CN111699626B - 太阳能电池模块及太阳能发电系统 - Google Patents

Abstract

一种太阳能电池模块(1)包括：太阳能电池模块主体(2)；第一框片(4)，其安装在太阳能电池模块主体(2)的屋脊侧的缘部；第二框片(5)，其安装在太阳能电池模块主体(2)的屋檐侧的缘部；以及加强构件(6)，其架设在第一框片(4)和第二框片(5)上。加强构件(6)包括主体部(61)、与第一框片(4)卡合的卡合部(6)以及紧固在第二框片(5)上的紧固部(63)。

Description

太阳能电池模块及太阳能发电系统

技术领域

本发明关于一种设置在屋顶上的太阳能电池模块以及使用该太阳能电池模块的太阳能发电系统。

背景技术

近年来，正在增加在屋顶上设置太阳能电池模块的建筑物。在这种类型的建筑物中，特别是具有屋顶材料为瓦即瓦覆盖的倾斜屋顶的住房等中，采用一种以与瓦相同的厚度并形成为平板状的瓦型太阳能电池模块与一般的瓦一起盖上的瓦覆盖结构。

瓦型太阳能电池模块形成为与在横方向上排列多个瓦的结构相同大小，且按台阶状覆盖，使得上段的瓦或太阳能电池模块的水下侧缘部覆盖在下段的瓦或太阳能电池模块的水上侧缘部。由此，与瓦同样地构成为，雨水沿从倾斜屋顶朝向屋檐侧的水流方向流过太阳能电池模块的受光面。

例如，在专利文献1中公开了以下结构，用四个长条状的框片保持瓦型的太阳能电池模块主体的周缘部的同时，在周方向上相互相邻的框片的端部彼此抵接并紧固。在保持太阳能电池模块主体的短边侧的一边的第一框片设置有从其下端部朝向太阳能电池模块主体的外边延伸，并作为排水路发挥功能的下侧重叠片。

此外，专利文献2公开了太阳能电池模块与屋顶材料一起安装到屋顶的构成。太阳能电池模块的安装框架包括：沿着桁行(けたゆき)方向且以屋顶材料的宽度的两倍以上延伸的上框架、与上框架垂直的竖直框架以及可拆除的下框架，在上框架和下框架之间配置有第二竖直框架。因此，可以将太阳能电池模块组合到由多个屋顶材料构成的屋顶结构中。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2014-30013号公报

专利文献2：实用新型注册号第3191686号公报

发明内容

本发明所要解决的技术问题

在太阳能电池模块为瓦型的情况下，由于需要具有与瓦相同的强度，因此，在太阳能电池模块主体的背面侧，在专利文献1中设置有支承部件，但是在专利文献2中设置有第二竖直框架作为加强构件，并提高面内刚性。

在这种现有的太阳能电池模块的结构中，由于所述加强构件通过螺纹固定到框片的底部，因此，需要框片的底部具有一定厚度以确保其固定强度。若框片的底部较厚，结果，存在太阳能电池模块的重量增加，构成框片的材料所需的成本也增加的问题，仍有改进的空间。

本发明是鉴于上述问题做出的，本发明的目的是提供一种具备新的加强结构以提高强度的同时，以简单的构成提高生产性，并能够实现轻量化以及降低材料成本的太阳能电池模块和太阳能发电系统。

用于解决技术问题的技术方案

用于达成上述目的本发明的解决方案是以设置在屋顶上的太阳能电池模块为前提。对于该太阳能电池模块，包括：矩形状的太阳能电池模块主体，其具有受光面和背面；第一框片，其安装在所述太阳能电池模块主体的屋脊侧的缘部；第二框片，其安装在所述太阳能电池模块主体的屋檐侧的缘部；以及加强构件，其在所述太阳能电池模块主体的背面侧架设在所述第一框片和所述第二框片上。所述加强构件包括：主体部，其在架设于所述第一框片和所述第二框片的方向上延伸；卡合部，其与所述第一框片卡合；紧固部，其紧固在所述第二框片上，所述卡合部和所述紧固部分别在与所述主体部相交的方向上延伸设置。

由于该特定事项，可以通过简单的结构在太阳能电池模块主体的缘部的第一框片和第二框片设置加强构件，并且可以提高作为太阳能电池模块的强度的同时，可以抑制构成第一框片和第二框片的材料的所花费成本，并可以实现轻量化。

