JP2012104787A

JP2012104787A - 太陽電池モジュールの受光面清浄装置

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Publication number: JP2012104787A
Application number: JP2010261744A
Authority: JP
Inventors: Yuushirou Kubo; 友志郎久保
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-11-06
Filing date: 2010-11-06
Publication date: 2012-05-31

Abstract

【課題】太陽電池モジュールの受光面を残すことなく摺拭することができ、受光面の清浄化により発電効率の向上が図れる太陽電池モジュールの受光面清浄装置を提供する。
【解決手段】構造物に取付けた太陽電池モジュール２と、この太陽電池モジュール２に対して上面を移動可能となるよう配置した移動部材４とからなり、移動部材４は、固定部分に設置したガイド３に支持されて太陽電池モジュール２を跨ぐ配置となり、モータ６での駆動によって、太陽電池モジュール２の上下方向又は横方向で、太陽電池モジュール２の上面をガイド３に沿って移動し、前記移動部材４に、この移動部材４の移動時に太陽電池モジュール２の受光面２ａ上を摺動する摺拭部材５を設けた。
【選択図】図１

Description

この発明は、太陽光発電装置において、受光面に付着した雨水や埃等の汚れを除去し、受光面を清浄に保つことで発電効率を最適の状態に維持することができるようにした太陽電池モジュールの受光面清浄装置に関する。

一般的な太陽光発電装置は、構造物である建物の屋根等における太陽光を受け易い部分に、複数の太陽電池モジュールを並べて敷設し、各太陽電池モジュールが太陽光を受光することにより発電した電力を、例えば、各種機器や照明等の電源として使用するようになっている。

上記のような太陽光発電装置に用いる太陽電池モジュールは、種類や構造が限定されないが、例えば、周枠内に収めた背面カバーと表面の強化ガラス板の間に、ＥＶＡ樹脂等の充填材で太陽電池セルを電気絶縁状態及び浮遊状態に支持した構造や、結晶シリコン型太陽電池を用い、屋根の上面に単体又は複数枚を並べて敷設されることになる。

このような太陽電池モジュールによる発電は、いかに太陽光を効率よく受光するかによって発電効率が変化し、このため、設置時に屋根の上面に対する敷設場所や敷設角度に考慮が払われているが、このような太陽光発電装置においては、降雨時の雨水が受光面に付着したままであったり、大気中の埃等が受光面に堆積すると、これらが太陽光を遮って受光効率を悪くすることで発電能率が低下することになる。

上記のような受光面の雨水による汚れを防ぐため、従来の太陽電池モジュールの受光面清浄装置としては、受光面の上面に自動車と同じような構造のワイパーを取付け、降雨時に前記ワイパーを揺動させることにより、受光面の水滴を除去するようにした構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

実開昭５９−２３７５７号公報

しかしながら、自動車と同じような構造の揺動式ワイパーは、受光面に対して摺拭する範囲がワイパーの揺動範囲に限られ、受光面における全面を残すことなく摺拭するのが構造的に困難であり、受光面の全面を清浄にすることができないので、その分発電効率の向上が図れないという問題がある。

また、太陽電池モジュールの受光面には、降雨以外に大気中の埃等が堆積することになり、この付着物が太陽光を遮って受光効率を悪くするが、降雨以外にこの付着物を除去するために揺動式ワイパーを作動させると、付着物が受光面を擦ることになり、これにより、太陽電池モジュールの受光面に傷がつくという問題がある。

更に、屋根上には、多数枚の太陽電池モジュールを並べて敷設することになるが、個々の太陽電池モジュールごとに上記のような揺動式ワイパーを取付けると、屋根の見た目の景観が異常な光景となり、その採用に二の足を踏むことになる。

そこで、この発明の課題は、太陽電池モジュールの受光面における全面を残すことなく摺拭することができ、屋根の見た目の景観を低下させることがなく、しかも、多数枚の太陽電池モジュールに対して同時に受光面の清浄化を図ることも可能となり、かつ、太陽電池モジュールの受光面に傷をつけることのない太陽電池モジュールの受光面清浄装置を提供することにある。

