KR20080031143A - 태양광 위치 추적 발전 장치 - Google Patents

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KR20080031143A
KR20080031143A KR1020070141790A KR20070141790A KR20080031143A KR 20080031143 A KR20080031143 A KR 20080031143A KR 1020070141790 A KR1020070141790 A KR 1020070141790A KR 20070141790 A KR20070141790 A KR 20070141790A KR 20080031143 A KR20080031143 A KR 20080031143A
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이희준
홍진우
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미래에너지기술(주)
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Abstract

본 발명에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치는, 태양전지패널과, 이 태양전지패널을 설치 장소에 지지하는 수직 지지대 및 수평 지지대와, 상기 수평 지지대에 회전 가능하게 지지된 상태에서 태양전지패널을 회전시키는 회전 작동부를 포함하여 구성됨으로써, 최소한의 구성으로 태양전지패널의 태양위치 추적이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 효과를 제공하게 된다.
Figure P1020070141790
태양광, 태양전지, 지지대, 2축식, 고도, 콘트롤러, 볼 스크류

Description

태양광 위치 추적 발전 장치{Sun location tracking type solar generation apparatus}
본 발명은 태양광 위치 추적 시스템에 관한 것으로서, 특히 태양광 추적에 필요한 제반 구성 요소를 하나의 장치에 포함시켜 구성함으로써 전체적인 구성을 간단히 함과 아울러 외부환경으로 인한 설비의 고장 발생 등을 최소화 할 수 있도록 한 태양광 위치 추적 발전 장치에 관한 것이다.
일반적으로 추적방식의 태양광 발전 장치로는 일축식과 이축식으로 나눌 수 있고, 이는 사용되는 모터의 구동축에 따라 결정된다.
일축식은 중앙축을 중심으로 좌우로 태양전지패널을 배열하고 감속기를 포함하는 모터를 이용하여 중심축을 중심으로 좌우 회전하는 방식으로 태양의 고도를 추적하지 않는 단순한 형태를 이룬다. 이러한 일축식은 고저를 추적해서 발생하는 10% 정도의 잉여 전력을 포기하는 대신 초기 설치비용을 절감하는 효과를 갖는다.
물론, 일축식에서 고도 추적을 위해 필요하다면 수동으로 변경하여 고도를 추적할 수도 있으나, 현실적으로 무거운 설비를 수동으로 직접 조절하여 효율을 향상시키는 것은 상당한 어려움이 따르게 된다.
이축식은 태양전지 모듈을 집합시킨 고정장치의 중앙을 회전모터 또는 감속장치와 연결된 축 위에 설치하고, 태양의 움직임을 따라 좌우로 회전시키며 추적장치의 뒷부분에 스크류 잭을 포함하는 모터를 장치하여 후면으로 태양전지 고정장치를 당겨 고도를 조절하는 구조로 이루어진다. 이러한 이축식은 축장치 아래 노출된 조절기와 상부의 태양추적센서 등이 포함되어 구성된다.
상기와 같은 일축식 또는 이축식 등의 추적식 태양광 발전장치들은 구동장치와 제어장치, 센서 등 다수의 장치들을 포함하고, 필연적으로 각 부분을 연결하는 전선들을 포함하게 된다.
이때 상기 각각의 장치들이 별도로 구성되어 상호 조립되는 관계로 전체적인 구조가 복잡하고, 조립 및 유지 보수 관리도 쉽지 않은 문제점이 발생된다.
또한 외부로 노출된 전선들은 장시간 태양에 노출됨에 따라 태양열에 의해 경화되거나 노후되어 절연성을 상실하는 경우가 발생되고, 또한 바람이나 외부 물리적 작용, 스스로의 회전 동작 중에 손상되어 전기적인 사고를 발생시키는 문제점이 있다.
한편, 도 1은 이축식 구조를 갖는 추적식 태양광 발전장치를 보여주는 도면으로서, 등록실용 20-0405716에 개시된 도면이다. 이를 참조하여 이축 추적식 태양광 발전장치의 구체적인 문제점을 간단히 설명하면 다음과 같다.
