(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地面に設置された架台および太陽光パネルと、
前記太陽光パネルの表面の積雪量を検出する積雪量検出手段と、
回転駆動部とプロペラが連結した複数の揚力発生部と、
前記回転駆動部の回転制御を行い前記プロペラの回転により発生する揚力と推力により飛行姿勢制御を行う回転制御部から構成され３次元空間の移動を行ういわゆるドローンまたはＵＡＶなどの無人飛行体と、
除雪作業対象とする前記太陽光パネルの周辺の３次元地図および前記積雪量検出手段からの情報に基づいて前記無人飛行体の移動経路をあらかじめ設定し前記回転制御部に指示を出す３次元飛行経路指示部と、
前記積雪量に応じて前記プロペラの排気流の流速を変更しても所望の経路を維持可能とするため機体の総質量を調整するマスバランスを変更可能に配置するマスバランス配置部とを有し、
前記積雪量が所定量に達した場合に、前記３次元飛行経路指示部の指令に基づき飛行することで前記無人飛行体の前記プロペラから発生する前記排気流により前記太陽光パネルに蓄積した雪を非接触で前記太陽光パネルの表面から除去する
ことを特徴とする太陽光パネル用非接触除雪システム。
【請求項２】
前記回転駆動部は、エンジンおよび／またはモータより構成され、前記エンジンの駆動エネルギーは軽油またはガソリンとし、前記モータの駆動エネルギーは電池とすることを特徴とする請求項１に記載の太陽光パネル用非接触除雪システム。
【請求項３】
前記積雪量検出手段は、前記太陽光パネルの周辺または前記無人飛行体に設置され、単位面積あたりに蓄積した雪の質量または蓄積した雪の厚さを検出する積雪センサおよび／または前記無人飛行体に搭載した画像カメラにより撮影した積雪画像情報を基にすることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか一項に記載の太陽光パネル用非接触除雪システム。
【請求項４】
前記太陽光パネルは長方形状に設置されており、３次元飛行アルゴリズムは、長方形状の前記太陽光パネルの短辺の端から徐々に短辺に沿って移動することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の太陽光パネル用非接触除雪システム。
【請求項５】
前記太陽光パネルは長方形状に設置されており、３次元飛行アルゴリズムは、長方形状の前記太陽光パネルの長辺の端から徐々に短辺に沿って移動することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の太陽光パネル用非接触除雪システム。
【請求項６】
前記太陽光パネルは一定の傾斜角度を有して設置されており、蓄積した雪が前記太陽光パネルの下方に吹き飛ばされるように前記無人飛行体が前記プロペラの回転軸に対して一定の角度を有して前記太陽光パネルの短辺または長辺に沿って飛行することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の太陽光パネル用非接触除雪システム。
【請求項７】
前記移動経路は、前記除雪作業対象とする前記太陽光パネルの周辺の前記３次元地図および前記積雪量検出手段からの情報によりあらかじめ設定されるとともに、除雪作業中における前記積雪量検出手段からの積雪量の情報により、前記太陽光パネルの上空で前記無人飛行体が回転、傾斜さらには傾斜角度を周期的に変化させるローリングなどの付加動作を行い、前記無人飛行体の前記プロペラから発生する排気流により前記太陽光パネルの表面に蓄積した雪を非接触で除去することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の太陽光パネル用非接触除雪システム。
【請求項８】
前記マスバランスと前記無人飛行体の鉛直方向の略中心部に配置されたマスバランス保持部とを有し、前記マスバランスを前記マスバランス保持部で把持または固定するとともに、異なる質量の前記マスバランスを取換可能とし、前記太陽光パネルの表面の積雪量および雪質に応じて前記マスバランスの取換固定を行い前記無人飛行体の全体質量を調整可能な構成とし、前記無人飛行体の前記飛行姿勢制御の際のそれぞれの前記プロペラの回転数を変化させることで前記排気流の流速を変化させることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の太陽光パネル用非接触除雪システム。
【請求項９】
前記無人飛行体に、コンプレッサーおよび前記コンプレッサーからの圧縮空気を噴射するエアーノズルを搭載し、除雪作業前および除雪作業中の前記積雪量検出手段からの情報に応じて、前記エアーノズルから噴射される前記圧縮空気を用いて前記太陽光パネルの表面に蓄積した雪を非接触で除去することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の太陽光パネル用非接触除雪システム。
【請求項１０】
前記無人飛行体と太陽光パネルに蓄積した雪の表面まで距離を検出する相対距離計測センサを搭載し、雪の表面と前記無人飛行体との距離をあらかじめ定められた値にしながら除雪作業を行うことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の太陽光パネル用非接触除雪システム。
【請求項１１】
前記無人飛行体により除雪作業を行うタイミングは、それぞれ前記積雪量検出手段により積雪がスタートしたと判断した時から所定時間内、日没時、または早朝時とすることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の太陽光パネル用非接触除雪システム。
【請求項１２】
前記架台の上部に取り付けられた前記太陽光パネルは所定の傾斜角を有しており、前記無人飛行体からの前記排気流により前記太陽光パネルの上面の雪を吹き飛ばし除雪する際に、除雪された雪が傾斜した前記太陽光パネルの低い側の１列横の傾斜した前記太陽光パネルの高い側の下部に吹き飛ばす構成としたことを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の太陽光パネル用非接触除雪システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無人飛行体（ドローン装置）から排出される気流を用い、メガソーラーなどの太陽光パネルを用いた発電所の太陽光パネルの表面に堆積した雪、住宅の屋根やビルの屋上に設置された太陽光パネルなどの設置物の上に積雪した雪、住宅の屋根やビルの屋上に堆積した雪を吹き飛ばして除雪を行う太陽光パネル用非接触除雪システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ドローン装置の開発は飛躍的に進んでおり、大型化、長時間対応も含め様々なタイプのドローン装置が実用化されている。またその用途も、撮影、警備、遠隔地への貨物移動など多岐にわたっている。さらには、ドローン装置に人を乗せ有人で飛行をする実証実験も進められている状況にある。地図情報作成環境も飛躍的に向上し、地上の３次元地形データおよび３次元地図データも安価にかつ容易に作成可能な状況となってきている。
