CN103920667A - 清洗太阳能组件的设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种清洗太阳能组件的设备，其包括：所述清洗太阳能组件的设备包括：基座，所述基座包括支架和连接于所述支架的旋转底座；喷洗机构，所述喷洗机构包括高压水路、喷杆和喷头，所述喷头固定在所述喷杆上；角度调节机构，所述喷杆固定连接于所述角度调节机构，以通过角度调节使所述喷杆平行于太阳能电池板；以及传动机构，一端连接所述角度调节机构，另一端连接所述旋转底座，用以调整所述喷杆与所述太阳能电池板之间的垂直距离和横向距离。本发明具有省时、省力和耗能少的优势。

Description

清洗太阳能组件的设备

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术领域，尤其涉及一种清洗太阳能组件的设备。

背景技术

在化石能源供应日趋紧张的背景下，世界各国均努力寻求稳定充足的能源供应，其中大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位。我国太阳能发电产业的应用空间也非常广阔，可以应用于并网发电、与建材结合、解决边远地区用电困难问题等。

太阳能光伏发电是根据光伏效应原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能，太阳能发电系统主要包括：太阳能电池组件、控制器、蓄电池、逆变器、负载等组成。太阳能电池组件是发电系统中的核心部分，其作用是将太阳的辐射能直接转换为直流电，供负载使用或存贮于蓄电池内备用。一般根据用户需要，将若干太阳能电池板按一定方式连接，组成太阳能电池方阵(阵列)，再配上适当的支架及接线盒组成太阳能电池组件。

而裸露在户外的太阳能电池组件，极容易积累灰尘，这样不但影响采光效果从而降低转化效率，同时在夏季，太阳能电池组件温度过高，也会影响转化效率。所以必须及时对太阳能电池组件进行清洗和降温。

传统的光伏电站太阳能电池板组件的清洁主要是依靠人工擦洗或者使用简易擦洗工具的方法。这些方法的清洗过程相对繁琐，效率低下。

为解决上述问题，现有技术已经提出一些解决方法，如公开日为2012年7月25日，公开号为CN202667184U的实用新型专利，公开了“一种光伏并网电站太阳能组件清洗降温系统”，该系统包括：控制器，该控制器分别与安装在太阳能组件上的温度传感器和灰尘等级监测仪连接，从而获得太阳能组件的温度和所在环境灰尘等级信息，该控制器还通过输出继电器与喷淋装置连接从而根据获取的信息启动、关闭喷淋装置，在该喷淋装置上安装喷头从而能喷水清洗太阳能组件。该清洗降温系统利用自动化设备实现光伏电站太阳能电池组件的清洗，改变了主要靠人工擦拭而带来的持续时间长、效率低、费用高的现状及难题，有效降低光伏电站的运营维护成本，并有利于提高和确保了光伏电站的系统效率和投资效益。

但是上述清洗降温系统需要建设水泵房，在严寒地区，对水管保温防护不好容易结冰冻裂，导致设备无法正常使用，而增加保温防护设备会增加清洗降温系统的成本；且其喷头为固定喷头，需要的喷头数量众多，也增加了成本，并且不同喷头之间的喷洗面积相互重叠，降低了喷洗的效率，不适合喷洗大面积的太阳能电池组件；另外，喷头相对太阳能组件没有一个合理的喷淋角度，也不会随着太阳能电池板的仰角调整而调整喷淋角度，效率不能最大化。

现有技术中，也有用车辆承载清洗设备进行清洗的，但需配备车辆和能熟练驾驶的专业操作人员才能进行清洗作业，一定程度上增加了成本，对于面积不大的太阳能发电厂来说，小材大用，浪费了资源。况且，发电厂的部分道路，并不适合车辆行驶，甚至都没有足够的空间使车辆顺利通过。

发明内容

本发明的目的在于提供一种清洗太阳能组件的设备，一方面解决了传统太阳能电池组件的清洗方法存在持续时间长、效率低、费用高的技术问题，另一方面，成本运行成本低，对于规模不大的太阳能发电厂来说，既提高了清洗效率，又节约了资源和成本。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种清洗太阳能组件的设备，用于太阳能电池板的清洗，所述清洗太阳能组件的设备包括：

