KR20200078262A

KR20200078262A - 태양광모듈 경사변환수단

Info

Publication number: KR20200078262A
Application number: KR1020180168004A
Authority: KR
Inventors: 전금옥; 박경희
Original assignee: 박경희
Priority date: 2018-12-22
Filing date: 2018-12-22
Publication date: 2020-07-01
Also published as: KR102279827B1

Abstract

일반적으로 태양전지판은 태양광을 광기전력으로 변환하는 태양광발전의 핵심요소로 일정한 규격을 이어 붙여 모듈을 구성하고, 이를 지지체인 패널에 부착하고, 상기 패널은 지주에 의해 지상이나 구조물에 설치되는 구조를 갖는다.
상기 태양전지판은 설치 위치에서 태양광을 가장 많이 흡수하는 방향, 즉 태양전지판이 태양을 정면으로 마주하도록 태양전지판을 설치함으로써 태양광발전효율을 높일 수 있다. 태양의 움직임에 따라 태양전지판의 방향을 변화시켜 줌으로써 최적의 발전 효율을 얻을 수 있다.
본 발명은 태양광모듈의 경사각을 태양의 남중 고도에 따라 조절할 수 있도록 구성한 태양전지판의 경사변환수단에 관한 것이다.

Description

태양광모듈 경사변환수단 {SOLAR MODULE TILTING MEANS}

본 발명은 태양광모듈의 경사를 변환하여 조절할 수 있는 장치 및 수단에 관한 것이다.

태양전지판은 태양광을 광기전력으로 변환하는 태양광발전의 핵심요소로 일정한 규격을 이어 붙여 모듈을 구성하고, 이를 지지체인 패널에 부착하고, 상기 패널은 지주에 의해 지상이나 구조물에 설치되는 구조를 갖는다.

상기 태양전지판은 설치 위치에서 태양광을 가장 많이 흡수하는 방향, 즉 태양전지판이 태양을 정면으로 마주하도록 태양전지판을 설치함으로써 태양광발전효율을 높일 수 있다. 태양의 움직임에 따라 태양전지판의 방향을 조절하여 변환시켜 줌으로써 최적의 발전 효율을 얻을 수 있다.

본 발명의 배경이 되는 기술에는 공개실용신안 제8105호 등이 제공되어 있다. 그리고 태양전지판 각도 변환장치는, 태양의 움직임에 따라 태양전지판의 방향을 변화시켜 줌으로써 최적의 발전 효율을 얻을 수 있는 장점이 있으나 엑츄레이터 등을 가동하기 위한 동력을 필요로 하기 때문에 동력 소비량만큼 발전 효율이 감소되고, 기구를 구성하는 데 따른 구성요소가 많아지기 때문에 제조비용이 많이 들며, 옥외 시설물로서 열악한 조건에서 가동되기 때문에 유지관리에 따른 노력이 많이 들고 내구성이 낮다.

경사각도 조정형 태양광 발전장치는, 태양전지판의 회동 중심선과 나란하게 지주에 형성한 고정 결합공과, 태양전지판의 회동중심선과 나란하게 태양전지판에 형성한 회동 결합공에 의해 지주에 대한 태양전지판의 결합 경사각을 조절하도록 제공된다. 그러나 결합부가 취약해지고 쉽게 파손되는 문제점이 발생하며, 태양전지판의 각도 조절과정에서 태양전지판이 자중에 의해 회전되지 않도록 추가 인력이 태양전지판을 잡아 주어야 하고, 태양전지판의 수광 효율을 향상할 수 없는 단점이 있다.

본 발명은 태양의 남중고도에 맞추어 정밀한 태양전지판의 경사변환이 가능하고, 대형 태양전지판도 힘들이지 않고 간편하게 경사변환이 가능하도록 하면서도, 간단하고 내구성이 높은 태양전지판의 경사변환수단을 제공하고자 한다.

