KR102250778B1 - 태양광 발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 한 쌍이 이격 배치되는 지지대; 양 단이 상기 한 쌍의 지지대 상부 각각에 설치되는 회전축; 상부에 상기 회전축이 회전 가능하게 삽입되는 프레임; 및 상기 프레임의 하부에 설치되는 태양광 패널;을 포함하여, 상기 태양광 패널이 설치된 상기 프레임이 회전 가능한 태양광 발전장치를 제공할 수 있다.

Description

태양광 발전장치{SOLAR POWER GENERATOR}
본 발명은 태양광 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로, 태양광 발전에서는 태양 빛을 솔라셀(solar cell) 또는 태양광 모듈(photovoltaic module)에 집광(열)시켜 발전을 수행하는 것을 의미한다.
이런 태양광 모듈을 이용한 태양광 발전 원리(principle of photovoltaic)는 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의해 수행되는 것으로서, 실리콘 결정 위에 n형 도핑을 하여 p-n접합을 한 태양 전지판에 태양광을 조사하면 광 에너지에 의해 전자-정공에 의한 기전력이 발생하게 되며, 이를 광기전력 효과라고 부른다. 태양전지판을 원하는 만큼 직병렬로 접속하여 원하는 전력으로 만들어 사용하는데, 축전지에 저장하여 필요 시 사용하는 시스템을 개별 태양광 발전 시스템, 혹은 독립형 태양광 발전 시스템이라고 하며, 통상의 전력선과 연계하여 사용하게 되면 계통 연계형 태양광 발전 시스템이라고 한다.
태양광발전의 장점은 공해가 없고, 필요한 장소에 필요한 만큼만 발전할 수 있으며, 유지보수가 용이하다는 것이다. 반면에 전력생산량이 일조량에 의존하고, 설치 장소가 한정적이며, 초기 투자비와 발전단가가 높은 단점이 있다.
일반적으로 태양광발전장치는 다수개의 태양전지판이 지주 상단에 고정되고, 지주 하단은 기초콘크리트에 의해 지지되는 구조이다. 이러한 구조에서 태양전지판이 받는 풍압과, 지주와 태양전지판의 하중은 기초콘크리트에 의하여 견고하게 지지되어야 한다.
하지만 태양광발전장치가 설치되기 위해 넓은 면적의 대지가 필요하고, 설치를 위해 토목공사가 필요하였다. 특히 경사지의 경우 태양광발전장치를 설치할 때 평탄화 작업 등 대단위 토목공사를 하게 되어 어려운 점이 있다.
특히 도심지에서는 이러한 태양광 발전장치를 설치하기 어려웠다. 따라서 건물의 옥상이나 지붕에 태양광발전장치를 설치하여 건물의 옥상을 효율적으로 이용하고자 하는 경향이 있어왔으나, 경사 지붕 위에는 설치하기 어려운 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2020-0083792호(2020.07.09)
본 발명은 평탄화 작업 등 대단위 토목공사를 하지 않고도 지면에 설치 가능한 태양광 발전장치에 관한 것이다.
또한, 논, 밭, 산, 수변 지역, 바다, 강 등에 수평 작업 없이 설치 가능하여 설치 장소의 제약이 없는 태양광 발전장치에 관한 것이다.
또한, 풍량 및 풍속이 강한 날씨에도 별도의 고정 장치가 필요없는 태양광 발전장치에 관한 것이다.
또한, 농업용으로 농지에 태양광 패널을 수직으로 설치할 수 있는 태양광 발전장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 한 쌍이 이격 배치되는 지지대; 양 단이 상기 한 쌍의 지지대 상부 각각에 설치되는 회전축; 상부에 상기 회전축이 회전 가능하게 삽입되는 프레임; 및 상기 프레임의 하부에 설치되는 태양광 패널;을 포함하여, 상기 태양광 패널이 설치된 상기 프레임이 회전 가능한 태양광 발전장치를 제공한다.
