KR20130005942A - 태양광 트랙커 - Google Patents

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KR20130005942A
KR20130005942A KR1020110067654A KR20110067654A KR20130005942A KR 20130005942 A KR20130005942 A KR 20130005942A KR 1020110067654 A KR1020110067654 A KR 1020110067654A KR 20110067654 A KR20110067654 A KR 20110067654A KR 20130005942 A KR20130005942 A KR 20130005942A
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박관흠
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주식회사 광동메가텍
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Abstract

본 발명은 본 원인의 등록특허 제950563호의 구조를 개선하여 중량을 줄임은 물론 제작비용을 절감하여 경제적이면서 특히 운전 시 안전성을 확보할 수 있도록 수직지주(1)와, 상기 수직지주(1)에 회동가능하게 결합되며 다수개의 태양전지모듈이 지지고정되는 지지프레임(2)과, 상기 수직지주(1)와 지지프레임(2)의 사이에 게재되어 지지프레임(2)을 수평 및 수직상으로 회전 및 틸팅시키는 회전수단(4)과 틸팅수단(5)으로 이루어져 지면상의 일정높이에서 다수개의 태양전지모듈을 지지한 상태로 태양의 방위각과 고도각 변화에 따라 실시간 회전 및 틸팅 작동을 통하여 태양을 추적하여 상기 태양전지모듈이 최적의 태양광 입사각을 유지하도록 하는 태양광 발전용 트랙커에 있어서; 상기한 회전수단(4)과 지지프레임(2)의 사이에는 상기 회전수단(4)에 의해 회전되도록 고정되며 양측단부가 축결되어 2축으로 지지고정되는 지지링크(3)가 게재되어 결합되며, 상기 틸팅수단(5)은 상기 지지링크(3)와 지지프레임(2)에 사이에 각각 축결합되어 고정되어 지지프레임(2)과 1축으로 지지고정되는 태양광 발전용 트랙커를 제공한다.

Description

태양광 트랙커{A Tracker for photovoltaic system}
본 발명은 태양광을 이용하여 발전하는 태양광 발전에 있어 태양광의 집광부가 항상 태양광과 수직상으로 위치되도록 하는 태양광 발전용 트랙커에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 본 원인의 등록특허 제950563호의 구조를 개선하여 중량을 줄임은 물론 제작비용을 절감하여 경제적이면서 특히 운전 시 안전성을 확보할 수 있도록 된 태양광 발전용 트랙커에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이를 대체할 대체 에너지에 개발이 요구되는 가운데 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 각광받고 있는 태양에너지를 이용한 자원개발이 주목을 받고 있는 실정이다.
이와 같은 태양 에너지의 이용방법은 주로 태양열을 이용한 태양열 발전과, 태양광을 이용한 태양광 발전이 있으며, 이 중 태양열 발전은 태양열을 이용하여 증기를 발생시킴으로써 터빈을 회전시켜 발전하는 방법이고, 태양광 발전은 반도체의 성질을 이용하여 태양광을 직접적으로 전기에너지로 변환시켜 발전하는 방법이다.
상기와 같은 태양에너지를 이용한 방법들 중 근자에는 태양광에서 직접적으로 전기에너지를 얻도록 된 태양광 발전이 주로 이용되고 있는 실정으로, 그 원리를 설명하면 다이오드와 같이 p형 반도체와 n형 반도체의 접합 구조를 가지며, 태양전지에 빛이 입사되면 빛과 태양전지의 반도체를 구성하는 물질과의 상호작용으로 (-) 전하를 띤 전자와 전자가 빠져나가 (+) 전하를 띤 정공이 발생하여 이들이 이동하면서 전류가 흐르게 되는 광기전력효과(光起電力效果, photovoltaic effect)를 이요한 것이다.
즉 태양전지를 구성하는 p형 및 n형 반도체 중 전자는 n형 반도체 쪽으로, 정공은 p형 반도체 쪽으로 끌어 당겨져 각각 n형 반도체 및 p형 반도체와 접합된 전극으로 이동하게 되고, 이 전극들을 전선으로 연결하면 전기가 흐르므로 전력을 얻을 수 있다.
상술한 바와 같은 태양에너지를 이용하여 전기에너지를 생성하는 태양광 발전에 있어서, 발전효율은 태양과의 집광효율에 따라 증감된다.
즉 태양광과 태양광을 집광하는 부분이 서로 직각상으로 위치되어야만 최적의 집광효율을 가지며, 이로 인하여 인입되는 태양광 에너지가 최대로 이루어져 발전되는 전기에너지도 최대화된다.
