KR20180058473A - 가로등용 태양광 발전용 추적장치 - Google Patents

가로등용 태양광 발전용 추적장치 Download PDF

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Abstract

태양전지패널을 지지하는 회전프레임과, 회전프레임을 상하 회동 가능하게 지지하는 턴테이블과, 턴테이블을 회전가능하게 지지하며 가로등 기둥에 고정 설치되는 베이스 프레임과, 턴테이블을 기준으로 회전프레임 상부를 상하 방향으로 각도 조절하는 고도각 조절유닛 및, 턴테이블을 베이스 프레임의 상에서 가로등 기둥을 중심으로 회전시켜서 태양전지패널의 방위각을 조절하는 방위각 조절유닛을 포함하며, 고도각 조절유닛은, 테이블에 수직으로 설치되는 승강가이드바와, 턴테이블에 설치되는 풀리 구동모터와, 풀리 구동모터의 축에 연결되는 구동풀리와, 일단은 구동풀리에 연결되고 타단은 회전 프레임에 연결되는 와이어 및 승강 가이드바의 상단부에 설치되어 와이어의 이동을 지지하는 와이어지지 도루래를 포함하는 것을 특징으로 하는 가로등용 태양광 발전용 추적장치가 개시된다.

Description

가로등용 태양광 발전용 추적장치{A TRACKING APPARATUS FOR SOLAR PHOTOVOLTAIC}
본 발명은 가로등용 태양광 발전용 추적장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양광이 태양전지모듈에 입사되는 효율을 향상시키도록 태양전지모듈의 자세를 제어하기 위한 가로등용 태양광 발전용 추척장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전은, 기존의 타 에너지원과는 달리 온실가스 배출 또는 환경 파괴 요인을 발생시키지 않고 에너지를 얻을 수 있는 무공해 에너지원으로서, 태양전지에 의해 태양광을 직접 전력으로 변환하는 것을 의미한다.
이러한 태양광 발전은, 태양광이 태양전지모듈에 입사되는 입사각이 발전효율에 직결되는 문제인데, 일조량이 많은 지역에 태양전지모듈이 위치된다고 하더라도, 태양의 고도 및 방위가 수시로 변하기 때문에, 태양전지모듈은 태양의 고도 및 반위에 따라 움직일 필요가 있다.
이러한 점을 감안하여 태양전지모듈이 태양의 위치를 추종하여 자세 변경하도록 하는 트랙킹장치 즉, 태양광 추적장치가 다양하게 개발된 바 있다.
일 예로서, 대한민국 등록특허 제10-1346684호에서는 제1프레임 위에 3개의 태양전지모듈을 배치하고, 액추에이터들로 이루어진 제1 및 2고도작동부와 회전조작부를 이용하여 태양전지모듈이 태양광을 추적하도록 하는 구성이 기재되어 있다.
그런데, 종래의 기술에 의하면, 복수의 태양전지모듈을 동기화시켜 조작하기위한 회동지지레버의 유격이 심해서 강풍 등에 흔들림이 발생하여 안정성이 저하된다.
또한, 태양전지모듈을 지지하는 제1프레임을 각도 조절하는 제2고도작동부에 큰 부하가 발생하여 구동모터 등의 용량이 커지고, 그로 인해 비용이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 다수의 태양전지모듈을 동시화시키기 위해서 다수의 부품과 연동장치가 필요하게 되어 부품수가 증가하고 무게가 증가하여 안정성이 떨어지며, 비용이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 최근에는 태양전지패널의 설치 공간과 설치비용을 절약하기 위해서 가로등에 태양전지패널을 설치하고 있는데, 가로등에서도 보다 간단한 구성과 경량화된 구성을 통해 안정적으로 동작되고, 비용을 절감할 수 있는 추적장치의 적용이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 간단한 구성을 가지고 경량화가 가능하며, 태양전지모듈을 안정되게 지지하여 태양광을 추적할 수 있도록 구조가 개선된 가로등용 태양광 발전용 추적장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 발전용 추적장치는, 태양전지패널을 지지하는 회전프레임; 상기 회전프레임 한쪽을 상하 회동 가능하게 지지하는 턴테이블; 상기 턴테이블을 회전가능하게 지지하며, 가로등 기둥에 고정 설치되는 베이스 프레임; 상기 턴테이블을 기준으로 상기 회전프레임 한쪽을 상하 방향으로 각조 조절하는 고도각 조절유닛; 및 상기 턴테이블을 상기 베이스 프레임 상에서 상기 가로등 기둥을 중심으로 회전시켜서 상기 태양전지패널의 방위각을 조절하는 방위각 조절유닛;을 포함하며, 상기 고도각 조절유닛은, 상기 턴테이블에 수직으로 설치되는 승강가이드바; 상기 턴테이블에 설치되는 풀리 구동모터; 상기 풀리 구동모터의 축에 연결되는 구동풀리; 일단은 상기 구동풀리에 연결되고 타단은 상기 회전 