KR20210029443A - 태양광 발전장치 - Google Patents

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박철수
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    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
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Abstract

본 발명은 제1 프레임에 대하여 제2 프레임이 제1 유닛에 의하여 회동 가능하며, 제2 프레임상에 배치된 복수의 단위 패널로 이루어진 태양광 패널은 제2 유닛에 의하여 절첩 또는 펼침 동작이 가능하고, 제3 유닛은 태양광의 유무나 태양광 패널의 표면에 가해지는 압력 또는 하중 분포로부터 이러한 제1 유닛과 제2 유닛의 가동을 제어하는 구조로부터, 일출과 일몰시에 펼쳐지거나 절첩되도록 함으로써 외부로부터의 오염원에 노출되는 시간을 최소화하여 발전 효율을 높일 수 있도록 하는 태양광 발전장치에 관한 것이다.

Description

태양광 발전장치{PHOTOVOLTAIC APPARATUS}
본 발명은 태양광 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광 발전 설비가 들어설 장소에 설치 또는 시공하여 태양광 발전을 실시하기 위하여 사용되는 태양광 발전장치에 관한 것이다.
태양광발전, 풍력발전, 연료전지발전, 태양열발전, 소형 열병합발전 등과 같은 대체 에너지에는, 산업발전 및 생활수준의 향상에 따른 전력소비량 증대에 대하여 화석연료 발전의 대안으로 각광받고 있다.
이러한 대체 에너지 중에서 태양광을 에너지원으로 하는 태양광 발전은 효율을 향상시키기 위해 개발중이거나, 일부는 이미 실용화되고 있는 실정이다.
그리고, 상기 태양광 발전의 대표적인 예가 태양전지를 사용하는 것이다.
태양전지는 광기전력(Photovoltaic effect) 현상을 응용하여 태양의 빛 에너지를 전기적 에너지로 바꾸는 에너지 변환소자이다.
태양전지는 기판 표면에 빛이 입사하면 내부에서 전자와 정공이 발생하고, 발생한 전하들은 'P'극,'N'극으로 이동함에 따라 그 사이에 전위차, 즉 광기전력이 발생하게 된다.
그리고, 이러한 태양전지는 기판 표면에 입사된 빛을 얼마나 효율적으로 흡수할 수 있는가에 따라 그 효율이 결정된다.
따라서 태양전지의 집광효율을 향상시키기 위한 기술이 다양하게 개발되고 있다.
이때, 일출로부터 일몰에 이르기까지 태양은 계속하여 그 궤도가 변하게 되므로, 태양광을 집광하기 위한 집광 장치 역시 태양광의 입사각에 맞추어 그 경사각이 조절될 필요성이 있다.
그리고, 이에 대한 다양한 기술들이 등록특허 제10-1090537호 등에 개시되어 있다.
그러나, 선행기술은 구조적으로 매우 복잡하며 설치대상면과 수직한 모듈프레임에 태양전지패널이 틸팅되도록 한 구조이므로 집광효율이 떨어질 수 밖에 없는 한계가 있다.
특히, 선행기술은 버스정류장이나 택시승강장 등과 같은 공공시설물이나 건축물의 벽면에 설치되도록 한 것이지만, 이러한 설치 구조로는 대용량의 전력 생산은 힘든 문제점이 있는 것이다.
따라서, 대용량의 발전이 가능하면서도 외부로부터의 오염원에 노출되거나 노출되는 시간을 최소화함으로써 발전 효율을 저하시키는 문제의 발생을 미연에 방지하고 공간 활용도를 향상시킬 수 있도록 하는 장치의 개발이 절실한 것이다.
등록특허 제10-1090537호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 일출과 일몰시에 펼쳐지거나 절첩되도록 함으로써 외부로부터의 오염원에 노출되는 시간을 최소화하여 발전 효율을 높일 수 있도록 하는 태양광 발전장치를 제공하기 위한 것이다.
