KR20120021493A - 추적식 태양광발전 트랙커장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 상단에 안착홈(14)을 갖추고서, 지면에 고정되는 지지대(10)와; 저면에 회전축(23)을 갖추고서, 지지대(10)의 안착홈(14)에 회전축(23)이 얹혀지며, 상면에 태양전지판(70)이 설치되는 설치대(20)와; 지지대(10)와 설치대(20)의 좌우측에 힌지를 매개로 설치되며 적어도 하나 이상이 동작신호에 의해 작동제어되어 설치대(20)를 승하강시키는 승강유닛(30)을 포함하여 된 것으로서, 동서방향으로 이동되는 태양을 자동으로 추종할 수 있도록 하여 태양전지판의 집광효율을 높일 수 있고, 강풍으로부터 태양전지판이 날아가 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

Description

추적식 태양광발전 트랙커장치{The Track Style Sunlight Production Of Electric Power System}

본 발명은 추적식 태양광발전 트랙커장치에 관한 것으로, 이를 좀 더 상세히 설명하면, 태양을 자동으로 추종할 수 있도록 하여 태양전지판의 집광효율을 높이고, 강풍으로부터 태양전지판이 날아가 손상되는 것을 방지할 수 있도록 된 추적식 태양광발전 트랙커장치에 관한 것이다.

일반적으로 태양광발전은 태양으로부터 전달되는 복사 열에너지를 이용하는 태양열기술과 구분되며, 태양광을 이용한 발전은 무한한 청정에너지를 이용한 것으로 별도의 에너지나 구동원이 불필요하고 시공이 간단하며 환경문제에 따른 설치 제한에 영향을 받지 않는 이점이 있다.

하지만, 상기 태양광발전은 발전량이 일조시간에 좌우되고, 대전력을 얻기 위해서는 많은 태양광 발전모듈이 필요하며, 상용전력에 비해 고가라는 단점이 있다.

상기 태양광발전의 경우 발전효율을 극대화하기 위해서는 태양의 직사광선이 항상 태양광발전모듈의 전면에 수직으로 입사할 수 있도록 동력 또는 기기조작을 통하여 태양의 위치를 추적해 가는 태양광추적식장치와, 계절 또는 월별로 태양광발전모듈의 상하위치가 변화되는 반고정식장치와, 태양광의 고도에 상관없이 위치가 고정되는 고정식장치가 있다.

이러한 상기 태양광발전장치는 쉽고 간편하게 태양광을 집광하여 전기를 얻을 수 있다는 장점은 있지만, 그 구조가 상대적으로 복잡하고, 위치고정이 정확하게 이루어지지 않는 문제가 있으며, 특히 강풍에 대한 지지력이 약하여 설정된 태양 추적각도를 유지하기 어려웠다.

또한, 태양은 지역의 위도에 따라 정중(正中)에 위치하는 시간이 각각 달라지는데 종래의 태양광발전장치의 경우 작업자가 일일이 수동으로 조작하여 태양의 정중(正中)과 태양광발전모듈 간의 최적의 집광상태를 맞춰야 하는 불편함이 있어, 이러한 문제를 해소하기 위한 연구가 활발히 진행 중이였다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 태양을 자동으로 추종할 수 있도록 하여 태양전지판의 집광효율을 높이고, 타이머를 통해 태양의 정중에 위치시 태양전지판이 정확하게 대응되도록 하여 태양으로부터 충분한 광량을 조사받을 수 있도록 함은 물론 이를 통해 발전효율을 극대화시킬 수는 추적식 태양광발전 트랙커장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

상단에 안착홈을 갖추고서, 지면에 고정되는 지지대와;

저면에 회전축을 갖추고서, 지지대의 안착홈에 회전축이 얹혀지며, 상면에 태양전지판이 설치되는 설치대와;

지지대와 설치대의 좌우측에 힌지를 매개로 설치되며 적어도 하나 이상이 동작신호에 의해 작동제어되어 설치대를 승하강시키는 승강유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 태양전지판의 상면에는 태양의 위치를 감지하여 제어부로 감지신호를 출력하는 솔라감지센서가 보강 구비된다.

또한, 상기 지지대의 상면에는 안착홈에 인접하게 배치되어 동작신호를 입력받아 안착홈에 얹혀진 회전축을 고정 및 해제하는 로킹장치가 보강 구비된다.

