KR20140035012A - 세척장치를 포함하는 태양광 발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 흡입력에 의해 태양전지 패널 표면의 이물질을 제거함과 아울러 브러쉬에 의해 패널면을 청소하도록 하여, 미세 이물질의 제거 및 재흡착 방지를 향상시킬 수 있도록 한 세척장치를 가지는 태양광 발전장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 세척장치를 포함하는 태양광 발전장치는 태양전지; 상기 태양전지에 결합되어 상기 태양전지를 지지하는 프레임; 및 상기 프레임 상에 일방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 태양전지의 발전면을 따라 상기 일방향으로 이동하여 브러쉬 및 공기흡입에 의해 상기 발전면의 이물질을 제거하는 세척장치;를 포함하여 구성된다.

Description

세척장치를 포함하는 태양광 발전장치{Photovoltaic Generation Device comprising Cleaning device}
본 발명은 세척장치를 포함하는 태양광 발전장치에 관한 것으로 특히, 흡입력에 의해 태양전지 패널 표면의 이물질을 제거함과 아울러 브러쉬에 의해 패널면을 청소하도록 하여, 미세 이물질의 제거 및 재흡착 방지를 향상시킬 수 있도록 한 세척장치를 가지는 태양광 발전장치에 관한 것이다.
최근, 화석연료의 지속적인 가격 상승, 화석연료 사용에 따른 환경오염, 원자력 에너지의 불안전성으로 인해 신재생 에너지에 관심이 집중되고 있다. 이러한 신재생 에너지 중 태양광은 풍력, 파력, 조력, 지열발전에 비해 설치 및 운영이 용이하고, 발전효율이 우수하여 이용이 크게 증가하고 있다.
이러한 태양광 발전은 여러 개의 태양전지 패널을 여러개 연결하여 태양전지 어레이를 구성하고, 이 태양전지 어레이로부터 발생된 직류 전력을 변압하거나, 교류 전력으로 변환하여 이용한다.
이와 같은 태양전지의 발전전력량은 태양전지 면에 입사되는 광의 양에 절대적으로 의존한다. 때문에, 기존의 태양광 발전시스템은 발전전력량이 최대가 되도록 태양전지 입사면을 고정하여 사용하거나, 태양전지 면이 태양을 향하도록 추적형 장치로 사용하기도 한다.
이러한 태양광 발전 시스템은 태양전지 면에 입사되는 광의 양에 발전전력량이 크게 좌우되기 때문에, 태양전지 면의 오염시에도 발전전력량이 크게 저하된다. 때문에 기존의 태양광 발전시스템에서는 태양전지 면을 주기적 또는 오염 발생시에 세척하는 시스템을 병행하여 운영하거나, 인력에 의해 태양전지 면을 청소하여 오염에 의한 발전전력량의 저하를 방지하고 있다.
기존의 세척시스템은 태양전지 면을 솔에 의해 단순히 털어주는 형태로 태양전지 면을 청소하거나, 물로 표면을 세척하면서 솔로 씻는 형태로 이용된다. 이러한 기존의 세척방법 중 전자의 경우 세척으로 인한 발전효율의 저하가 적고, 굵은 입자의 이물질은 비교적 제거가 잘되는 장점은 있다. 하지만, 솔과 태양전지 면의 마찰로 인한 정전기가 작은 크기의 이물질을 태양전지 면에 재흡착시켜 세척이 완벽하게 이루어지지 않으며, 후에 이를 제거하기 위한 별도의 세척 과정이 필요한 단점이 있다.
또한, 후자와 같이 물로 세척을 하는 경우 전자에 비해 세척이 효율적으로 이루어지는 장점은 있지만, 세척수를 이용하는 동안 그리고 세척수가 건조되는 동안 광의 산란이 발생하여 태양전지의 발전효율을 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 흡입력에 의해 태양전지 패널 표면의 이물질을 제거함과 아울러 브러쉬에 의해 패널면을 청소하도록 하여, 미세 이물질의 제거 및 재흡착 방지를 향상시킬 수 있도록 한 세척장치를 가지는 태양광 발전장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 브러쉬 자체에 흡입공을 형성하여 브러쉬의 동작과 함께 이물질을 흡입하도록 하여 전지 패널 표면을 이동하는 장치의 구성을 단순화하고, 이를 통해 장비 운영 효율을 향상시키도록 한 태양광 발전장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 세척장치를 포함하는 태양광 발전장치는 태양전지; 상기 태양전지에 결합되어 상기 태양전지를 지지하는 프레임; 및 상기 프레임 상에 일방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 태양전지의 발전면을 따라 상기 일방향으로 이동하여 브러쉬 및 공기흡입에 의해 상기 발전면의 이물질을 제거하는 세척장치;를 포함하여 구성된다.
