KR101045636B1 - 각도조절장치가 구비된 태양광발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양의 궤적 전체를 따라 이동할 수 있는 각도 조절이 가능하고, 각도조절을 위한 구성과 태양전지판지지프레임이 효율적으로 결합되도록 한 각도조절장치가 구비된 태양광발전장치에 관한 것이며, 수직바(10)와 각도지지바(20)에 의해 사각바(31)가 경사지게 고정되고, 사각바(31)의 상면에 다수개의 회전힌지판(32)이 일정간격으로 고정되며, 사각바(31)의 상면 일측에 한쌍의 중앙회전힌지판(33)이 고정되고, 한쌍의 중앙회전힌지판(33)은 중심지지축(37)이 동시에 연결되어 회전가능하게 되는 메인프레임(30); 다수개의 가로프레임(41)이 회전힌지판(32)의 상부판(35)에 횡으로 고정되고, 세로프레임(41)이 가로프레임(41)에 종으로 고정되며, 두개의 가로프레임(41) 사이 중앙에 형성된 설치프레임(43)이 중앙회전힌지판(33)의 상부판에 고정되고, 설치프레임(43)에 회전력전달바(43-3)가 형성되어 웜기어(40)의 회전력을 전달받는 태양전지판지지프레임(40); 반원형기어부(51)의 상부에 수평부(52)가 형성되고, 수평부(52)는 설치프레임(43)의 회전력전달바(43-3)의 저면에 밀착되며, 수평부(52)의 하방으로 반원형기어부(51)의 회전중심에 위치하도록 중심고정부(53)가 형성되고, 중심고정부(53)는중심지지축(37)에 회전가능하게 고정되는 웜기어(50); 고정브라켓(62)에 의해 메인프레임(30)에 고정되고, 내부에 모터(63)의 구동축에 연결된 웜(64)이 설치되며, 웜(64)은 웜기어(50)의 반원형기어부(51)와 맞물리게 설치되는 기어박스(60);가 포함되어 구성된 것을 특징으로 한다.
태양광, 발전, 각도, 웜기어, 각도측정센서

Description

각도조절장치가 구비된 태양광발전장치{A solar generator having an angle control device}
본 발명은 각도조절장치가 구비된 태양광발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양의 궤적 전체를 따라 이동할 수 있는 각도 조절이 가능하고, 각도조절을 위한 구성과 태양전지판지지프레임이 효율적으로 결합되도록 한 각도조절장치가 구비된 태양광발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양전지(Solar Battery)라 함은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 역할을 하는 광전지인데, 그 응용분야는 전자시계, 라디오, 무인등대, 무인중계기, 부표등, 인공위성, 로켓 등의 전력원으로 이용되고 있다. 또한 태양열 난방을 위한 주택, 도로상에서 안개가 끼었을 때 운전자에게 경보를 알려주는 안개경보등 및 송전탑 등의 구조물에 설치되는 항공장애등도 태양전지의 이용분야로써 활용되고 있다.
이와 같은 이용분야에서 사용되는 태양전지는 셀(Cell, 태양전지 1개를 뜻함.)과 셀을 필요한 수만큼 직병렬로 연결하여 태양전지판을 제작하고, 다시 이 태양전지판을 필요한 수만큼 직병렬로 연결하여 이용한다.
한편 이러한 태양전지는 태양광선을 받을 수 있는 주간에는 직접 발생된 전력을 그대로 이용할 수 있으나, 야간에는 전력이 생산되지 못하므로 전력을 지속적으로 얻어 쓰려면 회로를 구성하여 주간에 축전지에 일단 충전시켜 두었다가 이용하여야 한다.
종래의 태양광 발전장치는 태양전지셀을 필요한 만큼 직 병렬로 연결한 태양전지판이 정남향을 향해 대략 35도의 각도로 고정설치된다. 이는 고정된 상태에서태양광의 입사각과 태양전지판이 직각 상태를 이루도록 하여 최대의 전력을 생산하기 위한 것이다.
그러나 우리나라의 경우 각 계절별로 태양의 고도가 12도 ∼ 58도 정도로 변화하므로 태양전지판이 고정된 경우 전력 생산성이 떨어져 투자비용에 대비하여 효율성이 낮다는 문제점이 있었다.
따라서 태양전지판의 각도를 태양의 이동에 따라 조절하도록 개발하였으나, 이러한 각도 조절장치는 개개의 태양전지판에 설치되어 있어 각각의 태양전지판을 제어하는 방식이다.
