KR102087658B1 - 태양광 패널 청소 장치 - Google Patents
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Abstract
태양광 패널 청소 장치를 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 태양광 패널 상을 이동하며 패널 상의 이물질을 청소하는 태양광 패널 청소장치에 있어서, 제1 샤프트, 상기 제1 샤프트 양 끝단에 형성된 제1 타이밍 풀리 및 상기 제1 샤프트의 외주에 배치된 브러시를 포함하는 브러시부와 제2 샤프트, 상기 제2 샤프트 양 끝단에 형성된 제2 타이밍 풀리 및 상기 제2 샤프트의 기 설정된 위치 상에 배치되어 상기 태양광 패널과 접촉하는 롤러를 포함하는 장치 이동부와 상기 브러시부의 제1 타이밍 풀리와 상기 장치 이동부의 제2 타이밍 풀리를 연결하는 연결부와 상기 브러시부의 제1 샤프트에 회전력을 제공하는 모터를 포함하며, 상기 브러시부는 상기 태양광 패널과 근접하거나 멀어지도록 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 청소장치를 제공한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 태양광 패널 상을 이동하며 패널 상의 이물질을 청소하는 태양광 패널 청소장치에 있어서, 제1 샤프트, 상기 제1 샤프트 양 끝단에 형성된 제1 타이밍 풀리 및 상기 제1 샤프트의 외주에 배치된 브러시를 포함하는 브러시부와 제2 샤프트, 상기 제2 샤프트 양 끝단에 형성된 제2 타이밍 풀리 및 상기 제2 샤프트의 기 설정된 위치 상에 배치되어 상기 태양광 패널과 접촉하는 롤러를 포함하는 장치 이동부와 상기 브러시부의 제1 타이밍 풀리와 상기 장치 이동부의 제2 타이밍 풀리를 연결하는 연결부와 상기 브러시부의 제1 샤프트에 회전력을 제공하는 모터를 포함하며, 상기 브러시부는 상기 태양광 패널과 근접하거나 멀어지도록 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 청소장치를 제공한다.
Description
본 실시예는 태양광 패널을 청소하는 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
최근에 화석 연료를 대체하기 위한 태양광 발전 기술이 급속히 발전하고 있다. 태양광 발전은 빛을 태양광 발전 패널에 집광시켜 태양열 에너지를 전기에너지로 변환하여 전기를 얻는 기술이다. 일반적으로, 태양광 발전을 위해 태양광 발전 패널은 빛이 잘 드는 옥외의 양지에 설치된다. 건물의 외부에 설치된 패널의 표면에는 빗물과 대기 중에 포함된 원치 않는 불순물이 자연적으로 누적되고, 불순물은 패널로 유입되어야 할 빛을 차단하여 집광 효율을 떨어뜨린다.
따라서, 태양광 발전 패널의 집광 효율을 유지하기 위해 주기적으로 패널 청소가 실시되어야 하는데, 작업자에 의한 태양광 패널 청소는 인건비가 과다 지출되어 유지보수 비용이 증가한다는 문제점이 있다. 특히, 최근에는, 황사, 미세먼지 및 초미세먼지 등에 의해 태양광 패널 청소가 빈번하게 요구되어 전술한 문제가 더욱 부각되고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 태양광 패널 청소용 로봇장치가 개발되고 있다. 이러한 로봇장치는 태양광 패널상을 이동하며, 구비되어 있는 청소용 브러시로 태양광 패널 상의 이물질을 제거한다. 청소용 브러시는 소모품으로서, 일정 기간 사용되면 마모되는 현상이 발생하게 되어 제 역할을 온전히 수행하지 못하게 된다. 이러한 경우, 종래의 로봇장치는 청소용 브러시를 교체하는 수밖에 없어 과도한 비용이 소모되는 문제가 존재하였다.
본 발명의 일 실시예는, 장치 내 포함된 소모품의 위치를 조정하여, 소모품의 수명을 향상시킨 태양광 패널 청소 장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 태양광 패널 상을 이동하며 패널 상의 이물질을 청소하는 태양광 패널 청소장치에 있어서, 제1 샤프트, 상기 제1 샤프트 양 끝단에 형성된 제1 타이밍 풀리 및 상기 제1 샤프트의 외주에 배치된 브러시를 포함하는 브러시부와 제2 샤프트, 상기 제2 샤프트 양 끝단에 형성된 제2 타이밍 풀리 및 상기 제2 샤프트의 기 설정된 위치 상에 배치되어 상기 태양광 패널과 접촉하는 롤러를 포함하는 장치 이동부와 상기 브러시부의 제1 타이밍 풀리와 상기 장치 이동부의 제2 타이밍 풀리를 연결하는 연결부와 상기 브러시부의 제1 샤프트에 회전력을 제공하는 모터를 포함하며, 상기 브러시부는 상기 태양광 패널과 근접하거나 멀어지도록 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 청소장치를 제공한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 브러시부는 상기 제1 샤프트를 상기 태양광 패널과 근접하거나 멀어지도록 이동시키는 샤프트리프트부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 샤프트리프트부는 나사산을 포함하며, 외부로부터 상기 나사산으로 결합부재가 결합되는 경우, 상기 브러시부가 상기 태양광 패널과 근접하거나 멀어지는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 장치 이동부는 상기 연결부에 의해 상기 브러시부로 제공되는 회전력을 전달받아, 상기 롤러로 상기 태양광 패널을 이동할 수 있는 동력을 전달받는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 장치 이동부는 복수의 롤러를 포함하며, 각 롤러는 상기 태양광 패널의 일 끝단 또는 반대편 끝단에 접촉하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 제2 타이밍 풀리는 상기 제1 타이밍 풀리보다 지름이 큰 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예의 일 측면에 따르면, 장치 내 포함된 소모품의 위치를 조정하여, 소모품의 수명을 향상시켜 소모품 교체 비용을 절감할 수 있도록 한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 케이스 내 전면 커버가 개방된 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 케이스 내 후면 커버가 개방된 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 패널 청소모듈의 상부모듈을 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 베이스 플레이트를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 패널 청소모듈의 브러시부, 장치 이동부 및 하부모듈을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 샤프트리프트부의 동작을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연결부 장력 제어부를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 보조 브러시가 결합된 모습을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 충전단자를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 패널 상태 진단 시스템을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 패널 청소용 로봇장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 진단서버의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 패널에 태양광 패널 청소용 로봇장치가 장착된 모습을 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 패널 청소용 로봇장치 내 구성인 전계 및 자계 센서의 구성을 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 패널 상태 진단 시스템이 태양광 패널의 이상유무를 진단하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 케이스 내 전면 커버가 개방된 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 케이스 내 후면 커버가 개방된 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 패널 청소모듈의 상부모듈을 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 베이스 플레이트를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 패널 청소모듈의 브러시부, 장치 이동부 및 하부모듈을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 샤프트리프트부의 동작을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연결부 장력 제어부를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 보조 브러시가 결합된 모습을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 충전단자를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 패널 상태 진단 시스템을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 패널 청소용 로봇장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 진단서버의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 패널에 태양광 패널 청소용 로봇장치가 장착된 모습을 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 패널 청소용 로봇장치 내 구성인 전계 및 자계 센서의 구성을 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 패널 상태 진단 시스템이 태양광 패널의 이상유무를 진단하는 방법을 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치(110)는 케이스(210) 및 태양광 패널 청소모듈(220)을 포함한다.
태양광 패널(120)은 태양광을 입사받아 이를 전기 에너지로 변환하여 저장하는 구성이다. 태양광 패널(120)은 복수의 태양전지 셀이 하나의 모듈을 형성한 판 형태의 단위 패널이 복수 개로 집합된 형태로 구성된다. 태양광 패널(120)은 일면에 복수 개의 단위 패널이 스트링(String) 형태로 배열될 수 있으며, 패널의 크기나 형태는 설치되는 장소 또는 태양전지 셀의 형태에 따라 상이해질 수 있다. 태양광 패널(120)에서 단위 패널이 배열된 일면은 단위 패널이 배열된 부분과 그렇지 않은 부분으로 구분될 수 있다. 단위 패널이 배열되지 않은 부분으로 태양광 패널 청소모듈(220)이 이동하며 단위 패널이 배열된 면을 청소한다. 다만, 통상적으로 태양광 패널(120)은 입사되는 광량을 증가시키기 위해, 경사를 가지며 특정 방향(예를 들어, 남향)을 바라보도록 설치된다. 특정 위치에 설치된 태양광 패널(120)은 해당 위치에 고정되어 외부 환경에 노출되기 때문에, 다양한 이물질이 태양광 패널(120)의 표면에 부착되어 태양광 패널(120)의 발전 효율을 저하시킨다. 이에 태양광 패널 청소장치(110)는 태양광 패널(120) 상의 이물질을 제거한다.
태양광 패널(120)의 일측에는 태양광 패널 청소장치(110)가 정류(停留)할 수 있는 정류부(130)가 형성된다. 태양광 패널 청소장치(110)의 청소가 완료된 상황에서도 태양광 패널 청소장치(110)가 태양광 패널(120) 상에 계속 위치해 있을 경우, 태양광 패널(120)의 발전 효율이 저하되는 문제가 유발될 수 있다. 따라서, 태양광 패널(120)의 일측에 태양광 패널 청소장치(110)가 정류할 수 있도록 하는 프레임(135)이 형성되어 있어, 해당 프레임 상에서 태양광 패널 청소장치(110)가 정류할 수 있다. 정류부(130)에는 태양광 패널 청소장치(110)의 배터리를 충전시킬 수 있도록 하는 충전 단자(140)가 형성되어 있다. 태양광 패널 청소장치(110)의 동작으로 배터리 내 충전된 전원이 모두 소진되었을 경우, 태양광 패널 청소장치(110) 또는 장치 내 배터리를 분리하지 않더라도 배터리 내 전원을 다시 충전할 수 있도록 정류부(130)에 충전 단자(140)가 구비되어 있다. 이에 따라, 태양광 패널 청소장치(110)는 정류부(130)에 정류하면서 충전도 함께 수행할 수 있다.
