WO2013032099A1 - 태양광 발전장치 - Google Patents

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WO2013032099A1
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solar cell
module
cell module
driving motor
coupled
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박기주
박두열
이광진
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주식회사 라온테크
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a photovoltaic device, and more particularly, to a photovoltaic device capable of changing an arrangement angle and an arrangement direction of a solar cell module according to an altitude and a direction of the sun.
  • Power generation technologies that produce electricity using solar energy include solar power generation that generates electricity by driving heat engines using solar heat, and solar power generation that generates electricity from solar cells using sunlight.
  • the solar cell used for photovoltaic power generation includes a semiconductor compound device that converts sunlight directly into electricity.
  • the solar cell used for the photovoltaic power generation usually silicon and a composite material are usually used. Specifically, the solar cell is used by bonding a P-type semiconductor and an N-type semiconductor to use a photoelectric effect of producing electricity by receiving sunlight.
  • Most solar cells consist of a large area P-N junction diode, and the electromotive force generated at the anode end of the P-N junction diode is connected to an external circuit.
  • the minimum unit of such a solar cell is called a cell, and in practice, the solar cell is rarely used as it is.
  • the voltage required for actual use is more than a few tens or hundreds of volts, the voltage from a single cell is about 0.5V, which is very small. This is why multiple unit solar cells can be connected in series or in parallel to the required unit capacity. I use it.
  • a solar cell module packaged a plurality of cells in order to protect a plurality of cells connected in a required unit capacity in a harsh environment. Configure and use.
  • the solar cell module is limited in the installation site because it must be used in large quantities to obtain a constant power. That is, the solar cell module does not have any problem when installed on the roof of the building or outdoor facilities, but when installed in a multi-unit housing that occupies a large number of houses, there is a problem that individual installation in the household is difficult.
  • Such a conventional solar cell module is connected to the solar cell panel formed as one large module is damaged by the wind pressure caused by a typhoon or a local influence with a strong wind, or snow due to intensive snowfall in the snowy area There is a problem that can not disperse the pressure.
  • the support structure for supporting a conventional solar cell module is a position once once the main frame and the support for supporting the solar cell module, the support pillar for supporting the main frame against the ground are often joined by welding, respectively. After welding is completed, it is difficult to adjust the arrangement.
  • the arrangement angle is fixed, and thus there is a limit in adjusting the arrangement angle of the solar cell module according to the change in solar altitude according to the seasonal change, so that the condensing efficiency and There is also a problem that the electricity production efficiency is low.
  • the conventional solar cell module is installed with a fixed angle toward the south direction still contains the limit that the deviation of the electricity production greatly occurs seasonally.
  • the photovoltaic device is generally disposed on a roof, a roof, or the like having a relatively high rent. Therefore, problems such as causing a malfunction or damage to the solar power generation device is raised.
  • the present invention was created in order to solve the problem of damage to the solar cell module and the support structure due to the wind pressure or snow pressure as described above, and more specifically, the solar cell module separately installed for each solar cell panel, the solar cell panel It is installed so that height difference or gap between them is formed, and it is possible to change the arrangement angle and placement direction of solar cell module according to the change of altitude and direction of the sun according to season, and also protect the solar cell module from lightning strike safely.
  • the purpose is to provide a photovoltaic device that can be.
  • the present invention is a support frame which is mounted so that a plurality of solar cell modules can change the coupling position;
  • a first support unit provided below the support frame to distribute and support the load of the support frame;
  • a hinge coupling part fastened to a lower side of the first support unit to relatively rotate the first support unit in a vertical direction;
  • One side is coupled to the side of the hinge driving unit and the horizontal driving unit provided with a first driving motor provided in the lower side of the hinge coupling portion to rotate the hinge coupling portion in the horizontal direction from the ground, the other side is the first support unit Is coupled to the central portion of the, provides a photovoltaic device comprising a vertical drive unit having a second drive motor for rotating the support frame in the vertical direction.
  • the vertical driving part is rotated by one end coupled with the second driving motor, and a male screw is formed on an outer circumferential surface thereof and is formed in an annular rod shape long in the longitudinal direction, and is engaged with the rotating member in accordance with the rotational movement of the rotating member.
  • a female screw is formed on the inner circumferential surface to reciprocate in the front and rear direction, and a lower portion of the transfer member and the outer circumferential surface coupled to one end thereof to be rotatable from the first support unit is rotatably coupled from one side of the hinge coupling portion, and the transfer portion It may include a guide member formed in a cylindrical shape to guide the reciprocating movement in the interior.
  • the transfer member may include a first bushing coupled to the other outer circumferential surface of the transfer member to prevent friction and noise from occurring, and provided with at least one bushing to contact the inner circumferential surface of the guide member.
  • the guide member may include a second bush provided on an inner circumferential surface of one end so as to face the first bush during the reciprocating motion to guide the traveling direction of the conveying member and limit the detachment of the conveying member.
  • the photovoltaic device may further include a speed reducer interposed between the second driving motor and the rotating member to control the rotational force of the rotating member.
  • the photovoltaic device may further include a controller configured to control the first driving motor and the second driving motor to adjust azimuth and elevation angles of the solar cell module.
  • the controller may control the first driving motor and the second driving motor by detecting weather information provided from an external weather information or a weather information detection sensor provided therein.
  • the control unit is a GPS module for receiving a GPS signal from the satellite, a communication module for transmitting a detection signal of each solar cell module by making a plurality of the solar cell module as a group using RS 485 communication, the communication module or It may include a weather module for receiving the weather information obtained from the GPS module and analyzing it, and a control module for controlling the first driving motor and the second driving motor based on the information transmitted from the weather module.
  • the meteorological module may determine whether the information transmitted from the GPS module or the communication module is a yellow sand mode, a typhoon mode, a snow mode, a seasonal wind mode, and transmit the information to the control module.
  • the GPS module may acquire weather information such as temperature, humidity, and wind together with the location information of the solar cell module and the current time, and transmit the weather information to the control module through the weather module.
  • the solar cell module includes a plurality of solar cell panels thereon, and each of the solar cell panels coupled to and fixed to the support frame so that the height of the solar cell panel and other adjacent solar cell panels can be arranged differently. It may include a fixing bracket.
  • the solar cell panel may be disposed on the solar cell module such that the height of another solar cell panel disposed on the left / right side or the upper / lower side of the solar cell panel is high or low.
  • the solar cell panel may be disposed to have the same height of the solar cell panel disposed in the zigzag direction on the solar cell module.
  • the solar cell panel may be disposed on the solar cell module to form a separation distance between other solar cell panels disposed on the left / right side or the upper / lower side of the solar cell panel.
  • the photovoltaic device may further include a lightning arrester disposed at a position higher than an upper surface of the solar cell module to prevent the solar cell module from being damaged by lightning.
  • the lightning arrester is provided on at least the highest side of the solar cell module, a plurality of coupling members coupled to the outside of the support frame; An insulator member of an insulating material coupled to an outer side of the coupling member; Each of the extension member coupled to the outside of the insulator member and extended to have a position higher than the upper surface of the solar cell module and coupled to connect the upper end of the extension member may include a lightning inducing member of a metal material to induce lightning strikes. have.
  • the insulator member may be insulated between the coupling member and the lower end of the extension member to increase the surface distance of the outer circumferential surface, and may be formed to be corrugated to prevent the surface from being contaminated and the insulation strength is lowered.
  • the snow load after the wind pressure or snow accumulated in a plurality of solar panels can be effectively distributed
  • the support frame for supporting the solar cell module is supported by the first support unit and the second support unit, it is possible to prevent the solar cell module and the frame from being deformed due to an external force such as a strong wind.
  • FIG. 1 is a rear perspective view of a photovoltaic device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view of the photovoltaic device shown in FIG. 1.
  • FIG 3 is a front perspective view according to a first embodiment of a photovoltaic device according to the present invention.
  • Figure 4 is a front perspective view according to a second embodiment of the photovoltaic device according to the present invention.
  • FIG. 5 is a front perspective view according to a third embodiment of a photovoltaic device according to the present invention.
  • FIG. 6 is a front perspective view according to a fourth embodiment of the photovoltaic device according to the present invention.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view showing the lightning arrester shown in FIG. 1.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view showing the lightning arrester shown in FIG. 1.
  • FIG. 8 is a side view showing the vertical drive unit shown in FIG. 2.
  • FIG. 9 is an exploded view showing the vertical drive unit shown in FIG. 3.
  • FIG. 10 is a configuration diagram schematically illustrating the control unit illustrated in FIG. 2.
  • 11 to 13 are side views illustrating an operating state of the photovoltaic device shown in FIG. 1.
  • FIG. 1 is a rear perspective view of a photovoltaic device 100 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a side view of the photovoltaic device 100 shown in FIG.
  • the photovoltaic device 100 includes a support frame 110 mounted to change a coupling position of a plurality of solar cell modules 10 and a load of the support frame 110.
  • the first support unit 120 is provided on the lower side of the support frame 110 and the lower side of the first support unit 120 so as to support the dispersion in the vertical direction relative to the first support unit 120
  • Horizontal driving unit 200 is provided with a hinge coupling portion 140 and a first driving motor (M1) provided on the lower side of the hinge coupling portion 140 to rotate the hinge coupling portion 140 in the horizontal direction from the ground.
  • M1 first driving motor
  • one side is coupled to the side direction of the hinge coupling portion 140, the other side is coupled to the central portion of the first support unit 120, for rotating the support frame 110 in the vertical direction
  • M2 second driving motor
  • the solar cell apparatus 100 includes a lightning arrester 400 disposed at a position higher than an upper surface of the solar cell module to prevent the solar cell module 10 from being damaged from lightning.
  • the solar cell module 10 is disposed horizontally long and four sheets are arranged vertically by three horizontally, so that a total of 12 solar cell modules 10 are provided.
  • the output of 3kW, the number of the solar cell module 10 is only related to the total photovoltaic power generation capacity can be changed accordingly the arrangement and shape of course.