프레임 상부 중앙에 연결되는 와이어; 및 상기 승강 가이드바의 상단부에 설치되어 상기 와이어의 이동을 지지하는 와이어 도루래;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 가로등 기둥에 설치되어 상기 턴테이블을 회전가능하게 지지하는 제1베어링; 및 상기 제1베어링의 상부에 위치되며, 상기 가로등 기둥에 대해 상기 승강 가이드바의 상단부를 회전 가능하게 지지하는 제2베어링;을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 태양전지패널은 상기 가로등기둥을 기준으로 양측에 대칭되게 한 쌍이 배치되고, 상기 한 쌍의 태양전지패널을 각각 지지하는 회전프레임이 서로 연결되는 중앙부분에서 상기 와이어에 연결되어 상하방향으로 각도 조절되는 것이 좋다.
본 발명의 태양광 가로등용 발전용 추적장치에 따르면, 고도각 조절을 위해서 와이어를 도르래 방식으로 조절하여 제어함으로써, 와이어의 당김과 풀림동작이 부드럽게 이루어짐에 따라 고도각 조절시 태양전지패널의 흔들림과 충격 발생 등을 최소화할 수 있다.
특히, 와이어에 의해 태양전지패널이 지지되는 구조이므로, 바람의 저항을 최소화하여 안정적으로 태양전지패널을 지지할 수 있다.
또한, 부품의 간소화와 소형화 및 경량화가 가능하게 되며, 그로 인해 제품의 안정성을 향상시키고, 원가를 줄일 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가로등용 태양광 발전용 추적장치를 나타내 보인 개략적인 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 가로등용 태양광 발전용 추적장치를 나타내 보인 측면도이다.
도 3은 도 2의 상태에서 태양전지패널을 각도 조절하여 눕힌 상태를 보인 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 고도각 조절유닛을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전용 추적장치를 자세하게 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가로등용 태양광 발전용 추적장치(100)는, 태양전지패널(10)을 지지하는 회전프레임(110), 회전프레임(110)을 회전 가능하게 지지하는 턴테이블(120), 턴테이블(120)이 회전 가능하게 지지되는 베이스 프레임(130), 회전프레임(110) 상부를 상하 이동시켜서 태양전지패널(10)의 고도각을 조절하는 고도각 조절유닛(140), 태양의 방위각에 따라 상기 턴테이블(120)을 회전시키는 방위각 조절유닛(150)을 구비한다.
태양전지패널(10)은 한 쌍이 구비되어, 가로등 기둥(20)을 기준으로 양측에 대칭되게 배치되며, 회전프레임(110)에 지지된다. 회전프레임(110)의 일단은 턴테이블 전단 양측에 구비된 샤프트에 상하 회전 가능하게 지지된다. 그리고 회전프레임(110)의 타단은 고도각 조절유닛(140)에 의해 상하로 이동 조절됨으로써 태양전지패널(10)의 고도각을 조절할 수 있다.
턴테이블(120)은 4각형의 테이블 몸체(121)와, 테이블 몸체(121)의 테두리에서 하부로 연결된 받침부(123)를 구비한다. 테이블 몸체(121)의 상부 테두리에 회동프레임(110)이 상하 회동 가능하게 피봇 연결된다. 그리고 받침부(123)는 테이블 몸체(121)의 하부 테두리에서 하방으로 연장되어 베이스 프레임(130)에 움직임 가능하게 지지된다. 그리고 턴테이블(120)과 가로등 기둥(20) 사이에는 제1베어링(125)이 설치된다.
베이스 프레임(130)은 기둥(20)에 고정 설치되어, 턴테이블(120)이 기둥(20)을 중심으로 소정 각도 왕복 회전될 수 있도록 지지한다. 이러한 베이스 프레임(130)은 원판 구조를 갖는 것이 바람직하다.
고도각 조절유닛(140)은 턴테이블(120) 상에서 회동프레임(110)의 각도를 상하로 조절하여 태양전지패널(10)의 고도각을 조절하기 위한 것이다. 이러한 고도각 조절유닛(140)은 턴테이블(120)의 대략 중심부분에서 수직으로 설치되는 승강 가이드바(141)와, 턴테이블(120)에 설치되는 풀리 구동모터(143), 풀리 구동모터(143)의 축에 연결되는 구동풀리(145), 일단은 구동풀리(145)에 연결되고 타단은 회동프레임(110)에 연결되는 와이어(147), 승강 가이드바(111)의 상단에 설치되어 와이어(147)의 이동을 지지하는 와이어 지지풀리(148) 및 승강 가이드바(111)의 상단을 기둥(20)에 대해 회전 가능하게 지지하는 제2베어링(149)을 구비한다.
