CN112654822A - 流体驱动的太阳能板的清洁系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于清洁多个太阳能板(光电及/或水加热等)的系统，由例如一活塞马达或一叶片马达的流体驱动的马达(水及/或空气驱动的马达)驱动。所述马达的部分或全部出口的水/空气用于清洁所述多个板。所述马达优选地还操作一清洁机构，例如一旋转及/或一线性刷配置。所述马达、齿轮系统及/或部件可以由塑料制成。可选地，一清洁的装置沿着所述多个板的边缘移动，可选地，不需要额外的一导轨结构。所述清洁的装置可选地包括一拖曳式水/空气供应软管。在一些实施例中，所述清洁的装置的多个电子部件由一内部电源供电。可选地，通过一电动阀、一计时器(例如：一实时时钟)、一无线接收器及/或一控制器来进行控制。

Description

流体驱动的太阳能板的清洁系统

相关申请

本申请根据美国专利法(35USC)第119条(e)款，要求于2018年9月25日提交的美国临时专利申请第62/765,972号的优先权权益，其全部内容通过引用合并于此。

本申请根据美国专利法(35USC)第119条(e)款，要求于2019年9月4日提交的美国临时专利申请第62/895,512号的优先权权益，其全部内容通过引用合并于此。

本发明的领域及背景技术

在一些实施例中，本发明涉及一种太阳能板的清洁的装置，并且更具体地但非排他地涉及一种用于自动清洁太阳能板的流体驱动装置。

国际专利申请第WO2014168597号似乎涉及“太阳能工程，特别是清洁太阳能电池板的表面。在清洁器中，水用作工作剂，清洁单元装配有一刷，所述刷安装在一运动机构上，旨在与要清洁的表面接触，所用的驱动器是一液压马达，所述驱动器的腔室连接至一供水管，所述清洁单元由两个承载法兰组成，所述两个承载法兰之间安装有带一刷的穿孔滚筒(drum)，以围绕一专用轴旋转，并与所述液压马达驱动器的一转子连接，其中的空腔连接至液压马达驱动器的出口，用于沿一板移动清洁器的机构为两个驱动轮的形式，所述两个驱动轮连接至所述穿孔滚筒，并且两个导轮安装在两个平行导轨上，用于将所述轮子定位在所述太阳能电池板的工作表面的范围之外。液压马达驱动器通过从液压马达系统中供水来执行所述穿孔滚筒的前进运动以及旋转，水也可用于清洁板。”

美国专利第8881641号似乎公开了“一种流体驱动马达”，所述流体驱动马达具有“带有一弧形密封件的一歧管，所述弧形密封件包括一第一阀开口、一第二阀开口以及一密封表面。可枢转地安装在所述歧管上的一汽缸具有与所述弧形密封件配合的一相对表面。所述弧形密封件与所述相对表面限定了一位置响应阀构造，使得当汽缸处于一中立位置时，所述相对表面的孔面对所述密封表面，并且当汽缸在任一方向上成角度地位移时，所述孔重叠阀开口中的一个或另一个，从而连接到所述歧管中的相应的流体流动通道。一压力补偿体积位于所述密封表面的下方，并通过阀从流体流道或汽缸的内部体积接收流体压力，因此压力补偿体积内的压力接近不小于内部体积内当前压力的值。”

美国专利第7,258,057号似乎公开了“一种发动机，所述发动机通过在压力下优选是水的一流体来被致动，并且包括一个或多个摆动的连杆组件(13)，包括一汽缸(14)及一活塞(15)，以及至少一个或多个曲柄(16)，由所述连杆组件(13)驱动。对于每个连杆组件(13)，一优选地固定阀(20)与对应的曲柄(10)的角位置同步地控制压力流体的进出以及排出，并作为所述连杆组件(13)围绕它摆动的枢轴。所述发动机可用于在任何设备中产生机械功，例如在洒水器、混凝土搅拌机、缠绕电缆或花园软管卷盘的设备等，或用于产生电能。致动流体从发动机排出后，可用于不需要高压的目的。”

其他背景技术包括美国公开专利申请第20130206173号、美国公开专利申请第20140150818号、美国专利第10122319号、国际公开专利申请第WO2012168070号、美国专利第8771432号、国际公开专利申请第WO2014168597号、国际公开专利申请第WO2017039426号、中国实用新型第CN203470370U号、美国公开专利申请第2018/0283348号、美国专利第8881641号、及/或美国专利第7614861号、及/或美国专利第7723860号、及/或美国公开专利申请第20130206173号。

发明内容

根据本发明，提供了一种太阳能板的清洁的装置，包括：

(a)一可移动框架；(b)传动装置；(c)与所述传动装置连接的多个驱动轮；(d)用于清洁太阳能板的旋转刷；(e)第一及第二端支撑件，配置成可旋转地支撑刷轴；(d)一双向水驱动的马达，机械地连接到所述刷及所述多个驱动轮，所述双向的马达配置为在供应到一第一入口的流体压力下操作，以在一第一方向上产生旋转，并且在供应到一第二入口的流体压力下操作，以在一第二方向上产生旋转，以在转动刷的同时，沿着板行来回驱动清洁系统。从马达排出的液体通过喷嘴喷洒到板上，用作一清洁液；(e)一阀装置，用于将水压力的来源选择性地连接至所述第一及第二入口中的每个，并且用于通过第三及第四出口将第三及第四入口中的每一个排水连接至喷嘴。

根据本发明的一实施例的进一步的特征，所述阀配置成选择性地呈现：(a)一第一状态，在所述第一状态下水的来源及多个马达的入口被阻塞；(b)一第二状态，在所述第二状态下水的来源连接到第一马达的入口，并且第二入口连接到一第一排放管，所述第一排放管连接到在刷运动方向的前面选择性地喷水的喷嘴装置；(c)一第三状态，在所述第三状态下，水压的来源连接到第二马达的入口，并且第一入口连接到第二排放管，所述第二排放管连接到在刷移动方向的前面选择性地喷水的一喷嘴。