基座，所述基座包括支架和连接于所述支架的旋转底座；

喷洗机构，所述喷洗机构包括高压水路、喷杆和喷头，所述喷头固定在所述喷杆上；

角度调节机构，所述喷杆固定连接于所述角度调节机构，以通过角度调节使所述喷杆平行于太阳能电池板；以及

传动机构，一端连接所述角度调节机构，另一端连接所述旋转底座，用以调整所述喷杆与所述太阳能电池板之间的垂直距离和横向距离。

本发明的有益效果在于，本发明对太阳能电池组件的清洗快捷、方便，有省时、省力、耗能少的显著优势，尤其针对规模不大的太阳能发电站中太阳能电池组件的清洗，本发明的高效清洁率和资源节约方面表现更为突出，本发明一方面解决了传统太阳能电池组件的清洗方法存在持续时间长、效率低、费用高等问题，另一方面解决了使用车载式太阳能电池组件清洗设备清洗规模不大的太阳能发电站中太阳能电池组件存在资源浪费的问题。。

附图说明

图1是本发明实施例的清洗太阳能组件的设备的非工作状态的主视示意图；

图2是本发明实施例的清洗太阳能组件的设备的工作状态的右视示意图。

图3是本发明实施例的清洗太阳能组件的设备的支撑臂的立体示意图。

图4是本发明实施例的清洗太阳能组件的设备的伸缩臂的示意图。

图5和图6是本发明实施例的清洗太阳能组件的设备的角度调节机构的示意图。

图7是本发明实施例的清洗太阳能组件的设备的喷洗机构工作状态示意图。

图8是本发明实施例的清洗太阳能组件的设备的喷洗机构的结构示意图。

图9是本发明实施例的清洗太阳能组件的设备的喷头与太阳能电池板角度关系示意图。

图10是本发明实施例的清洗太阳能组件的设备的喷杆与太阳能电池板角度关系示意图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

以下具体介绍本发明实施例的清洗太阳能组件的设备。

参见图1和图2，本发明实施例的清洗太阳能组件的设备，包括基座1、传动机构2、角度调节机构5、喷洗机构3和壳体4。下面分别介绍本发明实施例的清洗太阳能组件的设备的各个组成部件。

一、基座

参见图1和图2，基座1包括支架11、旋转底座12和气缸13，支撑着传动机构2、喷洗机构3、角度调节机构5和壳体4，在本实施例中，支架11为钢架结构，主要起支撑作用，具体尺寸和结构根据所承载的重量和太阳能电池板的尺寸而定。支架11可以为可折叠式支架或升降式支架。

本说明书中所说的上下左右前后内外等，假设喷洗机构伸出的方向为右前方。

旋转底座12固定安装在支架11的右前侧位置或者左前侧位置，本发明的太阳能组件清洗设备，其喷洗机构3不限于是一套，也可以是两套，如果两套时，传动机构2、角度调节机构5和壳体4相应的也为两套；同时，旋转底座12也需要有两个，一个设置在左前侧，一个设置在右前侧。旋转底座12也可以安装在支架11的右后侧或者左后侧。

其中，气缸13的自由端铰接在旋转底座12的下表面，旋转底座12的上表面用于连接传动机构2中的支撑臂21和伸缩臂22。

在气缸13驱动下，旋转底座12能够绕其旋转中心做旋转运动，旋转角度为0-135度，工作状态时的旋转角度可为45-135度但不垂直，也即45-89、91-135度，优选的是100度，其原因在之后介绍喷洗机构3时介绍。旋转底座12旋转的目的是为了使喷洗机构3在工作状态与非工作状态之间切换时，能够在传动机构2的带动下在平行于支架11与大致垂直于支架11之间切换。

二、传动机构

参见图1，所述传动机构2包括支撑臂21、伸缩臂22和横臂23；

参见图1和图3，支撑臂21包括支撑架211和液压缸212，在本实施例中，支撑架211可由两平行的纵杆和一横撑组成，支撑架211的底端通过铰链A、B铰接在旋转底座12上，支撑架211的顶端通过铰链C、D与横臂23铰接，具体的，是分别铰接于横臂23的横向两端。

支撑架211由液压缸212驱动，液压缸212的固定端通过铰链铰接在旋转底座12上，液压缸212的自由端铰接在支撑架211中部，也即所述横撑上，液压缸212的伸缩，带动支撑架211绕支撑架211与旋转底座12的铰接点A、B摆动，最终目的是为了控制喷洗机构3与太阳能电池板间的垂直距离和横向距离。

其中的垂直距离，是指喷洗机构3的喷杆33与太阳能电池板之间的距离(即视喷杆33为直线，太阳能电池板为平面，是直线与平面之间的距离)；而其中的横向距离是指，具有通过喷杆33中点的一水平面，所述水平面与所述太阳能电池板所述平面相交于一条直线，横向距离就是所述中心点到所述直线的距离。

