KR20130020410A

KR20130020410A - 경사 선형 양축식 솔라 트래커

Info

Publication number: KR20130020410A
Application number: KR1020110083034A
Authority: KR
Inventors: 김홍근
Original assignee: 김홍근
Priority date: 2011-08-19
Filing date: 2011-08-19
Publication date: 2013-02-27
Also published as: KR101318888B1

Abstract

본 발명은 경사 선형 양축식 솔라 트래커가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 서로 마주하게 위치되는 것으로 제1지주와 제2지주로 이루어지며, 상기 제2지주가 상기 제1지주의 높이보다 높게 형성되는 지주부와, 상기 제1지주와 제2지주에 양단이 회동가능하게 결합되어 태양광을 집광할 수 있도록 한 태양광모듈을 포함하되, 상기 태양광모듈은 상기 제1지주와 제2지주에 양단이 회동가능하게 결합되는 회전축부재와, 상기 회전축부재의 길이방향을 따라 양측방향으로 직교하게 설치되는 복수개의 보조트러스와, 상기 회전축부재를 사이에 두고 상기 회전축부재와 평행하도록 설치되는 것으로, 상기 회전축부재와 일단이 결합된 복수개의 보조트러스 타단 상측에 고정되게 설치되는 한 쌍의 철재러너와, 상기 한 쌍의 철재러너의 길이방향을 따라 일측으로 돌출되게 형성되는 복수개의 고정브라켓 및 상기 복수개의 고정브라켓에 회동가능하게 설치되며 태양광을 집광할 수 있도록 한 모듈어레이를 포함하는 경사 선형 양축식 솔라 트래커가 제공된다.

Description

경사 선형 양축식 솔라 트래커{Linear Sloped Dual Axis Solar Tracker Supported with Two End Truss Columns}

본 발명은 경사 선형 양축식 솔라 트래커에 관한 것으로, 양단부에서 트러스트형 지주에 의하여 대형의 태양광 모듈 지지구조체를 지지할 수 있는 구조로서, 태양의 동서방향과 고도의 변화에 따라 자동으로 태양광을 추적할 수 있도록 한 경사 선형 양축식 솔라 트래커에 관한 것이다.

현대에 있어서 인류의 화석연료 사용으로 인한 이산화탄소의 증대로 기인한 온실효과로 전 세계 여러 지역에서 이상기온 발생에 따른 폭우, 태풍, 이상 한파, 가뭄과 같은 기상재해로 지구의 많은 지역에서 피해를 입고 있는 상황이 발생하고 있다.

이와 같은 기상재해를 방지하기 위한 일환으로 지구의 온실효과에 직접적인 영향을 미치는 이산화탄소의 증대를 감축하기 위한 노력으로 선진국들을 중심으로 기후협약을 체결하여 선진 각국에서는 이산화탄소 감축량에 대한 목표치를 정하여 이를 실천하기 위한 일환으로 신재생에너지의 설치 기준을 국가적인 정책으로 입안하여 목표치를 정하여 실천하고 있는 상황이다.

신재생에너지의 주요 분야로서 태양광 발전기는 태양의 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 장치를 말한다.

태양광 발전기를 종류별로 크게 대별하면, 태양의 이동과 관계없이 태양광 전지판인 모듈이 일정방향으로 경사를 이루어 고정 설치되어 발전하는 방식인 경사고정식 방식과, 태양의 이동을 추적하여 발전하는 방식으로서 일축식 방식과 양축식 방식으로 구분할 수 있다.

일반적으로, 경사 고정식 방식은 효율이 낮은 반면 설치비 등이 저렴한 방식이며, 태양의 이동을 추적하여 발전하는 방식 중 일축식 방식은 태양을 동서 방향으로 추적하여 발전하는 방식으로 경사 고정식 방식에 비하여 효율이 약 15% 정도 높으며 설치비용 또한 경사고정식에 비해 약 10% 정도 더 소요된다.

한편, 양축식 발전은 태양의 이동에 따라 동서 방향과 남북 고도방향으로 모듈의 각도를 이동하여 모듈면이 항상 태양광과 수직면을 이루도록 각도를 조절하여 발전을 하는 방식으로서 효율이 가장 높은 발전 방식이며 경사 고정식에 비해 발전효율이 설치 지역에 따라 25% - 40% 정도의 효율이 높게 나타난다.

상술한 양축식 태양광 발전 시스템의 구성은 태양광 전지판인 모듈과, 모듈을 지지할 수 있도록 한 트래커 구조체와, 모듈을 회전시킬 수 있도록 한 구동부와, 전력변환 장치인 인버터, 그리고 컨트롤러와 모니터링 장치로 구성되어 있다.

태양을 추적하는 방식으로는 연중 태양의 궤적을 각 시간대에 따라 입력된 위치좌표 프로그램에 따라 추적하는 프로그램 방식과 실시간 태양빛을 감지하여 추적하는 광센서 방식과 인공위성에서 전송하는 태양의 위치 정보에 따라 추적하는 GPS 방식 등이 있다. 또한 이들 방식들을 상호 조합하여 추적하는 방식을 사용하기도 한다.

양축식 트래커 구조체의 형식으로는 주로 직사각형 또는 정사각형으로 배열된 모듈 어레이를 중앙의 단독 원형 지주로 지지하는 방식으로 구성된 형태와, 또는 모듈 어레이의 중앙부를 여러개의 지주로 구성하여 독립 지주물로 지지하는 형태의 방식 등이 있다.

이들 기존의 양축식 트래커 구조체들은 공통적으로 모듈 어레이의 중앙부위만을 독립 지주 형태로 지지하고 있는 구조를 이루고 있어 풍압이 강한 도서지역이나 해안 지역 등에 설치하기에는 구조적으로 취약한 형태를 이루고 있다. 또한 기존 양축식 트래커를 대형 발전용량으로 제작하기 위하여는 트래커 구조체의 높이가 높아지게 되어 있는 구조를 이루어 풍압에 노출되는 부위가 많게 되어 구조적으로 불안정한 구조를 이루게 되어있다.

