KR102254270B1 - 태양광모듈 거치대의 각도조절장치 - Google Patents

태양광모듈 거치대의 각도조절장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광모듈 거치대의 각도조절장치를 구성하되, 특히 계절이나 시간에 따라 변하는 태양의 위치에 따라 태양광모듈의 경사각이, 상하좌우로 조정될 수 있게 하여 태양광 발전의 효율을 향상시킬 수 있게 한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 고정대 양측에 전방지지대와, 전방지지대보다 높고 높이조정가능케 구성된 후방지지대를 고정설치하되, 상기 전후방지지대를 연결하는 회전축봉을 회전이 자유롭게 설치한 다음, 작동모터에 의해 회전축봉이 설정된 시간에 일정각도씩 회전되게 하여 태양을 따라 태양광모듈이 회전되게 하고, 또한 높이조정가능케 구성된 후방지지대를 이용하여 계절에 따라 태양광모듈의 상하경사각이 조정될 수 있게 한 것이다.

Description

태양광모듈 거치대의 각도조절장치{ANGLE CONTROL APPARATUS OF SOLAR MODULE STAND HOLDER}
본 발명은 태양광모듈 거치대의 각도조절장치에 관한 것으로서, 특히 계절이나 시간에 따라 변하는 태양의 고도에 맞춰, 태양광모듈의 경사각이 상하좌우로 각각 조정될 수 있게 하여 태양광발전의 효율을 향상시킬 수 있게 한 것이다.
일반적으로 태양광모듈은 태양에너지를 전기에너지로 전환시키는 장치로서, 무공해, 무소음, 무한공급에너지라는 장점이 있다.
또한 태양광모듈은 전력생산의 고효율을 위해서 태양의 직사광선이 태양광발전모듈의 전면에 수직으로 입사할 수 있도록 여러수단을 통하여 각도가 조정될 수 있게 하는 장치들이 개발되어 있다.
태양광모듈 거치대의 각도조절과 관련한 선행기술을 검토하여 보면, 특허 제10-1444818호 "공장지붕용 태양광모듈 거치대"(특허문헌 1)와, 특허 제10-1622764호 "태양광모듈 거치대"(특허문헌 2)와, 특허 제10-1885537호 "태양광거치대의 각도조절장치"(특허문헌 3) 등이 제공되고 있다.
상기 특허문헌 1의 기술내용을 검토하여 보면, 태양광모듈의 전후좌우 방향을 따라 지붕 패널의 돌출부 상에 고정되는 복수 개의 루프 브래킷과, 이 루프 브래킷 상에 좌우 한 쌍으로 결합되는 베이스 빔과, 태양광모듈의 저면부에 세로방향으로 경사지게 결합되어 태양광모듈을 지지하는 좌우 한 쌍의 거더와, 이 거더 상에 태양광모듈을 고정시키는 복수 개의 클램프와, 베이스 빔의 후방 상단 측에 하단부가 결합되면서 거더에 상단부가 결합되는 한 쌍의 지주와, 지주가 상기 횡방향 지지축 부재를 중심축으로 하여 태양광모듈의 경사도를 조절하는 방향으로 회전할 수 있도록 하는 제1지지브래킷과, 지주의 회전을 지지하는 제2지지브래킷과, 베이스 빔의 전방 상측과 거더의 제2슬롯 측에 결합이 되는 제3지지브래킷을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한 것이다.
또한 특허문헌 2의 기술내용을 검토하여 보면, 태양광모듈을 브이 형태를 이루게 설치하여 태양광모듈로 입사되는 태양의 직사성분을 포함하여 반사되는 다중 반사 성분을 모두 흡수할 수 있게 함으로써 태양광의 집광 효율을 향상시킬 수 있게 한 태양광모듈 거치대를 제공하되, 집광판이 서로 각도를 이루며 마주보도록 설치되어 입사되는 태양광의 직사성분과 다중 반사성분을 흡수할 수 있게 제1 태양광모듈과 제2 태양광모듈이 브이(V)형을 이루게 설치하기 위한 프레임유닛 및 상기 프레임유닛을 승강시킬 수 있게 설치되어 서로 마주보는 제1 태양광모듈과 제2 태양광모듈의 높낮이를 조절할 수 있는 승강유닛을 포함한 것이다.
