KR101380395B1 - 태양열 집광패널의 구동시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상호 이격되어 지지하는 복수개의 지지프레임; 상기 복수개의 지지프레임 상단부에서 x축 및 상기 x축과 직교하는 y축을 중심으로 회동 가능하도록 결합하는 복수개의 수평프레임; 상기 수평프레임의 상측에 배치되고, 솔라 셀이 내장되는 태양열 집광패널; 및 상기 복수개의 수평프레임과 각각 연결되며, 상기 각각의 수평프레임을 x축 방향으로 연동하여 회동시키는 제1회동유닛 및 상기 복수개의 수평프레임과 각각 연결되며, 상기 각각의 수평프레임을 y축 방향으로 연동하여 회동시키는 제2회동유닛을 구비하는 회동장치를 포함하고, 상기 제1회동유닛은 상기 복수개의 수평프레임 하측에 이격되게 배치되는 x축 구동바와, 상기 수평프레임 및 x축 구동바와 각각 회동가능하도록 연결하는 제1연결부와, 상기 수평프레임을 하부에서 지지하며, 상기 수평프레임과 상기 제1연결부를 연결하는 호형상의 지지바와, 상기 x축 구동바의 일단에 설치되어 상기 x축 구동바를 직선왕복운동 시키는 제1실린더를 포함하며, 상기 제2회동유닛은 상기 수평프레임의 하측에 이격되어 상기 수평프레임의 길이방향과 직교하게 배치되는 y축 구동바와, 상기 수평프레임과 y축 구동바를 각각 회동 가능하도록 연결하는 제2연결부와, 상기 y축 구동부의 일단에 설치되어 상기 y축 구동부를 직선운동 시키는 제2실린더를 포함하는 태양열 집광패널의 구동시스템을 제공한다.
본 발명에 의한 태양열 집광패널의 구동시스템은, 태양의 이동경로에 따른 복수개의 집광패널의 회동방향을 수직 및 수평으로 연동하여 조절이 가능하다.

Description

태양열 집광패널의 구동시스템{Drive system of solar cell panel}

본 발명은 태양열 집광패널의 구동시스템에 관한 것으로, 태양의 이동경로에 따른 복수개의 집광패널의 회동방향을 수직 및 수평으로 연동하여 조절이 가능한 태양열 집광패널의 구동시스템에 관한 것이다.

태양열 집광패널은 태양이 동쪽에서 떠올라 서쪽으로 질 때까지 그 이동경로를 추적하며 태양광에 노출이 최적화 되도록 구동시스템에 의해 노출각도가 조절된다.

일반적으로 태양열 집광패널의 하측으로 설치되는 구동시스템에는 일축식과 이축식 구동시스템으로 분리하고, 이는 사용되는 모터의 구동축에 따라 결정된다.

일축식 구동시스템은 중앙축을 중심으로 좌우로 태양열 집광패널을 배열하고 감속기를 포함하는 모터를 이용하여 중심축을 중심으로 좌우 회전하는 방식으로 태양의 고도를 추적하지 않는 단순한 형태로 구성된다.

이축식 구동시스템은 태양열 집광패널의 중앙을 회전모터 또는 감속장치와 연결된 축 상에 설치하고, 태양의 움직임을 따라 좌우로 회전시키며 태양열 집광패널의 노출각도를 조절하는 방식으로 구성된다.

하지만, 상기와 같은 구동시스템은 수평방향인 좌우방향으로 연결된 복수개의 태양열 집광패널을 회전할 수 있도록 구성되고, 수직방향인 고도방향으로의 회전은 연동되지 않아서, 복수개의 태양열 집광패널이 태양광에 대해서 최대 노출각도로 연동하여 회전하는데 어려움이 있었다.