상기 등록 고안은 도 1에 도시된 바와 같이 태양전지패널(2)의 하부에 지지 기둥(10)이 수직으로 세워지고, 이 지지 기둥(10)의 상부에는 상기 태양전지패널(2)을 태양의 위치 변화에 따라 추적이 가능하도록 회전시키는 회전 구동수 단(12)이 구비되어 있다.
그리고 상기 태양전지패널(2)의 고도 변화에 따른 경사각 조절을 위해 스크류 잭 등이 포함된 고도 구동수단(15)도 구비되어 있다.
이러한 등록 고안은 상기 회전 구동수단(12)을 작동하여 태양전지패널(2)을 회전시킴으로써 태양의 방위를 추적하고, 상기 고도 구동수단(15)을 작동하여 태양전지패널(2)의 상하 방향의 각도를 조절하게 된다.
그러나 상기한 바와 같은 등록 고안의 장치는 지지 기둥(10)의 외부에 별도의 콘트롤러(20)가 설치되어 상기 지지 기둥(10)의 내부로 전선(21) 등이 연결되어 있고, 상기 회전 구동수단(12) 및 고도 구동수단(15)을 작동하는 모터(13,16)도 각각 별도로 설치되어 있는 등, 전체적으로 제어 및 구동 구조가 복잡하고, 조립 및 설치도 쉽지 않으며, 유지 보수도 어려운 문제점을 가지고 있다.
특히, 상기 등록 고안의 장치는 지지 기둥(10)의 상단을 통해서만 태양전지패널(2)과 구동장치들을 지지하도록 구성되기 때문에 지지 구조가 안정되지 못하며, 구조적으로 태풍이나 돌풍에 의한 바람피해를 회피하기에 이상적인 동작인, 태양전지를 지면과 수평으로 유지하는 동작이 불가능하여 태양전지패널을 보다 안전하게 운영 관리하는 데는 한계가 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 구동장치와 제어장치 등을 하나의 콘트롤 구동박스에 포함시켜 구성함으로써 외부 환경으로 인한 설비 고장 요인을 최소화 할 수 있고, 보다 안정적으로 태양의 위치추적을 가능하도록 하는 태양광 위치 추적 발전 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은, 태양전지패널을 삼각 구조로 지지하도록 구성함으로써 설치 구성이 용이하면서도 보다 안정적이고, 효과적인 지지 구조를 실현할 수 있는 태양광 위치 추적 발전 장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.
또한 본 발명은, 관리를 보다 용이하게 함과 아울러 설치 및 운영비용을 최소화 할 수 있는 태양광 위치 추적 발전 장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치는, 태양전지패널과; 상기 태양전지패널을 설치 장소에 지지하기 위해 수직 지지대 및 이 수직 지지대에 회동 가능하게 연결된 수평 지지대로 이루어진 지지부와; 상기 수평 지지대에 회전 가능하게 지지된 상태에서 태양전지패널의 후면에 설치되어 태양전지패널을 수평 지지대를 중심으로 회전시키는 회전 작동부와; 상기 수직 지지대에 하단부가 지지된 상태에서 태양전지패널을 상하방향으로 회동시키는 고도 작동부와; 상기 수평 지지대에 의해 지지되고, 상기 회전 작동부와 고도 작동부가 만나는 위치에 함께 설치되어 상기 회전 작동부 및 고도 작동부를 구동 제어하는 제어 구동부를 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 지지부, 회전 작동부, 고도 작동부는 삼각 구조로 배치되어 구성되는 것이 바람직하다.
상기 회전 작동부는 원통형 구조로 형성되어 상기 수평 지지대의 외측에 끼워진 구조로 설치되는 것이 바람직하다.
상기 회전 작동부는 상기 수직 지지대와 제어 구동부 사이에 위치되게 구성되거나, 상기 제어 구동부를 중심으로 상기 수직 지지대와 반대쪽 위치에 구성될 수 있다.
상기 회전 작동부는 상기 제어 구동부에 구비된 구동 모터에 의해 회전되도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기 회전 작동부는 회전 위치 또는 회전 범위를 조절하고 외부의 충격이나 강제회전으로 태양전지의 회전을 제지할 수 있도록 스토퍼 수단이 구비되는 것이 바람직하다.
