KR101918717B1 - 태양광모듈의 틸팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광모듈의 틸팅 장치에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 태양광모듈의 설치 위치가 자유롭고, 외부 환경에 따라 태양광모듈의 틸팅을 제어할 수 있도록 하는데 있다.
일례로, 태양의 고도와 궤도를 추적하기 위한 태양광 추적센서; 외부의 풍향과 풍속을 측정하기 위한 풍향/풍속 센서; 상기 태양광모듈과 연결되어 상기 태양광모듈의 경사각을 조절하도록 구동하는 리니어 구동부; 및 상기 태양광 추적센서의 추적 결과에 따라 상기 태양광모듈의 방위각과 고도각이 조절되도록 제어하되, 상기 풍향/풍속 센서의 측정 결과에 따라 상기 태양광모듈의 각도 조절 범위를 제한하는 제어부를 포함하는 태양광모듈 틸팅 장치를 개시한다.

Description

태양광모듈의 틸팅 장치{DEVICE FOR TILTING SOLAR MODULE}

본 발명은 태양광모듈의 틸팅 장치에 관한 것이다.

일반적으로 태양광 발전시스템(Photovoltaics System)은 구조물의 구동유무에 따라 크게 고정식과 추적식으로 나눌 수 있으며, 고정식은 태양의 이동과 무관하게 남쪽을 향하도록 태양전지판 어레이를 설치하는 방식이고, 추적식은 태양광 추적센서를 이용하여 태양의 고도와 궤도에 따라 추적센서로부터 입력된 정보를 이용하여 태양전지판 어레이를 항상 태양과 직각 위치가 되도록 경사각과 궤도각을 조절하여 발전효율을 극대화하는 방식이다.

현재 사용되는 태양전지판은 특성상 태양과 직교시에 발전효율이 100% 발휘되며, 태양전지판이 태양과 수직으로부터 30~45도 기울게 되면 효율이 40~50%로 저하되고 45도를 넘어가게 되면 효율이 거의 0%가 되는 특성을 갖는다.

따라서, 태양전지판의 발전효율을 높이기 위해서는 자연히 추적식 태양광 발전시스템을 선택하게 되고, 이러한 추적식 태양광 발전시스템에서는 태양광 추적센서로부터 입력된 정보에 따라 태양전지판 어레이의 경사각 및 궤도를 조절하는 장치가 매우 중요하다.

최근에는 태양전지패널이 필름과 유사하게 얇고 가벼운 형태로 개발되어 이미 상용화됨에 따라, 태양광모듈을 건물, 가정이나 차량에 탑재 가능할 것으로 전망된다.

등록특허공보 제10-1441617호(등록일자: 2014년09월11일)

본 발명의 실시예는, 태양광모듈의 설치 위치가 자유롭고, 외부 환경에 따라 태양광모듈의 틸팅을 제어할 수 있는 태양광모듈 틸팅 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 태양광모듈 틸팅 장치는, 태양의 고도와 궤도를 추적하기 위한 태양광 추적센서; 외부의 풍향과 풍속을 측정하기 위한 풍향/풍속 센서; 상기 태양광모듈과 연결되어 상기 태양광모듈의 경사각을 조절하도록 구동하는 리니어 구동부; 및 상기 태양광 추적센서의 추적 결과에 따라 상기 태양광모듈의 방위각과 고도각이 조절되도록 제어하되, 상기 풍향/풍속 센서의 측정 결과에 따라 상기 태양광모듈의 각도 조절 범위를 제한하는 제어부를 포함한다.

