KR20170017084A - 태양광발전모듈 지지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 솔라셀의 광기전력 효과(Photovoltaic Effect)를 이용하여 전기를 생산하는 태양광발전과 관련한다.
더욱 상세하게는, 태양광발전모듈을 안정적으로 지지하는 지지구조와 관련하며, 적은 부품으로 비용을 줄이며 능률적으로 시공이 가능하고, 태양광발전모듈이 설치된 이후에는 외력에 의해 유동되지 않고 초기 설치상태를 지속적으로 유지할 수 있는 태양광발전모듈 지지구조에 대한 것이다.

Description

태양광발전모듈 지지구조{STRUCTURE FOR SOLAR-CELL MODULE}

본 발명은 솔라셀(Solar Cell)의 광기전력 효과(Photovoltaic Effect)를 이용하여 전기를 생산하는 태양광발전과 관련하며 더욱 구체적으로, 태양광발전모듈을 안정적으로 지지하는 지지구조와 관련한다. 상기 태양광발전모듈은 솔라셀을 모듈 형태로 배치시켜 태양광을 집광하여 발전할 수 있도록 구성한 것이다.

종래 기술에 따른 태양광발전모듈 고정 구조는 보통, 태양광발전모듈을 가로, 세로로 배열하여 외주면을 고정하고 있는 지지고정프레임과, 상기 지지고정프레임의 전후면에 설치되어 상기 태양광발전모듈을 경사진 각도로 고정, 유지시키는 지지축을 갖는 구조를 취한다.

지면이나 콘크리트 바닥면 상부에 고정되도록 고정판이 설치되는데, 상기 고정판의 상부에는 지지축이 직접 용접되고, 상기 지지축의 하부 양측면에는 보강 리브를 형성하여 상기 지지축과 상기 고정판에 각각 용접하여 상기 지지축이 외력에 의해 기울어지는 것을 방지한다.

상기 고정판을 콘크리트에 고정 할 때에는 태양광발전모듈 구조물의 하중을 지지하기위해 콘크리트 양생과정에서 다수개의 앵커를 콘크리트에 매설시켜 콘크리트 양생이 끝난 후 앵커 상단에 고정판을 고정시키는 방법을 사용하고 있다.

그런데 전술된 방법은 콘크리트를 양생하는 과정에 따른 시공시간이 길어지고, 기상이 좋지 않을 경우에는 콘크리트 양생에 필요한 온도 및 습도를 유지하기 위한 작업이 추가적으로 필요하게 된다.

이러한 문제를 인식하여 제안되어 공지된 것에는 등록특허 제1033145호(2011.04.28)가 있다.

본 발명은 태양광발전모듈의 설치에 있어서,

안정적으로 시공하면서도 가능한 적은 부품을 사용하고, 태양광발전모듈이 설치된 이후에는 외력에 의해 유동되지 않고 초기 설치상태를 지속적으로 유지할 수 있으면서, 용이하게 태양광발전모듈에 기울임을 부여할 수 있는 태양광발전모듈 지지구조를 제공하고자 한다.

전술한 과제를 달성하기 위한 태양광발전모듈 지지구조는,

평판한 장방형의 형태를 취하고, 태양광 에너지 집광판(1a)을 구비하는 태양광발전모듈(1)의 양측면에 결합되며, 일측면의 중앙부분에 길이방향을 따라 반원형 형상으로 형성되는 삽입돌기(11)가 돌출형성되는 고정프레임(10)과;

상기 태양광발전모듈(1)이 삽입되는 수용부(21)가 상하 방향으로 관통형성되고, 내부양측면에 길이방향을 따라 상기 고정프레임(10)의 삽입돌기(11)가 삽입고정되는 삽입홈(22)이 형성되며, 볼트를 체결할 체결공(23)이 관통형성되고, 탄성재질로 이루어지는 고정틀(20)과;

중앙부분이 하측을 향해 개방되어 그 양측으로 삽입부(31)가 형성되고, 상기 고정틀(20)의 체결공(23)과 체결될 체결공(33)이 관통형성되어 상기 체결공(23, 33)에 체결되는 볼트를 통해 상기 고정틀(20)에 결합되는 결합프레임(32)이 수평방향으로 연장형성되는 고정유닛(30)과;

