KR102258755B1

KR102258755B1 - 태양전지 모듈 지지 구조물

Info

Publication number: KR102258755B1
Application number: KR1020190059621A
Authority: KR
Inventors: 이재승
Original assignee: 주식회사 햇빛누리
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2021-05-31
Anticipated expiration: 2039-05-21
Also published as: KR20200134069A

Abstract

본 발명은 태양전지 모듈 지지 구조물에 관한 것으로, 지면에서 상방으로 소정길이 연장된 고정 지지대; 상기 고정 지지대의 상단에 결속되는 모듈 프레임; 및 상기 모듈 프레임에 장착되는 태양전지 모듈을 포함하고, 상기 모듈 프레임은, 길이방향을 따라 상면 일측에 태양전지 모듈의 가장자리 부분을 수용하는 수용부가 형성된 지지 프레임; 상기 태양전지 모듈이 지지 프레임의 양단으로 이탈되는 것을 방지하기 위해 지지 프레임의 양단에 결합 되는 측면 프레임; 상기 모듈 프레임이 고정 지지대에 고정되도록 일 측은 측면 프레임과 결합 되고, 타측은 고정 지지대와 결합 되는 고정 프레임; 및 상기 지지 프레임, 측면 프레임, 및 고정 프레임을 결합시키기 위한 체결수단을 포함한다.

Description

태양전지 모듈 지지 구조물{Support Structure for Solar Cell Module}

본 발명은 태양전지 모듈 지지 구조물에 관한 것으로, 특히 설치 및 제작이 용이하고, 안정되고 견고하게 설치할 수 있는 태양전지 모듈 지지 구조물에 관한 것이다.

일반적으로 태양광 발전 설비는 전력 생산 시 오염물질을 전혀 발생시키지 않기 때문에 전 세계적인 온실 가스의 감축 기조에 힘입어 최근 태양광 발전 설비의 확산 움직임이 가속화되고 있다.

이러한, 태양광 발전 설비는 지붕이나 옥상, 경사지나 평지 등에 설치되고 있는데, 태풍과 같은 강풍에도 안전하게 지지 되어야 하고 변형이 발생 되지 않아야 한다.

종래의 태양전지 모듈 지지 구조물의 예로 국내 등록특허 제10-1489410호(2015.02.06 공고)의 "지붕 고정형 태양광 패널의 지지 구조물"이 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 태양전지 모듈 지지 구조물은 상하 및 좌우에서 모두 태양전지 모듈을 지지하는 게 아니라 양측(즉, 좌우)에서만 태양전지 모듈을 지지하기 때문에 지지 되지 않은 부분의 변형이 발생 될 수 있고, 태풍과 같은 강풍에 대해 충분한 지지 강성을 제공하지 못하는 문제가 있었다.

한국 등록특허 제10-1489410호(2015.0506 공고)

따라서, 본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 설치 및 제작이 용이하고, 안정되고 견고한 지지 강성을 제공할 수 있는 태양전지 모듈 지지 구조물을 제공한 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 지면에서 상방으로 소정길이 연장된 고정 지지대; 상기 고정 지지대의 상단에 결속되는 모듈 프레임; 및 상기 모듈 프레임에 장착되는 태양전지 모듈을 포함하고, 상기 모듈 프레임은, 상기 태양전지 모듈의 상하 및 좌우 중 어느 하나의 가장자리 부분이 삽입되는 수용부가 상면 일측에 길이방향을 따라 형성된 지지 프레임; 상기 태양전지 모듈이 지지 프레임의 양단으로 이탈되는 것을 방지하기 위해 지지 프레임의 양단에 결합 되는 측면 프레임; 상기 태양전지 모듈의 가장자리 부분이 삽입되는 삽입홈이 몸체의 좌우방향 양측에 형성되고, 상기 몸체의 상하방향 양단에서 돌출된 돌출부가 상기 수용부에 삽입되게 상기 태양전지 모듈 사이에 설치된 결합 프레임; 상기 모듈 프레임이 고정 지지대에 고정되도록 일 측은 측면 프레임과 결합 되고, 타측은 고정 지지대와 결합 되는 고정 프레임; 및 상기 지지 프레임, 측면 프레임, 및 고정 프레임을 결합시키기 위한 체결수단을 포함한다.

