KR20220049805A - 태양광 패널간 이동장치 및 이를 구비한 태양광 패널 청소장치 - Google Patents

태양광 패널간 이동장치 및 이를 구비한 태양광 패널 청소장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 패널간 이동장치로서, 일 실시예에 따르면, 태양광 패널의 프레임에 탈부착 가능하게 배치되는 본체부; 및 상기 프레임의 길이방향을 따라 배치되며 상기 본체부와 동작적으로 결합된 이동식 지지부;을 포함하고, 상기 본체부와 상기 이동식 지지부가 서로 독립적으로 상기 태양광 패널의 프레임에 탈착되거나 부착되도록 구성된 태양광 패널간 이동장치를 제공한다.

Description

태양광 패널간 이동장치 및 이를 구비한 태양광 패널 청소장치 {Transferring device and solar panel cleaning apparatus having the transferring device}
본 발명은 태양광 패널을 청소하는 청소장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 태양광 패널간 이동할 수 있는 이동장치 및 이를 구비한 태양광 패널 청소장치에 관한 것이다.
오늘날 신재생에너지의 한 종류로서 태양광 발전이 널리 행해지고 있다. 태양광 발전은 건물, 나대지, 산림, 바다나 호수 등의 넓은 면적에 수십 내지 수백개의 태양광 패널을 배열하여 태양의 빛에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전 방식이다.
태양광 패널의 표면이 이물질에 의해 덮여지면 태양광 발전 효율이 그만큼 낮아지기 때문에 발전 효율을 유지하기 위해서는 태양광 패널의 표면을 정기적으로 청소하거나 세정해야 한다. 그러나 종래에 태양광 패널의 표면 위를 주행하며 표면을 청소하는 청소 장치에 대한 연구가 진행하고 있으나 기존의 태양광 패널 청소 장치는 경사진 태양광 패널 표면을 자유롭게 이동하기 어렵거나 전원 공급 등의 문제로 현장 적용이 미흡한 실정이다.
특허문헌1: 미국특허 제8,500,918호 (2013년 8월 6일 공개) 특허문헌2: 일본 특허공개번호 제2017-154039호 (2017년 9월 7일 공개)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 태양광 패널에 탈부착이 간편하고 태양광 패널 표면을 자유롭게 이동하며 청소할 수 있으며 또한 서로 이웃하는 태양광 패널간 자동으로 이동할 수 있는 태양광 패널 청소 장치를 제시하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 태양광 패널간 이동장치로서, 태양광 패널의 프레임에 탈부착 가능하게 배치되는 본체부; 및 상기 프레임의 길이방향을 따라 배치되며 상기 본체부와 동작적으로 결합된 이동식 지지부;을 포함하고, 상기 본체부와 상기 이동식 지지부가 서로 독립적으로 상기 태양광 패널의 프레임에 탈착되거나 부착되도록 구성된 태양광 패널간 이동장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 태양광 패널 청소장치로서, 태양광 패널의 상부 프레임에 탈부착 가능하게 배치된 제1 태양광 패널간 이동장치; 태양광 패널의 하부 프레임에 탈부착 가능하게 배치된 제2 태양광 패널간 이동장치; 및 상기 제1 태양광 패널간 이동장치의 본체부와 상기 제2 태양광 패널간 이동장치의 본체부를 연결하는 연결판;을 포함하는 태양광 패널 청소장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치는 태양광 패널에서 안정적 이동과 작업이 가능하다. 본 발명에 따르면 태양광 패널의 프레임에 이동장치를 탈착가능하게 설치하고 와이어를 이용하여 청소로봇을 이동장치에 연결한 상태로 이동장치와 청소로봇을 각각 이동시킴으로써 태양광 패널의 전체 표면에 걸쳐 안정적이고 자유롭게 이동하면서 청소 작업을 수행할 수 있다.
또한 본 발명의 태양광 패널 청소장치는 태양광 패널간 자유로운 이동이 가능하다. 본 발명에 따르면 청소로봇을 이동장치에 도킹하거나 연결판 또는 회동 프레임에 안착한 상태로 이동장치의 본체부와 이동식 지지부를 번갈아 움직이면서 태양광 패널간 이동이 가능하므로 다수의 태양광 패널이 물리적으로 서로 연결되지 않은 경우에도 관리자가 태양광 패널마다 청소장치를 탈거하고 부착할 필요없이 청소장치가 자동으로 패널간 이동하며 청소를 할 수 있으며 청소 작업시간과 관리자의 작업량을 대폭 줄이고 청소 장치의 운용과 관리를 간편하게 할 수 있는 이점이 있다.
도1은 본 발명의 제1 일 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치를 설명하는 도면,
도2는 일 실시예에 따른 청소로봇을 설명하는 도면,
도3 및 도4는 일 실시예에 따른 이동장치를 설명하는 도면,
도5는 일 실시예에 따른 본체부의 블록도,
도6은 청소로봇과 이동장치의 동작을 설명하는 도면,
도7은 일 실시예에 따른 청소장치의 태양광 패널간 이동 동작을 설명하는 도면,
도8은 제2 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치를 설명하는 도면,
도9는 일 실시예에 따른 청소장치의 태양광 패널간 이동 동작을 설명하는 도면,
도10은 제3 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치를 설명하는 도면,
도11은 일 실시예에 따른 청소장치의 태양광 패널간 이동 동작을 설명하는 도면이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서 구성요소간의 위치 관계를 설명하기 위해 '상부', '하부', '좌측', '우측', '전방', '후방' 등과 같이 상대적 위치를 나타내는 용어는 절대적 기준으로서의 방향이나 위치를 의미하지 않을 수 있으며 각 도면을 참조하여 본 발명을 설명할 때 해당 도면을 기준으로 설명의 편의를 위해 사용되는 상대적 표현일 수 있다.
