KR20110133759A

KR20110133759A - 2축 추적식 태양광 발전 장치

Info

Publication number: KR20110133759A
Application number: KR1020100053332A
Authority: KR
Inventors: 김동원
Original assignee: (주)태양기전
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2011-12-14

Abstract

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치는, 지상 또는 건물에 고정되는 고정부(100)와; 상기 고정부(100)에 지지된 상태에서 회전프레임(300)이 태양의 방위각을 추종하도록 제1회전축(C1)을 기준으로 회전하는 회전부(200)와; 상기 회전부(200)에 의해 회전되고 복수개의 태양전지판(10)을 지지하는 회전프레임(300)과; 상기 회전프레임(300)의 상면에 돌출 설치되는 복수의 지지구(20)와; 지면에 대략 수평한 제1 회전축(C1)을 기준으로 회동되게 상기 지지구(20)에 지지되는 복수개의 태양전지판(10)과; 태양의 고도각을 추종할 수 있게 상기 태양전지판(10)을 상기 제1 회전축(C1)을 기준으로 회전시켜 상기 태양전지판(10)의 앙각(仰角, 태양전지판 법선 벡터와 지평면이 이루는 각도)을 조절하는 앙각조절장치(60);으로 구성된다.

Description

2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치 { Two Axis High Efficency Solar Light Electric Generating Apparatus }

본 발명은 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치에 관한 것으로, 복수열의 태양전지판을 이용한 발전시 그림자에 의한 발전 효율 저하를 막을 수 있고 가동되는 태양전지판 대비 2축 추적을 위한 구동소스를 최소화하여 발전 효율을 증대시킬 수 있는 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치에 관한 것이다.

종래의 태양추적에 관한 기술은 현재 상당히 활발하게 진행중에 있으며, 다양한 방법들이 시도되고 있다. 양측추적식의 경우 태양 추적의 정확성은 증가하지만 장치의 구성이 복잡해지고 양축 추적 장치를 거동하기 위해서는 에너지가 많이 소모되고 그 장치의 제어를 위해 여러 추가 장비가 필요하여 실제적으로 투자 대비 얻을 수 있는 상대적 발전 효율이 적은 문제점이 있었다.

단축 추적식 태양광 발전장치의 예로서, 대한민국 등록특허 제10-0886971, 단축식 태양광 트랙커는 "설치상태에서 상단의 높이 차이가 발생하는 적어도 2개 이상의 포스트와; 상기 포스트의 상단에 구비된 힌지브라켓과; 수직한 회동평면을 가지도록 상기 힌지브라켓에 힌지결합되고 내부에 원형단면의 결합구멍이 구비된 회동베이스와; 상기 회동베이스의 결합구멍을 관통하여 돌출되는 하측결합단과, 상기 하측결합단이 상기 결합구멍에 삽입되는 깊이를 제한하도록 단면이 확장되어 형성된 중앙플랜지와, 상기 중앙플랜지로부터 상기 하측결합단의 반대방향으로 돌출되며 상기 하측결합단과 동심축을 이루고 동일한 단면크기로 형성된 상측결합단을 일체로 구비한 회동매개결합체와; 상기 회동매개결합체의 하측결합단 또는 상측결합단의 외측에 삽입되는 결합파이프가 양단에 구비되고, 상측면에 다수의 태양전지모듈이 평면을 이루어 배치된 수광판과; 상기 수광판과 상기 포스트 사이에 설치되어 상기 수광판을 상기 회동매개결합체의 길이방향을 따른 축을 따라 회동시키는 작동수단; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 단축식 태양광 트랙커를 게시하고 있으나, 단축 추적식으로서 태양전지판과 태양의 입사각이 이루는 각도가 수직이 되지 못하여 작동을 위한 소용 에너지 대비 발전 효율이 작고 개개 장치의 제어에 있어서 비효율적인 문제점이 있었다.

