KR20150007905A - Green house with solar cell module - Google Patents

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KR20150007905A KR1020130113933A KR20130113933A KR20150007905A KR 20150007905 A KR20150007905 A KR 20150007905A KR 1020130113933 A KR1020130113933 A KR 1020130113933A KR 20130113933 A KR20130113933 A KR 20130113933A KR 20150007905 A KR20150007905 A KR 20150007905A
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Abstract

The present invention relates to a greenhouse and, more specifically, to a greenhouse including a solar cell module which generates electricity using an idle-wavelength light unnecessary for plant cultivation. The greenhouse with a solar cell, comprises: a greenhouse structure including a frame constituting a support structure and a light transmissible member supported by the frame, and having a cultivation space, in which plants are cultivated, formed therein; a solar cell module installed inside the greenhouse structure, and including a solar cell, a first optical member configured to condense the solar light incident through the light transmissible member, and a second optical member installed on the travel route of the light condensed by the first optical member, wherein the second optical member splits the condensed light into an idle-wavelength light (B) and an effective-wavelength light (A) so that the idle-wavelength light (B) of the condensed light, which is not utilized for plant culture, is irradiated to the solar cell; and a solar cell module installed inside the greenhouse structure, and including a third optical for controlling the irradiation range of the effective-wavelength light (A) so that the effective-wavelength light (A) obtained by the second optical member is irradiated to the cultivation space. The greenhouse with a solar cell module according to the present invention can save energy since the idle-wavelength light is split from the solar cell, irradiated to the solar cell, converted into electric energy, and then reused.

Description

솔라셀 모듈을 구비한 온실{Green house with solar cell module}[0001] The present invention relates to a greenhouse with a solar cell module,

본 발명은 온실에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 식물의 재배에 불필요한 유휴 파장의 빛을 이용하여 발전을 하는 솔라셀 모듈을 구비한 온실에 관한 것이다. The present invention relates to a greenhouse, and more particularly, to a greenhouse having a solar cell module that generates electricity using light of an idle wavelength that is unnecessary for plant cultivation.

공개특허공보 제2013-0021308호 온실에 태양전지모듈을 설치함으로써, 태양광발전 및 식물재배를 동시에 수행할 수 있는 태양전지모듈을 구비한 온실이 개시되어 있다.Open No. 2013-0021308 discloses a greenhouse equipped with a solar cell module capable of simultaneously performing solar power generation and plant cultivation by installing a solar cell module in a greenhouse.

또한, 공개특허공보 제2013-0016781호에는 온실의 내부에 태양전지모듈 및 태양전지모듈이 전기에너지를 발생시키는 과정에서 발생되는 열에너지를 바탕으로 온실을 난방하는 난방모듈 및 태양의 위치변화에 따라 태양전지모듈을 이동시키는 트래킹 모듈을 구비한 온실 일체형 태양광 발전 장치가 개시되어 있다. In addition, in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2013-0016781, there is disclosed a heating module for heating a greenhouse based on heat energy generated in the process of generating electric energy in a solar cell module and a solar cell module in a greenhouse, And a tracking module for moving the battery module.

공개특허공보 제2013-0021308호Patent Publication No. 2013-0021308 공개특허공보 제2013-0016781호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-0016781

상술한 종래의 태양전지모듈을 구비한 온실은 다음과 같은 문제가 있었다. The conventional greenhouse equipped with the solar cell module has the following problems.

첫째, 온실에서 재배되는 식물을 향해서 조사되어야 하는, 식물의 생장에 도움이 되는 유효 파장 영역의 빛이 태양전지모듈에 조사되어 발전에 사용되거나, 태양전지모듈에 의해서 온실외부로 반사되므로 식물 생장에 필요한 유효 파장 영역의 빛의 손실이 발생한다.First, light of an effective wavelength range which is useful for the growth of plants, which should be irradiated toward a plant grown in a greenhouse, is irradiated to the solar cell module and used for power generation, or reflected to the outside of the greenhouse by the solar cell module. A loss of light in the necessary effective wavelength range occurs.

둘째, 식물 생장에 도움이 되지 않는 유휴 파장 영역의 빛이 식물 재배공간에 조사되어 식물 재배공간의 온도를 필요이상으로 상승시켜, 별도의 냉방이 필요할 수 있다. 식물의 생장에는 청색 광과 적색 광이 주로 필요하며, 녹색 광을 불필요하다. 식물이 청색 광과 적색 광을 흡수하고, 녹색 광은 반사하기 때문이다(이러한 이유로 식물이 녹색으로 보인다). Second, light in the idle wavelength region that is not helpful for plant growth may be irradiated to the plant growing space, which may raise the temperature of the plant growing space unnecessarily, and separate cooling may be required. Plant growth requires mainly blue light and red light, and green light is unnecessary. Plants absorb blue light and red light, and green light reflects (because of this, plants appear green).

