KR20140094746A - 태양집광판의 회전각도 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 회전각도 조절장치는 상기 태양집광판을 태양의 위치에 따라 회전시키는 회전축과; 상기 회전축의 상부에 결합되어 상기 태양집광판이 설치되고 고정되는 집광판지지부와; 일측은 상기 회전축에 결합되고 타측은 상기 집광판지지부에 결합되어, 상기 집광판지지부가 무게 중심을 유지하게 하고 지지해주는 보조지지부와; 상기 회전축의 하부에 설치되어 상기 회전축에 회전력을 전달시키는 동력전달장치와; 하부에 콘트리트기초에 결합되어 상기 콘크리트기초가 전체 하중의 받게 하는 베이스플레이트와 상기 베이스플레이트의 중앙에 설치되어 상기 동력전달장치와 결합되는 지지축으로 구성되어, 상기 태양집광판과 회전각도 조절장치의 하중을 받아 주는 지지축부와; 상기 동력전달장치에 회전동력을 제공하는 회전동력장치부와; 상기 회전동력장치부가 태양의 위치에 따라 일정한 시간 간격으로 상기 회전축이 일정 각도로 회전할 수 있도록 제어하는 제어프로그램이 내장되어 상기 회전동력장치부의 가동과 회전을 제어하는 제어부로 구성된다.
본 발명의 태양집광판의 회전각도 조절장치에 따르면 태양의 위치에 따라 회전함에 따라 집광효율을 증대할 수 있고, 하나의 구동장치에 의해 다수의 집광판을 제어함에 따라 제어가 효율적이고, 집광판 회전에 따른 설비비가 적게 들고, 전력 소모도 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

태양집광판의 회전각도 조절장치{Apparatus for Control of Rotating Angle of Solar Collector}

본 발명은 태양집광판의 회전각도 조절장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지구의 자전과 위도 및 계절적 특성에 의해 변화하는 태양 고도 및 위치에 따라 최대출력을 얻을 수 있도록 태양전지판을 태양 위치에 따라 임의각도로 조절할 수 있고, 각도조절시 태양전지판의 회전관성에 따른 각도조절의 어려움을 해소하면서 간편하게 조절할 수 있도록 구조가 개선된 태양집광판의 회전각도 조절장치에 관한 것이다.

근래 들어 화석에너지의 고갈에 따른 위기감 및 기후변화 협약에 의거 온실가스 감축의무부담이 가시화됨에 따라 대체에너지의 개발이 절실히 요구되고 있다. 더불어 송배전 시설이 불가한 낙도, 격오지 등에는 자체 전력생산설비의 구축이 요구되고 있다.

이에 따라, 태양광 및 풍력으로부터 전기 에너지를 생산하기 위한 신재생에너지 산업은 세계적으로 연평균 20~30% 급성장하여 IT, BT산업 등과 함께 21세기 첨단 신산업으로 급신장하고 있다.

본 발명은 이러한 시대적 추세에 발맞추어 종래 태양광 집광장치의 현안 문제점을 개선하고자 한다.

종래 태양광 집광장치는 셀과 셀을 필요한 만큼 직·병렬로 연결한 태양전지판이 정남향을 향해 대략 35°의 각도로 고정 설치된다 . 이는 고정된 상태에서 태양광의 입사각과 태양전지판이 직각 상태를 이루도록 하여 최대의 전력을 생산하기 위함이다. 그러나 우리나라의 경우 각 계절별 태양의 고도를 살펴보면, 위도가 대략 35°(북위 33°~43°)이므로 춘·추분(봄·가을)에는 태양의 고도가 35°정도이고, 동지(겨울)인 경우에는 태양의 고도가 12°정도이며, 하지(여름)에는 58°정도까지 태양의 고도가 변하게 된다.

따라서 전술한 바와 같이 종래 태양전지판은 정남향을 향해 대략 35°정도의 기울기로 고정설치되어 있어 춘·추분을 제외하고는 전력 생산량이 떨어져 투자비용에 대비하여 효율성이 낮다는 문제점이 있었다.

등록특허 10-0841961로 게시된 태양전지판 회전각 조절장치는 지지대의 상부에 마련된 축 지지부와, 상기 축 지지부(10)에 회동 가능하게 장착된 회전축과, 상기 회전축에 고정 장착된 태양전지판과, 상기 태양전지판의 회전 각도를 조절할 수 있도록 상기 회전축으로부터 직각방향으로 연장형성된 암을 밀거나 당겨 상기 회전축을 회전시키기 위한 회전각조절부재가 구비되되, 상기 회전각조절부재는 상기 암의 단부와 힌지 결합된 힌지부와, 상기 힌지부에 그 일측단이 헛돌게 결합된 나사부와, 상기 나사부가 회전함에 따라 진퇴되도록 상기 나사부와 나사결합되고 상기 지지대에 축결합된 가이드부 및, 상기 나사부를 회전시키기 위한 핸들이 구비되어 있으나 태양전지판의 설치각도만 수직회전을 하므로 태양의 위치에 따라 수평회전이 안되어 집광효율이 떨어지는 문제점이 있다.

