KR200445993Y1

KR200445993Y1 - 태양 광 발전 집광판의 회전 각도 조절 장치

Info

Publication number: KR200445993Y1
Application number: KR2020090006070U
Authority: KR
Inventors: 진주원
Original assignee: 진주원
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2009-09-17

Abstract

본 고안은 외부로부터 조사되는 태양 광을 포집한 다음, 전기를 발생할 수 있는 태양 광 발전 집광판의 회전 각도 조절 장치에 관한 것으로, 태양 광을 포집하여 전기 에너지를 발생하는 집광판이 장착된 회전 드럼과, 상기 회전 드럼의 하단에 상기 회전 드럼과 일정한 간격을 사이에 두고 배치되면서, 지면에 직교 방향으로 설치된 지지 기둥을 구비한다. 또한, 상기 회전 드럼과 지지 기둥의 사이에는 상기 회전 드럼이 지지 기둥의 상단에 장착된 상태로 정역 방향으로 미끄러지며 회전될 수 있도록 슬라이딩 수단이 장착되고, 상기 지지 기둥의 둘레면에는 상기 회전 드럼에 정역 방향의 회전력을 제공할 수 있는 동력 전달 수단이 장착된다. 또, 상기 동력 전달 수단에는 일정 주기에 따라 상기 동력 전달 수단을 구동시킴으로써, 상기 회전 드럼에 장착된 집광판이 항상 태양과 마주볼 수 있도록 제어하는 제어부가 장착된다. 이러한 구조로 이루어진 본 고안에 따른 태양 광 발전 집광판의 회전 각도 조절 장치는 전기를 발생시킬 수 있는 집광판을 시간에 따라 이동하는 태양과 항상 마주볼 수 있도록 회전시킴으로써, 상기 집광판의 태양 발전 효율을 극대화시킬 수 있다.

태양 광 발전, 회전 각도 조절 장치. 태양 광 추적, 회전 지지체

Description

태양 광 발전 집광판의 회전 각도 조절 장치{ROTARY ANGLE CONTROL APPARATUS OF CONDENSER BOARD FOR GENERATING LIGHT OF SUN}

본 고안은 태양으로부터 조사되는 태양 광을 포집하여 전기 에너지를 발생할 수 있는 태양 광 발전 집광판의 회전 각도 조절 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양의 궤적을 따라 이동하는 태양과 항상 마주볼 수 있도록 집광판을 회전시켜 태양 광 발전 효율을 극대화시킬 수 있도록 한 태양 광 발전 집광판의 회전 각도 조절 장치에 관한 것이다.

최근 들어 석유 자원의 고갈과 최근의 유가 상승으로 인하여 다양한 종류의 대체 에너지원들이 강구되고 있다.

이러한 대체 에너지원로서 현재까지 활발히 연구됨과 동시에 실생활에 적용되고 있는 대체 에너지원은 통상적으로 핵 융합 에너지와, 풍력 발전, 및 태양 광 발전등이 대표적이다.

이중 상기 태양 광 발전은 자원 고갈의 우려가 없고, 발전을 위한 장비도 다 른 대체 에너지원에 비해서 비교적 간단하고 저렴할 뿐만 아니라, 발전 과정에서 오염 물질이 발생 되지 않는다는 점에서 주목받고 있으며, 일부분은 실용화되고 있는 추세이다.

한편, 상기 제시한 종래의 태양 광 발전를 이용한 태양 전지판의 설치 구조는 통상적으로 지면 또는 건축 구조물에 고정된 상태로 집광판을 지지할 수 있는 고정 프레임과, 상기 고정 프레임의 상단에 장착되어 태양 광을 포집함으로써 전기 에너지를 발생할 수 있는 집광판으로 이루어진다.

하지만, 상기와 같은 종래의 태양 광 에너지를 이용한 태양 전지판은 특정 궤도를 따라 이동하는 태양에 반하여, 지면 또는 건축 구조물과 일체로 결합되어 항시 한쪽 방향만을 바라보는 집광판 때문에 태양 광 에너지를 이용한 발전 효율이 현저히 떨어진다는 문제점이 있었다.

