KR20070120727A - 태양광 발전용 집광장치 - Google Patents

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KR20070120727A
KR20070120727A KR1020060055347A KR20060055347A KR20070120727A KR 20070120727 A KR20070120727 A KR 20070120727A KR 1020060055347 A KR1020060055347 A KR 1020060055347A KR 20060055347 A KR20060055347 A KR 20060055347A KR 20070120727 A KR20070120727 A KR 20070120727A
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이진근
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대한테크렌(주)
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Abstract

본 발명은 태양전지에 조사되는 태양광의 광집적도를 향상시켜 에너지 효율을 최대화할 수 있도록 한 태양광 발전용 집광장치에 관한 것으로, 본 발명의 태양광 발전용 집광장치는 지면에 직립되게 세워지는 기둥; 수직한 제트축을 중심으로 상기 기둥에 회전 가능하게 설치되는 제1회전체; 상기 기둥에 설치되어 상기 제1회전체를 회전시키는 제1구동부재; 수평한 엑스축을 중심으로 상기 제1회전체에 회전 가능하게 설치되는 제2회전체; 상기 제1회전체에 설치되어 상기 제2회전체를 회전시키는 제2구동부재; 및 상기 제2회전체에 설치되는 집광모듈들을 포함한다.
태양광, 집광, 태양전지판

Description

태양광 발전용 집광장치{CONDENSING APPARATUS FOR SOLAR PHOTOVOLTAIC GENERATOR}
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 집광장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 집광장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 집광장치의 측면도이다.
도 4는 도 2에 표시된 a 부분 확대도이다.
도 5는 도 1에 표시된 b 부분 확대도이다.
도 6은 도 3에 표시된 c 부분 확대도이다.
도 7은 본 발명에서 제1구동부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 제1회전체의 내부 단면을 보여주는 도면이다.
도 9은 집광 모듈을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 집광장치의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 집광장치의 정면도이다.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 집광장치의 측면도이다.
도 13은 제2실시예에서 집광모듈들이 설치된 제2회전프레임을 보여주는 평면도이다.
도 14는 본 발명의 제2실시예에서 집광모듈이 설치되는 장착구를 보여주는 제2회전프레임의 요부 확대도이다.
도 15는 본 발명의 제2실시예에서 플레이트 형상의 제2회전프레임을 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
210 : 기둥
220 : 제1회전체
230 : 제1구동부재
240 : 제2회전체
260 : 제2구동부재
280 : 집광모듈
본 발명은 태양광 발전용 집광장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양전지에 조사되는 태양광의 광집적도를 향상시켜 에너지 효율을 최대화할 수 있도록 한 태양광 발전용 집광장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전설비는 태양전지(solar cell)를 이용하여 태양의 빛 에너지를 전기에너지로 변환시키는 장치를 말한다. 이때, 상기 태양전지는 PN 접합반도체로 구성되어 태양광의 조사시 자유전자를 발생시켜 전기를 유도하는 기능을 수행한다.
태양광 발전설비에는 태양광을 중첩하여 태양전지의 표면에 조사하는 집광장치가 사용된다. 상기 집광장치의 광집적도는 발전설비의 에너지효율과 직결되며, 태양전지의 전방에 설치되는 중첩용 집광렌즈의 면적에 비례한다.
