KR200452426Y1 - 태양전지판의 각도 조절 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안에 따른 태양전지판의 각도 조절 시스템은, 태양광을 받아 전기를 발생시키는 태양전지가 배열된 태양전지판; 상기 태양전지판의 후면을 받치며, 상단의 힌지결합부가 상기 태양전지판의 후면의 힌지결합부와 힌지축으로 결합되어, 상기 태양전지판을 상기 힌지축을 중심으로 회전하면서 경사조절이 가능하게 지지하는 지지프레임; 상기 태양전지판의 경사조절을 가능하게 하는 구동력을 제공하기 위해 설치되는 것으로서, 상기 지지프레임의 높이 방향 프레임에 고정되는 하우징과, 상기 하우징에 승강가능하게 설치되되 상단이 상기 태양전지판의 후면에 힌지결합된 승강축과, 상기 하우징에 설치되는 운전자의 조작을 위한 핸들 및 상기 핸들의 동작을 상기 승강축의 승강운동으로 전환하는 전환기구를 포함하는 회전구동기; 및 상기 핸들을 조작하는 운전자가 상기 태양전지판의 경사 각도를 알 수 있게 설치되는 각도계를 포함하여 구성된다.

태양전지판, 고정쇠, 물림쇠, 각도

Description

태양전지판의 각도 조절 시스템{SOLAR PANEL ANGLE CONTROL SYSTEM}

본 고안은 태양전지판의 각도 조절 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 계절별 또는 월별 태양의 최대 고도 변화에 맞추어 발전 효율이 향상될 수 있도록 태양전지판의 경사를 조절할 수 있는 태양전지판의 각도 조절 시스템에 관한 것이다.

태양광을 이용하는 태양광 발전 설비는 태양전지의 효율에 의해 좌우된다. 최대의 발전을 이루기 위해서는 태양전지가 설치된 태양전지판과 태양이 90도의 각도를 이루는 것이 최적인데, 이러한 목적을 달성하기 위해 태양의 고도 변화를 추적하여 태양전지판의 방향 및 각도를 자동으로 조절하는 태양광 자동 추적 시스템이 이미 알려져 있다.

이러한 태양광 추적 시스템은 태양전지판을 지지하기 위한 구조물에 덧붙여, 태양전지판을 태양의 위치에 맞추어 움직이기 위한 동작기구와, 태양의 위치를 지속적으로 추적하면서 상기 동작기구를 동작시키기 위한 태양광 추적부를 구비한다.

그러나 이러한 태양광 자동 추적 시스템은 기대와 달리, 태양전지판이 일정한 각도로 고정 설치된 고정식에 비하여 전기 생산 효율이 떨어지는 데, 이는 태양광 추적을 위한 설비 비용과 태양의 위치 변화에 따라 태양전지판을 동작시키기 위해 소모되는 에너지 비용을 고려할 때, 고정식에 비하여 설치비용 및 운용비용이 많이 들기 때문이다. 따라서 실제적으로도 현재 국내에서 건설되고 있는 태양광 발전 설비의 대부분은 고정식이다.

따라서 고정식에 태양광 추적 시스템의 이점을 혼합하여, 하루 중에 발생하는 태양의 위치 변화에 대해서는 고정된 방식을 취하면서도, 계절별 또는 월별로 변화하는 태양의 최대 고도에 맞추어 태양전지판의 경사를 수동으로 조절하는 시스템이 대안으로 고려되고 있다. 태양전지판의 각도를 수동으로 조절할 수 있는 이러한 시스템은 설치 비용을 최소화면서도 발전 효율을 상대적으로 양호하게 개선할 수 있을 것으로 기대된다.

