CN104201980B - 一种太阳能电池板的清洗装置及清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能电池板清洗装置及清洗方法，包括电源、泵、泵管、清洗储备箱、塑料软管、清洗筒以及清洗轨道。泵的动力由电源提供；清洗储备箱盛装清洗液；泵通过泵管从清洗储备箱中吸取清洗液并将清洗液加压后通过塑料软管输送给清洗筒；清洗筒的主体部分是带孔中空结构，一端通过塑料软管与泵相连，另一端封闭，其外表面是可以拆换的刷套；清洗筒的孔中喷出高压清洗液对电池板表面进行清洗，同时喷射清洗液的反作用推动清洗筒沿清洗轨道移动。该装置可以自动对太阳能电池板表面进行清洗，避免使用复杂的轨道传动机构，不但可以提高太阳能电站的发电效率，并且可以节省人力，提高清洗效果，明显降低运营成本。

Description

一种太阳能电池板的清洗装置及清洗方法

技术领域

本发明涉及太阳电池的辅助装置领域，尤其是涉及太阳电池板的自动清洗装置。

背景技术

太阳能电池板的寿命是20~30年，其表面面板玻璃长期暴露在空气中，灰尘附着在玻璃上，会严重影响透光性，其某一位置的太阳光如果被遮挡就会影响该板块或者整个汇流箱电池板的转换效率，甚至会形成热斑效应，最终烧坏整块电池板。在我国北方地区，气候比较干燥，更容易在电池板的表面沉积脏污，影响透光率，而且一般电池板的安装位置相对较高，清洗比较麻烦，所以太阳能电池板的自动清洗是一个很重要的问题。现有技术中的自动清洗装置，采用类似雨刮器的部件清洗表面，存在橡胶部件易老化，擦拭过程中容易产生划痕或对电池板本身造成损伤等缺陷；现有自动清洗技术的传动机构也比较复杂，而且带传动和链传动的方式长期暴露在阳光下，也容易老化损坏；现有技术的清洗效果，仍然达不到最佳，主要是单独靠吹风、喷水或者刷毛中的一种，很难达到最佳的清洗效果；清洗装置与被擦拭表面很难直接接触，从而很难保证清洁效果。

发明内容

本发明目的就是针对上述存在的缺陷而提出一种太阳能电池板的清洗装置，用于对电池板表面玻璃实行全自动彻底清洗，解决因电池板玻璃灰尘杂物覆盖而影响发电效率和产生热斑效应、清洗部件容易老化、清洗轨道传动系统过于复杂且容易老化和清洗效果不佳等问题，进而提高太阳能电池板的发电效率和使用寿命。

为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案解决上述技术问题的：

一种太阳能电池板清洗装置，包括电源、电源线、泵、泵管、清洗储备箱、塑料软管、清洗筒以及清洗轨道，泵的动力由电源提供；清洗储备箱盛装清洗液；泵通过泵管从清洗储备箱中吸取清洗液并将加压后的清洗液通过塑料软管输送给清洗筒；清洗筒的主体部分是带孔中空结构，一端通过塑料软管与泵相连，另一端封闭，清洗筒主体部分的孔位于清洗筒的侧下方，呈一条直线并与清洗筒的轴线平行；清洗筒的两端配合安装有可以转动的滚轮，滚轮可沿清洗轨道移动，带动清洗筒在电池板表面移动，同时清洗筒表面的孔中喷出高压清洗液，对电池板表面进行清洗。利用这一装置，清洗筒可以在清洗液的推动下沿着电池板表面移动，当滚轮移动到清洗轨道的弧形弯曲部的时候，清洗筒发生自传，开始反向移动，从而实现在不借助于其他外力的作用下，清洗筒在待清洗的太阳能电池板表面往复运动，达到清洗效果。

进一步，一个所述清洗储备箱可对应于整个光伏电站中的若干个泵和待清洗的电池板，一个所述电源可以控制整个光伏电站中的若干个泵。

本发明的积极效果在于：泵可以给清洗液增压，增压后的清洗液从清洗筒的孔中喷出，因为所有的孔是直线排列，所以喷射出的液体流呈一排直线，在不借助与其他外力和复杂的传动机构的情况下，推动清洗筒向相反的方向移动，既达到了大面积的清洗的效果，又避免复杂传动系统造价高，长期暴露于空气中易老化的问题；

在装配过程中，左右清洗轨道两端不封闭，清洗轨道截面的凹形结构的开口处相对放置，既便于清洗筒两端的滚轮与之装配，又能有效限制滚轮朝着背离太阳能电池板表面的方向移动，结构简单，装配方便，效果明显；