상면에 상기 고정유닛(30)의 삽입부(31)가 삽입고정되는 고정홈(41)이 간격을 두고 상하 방향으로 관통되도록 형성되고, 저면에 지중에 매설되어 고정되는 고정포스트(42)이 간격을 두고 형성되는 지지패널(40)과;

단면이 ㄷ 형상으로 형성되어 상기 지지패널(40)의 가장자리를 감싸는 고정부(51)와, 상기 고정부(51)의 배면에 수평방향으로 연장형성되어지되, 일부 구간에서 하측을 향해 사선방향으로 절곡되며 지중에 매설되어 고정됨에 따라 싱기 지지패널(40)을 고정하는 지지대(52)로 이루어지는 지지프레임(50);으로 이루어져 구성되는 태양광발전모듈의 지지구조에 있어서,

상기 고정유닛(30)은 2개로 구비되어 상기 고정틀(20)에 서로 평행하게 배치되고,

상기 고정유닛(30)의 결합프레임에 있어서, 어느 한 측의 결합프레임(32b)은 위로 길게 형성되고, 다른 측의 결합프레임(32a)은 위로 짧게 형성되는 반면, 상기 길게 형성된 결합프레임(32)에 대응하는 고정틀(20a)의 저면은 아래로 짧게 형성되고, 상기 짧게 형성된 결합프레임(32a)에 대응하는 고정틀(20b)의 저면은 아래로 길게 형성되어서, 서로 길이 차이를 상쇄하도록 배치되어 상기 고정틀(20)의 상면이 평행을 유지할 수 있게 하고,

태양광을 가능한 최대로 집광하고자 상기 고정틀(20)에 기울임을 주어 경사지게 배치하고자 할 시에는,

상기 길게 형성되는 결합프레임(32b)과 상기 짧게 형성되는 결합프레임(32a)의 배치 위치를 바꾸어서, 상기 길게 형성된 결합프레임(32b)을 상기 길게 형성되는 고정틀(20b)에 대응시키고, 상기 짧게 형성되는 결합프레임(32a)을 상기 짧게 형성되는 고정틀(20a)에 대응시켜서, 기울임을 부여한다.

본 발명에 따르면, 태양광발전모듈의 설치를 적은 부품으로 안정적으로 시공할 수 있으면서도, 태양광발전모듈이 설치된 이후에는 외력에 의해 유동되지 않고 초기 설치상태를 지속적으로 유지할 수 있다.

또한, 간단하게 기울임을 부여할 수 있어서 태양광 집광에 효율적인 구조를 제공한다.

도 1은 태양광발전모듈 지지구조의 전체를 분해하여 예시한 사시도.
도 2는 태양광발전모듈 지지구조의 전체를 결합하여 예시한 사시도.
도 3은 어느 부분의 다른 실시를 예시하여 보인 분해사시도.
도 4는 조립된 것을 보인 사시도.
도 5의 A 및 B는 어느 한 상태를 설명하기 위해 보인 정면도. (일부 도시 생략)
도 6의 A 및 B는 다른 한 상태를 설명하기 위해 보인 정면도. (일부 도시 생략)
도 7은 〈 형상 절곡결합편(c)을 예시하여 보인 것으로서, 각각 사시도; 정단면도; 정면도;
도 8의 어느 부분의, A는 바로 된 예시도; B는 기울임을 준 예시도;

이하, 첨부된 도면의 예시와 함께 본 발명의 상세한 설명을 개시하기로 한다.

도 1 및 도 2에서, 본 발명에 따른 태양광발전모듈 지지구조는 고정프레임(10)과, 고정틀(20)과, 고정유닛(30)과, 지지패널(40)과, 지지프레임(50)을 포함하여 이루어진다.

상기 고정프레임(10)은 평판한 직사각 형상의 장방형으로 형성되고, 태양광 에너지 집광판(1a)을 구비하는 태양광발전모듈(1)의 양측면에 결합되며, 일측면의 중앙부분에 길이방향을 따라 반원형 형상으로 형성되는 삽입돌기(11)가 돌출형성된다.

상기 고정틀(20)은 평판한 직사각 형상의 장방형으로 형성되며, 상면에 상기 태양광발전모듈(1)의 형상과 동일한 형상으로 형성되는 수용부(21)가 상하 방향으로 관통형성되어 상기 태양광발전모듈(1)이 수용된다.

