KR101269635B1 - 태양광발전기용 태양추적장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광발전기용 태양추적장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하루에 한 번씩 정역회전하는 회전장치와, 그 회전장치에 상향 설치되어 태양전지판의 기울기를 계절의 변화에 맞게 조절하는 승하강받침대를 포함하여 본 발명에 따른 태양광발전기용 태양추적장치를 구성하되, 상기 승하강받침대는 회전장치의 회전과 연동되어 6개월 동안은 상승하고, 또 6개월 동안은 하강하되, 승하강받침대에 양방향래칫를 설치함으로써, 승하강받침대가 상승이 필요한 시기에는 회전장치의 정역회전에 관계없이 6개월 동안은 상승시키게 하고, 승하강받침대를 하강시켜야 하는 시기에는 회전장치의 정역회전에 관계없이 6개월 동안은 하강만 시켜서 계절변화와 밤낮의 길이변화에 맞게 태양전지판이 항상 태양을 향하여 발전효율을 향상시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.
본 발명은 지면에 설치되며 내주연에 상하에는 롤러안내홈(12)과 내측기어부(13)가 각각 구비되는 링형 외부고정링(10)이 구비되고, 이 외부고정링(10)의 내부에는 롤러안내홈(12)에 안내되는 수개의 롤러(21)가 외주연에 설치되고 중심부에 종동기어(23)가 설치된 내부링(20)이 회전가능하게 설치되며, 외부고정링(10)의 편심된 위치에는 종동기어(23)와 맞물리는 구동기어(30)가 설치된 구동축(31)이 모터(M)에 의해 회전되게 설치되고, 상기 내부링(20)의 내주연 일측에는 감속기어박스(40)를 설치하되, 이 감속기어박스(40)는 내부링(20)의 일측 내주연에 설치되는 케이싱(41)의 일측에내부기어(42)와 입력축(44)으로 연결되는 입력기어(43)가 내측기어부(13)와 맞물리게 설치되고, 케이싱(41)의 타측에는 내부기어(42)로부터 감속기어를 통해 동력을 전달받는 출력기어(45)가 축 설치된 출력축(46)이 케이싱(41)의 상측으로 노출되게 설치되는 회전장치(1)와; 내부링(20)의 상측에 설치되어 회전되며 상측에 태양전지판(5)이 설치되는 것으로, 전후방상부에 안내구(52)가 구비된 한 쌍의 수직지지대(50)가 내부링(20)의 양측에 수직 설치되고, 양측 수직지지대(50)의 전후방측 안내구(52)에는 호형으로 형성된 경사안내대(53)가 전후방으로 안내되게 설치되며, 이들 양측 경사안내대(53)의 전후방단부에는 양측 전방단부를 연결하는 전방수평대(54)와, 양측 후방단부를 연결하는 후방수평대(55)가 수평으로 각각 결합 설치되고, 이들 전후방수평대(54,55)의 각각의 단부에는 태양전지판(5)의 후면과 결합되는 전지판받침구(56)가 설치된 받침장치(2)와; 감속기어박스(40)의 출력축(46)과 받침장치(2)의 후방수평대(55)사이에 설치되어 태양전지판(5)의 기울기를 조절하는 것으로, 하단부에 설치되는 조인트(47)가 출력축(46)과 연결되는 하부축(60)의 상부에 양방향래칫(70)과 스크류(63)가 1자형으로 연결되어 1자형회전체(R)를 구성하고, 이 1자형회전체(R)의 외부에는 상단부에 스크류(63)와 나사식으로 체결되는 암나사구(64)가 설치된 내관(61)이 삽입 설치되며, 내관(61)의 상측외부에는 상하방향으로 장공(66)이 형성되고 말단부에 링형 스프링받이(67)를 설치한 외관(62)이 삽입 설치되고, 외관(62) 내측의 암나사구(64) 상하에는 서로 동일한 탄력을 가지는 상하부스프링(68,69)이 탄력적으로 설치된 승하강받침대(3)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

태양광발전기용 태양추적장치{The solar tracking apparatus for a sunlight power generator}

본 발명은 태양광발전기용 태양추적장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하루에 한 번씩 정역회전하는 회전장치와, 그 회전장치에 상향 설치되어 태양전지판의 기울기를 계절의 변화에 맞게 조절하는 승하강받침대를 포함하여 본 발명에 따른 태양광발전기용 태양추적장치를 구성하되, 상기 승하강받침대는 회전장치의 회전과 연동되어 6개월 동안은 상승하고, 또 6개월 동안은 하강하되, 승하강받침대에 양방향래칫를 설치함으로써, 승하강받침대가 상승이 필요한 시기에는 회전장치의 정역회전에 관계없이 6개월 동안은 상승시키게 하고, 승하강받침대를 하강시켜야 하는 시기에는 회전장치의 정역회전에 관계없이 6개월 동안은 하강만 시켜서 계절변화와 밤낮의 길이변화에 맞게 태양전지판이 항상 태양을 향하여 발전효율을 향상시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.

종래의 태양광발전기용 태양추적장치는 본 출원의 발명자가 선출원하여 특허등록된 특허등록 제10-1027793호(2010년06월25일 등록)의 발명이 특허공보에 의해 알려지고 있다.

상기 종래발명은 링형으로 형성된 회전장치 상에 계절에 따라 태양전지판의 기울기를 조절할 수 있도록 태양광발전기를 구성한 뒤에, 그 태양광발전기에 설치된 태양전지판이 태양의 위치가 변하는 대로 따라갈 수 있도록 회전장치를 자동으로 회전시키는 구동장치를 설치함으로서, 태양전지판이 계절에 관계없이 태양의 위치가 변하는 것을 자동으로 따라감에 따라 태양광발전기의 발전효율을 증대시킬 수 있도록 하였다.

