KR20200109066A - 태양광발전 패널 청소로봇 장치 - Google Patents

태양광발전 패널 청소로봇 장치 Download PDF

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Abstract

태양광발전 패널 청소로봇 장치가 개시된다. 본 발명의 태양광발전 패널 청소로봇 장치는, 적어도 하나의 태양광패널의 제1 방향 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 이동하면서 태양광패널 표면을 청소하는 것으로서, 상기 태양광패널의 양측면에 각각 접촉하며 마찰접촉에 의해 상기 제1 방향을 따라 왕복이동 가능한 한 쌍의 제1 방향 이동부; 상기 한 쌍의 제1 방향 이동부를 연결하며 이동블록을 상기 제2 방향을 따라 왕복이동 가능한 제2 방향 이동부; 및 상기 이동블록에 연결되며 상기 제2 방향 이동부를 기준으로 양측에 각각 배치되어 태양광패널 표면의 이물질을 제거 가능한 제1 및 제2 청소 블레이드를 포함하되, 제1 및 제2 청소 블레이드가 제2 방향 이동부에 접근 또는 이격되는 방향으로 힌지 회전 가능하게 마련되는 클리닝부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 제1 및 제2 방향 이동부, 복수의 링크와 제1 및 제2 청소 블레이드를 구비하는 클리닝부를 통해 전체 청소장치의 구조를 간단하게 구현할 수 있으므로, 생산비용 절감이 가능하며 경제성이 우수하여 대형의 태양광발전소에 적용이 용이한 이점이 있다.

Description

태양광발전 패널 청소로봇 장치{Photovoltaic panel cleaning robotic device}
본 발명은 구조가 간단하고 생산비용 절감이 가능하며 경제성이 우수하여 대형의 태양광발전소에 적용이 용이한 태양광발전 패널 청소로봇 장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전모듈은 태양광 발전을 위해 주로 옥외에 설치되는데, 이로 인해 태양광 발전모듈에 먼지 등의 이물질이 쌓이게 되어 시간이 지날수록 태양광 발전모듈의 발전효율이 떨어지게 된다.
이러한 태양광 발전모듈은 가정용이나 일반적인 건물에 설치되는 비교적 소용량의 태양광 발전설비는 발전효율이 떨어지면 설비를 점검하거나 태양광 발전모듈을 청소하여 발전효율을 개선하고 있으나, 대용량의 태양광 발전설비는 인력으로 청소하기에는 많은 인원이 필요하고 이로써 유지보수비용의 증대 및 시간소모가 많은 단점이 있다. 더욱이, 요즘에는 대기 중에 먼지가 많이 함유되어 있어 더욱 빈번한 청소가 요구되므로 상기와 같은 단점이 더 커지는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제를 해결하고자 다양한 태양전지패널 청소용 로봇장치가 개발되어 적용되고 있다. 종래의 다양한 청소 로봇장치는 태양광패널 표면 세척효과에 있어서는 일정 이상의 효과를 제공할 수 있지만, 구조가 크고 복잡하며 생산비용 상승에 따라 단가가 높아져서 비용 증가로 인해 비교적 대형의 태양광 발전소에는 현실적으로 적용하기가 어려운 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1034192호(2011.05.03 등록)
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 구조가 간단하고 생산비용 절감이 가능하며 경제성이 우수하여 대형의 태양광발전소에 적용이 용이한 태양광발전 패널 청소로봇 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 적어도 하나의 태양광패널의 제1 방향 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 이동하면서 태양광패널 표면을 청소하는 것으로서, 상기 태양광패널의 양측면에 각각 접촉하며 마찰접촉에 의해 상기 제1 방향을 따라 왕복이동 가능한 한 쌍의 제1 방향 이동부; 상기 한 쌍의 제1 방향 이동부를 연결하며 이동블록을 상기 제2 방향을 따라 왕복이동 가능하게 하는 제2 방향 이동부; 및 상기 이동블록에 연결되며 상기 제2 방향 이동부를 기준으로 양측에 각각 배치되어 태양광패널 표면의 이물질을 제거 가능한 제1 및 제2 청소 블레이드를 포함하되, 제1 및 제2 청소 블레이드가 제2 방향 이동부에 접근 또는 이격되는 방향으로 힌지 회전 가능하게 마련되는 클리닝부를 포함하는 태양광발전 패널 청소로봇 장치가 제공된다.
