KR101628277B1 - 멀티 집열판 동시제어형 태양광 추적장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양열을 효율적으로 집열하기 위하여 복수 개의 집열판을 동시에 제어하면서 태양광을 추적할 수 있는 멀티 집열판 동시제어형 태양광 추적장치에 관한 것으로서, 집열유닛과, 프레임 유닛과, 구동유닛과, 제어유닛을 포함한다. 집열유닛은 태양열을 집열하기 위한 제1 집열판 및 제2 집열판을 구비한다. 프레임 유닛은 제1 집열판 및 제2 집열판을 회동가능하게 지지하는 본체 프레임과, 본체 프레임을 지지하기 위한 지지 프레임을 구비한다. 구동유닛은 태양의 위치에 따라 제1 집열판 및 제2 집열판을 동시에 회전시킨다. 제어유닛은 구동유닛을 제어한다. 여기서, 구동유닛은 구동모터와, 구동모터와 결합되어 회전하는 스크류와, 일측은 스크류와 결합되고 타측은 제1 집열판과 결합되어 제1 집열판을 회전시키는 제1 기어와, 일측은 스크류와 결합되고 타측은 제2 집열판과 결합되어 제2 집열판을 회전시키는 제2 기어를 포함한다. 그리고, 제1 집열판 및 제2 집열판은 동시에 동일한 경사각을 가지면서 회전된다.

Description

멀티 집열판 동시제어형 태양광 추적장치{Solar tracking device for controlling multi-solar panels simultaneously}
본 발명은 멀티 집열판 동시제어형 태양광 추적장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양열을 효율적으로 집열하기 위하여 복수 개의 집열판을 동시에 제어하면서 태양광을 추적할 수 있는 멀티 집열판 동시제어형 태양광 추적장치에 관한 것이다.
최근 들어서 전세계는 한정된 전기 및 가스, 석유 자원에만 의존해온 영향으로 인해 원유가가 급등하고 있는 반면에 인류가 대부분 석유 에너지의 사용에 따른 온실가스의 증가 등으로 환경오염 문제가 심각하게 제기되고 있다.
이에 따라, 환경적인 공해가 발생되지 않고 친환경 차원에서 무한정으로 사용할 수 있는 태양열을 비롯하여 풍력, 조력 등 자연을 이용한 대체 에너지의 개발에 대한 관심이 집중되고 있다.
그 중에서도 특히 태양열을 이용하여 가정 및 산업체에 사용되는 온수 또는 난방용수에 필요한 열에너지를 생산하기 위한 장치의 개발이 활발히 진행되고 있는 실정이다.
태양광 발전의 방식은 크게 고정식과 추적식으로 분류할 수 있는데, 고정식은 태양광 발전설비를 연중 태양에너지를 가장 많이 흡수할 수 있는 고도각과 방위각에 맞추어 고정하는 것을 의미하고, 추적식은 태양의 고도각과 방위각을 지속적으로 추적하여 태양광 발전설비가 최고의 효율을 내도록 하는 것을 의미한다.
효율적인 측면에서 추적식이 고정식보다 20~40% 이상의 발전효율이 높으나 설치비가 고정식 대비 상대적으로 많고 유지보수의 어려움 때문에 고정식이 주로 설치되고 있는 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0124824호(발명의 명칭: 태양광 추적용 구동장치, 공개일: 2011년 11월 18일)
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 태양열을 효율적으로 집열하기 위하여 복수 개의 집열판을 동시에 제어하면서 태양광을 추적할 수 있는 멀티 집열판 동시제어형 태양광 추적장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 멀티 집열판 동시제어형 태양광 추적장치는, 태양열을 집열하기 위한 제1 집열판 및 제2 집열판을 구비하는 집열유닛; 상기 제1 집열판 및 상기 제2 집열판을 회동가능하게 지지하는 본체 프레임과, 상기 본체 프레임을 지지하기 위한 지지 프레임을 구비하는 프레임유닛; 태양의 위치에 따라 상기 제1 집열판 및 상기 제2 집열판을 동시에 회전시키기 위한 구동유닛; 그리고 상기 구동유닛을 제어하기 위한 제어유닛;을 포함하며, 상기 구동유닛은 구동모터와, 상기 구동모터와 결합되어 회전하는 스크류와, 일측은 상기 스크류와 결합되고 타측은 상기 제1 집열판과 결합되어 상기 제1 집열판을 회전시키는 제1 기어와, 일측은 상기 스크류와 결합되고 타측은 상기 제2 집열판과 결합되어 상기 제2 집열판을 회전시키는 제2 기어를 포함하고, 상기 제1 집열판 및 상기 제2 집열판은 동시에 동일한 경사각을 가지면서 회전되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 멀티 집열판 동시제어형 태양광 추적장치에 있어서, 상기 제1 집열판은 태양열을 집광하는 제1 솔라패널과, 상기 제1 솔라패널의 회전중심이 되는 제1 회전축을 포함하며, 상기 제1 회전축은 상기 제1 기어와 결합되어 회전할 수 있다.