상기 고도 작동부는 상기 수직 지지대와 구동 제어부 사이에서 길이가 가변됨으로써 태양전지패널의 경사 각도를 조절할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기 고도 작동부는 길이 조절이 가능하게 끼워진 두 개의 외통체로 이루어지고, 그 내부에 볼 스크류 구조로 이루어져 길이를 조절하는 고도 구동부가 설치되는 것이 바람직하다.
상기 고도 구동부에 구동력을 제공하는 구동 모터는 상기 제어 구동부 쪽에 설치되어 구성되는 것이 바람직하다.
상기 고도 작동부는 가변된 길이를 고정하는 고도조절 제한수단을 구비하여 구동제어부의 명령 없이 발생하는 고도 구동부의 동작을 저지하는 것이 바람직하다.
상기 제어 구동부는 상기 회전 작동부를 구동하는 회전 구동부, 상기 고도 작동부를 구동하는 고도 구동부, 상기 장치의 제반 제어 및 구동 요소를 제어하는 콘트롤러와 회전구동부와 고도구동부를 기계적으로 충분히 지지할 수 있는 콘트롤 구동박스를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 제어 구동부 중 적어도 상기 회전 구동부와 콘트롤러는 하나의 콘트롤 구동박스 내에 설치되어 구성되는 것이 바람직하다.
상기 구동부에서 외부와 연결되는 각종 전선들은 상기 지지부, 회전 작동부, 고도 작동부 중 적어도 어느 하나의 내부를 통해 연결되어 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치는, 태양전지패널을 삼각지지 구조를 가지면서 이축 구조가 가능하도록 구성되기 때문에 태양전지패널을 보다 안정적으로 지지함과 아울러, 태양 추적 구동 구조의 신뢰성을 높일 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명은 주요 구동 요소 및 제어 요소 등이 2축이 만나는 지점에 설치되어 태양전지패널을 구동 제어할 수 있도록 구성되기 때문에 외부환경으로 인한 설비고장 요소를 최소화 할 수 있고 안정적인 태양의 위치추적을 가능하게 함과 아울러, 보수 관리가 유리해지는 이점이 있다.
또한 본 발명은, 구동 및 제어 요소가 한 곳에 집합되어 설치되기 때문에 번거로운 선들의 배치 및 연결을 최소화할 수 있기 때문에 가장 빈번한 문제로 제기되는 전선들을 외부환경에서 보호함으로써 노후를 막고, 안정된 운전으로 신뢰성을 높일 수 있으며, 고장으로 인해 발생하는 점검 및 수리비용도 절감할 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명의 장치는 전기적인 부속장치를 최소화 할 수 있어 설치자의 혼란을 줄이고 전문지식을 요하는 시공교육을 줄일 수 있으며, 일체화된 구조는 설치에 있어 현저한 시간적 이익을 가져 올 것으로 예상되며, 기초와 철골구조물의 설치에 영향을 주지 않고 고정부를 남북 방향에 맞춰 고정하여 설치하기만 하면 되므로 번거로운 절차를 줄여 설치공정을 단기간에 마무리 할 수 있는 이점도 기대할 수 있다.
또한 본 발명의 장치는 공장에서 출고될 때 완제품으로 모든 배선과 조립을 맞힌 상태로 출고하도록 하여 현장에서는 간단한 설치만 할 수 있도록 하여 시간과 필요 인력을 최소화 할 수 있는 이점도 기대할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 3과 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치가 도시된 측면도로서, 고도 조절 상태에 따른 태양전지패널의 위치변화 상태를 나타낸 도면이다. 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치의 주요부 구성을 보인 저면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치는, 태양광을 수집하여 전기 에너지로 전환하는 태양전지패널(50)이 구비되고, 이 태양전지패널(50)의 하부에는 이를 지지함과 아울러, 태양의 일일 위치 변화에 따라 태양전지패널을 회전시키거나 계절 등 고도 변화에 따라 경사도를 조절하는 장치들이 설치되는 구성으로 이루어진다.
