KR20160142570A - 태양전지판 레일을 이동하는 태양전지 청소용 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양전지판의 양끝단에 레일을 장착하고, 상기 레일에 대응되는 이동용롤러의 회전에 의하여, 전진운동하며, 이와 동시에 청소용 브러쉬가 작동하여, 태양전지판의 먼지나 이물질등의 청소를 용이하게 형성된 청소용 로봇에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 태양전지판 레일을 이동하는 태양전지 청소용 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 청소 대상물인 태양전지판의 양끝단에 이동용레일을 부착하고, 상기 이동용 레일에 대응되는 이동용롤러가 회전하도록 모터작동되며, 이동용롤러와 일체로 형성된 회전용롤러와 벨트 연결된 청소용브러쉬가 동시에 회전 작동되며, 태양전지판의 상면의 먼지를 긁혀주며, 먼지나 이물질등은 내부에 장착된 흡입관을 통하여 외부로 제거되는 태양전지 청소용 로봇을 제공하는데 있는 것이다.
이는 태양전지판의 양끝단에 부착된 레일을 따라서 야간을 포함하여 주간에도 청소작업이 가능하여, 주간의 태양전지를 중단없이 이용할수 있으며, 레일을 따라서 이동 청소하는 자율 이동하는 청소용 로봇이 분리되는 구조를 가짐으로써, 설치가 간단해지며 고장 시에 보수가 용이해질 수 있다.
또한, 세척액 분사, 와이핑 작업 및 공기압 분사의 복합적인 세척으로 태양전지패널의 세척효율을 극대화할 수 있으며, 외부환경 변화에 맞추어 세척액의 온도를 조절함으로써, 태양전지패널의 작동환경을 최적화할 수 있다.

Description

태양전지판 레일을 이동하는 태양전지 청소용 로봇{Solar cell cleaning robot tracking on rail of solar cell}

본 발명은 태양전지판의 양끝단에 레일을 장착하고, 상기 레일에 대응되는 이동용롤러의 회전에 의하여, 전진운동하며, 이와 동시에 청소용 브러쉬가 작동하여, 태양전지판의 먼지나 이물질등의 청소를 용이하게 형성된 청소용 로봇에 관한 것이다.

일반적으로, 최근에는 화석연료의 사용에 따른 이산화탄소 발생과 이로 인한 지구의 온난화 및 원자력발전소의 핵폐기물에 대한 처리곤란 등 지구의 환경에 대한 문제가 크게 대두되어 자연의 청정에너지를 활용하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

자연력을 이용한 에너지 중 태양전지를 이용한 태양광 발전은, 태양광을 직접 전기에너지로 변환시키는 기술로서 광전변환소자가 햇빛을 받으면 광전효과에 의해 빛 에너지를 전기 에너지로 변환한다.

태양광 발전은 광전변환소자를 포함하는 태양전지패널과 축전지 및 전력변환 인버터로 구성된다.

이러한 태양광 발전 시스템에서는 태양전지패널을 계절에 따른 일조량의 변화나 아침부터 저녁까지 태양의 이동에 따른 추적을 위해 태양 추적장치를 설치하는 등 발전효율을 높이기 위해 여러 장치들이 개발되고 있다.

그런데, 태양광 발전에서는 태양전지패널의 표면에 쌓이는 먼지나 이물질, 눈, 빗물 등이 태양광 발전 시스템의 전력생산 효율을 저감시키는 문제를 일으킨다. 이에 따라 다양한 형태의 태양전지패널 청소장치가 개발되고 있으나 대부분 장치가 크고 복잡하여, 설치가 어려우며 고장 시에 유지보수가 어려운 문제가 있다.

최근 수년간 전 세계 태양전지 생산량은 급속도로 증대되고 있으며, 일본, 독일, 미국 등에서는 이미 태양광기술이 하나의 산업으로 자리잡아가고 있고, 핵심 기술인 태양전지를 비롯한 관련 분야에 많은 기업들이 참여하고 있다.

