KR20100066065A - 태양광 위치 추적 발전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 태양광 위치 추적 발전 장치에 관한 것으로서, 수직 지지대의 상부에 수평 방향으로 위치되는 수평축과, 수평축이 수직 지지대를 중심으로 태양의 고도 추적이 가능하게 회전하도록 연결하는 힌지 장치와, 수평축의 상부에 위치되는 패널 지지대 및 태양전지패널과, 패널 지지대를 상기 수평축에 태양의 방위각 추적이 가능하게 회전하도록 지지하는 회전 지지체와, 패널 지지대와 수직 지지대 사이에 연결되어 상기 패널 지지대를 상기 힌지 장치를 중심으로 회전시키는 고도 조절기구와, 힌지 장치와 상기 패널 지지대 사이에 연결되어 패널 지지대를 수평축을 중심으로 회전시키는 방위각 조절기구를 포함하여 구성됨으로써, 전체적인 구조를 간단히 하면서도, 필요에 따라 태양전지패널의 고도 추적 위치를 제한하거나 고정하여, 보다 안정되고 신뢰성 있는 시스템의 이용이 가능하도록 하는 효과를 제공한다.

태양전지, 고도, 방위각, 힌지, 수평축, 액추에이터

Description

태양광 위치 추적 발전 장치{Sun location tracking type solar generation apparatus}

본 발명은 태양 에너지 수집을 위하여 태양의 고도 변화와 방위각 변화를 추적할 수 있도록 구성된 태양광 위치 추적 발전 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 출원인이 특허출원하여 특허(등록특허 10-0814345호) 받은 바 있는 태양광 위치 추적 발전 장치의 도면이다.

도 1을 참조하여, 등록 특허발명을 살펴본다.

등록 특허의 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 장치들로 구성된다.

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.

상기 회전 작동부(70)는 태양의 이동 상태에 따라 태양전지패널(50)을 상기 수평 지지대(65)를 중심으로 좌우방향으로 회동시킬 수 있도록 구성되는데, 수평 지지대(65)의 외부에 끼워져 회전 가능하게 지지된 상태에서 제어 구동부(90)에 의해 회전하는 회전축(71)과, 이 회전축(71)과 태양전지패널(50)을 상호 연결하여 고정하는 고정 브래킷(73)으로 이루어진다.

이러한 회전 작동부(70)는 제어 구동부(90)의 구동 모터가 작동함에 따라 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.

그리고 상기 고도 작동부(80)는 상기 태양전지패널(50)을 상하 방향으로 회동시키면서 계절 변화에 따른 태양 고도 변화에 대응할 수 있도록 구성된 부분으로서, 제어 구동부(90)와 수직 지지대(61) 쪽에 양단부가 회전 가능하게 설치된 상태에서, 볼 스크루 작동 구조에 의해 길이가 가변됨으로써 태양전지패널(50)의 경사도를 조절할 수 있도록 구성된다.

이와 같은 등록 특허 발명은, 회전 작동부와 고도 작동부에 구동 상태에 따라 태양전지패널이 좌우 방향 또는 상하 방향으로 회전하면서 태양의 위치 추적이 가능하도록 구성되는 것이다.