본 발명은 하나의 동력으로 태양의 고도 추종과 방위각 추종이 동시에 가능한 태양광 발전 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명은 복수열의 태양전지판을 이용한 발전시 그림자에 의한 발전 효율 저하를 막을 수 있고 가동되는 태양전지판 대비 2축 추적을 위한 구동소스를 최소화하여 발전 효율을 증대시킬 수 있는 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치를 제공하기 위한 것이다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치는, 지상 또는 건물에 고정되는 고정부(100)와;

상기 고정부(100)에 지지된 상태에서 회전프레임(300)이 태양의 방위각을 추종하도록 제1회전축(C1)을 기준으로 회전하는 회전부(200)와;

상기 회전부(200)에 의해 회전되고 복수개의 태양전지판(10)을 지지하는 회전프레임(300)과;

상기 회전프레임(300)의 상면에 돌출 설치되는 복수의 지지구(20)와;

지면에 대략 수평한 제1 회전축(C1)을 기준으로 회동되게 상기 지지구(20)에 지지되는 복수개의 태양전지판(10)과;

태양의 고도각을 추종할 수 있게 상기 태양전지판(10)을 상기 제1 회전축(C1)을 기준으로 회전시켜 상기 태양전지판(10)의 앙각(仰角, 태양전지판 법선 벡터와 지평면이 이루는 각도)을 조절하는 앙각조절장치(60);으로 구성된다.

본 발명에 따르는 경우 종래 기술의 문제점이 해결되고, 하나의 동력으로 태양의 고도 추종과 방위각 추종이 동시에 가능한 태양광 발전 장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 따른 경우 복수열의 태양전지판을 이용한 발전시 그림자에 의한 발전 효율 저하를 막을 수 있고 가동되는 태양전지판 대비 2축 추적을 위한 구동소스를 최소화하여 발전 효율을 증대시킬 수 있는 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치가 제공된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치 전체구성 측면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치 정면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치 후면 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 위치조절장치를 보이는 회전프레임 정면도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 위치조절장치를 보이는 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치 측면도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 체인으로 연결된 한 세트의 제2 회전축들.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 고정부 및 회전부 상세 단면도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 구름 바퀴 상세도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 위치조절장치 상세도.
도 10은 최본 발명의 일실시예에 따른 최대앙각 조절장치 상세도.
도 11은 제2 회전축 및 지지구 상세도.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전 장치 사시도.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 작동 예시도.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전 장치 후면도.
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전 장치 측면도.
도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전 장치 평면도.
도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전 장치 정단면도.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전 장치 중 장력제공수단 상세도.
도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전 장치 중 텐션 스프링부 상세도.

이하에서 본 발명의 일실시예에 따른 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치 전체구성 측면도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치 정면도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치 후면 사시도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 위치조절장치를 보이는 회전프레임 정면도, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 위치조절장치를 보이는 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치 측면도, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 체인으로 연결된 한 세트의 제2 회전축들을 보이는 도면이다.

도 1 내지 도 5중 하나에 도시된 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치는, 고정부(100)와 회전부(200)와 회전프레임(300)과 지지구(20)와 태양전지판(10)과 회전프레임(300)과 앙각조절장치(60)를 포함하여 구성된다.

도 1 내지 도 5중 하나에 도시된 같이, 고정부(100)는 지상 또는 건물에 고정된다. 고정부(100)는 지상 또는 지상에 설치된 프레임 또는 건물을 포함하는 인공구조물의 일부에 고정설치된다.

도 1 내지 도 5중 하나에 도시된 같이, 회전부(200)는 고정부(100)에 지지된 상태에서 회전프레임(300)이 태양의 방위각을 추종하도록 제1회전축(C1)을 기준으로 회전한다.

도 1 내지 도 5중 하나에 도시된 같이, 회전프레임(300)은 회전부(200)에 의해 회전되고 복수개의 태양전지판(10)을 지지한다. 태양전지판(10)은 지면에 대략 수평한 제1 회전축(C1)을 기준으로 회동되게 지지구(20)에 지지되는 복수개이다. 바람직하게 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 행과 복수의 열로 가로 세로 나란하게 배치된다.

도 11은 제2 회전축 및 지지구 상세도이다. 복수의 지지구(20)는 회전프레임(300)의 상면에 돌출 설치된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 제2 회전축(C2)은 제2 회전축(C2)에 부착된 구동풀리(62) 및 피동풀리(65)를 포함하며 구동풀리(62) 및 피동풀리(65)에 나선형의 와이어 가이드홈 2~3바퀴 형성되는 것이 바람직하다.