상기 세척장치는 구동력을 생산하는 하나 이상의 모터를 가지며, 상기 모터의 구동력에 의해 상기 세척장치를 상기 태양전지의 장축변의 평행한 두 변을 따라 이송시키는 이송부; 및 상기 태양전지의 상기 발전면을 가로질러 상기 이송부에 양측이 결합되며, 상기 태양전지의 단축변에 대응되는 길이의 브러쉬를 가지는 브러쉬부를 포함하여 구성된다.
상기 브러쉬부는 상기 구동력 중 상기 브러쉬의 회전을 위한 동력을 생성하는 구동모터, 상기 구동모터의 축에 연결되고, 외주연면에 상기 브러쉬가 결합되며, 파이프 형태로 형성되어 내부에 중공이 형성되며,상기 중공과 연결되고 상기 외주연면을 관통하도록 형성되는 복수의 흡입공이 형성되는 브러쉬샤프트 및 상기 브러쉬샤프트와 연결되어 상기 브러쉬샤프트에 흡입력을 제공하는 흡입모터를 포함하여 구성된다.
상기 흡입모터는 상기 프레임상에 설치되고, 흡입관에 의해 상기 브러쉬 샤프트와 연결된다.
상기 흡입모터는 상기 브러쉬샤프트의 일단에 연결되고, 상기 흡입모터의 배출구는 배출관과 연결된다.
상기 브러쉬부는 상기 브러쉬가 상기 태양전지의 상기 발전면과 일부분 이외의 부분을 감싸는 커버를 더 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 세척장치를 가지는 태양광 발전장치는 흡입력에 의해 태양전지 패널 표면의 이물질을 제거함과 아울러 브러쉬에 의해 패널면을 청소하도록 하여, 미세 이물질의 제거 및 재흡착 방지를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 세척장치를 가지는 태양광 발전장치는 브러쉬 자체에 흡입공을 형성하여 브러쉬의 동작과 함께 이물질을 흡입하도록 하여 전지 패널 표면을 이동하는 장치의 구성을 단순화하고, 이를 통해 장비 운영 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 세척장치를 포함하는 태양광 발전장치를 설명하기 위한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 세척장치를 포함하는 태양광 발전장치의 측면도.
도 3은 세척장치를 포함하는 태양광 발전장치의 평면도.
도 4는 브러쉬부의 단면 형상을 도시한 예시도.
도 5는 브러쉬의 형태 및 흡입모터의 구성예를 설명하기 위한 예시도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 도면번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 세척장치를 포함하는 태양광 발전장치를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 세척장치를 포함하는 태양광 발전장치의 측면도이며, 도 3은 세척장치를 포함하는 태양광 발전장치의 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 태양광 발전장치는 태양전지(10), 프레임(20) 및 세척장치(30)를 포함하며, 세척장치(30)는 브러쉬부(31), 이송부(32) 및 구동부(33)를 포함하여 구성된다.
태양전지(10)는 복수의 전지셀이 복수개 배열되어 평판으로 구성된다. 이러한 태양전지(10)는 전지셀이 복수개 구성된 패널 단위로 프레임(20) 상에 구성될 있다. 태양전지(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 프레임(20) 상에 결합된다. 이러한 태양전지(10)는 직사각형형태로 전지셀이 배열될 수 있다.
프레임(20)은 태양전지(10) 및 세척장치(30)를 지지 또는 고정하는 역할을 한다. 구체적으로 프레임(20)은 제1 내지 제3프레임(21, 22, 23)으로 구성되고, 이에 부가하여 프레임브라켓(24)과 풋프레임(25)을 포함하여 구성될 수 있다. 제1 및 제2프레임(21, 22)은 태양전지(10) 배면에 결합되어, 태양전지(10)를 지지하는 역할을 한다. 도 1 내지 도 3에서는 제1프레임(21)과 제2프레임(22)이 가로 방향과 세로 방향으로 서로 교차되게 구성된 예를 도시하였으나 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 다양한 형태로 구성될 수 있다.