상기 태양전지패널(50)을 지지 구동하는 구성은 크게 지지부(60), 회전 작동부(70), 고도 작동부(80)로 이루어지고, 이 세 가지 주요 구성 부품은 대략 삼각 구조로 배치되어 구성된다. 그리고 상기 회전 작동부(70)와 고도 작동부(80)가 만나는 위치에는 제어 구동부(90)가 위치된다. 참고로 도 3은 강한 바람을 회피하기 위해 태양전지를 수평으로 동작한 상태를 예시한 도면이다. 상기 태양전지를 포함하는 수평 지지대(65)는 후술할 회전 연결부(63)를 중심으로 평형을 이루는 것이 구조체 운영에 바람직하다.
상기와 같은 본 발명의 주요 구성 요소에 대하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 태양전지패널(50)은 기본적으로 태양광을 흡수하여 빛에너지를 전기에너지로 전환시킬 수 있도록 구성된 것으로서, 그 외곽에는 패널 프레임이 구 성되어 상기 지지부(60) 및 회전 작동부(70)에 의해 지지될 수 있도록 구성된다.
다음, 상기 지지부(60)는 지면 등의 태양전지패널 설치 장소에 수직으로 세워진 수직 지지대(61)와, 이 수직 지지대(61)의 상부에서 수평 방향으로 상대 회전 가능하게 결합되는 수평 지지대(65)로 이루어진다. 따라서 수평 지지대(65)가 상기 수직 지지대(61)의 상부에 위치되는 회전 연결부(63)를 중심으로 회전할 수 있도록 구성된다.
여기서 상기 수직 지지대(61)는 사각통 구조 등 다양한 모양과 형상으로 구성될 수 있으나, 수평 지지대(65)는 이후 설명할 회전 작동부(70)의 결합 관계를 고려하여 원통형 구조로 구성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 수평 지지대(65)는 상기 태양전지패널(50)과 상호 구속되지 않고 상대 운동이 가능하도록 설치되는 바, 일부분(도면에서 끝단부)은 태양전지패널(50)과의 사이에 베어링(67)으로 연결되게 설치된다.
다음, 상기 회전 작동부(70)는 태양의 이동 상태에 따라 태양전지패널(50)을 상기 수평 지지대(65)를 중심으로 좌우방향으로 회동시킬 수 있도록 구성되는데, 이 회전 작동부(70)는 상기 수평 지지대(65)의 외부에 회전 가능하게 지지된 상태에서 상기 태양전지패널(50)을 고정되게 설치하여 함께 회전하는 구조로 이루어진다.
이러한 상기 회전 작동부(70)는 상기 수평 지지대(65)의 외부에 끼워져 회전 가능하게 지지된 상태에서 이후 설명될 회전 구동부(75)에 의해 회전하는 회전축(71)과, 이 회전축(71)과 태양전지패널(50)을 상호 연결하여 고정하는 고정 브래 킷(73)으로 이루어진다.
여기서 상기 고정 브래킷(73)은 상기 태양전지패널(50)의 하부에 일정 간격으로 구성되는 보강 지지대(55)에 연결되어 설치되는 것이 바람직하다.
상기 회전 구동부(75)는 상기 제어 구동부(90)에 구성되는데, 도 5에서와 같이 콘트롤 구동박스(91) 내에 구동 모터(76)가 구비되고, 이 구동 모터(76)의 회전력을 상기 회전 작동부(70)의 회전축(71)에 전달하는 구동 기어(77)가 구비된다.
물론, 상기 회전축(71)에는 구동 기어(77)와 치합되는 기어(72)가 형성되고, 상기 구동 모터(76)는 통상 정회전, 역회전 구동이 가능한 전동 모터를 사용할 수 있고, 일반적인 구동 모터의 구성과 같이 적절한 속도 조절을 위해 감속기도 함께 설치되어 구성되는 것이 바람직하다.
따라서 상기 구동 모터(76)가 작동함에 따라 상기 회전 작동부(70)의 회전축(71)이 수평 지지대(65)를 중심으로 좌우로 회전하게 되고, 동시에 회전축(71)이 고정된 태양전지패널(50)도 좌우로 회전하면서 태양의 위치 변화를 추적할 수 있게 된다.
