JP2014027043A - 保持フレームおよび太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】枠部材の強度の低下を抑えつつ、補強枠部材をより簡単かつより正確に取付けることができることで、生産効率の低下を抑えることのできる保持フレームを得ること。
【解決手段】太陽電池パネル４の周囲を囲む保持フレーム５０は、太陽電池パネルの長辺２０に沿って設けられる第１および第２の主枠部材１ａ，１ｂと、太陽電池パネルの裏面４ｂ側に設けられて主枠部材同士の間に架け渡される補強枠部材３と、を備え、第１および第２の主枠部材は、主外壁６と、主外壁に形成されて受光面の裏面側で保持フレームの内側に向けて張り出した主底辺片９と、を有し、補強枠部材は、第１，第２の主枠部材間の距離と略等しい長さに形成され、第１，第２の主枠部材の主外壁の内側面には、補強枠部材の移動を規制する第１，第２の規制突起５ａ，５ｂが形成される。
【選択図】図５

Description

本発明は、太陽電池パネルを保持する保持フレームおよびその保持フレームを用いた太陽電池モジュールに関する。

太陽電池モジュールとして、受光面側に透明基板（ガラス）を配置し、この透明基板の裏面側に直列或いは並列に接続された複数の太陽電池セルを並べて配置し、これら複数の太陽電池セルを封止樹脂にて封止して太陽電池パネルを構成し、さらにこの太陽電池パネルの周縁部に枠部材を取り付けた構造のものがあることが知られている。

太陽電池モジュールは、一般に住宅やビルなどの建物に設置されて風雨にさらされる。太陽電池モジュールは、このような厳しい環境で使用する製品であるため、風荷重や積雪荷重に対する強度が製品品質を表す指標の１つとされる。近年、単位出力当たりの価格低減や、施工作業に費やす時間及び結線作業に費やす時間を短縮する目的で太陽電池モジュールの大型化が進められている。この大型化により、太陽電池パネルの特に透明基板の耐荷重性能が低減する場合がある。

太陽電池モジュールには、表面側（受光面側）に堆積した積雪などによる積雪荷重が鉛直下方に押し下げるように働き下方に向けてたわむ。この対策として、太陽電池パネルの周囲４辺を取り囲むフレームに加えて、太陽電池パネルの裏面にて枠部材間に架け渡されるように配設されて、太陽電池パネルを裏面から支持する補強枠部材を設けることが知られている。このような構造では荷重が加わった際の透明基板変形量の低減が期待できる。

その補強枠部材の取付け方法として、枠部材にスリット部もしくは切欠部を設け、補強枠部材を嵌入する方法や、スリット部もしくは切欠部を設けず、補強枠部材を回転させ枠部材と太陽電池パネルの間に挿入させる方法が知られている。（例えば、特許文献１を参照）

特開２０１０−２８３３９７号公報

しかしながら、補強枠部材を嵌入させるためのスリット部もしくは切欠部を枠部材に設けることで、枠部材に外力が作用した場合、該箇所に応力が集中し枠部材の強度が低下する問題があるため、改善が求められていた。

またスリット部もしくは切欠部を設けず、補強枠部材を枠部材と太陽電池パネルの間に回転挿入させた時、補強枠部材を任意の場所で静止させることが難しいため、太陽電池モジュールの生産効率を低下させる場合がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、枠部材の強度の低下を抑えつつ、補強枠部材をより簡単かつより正確に取付けることができることで、生産効率の低下を抑えることのできる保持フレームを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、受光面が略長方形形状を呈する太陽電池パネルの周囲を囲む保持フレームであって、受光面を構成する辺のうち互いに対向する長辺に沿って設けられる第１および第２の主枠部材と、互いに対向する短辺に沿って設けられる第１および第２の副枠部材と、太陽電池パネルの裏面側に設けられて主枠部材同士の間に架け渡される補強枠部材と、を備え、第１および第２の主枠部材は、受光面と略垂直に立設されるとともに長辺に沿って形成された主外壁と、主外壁に形成されて太陽電池パネルを長辺側から保持する主保持部と、主外壁に形成されて受光面の裏面側で保持フレームの内側に向けて張り出した主底辺片と、を有し、補強枠部材は、第１の主枠部材の主外壁と第２の主枠部材の主外壁との間の距離と略等しい長さに形成され、第１の主枠部材の主外壁の内側面には、第１の主枠部材側となる補強枠部材の端部が所定の取付位置よりも第１の副枠部材側に移動するのを規制する第１の規制突起が形成され、第２の主枠部材の主外壁の内側面には、第２の主枠部材側となる補強枠部材の端部が所定の取付位置よりも第２の副枠部材側に移動するのを規制する第２の規制突起が形成されることを特徴とする。