그런데, 종래발명은 링형 회전장치에 3개의 승하강받침대를 설치하고, 그 승하강받침대는 회전장치의 상부에 설치되는 브래킷에 고정대를 고정되게 설치하며, 그 고정대에 별도의 승하강대를 안테나식으로 승하강하도록 설치하되, 고정대에서 승하강대를 승하강시킬 때에는 고정대와 승하강대에 형성된 다수의 핀구멍에 핀을 끼워서 수동으로 승하강높이를 조절하거나, 또는 각각의 고정대의 내측 하부에 별도의 모터를 각각 설치한 뒤에 그 모터의 구동으로 스크류를 회전시켜서 승하강대가 승하강되도록 하였다.

따라서, 종래발명은 계절에 따라 태양의 고도가 변하는 것에 맞게 수시로 승하강받침대의 높이를 조절해야 하는 번거로운 문제가 있고, 모터로서 승하강대를 승하강조절하는 경우에는 3개의 고정대에 모두 별도의 모터를 설치해야 하므로 제작비가 상승되는 문제와, 3개의 모터를 개별적으로 높이를 조절해야 하므로 태양전지판이 정확하게 태양을 향하도록 제어하는 것에 문제가 있었다.

특허등록 제10-1027793호(발명의 명칭:태양광발전기용 태양추적장치)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하루에 한 번씩 정역회전하는 회전장치와, 그 회전장치에 상향 설치되어 상면에 태양전지판이 설치되는 받침장치와, 회전장치의 구동에 의해 받침장치의 후방을 승하강시키되, 양방향래칫에 의해 태양전지판을 선택적으로 승하강시킬 수 있게 하는 승하강받침대를 포함하여 본 발명에 따른 태양광발전기용 태양추적장치를 구성함으로써, 1개의 모터로서 회전장치의 회전과 승하강받침대의 승하강이 계절변화와 밤낮의 길이변화에 맞게 자동으로 동작되어 발전효율을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 지면에 설치되며 내주연에 상하에는 롤러안내홈과 내측기어부가 각각 구비되는 링형 외부고정링이 구비되고, 이 외부고정링의 내부에는 롤러안내홈에 안내되는 수개의 롤러가 외주연에 설치되고 중심부에 종동기어가 설치된 내부링이 회전가능하게 설치되며, 외부고정링의 편심된 위치에는 종동기어와 맞물리는 구동기어가 설치된 구동축이 모터에 의해 회전되게 설치되고, 상기 내부링의 내주연 일측에는 감속기어박스를 설치하되, 이 감속기어박스는 내부링의 일측 내주연에 설치되는 케이싱의 일측에내부기어와 입력축으로 연결되는 입력기어가 내측기어부와 맞물리게 설치되고, 케이싱의 타측에는 내부기어로부터 감속기어를 통해 동력을 전달받는 출력기어가 축 설치된 출력축이 케이싱의 상측으로 노출되게 설치되는 회전장치와; 내부링의 상측에 설치되어 회전되며 상측에 태양전지판이 설치되는 것으로, 전후방상부에 안내구가 구비된 한 쌍의 수직지지대가 내부링의 양측에 수직 설치되고, 양측 수직지지대의 전후방측 안내구에는 호형으로 형성된 경사안내대가 전후방으로 안내되게 설치되며, 이들 양측 경사안내대의 전후방단부에는 양측 전방단부를 연결하는 전방수평대와, 양측 후방단부를 연결하는 후방수평대가 수평으로 각각 결합 설치되고, 이들 전후방수평대의 각각의 단부에는 태양전지판의 후면과 결합되는 전지판받침구가 설치된 받침장치와; 감속기어박스의 출력축과 받침장치의 후방수평대사이에 설치되어 태양전지판의 기울기를 조절하는 것으로, 하단부에 설치되는 조인트가 출력축과 연결되는 하부축의 상부에 양방향래칫과 스크류가 1자형으로 연결되어 1자형회전체를 구성하고, 이 1자형회전체의 외부에는 상단부에 스크류와 나사식으로 체결되는 암나사구가 설치된 내관이 삽입 설치되며, 내관의 상측외부에는 상하방향으로 장공이 형성되고 말단부에 링형 스프링받이를 설치한 외관이 삽입 설치되고, 외관 내측의 암나사구 상하에는 서로 동일한 탄력을 가지는 상하부스프링이 탄력적으로 설치된 승하강받침대를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 태양광발전기용 태양추적장치는, 하루에 한 번씩 정역회전하는 회전장치와, 그 회전장치에 상향 설치되어 상면에 태양전지판이 설치되는 받침장치와, 회전장치의 구동에 의해 받침장치의 후방을 승하강시키되, 양방향래칫에 의해 태양전지판을 선택적으로 승하강시킬 수 있게 하는 승하강받침대를 포함하여 본 발명에 따른 태양광발전기용 태양추적장치를 구성함으로써, 1개의 모터로서 회전장치의 회전과 승하강받침대의 승하강이 계절변화와 밤낮의 길이변화에 맞게 자동으로 동작되어 발전효율이 향상되는 효과와, 유지 및 관리작업이 용이하고 간편한 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명을 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명에 설치되는 태양광발전기의 측면도.
도 3은 본 발명에 설치되는 회전장치를 나타내는 저면도.
도 4는 본 발명에 설치되는 회전장치의 종단면도.
도 5는 도 4에 도시된 회전장치에 포함되는 감속기어박스를 나타내는 확대단면도.
도 6의 (가)(나)는 본 발명에 설치되는 승하강받침대의 작용상태를 나타내는 단면도.
도 7은 본 발명에 설치되는 양방향래칫를 나타내는 분해사시도.
도 8은 본 발명에 설치되는 양방향래칫의 설치상태를 나타내는 종단면도.
도 9의 (가)(나)는 본 발명에 설치되는 양방향래칫의 작용관계를 나타내는 평단면도.
도 10의 (가)(나)는 본 발명에 설치되는 양방향래칫의 모드전환과정을 나타내는 작용상태도.
도 11은 여러 대의 태양광발전기가 일렬로 연결되는 것을 나타내는 평면도.