본 발명은 태양열 집광패널의 구동시스템에 관한 것으로, 복수개의 집광패널의 회동방향을 수직 및 수평으로 연동하여 조절이 가능한 태양열 집광패널의 구동시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상호 이격되어 지지하는 복수개의 지지프레임; 상기 복수개의 지지프레임 상단부에서 x축 및 상기 x축과 직교하는 y축을 중심으로 회동 가능하도록 결합하는 복수개의 수평프레임; 상기 수평프레임의 상측에 배치되고, 솔라 셀이 내장되는 태양열 집광패널; 및 상기 복수개의 수평프레임과 각각 연결되며, 상기 각각의 수평프레임을 x축 방향으로 연동하여 회동시키는 제1회동유닛 및 상기 복수개의 수평프레임과 각각 연결되며, 상기 각각의 수평프레임을 y축 방향으로 연동하여 회동시키는 제2회동유닛을 구비하는 회동장치를 포함하고, 상기 제1회동유닛은 상기 복수개의 수평프레임 하측에 이격되게 배치되는 x축 구동바와, 상기 수평프레임 및 x축 구동바와 각각 회동가능하도록 연결하는 제1연결부와, 상기 수평프레임을 하부에서 지지하며, 상기 수평프레임과 상기 제1연결부를 연결하는 호형상의 지지바와, 상기 x축 구동바의 일단에 설치되어 상기 x축 구동바를 직선왕복운동 시키는 제1실린더를 포함하며, 상기 제2회동유닛은 상기 수평프레임의 하측에 이격되어 상기 수평프레임의 길이방향과 직교하게 배치되는 y축 구동바와, 상기 수평프레임과 y축 구동바를 각각 회동 가능하도록 연결하는 제2연결부와, 상기 y축 구동부의 일단에 설치되어 상기 y축 구동부를 직선운동 시키는 제2실린더를 포함하는 태양열 집광패널의 구동시스템을 제공한다.

삭제

상기 제1 연결부는 양 단이 상기 x축 구동바와 수평프레임을 각각 연결하여 구동력을 전달하는 제1 연결바와, 상기 제1 연결바의 일 단에 마련되어, 상기 x축 구동바와 회동 가능하도록 연결되는 제1 힌지와, 상기 제1 연결바의 타 단에 마련되어, 상기 수평프레임이 y축을 중심으로 회전할 수 있도록 결합하고, 상기 수평프레임과 연결바가 회동할 수 있도록 연결되는 제2힌지를 포함할 수 있다.

삭제

상기 y축 구동부는 상기 지지프레임과 수평프레임의 결합부 양측에 나란히 배치되어 상기 복수개의 수평프레임을 각각 연결하도록 연장되는 한 쌍의 y축 구동바와, 상기 한 쌍의 y축 구동바의 각 일 단을 연결하는 연결편; 을 포함할 수 있고, 상기 제2 실린더가 상기 연결편의 중심에 결합되어 상기 y축 구동바를 직선운동 시키고, 상기 y축 구동바의 직선운동에 의해 상기 수평프레임이 y축을 중심으로 회동할 수 있도록 회전력을 제공할 수 있다.

상기 제2연결부는 양 단이 상기 y축 구동바와 수평프레임을 각각 연결하여 구동력을 전달하는 복수개의 제2 연결바와, 상기 복수개의 제2 연결바 일 단에 마련되어, 상기 y축 구동바와 회동 가능하도록 연결하는 제3 힌지와, 상기 복수개의 제2 연결바 타 단에 마련되어, 상기 수평프레임과 회동 가능하도록 연결하는 제4힌지를 포함할 수 있다.

상기 구동시스템은 태양의 이동 경로를 따라 상기 회동유닛을 조절하여 상기 수평프레임의 회동각도를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 태양열 집광패널의 구동시스템은,

태양의 이동경로에 따른 복수개의 집광패널의 회동방향을 수직 및 수평으로 연동하여 조절이 가능하다.

