JPWO2021024968A1 - 掃除ロボットおよび太陽光発電設備 - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、引用文献5の技術は、あくまでも太陽電池モジュールの端縁、つまり、フレームが存在していた位置に移動部を配置するものであり、移動部は太陽電池モジュールの両端縁近傍を走行することが前提になっている。このため、移動部を若干太陽電池モジュールの中央側に寄せる程度のことしか想定しておらず(図9参照)、フレームレスタイプの太陽電池モジュールに使用した場合には、太陽電池モジュールを破損してしまう可能性が高い。そして、引用文献5には、フレームレスタイプの太陽電池モジュールに使用する場合に、移動体を具体的にどの程度中央寄りに移動するか、また、太陽電池モジュールの両端間のどの位置に移動部を配置するかといったことは全く開示されていない。これは、引用文献5の洗浄装置が、2枚並んで配置された太陽電池モジュール上をそれぞれ走行する洗浄ユニットを連結して両者間で相対的に屈曲可能にすることによって、並んだ太陽電池モジュール間の傾きのズレに対応することを目的とするものであり、フレームレスタイプの太陽電池モジュールに使用することを想定していないからである。かかる事情もあり、引用文献5には、引用文献4と同様に、フレームレス太陽電池モジュール上を掃除ロボットが走行するための具体的な構成については記載がない。
第2発明の掃除ロボットは、第1発明において、前記走行部の複数の走行体のうち、掃除ロボットの走行方向と交差する方向においてもっとも外方に位置する2つの走行体は、掃除ロボットが前記太陽電池モジュール上に配置された状態において、該太陽電池モジュールの第一端部と第二端部とを繋ぐ方向における前記太陽電池モジュールの中間線から各走行体の幅方向の中間線までの距離が、前記太陽電池モジュールの第一端部から第二端部までの距離の1/8〜3/8となるように設けられていることを特徴とする。
第3発明の掃除ロボットは、第2発明において、前記複数の走行体は、複数の走行部材を備えており、前記複数の走行体のうち少なくとも2つの走行体では、該2つの走行体の複数の走行部材のうち、少なくとも2つの走行部材が、掃除ロボットの走行方向と交差する方向において、前記太陽電池アレイの連結部を挟むように設けられていることを特徴とする。
第4発明の掃除ロボットは、第1から第3発明のいずれかにおいて、前記走行部の複数の走行体は、掃除ロボットの走行方向から見たときに、各走行体が前記太陽電池アレイの表面と接触する部分が重ならないように配設されていることを特徴とする。
第5発明の掃除ロボットは、第1から第4発明のいずれかにおいて、前記走行部の複数の走行体のうち少なくとも1つの走行体が複数の走行部材を備えており、該複数の走行部材を掃除ロボットの走行方向から見たときに、各走行体の複数の走行部材のうち、少なくとも一つの走行部材が前記太陽電池アレイの表面と接触する部分が、他の走行部材が前記太陽電池アレイの表面と接触する部分と重ならないように配設されていることを特徴とする。
第6発明の掃除ロボットは、第1から第5発明のいずれかにおいて、前記走行部の各走行体は複数の走行輪を備えており、該複数の走行輪は、少なくとも2つの駆動輪を有しており、掃除ロボットの走行方向において、該複数の走行輪のうち掃除ロボットの走行方向において最も離れた2つの走行輪の間に該掃除ロボットの重心が位置するように配設されており、前記走行部は、掃除ロボットの走行方向において、前記走行体の複数の走行輪のうち掃除ロボットの走行方向において最も離れた2つの走行輪よりも外方に位置する補助走行体を備えており、該補助走行体は、掃除ロボットの走行方向において、隣接する駆動輪との距離が前記走行体における複数の駆動輪のうち掃除ロボットの走行方向において最も近い2つの駆動輪間の距離と同等以上となるように配設されていることを特徴とする。
第7発明の掃除ロボットは、第6発明において、前記補助走行体を複数備えており、該複数の補助走行体は、掃除ロボットの走行方向において、該複数の補助走行体のうち少なくとも2つの補助走行体が前記走行体を挟むように設けられていることを特徴とする。
第8発明の掃除ロボットは、第1から第7発明のいずれかにおいて、前記掃除部が軸周りに回転する掃除部材を備えており、前記走行体と前記掃除部の掃除部材とが一つの駆動源によって駆動されていることを特徴とする。
第9発明の掃除ロボットは、第1から第8発明のいずれかにおいて、前記サポート機構は、掃除ロボットの走行方向および、平面視で掃除ロボットの走行方向と交差する方向の両方と平行な面と交差する回転軸を有するフリーローラを備えていることを特徴とする。
第10発明の掃除ロボットは、第9発明において、前記サポート機構は、前記シャシフレームにおける掃除ロボットの走行方向と交差する方向の一方の端部に設けられた第一サポート部と、前記シャシフレームの一方の端部と反対側に位置する他方の端部に設けられた第二サポート部と、を備えており、前記第一サポート部および前記第二サポート部には、掃除ロボットの走行方向および、平面視で掃除ロボットの走行方向と交差する方向の両方と平行な面と交差する回転軸を有するフリーローラが設けられており、掃除ロボットの走行方向と交差する方向における前記第一サポート部のフリーローラと前記第二サポート部のフリーローラとの間の距離が、前記太陽電池モジュールの両端間の距離よりも長くなるように設けられていることを特徴とする。