태양광 패널 청소장치(110)는 설치된 태양광 패널(120) 상을 이동하며, 배치된 태양광 패널(120)의 표면에 부착된 이물질을 제거한다. 태양광 청소장치(110)는 태양광 패널(120) 상을 이동하며 태양광 패널(120)의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 태양광 패널 청소모듈(220)을 포함하며, 태양광 패널 청소모듈(220)의 외곽에 배치되어 태양광 패널 청소모듈(220)의 이탈을 방지하고 외력으로부터 태양광 패널 청소모듈(220)을 보호하는 케이스(210)를 포함한다.
케이스(210)는 기 설정된 강도를 갖는 소재로 태양광 패널 청소모듈(220)의 외곽에 구현되어, 태양광 패널 청소모듈(220)의 이탈과 외력에 의한 파손을 방지한다. 케이스(210)는 태양광 패널 청소모듈(220) 내 최외곽으로 돌출된 부분과 결합함으로써, 케이스(210)와 태양광 패널 청소모듈(220) 내 각 구성들이 서로 거리를 둔 채 태양광 패널 청소모듈(220)의 외곽에 배치된다. 이처럼 배치됨으로써, 태양광 패널 청소모듈(220)이 외부로 이탈되는 것(중력 등에 의한 자연적인 이탈 또는 타인에 의한 인위적인 이탈을 포함)을 방지하고, 외력이 작용하더라도 태양광 패널 청소모듈(220) 내 다양한 구성이 파손되는 것을 방지한다. 케이스(210)는 전면 커버와 후면 커버를 포함한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 케이스 내 전면 커버가 개방된 모습을 도시한 도면이다.
케이스(210)는 일 끝단부에 개폐가 가능한 전면 커버(310)를 포함한다. 전면 커버(310)는 태양광 패널 청소모듈(220)의 제어부와 배터리(320)가 위치한 케이스의 일 끝단부에 형성된다. 전면 커버(310)는 케이스(210) 내 전술한 위치에 형성되어 개폐된다. 커버가 개방될 경우, 제어부와 배터리(320)가 외부로 드러나게 된다. 케이스(210) 내 커버가 구비되지 않았을 경우, 예를 들어, 태양광 패널 청소모듈(220) 내 배터리가 모두 소진되어 교체를 필요로 하는 상황이라든가 제어부에 이상이 발생한 상황과 같이, 태양광 패널 청소모듈(220) 내 제어부의 수리나 배터리의 교체가 필요한 상황이 발생할 수 있다. 이러한 경우에 있어, 케이스(210)가 태양광 패널 청소모듈(220)과 결합되어 있기 때문에, 전면 커버(310)가 존재하지 않는다면 케이스(210) 전체를 태양광 패널 청소모듈(220)과 분리시켜야만 하는 불편이 발생한다. 그러나 케이스(210)는 전면 커버(310)를 포함함으로써, 태양광 청소장치(110)의 관리자는 전면커버(310)만을 개방함으로서 손쉽게 제어부의 수리나 배터리의 교체를 진행할 수 있다. 여기서, 전면은 광이 케이스로 가장 많이 입사하는 방향의 면을 의미한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 케이스 내 후면 커버가 개방된 모습을 도시한 도면이다.
케이스(210)는 전면 커버(310)의 반대편에 후면 커버(410)를 포함한다. 후면 커버(410)는 전면 커버(310)의 반대편에, 태양광 패널 청소모듈(220)의 모터(420)가 위치한 케이스의 일 끝단부에 형성된다. 후면 커버(410)도 전면 커버(310)와 마찬가지로 개폐되며, 해당 부분의 케이스(210) 내에 위치한 구성(모터)의 수리나 교체를 원활히 한다. 태양광 패널 청소모듈(220)에 포함된 모터(420)는 태양광 패널 청소모듈(220)이 태양광 패널(120)을 청소하고, 태양광 패널 상을 이동할 수 있도록 하는 동력을 제공하여 태양광 패널의 청소에 직접적인 영향을 미치는 구성이다. 이러한 모터(420)는 유지·보수가 주기적으로 수행되어야 하며, 고장시 수리나 교체가 즉각적으로 수행되어야 한다. 그러나 커버가 구현되어 있지 않으면, 매번 케이스(210) 전체를 태양광 패널 청소모듈(220)로부터 분리해야만 하여 불편이 발생하게 된다. 이에, 케이스(210)는 후면에 커버(410)를 포함함으로써, 모터(420)의 수리나 교체가 원활히 진행될 수 있도록 한다. 모터(420)는 후술할 브러시의 샤프트와 커플링 부재(430)로 연결되어 있어, 커플링 부재(430)의 탈착으로 용이하게 샤프트와 분리될 수 있다. 즉, 관리자는 후면 커버(410)를 개방하고 커플링 부재(430)를 탈착함으로써, 모터(420)만을 태양광 패널 청소모듈(220)에서 분리하여 관리할 수 있다.
다시 도 1 및 2를 참조하면, 태양광 패널 청소모듈(220)은 상부모듈(222), 브러시부(224), 하부모듈(226) 및 보조 브러시(228)를 포함한다.
상부모듈(222) 및 하부모듈(226)은 태양광 패널 청소모듈(220)이 태양광 패널(110)에서 태양광 청소 장치(110)가 이탈하지 않고 태양광 패널 상을 이동하도록 한다. 상부모듈(222) 및 하부모듈(226)은 태양광 패널 청소모듈(220)의 상부와 하부에 각각 위치하며, 브러시의 각 끝단과 연결되어 브러시를 태양광 패널 상에서 이동시키며 브러시가 동작하도록 한다. 여기서, 상부는 태양광 패널(120)이 설치된 지면을 기준으로 상대적으로 높은 곳을 의미하고, 하부는 태양광 패널(120)이 설치된 지면을 기준으로 상대적으로 낮은 곳을 의미한다.
브러시부(224)와 보조 브러시(228)는 상부모듈(224) 및 하부모듈(224)에 의해 태양광 패널(110) 상을 이동하며 태양광 패널(110) 상의 이물질을 제거한다. 보조 브러시(228)는 태양광 패널 청소모듈(220)이 태양광 패널(110)을 이동하는 일 방향으로 브러시부(224)의 전방에 배치되어, 브러시부(224)가 이물질을 제거하기 전에 부피가 큰 이물질들을 제거한다. 부피가 큰 이물질은 브러시부(224)의 마모를 가속시킬 수 있으며 경우에 따라, 파손을 유발할 가능성도 존재하기에, 보조 브러시(228)는 이와 같은 부피가 큰 이물질들을 제거한다. 브러시부(224)는 상부모듈(222) 또는 하부모듈(226)로부터 동력을 공급받아 회전하며 태양광 패널(110) 상을 이동한다. 브러시부(224)는 회전함으로써, 태양광 패널(110) 상의 이물질을 온전히 제거할 수 있다. 브러시부(224)에 대한 상세한 설명은 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 패널 청소모듈의 상부모듈을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 상부모듈(224)은 모터(420), 모터 베이스 플레이트(510), 제1 롤러(520), 제2 롤러(530), 제어부(미도시) 및 배터리(미도시)를 포함한다.
모터(420)는 브러시부(224) 내 샤프트(도 8을 참조하여 후술)에 동력을 제공하여 브러시부(224)가 회전할 수 있도록 한다. 도 4를 참조하여 전술한 대로, 모터(420)는 커플링 부재(430)에 의해 브러시부(224)의 샤프트와 연결된다. 모터(420)는 샤프트로 회전력을 공급하여 샤프트가 회전하도록 하며, 샤프트의 회전에 의해 브러시부(224) 내 브러시가 회전할 수 있도록 한다.
모터 베이스 플레이트(510)는 모터(420)가 부착되며, 부착된 모터를 브러시부(224) 내 샤프트와 함께 승·하강시킨다. 모터(420)는 모터 베이스 플레이트(510)에 부착되어 고정된다. 이때, 모터 베이스 플레이트(510)는 관리자에 의해 또는 제어부(미도시)의 제어에 따라 샤프트가 승·하강한 정도만큼 승·하강할 수 있다. 모터 베이스 플레이트(510)에 대해서는 도 6 및 7을 참조하여 이하에서 설명하기로 한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 베이스 플레이트를 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 모터 베이스 플레이트(510)는 고정부(720a 내지 720d, 725a 내지 725d)를 포함하는 제1 면(510a)과 제1 면(510a) 상에 위치하며 결합부재 유입공(610), 결합부(710) 및 고정부재 유입공(730a 내지730d)를 포함하는 제2 면(510b)을 구비한다. 제1 면(510a) 상에 위치한 제2 면(510b)로 모터(420)가 부착된다,
모터의 승하강을 조정하기 위한 결합부재(미도시)가 제2 면(510b)의 결합부재 유입공(620)으로 유입된다. 결합부재 유입공(620)은 결합부재가 유입될 수 있도록 결합부재와 동일하거나 결합부재 보다 큰 지름을 가져, 결합부재가 결합부재 유입공(620) 내로 유입되어 결합부(710)와 접촉할 수 있도록 한다. 결합부재(미도시)는 작용하는 외력을 온전히 전달하여 결합부(710)를 밀어낼 수 있는 부재라면 어떠한 것으로 구현될 수 있으며, 일 예로 나사로 구현될 수 있다. 결합부재 유입공(620) 내에는 나사산이 구현되어 있을 수 있으며, 결합부재(미도시)가 결합부재 유입공(620)의 나사산을 따라 결합부(710)와 근접하며 제2 면(510b)의 결합부를 밀어낼 수 있다.
결합부(710)는 결합부재 유입공(620)의 연직하방에 형성되어, 결합부재(미도시)로부터 외력을 전달받는다. 결합부재(미도시)에 의해 결합부(710)로 외력이 전달되는 경우, 제2 면(510b)은 하강하게 된다.