특허문헌 3의 기술내용을 검토하여 보면, 태양광모듈의 상단 후면에 위치하여 베란다의 샷시 상단에 위치하는 수평봉에 걸쳐지는 상부걸이부와, 태양광모듈의 하단 후면에 위치하여 선단부가 샷시의 수직봉에 걸쳐진 상태에서 태양광모듈의 각도를 조절시켜 줄 수 있도록 하는 각도조절부가 구성된 태양광 거치대를 포함하되, 상기 각도조절부는 태양광모듈의 하단부 후면에 고정되는 고정부와, 상기 고정부에 일단이 힌지에 의해 회동 가능하도록 결합되는 회동바와, 상기 회동바의 선단에 위치하여 베란다의 수직봉에 접하게 되는 받침부와, 상기 회동바의 선단부와 받침부를 연결 고정시켜 줌과 아울러, 조임력에 따라 회동바의 선단부가 받침부의 길이방향으로 슬라이드 이동 및 고정이 이루어질 수 있도록 하는 조임부로 구성된 것을 특징으로 한 것이다.
상기 특허문헌 1 내지 특허문헌 3의 거치대에 설치된 태양광모듈의 경우에도 경사각도조절이 가능한 구성이나, 경사각 조절에 한계가 있어 태양광의 효율적인 활용이 이루어지지 못하는 단점이 있는 것이었다.
특허 제10-1444818호 "공장지붕용 태양광모듈 거치대" 특허 제10-1622764호 "태양광모듈 거치대" 특허 제10-1885537호 "태양광거치대의 각도조절장치"
본 발명은 태양광모듈 거치대의 각도조절장치를 구성하되, 특히 계절이나 시간에 따라 변하는 태양의 위치에 따라 태양광모듈의 경사각이, 상하좌우로 조정될 수 있게 하여 태양광 발전의 효율을 향상시킬 수 있게 한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 고정대 양측에 전방지지대와, 전방지지대보다 높고 높이조정가능케 구성된 후방지지대를 고정설치하되, 상기 전후방지지대를 연결하는 회전축봉을 회전이 자유롭게 설치한 다음, 작동모터에 의해 회전축봉이 설정된 시간에 일정각도씩 회전되게 하여 태양을 따라 태양광모듈이 회전되게 하고, 또한 높이조정가능케 구성된 후방지지대를 이용하여 계절에 따라 태양광모듈의 상하경사각이 조정될 수 있게 한 것이다.
본 발명은 고정대 양측에 전방지지대와, 전방지지대보다 높고 높이조정가능케 구성된 후방지지대를 고정설치하되, 상기 전후방지지대를 연결하는 회전축봉을 회전이 자유롭게 설치한 다음, 작동모터에 의해 회전축봉이 설정된 시간에 일정각도씩 회전되게 하여 태양을 따라 태양광모듈이 회전되게 하고, 또한 높이조정가능케 구성된 후방지지대를 이용하여 계절에 따라 태양광모듈의 상하경사각이 조정될 수 있게 함으로서, 계절이나 시간에 따라 변하는 태양의 고도에 따라 태양광모듈의 경사각이, 상하좌우로 조정될 수 있게 하여 태양광 발전의 효율을 향상시킬 수 있게 되는 등의 효과가 있다.
도 1 : 본 발명 장치의 사시도
도 2 : 본 발명 장치의 측면구성도
도 3 : 도 2의 상태에서, 태양광모듈의 경사각을 높인 상태도
도 4 : 도 1의 상태에서, 태양광모듈을 분리시킨 상태도
도 5 : 본 발명의 회전축봉을 회전시키는 작동모터 부분의 확대도
도 6 : 본 발명의 후방지지대 부분의 확대도
도 7 : 본 발명 승강나사봉 부분의 단면구성도
도 8 : 본 발명 장치의 동력전달 예시도
도 9 : 본 발명 장치의 또다른 동력전달 예시도
이하 본 발명의 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에서 제공하고자 하는 태양광모듈 거치대(10)의 사시도 및 측면구성도로서, 장방향의 고정대(20) 양측에 전방지지대(30)와 후방지지대(60)를 고정설치하되, 후방지지대(60)는 고정대(61) 상에 승강대(62)가 승강가능케 조립되며, 전방지지대(30)쪽으로 경사지게 설치된다.