또한, 각각의 집광패널에 개별 구동하는 회동유닛을 설치할 필요가 없기 때문에 비용을 절감하고, 제작시간을 단축할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양열 집광패널의 구동시스템의 전체적인 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 태양열 집광패널의 구동시스템의 사시도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 제1회동유닛의 부분 확대도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 제2회동유닛의 부분 확대도이다.
도 5 는 도 2에 나타낸 제1회동유닛의 작동상태를 나타내는 참고도이다.
도 6은 도 2에 나타낸 제2회동유닛의 작동상태를 나타내는 참고도이다.

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 태양열 집광패널의 구동시스템의 전체적인 사시도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 태양열 집광패널의 구동시스템의 사시도이고, 도 3은 도 1에 나타낸 제1회동유닛의 부분 확대도이며, 도 4는 도 1에 나타낸 제2회동유닛의 부분 확대도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 태양열 집광패널의 구동시스템(100)은 바닥면으로부터 직립하는 복수개의 지지프레임(110), 상기 복수개의 지지프레임(110)의 상측에 결합되는 복수개의 수평프레임(120), 상기 각 수평프레임(120)의 상측으로 설치되는 집광패널(130) 및 상기 집광패널(130)을 태양광의 노출에 대응하여 회동시키는 회동장치(140)를 포함한다.

상기 지지프레임(110)은 주로 주변부에 비하여 지대가 높은 건물의 옥상과 같은 장소에 하나 또는 복수개가 고정 설치되며, 지역에 따라서 또는 태양의 고도에 따라서 측벽에도 설치가 가능하다. 상기 지지프레임(110)은 길이가 긴 형상으로 상측에서 집광패널(130)이 회동시 회동 각도에 의해 바닥면으로부터 간섭받지 않도록 그 높이를 조절하여 설치한다. 또한, 상기 지지프레임(110)은 상기 수평프레임(120)이 회동에 간섭받지 않도록 중앙 하측이 비어있는 복수개의 지지구조 또는 내부에서 상기 수평프레임(120)이 회동할 수 있는 공간부(미도시)를 갖는 구조로 설치할 수 있다.

상기 수평프레임(120)은 상기 지지프레임(110)의 상단부에서 상기 지지프레임(110)의 길이방향에 수직하는 x축 및 상기 x축에 수평방향으로 직교하도록 형성되는 y축을 중심으로 회동 가능하도록 결합된다. 상기 지지프레임(110)과 수평프레임(120)의 연결부분은 x축 및 y축으로 회동 가능하게 결합할 수 있는 예컨대 이중힌지 또는 유니버셜 조인트와 같은 이축방향으로 회동하는 부재가 사용될 수 있다.

상기 수평프레임(120)의 상측에는 상기 수평프레임(120)에 결합되어 태양광을 집광하는 집광패널(130)이 배치된다. 상기 집광패널(130)은 상기 수평프레임(120)이 x축 및 y축으로 회동할 수 있도록 소정간격 이격되어 결합되며, 상기 수평프레임(120)의 길이방향으로 상기 집광패널(130)을 고정할 수 있는 고정편(122)이 구비된다.

상기 집광패널(130)은 내부에 솔라 셀(131)(solar sell)을 포함하여 태양광으로부터 빛에너지를 전기에너지로 변환한다.

상기 회동장치(140)는 상기 수평프레임(120)을 x축 방향으로 회동시키는 제1회동유닛(141) 및 상기 수평프레임(120)을 y축 방향으로 회동시키는 제2회동유닛(151)을 포함한다.

도 3을 참조하면, 상기 제1회동유닛(141)은 상기 수평프레임(120)의 하측에 소정간격을 이격하여 배치되는 x축 구동바(142), 상기 x축 구동바(142)와 수평프레임(120)을 연결하는 제1연결부(143) 및 상기 x축 구동바(142)를 구동하는 제1실린더(144)를 포함한다.