그리고, 본 발명은 대용량의 발전이 가능하면서도 공간 활용도를 높일 수 있도록 하는 태양광 발전장치를 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 설치대상면에 고정되는 제1 프레임; 상기 제1 프레임에 대하여 회동 가능하게 구비되는 제2 프레임; 상기 제2 프레임 상에 배치되며 복수의 솔라셀이 어레이된 태양광 패널; 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이에 배치되고, 상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임 각각에 회동 가능하게 연결되는 양단부와, 상기 양단부 사이에 길이 가변 가능한 신축수단을 포함하는 제1 유닛; 상기 제2 프레임에 장착되어 상기 태양광 패널과 연결되고, 복수의 단위 패널로 이루어진 상기 태양광 패널을 상기 제2 프레임을 따라 일방향으로 이동시키면서 절첩시키도록, 상기 복수의 단위 패널중 최외곽(最外廓)에 배치된 단위 패널의 저면 일측 가장자리와 연결되는 이동블록을 포함하는 제2 유닛; 및 상기 태양광 패널 또는 상기 제1 프레임 또는 상기 제2 프레임의 일측에 구비되어 일출 또는 일몰 여부를 인지하는 광센서와, 상기 태양광 패널 또는 상기 제1 프레임 또는 상기 제2 프레임의 일측에 구비되어 상기 태양광 패널의 표면 전체 또는 일부에 가해지는 하중을 감지하는 하중센서와, 상기 광센서와 상기 하중센서와 상기 제1 유닛 및 상기 제2 유닛과 전기적으로 연결되어 상기 제2 프레임에 대한 상기 태양광 패널의 절첩이나 펼침을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 제3 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 태양광 패널은, 상기 복수의 단위 패널중 하나의 단위 패널과 이웃한 단위 패널 각각이 공유하는 가장자리를 회동 가능하게 연결하는 적어도 하나 이상의 절첩 힌지를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제1 유닛은, 상기 양단부 중 일단부를 형성하는 것으로, 상기 제1 프레임의 양측 가장자리에 각각 구비되는 제1 지지 브라켓과, 상기 양단부 중 타단부를 형성하는 것으로, 상기 제2 프레임의 양측 가장자리에 각각 구비되는 제2 지지 브라켓과, 상기 신축수단을 형성하는 것으로, 상기 제1 지지 브라켓에 대하여 회동 가능하게 장착되는 유체압 실린더와, 상기 신축수단을 형성하는 것으로, 상기 제2 지지 브라켓에 대하여 회동 가능하며, 상기 유체압 실린더로부터 출입하여 신축 가능하게 구비되는 틸팅 로드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 유닛은, 상기 제2 프레임의 저면 일측 가장자리에 구비되는 제1 회전지지 브라켓과, 상기 제2 프레임의 저면 타측 가장자리에 구비되어 상기 제1 회전지지 브라켓과 일직선상에 배치되는 제2 회전지지 브라켓과, 상기 제1 회전지지 브라켓 및 상기 제2 회전지지 브라켓에 각각 구비된 베어링에 의하여 회전 지지되며, 외주면을 따라 수나사산이 형성되어 구동력을 전달받아 정, 역회전 가능한 이동안내 스크류봉을 더 포함하며, 상기 이동블록은 상기 이동안내 스크류봉에 관통 결합되어 상기 이동안내 스크류봉의 정, 역회전에 따라 왕복 가능한 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 컨트롤러는, 상기 광센서의 실시간 감지 정보 중 일출시 절첩되어 있던 상기 복수의 단위 패널들을 상기 제2 프레임상에 펼쳐 발전을 준비토록 하는 제1 모드와, 상기 광센서의 실시간 감지 정보 중 일몰시 또는 악천후시 상기 제2 프레임상에 펼쳐진 상기 복수의 단위 패널들을 상기 제2 프레임의 일측 가장자리로 절첩시켜 상기 태양광 패널을 수납토록 하는 제2 모드와, 상기 하중센서의 실시간 감지 정보 중 상기 태양광 패널의 표면 전체에 가해지는 하중에 따라 상기 복수의 단위 패널들을 상기 제2 프레임의 일측 가장자리로 절첩시켜 상기 태양광 패널을 수납토록 하는 제3 모드와, 상기 하중센서의 실시간 감지 정보 중 상기 태양광 패널의 표면 일부에 가해지는 하중에 따라 상기 복수의 단위 패널들을 상기 제2 프레임 상에서 절첩시키고 펼치는 왕복 동작을 실시하는 제4 모드 중 어느 하나를 선택적으로 실시 가능한 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.
우선, 본 발명은 설치대상면에 고정되는 제1 프레임; 제1 프레임에 대하여 회동 가능하게 구비되는 제2 프레임; 제2 프레임 상에 배치되며 복수의 솔라셀이 어레이된 태양광 패널; 제1 프레임과 제2 프레임 사이에 배치되고, 제1 프레임 및 제2 프레임 각각에 회동 가능하게 연결되는 양단부와, 양단부 사이에 길이 가변 가능한 신축수단을 포함하는 제1 유닛; 제2 프레임에 장착되어 태양광 패널과 연결되고, 복수의 단위 패널로 이루어진 태양광 패널을 제2 프레임을 따라 일방향으로 이동시키면서 절첩시키도록, 복수의 단위 패널중 최외곽(最外廓)에 배치된 단위 패널의 저면 일측 가장자리와 연결되는 이동블록을 포함하는 제2 유닛; 및 태양광 패널 또는 제1 프레임 또는 제2 프레임의 일측에 구비되어 일출 또는 일몰 여부를 인지하는 광센서와, 태양광 패널 또는 제1 프레임 또는 제2 프레임의 일측에 구비되어 태양광 패널의 표면 전체 또는 일부에 가해지는 하중을 감지하는 하중센서와, 광센서와 하중센서와 제1 유닛 및 제2 유닛과 전기적으로 연결되어 제2 프레임에 대한 태양광 패널의 절첩이나 펼침을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 제3 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하여, 일출과 일몰시에 펼쳐지거나 절첩되도록 함으로써 외부로부터의 오염원에 노출되는 시간을 최소화하여 발전 효율을 높일 수 있게 될 것이다.
