JP6166597B2 - 洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、洗浄装置、特にソーラーパネル洗浄装置に関するものである。

近年、環境保護の観点から、太陽光を電力に変換するソーラーパネル（太陽電池）を屋根に設置する家庭が増加している。また、世界規模で石油／原子力の代替エネルギーについての議論が行われており、太陽光発電などの再生可能エネルギーの固定価格買取制度の施策が実施され、企業、自治体、電力会社などにおいては、より大型な太陽光発電所を経営し、発電した電力の自社活用、売電による電力事業が行われるようになってきている。

これまで、ソーラーパネルは、雨などで表面上の汚れが取れるなど、メンテナンスフリーで発電できるとされていた。しかしながら、ソーラーパネルは、太陽光により発電するため、表面に枯れ葉やほこり等の汚れが付着すると、発電する電力量が急激に低下する。特に、砂漠／乾燥地帯などの降雨量の少ない地域、火山灰、黄砂、雪などの堆積物が多い地域では、年間を通して効率よく発電するためにソーラーパネル表面の汚れを清掃する必要があるとして、清掃作業を行っている。

図１５は、特許文献１に記載のソーラーパネル洗浄装置９００の概略図である。ソーラーパネル洗浄装置９００は、ソーラーパネル洗浄装置９００のフレーム９０１にギアを施したギアフレーム９０２を有し、その上を固定車で支えた電動車９０３の歯車を電動させることで、ギアフレーム９０２上を移動しつつ、回転モップ類９０４が回転移動し、給水ホース９０５からの給水噴射でソーラーパネル９１０を洗浄する。また、特許文献２に記載のソーラーパネル清掃装置は、ソーラーパネル上を４本足で自走し、ソーラーパネルの表面を清掃するブラシ、ブレード等の清掃体にてソーラーパネルの清掃を行う。また、洗浄液をソーラーパネルの表面に向けて高圧噴射する高圧洗浄機構を設けており、固くこびりついた汚れを浮かび上がらせる。

特開２０１０−２８７８６７号公報（２０１０年１２月２４日公開） 特開２０１０−１８６８１９号公報（２０１０年８月２６日公開）

しかしながら、特許文献１のソーラーパネル洗浄機９００においては、メガソーラー発電所に代表される、多数のパネル群の洗浄が困難である。列状に多数ならんだソーラーパネルへの上記洗浄機の適用には、列の全長と同程度の長さのギアフレーム９０２が必要である。さらに、全てのソーラーパネルの列を洗浄するためには、全ての列にギアフレーム９０２を設置する、もしくは、装置をギアフレームごと他の列に移動させる必要があり、多大なコストが掛かるという課題を有する。

一方で、特許文献２のソーラーパネル清掃装置においても、メガソーラー発電所のような多数のソーラーパネル群への適用には適さない。長い列状に並ぶソーラーパネルを、両端を何度も往復するように洗浄するのは非効率的である。また、ソーラーパネルの列は向きや列数、パネルサイズが異なる場合が多い。洗浄装置に端から端まで１回の移動で全面洗浄できる装置幅を持たせるためには、これらの各並べ方に対応させる必要があるが、歩行動作は高度な制御が必要で、重量制限等もあり、大型化が困難という課題を有する。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、ソーラーパネルの並べ方や被洗浄面の大きさによらず、効率的にかつ安価にソーラーパネルを洗浄できる装置を実現することにある。

本発明に係る洗浄装置は、被洗浄面を洗浄する洗浄体と、前記被洗浄面上を走行するための走行輪と、前記洗浄体を保持する保持部材とを備えた洗浄ユニットを複数連結してなる洗浄装置であって、複数の洗浄ユニットを洗浄装置の移動方向と交差する方向で互いに連結するとともに、複数の洗浄ユニットを洗浄装置の移動方向に沿って互いにスライド可能とする連結部を備え、複数の洗浄ユニットがその連結方向で互いの洗浄体の位置が異なるようにスライドした状態で移動可能とされていることを特徴とする。

また、前記複数の洗浄ユニットのうち、少なくともいずれか１つの洗浄ユニットがモータ駆動する駆動輪を備えていることを特徴としてもよい。

また、前記連結部は、連結される複数の洗浄ユニットが洗浄装置の移動方向に沿った回転軸で互いに回動可能な回転機構を備えることを特徴としてもよい。

また、洗浄ユニットを構成する保持部材は複数の部品より構成され、複数の部品の少なくとも一部が複数の部品同士の接続方向での長さが異なる数種類の部品から選択できるものであり、それら部品を交換することにより、洗浄ユニットの全長が可変となることを特徴としてもよい。

本発明によれば、ソーラーパネルの並べ方や被洗浄面の大きさによらず、効率的にかつ安価にソーラーパネルを洗浄できる装置を実現することが可能となる。

太陽光発電装置の設置の状態を説明する平面図及び側面図である。 実施形態１に係る洗浄装置の概略構成を示す平面図である。 実施形態１に係る洗浄装置の概略構成を示す側面図である。 実施形態１に係る洗浄装置を太陽電池モジュール列に設置した状態、および連結部を示す斜視図である。 実施形態２に係る洗浄装置を太陽電池モジュール列に設置した状態を示す斜視図である。 実施形態２に係る洗浄ユニットの連結部を示す斜視図である。 実施形態３に係る洗浄ユニットの概略構成を示す斜視図である。 実施形態３に係るアタッチメントの一例を示す斜視図である。 太陽電池モジュールに使用される多様なパネルサイズを説明する表である。 実施形態４に係る洗浄ユニットの概略構成を示す平面図である。 洗浄ユニット４０cを縦に３台連結した洗浄装置１０bを示した平面図である。 洗浄装置１０bの動作を説明する図である。 洗浄装置１０ｂが太陽光発電装置上を洗浄する状態を示す図である。 実施形態５に係る洗浄ユニットの概略構成を示す平面図である。 従来の洗浄装置の概略構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る洗浄装置について図面を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。なお、実施形態の説明において、説明の便宜上、上、下、左、右の表現を用いるが、これらの表現は示した図に基づくものであって発明の構成を限定するものではない。

