KR101585002B1 - Solar tracking system using the electric power difference between solar cells - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 수직방향 회전부와 수평방향 회전부 그리고 고정부로 구성된 태양전지의 전력차를 이용한 태양추적장치에 관한 것이다.
수직방향 회전부는 태양을 추적하기 위한 전기를 발생하기 위한 한 쌍의 일정한 대칭 각도를 가진 태양전지로 구성된 태양추적부와 수평방향과 수직방향으로 태양을 추적하기 위한 전기를 발생시키기 위한 2개의 태양추적부와 태양광 발전을 위한 태양전지나 가열장치용으로 사용될 볼록렌즈, 프레넬 렌즈가 부착될 수 있는 작업부로 구성되어 있어서 태양을 수직 방향으로 추적하게 된다.
수평방향 회전부는 수직방향 회전부를 장착하고 수직방향 회전 모터부가 장착되어 있어서 태양을 수평 방향으로 추적하게 된다.
수직방향 회전부를 장착한 수평방향 회전부가 장착되고 수평방향 회전 모터부가 장착되어 있는 고정부는 지면에 안정되게 배치되어 있다.
태양추적부를 구성하는 두 개의 태양전지의 플러스 단자와 마이너스 단자가 교차되어 모터와 연결되어서, 태양추적부가 정확하게 태양을 향하는 경우에는 모터를 구동하기 위한 전기가 발생하지 않고 태양추적부가 정확하게 태양을 향하지 않으면 두 개의 태양전지에서 발생하는 순방향과 역방향 전력의 차가 생기므로 모터를 구동하기 위한 전기가 발생하는 원리를 이용한 태양추적장치이다.
따라서, 본 발명에 따르면, 별도의 제어 장치나 프로그램이 없이도 태양을 추적할 수 있으므로 기존의 태양추적장치에 비해서 저비용으로 제작이 가능하고 제어장치와 프로그램을 구동하기 위한 전력의 소비가 없으므로 경제적이다.
또한, 별도의 추적장치를 부착하기 어려운 소형의 장치로 구성하기에 편리하고 부품 수가 적으므로 고장 가능성도 현저하게 저하된다.The present invention relates to a solar tracking device using a power difference between a vertical rotating part, a horizontal rotating part and a fixed part.
The vertical rotation unit includes a solar tracking unit composed of a solar cell having a pair of constant symmetric angles for generating electricity for tracking the sun, and two solar tracking units for generating electricity to track the sun in the horizontal and vertical directions A convex lens for solar cells or heating devices for photovoltaic power generation, and a work station where a Fresnel lens can be attached, thereby tracking the sun in the vertical direction.
The horizontal rotation part is equipped with a vertical rotation part and the vertical rotation motor part is mounted, thereby tracking the sun in the horizontal direction.
A fixed portion having a horizontal rotating portion mounted with a vertical rotating portion and a horizontal rotating motor portion mounted thereon is stably disposed on the ground.
The positive and negative terminals of the two solar cells constituting the solar tracking unit are crossed and connected to the motor so that when the sun tracking unit is correctly pointing to the sun, there is no electricity to drive the motor and the sun tracking unit It is a solar tracker that uses the principle of generating electricity to drive a motor because there is a difference between forward and reverse power generated by two solar cells.
Therefore, according to the present invention, since the sun can be tracked without a separate control device or program, it can be manufactured at a lower cost as compared with the conventional solar tracking device and is economical because there is no power consumption for driving the control device and the program.
In addition, since it is convenient to construct a small apparatus which is difficult to attach a tracking device, and the number of parts is small, the possibility of failure is remarkably lowered.
Description
본 발명 태양추적장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양전지의 전력차를 이용한 태양추적장치에 관한 것이다.The present invention relates to a solar tracking device, and more particularly, to a solar tracking device using a power difference of a solar cell.
일반적으로, 태양추적장치는 프레임과 전동 모터, 제어장치 그리고 제어장치를 동작시키는 프로그램으로 구성되어 있다.Generally, the sun tracking device is composed of a frame, an electric motor, a control device, and a program for operating the control device.
태양을 추적하는 방식은 태양광 센서를 이용하는 방식과 프로그램을 이용하는 방식을 주로 많이 적용하고 있다.The method of tracking the sun mainly uses a method of using a solar sensor and a method of using a program.
