KR20210050126A - 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치 - Google Patents

이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제1 유닛의 제1, 2 이동체에 의하여 왕복하고, 제2 유닛은 제1, 2 이동체의 이동 및 제3 유닛의 제1 브러시 회전에 구동력을 전달하며, 제3 유닛은 회전하는 제1 브러시와 함께 제1, 2 이동체와 연동 왕복하는 제2 브러시에 의하여 대상면의 이물질을 제거하고, 제4 유닛은 제2 유닛의 가동을 제어하는 구조로부터, 대상면에 적층되는 이물질의 종류나 양 등에 따라 구동전달계의 출력량을 조절함으로써 불필요한 동력 소모를 최소화하고 에너지의 효율적인 관리를 도모할 수 있도록 한 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치에 관한 것이다.

Description

이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치{PREVETING APPARATUS FOR ACCUMULATION OF ALIEN SUBSTANCE WITH OUTPUT CONTROLLING FUNCTION IN RELATION TO SENSING OF ALIEN SUBSTANCE}
본 발명은 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대상면에 적층되는 이물질의 종류나 양 등에 따라 구동전달계의 출력량을 조절함으로써 불필요한 동력 소모를 최소화하고 에너지의 효율적인 관리를 도모할 수 있도록 한 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치에 관한 것이다.
동절기에 눈 내리는 양이 막대한 지역인 호설지대에서는, 내린 눈의 하중이 지붕의 면적에 비례하여 증대되기 때문에, 이러한 지역의 건축물 지붕에 눈과 같은 이물질이 쌓일 경우 지붕은 그 하중을 견디지 못하고 무너져 내리거나 지붕 위에 쌓인 눈이 낙하함에 따라 인명 피해가 발생하는 경우가 많았다.
한편, 빗물의 이용은 물 부족 문제의 해결, 강우 시 유출량 저감에 의한 침수피해 방지, 도시 물 순환의 건전성 확보 등 다양한 목적과 측면에서 그 중요성이 강조되고 있다.
강우패턴도 시간당 수 mm의 낮은 강우강도로부터 시간당 수십 mm의 폭우까지 넓은 분포를 보이며, 통상 5mm 이상의 강우가 있을 경우 포집하여 이용 가능한 유효강우로 본다.
강우의 시점이 불규칙한 측면을 고려할 때 빗물 포집시설은 가급적 관리자의 상시 감시나 펌프, 센서 등 복잡한 장치가 없고 비가 오면 별도의 조작 없이 자연적으로 처리되고 포집되도록 하는 것이 응용성 측면에서 중요하다.
한편, 태양광은 화석원료 등의 기존 에너지원과는 달리 지구 온난화를 유발하는 온실가스 배출, 소음, 환경파괴 등의 위험성이 없는 청정 에너지원이며 고갈의 염려도 없으며, 여타 풍력이나 해수력과 달리 태양광 발전설비는 설치가 자유롭고 유지비용이 저렴하다는 장점을 갖는다.
하지만, 가장 널리 사용되고 있는 실리콘 태양전지의 경우 태양광 모듈의 온도가 올라갈 경우 1℃ 당 0.5%의 출력 감소가 발생한다.
이러한 온도 상승은 태양광 발전의 발전 효율을 저하시키는 주요 원인이 되고 있다.
또한, 이러한 태양광 모듈은 황사, 악천후시 쌓인 눈이나 흘러내리는 빗물 또는 토사 등으로 인하여 오물이 태양 전지판에 쉽게 쌓일 수 있다는 단점을 갖는다.
태양광 모듈에 오물이 쌓일 경우 태양광 모듈은 광흡수율이 현저히 떨어지므로 따라서 발전효율 또한 저하될 수 있다.
상기와 같은 관점에서 발명된 것으로, 등록특허 제10-1340039호의 "태양광 모듈 세척 장치를 구비하는 태양광 발전 시스템"(이하 '선행기술')과 같은 것을 들 수 있다.
선행기술은 태양광 모듈을 세척하기 위한 스프링클러와, 적설 제거용 압축 공기를 분사하기 위한 에어 콤프레셔와, 스프링클러에 물을 공급하는 펌프와, 태양광 모듈 오염도를 측정하는 오염도 측정 센서와, 적설 여부 감지를 위한 적설 센서와, 용수 회수 장치와, 제어부 및 모니터링 시스템을 포함하는 구조이다.
그러나, 선행기술은 지속적인 감시 및 관리 감독이 필요한 개소가 너무 많으며, 복잡한 구조로 되어 있으며, 다양한 종류의 이물질, 예컨대 적설 또는 강우 등에 의한 태양광 모듈 표면의 오염에 대응하여 적절한 구동 출력을 조절하기 힘들다는 한계점이 있었다.