그러나, 상기한 바와 같은 등록 특허발명은, 수평 지지대 및 회전축의 한쪽 끝단과 고도 작동부가 만나는 위치에 제어 구동부가 구성되므로 전체적인 구성을 보다 간단히 하는데 한계가 있고, 특히 회전 연결 부분에 회전 위치를 제한하기 위 한 적절한 구성들이 구비되어 있지 않아 태풍 등 바람이 심하게 불 경우에 이에 대응하기가 쉽지 않은 한계가 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전체적인 구조를 간단히 하면서도, 필요에 따라 태양전지패널의 고도 추적 위치를 제한하거나 고정하여, 보다 안정되고 신뢰성 있는 시스템의 이용이 가능하도록 하는 태양광 위치 추적 발전 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치는, 수직 지지대와, 상기 수직 지지대의 상부에 수평 방향으로 위치되는 수평축과, 상기 수평축이 상기 수직 지지대를 중심으로 태양의 고도 추적이 가능하게 회전하도록 연결하는 힌지 장치와, 상기 수평축의 상부에 위치되는 패널 지지대와, 상기 패널 지지대를 상기 수평축에 태양의 방위각 추적이 가능하게 회전하도록 지지하는 회전 지지체와, 상기 패널 지지대의 상부에 구비되는 태양전지패널과, 상기 패널 지지대와 수직 지지대 사이에 연결되어 상기 패널 지지대를 상기 힌지 장치를 중심으로 회전시키는 고도 조절기구와, 상기 힌지 장치와 상기 패널 지지대 사이에 연결되어 상기 패널 지지대를 수평축을 중심으로 회전시키는 방위각 조절기구를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 힌지 장치는, 상기 수평축이 상기 수직 지지대를 중심으로 회전하도록 연결하되, 양쪽 방향 중 어느 한 방향(이하 '자유회전방향'이라 함)으로는 회전이 자유롭게 하고, 자유회전방향과 반대 방향(이하 '회전제한방향'이라 함)으로는 일정 위치(이하 '회전제한위치')에서 회전이 제한될 수 있게 구성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 힌지 장치는, 상기 수직 지지대의 상부에 고정되는 힌지 받침대와, 상기 수평축 쪽에 설치되어 상기 힌지 받침대와 힌지 축으로 상호 결합되어 회전하는 힌지 브래킷으로 구성되고, 상기 힌지 받침대와 힌지 브래킷은, 회전자유방향으로는 힌지 브래킷이 회전할 때 간섭이 발생하지 않도록 경사지게 형성되고, 회전제한방향으로는 회전이 제한되도록 회전제한위치에서 서로 걸림이 발생하도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 힌지 브래킷에는 상기 방위각 조절기구가 지지되는 방위각 브래킷이 설치되되, 상기 방위각 브래킷은 상기 수평축과 직교하는 방향으로 돌출되는 동시에 상기 회전제한위치에서 상기 힌지받침대에 걸리도록 구성될 수 있다.

상기 힌지 받침대와 힌지 브래킷 사이에는 힌지의 회전 상태를 고정할 수 있도록 쐐기 고정부가 구성될 수 있다.

상기 회전 지지체는, 복수개가 상기 수평축의 길이 방향으로 일정 간격마다 설치되고, 각각의 회전 지지체는, 중앙에 상기 수평축이 통과하는 홀이 형성되고 상부에 상기 패널 지지대에 고정되는 고정부를 갖는 복수의 지지 플레이트와, 상기 복수의 지지 플레이트 사이에 위치되어 상기 수평축에 대하여 상대 회전이 가능하게 지지하는 베어링 부재를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치는, 수직 지지대와 수평축 사이에 연결된 힌지 장치와 수평축과 패널 지지대 사이에 연결되는 회전 지지체를 이용하여 전체적인 구성을 간단히 하면서도 태양 위치 추적은 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은, 힌지 장치에 태양전지패널의 고도 추적 위치를 제한하거나 고정할 수 있도록 구성되기 때문에 기상 악화 조건 등에서 태양전지패널 등의 위치를 고정할 수 있게 되어 보다 안정되고 신뢰성 있는 시스템의 이용이 가능해지는 효과를 갖는다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치를 보여주는 사시도이고, 도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치의 평면도, 정면도, 배면도, 좌측면도, 우측면도들이다.

본 발명에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치는, 도 2 내지 도 3e에 도시된 바와 같이, 크게 수직 지지대(110), 이 수직 지지대(110)의 상부에 수평 방향으로 위치되는 수평축(120), 이 수평축(120)의 상부에 위치되는 패널 지지대(140), 이 패널 지지대(140)에 구비되는 태양전지패널(160)들로 구성된다.

특히, 본 발명은, 태양전지패널(160)이 태양광을 추적할 수 있도록 힌지 장치(130) 및 고도 조절기구(170), 회전 지지체(150) 및 방위각 조절기구(180)가 구성된다.

힌지 장치(130)는 수직 지지대(110)와 수평축(120) 사이에서 수평축(120)이 수직 지지대(110)를 중심으로 좌우 방향으로 회전하도록 연결하고, 고도 조절기구(170)는 패널 지지대(140)와 수직 지지대(110) 사이에 연결되어 패널 지지대(140)를 상기 힌지 장치(130)를 중심으로 (도면에서)좌우 방향으로 회전시키도록 구성된다.

