KR20120097777A - 태양위치 추적장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 태양위치 추적장치는, 베이스와, 이 베이스에 회전 가능하게 지지되는 제1축과, 제1축과 직교하게 설치되는 하나 또는 그 이상의 제2축과, 제2축에 지지되게 설치되어 제2축을 중심으로 좌우로 회전하는 하나 또는 그 이상의 태양전지패널과, 제1축 상에 구비되어 상기 태양전지패널로부터 제1축 상에 제공되는 하중을 상쇄하는 웨이트 부재를 포함하여 구성됨으로써, 전체적인 구조를 간단히 하면서도 안정된 태양위치 추적이 가능하도록 하여 추적 장치의 효율성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Description

태양위치 추적장치{Solar tracking device}

본 발명은 태양의 고도 변화 및 방위각 변화에 따라 태양의 위치 추적하면서 태양광 이용이 가능하도록 하는 태양위치 추적장치에 관한 것이다.

일반적으로 태양에너지 이용장치는, 크게 태양빛을 전기 생산에 이용하는 태양광 발전장치와, 태양열을 집열하여 난방용이나 온수용 열을 생산하는 태양열 이용장치로 이루어진다.

대한민국 등록특허 10-0909588호에 개시된 태양열 이용장치는, 베이스 프레임에 다수의 태양광 집광판이 설치되고, 이 베이스 프레임은 수평으로 배치된 하부틀에 대하여 뒤쪽에 설치된 상하 운동 기구에 의해 경사 위치가 조절되도록 구성된 기술을 개시하고 있다.

이러한 등록특허 발명은 하부틀과 베이스 프레임 사이에 설치된 상하 운동기구에 의해 베이스 프레임이 상하 방향으로 이동하면서 전후 경사가 조절되고, 태양광 집광판들은 집광판 하부쪽에 설치된 모터에 의해 연동하면서 좌우 회전되도록 구성된다.

그러나, 상기한 등록특허를 포함한 종래 기술의 태양위치 추적장치는, 태양광 집광판을 지지하도록 사각틀체형 구조의 베이스 프레임이 구성되고, 이 베이스 프레임을 뒤쪽에서 밀어 올리는 방식으로 태양 고도에 따라 경사도를 조절하도록 구성되기 때문에 전체적으로 구조가 매우 복잡하여 구동장치의 설치, 운전 및 제어가 어렵고, 무게도 증가하여 건축물의 허용하중을 넘어서 설치에 어려운 점이 있으며, 밀어 올리는 장치의 위치가 뒤쪽에 위치하여 여름철 85도 이상의 태양의 황도를 효과적으로 추적할 수 없어서 장치의 효율성이 떨어지고, 여름철 태풍이 부는 경우 수평으로 완전히 접히지 않아 구조물을 더 튼튼하게 만들어야 하는 문제 등이 발생하고, 이에 따라 경제성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 간단한 구조의 2축식으로 태양 위치를 추적할 수 있도록 하여 태양위치 추적의 효율성 및 경제성이 우수해질 수 있는 태양위치 추적장치를 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 태양위치 추적장치는, 베이스와, 이 베이스에 회전 가능하게 지지되는 제1축과, 제1축과 직교하게 설치되는 하나 또는 그 이상의 제2축과, 제2축에 지지되게 설치되어 제2축을 중심으로 좌우로 회전하는 하나 또는 그 이상의 태양전지패널과, 제1축 상에 구비되어 상기 태양전지패널로부터 제1축 상에 제공되는 하중을 상쇄하는 웨이트 부재를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 제2축은 상기 제1축 또는 웨이트 부재 쪽에 고정된 중공축 내에 삽입되고, 상기 태양전지패널은 상기 중공축에 베어링 등을 통해 상대 회전 가능하게 지지되게 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 베이스에는 상기 태양전지패널을 포함한 제1축이 일정 각도 이상 회전하지 않도록 제한하는 스토퍼가 구비되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 본 발명의 주요한 과제 해결 수단들은, 아래에서 설명될 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용', 또는 첨부된 '도면' 등의 예시를 통해 보다 구체적이고 명확하게 설명될 것이며, 이때 상기한 바와 같은 주요한 과제 해결 수단 외에도, 본 발명에 따른 다양한 과제 해결 수단들이 추가로 제시되어 설명될 것이다.

