JP2002190612A

JP2002190612A - ソーラーアレイパネルおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2002190612A
Application number: JP2000390866A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Kunugi; 俊明功刀; Hiroyuki Shigemasa; 裕之重政; Hisayo Shimodaira; 久代下平
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2002-07-05

Abstract

(57)【要約】【課題】太陽電池から発生した熱の放熱効果を低下さ
せることなく、軽量かつ曲げこわさを向上させたソーラ
パネルを提供すること。【解決手段】太陽電池を貼りつけるための表皮材と、
パネルの曲げ弾性率を増加させる目的で前記表皮材に接
合された交差するリブとを備えたソーラーアレイパネル
において、前記交差するリブの高さを違えるとともに、
リブを交差状に組み合わせるのに必要なスリットを高さ
の高いリブ側のみに設けたものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、人工衛星に電力
を供給するソーラーアレイパネルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来のソーラーアレイパネルの構
造を示す図である。この図５において、１は表皮材、２
はリブである。表皮材１はコア材３に接着剤で固定され
ている。これはサンドイッチ構造のソーラーアレイパネ
ルとして知られているものである。表皮材１の材料とし
ては宇宙空間用構造体を軽量、高弾性率、高強度なもの
にするために、比弾性率および比強度の高い炭素繊維強
化プラスチックやアルミニウム合金が多用されている。
また、ハニカム状のコア材３の材料には一般的にアルミ
ニウム合金あるいはレジンを含浸させたアラミド紙が使
用されている。

【０００３】また、図６は別の従来のソーラーアレイパ
ネルの構造を示す図であり、図７はこのソーラーアレイ
パネルにおけるリブの交差部の断面図である。この図
６、７において、１は表皮材、２はリブである。リブ２
が交差する部分では、交差する双方のリブ２にスリット
を入れることにより、リブ２同士を組み合わせている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図５に示した従来のソ
ーラーアレイパネルでは、図６および図７のソーラーア
レイパネルと比較して、質量が重くなるという問題があ
った。すなわち、この図５の従来のソーラーアレイパネ
ルでは、軽量化を図るため、表皮材１の厚さを０．１ｍ
ｍ程度としているが、コア材３の質量が太陽電池を除い
たソーラーアレイパネルの質量の約４０％にも達するた
めに、パネルの質量が重くなるといった問題があった。
また、この図５の従来のソーラーアレイパネルは、パネ
ルの表裏に表皮材１があるために、太陽電池から発生し
た熱の放熱効果が低下するという問題があった。

【０００５】また、図６および図７に示した他の従来の
ソーラーアレイパネルでは、表皮材１が一方側のみにあ
るため、太陽電池から発生した熱の放熱効果は図５のも
ののように低下することはないが、交差するリブ２の高
さが同一のため、リブの交差に必要なスリットを交差す
る双方のリブに設ける必要があるため、一方のリブにつ
いては、パネルの曲げこわさを大きくするために重要な
関わりを持つ断面２次モーメントに対し形状の及ぼす効
果が最も高い上部がスリットとして切られてしまう（図
７参照）。この結果、曲げこわさが低下するという問題
があった。さらに、スリット部が開裂しやすくなり、ス
リット部の下部が破壊の起点になり易いという問題があ
った。

【０００６】この発明は、かかる従来技術に存在する問
題点に着目してなされたもので、その目的とするところ
は、太陽電池から発生した熱の放熱効果を低下させるこ
となく、軽量かつ曲げこわさを向上させたソーラパネル
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明によるソーラーアレイパネルは、太陽電池
を貼りつけるための表皮材と、パネルの曲げ弾性率を増
加させる目的で前記表皮材に接合された交差するリブと
を備えたソーラーアレイパネルにおいて、前記交差する
リブの高さを違えるとともに、リブを交差状に組み合わ
せるのに必要なスリットを高さの高いリブ側のみに設け
たものである。