회전 지지체(150)는 패널 지지대(140)를 상기 수평축(120)에 전후 방향으로 회전 가능하게 지지하도록 설치되고, 방위각 조절기구(180)는 힌지 장치(130)와 상기 패널 지지대(140) 사이에 패널 지지대(140)를 수평축(120)을 중심으로 (도면에서)전후 방향으로 회전시키도록 구성된다.

여기서 좌우 방향 회전 또는 전후 방향 회전은 도면을 참조한 것으로 설명의 편의를 위한 방향 설정일 뿐 반드시 이에 한정되지 않고 서로 반대 방향으로 설정되어 구성될 수 있음은 물론이다.

이제, 상기와 같이 구성된 본 발명의 주요 구성 부분에 대하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 수직 지지대(110)는, 지면 등 태양전지패널(160) 설치 장소에 수직으로 세워져 구성된다. 이러한 수직 지지대(110)는 사각통 구조 등 다양한 모양과 형상으로 구성될 수 있다.

다음, 수평축(120)은, 태양전지패널(160)과 서로 구속되지 않고 상대 운동이 가능하도록 설치된 것으로, 상기 수직 지지대(110)와는 힌지 장치(130)를 통해 연결되고, 패널 지지대(140)와는 다수의 회전 지지체(150)를 통해 연결된다.

이러한 수평축(120)은 도면에서와 같이 원통형 구조로 길게 구성되는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되지 않고 사각 통체형 등으로 변경하여 실시하는 것도 가능하다.

다음, 힌지 장치(130) 및 회전 지지체(150)에 대해서는 도 4 내지 도 8을 참조하여 아래에서 자세히 설명한다.

다음, 패널 지지대(140)는 상부에 태양전지패널(160)들을 설치할 수 있도록 격자 구조로 짜인 형태로 구성될 수 있다. 이러한 패널 지지대(140)는 태양전지패널(160)을 설치할 수 있는 구성이면, 격자 구조에 한정되지 않고, 평판형 또는 원판형 등 지지 구조를 다양하게 변형시켜 구성할 수 있다.

다음, 태양전지패널(160)은 , 기본적으로 태양광을 흡수하여 빛에너지를 전기에너지로 전환시킬 수 있도록 구성된 것으로서, 패널 지지대(140)의 상부에 설치되어 패널 지지대(140)와 함께 전후 방향 또는, 좌우 방향으로 함께 회전하면서 태양 에너지를 수집할 수 있도록 구성된다.

다음, 고도 조절기구(170)는, 태양전지패널(160)을 좌우 방향으로 회동시키면서 계절 변화에 따른 태양 고도 변화에 대응할 수 있도록 구성된 부분으로서, 도 3b 등을 참조하면, 기본적으로 고도 조절지지대(171)의 양단부가 수평축(120)과 수직 지지대(110)에 회전 가능하게 힌지체(172, 173)에 각각 연결되어 구성된다. 그 리고, 수직 지지대(110) 쪽의 힌지체(173)를 수직 지지대(110)에 지지시키는 고도 조절브래킷(175)은 수직 지지대(110)를 따라 상하 방향으로 이동할 수 있도록 구성된다.

이때, 고도 조절브래킷(175)은 수동 또는 자동으로 수직 지지대(110)를 따라 승강되면서 고도를 조절할 수 있다. 계절에 따라 변화되는 태양의 고도(일일 태양 고도 변화도 가능)를 추적하기 위해 구비되는 것으로서, 실제 고도 조절을 위한 작동은 1년에 몇 번 되지 않은 경우가 대부분이다. 따라서 본 실시예의 도면에서는 고도 조절브래킷(175)이 수동 조절 방식에 의해 상하 이동하면서 고도를 조절할 수 있도록 구성된 구조를 보여준다. 즉, 고도 조절브래킷(175)과 힌지체(173)를 체결하는 볼트 등을 원하는 위치에서 꽉 조여서 조립하는 방법에 의해 위치를 조절할 수 있도록 구성되는 것이다. 물론, 이외에 수직 지지대(110)에 고도 조절브래킷(175)의 위치를 조절할 수 있는 공지의 다양한 방법을 이용하여 위치 조절이 가능하게 구성할 수도 있다.