本発明によれば、枠部材の強度の低下を抑えつつ、補強枠部材をより簡単かつより正確に取付けることができることで、生産効率の低下を抑えることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの概略構成を示す図であって、太陽電池モジュールを裏面から見た図である。 図２は、図１に示すＡ−Ａ線に沿って切断した場合の主枠部材の断面図である。 図３は、図１に示すＢ−Ｂ線に沿って切断した場合の副枠部材の断面図である。 図４は、補強枠部材を長手方向に沿った端部から見た側面図である。 図５は、図１に示すＣ−Ｃ線に沿った矢視断面図である。 図６は、補強枠部材の取付過程を説明するための図である。 図７は、第１の主枠部材と補強枠部材との連結部分を示す図であって、図５に示すＤ−Ｄ線に沿った矢視断面図である。 図８は、第２の主枠部材と補強枠部材との連結部分を示す図であって、図５に示すＥ−Ｅ線に沿った矢視断面図である。 図９は、複数のビス穴が形成された補強枠部材を例示する図である。

以下に、本発明の実施の形態にかかる保持フレームおよび太陽電池モジュールを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの概略構成を示す図であって、太陽電池モジュールを裏面から見た図である。太陽電池モジュール３０は、太陽電池パネル４と、太陽電池パネル４を保持する保持フレーム５０とを備える。

太陽電池パネル４は、受光面が略長方形形状を呈している。以下、長方形形状の長辺２０のうち一方の長辺２０を第１長辺２０ａといい、第１長辺２０ａと対向する他方の長辺２０を第２長辺２０ｂという。また、長方形形状の短辺２１のうち一方の短辺２１を第１短辺２１ａといい、第１短辺２１ａと対向する他方の短辺２１を第２短辺２１ｂという。太陽電池パネル４は、直列に接続された太陽電池セル（図示せず）を封止材にて挟み込み、両外側にガラス、バックシートを構成した状態にてラミネートされる。

保持フレーム５０は、太陽電池パネル４の周囲を囲む枠型形状を呈する部材であって、太陽電池パネル４を保持する。保持フレーム５０は、主枠部材１と副枠部材２とを有する。主枠部材１は、第１長辺２０ａを保持する第１の主枠部材１ａと、第２長辺２０ｂを保持する第２の主枠部材１ｂとを有して構成される。副枠部材２は、第１短辺２１ａを保持する第１の副枠部材２ａと、第２短辺２１ｂを保持する第２の副枠部材２ｂとを有して構成される。

第１の主枠部材１ａと第２の主枠部材１ｂは略同じ構造であるので、主枠部材１としてまとめてその構成を説明する。図２は、図１に示すＡ−Ａ線に沿って切断した場合の主枠部材１の断面図である。主枠部材１は、主外壁６、主保持上片（主保持部）７、主保持下片（主保持部）８、主底辺片９を有する。

主外壁６は、太陽電池パネル４の受光面４ａと略垂直に立設されるとともに長辺２０に沿うように形成される。主外壁６の内側面には規制突起５が形成されている。規制突起５が形成される位置やその機能については、後に詳説する。

主保持上片７および主保持下片８は、太陽電池パネル４の長辺２０をその受光面４ａ側と裏面４ｂ側とから挟持して保持できるように、保持フレーム５０の内側に向けて主外壁６から張り出すように形成される。主保持上片７および主保持下片８は、主枠部材１の長手方向に沿った略全域にわたって形成される。

主底辺片９は、主外壁６の下部（太陽電池パネル４の裏面４ｂ側で主保持下片８よりも太陽電池パネル４から離れた位置）の内側に張り出すように形成される。主底辺片９も、主枠部材１の長手方向に沿った略全域にわたって形成される。主底辺片９は、主保持上片７および主保持下片８よりも大きく張り出されており、主枠部材１、ひいては保持フレーム５０の強度の確保に寄与している。

第１の副枠部材２ａと第２の副枠部材２ｂは略同じ構造であるので、副枠部材２としてまとめてその構成を説明する。図３は、図１に示すＢ−Ｂ線に沿って切断した場合の副枠部材２の断面図である。

