(57)【要約】【課題】集光効率を極大化させ、コンクリート基礎を使用することなく、床面に骨組構造物で傾斜した地面や傾斜した建物面にその固定構造を堅固化させるスライド型太陽光追跡集光装置を提供すること。【解決手段】下部構造物１１４と、上部構造物１０２と、ソーラーモジュール板１０１と、回転板１０５と、ローラーガイド１０８と、回転押棒ローラー１１１と、回転押棒１０６と、モーター１１２と、ラック・ピニオン１０７と、従動パイプ１０９と、ローラーリンク１１５とを備えることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部構造物と、
前記下部構造物の上端に逆三角形状に形成されて中央に空間部を形成し、その上端に軸受け付き回転軸が形成された上部構造物と、
太陽光を集光するソーラーモジュール板と、
上面に前記ソーラーモジュール板が形成され、その下面中央部が前記回転軸の上端に固定されて左右に回動される回転板と、
前記上部構造物の中央の空間部に形成され、前記回転軸を中心とする回転半径に沿って形成されたローラーガイドと、
前記ローラーガイドに沿って移動可能に形成された回転押棒ローラーと、
その一方の端が前記回転板の底面の両側に固定され、他方の端が前記回転押棒ローラーに蝶合されるそれぞれの回転押棒と、
前記下部構造物の上に形成されるモーターと、
前記モーターの回転運動を直線運動に変換するラック・ピニオンと、
前記下部構造物の上に形成され、前記ラック・ピニオンに係合されて左右方向に直線運動する従動パイプと、
一方の側が前記従動パイプに蝶合され、他方の側が前記回転押棒ローラーに蝶合されて、前記従動パイプが水平移動するときに前記回転押棒ローラーを前記ローラーガイドに沿って回転半径に移動させるローラーリンクと、
を備えることを特徴とするスライド型太陽光追跡集光装置。
【請求項２】
前記モーターと連れ回転するように横方向に延設される駆動パイプをさらに備え、
前記駆動パイプには、所定の間隔をあけて多数の前記ラック・ピニオンと、これに対応する多数の前記従動パイプがさらに形成されて連動することを特徴とする請求項１に記載のスライド型太陽光追跡集光装置。
【請求項３】
前記それぞれの回転押棒は、
その一方の端が前記回転板の底面の四角部にそれぞれ固定され、他方の端が前記回転押棒ローラーの１個所に蝶合されるブラケット形状に構成することを特徴とする請求項１に記載のスライド型太陽光追跡集光装置。
【請求項４】
前記下部構造物の上に形成されるが、前記ラック・ピニオンと同じ方向に形成されてこれを支持するラック・ピニオン支持梁をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のスライド型太陽光追跡集光装置。
【請求項５】
前記上部構造物の中央の空間部に形成されてその下部に水を供給する灌水設備と、
前記回転板の一方の側に形成されて前記ソーラーモジュール板の表面に水を吹き付けるスプリンクラーと、
前記上部構造物の下部に形成されて植物を収容し且つ養液を供給する養液栽培装置と、  をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のスライド型太陽光追跡集光装置。
【請求項６】
太陽の軌道または高度を追跡し、追跡された太陽の軌道または高度によって異なる大きさの信号を出力する光追跡・駆動制御部をさらに備え、
前記モーターは、前記光追跡・駆動制御部から出力された信号の大きさによって正逆転して前記ソーラーモジュール板の形成された多数の前記回転板を左右方向に回動させて、太陽光に沿ってその角度を変化させることを特徴とする請求項１に記載のスライド型太陽光追跡集光装置。
【請求項７】
前記下部構造物は屋根トラスであり、
