JP7435190B2 - 飛来粒子の検出装置及びその検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、飛来粒子の検出装置及びその検出方法に関する。

例えば、太陽光発電所において、風に乗ってきた汚損物質（鉄粉等）を含む飛来粒子が太陽光パネルの表面に付着して堆積すると、太陽光パネルにより十分な発電電力を得られなくなる虞がある。そこで、太陽光パネルによる現状の発電電力を把握するために、風速風向計の出力に基づいて、太陽光パネルに堆積する飛来粒子の量から太陽光パネルの電力損失を算出する技術が知られている。（特許文献１を参照）

特開２０１３－１９１７１９号公報

しかし、上記の特許文献１では、太陽光パネルに実際に付着した飛来粒子の堆積量から、太陽光パネルの電力損失を算出しているだけであるため、風向に応じて太陽光パネルに付着した飛来粒子を効果的に取り除くことはできない。

そこで、本発明は、太陽光パネル等の設備に付着した飛来粒子を効果的に取り除くことができるように、飛来粒子の飛来が多い時間帯を確認することが可能な飛来粒子の検出装置及び検出方法を提供することを目的とする。

前述した課題を解決する主たる本発明は、飛来粒子を入口から取り込む漏斗部と、前記漏斗部の出口に結合され、前記飛来粒子が前記出口を通って通過する管部と、前記管部を通過する前記飛来粒子を検出し、前記飛来粒子の粒径に応じた大きさの第１電圧信号と、前記飛来粒子の粒子数に応じた数の第２電圧信号と、を出力する粒子センサーと、現在時刻を計時するタイマーと、記憶部と、前記第１電圧信号の値を、前記飛来粒子の粒径を判定するための閾値と比較することにより、前記飛来粒子の粒径を複数段階に判定する粒径判定部と、一定時間あたりの前記第２電圧信号の数を、前記飛来粒子の粒子数を判定するための閾値と比較することにより、前記一定時間あたりの前記飛来粒子の粒子数を複数段階に判定する粒子数判定部と、前記粒子センサーが前記飛来粒子を検出したときの、前記タイマーにより計時された現在時刻を、前記飛来粒子の粒径及び粒子数の判定結果と対応付けて前記記憶部に記憶させる制御部と、を備えている。
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。

本発明によれば、太陽光パネル等の設備に付着した飛来粒子を効果的に取り除くことができるように、飛来粒子の飛来が多い時間帯を確認することが可能となる。

本実施形態に係る飛来粒子の検出装置が例えば太陽光発電所に設置されている様子を示す概略図である。 第１実施形態に係る検出装置の一例を示す図である。 制御部が入力される電圧信号から飛来粒子の粒径と数を判定することの一例を説明する図である。 記憶部に記憶されるテーブル情報の一例を示す図である。 第１実施形態に係る検出装置の動作の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る検出装置の一例を示す図である。 記憶部に記憶されるテーブル情報の一例を示す図である。 第２実施形態に係る検出装置の動作の一例を示すフローチャートである。

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

例えば、太陽光発電所の敷地内に設置されている電力発電用の太陽光パネルには、周囲の環境によっては、例えば汚損物質（鉄粉等）等を含む様々な飛来粒子が風に乗って飛来して付着することがある。太陽光パネルに対して飛来粒子の付着が繰り返され、やがて太陽光パネルに飛来粒子が堆積すると、太陽光パネルに対する太陽光の照射が遮られることになって、発電電力が制限されてしまう虞がある。この飛来粒子は、風向や時間帯によっては、太陽光パネルに堆積する量が異なる場合がある。そこで、太陽光パネルに堆積した飛来粒子を効果的に取り除くためには、時間帯ごとに、もしくは風向別の時間帯ごとに、飛来してくる飛来粒子を観測し、その観測情報を太陽光パネルの表面の清掃に効率よく活用することが望ましい。本実施形態では、このような活用をするのに好適な飛来粒子の検出装置を提供する。
＝＝＝飛来粒子の検出装置の設置例＝＝＝

図１は、本実施形態に係る飛来粒子の検出装置が例えば太陽光発電所に設置されている様子を示す概略図である。

図１において、太陽光発電所１００の敷地内には、所定の電力を発電することを目的として、複数の太陽光パネル１１０が整列して設置されている。検出装置２００は、例えば、太陽光発電所１００の敷地内において、太陽光パネル１１０の設置スペースに隣接する空きスペースに設置されることとする。

検出装置２００は、風に乗って飛来してきた飛来粒子を後述する粒子センサーによって検出し、その飛来粒子を検出した検出時刻を記憶する装置である。ここで、検出装置２００としては、風向を考慮せずに飛来粒子が飛来してきた時刻のみを検出する第１実施形態に係る検出装置２００Ｘ、および、飛来粒子が飛来してきた時刻を風向別に検出する第２実施形態に係る検出装置２００Ｙの双方を指すものとする。また、図１には、説明の便宜上、第２実施形態に係る検出装置２００Ｙを記載することとする。この検出装置２００Ｙを設置する場合、風向を示す風向信号を得るための風向計３００も検出装置２００Ｙに隣接するように、太陽光発電所１００の敷地内の空きスペースに設置される。風向とは、説明を簡便とするために、東西南北の４方向であることとする。風向計３００の詳細については、第２実施形態で説明する。
＝＝＝第１実施形態＝＝＝

＜検出装置２００Ｘの構成＞
図２は、第１実施形態に係る検出装置２００Ｘの一例を示す図である。
検出装置２００Ｘは、風に乗って飛来してきた飛来粒子を検出し、その飛来粒子を検出した検出時刻を示す情報を、検出装置２００Ｘに設けた後述する記憶部に記憶させる装置である。検出装置２００Ｘは、この機能を実現させる手段として、漏斗部４１０、管部４２０、粒子センサー４３０、タイマー４４０、記憶部４５０、制御部４６０を含んで構成されている。