그리고, 본 발명에 따른 태양광 패널은, 복수의 단위 패널중 하나의 단위 패널과 이웃한 단위 패널 각각이 공유하는 가장자리를 회동 가능하게 연결하는 적어도 하나 이상의 절첩 힌지를 더 구비함으로써, 제2 프레임에 대하여 절첩 및 수납이 가능한 구조를 채택하고 있으므로 공간 활용도를 높여 태양광 패널의 내구성 및 수명연한을 증대시킬 수 있게 될 것이다.
그리고, 제1 유닛은, 양단부 중 일단부를 형성하는 것으로, 제1 프레임의 양측 가장자리에 각각 구비되는 제1 지지 브라켓과, 양단부 중 타단부를 형성하는 것으로, 제2 프레임의 양측 가장자리에 각각 구비되는 제2 지지 브라켓과, 신축수단을 형성하는 것으로, 제1 지지 브라켓에 대하여 회동 가능하게 장착되는 유체압 실린더와, 신축수단을 형성하는 것으로, 제2 지지 브라켓에 대하여 회동 가능하며, 유체압 실린더로부터 출입하여 신축 가능하게 구비되는 틸팅 로드를구비함으로써, 태양의 고도에 따른 경사각을 미세 조정할 수 있기 때문에 최적의 그리고 최대의 집광 효율 및 발전량 증대를 도모할 수 있게 될 것이다.
또한, 본 발명에 따른 제2 유닛은, 제2 프레임의 저면 일측 가장자리에 구비되는 제1 회전지지 브라켓과, 제2 프레임의 저면 타측 가장자리에 구비되어 제1 회전지지 브라켓과 일직선상에 배치되는 제2 회전지지 브라켓과, 제1 회전지지 브라켓 및 제2 회전지지 브라켓에 각각 구비된 베어링에 의하여 회전 지지되며, 외주면을 따라 수나사산이 형성되어 구동력을 전달받아 정, 역회전 가능한 이동안내 스크류봉을 더 포함하며, 이동블록은 이동안내 스크류봉에 관통 결합되어 이동안내 스크류봉의 정, 역회전에 따라 왕복 가능하므로, 태양광 패널을 절첩 또는 펼치는 일련의 동작을 원활하게 수행할 수 있게 될 것이다.
아울러, 본 발명에 따른 컨트롤러는, 광센서의 실시간 감지 정보 중 일출시 절첩되어 있던 복수의 단위 패널들을 제2 프레임상에 펼쳐 발전을 준비토록 하는 제1 모드와, 광센서의 실시간 감지 정보 중 일몰시 또는 악천후시 제2 프레임상에 펼쳐진 복수의 단위 패널들을 제2 프레임의 일측 가장자리로 절첩시켜 태양광 패널을 수납토록 하는 제2 모드와, 하중센서의 실시간 감지 정보 중 태양광 패널의 표면 전체에 가해지는 하중에 따라 복수의 단위 패널들을 제2 프레임의 일측 가장자리로 절첩시켜 태양광 패널을 수납토록 하는 제3 모드와, 하중센서의 실시간 감지 정보 중 태양광 패널의 표면 일부에 가해지는 하중에 따라 복수의 단위 패널들을 제2 프레임 상에서 절첩시키고 펼치는 왕복 동작을 실시하는 제4 모드 중 어느 하나를 선택적으로 실시할 수 있으므로, 발전 효율을 저해하는 외부 오염원에 태양광 패널이 노출되는 것을 방지하거나 최소화하여 항상 청결한 상태를 유지할 수 있으므로, 발전 효율의 증대를 도모하고 장치 전체의 유지 관리에 편의성을 증대시킬 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전장치의 전체적인 구조 및 작동 상태를 도시한 사시 개념도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전장치의 주요부 및 작동 상태를 도시한 측면 개념도
도 3은 도 2(a)의 III 시점에서 바라본 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전장치의 작동 상태를 도시한 평면 개념도
도 4는 도 2(b)의 IV 시점에서 바라본 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전장치의 작동 과정을 순차적으로 도시한 정면 개념도
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
우선, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전장치의 전체적인 구조 및 작동 상태를 도시한 사시 개념도이다.
그리고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전장치의 주요부 및 작동 상태를 도시한 측면 개념도이다.
또한, 도 3은 도 2(a)의 III 시점에서 바라본 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전장치의 작동 상태를 도시한 평면 개념도이다.
아울러, 도 4는 도 2(b)의 IV 시점에서 바라본 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전장치의 작동 과정을 순차적으로 도시한 정면 개념도이다.