상기 x축 구동바(142)는 상기 집광패널(130)과 상기 수평프레임(120)의 회동각도와 상관없이 수평방향으로 배치된다. 따라서 상기 x축 구동바(142)는 상기 제1실린더(144)의 직선 왕복운동에 의해서 상기 복수개의 수평프레임(120)을 연동하여 x축을 중심으로 회동할 수 있다.

상기 제1연결부(143)는 상기 제1실린더(144)로부터 제공되는 구동력을 전달하는 제1연결바(147), 상기 제1연결바(147)와 상기 수평프레임(120)을 호 형상으로 지지하며 연결하는 지지바(149), 상기 제1연결바(147)의 일단과 상기 x축 구동바(142)가 결합하는 결합부분에 회동 가능하도록 결합되는 제1힌지(148a), 상기 제1연결바(147)의 타단과 상기 지지바(149)를 회동 가능하도록 결합되는 제2힌지(148b)를 포함한다. 상기 x축 구동바(142)는 길이방향으로 연장선상에 배치되는 다수개의 제1연결부(143)와 각각 연결되며, 이에 따라 상기 복수개의 제1연결부에 각각 연결된 복수개의 지지바(149)를 동시에 구동시켜 상기 지지바에 연결된 다수개의 수평프레임(120)을 각각 연동시킨다. 이때 상기 지지바(149)는 상기 수평프레임(120)을 양 단에서 지지하되, 상기 수평프레임(120)이 상기 y축을 중심으로 회동하는데 간섭하지 않도록 상기 지지바(149)의 양 단 내부에 베어링(149a)이 마련된다.

도 4를 참조하면, 상기 제2회동유닛(151)은 상기 수평프레임(120)의 하측에서 상기 수평프레임(120)의 길이방향과 직교하게 배치되는 y축 구동부(152), 상기 y축 구동부(152)와 상기 수평프레임(120)을 연결하는 제2연결부(153) 및 상기 y축 구동부(152)를 구동하는 제2실린더(154)를 포함한다.

상기 y축 구동부(152)는 상기 지지프레임(110)과 수평프레임(120)이 결합하는 부분의 양측에 배치되는 한 쌍의 y축 구동바(155), 상기 한 쌍의 y축 구동바(155) 일단을 각각 연결하는 연결편(156)(도 2 참조)을 포함하고, 상기 연결편(156)의 중심에는 상기 제2실린더(154)가 결합된다. 따라서 상기 y축 구동바(155)는 상기 수평프레임(120)의 회동각도와 상관없이 상기 수평프레임(120)과 수직방향으로 배치되어 피스톤 운동을 하게 된다. 따라서 상기 y축 구동바(155)는 상기 제2실린더(154)의 직선 왕복운동에 의해서 상기 복수개의 수평프레임(120)을 연동하여 y축을 중심으로 회동할 수 있다.

상기 y축 구동부(152)는 상기 x축 구동바(142)의 왕복직선운동에 대해 x축을 중심으로 회동하게 된다. 상기 제2실린더(154)는 상기 y축 구동부(152)의 회동 시 간섭되지 않도록 상기 수평프레임(120)의 회동축의 x축 연장선상에 위치한다.

상기 제2연결부(153)는 상기 수평프레임(120)과 상기 y축 구동바(155)를 연결하는 복수개의 제2연결바(157), 상기 각 제2연결바(157)의 일단에서 상기 y축 구동바(155)와 결합하는 부분에 마련되는 제3힌지(158a), 상기 각 제2연결바(157)의 타단에서 상기 수평프레임(120)과 결합하는 부분에 마련되는 제4힌지(158b)를 포함한다.

상기 제2연결바(157)는 피스톤운동과 같이 일 측으로 인입/인출을 할 수 있도록 형성되어 상기 수평프레임(120)을 중심으로 회동하되 상기 y축 구동바(155)의 높이 변화가 발생하지 않도록 그 길이의 증감이 소정 폭 가능하다. 따라서 상기 제2연결바(157)는 상기 수평프레임(120)으로부터 상기 y축 구동바(155)사이의 높이를 항상 일정하게 유지시켜준다.

