CN104937835A - 用于清洁太阳能收集器表面的机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于清洁太阳能收集器的收集器表面的系统和方法。所述系统包括第一液体分配单元，所述第一液体分配单元被构造为向所述收集器表面递送第一液体喷雾。所述系统还包括刷子元件，所述刷子元件具有沿着第一方向取向的纵向侧并且设置为邻近于所述第一液体分配单元。第一橡皮扫帚元件沿着所述第一方向取向并且邻近于所述刷子元件。所述第一橡皮扫帚元件、所述刷子元件和所述第一液体分配单元限定第一清洁区域。第二橡皮扫帚元件沿着所述第一方向取向并且通过间隙来与所述第一橡皮扫帚元件分开以限定第二清洁区域。所述系统还包括第二液体分配单元，所述第二液体分配单元被构造为向位于所述第一橡皮扫帚与第二橡皮扫帚之间的所述第二清洁区域递送第二液体喷雾。

Description

用于清洁太阳能收集器表面的机构
背景技术
1.技术领域
本公开整体涉及用于清洁太阳能收集器的设备和方法，并且更具体地讲，涉及用于从太阳能收集器的收集器表面去除粉尘沉积物的刷子与橡皮扫帚机构。
2.相关领域说明
传统上，已经出于住宅和商业用途使用包括煤炭、石油和天然气在内的化石燃料来供应电能。目前，化石燃料是充裕且相对低成本的能源。然而，存在与使用化石燃料相关联的若干已知缺点。例如，化石燃料通常被视为不可再生能源，并且可能在可预见的未来变得不充裕。另外，化石燃料的燃烧通常导致产生二氧化碳以及可能对人类和环境有害的其他气体排放。
利用来自太阳的光能是使用化石燃料作为能源的一种替代方式。使用太阳能收集器，可将太阳光转化成其他有用的能量形式。例如，一种类型的太阳能收集器将太阳光能转化为可用于补充住宅热水供应的热能。另一种类型的太阳能收集器使用光伏(PV)元件来将太阳光能直接转化为电能。又一种类型的太阳能收集器使用反射表面(例如，抛光镜面)来将太阳光能重新导向到锅炉的表面上，在该表面处将太阳光转化为热能。
通常，太阳能收集器通过用于接收太阳光能的大面积收集器表面来表征。可用于转化的能量的量取决于入射到太阳能收集器的收集器表面上的光的量。因此，太阳能收集器通常安装在阳光充足的干燥区域以使光照量最大化。然而，此类区域也容易出现强风和扬尘状况。随时间推移，粉尘和其他气载颗粒可积聚在收集器表面上并且阻挡原本将入射在收集器表面上的光，从而减小太阳能收集器的潜在功率输出。
为了维持恒定的功率输出，应当定期清洁太阳能收集器的收集器表面以去除挡光碎屑。传统上，已经使用与用于清洁玻璃窗类似的技术用手清洁太阳能收集器。然而，传统的手动清洁技术(包括压力冲洗和雨淋清洁)需要大量水供应以及大量劳动力和电力资源。对于安装在屋顶或偏远位置的太阳能收集器，经常进行手动清洁可能是不切实际的。
因此，需要改善劳动力和水资源利用率的用于清洁太阳能收集器的系统和技术。本文所述的系统涉及使用刷子与橡皮扫帚机构来有效地从太阳能收集器的收集器表面去除碎屑的技术。
发明内容
一个示例性实施例涉及用于清洁太阳能收集器的收集器表面的系统。该系统包括第一液体分配单元，该第一液体分配单元被构造为向收集器表面递送第一液体喷雾。所述系统还包括刷子元件，该刷子元件具有沿着第一方向取向的纵向侧并且设置为邻近于第一液体分配单元。第一橡皮扫帚元件沿着第一方向取向并且在与第一液体分配单元相对的一侧上邻近于刷子元件。第一橡皮扫帚元件、刷子元件和第一液体分配单元限定收集器表面上的第一清洁区域。第二橡皮扫帚元件沿着所述第一方向取向并且通过间隙来与所述第一橡皮扫帚元件分开以限定第二清洁区域。该系统还包括第二液体分配单元，该第二液体分配单元被构造为向位于第一橡皮扫帚与第二橡皮扫帚之间的第二清洁区域递送第二液体喷雾。
另一个示例性实施例涉及被构造为清洁一行倾斜太阳能收集器的机器人清洁装置。该机器人清洁装置被构造为横越该行倾斜太阳能收集器并且跨越该行中的相邻太阳能收集器之间的间隙。该机器人包括具有前端和后端的框架，其中后端适于朝向该行倾斜太阳能收集器的顶部设置。该机器人清洁装置还包括设置在框架前端的前部连续轨道机构和设置在框架后端的后部连续轨道机构。前部连续轨道机构和后部连续轨道机构被构造为沿着该行倾斜太阳能收集器的顶部表面以及跨越该行中的相邻太阳能收集器之间的间隙输送机器人。
该机器人清洁装置包括第一液体分配单元和第二液体分配单元、刷子元件、以及第一橡皮扫帚元件和第二橡皮扫帚元件。第一液体分配单元被构造为向收集器表面递送第一清洁液体喷雾。刷子元件具有沿着第一方向取向的纵向侧并且设置为邻近于第一液体分配单元。第一橡皮扫帚元件沿着第一方向取向并且在与第一液体分配单元相对的一侧上邻近于刷子元件，其中第一橡皮扫帚元件、刷子元件和第一液体分配单元限定收集器表面上的第一清洁区域。第二橡皮扫帚元件沿着第一方向取向并且通过间隙来与第一橡皮扫帚元件分开以限定收集器表面上的第二清洁区域。第二液体分配单元被构造为向第二清洁区域递送第二清洁液体喷雾。
另一个示例性实施例涉及用于使用单个橡皮扫帚清洁太阳能收集器的收集器表面的系统。该系统包括清洁头和用于将清洁头定位在太阳能收集器的收集器表面上的柄部。清洁头包括橡皮扫帚元件、刷子元件和液体分配单元。橡皮扫帚元件具有沿着第一方向取向的纵向侧。刷子元件沿着第一方向取向并且通过间隙来与橡皮扫帚元件分开。液体分配单元被构造为向橡皮扫帚元件与刷子元件之间的间隙中的区域递送液体喷雾。清洁头被构造为在清洁头处于第一取向时将橡皮扫帚元件和刷子元件两者放置为与收集器表面接触。清洁头还被构造为在清洁头处于第二取向时将刷子元件放置为与收集器表面接触并且将橡皮扫帚元件从收集器表面提起。清洁头还被构造为在清洁头处于第三取向时将橡皮扫帚元件放置为与收集器表面接触并且将刷子元件从收集器表面提起。
附图说明
图1A和图1B示出了用于清洁太阳能收集器的收集器表面的示例性系统。
图2示出了清洁头的示意图。
图3A和图3B示出了清洁头的示例性构造。
图4A至图4C示出了清洁头的示意图。
图5A和图5B示出了清洁头与柄部元件之间的示例性耦接接头。
图6示出了示例性背包式液体供应单元。
图7A和图7B示出了用于向清洁头提供清洁液体流的两个示例性液体递送系统的示意图。
图8示出了用于清洁一行太阳能收集器的示例性机器人清洁装置。
图9示出了机器人清洁装置的示例性框架。
图10示出了用于机器人清洁装置的示例性清洁模块的示意图。
图11A至图11C示出了用于清洁太阳能收集器的收集器表面的示例性过程的流程图。
具体实施方式
提供以下描述以使得本领域的普通技术人员能够制备和使用各种实施例。对具体装置、技术和应用的描述仅被提供作为例子。对本文所述的例子的各种修改对本领域的普通技术人员是显而易见的，并且本文所定义的一般原理可在不脱离各种实施例的精神和范围的前提下应用于其他例子和应用。因此，各种实施例并不意图限于本文描述和示出的例子，而是应被给予与权利要求书一致的范围。
如上所述，粉尘和其他气载颗粒可积聚在太阳能收集器的收集器表面上并且阻挡原本将入射在收集器表面上的光。积聚的颗粒和其他碎屑往往会减少可供转化的太阳能的量并且从而减小太阳能收集器的潜在功率输出。例如，光伏收集器在多尘环境中可归因于挡光碎屑在收集器表面上的积聚而每天损失其发电容量的0.1％至0.3％之间。如果在整个干旱季节期间未清洁收集器，则累计损失有可能达到20％。因此，在至少一些情况下，定期清洁太阳能收集器的收集器表面可防止太阳能收集器与太阳之间的光学界面功能退化，并且帮助使太阳能收集器的总体电力产生最大化。
下文描述的系统和方法与清洁多种太阳能收集器的收集器表面有关。示例性太阳能收集器包括光伏收集器、太阳能热收集器、太阳光反射器收集器等等。太阳能收集器还可称为太阳能面板，尤其是当能量转化发生在太阳能面板的主体内时。在下文提供的例子中，收集器表面是平坦的。然而，在其他具体实施中，收集器表面可为弯曲或抛物线形状的。
3.使用双橡皮扫帚的手持式清洁装置
图1A和图1B示出了使用双橡皮扫帚的用于清洁太阳能收集器的收集器表面的示例性系统的部件。图1A和图1B中示出的系统包括手持式清洁装置100和背包式液体供应单元300。如图1B所示，手持式清洁装置100包括用于清洁收集器表面的清洁头110和被构造为由人类操作者手持的柄部元件120。图1A和图1B中示出的背包式液体供应单元300被构造为由人类操作者穿戴，并且还被构造为经由至少一个液体供应软管102向清洁头110供应清洁液体。在本实施例中，用手操作的控制阀可由操作者致动以将清洁液体流递送到清洁头110。