이하, 본 발명에 따른 태양광발전기용 태양추적장치에 대하여 첨부된 도면 도 1 내지 도 11을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 지면에 설치되며 외부 모터(M)의 동력을 전달받아 회전하는 링형 회전장치(1)와, 회전장치(1)의 상측에 상향 설치되어 회전하며 상측에 태양전지판(5)이 설치되는 받침장치(2)와, 회전장치(1)의 출력축(46)과 받침장치(2)의 후방수평대(55)사이에 설치되어 태양전지판(5)을 경사 조절하는 승하강받침대(3)로 태양추적장치(4)가 이루어지고, 태양추적장치(4)의 받침장치(2) 상에 태양전지판(5)이 설치되어 태양광발전기(6)가 구성된다.

상기 회전장치(1)는 도 1 내지 도 5에서 보는 바와 같이 지면에 설치되는 외부고정링(10)과, 외부고정링(10)의 내부에 회전되게 설치되는 내부링(20)과, 외부 모터로부터 동력을 전달받아 내부링(20)에 회전력을 전달하는 구동기어(30)와, 내부링(20)의 내부 일측에 고정 설치되어 내부링(20)의 자전에 의해 발생되는 구동력으로 승하강받침대(3)를 구동시키는 감속기어박스(40)로 이루어진다.

상기 외부고정링(10)은 외주면에 지면과 결합을 위한 수개의 플랜지부(11)가 형성되고, 내주연 상하에는 롤러안내홈(12)과 내측기어부(13)가 각각 구비되며, 이 외부고정링(10)의 내측에 구동기어(30)를 설치하되, 가운데에 구동기어(30)가 설치된 구동축(31)이 외부고정링(10)의 편심된 위치에서 양측을 관통하여 회전 지지되게 설치된다.

이때, 상기 롤러안내홈(12)는 기어로 형성할 수 있으나, 도 3에는 체인을 설치한 것으로 도면을 도시하였으며, 외부고정링(10)의 외측으로 노출된 구동축(31)의 단부에는 모터(M)가 연결 설치된다.

그리고, 상기 내부링(20)은 외주연에 외부고정링(10)의 롤러안내홈(12)에 안내되는 수개의 롤러(21)가 설치되고, 이 내부링(20)의 내측 중심부에는 구동기어(30)와 맞물리는 종동기어(23)가 수개의 암(22)에 의해 고정되게 설치되며, 이 내부링(20)의 내주연 일측에는 감속기어박스(40)가 설치된다.

이때, 감속기어박스(40)의 감속비는 하루에 한 번씩 정역회전하는 내부링(20)의 회전으로부터 태양전지판(5)과 직접적으로 연결되는 외관(62)을 6개월 동안은 상승하게 하고 6개월 동안은 하강하게 할 수 있도록 감속비로 설계하였으며, 외관(62)과 태양전지판(5)이 직접적으로 연결되는 다는 것은 외관(62)이 승하강하는 것에 따라 태양전지판(5)이 승하강하는 것을 의미하는 것이다.

상기 감속기어박스(40)는 내부링(20)의 내주연 일측에 케이싱(41)이 고정되게 설치되고, 이 케이싱(41)의 일측에는 내외측 단부에 내부기어(42)와 입력기어(43)가 각각 설치된 입력축(44)을 회전 자유롭게 설치하되, 케이싱(41)의 하측으로 노출되는 입력기어(43)는 외부고정링(10)의 내측기어부(13)와 맞물리게 설치되며, 케이싱(41)의 타측에는 내부기어(42)로부터 감속기어를 통해 감속된 동력을 전달받는 출력기어(45)가 축 설치된 출력축(46)이 케이싱(41)의 상측으로 노출되게 설치되어 있다.

상기 받침장치(2)는 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 외부고정링(10)의 상부에서 회전하는 내부링(20)의 상부에 설치되어 내부링(20)이 회전되는 바와 동일하게 회전하는 것으로써, 내부링(20)의 양측에 수직지지대(50)가 수직 설치되고, 이 양측 수직지지대(50)의 전후방상부에는 내측에 한 쌍의 안내롤러(51)가 구비된 안내구(52)가 설치되어 있다.

그리고, 양측 수직지지대(50)의 각각의 안내구(52)에는 한 쌍의 안내롤러(51) 사이를 따라 활주하는 호형 경사안내대(53)가 설치되며, 이들 양측 경사안내대(53)의 전후방단부에는 양측 전방단부를 연결하는 전방수평대(54)와, 양측 후방단부를 연결하는 후방수평대(55)가 수평으로 각각 결합 설치되고, 이들 전후방수평대(54,55)의 각각의 단부에는 태양전지판(5)의 후면과 결합되는 전지판받침구(56)가 설치되어 있다.