상기 태양열 집광패널의 구동시스템(100)은 태양의 이동 경로를 따라 상기 회동장치(140)(도 1 참조)를 조절하여 상기 수평프레임(120)의 회동각도를 자동으로 연동하여 제어하는 제어부(미도시)가 마련될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 상기 태양열 집광패널의 구동시스템(100)의 작동방법에 관해 설명한다.

상기 태양열 집광패널의 구동시스템(100)은 상기 x축 구동바(142)에 연결되어 상기 x축 구동바(142)의 직선왕복운동을 제공받아 복수개의 수평프레임(120)을 x축을 중심으로 각각 회전시키는 제1회동유닛(141)과, 상기 y축 구동바(155)에 연결되어 상기 y축 구동바(155)의 직선왕복운동을 제공받아 복수개의 수평프레임(120)을 y축을 중심으로 각각 회전시키는 제2회동유닛(151)에 의해 작동된다.

도 5 는 도 2에 나타낸 제1회동유닛의 작동상태를 나타내고, 도 6은 도 2에 나타낸 제2회동유닛의 작동상태를 나타낸다.

도 5를 참조하면, 상기 제1실린더(144)에 의해 상기 x축 구동바(142)는 우측으로 이송되고, 상기 제1연결바(147)가 당겨져 상기 수평프레임(120)이 x축을 중심으로 반시계방향으로 소정각도 회동한다. 이때 상기 집광패널(130)은 우상측을 향하도록 배치되며, 상기 x축 구동바(142)의 이송과 상기 집광패널(130)의 회전에 서로 간섭되지 않는 범위 내에서 회동한다. 만약 상기 집광패널(130)이 회동함에 있어, 상기 x축 구동바(142)와 간섭되지 않도록 상기 집광패널(130)의 일부분에 소정 깊이의 홈을 형성한다면, 상기 집광패널(130)의 회동각도는 그 회동 각도범위를 더 크게 할 수 있다.

또한 상기 제1실린더(144)에 의해 상기 x축 구동바(142)가 좌측으로 이송되는 경우, 상기 제1연결바(147)가 좌측으로 밀려 상기 수평프레임(120)이 x축을 중심으로 시계방향으로 소정각도 회동한다. 또한, 지역적인 태양의 고도 차이로 인한 상기 집광패널(130)의 회동각도 범위를 넓히고 싶은 경우, 상기 제1힌지(148a)와 제2힌지(148b) 사이의 간격을 넓혀서 상기 x축을 중심으로 상기 수평프레임(120)이 회동하는 각도 범위를 더 넓힐 수 있다(도 3 참조).

도 6을 참조하면, 상기 제2실린더(154)가 상기 연결편(156)과 결합하고 우측 방향으로 압축되어, 상기 y축 구동바(155)는 우측으로 이송되고, 상기 한 쌍의 제2연결바(157)가 상기 y축 구동바(155)와 함께 당겨지고, 상기 수평프레임(120)은 y축을 중심으로 반시계 방향으로 소정각도 회전한다.

상기 태양열 집광패널(130)의 구동시스템(100)에 따르면 상기 x축 구동바(142)와 y축 구동바(155)에 의해 복수개의 집광패널(130)을 연동하여 그 회동각도를 조절할 수 있고, 각 집광패널(130)에 개별적인 회동장치를(140) 설치할 필요가 없는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 각각의 집광패널(130)을 평면 배열 상태에서 설명했지만, 계단식 배열과 같은 상기 지지프레임(110)의 높이가 다르게 설치되는 경우도 상기 x축 구동바(142)와 y축 구동바(155)를 각각 절곡하여 상기 집광패널(130)의 회동각도를 조절할 수 있음은 물론이다.

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.

