KR102413165B1 - 상하좌우 회전형 태양광 발전장치 및 그 동작방법 - Google Patents

상하좌우 회전형 태양광 발전장치 및 그 동작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상하좌우 회전형 태양광 발전장치 및 그 동작방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 베란다 난간에 고정되어 있어 일간 태양의 이동 및 계절 변화에 의한 태양의 고도 변화로 최적의 발전을 할 수 없었던 종래의 태양광 발전장치를 개선하기 위해서, 모터를 이용하여 일간 태양의 위치에 따라 좌우 조정을 하고, 계절의 변화에 따른 태양의 고도 변화에 대응하는 상하 조정을 수행하여, 사시사철 최적의 태양광 발전이 될 수 있는, 상하좌우 회전형 태양광 발전장치 및 그 동작방법에 관한 것이다.

Description

상하좌우 회전형 태양광 발전장치 및 그 동작방법 {LEFT-RIGHT AND UP-DOWN TURNING SOLAR POWER GENERATING DEVICE AND AN OPERATING METHOD}
본 발명은 상하좌우 회전형 태양광 발전장치 및 그 동작방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 베란다 난간에 고정되어 있어 일간 태양의 이동 및 계절 변화에 의한 태양의 고도 변화로 최적의 발전을 할 수 없었던 종래의 태양광 발전장치를 개선하기 위해서, 모터를 이용하여 일간 태양의 위치에 따라 좌우 조정을 하고, 계절의 변화에 따른 태양의 고도 변화에 대응하는 상하 조정을 수행하여, 사시사철 최적의 태양광 발전이 될 수 있는, 상하좌우 회전형 태양광 발전장치 및 그 동작방법에 관한 것이다.
베란다에 설치하는 기존 태양광 발전장치는 베란다 난간에 고정형으로 설치되어 있어 베란다의 한쪽 방향으로만 태양광을 받을 수 있으며, 사계절의 변화에 따른 태양광 수직 각도를 반영할 수 없어 태양광 발전시간에 제한이 있다.
종래기술 중 하나인 태양 추적형 태양광 발전장치는 간단한 구조를 갖는 구동장치를 통하여 복수개의 태양전지 모듈을 지구의 자전에 따른 태양의 일주운동 및 지구의 공전에 따른 태양의 남중고도의 변화를 추적할 수 있도록 하여 발전효율이 증대되는 태양 추적형 태양광 발전장치에 관한 것으로, 태양광 패널만 회전하지 않고, 태양광 모듈 전체가 수평회전기구에 의해 좌우회전하고 있어 큰 면적의 설치공간이 필요하고, 바람 등으로 인해 패널 프레임이 영향을 받아 불안정할 수 있다.
종래기술 중 다른 하나인 태양 위치 추적 장치는 병렬구조로 형성된 다량의 태양 전지 패널을 한 쌍의 모터를 이용하여 양축 방향으로 방향전환이 가능하며, 태양 추적 시 태양 전지 패널이 이동방향 측으로 쏠려서 초기위치를 벗어나거나 파손되는 것을 방지할 수 있도록 고정력이 향상된 태양 전지 패널용 태양광 추적 장치에 관한 것으로, 상하 기울기 조정을 위해 회전축들을 각각 조정해야하며, 바람 등으로 인해 패널 프레임이 영향을 받아 불안정할 수 있다.
한편 현재 많은 가정들이 태양광 발전장치에 관심이 많아 베란다에 가정용 태양광 설치장치를 설치하고 있다. 하지만 일반적인 가정용 태양광 발전장치는 전기의 생산이 소량이기 때문에 전기의 활용성이 적다. 따라서 전기를 최대로 생산해내어 활용성이 다양해질 수 있도록 태양광을 최대로 얻을 수 있는 태양광 발전장치의 개발이 요구된다. 또한 가정용 태양광 발전장치는 베란다에 설치되므로 태풍이나 바람이 세질 경우 낙하의 위험을 줄일 수 있는 기술개발이 요구된다.
