WO2021071019A1 - 이동 상의 안정성을 확보한 태양광 패널 청소 장치 - Google Patents

이동 상의 안정성을 확보한 태양광 패널 청소 장치 Download PDF

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WO2021071019A1
WO2021071019A1 PCT/KR2019/016214 KR2019016214W WO2021071019A1 WO 2021071019 A1 WO2021071019 A1 WO 2021071019A1 KR 2019016214 W KR2019016214 W KR 2019016214W WO 2021071019 A1 WO2021071019 A1 WO 2021071019A1
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WO
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solar panel
housing
cleaning
wheel
wire
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English (en)
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임상채
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주식회사 토브
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/10—Cleaning arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B1/00—Cleaning by methods involving the use of tools
    • B08B1/10—Cleaning by methods involving the use of tools characterised by the type of cleaning tool
    • B08B1/12—Brushes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
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    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
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    • B08B1/30—Cleaning by methods involving the use of tools by movement of cleaning members over a surface
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a solar panel cleaning apparatus that secures the stability of a mobile phase in cleaning a solar panel.
  • Photovoltaic power generation is a technology that generates electricity by condensing light on a photovoltaic panel to convert solar energy into electrical energy.
  • a photovoltaic power panel is installed in a sunny outdoor place with good light. Unwanted impurities contained in rainwater and air naturally accumulate on the surface of the panel installed outside the building, and the impurities block the light that has to enter the panel, reducing the light collection efficiency.
  • the panel in order to maintain the condensing efficiency of the photovoltaic power generation panel, the panel must be periodically cleaned, and there is a problem in that the cleaning of the photovoltaic panel by an operator increases the maintenance cost due to excessive labor costs.
  • solar panel cleaning is frequently required due to yellow dust, fine dust, and ultrafine dust, and the above-described problem has become more prominent.
  • Such a robot device has the same length as the width in the height direction of the solar panel, is mounted on the solar panel, moves on the solar panel in the longitudinal direction, and removes foreign substances on the solar panel with the provided cleaning brush.
  • solar panels are not only installed in large quantities in large spaces, but also in narrow spaces such as rooftops of buildings.
  • a solar panel that is shorter in the longitudinal direction but has a longer width in the height direction is installed than a long solar panel in the longitudinal direction.
  • conventional robotic devices are inadequate. Since the conventional robot device has to have the same length as the width in the height direction of the solar panel, the size of the robot device becomes too large, resulting in inconvenient manufacturing and heavy weight.
  • An object of the present invention is to provide a cleaning device for cleaning a solar panel having a long width in a height direction.
  • an aspect of the present invention is to provide a cleaning device capable of stably moving and cleaning a solar panel irrespective of the width in the height direction of the solar panel.
  • a first wheel moving on the solar panel in a longitudinal direction of the solar panel including a first motor providing power to a first wheel, a wire winder for winding a wire, and a guide part for allowing the wheel to move along, and a case connected to the wire to prevent separation from the solar panel, the A second wheel that moves on the solar panel in the height direction of the solar panel, a second motor that provides power to the second wheel, a brush that removes foreign matter on the solar panel, and provides power with the brush.
  • a cleaning unit including a third motor, a battery supplying power to each motor, and a guide roller that moves along the guide part when it is introduced into the housing, and the guide part has an inclined surface at an entrance to which the guide roller enters.
  • the guide roller moves along the guide portion, it provides a solar panel cleaning apparatus, characterized in that the cleaning unit is spaced apart from the solar panel.
  • the housing further includes a sensor for sensing whether the cleaning unit is close to the housing.
  • the cleaning unit further includes a sensor for sensing whether the cleaning unit is close to the housing.
  • the cleaning unit further includes a sensor for sensing whether the second wheel has moved to one end in the height direction of the solar panel.
  • the cleaning unit is characterized in that when the second wheel moves to one end in the height direction of the solar panel, the cleaning unit no longer moves in the moving direction of the second wheel.
  • the solar panel cleaning apparatus including a cleaning unit that moves on the solar panel and cleans foreign matter on the panel
  • the solar panel is moved on the solar panel in the longitudinal direction of the solar panel.
  • a housing including a first wheel, a first motor providing power to the first wheel, and a seating portion in which the cleaning unit is to be seated, a wire winder winding a wire connected to the housing, and providing power to the wire winder
  • a second motor that rotates, a sensor unit that detects rotation, a second wheel that moves on the solar panel in a height direction of the solar panel, a third motor that provides power to the second wheel, and the solar panel
  • a brush that removes foreign matter on the image, a fourth motor that provides power to the brush, a battery that supplies power to each motor, and a control unit that controls the degree of winding of the wire winder using a sensing value sensed by the sensor unit.
  • It provides a solar panel cleaning device, characterized in that it comprises a cleaning unit.
  • the solar panel having a long width in the height direction can be cleaned without unreasonableness even with a simple configuration.
  • the solar panel can be stably moved and cleaned regardless of the width in the height direction of the solar panel.
  • FIG. 1 is a perspective view of a solar panel cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a housing and a cleaning unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is an exploded perspective view of a housing according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing a wire winder in a housing according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a guide in the housing according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing a sensor unit in a housing according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing a rear surface of a housing according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of a cleaning unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing the rear surface of the cleaning unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view showing a brush part in the cleaning unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a view showing a state in which the wheel in the cleaning unit and the solar panel contact each other according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a view showing a state in which the cleaning unit according to an embodiment of the present invention moves along a guide part.
  • FIG. 13 is a perspective view of a solar panel cleaning apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a view showing a housing and a cleaning unit according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a view showing the configuration of a housing excluding a case according to another embodiment of the present invention.
  • 16 is a view showing the configuration of a cleaning unit excluding a case according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a view showing a state in which a cleaning unit according to another embodiment of the present invention is inserted into a housing.
  • FIG. 18 is a view showing a state in which a cleaning unit according to another embodiment of the present invention is seated in a mounting portion of a housing for movement.
  • FIG. 1 is a perspective view of a solar panel cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view showing a housing and a cleaning unit according to an embodiment of the present invention.
  • a solar panel cleaning apparatus 110 includes a housing 210, a cleaning unit 220, and a wire 230.
  • the solar panel 120 receives sunlight, converts it into electrical energy, and stores it.
  • the solar panel 120 is configured in a form in which a plurality of unit panels in the form of a plate in which a plurality of solar cell cells form one module are assembled.
  • a plurality of unit panels may be arranged in the form of a string on one surface, and the size or shape of the panel may be different depending on the installation location or the shape of the solar cell.
  • the solar panel 120 has an inclination and is installed to look in a specific direction (eg, southward) in order to increase the amount of incident light.
  • the solar panel cleaning device 110 removes foreign substances on the solar panel 120.
  • the solar panel 120 includes a panel portion 122 having a normalized length w and a frame portion 128 supporting the panel portion 122.
  • the panel portion 122 actual power generation is performed, and the frame portion 128 is formed on the outermost side of the panel portion 122 to support the panel portion 122 to support the panel portion 122.
  • the frame portion 128 has a panel portion 122 and a step 124.
  • one or more panels 120a and 120b may be disposed.
  • a plurality of solar panels are typically used in an installation space.
  • a predetermined groove 126 is generated at a boundary between frames of each panel.
  • the solar panel 120 from which foreign matter is removed by the cleaning unit has a length in a narrow length direction and a width in a height direction in order to be disposed in a narrow space.
  • solar panels that are arranged in large units in a large area have a narrow height direction and a long length direction so that they can be arranged in a dense manner, but in a narrow space, a solar panel having such a long length direction is arranged. Therefore, the solar panel 120 has a predetermined length in the longitudinal direction, but has a long width in the height direction.
  • the solar panel cleaning device 110 is a device that moves on the installed solar panel 120 and removes foreign substances adhering to the surface of the arranged solar panel 120, and cleans the housing 210 and the solar panel. It includes a module 220 (hereinafter abbreviated as a'cleaning module') and a wire.
  • a'cleaning module' a module 220 (hereinafter abbreviated as a'cleaning module') and a wire.
  • the housing 210 is disposed outside the solar panel cleaning module 220 to protect the cleaning module 220 from external force, supports the cleaning module 220 at the top of the solar panel 120, and moves in the longitudinal direction. Let it.
  • the housing 210 is seated on the upper frame 128 of the solar panel 120 to prevent separation of the cleaning module 220 connected thereto (with a wire) to the bottom.
  • the upper part means a relatively high place with respect to the ground on which the solar panel 120 is installed.
  • the housing 210 includes an opening through which the cleaning module 220 enters and exits, and supports itself and the cleaning module 220 while the cleaning module 220 cleans the solar panel 120, and the cleaning module 220 When all the solar panels 120 are cleaned and re-entered the opening, they move from the cleaned solar panels to the adjacent solar panels (in the longitudinal direction). By operating in this way, the housing 210 allows the cleaning module 220 to completely clean a specific solar panel, and when all of the specific solar panels are cleaned, the housing 210 can clean other solar panels. A detailed description of the housing 210 will be described later with reference to FIGS. 3 to 7.
  • the cleaning module 220 is connected to the housing 210 and the wire 230 to move the solar panel 120 in the height direction and remove foreign substances attached to the surface of the solar panel 120.
  • the cleaning module 220 has the same length as the length (w) of each solar panel 120, moves in the height direction of the solar panel 120, and cleans each solar panel 120.
  • the cleaning module 220 is located within the opening of the housing 210, and when cleaning is started, the cleaning module 220 comes out of the opening and moves downward along the solar panel 120 to perform cleaning. When the photovoltaic panel 120 moves to the lowermost end, the cleaning module 220 moves upward along the photovoltaic panel 120, performs cleaning again, and returns to the opening of the housing 210 again.
  • the cleaning module 220 may not be separated from the solar panel 120 even if the solar panel 120 has an inclination and is disposed. . A detailed description of the cleaning module 220 will be described later with reference to FIGS. 8 to 12.
  • the wire 230 connects the housing 210 and the cleaning module 220 to prevent separation of the cleaning module 220 and is unwound or wound from the housing 210 according to the movement of the cleaning module 220.
  • the wire 230 is connected to the cleaning module 220 while being wound around the housing 210 for a predetermined length or more, so that the cleaning module 220 does not deviate from the lower portion of the solar module 120 by the housing 210. do.
  • the cleaning module 220 is not disturbed by the wire 230 when moving to the lower portion of the solar panel 120, and similarly, When the unwound wire 230 is wound back into the housing 210 and the cleaning module 220 moves to the top of the solar panel 120, the wire does not interfere with the progress.
  • the solar panel cleaning apparatus 110 supports the cleaning module 220 using the wire 230, so that there is no need to provide a separate frame to support and guide the cleaning module 220.
  • a material sufficient to support the cleaning module 220 has to be used in the frame, so that the weight increases and the cost increases.
  • the solar panel cleaning device 110 solves all the above-described problems by using the wire 230.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a housing according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a view showing a rear surface of the housing according to an embodiment of the present invention.
  • a housing 210 includes a case 310, a body 320, a wire winder 330, a guide part 340, a first sensor part 350, It includes a first motor 360, a control unit 380, a battery 390, first wheels 370 and 375, a second sensor unit 710, and a second wheel 720. Furthermore, the housing 210 may further include an encoder (not shown).
  • the case 310 is disposed on the outermost side of the housing 210 to protect each component in the housing 210 from external force.