【０００３】
また、太陽光パネルを大量に配置した大規模な発電システムの設置数は大幅に増加しており、積雪が発生する地域においてもメガソーラーと呼ばれる大規模な太陽光発電システムの設置が急速に増加している。しかしながら、降雪地域では冬の間に雪が太陽光パネルの表面に堆積し、太陽光パネルの表面に雪が堆積している間は光が遮断され発電量が大幅に低下する、積雪荷重により太陽光パネルが破損または太陽光パネルの架台ごと倒壊するという問題を有していた。
【０００４】
また、太陽光パネルを用いた大規模発電システムにおいて、積雪を防止する構成として、発電量を犠牲として最適な傾斜角以上に傾斜を大きくする、発電効率の低下分を発電面積で補うように少しでも太陽光パネルの面積を大きくするといった暫定的な手段も検討されている。
【０００５】
一方、近年では住宅の屋根に太陽光パネルを設置する家庭も大幅に増加している。しかしながら太陽光パネルの表面に雪が堆積した場合、発電量が大幅に減少してしまい、降雪期間は発電システムとしての機能を果たさないという課題を有している。
【０００６】
また、以前より特に北陸地方や東北および北海道などの住宅では、除雪が大きな負担となっており、多くの家庭では高齢者や女性が屋根に上り、人力で除雪する状況となっていた。雪の種類も様々となり、北海道などは比較的乾燥雪でさらさらとしており風で吹き飛ばしやすいが、北陸地方の雪は多くの水を含んだべた雪であり比重が重く付着しやすくほっておけば２ｍ以上に達することもある。雪の種類にもよるが、べた雪の場合、１ｍの積雪に対して１ｍ２あたり１００ｋｇ〜２００ｋｇの質量に達することもあり、屋根や住宅および太陽光パネルの耐久性に影響を及ぼすこともある。さらには、降雪作業による事故も多く発生しており、雪下ろし中の死亡者数が１００名を超える年もある状況となっている。
【０００７】
このような背景のもと、太陽光パネルの表面に積雪した雪を除去する様々な自動除雪システムが提案されている（特許文献１、特許文献２）。さらには、住宅の屋根に堆積した雪を除去する様々な自動除去システムが提案されている（特許文献３、特許文献４）。
【０００８】
特許文献１では、太陽光パネル付近に設置される雪センサにより降雪を感知し太陽光パネル上に覆われた透明なシート部材を移動することで太陽光パネル上に堆積した雪を除去する構成としている。
【０００９】
特許文献２では、矩形の枠体であるカッターフレームと走行装置および滑落板を用い、カッターフレームと走行装置で堆積した雪を矩形に分割しながら滑落板で雪を落下させる構成としている。
【００１０】
特許文献３では、動力源となるエンジン、棟ガイドレール、除雪スパイラル羽などから構成された除雪ロボットを用い、除雪スパイラル羽を移動させながら回転することで降雪を行っている。
【００１１】
特許文献４では、燃料電池システムと貯湯タンクとヒーターと屋外温水配管とポンプなどから構成され、燃料電池システムの排熱を利用し貯蔵した貯湯タンクのお湯をポンプにより屋外温水配管に流すこととヒーターを用いることにより屋根に積もった雪を溶かしたり、屋根に積もった雪を滑落させたりする構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１７−１１２６９９
【特許文献２】特開２０１８−６１３０７
【特許文献３】特開２０１６−２０５１０８
【特許文献４】特開２００１−２６２８６８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述した従来の自動除雪システムでは、大規模な太陽光発電システムにおける太陽光パネル上に堆積した雪を除去する場合において、太陽光パネルの周辺または太陽光パネルの架台にあらかじめ大規模な自動除雪システムまたはその関連設備を設置する必要があるため膨大な初期コストが必要となり、投資回収期間が大幅に長くなる。また、設置した設備の重量により太陽光パネルおよび架台に大きな負荷（荷重）がかかるため、太陽光パネルの変形や破損、架台の変形および倒壊などが発生するとともに、太陽光パネルおよび太陽光発電システムの寿命や信頼性にも影響が及ぶこととなる。
【００１４】
さらには、住宅の屋根や太陽光パネルの表面に設備を乗せた状態で強風や地震を受けると、大きな負荷により住宅や太陽光パネルの耐荷重を超えることとなり住宅の崩壊や太陽光パネルの破損にもつながることとなる。
【００１５】
また、大規模な機械設備が屋外に常設されることとなり、昼夜の温度差があり、かつ。雪や雨と直接接触する屋外に長期間放置することとなり、設備のメンテナンスに多くの工数やコストを必要とするとともに、さびなどの発生により設備寿命を長期間とすることが困難となる。
【００１６】
一方、住宅の屋根や、ビルおよび住宅の屋根に取り付けられた太陽光パネルの除雪を行う際にも同様にそれぞれのビルの屋上や住宅の屋根にあらかじめ大規模な設備を設置する必要があり、高額な初期投資を必要とすることになるとともに、家屋の耐荷重の観点で設置できる住宅にも制限が発生する。また、大規模な設備の重量が屋根にかかるため屋根および住宅の寿命にも影響することとなる。さらには、ビルの屋上や住宅の屋根に常設されることとなるため、雪や雨と直接接触する屋外に長期間放置することとなり、設備のメンテナンスに多くの工数やコストを必要とするとともに、さびなどの発生もあり設備寿命を長期間とすることが困難となる。
【００１７】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、太陽光発電システムおよび太陽光発電システムの周辺、ビルの屋上、住宅の屋根や、屋根およびビルの屋上の太陽光パネル周辺にあらかじめ除雪設備を設置する必要がなく、かつ非接触で除雪するシステムとするため太陽光発電システム、太陽光パネル、架台および家屋などへの設備重量による負荷が発生することがなく、設備工事などの工数が不要で、自動除雪システムや太陽光発電システムの信頼性に優れ、大規模な太陽光発電システムや複数の家屋においても効率よく除雪作業を行うことができ、屋外に除雪設備を放置する必要がないためメンテナンス費用効果に優れた、高効率、高信頼性、高精度かつ低コストの除雪システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明を得るに至った経緯は以下のものである。
【００１９】
即ち、本発明者は「背景技術」にて記載した従来の太陽光発電パネルおよび屋根などの自動除雪システムに関して鋭意研究したところ、従来の自動除雪システムでは、除雪対象の周辺にあらかじめ大規模な設備の設置が必須となり工事期間や大きな初期投資が必要となることが判明した。
【００２０】