清洗轨道的凹形结构的开口处加上向内侧弯折的弯折部，可以进一步限制滚轮沿着清洗筒的轴向左右移动，从而限定清洗筒在水平方向上的自由度，同样具有结构简单，装配方便的效果。

清洗轨道两端向上弯曲的弧形弯曲部，可以通过这样一个简单的结构，将清洗筒和滚轮的位置升高，让清洗筒脱离太阳能电池板表面，在清洗液反作用力和重力的作用下，清洗筒发生自转，改变清洗液的喷射方向，从而改变清洗筒的移动方向，实现在不需要其他外力和复杂传动机构帮助的情况下，清洗筒能在电池板表面往复运动，结构简单，实现方便，经济效益明显；

清洗筒的主体部分外面套装有可拆卸的刷套，刷套上开设孔，套装时与清洗筒的孔相配合，能保证清洗液从孔中喷出；刷套可以拆卸换洗，节省材料，提高清洁效果；刷套采用毛绒套或塑料刷毛等柔软的材料，直接与电池板表面接触，不会对电池板表面产生划痕，也能配合清洗液提高清洗与擦拭的效果，并且限制清洗筒的自由转动。

综上所述，利用该太阳能电池板清洗装置及清洗方法，可以有效的降低结构的复杂性，降低成本，装配方便，避免各种部件和材料的老化失效，不需要外力驱动，实现清洗筒的往复运动，提高清洗效果。

附图说明：

图1是太阳能电池板清洗装置整体示意图

图2所示为本发明一种清洗筒结构设计示意图

图3所示为本发明一种清洗轨道结构设计示意图

图4所示为本发明一种清洗轨道截面结构设计示意图

图5所示为本发明一种清洗轨道截面改进结构设计示意图

图号说明：

1.电源；2.清洗储备箱；3.泵管；4.泵；5.塑料软管；6. 电池板；7.清洗筒；8.滚轮；9.清洗轨道；10.电源线；71.孔，91.弧形弯曲部，92.弯折部。

具体实施方式：

为了更好地理解本发明，下面结合附图来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。

参阅附图1所示，该太阳能电池板自动清洗装置，包括电源1、清洗储备箱2、泵管3、泵4、塑料软管5、清洗筒7、滚轮8、清洗轨道9、电源线10。电源1通过电源线10为泵2提供动力；清洗储备2箱盛装清洗液；泵4通过泵管3从清洗储备箱2中抽取清洗液，并通过塑料软管5将清洗液输送给清洗筒7；清洗筒7的两端装配滚轮8；滚轮8嵌合在清洗轨道9内滚动，使动清洗筒7在电池板6的表面平行移动；清洗轨道9安装在太阳能电池板的两侧并且互相平行。

参阅附图2所示，清洗筒的表面开设多个孔71，孔71用来喷出清洗液，各个孔71的间距相同并且呈一条直线，该直线与清洗筒的轴线平行。

参阅附图3所示，清洗轨道9的两端不封闭，以方便将清洗筒和滚轮配合好以后整体从两端嵌入轨道内。清洗轨道9的结构设计，可以限制清洗筒7往背离待清洗的电池板表面的方向垂直移动，更进一步，清洗轨道截面凹形开口处的弯折部92可以更好地限制清洗筒沿自身轴向移动。清洗轨道9的两端设立弧形弯曲部91，该设计的作用是实现清洗筒移动到弧形弯曲部91的时候开始沿着弧形弯曲部上升，在上升的过程中发生自转，从而改变清洗液的喷射方向，实现清洗筒的自动掉头，开始反向移动，清洗电池板6的表面。

具体的实施原理和步骤是：泵将清洗液输送给清洗筒，清洗液从清洗筒侧下方的孔中喷出，开始清洗电池板表面，同时由于喷出的清洗液的反作用力，使得清洗筒向着与喷出清洗液相反的一侧移动，开始持续地清洗整个电池板表面。当清洗筒沿着清洗轨道移动到两端的轨道弧形弯曲部时，在喷射清洗液的反作用下，开始沿着轨道弧形弯曲部的弧线上升，此时，清洗筒受到喷出清洗液的反作用力F，作用在清洗筒与轨道弯曲部的接触处，并沿着清洗筒的切向向上；清洗筒及其内部的清洗液受到竖直向下的重力G；受到清洗轨道的支持力N，该力的方向为沿着清洗筒与轨道弯曲部的接触点和清洗筒的形心的连线向上。G与N的合力F_ＧＮ