전방지지대(30) 상에는 브라켓(31)을 설치하고, 상기 브라켓(31)에 상하회전체(32)를 회전가능케 설치하고, 상하회전체(32) 상에 회전축봉지지체(33)를 고정설치한다.
후방지지대(60)를 구성하는 승강대(62) 상에 브라켓(63)을 체결볼트(64)로 체결고정하되, 브라켓(63)에 구성된 장공(65)을 통하여 위치조정이 가능하게 구성한다.
전방지지대(30) 상단에 구성된 회전축봉지지체(33)와 후방지지대(60) 상단에 구성된 브라켓(31)을 이용하여 회전축봉(70)을 회전가능케 경사설치하고, 상기 회전축봉(70)에는 태양광모듈(80)이 고정설치된다.
전방지지대(30)의 브라켓(31), 즉 회전축봉지지체(33)를 관통한 회전축봉(70)에는 피동풀리(71)를 설치하여 회전축봉(70) 하단에 위치한 작동모터(M)의 구동풀리(72)와 벨트(73)로 연결하되, 상기 작동모터(M)는 회전축봉(70)에 고정설치된 모터고정대(74) 상에 고정되어 있다.
따라서, 작동모터(M)가 간헐적으로 회전하면 회전축봉(70)과 함께 태양광모듈(80)이 간헐적으로 회전하게 된다.
작동모터(M)의 간헐적인 회전은 타이머(T)와 콘트롤박스(C)에 설정된 프로그램에 의하여 작동하게 되며, 태양의 이동거리에 맞춰 작동모터(T)가 회전되게 하여, 태양광모듈(80)이 항상 태양과 수직선 상에 근접위치되게 설정하여 둔다.
태양이 지면, 작동모터(M)가 역회전으로 연속작동하여 아침에 태양이 떠오르는 방향으로 원복시켜, 다음날 작동을 대기하게 된다.
후방지지대(60)를 구성하는 승강대(62)의 높이조정은 수동으로 설정할 수도 있겠으나, 발명에서는 작업의 편의성을 위하여 승강나사봉(90)의 회전에 의해 간편이 조정되게 하였다.
즉 고정대(61) 상에 연결간(91)을 이중설치하고, 상기 연결간(91) 중앙에 나사관체(92)를 고정설치하고, 상기 나사관체(92)에 승강나사봉(90)을 나사결합한다.
승강나사봉(90) 상단에는 회전축볼(93)을 고정설치하고, 상기 회전축볼(93)은 승강대(62) 하단에 고정설치된 지지캡(94) 내에 회전가능케 끼워져 있으며, 승강나사봉(90) 하단에는 핸들(95)이 고정설치되어 있다.
따라서 핸들(95)을 좌측, 혹은 우측으로 회전시키면 나사관체(92)에 나사결합된 승강나사봉(90)이 승강하여 승강대(62)를 승강시키게 되므로 회전축봉(70) 및 태양광모듈(80)의 상하경사각이 조정되며, 이는 계절에 따라 변하는 태양의 위치에 따라 최적의 각도로 조정하게 된다.
승강대(62)의 높낮이 조정시에는 승강대(62) 상에 고정설치된 브라켓(63)의 체결볼트(64)를 이완시킨 다음, 장공(65)을 따라 브라켓(63)의 위치가 이동될 수 있게 하고, 동시에 후방지지대(60)가 회전축봉(10)의 회전축방향으로 경사설치되어 있어, 승강대(62)의 높이조정에 장애가 되지 않는다.
본 발명의 태양광모듈 거치대(10)를 구성함에 있어서, 하나의 작동모터(M)를 이용하여 인접한 또다른 태양광모듈 거치대(10)와 연동시켜 작동시킬 수도 있다.