また、屋外に設置した電気機器および機械等設備のメンテナンスやさび対策等のメンテ工数が必要となる。設置した設備の一部の荷重が太陽光パネルや架台または屋根に付加するため、設備荷重および積雪荷重により変形、破損、倒壊などの被害により太陽光発電システムや自動除雪システムの信頼性や寿命への悪影響や多額の補修費用が発生する。
【００２１】
大規模な設備の荷重が太陽光パネルや架台に付加されるため、倒壊を防ぐためには太陽光パネルや架台の強度をさらに増やす必要があるため設備費が上昇する、といった多くの課題を有していることがわかった。あらかじめ設置する設備を準部することがなく、除雪設備の荷重負荷がなく、設備のメンテナンスが容易で、除雪効果の高い自動除雪システムを実現できないものかという課題に直面していた。
【００２２】
そこで、本発明者はこの問題点に関し検討を重ねた結果、以下の知見を得た。
【００２３】
即ち、無人飛行体（ドローン装置）から排出される排気流を効果的に用いるとともに、近年その精度が大きく進化した３次元土地情報を組み合せて自動飛行を行えば、メガソーラーなどの太陽光パネルを用いた発電所の太陽光パネルの表面に堆積した雪、住宅の屋根やビルの屋上に設置された太陽光パネルなどの設置物の上に積雪した雪、住宅の屋根やビルの屋上に堆積した雪を効果的かつ効率的に吹き飛ばし、太陽光パネルの表面などに堆積した雪の除去を行うドローン除雪システムを実現できるという考えに至った。また、完全な自動飛行を完成させるには時間はかかるが、当初はある程度の操縦は人が行ってもドローン除雪システムの効果は甚大であると考えた。
【００２４】
無人飛行体（ドローン装置）から排出される排気流は、プロペラの大きさや回転数にもよるが堆積した雪を飛ばすには十分な流量と流速を有している。また、構成次第ではその排気流の流速を一層増加させることが可能となる。さらに、無人飛行体（ドローン装置）は前進、後退、回転、上昇、下降およびホバーリングなどのその飛行姿勢をそれぞれのプロペラの回転軸の回転角度および回転数により制御している。従って、３次元の地形、太陽光パネルの角度、無人飛行体（ドローン装置）の飛行姿勢、効果的な排気流の流速を組み合せることで最適な自動除雪プロセスを構築できるという考えに至った。
【００２５】
本発明は、大規模太陽光発電システム周辺、住宅の屋根、ビルの屋上や太陽光パネル周辺にあらかじめ除雪用の設備を設置する必要がなく、かつ無人飛行体（ドローン装置）のプロペラから発生する排気流を用い、非接触で除雪するシステムとなるため家屋やビルおよび太陽光パネルへの設備重量による負荷が発生しないため、設備工事などの工数が不要でかつ信頼性に優れ、大規模太陽光発電システム全域や複数の家屋にわたり効率よく除雪作業を行うことができる高効率な除雪システムを提供するものである。また、本発明は、設備を常設する必要がないため、メンテ工数を大幅に削減できるとともにさびなどの発生も防ぐことができ、信頼性および維持費の大幅な低減効果に優れた除雪システムを提供するものである。さらに本発明は、非接触で飛行しながら除雪作業を行うことができるため、設備を備えていない場所にも容易に移動および除雪作業をすることができるとともに、短時間で効率よく除雪作業を行うことができるため、高効率、高信頼性、低コストの除雪システムを実現する構成を見出し本発明に至った。また、積雪量や作業のタイミングを考慮することで、太陽光パネルの表面で雪が凍ることを防止し、かつ効果的に除雪することで発電量および発電効率を低下させることがない、発電効率に優れた非接触除雪システムを提供できる。
【００２６】
本発明にあっては、上記した課題を解決するために、地面に設置された架台および太陽光パネルと、前記太陽光パネルの表面の積雪量を検出する積雪量検出手段と、回転駆動部とプロペラが連結した複数の揚力発生部と、前記回転駆動部の回転制御を行い前記プロペラの回転により発生する揚力と推力により飛行姿勢制御を行う回転制御部から構成され３次元空間の移動を行ういわゆるドローンまたはＵＡＶなどの無人飛行体と、前記無人飛行体の移動経路をあらかじめ設定し前記回転制御部に指示を出す３次元飛行経路指示部を有し、前記積雪量が所定量に達した場合に、前記３次元飛行経路指示部の指令に基づき飛行することで前記無人飛行体の前記プロペラから発生する排気流により前記太陽光パネルに蓄積した雪を非接触で前記太陽光パネルの表面から除去することを特徴とする太陽光パネル用非接触除雪システムとして構成したものである。
【００２７】
本発明の第一の態様にあっては、地面に設置された架台および太陽光パネルまたは屋上に設置された太陽光パネルと、太陽光パネルの表面、住宅の屋根、ビルの屋上または太陽光パネルの周辺の積雪量を検出する積雪量検出手段と、回転駆動部とプロペラが連結した複数の揚力発生部と、前記回転駆動部の回転制御を行い前記プロペラの回転により発生する揚力と推力により飛行姿勢制御を行う回転制御部から構成され３次元空間の移動を行ういわゆるドローンまたはＵＡＶなどの無人飛行体と、除雪作業対象とする太陽光パネルの周辺の３次元地図および積雪量検出手段からの情報に基づいて無人飛行体の移動経路をあらかじめ設定し回転制御部に指示を出す３次元飛行経路指示部と積雪量に応じてプロペラの排気流の流速を変更しても所望の経路を維持可能とするため機体の総質量を調整するマスバランスを変更可能に配置するマスバランス配置部とを有し、積雪量が所定量に達した場合に、３次元飛行経路指示部の指令に基づき飛行することで無人飛行体の前記プロペラから発生する排気流により大規模太陽光発電システムの太陽光パネルの表面、住宅の屋根、住宅やビルの屋上に設置した太陽光パネルの表面に蓄積した雪を非接触で除去する構成としている。
【００２８】
上記した構成によると、太陽光パネルの表面の積雪量を積雪量検出手段で検出し、降雪が始まり積雪量があらかじめ設定していた所定量に達した場合あるいは積雪が所定量に達している場合、回転駆動部とプロペラが連結した複数の揚力発生部からなるドローン装置またはＵＡＶなどの無人飛行体を用いて、３次元飛行経路指示部により除雪作業対象とする太陽光パネルの周辺の３次元地図および積雪量検出手段からの情報に基づいてあらかじめ設定された飛行経路の指示に従ってって飛行時する際に、ドローン装置またはＵＡＶなどの無人飛行体の飛行姿勢に応じて各々のプロペラの回転数が変化することとなりそれぞれの揚力発生部から排出される排気流を利用して、太陽光パネルや架台に除雪設備の負荷を印加することなく非接触で太陽光パネルに蓄積した雪を太陽光パネルの表面から除去することができる。また、上記した構成によると、積雪量に応じてプロペラの排気流の流速を変更しても所望の経路を維持可能とするため機体の総質量を調整するマスバランスを変更可能に配置するマスバランス配置部を備えるので、異なる質量のマスバランスを取換可能であり、太陽光パネルの表面の積雪量および雪質に応じてマスバランスの取換固定を行い前記無人飛行体の全体質量を調整可能な構成とすることで、無人飛行体の飛行姿勢制御の際のそれぞれのプロペラの回転数を変化させることで排気流の流速を大幅に変化させることができる。
【００２９】