턴버클(43)의 수나사(431)에 고정너트가 결합되어 턴버클(43)로 패널(10)의 경사각을 조정한 후 상하부 지지대의 암나사(433) 측에 고정너트를 밀착 조임으로써 조정 상태가 유지되도록 한 태양광모듈 경사변환수단에 있어서,

경사지지대(40)는 길이를 따라 경사지지대(40)의 측면에 구성되는 축받이부(g41, g42)를 구비하되, 축받이부(g41, g42)는 상부지지대측 축받이부(g41) 및 하부지지대측 축받이부(g42)를 포함하고,

상부지지대측 축받이부(g41)는, 몸통에 상부지지대(41)의 길이에 나란한 축받이공(h1)이 천공이 되고, 외측의 일 측면이 상부지지대(41)의 측면에 부착되고,

하부지지대측 축받이부(g42)는, 몸통에 하부지지대(42)의 길이에 나란한 축받이공(h2)이 천공이 되고, 외측의 일 측면이 하부지지대(42)의 측면에 부착되고,

상부지지대측 축받이공(h1)과 하부지지대측 축받이공(h2)은 서로 일직선상에 이격 배치되고,

턴버클(43)은 턴버클측 기어(g43)를 구비하되,

턴버클측 기어(g43)는 몸통 가운데에 물림단(432)의 외주에 대응되는 고정공(h4)이 천공이 되어서, 물림단에 고정공(h4)이 끼워져 헛돌지 않고 함께 회전하도록 결합되고,

턴버클측 기어(g43)의 양 측면에는 각각 턴버클측 기어(g43)의 직경보다 크게 형성되는 디스크 형태의 가이드판(c)이 구비되고,

구동봉(44)이 구비되며 구동봉(44)은,

턴버클(43)의 길이와 하부지지대(42)의 길이와 제2힌지부(60)의 길이와 지주(20)의 직경의 전체 합보다 더 큰 길이를 가지며, 후단이 지주(20)보다 더 후방에 위치되고, 각 축받이공(h1, h2)의 직경보다 더 적은 직경을 가지며, 하부지지대측 축받이부(g42) 및 상부지지대측 축받이부(g41)에 일시에 꿰어져, 일단 측이 상부지지대측 축받이부(g41)에 길이방향으로 슬라이딩이 되면서 회전 가능하게 축받이가 되며, 타단 측이 하부지지대측 축받이부(g42)에 길이방향으로 슬라이딩이 되면서 회전 가능하게 축받이가 되며, 후단에는 구동력(m0)을 발생시키는 구동핸들(442)이 구비되고,

구동봉측 기어(g44)를 구비하되 구동봉측 기어(g44)는 몸통 가운데에 구동봉(44)의 직경에 대응되는 고정공(h3)이 천공이 되어서, 고정공(h3)이 구동봉(44)에 끼워져 헛돌지 않고 함께 회전하도록 결합되고, 턴버클측 기어(g43)와 결치(ga)가 되도록 직경이 정하여지고,

구동봉측 기어(g44)가 턴버클측 기어(g43)의 양 가이드판(c) 내부로 삽입이 된 상태에서 결치(ga)가 되도록 구성되어, 구동봉측 기어(g44)의 좌우 측면이 턴버클측 기어(g43)의 가이드판(c)의 내측면에 맞닿아 이탈을 못 하는 상태에서, 턴버클측 기어(g43)가 구동봉측 기어(g44)로부터 회전 구동력(m0)을 전달받아 수나사(431)의 회전에 의해 턴버클(43)이 길이방향으로 이동(m1, m2)할 시에 이를 따라, 구동봉측 기어(g44)도 함께 이동하여 항상 결치(ga)가 된 상태를 유지할 수 있도록 구성된다.

본 발명에 따르면,

턴버클을 정회전 또는 역회전하는 간편한 조작과 보조 인력 없이도 패널의 경사각도를 자유롭게 조절할 수 있는 효과를 제공한다.

그리고 나사의 피치에 의해 경사가 정밀하게 조절됨으로써 시기별 남중고도에 따른 최적의 경사각으로 조절할 수 있어 발전 효율의 향상을 기할 수 있다.

더하여, 지주와 경사지지대 및 패널의 구성이 간단하고, 경제적으로 구성할 수 있고, 튼튼하며, 턴버클 결합부와 힌지 결합부의 구조가 간단하고 내구성이 높아서 유지관리가 용이하며 비용을 저감시킬 수 있다.