국내에서도 정부의 기술개발 및 보급 지원 정책에 따라 점차 태양광 분야에 진출하였거나 진출을 희망하는 기업들의 수가 늘고 있다. 하지만 태양전지를 생산하고 개발하는데 집중적으로 투자를 하고 있으나 유지 및 관리에 대한 부분이 미약하다.

세계적인 흐름은 고유가와 환경오염의 해결 방안으로 신재생에너지가 각광 받고 있다. 신재생에너지 중에서 태양광 발전이 차지하는 비중이 많다. 태양광발전에는 환경적인 요소, 관리적인 요소 등 여러 가지 요소들이 있지만 그 중에서 태양광 발전 시스템의 관리가 중요시 되고 있다. 특히 설치위치가 다양화 되면서 관리의 문제가 발생하고 있다.

일예로 사하라사막의 모래, 먼지로 인해 효율저하 해결방안을 모색 중에 있다. 시장이 큰 중국 또한 황사가 심한 지역이기 때문에 태양전지 모듈 청소 기술은 반드시 필요하다.

태양전지모듈은 앞면부에 내부 태양전지를 외부요인으로 부터 보호하기 위하여 강화유리로 되어 있다. 이 강화유리 부분에 먼지, 황사, 분진 등 오염물질로 인하여 태양전지 효율이 10%까지 감소한다.

태양전지 모듈 오염으로 인한 효율저하의 문제를 해결하기 위해 일부 태양열 발전소에는 고정용 스프링클러를 설치하여 물을 뿌리거나 태양전지 고정프레임에 이동형 스프링클러를 설치하여 먼지나 황사 등을 제거하여 효율저하를 방지하고 있는 실정이다. 이런 방법은 물을 사용하므로 항상 물이 확보되어야 한다.

물을 이용하는 방법은 지상에 있는 모듈은 관리가 가능하나 건물 옥상이나 건물 외벽에 있는 태양전지 모듈에 적용하기가 힘들고 어려운 단점이 있다.

이런 단점을 해결하기 위해 로봇 청소기가 필요하며 특히 태양전지 모듈에 사용 가능한 흡착 장치가 있는 흡착기술을 이용한 태양전지 모듈 청소로봇의 개발이 필요하다.

현재 소규모 태양전지 시스템은 특별히 청소를 하지 않고 있으며 빗물에 의해 자연적으로 청소하는 정도이고, 대규모 태양광 시스템의 일부는 스프링클러 등을 이용하여 세척한다. 따라서 대부분 일반적인 태양광 시스템은 제대로 청소를 하지 않고 있는 상황이다. 현재 먼지, 황사, 꽃가루 등 여러 가지 오염 물질로 태양전지 모듈 효율이 10% 정도 감소되고 있는 문제점이 있는 것이다.