漏斗部４１０は、飛来粒子を取り込む入口４１１と、取り込んだ飛来粒子を自然落下の状態で放出する出口４１２と、を備えている。入口４１１は、風向に関わらず、風に乗って飛来し落下してくる飛来粒子を取り込むことができるように、常に開口した状態になっている。また、漏斗部４１０は、出口４１２側から入口４１１側へ向かうにつれてその開口面積が広がり、入口４１１においてその開口面積が最大となるような形状を呈している。

管部４２０は、漏斗部４１０の出口４１２から放出された飛来粒子が通過することができるように、漏斗部４１０の出口４１２に対して連通するように隙間なく結合された筒状部材である。管部４２０は、後述する粒子センサー４３０が管部４２０を通過する飛来粒子を検出することができるように、その断面が例えば正方形の筒形状を呈していることとする。また、管部４２０の端面と隙間なく結合されるように、漏斗部４１０の出口４１２もその断面が例えば正方形の形状を呈していることとする。更に、管部４２０は、粒子センサー４３０が管部４２０を通過する飛来粒子を検出することができるように、例えば、ガラス管または樹脂管であることとする。

粒子センサー４３０は、管部４２０を通過する飛来粒子を検出する装置であり、管部４２０を取り囲むように取り付けられている。

粒子センサー４３０は、管部４２０を通過する飛来粒子を検出するための手段として、レーザー発振器４３１および光電変換装置４３２を含んで構成されている。

レーザー発振器４３１は、管部４２０における正方形の４つの外周面のうち、例えば１つの外周面４２１側から相対する外周面４２２に向かってレーザー光を出射することができるように、レーザー光の出射口を外周面４２１と対向させて取り付けられている。外周面４２１における前記レーザー発振器４３１の出射口と対向する位置には、レーザー光の反射や吸収による減衰を抑えるための孔部４２１Ａが穿設されている。レーザー光は、孔部４２１Ａを通って管部４２０の内部に向かって出射される。

光電変換装置４３２は、管部４２０における正方形の４つの外周面のうち、レーザー発振器４３１が取り付けられた外周面４２１とは隣り合っている１つの外周面４２３と対向して取り付けられている。光電変換装置４３２は、受光素子としてフォトダイオード（不図示）を含んで構成されている。管部４２０内を通過する飛来粒子に対してレーザー発振器４３１からのレーザー光が管部４２０の外周面４２１を通して照射されると、飛来粒子はレーザー光の照射に伴って散乱光を生じることとなる。光電変換装置４３２は、飛来粒子から生じる散乱光を光信号としてフォトダイオードで受信し、光信号の大きさに応じた大きさの電圧信号に変換する。

ここで、外周面４２３における光電変換装置４３２のフォトダイオードと対向する位置には、散乱光を減衰することなく光信号として受信することができるように、孔部４２３Ａが穿設されている。散乱光は、孔部４２３Ａを通って管部４２０内から光電変換装置４３２に到達することとなる。

管部４２０内を通過する飛来粒子の粒径が大きいほど、散乱光を示す光信号が大きくなるため、光電変換装置４３２から出力される電圧信号も大きくなる。また、管部４２０内を通過する飛来粒子の数が多いほど、散乱光を示す光信号の数が多くなるため、光電変換装置４３２から出力される電圧信号の数も多くなる。このように、光電変換装置４３２は、飛来粒子の粒径に応じた大きさの電圧信号や、飛来粒子の数に応じた数の電圧信号を出力する。光電変換装置４３２から出力される電圧信号は、制御部４６０に入力される。

尚、管部４２０を通過する飛来粒子の粒径が小さい場合や、管部４２０を通過する飛来粒子の数が少ない場合であっても、光電変換装置４３２が電圧信号を確実に出力することができるように、フォトダイオードにおける散乱光を示す光信号を受信する側に、光信号をフォトダイオードに集光するための集光レンズ（不図示）を配置してもよい。

以上説明したような粒子センサー４３０の動作原理は周知であるため、粒子センサー４３０と同様に動作する既知の装置を採用することができる。

タイマー４４０は、現在時刻を計時する。
記憶部４５０には、粒子センサー４３０が管部４２０内を通過する飛来粒子を検出した場合、そのときのタイマー４４０の現在時刻を示す情報が、粒子センサー４３０が飛来粒子を検出した検出時刻を示す情報として記憶される。記憶部４５０としては、メモリーカードやＵＳＢメモリー等のデータの更新が可能な不揮発性メモリーを採用することができる。

制御部４６０は、粒子センサー４３０、タイマー４４０、記憶部４５０の動作を制御する。制御部４６０は、例えばマイクロコンピュータを含んで構成されている。そして、制御部４６０の機能は、マイクロコンピュータに含まれるＲＯＭから読み出されたプログラムのソフトウエア処理によって実現される。

制御部４６０は、タイマー４４０に対して現在時刻の計時動作を指示する。タイマー４４０によって計時される現在時刻を示す情報は、制御部４６０に入力される。これにより、制御部４６０は、現在時刻を常時参照することが可能となる。尚、タイマー４４０を用いる代わりに、制御部４６０は、ＧＰＳ衛星から現在時刻を示す情報を取得することによって、現在時刻を常時参照するようにしてもよい。

制御部４６０は、粒子センサー４３０に対して、管部４２０内を通過する飛来粒子の検出を開始するための指示を行う。粒子センサー４３０によって飛来粒子が検出されると、当該飛来粒子の通過を示す電圧信号が粒子センサー４３０から出力され、この電圧信号は制御部４６０に入力される。これにより、制御部４６０は、電圧信号が入力されたときの現在時刻を示す情報を、例えば１分ごとに記憶部４５０に逐次記憶させる。このようにして、記憶部４５０には、管部４２０内を飛来粒子が通過したときの現在時刻を示す情報が集まって、時間帯情報として複数記憶される。