따라서 태양광을 효과적으로 이용하기 위해서는 계절 및 시간에 따라 변화는 태양의 고도각의 변화에 능동적으로 대응하여 항상 태양광과 직각상으로 집광부가 위치되도록 하는 태양광 트랙커(A Tracker for photovoltaic system)들이 강구되어 제안되고 있다.
상기와 같은 태양광 트랙커는 일반적으로 태양의 방위각과 고도각의 변화, 태양광의 유무를 인식하여 태양 추적을 수행하기 위한 태양광 센서 및 콘트롤러에서 제어신호를 받아 태양 추적을 위한 추적용 구동모터의 방향 제어에 따라 태양과 태양 전지 모듈이 직각을 유지하도록 하는 장치로 이루어진다.
즉 이러한 트랙커(태양광 발전 시스템용 트랙커)는 태양전지모듈을 지면상에서 일정높이로 설치하여 지지해주는 기둥체와, 다수개의 태양전지모듈을 설치하기 위한 모듈 프레임, 및 상기 기둥체와 모듈 프레임 사이에 설치되어 태양전지모듈을 태양의 방위각과 고도각 변화에 따라 실시간 회전 및 틸팅시켜 최적의 태양광 입사각을 유지시켜주도록 태양을 추적하는 회전유닛 및 틸팅유닛으로 구성된다
이와 같은 태양광 발전용 트랙커 중 하나로 집광부를 수평상 및 수직상으로 회전시켜 태양광의 위치에 대하여 효율적으로 적응하도록 된 태양광 발전 트랙커가 본 원인에 의해 특허등록된 특허번호제950563호(명칭: 태양광 발전시스템용 트랙커)가 있다.
이러한 본 원인의 특허번호제950563호의 태양광 발전시스템용 트랙커는 공보에 기재된 바와 같이 지면상의 일정높이에서 다수개의 태양전지모듈을 지지한 상태로 태양의 방위각과 고도각 변화에 따라 실시간 회전 및 틸팅 작동을 통하여 태양을 추적하여 상기 태양전지모듈이 최적의 태양광 입사각을 유지하도록 하는 태양광 발전 시스템용 트랙커에 있어서, 다수개의 허니콤 코어를 접합하여 상부와 하부에 2단으로 연결 구성되는 기둥체; 2개의 메인 프레임 상에 다수개의 가로빔과 다수개의 세로빔이 용접되어 구성되며, 상기 다수개의 세로빔 상에는 상기 다수개의 태양전지모듈이 설치되는 모듈 프레임; 상기 기둥체와 상기 모듈 프레임 사이에서, 상기 기둥체의 상단에 고정되는 지지축에 회전 웜휠과 회전링 및 회전 플레이트가 회전 가능하게 상호 연결되어 설치되고, 상기 회전 웜휠에는 회전모터에 의해 감속 구동되는 회전 웜기어가 치합되어 구동력을 전달하여 상기 태양전지모듈을 태양의 방위각을 따라 실시간 회전 구동하며, 상기 회전링의 내부에는 그 내주 양측에 구성되어 압전효과에 의해 회전제동패드가 상기 지지축의 외주면에 작용하여 상기 회전 플레이트를 회전방향에 대하여 고정하도록 작동하는 회전제동수단을 구성하는 회전유닛; 상기 회전 플레이트의 양측에 지지블록과 지지브라켓를 통하여 회전 가능하게 설치되는 틸팅축의 양단이 각각 소켓브라켓을 통하여 상기 모듈 프레임의 양측 메인 프레임에 연결되고, 상기 틸팅축 상의 일측에는 체결 디스크를 통하여 틸팅 웜휠이 설치되며, 상기 틸팅 웜휠에는 틸팅모터에 의해 감속 구동되는 틸팅 웜기어가 치합되어 구동력을 전달하여 상기 태양전지모듈을 태양의 고도각을 따라 실시간 틸팅 구동하며, 상기 틸팅축의 타측과 상기 회전 플레이트의 일측 사이에서 상기 회전 플레이트의 일측에 구성되어 압전효과에 의해 틸팅제동패드가 상기 틸팅축 상의 타측에 고정 설치되는 제동 디스크에 작용하여 상기 틸팅축을 틸팅방향에 대하여 고정하도록 작동하는 틸팅제동수단을 구성하는 틸팅유닛; 으로 이루어져 있다.