본 발명은 도시된 바와 같이 제1 프레임(410)에 대하여 제2 프레임(420)이 제1 유닛(100)에 의하여 회동 가능하며, 제2 프레임(200)상에 배치된 복수의 단위 패널(501)로 이루어진 태양광 패널(500)은 제2 유닛(200)에 의하여 절첩 또는 펼침 동작이 가능하고, 제3 유닛(300)은 태양광의 유무나 태양광 패널의 표면에 가해지는 압력 또는 하중 분포로부터 이러한 제1 유닛(100)과 제2 유닛(200)의 가동을 제어하는 구조임을 파악할 수 있다.
우선, 제1 프레임(410)은 설치대상면(600)에 고정되고, 제2 프레임(420)은 제1 프레임(410)에 대하여 회동 가능하게 구비되는 것이다.
그리고, 태양광 패널(500)은 제2 프레임(420) 상에 배치되며 복수의 솔라셀(이하 미도시)이 어레이된 것으로, 태양광을 집광하여 전기에너지로 변환시켜 발전할 수 있도록 마련된 것이다.
그리고, 제1 유닛(100)은 제1 프레임(410)과 제2 프레임(420) 사이에 배치되고, 제1 프레임(410) 및 제2 프레임(420) 각각에 회동 가능하게 연결되는 양단부와, 양단부 사이에 길이 가변 가능한 신축수단(110)을 포함하는 것이다.
또한, 제2 유닛(200)은 제2 프레임(420)에 장착되어 태양광 패널(500)과 연결되고, 복수의 단위 패널(501)로 이루어진 태양광 패널(500)을 제2 프레임(420)을 따라 일방향으로 이동시키면서 절첩시키도록, 복수의 단위 패널(501)중 최외곽(最外廓)에 배치된 단위 패널(501)의 저면 일측 가장자리와 연결되는 이동블록(201)을 포함하는 것이다.
아울러, 제3 유닛(300, 이하 도 2 및 도 3 참조)은 광센서(이하 미도시)와 하중센서(이하 미도시)와 제1 유닛(100) 및 제2 유닛(200)과 전기적으로 연결되어 제2 프레임(420)에 대한 태양광 패널(500)의 절첩이나 펼침을 제어하는 컨트롤러(이하 미도시)를 포함하는 것이다.
여기서, 광센서는 태양광 패널(500) 또는 제1 프레임(410) 또는 제2 프레임(420)의 일측에 구비되어 일출 또는 일몰 여부를 인지하는 것이며, 하중센서는 태양광 패널(500) 또는 제1 프레임(410) 또는 제2 프레임(420)의 일측에 구비되어 태양광 패널(500)의 표면 전체 또는 일부에 가해지는 하중을 감지하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.
우선, 본 발명은 도 2와 같이 제1 프레임(410)에 대하여 제2 프레임(420)을 회동시키도록 제1 프레임(410)의 일단부 양측에 구비된 제1 메인 브라켓(411)과, 제2 프레임(420)의 일단부 양측에 구비된 제2 메인 브라켓(421)을 더 구비하여, 제1, 2 메인 브라켓(411, 421)이 회동 가능한 구조의 실시예를 적용할 수 있다.
아울러, 본 발명은 제1, 2 메인 브라켓(411, 421)이 회동 가능하도록, 제1 메인 브라켓(411)과 제2 메인 브라켓(421)을 동시에 관통하여 결합되고, 제1 메인 브라켓(411)에 대한 제2 메인 브라켓(421)의 회동을 허용하는 메인 힌지(430)를 더 구비할 수도 있을 것이다.
한편, 태양광 패널(500)은, 복수의 단위 패널(501)중 하나의 단위 패널(501)과 이웃한 단위 패널(501) 각각이 공유하는 가장자리를 회동 가능하게 연결하는 적어도 하나 이상의 절첩 힌지(이하 미도시)를 더 구비할 수도 있을 것이다.
따라서, 하나의 단위 패널(501)과 이웃한 단위 패널(501) 사이를 회동 가능하게 연결하는 절첩 힌지들이 구비된 구조로부터, 도 4(b)와 같이 병풍처럼 절첩되어 도 4(c)와 같이 복수의 단위 패널(501)들이 완전히 겹쳐지게 절첩되도록 하여 제2 프레임(420)의 일측에 수납(도 4(c)의 양방향 곡선 화살표 참조)되도록 할 수 있을 것이다.
한편, 제1 유닛(100)은, 다시 도 1을 참조하여 더욱 구체적으로 살펴보면, 양단부 중 일단부를 형성하는 것으로, 제1 프레임(410)의 양측 가장자리에 각각 구비되는 제1 지지 브라켓(121)을 더 구비할 수 있다.
그리고, 제1 유닛(100)은, 양단부 중 타단부를 형성하는 것으로, 제2 프레임(420)의 양측 가장자리에 각각 구비되는 제2 지지 브라켓(122)을 더 구비할 수 있다.
또한, 제1 유닛(100)은, 신축수단(110)을 형성하는 것으로, 제1 지지 브라켓(121)에 대하여 회동 가능하게 장착되는 유체압 실린더(111)를 더 구비할 수 있다.
