KR100949484B1 - 태양전지판의 자동 세정 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지판을 자동으로 세정하여 태양전지판의 성능을 지속적으로 유지함으로써 발전 효율을 높일 수 있는 태양전지판의 자동 세정 장치를 제공한다.
이를 위해 본 발명은 태양전지판의 경사진 측면에 각각 설치되는 제 1 및 제 2 이송 레일, 제 1 및 제 2 이송 레일에 각각 고정되는 이동 블록과, 일측이 제 1 이송 레일의 이동 블록에 고정되고 타측이 제 2 이송 레일의 이동 블록에 고정되며, 이동 블록 내부에 설치된 회전 모터에 의해 회전되는 회전 브러쉬와, 회전 브러쉬를 기준으로 상부와 하부에 각각 설치되며 일측이 제 1 이송 레일의 이동 블록에 고정되고 타측이 제 2 이송 레일의 이동 블록에 고정되어 태양전지판의 전면에 세정수를 분사하기 위한 다수의 급수 노즐을 갖는 제 1 및 제 2 세정수 분사기와, 제 1 세정수 분사기의 상부에 설치되며 일측이 제 1 이송 레일의 이동 블록에 고정되고 타측이 제 2 이송 레일의 이동 블록에 고정되어 태양전지판의 전면에 고압의 에어를 분사하는 다수의 에어 노즐을 갖는 에어 분사기를 구비하는 세정기, 세정수 공급기로부터 제공되는 세정수를 제 1 및 제 2 세정수 분사기에 공급하기 위한 세정수 공급 펌프, 에어 분사기에 에어를 공급하기 위한 에어 펌프 및 제 1 및 제 2 이송 레일과 세정기와 세정수 공급 펌프와 에어 펌프의 동작을 제어하는 컨트롤 박스 및, 컨트롤 박스를 통하여 회전 모터, 제 1 및 제 2 이송 레일, 세정수 공급 펌프 및 에어 펌프에 각각 전원을 공급하기 위한 태양광 인버터를 구비하는 태양전지판의 자동 세정 장치를 개시한다.
세정수 분사기, 에어 분사기, 이송 레일, 자동 세정 장치, 태양전지판
Description
본 발명은 태양전지판의 자동 세정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양전지판을 자동으로 세정하여 태양전지판의 성능을 지속적으로 유지함으로써 발전 효율을 높일 수 있는 태양전지판의 자동 세정 장치에 관한 것이다.
최근, 전세계적으로 환경 문제가 중요하게 대두되면서 청정에너지인 태양 에너지를 이용한 연구가 다양하게 진행되고 있다. 무한정 자원인 태양 에너지를 이용한 발전 설비는 현재 주택 등의 전원 보급에 적극적으로 활용되고 있다.
한편, 태양 에너지를 이용한 발전 설비 중 주요 장치에 해당되는 태양전지판의 성능은 전기의 생산능력을 크게 좌우한다.
통상적인 태양전지판은 세라믹 재질로 이루어지며, 태양빛을 가장 잘 받을 수 있도록 일정한 크기별로 비스듬하게 설치된다. 이러한 태양전지판에 쌓이는 먼지 등의 이물질은 태양전지판의 성능 저하를 초래하며, 심할 경우 발전 설비의 가동이 중단되는 등 발전 효율을 저하시키는 문제점이 된다.
상기와 같은 문제점을 방지하기 위하여 태양전지판은 수작업으로 세정이 이루어지고 있으나, 세라믹 재질이기 때문에 깨어지기 쉬우며, 구조상 세정이 어려운 문제점이 있다. 더욱이 대량으로 설치되는 태양전지판의 경우에는 비 등의 자연에 의존한 세정 방법만이 유일하게 이용되고 있으나, 봄철의 황사 및 겨울철의 눈 등으로 인하여 태양전지판의 자연 세정이 원활하게 이뤄지지 않을 경우, 태양전지판의 성능이 저하되고, 이에 따라 발전 설비의 가동이 중단되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 특히 태양전지판을 자동으로 세정하여 태양전지판의 성능을 지속적으로 유지함으로써 발전 효율을 높일 수 있는 태양전지판의 자동 세정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 태양전지판의 자동 세정 장치는 태양전지판(11)의 경사진 측면에 각각 설치되는 제 1 및 제 2 이송 레일(110, 110'), 상기 제 1 및 제 2 이송 레일(110, 110')에 각각 고정되는 이동 블록(121)과, 일측이 상기 제 1 이송 레일(110)의 이동 블록(121)에 고정되고 타측이 상기 제 2 이송 레일(110')의 이동 블록에 고정되며, 상기 이동 블록(121) 내부에 설치된 회전 모터(125)에 의해 회전되는 회전 브러쉬(122)와, 상기 회전 브러쉬(122)를 기준으로 상부와 하부에 각각 설치되며 일측이 상기 제 1 이송 레일(110)의 이동 블록(121)에 고정되고 타측이 상기 제 2 이송 레일(110')의 이동 블록에 고정되어 상기 태양전지판(11)의 전면에 세정수를 분사하기 위한 다수의 급수 노즐(n1, n2)을 갖는 제 1 및 제 2 세정수 분사기(123a, 123b)와, 상기 제 1 세정수 분사기(123a)의 상부에 설치되며 일측이 상 기 제 1 이송 레일(110)의 이동 블록(121)에 고정되고 타측이 상기 제 2 이송 레일(110')의 이동 블록에 고정되어 상기 태양전지판(11)의 전면에 고압의 에어를 분사하는 다수의 에어 노즐(n3)을 갖는 에어 분사기(124)를 구비하는 세정기(120), 세정수 공급기(131)로부터 제공되는 상기 세정수를 상기 제 1 및 제 2 세정수 분사기(123a, 123b)에 공급하기 위한 세정수 공급 펌프(130), 상기 