KR20110096734A - 태양광 추적 집광장치 - Google Patents

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Abstract

지면, 지붕, 또는 건물 등에 설치되어 태양의 고도 또는 궤도의 변화에 따라 태양광의 방향을 추적하여 솔라모듈판을 회동시킴으로써 집광효율을 극대화하고, 그 지붕고정구조를 견고하게 하는 태양광 추적 집광장치에 관한 것으로, 수평방향의 구조를 갖는 수평트러스(105); 상기 수평트러스(105) 상부에 양쪽으로 경사진 삼각형상의 구조를 다수개 형성하며, 그 위에 지붕부재(119)를 형성하는 지붕트러스(115); 상기 지붕트러스(115)의 삼각꼭지 부분에 가로방향으로 길게 형성되어, 그 상부에 위치하는 솔라모듈판(200)의 힌지역할을 하는 힌지바(102); 그 힌지축이 상기 지붕트러스(115)의 삼각꼭지 부분의 상부에 가로방향으로 길게 형성되어 태양광을 집광하는 솔라모듈판(200); 및 상기 솔라모듈판(200)의 하부를 지지하며, 그 하부를 밀거나 당겨서 상기 솔라모듈판(200)의 힌지축을 중심으로 좌우 방향으로 회동시키는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 솔라모듈판(200)은 중앙에 가로방향으로 길게 형성되는 오픈힌지(106), 상기 오픈힌지(106)를 기준으로 좌측에 위치하는 제1솔라모듈판(201) 및 상기 오픈힌지(106)를 기준으로 우측에 위치하는 제2솔라모듈판(202)으로 구성되고, 상기 오픈힌지(106)와 제1솔라모듈판(201)이 일체로 구성되고, 상기 오픈힌지(106)와 제2솔라모듈판(202)이 일체로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 지붕에 통공(120)을 형성하고, 그 통공(120)을 통해 반원형의 회전가이드바(104)의 양단이 솔라모듈판(200)의 하부 양측에 고정되도록 구성하며, 상기 구동수단은 모터(213); 상기 모터(213)와 함께 회전하도록 가로방향으로 연장형성된 구동파이프(208); 상기 구동파이프(208)에 연결되어 상기 모터(213)의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 랙 피니언(206); 상기 랙 피니언(206)에 결합되어 전후방향으로 직선운동하는 종동파이프(204); 및 일단이 종동파이프(204)에 고정되는 푸싱클램프(209)에 힌지 결합되고, 타단이 회전가이드바(104)에 힌지결합되는 푸싱밀대(203)를 포함한다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 태양광 추적 집광장치에 의하면, 태양의 고도 또는 궤도의 변화에 따라 태양광의 방향을 추적하여 솔라모듈판을 회동시킴으로써 집광효율을 극대화하는 효과가 있다.
또한, 건물의 지붕에 설치함으로 넓은 땅의 면적이 필요 없이 불필요 공간인 지붕 면적을 이용해서 친환경 에너지 생산 효율을 높일 수 있고, 솔라모듈판을 고정 및 회동시키는 수단을 지붕에 견고히 고정시켜 바람이나 하중에도 강한 구조를 제공하는 효과도 있다.

Description

태양광 추적 집광장치{Apparatus for condensing sunlight}
본 발명은 태양광 추적 집광장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지면, 지붕, 또는 건물 등에 설치되어 태양의 고도 또는 궤도의 변화에 따라 태양광의 방향을 추적하여 솔라모듈판을 회동시킴으로써 집광효율을 극대화하고, 그 지붕고정구조를 견고하게 하는 태양광 추적 집광장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전이라 함은 태양 전지에 의하여 태양광을 직접 전력으로 변환하는 발전 방식을 말한다.
태양에너지 발전은 다른 발전에 비해 대기오염, 소음, 발열, 진동 등의 공해가 전혀 없는 청정에너지로서, 연료의 수송 및 발전설비의 유지관리가 거의 불필요하며 장치의 수명이 길고 설비 규모의 선택과 설치공사가 쉽다.
이러한 태양광 발전시스템은 에너지원이 청정하고, 무제한이며, 발전시스템의 유지보수가 용이하고, 무인화 가능하며 수명 길다는 장점이 있다.
도 1은 종래 고정형 태양광 집광 장치로서, 가장 값싸고 안정된 구조로써 비교적 원격지역에 설치면적의 제약이 없는 곳에 많이 이용되고 있다. 특히 도서지역 등 풍속이 강한 곳에 설치하는 것이 보통이다. 초기 설치비가 적게 들고 보수 관리에 따른 위험이 없어서 상대적으로 많이 이용되는 어레이 지지방법으로 국내의 도서용 태양광시스템에서는 이와 같은 고정형시스템을 표준으로 한다.
