JP2015015432A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】施工時にモジュール重量を増やすことなく、枠部材の強度を設置環境へ最適化した太陽電池モジュールを得ること。【解決手段】主壁、主保持下片、主底辺片及び主平行壁と、主壁、主保持片、主底辺片及び主平行壁によって囲まれた主中空部を有する一対の主枠部材１と、主中空部と繋がるように主中空部の断面形状と同じ形状の副開口部１５が形成された副壁１１を有する一対の副枠部材２と、副開口部１５から主中空部へ挿入された補強枠部材３とを備える。【選択図】図６

Description

本発明は、太陽電池モジュールを保持するための枠部材と、その枠部材を補強するための補強部材とを備え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又は並列に接続された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知られている。

太陽電池モジュールの枠部材は、太陽電池モジュールに作用する外力（積雪、風圧荷重など）に対する太陽電池モジュールの強度を増加させるために用いられる。

太陽電池パネルの周縁部に取り付けられた枠部材だけでは必要強度を満たせないときには、枠部材間を橋渡しするように補強枠部材を複数本設置する方法が一般的である（特許文献１参照）。

国際公開第２０１０／０６１８７８号

太陽電池モジュールに作用する外力は、太陽電池モジュールの設置環境に左右されるため、枠部材の強度（断面形状）も、設置環境に合わせて最適化されることが望ましい。

しかしながら、枠部材の共通化、生産現場の対応能力などの制限により枠部材の断面形状を多種多様化（設置環境に対する最適化）することは困難である。特許文献１のように複数本の補強枠部材を設置して最適化することも可能であるが、モジュール重量が増加してしまう。

太陽電池モジュール施工時の負荷を小さくするため、モジュール重量を軽くすることも求められている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、施工時にモジュール重量を増やすことなく、枠部材の強度を設置環境へ最適化した太陽電池モジュール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、一対の主辺及び一対の副辺が直交する矩形平板状の太陽電池パネルと、主壁と、主壁の上端から主壁の一方の面側に延在する主保持上片と、主壁の中程から主壁の一方の面側に延在する主保持下片と、主壁の下端から主壁の一方の面側に延在する主底辺片と、主保持下片と主底辺片をつなぐように主壁と平行に形成された主平行壁と、主壁、主保持下片、主底辺片及び主平行壁によって囲まれた主中空部とを有し、主壁と主保持上片と主保持下片とで囲まれる主保持部に主辺が主壁に沿うように太陽電池パネルが挿入される一対の主枠部材と、主中空部と繋がるように副開口部が形成された副壁と、副壁の上端から副壁の一方の面側に延在する副保持上片と、副壁の中程から副壁の一方の面側に延在する副保持下片と、副壁の下端から副壁の一方の面側に延在する副底辺片とを有し、副壁と副保持上片と副保持下片とで囲まれる副保持部に副辺が副壁に沿うように太陽電池パネルが挿入される一対の副枠部材と、副開口部から主中空部へ挿入された補強枠部材とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、モジュール強度を最適化しても主枠部材及び副枠部材の外形形状は変わらないため、主枠部材及び副枠部材の生産工程を変える必要がなく、かつモジュール施工時の負荷増（重量増）を回避することが可能になるという効果を奏する。

図１は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態の構成を示す図である。 図２は、実施の形態にかかる太陽電池モジュールの主枠部材の断面図である。 図３は、実施の形態にかかる太陽電池モジュールの副枠部材の断面図である。 図４は、実施の形態にかかる太陽電池モジュールの副枠部材の端部の斜視図である。 図５は、実施の形態にかかる太陽電池モジュールの主枠部材と副枠部材との嵌合部の斜視図である。 図６は、補強枠部材の取り付け方を示す図である。 図７は、補強枠部材の断面形状の一例を示す図である。 図８は、補強枠部材の断面形状の一例を示す図である。 図９は、補強枠部材の断面形状の一例を示す図である。 図１０は、補強枠部材の断面形状の一例を示す図である。

以下に、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態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、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態の構成を示す図であり、太陽電池モジュールを受光面側から見た状態を示す。図２は、実施の形態にかかる太陽電池モジュールの主枠部材の断面図である。図３は、実施の形態にかかる太陽電池モジュールの副枠部材の断面図である。図４は、実施の形態にかかる太陽電池モジュールの副枠部材の端部の斜視図である。図５は、実施の形態にかかる太陽電池モジュールの主枠部材と副枠部材との嵌合部の斜視図である。図６は、補強枠部材の取り付け方を示す図である。

