KR20220126251A - 태양광 패널 세척 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광 패널 세척 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 태양광 패널 세척 장치은 바디프레임, 상기 바디프레임의 저면부에 배치되고 독립적으로 회전하는 4개의 구동휠, 태양광 패널의 세척을 위해 상기 구동휠에 설치되는 세척패드를 구비한 세척유닛; 관리자가 상기 세척유닛을 핸들링 할 수 있도록 일단부가 상기 세척유닛에 연결되는 연결대; 및 상기 연결대의 타단부에 마련되고, 상기 세척유닛이 회전하는 세척패드를 통해 태양광 패널 표면 상에서 주행할 수 있도록, 상기 구동휠의 회전방향을 제어하기 위한 제어신호를 제공하는 조작부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

태양광 패널 세척 장치{Solar panel cleaning apparatus}

본 발명은 태양광 패널 세척 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 관리자가 연결대를 통해 세척유닛의 위치를 지지하도록 하여 세척유닛에 내장된 배터리의 이용효율을 향상시키는 동시에 세척유닛의 구동휠의 회전방향을 제어하여 세척유닛이 자체적으로 이동하도록 함으로써 관리자의 작업 피로도를 줄일 수 있는 태양광 패널 세척 장치에 관한 것이다.

최근 화석연료의 사용에 따른 이산화탄소 발생에 의한 지구의 온난화 그리고, 원자력 발전소의 핵폐기물에 대한 처리 등 지구의 환경에 대한 문제가 크게 대두되어 자연에서의 에너지를 활용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.

자연 에너지로는, 태양 에너지, 조력, 풍력 등이 있으며, 이는 지구의 환경을 전혀 해치지 않고 얻을 수 있는 에너지원이다.

태양 에너지를 이용하는 방법은, 크게 태양열을 이용하는 방법과 태양광을 이용하는 방법으로 구분된다.

태양열을 이용하는 방법은 태양 빛에 의해 데워진 물 등을 이용하여 온수공급 및 난방을 하는 방법이며, 태양광을 이용하는 방법은 태양 빛을 이용하여 전기를 발생시키고, 이 전기를 이용하여 각종 기계 및 기구를 작동시킬 수 있도록 하는 방법으로 태양광 발전이라고 한다.

상기 태양광 발전은, 태양 전지에 의하여 태양광을 직접 전력으로 변환하는 발전 방식으로 기존 에너지원과는 달리 온실가스 배출 또는 환경 파괴 요인을 발생시키지 않는 무공해 에너지원으로 최근 태양광 산업이 크게 대두 되고 있는 실정이며, 또한 이와 관련된 기술이 다양하게 출시되고 있다.

태양광 발전장치는, 종래 도 1에 도시된 바와 같이 그 기본적 구성이 전력을 생산하도록 태양광을 입사하는 태양광 셀과, 이 태양광 셀을 표면에 다수개 배열 고정하는 태양 전지판(10), 상기 태양 전지판(10)을 고정하는 프레임(20) 및 상기 프레임(20)을 지면(30)으로부터 일정 높이에 위치 고정되도록 하는 지지체(40) 및 상기 프레임(20)을 회전시켜 태양광 이동에 따라 항상 태양광을 입사할 수 있도록 하는 장치 등으로 구성되며, 최근에는 태양광 이동시 태양 전지판과 태양광 이동 방향에 따라 함께 이동되면서 태양광을 입사하도록 하게 되는 추적장치 등이 추가로 출시되고 있다.

상기한 구성중 태양광 셀들을 고정하여 태양광을 발전하는 태양 전지판은 고정식 회전식 등 다양한 기능을 갖는 형태로 출시되어 사용되고 있다.

더불어, 태양 전지판(10)은 태양광을 입사하여 에너지원을 확보하는 것으로 그 표면이 항상 청결해야지만 많은 에너지원을 얻을 수 있게 된다.

하지만, 통상의 태양 전지판(10)은 태양을 향하여 설치되고 있고 또한 지면에 세워진 기초 구조물의 상측에 위치하고 있어 태양 전지판 상면의 세척 작업시에는 별도의 크레인 등을 이용해서 세척작업을 해야하는 번거러움이 있었다.

이에 최근에는 태양 전지판 표면을 간편하게 세척하는 기술이 다수 제시되고 있는 실정이다.

이에 최근에는 태양 전지판 표면을 간편하게 세척하는 기술이 다수 제시되고 있는 실정이다.

그 한 예로서, 대한민국 공개특허 제10-2009-0058624호 "태양전지판의 세척장치"가 제시된 바 있다.

이는, 태양전지판의 상부면을 자동으로 세척하고자 하는 세척장치로, 상기 태양전지판의 상부면과 접촉하여 주행하면서 세정액을 분사하는 세척유닛; 상기 세정액을 상기 세척수단으로 공급하는 세정액 공급수단 및; 상기 태양전지판의 상부면을 세척하기 위해 상기 세척유닛에서 상기 세정액을 분사하면서 상기 세척유닛을 상기 태양전지판의 한 변으로부터 마주하는 변까지 주행시키는 세척유닛 이동수단으로 구성되어 세척 작업시 무인으로 세척유닛이 이동하면서 태양전지판의 표면에 세정액을 분사함과 동시에 세척하는 것이다.

