KR20210022920A - 수직형 태양광 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수직형 태양광 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건물의 지붕에 수직으로 직립되게 형성되는 메인골조프레임을 설치하고, 상기 메인골조프레임의 내측에 다수개의 태양광전지패널부를 하측에서 상측방향으로 일정간격 이격되게 설치하여 건물의 활용도를 높임은 물론 좁은 공간에서의 태양광집광효율을 효과적으로 증가시킬 수 있도록 하는 수직형 태양광 발전장치에 관한 것이다.
본 발명은 건물의 상부에 직립되게 연장형성되되 길이방향 상측에 투명천장부재(121)가 설치된 메인골조프레임(100); 상기 메인골조프레임(100)의 내부에 하측에서 상측으로 상호 일정간격 이격되게 설치되되 태양광을 집광하기 위하여 다수의 태양전지셀(210)이 구비된 상태로 상기 태양전지셀(210)이 설치된 상면이 상공을 향하여 일정각도 경사지게 설치되는 다수개의 태양광전지패널부(200);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

수직형 태양광 발전장치{VERTICAL TYPE PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION APPARATUS}

본 발명은 수직형 태양광 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건물의 지붕에 수직으로 직립되게 형성되는 메인골조프레임을 설치하고, 상기 메인골조프레임의 내측에 다수개의 태양광전지패널부를 하측에서 상측방향으로 일정간격 이격되게 설치하여 건물의 활용도를 높임은 물론 좁은 공간에서의 태양광집광효율을 효과적으로 증가시킬 수 있도록 하는 수직형 태양광 발전장치에 관한 것이다.

최근에는 화석 연료의 고갈, 환경 오염 등으로 인해서 화석 연료를 대체할 수 있는 다양한 종류의 대체 에너지원, 클린 에너지원, 친환경 에너지원의 개발이 대두되고 있다 그 중 하나가 태양 에너지를 이용하는 방법이다.

이러한 태양 에너지의 이용은 크게 세 가지 형태로 구분하여 볼 수 있는 데, 하나는 태양의 빛에너지를 열에너지로 변환하여 난방이나 온수로 활용하거나 또는 변환된 열에너지로 발전기를 가동하여 전기에너지를 얻는 태양열 방식이고, 또 하나는 태양광을 집광하고 이를 광섬유로 유도하여 조명으로 활용하는 방식이며, 다른 하나는 태양 전지, 솔라셀(Solar Cell),를 이용하여 태양의 빛에너지를 직접 전기에너지로 변환하여 사용하는 태양광방식이다.

어느 경우이든, 태양 에너지를 활용하기 위해서는 태양 에너지를 수집하기 위한 장치가 필요하다 태양 에너지를 수집하기 위한 장치는, 통상적으로는 태양의 직사광선과 대면하여 에너지를 흡수하는 태양광 집광판, 솔라패널(Solar Panel)이 사용된다 이러한 솔라 패널은 평판 형태의 구조물에 다수의 솔라셀 또는 작동 유체가 순환되기 위한 배관 등을 설치한 구조를 가지며, 그 효율은 태양의 고도에 따라서 달라지게 된다.

한편, 태양광 에너지를 이용한 발전시설의 경우 통상적으로 평탄한 대규모의 부지에 복수의 태양광 집광판을 설치하게 되는데, 태양광 발전의 특성상 두 장 이상의 태양광 집광판을 겹쳐서 배치하는 것이 불가능하므로 대단히 넓은 규모의 부지가 필요하게 된다 이로 인해서, 발전기, 또는 액츄에이터(Actuator)에 의해 발생된 동력을 각각의 태양광 집광판으로 전달하기 위한 동력전달 구조가 복잡해질 뿐만 아니라 전달과정에서 손실되는 동력의 양도 증가하게 된다.

그러나, 복수의 태양광 집광판을 배치하는 경우에 서로간의 간섭에 따라 음영이 발생하고, 태양이 일정각 이상으로 상승하지 아니하거나, 기상 상태의 영향으로 충분한 태양광을 흡수하지 못하는 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 태양을 정확히 바라보게 하기 위해서 태양을 추적하는 프로그램 및 장치(태양광 추적장치 또는 트래킹 장치)가 개발되고 있다.

