(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池が多数個設けられている太陽光集光板と、前記太陽光集光板の高度調節動作及び水平回転動作を行う動作遂行装置と、を含む太陽光トラッカーに備えられる太陽光感知装置において、
高度調節のために、第１方向で太陽光を感知する第１センサーと第２方向で前記太陽光を感知する第２センサーとを含み、水平回転のために、第３方向で前記太陽光を感知する第３センサーと第４方向で前記太陽光を感知する第４センサーとを含み、前記第１センサー、前記第２センサー、前記第３センサー及び前記第４センサーが、それぞれ前記太陽電池で構成されるセンサー部と、
前記太陽光による光電効果によって、前記第１センサー、前記第２センサー、前記第３センサー及び前記第４センサーに形成されたセンサー電源を充電する電源部と、
前記第１センサー、前記第２センサー、前記第３センサー及び前記第４センサーのそれぞれの感知信号を伝送するための制御動作を行う制御部と、を含み、
前記センサー部は、前記第１センサー、前記第３センサー、前記第２センサー及び前記第４センサーが順次配列されて直列連結されており、
前記制御部は、前記電源部に充電された前記センサー電源によって駆動されることを特徴とする太陽光トラッカーに備えられる太陽光感知装置。
【請求項２】
前記制御部の動作によって、前記第１センサー、前記第２センサー、前記第３センサー及び前記第４センサーのそれぞれの無線感知信号を無線通信網を通じて前記動作遂行装置に無線伝送する無線通信部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽光トラッカーに備えられる太陽光感知装置。
【請求項３】
前記無線通信部は、
前記無線通信網のうち、近距離無線通信網と通信するための近距離無線通信モジュールを含むことを特徴とする請求項２に記載の太陽光トラッカーに備えられる太陽光感知装置。
【請求項４】
前記電源部は、
前記センサー電源を充電するための充電モジュールと、
前記充電モジュールを通じて伝達される前記センサー電源を貯蔵するバッテリモジュールと、
前記バッテリモジュールに貯蔵された前記センサー電源を前記制御部に提供する放電モジュールと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽光トラッカーに備えられる太陽光感知装置。
【請求項５】
前記第１センサーが、プレート上で４個のセクターに分割された十字隔壁の第１セクターに配され、前記第２センサーが、前記十字隔壁の中心点を基準に前記第１セクターと対称になる第２セクターに配され、前記第３センサーが、前記第１セクターの側面に位置する第３セクターに配され、前記第４センサーが、前記中心点を基準に前記第３セクターと対称になる第４セクターに配されることを特徴とする請求項１に記載の太陽光トラッカーに備えられる太陽光感知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光トラッカーに係り、より詳細には、別途の電源供給源なしに太陽光を感知することができる太陽光感知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、地球のエネルギー不足と環境汚染とによって、環境にやさしい代替エネルギーの開発が模索されている。そのうちの１つとして太陽エネルギーの開発と活用とが急進展している。このような代替エネルギーとして、太陽エネルギーを利用するためのさまざまな装置、すなわち、太陽（光）電池、太陽熱暖房装置などが開発されている。
【０００３】
このような太陽エネルギーは、我々の日常生活に必要なエネルギーの根源でもあり、さまざまな気象現象や海での海流の原動力にもなり、その他、太陽エネルギーを利用したものとしては、太陽電池を含めて、太陽熱温水装置、太陽熱住宅、太陽炉、太陽熱発電機などがある。
【０００４】
太陽エネルギーは、清浄かつ再生可能であり、無限のエネルギー源である。太陽光技術は、太陽エネルギーを変換するシステム技術である。エネルギー変換過程に機械的、化学的作用がないので、システムの構造が単純であって、メンテナンスがほとんど要求されず、寿命が２０〜３０年程度に長く、安全かつ環境にやさしい。また、発電規模を住宅用から大規模発電用まで多様化しうる。