등록특허 제10-1340039호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 대상면에 적층되는 이물질의 종류나 양 등에 따라 구동전달계의 출력량을 조절함으로써 불필요한 동력 소모를 최소화하고 에너지의 효율적인 관리를 도모할 수 있도록 하는 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 대상면에 제1 방향을 따라 배치되는 제1 레일과, 상기 대상면에 제1 방향을 따라 배치되어 상기 제1 레일과 평행한 제2 레일과, 상기 제1 레일에 장착되어 상기 제1 레일을 따라 상기 제1 방향으로 왕복 가능한 제1 이동체와, 상기 제2 레일에 장착되어 상기 제2 레일을 따라 상기 제1 방향으로 왕복 가능한 제2 이동체를 포함하는 제1 유닛; 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 배치되어 상기 제1 이동체와 상기 제2 이동체에 각각 회전 가능하게 지지되는 양단부를 가지는 제1 축과, 상기 제2 방향으로 배치되어 상기 제1 이동체와 상기 제2 이동체에 각각 회전 가능하게 지지되는 양단부를 가지며 상기 제1 축과 평행한 제2 축과, 상기 제1 축과 연결되어 상기 제1 축의 회전을 위한 구동력을 상기 제1 축에 전달하는 제1 모터와, 상기 제2 축과 연결되어 상기 제1 이동체 및 상기 제2 이동체의 이동을 위한 구동력을 상기 제2 축에 전달하는 제2 모터를 포함하는 제2 유닛; 상기 제1 축에 장착되어 방사상으로 배치되는 복수의 모 다발을 구비한 제1 브러시와, 상기 제1 축을 기준으로 상기 제1 축의 양측에 배치되어 상기 제1 이동체 및 상기 제2 이동체에 각각 장착되는 양단부를 가지는 브러시 지지 프레임에 각각 장착되는 제2 브러시를 포함하는 제3 유닛; 및 상기 대상면의 일측에 구비되거나 상기 제1 이동체 또는 상기 제2 이동체의 일측에 구비되어 상기 대상면에 이물질이 적층되는 것을 실시간으로 감지하는 감지센서와, 상기 감지센서와 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터와 전기적으로 연결되며 상기 제1 모터와 상기 제2 모터의 가동을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 제4 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 컨트롤러는, 상기 감지센서에 의하여 감지된 상기 이물질의 종류에 따라 상기 제1 모터의 rpm을 조절하거나, 상기 이물질이 상기 대상면에 적층된 양에 따라 상기 제1 모터의 출력량을 조절하거나, 상기 대상면에 상기 이물질이 적층되는 속도에 따른 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터의 가동 패턴을 저장 또는 분석하여 상기 대상면이 형성된 지역에 맞는 제어 로직을 생성하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제2 유닛은, 상기 제2 축의 일단부에 장착되는 제1 원추기어와, 상기 제2 축과 직교하며 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 직교하는 제3 방향으로 배치되고, 상기 제1 이동체에 회전 가능하게 지지되는 제1 수직 전달축과, 상기 제1 수직 전달축의 상단부에 장착되어 상기 제1 원추기어와 맞물리는 제2 원추기어와, 상기 제1 이동체의 하면으로부터 관통되어 노출된 상기 제1 수직 전달축의 하단부에 장착되는 제1 피니언과, 상기 제1 레일의 측면을 따라 장착되어 상기 제1 피니언이 맞물리는 제1 랙기어를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제2 유닛은, 상기 제2 축의 타단부에 장착되는 제3 원추기어와, 상기 제2 축과 직교하며 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 직교하는 제3 방향으로 배치되고, 상기 제2 이동체에 회전 가능하게 지지되는 제2 수직 전달축과, 상기 제2 수직 전달축의 상단부에 장착되어 상기 제3 원추기어와 맞물리는 제4 원추기어와, 상기 제2 이동체의 하면으로부터 관통되어 노출된 상기 제2 수직 전달축의 하단부에 장착되는 제2 피니언과, 상기 제2 레일의 측면을 따라 장착되어 상기 제2 피니언이 맞물리는 제2 랙기어를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제1 브러시와 상기 제2 브러시의 모 다발을 구성하는 모(毛)에는 세라믹 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 이동체 또는 상기 제2 이동체의 상면 일단부로부터 연장되어 상기 제1 방향으로 연장 형성되는 터미널 바와, 상기 터미널 바의 선단부 양측에 각각 함몰 형성되는 단자 고정홈과, 상기 단자 고정홈에 각각 결합되어 상기 컨트롤러와 전기적으로 연결되며, 탄성 변형 가능한 원호 형상의 선단부를 가지는 제1 접속 단자편과, 상기 제1 레일 또는 상기 제2 레일의 단부에 장착되며 외부 전원과 연결되며, 내부에 충방전 회로가 구비된 도킹스테이션 박스와, 상기 도킹스테이션 박스의 일측면에 관통 형성되어 상기 제1 접속 단자편의 출입을 허용하는 단자 슬롯과, 상기 도킹스테이션 박스에 내장되어 상기 충방전 회로와 전기적으로 연결되고, 상기 제1 접속 단자편이 상기 단자 슬롯을 통해 삽입되면 접촉하여 상기 충방전 회로와 상기 컨트롤러를 상호 전기적으로 연결시키는 제2 접속 단자편을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제1 레일 및 상기 제2 레일 각각의 하면과 마주보는 상면을 가지며, 상기 제2 방향을 따라 평행하게 이격 배치되는 복수의 받침지지 바와, 상기 복수의 받침지지 바의 양단부 상면에 각각 장착되어 상기 제1 레일 및 상기 제2 레일의 하면과 접촉하고, 상기 제1 레일 및 상기 제2 레일을 받침 지지하는 스페이서 브라켓과, 상기 스페이서 브라켓의 하단부로부터 상기 제1 레일 및 상기 제2 레일을 향하여 서로 마주보게 연장되어 상기 복수의 받침지지 바의 양단부 상면에 고정되는 바닥 설편과, 상기 바닥 설편의 일측 가장자리로부터 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 동시에 직교하는 제3 방향으로 돌출되는 가장자리 규제편과, 상기 가장자리 규제편 각각의 상단부로부터 상기 제1 레일 및 상기 제2 레일을 향하여 서로 마주보게 절곡 연장되어 상기 복수의 받침지지 바 각각의 상면과 평행한 상부 걸림편을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.