支撑架211绕A、B点摆动的角度为可为0-30度。

参见图1和图4，伸缩臂22具有两组相同的、平行排列的组件，每一组件都包括有液压缸221、同步架222和缓冲器223。

液压缸221的固定端通过铰链铰接在旋转底座12上，液压缸221的自由端与同步架222和缓冲器223依次首尾相接。缓冲器223的顶端与横臂23固定连接。同步架222的作用是同步两组件之间的动作，且同步架222与液压缸221一起伸缩动作，起连接作用。

在本实施例中，当液压缸221伸缩时，带动同步架222、缓冲器223以及缓冲器与横臂23的连接点一同沿着液压缸221的伸缩方向运动，以此带动横臂23绕其与支撑臂21的铰接点C、D摆动。

缓冲器223有缓冲减震作用，在本实施例中，缓冲器223为弹簧缓冲装置，当喷杆33晃动时，缓冲器223的缓冲作用可以保护横臂23及相关零部件免受外力冲击和颠簸，起缓冲减震作用。

伸缩臂22对横臂23有支撑作用，液压缸221的伸缩可使伸缩臂22有伸缩动作，从而带动横臂23绕横臂23与支撑臂的铰接点C、D摆动，最终目的是为了调节喷洗机构3与太阳能电池板间的垂直距离，。

参见图1，横臂23的前端通过铰链C、D与支撑臂21铰接，横臂23的后端为自由端，支撑臂21和伸缩臂22支撑着横臂23，横臂23起支撑角度调节机构5和喷洗机构3的作用。

上述的支撑臂21的纵向中心线、伸缩臂22的纵向中心线和横臂23的纵向中心线，三者需要在同一平面。而喷洗机构3的喷杆3的中心线，也需在上述的平面内。而支撑臂21的纵向中心线始终平行于伸缩臂22的纵向中心线。

三、角度调节机构

角度调节机构5的作用，是为调整喷洗机构3的喷杆33与水平面之间的夹角。为适应季节变化，太阳能电池板与水平面之间的夹角需要调整，例如在16、36、56度之间调整。而喷杆33需要始终与太阳能电池板平行，因此喷杆33与水平面之间的夹角也需要随之变化。

参见图1和图5、图6，角度调节机构5包括气缸51、一对连杆52、一对角度调节板53、调节螺栓54、长圆孔55、上横梁56、连接梁57、下横梁58和配重59。

气缸51的固定端固定于横臂23的下表面，自由端则铰接于上横梁56的中点处。

连杆52的前端与配重59铰接，使得配重59始终保持与水平面垂直。连杆52的后端固定于上横梁56的两端，同时也固定连接于角度调节板53。连杆52的前端，可在不同位置上具有多个铰接部以连接配重，以对应太阳能电池板的因季节变化的多个不同仰角。

角度调节板53通过轴套可枢转的连接于下横梁58，而下横梁58则固定连接于横臂23向下延伸的两下延伸部230之间。上横梁56的两端铰接于两角度调节板53顶端之间。每一角度调节板53的中部具有长圆孔55，两长圆孔55中穿设有调节螺栓54，调节螺栓54在长圆孔55中的不同位置，对应于喷杆33与水平面之间的适应不同季节变化的不同仰角。调节螺栓54的中点处固定有连接梁57，连接梁57固定于一个四通管的上表面。四通管中的前后方向供喷杆33穿过，而左右方向上，是供下横梁58连接，这样的连接，实质上是使得喷杆33能够绕下横梁58旋转，而且是在角度调节板53绕下横梁58旋转时旋转，而角度调节板53旋转的动力，来自于气缸51的驱动，以及配重59的重力作用。

其中，气缸51与角度调节板53的一端通过铰链E铰接，而连杆52则固定连接于铰链E，气缸51的固定端固定连接在横臂23上的点F处，角度调节板53的底端与下延伸部230通过转动轴(即下横梁58)连接于O点，在本实施例中，通过变动调节螺栓54的设置位置，可将喷杆33调节到与水平面成16、36或56度角的位置，并加以固定，由于配重59的作用，无论喷杆33与太阳能电池板的相对位置如何，喷杆33与水平面所成角度始终保持不变，当清洗完毕收起清洗设备时，气缸51伸长，连杆52、配重59连同角度调节板53的铰接点E以下横梁58(即连接点O的位置)向气缸51伸长的方向旋转，随之带动喷杆33的前端向横臂23方向靠拢，反之当需要进行清洗动作时，气缸51做收缩动作，使喷杆33的前端远离横臂23，而使喷杆33向太阳能电池组件的方向靠拢；图5中虚线箭头表示的是气缸51伸长时E点的运动方向，而实线箭头表示的是喷杆33的旋转方向。