(특허문헌1)한국등록특허공보 제10-0961248호, "태양 추적형 태양광 발전장치"(2010.06.03.) (특허문헌2)한국등록특허공보 제10-1070243호, "태양 위치 추적 장치"(2011.10.06.)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 모터를 이용하여 일간 태양의 위치에 따라 좌우 조정을 하고, 계절의 변화에 따른 태양의 고도 변화에 대응하기 위한 상하 조정을 수행하여, 사시사철 최적의 태양광 발전이 될 수 있는, 상하좌우 회전형 태양광 발전장치 및 그 동작방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 상하좌우 회전형 태양광 발전장치는 모터를 이용하여 일간 태양의 위치에 따라 태양광 패널을 좌우 조정하는 자동 좌우 회전 장치; 계절의 변화에 따른 태양의 고도 변화에 대응하기 위해 태양광 패널을 상하 조정하는 수동형 상하 회전 장치; 상기 태양광 패널이 좌우 방향으로 회전 가능하게 연결되는 좌우회전 보조판; 및 상단이 상기 좌우회전 보조판의 상단과 힌지 결합되는 상하회전 보조판;을 포함하고, 상기 수동형 상하 회전 장치는, 상기 좌우회전 보조판의 후면에 상하 방향으로 형성되어 제1힌지가 상하로 이동 가능하게 구성되는 더브 테일판; 상기 더브 테일판에 결합되어 상기 더브 테일판을 따라 상기 좌우회전 보조판의 상하로 이동하는 제1힌지; 상기 상하회전 보조판의 하단에 결합되는 제2힌지; 상기 제1힌지와 상기 제2힌지를 연결하여, 상기 좌우회전 보조판의 상하로 이동하여 상기 좌우회전 보조판을 상하 방향으로 회동시키는 연결대; 상기 제1힌지의 위치를 고정시키기 위한 제1 나비형 볼트; 및 상기 연결대가 회동한 후, 상기 연결대를 고정시키기 위한 제2 나비형 볼트;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 자동 좌우 회전 장치는 제어부의 제어에 의해 회전하며, 크랭크를 이동시키는 감속기 부착형 스텝모터; 스텝모터의 회전을 받아 움직이는 크랭크; 크랭크에 부착되어 움직이는 수평바; 및 수평바와 연계하여 좌우로 회전하여 태양광 판넬을 좌우로 회전시키는 회전형부재;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 수동형 상하 회전 장치는 제1힌지를 상하로 이동시키는 더브 테일판; 더브 테일판에 부착되어 좌우회전 보조판을 따라 상하로 이동하는 제1힌지; 태양광 판넬 좌우 회전 보조판과 상하 회전 보조판을 연결하여 태양광 판넬 좌우 회전 보조판의 상하로 이동하는 연결대; 더브 테일판에 부착되어 있는 제1힌지의 위치를 고정시키기 위한 제1 나비형 볼트; 및 태양광 판넬 상하 움직임 보조판을 상하로 움직이게 한 뒤 고정시키는 제2 나비형 볼트;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 상하좌우 회전형 태양광 발전장치는 사용자가 태양광 패널의 전면이 정남향을 향하도록 초기 설정하기 위한 나침반을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 상하좌우 회전형 태양광 발전장치는 남향을 확인하기 위하여 제어부에 부착하거나 내장되는 나침반을 더 포함하고, 상기 제어부가 나침반의 방향 정보를 이용하여 스텝모터를 제어하여 태양광 패널의 전면이 정남향을 향하도록 초기 설정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 상하좌우 회전형 태양광 발전장치는 현재 시간대를 측정하기 위한 타이머를 더 포함하고, 제어부가 타이머로부터 현재 시간대 정보를 일정 시간 단위로 읽어와서 스텝모터의 구동을 제어하여, 태양광 패널이 태양이 위치한 방향과 평행하도록 태양광 패널을 좌우로 회전시키거나, 또는 아침시간대는 태양광 패널이 동쪽을 보도록 하고 점심때는 남향, 늦은 오후에는 서쪽을 보도록 태양광 패널을 좌우로 회전시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 상하좌우 회전형 태양광 발전장치의 동작방법은 상하좌우 회전형 태양광 발전장치의 동작방법에 있어서, 자동 좌우 회전장치가 모터를 이용하여 일간 태양의 위치에 따라 태양광 패널을 좌우 조정하는 자동 좌우 회전단계; 및 수동형 상하 회전 장치가 계절의 변화에 따른 태양의 고도 변화에 대응하기 위해 태양광 패널을 상하 조정하는 상하 회전단계;를 포함하여 구성되고, 상기 상하좌우 회전형 태양광 발전장치는, 상기 태양광 패널이 좌우 방향으로 회전 가능하게 연결되는 좌우회전 보조판; 및 상단이 상기 좌우회전 보조판의 상단과 힌지 결합되는 상하회전 보조판;을 포함하고, 상기 수동형 상하 회전 장치는, 상기 좌우회전 보조판의 후면에 상하 방향으로 형성되어 제1힌지가 상하로 이동 가능하게 구성되는 더브 테일판; 