고정부(720a 내지 720d, 725a 내지 725d)는 제1 면(510a)에 형성되어, 고정부재(740)가 고정부재 유입공(730a 내지 730d)을 거쳐 일부 또는 모든 고정부와 결합하며 제2 면(510b)이 고정될 수 있도록 한다. 고정부(720a 내지 720d, 725a 내지 725d)는 제1 면(510a) 상의 복수의 위치(예를 들어, 제1 면(510a)의 각 모서리)에 형성될 수 있으며, 각 위치에서 상부와 하부에 2개 또는 그 이상이 형성될 수 있다. 전술한 대로, 제2 면(510b)는 결합부재(미도시)에 의해 하강할 수 있는데, 고정부가 각 위치에서 하나만이 형성되어 있다면 제2 면(510b)의 하강에 의해 가려지며 고정부재(740)와 각 위치에서의 고정부가 결합하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 이에 따라, 고정부(720a 내지 720d, 725a 내지 725d)는 각 위치에서 상부와 하부에 2개 이상 형성된다.
고정부재 유입공(730a 내지 730d)은 제2 면(510b)에 형성되어, 고정부재(740)가 제1 면(510a)에 형성된 고정부(720a 내지 720d, 725a 내지 725d)로 유입될 수 있도록 한다. 결합부(710)의 하강이 없다면, 제2 면(510b)은 최초 고정부재 유입공(730a 내지730d)에서 모든 고정부(720a 내지 720d, 725a 내지 725d)가 드러나도록 하는 위치에 위치한다. 제2 면(510b)의 하강으로 고정부재 유입공(730a 내지730d)도 함께 하강을 하게되어, 상부에 위치한 고정부(720a 내지 720d)는 제2 면(510b)에 의해 가려지며, 하부에 위치한 고정부(725a 내지 725d)만이 고정부재 유입공(730a 내지730d)에 의해 드러나게 된다. 이처럼 고정부재 유입공(730a 내지730d)에 의해 드러난 고정부는 고정부재(740)와 결합하며 제2 면(510b)을 고정한다.
이와 같은 모터 베이스 플레이트(510) 각 구성의 동작에 의해 제2 면(510b)에 부착된 모터(420)는 모터 베이스 플레이트(510)와 함께 하강할 수 있다. 모터(420)와 모터 베이스 플레이트(510)가 하강하는 정도는 후술할 브러시부(224)의 샤프트가 하강하는 정도와 동일한 정도로 하강한다.
다시 도 5를 참조하면, 제1 롤러(520)는 태양광 패널 청소모듈(220)이 태양광 패널(120) 상을 이탈하지 않으면서 태양광 패널(120)을 이동할 수 있도록 한다. 제1 롤러(520)는 상부 모듈(222)에서 광이 태양광 패널(120)로 입사하는 방향으로 돌출되어, 태양광 패널(120) 내 태양전지 셀 또는 단위 패널이 형성된 면에 수직하는 상부면과 접촉한다. 제1 롤러(520)가 태양광 패널(120)의 상부면과 접촉함에 따라, 제1 롤러(520)는 태양광 패널 청소모듈(220)이 경사를 가지며 배치된 태양광 패널(120)에서 하부로 떨어지거나 이탈하는 것을 방지하면서도, 태양광 패널 청소모듈(220)이 태양광 패널(120)을 이동할 수 있도록 한다.
제2 롤러(530)는 태양광 패널 청소모듈(220)이 태양광 패널(120) 상을 이동할 수 있도록 한다. 제2 롤러(530)는 태양전지 셀 또는 단위 패널이 형성된 면에서 단위 패널이 배열되지 않은 부분과 접촉을 하며, 제1 롤러(520)와 함께 태양광 패널 청소모듈(220)이 태양광 패널(120) 상을 이동할 수 있도록 한다.
제어부(미도시)는 모터(420)의 동력 제공여부를 제어한다.
나아가, 제어부(미도시)는 전술한 모터 베이스 플레이트(510)나 후술할 샤프트리프트부 또는 연결부 장력 제어부의 승·하강을 제어할 수 있다. 태양광 패널 청소장치(120)는 모터(420)가 모터 베이스 플레이트(510)나 후술할 샤프트리프트부 또는 연결부 장력 제어부의 승·하강을 제어하기 위한 결합부재 또는 고정부재로 동력을 제공하거나 추가적인 모터를 구비하여 동력을 제공하도록 할 수 있다. 이에 제어부(미도시)는 모터 베이스 플레이트(510)나 후술할 샤프트리프트부 또는 연결부 장력 제어부의 승·하강을 제어하기 위한 결합부재 또는 고정부재로 제공되는 동력을 제어하여, 모터 베이스 플레이트(510)나 후술할 샤프트리프트부 또는 연결부 장력 제어부의 승·하강을 제어할 수 있다. 브러시의 마모는 브러시가 동작하는 시간에 비례하기 때문에, 제어부(미도시)는 브러시부(224)가 동작한 시간이 기 설정된 시간을 초과하였는지를 파악하여, 초과시 샤프트와 모터 베이스 플레이트가 일정 높이만큼 하강하도록 제어할 수 있다.
배터리부(미도시)는 모터(420)와 제어부(미도시)가 동작할 수 있도록 하는 전원을 제공한다.
상부 모듈(222)에 모터(420), 제어부(미도시) 및 배터리부(미도시)가 포함된다. 태양광 패널(120)은 경사를 가지며 설치되고 경사를 갖는 태양광 패널(120)에 태양광 패널 청소장치(110)가 배치되기 때문에, 태양광 패널 청소장치(110)의 하부로 장치 일부 또는 전부의 무게가 과도하게 쏠리게 된다. 이러한 상황에서 태양광 패널 청소장치(110)가 무게를 못 이기고 태양광 패널(120)로부터 이탈하거나, 심지어 설치되어 있는 태양광 패널(120)까지도 이탈하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 태양광 패널 청소장치(110)의 하부로 과도한 무게가 쏠리는 것을 방지하고자, 상부 모듈(222)에 모터(420), 제어부(미도시) 및 배터리부(미도시)가 포함된다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 패널 청소모듈의 브러시부, 장치 이동부 및 하부모듈을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 패널 청소모듈의 하부모듈(226)은 샤프트리프트부(830), 연결부 장력 제어부(850) 및 연결부(860)를 포함하고, 브러시부(224)는 브러시(810), 샤프트(815) 및 타이밍 풀리(820)를 포함하며, 장치 이동부(840)는 제2 롤러(530), 샤프트(844) 및 타이밍 풀리(848)를 포함한다.
브러시(810)는 태양광 패널과 접촉하며, 태양광 패널의 표면 상에 있는 이물질을 제거한다. 브러시(810)는 샤프트(815)의 외주에 배치되어, 샤프트(815)에 의해 회전한다. 브러시(810)는 회전하며, 태양광 패널(120)의 표면 상에 있는 이물질을 온전히 제거한다.
샤프트(815)는 모터(420)로부터 회전력을 제공받아 회전한다. 상부모듈(222)이 위치한 방향으로의 샤프트(815)의 끝단은 커플링부재(430)를 거쳐 모터(420)와 연결됨으로써, 모터(420)로부터 회전력을 제공받는다. 샤프트(815)의 다른 일 끝단에는 타이밍 풀리(820)가 형성되어 있다. 타이밍 풀리(820)는 연결부(860)에 의해 장치 이동부(840)의 타이밍 풀리(848)와 연결되어, 장치 이동부(840)로 회전력을 전달한다. 브러시부(224)의 회전속도는 장치 이동부(840) 내 제2 롤러(530)의 회전 속도보다 빨라야 하기 때문에, 타이밍 풀리(820)의 지름은 장치 이동부(840)의 타이밍 풀리(848)보다 작아야 한다.
샤프트리프트부(820)는 브러시(810)와 타이밍 풀리(820)의 사이에서 샤프트(815)를 관통시켜, 샤프트(815)가 태양광 패널과 근접하도록 샤프트(815)를 승·하강시킨다. 샤프트리프트부(820)에 대한 상세한 설명은 도 9를 참조하여 이하에서 하도록 한다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 샤프트리프트부의 동작을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 샤프트리프트부(830)는 제1 몸체부(910), 제2 몸체부(920), 결합부(930) 및 고정판(940)을 포함한다.
제1 몸체부(910)는 샤프트를 관통시켜 고정시키며, 제2 몸체부(920)의 이동에 따라 태양광 패널(120, 또는 고정판(940))과 가까워진다. 제1 몸체부(910)는 별도로 이동하지 않으나, 고정판(940)과 연결된 제1 몸체부(910)의 이동에 따라 태양광 패널(120)과 가까워진다.
제2 몸체부(920)는 외부의 결합부재(미도시)가 결합될 수 있도록 하는 결합부(930)를 포함하여, 결합부재(미도시)에 의해 외력을 전달받아 고정판(940)을 이동시킨다. 제2 몸체부(920)는 제1 몸체부(910)와 분리되어 있되 제2 몸체부(920)를 거쳐 별도의 부재 등에 의해 고정판(940)과 연결되어, 결합부(930)에 결합되는 결합부재(미도시)로부터 전달받는 외력에 의해 제1 몸체부(910)와 가까워지는 방향으로 이동하게 된다. 제2 몸체부(920)가 제1 몸체부(910)와 가까워지는 방향으로 이동함에 따라, 제2 몸체부(920)와 연결된 고정판(940)도 함께 이동하게 된다. 이러한 이유로, 제1 몸체부(910)는 상대적으로 태양광 패널(120)과 가까워지게 된다.
고정판(940)은 태양광 패널 청소모듈(220)의 프레임에 부착되어 샤프트리프트부(830)를 태양광 패널 청소모듈(220)의 프레임에 고정시킨다. 고정판(940)에 의해 샤프트리프트부(830)가 태양광 패널 청소모듈(220)의 프레임에 고정됨에 따라, 제2 몸체부(920)가 제1 몸체부(910)에 가까워지는 방향으로 이동할 경우, 제1 몸체부(910)는 태양광 패널(120)과 가까워질 수 있게 된다. 이로서, 제1 몸체부(910)에 고정된 샤프트와 샤프트의 외주에 배치된 브러시가 태양광 패널(120)에 가까워질 수 있다.
다시 도 8을 참조하면, 도 8에는 샤프트리프트부(830)는 하부모듈(226)에만 포함되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 샤프트 전체가 움직이기 위해서는 상부모듈(222) 및 하부모듈(226)에 포함되어야 한다.
장치 이동부(840)는 브러시부(224)로부터 동력을 전달받아, 태양광 패널 청소모듈(220)을 포함한 장치 전체(110)를 태양광 패널(120) 상에서 이동시킨다.