또한, 상기 프레임은, 소정 높이로 형성되며 상기 회전축이 회전 가능하게 삽입되는 바디부; 및 상기 바디부의 서로 대향하는 측면의 하부에서 외측으로 돌출 형성되되, 상기 바디부에 상기 회전축이 삽입되는 방향과 수직한 방향으로 돌출 형성되며, 상면에 태양광 패널이 안착되는 안착부;를 포함하는 프레임;을 포함하는 태양광 발전장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 프레임은, 상기 바디부 내부에 설치되며, 중심부에 상기 회전축이 회전 가능하게 삽입되는 가이드부;를 포함하고, 상기 회전축은, 윤활유를 삽입할 수 있는 주입구; 및 상기 주입구에서부터 외측 둘레까지 연통되는 유로부;를 포함하여, 상기 회전축의 외측면이 상기 가이드부의 내측면과 사이로 윤활유를 공급할 수 있는 태양광 발전장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 회전축은, 상측 소정 둘레를 따라 돌출 형성되는 회전각도조절부;를 포함하고, 상기 가이드부는, 하측 소정 둘레를 따라 돌출 형성되는 돌기부;를 포함하여, 상기 바디부가 회전될 때, 상기 돌기부와 상기 회전각도조절부가 서로 접촉됨으로써 상기 바디부의 회전 각도가 조절될 수 있는 태양광 발전장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 평탄화 작업 등 대단위 토목공사를 하지 않고도 지면에 설치 가능한 태양광 발전장치를 제공할 수 있다.
또한, 또한, 논, 밭, 산, 수변 지역, 바다, 강 등에 수평 작업 없이 설치 가능하여 설치 장소의 제약이 없는 태양광 발전장치를 제공할 수 있다.
또한, 풍량 및 풍속이 강한 날씨에도 별도의 고정 장치가 필요없는 태양광 발전장치를 제공할 수 있다.
또한, 농업용으로 농지에 태양광 패널을 수직으로 설치할 수 있는 태양광 발전장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 태양광 발전장치를 나타낸 도면
도 2는 도 1에 따른 태양광 발전장치의 측면도를 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임과 회전축의 단면을 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전축의 단면을 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임과 회전축의 단면을 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임과 회전축의 단면을 나타낸 도면
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임을 나타낸 도면
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임을 나타낸 도면
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 태양광 발전장치(1)를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 따른 태양광 발전장치(1)의 측면도를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임(10)과 회전축(40)의 단면을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 태양광 발전장치(1)는 설치 장소와 설치 장소의 평탄도와 태양광 패널(20)의 설치 각도와 바람과 관계없이 태양광 패널(20)을 설치할 수 있다.
태양광 발전장치(1)는 프레임(10), 태양광 패널(20), 지지대(30) 및 회전축(40)을 포함할 수 있다.
프레임(10)에는 태양광 패널(20)이 안착되며, 회전축(40)과 회전 가능하게 연결되어, 회전축(40)에 의해 지지대(30)에 설치될 수 있다. 프레임(10)이 회전축(40)에 회전 가능하게 설치되어 지면과 소정 높이 이격될 수 있다. 프레임(10)에 대한 구체적인 구조는 도 3에서 후술하도록 한다.
태양광 패널(20)은 프레임(10)에 안착되어 태양광을 수집할 수 있다. 태양광 패널(20)은 일반적으로 사용되는 태양광 패널(20)이며, 프레임(10)에 볼트 너트 구조 등 다양한 체결방식을 통해 고정될 수 있다.
지지대(30)는 한 쌍이 이격 배치될 수 있다. 이격 배치된 한 쌍의 지지대(30) 사이에 하나 이상의 프레임(10)이 설치될 수 있다. 도 1에는 태양광 패널(20)이 안착된 4개의 프레임(10)이 한 쌍의 지지대(30) 사이에 설치된 것이다. 이에 한정되는 것은 아니며, 하나 이상의 프레임(10)이 설치될 수 있다.
지지대(30)는 메인지지바(31) 및 서브지지바(32)를 포함할 수 있다.
메인지지바(31)는 지면에 고정되는 기둥일 수 있다. 서브지지바(32)는 메인지지바(31)의 양측에서 날개 형상으로 돌출되어 지면에 지지될 수 있다. 지면의 경사도, 지면의 형태 등에 따라 메인지지바(31)의 높이 형상 재질 등이 결정될 수 있다.
회전축(40)은 한 쌍의 지지대(30)에 설치되며 프레임(10)의 상부를 관통할 수 있다. 구체적으로, 회전축(40)의 일 단은 일 측의 지지대(30)에 고정되고 회전축(40)의 타 단은 타 측의 지지대(30)에 고정되되, 일 측의 지지대(30)와 타 측의 지지대(30) 사이의 길이는 프레임(10)을 관통할 수 있다.