도 1은 태양광모듈 경사변환수단의 구성도
도 2는 태양광모듈의 경사지지대의 분리 구성도
도 3은 태양광모듈 경사변환수단의 결합 상태 단면도
도 4는 본 발명에 의한 태양광모듈 경사변환수단 전체 조립된 구성을 보인 사시도 및 다른 방향에서 보인 사시도.
도 5는 분해 사시도
도 6은 위, 아래 도면은 동작을 예시하여 서로 비교하여 보인 상태도. 어느 부분의 확대도.

태양전지판(11)을 지지하는 패널(10)이 지주(20) 상에서 회전가능하도록 축구조(30)에 의해 지주(20)에 결합되고, 상기 지주 하부와 패널 저면 하부는 경사지지대(40)에 의해 연결되는 구조의 태양광 발전장치에 적용된다. 관련하여 도 1 내지 도 3을 참조하기로 한다.

경사지지대(40)는 상부지지대(41)와 하부지지대(42)로 각기 분리된 상태에서 턴버클(43)에 의해 상호 연결되며, 상부지지대(41)는 패널(10)에 대하여 제1 힌지부(50)에 의해 결합되고, 하부지지대(42)는 지주(20)에 대하여 제2 힌지부(60)로 결합되는 구조로 이루어진다.

상기 패널(10)은 태양전지판을 견고하게 지지하기 위한 것으로 격자 형상의 프레임(12)에 태양전지판(11)이 결합되는 구조로 이루어지며, 지주(20)에 대하여 회동 가능하도록 축구조(30)에 의해 결합된다.

패널과 지주의 결합을 위한 축구조(30)는 다양한 형태로 실시될 수 있다.

도면의 예시에서, 패널(10) 저면의 지주 결합부에 별도의 보강판(31)을 부착하고, 상기 보강판(31)에는 'ㄷ' 형상의 브라켓(32)을 결합하고, 상기 브라켓(32)의 양 플레이트에는 축공(321)을 형성하며, 지주(20) 상단에도 축공(21)을 형성하여 상기 브라켓의 양 플레이트 사이에 지주 상단을 끼운 후 축볼트(33)를 넣어 결합하고, 축볼트의 단을 너트(34)로 체결하는 구조를 도시한 것이다.

지주(20)는 원형 또는 사각 파이프로 이루어지고, 상부에 축볼트(33)를 결합하기 위한 축공(21)이 형성되고, 하부에 플레이트(22)가 형성되어 지중에 구축된 앵커블록(100)에 고정되어 상부 패널을 지지한다.

경사지지대(40)는 상부지지대(41)와 하부지지대(42) 및 상하부 지지대를 결합하는 턴버클(43)로 이루어진다.

상부지지대(41) 및 하부지지대(42)는 속이 빈 원형 또는 사각 파이프로 구성되며, 상부지지대의 상단 및 하부지지대의 하단에는 각기 패널과 지주의 제1힌지부 (50)및 제2힌지부(60)에 의해 결합되도록 힌지공(44)이 형성되고, 턴버클(43)이 결합되는 부위에는 턴버클(43)의 수나사(431)에 대응되는 암나사(433)가 각기 형성되는 구조로 이루어진다.

턴버클(43)은 상기 경사지지대(40)를 신축시켜 패널의 경사를 조절하기 위한 것으로 중앙 몸통부에 스패너나 렌치를 물려 돌릴 수 있는 물림단(432)이 형성되고 그 양측에 각기 나사의 방향이 반대인 수나사(431)가 형성되어 각 나사부가 상부지지대 및 하부지지대의 암나사(433)에 결합되는 구조를 갖는다.

도시된 실시예는 사각 파이프로 경사지지대를 구성하여 상부지지대(41)의 상단 및 하부지지대(42)의 하단에 힌지공(44)을 형성하고, 턴버클 결합부에는 내부에 암나사(433)를 형성한 사각판 형태의 각판(434)을 강제로 삽입 후 용착 시킨 구조로 상부지지대(41) 및 하부지지대(42)를 구성한 것이다. 또한, 턴버클(43)은 봉의 중심부에 육각의 물림단(432)을 형성하고 그 양측에 각기 왼나사와 오른나사로 된 수나사(431)를 형성한 구조를 갖는다.