또한, 상기 로킹장치는, 회전축의 외면을 감싸는 후크와, 제어부로부터 동작신호를 입력받아 후크를 인입 및 인출하는 솔레노이드로 구성된다.

또한, 상기 제어부에 의해 승강유닛이 동작제어되도록 설정된 시간의 흐름에 따라 제어부에 신호를 출력하는 타이머가 더 보강 구비된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명은, 솔라감지센서와 승강유닛을 통해 동서방향으로 이동되는 태양을 자동으로 추종할 수 있도록 하여 태양전지판의 집광효율을 높일 수 있다.

또한, 타이머에 위도에 따른 태양의 정중에 위치시간을 설정하여 줌으로서, 태양의 정중에 위치시 태양전지판이 정확하게 대응되도록 하여 태양으로부터 충분한 광량을 조사받을 수 있도록 함은 물론 이를 통해 발전효율을 극대화시킬 수 있다.

또한, 제어반의 제어부에 태양광발전소에 설치된 풍속계를 전기적으로 연결시켜 줌으로서, 태풍과 같은 고속의 강풍이 일더라도 설치대가 자동으로 수평상태를 유지토록 제어하여 강풍으로부터 태양전지판이 날아가 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 추적식 태양광발전 트랙커장치의 결합사시도와 분해사시도 및 우측면도.
도 4는 본 발명에 따른 추적식 태양광발전 트랙커장치에서 각 구성요소 간의 상호연관관계를 도시한 블록도.
도 5는 본 발명에 따른 추적식 태양광발전 트랙커장치에서 로킹장치의 동작관계를 도시한 도면.
도 6 내지 도 7은 본 발명에 따른 추적식 태양광발전 트랙커장치의 작동관계도면.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 추적식 태양광발전 트랙커장치의 결합사시도와 분해사시도 및 우측면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 추적식 태양광발전 트랙커장치에서 각 구성요소 간의 상호연관관계를 도시한 블록도이며, 도 5는 본 발명에 따른 추적식 태양광발전 트랙커장치에서 로킹장치의 동작관계를 도시한 도면이다.

상기 본 발명에 따른 추적식 태양광발전 트랙커장치는, 상단에 안착홈(14)을 갖추고서, 지면에 고정되는 지지대(10)와; 저면에 회전축(23)을 갖추고서, 지지대(10)의 안착홈(14)에 회전축(23)이 얹혀지며, 상면에 태양전지판(70)이 설치되는 설치대(20)와; 지지대(10)와 설치대(20)에 힌지를 매개로 좌우에 나란히 설치되며 적어도 하나 이상이 동작신호에 의해 작동제어되어 설치대(20)를 승하강시키는 다수개의 승강유닛(30)으로 구성되며, 이를 도 1 내지 도 3과 같이 도시하였다.

본 실시 예의 경우 상기 지지대(10)는 제1지지부재(11)와; 제1지지부재(11)의 후방에 배치되며, 제1지지부재(11) 보다는 상대적으로 높게 형성된 제2지지부재(12); 및 제1지지부재(11)와 제2지지부재(12)를 상호 연결하는 보강대(13)로 구성된다.

그리고, 상기 제1지지부재(11)와 제2지지부재(12)의 상면에는 안착홈(14)이 일체형으로 형성되며, 안착홈(14)에는 저면에 회전축(23)을 갖춘 설치대(20)가 안착되고, 특히, 상기 지지대(10)의 상면 즉, 안착홈(14)에 인접하게는 로킹장치(60)가 설치고정되며, 로킹장치(60)는 이후에 상세히 설명한다.

또한, 상기 보강대(13)에는 승강유닛(30)의 외면을 감싸 고정하고 있는 클램프(34)를 축 고정하는 힌지가 설치된다.

본 실시 예의 경우 지지대(10)를 경사진 형태로 제작하고 있으나 이는 하나의 실시 예에 불과하며 필요에 따라 다양한 형상으로 변형실시 할 수 있다.

상기 설치대(20)는 한 쌍의 세로바(21)와; 세로바(21)의 상면에 길이방향을 따라 배치되는 다수개의 가로바(22)로 구성되되, 세로바(21)의 저면에는 안착홈(14)에 얹혀지는 회전축(23)이 대응되게 설치되고, 세로바(21)의 외면에는 승강유닛(30)의 로드(32)를 축 고정하는 힌지가 설치된다.

그리고, 상기 설치대(20)의 상면에는 빛에너지를 전기에너지로 변환시켜주는 태양전지판(70)이 설치고정된다.