하지만, 상기한 경우 세척유닛, 세정액 공급수단, 세척유닛 이동수단 등의 구조물이 태양전지판에 함께 구성되어야 함에 따라 비용이 크게 상승되는 문제점이 있고 또한 세척후 세정액 등이 태양전지판의 표면에 묻게 되는 경우 태양광을 안정되게 입사하지 못하는 문제점이 있어왔다.

또한, 다른 예로서 대한민국 공개특허 제10-2009-0114848호 "태양광 발전 설비 유지장치"가 제시된 바 있다.

이는, 수압에 의해 물을 분사하는 하나의 노즐 또는 하나 이상의 노즐들이 고정된 노즐 고정 막대가 태양광 모듈 위를 이동하며 태양광 모듈의 표면으로 물을 분사하는 것으로 상기한 장비 또한 태양광 모듈에 설치해야 함에 따라 무게 증가는 물론 비용이 상승되는 문제점이 있었다.

더불어, 태양 전지판에 먼지가 쌓여 있는 경우 단순히 물을 살수하여 이물질이나 먼지를 제거하고 있지만 이물질이나 먼지가 잘 세척되었는지 여부에 관계없이 살수는 종료되므로 제대로 세척되지 않는 경우가 발생할 뿐만 아니라, 이물질이나 먼지가 쌓였는지를 관리자가 일일이 확인하고 동작버튼을 눌러 살수하여야 하는 불편이 있다.

여기서, 태양 전지판의 세척시 노즐을 사용하는 경우 겨울철 온도가 급하강 하게 되면 노즐을 연결하는 파이프가 얼어 동파 우려가 발생되는 문제점이 있다.

한편, 이러한 문제 해결을 위해, 세척 로봇이 태양전지 패널상에서 자율 주행하면서 태양전지 패널의 표면을 세척하는 기술이 제안되었으나,

세척 로봇의 자세제어 및 자율주행을 위한 배터리 소모율이 큰 문제가 있고, 이에 따라 세척 로봇의 가동 시간이 짧아지고, 배터리 용량 증가로 인하여 세척 로봇의 전체 중량이 증가하게 되는 문제가 있다.

대한민국 공개특허 제10-2009-0058624호 대한민국 공개특허 제10-2009-0114848호

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 관리자가 연결대를 통해 세척유닛의 위치를 지지하도록 하여 세척유닛에 내장된 배터리의 이용효율을 향상시키는 동시에 세척유닛의 구동휠의 회전방향을 제어하여 세척유닛이 자체적으로 이동하도록 함으로써 관리자의 작업 피로도를 줄일 수 있는 태양광 패널 세척 장치을 제공함에 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 바디프레임, 상기 바디프레임의 저면부에 배치되고 독립적으로 회전하는 4개의 구동휠, 태양광 패널의 세척을 위해 상기 구동휠에 설치되는 세척패드를 구비한 세척유닛; 관리자가 상기 세척유닛을 핸들링 할 수 있도록 일단부가 상기 세척유닛에 연결되는 연결대; 및 상기 연결대의 타단부에 마련되고, 상기 세척유닛이 회전하는 세척패드를 통해 태양광 패널 표면 상에서 주행할 수 있도록, 상기 구동휠의 회전방향을 제어하기 위한 제어신호를 제공하는 조작부;를 포함하는 태양광 패널 세척 장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 연결대는 길이 조절이 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연결대는 길이방향 상대이동이 가능하도록 연결되는 제1연결부재와 제2연결부재 및 상기 제1연결부재와 제2연결부재 중 어느 하나를 이동시키는 길이조절부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연결대의 일단부는 상기 바디프레임에 회동 가능하게 연결되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조작부는 상기 길이조절부의 구동을 위한 제어신호를 제공하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조작부는 연결대의 단부에 양방향으로 회전 가능하게 지지되고, 회전 방향에 따라 상기 길이조절부의 정,역 구동을 위한 제어신호를 제공하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조작부는 상기 세척유닛이 연결대의 길이조절 방향으로 이동할 수 있도록, 상기 길이조절부의 구동을 위한 제어신호와 구동휠의 회전방향을 제어하기 위한 제어신호를 동시에 제공하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 구동휠은 바디프레임의 하부에 지지되는 모터에 의해 각각 독립적으로 회전하도록 구성되고, 상기 모터는 세척패드의 외주연 중 일 지점이 태양광 패널과 접점을 유지하도록 하우징에 경사진 상태로 지지되며, 상기 모터는 상기 세척유닛이 태양광 패널의 표면을 세척하는 동시에 원하는 방향으로 주행할 수 있도록 구동제어부에 의해 회전방향이 제어되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 구동휠의 접점은 세척유닛의 중심과 가장 먼 지점으로 설정되고, 상기 세척유닛의 주행 방향은 상기 구동제어부에 의해 제어되는 모터의 회전방향에 의해 결정되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 세척유닛은 상기 바디프레임에 대한 하우징의 회동각도를 조절하여 상기 세척패드의 접점 위치를 변경할 수 있는 회동기어를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 세척유닛의 주행 방향은 상기 구동제어부에 의해 제어되는 상기 회동기어에 의한 구동휠의 접점 위치 및 상기 모터에 의한 구동휠의 회전방향에 의해 결정되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 구동제어부는 복수의 구동휠을 통해 작용하는 합벡터가 중력에 의한 이동 오차를 보상할 수 있는 보상력을 포함하도록 상기 구동휠의 접점 위치를 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 세척유닛은 바디프레임의 상측에 배치되고 상기 연결대가 연결되는 메인프레임, 상기 메인프레임과 바디프레임 사이에 배치되고 상기 메인프레임에 대한 바디프레임의 회동각도를 조절할 수 있는 회동모터를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 구동휠의 접점 위치 및 회전방향은 상기 바디프레임이 일방향으로 주행할 수 있도록 설정되고, 상기 세척유닛의 주행 방향은 상기 바디프레임의 회동각도와 구동휠의 회전방향 중 적어도 어느 하나에 의해 결정되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 구동제어부는 상기 세척유닛의 주행 방향이 중력에 의한 이동 오차를 보상할 수 있는 보상력을 포함할 수 있도록 상기 바디프레임의 회동각도를 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 관리자가 연결대를 통해 세척유닛의 위치를 지지하도록 하여 세척유닛에 내장된 배터리의 이용효율을 향상시키는 동시에 세척유닛의 구동휠의 회전방향을 제어하여 세척유닛이 자체적으로 이동하도록 함으로써 관리자의 작업 피로도를 줄일 수 있는 태양광 패널 세척 장치이 제공된다.