在图1A和图1B示出的系统中，手持式清洁装置100被构造用于清洁安装在人类操作者能够触及的安装表面(例如，能够支撑人类操作者的地面或屋顶表面)上的太阳能收集器。假设太阳能收集器安装在允许操作者站立在邻近于太阳能收集器的至少一侧的位置处。在一个例子中，穿戴背包式液体供应单元300的操作者通过以下操作来清洁太阳能收集器的收集器表面：将清洁头110放置在收集器表面上，致动用手操作的控制阀，然后通过沿着太阳能收集器的一侧步行来使清洁头100跨越收集器表面移动。在涉及布置成一行的多个太阳能收集器的另一个例子中，操作者通过沿着该行太阳能收集器的一侧步行来清洁整行。在一些情况下，如果面板之间的间隙过大，则当在相邻太阳能收集器之间过渡时，操作者使用柄部元件120来提起清洁头110。
图1A和图1B中示出的手持式清洁装置100被构造为在单个遍次中清洁太阳能收集器的收集器表面的区域。也就是说，仅使手持式清洁装置在给定区域上方经过一次来执行清洁操作。与此形成对比的是需要多个遍次来执行收集器表面的清洁和干燥的机构或技术。
通常，与一些传统清洁技术相比，使用手持式清洁装置100的清洁操作导致清洁液体和手工劳动的量减少。例如，手持式清洁装置100可被构造为以大约300m2/小时的清洁速率使用少至0.05L/m2的清洁液体来清洁典型的屋顶安装式光伏太阳能收集器。相比之下，传统的喷雾清洁技术可在可基本上慢于300m2/小时的清洁速率下使用多达1.0L/m2的清洁液体。
图2示出了可用于在单个遍次中清洁太阳能收集器并且与一些传统清洁技术相比使用减少量的清洁液体的清洁头的示意图。图2示出了手持式清洁装置200的一部分，其包括清洁头210。如图2所示，清洁头210包括刷子元件213、第一橡皮扫帚元件211和第二橡皮扫帚元件212。使用第一液体分配单元221和第二液体分配单元222向太阳能收集器244的收集器表面242施加清洁液体。
在这个例子中，在使清洁头210在扫掠方向240上跨越收集器表面242移动时，形成了两个清洁区域：低度稀释区域231和高度稀释区域232。如图2所示，在使清洁头210在扫掠方向240上移动时，低度稀释区域231在高度稀释区域232之前。另外，在使清洁头210扫掠时，第一橡皮扫帚元件211充当液体屏障并且将低度稀释区域231与高度稀释区域232分开。
如图2所示，低度稀释区域231对应于收集器表面242的靠近第一液体分配单元221的一部分，即收集器表面242在刷子元件213下方的一部分，并且朝向第一橡皮扫帚元件211延伸。在典型的具体实施中，第一液体分配单元221将第一喷雾递送到收集器表面242的干燥区域。在由第一液体分配单元221润湿之后，使用刷子元件213来移走已经积聚在太阳能收集器244的收集器表面242上的颗粒物质和其他碎屑。因此，存在于低度稀释区域231中的液体通常包含悬浮在一定体积的清洁液体中的相对较高浓度的颗粒物质。随着使清洁头210跨越收集器表面242移动，几乎所有清洁液体和悬浮颗粒物质由第一橡皮扫帚元件211去除。
如图2所示，高度稀释区域232位于第一橡皮扫帚元件211的与低度稀释区域231相对的一侧上，并且包括第一橡皮扫帚元件211与第二橡皮扫帚元件212之间的区域。在典型的具体实施中，高度稀释区域232对应于收集器表面242的正由清洁液体第二次润湿的那部分。因此，与低度稀释区域231中的悬浮颗粒的浓度相比，存在于高度稀释区域232中的清洁液体通常包含悬浮在一定体积的清洁液体中的较低浓度的颗粒。随着使清洁头210跨越收集器表面242移动，几乎所有液体和悬浮颗粒物质由第二橡皮扫帚元件212去除。
如果太阳能收集器244安装在斜坡上，则由第二橡皮扫帚元件212去除的液体和悬浮颗粒物质可通过重力从高度稀释区域232排走。在一些实施例中，可收集所去除的液体并将其重新路由回到第一液体分配单元221。结合图7B所示出的液体路由方案和图11B的过程1100论述了重新路由构造的例子。
图3A和图3B示出了可用于在单个遍次中清洁太阳能收集器的清洁头的示例性构造。如图3B所示，清洁头110包括刷子元件113、第一橡皮扫帚元件111、第二橡皮扫帚元件112。第一橡皮扫帚元件111和第二橡皮扫帚元件112由隔离物114分开。清洁头110还包括背衬板115以用于安装清洁头的其他部件。
第一液体分配单元121和第二液体分配单元122被构造为将第一清洁液体喷雾和第二清洁液体喷雾递送到太阳能收集器的收集器表面上。如上文相对于图2所论述，第一液体分配单元121和第二液体分配单元122(结合其他清洁头部件)被构造为产生由第一橡皮扫帚元件111分开的两个清洁区域：低度稀释区域和高度稀释区域。
如图3B所示，第一液体分配单元121邻近于刷子元件113定位并且与第一橡皮扫帚元件111和第二橡皮扫帚元件112相对。在这个例子中，第一分配单元经由液体供应软管102(图1B所示)流体连接到背包式液体供应单元300。第一液体分配单元121包括用于产生到太阳能收集器表面上的清洁液体喷雾的喷嘴。该喷嘴可包括用于导向清洁液体喷雾的一个或多个孔口或其他特征部。在一些实施例中，第一液体分配单元121还可包括一个或多个歧管或滴水槽，其被构造为将清洁液体喷雾递送到太阳能收集器的收集器表面。
在图3B中，第一液体分配单元121被示出为朝向清洁头110的一端安装。在这个实施例中，另一个液体分配单元类似地设置在清洁头110的另一端。在其他实施例中，单个液体分配单元可设置在清洁头的中心附近，或者替代地，不止两个液体分配单元沿着清洁头的长度大致平行于刷子元件113布置。
清洁头110还包括位于第一橡皮扫帚元件111与第二橡皮扫帚元件112之间的第二液体分配单元122。在这个例子中，第二液体分配单元122经由液体供应软管102(图1B所示)流体连接到背包式液体供应单元300。在本例子中，第一液体分配单元121和第二液体分配单元122共享同一供应软管102和液体源。然而，在下文相对于图7B更详细论述的其他实施例中，替代的流体构造可将由一个液体分配单元所递送的水重新路由以供由其他液体分配单元重新使用。
图3B中所示出的第二液体分配单元122被形成为隔离物114的一部分。为了形成第二液体分配单元122，沿着隔离物114的长度的一部分提供中心通道或歧管。还提供多个竖直通道或孔，其从中心通道或歧管延伸到第一橡皮扫帚元件111与第二橡皮扫帚元件112之间的空间中。竖直通道或孔被构造为将清洁液体喷雾递送到第一橡皮扫帚元件111与第二橡皮扫帚元件112之间的区域。
在图3B所示出的例子中，刷子元件113由若干行直刷毛制成，这些直刷毛的直径为大约0.1至0.8mm并且长度为大约50mm。刷毛由尼龙或聚丙烯聚合物制成并且耐化学腐蚀。在本实施例中，刷毛为柔性的。通常，当操作者使用柄部元件120(图1B所示)施加压力时，刷毛轻微变形。刷毛的轻微变形有益于获得刷子元件113与太阳能收集器的收集器表面之间的充分接触。其他合适的刷子材料包括例如闭孔氯丁橡胶泡沫、开孔泡沫和布料。
第一橡皮扫帚元件111和第二橡皮扫帚元件112由大约25mm宽和3mm厚的硅橡胶条带制成。在本实施例中，橡皮扫帚为柔性的。通常，当操作者使用柄部元件120(图1B所示)施加压力时，橡皮扫帚轻微变形。在这个例子中，硅橡胶具有至少5MPa的抗张强度。使用具有大于5MPa的抗张强度的材料将通常改善橡皮扫帚的使用期限和耐磨性。在一些情况下，使用至少5MPa的硅橡胶可有益于抵抗撕裂并且延长清洁头110的使用寿命。用于第一橡皮扫帚元件111和第二橡皮扫帚元件112的其他合适材料可包括EPDM、天然橡胶或合成橡胶、以及其他柔性材料。
在这个例子中，第一橡皮扫帚元件111和第二橡皮扫帚元件112由相同材料制成并且具有相同厚度。在替代实施例中，两个橡皮扫帚元件可由具有不同厚度和不同硬度的材料制成。另外，在替代实施例中，第一橡皮扫帚和第二橡皮扫帚可为波状的或成形为匹配待清洁的表面的轮廓形状。
4.使用单橡皮扫帚的手持式清洁装置