【０００５】
このような開発過程において、太陽エネルギーを効率的に利用するために、太陽エネルギーの収集装置として太陽の方向を追跡可能にした太陽光トラッカーが提案された。
【０００６】
このような太陽光トラッカーは、太陽光を追跡するために太陽光感知装置を含んでいる。ところが、従来の太陽光感知装置の場合には、光センサー方式の場合には光センサーの駆動のために必須的に動作電源を供給しなければならない。これにより、光センサー方式を使用するためには、光センサーの駆動のための動作電源及びこのような動作電源と光センサーとを連結するための電源連結モジュールを備えなければならない。
【０００７】
したがって、光センサー方式の場合には、動作電源の供給による電力消費が必須的に要求され、このような電源連結モジュールの構成によって、太陽光トラッカーの構造が複雑化及び肥大化するという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２０１２−０１３９２９７号公報（公開日：２０１２年１２月２７日）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記従来技術の問題点を解決するための本発明の課題は、太陽光感知装置が太陽光を感知すると同時に、電源供給ソースとして動作して、太陽光感知装置の動作のための電源を自動的に供給可能にする太陽光トラッカーの太陽光感知装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による太陽光トラッカーの太陽光感知装置は、高度調節のために、第１方向で太陽光を感知する第１センサーと第２方向で前記太陽光を感知する第２センサーとを含み、水平回転のために、第３方向で前記太陽光を感知する第３センサーと第４方向で前記太陽光を感知する第４センサーとを含み、前記第１センサー、前記第２センサー、前記第３センサー及び前記第４センサーが、それぞれ前記太陽電池で構成されるセンサー部、前記太陽光による光電効果によって、前記第１センサー、前記第２センサー、前記第３センサー及び前記第４センサーに形成されたセンサー電源を充電する電源部、並びに前記第１センサー、前記第２センサー、前記第３センサー及び前記第４センサーのそれぞれの感知信号を伝送するための制御動作を行う制御部、を含み、前記制御部は、前記電源部に充電された前記センサー電源によって駆動されることを特徴とする。
【００１１】
前記センサー部は、前記第１センサー、前記第３センサー、前記第２センサー及び前記第４センサーが順次配列されて直列連結されたことを特徴とする。
【００１２】
前記制御部の動作によって、前記第１センサー、前記第２センサー、前記第３センサー及び前記第４センサーのそれぞれの無線感知信号を無線通信網を通じて前記動作遂行装置に無線伝送する無線通信部をさらに含むことを特徴とする。
【００１３】
前記無線通信部は、前記無線通信網のうち、近距離無線通信網と通信するための近距離無線通信モジュールを含むことを特徴とする。
【００１４】
前記電源部は、前記センサー電源を充電するための充電モジュール、前記充電モジュールを通じて伝達される前記センサー電源を貯蔵するバッテリモジュール、及び前記バッテリモジュールに貯蔵された前記センサー電源を前記制御部に提供する放電モジュール、を含むことを特徴とする。
【００１５】
前記第１センサーが、プレート（ｐｌａｔｅ）上で４個のセクターに分割された十字隔壁の第１セクターに配され、前記第２センサーが、前記十字隔壁の中心点を基準に前記第１セクターに対称になる第２セクターに配され、前記第３センサーが、前記第１セクターの側面に位置する第３セクターに配され、前記第４センサーが、前記中心点を基準に前記第３セクターに対称になる第４セクターに配されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、太陽光感知装置を構成する光センサーを電源供給源として使用することができるので、別途の電源供給源を備えずとも、持続的に太陽光感知装置を駆動させ、これにより、太陽光感知のための電力消耗を防止することができる。