상기 클리닝부는, 상기 이동블록과 연동하여 이동 가능하도록 설치되는 구동모터; 및 상기 구동모터와 상기 제1 및 제2 청소 블레이드 사이를 연결하여 모터 구동력을 전달하는 복수의 링크를 포함하며, 상기 제1 및 제2 청소 블레이드는 상기 구동모터의 구동시 서로 비대칭되게 힌지 회전할 수 있다.
상기 복수의 링크는, 상기 구동모터 구동에 의해 회전 가능한 제1 링크; 일단은 상기 제1 링크의 단부에 힌지 회전가능하게 연결되고 타단은 상기 제1 청소 블레이드에 힌지 회전가능하게 연결되는 제2 링크; 상기 제2 링크, 제1 청소 블레이드에 대해 힌지 회전 가능하게 연결되는 제3 링크; 및 일단은 상기 제3 링크에 힌지회전 가능하게 연결되고 타단은 상기 제2 청소 블레이드에 연결되는 제4 링크를 포함할 수 있다.
상기 클리닝부는, 상기 이동블록의 이동시 연동하여 이동 가능한 지지 플레이트; 상기 제1 청소 블레이드에 연결되어 제1 청소 블레이드의 힌지 회전을 지지하도록 상기 지지 플레이트에 고정 설치되는 제1 회전지지축; 및 상기 제4 링크에 연결되어 제2 청소 블레이드의 힌지 회전을 지지하도록 상기 지지 플레이트에 고정 설치되는 제2 회전지지축을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 청소 블레이드에는 고압 세척수를 분사하기 위한 복수의 세척수 분사노즐이 각각 마련될 수 있다.
상기 제1 및 제2 청소 블레이드에는 압축공기를 분사하기 위한 복수의 압축공기 분사노즐이 각각 마련될 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 태양광발전 패널 청소로봇 장치에 의하면, 제1 및 제2 방향 이동부, 복수의 링크와 제1 및 제2 청소 블레이드를 구비하는 클리닝부를 통해 전체 청소장치의 구조를 간단하게 구현할 수 있으므로, 생산비용 절감이 가능하며 경제성이 우수하여 대형의 태양광발전소에 적용이 용이한 이점이 있다.
또한, 제1 및 제2 청소 블레이드 이외에 세척수 분사노즐과 압축공기 분사노즐을 추가적으로 마련하고, 세척 초기에는 압축공기 분사노즐만 동작시켜 상대적으로 입자 사이즈가 크고 태양광패널 표면으로부터 쉽게 이탈 가능한 이물질을 먼저 제거한 후 세척수 분사노즐을 통해 세척수를 분사하고 제1 및 제2 청소 블레이드를 힌지 회전시키면서 태양광패널 표면을 효율적으로 세척할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광발전 패널 청소로봇 장치가 설치된 상태를 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광발전 패널 청소로봇 장치가 작동하는 상태를 나타내는 평면도,
도 3은 도 1에서 일부 구성이 분리된 모습을 나타내는 사시도,
도 4는 도 3의 Ⅳ 영역 확대도,
도 5는 도 4의 평면도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양광발전 패널 청소로봇 장치에서 링크 운동에 따른 제1 및 제2 청소블레이드의 작동 상태를 나타내는 도면,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 태양광발전 패널 청소로봇 장치에 세척수 분사노즐이 설치된 상태를 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광발전 패널 청소로봇 장치는 태양광패널의 길이방향(가로방향), 폭방향(세로방향)을 따라 이동하면서 표면 이물질을 세척하기 위해 마련되는 것으로서, 실질적으로 태양광패널에 접촉하여 세척하는 구성이 기준 포인트를 기준으로 힌지회전 가능한 구조를 채용하고 있으며 이러한 힌지 회전구조를 통해 일측 방향으로 일정 각도 회전후 다시 타측 방향으로 회전하여 초기 상태 복원시 2회의 청소 효과를 제공할 수 있다.
이하, 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 태양광발전 패널 청소로봇 장치는 적어도 하나의 태양광패널(100)의 제1 방향(x 방향) 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향(y 방향)을 따라 이동하면서 태양광패널 표면을 청소하는 것으로서, 제1 방향 이동부(200), 제2 방향 이동부(300) 및 클리닝부(400)를 포함한다.
먼저, 제1 방향 이동부(200)는 태양광패널(100)의 양측면에 각각 접촉하며 마찰접촉에 의해 제1 방향을 따라 왕복이동 가능하도록 마련된다.
