KR200436087Y1 - 태양광 집광 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 태양의 고도 및/또는 궤도의 변화에 따라 태양광 집광판을 회동시킴으로써 집광효율을 극대화하기위한 태양광 집광장치에 관한 것이다. 본 고안의 목적은 태양의 궤도 및/또는 고도의 변화에 따라 정밀하고, 안정적으로 회동할 수 있는 좌우 회동수단 및/또는 상하 회동수단을 구비함과 동시에, 그 지지프레임들이 견고하게 제작되어 바람 및 강설에 따른 기후변화에도 적절히 대응할 수 있는 태양광 집광장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 태양광 집광장치는 메인프레임, 상기 메인프레임의 상단부에 결합되어 광센서의 신호에 의해 태양의 궤도 또는 고도에 따라 회동하는 서브프레임, 상기 서브프레임 상부에 고정되어 태양광을 집광하는 집광판, 상기 서브프레임을 좌우 회동시키는 좌우 회동수단, 상기 서브프레임을 상하 회동시키는 상하 회동수단을 포함하여 구성된다. 본 고안에서 상기 좌우 회동수단은 웜기어가 구비된 회전축과 상기 웜기어와 치합되는 웜이 형성되어 상기 회전축을 회전시키는 모터와, 모터의 회전을 감속시키는 감속기가 내부에 구비된다. 또한, 상기 상하 회동수단은 실린더 및 피스톤로드와 상기 피스톤로드를 구동시키는 모터로 이루어진 엑츄에이터에 의해 구동된다.

본 고안의 또 다른 태양광 집광장치는 지면에 고정되는 적어도 2개 이상의 메인프레임, 상기 2개 이상의 메인프레임의 상단부에 결합되어 광센서의 신호에 의해 태양의 궤도에 따라 회동하는 서브프레임, 상기 서브프레임 상부에 고정된 태양 광 집광판, 상기 서브프레임을 좌우 회동시키는 좌우 회동수단를 포함하여 이루어진다.

메인프레임, 서브프레임, 광센서, 집광판, 좌우 회동수단, 상하 회동수단

Description

태양광 집광 장치{an apparatus for condensing sunlight}

도 1은 종래의 태양광 집광장치를 나타낸 측면도

도 2는 종래의 또 다른 태양광 집광장치를 나타낸 사시도

도 3은 본 고안에 따른 태양광 집광장치의 일부분을 절개한 외관 사시도

도 4는 본 고안에 따른 태양광 집광장치의 하방 측면도

도 5는 본 고안에 따른 태양광 집광장치의 좌우회동수단을 나타낸 분해 사시도

도 6은 본 고안에 따른 태양광 집광장치의 회동태양을 나타낸 측면도

도 7은 본 고안에 따른 또 다른 태양광 집광장치의 사시도

도 8a는 본 고안에 따른 또 다른 태양광 집광장치의 A부분 확대 사시도

도 8b는 본 고안에 따른 또 다른 태양광 집광장치의 B부분 확대 사시도

도 8c는 본 고안에 따른 또 다른 태양광 집광장치의 C부분 확대 사시도

본 고안은 태양광 집광장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양의 고도 및 /또는 궤도의 변화에 따라 태양광 집광판을 회동시킴으로써 집광효율을 극대화하기위한 태양광 집광장치에 관한 것이다.

일반적으로 태양광 발전이라 함은 태양 전지에 의하여 태양광을 직접 전력으로 변환하는 발전 방식을 말하며, 이러한 태양광 발전은 태양빛으로 전기를 생성하는 반면, 태양열은 태양빛으로 열을 생산하는 점에서 서로 구분된다.

이러한 태양광 발전시스템은 에너지원이 청정하고, 무제한이며, 발전시스템의 유지보수가 용이하고, 무인화 가능하며 수명(20년 이상) 길다는 장점이 있으나, 전력생산량이 지역별 일사량에 의존되고, 에너지밀도 낮아 큰 설치면적 필요하며, 설치장소가 한정적이며, 시스템 설치비용이 고가이며, 초기투자비와 발전단가 높다는 단점이 있다.

