KR101616718B1

KR101616718B1 - 추적식 태양광 발전장치

Info

Publication number: KR101616718B1
Application number: KR1020150019360A
Authority: KR
Inventors: 송유리
Original assignee: (주)한중에너지네트웍스
Priority date: 2015-02-09
Filing date: 2015-02-09
Publication date: 2016-04-29

Abstract

본 발명은 태양의 위치를 추적하는 추적장치 구동부를 하중 부담없이 설치 기둥과 분리 결합 가능하게 설치하여 크레인이 없이도 설치 및 부품 교체 작업이 용이하며, 평판식 및 집광식 태양광 발전장치에 모두 적용할 수 있는 추적식 태양광 발전장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 추적식 태양광 발전장치는, 태양광 발전 모듈이 매트릭스 형태로 설치되는 모듈 설치 프레임; 상기 모듈 설치 프레임의 중앙 부분에서 동일한 간격으로 이격되어 상기 모듈 설치 프레임을 하측에서 지지하는 한 쌍의 지지 파이프; 상기 한 쌍의 지지 파이프 중앙 부분과 결합되어 설치되며, 상기 한 쌍의 지지 파이프 및 이에 결합되어 있는 모듈 설치 프레임의 고각을 변동시키는 고각 변동부; 상기 고각 변동부의 중앙 부분에 결합되어 상기 고각 변동부를 지면으로부터 일정 간격 이격시키고 지지하는 설치 기둥; 내측 공간이 빈 원통 형상을 가지며, 상기 설치 기둥의 하부에 결합되어 상기 설치 기둥 및 이에 설치된 구조물들을 지지하는 설치 하우징; 상기 설치 하우징의 하부와 결합되어 설치되며, 상기 설치 하우징은 기단부에 고정하는 기단 고정부; 상기 설치 하우징 내부에 설치되며, 상기 설치 하우징 상면을 관통하여 설치되는 상기 설치 기둥의 하부와 착탈가능하게 결합되어 상기 설치 기둥을 회전시키는 방위각 구동부; 상기 설치 하우징 내부 중 상기 방위각 구동부 하부에 결합되어 설치되며, 상기 방위각 구동부의 설치 높이를 조정하는 구동부 높이 조정부;를 포함한다.

Description

추적식 태양광 발전장치{A TRACKING TYPE SOLAR POWER GENERATION APPARATUS}

본 발명은 추적식 태양광 발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양의 위치를 추적하는 추적장치 구동부를 하중 부담없이 설치 기둥과 분리 결합 가능하게 설치하여 크레인이 없이도 설치 및 부품 교체 작업이 용이하며, 평판식 및 집광식 태양광 발전장치에 모두 적용할 수 있는 추적식 태양광 발전장치에 관한 것이다.

태양광 발전장치의 경우 태양광의 입사각이 발전 효율에 많은 영향을 미친다. 따라서 태양광 발전 모듈을 태양광의 입사 방향과 가능한 일치하게 제어하는 것이 발전 효율을 높이는데 필수적이며, 이를 위하여 태양광 발전장치에는 태양을 추적하는 추적 장치가 구비된다.

일반적으로 태양 추적장치는 방위각 변동장치와 고각 변동장치로 구성되며, 태양의 위치에 따라 방위각 변동장치와 고각 변동장치를 구동시켜 태양광 발전 모듈이 태양을 향하도록 구동시키는 것이다. 따라서 태양광 발전장치에는 태양광 발전 모듈이 설치되는 설치 프레임을 지면에 고정하는 설치 기둥에 방위각 변동장치와 고각 변동장치를 구동하기 위한 구동수단이 설치되는 구조를 가진다.

따라서 이러한 태양광 발전장치를 설치하는데 있어서는 그 크기와 무게 때문에 크레인을 이용하여 발전장치를 설치하게 되며, 사용 중에 구동장치에 고장이 발생하는 경우에도 구동장치의 수리를 위하여 태양광 발전장치 전체를 크레인을 이용하여 들어올린 상태에서 수리하여야 하는 문제점이 있다.