우선, 본 발명은 감지센서가 실시간으로 강설 및 강우를 감지하여 대상면을 포함한 패널 표면에 적층되는 이물질의 종류에 맞게 회전하는 제1 브러시에 구동력을 전달하는 제1 모터의 속도를 자동으로 변경함으로써, 최소한의 전력으로도 대상면에 쌓인 각종 오염물질을 확실하게 제거할 수 있게 될 것이다.
특히, 본 발명은 감지센서와 컨트롤러의 연계에 따른 액티브(Active 방식) 센서 시스템을 채용함으로써, 강설량 및 강우량에 따른 제1 모터의 구동 민감도를 미세하게 조절하는 것이 가능하게 될 것이다.
이러한 감지센서와 컨트롤러의 연계는 내리는 눈과 비의 양에 따른 제1 모터의 출력을 제어함으로써, 소모되는 전력을 최소화하고 컨트롤러에 구비된 PCB의 사용전력량에 따른 부하를 감소시키는 효과 또한 도모할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명에 따르면 강설량이 많은 호설지대나 강우량이 많은 열대지방 등 다양한 기후 환경을 가진 각 지역별로 관리들이 눈과 비가 내리는 속도에 따라 본 발명에 따른 장치의 작동 패턴을 저장하고 분석할 수 있음은 물론, 최적화된 이물질 제거를 위한 제어 로직을 생성할 수도 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치의 주요부인 제4 유닛의 작동 과정을 모식적으로 도시한 블록 개념도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치의 전체적인 외관을 도시한 것으로, 도 2(a)는 사시 개념도이며, 도 2(b)는 평면 개념도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치의 구동전달 계통의 파악을 위하여 도시한 것으로, 부분 평면 개념도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치의 구동전달 계통의 파악을 위하여 도시한 것으로, 아래에서 비스듬히 올려다 본 시점에서 바라본 부분 사시 개념도
도 5는 도 3의 V-V' 선을 따라 절개한 부분에서 바라본 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치의 주요부인 제3 유닛의 전체적인 결합 관계를 도시한 사시 개념도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치의 각 부 결합 구조 파악을 위하여 대상면을 포함한 패널 및 사이드 커버 박스와 코어 커버 박스를 제거한 상태를 도시한 사시 개념도
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
우선, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치의 주요부인 제4 유닛(400)의 작동 과정을 모식적으로 도시한 블록 개념도이다.
그리고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치의 전체적인 외관을 도시한 것으로, 도 2(a)는 사시 개념도이며, 도 2(b)는 평면 개념도이다.
그리고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치의 구동전달 계통의 파악을 위하여 도시한 것으로, 부분 평면 개념도이다.
그리고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치의 구동전달 계통의 파악을 위하여 도시한 것으로, 아래에서 비스듬히 올려다 본 시점에서 바라본 부분 사시 개념도이다.
또한, 도 5는 도 3의 V-V' 선을 따라 절개한 부분에서 바라본 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치의 주요부인 제3 유닛(300)의 전체적인 결합 관계를 도시한 사시 개념도이다.
아울러, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치의 각 부 결합 구조 파악을 위하여 대상면(500)을 포함한 패널(510) 및 사이드 커버 박스(610)와 코어 커버 박스(620)를 제거한 상태를 도시한 사시 개념도이다.
참고로, 도면상에서 화살표 I, I' 방향은 후술할 제1 방향을, 화살표 II, II' 방향은 후술할 제2 방향을, 화살표 III, III' 방향은 후술할 제3 방향을 각각 가리킨다.
본 발명은 도시된 바와 같이 제1 유닛(100)의 제1, 2 이동체(130, 140)에 의하여 왕복하고, 제2 유닛(200)은 제1, 2 이동체(130, 140)의 이동 및 제3 유닛(300)의 제1 브러시(310)의 회전에 구동력을 전달하며, 제3 유닛(300)은 회전하는 제1 브러시(310)와 함께 제1, 2 이동체(130, 140)와 연동 왕복하는 제2 브러시(320)에 의하여 대상면(500)의 이물질을 제거하고, 제4 유닛(400)은 제2 유닛(200)의 가동을 제어하는 구조임을 파악할 수 있다.
우선, 제1 유닛(100)은 대상면(500)에 제1 방향을 따라 배치되는 제1 레일(110)과, 대상면(500)에 제1 방향을 따라 배치되어 제1 레일(110)과 평행한 제2 레일(120)과, 제1 레일(110)에 장착되어 제1 레일(110)을 따라 제1 방향으로 왕복 가능한 제1 이동체(130)와, 제2 레일(120)에 장착되어 제2 레일(120)을 따라 제1 방향으로 왕복 가능한 제2 이동체(140)를 포함하는 것이다.
