KR20160005598A - 태양광 발전장치용 세척장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 건물의 경사진 지붕에 배치되는 태양전지 모듈; 및 상기 태양전지 모듈과 상기 지붕 상이에 개재되어 상기 태양전지 모듈의 배면을 냉각시키는 냉각모듈을 포함하는 태양광 발전장치를 제공한다.
본 발명에 따른 태양광 발전장치에 따른면 첫째, 태양전지 모듈의 배면에 냉각수를 살수하는 구조를 채택하여 태양전지 모듈의 상면에서 태양광 발전에 저해되는 요인을 원천적으로 제거할 수 있고, 둘째, 샌드위치 패널 지붕 상에 설치하여 시공이 간편하며, 셋째, 태양전지 모듈의 상단과 하단에서 냉각수를 공급하기 때문에 보다 원활하면서도 균일한 냉각성능을 발휘할 수 있는 효과가 있다.

Description

태양광 발전장치용 세척장치{Cleaning apparatus of photovoltaic power generation}
본 발명은 태양광 발전장치에 관한 것으로서, 태양전지 모듈의 표면에 먼지 및 이물질을 제거하여 태양광 발전의 효율을 증대시키는 태양광 발전장치에 관한 것이다.
현재 석유, 석탄과 같은 화석연료가 고갈됨에 따라서 대체에너지의 개발이 진행되고 있는데, 특히 태양에너지를 활용하는 에너지 자원 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
태양에너지를 활용하여 전기를 생산하는 발전기술로는 태양열을 이용하여 열기관을 구동시켜 전기를 발전시키는 태양열 발전과, 태양광을 이용하여 태양전지로 부터 전기를 발생시키는 태양광 발전이 있다.
이러한 태양전지의 최소 단위를 셀(Cell)이라고 하는데, 실제 사용되는데 필요한 전압이 수 V에서 수십 혹은 수백 V 이상인데 비하여 셀 1개로부터 나오는 전압은 약 0.5V로 매우 작기 때문인데, 이 때문에 다수의 단위 태양전지들을 필요한 단위 용량으로 직렬 또는 병렬 연결하여 사용하고 있다.
또한, 태양전지가 야외에서 사용되는 경우 여러 가지 혹독한 환경에 처하게 되므로, 필요한 단위 용량으로 연결된 다수의 셀을 혹독한 환경에서 보호하기 위하여 복수의 셀을 패키지로 한 태양전지 모듈(solar cell module)로 구성하여 사용한다.
이러한 태양전지 모듈은 태양의 이동 궤적에 대응하여 최적의 각도로 설치되는 것이 일반적이고, 그러기 위해서는 태양으로부터 최대한 빛을 많이 받을 수 있는 각도로 경사지도록 배치되고, 또한 태양이 가려지지 않는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
그러나 이러한 태양전지 모듈의 상면에는 경사면을 따라서 먼지와 같은 이물질이 쌓이면 발전 효율이 급격하게 감소하게 되고, 또한 태양전지 모듈의 일부 셀에서 발전량이 저하하면, 전체적으로 발전량이 감소하는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 보다 상세하게는 태양전지 모듈의 상면을 주기적으로 왕복 운동하면서 세척하여 태양광 발전효율을 극대화시킬 수 있는 태양광 발전장치용 세척장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 수행하기 위한 본 발명은 태양전지 모듈의 상면을 세척하는 태양광 발전장치용 세척장치에 있어서, 상부에 상기 태양전지 모듈이 결합되는 지지프레임; 상기 지지프레임 상에서 상기 태양전지 모듈의 마주하는 양 측 모서리 방향을 따라서 소정의 높이를 갖도록 설치되는 한 쌍의 가이드 레일; 각각의 상기 가이드 레일 상에서 수평방향으로 왕복운동하여 회전에 의해 상기 태양전지 모듈의 상면을 세척하는 세척부; 상기 세척부가 상기 가이드 레일 상에서 왕복 이송할 수 있도록 구동력을 제공하는 구동부 및 상기 구동부에 연결되어 회전하며, 상기 가이드 레일을 따라서 연결된 체인을 따라 구동하는 동력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치용 세척장치를 제공한다.
