WO2013172594A1 - 추적식 태양광 발전장치 - Google Patents

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WO2013172594A1
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강문식
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Abstract

본 발명은 추적식 태양광 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다 수개의 태양광모듈을 하나 이상의 열로서 정렬시켜 그룹화를 이루고, 상기 태양광 모듈의 그룹을 직선 액츄에이터 구동에 의하여 동일 열에 정렬시킨 태양광 모듈 그룹을 태양의 위치에 따라서 회동시킬 수 있는 추적식 태양광 발전장치에 관한 것이다.

Description

추적식 태양광 발전장치
본 발명은 추적식 태양광 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다 수개의 태양광모듈을 하나 이상의 열로서 정렬시켜 그룹화를 이루고, 상기 태양광 모듈의 그룹을 직선 액츄에이터 구동에 의하여 동일 열에 정렬시킨 태양광 모듈 그룹을 태양의 위치에 따라서 회동시킬 수 있는 추적식 태양광 발전장치에 관한 것이다.
종래의 단축식 태양광 트랙커는 태양광모듈을 지지하기 위한 다수의 포스트가 지면에 수직하게 장착되고, 상기 포스트들에 의해 회동 가능한 상태로 지지되는 하나의 회동샤프트가 구비되며, 상기 회동샤프트의 상측에 일체로 태양광모듈을 지지한다.
상기 태양광모듈은 지면에 수평한 상태로 설치되고, 컨트롤러는 상기 회동샤프트를 상기 포스트에 대하여 회동시켜서 일출시부터 일몰시까지 상기 태양광모듈이 태양을 향하도록 함으로써, 가급적 태양광이 상기 태양광모듈에 수직하게 입사되도록 한다.
그런데, 상기와 같이 지면에 수평한 상태로 설치된 태양광모듈은 하절기에는 태양광의 입사각이 비교적 수직에 가까운 상태를 갖게 하지만, 동절기에는 태양의 고도가 하절기에 비해 낮아지므로 태양광이 상기 태양광모듈에 입사하는 각도가 수직으로부터 상당히 멀어져서 태양광 발전의 효율이 급격히 저하되는 문제가 있다.
한편, 상기한 바와 같이 태양광모듈은 필요로 하는 목표 전력량에 따라서 하나 이상의 태양광모듈이 그룹을 이루어 설치된다. 여기서 종래와 같은 하나 이상의 태양광모듈로 그룹화된 태양광모듈의 대, 중, 소규모 그룹을 태양의 위치에 따라서 태양광모듈의 지향위치를 가변시키기 위한 장치가 필요하다.
종래의 태양광 발전기에서 다수개의 태양광모듈을 시간대별로 태양의 위치에 따라서 지향하는 방향을 가변하도록 다 수개의 태양광모듈의 회동샤프트를 구동시키는 회동모터를 각 태양광모듈별로 설치하고, 이를 그룹내의 태양광모듈을 트랙킹제어하는 제어부가 중앙제어하는 구성으로 이루어진다.
그러나 종래의 태양광 트랙킹 추적 및 발전장치는 상기와 같이 각 태양광 발전기 마다 회동모터를 구비해야되기 때문에 제조 및 설치비용이 증가되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다 수개의 태양광 모듈을 하나 이상의 열로서 정렬시킨 태양광모듈 그룹을 직선 액츄에이터 구동으로 동일열에 정렬시킨 태양광 모듈 그룹을 태양의 위치에 따라서 회동시킬 수 있는 추적식 태양광 발전장치를 제공함에 있다.
본 발명은 다 수개의 태양광 모듈이 하나 이상의 열로서 정렬되는 하나 이상의 그룹을 직선액츄에이터 운동을 통하여 태양광의 위치에 따라서 태양광 모듈을 회동시킴에 있어서 다 수개의 그룹을 간단한 구성을 통하여 일괄적으로 회전 및 고정할 수 있어 제조비용의 절감효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 추적식 태양광 발전장치를 도시한 평면도,
도 2는 본 발명에 따른 추적식 태양광 발전장치를 도시한 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 추적식 태양광 발전장치에서 구동부를 도시한 측단면도,
도 4는 본 발명에 따른 추적식 태양광 발전장치에서 구동부를 도시한 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 추적식 태양광 발전장치에서 셀지지부를 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 추적식 태양광 발전장치에서 셀지지부의 정면도,
도 7은 본 발명에 따른 추적식 태양광 발전장치에서 회동부를 도시한 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 추적식 태양광 발전장치에서 회동부의 정면도,
도 9는 본 발명에 따른 추적식 태양광 발전장치에서 회동부의 A-A'단면도,
도 10은 본 발명에 따른 추적식 태양광 발전장치에서 회동부의 분해사시도.
도 11은 본 발명에 따른 태양광 추적장치의 작동과정을 도시한 측면도이다.