이에 본 고안은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하고자, 특정 궤도를 따라 이동하는 태양과 항시 마주볼 수 있는 집광판을 구성하여 태양 광 에너지를 이용한 발전 효율을 극대화시킬 수 있는 태양 광 발전 집광판의 회전 각도 조절 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 태양 광 발전 집광판의 회전 각도 조절 장치는 태양 광을 포집하여 전기 에너지를 발생하는 집광판이 장착된 회전 드럼과, 상기 회전 드럼의 하단에 상기 회전 드럼과 일정한 간격을 사이에 두고 배치되면서, 지면에 직교 방향으로 설치된 지지 기둥을 구비한다.

또한, 상기 회전 드럼과 지지 기둥의 사이에는 상기 회전 드럼이 지지 기둥의 상단에 장착된 상태로 정역 방향으로 미끄러지며 회전될 수 있도록 슬라이딩 수단이 장착되고, 상기 지지 기둥의 둘레면에는 상기 회전 드럼에 정역 방향의 회전력을 제공할 수 있는 동력 전달 수단이 장착된다.

또, 상기 동력 전달 수단에는 일정 주기에 따라 상기 동력 전달 수단을 구동시킴으로써, 상기 회전 드럼에 장착된 집광판이 항상 태양과 마주볼 수 있도록 제어하는 제어부가 장착된다.

이러한 구조로 이루어진 본 고안에 따른 태양 광 발전 집광판의 회전 각도 조절 장치는 전기를 발생시킬 수 있는 집광판을 시간에 따라 이동하는 태양과 항상 마주볼 수 있도록 일정 시간 간격으로 회전시킴으로써, 상기 집광판의 태양 발전 효율을 극대화시킬 수 있다.

따라서, 본 고안에 따른 태양 광 발전 집광판의 회전 각도 조절 장치는 태양 광을 포집하여 전기 에너지를 발생할 수 있는 집광판을 특정 시간에 따라 위치가 변화되는 태양과 항상 마주볼 수 있도록 회전시킬 수 있으므로 집광판의 발전 효율을 극대화시킬 수 있다는 효과가 있다.

이하 본 고안을 첨부한 예시도면을 참조하여 자세히 설명한다.

도면 1은 본 고안에 따른 장치의 사시도이고, 도면 2는 본 고안에 갖추어진 회전 드럼에 내재 된 균형바를 설명하기 위해 회전 드럼의 일부를 절개한 절개도이며, 도면 3은 본 고안에 갖추어진 슬라이딩 수단을 분해한 분해도이다.

또한, 도면 4는 구동 모터의 회전수를 체크 하기 위한 엔코더의 평면도이고,도면 5는 구동 모터의 회전수를 체크 하기 위한 엔코더의 종단면도이며, 도면 6은 본 고안에 따른 장치의 동작 흐름도이다.

이들 도면에 도시하여 나타낸 바와 같이, 본 고안에 따른 장치는 태양 광을 포집하여 전기 에너지를 발생하는 집광판(1)이 장착된 회전 드럼(3)과, 상기 회전 드럼(3)의 하단에 상기 회전 드럼(3)과 일정한 간격을 사이에 두고 배치되면서, 지면에 직교 방향으로 설치된 지지 기둥(5)을 구비한다.

또한, 상기 회전 드럼(3)과 지지 기둥(5)의 사이에는 상기 회전 드럼(3)이 지지 기둥(5)의 상단에 장착된 상태로 정역 방향으로 미끄러지며 회전될 수 있도록 슬라이딩 수단(7)이 장착되고, 상기 지지 기둥(5)의 둘레면에는 상기 회전 드럼(3)에 정역 방향의 회전력을 제공할 수 있는 동력 전달 수단(9)이 장착된다.

또, 상기 동력 전달 수단(9)에는 일정 주기에 따라 상기 동력 전달 수단(9)을 동작시킴으로써, 상기 회전 드럼(3)에 장착된 집광판(1)이 항상 태양과 마주볼 수 있도록 제어하는 제어부(11)가 장착된다.