图4A至图4C示出了用于清洁太阳能收集器的收集器表面的单橡皮扫帚实施例。如图4A至图4C所示，手持式清洁装置400包括清洁头410，该清洁头用于分配清洁液体并且清洁太阳能收集器的收集器表面。清洁头410附接到柄部元件420，该柄部元件被构造为由人类操作者手持。在本实施例中，清洁头410经由允许操作者通过提起或降低柄部元件420来使清洁头410倾斜的接头附接到柄部元件420。例如，接头可至少沿着平行于清洁头410的纵向侧的轴线为刚性的。如图4A至图4C所示出，清洁头410的纵向侧基本上正交于清洁头410的扫掠方向(图4B中的440和图4C中的441)。
清洁头410包括橡皮扫帚元件411、刷子元件413和液体分配单元421。橡皮扫帚元件411具有沿着第一方向取向的纵向侧，该第一方向基本上平行于清洁头410的纵向侧。如图4A所示出，第一方向基本上正交于清洁头410的扫掠方向(440、441)。橡皮扫帚元件411由大约25mm宽和3mm厚的硅橡胶条带制成。如相对于其他橡皮扫帚元件所描述，用于橡皮扫帚元件411的其他合适材料包括EPDM、天然橡胶或合成橡胶、以及其他柔性材料。
刷子元件413也沿着第一方向取向并且通过间隙来与橡皮扫帚分开。在这个例子中，刷子元件413由若干行尼龙或聚丙烯刷毛制成。其他合适的刷子材料包括例如闭孔氯丁橡胶泡沫、开孔泡沫和布料。
液体分配单元421位于橡皮扫帚元件411与刷子元件413之间的间隙中。在本实施例中，液体分配单元包括一个或多个喷雾嘴，其指向收集器表面442的在橡皮扫帚元件411与刷子元件413之间的一部分。在其他实施例中，液体分配单元421可包括用于分配清洁液体喷雾的一个或多个歧管或滴水槽。
图4A至图4C中示出的手持式清洁装置400被构造为在不止一个遍次中清洁太阳能收集器的收集器表面。具体地讲，在本实施例中，清洁头被构造为在第一遍次中递送第一喷雾并且用刷子刷过收集器表面的一部分。清洁头还被构造为在第二遍次中递送第二喷雾并且用橡皮扫帚扫过收集器表面的该部分。在本实施例中，在第一遍次与第二遍次之间旋转清洁头410的取向。
图4A至图4C示出了清洁头410的三个大体取向。图4A示出了清洁头410的第一取向。在第一取向下，清洁头410将橡皮扫帚元件411和刷子元件413两者放置成与太阳能收集器444的收集器表面442接触。当例如首先将清洁头410放置在收集器表面442上时，可将清洁头410放置在第一取向。
图4B示出了处于第二取向的清洁头410。在第二取向下，清洁头410将刷子元件413放置为与收集器表面442接触，并且将橡皮扫帚元件411从收集器表面442提起，使得在收集器表面442与橡皮扫帚元件411之间存在间隙。如果例如在柄部元件420如图4B所示时操作者向下推柄部元件420，则可将清洁头410放置在第二取向。
如图4B所示，当使清洁头410在第一方向440上跨越收集器表面442扫掠时，可将该清洁头放置在第二取向。在本实施例中，在清洁头410被放置在第二取向并且在第一方向440上扫掠时，液体分配单元421可将第一清洁液体喷雾递送到收集器表面442。在第二取向下，清洁头410被定位成使得刷子元件413可搅拌并移走已经积聚在太阳能收集器444的收集器表面442上的颗粒物质和其他碎屑。
图4C示出了处于第三取向的清洁头410。在第三取向下，清洁头410将橡皮扫帚元件411放置成与收集器表面442接触，并且将刷子元件413从收集器表面442提起，使得在收集器表面442与刷子元件413之间存在间隙。如果例如操作者如图4C所示向上提柄部元件420，则可将清洁头410放置在第三取向。
如图4C所示，当使清洁头410在第二方向441(与第一方向440相反)上跨越收集器表面442扫掠时，可将该清洁头放置在第三取向。在本实施例中，在清洁头410被放置在第三取向并且在第二方向441上扫掠时，液体分配单元421可将第二清洁液体喷雾递送到收集器表面442。在第三取向下，清洁头410被定位成使得橡皮扫帚元件411可擦拭收集器表面442以擦除剩余的积聚颗粒并且去除清洁液体。
下文相对于图11C更详细地描述了用于使用清洁头410清洁收集器表面442的示例性过程1200。
5.耦接接头元件
一般来讲，可有利的是以特定取向将清洁头施加到收集器表面。相对于例如图4A至图4C所示出的单橡皮扫帚例子来讲，清洁头的取向应当至少沿着清洁头的纵向侧相对于柄部元件固定。相对于例如图2所描述的双橡皮扫帚清洁头来讲，清洁头的取向应当被维持为使得在执行清洁操作时刷子以及第一橡皮扫帚和第二橡皮扫帚与收集器表面接触。在一些双橡皮扫帚实施例中，刷子元件可比两个橡皮扫帚元件硬，并且往往会在使清洁头跨越收集器表面移动时提起清洁头的前沿。或者，第二橡皮扫帚元件可比刷子元件硬，并且往往会在使清洁头移动时提起清洁头的后沿。在这些情形中的任一种中，必须向清洁头施加力矩以确保所有三个元件(刷子元件、第一橡皮扫帚元件、第二橡皮扫帚元件)保持与收集器表面接触。
图5A和图5B示出了清洁头与柄部元件之间的示例性耦接接头，该接头帮助维持清洁头相对于收集器表面的取向。如图5A和图5B所示，使用耦接接头130将柄部元件120附接到清洁头110，该耦接接头通过防止清洁头沿着第一轴线131旋转来帮助维持清洁头的取向。第一轴线131大致平行于刷子元件113和橡皮扫帚元件111、112的纵向侧。
如图5B所示，耦接接头130包括第一夹板133、第一夹板销134和第二夹板135，这些元件相对于耦接接头130固定。因此，耦接接头130防止围绕第一轴线131旋转。第一夹板销134可压配或焊接到第一夹板133和第二夹板135的配合部分两者。在一些实施例中，使用单个实心元件来取代第一夹板133、第一夹板销134和第二夹板135的配合部分。
因为耦接接头防止围绕第一轴线131旋转，所以可使用柄部元件120向清洁头110施加力矩。例如，操作者可使用柄部元件120施加向上的力或向下的力以对清洁头110施加力矩力。如上所述，力矩力可为维持清洁头110的取向所必需的，这取决于清洁头中的刷子元件113相对于第一橡皮扫帚元件111和第二橡皮扫帚元件112的硬度。
如图5B所示，耦接接头130还包括第二夹板135和第二夹板销136，其允许柄部元件120围绕第二轴线132旋转。第二轴线132通常正交于第一轴线131。耦接接头围绕第二轴线132旋转允许柄部元件120相对于清洁头110左右移动。这样，耦接接头130允许操作者在清洁头110定位于太阳能收集器的收集器表面上时靠近或远离该清洁头移动。其还允许清洁头110沿着清洁头110的纵向侧在太阳能收集器上保持平坦。
在图5B所示出的这个例子中，第二夹板135包括用于第二夹板销136的间隙配合的一对孔，第二夹板销136固定到柄部元件120。在替代构造中，第二夹板销136可固定到第二夹板135并且在柄部元件120中的孔内自由旋转。
6.背包式液体供应单元
如上文相对于图1A和图1B所论述，手持式清洁装置100可由穿戴背包式液体供应单元300的操作者固持。背包式液体供应单元300还可用于向图4A至图4C中示出的单橡皮扫帚手持式清洁装置400提供清洁液体。图6示出了示例性背包式液体供应单元300和相关联的部件，其用于向手持式清洁装置100供应清洁液体。
如图6所示，背包式液体供应单元300尤其包括贮液器元件302、泵元件304和电源306。背包式液体供应单元300的部件以机械方式集成到可穿戴带具中，该可穿戴带具被构造为作为背包由操作者穿戴。在这个例子中，背包式液体供应单元300包括用于安装这些部件的金属框架以及用于将该单元附接到操作者背部的两个肩带。
在这个例子中，贮液器元件302是透明塑料容器，其具有保持大约15升清洁液体的容量。可使用吹塑模制或类似的塑料成形工艺来形成贮液器元件302。贮液器元件302包括一个或多个输出管，其用于将清洁液体供应到清洁头110上的第一液体分配单元111和第二液体分配单元112。在本实施例中，背包式液体供应单元300的输出管连接到液体供应软管102，该液体供应软管附接到柄部元件120。背包式液体供应单元300的输出管与液体供应软管102之间的连接通常由快速拆卸型流体耦接头提供，该耦接头允许背包式液体供应单元300易于与手持式清洁装置100分离。