  • the solar cell module 10 has a longer horizontal length than the vertical length, and the support frame 110 is assembled to have a vertical length corresponding to the size of the solar cell module 10, It is formed to have a length equal to or smaller than the width.
  • the support frame 110 is a beam shape having a cross section of a square, the size is determined according to the number of the solar cell module 10 required in accordance with the power generation capacity according to the photovoltaic power generation, and assembled by the combination The size of the support frame 110 can be changed fluidly.
  • the solar cell module 10 has a plurality of patterns formed in a lattice structure, and is spaced laterally so as to form a gap between adjacent solar cell modules so that wind or snow may move.
  • the solar cell module 10 may be spaced apart from each other to generate a height difference between adjacent solar cell modules in a zigzag direction so that wind or snow may move.
  • Lightning parts are provided at the corners of the support frame 110.
  • the lightning arrester is disposed at a position higher than an upper surface of the solar cell module 10 to prevent a lightning strike directly on the solar cell module 10.
  • the lightning arrester may be provided only at the upper edge portion of the support frame 110, the lightning arrester is installed in each corner portion of the support frame 110 in a place where the solar cell module 10 is laid in the horizontal direction.
  • the solar cell module 10 may be prevented from being damaged from lightning.
  • the first support unit 120 provided on the bottom of the support frame 110 is a pair of vertical frames 150 provided to be spaced apart from each other in the vertical direction, and connecting the central portion of the vertical frame 150
  • a first horizontal frame 122, a second horizontal frame 123 connecting both ends of the vertical frame 150, a third horizontal frame 124, the first horizontal frame 122 and the first It includes an auxiliary frame 125 connecting the center of each of the two horizontal frames.
  • the vertical frame 150 is arranged side by side spaced apart from each other in a hollow rectangular beam shape, the load and wind pressure of the support frame 110 and the load of snow accumulated on the solar cell module 10 top surface must also support. Therefore, it is made of a material having a relatively large cross-sectional area and strong rigidity.
  • the first horizontal frame 122 is provided to connect centers between the vertical frames 150, and the first horizontal frame 122 is also manufactured under consideration of various stresses as a part receiving a large load.
  • the second horizontal frame 123 and the third horizontal frame 124 are provided to connect one end and the other end of the vertical frame 150, respectively, the vertical frame 150 and the first horizontal frame ( Since the load received is small as compared with 122), it can be formed as a square beam with a small cross-sectional area.
  • the horizontal driving unit 200 is embedded in the main body 600 supporting the ground, the first driving motor (M1) is provided therein, the hinge coupling portion 140 and the first driving motor (M1) is coupled
  • the azimuth angle is adjusted by the rotation of the first driving motor M1.
  • a hinge coupler 140 is provided below the first support unit 120 to allow the first support unit 120 to be rotatable in a vertical direction.
  • the hinge coupler 140 includes a hinge coupling frame 141 hinged to the bottom of the first horizontal frame 122, an upper surface of the hinge coupling frame 141, and a bottom surface of the first horizontal frame 122. Is formed in a hinge coupling structure is interposed in, and includes a plurality of fastening members 142 to distribute and support the load of the first support unit 120.
  • the hinge coupling frame 141 supports the support frame 110 and the first support unit 120 as a whole so that a maximum load is applied to the hinge coupling frame 141, and the cross-sectional area of the hinge coupling frame 141 is 120. It is relatively large compared to).
  • the support frame 110 to which the solar cell module 10 is coupled is inclined to have a predetermined inclination angle with respect to the ground.
  • the first support unit 120 rotates relative to the hinge coupling frame 141 disposed below the first support unit 120 in the vertical direction.
  • the support frame 110 may have a duct groove (not shown) formed therein along the longitudinal direction of the support frame 110 to facilitate storage of the power line drawn from the solar cell module 10.
  • a duct groove (not shown) formed therein along the longitudinal direction of the support frame 110 to facilitate storage of the power line drawn from the solar cell module 10.
  • One or more duct grooves are formed on side, top and bottom surfaces of the support frame 110.
  • the duct groove is formed on at least a bottom surface of the support frame 110 in consideration of the arrangement and assembly of the solar cell module 10 on the support frame 110.
  • the duct groove is provided with a duct cap to prevent dust or rain water from flowing into the interior after receiving the power line.
  • the duct cap may be fastened in a sliding or interference fit manner at the end of the duct groove.
  • FIG 3 is a front perspective view according to a first embodiment of a photovoltaic device according to the present invention.
  • the photovoltaic device includes first solar cell panels 11 to twelfth solar cell panels 22 disposed on the support frame 110.
  • the first solar cell panel 11 and the third solar cell panel 13 are coupled to the same height by being coupled to an upper portion of the support frame 110, and the second solar cell panel 12 is the first solar cell.
  • the fifth solar cell panel 15 is fixed on the support frame 110 by a fixing bracket 25 so as to have a predetermined gap height between the cell panel 11 and the third solar cell panel 13.
  • the fixing bracket 25 has a height between the fourth solar panel 14 and the sixth solar panel 16 so that the first solar panel 11 and the third solar panel 13 have a height. It is fixed on the support frame 110 by), it is installed so that the height of each solar cell panel located in the zigzag direction is the same.
  • the solar cell module 10 is preferably installed to adjust the direction of the solar cell module 10 according to the change in the altitude of the sun over time.
  • the pressure of the solar cell module 10 due to wind pressure is enabled by the flow of air at an interval formed by the height difference between the first solar cell panel 11 and the second solar cell panel 12. Can be reduced.
  • Figure 4 is a front perspective view according to a second embodiment of the photovoltaic device according to the present invention.
  • the first solar panel 11 to the twelfth solar panel 22 disposed on the solar cell module 10 are spaced apart from each other in the lateral direction.
  • Each of the solar panels is spaced apart in the vertical, horizontal, left and right directions to form a separation distance between the respective solar panels.
  • the air can be flowed through the separation distance formed between each solar cell panel, thereby preventing the solar cell panel from being damaged by wind pressure and snow load.
  • FIG. 5 is a front perspective view according to a third embodiment of a photovoltaic device according to the present invention.
  • the first solar cell panel 11 to the sixth solar cell panel 22 disposed on the solar cell module 10 may include the solar cell module illustrated in FIGS. 3 and 4. It is formed to take all of the features of 10).
  • the second solar cell panel 12 is fixed by the fixing bracket 25 so as to have a predetermined gap height at the center of the first solar cell panel 11 and the third solar cell panel 13,
  • the four solar panels 14 and the sixth solar panels 16 are fixed by the fixing bracket 25 so as to have a predetermined gap height on both sides of the fifth solar panels 15, respectively.
  • the solar cell panels are arranged to be spaced apart at predetermined intervals in left / right and up / down directions.
  • FIG. 6 is a front perspective view according to a fourth embodiment of the photovoltaic device according to the present invention.
  • the solar cell module 10 ′ having, for example, 18 solar cell panels having a large area can be provided. . It is also possible to manufacture larger solar cell modules than this. However, it is preferable that the solar cell module be installed to adjust the direction of the solar cell module according to the altitude change of the sun so that the shadow does not occur on the solar cell panel due to the height difference between the solar cell panels.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view showing the lightning arrester 400 shown in FIG. 1.
  • the lightning arrester 400 is disposed at a position higher than an upper surface of the solar cell module 10 to prevent a lightning strike directly from the solar cell module 10.
  • the lightning arrester 400 is provided on the upper and side portions of the upper surface of the solar cell module 10, at least one or more at one end portion located at the highest position of the upper surface of the solar cell module 10 Can be prepared.
  • the lightning arrester 400 includes a plurality of coupling members 410 coupled to the support frame (see FIG. 1, 110), a plurality of insulator members 420 coupled to the outside of the coupling members 410, and the It includes extension members 430 coupled to the outside of the insulator members 420 and a lightning induction member 440 of metal material fastened to connect the upper ends of the extension members 430, respectively.
  • the coupling member 410 is fastened to the end of the support frame 110 in a 'U' shape in cross section, at each end of the support frame 110 in consideration of the inclination angle of the solar cell module 10 It is coupled perpendicularly to the ground.
  • the insulator member 420 has one side coupled to the coupling member 410, the other side coupled to the extension member 430, and preventing the coupling member 410 and the extension member 430 from energizing.
  • An empty space is formed in the center of the interior.
  • the insulator member 420 is formed of porcelain, glass or plastic synthetic resin to have an insulation function, and is formed to increase the surface distance by making one or a plurality of wrinkles (not shown) in order to have sufficient electrical insulation strength. desirable.
  • the insulator member 420 may be made of hard magnetic material having excellent corrosion resistance, heat resistance, and strength.
  • extension member 430 One end of the extension member 430 is coupled to the other side of the insulator member 420, and the other end is bent to allow the lightning induction member 440 to be coupled thereto.
  • the extension member 430 extends the arrangement position of the lightning induction member 440 upward from the insulator member 420 and increases the height of the lightning induction member 440 from the top surface of the solar cell module 10. Place it in a higher position. Therefore, there is an advantage that can secure the safety of the solar cell module 10 from lightning.
  • the lightning induction member 440 is coupled to connect the upper end of each of the extension member 430, the lightning induction member 440 and the extension member 430 is formed of a metal material and energize each other, the extension At least one or more of the members 430 are grounded to the ground.
  • FIG. 8 is a side view showing the vertical drive part 300 shown in FIG. 2
  • FIG. 9 is an exploded view showing the vertical drive part 300 shown in FIG.
  • the vertical driving part 300 is rotated by one end coupled with the second driving motor M2 and a male screw formed on an outer circumferential surface thereof so as to have an annular rod shape extending in the longitudinal direction ( 301 and an internal thread formed on an inner circumferential surface of the inner circumferential surface to reciprocate in the front and rear directions according to the rotational movement of the rotating member 301 by meshing with the rotating member 301.
