KR101725677B1 - 태양광 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광 발전장치에 관한 것으로, 지면에 설치되는 수직지지프레임(10), 태양광패널(20), 상기 태양광패널(20)의 하부에 설치되는 지지프레임(30), 상기 지지프레임(30)와 힌지결합되고 상기 힌지결합부(42)에서 이격된 위치에 지지프레임(30)와 결합을 위한 체결수단(46)이 설치되는 다수의 각도 조절공(44)이 천공되어 지지프레임(30)의 각도를 지지하고 상기 수직지지프레임(10)의 상부에 결합되는 각도 조절 패널(40), 외주면에 나사산이 형성되고 일측 종단은 상기 지지프레임(30)에 회동가능하도록 결합된 각도조절봉(50), 상기 각도조절봉(50)이 전후진 되도록 내주면에 나사산이 형성된 지지플레이트(60), 상기 수직지지프레임(10) 또는 각도 조절 패널(40)에 고정 설치되고 상기 지지플레이트(60)의 양측과 힌지 결합되어 각도조절봉(50)의 전후진시 지지플레이트(60)의 기울기를 수용하면서 지지하는 브라켓(70)을 포함하여 구성되어, 간단한 구조로 용이하게 각도 조절이 가능하도록 하면서, 태양광 발전장치 전체 구조를 간단하게 하여 설치 및 유지비용을 대폭 감소할 수 있도록 한 것이다.

Description

태양광 발전장치{PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION SYSTEM}

본 발명은 태양광 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간단한 구조로 용이하게 각도 조절이 가능하도록 하면서, 태양광 발전장치 전체 구조를 간단하게 하여 설치 및 유지비용을 대폭 감소할 수 있는 태양광 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 태양광 발전장치는 햇빛을 직류 전기로 바꾸어 전력을 생산하는 발전 장치로, 태양전지셀을 필요한 만큼 직,병렬로 연결한 태양광패널을 남향을 향해 대략 35도의 각도로 고정설치하여, 최적의 태양광 입사량을 획득할 수 있도록 하고 있다.

그러나, 우리나라의 경우 각 계절별로 태양의 고도가 12도 ∼ 58도 정도로 변화하므로 태양광패널이 고정된 경우 전력 생산성이 떨어져 투자비용에 대비하여 효율성이 낮다는 문제점이 있었다.

따라서 태양광패널의 각도를 태양의 이동에 따라 조절할 수 있는 장치들이 다수 개발되었으며, 그 예로는 대한민국 등록특허 10-1216444, 10-0862753, 10-1108713호 등이 있다.

그러나, 종래 태양광패널 각도 조절장치는 크게 자동식과 수동식으로 나누어지는데, 자동식의 경우 센서와 동력원 등을 태양광패널에 항상 부착시켜야 하므로 유지비용이 많이 소모될 뿐 아니라, 일상적으로 각도조절할 필요가 없음에도 불구하고 동력원이 지속적으로 야외에 설치되어 있어야 하므로 눈이나 비 등에 의하여 기계 고장등이 발생되어 실제로 각도조절이 요구되는 경우에 즉시 사용할 수 없는 등 유지에 어려움이 있었다.

그리고, 수동식의 경우 다수개의 태양광패널을 동시에 들어올리거나 내려야 하므로 태양광패널 자체의 무게로 인하여 힘이 많이드는 문제점이 있었고, 간혹 하중으로 인하여 태양광패널을 지지하지 못하여 안전사고가 발생되는 등의 문제점이 있었으며, 이러한 문제점을 개선하기 위하여 개발된 장치들의 경우에는 기구물에 의하여 각도조절과 동시에 지지역할까지 수행하도록 하고 있으나 그 구조가 복잡한 등의 문제점이 있었다.

이에 본 발명의 목적은 태양광패널의 각도를 조절함에 있어서 간단한 구조로 용이하게 각도 조절 작업이 이루어지도록 하고, 이로 인하여 시간과 유지비용이 적게 소요되도록 하는 데 목적이 있다.

또한, 상기한 태양광 발전장치를 설치함에 있어서, 지면 설치작업 및 태양광패널들의 수평조절이 용이하도록 함과 아울러, 이러한 태양광 발전장치 전체의 구성이 간단하여 설치비용과 시간이 대폭 감소되도록 하는 데 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기위한 본 발명의 특징은, 지면에 설치되는 수직지지프레임, 상기 수직지지프레임 상부에 설치되는 태양광패널을 포함하여 구성되는 태양광 발전장치에 있어서, 상기 태양광패널의 하부에 설치되는 지지프레임, 상기 지지프레임와 힌지결합되고 상기 힌지결합부에서 이격된 위치에 다수의 각도 조절공이 천공되어 상기 수직지지프레임와 결합되는 각도 조절 패널, 외주면에 나사산이 형성되고 일측 종단은 상기 지지프레임에 회동가능하도록 결합된 각도조절봉, 상기 각도조절봉이 전후진 되도록 내주면에 나사산이 형성된 지지플레이트, 상기 수직지지프레임 또는 각도 조절 패널에 고정 설치되고 상기 지지플레이트의 양측과 힌지 결합되어 각도조절봉의 전후진시 지지플레이트의 기울기를 수용하면서 지지하는 브라켓을 포함하여 구성되는 태양광 발전장치에 있다.