본 발명에 따른 태양위치 추적장치는, 베이스와 태양전지패널을 연결하는 부분에 제1축을 구비하고, 제1축과 직교하게 배치된 제2축을 구비함과 아울러, 태양전지패널의 하중에 대응하는 웨이트 부재를 구비함으로써, 전체적으로 구조를 간단히 하면서도 안정된 태양위치 추적이 가능하도록 하여 장치의 효율성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 태양전지패널이 구동부가 파손되거나, 바람 등 외력에 의해 바닥으로 떨어지지 않도록 스토퍼를 구비하기 때문에 추적장치의 안정성 향상에 기여함은 물론 신뢰성도 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 태양위치 추적장치의 일 실시예에서, 태양전지패널의 제 1 배열상태를 보인 사시도, 평면도, 정면도, 측면도, 배면도이다.
도 6 내지 도 10은 본 발명에 따른 태양위치 추적장치의 일 실시예에서, 태양전지패널의 제 2 배열상태를 보인 사시도, 평면도, 정면도, 측면도, 배면도이다.
도 11 내지 도 15는 본 발명에 따른 태양위치 추적장치의 일 실시예에서, 태양전지패널의 제 3 배열상태를 보인 사시도, 평면도, 정면도, 측면도, 배면도이다.
도 16은 본 발명에 따른 태양위치 추적장치의 일 실시예를 나타낸 분해 사시도를 나타낸다.

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

도 1 내지 도 16을 참조하여, 본 발명에 따른 태양위치 추적장치의 일 실시예에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 태양위치 추적장치는, 베이스(10)와, 이 베이스(10)에 회전 가능하게 지지되는 제1축(20)과, 제1축(20)과 직교하게 설치되는 하나 또는 그 이상의 제2축(30)과, 제2축(30)에 지지되게 설치되어 제2축(30)을 중심으로 좌우로 회전하는 하나 또는 그 이상의 태양전지패널(40)과, 제1축(20) 상에 구비되어 상기 태양전지패널(40)로부터 제1축(20) 상에 가해지는 하중을 반대쪽에서 상쇄하여 전체적으로 균형을 잡아주는 웨이트 부재(50)를 포함하여 구성된다.

이와 같은 본 발명에 따른 태양위치 추적장치의 각각의 구성에 대하여 상세히 설명한다.

상기 베이스(10)는 제1축(20) 방향으로 길게 설치되는 제1프레임(11)과, 이 제1프레임(11)의 양단부에서 후방으로 직교되게 설치되는 제2프레임(13)으로 구성된다.

이러한 베이스(10)에는 상기 제1축(20)의 양단부를 회전 가능하게 지지하는 제1브래킷(15)이 설치된다.

상기 제1축(20)은 그 양단부가 상기 베이스(10)의 제1브래킷(15)에 회전가능하게 지지되어 제1구동장치(25)에 의해 회전할 수 있도록 구성된다.

즉, 제1구동장치(25)에 의해 제1축(20)이 회전하게 되면, 제2축(30)에 지지되게 설치된 태양전지패널(40)은 전후 방향으로 회전이 이루어진다. 도 4는 태양전지패널(40)이 제1축(20)의 회전에 따라 60도 정도로 경사지게 배치된 상태를 보인 측면도이고, 도 11은 태양전지패널(40)이 제1축(20)의 회전에 따라 뒤쪽으로 완전히 회전하여 수평 방향으로 위치된 상태를 보여준다.