상기 더브 테일판에 결합되어 상기 더브 테일판을 따라 상기 좌우회전 보조판의 상하로 이동하는 제1힌지; 상기 상하회전 보조판의 하단에 결합되는 제2힌지; 상기 제1힌지와 상기 제2힌지를 연결하여, 상기 좌우회전 보조판의 상하로 이동하여 상기 좌우회전 보조판을 상하 방향으로 회동시키는 연결대; 상기 제1힌지의 위치를 고정시키기 위한 제1 나비형 볼트; 및 상기 연결대가 회동한 후, 상기 연결대를 고정시키기 위한 제2 나비형 볼트;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 자동 좌우 회전 장치는 제어부의 제어에 의해 회전하며, 크랭크를 이동시키는 감속기 부착형 스텝모터; 스텝모터의 회전을 받아 움직이는 크랭크; 크랭크에 부착되어 움직이는 수평바; 및 수평바와 연계하여 좌우로 회전하여 태양광 판넬을 좌우로 회전시키는 회전형부재;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 수동형 상하 회전 장치는 제1힌지를 상하로 이동시키는 더브 테일판; 더브 테일판에 부착되어 좌우회전 보조판을 따라 상하로 이동하는 제1힌지; 태양광 판넬 좌우 회전 보조판과 상하 회전 보조판을 연결하여 태양광 판넬 좌우 회전 보조판의 상하로 이동하는 연결대; 더브 테일판에 부착되어 있는 제1힌지의 위치를 고정시키기 위한 제1 나비형 볼트; 및 태양광 판넬 상하 움직임 보조판을 상하로 움직이게 한 뒤 고정시키는 제2 나비형 볼트;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 자동 좌우 회전단계 이전에, 제어부가 나침반의 방향 정보를 이용하여 스텝모터를 제어하여 태양광 패널의 전면이 정남향을 향하도록 설정하는 초기설정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 자동 좌우 회전단계는 제어부가 타이머로부터 현재 시간대 정보를 일정 시간 단위로 읽어와서 스텝모터의 구동을 제어하여, 태양광 패널이 태양이 위치한 방향과 평행하도록 태양광 패널을 좌우로 회전시키는 과정, 또는 제어부가 아침시간대는 태양광 패널이 동쪽을 보도록 하고 점심때는 남향, 늦은 오후에는 서쪽을 보도록 태양광 패널을 좌우로 회전시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 상하좌우 회전형 태양광 발전장치의 동작방법을 실행하는 프로그램을 기록하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 상하좌우 회전형 태양광 발전장치는 현재 일반적인 가정에서 사용하고 있는 아파트 등의 가정용 태양광 발정장치를 대체할 수 있는 제품으로 활용될 수 있다. 또한 이동식 캠핑용 태양광 발전장치로 사용하여 이동하면서 전기가 필요할 때 사용할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 태양광 발전장치는 태양광을 최대로 얻기 때문에 LED 전구를 사용하여 식물의 수경재배에 활용하는 등 전기의 활용성이 다양해진다. 태양광 발전장치는 콘트롤러를 통해 12V로 발전되어 수경재배장치에 공급되고 남는 전기는 딥싸이클 배터리로 충전된다. 야간 등 태양광이 없는 상태에서는 딥싸이클 배터리에 충전된 전기를 이용하여 수경재배를 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 상하좌우 회전형 태양광 발전장치의 전면도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 상하좌우 회전형 태양광 발전장치의 후면도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상하좌우 회전형 태양광 발전장치의 좌측면도와 우측면도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 상하좌우 회전형 태양광 발전장치의 정면도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 상하좌우 회전형 태양광 발전장치의 동작방법을 도시한 것이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구성된다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 상하좌우 회전형 태양광 발전장치는 베란다 난간에 고정되어 있어 일간 태양의 이동 및 계절 변화에 의한 태양의 고도 변화로 최적의 발전을 할 수 없었던 종래의 태양광 발전장치를 개선하기 위해서, 모터를 이용하여 일간 태양의 위치에 따라 좌우 조정을 수행하는 자동 좌우 회전 장치로서 동작하고, 또한 계절의 변화에 따른 태양의 고도 변화에 대응하기 위한 수동형 상하 회전 장치로서 동작하여, 사시사철 최적의 태양광 발전이 될 수 있는, 상하좌우 회전형 태양광 발전 장치를 제공한다.