다음, 방위각 조절기구(180)는, 동에서 서로 이동하는 일일 태양 위치 추적을 위해 구성된 부분으로서, 도 3e 등을 참조하면, 직선 운동력을 발생시키는 액추에이터(181)의 상단부가 상기 패널 지지대(140) 쪽에 브래킷(182)을 통해 연결되고, 중간 부분이 상기 힌지 장치(130)에 지지된 방위각 브래킷(185)에 지지된다. 방위각 브래킷(185)에 대해서는 아래에서 힌지 장치(130)를 설명할 때 자세히 설명한다.

상기 액추에이터(181)는 전기 모터에 의해 작동되는 볼 스크류형 액추에이터 로 구성되는 것이 바람직하며, 제어부의 제어에 따라 그 길이가 가변되면서 패널 지지대(140) 및 태양전지패널(160)을 전후 방향으로 회전시킬 수 있도록 구성된다.

이제, 상기 태양전지패널(160)의 태양위치 추적에 중요 연결 장치인, 힌지 장치(130)와 회전 지지체(150)에 대하여 주로 도 4 내지 도 8을 참조하여 설명한다.

먼저, 힌지 장치(130)는, 기본적으로 수직 지지대(110)에 대하여 수평축(120)이 좌우 방향으로 회전할 수 있도록 연결하는 장치이면서, 특정 회전 위치, 예를 들면 태양전지패널(160)이 수평 위치로 회전한 상태에서 회전이 제한되도록 구성된다. 수평 위치 등에서의 회전 제한은 태풍 등 기후가 악화된 조건에서 태양전지패널(160)이 바람의 영향을 적게 받는 위치에서 안정되게 위치될 수 있도록 하기 위한 것이다.

이와 같은 힌지 장치(130)의 구성에 대하여, 도 4 내지 도 7을 주로 참고하여 설명한다. 도 4는 본 발명에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치의 배면 방향 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 회전축과 이 축과 결합되는 구성요소들의 결합 상태를 보여주는 사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 힌지 장치의 배면 방향 분해 사시도, 도 7은 본 발명에 따른 힌지 장치의 작동 상태를 보여주는 주요부 사시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같은, 힌지 장치(130)는, 수평축(120)이 상기 수직 지지대(110)를 중심으로 좌우측 방향 중 어느 한쪽(도 5, 7에서 좌측, 도 4, 6에서 우측)방향으로는 회전이 자유롭게 이루어질 수 있도록 하고, 반대쪽(도 5, 7에서 우측, 도 4, 6에서 좌측) 방향으로는 일정 위치(이하 '회전제한위치')에서 회전이 제한될 수 있도록 구성된다. 여기서 회전제한위치는 지면에 대하여 수평 위치가 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 실시 조건에 따라 위치를 변경하여 설정할 수 있음은 물론이다.

이와 같은 기능이 가능하게 하는 힌지 장치(130)는, 수직 지지대(110)의 상부에 고정되는 힌지 받침대(131)와, 수평축(120) 쪽에 설치되어 상기 힌지 받침대(131)와 힌지 축(133)으로 상호 결합되어 회전하는 힌지 브래킷(135)으로 구성된다. 이때 상기 힌지 받침대(131)와 힌지 브래킷(135)은 회전자유방향으로는 힌지 브래킷(135)이 회전할 때 간섭이 발생하지 않도록 경사지게 형성되고, 회전제한방향으로는 회전이 제한되도록 회전제한위치에서 서로 걸림이 발생하도록 구성된다.

또한 상기 힌지 브래킷(135)에는 상기 방위각 조절기구(180)가 지지되는 방위각 브래킷(185)이 고정될 수 있게 구성되는데, 이때 방위각 브래킷(185)은 상기 수평축(120)과 직교하는 방향으로 돌출되는 동시에 상기 회전제한위치에서 상기 힌지 받침대(131) 등에 걸리도록 구성되는 것이 바람직하다.

여기서 도 6 등을 참조하여, 힌지 받침대(131), 힌지 브래킷(135), 방위각 브래킷(185)에 대하여 설명한다.

