KR200413647Y1 - 태양광 추적 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 태양광 추적 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광수집판넬의 하부가 요잉축에 연결되어 태양광수집판넬의 높이가 낮아지게 설치됨으로써 태양광수집판넬에 가해지는 바람의 영향을 최소화하고 수리 등의 작업성이 용이한 태양광 추적 장치에 관한 것이다.

본 고안에 따른 태양광 추적 장치는, 태양의 고도와 방위의 변화에 따라 태양광을 추적할 수 있도록 태양광수집판넬을 연직의 스윙축선과 수평의 요잉축선을 중심으로 회전시키기 위한 태양광 추적 장치에 있어서, 지지기둥과, 상기 지지기둥에 회전가능하게 지지된 연직의 스윙축과, 상기 스윙축을 중심으로 상기 스윙축과 일체로 회전되도록 상기 스윙축에 결합된 연결프레임이 구비된 스윙구동체와, 상기 지지기둥에 고정된 스윙구동모터와, 상기 스윙구동모터의 회전축에 설치된 구동 워엄기어와, 상기 스윙축에 설치되어 상기 구동 워엄기어에 치합된 종동 스퍼기어가 구비된 스윙구동수단과, 전방에 상기 태양광수집판넬이 설치되고, 후방에서 하부가 상기 스윙구동체의 연결프레임 전단부에 구비된 수평의 요잉축에 회전가능하게 지지되며, 상기 스윙축을 중심으로 상기 스윙구동체와 일체로 회전되는 판넬고정체와, 상기 스윙구동체의 연결프레임 전단부와 후단부 사이의 적소에 상기 요잉축과 나란한 힌지축을 중심으로 회전가능하게 설치된 스크류모터와, 수스크류가 형성되어 상기 스크류모터의 출력축에 연결된 스크류잭막대와, 암스크류가 상기 스크류잭막대의 수스크류에 나합되어 상기 스크류잭막대의 회전으로 상기 스크류잭막대를 따라 왕복이동되는 잭바디와, 상기 스윙구동체의 연결프레임의 후단부에 상기 요잉축과 나란하게 구비된 힌지축에 하단부가 힌지연결되고 상단부가 항기 잭바디에 힌지연결된 하부링크와, 상기 판넬고정체의 후방에서 상부에 구비된 힌지축에 상단부가 힌지연결되고 하단부가 상기 잭바디에 힌지연결된 상부링크가 구비된 요잉구동수단과, 태양의 고도와 방위의 변화에 따라 상기 스윙구동수단 및 상기 요잉구동수단의 구동을 제어하기 위한 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

태양광 추적 장치

Description

태양광 추적 장치{DEVICE FOR TRACKING SUNLIGHT}

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 태양광 추적 장치에서 태양광수집판넬이 세워진 상태를 도시한 측면도

도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 태양광 추적 장치에서 태양광수집판넬이 눕혀진 상태를 도시한 측면도

도 3a 및 도 3b은 본 고안의 일실시예에 따른 태양광 추적 장치의 스윙구동수단을 도시한 측단면도 및 평면도

도 4a 및 도 4b는 본 고안의 일실시예에 따른 태양광 추적 장치의 요잉구동수단의 작동을 도시한 측면도

도 5는 종래의 태양광 추적 장치를 도시한 사시도

<주요 도면 부호에 대한 간단한 설명>

1 태양광 추적 장치

2 태양광수집판넬

10 지지기둥

20 스윙구동체

21 스윙축

22 연결프레임

30 스윙구동수단

31 스윙구동모터

32 워엄기어

33 스퍼기어

40 판넬고정체

41 판넬고정프레임

42 연결브라켓

50 요잉구동수단

51 스크류모터

52 스크류잭막대

53 잭바디

54 하부링크

55 상부링크

60 제어수단

본 고안은 태양광 추적 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광수집판넬의 하부가 요잉축에 연결되어 태양광수집판넬의 높이가 낮아지게 설치됨으로써 태양광수집판넬에 가해지는 바람의 영향을 최소화하고 수리 등의 작업성이 용이한 태양광 추적 장치에 관한 것이다.

