KR20100023934A - 수직회전조절수단을 구비한 태양광발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고도와 방위각이 변하는 태양의 위치를 정확하게 추적하여 태양광을 집광하여 전기로 변환시키는 태양광 발전기에 관한 것으로 더욱 상세하게는 태양광을 효율적으로 사용하기 위해 주축의 지지대인 메인포스트 외에 일측에 태양의 이동방향에 따른 모듈프레임의 경사각도에 따라 각도변화량을 가지는 수직회전조절수단을 설치함으로써 태양광을 직각으로 조사받도록 하는 것뿐만이 아니라 상기 메인포스터 외에 수직회전조절수단의 설치로 인해 모듈프레임의 부하를 분산시킴으로서 태양광 발전모듈의 안전성을 최대한 향상시킨 태양광 발전기에 관한 것이다.

Description

수직회전조절수단을 구비한 태양광발전기 { A solar photovoltaic generator with vertical rotation control }

본 발명은 고도와 방위각이 변하는 태양의 위치를 정확하게 추적하여 태양광을 집광하여 전기로 변환시키는 태양광 발전기에 관한 것으로 더욱 상세하게는 태양광을 효율적으로 사용하기 위해 주축의 지지대인 메인포스트 외에 일측에 태양의 이동방향에 따른 모듈프레임의 경사각도에 따라 각도변화량을 가지는 수직회전조절수단을 설치함으로써 태양광을 직각으로 조사받도록 하는 것뿐만이 아니라 상기 메인포스터 외에 수직회전조절수단의 설치로 인해 모듈프레임의 부하를 분산시킴으로서 태양광 발전모듈의 안전성을 최대한 향상시킨 태양광 발전기에 관한 것이다.

인류는 화석에너지의 고갈로 인해 화석에너지를 대체할 새로운 에너지 자원을 개발하고 있으며, 대체에너지 중에서도 무공해이면서 무한하게 사용할 수 있는 태양광 에너지 분야에 큰 관심을 가지고 있다. 태양광 발전은 발전 부위가 반도체 소자이고 제어부가 전자 부품이므로 기계적인 진동과 소음이 없으며, 태양전지의 수명이 최소 20년 이상으로 길고 발전 시스템을 반자동화 또는 자동화시키기에 용이하며, 운전 및 유지 관리에 따른 비용을 최소화할 수 있는 장점을 지니고 있어 최근 태양에너지를 이용한 각종 자연 친화적 제품들이 속속 등장하고 있는 실정이다.

태양광 발전기는 태양의 고도나 방위를 측정하거나 시간에 맞추어 미리 프로그램된 방법에 따라 태양광을 추적하였다.

종래의 기술로서, 태양광을 직각으로 받도록 한 태양광을 추적하는 방법이 대한민국 실용신안등록출원번호 1998-0008246에 개시되어 있는데, 종래의 태양광 집열판에 모터와 감속기에 의하여 구동하는 수직축과 수평축을 형성하여 기어에 의하여 작동되는 기술로서, 기어가 집열판 측 후면에 부착되어, 상기 집열판을 지지하고, 상기 집열판을 움직이는데 많은 동력을 필요로 하는 문제점이 발생하였다.

또한, 태양광을 추적하는 방법이 대한민국 실용신안등록 출원번호2005-00030039에 개시되어 있는데, 상기 종래기술은 집열판의 각도 및 회동조절을 하여 모터에 의해 집열판의 방향을 전환시키는 과정에서 바람의 영향을 받는 경우에 풍압을 조절하기 어려웠고, 용접으로 조립되기 때문에 바람 또는 방향 전환 시 발생되는 진동에 매우 취약하여 손상이 발생하고, 현장 조립 시에 많은 시간이 소요되는 문제점이 발생하였다.

또한, 종래의 태양광 집열장치는 상기에 언급한 용접으로 이루어져 정교하지 못할 뿐만 아니라 현장 조립이 되어 많은 인건비가 요구되며, 경험이 없는 인력을 활용할 경우, 시스템에 결함을 초래할 수 있었다.

