KR20070000133U

KR20070000133U - 태양광 추적 장치

Info

Publication number: KR20070000133U
Application number: KR2020060028971U
Authority: KR
Inventors: 유제문; 박준오
Original assignee: 유제문; 박준오
Priority date: 2006-11-03
Filing date: 2006-11-03
Publication date: 2007-01-29

Abstract

본 고안은 태양광 추적 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광수집판넬의 스윙을 지지하는 스윙축이 지지된 지지기둥에 보강케이스가 지지되어 스윙축에 걸리는 모멘트를 분산 지지하여 스윙축이 보강된 구조를 갖는 태양광 추적 장치에 관한 것이다.

본 고안에 따른 태양광 추적 장치는, 태양의 고도와 방위의 변화에 따라 태양광을 추적할 수 있도록 태양에너지수집판넬을 연직의 스윙축선과 수평의 요잉축선을 중심으로 회전시키기 위한 태양광 추적 장치에 있어서, 중공이 형성된 원통체 형상의 지지기둥과, 상기 지지기둥의 중공에 삽입되어 회전가능하게 지지된 연직의 스윙축과, 상기 스윙축을 중심으로 상기 스윙축과 일체로 회전되도록 상기 스윙축에 고정된 프레임과, 중공이 형성된 원통체이고 그 중공에 상기 지지기둥의 상단부가 삽입되어 그 지지기둥의 상단부에 회전지지되게 상기 프레임의 하부에 연결된 보강케이스가 구비된 스윙구동체와, 상기 지지기둥의 상단에 고정된 워엄휠기어와, 상기 스윙구동체에 설치된 스윙구동모터와, 상기 스윙구동모터의 회전축에 연결되어 상기 워엄휠기어에 치합된 워엄기어가 구비된 스윙구동수단과, 전방에 상기 태양에너지수집판넬이 설치되고 후방에서 상기 스윙구동체의 프레임에 구비된 수평의 요잉축에 회전가능하게 지지되어 상기 스윙축을 중심으로 상기 스윙구동체와 일체로 회전되는 판넬고정체와, 상기 스윙구동체의 프레임에 설치되어 상기 스윙축을 중심으로 상기 스윙구동체와 일체로 회전되면서 상기 요잉축을 중심으로 상기 판넬 고정체를 회전시키기 위한 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 1a 및 도 1b은 본 고안의 일실시예에 따른 태양광 추적 장치를 도시한 측면도

도 2a 및 도 2b는 본 고안의 일실시예에 따른 태양광 추적 장치의 스윙구동체 및 스윙구동수단 부분을 도시한 측면도

도 3a 및 도 3b는 본 고안의 일실시예에 따른 태양광 추적 장치의 지지기둥과 스윙구동체와의 연결관계를 도시한 단면도

도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 태양광 추적 장치의 요잉구동수단을 상세하게 도시한 단면도

<주요 도면 부호에 대한 간단한 설명>

1 태양광 추적 장치

10 지지기둥

11 기둥부

12 스윙축지지부

20 스윙구동체

21 스윙축

21a,21b 베어링

21c 연결볼트

21d 연결플랜지

22 프레임

23 보강케이스

23a,23b 회전부싱

30 스윙구동수단

31 워엄휠기어

32 스윙구동모터

33 워엄기어

40 판넬고정체

41 판넬고정프레임

42 요잉축

50 요잉구동수단

51 하우징

51a 하우징회동축

52 중공축

52a 암스크류

52b,52c 회전부싱

53 스크류막대

53a 스크류

53b 막대힌지축

54 구동모터

54a 구동기어

54b 종동기어

2 태양에너지수집판넬

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) 작동 과 수평 방향의 요잉축선을 중심으로 태양에너지수집판넬을 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 태양에너지수집판넬은 중량이 커지게 된다.