상기 승하강받침대(3)는 도 1, 2 및 도 4, 6에서 보는 바와 같이 하단부가 회전장치(1)에 설치된 감속기어박스(40)의 출력축(46)과 조인트(74)를 사이에 두고 연결되며, 상측의 외관(62)은 후방수평대(55)에 결합 설치되어 승하강하는 것으로써, 6개월 동안은 상승하고 6개월 동안은 하강하면서 계절에 맞게 태양전지판(5)의 기울기를 조절하게 하는 것이다.

즉, 상기 승하강받침대(3)는 하단부가 조인트(47)와 연결되는 하부축(60)의 상부에 양방향래칫(70)과 스크류(63)가 1자형으로 연결되어 1자형회전체(R)를 구성하며, 위의 1자형회전체(R)의 외부에는 내관(61)을 설치하되, 하부축(60)의 하부는 내관(61)의 말단부에 설치된 링형 스토퍼(60a)를 통하여 하측으로 노출되고 스크류(63)는 내관(61)의 상부에 설치되는 암나사구(64)에 상하로 나사식으로 관통되게 체결되어 있다.

그리고, 상기 내관(61)의 상측외부에는 상하방향으로 장공(66)을 형성한 외관(62)을 삽입 설치하되, 내관(61) 보다 외경이 큰 암나사구(64)에 외향 돌출되게 형성된 안내구(65)가 장공(66)에 안내되게 설치되며, 외관(62)의 하단부에는 링형 스프링받이(67)가 설치되고, 외관(62) 내측의 암나사구(64) 상하에는 서로 동일한 탄력을 가지는 상하부스프링(68,69)이 탄력적으로 설치되어 있다.

이때, 상기 상부스프링(68)은 상단부가 외관(62)의 상측 저면에 접촉 지지되고 하단부는 암나사구(64)의 상면 가장자리에 탄력적으로 지지되며, 하부스프링(69)은 상단부가 암나사구(64)의 저면 가장자리에 접촉 지지되고 하단부는 스프링받이(67)의 상면에 탄력적으로 지지된다.

그리고, 상기 양방향래칫(70)은 태양전지판(5)이 연결되는 외관(62)이 6개월 동안은 상승하고 6개월 동안은 하강할 때, 하루에 한 번씩 정역회전하는 하부축(60)의 회전을 외관(62)이 상승할 때는 외관(62)이 상승하는 방향으로만 회전되게 하고, 반대로 외관(62)가 하강할 때는 외관(62)가 하강하는 방향으로만 회전되게 하는 것이다.

상기 양방향래칫(70)은 도 7 내지 도 10에서 보는 바와 같이 내관(61)의 내부에서 하부축(60)의 상단부와 스크류(63)의 하단부 사이에 설치되는데, 하부축(60)의 상부에 래칫블록(71)이 정역회전되게 설치되되, 래칫블록(71)에 설치되는 래칫구성요소 들에 의해 하부축(60)의 회전력을 래칫블록(71)에 정방향이나 또는 역방향으로 전달하게 설치되고, 스크류(63)는 래칫블록(71)이 회전하는 방향으로 회전되게 연결되어 있다.

상기 래칫블록(71)에는 상하로 통하는 통공(72)과, 전후방공간부(72a,72b)와 통하는 기어설치부(72c)가 서로 통하게 형성되며, 상기 통공(72)을 통하는 기어설치부(72c)로 삽입 설치되는 하부축(60)의 상부에 래칫기어(73)가 설치되고, 스크류(63)의 하단부가 래칫블록(71)의 상부와 키이(key:K)로서 결합 설치되며, 전후방공간부(72a,72b)의 양측에는 전후방연결구멍(74)이 형성되어 있다.

양측 전후방연결구멍(74)에는 후방의 좌걸림구(75a)와 전방의 좌경사대(75c)가 연결봉(75b)으로 연결된 좌걸림대(75)와, 후방의 우걸림구(76a)와 전방의 우경사대(76c)가 연결봉(76b)으로 연결된 우걸림대(76)가 전방으로 탄력이 작용하게 스프링(77)을 설치한 상태로 각각 설치하되, 좌우걸림구(75a,76a)는 래칫기어(73)의 기어부에 선택적으로 걸리게 된다.

그리고, 좌우경사대(75c,76c) 전방의 전방공간부(72a)에는 후면에 좌우경사대(75c,76c)와 접촉하는 경사부(78)를 구비한 측방이송구(79)를 측방으로 이동가능하게 설치하되, 이 측방이송구(79) 전면의 전방공간부(72a)에는 가이드핀(80)과 정지스프링(81)이 각각 설치되어 가이드핀(80)에 의해 측방이송구(79)의 측방이동이 안내되고, 정지스프링(81)에 의해서는 측방이송구(79)가 좌측 또는 우측으로 이동한 상태를 정지시키게 된다.

또한, 측방이송구(79)의 전면에는 측방이송구(79)를 좌측 또는 우측으로 밀어주는 정역회동레버(82)가 비틀림스프링(83)에 의해 좌측 또는 우측으로 탄력적으로 회동하게 설치되며, 전방공간부(72a) 상하의 래칫블록(71)에는 상하부핀구멍(84,85)이 상하로 각각 형성되고, 이 상하부핀구멍(84,85)에는 양방향래칫(70)이 상사점까지 상승하면 암나사구(64)의 저면에 접촉하여 정역회동레버(82)를 정방향으로 회동시키는 상부핀(86)과, 양방향래칫(70)이 하사점까지 하강하면 스토퍼(60a)의 상면에 접촉하여 정역회동레버(82)를 역방향으로 회동시키는 하부핀(87)이 승하강가능하게 설치되어 있다.