100 : 구동시스템 110 : 지지프레임
120 : 수평프레임 130 : 집광패널
140 : 회동장치 141 : 제1회동유닛
151 : 제2회동유닛

Claims (7)

1. 상호 이격되어 지지하는 복수개의 지지프레임;
   상기 복수개의 지지프레임 상단부에서 x축 및 상기 x축과 직교하는 y축을 중심으로 회동 가능하도록 결합하는 복수개의 수평프레임;
   상기 수평프레임의 상측에 배치되고, 솔라 셀이 내장되는 태양열 집광패널; 및
   상기 복수개의 수평프레임과 각각 연결되며, 상기 각각의 수평프레임을 x축 방향으로 연동하여 회동시키는 제1회동유닛 및 상기 복수개의 수평프레임과 각각 연결되며, 상기 각각의 수평프레임을 y축 방향으로 연동하여 회동시키는 제2회동유닛을 구비하는 회동장치를 포함하고,
   상기 제1회동유닛은,
   상기 복수개의 수평프레임 하측에 이격되게 배치되는 x축 구동바와,
   상기 수평프레임 및 x축 구동바와 각각 회동가능하도록 연결하는 제1연결부와,
   상기 수평프레임을 하부에서 지지하며, 상기 수평프레임과 상기 제1연결부를 연결하는 호형상의 지지바와,
   상기 x축 구동바의 일단에 설치되어 상기 x축 구동바를 직선왕복운동 시키는 제1실린더를 포함하며,
   상기 제2회동유닛은,
   상기 수평프레임의 하측에 이격되어 상기 수평프레임의 길이방향과 직교하게 배치되는 y축 구동바와,
   상기 수평프레임과 y축 구동바를 각각 회동 가능하도록 연결하는 제2연결부와,
   상기 y축 구동부의 일단에 설치되어 상기 y축 구동부를 직선운동 시키는 제2실린더를 포함하는 태양열 집광패널의 구동시스템.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 연결부는,
   양 단이 상기 x축 구동바와 수평프레임을 각각 연결하여 구동력을 전달하는 제1 연결바,
   상기 제1 연결바의 일 단에 마련되어, 상기 x축 구동바와 회동 가능하도록 연결되는 제1 힌지,
   상기 제1 연결바의 타 단에 마련되어, 상기 수평프레임이 y축을 중심으로 회전할 수 있도록 결합하고, 상기 수평프레임과 연결바가 회동할 수 있도록 연결되는 제2힌지를 포함하는 태양열 집광패널의 구동시스템.
   
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 y축 구동부는,
   상기 지지프레임과 수평프레임의 결합부 양측에 나란히 배치되어 상기 복수개의 수평프레임을 각각 연결하도록 연장되는 한 쌍의 y축 구동바;
   상기 한 쌍의 y축 구동바의 각 일 단을 연결하는 연결편; 을 포함하고,
   상기 제2 실린더가 상기 연결편의 중심에 결합되어 상기 y축 구동바를 직선운동 시키고, 상기 y축 구동바의 직선운동에 의해 상기 수평프레임이 y축을 중심으로 회동할 수 있도록 회전력을 제공하는 태양열 집광패널의 구동시스템.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제2연결부는,
   양 단이 상기 y축 구동바와 수평프레임을 각각 연결하여 구동력을 전달하는 복수개의 제2 연결바,
   상기 복수개의 제2 연결바 일 단에 마련되어, 상기 y축 구동바와 회동 가능하도록 연결하는 제3 힌지,
   상기 복수개의 제2 연결바 타 단에 마련되어, 상기 수평프레임과 회동 가능하도록 연결하는 제4힌지를 포함하는 태양열 집광패널의 구동시스템.
   
7. 청구항 1, 청구항 3, 청구항 5 및 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
   태양의 이동 경로를 따라 상기 제1회동유닛 및 상기 제2회동유닛을 조절하여 상기 수평프레임의 회동각도를 제어하는 제어부를 더 포함하는 태양열 집광패널의 구동시스템.

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