以下例举所述太阳能电池模块中的更具体的构成。即，作为所述太阳能电池模块，优选的是，在所述第一框片上设置有供所述卡合部插入的卡合孔，所述卡合部插入并卡合到所述卡合孔内。

由此，仅通过将所述加强构件插入并卡合到所述卡合孔中就可以将所述加强构件安装到所述第一框片，可以实现结构的简便化以及轻量化，并提高生产率。

在所述太阳能电池模块中，优选的是，所述第一框片包括延伸设置在所述太阳能电池主体的背面侧的屋脊侧板，以及在所述太阳能电池模块主体的背面侧延伸设置到所述屋脊侧板的内侧的内侧板，所述内侧板设置有所述卡合孔，所述卡合部设置在所述内侧板与所述屋脊侧板之间。

由此，可以在使所述第一框片中的构件的厚度变厚的情况下固定所述加强构件的卡合部，可以实现结构的简便化，并降低材料成本。

在所述太阳能电池模块中，优选的是，所述卡合部相对于所述主体部在与所述太阳能电池模块主体平行的方向上弯曲延伸设置。

由此，使所述第一框片的安装作业容易，并且可以提高生产率。

在所述太阳能电池模块中，优选的是，所述紧固部和所述第二框片设置有彼此对应的螺纹孔，所述紧固部被螺纹紧固到所述第二框片上。

在太阳能电池组件中，特别是积雪负荷容易作用在屋脊侧，但是由于加强构件直接螺纹紧固到配置到屋脊侧的第二框片上，因此，可以提高对第二框片的加强效果。

在所述太阳能电池模块中，优选的是，所述第二框片包括在所述太阳能电池模块主体的背面侧延伸设置的屋檐侧板，所述紧固部相对于所述主体部在所述屋檐侧板的延伸设置方向上弯曲延伸设置，所述屋檐侧板和所述紧固部重叠设置。

由此，可以在不使所述第二框片中的构件的厚度变厚的情况下固定所述加强构件的紧固部，并且可以实现结构的简便化。此外，由于所述紧固部在所述屋檐侧板的延伸设置方向上弯曲，因此能够使该加强构件的所述主体部靠近所述太阳能电池模块主体配置，从而提高了加强效果。

此外，为了达成上述目的，本发明的技术思想还包括一种太阳能发电系统，其连接多个所述构成的太阳能电池模块并设置在倾斜屋顶上。

由此，一体型的太阳电池模块与瓦同样地设置在倾斜屋顶上，能够实施持有瓦的功能的同时具有良好的外观的太阳能发电。

有益效果

在本发明中，以安装容易的结构实现太阳能电池模块主体的背面侧上的加强构件，从而可以提高太阳能电池模块的强度并且可以提高太阳能电池模块的生产率。

附图说明

[图1]图1是从背面侧观察本发明第一实施方式的太阳能电池模块的立体图。

[图2]图2是图1的太阳能电池模块中的A-A截面图。

[图3]图3是表示设置在所述太阳能电池模块上的加强构件的立体图。

[图4]图4的(a)及图4的(b)是表示所述加强构件的卡合部侧的安装方法的说明图。

[图5]图5的(a)及图5的(b)是表示所述加强构件的紧固部侧的安装方法的说明图。

[图6]图6是从背面侧观察本发明第二实施方式的太阳能电池模块的俯视图。

[图7]图7是从背面侧观察本发明第三实施方式的太阳能电池模块的俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明实施方式的太阳能电池模块1。

(第一实施方式)

图1～图3关于本发明第一实施方式的太阳能电池模块1，图1是从背面侧观察太阳能电池模块1的立体图，图2是图1的A-A线剖视图，图3是表示设置在太阳能电池模块1的加强构件6的立体图。

本实施方式的太阳能电池模块1是其自身持有瓦的功能，与瓦混合地排列在倾斜屋顶上的瓦型的太阳能电池模块。如图1所示，太阳能电池模块1包括矩形状的太阳能电池模块主体2和保持其周缘部的框体3。

例如，太阳能电池模块1形成为在横向上排列了的四个波形瓦份的大小的平坦的矩形状，且屋顶桩的位置与水流方向(图1中的向下)对齐并安装在倾斜屋顶上。

太阳能电池模块主体2具有受光面21和背面22，图未示的受光面侧层叠有透光性基板、太阳能电池和绝缘保护背面侧的背面保护材料，并通过密封材料使它们彼此粘接。太阳能电池模块主体2所使用的太阳能电池的种类没有特别限定，例如可以例举单晶、多晶、薄膜等硅系太阳能电池、GaAs、CdTe、CdS等化合物系太阳能电池、染料敏化、有机薄膜等有机系太阳能电池等。