힌지 받침대(131)는 수직 지지대(110)의 상단부에 체결 부재 또는 용접 등의 방법으로 고정될 수 있도록 구성되고, 전체적인 형상은 하나의 플레이트에서 양측부(131a)를 상측 방향으로 절곡시켜 상부가 개방된 모양으로 구성된다. 이때 하부 를 이루는 가운데 부분(131b)은 수직 지지대(110)에 고정되고, 양측부(131a)는 상기 힌지 브래킷(135)과 힌지 축(133)을 통해 상호 결합되는데, 회전자유방향 쪽 면(131c)은 경사진 구조를 갖고, 회전제한방향 쪽 면(131d)은 수직인 구조로 형성된다.

힌지 브래킷(135)은 수평축(120)에 고정되는 브래킷에 볼트 체결 방법 등으로 고정되는 상판(135a)이 구성되고, 이 상판(135a)의 밑면에서 수직 방향으로 두 개의 측면 플레이트(135b)가 나란히 연결되게 구성된다. 이때 측면 플레이트(135b)는 상기 힌지 받침대(131)의 양측부(131a)와 힌지 축(133)을 통해 상호 연결될 수 있도록 구성된다. 앞쪽 부분인 회전자유방향 쪽면(135c)에는 힌지 받침대(131)와 간섭이 발생하지 않도록 경사진 면으로 이루어지고, 뒤쪽 부분인 회전제한방향 쪽면에는 하측으로 더 길게 연장부(135d)가 형성되어 힌지 받침대(131)의 뒷면 또는 수직 지지대(110)의 뒷면에 걸릴 수 있도록 구성된다. 그리고, 상기 연장부(135d)에는 상기 방위각 브래킷(185)이 설치되어 고정될 수 있도록 구성된다.

방위각 브래킷(185)은 대략 'ㄱ'자형 구조로 형성되어 상기 힌지 브래킷(135), 수평축(120)과 직교하는 방향으로 배치되게 설치되는데, 두 개의 플레이트가 힌지 브래킷(135)의 연장부(135d) 양쪽에 각각 고정되어 상기 방위각 조절기구(180)를 구성하는 액추에이터(181)가 연결되어 지지될 수 있도록 구성된다.

특히, 상기 방위각 브래킷(185)은 두 개의 플레이트 중 힌지 받침대(131)쪽 플레이트가 힌지 장치(130)의 회전제한위치에서 힌지 받침대(131)의 뒷면이나, 수직 지지대(110)의 뒷면에 걸리면서 회전제한 작동이 이루어질 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 힌지 받침대(131)와 힌지 브래킷(135) 사이에는 힌지 장치(130)의 회전 상태를 고정할 수 있도록 다수의 홀이 연속하여 형성된 쐐기 고정부(138)가 구성되는 것이 바람직하다. 도 6은 힌지 받침대(131)에 4개의 쐐기홀(138a), 힌지 브래킷(135)에 하나의 쐐기홀(138b)이 구성된 모양을 보여주고 있고, 이러한 쐐기홀(138a, 138b)에 결합되는 쐐기를 이용하여 수평축(120)의 회전 위치를 일정 위치에서 고정할 수 있다.

상기와 같은 힌지 장치(130)에 의하여, 도 7을 참고하면, 회전자유방향(도면에서 왼쪽 방향)으로는 힌지 받침대(131)와 힌지 브래킷(135)에 각각 경사면이 구성되어, 수평축(120)의 회전이 자유롭게 이루어질 수 있게 되고, 회전제한방향으로는 도 7에서와 같이 수평축(120)이 대략 수평 위치까지 회전하게 되면 힌지 받침대(131)와 힌지 브래킷(135) 및 방위각 브래킷(185)이 서로 걸리게 되면서 더 이상 회전하지 않도록 구성되는 것이다.

다음, 회전 지지체(150)에 대하여 도 8 등을 참조하여 설명한다.

도 8은 본 발명에 따른 회전 지지체(150)를 보여주는 분해 사시도이다.

회전 지지체(150)는, 기본적으로 복수개가 상기 수평축(120)의 길이 방향으로 일정 간격마다 설치되어 구성된다.