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

도 5는 종래의 태양광 추적 장치(1)를 도시한 것이다. 도면을 참조하면 태양광 추적은 연직 방향의 스윙축선(S)을 중심으로 태양광수집판넬(2) 등을 선회시켜 태양의 방위를 추적하는 태양광 추적 장치의 스윙(swing) 작동과 수평 방향의 요잉축선(Y)을 중심으로 태양광수집판넬(2)을 회동시켜 태양의 고도를 추적하는 태양광 추적 장치의 요잉(yawing) 작동에 의해 이루어진다.

그러나, 종래의 태양광 추적 장치(1)는 요잉축이 태양광수집판넬(1)의 배면에 비교적 높은 위치, 즉 태양광수집판넬(1)의 배면 중간 정도의 높이에 구비되어 있다. 이에 따라 태양광수집판넬(1)이 세워진 상태에서 그 하단부가 지면에 닿지 않도록 태양광수집판넬(1)은 비교적 높게 설치되어야 한다. 또한, 실린더나 링크 기구 등이 구비된 요잉구동수단 또한 지면에 닿지 않아야 하기 때문에 전체적인 높이가 높아지게 된다.

따라서, 종래의 태양광 추적 장치는 태양광수집판넬(1)의 높이가 높아 바람의 영향을 많이 받는다. 뿐만 아니라 모터 등도 높게 설치되어 이들에 고장이 발 생되는 경우 그 수리를 위해서는 사다리 등을 설치하여 그 위에서 작업해야하는 불편한 점을 갖는다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 인식하여 안출된 것으로 본 고안의 목적은 태양광수집판넬의 하부가 요잉축에 연결되어 태양광수집판넬의 높이가 낮아지게 설치됨으로써 태양광수집판넬에 가해지는 바람의 영향을 최소화하고 수리 등의 작업성이 용이한 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 태양광수집판넬을 연직의 스윙축선과 수평의 요잉축선을 중심으로 회전시키기 위한 태양광 추적 장치에 있어서, 지지기둥과, 상기 지지기둥에 회전가능하게 지지된 연직의 스윙축과, 상기 스윙축을 중심으로 상기 스윙축과 일체로 회전되도록 상기 스윙축에 결합된 연결프레임이 구비된 스윙구동체와, 상기 지지기둥에 고정된 스윙구동모터와, 상기 스윙구동모터의 회전축에 설치된 구동 워엄기어와, 상기 스윙축에 설치되어 상기 구동 워엄기어에 치합된 종동 스퍼기어가 구비된 스윙구동수단과, 전방에 상기 태양광수집판넬이 설치되고, 후방에서 하부가 상기 스윙구동체의 연결프레임 전단부에 구비된 수평의 요잉축에 회전가능하게 지지되며, 상기 스윙축을 중심으로 상기 스윙구동체와 일체로 회전되는 판넬고정체와, 상기 스윙구동체의 연결프레임 전단부와 후단부 사이의 적소에 상기 요잉축과 나란한 힌지축을 중심으로 회전가능하게 설치된 스크류모터와, 수스크류가 형성되어 상기 스크류모터의 출력축에 연결된 스크류잭막대와, 암스크류가 상기 스크류잭막대의 수스크류에 나합되어 상기 스크류잭막대의 회전으로 상기 스크류잭막대를 따라 왕복이동되는 잭바디와, 상기 스윙구동체의 연결프레임의 후단부에 상기 요잉축과 나란하게 구비된 힌지축에 하단부가 힌지연결되고 상단부가 항기 잭바디에 힌지연결된 하부링크와, 상기 판넬고정체의 후방에서 상부에 구비된 힌지축에 상단부가 힌지연결되고 하단부가 상기 잭바디에 힌지연결된 상부링크가 구비된 요잉구동수단과, 태양의 고도와 방위의 변화에 따라 상기 스윙구동수단 및 상기 요잉구동수단의 구동을 제어하기 위한 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

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

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 태양광 추적 장치에서 태양광수집판넬이 세워진 상태를 도시한 측면도이고, 도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 태양광 추적 장치에서 태양광수집판넬이 눕혀진 상태를 도시한 측면도이며, 도 3a 및 도 3b은 본 고안의 일실시예에 따른 태양광 추적 장치의 스윙구동수단을 도시한 측단면도 및 평면도이고, 도 4a 및 도 4b는 본 고안의 일실시예에 따른 태양광 추적 장치의 요잉구동수단의 작동을 도시한 측면도이다.