太陽光パネルや架台に負荷をかけないことで、設備荷重および積雪荷重にて太陽光パネルや架台の劣化、変形、倒壊を防ぐことができるとともに、あらかじめ除雪設備を設置する必要がないため除雪設備の準備工数や設置費用を大幅に削減することができるという効果を有する。また除雪設備を屋外に常設する必要がないため水や雪および太陽光の紫外線などによる設備の劣化やさびなどの劣化要因を低減することができるとともに除雪設備のメンテナンス工数を大幅に削減することが可能となる。
【００３０】
さらには、太陽光パネルの傾斜と飛行経路と飛行姿勢の組み合せにより、太陽光パネルの傾斜の下端側から徐々に傾斜の上端側に向けて効率的に除雪を行うことが可能となるという効果を有するとともに、太陽光パネルの除雪システムの信頼性、耐久性、高効率化および低コスト化を実現することができる。
【００３１】
また、本発明の第２の態様に係る太陽光パネル用非接触除雪システムは、第１の態様に係る太陽光パネル用非接触除雪システムの構成において、回転駆動部は、エンジンおよび／またはモータより構成され、エンジンの駆動エネルギーは軽油またはガソリンとし、モータの駆動エネルギーは電池とする構成としている。
【００３２】
上記した構成により、多様な動力源を用いることができ長距離かつ長時間の飛行および除雪作業を可能にすることができるとともに、飛行姿勢（前進、後退、ホバーリングなど）や飛行モード（上昇、下降、旋回など）により回転駆動部の出力をさらに増加させることとなり、プロペラの回転数を上げることでプロペラから発生する排気流の量および流速を大幅に増加させることにより、太陽光パネルに堆積した雪の除去能力を大幅に向上させることができ、長時間作業、長距離飛行に対応し、様々な雪の質や状態にも対応するとともに大出力の排気流を有した高性能な太陽光パネルの非接触除雪システムを実現できる。
【００３３】
また、本発明の第３の態様に係る太陽光パネル用非接触除雪システムは、第１および第２の態様に係る太陽光パネル用非接触除雪システムの構成において、積雪量検出手段は太陽光パネルの周辺または無人飛行体に設置され、単位面積あたりに蓄積した雪の質量または蓄積した雪の厚さを検出する積雪センサおよび／または前記無人飛行体に搭載した画像カメラにより撮影した積雪画像情報を基にする構成としている。
【００３４】
上記した構成により、太陽光パネルに蓄積した積雪量を環境および状況に応じて正確にとらえることができるとともに、あらかじめ設置する設備を軽減する効果を有した作業精度が高く低コストな太陽光パネル非接触除雪システムを実現できる。
【００３５】
また、本発明の第４の態様に係る太陽光パネル用非接触除雪システムは、第１〜第３の態様に係る太陽光パネル用非接触除雪システムの構成において、太陽光パネルは長方形状に設置されており、３次元飛行アルゴリズムは、長方形状の太陽光パネルの短辺の端から徐々に短辺に沿って移動する構成としている。
【００３６】
上記した構成により、太陽光パネルの傾斜および無人飛行体の飛行姿勢を利用しながら、太陽光パネルの表面に蓄積した積雪量を効率よく太陽光パネルの表面から除去することができ、作業の高効率化を可能とした太陽光パネル非接触除雪システムを実現できる。
【００３７】
また、本発明の第５の態様に係る太陽光パネル用非接触除雪システムは、第１〜第４の態様に係る太陽光パネル用非接触除雪システムの構成において、太陽光パネルは長方形状に設置されており、３次元飛行アルゴリズムは、長方形状の前記太陽光パネルの長辺の端から徐々に短辺に沿って移動する構成としている。
【００３８】
上記した構成により、太陽光パネルの傾斜および無人飛行体の飛行姿勢を利用しながら除雪作業を行うとともに無人飛行体の作業往復回数の少なくすることが可能となり、太陽光パネルの表面に蓄積した積雪量を効率よく、より短時間に太陽光パネルの表面から除去することができるため、作業の一層の高効率化を可能とした太陽光パネル非接触除雪システムを実現できる。
【００３９】
また、本発明の第６の態様に係る太陽光パネル用非接触除雪システムは、第１〜第５の態様に係る太陽光パネル用非接触除雪システムの構成において、太陽光パネルは一定の傾斜角度を有して設置されており、蓄積した雪が前記太陽光パネルの下方に吹き飛ばされるように無人飛行体がプロペラの回転軸に対して一定の角度を有して太陽光パネルの短辺または長辺に沿って飛行するする構成としている。
【００４０】
上記した構成により、太陽光パネルの傾斜と無人飛行体の飛行姿勢を利用しながら、太陽光パネルの表面に蓄積した積雪量を効率よく、より短時間に太陽光パネルの表面から除去することができ、作業のさらなる高効率化を可能とした太陽光パネル非接触除雪システムを実現できる。
【００４１】
また、本発明の第７の態様に係る太陽光パネル用非接触除雪システムは、第１〜第６の態様に係る太陽光パネル用非接触除雪システムの構成において、移動経路は、除雪作業対象とする太陽光パネルの周辺の３次元地図および積雪量検出手段からの情報によりあらかじめ設定されるとともに、除雪作業中における積雪量検出手段からの積雪量の情報により、太陽光パネルの上空で無人飛行体が回転、傾斜さらには傾斜角度を周期的に変化させるローリングなどの付加動作を行い、無人飛行体のプロペラから発生する排気流により太陽光パネルの表面に蓄積した雪を非接触で除去する構成としている。
【００４２】
上記した構成により、３次元地図情報、太陽光パネルの傾斜、無人飛行体の飛行姿勢、無人飛行体のプロペラからの排気流の流速の大小による積雪部への除雪負荷変動を効果的に利用しながら、太陽光パネルの表面に蓄積した積雪量を効率よく、より短時間に太陽光パネルの表面から除去することができ、作業のさらなる高効率化と高精度化を可能とした太陽光パネル非接触除雪システムを実現できる。
【００４３】
また、本発明の第８の態様に係る太陽光パネル用非接触除雪システムは、第１〜第７の態様に係る太陽光パネル用非接触除雪システムの構成において、マスバランスと無人飛行体の鉛直方向の略中心部にマスバランス保持部を有し、マスバランスをマスバランス保持部で把持または固定するとともに、異なる質量のマスバランスを取換可能とし、太陽光パネルの表面の積雪量および雪質に応じてマスバランスの取換固定を行い前記無人飛行体の全体質量を調整可能な構成とすることで、無人飛行体の飛行姿勢制御の際のそれぞれのプロペラの回転数を変化させることで排気流の流速を大幅に変化させる構成としている。
【００４４】
上記した構成により、太陽光パネルの表面の雪を除去する際に、上昇、下降、前進、後退、回転、ホバーリング等の飛行姿勢を伴い、前記太陽光パネルまたは前記太陽光パネルの表面に蓄積した雪の表面と一定の距離を保ちながら、プロペラからの排気流を用いて太陽光パネルの周辺に吹き飛ばし除雪作業を行うことになるが、異なるマスバランスにより無人飛行体の全体質量を変化させることでそれぞれの姿勢制御を行う際のプロペラの回転数が大幅に変化することとなり、排気流の流速を大きく変化させることが可能となる。排気流の流速を上げることで、積雪量が大きい場合や重い雪質の場合には流速を上げる構成とすることで一層の作業の高効率化と高精度化を可能とした太陽光パネル非接触除雪システムを実現できる。
