KR101996721B1 - 세척장치를 구비한 태양광 추적장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폭설이나 우박 등의 악천후에 대비함과 동시에 태양광이 집광패널에 최대로 조사되도록 하는 세척장치를 구비한 태양광 추적장치에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명 세척장치를 구비한 태양광 추적장치는, 각각 2개의 종방향프레임과 횡방향프레임으로 형성되는 사각형상의 프레임과, 상기 프레임을 회전하게 지지하는 프레임지지대와, 상기 프레임을 상하로 움직이도록 구동하는 유압실린더와, 상기 종방향프레임들 사이에 회전 가능하도록 연결되고 각 패널회전축에 다수의 집광패널을 고정하기 위한 다수의 패널브래킷과, 각 패널회전축의 중앙에 회전축체인과 결합되는 제1톱니바퀴를 갖는 다수의 패널회전축과, 상기 패널회전축을 구동하기 위한 회전축구동감속모터와, 상기 회전축구동감속모터와 최우측 패널회전축을 연결하기 위한 구동모터체인 및 상기 패널회전축에 동력을 전달하기 위해 상기 제1톱니바퀴에 연결되는 회전축체인을 포함하여 구성되는 것이다.

Description

세척장치를 구비한 태양광 추적장치{Solar Tracking Device With Cleaning Means}

본 발명은 세척장치를 구비한 태양광 추적장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폭설이나 우박 등의 악천후에 대비함과 동시에 태양광이 집광패널에 최대로 조사되도록 하는 세척장치를 구비한 태양광 추적장치에 관한 것이다.

종래에도 태양광 추적장치에 관하여 여러 가지의 기술이 개발되고 있었으나, 장치가 복잡하고 고가이어서 경제적 실익이 떨어지고, 집광패널이 먼지나 이물질 등으로 오염되어 집광효율이 떨어지면 그때마다 수작업으로 집광패널을 세척하여야 하는 문제점이 있었으며, 우박이나 폭설 등이 내리면 태양광장치나 집광패널이 손상되는 등의 문제점이 있다.

또한, 종래에는 태양광을 집광하는 집광 혹은 집열부와 집광 혹은 집열부에 대한 방향을 제어하는 하측 중앙부에 고도각 구동부와 방위각 구동부와 그리고 태양의 방향을 추적하여 방향제어 명령을 내리는 제어부로 구성된 태양광 집열 및 발전 시스템에 있어서, 상기 고도각 구동부와 방위각 구동부가 DGPS와 조도측정구와 풍속측정구로부터 전달된 신호값을 받아 마이크로프로세서가 특정 식에 의하여 연산하는 것을 특징으로 하는 태양광 집열 및 발전 시스템용 태양광 추적 장치(등록특허 제10-0799094호)가 있다.

또한, 간단한 구조로 태양광 추적장치의 내구성 향상 및 태양의 이동 경로뿐만 아니라 흐린 날에도 태양광 발전장치의 집광판에 태양광이 최대로 조사되도록 원형의 콘크리트 기둥과; 상기 콘크리트 기둥의 상부면에 고정되는 트러스트 베어링과; 상기 집광판의 방향회전 및 경사회전을 구동하는 제1 및 제2의 구동장치와 상부에는 상기 구동장치를 수납하는 구동장치 하우징이 마련되고, 중간부에서는 상기 트러스트 베어링의 상부에 고정되며, 하부에는 상기 콘크리트 기둥과의 사이에 가이드 베어링으로 회동 가능하게 고정되어 방향회전하는 방향회전축 및 상기 구동장치 하우징을 관통하여 경사회전하고, 상기 집광판이 고정되는 경사회전축을 포함하는 태양광 추적장치 및 그 추적방법(등록특허 제10-0967266호)이 있다.

또한, 기울기센서 및 방위각센서를 이용하여 자동으로 태양광 전지판의 자세제어를 도모할 수 있도록 태양광 발전에 필요한 태양광 추적장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광 발전의 효율을 위하여 태양광 전지판을 태양과 수직으로 일치되도록 조정해주는 태양광 추적장치(등록특허 제10-0967808호)가 있다.