도 11에 도시된 바와 같이, 지지구(20)는 태양전지판(10)과 체결을 용이하게 하기 위해 핀통과홀리 구비된 체결브라켓(21)이 상부에 구비되고 중간 후방에 제2 회전축(C2)이 내삽되는 관통부(23)가 형성된 회전축용 브라켓(22)이 구비된다. 도 1 또는 도 11에 도시된 바와 같이, 지지구(20)의 하단은 경사형 지지판(25)에 의해 태양전지판(10)을 지면 대비 수직으로 지지한다.

도 11에 도시된 바와 같이 태양전지판(10)의 후면에 핀통과홀이 구비된 체결용 브라켓(13)이 형성되고 이것을 체결브라켓(21)과 결합된다. 도 11에 도시된 바와 같이 태양전지판(10)의 후면에 작동와이어(W2) 단부가 결합되는 홀더(14)가 구비된다.

도 1 내지 도 5중 하나에 도시된 같이, 앙각조절장치(60)는, 태양의 고도각을 추종할 수 있게 태양전지판(10)을 상기 제1 회전축(C1)을 기준으로 회전시켜 상기 태양전지판(10)의 앙각(仰角, 태양전지판 법선 벡터와 지평면이 이루는 각도)을 조절한다.

도 1 내지 도 5중 하나에 도시된 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치에 있어서, 제1 회전축(C1)과 상기 제2 회전축(C2)이 이루는 각도는 80~100°(대략 수직)이고, 제2 회전축(C2)이 지면과 이루는 각도는 80~100°(대략 수직)인 것이 발전 효율 및 태양 추적 정도 측면에서 유리하다.

도 1 또는 도 5에 도시된 바와 같이, 회전프레임(300)이 지면과 이루는 각도(A1)는 30 ~ 60°를 이루는 것이 선행하는 태양전지판의 그림자에 의한 발전 효율 저하를 막는데 유리하다.

도 1 내지 도5(참조 : 도 12)에 도시된 바와 같이 앙각조절장치(60)는, 지지구(20)에 회전가능하게 지지된 상기 제1 회전축(C1)과, 상기 제1 회전축(C1)에 부착된 구동풀리(62) 및 피동풀리(65)와, 회전프레임(300)의 회전력으로써 상기 구동풀리(62)를 회전시키는 구동와이어(W1)와, 상기 구동와이어 타측을 당기는 장력제공수단(T1)과, 피동풀리(65)를 권회한 후 양단이 상기 태양전지판(10)에 각각 고정되는 작동와이어(W2)를 포함한다.

도 1 내지 도5(참조 : 도 12) 중 하나에 도시된 바와 같이, 구동와이어(W1)는 일단이 상기 회전프레임(300)의 외부에 회전하지 않는 고정점(P1)에 고정되고, 중간부가 상기 회전프레임(300)에 위치하는 작동점(P2)에 슬라이딩 가능하게 고정된 후 상기 구동풀리(62)를 권회하고, 타단이 상기 제1 회전축(C1)을 기준으로 상기 작동점(P2)의 반대편 측 회전프레임(300)에 고정된 장력제공수단(T1)에 연결되는 것이 바람직하다.

도5(참조 : 도 12) 중 하나에 도시된 바와 같이, 고정점(P1)은 상기 회전프레임(300)에 근접하며 회전하지 않는 물체, 상기 고정부(100)의 한 지점, 또는 상기 고정점(P1)을 계절에 따라 이동시켜서 태양전지판(10)의 최대 앙각을 설정하는 최대앙각 조절장치(500) 중 하나이다.

도 1 내지 도5(참조 : 도 12) 중 하나에 도시된 바와 같이, 작동점(P2)은 상기 회전프레임(300)에 구성된 안내홈(310) 안에서 일년에 한 사이클씩 이동함으로써 상기 제1 회전축(C1)을 기준으로 하는 회전(고도 추종 회전) 각변위 및 각속도가 계절에 따라 변경된다.