대한민국 특허 10-1348197 대한민국 특허 10-1272474 대한민국 특허 10-1034192

따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,

태양전지판 레일을 이동하는 태양전지 청소용 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 청소 대상물인 태양전지판의 양끝단에 이동용레일을 부착하고, 상기 이동용 레일에 대응되는 이동용롤러가 회전하도록 모터작동되며, 이동용롤러와 일체로 형성된 회전용롤러와 벨트 연결된 청소용브러쉬가 동시에 회전 작동되며, 태양전지판의 상면의 먼지를 긁혀주며, 먼지나 이물질등은 내부에 장착된 흡입관을 통하여 외부로 제거되는 태양전지 청소용 로봇을 제공하는데 있는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 상부는 밀폐되고, 하부는 개방되어 내부공간이 형성된 청소용 로봇을 마련하되; 상기 로봇 내부공간의 일측에 장착된 모터와 회전축 연결되어, 외부 측면에서 회전하는 이동용롤러와 회전용롤러가 각각 형성되며; 상기 이동용롤러와 대응되도록 전지판의 양 끝단에 레일을 장착하여, 로봇이 전지판의 레일을 따라서 이동되도록 하며; 상기 로봇의 하단 모서리에 각각 장착되어, 이동시에 전지판의 하단면에 밀착되어 회전되도록 가이드롤러가 설치되도록 하며; 상기 회전용롤러와 함께 회전되도록 벨트 연결되도록 이격되어 로봇의 외부측면에 브러쉬롤러가 설치되며; 상기 로봇의 내부공간에 브러쉬가 장착되며, 상기 브러쉬롤러의 회전축에 장착되어, 전지판에 밀착 회전되면서, 먼지나 이물질을 긁어내도록 하며; 상기 로봇의 외부상면에 흡입관이 설치되어, 내부공간에서 긁어진 먼지나 이물질을 외부로 진공 흡입되도록 하며; 상기 로봇의 외부상면에 세척관이 설치되어 노즐을 통하여 전지판에 고착된 고착물을 고압액체나 증기로 분사시켜, 탈착시키도록; 이루어 진 것을 태양전지판 레일을 이동하는 태양전지 청소용 로봇을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 태양전지 청소용 로봇은 태양전지판의 양끝단에 부착된 레일을 따라서 야간을 포함하여 주간에도 청소작업이 가능하여, 주간의 태양전지를 중단없이 이용할수 있으며, 레일을 따라서 이동 청소하는 자율 이동하는 청소용 로봇이 분리되는 구조를 가짐으로써, 설치가 간단해지며 고장 시에 보수가 용이해질 수 있다.

또한, 세척액 분사, 와이핑 작업 및 공기압 분사의 복합적인 세척으로 태양전지패널의 세척효율을 극대화할 수 있다.

또한, 외부환경 변화에 맞추어 세척액의 온도를 조절함으로써, 태양전지패널의 작동환경을 최적화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 태양전지 청소용 로봇의 전면을 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명의 태양전지 청소용 로봇의 후면을 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명의 태양전지 청소용 로봇이 태양전지판의 레일을 이동하는 작동상태를 나타낸 개략도.
도 4는 본 발명의 태양전지 청소용 로봇의 이동용롤러가 레일에 장착된 상세상태를 나타낸 개략도.

본 발명의 특징과 장점은 첨부된 도면에 의하여 설명되는 실시 예에 의하여 보다 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

다음에서, 도 1은 본 발명의 태양전지 청소용 로봇의 전면을 나타낸 개략도이며, 도 2는 본 발명의 태양전지 청소용 로봇의 후면을 나타낸 개략도이며, 도 3은 본 발명의 태양전지 청소용 로봇이 태양전지판의 레일을 이동하는 작동상태를 나타낸 개략도이며, 도 4는 본 발명의 태양전지 청소용 로봇의 이동용롤러가 레일에 장착된 상세상태를 나타낸 개략도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 태양전지판 청소용 로봇에 있어서,

상부는 밀폐되고, 하부는 개방되어 내부공간이 형성된 청소용 로봇(100)을 마련하되;

상기 로봇(100) 내부공간의 일측에 장착된 모터(40)와 회전축 연결되어, 외부 측면에서 회전하는 이동용롤러(50)와 회전용롤러(10)가 각각 형성되며;

상기 이동용롤러(50)와 대응되도록 전지판(200)의 양 끝단에 레일(201)을 장착하여, 로봇(100)이 전지판(200)의 레일(201)을 따라서 이동되도록 하며;

상기 회전용롤러(10)와 함께 회전되도록 벨트 연결되도록 이격되어 로봇(100)의 외부측면에 브러쉬롤러(20)가 설치되도록;

상기 로봇(100)의 하단 모서리에 각각 장착되어, 이동시에 전지판(200)의 하단면에 밀착되어 회전되도록 가이드롤러(60)가 설치되도록 하며;

이루어 진 것을 태양전지판 레일을 이동하는 태양전지 청소용 로봇에 관한 것이다.