그리고, 제2 유닛(200)은 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 배치되어 제1 이동체(130)와 제2 이동체(140)에 각각 회전 가능하게 지지되는 양단부를 가지는 제1 축(210)과, 제2 방향으로 배치되어 제1 이동체(130)와 제2 이동체(140)에 각각 회전 가능하게 지지되는 양단부를 가지며 제1 축(210)과 평행한 제2 축(220)을 포함할 수 있다.
또한, 제2 유닛(200)은 제1 축(210)과 연결되어 제1 축(210)의 회전을 위한 구동력을 제1 축(210)에 전달하는 제1 모터(230)와, 제2 축(220)과 연결되어 제1 이동체(130) 및 제2 이동체(140)의 이동을 위한 구동력을 제2 축(220)에 전달하는 제2 모터(240)를 포함할 수 있다.
한편, 제3 유닛(300)은 제1 축(210)에 장착되어 방사상으로 배치되는 복수의 모 다발을 구비한 제1 브러시(310)와, 제1 축(210)을 기준으로 제1 축(210)의 양측에 배치되어 제1 이동체(130) 및 제2 이동체(140)에 각각 장착되는 양단부를 가지는 브러시 지지 프레임(330, 330)에 각각 장착되는 제2 브러시(320)를 포함할 수 있다.
또한, 제4 유닛(400)은 대상면(500)의 일측에 구비되거나 제1 이동체(130) 또는 제2 이동체(140)의 일측에 구비되어 대상면(500)에 이물질이 적층되는 것을 실시간으로 감지하는 감지센서(410)와, 감지센서(410)와 제1 모터(230) 및 제2 모터(240)와 전기적으로 연결되며 제1 모터(230)와 제2 모터(240)의 가동을 제어하는 컨트롤러(420)를 포함하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.
우선, 대상면(500)은, 건축물의 지붕, 태양광 모듈의 집광 패널, 건축 구조물의 유리 표면, 건축물의 경사진 지붕, 경사지의 인도 또는 경사지의 도로 중 어느 하나일 수 있으며, 제3 유닛(300)의 제1, 2 브러시(310, 320)를 이용하여 표면에 쌓인 다양한 이물질을 쓸어내어 제거할 수 있는 대상면(500)이라면 어떠한 종류의 것에도 적용할 수 있다.
한편, 컨트롤러(420)는 도 1을 참조하여 살펴보면, 감지센서(410)에 의하여 감지된 이물질의 종류에 따라 제1 모터(230)의 rpm을 조절하거나, 이물질이 대상면(500)에 적층된 양에 따라 제1 모터(230)의 출력량을 조절하는 제어를 할 수 있을 것이다.
참고로, 도 1의 그래프에서 기재된 제1 내지 제3 측정값은 감지센서(410)가 감지하고 측정한 대상면(500)에 적층되는 이물질의 종류에 따른 후술할 전위차 측정값이라 할 수 있다.
아울러, 도 1의 그래프에서 X축은 이물질이 적층되는 동안 감지센서(410)가 측정을 지속한 시간(측정시간)을 나타내며, Y축은 감지센서(410)에 의하여 감지되는 이물질에 포함된 수분량 및 해당 센서에 닿은 이물질에 포함된 수분의 양에 따른 전압 변화인 전위차를 측정한 값(전위차 측정값)을 나타낸다.
따라서, 컨트롤러(420)는 대상면(500)에 이물질이 적층되는 속도에 따른 제1 모터(230) 및 제2 모터(240)의 가동 패턴을 저장 또는 분석하여 대상면(500)이 형성된 지역에 맞는 제어 로직을 생성할 수 있을 것이다.
따라서, 강설량 또는 강우량을 포함하여 대상면(500)에 적층되는 이물질의 종류, 예컨대 눈이나 빗물 또는 토사 등에 따라 후술할 제2 모터(240)의 rpm이나 출력을 조절한다든가, 후술할 제2 모터(240)와 함께 제1 모터(230)의 가동 순서를 조절한다든가 하는 식의 가동 패턴과 제어 로직을 상황과 기후 환경에 맞게 수립하고 생성할 수 있을 것이다.
즉, 컨트롤러(420)는 도 1의 그래프와 같이 전위차 측정값이 크거나 작음에 따라 후술할 제1 모터(230)의 출력을 키우거나 줄이는 신호를 제1 모터(230)에 전달함으로써 일정한 rpm과 출력으로 가동되는 것에 비하여 동력 및 에너지의 불필요한 소모를 최소화할 수 있게 되는 것이다.
더욱 구체적으로 예를 들어보면, 대상면(500)에 눈이나 비가 많이 내리게 된다면, 감지센서(410)에 의하여 감지되는 전위차 값은 커지게 되므로, 컨트롤러(420)는 제2 모터(240)의 출력을 100%에 가깝게 올릴 수 있을 것이다.
