KR101850915B1 - 직달일사 관측용 태양추적장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직달일사 관측용 태양추적장치에 관한 것으로;
그 기술구현의 목적은, 태양 직달일사 관측을 위해 이용되는 태양추적장치에 있어, 그 태양추적장치로 마련되는 직달일사계 장착유닛의 구성을, 상하 미세 각도조정 및 좌우 미세 각도조절이 가능한 구조로 형성되게 함으로써, 직달일사계 설치에 따른 일련의 셋팅 작업을 보다 정밀하게 행할 수 있도록 하고, 그와 같은, 정밀한 직달일사계 셋팅 작업에 의해 측정오차를 최소화 시킬수 있도록 한 직달일사 관측용 태양추적장치를 제공함에 있다.
따라서, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적 수단으로는;
설치지주 상부면에 구동컨트롤박스가 연결 설치되고, 구동컨트롤박스 일측면에 직달일사계 장착유닛이 연결 설치된 태양추적장치에 있어서;
상기 직달일사계 장착유닛의 구성을, 썬센서 설치구와, 각도셋팅부가 마련된 사각구동프레임, 그리고, 상기 사각구동프레임 상부면 좌,우 양측면에 복수개의 수평배치 구성으로 결합 형성되는 직달일사계 장착판으로 이루어지게하여 달성한다.

Description

직달일사 관측용 태양추적장치{Solar tracking system for direct sunlight observation}

본 발명은 태양추적장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 직각방향으로 입사되는 태양 직달광을 관측하는 장치, 예컨대, 직달일사계를 장착시킨 상태하에, 일출시부터 일몰시에 이르기까지 시간의 흐름에 맞추어 변화되는 태양광의 고도방향을 안정적으로 추적하며 태양 복사에너지를 측정되도록 한 직달일사 관측용 태양추적장치에 관한 것이다.

태양으로부터 지구를 향해 방사되는 에너지를 일반적으로 일사라 부르며, 이는, 기상관측의 복사량 또는 복사 에너지의 측정에 매우 중요한 역할을 하고 있는 것으로, 이러한, 복사에너지의 측정은 에너지 산업분야에 매우 중요한 기초 관측정보로 활용되고 있으며, 기상 분야뿐만 아니라 농업분야에서도 일사량은 지구환경 및 식물에 지대한 영향을 미치는, 매우 중요한 환경적 요소의 하나로 작용하는 것임을 알 수 있다.

이에, 태양으로부터 방사되는 에너지를 측정하는 수단, 예컨대, 일사의 강도를 측정하는 기구를 우리는 통상 일사계라 칭하며, 이러한, 일사계의 종류를 살펴보면, 이는, 크게 직달일사계와 전천일사계로 분류됨을 알 수 있다.

여기서, 상기 직달일사계는, 수광면(受光面)을 항상 태양광선과 수직 하도록 설치한 상태하에, 내부에 설치된 열전퇴 센서에 의한 감응작용에 의해 직접 태양으로부터 도달하는 일사량을 측정하는 것이다. 이 경우, 일반적인 일사계는 1초 간격으로 관측하여 1분 평균값을 사용하고 있으며, 에너지 산업분야에서는 1시간 또는 1일 누적값을 사용하고 있다.

또 다르게, 상기 전천일사계는 열전쌍(熱電雙)을 이용한 에플리일사계와 바이메탈을 이용한 로비치일사계로 또다시 분류되는 것으로, 이는, 수평하게 놓인 수광면(受光面)을 통해 태양광선과 전체 하늘의 산란 광을 관측하여 일사량을 측정하는 것이다.

한편, 전술한 바와 같은, 일사계에 있어, 특히, 직달일사계는, 태양 직달광을 직각방향으로 관측하게 되는 것으로, 이러한, 직달일사계를 이용하여 직달일사를 관측함에 있어서는 태양추적장치를 필수적으로 이용하게 되는 것임을 알 수 있다.

예컨대, 직달일사량은 태양 직달광을 직각방향으로 측정한 양으로 정의되는 것인바, 따라서, 직달일사 관측을 위해서는 일출시부터 일몰시까지 시간변화에 따라 태양의 고도와 방향이 바뀌는 동안 직달일사계 센서와, 태양광 유도를 위한 흑색관통이 태양을 정확하게 추적할 수 있어야 함이 그 이유라 할 수 있다.