본 고안의 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 태양전지판의 각도를 수동으로 조절할 수 있는 태양전지판의 각도 조절 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 고안은 태양전지판을 안정적으로 지지하면서 각도조절이 가능한 태양 전지판의 각도 조절 시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 고안에 따른 태양전지판의 각도 조절 시스템은, 태양광을 받아 전기를 발생시키는 태양전지가 배열된 태양전지판; 상기 태양전지판의 후면을 받치며, 상단의 힌지결합부가 상기 태양전지판의 후면의 힌지결합부와 힌지축으로 결합되어, 상기 태양전지판을 상기 힌지축을 중심으로 회전하면서 경사조절이 가능하게 지지하는 지지프레임; 상기 태양전지판의 경사조절을 가능하게 하는 구동력을 제공하기 위해 설치되는 것으로서, 상기 지지프레임의 높이 방향 프레임에 고정되는 하우징과, 상기 하우징에 승강가능하게 설치되되 상단이 상기 태양전지판의 후면에 힌지결합된 승강축과, 상기 하우징에 설치되는 운전자의 조작을 위한 핸들 및 상기 핸들의 동작을 상기 승강축의 승강운동으로 전환하는 전환기구를 포함하는 회전구동기; 및 상기 핸들을 조작하는 운전자가 상기 태양전지판의 경사 각도를 알 수 있게 설치되는 각도계를 포함하여 구성된다.

본 고안에 의하면, 상기 태양전지판의 후면에는 상기 힌지축을 중심으로 하는 반원형의 안내부재가 설치되며, 상기 안내부재를 홀딩함으로써 상기 태양전지판을 조절된 경사로 유지시키는 홀딩부재를 포함한다.

본 고안에 의하면, 상기 홀딩부재는, 상기 높이 방향 프레임에 고정되며 상기 안내부재가 통과하여 지나는 가이드홀이 구비된 고정쇠; 및 상기 고정쇠에 이동가능하게 장착되되, 상기 가이드홀을 교차하여 지나는 부분에 의해 상기 안내부재가 지나는 관통공간이 형성되게 하며, 조작레버에 의해 상기 관통공간을 좁이는 방향으로 이동하여 상기 안내부재를 관통공간 내에서 단단히 고정되게 하는 물림쇠;를 포함한다.

본 고안에 의하면, 상기 조작레버는 상기 물림쇠에 회전가능하게 장착되는 편심축을 가진 원통형 부재에 부착되며, 상기 조작레버에 조작에 따라 상기 원통형 부재가 회전하면서 상기 고정쇠의 측단면과 상기 편심축과의 거리 차이만큼 상기 고정쇠에 대해 상기 물림쇠를 수평방향으로 이동하면서 상기 관통공간 내의 안내부재를 홀딩 또는 릴리즈 시키도록 구성된다.

본 고안에 의하면, 간단한 구성으로 태양전지판의 각도를 수동으로 조절할 수 있게 하고, 이로 인해 태양열 발전 설비의 전기 생산 효율을 증대시키는 것이 가능하다. 또한, 본 고안에 의하면, 태양전지판이 경사 조절된 상태로 안정되게 지지되어, 강풍 등과 같은 일기의 변화에도 고정된 상태를 안정적으로 유지할 수 있 게 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 일 실시예를 상세하게 설명한다.

첨부된 도 1 은 본 고안에 따른 태양전지판의 각도 조절 시스템의 태양전지판을 보여주는 도면이며, 도 2 는 본 고안에 따른 태양전지판의 각도 조절 시스템을 전방에서 바로 본 정면도이고, 도 3 은 도 2 에 도시된 태양전지판의 각도 조절 시스템의 측면도이며, 도 4 는 본 고안에 따른 회전구동기 및 각도계의 설치상태를 보여주는 도면이며, 도 5 는 본 고안에 따른 회전구동기의 구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 본 고안에 따른 홀딩부재의 정면 사시도이고, 도 7 은 도 6 에 도시된 홀딩 부재의 측면 사시도이고, 도 8a 및 도 8b 는 도 6 및 도 7 에 도시된 홀딩 부재의 동작원리를 설명하기 위한 도면이다.

도면을 참조하면, 본 고안에 따른 태양전지판의 각도 조절 시스템은, 태양전지판(10)과, 지지프레임(30)과, 회전구동기(50) 및 각도계(70)를 포함한다.