四、喷洗机构

参见图1、图7至图10，喷洗机构3包括水泵31、水箱32、喷杆33、喷头34和防护圈35。

喷洗机构3工作，需要高压水源，本实施例中，该高压水源由水泵31和水箱32提供，并由高压水路供水至喷头34。但本发明并不局限于此，高压水路也可通过设置于支架11上的一高压水源连接接口连接于一高压水源。

水箱32可包括前水箱321和后水箱322，分别安装在支架11的前后的两个位置，水泵31和后水箱322并排安装于支架的后侧，喷杆33与调节板53通过四通管连接，喷头34依次安装在喷杆33上，水箱32中的水由水泵31升压后，经高压水路流至喷头34，再由喷头34向太阳能电池板组件表面喷出高压水，从而达到除尘的目的。

其中所说的高压水路，可以沿着传动机构2的走向设置，并连入喷杆33。

其中，喷头1依次安装在喷杆上，虽然喷杆33始终与太阳能电池板平行，但喷头34并不是垂直于太阳能电池板所在的平面，因此，喷头34并不垂直于喷杆34下表面，而是与喷杆33下表面所成锐角为45-90度但不垂直，或者说是45-89度，即不包括90度，优选的是80度，也就是如图9所示，喷头34的轴线m与太阳能电池板所在平面S之间的夹角为80度，此结构的喷洗效率和洗净程度高于喷头34和太阳能电池板垂直的结构。

在本实施例中，共有10个相同的所述喷头34均匀的安装于喷杆33之上，喷头34与太阳能电池板所成锐角优选的为80°。

参见图6-图10，喷杆33安装于角度调节机构5，喷杆33与地面(也即水平面)之间的角度随着太阳能电池板与地面之间的角度的变化而变化，始终使喷杆33与太阳能电池板保持平行，该角度靠太阳能电池板清洗设备的角度调节装置调节。

参见图1、图10，喷杆33与太阳能电池板的下边缘不是垂直关系，此结构的喷洗效率和洗净程度高于喷杆与太阳能电池板的下边缘垂直的结构。在本实施例中，喷杆33与太阳能电池板下边缘Q所成锐角为80°，这样能保证从上到下的第一个喷头喷出的水会清洗到第二个喷头喷出的水没有清洗的部位，以保证高洗净率。这一角度，是由旋转底盘12所被旋转的角度决定的。旋转底座12旋转范围为0-135度，在旋转底座旋转45-135度但不包括90度时，使喷杆与太阳能电池板的下边缘所成锐角为45-89度角。

参见图7、图8，防护圈35固定于喷杆33上，当喷杆33晃动时，喷杆33和喷头34极容易撞到太阳能电池板，由于防护圈35向下延伸的长度大于喷头34的长度，因此防护圈35可起防护作用，在本实施例中共有3个防护圈35安装于喷杆33上，防护圈35可由橡胶管或者其他弹性材料制成。

前水箱321和后水箱322分别与水泵31通过橡胶类软管连接，水箱32中的水通过橡胶类软管流入水泵31，经水泵31升压得到高压水源，高压水源再经橡胶类软管流入横臂23，此软管的走向为：沿着支撑架211排布，一直延伸到横臂23，通过旋转接头与横臂23连接。横臂23设置为中空方管，高压水源再先后流经横臂23内部、横臂23的两向下延伸部230、角度调节板中的下横梁58、四通管，最后流入喷杆33，从喷头34喷向太阳能电池板，达到清洗目的。

五、壳体

参见图2，壳体4安装在整个传动机构2的外部，起防尘、防护作用。壳体4分两部分，一部分设置在伸缩臂22和支撑臂21的外部，另一部分设置在横臂23的外部。

本发明实施例的清洗太阳能组件的设备操作过程为：将支架11固定到太阳能组件的前侧或摆放于简易手推装置之上，开启控制旋转底座12的驱动气缸13，使传动机构2旋转100度，使传动机构2与支架11纵向保持其所夹锐角为80度状态，从而使喷杆33位于太阳能组件的正上方，开启伸缩臂22的长度和支撑臂21的摆角控制按钮，例如将伸缩臂22缩短，将液压缸212的自由端缩回，从而调节喷杆33与太阳能组件之间的垂直高度和横向距离均减小；通过调节螺栓54在长圆孔55中的位置使喷杆与太阳能组件平行的前提下，开启气缸51，此时打开水泵31的阀门，水流经高压水路、最后通过喷嘴34，喷射出高压水，达到高效除尘的目的。