본 발명의 제1실시예는 직선 액츄에이터 구동에 의하여 직선방향의 운동에너지를 출력하는 구동부; 태양광을 전기에너지로 변환하여 출력하는 하나 이상의 태양광모듈; 종과 횡방향으로 정렬되어 각각 상기 태양광모듈을 회전가능하도록 지지하는 하나 이상의 셀지지부; 및 종방향으로 연장되어 하나 이상의 셀지지부가 회전가능하도록 연결되고, 상기 구동부가 구동되면 전후 방향으로 이동하여 상기 하나 이상의 셀지지부를 전후 방향으로 회전시키는 연결바;를 포함하고, 상기 셀지지부는 횡방향으로 정렬된 다 수개의 셀지지부가 상호 연결되도록 횡방향으로 연장되는 회동축을 구비하고, 상기 회동축은 상기 연결바가 전후 이동되면 회전되어 연결된 타 셀지지부에 회전력을 전달하여 횡방향으로 정렬되어 연결되는 다 수개의 셀지지부를 동시에 회전시킨다.
본 발명의 제2실시예에 있어서, 상기 구동부는 지면에 고정되는 지지테이블의 상면에서 직선운동에너지를 출력하는 실린더; 상기 지지테이블의 상면에서 상호 이격되어 고정되고, 상면과 하면에서 양측방향으로 연장되는 수평면을 구비하는 가이드레일; 상기 실린더의 구동에 의하여 상기 가이드레일의 상측과 하측의 수평면에 밀착되어 회전되는 하나 이상의 롤러가 구비되는 베어링블럭; 및 한쪽에서 상기 연결바에 연결되고, 반대쪽에서 상기 베어링블럭과 힌지결합되는 링크바를 포함한다.
본 발명의 제3실시예에 있어서, 상기 셀지지부는 상기 회동축의 상면에서 상기 태양광모듈을 지지하도록 하나 이상이 밀착고정되는 판넬지지프레임; 상기 회동축의 하측에서 연장되는 수직프레임; 및 상기 수직프레임의 하측에서 연장되어 상기 연결바에 회전가능하도록 고정되는 회전브라켓을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제4실시예에 있어서, 상기 셀지지부는 상기 수직프레임에서 상향 경사지도록 연장되어 상기 회동축의 하면에 고정되는 경사프레임을 더 포함한다.
본 발명의 제5실시예에 있어서, 상기 연결바는 서로 다른 직경을 갖는 제1연결바와 제2연결바가 교번적으로 연결되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제6실시예에 있어서, 상기 연결바는 내측에서 양측면으로 연통되어 상기 회전브라켓을 회전가능하도록 고정시키는 회전축을 더 포함하고, 상기 회전브라켓은 끝단에서 상기 축삽입구에 일치되는 관통공을 연통하는 상기 회전축에 의하여 상기 연결바에 회전가능하도록 고정되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제7실시예에 있어서, 상기 연결바는 내측에서 상하측에서 벽면으로 밀폐되어 상기 연결바의 개구된 양 측면으로 연장되는 되는 관로로서 상기 회전축이 삽입되는 축삽입구를 더 포함한다.
본 발명의 제8실시예에 있어서, 상기 추적식 태양광 발전장치는 상기 하나 이상의 셀지지부 사이에서 상기 회동축을 회전가능하도록 고정하는 하나 이상의 회동부를 더 포함하고, 상기 회동부는 내측으로 상기 회동축이 삽입되도록 관통형성되고, 외면이 양측방향으로 연장되는 회전구; 상기 회전구의 외면에 안착되는 가스켓; 상기 가스켓을 중심으로 양측에서 상기 회전구의 외면에 안착되는 한 쌍의 회전베어링; 상기 회동축이 관통되도록 중심부가 관통형성되고, 상기 가스켓과 회전베어링을 중심으로 한 쌍의 상기 회전베어링이 안착되는 상기 회전구의 양측에서 상호 체결되는 결합판; 상기 결합판의 전방과 후방에서 각각 체결되며, 중심부에서 상기 회동축의 외형과 일치되는 관통구가 형성되는 고정판을 구비한다.
본 발명의 제9실시예에 있어서, 상기 회동부는 지면에서 직립형성되고, 상면에서 상기 결합판이 고정되는 평면으로 이루어진 상부판이 구비되는 고정대를 포함한다.
본 발명의 제10실시예에 있어서, 상기 결합판은 상기 회전구에 일치되도록 중심부가 관통형성되는 몸체; 상기 몸체에서 하나 이상의 나사공이 이격 형성되어 외측으로 돌출되도록 연장형성되는 결합편; 및 상기 몸체의 외면에서 상기 나사공에 일치되는 위치에서 오목형으로 형성되는 하나 이상의 오목홈을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제11실시예에 있어서, 상기 결합판은 상기 몸체의 하측에서 하향 연장되어 상기 고정대의 상면에 고정되는 지지편을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제12실시예에 있어서, 상기 고정판은 하나 이상으로 분할 형성되어 상기 결합판의 전면에 고정된다.
본 발명의 제13실시예에 있어서, 상기 회동부는 상기 회전구의 양측에서 각각 체결되는 한 쌍의 상기 고정판에 연통되어 고정시키는 고정핀을 더 포함한다.