上記のような課題を解決するため、この発明は、構造物に取付けた太陽電池モジュールと、この太陽電池モジュールに対して上面を移動可能となるよう配置した移動部材とからなり、前記移動部材に、この移動部材の移動時に太陽電池モジュールの受光面上を摺動する摺拭部材を設けたものである。

上記移動部材は、固定部分に設置したガイドに支持されて太陽電池モジュールを跨ぐ配置となり、モータでの駆動によって太陽電池モジュールの上面をガイドに沿って移動するようになっている構造とすることができる。

上記摺拭部材は、ゴム等の弾性材料を用い、太陽電池モジュールの上下又は横方向の幅に対応する長さを有し、太陽電池モジュールの受光面に下縁が摺接する状態で、上記移動部材の移動方向に長さ方向が対面する配置で移動部材に取付けられているようにすることができる。

上記太陽電池モジュールが傾斜状の配置となり、この太陽電池モジュールの周辺で傾斜方向の上側位置に、前記太陽電池モジュールの上面に対して洗浄水を供給する洗浄水供給手段を配置することができる。

ここで、周枠内に収めた上記太陽電池モジュールは、屋根上に単体又は多数枚が並ぶように敷設し、移動部材は、太陽電池モジュール単体ごとに設ける場合と、多数枚の太陽電池モジュールに対して跨ぐような配置が選択できる。

太陽電池モジュール単体ごとに受光面清浄装置を設ける場合、周枠の上下又は両側にレール状のガイドを平行状態で設置し、移動部材は両端を平行するガイドで支持することにより太陽電池モジュールを跨ぐように配置され、前記ガイドに載る車輪をモータで駆動することにより、太陽電池モジュールの上下若しくは横方向に往復移動するようになっている。

また、受光面清浄装置を多数枚の太陽電池モジュールに対して跨ぐように配置する場合は、屋根上で太陽電池モジュールの並び方向に沿う上下又は両側にレール状のガイドを平行状態で設置し、多数枚の太陽電池モジュールを跨ぐ枠状に形成された移動部材の両端をガイドで支持し、前記ガイドに載る車輪をモータで駆動することにより、太陽電池モジュールの並び方向に沿って上下若しくは横方向に往復移動するようになっている。

この移動部材に取付けた摺拭部材は、ゴム等の弾性材料を用いて板状に形成され、太陽電池モジュール単体ごとに移動部材を設けた場合は、太陽電池モジュール単体の幅に対応する長さのものを使用し、また、移動部材を多数枚の太陽電池モジュールに対して跨ぐように配置した場合は、太陽電池モジュールの並ぶ条件に合わせて複数直列に配置するか、連続する長いものを用い、その下縁が太陽電池モジュールの受光面に対して弾力的に圧接するように取付け、何れにおいても、移動部材の移動により、太陽電池モジュールの受光面上を摺拭部材が摺動するようになっている。

また、上記洗浄水供給手段は、乾燥状態にある太陽電池モジュールの上面を摺拭部材が摺動するとき、砂塵等でガラスの受光面を傷つけないようにするためのものであり、太陽電池モジュールの周辺で傾斜方向の上側位置に給水用配管と接続したノズルを配置し、摺拭部材の移動前に前記太陽電池モジュールの上面に洗浄水を供給することになる。

この洗浄水供給手段は、給水用配管の途中に設けた開閉弁を手動で操作するだけでなく、移動部材の動きと連動し、移動部材の移動前に自動的に所定量の洗浄水を供給するようにしてもよい。

この発明によると、構造物に取付けた太陽電池モジュールに対してその上部を移動可能となる移動部材を配置し、この移動部材に太陽電池モジュールの受光面上を摺動する摺拭部材を設けたので、移動部材を移動させることにより、太陽電池モジュールの受光面の全面に付着する雨水や汚れを摺拭部材で除去することができ、受光面における全面を残すことなく摺拭して清浄化することができ、受光面全面の清浄化により発電効率の回復効率が格段に向上する。