아울러, 제1 유닛(100)은, 신축수단(110)을 형성하는 것으로, 제2 지지 브라켓(122)에 대하여 회동 가능하며, 유체압 실린더(111)로부터 출입하여 신축 가능하게 구비되는 틸팅 로드(112)를 더 구비할 수 있다.
신축수단(110)의 유체압 실린더(111)와 틸팅 로드(112)는 제1 프레임(410)에 대하여 제2 프레임(420)이 일정 각도의 경사를 이루게 각도 조절 가능하게 회동시킬 수 있도록 하는 구동력을 전달함과 동시에, 제1 프레임(410)에 대하여 제2 프레임(420)이 일정 각도의 경사를 이루는 상태를 유지하는 구동력, 즉 유체압력을 발생시키기 위하여 마련된 것이다.
한편, 제2 유닛(200)은, 도 3 및 도 4를 참조하여 더욱 구체적으로 살펴보면, 제2 프레임(420)의 저면 일측 가장자리에 구비되는 제1 회전지지 브라켓(210)을 더 구비할 수 있다.
또한, 제2 유닛(200)은, 제2 프레임(420)의 저면 타측 가장자리에 구비되어 제1 회전지지 브라켓(210)과 일직선상에 배치되는 제2 회전지지 브라켓(220)을 더 구비할 수 있다.
아울러, 제2 유닛(200)은, 제1 회전지지 브라켓(210) 및 제2 회전지지 브라켓(220)에 각각 구비된 베어링에 의하여 회전 지지되며, 외주면을 따라 수나사산(231)이 형성되어 구동력을 전달받아 정, 역회전 가능한 이동안내 스크류봉(230)을 더 구비할 수도 있다.
따라서, 이동블록(201)은 이동안내 스크류봉(230)에 관통 결합되어 이동안내 스크류봉(230)의 정, 역회전에 따라 이동안내 스크류봉(230)의 길이 방향으로 왕복할 수 있게 될 것이다.
한편, 제2 유닛(200)은, 도 3(b)와 같이 이동안내 스크류봉(230)의 단부에 연결되어 이동안내 스크류봉(230)에 구동력을 전달하는 구동모터(240)를 더 구비하여, 복수의 단위 패널(501)들이 펼쳐지고 절첩되는 일련의 과정을 자동적으로 수행토록 할 수 있을 것이다.
또한, 제2 유닛(200)은, 도 3(c)와 같이 관리자가 직접 돌리거나 하는 수동조작부(250)에 의한 절첩 및 펼침 동작 또한 수행이 가능하다.
이러한 수동조작부(250)는, 이동안내 스크류봉(230)의 단부에 연결되어 이동안내 스크류봉(230)과 직교되게 배치되는 회전 링크(251)와, 회전 링크(251)의 일단부로부터 돌출되는 회전지지 봉(252)과, 회전지지 봉(252)에 회전 가능하게 장착되며 파지 가능하게 구비되는 회전 손잡이(253)를 더 구비할 수 있을 것이다.
수동조작부(250)는, 대규모의 대면적을 가진 태양광 패널(500)에 적용하기는 힘들지만, 건축물의 옥상이나 버스 또는 택시정류장 등과 같은 공공시설물에 장착되는 태양광 패널의 절첩 및 펼침 동작을 위하여는 충분히 사용할 수 있을 것이다.
한편, 컨트롤러는, 다음에 언급될 몇가지 모드 중에서 하나를 선택적으로 실시하여 유지 관리의 편의를 도모하고, 오염원으로부터 태양광 패널(500)을 보호하는 등의 지속적인 모니터링이 가능하게 될 것이다.
우선, 컨트롤러는 광센서의 실시간 감지 정보 중 일출시 절첩되어 있던 복수의 단위 패널(501)들을 제2 프레임(420)상에 펼쳐 발전을 준비토록 하는 제1 모드를 실시할 수 있다.
그리고, 컨트롤러는 광센서의 실시간 감지 정보 중 일몰시 또는 악천후시 제2 프레임(420)상에 펼쳐진 복수의 단위 패널(501)들을 제2 프레임(420)의 일측 가장자리로 절첩시켜 태양광 패널(500)을 수납토록 하는 제2 모드를 실시할 수 있다.
또한, 컨트롤러는 하중센서의 실시간 감지 정보 중 태양광 패널(500)의 표면 전체에 가해지는 하중에 따라 복수의 단위 패널(501)들을 제2 프레임(420)의 일측 가장자리로 절첩시켜 태양광 패널(500)을 수납토록 하는 제3 모드를 실시할 수도 있다.
아울러, 컨트롤러는 하중센서의 실시간 감지 정보 중 태양광 패널(500)의 표면 일부에 가해지는 하중에 따라 복수의 단위 패널(501)들을 제2 프레임(420) 상에서 절첩시키고 펼치는 왕복 동작을 실시하는 제4 모드를 실시할 수도 있다.
