JP3241407U - 太陽光発電モジュールの処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光発電モジュールの表面に形成される表面部を除去するにあたり、バリエーションの異なる太陽光発電モジュールであっても、適切に除去できて、さらにはリサイクルできる太陽光発電モジュールの処理装置を提供する。【解決手段】太陽光発電モジュールを搬送する搬送部２と、太陽光発電モジュールを加熱する加熱部４と、加熱した太陽光発電モジュールＷに高圧水を噴射し、太陽光発電モジュールの表面部を剥離する剥離部５と、を有する太陽光発電モジュールの処理装置１であって、搬送部は、ベルト部をローラで回転させることで太陽光発電モジュールを搬送するとともに、剥離部の手前において、太陽光発電モジュールを傾斜させる段差部と、を有する。加熱部は、太陽光発電モジュールを８０～１１０℃で加熱することで、表面部の一部を溶解させる。剥離部は、太陽光発電モジュールに対して、１０～４５°傾斜して配置される。【選択図】図１

Description

本考案は、太陽光発電モジュールの処理装置に関する。

近年、各種発電（火力発電、原子力発電、水力発電等）に代わる電力の供給源として、太陽光発電に対する期待が高まっている。太陽光発電を行うためには、太陽光パネル（太陽光発電モジュール）を配置し、太陽光発電モジュールの内部に敷き詰められた半導体に太陽光の光エネルギーが照射されることで、光エネルギーを電気エネルギーに変換する必要がある。一定以上の電力量を確保するためには、太陽光発電モジュールの面積を確保する必要がある。しかし、太陽光発電モジュールの寿命は２０～３０年と言われ、定期的に交換しなければならず、使用済の太陽光発電モジュールは、廃棄またはリサイクルしなければならない。

そこで、太陽光発電モジュールを粉砕する装置やリサイクルする装置が各種開示されている。

例えば、特許文献１において、太陽光パネルの裏面に向けて高圧水を噴射し、太陽光パネルを構成するカバーガラスまでを除去することを特徴とする太陽光パネルのリサイクル装置および、太陽光パネルのリサイクル方法が開示されていた。

特許第７０２２４６７号公報

前記した特許文献１のリサイクル装置やリサイクル方法においては、太陽光パネルの表面に形成される封止剤層を除去することは記載されているが、太陽光パネルには、様々なバリエーション（形式、大きさ、封止剤、塗布材、固定剤など）があり、一層の除去工程の改良が求められていた。

そこで、本考案では、高圧水を用いて太陽光発電モジュールの表面に形成される表面部を除去するにあたり、事前に裁断処理や加熱処理を施すことによって、バリエーションの異なる太陽光発電モジュールであっても、適切に除去、さらにはリサイクルすることのできる太陽光発電モジュールの処理装置を提供すること、を課題とする。

前記課題を解決するため、本考案の太陽光発電モジュールの処理装置は、太陽光発電モジュールを搬送する搬送部と、太陽光発電モジュールを加熱する加熱部と、加熱した太陽光発電モジュールに高圧水を噴射し、太陽光発電モジュールの表面部を剥離する剥離部と、を有する。

高圧水を用いて太陽光発電モジュールの表面に形成される表面部を除去するにあたり、事前に裁断処理や加熱処理を施すことによって、バリエーションの異なる太陽光発電モジュールであっても、適切に除去、さらにはリサイクルすることのできる太陽光発電モジュールの処理装置を提供することができる。

本実施形態の太陽光発電モジュールの処理装置の概要図 本実施形態の搬送部を示す側面図 本実施形態の裁断部を示す正面図 本実施形態の加熱部を示す正面図 本実施形態の剥離部を示す正面図 本実施形態の太陽光発電モジュールの処理装置の原理を示す側面図 本実施形態の（ａ）太陽光発電モジュールに屈曲部を有している場合を示す側面図、（ｂ）太陽光発電モジュールを端固定部で固定した状態を示す側面図

次に、本考案の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。

（太陽光発電モジュールの処理装置の構成）
本実施形態の太陽光発電モジュールの処理装置１は、太陽光発電モジュールＷを処理する。太陽光発電モジュールＷとしては、本体Ｗａと、本体Ｗａの表面に形成される表面部Ｗｂと、を有する。本体Ｗａはフレームであり、内部に半導体等を保有する。表面部Ｗｂは、エチレンー酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）や熱可塑性樹脂（例えば、シリコン樹脂、フッ素樹脂）等である。単層、複層を問わず、積層構造も問わない。太陽光発電モジュールの処理装置１は、図１に示すように、搬送部２と、裁断部３と、加熱部４と、剥離部５と、検知部６と、を有する。