본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 유효 파장 영역의 빛이 손실되지 않고, 식물 재배 영역에 조사되는 동시에, 유휴 파장 영역의 빛을 이용하여 발전을 할 수 있는 솔라셀 모듈을 구비한 온실을 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a greenhouse having a solar cell module capable of generating electricity using light in an idle wavelength region, And to provide the above objects.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 솔라셀 모듈을 구비한 온실은 지지구조를 이루는 프레임과 그 프레임에 의해서 지지되는 광투과성 부재를 포함하며, 그 내부에 식물이 재배되는 재배공간을 구비한 온실 구조물과, 상기 온실 구조물의 내부에 설치되며, 솔라셀(solar cell)과, 상기 광투과성 부재를 통해서 입사된 태양광을 집광시키도록 구성된 제1광학부재와 그 제1광학부재에 의해서 집광된 빛의 진행경로 상에 설치되며 상기 집광된 빛 중에서 식물 재배에 활용되지 않는 유휴 파장 영역의 빛(B)이 상기 솔라셀에 조사되도록, 유휴 파장 영역의 빛(B)과 유효 파장 영역의 빛(A)을 서로 분리시키도록 구성된 제2광학부재를 포함하는 솔라셀 모듈과, 상기 온실 구조물의 내부에 설치되며, 상기 제2광학부재에 의해서 분리된 유효 파장 영역의 빛(A)이 상기 재배공간에 조사되도록 상기 유효 파장 영역의 빛(A)의 조사 범위를 제어하도록 구성된 제3광학부재를 포함하는 솔라셀 모듈을 구비한다. In order to achieve the above-mentioned object, a greenhouse having a solar cell module according to the present invention includes a frame constituting a supporting structure and a light transmitting member supported by the frame, and a planting space in which plants are grown A greenhouse structure; a first optical member installed inside the greenhouse structure and configured to condense solar light incident through the light-permeable member; and a second optical member condensed by the first optical member (B) in an idle wavelength region and a light (B) in an effective wavelength region, which are installed on a path of light and in which light (B) in an idle wavelength region not utilized for plant cultivation among the condensed light is irradiated on the solar cell (A) disposed in the greenhouse structure and separated from the effective wavelength region by the second optical member, and a second optical member configured to separate the first optical member and the second optical member from each other, To be irradiated in the cultivation space provided with a solar cell module comprising a third optical member that is configured to control the irradiation range of the light (A) of the effective wavelength range.

상술한 솔라셀 모듈을 구비한 온실은 상기 프레임에 의해서 지지되어, 상기 재배공간의 상부에 배치되며, 상기 솔라셀 모듈이 태양을 트랙킹할 수 있도록 태양의 위치의 변화에 따라 상기 솔라셀 모듈의 경사각과 회전각도를 조절하도록 구성된 구동부와 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 태양 추적 장치와, 상기 솔라셀 모듈의 경사각과 회전각도가 변화하여도 상기 유효 파장 영역의 빛이 재배공간에 조사되도록, 상기 솔라셀 모듈의 경사각과 회전각도 변화에 연동하여 상기 제3광학부재를 기울이거나 회전시키도록 구성된 제3광학부재 구동부를 더 포함할 수 있다. The greenhouse having the solar cell module described above is supported by the frame and is disposed at an upper portion of the cultivation space. The green cell module has an inclination angle of the solar cell module according to a change in the position of the sun so that the solar cell module can track the sun. And a control unit for controlling the driving unit. The solar cell module according to any one of claims 1 to 3, wherein the solar cell module includes: And a third optical member driving unit configured to tilt or rotate the third optical member in conjunction with the inclination angle and the rotational angle change of the solar cell module.

상기 구동부는, 회전축을 중심으로 회전하도록 구성된 회전각도 조절부와, 상기 제1광학부재를 지지하며, 상기 회전각도 조절부에 결합되어 상기 회전각도 조절부와 함께 상기 회전축을 중심으로 회전하며, 상기 회전축에 직교하는 평면에 대한 상기 제1광학부재의 경사각을 조절하도록 구성된 경사각 조절부를 구비하며, 상기 제2광학부재는 상기 제1광학부재에 의해서 집광된 빛의 진행경로 상에 배치되도록 상기 경사각 조절부에 결합되며, 상기 솔라셀은 상기 제2광학부재에 의해서 분리된 유휴 파장 영역의 빛(B)의 진행경로 상에 배치되도록 상기 경사각 조절부에 결합될 수 있다. The driving unit may include a rotation angle adjusting unit configured to rotate around a rotation axis, a rotation angle adjusting unit configured to support the first optical member, to rotate about the rotation axis together with the rotation angle adjusting unit, And an inclination angle adjusting unit configured to adjust an inclination angle of the first optical member with respect to a plane orthogonal to the rotation axis, wherein the second optical member is disposed on the progress path of the light condensed by the first optical member, And the solar cell may be coupled to the inclination angle adjusting unit so as to be disposed on the path of the light B in the idle wavelength region separated by the second optical member.

또한, 상기 제1광학부재는 집광렌즈를 포함할 수 있다. Further, the first optical member may include a condenser lens.

또한, 상기 제2광학부재는 태양광 중에서 유휴 파장 영역의 빛(B)은 반사시켜서 상기 솔라셀에 조사하며, 유효 파장 영역의 빛(A)은 투과시키는 광학필터를 포함할 수 있다.In addition, the second optical member may include an optical filter that reflects light (B) in an idle wavelength region of sunlight to irradiate the solar cell, and transmits light (A) in an effective wavelength region.

또한, 상기 제3광학부재는 집광렌즈를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제3광학부재는 반사 거울을 포함할 수 있다.Further, the third optical member may include a condenser lens. Further, the third optical member may include a reflection mirror.

상기 제2광학부재는 450㎚ 대역을 투과시키는 대역필터, 660㎚ 대역을 투과시키는 대역필터 또는 730㎚ 대역을 투과시키는 대역필터를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2광학부재는 450㎚ 대역, 660㎚ 대역 및 730㎚ 대역 중 둘 이상의 주파수 대역의 빛을 통과시키는 대역필터일 수도 있다. The second optical member may include a band filter transmitting the 450 nm band, a band filter transmitting the 660 nm band, or a band filter transmitting the 730 nm band. The second optical member may be a band-pass filter that transmits light in at least two frequency bands of 450 nm band, 660 nm band, and 730 nm band.

본 발명에 따른 솔라셀 모듈을 구비한 온실은 다음과 같은 효과가 있다. The greenhouse having the solar cell module according to the present invention has the following effects.

첫째, 태양광 중에서 유휴 파장 영역의 빛을 분리한 후 솔라셀에 조사하여 전기에너지로 변환한 후 다시 사용할 수 있으므로 에너지를 절감할 수 있다.First, it can reduce the energy by separating the light in the idle wavelength region of the solar light, irradiating the solar cell, converting it into electrical energy, and reusing it.