한편, 상기 회전 작동부(70) 및 회전 구동부(75)에는 상기 구동 모터(76) 및 회전축(71)의 회전 위치 또는 범위를 조절할 수 있도록 스토퍼 수단이 구비되는 것이 바람직한데, 상기 회전축(71)의 회전 범위를 조절하는 구성과, 회전축(71)이 특정 위치에서 멈추어 있도록 제한하는 구성으로 나눌 수 있다.
상기 회전축(71)의 회전 범위를 조절하는 스토퍼 수단의 구성은, 통상 상기 회전축(71)이 태양 위치 추적을 위해 일정 각도 범위에서 회전하는 것이 필요한 바, 상기 회전축(71)이 일정 회전 각도이상 회전하게 되면, 센서(미도시)가 이를 감지하여 후술할 콘트롤러 등의 제어에 의해 상기 구동 모터(76)의 작동이 정지되도록 구성할 수 있다.
또한 상기 회전축(71)과 상기 수평 지지대(65)와의 관계에서 상기 회전축(71)이 일정 이상 회전하면 더 이상 회전하지 못하도록 상기 회전축(71) 또는 수평 지지대(65)에 기구적인 스토퍼를 형성하여 회전 범위를 제한하도록 구성할 수 있다.
그리고 상기 회전축(71)이 특정 위치에서 멈추어 있도록 제한하는 브레이크의 구성은, 외부의 충격이나 강제회전으로 태양전지의 회전을 제지할 수 있도록 상기 회전축(71)의 회전을 강제로 정지시키기 위해, 바람직한 구성으로 회전축(71)의 기어를 구속하는 장치를 설치할 수 있다. 일례로, 도 5를 참조하여 설명할 수 있는데, 솔레노이드 액츄에이터(78a)의 브레이크 핀(78b)이 회전축(71)의 기어(72)에 결합되는 웜기어(78c)를 구속하도록 구성함으로써 회전축(71)을 움직임을 정지시킬 수 있도록 구성할 수 있다. 물론 웜기어(78c) 없이 상기 브레이크 핀(78b)이 직접 상기 회전축의 기어(72)를 구속하도록 구성할 수 있다.
이러한 브레이크 구조는 상기와 같은 웜기어 결합식 브레이크 타입을 비롯하여, 상기 회전축(71) 둘레에 설치된 밴드 브레이크 타입, 마찰 접촉식 타입 등 공지의 다양한 브레이크 방식으로 구성하는 것이 가능하다.
다음, 상기 제어 구동부(90)는 상기 회전 작동부(70)를 구동시킴과 아울러, 이후 설명될 고도 작동부(80)를 구동하고, 더불어 내부에 콘트롤러가 설치되어 구성된다.
이러한 제어 구동부(90)는 도시된 바와 같이 상기 회전 작동부(70)와 고도 작동부(80)가 만나는 위치에 설치되고, 상기한 수평 지지대(65) 및 고도 작동부(80)를 통해서 지지된다.
이러한 제어 구동부(90)는 콘트롤 구동박스(91)의 내부에 설치되는데, 크게 상기 회전 작동부(70)를 구동하는 회전 구동부(75)와, 상기 고도 작동부(80)를 구동하는 고도 구동부(85)와, 본 발명의 장치에 구비되는 각종 시스템 및 구동 제어 요소를 제어하는 콘트롤러(93)로 이루어진다.
상기 콘트롤 구동박스(91) 내에는 상기 회전축(71)의 한쪽 끝단을 회전 가능하도록 지지하는 스러스트 베어링 등이 설치되어 구성된다.
상기 회전 구동부(75)는 위에서 설명한 바 있고, 상기 고도 구동부(85)는 고도 작동부(80)를 설명할 때 함께 자세히 설명한다.
그리고 상기 콘트롤러(93)는 상기 회전 구동부(75)와 고도 작동부(85)와 별도로 설치하는 것도 가능하나, 바람직하게는 본 발명의 실시예에서와 같이 주요한 세가지 구성 요소가 함께 설치되는 것이 바람직하다.