또한, 상기와 같은 고정식 구조를 양방향으로 설치한 고정식 양방향 태양광 집광장치를 이용하기도 한다.
그러나, 이와 같은 종래의 고정식 태양광 집광 장치는, 각각 한쪽방향만을 향하도록 고정설치되어 있기 때문에 태양이 일정 위치를 지나가게 되면 그 집광효율이 점점 떨어지므로, 태양광의 고도 또는 궤도의 변화에 따라 시스템 전체적으로 집광효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 주로 지상의 대지에 설치되기 때문에 그 설치장소가 한정적이고, 지붕이나 옥상에 설치할 경우에는 바람이나 하중에 약한 문제점도 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로, 그 목적은 지면, 지붕, 또는 건물 등에 설치되어 태양의 고도 또는 궤도의 변화에 따라 태양광의 방향을 추적하여 솔라모듈판을 회동시킴으로써 집광효율을 극대화하기 위한 태양광 추적 집광장치를 제공하는 데 있다.
특히 본 발명의 일실시예인 경우, 태양광 추적 집광장치를 건물의 지붕에 설치함으로 넓은 땅의 면적이 필요 없이 불필요 공간인 지붕 면적을 이용해서 친환경 에너지 생산 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 솔라모듈판을 고정 및 회동시키는 수단을 지붕에 견고히 고정시켜 바람이나 하중에도 충분히 견딜수 있게 된다.
상기와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광 추적 집광장치는 수평방향의 구조를 갖는 수평트러스(105); 상기 수평트러스(105) 상부에 양쪽으로 경사진 삼각형상의 구조를 다수개 형성하며, 그 위에 지붕부재(119)를 형성하는 지붕트러스(115); 상기 지붕트러스(115)의 삼각꼭지 부분에 가로방향으로 길게 형성되어, 그 상부에 위치하는 솔라모듈판(200)의 힌지역할을 하는 힌지바(102); 그 힌지축이 상기 지붕트러스(115)의 삼각꼭지 부분의 상부에 가로방향으로 길게 형성되어 태양광을 집광하는 솔라모듈판(200); 및 상기 솔라모듈판(200)의 하부를 지지하며, 그 하부를 밀거나 당겨서 상기 솔라모듈판(200)의 힌지축을 중심으로 좌우 방향으로 회동시키는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 솔라모듈판(200)은 중앙에 가로방향으로 길게 형성되는 오픈힌지(106), 상기 오픈힌지(106)를 기준으로 좌측에 위치하는 제1솔라모듈판(201) 및 상기 오픈힌지(106)를 기준으로 우측에 위치하는 제2솔라모듈판(202)으로 구성되고, 상기 오픈힌지(106)와 제1솔라모듈판(201)이 일체로 구성되고, 상기 오픈힌지(106)와 제2솔라모듈판(202)이 일체로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 지붕에 통공(120)을 형성하고, 그 통공(120)을 통해 반원형의 회전가이드바(104)의 양단이 솔라모듈판(200)의 하부 양측에 고정되도록 구성하며,
상기 구동수단은 모터(213); 상기 모터(213)와 함께 회전하도록 가로방향으로 연장형성된 구동파이프(208); 상기 구동파이프(208)에 연결되어 상기 모터(213)의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 랙 피니언(206); 상기 랙 피니언(206)에 결합되어 전후방향으로 직선운동하는 종동파이프(204); 및 일단이 종동파이프(204)에 고정되는 푸싱클램프(209)에 힌지 결합되고, 타단이 회전가이드바(104)에 힌지결합되는 푸싱밀대(203)를 포함한다.
상기 푸싱밀대(203)의 타단은 회전가이드바(104)의 정중앙의 최하점에 힌지 연결되는 것이 바람직하다.
상기 지붕부재(119)의 하부에 피복재(103)를 구성하는 것이 바람직하다.
상기 피복재(103)에는 회전가이드바(104)만 관통되도록 원형의 구멍을 형성하고, 상기 피복재(103)는 투명유리 또는 복층판넬 또는 폴리카보네이트(PC) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 종동파이프(204)는 다수개가 나란히 평행하게 배치되되, 각 종동파이프(204)는 하나의 구동파이프(208)와 연결되도록 구성하는 것을 특징으로 한다.