에어 분사기(124)에 상기 에어를 공급하기 위한 에어 펌프(140), 상기 제 1 및 제 2 이송 레일(110, 110')과 상기 세정기(120)와 상기 세정수 공급 펌프(130)와 상기 에어 펌프(140)의 동작을 제어하는 컨트롤 박스(150) 및 상기 컨트롤 박스(150)를 통하여 상기 회전 모터(125), 상기 제 1 및 제 2 이송 레일(110, 110'), 상기 세정수 공급 펌프(130) 및 상기 에어 펌프(140)에 각각 전원을 공급하기 위한 태양광 인버터(160)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 이송 레일(110, 110')은 각각, 고정 부재(110a)를 통해 상기 태양전지판(11)의 배면에 고정되며 상기 태양전지판(11)의 경사진 측면으로 일부가 돌출된 지지 브라켓(111), 상기 지지 브라켓(111)의 양단에 설치되어 구동 모터에 의해 정방향 또는 역방향의 회전이 제어되는 회전축(112a)을 구비하는 베어링(112), 상기 베어링(112)에 의해 지지되어 상기 회전축(112a)의 회전 방향을 따라 이동하는 체인(113) 및 상기 지지 브라켓(111)의 양측면에 설치되어 상기 이동 블록(121)의 움직임을 제어하는 리밋 스위치(114)로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 세정액 공급기(131)는 온도 조절기(t)를 구비하여 온도 조절된 물을 공급하는 급수 공급기(131a) 및 상기 물의 양에 따라 결정 된 세정액을 제공하는 세정제 제공기(131b)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 세정수 공급 펌프(130) 및 상기 에어 펌프(140)는 각각, 상기 제 1 및 제 2 세정수 분사기(123a, 123b) 및 상기 에어 분사기(124) 각각에 공급되는 압력을 조절하기 위한 압력 조절기(p1, p2)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명에서 상기 이동 블록(121)은 상기 체인(113)의 상부에 설치될 수 있다. 한편, 상기 컨트롤 박스(150)는 무선 수신기(150r)를 구비하여 상기 회전 모터(125), 상기 제 1 및 제 2 이송 레일(110, 110'), 상기 세정수 공급 펌프(130) 및 상기 에어 펌프(140)에 공급되는 전원을 무선으로 제어할 수 있다.
본 발명에 의한 태양전지판의 자동 세정 장치에 따르면 태양전지판에 이송 레일을 설치하여 세정기가 이송 레일을 따라 태양전지판의 상부와 하부를 오가며 자동으로 태양전지판을 세정함으로써 태양전지판의 성능을 지속적으로 유지하여 발전 효율을 높이는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 태양열 인버터를 통한 전원 공급으로 별도의 전원을 설치할 필요가 없기 때문에 이에 따른 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 태양전지판에 분사되는 세정수의 농도 및 온도 조절이 가능하여, 태양전지판의 이물질 상태 및 계절 상태에 따라 보다 효율적인 세정 작업이 가능해지는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 세정수가 분사되는 동안에 고압의 에어를 분사하여 세정수의 건조 시간이 단축되어 세정 효율이 증가되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 자동 세정 장치의 동작을 제어하는 컨트롤 박스에 무선 수신기를 연결함으로써 원격 제어가 가능한 효과가 있다.
이하에서 첨부된 도면과 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 태양전지판의 자동 세정 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 사용하여 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지판의 자동 세정 장치의 대해서 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지판의 자동 세정 장치의 측면 모습을 나타내는 개략도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지판의 자동 세정 장치(100)는 태양전지판(11)의 경사진 측면에 설치되는 제 1 및 제 2 이송 레일(110, 110'), 제 1 및 제 2 이송 레일(110, 110')을 따라 설치되는 세정기(120), 세정기(120)에 세정수를 공급하기 위한 세정수 공급 펌프(130), 세정기(120)에 에어를 공급하기 위한 에어 펌프(140), 이송 레일(110) 내지 에어 펌프(140)의 구동을 제어하는 컨트롤 박스(150) 및 전원을 공급하는 태양광 인버터(160)를 포함하여 이루어질 수 있다. 본 발명에 사용되는 태양전지판(11)은 태양 에너지로부터의 충전 효율을 높이기 위하여 비스듬하게 경사지도록 설치되며, 다수의 파이프(Pipe, 12)에 의해 고정되어 있다. 그러나, 본 발명에 사용되는 태양전지판(11)의 형태를 도 1에 한정하는 것은 아니다.
