(57)【要約】【課題】ソーラーパネルの受光面を清掃部により清掃するソーラーパネル清掃装置において、清掃部に付着した汚水の受光面への落下を効果的に抑制する。【解決手段】ソーラーパネルの受光面１００ａ上を走行する本体部１０と、洗浄液が撒かれた受光面１００ａ上を、本体部１０とともに移動して受光面１００ａを清掃する清掃部２０と、清掃部２０が受光面１００ａの端から突出しているときに、清掃部２０に付着している汚水を除去するための自浄モードを実行する制御部１３と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソーラーパネルの受光面上を走行する本体部と、
洗浄液が撒かれた前記受光面上を、前記本体部とともに移動して前記受光面を清掃する清掃部と、
前記清掃部が前記受光面の端から突出しているときに、前記清掃部に付着している汚水を除去するための自浄モードを実行する制御部と、
を備えることを特徴とするソーラーパネル清掃装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記清掃部が前記受光面の端から突出した状態で停止するように、前記本体部の走行を制御する請求項１に記載のソーラーパネル清掃装置。
【請求項３】
前記受光面の端を検出する検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記検出部からの出力に基づいて、前記清掃部が前記受光面の端から突出した状態で停止するように、前記本体部の走行を制御する請求項２に記載のソーラーパネル清掃装置。
【請求項４】
前記清掃部は、前記受光面に対して回転するブラシを有し、
前記制御部は、前記自浄モードにおいて、前記ブラシを回転させる請求項１ないし３のいずれか１項に記載のソーラーパネル清掃装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記自浄モードにおいて、前記清掃部を揺動させる請求項１ないし４のいずれか１項に記載のソーラーパネル清掃装置。
【請求項６】
前記清掃部に向けて液体または気体を吐出する吐出手段をさらに備え、
前記制御部は、前記自浄モードにおいて、前記吐出手段から前記液体または前記気体を吐出させる請求項１ないし５のいずれか１項に記載のソーラーパネル装置。
【請求項７】
ソーラーパネルの受光面上を走行する本体部と、洗浄液が撒かれた前記受光面上を、前記本体部とともに移動して前記受光面を清掃する清掃部と、を備えるソーラーパネル清掃装置の洗浄方法であって、
前記清掃部を前記受光面の端から突出させる工程と、
前記受光面の端から突出した状態の前記清掃部に対して、前記清掃部に付着している汚水を除去するための自浄モードを実行する工程と、
を備えることを特徴とするソーラーパネル清掃装置の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソーラーパネルの受光面を清掃するソーラーパネル清掃装置およびその洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、再生可能エネルギーを利用する発電システムの１つとして、太陽光エネルギーを利用するソーラーシステムの普及が進んでいる。ソーラーシステムはソーラーパネルの受光面を太陽に向けて屋外に設置するものであり、工場、ビル、一般家屋等の屋根や屋上を有効活用して、ソーラーパネルを設置できる利点もある。ソーラーパネルは太陽の照る方向（日本では南方）へ受光面を傾斜させて設置されることが多い。
【０００３】
ソーラーパネルは、光起電力効果によって太陽光を即時に電力に変換する太陽電池を組み込んだ複数のセルをパネル状に組み立てたものであり、一般的なソーラーシステムでは複数のパネルユニットを縦横に並べて接続したアレイとして用いられる。大規模なメガソーラーシステムでは、パネルユニットを接続したアレイの全長が数１００ｍに達するものもある。
【０００４】