또한, 고층빌딩 및 건물의 벽면에 부착되어 태양열 발전을 실시할 수 있음과 동시에 벽면에 부착되어 수평 및 수직으로 회동가능하여 발전효율을 높일 수 있으며, 지열 및 복사열을 이용하여 난방 등의 대체 에너지원으로 재활용이 가능하고, 태양에너지 판넬로 유입되는 외풍에 의한 소음을 최소화시키기 위해 케이스 및 메쉬 부재를 마련하며, 고장 및 수리를 용이하게 위해 표시등을 점등시킬 수 있고, 태양에너지 판넬의 외주면에 발광장치를 구비하여 문자 및 이미지 등을 표시하도록 점등시킴으로써 조경 디자인이 미려해질 수 있는 벽면형 태양광 추적장치(등록특허 제10-0916766호)가 있다.

또한, 입사되는 태양광 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키기 위한 태양광 변환유닛, 상기 태양광 변환유닛이 최대

의 출력을 낼 수 있도록 태양을 추적하는 추적장치, 및 상기 추적장치를 지지하도록 지면에 고정되는 지지 포스트로 이루어지는 태양광 장치에 적용되는 추적장치(등록특허 제10-1032339호)도 있다.

그러나, 이러한 종래의 기술들은 집광패널 별로 회전하는 것이 아니고 더군다나 세척장치를 구비한 기술과는 무관한 것이다.

본 발명은 종래의 이러한 점들을 감안하여 발명된 것으로서, 그 목적은 구조가 간단하고 집광패널을 자동으로 세척할 수 있는 세척장치를 구비함과 동시에 우박이나 폭설 등의 악천후를 대비하기 위해 패널을 회전시킬 수 있는 세척장치를 구비한 태양광 추적장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위해, 집광패널을 180도까지 회전 가능하도록 구성함과 동시에 세척 브러시를 구비하는 세척장치를 구비한 태양광 추적장치를 제공한다.

본 발명은, 2개의 종방향프레임과 2개의 횡방향프레임으로 형성되는 사각형상의 프레임과, 상기 프레임을 핀으로 회전하게 설치하는 프레임지지대와, 상기 프레임을 프레임지지대에 회전하게 핀으로 연결하기 위해 횡방향프레임의 하면에 고정되는 지지대브래킷 및 유입실린더의 아암과 핀으로 회전하게 연결하기 위해 종방향프레임의 측면에 고정되는 다수의 유압실린더브래킷과, 상기 지지대브래킷을 회전 중심으로하여 프레임을 상하로 움직이도록 구동하는 유압실린더와, 상기 종방향프레임들 사이에 회전 가능하게 연결되며 각 패널회전축에 다수의 집광패널을 고정하는 다수의 패널브래킷과, 각 패널회전축의 중앙에 회전축체인과 결합되는 제1톱니바퀴를 갖는 다수의 패널회전축과, 상기 패널회전축을 구동하기 위한 회전축구동감속모터와, 상기 회전축구동감속모터와 최우측 패널회전축을 연결하기 위한 구동모터체인 및 상기 패널회전축에 동력을 전달하도록 제1톱니바퀴에 연결되는 회전축체인을 포함하여 구성되는 세척장치를 구비한 태양광 추적장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 종방향프레임과 패널회전축의 연결부위에 베어링이 설치되는 것을 특징으로 세척장치를 구비한 태양광 추적장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 집광패널을 세척하기 위해 원주면에 섬유가 구비된 원통형의 브러시와, 상기 브러시회전축의 일측 말단이 브러시구동모터의 회전축과 연결되고 브러시회전축의 양측 말단은 브러시지지대의 상부 구멍에 삽입되며 하부에 롤러를 갖는 브러시지지대와, 상기 브러시를 회전하도록 브러시지지대에 고정되고 브러시회전축과 연결되는 브러시구동모터와, 상기 종방향프레임의 하면에 그 길이보다 길게 연장하여 고정되고 상부분에 브러시이동벨트를 연결하는 제2톱니바퀴를 갖으며 거치대의 말단에 고정된 4개의 벨트지지대 및 상기 브러시지지대의 롤러를 안내하게 길이방향으로 설치되는 레일을 구비하는 거치대와, 상기 브러시의 양측으로부터 2개의 브러시이동벨트가 거치대의 우측에 위치하고 상부에 제2톱니바퀴를 갖는 벨트지지대에 각각 연결되며 브러시구동모터측의 브러시이동벨트는 벨트고정부재에 의해 브러시구동모터의 회전축에 고정되는 브러시이동벨트와, 상기 브러시구동모터 반대측 벨트지지대의 제2톱니바퀴와 연결되고 브러시를 좌우로 이동시키는 브러시이동모터와, 상기 종방향프레임의 상면에 부설되는 노즐과, 수조통으로부터 호스를 통해 상기 프레임에 물을 공급하는 컴프레서로 구성되는 세척장치를 구비한 태양광 추적장치를 제공한다.