반대로, 눈이나 비가 내린 양이 적다면, 이에 따라 감지센서(410)에 의하여 감지되는 전위차 값은 작아지게 되므로, 컨트롤러(420)는 제2 모터(240)의 출력을 줄이는 방식으로 제어할 수 있을 것이다.
한편, 본 발명에서는 도 2와 같이 구동전달계, 즉 제1, 2 축(210, 220)과 제1, 2 모터(230, 240)가 대기 중에 노출되어 수분이나 이물질이 유입됨으로 인한 오작동 및 고장이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있도록, 사이드 커버 박스(610)와 코어 커버 박스(620)를 더 구비할 수도 있을 것이다.
사이드 커버 박스(610)는 제1 이동체(130) 및 제2 이동체(140)와 결합되어 제1 모터(230) 및 제2 모터(240)와 제1 축(210) 및 제2 축(220)의 양단부를 수용하는 것이다.
코어 커버 박스(620)는 사이드 커버 박스(610)에 양단부가 결합되며 제1 축(210)과 제2 축(220)과 제1 브러시(310)와 제2 브러시(320)를 수용하는 것이다.
여기서, 감지센서(410)는 눈이나 비 또는 토사 등의 이물질의 접촉을 가장 먼저 감지할 수 있도록 사이드 커버 박스(610)의 상면에 장착되는 것이 바람직하다.
이때, 컨트롤러(420)는 사이드 커버 박스(610)에 수용됨으로써, 외부로부터 가해지는 물리 화학적인 충격으로부터 보호받고, 수분과 이물질의 유입에 따른 오작동 및 고장 발생을 방지할 수 있게 될 것이다.
한편, 제2 유닛(200)은 도 3 및 도 4를 참조하여 살펴보면, 다음과 같은 구조의 구동전달계에 의하여 제1 이동체(130)의 이동에 필요한 구동력을 제1 이동체(130)측으로 전달할 수 있을 것이다.
우선, 제1 원추기어(251)가 제2 축(220)의 일단부에 장착되고, 제2 축(220)과 직교하는 제1 수직 전달축(252)이 제1 방향 및 제2 방향과 직교하는 제3 방향으로 배치되고 제1 이동체(130)에 회전 가능하게 지지된다.
그리고, 제1 수직 전달축(252)의 상단부에는 제2 원추기어(253)가 장착되어 제1 원추기어(251)와 맞물리게 되며, 제1 피니언(254)이 제1 이동체(130)의 하면으로부터 관통되어 노출된 제1 수직 전달축(252)의 하단부에 장착된다.
이러한 제1 피니언(254)은 제1 레일(110)의 측면을 따라 장착되는 제1 랙기어(255)와 맞물리게 됨으로써, 제1 피니언(254)과 제1 랙기어(255)는 제2 모터(240)로부터 제2 축(220)을 통하여 구동력이 전달되는 최종 목적 지점으로서 기능하게 된다.
여기서, 제1 이동체(130)의 하면 양측 가장자리를 따라 복수의 제1 이동휠(131)이 회전 가능하게 장착되며, 제1 레일(110)의 양측면을 따라 함몰 형성된 제1 안내홈(111)에 구름 접촉 가능하게 맞물리고, 제1 안내홈(111)과 제1 이동휠(131)의 맞물림에 따라 제1 이동체(130)는 제2 모터(240)로부터 구동력을 전달받아 제1 레일(110)상을 왕복할 수 있게 되는 것이다.
한편, 제2 유닛(200)은 도 3 및 도 4를 참조하여 살펴보면, 다음과 같은 구조의 구동전달계에 의하여 제2 이동체(140)의 이동에 필요한 구동력을 제2 이동체(140)측으로 전달할 수 있을 것이다.
우선, 제3 원추기어(261)가 제2 축(220)의 타단부에 장착되고, 제2 축(220)과 직교하는 제2 수직 전달축(이하 미도시, 제1 수직 전달축(252)의 구조 참고)이 제1 방향 및 제2 방향과 직교하는 제3 방향으로 배치되고 제2 이동체(140)에 회전 가능하게 지지된다.
그리고, 제2 수직 전달축의 상단부에는 제4 원추기어(263)가 장착되어 제3 원추기어(261)와 맞물리게 되며, 제2 피니언(264)이 제2 이동체(140)의 하면으로부터 관통되어 노출된 제2 수직 전달축의 하단부에 장착된다.
이러한 제2 피니언(264)은 제2 레일(120)의 측면을 따라 장착되는 제2 랙기어(265)와 맞물리게 됨으로써, 제2 피니언(264)과 제2 랙기어(265)는 제2 모터(240)로부터 제2 축(220)을 통하여 구동력이 전달되는 최종 목적 지점으로서 기능하게 된다.
여기서, 제2 이동체(140)의 하면 양측 가장자리를 따라 복수의 제2 이동휠(141)이 회전 가능하게 장착되며, 제2 레일(120)의 양측면을 따라 함몰 형성된 제2 안내홈(121)에 구름 접촉 가능하게 맞물리고, 제2 안내홈(121)과 제2 이동휠(141)의 맞물림에 따라 제2 이동체(140)는 제2 모터(240)로부터 구동력을 전달받아 제2 레일(120)상을 왕복할 수 있게 되는 것이다.