다수의 삼각형상의 지붕트러스(115) 사이에는 물받이(116)를 구성하고, 상기 지붕부재(119)는 불투명 또는 투명 재질의 판넬을 상기 지붕트러스(115) 표면에 선택적으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 태양의 궤도 또는 고도를 추적하고, 추적된 태양의 궤도 또는 고도에 따라 서로 다른 크기의 신호를 출력하는 광추적 및 구동제어부(100)를 더 포함하며; 상기 구동수단은 상기 광추적 및 구동제어부(100)에서 출력된 신호의 크기에 따라 솔라모듈판(200)을 좌우방향으로 회동시켜, 태양광을 따라 그 각도를 변화시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 종동파이프(204)를 지지하면서 가이드역할을 하는 파이프로라(207)를 더 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 태양광 추적 집광장치는 삼각형상의 지붕을 갖는 건물; 그 힌지축이 상기 건물의 삼각꼭지 부분의 상부에 가로방향으로 길게 형성되어 태양광을 집광하는 솔라모듈판(200); 및 상기 솔라모듈판(200)의 하부를 지지하며, 그 하부를 밀거나 당겨서 상기 솔라모듈판(200)의 힌지축을 중심으로 좌우 방향으로 회동시키는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 솔라모듈판(200)은 중앙에 가로방향으로 길게 형성되는 오픈힌지(106), 상기 오픈힌지(106)를 기준으로 좌측에 위치하는 제1솔라모듈판(201) 및 상기 오픈힌지(106)를 기준으로 우측에 위치하는 제2솔라모듈판(202)으로 구성되고, 상기 오픈힌지(106)와 제1솔라모듈판(201)이 일체로 구성되고, 상기 오픈힌지(106)와 제2솔라모듈판(202)이 일체로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 지붕에 통공(120)을 형성하고, 그 통공(120)을 통해 반원형의 회전가이드바(104)의 양단이 솔라모듈판(200)의 하부 양측에 고정되도록 구성하며, 상기 구동수단은 모터(213); 상기 모터(213)와 함께 회전하도록 가로방향으로 연장형성된 구동파이프(208); 상기 구동파이프(208)에 연결되어 상기 모터(213)의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 랙 피니언(206); 상기 랙 피니언(206)에 결합되어 전후방향으로 직선운동하는 종동파이프(204); 및 일단이 종동파이프(204)에 고정되는 푸싱클램프(209)에 힌지 결합되어 수평이동하고, 타단이 회전가이드바(104)에 힌지결합되는 푸싱밀대(203)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3실시예에 따른 태양광 추적 집광장치는 지면에 지지되고, 회전가이드바(104)가 관통하는 관통홀(303)이 형성되는 지지대(301); 상기 지지대(301)의 상부에 가로방향으로 길게 형성되어, 그 상부에 위치하는 솔라모듈판(200)의 힌지역할을 하는 베어링(302); 힌지축이 상기 지지대(301)의 상부에 가로방향으로 길게 형성되어 태양광을 집광하는 솔라모듈판(200); 반원형상이고, 양단이 솔라모듈판(200)의 하부 양측에 고정되되, 상기 지지대(301)의 관통홀(303)을 통과하는 회전가이드바(104); 모터(213); 상기 모터(213)와 함께 회전하도록 가로방향으로 형성된 구동파이프(208); 상기 구동파이프(208)에 연결되어 상기 모터(213)의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 랙 피니언(206); 상기 랙 피니언(206)에 결합되어 전후방향으로 직선운동하는 종동파이프(204); 및 일단이 종동파이프(204)에 고정되는 푸싱클램프(209)에 힌지 결합되고, 타단이 회전가이드바(104)에 힌지결합되는 푸싱밀대(203)를 포함하여, 상기 종동파이프(204)의 직선운동에 따라 푸싱밀대(203)가 회전가이드바(104)를 밀고 당김에 따라 상기 솔라모듈판(200)이 베어링(302)을 기준으로 좌우로 회동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 태양의 궤도 또는 고도를 추적하고, 추적된 태양의 궤도 또는 고도에 따라 모터(213)를 구동하여 태양광을 따라 솔라모듈판(200)의 각도를 변화시키는 광추적 및 구동제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 태양광 추적 집광장치에 의하면, 태양의 고도 또는 궤도의 변화에 따라 태양광의 방향을 추적하여 솔라모듈판을 회동시킴으로써 집광효율을 극대화하는 효과가 있다.
또한, 건물의 지붕에 설치함으로 넓은 땅의 면적이 필요 없이 불필요 공간인 지붕 면적을 이용해서 친환경 에너지 생산 효율을 높일 수 있고, 솔라모듈판을 고정 및 회동시키는 수단을 지붕에 견고히 고정시켜 바람이나 하중에도 강한 구조를 제공하는 효과도 있다.