또한, 고정틀(20)의 내부 양측면에는 길이방향을 따라 고정프레임(10)의 삽입돌기(11)가 삽입고정되는 삽입홈(22)이 형성되며, 저면 가장자리에 체결공(23)이 관통형성된다.

상기 고정틀(20)은 탄성재질로 이루어져 고정프레임(10)이 부착된 태양광발전모듈(1)을 고정틀(20)의 수용부(21)에 삽입하게 되면 양측벽이 고정프레임(10)의 삽입돌기(11)에 의해 벌어졌다가 상기 삽입돌기(11)가 삽입홈(22)에 삽입되면 복원력에 의해 원래의 자리로 복원되어 상기 고정프레임(10)을 통해 태양광발전모듈(1)을 안정적으로 고정하게 된다.

상기 고정유닛(30)은 중앙부분이 하측을 향해 개방되어 그 양측으로 삽입부(31)가 형성되고, 양측면에 상부에는 결합프레임(32)가 수평방향으로 연장형성되고, 상기 결합프레임(32)에는 상기 고정틀(20)의 체결공(23)과 대응되는 위치에 체결공(33)이 상하 방향으로 관통형성되어 상기 체결공(23, 33)에 순차적으로 체결되는 볼트를 통해 상기 고정틀(20)의 저면에 결합된다.

상기 지지패널(40)은 평판한 직사각 형상의 장방형으로 형성되고, 상면에 상기 고정유닛(30)의 삽입부(31)가 삽입고정되어 상기 지지패널(40)이 경사각을 갖도록 설치되었을 경우 미끄러짐을 방지하기 위한 고정홈(41)이 간격을 두고 상하 방향으로 관통되도록 형성되고, 저면에는 지중에 매설되어 고정되는 고정포스트(42)이 간격을 두고 형성된다.

상기 고정포스트(42)은 원형상으로 상하 길이방향을 따라 형성될 수 있으며, 상기 고정포스트(42)의 하측은 지중에 용이하게 매설될 수 있도록 하방으로 갈수록 횡단면적이 줄어들고 하단부는 뾰족한 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 지지패널(40)의 고정홈(41)에는 상기 고정유닛(30)의 삽입부(31)가 삽입되어 고정될 수 있도록 브라킷(60)이 더 끼움고정되어지되, 상기 고정유닛(30)의 삽입부(31)와 브라킷(60)은 서로 반대 극성을 갖는 자석재질로 형성하여 상기 고정유닛(30)의 삽입부(31)가 브라킷(60)의 내부에서 자성을 통해 부착되어 고정되도록 할 수 있으며, 이에 따라, 상기 고정틀(20)에 설치된 태양광발전모듈(1)을 별도의 부품 없이도 안정적이면서 용이하게 고정할 수 있다.

상기 지지프레임(50)는 고정부(51)와, 지지대(52)로 이루어진다.

상기 고정부(51)는 단면이 ㄷ 형상으로 형성되어 상기 지지패널(40)의 가장자리를 감싸며, 도면에 도시되지는 않았으나, 지지패널(40)에 볼팅 또는 용접으로 고정될 수 있다.

상기 지지대(52)는 상기 고정부(51)의 배면에 간격을 두고 수평방향으로 연장형성되며, 지중에 매설되어 고정됨에 따라 상기 지지패널(40)의 유동을 방지한다.

상기 지지대(52)는 일부 구간에서 하측을 향해 사선방향으로 절곡되어 지지패널(40)에 대한 버팀력을 충분히 확보할 수 있음에 따라 충격이 가해지더라도 상기 태양광발전모듈(1)이 유동되지 않도록 할 수 있다.

다음은, 도 3 이하의 도시와 함께 태양광의 조사각도에 따라 태양광발전모듈(1)의 집광효과를 높이도록 효율적으로 기울임을 부여하는 구조 및 방법을 살펴본다. 특히, 상기 지지패널(40) 자체를 경사지게 시공하기 곤란한 경우에 있어서나, 이미 시공된 후에 별도로 기울임을 부여하고자 할 때에 유용하다.