이러한 각도조절장치는 일반적으로 액츄에이터를 사용하게 되는데, 액츄에이터는 작동바를 밀면 회전지지점을 중심으로 회전하면서 태양전지판의 각도를 조절하는 방식이다. 이런 방식에서는 120도를 넘어서는 각도 조절이 가능하지 않아 태양의 이동궤적 전체를 따라 각도를 조절할 수 없는 실정이다. 그러므로 태양전지판의 효율이 떨어지는 문제가 있다.
따라서 넓은 각도까지 회전하여 태양의 궤적 전체를 따라 각도가 변화될 수 있는 각도 조절장치가 필요하고, 이러한 각도 조절장치는 미리 저장된 태양궤적 데이타에 따라 정확하게 자동구동하게 할 수 있게 구성되어야 한다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 넓은 각도까지 회전하여 태양의 궤적 전체를 따라 각도가 변화될 수 있도록 각도 조절장치를 구비하고, 이러한 각도 조절장치가 미리 저장된 태양궤적 데이타에 따라 정확하게 자동구동하게 구성된 각도조절장치가 구비된 태양광발전장치를 제공하고자 하는 목적이 있다.
그리고 태양광의 전체 궤적에 해당하는 각도만큼 회전할 수 있도록 구성하되, 계절에 따른 태양 고도 변화에 따른 상하 각도 조절이 가능하게 구성하고자 한다.
각도조절장치와 태양전지판을 지지하는 프레임을 효율적으로 지지하고자 하는 목적이 있다.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여 태양전지판이 고정되는 태양전지판지지프레임이 고정지지부에 수직바와 각도지지바에 의하여 태양을 향해 기울어져 고정되고, 태양의 궤적을 따라 이동하도록 각도조절장치가 구비된 태양광 발전장치에 있어서, 수직바와 각도지지바에 의해 사각바가 경사지게 고정되고, 사각바의 상면에 다수개의 회전힌지판이 일정간격으로 고정되며, 사각바의 상면 일측에 한쌍의 중앙회전힌지판이 고정되고, 한쌍의 중앙회전힌지판은 중심지지축이 동시에 연결되어 회전가능하게 되는 메인프레임; 다수개의 가로프레임이 회전힌지판의 상부판에 횡으로 고정되고, 세로프레임이 가로프레임에 종으로 고정되며, 두개의 가로프레임 사이 중앙에 형성된 설치프레임이 중앙회전힌지판의 상부판에 고정되고, 설치프레임에 회전력전달바가 형성되어 웜기어의 회전력을 전달받는 태양전지판지지프레임; 반원형기어부의 상부에 수평부가 형성되고, 수평부는 설치프레임의 회전력전달바의 저면에 밀착되며, 수평부의 하방으로 반원형기어부의 회전중심에 위치하도록 중심고정부가 형성되고, 중심고정부는 중심지지축에 회전가능하게 고정되는 웜기어; 고정브라켓에 의해 메인프레임에 고정되고, 내부에 모터의 구동축에 연결된 웜이 설치되며, 웜은 웜기어의 반원형기어부와 맞물리게 설치되는 기어박스;가 포함되어 구성된 것을 특징으로 하며, 중심지지축의 일측단에 각도측정센서가 설치되고, 각도측정센서는 모터의 전원과 제어부에 연결되어 시간당 정확한 각도만큼 회전하도록 전원을 제한하도록 구성되며, 설치프레임은 두개의 가로프레임 사이에 고정되는 두개의 세로지지바와, 세로지지바 사이에 횡으로 고정되는 두개의 가로지지바와, 두개의 가로지지바의 사이에 위치하도록 세로지지바에 고정되는 회전력전달바로 이루어지고, 가로지지바는 중앙회전힌지판의 상부판에 고정되며, 수직바의 상단과 각도지지바의 상단에 각각 회전브라켓이 형성되어 메인프레임 저면에 고정되고, 각도지지바의 하단이 수직바에 회전브라켓으로 회전가능하게 고정되며, 각도지지바는 외부사각바의 내부로 일부가 삽입되어 이동가능하게 고정된 내부이동사각바가 형성되고, 외부사각바와 내부이동사각바에 각각 다수개의 고정홀이 형성되며, 외부사각바의 고정홀과 내부이동사각바의 고정홀이 일치하는 곳에 고정볼트가 삽입되어 위치를 고정시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 각도조절장치가 구비된 태양광발전장치를 제공한다.