【０００８】また、この発明では、前記リブにおいて、
前記表皮材に対し遠い側にある部分の強度を前記表皮材
側にある部分より大きくするのが好ましい。

【０００９】また、この発明では、前記交差するリブの
うち、リブの曲げこわさの高いほうのリブをソーラーア
レイパネルの展開方向に配置するのが好ましい。

【００１０】また、この発明によるソーラーアレイパネ
ルの製造方法は、太陽電池を貼りつけるための表皮材
と、パネルの曲げ弾性率を増加させる目的で前記表皮材
に接合された交差するリブとを備えたソーラーアレイパ
ネルにおいて、前記交差するリブを構成する材料として
高さの低いリブと高さの高いリブとを用意し、まず高さ
の低いリブを前記表皮材に対し所定位置に配置して押圧
しながら接着し、次いで高さの高いリブを前記高さの低
いリブに対し所定位置に配置し、前記表皮材に対して押
圧しながら接着するものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１を示す図である。図１において、１は表皮
材、２は、高さの異なる断面コの字状のリブ２ａ、２ｂ
を格子状に組み合わせたリブである。交差するリブ２の
うち、高さが高いリブ２ｂには、高さの低いリブ２ａの
形状に合わせてスリットを設けている。そして、これら
リブ２ａ、２ｂは表皮材１と接着により固定されてい
る。

【００１２】表皮材１の材料としては、繊維強化複合材
料やアルミニウムなどを用いている。繊維強化複合材料
を構成する繊維としては、炭素繊維やアラミド繊維が一
般的であり、マトリクスとしてはエポキシやシアネート
樹脂が一般的である。本発明においても、これら一般的
な繊維強化複合材料を使用することができる。本発明
は、従来のサンドイッチパネル構造のソーラーアレイパ
ネルに比べ軽量であることを特徴とするものであるが、
その特徴を発揮させるために、リブ２の高さを高くし、
かつパネルの曲げこわさへの寄与が少ないリブ２の垂直
部の厚さを薄くすることが望ましい。しかしながら、リ
ブ２の厚さを薄くすることにより、オイラー座屈が生じ
やすくなる。そこで、リブ２の材料には、比弾性率の高
い炭素繊維強化プラスチックスやアラミド繊維強化プラ
スチックスを用いるのが好ましい。また、リブ２の交差
部において、高さの高い側のリブ２ｂにスリットを設け
ることにより、何れのリブ２ａ、２ｂにおいても、最も
強度の必要とする表皮材１から遠い側の部分をスリット
のない連続構造とすることができる。

【００１３】また、この実施の形態１では、表皮材１に
対し遠い側にある部分の強度を前記表皮材１側にある部
分より大きくしている。具体的には、各図における上方
の辺の幅と厚みとを大きくしている。発明者の試算に基
づきより具体的に述べると、リブ２ａ、２ｂは、コの字
型とし、高さの高い方のリブを、下部の片については、
厚さ０．５ｍｍ、幅１０ｍｍ、中央の垂直部の片につい
ては、厚さ０．５ｍｍ、高さ２４ｍｍ、さらに、上部の
片については、厚さ１ｍｍ、幅２５ｍｍとし、また、高
さの低いリブ２ａを、高さを２３ｍｍ弱とし、他を高さ
の高いリブと同一の寸法形状にした。そして、他の寸法
および特性値を一般的と考えられる数値として算出する
と、太陽電池を除いた構造部に関し、従来のサンドイッ
チ構造によるソーラーアレイパネル（図５参照）よりも
質量を約４％軽くし、曲げこわさを約２９％高くできる
ことが分かった。

【００１４】なお、図１のように格子状にリブ２ａ、２
ｂを配置すると、パネル面内のせん断弾性率が小さくな
るという問題がある。このように交差するリブ２を有す
る構造を維持したまま、この問題を解決する方法として
は、特開平１１−３１２９２１号公報、米国特許６、０
０７、８９４号公報、米国特許６、０６４、３５２号公
報等によるアイソグリッド構造を適用することも可能で
ある。しかし、このようなアイソグリッド構造を適用す
るに当たっても、交差するリブ２ａ、２ｂの高さを違
え、高さの高いリブ側のみにスリットを設けることが重
要である。

【００１５】以上のように構成された実施の形態１によ
れば、太陽電池を貼りつけるための表皮材１と、パネル
の曲げ弾性率を増加させる目的で前記表皮材に接合され
た交差するリブ２ａ、２ｂとを備えたソーラーアレイパ
ネルにおいて、前記交差するリブ２ａ、２ｂの高さを違
えるとともに、リブ２ａ、２ｂを交差状に組み合わせる
のに必要なスリットを高さの高いリブ側のみに設けたの
で、リブ２の補強部としての連続性を失うことなく補強
することができ、かつ、従来のサンドイッチ構造のもの
よりも、軽量でかつ曲げこわさの高いソーラーアレイパ
ネルとすることができる。