贮液器元件302还包括用于重新填充贮液器元件302的通风供应软管308，其也配有快速拆卸型流体耦接头。为了促进重新填充，通风供应软管308可直接连接到外部供应槽的供给软管。可使用重力供给或其他液体递送技术从外部供应槽递送清洁液体。通风供应软管308在贮液器元件302被填充时允许空气从该贮液器元件逸出以促进快速重新填充。
背包式液体供应单元300还包括泵元件304，其用于将贮液器元件302中所容纳的清洁液体递送到清洁头。在这个例子中，泵元件304的输入端与贮液器元件302成流体连接，并且泵的输出端与清洁头成流体连接。在本构造中，泵元件304包括隔膜型电动泵。
泵元件304由能够调制提供给泵元件304的电能的量的直流电机速度控制器电路控制。在本例子中，速度控制器电路通过控制泵元件304的直流电机的旋转速度来调节递送到清洁头的清洁液体的量。在本实施例中，速度控制器电路还包括自动式压力致动关闭控制功能。此功能允许速度控制器电路在用手操作的控制阀未由操作者致动时减少或消除供给泵的电力。
电源306向泵元件304提供电能。在这个例子中，电源306包括可充电电池和直流电压调节电路以用于提供用以驱动泵元件304的直流电能。电源306经由直流电机速度控制器电路电连接到泵元件304。
如图6所示出，泵元件304、电源306和其他部件可在物理上集成到背包式液体供应单元300中。在替代实施例中，这些部件中的一个或多个部件可与手持式清洁装置的其他部件在物理上集成。例如，电源和/或泵元件可在物理上安装到清洁头。在一些实施例中，额外的泵元件和/或电源与手持式清洁装置的其他部件在物理上集成。
在本实施例中，清洁液体是水。还可向水中添加温和清洁剂以有助于清洁收集器表面。在其他实施例中，清洁液体可包括其他清洁剂，包括酸性清洁剂、碱性清洁剂或其他溶剂。
7.液体路由系统
图7A和图7B示出了用于向双橡皮扫帚清洁头提供清洁液体流的两个示例性液体递送系统的示意图。图7A示出了向第一液体分配单元和第二液体分配单元两者提供新鲜清洁溶液的液体递送系统。图7B示出了从第一橡皮扫帚与第二橡皮扫帚之间的区域收集液体并且使液体重新循环到第一液体分配单元的液体递送系统。图7B中的液体递送系统提供了额外优点，即减少了用于清洁太阳能收集器644的收集器表面642的清洁液体的量。
图7A示出了向第一液体分配单元621和第二液体分配单元622两者提供清洁液体的第一液体递送系统的示意图。如图7A所示，主要液体供应管线652从液体源提供清洁液体流。液体源可为背包式液体供应单元300的贮液器单元302，如上文相对于图6所论述。主要液体供应管线652可包括至少一个液体供应软管102，如上文相对于图1B所论述。
如图7A所示，来自主要液体供应管线652的流被分流到第一液体供应管线656和第二液体供应管线654中。第一液体供应管线656用于将第一清洁液体流提供到第一液体分配单元621，第二液体供应管线用于将第二清洁液体流提供到第二液体分配单元622。第一液体分配单元621包括用于在太阳能收集器644的收集器表面642上喷射清洁液体的一个或多个喷嘴或孔口。类似地，第二分配单元622包括用于在收集器表面642上喷射清洁液体的一个或多个喷嘴或孔口。或者，第一液体分配单元621或第二液体分配单元622可包括用于将清洁液体递送到收集器表面642的一个或多个歧管或滴水槽。
在这个例子中，使用T形接头来在第一液体供应管线656与第二液体供应管线654之间均匀地分流所述流。因此，第一流和第二流基本上相等。在一个例子中，来自主要液体供应管线652的流为大约0.5L/分钟，并且被分流成各自为大约0.25L/分钟的第一流和第二流。
在一些实施例中，来自主要液体供应管线652的流被分流成彼此不基本上相等的第一流和第二流。例如，可使用流控制或固定流体限制器来产生与第二流不同的第一流。在某些情况下这可为有利的。例如，如果太阳能收集器的收集器表面具有超过正常量的积聚颗粒物质，则可相对于第二流增加第一清洁液体流以向第一液体分配单元621提供额外的清洁液体。
图7B示出了重新使用从第二液体分配单元622分配的液体来供给第一液体分配单元621的替代实施例。如上所述，此构造具有减少用于清洁太阳能收集器644的收集器表面642的清洁液体的量的额外益处，这减少了所需要的液体资源的量。另外，通过减少所使用的清洁液体的量，可在无需重新填充的情况下清洁更多太阳能收集器，从而改善劳动力效率和清洁时间。减少清洁液体还可减少清洁固定区域所需要的贮液器容量。
如图7B所示，主要液体供应管线652从液体源(诸如背包式液体供应单元300，如上文相对于图6论述)提供清洁液体流。在图7B所示出的实施例中，主要液体供应管线652直接向第二液体分配单元622提供清洁液体流。如上文论述，第二液体分配单元622包括用于在太阳能收集器644的收集器表面642的区域上喷射清洁液体的一个或多个喷嘴或孔口。
如图7B所示，从第二液体分配单元622分配的液体被喷射在第一橡皮扫帚元件611与第二橡皮扫帚元件622之间的区域上。如上文相对于图2所论述，在使清洁头跨越收集器表面642移动时，第一橡皮扫帚元件611与第二橡皮扫帚元件612之间的区域通常对应于收集器表面642的正由清洁液体第二次润湿的那部分。因此，与在第一液体分配单元621附近的润湿区域中的悬浮颗粒的浓度相比，存在于第一橡皮扫帚元件611与第二橡皮扫帚元件612之间的区域中的清洁液体通常包含悬浮在一定体积的清洁液体中的较低浓度的颗粒。因为存在相对较低浓度的悬浮颗粒，可回收该液体并且将其重新用于清洁收集器表面642的其他部分。
具体地讲，在这个例子中，清洁头包括液体回收元件658，其用于去除第一橡皮扫帚元件611与第二橡皮扫帚元件612之间的至少一些液体。液体回收元件658连接到泵654以帮助去除汇聚在第一橡皮扫帚元件611与第二橡皮扫帚元件612之间的区域中的至少一部分液体。泵654可为隔膜泵或其他真空生成装置，其用于在液体回收元件658处供应降低的压力。在一些情况下，泵654位于背包式液体供应单元上。
在某些情况下，如果太阳能收集器644成角度安装，则液体回收元件658可位于太阳能收集器644的下沿并且包括用于收集从第一橡皮扫帚元件611与第二橡皮扫帚元件612之间的区域排出的液体的槽或开放容器。在一些情况下，真空和槽两者用于收集液体。
如图7B所示，由液体回收元件658收集的液体由再分配供应管线662重新路由到第一液体分配单元621。如上文论述，第二液体分配单元622包括用于在太阳能收集器644的收集器表面642的区域上喷射清洁液体的一个或多个喷嘴或孔口。任选地或另外地，由主要液体供应管线652提供的流的一部分由补充供应管线660(在图7B中示出为虚线)转到第二液体分配单元622。
回收清洁液体的另一个潜在益处是可在视觉上检查液体以确定收集器表面上的污染或脏污程度。还可收集所回收的清洁液体来进一步分析，以便确定关于已经积聚在收集器表面上的颗粒的类型的更多信息。
8.机器人清洁装置
图8示出了用于清洁一行太阳能收集器的示例性机器人清洁装置。图8中示出的机器人清洁装置700被构造为通过横越太阳能收集器阵列的收集器表面来清洁一行太阳能收集器并且横跨相邻太阳能收集器之间的间隙。通常，太阳能收集器阵列以倾斜角度安装，具有相对于下沿升高的上沿。
机器人清洁装置700包括用于清洁太阳能收集器阵列的收集器表面的一个或多个清洁模块750和751。清洁模块包括用于从太阳能收集器的收集器表面去除积聚颗粒的一个或多个部件。下文相对于图10更详细地论述了示例性清洁模块850和851，其特征是双橡皮扫帚构造。然而，也可在机器人清洁装置700中实施例如不涉及双橡皮扫帚构造的其他清洁模块。
如图8和图9所示出，机器人清洁装置700包括上部导引机构704，其被构造为沿着太阳能收集器阵列的上沿横越。一般来讲，上部导引机构704防止机器人清洁装置滑离倾斜太阳能收集器阵列并且帮助定位机器人清洁装置700。在这个例子中，上部导引机构704包括连续轨道带，其具有用于接触太阳能收集器阵列的上沿的展平区。轨道带的前端和后端以某个角度成斜面以帮助使机器人清洁装置700跨越太阳能收集器之间的间隙。在其他实施例中，导引机构可包括一行聚氨酯辊子，其直径足够大以滚过相邻太阳能收集器之间的间隙。
