KR20090009732U - 태양전지판의 각도조절장치 - Google Patents

태양전지판의 각도조절장치

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Abstract

본 고안은 태양전지판의 각도조절장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양에너지를 효율적으로 이용하기 위하여 계절별 태양의 고도에 따른 입사각의 변화에 따라 능동적으로 대처하기 위한 태양전지판의 각도조절장치에 관한 것이다.
본 고안의 태양전지판의 각도조절장치는 프레임장치부, 각도조절장치부 및 태양전지판부를 포함하여 이루어진다.
각도조절장치부의 감속기의 핸들을 수동으로 회전시킬 때 체인스프라켓이 회전하게 되면 체인에 의해 체인스프라켓이 회전하면서 회전핀이 회전하게 되는데 이때, 상기 회전핀과 일체로 결합된 회전브라켓이 회전하면서 태양전지판부 전체가 따라 움직이게 구성되어 각도를 조절하고,
따라서, 웜 타입 감속기의 특성에 따라 웜과 웜기어의 잇빨이 상호 물고 있어 태양전지판부의 추락을 방지하는 안전장치를 겸하게 되고,
그리고 또 다른 구성으로서, 수동용 호이스트의 핸들을 회전시키게 되면, 상기 호이스트의 내부에서 감기면서 와이어를 견인하게 되는데 이때 상기 와이어와 상호 연결된 로프가 견인되면서 상기 패널의 지지대 후방 하단의 행거와 로프의 훅이 상호 결합되어 있어 상기 태양전지판부가 로프에 견인되어 각도를 조절하는 것을 ; 포함하여 구성된다.

Description

태양전지판의 각도조절장치{Angle Controller of Solar Cell Panel}
본 고안은 태양전지판의 각도조절장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양에너지를 효율적으로 이용하기 위하여 계절별 태양의 고도에 따른 입사각의 변화에 따라 능동적으로 대처하기 위한 태양전지판의 각도조절장치에 관한 것이다.
태양전지라고 하면 태양을 이용한 발전시스템으로 태양열 및 태양광 발전시스템을 예로 들 수 있다. 태양전지판은 태양의 고도와 직각(직교)으로 배치해야 가장 최선의 발전효율을 달성할 수 있다.
최근에는 원유가가 100달러를 상회하는 고유가시대로, 비산유국인 한국에서는 더욱 절실하게 태양발전시스템의 필요성이 증대하고 있는 실정이다.
한편, 근래에는 태양열보다는 태양광발전으로 전환되는 추세이다.
태양광발전은 태양으로부터 빛에너지를 직접 전기에너지로 변환하여 주는 발전방식이다. 이러한 태양광발전의 핵심은 일반적으로 pn접합구조를 가진 태양전지(Solar Cell)로서 외부로부터 광자(Photon)가 태양전지의 내부로 흡수되면서 상기 광자가 지닌 에너지에 의해 태양전지 내부에서 전자(Electron)와 정공(Hole)의 쌍(e-h pair)이 생성된다. 생성된 전자-전공의 쌍은 pn접합에서 발생한 전기자에 의해 전자는 n형 반도체로 이동하고 정공은 p형 반도체로 이동해서 각각의 표면에 있는 전극에서 수집된다. 각각의 전극에서 수집된 전하(Charge)는 외부회로에 부하가 연결된 경우, 부하에 흐르는 전류로서 부하를 동작시키는 에너지의 원천이 된다. 태양광발전은 얇은 박막의 태양광전지를 넓은 판에 부착시켜 태양전지판을 형성하게 된다.
태양광발전을 하기 위해서는 넓은 부지면적이 소요되고, 대체에너지 연구가 진행되고 있는 선진국의 예를 보더라도 이를 대용량 에너지원으로 실용화하기에는 기술과 경제성 등에서 아직도 현실적인 활용을 기대할 수 없는 실정이지만, 지구온난화를 일으키는 이산화탄소 등 온실가스의 배출원이 주로 화석연료이기 때문에 선진국을 중심으로 화석연료 사용을 줄임으로써, 온실가스의 배출감축을 의무화하는 추세이기 때문에 우리나라는 의무국은 아니지만 국제적인 환경규제에 대비하기 위하여 정부에서는 자금지원 등 태양광발전을 적극적으로 권장하고 있는 실정이다.