第11発明の掃除ロボットは、第9または第10発明において、前記サポート機構は、掃除ロボットの走行方向に沿って間隔を空けて並ぶように設けられた2つのフリーローラを有していることを特徴とする。
<除電部材>
第12発明の掃除ロボットは、第1から第11発明のいずれかにおいて、前記シャシフレームには除電部材が設けられており、該除電部材は、掃除ロボットを前記太陽電池アレイの上に配置したときに、その先端が該太陽電池アレイにおけるアースされた部材に接触し得る長さに形成されていることを特徴とする。
第13発明の掃除ロボットは、第12発明において、前記除電部材は、掃除ロボットを前記太陽電池アレイ上に配置したときに、前記太陽電池モジュールの第一端部と第二端部とを繋ぐ方向において、前記太陽電池アレイにおける前記太陽電池モジュールと前記架台とを連結する連結部と接触し得る位置に設けられていることを特徴とする。
<太陽光発電設備>
第14発明の太陽光発電設備は、複数枚の太陽電池モジュールをその第一端部および第二端部が直線状に並ぶように架台に並べて設置され、前記太陽電池モジュールと架台とを連結する連結部が、前記太陽電池モジュールの第一端部と第二端部の中間線と該太陽電池モジュールの第一端部との間および前記中間線と第二端部との間にそれぞれ設けられた太陽電池アレイと、該太陽電池アレイの表面を掃除する第1から第13発明のいずれかに記載の掃除ロボットと、を備えていることを特徴とする。
第15発明の太陽光発電設備は、第14発明において、前記太陽電池アレイは、前記架台に設けられた揺動軸の軸方向に沿って前記複数の太陽電池モジュールを並べて設けられたものであることを特徴とする。
第16発明の太陽光発電設備は、第14または第15発明において、前記太陽電池アレイを構成する太陽電池モジュールが、フレームレスの太陽電池モジュールであることを特徴とする。
第2発明によれば、掃除ロボットの荷重に起因する太陽電池モジュールの撓みをより小さくすることができる。
第3発明によれば、連結部の両側に掃除ロボットの荷重を加えるので、太陽電池モジュールの撓みをより小さくすることができる。
第4、第5発明によれば、太陽電池モジュールにおいて走行体が通過する位置のセルや配線、ガラスなどが損傷しにくくすることができる。
第6、第7発明によれば、一つの走行体における複数の駆動輪のうち、いくつかの駆動輪が隣接する太陽電池モジュール間の隙間に位置しても、補助走行体と少なくとも一つの駆動輪が太陽電池モジュール上に配置された状態に維持できる。したがって、隣接する太陽電池モジュール間に隙間があっても、隣接する太陽電池モジュール間を掃除ロボットがスムースに移動することができる。また、シャシフレームの幅を小さくしても隣接する太陽電池モジュール間の隙間をこえることができるので、シャシフレームを軽量化できる。
第8発明によれば、駆動源を共通化できるので、掃除ロボットを軽量化でき、製造コストも低減できる。また、複数の駆動源を制御する場合に比べて、制御装置をシンプルにすることが可能になる。
第9〜第11発明によれば、シャシフレームの傾きを防止できる。
<除電部材>
第12、第13発明によれば、掃除ロボットが帯電しても、帯電した静電気をアース部材に放出することができる。したがって、掃除ロボットの帯電を抑制できるし、帯電しても帯電量を少なくできる。
<太陽光発電設備>
第14、第15発明によれば、掃除ロボットの荷重に起因する太陽電池モジュールの撓みを小さくすることができる。すると、太陽電池モジュールの損傷を防ぐことができ、掃除部による太陽電池モジュール表面の清掃を行いやすくなる。
第16発明によれば、掃除ロボットが太陽電池モジュールの撓みが生じにくい構造となっているので、掃除ロボットにフレームレス太陽電池モジュール上を走行させながら、掃除ロボットによってフレームレス太陽電池モジュールの掃除ができる。
まず、掃除ロボット1を説明する前に、本実施形態の掃除ロボット1が掃除等の作業を実施する太陽光発電設備SPについて簡単に説明する。図13に示すように、太陽光発電設備SPは、複数枚の太陽電池モジュールPを備えた太陽電池アレイLPを複数列有している。太陽電池アレイLPは、複数枚の太陽電池モジュールPをその第一端部P1の端縁および第二端部P2の端縁がほぼ同じ直線状に並ぶように揃えた状態で架台MTの揺動軸SSで連結したものである。より具体的には、太陽電池アレイLPは、複数枚の太陽電池モジュールPをその表面がほぼ同一平面上に位置するように並べて架台MTの揺動軸SSで連結したものである。そして、太陽電池アレイLPは、揺動軸SSを回転させることによって、複数枚の太陽電池モジュールPを同時かつ同じ角度に揺動させることができるようになっている。したがって、太陽電池アレイLPは、複数枚の太陽電池モジュールPを太陽の移動に追従させて、発電効率が最適となるように複数枚の太陽電池モジュールPの表面の傾きを調整することができる。
以下、図面に基づいて、本実施形態の掃除ロボット1を説明する。
なお、図面では、構造を分かりやすくするために、適宜記載を省いている部分がある。
図1〜図3に示すように、シャシフレーム2は、その幅(図2および図3の上下方向)に比べて、その軸方向(図2および図3の左右方向)が長い部材である。このシャシフレーム2に、掃除部10、走行部20、駆動部30が設けられている。また、シャシフレーム2の両軸端部には、サポート機構50の第一、第二サポート部51,52がそれぞれ取り付けられている。なお、図1〜図3には明示されていないが、制御機構40もシャシフレーム2に設けられている。