본 발명에 따른 멀티 집열판 동시제어형 태양광 추적장치에 있어서, 상기 본체 프레임에는 제1 기어홀이 관통형성되며, 상기 제1 기어는 상기 제1 기어홀을 관통하면서 상기 제1 회전축과 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 멀티 집열판 동시제어형 태양광 추적장치에 있어서, 상기 제어유닛은 태양의 일출시각과 일몰시각에 대한 시간데이터를 바탕으로 일정시간의 주기로 상기 구동모터의 회전을 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 멀티 집열판 동시제어형 태양광 추적장치에 있어서, 상기 본체 프레임에는 제1 기어홈이 함몰형성되며, 상기 제1 기어는 상기 제1 기어홈에 수용되면서 상기 제1 회전축과 결합될 수 있다.
본 발명에 따르면, 태양광 추적장치를 간단하게 구현할 수 있으면서도 복수 개의 집열판이 태양광을 따라 동시에 회전되도록 제어함으로써 태양광을 보다 효율적을 집열할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 멀티 집열판 동시제어형 태양광 추적장치의 사시도이고,
도 2는 도 1의 멀티 집열판 동시제어형 태양광 추적장치의 요부 평면도이고,
도 3은 도 1의 멀티 집열판 동시제어형 태양광 추적장치의 요부 단면도이고,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 집열판 동시제어형 태양광 추적장치의 사시도이고,
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 멀티 집열판 동시제어형 태양광 추적장치의 사시도이다.
이하, 본 발명에 따른 멀티 집열판 동시제어형 태양광 추적장치의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 멀티 집열판 동시제어형 태양광 추적장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 멀티 집열판 동시제어형 태양광 추적장치의 요부 평면도이고, 도 3은 도 1의 멀티 집열판 동시제어형 태양광 추적장치의 요부 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 멀티 집열판 동시제어형 태양광 추적장치는 태양열을 효율적으로 집열하기 위하여 복수 개의 집열판을 동시에 제어하면서 태양광을 추적할 수 있는 것으로서, 집열유닛(110)과, 프레임 유닛과(120)과, 구동유닛(130)과, 제어유닛(미도시)을 포함한다.
상기 집열유닛(110)은 태양열을 집열하기 위한 제1 집열판(111) 및 제2 집열판(112)을 구비한다.
구체적으로, 상기 제1 집열판(111)은 태양열을 집열하는 제1 솔라패널(111a)과, 상기 제1 솔라패널(111a)의 회전중심이 되는 제1 회전축(111b)을 포함한다. 그리고, 상기 제2 집열판(112)은 태양열을 집열하는 제2 솔라패널(112a)과, 상기 제2 솔라패널(112a)의 회전중심이 되는 제2 회전축(112b)을 포함한다. 즉, 상기 제1 솔라패널(111a)은 상기 제1 회전축(111b)을 회전중심으로 회전하면서 태양열을 집열하고, 상기 제2 솔라패널(112a)은 상기 제2 회전축(112b)을 회전중심으로 회전하면서 태양열을 집열한다.
본 실시예에서, 상기 집열유닛(110)은 상기 제1 집열판(111), 상기 제2 집열판(112)뿐만 아니라 제3 집열판(113), 제4 집열판(114) 등 필요에 따라 다수의 집열판을 구비할 수 있으며, 상기 제1 집열판(111), 상기 제2 집열판(112), 상기 제3 집열판(113) 및 상기 제4 집열판(114)은 일정간격으로 이웃하게 배치되어 태양열을 집열한다.
상기 제3 집열판(113) 및 상기 제4 집열판(114)은 상기 제1 집열판(111) 및 상기 제2 집열판(112)과 동일한 구조를 가지므로 상기 제3 집열판(113), 상기 제4 집열판(114)의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 프레임 유닛(120)은 상기 제1 집열판(111) 및 상기 제2 집열판(112)을 회동가능하게 지지하는 본체 프레임(121)과, 상기 본체 프레임(121)을 지지하기 위한 지지 프레임(122)을 구비한다.