  • the body 320 has a certain skeleton, so that each component in the housing 210 can be disposed on the body 320.
  • the body 320 includes an opening 325 through which the cleaning module can enter and exit.
  • the opening 325 so that the cleaning module 220 is not exposed to the outside when the solar panel 120 is not cleaned, or when the housing 210 moves between the solar panels, the cleaning module 220 can also move together. ) Allows the cleaning module 220 to enter the body 320.
  • the opening 325 allows the cleaning module 220 to exit from the housing 210 and move under the solar panel 120 to clean the solar panel 120.
  • the wire winder 330 supports the cleaning module 220 by fixing one end of the wire, and minimizes interference with the movement of the cleaning module 220 by winding or unwinding the wire 230.
  • the configuration of the wire winder 330 is shown in detail in FIG. 4.
  • FIG. 4 is a view showing a wire winder in a housing according to an embodiment of the present invention.
  • a wire winder 330 includes a wire drum 410, a shaft 420, and a second motor 430.
  • the wire drum 410 fixes the wire at one end or both ends, and rotates to wind or unwind the wire to adjust the length of the wire 230 between the housing 210 and the cleaning module 220.
  • the wire drum 410 supports the wire by fixing one end (an end opposite to the end connected to the cleaning module) of the wire 230 at one or both ends.
  • the cleaning module 220 and the housing 210 are connected by one wire, and a wire (
  • the cleaning module 220 and the housing 210 are connected by two wires.
  • it is preferable that the cleaning module 220 and the housing 210 are connected by two wires.
  • the wire drum 410 is disposed on the outer periphery of the shaft 420, rotates together by the rotation of the shaft 420, and winds or unwinds the wire.
  • the wire drum 410 prevents interference with the movement of the cleaning module 220 by the wire 230 fixed to the wire drum 410 by winding or unwinding the wire to adjust the length of the wire. For example, in order to move the cleaning module 220 to the lower part of the solar panel 120, if the wire is fixed to the wire drum 410 without being unwound for a certain length or more, the movement of the cleaning module 220 Constraints arise. To solve this problem, the wire drum 410 rotates together by the rotation of the shaft 420 and winds or unwinds the wire.
  • the shaft 420 receives rotational force in one direction from the second motor 430 and transmits it to the wire drum 410.
  • the shaft 420 is connected to the second motor 430 at one end, passes through the wire drum 410 and is connected to the wire drum 410. Accordingly, the shaft 420 receives a rotational force in one direction provided by the second motor 430 and transmits the applied rotational force to the wire drum 410.
  • the shaft 420 may rotate in a direction in which the wire drum 410 winds the wire by the second motor 430 or may rotate in a direction in which the wire is unwound.
  • the second motor 430 provides power for the shaft 420 to rotate in one direction.
  • the second motor 430 is connected to one end of the shaft 420 and rotates the shaft 420 in one direction.
  • the guide unit 340 safely enters the cleaning module, which leaves the opening 325 and then enters the opening 325 again, into the housing 210.
  • the configuration of the guide part 340 is shown in detail in FIG. 5.
  • FIG. 5 is a view showing a guide in the housing according to an embodiment of the present invention.
  • a guide part 340 includes a first guide rail 510 and a second guide rail 520.
  • Each of the first guide rail 510 and the second guide rail 520 is a cleaning module, more specifically, a first guide roller 860 (to be described later with reference to FIG. 8) and a second guide roller 865 (see FIG. 8 ). To be described later) so that the cleaning module 220 does not collide with the housing 210, in particular, the body 320.
  • the first guide rail 510 is in contact with the first guide roller 860 upward and downward in the gravitational direction, while the second guide rail 520 and the second guide roller 865 are in a direction perpendicular to the gravitational direction.
  • each of the guide rails 510 and 520 is provided with inclined surfaces 515 and 525 so that the guide rollers 860 and 865 can easily enter when entering the first.
  • Each of the guide rollers 860 and 865 can enter the guide rails 510 and 520 along the inclined surfaces 515 and 525 without difficulty, so that they can safely enter the housing 210 along the guide rails.
  • the cleaning module 220 Since the first guide rail 510 has a constant height, when the cleaning module 220 completely enters the first guide rail 510 using the first guide roller 860, the cleaning module 220 The lowermost end (a second wheel or brush to be described later) is separated from the solar panel 120 by a predetermined distance. Since the cleaning module 220 is separated from the solar panel 120 by a certain distance, even if the housing 210 moves from a specific solar panel to another solar panel together with the cleaning module 220 that has entered the housing 210 Damage due to contact with the cleaning module 220 does not occur on the solar panel.
  • the first sensor unit 350 senses the distance between the body 320 and the cleaning module 220. A detailed structure of the first sensor unit 350 is shown in FIG. 6.
  • FIG. 6 is a view showing a sensor unit in a housing according to an embodiment of the present invention.
  • the sensor 610 in the first sensor unit 350 is located at one end of the body 320 in the direction in which the cleaning module 220 enters and enters the opening 325, and the cleaning module 220 and the body 320 The distance to and is sensed.
  • the sensor unit 610 provides the sensed sensing value to the control unit 380, so that the control unit 380 performs the second motor 430 of the wire winder 330 according to the distance between the cleaning module 220 and the body 320. ) To be able to control the operation.
  • the control unit 380 uses the sensing value of the sensor unit 610 so that the wire winder 330 unwinds or winds the wire in proportion to the distance between the cleaning module 220 and the body 320. 430).
  • the first wheels 370 and 375 are in contact with the solar panel 120 to move the housing 210 on the solar panel 120, and the first motor 360 is a first wheel. It is provided as a first wheel (370, 375) that allows the (370, 375) to operate.
  • the first wheels 370 and 375 are installed in a direction so that they can move in the longitudinal direction of the solar panel 120, and receive power from the first motor 360 to transfer the housing 210 to the solar panel 120. It moves in the longitudinal direction.
  • the second sensor unit 710 senses the groove 126 formed in the frame 128 of the solar panel. As described above, a groove 126 is formed between the adjacent solar panels 120a and 120b, and the second sensor unit 710 moves along the frame 128 of the solar panel and detects the groove 126 do. Since the length (w) of the solar panel and the length (w) of the cleaning module are the same, both ends of the solar panel and both ends of the cleaning module must be positioned in a straight line so that the cleaning module can completely remove foreign substances on the solar panel. Can be removed. Since the groove 126 refers to the starting point of a specific solar panel, the second sensor unit 710 recognizes the groove 126, and the housing 210 and the cleaning module 220 entering the housing are connected to the solar panel. It should be placed in an appropriate position in relation to (a position where both ends of the solar panel and both ends of the cleaning module can be located on a straight line).
  • the second wheel 720 allows the housing 210 to move the solar panel 120 without leaving the solar panel 120.
  • the second wheel 720 protrudes from the lowermost end of the body 320 in the direction in which sunlight enters the solar panel 120, and the upper part perpendicular to the surface on which the panel portion 122 is formed in the solar panel 120 It is in contact with the frame 128. As the second wheel 720 comes into contact with the upper frame of the solar panel 120, the second wheel 720 falls or separates from the solar panel 120 in which the housing 210 is inclined and disposed. While preventing the housing 210, the solar panel 120 can be moved.
  • the housing 210 may further include an encoder (not shown).
  • the housing 210 recognizes the start point (one end) of each solar panel by recognizing the groove 126 with the second sensor unit 710, but the accuracy of this sensing value may be relatively low. Accordingly, the housing 210 includes an encoder (not shown), and the moving distance of the housing 210 (in the longitudinal direction of the solar panel) is determined, so that the starting point of each solar panel can be accurately identified. As described above, since the length w of the solar panel is standardized, the housing 210 can accurately recognize the starting point (one end) of each solar panel using an encoder (not shown).
  • the controller 380 controls the operation of each component in the housing.
  • the control unit 380 controls the operation of the wire winder 330 according to the sensing value of the first sensor unit 350.
  • the controller 380 controls the wire winder 330 to wind or unwind the wire according to the distance between the cleaning module 220 and the body 320.
  • the controller 380 analyzes whether the cleaning module 220 has completely entered the opening 325 using the sensing value of the first sensor unit 350, and when the cleaning module 220 completely enters the opening 325, The first motor 360 is controlled to move to another solar panel.
  • the control unit 380 is the cleaning module 220 from the control unit 880 of the cleaning module 220 (to be described later with reference to FIG. 8). It is possible to receive a sensing value that senses whether or not it is close to, and accordingly, the first motor 360 can be more accurately controlled.
  • the controller 380 controls the operation of the first motor 360 by receiving data from the second sensor unit 710 or the second sensor unit 710 and an encoder (not shown).
  • the control unit 380 analyzes data from the second sensor unit 710 or the second sensor unit 710 and an encoder (not shown), and provides accurate movement only from the end of a specific solar panel to the end of another solar panel. 1 Control the motor 360.
  • the battery 390 provides power to enable each component in the housing to operate.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of a cleaning unit according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a view showing a rear surface of the cleaning unit according to an embodiment of the present invention.
  • the cleaning unit 220 includes a case 810, a brush part 820, a third motor 830, a third wheel 840, and a fourth motor. 850, a first guide roller 860, a second guide roller 865, a third sensor unit 870, a control unit 880, a battery 890, a fourth sensor unit 910, and a buffer unit 920 ).
  • the case 810 is disposed on the outermost side of the cleaning unit 220 to protect each component within the cleaning unit 220 from external force.
  • the case 810 is connected to the wire 230 so that the cleaning unit 220 is supported by the wire 230.
  • the brush part 820 contacts the solar panel 120 and removes foreign substances on the solar panel 120.
  • a detailed structure of the brush unit 820 is shown in FIG. 10.
  • FIG. 10 is a view showing a brush part in the cleaning unit according to an embodiment of the present invention.
  • a brush part 820 includes a brush 1010, a shaft 1020, a first body part 1030, a second body part 1040, and a coupling part 1050. ) And a fixing plate 1060.
  • the brush 1010 contacts the solar panel 120 and removes foreign matter on the solar panel 120.
  • the brush 1010 is disposed on the outer periphery of the shaft 1020, rotates together by the rotation of the shaft 1020, and removes foreign substances on the solar panel 120.
  • the shaft 1020 receives rotational force from the third motor 830 and transmits it to the brush 1010.
  • the shaft 1020 is connected to the third motor 830 at one end, penetrates the brush 1010 and is connected to the brush 1010. Accordingly, the shaft 1020 receives the rotational force provided by the third motor 830 and transmits the applied rotational force to the brush 1010.
  • the first body portion 1030 is fixed by passing through the shaft 1020, and becomes close to the solar panel 120 or the fixing plate 1060 according to the movement of the second body portion 1040.
  • the first body portion 1030 does not move separately, but becomes closer to the solar panel 120 according to the movement of the second body portion 1040 connected to the fixing plate 1060.
  • the second body portion 1040 includes a coupling portion 1050 that allows an external coupling member (not shown) to be coupled, and moves the fixing plate 1060 by receiving an external force by a coupling member (not shown). .
  • the second body portion 1040 is separated from the first body portion 1030, but is connected to the fixing plate 1060 by a separate member through the second body portion 1040, and is coupled to the coupling portion 1050. It moves in a direction closer to the first body portion 1030 by an external force transmitted from a member (not shown). As the second body portion 1040 moves in a direction closer to the first body portion 1030, the fixing plate 1060 connected to the second body portion 1040 also moves. For this reason, the first body portion 1030 is relatively close to the solar panel 120.