본 발명의 제14실시예에 있어서, 상기 회전구는 내측이 관통형성되는 회전몸체의 양측 외면에서 상기 가스켓과 베어링이 안착되도록 단차를 이루는 하나 이상의 결합홈이 형성되는 것이 바람직하다.
이하에서는 본 발명에 따른 추적식 태양광 발전장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 추적식 태양광 발전장치를 도시한 평면도, 도 2는 본 발명에 따른 추적식 태양광 발전장치를 도시한 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 추적식 태양광 발전장치는 다 수개의 태양광모듈(10)이 종과 횡방향으로 정렬되어 태양광의 위치에 따른 제어부의 제어에 의하여 일괄적으로 회전된다.
여기서 상기 태양광모듈(10)은 횡방향(예를 들면, 제1내지 제7열)과 종방향으로서 다 수개가 정렬되고, 직선 액츄에이터로서 구동력을 발생하는 구동부(40)와, 상기 구동부(40)에 연결되는 연결바(30)와, 상기 태양광모듈(10)을 지지하는 셀지지부(20, 도 2 내지 도 7참조)를 구비한다.
여기서 상기 태양광모듈(10)은 횡방향으로 정렬되는 다 수개가 하나의 태양광모듈 그룹을 이룬다. 그리고 상기 태양광모듈 그룹은 다 수개가 정렬된다.
상기 태양광모듈(10) 그룹은 종방향으로 연장되는 하나의 연결바(30)에 각각 횡방향으로 연결된다. 따라서 상기 태양광모듈(10)의 그룹은 상기 구동부(40)의 직선 액츄에이터 구동에 의하여 상기 연결바(30)가 전후 방향으로 이동됨에 연동되어 다 수개의 태양광모듈(10) 그룹 전체가 일괄적으로 동시에 회전된다.
이때 상기 태양광모듈(10)은 상기 셀지지부(20)에 의하여 연결되기 때문에 상기 연결바(30)가 전후 방향으로 이동되면 태양광모듈(10)의 그룹이 동시에 회전된다.
보다 상세히 설명하자면, 본 발명은 상기 구동부(40)의 액츄에이터 구동에 따라서 연결바(30)가 직선 운동하여 연결되는 다 수개의 셀지지부(20)를 전후 방향으로 회전시킨다. 이때 상기 셀지지부(20)는 횡방향으로 정렬되는 타 셀지지부(20)와 회전가능하도록 연결되기 때문에 상기 연결바(30)의 직선운동에 의한 회전력이 하나의 셀지지부(20)에 전달되면 횡방향으로 연결되는 타 셀지지부(20)가 동시 회전되고, 상기 셀지지부(20)에 지지되는 태양광모듈(10)이 동시에 회전된다.
본 발명에 따른 추적식 태양광 발전장치는 태양광의 위치를 추적하는 센서(도면에 도시되지 않음)와 상기 센서의 감지신호에 의하여 상기 구동부(40)를 제어하는 제어부(도면에 도시되지 않음)가 구비됨은 당연하기에 도면과 상세한 설명에서 생략하였다.
본 발명에 따른 추적식 태양광 발전장치는 액츄에이터를 통하여 직선방향의 구동력을 출력하는 구동부(40)와, 상기 태양광모듈(10)을 지지하는 셀지지부(20)와, 상기 구동부의 구동력을 셀지지부(20)에 전달하는 지지바와, 상기 셀지지부(20)의 직선운동을 회전운동으로 변화시키는 회동부(50)를 포함한다.
이중 상기 구동부는 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 추적식 태양광 발전장치에서 구동부를 도시한 측단면도, 도 4는 본 발명에 따른 추적식 태양광 발전장치에서 구동부를 도시한 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 구동부(40)는 지면으로부터 액츄에이터를 지지하는 지지테이블(41)과, 상기 지지테이블(41)의 상면에서 직선운동력을 발생시키는 실린더(42)와, 상기 실린더(42)를 고정시키는 연결브라켓(43)과, 직선방향으로 이동하는 베어링블럭(45)과, 상기 지지테이블(41)의 상단에서 상호 이격되어 내측에서 상기 베어링블럭(45)을 가이드하는 가이드레일(44)과, 상기 가이드레일(44)과 상하 방향으로 회전되도록 결합되는 링크바(46)를 포함한다.
상기 실린더(42)는 전동식 실린더(42)를 기재한 것으로서 상술한 베어링블럭(45)과 링크바(46)의 구동력을 발생시킨다.
상기 연결브라켓(43)은 상기 실린더(42)의 선단에 체결되어 상기 실린더(42)를 상기 지지테이블(41)의 상면에 고정시키는 역할을 수행한다.
상기 가이드레일(44)은 상호 이격된 한 쌍으로서 상단과 하단에서 수평으로 연장되는 수평면(441)이 각각 형성되고, 상기 수평면(441) 사이에서 벽면을 이루는 가이드벽면(444)과, 상기 실린더(42)의 측면을 지지하기 위하여 선단에서 돌출되는 지지수단(443)을 더 구비한다.