본 발명에 따르면, 상기 측면 프레임은, 상기 지지 프레임의 단부에서 태양전지 모듈의 측면에 밀착되게 판 형태로 형성된 제1 판형 부재; 상기 제1 판형 부재와 수직하게 절곡되어 지지 프레임의 단부에 밀착되는 제2 판형 부재; 및 상기 제2 판형 부재와 수직하게 절곡되어 상기 지지 프레임의 하면에 밀착되는 제3 판형 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

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본 발명에 따르면, 지지 프레임, 측면 프레임, 결합 프레임 및 고정 프레임의 구조가 단순하기 때문에 모듈 프레임의 제조가 용이하고, 지지 프레임의 상면 일측에 형성된 수용부에 태양전지 모듈을 삽입하여 태양전지 모듈(300)의 상부 및 하부를 고정 시킴과 동시에 결합 프레임으로 태양전지 모듈의 측면을 고정 시키기 때문에 안정되고 견고한 지지 강성을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지 모듈 지지 구조물을 나타내는 도면이다.
도 2는 1에 도시된 모듈 프레임의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 태양전지 모듈 지지 구조물의 측면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 고정 프레임과 고정 지지대의 결합관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 태양전지 모듈이 설치된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 결합 프레임을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 이 발명의 바람직한 실시 예의 동작원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지 모듈 지지 구조물을 나타내는 도면이고, 도 2는 1에 도시된 모듈 프레임의 분해 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 태양전지 모듈 지지 구조물의 측면도이다. 또한, 도 4는 도 1에 도시된 고정 프레임과 고정 지지대의 결합관계를 나타내는 도면이고, 도 5는 태양전지 모듈이 설치된 상태를 나타내는 평면도이며, 도 6은 도 1에 도시된 결합 프레임을 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지 모듈 지지 구조물은 지면에서 상방으로 소정길이 연장된 고정 지지대(100), 고정 지지대(100)의 상단에 결속되는 모듈 프레임(200), 및 모듈 프레임(200)에 장착되는 태양전지 모듈(300)을 포함한다.

고정 지지대(100)는 일 측이 지붕이나, 옥상, 경사지나 평지 등의 지지면에 고정되고, 상방으로 소정길이 연장되어 모듈 프레임(200)을 지면에서 소정거리 이격된 상태로 지지한다.

이러한, 고정 지지대(100)는 타 측에 결합 되는 모듈 프레임(200)과의 결합구조로 인해 원형 파이프나 사각형 파이프 등이 사용되는 게 바람직하다.

모듈 프레임(200)은 고정 지지대(100)의 상단에 결속되어 상면에 안착 된 태양전지 모듈(300)을 고정 시키는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 길이방향을 따라 상면 일측 에는 태양전지 모듈(300)의 가장자리 부분을 수용하는 수용부(212)가 형성된 지지 프레임(210), 태양전지 모듈(300)이 지지 프레임(210)의 양단으로 이탈되는 것을 방지하기 위해 지지 프레임(210)의 양단에 결합 되는 측면 프레임(220), 모듈 프레임(200)이 고정 지지대(100)에 고정되도록 일 측은 측면 프레임(220)과 결합 되고, 타측은 고정 지지대(100)와 결합 되는 고정 프레임(230), 및 지지 프레임(210)과 측면 프레임(220)을 결합시키기 위한 체결수단(400)을 포함한다.

지지 프레임(210)은 태양전지 모듈(300)을 지지하기 위한 것으로, 길이 방향을 따라 상면의 일측에 태양전지 모듈(300)의 상하 및 좌우 중 어느 하나의 가장자리 부분이 수용되는 수용부(212)가 형성된다.

이때, 수용부(212)는 태양전지 모듈(300)이 수용부(212)에 용이하게 삽입될 수 있도록 태양전지 모듈(300)의 두께와 동일하거나 태양전지 모듈(300)의 두께보다 크게 형성된다.

이러한, 지지 프레임(210)은 태양전지 모듈(300)의 상부와 하부(또는 좌측과 우측)에 각각 배치되도록 한 쌍이 구비되고, 모듈 프레임(200) 조립 시 작업자가 손쉽게 이동시킬 수 있도록 내부가 빈 파이프 형상으로 형성되며, 태풍 등의 강한 바람에 의한 손상이 발생 되지 않도록 알루미늄, 알루미늄 합금, 탄소소재 등 강성이 큰 소재로 형성되는 게 바람직하다.

측면 프레임(220)은 태양전지 모듈(300)이 지지 프레임(210)의 양단으로 이탈되는 것을 방지하기 위해 지지 프레임(210)의 단부에 결합 되는 것으로, 지지 프레임(210)의 단부에서 수용부(212)에 삽입되어 태양전지 모듈(300)의 측면에 밀착되게 판 형태로 형성된 제1 판형 부재(222), 제1 판형 부재(222)와 수직하게 절곡되어 지지 프레임(210)의 단부에 밀착되는 제2 판형 부재(224) 및 제2 판형 부재(224)와 수직하게 절곡되어 지지 프레임(210)의 하면에 밀착되는 제3 판형 부재(226)로 이루어지고, 전체적인 단면 형상은 "ㄷ"자 형상을 갖도록 형성된다.