下記の実施形態においては、ソーラーパネル洗浄装置について説明するが、本実施の形態は、ソーラーパネル洗浄装置に限られず、屋根、床などの平坦な部分に利用する洗浄装置であればよい。

＜実施形態１＞
図１は、太陽光発電装置１００の設置の状態を説明する図であり、図１（ａ）は、太陽光発電装置１００の正面図、図１（ｂ）は、太陽光発電装置１００の側面図である。太陽光発電装置１００は、太陽電池モジュール１０１と太陽電池モジュール１０１を保持するための架台１０２と固定部材１０３とで構成される。固定部材１０３は、太陽電池モジュール１０１を架台１０２に固定する。太陽電池モジュール１０１には、太陽電池モジュール１０１の周辺を保護するためのフレーム１０４が設けられている。太陽電池モジュール１０１と設置基準面Ｇとの設置角度及び高さは設置状態により適宜選択される。設置角度については、発電量等を考慮して１０°〜３０°程度に設定される。設置基準面Ｇ自体は、屋根のように傾いている場合もあり得る。

説明の便宜上、太陽電池モジュール１０１を構成する太陽電池パネルのうち、最も高い位置に設置されたものを上側パネル１０１ａと呼び、最も低い位置に設置されたものを下側パネル１０１ｂと呼ぶことにする。本実施形態では、縦横それぞれ２枚の太陽電池パネルを用いている。

（洗浄装置１０の構成）
図２は、本実施形態に係る洗浄装置１０を構成する洗浄ユニット及び側面ユニットの概略構成を示す平面図である。図２（ａ）は、洗浄装置１０が停止している状態、図２（ｂ）は、洗浄装置１０が太陽電池パネルを洗浄中の状態を示している。

図２に示すように、洗浄ユニット４０は、紙面上から順に洗浄ユニット４０ａ、洗浄ユニット４０ｂよりなり、基本構成として、洗浄体であるブレード１１、保持部材１２、走行輪１４ａ、液体供給部である配管１７とノズル１８を備えている。上記に加えて、上側パネル１０１ａに位置する洗浄ユニット４０ａは、モータ１３、貯水タンク１５、ポンプ１６、バッテリー１９を備えている。バッテリー１９は、モータ１３およびポンプ１６と図示していない各種センサ類に電力を供給するためのものである。また、洗浄ユニット４０ａは、下側パネル１０１ｂに位置する洗浄ユニット４０ｂとは進行方向において互いにスライド可能な連結部２０により接続されている。

洗浄ユニット４０両端には、ガイド輪１４ｂを備えた側面ユニット４１が接続されている。すなわち、洗浄ユニット４０ａにおいて連結部２０と対向する端部において、側面ユニット４１ａが、また洗浄ユニット４０ｂにおいて連結部２０と対向する端部において側面ユニット４１ｂが接続されている。

また、洗浄装置１０の移動方向をＸとし、太陽電池モジュール１０１の受光面と平行かつＸ方向と直交する方向をＹとする。ブレード１１は、洗浄ユニット４０ａに設けられるブレード１１ａ、洗浄ユニット４０ｂに設けられるブレード１１ｂよりなり、洗浄装置１０と共にＸ方向に進行する。

洗浄装置１０は、太陽電池モジュール１０１のフレーム１０４上に走行輪１４ａが接触し、かつ太陽電池モジュール１０１の上下端に、洗浄ユニット４０ａ、４０ｂと接続された側面ユニット４１ａ、４１ｂのガイド輪１４ｂが接触する位置に配置される。走行輪１４ａにより、太陽電池モジュール１０１と洗浄ユニット４０との間の距離が一定に保たれる。また、ガイド輪１４ｂにより、設置基準面に対して傾斜している太陽電池モジュール１０１からの洗浄装置の脱落・落下が防止され、かつ洗浄装置が太陽電池モジュール１０１の上下端に沿って直線的に進行する際の安定性が高められる。

ブレード１１の延びる方向は、洗浄ユニット４０の移動方向と垂直な方向Ｙに対し、わずかに傾いていることが望ましい。本実施形態ではブレード１１の延びる方向は、図においてθ1で示すように方向Ｙに対して１〜５°程度傾いている。これにより、洗浄装置１０が進行する際、ブレード１１が拭き取る太陽電池モジュール１０１上の汚水（液体）をブレード１１の傾斜方向に押し出す力が働き、太陽電池モジュール１０１の受光面から汚水をスムーズに排出することができる。また、ブレード１１をわずかに傾けることで、ブレード１１が太陽電池モジュール１０１の周囲のフレーム１０４の段差を乗り越える際、先に当たった箇所から徐々に乗り越えるようになるため、乗り越え時の負荷を大幅に低減することができる。なお、ブレード１１の傾きが１〜５°とわずかな量となっているのは、傾きが大きくなるほど、ブレード１１を収納する保持部材１２の幅が増大するためである。