框体3包括安装在太阳能电池模块主体2的周缘部的多个长条状框片，在周向上相互相邻的端部彼此对接并通过螺钉构件等紧固来固定连接。如图2所示，位于屋脊侧的太阳能电池模块主体2的缘部安装有第一框片4，位于屋檐侧的太阳能电池模块主体2的缘部安装有第二框片5。包括第一框片4和第二框片5的框体3例如通过铝合金的挤压成型而形成。

第一框片4包括：保持部41，其保持太阳能电池模块主体2的缘部；屋脊侧板42，其从保持部41延伸设置到太阳能电池模块主体2的背面22侧；内侧板43，其在太阳能电池模块主体2的背面22侧延伸设置在屋脊侧板42的内侧；底板44，其连接屋脊侧板42和内侧板43；以及顶板45，其与底板44相对设置，第一框片4一体地形成为大致矩形的封闭截面。如图2的右侧所示，第一框片4的屋脊侧板42和内侧板43在横截面(与太阳能电池模块1的长度方向垂直的A-A截面)中配设为上下方向。

第一框片4的内侧板43设置有在第一框片4的长度方向上长的卡合孔46。卡合孔46贯通内侧板43的表里两面，并形成为狭缝状。此外，卡合孔46设置在内侧板43的高度的大致中间位置处。在第一框片4上的长度方向的大致中央部设有这样的一个卡合孔46。

如图2的左侧所示，第二框片5包括：保持部51，其保持太阳能电池模块主体2的缘部；以及屋檐侧板52，其从保持部51延伸设置到太阳能电池模块主体2的背面22侧。屋檐侧板52设置有连接片53，该连接片53沿着屋檐侧板52的内侧延伸，并从屋檐侧板52的下端部弯曲并延伸到屋脊侧。该连接件53是用于将第二框片5与另一个相互相邻的太阳能电池模块1的第二框片5连接的构件。

在第二框片5上设置有用于安装后述的加强构件6的螺纹孔54。螺纹孔54设置在与第一框片4的卡合孔46相对的位置。

(加强构件)

如图1和图2所示，太阳能电池模块1在太阳能电池模块主体2的背面22侧设置有加强构件6，以进一步加强框体3。在例示的实施方式中，加强构件6沿着太阳能电池模块主体2的背面22延伸，并架设在第一框片4与第二框片5之间。

加强构件6具有：主体部61，其在屋顶的水流方向上延伸；卡合部62，其设置在主体部61的一端并与第一框片4卡合；紧固部63，其设置在主体部61的另一端，并紧固到第二框片5。如图3所示，加强构件6构成为卡合部62和紧固部63相对于主体部61分别与主体部61相交的方向延伸设置。加强构件6是通过利用冲压成型机等冲压出一块金属板形成的。

卡合部62相对于平板带状的主体61为大致L字状，并在与太阳能电池模块主体2平行的方向上延伸设置。此外，卡合部62形成为在与主体部61相同的平面上延伸的平板带状。如图2所示，卡合部62插入并被卡合到设置在框体3的第一框片4的卡合孔46内，且被固定到第一框片4。

紧固部63是平板带状的主体部61的端部在太阳能电池模块主体2相反的方向弯曲形成的。此外，紧固部63形成为沿着屋檐侧板52的延伸设置方向延伸的平板带状。由此，可以使屋檐侧板52和紧固部63重叠的状态下设置。如图3所示，紧固部63设置有与设置在第二框片5上的螺纹孔54相对应的螺纹孔64。紧固部63添设在第二框片5上，并通过螺钉55紧固(参照图2)。

(加强构件的安装方法)

图4的(a)、图4的(b)、图5的(a)和图5的(b)是分别表示将加强构件6安装到太阳能电池模块1的方法的说明图。另外，这些图中，为了便于看清图面，示出了加强构件6和第一框片4或第二框片5，并省略了由这些框片4、5保持的太阳能电池模块主体2。

加强构件6是在太阳能电池模块1的背面22侧中，首先，将卡合部62插入并安装到第一框片4的卡合孔46。此时，通过使主体部61的长度方向与卡合孔46的孔长度方向对准来保持加强构件6。