또한, 태양광으로 생산한 전력은 한전에서 716.4원/kwh에 매입하나 차액보상제도를 도입하여 태양광발전을 최적으로 하기 위한 태양 고도에 따른 광원추적 등 자체적으로 사용하는 전력을 제외한 나머지 금액만을 보상받게 되어있다.
대부분 태양광발전설비는 광범위한 부지에 일정한 각도로 고정된 거치대위에 설치하게 된다. 이렇게 일정한 각도로 고정된 태양광발전설비는 발전효율이 계절에 따라 심하게 차이가 나는 문제점이 있었다.
지구가 자전 및 공전을 하기 때문에 각 지역에서 관찰하는 태양의 위치가 매일 변하게 된다. 현재 태양을 따라 동에서 서로 이동경로를 추적하는 장치는 고정형에 비해 발전효율이 10~15% 정도 높기 때문에 자전에 의해서 태양의 위치가 변화는 것에 대하기 위하여 태양을 자동으로 추적하는 시스템이 개발되고 지속적으로 개발하고 있는 실정이다.
그러나, 상기와 같은 10~15% 더 높은 효율을 얻기 위하여 투자되는 자금에 비해 극히 비효율적이다. 특히, 대형 태양전지판의 경우는 더욱 그러한 문제점이 있었다.
본 고안은 프레임에 태양전지판을 남북 간 회전가능한 핀으로 고정하여 수동체인호이스트를 이용하거나 웜 감속기를 이용하여 각도를 조절할 수 있도록 한 태양전지판 각도조절장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 고안의 상기 목적은 프레임장치부, 각도조절장치부 및 태양전지판부를 포함하는 태양전지판의 각도조절장치는
각도조절장치부의 감속기의 핸들을 수동으로 회전시킬 때 체인스프라켓이 회전하게 되면 체인에 의해 체인스프라켓이 회전하면서 회전핀을 회전시킬 때 상기 회전핀과 일체로 결합된 회전브라켓이 회전하면서 태양전지판부 전체가 따라 움직이게 구성되어 각도를 조절하고,
이러한 웜 타입 감속기의 특성에 따라 웜과 웜기어의 잇빨이 상호 물고 있어 태양전지판부의 추락을 방지하는 안전장치를 겸하게 하며,
또 다른 구성으로서, 수동용 호이스트의 핸들을 회전시키게 되면, 상기 호이스트의 내부에서 와이어가 감기면서 상기 와이어를 견인하게 되는데 이때 상기 와이어와 상호 연결된 로프가 견인되면서 상기 패널의 지지대 후방 하단의 행거와 로프의 훅이 상호 결합되어 있어 상기 태양전지판부가 로프에 견인됨은 태양전지판의 각도조절장치에 의해 달성된다.
따라서, 본 고안의 태양전지판의 각도조절장치는, 종래의 기계식 또는 전자식에 비해 설치가 용이하고 고장의 염려가 없으며 사람의 힘으로 간단하게 조작할 수 있도록 구성함으로써, 안전사고를 예방하고 원가가 절감되며 현재 차액보상제로 시행하는 태양광발전의 전력손실이 없어 발전효율을 증가시키는 효과가 있다.