또한, 종래의 집열장치는 태양열을 따라 상하 운동이 되는데, 집열판을 지지하는 중앙에 위치하여 매우 큰 토크를 받고 있어, 부재가 매우 취약한 상태로 존재하였다.

따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 첫째 목적은 태양광을 효율적으로 사용하기 위해 태양광발전모듈을 지지하는 모듈프레임을 지면으로 설치 된 메인포스트 일측에 수직회전조절수단을 힌지 결합하여 설치하여 지지함으로써 모듈프레임의 비틀림이나 처짐 현상 및 바람에 의한 흔들림 현상을 극복할 수 있게 됨과 동시에 무게중심이 균형을 이루어 메인포스터의 부하를 최소화함은 물론이고 전체적인 시스템 안전성을 가진 태양광 발전장치를 제공하는데 목적이 있다.

그리고 본 발명의 다른 목적은 수직회전조절수단의 실린더 안에 스크류잭을 링크시켜 구동모터가 직접적으로 구동기어를 구동시켜 스크류축을 출몰시키는 구조로 적은 전력으로도 무거운 모듈프레임을 움직일 수 있을 뿐 아니라, 부품수가 줄어들고 그에 따른 제품 코스트가 절감되는 태양광 발전장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

본 발명에 의한 태양광 발전기(가)는, 지면으로부터 수직으로 설치된 메인포스트(100)와, 상기의 메인포스트(100)의 상부에 모듈프레임(350)이 상하 운전 가능하게 설치되는 메인샤프트(250)와, 상기 메인샤프트(250)에 설치되는 모듈프레임(350)을 포함하는 회전유니트(260)와, 상기 메인샤프트(250)에 설치되어 태양광을 이용해 발전을 하는 태양광 발전모듈(200)과, 태양의 하루 이동방향에 따라 상, 하 운전을 위하여 중심모듈프레임(300)에 설치한 일정한 양의 동력으로 움직이는 수직회전조절수단(400)과, 상기 수직회전조절수단(400)의 하단을 메인포스터(100)와 힌지(600)결합으로 연결시켜주는 제1 서브포스터(700)와 계절변화에 따른 태양의 고도변화에 따라 상기 모듈프레임(350)의 좌, 우 운전을 하도록 모듈프레임(350)에 설치한 수평회전조절수단(500)과 상기 수평회전조절수단의 하단을 메인포스터(100)와 힌지(600)결합으로 연결시켜주는 제2 서브포스터(750)와, 상기 수평조절수단(500)의 상부에 모듈프레임(350)의 좌, 우 회전을 위해 힌지(600)결합 된 아암(500)과, 이를 제어하여 집열판이 항상 태양을 향하도록 제어하는 제어수단(900)을 포함한다.

이상에서 상술한 바와 같이 본원 발명은, 태양광발전모듈(200)을 지지하는 모듈프레임(350)을 지면으로 설치 된 메인포스트(100) 뿐만이 아니라 일측에 수직회전조절수단(400)을 힌지(600) 결합하여 설치함으로서, 모듈프레임(350)의 비틀림이나 처짐 현상 및 바람에 의한 흔들림 현상을 극복할 수 있게 됨과 동시에 무게중심이 균형을 이루어 메인포스터(100)의 부하를 최소화함은 물론이고 전체적인 시스템 안전성이 대폭 향상되는 이점을 가지는 효과가 있다.

또한 수직회전조절수단(400)의 실린더(410) 내부에 스크류잭(420)을 링크시켜 구동모터(950)가 직접적으로 구동기어를 구동시켜 스크류축(430)을 출몰시키는 구조로 적은 전력으로도 무거운 모듈프레임(350)을 움직일 수 있을 뿐 아니라, 부품수가 줄어들게 되고 그에 따른 제품 코스트가 절감되어 제품비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 발명의 다른 목적은 수직회전조절수단의 상단을 모듈프레임(350)의 수직 방향의 각도를 자유롭고 편리하게 조절할 수 있어, 발전효율을 최대화 할 수 있는 수직회전조절수단(400)을 구비한 태양광 발전장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 전체적인 결합상태를 도시한 사시도
도 2는 본 발명의 수직회전조절수단의 결합상태를 도시한 실시예시도
도 3은 본 발명의 힌지 결합상태의 확대도
도 4는 본 발명의 수직회전조절수단의 분해도
도 5는 본 발명의 수직회전조절수단의 결합상태의 확대도
도 6는 본 발명의 수평회전조절수단의 각도변화를 도시한 정면도