둘째, 식물 재배 영역의 온도가 유휴 파장 영역의 빛의 조사에 의해서 불필요하게 상승하는 것을 최소화할 수 있다. Second, it is possible to minimize unnecessary rise of the temperature of the plant cultivation area by irradiation of light in the idle wavelength region.

셋째, 제3광학 수단을 통해서 유효 파장 영역의 빛이 식물 재배 영역으로 유도되므로 유효 파장 영역의 빛의 손실을 최소화할 수 있다. Thirdly, since the light in the effective wavelength range is guided to the plant growing area through the third optical means, the loss of light in the effective wavelength range can be minimized.

도 1은 본 발명에 따른 솔라셀 모듈을 구비한 온실의 일실시예의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 솔라셀 모듈의 개략도이다.
도 3은 제3광학부재의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 솔라셀 모듈을 구비한 온실의 다른 실시예의 일부를 나타낸 개략도이다.
도 5는 도 4에 도시된 제3광학부재의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 솔라셀 모듈을 구비한 온실의 다른 실시예의 일부를 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 실시예의 일부를 개략적으로 나타낸 측면도이다.1 is a schematic view of an embodiment of a greenhouse having a solar cell module according to the present invention.
2 is a schematic view of the solar cell module shown in Fig.
3 is a view for explaining the action of the third optical member.
4 is a schematic view showing a part of another embodiment of a greenhouse having a solar cell module according to the present invention.
5 is a view for explaining the action of the third optical member shown in Fig.
6 is a perspective view showing a part of another embodiment of a greenhouse having a solar cell module according to the present invention.
7 is a side view schematically showing a part of the embodiment shown in Fig.

이하, 본 발명에 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the width, length, thickness, etc. of components may be exaggerated for convenience. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

도 1은 본 발명에 따른 솔라셀 모듈을 구비한 온실의 일실시예의 개략도이며, 도 2는 도 1에 도시된 솔라셀 모듈의 개략도이다. 도 1과 2를 참고하면, 본 발명에 따른 솔라셀 모듈을 구비한 온실의 일실시예는 온실 구조물(10), 솔라셀 모듈(20), 태양 추적 장치(30) 및 제3광학부재(29)를 포함한다. FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of a greenhouse having a solar cell module according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic view of the solar cell module shown in FIG. 1 and 2, an embodiment of a greenhouse having a solar cell module according to the present invention includes a greenhouse structure 10, a solar cell module 20, a solar tracking device 30, and a third optical member 29 ).

온실 구조물(10)은 지지구조를 이루는 프레임(11)과 그 프레임(11)에 의해서 지지되는 광투과성 부재(12)를 포함한다. 광투과성 부재(12)로는 유리, 투명한 플라스틱, 투명한 비닐 등 태양광은 투과시키고, 외부환경과 온실 구조물(10) 내부를 분리할 수 있는 재질이 사용될 수 있다. 온실 구조물(10)의 내부의 아래쪽에는 식물이 재배되는 재배공간(13)이 형성된다. The greenhouse structure 10 includes a frame 11 constituting a supporting structure and a light-transmitting member 12 supported by the frame 11. The light- The light transmitting member 12 may be made of glass, transparent plastic, transparent vinyl, or other materials capable of transmitting sunlight and separating the inside of the greenhouse structure 10 from the outside environment. Below the inside of the greenhouse structure 10, a cultivation space 13 where plants are grown is formed.

도 2를 참고하면, 솔라셀 모듈(20)은 하우징(21), 솔라셀(solar cell, 22), 광투과성 부재(12)를 통해서 입사된 태양광을 집광시키는 제1광학부재(23), 태양광을 유휴 파장 영역의 빛(B)과 유효 파장 영역의 빛(A)을 서로 분리시키도록 구성된 제2광학부재(24)를 포함한다. 2, the solar cell module 20 includes a housing 21, a solar cell 22, a first optical member 23 for condensing sunlight incident through the light-transmissive member 12, And a second optical member (24) configured to separate sunlight from light (B) in the idle wavelength region and light (A) in the effective wavelength region.

유효 파장 영역의 빛(A)이란 식물 재배에 활용되는 유효한 파장 범위의 빛을 의미하며, 유휴 파장 영역의 빛(B)이란 유효한 파장 범위를 벗어나는 파장 범위에 속하는 빛을 의미한다. 식물 재배용 온실의 경우에는, 식물이 광합성에 사용하는 파장 450 ㎚ 대역의 청색광과 660 ㎚ 대역의 적색광 및 730 ㎚ 대역의 빛이 유효 파장 영역의 빛(A)에 해당하며, 식물이 반사하는 녹색광과 투과하거나 열을 발생시키는 750 ㎚ 이상의 근 적외선이 유휴 파장 영역의 빛(B)에 해당할 수 있다. Light (A) in the effective wavelength region means light in an effective wavelength range used for growing the plant, and light (B) in the idle wavelength region means light belonging to a wavelength range outside the effective wavelength range. In the case of greenhouses for plant cultivation, blue light in the 450-nm wavelength band, red light in the 660-nm band, and 730-nm band, which plants use for photosynthesis, correspond to light (A) in the effective wavelength range, Near infrared rays of 750 nm or more which transmit or generate heat may correspond to light (B) in an idle wavelength region.

하우징(21)은 솔라셀 모듈(20)의 외형을 형성하며, 복수의 솔라셀(22)과 제1광학부재(23) 및 제2광학부재(24)를 지지하는 역할을 한다. The housing 21 forms an outer shape of the solar cell module 20 and serves to support the plurality of solar cells 22 and the first optical member 23 and the second optical member 24.

솔라셀(22)들은 하우징(21)의 측벽(211) 또는 단위 셀들을 형성하는 분리벽(212) 들에 고정된 회로기판(미도시)에 설치될 수 있다. The solar cells 22 may be installed on a side wall 211 of the housing 21 or on a circuit board (not shown) fixed to the separation walls 212 forming unit cells.