상기 동력부는 상기 구동부와 연결되어 회전하고, 회전축이 상기 세척부와 연결되는 제1회전체와, 상기 제1회전체의 회전에 따라 연동하여 체인구동으로 회전하고, 회전축에 인접하여 제2회전체가 일체로 결합되어 상기 제1회전체의 회전에 따라 상기 동력부를 이송하는데 구동력을 제공하는 제3회전체를 포함할 수 있다.
상기 태양광 발전장치용 세척장치는 상기 제2회전체와 인접하게 배치되어 상기 제2회전체와 체결된 체인에 장력을 제공하는 제4회전체를 더 포함할 수 있다.
상기 구동부가 회전하는 경우, 상기 세척부가 회전함과 동시에 상기 동력부가 이송할 수 있다.
상기 세척부의 회전방향은 상기 동력부의 이송방향에 대하여 마찰력이 증가되도록 상기 태양전지 모듈의 상면을 밀어내는 방향으로 회전할 수 있다.
상기 동력부는 상기 가이드 레일 상부에서 수직 또는 수평방향으로 마찰력을 감소시키는 롤러부를 포함할 수 있다.
상기 구동부 및 동력부는 상기 세척부를 중심으로 양 측에 각각 마련될 수 있다.
본 발명에 따른 태양광 발전장치용 세척장치에 따른면,
첫째, 태양전지 모듈의 상면에 이물질이 쌓이는 것을 방지하여 항시 깨끗한 표면으로 유지시켜 발전효율을 극대화할 수 있고,
둘째, 세척부의 세척시간과 세척주기를 조절할 수 있어 사용이 간편하며,
셋째, 간편한 구조를 이용하여 막강한 세척능력을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광 발전장치용 세척장치를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 태양광 발전장치용 세척장치를 정면에서 도시하는 정면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 태양광 발전장치용 세척장치를 상면에서 도시하는 평면도이다.
도 4a는 도 1에 나타낸 태양광 발전장치용 세척장치의 동력부를 정면에서 도시하는 부분확대 단면도이다.
도 4b는 도 4a에 나타낸 태양광 발전장치용 세척장치의 동력부를 상면에서 도시하는 부분확대 단면도이다.
도 4c는 도 4b에 나타낸 태양광 발전장치용 세척장치의 동력부를 측면에서 도시하는 부분확대도이다.
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 태양광 발전장치용 세척장치를 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 태양광 발전장치용 세척장치를 정면에서 도시하는 정면도이며, 도 3은 도 1에 나타낸 태양광 발전장치용 세척장치를 상면에서 도시하는 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 태양광 발전장치용 세척장치는 상부에 상기 태양전지 모듈(10)이 결합되는 지지프레임(110)과, 상기 지지프레임(110) 상에서 상기 태양전지 모듈(10)의 마주하는 양 측 모서리 방향을 따라서 설치되는 한 쌍의 가이드 레일(120)과, 각각의 상기 가이드 레일(120) 상에서 수평방향으로 왕복운동하여 회전에 의해 상기 태양전지 모듈(10)의 상면을 세척하는 세척부(130)와, 상기 세척부(130)가 상기 가이드 레일(120) 상에서 왕복 이송할 수 있도록 구동력을 제공하는 구동부(140) 및 상기 구동부(140)에 연결되어 회전하며, 상기 가이드 레일(120)을 따라서 연결된 체인을 따라 구동하는 동력부(150)를 포함한다.
상기 태양전지 모듈(10)은 상기 지지프레임(110) 상에서 태양전지 모듈(10)의 냉각 성능을 증대시키기 위하여 복수개의 브라켓에 의해 상기 태양전지 모듈(10)과 지지프레임(110) 사이에 공간이 형성되도록 결합이 이루어진다.
상기 태양전지 모듈(10)의 상면에는 브러쉬와 같은 세척부(130)가 배치되고, 상기 세척부(130)는 상기 태양전지 모듈(10)의 상면에서 수평방향으로 왕복 운동하면서 상기 태양전지 모듈(10)의 상면을 세척하게 된다.