제2 롤러(530)는 태양전지 셀 또는 단위 패널이 형성된 면에서 단위 패널이 배열되지 않은 부분(태양광 패널 청소모듈(220)의 프레임과 접촉을 하며, 태양광 패널 청소모듈(220)이 태양광 패널(120) 상을 이동할 수 있도록 한다.
타이밍 풀리(848)는 연결부(860)에 의해 타이밍 풀리(820)와 연결되며, 타이밍 풀리(820)로부터 회전력을 전달받는다. 타이밍 풀리(848)로 전달된 회전력은 샤프트(844)로 재전달된다.
샤프트(844)는 타이밍 풀리(848)로부터 전달받은 회전력을 제2 롤러(530)로 제공한다. 샤프트(844)는 브러시부(224) 내 타이밍 풀리(820)가 형성된 방향의 끝단으로 타이밍 풀리(848)을 포함하며, 태양광 패널(120)과 접촉할 수 있는 위치에 배치된 제2 롤러(530)를 관통하여 제2 롤러(530)와 연결된다. 이에 따라, 샤프트(844)는 타이밍 풀리(848)로부터 회전력을 전달받으며, 전달받은 회전력을 제2 롤러(530)로 제공하여 제2 롤러(530)가 태양광 패널(120) 상을 이동할 수 있도록 한다. 제2 롤러(530)로의 회전력 전달로 인해 태양광 패널 청소모듈(220)이 태양광 패널(120) 상을 이동할 수 있도록 함으로써, 상부모듈에 포함된 제1 롤러(520)도 함께 이동할 수 있도록 한다.
연결부 장력 제어부(850)는 연결부(860)와 접촉함으로써, 샤프트리프트부(830)에 의해 샤프트(815)가 이동하며 발생하는 연결부(860)의 장력 감소를 보완한다. 샤프트(815)가 샤프트리프트부(830)에 의해 이동하지 않았을(브러시가 태양광 패널과 가까워지지 않음) 때와 샤프트리프트부(830)에 의해 이동하였을(브러시가 태양광 패널과 가까워짐) 때는 각 타이밍 풀리(830, 848) 간의 거리가 달라짐에 따라 연결부(860)의 장력 차가 발생하게 된다. 이러한 연결부(860)의 장력 차, 특히, 장력이 감소하는 경우는 동력이 장치 이동부(840)로 온전히 전달되지 못하게 하는 문제를 유발할 수 있다. 이를 방지하기 위한 구성으로 연결부 장력 제어부(850)는 샤프트리프트부(830)의 동작으로 샤프트(815)의 위치가 이동하는 경우, 샤프트(815)의 이동거리만큼 또는 그 이상 함께 이동하여 연결부(860)와 접촉한다. 연결부 장력 제어부(850)가 연결부(860)와 의도적으로 접촉하여 연결부(860)에 압력을 가함으로써, 연결부(860)의 장력이 감소하지 않고 유지할 수 있도록 한다. 연결부 장력 제어부(850)는 도 10에 상세히 도시되어 있다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연결부 장력 제어부를 도시한 도면이다.
연결부 장력 제어부(850)가 연결부와 접촉하는 면(1010)은 연결부(860)의 훼손을 방지하기 위해 평평하게 구현된다. 연결부 장력 제어부(850)도 마찬가지로, 외부로부터 결합부재(미도시)를 결합할 수 있는 결합부(미도시)를 구비하여 결합부재에 의해 전달되는 외력으로 연결부와 접촉하는 면(1010)이 승·하강하며 연결부(860)의 장력을 조절한다.
다시 도 8을 참조하면, 연결부(860)는 타이밍 풀리(820)와 타이밍 풀리(848)간을 연결하여, 타이밍 풀리(820)의 회전력을 타이밍 풀리(848)로 전달한다. 연결부(860)는 회전력을 타이밍 풀리(820)에서 타이밍 풀리(848)로 전달해야 하기 때문에, 일정한 마찰력을 갖는 고무 소재 등으로 구현된다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 보조 브러시가 결합된 모습을 도시한 도면이다.
보조 브러시(228)는 결합 플레이트(1110)에 의해 태양광 패널 청소모듈(220)의 프레임에 결합된다. 결합 플레이트(1110)는 고정부재(1112)와 고정부재(1112)가 승·하강할 수 있는 고정부재 유입공(1114)을 포함함으로써, 외력에 의해 결합 플레이트(1110)와 결합 플레이트에 연결된 보조 브러시(228)가 승·하강할 수 있도록 한다. 보조 브러시(228)의 승·하강은 보조 브러시(228)와 태양광 패널(120) 간 거리를 변화시킨다. 브러시(810)와 마찬가지로 보조 브러시(228)도 마모가 되기 때문에, 일정 수준 이상 사용될 경우 보조 브러시(228)의 이물질 제거 능력도 떨어지게 된다. 이를 방지하고자, 보조 브러시(228)도 결합 플레이트(1110)의 승·하강에 따라 브러시(224)와 함께 태양광 패널(120)로 근접함에 따라 이물질 제거 능력을 일정 수준으로 유지할 수 있다.
보조 브러시(228)는 결합 플레이트(1110)에 직접 부착되는 것이 아니라, 플레이트 연결부(1120) 및 고정부재(1130)에 의해 결합 플레이트(1110)와 연결된다. 플레이트 연결부(1120)가 결합 플레이트(1110)에 부착되어 있으며, 플레이트 연결부(1120)의 일부분에 보조 브러시(228)가 고정부재(1130)에 의해 고정된다. 이에 따라, 보조 브러시(228)는 고정부재(1130)의 제거로 손쉽게 플레이트 연결부(1120)와 분리될 수 있어, 보조 브러시(228)의 교체 역시 용이하게 수행될 수 있다.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 충전단자를 도시한 도면이다.
충전단자(140)는 태양광 패널 청소장치(110)의 배터리(320)와 연결되어 있어 외부로부터 전력을 전달받아 배터리(320)로 전달하는 금속패드(1224)와 맞닿을 수 있는 정류부의 프레임(135) 상에 형성된다. 충전단자(140)는 외부로부터 지속적으로 또는 주기적으로 전력을 공급받으며, 충전단자(140)와 맞닿는 태양광 패널 청소장치의 금속패드로 전력을 공급한다. 이에 따라, 태양광 패널 청소장치(110)는 정류부(130)로 이동하여 충전단자(140)로부터 전력을 공급받아 배터리(320)를 충전할 수 있어, 배터리(320)의 수명이 다 할 때까지 간편하게 배터리(320)를 충전하며 동작할 수 있다. 또한, 배터리(320)의 수명이 다한 경우, 전술한 것처럼 태양광 패널 청소장치(110)의 분리없이도 배터리(320)가 용이하게 탈착될 수 있는 장점을 갖는다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 패널 상태 진단 시스템을 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 태양광 패널 상태 진단 시스템(1300)은 인버터(1320), 태양광 패널 청소용 로봇장치(1330, 이하에서 '청소로봇'으로 약칭함) 및 진단서버(1340)를 포함한다.
태양광 패널 어레이(1310, 이하에서 '패널 어레이'로 약칭함)는 청소로봇(1330)의 대상물체로서, 복수의 태양전지 셀이 하나의 모듈을 형성한 판 형태의 단위 패널(1312)이 복수 개로 집합된 형태로 구성된다. 패널 어레이(1310)는 복수 개의 단위 패널(1312)이 스트링(String) 형태로 배열될 수 있으며, 단위 패널(1312)과 단위 패널(1312) 사이에는 패널 라인(1314)이 형성된다. 패널 어레이(1310)의 크기 및 형태는 설치되는 장소 또는 태양전지 셀의 형태에 따라 상이한데, 일반적으로, 패널 어레이(1310)는 일사조건이 우수한 건물의 지붕이나 산비탈에 구조물과 함께 설치될 수 있으며, 소정의 각도로 기울어져, 지지 구조물에 의해 지지되어 있는 형태로 구현된다.
패널 어레이(1310)가 외부에 설치되는 특성상, 패널 어레이(1310)의 표면에는 각종 이물질이 부착된다. 패널 어레이(1310)의 표면에 이물질이 부착되면, 패널 어레이(1310)에 입사되는 광량이 저하되어 발전효율이 낮아지게 된다. 또한, 패널 어레이(1310)가 설치된 환경의 일사량, 온도, 조도 및 빗물 등과 같은 기상조건에 따라 패널 어레이(1310)로 입사되는 광량이 증가하거나 감소할 수 있다. 이와 같이, 패널 어레이(1310) 표면에 존재하는 이물질 및 패널 어레이(1310)가 설치된 환경에 따라 발전효율이 달라질 수 있기 때문에, 패널 어레이(1310) 상에 발생한 문제를 진단하고 이를 해결하는 것이 중요하다. 따라서, 본 발명은 보다 효율적으로 패널 어레이(1310)의 상태를 진단할 수 있는 태양광 패널 상태 진단 시스템(1300)을 개시한다.
별도의 전원공급장치(미도시)에 의해 패널 어레이(1310)로 전류가 공급됨에 따라, 인버터(1320)는 음극(-) 단자(122), 양극(+) 단자(1324) 및 두 개의 단자(1322, 1324)와 연결된 리드선(1326)으로부터 전송된 직류 전력을 수신하여, 이를 교류 전력으로 변환한다. 인버터(1320)에 의해 변환된 교류 전력은 전력을 소모하는 장치 또는 설비로 공급된다.
청소로봇(1330)은 패널 어레이(1310) 표면을 주행하며, 패널 어레이(1310) 상에 부착된 이물질을 제거한다. 이와 동시에, 청소로봇(1330)은 복수 개의 센서(미도시)를 구비함으로써, 복수 개의 센서(미도시)를 이용하여 패널 어레이(1310)의 상태정보(전계 및 자계 세기, 온도, 일사량)를 센싱하도록 한다.