도 12에 도시된 바와 같이, 구동와이어(W1)는 상기 작동점(P2)을 지난 후 구동풀리(62)를 권회하기 전에 가이드점(P3)에 슬라이딩 가능하게 고정될 수 있다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 위치조절장치 상세도이다. 도 4에 도시된 q와 같이, 작동점(P2)은 위치조절장치(400)에 의해서 상기 안내홈(310)을 따라 일년에 한 사이클씩 이동한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 위치조절장치(400)는, 작동점(P2)을 형성하며 구동와이어(W1)가 고정되는 작동고리부(410)와, 상기 작동고리부(410)가 고정되며 나사부(420a)가 형성된 로드(420)와, 상기 나사부(420a)에 외삽되고 모터(440)에 의해 고정된 위치에서 회전되는 회전너트(450)와, 회전너트(450)를 회전시키는 제2 모터(440)로 구성된다.

도 10은 최본 발명의 일실시예에 따른 앙각 조절장치 상세도이다. 최대앙각 조절장치(500)는 고정점(P1)을 계절에 따라 이동시켜서 태양전지판(10)의 최대 앙각을 설정한다. 최대앙각 조절장치(500)는 고정점(P1)을 형성하며 구동와이어(W1)가 고정되는 작동고리부(510)와, 작동고리부(510)가 고정되며 나사부(520a)가 형성된 로드(520)와, 나사부(520a)에 외삽되고 제3 모터(540)에 의해 고정된 위치에서 회전되는 회전너트(550)와, 회전너트(550)를 회전시키는 제5 모터(540)로 구성된다.

도 1 내지 도 5, 또는 도 6에 도시된 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치에 있어서, 태양전지판(10)는 회전프레임(300)을 상하로 나란하게 형성되고, 태양전지판(10)을 지지하는 각각의 제1 회전축(C1)들은 서로 평행하며 나란하게 배치된다. 구동와이어(W1)는 서로 평행하며 나란하게 배치된 한 세트의 제1 회전축(C1)들 중 하나에 제1 회전축(C1)의 구동풀리(62)를 권회한다.

이때, 구동와이어(W1)가 권회된 구동풀리(62)를 갖는 제1 회전축(C1)은 구동와이어(W1)가 권회되지 않는 다른 제1 회전축(C1)과 체인(63)으로 연결되어, 구동와이어(W1)가 권회된 구동풀리(62)를 갖는 하나의 제1 회전축(C1)이 태양의 고도각 추종을 위해 회전하면 한 세트에 속하는 다른 제1 회전축(C1)들도 같은 각속도로 회전한다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 고정부 및 회전부 상세 단면도, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 구름 바퀴 상세도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 고정부(100)와 회전부(200) 몸체는 플라스틱 사출로 제조되는 것이 바람직하다. 고정부(100)는 회전부 안치홈(130)과, 상기 회전부 안치홈(130)을 형성하는 제1 외벽부(120)와 바닥부(140), 그리고 바닥부(140) 중심에 형성된 중공의 회전축홀더(110)로 구성된다. 바닥부에는 바퀴안내홈(140a)이형성된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 회전부(200)는 회전프렝임을 경사진 상태로 지탱하기 위한 경사판(250)과 상기 경사판을 지지하는 중공의 몸통 그리고 몸통 하부에 구성되고 회전부 안치홈(130) 안에서 회전하는 내통체(220)과 중공의 몸통의 저면부(270) 중심에 돌출형성되어 제 1회전축(C1)을 형성하는 축부(210)로 구성된다.

회전부(200)의 내통체(220) 외면과 고정부(100)의 제1 외벽부(120) 내면 사이의 마찰을 줄이기 위해 내통체(220)에 회전가능하게 고정된 상태에서 고정부(100)의 제1 외벽부(120) 내면을 구름운동하는 롤러(245)를 추가로 구비할 수 있다.

작동 이해를 위한 제2 실시예 설명

이하에서 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전 장치에 대하du 서설설명한다.(이하의 설명은 주로 전술한 일실시예에 따른 태양광 발전 장치의 작동의 명확한 이해를 위한 것이다.) 도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전 장치 사시도, 도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 작동 예시도, 도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전 장치 후면도, 도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전 장치 측면도, 도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전 장치 평면도, 도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전 장치 정단면도, 도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전 장치 중 장력제공수단 상세도, 도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전 장치 중 텐션 스프링부 상세도이다.