이와 같은 본 발명에 따른 세척장치를 구비한 태양광 추적장치는, 그 구조가 간단하면서도 집광패널을 자동으로 세척할 수 있는 세척장치를 구비하며, 우박이나 폭설 등의 악천후에도 집광패널이 손상되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 세척장치를 구비한 태양광 추적장치의 사시도
도 2는 도 1의 세척장치를 구비한 태양광 추적장치의 분해 사시도
도 3은 도 1의 세척장치를 구비한 태양광 추적장치의 측면도
도 4a는 태양의 위도 변경에 따라 도 1에서 집광패널의 각도가 변경된 상태를 보인 측면도
도 4b는 도 1에서 집광패널의 각도가 지평과 평행하게 놓여진 상태를 보인 측면도
도 5는 도 1에서 집광패널들이 변경되는 상태를 보인 정면도
도 6은 도 1에서 세척장치의 브러시구동모터와 브러시이동모터 및 벨트지지대와 벨트의 연결 부분들을 확대하여 보인 사시도

이하, 본 발명에 따른 세척장치를 구비한 태양광 추적장치를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 세척장치를 구비한 태양광 추적장치는, 폭설이나 우박 등의 악천후로부터 집광패널의 손상을 방지함과 동시에 태양광이 집광패널에 최대로 조사되도록 하기 위하여 세척장치를 구비하는 것으로 태양광집열 및 발전시스템에 사용된다.

이러한 본 발명 세척장치를 구비한 태양광 추적장치는, 태양광추적센서(15)에 의해 수집되는 태양의 위도와 경도 및 고도 정보 등에 따라 제어반(16)이 자동으로 유압실린더(20)와 회전축구동감속모터(9)를 작동시켜 태양광을 추적하는 장치이며, 이러한 추적시스템은 공지되어 있는 것이므로 구체적인 설명을 생략한다.

도 1,2 및 도 6에서와 같이, 다수의 집광패널(4)은 사각형상의 프레임(10)에 설치되며, 상기 프레임은 각각 사각통 형상으로 되는 2개의 종방향프레임(10a)과 2개의 횡방향프레임(10b)으로 이루어져 2개의 프레임지지대(1)에 의해 지지되고, 상기 프레임지지대는 그 상단에 횡방향프레임의 하면에 고정된 지지대브래킷(2)을 핀으로 결합하여 집광패널 전체를 유압실린더(20)의 상하 운동에 의해 태양의 위도변화에 따른 각도변경을 위한 회전중심의 역할을 한다.

집광패널(4)은 1열 즉 1개의 패널회전축(6)에 6개씩 설치되는 4개 열로 도시되어 었으나, 필요에 따라 그 숫자는 가감할 수 있는 것임은 물론 상기 패널회전축들 사이의 간격도 필요에 따라 조절할 수 있다.

또한, 종방향프레임(10a)의 하면에는 유입실린더(20)들의 아암(21)과 회전하게 연결하기 위한 유압실린더브래킷(3)들이 부착된다.

유압실린더(20)들의 아암(21)은 유입실린더브래킷(3)과 핀으로 결합되어 지지대브래킷(2)을 회전중심으로 프레임(10)을 상하로 회동시키며, 본 발명에서는 상기 유압실린더가 전측에 3개만 도시되어 있으나 필요에 따라 그 개수는 가감할 수 있다.

한편, 집광패널(4)이 결합되는 패널회전축(6)들은 종방향프레임(10a)들 사이에 회전하게 설치되며, 상기 각 패널회전축과 종방향프레임들의 결합부분에는 베어링(14)을 설치하여 회전에 의한 마손을 방지하고, 상기 패널회전축은 집광패널을 나사 등으로 고정하는 다수의 패널브래킷(5)을 구비하며, 상기 패널회전축의 각 중간에 제1톱니바퀴(8)가 설치되어 회전축구동감속모터(9)와 구동모터체인(13)에 의해 전달되는 회전동력이 회전축체인(7)을 통해 각 패널회전축에 전달된다.