본 명세서에서 어떤 구성요소(A)가 다른 구성요소(B)에 연결(또는 결합, 체결, 부착 등)된다고 언급하는 경우 그것은 구성요소(A)가 다른 구성요소(B)에 직접적으로 연결되거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소를 개재하여 간접적으로 연결되는 것을 의미한다. 또한 본 명세서에서 어떤 구성요소(A)가 다른 구성요소(B)에 "동작적으로" 연결(또는 결합, 체결, 부착 등)된다고 언급되는 경우, 이것은 구성요소(A)와 구성요소(B)가 물리적으로 직접적 또는 간접적으로 연결되되 구성요소(A)와 구성요소(B)가 서로 상대적으로 운동(예컨대 회전운동, 직선운동, 왕복운동 등)할 수 있다는 것을 내포한다.
본 명세서의 도면들에 있어서 구성요소들의 길이, 두께, 또는 넓이는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이며 어느 한 구성요소와 다른 구성요소의 상대적 크기도 구체적 실시예에 따라 달라질 수 있다.
본 명세서에서 구성요소의 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '~를 포함한다', '~로 구성된다', 및 '~으로 이루어진다'라는 표현은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도1은 본 발명의 제1 일 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치를 개략적으로 나타내었다. 도면을 참조하면 일 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치는 태양광 패널(10)의 표면에 위치하여 패널 표면을 청소하는 청소로봇(20)과 이 청소로봇(20)을 와이어(40) 등으로 연결하여 지지하는 이동장치(30)를 포함할 수 있다.
청소로봇(20)은 하나 이상의 와이어(40)에 의해 이동장치(30)에 연결되어 있고 태양광 패널(10)의 상부 표면 위에 배치되어 패널의 표면을 이동하며 청소할 수 있도록 구성된다. 예를 들어 청소로봇(20)은 와이어(40)의 풀림(언와인딩)과 감김(리와인딩)에 의해 태양광 패널(10)의 표면 위에서 종방향(즉 도1에서 Y방향)으로 이동할 수 있다. 또한 일 실시예에서 청소로봇(20)은 청소로봇(20)을 횡방향(즉 도1에서 X방향)으로 움직이게 하는 횡방향 바퀴를 더 포함할 수 있으며 이 경우 청소로봇(20)은 종방향 및 횡방향의 임의의 방향으로 움직일 수 있다.
이동장치(30)는 태양광 패널(10)의 상부 프레임(11)에 이동 가능하게 장착되어 상부 프레임(11)을 따라 횡방향(즉 도1에서 X방향)으로 이동할 수 있도록 구성된다. 일 실시예에서 태양광 패널(10)의 상부 프레임(11)은 상부면(11a)과 그 양쪽 옆으로 굴절되어 연장된 측면(11b)으로 구성되어 태양광 패널(10)의 상부면과 측면 일부 영역을 커버하도록 부착된다. 일 실시예에서 상부 프레임(11)은 금속이나 합금 등 자성(磁性)을 갖는 임의의 재료로 구성될 수 있다. 상부 프레임(11)은 태양광 패널(10)과 별도로 제작되어 태양광 패널(10)에 부착될 수도 있지만 대안적 실시예에서 태양광 패널(10) 제작시 일체로 형성될 수도 있다.
도2는 일 실시예에 따른 청소로봇을 개략적으로 나타낸다. 도2를 참조하면, 청소로봇(30)은 로봇 본체(21), 하나 이상의 바퀴(22,23), 전방측과 후방측에 각각 설치된 청소수단(25)을 포함할 수 있고, 구체적 실시 형태에 따라 일부 구성요소가 생략되거나 추가될 수 있다.
청소로봇(30)의 로봇 본체(21)는 하부 또는 측면에 하나 이상의 바퀴(22)를 구비하고 이에 의해 청소로봇(30)이 전후방으로 움직일 수 있게 한다. 여기서 '전방'은 도1의 종방향(Y방향) 중 이동장치(30)를 향해 가까워지는 방향이고 '후방'은 이동장치(30)에서 멀어지는 방향을 의미한다. 도시한 실시예에서는 본체(21)의 양쪽에 각각 2개씩의 바퀴(22)가 설치된다. 일 실시예에서 각 바퀴(22)가 전기모터(도시생략) 등의 구동수단에 의해 구동할 수 있지만 대안적 실시예에서 와이어(40)의 감기고 풀리는 동작에 의해 바퀴(22)가 수동적으로 움직일 수도 있다. 또한 청소로봇(30)을 전방 또는 후방으로 움직이도록 하기 위해 바퀴(22) 대신 다른 이동수단(예컨대 무한궤도 등)이 사용될 수도 있다.