【００４５】
また、本発明の第９の態様に係る太陽光パネル用非接触除雪システムは、第１〜第８の態様に係る太陽光パネル用非接触除雪システムの構成において、無人飛行体にコンプレッサーおよびコンプレッサーからの圧縮空気を噴射するエアーノズルを搭載し、除雪作業前および除雪作業中の積雪検出手段からの情報に応じて、エアーノズルから噴射される圧縮空気を用いて太陽光パネルの表面に蓄積した雪を非接触で除去する構成としている。
【００４６】
上記した構成により、排気流に併せて、エアーノズルからの圧縮空気を噴射することになるため積雪部への除雪負荷をさらに上げることができ、太陽光パネルの表面に蓄積した積雪量を効率よく、より短時間に太陽光パネルの表面から除去することができ、作業のさらなる高効率化と高精度化を可能とした太陽光パネル非接触除雪システムを実現できる。
【００４７】
また、本発明の第１０の態様に係る太陽光パネル用非接触除雪システムは、第１〜第９の態様に係る太陽光パネル用非接触除雪システムの構成において、前記無人飛行体と太陽光パネルに蓄積した雪の表面まで距離を検出する相対距離計測センサを搭載し、雪の表面と無人飛行体との距離をあらかじめ定められた値にしながら除雪作業を行う構成としている。
【００４８】
上記した構成により、無人飛行体からの排気流の流速が弱まることなく積雪部に吹き付けられ効率的かつ効果的に除雪作業を行うことができるとともに、無人飛行体と積雪部とが衝突することを防止することが可能となり、作業のさらなる高効率化と高精度化と安全性を実現することを可能とした太陽光パネル非接触除雪システムを実現できる。
【００４９】
また、本発明の第１１の態様に係る太陽光パネル用非接触除雪システムは、第１〜第１０の態様に係る太陽光パネル用非接触除雪システムの構成において、無人飛行体により除雪作業を行うタイミングは、積雪量検出手段により積雪がスタートしたと判断した時から所定時間内、所定の積雪量に達した時、日没時、または早朝時とする構成としている。
【００５０】
上記した構成により、太陽光パネルの表面に蓄積する積雪量と作業能力と効果的にコントロールすることができるともに、夜間に蓄積した雪が凍結し固着することを防止する、夜間に太陽光パネルの上面降り積もった雪を取り除き日中に効果的に発電する、ことが可能となり、発電効率を維持しつつ作業のさらなる高効率化と高精度化を可能とした太陽光パネル非接触除雪システムを実現できる。
【００５１】
また、本発明の第１２の態様に係る太陽光パネル用非接触除雪システムは、第１〜第１１の態様に係る太陽光パネル用非接触除雪システムの構成において、前記架台の上部に取り付けられた前記太陽光パネルは所定の傾斜角を有しており、前記無人飛行体からの前記排気流により前記太陽光パネルの上面の雪を吹き飛ばし除雪する際に、可能な範囲で除雪された雪が傾斜した前記太陽光パネルの低い側の１列横の傾斜した前記太陽光パネルの高い側の下部に吹き飛ばす構成としている。
【００５２】
上記した構成により、太陽光パネルの表面の除雪を行うとともに、除雪を行った雪が前記太陽光パネルの間の通路に落ちる量を大幅に低減することができ、前記通路の除雪作業の回数を大幅に削減することが可能となり、メンテナンスコストの安い安価な太陽光パネル用非接触除雪システムを実現できる。
【発明の効果】
【００５３】
本発明に係る太陽光パネル用非接触除雪システムは上記に説明したように構成され、大規模太陽光発電システム周辺、住宅の屋根、ビルの屋上や太陽光パネル周辺にあらかじめ除雪用の設備を設置する必要がなく、かつ無人飛行体のプロペラから発生する排気流を用い、非接触で除雪するシステムとなるため家屋やビルおよび太陽光パネルへの設備重量による負荷（設備荷重）が発生しないため、設備荷重に加え積雪荷重が加わるようなことがないため信頼性に優れ設備工事などの工数が不要で、大規模太陽光発電システム全域や複数の家屋にわたり効率よく除雪作業を行うことが可能な作業効率、作業精度、投資効率に優れた除雪システムを提供するものである。また、設備を常設する必要がないため、メンテ工数を大幅に削減できるとともにさびなどの発生も防ぐことができ、信頼性および維持費の大幅な低減効果に優れた除雪システムを提供するものである。さらには、非接触で飛行しながら除雪作業を行うことができるため、あらかじめ設備を備えていない場所にも容易に移動および除雪作業をすることができるとともに、短時間で効率よく除雪作業を行うことができるため、高効率、高信頼性、低コストの除雪システムを実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施形態１に係る太陽光パネル用非接触除雪システムの概要を示した斜視図である。
【図２】実施形態１に係る無人飛行体の構成を示した斜視図である。
【図３】実施形態１に係る無人飛行体の構成を示した断面の略図である。
【図４】実施形態１に係る無人飛行体の飛行姿勢の一例を示した略図である。
【図５】実施形態１に係る無人飛行体におけるプロペラの回転数と推力の関係を示した模式図である。
【図６】実施形態１に係る無人飛行体におけるプロペラの回転により発生する排気流の状態を示したＣＦＤ（数値流体力学）の計算結果の一例である。
【図７】実施形態１に係る太陽光パネル用非接触除雪システムの除雪プロセスの一例を示した斜視図である。
【図８】実施形態１に係る太陽光パネル用非接触除雪システムの作業の一例を示した概略図である。
【図９】実施形態１に係る太陽光パネル用非接触除雪システムの作業の一例を示した概略図である。
【図１０】実施形態１に係る太陽光パネル用非接触除雪システムの作業の一例を示した概略図である。
【図１１】実施形態２に係る太陽光パネル非接触除雪システムの作業の一例を示した概略図である。
【図１２】実施形態３に係る太陽光パネル非接触除雪システムの作業の一例を示した概略図である。
【図１３】実施形態４に係る太陽光パネル非接触除雪システムの作業の一例を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。尚、以下では全ての図を通じて同一または対応する構成部材には同一の参照符号を付して、その説明については省略する。
【００５６】
（実施形態１）
図１〜図１０を参照して実施の形態１に係る太陽光パネル用非接触除雪システム１について説明する。図１〜図１０は、実施の形態１に係る太陽光パネル用非接触除雪システム１の構成の一例を示した模式図である。図１では、実施の形態１に係る太陽光パネル用非接触除雪システム１の斜視図を模式的に示している。図２では、実施形態１に係る無人飛行体５の概略構成の斜視図を示している。図３では、実施形態１に係る無人飛行体５の概略構成の断面の略図を示している。
【００５７】
図４では、実施の形態２に係る無人飛行体５の各々のプロペラ８の回転数を変化させ、各々のプロペラ８の推力を制御することで様々な飛行姿勢制御が可能となる一例を模式図で示している。
【００５８】
