KR102131811B1 - 태양 전지 모듈 및 이를 포함하는 태양광 발전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 실시예에 따른 태양 전지 모듈은, 태양 전지 패널; 상기 태양 전지 패널의 외곽부에 위치하며, 고정 홀을 구비하는 프레임; 및 상기 고정 홀에 결합되며, 측면에 체결 공구에 맞물리는 맞물림 부재가 형성되는 제1 체결 부재를 포함한다.

Description

태양 전지 모듈 및 이를 포함하는 태양광 발전 장치{SOLAR CELL MODULE AND PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 태양 전지 모듈 및 이를 포함하는 태양광 발전 장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게는, 결합 구조를 개선한 태양 전지 모듈 및 이를 포함하는 태양광 발전 장치에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양 전지는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다.
복수의 태양 전지를 구비하는 태양 전지 모듈을 가대 등에 고정하여 태양광 발전 장치를 형성한다. 종래에는 가대에 복수 개의 홀을 뚫고, 태양 전지 모듈에도 복수 개의 홀을 뚫고, 이 홀들을 얼라인(align)한다. 그 상태에서, 가대의 외측에서 하나의 체결 부재를 위치시키고 가대의 내측(태양 전지 모듈과 지지 부재의 사이)에 다른 체결 부재를 위치시킨 상태에서 이들을 서로 조립하는 것에 의하여, 태양 전지 모듈과 가대를 고정하였다.
그런데 이러한 공정에서는 체결 부재들이 모두 개별적으로 위치하므로 작업자가 하나의 체결 부재는 가대의 외측에 위치시키고 다른 하나의 체결 부재는 가대의 내측에 위치시켜서 조립 공정을 수행하여야 하므로 조립이 어렵다. 이에 따라 태양 전지 모듈을 가대에 결합하는 시간 및 비용이 커지게 된다. 또한, 태양 전지 모듈과 가대의 결합 이후에 외부에서 충격이 가해지거나 지속적인 진동이 가해지면 체결 부재들이 쉽게 풀릴 수 있다. 그러면, 태양 전지 모듈이 파손되거나, 또는 태양 전지 모듈의 발전량이 저하될 수 있다.
본 실시예는 결합 공정을 단순화하고 결합 안정성을 향상하여 광전변환 효율 및 안정성을 향상할 수 있는 태양 전지 모듈 및 이를 포함하는 태양광 발전 장치를 제공하고자 한다.
또한, 평상 시에는 결합 구조가 잘 풀리지 않도록 하면서도 필요한 경우에는 결합 구조를 쉽게 풀 수 있는 태양 전지 모듈 및 이를 포함하는 태양광 발전 장치를 제공하고자 한다.
본 실시예에 따른 태양 전지 모듈은, 태양 전지 패널; 상기 태양 전지 패널의 외곽부에 위치하며, 고정 홀을 구비하는 프레임; 및 상기 고정 홀에 결합되며, 측면에 체결 공구에 맞물리는 맞물림 부재가 형성되는 제1 체결 부재를 포함한다.
본 실시예에 따른 태양광 발전 장치는, 태양 전지 패널과, 상기 태양 전지 패널의 외곽부에 위치하며, 제1 고정 홀을 구비하는 프레임을 포함하는 태양 전지 모듈; 상기 태양 전지 모듈을 지지하는 지지 부재; 및 상기 태양 전지 모듈과 상기 지지 부재를 고정하는 체결 부재를 포함한다. 상기 체결 부재는, 상기 제1 고정 홀에 결합되며, 측면에 체결 공구에 맞물리는 맞물림 부재가 형성되는 제1 체결 부재; 및 상기 지지 부재에 연결되며 상기 제1 체결 부재에 고정되는 제2 체결 부재를 포함한다.
본 실시예에서는 프레임에 제1 체결 부재가 결합(일례로, 일체로 고정)되어 있어, 태양 전지 모듈에 지지 부재를 놓고 제2 체결 부재를 제1 체결 부재에 체결하는 단순한 공정에 의하여 태양 전지 모듈을 지지 부재에 고정할 수 있다. 이때, 제1 체결 부재가 리벳 방식에 의하여 탈착 불가능하게 고정되어 있으므로 단순한 공정에 의하여 고정 안정성을 좀더 향상할 수 있다. 즉, 별도의 접착제 등을 사용하는 경우에 비하여 안정성이 높아지고 제조 비용이 절감될 수 있다.