副枠部材２は、副外壁１６、副保持上片（副保持部）１７、副保持下片（副保持部）１８、副底辺片１９を有する。副外壁１６は、太陽電池パネル４の受光面４ａと略垂直に立設されるとともに短辺２１に沿うように形成される。

副保持上片１７および副保持下片１８は、太陽電池パネル４の短辺２１をその受光面４ａ側と裏面４ｂ側とから挟持して保持できるように、保持フレーム５０の内側に向けて副外壁１６から張り出すように形成される。副保持上片１７および副保持下片１８は、副枠部材２の長手方向に沿った略全域にわたって形成される。

副底辺片１９は、副外壁１６の下部（太陽電池パネル４の裏面側で副保持下片１８よりも太陽電池パネル４から離れた位置）の内側に張り出すように形成される。副底辺片１９も、副枠部材２の長手方向に沿った略全域にわたって形成される。副底辺片１９は、副保持上片１７および副保持下片１８よりも大きく張り出されており、副枠部材２、ひいては保持フレーム５０の強度の確保に寄与している。

主枠部材１と副枠部材２とが連結されることで、太陽電池パネル４の周囲を囲む枠部材となる。主枠部材１の主保持下片８と主底辺片９との間、副枠部材２の副保持上片１７と副保持下片１８との間に、太陽電池パネル４の各辺が接着剤等の緩衝部材を介して圧入されるとともに、ネジ等で機械的に保持される。

図４は、補強枠部材３を長手方向に沿った端部から見た側面図である。図５は、図１に示すＣ−Ｃ線に沿った矢視断面図である。補強枠部材３は、補強上部片１０、補強下部片１１、補強壁片１２、ビス穴１３にて構成されており、補強壁片１２の一方の平面を補強壁片右平面１２ａとし、他方の平面を補強壁片左平面１２ｂとする。ビス穴１３は、補強枠部材３の端部（補強壁片１２の端部）に、補強枠部材３の長手方向に沿って延びるように形成されている。

補強枠部材３は、図５に示すように、第１の主枠部材１ａの主外壁６と第２の主枠部材１ｂの主外壁６との間の距離と略等しい長さに形成されている。また、補強枠部材３は、主枠部材１の主保持下片８と主底辺片９との間の距離よりも小さい高さに形成されている。これにより、補強枠部材３は、図１に示すように、第１の主枠部材１ａと第２の主枠部材１ｂとの間に架け渡されるように取り付けられた際に、その端部が主保持下片８と主底辺片９との間に挿入された状態となる。

この状態で、補強枠部材３の端部に形成されたビス穴１３に、主枠部材１の主外壁６の外側から挿入されたビス１４をねじ込むことで、所定の位置に補強枠部材３が固定される。なお、主枠部材１の主外壁６には、ビス１４を挿入するための貫通孔２２が形成されている。

上述したように、補強枠部材３は、第１の主枠部材１ａの主外壁６と第２の主枠部材１ｂの主外壁６との間の距離と略等しい長さに形成されているので、主底辺片９が邪魔になり、太陽電池モジュール３０の裏面側からまっすぐ補強枠部材３を取付位置（所定の位置）に持っていくことができない。

図６は、補強枠部材３の取付過程を説明するための図である。図６に示すように、補強枠部材３を斜めにして主枠部材１の間に配置したうえで、矢印Ｘに示す方向に回転させることで、主底辺片９に邪魔されずに補強枠部材３の端部を主保持下片８と主底辺片９との間に挿入させることができる。

図７は、第１の主枠部材１ａと補強枠部材３との連結部分を示す図であって、図５に示すＤ−Ｄ線に沿った矢視断面図である。図８は、第２の主枠部材１ｂと補強枠部材３との連結部分を示す図であって、図５に示すＥ−Ｅ線に沿った矢視断面図である。

図７，８に示すように、第１の主枠部材１ａに形成された第１の規制突起５ａおよび第２の主枠部材１ｂに形成された第２の規制突起５ｂは、補強枠部材３の端部が当接することで矢印Ｘに示す方向にさらに回転するのを規制する位置に設けられている。具体的には、第１の主枠部材１ａ側となる補強枠部材３の端部は、第１の規制突起５ａによって第１の副枠部材２ａ側に移動するのが規制される。また、第２の主枠部材１ｂ側となる補強枠部材３の端部は、第２の規制突起５ｂによって第２の副枠部材２ｂ側に移動するのが規制される。

