JP5628202B2 - 太陽光発電パネル及び太陽熱パネルの洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、太陽光発電パネルに用いられる装置に関するものであり、太陽熱パネルを洗浄するためにも供され、同種の目的のために用いられる手段の現在の技術水準と比較して、新規かつ重要な利点を有する不可欠な特徴を提供するものである。

具体的には、本発明は、移動手段、特にトラクター車両又はその類似物への配置を意図して設計される装置の改良を提案するものであって、電力発生施設における太陽電池モジュール又は発電プラントにおける太陽熱発電パネル上に任意に配置される多関節アームを基礎とする構造である。該多関節アームの自由端は、洗浄液をモジュール表面に噴射するための複数のスプレーノズルを有するプロジェクションバーを備えて、該プロジェクションバーは予め設定された角度範囲の可変傾斜を許容するものであり、固定設備の太陽電池モジュール及び太陽熱パネル両方の傾斜角と太陽追尾モジュールの可変傾斜角とに適合するように調整するためのものである。前記プロジェクションバーはメカニカルセンサーを備え、前記プロジェクションバーとパネル表面との望まない接触を回避するものである。

本発明の技術分野は、補助クリーニング及びメンテナンス装置の製品、特に屋外における操作で用いられることを意図した製品向けの専用の産業分野に含まれるものである。

いわゆる再生可能エネルギーへの転換によって、そのような電気エネルギーを生成するための施設の膨大な増殖が見込まれる。化石燃料の備蓄消費や特に地球温暖化効果が考慮される化石燃料使用時の欠点を伴ない、化石燃料の生産に伴なうコストは相当に増加しており、主に太陽エネルギー、太陽熱エネルギー、風力などの自然発生資源に由来するエネルギーのための装置の配備への資源投資は、かつてないほどに高まっている。これを受けて、太陽エネルギーの特定のケースにおいては、ソーラーモジュールに占められる地面の拡張がしばしば見受けられ、入射太陽放射線を電気エネルギーに変換するために複数の連続したパネルが設けられ、そのまま利用される場合もあるし、送電網に送るために調整されて地理的に遠い場所で消費される場合もある。

太陽光発電施設との関係では、それぞれの太陽電池モジュールは複数のパネルで構成されて、それらを保持及び支持する構造体に永続的に取り付けられる。これらのモジュールは、通常は隣接モジュールとの間で予め定められた最小の距離を維持するように縦横に順序付けられて並べられて固定されるとよく、また、そのモジュールが据え付けられた場所において、特定領域での日照時間中に可能な最大放射量を受けられるようなより好ましい方法で固定されるとよい。このため、モジュールにはそれらが据え付けられた領域に応じて論理的に異なる固定傾斜角がある。あるいは、モジュールに可動性を持たせて、太陽光エネルギーの最大活用が確保のために太陽光に対して最大限可能な垂直を維持するよう追い求めるように、一日を通じた太陽の動きに応じて自動的に方位が進みうるようにしてもよい。しかしながら、あらゆるケースにおいて、外部現象としての環境上の埃や雨に由来する表面汚れが層状に積もり、太陽光モジュールの効率性に対して負の影響をもたらしうる。この表面の汚れの蓄積は太陽光の不透過や妨げをもたらして、エネルギー生産量の減少と設置効率の損失をもたらす。したがって、モジュール表面の適切な洗浄により前記表面汚れを取り除き、最適な動作状態を維持することが必要である。

この技術の需要を考慮すると、上述の概要のように、本発明の主な目的は、発電施設における太陽電池モジュールの表面に対して前述の洗浄動作を行う装置の発展にあり、自動的かつ異なる種類の既存設備（例えば、固定モジュールによるプラントや追尾モジュールによるプラント）に適合する装置により、モジュールへの太陽放射の入射がより多くなるように支援するものであり、結果的により最適な値による総合的な効率性を維持するものである。この目的は、後述の装置を用いることにより完全に達成されるものであり、主要な特徴は請求項１に記載される。