물론 본 발명의 태양광 추적 집광장치를 지면에 설치할 수도 있다.(도 8 참조)
도 1은 종래 고정형 태양광 추적 집광장치를 나타낸 사시도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 추적 집광장치를 나타낸 평면도
도 3은 도 2의 정면도
도 4는 본 발명의 회전가이드바 및 푸싱밀대 등에 의한 솔라모듈판의 경사방향 변경 과정을 나타내는 도면
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 태양광 추적 집광장치를 나타낸 사시도
도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 태양광 추적 집광장치를 나타낸 평면도
도 8은 도 7의 정면도
도 9는 도 7의 측면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 추적 집광장치를 나타낸 평면도이고, 도 3은 도 2의 정면도이며, 도 4는 본 발명의 회전가이드바 및 푸싱밀대 등에 의한 솔라모듈판의 경사방향 변경 과정을 나타내는 도면이고, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 태양광 추적 집광장치를 나타낸 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 태양광 추적 집광장치는 광추적 및 구동제어부(100; 도 5 참조), 솔라모듈판(200), 힌지바(102), 피복재(103), 회전가이드바(104), 수평트러스(105), 오픈힌지(106), 지붕트러스(115), 지붕부재(119), 솔라모듈판(200), 푸싱밀대(203), 종동파이프(204), 랙 피니언(206), 구동파이프(208), 푸싱클램프(209), 랙 피니언 지지보(212), 모터(213)를 포함하여 구성된다.
상기 광추적 및 구동제어부(100)는 도 5에 도시된 바와 같이 지붕부재(119) 위에 설치되어 태양의 궤도 또는 고도를 추적한다.
본 발명의 광추적 및 구동제어부(100)는 일례로서, 다수의 광센서(미도시)를 부착한 후 상기 광센서로 들어오는 광량이 동일한 지점을 추적하는 방식으로 항상 최대에너지 효율을 보장할 수 있도록 구성할 수 있으며, 이와 같은 구성은 공지된 통상의 기술에 따라 용이하게 구성할 수 있으므로 여기서 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
수평트러스(105)는 수평방향의 구조를 갖는다. 상기 수평트러스(105)는 별도의 기둥(114) 위에 형성될 수 있다.
지붕트러스(115)는 수평트러스(105) 상부에 삼각형의 지붕을 형성한다.
즉, 상기 지붕트러스(115)는 수평트러스(105) 상부에 양쪽으로 경사진 삼각형상의 구조를 다수개 형성하며, 그 위에 지붕부재(119)를 형성한다.
수평트러스(105) 및 지붕트러스(115)는 통상의 삼각형상의 지붕을 갖는 건물을 구성하게 된다.
또한, 지붕트러스(115)의 삼각꼭지 부분에 가로방향으로 힌지바(102)가 길게 형성되며, 상기 힌지바(102)는 다수개가 세로방향으로 배열된다.
솔라모듈판(200)은 힌지축이 상기 지붕트러스(115)의 삼각꼭지 부분의 상부에 가로방향으로 길게 형성되어 태양광을 집광한다. 여기서, 힌지축이 오픈힌지(106)에 해당한다.
즉, 솔라모듈판(200)은 제1솔라모듈판(201), 제2솔라모듈판(202) 및 오픈힌지(106)를 포함하여 구성된다.
오픈힌지(106)는 중앙에 가로방향으로 길게 형성되어 힌지축 역할을 하는 것이고, 제1솔라모듈판(201)은 상기 오픈힌지(106)를 기준으로 좌측에 위치하는 것이며, 제2솔라모듈판(202)은 상기 오픈힌지(106)를 기준으로 우측에 위치하는 것이다.
상기 제1솔라모듈판(201)과 제2솔라모듈판(202)은 일직선상에 위치한다.
상기 오픈힌지(106)와 제1솔라모듈판(201)이 일체로 구성되고, 상기 오픈힌지(106)와 제2솔라모듈판(202)이 일체로 구성되어 오픈힌지(106)를 힌지축으로 회동할 때 제1솔라모듈판(201)과 제2솔라모듈이 함께 회동한다.
본 발명에서는 제1,2솔라모듈판(201)(202)의 하부에 솔라셀지지판(101)을 구성할 수도 있다.
또한, 본 발명의 구동수단은 솔라모듈판(200)의 하부를 지지하며, 그 하부를 밀거나 당겨서 상기 솔라모듈판(200)의 힌지축을 중심으로 좌우 방향으로 회동시킨다.
특히, 상기 솔라모듈판(200)은 태양의 이동방향을 따라서 동쪽에서 서쪽으로 회동되는 것이 바람직하다.
이를 위하여 상기 구동수단은 모터(213), 구동파이프(208), 랙 피니언(206), 종동파이프(204), 푸싱밀대(203) 및 회전가이드바(104)를 포함하여 구성된다.
회전가이드바(104)는 반원형태이고, 지붕에 형성된 통공(120)을 통하여 그 양단이 솔라모듈판(200)의 하부 양측에 고정 설치된다. 즉, 반원형태의 회전가이드바(104)는 일단이 제1솔라모듈판(201)의 하부에 고정되고, 타단이 제2솔라모듈판(202)의 하부에 고정된다.