本実施形態では、洗浄体として弾性のあるブレード１１を用いているが、洗浄体はブレード１１に限定されず、チャンネルブラシや回転ブラシ・スポンジ等を替わりに用いても良い。

洗浄装置１０の動作は、モータ１３が洗浄ユニット４０aの走行輪１４ａを駆動させることで行われる。本実施形態では、モータ１３の回転軸を直近の走行輪１４ａに直接連結する１輪駆動形態となっているが、モータ１３の駆動力をシャフト・軸受け・タイミングベルト等で各走行輪に伝達し２輪駆動や４輪駆動にしても良い。

洗浄ユニット４０ａの配管１７と洗浄ユニット４０ｂの配管１７は、はチューブ１７ａによって連結されており、太陽電池モジュール１０１とブレード１１の方向へ水を噴射するためのノズル１８が取り付けられている。モータ１３の駆動と同時に貯水タンク１５からポンプ１６を通して水あるいは洗浄液等の液体が配管１７に供給され、前記ノズル１８を経て太陽電池モジュール１０１上に噴射される。なお、本実施形態では水を勢いよく噴射して太陽電池モジュール１０１上の汚れを浮かせるために配管１７にノズル１８を取り付けているが、直接配管１７に穴をあけて噴射口としても良い。配管１７及びノズル１８は、被洗浄面に洗浄のための液体を供給する液体供給部である。

以下、本実施形態に係る洗浄装置１０に備えられた各種部品について、さらに詳細に説明する。

図３は、本実施形態における洗浄装置１０の走行中の状態を移動方向Ｘの面から見た概略構成を示す側面図である。ブレード１１は、太陽電池モジュール１０１の表面（受光面）とブレード１１のエッジが平行になるように配置されている。また、ブレード１１は、太陽電池モジュール１０１の平面の法線方向から洗浄装置１０の進行方向に図においてθ２で示すように３０°〜４５°程度傾いて固定されている。ブレード１１を傾けて固定する理由は、太陽電池モジュール１０１の洗浄に使用する水の拭き払い性を高くするためである。ブレード１１の材料は、水、汚れの拭き取り性能および耐候性を考慮し、弾性のある材料を用いるのが好ましい。例えば、ブレード１１として、ＥＰＴゴム、ウレタンゴムなどを用いたゴムブレードを用いることが好ましい。

配管１７及び配管１７に配置されるノズル又は穴等の噴射口は、ブレード１１又は太陽電池モジュール１０１に水を吹き付けられるように配置されている。噴射口の個数や噴射量については、洗浄ユニット１０の進行速度やポンプの最大圧力・最大流量によって最適な値が異なることから、モータ１３及びポンプ１６の性能から必要量を算出すると良い。

洗浄装置１０の全ての構成要素は、直接又は間接的に保持部材１２に固定されている。保持部材１２は、洗浄装置１０が屋外で使用され、さらに水を使用しての洗浄を行うことから、耐候性に優れた材料で構成されることが好ましい。また、洗浄装置１０の保持部材１２は、太陽電池モジュール１０１の長手方向を覆う形状であり、洗浄装置自体のサイズはユニット連結数により長いもので数ｍになることから、保持部材１２には高剛性・低重量であることが求められる。本実施形態では保持部材１２には軽量で防錆性に優れた金属部材であるアルミニウム（Ａ５０５２）製角パイプを用い、図示とは異なるトラス構造などの剛性に優れた溶接フレーム構造とすることにより軽量化を図っている。主なアルミニウム角パイプの断面形状は４０ｍｍ×４０ｍｍ（アルミの厚み：ｔ＝２ｍｍ）、２０ｍｍ×２０ｍｍ（ｔ＝１．５ｍｍ）、２０ｍｍ×４０ｍｍ（ｔ＝２ｍｍ）の３種類であるが、これは日本国内での流通性の高さと溶接性を考慮したものであり、同程度の剛性を保持する他のフレーム構造を採用することで、円柱を含む他の断面形状のパイプとも置き換え可能である。

以下、本実施形態に係る洗浄ユニット４０の連結機構について、詳細に説明する。

図４は、本実施形態で洗浄対象とする、２列に配列された太陽電池モジュール１０１と、それに設置された洗浄装置１０を示す。なお簡単のため、図４に示す洗浄装置１０は、その筐体を構成する洗浄ユニット４０と側面ユニット４１を主体に描き、その他構成部品を省略している。

２列太陽電池モジュール用の洗浄装置１０は、２つの洗浄ユニット４０ａ、４０ｂを連結部２０で連結し、連結した洗浄ユニット４０ａ、４０ｂを挟むように２つの側面ユニット４１ａ、４１ｂを連結した構造となっている。本実施形態では、洗浄ユニット４０ａ、４０ｂの連結に連結部としてリニアガイド５０を用いている。リニアガイド５０は、ガイドレールと、ベアリングを介してレール上を平行移動可能なベースから成る構造体である。リニアガイド５０により、２つの洗浄ユニット４０ａ、４０ｂは、互いに移動方向に対してスライド可能になる。さらに、太陽電池モジュール１０１の上側パネル１０１ａ上の洗浄ユニット４０ａにモータ１３を備えた走行輪１４ａが配置されているため、図２（ｂ）に示すように、洗浄装置１０が洗浄（走行）を始めると、自動的に上側パネル１０１ａ上の洗浄ユニット４０ａが先行し、下側パネル１０１ｂ上の洗浄ユニット４０ｂが最大位置までスライドされた後、牽引される状態で洗浄を行う。