또한 설치 기둥 자체에 구동장치가 설치되는 구조이므로 강풍 또는 진동에 취약한 문제점도 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 태양의 위치를 추적하는 추적장치 구동부를 하중 부담없이 설치 기둥과 분리 결합 가능하게 설치하여 크레인이 없이도 설치 및 부품 교체 작업이 용이하며, 평판식 및 집광식 태양광 발전장치에 모두 적용할 수 있는 추적식 태양광 발전장치를 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 추적식 태양광 발전장치는, 태양광 발전 모듈이 매트릭스 형태로 설치되는 모듈 설치 프레임; 상기 모듈 설치 프레임의 중앙 부분에서 동일한 간격으로 이격되어 상기 모듈 설치 프레임을 하측에서 지지하는 한 쌍의 지지 파이프; 상기 한 쌍의 지지 파이프 중앙 부분과 결합되어 설치되며, 상기 한 쌍의 지지 파이프 및 이에 결합되어 있는 모듈 설치 프레임의 고각을 변동시키는 고각 변동부; 상기 고각 변동부의 중앙 부분에 결합되어 상기 고각 변동부를 지면으로부터 일정 간격 이격시키고 지지하는 설치 기둥; 내측 공간이 빈 원통 형상을 가지며, 상기 설치 기둥의 하부에 결합되어 상기 설치 기둥 및 이에 설치된 구조물들을 지지하는 설치 하우징; 상기 설치 하우징의 하부와 결합되어 설치되며, 상기 설치 하우징은 기단부에 고정하는 기단 고정부; 상기 설치 하우징 내부에 설치되며, 상기 설치 하우징 상면을 관통하여 설치되는 상기 설치 기둥의 하부와 착탈가능하게 결합되어 상기 설치 기둥을 회전시키는 방위각 구동부; 상기 설치 하우징 내부 중 상기 방위각 구동부 하부에 결합되어 설치되며, 상기 방위각 구동부의 설치 높이를 조정하는 구동부 높이 조정부;를 포함한다.

그리고 본 발명의 추적식 태양광 발전장치에서, 상기 설치 기둥은 상기 설치 하우징 상면에 상부 고정수단에 의하여 고정되며, 상기 상부 고정수단과 상기 설치 기둥 사이에는 베어링이 설치되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 구동부 높이 조정부는, 상기 설치 하우징 하면에 고정되어 설치되는 기초부; 상기 기초부 상에 상하 방향으로 유격 가능하게 설치되며, 상부에 상기 방위각 구동부가 설치되는 상하 이동부; 상기 상하 이동부를 상기 기초부에 대하여 상하 방향으로 높이 조정하는 높이 조절 볼트;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 추적식 태양광 발전장치에는, 상기 상하 이동부와 기초부 사이에 설치되며, 상기 상하 이동부를 지지하는 지지부가 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에는 상기 설치 기둥 상부에 착탈 가능하게 결합되어 설치되는 도르레 설치 기둥;과 상기 도르레 설치 기둥 상단에 설치되는 도르레;가 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 추적식 태양광 발전장치에는, 상기 도르레 설치 기둥 상단과 상기 지지 파이브 양단을 연결 및 고정하는 고정 와이어가 더 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명의 추적식 태양광 발전장치는 자체에 설치되는 도르레를 이용하여 크레인 없이도 설치가 가능하며, 방위각 구동부가 설치 기둥에 의한 하중을 전혀 받지 않도록 설치되므로 유지 보수 작업시에 발전장치 전체를 크레인으로 들어올리는 등의 번잡한 사전 작업 없이 방위각 구동부 자체만을 분리하여 별도로 간편하게 유지보수할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 실시예에 다른 추적식 태양광 발전장치는 다양한 태양광 발전 모듈에 적용이 가능하며, 방위각과 고각의 구동이 용이하고 설치 프레임을 고정 와이어로 고정하여 강풍이나 진동에 의한 흔들림을 최소화한 장점도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 추적식 태양광 발전장치의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 추적식 태양광 발전장치의 설치 과정을 도시하는 도면들이다.
도 6과 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방위각 구동부와 구동부 높이조정부의 구조 및 작동 과정을 도시하는 도면들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 도르레 설치 기둥과 고정 와이어의 설치 상태를 도시하는 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 추적식 태양광 발전장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 모듈 설치 프레임(110), 지지 파이프(120), 고각 변동부(130), 설치 기둥(140), 설치 하우징(150), 기단 고정부(160), 방위각 구동부(170) 및 구동부 높이조정부(180)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저 상기 모듈 설치 프레임(110)은 도 1에 도시된 바와 같이, 태양광 발전 모듈(112)이 매트릭스 형태로 설치되는 구성요소이며, 하나의 태양광 발전장치에 하나 이상의 모듈 설치 프레임이 설치될 수 있다. 이 모듈 설치 프레임(110)은 태양광 발전 모듈(112)이 설치된 상태에서 강풍이나 진동 등에 견딜 수 있는 충분한 강도를 가지는 소재로 이루어진다.