  • the fixing plate 1060 is attached to the frame of the cleaning module 220 to fix the brush part 820 to the frame of the solar panel cleaning module 220.
  • the first body portion 1030 may be close to the solar panel 120.
  • the shaft 1020 fixed to the first body portion 1030 and the brush 1010 disposed on the outer circumference of the shaft 1020 may be brought close to the solar panel 120.
  • the brush 1010 and the shaft 1020 of the brush portion 820 can be raised and lowered. Accordingly, the brush unit 820 descends in a situation in which the solar panel is to be cleaned, contacts the solar panel, removes foreign substances, and cleans the solar panel (for example, between the solar panels in the longitudinal direction). If not, it can rise to minimize contact with the solar panel.
  • the third motor 830 provides power for the brush unit 820 to operate.
  • the third motor 830 provides rotational force to the shaft 1020 so that the shaft 1020 and the brush 1010 can rotate.
  • the third wheel 840 contacts the solar panel 120 to move the cleaning module 220 on the solar panel 120.
  • the third wheel 840 is disposed on the outer circumference of the shaft 855 and rotates by receiving rotational force from the shaft 855, and moves the cleaning module 220 on the solar panel 120.
  • the third wheel 840 is installed in a direction moving in the height direction of the solar panel 120 so that the cleaning module 220 moves up and down in the height direction of the solar panel 120. Since the third wheel 840 is in contact with the solar panel 120, it is implemented with a material capable of minimizing the occurrence of scratches on the solar panel 120.
  • the third wheel 840 has the same diameter as the wire drum 410. Accordingly, while the wire drum 410 rotates once to wind or unwind the wire 230, the third wheel 840 also rotates once. As described above, since the wire 230 is connected to the housing 210 and the cleaning module 220 to support the cleaning module 220, the wire winder 330 is Wires must be wound or unwound appropriately.
  • both controllers 380 and 880 If the communication between the wires 230 is not smooth, there may be a situation in which the wire 230 is not properly unwound or wound in accordance with the movement of the cleaning module 220. In order to prevent such a problem from occurring, the third wheel 840 and the wire drum 410 have the same diameter. Both controllers 380 and 880 rotate the third wheel 840 and the wire drum 410 by the same number of revolutions without having to consider the moving amount of the cleaning module 220 or the wire winding degree of the wire winder 330. Even if so, the cleaning module 220 and the wire winder 330 can operate without a problem.
  • the third wheel 840 has a predetermined shape, and has the same distance as the length w of the solar panel 120, in particular, the panel portion 122 of the solar panel. This will be described with reference to FIG. 11.
  • FIG. 11 is a view showing a state in which the wheel in the cleaning unit and the solar panel contact each other according to an embodiment of the present invention.
  • the third wheel 840 is implemented as a contact surface 1110 with the solar panel 122 and both side surfaces 1120 of the contact surface, and the contact surface 1110 and the side surface 1120 have a vertical shape.
  • the conventional wheel has a shape of a curved surface in which the boundary between the contact surface and both sides (edge of the contact surface) is rounded, thereby minimizing the contact area between the wheel and the solar panel.
  • the third wheel 840 is implemented in a state in which the contact surface 1110 and the side surface 11120 are perpendicular to each other. This can bring about the following effects.
  • the third wheel 840 has the same distance between the third wheel 840 as the panel portion 122 of the solar panel, and the shape of the third wheel 840 is also the contact surface 1110 and the side ( Since the 1120 is in a perpendicular state to each other, one end of each third wheel 840 completely contacts the step 124 formed in the solar panel 120, respectively.
  • the third wheel 840 contacts the step 124 of the solar panel and has a structure supported by the step 124. Accordingly, even if the cleaning unit 220 is connected to the housing by the wire 230, the solar panel can be raised and lowered in the height direction without a separate support structure.
  • the cleaning unit moves the solar panel and is supported only by wire
  • the cleaning unit is undesirably separated by external force (eg, strong wind, etc.) applied to both sides of the cleaning unit (especially in the longitudinal direction of the solar panel). Deviation) may occur.
  • external force eg, strong wind, etc.
  • frames for preventing separation of the cleaning unit have been installed separately from the wire.
  • the weight of the cleaning unit becomes heavy, making it difficult to install a solar panel or increase manufacturing cost.
  • the third wheel 840 has the same distance as the length of the solar panel and the contact surface and side are vertical, the distance between the wheels included in the cleaning unit 220 is fixed to the step of the solar panel.
  • the wire there is no need to have a support structure for preventing separation of the cleaning unit 220 separately. As a result, the weight of the cleaning unit 220 is lightened, and the manufacturing cost is also reduced.
  • the fourth motor 850 provides power to the shaft 855 so that the third wheel 840 can rotate.
  • the fourth motor 850 provides rotational force in one direction to the shaft 855 so that the third wheel 840 moves above or below the solar panel 120.
  • the first guide roller 860 and the second guide roller 865 rotate in contact with the first guide rail 510 and the second guide rail 520 of the housing 210, respectively, and the cleaning unit 220 Do not deviate from entering and entering the opening 325 of the. Since the first guide roller 860 and the second guide roller 865 contact the first guide rail 510 and the second guide rail 520 of the housing 210 and rotate along the guide rail, respectively, the guide rail The cleaning unit 220 enters or advances in the direction in which this is formed. This is shown in Figure 12.
  • FIG. 12 is a view showing a state in which a cleaning unit according to an embodiment of the present invention moves along a guide part.
  • the first guide roller 860 includes the first guide rail 510 and the second guide roller 865. Makes contact with the second guide rail 520.
  • the first guide roller 860 moves along the first guide rail 510 while rising by a certain height along the inclined surface 515 formed on the first guide rail 510, and the second guide roller 865 is 2 It moves along the guide rail 520.
  • the third wheel 850 or the brush unit 820 in the cleaning unit 220 is moved by a predetermined distance from the solar panel in the z-axis direction, and the x-axis by each guide rail (510, 520). It is supported and can be moved without deviation in the direction and z-axis direction.
  • the third sensor unit 870 senses the position of the cleaning unit 220 on the solar panel 120.
  • the third sensor unit 870 is disposed at an end of the cleaning unit 220 in the moving direction, and senses a position of the sensor unit itself on the solar panel 120.
  • the third sensor unit 870 may sense specific location information of itself, or more simply, whether the sensor unit is currently located on the solar panel 120, that is, the cleaning unit 220 It is also possible to sense whether or not it has moved to the end. When the cleaning unit 220 is moved to the end in the lower direction of the solar panel 120, the third sensor unit 870 is not currently located on the solar panel 120, so the solar panel ( 120), the movement degree of the cleaning unit 220 may be sensed.
  • the fourth sensor unit 910 is located at the rear of the cleaning unit 220 and senses the distance between the cleaning unit 220 and the housing 210.
  • the fourth sensor unit 910 senses the distance so that the control unit 880 can control the movement of the cleaning unit 220.
  • the buffer unit 920 buffers an impact force generated when the cleaning unit 220 and the housing 210 collide.
  • the control unit 880 accurately controls the movement of the cleaning unit 220 using the sensing value of the fourth sensor unit 910, but in case the cleaning unit 220 and the housing 210 collide, the impact force is affected. As a result, the cleaning unit 220 may be damaged.
  • the buffer unit 920 protrudes and contacts the housing 210 for the first time when the housing 210 and the cleaning unit 220 collide, and minimizes damage to the cleaning unit 220 by mitigating the impact force.
  • the control unit 880 controls the operation of each component in the cleaning unit 220.
  • the control unit 880 controls the third motor 830 to operate or stop the brush unit 720 according to the situation, and the brush unit 720 moves up or down according to the position and operation state of the cleaning unit 220 Control to do it.
  • the controller 880 receives the sensing value of the third sensor unit 870 and controls the fourth motor 850 so that the cleaning unit 220 can properly move the solar panel 120.
  • the control unit 880 can communicate with the control unit 380 in the housing 210, and transmits/receives sensing values or control signals necessary for each other so that the housing 210 and the cleaning module 220 can operate smoothly with each other. Control.
  • the battery 890 supplies power to enable each component in the cleaning unit 220 to operate.
  • FIG. 13 is a perspective view of a solar panel cleaning apparatus according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is a view showing a housing and a cleaning unit according to another embodiment of the present invention.
  • a solar panel cleaning apparatus also includes a housing 1310, a cleaning unit 1320, and a wire 230.
  • the housing 1310 and the cleaning unit 1320 operate to be substantially similar to the housing 210 and the cleaning unit 220.
  • the cleaning unit 1320 rises and descends from the photovoltaic panel 120 by the wire 230 without being departed from the solar panel 120, but not only the opening of the housing 1310, but the opening of the housing 1310 to enter the housing. It rises to the position protruding from the top of 1310.
  • the housing 1310 moves on the solar panel 120 in the longitudinal direction only when the cleaning unit 1320 is positioned up to the upper portion of the housing 1310.
  • FIG. 15 is a view showing the configuration of a housing excluding a case according to another embodiment of the present invention.
  • a housing 1310 does not include a wire winder 330 and a guide portion 340 in the configuration of the housing 210, and includes a seating portion 1510. Include more.
  • the seating portion 1510 is a portion protruding upward from the solar panel, and allows the cleaning unit to rise to the seating portion 1510 through the opening of the housing 210.
  • the housing 1310 unlike the housing 210, does not include the guide portion 340, so when the cleaning unit 1320 rises only to the inside of the housing 1310, There is a problem that it becomes difficult to move.
  • the housing 1310 includes a seating portion 1510 so that (brush portion and third wheel, etc.) can rise to the top of the solar panel without contacting the solar panel.
  • the seating part 1510 includes a cleaning unit support part 1515 so as not to leave the solar panel even if the cleaning unit 1320 rises to the top of the solar panel.
  • the cleaning unit 1320 rises to the seating portion 1510 by the cleaning unit support 1515 and can be seated without leaving the solar panel. As the cleaning unit 1320 rises to the seating portion 1510, contact with the solar panel can be avoided, so that it can smoothly move along the housing 1310 in the longitudinal direction of the solar panel.
  • the housing 1310 includes a wire fixing part for supporting the cleaning module 1320 by fixing one end of the wire to a part of the seating part 1510. Accordingly, the cleaning unit 1320 may raise and lower the solar panel using a wire.
  • 16 is a view showing the configuration of a cleaning unit excluding a case according to another embodiment of the present invention.
  • the cleaning unit 1320 does not include a first guide roller 860 and a second guide roller 865, and a first wire winder 1610, A second wire winder 1615, a fifth motor 1620, a sixth motor 1625, and a fifth sensor unit 1630 are further included.
  • the cleaning unit 1320 includes wire winders 1610 and 1615 performing the same operation as the wire winder 330 included in the housing 210. At this time, the cleaning unit 1320 includes wire winders 1610 and 1615 on the left and right sides, respectively, based on the center. The plurality of wire winders 1610 and 1615 may unwind or wind the wires at the same winding speed, or unwind or wind the wires at different winding speeds under the control of the controller 1640.
  • the fifth motor 1620 and the sixth motor 1630 provide power to allow the wire winders 1610 and 1615 to wind the wire.
  • the fifth motor 1620 and the sixth motor 1630 may transmit the same power to each of the wire winders 1610 and 1615 under the control of the controller 1640, and transmit different power to each wire winder 1610, respectively. 1615).
