KR101062885B1 - 태양전지판 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양열을 이용하여 발전을 이룩하는 태양광 발전시스템에 있어서, 태양광을 집광하는 태양전지판을 태양의 이동위치를 따라 효율적으로 구동시키는 장치에 관한 것으로, 태양전지판을 설치할 지지수단의 위에 태양전지판의 회전을 위한 구동모터와 변속기를 설치할 설치대를 회전가능하게 설치하고, 설치대의 내부에서 아래로 돌출되는 변속기 축을 지지수단에 고정시킴으로써 모터의 구동이 이루어지면 모터와 지지판이 설치된 설치대 자체가 회전토록 함으로써 동력전달을 위한 구성이 매우 간단하게 구비되도록 함을 특징으로 한다.

솔라 시스템, 태양전지, 태양광발전, 구동장치, 자체회전

Description

태양전지판 구동장치{Solar panel running gear}

본 발명은 태양열을 이용하여 발전을 이룩하는 태양광 발전시스템에 있어서, 태양광을 집광하는 태양전지판을 태양의 이동위치를 따라 효율적으로 구동시키는 장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 태양열 에너지를 생활에 이용하는 수단으로 종래 태양열을 이용하여 온수를 가열하는 기초적인 차원을 넘어 태양열을 이용한 발전으로 이어져 태양이 잘 비치는 시간 동안 상전을 대체하여 가정용 전원으로 사용하였으며, 근래에는 점차 그 효율성이 높아져 자체적인 필요 전원의 사용은 물론이고 잉여 전원을 송전업체(한전)에 역 송전하여 전기료는 낮추거나 도리어 송전료 수입을 올리는 단계까지 발전하였다.

이러한 태양열을 이용한 발전과정에서 중요한 과제의 하나는 태양전지판에 태양광이 직각으로 조사되어야 최대한의 효율을 얻을 수 있는바, 지구의 자전과 공전에 의해 태양이 항시 고정된 위치에 있지 아니하고 그 위치가 변화하므로 이러한 이동하는 태양으로부터 태양전지판이 얼마나 효율적으로 태양열을 흡수하는가 이다.

이에 대한 대비책으로 태양전지판을 기계적인 수단을 통해 전지판을 일정한 속도로 구동을 시켜 태양이 이동하는 방향을 따라 움직이게 하는 수단이 제안되고 있고, 근래에는 센서를 이용하여 자동으로 태양의 위치를 추적하고 이에 따라 태양전지판을 구동시키는 기술이 개발되고 있다.

그러나 자동으로 태양의 위치를 추적하는 기술의 경우에는 그 비용이 고가이고 매우 구성이 복잡하여 대용량의 태양열 발전시스템이 아니면 발전으로 얻을 수 있는 이득에 비하여 설치나 유지보수 비용이 초과하므로 비효율적이라 할 수 있는 것이다.

또한, 기계적인 수단을 통해 태양전지판을 구동시키는 종래 장치들은 그 구성이 복잡하고 무게가 무거워 전원의 소모가 심하고, 구조 또한 간단하지 못하여 소음과 고장이 잦고 유지보수에 많은 시간과 비용이 소모되는 단점이 있으며, 태양전지판의 구동에 동력이 과도하게 소요되어 태양전지로 인해 얻는 비용에 비하여 효율이 매우 낮은 문제도 있었다.

상기한 문제점을 감안하여 안출한 본 발명은 매우 간단한 구성으로 태양전지판 구동장치를 구성함으로써 비용이 저렴하게 제조가 가능하면서 동력의 소모를 최소화하여 태양전지를 이용한 발전의 효율성을 증대시키며, 유지관리와 보수도 용이하게 하고 매우 효율적으로 태양열을 수집하고 발전하는데 큰 도움이 되도록 함을 목적으로 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 태양전지판을 설치할 지지수단의 위에 태양전지판의 회전을 위한 구동모터와 변속기를 설치할 설치대를 회전가능하게 설치하고, 설치대의 내부에서 아래로 돌출되는 변속기 축을 지지수단에 고정시킴으로써 모터의 구동이 이루어지면 모터와 지지판이 설치된 설치대 자체가 회전토록 함으로써 동력전달을 위한 구성이 매우 간단하게 구비되도록 하며, 태양전지판의 후단부에는 태양전지판의 각도를 조절할 수 있는 실린더를 설치대를 이용하여 설치함으로써 실린더가 회전하는 태양전지판과 동시에 회전하면서 각도를 조절하는 기능을 갖도록 구성함을 특징으로 하는 것이다.