本質的に、この装置は関節アームの形態として具現化され、例えばトラクターの車両への取り付けのために調整されて、縦横に近接するモジュール間を発電プラントの至るところで移動する。この装置は、連結式の平行基礎構造を保持する支持構造によりトラクター車両に結合されて、該平行基礎構造は関節接合により前記平行基礎構造の対向部分を閉鎖的に結合し、アームの一方の端部は多様な距離に隔てられた複数のノズルを備えた自由端であり、該自由端において洗浄される表面に応じた可変の高さのプロジェクションバーを支持して、洗浄される表面とプロジェクションバーとが重なった部分の割合に応じて水が消費され、洗浄液の圧力、洗浄される表面とノズルとの距離、及びノズル自体の特徴が自動的に決まる。洗浄液（水または水と他の洗浄及びメンテナンス成分との混合液）は、前記ノズルからスプレー状で噴出され、その液は、ポンプの助けによりトラクターの車両に組み込まれたコンテナタンクから供給される。このアームは伸縮自在タイプであり、油圧シリンダ手段により作動される。さらに、この装置のプロジェクションバーと前記アームとの接続部は関節接続であり、これにより前記バーはそれぞれの個別のケースの必要性に応じた位置となり、この支持アームとの関連により複数の相対的位置がとられる。この装置は、前記アームがとりうる正確な位置に応じて平行基礎構造の動作を担う他の油圧シリンダを含む。さらに、プロジェクションバーは位置センサを含み、好ましくは機械的又は電子機械的なセンサを含み、洗浄操作中の前記バーと各モジュールのパネル表面との物理的接触を防ぐ。

本発明のこれらの特徴及び他の特徴並びに利点は、後述の好適実施例の記載により添付される図面を参照して明確に説明されるが、それらは説明のための例示であって非制限的な意味で提供されるものである。
本発明により実装された太陽電池モジュールを洗浄するための装置の概略斜視図を示す。 輸送中の本発明の装置の折り畳み位置の概略立面側面図を示す。

既に述べたような太陽光発電や太陽熱パネルのモジュールを洗浄するための装置の詳細な説明は、添付図面を参照して示され、図面においては装置の異なる部分がより識別しやすいように数字により示される。図1において、この装置は、サポートと、トラクター車両（図示しない）に固定されるプレート１に構築された圧力伝達構造とにより支持された多関節式のユニットを必要的に備える。垂直部分２は受け部となる形態かつ寸法である円筒状のハウジングに連結され、該ハウジングは回転可能であって、シャフトは第１の閉鎖部３に平行基礎構造の下方端部で結合して、該シャフトは水平可動式のラック１７の部分に係るピニオン１６を含み、その（ラックの）端部は油圧シリンダー１８のロッドに結合される。多関節部の下部３により直立した平行基礎構造は、予め定められた長さの２つの伸長バー４を備えたもので、前記下部３に連結されると共に第２の上部５によって反対端で閉鎖され、これらは平行基礎構造により結合される。この第２の部分５の構造は２つの平行なプレートを基礎とした構造であり、ある程度の距離で隔てられ、ハウジングスペースに持ち上げるための平行基礎構造のバー４のひとつによる関節箇所から突出したセクションを伴い、前記ハウジングスペースにおいて伸縮自在アームの端部が挿入及び固定され、その自由端にプロジェクションバー６を固定して形状を延長すると共に太陽光又は太陽熱パネルモジュールの通常の寸法に応じて予め選択された長さを有し、前記プロジェクションバー６は長さ方向に沿って配された複数のノズル１０を備えてスプレー状に洗浄液が噴出されることが想定される。前記洗浄液は、例えば、水又は洗浄成分とメンテナンス物質と水の混合液である。この洗浄液は、従来技術によるフレキシブルな導管により前記ノズルに通じる（簡略化のため図示しない）。フィールドワークにおいては、好ましくはトラクター車両に搭載又は牽引されるコンテナタンク（簡略化のため図示しない）からのポンプ装置手段により推進されるとよい。