  • the lower side of the conveying member 303 and the outer circumferential surface which are rotatably coupled from 120 are rotatably coupled from one side of the hinge coupler 140, and guide the conveying member 303 to reciprocate inward. It includes a guide member 305 is formed in a cylindrical shape to be able to.
  • the transfer member 303 includes a first bushing 304 which is coupled to the other outer peripheral surface of the transfer member 303 to prevent the occurrence of frictional force and noise and is provided to contact the inner peripheral surface of the guide member 305.
  • the guide member 305 is provided on one end inner circumferential surface of the transfer member 303 is disposed to face the first bushing 304 during the reciprocating motion to guide the traveling direction of the transfer member 303 and the transfer member 303 includes a second bush 306 that restricts deviation.
  • the transfer member 303 engaged with the rotating member 301 moves in the front and rear direction inside the guide member 305.
  • the first support unit 120 coupled to one end of the transfer member 303 is adjusted to an altitude angle of the solar cell module 10 together with the support frame 110 at a position of the sun. Control of the elevation angle is made.
  • the main body 600 is the first drive motor (M1) and to adjust the azimuth and altitude angle of the solar cell module 10 along the movement trajectory of the sun over time and It includes a control unit 500 for controlling the second driving motor (M2), respectively.
  • FIG. 10 is a block diagram schematically illustrating a configuration of the controller 500 shown in FIG. 2.
  • the control unit 500 includes a GPS module 510, a communication module 520, a weather module 530, and a control module 540, and the first and second driving motors. By controlling the altitude and azimuth angle of the solar cell modules (10).
  • the meteorological module 531 receives the information obtained from the communication module 520 or the GPS module 510 to receive the yellow dust mode 531, the typhoon mode 532, the snow cover mode 533, and the monsoon mode 534. ) Is transmitted to the control module 540.
  • the yellow sand mode 531 after the end of the power generation in preparation for the yellow dust dust in Mongolia between March and May, so that the direction of the solar cell module 10 toward the southeast direction of the opposite direction from which yellow sand is flying.
  • the typhoon mode 532 according to the meteorological office data for the last 100 years, 90% of the typhoons that affect our country is from July to September, so that the impact of the wind pressure during the typhoon most occur during the period of the solar cell
  • the module 10 is controlled to be horizontal to the ground to wait.
  • the typhoon or wind strength information may be previously obtained from the GPS module 510 or the communication module 520 in order to minimize the damage of the photovoltaic device 100 according to the present invention.
  • the receiving typhoon mode 532 analyzes it and transmits it to the control module 540, and the control module 540 moves the first driving motor and the second driving motor so that the solar cell modules 10 face the sky. By controlling it, the damage from typhoons and winds can be minimized.
  • the snow mode 533 receives information on snow from the GPS module 510 or the communication module 520 in advance, analyzes the snow information, and transmits the snow information to the control module 540, and the control module 540 is configured to receive the snow information.
  • the solar cell modules 10 may be controlled to be perpendicular to the ground to minimize damage from the eyes.
  • the main body 600 may be deformed or damaged by the load of the eye, including the support frame 110 supporting the solar cell modules 10. If there is a risk of receiving weather information that is snowing or snowing in real time, the snow mode 533 is determined and transmitted to the control module 540, the control module 540 is the first drive motor And controlling the second driving motor so that the solar cell modules 10 are perpendicular to the ground.
  • the monsoon mode 534 is a season in which the summer starts in June, and the inland temperature is higher than the ocean temperature in consideration of the characteristics of the monsoon blowing from the sea to the land. The west side should face west.
  • the solar wind modules 10 may be least affected by the wind, considering the characteristics of the monsoon winds that blow from the northwest Siberia. Facing the direction of the whipwind.
  • the monsoon means that the ocean heat capacity is larger than that of the continent, so the continent warms quickly and cools quickly. Therefore, in summer, the continents have a higher temperature than the ocean and become a low pressure part, and in winter, the temperature becomes a high pressure part, so the wind blows from the ocean to the inland in the summer and from the inland to the ocean in the winter.
  • the monsoon mode 534 prevents damage to the solar cell apparatus by controlling the driving motor M in the optimal direction by controlling the direction of the solar cell modules 10 according to the monsoon.
  • the photovoltaic device 100 according to the present invention as described above is the direction of the solar cell modules 10 according to the weather information through the controller 500 programmed separately to control the first drive motor and the second drive motor. Control to the optimum direction.
  • the GPS module 510 receives a GPS signal from a satellite, that is, acquires weather information such as temperature, humidity, and wind, and transmits the weather information to the controller 540 through the weather module 530, and further, the GPS signal.
  • the module 510 notifies the location where the photovoltaic device 100 is installed and at the same time knows the current time.
  • the communication module 520 generates about 15 photovoltaic devices into one group by using RS 485 communication, simultaneously receives detection signals of each photovoltaic device and transmits them to the control module 540 to transmit each photovoltaic power generation. Control the device the same. Meanwhile, group control may be performed for each group.
  • FIG. 11 to 13 are side views illustrating that the arrangement angle of the solar cell module 10 shown in FIG. 1 changes according to the altitude change of the sun.
  • Like reference numerals denoted below denote like components.
  • the straight line L connecting the surface of the solar cell module 10 from the sun should be in a vertical state to maximize the light collecting efficiency.
  • the arrangement angle ⁇ 1 of the solar cell module 10 should be the largest inclination angle from the ground.
  • one end of the transfer member should be drawn out to push up the first support unit (see FIG. 1 and 120) as much as possible.
  • the transfer member 303 since the transfer member 303 is discharged upwardly from the vertical driving part 300, the arrangement angle of the solar cell module 10 is the largest inclination angle.
  • the direction toward which the solar cell module 10 is directed should be the east direction where sunrise begins.
  • the conveying member 303 pulls the first support unit 120 to raise the height (h2) of the support frame together.
  • the solar cell module 10 is rotated to face south by the first driving motor (M1), one end of the transfer member 303 is attracted to the first support unit 120 as much as possible to the support
  • the angle of the frame 110 is made to be almost the same angle as the ground.
  • the inclination angle of the solar cell module 10 is the smallest.
  • the arrangement angle ⁇ 3 of the solar cell module 10 may maximize the light collection efficiency by forming the smallest inclination angle.
  • the first driving motor M1 causes the solar cell module 10 to move southwest. Rotate to face
  • the first support unit 120 engaged with one end of the transfer member 303 also rotates to achieve a larger inclination angle.
  • the sun is on the west side, and the altitude of the solar cell module 10 is also lower.
  • the first driving motor M1 performs a rotational movement so that the solar cell module 10 faces the west direction.
  • one end of the transfer member 303 is raised to the maximum to rotate so that the inclination angle of the first support unit 120 becomes larger.
  • the arrangement angle of the solar cell module 10 forms a maximum inclination angle. And after the sun is set after sunset, the solar cell module 10 is rotated to face the east direction before the start of the next sunrise so that the solar cell module 10 can focus again at the next sunrise.
  • the photovoltaic device 100 automatically rotates to maximize the condensing efficiency according to the change in the altitude of the sun and the change in the azimuth angle of the sun over time, and also according to the change of the season. In response to the change in the altitude of the sun, it is possible to adjust the altitude and azimuth angle according to time and season.
  • control unit 500 is expected to more effectively control the altitude and azimuth angle corresponding to the position of the sun.
  • the support frame 110 for supporting the solar cell module 10 is the first support unit 120 And the hinge coupling part 140, the solar cell module 10 and the support frame 110 can be prevented from being deformed due to an external force such as a strong wind.
  • the lightning protection unit 400 is provided to prevent lightning from directly falling on the solar cell module 10, thereby preventing damage to the solar cell module 10 from lightning.
  • the photovoltaic device it is possible not only to change the arrangement angle and the arrangement direction of the solar cell module according to the altitude and direction of the sun, but also to reduce the pressure applied to the solar panel from snow or wind. Because of this, it is possible to overcome the limitations of local and environmental influences, and thus it is possible to install and apply solar power generation devices in various environments.
  • photovoltaic device 110 support frame
  • first support unit 140 hinge coupling portion

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Abstract

본 발명은 상기한 바와 같은 풍압 또는 설압에 의한 태양전지 모듈 및지지 구조물의 파손에 대한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 보다 상세하게는 태양전지 모듈을 태양전지 패널 별로 분리 설치하고, 태양전지 패널 간의 높이차 또는 간격이 형성되도록 설치하며, 태양의 고도와 방향의 변화에 대응하여 태양전지 모듈의 배치각도와 배치방향을 계절별로 변화시킬 수 있음은 물론이고, 태양전지 모듈을 낙뢰로부터 안전하게 보호할 수 있는 태양광 발전장치를 제공한다.

Description

태양광 발전장치
본 발명은 태양광 발전장치에 관한 것으로서, 상세하게는 태양의 고도 및 방향에 따라서 태양전지 모듈의 배치각도 및 배치 방향을 변화시킬 수 있는 태양광 발전장치에 관한 것이다.
현재 석유, 석탄과 같은 화석연료가 고갈됨에 따라서 대체에너지의 개발이 진행되고 있는데, 특히 태양에너지를 활용하는 에너지 자원 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
태양에너지를 활용하여 전기를 생산하는 발전기술로는 태양열을 이용하여 열기관을 구동시켜 전기를 발전시키는 태양열 발전과, 태양광을 이용하여 태양전지로 부터 전기를 발생시키는 태양광 발전이 있다.
여기서 태양광 발전에 사용되는 태양전지는 태양광을 직접 전기로 변환시키는 반도체 화합물 소자를 포함한다.
상기 태양광발전에 이용되는 태양전지는, 통상적으로 주로 실리콘과 복합재료가 이용된다. 구체적으로, 태양전지는 P형 반도체와 N형 반도체를 접합시켜 사용하는 것으로, 태양 빛을 받아 전기를 생산하는 광전효과를 이용하는 것이다.