구동파이프(208)는 모터(213)의 회전축과 연결되어 모터(213)와 함께 회전이 이루어지도록 가로 방향으로 연장형성된다.
다수의 랙 피니언(206)은 구동파이프(208)에 연결되어 모터(213)의 회전운동을 직선운동으로 변환한다.
종동파이프(204)는 랙 피니언(206)에 결합되어 전후방향으로 직선운동한다.
여기서 전후방향은, 도 3에서의 화살표 방향과 화살표 반대방향을 가리킨다.
푸싱밀대(203)는 일단이 종동파이프(204)에 고정되는 푸싱클램프(209)에 힌지 결합되어 도 3의 화살표 방향 또는 화살표 반대방향으로 이동하고, 타단이 회전가이드바(104)에 힌지결합되어 회전가이드바(104)를 밀거나 당기게 된다.
본 발명은 푸싱밀대(203)의 타단이 회전가이드바(104)의 정중앙의 최하점에 힌지 연결되는 것이 바람직하다.
이를 위하여, 앞에서도 설명한 바와 같이, 상기 지붕에는 회전가이드바(104)가 관통되는 통공(120)이 형성된다.
여기서, 모터(213)는 정방향 또는 역방향으로 회전력을 발생시키는 것으로, 예로서 감속기(미도시)가 구비되거나, 또는 감속기가 내장된 웜기어드모터(worm geared motor)를 적용할 수 있다. 바람직하기로는, 모터(213)는 광추적 및 구동제어부(100)에서 출력되는 신호의 크기에 따라 정,역회전된다.
이와 같이, 솔라모듈판(201)은 오픈힌지(106) 부분이 힌지바(102)와 맞닿은 상태에서 힌지 구동되어 태양광을 집광하며, 회전가이드바(104)는 반원형상으로 형성되어 일단이 제1솔라모듈판(201)의 하부에 고정되고, 타단이 제2솔라모듈판(202)의 하부에 고정된다. 또한, 푸싱밀대(203)는 일단이 종동파이프(204)에 고정되는 푸싱클램프(209)에 힌지 결합되고, 타단이 회전가이드바(104)에 정중앙의 최하점에 힌지결합되어 종동파이프(204)의 이동(화살표 방향 또는 화살표 반대방향)에 따라 회전가이드바(104)를 밀거나 당기게 된다. 그러면 솔라모듈판(200)은 힌지바(102) 및 오픈힌지(106)를 기준으로 회동하게 된다.
이때, 힌지바(02)는 양쪽의 지붕트러스(115)에 의하여 견고하게 고정된다. 즉, 힌지바(02)는 면접하는 2개의 지붕트러스(115) 사이에 끼어진 상태에 놓이게 된다.
이에 따라, 본 발명은 바람이나 하중에도 솔라모듈판(200)의 고정 및 회동이 안전하게 이루어진다.
지붕부재(119)는 불투명 또는 투명 재질의 판넬을 상기 지붕트러스(115) 표면에 선택적으로 형성할 수 있다.
본 발명은 상기 지붕부재(119)의 하부에 피복재(103)를 구성할 수도 있다. 이 피복재(103)는 실내 보온을 위해 구비된 것이다.
상기 피복재(103)에는 회전가이드바(104)만 관통되도록 원형의 구멍을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 피복재(103)는 일례로서, 투명유리, 복층판넬, 폴리카보네이트(PC) 등이 있다.
또한, 본 발명은 다수의 삼각형상의 지붕트러스(115) 사이에 물받이(116)를 구성할 수도 있고, 상기 종동파이프(204)를 지지하면서 가이드역할을 하는 파이프로라(207)를 더 구성할 수도 있다.
랙 피니언 지지보(212)는 랙 피니언(206)을 지지하는 역할을 한다.
미설명부호 110은 물받이(116)를 지지하는 물받이보이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 태양광 추적 집광장치의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.
태양광이 발생하면, 상기 광추적 및 구동제어부(100)에서 태양의 궤도 또는 고도를 추적하고, 추적된 태양의 궤도 또는 고도에 따라 서로 다른 크기의 신호를 출력하고, 구동수단은 상기 광추적 및 구동제어부(100)에서 출력된 신호의 크기에 따라 다수의 솔라모듈판(200)들이 힌지바(102)를 중심으로 좌우방향으로 회동되도록 하여, 태양광을 따라 그 각도가 변화되도록 한다.
즉, 태양의 궤도 또는 고도에 따라 모터(213)가 정방향 또는 역방향으로 회전하게 되며, 이로 인해 종동파이프(204)가 화살표 방향 또는 화살표 반대방향으로 직선운동하게 된다. 이에 따라 푸싱밀대(203)가 회전가이드바(104)를 밀고 당겨서 힌지바(102) 및 오픈힌지(106)를 기준으로 솔라모듈판(200)이 좌우로 회동한다.