상기 본체 프레임(121)에는 제1 기어홀(121a)이 관통형성되며, 상기 제1 집열판(111) 및 상기 제2 집열판(112)이 회동가능하게 지지된다.
상기 지지 프레임(122)은 상기 본체 프레임(121) 하부의 양측에 배치되는데, 상기 본체 프레임(121)의 하부에 공간이 마련되어 상기 제1 집열판(111) 및 상기 제2 집열판(112)이 회동할 수 있도록 상기 본체 프레임(121)을 지면으로부터 일정간격 이격되게 지지한다.
상기 구동유닛(130)은 태양의 위치에 따라 상기 제1 집열판(111) 및 상기 제2 집열판(112)을 동시에 회전시킨다.
구체적으로, 상기 구동유닛(130)은 구동모터(131)와, 상기 구동모터(131)와 결합되어 회전하는 스크류(132)와, 일측은 상기 스크류(132)와 결합되고 타측은 상기 제1 집열판(111)과 결합되어 상기 제1 집열판(111)을 회전시키는 제1 기어(133a)와, 일측은 상기 스크류(132)와 결합되고 타측은 상기 제2 집열판(112)과 결합되어 상기 제2 집열판(112)을 회전시키는 제2 기어(133b)를 포함한다.
여기서, 상기 제1 회전축(111b)은 상기 제1 기어(133a)와 결합되어 회전하고, 상기 제1 기어(133a)는 상기 제1 기어홀(121a)을 관통하면서 상기 제1 회전축(111b)과 결합된다.
상기 구동모터(131)가 회전하게 되면 상기 구동모터(131)와 결합되어 회전하는 상기 스크류(132)가 회전하면서 상기 제1 기어(133a)를 회전시킨다. 그리고, 상기 제1 기어(133a)가 회전함에 따라 상기 제1 회전축(111b)이 회전하며, 상기 제1 회전축(111b)을 중심으로 상기 제1 솔라패널(111a)이 회전하게 되고 이에 따라 제1 집열판(111)이 회전하게 된다. 이와 동시에, 상기 스크류(132)가 회전하면서 상기 제2 기어(133b)를 회전시키고, 상기 제2 기어(133b)가 회전함에 따라 상기 제2 회전축(112b)이 회전하며, 상기 제2 회전축(112b)을 중심으로 상기 제2 솔라패널(112a)이 회전하게 되고 이에 따라 제2 집열판(112)이 회전하게 된다.
즉, 상기 구동모터(131)가 회전하게 되면 상기 제1 집열판(111) 및 상기 제2 집열판(112)은 동시에 동일한 경사각을 가지면서 회전하게 된다.
상기 제어유닛(미도시)은 상기 구동유닛(130)을 제어한다.
구체적으로, 상기 제어유닛은 태양의 일출시각과 일몰시각에 대한 시간데이터를 바탕으로 일정시간의 주기로 상기 구동모터(131)의 회전을 제어한다.
태양은 시간에 따라 위치가 변하기 때문에, 상기 제1 집열판(111) 및 상기 제2 집열판(112)은 태양의 위치 변화에 따라 태양광을 추적하면서 태양열을 집열하는 것이 바람직하다.
상기 제어유닛은 태양의 일출시각과 일몰시각에 대한 시간 데이터를 바탕으로 태양의 위치변화를 파악하며, 태양의 위치변화에 따라 상기 제1 집열판(111) 및 상기 제2 집열판(112)이 태양을 향하도록 상기 구동모터(131)의 회전을 제어한다.
이와 같이, 태양광 추적장치를 간단하게 구현할 수 있으면서도 복수 개의 집열판이 태양광을 따라 동시에 회전되도록 제어함으로써, 태양열을 보다 효율적으로 집열할 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 집열판 동시제어형 태양광 추적장치의 사시도이다.
도 4에 있어서, 도 1 내지 도 3에 도시된 부재들과 동일한 부재번호에 의해 지칭되는 부재들은 동일한 구성 및 기능을 가지는 것으로서, 그들 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 멀티 집열판 동시제어형 태양광 추적장치는 본체 프레임(221)과 지지 프레임(222)을 구비하는 프레임 유닛(220)을 포함한다.
