WO2015132816A1 - 太陽光発電パネルの洗浄装置 - Google Patents

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moving
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panel
fixed guide
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良平 上瀧
大介 貝應
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プロトラスト株式会社
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    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B1/00—Cleaning by methods involving the use of tools
    • B08B1/30—Cleaning by methods involving the use of tools by movement of cleaning members over a surface
    • B08B1/32—Cleaning by methods involving the use of tools by movement of cleaning members over a surface using rotary cleaning members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00—Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • F24S40/20—Cleaning; Removing snow
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • 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
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • 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
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    • 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 cleaning device for cleaning a photovoltaic power generation panel that generates power using solar energy, and in particular, efficiently cleans the entire surface of the solar panel and moves the cleaning device main body during cleaning.
  • the present invention relates to a photovoltaic power generation panel cleaning device that facilitates maintenance by simplifying control.
  • Photovoltaic panels come in a variety of scales, shapes, specifications, and standards, ranging from small panels for personal use to large-scale commercial photovoltaic panels for large-scale power generation. Yes.
  • the basic principle of a photovoltaic power generation panel is to generate electricity by the photovoltaic effect using photons, and since the electromotive force is generated by irradiating the panel with sunlight, even if the power generation efficiency is high, dirt is generated. If the light is blocked by dust or dirt, the power generation efficiency may be reduced or power generation may be disabled.
  • Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2011-36833 exists as a technique for solving such problems.
  • a technique for cleaning the upper surface of the solar cell panel body with water by operating a moving body equipped with a water storage tank, a rotating brush, and a discharge pump by driving one moving motor is disclosed.
  • the cleaning device rides directly on the solar cell panel, and a load is applied to the panel.
  • the silicon wafer of the solar cell panel may be damaged.
  • there is a possibility that the panel surface may be wiped off, and it is difficult to perform uniform cleaning.
  • the applicant who is the inventor of the present invention is also the applicant of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-22524.
  • the invention before the improvement includes a pair of upper and lower fixed guide rails, a moving frame including a pair of left and right moving guide rails, and a cleaning body attached to the moving frame.
  • the cleaning body is a non-contact power including a magnetic member.
  • a technique is disclosed that is configured to be movable up and down and left and right by a transmission mechanism.
  • the present invention is a cleaning device for cleaning a photovoltaic power generation panel that generates power using sunlight energy, and in particular, automatically cleans the entire surface of the solar panel efficiently.
  • the present invention relates to a photovoltaic power panel cleaning device with low power consumption that facilitates maintenance by simplifying movement control during cleaning of the cleaning device body.
  • a photovoltaic panel cleaning apparatus includes a pair of upper and lower fixed guide rails provided along the upper and lower ends of the photovoltaic panel, and the upper and lower pair of fixed guide rails.
  • a moving frame provided with a pair of left and right moving guide rails provided so as to be movable in the horizontal direction so as to be mounted on the frame, and movable in the vertical direction along the axial direction of the moving rails on the pair of left and right moving guide rails
  • a cleaning device for a photovoltaic power generation panel that enables cleaning of the entire panel surface by vertical movement of the cleaning body and horizontal movement of the moving frame provided with the cleaning body,
  • the cleaning device includes a gear rail (rack) provided between both upper and lower ends of the fixed guide rail, and a moving gear engaged with the gear rail.
  • a driving power stepping motor that is fixedly installed on the moving frame and supplies rotational power to the moving gear; and a horizontal moving power transmission mechanism that controls a horizontal moving distance of the moving frame according to the number of steps of the driving stepping motor. This is a configuration provided.
  • the cleaning body is provided at a position in contact with the moving guide rail and a cylindrical rotary cleaning brush that is rotatably installed in parallel with the fixed guide rail, and is perpendicular to the longitudinal direction of the fixed guide rail.
  • a rotating wheel that rotates in a direction (vertical direction) and a moving wheel provided on a different shaft, and a power transmission means that transmits the rotational power of the moving wheel to the rotating cleaning brush.
  • a first pulley installed on the same axis as the moving wheel so as to amplify the rotational power of the moving wheel that rotates in response to the vertical movement of the cleaning body and transmit it to the rotating cleaning brush; It is the structure which consists of a 2nd pulley smaller in diameter than said 1st pulley installed coaxially with a brush, and a power transmission chain constructed between said 1st pulley and said 2nd pulley.
  • the present invention is configured as described in detail above, the following effects can be obtained. 1. Since the cleaning body moves in the vertical direction and the moving frame provided with the cleaning body moves in the horizontal direction, the entire surface of the panel can be cleaned cleanly without unevenness. In addition, since a horizontal movement power transmission mechanism that controls the horizontal movement distance of the moving frame according to the number of steps of the driving stepping motor is provided, it becomes possible to perform accurate horizontal movement control of the moving frame with a simpler structure, and to wipe It is possible to perform cleaning without any problems. 2.
  • the power transmission means that transmits the rotational power of the moving wheel that rotates in contact with the moving guide rail of the cleaning body to the rotary cleaning brush.
  • the power that the cleaning body moves will also be used for the rotational force of the cleaning brush, It is not necessary to provide a separate drive for the rotary cleaning brush.
