KR20170067636A - Wind power generator combinied with rotating solar pannel array apparatus for solar power generator - Google Patents

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KR20170067636A
KR20170067636A KR1020160071066A KR20160071066A KR20170067636A KR 20170067636 A KR20170067636 A KR 20170067636A KR 1020160071066 A KR1020160071066 A KR 1020160071066A KR 20160071066 A KR20160071066 A KR 20160071066A KR 20170067636 A KR20170067636 A KR 20170067636A
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김한
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김용운
임세용
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Abstract

본 발명은 풍력발전기의 회전 블레이드 겸용 솔라 패널 에레이장치를 개시한다. 본 발명에 의한 풍력발전기의 회전 블레이드 겸용 솔라 패널 에레이장치는, 베이스 프레임과, 그 베이스 프레임에 자유로운 회전운동이 가능하도록 수직상태로 설치되는 회전축과, 상기 베이스 프레임과 회전축의 지지단 사이에 마련되는 발전유닛과, 상기 회전축과 동축상으로 설치되어 연동하도록 구비된 지지 프레임 및 상기 회전축과 지지 프레임에 의해 경사진 상태로 지지되어 방사상으로 균등하게 배치되도록 구비되는 복수의 단위 솔라 패널을 포함하며, 상기 솔라 패널은 회전축에 지지되는 꼭지점과 상기 지지 프레임에 지지되는 밑변을 가지는 삼각형의 구조로 이루어지고, 각각의 단위 솔라 패널의 사이에 형성되는 유통로로 유입되는 풍력에 의해 상기 회전축과 지지 프레임 및 솔라 패널이 연동하여 회전운동함에 따라 발전유닛에 의한 풍력 발전과 솔라 패널에 의한 태양광 발전이 동시에 이루어지는 구성을 가진다. 이러한 구성에 의하면, 송전탑 등과 같은 고지대의 풍속이나 풍력 등의 물리력에 대한 내구성이 대폭 향상될 수 있을 뿐만 아니라 풍력 발전과 태양광 발전이 동시에 이루어질 수 있게 됨에 따라 발전 효율과 생산성 및 경제성을 대폭 향상시킬 수 있다.The present invention discloses a solar panel array apparatus which also serves as a rotary blade of a wind power generator. A solar panel array apparatus serving as a rotary blade of a wind turbine according to the present invention includes a base frame, a rotation shaft installed vertically so as to freely rotate in the base frame, And a plurality of unit solar panels supported in a tilted state by the rotation shaft and the support frame so as to be uniformly radially disposed, The solar panel has a triangular structure having a vertex supported by a rotary shaft and a base supported by the support frame, and is connected to the rotary shaft, the support frame, and the solar panel by a wind force flowing into a flow path formed between the unit solar panels. As the panels rotate in conjunction with each other, The solar power generation by the power generation and solar panels have a structure consisting of at the same time. According to this configuration, durability against physical forces such as wind speed and wind power in high altitudes such as power transmission towers can be greatly improved, and wind power generation and solar power generation can be simultaneously performed, thereby significantly improving power generation efficiency, productivity and economy .

Description

풍력발전기의 회전 블레이드겸용 태양광 발전 솔라 패널 에레이장치{Wind power generator combinied with rotating solar pannel array apparatus for solar power generator}Technical Field [0001] The present invention relates to a solar panel array device for a rotating blade of a wind turbine generator,

본 발명은 태양광 발전용 솔라 패널 에레이(solar pannel array) 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고지대의 풍속이나 풍력 등의 외부 물리력에 대한 내구성이 대폭 향상되도록 예를 들어 풍속풍향계와 같이 무동력 회전 구동형으로 개량된 솔라 패널 에레이장치에 관한 것이며, 특히 풍력발전기의 회전 블레이드로 공용이 가능하여 풍력 발전과 태양광 발전이 동시에 이루어질 수 있도록 하이브리드형(hybrid type)으로 개량된 풍력발전기의 회전 블레이드 겸용 솔라 패널 에레이장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solar panel array device for solar power generation, and more particularly, to a solar panel array device for solar power generation, The present invention relates to a solar panel array device improved to a hybrid type, and more particularly, to a hybrid type solar cell rotating blade capable of being used as a rotating blade of a wind power generator, Panel array device.

근래에 들어 석유 및 석탄과 같은 화석원료의 감소와 환경오염에 대한 우려로 인하여 친환경 에너지에 대한 관심이 증폭되고 있다. 이와 같은 친환경 에너지 중에서 태양 에너지는 환경 친화적이고 자원의 고갈이 없다는 장점 때문에 많은 연구와 개발이 활발히 진행중에 있다. 이에 따라 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 이용할 수 있는 태양광 발전 모듈이 개발되어 실제로 주택 지붕이나 무휴지 등에 설치되어 사용되고 있으며, 특히 최근에 들어서는 태양광 발전기 부품 가격의 하락과 함께 기업형 대단위 태양광 발전단지 이외에도 대도시 주민들의 소형 태양광 발전기 시설도 활기를 띠고 있는 추세이다.In recent years, interest in environmentally friendly energy has been amplified due to the reduction of fossil raw materials such as petroleum and coal and concerns about environmental pollution. Among these eco-friendly energies, solar energy is environmentally friendly and has a lot of research and development due to its lack of resource depletion. As a result, a photovoltaic module capable of converting solar energy into electric energy has been developed and installed in the roof of a house or in a non-covered area. In particular, with the recent decline in prices of photovoltaic generator parts, In addition to this, small-scale photovoltaic generator facilities of large-city residents are also becoming active.