도 12 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 태양광 발전 장치는 태양전지판(10)과 지지구(20)와 회전판(30)과 고정판(40)과 구동수단(50)과 연관부(60)를 포함하여 구성된다. 태양전지판(10)은 솔라셀이 상면에 구비된다. 사가판 형상임이 유리하지만 형상이 그것에 제한 되는 것은 아니다. 솔라셀은 공지의 솔라셀이 사용될 수 있다.

지지구(20)는 회전판(30)에 고정된 상태에서 상기 태양전지판(10)을 지지하되 태양전지판(10)이 태양의 고도를 추종할 수 있게 제1 회전축(C1)으로 회전(고도 추종 회전 : R1)가능하게 지지한다. 도시된 실시예에서 바 형상으로 기술되었지만 이 형상에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게 도 1에 도시된 바와 같이 2개의 지지기둥으로 구성되될 수 있고, 도 11에 도시된 바와 같이, 후방에 관통홀(21a)이 형성된 브라켓(21)이 장착되어 제1 회전축(C1)의 장착 삽입을 용이하게 할 수 있다.

도 12 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 태양광 발전 장치에 있어서, 회전판(30)은, 태양전지판(10)이 태양의 방위각을 추종할 수 있게 구동모터(M)에 의해 제2 회전축(C2)으로 회전(방위각 추종 회전 : R2)되고 상기 지지구(20)가 고정되며 지면에 이격되어(대략 수평하게) 설치된다. 고정판(40)은 회전판(30)을 회전가능하게 지지한다. 회전판(30)과 고정판(40)의 세부 구성에 대하여 후술한다.

도 12 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 태양광 발전 장치에 있어서, 구동수단(50)은 고정판(40)에 지지된 상태에서 상기 회전판(30)을 회전시킨다. 구동수단(50)은 도 1과 같이 회전판(30)의 외주면에 형성된 기어를 회전시키는 구동기어를 갖는 모터 등일 수 있으며 공지된 여러 기어로 구성된 감속 수단을 귑할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이 구동수단(50)은 회전판(30)의 제2 외벽부(32) 내주면에 형성된 기어를 회전시키는 모터에 연결된 기어 또는 감속수단(감속기) 일 수 있다.

도 12 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 태양광 발전 장치에 있어서, 연관부(60)는 회전판(30)의 회전 동력으로 태양전지판(10)을 상기 제1 회전축(C1)을 중심으로 회전시키는 구성을 갖는다. 제1 회전축(C1)과 상기 제2 회전축(C2)이 이루는 각도는 80~100°이고, 제2 회전축(C2)이 지면과 이루는 각도는 80~100°인 것이 바람직하다. 이는 대략 회전판(30)이 지면과 평행하고 제2 회전축(C2)이 회전판(30)과 수직을 이루며 제1 회전축(C1)이 회전판(30) 또는 지면과 대략 평행한 범위를 수치한정한 것으로 이범위에서 장치를 구성하는 것이 여러 측면에서 유리한다.

제2 실시에에 있어서, 연관부(60)는, 지지구(20)에 회전가능하게 지지된 상기 제1 회전축(C1)과, 제1 회전축(C1)에 부착된 구동풀리(62) 및 피동풀리(65)와, 고정판(40)의 한 지점(P1)이 고정되고 상기 회전판(30)의 반경이 다른 제2, 제3 지점(P2, P3)에 슬라이딩 가능하게 고정된 후 상기 구동풀리(52)를 권회하고 장력제공수단(T1)에 연결되어 장력을 제공받는 구동와이어(W1)와, 제1 회전축(C1)을 기준으로 상기 고정판의 한지점(P1)의 반대측에 위치하며 상기 구동와이어(W1)를 당기는 장력제공수단(T1)과, 피동풀리(65)를 권회한 후 양단이 상기 태양전지판(10)에 각각 고정되는 작동와이어(W2)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

도 12 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 태양광 발전 장치에 있어서, 구동와이어(W1)가 고정되는 회전판(30)의 두 지점 중 반경이 다른 지점(P3)의 반경보다 큰 제2 지점(P2)는 회전판(30)에 구성된 안내홈(25) 안에서 일년에 한 사이클씩 이동함으로써 제1 회전축(C1)을 기준으로 하는 회전(고도 추종 회전 : R1)량이 계절에 따라 변경되는 것이다.