상기에서 각도조절봉은 지지프레임에 볼조인트로 결합되고, 상기 브라켓은 상기 각도 조절 패널에 결합되어 지지플레이트를 수용할 수 있는 통공이 천공되고, 상기 통공의 양측으로 지지플레이트와 브라켓이 힌지결합된다.

그리고, 상기 각도조절봉은 수작업으로 회전시킬 수 있으나 조인트를 이용하여 모터를 통해서 자동으로 회전되도록 할 수있으며, 이러한 모터를 사용하는경우 각도조절이 필요할때에만 작업자가 각도조절봉을 모터와 연결한다.

또한, 상기 각도 조절 패널은 지면에 수직으로 설치되는 수직지지프레임에 완충스프링을 매개로 설치되어 수평조절이 용이하도록 하고, 각도 조절 패널의 수직 지지프레임와 대향면에는 호상으로 길게형성된 장공형의 결합공을 천공하여 좌우 각도조절이 용이하도록 한다.

한편, 상기 수직지지프레임은 종단에 스크류가 형성된 그라운드 스크류 파일을 사용하여, 기초작업, 앵커고정작업 등이 생략되도록 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 지지플레이트와 각도조절봉의 결합에 의하여 태양광패널을 지지하면서 각도조절할 수 있게 되므로 각조 조절과정에서 태양광패널의 하중에 의한 안전사고 발생이 방지되고, 상기 각도조절봉에 모터 등의 동력원을 연결하여 용이하게 각도조절할 수있고, 조절된 각도는 각도 조절공을 통해서 체결되는 체결수단을 통해서 위치고정되므로 각도 조절 및 지지를 간단한 구조로 용이하게 수행할 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 스크류파일을 사용하여 태양광패널을 설치함으로, 지면에 앵커고정작업이 생략되어 작업시간이 대폭 감소되는 효과가 있고, 다수의 태양광패널을 동일한높이와 각도로 설치함에 있어서 스프링에 의하여 차이가 보완되며, 좌우 방향 역시 장공형의 결합공에 의하여 용이하게 조절할 수 있어서, 태양광패널 설치에 시간과 비용이 대폭 감소되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 태양광 발전장치 구성을 나타내는 도면
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 태양광 발전장치의 각도 조절 예를 나타내는 도면

이하 본 발명의 실시예를 하기에서 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 태양광 발전장치는, 도 1에 나타내는 바와 같이 지면에 설치되는 수직지지프레임(10), 태양광패널(20), 상기 태양광패널(20)의 하부에 설치되는 지지프레임(30), 상기 지지프레임(30)와 힌지결합되고 상기 힌지결합부(42)에서 이격된 위치에 지지프레임(30)와 결합을 위한 체결수단(46)이 설치되는 다수의 각도 조절공(44)이 천공되어 지지프레임(30)의 각도를 지지하고 상기 수직지지프레임(10)의 상부에 결합되는 각도 조절 패널(40), 외주면에 나사산이 형성되고 일측 종단은 상기 지지프레임(30)에 회동가능하도록 결합된 각도조절봉(50), 상기 각도조절봉(50)이 전후진 되도록 내주면에 나사산이 형성된 지지플레이트(60), 상기 수직지지프레임(10) 또는 각도 조절 패널(40)에 고정 설치되고 상기 지지플레이트(60)의 양측과 힌지 결합되어 각도조절봉(50)의 전후진시 지지플레이트(60)의 기울기를 수용하면서 지지하는 브라켓(70)을 포함하여 구성된다.

상기 수직지지프레임(10)는 종단에 스크류가 형성된 그라운드 스크류 파일을 사용하여, 지면에 앵커 고정작업이 요구되지 않으므로 설치비용 및 시간이 대폭 감소된다.

상기에서 지지프레임(30)는 태양광패널(20)의 저면에 종횡으로 다수개가 설치되고, 상기 각도 조절 패널(40)은 그 하부에 하나 혹은 복수개 설치가능하다.