주지된 바와 같이, 태양광 발전 시스템은 태양광을 집광하여 전기 에너지로 변환시켜 주는 기본 단위 소자인 태양전지 셀(Photovoltaic Cell or Solar Cell) 다수가 직렬 또는 병렬 구조로 연결되어 태양전지 모듈(PV: Photovoltaics Module)을 이루도록 패키징된 솔라 패널(solar pannel)이 기본 단위의 태양전지수단으로 구비되며, 통상적으로 필요한 만큼의 전력을 얻기 위해 여러 매수의 솔라 패널(solar pannel)이 연결된 어레이(array) 구조로 설치된다.As is well known, the photovoltaic power generation system includes a plurality of solar cells (photovoltaic cells or solar cells), which are the basic unit devices for collecting and converting sunlight into electric energy, A photovoltaic module) is provided as a solar cell unit of a basic unit and an array structure in which a plurality of solar panels are connected in order to obtain a power as much as necessary Respectively.

상술한 바와 같은 태양광 발전 시스템은 설치 장소에 대한 제약과 초기 투자비 및 발전 단가가 높다는 단점을 해소하기 위하여 비교적 넓은 공간에 다수의 솔라 패널을 집중적으로 설치할 수 있는 공간의 확보 및 효율적인 공간활용을 위한 솔라 패널 어레이 설치 구조물의 적절한 형태가 요구되고 있다.In order to solve the disadvantage of high installation cost and initial investment cost, the solar power generation system as described above is required to secure a space in which a large number of solar panels can be intensively installed in a relatively large space, A suitable form of the solar panel array mounting structure is required.

따라서, 기존의 통상적인 태양광 발전 시스템의 경우, 특히 대규모 태양광 발전 단지는 비교적 공간 확보가 용이하고 설치비용이 저렴한 도심지 이외의 외지에 한정되도록 시설되는 한계를 가지며, 소규모 태양광 발전장치의 경우 주로 주택 지붕이나 옥상 등의 건축 구조물에 제한적으로 설치되는 한계점을 지니고 있다.Therefore, in the case of conventional conventional photovoltaic power generation systems, particularly, large-scale photovoltaic power generation facilities have a limitation in that they are limited to outside areas other than a downtown area where the space is relatively easily secured and the installation cost is low. It has a limitation that it is limited to the building structure such as the house roof and the roof.

또한, 기존의 통상적인 태양광 발전장치의 경우 솔라 패널 어레이가 고정된 상태의 시설 구조물로 설치됨에 따라 예를 들면, 주택 지붕이나 고층빌딩의 옥상 또는 철탑 등의 고지대에 시설되는 태양광 발전장치의 경우 솔라 패널 어레이 구조물이 풍력에 의한 하중 등의 외부 하중을 집중적으로 받게 되므로, 그 하중 스트레스에 의한 구조적 안정성이 급격히 저하되는 문제점이 있다.In addition, in the case of conventional conventional photovoltaic devices, since the solar panel array is installed as a fixed structure in a state where the solar panel array is fixed, for example, a photovoltaic power generation device installed on a roof of a house or a high- The structure of the solar panel array is severely subjected to external loads such as wind loads and the like, and the structural stability of the solar panel array structure due to the load stress is rapidly deteriorated.

한편, 상술한 바와 같은 태양광 발전장치의 솔라 패널 어레이 시설 구조물에 대한 구조적인 안정성의 저하를 방지하고 보강하기 위한 방안으로서, 대한민국 등록특허공보 제10-1273292호에는 강선을 이용하여 다수의 솔라 패널 어레이를 지지하는 방법과 시스템이 개시되어 있다.As a method for preventing and reinforcing the structural stability of the solar panel array structure of the photovoltaic power generation apparatus as described above, Korean Patent Registration No. 10-1273292 discloses a solar panel array structure in which a plurality of solar panels A method and system for supporting an array are disclosed.

그러나, 상기한 특허공보 제10-1273292호에 개시된 바와 같이 다수의 솔라 패널이 강선의 인장력에 의해 서로 연결된 상태로 지지되는 어레이 구조의 경우에도 전체적으로 고정된 형태의 구조물을 이루게 되므로, 강풍 등에 의한 풍력 하중이 가해질 경우 외부 하중에 의해 발생하게 되는 회전 우력이 작용하게 됨에 따라 그 하중 스트레스의 누적 증가에 의해 구조적인 안정성을 확보하는데 한계를 가지는 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 특히 외부로부터 가해지는 풍력 하중의 경우 가변성을 띠게 되므로, 강선 등과 같은 지지 케이블의 인장력이 가변적 하중에 유효하게 대응하기가 어려워 솔라 패널 어레이 시설 구조물에 일정한 보강력을 제공하기에는 매우 제한적이다.However, even in the case of an array structure in which a plurality of solar panels are supported in a state where they are connected to each other by a tensile force of a steel wire as described in the above-mentioned Patent Publication No. 10-1273292, the structure is fixed as a whole, There is a problem in that when the load is applied, there is a limitation in securing the structural stability due to the cumulative increase of the load stress as the rotating power generated by the external load acts. In addition, since the tensile force of a support cable such as a steel wire is difficult to effectively cope with the variable load, the wind load applied from the outside is variable, and thus it is very limited to provide a constant reinforcement to the structure of the solar panel array.

본 발명은 상술한 바와 같은 기술적 배경하에서 도출된 것으로서, 상술한 배경 기술의 문제점은 본 출원인이 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나 본 발명의 도출 과정에서 습득한 내용으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공지된 내용이라 할 수는 없다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the technical background as described above and it is an object of the present invention to solve the problems of the background art described above, It can not be said to have been publicly known to the general public before.

대한민국 등록특허공보 제10-1146117호Korean Registered Patent No. 10-1146117 대한민국 등록특허공보 제10-1265690호Korean Patent Registration No. 10-1265690 대한민국 등록특허공보 제10-1273292호Korean Patent Registration No. 10-1273292 대한민국 등록특허공보 제10-1294950호Korean Registered Patent No. 10-1294950

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 통상적인 고정시설 구조물 형태의 솔라 패널 에레이장치가 지니고 있는 단점과 문제점을 감안하여 이를 개선하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 풍력발전기의 회전 블레이드로 공용 가능한 상태로 시설되어 풍력 발전과 태양광 발전이 동시에 이루어질 수 있도록 하이브리드형(hybrid type)으로 이루어진 풍력발전기의 회전 블레이드 겸용 솔라 패널 에레이장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention has been made in view of the above-mentioned disadvantages and problems of a conventional solar panel apparatus of a fixed structure type as described above, and it is an object of the present invention to provide a solar panel apparatus, The present invention is to provide a solar panel array device for a rotary blade of a wind turbine having a hybrid type so that the wind turbine and the photovoltaic power generator can be simultaneously installed.

