JP2013518427A - インテリジェントな、自己洗浄式ソーラーパネル - Google Patents
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Abstract
本発明は、対象物の、特に、ソーラーパネル、鏡、ガラス製品などの表面から、砂、ほこり、又は、融雪の堆積を浮上させ、運ぶための方法と器具に関わる。
Description
本発明は、ソーラーパネルの分野に、より具体的には、インテリジェントな、自己洗浄式パネルの分野に関する。
ソーラーパネルの、特に、太陽照射が特に効果的である、砂漠や場所での使用で明らかになっている主要問題点の１つは、ソーラーパネル、及びガラス・ファサードから頻繁に、埃、及び砂を洗浄する必要があったことであった。
事実、ソーラーパネルの定期的洗浄は、効率を保つために、可能な限り高い％で実施しなければならない。
ソーラーパネルの効率は、パネル上の、ごみやチリによって３０％も、積もった雪によっては、さらに大きく、減少することがある。
ソーラーパネルの製造会社は、最低月１回の洗浄を勧めている。ある場合には、パネル洗浄のために、屋根に上ることは容易ではない。
従来の洗浄では、表面に傷を付けてしまい、これにより、パネルの効率が落ちる。多くの場合、洗浄には、溶剤、水、労力、器具、及び装置が必要となる。
また、かかるソーラーパネルは、大表面を構築するために、通常、広い領域に展開されていて、かかる広い領域の洗浄は、時間がかかる。
〔先行技術〕
公開された先行技術には次項が挙げられる（本出願には、参考文献として、すべて組み入れられている）：
−）特許文献１は、電力消費量の少ない、交流電場の使用により、埃の付いた表面を洗浄する方法と器具を開示している。電場の振幅は１，０００と３０，０００Ｖ／ｃｍの間であり、それの周波数は、１０〜１，０００ＨＺである。
−）特許文献２は、ルナダスト（lunar dust）粒子を引き付けるための磁界源を提供し、ルナダスト粒子と磁界源との間の磁場近接（proximity）を提供し、磁界源によってルナダスト粒子を捕集する工程を含む、ルナダスト粒子の捕集方法を開示している。ルナダスト粒子を捕集するための器具は、磁界源、ルナダスト粒子と磁界源との間の磁場近接を提供するための構造、及び磁界源によってルナダスト粒子を捕集するための構造を含む。その器具は、宇宙船、又は月面基地などの、月面上生活設備と共に活用することが出来る。自己洗浄式ソーラー・セルは、少なくとも、１つのソーラーパネルと、堆積した粒子を捕集するための、ソーラーパネル上を移動するように適用された磁界源を有する、可動構造を含む。
−）特許文献３は、光起電性電池上と、光起電性電池組立体に関連した、アルベド（albedo）表面上の、自己洗浄機能を実施することにより、光起電性電池効率を改善するためのシステムと材料を開示している。
−）特許文献４は、少なくとも１つの光起電性電池と透明層を含んでいる、光起電性モジュールを開示している。透明層は、光起電性電池上に置かれ、ここで、透明層は、光起電性モジュールの外側、内側、又は双方に面している、透明層の少なくとも１つの表面上に配置された、複数の突出部分を有する。
公開された先行技術には次項が挙げられる（本出願には、参考文献として、すべて組み入れられている）：
−）特許文献１は、電力消費量の少ない、交流電場の使用により、埃の付いた表面を洗浄する方法と器具を開示している。電場の振幅は１，０００と３０，０００Ｖ／ｃｍの間であり、それの周波数は、１０〜１，０００ＨＺである。
−）特許文献２は、ルナダスト（lunar dust）粒子を引き付けるための磁界源を提供し、ルナダスト粒子と磁界源との間の磁場近接（proximity）を提供し、磁界源によってルナダスト粒子を捕集する工程を含む、ルナダスト粒子の捕集方法を開示している。ルナダスト粒子を捕集するための器具は、磁界源、ルナダスト粒子と磁界源との間の磁場近接を提供するための構造、及び磁界源によってルナダスト粒子を捕集するための構造を含む。その器具は、宇宙船、又は月面基地などの、月面上生活設備と共に活用することが出来る。自己洗浄式ソーラー・セルは、少なくとも、１つのソーラーパネルと、堆積した粒子を捕集するための、ソーラーパネル上を移動するように適用された磁界源を有する、可動構造を含む。