청소로봇(1330)은 네트워크에 의해 진단서버(1340)와 유선 또는 무선으로 통신함으로써, 복수 개의 센서(미도시)를 이용하여 센싱한 패널 어레이(1310)의 상태정보를 진단서버(1340)로 전송한다. 청소로봇(1330)은 패널 어레이(1310)의 상태정보, 즉, 전계 및 자계 세기, 온도, 일사량을 감지할 수 있으며, 진단서버(1340)가 청소로봇(1330)이 센싱한 패널 어레이(1310)의 상태정보(전계 및 자계 세기, 온도, 일사량)를 수신하여 이를 분석함으로써 패널 어레이(1310)를 구성하는 각 단위 패널(1312)의 이상유무를 진단할 수 있도록 한다.
특히, 청소로봇(1330)이 센싱한 패널 어레이(1310)의 전계 및 자계 세기를 진단서버(1340)로 전송함으로써, 진단서버(1340)가 이를 분석하여 패널 어레이(1310)를 구성하는 단위 패널(1312)의 개수, 단위 패널(1312)의 배열 등을 사용자 등에게 제공할 수 있도록 한다.
청소로봇(1330)에 대한 구체적인 설명은 도 14, 도 16 및 도 17을 참조하여 후술하도록 한다.
진단서버(1340)는 청소로봇(1330)으로부터 패널 어레이(1310)의 전계 및 자계 세기를 수신하여, 사용자 등이 패널 어레이(1310)를 구성하는 단위 패널(1312)의 개수, 단위 패널(1312)의 배열 등을 알 수 있도록 UI(User Interface) 형태로 제공한다.
진단서버(1340)는 청소로봇(1330)으로부터 상태정보(전계 및 자계 세기, 온도, 일사량)를 수신하여, UI 형태로 제공된 화면 상에 사용자 등이 패널 어레이(1310)를 구성하는 단위 패널(1312)의 상태를 파악할 수 있도록 단위 패널(1312)의 이상유무를 맵핑(Mapping) 형태로 제공한다.
진단서버(1340)는 청소로봇(1330)이 패널 어레이(1310) 표면을 주행하며 센싱한 패널 어레이(1310)의 상태정보(전계 및 자계의 세기, 온도, 일사량)를 수신하여, 단위 패널(1312)과 인접한 다른 단위 패널(1312)의 상태정보(전계 및 자계의 세기, 온도, 일사량)를 비교분석함으로써 단위 패널(1312)의 이상유무를 판단할 수 있다.
진단서버(1340)의 동작에 대한 구체적인 설명은 도 15를 참조하여 후술하도록 한다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 패널 청소용 로봇장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 14를 참조하면, 청소로봇(1330)은 주행부(1410), 청소부(1420), 센서부(1430), 제어부(1440) 저장부(1450) 및 통신부(1460)를 포함한다.
주행부(1410)는 청소로봇(1330)을 구동시킴으로써, 청소로봇(1330)이 패널 어레이(1310)를 따라 패널 어레이(1310) 표면을 청소하고, 센서부(1430)를 이용하여 패널 어레이(1310)의 전계 및 자계의 세기, 온도, 일사량을 센싱할 수 있도록 한다.
주행부(1410)는 제어부(1440)의 제어에 따라 청소로봇(1330)이 패널 어레이(1310) 표면을 이동할 수 있도록 한다. 청소로봇(1330)이 패널 어레이(1310)의 말단에 도달하게 되면, 주행부(1410)는 청소로봇(1330)이 초기 위치로 복귀할 수 있도록 한다. 주행부(1410)는 이동부재(미도시)를 구비함으로써, 이동부재(미도시)를 이용하여 청소로봇(1330)이 패널 어레이(1310)를 따라 이동할 수 있도록 한다. 여기서, 이동부재(미도시)는 복수 개의 바퀴로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 청소로봇(1330)이 패널 어레이(1310)를 따라 이동할 수 있다면 어떠한 것으로 구성되어도 무방하다. 주행부(1410)는 청소로봇(1330) 내에 구비된 별도의 주행용 모터(미도시)로부터 동력을 제공받음으로써, 청소로봇(1330)이 패널 어레이(1310)를 따라 이동할 수 있도록 한다.
청소부(1420)는 주행부(1410)와 함께 작동함으로써, 주행부(1410)에 의해 청소로봇(1330)이 패널 어레이(1310)를 따라 이동함과 동시에 패널 어레이(1310) 표면에 부착된 이물질을 제거할 수 있도록 청소로봇(1330)을 구동시킨다.
청소부(1420)는 제어부(1440)의 제어에 따라 패널 어레이(1310) 표면을 청소한다. 청소로봇(1330)이 패널 어레이(1310)의 말단에 도달하게 되면, 청소부(1420)는 동작을 멈추는 반면, 주행부(1410)에 의해 청소로봇(1330)이 초기 위치로 복귀할 경우, 청소부(1420)는 동작을 재개한다. 청소부(1420)는 패널 어레이(1310) 표면에 부착된 이물질을 효과적으로 제거할 수 있도록 브러쉬(미도시)를 구비함으로써, 브러쉬(미도시)를 이용하여 패널 어레이(1310) 표면에 부착된 이물질을 제거한다. 청소부(1420)는 청소로봇(1330) 내에 구비된 별도의 브러쉬용 모터(미도시)로부터 동력을 제공받음으로써, 청소로봇(1330)이 패널 어레이(1310) 표면의 이물질을 제거할 수 있도록 한다.
청소부(1420)는 자체적으로 이물질을 감지할 수 있는 이물질 감지 센서(미도시)를 구비할 수 있으며, 센싱정보를 제어부(1440)로 제공한다. 이에, 청소부(1420)는 패널 어레이(1310) 표면의 이물질 존재 여부에 따라, 정지하거나 동작하도록 구현될 수 있다.
센서부(1430)는 패널(1310)의 전계 및 자계의 세기, 온도, 일사량을 센싱하여, 이를 제어부(1440)로 제공한다. 센서부(1430)가 센싱한 패널 어레이(1310)의 전계 및 자계의 세기, 온도, 일사량 데이터를 진단서버(1340)로 전송함음으로써, 진단서버(1340)는 패널 어레이(1310)를 구성하는 단위 패널(1312)의 개수 및 배열, 그리고 단위 패널(1312)의 이상유무를 판별할 수 있다.
센서부(1430)는 전계 및 자계 감지 센서(1432), 온도 센서(1434), 일사량 감지 센서(1436) 및 위치 센서(1438)를 포함한다.
전계 및 자계 감지 센서(1432)는 각 단위 패널(1312)에 연결된 음극 및 양극 단자(1322, 1324)와 이와 연결된 리드선(1326)에 흐르는 전류에 의해 형성된 단위 패널(1312)의 전계 및 자계의 세기를 감지한다.
단위 패널(1312)의 일 측면에는 음극 및 양극 단자(1322, 1324)가 구비되어 있으며, 음극 및 양극 단자(1322, 1324)는 리드선(1326)과 연결된 상태로 구현된다. 전계 및 자계 감지 센서(1432)는 리드선(1326)에 흐르는 전류에 의해 형성된 단위 패널(1312)의 전계 및 자계의 세기를 감지한다. 별도의 전원공급장치(미도시)에 의해 리드선(1326)으로 전류가 흐르게 되면 단위 패널(1312)에는 전계 및 자계가 형성되며, 전계 및 자계 감지 센서(1432)는 이를 센싱하여 제어부(1440)로 제공한다. 전계 및 자계 감지 센서(1432)가 단위 패널(1312)의 전계 및 자계의 세기 정보를 제어부(1440)로 제공함으로써, 후술할 통신부(1460)에 의해 진단서버(1340)로 전계 및 자계의 세기 정보가 전송됨에 따라 진단서버(1340)는 패널 어레이(1310)를 구성하는 단위 패널(1312)의 개수, 배열 형태 및 이상유무를 진단할 수 있다.
전술한 대로, 패널 어레이(1310)는 복수 개의 단위 패널(1312)로 구성되며 단위 패널(1312)과 인접한 다른 단위 패널(1312) 사이는 패널 라인(1314)에 의해 구분된다. 전계 및 자계의 세기는 단위 패널(1312) 상에 구비된 음극 및 양극 단자(1322, 1324)가 위치한 부분에서 그 값이 최대가 되며, 패널 라인(1314)에서는 최소 값을 갖는다. 한편, 단위 패널(1312) 표면에 이물질이 부착되거나 파손, 단선 등이 발생하게 되면 전계 및 자계의 세기는 변화하게 된다. 여기서, 진단서버(1340)는 청소로봇(1330)의 통신부(1460)로부터 단위 패널(1312)의 전계 및 자계의 세기를 수신하여, 문제가 발생하기 이전의 단위 패널(1312)의 전계 및 자계의 세기, 문제가 발생했을 때의 단위 패널(1312)의 전계 및 자계의 세기뿐만 아니라, 단위 패널(1312)과 인접한 다른 단위 패널(1312)의 전계 및 자계의 세기를 비교분석함으로써 단위 패널(1312)의 이상유무 및 문제가 발생한 원인을 판단할 수 있다.
또한, 전계 및 자계의 세기는 단위 패널(1312) 상에 구비된 음극 및 양극 단자(1322, 1324)가 위치한 부분에서 그 값이 최대가 되며, 패널 라인(1314)에서는 최소 값을 갖기 때문에, 단위 패널(1312)과 인접한 다른 단위 패널(1312)은 전계 및 자계의 세기로 구분될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 전계 및 자계 감지 센서(1432)가 감지한 전계 및 자계의 세기를 수신한 진단서버(1340)는 단위 패널(1312)의 전계 및 자계의 세기를 패턴화 또는 그래프화하여 단위 패널(1312)의 전자 및 자계 세기가 음극 및 양극 단자(1322, 1324)가 위치한 부분에서 그 값이 최대가 되며, 패널 라인(1314)에서는 최소 값을 갖는 특성을 토대로 단위 패널(1312)과 인접한 다른 단위 패널(1312)을 구분함으로써, 패널 어레이(1310)를 구성하는 단위 패널(1312)의 개수 및 배열 등을 파악할 수 있다.
청소로봇(1330) 내 전계 및 자계 감지 센서(1432)의 위치, 전계 및 자계 감지 센서(1432)의 구조에 대해서는 도 16 및 도 17을 참조하여 설명하도록 한다.
