KR200396395Y1

KR200396395Y1 - 태양광 추적 장치

Info

Publication number: KR200396395Y1
Application number: KR20-2005-0019420U
Authority: KR
Inventors: 주봉채
Original assignee: (주)진영엔지니어링
Priority date: 2005-07-04
Filing date: 2005-07-04
Publication date: 2005-09-21

Abstract

본 고안은 태양광 추적 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강한 바람으로 태양에너지수집판넬에 큰 풍압이 가해지는 경우에 태양에너지수집판넬을 수평으로 눕힘으로써 태양에너지수집판넬의 전복을 방지할 수 있는 태양광 추적 장치를 제공하는 것이다.

본 고안에 따른 태양광 추적 장치는, 태양의 고도와 방위의 변화에 따라 태양광을 추적할 수 있도록 태양에너지판넬을 연직의 스윙축과 수평의 요잉축을 중심으로 회전시키기 위한 태양광 추적 장치에 있어서, 지지프레임과, 상기 태양에너지판넬이 상기 요잉축을 중심으로 회전가능하게 결합되고, 상기 지지프레임에 상기 스윙축을 중심으로 회전가능하게 결합된 스윙프레임과, 상기 스윙프레임을 상기 스윙축을 중심으로 회전시키기 위한 스윙구동수단과, 상기 스윙프레임에 설치되어 상기 스윙프레임과 일체로 회전되면서 상기 태양에너지판넬을 상기 요잉축을 중심으로 회동시키기 위한 요잉구동수단과, 태양의 고도와 방위의 변화에 따라 상기 스윙구동수단 및 상기 요잉구동수단의 구동을 제어하고, 소정 이상의 풍속에서 상기 태양에너지판넬이 수평이 되도록 상기 요잉구동수단의 구동을 제어하기 위한 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

태양광 추적 장치{DEVICE FOR TRACKING SUNLIGHT}

태양광 추적 장치는 태양의 고도나 방위를 측정하거나 시간에 맞추어 미리 프로그램된 방법에 따라 태양열 집열장치나 태양광 발전장치의 태양에너지수집판넬이 태양을 추적하도록 하기 위한 장치이다. 여기서 태양에너지수집판넬은 태양광으로부터 열에너지를 얻는 태양광 집열 판넬이나 태양광으로부터 전기에너지를 얻는 태양광 발전 판넬 등과 같이 태양광을 흡수하기 위한 판형상의 판넬을 모두 포함하는 개념이다.

일반적으로 태양광 추적은 연직 방향의 스윙축선을 중심으로 태양에너지수집판넬 등을 선회시켜 태양의 방위를 추적하는 태양광 추적 장치의 스윙(swing) 작동과 좌우 방향의 요잉축선을 중심으로 태양에너지수집판넬 등을 회동시켜 태양의 고도를 추적하는 태양광 추적 장치의 요잉(yawing) 작동에 의해 이루어진다.

상기와 같은 태양광 추적 장치에 의해 태양을 추적하도록 회전되는 태양에너지수집판넬은 대용량의 전력 생산을 위해서 그 면적이 넓어지게 되며, 그에 따라 상기 태양에너지수집판넬에는 바람에 의해 큰 풍압이 걸리게 되며, 이에 따라 상기 태양에너지수집판넬은 전복될 위험성을 갖는다.

종래의 태양광 추적 장치는 태양에너지수집판넬이 지면에 대하여 소정 각도를 갖도록 세워진 상태로만 작동된다. 그런데, 바람은 주로 지면에 대하여 수평인 방향으로 형성된다. 일반적으로 풍압은 바람의 방향과 연직인 연직면에 가해진다. 따라서 지면에 대하여 세워진 태양에너지수집판넬에는 큰 풍압이 걸리게 된다.

본 고안은 상기와 같은 점을 인식하여 안출된 것으로 강한 바람이 부는 경우에 태양에너지수집판넬을 수평으로 눕힘으로써 태양에너지수집판넬에 가해지는 풍압을 낮춰 태양에너지판넬의 전복을 방지할 수 있는 태양광 추적 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 태양광 추적 장치는, 태양의 고도와 방위의 변화에 따라 태양광을 추적할 수 있도록 태양에너지수집판넬을 연직의 스윙축과 수평의 요잉축을 중심으로 회전시키기 위한 태양광 추적 장치에 있어서, 지지프레임과, 상기 태양에너지수집판넬이 상기 요잉축을 중심으로 회전가능하게 결합되고, 상기 지지프레임에 상기 스윙축을 중심으로 회전가능하게 결합된 스윙프레임과, 상기 스윙프레임을 상기 스윙축을 중심으로 회전시키기 위한 스윙구동수단과, 상기 스윙프레임에 설치되어 상기 스윙프레임과 일체로 회전되면서 상기 태양에너지수집판넬을 상기 요잉축을 중심으로 회동시키기 위한 요잉구동수단과, 태양의 고도와 방위의 변화에 따라 상기 스윙구동수단 및 상기 요잉구동수단의 구동을 제어하고, 소정 이상의 풍속에서 상기 태양에너지수집판넬이 수평이 되도록 상기 요잉구동수단의 구동을 제어하기 위한 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안에 따른 태양광 추적 장치는, 상기 스윙프레임에는 상기 태양에너지수집판넬이 수평이 되는 상태에서 그 배면이 지지되기 위한 지지부가 구비된 것을 특징으로 한다.