図５では、実施の形態１に係る無人飛行体５のプロペラ８の回転数と推力Ｔの関係の略図を示している。
【００５９】
図６では、プロペラ８の回転により発生する排気流１７の状態を示したサンプルで、ＣＦＤ（数値流体力学）を用いて非定常計算した計算の一例を示している。
【００６０】
図７では、実施の形態１に係る太陽光パネル用非接触除雪システム１の除雪プロセスの一例の斜視図を模式的に示している。
【００６１】
図８〜図１０は実施の形態１に係る太陽光パネル用非接触除雪システム１の作業の一例の概略図を示してしている。
【００６２】
図１に示すように、太陽光パネル用非接触除雪システム１は、太陽光発電システム２とドローン装置のような無人飛行体５と無人飛行体制御装置６（図示せず）から構成されおり、太陽光発電システム２のうち３列のみを抜き出し、最下段は除雪部２２とし、２段目および３段目の積雪部２０（未作業領域）の除雪作業を無人飛行体５により行う状態を模式的に示している。太陽光発電システム２は太陽光パネル４と架台３、積雪センサ１５より構成されており、地面に設置された架台３に太陽光パネル４を搭載した構成となっている。また、太陽光パネル４の周辺には積雪センサ１５が設置されており、圧力センサなどにより単位面積あたりに蓄積した雪の質量を検出するか、あるいはレーザーやＬＥＤなどの光学式センサや超音波などのセンサを用いて太陽光パネル４の表面に降り積もった積雪量を検出する構成としている。積雪センサ１５により検出した積雪量や規定時間内の積雪量の増加があらかじめ指定した値を超えた場合に無人飛行体５により除雪作業を行う構成とする。
【００６３】
尚、この際、積雪センサ１５を搭載せず、除雪作業者が除雪作業の開始を判断する構成としてもよい。
【００６４】
太陽光パネル４の積雪部２０には太陽光パネル４の上面に蓄積した雪が数ｍｍ〜数十センチ積もっており、太陽光発電システム２は大幅な発電量低下となっているとともに太陽光パネル４および架台３には大きな負荷がかかっている状態となっている。
【００６５】
太陽光パネル４にはその表面にわずかでも積雪があると太陽光が遮られ発電効率が大幅に下がる。また、太陽光パネル４および架台３にかかる積雪による荷重負荷は、最悪の場合には太陽光パネル４の変形や割れに至ったり、架台３の変形や倒壊に至ったりすることになる。従って、太陽光パネル４の上面の積雪をそのまま放置することは太陽光発電システム２の信頼性、寿命および発電量の維持に対して大きなリスク要因となる。
【００６６】
尚、実施の形態１では、積雪センサ１５は圧力式、光学式または超音波式などとしたが積雪量を検出できるものなら方式は問わない。また、積雪センサ１５を搭載せず、除雪作業者の認識により積雪量を判断する方式でもよい。
【００６７】
尚、それぞれの太陽光パネル４および架台３の間は通路２４となるが、除雪した雪がこの通路２４を塞ぐようであれば定期的に通路２４の除雪作業が発生することもある。
【００６８】
無人飛行体５は３次元飛行経路指示装置２３からの指令により、除雪作業現場の地図情報をもとにあらかじめ設定された飛行経路を飛行することとなる。この際、３次元飛行経路指示装置２３の指令により完全自動で飛行するか、除雪作業者の操作により無線操縦で飛行するかの除雪作業者の除雪作業への操作介入の割合は様々な仕様があるものとする。この際、除雪作業現場の３次元地図情報および飛行経路には作業座標系（ｘ、ｙ、ｚ）を用い、無人飛行体５の機体姿勢制御には機体座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が用いられ、それぞれ必要に応じて座標変換が行われることとなる。
【００６９】
図２および図３は無人飛行体５を示したもので、無人飛行体５はフレーム９、フレーム９に固定された電池１０、フレーム９に保持されたモータ−７、モータ−７の回転軸１８と結合されたプロペラ８からなる揚力（推力）発生部、相対距離センサ１６、機体搭載積雪センサ１９より構成される。相対距離センサ１６は超音波、ＬＥＤ、レーザーまたはカメラなどで無人飛行体５と積雪部２０の表面との相対距離を計測する。機体搭載積雪センサ１９はカメラと通信部などから構成されその映像を３次元飛行経路指示装置２３に送信し、３次元飛行経路指示装置２３で、画像処理および演算することにより太陽光パネル４の表面の積雪量を認識し、無人飛行体５の飛行制御および除雪作業を実施する。
【００７０】
機体搭載積雪センサ１９、積雪センサ１５、相対距離センサ１６の情報は３次元飛行経路指示装置２３（地上に設置または無人飛行体５に搭載）に送信されるとともに、除雪作業を行う現場周辺の３次元地図情報と合わせて飛行経路を決定し、飛行経路に応じたモータ７の回転制御の指示が無人飛行体制御装置６（地上に設置または無人飛行体５に搭載）に送信される。この際、図３には図示していないが、無人飛行体５にはＧＰＳおよびジャイロセンサが搭載され、無人飛行体５の位置の確認および機体の姿勢制御に用いられていることは言うまでもない。
【００７１】
尚、実施の形態１において、３次元飛行経路指示装置２３および／または無人飛行体制御装置６を地上に設置した場合は無人飛行体５に受信機の搭載が必要となることは言うまでもない。
【００７２】
尚、実施の形態１では図３の破線で示すような３次元飛行経路指示装置２３を用い無人飛行体制御装置６へ飛行経路に応じたモータ７への指令を出したが、図３に示すように、３次元飛行経路指示装置２３の指示に割り込み除雪作業者が無人飛行体制御装置６を直接操作する構成としてもよい。
【００７３】
また、実施の形態１では、機体搭載積雪センサ１９はカメラを用いた画像認識としたが、レーザー、超音波などのセンサを用いて積雪量を検出する方式としても問題はないし、機体搭載積雪センサ１９を搭載せず、作業者が認識する方式でも問題はない。
【００７４】
さらに、実施の形態１では回転部はモータ７としたがエンジンなどの駆動源でもよいし、その際の動力源となる電池１０は軽油やガソリンなどの燃料でもよい。
【００７５】
３次元飛行経路指示装置２３から無人飛行体制御装置６への指令による各モータ７の回転数により各プロペラ８が回転することでそれぞれの推力（ｆ１〜ｆ４）が発生し、無人飛行体５全体の推力Ｔが発生すると同時に、機体座標系および作業座標系における様々な機体姿勢を維持することとなる。同時に各プロペラ８の回転により、その流れの下流には排気流１７が発生する。この排気流１７の流速および流量はプロペラの回転数に依存し、回転数が上がることでそれぞれの推力は増加するとともに、排気流１７の流量および流速も大幅に上昇することとなる。
【００７６】
図４は、それぞれのプロペラ８の回転数の大小と飛行姿勢の関係の一例を示している。上昇、下降、ホバーリング、左回転、右回転、左移動および右回転などの基本動作およびそれぞれの組み合せ動作などを行うことが可能となる。
【００７７】