伸縮アームは、二つの部分７，８から成り、それらの間で一列に結合され、前記伸縮アームの相対的な延長は、片側の端部における平行基礎構造の上部閉鎖部分５に固定された油圧シリンダ９によって決定され、前記アームに対してロッドの多関節接続部から前記伸縮アームの前方可動部８の末端に平行に伸縮する。前記伸縮アームの可動部８の末端に対応して、前記プロジェクションバー６と接続された構造体１１を含み、油圧シリンダ１２においてジョイント１２ｂを介して前記プロジェクションバー６の伸縮アームとの相対的な位置変化が動作する。前記バー６の最大許容調整は、スプリング手段又は安全スクリューにより洗浄される表面の傾斜角に応じた調整の影響を受けやすく、図１の数１９に示すように前記関節構造１１に含まれる。プロジェクションバー６の位置に作用する前記油圧シリンダ１２は、伸縮アームのようにまっすぐに長手方向に伸びて、前記伸縮アームの可動部８に接続された近接端部１２ａを備えるように処理される。 既に述べたように、プロジェクションバー６は、モジュールの平面方向への洗浄操作中の前記バー６の位置を制御するために長手方向に配された複数のセンサ１３を備えて、該複数のセンサにより望まない損傷や傷を引き起こす前記バーとモジュールの表面との物理的な接触を避ける。このような機械的又は接触センサは、油圧システムを介して関係するシリンダに動作の指令を送信する自動化された電気的システムによって制御されている。

同様に、このユニットには、この装置の他の機能に関連する他のアクチュエータのシリンダが含まれる。したがって、支持構造１との組み合わせにより、油圧アクチュエータ１５は、前記平行基礎構造の下端の閉鎖部分３の固定点の関節位置１５ｂと 前記平行基礎構造のサイドバー４のいずれかを伴う関節１５ａとの間に伸びている。油圧アクチュエータのロッドの延長や収縮により結合箇所において前記バー４のピボット動作を引き起こし、この動作を上側部分５に伝えて、同様にピボット動作を引き起こしてプロジェクションバー６の高さを調整するために伸縮アームの傾斜角を変化させて、（シリンダー９の動作との組み合わせにより）該伸縮アームを洗浄されるモジュール表面の上に移動させる。次に、シリンダ１２での動作は、前記センサ１３が前記プロジェクションバー６のモジュール表面への近接具合を、平行度の状況が実行される洗浄動作にとってより好ましいものとなるように望まない物理的接触を避けて制限しながら、前記プロジェクションバー６と洗浄されるモジュール表面との平行度を決定して制御される。油圧シリンダ18の動作に関して、それは次の回転動作への伝送を伴うピニオン１６への直線的動作を伝送しながらそのロッドの拡張及び収縮がラック１７の動作を引き起こすものであり、この回転動作は前記シリンダ軸２に関係する構造体に支持される全体のユニットを回転させる。

この部分について、油圧シリンダ１４は同様に、その垂直の関係でバー４の可変位置に向かって平行基礎構造の下部の閉鎖部分3を回動するためのアクチュエーションの影響を受ける。この動作は、折り畳み可能なものであるので、このユニットの輸送性に非常に便利であって、まず平行基礎構造のサイドバー４の垂直位置を互いに付き合わせ、次にシリンダ１２の作動によりプロジェクションバー６が等位の垂直位置となり、アーム７，８をこの２つの要素の間に挿入して、下側部分３のピボットを移すことによって前記平行基礎構造の上部５のピボットの作用によりこれも直立した位置となる。これによって、これらの位置は異なる油圧作動要素の作動手段の到達の影響を受けやすくなる。この輸送を促進するための折り畳み状態は、図２により詳細に観察することができる。

このように記載された装置により理解されるように、洗浄操作は、簡易、便利、迅速、そして安全に実行され、この装置に含まれる平行基礎構造とモジュールに対応する傾斜角へのスプレーバー６の位置付けを促進する可動性要素の特徴により、組み込まれたトラクター車両による移動性があり、洗浄されるモジュールに取り付けられることが可能である。

このユニットの異なる機能の要素の制御に関しては、本質的に標準的なことであるので特定的な記述をしないが、本発明は、農業及び類似の機構に従来含まれるタイプの、自動電動式かつ油圧タイプに含まれることが想定される。