이러한 단점을 보완하기 위하여, 등록특허 제 10-0483291 호 (발명의 명칭 : 태양열 관련설비의 태양위치 추적 제어방법 및 등록실용신안 제 20-0423036 호 (고안의 명칭 : 태양광 집광장치)가 개시된 바 있으며, 이를 도 1과 도 2에 도시하였다. 도 1에 도시된 바와 같이 태양의 고도 및 궤도를 추적하기 위해 메인프레임(101)의 상부에 평기어(102)를 구비하고, 상기 메인프레임(101)의 하부가 회동가능 상하 회동수단(103)을 구비하였다. 한편 도 2에 개시된 상기 등록실용신안의 경우에는 상하 회동수단은 구비되어 있지 않으며, 웜기어(201)를 이용하여 서브프레임(202)이 좌우로 회동하는 좌우 회동수단(203)을 구비하여 태양의 궤도추적만이 가능한 구조로 되어있다.

그러나, 상기 등록특허의 경우에는 태양광 집광판(104)의 미세조정이 곤란하 고, 제어로직이 복잡하며, 메인프레임(101)에 상하 회동수단이 연결되어 있어 구동력이 크게 소요된다는 문제점이 있었다. 또한 상기 등록실용신안의 경우에는 태양의 궤도추적은 비교적 용이하다고 볼 수 있으나, 태양의 고도추적수단이 구비되어 있지 않으므로 계절변화에 따른 적절한 태양 고도의 변화를 맞출 수 없다는 문제점 있었다. 또한, 좌우회동수단(203)과 서브프레임(202)의 연결이 견고하지 못해 바람이나 강설에 따른 회동축(204)의 비틀림이나 처짐이 발생하여 원활하게 태양광을 추적할 수 없었다.

본 고안은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서 본 고안의 목적은 태양의 궤도 및/또는 고도의 변화에 따라 정밀하고, 안정적으로 회동할 수 있는 좌우 회동수단 및/또는 상하 회동수단을 구비함과 동시에, 그 지지프레임들이 견고하게 제작되어 바람 및 강설에 따른 기후변화에도 적절히 대응할 수 있는 태양광 집광장치를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 태양광 집광장치는 지면에 고정되는 메인프레임; 상기 메인프레임의 상단부에 결합되며, 적어도 1개 이상의 광센서가 구비되고, 상기 광센서의 신호에 의해 태양의 궤도 또는 고도에 따라 회동하는 서브프레임; 상기 서브프레임 상부에 고정되며 태양광을 집광하는 집광판; 상기 메인 프레임의 상부 일측에 고정되며, 태양의 궤도에 따른 상기 광센서의 신호에 의해 상기 서브프레임을 좌우 회동시키는 좌우 회동수단; 상기 메인프레임의 상부 타측에 고정되며, 태양의 고도에 따른 상기 광센서의 신호에 의해 상기 서브프레임을 상하 회동시키는 상하 회동수단; 을 포함하여 이루어진다.

또한, 본 고안에서 상기 좌우 회동수단은 웜기어가 구비된 회전축과 상기 웜기어와 치합되는 웜이 형성되어 상기 회전축을 회전시키는 모터와, 모터의 회전을 감속시키는 감속기가 내부에 구비된다.

또한, 본 고안에서 상기 상하 회동수단은 상기 광센서의 신호에 따라 구동되며, 실린더 및 피스톤로드와 상기 피스톤로드를 구동시키는 모터로 이루어진 엑츄에이터가 구비된다.

또한, 본 고안에서 상기 엑츄에이터는 메인프레임과 서브프레임에 각각 힌지결합된다.

또한, 본 고안에서 상기 엑츄에이터는 상기 메인프레임으로부터 연장된 지지부재와 힌지 결합되는 브라켓에 힌지 고정되고 상기 피스톤로드가 서브프레임에 힌지 고정되며, 상기 엑츄에이터의 하단은 자유단인 것을 특징으로 한다.