上部导引机构704以机械方式接合到框架702，该框架支撑用于清洁太阳能收集器的收集器表面的部件。在这个例子中，框架702经由枢转接头接合到上部导引机构704，该枢转接头允许框架702相对于太阳能收集器的上沿旋转。在其他实施例中，上部导引机构704刚性接合到框架702。
使用两个连续轨道机构沿着太阳能收集器阵列定位机器人清洁装置700。框架702包括设置在太阳能收集器阵列的前部下沿的前部连续轨道机构706和设置在太阳能收集器阵列的后部上沿的后部连续轨道机构708。每个连续轨道机构704、706、708包括能够独立控制的驱动电机，其被构造为在任一方向上驱动连续轨道带。可通过例如相对于彼此以不同速度驱动两个连续轨道机构706、708来操纵机器人清洁装置700。在一些情况下，用于上部导引机构704的驱动器以电气方式或机械方式耦接到前部连续轨道机构706或后部连续轨道机构708的驱动器。在一些情况下，上部导引机构704不包括驱动器并且是自由滚动机构。
如图8所示，连续轨道机构706、708各自经由具有展平区的连续轨道带接触收集器表面。展平区有助于使机器人清洁装置700的重量跨越收集器表面分布并且降低损坏风险。展平区还提供大表面以在收集器表面湿润时改善牵引力。连续轨道机构706、708还具有斜面前端部分和尾端部分以帮助横越相邻太阳能收集器之间的间隙。具体地讲，连续轨道机构706、708的斜面前端部分和尾端部分有助于越过处于不同高度的相邻太阳能收集器之间的间隙输送机器人清洁装置700。在本实施例中，前端部分和尾端部分以10度角成斜面。在其他实施例中，前端部分和尾端部分可倾斜多达15度或更多，具体取决于连续轨道带所提供的牵引力。
在本实施例中，连续轨道带由接合在一起以形成链条的多个链环制成。连续轨道带的表面被构造用于在不损坏收集器表面的情况下抓持太阳能收集器。连续轨道带包括橡胶化涂层，其在机器人清洁装置700与收集器表面之间提供安全的摩擦界面。在其他实施例中，连续轨道带可由环形带制成，该环形带由聚合物或橡胶化材料制成。
机器人清洁装置700包括两个光学传感器，其被构造为检测相邻太阳能收集器之间的间隙。光学传感器用于为机器人清洁装置700提供位置反馈。在本实施例中，光学传感器被构造为检测相邻太阳能收集器之间的间隙，并且还可检测太阳能收集器阵列的边缘。光学传感器还可用于防止机器人清洁装置700行驶经过太阳能收集器阵列的末端。
在一个具体实施中，光学传感器用于维持机器人清洁装置700相对于太阳能收集器阵列的取向。例如，两个光学传感器可分别朝向框架702的前端和后端定位。每个光学传感器可在传感器越过相邻太阳能收集器之间的间隙时产生特征响应信号，其指示检测到间隙。前部传感器响应信号与后部传感器响应信号之间的时序差异可指示机器人清洁装置700相对于太阳能收集器阵列的取向。例如，机器人清洁装置700可在太阳能收集器阵列上取向为装置的下部前端在装置的上部后端之前。在这种构造中，前部传感器将先检测到相邻太阳能收集器之间的间隙，之后后部传感器检测到同一间隙。两个传感器的响应信号之间的时序指示机器人清洁装置700相对于太阳能收集器阵列的相对角度。
可使用计算机处理器或其他电子电路比较传感器响应信号的相对时序，并且响应信号可用于调整连续轨道机构706、708的相对速度以维持机器人清洁装置700的固定取向。在一个例子中，锁相环(PLL)控制电路可用于响应于由传感器产生的信号来向连续轨道机构706、708中的一者或两者提供可变速度控制信号。使用PLL控制电路，传感器响应信号之间的时序的相对增大或减小可触发连续轨道机构706、708之间的相对速度的对应增大或减小。
光学传感器还可用于除间隙检测之外的目的。在一些具体实施中，光学传感器可识别机器人清洁装置700沿着太阳能收集器阵列的位置。例如，光学传感器可检测表示沿着太阳能收集器阵列的已知位置的位置标记或其他光学基准点。光学传感器还可用于感测收集器表面上的识别标记，该识别标记指示序列号或其他形式的设备标识。传感器还可用于估计已经积聚在收集器表面上的颗粒的数量并且帮助确定是否有必要进行清洁以及应当执行多少清洁。
虽然本实施例使用光学传感器，但也可使用其他传感器，包括但不限于接近传感器、电容式传感器、电感式传感器、霍尔效应传感器、限位开关、机械传感器等等。在一些实施例中，传感器被构造为检测收集器表面附近的物质变化。例如，传感器可被构造为检测从收集器表面的玻璃表面到围绕收集器面板周边的金属框架的变化。
图9示出了没有清洁模块的机器人清洁装置700的框架702。请注意，框架702的取向相对于图8中示出的视图旋转。如图9所示，框架包括设置在框架702的后部部分附近的上部导引机构704，其用于横越太阳能收集器阵列的上沿。该框架还包括前部连续轨道机构706和后部连续轨道机构708，其分别设置在框架702的前端和后端附近。
如图9所示，前部连续轨道机构706和后部连续轨道机构708附接到端板712、714。端板712、714由两个侧梁710在结构上接合。端板712、714可由夹持机械接口附接到侧梁710，该夹持机械接口允许板松开并且沿着侧梁710的长度移动以改变上部连续轨道机构706与下部连续轨道机构708之间的距离。这样，机器人清洁装置700可适于配合多种不同大小的太阳能收集器。
框架702可包括用于储存用以清洁收集器表面的清洁液体或其他液体的一个或多个集成贮液器。例如，一个或两个侧梁710可由中空管结构形成，该中空管结构的两端被密封以提供密封内部腔体。内部腔体可用于储存在清洁操作中使用的清洁液体。在一些实施例中，端板也由中空结构(例如，箱体结构)形成，该中空结构被密封并且也可被用作贮液器。通过将贮液器集成到机器人清洁装置700的结构部件中，可减小机器人清洁装置700的总重量。另外，可减少零件数目，从而简化制造并且降低零件成本。
9.用于机器人清洁装置的示例性清洁模块
如先前所提及，机器人清洁装置通常包括用于清洁太阳能收集器阵列的收集器表面的一个或多个清洁模块。图10示出了可集成到机器人清洁装置800的框架中的示例性清洁模块850和851的示意图。
如图10所示，清洁模块850包括刷子元件813和第一液体分配单元821。刷子元件813具有沿着基本上垂直于驱动方向840的第一方向取向的纵向侧。清洁模块851包括通过间隙分开的第一橡皮扫帚元件811和第二橡皮扫帚元件812。第二液体分配单元822设置在第一橡皮扫帚元件811与第二橡皮扫帚元件812之间的间隙中。使用第一液体分配单元821和第二液体分配单元822向太阳能收集器844的收集器表面842施加清洁液体。
在这个例子中，在使机器人清洁装置800在驱动方向840上跨越收集器表面842移动时，形成了两个清洁区域：低度稀释区域831和高度稀释区域832。如图10所示，在使机器人清洁装置800在驱动方向840上移动时，低度稀释区域831在高度稀释区域832之前。在机器人清洁装置800被驱动时，第一橡皮扫帚元件811充当液体屏障并且将低度稀释区域831与高度稀释区域832分开。
如图10所示，低度稀释区域831对应于收集器表面842的靠近第一液体分配单元821的一部分，即收集器表面842在刷子元件813下方的一部分，并且朝向第一橡皮扫帚元件811延伸。在典型的具体实施中，第一液体分配单元821将第一喷雾递送到收集器表面842的干燥区域。在由第一液体分配单元821润湿之后，使用刷子元件813来移走已经积聚在太阳能收集器844的收集器表面842上的颗粒物质。因此，存在于低度稀释区域831中的液体通常包含悬浮在一定体积的清洁液体中的相对较高浓度的颗粒物质。随着跨越收集器表面842驱动机器人清洁装置800，大部分清洁液体和悬浮颗粒物质由第一橡皮扫帚811去除。
如图10所示，高度稀释区域832位于第一橡皮扫帚元件811的与低度稀释区域831相对的一侧上，并且包括第一橡皮扫帚元件811与第二橡皮扫帚元件812之间的区域。在典型的具体实施中，高度稀释区域832对应于收集器表面842的正由清洁液体第二次润湿的那部分。因此，与低度稀释区域831中的悬浮颗粒的浓度相比，存在于高度稀释区域832中的清洁液体通常包含悬浮在一定体积的清洁液体中的较低浓度的颗粒。随着跨越收集器表面842驱动机器人清洁装置800，几乎所有液体和悬浮颗粒物质由第二橡皮扫帚元件812去除。