도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 패널에 태양광 패널 청소용 로봇장치가 장착된 모습을 도시한 도면이고, 도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 패널 청소용 로봇장치 내 구성인 전계 및 자계 센서의 구성을 도시한 도면이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 청소로봇(1330)은 단위 패널(1312)의 폭보다 큰 폭을 갖도록 구성될 수 있으며, 이에, 단위 패널(1312) 상에 장착된 청소로봇(1330)은 단위 패널(1312)을 따라 안정적으로 이동할 수 있다.
도 15에서 전술한 바와 같이, 청소로봇(1330)은 내부에 전계 및 자계 감지 센서(1432)를 구비함으로써, 전계 및 자계 감지 센서(1432)를 이용하여 단위 패널(1312)의 전계 및 자계의 세기를 센싱할 수 있다. 전계 및 자계 감지 센서(1432)는 청소로봇(1330)의 하부면(즉, 단위 패널(1312)의 표면과 맞닿는 방향)에 배치될 수 있는데, 단위 패널(1312) 표면 상에 구비된 음극 및 양극 단자(122, 124)와 접촉되는 위치를 고려하여 청소로봇(1330)의 하부면(단위 패널(1312)의 표면과 맞닿는 방향)에 배치되도록 구성된다. 이에 따라, 청소로봇(1330)이 주행부(1410)에 의해 단위 패널(1312)을 따라 이동할 경우, 전계 및 자계 감지 센서(1432)는 각 단위 패널(1312)에 구비된 음극 및 양극 단자(1322, 1324)에 접촉됨으로써 각 단위 패널(1312)의 전계 및 자계의 세기를 감지할 수 있다.
도 17에 도시된 바와 같이, 전계 및 자계 감지 센서(1432)는 자기유도판(1710), 전류측정부(1720) 및 차폐 납판(1730)을 포함한다.
자기유도판(1710)은 주위에 자기를 유도함으로써 리드선(1326)으로 흐르는 전류에 의해 단위 패널(1312) 상에 형성된 자계를 센싱할 수 있도록 구성된다. 자기유도판(1710)의 하부면(-y축 방향)에는 전극(미도시) 및 전류측정부(1720)가 결합된다. 자기유도판(1710)은 구리(Cu)로 구성된 동판 재질로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 알루미늄, 텅스텐 및 은 등의 고전도성 물질로 구성될 수도 있다. 자기유도판(1710)의 규격은 100㎜×70㎜, 중량은 1.6t으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 청소로봇(1330)의 형상에 따라 자기유도판(1710)의 규격 및 중량은 변경될 수 있다.
전류측정부(1720)는 자기유도판(1710)에 작용한 자기장에 의해 발생되는 자계 값을 기 설정된 산출식에 대입함으로써, 전류의 세기를 검출한다.
차폐 납판(1730)은 전계 및 자계 감지 센서(1432)의 내부 구성을 보호하고 자기유도판(1710)을 지지한다. 이와 동시에, 청소로봇(1330) 내 내부 구성 등으로부터 유도되는 자기장을 차단할 수 있도록 구성된다. 따라서, 차폐 납판(1330)은 절연성 물질인 납(Pb)으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 글라스, 수지 및 실리콘 등으로 구성될 수도 있다.
다시, 도 14를 참조하면, 온도 센서(1434)는 패널 어레이(1310)의 온도를 측정한다.
온도 센서(1434)는 패널 어레이(1310)의 온도를 측정한다.
온도 센서(1434)는 청소로봇(1330) 내 패널 어레이(1310)의 온도를 측정하기에 적절한 위치에 구비됨으로써, 패널 어레이(1310) 표면의 온도를 감지하여 이를 제어부(1440)로 제공한다. 온도 센서(1434)가 패널 어레이(1310) 표면의 온도 데이터를 제어부(1440)로 제공함으로써, 후술할 통신부(1460)에 의해 진단서버(1340)로 온도 데이터가 전송됨에 따라 진단서버(1340)는 패널 어레이(1310)를 구성하는 복수 개의 단위 패널(1312)의 각각의 상태를 진단할 수 있다.
일사량 감지 센서(1436)는 패널 어레이(1310)로 입사되는 일사량을 측정한다.
일사량 감지 센서(1436)는 패널 어레이(1310)로 입사되는 일사량을 측정하기에 적절한 형태(예를 들어, 일사량 감지 센서(1436)의 입광면이 태양을 향하는 방향)로 구성됨과 동시에 청소로봇(1330) 내 패널 어레이(1310)로 입사되는 일사량을 측정하기에 적절한 위치에 구비됨으로써, 패널 어레이(1310) 표면으로 입사되는 일사량을 감지하여 이를 제어부(1440)로 제공한다. 일사량 감지 센서(1436)가 패널 어레이(1310)로 입사되는 일사량 데이터를 제어부(1440)로 제공함으로써, 후술할 통신부(1460)에 의해 진단서버(1340)로 일사량 데이터가 전송됨에 따라 진단서버(1340)는 패널 어레이(1310)를 구성하는 복수 개의 단위 패널(1312)의 각각의 이상유무를 판단할 수 있다.
위치 센서(1438)는 청소로봇(1330)의 위치를 감지한다.
위치 센서(1438)는 청소로봇(1330)의 초기 위치를 감지하여 이를 제어부(1440)로 제공함으로써, 제어부(1440)가 주행부(1410) 및 청소부(1420)를 제어할 수 있도록 한다.
위치 센서(1438)는 청소로봇(1330)이 패널 어레이(1310)의 말단에 도달하였는지를 감지한다. 청소로봇(1330)이 패널 어레이(1310)의 말단에 도달한 경우, 위치 센서(1438)는 이를 감지하여 제어부(1440)로 제공함으로써, 제어부(1440)가 주행부(1410) 및 청소부(1420)를 제어할 수 있도록 한다.
제어부(1440)는 청소로봇(1330) 내 각 구성의 동작을 제어함으로써 청소로봇(1330)이 패널(1310)을 따라 이동하며, 패널 어레이(1310) 표면을 청소하고, 패널 어레이(1310)의 전계 및 자계의 세기, 온도, 일사량을 감지할 수 있도록 한다.
제어부(1440)는 위치 센서(1438)의 센싱값을 토대로 주행부(1410)의 동작을 제어한다. 위치 센서(1438)에 의해 청소로봇(1330)의 초기 위치가 감지되면, 제어부(1440)는 그 센싱값에 따라 주행부(1410)를 작동시킴으로써 청소로봇(1330)이 패널 어레이(1310) 표면을 이동할 수 있도록 한다.
전술한대로, 제어부(1440)는 청소로봇(1330)이 패널 어레이(1310)의 말단에 도달한 경우, 위치 센서(1438)로부터 센싱값을 제공받는다. 제어부(1440)는 센싱값을 토대로 주행부(1410)가 더 이상 동작하지 않도록 제어함으로써, 청소로봇(1330)이 패널 어레이(1310) 밑으로 추락하지 않도록 제어한다. 그리고 제어부(1440)는 패널 어레이(1310) 말단에 도달한 청소로봇(1330)을 초기위치로 복귀시키기 위해, 주행부(1410)의 동작 메커니즘을 반대로 제어한다.
제어부(1440)는 위치 센서(1438)의 센싱값을 토대로 청소부(1420)의 동작을 제어한다. 위치 센서(1438)에 의해 청소로봇(1330)의 초기 위치가 감지되면, 제어부(1440)는 그 센싱값에 따라 청소부(1420)를 작동시킴으로써 청소로봇(1330)이 패널 어레이(1310) 표면을 따라 패널 어레이(1310) 표면에 부착된 이물질을 제거할 수 있도록 한다.
제어부(1440)는 청소로봇(1330)이 패널 어레이(1310) 말단에 도달한 경우, 위치 센서(1438)로부터 센싱값을 제공받아, 청소부(1420)가 더 이상 동작하지 않도록 제어한다.
상술한 바와 같이, 청소부(1420)는 자체적으로 이물질을 감지할 수 있는 이물질 감지 센서(미도시)를 구비할 수 있다. 이물질 감지 센서(미도시)에 의해 패널 어레이(1310) 표면에 이물질이 감지되면, 제어부(1440)는 이물질 감지 센서(미도시)로부터 센싱값을 제공받아 청소부(1420)가 작동하도록 제어한다.
제어부(1440)는 센서부(1430)로부터 수신한 패널 어레이(1310)의 전계 및 자계의 세기, 온도, 일사량 데이터를 저장부(1450)로 전송한다. 제어부(1440)는 센서부(1430)로부터 수신한 패널 어레이(1310)의 전계 및 자계의 세기, 온도, 일사량 데이터를 시간 별로 분류하고, 이를 저장부(1450)로 전송한다. 제어부(1440)는 통신부(1460)로부터 진단서버(1340)의 신호를 수신함으로써, 저장부(1450)에 저장되어 있는 데이터가 진단서버(1340)로 전송될 수 있도록 저장부(1450)를 제어한다.
제어부(1440)는 저장부(1450)에 저장되어 있는 패널 어레이(1310)의 전계 및 자계의 세기, 온도, 일사량 데이터를 진단서버(1340)로 전송할 수 있도록 통신부(1460)로부터 출력된 신호를 수신한다. 제어부(1440)가 통신부(1460)로부터 진단서버(1340)의 신호를 수신함으로써, 제어부(1440)는 저장부(1450)의 데이터가 진단서버(1340)로 전송될 수 있도록 저장부(1450)를 제어한다.
저장부(1450)는 청소로봇(1330)이 여러 번에 걸쳐 기 측정한 문제가 발생하기 전(초기)의 패널 어레이(1310)의 전계 및 자계의 세기, 온도, 일사량 데이터, 단위 패널(1312)과 서로 인접한 다른 단위 패널(1312)의 전계 및 자계 세기의 차이값, 단위 패널(1312)과 서로 인접한 다른 단위 패널(1312)의 온도 등을 제어부(1440)로부터 수신하여 이를 저장한다. 저장부(1450)는 센서부(1430)로부터 제어부(1440)로 제공된 패널 어레이(1310)의 전계 및 자계의 세기, 온도, 일사량 데이터를 저장한다. 저장부(1450)는 제어부(1440)의 제어에 따라 패널 어레이(1310)의 전계 및 자계의 세기, 온도, 일사량 데이터가 진단서버(1340)로 전송될 수 있도록 제어부(1440)의 명령을 인식한다.