본 발명의 실시예에서, 제1 방향 이동부(200)는 태양광패널 양측의 레일을 따라 이동하는 구성이 아니라 자주식 작동을 통해 태양광패널의 제1 방향(x방향)을 따라 이동하는 것으로서, 도 3에 도시한 바와 같이 이동 프레임(210)과 이동 프레임(210)에 마련되어 태양광패널(100)의 양측면에 마찰접촉 가능한 이동롤러(220)를 포함한다.
여기서, 이동롤러(220)는 태양광패널(100)을 기준으로 양측의 이동 프레임(210)에 각각 적어도 하나씩 모두 마련되는 것이 바람직하며, 이동롤러(220)는 별도의 구동모터(미도시)에 의해 회전 가능하다. 또한, 복수의 이동롤러(220)는 상호 간에 별도의 동력전달수단을 통해 연결되어 회전력이 전달 가능하다. 예를 들면, 어느 하나의 이동롤러(220)에 구동모터(미도시)가 직결하고 제1 이동롤러와 제2 이동롤러는 벨트-풀리, 체인-스프라킷휠 등의 동력전달수단을 통해 동시 회전 가능하도록 연결될 수 있다.
다음, 제2 방향 이동부(300)는 한 쌍의 제1 방향 이동부(200)를 연결하며 이동블록(310)을 제2 방향(y방향)을 따라 왕복이동 가능하도록 마련된다.
여기서, 제2 방향 이동부(300)는 볼 스크루, 래크-피니언 유닛, 실린더 유닛 등과 같이 이송 대상체인 이동블록(310)을 제2 방향을 따라 왕복 이동시킬 수 있는 것으로 적용 가능하며, 관련 도면에는 도시의 편의를 위해 볼 스크루가 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음, 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 클리닝부(400)는 이동블록(310)에 일체로 연결되어 제2 방향 이동부(300) 구동에 따른 이동블록(310)의 왕복 이동시 동시에 이동한다.
본 발명의 실시예에서, 클리닝부(400)는 이동블록(310)에 연결되어 이동블록(310)과 동시에 이동 가능하며, 구동모터(410), 제1 및 제2 청소 블레이드(420,430), 복수의 링크(450)를 포함한다.
도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 구동모터(410)는 이동블록(310)의 이동시 이와 연동하여 이동 가능하도록 설치되며, 구체적으로 이동블록 하부에 고정될 수 있고 이동블록과 동시에 이동 가능한 별도의 구조물에 고정 설치될 수도 있다. 구동모터(410)는 구동축의 정역 회전 제어가 용이한 서보모터로 적용되는 것이 바람직하다.
제1 및 제2 청소 블레이드(420,430)는 제2 방향 이동부(300)를 기준으로 양측에 각각 배치되어 태양광패널(100) 표면에 실질적으로 접촉하여 그 표면의 이물질을 제거 가능한 것으로서, 제2 방향 이동부(300)에 접근 또는 이격되는 방향으로 힌지회전 가능하게 마련된다.
제1 및 제2 청소 블레이드(420,430)는 각각 블레이드바(421)와 블레이드바(421)에 마련되는 블레이드편(422)을 포함하며, 블레이드편(422)은 고무, 에폭시, 실리콘 등의 재질로 이루어질 수 있다.
다음, 복수의 링크(450)는 구동모터(410)와 제1 및 제2 청소 블레이드(420,430) 사이를 연결하여 모터 구동력을 제1 및 제2 청소 블레이드(420,430)로 전달한다.
본 발명의 실시예에서, 제1 및 제2 청소 블레이드(420,430)는 구동모터(410)의 구동시 서로 대칭되게 힌지 회전하지 않으며 서로 비대칭되게 힌지 회전하도록 마련된다.
도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 복수의 링크(450)는 구동모터(410) 구동에 의해 회전 가능한 제1 링크(451), 일단은 제1 링크(451)의 단부에 힌지 회전가능하게 연결되고 타단은 제1 청소 블레이드(420)에 힌지 회전가능하게 연결되는 제2 링크(452), 제2 링크(452)와 제1 청소 블레이드(420)에 대해 힌지 회전 가능하게 연결되는 제3 링크(453)와, 일단은 제3 링크(453)에 힌지회전 가능하게 연결되고 타단은 제2 청소 블레이드(430)에 연결되는 제4 링크(454)를 포함한다.
구동모터(410)의 회전력은 감속기(미도시) 등을 거친 후 제1 링크(451)로 전달되며, 제1 링크(451)는 도면에 도시된 바와 같이 360도 회전 가능하다.