현재 일반적인 가정용 태양광 발전장치의 경우 고정형이기 때문에 한쪽 방향으로만 태양광을 받아 태양광을 최대로 얻지 못하였다. 이를 개선하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 상하좌우 회전형 태양광 발전장치는 태양광 발전장치를 창문 버티컬 형으로 만들어 모터를 이용하여 좌우로 회전할 수 있도록 하여 아침 저녁에도 태양광을 발전할 수 있도록 구성되며, 사계절의 태양광 수직 각도를 맞추기 위해 상하로 회전이 가능하도록 구성한다. 본 발명에서는 상하 좌우 회전형 태양광 발전장치로 구성하여, 사계절의 변화를 고려하여 상하 좌우의 각도를 조정할 수 있기 때문에 태양광을 최대로 얻을 수 있다.
또한 모터를 이용하여 수분에서 수시간 범위에서 한번씩 태양광을 좌우 회전하면서 최고의 태양광 수집부위를 확인하고, 그 위치에서 태양광 발전을 하게 하며, 계절에 따른 태양광 수직고도 조정을 위해 수동형 상하 회전 장치를 포함하여 구성된다. 구체적으로 모터를 이용하여 수분에서 수시간 범위에서 한번씩 태양광 패널이 좌우 회전하면서 최고의 태양광 수집 부위를 학인하고 그 위치에서 태양광 발전을 할 수 있기 때문에 태양광을 최대로 얻을 수 있게 된다. 또한 태풍이나 바람이 세질 경우 태양광 패널이 안쪽으로 이동가능하도록 구성함으로써 낙하의 위험이 떨어지게 된다.
이하에서는 도 1-4를 참조하여 본 발명의 상하좌우 회전형 태양광 발전장치에 대해 더 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 상하좌우 회전형 태양광 발전장치의 전면도를 도시한 것이다. 도 1에서 보듯이, 본 발명의 일실시예에 따른 상하좌우 회전형 태양광 발전장치는 태양광 판넬(111), 좌우회전 보조판(112), 상하회전 보조판(113), 스텝모터(114), 크랭크(115), 수평바(116), 회전형부재(117)를 포함하여 구성된다.
태양광 판넬(111)은 태양광을 수집하는 수단으로서, 상용제품을 사용할 수 있다.
좌우회전 보조판(112)은 태양광 판넬의 좌우 회전을 위한 보조판이다.
상하회전 보조판(113)은 태양광 판넬의 상하 회전을 위한 보조판이다.
스텝모터(114)는 제어부의 제어에 의해 회전하며, 크랭크를 이동시키는 감속기 부착형 스텝모터이다.
크랭크(115)는 스텝모터(114)의 회전을 받아 움직이는 크랭크이다.
수평바(116)는 크랭크(115)에 부착되어 움직이는 수평바이다.
회전형부재(117)는 수평바(116)와 연계하여 좌우로 회전하여 태양광 판넬(111)을 좌우로 회전시킨다.
본 발명의 일실시예에 따른 상하좌우 회전형 태양광 발전장치는 일간 태양의 위치를 추적하기 위한 자동 좌우 회전 장치로서 동작하기 위하여, 자동 좌우 회전 장치의 구성으로 감속기 부착형 스텝모터(114), 크랭크(115), 수평바(116), 회전형부재(117)를 포함하고, 이들의 동작을 이용하여 자동으로 좌우 틸트(조정) 기능을 수행하게 된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 상하좌우 회전형 태양광 발전장치의 후면도를 도시한 것이다.
도 2에서 보듯이, 본 발명의 일실시예에 따른 상하좌우 회전형 태양광 발전장치는 도 1에 도시된 좌우회전 보조판(112), 상하회전 보조판(113) 외에도 더브 테일판(123), 제1힌지(124), 제1나비형 볼트(125), 연결대(126), 제2 나비형 볼트(127), 제2힌지(128)를 더 포함하여 구성된다.
좌우회전 보조판(112)은 태양광 판넬의 좌우 회전을 위한 보조판이다.
상하회전 보조판(113)은 태양광 판넬의 상하 회전을 위한 보조판이다.
더브 테일판(123)은 제1힌지(124)가 상하로 이동할 수 있도록 한다.
제1힌지(124)는 더브 테일판(123)에 부착되어 좌우회전 보조판(112)을 따라 상하로 이동한다.