솔라셀(22)은 특정한 파장의 빛을 효과적으로 흡수하여 전기로 전환시킬 수 있는 반도체 재료로 제작된다. 예를 들어, 결정질 규소 단일 접합부는 약 400 ㎚ 내지 약 1150 ㎚, 무정형 규소 단일 접합부는 약 300 ㎚ 내지 약 720 ㎚, 리본 규소는 약 350 ㎚ 내지 약 1150 ㎚, CIGS(구리 인듐 갈륨 셀레나이드)는 약 350 ㎚ 내지 약 1100 ㎚, CdTe는 약 400 ㎚ 내지 약 895 ㎚, GaAs 다중-접합부는 약 350 ㎚ 내지 약 1750 ㎚ 파장 범위의 빛을 효과적으로 흡수한다. The solar cell 22 is made of a semiconductor material that can effectively absorb light of a specific wavelength and convert it into electricity. For example, the crystalline silicon single junction may be between about 400 nm and about 1150 nm, the amorphous silicon single junction may be between about 300 nm and about 720 nm, the ribbon silicon may be between about 350 nm and about 1150 nm, and CIGS (copper indium gallium selenide) From about 350 nm to about 1100 nm, CdTe from about 400 nm to about 895 nm, and GaAs multi-junctions effectively absorb light in the wavelength range of from about 350 nm to about 1750 nm.

일반적인 식물 재배의 경우를 예로 들면, 550 ㎚ 대 주변의 녹색광과 750 ㎚ 이상의 근적외선이 유휴 파장 영역의 빛(B)에 해당하므로, 이 영역의 빛에너지를 전기에너지로 효과적으로 변환할 수 있는 반도체 재료로 제작된 솔라셀(22)을 선택할 수 있다. In the case of general plant cultivation, for example, green light around 550 nm and near-infrared light of 750 nm or more correspond to light (B) in the idle wavelength region, and therefore semiconductor materials capable of effectively converting light energy of this region into electrical energy The manufactured solar cell 22 can be selected.

제1광학부재(23)는 하우징(21)의 상면에 설치된다. 제1광학부재(23)는 태양광은 집광시키는 역할을 한다. 제1광학부재(23)로는 프리넬 렌즈 또는 볼록 렌즈와 같은 집광렌즈가 사용될 수 있다. The first optical member 23 is provided on the upper surface of the housing 21. The first optical member 23 serves to condense sunlight. As the first optical member 23, a condenser lens such as a fresnel lens or a convex lens may be used.

제2광학부재(24)는 제1광학부재(23)에 의해서 집광된 빛의 진행경로 상에 설치되며, 집광된 빛을 유휴 파장 영역의 빛(B)과 유효 파장 영역의 빛(A)을 서로 분리시키고 유휴 파장 영역의 빛(B)을 솔라셀(22)에 전달하는 역할을 한다. The second optical member 24 is provided on the traveling path of the light condensed by the first optical member 23, and the condensed light is divided into the light B in the idle wavelength region and the light A in the effective wavelength region And transmits the light B in the idle wavelength region to the solar cell 22.

제2광학부재(24)는 하우징(21)의 내부에 대각선으로 설치되는 광학필터를 포함한다. 광학필터는 집광된 태양광 중에서 유효 파장 영역의 빛(A)은 통과시키고, 유휴 파장 영역의 빛(B)은 솔라셀(22)을 향해서 반사시킨다. 제2광학부재(24)는 제1광학부재(23)의 초점거리 안에 설치된다. 따라서 제2광학부재(24)에서 반사된 유휴 파장 영역의 빛(B)은 솔라셀(22)에서 모인다. 그리고 제2광학부재(24)를 통과한 유효 파장 영역의 빛(A)은 초점을 지난 후 발산된다. 발산된 유효 파장 영역의 빛(A)은 하우징(21) 하면을 향해 진행한다.The second optical member 24 includes an optical filter that is installed diagonally inside the housing 21. The optical filter allows light (A) in an effective wavelength range to pass through the condensed sunlight and reflects light (B) in an idle wavelength range toward the solar cell (22). The second optical member 24 is installed in the focal distance of the first optical member 23. Therefore, the light B in the idle wavelength region reflected by the second optical member 24 is collected in the solar cell 22. [ And light (A) in the effective wavelength region that has passed through the second optical member 24 is diverged after passing through the focus. The light (A) in the divergent effective wavelength region travels toward the lower surface of the housing (21).

태양 추적 장치(30)는 솔라셀 모듈(20)의 발전효율을 향상시키기 위한 장치이다. 태양 추적 장치(30)는 태양의 고도 및 방위각의 변화에 관계없이 솔라셀 모듈(20)이 항상 태양광과 수직을 이루도록 솔라셀 모듈(20)의 경사각(α)및 회전각도(β)를 조절한다. 즉, 하루 중 시간의 변화에 따라서 솔라셀 모듈(20)이 동쪽, 남쪽, 서쪽 순으로 향하도록 솔라셀 모듈(20)의 회전각도(β)를 조절하고, 동시에 태양의 고도 변화에 따라서 경사각(α)을 조절하여, 솔라셀 모듈(20)이 항상 태양을 향하도록 한다. 경사각(α)은 태양의 고도가 낮을 수록 증가하며, 예를 들어, 태양의 고도가 90도 인 경우에는 0이 된다. The solar tracking device (30) is an apparatus for improving the power generation efficiency of the solar cell module (20). The solar tracking device 30 adjusts the inclination angle alpha and the rotation angle beta of the solar cell module 20 so that the solar cell module 20 is always perpendicular to the sunlight regardless of the altitude and azimuth angle of the sun do. That is, the rotation angle [beta] of the solar cell module 20 is adjusted so that the solar cell module 20 is oriented in the order of east, south, and west in accordance with the change of the time during the day, alpha] so that the solar cell module 20 always faces the sun. The angle of inclination a increases with lower altitude of the sun, for example, it becomes 0 when the altitude of the sun is 90 degrees.