상기 제 1 및 제 2 이송 레일(110, 110')은 태양전지판(11)의 경사진 측면을 따라 설치된다. 즉, 태양전지판(11)에는 두 개의 이송 레일(110, 110')이 설치된다. 제 1 이송 레일(110)은 태양전지판(11)의 경사진 일측면에 설치되며, 제 2 이송 레일(110')은 태양전지판(11)의 경사진 타측면에 설치될 수 있다. 제 1 및 제 2 이송 레일(110, 110')은 서로 동일한 구조를 가지므로, 본 발명에서는 태양전지판(11)의 경사진 일측면에 설치된 제 1 이송 레일(110, 이하 '이송 레일'이라 한다.)을 중심으로 설명하기로 한다. 이송 레일(110)은 적어도 하나의 고정 부재(110a)를 통해서 태양전지판(11)에 고정될 수 있다. 이러한 이송 레일(110)은 태양전지판(11)의 경사면을 따라 상하 방향(M)으로 이동하도록 이루어진다. 이송 레일(110)은 내부에 설치된 구동 모터(미도시)에 의해 태양전지판(11)의 경사면을 따라 정방향으로 이동하거나 역방향으로 이동할 수 있다. 여기서 정방향은 경사면의 상부에서 하부로 이동하는 방향을 의미하며, 역방향은 하부에서 상부로 이동하는 방향을 의미한다. 이러한 이송 레일(110)의 이동은 컨트롤 박스(150)에 의해 제어될 수 있으며, 이를 위한 전원은 태양광 인버터(160)에 의해 제공된다. 본 발명에 의한 이송 레일(110)의 보다 상세한 구조는 이하의 다른 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
상기 세정기(120)는 이송 레일(110)에 고정되어 태양전지판(11)을 세정한다. 세정기(120)는 이송 레일(110)의 움직임에 따라 태양전지판(11)의 상부와 하부 사 이를 이동하면서 태양전지판(11)을 자동으로 세정한다. 본 발명에서 세정기(120)는 태양전지판(11)에 일정 압력을 갖는 세정수를 분사하여 태양전지판(11)의 이물을 세정한 뒤에, 고압의 에어를 이용한 건조를 통해 태양전지판(11)의 세정이 마무리될 수 있도록 한다. 이를 위해 세정기(120)는 이송 레일(110)에 고정되는 이동 블록(121)과 이동 블록(121)의 중앙에 고정되는 회전 브러쉬(122)와 이동 블록(121) 중 회전 브러쉬(122)를 기준으로 태양전지판(11)의 상부와 하부에 각각 고정되는 제 1 및 제 2 세정수 분사기(123a, 123b)와 제 1 세정수 분사기(123a)의 상부에 고정되는 에어 분사기(124)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 이동 블록(121)은 이송 레일(110)에 고정되어 이송 레일(110)이 움직이는 방향을 따라 이동하게 된다. 즉, 이동 블록(121)은 이송 레일(110)을 따라 태양전지판(11)의 상부에서 하부 사이를 오가게 된다. 이러한 이동 블록(121)의 내부에는 회전 브러쉬(122)를 회전시키는 동력을 제공하는 회전 모터(125)와 세정수 공급 펌프(130)와 제 1 및 제 2 세정수 분사기(123a, 123b) 사이에 각각 연결되는 제 1 및 제 2 플렉서블 이송관(127, 128)과 에어 펌프(140)와 에어 분사기(124) 사이에 연결되는 제 3 플렉서블 이송관(129)이 설치될 수 있다. 여기서 제 1 내지 제 3 플렉서블 이송관(127, 128, 129)들은 이동 블록(121)의 이동 방향을 따라 함께 이동할 수 있도록 플렉서블(flexible)한 재질로 이루어질 수 있다. 이에 따라 각 펌프(130, 140)들로부터 공급되는 세정수 및 에어가 각 분사기(123a, 123b, 124)들로 자연스럽게 공급될 수 있게 된다.
상기 회전 브러쉬(122)는 이동 블록(121) 내부에 설치된 회전 모터(125)를 통해 회전되어 태양전지판(11)과 물리적인 마찰을 통해 이물질을 제거하게 된다. 회전 브러쉬(122)은 일측이 제 1 이송 레일(110)의 이동 블록(121)에 연결되고, 타측이 제 2 이송 레일(110')의 이동 블록(미도시)에 연결되어 태양전지판(11)의 전면을 가로지르도록 위치한다. 회전 브러쉬(122)는 태양전지판(11)과 장기간 마찰에 의해 마모될 수 있으므로 탈부착이 용이한 형태로 이루어질 수 있다. 따라서, 회전 브러쉬(122)는 이동 블록(121)으로부터 탈부착이 가능하도록 연결된 브라켓(126)에 고정될 수 있다. 그러나 본 발명에서 회전 브러쉬(122)가 이동 블록(121)에 고정되는 형태를 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 제 1 및 제 2 세정수 분사기(123a, 123b)는 각각 이동 블록(121) 내부에 설치된 플렉서블 이송관(127, 128)을 통하여 일정 압력을 갖는 세정수(세정액+물)를 공급받는다. 