도2에 도시한 것처럼 청소로봇(20)은 청소로봇(20)을 횡방향(도1의 X방향)으로 움직이게 하는 하나 이상의 횡방향 바퀴(23) 및 이를 구동하는 구동모터(24)를 더 포함할 수 있다. 횡방향 바퀴(23)는 본체(21)의 하부 또는 측면에 부착될 수 있다. 본체(21)에 횡방향 바퀴(23)가 설치되는 경우 전후방 방향 바퀴(22)와 횡방향 바퀴(23)의 움직임간에 간섭이 일어나지 않도록 두 바퀴(22,23) 중 적어도 하나를 옴니 휠(Omni Wheel)로 구성할 수 있다. 옴니 휠은 메인 바퀴의 외주면을 따라 메인 바퀴의 회전 방향에 직각인 방향으로 회전하는 복수개의 작은 롤러를 결합한 구조를 가지며, 본 발명의 전후방 방향 바퀴(22)와 횡방향 바퀴(23) 중 적어도 한 종류의 바퀴를 옴니 휠로 구성할 경우 각자의 움직임이 간섭받지 않으므로 청소로봇(20)이 태양광 패널(10) 표면 위에서 임의의 방향으로 이동할 수 있다.
청소수단(25)은 로봇 본체(21)에 탈착 가능하게 체결될 수 있다. 도시한 실시예에서 청소수단(25)은 회전 브러시이며 이 경우 로봇 본체(21) 내부에 회전 브러시를 회전시키는 별도의 구동모터(도시 생략)가 설치될 수 있다. 대안적 실시예에서 청소수단(25)이 회전 브러시 대신 초음파 세정 모듈 등 다른 청소 수단으로 대체될 수도 있다.
청소로봇(20)은 와이어(40)에 의해 이동장치(30)에 연결될 수 있다. 도시한 실시예에서 와이어(40)의 일 단은 이동장치(30)의 와이어 구동수단(후술하는 제2 모터(314)의 구동축)에 감기였고 와이어(40)의 타 단은 청소로봇(20)의 상부에 설치된 스위블(swivel)(26)에 연결되어 있다. 도1과 도2의 실시예에서는 와이어(40)를 감거나 풀기 위한 구동수단이 이동장치(30) 측에 설치된 것으로 도시하였지만 대안적 실시예의 경우 이러한 구동장치가 청소로봇(20) 내에 설치될 수도 있다.
도3 및 도4는 일 실시예에 따른 이동장치(30)를 개략적으로 나타낸다. 도3과 도4를 참조하면 일 실시예에 따른 이동장치(30)는 본체부(310)와 이동식 지지부(320)로 구성될 수 있다. 이동장치의 본체부(310)는 태양광 패널(10)의 프레임에 탈부착 가능하게 배치되며 와이어(40)에 의해 청소로봇(20)과 연결되어 청소로봇(20)을 지지할 수 있다. 이동식 지지부(320)는 길다란 바 형상의 부재이며 태양광 패널의 프레임의 길이방향을 따라 배치되며 본체부(310)와 동작적으로 결합된다. 일 실시예에서 본체부(310)와 이동식 지지부(320)는 서로 독립적으로 태양광 패널의 프레임에 탈착되거나 부착될 수 있다. 이 때 태양광 패널의 '프레임'은 도1에 도시한 상부 프레임(11)일 수 있지만 여기에 한정되지 않으며 예컨대 측면 프레임이나 하부 프레임일 수도 있다. 다만 이하의 설명에서는 설명의 편의를 위해 이동장치(30)가 상부 프레임(11)에 탈부착 가능하게 장착되는 것으로 가정하고 설명하기로 한다.
본체부(310)는 본체부 프레임(311) 및 이에 장착된 제1 및 제2 모터(312,314), 제1 전자석(315), 가이드 롤러(317), 도킹핀(319) 등의 구성요소를 포함한다. 제1 모터(312)는 본체부 프레임(311)의 임의의 위치에 설치되며 모터 구동축에 피니언(313)이 부착되어 있다. 제2 모터(314)는 본체부 프레임(311)의 임의의 위치에 설치되며 와이어(40)를 감거나 풀기 위한 와인딩 수단이다. 즉 제2 모터(314)의 구동축에는 와이어(40)가 감겨 있으며 제2 모터(314)의 구동에 의해 와이어(40)를 풀거나 감을 수 있다.
도시한 실시예에서는 이동장치(30)가 와이어(40)를 감거나 푸는 와인딩 수단을 구비한 것으로 도시하였지만 대안적 실시예에서 청소로봇(20)이 이러한 와인딩 수단을 구비할 수도 있다.
본체부(310)는 하나 이상의 제1 전자석(315)을 구비한다. 도4에 도시한 것처럼 제1 전자석(315)은 태양광 패널(10)의 상부 프레임(11)과 접촉하는 영역에 설치된다. 즉 도시한 실시예의 경우 2개의 제1 전자석(315)이 태양광 패널의 프레임(11)의 측면부(11b)와 접촉하는 영역에 배치되며, 따라서 제1 전자석(315)에 전류가 흐르는 온(on) 상태가 되면 제1 전자석(315)에 의해 이동장치(30)의 본체부(310)가 태양광 패널의 프레임(11)에 단단히 부착되어 고정될 수 있다.
가이드 롤러(317)는 이동장치 본체부(310)가 태양광 패널의 프레임(11)을 따라 움직일 때 움직임을 가이드 하기 위한 것이며, 본체부(310)가 태양광 패널의 프레임(11)에 장착되었을 때 가이드 롤러(317)의 롤러면이 예컨대 프레임(11)의 측면부(11b)와 접촉하도록 구성된다.