接着，如图4的(a)所示，将卡合部62的前端部贴靠于卡合孔46，并且从前端部依次地插入。即，在保持以主体部61与第一框片4的内侧板43形成锐角的方式相交的状态，并且将卡合部62插入到卡合孔46。

接着，使主体部61以卡合孔46为中心沿图中的箭头方向旋转。由此，如图4的(b)所示，可以将卡合部62插入到卡合孔46中。卡合部62设置并固定在内侧板43和屋脊侧板42之间。

加强构件6构成为当卡合部62固定到第一框片4时，主体部61设置在与第一框片4相交的方向上。如图5的(a)所示，由于第二框片5在与卡合孔46相对的位置设置有螺纹孔54，因此，通过将主体部61配置成与第一框片4垂直，紧固部63的螺纹孔64和第二框片5的螺纹孔54对准。

在第二框片5的屋檐侧板52的内侧添设有连接片53，但是连接片53被切成与加强构件6的宽度相对应的大小。如图5的(b)所示，通过用螺钉55紧固这些螺纹孔54、64，可以将加强构件6固定到第二框片5。

如上所述，加强构件6可以安装到太阳能电池模块1的背面22侧。加强构件6的安装作业可以通过少量的作业工序简单地进行。此外，能够以简便的结构将用于提高太阳能电池模块1的强度的加强构件6配置在第一框片4和第二框片5上，因此，可以抑制制造成本，并提高生产性。

如图2所示，加强构件6与太阳能电池模块主体2大致平行地配置在太阳能电池模块主体2的背面22侧，第一框片4和第二框片5紧密连接。由于加强构件6的卡合部62插入到第一框片4的闭合截面内，不需要加厚第一框片4的底板44等来固定卡合部62，第一框片4可以构成为具有均匀的厚度。

此外，由于加强构件6的紧固部63相对于主体部61在太阳能电池模块主体2相反的一侧弯曲，因此，主体部61处于靠近太阳能电池模块主体2配置的形态，可以提高加强效果。此外，由于紧固部63构成为沿着第二框片5的屋檐侧板52配置并且被螺钉紧固，可以相对于作用于太阳能电池模块1的负载具备足够的耐力，并且可以容易地进行安装作业。

(第二实施方式)

图6是表示本发明第二实施方式的太阳能电池模块1的背面22侧的俯视图。如上所述，太阳能电池模块1是其自身持有瓦的功能，与瓦混合地排列在倾斜屋顶上的瓦型的太阳能电池模块，并且构成为与瓦的大小相对应的各种大小。

如图6所示，太阳能电池模块1包括矩形状的太阳能电池模块主体2、保持其周缘部的框体3以及加强构件6，这些基本构成与第一实施方式相同。在本实施方式中，太阳能电池模块1形成为在横方向上排列了的六个瓦份的大小的平坦的矩形状。

与第一实施例同样地，加强构件6架设在第一框片4和第二框片5之间。在第一框片4和第二框片5的长度方向的大致中央部设置有加强构件6。通常，在太阳能电池模块主体2的背面22上设置有接线盒71、从接线盒71延伸的电缆72和连接用连接器73。

由于太阳能电池模块1在背面22侧设置有加强构件6，因此，如图所示，即使第一框片4和第二框片5比较长，也能够具有足够的强度。

(第三实施方式)

图7是表示本发明第三实施方式的太阳能电池模块1的背面22侧的俯视图。如第二实施方式所示，太阳能电池模块主体2的背面22设置有接线盒71等。在这种情况下，加强构件6优选配置在不会干扰从接线盒71延伸的电缆72和连接用连接器73的位置。例如，如图7所示，加强构件6也可以不必设置在第一框片4和第二框片5的长度方向上的大致中央部，也可以设置成靠近长度方向的片侧端部。

在太阳能电池模块1设置到倾斜屋顶为止，通常将其捆包，并在该状态下保管和运输。此外，太阳能电池模块1是去除捆包材料之后搬运到设置对象的倾斜屋顶。在这期间，由于构成为加强构件6和连接用连接器73等不干涉，因此，连接用连接器73不会使太阳能电池模块1损坏，可以获得可靠性高的太阳能电池模块1。

如上所述，在本发明的太阳能电池模块1中，由于构成为加强构件6以简便的结构由框体3支承，因此，可以提高太阳能电池模块1的强度，可以提高生产性，并实现轻量化以及降低材料成本。