F_ＧＮ＝

其中θ为Ｇ何Ｎ两个力的夹角。

在清洗筒沿着轨道弯曲部上升时，Ｎ逐渐增大，θ逐渐减小，故容易得知F_ＧＮ逐渐增大，方向与Ｆ相反，并且与Ｆ不共线。当清洗筒上升到足够的弧度时，F_ＧＮ和Ｆ这两个反向且不共线的力将对清洗筒产生足够大的扭矩，使得清洗筒发生自转，改变清洗筒中喷出的清洗液的角度，从而使得清洗液从清洗筒的另一侧喷出，然后在清洗液的推动下，清洗筒开始沿着清洗轨道反方向滑动，继续清洗电池板表面。当清洗筒滑动到清洗导轨的另一端的时候，再次遇到弯曲部，又会重复上述过程，从而实现清洗筒只要在其内部有高压清洗液的情况下，就会沿着清洗轨道往复运动，从而达到清洗太阳能电池板表面的目的。该方案的有点在于，在不使用牵引机构和传动机构的情况下，清洗筒结合清洗轨道的自身形状特点，在高压清洗液自身的作用下，即可实现对电池板表面的反复清洗工作，直到切断高压清洗液的供给，才会停止工作。该方案结构简单，容易实现，节省动力，而且相对于有动力装置和牵引装置的技术方案，使用寿命会更长。

实际应用中太阳能电池板表面很多倾斜放置，一边更好的吸收阳光，此时清洗轨道应相应的与电池板表面平行，仍然适用上述的实施步骤。

清洗筒的材料可以采用聚氯乙烯（PVC）塑料，经实验验证，当采用最大扬程为8m、管径为15mm、输出功率为90w的泵，并选用外径50mm、壁厚2.0mm的塑料管作为清洗筒的制作材料，开孔的个数为7个，孔径为2mm时，清洗筒的往复清洗运动最平稳。

作为本发明的进一步改进，清洗筒外表面是可以拆换的刷套。为了保证不影响清洗筒里的高压清洗液喷出，刷套上开孔，开孔的位置与清洗筒外表面开孔的位置重合。

为达到更好的清洗效果，在配合高压水流冲洗的同时，刷套与电池板玻璃的表面相接触，通过在玻璃上滑动、摩擦，进一步提高清洗效果。刷套采用抗老化的材料，可以是毛绒套或者塑料刷毛。

清洗储备箱可搜集并储备中水/雨水，从而达到节约用水的目的。

Claims (4)

1.一种太阳能电池板清洗装置，包括电源、电源线、泵、泵管、清洗储备箱、塑料软管、清洗筒以及清洗轨道，泵的动力由电源提供；清洗储备箱盛装清洗液；泵通过泵管从清洗储备箱中吸取清洗液并将加压后的清洗液通过塑料软管输送给清洗筒；清洗筒的主体部分是带孔中空结构，一端通过塑料软管与泵相连，另一端封闭，清洗筒主体部分的孔位于清洗筒的侧下方，呈一条直线并与清洗筒的轴线平行；清洗筒的两端配合安装有可以转动的滚轮，滚轮可沿清洗轨道移动，带动清洗筒在电池板表面移动，同时清洗筒表面的孔中喷出高压清洗液，对电池板表面进行清洗；清洗轨道为两个，平行分布于电池板的左右两侧，清洗轨道截面为凹形结构，轨道两端不封闭，装配时左右清洗轨道的凹形结构的开口处相对放置，与清洗筒两端的滚轮配合安装，清洗筒两端的滚轮嵌入在清洗轨道的凹形结构内；清洗轨道凹形开口边缘设有向开口内侧弯折的弯折部，限制安装在清洗轨道内的滚轮沿清洗筒的轴向移动，其特征在于清洗轨道的两端设有弧形弯曲部。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池板清洗装置，其特征在于清洗筒的主体部分外面套装有可拆卸的刷套，刷套与待清洗的电池板表面直接接触，刷套上开设孔，套装时与清洗筒的孔相配合保证清洗液喷出。

3.根据权利要求2所述的太阳能电池板清洗装置，其特征在于所述刷套是毛绒套或塑料刷毛。

4.根据权利要求1-3任一种所述的太阳能电池板清洗装置，其特征在于所述清洗筒的采用外径50mm、壁厚2.0m m的PVC塑料管，所述的泵的最大扬程为8m，泵管的管径为15mm，输出功率为90w。