また、取っ手は、シャシフレーム2の軸方向の両端部に設けてもよい。つまり、シャシフレーム2の軸方向の中央部の取っ手2fに替えて、または、シャシフレーム2の軸方向の中央部の取っ手2fとともに、シャシフレーム2の軸方向の両端部に、作業者が掃除ロボット1を持ち上げたりする際に使用する取っ手を設けてもよい。
図1〜図3に示すように、掃除部10は、シャシフレーム2の下面側に、回転する一本のブラシ12を備えている。このブラシ12は、その軸方向の長さが太陽電池モジュールPの第一、第二端部P1,P2間の長さ(揺動軸SSと直交する方向の長さ)よりも長いものである。このブラシ12は、軸部とその周囲に設けられた刷毛などを有するブラシ部とを備えており、その回転軸がシャシフレーム2の軸方向と平行になるように設けられている。このブラシ12の両軸端部が、シャシフレーム2に設けられた軸受部13によってそれぞれ回転可能に保持されている。そして、ブラシ12の軸部の一端部(図2では左側の端部)が駆動部30に連結されており、この駆動部30によってブラシ12が回転すれば、太陽電池モジュールPの表面を掃いて掃除することができるようになっている。
軸受部13は、ブラシ12の端部を回転可能に保持することができればよく、その構造は限定されない。とくに、ブラシ12の端部を揺動可能に保持するものであることが望ましい。かかる構成とすれば、掃除部10のブラシ12が回転した際に振れ回りが生じても、その振れ回りによる振動や変形を軸受部13によって吸収できる。すると、軸受部13やブラシ12、シャシフレーム2などが、ブラシ12の触れ回りによって損傷することを抑制できる。
また、軸受部13として、ブラシ12の端部を保持する軸受(ボールベアリング等)と、この軸受を保持しシャシフレーム2に軸受を連結する軸受ケースとを有している場合には、軸受と軸受ケースとの間にゴムやバネ等の弾性材を配置してもよい。すると、弾性材がブラシ12の回転等に起因する振動を吸収できるので、ブラシ12の回転等に起因するブラシ12やシャシフレーム2等の損傷を抑制したり、回転抵抗を低減したりできる。
シャシフレーム2の下面には走行部20が設けられている。この走行部20は、2つの走行体21を備えている。
なお、2つの走行体21を上述した状態にする上では、2つの走行体21間の距離が、太陽電池モジュールの第一端部P1から第二端部P2までの長さまでの距離の1/4〜3/4となるように設けることが望ましい。
一方、2つの走行体21が、いずれも連結部CEよりも外方に位置するように配置されていてもよい。この場合は、各走行体21は、その太陽電池アレイLPと接触する部分の内縁(走行体21の幅方向の内方端縁、図10では走行輪22の内縁が該当する)が、連結部CEの外方の端縁から30〜50mm程度外方を走行するようになっていることが望ましい。
そして、2つの走行体21は、一方が連結部CEよりも内方で、他方が連結部CEよりも外方に位置してもよい。
各走行体21は、太陽電池モジュールPの表面を走行するための走行部材として、2つの走行輪22を備えている。各走行体21は、掃除ロボット1の走行方向、つまり、ブラシ12の回転軸方向と交差する方向に沿って2つの走行輪22を備えている。具体的には、この2つの走行輪22は、その回転軸が互いに平行であって、その走行ラインが一致するように設けられている。言い換えれば、掃除ロボット1の走行方向から見たときに、2つの走行輪22は互いに重なるように設けられている。
ここでいう、「2つの走行輪22の太陽電池モジュールPの表面と接触する部分が互いに重ならない」とは、完全に重ならない場合と、わずかに重なりがある場合との両方を含んでいる。わずかに重なりがあるとは、走行輪22から太陽電池モジュールPに加わる荷重が小さい部分では重なりがある場合を意味している。
図1、図3に示すように、シャシフレーム2には、掃除部10のブラシ12および走行部20の2つの走行体21の走行輪22を駆動する駆動部30が設けられている。
駆動源32はモータ等の公知の駆動源であり、バッテリ33も一般的な二次電池等である。駆動源32やバッテリ33はとくに限定されないが、軽量小型のものが望ましい。
伝達機構35は、2つの走行体21の走行輪22の回転軸に連結された駆動軸36,36と、この回転軸に駆動源32の駆動力を伝達する伝達部37と、を備えている。なお、伝達部37は、ブラシ12にも駆動力を伝達する構成を有している。つまり、一つの駆動源によって、走行体21の走行輪22とブラシ12の両方を駆動できるようになっている。
制御機構40は、駆動部30の作動を制御して、掃除ロボット1の走行や掃除状態を制御するものである。図14に示すように、この制御機構40は、掃除ロボット1の走行や掃除状態を制御する制御部41と、この制御部41が掃除ロボット1の走行や掃除状態を制御するための情報を取得する各センサを有する検出部と、から構成されている。したがって、検出部の各センサからの情報が制御部41に入力されれば、制御部41は駆動部30の駆動源32の作動を制御して、掃除ロボット1の走行方向や走行速度を変化させる。また、掃除ロボット1が太陽電池モジュールPから落下しないように、制御部41は掃除ロボット1の走行速度や走行停止も制御している。例えば、後述するようなエッジ検出部42を設けていれば、エッジ検出部42が検出した信号に基づいて制御部41が駆動部30の駆動源32の作動を制御することによって、太陽電池モジュールPから掃除ロボット1が落下することを防止することができる。