搬送部２は、図１および図２に示すように、太陽光発電モジュールＷを搬送する。搬送部２は、不図示の動力源による複数のローラ２ｂの回転に伴い、ベルト部２ａが移動することで、ベルト部２ａの上部に載置される太陽光発電モジュールＷが搬送される。

本明細書中においては、搬送部２は、一体構造として表現しているが、複数に分割した構造とすることもできる。例えば、搬送部２は、裁断部３、加熱部４、剥離部５のそれぞれに分割して配置される構造等である。また、搬送部２の移動速度（単なる速度だけでなく、徐々に／段々と早く／遅くなどのペースなども含む）は、不図示の動力源の馬力やローラの周囲に減速部を設けるなどによって調整することもできる。また、ローラ２ｂとベルト部２ａを用いるもののほか、載置部を不図示の動力源によって上下左右に往復移動させるもの等を代替できることは言うまでもない。

また、段差部２ｃを設けることもできる。段差部２ｃは、太陽光発電モジュールＷの表面部Ｗｂの隙間から高圧水Ｌが入りやすい状態とするために、太陽光発電モジュールＷを傾斜させるためのものである。段差２ｃの角度は、０～４５°であればよい。また、図２に示すものは、進行方向に伴って、上方に移動するもので表現しているが、進行方向に伴って、下方に移動するものであってもよい。なお、その場合は、ノズル５ａの姿勢を段差部２ｃの角度に合わせて設定する。裁断部３で裁断された太陽光発電モジュールＷや元々ひび割れなどが発生している太陽光発電モジュールＷには、表面に隙間が存在しているため、そうした隙間から高圧水Ｌを噴射することで、表面部Ｗｂを除去しやすくなる。

図７（ｂ）のように、太陽光発電モジュールＷを端固定部７で固定した状態で搬送部２を移動させながら、裁断部３、加熱部４、剥離部５の少なくとも１か所で傾斜、段差形状にすることによって表面部Ｗｂを処理しやすいようにすることもできる。なお、端固定部７は、太陽光発電モジュールＷの端を固定できるものであればよく、端に挟んでピン止めする形態等である。太陽光発電モジュールＷの形状に合わせて固定しやすい構造を選択できる。そのほか、搬送部２に段差部２ｃを設ける形態だけでなく、太陽光発電モジュールＷを傾斜させた状態で固定する段差ジグを配置することで、傾斜面を形成してもよい。

裁断部３は、図１および図３に示すように、太陽光発電モジュールＷを裁断する。搬送部２の幅にも制限があるので、太陽光発電モジュールＷが大きなサイズの場合には、小さく裁断することで、その後の加熱処理や剥離処理をしやすくすることができる。裁断部３は、裁断部用昇降棒３ａと、刃３ｂと、を有する。裁断部用昇降棒３ａは、太陽光発電モジュールＷとの距離に応じて、不図示のモータ等によって上下に昇降するためのものである。上下または螺旋運動によって昇降を実現できるものであればよい。裁断部用昇降棒３ａの先端には刃３ａが配置されており、裁断部用昇降棒３ａの上下移動に伴い、太陽光発電モジュールＷを裁断する。

裁断する大きさや形状は、刃３ｂの先端に交換可能に配置する先端刃３ｃの形状に応じて調整できる。例えば、図３に示すように、十字形状の刃とすることで、太陽光発電モジュールＷを４分割することができる。なお、十字形状の刃でなくとも、一文字形状や単数（２分割、３分割、５分割など）または複数の突起を有するニードル等を用いることもできる。そのほか、太陽光発電モジュールＷを裁断することに代わり、太陽光発電モジュールＷの表面部Ｗｂのみを裁断することもできる。表面部Ｗｂのみを裁断（切れ目）を入れることで、加熱部４や剥離部５の処理をしやすくすることができる。つまり、表面部Ｗｂの切れ目があることによって、表面部Ｗｂと表面部Ｗｂの間に隙間を形成することができるため、加熱や高圧水Ｌを多方面から施すことに繋がる。