이러한 본 발명에 의하면 매우 간단한 구성과 비용으로 효율적으로 작동할 수 있는 구동장치를 제공하게 됨으로써 근래 발전효율이 크게 상승하고 있는 태양광발전 기술과 더불어 태양열 발전을 확대하여 각 가정이나 산업체 등의 경제성을 크게 제고시킬 수 있게 되고, 나아가 태양광 발전의 비율을 향상시켜 국가적인 산업 효율성의 발전과 환경보호에도 일조할 수 있게 되는 매우 유용한 발명인 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 구성실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 의한 구동장치의 정면도, 도 2는 측면도, 도 3은 도 2의 A-A선 단면도, 도 4는 도 2의 요부 상세도, 도 5는 요부 분해 사시도, 도 6은 본 고안의 작용상태 사시도이다.

본 발명의 구동장치는 지면이나 건축물의 상단에 고정되는 지지수단(1)을 통하여 지지되도록 구성되는데, 지지수단(1)의 상단에 받침면(2)을 마련한다.

받침면(2)의 상부에는 설치대(10)를 구성하는데, 설치대(10)는 밀폐되는 상자형으로 구성하고 설치대(10)의 내부에 동력발생에 필요한 모터(11)와 변속기(12)를 설치하며, 변속기(12)의 축(12')을 설치대(10)의 아래로 돌출시킨 다음 축(12')이 받침면(2)과 일체가 되도록 결합수단(13)으로 결합함으로써 모터(11)가 구동되면 변속기(12)의 축(12')이 고정되어 회전하지 못하므로 모터(11)와 변속기(12)가 설치된 설치대(10)가 축(12')이 회전하려는 반대 방향으로 회전토록 구성한 것이다.

받침면(2)과 설치대(10)의 사이에는 설치대(10)의 회전이 원활하도록 회전가이드수단(20)을 구성한다.

회전가이드수단(20)의 구체적인 예의 하나로는 볼트랜스퍼를 원형으로 배열하는 것이다.

이와 같은 설치대(10)의 상부에 지지프레임(30)을 고정시키고 설치대(10)의 하단에서 지지프레임(30)의 저면 까지 경사지게 보조 경사대(60)를 구성하였다.
지지프레임(30)의 상부에 2개 이상의 힌지(31)를 구성한 다음 힌지(31)에 가로세로로 역어진 상태로 태양전지판(100)을 고정시키는 고정대(40)를 설치함으로써 고정대(40)가 힌지부(31)를 중심으로 젖혀질 수 있도록 구성된 것이다.

상기 힌지부(31)는 고정대(40)를 태양이 비치는 한쪽으로만 젖히면 되므로 지지프레임(30)의 중심에 아니라 일측으로 치우친 위치에 형성되도록 함이 유리하다.

그리고 설치대(10)의 후단으로는 지지봉(14)을 돌출시킨 다음 지지봉(14)의 끝단에 실린더(50)를 유동가능하게 설치한 다음 실린더(50)의 로드(51) 선단을 고정대(40)에 연결한 것이다.

상기에서 실린더(50)의 몸체를 지지봉(14)의 끝단에 설치하는 것과 로드(51)를 고정대(40)에 설치함에 있어서는 힌지 방식으로 구성하여 유동이 가능하도록 하여야 한다.

상기 실린더(50)는 고정대(40)의 작동각도나 태양전지판(100)의 크기 등을 감안하여 작동 거리가 클 때는 다단으로 길이를 길게 연장할 수 있는 형태의 실린더 또는 이와 유사한 형태의 기능을 하는 기계기구를 사용하는 것이 적절하다.

이러한 구성으로 된 본 발명의 작용을 살펴본다.

본 발명에 의한 구동장치는 태양의 이동 방향을 따라 움직이게 되므로 동서방향으로 움직이는 구동과 상하방향으로 각도가 움직이는 구동이 동시에 일어나게 된다.

즉, 아침에 작동을 시작할 때는 태양전지판(10)이 설치되는 고정대(40)가 동쪽 해뜬 방향을 향하면서 각도는 수직에 가깝게 세워진 상태가 되어야 태양광을 직각에 가깝게 수집할 수 있을 것이고, 이후 시간이 흘러 정오가 가까워질수록 고정대(40)의 각도는 점차 수평에 가깝게 변화하면서 방향은 남쪽을 향하게 되는 것이다.

이후 일몰시간이 가까워지면서 다시 상하각도는 점차 수직에 가깝게 변화하고 방향은 점차 서쪽을 향하게 되는 것이다. 일몰 후에는 최초 일출시의 방향으로 복귀한 다음 일출시까지 작동이 중지되는 것이다.

이러한 전체적인 작동 시간과 방향, 그리고 계절에 따라 변하는 태양의 위치변화에 따른 각도의 차이 등은 과학적인 데이터에 의해 미리 계산되고 프로그램에 의해 자동으로 실행되도록 함은 당연한 것이다.

구체적으로 좌우방향의 구동을 살펴보면, 모터(11)의 구동에 의해 그 회전력이 변속기(12)에 전달되고 다시 감속된 상태로 축(12')을 통해 출력되는데, 본 발명에 의하면 축(12')이 설치대(10)에 고정된 상태이므로 축(12')은 회전되지 못하고 모터(11)와 변속기(12)가 설치된 설치대(10) 전체가 회전하게 되는 것이고 결국 고정대(40)에 설치된 태양전지판(100)이 수평방향으로 구동하게 된다.