도 1은 본 발명 태양광 패널 세척 장치의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 세척유닛의 평면 구성도,
도 3은 도 2에 도시된 제1세척모듈의 측면 구성도,
도 4 내지 도 5는 본 발명 태양광 패널 세척 장치의 세척유닛의 주행 제어 상태를 나타낸 도면,
도 6 및 도 7은 본 발명 태양광 패널 세척 장치의 사용 상태를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 태양광 패널 세척 장치의 주요 구성을 나타낸 도면,
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 태양광 패널 세척 장치의 세척유닛의 주행 제어 상태를 나타낸 도면,
도 10 및 도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 태양광 패널 세척 장치의 중력 보상 제어 상태를 나타낸 도면,
도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 태양광 패널 세척 장치의 주요 구성을 나타낸 도면이고,
도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 태양광 패널 세척 장치의 주행 제어 상태를 나타낸 도면이다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광 패널 세척 장치에 대하여 상세하게 설명한다.

첨부도면 중, 도 1은 본 발명 태양광 패널 세척 장치의 사시도, 도 2는 도 1에 도시된 세척유닛의 평면 구성도, 도 3은 도 2에 도시된 제1세척모듈의 측면 구성도, 도 4 내지 도 5는 본 발명 태양광 패널 세척 장치의 세척유닛의 주행 제어 상태를 나타낸 도면이다.

상기 도면에 도시된 바와 같은 본 발명 태양광 패널 세척 장치는 세척유닛(110), 연결대(120), 조작부(130) 및 구동제어부를 포함한다.

상기 세척유닛(110)은 바디프레임(111), 제1구동휠(112), 제2구동휠(113), 제3구동휠(114) 및 제4구동휠(115)을 포함하여 구성된다.

상기 바디프레임(111)은 세척유닛(110)의 기본 골격을 형성하고, 상기 제1구동휠(112), 제2구동휠(113), 제3구동휠(114) 및 제4구동휠(115)은 바디프레임(111)의 중심을 기준으로 원점대칭 형태로 상호 이격 배치된다.

본 실시예에서 상기 제1구동휠(112), 제2구동휠(113), 제3구동휠(114) 및 제4구동휠(115)은 설치 위치가 다를 뿐, 그 구성은 동일하므로 제1구동휠(112)에 대해서만 설명한다.

상기 제1구동휠(112)은 바디프레임(111)의 하부에 마련되는 다리부에 지지되는 모터(M)에 의해 회전하도록 구성되고, 상기 모터(M)는 세척패드(P)의 외주연 중 세척유닛(110)의 중심과 가장 먼 지점이 바닥면과 접점을 유지할 수 있도록 다리부에 경사 배치된다.(도 3 참조)

상기 세척패드(P)는 상기 제1구동휠(112)에 탈착 가능하게 설치된다.

한편, 구동제어부에서는 제1구동휠(112), 제2구동휠(113), 제3구동휠(114) 및 제4구동휠(115)을 각각 독립적으로 제어하며, 구동휠의 회전방향을 제어하여 세척유닛(110)이 태양광 패널(S)의 표면을 세척하는 동시에 원하는 방향으로 주행할 수 있도록 한다.

구체적으로, 바디프레임(111)의 중심을 기준으로 원점대칭 형태로 상호 이격 배치된 제1구동휠(112), 제2구동휠(113), 제3구동휠(114) 및 제4구동휠(115) 중 서로 대칭이 되는 한 쌍의 구동휠을 서로 반대방향으로 회전시키면, 서로 크기가 같고 방향이 반대인 힘은 상쇄되고, 크기와 방향이 동일한 힘은 상쇄되지 않으므로, 세척유닛(110)의 주행방향을 제어할 수 있다.