제1구동장치(25)는, 제1축(20)을 회전 구동시킬 수 있는 전동모터를 이용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않고 제1축(20)을 회전 구동시킬 수 있는 장치이면, 공지의 구동기구를 이용하여 다양하게 구성할 수 있음은 물론이다.

상기 제2축(30)은 그 하단부가 제1축(20)과 웨이트 부재(50) 사이에 구비된 제2브래킷(32; 도 5 참조)에 회전 가능하게 지지된 상태에서, 각 태양전지패널(40)의 후방으로 연결되게 설치된다.

도 5에서 도면 부호 34, 35는 제2축(30)을 태양전지패널(40)에 고정시키는 제3브래킷 및 제4브래킷을 나타낸다.

이러한 제2축(30)은 태양전지패널(40)에 직접 연결되게 설치되는 방법과, 중공축 내에 삽입된 상태에서 태양전지패널(40)에 연결되게 설치되는 방법 등으로 구성될 수 있다.

이중에서, 중공축 내에 삽입된 상태에서 태양전지패널(40)에 연결되게 설치되는 방법에 대해 설명한다. 도 16을 참조하면, 제1축(20) 또는 웨이트 부재(50) 쪽의 구조물에 고정되어 설치된 중공축(33) 내에 제2축(31)이 삽입되어 구성될 수 있다.

이때, 중공축(33)은 태양전지패널(40)을 베어링 등을 통해 상대 회전 가능하게 지지하도록 구성되고, 제2축(31)은 그 상단부가 태양전지패널(40)에 연결됨으로써 제2구동장치(37)에 의해 회전하면서 태양전지패널(40)을 좌우 방향으로 회전시킬 수 있도록 구성되는 것이다.

도 6 내지 도 10은 태양전지패널(40)이 제2축(30)을 중심으로 좌우 방향으로 일정 각도 회전한 상태를 보여주는 도면들이다.

제2축(30)은 제2구동장치(37)에 의해 회전 가능하게 구성되는데, 제2축(30)이 도면에서와 같이 일정 간격마다 다수개 구비되는 경우에 제2구동장치(37)도 각각의 제2축(30)을 회전구동시킬 수 있도록 각각 설치된다. 이때, 제2구동장치(37)는 제2브래킷(32)에 지지되게 설치되는 전동모터로 구성되는 것이 바람직하다.

이와는 달리, 제2구동장치(37)는 다수개의 제2축(30)을 동시에 회전 구동시키도록 구성하는 것도 가능하다. 예를 들면 제1축(20)과 웨이트 부재(50)로 이루어진 구조물 상에 설치되어 좌우 방향으로 직선 이동하는 랙과 이 랙에 치합되는 각각의 피니언, 그리고 랙을 직선 이동시키는 직선이동기구(예를 들면 리니어 모터 등)를 이용하여 구성할 수 있다.

또한, 제1축(20)과 웨이트 부재(50)로 이루어진 구조물 상에 회전 가능하게 구동축(미도시)을 설치하고, 각각의 제2축(30)과의 사이에 웜기어를 설치하여 구동축을 회전시킴으로써 각각의 제2축(30)이 회전 구동되도록 구성하는 것도 가능하다.

상기 태양전지패널(40)은 사각틀체를 구성하는 패널 프레임(41)과, 이 패널 프레임(41)의 앞쪽에 구비된 태양전지 셀(43)을 포함하여 구성된다.

패널 프레임(41)은 도 5를 참조하면, 상기 제2축(30)이 연결되어 조립될 수 있도록 상부 프레임(45) 및 하부 프레임(46)이 후방으로 돌출되게 구성되는 것이 바람직하다.

이외에도 패널 프레임(41)은 태양전지 셀(43)을 지지하면서 제1축(20) 및 제2축(30)에 의해 회전하면서 태양위치를 추적할 수 있는 구조이면 실시 조건에 따라 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.