또한, 상기 로봇(100)의 내부공간에 브러쉬(70)가 장착되며, 상기 브러쉬롤러(20)의 회전축에 장착되어 , 전지판(200)에 밀착 회전되면서, 먼지나 이물질을 긁어내도록 하며;

상기 로봇(100)의 외부상면에 흡입관(91)이 설치되어, 내부공간에서 긁어진 먼지나 이물질을 외부로 진공 흡입되도록 하며;

상기 로봇(100)의 외부상면에 세척관(81)이 설치되어 노즐(82)을 통하여 전지판(200)에 고착된 고착물을 고압액체나 증기로 분사시켜, 탈착시키도록;

이루어 진 것이다.

이를 상세히 설명하면, 본 발명은

상부는 밀폐되고, 하부는 개방되어 내부공간이 형성된 청소용 로봇(100)을 마련하여, 내부공간에 아래과 같은 장치를 상호 연계 구성하여, 태양전지판(200)의 먼지, 이물질, 고착물등을 세척하고 제거하는 것을 특징으로 하는 것이다.

먼저, 상기 로봇(100) 내부공간의 일측에 모터(40)를 부착하는 것이며, 이러한 모터는 중앙부에 1개 또는 양단에 2개, 필요에 선택적으로 장착할 수 있으며, 도면상에는 2개의 모터가 부착된 개략도로서 나타내고 있다.

상기 모터(40)의 회전축 연결되어, 로봇(100)의 외부 양단 측면에서 회전하는 이동용롤러(50)와 회전용롤러(10)가 각각 형성되며, 상기 이동용롤러(50)와 회전용롤러(10)는 동일한 모터(40)의 회전축에 장착되어, 함께 회전하도록 이루어지는 것이다.

상기 이동용롤러(50)의 기능을 설명하면, 상기 롤러(50)의 회전트랙과 전진이동에대응되도록 전지판(200)의 양 끝단에 레일(201)을 장착하여, 로봇(100)이 전지판(200)의 레일(201)을 따라서 이동되도록 이루어지는 것이다.

상기 회전용롤러(10)의 기능을 설명하며, 상기 롤러(20)와 함께 회전되도록 벨트 연결되도록 이격되어 로봇(100)의 외부측면에 브러쉬롤러(20)가 설치되는 것이다.

상기 브러쉬롤러(20)의 회전축에 장착되며, 상기 로봇(100)의 내부공간에 브러쉬(70)가 장착되며, 전지판(200)에 밀착 회전되면서, 먼지나 이물질을 긁어내도록 하는 것이다.

이러한 브러쉬(70)가 전지판(200)에 밀착되며, 회전하면서, 먼지나 이물질들을 제거하도록 하는 것이다.

본 발명은 1개의 모터로서 전지판에 별도로 장착된 레일에 로봇을 전진시킴과 동시에 세척용 장치를 동시에 작동시키며, 세척기능을 작동시키는 것이다.

또한, 상기 로봇(100)의 하단 모서리에 각각 장착되어, 이동시에 전지판(200)의 하단면에 밀착되어 회전되도록 가이드롤러(60)가 설치되도록 하는 것이다.

도면에는 4개의 가이드롤러(60)가 로봇(100) 몸체의 4개의 모서리 하단에 회전하도록 장착되어 있는 것을 나타내고 있다.

이는 로봇(100)이 레일 위를 전진이동하면서, 외부의 바람이나, 예기치 못한 흔들림으로 전지판(200)을 벗어나, 아래로 추락하는 것들을 방지하도록 하며, 로봇(100)의 직선전진이동을 구현하기 위하여, 전지판(200)의 세척면과 반대에 위치한 하단면과 접촉되며, 수동회전하도록 하여, 로봇(100)의 몸체를 전지판(200)에서 이탈되지 않도록 하며, 직선이동을 할 수 있도록 하고자 하는 것이다.