또한 기존 양축식 트래커에 있어서 모듈 어레이의 고도방향 조절각은 최대 60-70도 이내로서 겨울철 눈이나 황사 등이 쌓이게 되어 있는 구조를 이루어 이들 오염원으로 인하여 모듈에 태양광이 차단되게 되어있어 발전효율이 저하되는 결과를 초래하게 되어있다.

따라서, 본 출원인은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하고자 양단이 지지되어 있는 구조를 이루어 강풍에 안전한 구조를 이루고 대형화할 수 있으며 발전효율을 높일 수 있는 구조의 경사 선형 양축식 솔라 트래커를 강구하게 되었다.

본 발명의 실시 예들은 기존 양축식 태양광 트래커에 있어서 모듈 어레이를 지지하는 수직 지지 구조체가 모듈 어레이의 중앙부위만을 단독으로 지지하는 구조를 이루는 형태로 인하여 강한 풍압에 취약한 구조를 이루고 있어 이와 같은 풍압에 취약한 구조적 형태를 개선하여 모듈 어레이를 지지하는 수직 지지 구조체를 모듈 어레이의 양단에서 지지하게 하고 모듈 어레이를 지지하는 동서 방향 트러스 구조체의 양단부에 고도 조절 와이어를 결속하여 모듈 어레이가 수직 수평의 모든 방향에서 강한 풍압에 안전하도록 구조적으로 개선하고자 하며, 트래커의 구조적 안전성 개선을 통하여 대용량화가 가능한 구조를 제시하고자 한다.

또한, 기존의 양축식 트래커에 있어서 모듈 어레이의 고도방향 수직각 조절이 최대 60-70 도 이내에서 조절되는 한계로 인하여 모듈 표면에 황사나 먼지 그리고 겨울철에는 눈이 쌓이게 되어 이들 오염원으로 인하여 발전효율이 저하가 되는 구조를 이루고 있어 본 발명에서는 모듈 어레이의 태양 고도방향 수직 조절각이 최대 90 도를 이루도록 하여 겨울철 눈이 쌓이지 않는 구조를 이루어 발전효율을 높이도록 하고자 한다.

또한, 기존 선형(Linear Type)다단 지지 양축식 트래커에 있어서 남북 방향 모듈어레이의 높이가 수평으로 배열되는 구조로 인하여 남북 방향 모듈 어레이 간의 그림자 간섭을 피하기 위하여 남북방향 모듈 어레이의 배열간격이 길어지게 되어 있는 비효율적인 구조를 개선하고 모듈 어레이의 중간에 남북 방향으로 배치된 수직 지지구조체로 인하여 모듈 어레이에 그림자 간섭 등이 발생하는 점을 해결하고자 한다.

또한, 각 모둘 어레이의 고도방향 수직 조절 장치들을 풍압에 더욱 안전한 구조로서 정밀 제어가 가능한 구조로 제시하고자 한다.

그리고, 모듈 표면에 쌓이는 오염물을 제거하고 여름철에 강한 태양빛으로 인한 모듈의 표면온도 상승으로 인하여 발전 효율저하를 방지하기 위하여 고압 급수 세척 및 냉각장치를 제시하고자 한다.

본 발명의 목적 및 장점들은 이하 더욱 상세히 설명될 것이며, 실시예에 의해 더욱 구체화될 것이다. 또한 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타난 수단 및 이들의 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면 서로 마주하게 위치되는 것으로 제1지주와 제2지주로 이루어지며, 상기 제2지주가 상기 제1지주의 높이보다 높게 형성되는 지주부와, 상기 제1지주와 제2지주에 양단이 회동가능하게 결합되어 태양광을 집광할 수 있도록 한 태양광모듈을 포함하되, 상기 태양광모듈은 상기 제1지주와 제2지주에 양단이 회동가능하게 결합되는 회전축부재와, 상기 회전축부재의 길이방향을 따라 양측방향으로 직교하게 설치되는 복수개의 보조트러스와, 상기 회전축부재를 사이에 두고 상기 회전축부재와 평행하도록 설치되는 것으로, 상기 회전축부재와 일단이 결합된 복수개의 보조트러스 타단 상측에 고정되게 설치되는 한 쌍의 철재러너와, 상기 한 쌍의 철재러너의 길이방향을 따라 일측으로 돌출되게 형성되는 복수개의 고정브라켓 및 상기 복수개의 고정브라켓에 회동가능하게 설치되며 태양광을 집광할 수 있도록 한 모듈어레이를 포함하는 경사 선형 양축식 솔라 트래커가 제공된다.