대부분의 태양전지는 대면적의 P-N 접합 다이오드로 이루어져 있으며, 상기 P-N 접합 다이오드의 양극단에 발생된 기전력을 외부 회로에 연결하여 사용하게 된다.
이러한 태양전지의 최소 단위를 셀(Cell)이라고 하는데, 실제로 태양전지를 셀 그대로 사용하는 일은 거의 없다.
실제 사용되는데 필요한 전압이 수 V에서 수십 혹은 수백 V 이상인데 비하여 셀 한 개로부터 나오는 전압은 약 0.5V로 매우 작기 때문인데, 이 때문에 다수의 단위 태양전지들을 필요한 단위 용량으로 직렬 또는 병렬로 연결하여 사용하고 있다.
또한, 태양전지가 야외에서 사용되는 경우 여러 가지 혹독한 환경에 처하게 되므로, 필요한 단위 용량으로 연결된 다수의 셀을 혹독한 환경에서 보호하기 위하여 복수의 셀을 패키지로 하는 태양전지 모듈(solar cell module)로 구성하여 사용한다.
그러나 태양전지 모듈은, 일정 전력을 얻기 위하여 다량 사용되어야 하기 때문에 설치장소에 제한이 따른다. 즉, 태양전지모듈은 건물 옥상이나 옥외 시설물 등에 설치할 때는 별문제가 없지만, 주택의 상당수를 차지하는 공동주택에 설치하는 경우에는 세대 내 개별 설치가 어려운 문제점이 있다.
이러한 종래의 태양전지 모듈은 연결된 태양전지 패널이 하나의 큰 모듈로 형성되어 강한 바람을 동반하는 태풍이나 지역적인 영향으로 발생하는 바람의 압력으로 인하여 파손되거나, 또는 다설 지역에서 집중적인 강설에 의한 눈의 압력을 분산시키지 못하는 문제점을 가지고 있다.
또한 종래의 태양전지 모듈을 지지하기 위한 지지구조물은 메인 프레임들과 태양전지 모듈을 지지하는 지지대들, 메인 프레임을 지면에 대해서 지지하는 지지기둥 등이 각각 용접에 의하여 접합되는 경우가 많아서 일단 한번 위치가 정해진 후 용접이 완료되면 배치상태 조정에 어려움이 있다.
특히, 수많은 태양전지 모듈을 대량으로 지지하는 고정형 지지구조물의 경우, 그 배치각도가 고정되어 있어서, 절기 변화에 따른 태양 고도에 변화에 따라 태양전지 모듈의 배치각도를 조정하는데 한계가 있어서 집광효율 및 전기 생산 효율이 떨어진다는 문제점도 있다.
즉, 우리나라의 경우, 위도(38°)를 고려한 각 계절별 태양의 남중고도를 살펴보면, 춘분 또는 추분에는 태양의 남중고도가 대략 52°정도이고, 하지에는 75.5°가 되며, 동지에는 28.5°정도가 된다.
그런데 종전의 태양전지 모듈은 정남향을 향하여 고정된 각도를 가진 채 설치되어 있어서 계절별로 전기생산량의 편차가 크게 발생하는 한계를 여전히 내포하고 있다.
또한 이러한 태양광 발전장치는 일출로부터 일몰까지 빛이 잘 드는 장소에 설치하기 때문에 비교적 지대가 높은 지붕이나, 옥상 등에 배치되는 경우가 일반적이다. 따라서 태양광 발전장치가 낙뢰로부터 오작동을 불러일으키거나 파손되는 등의 문제점이 제기된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 풍압 또는 설압에 의한 태양전지 모듈 및지지 구조물의 파손에 대한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 보다 상세하게는 태양전지 모듈을 태양전지 패널 별로 분리 설치하고, 태양전지 패널 간의 높이차 또는 간격이 형성되도록 설치하며, 태양의 고도와 방향의 변화에 대응하여 태양전지 모듈의 배치각도와 배치방향을 계절별로 변화시킬 수 있음은 물론이고, 태양전지 모듈을 낙뢰로부터 안전하게 보호할 수 있는 태양광 발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 복수개의 태양전지 모듈이 결합위치를 변경할 수 있도록 장착되는 지지프레임; 상기 지지프레임의 하중을 분산 지지하도록 상기 지지프레임의 하측에 마련되는 제1지지유닛; 상기 제1지지유닛을 수직방향으로 상대회동시키도록 상기 제1지지유닛의 하측에 체결되는 힌지결합부; 상기 힌지결합부의 하측에 마련되어 상기 힌지결합부를 지면으로부터 수평방향으로 회전시키는 제1구동모터가 구비된 수평구동부 및 상기 힌지결합부의 측방향에 일 측이 결합되고, 상기 타 측이 상기 제1지지유닛의 중심 부분에 결합되며, 상기 지지프레임을 수직방향으로 회동시키는 제2구동모터가 구비된 수직구동부를 포함하는 태양광 발전장치를 제공한다.
상기 수직구동부는 일 단부가 상기 제2구동모터와 결합되어 회전하며 외주면에 수나사가 형성되어 길이방향으로 길게 환봉 형상으로 형성되는 회전부재와, 상기 회전부재와 치합하여 상기 회전부재의 회전운동에 따라서 전후방향으로 왕복 운동하도록 내주면에 암나사가 형성되고, 일 단부가 상기 제1지지유닛으로부터 회동가능하도록 결합되는 이송부재 및 외주면의 하측이 상기 힌지결합부의 일 측으로부터 회동 가능하도록 결합되고, 상기 이송부가 내부에서 왕복 운동하는 것을 안내할 수 있도록 원통 형상으로 형성되는 가이드부재를 포함할 수 있다.
상기 이송부재는 마찰력 및 소음이 발생하는 것을 방지하도록 타 단 외주면에 결합되어 상기 가이드부재 내주면과 접촉하도록 적어도 하나 이상 마련되는 제1부시를 포함할 수 있다.
상기 가이드부재는 일 단부 내주면에 마련되어 상기 이송부재가 왕복 운동 시 상기 제1부시와 대향하도록 배치되어 상기 이송부재의 진행방향을 안내하고 상기 이송부재가 이탈되는 것을 제한하는 제2부시를 포함할 수 있다.
상기 태양광 발전장치는 상기 제2구동모터와 상기 회전부재 사이에 개재되어 상기 회전부재의 회전력을 제어할 수 있도록 마련되는 감속기를 더 포함할 수 있다.
상기 태양광 발전장치는 상기 제1구동모터 및 제2구동모터를 제어하여 상기 태양전지 모듈의 방위각 및 고도각을 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 외부로부터 공급받은 기상정보, 또는 내부에 구비된 기상정보 검출센서로부터 기상정보를 검출하여 상기 제1구동모터 및 제2구동모터를 제어할 수 있다.
상기 제어부는 위성으로부터 GPS 신호를 수신하는 GPS 모듈과, RS 485 통신을 이용하여 복수개의 상기 태양전지 모듈을 하나의 그룹으로 만들어 각 태양전지 모듈의 감지신호를 전송하는 통신모듈과, 상기 통신모듈 또는 GPS 모듈로부터 획득된 기상 정보를 제공받아 이를 분석하는 기상모듈과, 상기 기상모듈로부터 전달된 정보를 근거로 상기 제1구동모터 및 제2구동모터를 제어하는 제어모듈을 포함할 수 있다.
상기 기상모듈은 상기 GPS 모듈 또는 통신모듈로부터 전달된 정보가 황사모드, 태풍모드, 적설모드, 계절풍모드인지를 판단하여 상기 제어모듈로 전달할 수 있다.
상기 GPS 모듈은 상기 태양전지 모듈이 설치된 위치정보 및 현재 시간과 함께 온도, 습도, 바람과 같은 기상정보를 취득하여 상기 기상모듈을 통하여 상기 제어모듈로 전송할 수 있다.
상기 태양전지 모듈은 상부에 복수개의 태양전지 패널을 포함하며, 상기 태양전지 패널과, 인접하는 다른 태양전지 패널의 높이가 다르게 배치될 수 있도록 각각의 상기 태양전지 패널을 상기 지지프레임에 결합 고정하는 고정 브라켓을 포함할 수 있다.
상기 태양전지 패널은 상기 태양전지 모듈 상에서 상기 태양전지 패널의 좌/우측 또는 상/하측에 배치된 다른 태양전지 패널의 높이가 높거나 또는 낮도록 배치될 수 있다.
상기 태양전지 패널은 상기 태양전지 모듈 상에서 지그재그 방향에 배치된 상기 태양전지 패널의 높이가 같아지도록 배치될 수 있다.
상기 태양전지 패널은 상기 태양전지 모듈 상에서 상기 태양전지 패널의 좌/우측 또는 상/하측에 배치된 다른 태양전지 패널 사이에 이격거리가 형성되도록 배치될 수 있다.
상기 태양광 발전장치는 상기 태양전지 모듈의 상면 보다 높은 위치에 배치되어 낙뢰로부터 상기 태양전지 모듈이 손상되는 것을 방지하는 피뢰부를 더 포함할 수 있다.
상기 피뢰부는 적어도 상기 태양전지 모듈의 가장 높은 일 측에 마련되며, 상기 지지프레임의 외측에 결합되는 복수개의 결합부재; 상기 결합부재의 외측에 각각 결합되는 절연재질의 애자부재; 상기 애자부재의 외측에 각각 결합되어 상기 태양전지 모듈의 상면보다 높은 위치를 갖도록 연장하는 연장부재 및 상기 연장부재의 상단을 각각 연결하도록 결합하여 낙뢰를 유도하는 금속재질의 낙뢰 유도부재를 포함할 수 있다.
상기 애자부재는 상기 결합부재와 상기 연장부재의 하단 사이를 절연시키되, 외주면의 표면 거리를 증대시키고, 표면이 오염되어 절연내력이 저하되는 것을 방지하도록 주름지게 형성될 수 있다.