이상과 같이 본 발명은 145이상의 각도 범위만큼 태양전지판을 회전시킬 수 있어서 태양전지판의 효율이 극대화되는 효과가 있고, 메인프레임이 수직바와 각도지지바에 고정되고, 메인프레임 위에 태양전지판지지프레임이 회전가능하게 고정되므로 효율적인 지지가 되는 효과가 있다.
웜과 웜기어에 의하여 각도 조절이 가능하므로 웜기어가 웜의 나사산에 맞물려 임의로 돌아가지 않아 조절된 각도가 용이하게 유지되는 효과가 있다.
메인프레임위에 각도 측정센서가 설치되므로 안정적으로 지지되면서 태양전지판지지프레임의 회전각도를 측정할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석하여서는 되지 않고, 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.
본 발명은 태양전지판(2)이 고정되는 태양전지판지지프레임(40)이 고정지지 부(1)에 수직바(10)와 각도지지바(20)에 의하여 태양을 향해 기울어져 고정되고, 태양의 궤적을 따라 이동하도록 각도조절장치가 구비된 태양광 발전장치에 관한 것으로서, 메인프레임(30), 태양전지판지지프레임(40), 웜기어(50), 기어박스(60)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
메인프레임(30)은 사각바(31)로 이루어져 수직바(10)와 각도지지바(20)에 의해 사각바(31)가 경사지게 고정되고, 사각바(31)의 상면에 다수개의 회전힌지판(32)이 일정간격으로 고정된다.
메인프레임(30)은 수직바(10)의 상단과 각도지지바(20)의 상단에 고정브라켓(11)(21)으로 고정될 수 있고, 도 7내지 도 9에 도시된 바와 같이 상하 각도를 조절할 수 있게 회전브라켓(12)(22)으로 고정할 수 있다.
사각바(31)의 상면 일측에 한쌍의 중앙회전힌지판(33)이 고정되고, 한쌍의 중앙회전힌지판(33)에 중심지지축(37)이 동시에 연결되어 회전가능하게 된다.
회전힌지판(32)과 중앙회전힌지판(33)은 하부판(34)과 상부판(35)이 회전가능하게 고정되되, 회전힌지판(32)은 중심축(36)에 의해 회전가능하게 고정되고, 중앙회전힌지판(33)은 한쌍이 동시에 중심지지축(37)으로 회전가능하게 고정된다. 그리고 하부판(34)은 메인프레임(30)의 사각바(31) 상면에 고정되고, 상부판(35)은 각각 가로프레임(41)에 고정철물(3)로 고정된다. 고정철물(3)은 ㄷ자형으로 이루어져 양단에 너트가 체결될 수 있게 나사산이 형성된 것으로 ㄷ자형의 홈부에 프레임이나 바의 몸체가 들어가 지지판체와 같이 너트로 체결되어 고정되는 것으로 일반적인 결합수단이다.
태양전지판지지프레임(40)은 다수개의 가로프레임(41)이 회전힌지판(32)의 상부판(35)에 횡으로 고정되고, 세로프레임(41)이 가로프레임(41)에 종으로 고정철물(3)에 의하여 고정된다.
설치프레임(43)이 각도지지바(20)에 인접한 두개의 가로프레임(41) 사이 중앙에 형성되고, 설치프레임(43)은 중앙회전힌지판(33)의 상부판에 고정된다. 설치프레임(43)에 회전력전달바(43-3)가 형성되어 웜기어(40)의 회전력을 전달받게 구성된다.
설치프레임(43)은 두개의 가로프레임(41) 사이에 고정되는 두개의 세로지지바(43-1)와, 세로지지바(43-1) 사이에 횡으로 고정되는 두개의 가로지지바(43-2)와, 두개의 가로지지바(43-2)의 사이에 위치하도록 세로지지바(43-1)에 고정되는 회전력전달바(43-3)로 이루어진다.
가로지지바(43-2)는 중앙회전힌지판(33)의 상부판(35)에 고정되고, 회전력전달바(43-3)는 웜기어(50)의 수평부(52)에 밀착되어 웜기어(50)의 회전에 따라 회전력을 전달받는다.
웜기어(50)는 외경에 웜(64)과 맞물리는 나사산이 형성된 반원형기어부(51)와, 반원형기어부(51)의 상부에 수평부(52)가 형성된다. 수평부(52)는 회전력전달바(43-3)와 밀착되는 밀착면이 형성되고, 수평부(52)는 설치프레임(43)의 회전력전달바(43-3)의 저면에 밀착된다.
