JP2015128753A - 太陽光パネルの風力清掃装置 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光パネルの形状や大きさにかかわり無く、効率的な清掃を実現することができる太陽光パネルの風力清掃装置を提供する。
【解決手段】風を受けて１方向に回転する回転腕２２と、回転腕２２に設けられた清掃部とを有する回転清掃体２ａ、２ｂを、複数備える。各回転清掃体２ａ、２ｂは、回転腕２２の回転により清掃部が太陽光パネルＴの受光面Ｊ上を摺動することによって、受光面Ｊを清掃する。隣合う複数の回転清掃体２ａ、２ｂの回転腕２２は、互いの回転領域が重複するものであり、且つ、互いの回転方向が異なることにより、回転領域の重複した部分で回転腕２２が干渉しても互いの回転を継続できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光パネルの風力清掃装置に関するものである。

太陽光パネルは、太陽光を十分に受光するために、上方或いは斜め上方に向けて設置される。このため、埃の付着や雨水にて、更には鳥の糞などの付着にて、受光面が汚れ、発電の効率が低下するおそれがある。
一方、太陽光パネルの清掃を人手で行うとすれば、定期的な作業を要する。特に、太陽光バネルは高所に設置されることが多く、清掃には高所での作業を要し、手間が掛かる。
このため、人件費の抑制や清掃作業者の安全確保といった面から、清掃の自動化が種々提案されている。
特に、風力を利用し別途エネルギーの供給を必要としない風力清掃装置が提案され（特許文献１及び２）、環境に優しく利用価値が高いものと考えられている。

（特許文献１）
特許文献１には、風受板に作用する風力により清掃部材を太陽電池の受光面に沿って相対摺動させる太陽電池清掃装置が示されている。詳しくは、前記太陽電池が固定部材に傾斜姿勢で固定され、前記清掃部材はその一端を固定部材の傾斜軸に揺動自在に枢支されてその一端に連接したバランサにより太陽電池から離隔する方向に付勢され、前記風受板は前記清掃部材およびバランサの少なくとも一方に連結されて風を受けて清掃部材を太陽電池側へ回動駆動する太陽電池清掃装置が示されている
。

ところが、特許文献１へ示された清掃装置では、太陽光パネルの受光面が縦長の長方形などの場合には、その略全体を清掃することが困難である。また、同装置では、風が吹くと１回の清掃部材の揺動が行われ、風が弱まるか風の方向が変わるなどしてから元の位置に清掃部材が復帰して次の清掃動作が行われる。従って、そのため同装置では、風が一方向に吹き続ける場合などでは、清掃動作が行なわれない場合もあり、風のエネルギーを十分に活用できているとは言えない。

（特許文献２）
特許文献２には、その図４及び明細書の段落００１３に、風力によって回転する回転腕に設けられた清掃部を有する回転清掃体が開示されている。この回転清掃体による清掃面は、回転腕が回転する円形である。そのため、特許文献の清掃装置にあっても、太陽光パネルの受光面が縦長の長方形などの場合には、その略全体を清掃することが困難である。

実開昭５９−５８９５８号公報 実開平５−３８９１９号公報

前述のように、風力によって回転する回転腕に設けられた清掃部を有する回転清掃体によって受光面を清掃する場合、清掃部によって清掃される領域は円形となる。これに対して、太陽光パネルは、その形状や大きさについて、種々のものが存在する。特に、正方形の受光面を備えたものよりも、長方形の受光面を備えたものの方が多い。このように、長方形の受光面に対して、円形の清掃領域を有する回転清掃体で清掃しても、清掃できない部分が多くなってしまう。
本発明は、回転清掃体によって清掃することができる太陽光パネルの風力清掃装置において、太陽光パネルの形状や大きさにかかわり無く、無駄の少ない清掃を実現することを課題とする。