그 일 예로서, 대한민국 공개특허 제 83-2206호(공개일자:1983523), 제 93-978호(공개일자:1993116), 제97-16643호(공개일자:1997428), 제 01-25541호(공개일자:200146) 등 다수 제안되어 있으나, 이와 같은 종래 태양 추적방법은 대다수가 마이크로 프로세서에 의해 프로그램적으로 제어하도록 되어 있어 그 구성이 매우 복잡할 뿐만 아니라 정밀성이 결여되어 실용화되지 않고 있는 문제점이 있는 실정이다.

또한, 태양광을 집광하는 태양광 집광판이 외부에 장기간 설치된 상태를 유지함에 따라 기후 변화 등과 같은 여러 요인에 의해 태양광 집광판의 손상이 유발되는 문제가 있는 실정이며, 최근에는 건물의 지붕 외측에 상기 태양광 집광판을 설치하여 태양광을 집광하도록 하고 있는데, 이러한 경우또한 외부요인으로 인한 태양광 집광판이나 상기 태양광 집광판을 지지하는 지지부재의 손상으로 인해 구조적 안정성 문제가 대두되고 있으며, 유지 및 보수를 하는 과정에서도 작업자의 안전에 상당한 문제가 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 실정을 감안하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 건물의 지붕에 수직으로 직립되게 형성되는 메인골조프레임을 설치하고, 상기 메인골조프레임의 내부에 다수개의 태양광전지패널부를 하측에서 상측방향으로 일정간격 이격되게 설치하여 건물의 활용도를 높이면서 좁은 공간에서의 태양광집광효율을 높일 수 있도록 하는 수직형 태양광 발전장치를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 건물의 상부에 직립되게 연장형성되되 길이방향 상측에 투명천장부재(121)가 설치된 메인골조프레임(100); 상기 메인골조프레임(100)의 내부에 하측에서 상측으로 상호 일정간격 이격되게 설치되되 태양광을 집광하기 위하여 다수의 태양전지셀(210)이 구비된 상태로 상기 태양전지셀(210)이 설치된 상면이 상공을 향하여 일정각도 경사지게 설치되는 다수개의 태양광전지패널부(200);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 메인골조프레임(100)에 회전가능하게 연결된 상태로 상기 태양광전지패널부(200)의 각도를 조절할 수 있도록 하는 각도조절유닛(300)를 더 포함하여 구성된다.

본 발명에 따르면 건물의 상부에 메인골조프레임을 설치하고, 상기 메인골조프레임의 내부에 다수개의 태양광전지패널부를 하측에서 상측으로 상호 일정간격 이격되게 설치함으로써 좁은 공간에서의 태양광집광효율의 향상을 이룰 수 있음은 물론 눈이나 비에 의한 피해가 적어 사계절 태양광집광을 통한 전력생산을 원활히 이룰 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 수직형 태양광 발전장치의 설치상태를 개략적으로 나타낸 상태도,
도 2는 본 발명에 따른 태양광전지패널부의 설치상태를 확대도시한 상태도,
도 3은 본 발명에 따른 각도조절유닛의 일 실시예를 나타낸 상태도,
도 4는 본 발명에 따른 각도조절유닛의 장착바디와 구동모터의 분리상태를 나타낸 상태도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 수직형 태양광 발전장치를 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이 용어들은 제품을 생산하는 생산자나 제조자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있을 것이며, 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있고, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

또한, 본 발명에 사용되는 방향성 용어는 개시된 도면(들)의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시 예의 구성요소는 다양한 배향으로 위치설정될 수 있기 때문에 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 수직형 태양광 발전장치의 설치상태를 개략적으로 나타낸 상태도이고, 도 2는 본 발명에 따른 태양광전지패널부의 설치상태를 확대도시한 상태도이며, 도 3은 본 발명에 따른 각도조절유닛의 일 실시예를 나타낸 상태도이고, 도 4는 본 발명에 따른 각도조절유닛의 장착바디와 구동모터의 분리상태를 나타낸 상태도이다.