이동장치의 본체부(310)는 청소로봇(20)을 향하는 방향으로 돌출 형성된 하나 이상의 도킹핀(319)을 더 포함할 수 있고, 이 경우 청소로봇(20)의 전방면에는 도킹핀(319)을 수용하는 하나 이상의 도킹핀 수용홈(도시 생략)이 형성된다.
도킹핀(319)은 청소로봇(20)이 이동장치의 본체부(310)에 결합될 때 청소로봇(20)의 위치를 고정하기 위한 것이며, 소정 길이만큼 전방으로 돌출된 핀 형상을 가진다. 도킹 핀(319)의 길이는 특별히 제한되지 않는다.
일 실시예에서 이동장치 본체부(310)의 도킹핀(319)이 청소로봇(20)의 도킹핀 수용홈에 끼워진 상태에서 청소로봇(20)의 전원을 충전하도록 구성할 수 있다. 예컨대 본체부(310)의 도킹 핀(319)에 충전단자가 형성되고 청소로봇(20)의 도킹핀 수용홈에 이 충전단자와 맞물리는 단자 수용부가 형성될 수 있으며, 이에 따라 도킹 상태에서 이동장치(30)의 전원 또는 외부에서 이동장치(30)를 통해 인가되는 전원으로 청소로봇(20)을 충전할 수 있다.
이동식 지지부(320)는 길이가 긴 바(bar) 형상의 부재이며 태양광 패널(10)의 프레임(11)의 상부면(11a)에 탈부착 될 수 있도록 구성된다. 일 실시예에서 이동식 지지부(320)는 이동장치 본체부(310)를 길이방향(즉 도1의 X방향)으로 관통하여 배치되고, 상부면에는 다수의 나사산으로 이루어진 래크(321)가 형성된다. 래크(321)는 본체부(310)의 피니언(313)과 맞물려서 결합되며, 이에 의해 본체부(310)와 이동식 지지부(320)가 동작적으로 결합될 수 있다. 즉 제1 모터(312)의 구동에 의해 이동식 지지부(320)가 길이방향을 따라 전진하거나 후진할 수 있다.
이동식 지지부(320)는 길이방향으로 양 단부 근처에 각각 제2 전자석(323)을 구비할 수 있다. 도시한 실시예에서 제2 전자석(323)은 태양광 패널(10)의 상부 프레임(11)의 상부면(11a)과 접촉하는 위치에 설치된다. 제2 전자석(323)에 전류가 흐르는 온(on) 상태가 되면 제2 전자석(323)에 의해 이동식 지지부(320)가 태양광 패널의 프레임(11)에 부착되어 고정되고 전류가 흐르지 않는 오프(off) 상태가 되면 이동식 지지부(320)가 프레임(11)에서 떨어질 수 있는 상태가 된다.
도시한 실시예에서는 이동식 지지부(320)의 양단 근처에 각각 하나씩 제2 전자석(323)이 설치된 것으로 도시하였지만 이는 예시적인 것이며 제2 전자석(323)의 개수나 설치 위치는 특정되지 않는다. 즉 적어도 하나의 제2 전자석(323)이 이동식 지지부(320)를 태양광 패널(10)의 상부 프레임(11)에 탈착 가능하게 부착시킬 수 있도록 하는 임의의 위치에 설치될 수 있다.
이동식 지지부(320)는 길이방향으로 양 단부에 각각 롤러(325)를 더 포함할 수 있다. 롤러(325)의 롤러면은 길이방향으로 바깥을 향하도록 배치될 수 있다. 이동장치(30)가 태양광 패널간 이동을 하려면 서로 이웃하는 태양광 패널들의 높이가 동일해야 하지만 실제 태양광 패널 설치시 패널간 높이가 약간씩 다르게 설치될 수 있다. 이에 따라 본 발명의 일 실시예에서는 이동식 지지부(320)의 양단에 각각 롤러(325)를 설치하였고, 태양광 패널간 이동시 이동식 지지부(320)의 롤러(325)가 태양광 패널의 상부 모서리에 먼저 닿아서 완충 역할을 하기 때문에 이동장치(30)의 태양광 패널간 이동 동작을 원활하게 하는데 도움을 줄 수 있다.
도5는 일 실시예에 따른 이동장치 본체부(310)의 일부 기능부를 블록도로 개략적으로 나타내었다. 도5는 이동장치 본체부(310)의 일부 기능을 설명하기 위한 것이므로 본체부(310)의 모든 구성요소를 전부 도시하지 않았음을 이해할 것이다.
도5를 참조하면, 일 실시예에 따른 이동장치 본체부(310)는 제어부(31), 통신부(32), 전원부(33), 모터부(34), 충전부(35), 및 감지부(36)를 포함할 수 있다. 제어부(31)는 이동장치(30)의 동작을 제어하며 예컨대 마이크로컨트롤러(마이컴) 등의 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제어부(31)는 제1 모터(312)를 구동하여 본체부(310)와 이동식 지지부(320)가 서로에 대해 상대적으로 길이방향으로 움직이는 동작, 제2 모터(314)를 구동하여 청소로봇(20)을 움직이는 동작, 제1 전자석(317)의 온오프를 제어하여 본체부(310)를 태양광 패널(10)의 프레임(11)에서 탈부착하는 동작, 그리고 제2 전자석(323)의 온오프를 제어하여 이동식 지지부(320)를 태양광 패널(10)의 프레임(11)에서 탈부착하는 동작 등을 제어할 수 있다.
