太阳能板清洁装置、非太阳能板清洁装置、太阳能管组清洁装置及非太阳能管组清洁装置的制作方法

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太阳能板清洁装置、非太阳能板清洁装置、太阳能管组清洁装置及非太阳能管组清洁装置的制造方法

本发明涉及一种太阳能板清洁装置、非太阳能板清洁装置、太阳能管组清洁装置及非太阳能管组清洁装置。



背景技术:

传统的燃料能源正在一天天减少,对环境造成的危害日益突出,同时全球还有20亿人得不到正常的能源供应。这个时候,全世界都把目光投向了可再生能源,希望可再生能源能够改变人类的能源结构,维持长远的可持续发展。这之中太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。丰富的太阳辐射能是重要的能源,是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。太阳能的利用方式有以下几种:1、光与热的转换。如太阳能热水器、太阳能灶等。常见太阳能热水器有三大类:平板热水器、真空管太阳能热水器、其它类型(包括热管真空管热水器、闷晒太阳能热水器、真空管闷晒热水器等)太阳热水器。国内市场三种产品平板、真空管和其它产品分别约占20%、65%、15%;而国际市场现状是:平板、真空管和其它产品市场份额分别约占85%、8%、7%。2、光与电的转换,如太阳能电池板、太阳能车、船等。单体太阳电池不能直接做电源使用。作电源必须将若干单体电池串、并联连接和严密封装成组件。太阳能板(也叫太阳能电池组件)是太阳能发电系统中的核心部分,也是太阳能发电系统中最重要的部分。太阳能膜即薄膜太阳能电池可以使用在价格低廉的陶瓷、石墨、金属片等不同材料当基板来制造,形成可产生电压的薄膜厚度仅需数μm,目前转换效率最高可以达13%。薄膜电池太阳电池除了平面之外,也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大,可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份,应用非常广泛。太阳能清洁能源是将太阳的光能转换成为其他形式的热能、电能、化学能,能源转换过程中不产生其他有害的气体或固体废料,是一种环保、安全、无污染的新型能源。从1615年法国工程师所罗门•德•考克斯发明了第一台利用太阳能加热空气膨胀做功而抽水的机器开始,人类将太阳能作为一种能源和动力直接加以利用,已有300多年的历史了。在我国,太阳能作为一种新兴的清洁能源,对它的研究利用起步较晚。但由于太阳能具有的多种优势,加上国家的扶持政策,在我国已经形成了初步的太阳能产业链,并呈现出良好的发展前景。近几年国际上光伏发电快速发展,2007年全球太阳能新装容量达2826MWp,其中德国约占47%,西班牙约占23%,日本约占8%,美国约占8%。2007年,在太阳能光电产业链中有大量的投资集中到新产能的提升上。除此之外,太阳能光电企业在2007年间的贷款融资金额增长了近100亿美元,使得该产业规模不断扩大。虽然受金融危机影响,德国、西班牙对太阳能光伏发电的扶持力度有所降低,但其它国家的政策扶持力度却在逐年加大。日本政府2008年11月发布了“太阳能发电普及行动计划”,确定太阳能发电量到2030年的发展目标是要达到2005年的40倍,并在3-5年后,将太阳能电池系统的价格降至目前的一半左右。2009年还专门安排30亿日元的补助金,专项鼓励太阳能蓄电池的技术开发。2008年9月16日,美国参议院通过了一揽子减税计划,其中将光伏行业的减税政策(ITC)续延2-6年。中国太阳能资源非常丰富,理论储量达每年17000亿吨标准煤。太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。中国光伏发电产业于20世纪70年代起步,90年代中期进入稳步发展时期。太阳电池及组件产量逐年稳步增加。经过30多年的努力,已迎来了快速发展的新阶段。在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下,中国光伏发电产业迅猛发展。资料显示,百万瓦级光伏电站存在太阳能电池板的表面被尘土、沙子及鸟粪等脏污,导致发电量下降的情况。面板表面的污渍严重影响发电效率,减低设备寿命,还有可能会引起火灾。清洗必须干净彻底,如果留下死角,可能引起“热斑效应”等严重后果。正常照度情况下,未被清洗边角部分电池板会由发电单元变为耗电单元,被遮蔽的光伏电池会变成不发电的负载电阻,消耗相连电池产生的电力,即发热,这就是热斑效应。此过程会加剧电池板老化,减少出力,严重时会引起火灾。为了解决上述问题,人们采用人工、机器或人工加机器的方法对太阳能板进行清洗清洁,存在人力成本、设备购买维护成本高的问题,特别是那些构建在西部无人区的光伏电站。目前市面上太阳能板除尘清洁设备一般价格较高、结构复杂,使用维护成本高。