상기 회전 드럼(3)은 도면 1에 도시한 바와 같이, 둘레면이 곡면 또는 평면 형태로 이루어진 반기둥 형상으로써, 상기 평면 형태의 둘레면에는 태양 광을 포집한 다음 전기 에너지를 발생할 수 있는 집광판(1)이 장착된다.

또한, 상기 회전 드럼(3)의 내측에는 도면 2에 도시한 바와 같이, 항상 상기 회전 드럼(3)의 무게 중심을 지지 기둥(5) 방향으로 고정할 수 있는 콘크리트 또는 철근 재질로 이루어진 원통 형상의 균형바(13)가 삽입된다.

또, 상기 회전 드럼(3)의 내측에는 상기 회전 드럼(3)의 내부를 2개 이상으로 분할한 다음, 상기 분할된 회전 드럼(3)의 내측에 2개 이상의 균형바(13)를 분할하여 삽입시킬 수 있는 분할 브라켓(15)이 장착된다.

상기와 같은 구조로 이루어진 상기 균형바(13)는 상기 회전 드럼(3)이 정역 방향으로 회전될 때마다 상기 회전 드럼(3)의 내측에서 지지 기둥(5) 방향으로 굴 러 내려 상기 회전 드럼(3)의 무게가 집광판(1)의 무게에 의하여 한쪽 방향으로 편중되지 않도록 한다.

또한, 상기 분할 브라켓(15)은 회전 드럼(3)에 삽입된 2개 이상의 균형바(13)가 상기 회전 드럼(3)의 길이 방향으로 이동됨을 차단하여, 상기 균형바(13)를 이용한 회전 드럼(3)의 무게 중심이 항상 지지 기둥(5) 방향을 향하도록 한다.

또한, 상기 슬라이딩 수단(7)은 도면 3에 도시한 바와 같이, 상기 회전 드럼(3)에 갖추어진 곡면 형태의 둘레면으로부터 상기 회전 드럼(3)의 바깥 방향으로 곧게 뻗어나와 있으면서 일측면의 원호 방향으로 2개 이상의 베어링(17a)이 갖추어지며 상기 베어링(17)의 바깥 방향으로 힌지축(19)이 관통될 수 있는 힌지 구멍(21a)이 갖추어진 2개 이상의 회동 브라켓(24)과, 상기 회동 브라켓(24) 사이에 배치되면서, 양끝단이 상기 베어링(17a)에 연결될 수 있는 2개 이상의 제 1 롤러(23)를 구비한다.

또한, 상기 슬라이딩 수단(7)에는 지지 기둥(5)의 상단면으로부터 상기 회전 드럼(3) 방향으로 곧게 뻗어나와 있으면서, 상기 회동 브라켓(24) 사이에 개재될 수 있고, 상·하 길이 방향으로 베어링(17b)과 힌지 구멍(21b)이 갖추어져 상기 회동 브라켓(24)에 갖추어진 힌지 구멍(21b)과 힌지축(19)을 통해 결합될 수 있는 2개 이상의 고정 브라켓(25)과, 상기 고정 브라켓(25) 사이에 배치되면서, 양끝단이 베어링(17b)과 결합됨과 동시에 상기 제 1 롤러(23)와 맞닿아 회전될 수 있는 제 2 롤러(27)를 구비한다.

상기와 같이 힌지축(19)에 의해서 상기 고정 브라켓(25)과 결합된 상기 회동 브라켓(24)은 상기 힌지축(19)에 고정된 상태로 회전될 수 있고, 상기 고정 브라켓(25)과 회동 브라켓(24) 사이에 개재된 제 1 롤러(23)와 제 2 롤러(27)는 상기 고정 브라켓(25)을 축으로 선회하는 회동 브라켓(24)의 움직임을 보다 원활하게 해준다.