本発明は、風を受けて１方向に回転する回転腕と前記回転腕に設けられた清掃部とを有する回転清掃体を備え、前記回転清掃体は、前記回転腕の回転により前記清掃部が太陽光パネルの受光面上を摺動することによって、前記受光面を清掃するものである太陽光パネルの風力清掃装置において、前記回転清掃体を複数設けることによって、太陽光パネルの形状や大きさに応じた清掃が可能なようにする。
しかし、前記転清掃体の回転領域が重複しないように、複数個を配置した場合、回転円と回転円との間に清掃できない非清掃領域が多く残ってしまう。
そのため、前記転清掃体の回転領域が重複するように配置すれば、回転円と回転円との間の非清掃領域の面積を小さくすることはできる。ところが、重複するように配置した場合、隣合う回転清掃体の回転腕同士が接触したり衝突したりすることが避けられない。特に、電動機などで回転を制御できる場合には、回転周期をずらすことによって、回転腕同士の干渉を避けることは可能であるが、風力によって回転する回転腕では、そのような制御が困難である。
そこで、本発明は、隣り合う複数の前記回転清掃体の前記回転腕は、互いの回転領域が重複するものとすることによって、回転円と回転円との間の非清掃領域の面積を小さくすると共に、前記回転清掃体の前記回転腕の回転方向を異なるものとすることで、回転領域の重複した部分で前記回転腕が衝突するなどの干渉が生じても互いの回転腕の回転を継続できるようにした。
より具体的に説明すると、二つの回転清掃体を前後に配置し、それぞれを時計回りに回転させた場合、重複した部分では、前方の回転清掃体の回転腕は左から右へ移動し、後方の回転清掃体の回転腕は右から左へ移動する。その結果、両者の回転腕は移動方向が反対となるため、どちらにも回転することができなくなり、回転が止まってしまう。
これに対して、本発明にあっては、前記回転清掃体の前記回転腕の回転方向を異なるものとすることで、回転領域の重複した部分で干渉が生じても、回転を継続することができる。より具体的には、二つの回転清掃体を前後に配置し、前方の回転清掃体を反時計回りに回転させ、他方を時計回りに回転させた場合、重複した部分では、前後の回転清掃体の回転腕は、共に、右から左へ移動する。その結果、両者の回転腕の移動方向が一致するため、たとえ干渉が生じても、回転を継続することができる。
本発明を実施する具体的な手段としては、ラチェットギアなどで回転方向を制御してもよいが、前記回転腕として回転方向に凸状の風杯を備えたものを用いることによって、１方向への回転を実現し、隣り合う複数の前記回転清掃体の前記回転腕には互いに反対方向へ前記風杯を設けるようにすることで、互いの回転方向が異なるようにすることができる。

本発明は、太陽光パネルの形状や大きさにかかわり無く、効率的な清掃を実現することができる太陽光パネルの風力清掃装置を提供することができたものである。

本発明に係る太陽光パネルの清掃装置の使用状態を示す全体平面図。 （Ａ）は図１の太陽光パネルの正面図、（Ｂ）は（Ａ）の回転腕の風杯の断面形状を示す要部断面図、（Ｃ）は回転腕の回転軸付近を示す要部断面図。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。

（概要）
この実施の形態に係る太陽光パネルＴの清掃装置は、風を受けて回転する回転腕２２を備えた回転清掃体２（第１回転清掃体２ａと第２回転清掃体２ｂ）を、前後に２個備える。各回転清掃体２の回転腕２２は、その下方に清掃部３を有する。各回転腕２２は、支持部４によって、太陽光パネルの受光面Ｊの上方に支持されている。各回転腕２２が回転することで、清掃部３が太陽光パネルＴの受光面Ｊ上を摺動して、清掃がなされる。