이에 따라 허니컴 코어(honeycomb core)를 이용하여 중량을 최소화하면서도 강성을 극대화하며, 구조적으로도 안정적인 기둥체를 가지며, 틸팅유닛(종전의 요잉구동수단)으로 적용되던 스크루 잭을 배제하고, 모듈 프레임에 연결되는 틸팅축 상의 틸팅 웜휠에 치합되어 틸팅모터에 의해 감속 구동되는 틸팅 웜기어로 틸팅작동을 이루도록 하여 그 구성을 소형화함으로써 타부품과의 간섭을 방지하고, 회전유닛(종전의 스윙구동수단)과 함께 틸팅유닛을 외부로 노출되지 않도록 케이스 내부에 구성하여 그 내구성을 보존하고, 디자인 측면에서도 외관이 미려하도록 하며, 회전유닛의 지지축과 회전링 사이 및 틸팅유닛의 틸팅축과 회전 플레이트 사이에 각각 압전소자를 이용한 회전 및 틸팅제동수단을 적용하여 태양전지모듈에 설계 사양 이상의 강풍이 작용하면, 상기 태양전지모듈을 회전 및 틸팅방향으로 고정하여 회전모터와 틸팅모터에 작용하는 역방향 토크에 의한 부하를 차단하여 그 내구성을 보존하는 것에는 탁월한 효과를 가진다.
그러나 상기와 같은 본 원인의 특허번호제제950563호의 태양광 발전시스템용 트랙커는 태양광 모듈에 작용하는 바람의 하중에 대하여 비효과적으로 대응하는 문제점이 있었다.
즉 태풍 시 태양광 모듈에 작용되는 하중은 태풍의 방향과 같은 방향으로 투영된 태양광 모듈 또는 태양광 어레이의 면적에 비례하는 일반적인 원리에 의해, 바람의 속도가 올라가면 태양광 어레이에 작용하는 하중은 바람의 속도 자승에 비례하게 되어 이 하중을 견딜수 있도록 트랙커의 강도가 증가하게 된다.
따라서 트랙커의 강도를 보강하기 위하여 제조 시 제조 비용증가와 더불어 설치 시에 크레인과 같은 중장비가 필요하게 됨에 따라 설치 비용도 상승하게 되는 비경제적인 문제점이 있었다.
그리고 로테이션을 위한 동력 전달 장치로 웜기어 감속기를 사용하고 있는바, 로테이션용 웜기어 감속기는 일반적으로 스윙 드라이브 웜기어를 사용하고 있어, 이 스윙 드라이브 웜기어는 웜휠 기어와 박스 사이에 있는 다수의 볼이 웜휠기어의 회전과 축 방향 하중과 축에 수직된 방향의 하중을 지지하는 구조로 볼이 하중을 지탱하기 때문에 어레이의 면적이 증가되면, 볼의 크기 증대와 이로 인한 박스의 정밀 가공이 필요한 면적의 확대로 인하여 제작 비용이 증가되는 문제점이 있었다.
또한, 어레이의 틸팅을 위하여 볼스큐루 (ball screw) 방식의 리니어 액츄에이타를 사용하고 있는바, 이 리니어 액츄에이터에서 샤프트와 모터와의 연결은 타임밍 벨트로 하였으며 샤프트와 피스톤 로드 간의 연결은 볼 스크류 방식의 슬라이드 유닛이 사용되기 때문에 피스톤 로드와 실린더 사이에 있는 틈 사이로 빗물이 스며들어 사프트를 부식하게 하여 슬라이드 유닛이 사프트에 접착하게 되어 모터에 과도 전류가 흘러 최종적으로 고장을 일으키는 문제점이 있었다.