태양광 발전설비의 발전량 증가를 위해서는 태양전지와 집광렌즈의 대형화가 불가피하다. 그러나, 통상의 집광렌즈는 대형으로 제조함에 있어서 비용이나 구조적인 면에서 많은 제약이 발생된다. 또한, 태양은 지구의 동쪽에서 서쪽으로 이동하며, 그 이동과정에서 고도가 계속 변화되는데, 종래의 집광장치는 지향각이 고정되어 있으므로, 태양의 위치에 따른 입사량의 변화로 인해 발전량이 불규칙한 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 간단한 구성으로 안정적으로 설치할 수 있는 태양광 발전용 집광장치를 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 집광모듈의 안정적인 회전 동작이 가능한 태양광 발전용 집광장치를 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 안정적인 무게 중심을 제공할 수 있는 태양광 발전용 집광장치를 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 집광렌즈의 증설이 가능한 태양광 발전용 집광장치를 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 태양광의 광집적도를 최대화할 수 있도록 한 태양광 발전용 집광장치를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 발전용 집광장치는 지면에 직립되게 세워지는 기둥; 수직한 제트축을 중심으로 상기 기둥에 회전 가능하게 설 치되는 제1회전체; 상기 기둥에 설치되어 상기 제1회전체를 회전시키는 제1구동부재; 수평한 엑스축을 중심으로 상기 제1회전체에 회전 가능하게 설치되는 제2회전체; 상기 제1회전체에 설치되어 상기 제2회전체를 회전시키는 제2구동부재; 및 상기 제2회전체에 설치되는 집광모듈들을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 집광모듈 각각은 다수개의 태양전지로 구성되는 태양전지판이 설치되는 하단부와, 상기 태양전지판의의 상부에 형성되는 투광부의 양측에 구비되는 제1,2집광렌즈가 설치되는 상단부를 갖는 모듈 프레임을 포함한다/
본 발명의 실시예에 따르면, 제1구동부재는 상기 제1회전체에 설치되는 피니언(pinion); 및 상기 피니언과 기어 결합되도록 상기 기둥에 설치되며, 제트축 구동모터의 회전력을 전달받아 동작되는 랙(lack)을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1구동부재는 상기 제트축 구동모터에 의해 회전되는 리드 스크류; 및 상기 랙에 설치된 상태에서 상기 리드 스크류에 끼워져 이동되는 이송 너트를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1회전체는 상기 기둥에 회전가능하게 설치되고 외주면에 상기 피니언이 설치된 수직축; 상기 수직축과 연동되도록 키 결합되는 수직관과, 상기 수직관의 상단에 엑스축 방향으로 상기 제2회전체가 설치되는 연결관을 갖는 지지 헤드를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1구동부재는 상기 기둥에 설치되며 제트축 구동모터의 동력에 의해 동작되는 원동기어; 및 상기 제1회전체에 설치되며 상기 원 동기어와 기어 결합되는 종동기어를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제2회전체는 상기 지지 헤드의 연결관에 엑스축을 중심으로 회전가능하게 설치되는 수평축; 상기 수평축과 연동되도록 상기 수평축의 양단에 키 결합되는 수평지지대들; 및 상기 수평 지지대들을 가로질러 설치되며 상기 집광모듈들이 거치되는 수평 리브들을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제2회전체는 상기 수평축의 양단에 각각 설치된 상기 수평지지대들을 상호 연결하는 브리지를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 수평지지대는 일단에 이음(coupling)을 위한 플랜지를 갖는다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 수평지지대는 상부에 상기 수평 리브가 설치되는 장착부를 갖는다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제2구동부재는 상기 제2회전체에 연결되는 일단을 갖는 승강 나선축; 상기 제1회전체에 회전가능하게 설치되며 상기 승강 나선축에 체결되는 기어박스; 상기 기어박스에 연결되어 회전력을 전달하는 모터를 포함한다.
예컨대, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 15에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.
본 발명은 태양전지판과 집광렌즈의 대형화에 따른 안정적인 설치 및 집광모듈의 지향각 조정을 위한 작동이 안정적으로 이루어질 수 있는 태양광 발전용 집광장치에 관한 것이다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 집광장치의 사시도, 정면도, 그리고 측면도이다. 도 4 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 집광장치의 주요 부분을 보여주는 도면들이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 집광장치(200)는 기둥(210), 제1회전체(220), 제1구동부재(230), 제2회전체(240), 제2구동부재(260) 그리고 8개의 집광 모듈(280)을 포함한다.