図３は、制御部４６０が入力される電圧信号から飛来粒子の粒径と数を判定することの一例を説明する図である。尚、図３において、横軸は時間、縦軸は電圧信号の大きさを示している。

制御部４６０は、例えば、飛来粒子の粒径を判定する粒径判定部４６１と、一定時間（例えば１分）における粒子数を判定する粒子数判定部４６２と、を含んでいることとする。

飛来粒子の粒径が大きいほど、粒子センサー４３０から出力される電圧信号の大きさは大きくなる。そこで、粒径判定部４６１は、飛来粒子の粒径を例えば「大」、「中」、「小」（例えば数μｍ～数十μｍ程度）の３段階に判定するための第１～第３閾値Ｖ１～Ｖ３（Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３）が予め設定されており、粒子センサー４３０から入力される電圧信号の値を第１～第３閾値Ｖ１～Ｖ３と比較することによって、飛来粒子の粒径を示す信号を出力する。例えば、粒子センサー４３０から入力された電圧信号が第１閾値Ｖ１と第２閾値Ｖ２との間の値である場合、粒径判定部４６１は、飛来粒子の粒径が「小」であるものと判定し、飛来粒子の粒径が「小」であることを示す判定信号を出力する。また、粒子センサー４３０から入力された電圧信号が第２閾値Ｖ２と第３閾値Ｖ３との間の値である場合、粒径判定部４６１は、飛来粒子の粒径が「中」であるものと判定し、飛来粒子の粒径が「中」であることを示す判定信号を出力する。また、粒子センサー４３０から入力された電圧信号が第３閾値Ｖ３を超える値である場合、粒径判定部４６１は、飛来粒子の粒径が「大」であるものと判定し、飛来粒子の粒径が「大」であることを示す判定信号を出力する。粒径判定部４６１の判定結果は、管部４２０内を飛来粒子が通過したときの現在時刻と対応付けて、記憶部４５０に記憶される。但し、粒径判定部４６１が飛来粒子の粒径を判定するサンプリング時間にもよるが、サンプリング時間が例えば１秒間隔と短い場合、記憶部４５０の記憶容量を考慮し、例えば１分間に得られる６０個の判定結果のうち、例えば割合が最大となる粒径を示す判定結果を記憶部４５０に分単位で記憶させてもよい。

また、飛来粒子の数が多いほど、粒子センサー４３０から出力される電圧信号の数は多くなる。そこで、粒子数判定部４６２は、一定時間（例えば１分）において、粒子センサー４３０からパルス的に入力された電圧信号の個数をカウントする。例えば、第１閾値Ｖ１よりも僅かに大きい予め設定された閾値をそれぞれの電圧信号が超えたときに、カウントを行うようなカウント機能を粒子数判定部４６２は備えている。更に、粒子数判定部４６２には、一定時間において、飛来粒子の粒子数を例えば「極めて多い」、「多い」、「少ない」の３段階に判定するための第１～第３閾値Ｌ１～Ｌ３（Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３）が予め設定されている。そして、粒子数判定部４６２は、カウント値を第１～第３閾値Ｌ１～Ｌ３と比較することによって、飛来粒子の粒子数を示す信号を出力する。

例えば、カウント値が第１閾値Ｌ１と第２閾値Ｌ２との間の値である場合、粒子数判定部４６２は、飛来粒子の粒子数が「少ない」ものと判定し、飛来粒子の粒子数が「少ない」ことを示す判定信号を出力する。また、カウント値が第２閾値Ｌ２と第３閾値Ｌ３との間の値である場合、粒子数判定部４６２は、飛来粒子の粒子数が「多い」ものと判定し、飛来粒子の粒子数が「多い」ことを示す判定信号を出力する。また、カウント値が第３閾値Ｌ３を超える値である場合、粒子数判定部４６２は、飛来粒子の粒子数が「極めて多い」ものと判定し、飛来粒子の粒子数が「極めて多い」ことを示す判定信号を出力する。粒子数判定部４６２の判定結果は、管部４２０内を飛来粒子が通過したときの現在時刻と対応付けて、記憶部４５０に記憶される。

このようにして、記憶部４５０には、管部４２０内を通過した飛来粒子に関して、検出時刻（１分単位）と、粒径と、粒子数とを対応付けた情報が記憶される。図４は、記憶部４５０に記憶されるテーブル情報の一例を示す図である。尚、図４において、飛来粒子が連続的に検出されているそれぞれの期間（例えば、検出時刻の欄における「１１：１０～１１：２５」、「１３：２０～１５：４０」、「３：３０～８：１５」、「１０：０５～１４：５０」等の期間）が、管部４２０内を飛来粒子が通過する時間帯に相当する。

＜検出装置２００Ｘの動作の一例＞
図５は、第１実施形態に係る検出装置２００Ｘの動作の一例を示すフローチャートである。尚、フローチャートの動作を行う主体は、制御部４６０である。

先ず、飛来粒子の検出を開始する場合、作業者が検出装置２００Ｘに設けられている検出開始ボタン（不図示）を操作する。制御部４６０では、検出開始ボタンの操作に伴って発生する検出要求信号を受信したか否かを判別する（ステップＳ１）。制御部４６０では、検出要求信号を受信していない場合（ステップＳ１：ＮＯ）、検出要求信号を受信するまでステップＳ１の判別動作を繰り返す。

制御部４６０では、検出要求信号を受信すると（ステップＳ１：ＹＥＳ）、粒子センサー４３０に対して、管部４２０内を通過する飛来粒子の検出の開始を指示する検出開始信号を出力する（ステップＳ２）。これによって、粒子センサー４３０は、管部４２０内を通過する飛来粒子の検出を開始する。このとき、制御部４６０では、タイマー４４０によって計時された現在時刻を常時参照している。