  • the structure is such that the rotational power of the moving wheel that rotates in response to the vertical movement of the cleaning body is amplified and transmitted to the rotating cleaning brush, the force that the cleaning device body moves can be used efficiently for cleaning with the rotating brush. It becomes possible.
  • FIG. 1 is a front perspective view of a solar power panel cleaning apparatus according to the present invention
  • FIG. 2 is a side sectional view of the lower side of the solar power panel cleaning apparatus
  • FIG. 3 is a side sectional view of the upper side of the photovoltaic power generation panel cleaning apparatus
  • FIG. 4 is a perspective view of a horizontal movement power transmission mechanism.
  • a solar panel cleaning apparatus 10 according to the present invention is a movable cleaning apparatus for cleaning a solar panel 1, as shown in FIG. 1, a fixed guide rail 110, a moving frame 100, It consists of the cleaning body 200.
  • the cleaning device 10 is attached to the photovoltaic power generation panel 1.
  • the cleaning device 10 includes a pair of upper and lower fixed guide rails 110 provided parallel to the upper and lower sides of the photovoltaic power generation panel 1 installed at an inclination angle on the roof or outdoors, and a fixed guide rail 110.
  • a movable frame 100 installed so as to be mounted and movably attached to the left and right, a cleaning body 200 provided to be movable up and down with respect to the movable frame 100, and the fixed guide rail above the fixed guide rail 112 on the upper side. 112, and a water supply pipe 400 provided in parallel with 112.
  • the moving frame 100 is a rectangular frame, and is mounted on a pair of upper and lower fixed guide rails 110 so as to be movable in the left-right direction in parallel with the inclined surface of the photovoltaic power generation panel 1.
  • 120 an upper frame 122 that connects the upper ends of the moving guide rails 120
  • a lower frame 124 that connects the lower ends of the moving guide rails 120.
  • a lower moving frame rail 118 is provided on the lower fixed guide rail 114, and a lower horizontal moving wheel 104 provided on the moving frame 100 is engaged.
  • an upper moving frame rail 116 is provided on the upper fixed guide rail 112, and an upper horizontal moving wheel 102 provided on the moving frame 100 is engaged.
  • the moving frame 100 is configured to be installed on the fixed guide rail 110 so as to be movable in the left-right direction.
  • a first motor 130 is provided at the left end of the lower frame 124 via an attachment member.
  • the first motor 130 serves as a power source for the vertical movement of the cleaning body 200, and the rotational power of the first motor 130 is transmitted to the cleaning body 200 via a cleaning body power transmission mechanism (not shown) for cleaning. It becomes a power source for the vertical movement of the body 200.
  • the cleaning body 200 moves up and down using the power of the first motor 130 while rotating a rotary cleaning brush 210 described later. Thereby, it becomes possible to move up and down on the photovoltaic power generation panel 1 without any problem, and cleaning from the upper end to the lower end of the photovoltaic power generation panel 1 can be performed.
  • the pair of upper and lower fixed guide rails 110 are elongated rails and are set slightly longer than the width of the photovoltaic power generation panel 1.
  • a plurality of panel fixing members are provided at the upper end and the lower end of the photovoltaic power generation panel 1, respectively. It is fixedly installed so as to be parallel.
  • the fixed guide rail 114 on the lower side is attached in parallel along the photovoltaic power generation panel 1 at a predetermined interval on the inclined lower side of the lower end of the photovoltaic power generation panel 1.
  • the upper fixed guide rail 112 is attached in parallel along the panel at a predetermined interval from the inclined upper side of the upper end of the photovoltaic power generation panel 1.
  • the cleaning body 200 is positioned between the pair of left and right moving guide rails 120 of the moving frame 100 and is installed so as to be inserted through the pair of left and right moving guide rails 120.
  • the cleaning body 200 moves in the vertical direction along the surface of the photovoltaic power generation panel 1 on the moving frame 100 using the power of the first motor 130 via the cleaning body power transmission mechanism (not shown). It is an apparatus which cleans the photovoltaic power generation panel 1 while it is.
  • the cleaning body 200 is provided with rail receivers 202 having holes through which the movement guide rails 120 are inserted at both the left and right ends, and inside the holes of the rail receivers 202 (parts in contact with the movement guide rails 120). ) Are provided with resin bearings (not shown).
  • the left or right rail receiver 202 is provided with a rotating shaft 206, and a moving wheel 220 described later is provided on this rotating shaft.
  • the cleaning body 200 is provided with a rotary cleaning brush 210 as a cleaning member.
  • the moving wheel 220 and the rotary cleaning brush 210 are provided on different axes, and both are connected to each other by a power transmission means 240 described later.
  • a water supply tank (not shown) is provided above the inclined surface of the rotary cleaning brush 210.
  • the water supply tank temporarily stores water supplied from a water supply pipe 400 described later via a water supply port 260.
  • a plurality of injection nozzles (not shown) are arranged in the width direction of the water supply tank at the bottom of the water supply tank (not shown), and water is injected from the injection nozzle when water starts to be stored in the water supply tank. Is done.
  • the spray nozzle (not shown) has a fan-shaped spray port at its tip, and water is sprayed over the entire width of the photovoltaic power generation panel 1 with which the rotary cleaning brush 210 is in contact.
  • a wiper 270 is provided on the upper end edge of the cleaning body 200 so as to make its lower end closely contact the photovoltaic power generation panel 1, and the width of the wiper 270 is larger than the width of the rotary cleaning brush 210.