기둥(210)은 중공형태의 서포터로써, 지면에 직립 되게 고정 설치되는 하부기둥(212)과, 하부 기둥(212)의 상부에 플랜지 이음(flange coupling) 방식으로 착탈 가능하게 설치되는 상부 기둥(214)을 포함한다. 상부 기둥(214)에는 제1회전체가 제트축(z)을 중심으로 회전(공전) 가능하게 설치된다.
도 6과 도 8을 참조하면, 제1회전체(220)는 상부 기둥(214)의 내부에 수직하게 설치되는 수직축(222)과, 상부 기둥(214) 상부로 노출된 수직축(222)과 연동되어 회전되는 지지헤드(224)를 포함한다. 수직축(222)은 상부 기둥(214)의 위 아래에 설치된 2개의 베어링(216)에 의해 지지된다. 수직축(222)은 상단 외주면에 제1 구동부재(240)의 랙(236)으로부터 회전력을 전달받는 피니언(238)이 설치된다. 수직축(222)은 사각키(223a)를 갖는 일단을 가지며, 이 수직축(222)의 사각키(223a)는 지지헤드(224)의 수직관(226) 하단부(226a)에 키 결합된다.
지지헤드(224)는 수직축(222)과 연동되는 수직관(226)과, 수직관(226)의 상단에 엑스축(x) 방향으로 제2회전체(240)가 설치되는 연결관(228)을 포함하는 T자 형상으로 이루어진다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 제1구동부재(230)는 제트축 구동모터(232)와, 제트축 구동모터(232)로부터 제공되는 회전력을 전달받는 리드 스크류(234), 리드 스크류(234)에 끼워져 리드 스크류(234)의 회전 방향에 따라 전후 이동되는 이송너트(236a)를 갖는 랙(236), 랙(236)과 기어 결합되어 랙(236)의 전후 이동에 따라 회전되는 피니언(238)을 포함한다. 랙(236)은 상부 기둥(214)에 설치된 브래킷(217) 상에 설치된다.
이처럼 본 발명은 지지헤드(224)로 전해지는 하중이 제1구동부재(230)로 가해지지 않고 기둥(210)으로 가해지기 때문에 구동모터(232)에 과부하가 발생되지 않는다. 따라서, 용량이 작은 구동모터를 사용해도 지지헤드(224)의 회전이 가능할 뿐만 아니라 안정적인 회전이 가능하다.
도 1 과 도 2 그리고 도 8을 참조하면, 제2회전체(240)는 지지헤드(224)의 연결관(228)에 엑스축(x)으로 중심으로 회전가능하게 설치되는 수평축(242)과, 수평축(242)의 양단에 각각 키 결합되는 수평지지대(244)들 그리고 수평지지대(244)에 가로질러(Y축 방향) 설치되는 5개의 수평리브(250)들을 포함한다.
수평축(242)은 연결관(228)의 양단에 설치된 2개의 베어링(229)에 의해 지지된다. 수평축(242)은 양단에 사각키(243)를 갖으며, 수평지지대(244)는 연결관(228) 양측으로 노출된 수평축(242)의 양단에 각각 키 결합된다. 수평지지대(244)는 중공형의 관으로 이루어진다. 연결관(228) 양측에 각각 위치되는 수평지지대(244)는 브리지(245)에 의해 상호 연결된다. 수평지지대(244)는 일단에 플랜지 이음을 위한 플랜지(244a)를 갖는다. 그리고 상단에는 수평 리브(250)가 설치되는 장착부(246)를 갖는다.
도 5에서와 같이, 수평 리브(250)는 사각의 막대형상으로 수평지지대(244)의 장착부(246)에 올려진 후 유(U)자형 클립(247a) 2개와 고정판(247b)에 의해 고정된다. 수평 리브(250)에는 집광모듈(280)이 설치된다.
