도 9를 참고하여 설명하도록 한다.
제1회전날개부(240)는 제1회전날개(241), 제1활착구 지지대(243), 제1활착구 접촉용 축(246), 제1감속부재(247) 등을 포함하여 이루어진다.
제1회전날개(241)는 고정대(210)에 회전가능하게 마련되며, 바람에 의하여 회전가능하다.
제1회전날개(241)의 회전축(241a)에 제1일방향 클러치 베어링(242)를 매개로 제1활착구 지지대(243)가 제1회전날개(241)와 동심으로 마련된다.
따라서 제1회전날개(241)가 일방향으로 회전할 경우 제1일방향 클러치 베어링(242)의 클러치 작용에 의하여 제1활착구 지지대(243)는 제1회전날개(241)와 함께 회전하지만, 제1회전날개(241)가 타방향으로 회전할 경우 제1일방향 클러치 베어링(242)의 회전에 따라 제1회전날개(241)만이 회전하며 제1활착구 지지대(243)는 회전하지 않게 되는 것이다.
제1활착구 지지대(243)에는 복수의 제1활착구(244)가 마련되며, 제1활착구(244)는 제1활착구용 스프링(245)에 의하여 제1활착구 지지대(243)의 방사상 방향 내측으로 탄성지지된다.
또한 제1활착구(244)는 제1활착구 지지대(243)의 회전에 따른 원심력에 의하여 제1활착구 지지대(243)의 방사상 방향 외측으로 돌출된다.
즉 제1활착구 지지대(243)가 비교적 고속으로 회전하여 회전에 따른 원심력이 제1활착구용 스프링(245)의 탄성력보다 크게 되면 제1활착구(244)가 제1활착구 지지대(243)의 방사상 방향 외측으로 돌출되며, 제1활착구 지지대(243)가 정지하거나 저속인 경우에는 회전에 따른 원심력이 제1활착구용 스프링(245)의 탄성력보다 작게 되어 제1활착구(244)는 제1활착구용 스프링(245)에 의하여 제1활착구 지지대(243)의 방사상 방향 내측에 위치되는 것이다.
상기와 같은 제1활착구 지지대(243)의 회전을 제1활착구(244)에 의하여 전달받기 위하여 제1활착구 접촉용 축(246)이 고정대(210)에 회전가능하게 마련되며, 아울러 제1활착구 지지대(243)와 동심으로 배치된다.
또한 제1활착구 접촉용 축(246)은 제1활착구 지지대(243)와 이격되면서 제1활착구 지지대(243)를 포위하는 형태를 가지며, 제1활착구(244)가 돌출되면 제1활착구(244)와 접촉되어 제1활착구 지지대(243)의 회전력을 전달받아 회전하게 된다.
제1활착구 접촉용 축(246)의 회전은 제1감속부재(247)로 전달되어 회전속도는 감속되며 토크는 증가되어 제1클러치부재(250)로 출력된다.
제1감속부재(247)는 공지의 감속기가 채택될 수 있다.
제1클러치부재(250)는 제1고정판(251), 제1구동판(252), 제1클러치용 스프링(253), 제1클러치용 전자변(254), 제1자세구속용 전자변(255) 등을 포함하여 이루어진다.
제1고정판(251)은 이송스크류(220)의 일측에 고정되게 마련되어 이송스크류와(251) 함께 회전될 수 있다.
제1고정판(251)과 접촉되거나 이격되도록 제1구동판(252)이 마련된다.
제1구동판(252)은 제1회전날개부(240)의 회전축, 즉 제1감속부재(247)의 출력축(247a)에 마련되어 제1회전날개부(240)의 회전축과 함께 회전되는 한편, 제1회전날개부(240)의 회전축, 즉 제1감속부재(247)의 출력축(247a)을 따라 이동 가능하게 마련된다.
이와 함께 제1구동판(252)을 제1고정판(251)측으로 탄성지지하는 제1클러치용 스프링(253)이 마련된다. 따라서 제1구동판(252)은 외력이 없는 경우 제1클러치용 스프링(253)에 의하여 제1고정판(251)과 접촉되어 회전력을 전달하게 된다.
그러나 외력이 작용할 경우 제1구동판(252)은 제1고정판(251)으로부터 이격되어 회전력 전달을 차단할 수 있다.
제1구동판(252)을 제1고정판(251)으로부터 이격시키기 위하여 고정대(210)에 제1클러치용 솔레노이드(254)가 마련되며, 고정대(210)에는 제1클러치용 솔레노이드(254)의 자세를 유지하기 위한 제1자세유지용 솔레노이드(255)가 마련된다.
제1클러치용 솔레노이드(254)는 온(on)되면 제1클러치용 플런저(254a)가 제1구동판(252)을 향하여 전진하며, 오프(off)된 상태에서 제1클러치용 플런저(254a)가 후퇴하게 된다.