따라서, 컨트롤러는 전술한 제1 내지 제4 모드 중 어느 하나를 선택적으로 실시할 수 있음은 물론이다.
여기서, 제1 모드 및 제2 모드는 일출 및 일몰에 따른 일상적인 태양광 패널(500)의 절첩 수납 및 발전 준비용 펼침 동작을 실시하기 위한 것이다.
제3 모드는 눈이나 비 또는 토사가 흘러내려 태양광 패널(500)의 표면 전체에 비교적 균일하게 일정 면적에 걸쳐 하중이 지속되는 경우에는 태양광 패널(500) 표면의 오염이 지속되는 것을 방지하기 위하여 태양광 패널(500)을 절첩 수납시키는 동작을 실시하기 위한 것이다.
제4 모드는 조류나 설치류 등의 생물이 태양광 패널(500) 표면에 앉아 분뇨를 방출하여 태양광 패널(500)의 표면이 오염되는 것을 미연에 방지할 수 있도록, 태양광 패널(500)을 절첩되었다 펼쳐지는 동작을 반복함으로써, 태양광 패널(500) 표면에 앉은 생물을 놀라 달아날 수 있도록 하는 태양광 패널(500)의 절첩과 펼침을 반복하는 동작을 실시하기 위한 것이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 태양광 발전장치의 작동 과정에 관하여 도 1 내지 도 4를 참조하여 살펴보고자 한다.
우선, 컨트롤러는 일출시 제1 모드를 실시하여 복수의 단위 패널(501)들을 제2 프레임(420)상에 펼침과 동시에 신축수단(110)의 틸팅 로드(112)를 유체압 실린더(111)로부터 인출시켜 제1 프레임(410)에 대하여 제2 프레임(420)을 경사 회동시킨다.
그리고, 컨트롤러는 일몰시 제2 모드를 실시하여 복수의 단위 패널(501)들을 제2 프레임(420)의 일측 가장자리로 절첩시켜 수납함과 동시에 신축수단(110)의 틸팅 로드(112)를 유체압 실린더(111)에 수납시켜 제1 프레임(410)에 대하여 제2 프레임(420)을 절첩 회동시켜 겹치도록 한다.
또한, 컨트롤러는 비나 눈이 내리거나 토사가 흘러내릴 우려가 있다고 판단될 경우 제3 모드를 실시하여 복수의 단위 패널(501)들을 제2 프레임(420)의 일측 가장자리로 절첩시켜 수납함과 동시에 신축수단(110)의 틸팅 로드(112)를 유체압 실린더(111)에 수납시켜 제1 프레임(410)에 대하여 제2 프레임(420)을 절첩 회동시켜 겹치도록 한다.
아울러, 컨트롤러는 조류나 설치류 등 생물이 태양광 패널(500)에 앉아 부분적인 하중의 변화가 발생한 경우 제4 모드를 실시하되, 구동모터(240)를 정, 역회전시키는 동작을 반복함으로써, 복수의 단위 패널(501)을 절첩시키거나 펼치는 동작을 적절한 범위에서 반복되도록 하여 생물들이 놀라 태양광 패널(500)로부터 달아날 수 있도록 하는 것도 가능할 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 발전장치의 작용 및 효과에 대하여 다음과 같이 살펴보고자 한다.
우선, 본 발명은 설치대상면(600)에 고정되는 제1 프레임(410); 제1 프레임(410)에 대하여 회동 가능하게 구비되는 제2 프레임(420); 제2 프레임(420) 상에 배치되며 복수의 솔라셀이 어레이된 태양광 패널(500); 제1 프레임(410)과 제2 프레임(420) 사이에 배치되고, 제1 프레임(410) 및 제2 프레임(420) 각각에 회동 가능하게 연결되는 양단부와, 양단부 사이에 길이 가변 가능한 신축수단(110)을 포함하는 제1 유닛(100); 제2 프레임(420)에 장착되어 태양광 패널(500)과 연결되고, 복수의 단위 패널(501)로 이루어진 태양광 패널(500)을 제2 프레임(420)을 따라 일방향으로 이동시키면서 절첩시키도록, 복수의 단위 패널(501)중 최외곽에 배치된 단위 패널(501)의 저면 일측 가장자리와 연결되는 이동블록(201)을 포함하는 제2 유닛(200); 및 태양광 패널(500) 또는 제1 프레임(410) 또는 제2 프레임(420)의 일측에 구비되어 일출 또는 일몰 여부를 인지하는 광센서와, 태양광 패널(500) 또는 제1 프레임(410) 또는 제2 프레임(420)의 일측에 구비되어 태양광 패널(500)의 표면 전체 또는 일부에 가해지는 하중을 감지하는 하중센서와, 광센서와 하중센서와 제1 유닛(100) 및 제2 유닛(200)과 전기적으로 연결되어 제2 프레임(420)에 대한 태양광 패널(500)의 절첩이나 펼침을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 제3 유닛(300)을 포함하는 것을 특징으로 하여, 일출과 일몰시에 펼쳐지거나 절첩되도록 함으로써 외부로부터의 오염원에 노출되는 시간을 최소화하여 발전 효율을 높일 수 있게 될 것이다.