또한, 회전축구동감속모터(9)는 횡방향프레임(10b)의 말단에 설치되고, 최우측 패널회전축(6)의 톱니바퀴(도면부호 미표기)와 상기 회전축구동감속모터의 톱니바퀴(도면부호 미표기)들 사이에 구동모터체인(13)이 연결되어 상기 회전축구동감속모터의 동력이 구동모터체인에 의해 최우측 패널회전축에 전달되면 회전축체인(7)을 통해 나머지 패널회전축(6)에 전달되며, 이에 따라 태양이 동쪽에서 서쪽으로 이동할 때 태양을 향해 회전하게 되어 도 5에서와 같이 폭설이나 우박 등의 악천후에 집광패널(4)을 보호하기 위해 통제소에서 원격으로 조종하여 상기 집광패널의 각도를 패널회전축 별로 90도 내지 180도까지 조절할 수 있게 된다.

한편, 집광효율을 높이기 위해 이물질이나 먼지 등의 오염물질을 제거하는 세척장치를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이러한 세척장치는, 원주면에 섬유가 포함된 원통형의 브러시(18)와, 상기 브러시를 회전시키는 브러시구동모터(24)와, 상기 브러시를 좌우로 이동시키는 브러시이동모터(36) 및 상기 브러시와 브러시이동모터를 연결하는 브러시이동벨트(26)로 구성된다.

브러시회전축(25)의 일단은 브러시구동모터(24)와 연결되고, 상기 브러시회전축의 양단은 브러시지지대(23)의 상부 구멍에 삽입되며, 상기 브러시구동모터와브러시(18)는 실제 현장에서 100m까지 이동하고 있으므로 상기 브러시구동모터에 전선으로 전원을 공급하는 것은 번거롭기 때문에 충전배터리에 의해 전원을 공급하는 것이 바람직하고, 또한 상기 브러시를 보호하는 브러시커버(17)를 구비하는 것이 바람직하다.

브러시지지대(23)의 하부에는 롤러(22)가 설치되어 브러시(18)가 거치대(29)의 위에 형성된 레일을 타고 좌우로 이동하며 세척을 하게 된다.

거치대(29)는 종방향프레임(10a)의 하면에 상기 종방향프레임의 길이보다 길게 연장부설되며, 그 양단에는 4개의 벨트지지대(27) 및 브러시지지대(23)의 롤러(22)를 안내하게 길이방향으로 레일(28)이 설치된다.

벨트지지대(27)의 상부에는 제2톱니바퀴(30)가 브러시구동모터(24)의 반대측 벨트지지대(27)에는 브러시이동모터(36)가 각각 설치된다.

또한, 벨트지지대(27)의 제2톱니바퀴(30)에는 2개의 브러시이동벨트(26)가 종방향으로 연결되며, 상기 브러시이동벨트의 내면에는 제2톱니바퀴와 맞불리는 톱니가 형성된다.

브러시(18)의 브러시회전축(25) 양측으로부터 2개의 브러시이동벨트(26)가 거치대(29)의 위측에서 2개의 벨트지지대(27) 상부에 위치하는 제2톱니바퀴(30)에를 각각 연결되며, 상기 브러시이동벨트의 브러시회전축에 위치하는 부분은 벨트고정부재(31)로 상기 브러시회전축이 관통하여 회전할 수 있도록 브러시회전축에 걸어 고정한다.

따라서, 브러시이동모터(36)가 정회전하면 브러시이동벨트(26)가 브러시(18)를 잡아당기면서 우측으로 이동하므로 상기 브러시가 레일(28)을 타고 우측으로 이동하게 되고, 상기 브러시이동모터가 역회전하면 브러시가 레일을 타고 좌측으로 이동하게 된다.

종방향프레임(10a)에는 다수의 노즐(32)이 구비되고, 횡방향프레임(10b)의 일측에는 컴프레서(33)가 호스(35)로 연결설치되어 수조통(34)의 물을 프레임(10)의 내부로 압송하게 된다.

이에 따라 브러시(18)의 회전 및 이동과 동시에 컴프레서(33)가 작동을 하면, 수조통(34)의 물이 프레임(10)의 내부로 압송되어 노즐(32)들을 통해 분사되면서 집광패널(4)을 세척하게 된다.