所谓雨刮器,就是机动车辆车前玻璃上为了防止雨水及其他污物影响视线而进行简单清理的一种工具。雨刮器总成含有电动机、减速器、四连杆机构、刮水臂心轴、刮水片总成等。当司机按下雨刮器的开关时,电动机启动,电动机的转速经过蜗轮蜗杆的减速增扭作用驱动摆臂,摆臂带动四连杆机构,四连杆机构带动安装在前围板上的转轴左右摆动,最后由转轴带动雨刮片刮扫挡风玻璃。间歇式柔性雨刮器,由驾驶者依照雨势以及视线状况自己做调整。跟其它普通车上装的雨刷器不同之处是它能根据车速的变化来自动升降刮刷速度。因为在同样大小的雨量中,车速越快,迎面的雨水越多,而且如果停车,雨刷的减速运行也就减少了噪音。雨刮器的动力源来自电动机,它是整个雨刮器系统的核心。雨刮器电动机的质量要求是相当高的。它采用直流永磁电动机,安装在前档风玻璃上的雨刮器电动机一般与蜗轮蜗杆机械部分做成一体。蜗轮蜗杆机构的作用是减速增扭,其输出轴带动四连杆机构,通过四连杆机构把连续的旋转运动改变为左右摆动的运动。雨刮器电动机采用3刷结构以方便变速。间歇时间由间歇继电器控制,利用电机的回位开关触点与继电器电阻电容的充放电功能使雨刮器按照一定周期刮扫。雨刮器的刮片胶条是直接清除玻璃上雨水和污垢的工具。刮片胶条通过弹簧条压向玻璃表面,它的唇口必须与玻璃角度配合一致,方能达到所要求的性能。一般情况下在汽车组合开关手柄上有雨刮器控制旋扭,设有低速、高速、间歇3个档位。手柄顶端是洗涤器按键开关,按下开关有洗涤水喷出,配合雨刮器洗涤档风玻璃。洗涤器系统是目前汽车上很普通的装置,它由储水箱、水泵、输水管、喷水嘴组成。其中储水箱一般是1.5升~2升的塑料罐,水泵是一种微型电动离心泵,通过它将储水箱的洗涤水输向喷水嘴,经2~4个喷水嘴的挤压作用将洗涤水分成细小的射流喷向档风玻璃,配合雨刮器起到清洁档风玻璃的作用。