한편 본 실시예에서 상기 모듈 설치 프레임(110)에 설치되는 태양광 발전 모듈(112)은 평판식 태양전지 패널이나 집광형 태양광 발전 모듈 등이 모두 설치가능하다.

다음으로 상기 지지 파이프(120)는 도 1에 도시된 바와 같이, 한 쌍으로 설치되되 상기 모듈 설치 프레임(110)의 중앙 부분에서 동일한 간격으로 이격되어 상기 모듈 설치 프레임(110)을 하측에서 지지하는 구성요소이다. 따라서 상기 한 쌍의 지지 파이프(120)는 상기 모듈 설치 프레임(110)에 형성되는 파이프 관통공(114)을 관통하여 상기 모듈 설치 프레임(110)과 견고하게 결합되며, 지지 파이프(120)의 말단은 도, 1, 8에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 설치 프레임(110)보다 외측으로 돌출되는 정도의 길이를 가지는 것이 바람직하다.

다음으로 상기 고각 변동부(130)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 지지 파이프(120) 중앙 부분과 각각 결합되어 설치되며, 상기 한 쌍의 지지 파이프(120) 및 이에 결합되어 있는 모듈 설치 프레임(110)의 고각을 변동시키는 구성요소이다. 본 실시예에서 상기 고각 변동부(130)는 구체적으로 상기 지지 파이프(120)의 중앙 부분이 삽입되어 결합되는 기둥 삽입부(132)와 상기 기둥 삽입부(132)를 연결하는 연결부(134) 및 상기 연결부(134)를 후술하는 설치 기둥(140)에 설치된 상태에서 좌우 방향으로 회전시키는 회전 구동부(136)를 포함하여 구성될 수 있다.

다음으로 상기 설치 기둥(140)은 도 2, 4에 도시된 바와 같이, 상기 고각 변동부(130)의 중앙 부분에 결합되어 상기 고각 변동부(130)를 지면으로부터 일정 간격 이격시키고 지지하는 구성요소이다. 따라서 상기 설치 기둥(140)의 상단에는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 고각 변동부(130) 중 회전 구동부(136)가 삽입되어 고정되는 변동부 설치 지그(142)가 설치되며, 도 3, 4에 도시된 바와 같이, 후술하는 도르레 설치 기둥(192)의 설치를 위한 도르레 설치 지그(144)도 형성된다.

다음으로 상기 설치 하우징(150)은 도 4, 5에 도시된 바와 같이, 내측 공간이 빈 원통 형상을 가지며, 상기 설치 기둥(140)의 하부에 결합되어 상기 설치 기둥(140) 및 이에 설치된 구조물들을 지지하는 구성요소이다. 따라서 상기 설치 기둥(140) 하부에는 상기 설치 하우징(150)과의 체결을 위한 하우징 체결부(146)가 구비되며, 후술하는 방위각 구동부(170)와의 결합을 위한 모터 결합부(148)도 별도로 구비된다.

그리고 상기 설치 하우징(150)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 설치 기둥(140)의 하부와 기단 고정부(160) 사이에서 상기 설치 기둥(140) 및 이에 설치되어 있는 다른 구성요소들의 하중 전체를 지지하므로 이를 견딜 수 있는 충분한 강도를 가지는 구조로 형성된다. 또한 상기 설치 하우징(150)은 그 내부에 빈 공간이 형성되어 후술하는 방위각 구동부(170)와 구동부 높이 조정부(180) 등이 설치되는 공간을 제공한다. 또한 상기 설치 하우징(150)에는 상기 방위각 구동부(170)와 구동부 높이 조정부(180)를 반입 또는 반출할 수 있는 개구부(152)가 설치되며, 이 개구부(152)는 게이트(도면에 미도시)에 의하여 단속될 수 있는 구조를 가질 수도 있다.

또한 상기 설치 기둥(140)은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 설치 하우징(150) 상면에 상부 고정수단(154)에 의하여 고정되며, 상기 상부 고정수단(154)과 상기 설치 기둥(140) 사이에는 베어링(도면에 미도시)이 설치되는 것이, 상기 설치 기둥(140)이 설치 하우징(150)과의 결합에도 불구하고 용이하게 회전하면서 방위각 변경이 가능하여 바람직하다.

다음으로 상기 기단 고정부(160)는 도 4, 5에 도시된 바와 같이, 상기 설치 하우징(150)의 하부와 결합되어 설치되며, 상기 설치 하우징(150)를 기단부(160)에 고정하는 구성요소이다. 따라서 상기 기단 고정부(160)의 상단에는 상기 설치 하우징(150)의 하면과 결합되는 체결부(162)가 구비되며, 충분한 하중을 견딜 수 있는 구조를 가진다. 따라서 보다 안정적인 지지를 위하여 상기 기단 고정부(160)의 하단은 도 6에 도시된 바와 같이, 상단보다 넓은 면적을 가지는 것이 바람직하다.