수평부(52)의 하방으로 반원형기어부(51)가 원이었을 때 원 중심에 해당하는 회전중심에 위치하도록 중심고정부(53)가 형성되고, 중심고정부(53)는중심지지 축(37)에 회전가능하게 고정된다. 반원형기어부(51)의 내부를 통해 메인프레임(30)이 지나가도록 설치되되, 수평부(52)는 전체 원을 이루는 중심보다 상부에 형성되고, 수평부(52)에 중심고정부(53)가 지지되도록 고정되므로 중심고정부(53)는 메인프레임(30) 상부에 고정되어 중앙회전힌지판(33)의 중심지지축(37)에 회전가능하게 고정된다. 그리고 중심지지축(37)에서 용이하게 회전되도록 베어링을 설치할 수 있다.
기어박스(60)는 고정브라켓(62)에 의해 메인프레임(30)에 고정되고, 내부에 모터(63)의 구동축에 연결된 웜(64)이 설치된다. 고정브라켓(62)은 일단이 메인프레임(30)의 저면에 고정되되 각도지지바(20)의 상단에 고정브라켓(21)이나 회전브라켓(22)과 같이 고정되는 것이 일반적이다.
기어박스(60)은 고정브라켓(62)의 상면에 모터(63)가 고정되고, 웜(64)이 모터(63)의 회전축에 연결되어 회전가능하게 고정된다. 고정브라켓(62)의 상부는 커버(61)가 설치되어 보호된다.
커버(61)의 일측에 절개되어 웜(64)은 웜기어(50)의 반원형기어부(51)와 맞물리게 설치된다.
그리고 중심지지축(37)의 일측단에 각도측정센서(70)가 설치되고, 각도측정센서(70)는 모터(63)의 전원과 제어부에 연결되어 시간당 정확한 각도만큼 회전하도록 전원을 제한한다.
태양전지판을 고정하는 메인프레임이 계절에 따라 상하로 각도조절을 할 수 있게 구성할 수 있다.
도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 수직바(10)의 상단과 각도지지바(20)의 상단에 각각 회전브라켓(12)(22)이 형성되어 메인프레임(30) 저면에 고정되고, 각도지지바(20)의 하단이 수직바(10)에 회전브라켓(22)으로 회전가능하게 고정되어 이루어진다.
각도지지바(20)는 외부사각바(23)와 내부이동사각바(24)로 이루어지고, 중공의 외부사각바(23)의 내부로 일부가 삽입되어 이동가능하게 내부이동사각바(24)가 형성된다.
외부사각바(23)와 내부이동사각바(24)에 각각 다수개의 고정홀(25)이 형성되고, 외부사각바(23)의 고정홀과 내부이동사각바(24)의 고정홀이 일치하는 곳에 고정볼트(26)가 삽입되어 위치를 고정시키도록 구성한다.
도 1은 본 발명의 각도조절장치가 구비된 태양광발전장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 각도조절장치가 구비된 태양광발전장치를 도시한 측면도.
도 3은 본 발명의 각도조절장치가 구비된 태양광발전장치의 다른 방향 측면도.
도 4는 본 발명의 각도조절장치가 구비된 태양광발전장치에서 태양전지판이 제거된 상태를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 각도조절장치가 구비된 태양광발전장치에서 태양전지판지지프레임이 제거된 상태를 도시한 사시도.
도 6은 본 발명의 각도조절장치가 구비된 태양광발전장치를 다른 방향에서 도시한 사시도.
도 7은 본 발명의 각도조절장치가 구비된 태양광발전장치의 다른 실시예를 도시한 측면도.
도 8은 본 발명의 각도조절장치가 구비된 태양광발전장치의 다른 실시예를 도시한 사시도.
도 9는 본 발명의 각도조절장치가 구비된 태양광발전장치의 다른 실시예에서 각도지지바가 작동된 상태를 도시한 측면도.