제1 체결 부재로 풀림 방지 너트를 사용하여 태양 전지 모듈의 파손 또는 발전량 감소를 방지할 수 있다. 따라서, 태양광 발전 장치의 안정성 및 효율을 향상할 수 있다. 제1 체결 부재로 사용하는 풀림 방지 너트는 복수 회수로 풀었다 조였다 할 수 있으므로, 지지 부재로부터 태양 전지 모듈을 분해한 후에 재조립할 수 있도록 한다. 이때, 제1 체결 부재에 맞물림 부재를 형성하여 필요한 경우에는 제1 및 제2 체결 부재의 분리가 쉽게 이루어질 수 있도록 할 수 있으며, 도난 문제를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전 장치를 도시한 후면 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈에서 제1 체결 부재를 리벳 방식에 의하여 일체로 결합하는 방법을 도시한 부분 단면도들이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈 및 태양광 발전 장치에 적용될 수 있는 제1 체결 부재의 너트 부분 및/또는 연결 부분을 도시한 도면들이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈 및 태양광 발전 장치에 적용될 수 있는 제1 체결 부재와 제2 체결 부재를 체결하는 공정을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈 및 태양광 발전 장치에 적용될 수 있는 제1 체결 부재와 제2 체결 부재를 분리하는 공정을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전 장치에 적용될 있는 제1 체결 부재의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전 장치에 적용될 있는 제1 체결 부재용 제1 체결 공구를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양광 발전 장치에 적용될 수 있는 체결 부재의 확대도이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈에서 제1 체결 부재를 리벳 방식에 의하여 일체로 결합하는 방법을 도시한 부분 단면도들이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 위치하는 경우도 포함한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 위치하지 않는 것을 의미한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전 장치용 지지 프레임 및 이를 포함하는 태양광 발전 장치를 좀더 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전 장치를 도시한 후면 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 태양광 발전 장치(100)는, 태양 전지 모듈(10)과, 체결 부재(30)에 의하여 태양 전지 모듈(10)이 고정되는 지지 부재(20)를 포함한다. 본 실시예에서 체결 부재(30)는, 태양 전지 모듈(10)에 일체로 고정된 제1 체결 부재(32)와, 태양 전지 모듈(10)과 지지 부재(20)를 관통하여 제1 체결 부재(32)에 결합 고정되는 제2 체결 부재(34)를 포함한다. 이를 좀더 상세하게 설명한다.
태양 전지 모듈(10)은 적어도 하나의 태양 전지를 포함하는 태양 전지 패널(12)을 포함할 수 있다. 도면에서 자세히 도시하지는 않았지만, 태양 전지 패널(12)은 적어도 하나의 태양 전지를 밀봉하는 실링재와, 태양 전지를 보호하는 기판 등을 포함할 수 있다.
일례로, 태양 전지는 실리콘 태양 전지, 염료 감응 태양 전지, 화합물 반도체 태양전지, 탠덤형 태양 전지, 박막 태양 전지 등일 수 있다. 실링재는 태양 전지에 악영향을 미칠 수 있는 수분이나 산소 등을 차단하는 역할을 하는 것으로 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 일례로, 실링재는 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA) 필름일 수 있다. 기판은 외부의 충격으로부터 태양 전지들을 보호하는 역할을 하며, 수광면 쪽에 위치하는 기판은 수광면에 위치하므로 광 투광성이 우수할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 종류 및 방식의 태양 전지가 적용될 수 있으며 이를 결합하는 다양한 방식이 적용될 수 있다.
이렇게 다양한 층으로 구성된 태양 전지 패널(12)을 안정적으로 고정하기 위하여 태양 전지 패널(12)의 외곽부를 감싸는 프레임(14)이 위치할 수 있다. 도면에서는 프레임(14)이 태양 전지 패널(12)의 외곽부 전체를 감싸는 것으로 도시되어 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 프레임(14)이 태양 전지 패널(12)의 일부만을 감싸는 등 다양한 변형이 가능하다.
본 실시예에서 프레임(14)은, 태양 전지 패널(12)의 적어도 일부가 삽입되는 제1 프레임부(141)과, 제1 프레임부(141)로부터 외부를 향해 연장되는 제2 프레임부(142)를 포함할 수 있다.
좀더 구체적으로 제1 프레임(141)에서는, 태양 전지 패널(12)의 수광면에 위치한 부분(141a), 태양 전지 패널(12)의 측면에 위치한 부분(141b), 태양 전지 패널(12)의 후면에 위치한 부분(141c)이 서로 연결되어, 이 내부에 태양 전지 패널(12)의 외곽부가 위치하도록 할 수 있다. 일례로, 제1 프레임(141)은 "ㄷ"자 형상 또는 "U"자 형상을 가질 수 있다. 제2 프레임부(142)는, 제1 프레임부(141)부터 후면 방향으로 연장되는 수직부(142a)과, 수직부(142a)로부터 절곡 연장되어 태양 전지 패널(12)의 후면과 일정 간격을 두고 평행하게 형성되는 평행부(142b)을 구비할 수 있다. 일례로, 제2 프레임(142)은 "L"자 형상을 가질 수 있다. 그러나 프레임(14)의 형상은 다양하게 변형될 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 프레임(14)은 다양한 방법으로 태양 전지 패널(12)에 고정될 수 있다. 일례로, 태양 전지 패널(12)의 외곽부를 이루는 부분을 탄성을 가지는 부분(일례로, 탄성을 가지는 테이프)으로 형성하여, 이 탄성을 가지는 부분을 이용하여 제1 프레임(141) 내에 태양 전지 패널(12)을 삽입할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 프레임(14)를 구성하는 부분들을 태양 전지 패널(12)의 외곽부에 각기 조립하는 등 다양한 변형이 가능하다.
태양 전지 모듈(10)은 체결 부재(30)에 의하여 지지 부재(20)(일명 "가대")에 고정된다. 본 실시예에서는 지지 부재(20)는 내부가 메워진 바(bar) 형상을 가지며, 태양 전지 모듈(10)의 장변부에 복수 개 위치하도록 위치하는 것을 예시로 제시하였다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같이, 바 형상의 지지 부재(20)가 각 태양 전지 모듈(10)에 상부에 하나, 하부에 하나 위치하여, 지지 부재(20)가 각 태양 전지 모듈(10)에 장변부에 두 개 대응되도록 하는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 지지 부재(20)가 내부의 빈 공간을 가지는 사각형의 형상을 가지거나, "I"자 형상 또는 "II"자 형상의 단면을 가질 수 있다. 이 외에도 지지 부재(20)는 다양한 형상을 가질 수 있다.