前記屋根トラスの上端に形成された挟み込みパネルと一緒に前記上部構造物が固定されることを特徴とする請求項１に記載のスライド型太陽光追跡集光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光集光装置に係り、さらに詳しくは、太陽の高度または軌道の変化によって太陽光の方向を追跡してソーラーモジュール板を回動させることにより集光効率を極大化させ、その固定構造を堅固化させるスライド型太陽光追跡集光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、太陽光発電とは、太陽電池によって太陽光を直接的に電力に変換するような発電方式のことを言う。
太陽光発電は、他の発電に比べて、大気汚染、騒音、発熱、振動などの公害が全くない清浄エネルギーであり、燃料の輸送及び発電設備のメンテナンスがほとんど不要であり、装置の寿命が長い他、設備規模の選択及び設置工事が行い易い。
この種の太陽光発電システムは、エネルギー源が清浄であり、無制限的であり、発電システムのメンテナンスが容易である他、無人化が可能であり、しかも寿命が長いというメリットがある。
【０００３】
図１は、従来の固定型太陽光集光装置を示すものである。同図に示す従来の固定型太陽光集光装置は、最も安価で且つ安定した構造であり、比較的に遠隔地域、すなわち、設置面積の制約がない個所に多用されている。特に、島嶼地域など風速が強い個所に設置するのが普通である。初期設置費が安く、メンテナンスによる危険がなくて相対的に多用されるアレイ支持方法であり、韓国内の島嶼用太陽光システムにおいては、このような固定型システムを標準とする。
また、上記の如き固定式構造を両方向に設置した、固定式両方向太陽光集光装置を利用することもある。
【０００４】
しかしながら、かかる従来の固定式太陽光集光装置は、それぞれ片側方向のみを向くように固設されているため、一方の面に太陽光が最適に集光されるときに反対側の他方の面は太陽光の集光効率が低下するため、太陽光の高度または軌道の変化によってシステムの全体的な集光効率が低下してしまうという問題点があった。
また、ソーラーモジュール板を固定及び回動させる手段を設ける場合、その固定構造が脆弱であるため風や荷重に弱いという問題点もあった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、上述した背景技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、太陽の高度または軌道の変化によって太陽光の方向を追跡してソーラーモジュール板を回動させることにより集光効率を極大化させるためのスライド型太陽光追跡集光装置を提供するところにある。
また、本発明の他の目的は、自然環境に有害なコンクリート基礎を使用することなく、床面に骨組構造物で傾斜した地面や傾斜した建物面にソーラーモジュール板を固定及び回動させる手段を堅固に固定させて、風や荷重にも強い構造を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明によるスライド型太陽光追跡集光装置は、下部構造物と、前記下部構造物の上端に逆三角形状に形成されて中央に空間部を形成し、その上端に軸受け付き回転軸が形成された上部構造物と、太陽光を集光するソーラーモジュール板と、上面に前記ソーラーモジュール板が形成され、その下面中央部が前記回転軸の上端に固定されて左右に回動される回転板と、前記上部構造物の中央の空間部に形成され、前記回転軸を中心とする回転半径に沿って形成されたローラーガイドと、前記ローラーガイドに沿って移動可能に形成された回転押棒ローラーと、その一方の端が前記回転板の底面の両側に固定され、他方の端が前記回転押棒ローラーに蝶合されるそれぞれの回転押棒と、前記下部構造物の上に形成されるモーターと、前記モーターの回転運動を直線運動に変換するラック・ピニオンと、前記下部構造物の上に形成され、前記ラック・ピニオンに係合されて左右方向に直線運動する従動パイプと、一方の側が前記従動パイプに蝶合され、他方の側が前記回転押棒ローラーに蝶合されて、前記従動パイプが水平移動するときに前記回転押棒ローラーを前記ローラーガイドに沿って回転半径に移動させるローラーリンクとを備えることを特徴とする。
【０００７】