그리고, 본 발명에 따른 태양광 패널(500)은, 복수의 단위 패널(501)중 하나의 단위 패널(501)과 이웃한 단위 패널(501) 각각이 공유하는 가장자리를 회동 가능하게 연결하는 적어도 하나 이상의 절첩 힌지를 더 구비함으로써, 제2 프레임(420)에 대하여 절첩 및 수납이 가능한 구조를 채택하고 있으므로 공간 활용도를 높여 태양광 패널(500)의 내구성 및 수명연한을 증대시킬 수 있게 될 것이다.
그리고, 본 발명에 따른 제1 유닛(100)은, 양단부 중 일단부를 형성하는 것으로, 제1 프레임(410)의 양측 가장자리에 각각 구비되는 제1 지지 브라켓(121)과, 양단부 중 타단부를 형성하는 것으로, 제2 프레임(420)의 양측 가장자리에 각각 구비되는 제2 지지 브라켓(122)과, 신축수단(110)을 형성하는 것으로, 제1 지지 브라켓(121)에 대하여 회동 가능하게 장착되는 유체압 실린더(111)와, 신축수단(110)을 형성하는 것으로, 제2 지지 브라켓(122)에 대하여 회동 가능하며, 유체압 실린더(111)로부터 출입하여 신축 가능하게 구비되는 틸팅 로드(112)를 포함함으로써, 태양의 고도에 따른 경사각을 미세 조정할 수 있기 때문에 최적의 그리고 최대의 집광 효율 및 발전량 증대를 도모할 수 있게 될 것이다.
또한, 본 발명에 따른 제2 유닛(200)은, 제2 프레임(420)의 저면 일측 가장자리에 구비되는 제1 회전지지 브라켓(210)과, 제2 프레임(420)의 저면 타측 가장자리에 구비되어 제1 회전지지 브라켓(210)과 일직선상에 배치되는 제2 회전지지 브라켓(220)과, 제1 회전지지 브라켓(210) 및 제2 회전지지 브라켓(220)에 각각 구비된 베어링에 의하여 회전 지지되며, 외주면을 따라 수나사산(231)이 형성되어 구동력을 전달받아 정, 역회전 가능한 이동안내 스크류봉(230)을 더 포함하며, 이동블록(201)은 이동안내 스크류봉(230)에 관통 결합되어 이동안내 스크류봉(230)의 정, 역회전에 따라 왕복 가능하므로, 태양광 패널(500)을 절첩 또는 펼치는 일련의 동작을 원활하게 수행할 수 있게 될 것이다.
아울러, 본 발명에 따른 컨트롤러는, 광센서의 실시간 감지 정보 중 일출시 절첩되어 있던 복수의 단위 패널(501)들을 제2 프레임(420)상에 펼쳐 발전을 준비토록 하는 제1 모드와, 광센서의 실시간 감지 정보 중 일몰시 또는 악천후시 제2 프레임(420)상에 펼쳐진 복수의 단위 패널(501)들을 제2 프레임(420)의 일측 가장자리로 절첩시켜 태양광 패널(500)을 수납토록 하는 제2 모드와, 하중센서의 실시간 감지 정보 중 태양광 패널(500)의 표면 전체에 가해지는 하중에 따라 복수의 단위 패널(501)들을 제2 프레임(420)의 일측 가장자리로 절첩시켜 태양광 패널(500)을 수납토록 하는 제3 모드와, 하중센서의 실시간 감지 정보 중 태양광 패널(500)의 표면 일부에 가해지는 하중에 따라 복수의 단위 패널(501)들을 제2 프레임(420) 상에서 절첩시키고 펼치는 왕복 동작을 실시하는 제4 모드 중 어느 하나를 선택적으로 실시할 수 있으므로, 발전 효율을 저해하는 외부 오염원에 태양광 패널(500)이 노출되는 것을 방지하거나 최소화하여 항상 청결한 상태를 유지할 수 있으므로, 발전 효율의 증대를 도모하고 장치 전체의 유지 관리에 편의성을 증대시킬 수 있는 효과를 가진다.
이상과 같이 본 발명은 대용량의 발전이 가능하면서도 외부로부터의 오염원에 노출되거나 노출되는 시간을 최소화함으로써 발전 효율을 저하시키는 문제의 발생을 미연에 방지하고 공간 활용도를 향상시킬 수 있도록 하는 태양광 발전장치를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.
그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.