본 실시예에서는 수평지지대 2개가 연결된 것으로, 필요에 따라 3개 그 이상의 수평지지대를 연결 설치하여 집광 모듈을 증설할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제2구동부재(260)는 제2회전체(240)의 연결바(249)에 연결되는 일단을 갖는 승강 나선축(262), 제1회전체(220)의 수직관(226)에 설치된 브래킷(226a)에 힌지 결합되며 승강 나선축(262)에 체결되는 기어박스(264) 그리고 기어박스(264)에 연결되어 회전력을 제공하는 모터(266)를 포함하는 스크류 잭으로 이루어진다. 도면에 도시하지는 않았지만, 기어박스(264)는 승강 나선축에 나사 결합되는 웜휠과, 이 웜휠을 회전시키는 회전축을 포함하는 웜기어가 구비되며, 웜기어는 모터의 회전축과 연결되어 회전력을 전달받는다.
도 9를 참조하면, 집광모듈(280)은 수평 리브(250)들 사이에 설치된다. 집광 모듈(280)은 다수개의 태양전지로 구성되는 태양전지판(282)과, 태양전지판(282)의 전방에 형성되는 투광부(284)와, 투광부(284)의 양측에 구비되며 태양광을 집광하여 태양전지판(282)의 전면에 조사하는 제1,2집광렌즈(286)로 구성된다.
태양전지판(282)은 태양전지의 앞면이 상측으로 노출되도록 모듈 프레임(287)의 하단부(287a)에 설치되며, 투광부(284) 및 제1,2집광렌즈(286)는 모듈 프레임(287)의 상단부(287b)에 설치된다. 투광부(284)는 태양전지판(282)의 수직상부에 동일한 면적으로 형성되며, 입사된 태양광이 굴절 없이 통과하여 태양전지의 표면에 조사되도록 빈공간 또는 투명한 유리나 투광렌즈로 형성될 수 있다.
제1,2집광렌즈(286)는 다수개의 프레넬 렌즈로 구성되며, 각각 입사된 태양광을 굴절시켜 태양전지의 표면에 조사한다. 이에 따라, 투광부(284)를 통해 수직으로 조사되는 태양광과, 제1,2집광렌즈(286)를 통해 굴절된 태양광은 태양전지의 표면에 입사되며, 그 입사광의 광집적도는 태양전지판 면적의 2-3배에 해??되도록 구성된다.
즉, 투광부(284) 및 제1,2집광렌즈(286)는 그 폭의 합이 태양전지판(282)의 폭에 비해 2배 내지 3배로 형성된다. 따라서, 투광부(284) 및 제1,2집광렌즈(286)에 입사되어 태양전지판(282)에 조사되는 태양광의 광집적도가 태양전지판(282) 면적의 2배 내지 3배에 해당하게 됨으로써, 최고의 에너지 효율을 얻을 수 있게 된다.
이러한 구성의 집광모듈(280)들은 그 위치가 제2회전체(240)의 엑스축(x) 및 제1회전체(220)의 제트축(z)을 기점으로 해서 양측 양단에 서로 대칭되게 배치됨으 로써 한쪽으로 무게가 편중되지 않아 안정적인 무게 중심을 제공할 수 있다.
도 10 내지 도 15는 본 발명의 제2실시예에 따른 집광장치를 보여주는 도면들이다. 참고로, 도 10에는 도면 편의상 제1각도조정장치와 제2각도조정장치가 생략되었다.
도 10 내지 도 15를 참조하면, 본 발명의 집광장치(100)는 지지부(110), 회전체(120), 8개의 집광모듈(142)로 이루어지는 집광부(140)를 포함한다.
지지부(110)는 지면에 설치되는 한 쌍의 삼각 받침대(112)를 포함한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 삼각 받침대(112)는 수평대(113)가 지면에 놓여진 상태로 서로 대향되게 위치되며, 이들은 안쪽으로 소정각도(a) 기울기를 갖고 설치된다. 이렇게 안쪽으로 기울어서 설치된 한 쌍의 삼각 받침대(112)는 상단 꼭지부분(114a)에 제1샤프트(118)가 X축 방향으로 설치된다. 즉, 제1샤프트(118)는 양단이 한 쌍의 삼각 받침대(112)에 의해 안정적으로 지지된다. 따라서, 제1샤프트(118)에 설치되는 회전체(120)는 안정적인 회전 동작이 가능하다.