이에, 일반적으로 이용되고 있는 태양추적장치의 개략적인 구성을 살펴보면;

이는, 태양센서와 모터, 구동축, GPS, 전원장치, 통신부, CPU부 등으로 구성되고, 이와 같은, 구성의 태양추적 장치는, GPS자료에 의해 구동축이 작동하며, 태양센서와 태양 고도각, 그리고 방위각을 조절하게 됨으로써, 직살일사를 관측하게 된다.

하지만, 전술한 바와 같은, 종래의 태양추적장치는, 그 태양추적장치로 마련된 직달일사계 장착수단이, 상하각도 내지 좌우각도조절이 불가능한 단순고정식 구조, 예컨대, 설정된 높이와 각도 구성을 취하며, 단지 중앙통제 구동부에 의해 그 장착수단 전체구성이 상하 및 좌우 방향으로 회전작용을 행하는 것이었던바, 따라서, 직달일사계를 장착시키는 셋팅 과정이 정밀하지 못하고, 따라서, 이와 같이, 정밀하지 못한 셋팅과정으로 인해, 측정정밀도를 저하시 킬 수밖에 없는 문제점을 상존되게 하는 것이다.

따라서, 본 발명은 종래 직달일사 관측용 태양추적장치의 제반적인 문제점을 해결하고자 창안된 것으로;

본 발명의 목적은, 태양 직달일사 관측을 위해 이용되는 태양추적장치에 있어, 그 태양추적장치로 마련되는 직달일사계 장착유닛의 구성을, 상하 미세 각도조정 및 좌우 미세 각도조절이 가능한 구조로 형성되게 함으로써, 직달일사계 설치에 따른 일련의 셋팅 작업을 보다 정밀하게 행할 수 있도록 하고, 그와 같은, 정밀한 직달일사계 셋팅 작업에 의해 측정오차를 최소화 시킬수 있도록 한 직달일사 관측용 태양추적장치를 제공함에 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 목적은, 태양추적장치로 마련되는 직달일사계 장착유닛에 직달일사계를 신속 간편하게 탈,부착 설치 가능하도록 함은 물론, 설치 완료된 직달일사계에 견고한 고정 및 지지기능 또한 부여되도록 하여, 그들 장치구성의 내구성을 향상되도록 하고, 아울러, 일련의 취급효율 또한 증대시킬 수 있도록 한 직달일사 관측용 태양추적장치를 제공함에 있다.

따라서, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 직달일사 관측용 태양추적장치의 구체적 수단으로는;

설치지주 상부면에 구동컨트롤박스가 연결 설치되고, 구동컨트롤박스 일측면에 직달일사계 장착유닛이 연결 설치된 태양추적장치에 있어서;

상기 직달일사계 장착유닛의 구성을, 썬센서 설치구와, 각도셋팅부가 마련된 사각구동프레임, 그리고, 상기 사각구동프레임 상부면 좌,우 양측면에 복수개의 수평배치 구성으로 결합 형성되는 직달일사계 장착판으로 이루어지게하여 달성한다.

이상, 본 발명에 따른 직달일사 관측용 태양추적장치는, 태양추적장치로 마련되는 직달일사계 장착유닛의 구성을, 상하 및 좌우 미세 각도조정이 가능한 구조로 형성한 것으로, 이에, 직달일사계 설치에 따른 일련의 셋팅 작업을 정밀하게 행할 수 있도록 함은 물론, 그와 같은, 정밀한 직달일사계 셋팅 작업에 따라 측정오차를 최소화 되게하는 등, 사용효율을 증대시킨 효과를 제공한다.

또 다르게, 본 발명에 따른 직달일사 관측용 태양추적장치는, 태양추적장치로 마련되는 직달일사계 장착유닛에 직달일사계를 신속 간편하게 탈,부착 설치 가능하게 하고, 또한, 장착이 완료된 직달일사계에 견고한 고정 및 지지기능을 부여하여, 내구성과 견고성을 향상되게 하는 등, 일련의 취급효율을 향상되게 한 것으로, 매우 유용한 기대효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 직달일사 관측용 태양추적장치의 사시도
도 2는 본 발명에 따른 직달일사 관측용 태양추적장치의 부분 정단면 구성도
도 3은 본 발명에 적용되는 직달일사계 장착유닛의 사시도
도 4는 본 발명에 적용되는 직달일사계 장착유닛의 정면확대 구성도
도 5는 본 발명에 적용되는 직달일사계 장착유닛의 측면확대 구성도
도 6은 본 발명에 적용되는 가변지주의 요부확대도
도 7은 본 발명에 적용되는 축연결구와 상하각도조절축의 결합상태 단면도

이하, 본 발명에 따른 직달일사 관측용 태양추적장치의 바람직한 실시예 구성을 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하기로 한다.