この構造の利点について洗浄原理と洗浄装置１０の大きさ（Ｘ軸方向の幅）の観点から図２を用いて説明すると下記のように述べることができる。まず、フレーム１０４を有する太陽電池モジュール１０１では、洗浄装置１０の連結部２０の有無に依らず、洗浄用のブレード１１を少なくとも上側パネル１０１ａ用と下側パネル１０１ｂ用の２本に分割する方がブレード１１の構造がフレーム形状に左右されないため好ましい。フレーム１０４とその周辺の汚水除去については、フレーム形状に特化した図示していない小さなサブブレードを配置すれば良い。

しかし、前述した２本のブレード１１ａ、１１ｂを使用して汚水を高い位置から低い位置へ向かって排出する場合、洗浄中のブレード１１の配置における△Ｗが示すように、上側のブレード１１ａの下端が下側のブレード１１ｂの上端に対してＸ軸方向（移動方向）にある程度オフセット（ΔＷ＞０）している必要がある。そうでなければ、上側のブレード１１ａにより排出された汚水が、ブレード１１aとブレード１１ｂ間の隙間から洗浄済のパネル側へ流出してしまうからである。オフセット量△Ｗは、太陽電池モジュールの傾きやブレード間距離、走行速度、洗浄水の使用量によって適正値が異なるが、当実施形態においては、太陽電池モジュールの傾き１０°、ブレード間距離３５ｍｍ、走行速度１８０ｍｍ／ｓｅｃ、上側パネル１０１ａでの水使用量０．４Ｌ／枚の時にオフセット量ΔＷ＝６０ｍｍである。

ここで、スライド機構を有する連結部２０を備えていない洗浄装置１０の場合は、このオフセット量ΔＷを固定長で設定されている必要があるため、洗浄装置１０の幅（Ｘ軸方向）が大きくなってしまう。それに対して、スライド機構を有する連結部２０を備えた洗浄装置１０の場合は、このオフセット量を洗浄ユニット４０ａ、４０ｂのスライドにより発生させることができるため、洗浄装置１０の停止状態において、洗浄装置１０の幅を極力小さく構成することができる。さらに、洗浄ユニット４０ａ、４０ｂの構成部材である保持部材１２、ブレード１１、配管１７などを共通設計にすることが可能となり、汎用性を大幅に向上させることが可能である。

なお、洗浄ユニット４０ａ、４０ｂを連結する際、各洗浄ユニットが、上述の構成要素を全て備えている必要はない。例えば、図２に示すように、モータ１３及びバッテリー１９は２つの洗浄ユニットのどちらか一方にだけ備えられていれば良い。図２では、最も高い位置のソーラーパネルの列上を走行する洗浄ユニット４０ａに動力を伝達するモータ１３と走行輪１４ａが備わっているため、相対的に上列パネルに位置する洗浄ユニット４０ａがその下列パネルに位置する洗浄ユニット４０ｂを先導する形で自動走行することが可能となる。

同様の理由で、貯水タンク１５やポンプ１６も片方だけに備えられていれば良い。なお、ポンプ１６が片方だけの搭載になった場合、ポンプ１６を搭載していない側の洗浄ユニット４０の配管に洗浄液が供給されないため、双方の配管１７を柔軟性のあるチューブ１７ａ等で連結する必要がある。

＜実施形態２＞
次に、実施形態２について説明する。本実施形態では、太陽電池モジュールが３列である場合について説明する。なお、本実施形態に係る洗浄装置の保持部材と連結部材以外の構成要素については、実施形態１と同様であるため、説明を省略する。

図５は、本実施形態で洗浄対象とする、３列に配列された太陽電池モジュール１０１´と、それに設置された洗浄装置１０ａを示す。本実施形態では、実施形態１の洗浄装置１０の構成要素のうち、洗浄ユニット４０を保持部材の構造の異なる洗浄ユニット４８に置き換え、さらに、連結部２０をステンレス製の円柱形状の接続軸４３に置き換えている。本実施形態に係る洗浄装置１０ａの洗浄ユニット４８ａ、４８ｂ、４８ｃの構造と連結部材以外の構成要素については、実施形態１と同様であるため、説明を省略する。洗浄ユニット４８aは、上パネル１０１ａを、また、洗浄ユニット４８ｂは、下パネル１０１ｂを、また洗浄ユニット４８ｃは、中パネル１０１ｃをそれぞれ
洗浄する。このように、３列以上の太陽電池モジュール１０１´に対しても、洗浄ユニット４８の連結数を増加することで一度に洗浄を行うことが可能である。この際、各接続軸４３の中心軸間距離は、太陽電池モジュールの列方向配列ピッチと同じ距離になるように組み込まれていることが好ましく、また、各パネルのフレームとフレーム間の隙間のセンター上に接続軸４３が配置されるように、側面ユニット４１a、４１ｂによって、洗浄装置１０ａの列方向配置を決定することが好ましい。

図６は、本実施形態の洗浄ユニット４８の連結部の概略詳細図を示す斜視図である。図６（ａ）に示すように、連結部材として使用される接続軸４３は、片方の洗浄ユニット４８ａに設けられた図示しない軸受けに固定され、他方の洗浄ユニット４８ｃには、ブッシュ４４を介して接続されている。軸受けとブッシュ４４は、すべて角パイプの中空内に組み付けられている。ブッシュ４４は、ベアリングが使用されたリニアブッシュタイプでも良いが、野外で水を使用した運用となるため、鋳物製や、スチールバックメタル層に青銅焼結層とＰＴＦＥ層を形成した無給油ブッシュタイプの方が信頼性が高く、好ましい。