次に、制御部４６０では、管部４２０内を通過する飛来粒子を検出したことを示す電圧信号が粒子センサー４３０から入力されたか否かを判別する（ステップＳ３）。

制御部４６０に電圧信号が入力されていない場合（ステップＳ３：ＮＯ）、制御部４６０はステップＳ３の判別動作を繰り返す。一方、制御部４６０に電圧信号が入力された場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、制御部４６０内の粒径判定部４６１によって、入力された電圧信号の大きさから、飛来粒子の粒径を判定する。例えば、１分間で判定した飛来粒子の複数の粒径のうち、割合が最大となる粒径が「中」であった場合、粒径判定部４６１は、粒径が「中」であることを示す粒径判定信号を出力する（ステップＳ４）。

次に、粒径判定部４６１による飛来粒子の粒径の判定が完了すると、制御部４６０内の粒子数判定部４６２によって、入力された電圧信号の数から、例えば１分間あたりの飛来粒子の粒子数を判定する。１分間あたりの飛来粒子の粒子数が「極めて多い」場合、粒子数判定部４６２は、粒子数が「極めて多い」ことを示す粒子数判定信号を出力する（ステップＳ５）。

次に、制御部４６０では、粒径判定信号が発生することによって、飛来粒子の粒径を示す情報（「大」、「中」、「小」の何れか）を生成し、粒子数判定信号が発生することによって、１分間あたりの飛来粒子の粒子数を示す情報（「極めて多い」、「多い」、「少ない」の何れか）を生成する。そして、制御部４６０は、粒径および粒子数を判定する対象となった飛来粒子が管部４２０内を通過した現在時刻に対して、粒径および粒子数を示す情報を対応付けて、図４に示すようなテーブル情報として記憶部４５０に記憶させる（ステップＳ６）。

検出装置２００Ｘには、例えば、粒子センサー４３０による飛来粒子の検出を終了するための検出終了ボタン（不図示）が設けられていることとする。作業者が検出終了ボタンを操作すると、検出終了信号が発生し、この検出終了信号は制御部４６０に入力されることとなる。そこで、制御部４６０では、検出終了信号が入力されたか否かを判別する（ステップＳ７）。制御部４６０は、検出終了信号が入力されていない場合（ステップＳ７：ＮＯ）、ステップＳ３以降の処理を繰り返し実行するが、検出終了信号が入力された場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、飛来粒子の検出にかかる一連の処理を終了する。

＜記憶部のテーブル情報の利用＞
図５に示す処理によって、記憶部４５０には、図４に示すような、飛来粒子が管部４２０内を通過したときの現在時刻と、飛来粒子の粒径および粒子数を示す情報とが対応付けて記憶されている。記憶部４５０には、飛来粒子の粒径および粒子数を示す情報が例えば１分ごとに追加される形で記憶されていく。記憶部４５０では、例えば、飛来粒子が連続して検出される期間（例えば１１：１０～１１：２５）が、飛来粒子が検出された時間帯となる。飛来粒子が漏斗部４１０の入口４１１に取り込まれてから粒子センサー４３０で検出されるまでには僅かな時間差を生じるが、粒子センサー４３０で飛来粒子を検出した時刻を、飛来粒子が検出装置２００Ｘに到来した時刻と実質的にみなすことができる。

よって、記憶部４５０に記憶されたテーブル情報を確認することにより、どの時間帯にどのような粒径および粒子数を有する飛来粒子が風に乗って飛来してきたのかを把握することができる。そして、このテーブル情報を、太陽光発電所１００の太陽光パネル１１０の清掃のタイミングや清掃方法に役立てることが可能となる。例えば、飛来粒子の飛来が多い時間帯が経過した後、早々に太陽光パネル１１０を清掃することが可能となる。

記憶部４５０に記憶される情報としては、少なくとも、飛来粒子の検出時刻を示す情報が記憶されていればよく、飛来粒子の粒径や粒子数を示す情報は必要に応じて記憶の対象として追加するようにしてもよい。

また、記憶部４５０に記憶された検出時刻を示す情報には、風向は考慮されていない。飛来粒子の検出時刻を風向別に確認したい場合、例えば気象庁等から発信されている風向を含む気象情報を取得し、その検出時刻に該当する風向を確認して対応付ければよい。これにより、例えば、特定の風向における飛来粒子の飛来が多くなってきた場合、太陽光パネル１１０の風上に水幕を張る等の対策をすることも可能となる。
＝＝＝第２実施形態＝＝＝

＜検出装置２００Ｙの構成＞
図６は、第２実施形態に係る検出装置２００Ｙの一例を示す図である。
検出装置２００Ｙは、風に乗って飛来してきた飛来粒子を検出し、その飛来粒子の検出時刻を示す情報を、風向別に検出装置２００Ｙに設けた記憶部に記憶させる装置である。

検出装置２００Ｙは、風に乗って飛来する飛来粒子を風向別に検出するための手段として、４個の漏斗部５１０Ａ～５１０Ｄ、管部６００、粒子センサー５３０、タイマー５４０、記憶部５５０、制御部５６０、４個の蓋部５７０Ａ～５７０Ｄを含んで構成されている。ここで、管部６００は、４個の分岐管５２０Ａ～５２０Ｄおよび集合管５８０からなる。検出装置２００Ｙは、飛来粒子を風向別に検出するために、図１に示す風向計３００から出力される風向信号を利用する。

尚、４個の漏斗部５１０Ａ～５１０Ｄ、粒子センサー５３０、タイマー５４０は、それぞれ、第１実施形態の漏斗部４１０、粒子センサー４３０、タイマー４４０に相当するため、それらの構成および動作については第１実施形態に準じることとする。