한편, 지지부(110)는 한 쌍의 삼각 받침대(112)의 하단 양측 꼭지(모서리) 부분(114b)이 각각 보조 수평대(115)에 의해 상호 연결됨으로써 지면에 안정적으로 놓여지게 된다.
회전체(120)는 지지부(110)의 제1샤프트상(118)에 X축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 제1회전프레임(122)과, 제1회전프레임(122)의 상단에 Y축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 제2회전프레임(132)으로 이루어진다.
회전체(120)의 제1회전프레임(122)은 전체적인 형상이 삼각형으로 제1샤프 트(118)에 설치되는 수평대(123a)와 2개의 경사대(123b)를 갖는다. 도 10에 도시된 바와 같이, 제1회전프레임(122)은 양측 경사대(123b)가 지지부(110)의 삼각 받침대(112)들과 일직선이 되도록 삼각 받침대(112)의 기울기(a)와 동일한 기울기(a)를 갖는다는 것을 알 수 있다. 이처럼, 본 발명의 집광장치(100)는 정면에서 보았을 때 지지부(110)와, 회전체(120)의 제1회전프레임(122)이 안정적인 하나의 삼각 지지 구조를 제공하게 되는 것이다. 제1회전프레임(122)의 상단 꼭지(모서리)부분(124a)에는 제2샤프트(128)가 Y축 방향으로 설치된다.
도 11 내지 도 14를 참조하면, 제2회전프레임(132)은 제2샤프트(128)에 Y축을 중심으로 회전 가능하게 설치된다. 제2회전프레임(132)은 제2샤프트(128)상에 Y축 방향으로 설치되는 제1리브(134)와, 제1리브(134)에 X축 방향으로 설치되는 제2리브(136)들을 포함하며, 제1리브(134)와 제2리브(136)들에 의해 집광모듈(142)들이 포켓식으로 장착될 수 있는 8개의 장착구(138)들이 제공된다. 여기서, 장착구(138)는 일측방향이 개방된 것으로 도시되었으나 선택적으로 리브가 추가 설치될 수 있다. 집광모듈(142)이 제2회전프레임(132) 상부에서 장착구(138)에 삽입되면 제2리브(136)들에 적어도 2개의 측면을 받치게 되면서 제2회전프레임에 설치되는 것이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 제2리브(136)들에는 집광모듈(142)이 장착구(138)에 삽입되었을 때 집광모듈(142)의 유동을 방지하기 위한 홈(136a)(또는 돌기 등)이 형성될 수 있다. 필요에 따라서, 집광모듈(142)은 볼트 등의 체결부재에 의해 제2리브들에 고정될 수 있다.
집광모듈(142)들이 장착되는 장착구(138)들은 본 발명의 실시예에서 언급한 리브(134,136)들에 의한 방식 이외에 다양한 방식으로 장착구들이 제공될 수 있다. 도 15에서는 플레이트 형상의 제2회전프레임(132')에 장착구(138)가 형성된 예를 보여준다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 집광부(140)는 8개의 집광모듈(142)로 이루어진다. 집광모듈(142) 각각은 다수개의 태양전지로 구성되는 태양전지판(144)이 설치되는 하단부(146a), 태양전지판(144)이 설치된 하단부의 상방에 다수의 집광렌즈(145)가 설치되는 상단부(146b)를 갖는 콘 형태의 렌즈 프레임(146)으로 이루어진다.
렌즈 프레임(146)은 태양광이 굴절 없이 통과하여 태양전지의 표면에 조사되도록 빈공간 또는 투명한 유리나 투광렌즈로 형성되는 측면투광부(147)들을 갖으며, 이러한 측면 투광부(147)들을 가짐으로써 태양전지판(144)으로의 집광 효율을 조금이나마 향상시킬 수 있다.