  • the fifth sensor unit 1630 senses whether the cleaning unit 1320 rotates based on a central axis (vertical upper/lower) for raising/lowering the solar panel.
  • the fifth sensor unit 1630 may be implemented as a gyro sensor that measures an angular velocity, and senses whether the cleaning unit 1320 tilts in one direction (left or right) without moving on a central axis to move up or down.
  • the cleaning unit 1320 cannot rise or descend due to various causes, such as a difference in friction between the solar panel 120 and a wheel, or a foreign substance located in one direction while raising and lowering the solar panel, but tilting in one direction to rise and fall. There may be cases.
  • the fifth sensor unit 1630 detects the occurrence of a tilting situation and the degree of tilting, and transmits the detection to the control unit 1640.
  • the control unit 1640 performs all operations of the control unit 880 and additionally controls the fifth motor 1620 or the sixth motor 1625 based on the sensing value of the fifth sensor unit 1630. Based on the sensing value of the fifth sensor unit 1630, the controller 1640 determines in which direction the solar panel 120 is tilted up and down, and the fifth motor 1620 or the fifth motor 1620 6 Controls the motor 1625. For example, if the cleaning unit 1320 is tilted to the right based on FIG. 16 to lift and descend, the control unit 1640 uses the sixth motor 1625 to supply relatively more power than the fifth motor 1620. Control to provide more. Since it is inclined to the right, the control unit 1640 compensates for the inclination by controlling the wire winder 1615 to wind faster.
  • FIG. 17 is a view showing a state in which a cleaning unit according to another embodiment of the present invention is inserted into a housing
  • FIG. 18 is a view showing a state in which a cleaning unit according to another embodiment of the present invention is seated in a seating portion of a housing for movement. It is a drawing showing the appearance.
  • the cleaning unit 1320 is introduced into an opening in the housing in the same manner as the cleaning unit 220.
  • the cleaning unit 1320 is not located within the opening of the housing, but rises to the seating portion 1510 and seats on the seating portion 1510. Since the cleaning unit 1320 rises to the seating portion 1510, the cleaning unit 1320 and the housing 1310 can smoothly move in the longitudinal direction of the solar panel.
  • the cleaning unit 1320 is seated on the mounting portion 1510, and all portions of the cleaning unit 1320 may be exposed from the housing 1310 and exposed to the outside, but the control unit 1640 and the battery ( The 890 may not be exposed within the housing 1310. Since the control unit 1640 and the battery 890 are not exposed to the outside by the housing 1310, particularly the case 310, damage or failure of the control unit 1640 or the battery 890 due to external force can be minimized. .

Landscapes

  • Cleaning In General (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 넓은 공간 또는 좁은 공간에 설치되어 있으며, 집광 효율을 유지하기 위해 주기적으로 청소를 효율적으로 실시하기 위한 태양광 패널 청소 장치에 관한 것으로, 높이 방향의 폭이 긴 태양광 패널을 청소하기 위한 청소장치를 제공하는 데 목적이 있으며, 또한, 태양광 패널의 높이 방향으로의 폭과 무관하게 안정적으로 태양광 패널 내에서 이동하며 청소할 수 있는 청소 장치이다.

Description

이동 상의 안정성을 확보한 태양광 패널 청소 장치
본 발명은 태양광 패널을 청소함에 있어, 이동 상의 안정성을 확보한 태양광 패널 청소 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 일 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
최근에 화석 연료를 대체하기 위한 태양광 발전 기술이 급속히 발전하고 있다. 태양광 발전은 빛을 태양광 발전 패널에 집광시켜 태양열 에너지를 전기에너지로 변환하여 전기를 얻는 기술이다. 일반적으로, 태양광 발전을 위해 태양광 발전 패널은 빛이 잘 드는 옥외의 양지에 설치된다. 건물의 외부에 설치된 패널의 표면에는 빗물과 대기 중에 포함된 원치 않는 불순물이 자연적으로 누적되고, 불순물은 패널로 유입되어야 할 빛을 차단하여 집광 효율을 떨어뜨린다.
따라서, 태양광 발전 패널의 집광 효율을 유지하기 위해 주기적으로 패널 청소가 실시되어야 하는데, 작업자에 의한 태양광 패널 청소는 인건비가 과다 지출되어 유지보수 비용이 증가한다는 문제점이 있다. 특히, 최근에는, 황사, 미세먼지 및 초미세먼지 등에 의해 태양광 패널 청소가 빈번하게 요구되어 전술한 문제가 더욱 부각되고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 태양광 패널 청소용 로봇장치가 개발되고 있다. 이러한 로봇장치는 태양광 패널의 높이방향의 폭과 동일한 길이를 가지며 태양광 패널에 장착되어, 태양광 패널 상을 길이 방향으로 이동하며, 구비되어 있는 청소용 브러시로 태양광 패널 상의 이물질을 제거한다.
최근 태양광 패널이 넓은 공간에 대량으로 설치될 뿐만 아니라, 건물들의 옥상부분과 같이 좁은 공간에도 설치되고 있는 추세이다. 이러한 좁은 공간에는 길이 방향으로 긴 태양광 패널보다는 길이방향으로는 짧으나 높이 방향의 폭이 긴 태양광 패널이 설치된다. 이러한 형태의 태양광 패널을 청소함에 있어서는, 종래의 로봇장치는 부적합하다. 종래의 로봇장치는 태양광 패널의 높이방향의 폭과 동일한 길이를 가져야 하기에 로봇장치의 크기가 너무 커지게 되어, 제작도 불편하고 무게도 무거워지는 난점이 발생하게 된다.
이에 따라, 이처럼 높이 방향의 폭이 긴 태양광 패널을 청소하기 위한 청소장치에 대한 수요가 존재한다.
본 발명의 일 실시예는, 높이 방향의 폭이 긴 태양광 패널을 청소하기 위한 청소장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는, 태양광 패널의 높이 방향으로의 폭과 무관하게 안정적으로 태양광 패널을 이동하며 청소할 수 있는 청소장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 태양광 패널 상을 이동하며 패널 상의 이물질을 청소하는 태양광 패널 청소장치에 있어서, 상기 태양광 패널의 길이방향으로 상기 태양광 패널 상을 이동하는 제1 바퀴, 상기 제1 바퀴로 동력을 제공하는 제1 모터, 와이어를 와인딩하는 와이어 와인더 및 바퀴가 따라 이동할 수 있도록 하는 가이드 부를 포함하는 하우징 및 상기 와이어와 연결되어 상기 태양광 패널로부터 이탈을 방지하는 케이스, 상기 태양광 패널의 높이방향으로 상기 태양광 패널 상을 이동하는 제2 바퀴, 상기 제2 바퀴로 동력을 제공하는 제2 모터, 상기 태양광 패널 상의 이물질을 제거하는 브러시, 상기 브러시로 동력을 제공하는 제3 모터, 각 모터로 동력을 공급하는 배터리 및 상기 하우징으로 유입될 경우 상기 가이드 부를 따라 이동하는 가이드 롤러를 포함하는 청소유닛을 포함하며, 상기 가이드 부는 상기 가이드 롤러가 진입하는 입구에 경사면을 구비하여, 상기 가이드 롤러가 상기 가이드 부를 따라 이동할 경우, 상기 청소유닛이 상기 태양광 패널로부터 이격되도록 하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 청소장치를 제공한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 하우징은 상기 청소유닛이 상기 하우징으로 근접하였는지 여부를 센싱하는 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 청소유닛은 상기 청소유닛이 상기 하우징으로 근접하였는지 여부를 센싱하는 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 청소유닛은 상기 제2 바퀴가 상기 태양광 패널의 높이방향의 일 끝단으로 이동하였는지를 센싱하기 위한 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 청소유닛은 상기 제2 바퀴가 상기 태양광 패널의 높이방향의 일 끝단으로 이동한 경우, 상기 제2 바퀴의 이동방향으로 더 이상 이동하지 않는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 태양광 패널 상을 이동하며 패널 상의 이물질을 청소하는 청소유닛을 포함하는 태양광 패널 청소장치에 있어서, 상기 태양광 패널의 길이방향으로 상기 태양광 패널 상을 이동하는 제1 바퀴, 상기 제1 바퀴로 동력을 제공하는 제1 모터 및 상기 청소유닛이 안착될 안착부를 포함하는 하우징 및 상기 하우징과 연결되는 와이어를 와인딩하는 와이어 와인더, 상기 와이어 와인더로 동력을 제공하는 제2 모터, 회전여부를 감지하는 센서부, 상기 태양광 패널의 높이방향으로 상기 태양광 패널 상을 이동하는 제2 바퀴, 상기 제2 바퀴로 동력을 제공하는 제3 모터, 상기 태양광 패널 상의 이물질을 제거하는 브러시, 상기 브러시로 동력을 제공하는 제4 모터 및 각 모터로 동력을 공급하는 배터리 및 상기 센서부가 센싱한 센싱값을 이용하여 상기 와이어 와인더의 와인딩 정도를 제어하는 제어부를 포함하는 청소유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 청소장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예의 일 측면에 따르면, 높이 방향의 폭이 긴 태양광 패널을 간단한 구성으로도 무리없이 청소할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 실시예의 일 측면에 따르면, 태양광 패널의 높이 방향으로의 폭과 무관하게 안정적으로 태양광 패널을 이동하며 청소할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징과 청소유닛을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징의 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징 내 와이어 와인더를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징 내 가이드부를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징 내 센서부를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징의 후면을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 청소유닛의 분해사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 청소유닛의 후면을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 청소유닛 내 브러시부를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 청소유닛 내 바퀴와 태양광 패널이 접촉하는 모습을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 청소유닛이 가이드부를 따라 이동하는 모습을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치의 사시도이다.
도 14는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 하우징과 청소유닛을 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 케이스를 제외한 하우징의 구성을 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 케이스를 제외한 청소유닛의 구성을 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 청소유닛이 하우징 내로 인입된 모습을 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 청소유닛이 이동을 위해 하우징 의 안착부로 안착된 모습을 도시한 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징과 청소유닛을 도시한 도면이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치(110)는 하우징(210), 청소유닛(220) 및 와이어(230)를 포함한다.
태양광 패널(120)은 태양광을 입사받아 이를 전기 에너지로 변환하여 저장하는 구성이다. 태양광 패널(120)은 복수의 태양전지 셀이 하나의 모듈을 형성한 판 형태의 단위 패널이 복수 개로 집합된 형태로 구성된다. 태양광 패널은 일면에 복수 개의 단위 패널이 스트링(String) 형태로 배열될 수 있으며, 패널의 크기나 형태는 설치되는 장소 또는 태양전지 셀의 형태에 따라 상이해질 수 있다. 통상적으로 태양광 패널(120)은 입사되는 광량을 증가시키기 위해, 경사를 가지며 특정 방향(예를 들어, 남향)을 바라보도록 설치된다. 특정 위치에 설치된 태양광 패널(120)은 해당 위치에 고정되어 외부 환경에 노출되기 때문에, 다양한 이물질이 태양광 패널(120)의 표면에 부착되어 태양광 패널(120)의 발전 효율을 저하시킨다. 이에 태양광 패널 청소장치(110)는 태양광 패널(120) 상의 이물질을 제거한다.