【００１６】また、前記リブ２ａ、２ｂにおいて、表皮
材１に対し遠い側にある表皮材１と平行な片を表皮材１
側にある片より厚く、かつ幅広くしたのでパネルの曲げ
こわさをより高くすることができた。また、この実施の
形態１では、表皮材が両面にあるサンドイッチ構造とす
る必要がなく、表皮材１は一面のみにあれば良いので、
太陽電池から発生した熱の放熱効果を高く維持すること
ができる。

【００１７】実施の形態２．次に、実施の形態２につい
て説明する。図２は、本発明の実施の形態２に係るソー
ラーアレイパネルの説明図である。前述のコの字型リブ
２ａ、２ｂでは、厚さおよび水平部の幅寸法を同じとす
れば、高さの高いほうのリブ、すなわちリブ２ｂのほう
が曲げこわさは高くなる。そこで、この実施の形態２に
おいては、この高さの高いほうのリブ２ｂの長手方向を
ソーラーアレイパネルの展開方向に配置したものであ
り、このように構成することにより、ソーラーアレイパ
ネル全体の曲げこわさを高くすることができる。

【００１８】実施の形態３．次に、実施の形態３に係る
ソーラーアレイパネルの製造方法について図３および図
４に基づき説明する。図３および図４は、本発明の実施
の形態３に係るソーラーアレイパネルの製造方法の説明
図であり、図３は最初の接着工程を示し、図４は後の接
着工程を示す。

【００１９】表皮材１とリブ２ａ、２ｂとは、接着によ
り固定されるが、接着するときに接着部にすきまの生じ
ることを防ぐため、接着部を押圧するように力を加え
る。力を加える方法としては、一般的には、接着部の上
部に重りを乗せる方法が考えられる。しかし、実施の形
態１および２のように高さの異なるリブ２ａ、２ｂを組
み合わせた状態とした後に、この組み合わせたリブ２を
表皮材１に対して接着しようとすると、リブ２ａ、２ｂ
のうち高さの低い側のリブ２ａが加圧されにくいという
問題がある。

【００２０】この問題を解決するため、実施の形態３の
製造方法では、リブ２の接着を２回の手順に分けてい
る。すなわち、まず高さの低いリブ２ａを表皮材１に対
し所定位置に配置して接着し（図３参照）、次いで、高
さの高いリブ２ｂを高さの低いリブ２ａに対し所定位置
に交差させ、このリブ２ｂを表皮材１に対し接着してい
る（図４参照）。なおこの場合、高さの高いリブ２ｂに
設けるスリットがコの字状であるため、高さの高いリブ
２ｂを高さの低いリブ２ａに対し上方から所定位置に組
み合わせることはできないが、高さの高いリブ２ｂを高
さの低いリブ２ａに沿う方向（図４におけるＸ１−Ｘ２
方向）に沿って横方向から挿入することにより、容易に
高さの高いリブ２ｂを高さの低いリブ２ａに対し所定位
置に組み合わせることができる。

【００２１】以上のように実施の形態３によるソーラー
アレイパネルの製造方法によれば、太陽電池を貼りつけ
るための表皮材１と、パネルの曲げ弾性率を増加させる
目的で前記表皮材１に接合された交差するリブ２とを備
えたソーラーアレイパネルにおいて、交差するリブ２を
構成する材料として高さの低いリブ２ａと高さの高いリ
ブ２ｂとを用意し、まず高さの低いリブ２ａを表皮材１
に対し所定位置に配置して押圧しながら接着し、次いで
高さの高いリブ２ｂを前記高さの低いリブ２ａに対し所
定位置に配置し、表皮材１に対して押圧しながら接着す
るので、各リブ２ａ、２ｂと表皮材１とを確実に接着す
ることができる。したがって、実施の形態１および２に
係るようなソーラーアレイパネルを容易に製造すること
ができる。