예컨대, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1,제3구동휠(112,114)은 반시계방향으로 회전하도록 제어하고, 제2,제4구동휠(113,115)은 시계방향으로 회전하도록 제어하면, 제1,제4구동휠(112,115)의 접점에서는 우측방 힘과 전방 힘으로 분해되는 힘벡터가 작용하고, 제2,제3구동휠(113,114)의 접점에서는 좌측방 힘과 전방 힘으로 분해되는 힘벡터가 작용하게 된다. 이때, 제1,제2구동휠(112,113)의 접점에서 작용하는 좌측방 힘과 우측방 힘은 서로 상쇄되고, 제3,제4구동휠(114,115)의 접점에서 작용하는 좌측방 힘과 우측방 힘은 서로 상쇄되며, 제1,제2구동휠(112,113)과 제3,제4구동휠(114,115)의 접점에서 각각 작용하는 전방 힘은 상쇄되지 않는다. 이에 따라, 각 구동휠의 접점에서 작용하는 힘벡터를 합한 합벡터가 전방을 향하게 되므로 세척유닛(110)이 전방을 향해 주행하게 된다.

또한, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1,제2구동휠(112,113)은 반시계방향으로 회전하도록 제어하고, 제3,제4구동휠(114,115)은 시계방향으로 회전하도록 제어하면, 제1,제4구동휠(112,115)의 접점에서는 우측방 힘과 전방 힘으로 분해되는 힘벡터가 작용하고, 제2,제3구동휠(113,114)의 접점에서는 우측방 힘과 후방 힘으로 분해되는 힘벡터가 작용하게 된다. 이때, 제1,제3구동휠(112,114)의 접점에서 작용하는 전방 힘과 후방 힘은 서로 상쇄되고, 제2,제4구동휠(113,115)의 접점에서 작용하는 후방 힘과 전방 힘은 서로 상쇄되며, 제1,제3구동휠(112,114)과 제2,제4구동휠(113,115)의 접점에서 각각 작용하는 우측방 힘은 상쇄되지 않는다. 이에 따라, 각 구동휠의 접점에서 작용하는 힘벡터를 합한 합벡터는 우측방을 향하게 되므로 세척유닛(110)이 우측방을 향해 주행하게 된다.

또한, 도 5의 (a)와 같이 제1구동휠(112)은 반시계방향으로 회전시키고, 제2,3,4구동휠(113,114,115)은 시계방향으로 회전시키면, 상기 제1구동휠(112)과 제4구동휠(115)의 접점에서는 우측 전방을 향하는 힘벡터가 작용하고, 제2구동휠(113)과 제3구동휠(114)의 접점에서 작용하는 힘벡터에 의해 세척유닛(110)에 반시계방향으로 회전하는 회전모멘트가 작용함에 따라 세척유닛(110)이 우측 전방을 향해 주행하게 된다. 또한, 도 5의 (b)와 같이 제1,2,3구동휠(112,113,114)은 시계방향, 제4구동휠(115)은 반시계방향으로 회전시키면, 제1,4구동휠(112,115)의 접점에서는 좌측 후방을 향하는 힘벡터가 작용하고, 제2,3구동휠(113,114)의 접점에서 작용하는 힘벡터에 의해 세척유닛(110)에 반시계방향으로 회전하는 회전모멘트가 작용함에 따라 세척유닛(110)이 좌측 후방을 향해 주행하게 된다. 마찬가지로, 도 5의 (c)와 같이 제1,3,4구동휠(112,114,115)은 반시계방향, 제2구동휠(113)은 시계방향으로 회전하도록 제어하면 세척유닛(110)이 좌측 전방을 향해 주행하고, 도 5의 (d)와 같이 제1,2,4구동휠(112,113,115)은 반시계방향, 제3구동휠(114)은 시계방향으로 회전하도록 제어하면 세척유닛(110)이 우측 후방을 향해 주행하게 된다.

이와 같이, 제1구동휠(112), 제2구동휠(113), 제3구동휠(114) 및 제4구동휠(115)의 회전방향을 각각 제어함으로써, 태양광 패널(S) 상에서 세척유닛(110)이 다양한 방향으로 주행할 수 있게 된다.

상기 연결대(120)는 관리자가 태양광 패널(S) 상에 안착된 세척유닛(110)을 핸들링할 수 있도록 세척유닛(110)에 연결되는 막대 형태로 이루어지며, 상기 세척유닛(110)에 연결되는 일단부는 상기 세척유닛(110)에 상하, 좌우로 회동 가능하도록 연결된다.

또한, 상기 연결대(120)는 길이방향 상대 이동이 가능한 제1연결부재(121)와 제2연결부재(122) 및 상기 제1연결부재(121) 상에서 제2연결부재(122)를 이동시키는 길이조절부(123)를 포함하여 구성된다. 즉, 상기 제1연결부재(121)와 제2연결부재(122)는 텔레스코픽 파이프(telescopic pipe)와 같은 형태로 결합되고, 상기 길이조절부(123)에 의해 길이가 조절될 수 있다.

상기 길이조절부(123)는 구동모터와, 상기 구동모터의 회전구동력을 이용하여 제1연결부재(121)와 제2연결부재(122)의 사이 거리를 조절할 수 있는 동력전달기구를 포함할 수 있으며, 직선 왕복운동하는 리니어모터나 액추에이터 등의 형태로 이루어지는 것도 가능하다. 동력을 이용하여 텔레스코픽 파이프의 길이를 조절하는 구성은 주지기술에 해당하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

상기 조작부(130)는 상기 연결대(120)의 타단부에 마련되고, 세척유닛(110)의 좌우 이동을 위해 상기 제1구동휠 내지 제4구동휠(112,113,114,115)의 회전방향을 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 제1입력부(131)와, 세척유닛(110)의 전후 이동을 위해 상기 연결대(120)의 길이조절 및 상기 제1구동휠 내지 제4구동휠(112,113,114,115)의 회전방향을 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 제2입력부(132)를 포함하여 구성된다.