본 발명의 다른 목적은 송전탑이나 고층빌딩의 옥상 및 야산지대 등과 같은 고지대의 풍속이나 풍력 등의 외부 물리력에 의해 발생되는 스트레스 하중에 대한 내구성이 대폭 향상되도록 예를 들어 풍속풍향계와 같이 무동력 회전 구동형으로 이루어진 솔라 패널 에레이장치를 제공하기 위한 것이다.It is another object of the present invention to provide a non-motorized rotary-drive type wind turbine, such as a wind speed weather vane, for improving the durability against stress loads generated by external physical forces such as wind speed and wind force at high altitudes such as a transmission tower and a high- To provide a solar panel array device.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 풍력발전기의 회전 블레이드 겸용 솔라 패널 에레이장치는, 베이스 프레임과; 상기 베이스 프레임에 자유로운 회전운동이 가능하도록 수직상태로 설치되는 회전축과; 상기 베이스 프레임과 상기 회전축의 지지단 사이에 마련되는 발전유닛과; 상기 회전축과 동축상으로 설치되어 연동하도록 구비된 회전판; 및 상기 회전축과 상기 회전판에 의해 경사진 상태로 지지되어 방사상으로 균등하게 배치되도록 구비되는 복수의 단위 솔라 패널을 포함하며, 상기 솔라 패널은 상기 회전축에 지지되는 꼭지점과 상기 회전판에 지지되는 밑변을 가지는 삼각형의 구조로 이루어지고, 각각의 단위 솔라 패널의 사이에 형성되는 유통로로 유입되는 풍력에 의해 상기 회전축과 상기 회전판 및 상기 솔라 패널이 연동하여 회전운동함에 따라 상기 발전유닛에 의한 풍력 발전과 상기 솔라 패널에 의한 태양광 발전이 동시에 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a solar panel array apparatus for a rotary blade of a wind turbine, including: a base frame; A rotating shaft installed vertically so as to be freely rotatable in the base frame; A power generating unit provided between the base frame and a supporting end of the rotating shaft; A rotary plate installed coaxially with the rotary shaft and interlocked with the rotary shaft; And a plurality of unit solar panels supported in a tilted state by the rotating shaft and the rotating plate so as to be evenly radially arranged, wherein the solar panel has a vertex supported by the rotating shaft and a base supported by the rotating plate And the solar panel and the solar panel interlock with each other by the wind force flowing into the flow path formed between the unit solar panels, And solar power generation by the solar panel is simultaneously performed.

상기한 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 무동력 회전 구동형 솔라 패널 에레이장치는, 베이스 프레임과; 상기 베이스 프레임에 자유로운 회전운동이 가능하도록 수직상태로 설치되는 회전축과; 상기 회전축과 동축상으로 설치되어 연동하도록 구비된 지지 프레임과; 상기 회전축과 상기 지지 프레임에 의해 경사진 상태로 지지되어 방사상으로 균등하게 배치되도록 구비되는 복수의 단위 솔라 패널;을 포함하며, 상기 솔라 패널은 상기 회전축에 지지되는 꼭지점과 상기 지지 프레임에 지지되는 밑변을 가지는 삼각형의 구조로 이루어지고, 각각의 단위 솔라 패널의 사이에 형성되는 유통로로 유입되는 풍력에 의해 상기 회전축과 상기 지지 프레임 및 상기 솔라 패널이 연동하여 회전운동하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a non-powered rotation type solar panel array apparatus comprising: a base frame; A rotating shaft installed vertically so as to be freely rotatable in the base frame; A support frame installed coaxially with the rotation shaft and interlocked; And a plurality of unit solar panels which are supported in an inclined state by the rotation shaft and the support frame and arranged so as to be evenly radially arranged, wherein the solar panel has a vertex supported by the rotation axis, And the rotating shaft, the support frame, and the solar panel interlock with each other by the wind force flowing into the flow passage formed between the unit solar panels.

상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 있어서, 상기 지지 프레임은 상기 회전축이 중심축으로 설치되어 연동하도록 형성되는 판상의 단위 플레이트 부재로 이루어지는 것이 바람직하다.In the present invention having the above-described structure, it is preferable that the support frame comprises a plate-shaped unit plate member formed so that the rotation axis is installed as a central axis and interlocked.

그리고, 상기 판상의 단위 플레이트 부재는 상기 복수의 단위 솔라 패널의 사이에 각각 위치하도록 통풍용 공기 유통홀이 형성된 구성을 가질 수 있으며, 각각의 공기 유통홀 주위에는 공기 유입을 유도하기 위한 가이드 부재가 더 구비된 구성을 가질 수도 있다. 이와 같은 구성은 본 발명에 의한 풍력발전기의 회전 블레이드 겸용 솔라 패널 에레이장치가 고지대에 시설되는 경우에 있어서, 원활한 공기 유통성을 보유하도록 하여 강풍 등의 풍속과 풍력에 대한 하중을 자연스럽게 수용하여 회전구동할 수 있도록 구성함으로써, 내구성을 보다 높여주기 위한 것이다.The plate-shaped unit plate member may have a ventilation air flow hole formed between the plurality of unit solar panels. A guide member for guiding the inflow of air may be formed around each air flow hole It may have a further constitution. In such a configuration, when the solar panel array apparatus serving as the rotary blade of the wind power generator according to the present invention is installed in a high altitude, smooth air flowability is maintained and the load on the wind speed and wind force such as strong wind is naturally accommodated, So as to increase durability.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 지지 프레임은 예컨대, 바퀴살과 같이 상기 회전축에 방사상으로 균등하게 배치되어 외팔보 상태로 돌출되는 스포크 프레임(spoke frame) 형태로 구비되는 구성을 가질 수 있다. 이와 같이 바퀴살과 같은 스포크 프레임 형태의 지지 프레임은 각각에 대응하도록 배치되는 단위 솔라 패널의 밑변을 떠받쳐 지지하도록 구비된다. 이러한 구성에 따르면, 각 단위 솔라 패널의 사이에 형성되는 공기 유통로를 보다 유효하고 용이하게 확보할 수 있는 동시에 재료비 절감의 효과도 얻을 수 있다.According to another aspect of the present invention, the support frame may have a spoke frame shape such that it is uniformly radially arranged on the rotation axis, for example, as a spoke, and protrudes in a cantilevered state. In this manner, the support frame in the form of a spoke frame like the spokes is provided so as to support the base of the unit solar panel arranged corresponding to each of them. According to this configuration, the air flow path formed between the unit solar panels can be more effectively and easily secured, and the effect of reducing the material cost can also be obtained.