다음, 상기 고도 작동부(80)는 상기 태양전지패널(50)을 상하 방향으로 회동시키면서 계절 변화에 따른 태양 고도 변화에 대응할 수 있도록 구성된 부분으로서, 고도 구동부(85)의 작동에 의해 구동이 이루어진다.
상기 고도 작동부(80)는 기본적으로 상기 제어 구동부(90)와 수직 지지 대(61)에 그 양단부가 회전 가능하게 설치된 상태에서, 볼 스크류 작동 구조에 의해 길이가 가변됨으로써 태양전지패널(50)의 경사도를 조절할 수 있도록 구성된다.
즉, 고도 작동부(80)는 도 6에 도시된 바와 같이 두 개의 외통체(81)(82)가 상호 암수 방식으로 결합되어 길이 조절이 가능하도록 구성되어 있는 바, 제1 외통체(81)가 상기 수직 지지대(61)에 고정된 브래킷(62)에 회동 가능하게 고정되고, 제2 외통체(82)가 상기 제어 구동부(90)의 콘트롤 구동박스(91)에 회동 가능하게 연결되어 구성되어, 상기 제2 외통체(82)의 끝단부가 상기 제1 외통체(81)의 내부로 삽입된 상태에서 길이 조절이 가능하도록 구성되는 것이다.
상기 고도 구동부(85)는 고도 작동부(80)의 내부에 구비되는데, 상기 제1 외통체(81)의 내부에 암나사 통체(87)가 고정되어 설치되고, 상기 제 2 외통체(82)의 내부에서 구동 모터(86)의 축에 고정되어 회전 구동됨과 아울 끝부분이 상기 암나사 통체(87)에 나사 결합되는 스크류 축(88)으로 구성된다. 물론 상기 스크류 축(88)을 회전 구동시킬 수 있도록 상기 제 2 외통체(82) 내부에는 구동 모터(86)가 고정되어 설치되고, 이 구동 모터(86)는 상기한 콘트롤러(93)의 제어에 의해 구동된다.
따라서 상기 구동 모터(86)가 회전하게 되면, 상기 스크류 축(88)이 회전함에 따라 이와 결합된 암나사 통체(87)와의 상호 결합 길이가 변화되고, 이에 따라 양쪽 외통체(81)(82)의 전체 길이가 가변되어 태양전지패널(50)의 고도를 조절할 수 있게 된다.
한편, 상기 고도 작동부(80)는 상기에 예시된 볼 스크류 방식의 가변 구조에 의한 길이 가변 구조에 한정되지 않고, 실시 조건에 따라서는 랙과 피니언을 이용하여 길이를 가변시키는 구성도 가능하다.
또한 본 발명에서는 주로 전동 모터를 이용한 구조를 예시하였으나, 유압을 이용하는 경우에는 실린더로 구성하는 것도 가능하다. 이때 유압 펌프 및 탱크를 제어 구동부(90)에 설치하여 구동할 수 있도록 구성할 수 있을 것이다.
한편, 상기 고도 작동부(80)도 길이 변화를 제하거나, 구동제어부의 명령 없이 발생하는 고도 구동부의 동작을 저지할 수 있도록 고도조절 제한수단(84)을 구성할 수 있는 바, 이 고도조절 제한수단(84)은 전술한 회전 작동부(70)에서와 같이 솔레노이드 액츄에이터(84b) 등으로 상기 스크류 축(88)의 회전을 제한하는 구성 또는 스크류 축(88)과 상기 암나사 통체(87)에 스토퍼 핀 등을 관통시키는 구조에 의해 상호 고정하는 구성도 가능하다.