본 실시 예의 경우 상기 태양전지판(70)의 상면에는 태양의 위치를 감지하여 제어부(42)로 감지신호를 출력하는 솔라감지센서(50)가 보강 구비되며, 상기 솔라감지센서(50)는 공지의 태양광추적센서이다.

따라서, 상기와 같이 태양전지판(70)에 솔라감지센서(50)를 설치하여 줌으로서, 시간의 흐름에 따라 태양의 위치가 변하더라도 태양전지판(70)이 항상 정확하게 추종되도록 할 수 있기 때문에 발전효율을 극대화시켜줄 수 있다.

지지대(10)와 설치대(20)에 힌지를 매개로 좌우에 나란히 설치되며 적어도 하나 이상이 동작신호에 의해 작동제어되어 설치대(20)를 승하강시키는 다수개의 승강유닛(30)은, 공지의 엑츄에이터로서, 외면에 클램프(34)를 갖추고서, 보강대(13)의 힌지에 축 고정되는 본체(31)와; 일단이 본체(31)의 내부에 승강가능하게 설치되고, 타단이 세로바(21)의 힌지에 축 고정되는 로드(32)와; 로드(32)를 강제로 승하강시키는 모터(33)로 구성되며, 이를 도 3과 같이 도시하였다.

상기 승강유닛(30)은 지지대(10)를 기준으로 좌우에 각각 2쌍이 설치되고, 제어부(42)의 동작신호에 의해 승하강된다.

본 실시 예의 경우 승강유닛(30)을 엑츄에이터로 기재하고 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 승강유닛(30)과 같이 승하강되는 구조, 예를 들면 유압실린더, 랙?피니언, 모터에 의해 정역회전되는 스크류 등과 같은 승강기능이 구비된 것이라면 얼마든지 변형실시 가능하다.

상기 지지대(10)에는 전원을 ON/OFF제어하는 스위치부(41)와; 스위치부(41)에 의해 동작제어되어 좌우에 설치된 다수개의 승강유닛(30)의 모터(33)를 동작제어하는 제어부(42)를 갖춘 제어반(40)이 설치된다.

또한, 상기 지지대(10) 또는 제어반(40)에는 설정된 시간의 흐름에 따라 제어부(42)에 의해 승강유닛(30)이 동작제어되도록 제어부(42)에 출력신호를 전달하는 타이머(43)가 설치된다.

상기 타이머(43)를 좀 더 상세히 설명하면, 일반적으로 태양은 지역의 위도에 따라 정중(正中)에 위치하는 시간이 각각 다른데, 이러한 위도에 따른 시간편차를 작업자가 타이머(43)에 설정하여 태양의 정중에 위치시 태양과 태양전지판(70)이 정확하게 대응되도록 제어할 수 있게 되는 것이다.

상기 지지대(10)의 상면에는 안착홈(14)에 인접하게 배치되어 동작신호를 입력받아 안착홈(14)에 얹혀진 회전축(23)을 고정 및 해제하는 다수개의 로킹장치(60)가 설치되며, 로킹장치(60)는 회전축(23)의 외면을 감싸는 후크(61)와; 제어부(42)로부터 동작신호를 입력받아 후크(61)를 인입 및 인출하는 솔레노이드(62)로 구성된다.

본 실시 예의 경우 지지대(10)의 안착홈(14)에 인접하게 설치된 로킹장치(60)는 설치대(20)가 수평상태에 배치되어 있을 때는 회전축(23)을 모두 고정하고 있지만, 태양의 위치에 따라 설치대(20)를 승강시켜야 할 경우, 예를 들면, 지지대(10)의 우측에 설치된 승강유닛(30)의 로드(32)가 승강하는 경우에는 우측 회전축(23)을 고정하고 있는 로킹장치(60)의 후크(61)가 솔레노이드(62)에 의해 인입되어 우측 회전축(23)의 고정상태를 소정의 시간 동안 해제하게 되고, 이때 우측 승강유닛(30)의 로드(32)는 모터(33)에 의해 동작제어되어 설치대(20)를 상 방향으로 들어올리게 되며, 소정의 시간이 경과한 이후에는 제어부(42)의 작동신호에 의해 솔레노이드(62)가 동작되어져 후크(61)가 원상으로 회복하게 된다.