  • the width is approximately the same as 200.
  • the water supply pipe 400 is provided above the upper fixed guide rail 112 in parallel with the fixed guide rail 112, and the base end thereof is connected to a water pipe (not shown). .
  • a plurality of water supply nozzles 410 are provided in the water supply pipe 400 so as to be spaced apart from each other along the upper end of the photovoltaic power generation panel 1, and each water supply nozzle 410 is directed to the lower side of the inclined surface and cleaned to the front end.
  • a water supply valve 420 that can be joined to the water supply port 260 of the body 200 is provided.
  • a valve rod that can be inserted by a spring is provided in the water supply valve 420, and the valve rod is inserted into the water supply valve 420 only when connected to the water supply port 260 of the cleaning body 200.
  • the valve body thus opened is allowed to pass water, and water is supplied from the water supply pipe 400 to the water supply tank of the cleaning body 200 through the water supply valve 420 and the water supply port 260.
  • the interval between the water supply nozzles 410 is set to a length that the moving frame 100 moves laterally once.
  • the cleaning device 10 is provided with a horizontal movement power transmission mechanism 300.
  • the horizontal movement power transmission mechanism 300 is a device for controlling the horizontal movement distance of the movement frame 100. As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the gear rail (rack) 310, the movement gear 320, and the drive are driven.
  • the stepping motor 330 is used to convert the rotation of the motor into left and right movement.
  • the gear rail (rack) 310 is a member provided between both upper and lower ends of the fixed guide rail 110.
  • the moving gear 320 is a gear-like member provided on the moving frame 100 on the side where the gear rail (rack) 310 is installed, and is installed so as to mesh with the gear rail (rack) 310.
  • the driving stepping motor 330 is a motor that supplies rotational power to the moving gear 320 and is fixedly installed on the moving frame 100.
  • a moving gear 320 is directly fixedly connected to a driving stepping motor 330 fixedly installed on the moving frame 100, and the moving gear 320 is configured to mesh with a gear rail (rack) 310.
  • the horizontal movement power transmission mechanism 300 is provided with a driving stepping motor 330 in this embodiment, and further counts the number of steps of the driving stepping motor 330 and controls stop / rotation of the motor according to the count number.
  • a horizontal movement distance control device (not shown) is provided. As a result, the horizontal movement distance control device counts and calculates the number of steps of the driving stepping motor 330, thereby calculating the horizontal movement distance of the moving frame 100 and controlling the stop position. Therefore, it is possible to perform efficient cleaning while avoiding wiping and wasteful cleaning.
  • the cleaning body 200 includes a rotary cleaning brush 210, a moving wheel 220, and a power transmission means 240.
  • the rotary cleaning brush 210 is a rotatable cylindrical member installed at a position parallel to the fixed guide rail 100. By brushing the solar power generation panel 1 while the cylindrical brush rotates, dirt such as sand mud adhering to the panel is peeled off.
  • the moving wheel 220 is a wheel for receiving rotational power when the cleaning body 200 moves up and down, and is provided at a position in contact with the moving guide rail 120, with respect to the longitudinal direction of the fixed guide rail 100. And provided on a different shaft from the rotary cleaning brush 210 that rotates in the vertical direction (vertical direction).
  • the power transmission means 240 is a device that transmits the rotational power received by the moving wheel 220 from the vertical movement of the cleaning body 200 to the rotary cleaning brush 210.
  • the power transmission means 240 includes a first pulley 242a, a second pulley 242b, and a power transmission chain 244.
  • the first pulley 242a is a disk-shaped member installed coaxially with the moving wheel 220
  • the second pulley 242b is a disk-shaped member installed coaxially with the rotary cleaning brush 210, and the first pulley 242a.
  • the structure has a smaller diameter.
  • the power transmission chain 244 is a chain-like member that is installed between the first pulley 242a and the second pulley 242b.
  • the moving wheel 220 performs a rotational movement as the cleaning body 200 moves up and down.
  • the rotational force is transmitted to a first pulley 242a provided on the same axis.
  • the rotation of the first pulley 242a is transmitted to the second pulley 242b via the power transmission chain 244.
  • the rotational force transmitted to the second pulley 242b is transmitted to the rotary cleaning brush 210 installed on the same axis. Since the second pulley 242b has a smaller diameter than the first pulley 242a, the rotational speed of the second pulley 242b is larger than that of the first pulley 242a, and thus the rotational speed of the rotary cleaning brush 210 can be increased. As a result, the vertical movement of the cleaning body 200 can be converted into the rotational cleaning operation of the rotational cleaning brush 210.
  • the moving frame 100 is located at the left end, and the cleaning body 200 is located at the lower end (hereinafter, this position is referred to as an initial position).
  • a tap for cleaning water is opened before the cleaning operation.
  • the cleaning operation is started manually by an indoor controller (not shown), or the cleaning is automatically started by setting a timer.
  • the cleaning water valve (not shown) is opened, and the cleaning body 200 is moved from the initial position to above the moving frame 100.
  • the water supply port 260 of the cleaning body 200 joins the water supply valve 420 at the left end of the water supply pipe 400, and the water supply tank (not shown) of the cleaning body 200 from the water supply pipe 400. Wash water is supplied for the time set by the timer. After completion of water supply, the cleaning body 200 moves downward along the moving frame 100. At this time, the cleaning body 200 cleans the panel surface while moving downward.