도 1 을 참조하면, 태양전지판(10)은 사각형의 판형으로 설치되는 데, 다수의 프레임 부재(11,12)가 종방향 및 횡방향으로 배열되어 서로 고정된 사각형상의 프레임(13)을 포함하고, 이 프레임(13)에 의해 지지되면서 태양광을 받아 전기를 발생시키는 다수의 태양전지가 격자형태로 배열되어 보유되는 형태이다. 태양전지판(10)은 바람과 같은 일기 변화에 따라 태양전지판(10)에 작용하는 응력에 대해서 충분한 지지력을 확보할 수 있도록 설계된다.

도 2 및 도 3 을 참조하면, 태양전지판(10)은 지지프레임(30)에 의해 받쳐진다. 지지프레임(30)은 지면에 콘크리트 구조물로 형성되는 받침면(20)에 고정되어 태양전지판(10)을 회전가능하게 지지하는데, 지지프레임(30)의 상단이 태양전지판(10)의 후면과 회전가능하게 결합되어 있다. 도 2의 부분 상세도에서 보이는 바와 같이 태양전지판(10)의 후면 및 지지프레임(30)을 이루는 삼각프레임(32)의 상단에 각각 회전결합부(15a,15b)가 구비되어 힌지축(16)에 의해 서로 회전가능하게 결합된다.

지지프레임(30)은 태양전지판(10)을 받침면(20)으로부터 상부로 이격시켜 소정의 높이에서 지지한다. 지지프레임(30)은 높이 방향 프레임인 삼각프레임(32)과, 삼각프레임(32) 사이에 연결되는 수평 방향 프레임인 트러스(34)를 구비한다. 삼각프레임(32)은 하단이 받침대(20)에 단단히 고정되어 있으며, 두 개의 삼각프레임(32) 사이에 바부재가 X형태로 배열된 형태의 트러스(34)가 연결되어 삼각프레임(32)을 지지한다. 트러스(34)에 의해 보다 안정적인 지지력이 확보될 수 있다. 삼각프레임(34)의 상단에 힌지결합부(15b)가 형성되어, 태양전지판(10)의 후면에 형성된 힌지결합부(15a)와 회전가능하게 결합된다. 따라서 태양전지판(10)은 힌지결합부(15a,15b)를 회전가능하게 결합하는 힌지축(16)을 중심으로 회전하면서 경사가 조절된다. 도 3 은 본 고안에 따라 태양저지판이 힌지축(16)을 중심으로 회전하는 모습을 보여주는 동작도이다. 이때 태양전지판(10)을 회전시키는 구동력을 제공하는 수단은 회전구동기(50)이다.

도 3 내지 도 5 에 도시된 바와 같이, 회전구동기(50)는 지지프레임(30)의 삼각프레임(32)과 태양전지판(10)의 후면 사이에 설치된다. 도 3 및 도 4 에는 회전구동기(50)의 설치 상태가 보여지며, 도 5 에는 회전구동기의 구조가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 회전구동기(50)는 태양전지판(10)의 후면에 상단(52)이 회전가능하게 결합되는 승강축(51)을 구비하는 데, 승강축(51)에는 이물질이 부착되는 것을 방지하기 위해 자바라 타입의 커버(66)가 씌워져 있다. 승강축(51)의 상하 방향 이동에 따라 태양전지판(10)을 힌지축(16)을 중심으로 회전시키는 구동력이 제공된다. 회전구동기(50)는 지지프레임(30)을 이루는 삼각프레임(32)의 측면으로 연결브라켓(65)에 움직임 가능하게 고정되는 하우징(54)과, 승강축(51)의 승강조작을 위해 하우징(54)에 장착된 핸들(56)과, 하우징(54)을 관통하여 상부로 연장되는 상기 승강축(51)과, 핸들(56)의 회전 동작을 승강축(51)의 상하 방향 승강 운동으로 전환시키는 전환기구(60)를 포함하여 구성된다. 본 실시예에 의하면 회전구동기(50)는 잭 타입으로 구성된다. 하우징(54) 내부에 구비되는 전환기구(60)는 웜기어(62)와 웜기어(62)와 치형결합되는 윔휠(64)을 포함하는데, 승강축(51)은 외주면에 치형이 형성되고 상기 웜휠(64)을 관통하여 연장되는 방식으로 치형결합된다. 따라서 핸들(56)의 회전은 전환기구(60)를 거쳐 승강축(51)의 상하 방향 운동으로 전환된다. 본 고안의 실시예에 따라 사용되는 잭 타입의 회전구동기(50)는 셀프록킹(Self-Locking)이 가능하게 설계되어 있다.