제2 링크(452)는 제1 링크(451)의 회전에 연동하여 링크 운동하면서 제1 청소 블레이드(420)가 제2 방향 이동부(300) 측으로 접근하거나 이격되면서 힌지 회전하도록 회전력을 부여하게 된다. 제2 링크(452)의 링크 운동에 따른 제1 청소 블레이드(420)의 회전 가능 구조에 대해서는 아래에서 보충 설명한다.
제3 링크(453)는 그 일단이 제2 링크(452)와 제1 청소 블레이드(420)에 대해 회전 가능하게 연결되고 타단은 제4 링크(454)에 회전 가능하게 연결된다. 구체적으로, 제3 링크(453)의 일단은 제2 링크(452)와 제1 청소 블레이드(420)의 연결 부위와 동일한 위치에 연결되며, 제2 링크(452)의 링크 운동시 제3 링크(453) 또한 연동하여 링크 운동을 실시한다.
제4 링크(454)는 제3 링크(453)와 제2 청소 블레이드(430) 사이를 연결하도록 마련되는데, 일단은 제3 링크(453)에 회전 가능하게 연결되고 타단은 제2 청소 블레이드(430)에 대해 고정되게 연결된다.
제3 링크(453)는 제2 링크(452)의 회전에 연동하여 링크 운동하면서 제2 청소 블레이드(430)가 제2 방향 이동부(300) 측으로 접근하거나 이격되면서 힌지 회전하도록 회전력을 부여하며, 제3 링크(453)의 링크 운동에 따른 제2 청소 블레이드(430)의 회전 가능 구조에 대해서는 후술한다.
전술한 바와 같이, 복수 링크의 링크 운동에 의해 제1 청소 블레이드(420)와 제2 청소 블레이드(430)가 제2 방향 이동부(300) 측으로 접근 또는 이격되게 회전 가능하게 하도록, 도 4 및 도 6에 도시한 바와 같이, 클리닝부(400)는 제1 회전지지축(470)과 제2 회전지지축(480)을 더 포함한다.
제1 회전지지축(470)은 제1 청소 블레이드(420), 구체적으로 제1 청소 블레이드(420)의 블레이드바에 연결되어 제1 청소 블레이드(420)의 힌지 회전을 지지하도록 지지 플레이트(457)에 고정 설치된다. 제2 회전지지축(480)은 제4 링크(454)에 연결되어 제2 청소 블레이드(430)의 힌지 회전을 지지하도록 지지 플레이트(457)에 고정 설치된다.
즉, 제1 회전지지축(470)과 제2 회전지지축(480)은 복수 링크의 링크운동에 의해 제1 청소 블레이드(420)와 제2 청소 블레이드(430)가 각각 힌지 회전 가능하도록 회전 지지하는 기준 포인트로서 작용한다.
제4 링크(454)와 제2 청소 블레이드(430)는 상호간에 고정되게 연결됨으로써 제2 회전지지축(480)이 제4 링크에 연결되더라도 제2 청소 블레이드(430)의 회전을 지지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제1 방향 이동부(200)와 제2 방향 이동부(300) 구동에 의해 제1 및 제2 청소 블레이드(420,430)가 태양광패널(100)의 xy방향을 따라 왕복 이동 가능하며, 복수 링크의 링크 운동을 통해 제1 및 제2 청소 블레이드(420,430)는 상호 비대칭되게 힌지 회전하면서 태양광패널 표면 상의 이물질을 제거할 수 있다.
한편, 본 발명의 표면 이물질 제거 효과를 향상시키도록 태양광패널(100) 표면에 세척수와 압축공기를 공급하는 수단을 더 포함한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서, 제1 및 제2 청소 블레이드(420,430)에는 고압 세척수를 분사하기 위한 복수의 세척수 분사노즐(490)이 각각 마련되며, 세척수 분사노즐(490)은 세척수탱크(미도시)와 배관을 통해 연결되고 배관에는 세척수 유동을 온오프하기 위한 별도의 제어밸브(미도시)가 마련될 수 있다.
또한, 도면에 구체적으로 도시하지는 않았으나, 제1 및 제2 청소 블레이드(420,430)에는 태양광패널 표면으로 압축공기를 분사하기 위한 복수의 압축공기 분사노즐(미도시)이 각각 마련될 수 있고, 이 또한 압축공기탱크(미도시)와 배관을 통해 연결되고 배관에는 온오프 제어밸브가 마련된다.