또한, 태양광모듈은 상기 회전축부재와, 상기 복수개의 보조트러스 및 상기 한 쌍의 철재러너를 "X"자 형태로 연결하는 인장와이어를 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전축부재와, 상기 복수개의 보조트러스는 복수개의 연결부재를 통해 트러스트 구조로 형성하여 하중 및 자중에 대해 안전성을 확보할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 경사 선형 양축식 솔라 트래커는 웜감속모터와, 상기 웜감속모터의 모터축과 연결되는 와이어 윈치와, 상기 회전축부재 중심부와 상기 철재러너의 중심부를 연결한 보조트러스의 양측 끝단부와 연결되며 상기 와이어윈치의 회전을 통해 일방향으로의 되감기를 통하여 상기 태양광모듈이 수평방향으로 회동되어 방위가 조절될 수 있도록 한 방위조절와이어로 이루어진 방위조절회동부를 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 경사 선형 양축식 솔라 트래커는 상기 회전축부재 상에 설치되며, 상기 모듈어레이가 수직방향으로 회동될 수 있도록 동력을 제공하는 감속모터와, 중심이 상기 감속모터와 웜기어를 통해 연결되며 양측 끝단이 상기 마주보게 위치된 한 쌍의 철재러너의 일측 끝단에 위치되는 구동축과, 상기 구동축의 양측 끝단에 설치되는 와이어윈치와, 상기 한 쌍의 철재러너 각각의 일측에 길이방향을 따라 설치되는 복수개의 와이어롤러와, 상기 와이어롤러를 경유하도록 위치되며 상기 모듈어레이의 팔레트와 와이어윈치를 연결하여 감속모터의 회전시 상기 모듈어레이가 수직방향으로 회전될 수 있도록 한 고도조절와이어로 이루어진 고도조절회동부를 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 경사 선형 양축식 솔라 트래커는 상기 회전축부재 상에 설치되며, 상기 모듈어레이가 수직방향으로 회동될 수 있도록 동력을 제공하는 감속모터와, 상기 감속모터와 일단이 결합되는 엑츄에이터와, 상기 엑츄에이터의 타단에 결합되며 상기 엑츄에이터의 회전에 따라 수평방향으로 왕복이동되는 수평구동축과, 상기 모듈어레이의 하부와 일단이 회전가능하게 결합되는 제1링크 및 일단이 상기 제1링크의 타단과 회동가능하게 결합되고 타단이 상기 회전축부재의 측면에 회전가능하게 고정설치되는 제2링크로 이루어진 고도조절암 및 일단이 상기 수평구동축에 고정결합되며, 타단이 상기 제1링크와 제2링크가 상호 회전가능하게 결합된 부분에 회전가능하게 설치되는 구동축암을 포함하는 고도조절회동부를 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 경사 선형 양축식 솔라 트래커는 상기 제1지주의 하부에 마련되는 급수펌프와, "┬" 형상으로 이루어지며 수직하게 형성된 일단은 상기 회전축부재의 일단에 관통되게 결합되어 상기 급수펌프와 급수관을 통해 연결되고, 수평으로 이루어진 부분에는 길이방향을 따라 복수개의 분사구가 등간격으로 설치된 분사대로 이루어진 분사부를 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모듈어레이는 상기 제1지주에서 제2지주로 향할수록 길이가 확장되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 경사 선형 양축식 솔라 트래커는 측방향 양단이 지지되고, 또한 이와 직교한 방향으로 와이어로 결속되어 회전되는 구조로 인해 수직하중과 수평하중을 효과적으로 분산 배치할 수 있어 해안가와 같이 풍압이 높은 지역에 안전하게 설치가 가능할 뿐만 아니라 대용량화가 가능하며, 또한, 기존의 양축식 트래커와는 달리 하중을 분산배치 할 수 있어 건물의 옥상에 설치할 수 있는 등 활용성이 높다.

또한, 모듈 어레이의 태양 고도방향 각도를 수평과 수직으로 조절이 가능하여 태풍시에 안전한 구조를 이루게 되고 오염원으로부터 모듈 표면을 항상 청결하게 보호할 수 있어 별도의 관리가 필요없이 발전효율을 높일 수 있다.

또한, 일측방향으로 일정한 경사를 이루게 되어 있는 구조로서, 모듈 어레이간의 이격거리를 줄일 수 있어 구조적인 효율성이 높아 제작비를 절감할 수 있으며, 양단 지지 형태의 선형(Linear Type) 트래커로 인하여 트래커의 높이를 줄일 수 있다. 따라서, 이로 인해 풍압에 대한 구조체의 노출 부위를 줄일 수 있게 되어 안전한 트래커로서 활용성이 높다.

또한, 모듈 어레이의 수직 고도 조절 장치 및 방위 조절 장치는 트래커의 용량을 대형화할 경우 모듈 어레이에 작용하는 하중과 풍압에 따른 구조적인 안정성이 확보되는 구조로 되어 있어 이를 작동하는 구동부에 소요되는 전력의 소모를 줄일 수 있으며, 구조적 내구성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 경사 선형 양축식 솔라 트래커의 구조를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 경사 선형 양축식 솔라 트래커의 지지부 및 태양광모듈의 구조를 개략적으로 도시한 구조 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 경사 선형 양축식 솔라 트래커의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 경사 선형 양축식 솔라 트래커의 구조를 도시한 측면도이다.
도 5는 도 3의 "A" 부분을 확대한 모습을 개략적으로 도시한 확대도이다.
도 6은 도 4의 "B" 부분을 확대한 모습을 개략적으로 도시한 확대도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 4의 작동상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 경사 선형 양축식 솔라 트래커의 구조를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 경사 선형 양축식 솔라 트래커의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 10은 도 9의 "C" 부분을 확대한 모습을 개략적으로 도시한 확대도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 경사 선형 양축식 솔라 트래커의 구조를 도시한 측면도이다.
도 12a 및 도 12b는 도 11의 작동상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

이하 본 발명에 따른 경사 선형 양축식 솔라 트래커의 구성 및 작용효과를 바람직한 실시예와 첨부된 도면을 참조로 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 경사 선형 양축식 솔라 트래커의 구조를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 경사 선형 양축식 솔라 트래커(100)는 제1지주(112)와 제2지주(114)로 이루어진 지주부(110)와, 상기 지주부(110)에 양단이 회동가능하게 고정되며 태양광을 집광할 수 있도록 한 태양광모듈(120)과, 상기 태양광모듈(120)을 회동시킬 수 있도록 한 방위조절회동부(130)와, 상기 태양광모듈(120)의 태양광전지판(125)을 회동시킬 수 있도록 한 고도조절회동부(140), 및 태양광전지판(125)에 유체를 분사할 수 있도록 한 분사부(150)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 경사 선형 양축식 솔라 트래커(100)는 지주부(110)에 태양광모듈(120)의 양단이 지지되는 구조를 이룬다.