또한, 상기 리니어 구동부는, 제1 지지대와 제2 지지대가 교차한 형태로 이루어진 지지판; 상기 지지판의 중앙에서 상기 지지판에 대하여 수직하게 설치된 제1 리니어 액추에이터; 상기 제1 지지대의 일단부에서 상기 제1 지지대에 대하여 수직하게 설치된 제2 리니어 액추에이터; 및 상기 제2 지지대의 일단부에서 상기 제2 지지대에 대하여 수직하게 설치된 제3 리니어 액추에이터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 리니어 구동부는, 상기 제1 리니어 액추에이터의 단부와 상기 태양광모듈의 후면 중앙부 사이를 연결하는 제1 볼 조인트; 상기 제2 리니어 액추에이터의 단부와 상기 태양광모듈의 제1 측변부 사이를 연결하는 제2 볼 조인트; 상기 제3 리니어 액추에이터의 단부와 상기 태양광모듈의 제2 측변부 사이를 연결하는 제3 볼 조인트를 더 포함하고, 상기 지지판은, 상기 제1 지지대의 상면을 따라 형성된 제1 가이드 레일을 더 포함하고, 상기 제2 리니어 액추에이터의 하단부에는 상기 제1 가이드 레일을 따라 이동하도록 제1 가이드 롤러가 설치되고, 상기 제1 측변부와 상기 제2 측변부는 서로 연결된 측변부일 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 풍향/풍속 센서를 통해 일정시간 동안 측정된 풍속의 평균 값이 미리 설정된 제1 풍속 임계치 미만일 경우 상기 태양광 추적센서의 추적 결과에 따라 상기 리니어 구동부의 구동을 제어하는 발전모드; 상기 풍향/풍속 센서를 통해 일정시간 동안 측정된 풍속의 평균 값이 상기 제1 풍속 임계치를 초과하고, 미리 설정된 제2 풍속 임계치 미만일 경우, 상기 발전모드 시 조절된 경사각을 줄이거나, 상기 태양광모듈이 상기 리니어 구동부와 수평을 이루는 원위치로 복귀되도록 제어하는 제한모드; 상기 풍향/풍속 센서를 통해 일정시간 동안 측정된 풍속의 평균 값이 상기 제2 풍속 임계치를 초과하는 경우 상기 태양광모듈이 상기 리니어 구동부와 수평을 이루는 원위치로 복귀시키면서 상기 태양광모듈이 상기 리니어 구동부와 가장 가까워지도록 상기 리니어 구동부를 제어하는 안전모드; 일정시간간격마다 상기 풍향/풍속 센서로부터 풍향 데이터와 순간 풍속 값을 획득하고, 상기 순간 풍속 값이 미리 설정된 순간 풍속 임계치를 초과하는 경우 상기 풍향 데이터에 근거하여 상기 태양광모듈이 맞바람을 맞도록 상기 리니어 구동부를 제어하는 제1 클리닝모드; 및 사용자의 선택에 따라 상기 태양광모듈이 상기 지지판에 대하여 수직하게 배치되도록 상기 리니어 구동부를 제어하는 제2 클리닝모드 중 적어도 하나의 모드로 동작할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 제2 클리닝모드 시, 상기 제1 리니어 액추에이터의 길이가 최대 길이로 연장되도록 제어하고, 상기 제2 리니어 액추에이터의 길이가 최소 길이로 축소되도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 리니어 구동부는, 상기 제1 지지대의 타단부에서 상기 지지판에 대하여 수직하게 설치된 제1 탄성부재; 및 상기 제2 지지대의 타단부에서 상기 지지판에 대하여 수직하게 설치된 제2 탄성부재를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 태양광모듈을 수용하며, 상기 리니어 구동부와 연결되는 하우징; 상기 하우징의 양측 프레임을 따라 설치된 제2 가이드 레일; 상기 제2 가이드 레일 사이에 연결되고, 상기 태양광모듈의 상면과 대향하며, 상기 제2 가이드 레일을 따라 이동하면서 상기 태양광모듈의 상면에 부착된 이물질을 흡입하기 위한 진공 흡입기; 및 상기 진공 흡입기의 양단에 각각 설치되어 상기 제2 가이드 레일에 각각 연결되고, 상기 진공 흡입기의 구동 시 상기 제2 가이드 레일을 따라 상기 진공 흡입기를 이동시키기 위한 제2 가이드 롤러를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 태양광모듈의 설치 위치가 자유롭고, 외부 환경에 따라 태양광모듈의 틸팅을 제어할 수 있는 태양광모듈 틸팅 장치를 을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광모듈 틸팅 장치를 분해한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 태양광모듈이 결합된 틸팅 장치의 사시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양광모듈 틸팅 장치의 기본 구동 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 리니어 구동부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 구동부의 제2 클리닝 모드를 수행 시 동작 메커니즘을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 태양광모듈을 진공 흡입 방식으로 클리닝하기 위한 구성을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 태양광모듈 틸팅 장치를 차량에 적용한 모습을 나타낸 도면이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광모듈 틸팅 장치를 분해한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따라 태양광모듈이 결합된 틸팅 장치의 사시도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양광모듈 틸팅 장치의 기본 구동 방식을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 리니어 구동부의 구성을 나타낸 도면이며, 도 6는 본 발명의 실시예에 따른 리니어 구동부의 제2 클리닝 모드를 수행 시 동작 메커니즘을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광모듈 틸팅 장치(1000)는 태양광 추적센서(100), 풍향/풍속 센서(200), 리니어 구동부(300) 및 제어부(400) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 태양광모듈 틸팅 장치(1000)는 건물의 벽면, 아파트, 빌라 등의 주택 발코니, 차량 등에 설치될 수 있는 소형 장치로, 수직 및 수평 설치가 가능하