상기 수평면(441)은 상기 가이드벽면(442)의 상단과 하단에서 타 가이드레일(44)측 방향과 외측방향으로 각각 연장되며, 특히 하측의 수평면(441)중 외측으로 연장된 수평면(441)은 상기 지지테이블(41)의 상면에 밀착되어 나사와 같은 고정수단(442)이 연통되어 상기 지지테이블(41)에 고정된다.
상기 지지수단(443)은 직립된 단면이 상기 가이드레일(44)의 선단에서 내측 일정거리 만큼 연장되는 지지판(443b)과, 상기 지지판(443b)에서 연장되어 상기 가이드레일(44)의 측면을 관통하여 고정되는 지지봉(443a)을 포함한다.
상기 지지판(443b)은 상기 가이드레일(44)의 선단(실린더(42)측 방향)에서 내측으로 상기 지지봉(443a)에 의하여 지지되어 상기 실린더(42)의 측면에 밀착 또는 이격되어 상기 실린더(42)가 상기 가이드레일(44) 내측에 안정적으로 고정될 수 있도록 지지한다.
상기 지지봉(443a)은 상기 지지판(443b)에서 상기 가이드레일(44)의 측면으로 연장 및 관통되어 상기 가이드레일(44)의 외면에서 고정된다.
상기 베어링블럭(45)은 양측면에서 상기 가이드벽면(444)을 타고 회전되는 하나 이상의 회전롤러(451)와, 상기 링크바(46)와 체결되는 힌지축(452)을 포함한다.
상기 회전롤러(451)는 양측면에서 하나 이상이 회전가능하도록 설치되어 상기 가이드레일(44)의 수평면(441) 배면에 밀착되어 회전되어 상기 베어링블럭(45)을 전후 방향으로 이동시킨다.
상기 힌지축(452)은 상기 회전롤러(451)의 내측에서 횡방향으로 고정된 축으로서 상기 링크바(46)의 선단과 힌지결합되어 상기 링크바(46)가 상하방향으로 회전가능하도록 고정된다. 상기 힌지축(452)과 상기 링크바(46)의 체결구조는 일반적으로 공지된 힌지구조로서 그 상세도면을 생략하였다.
여기서 상기 베어링블럭(45)은 상기와 같은 회전롤러(451)와 힌지축(452)을 구비하여 상기 가이드레일(44)을 따라서 전후 방향으로 이동되기 때문에 상기 실린더(42)의 구동력이 직선운동에서 축(회전)운동으로 변화됨을 방지할 수 있다.
상기 링크바(46)는 한쪽의 끝단에서 상기 베어링블럭(45)과 힌지결합되고, 반대쪽 끝단에서 연결바(30)에 체결되며, 그 중간에서 상기 셀지지부(20)가 연결된다. 여기서 상기 링크바(46)는 상기 베어링블럭(45)이 전진되면 그 힘을 상기 연결바(30)에 전달하여 상기 연결바(30)를 후진시킨다. 이때 상기 링크바(46)는 상기 베어링블럭(45)으로부터 가해지는 직선운동에 의하여 상향 회전되어 도 3에 도시된 바와 같이 상기 베어링블럭(45)에서 상향 경사진 각도가 된다. 반대로 상기 링크바(46)는 상기 베어링블럭(45)이 후진되면 힌지결합에 의하여 상향 경사된 위치에서 하향되어 상기 베어링블럭(45)과 평행한 위치에 놓여지면서 상기 연결바(30)를 잡아당긴다.
이는 상기 실린더(42)를 통하여 전달되는 힘이 고정된 상태의 연결바(30)에 가해질 때, 발생되는 충격이나 진동을 완화시키기 위함이다.
상기 연결바(30)와 셀지지부(20)는 도 5와 도 6을 참조하여 설명한다.
도 5를 참조하면, 상기 연결바(30)는 서로 다른 직경을 갖는 파이프가 체결되어 일방향으로 연장형성된다. 상기 연결바(30)는 제l연결바(31)와 상기 제1연결바(31) 보다 작은 직경을 갖는 제2연결바(32)를 포함한다.
상기 제1연결바(31)와 제2연결바(32)는 교대로 연결되며, 상기 제2연결바(32)의 양측 끝단이 상기 제1연결바(31)의 내측으로 삽입되어 나사와 같은 고정수단에 의하여 고정된다.
이때 상기 제2연결바(32)는 상기 링크바(46)와 셀지지부(20)에 연결되며, 보다 상세 구성으로 상기 셀지지부(20)가 체결되는 회전축(33)이 삽입되도록 내측에서 횡방향으로 연장되는 축삽입구(321)가 형성된다.
상기 축삽입구(321)는 상기 제2연결바(32)의 내측에서 횡방향으로 연장되는 관로로서 형성되며, 상기 회전축(33)을 회전가능하도록 지지한다.