−）特許文献３は、光起電性電池上と、光起電性電池組立体に関連した、アルベド（albedo）表面上の、自己洗浄機能を実施することにより、光起電性電池効率を改善するためのシステムと材料を開示している。
−）特許文献４は、少なくとも１つの光起電性電池と透明層を含んでいる、光起電性モジュールを開示している。透明層は、光起電性電池上に置かれ、ここで、透明層は、光起電性モジュールの外側、内側、又は双方に面している、透明層の少なくとも１つの表面上に配置された、複数の突出部分を有する。
本発明の目的は、公知のものよりも、改良されたソーラーパネルを提案することである。
より具体的には、本発明の目的は、長時間にわたって、それらの特性と効率を保つように、効果的な方法で、洗浄が容易であるソーラーパネルを提案することである。
従って、出願者は、ソーラーパネル、ガラス窓などの表面、又は洗浄を必要とする何らかの同様な表面の洗浄に対処するための、インテリジェントな、自己洗浄式多層コーティングを開発した。
パネル表面は、自動運転のため、光度、温度、湿度、又は他などの様々な検知器が備えられている、又は手動で運転が出来る。
透明な表面の場合、光透過効率は、定期的にモニタリングされ、初期工場校正（factory calibration）と比較される。
インテリジェントな電子機器が、時間帯、光度、温度、及び地域の天候を考慮しながら、効率の減少に関して、自己洗浄式システムの作動を決める。
電子機器は、パネル上に埃、又は砂を検知した時、４つの独立したＤＣを動力源とした、パルス状静電場を作動させるか、又は雪を溶かすため、表面上の同一のエレメントを使用する。
電子的手段（図１７参照）は、通常は、電源入力、及び基板の調節、マイクロ・コントローラ、モニタリング電子機器、静電場電力電子機器、並びに、通信電子機器を含む。
この革新的技術は、ソーラーパネルによって発電された電力の小さな割合を、極く短い時間、使用する。
他の表面の場合には、電子回路は、他の外部電源からの電力が必要である。
本発明は、詳細な記述と以下の添付図面により、より良く理解されるであろう。
本発明は、対象物の、特に、ソーラーパネル、鏡、ガラス製品などの表面から、砂、ほこり、又は融雪の堆積を浮上させ、運ぶための方法と器具に関わる。本発明に記載のパネルの原理が、図１に図示され、それは、種々の形状の導電性コーティングが施され、次に、トップに、好ましくは、透明の絶縁性コーティングが加えられる、パネル、又は何らかの表面を含む。
従って、かかる器具は、対象物の表面上の薄い層の内部に、埋め込まれた、様々な形状の導電性トレース（trace）（透明、又は不透明のいずれか）を用いている。
本発明は、周辺、環境、温度、湿度、及び対象物の性能をモニタリングし、洗浄、又は融雪、どちらかのプロセスを作動させるために使用される、多数のセンサ、及び検知器を用いている。
検知システム、表面上に埋め込まれたトレース、及び対象物の出力（ソーラーパネルの場合）は、すべて、洗浄、又は融解のどちらかのプロセスを起動する時を決める、インテリジェントな、電子ボード、又は回路に接続される。
多くの対象物は、それらを一緒に接続することが出来、互いに通信しあい、及び遠隔的モニタリング、及び作動のため、中央ステーションに接続される。
４つの独立した、ＤＣ電源（すべての他の、知られたデバイスは、より多くの電子機器と電力を必要とする、ＡＣ電源を用いている）から発生した、パルス状の静電場は、対象物の表面に傷を付ける、又は損傷することなしに、ごみ、チリ、及び砂を除去するため、対象物の表面上のトレース形状を使用する。その電場は、高速の実施時間を確保するため、様々な位相シフトと組み合わされる。
表面上に置かれた、圧電素子によって発生した、付加的超音波は、乾燥した砂、チリなどを洗浄する追加手段を提供するために使用することが出来る。
電子機器は、使用されていない時は、スタンバイ、又はスリープモードとなる。
トレースと電子機器は、対象物の表面から、雪の堆積を検知し、融解するためにも、使用される。
本発明により、作動する機械部品、水、洗浄液、又は他の洗浄方法の使用が省かれる。
表面上のトレースと電子機器のために必要となる電力は極めて小さい。以下のような、様々な電源からとることが出来る。
光起電性ソーラーパネルの場合、それの出力の１０％未満が、少なくとも、１日１回、１分未満の間、必要となる。さもなければ、電力は、図１に示すように、バッテリ、電力系統、又は他の外部電源から、取り出すことが出来る。
