JP2012190953A

JP2012190953A - 太陽電池パネル清掃装置及び太陽電池パネル清掃方法

Info

Publication number: JP2012190953A
Application number: JP2011052425A
Authority: JP
Inventors: Takara Kuninaga; 宝國永
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2011-03-10
Filing date: 2011-03-10
Publication date: 2012-10-04

Abstract

【課題】汚れ付着時に自動的に清掃を行うことができ、メンテナンスが簡略化され、効率的な清掃を行うことが可能な太陽電池パネル用清掃装置を提供すること。
【解決手段】設置状態の太陽電池パネル１００の受光面１００ａに付着した汚れを除去する清掃装置１０であって、前記太陽電池パネル１００の受光面１００ａに接触した状態で移動するブレード部１８を有する清掃部１２と、一定周期毎に前記汚れ状態を認識する認識部１４と、降雨状態の検知を行うレインセンサ１６と、前記認識部１４が認識した情報により清掃が必要か否かを判定し、清掃が必要と判定した状況で且つレインセンサ１６の検知した降雨状態が清掃可能な降雨状態のときに前記清掃部１４を動作させる制御部と、を有することを特徴とする太陽電池パネル用清掃装置１０。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池パネル清掃装置及び太陽電池パネル清掃方法に関する。

太陽光を直接エネルギーに変換するための代替装置として太陽電池パネルが知られている。太陽電池パネルは通常、建物の屋根等の屋外に設置されるため、空気中の粉塵や砂塵等により汚れが付着することは不可避である。太陽電池パネルの表面に汚れが付着すると、太陽電池セルに入射する太陽光が減少し、発電効率の低下に繋がるため、汚れを除去する清掃作業が必要となる。

太陽電池パネルは、通常屋根等、人の手が届かない場所に設置されるため、屋根等に上る必要なく清掃を行うことが可能な太陽電池パネル用清掃装置が用いられている。

例えば、特許文献１には、太陽電池の透明板外面上を清掃するワイパーおよび清掃液を透明板外面上に噴出するための装置を装備した太陽電池が開示されている。

また、特許文献２には、太陽電池パネルの出力電圧が低下したとき、あるいは受光面の汚れ状態を検出したときに自動的に清掃体により清掃する清掃体付き太陽電池パネル装置が記載されている。

特開平１１−５４７７９号公報特開２００４−１８６６３２号公報

しかしながら、特許文献１の清掃機付き太陽電池は、一定時間毎に清掃を行うものであり、太陽電池パネルに汚れが付着して清掃が必要になった時に清掃を行うものではないため、効率的な清掃を行うことができないという問題がある。

また、特許文献２に記載の清掃体付き太陽電池パネルは、清掃が必要になったときに清掃を行うものであるが、洗浄液の補充等のメンテナンスが必要であるという問題がある。特に、近年は一つの場所に多数の太陽電池パネルを設置することが多くなっており、メンテナンスが簡略化された太陽電池パネル用の清掃装置が強く求められている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、汚れが付着した場合に自動的に清掃を行うことができ、メンテナンスが簡略化され、効率的な清掃を行うことが可能な太陽電池パネル用清掃装置及び太陽電池パネルの清掃方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の太陽電池パネル用清掃装置は、設置状態の太陽電池パネルの受光面に付着した汚れを除去する清掃装置であって、前記太陽電池パネルの受光面に接触した状態で移動するブレード部を有する清掃部と、一定周期毎に前記汚れ状態を認識する認識部と、降雨状態の検知を行うレインセンサと、前記認識部が認識した情報により清掃が必要か否かを判定し、清掃が必要と判定した状況で且つレインセンサの検知した降雨状態が清掃可能な降雨状態のときに前記清掃部を動作させる制御部と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、制御部によって清掃が必要と判定され、レインセンサが清掃可能な降水量の降雨を検知した場合に、清掃部による清掃が自動的に行われる。したがって、本太陽電池パネル用清掃装置は、太陽電池パネル上に降る雨水をそのまま清掃用の液体として使用することができるので、従来のように洗浄液を補充する作業等を行う必要がなく、メンテナンスを簡略化することができ、且つ効率的な清掃を行うことが可能となる。