【００２２】

【発明の効果】この発明は以上のように構成されている
ので、次のような効果を奏する。第１の発明によれば、
太陽電池を貼りつけるための表皮材と、パネルの曲げ弾
性率を増加させる目的で前記表皮材に接合された交差す
るリブとを備えたソーラーアレイパネルにおいて、前記
交差するリブの高さを違えるとともに、リブを交差状に
組み合わせるのに必要なスリットを高さの高いリブ側の
みに設けたので、リブの補強部としての連続性を失うこ
となく補強することができ、かつ、従来のサンドイッチ
によるものよりも、軽量でかつ曲げこわさの高いソーラ
ーアレイパネルとすることができる。また、表皮材は一
面のみにあれば良く、太陽電池から発生した熱の放熱効
果を高く維持することができる。

【００２３】また、第２の発明によれば、前記リブにお
いて、前記表皮材に対し遠い側にある部分の強度を前記
表皮材側にある部分より大きくすることにより、ソーラ
ーアレイパネル全体の曲げこわさをより高くすることが
できる。

【００２４】また、第３の発明によれば、前記交差する
リブのうち、リブの曲げこわさの高いほうのリブの長手
方向をソーラーアレイパネルの展開方向に配置したの
で、ソーラーアレイパネル全体の曲げこわさを高くする
ことができる。

【００２５】また、第４の発明によれば、太陽電池を貼
りつけるための表皮材と、パネルの曲げ弾性率を増加さ
せる目的で前記表皮材に接合された交差するリブとを備
えたソーラーアレイパネルにおいて、前記交差するリブ
を構成する材料として高さの低いリブと高さの高いリブ
とを用意し、まず高さの低いリブを前記表皮材に対し所
定位置に配置して押圧しながら接着し、次いで高さの高
いリブを前記高さの低いリブに対し所定位置に配置し、
前記表皮材に対して押圧しながら接着すること特徴とす
るので、高さの異なるリブと表皮材とを確実に接着する
ことができ、リブの補強効果を高くすることができる。
したがって、前記第１ないし第３の発明によるソーラー
アレイパネルを容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１に係るソーラーアレ
イパネルの説明図である。

【図２】この発明の実施の形態２に係るソーラーアレ
イパネルの説明図である。

【図３】この発明の実施の形態３に係るソーラーアレ
イパネルの製造方法の説明図であり、最初の接着工程を
示す。

【図４】この発明の実施の形態３に係るソーラーアレ
イパネルの製造方法の説明図であり、後の接着工程を示
す。

【図５】従来のソーラーアレイパネルの説明図であ
る。

【図６】他の従来のソーラーアレイパネルの説明図
である。

【図７】図６のソーラーアレイパネルにおけるリブ
交差部の断面図である。

【符号の説明】

１表皮材、２リブ、２ａ高さの低いリブ、２ｂ
高さの高いリブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者下平久代東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 5F051 BA02 BA18 JA02 JA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】太陽電池を貼りつけるための表皮材と、
パネルの曲げ弾性率を増加させる目的で前記表皮材に接
合された交差するリブとを備えたソーラーアレイパネル
において、前記交差するリブの高さを違えるとともに、
リブを交差状に組み合わせるのに必要なスリットを高さ
の高いリブ側のみに設けたことを特徴とするソーラーア
レイパネル
【請求項２】前記リブにおいて、前記表皮材に対し遠
い側にある部分の強度を前記表皮材側にある部分より大
きくしたことを特徴とする請求項１記載のソーラーアレ
イパネル
【請求項３】前記交差するリブのうち、リブの曲げこ
わさの高いほうのリブの長手方向をソーラーアレイパネ
ルの展開方向に配置したことを特徴とする請求項１また
は２記載のソーラーアレイパネル
【請求項４】太陽電池を貼りつけるための表皮材と、
パネルの曲げ弾性率を増加させる目的で前記表皮材に接
合された交差するリブとを備えたソーラーアレイパネル
において、前記交差するリブを構成する材料として高さ
の低いリブと高さの高いリブとを用意し、まず高さの低
いリブを前記表皮材に対し所定位置に配置して押圧しな
がら接着し、次いで高さの高いリブを前記高さの低いリ
ブに対し所定位置に配置し、前記表皮材に対して押圧し
ながら接着すること特徴とするソーラーアレイパネルの
製造方法。