根据本发明的一实施例的进一步的特征，所述阀装置包括至少一电动阀，所述系统还包括用于选择性地致动所述至少一电动阀的一电池供电的控制器，所述控制器配置为由电池供电，而不连接一外部电源。

根据本发明的一实施例的进一步的特征，所述电动阀包括一闩锁螺线管。

根据本发明的本实施例的进一步的特征，所述控制器由连接到所述阀组件的一手动开关致动。

根据本发明的本实施例的进一步的的特征，所述控制器由射频继电接收器(RFrelay receiver)致动，从一远程无线发射器接收一启动信号。

根据本发明的一实施例的进一步的特征，所述阀装置包括至少一用于周期性地致动所述系统的计时器。

根据本发明的本实施例的进一步的特征，还提供了至少一用于感测板阵列的端部边缘的限位传感器。

根据本发明的另一实施例的进一步的特征，水驱动马达是机械地连接到刷及多个驱动轮的一双向活塞马达，所述双向活塞马达配置成在供应到一第一入口的流体压力下操作，以在一第一方向上旋转，并在供应到一第二入口的流体压力下操作，以在一第二方向上旋转，以在旋转所述刷的同时，沿着板阵列前后来驱动清洁系统。从马达排出的液体通过喷嘴装置喷洒到板上，用作清洁液。

根据本发明的另一实施例的进一步的特征，水驱动马达是机械地连接到刷及多个驱动轮的一双向叶片马达，所述双向叶片马达配置成在供应到一第一入口的流体压力下操作，以在一第一方向上旋转，并在供应到一第二入口的流体压力下操作，以在一第二方向上旋转，以在旋转所述刷的同时，沿着板阵列前后来驱动清洁系统。从马达排出的液体通过喷嘴装置喷洒到板上，用作清洁液。

根据本发明的另一个实施例的另一特征，所述水驱动马达是机械地连接到刷及多个驱动轮的一半定向活塞马达，所述半定向活塞马达配置成在供应到一第一入口的流体压力下操作，以在一个方向上旋转，从而在旋转所述刷的同时，沿着板行来驱动清洁系统。从所述马达第二入口排出的液体通过喷嘴喷洒到板上，用作一清洁液。类似地，可以通过使用一第二半定向活塞马达或通过应用一中间齿轮来实现反向。

根据本发明的一些实施例的一个方面，提供了一种太阳能板的清洁的装置，所述太阳能板的清洁的装置包括：一双向液压的马达，由流体流驱动，并产生一间歇的流体输出；一喷嘴组件，接收来自所述液压驱动的马达的所述间歇的流体输出，并被配置为沿着所述太阳能板分配所述流体输出；以及一驱动机构，接收来自所述液压的马达的机械动力，并被配置为沿着所述太阳能板的一表面向所述喷嘴组件提供双向的运动，所述运动的一方向与所述马达的一方向相对应。

根据本发明的一些实施例，所述马达在小于6巴的输入压力下产生2至25牛顿米的一扭矩。

根据本发明的一些实施例，所述马达以每分钟转速0至100转的一速率旋转。

根据本发明的一些实施例，所述马达的所述流体流小于所述喷嘴组件的所述运动每米1500毫升。

根据本发明的一些实施例，所述喷嘴组件的所述运动是由一电子控制器来控制。

根据本发明的一些实施例，所述装置还包含向所述电子控制器供电的一电池。

根据本发明的一些实施例，所述装置还包含一液压发电机，所述液压发电机被配置成对所述电池进行充电。

根据本发明的一些实施例，所述装置还包含由所述控制器控制的多个阀，所述多个阀决定向所述马达的流体输入，并且其中由所述流体输入来决定所述运动的一速率及一方向。

根据本发明的一些实施例，所述马达是一活塞马达。

根据本发明的一些实施例，所述马达是一叶片马达。

根据本发明的一些实施例，向所述马达输入的水小于6巴。

根据本发明的一些实施例，所述流体包括水。

根据本发明的一些实施例，所述流体包括压缩空气。

根据本发明的一些实施例，所述流体包括一液气混合物。

根据本发明的一些实施例，所述清洁的装置由至少50体积百分比的多种塑料制成。

根据本发明的一些实施例，所述清洁的装置的重量小于每个太阳能板25公斤。

根据本发明的一些实施例，所述清洁的装置包括一流体再循环系统。

根据本发明的一些实施例，所述马达被配置成响应于所述流体的一流动方向的一反向而反转运动的方向。

根据本发明的一些实施例的一个方面，提供了一种清洁太阳能板的方法，所述清洁太阳能板的方法包括：在小于6巴的一压力下提供一流体输入；使用由所述流体输入提供动力的一液压的马达，来沿着一太阳能板驱动一喷嘴组件的双向移动；以及使用从所述液压的马达输出的一间歇水，通过所述喷嘴组件来润湿所述太阳能板。

根据本发明的一些实施例，所述马达在小于6巴的输入压力下产生2至25牛顿米的一扭矩。

根据本发明的一些实施例，所述驱动包括所述马达以小于每分钟转速100转的一速率旋转。

根据本发明的一些实施例，所述方法还包含以小于所述喷嘴组件的所述运动的每米1500毫升的一速率，来输出所述马达的所述水流。

根据本发明的一些实施例，所述方法还包括使用一电子控制器来控制所述喷嘴组件的运动；以及从一电池为所述电子控制器供电。

根据本发明的一些实施例，所述方法还包括使用一液压发电机来为所述电池进行充电。

根据本发明的一些实施例，所述控制还包括：所述控制器操作多个阀，以决定向所述马达的流体输入，并且其中所述运动的一速率及方向是由所述流体输入来决定的。

根据本发明的一些实施例，所述驱动包括使用所述流体输入为一汽缸提供动力。

根据本发明的一些实施例，所述驱动包括使用所述流体输入来旋转一叶片马达的一轴。

根据本发明的一些实施例，所述方法还包括通过反转一流体流动方向，来反转所述马达的运动的一方向。

除非本文另有定义，否则本文所用的所有技术及/或科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。尽管与本文描述的那些类似或等同的方法及材料可以用于本发明的实施方式的实践或测试中，但是下面描述了示例性的方法及/或材料。如有抵触，以专利说明书及其定义为准。另外，材料、方法及示例仅是说明性的，并不意图必然是限制性的。