여기서, 도 3을 참조하면, 프레임(10)은 바디부(11), 안착부(12) 및 가이드부(13)를 포함할 수 있다.
바디부(11)는 소정 높이로 형성되며 회전축(40)이 회전 가능하게 삽입 및 관통될 수 있다. 구체적으로, 바디부(11)의 상부에 회전축(40)에 관통될 수 있다. 일 예로, 바디부(11)는 직육면체 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 도 5에 도시된 바와 같이 원기둥 형태로 형성될 수도 있다.
안착부(12)는 태양광 패널(20)이 안착 및 고정되는 부분이다. 안착부(12)는 바디부(11)의 하부에서 돌출 형성될 수 있다. 구체적으로, 안착부(12)는 바디부(11)의 서로 대향하는 측면의 하부에서 외측으로 돌출 형성되되, 안착부(12)가 돌출되는 방향은 바디부(11)에 회전축(40)이 삽입되는 방향과 수직한 방향으로 돌출될 수 있다.
따라서, 상기와 같은 바디부(11)와 안착부(12)로 이루어진 프레임(10)의 전체적인 형상은 “ㅗ”형상일 수 있다.
가이드부(13)는 바디부(11)의 내부에 설치되어 회전축(40)이 회전 가능하게 삽입되도록 가이드할 수 있다. 구체적으로, 가이드부(13)는 바디부(11)의 상부 내부에 설치될 수 있다.
가이드부(13)의 내부 중심부에는 회전축(40)이 회전 가능하게 삽입될 수 있는 홀이 형성될 수 있다.
가이드부(13)의 내측면과 회전축(40)의 외측면이 접촉된 상태에서, 지면의 경사도, 바람의 영향에 따라 프레임(10)이 회전될 수 있다.
이처럼 본 발명에 따른 태양광 발전장치(1)는 안착부(12)의 상면에 상방을 바라보도록 태양광 패널(20)이 설치된 상태에서 지면의 경사도, 바람의 풍량, 풍향에 따라 프레임(10)이 회전될 수 있다. 태양광 패널(20)이 소정의 각도 범위 내에서 회전되나 안착부(12)에서 상방을 바라보도록 설치되기 때문에 지속적으로 태양광을 수집할 수 있다. 따라서, 태양광 패널(20)을 지면과 평행하게 설치하기 별도의 작업 없이, 설치 장소에 제약 받지 않고 설치할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전축(40)의 단면을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 회전축(40)은 주입구(41) 및 유로부(42)를 포함할 수 있다.
주입구(41)는 회전축(40)의 길이 방향을 따라 길게 형성되어, 윤활유가 주입될 수 있는 홀일 수 있다. 도 1 및 도 2와 같이, 주입구(41)는 회전축(40)의 일 단에서부터 타 단까지 형성될 수 있다.
유로부(42)는 회전축(40)의 길이 방향을 따라 소정 간격 이격되며 주입구(41)에서부터 회전축(40)의 외측 둘레까지 연통될 수 있다. 구체적으로, 유로부(42)는 회전축(40)의 길이 방향을 따라 배치되는 복수의 프레임(10)부 각각의 가이드부(13)와 접촉되도록 이격 배치될 수 있다. 따라서, 복수의 유로부(42) 각각은 복수의 가이드부(13) 내측면 각각과 연통될 수 있다.
주입구(41)로 주입된 원활유는 유로부(42)를 통해 가이드부(13)의 내측면과 회전축(40)의 외측면 사이로 유입될 수 있다. 따라서, 프레임(10)의 회전이 원활하도록 하며, 가이드부(13)와 회전축(40)의 마찰력을 감소시켜 마모가 되는 것을 예방할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임(10)과 회전축(40)의 단면을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 프레임(10)의 바디부(11)는 원기둥 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 프레임(10)은 슬릿부(14) 및 유입부(15)를 포함할 수 있다.
슬릿부(14)는 가이드부(13)와 회전축(40)의 직경 차이에 형성되는 미세한 홀일 수 있다. 도 5에서는 보다 명확하게 표시하게 슬릿부(14)의 폭을 크게 도시하였으나, 보다 좁은 폭을 가진 미세한 홀일 수 있다.