상기와 같이 구성되어 있는 본 발명의 작용관계를 도 1 내지 도 11을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 태양광발전기(6)는 1대만을 운용할 수 있으나, 도 11에서 보는 바와 같이 여러 대의 태양광발전기(6)를 일렬로 연결하여 운용할 수 있는데, 이때는 각각의 태양광발전기(6)에 설치된 구동축(31)을 연결구(32)로 연결하고 일측의 구동축(31)에는 모터(M)를 설치하여 1대의 모터로서 여러 대의 태양광발전기(6)를 동작시킬 수 있는 것이다.

그리고, 본 발명에서 태양추적장치(4)의 상부에 태양전지판(5)을 설치하여 태양광을 이용한 발전기로 운용할 수 있음은 당연하고, 태양추적장치(4)의 상부에 태양광집열기를 설치하여 태양광 보일러로도 운용될 수 있음을 밝혀둔다.

이제부터 본 발명에 대한 작용관계에 대하여 설명하는데, 본 발명은 계절과 태양고도의 변화에 맞게 태양추적장치(4)가 동작하여 태양전지판(5)이 태양을 바로 향할 수 있도록 구성된 것이다.

본 발명에서 회전장치(1)는 도 3에서 보는 바와 같이 하루에 한 번씩 180도 내외만큼(내측기어부가 설치된 구간만큼) 낮에는 정방향으로 회전했다가 밤에는 역방향으로 회전하여 원위치로 복귀하고, 아침에 해가 뜨는 시간부터 다시 정방향으로 회전하는 동작을 반복한다. 위에서 회전장치(1)가 180도 내외의 각도만큼 회전한다고 한 것은 계절별로 일출 및 일몰시간과 밤낮의 길이가 다르기 때문이다.

그리고, 태양전지판(5)을 기울이는 각도를 조절하게 하는 승하강받침대(3)는 도 6의 (나)와 같이 겨울에 제일 높이 상승하고, 여름에는 도 6의 (가)와 같이 제일 낮게 하강하게 된다.

즉, 낮의 길이가 가장 긴 하지(夏至:6월21일경)때는 스크류(63)의 하단부가 하사점에 있으며, 낮의 길이가 가장 짧은 동지(冬至:12월22일경)때는 스크류(63)의 상단부가 상사점에 도달하게 되는데, 상사점과 하사점간의 승하강높이(H) 만큼 승하강하는 데는 6개월이 소요되도록 설계되어 있다.

위에서 승하강받침대(3)가 상사점과 하사점에 도달한다고 설명하였는데, 여기에서 상사점은 스크류(63)의 상단부가 암나사구(64)의 높이와 일치할 만큼 상승된 지점이고, 하사점은 스크류(63)의 하단부가 암나사구(64)의 높이와 일치할 만큼 하강된 지점이 칭한 것이다.

이와 같은 상태에서 본 발명에 따른 태양광발전기(6)를 동작시키고자 하는 경우에는 그 태양광발전기(6)를 최초로 구동시킬 때의 시기(날짜)에 맞게 승하강받침대(3)의 승하강 높이를 조절해야 하는데, 이때는 태양전지판(5)의 상면에 연필과 같은 막대기를 수직하게 가설한 뒤에 그 막대기가 태양과 직각위치에 놓여 그림자가 생기지 않게 태양전지판(5)의 기울기를 조절하는데, 태양전지판(5)의 기울기를 조절할 때는 승하강받침대(3)의 높이를 승하강 조절해야 한다.

이렇게 태양전지판(5)이 태양과 직각이 되도록 하고자 하는 경우에는 도 2 및 도 6에서 보는 바와 같이 하부축(60)과 감속기어박스(40)의 출력축(46)을 연결하는 조인트(47)의 핀을 분해한 뒤에 하부축(60) 수동으로 회전시키거나, 또는 상기 조인트(47)의 핀을 분해한 상태에서 외관(62) 상측의 롱캡(62b)을 분해하고 스크류(63)를 수동으로 회전시켜서 태양전지판(5)과 태양이 직각상태가 되도록 하고, 먼저 분해했던 조인트(47)의 핀과 롱캡(62b)을 조립하면 초기 설치시의 시기에 맞게 승하강받침대(3)의 높이위치를 세팅하게 된다.

이 상태에서 계절에 맞게 회전장치(1)를 회전시키는 프로그램이 포함된 제어기의 제어신호에 따라 구동하는 외부 모터(M)가 구동하게 되면, 그 모터(M)의 구동력에 의해 회전장치(1)의 외부고정링(10)에 설치된 구동축(31)과 그 구동축(31)에 설치된 구동기어(30)가 도 3 내지 도 5에서 보는 바와 같이 회전하게 된다.

이렇게 구동기어(30)가 회전함에 따라 구동기어(30)와 맞물려 있는 종동기어(23)는 내부링(20)과 수개의 암(22)으로 연결되어서 내부링(20)이 회전하게 된다. 이때, 외부고정링(10)의 내주연에 롤러안내홈(12)이 형성되고 그 롤러안내홈(12)에는 내부링(20)의 외주연에 설치된 수개의 롤러(21)가 안내되게 삽입되어서 내부링(20)이 외부고정링(10)의 내부에서 원활하게 회전하게 된다.