본 발명에서 상기 고도 작동부(80) 및 고도 구동부(85)는 대한민국과 같이 4계절 등 계절에 따라 변화되는 태양의 고도를 추적하기 위해 구비되는 것으로서, 실제 고도 조절을 위한 작동은 1년에 몇 번 되지 않은 경우가 대부분이다. 따라서 상기 고도조절 제한수단(84)은 상시적으로 탄성 부재 등에 의해 액츄에이터 핀(84a)이 상기 스크류 축의 회전을 제한하도록 위치된 상태에서 고도 조절을 위해 솔레노이드 액츄에이터(84b)에 신호가 인가될 때만 스크류 축(88)의 회전 제한 상태를 해제하면서 고도 조절이 가능할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 고도 작동부(80)가 상기 제어 구동부(90)에 연결되는 부분은 고도 작동부(80)의 회동 작동을 위해 회동핀(83)을 중심으로 회전 가능하게 연결된 다. 이때 상기 고도 구동부는 상기 제어 구동부(90) 내에 설치되는 구성보다는 제어 구동부에 인접한 고도 작동부 내에 위치되게 설치될 수 있다.
따라서 본 발명의 제어 구동부(90)는 상기 콘트롤 구동박스(91)에 모두 설치되는 구성에 한정되지 않고, 상기 고도 구동부(85)와 같이 설계조건에 따라서는 콘트롤 구동박스(91)와 바로 인접한 부분에 주구동 기구를 설치하여 구성하는 것도 가능하다.
상기한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치는 상기 제어 구동부(90)에 전원을 연결하기 위한 전선(C)을 비롯하여, 각 센서류 또는 제어 구동 파트에 신호 등을 전달하고 전달받기 위해 신호선 등이 연결되어 설치되는 바, 이와 같은 전선 및 신호선들은 상기 삼각 구조로 배치되는 수직 지지대(61), 수평 지지대(65), 고도 작동부(80)의 내부를 통해서 연결되는 것이 바람직하다.
한편, 도 7은 본 발명에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치의 보수 장비를 예시한 도면으로서, 삼각 구조로 형성되어, 도 3에서와 같이 회전 작동부와 고도 작동부 사이에 은선으로 표시된 방향으로 설치되어 조립 구조물을 보수하거나 해체할 때, 사용하게 된다.
이러한 보수 장비(100)는 2개의 변(101)(103)의 단면이 'ㄷ'자 모양으로 형성되어 회전 작동부(70) 및 고도 작동부(80)에 각각 결합될 수 있도록 구성되고, 나머지 한 변(105)에는 벌림 각도를 조절하도록 작키가 설치되어 구성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치의 동작을 간단히 설명하면 다음과 같다.
일일 추적시에는 동에서 서로 이동하는 태양을 추적하기 위해서 콘트롤러(93)에서 회전 구동부(75)에 신호를 출력하고, 회전 구동부(75)가 작동함에 따라 회전축(71)이 회전하면서, 태양전지패널(50)을 태양의 이동 방향을 따라 회전시키게 된다.
이와는 달리 계절 변화 등에 따른 태양 고도 추적시에는 도 3과 도 4에서와 같이 상기 콘트롤러(93)에서 고도 구동부(85)에 신호를 출력하고, 볼 스크류 구조로 이루어진 고도 구동부가 작동함에 따라 고도 작동부(80)의 길이가 가변된다. 이때 태양전지패널(50)의 경사 각도가 달라지면서 태양 고도 변화에 대응할 수 있게 된다.
도 8과 도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치가 도시된 측면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제 2 실시예의 구성은, 기본적으로 전술한 제 1 실시예의 구성과 유사하나, 회전 작동부(70)의 배치 구조가 다르게 구성된다.
즉, 도 8과 도 9에서와 같이 지지부(60)를 구성하는 수평 지지대(65(가 콘트롤 구동박스(91)를 관통하여 반대쪽까지 길게 연결되고, 콘트롤 구동박스(91)를 기준으로 수직 지지대(61)의 반대쪽에 회전 작동부(70)가 위치되도록 구성된다.
이때 상기 수평 지지대(65)는 수 개소에 태양전지패널(50)을 상대 회전 가능하게 지지할 수 있도록 베어링(67)들이 설치되고, 그 둘레에 전술한 제 1 실시예에 서와 같이 회전축(71)이 설치되어 구성된다.
그리고 콘트롤 구동박스(91)의 내부 구조는 구동 모터, 콘트롤러, 스토퍼 수단 등의 배치 구조를 제외하고는 전술한 제 1 실시예의 구성과 동일하게 구성되는 것이 바람직하다.