제1나비형 볼트(125)는 더브 테일판(123)에 부착되어 있는 제1힌지(124)의 위치를 고정시키기 위한 나비형 볼트이다.
연결대(126)는 태양광 판넬 좌우 회전 보조판(112)과 상하 회전 보조판(113)을 연결하여 태양광 판넬 좌우 회전 보조판(112)의 상하로 이동하게 되는 연결대이다.
제2 나비형 볼트(127)은 태양광 판넬 상하 움직임 보조판(113)을 상하로 움직이게 한 뒤 고정시키기 위한 나비형 볼트이다.
제2힌지(128)은 상하회전 보조판(113)에 부착된 힌지이다.
본 발명의 일실시예에 따른 상하좌우 회전형 태양광 발전장치는 태양의 상하 고도를 맞추기 위한 수동형 상하 회전 장치로서 동작하기 위하여, 수동형 상하 회전 장치의 구성으로, 더브 테일판(123), 제1힌지(124), 연결대(126), 제1,제2 나비형 볼트(125, 127)를 포함하고, 이들의 동작을 이용하여 수동으로 상하 기울기 틸트(조정) 기능을 수행하게 된다. 또한 태풍이나 바람이 세질 경우 상하 기울기 틸트 기능을 이용하여 태양광 패널(111)이 안쪽으로 이동가능하도록 구성함으로써 낙하의 위험이 낮아지게 한다. 제1힌지(124)가 더브 테일판(123)에 부착되어 좌우회전 보조판(112)을 따라 상하로 이동하는데, 상부로 최대한 이동하게 되면 태양광 패널(111)이 안쪽으로 이동하게 된다. 가령, 베란다에 본 발명의 태양광 발전장치가 설치된다면, 제1힌지(124)가 상부로 최대한 이동하게 되면 태양광 패널(111)의 하부가 베란다 쪽으로 이동하게 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상하좌우 회전형 태양광 발전장치의 좌측면도와 우측면도를 도시한 것이다. 도 3은 도1,2의 각 구성의 위치를 보다 명확히 이해할 수 있도록 한다. 도 3에서 보듯이, 도 1에서 태양광 판넬(111), 좌우회전 보조판(112), 상하회전 보조판(113), 스텝모터(114), 크랭크(115), 수평바(116), 회전형부재(117), 도 2에서 좌우회전 보조판(112), 상하회전 보조판(113), 더브 테일판(123), 제1힌지(124), 제1나비형 볼트(125), 연결대(126), 제2 나비형 볼트(127), 제2힌지(128)의 위치 관계를 잘 보여주고 있다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 상하좌우 회전형 태양광 발전장치의 정면도를 도시한 것이다.
도 4에서 보듯이, 또한 본 발명의 다른 일실시예에 따른 상하좌우 회전형 태양광 발전장치는 도 1,2의 구성에 나침반(118), 타이머(119), 제어부(120)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 나침반(118), 타이머(119), 제어부(120)는 자동 좌우 회전 장치의 일부 구성으로서 포함된다. 상하좌우 회전형 태양광 발전장치의 특정 부분(가령, 상단 왼쪽)이나 제어부(가령, 보드내 포함)에 나침반(118)을 부착하여서, 나침반(118)을 이용하여 태양광 패널(111)의 전면이 정남향을 향하도록 초기 설정되고, 제어부(120)가 스텝모터의 구동을 제어하여 시간대 별로 태양의 위치를 180도 좌표계에 분할 시켜 태양의 위치에 해당하는 만큼 태양광 패널(111)이 회전하도록 제어한다. 별도로 태양광의 조도를 측정하지 않고 태양과 정면으로 태양광 패널이 움직이도록 한다. 이를 위해 시간대 별로 타이머(119)를 이용하여 제어부(120)가 스텝모터(114)를 구동하여 태양광 패널(111)을 움직이도록 제어한다.
도 4의 본 발명의 다른 일실시예에 따른 상하좌우 회전형 태양광 발전장치 내에 나침반(118)을 부착하는 위치와 관련하여, 나침판(118)은 태양광 발전장치 상부의 일부분(가령, 상단 왼쪽)에 부착할 수 있다. 일예로 나침판(118)은 스텝모터(114)나 태양광 패널(111)과 연계되지 않고, 태양광 발전장치의 사용자(관리자)가 남향을 파악하는 경우에는 태양광 발전장치 상부의 어느 특정 부분에 부착하면 된다. 다른 일예로 나침판(118)을 스텝모터(114)나 태양광 패널(111)과 연계하는 경우에는 나침판(118)의 남향을 확인하기 위하여 제어부(120)에 부착하거나 내장할 수 있다. 나침판(118)이 제어부(120)에 부착되거나 내장되는 경우에는, 제어부가 나침반(118)의 방향 정보를 이용하여 태양광 패널(111)의 전면이 정남향을 향하도록 스텝모터를 제어하여 초기 설정될 수 있다.