첫째, 복수개의 태양전지 패널에서 바람에 의한 압력 또는 눈이 쌓인 후 적설 하중을 효과적으로 분산시킬 수 있고,
둘째, 태양전지 모듈을 지지하는 지지프레임이 제1지지유닛 및 제2지지유닛에 의하여 지지되기 때문에, 강풍과 같은 외력으로 인하여 태양전지 모듈 및 프레임이 변형되는 것을 방지할 수 있으며,
셋째, 태양전지 모듈 상에 낙뢰가 직접적으로 떨어지는 것을 방지하여 낙뢰로부터 태양전지 모듈의 파손을 방지할 수 있고,
넷째, 태양의 정확한 위치추적에 따른 태양전지 모듈의 집광효율 및 발전효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전장치의 후방 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 태양광 발전장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 태양광 발전장치의 제1실시예에 따른 전방사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 태양광 발전장치의 제2실시예에 따른 전방사시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 태양광 발전장치의 제3실시예에 따른 전방사시도이다.
도 6은 본 발명에 의한 태양광 발전장치의 제4실시예에 따른 전방사시도이다.
도 7은 도 1에 나타낸 피뢰부를 도시하는 분해사시도이다.
도 8은 도 2에 나타낸 수직구동부를 도시하는 측면도이다.
도 9는 도 3에 나타낸 수직구동부를 도시하는 분해도이다.
도 10은 도 2에 나타낸 제어부를 개략적으로 도시하는 구성도이다.
도 11 내지 도 13은 도 1에 나타낸 태양광 발전장치의 작동상태를 나타내는 측면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전장치(100)의 후방 사시도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 태양광 발전장치(100)의 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 태양광 발전장치(100)는 복수개의 태양전지 모듈(10)이 결합위치를 변경할 수 있도록 장착되는 지지프레임(110)과, 상기 지지프레임(110)의 하중을 분산 지지하도록 상기 지지프레임(110)의 하측에 마련되는 제1지지유닛(120)과, 상기 제1지지유닛(120)의 하측에 체결되어 상기 제1지지유닛(120)과 수직방향으로 상대 회동하는 힌지결합부(140)와, 상기 힌지결합부(140)의 하측에 마련되어 상기 힌지결합부(140)를 지면으로부터 수평방향으로 회전시키는 제1구동모터(M1)가 구비된 수평구동부(200) 및 상기 힌지결합부(140)의 측방향에 일 측이 결합되고, 상기 타 측이 상기 제1지지유닛(120)의 중심 부분에 결합되며, 상기 지지프레임(110)을 수직방향으로 회동시키는 제2구동모터(M2)가 구비된 수직구동부(300)를 포함한다.
또한 상기 태양광 발전장치(100)는 상기 태양전지 모듈의 상면 보다 높은 위치에 배치되어 낙뢰로부터 상기 태양전지 모듈(10)이 손상되는 것을 방지하는 피뢰부(400)를 포함한다.
본 발명에 따른 실시예의 태양광 발전장치(100)는 상기 태양전지 모듈(10)이 가로로 길게 배치되어 가로로 세 장씩 세로로 네 장이 배치되어 총 12장의 상기 태양전지 모듈(10)이 마련되어 약 3kW의 출력을 내며, 상기 태양전지 모듈(10)의 개수는 전체 태양광 발전 용량과 관련이 있을 뿐 이에 따른 배치구조 및 형상이 변경될 수 있음은 물론이다.
상기 태양전지 모듈(10)은 세로길이에 비하여 가로길이가 길게 배치되며, 상기 지지프레임(110)은 상기 태양전지 모듈(10)의 크기에 대응하는 세로길이를 갖도록 조립되고, 상기 태양전지 패널의 가로길이에 비하여 작거나 또는 같은 길이를 갖도록 형성된다.
상기 지지프레임(110)은 단면이 사각형을 갖는 빔 형상으로, 태양광 발전에 따른 발전 용량에 따라서 필요로 하는 상기 태양전지 모듈(10)의 개수에 맞춰 그 크기가 정해지고, 조립식으로 결합하여 상기 지지프레임(110)의 크기는 유동적으로 변경할 수 있다.
상기 태양전지 모듈(10)은 격자구조로 복수개가 패턴 형성되며, 바람 또는 적설이 이동할 수 있도록 인접하는 다른 태양전지 모듈과의 사이에 간격이 형성되도록 측방향으로 이격 배치된다.
또한 상기 태양전지 모듈(10)은 바람 또는 적설이 이동할 수 있도록 지그재그 방향으로 인접하는 다른 태양전지 모듈과의 사이에 높이차가 발생하도록 이격되어 배치될 수 있다.
상기 지지프레임(110)의 모서리 부분에는 피뢰부가 마련된다. 상기 피뢰부는 상기 태양전지 모듈(10)에 낙뢰가 직접적으로 떨어지는 것을 방지하도록 상기 태양전지 모듈(10)의 상면보다 높은 위치에 배치된다.
이때 상기 피뢰부는 상기 지지프레임(110)의 상단 모서리 부분에만 구비될 수도 있고, 상기 태양전지 모듈(10)이 수평 방향으로 눕혀지는 장소에서는 상기 지지프레임(110)의 각 모서리 부분에 상기 피뢰부를 설치하여 낙뢰로부터 상기 태양전지 모듈(10)이 파손되는 것을 방지할 수도 있다.
상기 지지프레임(110)의 저면에 마련되는 상기 제1지지유닛(120)은 수직방향으로 서로 이격되도록 마련되는 한 쌍의 수직프레임(150)과, 상기 수직프레임(150)의 중심 부분을 연결하는 제1수평프레임(122)과, 상기 수직프레임(150)의 양 단부를 각각 연결하는 제2수평프레임(123)과, 제3수평프레임(124) 및 상기 제1수평프레임(122)과 상기 제2수평프레임 각각의 중심을 연결하는 보조프레임(125)을 포함한다.
상기 수직프레임(150)은 중공의 사각빔 형상으로 서로 이격되어 나란히 배치되며, 상기 지지프레임(110)의 하중 및 바람에 의한 풍압과 상기 태양전지 모듈(10) 상면에 쌓인 적설의 하중 또한 지지해야 하기 때문에 비교적 단면적이 넓고 강성이 강한 재질로 제작된다.
상기 제1수평프레임(122)은 상기 수직프레임(150) 간의 각 중심을 연결하도록 마련되고, 상기 제1수평프레임(122) 역시 큰 하중을 받는 부분으로 여러 가지 응력을 고려하여 제작된다.
상기 제2수평프레임(123) 및 제3수평프레임(124)은 상기 수직프레임(150)의 일 측 단부와 타 측 단부를 각각 연결하도록 마련되며, 상기 수직프레임(150) 및 제1수평프레임(122)에 비하여 받는 하중이 작기 때문에 단면적이 적은 사각 빔으로 형성될 수 있다.
상기 수평구동부(200)는 지면을 지지하는 본체부(600)에 내장되며, 내부에 제1구동모터(M1)가 구비되고 상기 힌지결합부(140)와 상기 제1구동모터(M1)가 결합되어 상기 제1구동모터(M1)의 회전에 의해 방위각을 조절하게 된다.
상기 제1지지유닛(120)의 하측에는 상기 제1지지유닛(120)을 수직방향으로 회동 가능하도록 결합시키는 힌지결합부(140)가 마련된다.
상기 힌지결합부(140)는 상기 제1수평프레임(122)의 저면과 힌지 결합되는 힌지 결합프레임(141)과, 상기 힌지 결합프레임(141)의 상면과 상기 제1수평프레임(122)의 저면에 개재되어 힌지 결합구조로 형성되며, 상기 제1지지유닛(120)의 하중을 분산 지지하는 복수개의 체결부재(142)를 포함한다.
상기 힌지 결합프레임(141)은 상기 지지프레임(110) 및 상기 제1지지유닛(120)을 전반적으로 지지하여 최대 하중이 가해지는 부분으로 단면적이 상기 지지프레임(110) 및 제1지지유닛(120)에 비하여 상대적으로 크게 형성된다.
상기 태양전지 모듈(10)이 결합되는 상기 지지프레임(110)은 지면에 대해서 소정 경사각을 갖도록 기울어지게 배치된다. 그리고, 상기 제1지지유닛(120)은 상기 제1지지유닛(120)의 하측에 배치되는 상기 힌지 결합프레임(141)에 대하여 수직 방향으로 상대 회동하게 된다.
상기 지지프레임(110)은 상기 태양전지 모듈(10)로부터 인출되는 전원선의 수납이 용이하도록 상기 지지프레임(110)의 길이방향을 따라서 내부에 덕트홈(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 덕트홈은 상기 지지프레임(110)의 측면, 상면 및 저면에 하나 또는 복수개 형성된다. 그리고 상기 지지프레임(110) 상에서 상기 태양전지 모듈(10)의 배치구조와 조립성을 고려하여 적어도 상기 지지프레임(110)의 저면에 상기 덕트홈이 형성되는 것이 바람직하다.
상기 덕트홈은 상기 전원선 수납 후 내부에 먼지나 빗물이 유입되는 것을 방지할 수 있도록 덕트캡이 마련된다. 상기 덕트캡은 상기 덕트홈의 단부에서 슬라이딩 또는 억지끼움 방식으로 체결될 수 있다.
도 3은 본 발명에 의한 태양광 발전장치의 제1실시예에 따른 전방사시도이다.
도 3에서 도시한 바와 같이, 태양광 발전장치는 상기 지지프레임(110) 상에 배치되는 제1 태양전지 패널(11) 내지 제12 태양전지 패널(22)을 포함한다.