上述した駆動部30の駆動源32、バッテリ33、伝達機構35と、制御機構40の制御部41は、掃除ロボット1の重心Gが以下の配置になるように、シャシフレーム2に設けられている。
図1〜図3に示すように、シャシフレーム2の両端部には、サポート機構50の第一サポート部51および第二サポート部52がそれぞれ設けられている。
掃除ロボット1は、上述したような構成を有しているので、掃除ロボット1によって太陽電池アレイLPの太陽電池モジュールPの表面を掃除することができる。
また、2つの走行体21,21が2つの走行輪22を有し、かつ、掃除ロボット1を太陽電池モジュールPの表面に載せたときに、全ての走行輪22が太陽電池アレイLPの2つの連結部CEの間に位置するように配設されている場合を説明する。言い換えれば、掃除ロボット1の走行方向から見たときに、2つの走行体21,21が、それぞれ連結部CEと揺動軸SSとの間に位置するように配設されている場合を説明する。
上述した例のように掃除部10にブラシ12を1本だけ設ける場合には、シャシフレーム2の幅方向(掃除ロボット1の走行方向)に対して一方に偏った側にブラシ12を設けることが望ましい。具体的には、ブラシ12のブラシ部が太陽電池モジュールPの表面と接触する位置が走行部20の走行体21の走行輪22が太陽電池モジュールPの表面と接する位置X1(図9(A)参照)よりも外方に位置するように、ブラシ12を設けることが望ましい。つまり、ブラシ12による太陽電池モジュールPの表面の掃除が実質的に行われる位置が、位置X1よりも外方に位置するように、ブラシ12を設けることが望ましい。
走行部20の2つの走行体21は、上述したように、太陽電池モジュールPの表面が水平になった状態で、掃除ロボット1を太陽電池モジュールPの表面に載せると、揺動軸SSを挟む位置に配置できるように設けられている。つまり、2つの走行体21は、掃除ロボット1のシャシフレーム2の軸方向において、ある程度の間隔を空けた状態で配設されている。この2つの走行体21間の間隔は固定されていてもよいし、間隔を調整できるようになっていてもよい。つまり、シャシフレーム2の軸方向における走行体21の位置を調整できるようになっていてもよい(図12(B)参照)。シャシフレーム2の軸方向における走行体21の位置を調整できるようになっていれば、連結部CEの位置が異なる太陽電池モジュールPであっても、太陽電池モジュールPに合わせて適切な位置に2つの走行体21を配置することが可能になる。例えば、揺動軸SSから連結部CEまでの距離が短い場合には2つの走行体21間の間隔を短くし、揺動軸SSから連結部CEまでの距離が長い場合には2つの走行体21間の間隔を長くする。すると、揺動軸SSから連結部CEまでの距離が異なっても、走行体21と連結部CEとの相対的な位置関係をほぼ同じ状態に調整できる。また、太陽電池モジュールPによっては、一方の連結部CEから走行体21までの距離と、他方の連結部CEから走行体21までの距離と、が異なっている方が望ましい場合がある。この場合でも、2つの走行体21の位置を適切に調整すれば、掃除ロボット1を太陽電池モジュールPの表面に沿って安定して走行させることができる。
また、駆動軸36の長さは一定にして、走行輪22に位置固定部材を設けて、この位置固定部材によって駆動軸36の所望の位置に走行輪22を固定するようにしてもよい。例えば、位置固定部材として一般的なメカロック構造を有するものを使用すれば、駆動軸36に対する走行輪22の固定を解除して駆動軸36に沿って走行輪22を移動させることができるし、所望の位置で走行輪22を駆動軸36に固定することができる。メカロック構造の例としては、駆動軸36が挿入されるハブと、このハブと駆動軸36との間に配置される断面がテーパ形状になった内輪と外輪とを備えた構造を挙げることができる。かかるメカロック構造の場合、ハブを走行輪22のホイールとして使用して、ハブに駆動軸36を挿通する。そして、ハブと駆動軸36との間における内輪と外輪との重なり具合を調整すれば、駆動軸36にハブ(つまり走行輪22)を固定したり、駆動軸36に対してハブが移動できるようにしたりすることができる。
ここでいう、「各走行体21の走行輪22が太陽電池モジュールPの表面と接触する部分が互いに重ならない」とは、完全に重ならない場合と、わずかに重なりがある場合との両方を含んでいる。わずかに重なりがあるとは、各走行体21の走行輪22から太陽電池モジュールPに加わる荷重が小さい部分では重なりがある場合を意味している。
上記例では、走行体21が掃除ロボット1の走行方向に並んだ2つの走行輪22,22を有する場合を説明したが、走行体21は、一つの走行輪22しか有しないものがあってもよいし、3つ以上の走行輪22を有するものがあってもよい。つまり、走行体21に設ける走行輪22は、全ての走行体21で同じでもよいし、一部または全部の走行体21で走行輪22の数が異なっていてもよい。太陽電池モジュールPの形状や使用環境などに応じて各走行体21に適切な数の走行輪22を設ければよい。