이때, 상기 태양광모듈(120)은 지주부(110)를 중심으로 태양을 따라 회전하며, 또한 지주부(110)와 직각으로 배치되는 모든 태양광전지판(125)은 태양의 고도 방향을 따라 수직회전하여 태양을 추적하도록 함으로써, 발전하는 양축식 트래커(100) 구조이다.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 경사 선형 양축식 트래커(100)는 상기 제1지주(112) 및 제2지주(114)의 높이를 동일하게 형성할 수도 있으나, 본 발명의 실시예에서는 제2지주(114)의 높이가 제1지주(112)의 높이보다 높게 형성되도록 하여 상기 태양광전지판(125)이 상기 제1지주(112)에서 상기 제2지주(114)로 갈수록 길이가 확장되도록 함으로써, 대형화가 가능하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 경사 선형 양축식 솔라 트래커의 지지부 및 태양광모듈의 구조를 개략적으로 도시한 구조 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 경사 선형 양축식 솔라 트래커의 구조를 도시한 구조 사시도이다.

도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 경사 선형 양축식 솔라 트래커(100)의 태양광모듈(120)은 상기 제1지주(112) 및 제2지주(114)에 양단이 각각 회전 가능하게 결합되며 구조적 안정성이 향상될 수 있도록 트러스 구조로 이루어진 회전축부재(121)와, 상기 회전축부재(121) 상에 측방향으로 직교하게 설치되는 복수개의 보조트러스(122)와, 상기 복수개의 보조트러스(122)의 일측 말단 상측에 결합되는 것으로 상기 회전축부재(121)를 사이에 두고 양측면에 평행하게 설치되는 한 쌍의 철재러너(123), 및 상기 철재러너(123)의 상측에 회동가능하게 결합되며 태양광을 집광할 수 있도록 한 모듈어레이(124)로 이루어진다.

상기 회전축부재(121)는 도면에 도시된 바와 같이, 상기 제1지주(112) 및 제2지주(114)에 양 단이 회전 가능하게 설치되는 것으로, 상하부에 평행한 2개의 축을 평행하도록 위치시킨 후 복수개의 연결부재를 이용하여 트러스트 구조로 형성되도록 함으로써, 구조적 안정성이 향상되도록 한다.

또한, 상기 보조트러스(122)는 상기 회전축부재(121)의 길이방향을 따라 양측방향으로 직교하게 설치된다. 이때, 상기 보조트러스(122)는 상기 회전축부재(121)의 길이방향을 따라 등간격으로 복수개가 설치되며, 상기 회전축부재(121)와 복수개의 연결부재에 의해 트러스트 구조로 형성된다.

따라서, 상기 회전축부재(121)에 직각으로 결속된 복수개의 보조트러스(122)는 상호간 수평하중에 대한 변위를 방지하게 된다.

한편, 상기 철재러너(123)는 한 쌍으로 이루어지며, 상기 회전축부재(121)와 일단이 연결된 복수개의 보조트러스(122)의 타단 상측에 상기 회전축부재(121)를 사이에 두고 길이방향으로 평행하게 위치된다.

또한, 모듈어레이(124)는 태양광을 집광할 수 있도록 한 태양광전지판(125)과, 상기 태양광전지판(125)을 지지할 수 있도록 한 팔레트(126)로 이루어진다.

상기 팔레트(126)는 사각 틀 형상으로 형성되며 상부는 상기 태양광전지판(125)을 지지하고 하부는 양측에 힌지(127)를 구비하여 상기 철재러너(123)의 상측에 일정간격으로 평행하게 설치한다.

이때, 상기 철재러너(123)의 상부에는 상방향으로 돌출되게 고정브라켓(123a)이 구비되며, 상기 고정브라켓(123a)에 상기 팔레트(126)의 힌지(127)가 회동가능하게 결합되어 결과적으로 상기 모듈어레이(124)가 태양의 고도 방향으로 회전할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 경사 선형 양축식 솔라 트래커(100)는 상기 모듈어레이(124)에 작용하는 풍하중 및 구조물 자중은 상기 고정브라켓(123a)을 통하여 상기 철재러너(123)에 전달되고, 철재러너(123)에 전달된 하중 및 자중은 다시 상기 철재러너(123)와 회전축부재(121)를 연결한 보조트러스(122)를 통해 회전축부재(121)에 전달되며 상기 회전축부재(121)에 전달된 하중 및 자중은 상기 회전축부재(121)의 양단을 지지하는 제1지주(112) 및 제2지주(114)에 분산되어 지지되게 된다.

이때, 상기 지주부(110)의 형태는 상기 모듈어레이(124)에 작용하는 수직 및 수평방향 하중에 대하여 효과적으로 지지하는 구조체를 이루며 상기 제1지주(112) 및 제2지주(114)에 모듈어레이(123)의 수평 및 수직 하중을 전달하는 회전축부재(121) 및 이에 직각으로 결속된 보조트러스(122) 구조물들은 단일 선형 철재 구조물이 아닌 트러스 구조물 형태로 구성하여 상측에 결합된 모듈어레이(124)에 작용하는 풍하중과 구조체 자중에 대하여 수직방향 처짐이나 수평방향 변위가 발생하지 않도록 함으로써, 트래커(100)의 용량이 대형화가 가능하도록 하는 구조를 이루게 된다.

또한, 회전축부재(121)에 직각으로 결속된 복수개의 보조트러스(122)들은 상호간 수평방향 하중에 대한 변위를 방지하기 위하여 보조트러스(122)와 회전축부재(121) 및 철재러너(123)가 상호 결속되게 "X"형태로 인장와이어(128)를 이용하여 결속시킴으로써 수평 풍하중에 대한 구조적 안전성을 확보하도록 한다.