따라서, 큰 면적의 태양에너지수집판넬에는 큰 풍압이 걸리게 되고 큰 풍압에 의한 토크는 스윙축에 큰 모멘트로 가해지게 된다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 인식하여 안출된 것으로 본 고안의 목적은 태양광수집판넬의 스윙을 지지하는 스윙축이 지지된 지지기둥에 보강케이스가 지지되어 스윙축에 걸리는 모멘트를 분산 지지하여 스윙축이 보강된 구조를 갖는 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 스윙축선과 수평의 요잉축선을 중심으로 회전시키기 위한 태양광 추적 장치에 있어서, 중공이 형성된 원통체 형상의 지지기둥과, 상기 지지기둥의 중공에 삽입되어 회전가능하게 지지된 연직의 스윙축과, 상기 스윙축을 중심으로 상기 스윙축과 일체로 회전되도록 상기 스윙축에 고정된 프레임과, 중공이 형성된 원통체이고 그 중공에 상기 지지기둥의 상단부가 삽입되어 그 지지기둥의 상단부에 회전 지지되게 상기 프레임의 하부에 연결된 보강케이스가 구비된 스윙구동체와, 상기 지지기둥의 상단에 고정된 워엄휠기어와, 상기 스윙구동체에 설치된 스윙구동모터와, 상기 스윙구동모터의 회전축에 연결되어 상기 워엄휠기어에 치합된 워엄기어가 구비된 스윙구동수단과, 전방에 상기 태양에너지수집판넬이 설치되고 후방에서 상기 스윙구동체의 프레임에 구비된 수평의 요잉축에 회전가능하게 지지되어 상기 스윙축을 중심으로 상기 스윙구동체와 일체로 회전되는 판넬고정체와, 상기 스윙구동체의 프레임에 설치되어 상기 스윙축을 중심으로 상기 스윙구동체와 일체로 회전되면서 상기 요잉축을 중심으로 상기 판넬고정체를 회전시키기 위한 요잉구동수단과, 태양의 고도와 방위의 변화에 따라 상기 스윙구동수단 및 상기 요잉구동수단의 구동을 제어하기 위한 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안에 따른 태양광 추적 장치는, 상기 요잉구동수단은, 상기 요잉축과 나란한 하우징회동축을 중심으로 회동가능하도록 상기 스윙구동체의 프레임에 결합된 하우징과, 상기 하우징에 삽입되어 회전지지되고, 상단부에 암스크류가 형성된 중공축과, 상기 중공축의 암스크류에 맞물리는 스크류가 형성되고, 상기 중공축의 상방으로 출몰하도록 상기 중공축에 삽입되어 상단부가 상기 판넬고정체의 후방에 상기 요잉축과 나란하게 구비된 막대힌지축에 힌지 연결된 스크류막대와, 상기 중공축을 회전시키기 위한 구동모터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

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

도 1a 및 도 1b은 본 고안의 일실시예에 따른 태양광 추적 장치를 도시한 측 면도이고, 도 2a 및 도 2b는 본 고안의 일실시예에 따른 태양광 추적 장치의 스윙구동체 및 스윙구동수단 부분을 도시한 측면도이며, 도 3a 및 도 3b는 본 고안의 일실시예에 따른 태양광 추적 장치의 지지기둥과 스윙구동체와의 연결관계를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 태양광 추적 장치의 요잉구동수단을 상세하게 도시한 단면도이다.

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

도1a 및 도 1b를 참조하면, 본 고안의 일실시예에 따른 태양광 추적 장치(1)는 지지기둥(10), 스윙구동체(20), 스윙구동수단(30), 판넬고정체(40), 요잉구동수단(50), 및 제어수단(도면에 미도시)을 포함하여 구성된다.

상기 지지기둥(10)은 지면(B)에 고정적으로 설치되어 상기 스윙구동체(20)를 회전지지하기 위한 것이다. 상기 지지기둥(10)은 중공이 형성된 원통체 형상을 갖는다. 상기 지지기둥(10)은 하부의 기둥부(11)와 상부의 스윙축지지부(12)로 구성되며, 상기 스윙축지지부(12)에는 상기 스윙구동체(20)가 회전가능하게 설치된다. 상기 스윙축지지부(11)에는 상하로 한 쌍의 베어링(21a,21b)이 설치되고 상기 스윙축(21)은 상기 한 쌍의 베어링(21a,21b)에 삽입되어 결합됨으로써 상기 스윙축지지부(11)에 회전가능하게 지지된다. 특히, 상기 한 쌍의 베어링 중 하부에 위치된 베어링(21b)은 축방향 하중을 지지하기 위한 스러스트 타입인 것이 바람직하다.

상기 스윙구동체(20)는 상기 지지기둥(10)의 상부에 연직의 스윙축선을 중심 으로 회전가능하게 지지되어 그 상부에 설치된 상기 태양에너지수집판넬(2)과 일체로 좌우로 스윙(Swing)된다. 도면을 참조하면, 상기 스윙구동체(20)는 상기 지지기둥(10)의 중공에 삽입되어 상기 스윙축지지부(12)에 회전가능하게 지지된 연직의 스윙축(21)과, 상기 스윙축(21)을 중심으로 상기 스윙축(21)과 일체로 회전되도록 상기 스윙축(21)에 고정된 프레임(22)과, 중공이 형성된 원통체이고 그 중공에 상기 지지기둥(10)의 상단부가 삽입되어 그 지지기둥(10)의 상단부에 회전지지된 보강케이스(23)가 구비되어 구성된다.

상술한 바와 같이 스윙축(21)은 상기 지지기둥(10)의 스윙축 지지부(11)에 설치된 베어링(11a)에 결합되어 상기 스윙축 지지부(11)에 회전가능하게 지지된다. 스윙축선(S)은 상기 스윙축(21)의 중심축선에 해당된다.