また、太陽電池モジュール単体ごとに取付けた場合と、多数枚の太陽電池モジュールに対して跨る取付けた場合も、太陽電池モジュールの上部や側部に待機させておけば、外部から目立たない状態となり、全体の構造をシンプルに構成できるので屋根の見た目の景観を低下させることがない。

更に、多数枚の太陽電池モジュールに対して跨ぐような配置として摺拭部材を長くすることで、多数枚の太陽電池モジュールに対して同時に受光面の清浄化が図れ、受光面全面の清浄化が効率よく行えることになる。

また、洗浄水供給手段を組み合わせ使用すると、乾燥状態にある太陽電池モジュールの受光面を摺拭部材で清浄化する場合に、付着物によって太陽電池モジュールのガラス受光面に傷を付けることがない。

この発明の太陽電池モジュールの受光面清浄装置を設けた太陽光発電装置を屋根上に配置した状態を示す斜視図この発明の太陽電池モジュールの受光面清浄装置を設けた太陽光発電装置を屋根上に配置した状態を示す側面図この発明の太陽電池モジュールの受光面清浄装置を設けた太陽光発電装置を屋根上に配置した状態を示す要部の拡大して斜視図（ａ）はこの発明の太陽電池モジュールの受光面清浄装置を設けた太陽光発電装置を屋根上に配置した状態を示す要部の拡大した平面図、（ｂ）は同正面図（ａ）は移動部材と摺拭部材が待機位置にある状態の縦断側面図、（ｂ）は移動部材と摺拭部材が移動した途中位置にある状態の縦断側面図

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図示のように、太陽光発電装置１は、建物の屋根ａ上に並べて取付けた太陽電池モジュール（太陽電池パネル）２からなり、この太陽電池モジュール２の受光面清浄装置は、前記太陽電池モジュール２の上下や両側に設けられたガイド３と、前記ガイド３に支持され、前記太陽電池モジュール２の受光面２ａ上を跨いだ状態で太陽電池モジュール２の上下や横方向に移動する杆状の移動部材４と、前記移動部材４の下部に設けられ、この移動部材４の移動時に太陽電池モジュール２の受光面２ａ上を摺動する摺拭部材５とで形成されている。

上記太陽電池モジュール２は、種類や構造が限定されないが、例えば、枠体２ｂ内に収めた背面カバーと表面の透明な強化ガラス板の間に、ＥＶＡ樹脂等の充填材で太陽電池セルを電気絶縁状態及び浮遊状態に支持した構造や、結晶シリコン型太陽電池を用い、屋根ａの上面に複数枚を上下及び横方向に並ぶように敷設されることになる。

この発明の受光面清浄装は、一枚の太陽電池モジュール単体ごとに設ける場合と、並べて配置した複数枚の太陽電池モジュールに対して跨ぐように設ける場合が選択できる。

図面に示した受光面清浄装置は、移動部材４を複数枚の並べた太陽電池モジュールに対して跨ぐような配置にし、複数枚の太陽電池モジュール２に対して同時に清浄化する場合の例を示し、上記ガイド３は、型材やレール又はラックを用いて形成され、屋根ａの上に並べ太陽電池モジュール２群の上下又は両側、更に必要に応じて隣接する太陽電池モジュール２間の位置に配置され、複数枚が並ぶ太陽電池モジュール２の上下端部間又は両側端部間に達する長さを有している。

上記移動部材４は、各ガイド３の上に設けた走行機構１１で支持された状態で複数枚の太陽電池モジュール２の上を跨ぐことのできる長い杆状に形成され、走行機構１１は台車状に形成され、ガイド３と対応する位置に設けた車輪６がガイド３で支持され、この走行機構１１に設けたモータ７で車輪６を駆動することにより、移動部材４を太陽電池モジュール２の並び方向、即ち、屋根ａの上下方向又は横方向に往復移動させるようになっている。