태양 추적 장치(30)는 솔라셀 모듈(20)을 동서 방향으로 회전시키는 회전각도 조절부와 태양의 고도변화에 따라 솔라셀 모듈(20)을 남북 방향으로 회전시키는 경사각 조절부를 구비할 수 있다. The solar tracking device 30 may include a rotation angle adjusting unit for rotating the solar cell module 20 in the east-west direction and an inclination angle adjusting unit for rotating the solar cell module 20 in the north-south direction according to the altitude of the sun.

태양 추적 장치(30)는 동서 방향의 회전만 자동으로 하고, 남북 방향의 회전은 계절 변화에 따라서 수동으로 조절하는 단축식과 동서 방향과 남북 방향의 회전 모두 자동으로 하는 양축식이 있다. 또한, 추적방식을 기준으로 프로그램에 의하여 계산된 좌표에 따라서 작동하는 좌표 계산방식과 수시로 광센서에 의하여 검출된 신호출력에 따라서 작동하는 광센서방식이 있다. 광센서 방식은 날씨가 흐린 경우 작동이 불가능하다는 문제가 있다. The sun tracking device 30 has a double axis type in which only rotation in the east-west direction is automatic, a double-axis type in which the rotation in the north-south direction is manually adjusted in accordance with the season change, and a double axis type in which both the east- There is also a coordinate calculation method that operates according to the coordinates calculated by the program based on the tracking method and an optical sensor method that operates according to the signal output detected by the optical sensor at any time. The optical sensor system has a problem that operation is impossible when the weather is cloudy.

태양 추적 장치(30)는 솔라셀 모듈(20)이 설치되는 지지부와 지지부의 경사각과 회전각도를 조절하도록 구성된 구동부와 구동부를 제어하는 제어부를 포함한다. 지지부는 솔라셀 모듈(20)을 통과한 유효 파장 영역의 빛(A)이 통과할 수 있도록, 투명한 재질로 이루어지거나, 유효 파장 영역의 빛(A)이 통과하는 영역이 개방되어 있다. The solar tracking device 30 includes a support portion on which the solar cell module 20 is installed, and a controller configured to control the drive portion and the drive portion configured to adjust the tilt angle and the rotation angle of the support portion. The supporting portion is made of a transparent material so that the light (A) in the effective wavelength range passed through the solar cell module (20) can pass through, or the region through which the light (A) in the effective wavelength range passes is open.

태양 추적 장치(30)의 다양한 구조는 널리 알려져 있으므로, 자세한 설명은 생략한다. The various structures of the solar tracking device 30 are well known, and therefore, detailed description thereof will be omitted.

제3광학부재(29)는 제2광학부재(24)에 의해서 분리된 후 발산되면서 진행하는 유효 파장 영역의 빛(A)을 조사 범위를 제어하는 역할을 한다. The third optical member 29 serves to control the irradiation range of the light A in the effective wavelength range which is emitted while being separated by the second optical member 24.

도 3은 제3광학부재의 역할을 설명하기 위한 도면이다. 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 유효 파장 영역의 빛(A)은 제1광학부재(23)에 의해서 초점에 모인 후 다시 발산되므로, 제3광학부재(29)가 없으면, 넓은 범위로 퍼진다. 따라서 솔라셀 모듈(20)이 설치되지 않았을 때 재배공간(13)으로 조사되었을 유효 파장 영역의 빛(A)의 상당 부분이 온실의 외부로 빠져나갈 수 있다. 3 is a view for explaining the role of the third optical member. As shown in Fig. 3A, the light A in the effective wavelength range is gathered at the focus by the first optical member 23 and then diverged again, so that in the absence of the third optical member 29, Lt; / RTI > Therefore, when the solar cell module 20 is not installed, a considerable part of the light A in the effective wavelength region to be irradiated to the cultivation space 13 can be escaped to the outside of the greenhouse.

도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 프리넬 렌즈 또는 볼록 렌즈와 같은 집광렌즈 형태의 제3광학부재(29)를 설치하면, 제3광학부재(29)가 유효 파장 영역의 빛(A)의 발산각을 줄여서 유효 파장 영역의 빛(A)이 온실 외부로 빠져나가는 것을 최소화할 수 있다. 3 (b), when the third optical member 29 in the form of a condenser lens such as a fresnel lens or a convex lens is provided, ) Can be reduced so that the light (A) in the effective wavelength range can be minimized to the outside of the greenhouse.

도 4는 본 발명에 따른 솔라셀 모듈을 구비한 온실의 다른 실시예의 일부를 나타낸 개략도이며, 도 5는 도 4에 도시된 반사거울의 작용을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 4 is a schematic view showing a part of another embodiment of a greenhouse having a solar cell module according to the present invention, and FIG. 5 is a view for explaining the operation of the reflection mirror shown in FIG.

본 실시예는, 도 4와 5에서 알 수 있듯이, 도 1에 도시된 실시예와 달리 제3광학부재(40)로 집광렌즈(49)와 반사거울(41)을 사용하며, 반사거울(41)를 기울이도록 구성된 제3광학부재 구동부(45)를 더 포함한다. 4 and 5, unlike the embodiment shown in Fig. 1, the third optical member 40 uses the condenser lens 49 and the reflection mirror 41, and the reflection mirror 41 And a third optical member driver 45 configured to tilt the first optical member.