통신부(32)는 청소로봇(20)과 통신하기 위한 기능부이며 예를 들어 블루투스, RFID, 비콘(Beacon) 등의 근거리 무선통신 또는 와이어(40)를 통한 유선통신 방식 중 하나로 통신할 수 있다. 이동장치(30)는 통신부(32)를 통해 청소로봇(20)과 통신함으로써 청소로봇(20)의 이동 동작 및/또는 청소 동작을 제어할 수 있다.
전원부(33)는 예컨대 배터리나 이차전지로 구현되며 제어부(31), 통신부(32), 모터부(34) 등 이동장치(30)의 각종 전기/전자 장치에 전원을 공급한다. 모터부(34)는 제1 모터(312)와 제2 모터(314)를 포함한다.
모터부(34)는 이동장치 본체부(310)에 설치된 각종 모터를 의미하며 도시한 실시예의 경우 제1 모터(312)와 제2 모터(314)를 포함한다. 그러나 대안적 실시예에서 제2 모터(314)가 생략될 수도 있고 다른 모터가 더 추가될 수도 있다.
일 실시예에서 이동장치 본체부(310)가 충전부(35)를 더 포함할 수 있다. 충전부(35)는 청소로봇(20)이 이동장치(30)에 도킹된 상태에서 청소로봇(20)을 충전하는 기능부이다. 일 실시예에서 본체부(310)의 도킹핀(319)이 청소로봇(20)의 도킹핀 수용홈에 삽입되어 도킹된 상태에서 도킹핀(319)의 충전 단자를 통해 청소로봇(20)의 전원부를 충전할 수 있다.
감지부(36)는 이동장치 본체부(310)와 이동식 지지부(320)의 상대적 위치를 감지하기 위해 설치될 수 있다. 예를 들어 감지부(36)는 엔코더, 광센서 등으로 구현될 수 있고, 감지부(36)의 측정신호가 제어부(31)로 전달되고 제어부(31)는 이 측정신호에 기초하여 본체부(310)가 이동식 지지부(320)의 길이방향으로 어느 정도 움직였는지 또는 이동식 지지부(320)의 어느 위치에 위치하는지 등을 판단할 수 있다.
도6은 청소로봇과 이동장치의 동작을 설명하는 도면이다. 도6에 도시한 것처럼 이동장치(30)의 이동식 지지부(320)가 태양광 패널(10)의 상부 프레임(11)에 부착되어 있고 본체부(310)도 태양광 패널(10)의 프레임(11)에 부착되어 있다. 이 때 이동식 지지부(320)는 상부 프레임(11)의 상부면(도1의 11a)에 부착되어 있고 본체부(310)는 상부 프레임(11)의 측면(도1의 11b)에 부착되어 있음을 이해할 것이다.
일 실시예에서 이동장치(30)는 제1 동작모드(M1)와 제2 동작모드(M2) 중 어느 한 모드로 동작할 수 있다. 도6에 화살표로 표시한 것처럼 제1 동작모드(M1)에서 이동식 지지부(320)는 태양광 패널의 프레임(11)에 부착되어 고정되어 있고 본체부(310)가 프레임(11)의 길이방향을 따라 좌우로 움직인다. 즉 이동식 지지부(320)의 제2 전자석(323)을 온으로 하여 이동식 지지부(320)를 태양광 패널(10)의 상부 프레임(11)에 고정시키고 이 상태에서 본체부(310)의 제1 전자석(315)을 오프로 하여 본체부(310)를 상부 프레임(11)에서 떨어지게 한 후 제1 모터(312)를 구동하여 본체부(310)를 길이방향으로 움직일 수 있다.
제2 동작모드(M2)에서는 본체부(310)가 태양광 패널의 프레임(11)에 부착되어 고정되고 이동식 지지부(320)가 프레임(11)의 길이방향을 따라 좌우로 움직인다. 즉 본체부(310)의 제1 전자석(315)을 온으로 하여 본체부(310)를 태양광 패널(10)의 상부 프레임(11)에 고정시키고 이 상태에서 이동식 지지부(320)의 제2 전자석(323)을 오프로 하여 이동식 지지부(320)를 상부 프레임(11)에서 떨어지게 한 후 제1 모터(312)를 구동하여 이동식 지지부(320)를 길이방향으로 움직일 수 있다.
한편 일 실시예에 따른 청소로봇(20)은 제3 동작모드(M3)와 제4 동작모드(M4)에서 동작할 수 있다. 제3 동작모드(M3)는 청소로봇(20)이 수직방향으로 움직이는 것으로, 예컨대 제2 모터(314)를 구동하여 와이어(40)를 감거나 풀어줌으로써 청소로봇(20)이 수직 방향으로 이동할 수 있다. 제4 동작모드(M4)는 청소로봇(20)이 수평방향으로 움직이는 것으로, 예컨대 횡방향 바퀴(23)를 구동하여 청소로봇(20)이 수평 방향으로 이동할 수 있다.
이제 도7을 참조하여 일 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치의 태양광 패널간 이동 동작을 설명하기로 한다.