'하지' 때 제2 지점(P2, 회전판의 외측 반경부위에 에 있음)를 더욱(춘, 추분 때보다) 제3 지점(거의 회전판의 중심 근처에 있음)으로부터 멀어지게 이동시켜, 태양전지판의 제1 회전축으로 중심으로 한 회전[고도 추정 회전(R2)]의 각변위 및 각속도를 크게 할 수 있다. '동지' 때 제2 지점(P2, 회전판의 외측 반경부위에 에 있음)는 더욱(춘, 추분 때보다) 제3 지점(거의 회전판의 중심 근처에 있음)으로부터 각까이 이동시켜 태양전지판의 제1 회전축(C1)으로 중심으로 한 회전[고도 추정 회전(R2)]의 각변위 및 각속도를 작게 할 수 있다.

도 12 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 태양광 발전 장치에 있어서, 구동와이어(W1)는 상기 구동풀리(62)를 권회한 후 제1 회전축(C1)을 기준으로 상기 회전판(30)의 제3 지점(P3)의 반대측에 위치한 제4 지점(P4)에 슬라이딩 가능하게 고정되고, 그 다음에 상기 장력제공수단(T1)에 고정되는 것이 바람직하다. 바람직하게 장력제공수단(T1)은 나선형(Spiral Type)를 포함하며 회전판(30)에 설치된다.

도 12 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 태양광 발전 장치에 있어서, 피동풀리(65)는 구동풀리(62) 양측에 각각 구비되고, 작동와이어(W2)에 텐션을 부여하고 길이를 조절할 수 있는 텐션 스프링부(80)을 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 텐션 스프링부(80)는 도 3에 도시된 바와 같이 피동풀리(65)와 태양전지판 후면 고리부 사이의 와이어를 절단하여 그 절단된 부위에 개재된다.

도 18에 도시된 바와 같이, 고정판(40)과 회전판(30)은 플라스틱 사출로 제조되고; 고정판(40)은, 회전판 안치홈(41)과, 상기 회전판 안치홈(41)을 형성하는 'ㄷ' 단면 형상의 제1 외벽부(42)와 저면부(43), 그리고 평판부(45)로 구성된다. 도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전 장치 중 텐션 스프링부 상세도이다. 도 18에 도시된 바와 같이, 텐션 스프링부(80)는, 중공의 길이조절박스(83)와, 길이조절박스(83) 안에서 슬라이딩 하는 중공의 스프링박스(82)와, 길이조절박스(83) 내부 일측면에 지지된 후 상기 스프링박스(82)의 일측면을 통과하고 타단에 스프링 지지편(84)가 형성된 스프링축(89)과, 일측면은 상기 스프링박스(82)의 일측면에 지지되고 타측면은 스프링 지지편(84)에 의해 지지되는 스프링(85)과, 길이조절박스(83)의 일측면에 고정된 길이조절 나사볼트(86)와, 길이조절 나사볼트(86)에 체결된 길이조절 나사너트(87)와, 스프링박스(82)의 타측면에 형성된 연결고리(81)로 구성된다.

이하에서 본 발명의 제2 실시예에 따른 장치의 작용을 설명한다. 도 13은 본 발명의 작용을 설명하는 도면이다. 1. 태양 전지판은 태양과 정면으로 배치되어야 Energy를 많이 받을 수 있다. 2. 태양은 오전에 동쪽에서 떠서 12시에 남중하고 서쪽으로 진다. 3. 태양 전지판이 태양을 향하여 동서로 회전하게 모터 시계를 정착한다. 4. 태양의 위치에 따라 태양의 고도가 달라지므로 전지판의 각도를 조절하여야 한다. 5. 회전판에 그림과 같이 와이어를 연결하면 시간에 따라 와이어의 길이가 달라진다. 6. 그림과 같이 와이어는 구동풀리(62)를 회전시킨다. 7. 같은 제1 회전축에 연결되어 있는 피동풀리(65)가 회전하므로 FH, HG의 길이가 달라지므로 태양전지판(10)의 각도를 자동으로 움직일 수 있다. 8. P2의 위치를 조절하여 P2P3의 길이가 조절되면 P1P2+P2P3의 길이가 계절에 따라 별표에 따른 각속도가 달라짐을 조절할 수 있다. 9. one chip micoprosesor를 이용 매월 1회씩 태양 남중시에 P2의 위치와 P1의 남중시의 기울기와 시계 모터의 속도를 조절한다.