또 다른 전술한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 태양광 집광장치는 지면에 고정되는 적어도 2개 이상의 메인프레임; 상기 2개 이상의 메인프레임의 상단부에 결합되며, 광센서가 구비되고, 상기 광센서의 신호에 의해 태양의 궤도에 따라 회동하는 서브프레임; 상기 서브프레임 상부에 고정되며 태양광을 집광하는 집광판; 상기 메인프레임의 상단부 일측에 고정되며, 태양의 궤도에 따른 상기 광센서의 신호에 의해 상기 서브프레임을 좌우 회동시키는 좌우 회동수단; 을 포함하여 이루어진다.

또한, 본 고안에서 상기 좌우 회동수단은 웜기어가 구비된 회전축과 상기 웜기어와 치합되는 웜이 형성되어 상기 회전축을 회전시키는 모터와, 모터의 회전을 감속시키는 감속기가 내부에 구비된다.

또한, 본 고안에서 서브프레임이 회동 가능하도록 상기 회전축에 결합되며 상기 서브프레임의 양측 단부를 지지하는 회전축 브라켓이 더 구비된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안인 태양광 집광장치를 상술하도록 한다.

도 3은 본 고안에 따른 태양광 집광장치의 일부분을 절개한 외관 사시도이며, 도 4는 본 고안에 따른 태양광 집광장치의 하방 측면도이고, 도 5는 본 고안에 따른 태양광 집광장치의 좌우회동수단을 나타낸 분해 사시도이고, 도 6은 본 고안에 따른 태양광 집광장치의 회동태양을 나타낸 측면도를 나타낸다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 태양광 집광장치는 지면에 고정되는 메인프레임(10); 상기 메인프레임의 상단부에 결합되며, 적어도 1개 이상의 광센서(20)가 구비되고, 상기 광센서(20)의 신호에 의해 태양의 궤도 또는 고도에 따라 회동하는 서브프레임(11); 상기 서브프레임 상부에 고정되며 태양광을 집광하는 집광판(30); 상기 메인프레임(10)의 상부 일측에 고정되며, 태양의 궤도에 따른 상기 광센서(20)의 신호에 의해 상기 서브프레임(11)을 좌우 회동시키는 좌우 회동수단(40); 상기 메인프레임(10)의 상부 타측에 고정되며, 태양의 궤도에 따른 상기 광센서(20)의 신호에 의해 상기 서브프레임(11)을 상하 회동시키는 상하 회동수단(50); 을 포함하여 이루어진다.

더욱 상세하게는 상기 메인프레임(10)은 원통형의 금속부재의 강성이 좋은 부재를 사용하되, 그 내부가 비어 있어 가볍고 제작비용이 절감되도록 함이 바람직하다. 또한 상기 메인프레임의 하부는 지면과 다양한 체결도구(12)를 이용할 수 있으나, 견고한 체결을 위해 앵커 볼트체결 함이 바람직하다.

상기 서브프레임(11)은 상기 메인프레임과 동일한 금속부재를 사용할 수 있으나, 무게를 절감하기위해 합성수지재로 제작할 수 있고, 강성확보를 위해 I빔의 형상을 구비한 것으로 서브프레임을 제작함이 바람직하다. 또한 상기 서브프레임의 일측면에 적어도 1개이상의 광센서(20)를 구비하여 태양의 고도 및/또는 궤도에 의해 좌우 회동수단(40) 및/또는 상하 회동수단(50)에 신호를 보내 상기 회동수단들(40,50)을 자동제어 또는 프로그램 제어를 함이 바람직하다. 상기 태양광 집광판(30)은 바람 및 강우(설)에 영향을 받지 않도록 견고하게 상기 서브프레임의 상면에 체결한다.