此外，通过使用所述太阳能电池模块1来构成太阳能发电系统，可以将整个太阳能电池模块1设置在外观良好的倾斜屋顶上，可以确保太阳能电池模块1的强度，并实现可靠性高的太阳能发电系统。即使考虑冬天的积雪负载，太阳能电池模块1具有加强构件6，并且由于第一框片4和第二框片5之间紧密地连接，不会发生倾斜，因此，能够实现即使在积雪时也能承受得起的结构。

另外，所述第一实施方式～第三实施例的太阳能电池模块1和太阳能发电系统在所有方面均为例示，并不能以此进行限定性解释。例如，太阳能电池模块1所具有的加强构件6不限于图3所示的构件，只要卡合部62在相对于主体部61与太阳能电池模块主体2平行的方向上弯曲并延伸设置的构成即可，图3的构成也可以在相反的一侧弯曲。此外，若紧固部63构成相对于主体部61在屋檐侧板52的延伸方向上弯曲延伸设置，图3的构成也可以在相反的一侧弯曲。

另外，在不脱离本发明的精神或主要特征的情况下，可以以各种其他形式来实现本发明。因此，上述实施例在所有方面仅是示例，并且不应被限制性地解释。本发明的技术范围不应仅由上述实施例来解释，而应基于权利要求书。本发明的技术范围包括等同于权利要求的范围的含义以及该范围内的所有修改。

本申请要求基于2018年2月20日提交的日本专利申请No.2018-027874的优先权。通过上述论及，其所有内容都包含在本申请中。

工业上的实用性

工业上的可利用性本发明可以适合用作安装在屋顶上的太阳能电池模块以及使用该太阳能电池模块的太阳能发电系统。

附图标记说明

1…太阳能电池模块

2…太阳能电池模块主体

21…受光面

22…背面

3…框体

4…第一框片

41…保持部

42…屋脊侧板

43…内侧板

44…底板

45…顶面板

46…卡合孔

5…第二框片

51…保持部

52…屋檐侧板

53…连接片

54…螺纹孔

6…加强构件

61…主体部

62…卡合部

63…紧固部

64…螺纹孔

Claims (6)

1.一种太阳能电池模块，其设置在屋顶上，其特征在于，所述太阳能电池模块包括：

矩形状的太阳能电池模块主体，其具有受光面和背面；

第一框片，其安装在所述太阳能电池模块主体的屋脊侧的缘部；

第二框片，其安装在所述太阳能电池模块主体的屋檐侧的缘部；以及

加强构件，其在所述太阳能电池模块主体的背面侧架设在所述第一框片和所述第二框片上，

所述加强构件包括：

主体部，其在架设于所述第一框片和所述第二框片的方向上延伸；

卡合部，其设置于所述主体部的一端，并与所述第一框片卡合；

紧固部，其紧固在所述第二框片上，

所述卡合部在与所述主体部相交的方向上，与所述主体部在同一平面上延伸设置，所述紧固部在与所述主体部相交的方向上延伸设置，

所述第一框片设置有卡合孔，所述卡合孔供所述卡合部插入，

所述卡合部插入并卡合到所述卡合孔中。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，

所述第一框片包括延伸设置在所述太阳能电池模块主体的背面侧的屋脊侧板以及在所述太阳能电池模块主体的背面侧延伸设置到所述屋脊侧板的内侧的内侧板，

所述卡合孔贯通所述内侧板的表里两面，并形成为狭缝状，所述卡合部插入所述卡合孔而卡合，所述卡合部设置在所述内侧板与所述屋脊侧板之间。

3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池模块，其特征在于，

所述卡合部相对于所述主体部在与所述太阳能电池模块主体平行的方向上弯曲延伸设置。

4.根据权利要求1或2所述的太阳能电池模块，其特征在于，

所述紧固部和所述第二框片设置有彼此对应的螺纹孔，

所述紧固部被螺纹紧固到所述第二框片上。

5.根据权利要求4所述的太阳能电池模块，其特征在于，

所述第二框片包括在所述太阳能电池模块主体的背面侧延伸设置的屋檐侧板，所述紧固部相对于所述主体部在所述屋檐侧板的延伸设置方向上弯曲延伸设置，

所述屋檐侧板和所述紧固部重叠设置。

6.一种太阳能发电系统，其特征在于，多个权利要求1～5中任意一项所述的太阳能电池模块连接并安装在倾斜屋顶上。