상기 제1 태양전지 패널(11)과 상기 제3 태양전지 패널(13)은 상기 지지프레임(110) 상부에 결합되어 동일 높이로 결합되고, 상기 제2 태양전지 패널(12)은 상기 제1 태양전지 패널(11)과 상기 제3 태양전지 패널(13) 사이에서 소정 간격 높이를 갖도록 고정 브라켓(25)에 의해 상기 지지프레임(110) 상에 고정되고, 상기 제5 태양전지 패널(15)은 상기 제4 태양전지 패널(14)과 상기 제6 태양전지 패널(16) 사이에서 상기 제1 태양전지 패널(11)과 상기 제3 태양전지 패널(13)이 가지는 높이를 갖도록 상기 고정 브라켓(25)에 의해 상기 지지프레임(110) 상에 고정되어, 지그재그 방향에 위치하는 각 태양전지 패널들의 높이가 같아지도록 설치된다.
따라서 상기 태양전지 모듈(10)은 시간에 따른 태양의 고도 변화에 따라서 상기 태양전지 모듈(10)의 방향을 조절할 수 있도록 설치되는 것이 바람직하다.
이는 상기 제1 태양전지 패널(11)이 상기 제2 태양전지 패널(12) 또는 상기 제4 태양전지 패널(14) 사이에서 높이 차에 의해 그림자가 발생하는 것을 방지하기 위함이다.
또한 상기 제1 태양전지 패널(11)과 상기 제2 태양전지 패널(12) 사이에서 높이 차에 의해 형성되는 간격으로 공기의 유동이 가능해짐으로써 풍압에 의한 상기 태양전지 모듈(10)이 받는 압력을 감소시킬 수 있다.
또한 각각의 상기 태양전지 패널 사이에 형성되는 간격을 통하여 상기 태양전지 패널들의 상면에 먼지와 같은 이물질이 쌓이는 것을 방지하고, 겨울철 눈이 쌓이면서 적설 하중에 의해 상기 태양전지 패널이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명에 의한 태양광 발전장치의 제2실시예에 따른 전방사시도이다.
도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 태양전지 모듈(10) 상에 배치되는 상기 제1 태양전지 패널(11) 내지 제12 태양전지 패널(22)은 측방향으로 서로 이격 배치된다. 각각의 상기 태양전지 패널들은 상하좌우 측방향으로 이격 배치되어 각각의 상기 태양전지 패널들 사이로 이격거리가 형성된다.
따라서 각각의 상기 태양전지 패널 사이에 형성되는 상기 이격거리를 통하여 공기의 유동이 가능해짐으로써 풍압 및 적설 하중에 의해 상기 태양전지 패널이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명에 의한 태양광 발전장치의 제3실시예에 따른 전방사시도이다. 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 태양전지 모듈(10) 상에 배치되는 상기 제1 태양전지 패널(11) 내지 제6 태양전지 패널(22)은 도 3 및 도 4에 나타낸 상기 태양전지 모듈(10)의 특징을 모두 취하도록 형성된다.
따라서 상기 제2 태양전지 패널(12)은 상기 제1 태양전지 패널(11)과 상기 제3 태양전지 패널(13) 중앙에서 소정 간격 높이를 갖도록 상기 고정 브라켓(25)에 의해 고정되고, 상기 제4 태양전지 패널(14)과 상기 제6 태양전지 패널(16)은 상기 제5 태양전지 패널(15)의 양 측에서 소정 간격 높이를 갖도록 상기 고정 브라켓(25)에 의해 고정함과 동시에, 각각의 상기 태양전지 패널들이 좌/우 및 상/하 방향으로 소정 간격 이격되도록 배치된다.
이는 전기한 도 3 및 도 4에서 나타낸 높이 차이와 이격 거리에 의한 효과를 모두 취할 수 있어, 풍압 및 적설 하중에 의한 상기 태양전지 모듈의 파손을 최소화 할 수 있는 효과를 가진다.
도 6은 본 발명에 의한 태양광 발전장치의 제4실시예에 따른 전방사시도이다.
도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 태양전지 패널들은 풍압 및 적설 하중에 의한 파손을 최소화 할 수 있기 때문에 넓은 면적을 갖는 예컨대 18개의 태양전지 패널을 갖는 태양전지 모듈(10′)을 제공할 수 있다. 또한 이 보다 더 큰 태양전지 모듈을 제작 할 수 있음은 물론이다. 단 상기 태양전지 패널들 간에 높이차로 인하여 상기 태양전지 패널 상에 그림자가 발생하지 않도록 시간에 따른 태양의 고도 변화에 따라서 상기 태양전지 모듈의 방향을 조절할 수 있도록 설치되는 것이 바람직하다.
도 7은 도 1에 나타낸 피뢰부(400)를 도시하는 분해사시도이다.
도 7을 참조하면, 상기 피뢰부(400)는 상기 태양전지 모듈(10)에 직접적으로 낙뢰가 떨어지는 것을 방지하도록 상기 태양전지 모듈(10)의 상면 보다 높은 위치에 배치된다.
이때 상기 피뢰부(400)는 상기 태양전지 모듈(10)의 상면 상부 및 측부에 각각 마련되는 것을 도시하였으나, 상기 태양전지 모듈(10)의 상면 중 가장 높은 곳에 위치하는 일 측 단부에 적어도 하나 이상 마련될 수 있다.
상기 피뢰부(400)는 상기 지지프레임(도 1 참조, 110)에 결합되는 복수개의 결합부재(410)와, 상기 결합부재(410)들의 외측으로 결합되는 복수개의 애자부재(420)와, 상기 애자부재(420)들의 외측으로 결합되는 연장부재(430)들 및 상기 연장부재(430)들의 상단을 각각 연결하도록 체결되는 금속재질의 낙뢰 유도부재(440)를 포함한다.
상기 결합부재(410)는 단면이 'U'자 형상으로 상기 지지프레임(110)의 단부에 체결되되, 상기 태양전지 모듈(10)의 경사 각도를 고려하여 상기 지지프레임(110)의 각 단부에서 지면에 대하여 수직방향으로 결합된다.
상기 애자부재(420)는 일 측이 상기 결합부재(410)에 체결되고, 타 측이 상기 연장부재(430)에 체결되며, 상기 결합부재(410)와 연장부재(430)가 통전되는 것을 방지하도록 내부 중심에 빈 공간이 형성된다.
상기 애자부재(420)는 사기, 유리 또는 플라스틱 합성수지재로 형성되어 절연기능을 가지며, 전기적으로 충분한 절연내력을 가지게 하기 위하여 하나 또는 복수개의 주름(미도시)을 만들어 표면 거리가 증대되도록 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 주름이 형성되면 상기 애자부재(420)의 표면 습도가 높을 때, 특히 염분이나 먼지 등이 부착하였을 때 절연내력이 저하되는 것을 방지하는데 효과적이다. 보다 바람직하게는 상기 애자부재(420)가 내부식성, 내열성 및 강도가 우수한 경질자기로 이루어질 수 있다.
상기 연장부재(430)는 일 단부가 상기 애자부재(420)의 타 측에 결합되고, 타 단부는 상기 낙뢰 유도부재(440)가 결합될 수 있도록 절곡 형성된다. 상기 연장부재(430)는 상기 애자부재(420)로부터 상기 낙뢰 유도부재(440)의 배치 위치를 상방으로 연장하며, 상기 태양전지 모듈(10)의 상면보다 상기 낙뢰 유도부재(440)의 높이를 더 높은 위치에 배치시킨다. 따라서 낙뢰로부터 상기 태양전지 모듈(10)의 안전을 확보할 수 있는 이점이 있다.
상기 낙뢰 유도부재(440)는 각각의 상기 연장부재(430)의 상단을 연결시키도록 결합되고, 상기 낙뢰 유도부재(440)와 연장부재(430)는 금속재질로 형성되어 서로 통전하며, 상기 연장부재(430) 중 적어도 하나 이상은 지면에 접지된다.
따라서 상기 지지프레임(110) 상에서 낙뢰로 인한 전기적인 충격이 상기 태양전지 모듈(10)에 전달되는 것을 방지할 수 있다.
도 8은 도 2에 나타낸 수직구동부(300)를 도시하는 측면도이고, 도 9는 도 8에 나타낸 수직구동부(300)를 도시하는 분해도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 수직구동부(300)는 일 단부가 상기 제2구동모터(M2)와 결합되어 회전하며 외주면에 수나사가 형성되어 길이방향으로 길게 환봉 형상으로 형성되는 회전부재(301)와, 상기 회전부재(301)와 치합하여 상기 회전부재(301)의 회전운동에 따라서 전후방향으로 왕복 운동하도록 내주면에 암나사가 형성되고, 일 단부가 상기 제1지지유닛(도 1 참조, 120)으로부터 회동 가능하도록 결합되는 이송부재(303) 및 외주면의 하측이 상기 힌지결합부(140)의 일 측으로부터 회동 가능하도록 결합되고, 상기 이송부재(303)가 내부에서 왕복 운동하는 것을 안내할 수 있도록 원통 형상으로 형성되는 가이드부재(305)를 포함한다.
상기 이송부재(303)는 마찰력 및 소음이 발생하는 것을 방지하도록 타 단 외주면에 결합되어 상기 가이드부재(305) 내주면과 접촉하도록 적어도 하나 이상 마련되는 제1부시(304)를 포함한다.
또한 상기 가이드부재(305)는 일 단부 내주면에 마련되어 상기 이송부재(303)가 왕복 운동 시 상기 제1부시(304)와 대향하도록 배치되어 상기 이송부재(303)의 진행방향을 안내하고 상기 이송부재(303)가 이탈되는 것을 제한하는 제2부시(306)를 포함한다.
상기 제2구동모터(M2)와 상기 회전부재(301) 사이에는 상기 회전부재(301)의 회전력을 제어할 수 있도록 상기 제2구동모터(M2)와 상기 회전부재(301) 사이에 개재되는 감속기(308)가 마련된다.
따라서 상기 회전부재(301)가 상기 제2구동모터(M2)에 의하여 회전하게 되면, 상기 회전부재(301)와 치합되는 상기 이송부재(303)가 상기 가이드부재(305) 내부에서 전후방향으로 이동하게 되고, 이때 상기 이송부재(303)의 일 단부에 결합된 상기 제1지지유닛(120)은 상기 지지프레임(110)과 함께 상기 태양전지 모듈(10)의 고도각을 조절하여 태양의 위치에 따른 고도각의 제어가 이루어진다.