상기 셀지지부(20)는 수평으로 연장형성되어 하나 이상의 회동부(50)에 연통하여 회전력을 전달하는 회동축(21)과, 상기 회동축(21)의 상면에서 종방향으로 연장되어 태양광모듈(10)을 지지하는 판넬지지프레임(25)과, 상기 회동축(21)에서 수직각을 이루도록 하향 연장되는 수직프레임(22)과, 상기 수직프레임(22)의 끝단에서 상기 제2연결바(32)와 회전가능하도록 체결되는 회전브라켓(23)과, 상기 회동축(21)을 지지하는 경사프레임(24)을 포함한다.
상기 회동축(21)은 각 열의 회동부(50)를 모두 연통하도록 연장되어 상면에 고정되는 하나 이상의 판넬지지프레임(25)을 지지하고, 상기 수직프레임(22)으로부터 전달되는 직선 방향의 운동력을 회전운동으로 변화시켜 상기 회동부(50)에 전달한다. 즉, 상기 회동축(21)은 횡방향으로 연장되며, 이때 상기 각 열마다 일정간격으로 배치되는 하나 이상의 회동부(50)를 연통한다. 이때 상기 회동축(21)은 각 열에 정렬되는 하나 이상의 판넬지지프레임(25)이 상면에 고정되고, 상기 판넬지지프레임(25)의 상면에 태양광모듈(10)이 고정된다. 결론적으로 상기 회동축(21)은 동일 열에 배치되는 하나 이상의 태양광모듈(10)을 지지하도록 일방향으로 연장형성된다. 그리고 상기 회동축(21)은 각 열마다 하나가 설치됨도 가능하고, 또는 두 개 이상이 끝단에서 연결되어 동일 열에 배치된 태양광모듈(10)을 지지함도 가능하다.
상기 판넬지지프레임(25)은 상기 회동축(21)의 상면에서, 예를 들면, 상기 회동축(21)이 횡방향으로 연장되면, 하나 이상이 상호 이격되어 종방향으로 연장되어 그 상면에 안착되는 태양광모듈(10)을 지지한다.
상기 수직프레임(22)은 상기 회동축(21)의 하면에서 수직으로 연장되어 상기 회동축(21)을 지지하고, 상기 연결바(30)로부터 전달되는 직선 방향의 힘을 전달한다.
상기 경사프레임(24)은 상기 수직프레임(22)에서 상향경사각으로 연장되어 상기 회동축(21)의 하면에 고정되어 상기 회동축(21)을 지지한다. 상기 경사프레임(24)은 상기 판넬지지프레임(25)과 태양광모듈(10)의 무게가 가해지는 상기 회동축(21)의 강도를 증가시키도록 지지한다.
상기 회전브라켓(23)은 하측 끝단에서 관통형성되는 체결공(231)을 구비하여 상기 제2연결바(32)의 양 측면에 각각 밀착되어 상기 회전축(33)에 의하여 회전가능하도록 고정된다. 이때 상기 회전브라켓(23)은 상측에서 상기 수직프레임(22)에 회전되지 않도록 고정되고, 하측에서 상기 제2연결바(32)의 양측면에서 상기 회전축(33)이 연통되어 상기 제2연결바(32)에 회전가능하도록 고정된다. 따라서 상기 회전브라켓(23)은 상기 연결바(30)가 전후 방향으로 이동되면 상하방향으로 회전된다.
상기 회동부(50)는 첨부된 도 7 내지 도 10을 참조하여 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 추적식 태양광 발전장치에서 회동부를 도시한 사시도, 도 8은 본 발명에 따른 추적식 태양광 발전장치에서 회동부의 정면도, 도 9는 본 발명에 따른 추적식 태양광 발전장치에서 회동부의 A-A'단면도, 도 10은 본 발명에 따른 추적식 태양광 발전장치에서 회동부의 분해사시도이다.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 상기 회동부(50)는 지면에 고정되어 상면에 평면판으로 구비되는 상부판(511)이 고정되는 고정대(51)와, 상기 회동축(21)에 고정되는 고정판(52)과, 상기 고정대(51)의 상면에서 고정되는 한 쌍의 결합판(54)과, 상기 한 쌍의 결합판(54) 내측에서 회전되는 회전구(56)와, 상기 회전구(56)의 외면에 체결되는 회전베어링(53) 및 가스켓(55)을 포함한다.
상기 회동부(50)는 상기 회전구(56)의 양측외면에서 각각 가스켓(55)과 회전베어링(53) 및 결합판(54)이 순차적으로 체결된다. 이때 상기 결합판(54)은 외면에서 외측으로 연장되는 테두리로서 결합편(541)에 나사등이 삽입되어 상기 회전구(56)의 외면에 체결되는 회전베어링(53) 및 가스켓(55)을 고정시킨다. 아울러 상기 고정판(52)은 상기 결합판(54)의 전면에서 각각 나사체결되어 상기 회전구(56) 내지 상기 결합판(54)을 관통하는 회동축(21)을 고정시킨다.