加熱部４は、図１および図４に示すように、太陽光発電モジュールＷを加熱する。加熱部４は、加熱部用昇降棒４ａと、ヒーター４ｂと、を有する。加熱部用昇降棒４ａは、太陽光発電モジュールＷとの距離に応じて、不図示のモータ等によって上下に昇降するためのものである。上下または螺旋運動によって昇降を実現できるものであればよい。加熱部用昇降棒４ａの先端にはヒーター４ｂが配置されており、加熱部用昇降棒４ａの上下移動に伴い、太陽光発電モジュールＷを加熱する。ヒーター４ｂによって、太陽光発電モジュールＷを８０～１００℃で加熱することで、太陽光発電モジュールＷの表面部Ｗｂの上面、側面等の少なくとも一部（内部）を溶かし、浮いた状態とすることができる。ヒーター４ｂとしては、シーズヒーター、フィンヒーター、フランジヒーター、カートリッジヒーター等の市販のものであればよく、赤外線、遠赤外線、電磁波等を用いたものであればよい。

ヒーター４ｂの下方に、加熱調整板４ｃを配置することもできる。加熱調整板４ｃは、搬送部２で搬送される太陽光発電モジュールＷの大きさの大小や、複数枚同時に処理しなければならない場合、表面部Ｗｂに応じて、適切な加熱温度を調整するための板である。加熱調整板４ｃは、検知部６ａや６ｂで検知した太陽光発電モジュールの形態に応じて、網目や照射幅を調整できるようなものであってもよい。（網目形状、穴の形状、凹凸等は問わない）そのほか、加熱部４の周囲を密閉した状態とすることで、表面部Ｗｂを加熱しやすくすること等もできる。

加熱部４による加熱だけでは、太陽光発電モジュールＷの本体Ｗａを変形させることが難しいが、加熱部４の前後の少なくともどちらかに不図示の本体を曲げるような圧力や負荷をかけることができる動力源を配置し、図７（ａ）に示すような屈曲部Ｗｃを形成したうえで、剥離部５に搬送すること等もできる。なお、搬送部２に乗せた段階で、既に太陽光発電モジュールＷが屈曲しているものもあるので、そうした場合には、裁断部３、加熱部４、剥離部５で、形状に適した裁断、加熱、剥離を施すよう、設定できる。

また、加熱部４としてヒーター４ｂに代わり、熱風のブロワー（不図示）を用いることもできるとともに、ヒーター４ｂとブロワーの両方で太陽光発電モジュールＷを加熱することもできる。熱風のブロワーを用いることで、表面部Ｗｂを溶かすだけでなく、表面部Ｗｂに付着する微細な破片やコンタミ等を除去することもできる。

剥離部５は、図１および図５に示すように、太陽光発電モジュールＷの表面部Ｗｂを除去する。剥離部５は、ノズル５ａと、キャッチャー５ｂを有する。ノズル５ａは、高圧水供給源Ｐから供給される高圧水Ｌを噴射するためのものである。ノズル５ａは、太陽光発電モジュールＷとの距離に応じて、不図示のモータ等によって上下に昇降するためのものであってもよい。上下または螺旋運動によって昇降を実現できるものであればよい。

また、ノズル５ａは、ストレート形状（直射、平射等）、傾斜形状等適宜選択できる。また、ノズル５ａに形成されるノズル孔の個数も単数、複数等、適宜選択できる。ノズル５ａは、搬送部２の幅（太陽光発電モジュールＷの横幅）が大きい場合、太陽光発電モジュールＷの横幅に対して、高圧水Ｌを広範囲に噴射できるように、平射形状のノズルで、長方形や扇形の高圧水Ｌを表面部Ｗｂに噴射することが望ましい。

また、別の形態としては、ノズル５ａを複数配置し、太陽光発電モジュールＷの横幅に満遍なく高圧水Ｌが噴射されるようにすることや、ノズル５ａ同士の動き（姿勢）を制御することで、高圧水Ｌの噴射効率（重なりを増やすこと）を向上することもできる。

キャッチャー５ｂは、ノズル５ａから噴射される高圧水Ｌが太陽光発電モジュールＷに衝突したあとで、こぼれる高圧水Ｌを収容する。収容した高圧水Ｌや表面部Ｗｂの破片等を収容することになるが、高圧水Ｌと破片は分離した状態で、それぞれ廃棄またはリサイクルする。キャッチャー５ｂの上方に破片等を捕獲する網やフィルタを配置することや、キャッチャー５ｂと連結する排出管（不図示）の内部または外部にフィルタを配置することによって、高圧水Ｌと破片を分離することができる。