즉 운전 시 안전성을 확보할 수 없어 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 본 원인의 등록특허 제950563호의 구조를 개선하여 중량을 줄임은 물론 제작비용을 절감하여 경제적이면서 특히 운전 시 안전성을 확보할 수 있도록 된 태양광 발전용 트랙커를 제공하는 것에 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 발전용 트랙커는 수직지주와, 상기 수직지주에 회동가능하게 결합되며 다수개의 태양전지모듈이 지지고정되는 지지프레임과, 상기 수직지주와 지지프레임의 사이에 게재되어 지지프레임을 수평 및 수직상으로 회전 및 틸팅시키는 회전수단과 틸팅수단으로 이루어져 지면상의 일정높이에서 다수개의 태양전지모듈을 지지한 상태로 태양의 방위각과 고도각 변화에 따라 실시간 회전 및 틸팅 작동을 통하여 태양을 추적하여 상기 태양전지모듈이 최적의 태양광 입사각을 유지하도록 하는 태양광 발전용 트랙커에 있어서;
상기한 회전수단과 지지프레임의 사이에는 상기 회전수단에 의해 회전되도록 고정되며 양측단부가 축결되어 2축으로 지지고정되는 지지링크가 게재되어 결합되며, 상기 틸팅수단은 상기 지지링크와 지지프레임에 사이에 각각 축결합되어 고정되어 지지프레임과 1축으로 지지고정되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 발전용 트랙커는 상기한 회전수단은 상기 수직지주의 상단에 고정되며 내부에 공간부를 가지며 상면이 개방된 하우징과, 상기 하우징의 공간부에 축으로 회전가능하게 결합되며 상기 공간부의 개방부를 통해 상면이 노출되는 웜 휠기어와, 상기 웜 휠기어에 기어결합되는 웜 기어와, 상기 웜 기어와 축결합되며 전원을 공급받아 구동되는 제1모터로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 발전용 트랙커는 상기한 틸팅수단은 상기 지지링크에 고정되는 체결편과, 상기 체결편에 양측방향으로 회전가능하도록 대칭되게 각각 축결합되는 한 쌍의 하부지지바와, 상기 하부지지바의 각각의 종단에 일단부가 회전가능하도록 축결합하되며 타단은 상기 지지프레임에 회전가능하게 축결합된 결합편에 각각 회전가능하도록 대칭되게 축결합되는 한 쌍의 상부지지바와, 상기 상부지지바와 하부지지바의 축고정부위의 일 부위에 회동가능하게 축결합되며 타 축고정부위에 구비된 너트관에 나사결합된 스크류봉과, 전원을 인가받아 상기 스크류봉에 회전력을 부가하도록 된 제2모터로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 이루어진 본 발명의 태양광 발전용 트랙커는 본 원인의 등록특허인 특허번호 제950563호의 구조를 개선하여 이루어진 것으로, 중량이 가볍고, 특히 지지프레임을 수평적으로 회전시키도록 된 회전수단이 테이퍼 롤러 베어링으로 결속된 축에 고정된 웜 휠기어로 이루어져 있어 보다 구조가 단순하여 중량 및 원가가 절감되며, 웜 휠기어에 축이 부가되어 있어 웜 휠기어 사이의 거리에 대응됨에 따라 태풍으로 인한 바람이 작용하는 하중점과 마운팅 베이스의 사이에 역 모멘트가 발생되어 원 휠기어가 마운팅 베이스에서 이탈되는 것이 방지되어 안정적이다.
즉 태풍시 바람으로 인하여 지지프레임에 설치된 태양전지 어레이에 작용하는 하중이 웜 휠기어에 모멘트력으로 작용하며, 이 모멘트력은 바람으로 인한 하중과 그 바람이 작용하는 하중점과 웜 휠기어 사이의 거리에 비례하기 때문에 웜 휠기어에 축이 부가되어 있어 웜 휠기어 사이의 거리에 대응됨에 따라 하중점과 마운팅 베이스의 사이에 역 모멘트가 발생된다.
그리고 본 발명의 태양광 발전용 트랙커에서 틸팅수단이 서로 대칭됨과 아울러 관절운동되게 구성된 지지바들의 결합으로 이루어져 있어 틸팅수단에 하중이 작용할 때 자중으로 양 지지바들로 분산하여 지지됨에 따라 내 붕괴력이 증대되며, 특히 지지바들의 높이를 조절하는 샤프트의 외부로의 노출을 최소화함에 따라 부식 및 손상이 방지되어 내구수명이 향상되고 특히 기존의 볼 스크류를 사용하는 액츄에이터보다 저렴한 샤프트와 너트의 구조로 이루어져 저렴하게 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 태양광 발전용 트랙커의 구성을 보인 분리 사시 예시도.
도 2는 도 1에서 도시된 본 실시예의 태양광 발전용 트랙커의 결합 사시 예시도.
도 3은 도 1에서 도시된 본 실시예의 태양광 발전용 트랙커의 정면 예시도.
도 4는 도 1에서 도시된 본 실시예의 태양광 발전용 트랙커의 측면 예시도.
도 5는 도 1에서 도시된 본 실시예의 태양광 발전용 트랙커의 회전수단과 틸팅 수단을 보인 일부 발췌 사시 예시도.