상기 제1입력부(131)는 조작의 편의를 위해 연결대(120)의 타단부에 방향 조작 버튼이나 조이스틱과 같은 형태로 이루어질 수 있으며, 상기 제2입력부(132)는 연결대(120)의 타단부에 양방향으로 축회전 가능하게 지지되는 손잡이의 형태로 이루어질 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다.

지금부터는 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광 패널 세척 장치의 작동에 대하여 설명한다.

첨부도면 중 도 6 및 도 7은 본 발명 태양광 패널 세척 장치의 사용 상태를 나타낸 도면으로, 도 6은 세척유닛(110)이 우측으로 주행하는 상태를 나타낸 것이고, 도 7은 세척유닛(110)이 전방으로 주행하는 상태를 나타낸 것이다.

세척유닛(110)은 태양광 패널(S) 표면에 안착된 상태에서, 독립적으로 회전하는 제1구동휠 내지 제4구동휠(112,113,114,115)에 의해 세척패드(P)가 회전하면서 태양광 패널(S) 표면을 세척한다.

본 실시예에 따르면, 세척유닛(110)이 경사진 태양광 패널(S) 상에 안착된 상태에서, 관리자가 세척유닛(110)에 연결된 연결대(120)를 붙잡아 세척유닛(110)의 위치를 지지할 수 있으므로, 세척유닛(110)이 자체적으로 위치를 유지하기 위한 에너지 소비를 줄일 수 있어 세척유닛(110)에 내장된 배터리의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이 세척유닛(110)을 태양광 패널(S) 상에서 우측 방향으로 이동하기 위해 관리자가 제1입력부(131)를 조작하면, 제1구동휠(112)과 제2구동휠(113)이 반시계방향으로 회전하고, 제3구동휠(114)과 제4구동휠(115)이 시계방향으로 회전함에 따라, 세척유닛(110)이 자체적으로 우측으로 주행하게 되므로, 관리자의 작업성을 개선할 수 있다. 또한, 상기 세척유닛(110)의 제1구동휠 내지 제4구동휠(112,113,114,115)은, 세척을 위해 일정한 속도로 회전하면서 세척유닛(110)의 주행을 제어하기 위해 회전 방향만 변경하는 것이므로 주행을 위한 추가적인 에너지 소비가 이루어지지 않도록 할 수 있다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이 세척유닛(110)을 태양광 패널(S) 상에서 전방(상측 방향)으로 이동하고자 하기 위해 제2입력부(132)를 조작하면, 연결대(120)를 구성하는 제1연결부재(121)와 제2연결부재(122)가 길이조절부(123)에 의해 신장하면서 세척유닛(110)을 가압하여 세척유닛(110)이 전방으로 이동하게 되므로, 관리자가 밀어올리지 않아도 된다.

이때, 구동제어부는 제2입력부(132)의 조작에 의해 연결대(120)의 길이를 조절하는 것과 동시에, 제1구동휠(112)과 제3구동휠(114)이 반시계방향으로 회전하고, 제2구동휠(113)과 제4구동휠(115)이 시계방향으로 회전하도록 제어함에 따라, 세척유닛(110)이 자체적으로 전방으로 이동하도록 할 수 있으며, 이에 따라 세척유닛(110)을 보다 원활하게 전방으로 밀어올릴 수 있다.

또한, 세척유닛(110)을 전방으로 밀어올리는 힘을 구동휠의 회전방향에 따르는 태양광 패널(S)과의 마찰력과, 연결대(120)의 신장에 따르는 가압력으로 분산시킬 수 있으므로, 길이조절부(123)에 구동부하가 집중되어 에너지 소비가 급격히 증가하는 것을 방지할 수 있다.

다음으로 본 발명의 제2실시예에 따른 태양광 패널 세척 장치에 대하여 설명한다.

첨부도면 중, 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 태양광 패널 세척 장치의 주요 구성을 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 태양광 패널 세척 장치의 세척유닛의 주행 제어 상태를 나타낸 도면이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 태양광 패널 세척 장치에 따르면, 모터(M)는 하우징(H)에 경사진 상태로 지지되고, 상기 하우징(H)은 바디프레임(111)과의 사이에 배치되는 회동기어(116)에 의해 360도 전방향에 대해서 회동가능하도록 설치되며, 상기 회동기어(116)는 구동제어부에 의해 구동 제어된다.

즉, 각 구동휠(112,113,114,115)의 접점 위치는 회동기어(116)의 회동에 의해 독립적으로 가변될 수 있으며, 상기 회동기어(116)는 구동제어부에 의해 제어된다. 따라서, 구동제어부를 통해 각 구동휠(112,113,114,115)의 접점 위치를 제어함으로써, 세척유닛(110)의 진행방향을 용이하게 제어할 수 있다.