また、本発明によれば、太陽光感知装置から感知された信号を無線通信を通じて伝送させることにより、太陽光感知装置の駆動のために、有線連結による回路構成の複雑性を最小化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明での太陽光感知によって動作する太陽光トラッカーを例示する参照図である。
【図２】本発明による太陽光感知装置の構造を例示する斜視図である。
【図３】図２に示された十字隔壁によって形成されたセクターに第１センサーないし第４センサーが配されたことを例示した参照図である。
【図４】図２に示された十字隔壁によって形成された第１セクターの底面で第１傾斜角を有する第１プレートに形成された第１センサーを例示する参照図である。
【図５】図２に示された本発明である太陽光感知装置の機能を説明する一実施形態の機能ブロック図である。
【図６】図５に示されたセンサー部を構成する第１センサーないし第４センサーの回路構造を例示する参照図である。
【図７】図５に示された電源部を構成する機能ブロックを含む回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。
本発明の実施形態は、当業者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものであり、下記の実施形態は、さまざまな他の形態に変形され、本発明の範囲が、下記の実施形態に限定されるものではない。むしろ、これら実施形態は、本開示をさらに充実かつ完全にし、当業者に本発明の思想を完全に伝達するために提供されるものである。
【００１９】
本明細書で使われた用語は、特定の実施形態を説明するために使われ、本発明を制限するためのものではない。本明細書で使われたように、単数形態は、文脈上、他の場合を確かに指摘するものではないならば、複数の形態を含みうる。また、本明細書で使われる場合、「含む。（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び／または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及した形状、数字、段階、動作、部材、要素及び／またはこれらグループの存在を特定するものであり、１つ以上の他の形状、数字、動作、部材、要素及び／またはグループの存在または付加を排除するものではない。本明細書で使われたように、用語「及び／または」は、当該列挙された項目のうち何れか１つ及び１つ以上のあらゆる組合わせを含む。
【００２０】
図１は、本発明での太陽光感知によって動作する太陽光トラッカーを例示する参照図である。
【００２１】
図１を参照すれば、太陽光感知によって動作する太陽光トラッカーは、太陽光集光板１００、太陽光感知装置２００及び動作遂行装置３００を含む。
【００２２】
太陽光集光板１００には、太陽電池が多数個設けられている。太陽電池は、太陽光が太陽電池の金属表面に照らしつける場合に、電子の放出現象を用いて電源を生成する素子である。太陽光集光板１００には、このような太陽電池が複数個備えられている。
【００２３】
太陽光感知装置２００は、太陽光集光板１００の高度調節及び水平回転のために太陽光を感知する。太陽光感知装置２００についての具体的な内容を後述する。
【００２４】
動作遂行装置３００は、太陽光感知装置２００の感知結果によって、太陽光集光板１００の高度調節動作及び水平回転動作を行う。このために、動作遂行装置３００は、トラッカー駆動モジュール（図示せず）、高度調節モジュール（図示せず）及び水平調節モジュール（図示せず）などを含みうる。
【００２５】
トラッカー駆動モジュールは、太陽光感知装置２００の出力電圧によって、太陽光集光板１００の高度調節及び／または水平回転のための駆動値を出力する。トラッカー駆動モジュールは、太陽光感知装置２００の第１センサーの抵抗と第２センサーの抵抗とによる出力電圧を高度調節駆動値として出力し、第３センサーの抵抗と第４センサーの抵抗とによる出力電圧を水平回転駆動値として出力する。
【００２６】
高度調節モジュールは、トラッカー駆動モジュールの高度調節駆動値によって、太陽光集光板１００の高度調節を行う。高度調節モジュールで調節される高度は、一般的に使われる内容、すなわち、地平線を基準にして測定した天体の高さの角度を示すものではなく、太陽光集光板１００と地平線との角度を示し、０〜９０°までの範囲を有しうる。この際、高度調節モジュールの駆動電源は、太陽光集光板１００の太陽電池から供給されうる。