  • the cleaning water is sprayed from the water supply tank (not shown) through the spray nozzle (not shown) toward the surface of the photovoltaic power generation panel 1 that is in contact with the rotating cleaning brush 210, and the rotating cleaning brush 210.
  • the water is removed by the wiper 270 while the dirt is lifted up. Easy removal of dust and the like is prevented by removing water with a wiper.
  • the wiper 270 wipes water with the wiper 270 while moving upward again and moves to the upper end of the moving frame 100.
  • the moving wheel 220 rotates while being in contact with the moving guide rail 120, thereby rotating the cleaning brush through the power transmission means 240 as described above.
  • the rotational force is transmitted to 210 and rotates.
  • the rotary cleaning brush 210 is brought into contact with the surface in a compressed state, and the cleaning water is uniformly sprayed from the spray nozzle onto the surface of the photovoltaic power generation panel 1. Thereby, sufficient cleaning power can be obtained and cleaning unevenness of the photovoltaic power generation panel 1 can be eliminated.
  • the cleaning body 200 is repeatedly moved up and down, that is, the cleaning operation is repeated an arbitrary number of times set.
  • the cleaning body 200 is temporarily stopped between the lower end of the photovoltaic power generation panel 1 and the lower fixed guide rail 114, and the moving frame 100 is moved to the right side in a stopped state. Slide a predetermined distance (one width of washable area when moving up and down).
  • the lateral movement of the moving frame 100 is controlled by a horizontal movement distance control device (not shown). Thereafter, similarly, the cleaning body 200 moves upward, and after water is supplied from the second water supply valve 420 from the left as the next operation, the cleaning operation is performed while moving up and down, and the moving frame 100 moves to the right after completion.
  • the cleaning body 200 moves to the initial position and stops.
  • FIG. 1 Front perspective view of a solar power panel cleaning apparatus according to the present invention
  • Side sectional view of the lower side of the solar panel cleaning device Side sectional view of the upper side of the solar power panel cleaning device

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Abstract