구체적으로, 도 9의 (a)와 같이 제1구동휠(112)과 제3구동휠(114)은 접점을 중앙 좌측에 배치한 상태에서 반시계방향으로 회전시키고, 제2구동휠(113)과 제4구동휠(115)은 접점을 중앙 우측에 배치한 상태에서 시계방향으로 회전시키면 각 구동휠의 접점에서 작용하는 힘벡터가 전방을 향하게 되므로 세척유닛을 전방으로 이동시킬 수 있으며, 각 구동휠의 접점 상태를 도 9의 (a)와 동일하게 유지한 상태에서 도 9의 (b)와 같이 제1구동휠(112)과 제3구동휠(114)을 시계방향으로 회전시키고, 제2구동휠(113)과 제4구동휠(115)을 반시계방향으로 회전시키면 세척유닛을 후방으로 이동시킬 수 있다.

또한, 도 9의 (c)와 같이 제1구동휠(112)과 제2구동휠(113)은 접점을 중앙 상측에 배치하고 반시계방향으로 회전시키고, 제3구동휠(114)과 제4구동휠(115)은 접점을 중앙 하측에 배치한 상태에서 시계방향으로 회전시키면 세척유닛을 우측으로 이동시킬 수 있으며, 각 구동휠의 접점 상태를 도 9의 (c)와 동일하게 유지한 상태에서 도 9의 (d)와 같이 제1구동휠(112)과 제2구동휠(113)을 시계방향으로 회전시키고, 제3구동휠(114)과 제4구동휠(115)을 반시계방향으로 회전시키면 세척유닛을 좌측으로 이동시킬 수 있다.

또한, 각 구동휠의 접점이 세척유닛의 주행방향과 직교하고 구동휠의 중심을 경유하는 가상의 라인 상에 위치하도록 한 상태에서, 각 접점에서의 힘벡터가 주행방향을 향하도록 구동휠의 회전방향을 제어하면, 세척유닛을 경사방향으로 이동시킬 수 있다.

구체적으로, 도 9의 (e)와 같이 제1,2구동휠(112,113)은 접점을 좌측 전방에 배치한 상태에서 반시계방향으로 회전시키고, 제3,4구동휠(114,115)은 접점을 우측 후방에 배치한 상태에서 시계방향으로 회전시키면, 각 접점에서의 힘벡터가 우측 전방을 향하게 되므로 세척유닛(110)을 우측 전방을 향해 이동시킬 수 있다.

또한, 도 9의 (f)와 같이 제1,2구동휠(112,113)은 접점을 좌측 전방에 배치한 상태에서 시계방향으로 회전시키고, 제3,4구동휠(114,115)은 접점을 우측 후방에 배치한 상태에서 반시계방향으로 회전시키면, 각 접점에서의 힘벡터가 좌측 후방을 향하게 되므로 세척유닛(110)을 좌측 후방을 향해 이동시킬 수 있다.

또한, 도 9의 (g)와 같이 제1,3구동휠(112,114)은 접점을 좌측 후방에 배치한 상태에서 반시계방향으로 회전시키고, 제2,4구동휠(113,115)은 접점을 우측 전방에 배치한 상태에서 시계방향으로 회전시키면, 각 접점에서의 힘벡터가 좌측 전방을 향하게 되므로 세척유닛(110)을 좌측 전방을 향해 이동시킬 수 있다.

또한, 도 9의 (h)와 같이 제1,3구동휠(112,114)은 접점을 좌측 후방에 배치한 상태에서 시계방향으로 회전시키고, 제2,4구동휠(113,115)은 접점을 우측 전방에 배치한 상태에서 반시계방향으로 회전시키면, 각 접점에서의 힘벡터가 좌측 후방을 향하게 되므로 세척유닛을 좌측 후방을 향해 이동시킬 수 있다.

상기와 같은 제2실시예에 따른 태양광 패널 세척 장치는 각 구동휠의 접점 위치와 회전방향을 변경하면서 세척유닛의 이동 방향을 자유롭게 제어할 수 있다.

다만, 세척유닛(110)은 도 10과 같이 경사진 태양광 패널(S) 상에 안착된 상태로 주행하기 때문에, 관리자가 세척유닛(110)에 마련된 각 구동휠(112,113,114,115)의 힘벡터를 합한 합벡터를 방향을 D 방향으로 설정하더라도, 중력에 의한 이동 오차로 인해 목적 방향인 D 방향으로부터 소정 각도(a)만큼 하향 경사진 Dw 방향으로 이동하게 된다.

이에 따라 본 실시예에서는 각 구동휠(112,113,114,115)의 접점 위치를 제어하여 복수의 구동휠(112,113,114,115)을 통해 작용하는 합벡터가 상기 오차각도(a)에 대응하는 보상각도(a')만큼 상향 경사진 Dm 방향을 향하도록 함으로써 경사진 태양광 패널(S) 상에서 세척유닛(110)이 목적 방향인 D 방향으로 주행하도록 할 수 있다.

예컨대, 도 11에 도시된 바와 같이, 세척유닛(110)의 주행 방향을 보상각도(a')만큼 보정하여 설정하는 경우, 각 구동휠(112,113,114,115)의 접점을 세척유닛(110)의 주행방향과 직교하고 구동휠(112,113,114,115)의 중심을 경유하는 가상의 라인 상에 위치하도록 배치하고, 각 접점에서의 힘벡터가 주행방향과 나란하도록 구동휠(112,113,114,115)의 회전방향을 제어할 수 있으며, 이를 통해 중력에 대응하는 보상력을 제공할 수 있는 것이다.