즉 도 8에서와 같이 회전축봉(70)의 선단부에 연동풀리(75)를 추가설치한 다음, 측면에 위치한 또다른 태양광모듈 거치대(10)에 설치된 연동풀리(75)와 벨트(73)로 연결하여, 또다른 태양광모듈 거치대(10)에 설치된 회전축봉(70)과 태양광모듈(80)을 동시에 연결시킬 수 있으며, 상기한 구성으로 측면에 위치한 복수개의 태양광모듈 거치대(10)를 동시에 작동시킬 수 있다.
또다른 예로서 도 9에서와 같이 회전축봉(70)의 후단부에 연동풀리(77)를 추가설치한 다음, 후방에 위치한 또다른 태양광모듈 거치대(10)에 설치된 연동풀리(75)와 벨트(78)로 연결하여, 후방에 위치한 또다른 태양광모듈 거치대(10)에 설치된 회전축봉(70)과 태양광모듈(80)을 동시에 연결시킬 수 있으며, 상기한 구성으로 전후방에 위치한 복수개의 태양광모듈 거치대(10)를 동시에 작동시킬 수 있다.
이때 측면 또는 후방에 위치한 태양광모듈 거치대(10)에는 별도의 작동모터(M)를 설치할 필요가 없다.
이와 같이 구성된 태양광모듈 거치대(10)의 태양광모듈(80) 경사각조정은 다음과 같이 이루어지게 된다.
먼저 계절에 따라 태양의 고도가 변화하게 되는데, 동절기의 경우 태양의 고고도가 낮고, 하절기에는 높게 유지되므로, 태양의 고도에 맞춰 태양광모듈(80)의 상하경사각을 최적으로 조정할 필요가 있다.
따라서 계절에 따른 태양의 고도를 감안하여 태양광모듈(80)의 각도를 조정하게 되며, 수동으로 조작하게 된다.
즉 후방지지대(60)에 설치된 승강나사봉(90)의 핸들(95)을 회전시키면 나사관체(92)에 결합된 승강나사봉(90)이 상승 혹은 하강하게 된다.
따라서 동절기의 경우 승강나사봉(90)을 회전시켜, 고정대(61)에 끼워진 승강대(62)가 상승되게 함으로서 회전축봉(70)의 후단부가 상승하면서 태양광모듈(80)의 경사각이 높아지게 되므로, 동절기에 고도가 낮은 태양과 거의 수직으로 접할 수 있게 조정한다.
또한 하절기의 경우 승강나사봉(90)을 회전시켜 고정대(61)에 끼워진 승강대(62)가 하강되게 함으로서, 회전축봉(70)의 후단부가 하강하면서 태양광모듈(80)의 경사각이 낮아지게 되므로, 하절기에 고도가 높은 태양과 거의 수직으로 접할 수 있게 조정한다.
상기에서와 같이 태양광모듈(80)의 경사각조정시, 회전축봉(70)의 회전축 중심은 전방지지대(30)의 브라켓(31)에 설치된 상하회전체(32)를 중심으로 원운동을 하면서 승강하게 되므로 상하회전체(32)를 중심으로 회전축봉(70)이 승강하면 위치에 따라 거리가 달라질 수 있다.
따라서 후방지지대(60)에 설치되어, 회전축봉(70)의 후단부를 지지하는 브라켓(63)의 체결볼트(64)를 이완시킨 다음, 브라켓(63)이 장공(65)을 따라 일정거리 이동될 수 있게 함과 동시에 후방지지대(60)가 경사설치되어 있어, 태양광모듈(80)의 경사각조정을 위한 회전축봉(70)의 승강작동에는 장애가 되지 않는다.
또한 승강나사봉(90) 상단에 구성된 회전축볼(93)은 승강대(62) 저면에 구성된 지지캡(94) 내에 끼워진 상태에서 공회전하면서, 승강대(62)와 승강나사봉(90)을 연결하는 기능을 하게 된다.
상기에서와 같이 태양의 고도가 달라지는 계절에 따라 태양광모듈(80)의 경사각을 최적으로 조정하여 사용토록 함으로서, 태양에너지를 전기에너지로 전환하는 효율을 높일 수 있게 된다.