本发明的实施方式的方法及/或系统的实现可以涉及手动、自动或其组合来执行或完成所选择的任务。此外，根据本发明的方法及/或系统的实施方式的实际仪器及设备，可以使用一操作系统通过硬件、软件、固件或它们的一组合来实现所几个选择的任务。

例如，根据本发明的实施方式的用于执行选择的任务的硬件可以被实现为一芯片或一电路。作为软件，根据本发明的实施方式的所选任务可以被实现为由一计算机使用任何合适的操作系统所执行的多个软件指令。在本发明的一示例性实施方式中，根据本文所述的方法及/或系统的示例性实施方式的一个或多个任务由一数据处理器执行，例如用于执行多个指令的一计算平台。可选地，所述数据处理器包括一易失性存储器，用于存储指令及/或数据；及/或一非易失性存储器，例如一磁性硬盘及/或可移动介质，用于存储指令及/或数据。可选地，还提供一网络连接。还可选地提供一显示器及/或一用户输入装置，例如一键盘或鼠标。

附图说明

这里仅通过示例的方式，参考附图描述了本发明的一些实施例。现在具体地具体参考附图，要强调的是，所示出的细节是作为示例并且出于对本发明的实施例的说明性讨论的目的。就这一点而言，结合附图进行的描述对于本领域技术人员而言显而易见的是可以如何实践本发明的实施例。

在图式中：

图1是根据本发明的实施例构造及操作的太阳能板的清洁系统的一实施例的示意性框图；

图2A是根据本发明的实施例构造及操作的太阳能板的清洁的装置的立体图；

图2B是根据本发明的实施例构造及操作的太阳能板的清洁的装置的第一推车的局部立体图；

图2C是根据本发明的实施例构造及操作的太阳能板的清洁的装置的第二推车的局部立体图；

图2D是根据本发明的实施例构造及操作的，经调节以清洁多个柱的模块化板清洁的装置的立体图；

图3是根据本发明的实施例构造及操作的典型刷的立体图；

图4是根据本发明的实施例构造及操作的一水驱动活塞马达的立体图；

图5是来自图4的马达的水驱动活塞驱动组件的立体图；

图6A是根据本发明的实施例构造及操作的水驱动式叶片马达100的立体图；

图6B示出了根据本发明的实施例构造及操作的叶片马达100的爆炸立体图，所述叶片马达100包括第一室转子组件；

图6C是根据本发明的实施例的叶片马达的转子组件的立体图；

图7A是根据本发明的实施例的一组阀的示意图；

图7B是根据本发明的实施例的一组阀及软管连接件的立体图；

图8是根据本发明的另一实施例构造及操作的具有双面正时皮带(timing belt)的太阳能板的清洁的装置的立体图；

图9是根据本发明的另一实施例构造及操作的，具有通过共同的轴连接的多个轮子的太阳能板的清洁的装置的立体图；

图10A是根据本发明的实施例构造及操作的一水力发电机的爆炸图；

图10B是根据本发明的实施例构造及操作的包含图10A的水力发电机的一管道的爆炸图；

图11A至图11C是根据本发明的实施例构造及操作的一旋转板清洁刷辊的立体图；

图12A至图12D是根据本发明的另一个实施例构造及操作的一旋转板清洁刷辊的立体图；

图13是根据本发明实施例的清洁太阳能板的方法的流程图；

图14是根据本发明的实施例的用于清洁太阳能板的系统的框图；以及

图15是根据本发明的实施例的用于清洁太阳能板的系统的框图。

具体实施方式

在一些实施例中，本发明涉及一种太阳能板的清洁的装置，并且更具体地但非排他地涉及一种用于自动清洁太阳能板的流体驱动装置。

概述

本发明的一些实施例的一方面涉及一种水力发电的太阳能板的清洁的装置及方法。可选地，所述装置包括一固定排量马达，例如一活塞马达及/或一叶片马达。例如，所述系统由例如小于8巴(bar)的一压力的一家用水源供电。可选地，每移动一米清洗装置，所述马达使用0.5至4升水。在一些实施例中，加压的气体(例如：空气)及/或一空气水混合物(例如：由文丘里(Venturi)喷嘴产生)可用于为马达提供动力。例如，使用空气及/或空气与水可以节约用水。可选地，使用从所述马达排出的水来清洁板。

本发明的一些实施例的一个方面涉及一种水力太阳能板的清洁的装置及方法。例如，所述系统由例如小于8巴的一压力的家用水源供电。在一些实施例中，马达使用及/或排出间歇的水流。可选地，清洁的装置每移动一米，马达使用0.5至4升水。可选地，使用从马达排出的水来清洁板。

在详细解释本发明的至少一个实施方式之前，应当理解，本发明并不一定限于在以下描述中阐述及/或在附图或示例中示出的结构的细节以及部件及/或方法的布置。本发明能够具有其他实施方式，或是能够以各种方式被实践或执行。