도 3 내지 도 6의 예시에서, 상기 고정유닛(30)은 2개로 구비되어 상기 고정틀(20)의 마주보는 대변에 서로 평행하게 배치되고,

상기 고정유닛(30)의 결합프레임에 있어서, 도 5의 도시에서, 어느 한 측의 결합프레임(32b)은 위로 길게(a1) 형성되어 제공되고, 다른 측의 결합프레임(32a)은 위로 짧게 형성되어 제공되는 반면에, 상기 길게(a1) 형성된 결합프레임(32b)에 대응하는 고정틀(20a)의 저면은 아래로 짧게 돌출 형성되고, 상기 짧게 형성된 결합프레임(32a)에 대응하는 고정틀(20b)의 저면은 아래로 길게(a1) 돌출 형성되어서, 상호 길이 차이가 상쇄되도록 배치된다. 이 경우는, 상기 고정틀(20)을 포함하여 태양광발전모듈(1) 전체를 평행하게 유지시키고자 할 때에 유용하다.

이때, 상기 각 결합프레임(32a, 32b)의 상면 및 상기 각 고정틀(20a, 20b)의 저면은, 도 5 B의 예시처럼, 초기 기울기값(b1)을 준 경사면(ab)으로 형성한다. 상기 초기 기울기값(b1)의 범위는 5도 이상 35도 이하가 바람직하다.

그리고 태양광 조사각도에 맞추어 집광도를 최대로 끌어올리기 위해서 또는, 빗물 등의 물빠짐을 좋게하기 위해서, 상기 고정틀(20)에 기울임을 주어 경사지게 배치하고자 할 시에는,

도 6의 예시에서, 상기 길게(a1) 형성되는 결합프레임(32b)과 상기 짧게 형성되는 결합프레임(32a)의 배치위치를 바꾸어서, 상기 길게(a1) 형성된 결합프레임(32b)을 상기 길게(a1) 형성되는 고정틀(20b)에 대응시키고, 상기 짧게 형성되는 결합프레임(32a)을 상기 짧게 형성되는 고정틀(20a)에 대응시킨다. 이때, 도 6 B에서, 초기 기울기값(b1)과 배치 위치를 바꾸어서 얻어지는 기울기값(b2)이 합성된 기울임(b1+b2)이 발생한다. 이런 방법으로 태양광발전모듈에 용이하게 기울임을 부여할 수 있는 것이다.

한편, 도 7의 예시는, 상기 체결공(23, 33)의 체결방법에 갈음하여 사용될 체결방법에 필요한,〈 형상 절곡결합편(c)에 대한 것이다. 상기〈 형상 절곡결합편(c)은 장방형상 금속평판의 2/3 (반대방향에서는 1/3)지점을 꺽어 절곡(d3)한 것이다. 따라서 상기 절곡(d3) 지점의 양측 중에 한 쪽은 길이가 길게(e1) 형성되는 금속평판(d1)이, 다른 쪽에는 길이가 짧게(e2) 제공되는 금속평판(d2)이 자리하게 된다. 그리고 상기 길이가 긴 금속평판(d1)에는 복수의 체결공(c1 : c1a, c1b)이 길이를 따라 두 개 형성되며, 상기 길이가 짧은 금속평판(d2)에는 하나의 체결공(c2)만이 유일하게 형성된다.

상기 절곡(d3)하는 절곡각도(d3e)는, 도 6 예시에서처럼, 상기 고정틀(20a, 20b)과 결합프레임(32a, 32b)이 함께 이루는 각도에 대응되도록 절곡을 한다.

다음, 도 8은 상기 〈 형상 절곡결합편(c)을 활용하는 예시이다.

도 8 A는 태양광발전모듈을 수평으로 설치하고자 하는 경우 등에 있어서, 상기 고정틀(20a, 20b) 저면 돌출부위와 상기 결합프레임(32a, 32b)의 위 돌출부위를 일직선상에 배치하여 놓고, 상기〈 형상 절곡결합편(c)의 길이가 긴 금속평판(d1)에 형성된 2개의 체결공(c1a, c1b)에 각각 볼트(bolt)를 체결한다. 이때, 도 3 및 도 4의 예시처럼, 상기 고정틀(20a, 20b)과 상기 결합프레임(32a, 32b)에는 측면 방향으로 체결공(c1)이 미리 형성되어 있어야 한다.

반면에, 태양광발전모듈에 기울임을 주고자 도 6의 예시와 같이 설치하는 경우에는, 상기 고정틀(20a, 20b)의 아래로 연장된 돌출부위와 상기 결합프레임(32a, 32b)이 서로 일직선상에 놓이지 못하고 굴절된 형태로 각을 두고 만나게 된다.