本发明实施例的清洗太阳能组件的设备：喷洗快速，高效，成本较低，特别适合于规模不大的太阳能发电站中太阳能组件的清洗。

虽然已参照典型实施例描述了本申请，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本申请能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等同范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种清洗太阳能组件的设备，用于太阳能电池板的清洗，其特征在于，所述清洗太阳能组件的设备包括：

基座，所述基座包括支架和连接于所述支架的旋转底座；

喷洗机构，所述喷洗机构包括高压水路、喷杆和喷头，所述喷头固定在所述喷杆上；

角度调节机构，所述喷杆固定连接于所述角度调节机构，以通过角度调节使所述喷杆平行于太阳能电池板；以及

传动机构，一端连接所述角度调节机构，另一端连接所述旋转底座，用以调整所述喷杆与所述太阳能电池板之间的垂直距离和横向距离。

2.如权利要求1所述的清洗太阳能组件的设备，其特征在于，所述旋转底座旋转范围为0-135度，在旋转底座旋转45-89、91-135度时，使喷杆与太阳能电池板的下边缘所成锐角为45-89度，所述喷头向太阳能电池板喷出来自所述高压水路中的高压水以进行清洗作业。

3.如权利要求1所述的清洗太阳能组件的设备，其特征在于，所述支架为可折叠式支架或升降式支架；

所述基座还包括第一气缸，所述旋转底座在所述第一气缸的驱动下绕所述旋转底座的旋转中心做旋转运动。

4.如权利要求1所述的清洗太阳能组件的设备，其特征在于，所述传动机构包括支撑臂、伸缩臂和横臂；

所述横臂的一端与所述支撑臂铰接，另一端为自由端；

所述支撑臂包括支撑架和第一液压缸，所述支撑架的底端铰接在所述旋转底座上，所述支撑架的顶端与所述横臂铰接；所述第一液压缸的底端铰接在所述旋转底座上，所述第一液压缸的顶端铰接于所述支撑架上。

5.如权利要求4所述的清洗太阳能组件的设备，其特征在于，所述伸缩臂包括第二液压缸，使所述伸缩臂实现伸缩动作，所述伸缩臂的底端铰接在所述旋转底座上，所述伸缩臂的顶端铰接于所述横臂；所述伸缩臂还包括同步架与缓冲器，所述第二液压缸、所述同步架、所述缓冲器依次首尾相接。

6.如权利要求3所述的清洗太阳能组件的设备，其特征在于，所述角度调节机构包括第二气缸、连杆、配重和两角度调节板，两所述角度调节板的底端通过一铰接轴铰接于所述横臂的两下延伸部之间，所述连杆的一端与所述配重铰接，所述连杆的另一端与所述角度调节板的顶端固定连接，所述第二气缸的自由端铰接于所述角度调节板的顶端，所述第二气缸的固定端固定在所述横臂上，所述两角度调节板的底端之间与所述喷杆通过四通管连接，当所述第二气缸伸长/缩短时，所述角度调节板与所述喷杆以所述铰接轴为旋转轴向所述第二气缸伸长/缩短的方向旋转，以调节所述喷杆的角度。

7.如权利要求3所述的清洗太阳能组件的设备，其特征在于，所述高压水路通过设置于支架上的一连接接口连接于一高压水源；

或者，所述支架上设置有水泵和水箱，所述高压水路连接于所述水泵。

8.如权利要求2所述的清洗太阳能组件的设备，其特征在于，所述清洗太阳能组件的设备还包括壳体，所述壳体安装在所述传动机构外部。

9.如权利要求6所述的清洗太阳能组件的设备，其特征在于，所述喷头的轴线与所述太阳能电池板所在平面之间所夹锐角为45-89度角。

10.如权利要求9所述的清洗太阳能组件的设备，其特征在于，所述喷头的轴线与所述太阳能电池板所在平面之间所夹锐角为80度，所述喷杆与所述太阳能电池板的下边缘所成锐角为80度，所述喷杆上还设置有防护圈；所述连杆的不同位置具有多个铰接部以在太阳能电池板处于不同仰角时分别连接所述配重。