また、太陽光発電モジュールＷの表面部Ｗｂには、鉛、カドミウム、セレン等の有害物質が含有されていることがある。そこで、キャッチャー５ｂに有害物質除去源Ｄを配置することもできる。有害物質除去源Ｄは、鉛、カドミウム、セレン等の有害物質の量を検知できる検知部６ｅによって、有害物質の量を測定したうえで、処理するものである。有害物質除去源Ｄは、有害物質が含まれていることを検知した場合は、回収する高圧水Ｌや破片を、通常の処理とは別に分離した状態で、通知または有害物質を適切に産業用廃棄物として処理するように促すものである。

また、搬送部２の幅や裁断部３によって太陽光発電モジュールＷを何分割にするかによるが、ノズル５ａを複数配置し、分割された太陽光発電モジュールＷに対して、それぞれ剥離処理を施すこともできる。また、図６に示すように、ノズル５ａを、１０～４５°傾斜させることが望ましい。ノズル５ａ自体を傾斜して配置する形態だけでなく、アームやロボットを採用することで、１０～１８０°旋回できる形態などであってもよい。ノズル５ａ同士の動作を遠隔制御することで、作業の自働化を図ることに繋がる。

検知部６は、図１に示すように、搬送部２上で搬送される太陽光発電モジュールＷを検知する。裁断部３、加熱部４、剥離部５のそれぞれにおいて、太陽光発電モジュールＷの状態を検知することで、処理の精度を高めることができる。検知部６は、各種カメラ、センサー（例えば、温度センサー、超音波センサー等）など適宜選択できる。

裁断部３に配置する検知部６ａとしては、カメラ等の撮像装置を用い、太陽光発電モジュールＷの裁断状態を検知することで、剥離前の予備処理が適切に行えているかを把握する。加熱部４に配置する検知部６ｂとしては、温度センサーやサーモスタット等を用い、太陽光発電モジュールＷの表面部Ｗｂの状態を検知することで、剥離前の予備処理が適切に行えているかを把握する。剥離部５に配置する検知部６ｃとしては、カメラ等の撮像装置を用い、太陽光発電モジュールＷの表面部Ｗｂの剥離状況を把握する。さらに、制御装置１０を用いて、そうした検知部６で取得した情報を使い、裁断部３、加熱部４、剥離部５それぞれに適した太陽光発電モジュールＷの状態を満たした後で、次の工程に進めるように制御することもできる。太陽光発電モジュールＷの大きさ、形状、表面部Ｗｂの厚み、形状、裁断部３の刃の形状、昇降量、加熱部４の加熱温度、昇降量、剥離部５のノズル５ａの本数、形状、姿勢、高圧水Ｌの噴射量、噴射圧力、等を組み合わせることで、処理効率を向上できる。なお、制御装置１０は、入力部、出力部、演算部、記憶部等を有していればよい。

別の変形例として、太陽光発電モジュールＷは、本体Ｗａと表面部Ｗｂに分かれるが、単に２層ではなく、３層になっているものもある。また、比較的大きなサイズのものについては、搬送部２に乗せる段階で本体Ｗａと表面部Ｗｂの上下を判断できるが、比較的小さなサイズのものについては、裁断部３、加熱部４、剥離部５のどこかで上下が逆転する可能性もある。

そこで、太陽光発電モジュールＷが比較的大きなサイズのもの等については、裁断部３の前に上面と下面を調整する篩部を配置し、最適な処理ができるようにすることもできる。また、太陽光発電モジュールＷが比較的小さなサイズのもの等については、裁断部３、加熱部４、剥離部５の前に同様に篩部を配置することや、加熱部４や剥離部５に配置されるヒーター４ｂやノズル５ａを一方向からだけでなく、複数方向で配置することで、複数方向からの加熱、剥離処理を行うこともできる。

また、太陽光発電モジュールのリサイクル作業を自働化するためには、太陽光発電モジュールの処理装置１の前後に、回収装置や搬送装置等を配置することもできる。

次に、以上のように構成された実施形態の太陽光発電モジュールの処理装置１の使用方法について、図６等を参照して、説明する。まず、太陽光発電モジュールＷを手動または自動で搬送部２に乗せ、搬送部２の直進方向に搬送する。