태양광 패널(120)은 규격화된 길이(w)를 갖는 패널부(122)와 패널부(122)를 지지하는 프레임부(128)를 포함한다. 패널부(122)에서는 실제 발전이 수행되고, 패널부(122)를 지지하기 위해 프레임부(128)는 패널부(122)의 최외곽에 형성되어 패널부(122)를 지지한다. 또한, 프레임부(128)는 패널부(122)와 단차(124)를 갖는다.
태양광 패널(120)은 패널이 한개 또는 복수 개(120a, 120b)가 배치될 수 있다. 발전량을 높이고자 통상적으로 태양광 패널은 설치 공간에 복수 개가 배치되어 사용된다. 복수 개의 태양광 패널(120a, 120b)가 배치될 경우, 각 패널들의 프레임 간의 경계부분에 소정의 홈(126)이 발생하게 된다.
청소 유닛에 의해 이물질이 제거되는 태양광 패널(120)은 좁은 공간에 배치되기 위해 좁은 길이방향의 길이와 긴 높이방향의 폭을 갖는다. 통상적으로 넓은 지역에 대단위로 배치되는 태양광 패널은 좁은 높이방향의 폭과 긴 길이방향의 길이를 가져 밀집하여 배치될 수 있도록 하지만, 좁은 공간에서는 이처럼 긴 길이방향의 길이를 갖는 태양광 패널이 배치될 수 없어, 태양광 패널(120)은 길이방향으로는 소정의 길이를 갖되, 높이방향으로 긴 폭을 갖는다.
태양광 패널 청소장치(110)는 설치된 태양광 패널(120) 상을 이동하며, 배치된 태양광 패널(120)의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 장치로서, 하우징(210), 태양광 패널 청소모듈(220, 이하에서 '청소모듈'이라 약칭함) 및 와이어를 포함한다.
하우징(210)은 태양광 패널 청소모듈(220)의 외곽에 배치되어 청소모듈(220)을 외력으로부터 보호하고, 태양광 패널(120)의 상부에서 청소모듈(220)을 지지하고 길이방향으로 이동시킨다. 하우징(210)은 태양광 패널(120)의 상부 프레임(128)에 안착되어, 자신과 자신에 (와이어로) 연결된 청소모듈(220)의 하부로의 이탈을 방지한다. 여기서, 상부란 태양광 패널(120)이 설치된 지면을 기준으로 상대적으로 높은 곳을 의미한다. 하우징(210)은 청소모듈(220)이 출입할 개구를 포함하여, 청소모듈(220)이 태양광 패널(120)을 청소할 동안에는 자신과 청소모듈(220)을 지지하며, 청소모듈(220)이 태양광 패널(120)을 모두 청소하고 개구로 다시 진입할 경우 청소한 태양광 패널에서 인접한 태양광 패널로 (길이 방향으로) 이동한다. 이처럼 동작함으로써, 하우징(210)은 청소모듈(220)이 특정 태양광 패널을 온전히 청소할 수 있도록 하고, 특정 태양광 패널을 모두 청소한 경우 다른 태양광 패널을 청소할 수 있도록 한다. 하우징(210)에 대한 상세한 설명은 도 3 내지 7을 참조하여 후술하기로 한다.
청소모듈(220)은 하우징(210)과 와이어(230)로 연결되어, 태양광 패널(120)을 높이방향으로 이동하며 태양광 패널(120)의 표면에 부착된 이물질을 제거한다. 청소 모듈(220)은 각 태양광 패널(120)의 길이(w)와 동일한 길이를 가지며, 태양광 패널(120)의 높이 방향으로 이동하며 각 태양광 패널(120)을 청소한다. 청소모듈(220)은 하우징(210)의 개구 내에 위치하다가, 청소를 개시하고자 할 때 개구로부터 나와 태양광 패널(120)을 따라 하부로 이동하며 청소를 진행한다. 태양광 패널(120)의 최하단까지 이동한 경우, 청소모듈(220)은 태양광 패널(120)을 따라 상부로 이동하며 다시 청소를 진행하고 하우징(210)의 개구로 다시 복귀한다. 이후, 하우징(210)의 이동에 따라 다른 태양광 패널로 이동하며 다른 태양광 패널을 청소한다. 청소 모듈(220)은 하우징(210)과 와이어(230)로 연결됨에 따라, 태양광 패널(120)이 경사를 가지며 배치되었더라도 청소모듈(220)이 태양광 패널(120)로부터 이탈하지 않을 수 있다. 청소모듈(220)에 대한 상세한 설명은 도 8 내지 12를 참조하여 후술하기로 한다.
와이어(230)는 하우징(210)과 청소모듈(220)을 연결하여 청소모듈(220)의 이탈을 방지하며, 청소모듈(220)의 이동에 따라 하우징(210)으로부터 풀리거나 감긴다. 와이어(230)는 하우징(210)에 일정 길이 이상 감겨있는 상태로 청소모듈(220)과 연결되어, 청소모듈(220)이 하우징(210)에 의해 태양광 모듈(120)의 하부로 이탈하지 않도록 한다. 나아가, 하우징(210)에 감겨있는 와이어(230)가 풀리면서 청소모듈(220)이 태양광 패널(120)의 하부로 이동함에 있어 와이어(230)에 의해 진행에 방해를 받지 않도록 하고, 마찬가지로, 풀린 와이어(230)가 다시 하우징(210)으로 감기며 청소모듈(220)이 태양광 패널(120)의 상부로 이동함에 있어 와이어에 의해 진행에 방해를 받지 않도록 한다. 태양광 패널 청소장치(110)는 와이어(230)를 이용하여 청소모듈(220)을 지지함으로써, 청소모듈(220)을 지지하고 가이드할 별도의 프레임을 구비할 필요가 없다. 프레임이 구비될 경우, 청소모듈(220)을 지지하기에 충분한 소재가 프레임에 사용되어야 하기에 무게가 상당해지며 비용도 상승하는 문제를 갖는다. 또한, 태양광 패널의 높이방향으로의 폭이 길어지면 길어질수록, 프레임의 중앙부는 태양광 패널로 점점 쳐지는 문제가 발생하여 프레임에 의해 태양광 패널이 파손되는 문제도 발생할 수 있었다. 태양광 패널 청소장치(110)는 와이어(230)를 이용함으로써 전술한 모든 문제를 해소하였다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징의 분해사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징의 후면을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징(210)은 케이스(310), 몸체(320), 와이어 와인더(330), 가이드부(340), 제1 센서부(350), 제1 모터(360), 제어부(380), 배터리(390), 제1 바퀴(370, 375), 제2 센서부(710) 및 제2 바퀴(720)를 포함한다. 나아가, 하우징(210)은 엔코더(미도시)를 더 포함할 수 있다.
케이스(310)는 하우징(210)의 최외곽에 배치되어 하우징(210) 내 각 구성을 외력으로부터 보호한다.
몸체(320)는 일정한 골격을 가져, 하우징(210) 내 각 구성이 몸체(320) 상에 배치될 수 있도록 한다. 몸체(320)는 청소모듈이 진출·입할 수 있도록 하는 개구(325)를 포함한다. 청소모듈(220)이 태양광 패널(120)을 청소를 하지 않는 상황에서 외부로 드러나지 않거나, 하우징(210)이 태양광 패널간을 이동할 때 청소모듈(220)도 함께 이동할 수 있도록, 개구(325)는 청소모듈(220)이 몸체(320) 내부로 진입할 수 있도록 한다. 반대로, 개구(325)는 청소모듈(220)이 하우징(210)으로부터 빠져나와 태양광 패널(120)을 청소하기 위해 태양광 패널(120) 하부로 이동할 수 있도록 한다.
와이어 와인더(330)는 와이어의 일 끝단을 고정하여 청소모듈(220)을 지지하며, 와이어(230)를 감거나 풀어 청소모듈(220)의 이동에 대한 방해를 최소화한다. 와이어 와인더(330)의 구성은 도 4에 상세히 도시되어 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징 내 와이어 와인더를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 와인더(330)는 와이어 드럼(410), 샤프트(420) 및 제2 모터(430)를 포함한다.
와이어 드럼(410)은 일 끝단 또는 양 끝단에 와이어를 고정하며, 회전하여 와이어를 감거나 풀어 하우징(210)과 청소모듈(220)간 와이어(230)의 길이를 조정한다.
와이어 드럼(410)은 일 끝단 또는 양 끝단에 와이어(230)의 일 끝단(청소모듈과 연결되는 끝단의 반대편 끝단)을 고정하여 와이어를 지지한다. 와이어 드럼(410)의 일 끝단에 의해 와이어(230)가 지지될 경우, 하나의 와이어에 의해 청소모듈(220)과 하우징(210)이 연결되며, 와이어 드럼(410)의 양 끝단에 의해 와이어(230)가 지지될 경우, 두 개의 와이어에 의해 청소모듈(220)과 하우징(210)이 연결된다. 청소모듈(220)의 이동과 지지에 있어 안정성을 고려할 때, 두 개의 와이어에 의해 청소모듈(220)과 하우징(210)이 연결되는 편이 바람직하다.
와이어 드럼(410)은 샤프트(420)의 외주에 배치되어, 샤프트(420)의 회전에 의해 함께 회전하며 와이어를 감거나 푼다. 와이어 드럼(410)은 와이어를 감거나 풀어 와이어의 길이를 조정함으로써, 와이어 드럼(410)에 고정된 와이어(230)에 의해 청소모듈(220)이 이동함에 있어 방해받는 것을 방지한다. 예를 들어, 청소모듈(220)이 태양광 패널(120)의 하부로 이동하고자 함에 있어, 와이어 드럼(410)에 와이어가 일정 길이 이상 풀려있지 않은 채 고정되어 있다면 청소모듈(220)의 이동에 제약이 발생하게 된다. 이러한 문제를 해소하고자, 와이어 드럼(410)은 샤프트(420)의 회전에 의해 함께 회전하며 와이어를 감거나 푼다.
샤프트(420)는 제2 모터(430)로부터 일 방향으로의 회전력을 전달받으며, 이를 와이어 드럼(410)으로 전달한다. 샤프트(420)는 일 끝단으로 제2 모터(430)와 연결되어 있으며, 와이어 드럼(410)을 관통하며 와이어 드럼(410)과 연결되어 있다. 이에 따라, 샤프트(420)는 제2 모터(430)가 제공하는 일 방향으로의 회전력을 인가받으며, 인가받은 회전력을 와이어 드럼(410)으로 전달한다. 샤프트(420)는 제2 모터(430)에 의해 와이어 드럼(410)이 와이어를 감는 방향으로 회전할 수도 있고, 와이어를 푸는 방향으로 회전할 수도 있다.
제2 모터(430)는 샤프트(420)가 일 방향으로 회전할 동력을 제공한다. 제2 모터(430)는 샤프트(420)의 일 끝단과 연결되어, 샤프트(420)를 일 방향으로 회전시킨다.
다시 도 3을 참조하면, 가이드부(340)는 개구부(325)를 이탈하였다가 다시 개구부(325)로 진입하는 청소모듈을 안전하게 하우징(210) 내로 진입시킨다. 가이드부(340)의 구성은 도 5에 상세히 도시되어 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징 내 가이드부를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드부(340)는 제1 가이드 레일(510) 및 제2 가이드 레일(520)을 포함한다.