여기서 상기 회동축(21)은 상술한 바와 같이 동일한 열에 배치되는 다 수개의 회동부(50)에 연통되어 상기 구동부(40)의 구동에 의하여 회전됨에 따라서 동일한 열에 배치되는 다 수개의 태양광모듈(10)을 동시에 회전시킬 수 있다. 즉 본 발명은 하나의 회동축(21)에 다 수개의 태양광모듈(10)을 지지하도록 하고, 다 수개의 회동부(50)가 상기 하나의 회동축(21)에 연결되도록 하여 하나의 열에 배치된 태양광모듈(10)을 동시에 회전하도록 한다.
상기 고정대(51)는 지면에서 상방으로 돌출되는 기둥으로서 상면에서 편평한 판으로 이루어진 상부판(511)이 형성된다.
상기 결합판(54)은 관통형성되는 원형의 구체로 형성되는 몸체(542)와, 상기 몸체(542)에서 상기 지지판(443b)의 상면으로 하향 연장되는 한 쌍의 지지편(543)과, 상기 몸체(542)의 외면에서 외측으로 돌출되는 단면으로서 다 수개의 나사공(541a)이 형성되는 결합편(541)을 각각 구비한 한 쌍으로 이루어진다.
상기 결합판(54)은 상기 회전구(56)의 양측에서 상기 지지편(543)이 상호 밀착되도록 삽입되고, 밀착된 상기 결합편(541)에 형성되는 다 수개의 나사공(541a)에 나사가 체결되므로 상기 회전구(56)와 회전베어링(53) 및 가스켓(55)을 고정시킨다.
여기서 바람직하게로는 결합판(54)은 상기 몸체의 외면에서 상기 결합편(541)의 나사공(541a)과 일치된 위치에서 오목홈(542a)을 구비하여 사용자가 나사 고정작업의 편의를 도모하는 것이다.
상기 회전구(56)는 내측이 관통형성되는 회전몸체(561)와, 상기 회전몸체(561)의 양측 외면에서 상기 가스켓(55)과 회전베어링(53)이 안착되도록 단차를 이루는 하나 이상의 결합홈(562)이 하나 이상 형성된다.
상기 가스켓(55)은 상기 회전구(56)의 결합홈(562)에 안착되어 양측의 결합편(541) 사이에 위치되어 고정된다. 상기 가스켓(55)은 원형의 고리형상을 갖는 몸체(551)에 상기 결합편(541)의 나사공(541a)에 일치되는 나사공(도면번호 부여되지 않음)이 형성되어 상기 결합편(541) 사이의 간격을 밀폐시키고, 양측 결합편(541) 간의 결합력을 증대시킨다.
상기 회전베어링(53)은 한 쌍으로서 상기 회전구(56)의 양측에서 각각 하나씩 상기 결합홈(562)에 안착되어 상기 회전구(56)를 회전가능하게 한다. 여기서 상기 회전베어링(53)은 상기 회전구(56)과 상기 결합판(54)의 내면에 밀착되어 회전되도록 외측 단면에 상호 이격되도록 설치되는 볼(Ball)이 형성된다.
상기 고정판(52)은 하나 또는 그 이상으로 분할되며, 중심측에서 상기 회동축(21)에 일치되는 형상을 갖도록 관통형성된다. 이를 위하여 상기 고정판(52)은 전면에서 관통형성되는 하나 이상의 나사공(521)이 각각 형성되어 상기 결합판(54)의 전면에 고정된다.
이때 상기 고정판(52)은 한 쌍이 회전구(56)의 전면과 후면에 위치되어 나사공(521)에 연통 삽입되는 고정핀(571)에 의하여 고정된다.
상기 회동부(50)는 상기 회동축(21)의 형상에 맞도록 관통구가 형성되는 상기 고정판(52)에 의하여 전달되는 힘에 의하여 회전된다. 즉, 상기 회동축(21)이 회전되면, 상기 고정판(52)에 그 힘이 전달됨에 따라서 상기 회전구(56)가 회전된다. 이때 상기 결합판(54)은 고정된 상태로서 상기 회동축(21)에 연동 회전되는 상기 회전구(56)와 고정판(52)을 지지한다.
본 발명은 상기와 같은 구성을 포함하고 있으며, 이하에서는 상기와 같은 구성을 포함하는 본 발명의 추적식 태양광 발전장치의 작용을 첨부된 도 11을 참조하여 상세히 설명한다.
도 11은 본 발명에 따른 태양광 추적장치의 작동과정을 도시한 측면도로서, 태양의 위치에 따라서 상기 태양광모듈의 위치가 가변되는 과정을 도시한 도면이다.
도 10의 (a)에서 상기 실린더(42)는 구동되지 않은 상태에서 상기 태양광모듈(10)에 입사되는 태양광을 전기에너지로 변환시키는 상태이다.
이후에 시간대별로 태양의 위치가 변화하면, 센서부(도시되지 않음)는 상기 태양의 위치를 확인하여 태양광이 가장 많이 입사되는 방향을 감지하여 제어부(도시되지 않음)에 인가한다. 따라서 상기 제어부는 상기 센서부의 감지신호에 따라서 상기 실린더(42)를 구동하여 상기 태양광모듈(10)을 회전시킨다. 각 시간대별로 위치가 가변되는 과정은 도 11의 (a), (b), (c)에서 처럼 단계적으로 위치가 변화된다.