도 4의 본 발명의 다른 일실시예에 따른 상하좌우 회전형 태양광 발전장치 내에 타이머(119)를 부착하는 위치와 관련하여, 타이머는 일예로 제어부(120)에 부착되거나 제어부에 내장될 수 있으며, 현재시간대를 측정하는 역할을 수행한다. 스템모터 제어를 수행하는 제어부(120)는 상용으로 모터 제어에 사용되는 아두이노 전자보드에 의해 구현될 수 있다. 상기 제어부는 타이머(119)로부터 현재 시간대(1시간 단위, 또는 30분 단위 등 가능) 정보를 읽어와서 스텝모터(114)의 구동을 제어하는데, 태양이 동에서 남을 거쳐 서향으로 이동하기 때문에 태양의 동향과 서쪽 위치를 분할시켜 아침시간대는 동쪽을 보도록 하고 점심때는 남향, 늦은 오후에는 서향을 보도록 스텝모터(114)로 태양광 패널(111)을 회전시킨다. 시간대는 일예로 아침(8시), 점심(12시), 늦은 오후(4시) 등 4시간 단위일 수 있고, 다른 일예로 시간대는 수분에서 수시간 단위가 될 수도 있다. 계절에 상관없이 태양의 좌우 이동은 거의 일정하기 때문에 태양광의 수광량에 관계없이 태양이 위치한 방향과 평행하게 일치시키도록 한다. 별도로 태양광량 측정장치를 사용할 필요는 없다. 태양광 패널의 좌우회전은 하루시간대를 기준으로 하기 때문에 제어부의 제어에 의해 스텝모터로 자동회전을 시키지만, 상하회전은 봄 여름 가을 겨울 4계절을 기준으로 하기 때문에 자주 이동할 필요가 없어 사용자(관리자)가 수동으로 태양광 패널(120)을 조절할 수 있도록 한다. 상하회전은 1월~12월까지 눈금을 나누어서 해당 월에 해당 눈금까지 수동으로 기울여서 고정시키게 된다.
도 1-4에 도시된 본 발명에 따른 상하좌우 회전형 태양광 발전장치는 현재 일반적인 가정에서 사용하고 있는 아파트 등의 가정용 태양광 발정장치를 대체할 수 있는 제품으로 활용될 수 있다. 또한 이동식 캠핑용 태양광 발전장치로 사용하여 이동하면서 전기가 필요할 때 사용할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 태양광 발전장치는 태양광을 최대로 얻기 때문에 LED 전구를 사용하여 식물의 수경재배에 활용하는 등 전기의 활용성이 다양해진다. 태양광 발전장치는 콘트롤러를 통해 12V로 발전되어 수경재배장치에 공급되고 남는 전기는 딥싸이클 배터리로 충전된다. 야간 등 태양광이 없는 상태에서는 딥싸이클 배터리에 충전된 전기를 이용하여 수경재배를 할 수 있도록 동작할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 상하좌우 회전형 태양광 발전장치의 동작방법을 도시한 것이다.
도 5에서 보듯이, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 상하좌우 회전형 태양광 발전장치의 동작방법은 초기 설정단계(S100), 자동 좌우 회전단계(S200), 상하 회전단계(S300)를 포함하여 구성된다.
상기 초기 설정단계(S100)는 자동 좌우 회전단계 이전에 수행되며, 제어부가 나침반의 방향 정보를 이용하여 스텝모터를 제어하여 태양광 패널의 전면이 정남향을 향하도록 설정하는 단계이다. 또한 사용자가 나침반의 방향 정보를 참조하여 태양광 패널의 전면이 정남향을 향하도록 수동으로 설정이 될 수도 있다.