공개특허 10-2010-0064448로 게시된 경사각 및 회전각 조절장치를 구비한 태양 전지판 구조물은 셀과 셀을 필요한 수만큼 직병렬로 연결하여 구성되는 태양광 전지판과, 소정 간격으로 직립되게 설치되어 상기 태양광 전지판을 지지하는 기둥과, 상기 기둥의 상부에 회전할 수 있도록 장착되어 상기 태양광 전지판에 체결되는 회동축과, 상기 기둥의 일부에 설치되어 상기 기둥을 상단부를 회전시킴으로써 상기 태양전지판의 회전각을 조절하는 제1회동 모터와, 지지축에 의해 결합되는 다수의 실린더로서, 하나의 실린더에는 제2 회동 모터가 설치되어 상기 제2 회동 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 상기 다수의 실린더의 직선운동 가이드 축을 통해 직선운동을 상기 태양광 전지판에 전달하는 다수의 실린더를 포함하나 상기 태양광 전지판을 수직으로 이동하는 것은 크게 집광 효율을 높이는데 기여하지 못하고 설치비만 고가이며, 수평회전을 각각의 태양광 전지판 마다 각각 설치해야 하므로 설치비가 역시 고가이고 수평회전장치 및 수직회전장치의 구조적으로 취약한 문제점이 있다.

본 발명자가 출원한 공개특허 10-2011-0088693로 게시된 태양전지판의 각도조절장치는 상기 태양전지판의 경사각도를 회전시키는 각도조절수단과; 상기 각도조절수단이 결합되어 상기 태양전지판이 회동되게 하고 상기 태양전지판을 세로로 지지하는 2개의 회동지지대와; 상기 회동지지대와 직각으로 결합하여 상기 태양전지판을 가로로 지지하는 다수 개의 수평지지대와; 상기 회동지지대와 힌지 결합하여 상기 태양전지판이 상기 각도조절장치에 의해 회동되어 각도조절이 되도록 하고, 상기 태양전지판과 각도조절장치의 하중을 지지하는 하부지지대와; 상기 하부지지대가 받는 하중을 지지하는 기초구조물로 구성되나 수직으로만 각도 조절이 되어 구조가 간단하고 설치비가 적게 드나 효율이 수평으로 각도를 조절하는 것보다 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 지구의 자전과 위도 및 계절적 특성에 의해 변화하는 태양의 위치에 따라 최대출력을 얻을 수 있도록 태양집광판의 각도를 최적화하고, 하나의 구동장치에 의해 다수의 집광판을 제어할 수 있게 태양집광판의 회전각도 조절장치의 구조를 단순화하여 내구성을 극대화한 태양집광판의 회전각도 조절장치를 제공하는 것이 본 발명의 해결하려는 과제이다.

본 발명의 회전각도 조절장치는 상기 태양집광판을 태양의 위치에 따라 회전시키는 회전축과; 상기 회전축의 상부에 결합되어 상기 태양집광판이 설치되고 고정되는 집광판지지부와; 일측은 상기 회전축에 결합되고 타측은 상기 집광판지지부에 결합되어, 상기 집광판지지부가 무게 중심을 유지하게 하고 지지해주는 보조지지부와; 상기 회전축의 하부에 설치되어 상기 회전축에 회전력을 전달시키는 동력전달장치와; 하부에 콘트리트기초에 결합되어 상기 콘크리트기초가 전체 하중의 받게 하는 베이스플레이트와 상기 베이스플레이트의 중앙에 설치되어 상기 동력전달장치와 결합되는 지지축으로 구성되어, 상기 태양집광판과 회전각도 조절장치의 하중을 받아 주는 지지축부와; 상기 동력전달장치에 회전동력을 제공하는 회전동력장치부와; 상기 회전동력장치부가 태양의 위치에 따라 일정한 시간 간격으로 상기 회전축이 일정 각도로 회전할 수 있도록 제어하는 제어프로그램이 내장되어 상기 회전동력장치부의 가동과 회전을 제어하는 제어부로 구성된다.

상기 회전축의 하부 원주에는 상기 보조지지부의 내측에 삽입되어 상기 태양집광판과 보조지지부에 의해 걸리는 하중이 상기 회전축에 수직으로 균등하게 가해지도록 돌기링이 형성되고, 상기 돌기링에는 상기 보조지지부가 상기 회전축에 고정되도록 하는 보조지지부고정홀이 형성된다.

상기 집광판지지부는 상기 회전축의 상측 말단이 중앙에 결합되고 상기 태양집광판이 상부에 얹히는 수평지지대와, 상기 수평지지대의 양측 말단에 결합되어 상기 태양집광판의 프레임과 결합할 수 있는 집광판브래킷으로 구성된다.

상기 보조지지부는 상기 회전축의 외부에 결합되어 상기 태양광집광판의 하중이 실린 집광판지지부의 하중을 분산시켜 받아주는 디스크부와, 상기 디스크부의 좌우로 결합되어 상기 집광판지지부를 지지하는 2개의 보조지지축으로 구성된다.

상기 디스크부는 상기 보조지지부가 받는 하중을 상기 회전축에 균일하게 분포시키는 디스크판과, 상기 보조지지축이 결합되는 2개의 브래킷으로 구성되며, 상기 디스크판은 상기 회전축과의 결합을 용이하게 하기 위하여 상부디스크, 중간디스크 및 하부디스크의 3장으로 구성되어 볼트로 체결되고, 상부디스크와 하부디스크에는 상기 회전축이 통과하는 회전축통과홀이 형성되며, 상기 중간디스크에는 상기 회전축의 돌기링이 삽입되는 돌기링삽입홀과, 상기 회전축과 보조지지부가 바람이 불 때 움직이지 못하도록 고정시키기 위하여 상기 보조지지부고정홀과 회전방지고정나사로 결합되는 회전방지고정홀이 형성된다.