風向計３００としては様々な方式のものが周知となっているが、風向を示す風向信号を電気信号として得ることができれば、どのような方式の風向計であっても採用することができる。例えば、実開昭５８－７４１６４号に開示されているように、全方位３６０度の中心角を１６等分し、１６個の風向（北、北北東、北東、東北東、東、東南東、南東、南南東、南、南南西、南西、西南西、西、西北西、北西、北北西）のそれぞれに４ビットのデジタル値（００００～１１１１）を割り当てた円盤型のエンコーダを、風向計の回転軸と同軸に取り付け、風向計が回転したときのエンコーダに割り当てられたデジタル値を一定のサンプリング間隔で読み取ることによって、風向を示す風向信号を電気信号として容易に得ることができるものを採用してもよい。

本実施形態では、上述のように、風向を東西南北の４方向とするが、風向は逐次変化するため、上記のようなエンコーダを用いる場合、例えば、北西から北東までの９０度の区間の風向を「北」とみなし、北東から南東までの９０度の区間の風向を「東」とみなし、南東から南西までの９０度の区間の風向を「南」とみなし、南西から北西までの９０度の区間の風向を「西」とみなし、一定時間の中で割合の多い風向を選択するようにしてもよい。

漏斗部５１０Ａ～５１０Ｄは、それぞれ、例えば上記のように定義された東西南北の４つの風向ごとに飛来する飛来粒子を取り込むものであり、飛来粒子を取り込む入口５１１Ａ～５１１Ｄと、取り込んだ飛来粒子を自然落下の状態で放出する出口５１２Ａ～５１２Ｄと、を備えている。漏斗部５１０Ａ～５１０Ｄは、例えば一定の間隔をおいて一例に並べて設置されている。

蓋部５７０Ａ～５７０Ｄは、それぞれ、漏斗部５１０Ａ～５１０Ｄの入口５１１Ａ～５１１Ｄを開閉する平板形状の部材である。蓋部５７０Ａ～５７０Ｄは、漏斗部５１０Ａ～５１０Ｄの入口５１１Ａ～５１１Ｄを形成する１つの辺５１３Ａ～５１３Ｄに回動自在に軸支されている。また、蓋部５７０Ａ～５７０Ｄによって入口５１１Ａ～５１１Ｄを密閉することができるように、蓋部５７０Ａ～５７０Ｄの入口５１１Ａ～５１１Ｄと対向する側の面にはパッキン５７１Ａ～５７１Ｄが取り付けられている。

また、蓋部５７０Ａ～５７０Ｄが入口５１１Ａ～５１１Ｄを密閉することができるように、蓋部５７０Ａ～５７０Ｄと入口５１１Ａ～５１１Ｄとの間には、コイルバネ等の弾性部材５７２Ａ～５７２Ｄによる弾性力が与えられている。尚、図６では、蓋部５７０Ｂ～５７０Ｄが入口５１１Ｂ～５１１Ｄを閉じた状態に記載されているため、弾性部材５７２Ｂ～５７２Ｄは見えていないが、弾性部材５７２Ａと同様に取り付けられている。

また、蓋部５７０Ａ～５７０Ｄには、弾性部材５７２Ａ～５７２Ｄの弾性力に抗して入口５１１Ａ～５１１Ｄを開くためのソレノイド等の電磁部材５７３Ａ～５７３Ｄが取り付けられている。つまり、制御部５６０が風向計３００から風向を示す風向信号を取得すると、その風向に該当する蓋部５７０Ａ～５７０Ｄは、電磁部材５７３Ａ～５７３Ｄの吸引動作によって、弾性部材５７２Ａ～５７２Ｄの弾性力に抗して入口５１１Ａ～５１１Ｄを開くように時計方向に回動する。一方、制御部５６０が風向計３００からその風向に該当する風向信号を取得していない場合は、該当する蓋部５７０Ａ～５７０Ｄは、電磁部材５７３Ａ～５７３Ｄの吸引動作が停止することによって、弾性部材５７２Ａ～５７２Ｄの反時計方向への弾性力に従って入口５１１Ａ～５１１Ｄを密閉する。

分岐管５２０Ａ～５２０Ｄの飛来粒子が取り込まれる紙面上側の端部は、それぞれ、漏斗部５１０Ａ～５１０Ｄの出口５１２Ａ～５１２Ｄと隙間なく結合されている。また、分岐管５２０Ａ～５２０Ｄの飛来粒子が放出される紙面下側の端部は、分岐管５２０Ａ～５２０Ｄをそれぞれ通過した飛来粒子が１本の共通する通路を通って集合管５８０に向かって放出されるように、４本から１本にまとめられている。

集合管５８０の飛来粒子が取り込まれる紙面上側の端部は、分岐管５２０Ａ～５２０Ｄの飛来粒子が放出される紙面下側の１本の端部と隙間なく結合されている。これにより、漏斗部５１０Ａ～５１０Ｄの入口５１１Ａ～５１１Ｄから取り込まれた飛来粒子は、自然落下の状態で集合管５８０内を通過することとなる。

粒子センサー５３０は、第１実施形態の粒子センサー４３０と同様の構成で、集合管５８０内を通過する飛来粒子を検出するものであり、集合管５８０を取り囲むように集合管５８０の周りに取り付けられる。

粒子センサー５３０は、レーザー発振器５３１および光電変換装置５３２を含んで構成されている。レーザー発振器５３１および光電変換装置５３２の構成は、それぞれ、第１実施形態のレーザー発振器４３１および光電変換装置４３２の構成と同様である。

集合管５８０は、例えばガラス管または樹脂管であり、レーザー発振器５３１および光電変換装置５３２を集合管５８０の周りに取り付けることができるように、その断面が例えば正方形の筒形状を呈している。尚、分岐管５２０Ａ～５２０Ｄの紙面下側の１本の端部が集合管５８０の紙面上側の端部と隙間なく結合されるように、分岐管５２０Ａ～５２０Ｄの紙面下側の１本の端部は、その断面が正方形の筒形状を呈していることが望ましい。