그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 시간에 따른 태양의 이동 궤적을 따라서 상기 태양전지 모듈(10)의 방위각 및 고도각을 조절할 수 있도록 상기 본체부(600)는 상기 제1구동모터(M1) 및 제2구동모터(M2)를 각각 제어하는 제어부(500)를 포함한다.
도 10은 도 2에 나타낸 제어부(500)의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 상기 제어부(500)는 GPS 모듈(510), 통신모듈(520), 기상 모듈(530) 및 제어모듈(540)로 이루어지면서 상기 제1구동모터 및 제2구동모터를 구동하여 태양 전지모듈(10)들의 고도각 및 방위각을 제어한다.
여기서, 상기 기상 모듈(531)은 상기 통신 모듈(520) 또는 GPS 모듈(510)로부터 획득된 정보를 제공받아 황사 모드(531), 태풍 모드(532), 적설 모드(533), 계절풍 모드(534)인지를 판단하여 상기 제어모듈(540)로 전송한다.
상기 황사 모드(531)는 3~5월 사이에 몽고에서 발생한 황사 먼지를 대비하여 발전을 종료한 후 태양 전지모듈(10)들의 방향을 황사가 날아오는 반대방향인 동남 방향을 향해 대기하도록 한다.
즉, 몽고 지방에서 발생한 황사 먼지가 태양 전지모듈(10)의 표면에 안착되면 그 만큼 발전 효율이 저하하기 때문에 황사가 발생하여 어느 정도의 이상인 경우에는 태양 전지모듈(10)들의 방향이 황사가 날아오는 방향과 반대 방향에 위치하도록 하여 태양 전지모듈(10)의 표면에 황사가 안착되는 미연에 방지할 수 있다.
상기 태풍 모드(532)는 지난 100년 동안의 기상청 자료에 의하면 우리나라에 영행을 주는 태풍의 90%가 7~9월로, 태풍이 가장 많이 발생하고 있는 기간 동안 풍압의 영향을 최소화할 수 있도록 태양 전지모듈(10)이 지면과 수평이 되도록 제어하여 대기하도록 한다.
즉, 태풍이나 강한 바람이 부는 경우에 본 발명에 의한 태양광 발전장치(100)의 피해를 사전에 최소화하기 위하여 GPS 모듈(510) 또는 통신 모듈(520)로부터 태풍이나 바람의 세기 정보를 사전에 받는 태풍 모드(532)는 이를 분석하여 상기 제어모듈(540)로 전달하고, 상기 제어모듈(540)은 상기 태양 전지모듈(10)들이 하늘을 향하도록 상기 제1구동모터 및 제2구동모터를 제어하여 태풍이나 바람의 피해를 최소한으로 줄일 수 있다.
상기 적설 모드(533)는 상기 GPS 모듈(510) 또는 통신 모듈(520)로부터 적설에 대한 정보를 사전에 받고, 이를 분석하여 상기 제어모듈(540)로 전달하고, 상기 제어모듈(540)은 상기 태양 전지모듈(10)들이 지면과 수직이 되도록 제어하여 눈으로부터 피해를 최소한으로 줄일 수 있다.
즉, 적설로 인하여 상기 태양전지 모듈(10)들의 표면에 눈이 쌓이게 되면 태양 전지모듈(10)들을 지지하는 지지프레임(110)을 포함하여 본체부(600)가 눈의 하중에 의하여 변형 또는 파손될 우려가 있기 때문에 눈이 온다는 기상 정보를 받거나 실시간으로 눈이 내리는 경우에 상기 적설 모드(533)를 이를 판단하여 상기 제어모듈(540)로 전달하면, 상기 제어모듈(540)은 상기 제1구동모터 및 제2구동모터를 제어하여 상기 태양 전지모듈(10)들이 지면과 수직이 되도록 한다.
상기 계절풍 모드(534)는 6월 경우에 여름이 시작되는 절기로 내륙의 온도가 해양 온도보다 높아 바다에서 육지로 부는 계절풍의 특성을 감안하여 태양 전지모듈(10)들의 방향을 동쪽 지방에는 동쪽을, 서쪽 지방에는 서쪽을 향하도록 한다. 또한, 10~12월은 내륙의 온도가 해양 온도보다 낮아 북서쪽 시베리아 방향에서 불어오는 편서풍이 많이 불이 불어오는 계절풍의 특성을 감안하여 태양 전지모듈(10)들이 바람의 영향을 가장 적게 받을 수 있는 편서풍이 불어오는 방향을 향하도록 한다.
또한, 가을철의 이슬이나 겨울철의 눈이 오는 것을 감안하여 계절풍의 영향을 있겠지만 이슬이나 눈이 모듈 상면에 쌓이면 발전에 영향을 주므로 태양 전지모듈(10)들의 경사각이 지는 형태로 상기 제1구동모터(도 2 참조, M1) 및 제2구동모터(M2)를 제어한다.
여기서, 상기 계절풍이란 해양의 열용량이 대륙에 비하여 크기 때문에 대륙은 빨리 데워지고 빨리 냉각된다. 따라서 여름에는 대륙이 해양보다 온도가 높아 저압부가 되고, 겨울에는 온도가 낮아 고압부가 되므로 바람이 여름에는 해양에서 내륙으로 불고, 겨울에는 내륙에서 해양으로 불게 되는 열적 순환을 말한다.
따라서 상기 계절풍 모드(534)는 계절풍에 따라 상기 태양 전지모듈(10)들의 방향을 상기 구동모터(M)를 제어하여 최적의 방향이 되도록 하여 태양광 발전장치의 손상을 미연에 방지한다.
이상과 같은 본 발명에 의한 태양광 발전장치(100)는 상기 제1구동모터 및 제2구동모터를 제어하기 위해 별도로 프로그래밍된 제어부(500)를 통해 기상 정보에 따라 태양전지 모듈(10)들의 방향을 최적의 방향이 되도록 제어한다.
기존에 트레커들은 제어기와 모니터링 프로그램에서만 트레커 제어가 가능하였지만, 태양광 설치용량이 대용량인 경우 설치면적이 넓어져 모니터링 프로그램에서만으로 제어하기에는 한계를 느꼈으며, 또한 트레커의 제어기에서 조정하는 방식 또한 제이기가 설치되어 있는 곳에서만 제어가 가능하였으나, 태풍 모드, 황사 모드, 적설 모드, 계절풍 모드를 통해 자유롭게 태양 전지모듈(10)들의 방위각과 고도각을 제어하여 발전 효율을 향상시킴과 더불어 파손 피해를 미연에 방지할 수 있다.
여기서, 상기 GPS 모듈(510)은 위성으로부터 GPS 신호를 수신 즉, 온도, 습도, 바람과 같은 기상 정보를 취득하여 상기 기상 모듈(530)을 통해 상기 제어부(540)로 전송하고, 또한, 상기 GPS 모듈(510)은 태양광 발전장치(100)가 설치된 위치를 알려줌과 동시에 현재의 시간을 실시간을 알 수 있다.
상기 통신 모듈(520)은 RS 485 통신을 이용하여 약 15대의 태양광 발전장치를 1개 그룹으로 만들어 각 태양광 발전장치의 감지신호를 동시에 받아 상기 제어모듈(540)에 전송하여 각 태양광 발전장치를 동일하게 제어한다. 한편, 각 그룹별로 그룹 제어를 할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 태양광 발전장치(100)의 작용효과에 대하여 상세히 설명한다.
도 11 내지 도 13은 도 1에 나타낸 태양전지 모듈(10)이 태양의 고도변화에 따라 배치각도가 변화하는 것을 도시한 측면도이다. 이하에서 전기한 참조번호 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
상기 태양으로부터 상기 태양전지 모듈(10)의 표면을 연결하는 직선(L)은 수직상태를 이루어야 집광효율을 극대화할 수 있다.
도 11에서 도시한 바와 같이, 일출 시 상기 태양의 고도(h1)는 제일 낮은 상태를 유지한다. 이 경우, 상기 태양전지 모듈(10)의 배치각도(θ1)는 지면으로부터 가장 큰 경사각을 이루어야 한다.
이를 위해서는 상기 이송부재(도 9참조, 303)의 일 단부가 상기 제1지지유닛(도 1 참조, 120)을 최대한 밀어 올리도록 인출되어 있어야 한다.
이 경우, 상기 수직구동부(300)로부터 상기 이송부재(303)가 상방으로 최대로 배출되기 때문에 상기 태양전지 모듈(10)의 배치각도가 가장 큰 경사각을 이루게 된다.
이때, 상기 태양전지 모듈(10)이 향하는 방향은 일출이 시작되는 동쪽방향이 되어야 한다.
도 12에서 도시한 바와 같이, 시간이 흐르면 태양은 동쪽에서 남동쪽 방향으로 이동하고, 그에 따라서, 고도(h2) 또한 높아진다.
이러한 태양의 방향과 고도 변화를 반영하여, 상기 제어부(도 2참조, 500))가 상기 제1구동모터(M1)를 제어하면, 상기 제1구동모터(M1)의 회전에 의하여 상기 태양전지 모듈(10)이 남동쪽을 바라보도록 회전하게 된다.
한편, 상기 이송부재(303)는 상기 제1지지유닛(120)을 끌어당겨 상기 지지프레임의 고도(h2)가 함께 상승한다.
상기 이송부재(303)가 끌어당겨지면, 상기 태양전지 모듈(10)의 상단이 뒤로 젖혀지게 되어, 그 배치각도(θ2)는 도 11의 경우보다 지면으로부터 작은 경사각을 이루게 된다.
도 13에서 도시한 바와 같이, 시간이 더 경과하여, 태양이 최고 고도(h3)에 이르게 되면, 태양은 남쪽에 위치한다.