이러한 각도 조절 패널(40)은 도 2 내지 도 4에 나타내는 바와 같이 상기 각도 조절 패널(40)과 수직지지프레임(10)는 완충스프링(S)을 매개로 고정 설치되고, 상기 각도 조절 패널(40)은 하부에 수평방향의 플랜지(47)가 형성되고, 상기 수평방향의 플랜지(47)와 대향하는 수직지지프레임(10) 상단에 수평판(10a)가 구비되며, 상기 플랜지(47)와 수평판(10a)은 볼트(47b)에 의하여 체결되도록 다수개의 결합공(47a)이 형성되고, 결합공(47a)과 대응하는 플랜지(47)와 수평판(10a) 사이에 완충스프링(S)이 구비되며, 상기 완충스프링(S)은 볼트(47b)에 끼워진 상태로 설치되며, 상기 플랜지(47)에 구비되는 결합공(47a)은 호상의 장공으로 형성되어 플랜지(47)와 함께 볼트(47b)를 타고 좌우 각도조절되면서 태양광패널(20)이 좌우 각도조절된다. 즉, 각도 조절 패널(40)은 하부에는 수평방향의 플랜지(47)가 형성되고, 상기 플랜지(47)에는 장공형태의 호상의 결합공(47a)이 다수개 형성되어, 지면에 수직으로 설치되는 수직지지프레임(10)에 완충스프링(S)을 매개로 상기 결합공(47a)으로 체결되는 볼트(47b)에 의하여 고정 설치되며, 다수의 태양광패널(20)의 수평 및 좌우각도를 용이하게 일치시킬 수 있도록 한다.

그리고, 상기 플랜지(47)에는 수직방향으로 소정형상의 수직패널(48)이 형성되고, 상기 수직패널(48)에는 하나의 힌지결합공(42a)과 다수의 각도조절공(44)이 천공되어, 각도조절공(44) 중 체결수단(46)의 결합위치에 따라 태양광패널(20)의 기울기가 달라지도록 한다.

한편, 상기 각도조절공(44)이 힌지결합공(42a)을 중심으로 일측으로만 형성될 경우 수직패널(48)의 상하길이가 조절가능한 각도만큼 길어져야 하고, 이 경우 태양광패널(20)이 낮은 경사도(0도 혹은 15도)로 설치되면 상기 수직패널(48)에 의하여 태양광패널(20)에 음영부분이 발생되므로, 수직패널(48)에는 힌지결합공(42a)을 중심으로 좌우로 각도조절공(44)을 형성하는데 그 예로 일측에는 힌지결합공(42a)을 중심으로 0,15,30도 위치에 각각 각도조절공(44)이 천공되고, 타측에는 -35, -40도의 위치에 각도조절공(44)이 천공되어 수직패널(48)의 수직길이가 감소되도록 한다.

또한, 수직패널(48)의 상단부역시 지면에 대하여 수평하게 형성하는 것이 아니라 최대한 면적을 좁혀서 태양광패널(20)에 음영이 적게 형성되도록 상부를 힌지결합공(42a)을 중심으로 양측으로 경사지게 형성한다.

그리고, 상기 각도 조절봉(50)은 지지프레임(30)에 볼조인트(52)로 결합된다.

상기 브라켓(70)은 본 발명의 실시예에서는 각도 조절 패널(40)에 결합되는데, 상기 브라켓(70)은 각도조절봉(50)이 전후진시 지지플레이트(60)의 기울기를 수용하도록 지지플레이트(60)와 대응하는 위치에 통공(72)이 천공되며, 상기 통공(72)의 양측으로 지지플레이트(60)가 브라켓(70)에 힌지결합된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 설치 및 사용예를 하기에서 살펴본다.

우선, 태양광 발전장치를 최초 설치할 경우 우선 수직지지프레임(10)를 지면에 다수개 고정하고, 상기 수직지지프레임(10)상에 각도 조절 패널(40)을 볼트(47b)를 이용하여 체결하게되는데, 이 과정에서 각도 조절 패널(40)과 수직지지프레임(10) 사이에 설치된 스프링(S)의 완충력에 의하여 태양광패널(20)이 정밀하게 위치가 조정되지 않더라도 향후 태양광패널(20)의 배열설치과정에서 태양광패널(20)의 표면이 일치하게 조정될 수 있다.

그리고, 상기와 같이 각도 조절 패널(40)을 설치한 후, 상기 각도 조절 패널(40)상에는 태양광패널(20)이 설치되는데, 상기 태양광패널(20)의 하부에 설치된 지지프레임(30)는 기본적으로 힌지결합공(42a)과 힌지결합되고, 태양광패널(20)에 요구되는 각도에 따라 다수의 각도 조절공(44) 중 하나를 선택하여 각도 조절 패널(40)과 태양광패널(20)의 지지프레임(30)를 체결수단(46)으로 체결한다.