상기 태양광 추적센서(100)는, 태양광모듈(10)의 외측부에 설치되어 태양의 고도와 궤도를 추적하고, 추적된 결과 데이터를 제어부(400)로 전달할 수 있다.

상기 태양광 추적센서(100)는, 다양한 원리와 구조를 갖는 센서로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 기판, 기판의 상부를 덮으며 그 중앙에 태양광을 집광하는 렌즈부가 형성된 투명캡부, 기판의 상부의 중간부에 구비되어 투명캡부의 렌즈를 통하여 모이는 태양광의 초점의 위치를 감지하는 태양광 초점 감지부, 태양광 초점 감지부로부터 일정거리 이격된 상태로 기판의 상부면에 등각으로 3개 이상 경사진 상태로 구비되는 광센서부를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서, 광센서부는, 감지된 광도 값에 의하여 태양을 1차 추적하며, 태양광 초점 감지부는 투명캡부의 렌즈부를 통해 맺히는 태양광 초점의 위치를 감지해서 광센서부에 의해 1차 추적된 태양을 더욱 정밀하게 2차 추적할 수 있다.

상기 풍향/풍속 센서(200)는, 외부의 풍향과 풍속을 측정하고, 측정된 결과 데이터를 제어부(400)로 전달할 수 있다.

상기 풍향/풍속 센서(200)는, 다양한 원리와 구조를 갖는 센서로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 초음파를 이용한 풍향 및 풍속을 측정할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 풍향/풍속 센서(200)는, 초음파의 전달 시간차를 검출함으로써 대기 중에서의 풍속과 풍향과 같은 기상 상태를 측정하기 위한 장치로서, 지지대, 지지대에 고정되어 바람의 방향을 계측하는 포텐셔 미터, 온습도 센서와 기압 센서 및 풍속을 연산하기 위한 제어수단을 포함하는 전자회로가 내장되어 지지대에 회전 가능하게 설치되는 상부케이스, 상부케이스 상부에서 초음파를 송수신하여 풍속을 계측하는 한 쌍의 초음파 송수신부, 상부케이스에 고정되어 풍향을 취득하는 풍판, 및 풍판의 회전 방향에 따르는 풍향과, 전자회로에서 취득된 데이터를 포텐셔 미터에 전달하는 데이터 전달 수단 및 전원공급수단을 포함할 수 있다.

상기 리니어 구동부(300)는, 태양광모듈(10)과 연결되어 태양광모듈(10)의 경사각을 조절할 수 있다. 이를 위해 리니어 구동부(300)는 지지판(310), 제1 리니어 액추에이터(320), 제2 리니어 액추에이터(330), 제3 리니어 액추에이터(340), 제1 볼 조인트(350), 제2 볼 조인트(360), 제3 볼 조인트(370), 제1 탄성부재(380) 및 제2 탄성부재(390) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 지지판(310)은 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 대략 십자 형태로 이루어질 수 있으며, 좀 더 구체적으로는 제1 지지대(311)와 제2 지지대(312)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 지지대(311)와 제2 지지대(312)는 교차한 형태로 이루어지며, 이들이 일체로 형성되어 지지판(310)의 전체 구조를 이룰 수 있다. 이때, 제1 지지대(311)의 길이가 제2 지지대(312)의 길이보다 짧게 이루어질 수 있으나, 이는 태양광모듈(10)가 직사각형으로 이루어진 일례에 따른 것이며, 제1 및 제2 지지대(311, 312)의 길이는 서로 바뀌어 구현되거나 동일하게 이루어질 수도 있다.

상기 제1 지지대(311)의 상면에는 그 상면을 따라 제1 가이드 레일(313)이 형성될 수 있고, 제1 가이드 레일(313)에는 제1 가이드 롤러(314)가 결합되어 제1 가이드 레일(313)을 따라 이동할 수 있다. 이때, 제1 가이드 레일(313)은 라인 형태로 이루어질 수 있으며, 이에 따라 제1 가이드 롤러(314)는 제1 가이드 레일(313)을 따라 직선 이동을 할 수 있다.