ここでいう、「全ての走行輪22が太陽電池モジュールPの表面と接触する部分が重ならない」とは、完全に重ならない場合と、わずかに重なりがある場合との両方を含んでいる。わずかに重なりがあるとは、走行輪22から太陽電池モジュールPに加わる荷重が小さい部分では重なりがある場合を意味している。
走行部20は、上述した2つの走行体21に加えて、走行体21よりもシャシフレーム2の幅方向において外方に位置する一対の補助走行体25,25を有していてもよい。このように配置された一対の補助走行体25,25を設ければ、隣接する太陽電池モジュールP間の隙間を安定して乗り越えることができる。つまり、隣接する太陽電池モジュールP間の隙間が走行体21の走行輪22では越えられない幅(例えば、走行輪22の直径よりも長い幅)を有していても、掃除ロボット1に隙間を乗り越えさせることができる。
なお、3つ以上の走行輪22のうち、2つの走行輪22が駆動輪となる場合には、一対の補助走行体25,25の走行輪26と隣接する駆動輪となる走行輪22との距離を、2つの駆動輪となる走行輪22間の距離と同等以上となるように配設する。
掃除部10のブラシ12は、その回転軸が必ずしもシャシフレーム2の軸方向と平行に設けられていなくてもよく、シャシフレーム2の軸方向に対して若干傾いていてもよい。例えば、ブラシ12の回転軸はシャシフレーム2の軸方向に対して±0.5°程度傾いていてもよい。
制御機構40は、制御部41が走行部20の作動を制御する情報を得るためのセンサを備えている。このセンサとして、例えば、以下に示すセンサを挙げることができる。
図11に示すように、制御機構40は、太陽電池アレイLPの端部(掃除ロボット1が走行する方向の前方に位置する端部)を検出するエッジ検出部42を備えていてもよい。この場合、エッジ検出部42が検出した信号に基づいて制御機構40の制御部41が走行部20の作動を制御すれば、太陽電池アレイLPから掃除ロボット1が落下することを防止することができる。
なお、図11では、第一検出部43および第二検出部44がいずれも掃除ロボット1のシャシフレーム2の軸方向の端部よりも中央部側に位置するように設けられているが、シャシフレーム2の軸方向において第一検出部43および第二検出部44を設ける位置はとくに限定されない。
一方、第二検出部44は、掃除ロボット1の走行方向において、第一検出部43に対して走行方向後方かつ走行部20の走行体21よりも走行方向前方(詳しくは走行方向前方に位置する走行輪22が太陽電池モジュールPの表面と接する位置X1よりも前方)に位置するように設けられている。つまり、第二検出部44は、掃除ロボット1の走行方向において、第一検出部43と位置X1との間に位置するように設けられている。
なお、掃除ロボット1が往復移動するような場合には、往復移動する際のいずれの方向にも第一検出部43および第二検出部44設けられる。例えば、図11において左右方向のいずれの方向にも掃除ロボット1が移動する場合には、図11に示すように、掃除ロボット1のシャシフレーム2の両側に第一検出部43および第二検出部44が設けられる。
以下では、第一検出部43および第二検出部44が検出した信号に基づいて、制御機構40の制御部41が走行部20の作動を制御して、太陽電池アレイLPから掃除ロボット1が落下することを防止する方法を図11に基づいて説明する。なお、図11では、掃除ロボット1が右側から左側に移動する場合を説明する。
また、制御機構40の制御部41は、第一検出部43および第二検出部44からの信号を受けて、以下のように掃除ロボット1が走行するように走行部20を制御する機能を有している。つまり、掃除ロボット1を減速する減速制御機能と、掃除ロボット1を停止する停止制御機能と、を有している。
以下、図11に基づいて各機能による制御を説明する。
エッジ検出部42を設けておき、上記のように走行部20の作動を制御機構40の制御部41によって制御すれば、エッジ検出部42および制御機構40の制御部41が正常に作動していれば、掃除ロボット1が太陽電池アレイLPの端部から落下することを適切に防止できる。
なお、エッジ検出部42や危険検出部46に使用されるセンサはとくに限定されず、太陽電池アレイLPのエッジを検出できる公知のセンサを使用することができる。例えば、レーザーセンサや赤外線センサ、超音波センサなどの非接触でエッジを検出するセンサや、リミットスイッチなどの接触式のセンサなどをセンサに使用できる。また、CCDカメラ等をセンサとして使用して撮影された画像を制御機構40の制御部41で解析して、エッジを検出するようにしてもよい。さらに、温度センサや静電容量センサをセンサとして使用することも可能である。これらのセンサを使用した場合、太陽電池アレイLPと太陽電池アレイLPのエッジよりも外方の部分(空間等)との温度差や静電容量の差から、太陽電池アレイLPのエッジを把握することができる。
上述したようなエッジ検出部42や危険検出部46を有している場合には、掃除ロボット1が太陽電池モジュールPから落下することを防止できる可能性が高い。しかし、エッジ検出部42や危険検出部46の故障などによって太陽電池モジュールPのエッジを適切に検出できなかった場合には、掃除ロボット1が太陽電池モジュールPから落下してしまう可能性がある。
制御機構40の制御部41によって、掃除部10や走行部20の作動や掃除作業を制御している。このため、制御機構40の制御部41に記憶された手順で走行や作業を実施するように掃除ロボット1の作動が制御されていれば、太陽電池アレイLPの複数の太陽電池モジュールPの表面の掃除をほぼ自動で実施させることができる。