如果太阳能收集器844安装在斜坡上，则由第二橡皮扫帚元件812去除的液体和悬浮颗粒物质可通过重力从高度稀释区域832排走。在一些实施例中，可收集所去除的液体并将其重新路由回到第一液体分配单元。结合图7B所示出的液体路由方案和相对于图11B描述的过程1100论述了重新路由构造的例子。
如图10所示，刷子元件813可为旋转刷子，其具有从中心轴或杆径向延伸的刷毛。在一些实施例中，旋转刷子的刷毛可沿着中心轴或杆的长度以螺旋形图案布置。刷毛的螺旋形布置可总体上使用螺旋输送运动将收集器表面842上的清洁液体朝向机器人清洁装置800的一端推动。如果机器人清洁装置800安装在倾斜太阳能收集器上，则刷毛的螺旋形布置可在刷子旋转时将清洁液体沿着斜坡向上螺旋输送或推动。此构造有助于防止清洁液体过快地排离收集器表面并且可允许机器人清洁装置800使用较少量的清洁液体来清洁收集器表面。
图10示出了清洁模块850和851的一个示例性布置。然而，在一些实施例中，这些清洁模块集成为单个清洁模块。另外，清洁模块可被构造为从收集器表面842手动或自动提起以允许机器人清洁装置800横越相邻太阳能收集器之间的间隙或其他障碍物。
机器人清洁装置800还可被构造用于双向工作。例如，类似于模块851的双橡皮扫帚清洁模块可被布置在类似于模块850的刷子清洁模块的任一侧上。双橡皮扫帚清洁模块中的一个可被手动或自动地从收集器表面842提起，具体取决于行进方向。
10.清洁太阳能收集器的收集器表面的过程
图11A和图11B示出了用于使用双橡皮扫帚构造在单个遍次中清洁太阳能收集器的收集器表面的示例性过程的流程图。如上文论述，提供用于在单个遍次中清洁太阳能收集器的技术可为有利的。在单个遍次中清洁太阳能收集器还可减少所需要的液体资源量并且改善清洁系统的效率。具体地讲，与一些传统的清洁技术相比，下文论述的过程可导致清洁液体的量减少以及劳动的量减少。
图11A示出了用于清洁太阳能收集器的收集器表面的示例性过程1000的流程图。可使用先前论述的双橡皮扫帚构造来执行过程1000。具体地讲，可使用图1A至图1C、图2、图3A至图3B、图6A的手持式清洁系统以及替代地图10的机器人清洁系统来执行过程1000。出于此论述的目的，相对于图2中示出的清洁头210和部件描述了过程1000。
通常对需要清洁的太阳能收集器执行过程1000。也就是说，收集器表面通常具有已经在一段时间内沉积于收集器表面上的至少某些量的碎屑或颗粒物质。颗粒物质可为已经被风吹来或从周围大气沉淀的粉尘或灰尘。如上文论述，碎屑和颗粒物质可阻挡原本将入射在收集器表面上的光，从而降低太阳能收集器的效率。
当使清洁头在第一方向上跨越收集器表面的至少一部分扫掠时执行以下操作。使用上文相对于图2描述的清洁头210，多个操作通常同时发生。然而，没有必要同时执行所有操作，并且在使清洁头跨越收集器表面扫掠时，操作可在不同时间开始和停止。
在操作1002中，在太阳能收集器的收集器表面上喷射清洁液体。参考图2，使用第一液体分配单元221喷射清洁液体，该第一液体分配单元包括附接到清洁头210并且指向太阳能收集器244的收集器表面242的一个或多个喷嘴。在一个例子中，第一液体分配单元包括滴水槽型分配喷嘴，其分配0.5L/分钟的清洁液体。
在操作1004中，使刷子元件跨越收集器表面扫掠。刷子通常搅拌清洁液体并且移走已经沉积在收集器表面上的颗粒物质。虽然至少一些颗粒物质可变得悬浮在清洁液体中时，但并非所有颗粒物质均可在此操作中从收集器的表面去除。参考图2，刷子元件213相邻于第一液体分配单元221附接到清洁头210。
在操作1006中，使用第一橡皮扫帚元件去除由第一液体分配单元喷射的液体的至少一部分和颗粒物质的至少一部分。参考图2，第一橡皮扫帚元件211相邻于刷子元件213附接到清洁头210，在与第一液体分配单元221相对的一侧上。如先前相对于图2所论述，由第一橡皮扫帚元件211去除的液体通常包含悬浮在清洁液体中的相对较高浓度的颗粒物质，并且还可被称为低度稀释液体。
大部分低度稀释液体由第一橡皮扫帚元件211去除。通常，超过95％的液体和95％的颗粒物质由第一橡皮扫帚元件211去除。在一些实施例中，超过98％的液体和98％的颗粒物质由第一橡皮扫帚元件211去除。在一些实施例中，超过99％的液体和99％的颗粒物质由第一橡皮扫帚元件211去除。
在操作1008中，在太阳能收集器的收集器表面上喷射清洁液体。参考图2，使用第二液体分配单元222喷射清洁液体，所述第二液体分配单元222包括附接到清洁头210并且指向收集器表面242的位于第一橡皮扫帚元件211与第二橡皮扫帚元件222之间的一部分的一个或多个喷嘴。在一个例子中，第二液体分配单元包括滴水槽型分配喷嘴，其分配大约0.5L/分钟的清洁液体。
在操作1010中，使用第二橡皮扫帚元件去除几乎所有剩余液体和颗粒物质。参考图2，第二橡皮扫帚元件212相邻于第一橡皮扫帚元件211附接到清洁头210，在与刷子元件213相对的一侧上。如先前相对于图2所论述，与低度稀释液体中的悬浮颗粒的浓度相比，由第二橡皮扫帚元件212去除的液体通常包含悬浮在清洁液体中的较低浓度的颗粒。第一橡皮扫帚元件211与第二橡皮扫帚元件212之间的液体也被称为高度稀释液体。
几乎所有高度稀释液体由第二橡皮扫帚元件212去除。通常，超过95％的液体和95％的颗粒物质由第二橡皮扫帚元件212去除。在一些实施例中，超过98％的液体和98％的颗粒物质由第二橡皮扫帚元件212去除。在一些实施例中，超过99％的液体和99％的颗粒物质由第二橡皮扫帚元件212去除。
如果所有或几乎所有颗粒物质由过程1000去除，则可在清洁头的单次扫掠中清洁太阳能收集器的收集器表面。如果清洁头被构造为具有与太阳能收集器的长度大致相同的长度，则可通过使清洁头在一个基本上线性方向上跨越太阳能收集器的宽度移动，来在单次扫掠中清洁整个收集器。
图11B示出了用于通过收集并重新路由已经施加到收集器表面的清洁液体来清洁太阳能收集器的收集器表面的替代过程1100。过程1100类似于过程1000，但具有收集并重新使用清洁液体的一部分的额外益处，这减少了清洁太阳能收集器的收集器表面所需要的清洁液体的量。
如同过程1000那样，可使用先前论述的双橡皮扫帚构造执行过程1100。具体地讲，图6B示出了可用于执行过程1100的各方面的示例性液体路由方案。另外，可使用图1A至图1B、图2、图3A至图3B、7B的手持式清洁系统以及替代地图10的机器人清洁系统来执行过程1100。出于此论述的目的，相对于图7B中示出的液体路由方案描述了过程1100。
如同过程1000那样，通常对需要清洁的太阳能收集器执行过程1100。也就是说，收集器表面通常具有已经在一段时间内沉积于收集器表面上的至少某些量的碎屑或颗粒物质。当使清洁头在第一方向上跨越收集器表面的至少一部分扫掠时执行以下操作。如上文相对于过程1000所论述，过程1100的多个操作通常同时发生，但没有必要使所有操作同时开始和结束。
在操作1102中，在太阳能收集器的收集器表面上喷射清洁液体。参考图7B，使用第一液体分配单元621喷射清洁液体，该第一液体分配单元包括附接到清洁头610并且指向太阳能收集器644的收集器表面642的一个或多个喷嘴。在这个例子中，通过泵654向第一液体分配单元提供清洁液体流，该泵从第一橡皮扫帚元件611与第二橡皮扫帚元件612之间的区域汲取液体。
在操作1104中，使刷子元件跨越收集器表面扫掠。刷子元件通常搅拌清洁液体并且移走已经沉积在收集器表面上的颗粒物质。此操作基本上类似于上文相对于图11A论述的操作1004。
在操作1106中，使用第一橡皮扫帚元件去除由第一液体分配单元喷射的液体的至少一部分和颗粒物质的至少一部分。此操作基本上类似于上文相对于图11A论述的操作1006。
在操作1108中，在太阳能收集器的收集器表面上喷射清洁液体。参考图7B，使用第二液体分配单元622喷射清洁液体，所述第二液体分配单元622包括附接到清洁头并且指向收集器表面642的位于第一橡皮扫帚元件611与第二橡皮扫帚元件622之间的一部分的一个或多个喷嘴。在这个例子中，通过主要液体供应管线652向第二液体分配单元提供清洁液体流。