상기 제1 리니어 액추에이터(320)는 지지판(310)의 중앙 즉 제1 및 제2 지지대(311, 312)의 교차지점에서 지지판(310)에 대하여 수직하게 설치될 수 있다. 이러한 제1 리니어 액추에이터(320)는, 직서 운동을 하는 기계장치로서, 회전식의 교류 모터를 직선상으로 늘인 구조의 리니어 액추에이터, 회전식 모터와 랙 앤 피니언 기구를 사용한 리니어 액추에이터, 또는 전자석을 기계적 운동에 이용하는 솔레노이드를 포함한 리니어 액추에이터의 적용이 가능하다.

상기 제2 리니어 액추에이터(330)는 제1 지지대(311)의 일단부에서 제1 지지대(311)에 대하여 수직하게 설치될 수 있다. 이때, 제1 지지대(311)의 타단부에는 제1 탄성부재(380)가 제1 지지대(311)에 대하여 수직하게 설치될 수 있다. 이러한 제2 리니어 액추에이터(330)는 직동 운동을 하는 기계장치로서, 회전식의 교류 모터를 직선상으로 늘인 구조의 리니어 액추에이터, 회전식 모터와 랙 앤 피니언 기구를 사용한 리니어 액추에이터, 또는 전자석을 기계적 운동에 이용하는 솔레노이드를 포함한 리니어 액추에이터의 적용이 가능하다.

한편, 제2 리니어 액추에이터(330)의 타단부는 제1 가이드 롤러(314)가 결합되어 제1 가이드 레일(313)을 따라 직선 운동(지지판(310)과 나란한 방향)할 수 있다.

상기 제3 리니어 액추에이터(340)는 제2 지지대(312)의 일단부에서 제2 지지대(312)에 대하여 수직하게 설치될 수 있다. 이때, 제2 지지대(312)의 타단부에는 제2 탄성부재(390)가 제2 지지대(312)에 대하여 수직하게 설치될 수 있다. 이러한 제3 리니어 액추에이터(340)는 직동 운동을 하는 기계장치로서, 회전식의 교류 모터를 직선상으로 늘인 구조의 리니어 액추에이터, 회전식 모터와 랙 앤 피니언 기구를 사용한 리니어 액추에이터, 또는 전자석을 기계적 운동에 이용하는 솔레노이드를 포함한 리니어 액추에이터의 적용이 가능하다.

상기 제1 볼 조인트(350)는 제1 리니어 액추에이터(320)의 단부와 태양광모듈(10)의 후면 중앙부 사이를 연결하도록 구성될 수 있다. 이러한 제1 볼 조인트(350)는 제1 리니어 액추에이터(320)의 단부 측과 연결된 내부 볼 구조체와, 해당 내부 볼 구조체를 감싸며 태양광모듈(10)의 후면 측에 연결된 케이싱 구조체를 구비하며, 외부 볼 구조체는 내부 볼 구조체가 소정의 각도 범위에서 자유롭게 회전할 수 있도록 개방부를 구비할 수 있다.

상기 제2 볼 조인트(360)는 제2 리니어 액추에이터(330)의 단부와 태양광모듈(10)의 제1 측변부 사이를 연결하도록 구성될 수 있다. 제2 볼 조인트(360)는 제2 리니어 액추에이터(330)의 단부 측과 연결된 내부 볼 구조체와, 해당 내부 볼 구조체를 감싸며 태양광모듈(10)의 제1 측변부에 연결된 케이싱 구조체를 구비하며, 외부 볼 구조체는 내부 볼 구조체가 소정의 각도 범위에서 자유롭게 회전할 수 있도록 개방부를 구비할 수 있다.

본 실시예에서 제1 측변부와 제2 측변부는 태양광모듈(10)의 둘레 부분으로서 서로 연결되어 있는 측변 부분을 의미할 수 있다. 예를 들어, 태양광모듈(10)의 측변이 윗변, 아랫변, 오른쪽변, 왼쪽변이 있다고 하면, 윗변과 오른쪽변이거나, 윗변과 왼쪽변이거나, 아랫변과 오른쪽변이거나, 아랫변과 왼쪽변의 의미할 수 있다.