한편, 집광패널(4)을 세척을 하는 물을 공급하는 프레임(10)에 설치되는 노즐(32)과 호스(35) 및 패널회전축(6)과의 결합부위에는, 수밀성을 유지하기 위해 패킹이 개재되는 것으로 편의상 도시하지는 않았다.

1 : 프레임지지대 2 : 지지대브래킷
3 : 유압실린더브래킷 4 : 집광패널
5 : 패널브래킷 6 : 패널회전축
7 : 회전축체인 8 : 제1톱니바퀴
9 : 회전축구동감속모터 10 : 프레임
10a : 종방향프레임 10b : 횡방향프레임
13 : 구동모터체인 14 : 베어링
15 : 태양광추적센서 16 : 제어반
17 : 브러시커버 18 : 브러시
20 : 유압실린더 21 : 아암
22 : 롤러 23 : 브러시지지대
24 : 브러시구동모터 25 : 브러시회전축
26 : 브러시이동벨트 27 : 벨트지지대
28 : 레일 29 : 거치대
30 : 제2톱니바퀴 31 : 벨트고정부재
32 : 노즐 33 : 물공급 컴프레서
34 : 수조통 35 : 호스
36 : 브러시이동모터

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 2개의 종방향프레임(10a)과 2개의 횡방향프레임(10b)으로 형성되는 사각형상의 프레임(10)과, 상기 횡방향프레임(10b)의 하면에 고정된 지지대브래킷(2)과 상단을 핀으로 결합하여 프레임(10)을 회전하게 지지하는 프레임지지대(1)와, 상기 종방향프레임(10a)의 측면에 고정된 유압실린더브래킷(3)들과 각 아암(21)을 회전하게 연결하여 지지대브래킷(2)을 회전 중심으로 프레임(10)을 상하로 움직이게 구동하는 유압실린더(20)들과, 상기 종방향프레임(10a)들 사이에 회전축구동감속모터(9)에 의해 회전하게 설치되어 다수의 집광패널(4)을 고정하며 중앙에 회전축체인(7)과 결합되는 제1톱니바퀴(8)를 갖는 다수의 패널회전축(6)과, 상기 회전축구동감속모터(9)와 최우측 패널회전축(6)을 연결하는 구동모터체인(13)과, 상기 각 패널회전축(6)에 동력을 전달하기 위해 상기 제1톱니바퀴(8)에 연결되는 회전축체인(7) 및 상기 집광패널(4)의 세척장치를 포함하여 구성되는 세척장치를 구비한 태양광 추적장치에 있어서,
   상기 종방향프레임(10a)과 횡방향프레임(10b)은, 각각 중공의 사각통 형상으로 구성되며;
   상기 종방향프레임(10a)은, 상면에 부설되는 노즐(32)들을 구비하여 구성되고;
   상기 집광패널(4)의 세척장치는, 원주면에 상기 집광패널(4)을 세척하는 섬유가 구비되는 원통형의 브러시(18)와, 일측 말단이 브러시구동모터(24)의 회전축과 연결되어 브러시(18)를 회전시키는 브러시회전축(25)과, 상기 브러시회전축(25)의 양측 말단이 상부 구멍에 삽입되며 하부에는 롤러(22)가 구비되는 브러시지지대(23)와, 상기 종방향프레임(10a)의 하면에 그 길이보다 길게 연장부설되며 롤러(22)를 안내하게 길이방향으로 형성되는 레일(28)과 말단에 고정되는 4개의 좌우 벨트지지대(27)를 구비하는 거치대(29)와, 상기 벨트지지대(27)의 상부에 설치되는 제2톱니바퀴(30)와, 상기 브러시구동모터(24)의 반대측 벨트지지대(27)에 설치되어 브러시(18)를 좌우로 이동시키는 브러시이동모터(36)와, 상기 벨트지지대(27)의 제2톱니바퀴(30)들에 종방향으로 연결되는 2개의 브러시이동벨트(26)와, 상기 브러시이동벨트(26)를 브러시회전축(25)이 관통하여 회전하게 브러시회전축(25)에 걸어 고정하는 벨트고정부재(31)와, 수조통(34)과 호스(35)로 연결되는 상기 프레임(10)의 내부로 물을 공급하게 설치되는 컴프레서(33)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 세척장치를 구비한 태양광 추적장치.

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