この移動部材４に設けた摺拭部材５は、ゴムや合成樹脂等の弾性材料を用いて板状に形成され、太陽電池モジュール２の単体の幅に対応する長さのものを、太陽電池モジュール２の並ぶ条件に合わせて複数直列に配置するか、連続する長いものを用い、その下縁が太陽電池モジュール２の受光面２ａに対して弾力的に圧接するように取付けられ、移動部材４の移動方向に対して長さ方向が対面する配置となり、移動部材４がガイド３に沿って移動することにより、太陽電池モジュール２の受光面２ａ上を摺動するようになっている。

上記太陽電池モジュール２は、傾斜角度をもって屋根ａ上に敷設配置され、この太陽電池モジュール２の周辺で傾斜方向の上側位置に、前記太陽電池モジュール２の受光面２ａに対して洗浄水を供給する洗浄水供給手段８が配置されている。

この洗浄水供給手段８は、太陽電池モジュール２の周辺で傾斜方向の上側位置に配置した所要数のノズル９と、前記ノズル９に地上から圧力水を供給するように接続した給水用配管１０とで形成され、給水用配管１０の途中に設けた開閉弁を開くことで、前記太陽電池モジュール２の受光面２ａ上に洗浄水を供給することになる。

この洗浄水供給手段８は、開閉弁を手動で操作する方式だけでなく、移動部材４の動きと連動して開閉弁を制御し、自動的に所定量の洗浄水を供給するようにしてもよい。

また、太陽電池モジュールの受光面清浄装置を一枚の太陽電池モジュール単体ごとに設ける場合を説明する。なお、図１の例と同一部材については、同一符号を付して説明する。

一枚の太陽電池モジュール単体ごとに設ける場合の受光面清浄装置は、全体的に小型化になる以外は基本的な構造は上記と同様であり、周枠で囲まれた太陽電池モジュール単体の上下又は両側に前記周枠を利用してガイド３を設け、両端が走行機構１１で支持された移動部材４を太陽電池モジュール単体の受光面上を跨いだ状態で太陽電池モジュール単体の上下や横方向に移動するよう配置し、この移動部材４に太陽電池モジュール単体の受光面上を摺動する摺拭部材５を設け、走行機構１１のモータ７で移動部材４を上下又は横移動させることにより、太陽電池モジュール単体の受光面上を摺拭部材５で清浄化するものである。

なお、太陽電池モジュール単体ごとに受光面清浄装置を設けた場合においては、洗浄水供給手段８のノズル９を各太陽電池モジュール単体の上部に配置するようにすればよい。

この発明の太陽電池モジュールの受光面清浄装置は、上記のような構成であり、次に、図面に示した複数枚の太陽電池モジュール２に対して同時に清浄化する場合の例に従って作用を説明する。

通常の状態において、図１乃至図５（ａ）に示すように、移動部材４は、屋根ａの上部又は一方側部の位置に停止した待機位置にあり、移動部材４と摺拭部材５は屋根ａ上に並べた太陽電池モジュール２の受光面２ａを覆うことのないようにしている。

上記太陽電池モジュール２の受光面２ａに降雨時の雨水が付着したり、大気中の埃等が堆積することで受光面２ａが汚れた場合、建物の適所に設置した始動スイッチをオンすると走行機構１１のモータ７への通電となり、車輪６の回転で移動部材４が太陽電池モジュール２の受光面２ａを跨ぐようにして、太陽電池モジュール２の並び方向に沿うよう屋根ａの上部から下部に向けて又は一方側部から他方側部に向けて移動する。

図５（ｂ）のように、この移動部材４に取付けた摺拭部材５は、太陽電池モジュール２の受光面２ａに対して下縁が弾力的に圧接することにより、受光面２ａを擦るように摺動し、この摺動により受光面２ａに付着している雨水や埃を掻き落としていく。

移動部材４が屋根ａの下部又は他方側部に到達して停止すると、モータ７が逆回転するよう通電が切り換わり、移動部材４は上部又は一方側の待機位置に戻って停止する。

なお、移動部材４が待機位置に戻るとき、摺拭部材５が太陽電池モジュール２の受光面２ａを擦ることになり、この戻り時にも受光面２ａに残っていた雨水や埃を掻き取っていく。