真空、又はサーマルソーラーパネルの場合、電力は、それら自身が発生する電力、又は他の外部電源から取り出すことが出来る。
本発明の応用は数多い：
−）光起電性ソーラーパネル
−）サーマルソーラーパネル
−）真空ソーラーパネル
−）鏡
−）ガラス製品
−）風よけ
−）光学面
−）ファサード、など
−）光起電性ソーラーパネル
−）サーマルソーラーパネル
−）真空ソーラーパネル
−）鏡
−）ガラス製品
−）風よけ
−）光学面
−）ファサード、など
図２〜８は、本発明に記載の、種々の形状の導電性トレースを図示する。これらの図面から容易に理解できることであるが、形状は、種々であってよく、好適な効果を有することが出来る。
図９〜１５は、本発明の具体的応用として、種々の実施態様を、並びに、以下の図面に示す様々な形状、及び種々の形状のパネルと表面を覆うための、他の同様の、関連した形状を図示する。
例えば、図９、１０、及び１１には、光起電性、及びサーマルソーラーパネルの２つの実施態様を図示する。図９には、どちらかの表面に付着させた、パターン化された導電層が付いた、高透明非導電性樹脂２、光起電性、又は薄いフィルム状ソーラー・セル３、及び複合材４から作られたバック・シートが付いた、ガラス１、又はポリマー６がある。
図１０には、加えて、さらに高透明、非導電性樹脂２層、及びテフロン（登録商標）（Teflon(R)）、又は他の同等の材料から作られている、薄く、高透明シート５がある。
図１１には、加えて、熱放散のため、金属から作られた、又は高剛性と軽量の裏打ち(backing)のため、他の材料から作られた、ハニカム裏打ち７がある。
図１２と１３は、太陽光線を集中するための鏡と反射器に対する、実施態様を図示する。
透明な、非導電性樹脂２、及びどちらかの表面に付着させた、パターン化された導電層が付いた、ガラス、又はポリマー６などの、先の実施態様に関連して、既に記述された要素に加えて、図１２には、高反射性、放物面又は半円筒型の鏡、又は集光器８があり、図１３には、ガラス表面９を備えた、サーマルソーラーパネルがある。
図１４と１５に、ファサード、窓、及び風よけのための実施態様が示されており、ここで、参照番号１０は、ガラス板を特定し、参照番号１１は、断熱のための非常に真空度の高い層によって、気密に隔てられた、２重層ガラスを特定している。
図１６に、真空ベースの光起電性ソーラーパネルの実施態様を図示する。この実施態様は、断熱のための、非常に高真空下で気密に密閉された、上部ガラス表面を備えた、チャンバから作られている、ソーラーパネル１２を含む。ソーラー・セル３は、最下層上に位置している。この構成の興味深い点は、光起電性セル（又は、多結晶シリコン）が、特に、外部の気温が５０℃よりも高くなる、暑い地域では、多量の熱を発生することである。セルの効率は、桁のオーダーで低下する。最良の断熱材の１つである真空によって、多結晶シリコンはずっと低い温度に保たれ、それゆえ、効率がより高く保たれる。
図１７に、デバイスに使用される電子的手段が、本発明の原理を実施するための、マイクロ・コントローラ、高圧電源、モニタリング手段、及び通信手段と共に、図示されている。
図１８に、超音波洗浄波を作り出すため、１つ、又は多数の圧電素子１３が備えられた、ソーラーパネル、鏡、反射器、ガラス製品表面、又は同様なものの、いずれかの実施態様を図示する。
これらの構成において、システムは、前の実施態様に関連して、既に記述された要素に加えて、どちらかの表面上に付着させた、パターン化された、導電層が付いた、透明な、非導電性樹脂２、及びガラス製品、又はポリマー６、などを含み、風よけ、窓、又はファサードのために使用されるガラス板１１がある。
本申請に述べられた、実施態様、及び例は、言うまでもなく、限定的に理解されるべきではない例であり、種々の実施態様の組み合わせは、本発明の枠組みの中で可能である。同様に、同等の手段を使用することが可能である。
〔参照番号〕
１．どちらかの表面上に付着させた、パターン化された、導電層が付いた、ガラス。
２．高度に透明である、非導電性樹脂。
３．光起電性、又は薄いフィルム状ソーラー・セル。
４．複合材から作られたバック・シート。
５．テフロン（登録商標）の様な、ポリマーから作られた、薄くて高透明シート。