다른 한편으로, 상술한 바와 같은 스포크 프레임 형태의 지지 프레임의 경우, 외팔보 상태로 돌출되는 각 자유단을 서로 연결하도록 링 형태의 연결 프레임이 더 구비된 구성을 가질 수도 있다. 이와 같은 구성은 독립적으로 구비되는 각각의 스포크 프레임을 단위 유닛 형태로 결속시켜 구조적인 강도를 보강시켜 주기 위한 것이다.On the other hand, in the case of the support frame in the form of a spoke frame as described above, it is also possible to have a structure in which a ring-shaped connection frame is further provided to connect the free ends protruding in the cantilever state. Such a structure is intended to reinforce the structural strength by binding each spoke frame independently provided in the form of a unit unit.

한편, 본 발명에 따르면, 상기 베이스 프레임과 상기 회전축의 사이에는 전선 케이블의 꼬임을 방지하기 위한 슬립링 유닛이 설치된다.Meanwhile, according to the present invention, a slip ring unit is provided between the base frame and the rotary shaft to prevent twisting of the electric cable.

그리고, 상기 솔라 패널은 평판형 패널에 한정되지 않으며, 예를 들어 모터 팬과 같이 일정한 곡률의 곡률면을 가지도록 휘어진 상태로 형성된 구성을 가질 수 있다.In addition, the solar panel is not limited to a flat panel, and may have a configuration in which the panel is bent so as to have a curvature surface having a constant curvature, such as a motor fan.

본 발명에 의한 풍력발전기의 회전 블레이드 겸용 솔라 패널 에레이장치에 따르면, 예를 들어 송전탑이나 고층빌딩의 옥상 및 야산지대 등과 같은 고지대의 풍속이나 풍력 등의 외부 물리력이 작용하게 되는 스트레스 하중을 무동력 회전운동을 통하여 흡수할 수 있게 됨에 따라 내구성이 대폭 향상될 수 있다.According to the solar panel array apparatus serving as the rotating blade of the wind power generator according to the present invention, the stress load acting on the external physical force such as wind speed or wind force at high altitudes such as a transmission tower or a roof of a high- The durability can be greatly improved.

또한, 본 발명에 의한 풍력발전기의 회전 블레이드 겸용 솔라 패널 에레이장치에 따르면, 무동력 회전 구동형 솔라 패널을 풍력발전기의 회전 블레이드로 공용할 수 있게 됨에 따라 풍력 발전과 태양광 발전이 동시에 이루어질 수 있으므로 발전전 효율과 생산성 및 경제성을 대폭 향상시킬 수 있다.In addition, according to the solar panel array apparatus serving as the rotating blade of the wind power generator according to the present invention, since the non-powered rotation type solar panel can be used as the rotating blade of the wind power generator, the wind power generation and the solar power generation can be simultaneously performed. Efficiency, productivity and economy can be greatly improved.

도 1은 본 발명에 의한 풍력발전기의 회전 블레이드 겸용 솔라 패널 에레이장치를 개략적으로 도시해 보인 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 풍력발전기의 회전 블레이드 겸용 솔라 패널 에레이장치를 개략적으로 도시해 보인 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 풍력발전기의 회전 블레이드 겸용 솔라 패널 에레이장치를 개략적으로 도시해 보인 평면도.
도 4는 본 발명에 의한 풍력발전기의 회전 블레이드 겸용 솔라 패널 에레이장치의 단위 솔라 패널을 발췌하여 도시해 보인 개략도.
도 5는 도 4의 V-V선을 따라 절제하여 도시해 보인 개략적 단면도.
도 6은 본 발명에 의한 풍력발전기의 회전 블레이드 겸용 솔라 패널 에레이장치의 다른 실시 유형에 따른 단위 솔라 패널을 발췌하여 도시해 보인 개략도.
도 7 및 도 8은 각각 본 발명에 의한 풍력발전기의 회전 블레이드 겸용 솔라 패널 에레이장치의 요부 구성을 발췌하여 도시해 보인 개략도.
도 9 및 도 10은 각각 본 발명에 의한 풍력발전기의 회전 블레이드 겸용 솔라 패널 에레이장치의 적용 상태를 예시적으로 나타내 보인 개략도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a solar panel array apparatus serving as a rotating blade of a wind turbine according to the present invention. FIG.
2 is a perspective view schematically showing a solar panel array apparatus serving as a rotating blade of a wind power generator according to the present invention.
3 is a plan view schematically showing a solar panel array apparatus serving as a rotating blade of a wind power generator according to the present invention.
4 is a schematic view showing an example of a unit solar panel of a solar panel array apparatus serving as a rotating blade of a wind turbine according to the present invention.
5 is a schematic cross-sectional view cut along the line VV in Fig.
FIG. 6 is a schematic view showing a unit solar panel according to another embodiment of a solar panel array apparatus serving as a rotating blade of a wind turbine according to the present invention. FIG.
FIG. 7 and FIG. 8 are schematic views showing the essential structure of a solar panel array apparatus serving as a rotating blade of a wind turbine generator according to the present invention. FIG.
FIG. 9 and FIG. 10 are schematic views illustrating the application of a solar panel array apparatus serving as a rotating blade of a wind power generator according to the present invention, respectively.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 회전 블레이드 겸용 솔라 패널 에레이장치를 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a rotary panel type solar panel array apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하의 설명 내용과 첨부된 도면은 본 발명에 따른 기술 구성과 그 동작 상태를 이해하기 위한 바람직한 실시예에 불과한 것으로서, 청구범위에 기재된 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 기술자가 용이하게 구현할 수 있는 부분은 생략될 수 있다.It is to be understood that both the foregoing description and the accompanying drawings are merely exemplary and are not to be construed as limiting the scope of the present invention as defined by the appended claims. The parts that the engineer can easily implement can be omitted.