도 1a는 본 고안의 동절기의 태양광 입사각에 따른 태양전지판의 각도를 조절한 상태의 일 실시 예를 도시한 사시도이고,
도 1b는 본 고안의 하절기의 태양광 입사각에 따를 태양전지판의 각도를 조절한 일 실시 예를 도시한 상태의 사시도이며,
도 2는 본 고안의 배면사시도이고,
도 3a는 본 고안의 각도조절장치부 사시도이며,
도 3b는 본 고안의 각도조절장치부 상세사시도이고,
도 4는 본 고안의 태양전지판의 각도를 조절하는 과정을 이해하기 쉽게 도시한 참고도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 프레임장치부 2 : 각도조절장치부
3 : 태양전지판부 11 : 기초
12 : 프레임 13 : 상판
14 : 감속기설치판 15 : 고정브라켓
16 : 고정볼트 21 : 로프
22 : 고정롯드 23 : 고정암
24 : 호이스트 24' : 감속기
25 : 핸들 25' : 핸들
26 : 스프라켓 27 : 체인
28 : 스프라켓 29 : 회전핀
31 : 지지대 32 : 패널
33 : 회전브라켓 141 : 행거
142 : 와이어 143 : 훅
231 : 원점핀 232 : 고정볼트
234 : 고정볼트 241 : 훅
a : 각도조절범위 s1 : 추락방지볼트
s2 : 추락방지판 s3 : 추락방지턱
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 고안자는 그 자신의 고안을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 고안의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 고안의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면은 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1a는 본 고안의 동절기의 태양광 입사각에 따른 태양전지판의 각도를 조절한 상태의 일 실시 예를 도시한 사시도이고, 도 1b는 본 고안의 하절기의 태양광 입사각에 따를 태양전지판의 각도를 조절한 일 실시 예를 도시한 상태의 사시도이며, 도 2는 본 고안의 배면사시도이고, 도 3a는 본 고안의 각도조절장치부 사시도이며, 도 3b는 본 고안의 각도조절장치부 상세사시도이고, 도 4는 본 고안의 태양전지판의 각도를 조절하는 과정을 이해하기 쉽게 도시한 참고도이다.
도시된 바와 같이 본 고안의 각도조절장치부(2)는 태양전지모듈(100)의 태양전지판부(3)의 하단과 프레임장치부(1)의 상단에 상호 보완적으로 연결 가설되어 있다.
본 고안의 태양전지판의 각도조절장치를 좀 더 상세하게 살펴보면, 프레임장치부(1)와 ; 각도조절장치부(2)와 ; 및 태양전지판부(3)를 ; 포함한다.
상기 프레임장치부(1)는, 콘크리트 기초(11) 위에 프레임(12)을 앵커(Anchor) 볼트로 고정하고, 상기 프레임(12)의 일 측면에 패널(32) 고정롯드(22)를 고정할 수 있는 즉, 계절별로 각도를 설정해 둔 복수의 고정볼트(16)가 가설되고, 반대 일 측면에 패널(32) 고정암(23) 고정볼트(232)와 그 하부에 상기 고정암(23) 추락방지턱(s3)이 가설되며, 상단에는 패널(32)이 전방으로 추락을 방지할 수 있는 추락방지턱(s2)이 형성된 장방형의 상판(13)이 가설되고, 상기 상판(13)의 추락방지턱(s2)의 반대 측에 패널(32)이 후방으로 추락을 방지할 수 있는 추락방지볼트(s1)가 가설된다. 그리고 후면 상부에 감속기설치판(14)이 가설되고 그 하단에 보강판을 가설하여 호이스트(24)를 설치할 수 있는 행거(141)로 활용할 수 있도록 하고, 후면 하부에 도르레(17)와 상기 기초(11)의 후방에 도르레(18)을 가설하여 이를 상호 연결하여 패널(32) 각도조절용 로프(21)를 가설한다.
상기 태양전지판부(3)는, 패널(32)과 상기 패널(32)의 하부에 패널(32)을 지지할 수 있는 지지대(31)를 가설하고, 상기 지지대(31)의 전방 일 측면에 상기 패널(32)을 고정하는 고정암(233)을 원점핀(231)으로 회전가능하게 고정하고, 후방 반대 일 측면에 상기 패널(32)을 계절별로 손쉽게 고정할 수 있는 고정롯드(22) 설치용 아이볼트(311)가 가설되며, 상기 아이볼트(311)와 고정롯드(22)의 일 끝단에 형성된 훅(222)과 상호 결합하고, 상기 지지대(31)의 중앙 하단에 회전브라켓(33)이 볼트로 고정되고, 그 후방 하단에 각도조절용 로프(21)를 매달 수 있는 행거(312)를 가설하여 로프(21)의 훅(211)을 결합한다.