이때 각각의 회전 지지체(150)는, 도 8에 도시된 바와 같이 중앙에 상기 수평축(120)이 통과하는 홀(h)이 형성되고 상부에 상기 패널 지지대(140)에 고정되는 고정부(151a)를 갖는 양측 지지 플레이트(151) 및 중간 플레이트(152)와, 상기 양 측 지지 플레이트(151) 사이에서 중간 플레이트(152) 내에 위치되어 상기 수평축(120)에 대하여 상대 회전이 가능하게 지지하는 베어링 부재(153)로 구성된다.

상기 양측 지지 플레이트(151)는, 가운데 부분에 홀(h)을 형성토록 링형 구조로 형성되고, 상부에 상기 패널 지지대(140)에 직접 또는 브래킷 등으로 고정될 수 있도록 양측으로 플랜지형으로 돌출되는 고정부(151a)가 형성된다. 그리고 일측 지지 플레이트(151)에는 상기 베어링 부재(153)에 윤활유를 투입할 수 있도록 급유구(151b)가 구성될 수 있다.

상기 중간 플레이트(152)도 상기 양측 지지 플레이트(151)와 동일한 구조로 형성되는 것이 바람직하고, 양측 지지 플레이트(151)의 구성에 따라서는 생략하여 구성하는 것도 가능하다.

상기 베어링 부재(153)는, 수평축(120)의 둘레에 볼트 등의 체결 수단을 통해 고정되는 링체(153)와, 이 링체(153)의 둘레 부분과 양측 부분에 베어링 테이프 즉, 타가이드형 베어링 세트(157)가 설치된다. 이 베어링 세트(157)는, 링체(153)가 수평축(120)에 고정되고 양측 지지 플레이트(151) 등이 패널 지지대(140)에 각각 고정된 상태에서, 수평축(120)에 대하여 패널 지지대(140)의 상대 회전이 가능하도록 양쪽 베어링 측판(155, 156), 둘레판(154) 등으로 구성된다.

이와 같은 회전 지지체(150)가 수평축(120)의 길이 방향으로 일정 간격마다 설치되어 패널 지지대(140)의 회전이 가능하게 함으로써 패널 지지대(140)가 안정된 상태로 수평축(120)을 중심으로 회전할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치는, 일일 추적시에는 방위각 조절기구(180)의 액추에이터(181)를 작동시키게 되면, 패널 지지대(140) 및 태양전지패널(160)이 수평축(120)을 중심으로 전후 방향으로 회전하면서 동에서 서로 이동하는 태양을 추적할 수 있게 된다.

이때, 수평축(120)은 회전하지 않은 상태에서 수평축(120)을 중심으로 회전 지지체(150), 패널 지지대(140), 태양전지패널(160)이 함께 회전하게 된다.

이와는 달리 계절 변화 등에 따른 태양 고도 추적시(일일 고도 추적도 가능)에는 고도 조절기구(170)의 고도조절 지지대의 위치를 이동시키게 되면, 힌지 장치(130)를 중심으로 수평축(120), 회전 지지체(150), 패널 지지대(140), 태양전지패널(160)이 함께 회전하면서 태양의 고도 추적이 가능해진다. 이때, 수직 지지대(110)에 고정되는 고도 조절지지대(171)의 브래킷(175)의 위치를 이동시키는 방법이 사용될 수 있다.

특히, 우리나라와 같은 위도 상에 위치된 지역에서는 태양의 고도가 90˚(하지 때, 최대 76˚)를 넘지 않으므로, 태양전지패널(160)의 고도 조절각이 수평 위치에서 뒤쪽(도 1에서 오른쪽)으로 회전할 필요가 없게 된다. 또한 태양전지패널(160)이 평면 구조로 구성된 경우에 태풍 등 바람이 심하게 불 경우에, 태양광 추적 발전장치 전체가 파손되거나 손상될 위험이 커지게 된다. 이러한 이유 때문에 본 발명의 힌지 장치(130)는 수평 위치에서 앞쪽 방향(도 1에서 왼쪽)으로는 자유회전이 가능하도록 하고, 뒤쪽 방향으로는 회전이 제한되도록 구성되며, 특히 도 1에서와 같이 대략 수평 위치에서 더 이상 회전하지 않고 그 위치가 고정될 수 있도 록 구성됨으로써 바람 등에 의해 발생할 수 있는 태양전지패널 등의 피해를 최소화할 수 있게 된다.