前記本発明において、前記モーターと連れ回転するように横方向に延設される駆動パイプをさらに備え、前記駆動パイプには所定の間隔をあけて多数の前記ラック・ピニオンとこれに対応する多数の前記従動パイプがさらに形成されて連動することが好ましい。
また、前記それぞれの回転押棒は、その一方の端が前記回転板の底面の四角部にそれぞれ固定され、他方の端が前記回転押棒ローラーの１個所に蝶合されるブラケット形状に構成することが好ましい。
また、前記下部構造物の上に形成されるが、前記ラック・ピニオンと同じ方向に形成されてこれを支持するラック・ピニオン支持梁をさらに備えることが好ましい。
また、前記上部構造物の中央の空間部に形成されてその下部に水を供給する灌水設備と、前記回転板の一方の側に形成されて前記ソーラーモジュール板の表面に水を吹き付けるスプリンクラーと、前記上部構造物の下部に形成されて植物を収容し且つ養液を供給する養液栽培装置とをさらに備えることが好ましい。
また、太陽の軌道または高度を追跡し、追跡された太陽の軌道または高度によって異なる大きさの信号を出力する光追跡・駆動制御部をさらに備え、前記モーターは、前記光追跡・駆動制御部から出力された信号の大きさによって正逆転して前記ソーラーモジュール板の形成された多数の前記回転板を左右方向に回動させて、太陽光に沿ってその角度を変化させることが好ましい。
また、前記下部構造物は屋根トラスであり、前記屋根トラスの上端に形成された挟み込みパネルと一緒に前記上部樺造物が固定されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によるスライド型太陽光追跡集光装置によれば、太陽の高度または軌道の変化によって太陽光の方向を追跡してソーラーモジュール板を回動させることにより集光効率を極大化させるという効果がある。
また、自然環境に有害なコンクリート基礎を使用することなく、床面に骨組構造物で傾斜した地面や傾斜した建物面にソーラーモジュール板を固定及び回動させる手段を堅固に固定させて、風や荷重にも強い構造を提供するという効果もある。
さらに、従来にはコンクリート基礎を行うための土砂流失など環境的な問題点が多かったが、本発明は別途の下部構造物で傾斜面の高低を簡単に設定することができて経済的であるというメリットもある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来の固定型太陽光追跡集光装置を示す斜視図である。
【図２】本発明によるスライド型太陽光追跡集光装置を示す側面図である。
【図３】図２の平面図である。
【図４】図２に示すスライド型太陽光追跡集光装置に灌水設備が配備された様子を示す側面図である。
【図５】本発明の養液栽培装置を詳細に示す斜視図である。
【図６】本発明によるスライド型太陽光追跡集光装置を多数に構成した様子を示す側面図である。
【図７】図６の平面図である。
【図８】図６の斜視図である。
【図９】本発明による屋根トラスの上端に設置されたスライド型太陽光追跡集光装置を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面に基づき、本発明の一実施形態を詳述する。
【００１１】
図２は、本発明によるスライド型太陽光追跡集光装置を示す側面図であり、図３は図２の平面図であり、図４は、図２に示すスライド型太陽光追跡集光装置に灌水設備が配備された様子を示す側面図であり、そして図５は、本発明の養液栽培装置を詳細に示す斜視図である。
図示の如く、本発明によるスライド型太陽光追跡集光装置は、光追跡・駆動制御部１００と、ソーラーモジュール板１０１と、上部構造物１０２と、軸受け１０３と、回転軸１０４と、回転板１０５と、回転押棒１０６と、ラック・ピニオン１０７と、ローラーガイド１０８と、従動パイプ１０９と、ラック・ピニオン支持梁１１０と、回転押棒ローラー１１１と、モーター１１２と、駆動パイプ１１３と、下部構造物１１４と、ローラーリンク１１５と、灌水設備１１６と、スプリンクラー１１９及び養液栽培装置１２０を備えている。
【００１２】
下部構造物１１４は、床面の上に形成されるものであり、通常のＨビームなどの棒状の構造物であってもよい。