상기 웨이트 부재(50)는 제1축(20) 상의 양쪽에 고정되어 설치된 웨이트 브래킷(51)과, 이 웨이트 브래킷(51) 사이에 연결되는 웨이트 봉(53)으로 구성될 수 있다.

이때, 웨이트 봉(53)은 상기 태양전지패널(40)에 대향하는 하중 즉, 무게를 갖도록 구성되어 제1축을 중심으로 태양전지패널(40)의 반대쪽에서 하중을 제공하여 전체적으로 균형을 잡아주는 역할을 하게 된다.

이러한 웨이트 부재(50)는 하나의 예시이며, 태양전지패널(40)이 전후 방향으로 회전할 때, 제1축(20)을 중심으로 태양전지패널(40)의 반대쪽에 위치되어 균형을 맞춰줌으로써 태양전지패널(40)이 수평 방향에 대하여 경사지게 위치되더라도 안정적으로 위치될 수 있게 도와주는 기능을 수행하게 된다.

본 실시예에서는 양쪽의 웨이트 브래킷(51)과 웨이트 봉(53)으로 구성된 실시예를 예시하였으나, 이에 한정되지 않고, 태양전지패널(40)에 하중에 대응하여 제1축(20)을 중심으로 힘의 균형을 제공할 수 있는 구조이면 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 베이스(10)에는 상기 태양전지패널(40)을 포함한 제1축(20)이 일정 각도 이상 회전하지 않도록 제한하는 스토퍼(17; 도 16 참조)가 구비되는 것이 바람직하다.

이와 같이 스토퍼(17)를 구성하는 이유는, 제1축(20)을 구동하는 제1구동장치(25) 등이 파손되거나, 기타 바람 등 외력에 의해 제1축(20)이 일정 범위 밖으로 회전하는 경우, 태양전지패널(40)이 바닥에 부딪히면서 파손될 수 있는 문제가 발생하는데, 스토퍼(17)를 통해서 제1축(20)이 더 이상 회전하지 않도록 하기 위해 구성하는 것이다.

이러한 스토퍼(17)는 제1축(20) 또는 웨이트 부재(50)의 회전을 제한할 수 있는 구조이면 베이스(17) 쪽에 다양하게 구성하여 실시할 수 있다. 본 실시예의 도면에서는 도 16을 참조하면, 제1프레임(11)의 양쪽 상단에 설치된 구성을 예시하고 있다.

이때, 스토퍼(17)는 태양전지패널(40)이 수직으로 위치되었을 때 더 이상 앞쪽으로 회전하지 않도록 배치되어 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 도 16에 참조하면, 상기한 제1축(20)과 웨이트 부재(50)를 하나의 구조물로 연결하여 구성하고, 이 구조물의 양쪽에 회전축(21)을 연결하여 제1구동장치(25)에 의해 전체 구조물이 함께 회전할 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.

Claims (3)

1. 베이스와, 이 베이스에 회전 가능하게 지지되는 제1축과, 제1축과 직교하게 설치되는 하나 또는 그 이상의 제2축과, 제2축에 지지되게 설치되어 제2축을 중심으로 좌우로 회전하는 하나 또는 그 이상의 태양전지패널과, 제1축 상에 구비되어 상기 태양전지패널로부터 제1축 상에 제공되는 하중을 상쇄하는 웨이트 부재를 포함한 것을 특징으로 하는 태양위치 추적장치.
   
2. 청구항1에 있어서,
   상기 제2축은 상기 제1축 또는 웨이트 부재 쪽에 고정된 중공축 내에 삽입되고,
   상기 태양전지패널은 상기 중공축에 베어링 등을 통해 상대 회전 가능하게 지지되게 구성되는 것을 특징으로 하는 태양위치 추적장치.
   
3. 청구항1에 있어서,
   상기 베이스에는 상기 태양전지패널을 포함한 제1축이 일정 각도 이상 회전하지 않도록 제한하는 스토퍼가 구비된 것을 특징으로 하는 태양위치 추적장치.

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