그리고 상기 기단 고정부(160)는 고정 볼트(164) 등에 의하여 기단부에 견고하게 고정된다.

다음으로 상기 방위각 구동부(170)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 설치 하우징(150) 내부에 설치되며, 상기 설치 하우징(150) 상면을 관통하여 설치되는 상기 설치 기둥(140)의 모터 결합부(148)와 착탈가능하게 결합되어 상기 설치 기둥(140)을 회전시키는 구성요소이다. 즉, 상기 방위각 구동부(170)는 상기 설치 하우징(150)에 의하여 하중이 완전하게 지지되어 있는 설치 기둥(140)의 하부를 하중 부담없이 매우 작은 동력으로 회전구동시키는 것이다.

또한 본 실시예에서 상기 방위각 구동부(170)는 상기 모터 결합부(148)와 분리 결합이 가능한 구조로 결합된다. 즉, 상기 설치 기둥(140)을 회전 구동시키는 동안에는 상기 모터 결합부(148)와 결합되어 구동력을 전달하고, 보수 작업을 하는 동안에는 상기 모터 결합부(148)와 분리하여 외부로 반출하거나 분리된 상태로 유지 보수 작업을 진행 수 있는 것이다.

이는 상기 설치 기둥(140)에 전해지는 하중은 상기 설치 하우징(150)이 모두 부담하고 있으므로, 상기 방위각 구동부(170)에는 아무런 하중이 가해지지 않기 때문에 가능한 것이다. 따라서 본 실시예에 따른 추적식 태양광 발전장치(100)는 별도의 크레인 인양 작업 없이도, 방위각 구동부(170)에 대한 유지 보수 작업이 가능할 뿐만아니라, 최소한의 인원과 장비로 짧은 시간 안에 수행할 수 있는 장점이 있다.

다음으로 상기 구동부 높이조정부(180)는 도 6, 7에 도시된 바와 같이, 상기 설치 하우징(150) 내부 중 상기 방위각 구동부(170) 하부에 결합되어 설치되며, 상기 방위각 구동부(170)의 설치 높이를 조정하는 구성요소이다. 즉, 상기 구동부 높이 조정부(180)는 상기 방위각 구동부(170)의 구동 중에는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 방위각 구동부(170)가 상기 모터 결합부에 결합될 수 있는 높이로 그 설치 위치를 높이고, 유지 보수 작업 중에는 그 설치 위치를 도 7에 도시된 바와 같이, 충분히 낮추는 것이다.

이를 위해 본 실시예에서 상기 구동부 높이조정부(180)는 도 6에 도시된 바와 같이, 구체적으로 기초부(182), 상하 이동부(184) 및 조절 볼트(186)를 포함하여 구성될 수 있다. 먼저 상기 기초부(182)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 설치 하우징(150) 하면에 고정되어 설치되는 구성요소이다. 그리고 상기 상하 이동부(184)는 상기 기초부(182) 상측에 상하 방향으로 유격 가능하게 설치되며, 상부에 상기 방위각 구동부(170)가 설치되는 구성요소이다. 즉, 상기 상하 이동부(184)는 상기 방위각 구동부(170)와 함께 상하 방향으로 이동하는 것이다.

그리고 상기 조절 볼트(186)는 상기 상하 이동부(184)를 상기 기초부(182)에 대하여 상하 방향으로 높이 조정하는 구성요소이다. 따라서 상기 높이 조절 볼트(186)를 특정한 방향으로 회전시키면 상기 상하 이동부(184)의 높이가 높아지고, 반대 ?향으로 회전시키면 상기 상하 이동부(184)의 높이가 낮아지는 것이다.

그리고 상기 상하 이동부(184)와 기초부(182) 사이에 설치되며, 상기 상하 이동부(184)를 지지하는 지지부(188)가 더 구비되는 것이 바람직하다.

한편 본 실시예에 따른 추적식 태양광 발전장치(100)에는 도 8에 도시된 바와 같이, 도르레 설치 기둥(192)과 도르레(194)가 더 설치될 수 있다. 상기 도르레 설치 기둥(192)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 설치 기둥(140)의 상부에 상측으로 돌출되도록 설치된다. 이때 상기 도르레 설치 기둥(192)의 하부는 도 3, 5에 도시된 바와 같이, 상기 고각 변동부(130)의 설치 및 구동에 방해가 되지 않도록 2분기 형태(191, 193)를 가지는 것이 바람직하다.