상기 동력전달장치는 상기 회전동력장치부에서 발생한 회전력을 동력전달장치로 받아들이는 수평축과, 수평으로 상기 회전동력장치부에서 전달받은 회전력을 수직으로 전달하는 기어부와, 상기 기어부를 보호하고 고정하는 기어박스부와, 상기 회전축과 결합하여 회전력을 상기 회전축에 전달하는 수직축으로 구성되며, 상기 수평축에는 상기 회전동력장치부에서 체인으로 회전력을 전달받는 스프로킷휠이 형성된다.

상기 회전동력장치부는 회전력을 발생시키는 전기모터와, 상기 전기모터의 회전력을 전달하는 동력전달회전축과, 상기 동력전달회전축으로 회전력을 전달받아 필요 회전수로 감속하는 감속기와, 상기 감속기에서 상기 동력전달장치로 회전력을 전달하는 체인으로 구성된다.

상기 감속기는 상기 전기모터에서 전달받은 회전력을 감속하여 90°로 축방향을 변경하여 상기 동력전달장치로 출력하고, 상기 전기모터의 회전력을 다음 감속기로 전달할 수 있도록 입력 양축형 웜감속기 타입을 사용하고, 입력축(과 타감속기 입력축이 감속기의 웜 기어보다 상부측에 있고, 출력축이 상기 입력축과 타감속기 입력축보다 아래에 있고 수평으로 나와 있어 상기 스프로켓휠과의 장착이 쉬운 상형을 사용하는 구조이다.

상기 동력전달회전축은 전기모터와 감속기 사이를 연결하는 1차동력전달회전축과 감속기와 감속기 사이를 연결하는 2차동력전달회전축으로 구성되며, 상기 1차동력전달회전축과 2차동력전달회전축에는 축의 길이가 길기 때문에 상기 감속기 입력축과의 연결 전에 축의 유동성을 주어 상기 감속기에 무리한 힘이 가해지는 것을 방지하기 위해 자재성(自在性)이 있는 유니버설 조인트가 형성되는 구조이다.

상술한 태양집광판의 회전각도 조절장치로서 본 발명의 해결하고자 하는 고제를 해결할 수 있다.

본 발명의 태양집광판의 회전각도 조절장치에 따르면 태양의 위치에 따라 회전함에 따라 집광효율을 증대할 수 있고, 하나의 구동장치에 의해 다수의 집광판을 제어함에 따라 제어가 효율적이고, 집광판 회전에 따른 설비비가 적게 들고, 전력 소모도 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 태양집광판의 회전각도 조절장치에 따른 전체 사시도
도 2는 본 발명의 태양집광판의 회전각도 조절장치에 따른 태양집관판의 회전각도 조절장치를 직렬로 여러 개 설치 시의 사시도
도 3은 본 발명의 태양집광판의 회전각도 조절장치에 따른 디스크 개략도
도 4는 본 발명의 태양집광판의 회전각도 조절장치에 따른 회전축 돌기링 부분 개략도
도 5는 본 발명의 태양집광판의 회전각도 조절장치에 따른 감속기 개략도
도 6은 본 발명의 태양집광판의 회전각도 조절장치에 따른 유니버설조인트 개략도

먼저, 본 발명의 구체적인 설명에 들어가기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 "태양집광판의 회전각도 조절장치"를 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 회전각도 조절장치는 상기 태양집광판을 태양의 위치에 따라 회전시키는 회전축(1)과; 상기 회전축(1)의 상부에 결합되어 상기 태양집광판(A)이 설치되고 고정되는 집광판지지부(2)와; 일측은 상기 회전축(1)에 결합되고 타측은 상기 집광판지지부(2)에 결합되어, 상기 집광판지지부(2)가 무게 중심을 유지하게 하고 지지해주는 보조지지부(3)와; 상기 회전축(1)의 하부에 설치되어 상기 회전축(1)에 회전력을 전달시키는 동력전달장치(4)와; 하부에 콘트리트기초에 결합되어 상기 콘크리트기초가 전체 하중의 받게 하는 베이스플레이트(51)와 상기 베이스플레이트(51)의 중앙에 설치되어 상기 동력전달장치(4)와 결합되는 지지축으로 구성되어, 상기 태양집광판(A)과 회전각도 조절장치(B)의 하중을 받아 주는 지지축부(5)와; 상기 동력전달장치(4)에 회전동력을 제공하는 회전동력장치부(6)와; 상기 회전동력장치부(6)가 태양의 위치에 따라 일정한 시간 간격으로 상기 회전축(1)이 일정 각도로 회전할 수 있도록 제어하는 제어프로그램이 내장되어 상기 회전동력장치부(6)의 가동과 회전을 제어하는 제어부(7)로 구성된다.

상기 회전축(1)의 하부 원주에는 상기 보조지지부(3)의 내측에 삽입되어 상기 태양집광판(A)과 보조지지부(3)에 의해 걸리는 하중이 상기 회전축(1)에 수직으로 균등하게 가해지도록 돌기링(11)이 형성되고, 상기 돌기링(11)에는 상기 보조지지부(3)가 상기 회전축(1)에 고정되도록 하는 보조지지부고정홀(111)이 형성된다.