이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 고안에 따른 태양광 추적 장치를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안의 제1실시예에 따른 태양광 추적 장치를 도시한 측면도이고, 도 2는 본 고안의 제1실시예에 따른 태양광 추적 장치에서 태양에너지수집판넬이 수평으로 눕혀진 상태를 도시한 측면도이며, 도 3은 본 고안의 제1실시예에 따른 태양광 추적 장치에서 태양에너지수집판넬이 수평으로 눕혀진 상태를 도시한 정면도이다.

상술한 바와 같이 본 고안의 제1실시예에 따른 태양광 추적 장치(100)는 태양의 고도와 방위의 변화에 따라 태양광을 추적할 수 있도록 태양에너지판넬(150)을 연직 방향의 스윙축선(S)과 좌우 방향의 요잉축선(Y)을 중심으로 회전시키기 위한 것이다.

도면을 참조하면, 본 고안의 제1실시예에 따른 태양광 추적 장치(100)는 지지프레임(110), 스윙프레임(120), 스윙구동수단(130), 요잉구동수단(140), 태양에너지수집판넬(150), 및 제어수단을 포함하여 구성된다.

상기 지지프레임(110)은 지면에 고정적으로 설치되어 상기 스윙프레임(120)을 회전지지하기 위한 것이다. 상기 지지프레임(110)은 지면에 연직으로 세워진 수개의 다리부(111)와, 상기 다리(111)에 결합된 지지부(112)로 구성된다. 상기 스윙프레임(120)은 상기 스윙축지지부(112)에 회전 지지된다.

상기 스윙프레임(120)은 상기 지지프레임(110)에 상기 스윙축(S)을 중심으로 회전가능하게 결합되어 상기 스윙구동수단(130)에 의해 연직의 스윙축(S)를 중심으로 회전된다. 도면을 참조하면, 상기 스윙프레임(120)은 상기 지지프레임(110)의 스윙축지지부(112)에 지지된 스윙축(S)에 연결되어 상방으로 연장된 스윙바디(121)와, 상기 스윙바디(121)의 상부에 연결되어 전방에는 요잉축(Y)이 구비되고 후방에는 요잉구동수단(140)이 설치되는 연결프레임부(122)로 구성된다. 상기 스윙프레임(120)의 연결프레임부(122)의 전방에 구비된 요잉축(Y)에는 상기 태양에너지수집판넬(150)이 상기 요잉축(Y)을 중심으로 회전가능하게 결합된다. 한편, 상기 스윙프레임(120)에는 상기 태양에너지수집판넬(150)이 수평이 되는 상태에서 그 배면이 맞닿아 지지되기 위한 지지부(123)가 더 구비된다.

상기 스윙구동수단(130)은 상기 스윙프레임(120)을 상기 스윙축(S)을 중심으로 회전시키기 위한 것이다. 상기 스윙구동수단(130)은 직선왕복실린더의 직선운동을 회전운동으로 전환시켜 상기 스윙프레임(120) 회전시키는 구성이나 회전실린더나 회전모터를 이용하여 상기 스윙프레임(120)을 회전시키는 구성과 같은 다양한 방법으로 구성되어질 수 있다. 도면에는 상기 스윙구동수단(130)이 상기 지지프레임(110)에 설치된 모터(131)와, 상기 모터(131)의 회전축에 설치된 구동기어(132)와, 상기 스윙축(S)에 설치되어 상기 구동기어(132)에 치합된 종동기어(133)로 구성된 실시예가 도시되어 있다.