아울러 제1클러치용 플런저(254a)의 전단부 근처에는 끼움홀(254b)가 형성되어 있다.
따라서 제1클러치용 솔레노이드(254)가 온(on)되면 제1클러치용 플런저(254a)가 전진하여 제1구동판(252)을 밀게 되어 제1구동판(252)이 제1고정판(251)으로부터 이격되어 회전력 전달이 차단된다.
또한 본 실시예에는 제1클러치용 솔레노이드(254)의 자세를 유지하기 위하여 제1자세유지용 솔레노이드(255)가 제1클러치용 솔레노이드(254)와 직교되도록 배치된다.
제1자세유지용 솔레노이드(255)는 오프(off)된 상태에서 제1자세유지용 플런저(255a)가 제1클러치용 솔레노이드(254)를 향하여 전진하게 되며, 온(on)되면 제1자세유지용 플런저(254a)가 후퇴하게 된다.
이와 같은 제1자세유지용 솔레노이드(255)는, 제1클러치용 솔레노이드(254)가 온(on)되어 제1클러치용 플런저(254a)가 전진한 상태에서, 오프(off)되어 제1자세유지용 플런저(255a)가 제1클러치용 플런저(254a)의 끼움홀(254b)에 삽입되어 제1클러치용 솔레노이드(254)의 자세를 유지하게 되며, 이 상태에서 제1클러치용 솔레노이드(254)가 오프(off)되어도 제1클러치용 플런저(254a)는 그 전진한 상태를 유지하게 된다(도 9 참조).
또한 제1클러치용 플런저(254a)를 후퇴시키고자 하는 경우, 제1자세유지용 솔레노이드(255)를 온(on)시켜 제1자세유지용 플런저(255a)를 후퇴시킴으로서 제1자세유지용 플런저(255a)가 끼움홀(254b)로부터 이탈하면 제1클러치용 플런저(254a)가 후퇴하게 되며, 이후 제1자세유지용 솔레노이드(255)는 다시 오프(off) 상태로 변화된다(도 8 참조).
또한 제1클러치용 플런저(254a)가 후퇴한 상태에서 다시 전진하려고 할 경우, 먼저 제1자세유지용 솔레노이드(255)를 온(on)시켜 제1자세유지용 플런저(255a)를 후퇴시킨 후, 다음으로 제1클러치용 솔레노이드(254)를 온(on)시켜 제1클러치용 플런저(254a)를 전진시킬 수 있다.
이와 같은 구조는 제1클러치용 솔레노이드(254) 및 제1자세유지용 솔레노이드(255)에 공급되는 전력을 최소화시킨다.
즉, 제1클러치용 솔레노이드(254) 및 제1자세유지용 솔레노이드(255)는, 제1구동판(252)을 이격시키거나 접촉시키는 순간에만 전력이 공급되며, 나머지 대부분의 시간에는 별도의 전력공급없이 그 접촉 자세 혹은 이격 자세를 유지하게 된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110 : 태양전지 모듈 지지판 111 : 태양전지 모듈
112 : 지지판 회전축
120 : 지지대 121 : 구동모터
121a : 워엄
200 : 무게중심 변경수단
210 : 고정대
220 : 이송스크류
230 : 무게중심변화용 추
240 : 제1회전날개부 241 : 제1회전날개
241a : 제1회전날개의 회전축 242 : 제1일방향 클러치 베어링
243 : 제1활착구 지지대 244 : 제1활착구
245 : 제1활착구용 스프링 246 : 제1활착구 접촉용 축
247 : 제1감속부재 247a : 출력축
250 : 제1클러치부재 251 : 제1고정판
252 : 제1구동판 253 : 제1클러치용 스프링
254 : 제1클러치용 솔레노이드 254a : 제1클러치용 플런저
254b : 끼움홀
255 : 제1자세유지용 솔레노이드 255a : 제1자세유지용 플런저
260 : 제2회전날개부
270 : 제2클러치부재
112 : 지지판 회전축
120 : 지지대 121 : 구동모터
121a : 워엄
200 : 무게중심 변경수단
210 : 고정대
220 : 이송스크류
230 : 무게중심변화용 추
240 : 제1회전날개부 241 : 제1회전날개
241a : 제1회전날개의 회전축 242 : 제1일방향 클러치 베어링
243 : 제1활착구 지지대 244 : 제1활착구
245 : 제1활착구용 스프링 246 : 제1활착구 접촉용 축
247 : 제1감속부재 247a : 출력축
250 : 제1클러치부재 251 : 제1고정판
252 : 제1구동판 253 : 제1클러치용 스프링
254 : 제1클러치용 솔레노이드 254a : 제1클러치용 플런저
254b : 끼움홀
255 : 제1자세유지용 솔레노이드 255a : 제1자세유지용 플런저
260 : 제2회전날개부
270 : 제2클러치부재
Claims (1)
- 지열을 실외 열교환기의 외부 열원으로 이용하며 적어도 냉매의 압축을 위한 압축기를 포함하여 이루어지는 냉난방 시스템에 있어서 :
상기 냉난방 시스템에 전력을 공급하기 위한 태양광 발전부가 마련되며 ;