한편, 제1 브러시(310)와 제2 브러시(320)의 모 다발을 구성하는 모(毛)에는 도 5를 참조하여 설명하면, 세라믹 코팅층이 형성되는 것이 바람직하다.
세라믹 코팅층은 금속 산화물계 바인더(binder) 무기질 필러(filler)를 균일하게 분산시켜 액화한 후 모의 표면에 도포 또는 침지시키고, 저온 또는 고온 가열 처리함으로써, 제1 브러시(310)와 제2 브러시(320)의 모 다발을 구성하는 모(毛)의 내열성과 내마모성 및 내식성을 높이기 위하여 형성되는 것이다.
한편, 본 발명은 도 4를 참조하면 본 발명은 제1 레일(110) 또는 제2 레일(120)의 양단부 외측과, 제1 이동체(130) 또는 제2 이동체(220)의 일측에 장착되며, 제1 방향에 따른 제1 이동체(130) 및 제2 이동체(140)의 왕복 스트로크의 시점과 종점을 규정함과 동시에, 제2 모터(220)의 정방향 회전 또는 역방향 회전 여부를 결정하기 위하여 스트로크 관리수단을 더 구비할 수도 있을 것이다.
이러한 스트로크 관리수단은, 크게 리미트 스위치(180)와 스위치 접촉 브라켓(190)을 포함할 수 있다.
리미트 스위치(180)는 스위치 접촉 브라켓(190)의 단부와 접촉하여 제1 이동체(130) 및 제2 이동체(140)의 이동 방향과 제2 모터(220)의 회전 방향을 절환하기 위한 접촉편(181)을 구비할 수 있다.
스트로크 관리수단의 보다 상세하고 구체적인 작동 메커니즘에 관하여는 본 출원인이 기출원하여 등록받은 등록특허 제10-2023989호의 "자동화 이물질 적층 방지 장치"와 대동소이하므로, 본 발명에서는 등록특허 제10-2023989호의 내용을 참조하기로 하며, 편의상 상세한 설명을 생략한다.
한편, 본 발명은 효율적인 전원 관리와 외부 전원이 상시 연결되지 않더라도 충방전에 따른 자체적인 구동이 가능하도록 도 6과 같은 도킹스테이션을 마련할 수 있을 것이다.
이러한 도킹스테이션은 크게 터미널 바(710)와 단자 고정홈(711)과 제1 접속 단자편(720)과 도킹스테이션 박스(730)와 단자 슬롯(731) 및 제2 접속 단자편(이하 미도시)을 포함할 수 있다.
우선, 터미널 바(710)는 제1 이동체(130) 또는 제2 이동체(140)의 상면 일단부로부터 연장되어 제1 방향으로 연장 형성되는 것이며, 단자 고정홈(711)은 이러한 터미널 바(710)의 선단부 양측에 각각 함몰 형성되는 것이다.
제1 접속 단자편(720)은 단자 고정홈(711)에 각각 결합되어 컨트롤러(420)와 전기적으로 연결되며, 탄성 변형 가능한 원호 형상의 선단부를 가지는 것이다.
도킹스테이션 박스(730)는 제1 레일(110) 또는 제2 레일(120)의 단부에 장착되며 외부 전원과 연결되며, 내부에 충방전 회로(이하 미도시)가 구비된 것이며, 단자 슬롯(731)은 이러한 도킹스테이션 박스(730)의 일측면에 관통 형성되어 제1 접속 단자편(720)의 출입을 허용하는 것이다.
제2 접속 단자편은 도킹스테이션 박스(730)에 내장되어 충방전 회로와 전기적으로 연결되고, 제1 접속 단자편(720)이 단자 슬롯(731)을 통해 삽입되면 접촉하여 충방전 회로와 컨트롤러(420)를 상호 전기적으로 연결시키는 역할을 수행하기 위하여 마련된 것이다.
여기서, 원호 형상인 제1 접속 단자편(720) 선단부 한 쌍의 폭은, 제1 접속 단자편(720)이 단자 슬롯(731)에 출입하기 전의 상태일 때, 단자 슬롯(731)의 폭보다 크거나 같은 것이, 더욱 정확하고 확실한 전기적 접촉에 따른 전기적 연결을 위하여 바람직하다.
한편, 본 발명은 대상면(500)을 포함하는 패널(510)을 용이하게 설치하고, 설치후 정확한 위치에 안착 고정된 상태를 유지할 수 있도록, 도 6과 같은 고정 구조를 더 구비할 수도 있을 것이다.
전술한 고정 구조는 받침지지 바(150)와 스페이서 브라켓(160)과 바닥 설편(161)과 가장자리 규제편(170)과 상부 걸림편(171)을 포함할 수 있다.
우선, 받침지지 바(150)는 제1 레일(110) 및 제2 레일(120) 각각의 하면과 마주보는 상면을 가지며, 제2 방향을 따라 평행하게 복수로 이격 배치되어 제1, 2 레일(110, 120)을 포함하여 제2 내지 제4 유닛(200, 300, 400) 및 패널(510)의 하중을 균일하게 분산 지지하기 위하여 마련된 것이다.