レーザー発振器５３１は、集合管５８０の４つの外周面のうち、１つの外周面５８１の孔部５８１Ａから相対する外周面５８２に向かってレーザー光を出射することができるように、レーザー光の出射口を外周面５８１に対向させて取り付けられている。また、光電変換装置５３２は、外周面５８１と隣り合う外周面５８３に対向させて取り付けられている。ここで、外周面５８３における光電変換装置５３２のフォトダイオードと対向する位置には、散乱光を減衰することなく光信号として受信することができるように、孔部５８３Ａが穿設されている。散乱光は、孔部５８３Ａを通って集合管５８０内から光電変換装置５３２に到達することとなる。

タイマー５４０は、第１実施形態のタイマー４４０と同様に、現在時刻を計時する。
記憶部５５０には、粒子センサー５３０が集合管５８０内を通過した飛来粒子を検出した場合、そのときのタイマー５４０により計時された現在時刻を示す情報が飛来粒子の検出時刻を示す情報として、風向別に記憶される。より詳しくは、記憶部５５０には、集合管５８０内を飛来粒子が通過したときの現在時刻（１分単位）と、風向と、この飛来粒子の粒径および１分あたりの粒子数とが対応付けられて逐次記憶される。記憶部５５０としては、メモリーカードやＵＳＢメモリー等のデータの更新が可能な不揮発性メモリーを採用することができる。

制御部５６０は、粒子センサー５３０、タイマー５４０、記憶部５５０、蓋部５７０Ａ～５７０Ｄの動作を制御する。制御部５６０は、これらの機能を実現するために、粒径判定部５６１、粒子数判定部５６２、風向判定部５６３を含んでいる。制御部５６０は、粒径判定部５６１、粒子数判定部５６２、風向判定部５６３を含む機能を実現するために、例えばマイクロコンピュータを含んで構成され、マイクロコンピュータに含まれるＲＯＭから読み出されたプログラムのソフトウエア処理によって動作する。尚、粒径判定部５６１および粒子数判定部５６２の機能は、それぞれ、第１実施形態の粒径判定部４６１および粒子数判定部４６２と同様である。

制御部５６０は、タイマー５４０に対して現在時刻の計時動作を指示する。タイマー５４０によって計時される現在時刻を示す情報は、制御部５６０に入力される。これにより、制御部５６０は、現在時刻を常時参照することが可能となる。尚、タイマー５４０を用いる代わりに、制御部５６０は、ＧＰＳ衛星から現在時刻を示す情報を取得することによって、現在時刻を常時参照するようにしてもよい。

制御部５６０は、風向計３００から風向を示す風向信号が出力されたときに、この風向信号が示す風向に該当する蓋部５７０Ａ～５７０Ｄの何れかが開くように、電磁部材５７３Ａ～５７３Ｄの動作／停止を制御する。

例えば、風向計３００から東の風向を示す風向信号が出力された場合、制御部５６０は、この風向信号に応じて、電磁部材５７３Ａを動作させる。すると、蓋部５１０Ａは、辺５１３Ａを支軸として弾性部材５７２Ａの弾性力に抗して時計方向に回動し、漏斗部５１０Ａの入口５１１Ａを開く。これにより、風に乗って飛来する飛来粒子は、漏斗部５１０Ａの入口５１１Ａから取り込まれ、分岐管５２０Ａを通過した後に集合管５８０を通過することとなる。

制御部５６０は、粒子センサー５３０に対して、集合管５８０内を通過する飛来粒子の検出を開始するための指示を行う。粒子センサー５３０によって飛来粒子が検出されると、当該飛来粒子の通過を示す電圧信号が粒子センサー５３０から出力され、この電圧信号は制御部５６０に入力される。これにより、制御部５６０は、電圧信号が入力されたときの現在時刻と、風向と、粒径および粒子数とを対応付けて、電圧信号が入力されるごとに記憶部５５０に逐次記憶させる。このようにして、記憶部５５０には、集合管５８０内を飛来粒子が通過したときの現在時刻を示す情報が集まって、時間帯情報として複数記憶される。図７は、記憶部５５０に記憶されるテーブル情報の一例を示す図である。尚、図７において、飛来粒子が連続的に検出されているそれぞれの期間（例えば、検出時間の欄における「１１：１０～１１：２５」、「１３：２０～１５：４０」、「３：３０～８：１５」、「１０：０５～１４：５０」等の期間）が、集合管５８０内を飛来粒子が通過する時間帯に相当する。

＜検出装置２００Ｙの動作の一例＞
図８は、第２実施形態に係る検出装置２００Ｙの動作の一例を示すフローチャートである。尚、検出装置２００Ｙの動作を制御する主体は、制御部５６０である。

先ず、飛来粒子の検出を開始する場合、作業者が検出装置２００Ｙに設けられている検出開始ボタン（不図示）を操作する。制御部５６０では、検出開始ボタンの操作に伴って発生する検出要求信号を受信したか否かを判別する（ステップＳ１１）。制御部５６０では、検出要求信号を受信していない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、検出要求信号を受信するまでステップＳ１１の判別動作を繰り返す。

制御部５６０では、検出要求信号を受信すると（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、粒子センサー５３０に対して、集合管５８０内を通過する飛来粒子の検出の開始を指示する検出開始信号を出力する（ステップＳ１２）。これによって、粒子センサー５３０は、集合管５８０内を通過する飛来粒子の検出を開始する。このとき、制御部５６０では、タイマー５４０によって計時された現在時刻を常時参照している。

次に、制御部５６０では、風向計３００から風向を示す風向信号を受信する（ステップＳ１３）。ここで、風向を示す風向信号とは、東西南北の方向として上述のように定義された信号であることとする。尚、風向計３００は、何れかの風向を示す風向信号を常に出力しているため、制御部５６０は、この風向信号を常に受信することとなる。