また、第１の規制突起５ａおよび第２の規制突起５ｂは、補強枠部材３の端部が当接した状態で、主枠部材１の貫通孔２２と補強枠部材３のビス穴１３とが連通する位置に設けられる。したがって、図６に示すように、補強枠部材３を回転させながら所定の位置に持っていく場合に、補強枠部材３の端部を第１の規制突起５ａおよび第２の規制突起５ｂに当接させれば、補強枠部材３を容易に位置決めしてビス１４による固定をすることが可能となる。

補強枠部材３を固定する際に、ビス穴１３にビス１４をねじ込むことで、図４に示すようにビスの回転方向（矢印Ｙに示す方向）の回転力が補強枠部材３に加わる。そこで、本実施の形態１では、ビス１４をねじ込む際に加わる回転力によって補強枠部材３が回転するのを規制する位置となるように、第１の規制突起５ａおよび第２の規制突起５ｂが形成される。

具体的には、図４に示すように、ビス穴１３よりも太陽電池パネル４から離れた位置であって、補強枠部材３の回転方向側に第１の規制突起５ａおよび第２の規制突起５ｂが形成されることで、ビス１４をねじ込む際に加わる回転力によって補強枠部材３が回転するのを規制することができる。

なお、補強枠部材３を所定の位置に配置させる際に、図６に示す矢印Ｘと反対方向に回転させる場合には、補強枠部材３に対する規制突起５の当接方向も逆になる。そのため、ビス穴１３よりも太陽電池パネル４に近い位置であって、補強枠部材３の回転方向（ビス１４の回転方向）側に第１の規制突起５ａおよび第２の規制突起５ｂが形成されることで、ビス１４をねじ込む際に加わる回転力によって補強枠部材３が回転するのを規制することができる。

ビス１４のねじ込みによって補強枠部材３が回転してしまうと、太陽電池モジュール完成品の外観を損なう問題や、補強上部片１０が太陽電池パネル４に近づきすぎて、太陽電池パネル４がたわんだ際に太陽電池パネル４に接触して傷をつけてしまう場合があるといった問題がある。本実施の形態１では、ビス１４のねじ込みによる補強枠部材３の回転を規制することができるので、これらの問題も生じにくくなる。

図９は、複数のビス穴１３が形成された補強枠部材３を例示する図である。図９に示すように複数のビス穴１３が形成されている場合には、すべてのビス穴１３よりも太陽電池パネル４から離れた位置であるか、またはすべてのビス穴１３よりも太陽電池パネル４に近い位置であって、補強枠部材３の回転方向（ビス１４の回転方向）側に第１の規制突起５ａおよび第２の規制突起５ｂを形成することで、どちらのビス穴１３に先にビス１４をねじ込んだ場合であっても補強枠部材３の回転を規制することができる。

なお、すべてのビス穴１３よりも太陽電池パネル４から離れた位置に規制突起５を形成するか、すべてのビス穴１３よりも太陽電池パネル４に近い位置に規制突起５を形成するかは、補強枠部材３を固定する際の回転方向（図６でいう矢印Ｘ）をどちらに設定するかによって決定される。

なお、図９では、複数のビス穴１３の間となる位置に設けられた規制突起３５を示しているが、この場合には、図面上で下側のビス穴１３に先にビス１４をねじ込む際の補強枠部材３の回転を規制できるが、上側のビス穴１３に先にビス１４をねじ込む際の補強枠部材３の回転を規制することができない。

特に、複数のビス穴１３が形成されている場合に補強枠部材３が回転してしまうと、次にビス１４をねじ込むべきビス穴１３と主枠部材１の貫通孔２２とがずれてしまうため、補強枠部材３の固定作業がやりにくくなってしまう。そのため、規制突起５は、すべてのビス穴１３よりも太陽電池パネル４から離れた位置、またはすべてのビス穴１３よりも太陽電池パネル４に近い位置に設けて、より確実に補強枠部材３の回転を規制することが好ましい。

また、主枠部材１の主底辺片９に、補強枠部材３を位置決めするための切り欠き等を形成せずに済むので、保持フレーム５０の強度の低下を抑えることができる。また、規制突起５は、第１の主枠部材１ａまたは第２の主枠部材１ｂのいずれかに形成されていれば、ビス１４をねじ込む際の補強枠部材３の回転を規制することができる。また、本実施の形態１において、２本の主枠部材１のうち、いずれを第１の主枠部材１ａとし第２の主枠部材１ｂとしているかは、便宜的なものにすぎず、これに限られない。同様に、２本の副枠部材２のうち、いずれを第１の副枠部材２ａとし第２の副枠部材２ｂとしているかは、便宜的なものにすぎず、これに限られない。すなわち、本実施の形態１と異なるように第１の主枠部材１ａや第２の主枠部材１ｂを設定した場合であっても、補強枠部材３の両端が所定の位置よりも互いに異なる方向への移動が規制突起５によって規制されれば、補強枠部材３の位置決めを容易にすることができる。