상기 각도조절장치부(2)는, 상기 프레임(12)의 상단에 가설된 상판(13) 위에 고정브라켓(15)을 설치하고, 상기 고정브라켓(15)에 패널(32) 지지대(31) 하단 중앙에 가설된 회전브라켓(33)을 상호 결합하여 회전가능하도록 중심에 회전핀(29)을 삽설한 후 상기 고정브라켓(15)을 모체로 회전핀(29)을 회전시킬 때 상기 회전브라켓(33)이 키 등의 고정 수단을 통하여 일체로 회전할 수 있도록 구성하고, 상기 회전핀(29)의 일단에 체인스프라켓(28)을 결합하고, 프레임(12)에 가설된 감속기설치판(14)에 웜(Worm) 감속기(24')를 볼트로 고정하고 출력 축에 체인스프라켓(26)을 가설한 후 체인스프라켓(28)과 체인(27)으로 상호 연결하여 감속기(24')의 입력 축에 가설된 핸들(25')을 이용하여 수동으로 돌릴 때 패널(32)이 구동할 수 있도록 구성한다.
한편, 상기 각도조절장치부(2)의 다른 구성으로서, 상기 감속기설치판(14)의 하단에 일체로 가설된 행거(141)에 수동용 호이스트(24)의 훅(241)을 걸어 가설하고, 상기 호이스트(24)의 견인용 와이어(142)의 끝단에 형성된 훅과 상기 로프(21)의 일 끝단에 형성된 훅(143)을 상호 결합한다.
상기와 같은 구성에 의해, 일 실시 예는 상기 감속기(24')의 핸들(25')을 수동으로 회전시킬 때 체인스프라켓(26)이 회전하게 된다. 이때 체인(27)에 의해 체인스프라켓(28)이 회전하면서 회전핀(29)을 회전시킬 때 상기 회전핀(29)과 일체로 결합된 회전브라켓(33)이 회전하면서 태양전지판부(3) 전체가 따라 움직이게 구성되어 각도를 조절할 수 있다. 이와 같은 시스템은 웜 타입 감속기의 특성에 따라 웜과 웜기어의 잇빨이 상호 물고 있어 태양전지판부(3)의 추락을 방지하는 안전장치를 겸하게 된다.
또 다른 일 실시 예에 의하면, 먼저 본 작업을 수행하기 전에 필히 상기 감속기(24')의 체인을 제거하고 ; 고정롯드(22)의 턴버클(221)의 너트를 여유있게 풀고 난 후 ; 및 고정암(23)의 고정볼트(232)를 풀거나 분리하고 난 후에 실시하여야 한다. 수동용 호이스트(24)의 핸들(25)을 회전시키게 되면 상기 호이스트(24)의 내부에서 와이어(142)가 감기면서 와이어(142)를 견인하게 되는데 이때 상기 와이어(142)와 상호 연결된 로프(21)가 견인되면서 상기 패널(32)의 지지대(31) 후방 하단의 행거(312)와 로프(21)의 훅(222)이 상호 결합되어 있어 상기 태양전지판부(3)가 로프(21)에 견인되어 각도를 조절할 수 있게 된다. 한편 턴버클(221)의 너트를 여유있게 풀고 작업함은 실수로 인한 상기 태양전지판부(3)의 추락을 방지하는 또 한가지의 안전장치가 될 수 있다.
상기와 같이 두 실시 예에 의하여 작업을 마친 후 반드시 고정롯드(22)의 턴버클(221)을 조정하여 고정시켜야 하며 고정암(23)의 고정볼트(232)를 단단히 조여야 한다.
본 고안은 이사에서 살펴 본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 고안의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 고안의 기술사상과 아래에 기재될 실용신안 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가증함은 자명하다.

Claims (6)

  1. 프레임장치부, 각도조절장치부 및 태양전지판부를 포함하는 태양전지판의 각도조절장치에 있어서,
    각도조절장치부(2)의 감속기(24')의 핸들(25')을 수동으로 회전시킬 때 체인스프라켓(26)이 회전하게 되면 체인(27)에 의해 체인스프라켓(28)이 회전하면서 회전핀(29)을 회전시킬 때 상기 회전핀(29)과 일체로 결합된 회전브라켓(33)이 회전하면서 태양전지판부(3) 전체가 따라 움직이게 구성되어 각도를 조절할 수 있게 하고,
    상기와 같은 구성에 의해, 웜 타입 감속기의 특성에 따라 웜과 웜기어의 잇빨이 상호 물고 있어 태양전지판부(3)의 추락을 방지하는 안전장치를 겸하게 할 수 있는 것을 ; 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지판의 각도조절장치.
