KR101622161B1 - 기울기 조절수단이 구비된 태양전지 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기울기 조절수단이 구비된 태양전지 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양의 고도에 따라 태양전지 모듈의 설치 각도를 조절함으로써 셀 표면이 태양이 조사되는 방향과 직각을 이루도록 하되, 태양전지 모듈을 안정적으로 지지할 수 있는 동시에 태양전지 모듈의 각도 조절이 용이하면서도 바람 등 외부 요인에 의해서서도 태양전지 모듈의 고정 상태를 견고하게 유지할 수 있도록 할 목적으로, 플레이트(12) 상면에 태양광으로부터 전기를 생성하는 셀(11)이 복수 개 설치된 모듈(10); 일정한 길이를 가지고 상단이 상기 모듈의 일측과 힌지(21)로 연결되며 하단이 고정 구조물(C)에 고정된 지지바(20); 길이 방향으로 신축 가능하고 상단이 상기 모듈의 타측과 제1힌지(31)로 연결되며 하단이 상기 고정구조물에 제2힌지(32)로 연결된 신축수단(30); 을 포함하여, 상기 신축수단(30)의 길이 가변에 의해 상기 모듈(10)의 기울기의 조절 가능하게 된 태양전지 모듈이 제공된다.

Description

기울기 조절수단이 구비된 태양전지 모듈{The solar battery module equipped with tilt adjustment means}
본 발명은 기울기 조절수단이 구비된 태양전지 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양의 고도에 따라 태양전지 모듈의 설치 각도를 조절함으로써 셀 표면이 태양이 조사되는 방향과 직각을 이루도록 하는 기울기 조절수단이 구비된 태양전지 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 태양전지(solar battery, 太陽電池)는 태양의 빛에너지를 전기에너지로 바꾸는 장치로서, 우리가 생활에서 흔히 사용하는 화학전지와는 다른 구조를 가진 것으로 ‘물리전지’라 구분하며, p형 반도체와 n형 반도체라고 하는 2종류의 반도체를 사용해 광전효과를 통해 전기를 생산한다.
이러한 태양전지는 전기를 일으키는 최소 단위의 셀(cell)이 다수 개 집합하여 하나의 모듈(module)을 이루며, 상기 모듈 다수 개가 직·병렬로 모여서 어레이를 구성하게 된다.
이와 같은 태양전지 모듈의 셀 표면은 태양광선과 직각을 이룰때 발전 효율이 가장 좋은 것으로 알려져 있으나, 지구는 자전과 공전을 하기 때문에 태양의 고도가 가장 높은 하지와 가장 낮은 동지가 있으므로 그에 따라 태양전지 모듈의 설치 각도를 변경할 필요가 있다.
이러한 필요성에 의해서 한국 등록특허공보 제 10-0734217호(특허문헌 1)에서는 태양으로 전력을 생산하는 태양전지판의 설치에 있어서, 거치대 위에 형성된 반원모양의 받침부 위에 회전축겸용지지대를 안착하고, 반원모양의 덮개를 상기 받침부와 일치시킨 후 조립하여 원통 파이프 형상의 회전축겸용지지대를 구속시키는 테두리를 형성하고, 상기의 회전축겸용지지대를 일정각도롤 회전시킨 후 고정을 시키기 위해서는 덮개나 받침부의 측면에 형성된 각도고정용피스홀에 각도고정용피스를 삽입시켜 고정함으로써 태양전지 모듈의 각도를 조절하는 기술이 제안된 바 있다.
그러나 특허문헌 1과 같은 구조는 태양전지 모듈이 바람에 의한 영향을 많이 받는 경우 각도조절용피스가 태양전지 모듈의 흔들림(진동)에 의해 느슨해지거나 임의로 이탈될 우려가 있고, 이 경우 태양전지 모듈이 임의 각도로 회전하게 되어 발전 효율이 저하될 수 있을 뿐 아니라, 태양전지 모듈의 하중에 따른 내구성 저하로 고정 부분이 파손되는 등의 문제점을 내포하고 있다.