상기 보조지지부(3)는 상기 회전축(1)의 외부에 결합되어 상기 태양광집광판(A)의 하중이 실린 상기 집광판지지부(2)의 하중을 분산시켜 받아주는 디스크부(31)와, 상기 디스크부(31)의 좌우로 결합되어 상기 집광판지지부(2)를 지지하는 2개의 보조지지축(32)으로 구성된다.

상기 보조지지부(3)는 상기 디스크부(31)과 더불어 상기 집광판지지부(2)를 추가로 지지하기 위하여 수동브레이크부(33)가 더 구성될 수 있다.

상기 수동브레이크부(33)은 자동차의 핸드브레이크나 사이드브레이크와 동일한 방법 방법으로 상기 회전축(1)을 잡아준다. 즉, 상기 집광판지지부(2)에 설치되어 상기 회전축(1)을 잡아주며 휠 브레이크식이나 센터브레이크식을 사용하고, 와이어를 연결하여 와이어를 잡아당기면 여러 집광판지지부를 한번에 지지할 수 있게 설치되는 것이 바람직하다.

상기 디스크부(31)는 상기 보조지지부(3)가 받는 하중을 상기 회전축(1)에 균일하게 분포시키는 디스크판(311)과, 상기 보조지지축(32)이 결합되는 2개의 브래킷(312)으로 구성된다.

상기 디스크판(311)은 상기 회전축(1)과의 결합을 용이하게 하기 위하여 상부디스크(3111), 중간디스크(3112) 및 하부디스크(3113)의 3장으로 구성되어 볼트(3114)로 체결되고, 상부디스크(3111)와 하부디스크(3113)에는 상기 회전축이 통과하는 회전축통과홀(31111, 31131)이 형성되며, 상기 중간디스크(3112)에는 상기 회전축(1)의 돌기링(11)이 삽입되는 돌기링삽입홀(31121)과, 상기 회전축(1)과 보조지지부(3)가 바람이 불 때 움직이지 못하도록 고정시키기 위하여 상기 보조지지부고정홀(111)과 회전방지고정나사(3115)로 결합되는 회전방지고정홀(31122)이 형성된다.

상기 동력전달장치(4)는 상기 회전동력장치부에서 발생한 회전력을 동력전달장치로 받아들이는 수평축(43)과, 수평으로 상기 회전동력장치부(6)에서 전달받은 회전력을 수직으로 전달하는 기어부와, 상기 기어부를 보호하고 고정하는 기어박스부(42)와, 상기 회전축(1)과 결합하여 회전력을 상기 회전축(1)에 전달하는 수직축(44)으로 구성되며, 상기 수평축(43)에는 상기 회전동력장치부(6)에서 체인으로 회전력을 전달받는 스프로킷휠(431)이 형성된다.

상기 회전동력장치부(6)는 회전력을 발생시키는 전기모터(61)와, 상기 전기모터(61)의 회전력을 전달하는 동력전달회전축(62)과, 상기 동력전달회전축(62)으로 회전력을 전달받아 필요 회전수로 감속하는 감속기(63)와, 상기 감속기(63)에서 상기 동력전달장치(4)로 회전력을 전달하는 체인(64)으로 구성된다.

상기 감속기(63)는 상기 전기모터(61)에서 전달받은 회전력을 감속하여 90°로 축방향을 변경하여 상기 동력전달장치(4)로 출력하고, 상기 전기모터(61)의 회전력을 다음 감속기로 전달할 수 있도록 입력 양축형 웜감속기 타입을 사용하고, 양측 입력축(631)이 감속기의 웜 기어보다 상부측에 있고, 출력축(632)이 수평으로 나와 있어 상기 스프로켓휠(431)과의 장착이 쉬운 상형을 사용하는 구조이다.

상기 동력전달회전축(62)은 상기 전기모터(61)와 감속기(63) 사이를 연결하는 1차동력전달회전축(621)과 상기 감속기(63)와 감속기(63) 사이를 연결하는 2차동력전달회전축(622)으로 구성되며, 상기 1차동력전달회전축(621)과 2차동력전달회전축(622)에는 축의 길이가 길기 때문에 상기 감속기(63)의 입력축과의 연결 전에 축의 유동성을 주어 상기 감속기(63)에 무리한 힘이 가해지는 것을 방지하기 위해 자재성(自在性)이 있는 유니버설 조인트(623)가 형성되는 구조이다.

이하, 본 발명에 따른 "태양집광판의 회전각도 조절장치"에 관한 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 다음의 실시 예는 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 태양집광판의 회전각도 조절장치에 따른 전체 사시도이며, 도 2는 본 발명의 태양집광판의 회전각도 조절장치에 따른 태양집관판의 회전각도 조절장치를 직렬로 여러 개 설치 시의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 태양집광판의 회전각도 조절장치에 따른 디스크 개략도이며, 도 4는 본 발명의 태양집광판의 회전각도 조절장치에 따른 회전축 돌기링 부분 개략도이고, 도 5는 본 발명의 태양집광판의 회전각도 조절장치에 따른 감속기 개략도이며, 도 6은 본 발명의 태양집광판의 회전각도 조절장치에 따른 유니버설조인트 개략도이다.