従来には、コンクリート基礎を行うための土砂流失など環境的な問題点が多かったが、本発明は、別途の下部構造物１１４で傾斜面の高低を簡単に設定することができる。
【００１３】
上部構造物１０２は、前記下部構造物１１４の上端に逆三角形状、略Ａ字形状に形成され、中央に空間部を形成し、その上端に軸受け１０３付き回転軸１０４が形成される。
【００１４】
ソーラーモジュール板１０１は、太陽光の集光を行う。前記ソーラーモジュール板１０１は、太陽電池（ソーラーバッテリ）とも呼ばれ、周知の如く、太陽電池は太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変えるものであり、Ｐ型半導体とＮ型半導体といった２種類の半導体を用いて電気を引き起こす。太陽電池に光を照らすと、内部において電子と正孔が発生し、発生された電荷はＰ、Ｎ極に移動し、この現象によりＰ極とＮ極との間に電位差が発生し、このとき、太陽電池に負荷を連結すれば、電流が流れることになる。
また、太陽電池モジュールは、大型のシステムにおいては多数の太陽電池を直並列に連結して電力を取り出す。セルは電気を引き起こす最小単位であり、モジュールは電気を取り出す最小単位であり、玄関門の約半分の大きさである。アレイとは、直並列に挟み込まれたパネルのことを言う。サブアレイは、設置作業やメンテナンスの便利さのために多数のモジュールをまとめた単位である。
【００１５】
回転板１０５は、その上面に前記ソーラーモジュール板１０１が形成され、下面中央部が前記回転軸１０４の上端に固定されて左右に回動される。特に、前記回転板１０５は、太陽の移動方向に沿って東から西へ、すなわち、左右側が東西に配置されて回動されることが好ましい。
【００１６】
ローラーガイド１０８は、前記上部構造物１０２の中央の空間部に形成され、前記回転軸１０４を中心とする回転半径に沿って下方に凸状をなすような半円曲線形状に構成される。
【００１７】
回転押棒ローラー１１１は、前記ローラーガイド１０８に沿って移動可能に形成される。また、回転押棒１０６は、その一方の端が前記回転板１０５の底面の両側に固定され、他方の端が前記回転押棒ローラー１１１に蝶合される。
【００１８】
特に、前記それぞれの回転押棒１０６は、その一方の端が前記回転板１０５の底面の四角部にそれぞれ固定され、他方の端が前記回転押棒ローラー１１１の１個所に蝶合されるブラケット形状に構成する。このため、１個所において、すなわち、前記回転押棒ローラー１１１において、力のバランスを「０」に維持して構造的な一定性を極大化させることになる。
併せて、前記回転押棒１０６は、前記回転押棒ローラー１１１の移動に伴い前記回転板１０５の角度を変化させながら前記回転板１０５を支持及び固定することになる。
【００１９】
モーター１１２は、前記下部構造物１１４の上に形成される。前記モーター１１２は、回転力を発生させるものであり、例えば、減速器（図示せず）が備えられたり、または、減速器の内蔵されたウォームギアードモーターを適用することができる。
好ましくは、前記モーター１１２は、後述する光追跡・駆動制御部１００から出力される信号の大きさによって正逆転可能である。
【００２０】
ラック・ピニオン１０７は、前記モーター１１２の回転運動を直線運動に変換する。
ラック・ピニオン支持梁１１０は、前記下部構造物１１４の上に形成されるが、前記ラック・ピニオン１０７と同じ方向に形成されてこれを支持する。
【００２１】
従動パイプ１０９は、前記下部構造物１１４の上に形成され、前記ラック・ピニオン１０７と延長線上に係合されて左右方向に直線運動する。
ローラーリンク１１５は、一方の側が前記従動パイプ１０９に蝶合され、他方の側が前記回転押棒ローラー１１１に蝶合されて、前記従動パイプ１０９が水平移動するときに、前記回転押棒ローラー１１１を前記ローラーガイド１０８に沿って回転半径に移動せしめる。
【００２２】
灌水設備１１６は、前記上部構造物１０２の中央の空間部に形成され、その下部に水を供給する。このとき、前記上部構造物１０２の下部には、植物を植栽するが、特に、陰るため陰地植物を植栽することが好ましい。