도7(a)에 도시한 것처럼 2개의 태양광 패널(10,12)이 서로 이웃하여 배치되어 있고 본 발명의 청소장치(즉, 청소로봇(20)과 이동장치(30))가 좌측의 제1 태양광 패널(10)에서 우측의 제2 태양광 패널(12)로 이동한다고 가정한다.
우선 태양광 패널간 이동을 위한 준비 단계로서 청소로봇(20)이 이동장치(30)의 본체부(310)에 도킹하고 이 상태에서 본체부(310)가 이동식 지지부(320)의 길이방향을 따라 우측으로 소정 위치까지 이동하고 이에 따라 도7(a)에 도시한 바와 같이 본체부(310)와 청소로봇(20)이 제1 태양광 패널(10)의 우상단 영역에 위치하게 된다.
그 후 도7(b)에 도시한 것처럼 이동장치(30)가 제2 동작모드(M2)에서 동작한다. 즉 제1 전자석(315)을 온 시켜 본체부(310)를 태양광 패널(10)에 고정하고 제2 전자석(323)을 오프로 한 상태에서 제1 모터(312)를 구동하여 이동식 지지부(320)를 오른쪽으로 움직이며 이에 따라 이동식 지지부(320)가 제2 태양광 패널(12)의 상부 프레임(13) 위로 올라가게 된다.
그 후 이동식 지지부(320)가 도7(b)에 도시한 것처럼 제1 태양광 패널(10)의 상부 프레임(11)과 제2 태양광 패널(12)의 상부 프레임(13) 양측에 모두 걸쳐있는 상태가 되면 본체부(310)를 이동시키는 제1 동작모드(M1)가 실행된다. 즉 제2 전자석(323)을 온시켜 이동식 지지부(320)를 상부 프레임(11,13)에 고정시키고 이 상태에서 제1 전자석(315)를 오프 시키고 제1 모터(312)를 구동하여 본체부(310) 및 이에 도킹된 청소로봇(20)을 제2 태양광 패널(12)측으로 이동시키고 이에 따라 도7(c)에 도시한 것처럼 본체부(310)와 청소로봇(20)이 제2 태양광패널(12)로 이동하게 된다.
다음으로 도7(d)에 도시한 것처럼 이동장치(30)가 다시 제2 동작모드(M2)에서 동작한다. 즉 제1 전자석(315)을 온 시켜 본체부(310)를 제2 태양광 패널(12)에 고정하고 제2 전자석(323)을 오프로 한 상태에서 제1 모터(312)를 구동하여 이동식 지지부(320)를 오른쪽으로 더 움직여서 이동식 지지부(320)가 제2 태양광 패널(12)의 상부 프레임(13) 위로 완전히 올라가게 되고 이에 의해 태양광 패널 청소장치의 패널간 이동 동작이 완료된다.
도8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치를 개략적으로 나타낸다. 도8을 참조하면, 제2 실시예에 따른 청소장치는 청소로봇(20), 2개의 이동장치(30,30'), 및 2개의 이동장치(30,30')를 연결하는 연결판(50)으로 구성될 수 있다.
2개의 이동장치 중 제1 이동장치(30)는 태양광 패널(10)의 상부 프레임(11)에 탈착 가능하게 부착되고 제2 이동장치(30')는 태양광 패널(10)의 하부 프레임(11')에 탈착 가능하게 부착된다. 제1 및 제2 이동장치(30,30')의 각각은 도1 내지 도6을 참조하여 설명한 이동장치(30)와 각각 동일 또는 유사한 구성과 동작을 하므로 이하에서 설명을 생략한다. 또한 상부 프레임(11)과 하부 프레임(11')도 도1의 상부 프레임(11)과 동일 또는 유사하므로 설명을 생략한다.
연결판(50)은 제1 이동장치(30)와 제2 이동장치(30')를 연결하는 판상 부재이며 소정의 폭과 길이를 가진다. 연결판(50)의 상하방향(Y방향)의 대략 중심 지점에 청소로봇(20)이 안착할 수 있는 안착 영역(51)이 형성될 수 있고, 연결판(50)은 와이어(60)에 의해 청소로봇(20)과 연결될 수 있다. 청소로봇(20)은 도1 내지 도6에서 설명한 청소로봇(20)과 동일 또는 유사하므로 설명을 생략한다. 다만 도8의 청소로봇(20)은 상하 방향으로 돌출된 자성체(27)를 더 포함할 수 있고, 연결판(50)은 안착 영역(51)에 인접하여 전자석(57)을 구비할 수 있다. 따라서 청소로봇(20)이 연결판(50)의 안착 영역(51) 위에 올라간 상태에서 전자석(57)에 전류가 흘러 온 상태가 되면 전자석(57)의 자력에 의해 청소로봇(20)을 안착 영역(51)에 안착시킬 수 있다.
한편 이 실시예에서 제1 이동장치(30)와 제2 이동장치(30')가 동시에 동일 방향으로 움직이도록 제어함으로써 2개의 이동장치(30,30') 및 이에 연결된 연결판(50)이 태양광 패널(10)의 길이방향(X방향)으로 이동하게 되므로, 연결판(50)이 태양광 패널(10)의 표면 위를 움직이므로 연결판(50)의 일부에 청소수단을 부착하여 태양광 패널을 청소할 수 있다. 예를 들어 연결판(50)의 하부면(즉, 태양광 패널(10)의 표면을 마주보는 면) 또는 연결판(50)의 좌측면이나 우측면 중 적어도 하나의 영역에 브러쉬 등의 청소수단을 부착하면 이동장치(30,30')의 움직임에 의해 태양광 패널(10)의 표면을 청소할 수 있으며, 이러한 실시예의 경우 청소로봇(20)이 생략될 수도 있음을 이해할 것이다.