1. 한국 등록특허공보 제 10-0734217호(2007.7.2 공고)
상기의 종래 기술이 내포한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 태양전지 모듈을 안정적으로 지지할 수 있는 동시에 태양전지 모듈의 각도 조절이 용이하면서도 바람 등 외부 요인에 의해서서도 태양전지 모듈의 고정 상태를 견고하게 유지할 수 있도록 하는 기울기 조절수단이 구비된 태양전지 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 플레이트 상면에 태양광으로부터 전기를 생성하는 셀(cell)이 복수 개 설치된 모듈(module)과, 일정한 길이를 가지고 상단이 상기 모듈의 일측과 힌지로 연결되며 하단이 고정 구조물에 고정된 지지바와, 길이 방향으로 신축 가능하고 상단이 상기 모듈의 타측과 제1힌지로 연결되며 하단이 상기 고정구조물에 제2힌지로 연결된 신축수단을 포함하여, 상기 신축수단의 길이 가변에 의해 상기 모듈의 기울기의 조절 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 기울기 조절수단이 구비된 태양전지 모듈은, 태양전지 모듈의 일측에 형성된 지지대 및 타측에 형성된 신축수단에 의해서 양방 지지되므로 태양전지 모듈을 안정적으로 지지할 수 있는 동시에 바람 등 외부 요인에 의해서 태양전지 모듈이 임의 회전하는 것을 방지할 수 있어 고정력이 우수하며, 또한 다양한 구조의 신축수단에 의해서 설치 각도를 자유롭고 용이하게 조절할 수 있는 등의 효과를 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 기울기 조절수단이 구비된 태양전지 모듈의 일 상태를 보인 측면도.
도 2는 본 발명에 따른 기울기 조절수단이 구비된 태양전지 모듈의 다른 상태를 보인 측면도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 기울기 조절수단의 구성도.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 기울기 조절수단의 구성도.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 기울기 조절수단의 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 기울기 조절수단이 구비된 태양전지 모듈의 정면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 보인 첨부의 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 첨부된 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시예이므로 본 발명을 한정하는 것으로 의도되지 않으며, 또한 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 기술이거나 용이하게 도출되는 정도의 기술에 대해서는 그에 관한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 기울기 조절수단이 구비된 태양전지 모듈의 일 상태를 보인 측면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 기울기 조절수단이 구비된 태양전지 모듈의 다른 상태를 보인 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하는 바와 같이 본 발명의 기울기 조절 수단이 구비된 태양전지 모듈은, 모듈(10), 지지바(20), 신축수단(30)을 포함하여 구성된다.
상기 모듈(10)은 평판 형태의 플레이트(12) 상면에 태양광으로부터 전기를 생성하는 최소 단위의 셀(11) 복수 개가 병렬 및 직렬로 설치된 것으로, 이는 통상의 태양전지 모듈(10)이다.
상기 지지바(20)는, 막대, 봉 또는 바(bar) 형태로서, 일정한 길이를 가지고 상단이 상기 모듈(10)의 일측과 힌지(21)로 연결되어 회전 가능하게 되고, 하단은 콘크리트나 앵커 등의 고정 구조물(C)에 고정된다.
상기 신축수단(30)은 길이 방향으로 신축되어 길이가 조절되도록 한 것으로, 상단이 상기 모듈(10)의 타측과 제1힌지(31)로 연결되어 회전 가능하게 되고, 하단은 상기 고정구조물(C)에 제2힌지(32)로 연결되어 회전 가능하게 된다.
이러한 구조에 의해서 상기 신축수단(30)의 길이가 가변함에 따라 상기 모듈(10)의 기울기가 조절될 수 있다(도 1 및 도 2 대비).
물론, 도면에서는 지지바(20)가 모듈(10)의 사면 상측에 연결되고 신축수단(30)이 모듈(10)의 사면 하측에 연결된 것을 예시하였으나, 본 발명은 그 설치 위치를 반대로, 즉 신축수단(30)이 모듈(10)의 사면 상측에 연결되도록 변경할 수 있음을 밝혀 둔다.