次に、搬送部２の搬送によって、太陽光発電モジュールＷを裁断部３で裁断する。この際、搬送部２の幅や裁断部３、加熱部４、剥離部５の処理可能な大きさ以下になるように裁断することで、その後の処理を円滑にすることができる。裁断部３で裁断する刃３ｂは、対象とする太陽光発電モジュールＷの形状に応じて、変更することもできる。

次に、搬送部２の搬送によって、裁断された太陽光発電モジュールＷを加熱部４で加熱する。加熱部４に配置されるヒーター４ｂによって、太陽光発電モジュールＷを８０～１５０℃、より好ましくは、８０～１１０℃で加熱することで、太陽光発電モジュールＷの表面部Ｗｂの少なくとも一部（内部）を溶かし、浮いた状態とする。

次に、搬送部２の搬送によって、加熱された太陽光発電モジュールＷの表面部Ｗｂを剥離部５で剥離する。表面部Ｗｂが加熱されることで浮いた状態（本体Ｗａとはがれやすい状態）で、ノズル５ａから１０～２００ＭＰａの高圧水Ｌを噴射することで、本体Ｗａと表面部Ｗｂを分離できる。なお、剥離が困難な場合は、検知部６ｄによる画像処理結果等を用いて、適切な状態になるまで連続的に高圧水Ｌを噴射するように設定することもできる。または、図１には剥離部５を一か所に配置する形態で表現したが、下処理用の剥離部５Ａと本処理用の剥離部５Ｂと分けることもできる。

太陽光発電モジュールＷが比較的大きなサイズのもの等については、裁断部３の前に上面と下面を調整する篩部を配置し、最適な処理ができるようにすることもできる。また、太陽光発電モジュールＷが比較的小さなサイズのもの等については、裁断部３、加熱部４、剥離部５の前に同様に篩部を配置することや、加熱部４や剥離部５に配置されるヒーター４ｂやノズル５ａを一方向からだけでなく、複数方向で配置することで、複数方向からの加熱、剥離処理を行うこともできる。

分離された状態の太陽光発電モジュールＷを回収することで、一連の処理が完成する。

以上、本考案は上述した実施形態に限定されるものではなく、本考案はその趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることは言うまでもない。

１ 太陽光発電モジュールの処理装置
２ 搬送部
３ 裁断部
４ 加熱部
５ 剥離部
６ 検知部
７ 端固定部
Ｍ 動力源
Ｈ 熱源
Ｐ 高圧水供給源
Ｄ 有害物質除去源
Ｗ 太陽光発電モジュール

Claims (9)

1. 太陽光発電モジュールを搬送する搬送部と、前記太陽光発電モジュールを加熱する加熱部と、前記加熱した太陽光発電モジュールに高圧水を噴射し、前記太陽光発電モジュールの表面部を剥離する剥離部と、を有する太陽光発電モジュールの処理装置。
2. 前記搬送部は、ベルト部をローラで回転させることで前記太陽光発電モジュールを搬送するとともに、前記剥離部の手前において、前記太陽光発電モジュールを傾斜させる段差部と、を有する請求項１記載の太陽光発電モジュールの処理装置。
3. 前記加熱部は、前記太陽光発電モジュールを８０～１１０℃で加熱することで、前記表面部の一部を溶解させる、請求項１または請求項２記載の太陽光発電モジュールの処理装置。
4. 前記剥離部は、前記太陽光発電モジュールに対して、１０～４５°傾斜して配置される、請求項１または２記載の太陽光発電モジュールの処理装置。
5. 前記搬送部上で搬送される前記太陽光発電モジュールを検知する検知部と、を有する請求項１または２記載の太陽光発電モジュールの処理装置。
6. 前記検知部は、前記搬送部、前記加熱部または前記剥離部のいずれか１か所に配置する請求項５記載の太陽光発電モジュールの処理装置。
7. 前記太陽光発電モジュールを固定する端固定部と、を有する請求項１または２記載の太陽光発電モジュールの処理装置。
8. 前記剥離部５は、下方に前記高圧水または前記表面部を回収するキャッチャーと、前記表面部に鉛、カドミウム、セレン等の有害物質の処理を分別する有害物質除去源と、を有する請求項１記載の太陽光発電モジュールの処理装置。
9. 前記太陽光発電モジュールは、屈曲部を有する、請求項１または２記載の太陽光発電モジュールの処理装置。
   

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