상기 제3 볼 조인트(370)는 제3 리니어 액추에이터(340)의 단부와 상기 태양광모듈(10)의 제2 측변부 사이를 연결하도록 구성될 수 있다. 제3 볼 조인트(370)는 제3 리니어 액추에이터(340)의 단부 측과 연결된 내부 볼 구조체와, 해당 내부 볼 구조체를 감싸며 태양광모듈(10)의 제2 측변부에 연결된 케이싱 구조체를 구비하며, 케이싱 구조체는 내부 볼 구조체가 소정의 각도 범위에서 자유롭게 회전할 수 있도록 개방부를 구비할 수 있다.

상기 제1 탄성부재(380)는 제1 지지대(311)의 타단부 상에서 제1 지지대(311)에 대하여 수직하게 설치될 수 있다. 이러한 제1 탄성부재(380)는 스프링 부재를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것이 아니라, 탄성을 가진 다양한 기기나 도구가 적용될 수 있다.

상기 제2 탄성부재(390)는 제2 지지대(312)의 타단부에는 제2 탄성부재(390)가 제2 지지대(312)에 대하여 수직하게 설치될 수 있다. 이러한 제2 탄성부재(390)는 스프링 부재를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것이 아니라, 탄성을 가진 다양한 기기나 도구가 적용될 수 있다.

상기 제어부(400)는, 태양광 추적센서(100)의 추적 결과에 따라 태양광모듈(10)의 경사방향과 경사각이 조절되도록 제어하되, 풍향/풍속 센서(200)의 측정 결과에 따라 태양광모듈(10)의 경사각의 조절 범위를 제한할 수 있다.

좀 더 구체적으로, 제어부(400)는 발전모드, 제한모드, 안전모드, 제1 클리닝모드 및 제2 클리닝모드 중 적어도 하나의 모드로 동작할 수 있으며, 이러한 각각의 동작모드에 따라 태양광모듈(10)의 경사각이 조절되도록 리니어 구동부(300)의 구동을 제어할 수 있다.

상기 발전모드에서는, 풍향/풍속 센서(200)를 통해 일정시간 동안 측정된 풍속의 평균 값이 미리 설정된 제1 풍속 임계치 미만일 경우 태양광 추적센서(100)의 추적 결과에 따라 리니어 구동부(300)의 구동을 제어할 수 있다. 여기서, 제1 풍속 임계치는 본 실시예에서 미리 설정된 풍속 임계치 중 그 수치가 가장 낮은 값을 가지며, 제어부(400)가 리니어 구동부(300)를 이용하여 태양광모듈(10)의 각도 조절이 가능한 최소의 풍속치를 의미할 수 있다. 즉, 현재 풍속 값이 제1 풍속 임계치보다 작을 경우에만 제어부(400)는 리니어 구동부(300)를 구동시켜 태양광 추적센서(100)의 추적 결과에 따른 태양광모듈(10)의 각도 조절 제어를 실시할 수 있는 것이다.

예를 들어, 발전모드에서는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 리니어 액추에이터(330) 및/또는 제3 리니어 액추에이터(340)의 길이를 조절하여 태양광모듈(10)이 태양광이 비추는 방향을 향하도록 방위각 및 고도각을 조절할 수 있다. 이때, 필요에 따라 제2 리니어 액추에이터(330)의 타단부에 결합된 제1 가이드 롤러(314)가 제1 가이드 레일(313)를 타고 직선 이동하거나, 제1 리니어 액추에이터(320)의 길이가 조절될 수도 있다.

상기 제한모드에서는, 풍향/풍속 센서(200)를 통해 일정시간 동안 측정된 풍속의 평균 값이 제1 풍속 임계치를 초과하고, 미리 설정된 제2 풍속 임계치 미만일 경우, 발전모드 시 조절된 경사각을 줄이거나, 태양광모듈(10)이 리니어 구동부(300)와 수평을 이루는 원위치로 복귀되도록 제어할 수 있다. 여기서, 제2 풍속 임계치는 현재 외부 풍속이 강하여 태양광모듈(10)의 틸팅 동작이 어렵거나 틸팅 동작을 진행함에 있어서 위험성이 있을 정도의 풍속 임계치를 의미할 수 있다. 이러한 경우, 태양광모듈(10)의 경사각을 제한할 수 있는데, 가령 발전모드에 따라 태양광모듈(10)이 동쪽을 향해 30도 기울어져야 하는 동작을 수행하여야 하는데, 현재 풍속이 경고 수치에 도달함에 따라, 그 경사각을 30도 이하로 제한하거나 태양광모듈(10)과 지지판(310)이 서로 평행상태가 되도록 태양광모듈(10)을 원래 위치로 복귀시킬 수 있다.