통신부(1460)는 진단서버(1340)로부터 신호를 수신하여 이를 제어부(1440)로 송달함으로써, 제어부(1440)가 저장부(1450)에 저장되어 있는 패널 어레이(1310)의 전계 및 자계의 세기, 온도, 일사량 데이터를 진단서버(1340)로 전송할 수 있도록 한다. 통신부(1460)는 청소로봇(1330)이 진단서버(1340)와 통신할 수 있도록 IR 센서 또는 무선 통신 모듈과 같은 형태로 구성될 수 있다.
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 진단서버의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
진단서버(1340)는 통신부(1510), 저장부(1520), 맵핑부(1530), 제어부(1540) 및 표시부(1550)를 포함한다.
통신부(1510)는 제어부(1540)로부터 출력된 신호를 청소로봇(1330)으로 전송하고, 청소로봇(1330)으로부터 패널 어레이(1310)의 전계 및 자계의 세기, 온도, 일사량 데이터를 수신한다. 마찬가지로, 진단서버(1340)의 통신부(1510)는 진단서버(1340)가 청소로봇(1330)과 통신할 수 있도록 IR 센서 또는 무선 통신 모듈과 같은 형태로 구성될 수 있다.
저장부(1520)는 청소로봇(1330)으로부터 제공받은 패널 어레이(1310)의 전계 및 자계의 세기, 온도, 일사량 데이터를 저장한다. 저장부(1520)는 패널 어레이(1310)의 전계 및 자계의 세기, 온도, 일사량 데이터를 시간 별로 분류하여 이를 저장할 수 있다.
맵핑부(1530)는 제어부(1540)의 제어에 따라 패널 어레이(1310)를 구성하는 단위 패널(1312)의 개수 및 배열 등을 사용자 등이 인식할 수 있도록 시각화, 도식화 또는 이미지화한다. 도 13 및 도 14에서 언급한 바와 같이, 패널 어레이(1310)는 복수 개의 단위 패널(1312)로 구성되며, 단위 패널(1312)과 서로 인접한 다른 단위 패널(1312)은 전계 및 자계의 세기 데이터에 의해 구분될 수 있다. 더욱 구체적으로 설명하면, 단위 패널(1312)의 전계 및 자계의 세기는 음극 및 양극 단자(1322, 1324)가 구비된 부분에서 최대값을 가지며, 단위 패널(1312)과 인접한 다른 단위 패널(1312)의 경계인 패널 라인(1314)에서는 최소값을 갖는다. 이에 따라, 제어부(1540)는 패널 어레이(1310)의 전계 및 자계의 세기를 기 설정된 패턴을 갖도록 구성할 수 있다. 나아가, 제어부(1540)는 패널 어레이(1310)의 기 설정된 패턴을 분석하여 단위 패널(1312)과 서로 인접한 다른 단위 패널(1312)을 구분함으로써, 패널 어레이(1310)를 구성하는 단위 패널(1312)의 개수 및 배열 등을 파악할 수 있다. 맵핑부(11730)는 제어부(1540)로부터 수신한 단위 패널(1312)의 개수 및 배열 등의 데이터를 시각화, 도식화 또는 이미지화함으로써, 태양광 발전 시설의 구성 맵(Map)을 작성하여 이를 제어부(1540)로 제공한다.
제어부(1540)는 저장부(1520)에 저장된 패널 어레이(1310)의 전계 및 자계의 세기, 온도, 일사량 데이터를 토대로 단위 패널(1312)의 개수, 배열 및 이상유무를 판단한다.
전술한 대로, 제어부(1540)는 저장부(1520)에 저장된 패널 어레이(1310)의 전계 및 자계의 세기를 기 설정된 패턴을 갖도록 구성하고, 이를 분석하여, 패널 어레이(1310)를 구성하는 단위 패널(1312)의 개수 및 배열 등의 데이터를 맵핑부(11730)로 전송한다.
제어부(1540)는 문제가 발생한 단위 패널(1312)과 서로 인접한 다른 단위 패널(1312) 간의 전계 및 자계의 세기 패턴을 비교하여 이상유무를 판단한다. 문제가 발생한 단위 패널(1312)과 서로 인접한 다른 단위 패널(1312)의 전계 및 자계의 세기 패턴이 서로 동일한 형태를 나타낼 경우, 제어부(1540)는 이를 온도 또는 일사량에 의한 영향으로 판단한다. 이에, 제어부(1540)는 사용자에게 온도 또는 일사량에 의한 영향임을 알릴 수 있도록 데이터를 표시부(1550)로 전송한다.
반면, 문제가 발생한 단위 패널(1312)과 서로 인접한 다른 단위 패널(1312)의 전계 및 자계의 세기 패턴이 서로 동일하지 않은 경우, 제어부(1540)는 문제가 발생한 단위 패널(1312)과 서로 인접한 다른 단위 패널(1312) 간의 온도를 비교한다. 문제가 발생한 단위 패널(1312)의 온도와 서로 인접한 다른 단위 패널(1312)의 온도가 동일하지 않으며, 기 설정된 값 이상으로 차이가 날 경우, 제어부(1540)는 문제가 발생한 단위 패널(1312)과 서로 인접한 다른 단위 패널(1312) 간의 전계 및 자계의 세기의 차이를 계산하고, 저장부(1520)에 기 저장되어 있는 데이터와 비교분석한다. 문제가 발생한 단위 패널(1312)과 서로 인접한 다른 단위 패널(1312) 간의 전계 및 자계의 세기의 차이가 저장부(1520)에 기 저장되어 있는 데이터와 동일할 경우, 제어부(1540)는 사용자 등이 문제의 원인을 인식할 수 있도록 데이터를 변환시킨 후, 표시부(1550)로 전송한다. 여기서, 제어부(1540)는 문제의 원인을 단위 패널(1312) 표면 상에 조류 배설물이나 크기가 큰 이물질 등이 부착된 것으로 판단할 수 있는데, 그 이유는 다음과 같다. 단위 패널(1312) 표면 상에 조류 배설물이나 크기가 큰 이물질 등이 부착되면, 단위 패널(1312)로 입사되는 입사광량이 현저히 줄어들게 되면서 이물질 등이 부착되지 않은 서로 인접한 다른 단위 패널(1312)과 전위차가 발생하게 된다. 이물질 등이 부착된 단위 패널(1312)과 서로 인접한 다른 단위 패널(1312) 간의 전위차가 발생하게 되면, 이물질 등이 부착된 단위 패널(1312)로 전류가 집중됨으로써 열이 발생함으로써 온도가 상승한다. 또한, 이물질이 부착된 단위 패널(1312)의 음극 및 양극 단자(122, 124)의 출력값은 감소되며, 결과적으로, 이물질이 부착된 단위 패널(1312)에 형성되는 전계 및 자계의 세기도 저하된다.
문제가 발생한 단위 패널(1312)과 서로 인접한 다른 단위 패널(1312) 간의 전계 및 자계의 세기의 차이가 저장부(1520)에 기 저장되어 있는 데이터가 일치하지 않을 경우, 제어부(1540)는 문제가 발생한 단위 패널(1312)의 시간별 전계 및 자계의 세기를 분석한다. 문제가 발생한 단위 패널(1312)의 시간별 전계 및 자계의 세기 변화가 기 설정된 값 이상의 차이를 가질 경우, 제어부(1540)는 저장부(1520)에 기 저장되어 있는 데이터와 값을 비교한다. 단위 패널(1312)의 시간별 전계 및 자계의 세기 변화가 기 저장된 데이터와 동일할 경우, 제어부(1540)는 사용자 등이 문제의 원인을 인식할 수 있도록 데이터를 변환시킨 후, 표시부(1550)로 전송한다. 이와 같은 경우, 제어부(1540)는 단위 패널(1312) 자체가 파손되었거나 단선이 발생하였다고 판단할 수 있다. 패널 어레이(1310)는 실외에 설치되는 경우가 많기 때문에, 기상 재해 또는 외부 충격에 의해 손상을 받음으로써, 크랙(Crack)되거나 단선될 수 있다. 이때, 단위 패널(1312)의 전계 및 자계의 세기는 서로 인접한 다른 단위 패널(1312)의 전계 및 자계의 세기와 현저한 차이를 나타낼뿐만 아니라, 크랙이나 단선이 발생하기 전의 전계 및 자계의 세기와도 큰 차이를 갖는다.
나아가, 단위 패널(1312) 상에 이물질이 부착된 경우, 제어부(1540)는 통신부(1510)로 신호를 전송함으로써, 통신부(1510)가 청소로봇(1330)의 통신부(1460)로 신호를 전달할 수 있도록 한다. 진단서버(1340)의 신호를 수신한 청소로봇(1330)의 제어부(1440)는 주행부(1410) 및 청소부(1420)가 동작하도록 제어함으로써, 단위 패널(1312) 표면에 부착된 이물질을 제거하도록 주행부(1410) 및 청소부(1420)를 구동시킨다. 주행부(1410) 및 청소부(1420)에 의해 이물질이 제거되면, 청소로봇(1330)의 제어부(1440)는 통신부(1460)로 신호를 전송함으로써, 통신부(1460)가 진단서버(1340)의 통신부(1510)로 신호를 전달할 수 있도록 한다. 청소로봇(1330)의 신호를 수신한 진단서버(1340)의 제어부(1540)는 사용자 등이 이를 인식할 수 있도록 데이터를 변환시킨 후, 표시부(1550)로 전송한다.
표시부(1550)는 맵핑부(1530)로부터 맵핑된 태양광 발전 시스템을 디스플레이하고, 사용자가 문제가 발생한 단위 패널(1312)의 위치 및 문제 발생 원인을 알아보기 쉽도록 제어부(1540)로부터 수신한 정보를 디스플레이한다. 표시부(1550)는 LCD 모니터, 터치스크린 모니터와 같이 정보를 표시할 수 있는 것이라면 어떠한 것으로 구성되어도 무관한다.
도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 패널 상태 진단 시스템이 태양광 패널의 이상유무를 진단하는 방법을 도시한 순서도이다.