지지 부재(20)와 태양 전지 모듈(10)의 평행부(142b)가 겹쳐지는 부분에 체결 부재(30)가 위치하여 지지 부재(20)에 태양 전지 모듈(10)을 고정한다. 본 실시예의 체결 부재(30)는 서로 체결되는 제1 체결 부재(32) 및 제2 체결 부재(34)를 포함한다. 이때, 제1 체결 부재(32)는 태양 전지 모듈(10)에 결합되어 있고, 제2 체결 부재(34)는 지지 부재(20)에 연결되면서 제1 체결 부재(32)에 체결된다. 이 외에 체결력을 좀더 향상하기 위하여 체결 보조재(36)를 더 포함할 수 있다.
좀더 상세하게는, 제2 프레임부(142)의 평행부(142b)에는 지지 부재(20)와 겹쳐지는 위치에서 제1 고정 홀(144)이 형성되고, 제1 고정 홀(144)에 제1 체결 부재(32)가 결합된다. 이와 같이 태양 전지 모듈(10)과 지지 부재(20)의 결합을 위한 체결 부재(30) 중 일부인 제1 체결 부재(32)가 태양 전지 패널(12)로부터 이격된 제2 프레임부(142)의 평행부(142a)에 위치한다. 이에 의하여 태양 전지 패널(12)에 접촉하여 체결 부재(30)를 설치할 경우에 태양 전지 패널(12)에 가해질 수 있는 충격 또는 손상 등을 방지할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 프레임(14)의 형상에 따라 제1 체결 부재(32)의 위치가 달라질 수도 있다.
본 실시예에서 제1 체결 부재(32)는, 일례로, 내부에 나사산(32a)이 형성되는 너트(nut)일 수 있다. 좀더 상세하게는, 제1 체결 부재(32)는 내부에 나사산(32a)이 형성되며 외부의 충격에도 풀리지 않도록 형성된 풀림 방지 너트일 수 있다.
이때, 풀림 방지 너트로 구성되는 제1 체결 부재(32)는 평행부(142b) 상에 리벳 방식에 의하여 일체로 결합된다. 즉, 제1 체결 부재(32)는 다른 부재들을 용접하거나 서로 접합한 부분 없이 전체적으로 동일한 물질로 이루어진 일체의 구조를 가진다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하여, 제1 체결 부재(32)를 리벳 방식에 의하여 평행부(142b)에 일체로 결합하는 방법과, 이에 의한 제1 체결 부재(32)의 구조를 상세하게 설명한다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈에서 제1 체결 부재를 리벳 방식에 의하여 일체로 결합하는 방법을 도시한 부분 단면도들이다.
먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이, 제1 고정 홀(144)을 구비하는 평행부(142b)를 포함하는 프레임(도 2의 참조부호 140, 이하 동일)을 준비한다. 제1 고정 홀(144)은 프레임(140)이 형성된 후에 천공 공정(일례로, 프레스를 이용한 천공 공정) 등에 의하여 형성된 것일 수도 있고, 프레임(140)을 형성하는 공정에서 함께 형성된 것일 수 있다.
이어서, 도 3b에 도시한 바와 같이, 너트 부분(322)과 연장 부분(328)을 포함하는 너트부(320)를 준비하여, 너트부(320)의 연장 부분(328)을 제1 고정 홀(144) 내에 위치시킨다. 너트 부분(322)은 제1 고정 홀(144)보다 큰 면적을 가지고, 연장 부분(328)은 제1 고정 홀(144)과 유사하거나 제1 고정 홀(144)보다 작은 면적을 가지게 된다. 이에 따라 연장 부분(328)이 제1 고정 홀(144) 내부에 쉽게 삽입되면서, 너트 부분(322)에 의하여 일측의 고정이 잘 이루어질 수 있도록 할 수 있다.
너트 부분(322)과 연장 부분(328)의 내부에는 나사산(32a)이 형성되어 있다. 그리고 평행부(142b)의 두께(T1)보다 연장 부분(328)의 길이(T2)가 더 길게 형성되어 연장 부분(328)이 평행부(142b)를 관통하여 외부로 돌출된다.
연장 부분(328) 중 제1 고정 홀(144) 내에 위치한 부분에만 나사산(32a)이 형성되고, 평행부(142b)의 외부로 돌출된 부분에는 나사산(32a)이 형성되지 않을 수 있다. 이는 이후에 리벳 부분(도 3c의 참조부호 326)을 형성할 때 압력이 균일하게 가해질 수 있도록 한 것이나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 연장 부분(328) 내부 전체에 나사산(32a)이 형성될 수도 있고, 이 외에도 다양한 변형이 가능하다.
이어서, 너트 부분(322)을 평행부(142b)의 일측(도면의 상측)에 밀착한 상태에서, 평행부(142b)의 타측(도면의 하측)으로부터 외부로 돌출된 연장 부분(도 3b의 참조부호 328, 이하 동일)에 압력을 가한다. 압력을 가하는 방법으로는 다양한 방법이 사용될 수 있으며, 일례로, 프레스 방법이 사용될 수 있다. 그러면, 연장 부분(328) 중에 외부로 돌출된 부분이 평행부(142b)의 타측에 밀착되면서 리벳 부분(326)을 형성한다.
이에 따라, 제1 체결 부재(32)는 프레임(14)(좀더 정확하게는, 평행부(142b))의 일측에 밀착되도록 위치하는 너트 부분(322)과, 너트 부분(322)으로부터 연장되며 제1 고정 홀(144) 내에 위치하는 연결 부분(324)과, 연결 부분(326)으로부터 연장되며 프레임(14)(좀더 정확하게는, 평행부(142b))의 타측에 밀착하도록 위치하는 리벳 부분(326)을 구비하게 된다. 따라서, 너트 부분(322)과 리벳 부분(326) 사이에 평행부(142b)가 위치하게 되므로 제1 체결 부재(32)가 탈착 불가능하게 프레임(14)(좀더 정확하게는, 평행부(142b))에 일체로 결합하게 된다.