（回転清掃体２）
第１回転清掃体２ａと第２回転清掃体２ｂは、長方形の太陽光パネルＴの長辺に沿って、前後に並べられている。

各回転清掃体２は、支持部４へ軸止された基体２１と、基体２１から前記回転の径外方向に伸びる回転腕２２とを備える。回転腕２２は、風を受ける風杯２３を、その先端側に備える。なお、風杯２３は、回転腕２２の全体或いはその一部に設ければよい。
基体２１は、この例では、円盤状に形成されている。基体２１は、その中央が支持部４から垂下された支持軸６に回動可能に軸止されており、回転清掃体２の全体が支持軸６を中心として回動する。この支持軸６は、太陽光パネルＴの受光面Ｊに対して垂直に伸びるように配置されることが望ましく、これによって、回転清掃体２は受光面Ｊに対して等間隔を保って回動する。

回転腕２２は、この例では、断面形状が矩形の棒状体である。回転腕２２の先端側にはカップ状の風杯２３が設けられている。風杯２３は、図１へ示す通り、回転方向に向けて凸状をなす半球状であり、反回転方向に風受け面を備える。図２（Ａ）（Ｂ）へ示す通り、風杯２３は、回転腕２２の上面に設けられている。
第１回転清掃体２ａと第２回転清掃体２ｂとは、風杯２３の向きが互いに逆向きになっている以外、同じ構造となっている。

図１へ示すように、回転腕２２の基端側は、基体２１に取り付けられ、回転腕２２の先端側を、回転清掃体２（基体２１）の回転の径の外方向に向ける。
この例では、１つの基体２１について、３本の回転腕２２が設けられている。図１へ示すように、回転腕２２は、平面視において、基体２１を中心に互いに等角度をなすように取り付けられている。但しこのような角度設定は変更可能である。

なお、図１へ示す例では、平面視において、回転腕２２は、円形の基体２１の外周部に、その接線方向に設けられているため、回転腕２２は、回転清掃体２の回転の中心軸を通らず、当該中心軸から外れた位置を通るようになっている。これによって、回転腕２２の基端側の位置が支持軸６に規制されない。その結果、回転腕２２の固定位置の変更幅を大きいものとすることができ、サイズの異なるより多くの太陽光パネルに対応することができる。但し、回転腕２２の長手方向が上記回転径の径方向と一致すように、回転腕２２を基体２１へ取り付けるものとしてもよい。

回転腕２２の基体２１への取り付け構造について具体的に説明する。
基体２１の外周には、回転腕２２の基部側を受容する受容部２４が、３か所へ互いに等間隔を開けて設けられている。
各受容部２４は、図２（Ｂ）（Ｃ）へ示す通り、断面コ字状のチャンネル材である。受容部２４は、コ字の両端を下方に向けて（即ちコ字両端間の開放部分即ち開放部２５を下方に向けて）、基体２１へ設けられている。
断面形状が矩形の回転腕２２は、上記受容部２４のなすコ字の両端間へ強制嵌合にて挟まれて保持される。但し、当該強制嵌合に限らず、ネジ止めなどの周知の他の手段にて、回転腕２２を受容部２４へ保持させるものとしてもよく、具体的な取付構造は種々変更して実施することができる。
平面視における受容部２４の長手方向について、受容部２４の両端は開放された開放端２６となっている。従って、図１に矢印で示す通り、受容部２４に対する回転腕２２の長手方向の固定位置を変更することができる。これにより、回転腕２２の回転径を太陽光パネルＴの広さに応じて変更することができる。

（清掃部３）
清掃部３は、回転腕２２の下面へ植毛されたブラシであり、回転腕２２の長手方向の略全長に渡り植毛されている。このブラシは、受容部２４の開口部２５から下方に突出しており、受光面Ｊへ接触して回転摺動することによって、受光面Ｊの清掃がなされる。なお、清掃部３は、ブラシの他、合成樹脂やゴム製のスクレーパなど、受光面Ｊを清掃できる他の部材に変更して実施することができる。