次に、制御部５６０でステップＳ１３の風向信号を受信すると、風向判定部５６３では、風向信号が示す風向が東西南北のどの方向であるのかを判定し、該当する風向に対応する蓋部５７０Ａ～５７０Ｄを開くための開閉制御信号を出力する（ステップＳ１４）。例えば、風向信号が東の風向を示している場合、蓋部５７０Ａのみを開くための開閉制御信号を出力する。この開閉制御信号によって、電磁部材５７３Ａが動作して、蓋部５７０Ａは弾性部材５７２Ａの弾性力に抗して辺５１３Ａを支軸として反時計方向に回動し、漏斗部５１０Ａの入口５１１Ａを開く。これにより、東の風向とされる風に乗って飛来する飛来粒子は、漏斗部５１０Ａから分岐管５２０Ａを介して集合管５８０内を通過し、粒子センサー５３０による検出が可能となる。ステップＳ１３で受信する風向信号が他の西南北の３方向を示す場合、風向判定部５６３は、ステップＳ１４でこれら３方向を示す開閉制御信号を出力する。蓋部５７０Ｂ～５７０Ｄの開閉動作は蓋部５７０Ａの開閉動作と同様であるので、その説明を省略する。

次に、制御部５６０では、集合管５８０内を通過する飛来粒子を検出したことを示す電圧信号が粒子センサー５３０から入力されたか否かを判別する（ステップＳ１５）。

風向に該当する蓋部５７０Ａ～５７０Ｄが開いているものの、蓋部が開いている漏斗部に飛来粒子が取り込まれず、粒子センサー５３０から制御部５６０に電圧信号が入力されない場合（ステップＳ１５：ＮＯ）、風向判定部５６３では、風向信号によって示される風向が変化したか否かを判定する（ステップＳ１６）。風向信号によって示される風向が変化した場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、ステップＳ１３に戻り、制御部５６０は、風向信号を新たに受信し、ステップＳ１４に進む。

一方、粒子センサー５３０から制御部５６０に電圧信号が入力された場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、制御部５６０内の粒径判定部５６１によって、入力された電圧信号の大きさから、飛来粒子の粒径を判定する。例えば、１分間で判定した飛来粒子の複数の粒径のうち、割合が最大となる粒径が「中」であった場合、粒径判定部５６１は、粒径が「中」であることを示す粒径判定信号を出力する（ステップＳ１７）。

次に、粒径判定部５６１による飛来粒子の粒径の判定が完了すると、制御部５６０内の粒子数判定部５６２によって、入力された電圧信号の数から、例えば１分間あたりの飛来粒子の粒子数を判定する。１分間あたりの飛来粒子の粒子数が「極めて多い」場合、粒子数判定部５６２は、粒子数が「極めて多い」ことを示す粒子数判定信号を出力する（ステップＳ１８）。

次に、制御部５６０では、粒径判定信号が発生することによって、飛来粒子の粒径を示す情報（「大」、「中」、「小」の何れか）を生成し、粒子数判定信号が発生することによって、１分間あたりの飛来粒子の粒子数を示す情報（「極めて多い」、「多い」、「少ない」の何れか）を生成する。そして、制御部５６０は、粒径および粒子数を判定する対象となった飛来粒子が集合管５８０内を通過した現在時刻に対して、風向、粒径、粒子数を示す情報を対応付けて、図７に示すようなテーブル情報として記憶部５５０に記憶させる（ステップＳ１９）。

検出装置２００Ｙには、例えば、粒子センサー５３０による飛来粒子の検出を終了するための検出終了ボタン（不図示）が設けられていることとする。作業者が検出終了ボタンを操作すると、検出終了信号が発生し、この検出終了信号は制御部５６０に入力されることとなる。そこで、制御部５６０では、検出終了信号が入力されたか否かを判別する（ステップＳ２０）。制御部５６０は、検出終了信号が入力されていない場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、ステップＳ１３以降の処理を繰り返し実行するが、検出終了信号が入力された場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、飛来粒子の検出にかかる一連の処理を終了する。

＜記憶部のテーブル情報の利用＞
図８に示す処理によって、記憶部５５０には、図７に示すような、飛来粒子が集合管５８０内を通過したときの現在時刻と、風向と、飛来粒子の粒径および粒子数を示す情報とが対応付けて記憶されている。記憶部５５０には、風向、飛来粒子の粒径および粒子数を示す情報が例えば１分ごとに追加される形で記憶されていく。記憶部５５０では、例えば、飛来粒子が連続して検出される期間（例えば１１：１０～１１：２５）が、飛来粒子が検出された時間帯となる。飛来粒子が風向に該当する漏斗部５１０Ａ～５１０Ｄの入口５１１Ａ～５１１Ｄに取り込まれてから粒子センサー５３０で検出されるまでには僅かな時間差を生じるが、粒子センサー５３０で飛来粒子を検出した時刻を、飛来粒子が検出装置２００Ｙに到来した時刻と実質的にみなすことができる。

よって、記憶部５５０に記憶されたテーブル情報を確認することにより、どの時間帯にどのような粒径および粒子数を有する飛来粒子がどの風向の風に乗って飛来してきたのかを把握することができる。そして、このようなテーブル情報を、太陽光発電所１００の太陽光パネル１１０の清掃のタイミングや清掃方法に役立てることが可能となる。

記憶部５５０に記憶される情報としては、少なくとも、飛来粒子が検出装置２００Ｙまで飛来してきた時間帯と風向を示す情報が記憶されていればよく、飛来粒子の粒径や粒子数を示す情報は必要に応じて記憶の対象として追加するようにしてもよい。

また、記憶部５５０には風向を示す情報が記憶されているので、例えば、特定の風向における飛来粒子の飛来が多くなってきた場合、太陽光パネル１１０の風上に水幕を張る等の対策をすることも可能となる。
＝＝＝まとめ＝＝＝