위와 같이 내부링(20)이 회전하면, 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 내부링(20)의 상부에는 양측 수직지지대(50)가 포함된 받침장치(2)가 설치되고 그 받침장치(2)의 상부에 태양전지판(5)이 설치되어서 내부링(20)부터 태양전지판(5)까지 태양을 향한 상태로 회전하게 되는데, 이는 아침에 해가 떠서 저녁이 되어 해가 질 때까지 태양전지판(5)이 태양을 따라가게 되는 것이다.

이렇게 태양전지판(5)이 태양을 향한 상태로 회전식으로 따라가다가 저녁이 되어 해가지게 되면, 모터의 구동을 제어하는 제어기의 신호에 따라 그 모터가 역회전하게 되고, 모터의 역회전에 따라 내부링(20)과, 태양전지판(5)이 얹힌 받침장치(2)가 밤 동안 원위치로 복귀하며, 다음날 아침이 되면 다시 제어기의 신호에 따라 그 모터가 정회전하면서 내부링(20)과, 태양전지판(5)이 얹힌 받침장치(2)가 다시 회전하면서 태양전지판(5)은 태양을 따라가는 것을 반복하게 된다.

이와 같이 내부링(20)이 회전하는 상황에서 도 3 내지 도 5에서 보는 바와 같이 내부링(20)의 일측에는 감속기어박스(40)가 설치되고, 그 감속기어박스(40)의 일측에 하향 설치된 입력기어(43)는 외부고정링(10)에 설치된 내측기어부(13)와 맞물려져 있음에 따라 외부고정링(10)의 내부에서 자전하는 내부링(20)의 자전력에 의해 입력기어(43)가 회전하게 되며, 이 입력기어(43)의 회전력이 케이싱(41) 내측에서 동일축인 입력축(44)의 내측에 설치된 내부기어(42)와 수개의 감속기어, 그리고 출력기어(45)를 통하면서 감속이 이루어진다.

이렇게 감속된 회전력은 출력기어(45)가 축 설치된 출력축(46)을 통하여 조인트(47)로 연결된 승하강받침대(3) 하측의 하부축(60)을 회전시키게 된다.

먼저, 여름과 같이 낮의 길이가 길어지는 경우에는 양방향래칫(70)이 정방향모드로 세팅되어 있어야 하며, 도 6의 (가)에서 보는 바와 같이 정방향모드에서는 하부축(60)이 정방향으로 회전하는 경우에만 하부축(60)의 회전력이 양방향래칫(70)을 통하여 스크류(63)에 전달되게 되고, 정방향으로 회전하는 스크류(63)와 나사식으로 체결된 암나사구(64)를 포함한 내관(61)과 외관(62)이 하강하게 되고, 하부축(60)이 역방향으로 회전하면 양방향래칫(70)의 하측에서 하부축(60)이 공회전하여 스크류(63)를 회전시키지 못하여 암나사구(64)를 포함한 내관(61)과 외관(62)은 제자리에 있게 된다.

즉, 외관(62)이 하강하는 때는 정방향모드에서 하부축(60)이 정방향으로 회전하는 해가 뜬 아침부터 저녁때까지이며, 하부축(60)이 역방향으로 회전하는 밤중에는 외관(62)이 제자리에 있게 된다.

그 뒤 해가 뜨는 아침이 되면 다시 정회전하는 하부축(60)의 회전력이 양방향래칫(70)을 통하여 스크류(63)를 정방향으로 회전시켜서 그 스크류(63)와 나사식으로 체결된 암나사구(64)가 하강하게 되는데, 이 암나사구(64)는 내관(61)의 선단부에 결합되어 있음에 따라 내관(61)도 함께 하강하게 되고, 이 암나사구(64)의 상하에는 상하부스프링(68,69)이 설치되어 있으므로 하강하는 암나사구(64)의 하측 가장자리에 지지되는 하부스프링(69)에 의해 외관(62)도 함께 하강하여 하부축(60)을 제외한 승하강받침대(3)가 하강하는 것이다.

이렇게 계속적으로 승하강받침대(3)가 하강을 반복하다가 암나사구(64)가 하사점까지 내려가게 되면, 도 6의 (가) 및 도 10의 (가)에서 보는 바와 같이 하강하던 암나사구(64)의 저면이 래칫블록(71)의 상부로 돌출된 상부핀(86)을 누르게 되고, 그 누름에 의해 정역회동레버(82)를 "a"와 같이 정방향으로 소정의 각도만큼 회전하면서 양방향래칫(70)가 역방향모드로 전환된다.(모드 변환에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 함.)

위와 같이 양방향래칫(70)이 역방향모드로 변환된 상태는 도 1, 3 및 도 6의 (나)에서 보는 바와 같이 해가 뜬 낮에 내부링(20)이 정방향으로 회전하여 감속기어박스(40)를 통하여 하부축(60)이 정방향으로 회전하면, 하부축(60)의 회전력이 양방향래칫(70)으로 전달되지 않??아 하부축(60)은 공회전하고 스크류(63)는 회전하지 않아 암나사구(64)를 포함한 내관(61)와 외관(62)은 제자리에 있게 된다.

이런 상황에서 밤이 되어 내부링(20)이 역회전하고 그 역회전력이 감속기어박스(40)를 통하여 하부축(60)에 전달되면, 역방향모드로 된 양방향래칫(70)으로 역방향의 회전력이 전달되며, 그 양방향래칫(70)의 역방향회전력에 의해 스크류(63)가 역방향으로 회전하게 되고, 그와 나사식으로 체결된 암나사구(64)를 포함한 내관(61)과 외관(62)이 하루만큼씩 상승하게 된다.