接続軸４３とブッシュ４４を使用することで、洗浄ユニット４８の連結部は、洗浄装置１０ａの移動方向Ｘへのスライド機能に加えて洗浄ユニットに回転機能を有することができる。このように、連結される洗浄ユニットが互いに回動可能な回転機構を備えることにより、図５に示す太陽電池モジュール１０１´の行Ｎに乗った際にも、洗浄ユニット４８間の連結部がパネルの傾斜角度変化に対応するため、走行輪１４ａやブレード１１が安定して太陽電池モジュール１０１´に接触し、走行性や洗浄性が保たれるという効果を発揮する。

さらに、装置の運搬性を高めるために、例えば、図６（ｂ）に示すように洗浄ユニット４８ｃにロック軸４５、またこれに対して洗浄ユニット４８aにロック軸ホルダ４６を備えていることが好ましい。なお、ロック軸４５が洗浄ユニット４８aに、またロック軸４６が洗浄ユニット４８ｃに設けられていても構わない。

洗浄を終えた後、洗浄ユニット４８a、４８ｃの保持部材の端部同士がほぼ揃うようにスライドさせて、洗浄ユニット４８a、４８ｃを連結する。すなわち、洗浄ユニット４８ｃの端部に設けられたロック軸４５を洗浄ユニット４８aのロック軸ホルダ４６に挿入する。このようにすることで、洗浄装置１０ａは、複数の洗浄ユニット４８に分離された剛性体から、１体の剛性体となり固定されるので、搬送性および安全性が向上する。さらに、図６(ｂ)に示すように、予め、接続軸４３にバネ４７を組み込むことで、洗浄終了後、ブレード１１を太陽電池モジュール１０１´表面から離し、摩擦力を低下させた後に、自然にロック軸４５とロック軸ホルダ４６の中心軸が一致するようにバネ４７の強度を調整すれば、ロック軸４５とロック軸ホルダ４６の中心軸を合わせる作業が軽減され、作業効率を向上させることができる。

＜実施形態３＞
次に、実施形態３について説明する。本実施形態では、洗浄ユニットの保持部材が３つに分割されている点が上記実施形態のいずれとも異なる。なお、本実施形態に係る洗浄装置の保持部材以外の構成要素については、上記実施形態１及び２と同様であるため、説明を省略する。

図７は、本実施形態の洗浄ユニット４９の概略構成図を示す斜視図である。実施形態１、２では洗浄ユニットが一体の保持部材で構成されていたのに対して、本実施形態では洗浄ユニットを構成する保持部材が３つに分割されている。保持部材１２は、保持部材１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、これらを連結するアタッチメント４２により構成されている。各々の保持部材は、交換可能な２つのアタッチメント４２によってボルト締結されている。この構造は、様々なパネル製造メーカが提供する多様なパネルサイズに対して、形状の異なるアタッチメント４２を交換することで対応し、洗浄装置の構成部品をなるべく共通化設計することで、生産工程の簡略化、かつ、コストダウンを図ったものである。

図８は、アタッチメント４２の一例を示した斜視図である。アタッチメント４２は、平坦部４２a、脚部４２ｂより構成される。保持部材１２a、１２bによりアタッチメント４２の脚部４２bを左右から挟持するようにして固定する。同様に、保持部材１２ｂ、１２ｃによりアタッチメント４２の脚部４２bを左右から挟持するようにして固定する。ここで、隣り合う保持部材同士の間隔は、脚部４２bの幅△Ｌにより決定される。△Ｌは、アタッチメント４２の形状により、脚部４２ｂの幅とは限らず、アタッチメント４２により決定された、保持部材１２a、１２ｂ、１２ｃのうちの隣り合う保持部材間の距離である。

脚部４２ｂの幅を変更することで、保持部材１２の全長を容易に変更することができる。なお、アタッチメント４２の形状はこれに限られず、２つの保持部材の間隔を調整し、固定できる形状のものであればどのようなものでもかまわない。また、本実施形態においては、２つのアタッチメント４２は同じ形状のものを用いているが、互いに異なった形状のものでもかまわない。しかしながら、部材の生産コスト、組み立て効率等を勘案し、同じ部材を用いることがよりのぞましい。

さらに、本実施形態では、保持部材１２が３つの部材と２つのアタッチメントにより構成されている例を示したがこれに限られず、保持部材１２が２つの部材と１つのアタッチメントで構成されたり、４つの部材と３つのアタッチメントにより構成されても構わない。構成については、洗浄装置の仕様等により適宜決定すればよい。

図７において、洗浄ユニット４９を構成する保持部材１２の接続軸４３の中心軸間の長さを軸間長さＬとすると、Ｌは以下の式により表わされる。

Ｌ＝Ｌ０＋△Ｌ×２・・・式１
ここで、Ｌ０はアタッチメント４２を除いた保持部材１２のみの接続軸４３の中心軸間の長さであり、これを基本長Ｌ０とする。上記式１を用いて、大きさの異なる太陽電池パネルに対する洗浄ユニット４９の構成について説明する。

図９は、太陽電池モジュールに使用される多様なパネルサイズと、洗浄ユニットのタイプを概略説明する表である。表に基づき、太陽電池モジュールの列方向洗浄ユニットタイプとアタッチメントの脚部４２ｂの幅△Ｌの関係について具体的に説明する。表は、単結晶、多結晶、薄膜タイプに関わらず、パネル製造メーカ各社が提供する主なパネルサイズ（概略寸法）を、太陽電池モジュールとして縦置き（Ｌｐ向き）設置と横置き（Ｗｐ向き）設置した時の、列方向洗浄ユニットタイプを分類したものである。この表及び上記式１に従うと、列方向洗浄ユニットは大きく分けてタイプＡとタイプＢに分類される。