유입부(15)는 외부에서부터 슬릿부(14)까지 관통되는 홀일 수 있다. 유입부(15)에는 윤활유공급라인(50)이 설치되어, 윤활유가 주입될 수 있다.
유입부(15)로 유입된 윤활유는 슬릿부(14)로 유입될 수 있다. 윤활유가 공급되어 프레임(10)의 회전이 원활하도록 하며, 가이드부(13)와 회전축(40)의 마찰력을 감소시켜 마모가 되는 것을 예방할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임(10)과 회전축(40)의 단면을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 회전축(40)은 회전각도조절부(411)를 포함하고, 가이드부(13)는 돌기부(111)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 가이드부(13)의 내부에 형성된 홀과 회전축(40)의 직경 차이에 의해 소정 간격 이격될 수 있다.
회전각도조절부(411)는 회전축(40)의 상측 소정둘레를 따라 돌출 형성될 수 있다.
돌기부(111)는 가이드부(13)의 내부의 하측 소정 둘레를 따라 돌출 형성될 수 있다. 이때, 도 6a에 도시된 바와 같이, 안착부(12)가 지면과 평행인 상태를 기준으로, 회전각도조절부(411)가 회전축(40)의 상측에 형성될 때, 돌기부(111)는 가이드부(13)의 내부 하측에 형성될 수 있다.
바디부(11)가 회전할 때, 회전각도조절부(411)와 돌기부(111)가 서로 접촉됨으로써 바디부(11)의 회전 각도가 조절될 수 있다.
예를 들어, 도 6b에 도시된 바와 같이, 프레임(10)이 일 방향으로 회전될 때, 돌기부(111)가 회전각도조절부(411)에 접촉되면서 회전이 중단될 수 있다.
따라서, 강한 풍속 등에 의해 프레임(10)이 회전될 때, 프레임(10)이 회전축(40)을 따라 360도 회전되는 것을 방지하여 태양광 패널(20)이 지면을 바라보도록 회전되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전장치(1)를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임(10)을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 태양광 발전장치(1)는 연장유닛(60) 및 센서부(70)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 프레임(10)의 안착부(12)에 연장유닛(60)이 설치될 수 있다.
연장유닛(60)은 회동부(61), 안착플레이트(62) 및 댐핑부(63)를 포함할 수 있다.
회동부(61)는 안착플레이트(62)에서 돌출된 부분으로, 안착부(12)의 양측 단부에 힌지 결합되어 회전 가능하며 회전된 각도가 고정될 수 있다.
안착플레이트(62)는 소정 길이로 형성될 수 있다. 안착 플레이트의 상면에는 태양광 패널(20)이 추가로 설치될 수 있다. 즉, 안착 플레이트는 안착부(12)와 동일한 형태 재질로 이루어지되, 길이가 짧게 형성되는 것이다.
안착플레이트(62)는 회동되어, 단부가 지면을 바라보도록 회전된 상태가 고정될 수도 있고, 안착부(12)와 평행을 이루도록 회전된 상태가 고정될 수도 있고, 단부가 상방을 바라보도록 회전된 상태가 고정될 수도 있다.
댐핑부(63)는 안착플레이트(62)의 단부에 소정높이로 형성될 수 있다.
댐핑부(63)는 안착플레이트(62)가 지면과 수직에 가까운 각도를 이루도록 배치된 상태에서, 강한 바람에 의해 프레임(10)이 일 측으로 회전할 때, 댐핑부(63)가 지면과 접촉됨으로써, 충격을 흡수할 수 있고 회전 각도가 조절될 수 있다. 즉, 댐핑부(63)가 지면과 접촉되어 더 이상 회전되는 것을 방지하는 동시에 충격을 흡수할 수 있다.
이때, 연장유닛(60)이 안착부(12)에서 회전 및 고정되는 구조는 관리자에 의해 이루어질 수도 있고, 제어패널을 포함하는 모터를 통해 안착플레이트(62)의 회전 각도 및 회전 상태를 고정할 수 있다.
센서부(70)는 조도 센서(71) 및 풍량 센서(72)를 포함할 수 있다. 조도 센서(71)에서 조도를 측정하고, 풍량 센서(72)에서 풍량을 측정할 수 있다.