본 실시예에 따른 솔라셀 모듈을 구비한 온실는 유효 파장 영역의 빛(A)의 경로를 변경하여, 계절이나 시간의 영향으로 태양의 고도가 낮아 온실의 외부로 상당량의 유효 파장 영역의 빛(A)이 발산되는 때에도 유효 파장 영역의 빛(A)이 온실의 재배공간(13)으로 최대한 많이 조사될 수 있도록 구성된다. 본 실시예에 따른 솔라셀 모듈을 구비한 온실는 일조량이 많은 환경에서 잘 자라는 식물의 재배에 사용될 때 큰 효과를 볼 수 있다. The greenhouse having the solar cell module according to the present embodiment changes the path of the light A in the effective wavelength range so that the solar altitude is low due to the season and time, The light A in the effective wavelength region can be irradiated as much as possible into the greenhouse cultivation space 13. The greenhouse having the solar cell module according to the present embodiment can be greatly advantageous when used for cultivation of plants that grow well in an environment with a large amount of sunshine.

도 4와 5에 도시된 바와 같이, 솔라셀 모듈(20)은 하우징(21), 솔라셀(22), 태양광을 집광시키는 제1광학부재(23), 제2광학부재(24)를 포함한다. 하우징(21)의 제1광학부재(23)가 설치된 면의 반대면에는 유효 파장 영역의 빛(A)이 통과하는 집광렌즈(49)가 설치되며, 그 집광렌즈(49)의 일측에는 반사거울(41)이 회전가능하게 설치된다. 제3광학부재 구동부(45)는 반사거울(41)의 회전축에 결합하여, 반사거울(41)을 회전시킨다. 4 and 5, the solar cell module 20 includes a housing 21, a solar cell 22, a first optical member 23 for condensing solar light, and a second optical member 24 do. A condenser lens 49 through which the light A in the effective wavelength range passes is provided on the opposite surface of the housing 21 on which the first optical member 23 is provided. (41) is rotatably installed. The third optical member driver 45 is coupled to the rotation axis of the reflection mirror 41 to rotate the reflection mirror 41.

도 5에 도시된 바와 같이, 집광렌즈(49)를 통과한 유효 파장 영역의 빛(A)은 반사거울(41)에 의해서 재배공간(13)을 향해 반사된다. 도 5에서 예상할 수 있듯이, 태양의 고도가 낮을수록 반사거울의 회전각도(θ)가 증가한다. 태양의 고도가 90°이면, 회전각도(θ)가 0이 된다. As shown in Fig. 5, the light A in the effective wavelength region that has passed through the condenser lens 49 is reflected toward the cultivation space 13 by the reflection mirror 41. Fig. As can be expected from Fig. 5, the lower the altitude of the sun, the greater the rotation angle [theta] of the reflection mirror. If the altitude of the sun is 90 degrees, the rotation angle [theta] becomes zero.

제3광학부재 구동부는 태양 추적 장치(30)의 경사각 조절부와 연동되는 것이 바람직하다. 즉, 태양 추적 장치(30)의 경사각(α)이 커질 수록 반사거울의 회전각도(θ)도 증가하도록 제3광학부재 구동부를 구성하는 것이 바람직하다. 태양 추적 장치(30)의 경사각 조절부와 제3광학부재 구동부를 기어 등으로 기계적으로 연결시켜 연동시키거나, 태양 추적 장치(30)의 제어부를 통해서 경사각 조절부와 제3광학부재 구동부를 연동시킬 수 있다. The third optical member driving unit is preferably interlocked with the tilt angle adjusting unit of the sun tracking device 30. [ That is, it is preferable to configure the third optical member driving unit such that the angle of rotation? Of the reflecting mirror increases as the inclination angle? Of the sun tracking device 30 increases. The tilting angle control unit and the third optical member driving unit may be mechanically connected to each other by a gear or the like or the tilting angle control unit may be interlocked with the third optical member driving unit through the control unit of the sun tracking device 30 .

도 6은 본 발명에 따른 솔라셀 모듈을 구비한 온실의 다른 실시예의 일부를 나타낸 사시도이며, 도 7은 도 6에 도시된 실시예의 일부를 개략적으로 나타낸 측면도이다. 본 실시예는 도 1과 4에 도시된 실시예와 태양 추적 장치 및 솔라셀 모듈의 구조에 있어서 차이가 있으므로, 도 6과 7을 참고하여, 이 부분에 대해서만 상세히 설명한다.FIG. 6 is a perspective view showing a part of another embodiment of a greenhouse having a solar cell module according to the present invention, and FIG. 7 is a side view schematically showing a part of the embodiment shown in FIG. This embodiment differs from the embodiment shown in Figs. 1 and 4 in the structure of the solar tracking device and the solar cell module, and therefore only this portion will be described in detail with reference to Figs. 6 and 7. Fig.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 태양 추적 장치는 회전각도 조절부(41)와 경사각 조절부(45)를 포함한다.As shown in FIG. 6, the solar tracking apparatus according to the present embodiment includes a rotation angle adjusting unit 41 and a tilt angle adjusting unit 45.

회전각도 조절부(41)는 프레임(11)에 설치되는 지지판(44)의 회전축(49)을 중심으로 회전하는 대체로 반원형태인 플레이트이다. 회전각도 조절부(41)는 솔라셀 모듈(20)의 제1광학부재(23)가 동쪽, 남쪽, 서쪽 순으로 향하도록 제1광학부재(23)의 회전각도(β)를 조절한다. 회전각도 조절부(41)은 지지판(44)에 설치된 모터(51)와 기어세트(43)에 의해서 회전한다. The rotation angle adjusting portion 41 is a generally semicircular tangent plate that rotates around a rotation axis 49 of a support plate 44 provided on the frame 11. [ The rotation angle adjusting portion 41 adjusts the rotation angle beta of the first optical member 23 such that the first optical member 23 of the solar cell module 20 is oriented in the east, south, and west directions. The rotation angle regulating portion 41 is rotated by the motor 51 and the gear set 43 provided on the support plate 44.

회전각도 조절부(41)에는 한 쌍의 포스트(42)가 결합된다.A pair of posts (42) are coupled to the rotation angle regulating portion (41).