패널과 상부지지대를 결합하기 위한 제1힌지부(50)와, 지주와 하부지지대를 결합하기 위한 제2힌지부(60)는 턴버클의 신축에 의한 길이 변화에 의해 패널의 결합 경사각을 조절하기 위한 것으로 다양한 형태로 실시될 수 있다.

도시된 실시예에서 패널과 상부지지대를 결합하기 위한 제1 힌지부(50)는 패널 저면 하부에 'ㄷ' 형상의 브라켓(51)을 결합하고, 상기 브라켓(51)의 양 플레이트에는 힌지공(511)을 형성한 구조로 하여 상부지지대를 상기 브라켓의 양 플레이트 사이에 끼운 후 힌지(52)를 넣어 결합하고, 상기 힌지는 축볼트로 구성하여 너트(53)에 의한 결합 상태에서도 원활한 회전이 이루어질 수 있도록 와셔(54)를 끼워 결합한 상태를 도시한 것이다.

또한, 지주(20)와 하부지지대(42)를 결합하기 위한 힌지부(60)는 지주의 일측으로 돌출되는 'ㄷ' 형 브라켓(61)을 형성하고, 상기 브라켓(61)의 양 플레이트에는 힌지공(611)을 형성한 구조로 하여 상부지지대를 상기 브라켓의 양 플레이트 사이에 끼운 후 힌지(62)를 넣어 결합하고, 상기 힌지는 축볼트로 구성하여 너트(63)에 의한 결합 상태에서도 원활한 회전이 이루어질 수 있도록 와셔(64)를 끼워 결합한 상태를 도시한 것이다.

경사지지대를 사각 파이프로 구성함으로써 상기한 'ㄷ' 형 브라켓의 양 플레이트에 밀착 지지된 상태로 힌지부를 구성하여 패널에 가해지는 횡 방향력에 대하여 안정적인 지지가 가능함으로 경사지지대를 사각 파이프로 구성함이 바람직하다.

상기한 구성에 의해 도 3에 도시한 바와 같이, 지주(20)와 패널(10)을 결합하는 축구조(30)와, 지주와 패널저면 하부를 힌지부(50)(60)에 의해 결합하는 경사지지대(40)와, 경사지지대에 신축 동작을 부여하는 턴버클(43)에 의해 상기 패널은 안정된 고정상태를 유지하면서 턴버클의 신축에 의해 경사각도를 간편하게 조절할 수 있게 된다.

상기 턴버클에 의해 조정된 패널의 경사각이 외부의 힘에 의해 변화되지 않도록 턴버클의 양 숫나사(431)에 고정너트(45)를 결합하여 턴버클로 패널의 경사각을 조정한 후 상하부 지지대의 암나사(433) 측에 밀착 조임으로써 조정 상태가 유지되도록 한 구성을 아울러 제시한다.

상기 구성에 의해 고정너트(45)가 밀착 고정된 상태에서는 경사지지대를 신장시켜 패널의 하부를 들어올려 줄 수는 있어도 경사지지대를 수축시켜 패널의 하부를 내릴 수 없기 때문에 패널의 경사각 조정상태가 그대로 유지될 수 있다.

본 발명 태양광모듈 경사변환수단의 보다 진보된 구성의 설명을 도 4 이하의 도면 예시와 함께 개시하기로 한다.

상기 경사지지대(40)의 길이를 따라 배치되며 상기 경사지지대(40)의 측면에 부착, 결합되어 구성되는 축받이부(g41, g42)가 구비된다. 상기 부착은 용접, 리벳팅, 볼트체결 등으로 이루어질 수 있다. 상기 축받이부(g41, g42)는 상부지지대측 축받이부(g41) 및 하부지지대측 축받이부(g42)로 이루어진다.

상기 상부지지대측 축받이부(g41)의 몸통에는 상기 상부지지대(41)의 길이방향과 평행하게 구멍이 뚫려서(천공이 되어) 제공되는 축받이공(h1)이 형성되고, 상기 축받이부(g41)의 일 측면은 상기 상부지지대(41)의 측면에 단단히 부착된다.