下面是本发明创新中要用到的一些概念。柱面(cylinder),直线沿着一条定曲线平行移动所形成的曲面。直线称为柱面的直母线(此图为母线平行于Z轴的柱面),定曲线称为柱面的准线(此图为平行于XOY平面的准线X²+Y²=R²)。当准线是圆时所得柱面称为圆柱面;特别地,如果直母线垂直于圆所在平面时,所得柱面称为直圆柱面(或正圆柱面),直圆柱面也可以看成是动直线平行于定直线且与定直线保持定距离平行移动产生的,定直线是它的轴,定距离是它的半径。分别以平面上的椭圆、双曲线和抛物线为准线的柱面,称为椭圆柱面、双曲柱面和抛物柱面。它们的方程都是二次的,统称为二次柱面。在空间直角坐标系中,只含两个变量的二次方程一般总表示一个二次柱面或者两个平面。本发明所称之曲面是指除柱面之外的其它曲面,也就是不存在柱面中沿着一条定曲线平行移动的直线的的其它曲面。传感器(英文名称:transducer/sensor)是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器的特点包括:微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展,让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官,让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。传感器广泛应用于社会发展及人类生活的各个领域,如工业自动化、农业现代化、航天技术、军事工程、机器人技术、资源开发、海洋探测、环境监测、安全保卫、医疗诊断、交通运输、家用电器等。据前瞻产业研究院发布的《中国传感器制造行业发展前景与投资预测分析报告前瞻》显示,近年来,国内传感器应用主要分布在机械设备制造、家用电器、科学仪器仪表、医疗卫生、通信电子以及汽车等领域。人们为了从外界获取信息,必须借助于感觉器传感器。而单靠人们自身的感觉器官,在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况,就需要传感器。因此可以说,传感器是人类五官的延长,又称之为电五官。新技术革命的到来,世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中,首先要解决的就是要获取准确可靠的信息,而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。的粒子世界,纵向上要观察长达数十万年的天体演化,短到毫秒的瞬间反应。此外,还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究,如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。显然,要获取大量人类感官无法直接获取的信息,没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍,首先就在于对象信息的获取存在困难,而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现,往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展,往往是一些边缘学科开发的先驱。传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说,从茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各种复杂的工程系统,几乎每一个现代化项目,都离不开各种各样的传感器。由此可见,传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用,是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来,传感器技术将会出现一个飞跃,达到与其重要地位相称的新水平。



技术实现要素:

本发明要解决太阳能板清洁设备价格较高、结构复杂、使用维护成本高的问题,通过采用现有成熟的雨刮器产品来清洁以保证太阳能板发电效率,所提供的清洁装置技术方案如下:

包含雨刮器装置和控制系统,采用雨刮器装置对需清洁的太阳能板进行清洁,并由所述控制系统实现对所述雨刮器装置的控制,还可具有包含出水嘴可在所述太阳能板上淋水的同样由所述控制系统控制的洗涤系统且所述洗涤系统是连接外部供水系统供水或所述清洁装置自带储水箱并先通过收集雨水使所述储水箱储水后供水或所述清洁装置自带储水箱并连接外部供水系统先使所述储水箱储水后供水,这个洗涤系统可就用汽车上一般和雨刮器配套使用的洗涤器(有的也可单独使用)。洗涤系统还包含可增加出水力度以增强洗涤能力的出水加压部件,以及包含可调整出水角度以增强洗涤能力的调节部件。洗涤系统的出水嘴可以安装在雨刮器装置的刮片上,即至少一个出水嘴位于其中一个雨刮器装置的刮片上,这样两者可以更好的配合实现更好的清洁。驱动电机的电能可以来自清洁装置自带电源,如电池,也可来源于太阳能板的自发电,也可来源于外部供电,当然一般情况下这个外部供电也是太阳能板的自发电,只不过专门做成了一个外部供电系统,家用光伏发电和非发电型太阳能板(如光热板)则一般使用市电供电;太阳能板可为光伏电池板,也可为非光伏的集热板或吸光板或反光板。清洁装置可采用可拆卸结构实现固定的,即个人在不借助大型工具,仅使用螺丝刀、起子等便于随身携带的小型工具即可拆卸的可拆卸结构,采用可拆卸结构能够方便安装和拆卸,从而降低相应的成本。

所述清洁装置固定于所述太阳能板边缘或距离边缘50厘米以内的附近,不遮挡利用太阳能的组件的位置,由于雨刮器装置的作用范围是一种扇形,所以一个单元一般至少需要两个(一般可在上下对角各装一个);一组(由多个单元构成)则可能需要更多雨刮器装置,这时可以让一个雨刮器装置负责一个半圆或近半圆的清洁范围(最边缘的负责一个90度或近90度扇形即可),相互对角错开(相对于各个单元但不一定固定在同一个单元上而可固定于相邻的单元上)。为了使清洁范围不留死角,一般各相邻雨刮器装置之间允许其清洁范围有所重合,这时控制系统要保证各雨刮器装置协调运动而不会出现碰撞。

在前面基础上,上述技术方案可以进一步改进,使减少人工成本,提高自动化水平,改进方案如下:

本清洁装置具有可按设定时间自动触发控制系统开始和/或结束清洁作业的定时系统,具有定时器的定时系统可以根据日照的规律来控制防尘系统启闭时间,如日出时关闭(结束清洁作业)、日落时开启(开始清洁作业),保证太阳能板可正常的发电、集热即可,其它时间启用本清洁装置防止太阳能板被脏污。也可直接使用可以探测光照强度的光传感器,本清洁装置具有包含光传感器且当光传感器探测的光强度低于设定值时自动触发控制系统开始清洁作业的自动控制系统,也可是包含光传感器且当光传感器探测的光强度高于设定值时自动触发控制系统结束清洁作业的自动控制系统,保证太阳能板在有效的光照强度时可正常的发电、集热而不清洁。因为本清洁装置主要是清洁,也可直接利用雨水清洁,清洁装置具有包含雨水传感器且当雨水传感器探测的降水强度高于设定值时自动触发控制系统开始清洁作业的自动控制系统,同时/或者清洁装置具有包含雨水传感器且当雨水传感器探测的降水强度低于设定值时自动触发控制系统结束清洁作业的自动控制系统。对于非粘附的扬尘,也可以利用自然风来加强清除效果,这时清洁装置具有包含风速传感器且当风速传感器探测的风速高于设定值时自动触发控制系统开始清洁作业的自动控制系统,和/或清洁装置具有包含风速传感器且当风速传感器探测的风速低于设定值时自动触发控制系统结束清洁作业的自动控制系统。当然也可根据空气中含尘量来决定开启清洁作业的时间,这时防尘装置具有包含空气含尘传感器且当空气含尘传感器探测的空气含尘高于设定值时自动触发控制系统开始清洁作业的自动控制系统,同时/或者防尘装置具有包含空气含尘传感器且当空气含尘传感器探测的空气含尘低于设定值时自动触发控制系统结束清洁作业的自动控制系统。也可根据光的强度来判断含尘量,这时清洁装置具有包含光传感器且当光传感器探测的光强度低于设定值时自动触发控制系统开始清洁作业的自动控制系统,同时/或者清洁装置具有包含光传感器且当光传感器探测的光强度高于设定值时自动触发控制系统结束清洁作业的自动控制系统。光伏电站一般建设在人烟稀少的地区,如西北无人区,即算安装在房屋上的光伏、光热板,人工维护也是比较麻烦的,如果能够远程控制则可方便清洁作业,这时本清洁装置可具有可接收远程控制信号并根据所接收信号触发控制系统开始和/或结束清洁作业的远程控制系统,用户可以根据自己的意志来控制,更加方便,避免一些上述自动控制系统、定时系统不能解决和应对的情况发生。可采用无线通讯方式来实现远程控制,其中具有无线通信功能的模块采用GSM模块、CDMA模块、蓝牙模块、ZigBee模块、WiFi模块、UMB模块或NFC模块,GSM、CDMA是我国移动运营商两大通信制式,可以通过GSM模块、CDMA模块方便的连接相应运营商的任何覆盖的地方,在这里GSM模块、CDMA模块还包括它们的变种,比如GPRS模块是GSM模块的一种,CDMA 1x模块是CDMA模块的一种,目前还有相应3G、4G、5G版本。蓝牙模块、ZigBee模块、WiFi模块、UMB模块、NFC模块则是当前比较流行的短距离无线通信模块且不限于视距范围的通信模块。也可采用折中的方式,总体上采用无线通信进行进行通讯,大规模的集中光伏电站可以在局部采用有线方式通信,然后再通过无线通讯方式接收远程控制。对于家用、写字楼、厂房也可完全采用有线通信方式,因为相关的基础设施比较齐全,建设、维护都成本不高且比较方便。