また、スプリンクラー１１９は、前記回転板１０５の一方の側に形成されて前記ソーラーモジュール板１０１の表面に水を吹き付ける。このため、吹き付けられた水によって前記ソーラーモジュール板１０１の洗浄及び冷却作用を行うことができる。
さらに、養液栽培装置１２０は、前記上部構造物１０２の下部に形成されて植物を収容し且つ養液を供給する。このために、前記養液栽培装置１２０は、図５に示すように、植物を収容する多数の養液栽培ポット１２１と、前記多数の養液栽培ポット１２１に連結され、それぞれ養液栽培ポット１２１に養液を供給する養液供給管１２２とを備える。
【００２３】
加えて、本発明は、太陽の軌道または高度を追跡し、追跡された太陽の軌道または高度によって異なる大きさの信号を出力する光追跡・駆動制御部１００をさらに備えていてもよい。
このとき、前記モーター１１２は、前記光追跡・駆動制御部１０００から出力された信号の大きさによって正逆転して前記ソーラーモジュール板１０１の形成された多数の前記回転板１０５を左右方向に回動させて、太陽光に沿ってその角度を変化させることが好ましい。
【００２４】
前記光追跡・駆動制御部１００は、太陽の軌道または高度を追跡するものであり、例えば、２以上の光センサー（図示せず）を取り付けた後、２つの光センサーにより入射光量が等しい個所を追跡するような方式であり、常に最大エネルギー効率を保証可能に構成することができ、これは公知の通常の技術によって容易に構成可能であるため、これについての詳細な説明は省略する。
このような構成を有する本発明は、光追跡・駆動制御部１００において太陽の軌道または高度を追跡し、追跡された太陽の軌道または高度によって異なる大きさの信号を出力する。
【００２５】
前記モーター１１２は、前記光追跡・駆動制御部１００から出力された信号の大きさによって正逆転して前記ソーラーモジュール板１０１の形成された多数の前記回転板１０５を左右方向に回動させて、太陽光に沿ってその角度を変化させることができる。
すなわち、ラック・ピニオン１０７は、前記モーター１１２の回転運動を直線運動に変換し、従動パイプ１０９は、前記ラック・ピニオン１０７に係合されて左右方向に直線運動する。
一方の側が前記従動パイプ１０９に蝶合され、他方の側が前記回転押棒ローラー１１１に蝶合されたローラーリンク１１５は、前記従動パイプ１０９が水平移動するときに前記回転押棒ローラー１１１を前記ローラーガイド１０８に沿って回転半径に移動させる。
このため、その一方の端が前記回転板１０５の底面の両側に固定され、他方の端が前記回転押棒ローラー１１１に蝶合されたそれぞれの回転押棒１０６によって回転板１０５が回動される。
このとき、回転板１０５は、上面に前記ソーラーモジュール板１０１が形成され、その下面中央部が前記回転軸１０４の上端に固定されて左右に回動される。
このため、前記ソーラーモジュール板１０１は、前記光追跡・駆動制御部１００において追跡された太陽の軌道または高度によって常に太陽光を集光するための最適な角度を維持することができる。
【００２６】
図６は、本発明によるスライド型太陽光追跡集光装置を多数に構成した様子を示す側面図であり、図７は、図６の平面図であり、そして図８は、図６の斜視図である。
上述したように、本発明によるスライド型太陽光追跡集光装置は、光追跡・駆動制御部１００と、ソーラーモジュール板１０１と、上部構造物１０２と、軸受け１０３と、回転軸１０４と、回転板１０５と、回転押棒１０６と、ラック・ピニオン１０７と、ローラーガイド１０８と、従動パイプ１０９と、ラック・ピニオン支持梁１１０と、回転押棒ローラー１１１と、モーター１１２と、駆動パイプ１１３と、下部構造物１１４と、ローラーリンク１１５および灌水設備１１６を備えている。
このとき、本発明によるスライド型太陽光追跡集光装置は、前記モーター１１２と連れ回転するように横方向に延設される駆動パイプ１１３をさらに備える。
このため、前記駆動パイプ１１３には、所定の間隔をあけて多数の前記ラック・ピニオン１０７とこれに対応する多数の前記従動パイプ１０９がさらに形成されて連動することになる。