승강 가이드바(141)는 턴테이블(120)에 대해 수직으로 소정 높이로 설치되며, 바람직하게는 기둥(20)과 나란하게 인접하여 배치된다. 그리고 승강 가이드바(141)의 상단은 제2베어링(149)에 의해 기둥(20)을 중심으로 회전될 수 있게 지지된다. 그리고 승강 가이드바(141)의 상단부에는 와이어 지지플리(148)가 회전 가능하게 설치되어 도르래 기능을 할 수 있게 된다.
풀리 구동모터(143)는 턴테이블(120)에 설치되며, 그 회전축에는 구동풀리(145)가 설치된다.
상기 와이어(147)의 일단은 구동풀리(145)에 감기도록 연결되고, 타단은 회동프레임(110)에 연결된다. 지지프레임(110)에는 와이어(147)가 연결되는 와이어 연결고리가 설치된다. 와이어(147)는 구동풀리(145)의 회전에 의해 구동풀리(145)에 감기거나 풀리면서 상기 와이어 지지풀리(148)에 가이드 되면서 이동되어 회동프레임(110)을 도 2의 상태로 상승시키거나, 도 3과 같이 하강되도록 한다. 즉, 도 2는 와이어(147)를 최대한 당겨서 태양전지패널(10)의 기울지가 최대가 되도록 한 상태이다. 그리고 도 2의 상태에서 구동풀리(145)에 감긴 와이어(147)를 풀게 되면, 태양전지패널(10)의 하중에 의해 도 3과 같이 자동으로 하강되어 태양전지패널(10)의 고도각을 조절할 수 있게 된다. 따라서 태양광 발전시에는 도 2의 상태로 유지하다가, 강풍이 불 경우에는 도 3과 같은 상태가 되도록 태양전지패널(10)을 눕히면, 바람의 저항을 최소화여 강풍으로 인한 파손 등을 방지할 수 있게 된다.
이때, 복수의 태양전지패널(10) 각각을 지지하는 회전프레임(110)은 서로 연결된 상태로서, 하나의 와이어(147)를 이용하여 복수의 태양전지패널(10)을 동시에 상하 회동시켜서 고도각을 조절할 수 있다. 따라서 복수 태양전지패널(10)의 고도각을 조절하기 위해서 구동모터(143)와 구동풀리(145)는 하나를 설치하면 되므로, 설치비용을 줄일 수 있고, 설비의 경량화가 가능하여 안정성을 향상시킬 수 있다.
상기 방위각 조절유닛(150)은 베이스 프레임(130)에 설치되는 가이드레일(151)과, 턴테이블(120)에 설치되는 방위각 조절모터(153) 및 방위각 조절모터(153)의 축에 설치되는 스프라켓(155)을 구비한다.
가이드레일(151)은 원통형상을 갖는 베이스 프레임(130)의 외주에 수래바퀴 모양으로 설치하여 외측 둘례에 체인을 설치하고 상기 스프라켓(155)에 걸어 회전하면 턴테이블(120)이 회전 되도록 하는 것이 좋다.
방위각 조절모터(153)는 턴테이블(120)의 외측에 설치되어 스프라켓(155)을 회전 구동시킨다. 스프라켓(155)은 방위각 조절모터(153)에 의해 정방향 또는 역방향으로 회전되면서 가이드레일(151)을 따라 이동함으로써, 턴테이블(120)을 베이스 프레임(130) 상에서 회전시킬 수 있게 된다. 이와 같은 구성의 방위각 조절유닛(150)에 의해 태양전지패널(10)이 태양의 방향에 이루도록 방위각을 조절할 수 있게 된다.
또한, 방위각 조절유닛(150)은 턴테이블(120)의 회전운동이 가능하게 지지하도록 설치되는 가이드롤러(157)를 더 구비한다. 가이드롤러(157)는 턴테이블(120)과 베이스 프레임(130) 사이에 설치되며, 베이스 프레임(130)의 외측 테두리부분에 4개가 대칭으로 설치되며, 일정 간격으로 이격되게 배치되는 것이 좋다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 가로등용 태양광 발전용 추적장치(100)는 가로등 기둥(20)을 기준으로 하여 태양전지패널(10)을 양측으로 대칭되게 배치하여 동시에 각도 조절하도록 함으로써 안정도를 향상시킬 수 있다.
또한, 태양전지패널(10)의 고도각을 조절할 때, 와이어(147)를 당기거나 풀어주는 소위 도르래방식으로 조작하게 되므로, 종래의 액추에이터 등으로 조작하는 것에 비하여 부드럽게 조작할 수 있다. 따라서 고도각 조절시에 진동이나 소음 등을 최소화하여 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 와이어를 하나의 풀리 구동모터를 이용하여 감거나 풀려지도록 하여 제어하는 간단한 구성을 가짐으로써, 종래기술에 비하여 비용을 절감하고, 경량화가 가능하다. 따라서 작동부하를 줄일 수 있고 강한 바람 등에 대해 안정적으로 자세를 유지하도록 하여 구동 및 유지관리에 들어가는 비용을 줄일 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 이탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
10..태양전지패널 100..가로등용 태양광 발전 추적장치
110..회동프레임 120..턴테이블
130..베이스 프레임 140..고도각 조절유닛
150..방위각 조절유닛