이런 동작을 6개월 동안 반복하여 도 6의 (나) 및 도 10의 (나)와 같이 스크류(63)의 상단부가 암나사구(64)와 일치하는 높이만큼 상승하는 상사점에 도달하게 되면, 내관(61)의 하단부에 설치된 스토퍼(60a)의 상면이 양방향래칫(70)의 하측에 하향 돌출되게 설치된 리미트스위치와 같은 하부핀(87)을 눌러주게 되고, 이렇게 눌려서 상승하는 하부핀(87)의 상부는 정역회동레버(82)를 밀어주어 정역회동레버(82)는 반시계방향으로 "b"와 같이 회전하면서 양방향래칫(70)을 정방향모드로 변환시킨다.

상기 양방향래칫(70)이 역방향모드에서 정방향모드로 변환되는 과정에 대하여 도 6 내지 도 10을 참고하여 설명하기로 한다.

위와 같이 역방향모드에서 정방향모드로 변환되는 과정은 상측으로 상승하던 내관(61)의 하단부에 설치된 스토퍼(60a)의 상면이 양방향래칫(70)의 하측으로 돌출된 하부핀(87)을 누르면, 하부핀(87)이 상측으로 밀리면서 정역회동레버(82)를 도 10 (나)의 "b"와 같이 반시계방향으로 회전시키게 되며, 이렇게 반시계방향으로 회동한 정역회동레버(82)는 비틀림스프링(83)에 의해 반시계방향으로 회동한 상태를 유지하게 된다.

상기 정역회동레버(82)가 반시계방향으로 회동하면서 측방이송구(79)를 도 10의 (나) 및 도 9의 (나)와 같이 도면상 좌측으로 밀게 되고, 좌측으로 밀리는 측방이송구(79)의 후면 좌측의 경사부(78)는 좌걸림대(75)의 전방에 설치된 좌경사대(75c)를 좌측으로 밀어주는데, 측방이송구(79)의 후면 좌측의 경사부(78)와 좌경사대(75c)는 각각 경사면이 접촉됨에 따라 좌경사대(75c)가 후방으로 밀리게 된다.

이런 좌경사대(75c)의 후방에 연결된 연결봉(75b)은 전후방연결구멍(74)에 관통되게 삽입되어서 좌걸림대(75)가 후방으로 밀려나게 되며, 좌걸림대(75)의 연결봉(75b) 후방에 연결 설치된 좌걸림구(75a)가 후방으로 밀려나게 된다.

이렇게 좌걸림구(75a)가 후방으로 밀려남에 따라 좌걸림구(75a)가 래칫기어(73)의 기어부에서 이탈하여 래칫기어(73)는 도 9 (나)의 "c"와 같이 반시계방향(역방향)으로 회전하게 되고, 래칫기어(73)가 시계방향(정방향)으로 회전할 때는 래칫기어(73)의 기어부가 우걸림구(76a)에 걸리게 된다.

이렇게 래칫기어(73)가 역방향으로 회전할 때는 래칫기어(73)의 기어부가 좌걸림구(75a)에 걸리지 않으므로 래칫기어(73)가 설치된 하부축(60)이 헛돌게 되고, 래칫기어(73)가 정방향으로 회전할 때는 래칫기어(73)의 기어부가 우걸림구(76a)에 걸려서 래칫기어(73)와 연결된 하부축(60)의 회전력이 도 9의 (나) 및 도 8에서 보는 바와 같이 우걸림구(76a)가 설치된 우걸림대(76)와, 우걸림대(76)가 설치된 래칫블록(71), 그리고 래칫블록(71)의 상부와 키이(K)로서 연결된 스크류(63)로 전달되게 된다.

따라서, 정방향모드시에 하부축(60)이 낮에 정방향으로 회전할 때 양방향래칫(70)을 통하여 스크류(63)를 회전시키게 되고 그로인하여 암나사구(64)를 포함한 승하강받침대(3)을 하강시키게 되는 것이다.

이와 같이 여름부터 6개월 동안은 승하강받침대(3)이 하강하다가 겨울이 되면 6개월 동안 다시 상승하는 동작을 반복하면서 계절변화와 밤낮의 길이변화에 맞게 태양전지판(5)이 태양을 향하면서 태양발전을 하게 되며, 이러한 과정에서 태양전지판(5)은 넓은 판형태로 형성되어 그 태양전지판(5)에 바람저항이 작용하게 되는데, 그때는 도 6에서 보는 바와 같이 암나사구(64)의 상하부에 완충작용을 하는 상하부스프링(68,69)이 탄력적으로 설치되어 바람에 탄력적으로 대응할 수 있게 되는 것이다.

도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 계절에 따라 승하강하는 승하강받침대(3)와 받침장치(2)가 회전장치(1)의 상부에서 정역회전하는 내부링(20)의 상부에 설치되고, 승하강받침대(3)가 받침장치(2)의 후방수평대(55)에 설치되어 있음에 따라 승하강받침대(3)가 승하강하는 것에 따라 전후방수평대(54,55)의 상부에 설치되는 태양전지판(5)의 기울기가 조절되게 된다.

그리고, 전후방수평대(54,55)의 사이를 연결하는 호형으로 형성된 양측 경사안내대(53)가 양측 수직지지대(50)의 상측에 설치된 안내구(52)에 안내됨에 따라 태양전지판(5)의 기울임이 원활하게 이루어지고, 받침장치(2) 상에 태양전지판(5)을 안정되게 설치할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 도 11에서 보는 바와 같이 1대의 모터(M)로서 여러 대의 태양광발전기(6)를 한꺼번에 구동시킬 수 있는 매우 유용한 효과가 있는 것이다.