도 1에 도시되어 있는 것 같이 본 발명의 회전각도 조절장치는 상기 태양집광판을 태양의 위치에 따라 회전시키는 회전축(1)과; 상기 회전축(1)의 상부에 결합되어 상기 태양집광판(A)이 설치되고 고정되는 집광판지지부(2)와; 일측은 상기 회전축(1)에 결합되고 타측은 상기 집광판지지부(2)에 결합되어, 상기 집광판지지부(2)가 무게 중심을 유지하게 하고 지지해주는 보조지지부(3)와; 상기 회전축(1)의 하부에 설치되어 상기 회전축(1)에 회전력을 전달시키는 동력전달장치(4)와; 하부에 콘트리트기초에 결합되어 상기 콘크리트기초가 전체 하중의 받게 하는 베이스플레이트(51)와 상기 베이스플레이트(51)의 중앙에 설치되어 상기 동력전달장치(4)와 결합되는 지지축으로 구성되어, 상기 태양집광판(A)과 회전각도 조절장치(B)의 하중을 받아 주는 지지축부(5)와; 상기 동력전달장치(4)에 회전동력을 제공하는 회전동력장치부(6)와; 상기 회전동력장치부(6)가 태양의 위치에 따라 일정한 시간 간격으로 상기 회전축(1)이 일정 각도로 회전할 수 있도록 제어하는 제어프로그램이 내장되어 상기 회전동력장치부(6)의 가동과 회전을 제어하는 제어부(7)로 구성된다.

상기 집광판지지부(2)는 상기 회전축(1)의 상측 말단이 중앙에 결합되고 상기 태양집광판(A)이 상부에 얹히는 수평지지대(21)와, 상기 수평지지대의 양측 말단에 결합되어 상기 태양집광판(A)의 프레임과 결합할 수 있는 집광판브래킷(22)으로 구성된다.

상기 집광판브래킷(22)에는 상기 태양집광판(A)의 프레임과 결합하는 다수 개의 집광판 결합홀(221)이 형성되어 볼트로 결합 고정한다.

또한 상기 집광판브래킷(22)에는 상기 집광판(A)의 각도를 계절별로 조절할 수 있는 상기 집광판(A)의 각도장치가 추가될 수도 있다.

상기 보조지지부(3)는 상기 회전축(1)의 외부에 결합되어 상기 태양광집광판(A)의 하중이 실린 상기 집광판지지부(2)의 하중을 분산시켜 받아주는 디스크부(31)와, 상기 디스크부(31)의 좌우로 결합되어 상기 집광판지지부(2)를 지지하는 2개의 보조지지축(32)으로 구성된다.

상기 보조지지부(3)는 상기 디스크부(31)과 더불어 상기 집광판지지부(2)를 추가로 지지하기 위하여 수동브레이크부(33)가 더 구성될 수 있다.

상기 수동브레이크부(33)은 자동차의 핸드브레이크나 사이드브레이크와 동일한 방법 방법으로 상기 회전축(1)을 잡아준다. 즉, 상기 집광판지지부(2)에 설치되어 상기 회전축(1)을 잡아주며 휠 브레이크식이나 센터브레이크식을 사용하고 와이어를 연결하여 와이어를 잡아당기면 여러 집광판지지부를 한번에 지지할 수 있게 설치되는 것이 바람직하다.

상기 보조지지축(32)의 하단은 상기 디스크부(31)의 브래킷(312)에 볼트로 고정되며, 상단은 상기 집광판지지부(2)의 수평지지대(21)의 하단에 볼트 결합되거나 용접 결합된다.

상기 동력전달장치(4)는 상기 회전동력장치부에서 발생한 회전력을 동력전달장치로 받아들이는 수평축(43)과, 수평으로 상기 회전동력장치부(6)에서 전달받은 회전력을 수직으로 전달하는 기어부와, 내부에 상기 기어부가 내장되고 상기 기어부를 보호하고 고정하는 기어박스부(42)와, 상기 회전축(1)과 결합하여 회전력을 상기 회전축(1)에 전달하는 수직축(44)으로 구성되며, 상기 수평축(43)에는 상기 회전동력장치부(6)에서 체인으로 회전력을 전달받는 스프로킷휠(431)이 형성된다.

상기 동력전달장치(4)는 상기 두 개의 기어가 서로 맞물려서 회전함과 동시에, 기어축도 한쪽의 기어축을 중심으로 하고, 다른 쪽의 기어축이 회전하며, 중앙에 있는 태양기어의 주위를 유성기어가 공전한다. 즉 태양기어축·유성기어축 및 그것들을 잇는 링크 중의 어느 2개에 운동을 주면, 다른 하나는 그 2개의 운동을 동시에 받아 회전하는 장치이며, 태양기어와 유성기어가 베벨기어로 되어 있어 수평으로 입력된 회전력을 수직으로 변환시킨다.

상기 동력전달장치(4)는 자동차의 바퀴에 회전력을 전달하는 차동기어(Differential Gear)를 간단히 개조해서 사용할 수 있으므로 폐기처리된 자동차에서 재활용하여 자원을 재활용할 수 있는 효과를 가져올 수 있으며, 약 5만원의 저렴한 가격으로 설치할 수 있는 장점이 있다.

상기 지지축부(5)는 하부에 콘트리트기초에 결합되어 상기 콘크리트기초가 전체 하중의 받게 하는 베이스플레이트(51)와 상기 베이스플레이트(51)의 중앙에 설치되어 상기 동력전달장치(4)와 결합되는 지지축(52)으로 구성되어, 상기 태양집광판(A)과 회전각도 조절장치(B)의 하중을 받아 주는 역할을 한다.