これらのソーラーパネルは屋外に設置されるので、大気や雨水に含まれる塵埃や、鳥の糞、枯葉等の異物が受光面に付着する。このため、これらの受光面に付着した塵埃や異物によって太陽光が遮断され、発電効率が低下することが、ソーラーシステムの大きな問題となっている。この発電効率の低下を防止するためには、ソーラーパネルの受光面を適宜清掃して、付着した塵埃や異物を除去すればよいが、ソーラーパネルは屋根や屋上等の高所に設置されることが多いので、安全性等の面から人手による清掃は困難である。また、広大な受光面を有するメガソーラーシステムでは、人手による清掃は多大な手間を必要とする。
【０００５】
そこで、例えば特許文献１では、受光面の清掃を行うソーラーパネル清掃装置に自走手段を設けて、自走式に構成することが提案されている。具体的には、ソーラーパネルの大きさや形状を認識するための認識手段を設け、当該認識手段からの出力に基づいて、ソーラーパネルの受光面上を順次走行するように上記自走手段を制御する。こうすることで、ソーラーパネルの全域を、安全で効率的に清掃できるものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１８６８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に記載のソーラーパネル清掃装置は、例えば回転ブラシを用いて受光面の清掃を行うものとなっており、洗浄液が撒かれた受光面を回転ブラシで清掃することによって、受光面を効果的に清掃することができる。このように洗浄液を用いて清掃を行う場合には、清掃に供された洗浄液が塵埃や異物を含んで汚水となり、この汚水が回転ブラシ等に付着する。そして、回転ブラシ等に汚水が付着したままであると、回転ブラシ等から受光面に汚水が落下して、受光面を汚染するおそれがあった。
【０００８】
そこで、本発明では、ソーラーパネルの受光面を清掃部により清掃するソーラーパネル清掃装置において、清掃部に付着した汚水の受光面への落下を効果的に抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明にかかるソーラーパネル清掃装置は、ソーラーパネルの受光面上を走行する本体部と、洗浄液が撒かれた前記受光面上を、前記本体部とともに移動して前記受光面を清掃する清掃部と、前記清掃部が前記受光面の端から突出しているときに、前記清掃部に付着している汚水を除去するための自浄モードを実行する制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかるソーラーパネル清掃装置の洗浄方法は、ソーラーパネルの受光面上を走行する本体部と、洗浄液が撒かれた前記受光面上を、前記本体部とともに移動して前記受光面を清掃する清掃部と、を備えるソーラーパネル清掃装置の洗浄方法であって、前記清掃部を前記受光面の端から突出させる工程と、前記受光面の端から突出した状態の前記清掃部に対して、前記清掃部に付着している汚水を除去するための自浄モードを実行する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明（ソーラーパネル清掃装置およびソーラーパネル清掃装置の洗浄方法）によれば、清掃部が受光面の端から突出しているときに、清掃部に付着している汚水を除去するための自浄モードが実行される。したがって、自浄モードの実行により清掃部から除去された汚水は、主に受光面外に落下することになり、自浄モード実行中に汚水が受光面に落下することを抑制できる。さらに、自浄モードの実行により汚水が除去された清掃部でその後の清掃を行うことで、清掃中においても、汚水が清掃部から受光面に落下することを抑制できる。以上のように、本発明によれば、清掃部に付着した汚水の受光面への落下を効果的に抑制することが可能となる。
【００１２】
ここで、前記制御部は、前記清掃部が前記受光面の端から突出した状態で停止するように、前記本体部の走行を制御すると好適である。
【００１３】
かかる制御を行うことで、自浄モードを実行する際に、人手によりソーラーパネル清掃装置を移動させる必要がなく、容易かつ確実に自浄モードを実行することができる。
【００１４】
また、前記受光面の端を検出する検出部をさらに備え、前記制御部は、前記検出部からの出力に基づいて、前記清掃部が前記受光面の端から突出した状態で停止するように、前記本体部の走行を制御すると一層好適である。
【００１５】
このように、受光面の端を検出する検出部からの出力を利用することで、自浄モードを実行する際の清掃部の位置決めを精度よく行うことができる。