태양광 센서를 이용하는 방식은 일반적으로 많이 사용되는 방식으로 센서를 이용하여 쉽게 태양을 추적할 수 있지만 날씨의 변화에 따라서 태양광을 일정기간 추적하지 못하면 추적 범위를 벗어나서 정확한 태양 추적을 못하는 경우도 발생할 수 있다. 태양은 항상 시기에 따라서 일정한 궤도로 움직이므로 이를 정확하게 프로그래밍하여 태양을 추적하는 방법도 많이 사용되고 있다. 정밀한 태양추적을 위해서 두가지 방법을 서로 보완해서 사용하는 경우도 있다. The method of using the solar sensor is a commonly used method, but it is easy to track the sun by using the sensor. However, if the sun can not be traced for a certain period of time according to the weather change, . Since the sun always moves in a constant orbit depending on the timing, it is often used to accurately track and track the sun. In some cases, two methods are used to complement each other for precise solar tracking.
태양을 추적하는 기존에 사용되는 방식은 별도의 제어장치나 프로그램이 필요하므로 이를 구성하는데 비용이 수반되고 고장의 가능성도 늘 존재한다.
[선행기술문헌]
공개실용신안공보 제20-2008-0000278호(공개일자: 2008.03.07.)
공개특허공보 제10-2008-0052923호(공개일자: 2008.06.12.)
The existing method of tracking the sun requires a separate control device or program, which is costly to construct and there is always a possibility of failure.
[Prior Art Literature]
Public Utility Model Publication No. 20-2008-0000278 (Publication date: Mar. 07, 2008)
Published Patent Publication No. 10-2008-0052923 (Published date: June 12, 2008)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 별도의 제어장치나 프로그램을 사용하지 않고 모터를 구동하기 위한 태양전지만을 이용하여 태양을 추적하는 장치를 제공하는 것을 본 발명의 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an apparatus for tracking sun using only a solar cell for driving a motor without using a separate control device or a program.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 수평방향과 수직방향으로 회전할 수 있도록 프레임과 모터를 구성하고 수평방향과 수직방향으로 일정한 각도를 가진 두 개의 태양전지로 구성된 태양추적부를 각각 설치한다. 태양추적부의 태양전지는 일정한 각도를 가진 대칭형태로 구성되고 한쪽 태양전지의 플러스 단자와 다른 태양전지의 마이너스 단자를 교차로 모터에 연결하여서 태양을 향하면 양쪽 태양전지에서 발생하는 순방향과 역방향의 전력이 동일하므로 전기는 발생하지 않아서 모터는 동작하지 않고 태양을 향하지 않으면 상대적으로 한쪽의 태양전지에서 발생하는 전력이 커지므로 모터가 구동하여 태양을 추적하는 태양추적장치를 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a solar tracking unit including two solar cells each having a frame and a motor so as to rotate in a horizontal direction and a vertical direction and having a predetermined angle in a horizontal direction and a vertical direction. Solar tracking unit is composed of symmetrical shape with constant angle, and positive terminal of one solar cell and negative terminal of other solar cell are connected to the intersection motor so that forward and reverse power generated from both solar cells Therefore, it is characterized by a solar tracking device that drives the motor and tracks the sun because the electricity does not occur, the motor does not operate, and the power generated by one solar cell becomes relatively large when the sun is not directed.
본 발명에 따르면, 별도의 제어장치와 프로그램이 없으므로 기존의 태양추적장치에 비해서 저비용으로 제작이 가능하고 제어장치와 프로그램을 구동하기 위한 전력의 소비가 없으므로 경제적이다.According to the present invention, since there is no separate control device and program, it can be manufactured at a lower cost as compared with the conventional solar tracking device, and it is economical because there is no power consumption for driving the control device and the program.
또한, 본 발명에 따르면, 별도의 추적장치를 부착하기 어려운 소형의 장치로 구성하기에 편리하고 부품 수가 적으므로 고장 가능성도 현저하게 저하된다.Further, according to the present invention, since it is convenient to construct a small apparatus which is difficult to attach a separate tracking device, and the number of parts is small, the possibility of failure remarkably lowers.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 태양추적장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 태양추적장치의 수직방향 회전부의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 태양추적장치의 수평방향 회전부의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 태양추적장치의 고정부의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 태양추적장치의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 태양추적장치에 있어서, 태양추적부를 강조하여 보 기위한 상태의 사시도이다.