도 10은 본 발명의 각도조절장치가 구비된 태양광발전장치의 주요 구성을 도시한 사시도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 >
1 : 고정지지부 2 : 태양전지판
3 : 고정철물 10 : 수직바
11 : 고정브라켓 12 : 회전브라켓
20 : 각도지지바 21 : 고정브라켓
22 : 회전브라켓 23 : 외부사각바
24 : 내부이동사각바 25 : 고정홀
26 : 고정볼트 30 : 메인프레임
31 : 사각바 32 : 회전힌지판
33 : 중앙회전힌지판 34 : 하부판
35 : 상부판 36 : 중심축
37 : 중심지지축 40 : 태양전지판지지프레임
41 : 가로프레임 42 : 세로프레임
43 : 설치프레임 43-1 : 세로지지바
43-2 : 가로지지바 43-3 : 회전력전달바
50 : 웜기어 51 : 반원기어부
52 : 수평부 53 : 중심고정부
60 : 기어박스 61 : 커버
62 : 고정브라켓 63 : 모터
64 : 웜 70 : 각도측정센서

Claims (4)

  1. 태양전지판이 고정되는 태양전지판지지프레임이 고정지지부에 수직바와 각도지지바에 의하여 태양을 향해 기울어져 고정되고, 태양의 궤적을 따라 이동하도록 각도조절장치가 구비된 태양광 발전장치에 있어서,
    수직바(10)와 각도지지바(20)에 의해 사각바(31)가 경사지게 고정되고, 사각바(31)의 상면에 다수개의 회전힌지판(32)이 일정간격으로 고정되며, 사각바(31)의 상면 일측에 한쌍의 중앙회전힌지판(33)이 고정되고, 한쌍의 중앙회전힌지판(33)은 중심지지축(37)이 동시에 연결되어 회전가능하게 되는 메인프레임(30);
    다수개의 가로프레임(41)이 회전힌지판(32)의 상부판(35)에 횡으로 고정되고, 세로프레임(41)이 가로프레임(41)에 종으로 고정되며, 두개의 가로프레임(41) 사이 중앙에 형성된 설치프레임(43)이 중앙회전힌지판(33)의 상부판에 고정되고, 설치프레임(43)에 회전력전달바(43-3)가 형성되어 웜기어(40)의 회전력을 전달받는 태양전지판지지프레임(40);
    반원형기어부(51)의 상부에 수평부(52)가 형성되고, 수평부(52)는 설치프레임(43)의 회전력전달바(43-3)의 저면에 밀착되며, 수평부(52)의 하방으로 반원형기어부(51)의 회전중심에 위치하도록 중심고정부(53)가 형성되고, 중심고정부(53)는중심지지축(37)에 회전가능하게 고정되는 웜기어(50);
    고정브라켓(62)에 의해 메인프레임(30)에 고정되고, 내부에 모터(63)의 구동축에 연결된 웜(64)이 설치되며, 웜(64)은 웜기어(50)의 반원형기어부(51)와 맞물 리게 설치되는 기어박스(60);가 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 각도조절장치가 구비된 태양광발전장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 중심지지축(37)의 일측단에 각도측정센서(70)가 설치되고, 각도측정센서(70)는 모터(63)의 전원과 제어부에 연결되어 시간당 정확한 각도만큼 회전하도록 전원을 제한하도록 구성된 것을 특징으로 하는 각도조절장치가 구비된 태양광발전장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 설치프레임(43)은 두개의 가로프레임(41) 사이에 고정되는 두개의 세로지지바(43-1)와, 세로지지바(43-1) 사이에 횡으로 고정되는 두개의 가로지지바(43-2)와, 두개의 가로지지바(43-2)의 사이에 위치하도록 세로지지바(43-1)에 고정되는 회전력전달바(43-3)로 이루어지고, 가로지지바(43-2)는 중앙회전힌지판(33)의 상부판(35)에 고정되는 것을 특징으로 하는 각도조절장치가 구비된 태양광발전장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 수직바(10)의 상단과 각도지지바(20)의 상단에 각각 회전브라켓(12)(22)이 형성되어 메인프레임(30) 저면에 고정되고, 각도지지바(20)의 하단이 수직바(10)에 회전브라켓(22)으로 회전가능하게 고정되며, 각도지지바(20)는 외부사각바(23)의 내부로 일부가 삽입되어 이동가능하게 고정된 내부이동사각바(24)가 형성되고, 외부사각바(23)와 내부이동사각바(24)에 각각 다수개의 고정 홀(25)이 형성되며, 외부사각바(23)의 고정홀과 내부이동사각바(24)의 고정홀이 일치하는 곳에 고정볼트(26)가 삽입되어 위치를 고정시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 각도조절장치가 구비된 태양광발전장치.
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