상기 안전모드에서는, 풍향/풍속 센서(200)를 통해 일정시간 동안 측정된 풍속의 평균 값이 제2 풍속 임계치를 초과하는 경우 태양광모듈(10)이 리니어 구동부(300)와 수평을 이루는 원위치로 복귀시키면서 태양광모듈(10)이 리니어 구동부(300)와 가장 가까워지도록 리니어 구동부(300)를 제어할 수 있다. 여기서, 제2 풍속 임계치를 초과하는 경우는 풍속이 위험 수치에 도달하여 발전이 어려운 상황으로서, 발전모드를 일시 중단시키기 위한 모드이며, 제1 내지 제3 리니어 액추에이터(320, 330, 340)의 길이가 최소화되도록 제어함으로써, 태양광모듈(10)이 리니어 구동부(300) 간의 이격 거리가 최소화되는 상태를 의미할 수 있다.

상기 제1 클리닝모드에서는, 일정시간간격마다 풍향/풍속 센서(200)로부터 풍향 데이터와 순간 풍속 값을 획득하고, 순간 풍속 값이 미리 설정된 순간 풍속 임계치를 초과하는 경우 풍향 데이터에 근거하여 태양광모듈(10)이 맞바람을 맞도록 리니어 구동부(300)를 제어할 수 있다.

상기 제2 클리닝모드에서는, 사용자의 선택에 따라 태양광모듈(10)이 지지판(300)에 대하여 수직하게 배치되도록 리니어 구동부(300)를 제어할 수 있다. 태양광모듈(10)이 주택의 발코니 등에 수직하게 설치되고, 해당 태양광모듈(10)에 이물질을 제거하거나 세척이 필요한 경우, 제2 클리닝모드를 실행하여 태양광모듈(10)을 90도 회전시켜 지면과 나란해지도록 배치시킬 수 있다. 이러한 제2 클리닝모드 시, 제어부(400)는 제1 리니어 액추에이터(320)의 길이가 최대 길이로 연장되도록 제어하고, 제2 리니어 액추에이터(330)의 길이가 최소 길이로 축소되도록 제어할 수 있다. 제1 리니어 액추에이터(320)가 태양광모듈(10)을 중심부를 앞으로 미는 힘과 제2 리니어 액추에이터(330)가 태양광모듈(10)의 상부를 안쪽으로 잡아당기는 힘에 의해 태양광모듈(10)의 상부가 지지판(310) 쪽으로 기울어지는데, 이때 제2 리니어 액추에이터(330)는 제1 가이드 레일(313)을 따라 제1 리니어 액추에이터(320)를 향해 자연스럽게 이동함으로써, 태양광모듈(10)이 지지판(310)에 대하여 수직하게 배치될 수 있다. 이때, 제1 내지 제3 볼 조인트(350, 360, 370)는 상술한 바와 같이 소정의 각도 범위 내에서 자유롭게 회전할 수 있음에 따라 태양광모듈(10)을 제1 내지 제3 리니어 액추에이터(320, 330, 340)의 구동에 따라 다양한 방향과 각도로 틸팅될 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 태양광모듈을 진공 흡입 방식으로 클리닝하기 위한 구성을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광모듈 틸팅 장치(1000)는 하우징(500), 제2 가이드 레일(600), 진공 흡입기(700) 및 제2 가이드 롤러(800) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

상기 하우징(500)은 태양광모듈(10)을 수용하며 리니어 구동부(300)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 하우징(500)은 대략 직육면체 형상으로 이루어질 수 있으며, 태양광모듈(10)의 둘레부분과 바닥부분을 감싸는 케이스 형태로 이루어질 수 있으나, 본 실시예에서는 하우징(500)의 구조나 형상을 한정하는 것은 아니며 다양한 형태로 변경하여 실시 가능하다.

상기 제2 가이드 레일(600)은 하우징(500)의 양측 프레임을 따라 설치될 수 있으며, 제2 가이드 롤러(800)가 결합될 수 있다.