도 7는 본 발명의 태양추적부의 배선도이다.1 is a perspective view of a solar tracker according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of a vertically rotating portion of a sun tracker according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a horizontally rotating part of a sun tracker according to a preferred embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of a stationary portion of a solar tracker according to a preferred embodiment of the present invention.
5 is a front view of a sun tracking device according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view of a solar tracker according to a preferred embodiment of the present invention, in a state for emphasizing the sun tracker. FIG.
7 is a wiring diagram of the solar tracking unit of the present invention.
이하에서는 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 태양추적장치의 사시도로서, 도 2에 도시된 태양추적장치의 수직방향 회전부(10)와, 도 3에 도시된 수평방향 회전부(20), 그리고 도 4에 도시된 고정부(30)로 구성된 태양전지의 전력차를 이용한 태양추적장치의 완성된 형태를 도시하고 있다.1 is a perspective view of a solar tracker according to a preferred embodiment of the present invention, which includes a vertically rotating
도 2에 도시된 수직방향 회전부(10)는 그 회전의 중심이 되는 좌우 수평축(AA)의 양측단부에 형성되는 샤프트(11)가, 도 3에 도시된 수평방향 회전부(20)의 좌우 양측단부에 형성된 축수용부(21)에 회전가능하게 수용 및 지지됨으로써 상기 수평축(AA)을 중심으로 회전 가능하게 구성된다.
수직방향 회전부(10)는 작업부(5), 한 쌍의 수직방향추적용 태양전지(1, 2), 한 쌍의 수평방향추적용 태양전지(3, 4), 한 쌍의 샤프트(11)를 포함하여 구성된다.
작업부(5)는 수직방향 회전부(10)의 중앙에 배치된다.
한 쌍의 수직방향추적용 태양전지(1, 2)는 작업부(5)를 중심으로 상하 양단부(5a, 5b)에 설치되어 태양을 추적하기 위한 전기를 발생하기 위한 일정한 대칭 각도를 갖는다.
한 쌍의 수평방향추적용 태양전지(3, 4)는 작업부(5)를 중심으로 좌우 양단부(5c, 5d)에 설치되어 태양을 추적하기 위한 전기를 발생하기 위한 일정한 대칭 각도를 갖는다.
한 쌍의 샤프트(11)는 수직방향 회전부(10)의 좌우 수평방향으로 양측 단부에 돌출 형성되어 상기 작업부(5), 한 쌍의 수직방향추적용 태양전지(1, 2) 및 한 쌍의 수평방향추적용 태양전지(3, 4)를 지지한다.
수직방향 회전부(10)의 회전 구동은 도 3의 수직방향 회전부(20)의 일측 축수용부(21)에 이웃하여 설치되는 수직방향 회전 모터부(7)에 의해 벨트 등의 전동요소를 매개로 하여 이루어진다.
수직방향 회전 모터부(7)의 구동전원으로는, 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 수직방향 회전부(10)의 상하측에 각각 설치되는 수직방향추적용 태양전지(1, 2)로부터 태양열을 수집함으로써 발생되는 전기에너지를 이용한다. 수직방향 회전부(10)는 이러한 수직방향 회전 모터부(7)의 구동으로 인해 수평축(AA)을 중심으로 정역으로 회전하면서 태양을 수직방향으로 추적하게 된다. 회전 메커니즘에 대해서는 후술하기로 한다.The
The
The working
The pair of vertical direction tracking
The pair of horizontal direction tracking
The pair of
The rotational driving of the vertical rotating
As shown in Figs. 1 and 6,
도 3에 도시된 수평방향 회전부(20)는 그 중앙 하단부에 설치되는 원반 형태의 축수용부(22)가 도 4에 도시된 고정부(30) 중앙의 구동샤프트(31) 상단에 장착됨으로써 상하 수직축(BB)을 중심으로 회전 가능하게 구성된다.