제 1 및 제 2 세정수 분사기(123a, 123b)는 각각, 일측이 제 1 이송 레일(110)의 이동 블록(121)에 연결되고 타측이 제 2 이송 레일(110')의 이동 블록(미도시)에 연결되어, 회전 브러쉬(122)와 마찬가지로 태양전지판(11)의 전면을 가로지르도록 위치한다. 이때, 제 1 세정수 분사기(123a)는 회전 브러쉬(122)의 상부에 설치되며, 제 2 세정수 분사기(123b)는 회전 브러쉬(122)의 하부에 설치될 수 있다. 제 1 및 제 2 세정수 분사기(123a, 123b)는 태양전지판(11)의 전면에 적절한 압력을 갖는 세정수를 분사하여 이물질을 제거할 수 있다. 제 1 세정수 분사기(123a)를 통해 공급되는 세정수가 태양전지판(11)을 세정하면, 제 2 세정수 분사기(123b)를 통해 공급되는 세정수가 이를 헹굼하는 역할을 담당한다. 태양전지판(11)에 분사되는 세정수의 압력은 이하에서 설명될 세정수 공급 펌프(130)에 의해 결정될 수 있다. 본 발명에 따르면, 제 1 세정수 분사기(123a) 및 제 2 세정수 분사기(123b)는 각각 다수의 급수 노즐(미도시)을 통해 태양전지판(11) 전면에 걸쳐 세정수를 분사할 수 있다. 이에 대해서는 다른 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
상기 에어 분사기(124)는 이동 블록(121) 내부에 설치된 플렉서블 이송관(129)을 통하여 고압의 에어를 공급받는다. 이러한 에어 분사기(124)는 회전 브러쉬(122) 및 제 1 및 제 2 세정수 분사기(123a, 123b)와 동일한 방식으로, 일측이 제 1 이송 레일(110)의 이동 블록(121)에 연결되고 타측이 제 2 이송 레일(110')의 이동 블록(미도시)에 연결된다. 따라서, 에어 분사기(124) 역시 태양전지판(11)의 전면을 가로지르도록 위치한다. 에어 분사기(124)는 제 1 세정수 분사기(123a)의 하부에 설치될 수 있다. 도 1에 도시되지는 않았으나, 에어 분사기(124)는 다수의 에어 노즐(미도시)을 통해 태양전지판(11)의 전면에 고압의 에어를 분사한다. 고압의 에어는 태양전지판(11)의 세정 과정에서, 제 1 및 제 2 세정수 분사기(123a, 123b)를 통해 공급되는 세정수가 태양전지판(11)의 하부로 방출되도록 돕는다. 또한, 세정수가 공급되는 동안에도 고압의 에어가 계속 공급됨으로써, 태양전지판(11)으로부터 세정수가 빠른 시간 안에 건조될 수 있도록 돕는 역할을 한다.
상기 세정수 공급 펌프(130)는 세정기(120)에 일정 압력을 갖는 세정수가 공급되도록 한다. 세정수 공급 펌프(130)는 자동 세정 장치(100)에 포함된 세정수 공급기(131)로부터 제공되는 세정수를 제 1 및 제 2 세정수 분사기(123a, 123b)에 각각 공급한다. 본 발명에 따르면, 세정수 공급기(131)는 세정수 공급 펌프(130)에 물과 세정액을 혼합한 세정수를 공급할 수 있다. 이를 위해, 세정수 공급기(131)는 물을 공급하는 급수 공급기(131a) 및 태양전지판(11)의 이물질 제거를 돕는 세정액을 공급하는 세정제 제공기(131b)를 구비할 수 있다. 급수 공급기(131a)는 냉온 장치(131c)와 온도 조절기(t)를 구비하여 세정기(120)에 공급되는 세정수의 온도를 필요에 따라 조절할 수 있도록 한다. 세정제 제공기(131b)는 급수 공급기(131a)로부터 공급될 물의 양에 따라 결정된 세정액을 공급하여 태양전지판(11)의 이물질을 화학적으로 세정할 수 있도록 한다. 세정제 제공기(131b)는 공급되는 세정액의 양을 조절하여 세정기(120)에 공급되는 세정수의 농도를 조절할 수 있도록 한다. 예를 들어, 일정량의 물에 혼합되는 세정액의 양을 조절함으로써 세정기(120)에 일정 농도를 갖는 세정수가 공급될 수 있도록 한다. 그러나, 본 발명에서 세정수의 농도를 따로 한정하지는 않는다. 한편, 본 발명에 따르면 세정수 공급 펌프(130)의 일단에 압력 조절기(p1)를 설치하여 제 1 및 제 2 세정수 분사기(123a, 123b)로 제공되는 세정수의 압력을 적절히 조정할 수도 있다. 세정수 공급 펌프(130) 및 세정수 공급기(131)는 실질적으로 컨트롤 박스(150)에 의해 그 동작이 제어되며, 태양광 인버터(160)로부터 공급되는 전원에 의해 가동될 수 있다.
상기 에어 펌프(140)는 세정기(120)에 일정 압력을 갖는 에어를 공급한다. 즉, 에어 펌프(140)는 세정기(120) 중 이동 블록(121) 내부에 연결된 플렉서블 이송관(129)에 연결되며, 플렉서블 이송관(129)에 연결된 에어 분사기(124)에 일정한 압력을 갖는 에어를 제공한다. 에어 펌프(140)는 태양전지판(11)의 설계 사양에 적합한 압력을 제공할 수 있도록 되어 있으며, 일단에 압력 조절기(p2)를 구비하여 에어 분사기(124)로 제공되는 에어의 압력을 조정할 수 있도록 되어 있다. 이러한 에어 펌프(140)는 컨트롤 박스(150)에 의해 그 동작이 제어되며, 가동 전원으로는 태양광 인버터(160)가 사용된다.