이러한 구성과 작용에 의해 태양전지판(100)의 좌우방향 구동이 매우 간단한 구성으로 이루어질 수 있는 것이고, 동력의 전달을 위한 구성이 필요없이 자체적인 구성만으로 회전이 이루어지므로 소음도 적고 동력의 소모도 최소화하게 되는 것이다.
또한 태양전지판(100)의 최대한 아랫부분 근접한 위치에 동력을 위한 모터가 설치되므로 태양전지판(100)에 의해 발생된 전원을 최대한 근거리에서 간단한 구성으로 전달받을 수 있는 장점이 있다.
아울러 설치대(10)가 밀폐되는 상자형으로 구성되므로 모터와 변속기를 단정하게 설치할 수 있고 태양전지판(100)의 아래에서 비와 태양빛을 피할 수 있는 장점도 있다.

회전가이드수단(20)은 설치대(10)가 균형을 유지하면서 원활한 회전이 이루어지고 태양전지판(100)과 고정대(40) 전체의 무게를 분산하여 받침면(2)에 전달하는 효과를 갖는다.
그리고 보조경사대(60)에 의해 지지프레임(30)의 회전작용을 원활하게 하면서 하중을 분산시키는 기능도 갖는다.

태양전지판(100)의 상하 구동을 구성과 작용에 대하여 살펴보면, 고정대(40)가 설치대(10)위의 지지프레임(30)에 설치되고 힌지(31)에 의해 고정대(40)가 설치됨으로 실린더(50)의 작용으로 힌지(31)를 중심으로 고정대(40)가 젖혀지게 되는 것으로, 실린더(50)가 설치대(10)에 고정된 지지봉(14)에 설치됨으로 인하여 실린더(50)가 자체도 별도로 이동하는 구성이 필요 없이 설치대(10) 및 고정대(40)와 함께 이동을 하면서 동시에 고정대(40)를 세우거나 눕히는 작용을 하는 것으로서, 동력의 소모를 최소화하면서 매우 효율적으로 사용을 할 수 있는 것이고, 구성이 최대한 간단하게 구성되는 효과도 있게 된다.

전체적으로도 본 발명은 매우 단정하고 간단한 구성으로 태양전지판이 효율적으로 태양열을 수집할 수 있도록 구성된 것이고, 구동을 위한 장치가 간단하면서 효율적으로 동력을 사용하여 구동되므로 동력의 소모를 최소화할 수 있는 것이다.

도 1은 본 고안에 의한 구동장치의 정면도

도 2는 본 고안에 의한 구동장치의 측면도

도 3은 도 2의 A-A선 단면도

도 4는 도 2의 요부 상세도

도 5는 본 고안의 요부 분해 사시도

도 6은 본 고안의 작용상태 사시도

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

1: 지지수단 2: 받침면

10: 설치대 11: 모터

12: 변속기 12': 축

13: 결합수단 14: 지지봉

20: 회전가이드수단 30: 지지프레임

31: 힌지 40: 고정대

50: 실린더 51: 로드

100: 태양전지판

Claims (2)

1. 지지수단(1)의 상단의 받침면(2) 위에 설치되어 설치대(10)의 회전이 원활하도록 설치되는 회전가이드수단(20)과,

   회전가이드수단(20)에 안착되어 자체가 회전하고 밀폐되는 상자형으로 구성되는 설치대(10)와,

   설치대(10)의 내부에 설치되는 모터(11)와, 축(12')이 설치대의 바닥면 아래로 돌출되도록 설치되는 변속기(12)와,

   설치대(10)의 아래 방향으로 돌출되는 변속기(12)의 축(12')이 받침면(2)과 일체가 되도록 결합하여 모터(11) 구동시 설치대(10)가 회전되도록 하는 결합수단(13)과,

   설치대(10)의 상부에 고정되어 설치대와 동시에 회전하는 지지프레임(30)과,

   설치대(10)의 하단에서 지지프레임(30)의 저면까지 경사지게 연결된 보조경사대(60)와,

   지지프레임(30)의 상부에 고정대(40)를 설치하기 위해 지지프레임(30)의 일측으로 치우친 위치에 설치되는 2개 이상의 힌지(31)와

   상기 힌지(31)를 중심으로 젖혀질 수 있도록 설치된 고정대(40)와,

   고정대(40)의 상면에 설치되는 태양전지판(100)과,

   설치대(10)의 후단으로는 돌출되어 실린더(50)를 설치하기 위한 지지봉(14)과,

   지지봉(14)의 끝단에 유동가능하도록 설치되고 로드 선단에 고정대(40)를 유동가능하게 설치하는 실린더(50)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 태양전지판 구동장치.
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