도 5에 도시한 바와 같이 상기 좌우 회동수단(40)은 상기 메인프레임(10)의 상부 일측에 고정되며, 태양의 궤도에 따른 상기 광센서(20)의 신호에 의해 상기 서브프레임(11)을 좌우 회동시킨다. 바람직하게는 웜기어(42)가 구비된 회전축(44)과 상기 웜기어(42)가 치합되는 웜(43)이 형성되어 상기 회전축(44)을 회전시키는 모터(41)와, 상기 모터(41)의 회전을 감속시키는 감속기가 내부에 구비되며, 웜구동부를 포함하는 웜고정부조합(47) 및 모터커버(46)가 구비된 것을 좌우 회동수단(40)으로 사용함이 바람직하다. 상기 좌우 회동수단(40)은 도 7 및 도 8b에 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 또 다른 실시예인 태양광 집광장치에도 동일하게 사용될 수 있음을 특징으로 한다.

상기 상하 회동수단(50)은 상기 메인프레임(10)의 상부 타측에 고정되며, 태양의 궤도에 따른 광센서(20)의 신호에 의해 상기 서브프레임(11)을 상하 회동시키는 역할을 한다. 상기 상하회동수단(50)은 실린더(52) 및 피스톤로드(53)와 상기 피스톤로드(53)로 이루어진 엑츄에이터(51)와 이를 구동시키는 모터(54)로 이루어진다. 상기 엑츄에이터(51)는 메인프레임(10)과 서브프레임(11)에 각각 힌지결합(미도시)되거나, 상기 메인플레임(10)으로부터 연장된 지지부재(55)와 힌지(56)결합되는 브라켓(57)에 고정되고 상기 피스톤로드(53)가 서브프레임(11)에 힌지(58) 고정되며, 상기 엑츄에이터(51)의 하단은 자유단으로 구성하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 엑츄에이터(51)의 구동으로 인하여 서브프레임(11)의 상하 회동이 정밀하게 제어될 수 있고, 구동력을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 7은 본 고안에 따른 또 다른 태양광 집광장치의 사시도이며, 도 8a는 본 고안에 따른 또 다른 태양광 집광장치의 A부분 확대 사시도이고, 도 8b는 본 고안에 따른 또 다른 태양광 집광장치의 B부분 확대 사시도이고, 도 8c는 본 고안에 따른 또 다른 태양광 집광장치의 C부분 확대 사시도를 나타낸다.

도 7 내지 도 8c에 도시된 바와 같이, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 고안따른 또 다른 태양광 집광장치는 지면에 고정되는 적어도 2개 이상의 메인프레임(10); 상기 2개 이상의 메인프레임(10)의 상단부에 결합되며, 광센서(20)가 구비되고, 상기 광센서(20)의 신호에 의해 태양의 궤도에 따라 회동하는 서브프레임(11); 상기 서브프레임(11) 상부에 고정되며 태양광을 집광하는 집광판(30); 상기 메인프레임(10)의 상단부 일측에 고정되며, 태양의 궤도에 따른 상기 광센서(20)의 신호에 의해 상기 서브프레임(11)을 좌우 회동시키는 좌우 회동수단(40); 을 포함하여 이루어진다.

보다 상세하게는 서브프레임(11)의 양 단부가 두 개의 메인프레임(10)의 상단부에 결합되어 남북방향으로 향하게 하며, 남쪽에 설치된 메인프레임(10)의 길이가 북쪽에 설치된 메인프레임(10)의 길이보다 짧게 설치함이 바람직하다. 상기 서브프레임(11)의 좌우 회동을 위한 상기 좌우 회동수단(40)은 도 4 및 도 8a 내지 도 8c에 도시한 바와 같이 웜기어(42)가 구비된 회전축(44)과 상기 웜기어(42)와 치합되는 웜(43)이 형성되어 상기 회전축(44)을 회전시키는 모터(41)와, 모터의 회전을 감속시키는 감속기(미도시)가 내부에 구비된 것을 설치함이 바람직하다. 또한, 상기 서브프레임(11)의 자유롭고 정밀한 회동을 위해 상기 회전축(44)에 결합되며 상기 서브프레임(11)의 양측 단부를 지지하는 회전축 브라켓(60)이 더 구비된 것을 설치함이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 태양광 집광장치는 태양광 집광효율을 높이고, 기존의 태양광 집광장치의 단점을 보완하였다. 즉, 태양광 집광판을 태양의 고도 및/또는 궤도에 따라 정확하고, 정밀하게 추적함으로써 태양광 집광효율을 높이고, 집광장치의 제어로직을 단순하고 간단하게 하였으며, 집광판의 상하회동시 엑츄에이터를 사용하여 구동력을 줄임과 동시에 정밀한 위치조정을 할 수 있는 효과가 있다.