상기 컨트롤 박스(150)는 자동 세정 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 보다 상세하게 설명하면, 컨트롤 박스(150)는 이송 레일(110), 세정기(120), 세정수 공급 펌프(130) 및 에어 펌프(140)의 동작을 제어하도록 연결된다. 컨트롤 박스(150)는 이송 레일(110)의 구동 모터(미도시), 세정기(120)의 회전 모터(125)에 인가되는 전원을 제어한다. 또한, 컨트롤 박스(150)는 세정수 공급 펌프(130) 및 에어 펌프(140)에 인가되는 전원을 제어한다. 이를 위하여 컨트롤 박스(150)는 태양광 인버터(160)의 전단에 설치될 수 있다. 또한, 컨트롤 박스(150)는 구동 모터(미도시) 및 회전 모터(125)의 회전 동작을 제어하고, 세정수 공급 펌프(130) 및 에어 펌프(140)로부터 제공되는 세정수 및 에어의 압력을 제어할 수도 있다. 또한, 본 발명에 사용되는 컨트롤 박스(150)의 전반적인 제어는 무선을 통한 자동 제어 및 기타 수동 제어가 모두 가능하다. 그러나, 태양전지판(11)을 이용한 발전 설비의 특성상 컨트롤 박스(150)의 제어는 무선으로 이용하는 것이 보다 적합할 수 있다. 이를 위하여 본 발명에서는 컨트롤 박스(150)에 무선 신호를 감지할 수 있는 무선 수신기(150r)를 적용할 수 있다. 무선 수신기(140r)는 핸드폰, 무전기 등의 통상적인 리모트 컨트롤러(Remote Controller)에서 송신하는 무선 신호를 감지하여 이를 컨트롤 박스(150)에 전달한다. 이에 따라 컨트롤 박스(150)를 통해 자동 세정 장치(100)가 원격으로 제어된다.
상기 태양광 인버터(160)는 자동 세정 장치(100)에 필요한 전원을 공급한다. 즉, 태양광 인버터(160)는 이송 레일(110)의 구동 모터(미도시), 세정기(120)의 회전 모터(125), 세정수 공급 펌프(130) 및 에어 펌프(140) 등의 가동에 필요한 전원을 공급한다. 따라서, 본 발명에 따른 자동 세정 장치(100)는 태양전지판(11)을 포함하는 발전 설비에 의해 자체 생산되는 에너지원(태양 에너지)을 이용함으로써 별도의 전원을 설치하지 않아도 된다.
다음으로 본 발명에 따른 자동 세정 장치(100) 중 이송 레일(110)과 이에 설치되는 세정기(120)에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면 본 발명에 따른 이송 레일(110)과 이에 설치되는 세정기(120)가 도시되어 있다. 도 2를 참조하면 본 발명에 따른 이송 레일(110)과 이에 설치되는 세정기(120)가 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 도 2의 도면 부호 3을 확대한 도면이 도시되어 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 이송 레일(110)은 상부의 적어도 일부에 개구부를 갖는 지지 브라켓(111), 지지 브라켓(111) 내부 중 양단에 이격되도록 설치되는 베어링(112), 베어링(112)에 의해 지지되는 체인(113), 체인(113)의 양단에 설치되는 리밋 스위치(114)를 포함하여 이루어질 수 있다. 세정기(120)는 체인(113)의 상부에 결합되어 체인(113)의 움직임에 따라 이동하면서 태양전지판(11)을 세정한다.
상기 지지 브라켓(111)은 태양전지판(11)의 배면에 결합되며, 세정기(120)의 이동을 위해 상부의 적어도 일부가 개방되는 개구부를 포함하여 이루어질 수 있다. 지지 브라켓(111)은 도 1에 도시된 바와 같이 고정 부재(110a, 도 1참조)에 의해 태양전지판(11)의 배면에 결합될 수 있으나, 본 발명에서 지지 브라켓(111)의 결합 형태를 이에 한정하지는 않는다. 지지 브라켓(111)의 내부에는 이하에서 설명될 베어링(112), 체인(113) 및 리밋 스위치(114) 등이 설치된다. 또한, 도 2에 도시되지 않았으나 지지 브라켓(111)은 내부에 베어링(112)을 회전시키는 구동 모터(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 베어링(112)은 상술한 바와 같이 지지 브라켓(111)의 내부에 설치된다. 베어링(112)은 지지 브라켓(111)의 양단에 모두 설치될 수 있다. 베어링(112)은 회전축(112a)을 포함하여 지지 브라켓(111)에 설치된 구동 모터(미도시)에 의해 회전한다. 베어링(112)은 구동 모터(미도시)의 회전 방향에 따라 정방향 또는 역방향 모두의 회전이 가능하다.
상기 체인(113)은 베어링(112)에 의해 지지되며, 베어링(112)의 회전에 의해 태양전지판(11)의 상부에서 하부 방향인 정방향 또는 하부에서 상부 방향인 역방향으로 이동한다. 체인(113)의 상부에는 세정기(120)가 설치됨으로써, 세정기(120)가 체인(113)의 이동 방향을 따라 함께 이동한다.
상기 리밋 스위치(114)는 체인(113)의 이동을 제어하기 위해 지지 브라켓(111)의 양단에 설치된다. 리밋 스위치(114)는 지지 브라켓(111)의 상측면과 하측면에 각각 설치될 수 있다. 여기서 상측면은 태양전지판(11)의 상부 방향에 위치하는 면을 하측면은 태양전지판(11)의 하부 방향에 위치하는 면을 의미한다. 상측 면과 하측면 각각에 설치된 리밋 스위치(114)는 체인(113)에 설치된 이동 블록(121)과 접촉되면 체인(113)의 이동 방향을 변경하기 위한 신호를 이송 레일(110)의 구동 모터(미도시)에 전달하며, 이에 따라 구동 모터(미도시)는 다시 반대 방향으로 회전함으로써 체인(113)의 이동 방향이 변경된다. 이에 따라 이동 블록(121)이 체인(113)을 따라 상부에서 하부 또는 하부에서 상부 방향(M)으로 움질일 수 있게된다.