도 6은 도 1에서 도시된 본 실시예의 태양광 발전용 트랙커의 회전수단을 보인 일부 발췌 단면 사시 예시도.
도 7은 도 6에서 도시된 본 실시예의 태양광 발전용 트랙커의 회전수단을 보인 사시 예시도.
도 8은 도 1에서 도시된 본 실시예의 태양광 발전용 트랙커의 틸팅수단을 보인 일부 발췌 사시 예시도.
도 9는 도 8에서 도시된 본 실시예의 태양광 발전용 트랙커의 틸팅수단을 보인 측단면 예시도.
도 10은 도 8에서 도시된 본 실시예의 태양광 발전용 트랙커의 틸팅수단을 보인 일부 발췌 사시 예시도.
도 11은 도 1에서 도시된 본 실시예의 태양광 발전용 트랙커의 사용 상태 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 의한 태양광 발전용 트랙커를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 11은 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 태양광 발전용 트랙커를 보인 도면으로, 본 실시예의 태양광 발전용 트랙커는 지면상에서 상부로 일정높이에서 다수개의 태양전지모듈을 지지한 상태로 태양의 방위각과 고도각 변화에 따라 실시간 회전 및 틸팅 작동을 통하여 태양을 추적함으로써 상기 태양전지모듈이 최적의 태양광 입사각을 유지하는 것에 사용된다.
이와 같은 본 실시예의 태양광 발전용 트랙커는 지면상에서 상부로 일정한 높이를 가지면서 부설된 수직지주(1)와, 상기 수직지주(1)에 회동가능하게 결합되며 다수개의 태양전지모듈이 지지고정되는 지지프레임(2)과, 상기 수직지주(1)와 지지프레임(2)의 사이에 게재되어 지지프레임(2)을 수평 및 수직상으로 회전 및 틸팅시키는 회전수단(4)과 틸팅수단(5)을 가진다.
이에 따라 상기 지지프레임(2)을 상기 회전수단(4)과 틸팅수단(5)을 통해 수평 및 수직상으로 회전시켜 통상적이 구조를 가지는 별도의 장치에 의해 수집된 태양의 고도 및 방위의 데이터에 따라 그 위치를 적합하게 위치시켜 최적의 태양광 입사각을 유지하게 된다.
그리고 본 실시예의 태양광 발전용 트랙커에서 상기한 회전수단(4)과 지지프레임(2)의 사이에는 상기 회전수단에 의해 회전되도록 고정되며 양측단부가 축결되어 2축으로 지지고정되는 지지링크(3)가 게재되어 결합되며, 상기 틸팅수단(5)은 상기 지지링크(3)와 지지프레임(2)에 사이에 각각 축결합되어 고정되어 지지프레임(2)과 1축으로 지지고정된다.
따라서 지지프레임(2)을 3축의 지점에서 각각 지지하게 됨에 따라 지지프레임(2)(태양전지모듈을 포함하는)에 가해지는 하중을 분산하여 지지하게 되어, 필요 강도를 최소화하게 된다.
즉 결과적으로 필요에 강도에 대한 필요 중량을 현저히 감소시킬 수 있다.
또한 본 실시예의 태양광 발전용 트랙커에서 상기한 회전수단(4)은 상기 수직지주(1)의 상단에 고정되며 내부에 공간부를 가지며 상면이 개방된 하우징(6)과, 상기 하우징(6)의 공간부에 축(7)으로 회전가능하게 결합되며 상기 공간부의 개방부(8)를 통해 상면이 노출되는 웜 휠기어(9)와, 상기 웜 휠기어(9)에 기어결합되는 웜 기어(10)와, 상기 웜 기어(10)와 축결합되며 전원을 공급받아 구동되는 제1모터911)로 이루어져 있다.
따라서 상기 웜 기어(10)가 상기 제1모터(11)의 동력을 전달받아 회전하면 웜 휠기어(9)가 회전을 하게 된다.
그리고 상기한 지지링크(3)는 저면 일부위가 상기 웜 휠기어(9)에 고정되고, 양단부가 상기 지지프레임(2)에 구비된 고정편(12)에 회동가능하게 축결합된다.
따라서 웜 휠기어(9)가 회전을 하면 웜 휠기어(9)에 고정된 지지링크(3)가 회전을 하게 되고, 결과적으로 지지프레임(2)이 회전을 하게 된다.
