(57)【要約】【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。【選択図】  図１
2015132816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。【０００４】
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。【０００５】
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。【０００６】
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。【０００７】
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。【０００８】
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。
【特許文献１】特開２０１１−３６８３３号公報
【特許文献２】特開２０１４−２２５２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。【００１１】
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。
【発明の効果】
【００１２】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。【００１４】
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。【００１５】
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。【００１６】
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。【００１７】
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。【００１８】
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。【００１９】
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。【００２０】
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。【００２１】
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。【００２２】
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。【００２３】
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。【００２４】
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。【００２５】
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。【００２６】
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。【００２７】
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。【００２８】
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。【００２９】
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。【００３０】
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。【００３１】
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。【００３２】
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。【００３３】
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。【００３４】
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。【００３５】
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。【００３６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る太陽光発電パネル洗浄装置の正面透視図
【図２】太陽光発電パネル洗浄装置の下側の側面断面図
【図３】太陽光発電パネル洗浄装置の上側の側面断面図
【図４】水平移動動力伝達機構の斜視図
【符号の説明】
【００３８】
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
【図１】
2015132816.tif 000003
【図２】
2015132816.tif 000004
【図３】
2015132816.tif 000005
【図４】
2015132816.tif 000006
【国際調査報告】
2015132816.tif 000007
2015132816.tif 000008