在操作1110中，使用第二橡皮扫帚元件去除几乎所有剩余液体和颗粒物质。参考图7B，第二橡皮扫帚元件612相邻于第一橡皮扫帚元件611附接到清洁头，在与刷子元件相对的一侧上。如先前相对于图2所论述，与低度稀释液体中的悬浮颗粒的浓度相比，由第二橡皮扫帚元件212去除的液体通常包含悬浮在清洁液体中的较低浓度的颗粒，并且也被称为高度稀释液体。此操作基本上类似于上文相对于图11A论述的操作1010。
在操作1112中，从第一橡皮扫帚元件与第二橡皮扫帚元件之间的区域收集高度稀释液体。参考图7B，可使用液体回收元件658收集高度稀释液体。液体回收元件658连接到泵654以帮助去除汇聚在第一橡皮扫帚元件611与第二橡皮扫帚元件612之间的区域中的至少一部分液体。在一些情况下，如果太阳能收集器644成角度安装，则液体回收元件658可位于太阳能收集器644的下沿并且包括用于收集从第一橡皮扫帚元件611与第二橡皮扫帚元件612之间的区域排出的液体的槽或开放容器。在一些情况下，真空和槽两者用于收集液体。
在操作1112中，高度稀释液体被路由到第一液体分配单元。参考图7B，再分配供应管线662用于将所回收的液体路由到第一液体分配单元621。
图11C示出了用于使用单橡皮扫帚构造在两个遍次中清洁太阳能收集器的收集器表面的示例性过程的流程图。在某些情况下，在两个遍次中执行清洁操作可为有利的。例如，如果太阳能收集器阵列位于斜坡处并且被布置为使得太阳能收集器的长边沿着斜坡取向，则可能较易于从倾斜收集器的下沿操作太阳能收集器。在这种情况下，在两个遍次中执行清洁操作可为有效的：在清洁阵列中的下一个收集器之前，首先将清洁头提起到太阳能收集器的倾斜表面上方然后向下放回清洁头。将这个过程与上文相对于图11A和图11B论述的过程相比，上述过程可通过在太阳能收集器阵列的旁边行走并且在单个遍次中执行清洁来实施。
图11C示出了用于通过将清洁头定位在多个取向来清洁收集器表面的示例性过程1200的流程图。可使用上文相对于图4A论述的清洁头410构造来执行过程1200。如同上文论述的其他过程那样，通常对需要清洁的太阳能收集器执行过程1200。也就是说，收集器表面通常具有已经在一段时间内沉积于收集器表面上的至少某些量的碎屑或颗粒物质。
相对于以下论述，清洁头的第二取向和第三取向是指上文相对于图4A至图4C论述的相同取向。如上文论述，图4A中示出的清洁头410的第一取向对应于将刷子元件413和橡皮扫帚元件411两者放置为同时与收集器表面接触的位置。当手持式清洁装置200最初被放置在收集器表面上时或当操作者正在休息时，可将清洁头410放置在第一取向。
在操作1202中，将清洁头以第二取向放置在收集器表面上。第二取向对应于如图4B所示出的清洁头410的取向。参考图4B，在第二取向下，清洁头410将刷子元件413放置为与收集器表面442接触，并且将橡皮扫帚元件411从收集器表面442提起，使得在收集器表面442与橡皮扫帚元件411之间存在间隙。可通过例如操作者向下推柄部元件420来将清洁头410放置在第二取向。
在操作1204中，当清洁头处于第二取向时，使清洁头在第一方向上跨越收集器表面扫掠。通常，如果太阳能收集器倾斜，则第一方向是向上的方向，清洁头从收集器表面的下沿朝向收集器表面的上沿扫掠。在使清洁头扫掠时，还使用液体分配单元在收集器表面上喷射清洁液体。
在操作1204中，可以大约0.5L/分钟的速率分配清洁液体。喷雾可由操作者使用用手操作的控制阀来控制，如上文相对于图1A所论述。参考图4B，液体分配单元421可包括位于橡皮扫帚元件411与刷子元件413之间的间隙中的一个或多个喷嘴或孔口。
在操作1204中，扫掠运动导致收集器表面的初始润湿和清洁。因为清洁头被放置在第二取向，所以用手操作的清洁装置的重量和由操作者施加的任何力集中在刷子元件与收集器表面之间的接触点处。因此，在清洁头扫掠时，刷子通常搅拌清洁液体并且移走已经沉积在收集器表面上的颗粒物质。
因为操作1204通常是清洁头的第一清洁遍次，所以清洁液体通常包含悬浮在清洁液体中的相对较高浓度的颗粒物质并且还可称为低度稀释液体。虽然至少一些颗粒物质可变得悬浮在清洁液体中时，但并非所有颗粒物质均可在此操作中从收集器的表面去除。
在操作1206中，将清洁头从第二取向旋转到第三取向。通常，通过由操作者将柄部元件提离收集器表面来旋转清洁头。上文论述的图4C示出了处于第三取向的清洁头410。
在操作1208中，当清洁头处于第三取向时，使清洁头在第二方向(与第一方向相反)上扫掠。如果太阳能收集器倾斜，如上文论述，则第二方向是向下的方向，从而使清洁头从收集器表面的上沿朝向收集器表面的下沿扫掠。在使清洁头扫掠时，还使用液体分配单元在收集器表面上喷射清洁液体。如先前论述，喷雾可由操作者使用用手操作的控制阀来控制并且可以大约0.5L/分钟的速率来分配。
在操作1208中，扫掠运动导致收集器表面的第二次润湿和擦拭。因为清洁头被放置在第三取向，所以用手操作的清洁装置的重量和由操作者施加的任何力集中在橡皮扫帚元件与收集器表面之间的接触点处。因此，在清洁头扫掠时，橡皮扫帚元件可移走并且去除在操作1204中未被刷子去除的一些剩余颗粒物质。
随着在操作1208中使清洁头扫掠，大部分液体由橡皮扫帚元件411去除。通常，超过95％的液体和95％的颗粒物质由橡皮扫帚元件411去除。在一些实施例中，超过98％的液体和98％的颗粒物质由橡皮扫帚元件411去除。在一些实施例中，超过99％的液体和99％的颗粒物质由橡皮扫帚元件411去除。
虽然可看起来结合特定实施例描述了某项特征，但本领域的技术人员将认识到可组合所描述的实施例的各种特征。此外，结合实施例描述的方面可为独立的。

Claims (23)

1.一种用于清洁太阳能收集器的收集器表面的系统，所述系统包括：
清洁头，所述清洁头包括：
第一液体分配单元，所述第一液体分配单元被构造为向所述收集器表面递送第一液体喷雾；
刷子元件，所述刷子元件具有沿着第一方向取向的纵向侧并且设置为邻近于所述第一液体分配单元；
第一橡皮扫帚元件，所述第一橡皮扫帚元件沿着所述第一方向取向并且在与所述第一液体分配单元相对的一侧上邻近于所述刷子元件，其中所述第一橡皮扫帚元件、所述刷子元件和所述第一液体分配单元限定所述收集器表面上的第一清洁区域；
第二橡皮扫帚元件，所述第二橡皮扫帚元件沿着所述第一方向取向并且通过间隙来与所述第一橡皮扫帚元件分开以限定所述收集器表面上的第二清洁区域；和
第二液体分配单元，所述第二液体分配单元被构造为向位于所述第一橡皮扫帚与第二橡皮扫帚之间的所述第二清洁区域递送第二液体喷雾。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括：
柄部元件，所述柄部元件在基本上垂直于所述第一方向的第二方向上取向，所述柄部元件具有附接到所述头部元件的第一末端和被构造为由人类操作者手持的第二末端。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述柄部元件的第一末端由耦接接头连接到所述头部元件，所述耦接接头被构造为允许所述头部元件沿着基本上垂直于所述第一方向的第一轴线自由旋转，所述枢转接头还被构造为防止所述头部元件围绕平行于所述第一方向的第二轴线旋转。
4.根据权利要求1所述的系统，其中在使所述系统跨越所述太阳能收集器的收集器表面扫掠时，所述第一橡皮扫帚元件被构造为在所述第一橡皮扫帚元件的邻近于所述刷子元件的第一侧上的低度稀释区域与所述第一橡皮扫帚元件的位于所述第一橡皮扫帚元件与第二橡皮扫帚元件之间的第二侧上的高度稀释区域之间形成液体屏障。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述低度稀释区域在第一体积的清洁液体中具有第一浓度的悬浮颗粒，并且所述高度稀释区域在第二体积的清洁液体中具有第二浓度的悬浮颗粒，其中所述第一浓度大于所述第二浓度。
6.根据权利要求1所述的系统，还包括：
背包式液体供应单元，所述背包式液体供应单元被构造为由人类操作者穿戴，所述背包式液体供应单元包括：
贮液器元件，所述贮液器元件流体连接到所述第一液体分配单元和第二液体分配单元；
泵元件，所述泵元件用于将所述清洁液体从所述贮液器抽吸到所述第一液体分配单元和/或所述第二液体分配单元；和
电源，所述电源用于向所述泵元件提供电能。
7.根据权利要求1所述的系统，还包括：