한편, 구체적으로 도시하지는 아니하였지만, 제어반(40)의 제어부(42)는 태양광발전소(미도시)에 설치된 풍속계(미도시)와 상호 전기적으로 연결될 수 있다.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 풍속계(미도시)에 의해 감지된 신호가 제어부(42)로 전달되면 제어부(42)는 태양전지판(70)이 부착된 설치대(20)의 수평상태가 유지되도록 좌우에 설치된 승강유닛(30)을 동작제어하게 되고, 안착홈(14)에 회전축(23)이 얹혀질 때에 회전축(23)은 후크(61)를 솔레노이드(62) 방향으로 밀면서 안착홈(14)에 안착되며, 솔레노이드(62) 방향으로 밀려 있던 후크(61)는 솔레노이드(62)의 내부에 설치된 스프링(미도시)에 의해 탄발되어 회전축(23)의 외면을 감싸 고정하게 되며, 이러한 일련의 과정을 도 4 내지 도 5와 같이 도시하였다.

따라서, 태풍과 같이 고속의 강풍이 불더라도 상기와 같은 구성을 통해 강풍으로부터 태양전지판(70)이 날아가 손상되는 것을 원천적으로 방지할 수 있게 되는 것이다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이 지지대(10)의 상면에 설치대(20)가 수평상태를 유지하고 있는 상태에서 동쪽(좌측)으로부터 태양이 떠오르게 되면, 이를 솔라감지센서(50)가 감지하여 감지신호를 제어반(40)의 제어부(42)로 전달하게 된다.

상기 솔라감지센서(50)로부터 감지신호를 전달받은 제어부(42)는 지지대(10)의 우측에 배치된 승강유닛(30) 및 설치대(20)의 우측회전축(23)을 감싸 고정하고 있는 로킹장치(60)를 동작제어하게 되며, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 상기 제어부(42)에 의해 동작제어되는 로킹장치(60)의 경우 우측 회전축(23)을 감싸고 있는 후크(61)가 솔레노이드(62)에 의해 후퇴되어져 고정상태가 해제되고, 이때 우측 승강유닛(30)의 모터(33)에 의해 로드(32)가 서서히 승강하게 되면서 설치대(20)의 저면을 밀어 올리게 되며, 이와 아울러 솔레노이드(62)에 후방으로 후퇴되어 있던 후크(61)는 소정의 시간이 흐름에 따라 다시 원상태로 회복된다.

상기와 같이 태양과 태양전지판(70)이 상호 대응되도록 맞춰준 상태에서 태양전지판(70)에 설치된 솔라감지센서(50)는 앞서 언급한 바와 같이 태양 빛 또는 태양 빛에 의해 생긴 그늘을 감지하여 감지신호를 제어부(42)로 출력하게 되고, 제어부(42)는 솔라감지센서(50)로부터 감지신호를 수신받아 지지대(10)의 우측에 설치된 승강유닛(30)의 모터(33)를 역으로 회전시켜 설치대(20)의 우측 저면을 밀고 있던 로드(32)가 본체(31)의 내부로 서서히 인입되도록 한다.

그리고, 태양이 황도를 따라 이동함에 따라 태양전지판(70)이 배치된 설치대(20) 역시 우측의 승강유닛(30)에 함께 축 회전되고, 이때 태양이 정중(正中)에 위치하게 되면 설치대(20)는 비로소 지지대(10)의 상면에 수평상태로 배치되게 된다.

특히, 상기 설치대(20)의 우측 회전축(23)이 지지대(10)의 우측 안착홈(14)에 얹혀질 때에 회전축(23)은 후크(61)를 솔레노이드(62) 방향으로 밀면서 안착홈(14)에 안착되며, 솔레노이드(62) 방향으로 밀려 있던 후크(61)는 솔레노이드(62)의 내부에 설치된 스프링(미도시)에 의해 탄발되면서 회전축(23)의 외면을 감싸 고정하게 된다.

그리고, 상기 태양이 정중(正中)을 지나 서쪽으로 서서히 이동하게 되면 앞서 언급한 과정의 역순으로 동작이 이루어지기 때문에 이에 대한 구체적인 설명은 생략하며, 이를 도 6 내지 도 7과 같이 도시하였다.

한편, 상기 지지대(10) 또는 제어반(40)에는 제어부(42)에 의해 승강유닛(30)이 동작제어되도록 설정된 시간의 흐름에 따라 제어부(42)에 신호를 출력하는 타이머(43)가 설치된다.