상기 신축수단(30)은 다양한 형태의 구조가 적용될 수 있는데, 이하에서는 이들 구조에 대하여 상세하세 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 기울기 조절수단의 구성도로서, 상기 신축수단(30)이 전기실린더(310)인 것을 예시한 것이다.
도 3을 참조하는 바와 같이 상기 전기실린더(310)는, 일정 길이를 가진 중공 관형의 실린더(311)와, 상기 실런더(311)의 일측에 내장되어 전기적으로 구동하는 구동모터(312)와, 상기 구동모터(312)의 회전축에 설치되어 회전축을 통한 회전력이 축방향의 회전력으로 전달되도록 하는 기어부(313)와, 상기 실린더(311)의 중공부에 내입되고 상기 기어부(313)와 연결됨으로써 상기 기어부(313)의 회전력에 의해서 실린더(311)의 축방향으로 선형 이동되는 실린더로드(314)를 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우 구동모터(312)가 정회전 또는 역회전하면, 구동모터(312)와 연결된 기어부(312)를 통해 회전력이 실린더로드(314)로 전이되어 실린더로드(314)가 실린더(311)의 축방향으로 슬라이드 이동(화살표 참조)할 수 있고, 그에 따라 전체적인 길이 조절이 가능하다.
물론, 본 발명에 있어서 전기실린더(310)는 도 3의 예시 구조로 제한되는 것은 아니며, 전기에 의해 구동하는 모터 동작으로 실린더로드가 선형 이동할 수 있는 것이면 다른 구조로의 변형이 가능하다는 것을 이해해야 한다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 기울기 조절수단의 구성도이다.
도 4를 참조하는 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 의한 신축수단(30)은, 일정 길이를 가지고 일측 단부에 고정홀(321)이 천공된 중공 관형의 외측 관(322)과, 상기 외측 관(322)의 중공부에 내입되어 길이 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 된 내측 관(323)과, 상기 내측 관(323)의 벽면에서 길이 방향으로 일정한 간격으로 복수 개 설치된 가변홀(324)과, 상기 고정홀(321) 및 복수 개의 가변홀(324) 중 어느 하나에 동시에 끼워지는 고정핀(320)을 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 안테나 방식의 구조와 같이 외측 관(322)에 대한 내측 관(323)의 위치(길이)를 임의로 조절한 다음, 해당 위치에서 고정홀(321)과 해당 위치의 가변홀(324)의 위치를 일치시킨 다음, 고정핀(320)을 삽입하여 고정할 수 있는 것이다.
이와 같은 구조는 상기 가변홀(324)의 간격이 좁을 경우 각도를 더 정밀하게 조절할 수 있으므로 상기 가변홀(324)을 임의로 적의 설계할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 기울기 조절수단의 구성도이다.
도 5를 참조하는 바와 같이 본 발명의 제3실시예에 의한 신축수단(30)은, 일정 길이를 가진 중공 관형의 외측 관(330)과, 상기 외측 관(330)을 횡방향으로 관통한 축(331)의 일단에 핸들(332)이 구비되고 외측 관 내측의 축(331)에 설치된 피니언(pinion)(333)과, 상기 외측 관(330)의 중공부에 내입되어 길이 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 되고 벽면에 상기 축(331)이 관통하여 이동하도록 가이드홀(335)이 마련된 중공 관형의 내측 관(334)과, 상기 내측 관(334)의 내벽면에서 길이 방향으로 설치되어 상기 피니언(333)과 맞물리는 랙(rack)(336)을 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같은 랙(rack)과 피니언(pinion) 구조는 회전운동을 직선운동으로 변환하기 위한 일반적인 구조물로서, 사용자가 외측 관(330)의 외부에 노출된 핸들(332)을 회전시키면, 랙(336)이 회전하면서 피니언(333)이 선형으로 이동하게 되고, 그에 따라 피니언(333)과 고정된 내측 관(334)이 선형 이동하여 전체 길이를 가변시킬 수 있다.
더욱이 랙(336)과 피니언(333)이 내측관(334)과 외측 관(330) 내부에 위치하므로 비나 눈으로부터 보호되기 때문에 녹이 슬거나 이물질이 고착되는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 기울기 조절수단이 구비된 태양전지 모듈의 정면도이다.