상기 진공 흡입기(700)는 제2 가이드 롤러(800)를 통해 제2 가이드 레일(600) 사이에 연결되고, 태양광모듈(10)의 상면과 대향하며, 제2 가이드 레일(600)을 따라 이동하면서 태양광모듈(10)의 상면에 부착된 이물질을 흡입할 수 있다. 이러한 진공 흡입기(700)는 태양광모듈(10)을 상면을 가로질러 하우징(500)의 양측 프레임 사이에 연결된 롤러형 브러쉬를 갖는 흡입부(710), 흡입부(710)의 일측에 연결되며 제2 가이드 롤러(800)를 통해 제2 가이드 레일(600)과 연결되는 모터부(720), 브러쉬 타측에 연결되며 제2 가이드 롤러(800)를 통해 제2 가이드 레일(600)과 연결되며 모터부(720)를 통해 흡입된 이물질을 배출하는 배출부(730)를 포함할 수 있다. 여기서, 배출부(730)는 모터부(720)와 반대 방향에 설치된 것으로 구성되어 있으나, 동일한 위치에 설치되어도 무방하다.

상기 제2 가이드 롤러(800)는 진공 흡입기(700)의 양측과 각각 연결되고, 제2 가이드 레일(600)에 각각 결합되어 진공 흡입기(700)의 구동 시 진공 흡입기(700)를 전후진 시킬 수 있다. 이에 따라, 진공 흡입기(700)의 양측 중 적어도 한 측에는 제2 가이드 롤러(800)를 구동 시킬 수 있는 구동 모터(미도시)가 더 구비될 수 있다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 태양광모듈 틸팅 장치를 차량에 적용한 모습을 나타낸 도면이다.

이상의 실시예에서는 태양광모듈 틸팅 장치(1000)가 건물의 벽면이나 베란다, 발코니 등 수직면에 설치될 수 있는 것으로 설명하였으나, 도 8에 도시된 바와 같이 차량(1)의 루프에 수평 방향으로 설치될 수 있다. 이러한 경우, 태양광모듈 틸팅 장치(1000)는 차량(1)의 루프랙에 고정되어 차량(1)에 설치될 수 있다.

또한, 태양광모듈 틸팅 장치(1000)는 도 9에 도시된 바와 같이 차량(1)의 파노라마 썬루프와 같은 형태로 매립될 수 있으며, 이러한 경우 태양광모듈은 2개의 모듈(10A, 10B)로 분리되어 운영될 수 있다. 이때, 앞 부분의 태양광모듈(10A)은 기존 파노라마 썬루프와 같이 오픈 구동할 수 있도록 설치될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 태양광모듈 틸팅 장치(1000)는 차량의 옆 유리문에 적용되어 설치될 수도 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 태양광모듈 틸팅 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

1000: 태양광모듈 틸팅 장치 100: 태양광 추적센서
200: 풍향/풍속 센서 300: 리니어 구동부
310: 지지판 311: 제1 지지대
312: 제2 지지대 313: 제1 가이드 레일
314: 제1 가이드 롤러 320: 제1 리니어 액추에이터
330: 제2 리니어 액추에이터 340: 제3 리니어 액추에이터
350: 제1 볼 조인트 360: 제2 볼 조인트
370: 제3 볼 조인트 380: 제1 탄성부재
390: 제2 탄성부재 400: 제어부
500: 하우징 600: 제2 가이드 레일
700: 진공 흡입기 710: 흡입부
720: 모터부 730: 배출부
800: 제2 가이드 롤러 10, 10A, 10B: 태양광모듈
1: 차량

Claims (7)