掃除部10のブラシ12が太陽電池モジュールPの表面を擦ることによって、太陽電池モジュールPやブラシ12に静電気が帯電する可能性がある。シャシフレーム2が導電性材料によって形成されている場合には、ブラシ12に帯電した静電気は、掃除ロボット1のシャシフレーム2に作業者が接近した際にシャシフレーム2から放電される場合がある。放電が発生した場合、マイクロコントローラ等の誤動作や電子部品の故障等の問題が生じるため、帯電した静電気をシャシフレーム2等から除去する必要がある。
さらに、掃除部10のブラシ12に、導電性材料によって形成された柔軟性を有する帯状やひも状の部材や導電性繊維を除電部材DBとして設けてもよい。また、ブラシ12の一部または全部を形成する素材として導電性材料を使用してもよい。つまり、ブラシ12自体が除電部材DBと同等の機能を有するようにしてもよい。例えば、ブラシ12の軸部を導電性材料(金属など)で形成したり、ブラシ部を導電性材料によって形成された柔軟性を有する帯状やひも状の部材、導電性繊維によって形成したりしてもよい。また、ブラシ12に除電部材DBを設けたり、ブラシ12自体が除電部材DBと同等の機能を有するようにしたりした場合には、シャシフレーム2に連結された除電部材DBは必ずしも設けなくてもよい。
上記例では、太陽電池アレイLPの掃除を行わない場合、作業者が掃除ロボット1を太陽電池アレイLP上から降ろして保管し、掃除を行う際に作業者が掃除ロボット1を太陽電池アレイLP上に載せる作業が必要になる。掃除ロボット1を太陽電池アレイLPに載せたり降ろしたりする作業は作業者にとって負担であるので、以下のような待機ステーションSを設ければ、作業者の負担を軽減できるし、太陽電池アレイLPを掃除する効率も向上できる。
また、掃除ロボット1は、待機ステーションSで待機している間に充電するようにしておくことが望ましい。そのようにすれば、掃除ロボット1のバッテリ交換や充電作業を別に行う場合に比べて作業者の負担を軽減できるし、掃除ロボット1に連続して作業させることが可能になる。
待機ステーションSは、その大きさや形状はとくに限定されない。例えば、太陽電池モジュールPと実質的に同じ形状大きさに形成してもよい。とくに、待機ステーションSは、以下のような大きさや形状に形成されていることが望ましい。つまり、待機ステーションSは、その長手方向の長さ(図22(A)の上下方向の長さ)が、太陽電池モジュールPの長手方向の長さ(つまり、第一端部P1、第二端部P2間の長さ)と同じになるように形成されていることが望ましい。そして、待機ステーションSは、その一端面(図22(A)では上端面)が、太陽電池アレイLPの複数枚の太陽電池モジュールPの第一端部P1の端面(第一端面)とほぼ同じ面になるように設けられていることが望ましい。加えて、待機ステーションSは、その他端面(図22(A)では下端面)が、太陽電池アレイLPの複数枚の太陽電池モジュールPの第二端部P2の端面(第二端面)とほぼ同じ面になるように設けられていることが望ましい。上記のようにすれば、待機ステーションSと太陽電池モジュールPとの間を掃除ロボット1が移動するとき、また、待機ステーションS上を掃除ロボット1が移動する際に、太陽電池アレイLP上を移動するときと同様にサポート機構50を機能させることができる。すると、待機ステーションSと太陽電池モジュールPとの間を、掃除ロボット1が安定して移動することができる。
待機ステーションSを設けた場合、待機ステーションSで待機している掃除ロボット1に対して日射や雨が当たらないようにすることが望ましい。例えば、待機ステーションSに、屋根や掃除ロボット1を収容するボックス等を設けてもよい。
一方、待機ステーションSを揺動軸SSに設けずに、待機ステーションS用の架台を別途設けてもよい。この場合、待機ステーションSを揺動させる機能を設けておけば、掃除ロボット1を待機ステーションSと太陽電池モジュールPとの間で移動させるときだけ、両者の角度を一致させるようにすることもできる。すると、掃除ロボット1が待機ステーションS上に配置されている間(掃除を待機している間)は、待機ステーションSの表面を水平にしておけば、待機ステーションS上に安定して掃除ロボット1を配置することができる。
掃除ロボット1は、太陽電池アレイLPにそれぞれ1つ設けてもよいし、複数の太陽電池アレイLPで1つの掃除ロボットを共有してもよい。例えば、隣接する太陽電池アレイLP、つまり、揺動軸SSの軸方向に並ぶ太陽電池アレイLPの待機ステーションS間に、掃除ロボット1が移動できる連結路を設ける。そして、連結路の上面の高さを、太陽電池アレイLPの表面が略水平になった状態(または太陽電池アレイLPの表面が適切な角度になった状態)における太陽電池アレイLPの表面、つまり、待機ステーションSとほぼ同じになるように設置する。すると、掃除ロボット1を待機ステーションSに移動させれば、連結路上を走行させることによって、掃除ロボット1を一の太陽電池アレイLPから他の太陽電池アレイLPに移動させることができる。
2 シャシフレーム
10 掃除部
12 ブラシ
20 走行部
21 走行体
22 走行輪
25 補助走行体
26 走行輪
30 駆動部
32 駆動源
33 バッテリ
35 伝達機構
36 駆動軸
40 制御機構
41 制御部
50 サポート機構
51 第一サポート部