【課題】　太陽光パネルの全面を効率よく自動洗浄するとともに洗浄装置本体の洗浄中の移動制御を簡素化することでメンテナンス容易とした消費電力の少ない太陽光発電パネル洗浄装置を提供する。 【解決手段】　上下一対の固定ガイドレールと、左右一対の移動ガイドレールを備えた移動フレームと、移動ガイドレールの軸方向に沿って上下方向に移動可能に設けられる清掃体とからなり、清掃体の上下方向移動と移動フレームの水平方向移動によってパネル全面の洗浄を可能とする太陽光発電パネルの洗浄装置であって、前記洗浄装置は、ギアレール（ラック）と、該ギアレールに噛合する移動ギアと、駆動用ステッピングモータとからなり、駆動用ステッピングモータのステップ数によって移動フレームの水平移動距離を制御する水平移動動力伝達機構を備えた構成である。

Description

太陽光発電パネルの洗浄装置
　本発明は、太陽光のエネルギーを利用して発電を行う太陽光発電パネルを洗浄するための洗浄装置に関し、特に、太陽光パネルの全面を効率よく自動洗浄するとともに洗浄装置本体の洗浄中の移動制御を簡素化することでメンテナンスを容易とした太陽光発電パネル洗浄装置に関する。
　従来より、太陽光発電パネルによる発電が広く行われており、発電効率を上げた大容量の太陽光発電パネルが開発されて使用されている。太陽光発電パネルには、個人用途等を目的とした小型のパネルから、大規模発電を行うための業務用の大型太陽光発電パネルまで様々な規模、形状、仕様、規格のものが存在している。
　太陽光発電パネルの基本原理は、光子を用いた光起電力効果によって発電を行うものであり、パネル面に太陽光が照射されることにより起電力が生じるため、発電効率が高くても、汚れやゴミの付着などによって光が遮られると発電効率が低下したり発電不能となる事態が考えられる。
　また、特に大規模発電を行うための太陽光発電施設は、太陽光を受ける面積を充分に確保する必要があるため、屋根等が設置されていない屋外へ配置される場合が多い。しかし、風雨によるパネル面の汚染、積雪、鳥の糞害、砂泥の付着のほか、噴火による降灰などの自然災害によりパネル面が汚れて直射日光が遮られることにより、高い発電効率を持続することが困難になるので、太陽光発電パネルの定期的な洗浄は必須となっている。
　このような問題点を解消するための技術として、特開２０１１－３６８３３号が存在している。ここでは、一つの移動用モータの駆動により、貯水タンクを装備する移動体と回転ブラシと排出ポンプを動作させて太陽電池パネル本体の上面を水により清掃する技術が開示されている。しかしながら、この技術によると、太陽電池パネル上に洗浄装置が直接乗って移動する事となり、パネルに負荷が掛かり、場合によっては太陽電池パネルのシリコンウエハー等が破損する恐れがあった。また、パネル面の拭き洩れの可能性が考えられ、均一な清掃を行うことが困難であるという問題点があった。
　本発明の発明者である出願人は、特開２０１４－２２５２４号の出願人でもある。改良前の発明では、上下一対の固定ガイドレールと、左右一対の移動ガイドレールからなる移動フレームと、該移動フレームに装着される清掃体とからなり、清掃体は、磁気部材からなる非接触動力伝達機構によって上下左右に移動可能に構成される技術が開示されている。
　これによると、太陽光発電パネルの洗浄作業中の振動や動作音を抑えることが可能となり、配線等の複雑な構成も簡素化することが可能であり、更に太陽光発電パネルに対する荷重負荷を最小限に抑えることが可能となるが、清掃体の移動距離を制御する構成が複雑となり、制御が不十分であると拭き洩れが生ずるという問題点があった。
　太陽光発電パネルの洗浄装置の駆動にも当然電気を使用する必要があり、洗浄に使用される電力量を充分に考慮する必要もある。したがって、上記問題を解消しつつ、消費電力を抑えることが出来る高効率である太陽光発電パネルの洗浄装置の開発が求められていた。
特開２０１１－３６８３３号公報 特開２０１４－２２５２４号公報
　本発明は上記問題を解決するために、太陽光のエネルギーを利用して発電を行う太陽光発電パネルを洗浄するための洗浄装置であって、特に、太陽光パネルの全面を効率よく自動洗浄するとともに洗浄装置本体の洗浄中の移動制御を簡素化することでメンテナンス容易とした消費電力の少ない太陽光発電パネル洗浄装置に関する。
　上記の目的を達成するために本発明に係る太陽光発電パネル洗浄装置は、太陽光発電パネルの上端および下端に沿ってそれぞれ設けられる上下一対の固定ガイドレールと、前記上下一対の固定ガイドレール上に載架するようにして水平方向に移動可能に設けられる左右一対の移動ガイドレールを備えた移動フレームと、前記左右一対の移動ガイドレールに該移動レールの軸方向に沿って上下方向に移動可能に設けられる清掃体とからなり、前記清掃体の上下方向移動と該清掃体を備えた前記移動フレームの水平方向移動によってパネル全面の洗浄を可能とする太陽光発電パネルの洗浄装置であって、前記洗浄装置は、前記固定ガイドレールの上下いずれか一方の両端間に渡設するギアレール（ラック）と、該ギアレールに噛合する移動ギアと、移動フレームに固定設置して前記移動ギアに回転動力を供給する駆動用ステッピングモータとからなり、前記駆動用ステッピングモータのステップ数によって前記移動フレームの水平移動距離を制御する水平移動動力伝達機構を備えた構成である。
　また、前記清掃体は、前記固定ガイドレールと平行して回転自在に設置される筒状からなる回転洗浄ブラシと、移動ガイドレールに接する位置に設けられ前記固定ガイドレールの長手方向に対して垂直方向（上下方向）に軸回転する回転洗浄ブラシと異なる軸に設けられる移動用車輪と、該移動用車輪の回転動力を前記回転洗浄ブラシに伝達する動力伝達手段と、からなり、前記動力伝達手段は、前記清掃体の上下運動を受けて回転する移動用車輪の回転動力を増幅して回転洗浄ブラシに伝達するように、前記移動用車輪と同軸上に設置する第一プーリと、前記回転洗浄ブラシと同軸上に設置する前記第一プーリより径が小さい第二プーリと、前記第一プーリと前記第二プーリ間に架設する動力伝達チェーンと、からなる構成である。