이때, 평행부(142b)의 길이(T1)에 대한 리벳 부분(326)의 길이(T3)의 비율(T3/T1)은 0.6 내지 1.5일 수 있다. 상기 비율(T3/T1)이 0.6 미만이면 리벳 부분(326)의 길이(T3)가 짧아져서 제1 체결 부재(322)가 안정적으로 평행부(142b)에 고정되기 어려울 수 있다. 상기 비율(T3/T1)이 1.5를 초과하면, 리벳 부분(326)의 길이(T3)가 길어져서 리벳 방식에 의하여 리벳 부분(326)을 형성하는 데 어려움이 있고 재료 사용이 증가하여 단가가 높아질 수 있다. 제1 체결 부재(322)의 고정 안정성 및 단가 저감 등을 좀더 고려하면, 상기 비율(T3/T1)은 0.8 내지 1.2(일례로, 0.8 내지 1.2)일 수 있다. 그러나 이러한 수치가 절대적인 것은 아니며 필요한 경우에는 상술한 비율(T3/T1)이 변화할 수도 있다.
위에서 언급한 바와 같이 본 실시예의 제1 체결 부재(322)는 풀림 방지 너트일 수 있다. 즉, 제1 체결 부재(322)는 풀림을 방지할 수 있는 기능을 구비한 너트일 수 있다. 이러한 풀림 방지 너트로는 다양한 방식이 적용될 수 있다.
예를 들어, 풀림 방지 너트로는 나사산(32a)을 일부 변형시켜 나사가 조여질 때 변형된 나사산(32a)이 다시 원래대로 복원되면서 그 마찰력을 증대시켜 풀림을 방지하는 나사 변형 방식, 너트 부분(322)이 두 개의 부분을 포함하는 더블 너트 방식, 별도의 부재를 삽입하여 그 물질이 변형되면서 마찰 증대가 이루어져 풀림을 방지하는 보조재 삽입 방식, 또는 분할핀 등을 이용하여 너트의 회전을 방지하는 고정 방식 등을 사용할 수 있다. 다양한 방식의 풀림 방지 너트를 도 4a 내지 도 4f를 참조하여 상세하게 설명한다. 도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈 및 태양광 발전 장치에 적용될 수 있는 제1 체결 부재의 너트 부분 및/또는 연결 부분을 도시한 도면들이다. 도 4a 내지 도 4f에서는 간단한 설명을 위하여 너트 부분(322)만을 도시하거나, 또는 너트 부분(322)과 연결 부분(324)의 일부 또는 전부를 도시하였다.
도 4a를 참조하면, 평면 상에서 나사산(32a)의 동일한 각도(일례로, 120도)에 위치한 부분(일례로, 세 부분)을 국부적으로 변형시켜 풀림을 방지하는 방법을 사용할 수 있다. 다른 예로, 도 4b에 도시한 바와 같이, 나사산(32a)의 내부에 작은 홈(32b)을 내고 너트 부분(322)을 안으로 변형하여 조이면 벌어지지 않으려는 힘에 의하여 풀림을 방지할 수 있다. 또 다른 예로, 도 4c에 도시한 바와 같이, 동일한 각도(일례로, 120도)에 위치한 부분(일례로, 세 부분)이 다른 부분보다 돌출되도록 전체적으로 넓게 눌러서 변형시켜서 풀림 방지를 하는 방법을 사용할 수 있다. 그 외에도 다양한 나사 변형 방식의 풀림 방지 너트가 적용될 수 있다.
또는, 도 4d에 도시한 바와 같이, 더블 너트 방식으로 상부 접동면을 편심 가공한 하부 너트(322a)와, 정중앙 가공을 한 상부 너트(322b)를 결합시켜 쐐기의 원리에 의하여 풀림을 방지할 수 있다.
또는, 도 4e에 도시한 바와 같이, 나사산(32a) 내부에 수지 인서트(32c)를 삽입하여 두어 풀림 방지를 하는 방법, 또는, 도 4f에 도시한 바와 같이, 나사산(32a) 내부에 판 스프링(32d)을 넣어 나사 부분(322)의 판 스프링(32d)이 변형되면서 나사산(32a)을 눌러 풀림을 방지하는 방법 등이 있다.
그 외에도 다양한 방식의 풀림 방지 너트가 제1 체결 부재(32)로 사용될 수 있다.
이때, 보조재 삽입 방식 등은 별도의 부재가 필요하여 부품의 개수가 많아지고 공정이 복잡해지는 경향이 있다. 이에 따라 나사 변형 방식 또는 더블 너트 방식을 사용하면 부품의 개수를 줄여 단가를 낮추고 공정이 복잡해지는 것을 방지할 수 있다. 본 실시예의 제1 체결 부재(32)으로는 나사 변형 방식 또는 더블 너트 방식 등을 이용하여 복수 횟수(일례로, 5회 이상)으로 풀었다 조였다 할 수 있는 풀림 방지 너트를 사용할 수 있다.