도 1 내지 도 3은 각각 본 발명에 의한 풍력발전기의 회전 블레이드 겸용 솔라 패널 에레이장치의 개략적 구성도와 사시도 및 평면도를 나타내 보인 것이다.1 to 3 show a schematic configuration, a perspective view, and a plan view of a solar panel array apparatus serving as a rotating blade of a wind power generator according to the present invention, respectively.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 회전 블레이드 겸용 솔라 패널 에레이장치(100)는, 베이스 프레임(110)과, 그 베이스 프레임(110)에 자유로운 회전운동이 가능하도록 수직상태로 설치된 회전축(120)과, 상기 베이스 프레임(110)과 회전축(120)의 지지단 사이에 마련되는 발전유닛(130)과, 상기 회전축(120)과 동축상으로 설치되어 연동하도록 구비된 지지 프레임(150) 및 상기 회전축(120)에 균등한 간격으로 배치되어 방사상으로 돌출되도록 설치되는 복수의 단위 솔라 패널(160)을 포함하여 구성된다.1 to 3, a solar panel array apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a base frame 110 and a rotary shaft 120 installed vertically so as to freely rotate on the base frame 110. [ A power generating unit 130 provided between the base frame 110 and the supporting end of the rotating shaft 120 and a supporting frame 150 installed coaxially with the rotating shaft 120 and interlocked with each other, And a plurality of unit solar panels 160 installed at equal intervals on the rotating shaft 120 and installed radially.

상기 베이스 프레임(110)은 예컨대, 주택 지붕이나 고층빌딩의 옥상 또는 철탑 등의 고지대에 안정된 상태를 유지하며 지지되도록 설치되는 고정 구조물로서, 도면에 예시한 바와 같은 아령 형태의 플랜지 형상 구조로 한정되는 것은 아니며, 설치 장소와 상태에 따라 다양한 재질과 형상 구조를 가지는 프레임 형태의 구조물로 제작하여 적용할 수 있음은 물론이다.The base frame 110 is a fixed structure that is installed to be supported in a stable state on a high place such as a roof of a house or a high-rise building or a steel tower, and is limited to a dumbbell-shaped flange- It is needless to say that the present invention can be applied to a frame structure having various materials and shape depending on the place and condition of installation.

상기 회전축(120)은 예를 들어 깃대와 같이 일정한 길이의 원통형이나 원기둥형 또는 각형 바아(bar)와 같은 금속 구조물의 하단부가 상기 베이스 프레임(110)의 축공(미도시)에 구비된 베어링(미도시)에 의해 지지되어 자유로운 회전운동이 가능하도록 수직상태로 설치된 구성을 가진다.The lower end of a cylindrical structure such as a flagpole or a metal structure such as a columnar or square bar having a predetermined length is mounted on the shaft (not shown) of the base frame 110 So as to be freely rotatable.

상기 발전유닛(130)은 도 7에 예시적으로 나타내 보인 바와 같이 통상적인 풍력발전기에 채용되는 디스크 발전기(130)가 유효하게 채용될 수 있으나, 이 디스크 발전기(130)가 본 발명의 구성을 한정하는 것은 아니며, 공지공용의 풍력발전기에 채용되는 다양한 종류와 형태의 발전기 유닛과 어셈블리의 채용이 가능함은 물론이다.7, a disk generator 130 employed in a conventional wind turbine generator can be effectively employed, but the disk generator 130 may be configured to limit the configuration of the present invention It is needless to say that it is possible to employ various types and types of generator units and assemblies employed in publicly known wind turbines.

상기 지지 프레임(150)은 상기 회전축(120)과 함께 상기 솔라 패널(160)을 경사진 상태로 지지하기 위한 것으로서, 상기 회전축(120)이 중심축으로 구비되는 판상의 플레이트 부재가 회전판 형태로 설치되는 구성을 가질 수 있다. 이에 따라 상기 베이스 프레임(110)과 상기 회전축(120) 및 상기 발전유닛(130)과 상기 지지 프레임(150)의 사이에는 회전운동으로 인한 전선 케이블(미도시)의 꼬임 방지를 위해 도 8에 예시한 바와 같이슬립링 유닛(140)이 설치된다.The support frame 150 is for supporting the solar panel 160 in a tilted state together with the rotation shaft 120. The support frame 150 is a plate member in which the rotation axis 120 is provided as a center axis, Lt; / RTI > 8, for preventing the cable cable (not shown) from being twisted due to rotational movement is provided between the base frame 110 and the rotary shaft 120, between the power generating unit 130 and the support frame 150, The slip ring unit 140 is installed.

본 발명의 일측면에 따르면, 비록 도면에 의해 예시해 보이지는 않았으나, 상기 지지 프레임(150)에는 복수의 단위 솔라 패널(160)의 사이에 각각 위치하도록 형성된 통풍용 공기 유통홀(미도시)이 구비된 구성을 가질 수 있다.According to an aspect of the present invention, ventilation air flow holes (not shown) formed to be positioned between a plurality of unit solar panels 160 are formed in the support frame 150, And can have the configuration provided.

그리고, 상기 공기 유통홀의 주위에는 주위의 유동 공기 유입을 유효하게 유도하기 위한 가이드 부재(미도시)가 더 구비된 구성을 가질 수도 있다.Further, a guide member (not shown) may be further provided around the air flow hole to effectively guide inflow of flowing air around the air flow hole.