６．どちらかの表面上に付着させた、パターン化された、導電層が付いたポリマー。
７．熱放散のため、金属から作られた、又は高剛性と軽量の裏打ちのため、他の材料から作られた、ハニカム裏打ち。
８．高反射性、放物面又は半円筒型の鏡、又は集光器。
９．ガラス表面を備えた、サーマルソーラーパネル。
１０．風よけ、窓、又はファサードのために使用されるガラス板。
１１．断熱のための非常に高真空の層によって、気密に隔てられた、２重層ガラス。
１２．断熱のための、非常に高真空で気密に密閉された、上部ガラス表面を備えた、チャンバから作られている、ソーラーパネル。ソーラー・セルは、最下層上に位置している。
１３．超音波を作り出すため、パネル上に置かれた、１つ、又は多数の圧電変換器。
１．どちらかの表面上に付着させた、パターン化された、導電層が付いた、ガラス。
２．高度に透明である、非導電性樹脂。
３．光起電性、又は薄いフィルム状ソーラー・セル。
４．複合材から作られたバック・シート。
５．テフロン（登録商標）の様な、ポリマーから作られた、薄くて高透明シート。
６．どちらかの表面上に付着させた、パターン化された、導電層が付いたポリマー。
７．熱放散のため、金属から作られた、又は高剛性と軽量の裏打ちのため、他の材料から作られた、ハニカム裏打ち。
８．高反射性、放物面又は半円筒型の鏡、又は集光器。
９．ガラス表面を備えた、サーマルソーラーパネル。
１０．風よけ、窓、又はファサードのために使用されるガラス板。
１１．断熱のための非常に高真空の層によって、気密に隔てられた、２重層ガラス。
１２．断熱のための、非常に高真空で気密に密閉された、上部ガラス表面を備えた、チャンバから作られている、ソーラーパネル。ソーラー・セルは、最下層上に位置している。
１３．超音波を作り出すため、パネル上に置かれた、１つ、又は多数の圧電変換器。
Claims (14)
- 少なくともパネルの表面を洗浄するための自己洗浄式デバイスを含んでなる、ソーラーパネルなどのパネルであって、該洗浄デバイスが、適切な電子手段によって発生したパルス状の静電ＤＣ場を印加するための、少なくとも種々の形状を有する導電性コーティング（１，６）を含んでなる、上記パネル。
- 少なくとも高透明非導電性樹脂（２）の層を含む、請求項１に記載のパネル。
- 複合材料（４）から作られたバック・シートを含む、請求項１又は２に記載のパネル。
- 熱放散のために金属から作られた、又は高剛性と軽量の裏打ちのために他の材料から作られた、ハニカム裏打ち（７）を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のパネル。
- 高反射性の放物面又は半円筒型の鏡又は集光器（９）を含む、請求項１又は２に記載のパネル。
- ガラス表面を備えたサーマルソーラーパネルを含む、請求項１又は２に記載のパネル。
- 風よけ、窓、又はファサード（１１）のために使用されるガラス板を含む、請求項１又は２に記載のパネル。
- 洗浄デバイスをモニタリングし、運転するための検知器を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載のパネル。
- 検知器が、自動運転のための、光度、温度、湿度、及び他のものを含む、請求項８に記載のパネル。
- 断熱のための、非常に高真空下で気密に密閉された上部ガラス表面を備えたチャンバ（１２）を含み、ソーラー・セル（３）が最下層上に位置している、請求項１に記載のパネル。
- 付加的な超音波を発生させるための付加的圧電素子（１３）を含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のパネル。
- 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の少なくとも１つのパネルを含んでなる装置。
- 請求項１〜１１のいずれか１項に記載のパネルを洗浄するための方法、又はパルス状の静電ＤＣ場を使用する洗浄デバイスを備えた、請求項１２に記載の装置、
- 請求項１〜１１のいずれか１項に記載のパネルの付加的な洗浄をするための方法、又は湿気と混ざった砂とチリを除去するための表面上に超音波を作り出す圧電素子を備えた、請求項１２に記載の装置。
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