請求項２に記載の太陽電池パネル用清掃装置は、降雨時の雨水を集水して貯水する貯水タンクと、該貯水タンクから集水した雨水を前記太陽電池パネルの受光面上に散水させる送水パイプと、を更に有し、前記貯水タンクは、貯水した雨水の量を計る水量計と、貯水した雨水を前記送水パイプに送水するポンプと、を有し、前記制御部は、前記降雨状態が清掃可能な降雨状態でない場合に、前記ポンプを稼働させることを特徴とする。

この構成によれば、制御部によって清掃が必要と判定された後、降雨がない場合であっても、事前に貯水タンクに貯水した雨水を清掃用の液体として利用することができる。したがって、降雨が少ない時期や地域であっても、効率的な清掃を行うことが可能となる。

請求項３に記載の太陽電池パネル用清掃装置は、前記受光面の隣接する位置に、白色面部を有する認識対象部を更に有し、前記認識部は前記清掃部に収容され、前記清掃部が移動して、前記認識部が前記認識対象部をモノクロスキャンすることにより前記汚れ状態の認識が行われることを特徴とする。

太陽電池パネルの汚れの付着状態を認識する方法として、太陽電池パネル上を移動する清掃部内に認識部を収容し、白色面部を有する認識対象部に付着した汚れを黒色として認識するモノクロスキャンを行えば、汚れの程度を正確に把握することができる。したがって、清掃が必要な時期を正確に判定することができ、清掃の効率化が図られる。

請求項４に記載の太陽電池パネル清掃方法は、設置状態の太陽電池パネルの受光面に付着した汚れを、該受光面に接触した状態で移動するブレード部を有する清掃部によって除去することにより自動的に清掃する方法であって、一定周期毎に前記汚れ状況を認識する工程、前記汚れ状況の認識により清掃の要否を判定する工程、清掃が必要と判定した場合に、降雨を検知する工程、降雨を検知した場合に、その降雨が清掃に足りる降水量であるか否か判定する工程、及び清掃に足りる降水量である場合に、前記受光面を前記清掃部により清掃する工程、を含む太陽電池パネルの清掃方法。

この構成によれば、太陽電池パネルの清掃が必要な場合に、雨水を利用して自動的に清掃が行われる。したがって、本太陽電池パネル清掃方法は、太陽電池パネル上に降る雨水をそのまま清掃用の液体として使用することができるので、洗浄液補充等を行う必要がなく、メンテナンスの簡略化、清掃の効率化が図られる。

メンテナンスが簡略化され、効率的な清掃が可能な本発明の太陽電池パネル用清掃器具によれば、汚れの付着による太陽電池パネルの発電効率の低下を効果的に防止することができる。

本発明に係る太陽電池パネル用清掃装置の斜視図である。レインセンサ及び認識対象部の近傍の詳細図である。清掃部の側面図である。本発明に係る太陽電池パネル用清掃装置の設置状態を示す説明図である。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１は、本発明に係る太陽電池パネル用清掃装置の実施の形態の一例を示す斜視図である。図２は、レインセンサ１６及び認識対象部２８近傍の詳細図である。

本発明に係る太陽電池パネル用清掃装置１０は、平面矩形状の太陽電池パネル１００の受光面１００ａに接触した状態で移動するブレード部１８を有する清掃部１２と、汚れ状態を認識する認識部１４と、降雨状態の検知を行うレインセンサ１６と、認識部１４が認識した情報により清掃が必要か否かを判定し、清掃が必要と判定した状況で且つレインセンサの検知した降雨状態が清掃可能な降雨状態のときに清掃部１２を動作させる制御部（図示せず）と、を有している。