このように、移動部材４の摺拭部材５が太陽電池モジュール２の受光面２ａを摺拭することで清浄化して、受光面２ａに付着していた雨水や汚れを取り除くと、太陽電池モジュール２の受光効率が回復し、発電効果の向上が図れることになる。

上記移動部材４の摺拭部材５は、太陽電池モジュール２単体の幅又は複数枚の太陽電池モジュールに対応する長さになっているので、太陽電池モジュール２の受光面２ａ全面を残すことなく清浄化することができ、これにより受光効率の回復が図れると共に、移動部材４の往復移動だけで、屋根ａ上に敷設した全太陽電池モジュール２群の受光面２ａを一度に清浄化でき、清浄化作業の能率向上が図れることになると共に、屋根ａ上には移動部材４が待機位置で停止する状態となるので、全体の構造をシンプルに構成でき、屋根ａの見た目の景観を低下させることがない。

上記移動部材４とこれに取付けた摺拭部材５の長さは、図示のような複数枚の太陽電池モジュール２を跨ぐだけでなく、太陽電池モジュール２単体の幅に対応した長さに設定するようにしてもよく、また、移動部材４の往復移動の制御は、リミットスイッチやセンサを配置することによって行え、また、移動部材４には、受光面２ａの汚れを取るために、受光面２ａに対する洗浄水の供給手段を設けるようにしてもよい。

なお、太陽電池モジュール２の受光面２ａが乾燥状態にある場合に、前記受光面２ａを清浄化するときは、移動部材４の移動前に洗浄水供給手段８を作動させ、そのノズル９から太陽電池モジュール２の受光面２ａ上に傾斜上側から洗浄水を所定量だけ流し、受光面２ａ上に付着している砂塵等の固形物を軟化させたり、受光面２ａ上の傾斜下側に洗い流し、この後、移動部材４を移動させるようにすれば、太陽電池モジュール２の受光面２ａを摺拭部材５が摺動するとき、固形物でガラスの受光面２ａを傷つけるようなことがなくなると共に、固形物が水分を含むことで剥離性がよくなり、その除去が一段と効率的に行えることになる。

また、上記洗浄水供給手段８の作動と移動部材４の移動は、手動操作によって起動や停止を行うようにしてもよいが、例えば、時間設定や天候反応等の機能を有する制御機構やセンサ機構を用い、洗浄水供給手段８の作動と移動部材４の移動を連動して自動的に行うようにしてもよい。

１太陽光発電装置
２太陽電池モジュール
２ａ受光面
３ガイド
４移動部材
５摺拭部材
６車輪
７モータ
８洗浄水供給手段
９ノズル
１０給水用配管
１１走行機構
ａ屋根

Claims

構造物に取付けた太陽電池モジュールと、この太陽電池モジュールに対して上面を移動可能となるよう配置した移動部材とからなり、前記移動部材に、この移動部材の移動時に太陽電池モジュールの受光面上を摺拭する摺拭部材を設けた太陽電池モジュールの受光面清浄装置。
上記移動部材は、固定部分に設置したガイドに支持されて太陽電池モジュールを跨ぐ配置となり、モータでの駆動によって太陽電池モジュールの上面をガイドに沿って移動するようになっている請求項１に記載の太陽電池モジュールの受光面清浄装置。
上記摺拭部材は、ゴム等の弾性材料を用い、太陽電池モジュールの上下又は横方向の幅に対応する長さを有し、太陽電池モジュールの受光面に下縁が摺接する状態で、上記移動部材の移動方向に長さ方向が対面する配置で移動部材に取付けられている請求項１又は２に記載の太陽電池モジュールの受光面清浄装置。
上記太陽電池モジュールが傾斜状の配置となり、この太陽電池モジュールの周辺で傾斜方向の上側位置に、前記太陽電池モジュールの受光面に対して洗浄水を供給する洗浄水供給手段を配置した請求項１乃至３の何れかに記載の太陽電池モジュールの受光面清浄装置。