为了使一个雨刮器装置可以清洁更大的范围,可以增加导轨、电机,导轨可横向固定于太阳能板上,雨刮器装置限制在导轨上、控制系统可控制电机驱动雨刮器装置沿导轨运动,从而扩大清洁范围。这时一个雨刮器装置可以清洁更大的范围,甚至整个太阳能板,从而节约了成本。上述太阳能板一般情况下整体为平板,这时导轨也为平的。也可允许不整体为平板,这时有以下几种情况:一是尽管各单元均为平板但至少有两个单元之间有夹角,这里指不为180度的夹角;二是至少有一个单元为柱面板,这样至少在此柱面板处有弯曲;三是至少有一个单元为曲面板,这样至少在此曲面板处有弯曲;四是整体为柱面板,五是整体为曲面板。雨刮器可用于清洁平板,也可以用于清洁柱面和曲面,汽车前后挡风玻璃就是一个曲面。上述整体不为平板的情况,如果有导轨,那么导轨可随太阳能板的形状而有所起伏弯曲,但起伏弯曲的幅度可小于太阳能板的起伏弯曲幅度,而且如果有两条或以上导轨,则一般始终保持平行状态(连起来可形成一个柱面),而不会随曲面任意起伏弯曲。雨刮器装置可以有加热部件可对其进行加热,这主要是为了防止气温太低时雨刮器装置特别是其刮片被冻住,可以用电热丝加热,其电能来源可同电机。

上述太阳能板也可替换为超过2根的太阳能管组,也可替换为该非太阳能板、非太阳能管组等,本清洁装置均可实现清洁,不过如果为管组,那么其刮片应该有相应的形变能力,可采用长度等同或超过管半径的毛刷等。也可以将雨刮器装置的刮片替换为涂抹刮片、消磁刮片、加磁刮片、热处理刮片、冷处理刮片、蚀刻刮片、打磨刮片或切削刮片,这样上述清洁装置就具备了表面加工功能,成为一种表面加工装置,其自动控制系统要与太阳能板清洁装置的控制系统会有不同,一般需要对表面进行检测,这时该表面加工装置可包含一表面检测传感器对被加工的表面进行检测且当该传感器探测值低于设定值时自动触发所述控制系统结束表面加工作业和/或当该传感器探测值高于设定值时自动触发所述控制系统开始表面加工作业的自动控制系统,或所述表面加工装置具有包含一表面检测传感器对被加工的表面进行检测且当该传感器探测值高于设定值时自动触发所述控制系统结束表面加工作业和/或当该传感器探测值低于设定值时自动触发所述控制系统开始表面加工作业的自动控制系统。

根据上述技术方案制成的清洁装置,经安装(只需一次)后可以长期多次使用,操作简单,由于采用目前已经成熟的雨刮器产品成本较低、来源较广,而且可以实现自动控制、远程控制,更便于操控使用,且不影响原有的效率,而且本发明的技术方案比较简单可靠,成本低且易于维护。由上述清洁装置改成的表面加工装置也具有同样的优点。

附图说明

图1为一种太阳能板清洁装置示意图。1. 太阳能板 2. 刮片 3. 电机 4. 控制系统;

图2为一种太阳能板除尘装置示意图。1. 太阳能板 2. 刮片 3. 电机 4. 控制系统 5.导轨;

下面结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

实施例1

一种太阳能板除尘装置(参考图1)

在太阳能板1下边缘安装雨刮器装置,雨刮器装置包含刮片2、控制系统3、电机4等,雨刮器装置不可移动。需要清洁时,可通过控制系统3启动电机4,电机4的转速经过蜗轮蜗杆的减速增扭作用驱动摆臂,摆臂带动四连杆机构,四连杆机构带动安装在前围板上的转轴左右摆动,最后由转轴带动刮片2刮扫来进行清洁。

实施例2

一种太阳能板除尘装置(参考图2)

在太阳能板1下边缘安装雨刮器装置,雨刮器装置包含刮片2、控制系统3、电机4等,另有导轨5,雨刮器装置限制于导轨5上,可沿导轨5移动。需要清洁时,可通过控制系统3启动电机4,电机4的转速经过蜗轮蜗杆的减速增扭作用驱动摆臂,摆臂带动四连杆机构,四连杆机构带动安装在前围板上的转轴左右摆动,最后由转轴带动刮片2刮扫来进行清洁。

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