상술한 바와 같이 본 고안의 일실시예에 따른 태양광 추적 장치(1)는 태양의 고도와 방위의 변화에 따라 태양광을 추적할 수 있도록 태양광수집판넬(2)을 연직 방향의 스윙축선과 수평 방향의 요잉축선을 중심으로 회전시키기 위한 것이다.

도면을 참조하면, 본 고안의 일실시예에 따른 태양광 추적 장치(1)는 지지기둥(10), 스윙구동체(20), 스윙구동수단(30), 판넬고정체(40), 요잉구동수단(50), 및 제어수단(60)을 포함하여 구성된다.

상기 지지기둥(10)은 지면에 고정적으로 설치되어 상기 스윙구동체(20)를 회전지지하기 위한 것이다. 상기 지지기둥(10)의 상부에는 상기 스윙구동체(20)가 회전가능하게 설치된다.

상기 스윙구동체(20)는 상기 지지기둥(10)의 상부에 연직의 스윙축선을 중심으로 회전가능하게 지지되어 그에 연결된 상기 태양광수집판넬(2)과 일체로 좌우로 스윙(Swing)된다. 도면을 참조하면, 상기 스윙구동체(20)는 상기 지지기둥(10)의 상부에 회전가능하게 지지된 연직의 스윙축(21)과, 상기 스윙축(21)을 중심으로 상기 스윙축(21)과 일체로 회전되도록 상기 스윙축(21)의 상부에 결합된 연결프레임(22)으로 구성된다. 상기 지지기둥(10)의 상부에는 상하로 한 쌍의 베어링(23a,23b)이 설치되고, 상기 스윙축(21)은 상기 한 쌍의 베어링(23a,23b)의 내륜에 삽입되어 그 내륜에 결합됨으로써 상기 지지기둥(10)에 회전가능하게 지지된다. 특히, 상기 지지기둥(10)에는 스윙구동체(20)로부터 큰 축방향 하중이 전달되므로 상기 스윙구동체(20)은 상기 지지기둥(10)의 상부에 설치된 스러스트베어링(24)에 의해 지지된다. 상기 연결프레임(22)은 상기 스윙축(21)의 상부에 결합되며, 그 전단부에는 수평방향의 요잉축(22a)이 구비되어 그 요잉축(22a)에 의해 전방에 상기 태양광수집판넬(2)이 취부되는 판넬고정체(40)가 요잉축(22a)을 중심으로 회전가능하게 결합된다. 상기 연결프레임(22)의 후단부에는 상기 요잉구동수단(50)의 하부링크(55)가 힌지연결되기 위한 힌지축(22b)가 형성된다. 도면을 참조하면 상기 연결프레임(22)의 전단부와 후단부 사이에는 상기 요잉구동수단(50)의 스크류모터(51)가 힌지연결되기 위한 힌지축(22c)가 상기 요잉축(22a)과 나란하게 구비되고 그 힌지축(22c)에 상기 스크류모터(51)가 그 힌지축(22c)을 중심으로 회동가능하게 힌지연결된다. 상기 연결프레임(22)과 상기 스윙축(21)의 결합은 서로 형합되는 스플라인 전동구조로 형성된다.