계절에 따른 남중고도

위도 → A, 자전기울기 → B

하지 → 90°-(A - B)→ 90° -(38° - 23.5°) → 75.5°

춘분, 추분 → 90° - A → 90° - 38° → 52°

동지 → 90° - (A + B) → 90° - (38° + 23.5°) → 28.5°

계절에 따른 일조 시간

· 위도 - A

· 자전기울기

	하지	춘분, 추분	동지
(AB) 계절에 따른 남중고도	90°-(A-B) 한국 90°-(38°-23.5°)-75.5°	90°-A → 90°-38° → 52°	90°-(A + B)→ 90°-(38° +23.5°)→ 28.5°
일출에서 남중시간 남중에서 일몰시간	7h 22m →7.36HR	6HR	4h 32m→4.53HR
일출에서 남중 남중에서 일몰시 사이의 각도의 변화 (서울기준)	90°-14.5° →75.5°	90°-38° →52°	90°-61.5° →28.5°
각 속도(θ/hr)시간 당	75.5/7.36→10.3°	52/6→8.6°	28.5/4.53→6.3°
남중시간	12.35	12.30	12.30

본 발명은 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명됐지만, 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 이하의 특허청구범위에 의하여 정하여지는 것으로 본 발명과 균등 범위에 속하는 다양한 수정 및 변형을 포함할 것이다.

아래의 특허청구범위에 기재된 도면부호는 단순히 발명의 이해를 보조하기 위한 것으로 권리범위의 해석에 영향을 미치지 아니함을 밝히며 기재된 도면부호에 의해 권리범위가 좁게 해석되어서는 안될 것이다.

20 : 지지구 60 : 앙각조절장치
62 : 구동풀리 63 : 체인
65 : 피동풀리 100 : 고정부
200 : 회전부 300 : 회전프레임
310 : 안내홈 400 : 위치조절장치
410 : 작동고리부 420 : 로드
420a : 나사부 440 : 제2 모터
450 : 회전너트 500 : 최대앙각 조절장치
510 : 작동고리부 520 : 로드
520a : 나사부 540 : 제3 모터
550 : 회전너트
A1 : 회전프레임과 지면이 이루는 각도 C1 : 제1회전축
C2 : 제2 회전축 P1 : 고정점
P2 : 작동점 P3 : 가이드점
T1 : 장력제공수단 W1 : 구동와이어
W2 : 작동와이어

Claims

지상 또는 건물에 고정되는 고정부(100)와;
상기 고정부(100)에 지지된 상태에서 회전프레임(300)이 태양의 방위각을 추종하도록 제1회전축(C1)을 기준으로 회전하는 회전부(200)와;
상기 회전부(200)에 의해 회전되고 복수개의 태양전지판(10)을 지지하는 회전프레임(300)과;
상기 회전프레임(300)의 상면에 돌출 설치되는 복수의 지지구(20)와;
지면에 대략 수평한 제1 회전축(C1)을 기준으로 회동되게 상기 지지구(20)에 지지되는 복수개의 태양전지판(10)과;
태양의 고도각을 추종할 수 있게 상기 태양전지판(10)을 상기 제1 회전축(C1)을 기준으로 회전시켜 상기 태양전지판(10)의 앙각(仰角, 태양전지판 법선 벡터와 지평면이 이루는 각도)을 조절하는 앙각조절장치(60);으로 구성되는 것을 특징으로 하는 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 회전축(C1)과 상기 제2 회전축(C2)이 이루는 각도는 80~100°이고,
상기 제2 회전축(C2)이 지면과 이루는 각도는 80~100°인 것을 특징으로 하는 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치.
제1항에 있어서,
상기 회전프레임(300)이 지면과 이루는 각도(A1)는 30 ~ 60°를 이루는 것을 특징으로 하는 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치.
제1항에 있어서,
상기 앙각조절장치(60)는,
상기 지지구(20)에 회전가능하게 지지된 상기 제1 회전축(C1)과,
상기 제1 회전축(C1)에 부착된 구동풀리(62) 및 피동풀리(65)와,
상기 회전프레임(300)의 회전력으로써 상기 구동풀리(62)를 회전시키는 구동와이어(W1)와,
상기 구동와이어 타측을 당기는 장력제공수단(T1)과,
상기 피동풀리(65)를 권회한 후 양단이 상기 태양전지판(10)에 각각 고정되는 작동와이어(W2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치.
제4항에 있어서,
상기 구동와이어(W1)는,
일단이 상기 회전프레임(300)의 외부에 회전하지 않는 고정점(P1)에 고정되고,
중간부가 상기 회전프레임(300)에 위치하는 작동점(P2)에 슬라이딩 가능하게 고정된 후 상기 구동풀리(62)를 권회하고,
타단이 상기 제1 회전축(C1)을 기준으로 상기 작동점(P2)의 반대편 측 회전프레임(300)에 고정된 장력제공수단(T1)에 연결되는 것을 특징으로 하는 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치.
제5항에 있어서,
상기 고정점(P1)은 상기 회전프레임(300)에 근접하며 회전하지 않는 물체, 상기 고정부(100)의 한 지점, 또는 상기 고정점(P1)을 계절에 따라 이동시켜서 태양전지판(10)의 최대 앙각을 설정하는 최대앙각 조절장치(500) 중 하나이고,