그리고, 스페이서 브라켓(160)은 복수의 받침지지 바(150)의 양단부 상면에 각각 장착되어 제1 레일(110) 및 제2 레일(120)의 하면과 접촉하고, 제1 레일(110) 및 제2 레일(120)을 받침 지지하는 역할을 수행하기 위하여 마련된 것이다.
그리고, 바닥 설편(161)은 스페이서 브라켓(160)의 하단부로부터 제1 레일(110) 및 제2 레일(120)을 향하여 서로 마주보게 연장되어 복수의 받침지지 바(150)의 양단부 상면에 고정되는 것이다.
또한, 가장자리 규제편(170)은 바닥 설편(161)의 일측 가장자리로부터 제1 방향 및 제2 방향과 동시에 직교하는 제3 방향으로 돌출되는 것이다.
아울러, 상부 걸림편(171)은 가장자리 규제편(170) 각각의 상단부로부터 제1 레일(110) 및 제2 레일(120)을 향하여 서로 마주보게 절곡 연장되어 복수의 받침지지 바(150) 각각의 상면과 평행하게 배치되는 것이다.
따라서, 대상면(500)을 형성하는 패널(510)의 하면은 복수의 받침지지 바(150) 각각의 상면과 접촉함과 동시에, 가장자리 규제편(170)에 의하여 제1 레일(110) 및 제2 레일(120)과 평행한 패널(510)의 양측 가장자리 면이 접촉 정렬되고, 상부 걸림편(171)에 의하여 패널(510)의 가장자리 상면이 걸림 고정될 것이다.
즉, 패널(510)은 태양광 패널(510)이나 샌드위치 패널(510) 등 지붕 마감재가 될 수도 있을 것이다.
여기서, 패널(510)의 두께는 상부 걸림편(171)의 하면과 복수의 받침지지 바(150) 각각의 상면 사이의 거리, 즉 가장자리 규제편(170)의 높이에 의하여 정의될 수 있다.
따라서, 패널(510)의 다양한 두께에 대응할 수 있도록 가장자리 규제편(170)의 길이를 맞춰 제작하여 현장에서 설치 및 시공하는데 편의를 제공할 수도 있음은 물론이다.
한편, 본 발명에서는 제1, 2 레일(110, 120)과 받침지지 바(150)와 스페이서 브라켓(160)과 가장자리 규제편(170)과 상부 걸림편(171)과 제1, 2 랙기어(255, 265)와 브러시 지지 프레임(330)과 사이드 커버 박스(610) 및 코어 커버 박스(620) 등 대기중에 노출되는 부품들은 모두 알루미늄이나 알루미늄 합금 또는 스테인리스 스틸로 이루어지도록 하여 고온 또는 저온 환경에서 모두 사용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 본 발명은 대상면에 적층되는 이물질의 종류나 양 등에 따라 구동전달계의 출력량을 조절함으로써 불필요한 동력 소모를 최소화하고 에너지의 효율적인 관리를 도모할 수 있도록 하는 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.
그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.
100...제1 유닛
110...제1 레일
111...제1 안내홈
120...제2 레일
121...제2 안내홈
130...제1 이동체
131...제1 이동휠
140...제2 이동체
141...제2 이동휠
150...받침지지 바
160...스페이서 브라켓
161...바닥 설편
170...가장자리 규제편
171...상부 걸림편
180...리미트 스위치
181...접촉편
190...스위치 접촉 브라켓
200...제2 유닛
210...제1 축
220...제2 축
230...제1 모터
240...제2 모터
251...제1 원추기어
252...제1 수직 전달축
253...제2 원추기어
254...제1 피니언
255...제1 랙기어
261...제3 원추기어
263...제4 원추기어
264...제2 피니언
265...제2 랙기어
300...제3 유닛
310...제1 브러시
320...제2 브러시
330, 330...브러시 지지 프레임
400...제4 유닛
410...감지센서
420...컨트롤러
500...대상면
510...패널
610...사이드 커버 박스
620...코어 커버 박스
710...터미널 바
711...단자 고정홈
720...제1 접속 단자편
730...도킹스테이션 박스
731...단자 슬롯

Claims (7)

  1. 대상면에 제1 방향을 따라 배치되는 제1 레일과, 상기 대상면에 제1 방향을 따라 배치되어 상기 제1 레일과 평행한 제2 레일과, 상기 제1 레일에 장착되어 상기 제1 레일을 따라 상기 제1 방향으로 왕복 가능한 제1 이동체와, 상기 제2 레일에 장착되어 상기 제2 레일을 따라 상기 제1 방향으로 왕복 가능한 제2 이동체를 포함하는 제1 유닛;
    상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 배치되어 상기 제1 이동체와 상기 제2 이동체에 각각 회전 가능하게 지지되는 양단부를 가지는 제1 축과, 상기 제2 방향으로 배치되어 상기 제1 이동체와 상기 제2 이동체에 각각 회전 가능하게 지지되는 양단부를 가지며 상기 제1 축과 평행한 제2 축과, 상기 제1 축과 연결되어 상기 제1 축의 회전을 위한 구동력을 상기 제1 축에 전달하는 제1 모터와, 상기 제2 축과 연결되어 상기 제1 이동체 및 상기 제2 이동체의 이동을 위한 구동력을 상기 제2 축에 전달하는 제2 모터를 포함하는 제2 유닛;
    상기 제1 축에 장착되어 방사상으로 배치되는 복수의 모 다발을 구비한 제1 브러시와, 상기 제1 축을 기준으로 상기 제1 축의 양측에 배치되어 상기 제1 이동체 및 상기 제2 이동체에 각각 장착되는 양단부를 가지는 브러시 지지 프레임에 각각 장착되는 제2 브러시를 포함하는 제3 유닛; 및