일반적으로 태양의 위치에 따른 태양광발전장치는 상기 센서부에 의한 태양의 위치감지 또는 시간대별로 태양의 위치에 따라서 상기 태양광모듈(10)을 구동시키는 방식이다. 본 발명은 이와 같은 두 가지 방식이 모두 적용가능하며, 그외에 태양의 위치에 따라서 상기 태양광모듈(10)을 제어하는 모든 기술에 적용가능하다.
먼저, 상기 구동부(40)는 종방향으로 연장되는 다 수개의 연결바(30)중에서 어느 하나에 연결된다. 그리고 상기 구동부(40)에 연결되는 연결바(30)는 종 방향으로 정렬되는 다 수개의 셀지지부(20)가 전후 방향으로 회전가능하도록 연결된다.
이때 상기 구동부(40)와 연결된 연결바(30)에 연결되는 다 수개의 셀지지부(20)는 각각 횡방향으로 정렬되는 다 수개의 셀지지부(20)와 상기 회동축에 의하여 각각 연결된다.
따라서 상기 구동부(40)가 연결된 연결바(30)를 구동시키면, 상기 연결바(30)의 직선운동에 의하여 연결되는 종방향의 셀지지부(20)가 전후방향으로 회전됨에 따라서 회동축이 회전된다. 결국 상기 구동부(40)에 연결되는 연결바(30)에 연결되는 다 수개의 셀지지부(20)와 횡방향으로 연결되는 셀지지부(20)가 동시에 회전된다.
그리고 상기 횡방향으로 정렬된 다 수개의 셀지지부(20)가 회전됨에 따라서 상기 구동부(40)에 연결되지 않은 연결바(30)에 그 회전력이 직선방향의 힘으로 가해져서 전체 연결바가 직선운동을 시작할 수 있다.
보다 상세히 설명하자면, 상기 실린더(42)는 태양의 위치에 따른 제어부의 제어에 의하여 구동된다. 이때 상기 실린더(42)에 의하여 발생된 힘은 상기 베어링블럭(45)을 전후 방향으로 이동시킨다. 따라서 상기 베어링블럭(45)은 전진 또는 후진하여 상기 링크바(46)를 당기거나 밀어내도록 힘을 가한다. 따라서 상기 링크바(46)는 전진 또는 후진되고, 상기 링크바(46)에 연결되는 연결바(30) 역시 전진 또는 후진한다.
이때 상기 링크바(46)는 상기 베어링블럭(45)과의 힌지 결합에 의하여 당김 또는 미는 힘이 가해지면 상향 또는 하향 경사지면서 상기 연결바(30)에 밀거나 당기는 힘을 가하게 된다.
아울러 상기 연결바(30)에 체결되는 셀지지부(20)는 상기 회전브라켓(23)이 회전되면서 상기 수직프레임(22)이 전방으로 당겨지게 된다. 따라서 상기 회동축(21)은 상기 수직프레임(22)이 전방으로 회전되기 때문에 회전된다. 이때 상기 회동축(21)은 동일 열에 배치되는 각 셀지지부(20)에 연통되며, 상기 각 셀지지부(20) 사이에 회동부(50)에 연통된다.
따라서 예를 들면, 제1열과, 제2열과, 제3열에 각각 배치되는 셀지지부(20)는 하나 또는 그 이상의 회동축(21)이 각 열에 배치된 셀지지부(20) 사이의 회동부(50)에 연통되었기 때문에 힘의 분배가 이루어짐과 동시에 전체 태양광모듈(10)이 동시에 회전 및 정지될 수 있다.
여기서 바람직하게로는 상기 회동축(21)은 하나의 열에서 하나가 배치되거나 또는 하나 이상이 회동축(21)이 상호 연결되어 각각의 구동부에 의하여 발생된 힘에 의하여 동시에 회전될 수 있도록 하는 것이다.
본 발명은 다수개의 태양광 모듈을 시간대별로 태양의 위치에 따라서 지향하는 방향을 가변하도록 설치되는 추적식 태양광 발전장치에 보다 저렴한 비용으로 설치가능하며, 태양의 위치에 따른 태양광발전이 실시간적으로 이루어질 수 있어 매우 유용한 발명이다.