도9는 도8의 태양광 패널 청소장치의 태양광 패널간 이동 동작을 설명하는 도면이다. 도9(a)에 도시한 것처럼 2개의 태양광 패널(10,12)이 서로 이웃하여 배치되어 있고 본 발명의 청소장치(즉, 청소로봇(20)과 이동장치(30,30') 및 연결판(50))가 좌측의 제1 태양광 패널(10)에서 우측의 제2 태양광 패널(12)로 이동한다고 가정한다.
우선 태양광 패널간 이동을 위한 준비 단계로서 청소로봇(20)이 연결판(50) 위의 안착 영역(51)으로 이동하여 안착 상태가 되고 각 이동장치(30,30')의 본체부(310,310')가 각각 이동식 지지부(320,320')의 길이방향을 따라 우측으로 소정 위치까지 동시에 이동하고 이에 따라 도9(a)에 도시한 것처럼 본체부(310,310')와 연결판(50) 및 청소로봇(20)이 제1 태양광 패널(10)의 우측 모서리 근처까지 이동하여 위치하게 된다.
그 후 도9(b)에 도시한 것처럼 이동장치(30,30')가 제2 동작모드(M2)에서 동작한다. 즉 각 이동장치(30,30')의 제1 전자석을 온 시켜 본체부(310,310')를 제1 태양광 패널(10)에 고정하고 제2 전자석을 오프로 한 상태에서 제1 모터를 구동하여 이동식 지지부(320,320')를 오른쪽으로 움직이며 이에 따라 각각의 이동식 지지부(320,320')가 제2 태양광 패널(12)의 상부 프레임(13)과 하부 프레임(13') 위로 올라가게 된다.
이와 같이 이동식 지지부(320,320')가 동시에 제2 태양광 패널(12)로 움직여 도9(b)에 도시한 것처럼 제1 태양광 패널(10)의 프레임(11,11')과 제2 태양광 패널(12)의 프레임(13,13') 양측에 모두 걸쳐있는 상태가 되면 도7(c)와 도7(d)를 참조하여 설명한 것과 동일한 방식으로 이동한다. 즉 이동식 지지부(320,320')가 프레임(13,13') 양측에 고정된 상태에서 본체부(310,310')와 연결판(50) 및 이에 안착된 청소로봇(20)이 제2 태양광 패널(12)로 이동하고, 그 후 각각의 본체부(310,310')를 제2 태양광 패널(12)에 고정하고 각각의 이동식 지지부(320,320')를 오른쪽으로 더 움직여 이동식 지지부(320,320')가 제2 태양광 패널(12)의 상부 프레임(13)과 하부 프레임(13') 위로 각각 완전히 올라가게 되고 이에 의해 태양광 패널 청소장치의 패널간 이동 동작이 완료된다.
도10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치를 개략적으로 나타낸다. 도10을 참조하면, 제3 실시예에 따른 청소장치는 와이어(40)에 의해 서로 연결된 청소로봇(20)과 이동장치(30)로 구성된다. 제3 실시에의 청소로봇(20)과 이동장치(30)는 각각 도1 내지 도6을 참조하여 설명한 청소로봇(20) 및 이동장치(30)와 동일 또는 유사한 구성과 동작을 하므로 상세한 설명을 생략한다.
다만 제3 실시예에서 이동장치(30)는 힌지(71)에 의해 힌지 결합된 회동 프레임(70)을 더 포함한다. 회동 프레임(70)은 이동장치(30)의 본체부(310)에 힌지 결합되어 회동가능하게 부착되며, 적어도 청소로봇(20)의 단면보다 큰 면적을 갖는 관통영역(70a)이 형성되어 있다. 도면에 도시하지 않았지만 회동 프레임(70)은 본체부(310)에 구비된 모터 등의 구동수단에 의해 힌지(71)를 중심으로 회동할 수 있다.
도11은 도10의 제3 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치의 태양광 패널간 이동 동작을 설명하는 도면이다.
도11(a)에 도시한 것처럼 2개의 태양광 패널(10,12)이 서로 이웃하여 배치되어 있고 본 발명의 청소장치(즉, 청소로봇(20)과 이동장치(30))가 좌측의 제1 태양광 패널(10)에서 우측의 제2 태양광 패널(12)로 이동한다고 가정한다.
우선 태양광 패널간 이동을 위한 준비 단계로서 청소로봇(20)이 회동 프레임(70) 위에 올라가서 안착되어야 한다. 이를 위해, 본체부(310)가 제1 태양광 패널(10)의 우상측 소정 위치까지 이동한 상태에서 청소로봇(20)이 본체부(310)에 가깝게 밀착하여 소정 위치에 위치한다. 그 후 회동 프레임(70)이 청소로봇(20)을 향해 회동한다. 이 때 청소로봇(20)의 회동 프레임(70)의 관통영역(70a)이 통과하는 위치에 위치하고 있으며 따라서 도11(a)에 도시한 것처럼 청소로봇(20)이 회동 프레임(70)의 회동 동작에 간섭하지 않으며 회동 프레임(70)이 제1 태양광 패널(10)의 표면에 도달할 때까지 회동할 수 있다.