【００１６】
前記清掃部は、前記受光面に対して回転するブラシを有し、前記制御部は、前記自浄モードにおいて、前記ブラシを回転させるようにしてもよい。
【００１７】
このようにブラシを回転させることで、ブラシに付着している汚水を回転による遠心力で振り切ることができ、確実にブラシから汚水を除去することができる。
【００１８】
また、前記制御部は、前記自浄モードにおいて、前記清掃部を揺動させるようにしてもよい。
【００１９】
清掃部を揺動させることで、清掃部全体に対して水切りを行うことができる。このため、例えば清掃部がブラシ、ワイパー、カバー等の各部材を具備している場合に、各部材に付着している汚水を除去することができる。
【００２０】
また、前記清掃部に向けて液体または気体を吐出する吐出手段をさらに備え、前記制御部は、前記自浄モードにおいて、前記吐出手段から前記液体または前記気体を吐出させるように構成してもよい。
【００２１】
このように構成することで、吐出手段から清掃部に向けて液体を吐出すれば、清掃部に付着している汚水を当該液体で洗い流すことが可能であるし、また吐出手段から清掃部に向けて気体を吐出すれば、当該気体の気流により清掃部に付着している汚水を吹き飛ばすことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、自浄モードの実行により清掃部から除去された汚水は、主に受光面外に落下することになり、自浄モード実行中に汚水が受光面に落下することを抑制できる。さらに、自浄モードの実行により汚水が除去された清掃部でその後の清掃を行うことで、清掃中においても、汚水が清掃部から受光面に落下することを抑制できる。したがって、清掃部に付着した汚水の受光面への落下を効果的に抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ソーラーパネル清掃装置の（ａ）外観斜視図および（ｂ）側面図である。
【図２】ソーラーパネル清掃装置の清掃ラインの一例を示す平面図である。
【図３】ソーラーパネル清掃装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】自浄モードにおける動作の第１例を模式的に示す側面図である。
【図５】自浄モードにおける動作の第２例を模式的に示す側面図である。
【図６】自浄モードにおける動作の第３例を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［ソーラーパネル清掃装置の構成］
以下、図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。図１は、ソーラーパネル清掃装置の（ａ）外観斜視図および（ｂ）側面図である。本実施形態のソーラーパネル清掃装置１は、ソーラーパネルの受光面上を自走する本体部１０と、本体部１０の前方に連結された清掃部２０とを有して構成されている。そして、本体部１０が受光面上を自走すると、本体部１０と一体的に清掃部２０が受光面上を走行し、清掃部２０により受光面の清掃が行われる。
【００２５】
本体部１０は、自走手段として左右一対のクローラ１１を有しており、クローラ１１の上方にハウジング１２が配置されている。ハウジング１２内には、各電動部品の動作を制御するコントローラ１３、各電動部品に電力を供給するバッテリー１４、および受光面の清掃のための洗浄液を貯留するタンク１５が収容されている。
【００２６】
清掃部２０は、本体部１０のハウジング１２に対して、左右に延びる軸Ａを中心に揺動可能なケース２１を有しており、ケース２１に各種の洗浄手段が取り付けられている。清掃部２０は、洗浄手段として、タンク１５内の洗浄液を受光面に噴射するノズル２２、洗浄液が撒かれた受光面に対して回転してブラッシングを行うブラシ２３、およびブラッシングされた受光面をワイピングするワイパー２４を備える。ノズル２２はケース２１の前面に設けられ、また、ブラシ２３およびワイパー２４は、これらの下部がケース２１の下端から一部突出し、受光面に接触可能な状態で配設されている。
【００２７】