상기 프레임(22)은 상기 스윙축(21)의 상부에 결합되며, 그 전단부에는 수평방향으로 요잉축(42)이 구비되어 그 요잉축(42)에 의해 전방에 상기 태양에너지수집판넬(2)이 취부되는 판넬고정체(40)가 요잉축(42)을 중심으로 회전가능하게 결합된다. 상기 요잉축(42)의 중심축선은 상기 요잉축선에 해당된다. 상기 프레임(22)의 후단부에는 요잉구동수단(50)이 설치된다. 도면을 참조하면 상기 프레임(22)의 후단부에는 상기 요잉구동수단(50)의 하우징(51)이 힌지연결되기 위한 하우징회동축(51a)이 상기 요잉축(42)과 나란하게 구비되고 그 하우징회동축(51a)에 상기 하우징(51)이 그 하우징회동축(51a)을 중심으로 회동가능하게 힌지연결된다.

본 발명은 상기 지지기둥(10)에 스윙축(21)에 의해 회전지지된 스윙구동체(20)의 스윙축(21)에 가해지는 모멘트가 분산되도록 보강케이스(23)가 지지기 둥(10)에 지지된 것을 특징으로 한다. 도면을 참조하면, 상기 보강케이스(23)는 상기 지지기둥(10)의 상단부가 삽입되는 중공이 형성된 원통체로서 외주에 환형으로 돌출 형성된 연결플랜지(23d)에 상기 프레임(22)의 하방으로 연장되게 상기 프레임(22)에 고정된 연결볼트(23c)에 의해 프레임(22)와 일체로 된다. 상기 보강케이스(23)의 중공 내부로 상기 지지기둥(10)의 상단부가 삽입되고, 상기 보강케이스(23)의 중공 내부로 삽입된 지지기둥(10)의 상단부에서 상하로 한 쌍이 설치된 회전부싱(23a,23b) 각각에 상기 보강케이스(23)의 상단부 및 하단부 각각이 회전지지된다. 이에 따라, 상기 스윙구동체(20)에 가해져 상기 지지기둥(10)으로 전달되는 하중, 모멘트는 상기 스윙축(21)과 상기 보강케이스(23)에 의해 분산되어 상기 지지기둥(10)으로 전달된다.

상기 스윙구동수단(30)은 상기 스윙구동체(20)를 상기 스윙축선을 중심으로 회전시키기 위한 것이다. 도면을 참조하면, 상기 스윙구동수단(30)은 상기 지지기둥(10)의 상단에 고정된 워엄휠기어(31)와, 상기 스윙구동체(20)에 설치된 스윙구동모터(32)와, 상기 스윙구동모터(32)의 회전축에 연결되어 상기 워엄휠기어(31)에 치합된 워엄기어(33)가 구비되어 구성된다.

상기 판넬고정체(40)는 전방에 상기 태양에너지수집판넬(2)이 취부되고 후방에서 상기 스윙구동체(20)의 프레임(22)에 구비된 수평의 요잉축(42)에 회전가능하게 지지되어 상기 스윙축(21)을 중심으로 상기 스윙구동체(20)와 일체로 회전되는 구조물이다. 도면을 참조하면, 상기 판넬고정체(40)는 전방에 상기 태양에너지수집판넬(2)이 취부되기 위한 판넬고정프레임(41)이 형성되고, 상기 판넬고정프레 임(41)의 후방에 상기 스윙구동체(20)의 프레임(22)의 전단부에 구비된 요잉축(42)에 회동가능하게 연결되기 위한 브라켓이 구비된다. 상기 판넬고정체(40)의 판넬고정프레임(41)의 상부에는 상기 요잉구동수단(50)의 스크류막대(53)의 상단부가 막대힌지축(53b)에 의해 힌지연결된다.

상기 요잉구동수단(50)은 상기 스윙구동체(20)의 프레임(22)에 설치되어 상기 스윙축(21)을 중심으로 상기 스윙구동체(20)와 일체로 회전되면서 상기 요잉축(42)을 중심으로 상기 판넬고정체(40)를 요잉 회전시키기 위한 것이다. 도면을 참조하면, 상기 요잉구동수단(50)은 상기 요잉축(42)과 나란한 하우징회동축(51a)을 중심으로 회동가능하도록 상기 스윙구동체(20)의 프레임(22)에 힌지결합된 하우징(51)과, 상기 하우징(51)에 삽입되어 상기 하우징(51)의 상하단부 각각에 설치된 회전부싱(52b,52c)에 의해 상기 하우징(51)에 회전지지되고 상단부에 암스크류(52a)가 형성된 중공축(52)과, 상기 중공축(52)의 암스크류(52a)에 나사결합으로 맞물리는 스크류(53a)가 형성되고 상기 중공축(52)의 상방으로 출몰하도록 상기 중공축(52)에 삽입되어 상단부가 상기 판넬고정체(40)의 후방에 상기 요잉축(42)과 나란하게 구비된 막대힌지축(53b)에 힌지 연결된 스크류막대(53)와, 상기 중공축(52)을 회전시키기 위한 구동모터(54)를 포함하여 구성된다. 상기 구동모터(54)가 회전되면 그 회전력은 구동기어(54a)와 종동기어(54b)에 의해 상기 중공축(52)로 전달되어 상기 중공축(52)가 회전된다. 상기 중공축(52)이 회전되면 상기 중공축(52)의 암스크류(52a)에 나사결합된 스크류막대(53)은 상기 중공축(52)의 상방으로 출몰하게 되고, 이에 따라 상기 판넬고정체(40)는 요잉축(42)을 중심으로 회동 되게 된다.