【００２７】
このような構成によって、前記モーター１１２が回転すれば、同じ方向に駆動パイプ１１３が回転し、これにより、多数のラック・ピニオン１０７とここに係合された多数の前記従動パイプ１０９が前後方向に移動する。
このため、多数の前記ソーラーモジュール板１０１を一括して連動して制御することにより、追跡された太陽の軌道または高度によって常に太陽光を集光するための最適な角度を維持することができる。
【００２８】
図９は、本発明による屋根トラスの上端に設置されたスライド型太陽光追跡集光装置を示す側面図である。
上述したように、本発明によるスライド型太陽光追跡集光装置は、光追跡・駆動制御部１００と、ソーラーモジュール板１０１と、上部構造物１０２と、軸受け１０３と、回転軸１０４と、回転板１０５と、回転押棒１０６と、ラック・ピニオン１０７と、ローラーガイド１０８と、従動パイプ１０９と、ラック・ピニオン支持梁１１０と、回転押棒ローラー１１１と、モーター１１２と、駆動パイプ１１３と、下部構造物１１４と、ローラーリンク１１５と、灌水設備１１６と、屋根トラス１１７及び挟み込みパネル１１８を備えている。
ここで、前記下部楕造物１１４は、屋根トラス１１７であり、前記屋根トラス１１７の上端に形成された挟み込みパネル１１８と一緒に前記上部構造物１０２が固定されてもよい。
屋根トラス１１７の上端の前記挟み込みパネル１１８は、略スラブ形状または三角形状の寄せ棟屋根を有する建物を構成することになる。前記上部構造物１０２は、前記屋根トラス１１７に、通常のボルト及びナットにより組み付け可能である。
【００２９】
このため、本発明によれば、太陽の高度または軌道の変化によって太陽光の位置を追跡してソーラーモジュール板を回動させることにより、集光効率を極大化させることができる。
また、自然環境に有害なコンクリート基礎を使用することなく、床面に骨組構造物で傾斜した地面や傾斜した建物面にソーラーモジュール板を固定及び回動させる手段をさらに堅固に固定させて、風や荷重にも強い構造を提供することができる。
さらに、従来にはコンクリート基礎を行うための土砂流失など環境的な問題点が多かったが、本発明は別途の下部構造物で傾斜面の高低を簡単に設定することができて経済的であるというメリットもある。
【００３０】
本発明は、上述した特定の好適な実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲において請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明が属する技術分野において通常の知識を持った者であれば、誰でも種々の変形実施が可能であるということはいうまでもなく、このような変更は特許請求の範囲に記載の範囲内にある。
【符号の説明】
【００３１】
１００    光追跡・駆動制御部
１０１    ソーラーモジュール板
１０２    上部横造物
１０３    軸受け
１０４    回転軸
１０５    回転板
１０６    回転押棒
１０７    ラック・ピニオン
１０８    ローラーガイド
１０９    従動パイプ
１１０    ラック・ピニオン支持梁
１１１    回転押棒ローラー
１１２    モーター
１１３    駆動パイプ
１１４    下部構造物
１１５    ローラーリンク
１１６    灌水設備
１１７    屋根トラス
１１８    挟み込みパネル
１１９    スプリンクラー
１２０    養液栽培装置
１２１    養液栽培ポット
１２２    養液供給管
【図１】
2010283324.tif 000003
【図２】
2010283324.tif 000004
【図３】
2010283324.tif 000005
【図４】
2010283324.tif 000006
【図５】
2010283324.tif 000007
【図６】
2010283324.tif 000008
【図７】
2010283324.tif 000009
【図８】
2010283324.tif 000010
【図９】
2010283324.tif 000011