液体回收元件，所述液体回收元件被构造为收集由所述第二液体分配单元喷射的液体；
液体再分配单元，所述液体再分配单元被构造为将所述所收集的液体递送到所述第一液体分配单元。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述液体回收元件被构造为向位于所述第一橡皮扫帚与第二橡皮扫帚之间的间隙中的所述第二清洁区域施加真空，所述真空用于收集由所述第二液体分配单元喷射的液体。
9.一种被构造为清洁一行倾斜太阳能收集器的机器人清洁装置，所述机器人清洁装置被构造为横越所述行倾斜太阳能收集器并且跨越所述行中的相邻太阳能收集器之间的间隙，所述机器人清洁装置包括：
具有前端和后端的框架，其中所述后端适于朝向所述行倾斜太阳能收集器的顶部设置；
前部连续轨道机构，所述前部连续轨道机构设置在所述框架的前端；
后部连续轨道机构，所述后部连续轨道机构设置在所述框架的后端，所述前部连续轨道机构和后部连续轨道机构被构造为：
沿着所述行倾斜太阳能收集器的顶部表面输送所述机器人，并且
跨越所述行中的相邻太阳能收集器之间的间隙输送所述机器人；
第一液体分配单元，所述第一液体分配单元被构造为向所述收集器表面递送第一清洁液体喷雾；
刷子元件，所述刷子元件具有沿着第一方向取向的纵向侧并且设置为邻近于所述第一液体分配单元；
第一橡皮扫帚元件，所述第一橡皮扫帚元件沿着所述第一方向取向并且在与所述第一液体分配单元相对的一侧上邻近于所述刷子元件，其中所述第一橡皮扫帚元件、所述刷子元件和所述第一液体分配单元限定所述收集器表面上的第一清洁区域；
第二橡皮扫帚元件，所述第二橡皮扫帚元件沿着所述第一方向取向并且通过间隙来与所述第一橡皮扫帚元件分开以限定所述收集器表面上的第二清洁区域；
第二液体分配单元，所述第二液体分配单元被构造为向位于所述第一橡皮扫帚与第二橡皮扫帚之间的所述第二清洁区域递送第二清洁液体喷雾。
10.根据权利要求9所述的机器人清洁装置，其中所述刷子元件是具有从中心杆径向延伸的刷毛的旋转刷子元件。
11.根据权利要求10所述的机器人清洁装置，其中所述刷子元件的刷毛被布置成螺旋形图案，并且所述刷子元件被构造为在旋转所述刷子元件时朝向所述行倾斜太阳能收集器的上端螺旋输送所述清洁液体。
12.根据权利要求9所述的机器人清洁装置，其中所述框架包括：
一个或多个侧梁，其从所述框架的前端布置到所述框架的后端，其中所述一个或多个侧梁被构造为以机械方式接合所述前部连续轨道机构和后部连续轨道机构。
13.根据权利要求12所述的机器人清洁装置，其中所述一个或多个侧梁由中空管状结构形成，并且所述一个或多个侧梁被密封并且至少部分地填充有所述清洁液体。
14.根据权利要求9所述的机器人清洁装置，还包括：
前部传感器，所述前部传感器朝向所述框架的前端设置，所述前部传感器被构造为响应于检测到所述行的相邻太阳能收集器之间的间隙而产生前部传感器响应信号；
后部传感器，所述后部传感器朝向所述框架的后端设置，所述后部传感器被构造为响应于检测到所述行的相邻太阳能收集器之间的间隙而产生后部传感器响应信号；
控制电路，所述控制电路被构造为响应于所述前部传感器响应信号与所述后部传感器响应信号之间的时序差异而致使所述前部连续轨道机构和后部连续轨道机构相对于彼此以不同速度移动。
15.根据权利要求14所述的机器人清洁装置，其中所述控制电路被构造为响应于所述前部传感器响应信号与所述后部传感器响应信号之间的时序差异的增大而增大所述前部连续轨道机构和后部连续轨道机构中任一者的所述速度。
16.根据权利要求14所述的机器人清洁装置，其中所述控制电路被构造为响应于所述前部传感器响应信号与所述后部传感器响应信号之间的时序差异的增大而减小所述前部连续轨道机构和后部连续轨道机构中任一者的所述速度。
17.根据权利要求14所述的机器人清洁装置，其中所述控制电路是锁相环路控制电路。
18.一种使用清洁头清洁太阳能收集器的收集器表面的一部分的方法，其中所述收集器表面的部分包括已经沉积在所述收集器表面上的第一数量的颗粒物质，所述方法包括：
在使所述清洁头扫掠时，使所述清洁头在第一方向上跨越所述收集器表面的部分扫掠：
使用附接到所述清洁头的第一液体分配单元将第一体积的清洁液体喷射到所述收集器表面上，
使刷子元件跨越所述收集器表面扫掠，其中所述刷子元件相邻于所述第一分配单元附接到所述清洁头；
使用第一橡皮扫帚元件去除由所述第一液体分配单元喷射的液体的至少一部分和所述第一数量的颗粒物质的至少一部分，其中所述第一橡皮扫帚元件相邻于所述刷子元件附接到清洁头，在与所述第一液体分配单元相对的一侧上；
使用附接到所述清洁头的第二液体分配单元将第二体积的清洁液体喷射到所述收集器表面上，其中所述第二液体分配单元位于所述第一橡皮扫帚元件与第二橡皮扫帚元件之间；并且
使用所述第二橡皮扫帚元件去除超过95％的所述第一数量的颗粒物质和剩余液体。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述第二橡皮扫帚去除超过98％的所述第一数量的颗粒物质。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述第二橡皮扫帚去除超过99％的所述第一数量的颗粒物质。
21.一种用于清洁太阳能收集器的收集器表面的系统，所述系统包括：
清洁头；和
柄部，所述柄部用于将所述清洁头定位在所述太阳能收集器的收集器表面上，
其中所述清洁头包括：
橡皮扫帚元件，所述橡皮扫帚元件具有沿着第一方向取向的纵向侧；
刷子元件，所述刷子元件沿着所述第一方向取向并且通过间隙来与所述橡皮扫帚元件分开；和
液体分配单元，所述液体分配单元被构造为向所述收集器表面在所述橡皮扫帚与所述刷子元件之间的间隙中的区域递送液体喷雾，
其中，所述清洁头被构造为在所述清洁头处于第一取向时将所述橡皮扫帚元件和所述刷子元件两者放置为与所述收集器表面接触，
所述清洁头被构造为在所述清洁头处于第二取向时将所述刷子元件放置为与所述收集器表面接触并且将所述橡皮扫帚元件从所述收集器表面提起，并且
所述清洁头被构造为在所述清洁头处于第三取向时将所述橡皮扫帚元件放置为与所述收集器表面接触并且将所述刷子元件从所述收集器表面提起。
22.一种使用根据权利要求21所述的清洁头清洁太阳能收集器的收集器表面的一部分的方法，所述方法包括：
在所述清洁头处于所述第二取向时，使所述清洁头在第一方向上跨越所述收集器表面的部分扫掠；
在使所述清洁头扫掠时，使用所述液体分配单元将第一体积的清洁液体喷射到所述收集器表面上；
将所述清洁头旋转到所述第三取向；
在所述清洁头处于所述第三取向时，使所述清洁头在与所述第一方向相反的第二方向上跨越所述收集器表面的部分扫掠；
在使所述清洁头扫掠时，使用所述液体分配单元将第二体积的清洁液体喷射到所述收集器表面上；并且
在使所述清洁头扫掠时，使用所述橡皮扫帚元件擦拭所述收集器表面的部分。
23.一种被构造为清洁一行倾斜太阳能收集器的机器人清洁装置，所述机器人清洁装置被构造为横越所述行倾斜太阳能收集器并且跨越所述行中的相邻太阳能收集器之间的间隙，所述机器人清洁装置包括：
具有前端和后端的框架，其中所述后端适于朝向所述行倾斜太阳能收集器的顶部设置；
前部连续轨道机构，所述前部连续轨道机构设置在所述框架的前端；
后部连续轨道机构，所述后部连续轨道机构设置在所述框架的后端，所述前部连续轨道机构和后部连续轨道机构被构造为：
沿着所述行倾斜太阳能收集器的顶部表面输送所述机器人，并且
跨越所述行中的相邻太阳能收集器之间的间隙输送所述机器人；
清洁模块，所述清洁模块用于清洁所述行倾斜太阳能收集器；
前部传感器，所述前部传感器朝向所述框架的前端设置，所述前部传感器被构造为响应于检测到所述行的相邻太阳能收集器之间的间隙而产生前部传感器响应信号；
后部传感器，所述后部传感器朝向所述框架的后端设置，所述后部传感器被构造为响应于检测到所述行的相邻太阳能收集器之间的间隙而产生后部传感器响应信号；和
控制电路，所述控制电路被构造为响应于所述前部传感器响应信号与所述后部传感器响应信号之间的时序差异而致使所述前部连续轨道机构和后部连续轨道机构相对于彼此以不同速度移动。
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