이때, 본 실시예에서는 너트 부분(322)의 측면에 적어도 하나의 맞물림 부재(31)가 형성된다. 여기서, 맞물림 부재(31)라 함은 제1 체결 부재(32)로부터 제2 체결 부재(34)를 분리하기 위하여 풀 때 제1 체결 부재(32)를 잡는 제1 체결 공구(도 5b의 참조부호 220, 이하 동일)의 일부에 맞물리는 부분을 의미한다. 이에 의하여 제1 체결 부재(32)가 풀림 방지 너트로 구성되어도 필요한 경우에는 제2 체결 부재(34)를 제1 체결 부재(32)로부터 쉽게 분리할 수 있다. 또한, 일반적인 공구로는 본 실시예의 제1 체결 부재(32)를 풀기 어려워 평상 시에는 제1 및 제2 체결 부재(32, 34)를 분리할 수 없다. 이에 대해서는 추후에 좀더 상세하게 설명한다.
이러한 맞물림 부재(31)는 돌출부 또는 오목부 등을 이루어질 수 있다. 도 2, 도 4a 내지 도 4f에서는 맞물림 부재(31)가 하나의 돌출부로 구성되는 것을 예시하였다. 이와 같이 맞물림 부재(31)가 하나의 돌출부로 구성되면 제1 체결 부재(32)의 구조를 단순화하면서도 필요한 경우에는 쉽게 풀 수 있도록 하고 불필요한 경우에는 쉽게 풀리지 않도록 할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 맞물림 부재(31)가 오목부로 구성될 수도 있고, 맞물림 부재(31)가 여러 개 형성될 수도 있다. 그리고 도면 등에서는 맞물림 부재(31)가 원기둥 형상을 가진 것을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 맞물림 부재(31)가 육각형, 삼각뿔, 피라미드 형상, 반구형 등 다양한 형상을 가질 수 있음은 물론이다.
상술한 맞물림 부재(31)의 역할 등은 추후에 도 5a 및 도 5b를 참조하여 좀더 상세하게 설명한다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 지지 부재(20)에는 제1 고정 홀(144)에 대응하는 위치에 제2 고정 홀(24)이 형성될 수 있다. 제2 고정 홀(24)은 제2 체결 부재(34)를 체결하기 전에 형성된 것일 수도 있다. 또는, 제2 고정 홀(24)은 제2 체결 부재(34)를 체결하면서 형성된 것일 수 있고, 이 경우에 제2 고정 홀(24)의 측면에 제2 체결 부재(34)의 나사산(34a)에 대응하는 나사산이 형성될 수 있다.
제1 고정 홀(144) 및 제2 고정 홀(24)에는 이들을 관통하여 제2 체결 부재(34)가 삽입된다. 제2 체결 부재(34)는, 일례로, 너트에 결합할 수 있는 볼트일 수 있다. 즉, 제2 체결 부재(34)는, 제1 및 제2 고정 홀(144, 32)보다 큰 면적을 가지는 머리 부분(342)과, 나사산(34a)이 형성되어 제1 체결 부재(32)의 나사산(32a)에 계합되는 볼트 부분(344)을 포함할 수 있다. 그러면, 지지 부재(20)를 관통한 제2 체결 부재(34)의 나사산(34a)이 태양 전지 모듈(10)에 위치하는 제1 체결 부재(32)의 나사산(32a)에 계합되어, 태양 전지 모듈(10)과 지지 부재(20)가 서로 고정된다.
이때, 지지 부재(20)와 머리 부분(342)의 사이에는 체결력을 좀더 향상할 수 있도록 체결 보조재(36)가 위치할 수 있다. 체결 보조재(36)로는 다양한 방식 또는 구조의 와셔 등이 사용될 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 제1 체결 부재(32)와 제2 체결 부재(34)의 체결 및 분리 공정을 좀더 상세하게 설명한다. 도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 제1 체결 부재(32)와 제2 체결 부재(34)를 체결하는 공정을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 제1 체결 부재(32)와 제2 체결 부재(34)를 분리하는 공정을 개략적으로 도시한 사시도이다. 간략한 도시를 통한 명확한 설명을 위하여 도 5a 및 도 5b에서는 제1 체결 부재(32) 및 제2 체결 부재(34)에 대해서만 도시하였고 체결 보조재(36), 태양 전지 패널(12), 프레임(14) 등을 생략하였다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 제1 고정 홀(도 1의 참조부호 144, 이하 동일)에 고정된 제1 체결 부재(32)에 제2 체결 부재(34)를 체결할 때는 제2 체결 공구(210)을 이용하여 제2 체결 부재(34)를 체결한다. 본 실시예에서는 프레임(14)(좀더 정확하게는, 평행부(412b)에 제1 체결 부재(32)가 일체로 고정되어 있어, 태양 전지 모듈(10)에 지지 부재(20)를 놓고 제2 체결 부재(34)를 제1 체결 부재(32)에 체결하는 단순한 공정에 의하여 태양 전지 모듈(10)을 지지 부재(20)에 고정할 수 있다.
일례로, 제2 체결 공구(210)로는 스패너, 수동 드라이버, 전동 드라이버 등의 다양한 공구를 사용할 수 있다. 이때, 제1 체결 부재(32)는 제1 고정 홀(144)에 미리 고정된 상태이기 때문에, 제2 체결 공구(210)로 제2 체결 부재(34)를 잡고 나사를 죄는 방향으로 돌리는 것에 의하여 제2 체결 부재(34)를 제1 체결 부재(32)에 쉽게 체결할 수 있다.
이때, 제1 체결 부재(32)가 리벳 방식에 의하여 탈착 불가능하게 고정되어 있으므로 단순한 공정에 의하여 고정 안정성을 좀더 향상할 수 있다. 즉, 별도의 접착제 등을 사용하는 경우에 비하여 안정성이 높아지고 제조 비용이 절감될 수 있다.