　本発明は、上記詳述した通りの構成であるので、以下のような効果を奏する。
１．清掃体が上下方向に移動すると共に清掃体を備えた移動フレームが水平方向に移動するため、パネル全面をムラがなくきれいに洗浄することができる。また、駆動用ステッピングモータのステップ数によって移動フレームの水平移動距離を制御する水平移動動力伝達機構を設けたため、より簡易な構造で移動フレームの正確な水平移動制御を行うことが可能となり、拭き洩れの無い洗浄を行うことが可能となる。
２．清掃体の移動ガイドレールに接して回転する移動用車輪の回転動力を回転洗浄ブラシに伝達する動力伝達手段を設けたため、清掃体が移動する動力を洗浄ブラシの回転力にも利用する事となり、回転洗浄ブラシ用に別個の駆動装置を設けることが不要となる。また、清掃体の上下運動を受けて回転する移動用車輪の回転動力を増幅して回転洗浄ブラシに伝達する構造としたため、洗浄装置本体が移動する力を効率よく回転ブラシによる清掃に用いることが可能となる。
　以下、本発明に係る太陽光発電パネル洗浄装置を、図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。
　図１は、本発明に係る太陽光発電パネル洗浄装置の正面透視図であり、図２は、太陽光発電パネル洗浄装置の下側の側面断面図である。図３は、太陽光発電パネル洗浄装置の上側の側面断面図であり、図４は、水平移動動力伝達機構の斜視図である。
　本発明に係る太陽光発電パネルの洗浄装置１０は、太陽光発電パネル１を洗浄するための可動式洗浄装置であって、図１に示すように、固定ガイドレール１１０と、移動フレーム１００と、清掃体２００とからなる。
　洗浄装置１０は、太陽光発電パネル１に対して取付けられる。本実施例では、洗浄装置１０は、屋根や屋外に傾斜角を設けて設置された太陽光発電パネル１の上下にそれぞれ平行に設けられた上下一対の固定ガイドレール１１０と、固定ガイドレール１１０に載架するように設置され左右移動可能に取付けられた移動フレーム１００と、移動フレーム１００に対して上下移動可能に設けられた清掃体２００と、上側の固定ガイドレール１１２の上方に該固定ガイドレール１１２と平行に設けられた給水管４００と、から構成されている。
　移動フレーム１００は、長方形の枠体であり、上下一対の固定ガイドレール１１０上に太陽光発電パネル１の傾斜面と平行に左右方向に移動可能に載架されており、左右一対の移動ガイドレール１２０と、移動ガイドレール１２０の上端を繋ぐ上側フレーム１２２と、移動ガイドレール１２０の下端を繋ぐ下側フレーム１２４とから構成されている。本実施例では、図２に示すように、下側の固定ガイドレール１１４に下側移動フレーム用レール１１８が設けられ、移動フレーム１００に設けられた下側水平移動用車輪１０４が係合する。また、図３に示すように、上側の固定ガイドレール１１２に上側移動フレーム用レール１１６が設けられ、移動フレーム１００に設けられた上側水平移動用車輪１０２が係合する。これにより、移動フレーム１００は左右方向に移動可能となるように固定ガイドレール１１０に設置される構成である。
　また、下側フレーム１２４の左端には第一モータ１３０が取付部材を介して設けられている。第一モータ１３０は、清掃体２００の上下動の動力源となるものであり、清掃体動力伝達機構（図示せず）を介して第一モータ１３０の回転動力が清掃体２００に伝達して清掃体２００の上下動の動力源となる。清掃体２００は、後述の回転洗浄ブラシ２１０を回転させながら第一モータ１３０の動力を利用して上下動を行う。これにより、太陽光発電パネル１上を隈なく上下移動することが可能となり、太陽光発電パネル１の上端から下端までの洗浄を行うことが出来る。
　前記上下一対の固定ガイドレール１１０は、長手状のレールで太陽光発電パネル１の幅よりわずかに長く設定されており、複数のパネル固定部材によって、太陽光発電パネル１の上端および下端にそれぞれに平行となるように固定設置されている。下側の固定ガイドレール１１４は、太陽光発電パネル１下端の傾斜下方側に所定間隔をあけて太陽光発電パネル１に沿って平行に取付けられている。また、上側の固定ガイドレール１１２は、太陽光発電パネル１上端の傾斜上方側から所定間隔をあけてパネルに沿って平行に取付けられている。
　清掃体２００は、図１に示すように、移動フレーム１００の左右一対の移動ガイドレール１２０間に位置しており、左右一対の移動ガイドレール１２０に挿通されるように設置される。清掃体２００は、前述の清掃体動力伝達機構（図示せず）を介した第一モータ１３０の動力を利用して、移動フレーム１００上を太陽光発電パネル１の表面に沿って上下方向に移動しながら太陽光発電パネル１を洗浄する装置である。清掃体２００は、本実施例では、その左右両端それぞれに移動ガイドレール１２０が挿通される孔が形成されたレール受２０２が設けられ、レール受２０２の孔の内側（移動ガイドレール１２０と接する部分）には樹脂製のベアリング（図示せず）がそれぞれ設けられている。
　また、左右何れかのレール受２０２には回転軸２０６が設けられ、この回転軸には後述の移動用車輪２２０が設けられている。さらに、清掃体２００には、清掃部材である回転洗浄ブラシ２１０が設けられている。移動用車輪２２０と回転洗浄ブラシ２１０は、異なる軸上に設けられており、両者は後述の動力伝達手段２４０によって相互に応動するように接続されている。