한편, 상기 동력 전달 수단(9)은 도면 1에 도시한 바와 같이, 회전 드럼(3)을 탄력적으로 감쌀 수 있는 탄성 벨트(29)와, 상기 탄성 벨트(29)와 탄력적으로 연결될 수 있는 모터축(39)이 부설되어 상기 탄성 벨트(29)를 정역 방향으로 회전시킴으로써 상기 탄성 벨트(29)와 결합된 회전 드럼(3)을 정역 방향으로 회전시킬 수 있는 구동 모터(33)로 이루어진다.

한편, 상기 탄성 벨트(29)와 맞닿는 상기 회전 드럼(3)의 외주면과 구동 모터(33)에 부설된 모터축(39)의 외주면상에는 상기 탄성 벨트와의 결합을 견고히 하도록 나사산이 있는 구조물이 장착될 수 있다.

또한, 상기 구동 모터(33)에는 상기 구동 모터(33)의 회전 횟수를 감지하기 위한 엔코더(35)가 장착되는바, 상기 엔코더(35)의 구조를 도면 4와 도면 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 엔코더(35)는 도면 4와 도면 5에 도시한 바와 같이, 원주 방향으로 두 개 이상의 통공(37)을 구비하면서, 상기 구동 모터(33)에 부설된 모터축(39)과 직교 방향으로 연결되어 구동 모터(33)에 의해 정역 방향으로 회전될 수 있는 원판(41)과, 상기 원판(41)에 갖추어진 통공(37)과 마주보게 장착되어 전방을 향하여 적외선 신호를 발광하는 적외선 발광부(43), 및 상기 원판(41)을 경계로 상기 적외선 발광부(43)와 마주보게 장착되어 통공(37)을 통해 상기 적외선 발광부(43)로부터 전송된 적외선 신호를 수광한 다음, 특정 펄스를 제어부(11)로 전송하는 적외선 수광부(45)로 이루어진다.

상기 적외선 수광부(45)는 상기 적외선 발광부(43)와 적외선 수광부(45) 사이에 원판(41)에 갖추어진 통공(37)이 지나칠 때마다 상기 적외선 발광부(43)로부터 발광되는 적외선 신호를 수신받아 특정 펄스를 발생한다.

따라서, 상기 제어부(11)는 적외선 수광부(45)로부터 입력된 특정 펄스를 카운터하여 상기 구동 모터(33)의 회전 횟수를 실시간으로 측정한 다음, 제어부(11)에 프로그램된 구동 모터(33)의 회전 횟수와 상기 엔코더(35)로부터 측정된 결과를 비교하여 상기 구동 모터(33)를 일정 횟수만큼 회전시킬 수 있다.

이러한 구조로 이루어진 본 고안에 따른 장치가 동작 되는 과정을 도면 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 고안에 따른 장치가 동작되면, 상기 제어부(11)는 타이머를 이용하여 현재 시간이 일출 시간인지 여부를 파악한다.(S1)

이때, 상기 점검 결과 만약 현재 시간이 일출 시간이라면, 상기 제어부(11)는 일출 시간으로부터 일정 시간이 경과 되었을 때,(S3) 상기 구동 모터(33)를 정방향으로 회전시켜 상기 구동 모터(33)에 의해 회전될 수 있는 집광판(1)이 특정 궤도로 이동하는 태양과 항상 마주볼 수 있도록 한다.(S5)

한편, 상기 제어부(11)는 구동 모터(33)를 회전시킴과 동시에, 적외선 수광부(45)로부터 입력되는 펄스를 카운트하여 현재 구동 모터(33)의 회전 회수를 실시 간으로 검출하고,(S7,S9) 상기 검출된 결과를 제어부(11)에 프로그램된 구동 모터(33)의 회전 횟수와 비교하여 상기 구동 모터(33)가 사전에 정해진 횟수만큼 회전될 수 있도록 한다.(S11)

한편, 상기 구동 모터(33)를 일정 횟수만큼 회전시킨 제어부(11)는 현재 시간이 일몰 시간인지 여부를 점검한다.(S13)

이때, 상기 일몰 시간 여부를 점검한 결과 만약 현재 시간이 일몰 시간이 아니라면, 상기 제어부(11)는 다시 일정 시간이 경과 되었는지 여부를 판단하는 단계(S3)로 돌아가 일정 시간이 경과 되었을 때 구동 모터(33)를 동작시킴으로써 상기 집광판(1)이 특정 궤도를 따라 이동하는 태양과 항상 마주볼 수 있도록 한다.