상기 작동점(P2)은 상기 회전프레임(300)에 구성된 안내홈(310) 안에서 일년에 한 사이클씩 이동함으로써 상기 제1 회전축(C1)을 기준으로 하는 회전(고도 추종 회전) 각변위 및 각속도가 계절에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치.
제6항에 있어서,
상기 구동와이어(W1)는 상기 작동점(P2)을 지난 후 구동풀리(62)를 권회하기 전에 가이드점(P3)에 슬라이딩 가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치.
제6항에 있어서,
상기 작동점(P2)은 위치조절장치(400)에 의해서 상기 안내홈(310)을 따라 일년에 한 사이클씩 이동하며,
상기 위치조절장치(400)는,
작동점(P2)을 형성하며 구동와이어(W1)가 고정되는 작동고리부(410)와,
상기 작동고리부(410)가 고정되며 나사부(420a)가 형성된 로드(420)와,
상기 나사부(420a)에 외삽되고 모터(440)에 의해 고정된 위치에서 회전되는 회전너트(450)와,
상기 회전너트(450)를 회전시키는 제2 모터(440)로 구성되는 것을 특징으로 하는 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치.
제6항에 있어서,
상기 고정점(P1)을 계절에 따라 이동시켜서 태양전지판(10)의 최대 앙각을 설정하는 최대앙각 조절장치(500)
고정점(P1)을 형성하며 구동와이어(W1)가 고정되는 작동고리부(510)와,
상기 작동고리부(510)가 고정되며 나사부(520a)가 형성된 로드(520)와,
상기 나사부(520a)에 외삽되고 제3 모터(540)에 의해 고정된 위치에서 회전되는 회전너트(550)와,
상기 회전너트(550)를 회전시키는 제5 모터(540)로 구성되는 것을 특징으로 하는 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 태양전지판(10)는 회전프레임(300)을 상하로 나란하게 형성되고, 상기 태양전지판(10)을 지지하는 각각의 제1 회전축(C1)들은 서로 평행하며 나란하게 배치되고,
상기 구동와이어(W1)는 서로 평행하며 나란하게 배치된 한 세트의 제1 회전축(C1)들 중 하나에 제1 회전축(C1)의 구동풀리(62)를 권회하고,
구동와이어(W1)가 권회된 구동풀리(62)를 갖는 제1 회전축(C1)은 구동와이어(W1)가 권회되지 않는 다른 제1 회전축(C1)과 체인(63)으로 연결되어,
구동와이어(W1)가 권회된 구동풀리(62)를 갖는 하나의 제1 회전축(C1)이 태양의 고도각 추종을 위해 회전하면 한 세트에 속하는 다른 제1 회전축(C1)들도 같은 각속도로 회전하는 것을 2축 추적식 고효율 태양광 발전 장치.