여기서, 집광렌즈(145)는 다수개의 프레넬 렌즈들로 구성되며, 각각 입사된 태양광을 굴절시켜 태양전지판(144)의 표면에 조사한다. 이에 따라, 측면 투광부(147)들을 통해 조사되는 태양광과, 집광렌즈(145)를 통해 굴절된 태양광은 태양전지판(144)의 표면에 입사되며, 그 입사광의 광 집적도는 태양전지판(144) 면적의 2-3배에 해당되도록 구성된다.
이처럼 측면 투광부(147)들 및 집광렌즈(145)는 그 폭의 합이 태양전지판(144)의 폭에 비해 2배 내지 3배로 제공될 수 있다. 따라서, 측면 투광부(147)들 및 집광렌즈(145)에 입사되어 태양전지판(144)에 조사되는 태양광의 광집적도가 태양전지판(144) 면적의 2배 내지 3배에 해당하게 됨으로써, 최고의 에너지 효율을 얻을 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 집광장치(100)는 태양전지판(144)과 집광렌즈(145)를 모듈화하여 회전체(120)의 제2회전프레임(132)에 포켓(pocket)식으로 장착하는 신개념 기술로써, 회전체(120)에 장착, 고정 작업이 용이하게 이루어지고, 모듈화의 적용시 품질 향상은 물론 집광장치의 효율성 확보 및 고품질의 제품개발 그리고 부분적인 부품 교체가 가능하게 되며, 결과적으로 종래 단품 개념에서 모듈화 개념으로 바뀜에 따라 작업성 및 품질 향상을 도모할 수 있는 것이다. 특히, 집광모듈(142)은 전체적인 형상이 콘 형태로 이루어짐으로써 제2회전프레임(132)의 장착구(138)들에 포켓(pocket)식으로 용이하게 장착될 수 있는 것이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 제1각도조정장치(150)는 태양의 고도변화에 따라 회전체(120)의 제1회전프레임(122)을 X축 방향으로 회전시키기 위한 것으로, 제1각도조정장치(150)는 모터(152)와 모터(152)에 의해 상방으로 올라가거나 또는 하방으로 내려가는 승강대(154)를 포함하는 구동부(151) 그리고 구동부(151)의 모터(152)를 제어하는 제어부(미도시됨)로 이루어진다. 그리고, 제2각도조정장치(160)는 태양의 일주운동에 따라 회전체(120)의 제2회전프레임을 Y축 방향으로 회전시키기 위한 것으로, 제2각도조정장치(160)는 모터(162)와 모터(162)에 의해 상방으로 올라가거나 또는 하방으로 내려가는 승강대(164)를 포함하는 구동부(161) 그리고 구동부(161)의 모터(162)를 제어하는 제어부(미도시됨)로 이루어진다. 제어부(미도시됨)는 태양의 일주운동에 따른 위치 변화가 입력되어 모터(162)를 자동으 로 제어하도록 구성될 수 있다. 물론, 제어부에 있어서 태양의 위치를 감지하는 센서를 이용하여 태양의 이동에 따라 실시간으로 모터를 구동하도록 구성하는 것도 가능하다.
예컨대, 제1,2각도조정장치(150,160)의 구동부(151,161)는 본 실시예에서 설명한 모터를 이용하여 구동방식 이외에도 유압 실린더 방식과 같은 다양한 방식이 적용될 수 있는 것이다. 본 발명에 따른 집광장치(100)는 제1각도조정장치(150)와 제2각도조정장치(160)에 의해 집광모듈들(142)의 지향각이 자동으로 조정됨으로써, 태양전지의 광집적도를 항상 최적의 상태로 유지할 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 상기의 구성으로 이루어진 태양광 발전용 집광장치에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 집광장치는 협소한 지면에서의 설치가 용이하다. 본 발명에 따른 집광장치는 지지헤드로 전해지는 하중이 제1구동부재로 가해지지 않고 기둥으로 가해지기 때문에 구동모터에 과부하가 발생되지 않는다. 따라서, 용량이 작은 구동모터를 사용해도 지지헤드의 회전이 가능할 뿐만 아니라 안정적인 회전이 가능하다. 본 발명에 따른 집광장치는 안정적인 무게 중심을 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 집광장치는 집광렌즈의 증설이 가능하다. 본 발명에 따른 집광장치는 태양전지판과 집광렌즈를 모듈화하여 회전체의 제2회전프레임에 포켓(pocket)식으로 장착함으로써, 장착, 고정 작업이 용이하게 이루어지고, 모듈화 적용으로 품질 향상은 물론 집광장치의 효율성 확보 및 고품질의 제품개발 그리고 부분적인 부품 교체가 가능한 효과를 얻는다. 특히, 태양전지판과 집광렌즈를 모듈화함으로써 운반 및 설치가 용이하여 집광장치의 대형화 부응할 수 있다.