具体实施方式

参考附图，图1示出了一种根据本发明实施例构造及操作的板的清洁系统10的示例。可选地，所述系统清洁一太阳能板阵列11。例如，水通过一中空杆71中的喷嘴喷洒到所述板上，并由一刷12清洁。可选地，整个所述系统10跨过所述板。例如，一液压马达沿着所述板来驱动系统10。例如，装置可在轮17a、17b上沿着板滚动。可选地，轮17a、17b及/或刷12及/或另一驱动轮(例如，如图2A至2C所示)可由马达50驱动，以将所述系统10推进整个所述板。可选地，来自马达50的排出流体用于喷洒到板11上，以进行清洁。在一些实施例中，用于驱动马达的所有流体都沉积在所述板上。替代地或附加地，可以将一部分流体排出而不喷洒到所述板上。例如，可以将90至100％、及/或70至90％、及/或30至70％、及/或0至30％的驱动流体喷洒到所述板上，以进行清洁。可选地，组件10主要由塑料制成。例如，按体积计，组件的70至100％可以是塑料，及/或30％至70％。例如，使用塑料零件(例如：聚丙烯(P.P.)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、乙缩醛(Acetal))可以使组件10变轻。例如，根据本发明，长度在0.8至2米(m)之间的一板清洁器的重量可以介于20至70公斤(kg)之间，及/或介于10至35kg/m之间，及/或介于35至70kg/m之间。为了本说明书的目的，除非另有说明，术语流体包括不可压缩的流体以及可压缩的气体。术语液体是指基本上不可压缩的流体。术语液压是指利用包括气体、液体及/或其组合的流体的技术。因此，一“液压马达”可以由流体及/或气体压力及/或其组合来提供动力。例如，根据本发明的驱动电动机的流体可以包括水、空气、油、表面活性剂、清洁剂、肥皂、二氧化碳及/或其组合。

在一些实施例中，马达50是一容积式(positive displacement type)，将静压力转换成机械力，并且通过一旋转臂转换成机械扭矩。可选地，输入流速与机械功成正比。不参与发电的内部泄漏可选择性地忽略不计，例如在0至2％之间、及/或2至5％之间、及/或5至15％之间的损失。在一些实施例中，马达50包括一活塞马达。例如，所测量的马达的容积效率高于90％、及/或在70％至90％之间、及/或50％至70％之间。所测得的总机械效率例如为90至100％、及/或75至90％、及/或50至75％。在0到100RPM的转速范围内，效率几乎保持不变。例如，效率变化可以小于5％、及/或在5％至15％之间、及/或在15％至50％之间。可选地，马达具有大的内部大通道，可减少压力损失。例如，马达50可以在0至1、及/或1至2、及/或2至8、及/或8至15、及/或15至25巴之间的压力范围内运行(例如，家用水网络的压力范围大约为3至5巴)。输出扭矩可以取决于入口压力及例如活塞的几何特性。例如，冲程容积为250至300cc的5活塞电机50可具有每1巴的入口压力3至5牛顿米(Nm)的输出扭矩。在一些实施例中，马达的输出扭矩可以在例如1至2Nm之间、及/或2至8Nm之间、及/或8至12Nm之间、及/或12至25Nm之间的范围内。在一些实施例中，用于马达50的驱动流体可以是全部或大部分是水。替代地或另外地，用于马达50的驱动流体可以是全部或大部分是空气、及/或空气水混合物、及/或另一流体。可选地，马达50可具有3至6个活塞、及/或0至3个活塞、及/或6至10个活塞。替代地或附加地，马达50可以包括一叶片马达(例如，如在后面的实施例中所述)。在一些实施例中，马达50是可逆的。可选地，系统50可以沿任一方向在板移动时来清洁板。替代地或附加地，一系统可以在沿一第一方向移动时进行清洁，然后在不清洁板的情况下沿一反方向返回一起始位置。

在一些实施例中，轮子17a、17b将组件10保持到一太阳能板的边缘51。替代地或附加地，装置10可以沿着一轨道运行。

在一些实施例中，一太阳能板清洁器系统10可具有完全或部分闭合回路的流动回路(例如，其可包括一流体再循环系统)。例如，流体可被存储在一存储器5中。来自存储器5的流体可被一泵7通过过滤器8及/或压力调节器9泵入马达50的一输入管线22中。可选地，随后将喷洒到板11上的流体收集到一水槽13中，并通过一排放管6排回存储器5。可替代地或另外地，所述系统可以是开环的。例如，水可以从一网络(例如，市政供水系统)供应，喷洒在板11上，及/或从系统中排出(例如，向一废水系统、及/或自来水厂、及/或一冷却系统等)。

在一些实施例中，一清洁系统(例如，如图2A所示的系统10)包括两个推车16a、16b。所述两个推车可选地设置在系统的相对侧。所述两个推车可以例如通过杆71、72、73在结构上连接。所述两个推车16a、16b中的一些或全部可以例如通过轮15自驱动的。可选地，一刷12由第一推车16a及第二推车可旋转地支撑。机械地连接到所述第一推车16a的活塞马达50通过轮系齿轮26、27连接到刷轴14及驱动轮15a。第二推车轮15b由连接到齿轮26及轮系齿轮27的刷轴14驱动，以确保两个推车16a及16b都沿直线以相同的方向及速度移动。可选地，马达50包括其他种类的液压马达，例如一固定排量马达、一可变排量马达、一叶片马达。应当注意，优选地，轮15的旋转角度方向与刷12的旋转角度方向相反；并且刷角速度优选大于驱动轮。活塞马达50可选地配置成在流体压力下操作，以使刷12及驱动轮15运转。例如，活塞马达50可以包括一双向马达，配置成在供应给一第一入口1的流体压力下操作，以在第一方向上驱动装置10(远离停靠(dock)位置)。可选地，通过入口1供给的流体通过一排放管4排出系统，所述排放管4流体连接至杆71的一中空部。然后，排出的流体通过杆71中的孔释放。可选地，(例如：杆71的)一第一喷嘴组件位于装置10的一侧。例如，当所述装置沿一第一方向移动时，所述第一喷嘴组件会喷射流体。附加地或替代地，活塞马达50配置成在供应给一第二入口2的流体压力下操作，以沿一第二(反向)方向旋转，以沿一第二方向将滑架驱动回到其“停靠(dock)”位置。通过入口2供应的流体可选地通过一排放管3排到杆72的中空部、及/或杆72的孔中。一阀装置28展开，用于将流体压力源22选择性地连接到每个第一入口1、及/或第二入口2、及/或用于将排出的流体连接至排放管3、及/或排放管4中的每一个。可选地，一第二喷嘴组件位于装置10的与(例如，杆71的)所述第一喷嘴组件相对的一侧。例如，当装置沿一第一方向移动时，所述第一喷嘴组件喷射流体，及/或当组件沿与所述第一方向相反的一第二方向移动时，流体从(例如，杆72的)第二喷嘴组件喷射。