상기와 같은 구성 및 효과를 가지는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하고자 한다. 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명 태양광 발전기(가)의 설치가 완료된 상태를 나타내는 전체적인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 수직회전조절수단의 결합상태를 도시한 실시예시도이다.

본 발명에 의한 태양광발전기(가)는 도 1, 2에 도시한 바와 같이, 메인포스터(100), 중심모듈프레임(300)에 설치된 메인포스터(100) 상부의 메인샤프트(250)와 메인포스터(100) 측면의 중심모듈프레임(300)에 설치된 수직회전조절수단(400)과, 모듈프레임(350)에 설치된 수평회전조절수단(500)의 결합으로 구성되어 있다.

본 발명의 태양광 발전기(가)는 태양의 이동방향을 시간대별로 추적하도록 타임별 추적프로그램과 타이머를 설치하고, 태양과 수직 직사광원을 받기 위하여 태양광 발전모듈(200)을 지지하는 지면에 수직으로 메인포스터(100)가 형성되고, 메인포스트(100)의 상부에 주축이 축회전 가능하도록 중심모듈프레임(300)의 중심에 메인샤프트(250)가 설치되어 있고, 적은 동력으로 상기 모듈프레임(350)의 각도를 조절하는 수직회전조절수단(400)과, 이는 메인포스터(100) 일측의 중심모듈프레임(300)에 형성되고, 수직회전조절수단(400)의 하부에는 메인포스터(100)와 제1서브포스터(700)로 힌지(600) 결합되며, 상기 모듈프레임(350)에 형성되어 모듈프레임의 좌, 우 회전을 위한 수평회전조절수단(500)과 수평회전조절수단(500)의 하부는 메인포스터(100)와 제2서브포스터(750)로 힌지결합 되고, 상기 수평회전조절수단(500)의 상부는 모듈프레임(350)의 좌,우 회전을 위해 힌지(600) 결합 된 아암(800)과, 이를 제어하여 집열판이 항상 태양을 향하도록 제어하는 제어수단(900)과 수직회전조절수단의 회전을 위한 구동모터(950)로 구성되어있다.

이하에서는, 첨부된 도 2 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 수직회전조절수단의 설치구조를 보다 상세히 설명한다.

도 2, 3의 도면을 참조하면, 상기 수직회전조절수단(400)은 상기 모듈프레임(350)을 태양의 하루 이동방향에 따라 상, 하 회전시킨다.

수직회전조절수단(400)은 상기 중심모듈프레임(300)에 설치된 메인포스트(100) 일측에 수평으로 설치하고 수직회전조절수단(400)의 상부에는 너트를 힌지(600) 결합하여 설치한다. 하부에는 메인포스터(100)와 힌지 결합된 제1서브포스트(700)를 설치하고, 이는 기존의 태양광 발전기가 가지는 수직조절수단과는 달리, 본 발명은 수직회전조절수단((400)의 상부와 제1서브포스터(700)를 각 힌지(600) 결합시켜 모듈프레임(350)의 태양에 따른 각도변화에 따라 상기 수직회전조절수단(400)의 각도가 같이 변화함으로써 무거운 모듈프레임(350)의 상하운전 시 이를 안전하게 지지할 수 있는 것이다.

이를 더욱 상세하게 설명하기 위해 도 6을 참조하면, 모듈프레임(350)이 태양의 이동방향에 따라 위로 올라가게 되는 경우, 중심모듈프레임(300)에 힌지(60) 결합하여 설치된 수직회전조절수단(400)의 상부는 태양의 이동각도 변화량만큼 함께 이동하는 특징을 가지고 있어, 안정적으로 태양광발전모듈을 지지하게 되는 것이다.