상기 요잉구동수단(130)은 상기 스윙프레임(120)에 설치되어 상기 스윙프레임(120)과 일체로 회전되면서 상기 태양에너지수집판넬(150)을 상기 요잉축(Y)을 중심으로 회동시키기 위한 것이다. 상기 스윙구동수단(130)과 마찬가지로 상기 요잉구동수단(140)은 직선왕복실린더의 직선운동을 회전운동으로 전환시켜 상기 태양에너지수집판넬(150) 회전시키는 구성이나 회전실린더나 회전모터를 이용하여 상기 태양에너지수집판넬(150)을 회전시키는 구성과 같은 다양한 방법으로 구성되어질 수 있다. 도면에는 상기 요잉구동수단(140)이 실린더바디(141)가 상기 스윙프레임(120)의 연결프레임부(122)의 후방에 결합되고, 상기 실린더바디(141)로부터 출몰되는 실린더로드(142)가 상기 태양에너지수집판넬(150)의 배면에 연결된 왕복직선실린더에 의해 구성된 예가 도시되어 있다.

상기 제어수단(도면에 미도시)은 태양의 고도와 방위의 변화에 따라 상기 스윙구동수단(130) 및 상기 요잉구동수단(140)의 구동을 제어하기 위한 것으로, 일반적으로 센서와 제어부를 포함하여 구성된다. 상기 센서는 상기 스윙축(S) 및 요잉축(Y)의 회전량 및 회전 위치를 감지한다. 상기 제어부는 상기 센서로부터 전달된 신호와 시간대별 태양의 고도 및 방위에 따라 상기 스윙구동수단(130) 및 요잉구동수단(140)의 구동량을 산출하고, 그 산출된 신호에 따라 상기 스윙구동수단(130) 및 요잉구동수단(140)을 구동시킨다. 특히, 상기 제어수단은 미리 설정된 소정 이상의 풍속에서 상기 태양에너지수집판넬(150)이 수평한 자세가 되도록 상기 요잉구동수단(140)의 구동을 제어한다.

상기 태양에너지수집판넬(150)은 태양광으로부터 열에너지를 얻는 태양광 집열 판넬이나 태양광으로부터 전기에너지를 얻는 태양광 발전 판넬 등과 같이 태양광을 흡수하기 위한 판형상의 판넬로서 배면에 구비된 결합수단에 의해 상기 요잉축(Y)에 회전가능하게 결합된다. 상기 태양에너지수집판넬(150)은 상기 스윙축(S)을 중심으로 좌우방향으로 회전되며, 상기 요잉축(Y)을 중심으로 지면에 대한 각도가 변하도록 회전된다. 특히 상기 태양에너지수집판넬(150)은 상기 제어수단 및 상기 요잉구동수단(140)에 의해 수평한 자세까지 회전되어 그 상태가 유지된다.

이하에서는 본 고안의 제2실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다. 도 4는 본 고안의 제2실시예에 따른 태양광 추적 장치를 도시한 측면도이고, 도 5는 본 고안의 제2실시예에 따른 태양광 추적 장치에서 태양에너지수집판넬이 수평으로 눕혀진 상태를 도시한 측면도이며, 도 6은 본 고안의 제2실시예에 따른 태양광 추적 장치에서 태양에너지수집판넬이 수평으로 눕혀진 상태를 도시한 정면도이다.

도 4 내지 도 6에 도시된 본 고안의 제2실시예는 도 1 내지 도 3에 도시된 제1실시예와 마찬가지로 지지프레임(210), 스윙프레임(220), 스윙구동수단(230), 요잉구동수단(240), 태양에너지수집판넬(250), 및 제어수단(도면에 미도시)을 포함하여 구성된다.

상기 지지프레임(210)은 지면에 고정적으로 설치되어 상기 스윙프레임(220)을 회전지지하기 위한 것이다. 도면을 참조하면 상기 지지프레임(210)은 지면에 원형으로 설치된 원형레일(211)과, 상기 원형레일(210)의 중심부분에 설치된 스윙축지지부(212)로 구성된다. 상기 스윙축지지부(212)에는 상기 스윙프레임(220)의 스윙바디(221)에 연결된 스윙축(S)이 축지지되며, 상기 원형레일(211)에는 상기 스윙바디(221)로부터 반경방향으로 연장된 수개의 지지다리(222)가 지지된다. 상기 지지다리(222)는 그 말단에 설치된 지지롤러(226,227)에 의해 상기 원형레일(221)로부터 이탈되지 않도록 결합된다.