상기 지지축(52)은 상기 동력전달장치(4)의 하부와 플랜지 결합 또는 용접으로 결합되고, 상기 지지축(52)와 베이스플레이트(51)의 결합을 견고히 하기 위해 4개소의 지지날개(521)이 형성되어 상기 지지날개(521)는 상기 지지축(52)와 베이스플레이트(51)에 용접으로 결합된다.

상기 회전동력장치부(6)는 회전력을 발생시키는 전기모터(61)와, 상기 전기모터(61)의 회전력을 전달하는 동력전달회전축(62)과, 상기 동력전달회전축(62)으로 회전력을 전달받아 필요 회전수로 감속하는 감속기(63)와, 상기 감속기(63)에서 상기 동력전달장치(4)로 회전력을 전달하는 체인(64)으로 구성된다.

상기 감속기(63)는 상기 전기모터(61)에서 전달받은 회전력을 감속하여 90°로 축방향을 변경하여 상기 동력전달장치(4)로 출력하고, 상기 전기모터(61)의 회전력을 다음 감속기로 전달할 수 있도록 입력 양축형 웜감속기 타입을 사용하고, 양측 입력축(631)이 감속기의 웜 기어보다 상부측에 있고, 출력축(632)이 수평으로 나와 있어 상기 스프로켓휠(431)과의 장착이 쉬운 상형을 사용하는 구조이다.

상기 동력전달회전축(62)은 상기 전기모터(61)와 감속기(63) 사이를 연결하는 1차동력전달회전축(621)과 상기 감속기(63)와 감속기(63) 사이를 연결하는 2차동력전달회전축(622)으로 구성되며, 상기 1차동력전달회전축(621)과 2차동력전달회전축(622)에는 축의 길이가 길기 때문에 상기 감속기(63)의 입력축과의 연결 전에 축의 유동성을 주어 상기 감속기(63)에 무리한 힘이 가해지는 것을 방지하기 위해 자재성(自在性)이 있는 유니버설 조인트(623)가 형성되는 구조이다.

상기 유니버설 조인트(623)를 사용하기 때문에 여러 개의 감속기에 무리 없이 동력을 전달할 수 있다.

본 발명의 상기 회전동력장치부(6)로 적어도 10기 이상 최대 30기까지 회전각도 조절장치의 동력전달장치(4)에 회전력을 전달할 수 있어 하나의 구동장치에 의해 다수의 집광판을 제어할 수 있는 장점이 있다.

즉, 본 발명의 특징 중 하나인 상기 회전동력장치부(6)는 하나의 구동장치에 의해 다수의 집광판을 제어함에 따라 제어가 효율적이고, 집광판 회전에 따른 설비비가 적게 들고, 전력 소모도 줄일 수 있는 효과가 있다.

상기 제어부(7)는 상기 회전동력장치부(6)가 태양의 위치에 따라 일정한 시간 간격으로 상기 회전축(1)이 일정 각도로 회전할 수 있도록 제어하는 제어프로그램이 내장되어 상기 회전동력장치부(6)의 가동과 회전을 제어하며, 상기 제어프로그램은 마이컴에 저장되며, 자동운전과 수동운전이 가능하게 제어되는 것이 바람직하며, 태양트래거 프로그램은 공기의 기술이므로 본 발명에서는 생략한다.

도 2는 태양집관판의 회전각도 조절장치를 직렬로 여러 개 설치 시의 사시도로서, 본 발명의 상기 회전동력장치부(6)로 적어도 10기 이상 최대 30기까지 회전각도 조절장치의 동력전달장치(4)에 회전력을 전달할 수 있어 하나의 구동장치에 의해 다수의 집광판을 제어할 수 있는 장점이 있다.

도 3에 도시되어 있는 것 같이 상기 디스크부(31)는 상기 회전축(1)의 외부에 결합되어 상기 태양광집광판(A)의 하중이 실린 상기 집광판지지부(2)의 하중을 분산시켜 받아주는 역할을 하며, 상기 보조지지부(3)가 받는 하중을 상기 회전축(1)에 균일하게 분포시키는 디스크판(311)과, 상기 보조지지축(32)이 결합되는 2개의 브래킷(312)으로 구성된다.

상기 디스크판(311)은 상기 회전축(1)과의 결합을 용이하게 하기 위하여 상부디스크(3111), 중간디스크(3112) 및 하부디스크(3113)의 3장으로 구성되어 볼트(3114)로 체결된다.

상부디스크(3111)와 하부디스크(3113)에는 상기 회전축이 통과하는 회전축통과홀(31111, 31131)이 형성된다.

상기 중간디스크(3112)에는 상기 회전축(1)의 돌기링(11)이 삽입되는 돌기링삽입홀(31121)과, 상기 회전축(1)과 보조지지부(3)가 바람이 불 때 움직이지 못하도록 고정시키기 위하여 상기 보조지지부고정홀(111)과 회전방지고정나사(3115)로 결합되는 회전방지고정홀(31122)이 형성된다.

도 4에 도시되어 있는 것 같이 상기 회전축(1)은 상기 회전각도 조절장치는 상기 태양집광판을 태양의 위치에 따라 회전시키는 역할을 한다.

상기 회전축(1)의 하부 원주에는 상기 보조지지부(3)의 내측에 삽입되어 상기 태양집광판(A)과 보조지지부(3)에 의해 걸리는 하중이 상기 회전축(1)에 수직으로 균등하게 가해지도록 돌기링(11)이 형성된다.