상기 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 수직형 태양광 발전장치는 건물의 상부에 직립되게 설치되는 메인골조프레임(100)과, 상기 메인골조프레임(100)의 내부에 하측에서 상측방향으로 일정간격 이격되게 설치되는 다수개의 태양광전지패널부(200)로 이루어진다.

즉, 본 발명에 따른 수직형 태양광 발전장치는 건물의 지붕에 수직으로 직립되는 상기 메인골조프레임(100)를 설치하고, 상기 메인골조프레임(100)의 내부에 하측에서 상측방향으로 다수개의 상기 태양광전지패널부(200)를 설치하여 건물을 활용하여 좁은 공간에서도 효과적인 태양광집광효율을 얻을 수 있도록 하는 하는 것이다.

상기 메인골조프레임(100)은 건물의 상부에 직립되게 연장형성되되 길이방향 상측에 투명천장부재(121)가 설치되는 것으로, 상기 메인골조프레임(100)은 건물의 지붕에 직립되게 설치되는 다수개의 직립프레임(110)과, 상기 직립프레임(110)의 길이방향 상단을 상호 연결하는 연결프레임(120)으로 이루어진다.

이때, 상기 연결프레임(120)에는 우천시 빗물이 상기 메인골조프레임(100)의 하측으로 낙하되는 것을 방지할 수 있도록 하는 투명천장부재(121)가 설치되고, 상기 투명천장부재(121)는 후술되는 상기 태양광전지패널부(200)를 통한 태양광집광을 위해 유리와 같은 투명재질로 이루어지는 것이 바람직할 것이다.

또한, 상기 메인골조프레임(100)에는 상기 직립프레임(110)을 상호 연결하도록 마련되는 설치프레임(130)이 상기 직립프레임(110)의 길이방향을 따라 일정간격으로 설치되어 상기 메인골조프레임(100)의 내구성을 높일 수 있도록 이루어진다.

여기서, 상기 메인골조프레임(100)의 측면 즉 다수개의 직립프레임 사이가 개방되는 구조로 이루어진 것으로 설명하고 있으나 이에 한정하는 것은 아니며 직립프레임 사이의 개방된 공간에 유리와 같은 투명체(122)를 설치하여 비가 오거나 눈이 내리는 경우에는 상기 메인골조프레임(100)의 내부에 설치되는 상기 태양광전지패널부(200)를 비와 눈으로부터 보호할 수 있도록 할 수 있을 것이다. 이때, 상기 투명체(122)는 상기 설치프레임(130)을 따라 슬라이딩되는 구조로 개폐가능하게 설치될 수 있음을 밝혀 두는 바이다.

또한, 상기 태양광전지패널부(200)는 상기 메인골조프레임(100)의 내부에 하측에서 상측으로 상호 일정간격 이격되게 설치되되 태양광을 집광하기 위하여 다수개의 태양전지셀(210)이 구비된 상태로 상기 태양전지셀(210)이 설치된 상면이 상공을 향하여 일정각도 경사지게 설치된다.

즉, 상기 태양광전지패널부(200)는 태양의 일출방향으로 소정의 각도 경사지게 설치되어 입사되는 태양광을 집광하게 되는 것으로, 상기 태양광전지패널부(200)의 하측에는 길이방향 양측으로 돌출되는 연장힌지축(220)이 마련되고, 상기 연장힌지축(220)은 상기 설치프레임(130)에 마련되는 힌지브라켓(131)에 회전가능하게 연결되어 상기 태양광전지패널부(200)의 회전을 가능하도록 이루어진다.

이때, 상기 태양광전지패널부(200)는 상기 메인골조프레임(100)에 설치되는 각도조절유닛(300)에 의해 회전가능하게 설치될 수 있을 것이다. 즉, 상기 각도조절유닛(300)은 상기 메인골조프레임(100)에 회전가능하게 연결된 상태로 상기 태양광전지패널부(200)의 각도를 조절할 수 있도록 하는 것이다.

상기와 같은 각도조절유닛(300)을 통해 상기 메인골조프레임(100)의 내부에 설치된 다수개의 태양광전지패널부(200)의 각도를 손쉽게 조절할 수 있어 태양의 고도에 따른 효과적인 집광효율을 기대할 수 있게 된다.