여기서, 솔라모듈판(200)이 좌우로 회동함에 따라 제1솔라모듈판(201)의 하부가 힌지바(102)를 기준으로 좌측에 위치한 지붕부재(119)의 상부면에 접하게 되거나 제2솔라모듈판(202)의 하부가 힌지바(102)를 기준으로 우측에 위치한 지붕부재(119)의 상부면에 접하게 된다. 또한, 태양이 정오에 있을 경우에는 솔라모듈판(200)이 수평 상태에 이르게 된다.(도 4 참조)
따라서, 종래의 고정식 태양광 집광장치의 경우, 한쪽면에 태양광이 최적으로 집광될 때 반대편의 다른쪽면은 태양광의 효율이 떨어지는 문제점이 있으나, 본 발명의 경우에는 제1,2솔라모듈판(201)(202)이 힌지축인 힌지바(102)을 기준으로 태양의 고도에 따라 회동함에 따라 최적의 상태에서 태양광을 집광할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 태양의 고도 또는 궤도의 변화에 따라 태양광의 위치를 추적하여 솔라모듈판(200)을 회동시킴으로써 집광효율을 극대화하는 효과가 있고 또한, 건물의 지붕에 설치함으로 넓은 땅의 면적이 필요 없이 불필요 공간인 지붕 면적을 이용해서 친환경 에너지 생산 효율을 높일 수 있고, 솔라모듈판(200)을 고정 및 회동시키는 수단을 프레임에 견고히 고정시켜 바람이나 하중에도 강한 구조를 제공할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 태양광 추적 집광장치를 나타낸 평면도이고, 도 8은 도 7의 정면도이며, 도 9는 도 7의 측면도이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 태양광 추적 집광장치를 지붕이나 건물 위에 설치한 경우에 해당하고, 도 7 내지 도 9는 본 발명의 태양광 추적 집광장치를 지면에 설치된 경우에 해당한다. 이에, 도 7 내지 도 9 설명부분에서는 도 2 내지 도 6과 그 기능이 동일한 구성요소에 한하여 동일한 부호명 및 부호번호를 적용한다.
도면을 참조하면, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 태양광 추적 집광장치는 지지대(301), 베어링(302), 솔라모듈판(200), 회전가이드바(104), 모터(213), 구동파이프(208), 랙 피니언(206) 및 푸싱밀대(203)를 포함하여 구성된다.
지지대(301)는 지면에 지지되고, 회전가이드바(104)가 관통하는 관통홀(303)이 형성된다.
베어링(302)은 상기 지지대(301)의 상부에 형성되어, 그 상부에 위치하는 솔라모듈판(200)의 힌지역할을 한다.
본 발명은 상기 베어링(302) 대신 도 3의 힌지바(102)를 구성할 수도 있다.
솔라모듈판(200)은 힌지축이 상기 지지대(301)의 상부에 가로방향으로 길게 형성되어 태양광을 집광한다.
회전가이드바(104)는 반원형상이고, 양단이 솔라모듈판(200)의 하부 양측에 고정되되, 상기 지지대(301)의 관통홀(303)을 통과하게 된다.
모터(213)는 정,역회전하여 솔라모듈판(200)을 좌,우 방향으로 힌지축을 기준으로 회동시킨다.
구동파이프(208)는 상기 모터(213)와 함께 회전하도록 가로방향으로 형성된다.
랙 피니언(206)은 상기 구동파이프(208)에 연결되어 상기 모터(213)의 회전운동을 직선운동으로 변환한다.
종동파이프(204)는 상기 랙 피니언(206)에 결합되어 전후방향으로 직선운동한다.
푸싱밀대(203)는 일단이 종동파이프(204)에 고정되는 푸싱클램프(209)에 힌지 결합되고, 타단이 회전가이드바(104)에 힌지결합된다.
이에, 본 발명은 모터(213)의 구동에 따라 상기 종동파이프(204)가 직선운동하게 되고, 이로 인하여 푸싱밀대(203)가 회전가이드바(104)를 밀고 당김에 따라 상기 솔라모듈판(200)이 베어링(302)을 기준으로 좌우로 회동하게 된다.
상기 솔라모듈판(200)은 중앙에 가로방향으로 길게 형성되는 파이프축(106), 상기 파이프축(106)을 기준으로 좌측에 위치하는 제1솔라모듈판(201) 및 상기 파이프축(106)을 기준으로 우측에 위치하는 제2솔라모듈판(202)으로 구성되고, 상기 파이프축(106)과 제1솔라모듈판(201)이 일체로 구성되고, 상기 파이프축(106)과 제2솔라모듈판(202)이 일체로 구성된다.
상기 푸싱밀대(203)의 타단은 회전가이드바(104)의 정중앙의 최하점에 힌지 연결된다.