이에, 첨부도면을 참고로 하여, 본 발명의 개략적인 구성을 살펴보면;

이는, 설치지주(100)와, 구동컨트롤박스(200), 그리고, 직달일사계 장착유닛(300)을 구성된다.

여기서, 먼저, 상기 설치지주(100)는, 태양추적장치를 지면에 설치고정하고, 그 태양추적장치의 구동을 위해 외부 전원을 공급되게 하는 일종의 커넥터 역할을 수행하는 통상의 구성으로 이루어지는 것인바, 이와 같은, 설치지주는, 도 1 또는 도 2로 도시된 바와 같이, 지면에 밀착되는 삼발이 형태의 받침편(101)을 기준으로, 상기 받침편(101) 상부 중앙면에 고정축(102)을 직립설치하고, 상기 고정축(102) 상단부에 후술하는 구동컨트롤박스(200)의 저면부로 관통연결되는 회전안내축(103)으로 형성된다.

이때, 전술한 바와 같은, 구성으로 이루어지는 설치지주(100)은, 도 1로 도시된 바와 같이, 받침편(101)의 상부 일측면에 아날로그 방식 또는 디지털 방식 중 어느 하나의 방식을 갖는 수평계(L) 더 매입설치되는 것인바, 이러한, 수평계(L)는 기기의 기울임 정도를 감지하여 수평을 맞추도록 하는 통상적 기능의 구성으로, 본 발명에 있어서 또한, 설치되는 태양추적장치의 수평을 맞추기 위해 통상의 수평계(L)를 그대로 적용하는 것이다.

또한, 상기 구동컨트롤박스(200)는 썬센서에 의해 감지되는 태양 고도각 및 방위각 변화신호를 전달받고, 그 신호에 의한 태양 고도각 및 방위각 변화에 맞추어 태양추적장치(구동컨트롤박스)를 좌,우 회전 제어되도록 함과 동시에, 후술하는 직달일사계 장착유닛(300) 또한, 상,하 회전제어되게 하는 통상의 구성으로 이루어지는 것인바, 이에, 이와 같은, 구동컨트롤박스(200)는, 그 내측 하부면에 도 2로 도시된 바와 같이, 좌우회전 제어모터(201)를 내설하고, 상기 좌우회전 제어모터(201) 상부면에 상하회전 제어모터(202)를 내설시킨 구성으로서, 이는 일반적인 태양추적장치의 그것과 상이함이 없는 것으로, 기타 세부적 구성요소에 대한설명은 생략하기로 한다.

한편, 상기 직달일사계 장착유닛(300)은, 썬센서와, 직달일사계를 장착되게 하는 본 발명의 핵심적인 요지구성인바, 이에, 이와 같은, 직달일사계 장착유닛(200)은, 도 1 또는 도 3으로 도시된 바와 같이, 전방 하부면 중앙부에 썬센서 설치구(11)가 마련되고, 후방 좌,우 양측면에 복수개의 구성으로 각도셋팅부(12)가 배치 형성된 사각구동프레임(1)을 기초구성으로 하여, 상기 사각구동프레임(1) 상부면 좌,우 양측면에 분할된 복수개의 수평배치 구성으로 직달일사계 장착판(2)을 더 결합 형성하되, 상기 직달일사계 장착판(2)은, 도 3 내지 도 5로 도시된 바와 같이, 전방 중앙 하부면에 상기 사각구동프레임(1)과 상하 이격구조로 결합 연결하는 가변지주(21)와, 후방 중앙 하부면에 상기 사각구동프레임(1)의 각도셋팅부(12)와 이격구조로 결합하는 축연결구(22)와, 상부면 전,후 방향에 한쌍의 대향구조로 돌출 형성된 V홈 거치대(23)와, 한쌍의 V홈 거치대(23)를 기준으로 직달일사계 장착판(2) 내측면에 수직 관통된 다수개의 일사계 설치고정공(24)으로 이루어도록 함이 바람직하다.