수평방향 회전부(20)는 상기한 수직방향 회전부(10)의 하부에 배치되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기한 한 쌍의 샤프트(도 2의 11)가 각각 수용되는 한 쌍의 축수용부(21)가 좌우 양측단부에 구비됨으로써 상기 수직방향 회전부(10)를 일정한 수평축(AA)을 중심으로 회전가능하게 지지한다.
또한, 수평방향 회전부(20)는 전동요소(도면 미도시)를 매개로 상기 샤프트(11)를 회전구동하기 위한 수직방향 회전 모터부(7)를 갖는다.
수평방향 회전부(20)의 회전 구동은, 도 4에 도시된 바와 같이, 구동샤프트(31)의 일측에 이웃하여 설치되는 수평방향 회전 모터부(8)에 의해 벨트 등의 전동요소를 매개로 하여 이루어진다.
수평방향 회전 모터부(8)의 구동전원으로는, 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 수직방향 회전부(10)의 좌우측에 각각 설치되는 수평방향추적용 태양전지(3, 4)로부터 태양열을 수집함으로써 발생되는 전기에너지를 이용한다. 수평방향 회전부(20)는 이러한 수평방향 회전 모터부(8)의 구동으로 인해 수직축(BB)을 중심으로 정역으로 회전하면서 태양을 수평방향으로 추적하게 된다. 회전 메커니즘에 대해서는 후술하기로 한다.3 is mounted on the upper end of the
3, the
The horizontal rotating
As shown in Fig. 4, the rotational driving of the horizontal rotating
As shown in Figs. 1 and 6, the driving power source for the horizontal direction rotating
도 4에 도시된 고정부(30)는 수직방향 회전부(10)가 장착된 수평방향 회전부(20)를 고정하는 장치이다.The
상기 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 태양추적장치를 태양광 발전기로 사용할 경우에는 도 1 등에 도시된 작업부(5)에 태양전지를 장착하여 태양광 발전을 하며, 만약 가열장치로 사용할 경우에는 상기 작업부(5)에 프레넬렌즈나 볼록렌즈를 장착하고 도 5에 도시된 태양광 초점위치에 장착된 가열부(6)에 조리기나 온수기 등을 장착하여서 사용할 수 있다.When the solar tracking device according to the embodiment of the present invention having the above-described structure is used as a solar generator, a solar cell is mounted on the
도 1과 도 6에 도시된 바와 같이, 수직방향 회전부(10)에 상하 수직방향으로 두 개의 태양전지(1, 2) 그리고 좌우 수평방향으로 두 개의 태양전지(3, 4)가 일정한 각도로 대칭으로 배치되어 있고, 도 7에 도시된 바와 같이 서로 대응되는 두 개의 태양전지(1,2 또는 3,4) 사이에 플러스단자와 마이너스단자가 구동모터(7 또는 8)에 반대로 연결되어 있는 두 개의 태양추적부, 즉 수직방향 회전부(10) 및 수평방향 회전부(20)에 의해서 수직방향과 수평방향으로 태양을 추적하기 위한 모터의 구동 전력이 발생한다.
예를 들어 도 7에서, 태양전지 1에 수신되는 에너지가 태양전지 2에 수신되는 에너지보다 더 클 경우에 전체 회로로서는 중앙의 구동모터(7)로는 P1이 (+) 단자가 되고 P2가 (-) 단자가 되어 정방향으로 회전구동된다. 그리고, 회전에 따라 태양과의 각도변화가 발생하여 오히려 태양전지 2에 수신되는 에너지가 태양전지 1에 수신되는 에너지보다 더 클 경우에는 P2가 (+) 단자로 P1이 (-) 단자로 되어 역방향으로 회전구동된다.
이와 같은 방식으로 수직방향 회전부(10)와 수평방향 회전부(20)는 각각 태양의 고도 변화에 따라 수직으로 태양을 대면하도록 그리고 방위각 변화에 따라 수평으로 태양을 대면하도록 회전, 즉 추적하게 된다.