또한, 제1 체결 부재(32)로 풀림 방지 너트를 사용하여 태양 전지 모듈(10) 또는 태양광 발전 장치(100)에 충격이 있어도 제1 체결 부재(32)로부터 제2 체결 부재(34)가 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 원하지 않는 상황에서 체결 부재(30)가 풀려서 태양 전지 모듈(10)이 파손되는 것을 방지할 수 있고, 풀림에 의한 진동에 의하여 태양 전지 모듈(10)의 발전량이 감소하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 평상 시에는 제1 및 제2 체결 부재(32, 34)의 풀림이 방지되어 태양광 발전 장치(100)의 안정성 및 효율을 향상할 수 있다.
한편, 태양광 발전 장치(100)의 설치 위치를 변경하거나, 태양 전지 모듈(10)을 수리하거나, 태양 전지 모듈(10)을 교체하는 등의 경우에는 제2 체결 부재(34)를 제1 체결 부재(32)로부터 분리하여야 한다. 이때, 상술한 바와 같이 제1 체결 부재(32)로 사용하는 풀림 방지 너트는 복수 횟수로 풀었다 조였다 할 수 있으므로, 설치 위치 변경, 수리, 교체 등을 쉽게 할 수 있다.
다만, 상술한 바와 같이 제1 체결 부재(32)가 풀림 방지 기능을 구비하게 되면, 상술한 바와 같이 필요한 경우에 제1 체결 부재(32)와 제2 체결 부재(34)를 분리하는 데 큰 힘이 필요하다. 이에 따라 제1 체결 부재(32)와 제2 체결 부재(34)의 분리 시에는, 도 5b에 도시한 바와 같이, 제1 체결 부재(32)를 제1 체결 공구(220)로 잡은 상태에서 제2 체결 공구(210)를 이용하여 제2 체결 부재(34)를 돌려서 제2 체결 부재(34)를 풀 수 있다.
이때, 제1 체결 공구(220)는 스패너 등으로 구성될 수 있다. 여기서, 제1 체결 공구(220)는 제2 체결 부재(34)를 잡는 부분에만 개구부(221, 222)가 형성되는 폐구 스패너로 구성되어, 제2 체결 부재(34)를 잡는 힘을 최대화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 개구 스패너 등의 다양한 공구가 제1 체결 공구(220)로 사용될 수 있다.
제1 체결 공구(220)의 개구부(221, 222)는, 너트 부분(322)에 대응하는 너트 개구부(222)와, 맞물림 부재(31)에 대응하는 맞물림 개구부(221)를 포함한다. 제1 체결 공구(220)의 맞물림 개구부(221)에 제1 체결 부재(32)의 맞물림 부재(31)가 위치하고 제1 체결 공구(220)의 너트 개구부(221)에 제1 체결 부재(32)의 너트 부분(322)이 위치하도록 한다. 이 상태로 제1 체결 공구(220)가 제1 체결 부재(32)를 잡으면, 맞물림 부재(31)와 맞물림 개구부(221)가 서로 맞물려서 제1 체결 공구(220)가 헛돌지 않고 제1 체결 부재(32)를 강하게 잡을 수 있다. 이에 따라 제1 체결 부재(32)를 견고하게 고정한 상태에서 제2 체결 공구(210)를 이용하여 제2 체결 부재(34)를 회전시키면 제2 체결 부재(34)를 쉽게 풀 수 잇게 된다.
이와 같이 본 실시예에서는 제1 체결 부재(32)에 제1 맞물림 부재(31)를 형성하여 제1 체결 부재(32)를 강한 힘으로 잡아서 풀림 방지 너트가 적용된 제1 체결 부재(32)로부터 제2 체결 부재(34)를 쉽게 풀 수 있도록 한다.
또한, 본 실시예에서는 제1 체결 부재(32)가 돌출부 형상의 맞물림 부재(32)를 구비하고 있기 때문에 너트 개구부만을 구비하는 일반적인 스패너 등을 사용하여 제1 체결 부재(32)를 잡을 수 없게 된다. 따라서, 맞물림 부재(31)에 대응하는 형상의 제1 체결 공구(220)를 가진 사람만이 제1 체결 부재(32)와 제2 체결 부재(34)를 분리할 수 있게 된다. 따라서, 특정 형상의 맞물림 개구부(221)를 가지는 제1 체결 공구(220)를 가지고 있는 태양광 발전 장치(100)의 사용자, 소유자, 관리자 등의 사람만이 제1 체결 부재(32)와 제2 체결 부재(34)를 분리할 수 있고, 그 외의 사람은 제1 체결 부재(32)와 제2 체결 부재(34)를 분리할 수 없다. 즉, 특정 형상의 맞물림 개구부(221)를 구비하지 않는 일반적인 체결 공구를 사용하게 되면, 맞물림 부재(31)에 의하여 힘이 분산되고 너트 부분(322)에 밀착하지 못하는 부분이 생기므로 너트 부분(322)을 전체적으로 강한 힘을 가하면서 잡을 수 없게 된다. 이에 따라 풀림 방지 너트를 포함하는 제1 체결 부재(32)로부터 제2 체결 부재(34)를 분리하는 것이 사실상 불가능해진다.
따라서 제1 체결 부재(32)와 제2 체결 부재(34)를 분리하여 태양 전지 모듈(10) 등을 도난하는 것을 방지할 수 있다. 종래에는 태양광 발전 장치(100)는 외부에 위치하여 관리가 소홀해져서 도난의 위험성이 컸지만, 본 실시예에서는 맞물림 부재(31)에 의하여 도난의 위험성 또한 크게 낮출 수 있다.