太陽電池モジュールは、主枠部材１と副枠部材２とで太陽電池パネル４を囲むことによって構成されている。

太陽電池パネル４は、一対の主辺（長辺）及び主辺に直交する一対の副辺（短辺）を持つ矩形平板状である。

主枠部材１は、主壁面５、主保持上片６、主保持下片７、主底辺片８及び主平行壁９を備える。主保持上片６は、主壁面５の上端から主壁面５の一方の面側に延在している。主保持下片７は、主壁面５の中程から主壁面５の一方の面側に延在している。主底辺片８は、主壁面５の下端から主壁面５の一方の面側に延在している。主平行壁９は、主保持下片７の主壁面５と反対側の端と、主底辺片８の主壁面５と反対側の端とを結んでおり、主壁面５と平行に配置されている。したがって、主保持上片６、主保持下片７及び主底辺片８の各々が、主壁面５及び主平行壁９と直交するように配置されている。主壁面５、主保持上片６及び主保持下片７で囲まれる主保持部１６には、主辺が主壁面５に沿うように太陽電池パネル４が挿入される。主壁面５、主保持下片７、主底辺片８及び主平行壁９で囲まれた空間は、矩形断面の主中空部１０となっている。ここで、主保持上片６の幅をａ、主保持下片７及び主底辺片８の幅をｂとする。

副枠部材２は、副壁１１、副保持上片１２、副保持下片１３、副底辺片１４を備え、副底辺片１４には副開口部１５が形成されている。副保持上片１２は、副壁１１の上端から副壁１１の一方の面側に延在している。副保持下片１３は、副壁１１の中程から副壁１１の一方の面側に延在している。副底辺片１４は、副壁１１の下端から副壁１１の一方の面側に延在している。したがって、副保持上片１２、副保持下片１３及び副底辺片１４の各々が、副壁１１と直交するように配置されている。副壁１１、副保持上片１２及び副保持下片１３で囲まれる副保持部１７には、副辺が副壁１１に沿うように太陽電池パネル４が挿入される。

副保持上片１２は、副枠部材２の端部から主保持上片６の幅と同じ長さａの部分には設けられていない。また、副保持下片１３及び副底辺片１４は、副枠部材２の端部から主保持下片７及び主底辺片８の幅と同じ長さｂの部分には設けられていない。このため、主枠部材１と副枠部材２とは、主保持上片６、主保持下片７、主底辺片８及び主平行壁９と、副保持上片１２、副保持下片１３及び副底辺片１４とが干渉することなく組み合わせることができる。図５に示すように、主枠部材１と副枠部材２とを嵌合させた状態においては、主中空部１０は、副開口部１５を通じて、太陽電池モジュールの外側からみて露出している。

枠補強部材３は、主中空部１０と同一の幅及び高さを有し、かつ、主中空部１０に挿入可能な形状の断面を有する。

図６に示すように、副開口部１５を通じて矢印Ａ方向に補強枠部材３を送り、主中空部１０内に補強枠部材３を挿入する。これにより、太陽電池モジュールの主辺側で曲げ強度やねじり強度が向上する。補強枠部材３の断面形状を変えることにより、補強枠部材３を挿入後の主枠部材１の強度も変わるため、必要な強度に応じた断面形状の補強枠部材３を用いることで、モジュール重量を必要以上に増加させることなく、太陽電池モジュールの強度を高めることが可能となる。

なお、補強枠部材３は、主枠部材１と同じ長さとしても良いが、太陽電池モジュールに外力が作用した際に最も変形量が大きくなるのは長手方向の中央部分であるため、補強枠部材３の長さを主枠部材１よりも短くして、主枠部材１の長手方向の中央部分に配置しても良い。

図７〜図１０は、補強枠部材の断面形状の一例を示す図である。図７に示す補強枠部材３は、主中空部１０と同一の断面形状を有する中実構造となっている。中実構造の補強枠部材３は、太陽電池モジュールの強度を高める効果は高いが、重量増も大きいため、モジュール強度を高くすることが特に必要な設置環境（例えば、豪雪地帯）への太陽電池モジュールを設置する場合に適している。

図８に示す補強枠部材３は、断面形状の外形が主中空部１０と同一の中空構造（断面ロ字形状）となっている。中空構造の補強枠部材３は、太陽電池モジュールの強度を高める効果は中実構造より低いものの、重量増は小さいため、モジュール強度を最大限に高める必要が無く、モジュール重量の増加を抑えたい場合に適している。