まず、タイプＡは、軸間長さＬが９８０〜１２６０ｍｍの場合に適用され、以下の式により、洗浄ユニット４９の構成が決定される。

Ｌ＝９８０（基本長Ｌ０）＋２×（０≦△Ｌ≦１４０）ｍｍ
一方、タイプＢは、軸間長さＬが１４００〜１６６０ｍｍの場合に適用され、以下の式により、洗浄ユニット４９の構成が決定される。

Ｌ＝１４００（基本長Ｌ０）＋２×（０≦△Ｌ≦１３０）ｍｍ
図７の保持部材１２ａと保持部材１２ｃは全タイプで共通寸法設計とし、中央の保持部材１２ｂの長さをタイプＡとタイプＢに対応する２種類用意する。この３部材すなわち保持部材１２ａ、１２ｂ、１２ｃで基本長Ｌ０を構築し、パネルサイズの差異は、アタッチメント４２の脚部４２ｂの幅△Ｌで対応すれば、主要な全てのパネルサイズに対応する洗浄装置を構成することが可能となる。この洗浄ユニット４９の構成は、太陽電池モジュールのフレーム間を隙間無く設置した場合について説明したが、隙間を設けている場合であっても、基本長Ｌ０が隙間距離分長くなるだけで同様に対応することが可能である。

＜実施形態４＞
次に、実施形態４について説明する。本実施形態では、洗浄ユニットが複数のブレードを備えている例について説明する。なお、本実施形態に係る洗浄装置のブレードとノズル以外の構成要素については、実施形態１と同様であるため、説明を省略する。

図１０は、本実施形態に係る洗浄ユニット４０ｃの概略構成を示す平面図である。ここでは、簡略化のため、ブレード１１ｃ、１１ｄ、保持部材１２、ノズル１８ｃ、１８ｄのみを示している。

ブレード１１ｃは、洗浄装置１０の進行方向（Ｘ方向）と略垂直方向に配置されており、パネルの端（Ｙ方向）に対し、ブレード１１cのエッジが１〜５°程度傾いて配置されるように、洗浄装置１０の保持部材１２に固定部材（図示せず）で固定されている。

ブレード１１ｄはブレード１１cと略対向して、対となるように洗浄装置１０の進行方向と略垂直方向に配置されている。ブレード１１ｄは、パネルの端（Ｙ方向）に対し、ブレード１１ｄのエッジが−１〜−５°程度傾いて配置されるように、洗浄装置１０に固定部材（図示せず）で固定されている。

ノズル１８c、１８dは、複数のノズルよりなり、配管を通じて繋がれている。貯水タンク１５内の水もしくは洗浄液を配管を通じてノズル１８c、１８ｄの穴からソーラーパネル上に噴射する。また、ノズル１８c、１８dは、略対向するブレード１１ｃ、１１ｄの内側に配置されている。

先に述べたように、ブレード１１cは、パネルの端（Ｙ方向）に対し、１〜５°程度傾いて配置され、ブレード１１dは、パネルの端（Ｙ方向）に対し、−１〜−５°程度傾いて配置される。また、ブレード１１cは、ソーラーパネルの平面の法線方向から洗浄装置１０の進行方向に３０〜４５°程度傾いて、また、ブレード１１dは、ソーラーパネル１１０の平面の法線方向から洗浄装置１０の進行方向に対し、−３０〜４５°程度傾いて、固定されている。洗浄を行う場合には、図１０に示すＸ方向に進む時は、ブレード１１ｃが用いられ、逆方向（−Ｘ方向）に進む時は、ブレード１１ｄが用いられる。このようにブレードを傾けて固定する理由は、上記実施形態でも説明したとおり、用いるブレードを進行方向にある程度傾けることにより、ソーラーパネルとブレードエッジ部の摩擦が低減され、ソーラーパネル上をスムーズにブレードが移動し、良好に水を拭き取ることが可能となるからである。すなわち、装置の駆動が困難となったり、ブレードが細かい振動（ビビリ）を起すなどして拭き取り残りが発生することが無くなるためである。

また、ブレード１１c、１１dは、ブレードを固定する固定部材（図示せず）で固定されており、固定部材は、ブレードの押し当て機構であり、ブレード１１c、１１dをパネルに押し当てたり、あるいは離したりすることが可能となっている。ブレード１１ｃがパネルに押し当てられるときは、ブレード１１ｄはパネルから離れており、ブレード１１ｄがパネルに押し当てられるときは、ブレード１１ｃはパネルから離れるように制御される。

次に上記で説明したユニット４０ｃを連結して動作させる方法について説明する。

図１１は、洗浄ユニット４０cを縦に３台連結した洗浄装置１０bを示している。ここでは、簡略化のため、ブレード１１ｃ、１１ｄ、保持部材１２、連結部２０のみを示している。洗浄ユニット４０ｃは、連結部２０により互いに連結されている。

図１２は、洗浄装置１０bの動作を説明する図である。図１２（a）は、洗浄装置１０bが停止している状態を示している。図12（ｂ）は、図12（a）の停止状態からＸ方向に洗浄装置１０ｂが移動中の状態を示している。３台の洗浄ユニット４０ｃのうちの一番上の洗浄ユニット４０ｃがＸ方向に先行し、保持部材１２によって連結された二番目の洗浄ユニット４０ｃが従動し、さらに一番下の洗浄ユニットがそれに続いて従動する。このとき、それぞれの洗浄ユニット４０ｃのブレード１１ｃが被洗浄面に押し当てられて洗浄を行う。