상술한 바와 같은 지지 프레임(150)의 구성은 본 발명에 의한 풍력발전기의 회전 블레이드 겸용 솔라 패널 에레이장치(100)가 도 9 및 도 10에 예시적으로 나타내 보인 바와 같이 송전탑이나 고층빌딩의 옥상 등과 같은 고지대에 설치되는 경우에 있어서, 상기 공기 유통홀과 가이드 부재를 통해 적절하고 유효한 공기 유입과 유통 작용을 유도하여 풍속이나 풍력 등의 외부 물리력에 의해 작용하게 되는 스트레스 하중을 무동력 회전운동에 의한 자연스러운 대응 작용을 통해 효과적인 상쇄가 가능케 해줌으로써, 외부의 스트레스 하중에 대한 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.The structure of the support frame 150 as described above is similar to that of the solar cell array device 100 that serves as a rotary blade of the wind power generator according to the present invention, as shown in FIGS. 9 and 10, It is possible to induce an appropriate and effective air inflow and distribution action through the air flow hole and the guide member and to reduce the stress load acting by external physical forces such as wind speed and wind force to a natural So that it is possible to improve the durability against the external stress load.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 비록 도면에 의해 예시해 보이지는 않았으나, 상기 지지 프레임(150)은 예컨대, 바퀴살과 같이 상기 회전축(120)에 방사상으로 균등하게 배치되어 외팔보 상태로 돌출되는 스포크 프레임(spoke frame) 형태로 구비되는 구성을 가질 수 있다.According to another aspect of the present invention, although not illustrated by way of illustration, the support frame 150 may include a spoke frame (e.g., a spoke) that is radially evenly disposed on the rotation axis 120, such as a spoke, a spoke frame, or the like.

상술한 바와 같이 상기 지지 프레임(150)을 바퀴살과 같은 스포크 프레임 형태로 설치하는 경우, 각각의 지지 프레임(150)은 대응하도록 배치되는 단위 솔라 패널(160)의 밑변을 떠받쳐 지지하도록 구비된다. 이러한 구성에 따르면, 후술하는 바와 같은 각 단위 솔라 패널(160)의 사이에 형성되는 공기 유통로(161)를 보다 유효하고 용이하게 확보할 수 있는 동시에 재료비 절감의 효과도 얻을 수 있다.As described above, when the support frame 150 is installed in the form of a spoke frame such as a spoke, the support frames 150 are supported to support the base of the unit solar panel 160 arranged correspondingly. According to such a configuration, it is possible to more effectively and easily secure the air flow passage 161 formed between the unit solar panels 160, which will be described later, and to obtain the effect of reducing the material cost.

다른 한편으로는, 상술한 바와 같은 스포크 프레임 형태의 지지 프레임(150)은 상기 회전축(120)에 각각 외팔보 상태로 돌출되는 자유단을 서로 연결하도록 링 형태의 연결 프레임(미도시)이 더 구비된 구성을 가질 수도 있다. 이와 같은 구성은 독립적으로 구비되는 각각의 스포크 프레임을 단위 유닛 형태로 결속시켜 구조적인 강도를 보강시켜 주기 위한 것이다.On the other hand, the support frame 150 in the form of a spoke frame as described above is further provided with a ring-shaped connection frame (not shown) so as to connect free ends protruding in a cantilevered state to the rotation shaft 120, Configuration. Such a structure is intended to reinforce the structural strength by binding each spoke frame independently provided in the form of a unit unit.

한편, 도 4는 본 발명에 의한 풍력발전기의 회전 블레이드 겸용 솔라 패널 에레이장치의 단위 솔라 패널을 발췌하여 도시해 보인 개략도이고, 도 5는 도 4의 V-V선을 따라 절제하여 도시해 보인 개략적 단면도로서, 이는 통상적인 공지공용의 솔라 패널의 한 전형을 예시해 보인 것이다.4 is a schematic view showing a unit solar panel of a solar panel array apparatus serving as a rotating blade of a wind turbine according to the present invention, and FIG. 5 is a schematic cross-sectional view cut along the line VV in FIG. 4 , Which is a typical example of a conventional publicly known solar panel.

도 4 및 도 5의 참조부호 "C"는 태양광을 집광하여 전기 에너지로 변환시켜 주는 기본 단위 소자인 태양전지 셀(Photovoltaic Cell or Solar Cell)을 나타내며, 161은 솔라 패널(solar pannel)을 패키징 상태로 모듈화하기 위한 프레임 구조체를 나타낸다. 그리고, 참조부호 162와 163은 각각 전면의 투광 유리 기판과 백시트를 나타내며, 164와 165는 각각 충진재와 태양전지 셀(C)을 전기적으로 연결하는 금속 리본을 나타내고, "S"는 씰링 부재를 나타낸 것이다.Reference numerals "C" in Figs. 4 and 5 denote a photovoltaic cell or a solar cell, which is a basic unit element for converting sunlight into electric energy, and 161 denotes a solar panel, Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > Reference numerals 162 and 163 denote a light-transmitting glass substrate and a back sheet, respectively. Reference numerals 164 and 165 denote metal ribbons electrically connecting the filler and the solar cell C, and "S" denotes a sealing member .

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 솔라 패널(160)은 상기 회전축(120)과 상기 회전판(150)에 의해 경사진 상태로 지지되어 방사상으로 균등하게 배치되도록 복수매가 어레이 구조로 설치된다. 이와 같이 어레이 구조로 설치된 솔라 패널(160)은태양광을 집광하여 전기 에너지로 변환시켜 주는 통상적인 공지공용의 태양광 발전 시스템으로 작용하여 전력을 생산하게 된다.4 and 5, the solar panel 160 is installed in a plurality of array structures such that the solar panel 160 is supported in an inclined state by the rotation shaft 120 and the rotation plate 150, and is uniformly arranged radially. The solar panel 160 installed in the array structure functions as a conventional public solar power generation system that converts sunlight into electric energy, thereby generating electric power.