    상기 대상면의 일측에 구비되거나 상기 제1 이동체 또는 상기 제2 이동체의 일측에 구비되어 상기 대상면에 이물질이 적층되는 것을 실시간으로 감지하는 감지센서와, 상기 감지센서와 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터와 전기적으로 연결되며 상기 제1 모터와 상기 제2 모터의 가동을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 제4 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 감지센서에 의하여 감지된 상기 이물질의 종류에 따라 상기 제1 모터의 rpm을 조절하거나,
    상기 이물질이 상기 대상면에 적층된 양에 따라 상기 제1 모터의 출력량을 조절하거나,
    상기 대상면에 상기 이물질이 적층되는 속도에 따른 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터의 가동 패턴을 저장 또는 분석하여 상기 대상면이 형성된 지역에 맞는 제어 로직을 생성하는 것을 특징으로 하는 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 유닛은,
    상기 제2 축의 일단부에 장착되는 제1 원추기어와,
    상기 제2 축과 직교하며 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 직교하는 제3 방향으로 배치되고, 상기 제1 이동체에 회전 가능하게 지지되는 제1 수직 전달축과,
    상기 제1 수직 전달축의 상단부에 장착되어 상기 제1 원추기어와 맞물리는 제2 원추기어와,
    상기 제1 이동체의 하면으로부터 관통되어 노출된 상기 제1 수직 전달축의 하단부에 장착되는 제1 피니언과,
    상기 제1 레일의 측면을 따라 장착되어 상기 제1 피니언이 맞물리는 제1 랙기어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 유닛은,
    상기 제2 축의 타단부에 장착되는 제3 원추기어와,
    상기 제2 축과 직교하며 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 직교하는 제3 방향으로 배치되고, 상기 제2 이동체에 회전 가능하게 지지되는 제2 수직 전달축과,
    상기 제2 수직 전달축의 상단부에 장착되어 상기 제3 원추기어와 맞물리는 제4 원추기어와,
    상기 제2 이동체의 하면으로부터 관통되어 노출된 상기 제2 수직 전달축의 하단부에 장착되는 제2 피니언과,
    상기 제2 레일의 측면을 따라 장착되어 상기 제2 피니언이 맞물리는 제2 랙기어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 브러시와 상기 제2 브러시의 모 다발을 구성하는 모(毛)에는 세라믹 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 이동체 또는 상기 제2 이동체의 상면 일단부로부터 연장되어 상기 제1 방향으로 연장 형성되는 터미널 바와,
    상기 터미널 바의 선단부 양측에 각각 함몰 형성되는 단자 고정홈과,
    상기 단자 고정홈에 각각 결합되어 상기 컨트롤러와 전기적으로 연결되며, 탄성 변형 가능한 원호 형상의 선단부를 가지는 제1 접속 단자편과,
    상기 제1 레일 또는 상기 제2 레일의 단부에 장착되며 외부 전원과 연결되며, 내부에 충방전 회로가 구비된 도킹스테이션 박스와,
    상기 도킹스테이션 박스의 일측면에 관통 형성되어 상기 제1 접속 단자편의 출입을 허용하는 단자 슬롯과,
    상기 도킹스테이션 박스에 내장되어 상기 충방전 회로와 전기적으로 연결되고, 상기 제1 접속 단자편이 상기 단자 슬롯을 통해 삽입되면 접촉하여 상기 충방전 회로와 상기 컨트롤러를 상호 전기적으로 연결시키는 제2 접속 단자편을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 레일 및 상기 제2 레일 각각의 하면과 마주보는 상면을 가지며, 상기 제2 방향을 따라 평행하게 이격 배치되는 복수의 받침지지 바와,
    상기 복수의 받침지지 바의 양단부 상면에 각각 장착되어 상기 제1 레일 및 상기 제2 레일의 하면과 접촉하고, 상기 제1 레일 및 상기 제2 레일을 받침 지지하는 스페이서 브라켓과,
    상기 스페이서 브라켓의 하단부로부터 상기 제1 레일 및 상기 제2 레일을 향하여 서로 마주보게 연장되어 상기 복수의 받침지지 바의 양단부 상면에 고정되는 바닥 설편과,
    상기 바닥 설편의 일측 가장자리로부터 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 동시에 직교하는 제3 방향으로 돌출되는 가장자리 규제편과,
    상기 가장자리 규제편 각각의 상단부로부터 상기 제1 레일 및 상기 제2 레일을 향하여 서로 마주보게 절곡 연장되어 상기 복수의 받침지지 바 각각의 상면과 평행한 상부 걸림편을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치.
KR1020190134354A 2019-10-28 2019-10-28 이물질 감지에 따른 출력 제어 기능을 구비한 이물질 적층 방지 장치 KR102317597B1 (ko)

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