태양광 패널 상태 진단 시스템(1300)이 단위 패널(1312)의 이상유무를 판별하는 방법에 대해서는 도 13 내지 도 17을 참조하여 상세히 설명하였으므로, 자세한 설명은 생략하도록 한다.
청소로봇(1330)이 패널 어레이(1310)의 전계 및 자계의 세기, 온도, 일사량을 센싱하고 데이터를 저장한다(S1810).
진단서버(1340)는 패널 어레이(1310)의 전계 및 자계 세기의 패턴을 생성한다(S1815).
진단서버(1340)가 태양광 발전 시설의 맵(Map)을 작성하여 표시한다(S1820). 진단서버(1340)는 패널 어레이(1310)의 전계 및 자계 세기 패턴을 토대로, 패널 어레이(1310)를 구성하는 복수 개의 단위 패널(1312)의 개수, 배열 등을 표시한다.
진단서버(1340)가 단위 패널(1312)과 서로 인접한 다른 단위 패널(1312) 간의 전계 및 자계 세기의 패턴을 비교한다(S1825).
진단서버(1340)가 단위 패널(1312)과 서로 인접한 다른 단위 패널(1312) 간의 전계 및 자기 세기 패턴이 동일한지 여부를 판단한다(S1830). 단위 패널(1312)과 서로 인접한 다른 단위 패널(1312) 간의 전계 및 자기 세기 패턴이 동일한 경우(Y), 진단서버(1340)는 일사량, 기온 또는 기상환경에 의한 변화로 판단하고 사용자가 알 수 있도록 이를 맵에 표시한다.
단위 패널(1312)과 서로 인접한 다른 단위 패널(1312) 간의 전계 및 자기 세기 패턴이 동일하지 않은 경우(N), 진단서버(1340)가 단위 패널(1312)과 서로 인접한 다른 단위 패널(1312) 간의 온도를 비교한다(S1835).
진단서버(1340)가 단위 패널(1312)과 서로 인접한 다른 단위 패널(1312) 간의 온도가 동일한지 여부를 판단한다(S1840). 단위 패널(1312)과 서로 인접한 다른 단위 패널(1312) 간의 온도가 동일한 경우(Y), 진단서버(1340)가 단위 패널(1312)과 서로 인접한 다른 단위 패널(1312) 간의 전계 및 자계 세기의 패턴을 다시 비교한다.
단위 패널(1312)과 서로 인접한 다른 단위 패널(1312) 간의 온도가 동일하지 않은 경우(N), 진단서버(1340)가 단위 패널(1312)과 서로 인접한 다른 단위 패널(1312) 간의 전계 및 자계 세기의 차이를 비교한다(S1845).
진단서버(1340)가 단위 패널(1312)과 서로 인접한 다른 단위 패널(1312) 간의 전계 및 자계 세기의 차이값이 기 저장된 데이터와 동일한지 여부를 판단한다(S1850). 단위 패널(1312)과 서로 인접한 다른 단위 패널(1312) 간의 전계 및 자계 세기의 차이값이 기 저장된 데이터와 동일한 경우(Y), 진단서버(1340)는 사용자가 알 수 있도록 문제가 발생한 단위 패널(1312)의 상태를 맵에 표시한다.
단위 패널(1312)과 서로 인접한 다른 단위 패널(1312) 간의 전계 및 자계 세기의 차이값이 기 저장된 데이터와 동일하지 않은 경우(N), 진단서버(1340)가 단위 패널(1312)의 시간별 전계 및 자계 세기 변화를 분석한다(S1855).
진단서버(1340)가 단위 패널(1312)의 시간별 전계 및 자계 세기 변화량이 기 저장된 데이터와 동일한지 여부를 판단한다(S1860). 단위 패널(1312)의 시간별 전계 및 자계 세기의 변화량이 기 저장된 데이터와 동일하지 않은 경우(N), 진단서버(1340)가 단위 패널(1312)과 서로 인접한 다른 단위 패널(1312) 간의 전계 및 자계 세기 패턴을 다시 비교한다.
단위 패널(1312)의 시간별 전계 및 자계 세기의 변화량이 기 저장된 데이터와 동일한 경우(Y), 진단서버(1340)는 사용자가 알 수 있도록 문제가 발생한 단위 패널(1312)의 상태를 맵에 표시한다(S1865).
도 18에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 각각의 도면에 기재된 과정의 순서를 변경하여 실행하거나 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 18은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 18에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 태양광 패널 청소장치 120: 태양광 패널
130: 정류부 135: 프레임
140: 충전단자 210: 케이스
220: 상부모듈 220: 태양광 패널 청소모듈
222: 상부모듈 224: 브러시부
226: 하부모듈 228: 보조 브러시
310: 전면커버 320: 배터리
410: 후면커버 420: 모터
430: 커플링 부재 510: 모터 베이스 플레이트
520: 제1 롤러 530: 제2 롤러
610: 결합부재 유입공 720, 725: 고정부
730, 1114: 고정부재 유입공 810: 브러시
815, 844: 샤프트 820: 타이밍 풀리
830, 848: 샤프트리프트부 840: 장치 이동부
850: 연결부 장력 제어부 860: 연결부
910: 제1 몸체부 920: 제2 몸체부
930: 결합부 940: 고정판
1010: 연결부와 접촉하는 면 1110: 결합 플레이트
1112, 1130: 고정부재 1120: 플레이트 연결부
1224: 금속패드
1300: 태양광 패널 상태 진단 시스템 1310: 태양광 패널 어레이
1312: 단위 패널 1314: 패널 라인
1320: 인버터 1322, 1324: 단자
1330: 태양광 패널 청소용 로봇장치 1340: 진단서버
1410: 주행부 1420: 청소부
1430: 센서부 1432: 전계 및 자계 감지 센서
1434: 온도 센서 1436: 일사량 감지 센서
1438: 위치 센서 1440, 1540: 제어부
1450: 저장부 1460, 1510: 통신부
1520: 저장부 1530: 맵핑부
1550: 표시부 1710: 자기유도판
1720: 전류측정부 1730: 차폐 납판
130: 정류부 135: 프레임
140: 충전단자 210: 케이스
220: 상부모듈 220: 태양광 패널 청소모듈
222: 상부모듈 224: 브러시부
226: 하부모듈 228: 보조 브러시
310: 전면커버 320: 배터리
410: 후면커버 420: 모터
430: 커플링 부재 510: 모터 베이스 플레이트
520: 제1 롤러 530: 제2 롤러
610: 결합부재 유입공 720, 725: 고정부
730, 1114: 고정부재 유입공 810: 브러시
815, 844: 샤프트 820: 타이밍 풀리
830, 848: 샤프트리프트부 840: 장치 이동부
850: 연결부 장력 제어부 860: 연결부
910: 제1 몸체부 920: 제2 몸체부
930: 결합부 940: 고정판
1010: 연결부와 접촉하는 면 1110: 결합 플레이트
1112, 1130: 고정부재 1120: 플레이트 연결부
1224: 금속패드
1300: 태양광 패널 상태 진단 시스템 1310: 태양광 패널 어레이
1312: 단위 패널 1314: 패널 라인
1320: 인버터 1322, 1324: 단자
1330: 태양광 패널 청소용 로봇장치 1340: 진단서버
1410: 주행부 1420: 청소부
1430: 센서부 1432: 전계 및 자계 감지 센서
1434: 온도 센서 1436: 일사량 감지 센서
1438: 위치 센서 1440, 1540: 제어부
1450: 저장부 1460, 1510: 통신부
1520: 저장부 1530: 맵핑부
1550: 표시부 1710: 자기유도판
1720: 전류측정부 1730: 차폐 납판
Claims (6)
- 태양광 패널 상을 이동하며 패널 상의 이물질을 청소하는 태양광 패널 청소장치에 있어서,
제1 샤프트, 상기 제1 샤프트 양 끝단에 형성된 제1 타이밍 풀리, 상기 제1 샤프트를 태양광 패널과 근접하거나 멀어지도록 승·하강시키는 샤프트리프트부 및 상기 제1 샤프트의 외주에 배치된 브러시를 포함하는 브러시부;
제2 샤프트, 상기 제2 샤프트 양 끝단에 형성된 제2 타이밍 풀리 및 상기 제2 샤프트의 기 설정된 위치 상에 배치되어 상기 태양광 패널과 접촉하는 롤러를 포함하는 장치 이동부;
상기 브러시부의 제1 타이밍 풀리와 상기 장치 이동부의 제2 타이밍 풀리를 연결하는 연결부;
상기 샤프트리프트부에 의해 상기 제1 샤프트가 이동하며 발생하는 연결부의 장력 감소를 보완하는 연결부 장력 제어부; 및
상기 브러시부의 제1 샤프트에 회전력을 제공하는 모터를 포함하며,
상기 브러시부는 상기 태양광 패널과 근접하거나 멀어지도록 이동할 수 있고,
상기 샤프트리프트부는 상기 제1 샤프트를 관통시켜 고정시키는 제1 몸체부, 상기 태양광 패널 청소장치의 프레임에 고정되는 고정판, 상기 고정판과 연결되며 외력을 받아 상기 고정판을 이동시켜 상기 제1 몸체부와 상기 태양광 패널 간 거리를 조정하는 제2 몸체부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 청소장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 샤프트리프트부는,
나사산을 포함하며, 외부로부터 상기 나사산으로 결합부재가 결합되는 경우, 상기 브러시부가 상기 태양광 패널과 근접하거나 멀어지는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 청소장치. - 제1항에 있어서,
상기 장치 이동부는,
상기 연결부에 의해 상기 브러시부로 제공되는 회전력을 전달받아, 상기 롤러로 상기 태양광 패널을 이동할 수 있는 동력을 전달받는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 청소장치. - 제1항에 있어서,
상기 장치 이동부는
복수의 롤러를 포함하며, 각 롤러는 상기 태양광 패널의 일 끝단 또는 반대편 끝단에 접촉하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 청소장치. - 제1항에 있어서,
상기 제2 타이밍 풀리는,
상기 제1 타이밍 풀리보다 지름이 큰 것을 특징으로 하는 태양광 패널 청소장치.
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- 2019-11-14 US US16/683,286 patent/US20210050814A1/en not_active Abandoned
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