또한, 상기와 같은 브러쉬(70)가 전지판(200)에 밀착되며, 회전하면서, 먼지나 이물질들을 제거 하도록 하며, 전지판(200)에서 제거된 먼지등을 외부로 이송하기 위하여, 상기 로봇(100)의 외부상면에 흡입관(91)이 설치되어, 내부공간에서 긁어진 먼지나 이물질을 외부로 진공 흡입되도록 하는 것이며, 흡입된 먼지등은 흡입펌프(90)에 흡입되면서, 청소되면서 전지판(200)에서 먼지등을 발생시키지 않도록 하는 것이다.

상기 전지판(200)에는 브러쉬(70)의 작동에 의하여 손쉽게 제거되는 먼지등과 같은 이물질들도 있지만, 조류의 배설물이나, 먼지등이 모여진 덩어리등의 고착물이 붙어 있어서, 브러쉬(70)의 작동에도 제거되지 못하는 고착물을 제거해야 할 경우가 발생되며, 이를 위하여 상기 로봇(100)의 외부상면에 세척관(81)이 설치되어 노즐(82)을 통하여 전지판(200)에 고착된 고착물을 고압액체나 증기로 분사시켜, 탈착시키도록 이루어 지는 것이다.

상기 세척관(81)은 세척탱크(80)로부터 뜨거운 물이나, 증기등을 공급받아서, 세척관(81)에 형성된 노즐(82)을 통하여 분사되며, 분사된 액체는 전지판(200)에 일정압력을 가지며 고착물을 탈락시키는 것이다.

10: 회전용 롤러 20: 브러쉬 롤러
30: 벨트 40: 모터
50: 이동용 롤러 60: 가이드롤러
70: 브러쉬 80: 세척탱크
81: 세척관 82: 노즐
90: 흡입펌프 91: 흡입관
100: 청소용 로봇
200: 태양전지판 201: 레일

Claims (2)

1. 태양전지판 청소용 로봇에 있어서,
   상부는 밀폐되고, 하부는 개방되어 내부공간이 형성된 청소용 로봇(100)을 마련하되;
   상기 로봇(100) 내부공간의 일측에 장착된 모터(40)와 회전축 연결되어, 외부 측면에서 회전하는 이동용롤러(50)와 회전용롤러(10)가 각각 형성되며;
   상기 이동용롤러(50)와 대응되도록 전지판(200)의 양 끝단에 레일(201)을 장착하여, 로봇(100)이 전지판(200)의 레일(201)을 따라서 이동되도록 하며;
   상기 회전용롤러(10)와 함께 회전되도록 벨트 연결되도록 이격되어 로봇(100)의 외부측면에 브러쉬롤러(20)가 설치되도록;
   상기 로봇(100)의 하단 모서리에 각각 장착되어, 이동시에 전지판(200)의 하단면에 밀착되어 회전되도록 가이드롤러(60)가 설치되도록 하며;
   이루어 진 것을 특징으로 하는 태양전지판 레일을 이동하는 태양전지 청소용 로봇.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 로봇(100)의 내부공간에 브러쉬(70)가 장착되며, 상기 브러쉬롤러(20)의 회전축에 장착되어 , 전지판(200)에 밀착 회전되면서, 먼지나 이물질을 긁어내도록 하며;
   상기 로봇(100)의 외부상면에 흡입관(91)이 설치되어, 내부공간에서 긁어진 먼지나 이물질을 외부로 진공 흡입되도록 하며;
   상기 로봇(100)의 외부상면에 세척관(81)이 설치되어 노즐(82)을 통하여 전지판(200)에 고착된 고착물을 고압액체나 증기로 분사시켜, 탈착시키도록;
   이루어 진 것을 특징으로 하는 태양전지판 레일을 이동하는 태양전지 청소용 로봇.
   

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