상기 세정기(120)는, 도 1에서 상술한 바와 같이, 이동 블록(121), 회전 브러쉬(122), 제 1 및 제 2 세정수 분사기(123a, 123b) 및 에어 분사기(124) 포함하여 이루어진다. 회전 브러쉬(122)는 브라켓(126)에 의해 이동 블록(121)에 탈부착이 가능하도록 고정된다. 이때, 제 1 및 제 2 세정수 분사기(123a, 123b)는 각각 태양전지판(11)의 전면에 세정수를 균일하게 분사하기 위한 급수 노즐(n1, n2)을 포함한다. 각각의 급수 노즐(n1, n2)은 태양전지판(11)을 가로질러 설치되는 제 1 및 제 2 세정수 분사기(123a, 123b) 각각에 다수 개로 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명에서 제 1 및 제 2 세정수 분사기(123a, 123b) 각각에 설치되는 급수 노즐(n1, n2)들의 개수를 한정하지는 않는다. 또한, 에어 분사기(124)는 제 1 및 제 2 세정수 분사기(123a, 123b)와 마찬가지로 태양전지판(11)의 전면에 에어를 균일하게 분사하기 위한 에어 노즐(n3)을 구비할 수 있다. 또한, 도 1에서 상술한 바와 같이, 이동 블록(121) 내부에는 회전 모터(125) 및 플렉서블 이송관(127, 128, 129)이 더 구비될 수 있다. 세정기(120)에 대한 보다 상세한 설명은 도 1을 참조하기로 한다.
한편, 상기 자동 세정 장치(100)는 태양전지판(11)의 하부에는 세정 작업이 완료된 이후에, 폐 세정수를 수거하기 위한 세정수 수거 장치(170)를 더 포함할 수 있다. 세정수 수거 장치(170)에는 폐 세정수가 저장되는 집수조(미도시) 및 폐 세정수의 오염 성분을 정화하여 배출하는 정화 장치(미도시)를 더 포함할 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하지는 않는다. 통상적으로, 세정수 수거 장치(170)는 환경 보존 차원에서 다양한 분야에 응용되고 있다. 따라서 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상술한바와 같이 본 발명에 의한 태양전지판(11)의 자동 세정 장치(100)에 따르면 태양전지판(11)을 자동으로 세정함으로써 태양전지판(11)의 성능을 지속적으로 유지할 수 있다. 즉, 태양전지판(11)의 경사진 측면에 이송 레일(110)을 설치하여 세정기(120)가 이송 레일(110)을 따라 태양전지판(11)의 상부와 하부를 오가며 세정하는 것이 가능해짐으로써 태양전지판(11)이 자동으로 세정된다. 태양전지판(11)에 공급되는 세정수는 세정액 공급기(131)를 통해 태양전지판(11)의 이물질 상태에 따른 농도가 조절되며, 계절에 따라 온도가 조절될 수 있어 보다 효율적인 세정 작업이 가능하다. 또한, 에어 분사기(124)를 통해 공급되는 고압의 에어는 세정수가 분사되는 동안에 함께 분사되어 세정수의 건조 시간을 단축시켜 세정 효율을 증대시킨다. 한편, 본 발명에 따른 자동 세정 장치(100)는 태양열 인버터(160)를 통해 전원을 제공받기 때문에 별도의 전원을 설치하지 않아도 된다. 따라서 태양전지판(11)의 성능 유지와 전원 활용을 통해 발전 효율을 높일 뿐만 아니라 이에 따른 관리 비용을 줄일 수 있게 된다. 또한, 자동 세정 장치(100)의 동작을 전반적으로 제어하는 컨트롤 박스(150)에 무선 수신기(150r)를 연결함으로써, 자동 세 정 장치(100)를 원격으로 제어하는 것이 가능해진다.
다음으로 본 발명에 따른 태양전지판(11)의 자동 세정 장치(100)의 세정 작용에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 세정 장치(100)를 이용하여 태양전지판(11)을 세정하는 방법을 나타내는 플로우 차트가 도시되어 있고, 도 5를 참조하면, 도 3의 세정 방법에 따라 태양전지판(11)이 세정되는 모습이 도시되어 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 자동 세정 장치(100)를 이용한 태양전지판(11)을 세정하는 방법은 세정수 및 에어 공급 단계(S100), 정방향의 이송 레일 가동 단계(S200), 세정수 분사 및 브러쉬 회전 단계(S300), 에어 분사 단계(S400), 하단 리밋 스위치 작동 단계(S500), 역방향의 이송 레일 가동 단계(S600) 및 상단 리밋 스위치 가동 단계(S700)를 포함하여 이루어질 수 있다. 상단 리밋 스위치 가동 단계(S700) 이후에는 정방향의 이송 레일 가동 단계(S200) 내지 상단 리밋 스위치 가동 단계(S700)가 미리 설정된 횟수만큼 반복 시행된 후 태양전지판(11)의 세정이 종료된다.