この記述内容は、当業者がその領域とこれによる利点を理解し、これによる対象の実践的な実施例を実行する程度よりも多くの内容まで拡張する必要があるとは考慮していない。

好適実施例の単一的例示に応じた記述にも関わらず、これにより本発明の視座と同様の複数の修正改良及び細部での多様化が必要不可欠に行われうるものであって、それらは形態やサイズや製造材料あるいは本発明のその他の代替しない特徴に影響付けられたものであり、ここに記述され、請求の範囲に記載された発明に具体的にあてはまるものである。

Claims (7)

1. 太陽電池モジュール及び太陽熱パネル設備の至るところにトラクター車両の助けにより牽引されることを意図して、特に太陽電池又は太陽熱パネルを内部に収納した前記モジュールの表面を洗浄するように設計され、投射された太陽放射を変換して利用するための発電プラント及び太陽熱施設に整然と組み入れられるか離れた状態で用いられ、太陽放射の通過を減少させる又は妨害となる混濁を防止することを目的として洗浄が行われ、該洗浄操作は水を基礎とする液体成分のスプレー状の噴出により行われ、ポンプ手段の助けを伴なってトラクター車両に搭載したコンテナタンクに推進される他の洗浄及びメンテナンス要素を利用する太陽電池及び太陽熱パネルの洗浄装置において、
   該装置は、プレート１に装着された支持構造により支持される多関節ユニットを備えて、シリンダー状の垂直部分２を含むトラクター車両に固定され、２本のサイドバー４と上方の第２の部分５と下方の第１の閉鎖部３とによって平行基礎構造を形成し、前記平行基礎構造の下方の第１の閉鎖部３にシャフトを連結させ、前記平行基礎構造の上方の第２の部分５は２つの平行なプレート間の一方端に前記２本のサイドバー４を挟み込んで連結すると共に他方端に相互に一直線に連結された２つの部分７，８からなるアームを連結することでピボットを形成し、前記アームの前側部分８は他の部分に対して相対的に動き、その末端部においてプロジェクションバー６が接続される関節構造１１を含み、前記プロジェクションバー６の長手方向に沿って配された複数のノズル１０を通じて前記モジュールの表面に対して洗浄液を噴射することを特徴とする太陽電池及び太陽熱パネルの洗浄装置。
2. 請求項１において、前記シャフトは、シリンダー１８のロッドに接続されて水平方向に可動するラック１７に係るピニオン１６を含む前記支持体の前記シリンダー状の垂直部分２に挿入されて、前記シャフトとの関係において前記ユニットが回転するように作動することを特徴とする装置。
3. 請求項１において、前記伸縮アームの可動部８が接続部分７と平行基礎構造の部分５との関係での延長が、前記アームに対して平行に伸びる油圧シリンダ９の助けにより実行されることを特徴とする装置。
4. 請求項１において、油圧シリンダ１２は関節ジョイント（１２ａ，１２ｂ）を伴なって前記伸縮アームの部分８と関節１１との間で伸縮し、該関節１１はプロジェクションバー６を備えて前記プロジェクションバー６のピボット動作を行い、前記バー６の最大傾斜は前記関節１１に含まれるスプリング又は安全スクリュー手段により調整されることを特徴とする装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかにおいて、支持構造１とそれぞれのジョイント手段１５ｂ，１５ａによる平行基礎構造のサイドバー４とに固定された油圧シリンダ１５を含み、この部分の動作により平行基礎構造における前記バー４の傾斜変化が決められることを特徴とする装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかにおいて、油圧シリンダ１４は支持構造１と平行基礎構造の下部３との間で伸縮し、それぞれの関節ジョイント手段１４ｂ，１４ａとにより固定され、この部分の動作が、前記伸縮アーム７，８の位置の垂直方向に対する平坦さの変化と関連するプロジェクションバー６の変化とを決めるために、前記複数のサイドバー４により前記平行基礎構造の上部５に伝送される前記下部３のピボット動作を決定付けることを特徴とする装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれかにおいて、前記バーの相対的傾斜角をより好ましい平行状態に修正して前記表面への望まない物理的接触を防ぐために、前記プロジェクションバー６は複数のセンサー１３を備えて、該複数のセンサーは洗浄される太陽発電モジュールの表面に対する前記バーの位置を決定付けることを特徴とする装置。
   

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