이때, 전술한 바와 같은, 직달일사계 장착유닛(200)에 있어, 상기 각도셋팅부(12)는, 도 3으로 도시된 바와 같이, 직사각 블럭 구조를 취하는 가변 이동부재(121)와, 상기 가변이동 부재(121)를 수평으로 관통하며 나사 결합되는 좌우각도 조절축(122)과, 상기 가변이동 부재(121)를 수직으로 관통하며 나사 결합되는 상하각도 조절축(123)으로 이루어지되, 상기 상하각도조절축(123)은, 도 7로 도시된 바와 같이, 높이조절레버(123-1)와, 높이조절레버(123-1) 상부면으로 연결되는 부재체결나사부(123-2)와, 상기 부재체결나사부(123-2) 상단부로 일체화 연장되는 축 연결로드(123-3)와, 축 연결로드(123-3) 상단부로 일체화 연장되는 마감나사부(123-4)로 형성되는 것이다.

또 다르게, 전술한 바와 같은, 직달일사계 장착유닛(200)에 있어, 상기 직달일사계 장착판(2)으로 형성되는 가변지주(21)는, 도 6으로 도시된 바와 같이, 하단면에 베어링으로 이루어진 회동연결구(211)가 연결 형성되고, 상단부로는 힌지연결구(212)가 연결 형성된 원통형 축 구조로 이루어지며, 또 다르게, 상기 축 연결구(22)는, 도 7로 도시된 바와 같이, 내측면에 수직 관통된 이송유도 체결공(221)을 더 형성한 구성으로 이루어진다.

따라서, 전술한 바와 같은, 일련의 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 직달일사 관측용 태양추적장치의 상호 결합관계를 살펴보면;

이는, 도 2 도시된 바와 같이, 설치지주(100) 상부면에 구동컨트롤박스(200)를 좌우회전제어모터(201)에 의해 좌,우 회전제어되는 동력결합구조로 연결 설치시키고, 구동컨트롤박스(200) 일측면에 직달일사계 장착유닛(300)을 상하회전 제어모터(202)에 의해 상,하 회전제어되는 동력결합구조로 연결 설치되도록 한다.

이어, 상기와 같은 상태하에, 직달일사각구동프레임(1)으로 마련된 썬센서 설치구(11)에 썬센서(3)를 장착시키고, 직달일사계 장착판(2)으로 마련된 V홈 거치대(23)에 직달일사계(11)를 안착시킨다.

이때, 상기 직달일사계(4)는, 그 직달일사계(4)를 직달일사계 장착판(2)에 견고히 체결고정시키기 위한 별도의 클램핑 볼트를 구비하게 되는 것으로, 따라서, 이와 같이, 직달일사계(4)에 구비된 클램핑 볼트를 설치고정공(24)에 삽입시키고, 상기 삽입된 클램핑 볼트(41)를 너트 체결에 의해 고정시켜 직달일사계(4)를 장착되게 함으로써, 본 발명에 따른 직달일사 관측용 태양추적장치를 구현하게 되는 것이다.

이에, 전술한 바와 같은, 일련의 결합형태를 취하며, 직달일사계(4)를 장착한 본 발명에 따른 직달일사 관측용 태양추적장치는, 상기 장착된 직달일사계(4)를 각도셋팅부(12)에 의한 초기 설정작업, 예컨대, 도 4 또는 도 7로 도시된 바와 같이, 좌우각도조절축(122)을 정역 회전시켜 직달일사계 장착판(2)을 좌,우 직달일사계(4)로 입사되는 태양의 방위각을 맞추고, 아울러, 상하각도조절축(123)을 정역 회전시켜 직달일사계(4)로 입사되는 태양의 고도각을 맞추어 지도록 한 상태하에, 일련의 태양추적장치 구동관계를 갖도록 함으로서, 태양 일사에너지의 관측을 수행하게 되는 것이다.