먼저, 세정수 및 에어 공급 단계(S100)는 제 1 및 제 2 세정수 분사기(123a, 123b)와 에어 분사기(124)에 각각, 일정 압력을 갖는 세정수와 에어를 공급하는 단계이다. 태양광 인버터(160)로부터 세정수 공급 펌프(130) 및 에어 펌프(140)에 전원이 공급되면, 태양전지판(11)의 전면을 세정하기 위한 세정수 및 고압의 에어가 각 펌프(130, 140)들을 통해 제 1 및 제 2 세정수 분사기(123a, 123b) 및 에어 분사기(124)각각에 공급된다. 이때, 컨트롤 박스(150)는 제 1 및 제 2 세정수 분사기(123a, 123b)와 에어 분사기(124)에 공급되는 세정수 및 에어의 압력을 제어한다. 물론, 컨트롤 박스(150)는 무선 수신기(150r)를 통해 감지된 원격 무선 신호에 의해 제어된다. 실질적으로, 세정수의 압력은 세정수 공급 펌프(130)에 설치된 압력 조절기(p1)를 통해 조절되며, 에어의 압력은 에어 펌프(140)에 설치된 압력 조절기(p2)를 통해 조절될 수 있다.
상기 정방향(M1)의 이송 레일 가동 단계(S200)는 태양전지판(11)의 상부에서 하부 방향으로 이송 레일(110, 110')이 이동하는 단계이다. 이에 따라 이송 레일(110, 110')에 설치된 세정기(120)가 태양전지판(11)의 상부에서 하부 방향으로 서서히 이동된다.
상기 세정수 분사 및 브러쉬 회전 단계(S300)는 이송 레일(110, 110')의 가동과 동시에 각각의 급수 노즐(n1, n2)을 통해서 세정수가 분사되고, 회전 브러쉬(122)가 일정한 방향(R)으로 회전되는 단계이다. 이에 따라 태양전지판(11)에 쌓인 먼지 등의 이물질이 세정수를 통한 화학적 세정 작용 및 회전 브러쉬(122)를 통한 물리적 세정 작용을 통해 제거된다. 실질적으로, 제 1 세정수 분사기(123a)는 세정액을 포함한 세정수를 통해 태양전지판(11)을 세정하는 역할을 담당하고, 제 2 세정수 분사기(123b)는 세정수를 헹굼하는 역할을 한다. 따라서, 제 2 세정수 분사기(123b)에는 순수한 물만 포함하는 세정수가 공급되도록 할 수 있다. 급수 노즐(n1, n2)을 통해 분사되는 세정수는 세정수 공급기(131)를 통해 농도와 온도가 조절되어 제공된다. 이에 따라, 태양전지판(11)의 이물질의 상태 및 계절에 따라 적절한 농도와 온도를 갖는 세정수를 공급할 수 있게 된다. 그러나 본 발명에서 세정수의 농도 및 온도를 따로 한정하지는 않는다.
상기 에어 분사 단계(S400)는 에어 분사기(124)를 통해서 고압의 에어가 분사되는 단계이다. 에어 분사 단계(S400)는 세정수 분사 및 브러쉬 회전 단계(S300)와 동시에 진행이 가능하다. 그러나, 필요에 따라 세정수에 의한 세정 완료 시점에 따로 진행될 수도 있음은 물론이다. 이송 레일(110, 110')의 가동과 동시에 비교적 고압의 에어가 에어 노즐(n3)을 통해 분사된다. 태양전지판(11)은 경사면으로 이루어져 세정수가 상부에서 하부 방향으로 흐르게 된다. 이때, 에어 분사기(124)가 고압의 에어를 분사함으로써 세정수가 건조되면서 태양전지판(11) 밖으로 빠르게 배출될 수 있다. 이에 따라 태양전지판(11)의 세정 효율이 보다 높아질 수 있다.
상기 하단 리밋 스위치 작동 단계(S500)는 태양전지판(11)의 하부 끝단(L1)에 위치한 하단의 리밋 스위치(114, 114')를 작동시켜 세정기(120)가 태양전지판(11)을 이탈하지 않도록 하는 단계이다. 세정기(120)가 태양전지판(11)의 하부 끝단(L1)으로 이동하는 순간에 리밋 스위치(114, 114')가 세정기(120)의 움직임을 제어함과 동시에 각 이송 레일(110, 110')에 있는 구동 모터(미도시)의 방향을 전환하도록 한다.
상기 역방향(M2)의 이송 레일 가동 단계(S600)는 하단의 리밋 스위치(114, 114') 동작에 따라 이송 레일(110, 110')을 태양전지판(11)의 하부에서 상부 방향으로 이동시키는 단계이다. 이에 따라 이송 레일(110, 110')에 설치된 세정기(120) 가 태양전지판(11)의 하부에서 상부 방향으로 서서히 이동된다. 물론, 이 순간에도 세정수 분사 및 브러쉬 회전 단계(S300) 및 에어 분사 단계(S400)는 계속 진행될 수 있다.
상기 상단 리밋 스위치 가동 단계(S700)는 태양전지판(11)의 상부 끝단(L2)에 위치한 상단의 리밋 스위치(미도시)를 작동시켜 세정기(120)가 태양전지판(11)을 이탈하지 않도록 하는 단계이다. 상단의 리밋 스위치(미도시)는 하단의 리밋 스위치(114, 114')와 마찬가지로 세정기(120)의 움직임을 제어하고 동시에 각 이송 레일(110, 110')에 있는 구동 모터(미도시)의 방향을 전환하도록 한다.