아울러, 제3 프레임(23)은 제2프레임(22)에 프레임브라켓(24)에 의해 결합되어 제1 및 제2프레임(21, 22) 및 태양전지(10)를 지지하고, 일간 발전량이 최대가 되도록 태양전지(10)의 각도를 고정하는 역할을 한다.
특히, 제2프레임(22)은 태양전지(10)의 면의 폭 또는 길이보다 길게 형성되어 일부분이 태양전지(10)에 의해 가려지지 않고 노출되며, 노출된 부위에 세척장치(30)가 설치되어 제2프레임(22)에 의해 지지된다. 여기서, 제1프레임(21)이 노출되도록 설치되고, 제1프레임(21)에 세척장치(30)가 설치될 수도 있으며, 제2프레임(22)에 의해 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 즉, 세척장치(30)는 프레임(20) 상에 설치되며, 세척장치(30)가 태양전지(10) 면을 따라 용이하게 이동가능하면 프레임(20)의 형태는 자유롭게 변형이 가능하다.
프레임(20) 상에는 세척장치(30)를 태양전지(10) 면을 따라 이동시키기 위해 이송부(32)가 설치된다. 여기서, 이송부(32)에 대해서는 하기에서 좀더 상세히 설명하기로 한다.
세척장치(30)는 프레임(20) 상에 설치되어 태양전지(10) 면을 따라 이동하며, 태양전지(10) 면에 부착된 이물질을 제거하여 태양전지(10)를 세척한다. 특히, 본 발명의 세척장치(30)는 브러쉬부(31)를 이송부(32) 및 구동부(33)에 의해 태양전지(10) 표면을 따라 이송시킴과 동시에, 브러쉬에 의해 태양전지(10) 표면을 브러싱하여 청소하고, 브러싱에 의해 분리된 이물질을 브러쉬에 형성된 흡입공을 통해 흡입함으로서 태양전지(10)를 세척하게 된다. 이를 위해 세척장치(30)는 브러쉬부(31), 이송부(32), 구동부(33)를 포함하여 구성된다.
브러쉬부(31)는 이송부(32)와 구동부(33)에 의해 태양전지(10) 면의 장축 방향을 따라 이동하면서 태양전지(10) 면에 부착된 이물질을 제거한다. 이를 위해 브러쉬부(31)는 구동부(33)에 회전력과 흡입공기를 공급받는다. 이 브러쉬부(31)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 태양전지(10) 면을 가로질러 태양전지(10) 양측에 설치되는 이송부(32) 및 구동부(33)에 결합된다.
이송부(32)는 브러쉬부(31)와 구동부(33)의 사이에 연결되어, 구동부(33)로부터 공급되는 동력에 의해 브러쉬부(31) 및 구동부(33)를 태양전지(10)를 따라 왕복시키는 역할을 한다. 이를 위해 이송부(32)는 이송레일(321)과 기어조립체(322)를 포함하여 구성된다.
구동부(33)는 이송부(32) 및 브러쉬부(31)와 연결된다. 그리고, 구동부(33)는 이송부(32)에 대해 브러쉬부(31) 및 구동부(33)의 이송을 위한 동력을 제공하고, 브러쉬부(31)의 브러쉬 동작을 위한 동력과 흡입력을 제공한다. 이를 위해, 구동부는 하나 이상의 모터를 포함하여 구성된다. 특히, 브러쉬부(31)의 구동을 위한 동력과 브러쉬부(31)의 이송을 위한 동력은 하나의 모터를 이용하여 공급될 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
이러한 세척장치(30)에 대해서는 하기에서 좀더 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 브러쉬부의 단면 형상을 도시한 예시도이고, 도 5는 브러쉬의 형태 및 흡입모터의 구성예를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 브러쉬샤프트(529)는 구동부(33)의 구동모터(522)에 연결되어 축을 구성하며, 브러쉬샤프트(529)의 외주연에 브러쉬(521)가 결합된다. 그리고, 브러쉬(521)를 감싸도록 브러쉬케이스(523)가 형성된다.