상기 스윙프레임(220)은 상기 지지프레임(210)에 상기 스윙축(S)을 중심으로 회전가능하게 결합되어 상기 스윙구동수단(230)에 의해 연직의 스윙축(S)를 중심으로 회전된다. 도면을 참조하면, 상기 스윙프레임(220)은 상기 지지프레임(210)의 스윙축지지부(212)에 지지된 스윙축(S)에 연결되어 상방으로 연장된 스윙바디(221)와, 상기 스윙바디(221)로부터 반경방향으로 연장되어 말단이 상기 원형레일(211)에 지지된 수개의 지지다리(222)와, 상기 스윙바디(221)의 상부에 상기 요잉축(Y)이 구비된 요잉축프레임부(224)와, 상기 요잉구동수단(240)이 설치되기 위한 구동수단프레임부(225)로 구성된다. 상기 스윙프레임(120)의 요잉축프레임부(224)에 구비된 요잉축(Y)에는 상기 태양에너지수집판넬(250)이 상기 요잉축(Y)을 중심으로 회전가능하게 결합된다. 한편, 상기 스윙프레임(220)에는 상기 태양에너지수집판넬(250)이 수평이 되는 상태에서 그 배면이 맞닿아 지지되기 위한 지지부(223)가 더 구비된다. 도면부호 228은 상기 지지프레임(210)을 덮기 위한 커버이다.

상기 스윙구동수단(230)은 상기 스윙프레임(220)을 상기 스윙축(S)을 중심으로 회전시키기 위한 것이다. 도면을 참조하면, 상기 스윙구동수단(230)은 상기 스윙프레임(220)의 지지다리(222)의 말단에 설치된 모터(231)와, 상기 모터(231)의 회전축에 설치된 구동기어(232)와, 상기 지지다리(222)의 말단에 설치된 지지롤러(226)을 회전시키도록 지지롤러에 연결되고 상기 구동기어(232)에 치합되도록 상기 지지다리(222)의 말단에 설치되어 종동기어(233)로 구성된다.

상기 요잉구동수단(240)은 상기 스윙프레임(220)에 설치되어 상기 스윙프레임(220)과 일체로 회전되면서 상기 태양에너지수집판넬(250)을 상기 요잉축(Y)을 중심으로 회동시키기 위한 것이다. 도면을 참조하면, 상기 요잉구동수단(240)은 실린더바디(241)가 상기 스윙프레임(220)의 구동수단프레임부(125)에 결합되고, 상기 실린더바디(241)로부터 출몰되는 실린더로드(242)가 상기 태양에너지수집판넬(250)의 배면에 연결된 왕복직선실린더에 의해 구성된 예가 도시되어 있다.

상기 제어수단(도면에 미도시)은 태양의 고도와 방위의 변화에 따라 상기 스윙구동수단(230) 및 상기 요잉구동수단(240)의 구동을 제어하고, 미리 설정된 소정 이상의 풍속에서 상기 태양에너지수집판넬(250)이 수평한 자세가 되도록 상기 요잉구동수단(240)의 구동을 제어한다.

상기 태양에너지수집판넬(250)은 태양광으로부터 열에너지를 얻는 태양광 집열 판넬이나 태양광으로부터 전기에너지를 얻는 태양광 발전 판넬 등과 같이 태양광을 흡수하기 위한 판형상의 판넬로서 배면에 구비된 결합수단에 의해 상기 요잉축(Y)에 회전가능하게 결합된다. 마찬가지로 상기 태양에너지수집판넬(250)은 상기 제어수단 및 상기 요잉구동수단(240)에 의해 수평한 자세까지 회전되어 그 상태가 유지된다.

이하에서는 본 고안의 제3실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다. 도 7은 본 고안의 제3실시예에 따른 태양광 추적 장치를 도시한 측면도이다. 본 고안의 제3실시예는 제1실시예 및 제2실시예와 마찬가지로 지지프레임(310), 스윙프레임(320), 스윙구동수단(330), 요잉구동수단(340), 태양에너지수집판넬(350), 및 제어수단(도면에 미도시)을 포함하여 구성된다. 특히 제3실시예는 상기 스윙구동수단(330) 및 요잉구동수단(340)을 제외하고는 제1실시예와 대동소이다. 따라서, 이하에서는 제1실시예와 차이를 갖는 상기 스윙구동수단(330) 및 요잉구동수단(340)의 주요 특징만을 상세히 설명하기로 한다.

상기 스윙구동수단(330)은 상기 스윙프레임(320)을 상기 스윙축(S)을 중심으로 회전시키기 위한 것이다. 도면을 참조하면 상기 스윙구동수단(330)은 상기 지지프레임(110)에 설치된 모터(331)와, 상기 모터(331)의 회전축에 설치된 구동기어(332a)와, 상기 스윙축(S)에 설치된 종동기어(333)와, 상기 구동기어(332a)로부터 상기 종동기어(333)으로 회전력을 감속시켜 전달하도록 상기 구동기어(332a)에 치합된 제1감속기어(332b)와 상기 제1감속기어(332b)와 일체로 회전되며 상기 종동기어(333)에 치합된 제2감속기어(332c)로 구성된 감속기어열로 구성된다.