이에 따라 태양광 발전장치는 최초 설치과정에서도 간단하게 설치가 이루어지고, 사용중에도 구성부품수가 적으므로 유지, 보수가 용이하다.

그리고, 태양광패널(20)의 각도를 조정할 필요가 있는 경우에는, 그 예로서 도 3에서 도 4와 같이 각도를 조정하고자 하는 경우, 상기 지지프레임(30)와 각도 조절 패널(40) 사이의 결합을 푼 상태에서, 상기 각도 조절봉(50)을 회전시켜 태양광패널(20)의 기울기를 조정한 후 조정된 위치에서 지지프레임(30)와 각도 조절 패널(40)을 체결수단(46)으로 체결하여 각도를 고정한다.

이 과정에서 상기 각도 조절봉(50)은 전진하면서 그 경사각이 변화되고, 이에 따라 상기 각도 조절봉(50)과 결합된 지지플레이트(60) 역시 각도가 변경되는데, 이러한 지지플레이트(60)의 각도 변경은 브라켓(70)에 형성된 통공(72)에 의하여 수용되고 힌지결합에 의하여 브라켓(70)과 지지플레이트(60)의 결합위치는 유지되는 것이다.

이러한 각도 조절과정에서 상기 각도조절봉(50)은 모터 등의 회전수단에 의하여 용이하게 이동시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에서 상기 각도 조절공(44)은 다수개 형성되므로 각도 조절을 위한 체결수단이 체결되지 않은 태양광패널 하부의 각도조절공에 다른 체결수단을 체결할 경우 상기 체결수단이 태양광패널을 받쳐주는 역할을 할 수도 있으므로 각도조절용 체결수단이 풀리는 등의 사고 발생시에도 태양광패널을 안정적으로 지지해줄 수 있게 된다.

10 : 수직지지프레임 20 : 태양광패널
30 : 지지프레임 40 : 각도 조절 패널
44 : 각도 조절공 50 : 각도조절봉
60 : 지지플레이트 70 : 브라켓

Claims (4)

1. 지면에 설치되는 수직지지프레임(10)와, 태양광패널(20)을 포함하는 태양광 발전장치에 있어서,
   상기 태양광패널(20)의 하부에 설치되는 지지프레임(30),
   상기 지지프레임(30)와 힌지결합되고 힌지결합부(42)에서 이격된 위치에 지지프레임(30)와 결합을 위한 체결수단(46)이 설치되는 다수의 각도 조절공(44)이 천공되어 지지프레임(30)의 각도를 지지하고 상기 수직지지프레임(10)의 상부에 결합되는 각도 조절 패널(40),
   외주면에 나사산이 형성되고 일측 종단은 상기 지지프레임(30)에 회동가능하도록 결합된 각도조절봉(50),
   상기 각도조절봉(50)이 전후진 되도록 내주면에 나사산이 형성된 판형 지지플레이트(60),
   상기 각도 조절 패널(40)에 고정 설치되고 상기 지지플레이트(60)의 양측과 힌지 결합되는 브라켓(70);
   상기 브라켓(70)은 각도조절봉(50)이 전후진시 지지플레이트(60)의 기울기를 수용하도록 지지플레이트(60)와 대응하는 위치에 통공(72)이 천공되며,
   상기 각도 조절 패널(40)과 수직지지프레임(10)는 완충스프링(S)을 매개로 고정 설치되고,
   상기 각도 조절 패널(40)은 하부에 수평방향의 플랜지(47)가 형성되고, 상기 수평방향의 플랜지(47)와 대향하는 수직지지프레임(10) 상단에 수평판(10a)가 구비되며,
   상기 플랜지(47)와 수평판(10a)은 볼트(47b)에 의하여 체결되도록 다수개의 결합공(47a)이 형성되고, 결합공(47a)과 대응하는 플랜지(47)와 수평판(10a) 사이에 완충스프링(S)이 구비되며,
   상기 완충스프링(S)은 볼트(47b)에 끼워진 상태로 설치되며,
   상기 플랜지(47)에 구비되는 결합공(47a)은 호상의 장공으로 형성되어 플랜지(47)와 함께 볼트(47b)를 타고 좌우 각도조절되면서 태양광패널(20)이 좌우 각도조절되는 구성을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 수직지지프레임(10)는 종단에 스크류가 형성된 그라운드 스크류 파일을 사용하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 각도조절공(44)이 힌지결합공(42a)을 중심으로 일측으로만 형성되지 않고, 양측으로 조절하고자 하는 각도에 따라 각도조절공(44)을 힌지결합공(42a)을 중심으로 상부와 하부방향으로 나누어 형성하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.

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