이 브러쉬케이스(523)는 태양전지(10)와 브러쉬(521)가 접촉하는 부분만 개방되도록 한 파이프 형상으로 형성된다.
브러쉬샤프트(529)는 도시된 바와 같이 브러쉬샤프트(529)의 길이방향에 등간격으로, 단면 중심에 대해 방사상으로 복수의 흡입공(528)이 형성된다. 그리고, 브러쉬샤프트(529)는 파이프로 구성되어 내부에 중공(530)이 형성되며, 흡입공(528)은 중공(530)과 연통되도록 형성된다. 아울러, 중공(530)의 일측 종단은 폐쇄되고, 타측 종단은 흡입관(531)과 연결된다.
브러쉬(521)는 브러쉬샤프트(529)의 외주연면에 경고하게 고정된다. 이 브러쉬(521)는 합성수지, 천연섬유, 합성수지 섬유나 천연섬유로 직조된 천으로 형성될 수 있다. 다만, 브러쉬샤프트(529)를 통해 공기 흡입이 이루어지지 않는 정도의 탄성을 유지하여 브러쉬샤프트(529)의 외주연면에 대해 기립된 상태를 유지할 수 있는 재질, 굵기 및 조밀도를 가지는 것이 브러싱 효과를 향상시키기에 유리하다.
아울러, 흡입모터(532)는 도 4에 도시된 바와 같이 브러쉬부(520)와 별도로 태양전지(10) 외부에 위치하여 흡입관(531)에 의해 브러쉬샤프트(529)와 연결될 수 있다. 또는 흡입모터(532)가 도 5에 도시된 바와 같이 브러쉬부(520)에 설치되어 흡입모터(532)와 브러쉬샤프트(529)가 직결되고, 흡입모터(532)의 배출구와 배출관이 연결되도록 하는 것도 가능하다.
이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
10 : 태양전지 20 : 프레임
21 : 제1프레임 22 : 제2프레임
23 : 제3프레임 25 : 풋프레임
30 : 세척장치 31 : 브러쉬조립체

Claims (6)

  1. 태양전지;
    상기 태양전지에 결합되어 상기 태양전지를 지지하는 프레임; 및
    상기 프레임 상에 일방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 태양전지의 발전면을 따라 상기 일방향으로 이동하여 브러쉬 및 공기흡입에 의해 상기 발전면의 이물질을 제거하는 세척장치;를 포함하여 구성되는 세척장치를 포함하는 태양광 발전장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세척장치는
    구동력을 생산하는 하나 이상의 모터를 가지며, 상기 모터의 구동력에 의해 상기 세척장치를 상기 태양전지의 장축변의 평행한 두 변을 따라 이송시키는 이송부; 및
    상기 태양전지의 상기 발전면을 가로질러 상기 이송부에 양측이 결합되며, 상기 태양전지의 단축변에 대응되는 길이의 브러쉬를 가지는 브러쉬부를 포함하여 구성되는 세척장치를 포함하는 태양광 발전장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 브러쉬부는
    상기 구동력 중 상기 브러쉬의 회전을 위한 동력을 생성하는 구동모터,
    상기 구동모터의 축에 연결되고, 외주연면에 상기 브러쉬가 결합되며, 파이프 형태로 형성되어 내부에 중공이 형성되며,상기 중공과 연결되고 상기 외주연면을 관통하도록 형성되는 복수의 흡입공이 형성되는 브러쉬샤프트 및
    상기 브러쉬샤프트와 연결되어 상기 브러쉬샤프트에 흡입력을 제공하는 흡입모터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 세척장치를 포함하는 태양광 발전장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 흡입모터는
    상기 프레임상에 설치되고, 흡입관에 의해 상기 브러쉬 샤프트와 연결되는 것을 특징으로 하는 세척장치를 포함하는 태양광 발전장치.
  5. 제 3 항에 잇어서,
    상기 흡입모터는
    상기 브러쉬샤프트의 일단에 연결되고, 상기 흡입모터의 배출구는 배출관과 연결되는 것을 특징으로 하는 세척장치를 포함하는 태양광 발전장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 브러쉬부는
    상기 브러쉬가 상기 태양전지의 상기 발전면과 일부분 이외의 부분을 감싸는 커버를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 세척장치를 포함하는 태양광 발전장치.
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