Claims (3)

  1. 태양전지패널을 지지하는 회전프레임;
    상기 회전프레임 상부를 상하 이동 가능하게 지지하는 턴테이블;
    상기 턴테이블을 회전가능하게 지지하며, 가로등 기둥에 고정 설치되는 베이스 프레임;
    상기 턴테이블을 기준으로 상기 회전프레임 상부를 상하 방향으로 각조 조절하는 고도각 조절유닛; 및
    상기 턴테이블을 상기 베이스 프레임 상에서 상기 가로등 기둥을 중심을 회전시켜서 상기 태양전지패널의 방위각을 조절하는 방위각 조절유닛;을 포함하며,
    상기 고도각 조절유닛은,
    상기 턴테이블에 수직으로 설치되는 승강가이드바;
    상기 턴테이블에 설치되는 풀리 구동모터;
    상기 풀리 구동모터의 축에 연결되는 구동풀리;
    일단은 상기 구동풀리에 연결되고 타단은 상기 회전 프레임 상단에 연결되는 와이어; 및
    상기 승강 가이드바의 상단부에 설치되어 상기 와이어의 이동을 지지하는 와이어 지지도루래;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가로등용 태양광 발전용 추적장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가로등 기둥에 설치되어 상기 턴테이블을 회전가능하게 지지하는 제1베어링; 및
    상기 제1베어링의 상부에 위치되며, 상기 가로등 기둥에 대해 상기 승강 가이드바의 상단부를 회전 가능하게 지지하는 제2베어링;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가로등용 태양광 발전용 추적장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 태양전지패널은 상기 가로등기둥을 기준으로 양측에 대칭되게 한 쌍이 배치되고,
    상기 한 쌍의 태양전지패널을 각각 지지하는 회전프레임이 서로 연결되는 중앙부분에서 상기 와이어에 연결되어 상하방향으로 각도 조절되는 것을 특징으로 하는 가로등용 태양광 발전용 추적장치.
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