図５はプロペラ８の回転数と推力Ｔの関係を示した模式的なグラフである。回転数（回転速度）の２乗に比例して推力Ｔが増加することとなる。同時に排気流１７も回転数の２乗に比例して増加することとなり、排気流１７の流速も同様の結果となる。さらに、機体から一定の相対距離（Ｌ）を有した場所の流速および流量は相対距離（Ｌ）が増えるほど低下することとなる。従って、無人飛行体５の排気流１７を用いて積雪部２０の除雪作業を実施する場合は、無人飛行体５と積雪部２０の表面との距離も重要な要因となり、除雪作業の効率および精度に大きく影響することとなる。
【００７８】
同時に、無人飛行体５の全体の質量と推力Ｔとのバランスにより飛行することが可能となるが、無人飛行体５の全体質量が大きいほどプロペラ８の回転数を上昇させることが必須となる。図２および図３に示すように、無人飛行体５はその鉛直方向の略中心部に下部マスバランス１１、下部マスバランス１１を電池１０の下側に固定する下部マスバランス固定部１２および上部マスバランス１３を電池１０の上側に固定する上部マスバランス固定部１４を有した構成としている。下部マスバランス１１および上部マスバランス１３を無人飛行体５に搭載することで全体質量を増し、プロペラ８の回転数を増加させ排気流１７の流速および流量を増加させることにより、積雪部の除雪作業効率を上げる、凍結などにより積雪部が除雪しにくくなっている場合、積雪部の雪の比重が大きく除雪作業が困難となっている場合などは無人飛行体５に搭載するマスバランスの個数または質量を増加させることが効果的となる。また、下部マスバランス１１および上部マスバランス１３により無人飛行体５の機体質量を増加させた場合は、無人飛行体５に搭載した電池１０または燃料（軽油、ガソリンなど）の消費量が増大し作業時間が短くなる。従って、搭載するマスバランスの質量は作業効率、作業品質および作業時間を考慮して選択することとなる。
【００７９】
尚、実施の形態１では下部マスバランス１１および上部マスバランス１３を搭載する構成としたが、どちらか一方のみの搭載でも構わないし、両方とも非搭載でも問題ない。さらに下部マスバランス固定部１２および上部マスバランス固定部１４は必要に応じ無人飛行体５に構成することで問題はない。
【００８０】
また、無人飛行体制御装置６には相対距離センサ１６が搭載されており、積雪部２０の表面と無人飛行体制御装置６の機体との相対距離（Ｌ）を認識する構成をしている。
【００８１】
尚、実施の形態１では、相対距離センサ１６の測定結果を無人飛行体制御装置６に送信する構成としたが、相対距離センサ１６を搭載せず除雪作業者が積雪部２０の表面と無人飛行体制御装置６の機体との距離を認識する方式としてもよい。
【００８２】
また、実施の形態１では３次元飛行経路指示装置２３を用い、３次元地図情報、積雪センサ１５の情報、機体搭載積雪センサ１９の情報、相対距離センサ１６の情報をもとに飛行指示を無人飛行体制御装置に指令する構成としたが、３次元飛行経路指示装置２３を搭載せず、除雪作業者が無人飛行体制御装置６または無人飛行体５のラジコン操作機などを直接操作する構成でもよい。
【００８３】
図６は、プロペラ８の回転により発生する排気流１７の状態を示した結果の一部であり、ＣＦＤ（数値流体力学）を用いて非定常計算した計算の一例である。排気流１７はプロペラ８の下流に広範囲に噴出されるが、その領域、流速、流量はプロペラ８の形状、大きさ、回転数に依存する。
【００８４】
図７は、積雪部２０に対する無人飛行体５の除雪作業における飛行経路の一例を示した図である。太陽光パネル４の短辺に沿って除雪作業を行う方法と、太陽光パネル４の長辺に沿って除雪作業を行う方法とを示しているが、作業効率、作業品質および作業時間を考慮して選択することとなる。短辺に沿って除雪作業を行う場合は紙面の上下方向への往復を繰り返しながら徐々に左右方向に移動することとなる。一方、長辺に沿って除雪作業をする場合は、紙面の左右に往復を繰り返しながら徐々に上下方向へ移動することとなる。
【００８５】
尚、実施の形態１では、飛行経路の一例を図７に示したが、これら以外の方法で除雪作業を行っても問題はないし、自動飛行で除雪しても、作業員がラジコンで操縦しても問題はない。
【００８６】
図８は、太陽光パネル４の上面の積雪部２０（未作業領域）および積雪部２１（除雪作業領域）に対する無人飛行体５による除雪作業の一例を示した図である。各プロペラ８の回転数を制御し回転軸１８を傾斜させ無人飛行体５を傾斜させることで移動方向を斜め上にすることが可能となるとともに、排気流１７を斜め下方向に噴射させることで、効率よく積雪を太陽光パネル４から除去することが可能となる。この際、相対距離（Ｌ）を効果的な距離に保つことは重要であり、作業効率、作業精度および作業時間に大きく影響することとなるため、相対距離（Ｌ）はそれらの要因を考慮しながら決定することとなる。尚、この飛行姿勢で除雪作業を行う場合は、図８における飛行姿勢では短辺に沿った飛行経路が最適だが、飛行姿勢を調整し長辺に沿った飛行経路としても問題ない。
【００８７】
また、除雪作業の状況において移動方向は、前後左右に行ったり来たり動きながら徐々に進むことも考えられる。
【００８８】
図９は、図８と同様に太陽光パネル４の上面の積雪部２０（未作業領域）および積雪部２１（除雪作業領域）に対する無人飛行体５による除雪作業の一例を示した図である。各プロペラ８の回転数を制御し回転軸１８を傾斜させ無人飛行体５を傾斜させることで移動方向を斜め下にすることが可能となるとともに、排気流１７を斜め上方向に噴射させることで、効率よく積雪を太陽光パネル４から除去することが可能となる。尚、この飛行姿勢で除雪作業を行う場合は、図６における飛行姿勢では短辺に沿った飛行経路が最適だが、飛行姿勢を調整し長辺に沿った飛行経路としても問題ない。
【００８９】
また、除雪作業の状況において移動方向は、前後左右に行ったり来たり動きながら徐々に進むことも考えられる。
【００９０】
図１０は、図８および図９と同様に太陽光パネル４の上面の積雪部２０（未作業領域）および積雪部２１（除雪作業領域）に対する無人飛行体５による除雪作業の一例を示した図である。各プロペラ８の回転数を制御し回転軸１８を垂直に保ち無人飛行体５を略水平とすることで水平方向への移動および斜め上への移動が容易となるとともに、排気流１７を鉛直方向に噴射させることで、効率よく積雪を太陽光パネル４から除去することが可能となる。尚、この飛行姿勢で除雪作業を行う場合は、図６における飛行姿勢では長辺に沿った飛行経路が最適だが、飛行姿勢を調整し短辺に沿った飛行経路としても問題ないし、ホバーリングまたはプロペラ８の回転数を変動させ機体を回動させることにより除去しにくい個所を集中的に作業する方式としても問題ない。
【００９１】
また、除雪作業の状況において移動方向は、前後左右に行ったり来たり動きながら徐々に進むことも考えられる。
【００９２】
尚、実施の形態１では、無人飛行体５による除雪作業を行うタイミングとしては、除雪作業者が除雪作業を必要と判断した場合、積雪センサ１５の値があらかじめ設定した設定値を超えた場合、日没時、早朝時のうちいずれか一つ以上としている。これらのタイミングでの除雪作業により、一層高効率、高精度かつ低コストの太陽光パネルの非接触除雪システムを実現できる