1 : 회전장치 2 : 받침장치 3 : 승하강받침대
4 : 태양추적장치 5 : 태양전지판 6 : 태양광발전기
10 : 외부고정링 11 : 플랜지부 12 : 롤러안내홈
13 : 내측기어부 20 : 내부링 21 : 롤러
22 : 암 23 : 종동기어 30 : 구동기어
31 : 구동축 32 : 연결구 40 : 감속기어박스
41 : 케이싱 42 : 내부기어 43 : 입력기어
44 : 입력축 45 : 출력기어 46 : 출력축
47 : 조인트 50 : 수직지지대 51 : 안내롤러
52 : 안내구 53 : 경사안내대 54 : 전방수평대
55 : 후방수평대 56 : 전지판받침구 60 : 하부축
61 : 내관 62 : 외관 63 : 스크류
64 : 암나사구 65 : 안내구 66 : 장공
67 : 스프링받이 68 : 상부스프링 69 : 하부스프링
70 : 양방향래칫 71 : 래칫블록 72 : 통공
73 : 래칫기어 74 : 전후방연결구멍 75 : 좌걸림대
76 : 우걸림대 77 : 스프링 78 : 경사부
79 : 측방이송구 80 : 가이드핀 81 : 정지스프링
82 : 정역회동레버 83 : 비틀림스프링 84 : 상부핀구멍
85 : 하부핀구멍 86 : 상부핀 87 : 하부핀

Claims (2)

1. 지면에 설치되며 내주연에 상하에는 롤러안내홈과 내측기어부가 각각 구비되는 링형 외부고정링이 구비되고, 이 외부고정링의 내부에는 롤러안내홈에 안내되는 수개의 롤러가 외주연에 설치되고 중심부에 종동기어가 설치된 내부링이 회전가능하게 설치되며, 외부고정링의 편심된 위치에는 종동기어와 맞물리는 구동기어가 설치된 구동축이 모터에 의해 회전되게 설치되고, 상기 내부링의 내주연 일측에는 감속기어박스를 설치하되, 이 감속기어박스는 내부링의 일측 내주연에 설치되는 케이싱의 일측에내부기어와 입력축으로 연결되는 입력기어가 내측기어부와 맞물리게 설치되고, 케이싱의 타측에는 내부기어로부터 감속기어를 통해 동력을 전달받는 출력기어가 축 설치된 출력축이 케이싱의 상측으로 노출되게 설치되는 회전장치와;
   내부링의 상측에 설치되어 회전되며 상측에 태양전지판이 설치되는 것으로, 전후방상부에 안내구가 구비된 한 쌍의 수직지지대가 내부링의 양측에 수직 설치되고, 양측 수직지지대의 전후방측 안내구에는 호형으로 형성된 경사안내대가 전후방으로 안내되게 설치되며, 이들 양측 경사안내대의 전후방단부에는 양측 전방단부를 연결하는 전방수평대와, 양측 후방단부를 연결하는 후방수평대가 수평으로 각각 결합 설치되고, 이들 전후방수평대의 각각의 단부에는 태양전지판의 후면과 결합되는 전지판받침구가 설치된 받침장치와;
   감속기어박스의 출력축과 받침장치의 후방수평대사이에 설치되어 태양전지판의 기울기를 조절하는 것으로, 하단부에 설치되는 조인트가 출력축과 연결되는 하부축의 상부에 양방향래칫과 스크류가 1자형으로 연결되어 1자형회전체를 구성하고, 이 1자형회전체의 외부에는 상단부에 스크류와 나사식으로 체결되는 암나사구가 설치된 내관이 삽입 설치되며, 내관의 상측외부에는 상하방향으로 장공이 형성되고 말단부에 링형 스프링받이를 설치한 외관이 삽입 설치되고, 외관 내측의 암나사구 상하에는 서로 동일한 탄력을 가지는 상하부스프링이 탄력적으로 설치된 승하강받침대를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광발전기용 태양추적장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 양방향래칫은 래칫블록의 하부가 하부축의 상부와 정역회전되게 설치되고 래칫블록의 상부는 스크류의 하부와 고정되게 설치되며,
   상기 래칫블록으로 삽입된 하부축의 상부에 래칫기어가 설치되고, 래칫블록의 전후방에 형성되는 전후방공간부의 양측에는 전후방연결구멍이 형성되며,
   양측 전후방연결구멍에는 후방의 좌걸림구와 전방의 좌경사대가 연결봉으로 연결된 좌걸림대와, 후방의 우걸림구와 전방의 우경사대가 연결봉으로 연결된 우걸림대를 전방으로 탄력이 작용하게 설치하되, 좌우걸림구는 래칫기어의 기어부에 선택적으로 걸리게 되고,
   좌우경사대 전방의 전방공간부에는 후면에 좌우경사대와 접촉하는 경사부를 구비한 측방이송구가 측방으로 이동가능하게 설치되며,
   측방이송구의 전면에는 측방이송구를 좌측 또는 우측으로 밀어주는 정역회동레버가 비틀림스프링에 의해 좌측 또는 우측으로 탄력적으로 회동하게 설치되며, 전방공간부 상하의 래칫블록에는 양방향래칫이 상사점까지 상승하면 암나사구의 저면에 접촉하여 정역회동레버를 정방향으로 회동시키는 상부핀과, 양방향래칫이 하사점까지 하강하면 내관의 하단부에 설치되는 스토퍼의 상면에 접촉하여 정역회동레버를 역방향으로 회동시키는 하부핀이 승하강가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 태양광발전기용 태양추적장치.

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