图2B示出了包括双向流体动力马达50的第一推车16a的细节。一驱动齿轮26配置成例如通过直接安装在马达轴61上及/或通过钥匙或类似技术固定而与马达轴61一起旋转。齿轮26可选地将旋转运动从马达50传递至驱动轮系齿轮27。可选地，齿轮27以一相反的方向及/或以减小的角旋转速率将旋转运动传递到轮15a。附加地或替代地，一马达轴61(例如，如图5所示)机械地连接到配置成用于连接到刷的驱动轴18a。例如，轴61可通过一快速连接件(例如：六边形连接件)连接到一刷12。示例性的刷连接细节可以在图3、图11A至11C及图12A至图12D中看到。结构性连接杆71、72可选地配置成将从马达排出的清洁流体喷洒在太阳能板上，及/或在刷12的前面(例如，在运动路径上)。

在一些实施例中，控制单元32、电池36及阀装置28可以集成在同一壳体中，作为配置在一方便位置的一组合单元，例如靠近端部支撑推车16a。

图2C示出了第二推车16b。扭矩轴18b可选地由刷12驱动以旋转。例如，轴18b可以连接至例如一齿轮26的一驱动元件。可选地，所述驱动元件与齿轮27及/或轮15b接合。可选地，刷12的驱动轴18a、18b及/或传动装置(例如：齿轮26及27)配置成确保两个推车16a及16b一起移动(例如，以相同的方向及相同的速度在直线上)。可选地，驱动轴18a及/或18b通过例如六角形的快速连接件机械地连接到刷轴。

在此阶段，已经显而易见的是，本发明的一些实施例提供了显着的优点。例如，与使用电动机的一些系统相反，本发明的系统可以在不与外部电源连接的情况下安装，用于控制元件的任何电路均由电池供电，从而避免与清洁系统连接的电缆及装置问题。在一些实施例中，基于2至3的共同的家用水压力，使用例如活塞马达或叶片马达的容积式(positive displacement)马达有助于产生足够的功率来驱动系统。在一些实施例中，系统可以使用较高的供水压力，例如，在0至1、及/或1至2、及/或2至8、及/或8至15、及/或15至25巴之间(例如，家用水网络的压力范围约为3至5巴)。图3、11及12示出了用于一刷12的刷毛及/或刷子的可能的替代布置。

图2D示出了根据本发明的一实施例的两个清洁系统10纵向连接的系统。在一些实施例中，一第二刷12’连接到连接器18c。第二刷18’可选地在远端上连接到另一个托架(例如，类似于托架16b)。例如，图2D的系统可以用于一组并排的太阳能板及/或大型太阳能板上。

图3是根据本发明的实施例构造及操作的一刷12的立体图。可选地，刷12可以与装置10一起使用，及/或在图2A至图2D的清洁系统中使用。

参照图4，其示出了根据本发明的实施例的流体操作的马达50的立体图。在一些实施例中，马达50是一双向马达。可选地，马达50具有两个流体入口1及2。例如，进入流体入口1的流体沿一第一方向驱动马达，及/或流入入口2的流体沿与与第一方向相反的第二方向驱动马达50。在一些实施例中，马达50的输出轴61绕平行于纵轴刷轴14的一轴旋转。马达50可以与装置10一起使用，及/或在图2A至图2D的清洁系统中使用。

图5示出了一流体驱动活塞驱动组件54的立体图。例如，驱动组件可以包括在马达50中。可选地，一歧管58根据汽缸的角位置向每个汽缸56提供流体压力输入及排放连接。可选地，在驱动马达50时，位于驱动轴的一侧的每个汽缸连接到加压流体供应，而位于驱动轴的另一侧的每个汽缸连接到排放管。

在本发明的一些实施例中，一种太阳能板清洁装置可以包括一流体驱动的叶片马达。例如，叶片马达可以驱动一旋转的刷及/或驱动多个轮。

现在参考图6A、图6B及图6C，其示出了根据本发明的一实施例的一叶片马达100。图6A是示例性马达100的外部的立体图。图6B是示例性马达的立体爆炸图。图6C是示例性马达的一双转子组件的立体图。在一些实施例中，一叶片马达包括两个分开的腔室。所述两个腔室可以可选地具有一偏心孔、或一对称孔104、及/或被端板108封闭。可选地，每个腔室包括与一单个叶片106相关联的一单个转子105，所述单个叶片106由于其与偏心内壁的界面而滑入及滑出。马达可选地包括一壳体103，所述壳体103限定一入口101及一出口102。在壳体103的内部，例如可以存在两个单独的腔室，每个腔室具有一流体入口及一流体出口，并且所述腔室相对于彼此几何地旋转。因此，连接到壳体的入口101的第一腔室的入口及/或第一腔室的输出流体串联连接到第二腔室的入口流体及/或连接到壳体103的出口102的第二腔室的出口。可选地，一单个转子组件105a、105b可旋转地安装在每个腔室内，并且其中每个转子组件包括一个相对于旋转轴线径向向外延伸的滑动元件(例如叶片106a、106b)，其外边缘107配置成形成相对于孔104的内壁的一滑动密封，其中第一及第二腔室的转子105a、105b彼此机械连接，使得第二腔室的滑动元件相对于第一腔室的滑动元件几何地旋转，并且每个滑动元件包括沿着各个叶片106a、106b的外边缘107定位的一周向密封件，以适应叶片外边缘107与周围的腔室壁面之间的适应度变化。可选地，马达100可以与装置10一起使用，及/或在图2A至图2D的清洁系统中使用。