또한, 본 발명은 태양의 궤도 또는 고도를 추적하고, 추적된 태양의 궤도 또는 고도에 따라 모터(213)를 구동하여 태양광을 따라 솔라모듈판(200)의 각도를 변화시키는 광추적 및 구동제어부를 더 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 종동파이프(204)를 지지하면서 가이드역할을 하는 파이프로라(207)를 더 구성할 수도 있다.
미설명부호 304는 베이스프레임으로, 지면에 고정되어 상부에 위치한 지지대(301), 종동파이프(204) 및 랙 피니언(206) 등을 지지연결된다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 광추적 및 구동제어부
101: 솔라셀지지판
102 : 힌지바
103: 피복재
104: 회전가이드바
105 : 수평트러스
106 : 오픈힌지
110 : 물받이보
114 : 기둥
115 : 지붕트러스
116 : 물받이
119 : 지붕부재
120 : 통공
200 : 솔라모듈판
201 : 제1솔라모듈판
202 : 제2솔라모듈판
203 : 푸싱밀대
204 : 종동파이프
206 : 랙 피니언
207 : 파이프로라
208 : 구동파이프
209 : 푸싱클램프
212 : 랙 피니언 지지보
213 : 모터
301: 지지대
302: 베어링
303: 관통홀
304: 베이스프레임

Claims (21)

  1. 수평방향의 구조를 갖는 수평트러스(105);
    상기 수평트러스(105) 상부에 양쪽으로 경사진 삼각형상의 구조를 다수개 형성하며, 그 위에 지붕부재(119)를 형성하는 지붕트러스(115);
    상기 지붕트러스(115)의 삼각꼭지 부분에 가로방향으로 길게 형성되어, 그 상부에 위치하는 솔라모듈판(200)의 힌지역할을 하는 힌지바(102);
    그 힌지축이 상기 지붕트러스(115)의 삼각꼭지 부분의 상부에 가로방향으로 길게 형성되어 태양광을 집광하는 솔라모듈판(200); 및
    상기 솔라모듈판(200)의 하부를 지지하며, 그 하부를 밀거나 당겨서 상기 솔라모듈판(200)의 힌지축을 중심으로 좌우 방향으로 회동시키는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 집광장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 솔라모듈판(200)은 중앙에 가로방향으로 길게 형성되는 오픈힌지(106), 상기 오픈힌지(106)를 기준으로 좌측에 위치하는 제1솔라모듈판(201) 및 상기 오픈힌지(106)를 기준으로 우측에 위치하는 제2솔라모듈판(202)으로 구성되고,
    상기 오픈힌지(106)와 제1솔라모듈판(201)이 일체로 구성되고, 상기 오픈힌지(106)와 제2솔라모듈판(202)이 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 집광장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    지붕에 통공(120)을 형성하고, 그 통공(120)을 통해 반원형의 회전가이드바(104)의 양단이 솔라모듈판(200)의 하부 양측에 고정되도록 구성하며,
    상기 구동수단은,
    모터(213);
    상기 모터(213)와 함께 회전하도록 가로방향으로 연장형성된 구동파이프(208);
    상기 구동파이프(208)에 연결되어 상기 모터(213)의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 랙 피니언(206);
    상기 랙 피니언(206)에 결합되어 전후방향으로 직선운동하는 종동파이프(204); 및
    일단이 종동파이프(204)에 고정되는 푸싱클램프(209)에 힌지 결합되고, 타단이 회전가이드바(104)에 힌지결합되는 푸싱밀대(203)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 집광장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 푸싱밀대(203)의 타단은 회전가이드바(104)의 정중앙의 최하점에 힌지 연결되는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 집광장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지붕부재(119)의 하부에 피복재(103)를 구성하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 집광장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 피복재(103)에는 회전가이드바(104)만 관통되도록 원형의 구멍을 형성하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 집광장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 피복재(103)는 투명유리 또는 복층판넬 또는 폴리카보네이트(PC) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 태양광 추적 집광장치.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 종동파이프(204)는 다수개가 나란히 평행하게 배치되되, 각 종동파이프(204)는 하나의 구동파이프(208)와 연결되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 집광장치.
  9. 제 3항에 있어서,
    다수의 삼각형상의 지붕트러스(115) 사이에는 물받이(116)를 구성하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 집광장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 지붕부재(119)는 불투명 또는 투명 재질의 판넬을 상기 지붕트러스(115) 표면에 선택적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 집광장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    태양의 궤도 또는 고도를 추적하고, 추적된 태양의 궤도 또는 고도에 따라 서로 다른 크기의 신호를 출력하는 광추적 및 구동제어부(100)를 더 포함하며;
    상기 구동수단은 상기 광추적 및 구동제어부(100)에서 출력된 신호의 크기에 따라 솔라모듈판(200)을 좌우방향으로 회동시켜, 태양광을 따라 그 각도를 변화시키는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 집광장치.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 종동파이프(204)를 지지하면서 가이드역할을 하는 파이프로라(207)를 더 구성하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 집광장치.