반면, 상기 일몰 시간 여부를 점검한 결과 만약 현재 시간이 일몰 시간이라면, 상기 제어부(11)는 상기 집광판(1)의 위치를 최초 일출 시간 이전 상태로 복원시키기 위해 상기 구동 모터(33)를 일정 횟수만큼 역방향으로 회전시킨다.(S15)

이러한 구조로 이루어진 본 고안에 따른 장치는 전기를 발생시킬 수 있는 집광판(1)을 시간에 따라 이동하는 태양과 항상 마주볼 수 있도록 회전시킴으로써, 상기 집광판(1)의 태양 발전 효율을 극대화시킬 수 있다.

도면 1은 본 고안에 따른 장치의 사시도이고,

도면 2는 본 고안에 갖추어진 회전 드럼에 내재 된 균형바를 설명하기 위해 회전 드럼의 일부를 절개한 절개도,

도면 3은 본 고안에 갖추어진 선회 수단을 분해한 분해도,

도면 4는 구동 모터의 회전수를 체크 하기 위한 엔코더의 평면도,

도면 5는 구동 모터의 회전수를 체크 하기 위한 엔코더의 종단면도,

도면 6은 본 고안에 따른 장치의 동작 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 - 집광판 3 - 회전 드럼

5 - 지지 기둥 7 - 슬라이딩 수단

9 - 동력 전달 수단 11 - 제어부

13 - 균형바 15 - 분할 브라켓

17 - 베어링 19 - 힌지축

21 - 힌지 구멍 23 - 제 1 롤러

24 - 회동 브라켓 25 - 고정 브라켓

27 - 제 2 롤러 29 - 탄성 벨트

33 - 구동 모터 35 - 엔코더

37 - 통공 39 - 모터축

41 - 원판 43 - 적외선 발광부

45 - 적외선 수광부

Claims

태양 광을 포집하여 전기 에너지를 발생하는 집광판(1)이 장착된 회전 드럼(3)과;

상기 회전 드럼(3)의 하단에 상기 회전 드럼(3)과 일정한 간격을 사이에 두고 배치되면서 지면에 직교 방향으로 설치된 지지 기둥(5);

상기 회전 드럼(3)과 지지 기둥(5)의 사이에 장착되어 상기 회전 드럼(3)이 지지 기둥(5)의 상단에 장착된 상태로 정역 방향으로 미끄러지며 회전될 수 있도록 하는 슬라이딩 수단(7);

상기 지지 기둥(5)의 둘레면에 장착되어 상기 회전 드럼(3)에 정역 방향의 회전력을 제공할 수 있는 동력 전달 수단(9);

상기 동력 전달 수단(9)에 장착되어 일정 주기에 따라 상기 동력 전달 수단(9)을 동작시킴으로써, 상기 회전 드럼(3)에 장착된 집광판(1)이 항상 태양과 마주볼 수 있도록 제어하는 제어부(11)로 이루어지고:

상기 회전 드럼(3)은 둘레면이 곡면 또는 평면 형태로 이루어진 반기둥 형상으로써, 상기 평면 형태의 둘레면에는 태양 광을 포집한 다음 전기 에너지를 발생할 수 있는 집광판(1)이 장착되고,

상기 회전 드럼(3)의 내측에는 상기 회전 드럼(3)의 무게 중심을 지지 기둥(5) 방향으로 고정할 수 있도록 콘크리트 또는 철근 재질로 이루어진 원통 형상의 균형바(13)가 장착되며,