또한 상기 도르레(194)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 도르레 설치 기둥(192) 상단에 설치되며, 태양광 발전장치(100) 설치 과정에서 설치 기둥(140) 설치 후에 또는 설치 기둥(140)과 동시에 설치되어 다른 중량물 예를 들어 지지 파이프(120), 모듈 설치 프레임(110) 등을 들어올리는 역할을 수행한다.

이때 상기 도르레 설치 기둥(192)과 도르레(194)는 도 1에 도시된 바와 같이, 태양광 발전장치(100)의 설치 작업이 완료된 후에는 제거될 수도 있다.

한편 상기 도르레 설치 기둥(192)을 태양광 발전장치(100) 설치 작업이 완료되고 이를 운용하는 과정에서도 도 8에 도시된 바와 같이, 고정 와이어(196)를 설치하는 용도로 사용할 수도 있다. 이 경우 상기 도르레 설치 기둥(192) 상단과 상기 지지 파이프(120) 양단 중 상기 모듈 설치 프레임(110) 외측으로 돌출된 부분을 상기 고정 와이어(196)를 이용하여 고정한다. 그러면 강풍 등에 의하여도 상기 모듈 설치 프레임(110)이 흔들리거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.

100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 추적식 태양광 발전장치
110 : 모듈 설치 프레임 120 : 지지 파이프
130 : 고각 변동부 140 : 설치 기둥
150 : 설치 하우징 160 : 기단 고정부
170 : 방위각 구동부 180 : 구동부 높이조정부

Claims

태양광 발전 모듈이 매트릭스 형태로 설치되는 모듈 설치 프레임;
상기 모듈 설치 프레임의 중앙 부분에서 동일한 간격으로 이격되어 상기 모듈 설치 프레임을 하측에서 지지하는 한 쌍의 지지 파이프;
상기 한 쌍의 지지 파이프 중앙 부분과 결합되어 설치되며, 상기 한 쌍의 지지 파이프 및 이에 결합되어 있는 모듈 설치 프레임의 고각을 변동시키는 고각 변동부;
상기 고각 변동부의 중앙 부분에 결합되어 상기 고각 변동부를 지면으로부터 일정 간격 이격시키고 지지하는 설치 기둥;
내측 공간이 빈 원통 형상을 가지며, 상기 설치 기둥의 하부에 결합되어 상기 설치 기둥 및 이에 설치된 구조물들을 지지하는 설치 하우징;
상기 설치 하우징의 하부와 결합되어 설치되며, 상기 설치 하우징은 기단부에 고정하는 기단 고정부;
상기 설치 하우징 내부에 설치되며, 상기 설치 하우징 상면을 관통하여 설치되는 상기 설치 기둥의 하부와 착탈가능하게 결합되어 상기 설치 기둥을 회전시키는 방위각 구동부;
상기 설치 하우징 내부 중 상기 방위각 구동부 하부에 결합되어 설치되며, 상기 방위각 구동부의 설치 높이를 조정하는 구동부 높이 조정부;를 포함하며,
상기 구동부 높이 조정부는,
상기 설치 하우징 하면에 고정되어 설치되는 기초부;
상기 기초부 상에 상하 방향으로 유격 가능하게 설치되며, 상부에 상기 방위각 구동부가 설치되는 상하 이동부;
상기 상하 이동부를 상기 기초부에 대하여 상하 방향으로 높이 조정하는 높이 조절 볼트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 추적식 태양광 발전장치.
제1항에 있어서,
상기 설치 기둥은 상기 설치 하우징 상면에 상부 고정수단에 의하여 고정되며,
상기 상부 고정수단과 상기 설치 기둥 사이에는 베어링이 설치되는 것을 특징으로 하는 추적식 태양광 발전장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 상하 이동부와 기초부 사이에 설치되며, 상기 상하 이동부를 지지하는 지지부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 추적식 태양광 발전장치.
제1항에 있어서,
상기 설치 기둥 상부에 착탈 가능하게 결합되어 설치되는 도르레 설치 기둥;
상기 도르레 설치 기둥 상단에 설치되는 도르레;를 포함하는 것을 특징으로 하는 추적식 태양광 발전장치.
제5항에 있어서,
상기 도르레 설치 기둥 상단과 상기 지지 파이프 양단을 연결 및 고정하는 고정 와이어가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 추적식 태양광 발전장치.