상기 돌기링(11)에는 상기 보조지지부(3)가 상기 회전축(1)에 고정되도록 하는 보조지지부고정홀(111)이 형성되어 회전방지고정나사(3115)로 상기 태양집광판(A)를 고정시켜 상기 태양집광판(A)이 바람이나 외부의 힘에 의해 회전되는 것을 방지하고 오로지 상기 회전동력장치부(6)에서 전달된 회전력에 의해서만 회전되도록 한다.

도 5는 상기 감속기(63)의 외형도로서, 상기 감속기(63)은 상기 동력전달회전축(62)으로 회전력을 전달받아 필요 회전수로 감속하는 역할을 하며, 상기 전기모터(61)에서 전달받은 회전력을 감속하여 90°로 축방향을 변경하여 상기 동력전달장치(4)로 출력하고, 상기 전기모터(61)의 회전력을 다음 감속기로 전달할 수 있도록 입력 양축형 웜감속기 타입을 사용한다.

또한 상기 감속기(63)는 도 5에 도시되어 있는 것 같이 입력축(631)과 타감속기 입력축(632)이 감속기의 웜 기어보다 상부측에 있고, 출력축(633)이 상기 입력축(631)과 타감속기 입력축(632)보다 아래에 있고 수평으로 나와 있어 상기 스프로켓휠(431)과의 장착이 쉬운 상형을 사용하는 구조이다.

도 6은 유니버설조인트의 개략도로서 도 6-1은 양측에 유니버설조인트가 설치된 타입으로 상기 동력전달회전축(62)이 수평으로 완전히 정렬되었을 때의 평면도이고, 도 6-2는 양측에 유니버설조인트가 설치된 타입으로 두 축이 완전히 정렬되지 않았을 때의 평면도이고, 도 6-3은 일측에만 유니버설조인트가 설치된 타입의 평면도이다.

상기 유니버설조인트(623)은 두 축이 비교적 떨어진 위치에 있거나 두 축의 각도가 유동적일 경우에 이 두 축을 연결하기 위하여 사용되는 동력전달장치로서 2개의 축이 완전히 정렬되지 않아도 한축이 다른축을 구동시킬 수 있으며, 구동축에서 각도 변화가 있는 피구동축으로 효율적으로 동력을 전달할 수 있다.

본 발명에서는 상기 1차동력전달회전축(621)과 2차동력전달회전축(622)에는 축의 길이가 길기 때문에 상기 감속기(63)의 입력축과의 연결 전에 축의 유동성을 주어 상기 감속기(63)에 무리한 힘이 가해지거나, 상기 전기모터에 무리한 힘이 가해지는 것을 방지하기 위해 자재성(自在性)이 있는 유니버설 조인트(623)가 형성되어 여러 개의 감속기에 무리 없이 동력을 전달할 수 있다.

본 발명의 상기 회전동력장치부(6)로 적어도 10기 이상 최대 30기까지 회전각도 조절장치의 동력전달장치(4)에 회전력을 전달할 수 있어 하나의 구동장치에 의해 다수의 집광판을 제어할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 태양집광판의 회전각도 조절장치에 따르면 태양의 위치에 따라 회전함에 따라 집광효율을 증대할 수 있고, 하나의 구동장치에 의해 다수의 집광판을 제어함에 따라 제어가 효율적이고, 집광판 회전에 따른 설비비가 적게 들고, 전력 소모도 줄일 수 있는 효과가 있다.

A : 태양집광판 B : 회전각도 조절장치
1 : 회전축 11 : 돌기링
111 : 보조지지부고정홀
2 : 집광판지지부 21 : 수평지지대
22 : 집광판브래킷 221 : 집광판 결합홀
3 : 보조지지부 31 : 디스크부
311 : 디스크판 3111 : 상부디스크
31111 : 회전축통과홀 3112 : 중간디스크
31121 : 돌기링삽입홀 31122 : 회전방지고정홀
3113 : 하부디스크 31131 : 회전축통과홀
3114 : 볼트 3115 : 회전방지고정나사
312 : 브래킷 32 : 보조지지축
33 : 수동브레이크부
4 : 동력전달장치 41 : 기어부
42 : 기어박스부 43 : 수평축
431 : 스프로킷휠 44 : 수직축
5 : 지지축부 51 : 베이스플레이트
52 : 지지축 521 : 지지날개
6 : 회전동력장치부 61 : 전기모터
62 : 동력전달회전축 621 : 1차동력전달축
622 : 2차동력전달축 623 : 유니버설조인트
63 : 감속기 631 : 입력축
632 : 타감속기 입력축 633 : 출력축
64 : 체인 7 : 제어부

Claims (2)