한편, 도 9 및 도 10은 상기한 고도 조절기구(170) 및 방위각 조절기구(180)에 작동 상태에 따라 태양전지패널(160)의 위치 변화 상태를 보여주고 있다.

도 1은 선행 특허 발명에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치를 보여주는 사시도,

도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치의 평면도, 정면도, 배면도, 좌측면도, 우측면도들,

도 4는 본 발명에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치의 배면 방향 분해 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 수평축과 이 축과 결합되는 구성요소들의 결합 상태를 보여주는 사시도,

도 6은 본 발명에 따른 힌지 장치의 배면 방향 분해 사시도,

도 7은 본 발명에 따른 힌지 장치의 작동 상태를 보여주는 주요부 사시도,

도 8은 본 발명에 따른 회전 지지체를 보여주는 분해 사시도,

도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 태양광 위치 추적 발전 장치의 작동 상태를 보여주는 사시도이다.

Claims (6)

1. 수직 지지대와;

   상기 수직 지지대의 상부에 수평 방향으로 위치되는 수평축과;

   상기 수평축이 상기 수직 지지대를 중심으로 태양의 고도 추적이 가능하게 회전하도록 연결하는 힌지 장치와;

   상기 수평축의 상부에 위치되는 패널 지지대와;

   상기 패널 지지대를 상기 수평축에 태양의 방위각 추적이 가능하게 회전하도록 지지하는 회전 지지체와;

   상기 패널 지지대의 상부에 구비되는 태양전지패널과;

   상기 패널 지지대와 수직 지지대 사이에 연결되어 상기 패널 지지대를 상기 힌지 장치를 중심으로 회전시키는 고도 조절기구와;

   상기 힌지 장치와 상기 패널 지지대 사이에 연결되어 상기 패널 지지대를 수평축을 중심으로 회전시키는 방위각 조절기구를 포함한 것을 특징으로 하는 태양광 위치 추적 발전 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 힌지 장치는,

   상기 수평축이 상기 수직 지지대를 중심으로 회전하도록 연결하되, 양쪽 방 향 중 어느 한 방향(이하 '자유회전방향'이라 함)으로는 회전이 자유롭게 하고, 자유회전방향과 반대 방향(이하 '회전제한방향'이라 함)으로는 일정 위치(이하 '회전제한위치')에서 회전이 제한될 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 위치 추적 발전 장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 힌지 장치는,

   상기 수직 지지대의 상부에 고정되는 힌지 받침대와, 상기 수평축 쪽에 설치되어 상기 힌지 받침대와 힌지 축으로 상호 결합되어 회전하는 힌지 브래킷으로 구성되고,

   상기 힌지 받침대와 힌지 브래킷은, 회전자유방향으로는 힌지 브래킷이 회전할 때 간섭이 발생하지 않도록 경사지게 형성되고, 회전제한방향으로는 회전이 제한되도록 회전제한위치에서 서로 걸림이 발생하도록 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 위치 추적 발전 장치.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 힌지 브래킷에는 상기 방위각 조절기구가 지지되는 방위각 브래킷이 설치되되, 상기 방위각 브래킷은 상기 수평축과 직교하는 방향으로 돌출되는 동시에 상기 회전제한위치에서 상기 힌지받침대 또는 수직 지지대에 걸리도록 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 위치 추적 발전 장치.
5. 청구항 3에 있어서,

   상기 힌지 받침대와 힌지 브래킷 사이에는 힌지의 회전 상태를 고정할 수 있도록 쐐기 고정부가 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 위치 추적 발전 장치.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 회전 지지체는, 복수개가 상기 수평축의 길이 방향으로 일정 간격마다 설치되고,

   각각의 회전 지지체는,

   중앙에 상기 수평축이 통과하는 홀이 형성되고 상부에 상기 패널 지지대에 고정되는 고정부를 갖는 복수의 지지 플레이트와, 상기 복수의 지지 플레이트 사이에 위치되어 상기 수평축에 대하여 상대 회전이 가능하게 지지하는 베어링 부재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 위치 추적 발전 장치.

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