（支持部４）
この例では、太陽光パネルＴは、図１及び図２（Ａ）へ示す通り、平面視長方形の太陽光パネルＴの縁を保持する基枠５を備える。この例では、基枠５は、平面視長方形の太陽光パネルＴの対向する２つの長辺に沿う、２つの枠片５０を備える。枠片５０は、図２（Ａ）へ示す通り、太陽光パネルＴの縁を嵌めることができるチャンネル材である。
支持部４は、当該基枠５の一方の枠片５０から他の一方の枠片５０へ掛け渡された、清掃装置１の正面視において略コの字状の枠体である。即ち、上記コの字状に形成されることにより、支持部４は、太陽光パネルＴの受光面Ｊに対して間隔を隔てた上方にて、太陽光パネルＴの枠片５０間に掛け渡されている。
この例では、第１回転清掃体２ａを支持する支持部４と、第２回転清掃体２ｂを支持する支持部４の、２つの支持部４が上記基枠５へ設けられているが、単一の支持部４に複数の回転清掃体２を支持させるようにしてもよい。

各支持部４についてより詳しく説明すると、支持部４は、基枠５の枠片５０に下端が固定された左右２つの縦部材４０と、両縦部材４０上端間に渡された横部材４１とを備える。
横部材４１には支持軸６が下方に向けて設けられている。この支持軸６は、図２（Ａ）へ破線矢印で示す通り、横部材４１に対し揺動可能に軸止されている。また、図２（Ｃ）へ示す通り、支持軸６の下端には、回転清掃体２の基体２１が回転可能に取り付けられている。より詳しくは、基体２１には上方へ突出する軸７が設けられており、ブッシュ７１によって支持軸６の下端に固定されている。図示は省略するが、軸７は回転軸受けに支持されるなど、回転自在な構造を備え、これにより、基体２１及び回転腕２２は支持軸６並びに支持部４に対して回転可能となっている。
この例では、図１へ示すように、第１及び第２回転清掃体２ａ，２ｂの回転の軌跡が重なるように、第１及び第２回転清掃体２ａ，２ｂを配置している。両回転清掃体２ａ，２ｂを接近させることによって、両回転清掃体２ａ，２ｂと枠片５０との間に形成される非清掃領域の面積を小さくすることができる。他方、接近させすぎると、両回転清掃体２ａ，２ｂの全体の清掃面積が小さくなるため、両観点の兼ね合いで、両回転清掃体２ａ，２ｂの間隔を設定すればよい。かかる観点からすると、両回転清掃体２ａ，２ｂは、両者の回転腕２２の回転中心軸間の距離が、回転腕２２の回転半径の１．２〜１．８倍程度が望ましく、１．４〜１．７倍程度であることがより望ましい。

横部材４１は、図２（Ａ）へ示す通り、２本の横構成部材４１ａ，４１ｂが継がれて、構成され、一方の横構成部材４１ａを、他方の横構成部材４１ｂから出し入れすることにより、横部材４１の長さを調整することができる。横部材４１の長さを調整することによって、サイズの異なるより多くの太陽光パネルに取り付けることができ、回転清掃体２の回転径の上記変更に対応することができる。

（清掃動作）
各回転清掃体２において、風杯２３が風を受けて、回転腕２２が基体２１を中心に回転し、回転腕２２に設けられた清掃部３即ちブラシが、太陽光パネルＴの受光面Ｊを撫でて、受光面Ｊの付着物を除去する。
第２回転清掃体２ｂにおける回転腕２２の風杯２３は、第１回転清掃体２ａにおける回転腕２２の風杯２３と逆向きに設けられているので、風を受けた際、第２回転清掃体２ｂは、第１回転清掃体２ａと逆向きに回転する。即ち、図１へ白抜き矢印で示す通り、両回転清掃体２ａ，２ｂの清掃部３は、互いに逆方向に回転して受光面Ｊの清掃を行う。これによって、前後の両回転清掃体２ａ，２ｂの回転腕２２同士が干渉しても、干渉した両回転腕２２同士は同一の方向に移動するため、回転腕２２の回転が停止してしまうことがない。より具体的には、回転領域が重複する範囲においては、両回転清掃体２ａ，２ｂの回転腕２２は、共に右から左に移動するため、両者が干渉しても、回転腕２２の回転が停止することはない。