그 후 청소로봇(20)이 회동 프레임(70) 위로 이동하여 안착된다. 즉 도11(b)에 도시한 것처럼 청소로봇(20)이 아래쪽으로 약간 이동하여 회동 프레임(70) 위로 올라가서 안착할 수 있다.
이후의 동작은 도7(b) 내지 도7(d)와 동일한 방식으로 동작한다. 즉 본체부(310)가 제1 태양광 패널(10)에 고정된 상태에서 이동식 지지부(320)가 제2 태양광 패널(12)을 향해 이동하여 제1 태양광 패널(10)의 상부 프레임(11)과 제2 태양광 패널(12)의 상부 프레임(13) 양측에 걸쳐서 고정되고(도7(b) 참조), 이 상태에서 이동식 지지부(320)가 태양광 패널(10,12)에 고정되고 본체부(310)와 회동 프레임(70) 및 그 위에 안착된 청소로봇(20)이 이동식 지지부(320)를 따라 제2 태양광 패널(12)로 이동한다(도7(c) 참조). 그 후 본체부(310)가 제2 태양광 패널(12)에 고정되고 이동식 지지부(320)가 오른쪽으로 더 움직여 이동식 지지부(320)가 제2 태양광 패널(12)의 상부 프레임(13) 위로 완전히 올라가게 되어 태양광 패널 청소장치의 패널간 이동 동작이 완료된다(도7(d) 참조).
이상과 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 태양광 패널 20: 청소로봇
30: 이동장치 40, 60: 와이어
50: 연결판 70: 회동 프레임
310: 이동장치 본체부
320: 이동식 지지부

Claims (11)

  1. 태양광 패널간 이동장치로서,
    태양광 패널의 프레임에 탈부착 가능하게 배치되는 본체부; 및
    상기 프레임의 길이방향을 따라 배치되며 상기 본체부와 동작적으로 결합된 이동식 지지부;를 포함하고,
    상기 본체부와 상기 이동식 지지부가 서로 독립적으로 상기 태양광 패널의 프레임에 탈착되거나 부착되도록 구성된 것인, 태양광 패널간 이동장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체부는 상기 태양광 패널의 프레임과 접촉하는 영역에 설치된 하나 이상의 제1 전자석을 포함하고,
    제1 전자석의 온오프 동작에 의해 본체부가 상기 프레임에 탈부착되는 것인, 태양광 패널간 이동장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 이동식 지지부가 상기 태양광 패널의 프레임과 접촉하는 영역에 설치된 하나 이상의 제2 전자석을 포함하고,
    제2 전자석의 온오프 동작에 의해 이동식 지지부가 상기 프레임에 탈부착되는 것인, 태양광 패널간 이동장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 태양광 패널간 이동장치가, 상기 이동식 지지부가 상기 프레임에 부착되고 상기 본체부가 상기 프레임의 길이방향을 따라 움직이는 제1 동작모드, 및 상기 본체부가 상기 프레임에 부착되고 상기 이동식 지지부가 상기 프레임의 길이방향을 따라 움직이는 제2 동작모드 중 어느 하나의 모드에서 동작하는 것인, 태양광 패널간 이동장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동식 지지부의 일측 표면에 길이방향을 따라 래크가 형성되고 상기 본체부가 상기 래크와 맞물려 결합되는 피니언을 구비함으로써 본체부와 이동식 지지부가 동작적으로 결합된 것인, 태양광 패널간 이동장치.
  6. 태양광 패널 청소장치로서,
    제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 태양광 패널간 이동장치; 및
    와이어에 의해 상기 태양광 패널간 이동장치와 연결되고, 태양광 패널의 표면에 배치되어 태양광 패널 표면을 청소하는 청소로봇;을 포함하는 것인, 태양광 패널 청소장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 본체부는 상기 청소로봇을 향하는 방향으로 돌출 형성된 하나 이상의 도킹핀을 포함하고 상기 청소로봇은 상기 본체부의 도킹핀을 수용하는 하나 이상의 도킹핀 수용홈을 포함하는 것인, 태양광 패널 청소장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 본체부는 상기 본체부에 힌지 결합되어 회동가능하게 부착되고 적어도 상기 청소로봇의 단면보다 큰 면적의 관통영역을 구비한 회동 프레임을 더 포함하는 것인, 태양광 패널 청소장치.
  9. 태양광 패널 청소장치로서,
    태양광 패널의 상부 프레임에 탈부착 가능하게 배치된, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 제1 태양광 패널간 이동장치;
    태양광 패널의 하부 프레임에 탈부착 가능하게 배치된, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 제2 태양광 패널간 이동장치; 및
    상기 제1 태양광 패널간 이동장치의 본체부와 상기 제2 태양광 패널간 이동장치의 본체부를 연결하는 연결판;을 포함하는 것인, 태양광 패널 청소장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    와이어에 의해 상기 연결판에 연결되고, 태양광 패널의 표면에 배치되어 태양광 패널 표면을 청소하는 청소로봇;을 포함하는 것인, 태양광 패널 청소장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 연결판의 길이방향을 따라 형성되되 상기 연결판의 좌측면, 우측면 또는 하부면 중 적어도 하나의 면에 부착된 브러쉬를 더 포함하는 것인, 태양광 패널 청소장치.
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