이때, 제1 판형 부재(222)는 수용부(212)에 쉽게 수용될 수 있도록 수용부(212)의 폭과 동일하거나 수용부(212)의 폭보다 작은 두께를 갖도록 형성되는 게 바람직하다.

이러한, 측면 프레임(220)은 태양전지 모듈(300)의 가로길이와 세로길이 중 어느 하나와 동일하거나 작게 형성되는데, 태양전지 모듈(300)이 지지 프레임(210)에 가로 방향으로 배치될 때에는 태양전지 모듈(300)의 세로길이와 동일하거나 작게 형성되고, 태양전지 모듈(300)이 지지 프레임(210)에 세로 방향으로 배치될 때에는 태양전지 모듈(300)의 가로길이와 동일하거나 작게 형성된다.

고정 프레임(230)은 도 3과 같이 모듈 프레임(200)을 고정 지지대(100)에 고정 시키기 위한 것으로, 도 4와 같이 측면 프레임(220)과 결합 되는 제1 고정부(232)와 고정 지지대(100)와 결합 되는 제2 고정부(234)로 구성된다.

이때, 제1 고정부(232)는 측면 프레임(220)을 적어도 3면 이상 감싸도록 형성되는데, 측면 프레임(220)이 내부에 삽입되는 사각 형상의 파이프 형태로 형성되거나 측면 프레임(220)과 동일한 "ㄷ"자 형상으로 형성된다.

이러한, 제1 고정부(232)는 모듈 프레임(200)의 설치 각도에 맞게 제2 고정부(234)와 일정 각도를 갖도록 제2 고정부(234)와 결합 된다.

제2 고정부(234)는 고정 지지대(100)와 결합 되는 곳으로 고정 지지대(100)에 삽입되거나 고정 지지대(100)가 삽입될 수 있도록 고정 지지대(100)의 외형과 동일한 형상(예를 들면, 사각 파이프 형태 또는 원형 파이프 형태)으로 형성된다.

이러한, 제2 고정부(234)에는 고정 지지대(100)의 상부에 형성된 삽입홀(106)과 대응되는 곳에 삽입홀(106)이 형성되고, 이 삽입홀(106)을 통해 볼트/너트 등의 체결수단(400)에 의해 제2 고정부(234)와 고정 지지대(100)가 결합 된다.

체결수단(400)은 지지 프레임(210)과 측면 프레임(220)을 서로 결합시키고, 고정 프레임(230)과 고정 지지대(100)를 서로 결합시키기 위한 것으로 볼트와 너트로 구성된다.

한편, 지지 프레임(210)에 복수 개의 태양전지 모듈(300)이 설치되는 경우 가장자리를 제외한 나머지 부분의 태양전지 모듈(300)들 사이에는 도 5와 같이 태양전지 모듈(300)을 서로 결합시키기 위한 결합 프레임(250)이 더 설치될 수 있다.

이때, 결합 프레임(250)은 도 6과 같이 태양전지 모듈(300)이 삽입되는 삽입홈(251)이 형성된 몸체(252)와 수용부(212)에 안착되게 몸체(252)의 양단에서 돌출된 돌출부(254)로 구성되며, 결합 프레임(250)의 돌출부(254)는 체결수단(400)에 의해 지지 프레임(210)과 결합 된다.

태양전지 모듈(300)은 태양광을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 것으로 실리콘, 화합물, CIGS, 연료감응형, 유기물 태양전지 등 다양한 태양전지가 사용될 수 있다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지 모듈 지지 구조물의 제작 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 길이방향으로 상부 일측에 수용부(212)가 형성된 한 쌍의 지지 프레임(210)을 준비하여 수용부(212)가 서로 마주보게 지지 프레임(210)을 배치시킨 후 수용부(212)에 태양전지 모듈(300)의 상부측 부분을 삽입시킨다.

한편, 태양전지 모듈(300)이 지지 프레임(210)에 복수 개 설치되는 경우 태양전지 모듈(300)들 사이에 결합 프레임(250)이 배치되도록 태양전지 모듈(300)을 수용부(212)에 삽입시킨 후 결합 프레임(250)의 돌출부(254)를 수용부(212)에 삽입시킨다.

이때, 결합 프레임(250)의 삽입홈(251)에 태양전지 모듈(300)의 우측부분이 삽입되도록 결합 프레임(250)을 태양전지 모듈(300)에 밀착시킨다.