즉, 상기 철재러너(123)와 회전축부재(121)의 양 끝단을 연결한 보조트러스(122) 등을 인장와이어(128)를 이용하여 결속시킴으로써, 회전축부재(121)와 철재러너(123)를 연결한 보조트러스(122)의 수평변위를 방지할 뿐만 아니라 회전축부재(121)이 길이방향과 직각을 이루는 방향으로 좌굴이 발생하지 않도록 할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 경사 선형 양축식 솔라 트래커(100)는 상기 제1지주(112) 및 제2지주(114)에 의해 회동가능하게 지지된 태양광모듈(120)을 회동시키기 위해 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 회전축부재(121)의 중심부 하부에 방위조절회동부(130)가 마련된다.

상기 방위조절회동부(130)는 웜감속모터(132)와, 상기 웜감속모터(132)의 모터축과 연결되는 와이어윈치(134) 및 상기 회전축부재(121) 중심부와 철재러너(123)의 중심부를 연결한 보조트러스(122)의 양측 끝단부와 연결되며 상기 와이어윈치(134)의 회전을 통해 일방향으로 되감기를 통하여 상기 태양광모듈(120)이 회동되어 방위가 조절될 수 있도록 한 방위조절와이어(136)로 이루어진다.

즉, 상기 웜감속모터(132)의 회전에 따라 상기 와이어윈치(134)가 회전되고, 상기 와이어윈치(134)의 회전을 통해 태양광모듈(120)이 회전되도록 함으로써, 강풍으로 인하여 작용하는 상하 풍하중으로부터 태양광모듈(120)이 수직방향으로의 변위가 발생되지 않도록 보호할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 경사 선형 양축식 솔라 트래커의 구조를 도시한 측면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 경사 선형 양축식 솔라 트래커(100)는 상기 제1지주(112)와 상기 제2지주(114)의 높이 차이로 인하여 태양광모듈(120)의 기울기가 일정한 경사(θ2)를 갖도록 기울어지게 형성된다.

즉, 모듈어레이(124)가 최대의 태양광을 집광할 수 있게 태양 고도(θ1)을 기준으로 태양광모듈(120)이 일정한 경사각(θ2)을 갖도록 기울어지도록 형성하는 한편, 상기 모듈어레이(124)의 그림자 간섭이 일어나지 않도록 모듈어레이(124) 간에 수평방향으로 이격되도록 설치하여 발전효율을 향상시키는 동시에 그림자 간섭이 일어나지 않는 범위 내에서 모듈어레이(124)를 최대한 촘촘히 배치함으로써, 효율적으로 배치하여 재료비 및 제작비를 절감할 수 있는 잇점과 함께 트래커(100)의 단위 용량을 대형화할 수 있다.

한편, 본 발명인 경사 선형 양축식 솔라 트래커(100)는 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 태양의 고도에 변화에 따라 상기 모듈어레이(124)의 고도가 조절될 수 있도록 고도조절회동부(140)를 포함한다.

상기 고도조절회동부(140)는 상기 모듈어레이(124)가 회동될 수 있도록 동력을 제공하는 감속모터(141)와, 중심이 상기 감속모터(141)와 웜기어(142)를 통해 연결되며 양측 끝단이 각각 상기 마주보게 위치된 한 쌍의 철재러너(123)의 일측 끝단에 위치되는 구동축(143)과, 상기 구동축(143)의 양측 끝단에 설치되는 와이어윈치(144)와, 상기 한 쌍의 철재러너(123) 각각의 일측에 길이방향을 따라 설치되는 복수개의 와이어롤러(145)와, 상기 와이어롤러(145)를 경유하도록 위치되며 상기 모듈어레이(124)의 팔레트(126)와 와이어윈치(144)를 연결하여 감속모터(141)의 회전시 태양광전지판(125)이 회전될 수 있도록 한 고도조절와이어(146)로 이루어진다.

도 6은 도 4의 "B" 부분을 확대한 모습을 개략적으로 도시한 확대도이다.

이를 참조하면, 태양 고도의 변화에 따른 태양광전지판(125)의 고도가 조절되는 모습을 개략적으로 보여주고 있다.

구체적으로, 태양광전지판(125)을 지지하고 있는 각 팔레트(126)의 하부에는 상기 고도조절와이어(146)가 결속될 수 있도록 결속링(129)이 양측에 설치되어 있다. 또한, 고도조절와이어(146)는 상기 철재러너(123)의 길이방향을 따라 복수개가 설치된 팔레트(126)를 와이어롤러(145)를 통해 상호 연결할 수 있도록 구성된다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 중간에 설치된 모듈어레이(124)를 예로 설명하면 모듈어레이(124)의 팔레트(126) 일측은 전면에 설치된 제1팔레트(126a)의 일측과 고도조절와이어(146)를 통해 연결되며, 팔레트(126)의 타측은 후면에 설치된 제2팔레트(126b)의 일측과 고조절와이어(146)를 통해 연결된다. 이때 각 팔레트(126)를 상호 연결하는 고도조절와이어(146)는 철재러너(123)의 일측에 마련된 와이어롤러(145)를 경유하도록 설치되는 구조이다.

또한, 상기 전면에 설치된 제1팔레트(126a)의 타측은 고도조절와이어(146)를 통해 제2팔레트(126b)의 타측과 연결된다. 이때, 상기 제1팔레트(126a)와 제2팔레트(126b)를 연결하는 고도조절와이어(146)는 상기 구동축(143)에 마련된 와이어윈치(144)를 경유하는 동시에 와이어롤러(145)를 통해 안내된다.

따라서, 상기와 같은 구성으로 이루진 고도조절회동부(140)는 감속모터(141)를 구동하게 되면 웜기어(142)를 통해 연결된 구동축(143)이 회전되고, 상기 구동축(143)이 회전함에 따라 와이어윈치(144)가 정방향 또는 역방향으로 회전하게 된다. 이에 따라, 와이어윈치(144)에 결속된 고도조절와이어(146)를 전후로 되감기를 함에 따라 모듈어레이(124)가 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 수직으로 회전을 하게 되어 고도를 조절할 수 있게 되는 것이다.