Claims (15)

  1. 직선 액츄에이터 구동에 의하여 직선방향의 운동에너지를 출력하는 구동부;
    태양광을 전기에너지로 변환하여 출력하는 하나 이상의 태양광모듈;
    종과 횡방향으로 정렬되어 각각 상기 태양광모듈을 회전가능하도록 지지하는 하나 이상의 셀지지부; 및
    종방향으로 연장되어 하나 이상의 셀지지부가 회전가능하도록 연결되고, 상기 구동부가 구동되면 전후 방향으로 이동하여 상기 하나 이상의 셀지지부를 전후 방향으로 회전시키는 연결바;를 포함하고,
    상기 셀지지부는 횡방향으로 정렬된 다 수개의 셀지지부가 상호 연결되도록 횡방향으로 연장되는 회동축을 구비하고,
    상기 회동축은 상기 연결바가 전후 이동되면 회전되어 연결된 타 셀지지부에 회전력을 전달하여 횡방향으로 정렬되어 연결되는 다 수개의 셀지지부를 동시에 회전시키는 것을 특징으로 하는 추적식 태양광 발전장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구동부는
    지면에 고정되는 지지테이블의 상면에서 직선운동에너지를 출력하는 실린더;
    상기 지지테이블의 상면에서 상호 이격되어 고정되고, 상면과 하면에서 양측방향으로 연장되는 수평면을 구비하는 가이드레일;
    상기 실린더의 구동에 의하여 상기 가이드레일의 상측과 하측의 수평면에 밀착되어 회전되는 하나 이상의 롤러가 구비되는 베어링블럭; 및
    한쪽에서 상기 연결바에 연결되고, 반대쪽에서 상기 베어링블럭과 힌지결합되는 링크바를 포함하는 추적식 태양광 발전장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 셀지지부는
    상기 회동축의 상면에서 상기 태양광모듈을 지지하도록 하나 이상이 밀착고정되는 판넬지지프레임;
    상기 회동축의 하측에서 연장되는 수직프레임; 및
    상기 수직프레임의 하측에서 연장되어 상기 연결바에 회전가능하도록 고정되는 회전브라켓을 포함하는 추적식 태양광 발전장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 셀지지부는
    상기 수직프레임에서 상향 경사지도록 연장되어 상기 회동축의 하면에 고정되는 경사프레임을 더 포함하는 추적식 태양광 발전장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 연결바는
    서로 다른 직경을 갖는 제1연결바와 제2연결바가 교번적으로 연결되는 추적식 태양광 발전장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 연결바는 내측에서 양측면으로 연통되어 상기 회전브라켓을 회전가능하도록 고정시키는 회전축을 더 포함하고,
    상기 회전브라켓은 끝단에서 상기 축삽입구에 일치되는 관통공을 연통하는 상기 회전축에 의하여 상기 연결바에 회전가능하도록 고정되는 추적식 태양광 발전장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 연결바는
    내측에서 상하측에서 벽면으로 밀폐되어 상기 연결바의 개구된 양 측면으로 연장되어 상기 회전축이 삽입되는 축삽입구를 더 포함하는 추적식 태양광 발전장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 추적식 태양광 발전장치는
    상기 하나 이상의 셀지지부 사이에서 상기 회동축을 회전가능하도록 고정하는 하나 이상의 회동부를 더 포함하는 추적식 태양광 발전장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 회동부는
    내측으로 상기 회동축이 삽입되도록 관통형성되고, 외면이 양측방향으로 연장되는 회전구;
    상기 회전구의 외면에 안착되는 가스켓;
    상기 가스켓을 중심으로 양측에서 상기 회전구의 외면에 안착되는 한 쌍의 회전베어링;
    상기 회동축이 관통되도록 중심부가 관통형성되고, 상기 가스켓과 회전베어링을 중심으로 한 쌍의 상기 회전베어링이 안착되는 상기 회전구의 양측에서 상호 체결되는 결합판; 및
    상기 결합판의 전방과 후방에서 각각 체결되며, 중심부에서 상기 회동축의 외형과 일치되는 관통구가 형성되는 고정판을 구비하는 추적식 태양광 발전장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 회동부는
    지면에서 직립형성되고, 상면에서 평면으로 이루어진 상부판이 구비되어 상기 회동부를 지지하는 고정대를 포함하는 추적식 태양광 발전장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 결합판은
    상기 회전구에 일치되도록 중심부가 관통형성되는 몸체;
    상기 몸체에서 하나 이상의 나사공이 이격 형성되어 외측으로 돌출되도록 연장형성되는 결합편; 및
    상기 몸체의 외면에서 상기 나사공에 일치되는 위치에서 오목형으로 형성되는 하나 이상의 오목홈을 포함하는 추적식 태양광 발전장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 결합판은
    상기 몸체에서 하향 연장되어 상기 고정대의 상면에 고정되는 지지편을 더 포함하는 추적식 태양광 발전장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 고정판은
    하나 이상으로 분할 형성되어 상기 결합판의 전면에 고정되는 추적식 태양광 발전장치.
  14. 제9항에 있어서, 상기 회동부는
    상기 회전구의 양측에서 각각 체결되는 한 쌍의 상기 고정판에 연통되어 고정시키는 고정핀을 더 포함하는 추적식 태양광 발전장치.
  15. 제9항에 있어서, 상기 회전구는
    내측이 관통형성되는 회전몸체의 양측 외면에서 상기 가스켓과 베어링이 안착되도록 단차를 이루는 하나 이상의 결합홈이 형성되는 추적식 태양광 발전장치.
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