【００２７】
水平回転モジュールは、トラッカー駆動モジュールの水平回転駆動値によって、太陽光集光板１００の水平回転を行う。この際、水平回転モジュールの駆動電源も、太陽光集光板１００の太陽電池から供給されうる。
【００２８】
図２は、本発明による太陽光感知装置２００の構造を例示する斜視図であり、図３は、図２に示された十字隔壁によって形成されたセクターに第１センサーないし第４センサーが配されたことを例示した参照図であり、図４は、図２に示された十字隔壁によって形成された第１セクターの底面で第１傾斜角を有する第１プレートに形成された第１センサーを例示する参照図である。
【００２９】
図２ないし図４を参照すれば、太陽光感知装置２００は、プレート２１０、プレート２１０に形成された十字隔壁２２０及び保護キャップ２３０を含む。
【００３０】
プレート２１０は、太陽光感知装置２００の主要機能を行う機能ブロックを収容するためのコンテナに該当する。また、プレート２１０は、十字隔壁２２０と保護キャップ２３０とを支持する機能も行う。
【００３１】
プレート２１０は、光を反射させるか、散乱させない光吸収素材であり得る。また、プレート２１０は、一側に固定部材２１１及びネジ２１２を備えており、固定部材２１１とネジ２１２とによって太陽光集光板１００に固着される。
【００３２】
十字隔壁２２０は、第１ないし第４センサーｓｒ１、ｓｒ２、ｓｒ３、ｓｒ４を収容するために、第１セクターないし第４セクター２２０−１、２２０−２、２２０−３、２０−４を形成する仕切り部材である。ここで、第１セクター２２０−１及び第２セクター２２０−２は、十字隔壁２２０の中心点２２０−５を基準に互いに対称的に配されており、第３セクター２２０−３及び第４セクター２２０−４は、十字隔壁２２０の中心点２２０−５を基準に互いに対称的に配されている。十字隔壁２２０は、光を反射させるか、散乱させない光吸収素材であり得る。
【００３３】
また、第１センサープレート２２１が、第１セクター２２０−１の底面に対して第１傾斜角を有して配されており、第２センサープレート２２２が、第２セクター２２０−２の底面に対して第２傾斜角を有して配されており、第３センサープレート２２３が、第３セクター２２０−３の底面に対して第３傾斜角を有して配されており、第４センサープレート２２４が、第４セクター２２０−４の底面に対して第４傾斜角を有して配されている。この際、第１傾斜角、第２傾斜角、第３傾斜角及び第４傾斜角は、いずれも同一または互いに異なる。第１傾斜角、第２傾斜角、第３傾斜角及び第４傾斜角がいずれも同一である場合、４５°であり得るが、これに限定されるものではない。
【００３４】
また、第１センサーｓｒ１は、第１センサープレート２２１上に形成されており、太陽光集光板１００の正面方向を基準に下側（南側）から入射される太陽光を感知し、第２センサーｓｒ２は、第２センサープレート２２２上に形成されており、太陽光集光板１００の正面方向を基準に上側（北側）から入射される太陽光を感知する。また、第３センサーｓｒ３は、第３センサープレート２２３上に形成されており、太陽光集光板１００の正面方向を基準に左側（東側）から入射される太陽光を感知し、第４センサーｓｒ４は、第４センサープレート２２４上に形成されており、太陽光集光板１００の正面方向を基準に右側（西側）から入射される太陽光を感知する。
【００３５】
保護キャップ２３０は、光が透過する透明材で十字隔壁２２０及び第１ないし第４センサーｓｒ１、ｓｒ２、ｓｒ３、ｓｒ４をカバーし、下端がプレート２１０に結合されている。保護キャップ２３０の本体は、一側が開放されており、十字隔壁２２０を収容することができる円筒状の構造であり、他側、すなわち、円筒状の構造の上端部に円錐状の閉曲面の構造を含んでいる。保護キャップ２３０の下端部は、プレート２１０とネジ結合または接着結合などによって固定される。
【００３６】
図５は、図２に示された本発明である太陽光感知装置２００の機能を説明する一実施形態の機能ブロック図である。
【００３７】
図５を参照すれば、太陽光感知装置２００は、センサー部２４０、電源部２５０、制御部２６０及び無線通信部２７０を含む。
【００３８】