상기 자동 좌우 회전단계(S200)에서는 자동 좌우 회전 장치가 모터를 이용하여 일간 태양의 위치에 따라 태양광 패널을 좌우 조정하는 단계이다. 상기 자동 좌우 회전 장치는 제어부의 제어에 의해 회전하며, 크랭크를 이동시키는 감속기 부착형 스텝모터; 스텝모터의 회전을 받아 움직이는 크랭크; 크랭크에 부착되어 움직이는 수평바; 및 수평바와 연계하여 좌우로 회전하여 태양광 판넬을 좌우로 회전시키는 회전형부재;를 포함하여 구성된다. 상기 자동 좌우 회전단계는 제어부가 타이머로부터 현재 시간대 정보를 일정 시간 단위로 읽어와서 스텝모터의 구동을 제어하여, 태양광 패널이 태양이 위치한 방향과 평행하도록 태양광 패널을 좌우로 회전시키는 과정, 또는 제어부가 아침시간대는 태양광 패널이 동쪽을 보도록 하고 점심때는 남향, 늦은 오후에는 서쪽을 보도록 태양광 패널을 좌우로 회전시키는 과정을 더 포함할 수 있다.
상하 회전단계(S300)는 수동형 상하 회전 장치가 계절의 변화에 따른 태양의 고도 변화에 대응하기 위해 태양광 패널을 상하 조정하는 단계이다, 상기 수동형 상하 회전 장치는 제1힌지를 상하로 이동시키는 더브 테일판; 더브 테일판에 부착되어 좌우회전 보조판을 따라 상하로 이동하는 제1힌지; 태양광 판넬 좌우 회전 보조판과 상하 회전 보조판을 연결하여 태양광 판넬 좌우 회전 보조판의 상하로 이동하는 연결대; 더브 테일판에 부착되어 있는 제1힌지의 위치를 고정시키기 위한 제1 나비형 볼트; 및 태양광 판넬 상하 움직임 보조판을 상하로 움직이게 한 뒤 고정시키는 제2 나비형 볼트;를 포함하여 구성된다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 상하좌우 회전형 태양광 발전장치의 동작방법은 다양한 전자적으로 정보를 처리하는 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 저장 매체에 기록될 수 있다. 저장 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
저장 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 저장 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 전자적으로 정보를 처리하는 장치, 예를 들어, 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 상하좌우 회전형 태양광 발전장치에 있어서,
    모터를 이용하여 일간 태양의 위치에 따라 태양광 패널을 좌우 조정하는 자동 좌우 회전 장치;
    계절의 변화에 따른 태양의 고도 변화에 대응하기 위해 태양광 패널을 상하 조정하는 수동형 상하 회전 장치;
    상기 태양광 패널이 좌우 방향으로 회전 가능하게 연결되는 좌우회전 보조판; 및
    상단이 상기 좌우회전 보조판의 상단과 힌지 결합되는 상하회전 보조판;을 포함하고,
    상기 수동형 상하 회전 장치는,
    상기 좌우회전 보조판의 후면에 상하 방향으로 형성되어 제1힌지가 상하로 이동 가능하게 구성되는 더브 테일판;
    상기 더브 테일판에 결합되어 상기 더브 테일판을 따라 상기 좌우회전 보조판의 상하로 이동하는 제1힌지;
    상기 상하회전 보조판의 하단 후면에 결합되는 제2힌지; 및
    상기 제1힌지와 상기 제2힌지를 연결하여, 상기 좌우회전 보조판의 상하로 이동하여 상기 좌우회전 보조판을 상하 방향으로 회동시키는 연결대;
    상기 제1힌지의 위치를 고정시키기 위한 제1 나비형 볼트; 및
    상기 연결대가 회동한 후, 상기 연결대를 고정시키기 위한 제2 나비형 볼트;
    를 포함하며,
    상기 좌우회전 보조판의 외측 상단과 상기 상하회전 보조판의 내측 상단이 결합되고,
    상기 제1힌지가 상기 더브 테일판의 상부로 이동되어 상기 좌우회전 보조판이 상기 상하회전 보조판의 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 상하좌우 회전형 태양광 발전장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 자동 좌우 회전 장치는
    제어부의 제어에 의해 회전하며, 크랭크를 이동시키는 감속기 부착형 스텝모터;
    스텝모터의 회전을 받아 움직이는 크랭크;
    크랭크에 부착되어 움직이는 수평바; 및
    수평바와 연계하여 좌우로 회전하여 태양광 판넬을 좌우로 회전시키는 회전형부재;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상하좌우 회전형 태양광 발전장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 상하좌우 회전형 태양광 발전장치는
    사용자가 태양광 패널의 전면이 정남향을 향하도록 초기 설정하기 위한 나침반을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상하좌우 회전형 태양광 발전장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 상하좌우 회전형 태양광 발전장치는
    남향을 확인하기 위하여 제어부에 부착하거나 내장되는 나침반을 더 포함하고,
    상기 제어부가 나침반의 방향 정보를 이용하여 스텝모터를 제어하여 태양광 패널의 전면이 정남향을 향하도록 초기 설정하는 것을 특징으로 하는 상하좌우 회전형 태양광 발전장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 상하좌우 회전형 태양광 발전장치는
    현재 시간대를 측정하기 위한 타이머를 더 포함하고,
    제어부가 타이머로부터 현재 시간대 정보를 일정 시간 단위로 읽어와서 스텝모터의 구동을 제어하여, 태양광 패널이 태양이 위치한 방향과 평행하도록 태양광 패널을 좌우로 회전시키거나, 또는 아침시간대는 태양광 패널이 동쪽을 보도록 하고 점심때는 남향, 늦은 오후에는 서쪽을 보도록 태양광 패널을 좌우로 회전시키는 것을 특징으로 하는 상하좌우 회전형 태양광 발전장치.