이와 같은 때에는, 상기 각을 두고 만나는 지점에 상기〈 형상 절곡결합편(c)의 절곡(d3) 지점을 가져다 대응시킨 후, 상기 절곡(d3) 지점 양측에 각각 볼트체결을 실시하게 된다. 즉, 상기 길이가 긴 금속평판(d1)에 형성된 복수의 체결공(c1a, c1b) 중 상기 절곡(d3) 지점에 인접한 체결공(c1b)과 상기 길이가 짧은 금속평판(d2)에 형성된 유일한 체결공(c2)을 선택해서, 각각 상기 고정틀 및 상기 결합프레임의 측면에 형성된 상기 체결공(c1)에 볼트체결을 실시하면 된다.

이렇게 하여 추가 결합수단이 없어도 상기〈 형상 절곡결합편(c)만으로, 상기 일직선상에 배치되는 경우 및 상기 각을 두고 배치되는 경우, 두 경우를 모두 대응시켜 커버할 수 있는 것이다.

고정프레임(10); 삽입돌기(11);
고정틀(20); 수용부(21); 〈 형상 절곡결합편(c);
고정유닛(30); 삽입부(31); 결합프레임(32);
지지패널(40); 고정홈(41); 고정포스트(42);
지지프레임(50); 고정부(51); 지지대(52);

Claims (1)

1. 장방형의 형태를 취하고, 태양광 에너지 집광판을 구비하는 태양광발전모듈의 양측면에 결합되며, 일측면의 중앙부분에 길이방향을 따라 반원형 형상으로 형성되는 삽입돌기가 돌출형성되는 고정프레임과;
   상기 태양광발전모듈이 삽입되는 수용부가 상하 방향으로 관통형성되고, 내부양측면에 길이방향을 따라 상기 고정프레임(10)의 삽입돌기가 삽입고정되는 삽입홈이 형성되며, 볼트를 체결할 체결공이 관통형성되고, 탄성재질로 이루어지는 고정틀과;
   중앙부분이 하측을 향해 개방되어 그 양측으로 삽입부가 형성되고, 볼트를 체결할 체결공이 관통형성되어서 상기 고정틀에 볼트로 결합되는 결합프레임이 수평방향으로 연장형성되는 고정유닛과;
   상면에 상기 고정유닛의 삽입부가 삽입고정되는 고정홈이 간격을 두고 상하 방향으로 관통되도록 형성되고, 저면에 지중에 매설되어 고정되는 고정포스트가 간격을 두고 형성되는 지지패널과;
   단면이 ㄷ 형상으로 형성되어 상기 지지패널의 가장자리를 감싸는 고정부와, 상기 고정부의 배면에 수평방향으로 연장형성되어지되, 일부 구간에서 하측을 향해 사선방향으로 절곡되며 지중에 매설되어 고정됨에 따라 싱기 지지패널을 고정하는 지지대로 이루어지는 지지프레임;으로 이루어져 구성되는 태양광발전모듈의 지지구조에 있어서,
   상기 고정유닛은 2개로 구비되어 상기 고정틀에 서로 평행하게 배치되고,
   상기 고정유닛의 결합프레임에 있어서, 어느 한 측의 결합프레임(32b)은 위로 길게 형성되고, 다른 측의 결합프레임(32a)은 위로 짧게 형성되고,
   상기 고정틀에 있어서, 상기 길게 형성된 결합프레임에 대응하는 고정틀(20a) 저면은 아래로 짧게 형성되고, 상기 짧게 형성된 결합프레임에 대응하는 고정틀(20b) 저면은 아래로 길게 형성되어서, 서로 길이 차이를 상쇄하여 상기 고정틀이 평행을 유지할 수 있게 하고,
   상기 고정틀에 기울임을 주어 경사지게 배치하고자 할 시에는,
   상기 길게 형성된 결합프레임과 상기 짧게 형성된 결합프레임의 배치 위치를 바꾸어서, 상기 길게 형성된 결합프레임을 상기 길게 형성된 고정틀의 저면에 대응시키고, 상기 짧게 형성된 결합프레임을 상기 짧게 형성된 고정틀의 저면에 대응시켜서, 기울임을 만드는 것을 특징으로 하는 태양광발전모듈 지지구조.

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