이에 따라 지지프레임(2)을 필요에 따라 원하는 각도로 수평적으로 회전을 시킬 수 있다.
또한 상기한 웜 기어(10)와 제1모터(11)의 사이에는 변속기어(13)가 게재되어 제1모터(11)의 회전력을 감속시켜 웜 기어(10)로 전달하도록 되어 있어, 지지프레임(2)의 수평적 회전각을 미세하게 조절할 수 있다.
그리고 상기한 하우징(6)과 상기 축(7)의 사이에는 테이퍼 롤 베어링(14)이 게재되어 웜 휠기어(9)에 가해지는 축방향 하중과 축방향에 수직상으로 가해지는 하중을 지지하게 되어 있다.
따라서 테이퍼 롤러 베어링(14)으로 결속된 축(7)에 고정된 웜 휠기어(9)로 이루어져 있어, 보다 구조가 단순하여 중량 및 원가가 절감되며, 웜 휠기어(9)에 축(7)이 부가되어 있어, 웜 휠기어(9) 사이의 거리에 대응됨에 따라 태풍으로 인한 바람이 작용하는 하중점과 마운팅 베이스의 사이에 역 모멘트가 발생되어 웜 휠기어(9)가 마운팅 베이스에서 이탈되는 것이 방지되어 안정적으로 구동하게 된다.
기존에는 스윙 드라이브 웜 기어가 적용되어 있어, 웜 휠기어와 박스 사이에 있는 다수의 볼이 웜 휠기어의 회전과 축 방향 하중과 축에 수직된 방향의 하중을 지지하기 때문에 어레이(지지프레임)의 면적이 증가되면, 볼의 크기가 증대되어야만 하고 이로 인한 박스의 정밀가공이 필요한 면적이 증대되어 제조 비용이 증가되는 요인이 되고 있었다.
또한 본 실시예의 태양광 발전용 트랙커에서 상기한 틸팅수단(5)은 상기 지지링크(3)에 고정되는 체결편(15)과, 상기 체결편(15)에 양측방향으로 회전가능하도록 대칭되게 각각 축결합되는 한 쌍의 하부지지바(16)와, 상기 하부지지바(16)의 각각의 종단에 일단부가 회전가능하도록 축결합하되며 타단은 상기 지지프레임(2)에 회전가능하게 축결합된 결합편(17)에 각각 회전가능하도록 대칭되게 축결합되는 한 쌍의 상부지지바(18)와, 상기 상부지지바(18)와 하부지지바(16)의 축고정부위의 일 부위에 회동가능하게 축결합되며 타 축고정부위에 구비된 너트관(19)에 나사결합된 스크류봉(20)과, 전원을 인가받아 상기 스크류봉(20)에 회전력을 부가하도록 된 제2모터(21)로 이루어진다.
따라서 상기 제2모터(21)의 회전력을 스크류봉(20)이 전달받아 회전을 하면 스크류봉(20)과 나사결합된 너트관(19)이 이동을 하게 되고 이동방향에 따라 상부지지바(18)들 및 하부지지바(16)들이 서로 이격되거나 근접된다.
즉 하부지지바(16)에 대한 상부지지바(18)의 높이가 증감하게 되어 상부지지바(18)의 상단에 축결합된 지지프레임(2)이 지지링크(3)의 결합축을 중심으로 상하 회전을 하게 된다.
이에 따라 지지프레임(2)의 수직적 각도가 조절되어 태양광의 입사각을 조절하게 된다.
그리고 상기한 스크류봉(20)과 제2모터(21)의 사이에는 변속기어(22)들이 게재되어 제2모터(21)의 회전력을 감속하여 스크류봉(20)에 전달하도록 되어 있어, 결과적으로 지지프레임(2)의 수직적 회전각을 미세하게 조절하는 것이 가능해 진다.
또한 상기한 상부지지바(18)와 하부지지바(16)의 사이 공간에 위치된 스크류봉(20)은 스크류봉(20)의 길이방향으로 수축 및 이완하도록 된 주름관(23)의 내부에 위치되어 외부와 차단된다.
따라서 외부의 환경인자(바람, 비, 눈 등)에 의한 손상이 없어 내구수명이 보존되어 기존보다 수명이 증대된다.