제1 가이드 레일(510)과 제2 가이드 레일(520)은 각각 청소모듈, 보다 구체적으로 제1 가이드 롤러(860, 도 8을 참조하여 후술)와 제2 가이드 롤러(865, 도 8을 참조하여 후술)를 가이드하여 청소모듈(220)이 하우징(210), 특히, 몸체(320)와 충돌하지 않도록 한다. 제1 가이드 레일(510)은 제1 가이드 롤러(860)와 중력방향으로의 상·하방으로 접촉하는 한편, 제2 가이드 레일(520)과 제2 가이드 롤러(865)는 중력방향에 수직인 방향으로 접촉한다. 각 가이드 롤러(860, 865)가 각 가이드 레일(510, 520)에 최초로 접촉할 경우 각 라이드 레일(510, 520)의 단차만큼 중력을 거슬러 올라야만 가이드 레일에 진입할 수 있다. 이러한 문제로 인해, 각 가이드 롤러(860, 865)가 각 가이드 레일(510, 520)을 따라 이동함에 있어 상당한 동력을 필요로 하거나, 가이드 롤러에 과부하가 발생하여 파손될 우려가 있다. 이러한 문제를 해소하고자, 각 가이드 레일(510, 520)은 각 가이드 롤러(860, 865)가 최초 진입함에 있어 용이하게 진입할 수 있도록 경사면(515, 525)을 구비한다. 각 가이드 롤러(860, 865)는 경사면(515, 525)을 따라 각 가이드 레일(510, 520)에 무리없이 진입할 수 있어, 가이드 레일을 따라 안전하게 하우징(210) 내로 진입할 수 있다.
제1 가이드 레일(510)이 일정한 높이를 갖기 때문에, 제1 가이드 레일(510)로 제1 가이드 롤러(860)를 이용하여 청소모듈(220)이 온전히 진입을 할 경우, 청소모듈(220)의 최하단(후술할 제2 바퀴 또는 브러시)은 태양광 패널(120)과 일정 간격만큼 떨어지게 된다. 청소모듈(220)이 태양광 패널(120)과 일정 간격 떨어지기 때문에, 하우징(210)이 하우징(210) 내로 진입한 청소모듈(220)과 함께 특정 태양광 패널에서 다른 태양광 패널로 이동하더라도 태양광 패널에 청소모듈(220)과의 접촉으로 인한 손상이 발생하지 않는다.
다시 도 3을 참조하면, 제1 센서부(350)는 몸체(320)와 청소모듈(220)과의 간격을 센싱한다. 제1 센서부(350)에 대한 상세한 구조는 도 6에 도시하고 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징 내 센서부를 도시한 도면이다.
제1 센서부(350) 내 센서(610)는 청소모듈(220)이 개구(325)를 진출입하는 방향으로의 몸체(320) 내 일 끝단에 위치하여, 청소모듈(220)과 몸체(320)와의 거리를 센싱한다. 센서부(610)는 센싱한 센싱값을 제어부(380)로 제공하여, 제어부(380)가 청소모듈(220)과 몸체(320)와의 거리에 따라 와이어 와인더(330)의 제2 모터(430)의 동작 여부를 제어할 수 있도록 한다. 제어부(380)는 센서부(610)의 센싱값을 이용하여, 와이어 와인더(330)가 청소모듈(220)과 몸체(320)와의 거리에 비례하여 와이어를 풀거나 감도록, 제2 모터(430)의 동작을 제어한다.
다시 도 3을 참조하면, 제1 바퀴(370, 375)는 태양광 패널(120)과 접촉하여 하우징(210)을 태양광 패널(120)상에서 이동시키며, 제1 모터(360)는 제1 바퀴(370, 375)가 동작할 수 있도록 하는 제1 바퀴(370, 375)바퀴로 제공한다. 제1 바퀴(370, 375)는 태양광 패널(120)의 길이 방향으로 이동할 수 있도록 하는 방향으로 설치되어, 제1 모터(360)로부터 동력을 받아 하우징(210)을 태양광 패널(120)의 길이 방향으로 이동시킨다.
제2 센서부(710)는 태양광 패널의 프레임(128)에 형성된 홈(126)을 센싱한다. 전술한 대로, 인접한 태양광 패널(120a, 120b)의 사이에는 홈(126)이 형성되는데, 제2 센서부(710)는 태양광 패널의 프레임(128)을 따라 이동하며 홈(126)을 감지한다. 태양광 패널의 길이(w)와 청소모듈의 길이(w)가 동일하기 때문에, 태양광 패널의 양 끝단과 청소모듈의 양 끝단이 각각 직선상에 위치하여야 온전히 청소모듈이 태양광 패널 상의 이물질을 제거할 수 있다. 홈(126)은 특정 태양광 패널의 시작점을 의미하는 것이기 때문에, 제2 센서부(710)는 홈(126) 인식하여, 하우징(210) 및 하우징으로 진입한 청소모듈(220)이 태양광 패널과의 관계에서 적절한 위치(태양광 패널의 양 끝단과 청소모듈의 양 끝단이 각각 직선상에 위치할 수 있는 위치)에 배치될 수 있도록 한다.
제2 바퀴(720)는 하우징(210)이 태양광 패널(120)상을 이탈하지 않으면서 태양광 패널(120)을 이동할 수 있도록 한다. 제2 바퀴(720)는 몸체(320)의 최하단으로부터 태양광이 태양광 패널(120)로 입사하는 방향으로 돌출되어, 태양광 패널(120) 내 패널부(122)가 형성된 면에 수직하는 상부 프레임(128)과 접촉한다. 제2 바퀴(720)가 태양광 패널(120)의 상부 프레임과 접촉함에 따라, 제2 바퀴(720)는 하우징(210)이 경사를 가지며 배치된 태양광 패널(120)에서 하부로 떨어지거나 이탈하는 것을 방지하면서도, 하우징(210) 태양광 패널(120)을 이동할 수 있도록 한다.
하우징(210)은 엔코더(미도시)를 추가로 포함할 수 있다. 하우징(210)은 제2 센서부(710)로 홈(126)을 인식함으로써 각 태양광 패널의 시작점(일 끝단)을 인식하고 있으나, 이러한 센싱값의 정확도가 상대적으로 낮을 수 있다. 이에, 하우징(210)은 엔코더(미도시)를 포함하여, 하우징(210)의 (태양광 패널의 길이방향으로의) 이동거리를 파악함으로써 각 태양광 패널의 시작점을 정확히 파악할 수 있다. 전술한 대로, 태양광 패널의 길이(w)는 규격화되어 있기 때문에, 하우징(210)은 엔코더(미도시)를 이용하여 정확하게 각 태양광 패널의 시작점(일 끝단)을 인식할 수 있다.
제어부(380)는 하우징 내 각 구성의 동작을 제어한다.
제어부(380)는 제1 센서부(350)의 센싱값에 따라 와이어 와인더(330)의 동작을 제어한다. 제어부(380)는 청소모듈(220)과 몸체(320)와의 거리에 따라 와이어 와인더(330)가 와이어를 감거나 풀도록 제어한다.
제어부(380)는 제1 센서부(350)의 센싱값을 이용해 청소모듈(220)이 개구(325)로 온전히 진입하였는지를 분석하여, 청소모듈(220)이 개구(325)로 온전히 진입한 경우, 다른 태양광 패널로 이동하도록 제1 모터(360)를 제어한다. 보다 정확히 청소모듈(220)이 개구(325)로 온전히 진입하였는지를 판단하기 위해, 제어부(380)는 청소모듈(220)의 제어부(880, 도 8을 참조하여 후술)로부터 청소모듈(220)이 하우징으로 근접하였는지를 센싱한 센싱값을 수신할 수 있으며, 이에 따라 보다 정확히 제1 모터(360)를 제어할 수 있다.
제어부(380)는 제2 센서부(710) 또는 제2 센서부(710)와 엔코더(미도시)로부터 데이터를 수신하여 제1 모터(360)의 동작을 제어한다. 제어부(380)는 제2 센서부(710) 또는 제2 센서부(710)와 엔코더(미도시)로부터 데이터를 분석하여, 특정 태양광 패널의 끝단으로부터 다른 태양광 패널의 끝단까지만 정확히 이동하도록 제1 모터(360)를 제어한다.
배터리(390)는 하우징 내 각 구성이 동작할 수 있도록 하는 동력을 제공한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 청소유닛의 분해사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 청소유닛의 후면을 도시한 도면이다.
도 8 및 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 청소유닛(220)은 케이스(810), 브러시부(820), 제3 모터(830), 제3 바퀴(840), 제4 모터(850), 제1 가이드 롤러(860), 제2 가이드 롤러(865), 제3 센서부(870), 제어부(880), 배터리(890), 제4 센서부(910) 및 완충부(920)를 포함한다.
케이스(810)는 청소유닛(220)의 최외곽에 배치되어 청소유닛(220) 내 각 구성을 외력으로부터 보호한다. 또한, 케이스(810)는 와이어(230)와 연결되어 청소유닛(220)이 와이어(230)에 의해 지지되도록 한다.
브러시부(820)는 태양광 패널(120)과 접촉하며 태양광 패널(120) 상의 이물질을 제거한다. 브러시부(820)에 대한 상세한 구조는 도 10에 도시되어 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 청소유닛 내 브러시부를 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 브러시부(820)는 브러시(1010), 샤프트(1020), 제1 몸체부(1030), 제2 몸체부(1040), 결합부(1050) 및 고정판(1060)을 포함한다.
브러시(1010)는 태양광 패널(120)과 접촉하며 태양광 패널(120) 상의 이물질을 제거한다. 브러시(1010)는 샤프트(1020)의 외주에 배치되어, 샤프트(1020)의 회전에 의해 함께 회전하며 태양광 패널(120) 상의 이물질을 제거한다.
샤프트(1020)는 제3 모터(830)로부터 회전력을 전달받으며, 이를 브러시(1010)로 전달한다. 샤프트(1020)는 일 끝단으로 제3 모터(830)와 연결되어 있으며, 브러시(1010)를 관통하며 브러시(1010)와 연결되어 있다. 이에 따라, 샤프트(1020)는 제3 모터(830)가 제공하는 회전력을 인가받으며, 인가받은 회전력을 브러시(1010)로 전달한다.
제1 몸체부(1030)는 샤프트(1020)를 관통시켜 고정시키며, 제2 몸체부(1040)의 이동에 따라 태양광 패널(120, 또는 고정판(1060))과 가까워진다. 제1 몸체부(1030)는 별도로 이동하지 않으나, 고정판(1060)과 연결된 제2 몸체부(1040)의 이동에 따라 태양광 패널(120)과 가까워진다.
제2 몸체부(1040)는 외부의 결합부재(미도시)가 결합될 수 있도록 하는 결합부(1050)를 포함하여, 결합부재(미도시)에 의해 외력을 전달받아 고정판(1060)을 이동시킨다. 제2 몸체부(1040)는 제1 몸체부(1030)와 분리되어 있되 제2 몸체부(1040)를 거쳐 별도의 부재 등에 의해 고정판(1060)과 연결되어, 결합부(1050)에 결합되는 결합부재(미도시)로부터 전달받는 외력에 의해 제1 몸체부(1030)와 가까워지는 방향으로 이동하게 된다. 제2 몸체부(1040)가 제1 몸체부(1030)와 가까워지는 방향으로 이동함에 따라, 제2 몸체부(1040)와 연결된 고정판(1060)도 함께 이동하게 된다. 이러한 이유로, 제1 몸체부(1030)는 상대적으로 태양광 패널(120)과 가까워지게 된다.