여기서, 상기 태양광전지판(125)을 지지하는 각 팔레트(126)를 연결하는 각각의 고도조절와이어(146)는 와이어의 인장력을 조절하기 위한 턴버클(147)을 구비하여 상기 고도조절와이어(136)가 팽팽한 상태를 유지하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 경사 선형 양축식 솔라 트래커(100)는 상기 태양광모듈(120)의 태양광전지판(125) 표면을 항상 청결하게 유지하고, 여름철 태양광전지판(125)의 표면온도가 상승하여 전력생산 효율이 저하되는 것을 방지하기 태양광전지판(125)의 표면을 냉각시킬 수 있도록 한 분사부(150)가 마련된다.

상기 분사부(150)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1지주(112)의 하부에 마련되는 급수펌프(151)와, 상기 급수펌프(151)와 급수관(152)을 통해 연결되며 일단이 상기 회전축부재(121)의 일단에 관통되게 결합되는 분사대(153)와, 상기 분사대(153)에 등간격으로 설치되는 복수개의 분사구(154)로 이루어진다.

여기서, 상기 분사대(153)는 "┬" 형상으로 이루어지며, 수직부분의 일단은 상기 회전축부재(121)의 일단에 관통되게 결합되고, 수평으로 이루어진 부분에는 길이방향을 따라 공급된 물을 분사할 수 있도록 한 복수개의 분사구(154)가 일정한 간격을 갖도록 설치된다.

따라서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 분사부(150)는 상기 분사대(153)의 수직부분이 상기 회전축부재(121)의 일단에 고정되게 결합되어 있어 상기, 회전축부재(121)의 회전시에 동일하게 회전하면서 태양광전지판(125)의 표면에 물을 골고루 분사할 수 있게 된다.

이때, 분사구(154)는 상하 여러 분사각을 갖도록 설치되어 있어 제1지주(112)측에 위치된 태양광전지판(125)부터 제2지주(114)측에 위치한 태양광전지판(125)까지 균등하게 물이 분사된다.

아울러, 상기 급수관(152)을 플렉시블한 재질로 형성하여 상기 분사대(153)의 회동이 가능하도록 한다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 경사 선형 양축식 솔라 트래커(100)는 남북방향 양단에 높이가 각기 다른 제1지주(112) 및 제2지주(114)를 각각 형성하고, 상기 제1지주(112) 및 제2지주(114)를 연결하는 회전축부재(121)를 회전가능하게 지지하여 상기 회전축부재(121)와 복수개의 보조트러스(122)에 의해 연결된 철재러너(123)가 회전되도록 함으로써, 상기 철재러너(123)의 상부에 위치되는 모듈어레이(124)가 회전될 수 있으며, 또한, 상기 회전축부재(121) 및 보조트러스(122)와 철재러너(123)가 연결된 구조에 의해 모듈어레이(124)를 포함한 모든 구조체의 수직하중이 양단을 지지하는 제1지주(112) 및 제2지주(114)에 각각 전달되게 함으로써, 풍하중에 따른 횡방향 하중과 구조체의 수직하중을 제1지주(112) 및 제2지주(114)로 분산시켜 지지하여 안전한 구조체를 이루게 된다.

또한, 회전축부재(121)와 보조트러스(122) 및 철재러너(Runner)(123)간에는 인장와이어(128)에 의해 상호 결속되어 풍압에 의한 수평방향의 변위가 일어나지 않게 된다. 즉, 회전축부재(121)와 이에 직각으로 결속되는 복수개의 보조트러스(124)들과의 결속 구조형태는 상부의 태양광전지판(125)을 포함한 여러 구조체 하중을 효과적으로 지지하는 구조를 이루게 되어 트래커(100)의 용량이 대형화 되어도 트래커(100)의 횡방향이나 수직방향으로 처짐을 방지할 수 있는 구조 형태를 이루게 되어 트래커(100)의 대형화가 가능하게 된다.

또한, 복수개의 보조트러스(122)의 양 단부에 각각 지지되는 철재러너(123)의 상부에는 모듈어레이(124)를 회동가능하게 지지하도록 일정 높이의 고정브라켓(123a)이 설치되는 구조를 이루며 이들 고정브라켓(123a)을 통하여 모듈어레이(124)에 작용하는 하중이 철재러너(123)에 전달이 되고 철재러너(123)에 전달된 하중이 각각의 보조트러스(124)들을 통하여 회전축부재(121)에 전달되어 최종적으로 제1지주(112) 및 제2지주(114)에 골고루 분산되게 된다.

또한, 일정 높이로 설치된 고정브라켓(123a)의 상단에는 힌지가 설치되어 이들 힌지에 모듈어레이(124)의 팔레트(126) 하부에 설치된 힌지(127)가 각각 결속되어 모듈어레이(124)가 태양 고도에 따라 회전하는 구조를 이루게 함으로써, 태양광전지판(125)이 고도방향으로 수평각과 수직각이 될 수 있는 구조가 가능하게 되어 태풍시에는 모듈어레이(124)를 수평각이 되도록 하여 풍압에 대하여 안전한 구조가 되고 눈이 내릴 경우나 야간시에는 모듈어레이(124)를 수직각이 되도록 하여 태양광전지판(125)에 오염물질이 쌓이지 않는 구조가 되어 발전효율을 높일 수 있게 된다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 경사 선형 양축식 솔라 트래커(100)는 태풍과 강풍시에는 컨트롤러에서 풍속을 감지하여 모듈어레이(124)를 수평으로 위치하여 바람이 통과하는 구조로 되어 있으며 야간시나 비 운전시에는 모듈어레이(124)를 수직으로 위치하여 오염물질이나 겨울철 눈 등이 태양광전지판(125)의 표면에 쌓이지 않게 된다

또한, 제1지주(112)측의 상단에 물을 분사할 수 있는 분사대(153)를 설치함으로써, 태양광전지판(125)의 표면 세척과 냉각을 시킬 수 있어 여름철 뜨거운 햇빛으로 인한 발전효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 경사 선형 양축식 솔라 트래커(200)로서, 엑츄에이터를 이용하여 상기 모듈어레이(224)의 고도를 조절할 수도 있다.