상기 하부지지대측 축받이부(g42)의 몸통에는 상기 하부지지대(42)의 길이방향과 평행하게 구멍이 뚫려서 제공되는 축받이공(h2)이 형성되고, 상기 하부지지대측 축받이부(g42)의 일 측면은 상기 하부지지대(42)의 측면에 단단히 부착된다.

상기 상부지지대측 축받이공(h1)과 상기 하부지지대측 축받이공(h2)은 길이방향으로 서로 이격되어 자리하되, 직경이 같고 일직선상에 배치되어 중심이 일치한다. 그리고 각각 하나 이상 구비될 수 있다.

특히, 하부지지대측 축받이부(g42)는 복수 구비되어 상기 하부지지대(42)의 일단 및 타단에 각각 부착될 수 있으며 또는, 도면의 예시처럼 상기 하부지지대(42)의 길이와 유사한 정도의(상당한) 길이를 갖도록 형성되어서, 하부지지대측 축받이공(h2)에 끼워지는(삽입, 개재되는) 구동봉(44)이 회전시에 유격으로 흔들리지 않도록 단단히 축받이되게 잡아줄 수 있다. 즉, 상기 하부지지대측 축받이부(g42)의 일단은 상기 하부지지대(42)의 일단에 근접하여 위치하고, 상기 하부지지대측 축받이부(g42)의 타단은 상기 하부지지대(42)의 타단에 근접하여 위치하도록 형성됨이 바람직하다.

상기 턴버클(43)에는 턴버클측 기어(g43)가 결합된다.

상기 턴버클측 기어(g43)의 몸통 가운데에는 상기 물림단(432)의 외주에 대응되는 구멍이 뚫려서 이루어지는 고정공(h4)이 형성되고, 상기 고정공(h4)을 상기 물림단(432)에 단단히 고정되게 끼워서 결합을 이룬다. 이에 따라, 상기 턴버클(43)과 상기 턴버클측 기어(g43)는 동체가 되어 동시에 회전한다.

특히, 도 6의 맨 아래 확대도를 참조하면, 상기 턴버클측 기어(g43)의 양 측면에는 각각 상기 턴버클측 기어(g43)의 직경보다 크게 형성되는 원판(디스크) 형태의 가이드판(c)이 구성되어서, 상기 양 가이드판(c) 사이에 구동봉측 기어(g44)가 개재되면 상기 구동봉측 기어(g44)가 턴버클측 기어(g43)의 측면으로 슬라이딩하거나 빠져나가거나 이탈하지 못 하게 된다.

상기 턴버클(43)의 길이와 상기 하부지지대(42)의 길이와 상기 제2힌지부(60)의 길이와 상기 지주(20) 직경의 전체 합보다 더 큰 길이를 갖는 봉 형상의 구동봉(44)이 구비된다.

상기 구동봉(44)의 후단은 상기 지주(20)보다 더 후방에 위치되도록 이루어져서, 상기 후단에 '┏' 형상을 취하는 크랭크 형태의 구동핸들(442)이 상기 지주(20)와 같은 다른 요소에 간섭받지 않고 자유로이 회전할 수 있도록 구성될 수 있다. 사용자는 손으로 상기 구동핸들(442)을 회전시켜 구동력(m0)을 발생시킨다.

상기 구동봉(44)의 직경은 상기 각 축받이공(h1, h2)의 직경보다 살짝 더 적게 취해져서 유격을 최소화 하면서도 회전마찰을 줄인다. 상기 구동봉(44)은 상기 하부지지대측 축받이부(g42) 및 상기 상부지지대측 축받이부(g41)에 동시에 삽입, 꿰어지도록 축받이가 되어진다. 이를 통하여, 상기 구동봉(44)은 그 일단 측이 길이방향으로 슬라이딩이 되면서 회전할 수 있도록 상기 상부지지대측 축받이부(g41)에 축받이가 되며, 타단 측이 길이방향으로 슬라이딩이 되면서 회전할 수 있도록 상기 하부지지대측 축받이부(g42)에 축받이가 된다.