본 고안에 따르면 태양전지판(10)은 월별 또는 계절별 태양의 최대 고도에 맞추어 그 경사각이 조절되는 데, 예컨대 계절의 변화에 따라 일어나는 태양의 최대 고도 변화는 하루 내에 일어나는 태양의 위치 변화에 비하여 상대적으로 작은 범위이므로, 본 고안에 따른 회전구동기(50)는 동지 및 하지에서의 태양의 최대 고도 차이에 대응하는 각도만큼의 경사 조절이 가능하도록 하는 행정길이를 갖도록 설계된다.

본 고안에 따른 태양전지판(10)의 각도 조절시스템은 육안으로 태양전지판의 현재 각도를 알 수 있도록 구성된 각도계(70)를 포함한다. 도 4 를 참조하면, 각도계(70)는 회전구동기(50)의 핸들(56)을 돌리는 운전자가 육안으로 관찰할 수 있는 위치에 설치된다. 본 고안에 따르면 회전구동기(50)는 두 개의 삼각프레임(32) 중 일측에만 설치되고, 각도계(70)는 회전구동기(50)를 구비한 쪽에 설치된다. 각도계(70)는 힌지축(16)에 고정적으로 부착되는 표시침(72)과 태양전지판(10)의 후면으로 부착되며 표시침(72)이 지시하는 위치에 따라 태양전지판의 현재 경사각을 알 수 있도록 하는 눈금이 표시된 눈금판(74)으로 구성된다. 힌지축(16)은 고정상태를 유지하므로 태양전지판(10)이 회전할 때 눈금판(74)이 따라 회전하고 표시침(72)이 가르키는 위치에 따라 태양전지판(10)의 현재 각도를 알 수 있다.

도 3 및 도 6 내지 도 8b 를 참조하면, 본 고안에 따르면 지지프레임(30)에는 태양전지판(10)의 후면으로 반원 형상의 안내부재(40)가 구비된다. 안내부재(40)는 삼각프레임(13)을 인접하여 연장된다. 삼각프레임(13)에는 안내부재(40)가 지나는 가이드홀(83)을 구비한 고정쇠(82)가 장착된다. 안내부재(40)는 힌지결합부(15a,15b)의 힌지축(16)을 중심으로 하는 반원 형상으로 형성되는바, 태양전지판(10)이 힌지축(16)을 중심으로 회전할 때 안내부재(40)는 일정한 궤도를 그리면 이동한다. 따라서 안내부재(40)는 항상 고정쇠(82)의 가이드홀(83)을 지나는 궤적 을 그린다.

판 형상의 태양전지판(10)은 후면으로 격자 형태 배열된 다수의 프레임 부재(11,12)를 구비하여 구조적 안정성을 가지도록 설계되어 있다. 그렇지만 태양전지판(10)의 크기가 증대됨에 따라 태양전지판(10)에 작용하는 굽힘 응력 역시 증대하게 되므로 구조적 안정성이 상대적으로 저하되게 된다. 이러한 우려를 해소하기 위해 프레임 부재의 강도 및 크기를 증가시키는 경우 비용 증가 및 자체 하중 증가라는 새로운 설계 요소를 발생시킬 수 있다. 그러나 본 고안에 따르면 태양전지판(10)의 후면으로 안내부재(40)가 힌지축(16)을 중심으로 하는 반원 형상으로 구비됨에 따라 태양전지판의 작용하는 굽힘 응력에 대해 효과적으로 억제력을 제공할 수 있다.

본원 고안은 이와 같은 안내부재(40)를 구비함과 아울러 안내부재(40)를 홀딩함으로써 태양전지판의 경사를 일정하게 유지하게 하는 홀딩부재(80)를 포함한다.