清掃部１２は、太陽電池パネル１００の長手方向に延びる断面矩形状の棒状体からなり、その下部にブレード部１８を有し、長手方向両端部にそれぞれ車輪２０を備えている。

車輪２０は、太陽電池パネル１００の側部近傍に設けられ且つその短手方向に延在するレール部２２を転動する。これにより清掃部１２は太陽電池パネル１００の短手方向に往復移動するように構成されている。レール部２２の長手方向の長さは、太陽電池パネル１００の短手方向の長さよりも長く形成されており、レール部２２の一方の端部２２ａが太陽電池パネル１００の短手方向よりも長く延在するように設けられている。そして、清掃部１２は、往復移動時以外はその位置で待機するように構成されている。

太陽電池パネル１００の長手方向端部１００ｂに隣接する位置には、パネル１００の短手方向に延在する細長状の透明板２４が設けられており、透明板２４は、その上面と太陽電池パネル１００の受光面１００ａが同じ高さになるように、即ち、面一となるように設置されている。そして、透明板２４の下には、白色面部２６とレインセンサ１６がそれぞれ設けられており、白色面部２６と透明板２４の白色面部２６上の領域とにより認識対象部２８が構成されている。

清掃部１２の一方の端部１２ａには、その内部に認識部１４が収容されており、認識部１４は、太陽電池パネル１００の受光面１００ａに対して平行に備えられた白色面部２６上の透明板２４に付着した汚れ状態を認識する。清掃部１２は一定周期毎に、認識部１４が認識対象部２８を認識できる位置まで移動し、その位置で認識部１４が汚れ状態の認識を行い、その情報を制御部に送る。

清掃部１２のブレード部１８は、側面図である図３に示す矢印方向に上下移動可能であり、認識部１４が汚れ状態の認識する場合において、清掃部１２の移動時には、ブレード部１８は、検知対象部２８に付着した汚れに接しないように清掃部１２内に格納される。

認識部１４としては、例えば、ＬＥＤ等の光源を認識対象部２８に照射して、その反射光をレンズを介してＣＣＤセンサで感知する、一般にモノクロスキャナと呼ばれているスキャナを用いることができる。太陽電池パネルは通常その表面の色が黒や青等であり汚れと受光面の色を色別等により認識した場合には正確な情報を得ることが難しいが、このように、汚れを黒、汚れ以外を白としてモノクロスキャンを行えば、確実に汚れ状態を認識することができ、清掃の効率化を図ることができる。

また、認識部１４による汚れの認識は、太陽電池パネル１００の受光面１００ａではなく、認識対象部２８について行うが、通常、太陽電池パネル１００の受光面１００ａに付着する汚れは、受光面１００ａに均一に付着することが多いため、受光面１００ａ対して面一に備えられた透明板２４を疑似的受光面とし、その一部の汚れ状態を認識すれば、受光面１００ａ全体の汚れの状態を想定（認識）することが可能である。透明板２４としては、ガラスやアクリル板等を用いることができる。

レインセンサ１６も同様に透明板２４の下に設けられており、透明板２４のレインセンサ１６上の領域に降る雨水の量を検知し、その情報を制御部に送る。レインセンサ１６としては、例えば、発光部と受光部を備え、雨滴の付着で光量の変化を見る光学式のレインセンサ等を用いることができる。

上述したように、本発明の太陽電池パネル清掃装置１０は雨水を利用して清掃を行う。清掃に足りる雨水が降雨しているか否かは、レインセンサ１６によって降水量を検知した後、その情報に基づいて制御部が判定する。清掃を行うに足りる降水量は、例えば、一時間に降る量が１ｍ^２当たり、１ｍｍ以上、好ましくは３ｍｍ以上、特に好ましくは５ｍｍ以上である。

清掃可能な降雨状態が検知された場合には、清掃部１２を太陽電池パネル１００の短手方向に往復移動させて、雨水により浮き上がった汚れを受光面１００ａの外に排除することにより清掃を行う。清掃部１２のブレード部１８は、その長さ方向の長さが、太陽電池パネル１００の長手方向と検知対象部２８の長さを合わせた長さを少なくとも有しているため、この清掃動作によって、検知対象部２８に付着した汚れは受光面１００ａに付着した汚れと共に除去される。