한편, 상기 보상력은 태양광 패널의 기울기, 세척유닛의 중량, 각 구동휠의 접점에서의 마찰력 등을 고려하여 산출될 수 있을 것이다.

아울러, 본 실시예에서는 세척유닛(110)이 우측 방향으로 이동하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 상기와 같은 원리로 세척유닛(110)의 다양한 방향으로의 이동에 중력에 대한 보상력을 제공할 수 있다.

이와 같은 본 실시예에 따르면 세척유닛(110)이 관리자가 원하는 방향 및 위치로 용이하게 이동하도록 할 수 있으므로, 연결대(120)를 이용해 세척유닛(110)을 핸들링하는 관리자의 작업 피로도를 효과적으로 줄일 수 있다.

다음으로 본 발명의 제3실시예에 따른 태양광 패널 세척 장치에 대하여 설명한다.

첨부도면 중, 도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 태양광 패널 세척 장치의 주요 구성을 나타낸 도면이고, 도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 태양광 패널 세척 장치의 주행 제어 상태를 나타낸 도면이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 태양광 패널 세척 장치에 따르면, 바디프레임(111)의 상측에 메인프레임(117)이 배치되고, 상기 바디프레임(111)은 회동모터(118)에 의해 메인프레임(117)에 대하여 360도 전방향에 대해서 회동 가능한 상태로 지지되고, 연결대(120)는 상기 메인프레임(117)에 연결된다.

즉, 상기 바디프레임(111)의 지지 각도는 회동모터(118)에 의해 변경될 수 있으며, 상기 회동모터(118)는 구동제어부에 의해 제어된다. 따라서, 회동모터(118)를 통해 메인프레임(117)에 대한 바디프레임(111)의 지지 각도를 제어하여 세척유닛(110)의 이동방향을 용이하게 제어할 수 있다.

구체적으로, 각 구동휠(112,113,114,115)의 접점과 회전방향을 상술한 제2실시예의 도 9 (a)와 동일하게 설정한 상태에서는 도 13의 (a)와 같이 복수의 구동휠(112,113,114,115)을 통해 작용하는 합벡터가 전방을 향하게 되므로 세척유닛(110)을 전방으로 이동시킬 수 있다.

이러한 상태에서, 도 13의 (b)와 같이 회동모터(118)를 이용해 메인프레임(117)에 대한 바디프레임(111)의 지지 각도를 시계방향으로 45도 회전시키면, 복수의 구동휠(112,113,114,115)을 통해 작용하는 합벡터가 우측 전방을 향하게 되므로 세척유닛(110)을 우측 전방으로 이동시킬 수 있다.

마찬가지로, 도 13의 (c)와 같이 회동모터(118)를 통해 메인프레임(117)에 대한 바디프레임(111)의 지지 각도를 90도 각도로 회전시키면 세척유닛(110)을 우측방으로 이동시킬 수 있다.

한편, 주행방향이 후방을 향하도록 제어하고자 하는 경우에는, 각 구동휠((112,113,114,115)의 회전방향을 역방향으로 제어할 수 있다.

예컨대, 도 13의 (d)와 같이 회동모터(118)이 0도로 설정된 상태에서 각 구동휠(112,113,114,115)의 회전방향을 역방향으로 회전하면 세척유닛을 후방으로 이동시킬 수 있다. 마찬가지로, 도 13의 (b) 상태에서 각 구동휠(112,113,114,115)의 회전방향을 역방향으로 제어하면 세척유닛을 좌측 후방으로 이동시킬 수 있으며, 도 13의 (c) 상태에서 각 구동휠(112,113,114,115)의 회전방향을 역방향으로 제어하면 세척유닛이 좌측방으로 이동시킬 수 있을 것이다

이와 같이, 본 실시예의 태양광 패널 세척 장치는 회동모터(118)를 이용하여 메인프레임(117)에 대한 바디프레임(111)의 지지각도를 변경함으로써 세척유닛(110)의 이동 방향을 자유롭게 제어할 수 있다.

다만, 세척유닛(110)이 경사진 태양광 패널 상에서 이동하는 경우, 중력에 의한 이동 오차로 인해 목적 방향으로부터 소정각도(a) 하향 경사진 방향으로 이동하게 된다(도 10참조). 따라서, 회동모터(118)를 이용하여 상기 이동 오차에 대응하는 보상각도(a')만큼 바디프레임(111)의 회동 각도를 추가로 회동하면, 세척유닛(110)이 경사진 태양광 패널(S) 상에서 목적 방향으로 이동하게 할 수 있다.

또한, 한편, 세척유닛(110)의 주행 방향이 0도(상측 방향)로 설정되는 경우에는 회동모터(118)를 이용해 바디프레임(111)의 지지각도를 0도로 설정한 상태에서 복수의 구동휠(112,113,114,115)의 회전속도를 가속함으로써 중력에 의한 이동 오차에 대응하는 보상력을 제공할 수 있다. 아울러, 주행 방향이 180도(하측 방향)로 설정되는 경우에는 회동모터(118)를 이용해 바디프레임(111)의 지지각도를 180도로 설정한 상태에서 복수의 구동휠(112,113,114,115)의 회전속도를 감속하거나 역회전시킴으로써 중력에 의한 이동 오차에 대응하는 보상력을 제공할 수 있다.