在一些实施例中，叶片马达100在几何上设计成使得由入口液体压力(P)作用在单个叶片106上的平衡力(M)相对于旋转轴是偏心的，及/或与大半径627(R)的平方减去小半径629(r)的平方的差乘以腔室104的高度(H)成比例(例如：

(R^2-r^2))。

在一些实施例中，叶片马达100包括一静态流体压力驱动的旋转马达。可选地，叶片马达100包括弹性密封元件。例如，马达部件可以由塑料(例如：聚丙烯(P.P.)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、乙缩醛)制成。在一些实施例中，马达100可具有0至300RPM、及/或0至500RMP、及/或0至1000RPM的转速范围。叶片可通过其与腔室内壁的界面所施加的力来选择性地激活(滑入及滑出)。可选地，马达100的压力操作范围在0至1、及/或1至2、及/或2至8、及/或8至15、及/或15至25巴之间(例如，家用水网络的压力范围约为3至5巴)。可选地，输出扭矩与入口压力成比例，并取决于腔室的几何特性(内壁半径及腔室深度)。

在一些实施例中，一叶片马达100实现与低精度部件(例如，塑料部件，例如，注塑部件)的有效密封。例如，密封包括低公差部件，其公差在其总长度的0.25至0.5％之间、及/或在0.1至0.25％之间、及/或在0.5至1％之间、及/或在1至4％之间、及/或在0.01至0.1％之间。可选地，马达100是水及/或空气驱动的，及/或由空气与水的组合驱动的，例如范围为0至30％的水，及/或30至70％的水，及/或70至100％的水。例如，可以通过连接到通常在2至8个大气压范围内的一家用水源或压缩空气来致动马达100。

现在参考图7A及7B，其描述了一种优选但非限制性的实施阀装置28，其优选地配置成操作一流体驱动马达，例如活塞马达50。可选地，所述系统将以一开环方式被驱动。例如，一初始状态可以使阀30a至30d关闭，从而阻塞主流体供应22及马达管线。一第一状态可以包括一流体压力源22，所述压力源流体地连接到第一入口1，而第二入口2流体地连接到排放管4。一第二状态可包括一流体压力源22，所述流体压力源22流体地连接到第二入口2，而所述第一入口1连接到排放管3。

在前述的第一状态中，阀30b及30d可选地打开，及/或阀30a及30c可选地关闭，从而为入口1提供压力，及/或通过入口2排放。在第二状态中，阀30a及30c可选地打开，及/或阀30b及30d可选地关闭，以向入口2及/或排放入口1提供压力。尽管此布置被认为是低成本且简单的，但是应当理解的是，也可以使用替代布置，例如使用五个或更多个阀，及/或使用三态阀在不同的连接状态之间切换。

阀28优选地是电动阀。在一些实施例中，使用闩锁螺线管30。例如，闩锁螺线管30可以减少电力使用，及/或促进一电池供电的控制系统的长寿命周期。闩锁螺线管采用永磁体或任何其他合适的“闩锁”的布置，以使螺线管的展开状态稳定，而不需要保持致动电流。在一些实施例中，马达的操作包括初始致动脉冲，以移动相应的螺线管，以打开所需的阀，及/或一后续脉冲以在运动结束时释放闩锁效果。替代地或附加地，用于控制清洁系统的运动的机械操作的阀装置也落入本发明的范围内。

在本发明的一些实施例中，所述清洁系统10由一电池供电的控制单元32控制，而不连接至任何外部电源。例如，控制单元32优选地包括一电池供电的控制器34，包括合适的电子器件，用于选择性地致动阀装置28。控制器34可选地由电池36供电及/或接收来自一个或多个传感器38(例如，包括一远程操作的射频(RF)接收器)的输入，所述清洁系统通过所述传感器或所述多个传感器38来进行操作。

图8示出了本发明的一实施例，其中一太阳能板清洁装置包括一双面齿带19、旋转刷812及多个驱动轮815。可选地，一第一推车(cart)816包括双向流体动力马达50。在一些实施例中，一驱动器齿轮21配置成例如通过直接安装在马达轴61上及/或通过钥匙或其他技术固定，而与所述马达轴61一起旋转。所述马达50可选地用作驱动齿带19的旋转运动的一来源。一传动装置可选地配置为将反向的旋转运动以优选地较低的角速度传递给轮815。

根据本发明的另一个方面，例如如图9所示，一太阳能板清洁装置可以包括一同步带、一旋转刷912、以及多个驱动轮15a及15b。所述第一推车(cart)16a包括双向流体动力马达50。驱动轮15a及15b配置成与旋转轴23一起旋转，例如通过直接安装在其上并通过钥匙或类似技术固定。

在一些实施例中，一充电电池或其他充电电源可以向清洁系统的组件提供能量。可选地，电池将由一“内联流体(inline fluid)动力发电机”充电。例如，发电机可以完全及/或部分地布置在流体通道内。可选地，可以通过从通过流体通道的流体流中提取的能量来驱动发电机。例如，一涡轮发电机可布置在马达入口1、2之前的流体通道内，及/或马达排出流体的流体通道处。在图10A中示出了一示例性发电机37。例如，一清洁系统可包括如美国专利第US 7,723,860号所述的一发电机。图10A示出了一发电机的一爆炸图，所述发电机包括一转子37a、感应线圈37b、一轴支撑环37c、及多个输出线37d。图10B示出了设置在一流体供应22管线中的水力发电机37。可选地，一发电机可以包括本领域技术人员已知的任何其他类型及构造。