상기 제어수단(도면에 미도시)은 태양의 고도와 방위의 변화에 따라 상기 스윙구동수단(20) 및 상기 요잉구동수단(50)의 구동을 제어하기 위한 것으로, 일반적으로 제어부와 스윙축(21)과 요잉축(42)의 회전위치와 회전량을 감지하기 위한 스윙축 및 요잉축 회전감지수단을 포함하여 구성된다. 상기 스윙축 및 요잉축 회전감지수단 각각은 상기 스윙축(21) 및 요잉축(42)의 회전량 및 회전 위치를 감지하는 엔코더로 간단하게 구성되어 질 수 있다.

상기 태양에너지수집판넬(2)은 태양광으로부터 열에너지를 얻는 태양광 집열 판넬이나 태양광으로부터 전기에너지를 얻는 태양광 발전 판넬 등과 같이 태양광을 흡수하기 위한 판형상의 판넬로서 배면에 연결된 판넬고정체(40)에 의해 상기 요잉축(42)에 회전가능하게 결합된다. 상기 태양에너지수집판넬(2)은 상기 스윙축(21)을 중심으로 좌우방향으로 스윙(Swing) 회전되며, 상기 요잉축(42)을 중심으로 지면에 대한 각도가 변하도록 요잉(Yawing) 회전된다.

상기와 같은 구성에 의하여 본 고안에 따른 태양광 추적 장치는 태양광수집판넬의 스윙을 지지하는 스윙축이 지지된 지지기둥에 보강케이스가 지지되어 스윙축에 걸리는 모멘트를 분산 지지하여 스윙축이 보강된 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 사항 에 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

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

중공이 형성된 원통체 형상의 지지기둥과,

상기 지지기둥의 중공에 삽입되어 회전가능하게 지지된 연직의 스윙축과, 상기 스윙축을 중심으로 상기 스윙축과 일체로 회전되도록 상기 스윙축에 고정된 프레임과, 중공이 형성된 원통체이고 그 중공에 상기 지지기둥의 상단부가 삽입되어 그 지지기둥의 상단부에 회전지지되게 상기 프레임의 하부에 연결된 보강케이스가 구비된 스윙구동체와,

상기 지지기둥의 상단에 고정된 워엄휠기어와, 상기 스윙구동체에 설치된 스윙구동모터와, 상기 스윙구동모터의 회전축에 연결되어 상기 워엄휠기어에 치합된 워엄기어가 구비된 스윙구동수단과,

전방에 상기 태양에너지수집판넬이 설치되고 후방에서 상기 스윙구동체의 프레임에 구비된 수평의 요잉축에 회전가능하게 지지되어 상기 스윙축을 중심으로 상기 스윙구동체와 일체로 회전되는 판넬고정체와,

상기 스윙구동체의 프레임에 설치되어 상기 스윙축을 중심으로 상기 스윙구동체와 일체로 회전되면서 상기 요잉축을 중심으로 상기 판넬고정체를 회전시키기 위한 요잉구동수단과,

태양의 고도와 방위의 변화에 따라 상기 스윙구동수단 및 상기 요잉구동수단의 구동을 제어하기 위한 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 장치.
제1항에 있어서,

제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 요잉구동수단은, 상기 요잉축과 나란한 하우징회동축을 중심으로 회동가능하도록 상기 스윙구동체의 프레임에 결합된 하우징과,

상기 하우징에 삽입되어 회전지지되고, 상단부에 암스크류가 형성된 중공축과,

상기 중공축의 암스크류에 맞물리는 스크류가 형성되고, 상기 중공축의 상방으로 출몰하도록 상기 중공축에 삽입되어 상단부가 상기 판넬고정체의 후방에 상기 요잉축과 나란하게 구비된 막대힌지축에 힌지 연결된 스크류막대와

상기 중공축을 회전시키기 위한 구동모터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 추적 장치.