  7. 상하좌우 회전형 태양광 발전장치의 동작방법에 있어서,
    자동 좌우 회전장치가 모터를 이용하여 일간 태양의 위치에 따라 태양광 패널을 좌우 조정하는 자동 좌우 회전단계; 및
    수동형 상하 회전 장치가 계절의 변화에 따른 태양의 고도 변화에 대응하기 위해 태양광 패널을 상하 조정하는 상하 회전단계;를 포함하여 구성되고,
    상기 상하좌우 회전형 태양광 발전장치는,
    상기 태양광 패널이 좌우 방향으로 회전 가능하게 연결되는 좌우회전 보조판; 및
    상단이 상기 좌우회전 보조판의 상단과 힌지 결합되는 상하회전 보조판;을 포함하고,
    상기 수동형 상하 회전 장치는,
    상기 좌우회전 보조판의 후면에 상하 방향으로 형성되어 제1힌지가 상하로 이동 가능하게 구성되는 더브 테일판;
    상기 더브 테일판에 결합되어 상기 더브 테일판을 따라 상기 좌우회전 보조판의 상하로 이동하는 제1힌지;
    상기 상하회전 보조판의 하단 후면에 결합되는 제2힌지;
    상기 제1힌지와 상기 제2힌지를 연결하여, 상기 좌우회전 보조판의 상하로 이동하여 상기 좌우회전 보조판을 상하 방향으로 회동시키는 연결대;
    상기 제1힌지의 위치를 고정시키기 위한 제1 나비형 볼트; 및
    상기 연결대가 회동한 후, 상기 연결대를 고정시키기 위한 제2 나비형 볼트;
    를 포함하며,
    상기 좌우회전 보조판의 외측 상단과 상기 상하회전 보조판의 내측 상단이 결합되고,
    상기 제1힌지가 상기 더브 테일판의 상부로 이동되어 상기 좌우회전 보조판이 상기 상하회전 보조판의 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 상하좌우 회전형 태양광 발전장치의 동작방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 자동 좌우 회전 장치는
    제어부의 제어에 의해 회전하며, 크랭크를 이동시키는 감속기 부착형 스텝모터;
    스텝모터의 회전을 받아 움직이는 크랭크;
    크랭크에 부착되어 움직이는 수평바; 및
    수평바와 연계하여 좌우로 회전하여 태양광 판넬을 좌우로 회전시키는 회전형부재;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상하좌우 회전형 태양광 발전장치의 동작방법.
  9. 삭제
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 자동 좌우 회전단계 이전에, 제어부가 나침반의 방향 정보를 이용하여 스텝모터를 제어하여 태양광 패널의 전면이 정남향을 향하도록 설정하는 초기설정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상하좌우 회전형 태양광 발전장치의 동작방법.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 자동 좌우 회전단계는
    제어부가 타이머로부터 현재 시간대 정보를 일정 시간 단위로 읽어와서 스텝모터의 구동을 제어하여, 태양광 패널이 태양이 위치한 방향과 평행하도록 태양광 패널을 좌우로 회전시키는 과정, 또는 제어부가 아침시간대는 태양광 패널이 동쪽을 보도록 하고 점심때는 남향, 늦은 오후에는 서쪽을 보도록 태양광 패널을 좌우로 회전시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상하좌우 회전형 태양광 발전장치의 동작방법.
  12. 제 7 항, 제 8 항, 제 10 항, 제 11 항 중 어느 한 항의 방법을 실행하는 프로그램을 기록한 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.
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