図９に示す補強枠部材３は、断面形状がＨ形となっている。Ｈ形断面の補強枠部材３は、開いた側（図９では上下方向）の曲げ強度を高める効果は中空構造と比べて小さくなるが、閉じた側（図９では左右方向）の曲げ強度を高める効果は中空構造と同等である。このため、太陽電池モジュールに作用する外力の向きを前もって予測できる場合には、その方向の曲げ強度が高くなる向きで主中空部１０に挿入することで、モジュール重量増を抑えながら、モジュール強度を高めることが可能となる。例えば、主枠部材１に主壁面５を反らせるような力が作用することが予測できる場合には、Ｈ形断面の補強枠部材３を、開いた側が主保持下片７及び主底辺片８に沿うように主中空部１０に挿入すれば良い。

図１０に示す補強枠部材３は、断面形状が田字形となっている。断面形状が田字形の補強枠部材３は、外形部分３ａの肉厚が断面ロ字形状の補強枠部材３と同じであるならば、格子部分３ｂの分重量が増加するものの、格子部分３ｂが筋交いとして機能することにより、曲げ強度や捻り強度は断面ロ字形状の補強枠部材３と比べて高くなる。

補強枠部材３は、幅及び高さが主中空部１０と同じでありさえすれば、上記に例示した断面形状の他にも、円形や三角形、Ｖ字、Ｘ字などの任意の断面形状を有するものを適用可能である。

実施の形態にかかる太陽電池モジュールは、補強枠部材３を未装着の状態で設置した後に補強枠部材３を取り付けることで、太陽電池モジュールの施工時にはモジュール重量を増やすことなく、モジュール強度を最適化できる。

実施の形態にかかる太陽電池モジュールは、枠部材の強度が最適化されるため、オーバスペックにより製品重量が増加することを防止できる。また、設置環境に合わせた最適な強度とすることにより、長期使用が可能である。また、主枠部材及び副枠部材は、設置環境によらない共通の部品とすることができるため、モジュール強度を最適化するにあたって、主枠部材や副枠部材の仕様変更のために製造ラインを停止する必要がない。これにより、生産設備の稼働効率が上がり、消費エネルギーを低減できる。また、設置環境に合わせたモジュール強度とすることができるため、枠部材の破損などによる落下を防止し、安全性を高めることができる。

以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュールは、施工時にモジュール重量を増やすことなく、枠部材の強度を設置環境へ最適化できる点で有用であり、特に、モジュール重量が大きいと施工しにくい場所への設置に適している。

１ 主枠部材、２ 副枠部材、３ 補強枠部材、３ａ 外形部分、３ｂ 格子部分、４ 太陽電池パネル、５ 主壁面、６ 主保持上片、７ 主保持下片、８ 主底辺片、９ 主平行壁、１０ 主中空部、１１ 副壁、１２ 副保持上片、１３ 副保持下片、１４ 副底辺片、１５ 副開口部、１６ 主保持部、１７ 副保持部。

Claims (7)

1. 一対の主辺及び一対の副辺が直交する矩形平板状の太陽電池パネルと、
   主壁と、該主壁の上端から該主壁の一方の面側に延在する主保持上片と、前記主壁の中程から該主壁の一方の面側に延在する主保持下片と、前記主壁の下端から該主壁の一方の面側に延在する主底辺片と、前記主保持下片と前記主底辺片をつなぐように前記主壁と平行に形成された主平行壁と、前記主壁、前記主保持下片、前記主底辺片及び前記主平行壁によって囲まれた主中空部とを有し、前記主壁と前記主保持上片と前記主保持下片とで囲まれる主保持部に前記主辺が前記主壁に沿うように前記太陽電池パネルが挿入される一対の主枠部材と、
   前記主中空部と繋がるように副開口部が形成された副壁と、該副壁の上端から該副壁の一方面側に延在する副保持上片と、前記副壁の中程から該副壁の一方の面側に延在する副保持下片と、前記副壁の下端から該副壁の一方の面側に延在する副底辺片とを有し、前記副壁と前記副保持上片と前記副保持下片とで囲まれる副保持部に前記副辺が前記副壁に沿うように前記太陽電池パネルが挿入される一対の副枠部材と、
   前記副開口部から前記主中空部へ挿入された補強枠部材とを備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記補強枠部材は、幅及び高さが前記主中空部と同じで前記主中空部に挿入可能な断面形状を有することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記補強枠部材は、前記主中空部と断面形状が同じであることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記補強枠部材は、ロ字形の断面形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
5. 前記補強枠部材は、Ｈ形の断面形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
6. 前記補強枠部材は、田字形の断面形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
7. 前記補強枠部材は、前記主枠部材よりも短く、該主枠部材の長手方向の中央部に配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。

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