さらに、ケース２１の前面の中央部に、走行方向の前方を撮影するためのカメラ２５が設けられている。また、ケース２１の下面の前方に、超音波センサ２６が設けられている。超音波センサ２６は、下方に向かって超音波を発する送信部と、その反射波を検出する受信部とを有しており、超音波センサ２６の直下に受光面が存在するか否かを検出することができる。つまり、超音波センサ２６は、受光面の端を検出する検出部として機能する。ただし、このような検出部として、他の光学センサや接触式センサを利用してもよいし、カメラ２５による画像データを用いて受光面の端を検出してもよい。
【００２８】
［清掃ライン］
図２は、ソーラーパネル清掃装置の清掃ラインの一例を示す平面図である。ソーラーパネル清掃装置１が清掃するアレイ１００は、ソーラーパネルを縦横に配列したパネルユニット１０１をさらに縦横に多数並べて構成されており、受光面１００ａは一方向に傾斜している。そして、ソーラーパネル清掃装置１は、受光面１００ａ上を清掃ラインＲに沿って自走しつつ、受光面１００ａの全域の清掃を行う。
【００２９】
この例では、ソーラーパネル清掃装置１は、傾斜方向における位置を少しずつ変えながら、傾斜方向と直交する長手方向に沿った移動を繰り返す。具体的には、傾斜上端側の左端部をスタート地点とし、清掃ラインＲ１に沿って右方へ自走した後、受光面１００ａの右端部で傾斜方向を下る方向へ直角に向きを変え、清掃ラインＲ２に沿って所定の距離だけ移動する。続いて、左方向へ直角に向きを変えて、清掃ラインＲ３に沿って左方へ自走した後、受光面１００ａの左端部で傾斜方向を下る方向へ直角に向きを変え、清掃ラインＲ４に沿って所定の距離だけ移動する。そして、右方向へ直角に向きを変えて、清掃ラインＲ５に沿って右方へ自走する。このような移動を繰り返し行うことにより、ソーラーパネル清掃装置１は、受光面１００ａの全域を自走することになる。ただし、清掃ラインＲの形態は、これに限定されるものではない。
【００３０】
なお、ソーラーパネル清掃装置１（本体部１０）の走行は、コントローラ１３がクローラ１１の動作を制御して行われる。また、ソーラーパネル清掃装置１が清掃ラインＲに沿って走行しているか否かは、カメラ２５から出力された前方の画像データに基づいて、コントローラ１３が適宜判断する。その結果、ソーラーパネル清掃装置１が清掃ラインＲから外れていると判断された場合には、コントローラ１３が左右のクローラ１１に速度差を与えることで、ソーラーパネル清掃装置１を清掃ラインＲに戻す制御が行われる。
【００３１】
［ソーラーパネル清掃装置の動作］
図３は、ソーラーパネル清掃装置の動作を示すフローチャートである。受光面１００ａ上のスタート地点にセッティングしたソーラーパネル清掃装置１を作動させると、ソーラーパネル清掃装置１は清掃ラインＲに沿って自走しつつ、受光面１００ａの清掃を行う（ステップＳ１０１）。具体的には、ソーラーパネル清掃装置１は、清掃ラインＲに沿って自走しつつ、ノズル２２から前方の受光面１００ａに洗浄液を噴射し、洗浄液が撒かれた受光面１００ａをブラシ２３でブラッシングし、さらにブラッシングされた受光面１００ａをワイパー２４でワイピングする。
【００３２】
この間、清掃部２０の前端部に設けられた超音波センサ２６は、受光面１００ａの端の検出を継続的に行っている（ステップＳ１０２）。そして、超音波センサ２６により受光面１００ａの端が検出されると、コントローラ１３は、ブラシ２３の回転を停止させ（ステップＳ１０３）、続いて、清掃部２０が受光面１００ａの端から突出する位置まで、ソーラーパネル清掃装置１を走行させてから停止させる（ステップＳ１０４）。具体的には、例えば超音波センサ２６により受光面１００ａの端が検出されてからの走行距離が、所定値となると走行を停止させるように、エンコーダ（不図示）からの出力値等に基づいてクローラ１１の動作を制御すればよい。なお、ステップＳ１０３を省略し、ブラシ２３を回転させたままステップＳ１０４に進んでもよい。
【００３３】
続いて、コントローラ１３からの指令信号により、清掃部２０の自浄モードが実行される（ステップＳ１０５）。自浄モードとは、清掃部２０に付着している汚水（洗浄液が塵埃や異物を含んで汚染されたもの）を除去するための制御モードであり、その具体的な動作については後述する。自浄モードは、あらかじめ定められた所定時間実行され、所定時間が経過すると終了する（ステップＳ１０６、Ｓ１０７）。自浄モードの終了後、受光面１００ａの清掃がまだ完了していない場合（ステップＳ１０８でＮＯの場合）には、ステップＳ１０１に戻って清掃ラインＲに沿った清掃を再開する。以上の動作が、受光面１００ａの全域の清掃が完了するまで繰り返される。