【００９３】
尚、実施の形態１では、無人飛行体５に搭載するプロペラ８およびモータの７の数は４つとしたが、６つとしても８つとしても問題ないことは言うまでもない。
【００９４】
このように、実施の形態１の構成により、作業効率、作業品質、作業時間および投資コストなどに優れた太陽光パネル用非接触除雪システムを実現できる。
【００９５】
次に、実施の形態２について図１１を用いて説明する。実施の形態１との相違点は、太陽光パネル４の上面の雪を除雪する場合、排気流１７にて太陽光パネル４の周辺に雪を吹き飛ばす方式とするが、その際その雪を傾斜した太陽光パネル４の低い側の隣の列の傾斜した太陽光パネル４の高い側の略下部に吹き飛ばす構成とした点である。
【００９６】
この構成により通路へ落下する雪の量を大幅に低減することができ、通路の除雪作業の回数を大幅に削減することが可能となり、メンテナンスコストが安い低コストな太陽光パネル用非接触除雪システムを実現できる。
【００９７】
尚、実施の形態２では無人飛行体５の機体姿勢は略水平でもよいし、傾いていてもよいし、ホバーリングしてもよいし、ローリングしてもよいし、回転してもよい。
【００９８】
また、飛行経路は短辺に沿って移動しても、長辺に沿って移動してもあるいは任意の経路を移動する除雪プロセスであっても問題ない。
【００９９】
さらに、無人飛行体５の操縦は、除雪作業者が無人飛行体制御装置６を直接操作する方式でもよいし、３次元飛行経路指示装置２３により無人飛行体制御装置６に飛行指示を出す方式でもよい。
【０１００】
また、無人飛行体５と積雪部２０の表面との距離Ｌはあらかじめ規定してもよいし任意の高さで飛行してもよい。
【０１０１】
次に、実施の形態３について図１２を用いて説明する。実施の形態１および２との相違点は、エアーコンプレッサー２５、エアーコンプレッサー保持部２７、噴出ノズル２６を無人飛行体５に搭載し、エアーコンプレッサー２５およびエアーコンプレッサー２５からの圧縮空気を噴出する噴出ノズル２６を用い、排気流１７のみでは除去できない積雪部２０および積雪部２１の除雪作業を行う構成としたことである。この構成により、一層除雪作業の作業効率および作業品質を向上させることが可能となる。
【０１０２】
本発明の第１２の態様に係る太陽光パネル用非接触除雪システムは、第１〜第１１の態様に係る太陽光パネル用非接触除雪システム１の構成において、前記架台３の上部に取り付けられた前記太陽光パネル４は所定の傾斜角を有しており、無人飛行体５からの排気流１７により前記太陽光パネル４の上面の雪を吹き飛ばし除雪する際に、可能な範囲で除雪された雪が傾斜した前記太陽光パネル４の低い側の１列横の傾斜した前記太陽光パネル４の高い側の下部に吹き飛ばす構成としている。
【０１０３】
従って、上記した構成により、太陽光パネル４表面の除雪を行うとともに、除雪を行った雪が前記太陽光パネル４の間の通路に落ちる量を大幅に低減することができ、前記通路２４の除雪作業の回数を大幅に削減することが可能となり、メンテナンスコストの安い安価な太陽光パネル用非接触除雪システムを実現できる。
【０１０４】
次に、実施の形態４について図１３を用いて説明する。実施の形態１および実施の形態２との相違点は住宅２８の住宅の屋根２９の上面に設置された太陽光パネル４の上面に蓄積した雪の除去を無人飛行体５で実施することである。この構成により、一般の住宅の屋根２９に降り積もった雪の除去を実現することが可能となる。
【０１０５】
尚、実施の形態４では、住宅の屋根２９の上に設置された太陽光パネル４の上面の積雪の除去としたが、太陽光パネル４がない一般の屋根の雪の除雪に用いても問題ないことは言うまでもない。
【０１０６】
上記説明から、当業者にとって、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。
【０１０７】
従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造および／または機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明は、従来に比べ、非接触で太陽光パネルの表面の雪を除去する構成と除雪に利用する排気流の流速を調整可能とすることで、あらかじめ太陽光パネルの周辺に除雪用設備を設置する費用がなく、かつ除雪作業の高効率化、高精度化、低コスト化を実現するとともに、発電量の低減量を大幅に削減可能とすることより、信頼性、作業性、発電量に優れた太陽光パネルの非接触除雪システムを実現する。よって、本発明は、例えば、太陽光パネルの非接触自動除雪システム、住宅の屋根の除雪、住宅の屋根に設置された太陽光パネルの除雪、ビルの上に設置された太陽光パネルの除雪に利用できる。さらには、様々な場所に設置された太陽光パネルの表面に蓄積した砂を除去する太陽光パネルの表面の清掃装置にも利用できる。
【符号の説明】
【０１０９】
１  太陽光パネル非接触除雪システム
２  太陽光発電システム
３  架台
４  太陽光パネル
５  無人飛行体
６  無人飛行体制御装置（図示せず）
７  モータ（またはエンジン）
８  プロペラ
９  フレーム
１０  電池（または燃料）
１１  下部マスバランス
１２  下部マスバランス固定部
１３  上部マスバランス
１４  上部マスバランス固定部
１５  積雪センサ
１６  相対距離センサ
１７  排気流
１８  回転軸
１９  機体搭載積雪センサ
２０  積雪部（未作業領域）
２１  積雪部（除雪作業領域）
２２  除雪部（除雪作業実施領域）
２３  ３次元飛行経路指示装置
２４  通路
２５  エアーコンプレッサー
２６  噴出ノズル
２７  エアーコンプレッサー保持部
２８  住宅
２９  住宅の屋根
【要約】太陽光パネルの表面の雪を、あらかじめ設備を構築することなく、かつ太陽光パネルや架台への設備荷重負荷もなく、非接触にて効率的にかつ低コストで除雪する、太陽光パネル用非接触除雪システムを提供することを課題とする。太陽光パネル用非接触除雪システム（１）は、地面に設置された架台（３）および太陽光パネル（４）と、太陽光パネル（４）の表面の積雪量を検出する積雪センサ（１５）と、モータとプロペラが連結した複数の揚力発生部と、モータの回転制御を行いプロペラの回転により発生する揚力（推力）により飛行姿勢制御を行う無人飛行体制御装置から構成され、３次元空間の移動を行ういわゆるドローンまたはＵＡＶなどの無人飛行体（５）と、無人飛行体（５）の移動経路をあらかじめ設定し回転制御装置に指示を出す３次元飛行経路指示部を有し、前記積雪量が所定量に達した場合に、３次元飛行経路指示部の指令に基づき飛行することで無人飛行体（５）のプロペラから発生する排気流により太陽光パネル（４）に蓄積した雪を非接触で太陽光パネル（４）の表面から除去する。【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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