1. 태양의 고도와 궤도를 추적하기 위한 태양광 추적센서;
   외부의 풍향과 풍속을 측정하기 위한 풍향/풍속 센서;
   태양광모듈과 연결되어 상기 태양광모듈의 경사각을 조절하도록 구동하는 리니어 구동부; 및
   상기 태양광 추적센서의 추적 결과에 따라 상기 태양광모듈의 방위각과 고도각이 조절되도록 제어하되, 상기 풍향/풍속 센서의 측정 결과에 따라 상기 태양광모듈의 각도 조절 범위를 제한하는 제어부를 포함하고,
   상기 리니어 구동부는,
   제1 지지대와 제2 지지대가 교차한 형태로 이루어진 지지판;
   상기 지지판의 중앙에서 상기 지지판에 대하여 수직하게 설치된 제1 리니어 액추에이터;
   상기 제1 지지대의 일단부에서 상기 제1 지지대에 대하여 수직하게 설치된 제2 리니어 액추에이터; 및
   상기 제2 지지대의 일단부에서 상기 제2 지지대에 대하여 수직하게 설치된 제3 리니어 액추에이터를 포함하고,
   상기 리니어 구동부는,
   상기 제1 리니어 액추에이터의 단부와 상기 태양광모듈의 후면 중앙부 사이를 연결하는 제1 볼 조인트;
   상기 제2 리니어 액추에이터의 단부와 상기 태양광모듈의 제1 측변부 사이를 연결하는 제2 볼 조인트; 및
   상기 제3 리니어 액추에이터의 단부와 상기 태양광모듈의 제2 측변부 사이를 연결하는 제3 볼 조인트를 더 포함하고,
   상기 지지판은,
   상기 제1 지지대의 상면을 따라 형성된 제1 가이드 레일을 더 포함하고,
   상기 제2 리니어 액추에이터의 하단부에는 상기 제1 가이드 레일을 따라 이동하도록 제1 가이드 롤러가 설치되고,
   상기 제1 측변부와 상기 제2 측변부는 서로 연결된 측변부이고,
   상기 제어부는,
   사용자의 선택에 따라 상기 태양광모듈이 상기 지지판에 대하여 수직하게 배치되도록 상기 리니어 구동부를 제어하는 제2 클리닝모드로 동작하고,
   상기 제2 클리닝모드 시, 상기 제1 리니어 액추에이터의 길이가 최대 길이로 연장되도록 제어하고, 상기 제2 리니어 액추에이터의 길이가 최소 길이로 축소되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광모듈 틸팅 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 풍향/풍속 센서를 통해 일정시간 동안 측정된 풍속의 평균 값이 미리 설정된 제1 풍속 임계치 미만일 경우 상기 태양광 추적센서의 추적 결과에 따라 상기 리니어 구동부의 구동을 제어하는 발전모드;
   상기 풍향/풍속 센서를 통해 일정시간 동안 측정된 풍속의 평균 값이 상기 제1 풍속 임계치를 초과하고, 미리 설정된 제2 풍속 임계치 미만일 경우, 상기 발전모드 시 조절된 경사각을 줄이거나, 상기 태양광모듈이 상기 리니어 구동부와 수평을 이루는 원위치로 복귀되도록 제어하는 제한모드;
   상기 풍향/풍속 센서를 통해 일정시간 동안 측정된 풍속의 평균 값이 상기 제2 풍속 임계치를 초과하는 경우 상기 태양광모듈이 상기 리니어 구동부와 수평을 이루는 원위치로 복귀시키면서 상기 태양광모듈이 상기 리니어 구동부와 가장 가까워지도록 상기 리니어 구동부를 제어하는 안전모드; 및
   일정시간간격마다 상기 풍향/풍속 센서로부터 풍향 데이터와 순간 풍속 값을 획득하고, 상기 순간 풍속 값이 미리 설정된 순간 풍속 임계치를 초과하는 경우 상기 풍향 데이터에 근거하여 상기 태양광모듈이 맞바람을 맞도록 상기 리니어 구동부를 제어하는 제1 클리닝모드 중 적어도 하나의 모드로 더 동작하는 것을 특징으로 하는 태양광모듈 틸팅 장치.
   
5. 삭제
6. 제1 항에 있어서,
   상기 리니어 구동부는,
   상기 제1 지지대의 타단부에서 상기 지지판에 대하여 수직하게 설치된 제1 탄성부재; 및
   상기 제2 지지대의 타단부에서 상기 지지판에 대하여 수직하게 설치된 제2 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광모듈 틸팅 장치.
   
7. 제1 항에 있어서,
   상기 태양광모듈을 수용하며, 상기 리니어 구동부와 연결되는 하우징;
   상기 하우징의 양측 프레임을 따라 설치된 제2 가이드 레일;
   상기 제2 가이드 레일 사이에 연결되고, 상기 태양광모듈의 상면과 대향하며, 상기 제2 가이드 레일을 따라 이동하면서 상기 태양광모듈의 상면에 부착된 이물질을 흡입하기 위한 진공 흡입기; 및
   상기 진공 흡입기의 양단에 각각 설치되어 상기 제2 가이드 레일에 각각 연결되고, 상기 진공 흡입기의 구동 시 상기 제2 가이드 레일을 따라 상기 진공 흡입기를 이동시키기 위한 제2 가이드 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광모듈 틸팅 장치.
   
   

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