　回転洗浄ブラシ２１０の傾斜面上方側には、給水タンク（図示せず）が設けられている。給水タンクは、後述する給水管４００から供給される水を給水口２６０を介して一時貯留するものである。そして、給水タンク（図示せず）の底には、噴射ノズル（図示せず）が給水タンクの幅方向に複数配設されており、給水タンクに水が貯留され始めると噴射ノズルから水が噴射される。噴射ノズル（図示せず）はその先端に扇形の噴射口を備えており、回転洗浄ブラシ２１０が接触している太陽光発電パネル１の幅全体に、水が噴射される構成となっている。
　さらに、清掃体２００の上端縁にはワイパ２７０がその下端を太陽光発電パネル１に密着させるように下方に向けて設けられており、ワイパ２７０の幅は回転洗浄ブラシ２１０の幅より大きく清掃体２００と略同じ幅で構成されている。
　給水管４００は、図１に示すように上側の固定ガイドレール１１２の上方に、該固定ガイドレール１１２と平行に設けられており、その基端は水道管（図示せず）につなげられている。また、給水管４００には太陽光発電パネル１上端に沿って給水ノズル４１０が所定間隔あけるようにして複数設けられており、各給水ノズル４１０は傾斜面下側にその先端を向け、先端に清掃体２００の給水口２６０と接合可能な給水バルブ４２０が設けられている。
　給水バルブ４２０内にはスプリングによって挿入自在の弁棒が設けられ、清掃体２００の給水口２６０と接続したときにのみ弁棒が給水バルブ４２０内に挿入されることで、弁棒の先端に設けられた弁体が開放され通水可能となり、給水管４００から給水バルブ４２０および給水口２６０を介して清掃体２００の給水タンクへと水が供給される。また、各給水ノズル４１０の間隔は、移動フレーム１００が一回横移動する長さに設定されている。
　洗浄装置１０には、水平移動動力伝達機構３００が設けられている。水平移動動力伝達機構３００は、移動フレーム１００の水平移動距離を制御するための装置であり、図１、図２、図４に示すように、ギアレール（ラック）３１０と、移動ギア３２０と、駆動用ステッピングモータ３３０とから構成され、モータの回転を左右移動に変換している。
　ギアレール（ラック）３１０は、固定ガイドレール１１０の上下いずれか一方の両端間に渡設される部材である。また、移動ギア３２０は、ギアレール（ラック）３１０が設置される側となる移動フレーム１００に設けられるギア状の部材であり、ギアレール（ラック）３１０に噛合するように設置される。また、駆動用ステッピングモータ３３０は、移動ギア３２０に回転動力を供給するモータであり、移動フレーム１００に固定設置される。本実施例では、移動フレーム１００に固定設置された駆動用ステッピングモータ３３０に移動ギア３２０が直接固定接続されており、該移動ギア３２０は、ギアレール（ラック）３１０に噛合する構成となっている。この構成とすることにより、駆動用ステッピングモータ３３０が回転する事により、移動フレーム１００が固定ガイドレール１１０上を左右水平に移動することが可能となる。
　また、水平移動動力伝達機構３００は、本実施例では、駆動用ステッピングモータ３３０を設けており、更に駆動用ステッピングモータ３３０のステップ数をカウントし、カウント数に応じてモータの停止・回転を制御する水平移動距離制御装置（図示せず）が設けられている。これにより、水平移動距離制御装置が駆動用ステッピングモータ３３０のステップ数をカウントし計算することによって移動フレーム１００の水平移動距離を計算して停止位置を制御することが可能となり、太陽光発電パネル１の拭き洩れや無駄な洗浄を回避して効率の良い洗浄を行うことが可能となる。
　清掃体２００は、回転洗浄ブラシ２１０と、移動用車輪２２０と、動力伝達手段２４０とから構成される。回転洗浄ブラシ２１０は、固定ガイドレール１００と平行する位置に設置される回転自在の筒状からなる部材である。該筒状のブラシが回転しながら太陽光発電パネル１上をブラッシングすることにより、パネルに付着した砂泥等の汚れを剥離する。
　また、移動用車輪２２０は、清掃体２００が上下移動を行う際に回転動力を受け取るための車輪であり、移動ガイドレール１２０に接する位置に設けられており、固定ガイドレール１００の長手方向に対して垂直方向（上下方向）に軸回転する回転洗浄ブラシ２１０と異なる軸に設けられる。
　また、動力伝達手段２４０は、清掃体２００の上下動より移動用車輪２２０が受け取った回転動力を回転洗浄ブラシ２１０に伝達する装置である。動力伝達手段２４０は、第一プーリ２４２ａと、第二プーリ２４２ｂと、動力伝達チェーン２４４とで構成されている。第一プーリ２４２ａは、移動用車輪２２０と同軸上に設置される円盤状部材であり、第二プーリ２４２ｂは、回転洗浄ブラシ２１０と同軸上に設置される円盤状部材であり、第一プーリ２４２ａより径が小さい構成となっている。また、動力伝達チェーン２４４は、第一プーリ２４２ａと第二プーリ２４２ｂ間に架設するチェーン状部材である。
　移動用車輪２２０は、清掃体２００の上下動に伴い回転運動を行う。該回転力は同軸上に設けられる第一プーリ２４２ａに伝達される。第一プーリ２４２ａの回転は、動力伝達チェーン２４４を介して第二プーリ２４２ｂに伝達される。第二プーリ２４２ｂに伝達された回転力は、同軸上に設置されている回転洗浄ブラシ２１０に伝達されることになる。第二プーリ２４２ｂは第一プーリ２４２ａより径が小さいため、第二プーリ２４２ｂの回転数は第一プーリ２４２ａより多くなるため、回転洗浄ブラシ２１０の回転数を上げることが可能となる。これにより、清掃体２００の上下動を回転洗浄ブラシ２１０の回転洗浄動作に変換することが可能となる。
　次に、洗浄装置１０を用いた太陽光発電パネル１の洗浄動作について説明する。通常、移動フレーム１００は左端に位置し、清掃体２００は下端に位置している（以下、この位置を初期位置という）。また、洗浄作業の前に洗浄水用上水の蛇口を開けておく。次に、屋内コントローラ（図示せず）で手動によって洗浄作業を開始させ、あるいはタイマー設定により自動的に洗浄を開始させる。