在一些实施例中，充电电池或其他充电电源可以由位于板清洁装置上的一小型光伏太阳能板来进行充电。

图11A至图11C示出了根据本发明的实施例的用于板清洁器的刷。例如，一刷可以由一中央突出汽缸44形成，所述中央挤压汽缸44在其外表面上具有纵向“T”形狭槽41；具有一纵向“T”形基部62的刷毛条单元65可选地插入到圆柱槽41中。这些槽可选地配置成用于快速机械连接及/或快速拆卸以进行维护。每个条单元65可具有通过间隙63彼此分开的多个延伸叶片64。一端盖45可设置在汽缸44的一个或两个端部。例如，所述盖45可在使用期间阻止条单元65滑出。端盖45还可选地设计成例如通过一六角形孔46与驱动轴18a快速连接。图11C示出了条单元65的另一实施例，所述条单元65设置有一头部66，从所述头部66突出有叶片状的刷毛67。

图12A至图12D示出了根据本发明的另一实施方式的一刷。图12A中示出的示例性刷组件包括：一中央突出汽缸44，在其外表面上具有纵向“T”形槽41。一刷毛层60在相对的端部处具有两个纵向“L”形基部70，所述刷毛层60形成为以便于快速机械连接及/或快速拆卸以进行维护的方式插入到汽缸槽41中。层体81可具有多个延伸的叶片68，所述多个叶片68通过间隙69彼此分开。一端盖45可设置在汽缸44的一端或两端，例如以防止刷毛层60在使用期间滑出。端盖45可选地设计用于通过其六角形孔与驱动轴18a、18b及/或18c快速连接。

图13是根据本发明的一实施例的清洁太阳能板的方法的流程图。在一些实施例中，提供了一流体流1301。例如，可以在0至1、及/或1至2、及/或2至8、及/或8至15、及/或15至25巴之间的压力下供应流体流(例如，家用水网络的压力范围约为3至5巴)。替代地或附加地，可以例如通过商业及/或工业供水以更高的压力来供应流体。可选地，流体流驱动1350一液压马达。例如，所述马达可以是一定排量马达，例如一活塞马达及/或一叶片马达。替代地或附加地，所述马达可以是一可变排量马达。在一些实施例中，所述马达的流体输出可用于润湿1372及/或清洁太阳能板。例如，水的输出可以间歇地喷洒、及/或滴落到板上、及/或分布在板上(例如：使用一喷嘴组件)。可选地，使用一刷来清洁湿的板。例如，可以将图13的方法与本文锁示的各种实施例的装置一起使用(例如，在图15、及/或图1、及/或图2A至图2D中)。

在一些实施例中，装置可在板上以0至3m/min、及/或3至12m/min及/或12至20m/min的速率运动。任选地，所述系统由流体驱动。例如，所述流体可以包括空气、及/或水流、及/或空气与水的组合。例如，所述流体的流速可在0至5l/min、及/或5至15l/min、及/或15至25l/min或更大范围内。运动的速率可选择地与流体流速成比例。运动与流量的比率可能取决于汽缸的尺寸及传动装置的传动比。

图14是根据本发明的一实施例的用于清洁太阳能板的系统的框图。可选地，所述系统包括一流体来源1401。例如，所述流体来源1401可以包括一家用水系统。可选地，来源的流体压力可以小于3巴。替代地或附加地，所述流体来源1401可以包括商业及/或工业用水系统。例如，来源的流体压力可以大于3巴。在一些实施例中，流体来源连接到及/或驱动液压马达1450。可选地，所述液压马达1450包括一固定排量马达，例如一活塞马达及/或一叶片马达。替代地或附加地，所述马达1450可以包括一可变排量马达。在一些实施例中，所述马达1450的一输出连接到一喷嘴组件1472。例如，从马达输出的流体穿过所述喷嘴组件1472，并分配到一太阳能板上及/或使用流体清洁板。可选地，水是间歇输出的。替代地或附加地，流体以恒定速率输出。在一些实施例中，所述马达1450可以驱动一刷，以进一步清洁板。图14的系统的例子可以包括本文中的其他实施例(例如，如图1及图2A至图2D所示)。可选地，图14的系统可以执行图13的方法。

图15示出了一种根据本发明的一实施例构造及操作的板清洁系统的一示例。可选地，所述系统通过喷射流体来清洁一太阳能板的阵列(例如，图1的阵列11)。可选地，可以通过一喷嘴，例如一中空杆71或72中的多个孔的一布置来喷射流体。可选地，间歇地喷射流体。可选地，用一刷12擦拭板表面。

在一些实施例中，可以使用一空气与水混合物来为马达提供动力。例如，一文丘里(Venturi)喷嘴可选地定位在流体入口上，以产生混合物。例如，空气与水的比例可以在0至0.1之间，及/或0.1至0.3之间，及/或0.3至0.5之间，及/或0.5至0.7之间，及/或0.7至1.0之间的范围内。在某些情况下，清洁可以不用水或用水很少(例如，当空气与水的比例较高时)。

控制器34可以使用任何适当的电子设备来实现，通常以包含适当的逻辑电路并生成适当的致动信号以致动螺线管30a至30d的一专用集成芯片的形式来实现。可替代地，可以使用一通用处理器，所述通用处理器可以在合适的软件下运行。

在一些实施例中，包括用于间歇及/或定时操作的一计时器。例如，一时间可包括一实时时钟35。例如，时钟35可用于一天，及/或一天一次到一周一次，及/或一周一次到一个月一次，及/或一个月一次到一年一次激活系统10一次或多次。可选地，所述系统可以包括一无线电接收器33及/或发射器。例如，接收器33及/或发射器可以用于远程控制一清洁系统10，及/或用于远程检查系统完整性。在一些实施例中，一清洁系统可以包括一限位传感器40。例如，一传感器40可以在所述系统到达一轨道的一末端时报告。例如，当所述系统到达所述轨道的尽头时，处理器34可以停止及/或反向运动。

应当注意的是，如图15所示，在控制单元32与阀布置28之间对部件的细分是示例性的，并且在各种实施例中可以不同。

可以预期的是，在本申请到期的专利有效期内，将开发出许多相关的液压马达、刷、太阳能板，并且所述专利中的术语的范围旨在包括所有此类新技术。

如本文所用，术语“约”是指约±10％。

术语“包含”(comprises)、“包含”(comprising)、“包括”(includes)、“包括”(including)、“具有”(having)及其词形变化是指“包括但不限于”。