【００３４】
［自浄モード］
自浄モードにおける清掃部２０の具体的な動作について説明する。図４、図５、図６は、自浄モードにおける動作の第１例、第２例、第３例をそれぞれ模式的に示す側面図である。
【００３５】
（第１例）
図４に示す自浄モードにおける動作の第１例は、清掃部２０が受光面１００ａの端から突出した状態のときに、コントローラ１３からの指令信号に基づいて、ブラシ２３を所定時間回転させるものである。ブラシ２３を回転させることで、ブラシ２３に付着している汚水を遠心力で振り切って除去することができる。このとき、ブラシ２３から振り切られた汚水は、主に受光面１００ａ外に落下することになり、汚水が受光面１００ａに落下することを抑制できる。また、ブラシ２３から振り切られた汚水が受光面１００ａ側に飛散する場合でも、ブラシ２３の大部分はケース２１に覆われているため、受光面１００ａに汚水が付着することを抑制できる。
【００３６】
ここで、すでに説明したように、清掃部２０は本体部１０に対して軸Ａを中心に揺動可能に構成されている。そこで、ブラシ２３から振り切られた汚水が受光面１００ａ側に飛散しにくいように、清掃部２０を適当な位置に揺動させてからブラシ２３を回転させてもよい。また、図４では、清掃部２０の全体を受光面１００ａの端から突出させた状態を示しているが、受光面１００ａ側への汚水の飛散が問題にならないのであれば、清掃部２０の一部のみを受光面１００ａの端から突出させるものとしてもよい。なお、このことは、次に説明する第２例、第３例においても同様である。
【００３７】
（第２例）
図５に示す自浄モードにおける動作の第２例は、清掃部２０が受光面１００ａの端から突出した状態のときに、コントローラ１３からの指令信号に基づいて、軸Ａを中心に、清掃部２０を本体部１０に対して繰り返し揺動させるものである。こうすることで、ブラシ２３に付着している汚水のみならず、カバー２１の内面やワイパー２４に付着している汚水も振り切って除去することができる。しかも、清掃部２０の各部位から振り切られた汚水は、主に受光面１００ａ外に落下することになり、汚水が受光面１００ａに落下することを抑制できる。
【００３８】
なお、清掃部２０の揺動を繰り返すことで、清掃部２０から汚水を除去する効果はより高まると考えられるが、揺動を繰り返すことは必須ではない。また、清掃部２０の揺動方向は本例に示したものに限らず、例えば前後方向や左右方向に揺動させてもよい。また、清掃部２０のみを揺動させるのではなく、本体部１０も含めてソーラーパネル清掃装置１全体を揺動させてもよい。
【００３９】
（第３例）
図６に示す自浄モードにおける動作の第３例では、清掃部２０に液体または気体を吐出する吐出手段として、タンク１５内の洗浄液を吐出するノズル２７がケース２１内に設けられている。そして、清掃部２０が受光面１００ａの端から突出した状態のときに、コントローラ１３からの指令信号に基づいて、ノズル２７から洗浄液を吐出するものである。ここでは、洗浄液の吐出方向を主にブラシ２３に向かう方向としており、洗浄液によりブラシ２３に付着している汚水を洗い流して除去することができる。ブラシ２３から洗い流された汚水は、主に受光面１００ａ外に落下することになり、汚水が受光面１００ａに落下することを抑制できる。
【００４０】
なお、本例では清掃部２０のうち主にブラシ２３に向けて洗浄液を吐出しているが、カバー２１の内面やワイパー２４に向けて洗浄液を吐出してもよいし、ノズル２７を例えば首振り式に構成し、清掃部２０の各部位に向けて洗浄液を吐出するようにしてもよい。また、洗浄液の代わりに別途用意した他の液体をノズル２７から吐出してもよいし、空気等の気体をノズル２７から吐出することで、気流によって汚水を吹き飛ばすようにしてもよい。
【００４１】
［効果］