センサー部２４０は、高度調節のために、第１方向で太陽光を感知する第１センサーと第２方向で前記太陽光を感知する第２センサーとを含んでいる。また、センサー部２４０は、水平回転のために、第３方向で前記太陽光を感知する第３センサーと第４方向で前記太陽光を感知する第４センサーとを含んでいる。
【００３９】
センサー部２４０は、太陽を正面とする１つ以上の第１センサーと前記第１センサーと異なる方向の太陽光を感知する１つ以上の第２センサーとを含み、このような第１センサーと第２センサーが、電気的に直列連結されて構成することができる。また、センサー部２４０は、太陽を正面とする１つ以上の第３センサーと前記第３センサーと異なる方向の太陽光を感知する１つ以上の第４センサーとを含み、このような第３センサーと第４センサーが、電気的に直列連結されて構成することができる。
【００４０】
前述した図３に示したように、第１センサーｓｒ１は、プレート上で４個のセクターに分割された十字隔壁の第１セクターに配され、第２センサーｓｒ２は、十字隔壁の中心点を基準に第１セクターと対称になる第２セクターに配され、第３センサーｓｒ３は、第１セクターの側面に位置する第３セクターに配され、第４センサーｓｒ４は、前記中心点を基準に第３セクターと対称になる第４セクターに配置される。
【００４１】
図６は、図５に示されたセンサー部２４０を構成する第１センサーないし第４センサー２４１、２４２、２４３、２４４の回路構造を例示する参照図である。
【００４２】
図６を参照すれば、センサー部２４０を構成する第１センサー２４１、第３センサー２４３、第２センサー２４２及び前記第４センサー２４４が順次配列されて直列連結されている。一方、本発明で図示されていないが、第１センサー２４１、第２センサー２４２、第３センサー２４３及び前記第４センサー２４４が順次配列されて直列連結されても良い。
【００４３】
本発明において、センサー部２４０を構成する第１センサーないし第４センサー２４１、２４２、２４３、２４４は、それぞれ太陽電池で構成されている。太陽電池で構成された第１センサーないし第４センサー２４１、２４２、２４３、２４４は、太陽光を感知し、太陽光の感知によるそれぞれの電圧感知信号（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４）を制御部２６０に伝達する。
【００４４】
一方、太陽電池は、前述したように、太陽光による電子放出現象を用いて電源を生成することができる素子に該当するという点で、それぞれの太陽電池によって直列連結された第１センサーないし第４センサー２４１、２４２、２４３、２４４は、太陽光を感知する機能以外に、太陽光による光電効果によってセンサー電源（ＶＳＳ）を生成することができる。
【００４５】
例えば、第１センサーないし第４センサー２４１、２４２、２４３、２４４に該当する太陽電池４個を直列連結する場合、１つの太陽電池ごとに０．６［Ｖ］の電圧を生成すると仮定すれば、０．６×４＝２．４［Ｖ］の電圧を獲得することができる。すなわち、第１センサーないし第４センサー２４１、２４２、２４３、２４４は、太陽電池で構成されることによって、太陽光による光電効果によって電圧（電源）を発生させうる。
【００４６】
センサー部２４０は、電源部２５０と電気的に連結されており、電源部２５０の場合に、電源充電のための回路構造を有するという点で、センサー部２４０の第１センサーないし第４センサー２４１、２４２、２４３、２４４によって生成されたセンサー電源（ＶＳＳ）が電源部２５０に伝達される。
【００４７】
電源部２５０は、太陽光による光電効果によって第１センサーないし第４センサー２４１、２４２、２４３、２４４に形成されたセンサー電源（ＶＳＳ）を充電する。
【００４８】
図７は、図５に示された電源部２５０を構成する機能ブロックを含む回路図である。
【００４９】
図７を参照すれば、電源部２５０は、充電モジュール２５１、バッテリモジュール２５２及び放電モジュール２５３を含みうる。
【００５０】
充電モジュール２５１は、第１センサーないし第４センサー２４１、２４２、２４３、２４４に形成されたセンサー電源（ＶＳＳ）を受信し、該受信されたセンサー電源（ＶＳＳ）に対して定電圧充電、定電流充電または単純バイパス充電の動作を行うモジュールである。
【００５１】
バッテリモジュール２５２は、充電モジュール２５１を通じて伝達されるセンサー電源（ＶＳＳ）を電源充電素子を用いて貯蔵する。例えば、バッテリモジュール２５２は、センサー部２４０から伝達されたセンサー電源（ＶＳＳ）＝２．４［Ｖ］を提供されて貯蔵する。