고정판(1060)은 청소모듈(220)의 프레임에 부착되어 브러시부(820)를 태양광 패널 청소모듈(220)의 프레임에 고정시킨다. 고정판(1060)에 의해 브러시부(820)가 태양광 패널 청소모듈(220)의 프레임에 고정됨에 따라, 제2 몸체부(1040)가 제1 몸체부(1030)에 가까워지는 방향으로 이동할 경우, 제1 몸체부(1030)는 태양광 패널(120)과 가까워질 수 있게 된다. 이로서, 제1 몸체부(1030)에 고정된 샤프트(1020)와 샤프트(1020)의 외주에 배치된 브러시(1010)가 태양광 패널(120)에 가까워질 수 있다.
제1 몸체부(1030), 제2 몸체부(1040) 및 고정판(1060)의 전술한 동작에 의해, 브러시부(820)의 브러시(1010)와 샤프트(1020)는 승·하강할 수 있다. 이에 따라, 브러시부(820)는 태양광 패널을 청소하고자 하는 상황에서는 하강하여 태양광 패널과 접촉하며 이물질을 제거하고, 태양광 패널을 청소하는 상황(예를 들어, 태양광 패널 간을 길이 방향으로 이동하는 상황)이 아니라면 상승하여 태양광 패널과의 접촉을 최소화할 수 있다.
다시 도 8을 참조하면, 제3 모터(830)는 브러시부(820)가 동작하도록 하는 동력을 제공한다. 제3 모터(830)는 샤프트(1020)로 회전력을 제공하여, 샤프트(1020)와 브러시(1010)가 회전할 수 있도록 한다.
제3 바퀴(840)는 태양광 패널(120)과 접촉하여 청소모듈(220)을 태양광 패널(120) 상에서 이동시킨다. 제3 바퀴(840)는 샤프트(855)의 외주에 배치되어, 샤프트(855)로부터 회전력을 제공받아 회전하며 청소모듈(220)을 태양광 패널(120) 상에서 이동시킨다. 제3 바퀴(840)는 태양광 패널(120)의 높이 방향으로 이동하는 방향으로 설치되어, 청소모듈(220)이 태양광 패널(120)의 높이방향으로 승·하강하도록 한다. 제3 바퀴(840)는 태양광 패널(120)과 접촉하기 때문에, 태양광 패널(120)에 흠집의 발생을 최소화할 수 있는 재질로 구현된다.
제3 바퀴(840)는 와이어 드럼(410)과 동일한 지름을 갖는다. 이에, 와이어 드럼(410)이 와이어(230)를 감거나 풀기 위해 1회전 하는 동안, 제3 바퀴(840)도 마찬가지로 1회전을 한다. 전술한 대로, 와이어(230)는 하우징(210)과 청소모듈(220)에 연결되어 청소모듈(220)을 지지하기에, 와이어 와인더(330)는 청소모듈(220)가 이동하는 정도에 따라 적절하게 와이어를 감거나 풀어야 한다. 그러나 와이어 와인더(330)는 하우징(210) 내 제어부(380)에 의해 제어되고 제3 바퀴(840)는 청소모듈(220) 내 제어부(880)에 의해 동작하기 때문에, 양 제어부(380, 880) 간에 통신이 원활하지 못할 경우 와이어(230)가 청소모듈(220)의 이동에 적절히 풀리거나 감기지 못하는 상황이 발생할 수 있다. 이러한 문제의 발생을 미연에 방지하고자, 제3 바퀴(840)와 와이어 드럼(410)가 동일한 지름을 갖는다. 양 제어부(380, 880)는 청소모듈(220)의 이동량 또는 와이어 와인더(330)의 와이어 권취 정도를 서로 고려할 필요없이, 제3 바퀴(840)와 와이어 드럼(410)을 동일한 회전수만큼 회전시키더라도 문제없이 청소모듈(220)과 와이어 와인더(330)가 동작할 수 있다.
또한, 제3 바퀴(840)는 기 설정된 모양을 가지며, 태양광 패널(120), 특히, 태양광 패널의 패널부(122)의 길이(w)와 동일한 간격을 갖는다. 이에 대한 설명은 도 11을 참조하여 설명한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 청소유닛 내 바퀴와 태양광 패널이 접촉하는 모습을 도시한 도면이다.
제3 바퀴(840)는 태양광 패널(122)과의 접촉면(1110)과 접촉면의 양 측면(1120)으로 구현되는데, 접촉면(1110)과 측면(1120)은 수직인 형상을 갖는다. 종래의 바퀴는 접촉면과 양 측면의 경계(접촉면의 가장자리)가 라운드(Round)진 곡면형태를 가져, 바퀴와 태양광 패널의 접촉면적을 최소화하는 형태를 가졌다. 반면, 제3 바퀴(840)는 접촉면(1110)과 측면(11120)이 서로 수직한 상태로 구현된다. 이는 다음과 같은 효과를 불러올 수 있다. 전술한 대로, 제3 바퀴(840)가 제3 바퀴(840) 간에 태양광 패널의 패널부(122)와 동일한 간격을 가짐과 동시에 제3 바퀴(840)의 형태도 접촉면(1110)과 측면(1120)이 서로 수직한 상태를 갖기 때문에, 각 제3 바퀴(840)의 일 끝단은 각각 태양광 패널(120)에 형성된 단차(124)와 온전하게 접촉하게 된다. 제3 바퀴(840)는 태양광 패널의 단차(124)와 접촉하며 단차(124)에 의해 지지되는 구조를 갖는다. 이에 따라, 청소유닛(220)이 와이어(230)에 의해 하우징과 연결되어 있더라도, 별도의 지지 구조없이 태양광 패널을 높이방향으로 승·하강할 수 있다. 청소유닛이 태양광 패널을 이동하며 와이어만으로 지지될 경우, 청소유닛의 양 측면으로 가해지는 외력(예를 들어, 강풍 등)에 의해 청소유닛이 원치않게 이탈(특히, 태양광 패널의 길이 방향으로의 이탈)하는 상황이 발생할 수 있다. 이러한 문제를 방지하고자 종래에는 와이어와는 별도로 청소유닛의 이탈을 방지하기 위한 프레임들을 설치하고 있었다. 그러나 이처럼 별도의 프레임을 더 구비할 경우, 청소유닛의 무게가 무거워져 태양광 패널로의 설치가 곤란하거나 제조비용이 상승하는 문제가 있었으며, 태양광 패널이 높이방향으로 길어지면 길어질수록 프레임의 태양광 패널로의 하강(특히, 중앙부분)이 발생하는 문제가 발생하였다. 그러나 제3 바퀴(840)는 청소유닛(220) 내 포함된 각 바퀴의 간격이 태양광 패널의 길이와 동일한 간격을 가지며, 접촉면과 측면이 수직인 형상을 갖기 때문에, 태양광 패널의 단차에 고정될 수 있어, 와이어 외에 별도로 청소유닛(220)의 이탈을 방지하기 위한 지지구조를 가질 필요가 없다. 이로 인해, 청소유닛(220)의 무게도 가벼워지고 제조비용도 낮아지는 장점을 갖는다.
다시 도 8을 참조하면, 제4 모터(850)는 샤프트(855)로 동력을 제공하여 제3 바퀴(840)가 회전할 수 있도록 한다. 제4 모터(850)는 샤프트(855)로 일 방향으로의 회전력을 제공하여 제3 바퀴(840)가 태양광 패널(120)의 상부 또는 하부로 이동하도록 한다.
제1 가이드 롤러(860) 및 제2 가이드 롤러(865)는 각각 하우징(210)의 제1 가이드 레일(510)과 제2 가이드 레일(520)과 접촉하여 회전하며, 청소유닛(220)이 하우징의 개구(325)로 진·출입하는데 있어 이탈하지 않도록 한다. 제1 가이드 롤러(860) 및 제2 가이드 롤러(865)는 각각 하우징(210)의 제1 가이드 레일(510)과 제2 가이드 레일(520)과 접촉하며 가이드 레일을 따라 회전하기 때문에, 가이드 레일이 형성된 방향으로 청소유닛(220)이 진입하거나 진출한다. 이는 도 12에 도시되어 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 청소유닛이 가이드 부를 따라 이동하는 모습을 도시한 도면이다.
청소유닛(220)이 태양광 패널(120)을 청소하고 다시 하우징의 개구(325)로 진입하면서, 제1 가이드 롤러(860)는 제1 가이드 레일(510)과, 제2 가이드 롤러(865)는 제2 가이드 레일(520)과 접촉한다. 제1 가이드 롤러(860)는 제1 가이드 레일(510)에 형성된 경사면(515)을 따라 일정 높이만큼 상승한 채 제1 가이드 레일(510)을 따라 이동하게 되고, 제2 가이드 롤러(865)는 제2 가이드 레일(520)을 따라 이동한다. 이에, 청소유닛(220) 내 제3 바퀴(850) 또는 브러시부(820)는 태양광 패널과 z축 방향으로 일정 간격만큼 떨어진 채 이동하게 되며, 각 가이드 레일(510, 520)에 의해 x축 방향과 z축 방향으로의 이탈없이 지지되며 이동할 수 있다.
다시 도 8을 참조하면, 제3 센서부(870)는 태양광 패널(120) 상에서의 청소유닛(220)의 위치를 센싱한다. 제3 센서부(870)는 청소유닛(220)의 이동방향으로의 끝단에 배치되어, 센서부 자신의 현재 태양광 패널(120) 상에서의 위치를 센싱한다. 제3 센서부(870)는 구체적인 자신의 위치 정보를 센싱할 수도 있고, 그보다 간단하게 센서부 자신이 현재 태양광 패널(120) 상에 위치하고 있는지, 즉, 청소유닛(220)이 태양광 패널의 끝단으로 이동하였는지 여부를 센싱할 수도 있다. 청소유닛(220)이 태양광 패널(120)의 하부 방향으로의 끝까지 이동하였을 경우, 제3 센서부(870)는 현재 태양광 패널(120) 상에 위치하지 않게 되기에 간단하게 태양광 패널(120) 상에서 청소유닛(220)의 이동 정도를 센싱할 수 있다.
제4 센서부(910)는 청소유닛(220)의 후방에 위치하여, 청소유닛(220)과 하우징(210) 간 거리를 센싱한다. 제4 센서부(910)는 거리를 센싱함으로써, 제어부(880)가 청소유닛(220)의 이동을 제어할 수 있도록 한다.
완충부(920)는 청소유닛(220)과 하우징(210)의 충돌시에 발생할 충격력을 완충한다. 제4 센서부(910)의 센싱값을 이용해 제어부(880)가 정확히 청소유닛(220)의 이동을 제어하나, 만약의 경우에 청소유닛(220)과 하우징(210)이 충돌하게 될 경우 충격력에 의해 청소유닛(220)이 파손되는 경우가 발생할 수 있다. 완충부(920)는 돌출되어 하우징(210)과 청소유닛(220)의 충돌 시 최초로 하우징(210)과 접촉하는 구성으로, 충격력을 완화하여 청소유닛(220)의 피해를 최소화한다.
제어부(880)는 청소유닛(220) 내 각 구성의 동작을 제어한다.
제어부(880)는 상황에 따라 브러시부(720)가 동작하거나 정지하도록 제3 모터(830)를 제어하고, 청소유닛(220)의 위치와 동작 상태에 따라, 브러시부(720)가 승강 또는 하강하도록 제어한다.