以上説明したように、飛来粒子の検出装置２００Ｘ（２００Ｙ）は、飛来粒子を入口４１１（５１１Ａ～５１１Ｄ）から取り込む漏斗部４１０（５１０Ａ～５１０Ｄ）と、漏斗部４１０（５１０Ａ～５１０Ｄ）の出口４１２（５１２Ａ～５１２Ｄ）に結合され、飛来粒子が出口４１２（５１２Ａ～５１２Ｄ）を通って通過する管部４２０（６００）と、管部４２０（６００）を通過する飛来粒子を検出する粒子センサー４３０（５３０）と、現在時刻を計時するタイマー４４０（５４０）と、記憶部４５０（５５０）と、粒子センサー４３０（５３０）が飛来粒子を検出したときの、タイマー４４０（５４０）により計時された現在時刻を、飛来粒子の検出時刻として記憶部４５０（５５０）に記憶させる制御部４６０（５６０）と、を備えている。これにより、太陽光パネル１１０に付着した飛来粒子を効果的に取り除くことができるように、飛来粒子の飛来が多い時間帯を確認することが可能となる。

また、入口５１１Ａ～５１１Ｄをそれぞれ開閉する蓋部５７０Ａ～５７０Ｄを更に備え、制御部５６０は、風向計３００から得られる風向信号に応じて、蓋部５７０Ａ～５７０Ｄのうち、風向信号が示す風向に対応する蓋部のみを開く。また、蓋部５７０Ａ～５７０Ｄは、それぞれ、漏斗部５１０Ａ～５１０Ｄの入口５１１Ａ～５１１Ｄを密閉して閉じる形状を呈している。これにより、飛来粒子を風向別に確実に検出することが可能となる。

尚、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

本実施形態では、太陽光パネル１１０の表面を清掃するタイミング等に、記憶部４５０（５５０）のテーブル情報を利用する場合について説明したが、これに限定されるものではない。太陽光発電所１００以外の設備であっても、飛来粒子の付着や堆積が稼働に支障をきたすような設備であれば、記憶部４５０（５５０）のテーブル情報を利用する対象とすることができる。

１００ 太陽光発電所
１１０ 太陽光パネル
２００、２００Ｘ、２００Ｙ 検出装置
３００ 風向計
４１０、５１０Ａ～５１０Ｄ 漏斗部
４１１、５１１Ａ～５１１Ｄ 入口
４１２、５１２Ａ～５１２Ｄ 出口
４２０、６００ 管部
４２１、４２２、４２３、５８１、５８２、５８３ 外周面
４２１Ａ、４２３Ａ、５８１Ａ、５８３Ａ 孔部
４３０、５３０ 粒子センサー
４３１、５３１ レーザー発振器
４３２、５３２ 光電変換装置
４４０、５４０ タイマー
４５０、５５０ 記憶部
４６０、５６０ 制御部
４６１、５６１ 粒径判定部
４６２、５６２ 粒子数判定部
５２０Ａ～５２０Ｄ 分岐管
５６３ 風向判定部
５８０ 集合管

Claims (5)

1. 飛来粒子を入口から取り込む漏斗部と、
   前記漏斗部の出口に結合され、前記飛来粒子が前記出口を通って通過する管部と、
   前記管部を通過する前記飛来粒子を検出し、前記飛来粒子の粒径に応じた大きさの第１電圧信号と、前記飛来粒子の粒子数に応じた数の第２電圧信号と、を出力する粒子センサーと、
   現在時刻を計時するタイマーと、
   記憶部と、
   前記第１電圧信号の値を、前記飛来粒子の粒径を判定するための閾値と比較することにより、前記飛来粒子の粒径を複数段階に判定する粒径判定部と、
   一定時間あたりの前記第２電圧信号の数を、前記飛来粒子の粒子数を判定するための閾値と比較することにより、前記一定時間あたりの前記飛来粒子の粒子数を複数段階に判定する粒子数判定部と、
   前記粒子センサーが前記飛来粒子を検出したときの、前記タイマーにより計時された現在時刻を、前記飛来粒子の粒径及び粒子数の判定結果と対応付けて前記記憶部に記憶させる制御部と、
   を備えたことを特徴とする飛来粒子の検出装置。
2. 前記漏斗部は、予め定められた異なる複数の風向ごとに飛来する前記飛来粒子を選択的に取り込むことができるように、前記複数の風向にそれぞれ対応する複数の入口を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の飛来粒子の検出装置。
3. 前記複数の入口をそれぞれ開閉する複数の蓋部を更に備え、
   前記制御部は、風向計から得られる前記複数の風向を示す風向信号に応じて、前記複数の蓋部のうち、前記風向信号が示す風向に対応する前記蓋部のみを開く
   ことを特徴とする請求項２に記載の飛来粒子の検出装置。
4. 前記複数の蓋部は、それぞれ、前記複数の入口を密閉して閉じる形状を呈する
   ことを特徴とする請求項３に記載の飛来粒子の検出装置。
5. 飛来粒子を漏斗部の入り口から取り込み、
   前記漏斗部の出口に結合された管部を通って前記飛来粒子を通過させ、
   粒子センサーが、前記管部を通過する前記飛来粒子を検出し、前記飛来粒子の粒径に応じた大きさの第１電圧信号と、前記飛来粒子の粒子数に応じた数の第２電圧信号と、を出力し、
   タイマーが現在時刻を計時し、
   粒径判定部が、前記第１電圧信号の値を、前記飛来粒子の粒径を判定するための閾値と比較することにより、前記飛来粒子の粒径を複数段階に判定し、
   粒子数判定部が、一定時間あたりの前記第２電圧信号の数を、前記飛来粒子の粒子数を判定するための閾値と比較することにより、前記一定時間あたりの前記飛来粒子の粒子数を複数段階に判定し、
   制御部が、前記粒子センサーが前記飛来粒子を検出したときの、前記タイマーにより計時された現在時刻を、前記飛来粒子の粒径及び粒子数の判定結果と対応付けて記憶部に記憶させる
   ことを特徴とする飛来粒子の検出方法。

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