상기 가이드 레일(120)은 상부에 배치되는 상기 동력부(150)의 왕복이송을 안내하는 기능을 제공한다. 상기 가이드 레일(120)은 상기 태양전지 모듈(10)의 상하측 모서리 부분에 길이방향을 따라서 인접하게 배치된다.
상기 구동부(140)는 상기 세척부(130)의 양 단부에 각각 하나씩 마련되고, 구동력은 양 측에서 하나씩 번갈아 제공하거나 또는 동시에 제공할 수도 있다.
도 4a는 도 1에 나타낸 태양광 발전장치용 세척장치의 동력부(150)를 정면에서 도시하는 부분확대 단면도이고, 도 4b는 도 4a에 나타낸 태양광 발전장치용 세척장치의 동력부(150)를 상면에서 도시하는 부분확대 단면도이며, 도 4c는 도 4b에 나타낸 태양광 발전장치용 세척장치의 동력부(150)를 측면에서 도시하는 부분확대도이다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 상기 동력부(150)는 복수개의 체인구동에 의해 이루어진다.
상기 동력부(150)는 제1회전체(151), 제2회전체(152)를 구비하는 제3회전체(153), 제4회전체(154) 및 롤러부(155)를 포함한다.
상기 제1회전체(151)는 상기 구동부(140)로부터 구동력을 전달하도록 일 단부가 상기 구동부(140)와 직접적으로 연결된다.
또한 상기 제1회전체(151)의 타 단부에는 상기 세척부(130)가 연결되고, 상기 구동부(140)에 전원이 들어오면 상기 제1회전체(151)와 세척부(130)가 동시에 회전하게 된다.
상기 제1회전체(151)의 하측에는 제3회전체(153)가 배치된다. 상기 제3회전체(153)는 상기 제1회전체(151)에 비하여 지름이 크고 기어비가 크게 형성된다. 그리고 상기 제3회전체(153)의 중앙에는 일체로 형성된 제2회전체(152)가 구비되어 상기 제3회전체(153)와 동시에 회전이 이루어진다.
상기 제1회전체(151)와 제3회전체(153)는 체인운동으로 회전력이 전달되며, 상기 제3회전체(153)의 기어비가 크기 때문에 상기 제1회전체(151)에 비하여 상기 제3회전체(153)의 회전속도가 더 느리고 힘이 세다.
상기 제2회전체(152)는 상기 제4회전체(154)와 체인운동을 하며, 상기 동력부(150)가 상기 가이드 레일(120)로부터 왕복 이송운동하는데 구동력을 전달한다.
이때 상기 제2회전체(152)와 제4회전체(154)는 체인이 서로 다른 높이에 체결되도록 구동된다. 따라서 상기 제2회전체(152)와 제4회전체(154)의 회전방향은 서로 반대로 회전하게 된다.
또한 상기 제2회전체(152)와 제4회전체(154)는 체인이 서로 다른 높이에 체결되기 때문에 제2회전체(152)를 중심으로 상기 제4회전체(154)가 체인의 장력을 유지하는 기능도 수반한다.
상기 롤러부(155)는 상기 동력부(150)를 수직 및 수평방향으로 상기 가이드 레일(120) 상에서 지지하며, 마찰력을 감소시키는 기능을 제공한다.
도면에 도시하지는 않았지만, 상기 롤러부(155)는 상기 가이드 레일(120)을 중심으로 상면 및 측면 뿐만아니라 하면에도 배치될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 태양광 발전장치용 세척장치의 작동방법 및 이에 따른 작용효과에 대해서 상세하게 설명한다.
먼저 상기 구동부(140)로부터 전원이 공급되면, 상기 제1회전체(151)가 회전하게 된다.
상기 제1회전체(151)가 회전함과 동시에 상기 세척부(130)가 회전하면서 태양전지 모듈(10)의 상면에 먼지와 같은 이물질의 세척이 이루어진다.
그리고 상기 제1회전체(151)와 체인운동하는 상기 제3회전체(153)가 회전하게 되고, 상기 제3회전체(153)에 일체로 구비된 상기 제2회전체(152)가 회전하게 된다.