100...제1 유닛
110...신축수단
111...유체압 실린더
112...틸팅 로드
121...제1 지지 브라켓
122...제2 지지 브라켓
200...제2 유닛
201...이동블록
210...제1 회전지지 브라켓
220...제2 회전지지 브라켓
230...이동안내 스크류봉
231...수나사산
240...구동모터
250...수동조작부
251...회전 링크
252...회전지지 봉
253...회전 손잡이
300...제3 유닛
410...제1 프레임
411...제1 메인 브라켓
420...제2 프레임
421...제2 메인 브라켓
430...메인 힌지
500...태양광 패널
501...단위 패널
600...설치대상면

Claims (5)

  1. 설치대상면에 고정되는 제1 프레임;
    상기 제1 프레임에 대하여 회동 가능하게 구비되는 제2 프레임;
    상기 제2 프레임 상에 배치되며 복수의 솔라셀이 어레이된 태양광 패널;
    상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이에 배치되고, 상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임 각각에 회동 가능하게 연결되는 양단부와, 상기 양단부 사이에 길이 가변 가능한 신축수단을 포함하는 제1 유닛;
    상기 제2 프레임에 장착되어 상기 태양광 패널과 연결되고, 복수의 단위 패널로 이루어진 상기 태양광 패널을 상기 제2 프레임을 따라 일방향으로 이동시키면서 절첩시키도록, 상기 복수의 단위 패널중 최외곽(最外廓)에 배치된 단위 패널의 저면 일측 가장자리와 연결되는 이동블록을 포함하는 제2 유닛; 및
    상기 태양광 패널 또는 상기 제1 프레임 또는 상기 제2 프레임의 일측에 구비되어 일출 또는 일몰 여부를 인지하는 광센서와, 상기 태양광 패널 또는 상기 제1 프레임 또는 상기 제2 프레임의 일측에 구비되어 상기 태양광 패널의 표면 전체 또는 일부에 가해지는 하중을 감지하는 하중센서와, 상기 광센서와 상기 하중센서와 상기 제1 유닛 및 상기 제2 유닛과 전기적으로 연결되어 상기 제2 프레임에 대한 상기 태양광 패널의 절첩이나 펼침을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 제3 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
  2. 청구항1에 있어서,
    상기 태양광 패널은,
    상기 복수의 단위 패널중 하나의 단위 패널과 이웃한 단위 패널 각각이 공유하는 가장자리를 회동 가능하게 연결하는 적어도 하나 이상의 절첩 힌지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 유닛은,
    상기 양단부 중 일단부를 형성하는 것으로, 상기 제1 프레임의 양측 가장자리에 각각 구비되는 제1 지지 브라켓과,
    상기 양단부 중 타단부를 형성하는 것으로, 상기 제2 프레임의 양측 가장자리에 각각 구비되는 제2 지지 브라켓과,
    상기 신축수단을 형성하는 것으로, 상기 제1 지지 브라켓에 대하여 회동 가능하게 장착되는 유체압 실린더와,
    상기 신축수단을 형성하는 것으로, 상기 제2 지지 브라켓에 대하여 회동 가능하며, 상기 유체압 실린더로부터 출입하여 신축 가능하게 구비되는 틸팅 로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 유닛은,
    상기 제2 프레임의 저면 일측 가장자리에 구비되는 제1 회전지지 브라켓과,
    상기 제2 프레임의 저면 타측 가장자리에 구비되어 상기 제1 회전지지 브라켓과 일직선상에 배치되는 제2 회전지지 브라켓과,
    상기 제1 회전지지 브라켓 및 상기 제2 회전지지 브라켓에 각각 구비된 베어링에 의하여 회전 지지되며, 외주면을 따라 수나사산이 형성되어 구동력을 전달받아 정, 역회전 가능한 이동안내 스크류봉을 더 포함하며,
    상기 이동블록은 상기 이동안내 스크류봉에 관통 결합되어 상기 이동안내 스크류봉의 정, 역회전에 따라 왕복 가능한 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 광센서의 실시간 감지 정보 중 일출시 절첩되어 있던 상기 복수의 단위 패널들을 상기 제2 프레임상에 펼쳐 발전을 준비토록 하는 제1 모드와,
    상기 광센서의 실시간 감지 정보 중 일몰시 또는 악천후시 상기 제2 프레임상에 펼쳐진 상기 복수의 단위 패널들을 상기 제2 프레임의 일측 가장자리로 절첩시켜 상기 태양광 패널을 수납토록 하는 제2 모드와,
    상기 하중센서의 실시간 감지 정보 중 상기 태양광 패널의 표면 전체에 가해지는 하중에 따라 상기 복수의 단위 패널들을 상기 제2 프레임의 일측 가장자리로 절첩시켜 상기 태양광 패널을 수납토록 하는 제3 모드와,
    상기 하중센서의 실시간 감지 정보 중 상기 태양광 패널의 표면 일부에 가해지는 하중에 따라 상기 복수의 단위 패널들을 상기 제2 프레임 상에서 절첩시키고 펼치는 왕복 동작을 실시하는 제4 모드 중 어느 하나를 선택적으로 실시 가능한 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
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