상술한 실시예에서는 세척유닛(110)의 주행 방향을 제어하거나 중력에 대한 보상력을 제공하기 위해, 구동휠(112,113,114,115)의 접점위치 및 회전방향을 제어하거나, 바디프레임(111)의 회동각도를 제어하는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 필요에 따라 이들 제어 방법을 결합하여 세척유닛의 주행을 제어하는 것도 가능할 것이다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

110:세척유닛, 111:바디프레임, 112:제1구동휠,
113:제2구동휠, 114:제3구동휠, 115:제4구동휠,
116:회동기어, 117:메인프레임, 118:회동모터,
P:세척패드, 120:연결대, 121:제1연결부재,
122:제2연결부재, 123:길이조절부, 130:조작부,
131:제1입력부, 132:제2입력부, S:태양광 패널

Claims (15)

1. 바디프레임, 상기 바디프레임의 저면부에 배치되고 독립적으로 회전하는 4개의 구동휠, 태양광 패널의 세척을 위해 상기 구동휠에 설치되는 세척패드를 구비한 세척유닛;
   관리자가 상기 세척유닛을 핸들링 할 수 있도록 일단부가 상기 세척유닛에 연결되는 연결대; 및
   상기 연결대의 타단부에 마련되고, 상기 세척유닛이 회전하는 세척패드를 통해 태양광 패널 표면 상에서 주행할 수 있도록, 상기 구동휠의 회전방향을 제어하기 위한 제어신호를 제공하는 조작부;를 포함하는 태양광 패널 세척 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 연결대는 길이 조절이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 세척 장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 연결대는 길이방향 상대이동이 가능하도록 연결되는 제1연결부재와 제2연결부재 및 상기 제1연결부재와 제2연결부재 중 어느 하나를 이동시키는 길이조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 세척 장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 연결대의 일단부는 상기 바디프레임에 회동 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 세척 장치.
5. 제 3항에 있어서,
   상기 조작부는 상기 길이조절부의 구동을 위한 제어신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 세척 장치.
6. 제 3항에 있어서,
   상기 조작부는 연결대의 단부에 양방향으로 회전 가능하게 지지되고, 회전 방향에 따라 상기 길이조절부의 정,역 구동을 위한 제어신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 세척 장치.
7. 제 3항에 있어서,
   상기 조작부는 상기 세척유닛이 연결대의 길이조절 방향으로 이동할 수 있도록, 상기 길이조절부의 구동을 위한 제어신호와 구동휠의 회전방향을 제어하기 위한 제어신호를 동시에 제공하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 세척 장치.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 구동휠은 바디프레임의 하부에 지지되는 모터에 의해 각각 독립적으로 회전하도록 구성되고, 상기 모터는 세척패드의 외주연 중 일 지점이 태양광 패널과 접점을 유지하도록 하우징에 경사진 상태로 지지되며,
   상기 모터는 상기 세척유닛이 태양광 패널의 표면을 세척하는 동시에 원하는 방향으로 주행할 수 있도록 구동제어부에 의해 회전방향이 제어되는 태양광 패널 세척 장치.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 구동휠의 접점은 세척유닛의 중심과 가장 먼 지점으로 설정되고,
   상기 세척유닛의 주행 방향은 상기 구동제어부에 의해 제어되는 모터의 회전방향에 의해 결정되는 태양광 패널 세척 장치.
10. 제 8항에 있어서,
    상기 세척유닛은 상기 바디프레임에 대한 하우징의 회동각도를 조절하여 상기 세척패드의 접점 위치를 변경할 수 있는 회동기어를 포함하는 태양광 패널 세척 장치.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 세척유닛의 주행 방향은 상기 구동제어부에 의해 제어되는 상기 회동기어에 의한 구동휠의 접점 위치 및 상기 모터에 의한 구동휠의 회전방향에 의해 결정되는 태양광 패널 세척 장치.
12. 제 11항에 있어서,
    상기 구동제어부는 복수의 구동휠을 통해 작용하는 합벡터가 중력에 의한 이동 오차를 보상할 수 있는 보상력을 포함하도록 상기 구동휠의 접점 위치를 제어하는 태양광 패널 세척 장치.
13. 제 8항에 있어서,
    상기 세척유닛은 바디프레임의 상측에 배치되고 상기 연결대가 연결되는 메인프레임, 상기 메인프레임과 바디프레임 사이에 배치되고 상기 메인프레임에 대한 바디프레임의 회동각도를 조절할 수 있는 회동모터를 포함하는 태양광 패널 세척 장치.
14. 제 13항에 있어서,
    상기 구동휠의 접점 위치 및 회전방향은 상기 바디프레임이 일방향으로 주행할 수 있도록 설정되고,
    상기 세척유닛의 주행 방향은 상기 바디프레임의 회동각도와 구동휠의 회전방향 중 적어도 어느 하나에 의해 결정되는 태양광 패널 세척 장치.
15. 제 14항에 있어서,
    상기 구동제어부는 상기 세척유닛의 주행 방향이 중력에 의한 이동 오차를 보상할 수 있는 보상력을 포함할 수 있도록 상기 바디프레임의 회동각도를 제어하는 태양광 패널 세척 장치.

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