상기 회전 드럼(3)의 내측에는 상기 회전 드럼(3)의 내부를 2개 이상으로 분할하여 상기 2개 이상의 균형바(13)가 회전 드럼(3)의 길이 방향으로 이동될 수 없도록 하는 분할 브라켓(15)이 장착되고,

상기 슬라이딩 수단(7)은 상기 회전 드럼(3)에 갖추어진 곡면 형태의 둘레면으로부터 상기 회전 드럼(3)의 바깥 방향으로 곧게 뻗어나와 있으면서 일측면의 원호 방향으로 2개 이상의 베어링(17a)이 갖추어지고 상기 베어링(17a)의 바깥 방향으로 힌지축(19)이 관통될 수 있는 힌지 구멍(21a)이 갖추어진 2개 이상의 회동 브라켓(24)과,

상기 회동 브라켓(24) 사이에 배치되면서 양끝단이 상기 베어링(17a)에 연결될 수 있는 2개 이상의 제 1 롤러(23),

상기 지지 기둥(5)의 상단면으로부터 상기 회전 드럼(3) 방향으로 곧게 뻗어나와 있으면서, 상기 회동 브라켓(24) 사이에 개재될 수 있고 상·하 길이 방향으로 베어링(17b)과 힌지 구멍(21b)이 갖추어져 상기 회동 브라켓(24)에 갖추어진 힌지 구멍(21a)과 힌지축(19)을 통해 결합될 수 있는 2개 이상의 고정 브라켓(25),

상기 고정 브라켓(25) 사이에 배치되면서, 양끝단이 베어링(17b)과 결합됨과 동시에 상기 제 1 롤러(23)와 맞닿아 회전될 수 있는 제 2 롤러(27)로 이루어지며,

상기 동력 전달 수단(9)은 회전 드럼(3)을 탄력적으로 감쌀 수 있는 탄성 벨트(29)와,

상기 탄성 벨트(29)와 탄력적으로 연결될 수 있는 모터축(39)이 부설되어 상기 탄성 벨트(29)를 정역 방향으로 회전시킴으로써 상기 탄성 벨트(29)와 결합된 회전 드럼(3)을 정역 방향으로 회전시킬 수 있는 구동 모터(33)로 이루어지고,

상기 탄성 벨트(29)와 맞닿는 상기 회전 드럼(3)의 외주면과 구동 모터(33)에 부설된 모터축(39)의 외주면상에는 상기 탄성 벨트(29)와의 결합을 견고히 하도록 나사산이 있는 구조물이 장착되는 것을 특징으로 하는 태양 광 발전 집광판의 회전 각도 조절 장치.
제 1항에 있어서,

상기 구동 모터(33)에는 상기 구동 모터(33)의 회전 횟수를 감지하기 위한 엔코더(35)가 장착되고,

상기 엔코더(35)는 원주 방향으로 두 개 이상의 통공(37)을 구비하면서, 상기 구동 모터(33)에 부설된 모터축(39)과 직교 방향으로 연결되어 구동 모터(33)에 의해 정역 방향으로 회전될 수 있는 원판(41)과,

상기 원판(41)에 갖추어진 통공(37)과 마주보게 장착되어 전방을 향하여 적외선 신호를 발광하는 적외선 발광부(43),

및 상기 원판(41)을 경계로 상기 적외선 발광부(43)와 마주보게 장착되어 원판(41)에 갖추어진 통공(37)을 통해 상기 적외선 발광부(43)로부터 전송된 적외선 신호를 수광한 다음, 특정 펄스를 제어부(11)로 전송하는 적외선 수광부(45)로 이루어지고,

상기 제어부(11)는 적외선 수광부(45)로부터 입력된 특정 펄스를 카운트하여 상기 구동 모터(33)의 회전 횟수를 실시간으로 측정한 다음, 제어부(11)에 프로그램된 구동 모터(33)의 회전 횟수와 상기 엔코더(35)로부터 측정된 결과를 비교하여 상기 구동 모터(33)를 일정 횟수만큼 회전시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 태양 광 발전 집광판의 회전 각도 조절 장치.