본 발명에 따르면, 상기 솔라 패널(160)은 상기 회전축(120)에 지지되는 꼭지점과 상기 회전판(150)에 지지되는 밑변을 가지는 삼각형의 구조로 이루어지고, 각각의 단위 솔라 패널(160)의 사이에는 일정한 간격과 공간으로 구획되는 유통로(161)가 형성된다. 그리고, 상기 솔라 패널(160)에는 도 1에 예시적으로 나타내 보인 바와 같이 솔라 패널 충전 콘트롤러(170)가 설치된다. According to the present invention, the solar panel 160 has a triangular structure having a vertex supported by the rotation shaft 120 and a base supported by the rotation plate 150, and is disposed between the unit solar panels 160 A flow path 161 partitioned by a constant space and space is formed. A solar panel charging controller 170 is installed in the solar panel 160 as shown in FIG.

따라서, 본 발명에 의한 풍력발전기의 회전 블레이드 겸용 솔라 패널 에레이장치(100)에 따르면, 상기 단위 솔라 패널(160)의 사이에 각각 형성되는 유통로(161)에 풍력 작용으로 주위의 공기가 유입되면 그 풍력에 의해 상기 회전축(120)과 상기 지지 프레임(150) 및 상기 솔라 패널(160)이 연동하여 자유로운 회전운동을 하게 된다. 이에 따라 상기 발전유닛(130)은 회전축(120)의 회전력을 통해 통상적인 공지공용의 풍력 발전 시스템과 같은 발전을 통해 전력을 생산하게 된다.Therefore, according to the solar panel array apparatus 100 serving as a rotary blade of the wind turbine according to the present invention, when ambient air flows into the flow path 161 formed between the unit solar panels 160 by wind force And the rotating shaft 120, the support frame 150, and the solar panel 160 interlock with each other by the wind force to rotate freely. Accordingly, the power generating unit 130 generates electricity through power generation such as a conventional known wind power generation system through the rotational force of the rotating shaft 120.

즉, 본 발명에 의한 풍력발전기의 회전 블레이드 겸용 솔라 패널 에레이장치(100)는, 상기 단위 솔라 패널(160)의 사이에 형성되는 유통로(161)로 유입되는 풍력에 의해 상기 회전축(120)과 상기 지지 프레임(150) 및 상기 솔라 패널(160)이 연동하여 회전운동함에 따라 상기 발전유닛(130)에 의한 풍력 발전과 상기 솔라 패널(160)에 의한 태양광 발전이 동시에 이루어지는 하이브리드형(hybrid type) 발전 시스템의 기능을 가지게 된다. That is, the solar panel array apparatus 100 serving as a rotary blade of a wind turbine according to the present invention is configured to be capable of rotating the rotary shaft 120 by the wind force flowing into the flow path 161 formed between the unit solar panels 160, A hybrid type in which wind power generation by the power generation unit 130 and solar power generation by the solar panel 160 are simultaneously performed as the support frame 150 and the solar panel 160 are rotated in conjunction with each other, ) Power generation system.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 솔라 패널(160)은 도 6에 예시한 바와 같이 일정한 곡률의 곡률면을 가지도록 휘어진 상태로 형성된 구성을 가질 수도 있다. 즉, 상기 솔라 패널(160)은 예컨대 모터 팬과 같이 일정한 곡률의 곡률면을 가지도록 휘어진 패널 형태로 구성함으로써, 설치 장소와 기후 등에 따라 상기 단위 솔라 패널(160)의 사이에 형성되는 유통로(161)로 유입되는 풍력 상태를 적절하게 조절할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the solar panel 160 may have a configuration in which the solar panel 160 is bent so as to have a curvature surface of a certain curvature as illustrated in FIG. In other words, the solar panel 160 may be formed as a curved panel having a curvature of curvature such as a motor fan, for example, and may be formed in a channel (not shown) formed between the unit solar panels 160 161 can be adjusted appropriately.

한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 발전유닛(130)을 배제시킨 구성에 의해 상기 회전축(120)과 상기 지지 프레임(150) 및 상기 솔라 패널(160)이 무동력으로 회전 구동하는 태양광 발전 전용의 솔라 패널 에레이장치를 제공할 수도 있다. 이와 같은 구성은 굳이 풍력발전을 통한 전력 생산이 필요하지 않은 소규모 발전 시스템의 시설을 필요로 하는 경우, 원가절감은 물론 시설의 용이성과 경제성 등을 고려하여 선택의 폭을 넓힐 수 있는 장점을 가진다.According to another aspect of the present invention, a structure in which the power unit 130 is excluded allows the rotation shaft 120, the support frame 150, and the solar panel 160 to rotate It is also possible to provide a solar panel array device dedicated for power generation. Such a configuration has an advantage in that it can broaden the selection in consideration of cost efficiency, ease of facility, and economical efficiency when a small power generation system facility that does not require electric power production through wind power generation is required.

요컨대, 상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 풍력발전기의 회전 블레이드 겸용 솔라 패널 에레이장치(100)는 도 9 및 도 10에 예시한 바와 같이 송전탑이나 고층빌딩의 옥상 등과 같은 고지대에 설치되는 경우, 강풍 등의 외부 물리력의 작용에 대응하여 솔라 패널 어레이가 무동력으로 회전 구동함으로써, 스트레스 하중을 효과적으로 흡수 및 상쇄하여 외부 스트레스 하중에 대한 내구성을 대폭 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 무동력 회전 구동력을 풍력발전으로 활용할 수 있게 됨에 따라 발전 효율과 생산성 및 경제성을 대폭 향상시킬 수 있다.In other words, as shown in FIGS. 9 and 10, when the solar panel array apparatus 100 is installed at a high elevation such as a transmission tower or a roof of a high-rise building, the solar panel array apparatus 100 having the above- , The solar panel array is rotationally driven in response to the action of external physical force such as a strong wind, thereby effectively absorbing and canceling the stress load, thereby remarkably improving the durability against external stress load, As it becomes available, power generation efficiency, productivity and economy can be greatly improved.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 의해 한정되지 않으며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시예가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.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 is to be understood that various modifications may be made, and such modifications are intended to fall within the scope of the appended claims.