그리고 상기한 너트관(19)에는 상기 너트관(19)에서 외측으로 최대로 노출된 상기 스크류봉(20)의 종단이 수용되는 길이를 가지는 케이스관(24)이 구비되어 스크류봉(20)이 외부와 차단되도록 되어 있어, 너트관(19)의 외측으로 돌출된 스크류봉(20)이 외부와 차단되어, 외부의 환경인자(바람, 비, 눈 등)에 의한 손상이 없어 내구수명이 보존되어 기존 보다 수명이 증대된다,
또한 상기한 체결편(15)과 지지링크(3)는 구면베어링(25)이 게재된 축결합으로 결합되어 피봇 각(Pivot angle)을 발생시키어 모멘트 력을 회피한다.
그리고 상기한 케이스관(24)의 내부에는 상기 스크류봉(20)의 최대 수용깊이를 제한하도록 된 리미트센서(26)가 부설되어 있어, 스크류봉(20)이 과도하게 케이스관의 내부에서 왕복이동되는 것을 감지하여 이동폭을 제한하게 된다.
즉 상부지지바(18)와 하부지지바(16)의 과도한 이격을 방지하여 지지프레임(2)의 수직적 회전에 대한 최대 및 최소각을 넘지 않도록 제한할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 실시예에 의한 태양광 발전용 트랙커의 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 태양광이 조사되는 동안 태양광이 지지프레임(2)에 설치된 태양전지모듈로 입사하게 된다.
이때 별도로 구비된 통상의 측정장치를 이용하여 태양광의 입사각과 태양전지모듈과의 각도를 별도의 통사적인 측정수단을 통해 측정하여 별도로 구비된 통상의 콘트롤러로 연산하고, 조절해야만 하는 수평적 회전각과 수직적 회전각을 추출한 후, 제1모터(11) 및 제2모터(21)를 설정된 데이터(프로그램)에 따라 구동하게 되면, 회전수단(4)의 웜 기어(10)가 제1모터(11)의 회전력을 변속기어를 통해 감속됨과 동시에 전달받아 회전을 하게 된다.
이와 같이 웜 기어(9)가 회전력을 전달받아 회전을 하면 웜 기어(10)와 기어결합된 웜 휠기어(9)가 회전을 하게 되어, 웜 휠기어(9)에 고정된 지지링크(3)가 수평적으로 회전을 하게 되어 태양광과 태양전지모듈이 수평적으로 일치하게 된다.
그리고 상기의 회전수단(4)에 의해 수평적 회전이 이루어짐과 동시에 상기 제2모터(21)가 상기 통상의 제어수단에 의해 설정된 데이터에 따라 회전을 하게 되고, 제2모터(21)의 회전력을 변속기어(22)를 통해 스크류봉(20)이 전달받아 회전을 하게 된다.
이와 같이 스크류봉(20)이 회전을 하게 되면, 스크류봉(20)과 너트관(19)이 나사회전을 하게되어 너트관(19)의 스크류봉(20) 상의 위치가 가변 된다.
즉 너트관(19)의 위치가 가변됨에 따라 너트관(19)이 축결합된 상부지지바(18)와 하부지지바(16)가 각각 관절운동을 하게 되어 서로 이격되어 그 높이가 벌어지거나 근접되어 그 높이가 수축하게 된다.
이에 따라 상부지지바(18)들의 상단이 축결합된 결합편(17)의 높이가 가변되어 상승되거나 하강하게 된다.
따라서 결합편(17)과 축결합된 지지프레임(2)이 지지링크(3)와 결합된 축을 주심으로 상승하거나 하강하여 경사각이 조절되어 태양광과 태양전지모듈이 수직적으로 일치하게 되어 최종적으로 태양광의 입사각이 태양전지모듈과 수직적으로 조절되어 집광효율이 증대된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 본 원인의 등록특허 제950563호의 구조를 개선하여 보다 저중량으로 제조됨은 물론 운전 시 안전성을 확보할 수 있다.
1 : 수직지주, 2 : 지지프레임,
3 : 지지링크, 4 : 회전수단,
5 : 틸팅수단, 6 : 하우징,
7 : 축, 8 : 개방부,
9 : 웜 휠기어, 10 : 웜 기어,
11 : 제1모터, 12 : 고정편,
13 : 변속기어, 14 : 테이퍼 롤 베어링,
15 : 체결편, 16 : 하부지지바,
17 : 결합편, 18 : 상부지지바,
19 : 너트관, 20 : 스크류봉,
21 : 제2모터, 22 : 변속기어,
23 : 주름관, 24 : 케이스관,
25 : 구면베어링, 26 : 리미트센서.