−Ｘ方向に洗浄装置１０ｂが移動する場合も、図12（ｃ）に示すように、３台の洗浄ユニット４０ｃのうちの一番上の洗浄ユニット４０ｃが−Ｘ方向に先行し、保持部材１２によって連結された二番目の洗浄ユニット４０ｃが従動し、さらに一番下の洗浄ユニットがそれに続いて従動する。このとき、それぞれの洗浄ユニット４０ｃのブレード１１ｄが被洗浄面に押し当てられて洗浄を行う。

図１３は、洗浄装置１０ｂが太陽光発電装置１００上を洗浄する状態を示している。洗浄装置１０ｂは、図において、太陽光発電装置１００の左上から洗浄を開始する。洗浄装置１０bは、太陽電池モジュール１０１１上を矢印に示すように左から右に向かって移動し、洗浄を行う。このときブレード１１cをパネルに押し当てて洗浄する。洗浄装置１０bが太陽電池モジュール１０１１の右端に達すると、洗浄装置１０bの一番上の洗浄ユニット４０cが太陽電池モジュール１０１１の列の端部を検知して自動で停止する。その後、二番目、三番目の洗浄ユニット４０cも停止する。

次に、洗浄装置１０bは、太陽電池モジュール１０１２上に移動し、洗浄を行う。このときは、図において、右から左方向に洗浄装置１０bが移動する。ブレード11ｃはパネルから離れた位置に移動し、ブレード11ｄがパネルに押し当てられて洗浄を行う。洗浄装置１０bが太陽電池モジュール１０１２の左端に達すると、洗浄装置１０bの一番上の洗浄ユニット４０cが太陽電池モジュール１０１２の列の端部を検知して自動で停止する。その後、二番目、三番目の洗浄ユニット４０cも停止する。

次に、洗浄装置１０bは、太陽電池モジュール１０１３上に移動し、洗浄を行う。このときは、図において、左から右方向に洗浄装置１０bが移動する。ブレード11ｄはパネルから離れた位置に移動し、ブレード11ｃがパネルに押し当てられて洗浄を行う。洗浄装置１０bが太陽電池モジュール１０１２の右端に達すると、洗浄装置１０bの一番上の洗浄ユニット４０cが太陽電池モジュール１０１２の列の端部を検知して自動で停止する。その後、二番目、三番目の洗浄ユニット４０cも停止する。

上記のような動作を繰り返すことで、一度の３列の太陽電池パネルの洗浄が可能となるとともに、往復での洗浄が可能となるので、極めて効率よく太陽光発電装置１００の洗浄を行うことができる。

＜実施形態５＞
次に、実施形態５について説明する。本実施形態では、洗浄ユニットが複数のブレードを備えた別の例について説明する。なお、本実施形態に係る洗浄装置のブレードとノズル以外の構成要素については、実施形態１と同様であるため、説明を省略する。

図１４は、本実施形態に係る洗浄ユニット４０ｄの概略構成を示す平面図である。ここでは、簡略化のため、ブレード１１ｅ〜ｈ、保持部材１２、ノズル１８ｅ〜ｈのみを示している。

ブレード１１ｅ、１１ｆは、洗浄装置１０の進行方向（Ｘ方向）と略垂直方向に配置されており、パネルの端（Ｙ方向）に対し、ブレード１１ｅ、１１ｆのエッジが１〜５°程度傾いて配置されるように、洗浄装置１０の保持部材１２に固定部材（図示せず）で固定されている。

ブレード１１ｇはブレード１１eと略対向して、またブレード１１ｈはブレード１１ｆと略対向して、対となるように洗浄装置１０の進行方向と略垂直方向に配置されている。ブレード１１ｇ、１１ｈは、パネルの端（Ｙ方向）に対し、ブレードのエッジが−１〜−５°程度傾いて配置されるように、洗浄装置１０に固定部材（図示せず）で固定されている。

それぞれのブレードｅ〜ｈは、図に示すように複数の小ブレードを繋ぎ合わせて構成しても良い。これは、大型の洗浄装置に取り付ける場合、ブレード寸法が長くなり、ブレードを作製するコストが高くなるだけでなく、ブレードの取付けなどのメンテナンス性が悪くなるためである。ブレードを複数の小ブレードを用いて並べてつなぎ合わせることで、ブレード作製のコスト低減が可能となり、取付けなどのメンテナンス性を改善することが可能となる。また、小ブレードの数を変えることで、異なる寸法のソーラーパネルなどの洗浄対象に対応することが可能となるため好ましい。

ノズル１８ｅ〜ｈは、複数のノズルよりなり、配管を通じて繋がれている。貯水タンク１５内の水もしくは洗浄液を配管を通じてノズル１８ｅ〜ｈの穴からソーラーパネル上に噴射する。ノズル１８e、１８gは、略対向するブレード１１e、１１gの外側に配置されている。また、ノズル１８ｆ、１８ｈは、略対向するブレード１１ｆ、１１ｈの内側に配置されている。

また、ブレード１１ｅ〜ｈは、ブレードを固定する固定部材（図示せず）で固定されており、固定部材は、ブレードの押し当て機構であり、ブレード１１ｅ〜ｈをパネルに押し当てたり、あるいは離したりすることが可能となっている。ブレード１１e、１１ｆがパネルに押し当てられるときは、ブレード１１ｇ、１１ｈはパネルから離れており、ブレード１１ｇ、１１ｈがパネルに押し当てられるときは、ブレード１１e、１１hはパネルから離れるように制御される。