본 발명의 실시예에서, 제1 및 제2 청소 블레이드(420,430)에는 세척수 분사노즐(490)과 압축공기 분사노즐(미도시)이 모두 마련될 수 있고, 이와 달리 각각 별도로 마련될 수도 있다.
세척수 분사노즐(490)과 압축공기 분사노즐(미도시)이 모두 마련되는 경우, 제1 및 제2 청소 블레이드(420,430)의 설정 회전수까지는 압축공기 분사노즐(미도시)만 동작시켜 상대적으로 입자 사이즈가 크고 태양광패널 표면으로부터 쉽게 이탈 가능한 이물질을 먼저 제거한다. 이후 세척수 분사노즐(490)을 통해 세척수를 분사하고 제1 및 제2 청소 블레이드(420,430)를 힌지 회전시키면서 태양광패널 표면을 효율적으로 세척할 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
100: 태양광패널 200: 제1 방향 이동부
300: 제2 방향 이동부 400: 클리닝부
420: 제1 청소 블레이드 430: 제2 청소 블레이드
451: 제1 링크 452: 제2 링크
453: 제3 링크 454: 제4 링크
457: 지지 플레이트 470: 제1 회전지지축
480: 제2 회전지지축 490: 세척수 분사노즐

Claims (6)

  1. 적어도 하나의 태양광패널의 제1 방향 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 이동하면서 태양광패널(100) 표면을 청소하는 것으로서,
    상기 태양광패널(100)의 양측면에 각각 접촉하며 마찰접촉에 의해 상기 제1 방향을 따라 왕복이동 가능한 한 쌍의 제1 방향 이동부(200);
    상기 한 쌍의 제1 방향 이동부(200)를 연결하며 이동블록(310)을 상기 제2 방향을 따라 왕복이동 가능하게 하는 제2 방향 이동부(300); 및
    상기 이동블록(310)에 연결되며 상기 제2 방향 이동부(300)를 기준으로 양측에 각각 배치되어 태양광패널(100) 표면의 이물질을 제거 가능한 제1 및 제2 청소 블레이드(420,430)를 포함하되, 제1 및 제2 청소 블레이드가 제2 방향 이동부에 접근 또는 이격되는 방향으로 힌지 회전 가능하게 마련되는 클리닝부(400)를 포함하는 태양광발전 패널 청소로봇 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 클리닝부(400)는,
    상기 이동블록(310)과 연동하여 이동 가능하도록 설치되는 구동모터(410); 및
    상기 구동모터(410)와 상기 제1 및 제2 청소 블레이드(420,430) 사이를 연결하여 모터 구동력을 전달하는 복수의 링크(450)를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 청소 블레이드(420,430)는 상기 구동모터(410)의 구동시 서로 비대칭되게 힌지 회전하는 것을 특징으로 하는 태양광발전 패널 청소로봇 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 링크(450)는,
    상기 구동모터(410) 구동에 의해 회전 가능한 제1 링크(451);
    일단은 상기 제1 링크(451)의 단부에 힌지 회전가능하게 연결되고 타단은 상기 제1 청소 블레이드(420)에 힌지 회전가능하게 연결되는 제2 링크(452);
    상기 제2 링크(452), 제1 청소 블레이드(420)에 대해 힌지 회전 가능하게 연결되는 제3 링크(453); 및
    일단은 상기 제3 링크(453)에 힌지회전 가능하게 연결되고 타단은 상기 제2 청소 블레이드(430)에 연결되는 제4 링크(454)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광발전 패널 청소로봇 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 클리닝부(400)는,
    상기 이동블록(310)의 이동시 연동하여 이동 가능한 지지 플레이트(457);
    상기 제1 청소 블레이드(420)에 연결되어 제1 청소 블레이드(420)의 힌지 회전을 지지하도록 상기 지지 플레이트(457)에 고정 설치되는 제1 회전지지축(470); 및
    상기 제4 링크(454)에 연결되어 제2 청소 블레이드(430)의 힌지 회전을 지지하도록 상기 지지 플레이트(457)에 고정 설치되는 제2 회전지지축(480)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광발전 패널 청소로봇 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 청소 블레이드(420,430)에는 고압 세척수를 분사하기 위한 복수의 세척수 분사노즐(490)이 각각 마련되는 것을 특징으로 하는 태양광발전 패널 청소로봇 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 청소 블레이드에는 압축공기를 분사하기 위한 복수의 압축공기 분사노즐이 각각 마련되는 것을 특징으로 하는 태양광발전 패널 청소로봇 장치.

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