여기서, 상기 각도조절유닛(300)의 일 실시예를 살펴보면 상기 각도조절유닛(300)은 길이방향 양측이 상기 설치프레임(130)에 연결되는 연결지지폴(310)과, 길이방향 일측이 상기 태양광전지패널부(200)에 연결된 상태로 길이방향 타측이 상기 연결지지폴(310)방향으로 연장되되 일측면에 길이방향을 따라 나사산이 형성된 패널부재(320)와, 상기 패널부재(320)가 통과하도록 상기 연결지지폴(310)에 장착되게 설치되는 장착바디(330)와, 상기 장착바디(330)에 위치된 상태로 상기 패널부재(320)의 나사산에 기어결합되는 구동기어구(340)와, 상기 연결지지폴(310)에 마련된 안착플레이트(311)에 설치된 상태로 구동축(351)이 상기 구동기어구(340)에 연결되는 구동모터(350)로 구성될 수 있을 것이다.

즉, 호형상을 갖도록 형성된 상기 패널부재(320)가 상기 장착바디(330)방향으로 연장되어 상기 구동기어구(340)와 기어결합되는 구조로 이루어진 상태에서 상기 구동모터(350)의 구동시 상기 패널부재(320)의 왕복이동에 의해 상기 태양광전지패널부(200)의 각도를 조절할 수 있게 되는 것이다.

이때, 상기 메인골조프레임(100)에 설치되는 다수개의 태양광전지패널부는 상기와 같은 각도조절유닛이 개별장착된 상태로 별도의 제어부(미도시)에 전기적으로 연결되어 사용자의 조작에 의해 상호 다른 각도로 조절되거나 동일한 각도로 조절될 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이다.

이는, 태양의 위치에 따라 각각의 태양광전지패널부의 각도를 조절하여 태양광집광효율을 효과적으로 높일 수 있도록 하는 것으로, 좁은 공간에서의 태양광집광효율의 향상을 이루기 위함인 것이다.

또한, 상기 안착플레이트(311)에는 상기 구동모터(350)의 설치상태를 견고히 할 수 있도록 하는 한 쌍의 고정장착구(312)가 마련되는 것이 바람직할 것이다. 즉, 상호 일정간격 이격된 한 쌍의 고정장착구(312) 사이에 상기 구동모터(350)를 안착시킨 상태에서 별도의 고정구(미도시)를 통해 상기 구동모터(350)의 안착상태를 견고히 할 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 본 발명에 따른 수직형 태양광 발전장치는 건물의 상부에 메인골조프레임(100)을 설치하고, 상기 메인골조프레임(100)의 내부에 다수개의 태양광전지패널부(200)를 하측에서 상측으로 상호 일정간격 이격되게 설치함으로써 좁은 공간에서의 태양광집광효율의 향상을 이룰 수 있음은 물론 눈이나 비에 의한 피해가 적어 사계절 태양광집광을 통한 전력생산을 원활히 이룰 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 본 발명의 구체적인 실시 예에 관해 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형실시가 가능할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 한정하지 않고, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 메인골조프레임 110: 직립프레임
120: 연결프레임 130: 설치프레임
200: 태양광전지패널부 210: 태양전지셀
220: 연장힌지축 300: 각도조절유닛
310: 연결지지폴 311: 안착플레이트
312: 고정장착구 320: 패널부재
330: 장착바디 340: 구동기어구
350: 구동모터 351: 구동축

Claims (2)

1. 건물의 상부에 직립되게 연장형성되되 길이방향 상측에 투명천장부재(121)가 설치된 메인골조프레임(100);
   상기 메인골조프레임(100)의 내부에 하측에서 상측으로 상호 일정간격 이격되게 설치되되 태양광을 집광하기 위하여 다수의 태양전지셀(210)이 구비된 상태로 상기 태양전지셀(210)이 설치된 상면이 상공을 향하여 일정각도 경사지게 설치되는 다수개의 태양광전지패널부(200);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수직형 태양광 발전장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 메인골조프레임(100)에 회전가능하게 연결된 상태로 상기 태양광전지패널부(200)의 각도를 조절할 수 있도록 하는 각도조절유닛(300)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수직형 태양광 발전장치.
   

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