도 2의 'A' 부분을 확대한 도 3은 힌지(600) 결합된 부분을 나타내는 확대도로, 수직회전조절수단(400)을 메인포스터(100)와 연결해주는 제1서브포스터(700)로, 상기 힌지(600) 결합 된 너트는 회전 시 원활한 회전을 시킬 수 있도록 하기 위한 윤활유가 채워지게 된다.

도 4는 수직회전조절수단의 분해도이고 상기 수직회전조절수단 실런더 내부로 도 4의 ‘B'를 확대한 5의 도면을 참조하면, 상기 태양광발전모듈(200)을 회전시키기 위해 적은 전력으로도 움직일 수 있도록 수직회전조절수단(400) 실린더(410) 내부에 구동모터가 직접적으로 구동기어를 구동시켜 스크류축(430)을 출몰시키는 구조로, 스크류잭(420)을 링크시켜 스크류잭(420)의 출몰작동에 의해 무거운 모듈프레임(350)을 적은 전력으로 움직일 수 있게 한다. 이에 스크류잭(420)을 핀 결합하고, 상기 스크류잭(420)의 일단과 대응되는 힌지(600)에도 핀 결합시켜 스크류잭(420)의 출몰동작에 따른 모듈프레임(350)의 각도변화에 적응하도록 구성한 것이다. 상기 실린더 내부에는 스크류축(430)의 원활한 출몰과 부식을 방지하기 위한 윤활유가 충진되어 있다.

또한, 수직회전조절수단(400)의 하단에는 상기 모듈프레임(350)의 상, 하 운전을 위한 구동모터(950)와 태양을 시간에 맞추어 미리 프로그램 된 제어수단(900)이 형성되어 있다.

그리고 수직회전조절수단(400)은 상기 프로그램에 의해 작동되는 제어수단(900)에 의해 연동하여 시간에 따른 태양의 위치 변화를 타이머에 의해 시간대별로 추적함으로써 실제 탑재된 태양광발전모듈(200)이 정확히 태양을 바라보게 된다. 즉, 종래의 태양광의 위치를 기상여건에 따라 자동으로 추적하여 역방향회전 하도록 한 제어수단에 비하여 기상여건에 관계없이 시간적으로 모듈이 일정방향으로 이동하도록 하였는바, 이는 기상여건에 관계없이 안정적으로 모듈이 회전하여 태양광을 받게 한다. 이와 같은 구조에 의해 상기 태양광발전모듈(200)에서 발전된 전기는 전선을 통해 인버터로 들어가 주변의 송전선으로 송출되어 매전된다.

위에서 살펴본 바와 같이, 본원 발명은 상기와 같은 구성의 실시예에 한정하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위 내에서는 얼마든지 다양하게 형성할 수 있음은 물론이다.

가:태양광 발전기
100:메인포스트 200 :태양광발전모듈
250:메인샤프트 260:회전유니트
270:브래킷 300: 중심모듈프레임
350:모듈프레임 400: 수직회전조절수단
410: 실린더 420:스크류잭
430:스크류축 500: 수평회전조절수단
600:힌지 700 : 제1서브포스터
750:제2서브포스터 800: 아암
900:제어수단 950:구동모터
960:고도조절장치

Claims (2)

1. 태양광 발전장치에 있어서,
   수직회전조절수단(400)은 메인포스터(100)와 힌지(600) 결합된 제1서브포스터(700)로 지지되고, 수직회전조절수단(400)의 상단은 모듈프레임(350)을 손쉽게 조절하기 위해 회전 가능하게 결합될 수 있도록 힌지(600)가 설치되는 것을 특징으로 하는 수직회전조절수단을 구비한 태양광발전기.
   
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 수직회전조절수단(500)의 실린더(410) 내부에 스크류잭(420)을 핀 결합하고, 상기 스크류잭(420)의 일단과 대응되는 힌지(600)에도 핀 결합시켜 스크류잭(420)의 출몰동작에 따른 모듈프레임(350)의 각도변화에 적응하도록 구성됨을 특징으로 하는 수직회전조절수단(400)을 구비한 태양광발전기.
   
   

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