상기 제2회전체(152)가 회전하면 상기 제4회전체(154)와 체인운동하여 상기 동력부(150)가 이송하게 된다.
그러면 상기 세척부(130)의 회전과 상기 동력부(150)의 이송이 동시에 이루어지면서 상기 태양전지 모듈(10)의 상면 세척이 이루어진다.
이때 상기 세척부(130)의 회전방향은 상기 동력부(150)의 이송방향에 대하여 마찰력이 증가되도록 상기 태양전지 모듈(10)의 상면을 밀어내는 방향으로 회전한다. 다시 말해, 도 5를 참조하여 설명하면, 상기 동력부(150)가 우측으로 이송하는 경우, 상기 세척부(130)는 상기 태양전지모듈(10) 상면에서 반시계 방향으로 회전하고, 상기 동력부(150)가 좌측으로 이송하는 경우, 상기 세척부(130)는 상기 태양전지 모듈(10) 상면에서 시계 방향으로 회전하게 된다.
따라서 상기 동력부(150)가 이송하면서 상기 세척부(130)에서 밀어낸 먼지 등의 이물질을 태양전지 모듈(10)의 양 측 모서리 방향으로 밀어내게 된다.
그리고 상기 태양광 발전장치용 세척장치는 도면에 도시하지는 않았지만, 별도의 제어부(미도시)를 구비하여 세척시간 또는 세척주기를 선택적으로 설정할 수 있다.
따라서 상기 태양광 발전장치용 세척장치를 통하여 태양전지 모듈(10)의 상면을 항시 깨끗하게 유지할 수 있기 때문에 최적의 발전효율을 기대할 수 있는 효과가 있다.
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.
100: 태양광 발전장치용 세척장치
110 : 지지프레임 120 : 가이드레일
130 : 세척부 140 : 구동부
150 : 동력부 151 : 제1회전체
152 : 제2회전체 153 :제3회전체
154 : 제4회전체 155 : 롤러부
10 : 태양전지 모듈

Claims (7)

  1. 태양전지 모듈의 상면을 세척하는 태양광 발전장치용 세척장치에 있어서,
    상부에 상기 태양전지 모듈이 결합되는 지지프레임;
    상기 지지프레임 상에서 상기 태양전지 모듈의 마주하는 양 측 모서리 방향을 따라서 소정의 높이를 갖도록 설치되는 한 쌍의 가이드 레일;
    각각의 상기 가이드 레일 상에서 수평방향으로 왕복운동하여 회전에 의해 상기 태양전지 모듈의 상면을 세척하는 세척부;
    상기 세척부가 상기 가이드 레일 상에서 왕복 이송할 수 있도록 구동력을 제공하는 구동부 및
    상기 구동부에 연결되어 회전하며, 상기 가이드 레일을 따라서 연결된 체인을 따라 구동하는 동력부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치용 세척장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 동력부는,
    상기 구동부와 연결되어 회전하고, 회전축이 상기 세척부와 연결되는 제1회전체와,
    상기 제1회전체의 회전에 따라 연동하여 체인구동으로 회전하고, 회전축에 인접하여 제2회전체가 일체로 결합되어 상기 제1회전체의 회전에 따라 상기 동력부를 이송하는데 구동력을 제공하는 제3회전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치용 세척장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2회전체와 인접하게 배치되어 상기 제2회전체와 체결된 체인에 장력을 제공하는 제4회전체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치용 세척장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동부가 회전하는 경우, 상기 세척부가 회전함과 동시에 상기 동력부가 이송하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치용 세척장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 세척부의 회전방향은 상기 동력부의 이송방향에 대하여 마찰력이 증가되도록 상기 태양전지 모듈의 상면을 밀어내는 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치용 세척장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 동력부는,
    상기 가이드 레일 상부에서 수직 또는 수평방향으로 마찰력을 감소시키는 롤러부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치용 세척장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동부 및 동력부는,
    상기 세척부를 중심으로 양 측에 각각 마련되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치용 세척장치.
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