1. 태양열을 이용하여 전력을 생산해 내는 태양집광판(A)을 태양의 위치에 따라 태양집광판의 각도를 회전시키는 회전각도 조절장치(B)에 있어서,
   상기 회전각도 조절장치(B)는 상기 태양집광판(A)을 태양의 위치에 따라 회전시키는 회전축(1)과;
   상기 회전축(1)의 상부에 결합되어 상기 태양집광판(A)이 설치되고 고정되는 집광판지지부(2)와;
   일측은 상기 회전축(1)에 결합되고 타측은 상기 집광판지지부(2)에 결합되어, 상기 집광판지지부(2)가 무게 중심을 유지하게 하고 지지해주는 보조지지부(3)와;
   상기 회전축(1)의 하부에 설치되어 상기 회전축(1)에 회전력을 전달시키는 동력전달장치(4)와;
   하부에 콘트리트기초에 결합되어 상기 콘크리트기초가 전체 하중의 받게 하는 베이스플레이트(51)와 상기 베이스플레이트(51)의 중앙에 설치되어 상기 동력전달장치(4)와 결합되는 지지축으로 구성되어, 상기 태양집광판(A)과 회전각도 조절장치(B)의 하중을 받아 주는 지지축부(5)와;
   상기 동력전달장치(4)에 회전동력을 제공하는 회전동력장치부(6)와;
   상기 회전동력장치부(6)가 태양의 위치에 따라 일정한 시간 간격으로 상기 회전축(1)이 일정 각도로 회전할 수 있도록 제어하는 제어프로그램이 내장되어 상기 회전동력장치부(6)의 가동과 회전을 제어하는 제어부(7)로 구성되며,
   상기 회전축(1)의 하부 원주에는 상기 보조지지부(3)의 내측에 삽입되어 상기 태양집광판(A)과 보조지지부(3)에 의해 걸리는 하중이 상기 회전축(1)에 수직으로 균등하게 가해지도록 돌기링(11)이 형성되고,
   상기 돌기링(11)에는 상기 보조지지부(3)가 상기 회전축(1)에 고정되도록 하는 보조지지부고정홀(111)이 형성되며,
   상기 보조지지부(3)는 상기 회전축(1)의 외부에 결합되어 상기 태양광집광판(A)의 하중이 실린 상기 집광판지지부(2)의 하중을 분산시켜 받아주는 디스크부(31)와, 상기 디스크부(31)의 좌우로 결합되어 상기 집광판지지부(2)를 지지하는 2개의 보조지지축(32)으로 구성되고,
   상기 디스크부(31)는 상기 보조지지부(3)가 받는 하중을 상기 회전축(1)에 균일하게 분포시키는 디스크판(311)과, 상기 보조지지축(32)이 결합되는 2개의 브래킷(312)으로 구성되며,
   상기 동력전달장치(4)는 상기 회전동력장치부에서 발생한 회전력을 동력전달장치로 받아들이는 수평축(43)과, 수평으로 상기 회전동력장치부(6)에서 전달받은 회전력을 수직으로 전달하는 기어부와, 상기 기어부를 보호하고 고정하는 기어박스부(42)와, 상기 회전축(1)과 결합하여 회전력을 상기 회전축(1)에 전달하는 수직축(44)으로 구성되며,
   상기 수평축(43)에는 상기 회전동력장치부(6)에서 체인으로 회전력을 전달받는 스프로킷휠(431)이 형성되고,
   상기 회전동력장치부(6)는 회전력을 발생시키는 전기모터(61)와, 상기 전기모터(61)의 회전력을 전달하는 동력전달회전축(62)과, 상기 동력전달회전축(62)으로 회전력을 전달받아 필요 회전수로 감속하는 감속기(63)와, 상기 감속기(63)에서 상기 동력전달장치(4)로 회전력을 전달하는 체인(64)으로 구성되며,
   상기 감속기(63)는 상기 전기모터(61)에서 전달받은 회전력을 감속하여 90°로 축방향을 변경하여 상기 동력전달장치(4)로 출력하고, 상기 전기모터(61)의 회전력을 다음 감속기로 전달할 수 있도록 입력 양축형 웜감속기를 사용하고,
   상기 동력전달회전축(62)은 상기 전기모터(61)와 감속기(63) 사이를 연결하는 1차동력전달회전축(621)과 상기 감속기(63)와 감속기(63) 사이를 연결하는 2차동력전달회전축(622)으로 구성되며,
   상기 1차동력전달회전축(621)과 2차동력전달회전축(622)에는 축의 길이가 길기 때문에 상기 감속기(63)의 입력축과의 연결 전에 축의 유동성을 주어 상기 감속기(63)에 무리한 힘이 가해지는 것을 방지하기 위해 자재성(自在性)이 있는 유니버설 조인트(623)가 형성되는 구조인 태양집광판의 회전각도 조절장치
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 집광판지지부(2)는 상기 회전축(1)의 상측 말단이 중앙에 결합되고 상기 태양집광판(A)이 상부에 얹히는 수평지지대(21)와, 상기 수평지지대의 양측 말단에 결합되어 상기 태양집광판(A)의 프레임과 결합할 수 있는 집광판브래킷(22)으로 구성되며,
   상기 디스크판(311)은 상기 회전축(1)과의 결합을 용이하게 하기 위하여 상부디스크(3111), 중간디스크(3112) 및 하부디스크(3113)의 3장으로 구성되어 볼트(3114)로 체결되고,
   상부디스크(3111)와 하부디스크(3113)에는 상기 회전축이 통과하는 회전축통과홀(31111, 31131)이 형성되며,
   상기 중간디스크(3112)에는 상기 회전축(1)의 돌기링(11)이 삽입되는 돌기링삽입홀(31121)과, 상기 회전축(1)과 보조지지부(3)가 바람이 불 때 움직이지 못하도록 고정시키기 위하여 상기 보조지지부고정홀(111)과 회전방지고정나사(3115)로 결합되는 회전방지고정홀(31122)이 형성된 구조인 것을 특징으로 하는 태양집광판의 회전각도 조절장치

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