상술한 실시예에서는 지지 부재(20)가 각 태양 전지 모듈(10)의 장변부에 두 개씩 대응하도록 태양 전지 모듈(10)의 상부에 하나가 위치하고 태양 전지 모듈(10)의 하부에 하나가 위치한다. 이에 따라 체결 부재(30)가 태양 전지 모듈(10)의 상부에서 일측 및 타측에 하나씩 위치하고, 태양 전지 모듈(10)의 하부에서 일측 및 타측에 하나씩 위치하게 된다. 그러나 이는 일 예로서 제시한 것에 불과하며, 각 태양 전지 모듈(10)에 대응하는 지지 부재(20)의 개수 및 위치, 이에 따른 체결 부재(30)의 개수 및 위치 등은 다양하게 변화될 수 있다.
이하, 도 6 내지 도 8, 그리고 도 9a 내지 도 9c를 참조하여 본 발명의 다른 실시예들에 따른 태양광 발전 장치의 체결 부재를 상세하게 설명한다. 이하에서는 상술한 실시예와 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대해서만 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전 장치에 적용될 있는 제1 체결 부재의 평면도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전 장치에 적용될 있는 제1 체결 부재용 제1 체결 공구를 도시한 사시도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에서 맞물림 부재(31)가 복수 개로 형성되고, 서로 다른 형상을 가질 수 있다. 일례로, 제1 맞물림 부재(31a)는 상대적으로 많이 돌출되는 돌출부로 구성되고, 제2 맞물림 부재(31b)는 상대적으로 적게 돌출되는 돌출부로 구성되고, 제3 맞물림 부재(31c)는 내부로 함몰되는 오목부로 구성될 수 있다. 그리고 도 7을 참조하면, 제1 체결 부재(32)를 잡는 데 사용하는 제1 체결 공구(220)에는, 너트 부분(322)에 대응하는 너트 개구부(212)와, 제1 맞물림 부재(31a)에 대응하는 제1 맞물림 개구부(221a)와, 제2 맞물림 부재(31b)에 대응하는 제2 맞물림 개구부(221b)와, 제3 맞물림 부재(31c)에 대응하는 제3 맞물림 개구부(221c)가 형성될 수 있다.
이와 같이 복수 개의 맞물림 부재(31)를 포함하면 제1 체결 부재(32)와 제1 체결 공구(220)가 좀더 강하게 결합되어 제2 체결 부재(34)를 좀더 쉽게 풀 수 있다. 또한, 복수 개의 맞물림 부재(32)가 서로 다른 형상을 가지게 되면, 일반 공구(일례로, 개구 스패너) 등을 이용하여 제1 체결 부재(32)를 고정하고자 하는 등의 시도를 방지할 수 있다. 이에 의하여 좀더 확실한 도난 방지 효과를 얻을 수 있다. 특히, 맞물림 부재(31)가 서로 다른 형상의 돌출부를 구비하게 되면 도난 방지 효과를 향상할 수 있다.
도 8는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전 장치에 적용될 수 있는 체결 부재의 확대도이다. 도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈에서 제1 체결 부재를 리벳 방식에 의하여 일체로 결합하는 방법을 도시한 부분 단면도들이다.
도 8를 참조하면, 본 실시예의 제1 체결 부재(32)의 리벳 부분(326)에는 프레임(14)의 평행부(142b)를 향하여 돌출되는 돌출부(326a)가 형성된다. 이에 의하여 리벳 부분(326)을 형성하기 위하여 프레스 등으로 압력을 가할 때 돌출부(326a)가 평행부(142b) 부분에 박히게 된다. 그러면, 제1 체결 부재(32)와 프레임(14)의 고정 안정성을 좀더 향상할 수 있다. 이러한 돌출부(326a)는 리벳 부분(326) 상에서 복수 개로 형성될 수 있고, 서로 대칭 구조를 이루도록 배치될 수 있다.
본 실시예에 따른 제1 체결 부재(32)는 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 설명한 설명과 유사한 방법에 의하여 프레임(14)에 일체로 고정될 수 있다.
즉, 도 9a에 도시한 바와 같이 평행부(142a)를 포함하는 프레임(14)을 준비한다.
이어서, 도 9b에 도시한 바와 같이, 제1 체결 부재(32)의 연장 부분(328)를 제1 고정 홀(144) 내부에 위치시킨다. 이때, 평행부(142a)의 외부로 돌출되는 연장 부분(328)의 외면에 돌출부(326b)가 위치한다. 돌출부(326b)가 형성되는 부분에서의 연장 부분(328)의 폭이 제1 고정 홀(144)과 유사하거나 제1 고정 홀(144)보다 작을 수 있다. 또는, 돌출부(326b)가 형성되지 않는 부분에서의 연장 부분(328)의 폭이 제1 고정 홀(144)과 유사할 수도 있는데, 이 경우에는 제1 체결 부재(144)에 힘을 가하면서 연장 부분(328)을 제1 고정 홀(144) 내부로 넣으면 연장 부분(328)이 내부 쪽으로 살짝 변형되어 제1 고정 홀(144)을 통과할 수 있다.