조도 센서(71)와 풍량 센서(72)에서 측정된 조도값과 풍량에 따라서, 연장유닛(60)의 각도를 제어할 수 있다.
연장유닛(60) 및 센서부(70)가 설치된 태양광 발전장치(1)는, 태양광을 수집하기 좋은 날씨에는 안착플레이트(62)가 안착부(12)와 평행을 이루거나, 안착플레이트(62)의 단부가 상측을 바라보는 각도로 고정되도록 하여, 안착플레이트(62)의 상면에 설치된 태양광 패널(20)을 통해 태양광을 수집할 수 있다.
또는, 비가 오거나 바람이 많이 부는 날씨에는 안착플레이트(62)의 단부에 설치된 댐핑부(63)가 지면을 바라보도록 고정되어, 날씨에 의해 회전되는 각도를 조절하고 충격을 흡수할 수 있다.
여기서, 도 8을 참조하면, 연장유닛(60)은 탄성부(64)를 더 포함할 수 있다.
탄성부(64)는 댐핑부(63) 내측에 설치될 수 있다. 따라서, 바람이 많이 부는 날 프레임(10)이 빠르게 회전되어 연장유닛(60)이 빠르게 지면과 충돌할 때, 충격흡수에 더욱 효과적이다. 구체적으로, 탄성부(64) 하측에 설치된 댐핑부(63)에서 1차적으로 충격을 흡수하고, 탄성부(64)의 탄성력에 의해 2차로 충격이 흡수될 수 있다. 이후, 탄성부(64)의 상측에 설치된 댐핑부(63)에서 3자로 충격이 흡수될 수 있다. 따라서, 강풍이 부는 날 강한 충격에도 파손되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1: 태양광 발전장치
10: 프레임 11: 바디부
111: 돌기부 12: 안착부
13: 가이드부 14: 슬릿부
15: 유입부 20: 태양광 패널
30: 지지대 31: 메인지지바
32: 서브지지바 40: 회전축
41: 주입구 411: 회전각도조절부
42: 유로부 50: 윤활유공급라인
60: 연장유닛 61: 회동부
62: 안착플레이트 63: 댐핑부
64: 탄성부 70: 센서부
71: 조도 센서 72: 풍량 센서

Claims (4)

  1. 한 쌍이 이격 배치되는 지지대;
    양 단이 상기 한 쌍의 지지대 상부 각각에 설치되는 회전축;
    소정 높이로 형성되며 상기 회전축이 회전 가능하게 삽입되는 바디부; 및
    상기 바디부의 서로 대향하는 측면의 하부에서 외측으로 돌출 형성되되, 상기 바디부에 상기 회전축이 삽입되는 방향과 수직한 방향으로 돌출 형성되며, 상면에 태양광 패널이 안착되는 안착부로 이루어지는 프레임;
    상기 프레임의 하부에 설치되는 태양광 패널; 및
    소정 길이로 형성되는 안착플레이트와, 상기 안착플레이트에서 돌출 형성되어 상기 안착부의 양 측 단부에 회전 가능하게 힌지 결합되는 회동부와, 상기 안착플레이트의 단부에서 소정 높이로 형성되는 댐핑부로 이루어진 연장유닛;을 포함하며,
    상기 태양광 패널이 설치된 상기 프레임이 회전 가능한 태양광 발전장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 프레임은,
    상기 바디부 내부에 설치되며, 중심부에 상기 회전축이 회전 가능하게 삽입되는 가이드부;를 포함하고,
    상기 회전축은,
    윤활유를 삽입할 수 있는 주입구; 및
    상기 주입구에서부터 외측 둘레까지 연통되는 유로부;를 포함하여,
    상기 회전축의 외측면이 상기 가이드부의 내측면과 사이로 윤활유를 공급할 수 있는 태양광 발전장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 회전축은,
    상측 소정 둘레를 따라 돌출 형성되는 회전각도조절부;를 포함하고,
    상기 가이드부는,
    내부의 하측 소정 둘레를 따라 돌출 형성되는 돌기부;를 포함하여,
    상기 바디부가 회전될 때, 상기 돌기부와 상기 회전각도조절부가 서로 접촉됨으로써 상기 바디부의 회전 각도가 조절될 수 있는 태양광 발전장치.
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