경사각 조절부(45)는 원형 링 형태이다. 원형 링 안쪽에는 제1광학부재(23)가 설치된다. 경사각 조절부(45)는 한 쌍의 포스트(42)에 회전 가능하도록 설치된다. 경사각 조절부(45)는 태양의 고도 변화에 따라서 회전각도 조절부(41)의 회전축(49)에 직교하는 평면과 제1광학부재(23)가 이루는 경사각(α)을 조절하는 역할을 한다. 경사각 조절부(45)는 한 쌍의 포스트(42)에 의해서 회전각도 조절부(41)에 결합되어 있으므로, 회전각도 조절부(41)가 회전하면 경사각 조절부(45)도 함께 회전한다. The inclination angle adjusting portion 45 is in the form of a circular ring. A first optical member (23) is provided inside the circular ring. The inclination angle adjusting portion 45 is rotatably installed on the pair of posts 42. [ The inclination angle adjusting portion 45 adjusts the inclination angle? Between the plane perpendicular to the rotation axis 49 of the rotation angle adjusting portion 41 and the first optical member 23 in accordance with the altitude of the sun. The inclination angle regulating portion 45 is coupled to the rotation angle regulating portion 41 by the pair of posts 42. When the rotation angle regulating portion 41 is rotated, the inclination angle regulating portion 45 also rotates together.

경사각 조절부(45)에는 제2광학부재(24)를 고정시키기 위한 제2지지바(50)가 결합된다. 제2지지바(50)에 의해서 제2광학부재(24)는 제1광학부재(23)에 의해서 집광된 빛의 진행경로 상에 배치된다. 제2지지바(50)의 끝단에는 제2광학부재(24)가 고정된다. 제2지지바(50)의 중간 부분에는 톱니(55)가 형성되어 있다. 이 톱니(55)는 회전각도 조절부(41)에 설치되어 있는 모터(53)의 기어세트(54)와 맞물린다. 따라서 모터(53)가 회전하면 경사각 조절부(45)가 회전각도 조절부(41)에 대해서 회전한다.A second support bar 50 for fixing the second optical member 24 is coupled to the inclination angle adjusting unit 45. [ The second optical member 24 is disposed on the path of the light condensed by the first optical member 23 by the second support bar 50. A second optical member (24) is fixed to an end of the second support bar (50). At the middle portion of the second support bar 50, a tooth 55 is formed. The teeth 55 are engaged with the gear set 54 of the motor 53 provided in the rotation angle adjusting portion 41. [ Accordingly, when the motor 53 rotates, the inclination angle adjusting portion 45 rotates with respect to the rotation angle adjusting portion 41. [

또한, 경사각 조절부(45)에는 솔라셀(22)을 고정시키기 위한 제1지지바(46)가 결합된다. 제1지지바(46)의 끝단(47)은 솔라셀(22)을 고정시키기 용이하도록 ㄷ자 형태를 이룬다. 제1지지바(46)에 의해서 솔라셀(22)은 제2광학부재(24)에 의해서 분리된 유휴 파장 영역의 빛(B)의 진행경로 상에 배치된다.The first supporting bar 46 for fixing the solar cell 22 is coupled to the inclination angle adjusting part 45. [ The end 47 of the first support bar 46 is U-shaped to facilitate fixing the solar cell 22. The first supporting bar 46 places the solar cell 22 on the path of the light B in the idle wavelength region separated by the second optical member 24. [

제2광학부재(24)와 솔라셀(22)이 제2지지바(50)과 제1지지바(46)에 의해서 각각 경사각 조절부(45)에 고정되어 있으므로, 제1광학부재(23)의 회전각도나 경사각이 변화하여도, 제2광학부재(24)는 항상 집광된 빛의 진행경로 상에 배치되며, 솔라셀(22)은 항상 유휴 파장 영역의 빛(B)의 진행경로 상에 배치된다. Since the second optical member 24 and the solar cell 22 are fixed to the inclination angle adjusting portion 45 by the second support bar 50 and the first support bar 46, The second optical member 24 is always disposed on the traveling path of the condensed light and the solar cell 22 is always placed on the path of the light B in the idle wavelength region .

제2광학부재(24)를 통과한 유효 파장 영역의 빛(A)는 지지판(44)의 개구(48)를 통해서 재배공간(13)에 조사된다. 제3광학부재는 지지판(44)의 개구(48)에 설치할 수 있다. The light A in the effective wavelength region that has passed through the second optical member 24 is irradiated to the cultivation space 13 through the opening 48 of the support plate 44. [ The third optical member may be provided in the opening 48 of the support plate 44.

이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

10: 온실 구조물 11: 프레임
12: 광투과성 부재 13: 재배공간
20: 솔라셀 모듈 21: 하우징
22: 솔라셀 23: 제1광학부재
24: 제2광학부재 29: 제3광학부재
30, 40: 태양 추적 장치 41: 회전각도 조절부
45: 경사각 조절부10: Green house structure 11: Frame
12: light transmitting member 13: cultivation space
20: solar cell module 21: housing
22: solar cell 23: first optical member
24: second optical member 29: third optical member
30, 40: sun tracking device 41: rotation angle adjusting part
45:

Claims (10)