（変更例）
基体２１の形状は、上記の円盤に限定するものではなく、他の形状に変更可能である。
回転腕２２は丸棒としても角棒としても実施できる。また回転腕２２を角棒として実施する場合、回転腕２２の断面形状は上記の矩形に限らず、他の多角形としてもよい。
風杯２３の風受け面の形状は、風を受けて回転腕２２を１方向にのみ回転させることができれば、半球状の凹部に限定するものではなく、他の形状に変更することができる。例えば回転清掃体２の風受け面は、円錐状の凹部即ちすり鉢状に形成することもできる。また、風杯２３の形状は、半球状や円錐状その他のカップ状に限定するものではなく、効率よく風を受けることができれば、更に他の形状を採用するものとしてもよい。例えば、風杯２３は、回転腕２２の長手方向にそって樋状に伸びるものであってもよく、団扇のように平面状に形成して実施することも可能である。また、風杯２３は１本の回転腕２２に対して１個設けるものとしたが、太陽光パネルＴの受光を著しく遮るものでなければ、風杯２３は１本の回転腕２２に対して２個以上設けるものとしても実施できる。
各回転清掃体２は、同じ形状のものとして実施したが、互いに異なる形状や、異なる大きさのものを用いても良く、設置する個数も変更可能である。

支持部４は、図示した例のように、基枠５の太陽光パネルＴの長辺に対応する枠片５０に架け渡されたものした。この他、基枠５が太陽光パネルＴの短辺に対応する枠片（図示しない。）を備えるものとし、支持部４は、太陽光パネルＴの短辺に対応する当該枠片間へ架け渡されたものとしても実施できる。更に枠体である支持部４は、風杯２３への風の流れを著しく遮るものでなければ、更に他の形態を採るものであってもよい。例えば、支持部４を、平面視において基枠５の太陽光パネルＴの長辺に対し斜めに架け渡すものとしても実施できる。
図示した例では、各回転清掃体２の回転腕２２は適宜変更して実施することができ、また、互いに異なる回転腕２２の本数を有する回転清掃体２を併用してもよい。

１ 清掃装置
２ａ，２ｂ（２） 回転清掃体
３ 清掃部
４ 支持部
５ 基枠
６ 支持軸
７ 軸
２１ 基体
２２ 回転腕
２３ 風杯
２４ 受容部
２５ 開口部
２６ 開放端
４０ 縦部材
４１ 横部材
４１ａ，４１ｂ 横構成部材
５０ 枠片
Ｊ 受光面
Ｔ 太陽光パネル

Claims (4)

1. 風を受けて１方向に回転する回転腕と前記回転腕に設けられた清掃部とを有する回転清掃体を備え、
   前記回転清掃体は、前記回転腕の回転により前記清掃部が太陽光パネルの受光面上を摺動することによって、前記受光面を清掃するものである太陽光パネルの風力清掃装置において、
   前記回転清掃体が隣接して複数設けられ、
   隣り合う複数の前記回転清掃体の前記回転腕は、互いの回転領域が重複するものであり、且つ、互いの回転方向が異なることにより、前記回転領域の重複した部分で前記回転腕が干渉しても互いの回転を継続できるようにしたことを特徴とする太陽光パネルの風力清掃装置。
2. 前記回転腕が回転方向に凸状の風杯を備え、隣り合う複数の前記回転清掃体の前記回転腕には互いに反対方向へ前記風杯が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の太陽光パネルの風力清掃装置。
3. 前記回転腕は、前記回転の径方向の長さを調整することができることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽光パネルの風力清掃装置。
4. 前記回転清掃体は、前記回転腕の基端側を支持する基体を備え、
   前記基体は、上方から支持部によって回転可能に支持され、
   前記基体に対する前記回転腕の固定位置を変えることにより、前記回転腕の前記回転の径方向の長さを調整することができ、
   前記回転腕は、下方に伸びるブラシを前記清掃部として有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の太陽光パネルの風力清掃装置。

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