図示しない制御部は、清掃部１２、認識部１４及びレインセンサ１６と電気的に接続されており、制御部は、認識部１４が認識した情報に基づいて清掃が必要か否かを判定し、清掃が必要と判定した後、降雨があったときに降雨状態を検知するレインセンサ１６の情報に基づいて清掃可能な降水量であるか否か判定し、清掃可能な降水量であると判定した場合に清掃部１２を動作させる制御を行う。

図４は、本発明の太陽電池パネル用清掃装置１０が、建物１０２の屋根１０２ａに設置された太陽電池パネル１００に取り付けられた状態を示す説明図であり、任意に備えられる貯水タンク３０と散水パイプ３２が備えられた例を示している。図示のように、太陽電池パネル１００は通常、太陽光を効率よく入射させるために傾斜させて設置される。本図において、図１〜３で説明した太陽電池パネル１００の長手方向及び短手方向は、それぞれ水平方向及び傾斜方向に対応する。

貯水タンク３０は、樋１０４及び集水パイプ３６を経由して流れてきた雨水を貯水するためのものであり、建物１０２の傍に設置される。また、貯水された雨水を太陽電池パネル１００上に散水させるための散水パイプ３２が、貯水タンク３０から太陽電池パネル１００近傍に至るまで設けられており、散水パイプ３２の太陽電池パネル１００側は、太陽電池パネル１００の屋根１０２ａの頂部側に太陽電池パネル１００の水平方向に延在するように設けられている。また、散水パイプ３２の太陽電池パネル１００側は、散水孔３４が一定間隔で複数設けられており、散水孔３４から貯水した雨水が太陽電池パネル１００上に散水される。貯水タンク３０には、図示していないが、散水パイプ３２に送水するためのポンプと、雨水の貯水量を計る水量計が設けられている。

制御部１２が清掃が必要と判定した後、レインセンサ１６が降雨を検知しない場合、又は降雨を検知したとしても降水量が不十分の場合には、貯水タンク３０から貯水された雨水を送水し、送水パイプ３２の散水孔３４から太陽電池の受光面１００ａ上に散水して清掃を行う。そのため、上述の制御部は、清掃可能な降雨を検知しない場合に、貯水タンク３０のポンプを稼働させる制御機能を更に有している。

貯水タンク３０のポンプは、制御部が清掃が必要と判断した場合、直ぐに作動させてもよいし、一定期間降雨を待機した後、それでも降雨がない場合に初めて作動させてもよい。直ぐに作動させれば、受光面１００ａの状態を一定水準できれいに維持することができる。一方、一定期間降雨を待機して降雨があったときにその雨水を利用して清掃を行えば、貯水タンク３０のポンプを作動させる必要がないので無駄な電気を使用せずに済む。

以下、本発明に係る太陽電池パネル用清掃装置１０で太陽電池パネルを自動的に清掃する過程について説明する。

（１）一定周期毎に前記汚れ状況を認識する。即ち、例えば３日に１回、１週間に１回等一定期間毎に清掃部１２を移動させて、認識部１４が認識対象部２８についてモノクロスキャンを行い、その結果に基づいて受光面の汚れ状態を認識する。

（２）汚れ状況の認識により清掃の要否を判定する。即ち、認識部１４から送られてきた情報に基づいて、制御部が受光面１００ａの清掃の要否を判断する。判定基準は、製造者や利用者により適宜設定される。例えば、認識対象部２８に汚れが付着していない場合、即ち認識対象部２８の領域全てが白色の場合を０％として、黒色として認識する汚れの領域が、例えば３％以上、特に５％以上の場合に清掃要と判定されるように設定する。

（３）清掃が必要と判定した場合に、降雨を検知する。即ち、上記判定基準を超える汚れ状態であると制御部によって判定された場合、清掃可能な量の降雨があるまで待機状態とし、降雨があった場合にレインセンサ１６により降雨及び降水量が検知される。

（４）降雨を検知した場合に、その降雨が清掃に足りる降水量であるか否か判定する。即ち、レインセンサ１６による降雨状態の情報に基づいて、制御部がその降水量が清掃に必要な雨量であるか否か判定する。