51a フリーローラ
52 第二サポート部
52a フリーローラ
SP 太陽光発電設備
LP 太陽電池アレイ
P 太陽電池モジュール
SS 揺動軸
S 待機ステーション
CE 連結部
DB 除電部材
第2発明の掃除ロボットは、第1発明において、前記複数の走行体は、複数の走行部材を備えており、前記複数の走行体のうち少なくとも2つの走行体では、掃除ロボットの走行方向と交差する方向において、該2つの走行体の複数の走行部材のうち、少なくとも2つの走行部材間の距離が、前記太陽電池アレイの連結部の幅よりも長くなるように設けられていることを特徴とする。
第3発明の掃除ロボットは、複数枚のフレームレスの太陽電池モジュールが架台に並べて設置され、前記太陽電池モジュールと架台とを連結する連結部が設けられた太陽電池アレイの表面を掃除する掃除ロボットであって、前記太陽電池アレイの表面を掃除する掃除部と、シャシフレームと、該シャシフレームに設けられた、掃除ロボットを走行させる走行部と、前記シャシフレームに設けられた、該シャシフレームから帯電した静電気を除電する除電部材と、を備えており、
該除電部材は、掃除ロボットを前記太陽電池アレイの上に配置したときに、その先端が該太陽電池アレイにおけるアースされた部材に接触し得る長さに形成されていることを特徴とする。
第4発明の掃除ロボットは、第3発明において、前記除電部材は、掃除ロボットを前記太陽電池アレイ上に配置したときに、前記太陽電池モジュールの第一端部と第二端部とを繋ぐ方向において、前記太陽電池アレイにおける前記太陽電池モジュールと前記架台とを連結する連結部に接触し得る位置に設けられていることを特徴とする。
第5発明の掃除ロボットは、第3または第4発明において、前記除電部材は、前記太陽電池アレイにおける太陽電池モジュールが並ぶ方向の端に位置する太陽電池モジュールに到達すると、該太陽電池モジュールの端部に設けられアースされた部材と接触し得る位置に設けられていることを特徴とする。
第6発明の太陽光発電設備は、複数枚のフレームレスの太陽電池モジュールをその第一端部および第二端部が直線状に並ぶように架台に並べて設置され、前記太陽電池モジュールと架台とを連結する連結部が、前記太陽電池モジュールの第一端部と第二端部の中間線と該太陽電池モジュールの第一端部との間および前記中間線と第二端部との間にそれぞれ設けられた太陽電池アレイと、該太陽電池アレイの表面を掃除する第1から第5発明のいずれかに記載の掃除ロボットと、を備えていることを特徴とする。
第7発明の太陽光発電設備は、第6発明において、前記架台に設けられた揺動軸の軸方向に沿って前記複数のフレームレスの太陽電池モジュールを並べて設けられたものであることを特徴とする。
<除電部材>
第3〜第5発明によれば、掃除ロボットが帯電しても、帯電した静電気をアース部材に放出することができる。したがって、掃除ロボットの帯電を抑制できるし、帯電しても帯電量を少なくできる。
<太陽光発電設備>
第6、第7発明によれば、掃除ロボットの荷重に起因する太陽電池モジュールの撓みを小さくすることができる。すると、フレームレス太陽電池モジュールの損傷を防ぐことができ、掃除部による太陽電池モジュール表面の清掃を行いやすくなる。
Claims (16)
- 複数枚の太陽電池モジュールをその第一端部および第二端部が直線状に並ぶように架台に並べて設置され、前記太陽電池モジュールと架台とを連結する連結部が、前記太陽電池モジュールの第一端部と第二端部の中間線と該太陽電池モジュールの第一端部との間および前記中間線と第二端部との間にそれぞれ設けられた太陽電池アレイの表面を掃除する掃除ロボットであって、
前記太陽電池アレイの表面を掃除する掃除部と、
シャシフレームと、
該シャシフレームに設けられた、掃除ロボットを走行させる走行部と、
前記シャシフレームにおける掃除ロボットの走行方向と交差する方向の両端部または一方の端部に設けられ、前記太陽電池アレイを構成する前記太陽電池モジュールの第一端部または第二端部のいずれかに沿った前記シャシフレームの走行をサポートするサポート機構と、を備えており、
前記走行部が、
複数の走行体を備えており、
該複数の走行体は、
掃除ロボットを前記太陽電池アレイ上に配置したときに、少なくとも2つの走行体が、掃除ロボットの走行方向と交差する方向において前記太陽電池モジュール中間線を挟むよう配置されており、
前記走行部は、
掃除ロボットを前記太陽電池アレイ上に配置したときに、前記太陽電池モジュールにおける第一端部および第二端部の近傍を走行する走行体を備えていない
ことを特徴とする掃除ロボット。 - 前記走行部の複数の走行体のうち、掃除ロボットの走行方向と交差する方向においてもっとも外方に位置する2つの走行体は、
掃除ロボットが前記太陽電池モジュール上に配置された状態において、
該太陽電池モジュールの第一端部と第二端部とを繋ぐ方向における前記太陽電池モジュールの中間線から各走行体の幅方向の中間線までの距離が、前記太陽電池モジュールの第一端部から第二端部までの距離の1/8〜3/8となるように設けられている
ことを特徴とする請求項1記載の掃除ロボット。 - 前記複数の走行体は、
複数の走行部材を備えており、
前記複数の走行体のうち少なくとも2つの走行体では、
該2つの走行体の複数の走行部材のうち、少なくとも2つの走行部材が、掃除ロボットの走行方向と交差する方向において、前記太陽電池アレイの連結部を挟むように設けられている