지지구조를 이루는 프레임과 그 프레임에 의해서 지지되는 광투과성 부재를 포함하며, 그 내부에 식물이 재배되는 재배공간을 구비한 온실 구조물과,
상기 온실 구조물의 내부에 설치되며, 솔라셀(solar cell)과, 상기 광투과성 부재를 통해서 입사된 태양광을 집광시키도록 구성된 제1광학부재와 그 제1광학부재에 의해서 집광된 빛의 진행경로 상에 설치되며 상기 집광된 빛 중에서 식물 재배에 활용되지 않는 유휴 파장 영역의 빛(B)이 상기 솔라셀에 조사되도록, 유휴 파장 영역의 빛(B)과 유효 파장 영역의 빛(A)을 서로 분리시키도록 구성된 제2광학부재를 포함하는 솔라셀 모듈과,
상기 온실 구조물의 내부에 설치되며, 상기 제2광학부재에 의해서 분리된 유효 파장 영역의 빛(A)이 상기 재배공간에 조사되도록 상기 유효 파장 영역의 빛(A)의 조사 범위를 제어하도록 구성된 제3광학부재를 포함하는 솔라셀 모듈을 구비한 온실. A greenhouse structure including a frame constituting a supporting structure and a light transmitting member supported by the frame and having a cultivation space in which plants are grown,
A first optical member provided inside the greenhouse structure and configured to condense sunlight incident through the light transmitting member, and a light path guide member (B) of the idle wavelength region and the light (A) of the effective wavelength region are arranged so that the solar cell is irradiated with light (B) in an idle wavelength region which is not used for plant cultivation among the condensed lights, A second optical member configured to separate the first optical member and the second optical member;
(A) disposed in the greenhouse structure and controlling the irradiation range of the light (A) in the effective wavelength range so that the light (A) in the effective wavelength range separated by the second optical member is irradiated to the growing space (3) A greenhouse having a solar cell module including an optical member. 제1항에 있어서,
상기 프레임에 의해서 지지되어, 상기 재배공간의 상부에 배치되며, 상기 솔라셀 모듈이 태양을 트랙킹할 수 있도록 태양의 위치의 변화에 따라 상기 솔라셀 모듈의 경사각과 회전각도를 조절하도록 구성된 구동부와 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 태양 추적 장치와,
상기 솔라셀 모듈의 경사각과 회전각도가 변화하여도 상기 유효 파장 영역의 빛이 재배공간에 조사되도록, 상기 솔라셀 모듈의 경사각과 회전각도 변화에 연동하여 상기 제3광학부재를 기울이거나 회전시키도록 구성된 제3광학부재 구동부를 더 포함하는 솔라셀 모듈을 구비한 온실.The method according to claim 1,
A driving unit supported by the frame and disposed at an upper portion of the cultivation space and adapted to adjust an inclination angle and a rotation angle of the solar cell module according to a change in the position of the sun so that the solar cell module can track the sun; A solar tracking device including a control part for controlling the driving part,
The third optical member is tilted or rotated in conjunction with the inclination angle and the rotation angle change of the solar cell module so that light in the effective wavelength region is irradiated to the cultivation space even if the inclination angle and the rotation angle of the solar cell module change And a third optical member driver configured to drive the solar cell module. 제2항에 있어서,
상기 구동부는,
회전축을 중심으로 회전하도록 구성된 회전각도 조절부와,
상기 제1광학부재를 지지하며, 상기 회전각도 조절부에 결합되어 상기 회전각도 조절부와 함께 상기 회전축을 중심으로 회전하며, 상기 회전축에 직교하는 평면에 대한 상기 제1광학부재의 경사각을 조절하도록 구성된 경사각 조절부를 구비하며,
상기 제2광학부재는 상기 제1광학부재에 의해서 집광된 빛의 진행경로 상에 배치되도록 상기 경사각 조절부에 결합되며,
상기 솔라셀은 상기 제2광학부재에 의해서 분리된 유휴 파장 영역의 빛(B)의 진행경로 상에 배치되도록 상기 경사각 조절부에 결합되는 솔라셀 모듈을 구비한 온실.3. The method of claim 2,
The driving unit includes:
A rotation angle adjusting unit configured to rotate around a rotation axis,
And a second optical member coupled to the rotation angle adjusting unit to rotate about the rotation axis together with the rotation angle adjusting unit and adjust the inclination angle of the first optical member with respect to a plane perpendicular to the rotation axis, And an inclination angle adjuster,
Wherein the second optical member is coupled to the tilt angle adjusting unit so as to be disposed on a traveling path of the light condensed by the first optical member,
Wherein the solar cell is coupled to the inclination angle adjusting unit so as to be disposed on a path of light (B) in an idle wavelength region separated by the second optical member. 제1항에 있어서,
상기 제1광학부재는 집광렌즈를 포함하는 솔라셀 모듈을 구비한 온실.The method according to claim 1,
Wherein the first optical member comprises a solar cell module including a condenser lens. 제1항에 있어서,
상기 제2광학부재는 태양광 중에서 유휴 파장 영역의 빛(B)은 반사시켜서 상기 솔라셀에 조사하며, 유효 파장 영역의 빛(A)은 투과시키는 광학필터를 포함하는 솔라셀 모듈을 구비한 온실.The method according to claim 1,
Wherein the second optical member includes a green cell module including a solar cell module including an optical filter that reflects light (B) in an idle wavelength region of solar light to irradiate the solar cell, and transmits light (A) . 제1항에 있어서,
상기 제3광학부재는 집광렌즈를 포함하는 솔라셀 모듈을 구비한 온실.The method according to claim 1,
And the third optical member includes a solar cell module including a condenser lens. 제1항에 있어서,
상기 제3광학부재는 반사 거울을 포함하는 솔라셀 모듈을 구비한 온실.The method according to claim 1,
Wherein the third optical member comprises a solar cell module including a reflective mirror. 제1항에 있어서,
상기 제2광학부재는 450㎚ 대역을 투과시키는 대역필터를 포함하는 솔라셀 모듈을 구비한 온실.The method according to claim 1,
And the second optical member includes a band filter for transmitting a 450 nm band. 제1항에 있어서,
상기 제2광학부재는 660㎚ 대역을 투과시키는 대역필터를 포함하는 솔라셀 모듈을 구비한 온실.The method according to claim 1,
And the second optical member includes a band filter for transmitting a 660 nm band. 제1항에 있어서,
상기 제2광학부재는 730㎚ 대역을 투과시키는 대역필터를 포함하는 솔라셀 모듈을 구비한 온실.




The method according to claim 1,
And the second optical member includes a band filter for transmitting a band of 730 nm.




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