  13. 삼각형상의 지붕을 갖는 건물;
    그 힌지축이 상기 건물의 삼각꼭지 부분의 상부에 가로방향으로 길게 형성되어 태양광을 집광하는 솔라모듈판(200); 및
    상기 솔라모듈판(200)의 하부를 지지하며, 그 하부를 밀거나 당겨서 상기 솔라모듈판(200)의 힌지축을 중심으로 좌우 방향으로 회동시키는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 집광장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 솔라모듈판(200)은 중앙에 가로방향으로 길게 형성되는 오픈힌지(106), 상기 오픈힌지(106)를 기준으로 좌측에 위치하는 제1솔라모듈판(201) 및 상기 오픈힌지(106)를 기준으로 우측에 위치하는 제2솔라모듈판(202)으로 구성되고,
    상기 오픈힌지(106)와 제1솔라모듈판(201)이 일체로 구성되고, 상기 오픈힌지(106)와 제2솔라모듈판(202)이 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 집광장치.
  15. 제 13항에 있어서,
    지붕에 통공(120)을 형성하고, 그 통공(120)을 통해 반원형의 회전가이드바(104)의 양단이 솔라모듈판(200)의 하부 양측에 고정되도록 구성하며,
    상기 구동수단은,
    모터(213);
    상기 모터(213)와 함께 회전하도록 가로방향으로 연장형성된 구동파이프(208);
    상기 구동파이프(208)에 연결되어 상기 모터(213)의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 랙 피니언(206);
    상기 랙 피니언(206)에 결합되어 전후방향으로 직선운동하는 종동파이프(204); 및
    일단이 종동파이프(204)에 고정되는 푸싱클램프(209)에 힌지 결합되어 수평이동하고, 타단이 회전가이드바(104)에 힌지결합되는 푸싱밀대(203)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 집광장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 푸싱밀대(203)의 타단은 회전가이드바(104)의 정중앙의 최하점에 힌지 연결되는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 집광장치.
  17. 지면에 지지되고, 회전가이드바(104)가 관통하는 관통홀(303)이 형성되는 지지대(301);
    상기 지지대(301)의 상부에 형성되어, 그 상부에 위치하는 솔라모듈판(200)의 힌지역할을 하는 베어링(302);
    힌지축이 상기 지지대(301)의 상부에 가로방향으로 길게 형성되어 태양광을 집광하는 솔라모듈판(200);
    반원형상이고, 양단이 솔라모듈판(200)의 하부 양측에 고정되되, 상기 지지대(301)의 관통홀(303)을 통과하는 회전가이드바(104);
    모터(213);
    상기 모터(213)와 함께 회전하도록 가로방향으로 형성된 구동파이프(208);
    상기 구동파이프(208)에 연결되어 상기 모터(213)의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 랙 피니언(206);
    상기 랙 피니언(206)에 결합되어 전후방향으로 직선운동하는 종동파이프(204); 및
    일단이 종동파이프(204)에 고정되는 푸싱클램프(209)에 힌지 결합되고, 타단이 회전가이드바(104)에 힌지결합되는 푸싱밀대(203)를 포함하여,
    상기 종동파이프(204)의 직선운동에 따라 푸싱밀대(203)가 회전가이드바(104)를 밀고 당김에 따라 상기 솔라모듈판(200)이 베어링(302)을 기준으로 좌우로 회동하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 집광장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 솔라모듈판(200)은 중앙에 가로방향으로 길게 형성되는 파이프축(106), 상기 파이프축(106)을 기준으로 좌측에 위치하는 제1솔라모듈판(201) 및 상기 파이프축(106)을 기준으로 우측에 위치하는 제2솔라모듈판(202)으로 구성되고,
    상기 파이프축(106)과 제1솔라모듈판(201)이 일체로 구성되고, 상기 파이프축(106)과 제2솔라모듈판(202)이 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 집광장치.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 푸싱밀대(203)의 타단은 회전가이드바(104)의 정중앙의 최하점에 힌지 연결되는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 집광장치.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 종동파이프(204)는 다수개가 나란히 평행하게 배치되되, 각 종동파이프(204)는 하나의 구동파이프(208)와 연결되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 집광장치.
  21. 제 17항에 있어서,
    태양의 궤도 또는 고도를 추적하고, 추적된 태양의 궤도 또는 고도에 따라 모터(213)를 구동하여 태양광을 따라 솔라모듈판(200)의 각도를 변화시키는 광추적 및 구동제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 집광장치.
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