이때 상기 태양전지 모듈(10)은 상기 제1구동모터(M1)에 의해 남쪽을 향하도록 회전하고, 상기 이송부재(303)의 일 단부는 상기 제1지지유닛(120)을 최대한 끌어당겨져 상기 지지프레임(110)의 각도가 지면과 거의 동일한 각도를 이루게 된다.
이 경우, 상기 이송부재(303)의 일 단부에 결합된 상기 제1지지유닛(120)이 하방으로 최대로 당겨지기 때문에 상기 태양전지 모듈(10)의 배치각도가 가장 작은 경사각을 이루게 된다.
그러므로, 상기 태양전지 모듈(10)의 배치각도(θ3)는 가장 작은 경사각을 형성함으로써 집광효율을 극대화 할 수 있다.
더 시간이 흘러가면, 태양은 남서방향으로 이동하고, 상기 태양전지 모듈(10)의 고도 또한 낮아지게 되며, 이에 대응하도록 상기 제1구동모터(M1)는 상기 태양전지 모듈(10)이 남서방향을 향하도록 회전운동을 수행한다.
그리고, 낮아진 고도를 반영하여, 상기 이송부재(303)의 일 단부가 맞물린 상기 제1지지유닛(120)도 더 큰 경사각을 이루도록 회동한다.
일몰이 가까워지면, 태양은 서쪽에 위치하고, 상기 태양전지 모듈(10)의 고도 또한 더 낮아진다.
이를 반영하여 상기 제1구동모터(M1)는 상기 태양전지 모듈(10)이 서쪽 방향을 향하도록 회전운동을 수행한다.
그리고, 그 상태의 태양 고도를 반영하여, 상기 이송부재(303)의 일 단부는 최대로 상승하여 상기 제1지지유닛(120)의 경사각이 더 커지도록 회동하게 된다.
따라서, 상기 태양전지 모듈(10)의 배치각도는 최대 경사각을 이룬다. 그리고 일몰 이 후 태양이 지고나면, 상기 태양전지 모듈(10)이 익일 일출 시 다시 집광을 할 수 있도록 익일 일출이 시작되기 전에 상기 태양광 발전장치(100)는 동쪽 방향을 향하도록 회전이 이루어진다.
따라서, 본 발명에 따른 태양광 발전장치(100)는 시간의 흐름에 따른 태양의 고도변화 및 태양의 방위각의 변화에 따라서 그 집광 효율을 극대화할 수 있도록 자동으로 회전하고, 또한 계절의 변화에 따른 태양의 고도변화에 대응하여 시간대별 및 계절별 고도각과 방위각을 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한 상기 제어부(500)를 통하여 보다 정확하게 태양의 위치에 대응하여 고도각과 방위각을 제어할 수 있는 효과가 기대된다.
게다가 상기 태양전지 패널 간의 높이차와 간격을 이용하여 바람이나 눈에 의한 압력을 효과적으로 분산시킬 수 있고, 상기 태양전지 모듈(10)을 지지하는 상기 지지프레임(110)이 상기 제1지지유닛(120) 및 힌지결합부(140)에 의하여 지지되기 때문에, 강풍과 같은 외력으로 인하여 태양전지 모듈(10) 및 지지프레임(110)이 변형되는 것을 방지할 수 있다.
마지막으로 상기 피뢰부(400)를 구비하여 낙뢰가 직접적으로 상기 태양전지 모듈(10) 상에 떨어지는 것을 방지하여 낙뢰로부터 태양전지 모듈(10)의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
본 발명에 따른 태양광 발전장치에 따르면, 태양의 고도 및 방향에 따라서 태양전지 모듈의 배치각도 및 배치 방향을 변화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 눈이나 바람으로부터 태양전지 패널에 가해지는 압력을 감소시킬 수 있기 때문에 지역적 및 환경적인 영향의 한계를 극복할 수 있어 다양한 환경에 태양광 발전장치의 설치 적용이 가능하다.
100 : 태양광 발전장치 110 : 지지프레임
120 : 제1지지유닛 140 : 힌지결합부
200 : 수평구동부 300 : 수직구동부
400 : 피뢰부 500 : 제어부
600 : 본체부
10 : 태양전지 모듈

Claims (17)

  1. 복수개의 태양전지 모듈이 결합위치를 변경할 수 있도록 장착되는 지지프레임;
    상기 지지프레임의 하중을 분산 지지하도록 상기 지지프레임의 하측에 마련되는 제1지지유닛;
    상기 제1지지유닛을 수직방향으로 상대회동시키도록 상기 제1지지유닛의 하측에 체결되는 힌지결합부;
    상기 힌지결합부의 하측에 마련되어 상기 힌지결합부를 지면으로부터 수평방향으로 회전시키는 제1구동모터가 구비된 수평구동부 및
    상기 힌지결합부의 측방향에 일 측이 결합되고, 상기 타 측이 상기 제1지지유닛의 중심 부분에 결합되며, 상기 지지프레임을 수직방향으로 회동시키는 제2구동모터가 구비된 수직구동부;
    를 포함하는 태양광 발전장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수직구동부는,
    일 단부가 상기 제2구동모터와 결합되어 회전하며 외주면에 수나사가 형성되어 길이방향으로 길게 환봉 형상으로 형성되는 회전부재와,
    상기 회전부재와 치합하여 상기 회전부재의 회전운동에 따라서 전후방향으로 왕복 운동하도록 내주면에 암나사가 형성되고, 일 단부가 상기 제1지지유닛으로부터 회동가능하도록 결합되는 이송부재 및
    외주면의 하측이 상기 힌지결합부의 일 측으로부터 회동 가능하도록 결합되고, 상기 이송부가 내부에서 왕복 운동하는 것을 안내할 수 있도록 원통 형상으로 형성되는 가이드부재,
    를 포함하는 태양광 발전장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 이송부재는,
    마찰력 및 소음이 발생하는 것을 방지하도록 타 단 외주면에 결합되어 상기 가이드부재 내주면과 접촉하도록 적어도 하나 이상 마련되는 제1부시를 포함하는 태양광 발전장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 가이드부재는,
    일 단부 내주면에 마련되어 상기 이송부재가 왕복 운동 시 상기 제1부시와 대향하도록 배치되어 상기 이송부재의 진행방향을 안내하고 상기 이송부재가 이탈되는 것을 제한하는 제2부시를 포함하는 태양광 발전장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2구동모터와 상기 회전부재 사이에 개재되어 상기 회전부재의 회전력을 제어할 수 있도록 마련되는 감속기를 더 포함하는 태양광 발전장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1구동모터 및 제2구동모터를 제어하여 상기 태양전지 모듈의 방위각 및 고도각을 조절하는 제어부를 더 포함하는 태양광 발전장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어부는,
    외부로부터 공급받은 기상정보, 또는 내부에 구비된 기상정보 검출센서로부터 기상정보를 검출하여 상기 제1구동모터 및 제2구동모터를 제어하는 태양광 발전장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어부는,
    위성으로부터 GPS 신호를 수신하는 GPS 모듈과,
    RS 485 통신을 이용하여 복수개의 상기 태양전지 모듈을 하나의 그룹으로 만들어 각 태양전지 모듈의 감지신호를 전송하는 통신모듈과,
    상기 통신모듈 또는 GPS 모듈로부터 획득된 기상 정보를 제공받아 이를 분석하는 기상모듈 및
    상기 기상모듈로부터 전달된 정보를 근거로 상기 제1구동모터 및 제2구동모터를 제어하는 제어모듈을 포함하는 태양광 발전장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 기상모듈은,
    상기 GPS 모듈 또는 통신모듈로부터 전달된 정보가 황사모드, 태풍모드, 적설모드, 계절풍모드인지를 판단하여 상기 제어모듈로 전달하는 태양광 발전장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 GPS 모듈은,
    상기 태양전지 모듈이 설치된 위치정보 및 현재 시간과 함께 온도, 습도, 바람과 같은 기상정보를 취득하여 상기 기상모듈을 통하여 상기 제어모듈로 전송하는 태양광 발전장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 태양전지 모듈은 상부에 복수개의 태양전지 패널을 포함하며,
    상기 태양전지 패널과, 인접하는 다른 태양전지 패널의 높이가 다르게 배치될 수 있도록 각각의 상기 태양전지 패널을 상기 지지프레임에 결합 고정하는 고정 브라켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 태양전지 패널은,
    상기 태양전지 모듈 상에서 상기 태양전지 패널의 좌/우측 또는 상/하측에 배치된 다른 태양전지 패널의 높이가 높거나 또는 낮도록 배치되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 태양전지 패널은,
    상기 태양전지 모듈 상에서 지그재그 방향에 배치된 상기 태양전지 패널의 높이가 같아지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 태양전지 패널은,
    상기 태양전지 모듈 상에서 상기 태양전지 패널의 좌/우측 또는 상/하측에 배치된 다른 태양전지 패널 사이에 이격거리가 형성되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 태양전지 모듈의 상면 보다 높은 위치에 배치되어 낙뢰로부터 상기 태양전지 모듈이 손상되는 것을 방지하는 피뢰부를 더 포함하는 태양광 발전장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 피뢰부는 적어도 상기 태양전지 모듈의 가장 높은 일 측에 마련되며,
    상기 지지프레임의 외측에 결합되는 복수개의 결합부재와,
    상기 결합부재의 외측에 각각 결합되는 절연재질의 애자부재와,
    상기 애자부재의 외측에 각각 결합되어 상기 태양전지 모듈의 상면보다 높은 위치를 갖도록 연장하는 연장부재 및
    상기 연장부재의 상단을 각각 연결하도록 결합하여 낙뢰를 유도하는 금속재질의 낙뢰 유도부재를 포함하는 태양광 발전장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 애자부재는,
    상기 결합부재와 상기 연장부재의 하단 사이를 절연시키되, 외주면의 표면 거리를 증대시키고, 표면이 오염되어 절연내력이 저하되는 것을 방지하도록 주름지게 형성되는 태양광 발전장치.
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