110 : 베이스 프레임 120 : 회전축
130 : 발전유닛 140 : 슬립링 유닛
150 : 지지 프레임 160 : 솔라 패널(solar pannel)
161 : 프레임 162 : 투광 유리 기판
163 : 백 시트 164 : 충진재
165 : 금속 리본 170 : 솔라 패널 충전 콘트롤러
C : 태양전지 셀110: base frame 120: rotating shaft
130: power generation unit 140: slip ring unit
150: support frame 160: solar panel
161: Frame 162: Transparent glass substrate
163: back sheet 164: filler
165: metal ribbon 170: solar panel charge controller
C: Solar cell

Claims (6)

베이스 프레임(110)과;
상기 베이스 프레임(110)에 자유로운 회전운동이 가능하도록 수직상태로 설치되는 회전축(120)과;
상기 베이스 프레임(110)과 상기 회전축(120)의 지지단 사이에 마련되는 발전유닛(130)과;
상기 회전축(120)과 동축상으로 설치되어 연동하도록 구비된 지지 프레임(150); 및
상기 회전축(120)과 상기 지지 프레임(150)에 의해 경사진 상태로 지지되어 방사상으로 균등하게 배치되도록 구비되는 복수의 단위 솔라 패널(160);을 포함하며,
상기 솔라 패널(160)은 상기 회전축(120)에 지지되는 꼭지점과 상기 지지 프레임(150)에 지지되는 밑변을 가지는 삼각형의 구조로 이루어지고, 각각의 단위 솔라 패널(160)의 사이에 형성되는 유통로(161)로 유입되는 풍력에 의해 상기 회전축(120)과 상기 지지 프레임(150) 및 상기 솔라 패널(160)이 연동하여 회전운동함에 따라 상기 발전유닛(130)에 의한 풍력 발전과 상기 솔라 패널(160)에 의한 태양광 발전이 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 회전 블레이드겸용 솔라 패널 에레이장치.A base frame (110);
A rotation shaft 120 installed vertically so as to be freely rotatable on the base frame 110;
A power generating unit 130 provided between the base frame 110 and the supporting end of the rotation shaft 120;
A supporting frame 150 installed coaxially with the rotating shaft 120 and interlocked therewith; And
And a plurality of unit solar panels (160) supported in an inclined state by the rotation shaft (120) and the support frame (150) so as to be uniformly arranged radially,
The solar panel 160 has a triangular structure having a vertex supported by the rotary shaft 120 and a base supported by the support frame 150, The support frame 150 and the solar panel 160 are rotated by the rotation of the rotary shaft 120 by the wind force flowing into the windings 161, And the solar power generation by the solar cell generator (160) is performed at the same time. 제 1 항에 있어서,
상기 지지 프레임(150)은 상기 회전축(120)이 중심축으로 설치되어 연동하도록 형성되는 판상의 단위 플레이트 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 회전 블레이드겸용 솔라 패널 에레이장치.The method according to claim 1,
Wherein the support frame (150) is formed of a plate-shaped unit plate member formed so that the rotation axis (120) is installed as a central axis and interlocked. 제 1 항에 있어서,
상기 지지 프레임(150)은 상기 솔라 패널(160)의 밑변을 각각 떠받쳐 지지하도록 상기 회전축(120)에 방사상으로 균등하게 배치되어 돌출되는 스포크 프레임(spoke frame) 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 회전 블레이드겸용 솔라 패널 에레이장치.The method according to claim 1,
Wherein the support frame (150) is provided in a spoke frame shape protruding from the rotation axis (120) so as to support the base of the solar panel (160) A solar panel array device that combines the rotating blade of a generator. 제 1 항에 있어서,
상기 베이스 프레임(110)과 상기 회전축(120)의 사이에는 전선 케이블의 꼬임을 방지하기 위한 슬립링 유닛(140)이 설치되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 회전 블레이드겸용 솔라 패널 에레이장치.The method according to claim 1,
Wherein a slip ring unit (140) is provided between the base frame (110) and the rotating shaft (120) to prevent twisting of a cable cable. 제 1 항에 있어서,
상기 솔라 패널(160)은 일정한 곡률의 곡률면을 가지도록 휘어진 상태로 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 회전 블레이드겸용 솔라 패널 에레이장치.The method according to claim 1,
Wherein the solar panel (160) is formed to be curved so as to have a curvature surface with a constant curvature. 베이스 프레임(110)과;
상기 베이스 프레임(110)에 자유로운 회전운동이 가능하도록 수직상태로 설치되는 회전축(120)과;
상기 회전축(120)과 동축상으로 설치되어 연동하도록 구비된 지지 프레임(150)과;
상기 회전축(120)과 상기 지지 프레임(150)에 의해 경사진 상태로 지지되어 방사상으로 균등하게 배치되도록 구비되는 복수의 단위 솔라 패널(160);을 포함하며,
상기 솔라 패널(160)은 상기 회전축(120)에 지지되는 꼭지점과 상기 지지 프레임(150)에 지지되는 밑변을 가지는 삼각형의 구조로 이루어지고, 각각의 단위 솔라 패널(160)의 사이에 형성되는 유통로로 유입되는 풍력에 의해 상기 회전축(120)과 상기 지지 프레임(150) 및 상기 솔라 패널(160)이 연동하여 회전운동하는 것을 특징으로 하는 무동력 회전 구동형 솔라 패널 에레이장치.A base frame (110);
A rotation shaft 120 installed vertically so as to be freely rotatable on the base frame 110;
A support frame 150 installed coaxially with the rotary shaft 120 and interlocked therewith;
And a plurality of unit solar panels (160) supported in an inclined state by the rotation shaft (120) and the support frame (150) so as to be uniformly arranged radially,
The solar panel 160 has a triangular structure having a vertex supported by the rotary shaft 120 and a base supported by the support frame 150, Wherein the rotating shaft (120), the support frame (150), and the solar panel (160) cooperate with each other to rotate by a wind force flowing into the solar panel.
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