Claims (11)

  1. 수직지주와, 상기 수직지주에 회동가능하게 결합되며 다수개의 태양전지모듈이 지지고정되는 지지프레임과, 상기 수직지주와 지지프레임의 사이에 게재되어 지지프레임을 수평 및 수직상으로 회전 및 틸팅시키는 회전수단과 틸팅수단으로 이루어져 지면상의 일정높이에서 다수개의 태양전지모듈을 지지한 상태로 태양의 방위각과 고도각 변화에 따라 실시간 회전 및 틸팅 작동을 통하여 태양을 추적하여 상기 태양전지모듈이 최적의 태양광 입사각을 유지하도록 하는 태양광 발전용 트랙커에 있어서;
    상기한 회전수단과 지지프레임의 사이에는 상기 회전수단에 의해 회전되도록 고정되며 양측단부가 축결되어 2축으로 지지고정되는 지지링크가 게재되어 결합되며, 상기 틸팅수단은 상기 지지링크와 지지프레임에 사이에 각각 축결합되어 고정되어 지지프레임과 1축으로 지지고정되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 트랙커
  2. 제 1항에 있어서;
    상기한 회전수단은 상기 수직지주의 상단에 고정되며 내부에 공간부를 가지며 상면이 개방된 하우징과, 상기 하우징의 공간부에 축으로 회전가능하게 결합되며 상기 공간부의 개방부를 통해 상면이 노출되는 웜 휠기어와, 상기 웜 휠기어에 기어결합되는 웜 기어와, 상기 웜 기어와 축결합되며 전원을 공급받아 구동되는 제1모터로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 트랙커
  3. 제 2항에 있어서;
    상기한 웜 기어와 제1모터의 사이에는 변속기어가 게재되어 제1모터의 회전력을 감속시켜 웜 기어로 전달하도록 된 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 트랙커
  4. 제 2항에 있어서;
    상기한 하우징과 상기 축의 사이에는 테이퍼 롤 베어링이 게재되어 웜 휠기어에 가해지는 축방향 하중과 축방향에 수직상으로 가해지는 하중을 지지하도록 된 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 트랙커
  5. 제 2항에 있어서;
    상기한 지지링크는 저면 일부위가 상기 웜 휠기어에 고정되고, 양단부가 상기 지지프레임에 구비된 고정편에 회동가능하게 축결합되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 트랙커
  6. 제 1항에 있어서;
    상기한 틸팅수단은 상기 지지링크에 고정되는 체결편과, 상기 체결편에 양측방향으로 회전가능하도록 대칭되게 각각 축결합되는 한 쌍의 하부지지바와, 상기 하부지지바의 각각의 종단에 일단부가 회전가능하도록 축결합하되며 타단은 상기 지지프레임에 회전가능하게 축결합된 결합편에 각각 회전가능하도록 대칭되게 축결합되는 한 쌍의 상부지지바와, 상기 상부지지바와 하부지지바의 축고정부위의 일 부위에 회동가능하게 축결합되며 타 축고정부위에 구비된 너트관에 나사결합된 스크류봉과, 전원을 인가받아 상기 스크류봉에 회전력을 부가하도록 된 제2모터로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 트랙커
  7. 제 6항에 있어서;
    상기한 스크류봉과 제2모터의 사이에는 변속기어들이 게재되어 제2모터의 회전력을 감속하여 스크류봉에 전달하도록 된 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 트랙커
  8. 제 6항에 있어서;
    상기한 상부지지바와 하부지지바의 사이 공간에 위치된 스크류봉은 스크류봉의 길이방향으로 수축 및 이완하도록 된 주름관의 내부에 위치되어 외부와 차단되도록 된 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 트랙커
  9. 제 6항에 있어서;
    상기한 너트관에는 상기 너트관에서 외측으로 최대로 노출된 상기 스크류봉의 종단이 수용되는 길이를 가지는 케이스관이 구비되어 스크류봉이 외부와 차단되도록 된 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 트랙커
  10. 제 6항에 있어서;
    상기한 체결편과 지지링크는 구면베어링이 게재된 축결합으로 결합되어 피봇 각(Pivot angle)을 발생시키어 모멘트 력을 회피하도록 된 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 트랙커
  11. 제 9항에 있어서;
    상기한 케이스관의 내부에는 상기 스크류봉의 최대 및 최소 수용깊이를 제한하도록 감지하는 리미트센서가 부설되어 있는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 트랙커
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103135591A (zh) * 2013-01-30 2013-06-05 谢朝晖 一种太阳能自动跟踪系统
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