（５）清掃に足りる降水量である場合に、受光面を清掃部により清掃する。即ち、降水量が清掃可能な雨量であると制御部により判定された場合には、清掃部１２による太陽電池パネル１００の受光面１００ａの清掃が行われる。

また、貯水タンク３０と散水パイプ３２を設置している場合には、以下の過程を有する。

（６）レインセンサによる降雨の検知がない場合又はレインセンサによる降雨の検知があってもその降水量が清掃に足りる程度でない場合、事前に貯水タンクに貯水していた雨水を、貯水タンクから太陽電池パネル近傍まで配設された散水パイプを介して太陽電池パネル１００の受光面１００ａに散水させ、清掃部１２により受光面１００ａを清掃する。

以上より、本発明は、設置状態の太陽電池パネルの受光面に付着した汚れを、該受光面に接触した状態で移動するブレード部を有する清掃部により除去することにより自動的に清掃する方法であって、一定周期毎に前記汚れ状況を認識する工程、前記汚れ状況の認識により清掃の要否を判定する工程、清掃が必要と判定した場合に、降雨を検知する工程、降雨を検知した場合に、その降雨が清掃に必要とされる降水量であるか否か判定する工程、及び清掃に要する降水量である場合に、前記受光面を清掃する工程、を含む太陽電池パネルの清掃方法も提供する。

更に、本発明に係る太陽電池パネルの清掃方法は、清掃可能な降雨が検知されない場合に、事前に貯水タンクに貯水していた雨水を、太陽電池パネルの受光面に散水し、清掃する工程を更に含んでいてもよい。

なお、本発明は上記各実施の形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、太陽電池パネルは、屋根に設置された例を示しているが、これに限られず、平地に設置された太陽電池パネルにも適用することができる。

本発明によれば、太陽電池パネルの清掃の効率化及び清掃装置のメンテナンスの簡略化が図られる。

１０太陽電池パネル用清掃装置
１２清掃部
１４認識部
１６レインセンサ
１８ブレード部
２０車輪
２２レール部
２４透明板
２６白色面部
２８認識対象部
３０貯水タンク
３２散水パイプ
３４散水孔
３６集水パイプ
１０２建物
１０４樋

Claims

設置状態の太陽電池パネルの受光面に付着した汚れを除去する清掃装置であって、
前記太陽電池パネルの受光面に接触した状態で移動するブレード部を有する清掃部と、
一定周期毎に前記汚れ状態を認識する認識部と、
降雨状態の検知を行うレインセンサと、
前記認識部が認識した情報により清掃が必要か否かを判定し、清掃が必要と判定した状況で且つレインセンサの検知した降雨状態が清掃可能な降雨状態のときに前記清掃部を動作させる制御部と、
を有することを特徴とする太陽電池パネル用清掃装置。
降雨時の雨水を集水して貯水する貯水タンクと、
該貯水タンクから集水した雨水を前記太陽電池パネルの受光面上に散水させる送水パイプと、を更に有し、
前記貯水タンクは、貯水した雨水の量を計る水量計と、貯水した雨水を前記送水パイプに送水するポンプと、を有し、
前記制御部は、前記降雨状態が清掃可能な降雨状態でない場合に、前記ポンプを稼働させることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池パネル用清掃装置。
前記受光面の隣接する位置に、白色面部を有する認識対象部を更に有し、
前記認識部は前記清掃部に収容され、
前記清掃部が移動して、前記認識部が前記認識対象部をモノクロスキャンすることにより前記汚れ状態の認識が行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池パネル用清掃装置。
設置状態の太陽電池パネルの受光面に付着した汚れを、該受光面に接触した状態で移動するブレード部を有する清掃部によって除去することにより自動的に清掃する方法であって、
一定周期毎に前記汚れ状況を認識する工程、
前記汚れ状況の認識により清掃の要否を判定する工程、
清掃が必要と判定した場合に、降雨を検知する工程、
降雨を検知した場合に、その降雨が清掃に足りる降水量であるか否か判定する工程、及び
清掃に足りる降水量である場合に、前記受光面を前記清掃部により清掃する工程、
を含む太陽電池パネルの清掃方法。