이어서, 도 9c에 도시한 바와 같이, 너트 부분(322)을 평행부(142b)의 일측(도면의 상측)에 밀착한 상태에서, 평행부(142b)의 타측(도면의 하측)으로부터 외부로 돌출된 연장 부분(도 9b의 참조부호 328, 이하 동일)에 압력을 가한다. 그러면, 연장 부분(328) 중에 외부로 돌출된 부분이 평행부(142b)의 타측에 밀착되면서 리벳 부분(326)을 형성한다. 이때, 리벳 부분(326)에 형성된 돌출부(326a)가 평행부(142b)의 타측에 압입되어 제1 체결 부재(32)와 프레임(14)의 고정 안정성을 좀더 향상할 수 있다.
상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 태양광 발전 장치
10: 태양 전지 모듈
20: 지지 부재
30: 체결 부재

Claims (20)

  1. 태양 전지 패널;
    상기 태양 전지 패널의 외곽부의 적어도 일부가 삽입되는 제1 부분, 그리고 상기 제1 부분으로부터 상기 태양 전지 패널과 수직하는 방향으로 연장되는 수직부 및 상기 태양 전지 패널과 평행하도록 상기 수직부로부터 상기 태양 전지 패널의 내측 방향으로 연장되며 고정 홀을 구비하는 평행부를 포함하는 제2 부분을 포함하는 프레임; 및
    상기 고정 홀에 결합되며, 측면에 체결 공구에 맞물리는 맞물림 부재가 형성되는 제1 체결 부재를 포함하고,
    상기 제1 체결 부재는, 상기 태양 전지 패널에 대향하는 상기 평행부의 일면에 밀착되는 너트 부분, 상기 일면에 반대되는 상기 평행부의 타면에 밀착되는 리벳 부분, 상기 너트 부분과 상기 리벳 부분을 연결하고 내부에 나사산이 형성되며 상기 평행부의 상기 고정 홀에 결합되는 연결 부분을 포함하고,
    상기 맞물림 부재는 상기 너트 부분에 연결되어 일체로 형성되며,
    상기 너트 부분과 상기 리벳 부분은 상기 고정 홀보다 넓은 면적을 가지고 상기 연결 부분은 상기 고정 홀과 같거나 작은 면적을 가져 상기 제1 체결 부재 자체로 상기 프레임에 고정되는 태양 전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 맞물림 부재가 오목부 및 돌출부 중 적어도 어느 하나로 구성되는 태양 전지 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 맞물림 부재는 서로 다른 형상 또는 서로 다른 돌출 정도를 가지는 제1 돌출부 및 제2 돌출부를 포함하는 태양 전지 모듈.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 리벳 부분에 상기 평행부의 상기 타면을 향해 돌출되는 돌출부를 구비하는 태양 전지 모듈.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 태양 전지 패널과, 상기 태양 전지 패널의 외곽부에 위치하는 프레임을 포함하는 태양 전지 모듈;
    상기 태양 전지 모듈을 지지하는 지지 부재; 및
    상기 태양 전지 모듈과 상기 지지 부재를 고정하는 체결 부재
    를 포함하고,
    상기 프레임은 상기 태양 전지 패널의 상기 외곽부의 적어도 일부가 삽입되는 제1 부분, 그리고 상기 제1 부분으로부터 연장되며 상기 태양 전지 패널과 수직하는 방향으로 연장되는 수직부 및 상기 태양 전지 패널과 평행하도록 상기 수직부로부터 상기 태양 전지 패널의 내측 방향으로 연장되며 제1 고정 홀을 구비하는 평행부를 포함하는 제2 부분을 포함하고,
    상기 체결 부재는, 상기 제1 고정 홀에 결합되며 측면에 체결 공구에 맞물리는 맞물림 부재가 형성되는 제1 체결 부재와, 상기 지지 부재에 연결되며 상기 제1 체결 부재에 고정되는 제2 체결 부재를 포함하며,
    상기 제1 체결 부재는, 상기 태양 전지 패널에 대향하는 상기 평행부의 일면에 밀착되는 너트 부분, 상기 일면에 반대되는 상기 평행부의 타면에 밀착되는 리벳 부분, 상기 너트 부분과 상기 리벳 부분을 연결하고 내부에 나사산이 형성되며 상기 평행부의 상기 제1 고정 홀에 결합되는 연결 부분을 포함하고,
    상기 맞물림 부재는 상기 너트 부분에 연결되어 일체로 형성되며,
    상기 너트 부분과 상기 리벳 부분은 상기 제1 고정 홀보다 넓은 면적을 가지고 상기 연결 부분은 상기 제1 고정 홀과 같거나 작은 면적을 가져 상기 제1 체결 부재 자체로 상기 프레임에 고정되고,
    상기 지지 부재가 상기 제1 고정 홀에 대응하는 제2 고정 홀을 포함하고,
    상기 제2 체결 부재가 상기 지지 부재와 상기 평행부에 고정된 제1 체결 부재를 관통하여 상기 지지 부재와 상기 평행부를 결합 및 고정하고,
    상기 제2 체결 부재가 상기 평행부에 반대되는 상기 지지 부재의 일면에 위치하는 머리 부분과 상기 지지 부재의 상기 제2 고정 홀과 상기 평행부의 상기 제1 고정 홀의 내부로 연장되는 볼트 부분으로 구성되는 태양광 발전 장치.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제2 체결 부재와 상기 지지 부재 사이에 위치하는 체결 보조재를 더 포함하고,
    상기 체결 보조재가 와셔를 포함하는 태양광 발전 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 맞물림 부재가 오목부 및 돌출부 중 적어도 어느 하나로 구성되는 태양광 발전 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 맞물림 부재는 서로 다른 형상 또는 서로 다른 돌출 정도를 가지는 제1 돌출부 및 제2 돌출부를 포함하는 태양광 발전 장치.

  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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