本実施形態のソーラーパネル清掃装置１では、清掃部２０が受光面１００ａの端から突出しているときに、清掃部２０に付着している汚水を除去するための自浄モードが実行される。したがって、自浄モードの実行により清掃部２０から除去された汚水は、主に受光面１００ａ外に落下することになり、自浄モード実行中に汚水が受光面１００ａに落下することを抑制できる。さらに、自浄モードの実行により汚水が除去された清掃部２０でその後の清掃を行うことで、清掃中においても、汚水が清掃部２０から受光面１００ａに落下することを抑制できる。以上のように、ソーラーパネル清掃装置１によれば、清掃部２０に付着した汚水の受光面１００ａへの落下を効果的に抑制することが可能となる。
【００４２】
また、ソーラーパネル清掃装置１においては、コントローラ（制御部）１３が、清掃部２０が受光面１００ａの端から突出した状態で停止するように、本体部１０の走行を制御している。したがって、自浄モードを実行する際に、人手によりソーラーパネル清掃装置１を移動させる必要がなく、容易かつ確実に自浄モードを実行することができる。
【００４３】
さらに、ソーラーパネル清掃装置１では、受光面１００ａの端を検出する超音波センサ（検出部）２６をさらに備え、コントローラ１３が、超音波センサ２６からの出力に基づいて、清掃部２０が受光面１００ａの端から突出した状態で停止するように、本体部１０の走行を制御している。このように、受光面１００ａの端を検出する超音波センサ２６からの出力を利用することで、清掃部２０の位置決めを精度よく行うことができる。
【００４４】
［変形例］
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上記実施形態の要素を適宜組み合わせまたは種々の変更を加えることが可能である。以下にその一例を示す。
【００４５】
上記実施形態では、ソーラーパネル清掃装置１を自身で走行制御する自走式としたが、ソーラーパネル清掃装置１を自走式にすることは必須ではない。例えば、清掃ラインＲに沿って敷設したレールの上を、ソーラーパネル清掃装置１が走行するように構成してもよい。また、遠隔操作により、ソーラーパネル清掃装置１の走行や自浄モードにおける動作を制御するようにしてもよい。この場合、遠隔操作により清掃部２０が受光面１００ａの端から突出する位置までソーラーパネル清掃装置１を走行させ、当該位置に停止しているソーラーパネル清掃装置１に対して、遠隔操作により自浄モードの指令信号を発することで、コントローラ１３が自浄モードを実行するように構成すればよい。
【００４６】
上記実施形態では、自浄モードにおける動作の具体例として第１例、第２例、第３例をそれぞれ個別に示したが、各例に示した動作を組み合わせてもよいし、また他の動作を採用することも可能である。あるいは、清掃部２０を受光面１００ａの端から突出させた状態で所定時間維持することにより、汚水を自然落下させて除去してもよい。
【００４７】
上記実施形態では、受光面１００ａの端を検出する超音波センサ（検出部）２６を設け、超音波センサ２６からの出力に基づいて、本体部１０の走行を制御した。しかしながら、このような検出部を設けることは必須ではない。例えば、クローラ１１に対して設けられたエンコーダ（不図示）からの出力に基づいて本体部１０の走行距離を演算し、当該走行距離があらかじめ定めた走行距離に達した場合に、清掃部２０が受光面１００ａの端から突出した状態となっていると判断してもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１        ソーラーパネル清掃装置
１０      本体部
１３      コントローラ（制御部）
２０      清掃部
２３      ブラシ
２６      超音波センサ（検出部）
２７      ノズル（吐出手段）
１００ａ  受光面
【図１】
2015138854.tif 000003
【図２】
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【図３】
2015138854.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015138854.tif 000007
【図６】
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