이렇게, 태양전지 모듈(300)과 결합 프레임(250)의 상부측을 한 쌍의 지지 프레임(210) 중 상부측에 배치된 지지 프레임(210)의 수용부(212)에 수용시킨 후에는 한 쌍의 지지 프레임(210) 중 하부측에 배치된 지지 프레임(210)의 수용부(212)에 태양전지 모듈(300)과 결합 프레임(250)의 하부측을 각각 삽입시킨다.

태양전지 모듈(300)의 배치가 완료되면, 측면 프레임(220)의 제1 판형 부재(222)가 태양전지 모듈(300)의 측면(도 5에서는 가장 좌측에 배치된 태양전지 모듈(300)의 좌측면이나 가장 우측에 배치된 태양전지 모듈(300)의 우측면)에 밀착되게 지지 프레임(210)의 양측 단부에 측면 프레임(220)을 각각 배치한 후 체결수단(400)으로 측면 프레임(220)과 지지 프레임(210)을 결합시킨다.

또한, 결합 프레임(250)이 설치된 곳에도 체결수단(400)으로 결합 프레임(250)과 지지 프레임(210)을 결합시킨다.

이렇게 지지 프레임(210)에 태양전지 모듈(300)의 고정이 완료되면, 고정 프레임(230)이 측면 프레임(220)을 감싸도록 고정 프레임(230)을 배치시킨 후 체결수단(400)으로 고정 프레임(230)과 측면 프레임(220)을 결합시킨다.

이후, 고정 프레임(230)의 제2 고정부(234)를 고정 지지대(100)에 삽입시킨 후 체결수단(400)으로 고정 프레임(230)과 고정 지지대(100)를 결합시킨다.

이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지 모듈 지지 구조물은 지지 프레임(210), 측면 프레임(220), 결합 프레임(250) 및 고정 프레임(230)의 구조가 단순하기 때문에 모듈 프레임(200)의 제조가 용이하고, 지지 프레임(210)의 상면 일측에 형성된 수용부(212)에 태양전지 모듈(300)을 삽입하여 태양전지 모듈(300)의 상부 및 하부를 고정시킴과 동시에 결합 프레임(250)으로 태양전지 모듈(300)의 측면을 고정 시키기 때문에 안정되고 견고한 지지 강성을 제공할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 이 발명의 상세한 설명에서는 이 발명의 바람직한 실시 예에 관해서 설명하였으나, 이는 이 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것일 뿐, 이 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 이 발명의 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형과 모방이 가능함을 물론이다. 따라서, 이 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져선 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 고정 지지대 106: 삽입홀
200: 모듈 프레임 210: 지지 프레임
212: 수용부 220: 측면 프레임
222: 제1 판형 부재 224: 제2 판형 부재
226: 제3 판형 부재 230: 고정 프레임
232: 제1 고정부 234: 제2 고정부
250: 결합 프레임 251: 삽입홈
252: 몸체 254: 돌출부
300: 태양전지 모듈 400: 체결수단

Claims

지면에서 상방으로 소정길이 연장된 고정 지지대;
상기 고정 지지대의 상단에 결속되는 모듈 프레임; 및
상기 모듈 프레임에 장착되는 태양전지 모듈을 포함하고,
상기 모듈 프레임은,
상기 태양전지 모듈의 상하 및 좌우 중 어느 하나의 가장자리 부분이 삽입되는 수용부가 상면 일측에 길이방향을 따라 형성된 지지 프레임;
상기 태양전지 모듈이 지지 프레임의 양단으로 이탈되는 것을 방지하기 위해 지지 프레임의 양단에 결합 되는 측면 프레임;
상기 태양전지 모듈의 가장자리 부분이 삽입되는 삽입홈이 몸체의 좌우방향 양측에 형성되고, 상기 몸체의 상하방향 양단에서 돌출된 돌출부가 상기 수용부에 삽입되게 상기 태양전지 모듈 사이에 설치된 결합 프레임;
상기 모듈 프레임이 고정 지지대에 고정되도록 일 측은 측면 프레임과 결합 되고, 타측은 고정 지지대와 결합 되는 고정 프레임; 및
상기 지지 프레임, 측면 프레임, 및 고정 프레임을 결합시키기 위한 체결수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 지지 구조물.
청구항 1에 있어서,
상기 측면 프레임은,
상기 지지 프레임의 단부에서 태양전지 모듈의 측면에 밀착되게 판 형태로 형성된 제1 판형 부재;
상기 제1 판형 부재와 수직하게 절곡되어 지지 프레임의 단부에 밀착되는 제2 판형 부재; 및
상기 제2 판형 부재와 수직하게 절곡되어 상기 지지 프레임의 하면에 밀착되는 제3 판형 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 지지 구조물.
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