이외의 다른 구성 부분은 전술한 제 1 실시예의 구성 부분과 동일 유사하게 구성되므로, 동일한 참조 번호를 부여하고, 그에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 1은 종래 태양광 위치 추적 발전 장치를 보인 도면으로서, 대략 수평 상태의 도면,
도 2는 종래 태양광 위치 추적 발전 장치를 보인 도면으로서, 대략 경사각이 커진 상태의 도면,
도 3은 본 발명에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치가 도시된 도면으로서, 대략 수평 상태의 도면,
도 4는 본 발명에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치가 도시된 도면으로서, 대략 경사진 방향으로 위치된 상태의 도면,
도 5는 본 발명에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치의 태양전지패널의 저면 방향의 설치 구성을 보여주는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치의 고도 조절부의 설치 구조를 보여주는 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 장치를 보수하기 위한 장치를 보여주는 개략적인 사시도,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치가 도시된 도면으로서, 대략 수평 상태의 도면,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치가 도시된 도면으로서, 대략 경사진 방향으로 위치된 상태의 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
50 : 태양전지패널 60 : 지지부
61 : 수직 지지대 65 : 수평 지지대
70 : 회전 작동부 75 : 회전 구동부
80 : 고도 작동부 85 : 고도 구동부
90 : 제어 구동부 91 : 콘트롤러 구동박스
93 : 콘트롤러 100 : 보수 장비

Claims (10)

  1. 태양전지패널과;
    상기 태양전지패널을 설치 장소에 지지하기 위해 수직 지지대 및 이 수직 지지대에 회동 가능하게 연결된 수평 지지대로 이루어진 지지부와;
    상기 수평 지지대에 회전 가능하게 지지된 상태에서 태양전지패널의 후면에 설치되어 태양전지패널을 수평 지지대를 중심으로 회전시키는 회전 작동부를 포함한 것을 특징으로 하는 태양광 위치 추적 발전 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 태양광 위치 추적 발전 장치는, 상기 수직 지지대에 하단부가 지지된 상태에서 태양전지패널을 상하방향으로 회동시키는 고도 작동부와; 상기 수평 지지대에 의해 지지되고, 상기 회전 작동부와 고도 작동부가 만나는 위치에 함께 설치되어 상기 회전 작동부 및 고도 작동부를 구동 제어하는 제어 구동부를 더 포함한 것을 특징으로 하는 태양광 위치 추적 발전 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 지지부, 회전 작동부, 고도 작동부는 삼각 구조로 배치되어 구성된 것 을 특징으로 하는 태양광 위치 추적 발전 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 회전 작동부는 원통형 구조로 형성되어 상기 수평 지지대의 외측에 끼워진 구조로 설치된 것을 특징으로 하는 태양광 위치 추적 발전 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 회전 작동부는 상기 수직 지지대와 제어 구동부 사이에 위치되게 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 위치 추적 발전 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 회전 작동부는 상기 제어 구동부를 중심으로 상기 수직 지지대와 반대쪽 위치에 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 위치 추적 발전 장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 고도 작동부는 길이 조절이 가능하게 끼워진 두 개의 외통체로 이루어 지고, 그 내부에 볼 스크류 구조로 이루어져 길이를 조절하는 고도 구동부가 설치된 것을 특징으로 하는 태양광 위치 추적 발전 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 고도 구동부에 구동력을 제공하는 구동 모터는 상기 제어 구동부 쪽에 설치되어 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 위치 추적 발전 장치.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어 구동부는 상기 회전 작동부를 구동하는 회전 구동부, 상기 고도 작동부를 구동하는 고도 구동부, 상기 장치의 제반 제어 및 구동 요소를 제어하는 콘트롤러를 포함하고,
    상기 제어 구동부 중 적어도 상기 회전 구동부와 콘트롤러는 하나의 콘트롤 구동박스 내에 설치되어 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 위치 추적 발전 장치.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 구동부에서 외부와 연결되는 각종 전선들은 상기 지지부, 회전 작동부, 고도 작동부 중 적어도 어느 하나의 내부를 통해 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 위치 추적 발전 장치.
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