术语“由......组成”(consisting of)意指“包括并且限于”。

术语“基本上由......组成”(consisting essentially of)是指组合物、方法或结构可包括额外的成分、步骤及/或部件，但只有当额外的成分、步骤及/或部件实质上不改变所要求保护的组合物、方法或结构的基本特征及新特征。

本文所使用的单数形式“一(a)”、“一(an)”及“所述(the)”包括复数引用，除非上下文另外明确指出。例如，术语“一化合物”或“至少一化合物”可以包括多个化合物，包括其混合物。

在整个申请中，本发明的各种实施方式可以以一范围形式呈现。但应当理解是，范围形式的描述仅仅是为了方便及简洁，不应被解释为对本发明的范围的强行限制。因此，范围的描述应当被认为已经具体公开了所有可能的子范围以及范围内的单个数值。例如，对从1到6的一范围的描述应视为已明确公开了例如从1至3、从1至4、从1至5、从2至4、从2至6、从3至6等子范围，以及在所述范围内的单个数值，例如1、2、3、4、5及6。无论范围的宽度皆适用。

每当在本文中指示一数值范围时，其意在包括在指示的范围内的任何引用数字(分数或整数)。短语“在一第一指示数字与一第二指示数字之间的范围”以及“自一第一指示数字至一第二指示数字的范围”在本文中可互换使用，并且意在包括第一及第二指示数字以及它们之间的所有分数及整数。

应当理解，为了清楚起见，在分开的实施方式的上下文中描述的本发明的某些特征也可以在单个实施方式中组合提供。相反地，为了简洁起见，在单个实施方式的上下文中描述的本发明的各种特征也可以单独地、或以任何合适的子组合、或适当地在本发明的任何其他描述的实施方式中提供。在各种实施方式的上下文中描述的某些特征不被认为是那些实施方式的必要特征，除非所述实施方式在没有那些元素的情况下不起作用。

尽管已经结合本发明的特定实施例描述了本发明，然而显然地，许多替代、修改及变化对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求书的精神及广泛范围内的所有这样的替代、修改及变化。

本说明书中提及的所有出版物、专利及专利申请均在本文中通过引用整体并入本说明书中，达到如同每个单独的出版物、专利或专利申请被具体及单独地指出通过引用并入本文的相同程度。另外，本申请中任何参考文献的引用或识别不应被解释为承认这样的参考文献可作为本发明的现有技术。在使用章节标题的范围内，不应将其解释为必然的限制。

Claims (28)

1.一种太阳能板的清洁的装置，其特征在于：所述太阳能板的清洁的装置包括：

一双向液压的马达，由流体流驱动，并产生一间歇的流体输出；

一喷嘴组件，接收来自所述液压驱动的马达的所述间歇的流体输出，并被配置为沿着所述太阳能板分配所述流体输出；以及

一驱动机构，接收来自所述液压的马达的机械动力，并被配置为沿着所述太阳能板的一表面向所述喷嘴组件提供双向的运动，所述运动的一方向与所述马达的一方向相对应。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述马达在小于6巴的输入压力下产生2至25牛顿米的一扭矩。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述马达以每分钟转速0至100转的一速率旋转。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述马达的所述流体流小于所述喷嘴组件的所述运动每米1500毫升。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述喷嘴组件的所述运动是由一电子控制器来控制。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：所述装置还包含向所述电子控制器供电的一电池。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于：所述装置还包含一水力发电机，所述水力发电机被配置成对所述电池进行充电。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于：所述装置还包含由所述控制器控制的多个阀，所述多个阀决定向所述马达的流体输入，并且其中由所述流体输入来决定所述运动的一速率及一方向。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述马达是一活塞马达。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述马达是一叶片马达。

11.如权利要求1所述的装置，其特征在于：向所述马达输入的水小于6巴。

12.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述流体包括水。

13.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述流体包括压缩空气。

14.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述流体包括一液气混合物。

15.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述清洁的装置由至少50体积百分比的多种塑料制成。

16.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述清洁的装置的重量小于每个太阳能板25公斤。

17.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述清洁的装置包括一流体再循环系统。

18.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述马达被配置成响应于所述流体的一流动方向的一反向而反转运动的方向。

19.一种清洁太阳能板的方法，其特征在于，所述清洁太阳能板的方法包括：在小于6巴的一压力下提供一流体输入；

使用由所述流体输入提供动力的一液压的马达，来沿着一太阳能板驱动一喷嘴组件的双向移动；以及

使用从所述液压的马达输出的一间歇水，通过所述喷嘴组件来润湿所述太阳能板。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于：所述驱动包括：所述马达在小于6巴的输入压力下产生2至25牛顿米的一扭矩。

21.如权利要求19所述的方法，其特征在于：所述驱动包括所述马达以小于每分钟转速100转的一速率旋转。

22.如权利要求19所述的方法，其特征在于：所述方法还包含以小于所述喷嘴组件的所述运动的每米1500毫升的一速率，来输出所述马达的所述水流。

23.如权利要求19所述的方法，其特征在于：所述方法还包括使用一电子控制器来控制所述喷嘴组件的运动；以及从一电池为所述电子控制器供电。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于：所述方法还包括使用一液压发电机来为所述电池进行充电。

25.如权利要求23所述的方法，其特征在于：所述控制还包括：所述控制器操作多个阀，以决定向所述马达的流体输入，并且其中所述运动的一速率及方向是由所述流体输入来决定的。

26.如权利要求19所述的方法，其特征在于：所述驱动包括使用所述流体输入为一汽缸提供动力。

27.如权利要求19所述的方法，其特征在于：所述驱动包括使用所述流体输入来旋转一叶片马达的一轴。

28.如权利要求19所述的方法，其特征在于：所述方法还包括通过反转一流体流动方向，来反转所述马达的运动的一方向。

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