상기 스윙구동수단(30)은 상기 스윙구동체(20)를 상기 스윙축(21)을 중심으로 회전시키기 위한 것이다. 도면을 참조하면, 상기 스윙구동수단(30)은 상기 지지기둥(10)의 상부에 고정 설치된 스윙구동모터(31)와, 상기 스윙구동모터(31)의 회전축(32a)에 설치된 구동 워엄기어(32)와, 상기 스윙축(21)에 설치되어 상기 구동 워엄기어(32)에 치합된 종동 스퍼기어(33)가 구비되어 구성된다. 상기 모터의 회전축(32a)은 베어링(34a,34b)에 의해 회전지지된다. 본 고안은 구동측에 워엄기어가 종동측에는 스퍼기어가 채택되어 큰 감속비를 얻을 수 있다. 따라서, 스윙구동모터(31)를 소용량으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 기동시에 과부하가 걸리는 것을 방지할 수 있게 된다. 특히, 워엄기어와 스퍼기어는 그 구동의 전달이 일방으로 이루어지기 때문에 상기 태양광수집판넬(2)에 가해진 외력에 의해 상기 스윙축(21)에 전달된 토크는 상기 스윙구동모터(31)로 전달되지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 태양광 추적 장치(1)는 바람에 의한 풍압으로 가해진 외력 등에 의해 스윙축(21)이 전진 또는 후진으로 회전되지 않고 상기 스윙구동모터(31)의 회전방향 및 회전량에 따라 회전되게 된다.

상기 판넬고정체(40)는 전방에 상기 태양광수집판넬(2)이 취부되고 후방에서 상기 스윙구동체(20)의 연결프레임(22)에 구비된 수평의 요잉축(22a)에 회전가능하게 지지되어 상기 스윙축(21)을 중심으로 상기 스윙구동체(20)와 일체로 회전되는 구조물이다. 도면을 참조하면, 상기 판넬고정체(40)는 전방에 상기 태양광수집판넬(2)이 취부되기 위한 판넬고정프레임(41)과, 상기 판넬고정프레임(41)의 후방에 결합되어 하단부가 상기 요잉축(23)에 의해 상기 스윙구동체(20)의 연결프레임(22)의 전단부에 구비된 요잉축(22a)에 회동가능하게 연결되고 상단부에 상기 요잉구동수단(50)의 상부링크(54)의 상단부가 힌지연결되기 위한 힌지축(42a)이 설치되는 연결브라켓(42)으로 구성된다.

상기 요잉구동수단(50)은 상기 스윙구동체(20)의 연결프레임(22)에 설치되어 상기 스윙축(21)을 중심으로 상기 스윙구동체(20)와 일체로 회전되면서 상기 요잉축(22a)을 중심으로 상기 판넬고정체(40)를 회전시키기 위한 것이다. 도면을 참조하면, 상기 요잉구동수단(50)은 스크류잭(Screw Jack)을 이용하여 구성된다. 즉, 상기 요잉구동수단(50)은 상기 스윙구동체(20)의 연결프레임(22) 전단부와 후단부 사이의 적소에 상기 요잉축(22a)과 나란하게 구비된 힌지축(22c)을 중심으로 회전가능하게 설치된 스크류모터(51)와, 수스크류가 형성되어 상기 스크류모터(51)의 출력축에 연결된 스크류잭막대(52)와, 암스크류가 상기 스크류잭막대(52)의 수스크류에 나합되어 상기 스크류잭막대(52)의 회전으로 상기 스크류잭막대(52)를 따라 왕복이동되는 잭바디(53)와, 상기 스윙구동체(20)의 연결프레임(22)의 후단부에 상기 요잉축(22a)과 나란하게 구비된 힌지축(22b)에 하단부가 힌지연결되고 상단부가 항기 잭바디(53)에 힌지연결된 하부링크(55)와, 상기 판넬고정체(40)의 후방에서 상부에 구비된 힌지축(42a)에 상단부가 힌지연결되고 하단부가 상기 잭바디(53)에 힌지연결된 상부링크(54)가 구비되어 구성된다. 상기 스크류모터(51)의 회전에 의해 상기 잭바디(53)가 상기 스크류잭막대(52)를 따라 이동됨으로써 상기 하부링크(55) 및 상부링크(54)가 상기 잭바디(53)을 중심으로 접히고 펼쳐지면서 상기 판넬고정체(40)가 눕혀지고 세워지게 된다. 특히, 본 고안에서는 요잉축(22a)에 상기 판넬고정체(40)의 하부가 연결되어 판넬고정체(40)이 세워지더라도 하단부의 선회반경이 작을 뿐만 아니라 상기 하부링크(55) 및 상부링크(54)가 접히고 펼쳐지는 구조를 갖고 스크류잭막대(52)가 상방으로 출몰되는 구조를 갖기 때문에 전체적인 높이를 낮출 수 있게 된다.