제어부(880)는 제3 센서부(870)의 센싱값을 수신하여, 청소유닛(220)이 태양광 패널(120) 상을 적절히 이동할 수 있도록 제4 모터(850)를 제어한다.
제어부(880)는 하우징(210) 내 제어부(380)와 통신할 수 있으며, 상호간에 필요한 센싱값이나 제어신호를 송·수신함으로써 하우징(210)과 청소모듈(220)이 서로 원활히 동작할 수 있도록 제어한다.
배터리(890)는 청소유닛(220) 내 각 구성이 동작할 수 있도록 하는 동력을 공급한다.
도 13은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치의 사시도이고, 도 14는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 하우징과 청소유닛을 도시한 도면이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치도 하우징(1310), 청소유닛(1320) 및 와이어(230)를 포함한다.
하우징(1310)과 청소유닛(1320)은 하우징(210)과 청소유닛(220)과 거의 유사하도록 동작한다. 다만, 청소유닛(1320)은 와이어(230)에 의해 태양광 패널(120)로부터 이탈없이 승·하강을 하되, 하우징(1310)의 개구까지만 인입되는 것이 아니라 하우징(1310)의 개구로 인입되어 하우징(1310)의 상부로 돌출되는 위치까지 상승한다. 하우징(1310)은 청소유닛(1320)이 하우징(1310)의 상부까지 위치하였을 경우 비로소 태양광 패널(120) 상을 길이방향으로 이동한다.
도 15는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 케이스를 제외한 하우징의 구성을 도시한 도면이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 하우징(1310)은 하우징(210)의 구성에서 와이어 와인더(330)와 가이드부(340)를 포함하지 않으며, 안착부(1510)를 더 포함한다.
안착부(1510)는 태양광 패널로부터 상부로 돌출된 부분으로서, 청소유닛이 하우징(210)의 개구를 지나 안착부(1510)까지 상승할 수 있도록 한다. 하우징(1310)은 하우징(210)과 달리 가이드부(340)를 포함하고 있지 않기 때문에, 청소유닛(1320)이 하우징(1310) 내부까지만 상승하게 되면, 태양광 패널(120)의 길이방향으로의 이동이 곤란해지는 문제가 있다. 이를 해소하기 위해, 하우징(1310)은 안착부(1510)을 포함하여, (브러시부 및 제3 바퀴 등이) 태양광 패널과 접촉하지 않고 태양광 패널의 상부까지 상승할 수 있도록 한다. 안착부(1510)는 태양광 패널의 상부까지 청소유닛(1320)이 상승하더라도 태양광 패널을 이탈하지 않도록 청소유닛 지지부(1515)를 포함한다. 청소유닛 지지부(1515)에 의해 청소유닛(1320)은 안착부(1510)까지 상승하여 태양광 패널을 이탈하지 않고 안착될 수 있다. 청소유닛(1320)이 안착부(1510)까지 상승함에 따라, 태양광 패널과의 접촉을 피할 수 있어 원활하게 하우징(1310)을 따라 태양광 패널의 길이방향으로 이동할 수 있다.
하우징(1310)은 안착부(1510)의 일 부분에 와이어의 일 끝단을 고정하여 청소모듈(1320)을 지지하기 위한 와이어 고정부를 포함한다. 이에, 청소유닛(1320)이 와이어를 이용하여 태양광 패널을 승·하강할 수 있다.
도 16은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 케이스를 제외한 청소유닛의 구성을 도시한 도면이다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 청소유닛(1320)은 제1 가이드 롤러(860)와 제2 가이드 롤러(865)를 포함하지 않으며, 제1 와이어 와인더(1610), 제2 와이어 와인더(1615), 제5 모터(1620), 제6 모터(1625) 및 제5 센서부(1630)를 더 포함한다.
청소유닛(1320)은 하우징(210) 내 포함된 와이어 와인더(330)와 동일한 동작을 수행하는 와이어 와인더(1610, 1615)를 포함한다. 이때, 청소유닛(1320)은 중심을 기준으로 좌·우측에 각각 와이어 와인더(1610, 1615)를 포함한다. 복수의 와이어 와인더(1610, 1615)는 제어부(1640)의 제어에 따라, 서로 동일한 권취속도로 와이어를 풀거나 감을 수도 있으며, 상이한 권취속도로 와이어를 풀거나 감을 수도 있다.
제5 모터(1620) 및 제6 모터(1630)는 각 와이어 와인더(1610, 1615)들이 와이어를 권취할 수 있도록 하는 동력을 제공한다. 제5 모터(1620) 및 제6 모터(1630)는 제어부(1640)의 제어에 따라, 동일한 동력을 각 와이어 와인더(1610, 1615)로 전달할 수도 있고 사로 상이한 동력을 각 와이어 와인더(1610, 1615)로 전달할 수도 있다.
제5 센서부(1630)는 청소유닛(1320)이 태양광 패널을 승·하강하는 중심 축(연직 상·하방)을 기준으로 회전하는지 여부를 센싱한다. 제5 센서부(1630)는 각속도를 측정하는 자이로센서로 구현될 수 있으며, 청소유닛(1320)이 중심축 상을 이동하지 않고 일 방향(좌측 또는 우측)으로 기울어 승강하거나 하강하는지를 센싱한다. 청소유닛(1320)은 태양광 패널을 승·하강하면서, 태양광 패널(120)과 바퀴 간의 마찰력 차이나 일 방향에 위치하는 이물질 등 다양한 원인에 의해 반듯이 승·하강하지 못하고 일 방향으로 기울어 승·하강하는 경우가 발생할 수 있다. 제5 센서부(1630)는 기울어지는 상황의 발생 및 기울어진 정도를 감지하여 제어부(1640)로 전달한다.
제어부(1640)는 제어부(880)의 모든 동작을 수행하며, 추가적으로 제5 센서부(1630)의 센싱값을 토대로 제5 모터(1620) 또는 제6 모터(1625)를 제어한다. 제어부(1640)는 제5 센서부(1630)의 센싱값을 토대로, 태양광 패널(120)이 어느 방향으로 기울며 승·하강하는지를 판단하고, 기울어진 것을 상쇄하도록 제5 모터(1620) 또는 제6 모터(1625)를 제어한다. 예를 들어, 청소유닛(1320)이 도 16을 기준으로 우측으로 기울어 승강하는 경우라면, 제어부(1640)는 제6 모터(1625)가 제5 모터(1620)보다 상대적으로 더 많은 동력을 와이어 와인더로 제공하도록 제어한다. 우측으로 기울었기 때문에, 제어부(1640)는 와이어 와인더(1615)가 보다 빠르게 권취하도록 제어함으로써, 기울어진 것을 보상한다.
도 17은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 청소유닛이 하우징 내로 인입된 모습을 도시한 도면이고, 도 18은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 청소유닛이 이동을 위해 하우징 의 안착부로 안착된 모습을 도시한 도면이다.
도 17 및 18을 참조하면, 청소유닛(1320)은 청소유닛(220)과 동일하게 하우징 내 개구로 인입된다. 다만, 청소유닛(220)과 달리 청소유닛(1320)은 하우징의 개구 내에 위치하는 것이 아니라 안착부(1510)까지 상승하여 안착부(1510)에 안착한다. 청소유닛(1320)이 안착부(1510)까지 상승하기에, 청소유닛(1320)과 하우징(1310)은 원활히 태양광 패널의 길이방향으로 이동할 수 있다.
청소유닛(1320)이 안착부(1510)에 안착하며, 청소유닛(1320)의 모든 부분이 하우징(1310)으로부터 드러나 외부로 노출될 수도 있으나, 청소유닛(1320)의 제어부(1640)와 배터리(890)는 하우징(1310) 내에서 드러나지 않을 수 있다. 하우징(1310, 특히 케이스(310))에 의해 제어부(1640)와 배터리(890)가 외부로 노출되지 않기에, 외력으로 인한 제어부(1640)나 배터리(890)의 파손이나 고장이 최소화될 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION
*본 특허출원은 2019년 10월 11일 한국에 출원한 특허출원번호 제 10-2019-0126528호에 대해 미국 특허법 119(a)조(35 U.S.C § 119(a))에 따라 우선권을 주장하면, 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다. 아울러, 본 특허출원은 미국 이외에 국가에 대해서도 위와 동일한 이유로 우선권을 주장하면 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다.

Claims (6)

  1. 태양광 패널 상을 이동하며 패널 상의 이물질을 청소하는 태양광 패널 청소장치에 있어서,
    상기 태양광 패널의 길이방향으로 상기 태양광 패널 상을 이동하는 제1 바퀴, 상기 제1 바퀴로 동력을 제공하는 제1 모터, 와이어를 와인딩하는 와이어 와인더 및 바퀴가 따라 이동할 수 있도록 하는 가이드 부를 포함하는 하우징; 및
    상기 와이어와 연결되어 상기 태양광 패널로부터 이탈을 방지하는 케이스, 상기 태양광 패널의 높이방향으로 상기 태양광 패널 상을 이동하는 제2 바퀴, 상기 제2 바퀴로 동력을 제공하는 제2 모터, 상기 태양광 패널 상의 이물질을 제거하는 브러시, 상기 브러시로 동력을 제공하는 제3 모터, 각 모터로 동력을 공급하는 배터리 및 상기 하우징으로 유입될 경우 상기 가이드 부를 따라 이동하는 가이드 롤러를 포함하는 청소유닛을 포함하며,
    상기 가이드 부는 상기 가이드 롤러가 진입하는 입구에 경사면을 구비하여, 상기 가이드 롤러가 상기 가이드 부를 따라 이동할 경우, 상기 청소유닛이 상기 태양광 패널로부터 이격되도록 하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 청소장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 청소유닛이 상기 하우징으로 근접하였는지 여부를 센싱하는 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 청소장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 청소유닛은,
    상기 청소유닛이 상기 하우징으로 근접하였는지 여부를 센싱하는 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 청소장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 청소유닛은,
    상기 제2 바퀴가 상기 태양광 패널의 높이방향의 일 끝단으로 이동하였는지를 센싱하기 위한 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 청소장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 청소유닛은,
    상기 제2 바퀴가 상기 태양광 패널의 높이방향의 일 끝단으로 이동한 경우, 상기 제2 바퀴의 이동방향으로 더 이상 이동하지 않는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 청소장치.
  6. 태양광 패널 상을 이동하며 패널 상의 이물질을 청소하는 청소유닛을 포함하는 태양광 패널 청소장치에 있어서,
    상기 태양광 패널의 길이방향으로 상기 태양광 패널 상을 이동하는 제1 바퀴, 상기 제1 바퀴로 동력을 제공하는 제1 모터 및 상기 청소유닛이 안착될 안착부를 포함하는 하우징; 및
    상기 하우징과 연결되는 와이어를 와인딩하는 와이어 와인더, 상기 와이어 와인더로 동력을 제공하는 제2 모터, 회전여부를 감지하는 센서부, 상기 태양광 패널의 높이방향으로 상기 태양광 패널 상을 이동하는 제2 바퀴, 상기 제2 바퀴로 동력을 제공하는 제3 모터, 상기 태양광 패널 상의 이물질을 제거하는 브러시, 상기 브러시로 동력을 제공하는 제4 모터 및 각 모터로 동력을 공급하는 배터리 및 상기 센서부가 센싱한 센싱값을 이용하여 상기 와이어 와인더의 와인딩 정도를 제어하는 제어부를 포함하는 청소유닛
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 청소장치.
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