도 6 내지 도 8b 를 참조하면, 홀딩부재(80)는 안내부재(40)가 지나는 가이드홀(83)을 구비한 고정쇠(82)와, 상기 고정쇠(82)에 이동가능하게 장착되어 상기 안내부재(40)를 가압 고정할 수 있게 하는 물림쇠(88)를 포함한다. 물림쇠(88)는 상기 안내부재(40)를 가이드홀(83)의 측면방향으로 가압하여 고정한다. 고정쇠(82)는 두 개의 말발굽 형상(⊃)의 부재가 측단면(84)에 의해 서로 연결된 형태로 형성되어 삼각프레임(32)에 고정된다. 고정쇠(82)의 하부 가로부재(85)에는 길이방향으로 연장된 형태의 결합홀(86)이 형성된다. 물림쇠(88)는 도 6 및 도 7 에서 보이는 바와 같이 두개의 'ㄷ' 형상의 부재가 연결되어 고정쇠(82)에 대해 이동가능하게 장착된다. 물림쇠(88)는 개구된 방향의 하방 일단이 결합홀(86)을 통해 체결되는 체결부재(87)에 의해 이동가능 고정된다. 가이드홀(83)을 교차하여 지나는 물림쇠(88)의 내측면과 가이드홀(83)의 측면에 의해 페쇄되는 관통공간(90)이 정의되고, 이 관통공간(90)을 통해 안내부재(40)가 연장된다. 또한, 물림쇠(88)의 타단 쪽에는 편심축(92)을 가진 원통형 부재(94)가 회전가능하게 설치되고, 상기 원통형 부재(94)에는 회전조작을 위한 조작레버(95)가 설치된다. 원통형 부재(94)는 편심축(92)을 가지므로, 편심축(92)과 상대적으로 거리가 가까운 외주면이 고정쇠(82)의 측단면(84)과 접촉하는 상태에서 관통공간(90)이 넓어져 안내부재(40)가 자유로이 이동하는 것이 가능하지만, 조작레버(95) 돌려 편심축(92)과 상대적으로 거리가 먼 외주면이 고정쇠(82)의 측단면(84)과 접촉하게 하는 경우 물림쇠(88)이 안내부재(40)를 가압하는 방향으로 당겨지면서 관통공간(90)가 좁아지면서 안내부재(40)가 고정되게 된다. 도 8a 및 도 8b에 이와 같은 동작 관계가 자세히 설명된다. 원통형 부재(94)의 편심축 a 와 a'에 위치할 수 있는데, 도 8a 에 도시된 고정상태에서 조작레버(95)를 돌려 회전시켜 도 8b의 릴리즈 상태로 만드는 경우 편심축은 a' 위치에서 a 위치로 이동하고 a'와 a 사이의 거리만큼 물림쇠(88)은 관통공간(90)을 넓히는 방향으로 이동한다. 이와 같이 조작레버(95)에 의해 관통공간(90)이 수평방향으로 좁혀지거나 넓혀지면서 안내부재(40)를 홀딩 및 릴리즈 시킬 수 있다. 홀딩 상태에서 태양전지판(10)은 소정 경사로 견고히 유지된다.

이하 본 고안에 따른 태양전지판의 각도 조절 시스템의 동작을 설명한다.

본 고안의 태양전지판의 각도 조절 시스템에 따르면, 태양열 발전 설비가 설치된 장소에서의 월별 또는 계절별에 태양의 최대 고도 데이타를 이용하여 운전자가 수동으로 태양전지판의 각도를 조절하게 되는데, 홀딩부재(80)에서 안내부재(40)의 홀딩(고정)을 해제한 상태에서 운전자가 각도계(70)를 육안으로 확인하면서 회전구동기(50)의 핸들을 돌려 각도를 조절한다. 회전구동기(50)에 의해 각도가 조절된 상태로, 홀딩부재(80)의 조작레버(95)를 돌리면 물림쇠(88)가 안내부재(40)를 가압하는 방향으로 이동하여 관통공간(90)을 좁히면서 안내부재(40)를 견고히 고정한다.