상술한 바와 같이 자동 세정 장치(100)를 이용하여 태양전지판(11)을 세정하는 방법에 따른 효과는 앞선 도 1 내지 도 3에서 설명한바와 같으므로 이에 대한 상세한 설명은 도 1 내지 도 3을 참조하기 바란다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지판의 자동 세정 장치의 측면 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 이송 레일과 이에 설치되는 세정기를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 도면 부호 3을 확대한 도면이다.
도 4는 자동 세정 장치를 이용하여 태양전지판을 세정하는 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 5는 도 4의 세정 방법에 따라 태양전지판이 세정되는 모습을 나타내는 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
11 : 태양전지판 100 : 자동 세정 장치
110, 110' : 이송 레일 120 : 세정기
121 : 이동 블록 122 : 회전 브러쉬
123a : 제 1 세정수 분사기 123b : 제 2 세정수 분사기
n1, n2 : 급수 노즐 124 : 에어 분사기
n3 : 에어 노즐 130 : 세정수 공급 펌프
140 : 에어 펌프 150 : 컨트롤 박스
160 : 태양열 인버터 170 : 세정수 수거 장치
Claims (5)
- 태양전지판(11)의 경사진 측면에 각각 설치되는 제 1 및 제 2 이송 레일(110, 110');상기 제 1 및 제 2 이송 레일(110, 110')에 각각 고정되는 이동 블록(121)과, 일측이 상기 제 1 이송 레일(110)의 이동 블록(121)에 고정되고 타측이 상기 제 2 이송 레일(110')의 이동 블록에 고정되며, 상기 이동 블록(121) 내부에 설치된 회전 모터(125)에 의해 회전되는 회전 브러쉬(122)와, 상기 회전 브러쉬(122)를 기준으로 상부와 하부에 각각 설치되며 일측이 상기 제 1 이송 레일(110)의 이동 블록(121)에 고정되고 타측이 상기 제 2 이송 레일(110')의 이동 블록에 고정되어 상기 태양전지판(11)의 전면에 세정수를 분사하기 위한 다수의 급수 노즐(n1, n2)을 갖는 제 1 및 제 2 세정수 분사기(123a, 123b)와, 상기 제 1 세정수 분사기(123a)의 상부에 설치되며 일측이 상기 제 1 이송 레일(110)의 이동 블록(121)에 고정되고 타측이 상기 제 2 이송 레일(110')의 이동 블록에 고정되어 상기 태양전지판(11)의 전면에 고압의 에어를 분사하는 다수의 에어 노즐(n3)을 가지는 에어 분사기(124)를 구비하며, 상기 태양전지판의 경사면에 대해 상대적으로 높은 위치로부터 에어분사기(123), 제1세정수분사기(123a), 회전브러쉬(122) 및 제2세정수분사기(123b)의 순서로 배열되는 세정기(120);세정수 공급기(131)로부터 제공되는 상기 세정수를 상기 제 1 및 제 2 세정수 분사기(123a, 123b)에 공급하기 위한 세정수 공급 펌프(130);상기 에어 분사기(124)에 상기 에어를 공급하기 위한 에어 펌프(140);상기 제 1 및 제 2 이송 레일(110, 110')과 상기 세정기(120)와 상기 세정수 공급 펌프(130)와 상기 에어 펌프(140)의 동작을 제어하는 컨트롤 박스(150); 및상기 컨트롤 박스(150)를 통하여 상기 회전 모터(125), 상기 제 1 및 제 2 이송 레일(110, 110'), 상기 세정수 공급 펌프(130) 및 상기 에어 펌프(140)에 각각 전원을 공급하기 위한 태양광 인버터(160)를 포함하여 이루어지되,상기 제 1 및 제 2 이송 레일(110, 110')은 각각,고정 부재(110a)를 통해 상기 태양전지판(11)의 배면에 고정되며 상기 태양전지판(11)의 경사진 측면으로 일부가 돌출된 지지 브라켓(111), 상기 지지 브라켓(111)의 양단에 설치되어 구동 모터에 의해 정방향 또는 역방향의 회전이 제어되는 회전축(112a)을 구비하는 베어링(112), 상기 베어링(112)에 의해 지지되어 상기 회전축(112a)의 회전 방향을 따라 이동하는 체인(113) 및 상기 지지 브라켓(111)의 양측면에 설치되어 상기 이동 블록(121)의 움직임을 제어하는 리밋 스위치(114)구성되고,상기 세정수 공급기(131)는,온도 조절기(t)를 구비하여 온도 조절된 물을 공급하는 급수 공급기(131a) 및 상기 물의 양에 따라 결정된 세정액을 제공하는 세정제 제공기(131b)를 포함하여 구성되며,상기 세정수 공급 펌프(130) 및 상기 에어 펌프(140)는 각각,상기 제 1 및 제 2 세정수 분사기(123a, 123b) 및 상기 에어 분사기(124) 각각에 공급되는 압력을 조절하기 위한 압력 조절기(p1, p2)를 더 포함하고,상기 이동 블록(121)은 상기 체인(113)의 상부에 설치되며,상기 컨트롤 박스(150)는 무선 수신기(150r)를 구비하여 상기 회전 모터(125), 상기 제 1 및 제 2 이송 레일(110, 110'), 상기 세정수 공급 펌프(130) 및 상기 에어 펌프(140)에 공급되는 전원을 무선으로 제어하는 것을 특징으로 하는 태양전지판의 자동 세정 장치.
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