이 경우, 상술한 일 실시예와 마찬가지로 지주부(210)와, 태양광모듈(220)과, 방위조절회동부(230)와, 고도조절회동부(240), 그리고, 분사부(20)를 포함한다.

이때, 상기 지주부(210)와 태양광모듈(220), 방위조절회동부(230), 및 분사부는 상술한 일 실시예의 경사 선형 양축식 솔라 트래커(100)와 동일한 구성으로 이루어진다.

따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 경사 선형 양축식 솔라트래커(200)는 상술한 일 실시예와 비교하여 동일한 구성으로 이루어진 상기 지주부(210)와 태양광모듈(220), 방위조절회동부(230), 및 분사부(250)의 자세한 설명은 생략하기로 하고, 차이점이 있는 고도조절구동부(240)에 대해 중점적으로 설명하기로 한다.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 경사 선형 양축식 솔라 트래커의 구조를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 경사 선형 양축식 솔라 트래커의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 10은 도 9의 "C" 부분을 확대한 모습을 개략적으로 도시한 확대도이다.

이를 참조하면, 경사 선형 양축식 솔라 트래커(200)의 다른 실시예에 사용된 고도조절회동부(240)는 태양광을 집광하는 모듈어레이(224)를 감속모터(241)의 구동에 따라 회전되는 엑츄에이터 및 상기 엑츄에이터의 회전에 따라 수평방향으로 왕복이동되는 수평구동축으로 이루어진다.

구체적으로, 회전축부재(221)의 일측에 결속된 감속모터(241)의 구동시 감속모터(241)와 일단이 결합된 엑츄에이터(242)의 회전에 의해 엑츄에이터(242)의 타단에 결속된 고도조절 수평구동축(243)이 수평방향으로 이동되게 되는 구조를 보여준다.

즉, 회전축부재(221) 상에 감속모터(241)를 설치하고, 상기 감속모터(241)와 일단이 연결되게 엑츄에이터(242)를 자유회전되도록 설치한 상태에서 상기 엑츄에이터(242)의 타단에 상기 수평구동축(243)이 수평방향으로 왕복이송될 수 있도록 고정부재(244)를 통해 지지하도록 설치함으로써, 상기 감속모터(241)의 회전시 내주면에 나사산이 형성된 엑츄에이터(242)가 회전되고, 이와 대응되게 외주면에 나사산이 형성된 수평구동축(243)이 상기 엑츄에이터(242)의 회전에 의해 수평방향으로 이동되게 되는 구조이다.

도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 경사 선형 양축식 솔라 트래커의 구조를 도시한 측면도이다.

이를 참조하면, 도 5는 태양의 고도 변화에 따라 모듈어레이(224)가 회전되어 고도가 조절되는 수직각 구조를 보여주고 있다. 태양광전지판(225)를 지지하고 있는 팔레트(226)의 일측 중심부에는 힌지(226a) 마련되어 있으며, 상기 힌지(226a)에 고도조절암(245)의 일단에 마련된 결속 힌지가 결속되는 동시에, 상기 고도조절암(245)의 타단부는 회전축부재(221)의 측면에 회전가능하게 고정설치는 구조이다.

이때, 상기 고도조절암(245)은 2개의 링크가 힌지를 통해 상호 결합된 구조로서, 상기 팔레트(226)의 힌지(226a)에 일단이 회전가능하게 설치되는 제1링크(245a)와, 일단이 상기 제1링크(245a)와 회전가능하게 결합되고, 타단이 상기 회전축부재(221)의 측면에 회전가능하게 고정설치되는 제2링크(245b)로 이루어진다.

즉, 고도조절암(245)는 상기 제1링크(245a)와 제2링크(245b)의 힌지결합을 통해 중심부위가 절첩되어질 수 있는 구조이다.

또한, 상기 수평구동축(243) 상에는 길이방향을 따라 복수개의 힌지(243a)가 등간격으로 설치되어 있으며, 상기 힌지(243a)에 구동축암(246)의 일단이 고정설치되고, 또한, 상기 구동축암(246)의 타단은 상기 제1링크(245a)와 제2링크(245b)가 상호 결합된 부분에 회전가능하게 설치된다.

따라서, 모듈어레이(224)를 태양 고도방향으로 조절하기 위하여 감속모터(241)를 구동할 경우에 엑츄에이터(242)가 회전되고, 상기 엑츄에이터(402)의 단부에 결속된 수평구동축(243)이 수평방향으로 이동됨에 따라 상기 수평구동축(243)에 일단이 고정결합된 구동축암(246)이 이동되게 된다.

이에 따라, 상기 구동축암(246)의 일단이 결합된 고도조절암(245)이 절첩되는 동시에 상기 제1링크(245a)를 끌어당기거나 밀어냄으로써, 도 12a 및 도 12b에 도시된 바와 같이, 상기 모듈어레이(224)가 수직방향으로 회전되어 고도조절을 할 수 있게 된다.

지금까지, 본 발명의 실시예를 기준으로 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적인 균등범위까지 포함된다 할 것이다.