ことを特徴とする請求項2記載の掃除ロボット。 - 前記走行部の複数の走行体は、
掃除ロボットの走行方向から見たときに、各走行体が前記太陽電池アレイの表面と接触する部分が重ならないように配設されている
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の掃除ロボット。 - 前記走行部の複数の走行体のうち少なくとも1つの走行体が複数の走行部材を備えており、
該複数の走行部材を
掃除ロボットの走行方向から見たときに、各走行体の複数の走行部材のうち、少なくとも一つの走行部材が前記太陽電池アレイの表面と接触する部分が、他の走行部材が前記太陽電池アレイの表面と接触する部分と重ならないように配設されている
ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の掃除ロボット。 - 前記走行部の各走行体は複数の走行輪を備えており、
該複数の走行輪は、
少なくとも2つの駆動輪を有しており、
掃除ロボットの走行方向において、該複数の走行輪のうち掃除ロボットの走行方向において最も離れた2つの走行輪の間に該掃除ロボットの重心が位置するように配設されており、
前記走行部は、
掃除ロボットの走行方向において、前記走行体の複数の走行輪のうち掃除ロボットの走行方向において最も離れた2つの走行輪よりも外方に位置する補助走行体を備えており、
該補助走行体は、
掃除ロボットの走行方向において、隣接する駆動輪との距離が前記走行体における複数の駆動輪のうち掃除ロボットの走行方向において最も近い2つの走行輪間の距離と同等以上となるように配設されている
ことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の掃除ロボット。 - 前記補助走行体を複数備えており、
該複数の補助走行体は、
掃除ロボットの走行方向において、該複数の補助走行体のうち少なくとも2つの補助走行体が前記走行体を挟むように設けられている
ことを特徴とする請求項6記載の掃除ロボット。 - 前記掃除部が軸周りに回転する掃除部材を備えており、
前記走行体と前記掃除部の掃除部材とが一つの駆動源によって駆動されている
ことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の掃除ロボット。 - 前記サポート機構は、
掃除ロボットの走行方向および、平面視で掃除ロボットの走行方向と交差する方向の両方と平行な面と交差する回転軸を有するフリーローラを備えている
ことを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の掃除ロボット。 - 前記サポート機構は、
前記シャシフレームにおける掃除ロボットの走行方向と交差する方向の一方の端部に設けられた第一サポート部と、
前記シャシフレームの一方の端部と反対側に位置する他方の端部に設けられた第二サポート部と、を備えており、
前記第一サポート部および前記第二サポート部には、
掃除ロボットの走行方向および、平面視で掃除ロボットの走行方向と交差する方向の両方と平行な面と交差する回転軸を有するフリーローラが設けられており、
掃除ロボットの走行方向と交差する方向における前記第一サポート部のフリーローラと前記第二サポート部のフリーローラとの間の距離が、前記太陽電池モジュールの両端間の距離よりも長くなるように設けられている
ことを特徴とする請求項9記載の掃除ロボット。 - 前記サポート機構は、
掃除ロボットの走行方向に沿って間隔を空けて並ぶように設けられた2つのフリーローラを有している
ことを特徴とする請求項9または10記載の掃除ロボット。 - 前記シャシフレームには除電部材が設けられており、
該除電部材は、
掃除ロボットを前記太陽電池アレイの上に配置したときに、その先端が該太陽電池アレイにおけるアースされた部材に接触し得る長さに形成されている
ことを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載の掃除ロボット。 - 前記除電部材は、
掃除ロボットを前記太陽電池アレイ上に配置したときに、前記太陽電池モジュールの第一端部と第二端部とを繋ぐ方向において、前記太陽電池アレイにおける前記太陽電池モジュールと前記架台とを連結する連結部に接触し得る位置に設けられている
ことを特徴とする請求項12記載の掃除ロボット。 - 複数枚の太陽電池モジュールをその第一端部および第二端部が直線状に並ぶように架台に並べて設置され、前記太陽電池モジュールと架台とを連結する連結部が、前記太陽電池モジュールの第一端部と第二端部の中間線と該太陽電池モジュールの第一端部との間および前記中間線と第二端部との間にそれぞれ設けられた太陽電池アレイと、
該太陽電池アレイの表面を掃除する請求項1から13のいずれかに記載の掃除ロボットと、を備えている
ことを特徴とする太陽光発電設備。 - 前記太陽電池アレイは、
前記架台に設けられた揺動軸の軸方向に沿って前記複数の太陽電池モジュールを並べて設けられたものである
ことを特徴とする請求項14記載の太陽光発電設備。 - 前記太陽電池アレイを構成する太陽電池モジュールが、フレームレスの太陽電池モジュールである
ことを特徴とする請求項14または15記載の太陽光発電設備。
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