또는 상하 회동수단이 구비되지 않은 태양광 집광장치의 경우 회전축의 강성을 높일 수 있도록 함으로써, 강설 및 강풍에도 견딜 수 있도록 안정성을 제공할 수 있는 효과가 있다. 즉. 회전축이 강설 및 강풍에 의해 비틀림 및 처짐이 발생할 수 있다는 우려를 최소화 했다는데 그 의미가 있다.

Claims (10)

1. 삭제
2. 삭제
3. 지면에 고정되는 메인프레임;

   상기 메인프레임의 상단부에 결합되며, 적어도 1개 이상의 광센서가 구비되고, 상기 광센서의 신호에 의해 태양의 궤도 또는 고도에 따라 회동하는 서브프레임;

   상기 서브프레임 상부에 고정되며 태양광을 집광하는 집광판;

   상기 메인프레임의 상부 일측에 고정되며, 태양의 궤도에 따른 상기 광센서의 신호에 의해 상기 서브프레임을 좌우 회동시키는 좌우 회동수단; 및

   상기 메인프레임의 상부 타측에 고정되며, 태양의 고도에 따른 상기 광센서의 신호에 의해 상기 서브프레임을 상하 회동시키고, 실린더 및 피스톤로드와 상기 피스톤로드를 구동시키는 모터로 이루어진 엑츄에이터;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광 집광장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 엑츄에이터는 메인프레임과 서브프레임에 각각 힌지결합된 것을 특징으로 하는 태양광 집광장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 엑츄에이터는 상기 메인프레임으로부터 연장된 지지부재와 힌지 결합되는 브라켓에 힌지 고정되고 상기 피스톤로드가 서브프레임에 힌지 고정되며, 상기 엑츄에이터의 하단은 자유단인 것을 특징으로 하는 태양광 집광장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 지면에 고정되는 적어도 2개 이상의 메인프레임;

   상기 2개 이상의 메인프레임의 상단부에 결합되며, 광센서가 구비되고, 상기 광센서의 신호에 의해 태양의 궤도에 따라 회동하는 서브프레임;

   상기 서브프레임 상부에 고정되며 태양광을 집광하는 집광판;

   상기 메인프레임의 상단부 일측에 고정되며, 태양의 궤도에 따른 상기 광센서의 신호에 의해 좌우 회동되는 좌우 회동수단;

   상기 좌우 회동수단에 일측이 결합되며, 타측은 상기 서브프레임의 일측 단부를 지지하여 상기 서브프레임을 회전시키는 회전축 브라켓;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광 집광장치.
9. 제 3 항에 있어서,

   상기 좌우 회동수단은 웜기어가 구비된 회전축과 상기 웜기어와 치합되는 웜이 형성되어 상기 회전축을 회전시키는 모터와, 상기 모터의 회전을 감속시키는 감속기가 내부에 구비된 것을 특징으로 하는 태양광 집광장치.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 좌우 회동수단은 웜기어가 구비된 회전축과 상기 웜기어와 치합되는 웜이 형성되어 상기 회전축을 회전시키는 모터와, 상기 모터의 회전을 감속시키는 감속기가 내부에 구비된 것을 특징으로 하는 태양광 집광장치.

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