100 : 경사 선형 양축식 솔라 트래커 110 : 지주부
120 : 태양광모듈 121 : 회전축부재
122 : 보조트러스 123 : 철재러너
123a : 고정브라켓 124 : 모듈어레이
125 : 태양광전지판 126 : 팔레트
126a : 제1팔레트 126b : 제2팔레트
127 : 힌지 128 : 인장와이어
129 : 결속링 130 : 방위조절회동부
132 : 웜감속모터 134 : 와이어윈치
136 : 방위조절와이어 140 : 고도조절회동부
141 : 감속모터 142 : 웜기어
143 : 구동축 144 : 와이어윈치
145 : 와이어롤러 146 : 고도조절와이어
147 : 턴버클 150 : 분사부
151: 급수펌프 152 : 급수관
153 : 분사대 154 : 분사구
200 : 경사 선형 양축식 솔라 트래커 210 : 지주부
220 : 태양광모듈 221 : 회전축부재
225 : 태양광전지판 226 : 팔레트
226a : 힌지 230 : 방위조절회동부
240 : 고도조절회동부 241 : 감속모터
242 : 엑츄에이터 243 : 수평구동축
243a : 힌지 244 : 고정부재
245 : 고도조절암 245a : 제1링크
245b : 제2링크 246 : 구동축암
250 : 분사부

Claims

서로 마주하게 위치되는 것으로 제1지주와 제2지주로 이루어지며, 상기 제2지주가 상기 제1지주의 높이보다 높게 형성되는 지주부와;
상기 제1지주와 제2지주에 양단이 회동가능하게 결합되어 태양광을 집광할 수 있도록 한 태양광모듈을 포함하되,
상기 태양광모듈은
상기 제1지주와 제2지주에 양단이 회동가능하게 결합되는 회전축부재와;
상기 회전축부재의 길이방향을 따라 양측방향으로 직교하게 설치되는 복수개의 보조트러스와;
상기 회전축부재를 사이에 두고 상기 회전축부재와 평행하도록 설치되는 것으로, 상기 회전축부재와 일단이 결합된 복수개의 보조트러스 타단 상측에 고정되게 설치되는 한 쌍의 철재러너와;
상기 한 쌍의 철재러너의 길이방향을 따라 일측으로 돌출되게 형성되는 복수개의 고정브라켓; 및
상기 복수개의 고정브라켓에 회동가능하게 설치되며 태양광을 집광할 수 있도록 한 모듈어레이;를 포함하는 경사 선형 양축식 솔라 트래커.
청구항 1에 있어서, 태양광모듈은
상기 회전축부재와, 상기 복수개의 보조트러스 및 상기 한 쌍의 철재러너를 "X"자 형태로 연결하는 인장와이어를 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 경사 선형 양축식 솔라 트래커.
청구항 1에 있어서, 상기 회전축부재와, 상기 복수개의 보조트러스는 복수개의 연결부재를 통해 트러스트 구조로 형성하여 하중 및 자중에 대해 안전성을 확보할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 경사 선형 양축식 솔라 트래커.
청구항 1에 있어서, 상기 경사 선형 양축식 솔라 트래커는
웜감속모터와;
상기 웜감속모터의 모터축과 연결되는 와이어 윈치와; 및
상기 회전축부재 중심부와 상기 철재러너의 중심부를 연결한 보조트러스의 양측 끝단부와 연결되며 상기 와이어윈치의 회전을 통해 일방향으로의 되감기를 통하여 상기 태양광모듈이 수평방향으로 회동되어 방위가 조절될 수 있도록 한 방위조절와이어;로 이루어진 방위조절회동부를 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 경사 선형 양축식 솔라 트래커.
청구항 1에 있어서, 상기 경사 선형 양축식 솔라 트래커는
상기 회전축부재 상에 설치되며, 상기 모듈어레이가 수직방향으로 회동될 수 있도록 동력을 제공하는 감속모터와;
중심이 상기 감속모터와 웜기어를 통해 연결되며 양측 끝단이 상기 마주보게 위치된 한 쌍의 철재러너의 일측 끝단에 위치되는 구동축과;
상기 구동축의 양측 끝단에 설치되는 와이어윈치와;
상기 한 쌍의 철재러너 각각의 일측에 길이방향을 따라 설치되는 복수개의 와이어롤러; 및
상기 와이어롤러를 경유하도록 위치되며 상기 모듈어레이의 팔레트와 와이어윈치를 연결하여 감속모터의 회전시 상기 모듈어레이가 수직방향으로 회전될 수 있도록 한 고도조절와이어;로 이루어진 고도조절회동부를 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 경사 선형 양축식 솔라 트래커.
청구항 1에 있어서, 상기 경사 선형 양축식 솔라 트래커는
상기 회전축부재 상에 설치되며, 상기 모듈어레이가 수직방향으로 회동될 수 있도록 동력을 제공하는 감속모터와;
상기 감속모터와 일단이 결합되는 엑츄에이터와;
상기 엑츄에이터의 타단에 결합되며 상기 엑츄에이터의 회전에 따라 수평방향으로 왕복이동되는 수평구동축과;
상기 모듈어레이의 하부와 일단이 회전가능하게 결합되는 제1링크 및 일단이 상기 제1링크의 타단과 회동가능하게 결합되고 타단이 상기 회전축부재의 측면에 회전가능하게 고정설치되는 제2링크로 이루어진 고도조절암; 및
일단이 상기 수평구동축에 고정결합되며, 타단이 상기 제1링크와 제2링크가 상호 회전가능하게 결합된 부분에 회전가능하게 설치되는 구동축암;을 포함하는 고도조절회동부를 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 경사 선형 양축식 솔라 트래커.
청구항 1에 있어서, 상기 경사 선형 양축식 솔라 트래커는
상기 제1지주의 하부에 마련되는 급수펌프와;
"ㅜ"형상으로 이루어지며 수직하게 형성된 일단은 상기 회전축부재의 일단에 관통되게 결합되어 상기 급수펌프와 급수관을 통해 연결되고, 수평으로 이루어진 부분에는 길이방향을 따라 복수개의 분사구가 등간격으로 설치된 분사대;로 이루어진 분사부를 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 경사 선형 양축식 솔라 트래커.
청구항 1에 있어서, 상기 모듈어레이는 상기 제1지주에서 제2지주로 향할수록 길이가 확장되는 것을 특징으로 하는 경사 선형 양축식 솔라 트래커.