이때, 상기와 같은, 초기 셋팅작업을 행함에 있어, 특히, 각도셋팅부(12)의 좌우각도조절축(122)은 가변이동 부재(121)를 수평으로 관통하는 결합구조를 취하고, 상하각도조절축(123)은 가변이동 부재(121)을 수직으로 관통하는 결합구조를 취함에 따라, 상기 좌우각도조절축(122)의 정역회전작용이, 상하각도조절축(123) 결합구조에 간섭을 받으며 가변이동부재(121)를 이동되지 못하게 하는 현상을 유발하게 되는 것인바;

이에, 상하각도조절축(123)으로 마련된 축 연결로드(123-3)가, 축 연결구(22)의 이송유도 체결공(221)으로 삽입 결합됨에 있어, 이송유도 체결공(221)의 내경을, 상기 축 연결로드(123-3) 직경보다 크게 형성하고, 그에 따라, 축 연결로드(123-3) 삽입 결합시, 그 결합부위에 도 7로 도시된 바와 같은, 이송안내유격(G), 예컨대, 소정의 공간을 형성되게 하여, 그 이송안내유격(G) 범위만큼의 거리 조절을 가능하게 하는 것이다.

100 : 설치지주 200 : 구동컨트롤박스
300 : 직달일사계 장착유닛 1 : 사각구동 프레임
2 : 직달일사계 장착판 3 : 썬 센서
4 : 직달일사계 11 : 썬 센서 설치구
12 : 각도셋팅부 21 : 가변지주
22 : 축연결구 23 : V홈 거치대
24 : 설치고정공

Claims (5)

1. 설치지주(100) 상부면에 구동컨트롤박스(200)가 좌,우 회전제어되는 동력결합구조로 연결 설치되고, 구동컨트롤박스(200) 일측면에 직달일사계 장착유닛(300)이 상,하 회전제어되는 동력결합구조로 연결 설치된 태양추적장치에 있어서;
   상기 직달일사계 장착유닛(300)은, 전방 중앙부에 썬센서 설치구(11)가 마련되고, 후방 좌,우 양측면에 각도셋팅부(12)가 복수개의 구성으로 배치 형성된 사각구동프레임(1)과, 상기 사각구동프레임(1) 상부면 좌,우 양측면에 복수개의 수평배치 구성으로 결합된 직달일사계 장착판(2)으로 이루어지되;
   상기 직달일사계 장착판(2)은 전방 하부면이 가변지주(21)에 의해 사각구동프레임(1)과 상하 이격구조로 결합되고, 직달일사계 장착판(2) 후방 하부면은 축 연결구(22)에 의해 사각구동프레임(1)의 각도셋팅부(12)와 이격구조로 결합 형성되고,
   상기 각도셋팅부(12)는, 가변이동부재(121)와;
   상기 가변이동 부재(121)를 수평으로 관통하며 나사 결합되는 좌우각도 조절축(122)과;
   상기 가변이동 부재(121)를 수직으로 관통하며 나사 결합되는 상하각도 조절축(123)으로 형성하되, 상기 상하각도 조절축(123)은, 높이조절레버(123-1)와, 높이조절레버(123-1) 상부면으로 연결되는 부재체결나사부(123-2)와, 상기 부재체결나사부(123-2) 상단부로 일체화 연장되는 축 연결로드(123-3)와, 축 연결로드(123-3) 상단부로 일체화 연장되는 마감나사부(123-4)로 형성됨을 특징으로 하는 직달일사 관측용 태양추적장치.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서;
   상기 직달일사계 장착판(2)은, 상부면 전,후 방향에 V홈 거치대(23)를 한쌍의 대향구조로 더 돌출 형성하고;
   상기 한쌍의 V홈 거치대(23)를 기준으로 직달일사계 장착판(2) 내측면에 수직 관통된 일사계 설치고정공(24)을 더 형성함을 특징으로 하는 직달일사 관측용 태양추적장치.
   
4. 제 1항에 있어서;
   상기 축 연결구(22)는, 수직 관통된 이송유도 체결공(221)을 더 형성하고;
   상기 이송유도 체결공(221)에 상하각도 조절축(123)으로 마련된 축 연결로드(123-3)를 삽입 결합시키되;
   상기 축 연결로드(123-3) 삽입 결합시 이송유도 체결공(221)은, 상기 축 연결로드 직경보다 큰 공간구성으로 이송안내유격(G)을 더 형성함 특징으로 하는 직달일사 관측용 태양추적장치.
   
5. 제 1항에 있어서;
   상기 가변지주(21)는 하단면에 베어링으로 이루어진 회동연결구(211)가 연결 형성되고, 상단부에 힌지연결구(212)가 연결 형성된 원통형 축 구조로 이루어짐을 특징으로 하는 직달일사 관측용 태양추적장치.

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