【００５２】
放電モジュール２５３は、バッテリモジュール２５２に貯蔵されたセンサー電源（ＶＳＳ）を制御部２６０または無線通信部２７０の動作のための駆動電源（ＶＣＣ）に調整して出力する。例えば、放電モジュール２５３は、バッテリモジュール２５２に貯蔵された２．４［Ｖ］の電圧を調整して、さらに低い駆動電源（ＶＣＣ：例えば、１．８［Ｖ］など）を生成する。これにより、生成された駆動電源（ＶＣＣ）は、制御部２６０または無線通信部２７０に伝達されて、制御部２６０または無線通信部２７０の動作のための電源として使われる。
【００５３】
制御部２６０は、センサー部２４０から感知された太陽光に対する感知信号を動作遂行装置３００に無線伝送するための制御動作を行う。制御部２６０は、制御動作を行うための電源であって、電源部２５０から供給される駆動電源（ＶＣＣ）を使用する。駆動電源（ＶＣＣ）の受信のために、制御部２６０は、電源部２５０と電気的に連結されている。
【００５４】
一方、制御部２６０は、センサー部２４０の第１センサーないし第４センサー２４１、２４２、２４３、２４４から感知された太陽光に対するそれぞれの感知信号（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４）をセンサー部２４０から伝達される。それぞれの感知信号（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４）を受信するために、制御部２６０は、センサー部２４０と電気的に連結されている。これにより、制御部２６０は、センサー部２４０から提供される感知信号（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４）に対して動作遂行装置３００に無線伝送させる制御信号を無線通信部２７０に伝達する。
【００５５】
したがって、制御部２６０が駆動するための電源をセンサー部２４０から自動的に生成された電源を使用することにより、別途の電源供給なしでも、太陽光に対する感知動作及び感知信号の無線伝送動作がなされるようになる。
【００５６】
無線通信部２７０は、制御部２６０の制御によって、センサー部２４０から提供される感知信号（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４）を無線通信網を通じて動作遂行装置３００に無線伝送する。この際、無線通信部２７０は、無線通信網のうち、近距離無線通信網（例えば、ブルートゥース（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮ、ＮＦＣなど）を通じて感知信号（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４）を伝送するための近距離無線通信モジュールを含んでいる。
【００５７】
無線通信部２７０は、感知信号の無線伝送のための電源であって、電源部２５０から供給される駆動電源（ＶＣＣ）を使用する。駆動電源（ＶＣＣ）の受信のために、無線通信部２７０は、電源部２５０と電気的に連結されている。
【００５８】
以上、本発明について実施形態を中心に説明した。当業者ならば、本発明の本質的な特性から外れない範囲内で変形された形態として具現可能であるということを理解できるであろう。したがって、開示された実施形態は、限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮されなければならない。したがって、本発明の範囲は、前述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載の内容及びそれと同等な範囲内にある多様な実施形態が含まれるように解釈されねばならない。
【符号の説明】
【００５９】
１００：太陽光集光板
２００：太陽光感知装置
２４０：センサー部
２５０：電源部
２６０：制御部
２７０：無線通信部
３００：動作遂行装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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