상기 제어수단(60)은 태양의 고도와 방위의 변화에 따라 상기 스윙구동수단(20) 및 상기 요잉구동수단(50)의 구동을 제어하기 위한 것으로, 일반적으로 제어부와 스윙축(21)과 요잉축(22a)의 회전위치와 회전량을 감지하기 위한 스윙축 및 요잉축 회전감지수단을 포함하여 구성된다. 상기 스윙축 및 요잉축 회전감지수단 각각은 상기 스윙축(21) 및 요잉축(22a)의 회전량 및 회전 위치를 감지하는 엔코더로 간단하게 구성되어 질 수 있다. 제어부는 스윙축 및 요잉축 회전감지수단으로부터 전달된 신호와 시간대별 태양의 고도 및 방위에 따라 상기 스윙구동수단(30) 및 요잉구동수단(50)의 구동량을 산출하고, 그 산출된 신호에 따라 상기 스윙구동수단(30) 및 요잉구동수단(50)을 구동시킨다.

상기와 같은 구성에 의하여 본 고안에 따른 태양광 추적 장치는 태양광수집판넬의 하부가 요잉축에 연결되어 태양광수집판넬의 높이가 낮아지게 설치됨으로써 태양광수집판넬에 가해지는 바람의 영향을 최소화하고 수리 등의 작업성이 용이한 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.

Claims (1)

1. 태양의 고도와 방위의 변화에 따라 태양광을 추적할 수 있도록 태양광수집판넬을 연직의 스윙축선과 수평의 요잉축선을 중심으로 회전시키기 위한 태양광 추적 장치에 있어서,

   지지기둥과,

   상기 지지기둥에 회전가능하게 지지된 연직의 스윙축과, 상기 스윙축을 중심으로 상기 스윙축과 일체로 회전되도록 상기 스윙축에 결합된 연결프레임이 구비된 스윙구동체와,

   상기 지지기둥에 고정된 스윙구동모터와, 상기 스윙구동모터의 회전축에 설치된 구동 워엄기어와, 상기 스윙축에 설치되어 상기 구동 워엄기어에 치합된 종동 스퍼기어가 구비된 스윙구동수단과,

   전방에 상기 태양광수집판넬이 설치되고, 후방에서 하부가 상기 스윙구동체의 연결프레임 전단부에 구비된 수평의 요잉축에 회전가능하게 지지되며, 상기 스윙축을 중심으로 상기 스윙구동체와 일체로 회전되는 판넬고정체와,

   상기 스윙구동체의 연결프레임 전단부와 후단부 사이의 적소에 상기 요잉축과 나란한 힌지축을 중심으로 회전가능하게 설치된 스크류모터와, 수스크류가 형성되어 상기 스크류모터의 출력축에 연결된 스크류잭막대와, 암스크류가 상기 스크류잭막대의 수스크류에 나합되어 상기 스크류잭막대의 회전으로 상기 스크류잭막대를 따라 왕복이동되는 잭바디와, 상기 스윙구동체의 연결프레임의 후단부에 상기 요잉 축과 나란하게 구비된 힌지축에 하단부가 힌지연결되고 상단부가 항기 잭바디에 힌지연결된 하부링크와, 상기 판넬고정체의 후방에서 상부에 구비된 힌지축에 상단부가 힌지연결되고 하단부가 상기 잭바디에 힌지연결된 상부링크가 구비된 요잉구동수단과,

   태양의 고도와 방위의 변화에 따라 상기 스윙구동수단 및 상기 요잉구동수단의 구동을 제어하기 위한 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 장치.

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