또한 일출부터 일몰까지 시간대별로 변하는 태양의 위치에 따른 조정은, 타이머(T)와 콘트롤박스(C)에 설정된 프로그램에 의해 간헐적으로 회전하는 작동모터(M)에 의해 이루어지게 되며, 상기 작동모터(M)의 작동시간, 역시 계절별로 달리 설정하여 사용한다.
초기설정은 태양광모듈(80)을 일출각방향으로 최적의 조건으로 설정한 다음 일몰시간까지 여러단계로 등분시키고, 단계별로 작동모터(M)를 간헐적으로 작동시켜 회전축봉(70)을 회전되게 함으로서, 태양광모듈(80)이 태양을 따라 이동되게 하게 되므로 태양광모듈(80)은 항상 태양과 최적의 조건으로 마주하게 된다.
일몰후에는 작동모터(M)가 역회전하여 태양광모듈(80)을 초기상태로 원복시켜 다음날 작동을 대기하게 된다.
또한 단일 작동모터(M)를 이용한 태양광모듈(80)의 각도조정시 도 8 및 도 9에서와 같이 인접한 태양광모듈 거치대(10)를 연동풀리(75)(77)와 벨트(76)(78)를 이용하여 연동시킬 수 있어 장치시설에 따른 비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라 작동모터(M) 구동에 따른 에너지를 절감시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에서 제공하고자 하는 태양광모듈 거치대의 경우 계절에 따라 변화하는 태양의 고도에 따라 태양광모듈의 상하각도를 조정함과 동시에, 시간대별로 변화하는 태양의 위치에 따라 태양광모듈의 좌우각도를 조정케 함으로서 태양에너지를 전기에너지로 전환시키는 효율을 높일 수 있게 된다.
(10)--태양광모듈 거치대 (20)--고정대
(30)--전방지지대 (31)--브라켓
(32)--상하회전체 (33)--회전축봉지지체
(60)--후방지지대 (61)--고정대
(62)--승강대 (63)--브라켓
(64)--체결볼트 (65)--장공
(70)--회전축봉 (71)--피동풀리
(72)--구동풀리 (73)--벨트
(74)--모터고정대 (75)--연동풀리
(76)--벨트 (77)--연동풀리
(78)--벨트 (80)--태양광모듈
(90)--승강나사봉 (91)--연결간
(92)--나사관체 (93)--회전축볼
(94)--지지캡 (95)--핸들

Claims (4)

  1. 고정대(20) 양측에 전방지지대(30)와 후방지지대(60)를 설치하고, 상기 전방지지대(30) 및 후방지지대(60)에 설치된 브라켓(31)(63)에 태양광모듈(80)이 고정된 회전축봉(70)을 각도조정가능케 설치한 태양광모듈 거치대의 각도조절장치를 구성하되, 전방지지대(30) 상에 고정설치된 브라켓(31)에 회전축봉지지체(33)를 구성하고, 회전축봉지지체(33)를 관통한 회전축봉(70)에 피동풀리(71)와 연동풀리(75)를 설치하고, 회전축봉(70) 하단에 모터고정대(74)를 설치한 다음, 상기 모터고정대(74) 상에 구동풀리(72)가 설치된 작동모터(M)를 고정설치하고, 상기 구동풀리(72)와 피동풀리(71)를 벨트(76)로 연결설치한 다음, 콘트롤박스(C)에 설정된 프로그램에 의해 작동모터(M)가 간헐적으로 구동되게 함으로서, 회전축봉(70)에 고정설치된 태양광모듈(80)이 간헐적으로 회전하여 경사각이 조정되게 한 태양광모듈 거치대의 각도조절장치를 구성함에 있어서, 회전축봉(70) 후단부에 연동풀리(77)를 설치하고, 상기 연동풀리(77)에 벨트(78)를 설치하고, 상기 벨트(78)를 통하여 후방에 위치한 또다른 태양광모듈 거치대(10)의 회전축봉(70)에 설치된 연동풀리(75)와 연결하여, 작동모터(M)의 구동에 의하여 후방에 위치한 또다른 태양광모듈 거치대(10)에 설치된 태양광모듈(80)의 경사각이 조정될 수 있게 함을 특징으로 하는 태양광모듈 거치대의 각도조절장치.
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