수직방향 회전부(10)의 작업부(5)가 정확하게 태양의 고도나 방위각를 향하고 있는 경우에는 두 개의 태양전지 1, 2에서 발생하는 순방향 전력과 역방향 전력이 동일하므로 모터(7)에 인가되는 전력은 0이 된다. 그리고 작업부(5)가 정확하게 태양의 고도나 방위각를 향하고 있지 않은 경우에는 상기한 바와 같이 두 개의 태양전지 1, 2에서 발생하는 순방향 전력과 역방향 전력에 차이가 발생하므로 모터(7)가 회전하면서 태양을 추적하게 된다.As shown in FIGS. 1 and 6, two
For example, in Fig. 7, when the energy received by the
In this manner, the
When the working
삭제delete
1, 2 : 수직방향추적용 태양전지
3, 4 : 수평방향추적용 태양전지
5 : 작업부 6 : 가열부
7 : 수직방향 회전 모터부 8 : 수평방향 회전 모터부
10: 수직방향 회전부 11: 샤프트
20: 수평방향 회전부 21: 축수용부
22: 원반형 축수용부 30: 고정부
31: 구동샤프트1, 2: Vertical direction tracking solar cell
3, 4: Horizontal tracking solar cell
5: working part 6: heating part
7: vertical rotation motor section 8: horizontal rotation motor section
10: vertical rotating part 11: shaft
20: horizontal rotating part 21: shaft receiving part
22: disk-shaped shaft receiving portion 30:
31: drive shaft
Claims (2)
상기 수직방향 회전부의 하부에 배치되어, 상기 한 쌍의 샤프트가 각각 수용되는 한 쌍의 축수용부가 좌우 양측단부에 구비됨으로써 상기 수직방향 회전부를 일정한 수평축을 중심으로 회전가능하게 지지하고, 전동요소를 매개로 상기 샤프트를 회전구동하기 위한 수직방향 회전 모터부를 갖는 수평방향 회전부; 및
상기 수평방향 회전부의 하부에 배치되어, 상기 수평방향 회전부를 지지하는 중앙의 구동샤프트와, 전동요소를 매개로 상기 구동샤프트를 회전구동함으로써 상기 수평방향 회전부를 회전구동하기 위한 수평방향 회전 모터부를 갖는 고정부를 포함하고,
상기 한 쌍의 수직방향추적용 태양전지는 각각의 플러스 단자와 마이너스 단자가 교차되어서 상기 수직방향 회전 모터부와 연결되고, 상기 한 쌍의 수평방향추적용 태양전지는 각각의 플러스 단자와 마이너스 단자가 교차되어서 상기 수평방향 회전 모터부와 연결됨으로써, 상기 작업부가 정확하게 태양을 향하는 경우에는 상기 수직방향 회전 모터부와 상기 수평방향 회전 모터부를 구동하기 위한 전기가 발생하지 않고, 상기 작업부가 정확하게 태양을 향하지 않으면 상기 수직방향 회전 모터부 및 상기 수평방향 회전 모터부를 구동하기 위한 전기가 발생하여 태양을 추적하는 것을 특징으로 하는 태양추적장치.A pair of vertical direction tracking solar cells provided at both upper and lower ends of the working unit to generate electricity for tracking the sun and a pair of vertical direction tracking solar cells provided at both left and right ends of the working unit, A pair of horizontal direction tracking solar cells having a predetermined symmetry angle for generating electricity for tracking the sun, and a pair of horizontal direction tracking solar cells, A vertical rotating part having a solar cell and a pair of shafts supporting the pair of horizontal direction tracking solar cells;
And a pair of shaft receiving portions which are disposed at the lower portions of the vertical rotating portions and which receive the pair of shafts, respectively, are provided at both the right and left side ends to rotatably support the vertical rotating portion about a constant horizontal axis, A horizontal rotation unit having a vertical rotation motor for rotating the shaft through the intermediate rotation; And
And a horizontal rotation motor unit for rotating the horizontal rotation unit by rotating the drive shaft via an electric element, the horizontal rotation unit being provided at a lower portion of the horizontal rotation unit and supporting the horizontal rotation unit In addition,
The pair of vertical direction tracking solar cells each have a positive terminal and a negative terminal crossed with each other and connected to the vertical rotation motor unit. The pair of horizontal direction tracking solar cells have positive and negative terminals And is connected to the horizontal rotation motor unit so that electricity is not generated to drive the vertical rotation motor unit and the horizontal rotation motor unit when the work unit is accurately pointing toward the sun, The electric power for driving the vertical rotation motor unit and the horizontal rotation motor unit is generated to track the sun.
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Legal Events
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Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20151216 Patent event code: PE09021S01D |
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