도 1 은 본 본 고안에 따른 태양전지판의 각도 조절 시스템의 태양전지판을 보여주는 도면이다.

도 2 는 본 고안에 따른 태양전지판의 각도 조절 시스템을 전방에서 바로 본 정면도이다.

도 3 은 도 2 에 도시된 태양전지판의 각도 조절 시스템의 측면도이다.

도 4 는 본 고안에 따른 회전구동기 및 각도계의 설치상태를 보여주는 도면이다.

도 5 는 본 고안에 따른 회전구동기의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 본 고안에 따른 홀딩부재의 정면 사시도이다.

도 7 은 도 6 에 도시된 홀딩 부재의 측면 사시도이다.

도 8a 및 도 8b 는 도 6 및 도 7 에 도시된 홀딩 부재의 동작원리를 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10: 태양전지판 15a,15b: 회전결합부

16: 힌지축 20; 받침면

30: 지지프레임 32; 삼각프레임

34: 트러스 40: 안내부재

50: 회전구동기 51: 승강축

54; 하우징 56: 핸들

60: 전환기구 70: 각도계

80: 홀딩부재 82: 고정쇠

88: 물림쇠 90: 관통공간

92: 편심축 94: 원통형 부재

95: 조작레버

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 태양광을 받아 전기를 발생시키는 태양전지가 배열된 태양전지판(10);

   상기 태양전지판(10)의 후면을 받치며, 상단의 힌지결합부(15b)가 상기 태양전지판(10)의 후면의 힌지결합부(15a)와 힌지축(16)으로 결합되어, 상기 태양전지판(10)을 상기 힌지축(16)을 중심으로 회전하면서 경사조절이 가능하게 지지하는 지지프레임(30);

   상기 태양전지판(10)의 경사조절을 가능하게 하는 구동력을 제공하기 위해 설치되는 것으로서, 상기 지지프레임(30)의 높이 방향 프레임에 고정되는 하우징(54)과, 상기 하우징(54)에 승강가능하게 설치되되 상단(52)이 상기 태양전지판(10)의 후면에 힌지결합된 승강축(51)과, 운전자의 조작을 위해 상기 하우징(54)에 설치되는 핸들(56) 및 상기 핸들(56)의 동작을 상기 승강축의 승강운동으로 전환하는 전환기구(60)를 포함하는 회전구동기(50); 및

   상기 핸들(56)을 조작하는 운전자가 상기 태양전지판(10)의 경사 각도를 알 수 있게 설치되는 각도계(70)를 포함하며,

   상기 태양전지판(10)의 후면에는 상기 힌지축(16)을 중심으로 하는 반원형의 안내부재(40)가 설치되며, 상기 안내부재(40)를 홀딩함으로써 상기 태양전지판(10)을 조절된 경사로 유지시키는 홀딩부재(80)를 포함하되,

   상기 홀딩부재(80)는, 상기 높이 방향 프레임에 고정되며 상기 안내부재(40)가 통과하여 지나는 가이드홀(83)이 구비된 고정쇠(82);와

   상기 고정쇠(82)에 이동가능하게 장착되되, 상기 가이드홀(83)을 교차하여 지나는 부분에 의해 상기 안내부재(40)가 지나는 관통공간(90)이 형성되게 하며, 조작레버(95)에 의해 상기 관통공간(90)을 좁이는 방향으로 이동하여 상기 안내부재(40)를 상기 관통공간(90) 내에서 단단히 고정되게 하는 물림쇠(88);를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지판의 경사 조절 시스템.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 조작레버(95)는 상기 물림쇠(88)에 회전가능하게 장착되는 편심축(92)을 가진 원통형 부재(94)에 부착되며, 상기 조작레버(95)에 조작에 따라 상기 원통형 부재(94)가 회전하면서 상기 고정쇠(82)의 측단면(84)과 상기 편심축(92)과의 거리 차이만큼 상기 고정쇠(82)에 대해 상기 물림쇠(88)를 수평방향으로 이동시켜 상기 관통공간(90) 내의 안내부재(40)를 홀딩 또는 릴리즈시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 태양전지판의 경사 조절 시스템.

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