以上のように、本発明にかかる保持フレームは、補強枠部材を備えて太陽電池パネルを保持する保持フレームに有用である。

１ 主枠部材、１ａ 第１の主枠部材、１ｂ 第２の主枠部材、２ 副枠部材、２ａ 第１の副枠部材、２ｂ 第２の副枠部材、３ 補強枠部材、４ 太陽電池パネル、５ 規制突起、５ａ 第１の規制突起、５ｂ 第２の規制突起、６ 主外壁、７ 主保持上片（主保持部）、８ 主保持下片（主保持部）、９ 主底辺片、１０ 補強上部片、１１ 補強下部片、１２ 補強壁片、１２ａ 補強壁片右平面、１２ｂ 補強壁片左平面、１３ ビス穴、１４ ビス、１６ 副外壁、１７ 副保持上片（副保持部）、１８ 副保持下片（副保持部）、１９ 副底辺片、２０ 長辺、２０ａ 第１長辺、２０ｂ 第２長辺、２１ 短辺、２１ａ 第１短辺、２１ｂ 第２短辺、２２ 貫通孔、３０ 太陽電池モジュール、５０ 保持フレーム。

Claims (5)

1. 受光面が略長方形形状を呈する太陽電池パネルの周囲を囲む保持フレームであって、
   前記受光面を構成する辺のうち互いに対向する長辺に沿って設けられる第１および第２の主枠部材と、互いに対向する短辺に沿って設けられる第１および第２の副枠部材と、前記太陽電池パネルの裏面側に設けられて前記主枠部材同士の間に架け渡される補強枠部材と、を備え、
   前記第１および第２の主枠部材は、前記受光面と略垂直に立設されるとともに前記長辺に沿って形成された主外壁と、前記主外壁に形成されて前記太陽電池パネルを前記長辺側から保持する主保持部と、前記主外壁に形成されて前記受光面の裏面側で前記保持フレームの内側に向けて張り出した主底辺片と、を有し、
   前記補強枠部材は、前記第１の主枠部材の主外壁と前記第２の主枠部材の主外壁との間の距離と略等しい長さに形成され、
   前記第１の主枠部材の主外壁の内側面には、前記第１の主枠部材側となる前記補強枠部材の端部が所定の取付位置よりも前記第１の副枠部材側に移動するのを規制する第１の規制突起が形成され、
   前記第２の主枠部材の主外壁の内側面には、前記第２の主枠部材側となる前記補強枠部材の端部が所定の取付位置よりも前記第２の副枠部材側に移動するのを規制する第２の規制突起が形成されることを特徴とする保持フレーム。
2. 前記第１の主枠部材側となる前記補強枠部材の端部には、前記補強枠部材の長手方向に沿って延びるビス穴が形成されており、
   前記補強枠部材は、前記第１の主枠部材の主外壁の外側から前記第１の主枠部材を貫通させたビスを前記ビス穴にねじ込むことで所定の取付位置に固定され、
   前記第１の規制突起は、前記第１の主枠部材の主外壁の外側から前記ビスをねじ込む際に前記ビスの回転方向に前記補強枠部材が回転するのを規制する位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の保持フレーム。
3. 前記第２の主枠部材側となる前記補強枠部材の端部には、前記補強枠部材の長手方向に沿って延びるビス穴が形成されており、
   前記補強枠部材は、前記第２の主枠部材の主外壁の外側から前記第２の主枠部材を貫通させたビスを前記ビス穴にねじ込むことで所定の取付位置に固定され、
   前記第２の規制突起は、前記第２の主枠部材の主外壁の外側から前記ビスをねじ込む際に前記ビスの回転方向に前記補強枠部材が回転するのを規制する位置に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の保持フレーム。
4. 前記第１および第２の規制突起は、前記ビス穴よりも前記太陽電池パネルから離れた位置であって、前記補強枠部材の回転方向側に形成されることを特徴とする請求項３に記載の保持フレーム。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の保持フレームと、
   前記保持フレームに保持された太陽電池パネルと、を備えることを特徴とする太陽電池モジュール。

Images