Claims (11)

  1. 태양의 위치변화에 따라 집광모듈의 지향각이 자동으로 조절되는 태양광 발전용 집광장치에 있어서:
    지면에 직립되게 세워지는 기둥;
    수직한 제트축을 중심으로 상기 기둥에 회전 가능하게 설치되는 제1회전체;
    상기 기둥에 설치되어 상기 제1회전체를 회전시키는 제1구동부재;
    수평한 엑스축을 중심으로 상기 제1회전체에 회전 가능하게 설치되는 제2회전체;
    상기 제1회전체에 설치되어 상기 제2회전체를 회전시키는 제2구동부재; 및
    상기 제2회전체에 설치되는 집광모듈들을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 집광장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 집광모듈 각각은 다수개의 태양전지로 구성되는 태양전지판이 설치되는 하단부와,
    상기 태양전지판의의 상부에 형성되는 투광부의 양측에 구비되는 제1,2집광렌즈가 설치되는 상단부를 갖는 모듈 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 집광장치.
  3. 제1항에 있어서,
    제1구동부재는
    상기 제1회전체에 설치되는 피니언(pinion); 및
    상기 피니언과 기어 결합되도록 상기 기둥에 설치되며, 제트축 구동모터의 회전력을 전달받아 동작되는 랙(lack)을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 집광장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1구동부재는
    상기 제트축 구동모터에 의해 회전되는 리드 스크류; 및
    상기 랙에 설치된 상태에서 상기 리드 스크류에 끼워져 이동되는 이송 너트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 집광장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1회전체는
    상기 기둥에 회전가능하게 설치되고 외주면에 상기 피니언이 설치된 수직축;
    상기 수직축과 연동되도록 키 결합되는 수직관과, 상기 수직관의 상단에 엑스축 방향으로 상기 제2회전체가 설치되는 연결관을 갖는 지지 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 집광장치.
  6. 제1항에 있어서,
    제1구동부재는
    상기 기둥에 설치되며 제트축 구동모터의 동력에 의해 동작되는 원동기어; 및
    상기 제1회전체에 설치되며 상기 원동기어와 기어 결합되는 종동기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 집광장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2회전체는
    상기 지지 헤드의 연결관에 엑스축을 중심으로 회전가능하게 설치되는 수평축;
    상기 수평축과 연동되도록 상기 수평축의 양단에 키 결합되는 수평지지대들; 및
    상기 수평 지지대들을 가로질러 설치되며 상기 집광모듈들이 거치되는 수평 리브들을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 집광장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2회전체는
    상기 수평축의 양단에 각각 설치된 상기 수평지지대들을 상호 연결하는 브리지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 집광장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 수평지지대는 일단에 이음(coupling)을 위한 플랜지를 갖는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 집광장치.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수평지지대는 상부에 상기 수평 리브가 설치되는 장착부를 갖는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 집광장치.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 제2구동부재는
    상기 제2회전체에 연결되는 일단을 갖는 승강 나선축;
    상기 제1회전체에 회전가능하게 설치되며 상기 승강 나선축에 체결되는 기어박스;
    상기 기어박스에 연결되어 회전력을 전달하는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 집광장치.
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