  2. 프레임장치부, 각도조절장치부 및 태양전지판부를 포함하는 태양전지판의 각도조절장치에 있어서,
    각도조절장치부(2)의 수동용 호이스트(24)의 핸들(25)을 회전시키게 되면, 상기 호이스트(24)의 내부에서 와이어(142)가 감기면서 상기 와이어(142)를 견인하게 되는데 이때 상기 와이어(142)와 상호 연결된 로프(21)가 견인되면서 패널(32)의 지지대(31) 후방 하단의 행거(312)와 로프(21)의 훅(222)이 상호 결합되어 상기 태양전지판부(3)가 로프(21)에 견인되어 각도를 조절할 수 있도록 한 것을 ; 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지판의 각도조절장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    프레임장치부(1)의 프레임(12)의 일 측면에 패널(32) 고정롯드(22)를 고정할 수 있는 즉, 계절별로 각도를 설정해 둔 복수의 고정볼트(16)가 가설되고, 반대 일 측면에 패널(32) 고정암(23) 고정볼트(232)와 그 하부에 상기 고정암(23) 추락방지턱(s3)이 가설되며, 상단에는 패널(32)이 전방으로 추락을 방지할 수 있는 추락방지턱(s2)이 형성된 장방형의 상판(13)이 가설되고, 상기 상판(13)의 추락방지턱(s2)의 반대 측에 패널(32)이 후방으로 추락하는 것을 방지할 수 있는 추락방지볼트(s1)가 가설되며 상기 프레임(12) 후면 상부에 감속기설치판(14)이 가설되고 그 하단에 보강판을 가설하여 호이스트(24)를 설치할 수 있는 행거(141)로 활용할 수 있도록 하고, 후면 하부에 도르레(17)와 기초(11)의 후방에 도르레(18)을 가설하여 이를 상호 연결하여 패널(32) 각도조절용 로프(21)를 가설한 것을 ; 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지판의 각도조절장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    태양전지판부(3)의 패널(32)과 상기 패널(32)의 하부에 패널(32)을 지지할 수 있는 지지대(31)를 가설하고, 상기 지지대(31)의 전방 일 측면에 상기 패널(32)을 고정하는 고정암(233)을 원점핀(231)으로 회전가능하게 고정하고, 후방 반대 일 측면에는 상기 패널(32)을 계절별로 손쉽게 고정할 수 있는 고정롯드(22) 설치용 아이볼트(311)가 가설되며, 상기 아이볼트(311)와 고정롯드(22)의 일 끝단에 형성된 훅(222)과 상호 결합하고, 상기 지지대(31)의 중앙 하단에 회전브라켓(33)이 볼트로 고정되고, 그 후방 하단에 각도조절용 로프(21)를 매달 수 있는 행거(312)를 가설하여 로프(21)의 훅(211)을 결합한 것을 ; 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지판의 각도조절장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    각도조절장치부(2)의 프레임(12)의 상단에 가설된 상판(13) 위에 고정브라켓(15)을 설치하고, 상기 고정브라켓(15)에 패널(32) 지지대(31) 하단 중앙에 가설된 회전브라켓(33)을 상호 결합하여 회전가능하도록 중심에 회전핀(29)을 삽설한 후 상기 고정브라켓(15)을 모체로 회전핀(29)을 회전시킬 때 상기 회전브라켓(33)이 키 등의 고정 수단을 통하여 일체로 회전할 수 있도록 구성하고, 상기 회전핀(29)의 일단에 체인스프라켓(28)을 결합하고, 프레임(12)에 가설된 감속기설치판(14)에 웜(Worm) 감속기(24')를 볼트로 고정하고 출력 축에 체인스프라켓(26)을 가설한 후 체인스프라켓(28)과 체인(27)으로 상호 연결하여 감속기(24')의 입력 축에 가설된 핸들(25')을 이용하여 수동으로 돌릴 때 패널(32)이 구동할 수 있도록 구성한 것을 ; 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지판의 각도조절장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    각도조절장치부(2)의 감속기설치판(14)의 하단에 일체로 가설된 행거(141)에 수동용 호이스트(24)의 훅(241)을 걸어 가설하고, 상기 호이스트(24)의 견인용 와이어(142)의 끝단에 형성된 훅과 상기 로프(21)의 일 끝단에 형성된 훅(143)을 상호 결합한 것을 ; 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지판의 각도조절장치.
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