도 1 및 도 6을 참조하는 바와 같이 1개의 모듈(10)에 대하여 상기 지지바(20)는 가로 방향의 양측 단부에 2개가 형성되고, 신축수단(30)은 가운데 1개가 설치됨으로써 모듈(10)을 3개의 구조물로 지지하면 최소의 구조물로도 안정적으로 지지할 수 있다.
이상의 설명은 비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 그러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구범위에 속함은 자명하다.
10: 모듈(module)
11: 셀(cell) 12: 플레이트(plate)
20: 지지바 21: 힌지
30: 신축수단
31: 제1힌지 32: 제2힌지
310: 전기실린더 311: 실린더
312: 구동모터 313: 기어부
314: 실린더로드
320: 고정핀 321: 고정홀
322: 외측 관 323: 내측 관
324: 가변홀
330: 외측 관 331: 축
332: 핸들 333: 피니언(pinion)
334: 내측 관 335: 가이드홀
336: 랙(rack)

Claims (6)

  1. 플레이트(12) 상면에 태양광으로부터 전기를 생성하는 셀(11)이 복수 개 설치된 모듈(10); 길이가 신축되지 않는 일정한 길이를 가지고 상단이 상기 모듈의 일측과 힌지(21)로 연결되며 하단이 고정 구조물(C)에 고정된 지지바(20); 길이 방향으로 신축 가능하고 상단이 상기 모듈의 타측과 제1힌지(31)로 연결되며 하단이 상기 고정구조물에 제2힌지(32)로 연결된 신축수단(30); 을 포함하여, 상기 신축수단(30)의 길이 가변에 의해 상기 모듈(10)의 기울기 조절 가능하게 되되,
    1개의 모듈(10)에 대하여 상기 지지바(20)는 가로 방향의 양측 단부에 2개가 형성되고, 상기 신축수단(30)은 가운데 1개가 설치됨으로써 상기 모듈(10)이 2개의 지지바(20) 및 1개의 신축수단(30)에 의해 지지되고,
    상기 신축수단(30)은 하기의 (a) 내지 (c) 중 어느 하나의 신축 구조물이 적용된 것을 특징으로 하는 기울기 조절수단이 구비된 태양전지 모듈.
    (a) 일정 길이를 가진 중공 관형의 실린더(311)와, 상기 실런더의 일측에 내장되어 전기적으로 구동하는 구동모터(312)와, 상기 구동모터의 회전축에 설치되어 회전축을 통한 회전력이 축방향의 회전력으로 전달되도록 하는 기어부(313)와, 상기 실린더의 중공부에 내입되고 상기 기어부(313)와 연결됨으로써 상기 기어부(313)의 회전력에 의해서 축방향으로 선형 이동되는 실린더로드(314)를 포함하는 전기실린더(310) 신축 구조물.
    (b) 일정 길이를 가지고 일측 단부에 고정홀(321)이 천공된 중공 관형의 외측 관(322)과, 상기 외측 관(322)의 중공부에 내입되어 길이 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 된 내측 관(323)과, 상기 내측 관의 벽면에서 길이 방향으로 일정한 간격으로 복수 개 설치된 가변홀(324)과, 상기 고정홀 및 가변홀 중 어느 하나에 끼워지는 고정핀(320)을 포함하는 신축 구조물.
    (c) 일정 길이를 가진 중공 관형의 외측 관(330)과, 상기 외측 관을 횡방향으로 관통한 축(331)의 일단에 핸들(332)이 구비되고 외측 관 내측의 축(331)에 설치된 피니언(pinion)(333)과, 상기 외측 관의 중공부에 내입되어 길이 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 되고 벽면에 상기 축이 관통하여 이동하도록 가이드홀(335)이 마련된 중공 관형의 내측 관(334)과, 상기 내측 관의 내벽면에서 길이 방향으로 설치되어 상기 피니언과 맞물리는 랙(rack)(336)을 포함하는 신축 구조물.
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