상기 구동봉(44)은 구동봉측 기어(g44)를 구비한다. 상기 구동봉측 기어(g44)의 몸통 가운데에는 상기 구동봉(44)의 직경에 대응되는 구멍이 뚫려서 형성되는 고정공(h3)이 제공된다. 상기 구동봉(44) 몸체의 중간 정도에 상기 구동봉측 기어(g44)가 상기 고정공(h3)을 통하여 단단히 삽입, 끼워져서 동시에 회전하도록 고정되게 결합된다.

이때, 상기 턴버클측 기어(g43)와 상시로 톱니가 맞물려 결치(ga)가 되도록 직경의 크기를 취한다. 상기 구동봉측 기어(g44)의 직경이 상기 턴버클측 기어(g43)의 직경보다 더 적게 취해지면, 사용자의 적은 힘으로 큰 구동력(m0)을 발생시킬 수 있다. 따라서, 상기 턴버클측 기어(g43)의 직경과 상기 구동봉측 기어(g44)의 직경의 배합으로 필요한 기어비를 설정하여 현장 상황에 맞는 구동력을 발생시킬 수 있도록 제공되는 것이다.

특히, 상기 구동봉측 기어(g44)와 상기 턴버클측 기어(g43)의 기어비는, 상기 상부지지대(41) 및 상기 하부지지대(42)의 암나사(433)와 결치되어 있는 상기 턴버클(43)의 수나사(431)의 기어비에도 영향을 미칠 수 있어서, 현장 상황의 필요에 따라 필요가 발생하면 이에 대응하여 상기 수나사(431)와 상기 암나사의 기어비 선택폭을 다양하게 취할 수 있다.

한편, 도 6 예시처럼, 상기 구동봉측 기어(g44)는 상기 턴버클측 기어(g43)의 양 가이드판(c) 내부로 삽입이 된 상태에서 결치(ga) 되도록 구성된다. 그러므로, 상기 구동봉측 기어(g44)의 좌우 측면은 상기 턴버클측 기어(g43)의 가이드판(c)의 좌우 내측면에 맞닿거나 막혀서 옆으로 전혀 이탈하지 못 하는 상태가 된다. 만일, 상기 턴버클측 기어(g43)가 상기 구동봉측 기어(g44)로부터 회전 구동력(m0)을 전달받으면, 상기 상부지지대(41) 및 상기 하부지지대(42)의 암나사(433)와 결치되어 있는 상기 턴버클(43)의 수나사(431)가 회전하게 되고 이에 따라, 상기 턴버클(43)이 길이방향으로 이동(m1, m2)을 하면서 동시에 상기 턴버클측 기어(g43)도 이동을 하게 되는 데 이때, 상기 가이드판(c)이 상기 구동봉측 기어(g44)를 상기 이동의 방향으로 밀어부쳐서 결국, 상기 구동봉측 기어(g44)도 함께 이동하여 항상 결치(ga)가 된 상태를 유지할 수 있게 되는 것이다. 그리고 상기 구동봉측 기어(g44)의 이동을 따라 상기 구동봉(44)이 길이 방향으로 이동하게 되고, 상기 구동봉의 일단 측과 타단 측은 각각 상기 상부지지대(41)의 축받이공(h1)과 상기 하부지지대(41)의 축받이공(h2)에 끼워진 채로 슬라이딩 이동하면서 위치 변위에 대응하게 되는 것이다.

수나사(431); 결치(ga); 구동봉측 기어(g44); 턴버클측 기어(g43); 하부지지대(41); 상부지지대(41);

Claims

태양전지판(11)을 지지하는 패널(10)이 지주(20) 상에서 회전 가능하도록 축구조(30)에 의해 지주(20)에 결합되고, 지주(20) 하부와 패널(10) 하부는 경사지지대(40)에 의해 연결되며, 경사지지대(40)는 상부지지대(41)와 하부지지대(42)로 각기 분리된 상태에서 턴버클(43)에 의해 상호 연결되며, 상부지지대(41)는 패널(10)에 대하여 제1힌지부(50)에 의해 결합되고, 하부지지대(42)는 지주(20)에 대하여 제2힌지부(60)에 의해 결합되는 구조로 이루어져, 턴버클(43)의 회전에 의해 태양전지판(11)의 경사를 조절할 수 있도록 구성되는 태양광모듈 경사변환수단.