　洗浄作業が開始されると、洗浄水のバルブ（図示せず）が開くと共に、清掃体２００が初期位置から移動フレーム１００の上方へ移動する。清掃体２００が移動フレーム１００の上端位置まで移動すると、清掃体２００の給水口２６０が給水管４００の左端の給水バルブ４２０と接合し、給水管４００から清掃体２００の給水タンク（図示せず）へタイマーで設定された時間だけ洗浄水が供給される。給水完了後、清掃体２００が移動フレーム１００に沿って下方へ移動する。このとき、清掃体２００は下方へ移動しながらパネル表面の洗浄を行う。
　具体的には、給水タンク（図示せず）から噴射ノズル（図示せず）を介して、回転洗浄ブラシ２１０と接触する太陽光発電パネル１表面に向けて洗浄水が噴射され、回転洗浄ブラシ２１０で汚れを浮き上げつつ、ワイパ２７０で除水を行う。ワイパによる除水により粉塵等の容易な再付着を防いでいる。
　清掃体２００が移動フレーム１００下端まで移動したら、再度上方へ移動しながらワイパ２７０で水を拭き上げ移動フレーム１００の上端まで移動する。ここで、清掃体２００が太陽光発電パネル１表面を移動する際に、移動用車輪２２０が移動ガイドレール１２０に接触しながら回転することで前述のように動力伝達手段２４０を介して回転洗浄ブラシ２１０に回転力が伝達され回転する。清掃体２００の上下移動中においては、回転洗浄ブラシ２１０は圧縮された状態で表面に接触すると共に、噴射ノズルから洗浄水が太陽光発電パネル１表面に均一に噴霧される。これにより、十分な洗浄力が得られ、太陽光発電パネル１の洗浄ムラをなくすことができる。
　清掃体２００は、上下移動すなわち洗浄作業を設定された任意の回数分繰り返して行う。清掃体２００の上下移動による洗浄作業が終了すると、清掃体２００は太陽光発電パネル１下端と下側の固定ガイドレール１１４の間で一時停止し、停止した状態のまま、移動フレーム１００ごと右側へ所定距離（上下移動洗浄時の洗浄可能域の幅一つ分）スライドする。この移動フレーム１００の横移動は水平移動距離制御装置（図示せず）により制御される。その後、同様に清掃体２００は上方へ移動し、次の作業として左から２番目の給水バルブ４２０より給水した後、上下移動しながら洗浄作業を行い、終了後に移動フレーム１００は右へ移動する。
　上下移動と横移動を繰り返して洗浄を行い、太陽光発電パネル１全面の洗浄作業が終了すると、清掃体２００は初期位置まで移動し停止することとなる。
本発明に係る太陽光発電パネル洗浄装置の正面透視図 太陽光発電パネル洗浄装置の下側の側面断面図 太陽光発電パネル洗浄装置の上側の側面断面図 水平移動動力伝達機構の斜視図
　１　　太陽光発電パネル
　１０　　洗浄装置
　１００　　移動フレーム
　１０２　　上側水平移動用車輪
　１０４　　下側水平移動用車輪
　１１０　　固定ガイドレール
　１１２　　上側の固定ガイドレール
　１１４　　下側の固定ガイドレール
　１１６　　上側移動フレーム用レール
　１１８　　下側移動フレーム用レール
　１２０　　移動ガイドレール
　１２２　　上側フレーム
　１２４　　下側フレーム
　１３０　　第一モータ
　２００　　清掃体
　２０２　　レール受
　２０６　　回転軸
　２１０　　回転洗浄ブラシ
　２２０　　移動用車輪
　２４０　　動力伝達手段
　２４２ａ　　第一プーリ
　２４２ｂ　　第二プーリ
　２４４　　動力伝達チェーン
　２６０　　給水口
　２７０　　ワイパ
　３００　　水平移動動力伝達機構
　３１０　　ギアレール（ラック）
　３２０　　移動ギア
　３３０　　駆動用ステッピングモータ
　４００　　給水管
　４１０　　給水ノズル
　４２０　　給水バルブ

Claims (2)

  1. 　太陽光発電パネルの上端および下端に沿ってそれぞれ設けられる上下一対の固定ガイドレールと、前記上下一対の固定ガイドレール上に載架するようにして水平方向に移動可能に設けられる左右一対の移動ガイドレールを備えた移動フレームと、前記左右一対の移動ガイドレールに該移動レールの軸方向に沿って上下方向に移動可能に設けられる清掃体とからなり、前記清掃体の上下方向移動と該清掃体を備えた前記移動フレームの水平方向移動によってパネル全面の洗浄を可能とする太陽光発電パネルの洗浄装置において、
    　前記洗浄装置は、前記固定ガイドレールの上下いずれか一方の両端間に渡設するギアレール（ラック）と、該ギアレールに噛合する移動ギアと、移動フレームに固定設置して前記移動ギアに回転動力を供給する駆動用ステッピングモータとからなり、前記駆動用ステッピングモータのステップ数によって前記移動フレームの水平移動距離を制御する水平移動動力伝達機構を備えたことを特徴とする太陽光発電パネルの洗浄装置。
  2. 　前記清掃体は、前記固定ガイドレールと平行して回転自在に設置される筒状からなる回転洗浄ブラシと、移動ガイドレールに接する位置に設けられ前記固定ガイドレールの長手方向に対して垂直方向（上下方向）に軸回転する回転洗浄ブラシと異なる軸に設けられる移動用車輪と、該移動用車輪の回転動力を前記回転洗浄ブラシに伝達する動力伝達手段と、からなり、
    　前記動力伝達手段は、前記清掃体の上下運動を受けて回転する移動用車輪の回転動力を増幅して回転洗浄ブラシに伝達するように、前記移動用車輪と同軸上に設置する第一プーリと、前記回転洗浄ブラシと同軸上に設置する前記第一プーリより径が小さい第二プーリと、前記第一プーリと前記第二プーリ間に架設する動力伝達チェーンと、からなることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電パネルの洗浄装置。
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