상기 태양광 발전부는, 지지대와, 상기 지지대에 대하여 회전가능하게 마련되며 상부에 태양전지 모듈이 마련되는 태양전지 모듈 지지판과, 상기 태양전지 모듈 지지판을 회전구동하기 위한 구동모터와, 상기 구동모터의 회전력을 상기 태양전지 모듈 지지판의 회전으로 전달하는 회전력 전달 수단을 포함하여 이루어지며 ;
상기 회전력 전달 수단은, 상기 구동모터측에 마련되는 워엄과 상기 태양전지 모듈 지지판측에 마련되어 상기 워엄과 워엄기어결합되는 워엄휠을 포함하여 이루어지며 ;
상기 태양전지 모듈 지지판의 하면에는, 상기 태양전지 모듈 지지판의 하면을 횡단하는 형태하는 형태로 고정되는 고정대와, 상기 고정대에 회전가능하게 마련되는 이송스크류와, 상기 이송스크류에 마련되어 상기 이송스크류의 회전에 따라 그 위치가 변경되어 상기 태양전지 모듈 지지판의 무게 중심을 변화시키는 무게중심변화용 추와, 상기 이송스크류의 길이방향 일측에 마련되되 바람에 의하여 일방향으로만 회전되는 제1회전날개부와, 상기 제1회전날개부의 회전력을 상기 이송스크류에 전달하거나 차단하는 제1클러치부재와, 상기 이송스크류의 길이방향 타측에 마련되되 바람에 의하여 타방향으로만 회전되는 제2회전날개부와, 상기 제2회전날개부의 회전력을 상기 이송스크류에 전달하거나 차단하는 제2클러치부재를 포함하여 이루어지는 무게중심 변경 수단이 마련되며 ;
상기 제1클러치부재는, 상기 이송스크류의 일측에 마련되어 상기 이송스크류와 함께 회전되는 제1고정판과, 상기 제1회전날개부의 회전축에 마련되어 상기 제1회전날개부의 회전축과 함께 회전되며 상기 제1회전날개부의 회전축을 따라 이동가능하도록 마련되어 상기 제1고정판과 접촉되거나 이격되는 제1구동판과, 상기 제1구동판을 상기 제1고정판측으로 탄성지지하는 제1클러치용 스프링과, 상기 고정대에 마련되어 상기 제1구동판을 밀어 상기 제1구동판을 상기 제1고정판으로부터 이격시키는 제1클러치용 솔레노이드와, 상기 고정대에 마련되어 상기 제1클러치용 솔레노이드의 자세를 유지하기 위하여 마련되는 제1자세유지용 솔레노이드를 포함하여 이루어지는 것 ;
을 특징으로 하는 태양광 및 지열을 이용한 냉난방 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130095217A KR101339327B1 (ko) | 2013-08-12 | 2013-08-12 | 태양광 및 지열을 이용한 냉난방 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130095217A KR101339327B1 (ko) | 2013-08-12 | 2013-08-12 | 태양광 및 지열을 이용한 냉난방 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101339327B1 true KR101339327B1 (ko) | 2013-12-09 |
Family
ID=49987843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130095217A KR101339327B1 (ko) | 2013-08-12 | 2013-08-12 | 태양광 및 지열을 이용한 냉난방 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101339327B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111156726A (zh) * | 2020-02-11 | 2020-05-15 | 扬州大学 | 一种基于土壤跨季蓄热除霜及太阳能间歇利用的空气源热泵系统及其使用方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090023765A (ko) * | 2007-09-03 | 2009-03-06 | 윤주평 | Cds소자를 이용한 태양광 추적장치 |
| KR100956365B1 (ko) | 2008-12-11 | 2010-05-06 | 김종태 | 태양전지 모듈 구동 시스템 |
-
2013
- 2013-08-12 KR KR1020130095217A patent/KR101339327B1/ko not_active IP Right Cessation
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| CN111156726A (zh) * | 2020-02-11 | 2020-05-15 | 扬州大学 | 一种基于土壤跨季蓄热除霜及太阳能间歇利用的空气源热泵系统及其使用方法 |
| CN111156726B (zh) * | 2020-02-11 | 2023-11-14 | 扬州大学 | 一种基于土壤跨季蓄热除霜及太阳能间歇利用的空气源热泵系统及其使用方法 |
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