상기 타이머(43)의 경우 일반적으로 태양은 지역의 위도에 따라 정중(正中)에 위치하는 시간이 각각 다른데, 이러한 위도에 따른 시간편차를 작업자가 타이머(43)에 설정하므로써, 태양의 정중에 위치시 태양전지판(70)이 정확하게 대응되도록 하여 태양으로부터 충분한 광량을 조사받을 수 있으며, 이를 통해 발전효율을 극대화시켜 줄 수 있게 되는 것이다.

한편, 구체적으로 도시하지는 아니하였지만, 제어반(40)의 제어부(42)에는 태양광발전소(미도시)에 설치된 풍속계와 상호 전기적으로 연결될 수 있는데, 이를 좀 더 상세히 설명하면, 풍속계에 의해 감지된 신호가 제어부(42)로 전달되면 제어부(42)는 태양전지판(70)이 부착된 설치대(20)의 수평상태가 유지되도록 좌우에 설치된 승강유닛(30)을 동작제어하게 되고, 안착홈(14)에 회전축(23)이 얹혀질 때에 회전축(23)은 후크(61)를 솔레노이드(62) 방향으로 밀면서 안착홈(14)에 안착되며, 솔레노이드(62) 방향으로 밀려 있던 후크(61)는 솔레노이드(62)의 내부에 설치된 스프링(미도시)에 의해 탄발되어 회전축(23)의 외면을 감싸 고정하게 된다.

따라서, 태풍과 같이 고속의 강풍이 불더라도 상기와 같은 구성을 통해 강풍으로부터 태양전지판(70)이 날아가 손상되는 것을 원천적으로 방지할 수 있게 되는 것이다.

본 실시 예의 경우 최적의 집광효율을 획득하기 위해 타이머(43)와 솔라감지센서(50)를 각각 적용하여 실시하거나 또는 동시에 적용하여 함께 실시할 수 있다.

본 발명은 기재된 구체적인 실시 예에 대해서만 상세하게 설명되어 있지만, 본 발명의 기술사상범위 내에서 다양하게 변형 및 수정할 수 있음은 당업자에게 있어서 당연한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10: 지지대 20: 설치대 30: 승강유닛
40: 제어반 43: 타이머 50: 솔라감지센서
60: 로킹장치 70: 태양전지판

Claims (6)

1. 상단에 안착홈(14)을 갖추고서, 지면에 고정되는 지지대(10)와;
   저면에 회전축(23)을 갖추고서, 지지대(10)의 안착홈(14)에 회전축(23)이 얹혀지며, 상면에 태양전지판(70)이 설치되는 설치대(20)와;
   지지대(10)와 설치대(20)의 좌우측에 힌지를 매개로 설치되며 적어도 하나 이상이 동작신호에 의해 작동제어되어 설치대(20)를 승하강시키는 승강유닛(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 추적식 태양광발전 트랙커장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 지지대(10)에는, 전원을 ON/OFF제어하는 스위치부(41)와, 스위치부(41)에 의해 동작제어되어 좌우에 설치된 승강유닛(30)의 모터(33)를 동작제어하는 제어부(42)를 갖춘 제어반(40)이 보강 구비되는 것을 특징으로 하는 추적식 태양광발전 트랙커장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 태양전지판(70)의 상면에는 태양의 위치를 감지하여 제어부(42)로 감지신호를 출력하는 솔라감지센서(50)가 보강 구비되는 것을 특징으로 하는 추적식 태양광발전 트랙커장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 지지대(10)의 상면에는 안착홈(14)에 인접하게 배치되어 동작신호를 입력받아 안착홈(14)에 얹혀진 회전축(23)을 고정 및 해제하는 로킹장치(60)가 보강 구비되는 것을 특징으로 하는 추적식 태양광발전 트랙커장치.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 로킹장치(60)는, 회전축(23)의 외면을 감싸는 후크(61)와, 제어부(42)로부터 동작신호를 입력받아 후크(61)를 인입 및 인출하는 솔레노이드(62)로 구성된 것을 특징으로 하는 추적식 태양광발전 트랙커장치.
   
6. 제 2항에 있어서,
   상기 제어부(42)에 의해 승강유닛(30)이 동작제어되도록 설정된 시간의 흐름에 따라 제어부(42)에 신호를 출력하는 타이머(43)가 더 보강 구비되는 것을 특징으로 하는 추적식 태양광발전 트랙커장치.
   

Images