洗浄装置１０がＸ方向に移動するときは、ブレード１１e、１１ｆをパネルに押し当てて洗浄し、−Ｘ方向に移動するときは、ブレード１１ｇ、１１ｈをパネルに押し当てて洗浄する。

このように、ブレードの配置を略Ｘ字状に配置することで、実施形態４のような略ハの字、若しくは略Ｖの字形状に配置するよりも、洗浄ユニットの幅を小さくすることができるので、洗浄装置の小型化が可能となる。

以上説明したように、本発明の太陽電池モジュール洗浄システムは、上述の洗浄装置を備えており、さらに貯水タンク１５内の液体残量を検知して自動で停止・作動するセンシング機能、太陽電池モジュールの列の端部を検知して自動で停止するセンシング機能、及び／又は、太陽電池モジュールの列が多数存在する場合に洗浄装置を次列に移すためのリフター・無人搬送車等を有する。なお、本発明においては、太陽電池モジュールの列の端部を検知して自動で停止するセンシング機能は、先行する洗浄ユニット、すなわち最も上側に配置される洗浄ユニットに設ける。このようにすることで、洗浄ユニットの落下を防止することができる。また、パネル面上に直接走行輪を設置させることでフレーム無し太陽電池モジュールに対しても適用できる。上記太陽電池モジュール洗浄システムは、洗浄装置を太陽光発電装置の構成に合わせて適切に稼働させ、かつ、大規模な太陽電池モジュールにも対応できる柔軟性を持たせることも可能なシステムである。

本発明によれば、被洗浄面であるソーラーパネルの列について、保持部材・洗浄体・走行輪を組み合わせた洗浄ユニットを、パネルの列数分連結した洗浄装置を構成することができる。そのため、行方向の移動のみで、被洗浄面全面を効率良く洗浄することができる。また、互いの洗浄ユニットをスライドさせた状態で洗浄を実施することから、洗浄ユニット単体の横幅を極力短い構造に構成することができる。このため、洗浄装置の軽量化とコストダウンが可能となるとともに、運搬性にも優れたものとなる。

さらに、上記洗浄装置の一実施形態によれば、洗浄ユニットは交換可能な長さの異なる剛性部材により構成されているため、洗浄ユニット１台当たりの列方向のユニット長を容易に変更することが可能であり、様々なパネル製造メーカが提供する多様なパネルサイズに対しても運用することができるため汎用性の高い洗浄装置となる。

それゆえ、ソーラーパネルの並べ方や被洗浄面の大きさによらず、効率的にかつ安価にソーラーパネルを洗浄できる装置を実現することが可能となる。

また、上記洗浄装置の一実施形態によれば、洗浄ユニットは複数のブレードを備えているため、往復での洗浄が可能となり、さらに効率的に洗浄を行うことができる。

なお、上述の洗浄装置は、太陽光発電装置に限らず、同一幅で長く伸びる被洗浄面に対して好適に適用することができる。例えば、上述の洗浄装置を、曲面を有するアーケード、一般家庭の屋根、および廊下に適合させることも可能である。

曲面を有するアーケードにおいては、曲面の頂点で洗浄装置ユニット同士を曲面形状に対応可能な連結部材により連結することにより、洗浄、走行することが可能になる。

本発明に係る洗浄装置は、太陽光発電装置に限らず、同一幅で長く伸びる被洗浄面に対して好適に適用することができる。例えば、上述の洗浄装置を、曲面を有するアーケード、一般家庭の屋根、および廊下に適合させることも可能である。

１０、１０a、１０b 洗浄装置
１１、１１a〜ｈ ブレード
１２、１２ａ〜ｃ、 保持部材
１３ モータ
１４ａ 走行輪
１４ｂ ガイド輪
１５ 貯水タンク
１６ ポンプ
１７ 配管
１７a チューブ
１８、１８a〜ｈ ノズル
１９ バッテリー
２０ 連結部
４０ａ〜ｃ、４８a〜d、４９ 洗浄ユニット
４１、４１a、４１ｂ 側面ユニット
４２ アタッチメント
４３ 接続軸
４４ ブッシュ
４５ ロック軸
４６ ロック軸ホルダ
４７ バネ

Claims (4)

1. 被洗浄面を洗浄する洗浄体と、
   前記被洗浄面上を走行するための走行輪と、
   前記洗浄体を保持する保持部材とを備えた洗浄ユニットを複数連結してなる洗浄装置であって、
   複数の前記洗浄ユニットを洗浄装置の移動方向と交差する方向で互いに連結するとともに、前記複数の洗浄ユニットを前記洗浄装置の移動方向に沿って互いにスライド可能とする連結部を備え、
   前記複数の洗浄ユニットがその連結方向で互いの前記洗浄体の位置が異なるようにスライドした状態で移動可能とされていることを特徴とする洗浄装置。
2. 前記複数の洗浄ユニットのうち、少なくともいずれか１つの前記洗浄ユニットがモータ駆動する駆動輪を備えていることを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
3. 前記連結部は、連結される前記複数の洗浄ユニットが前記洗浄装置の移動方向に沿った回転軸で互いに回動可能な回転機構を備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載の洗浄装置。
4. 前記洗浄ユニットを構成する前記保持部材は複数の部品より構成され、
   前記複数の部品の少なくとも一部が前記複数の部品同士の接続方向での長さが異なる数種類の部品から選択できるものであり、それら部品を交換することにより、前記洗浄ユニットの全長が可変となることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の洗浄装置。