상기 본체 프레임(221)에는 제1 기어홈(221a)이 함몰형성되며, 상기 제1 기어홈(221a)에 상기 제1 기어(133a)가 수용된다. 즉, 상기 제1 기어(133a)는 상기 제1 기어홈(221a)에 수용되면서 상기 제1 회전축(111b)과 결합된다.
이와 같이, 상기 제1 기어(133a)가 상기 제1 기어홈(221a)에 수용되면서 상기 제1 회전축(111b)과 결합됨으로써, 상기 제1 기어(133a)의 일부가 상기 본체 프레임(221)의 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 멀티 집열판 동시제어형 태양광 추적장치의 사시도이다.
도 5에 있어서, 도 1 내지 도 3에 도시된 부재들과 동일한 부재번호에 의해 지칭되는 부재들은 동일한 구성 및 기능을 가지는 것으로서, 그들 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 멀티 집열판 동시제어형 태양광 추적장치는 본체 프레임(321)과 지지 프레임(322)을 구비하는 프레임 유닛(320)을 포함한다.
상기 지지 프레임(322)은 다수 개로 구비되어 상기 본체 프레임(321)의 모서리부에서 상기 본체 프레임(321)을 지지한다. 상기 지지 프레임(322)은 상기 본체 프레임(321) 하부의 각 모서리부에 배치되는데, 상기 본체 프레임(321)의 하부에 공간이 마련되어 상기 제1 집열판(111) 및 상기 제2 집열판(112)이 회동할 수 있도록 상기 지지 프레임(322)은 상기 본체 프레임(321)을 지면으로부터 일정간격 이격되게 지지한다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
110 : 집열유닛 111 : 제1 집열판
111a : 제1 솔라패널 111b : 제1 회전축
112 : 제2 집열판 112a : 제2 솔라패널
112b : 제2 회전축 113 : 제3 집열판
114 : 제4 집열판 120 : 프레임 유닛
121 : 본체 프레임 121a : 제1 기어홀
122 : 지지 프레임 130 : 구동유닛
131 : 구동모터 132 : 스크류
133a : 제1 기어 133b : 제2 기어

Claims (5)

  1. 태양열을 집열하기 위한 제1 집열판 및 제2 집열판을 구비하는 집열유닛;
    상기 제1 집열판 및 상기 제2 집열판을 회동가능하게 지지하는 본체 프레임과, 상기 본체 프레임을 지지하기 위한 지지 프레임을 구비하는 프레임유닛;
    태양의 위치에 따라 상기 제1 집열판 및 상기 제2 집열판을 동시에 회전시키기 위한 구동유닛; 그리고
    상기 구동유닛을 제어하기 위한 제어유닛;을 포함하며,
    상기 구동유닛은 구동모터와, 상기 구동모터와 결합되어 회전하는 스크류와, 일측은 상기 스크류와 결합되고 타측은 상기 제1 집열판과 결합되어 상기 제1 집열판을 회전시키는 제1 기어와, 일측은 상기 스크류와 결합되고 타측은 상기 제2 집열판과 결합되어 상기 제2 집열판을 회전시키는 제2 기어를 포함하고,
    상기 제어유닛은 태양의 일출시각과 일몰시각에 대한 시간데이터를 바탕으로 일정시간의 주기로 상기 구동모터의 회전을 제어하며,
    상기 제1 집열판은 태양열을 집광하는 제1 솔라패널과, 상기 제1 솔라패널의 중앙에 배치되어 회전중심이 되는 제1 회전축을 포함하며, 상기 제2 집열판은 태양열을 집광하는 제2 솔라패널과, 상기 제2 솔라패널의 중앙에 배치되어 회전중심이 되는 제2 회전축을 포함하며,
    상기 제1 회전축은 상기 제1 기어와 결합되어 회전하고, 동시에 상기 제2 회전축은 상기 제2 기어와 결합되어 회전되어, 상기 제1 집열판 및 상기 제2 집열판은 동시에 동일한 경사각을 가지면서 회전되며,
    상기 본체프레임에는 제1 기어홈이 함몰 형성되며, 상기 제1 기어는 상기 제1 기어홈에 수용되면서 상기 제1 회전축과 결합되고,
    상기 지지프레임은 상기 본체프레임 하부의 모서리부에 다수 개로 구비되되, 상기 본체프레임의 하부에 공간이 마련되어 상기 제1 집열판 및 상기 제2 집열판이 회동할 수 있도록 상기 지지프레임은 상기 본체프레임을 지면으부터 일정간격 이격되게 지지하는 것을 특징으로 하는 멀티 집열판 동시제어형 태양광 추적장치.
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