상기 요잉구동수단(340)은 상기 스윙프레임(320)에 설치되어 상기 스윙프레임(320)과 일체로 회전되면서 상기 태양에너지수집판넬(350)을 상기 요잉축(Y)을 중심으로 회동시키기 위한 것이다. 도면을 참조하면, 상기 요잉구동수단(340)은 스크류잭(Screw Jack)을 이용하여 구성된다. 즉, 상기 요잉구동수단(340)은 스크류잭바디(341)가 상기 스윙프레임(320)에 힌지축(341a)을 중심으로 회동가능하도록 힌지결합되고, 상기 스크류잭바디(341)의 하방으로 연장된 스크류수용통(342)으로부터 상방으로 출몰되면서 상하로 왕복이동되고 상단부가 상기 태양에너지수집판넬(350)의 배면에 힌지연결된 스크류막대(343)와, 상기 스크류막대(343)를 상하로 왕복이동시키기 위한 스크류모터(344)를 포함하여 구성된다. 상기 스크류모터(344)가 회전되면 상기 스크류막대(343)는 상기 스크류수용통(342)의 반대방향으로 출몰되면서 왕복으로 직선이동되며, 이에 따라 상기 스크류막대(343)에 연결된 태양에너지수집판넬(350)은 요잉축(Y)을 중심으로 회전된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 고안에 따른 태양광 추적 장치는 강한 바람이 부는 경우에 태양에너지수집판넬을 수평으로 눕힘으로써 태양에너지수집판넬에 가해지는 풍압을 낮춰 태양에너지판넬의 전복을 방지할 수 있는 장점을 갖는다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 태양광 추적 장치는 본 고안을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 고안의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 고안의 보호범위는 이하의 실용신안등록청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 고안의 보호범위에 속한다고 할 것이다.

도 1은 본 고안의 제1실시예에 따른 태양광 추적 장치를 도시한 측면도

도 2는 본 고안의 제1실시예에 따른 태양광 추적 장치에서 태양에너지수집판넬이 수평으로 눕혀진 상태를 도시한 측면도

도 3은 본 고안의 제1실시예에 따른 태양광 추적 장치에서 태양에너지수집판넬이 수평으로 눕혀진 상태를 도시한 정면도

도 4는 본 고안의 제2실시예에 따른 태양광 추적 장치를 도시한 측면도

도 5는 본 고안의 제2실시예에 따른 태양광 추적 장치에서 태양에너지수집판넬이 수평으로 눕혀진 상태를 도시한 측면도

도 6은 본 고안의 제2실시예에 따른 태양광 추적 장치에서 태양에너지수집판넬이 수평으로 눕혀진 상태를 도시한 정면도

도 7은 본 고안의 제3실시예에 따른 태양광 추적 장치를 도시한 측면도

<주요 도면 부호에 대한 간단한 설명>

100,200,300 태양광 추적 장치

110,210,310 지지프레임

120,220,320 스윙프레임

130,230,330 스윙구동수단

140,240,340 요잉구동수단

150,250,350 태양에너지수집판넬

S 스윙축

Y 요잉축

Claims

태양의 고도와 방위의 변화에 따라 태양광을 추적할 수 있도록 태양에너지수집판넬을 연직의 스윙축과 수평의 요잉축을 중심으로 회전시키기 위한 태양광 추적 장치에 있어서,

지지프레임과,

상기 태양에너지수집판넬이 상기 요잉축을 중심으로 회전가능하게 결합되고, 상기 지지프레임에 상기 스윙축을 중심으로 회전가능하게 결합된 스윙프레임과,

상기 스윙프레임을 상기 스윙축을 중심으로 회전시키기 위한 스윙구동수단과,

상기 스윙프레임에 설치되어 상기 스윙프레임과 일체로 회전되면서 상기 태양에너지수집판넬을 상기 요잉축을 중심으로 회동시키기 위한 요잉구동수단과,

태양의 고도와 방위의 변화에 따라 상기 스윙구동수단 및 상기 요잉구동수단의 구동을 제어하고, 소정 이상의 풍속에서 상기 태양에너지수집판넬이 수평이 되도록 상기 요잉구동수단의 구동을 제어하기 위한 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 장치.
제1항에 있어서,

상기 스윙프레임에는 상기 태양에너지수집판넬이 수평이 되는 상태에서 그 배면이 지지되기 위한 지지부가 구비된 것을 특징으로 하는 태양광 추적 장치.