JP3688941B2 - 太陽電池モジュール熱処理装置及び太陽電池モジュール熱処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽電池モジュール熱処理装置及び太陽電池モジュール熱処理方法に係る。特に、太陽電池セルを板ガラスに接着封止するためのＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂フィルム等で成るラミネート材を架橋反応させるための装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば特開平１０−２７９２０号公報に開示されているように、一般的な太陽電池モジュールは、太陽電池セルがＥＶＡ樹脂フィルム等のラミネート材によって板ガラスに接着封止されている。
【０００３】
図１は太陽電池モジュール１を示している。この図に示すように、太陽電池モジュール１は、モジュール本体２の外縁がモジュールフレーム３に支持された構成となっている。図２はモジュール本体２の断面構造を示している。この図のように、モジュール本体２は、インタコネクタ付きの太陽電池セル４がＥＶＡ樹脂フィルムで成るラミネート材５によって板ガラス６に接着封止されている。このラミネート材５により、太陽電池セル４と板ガラス６との接着力を十分に確保すると共に、外部からの衝撃等から太陽電池セル４を保護している。このようなラミネート材５の機能は、ラミネート工程の後の熱処理によるＥＶＡ樹脂の架橋反応によって得られるものである。
【０００４】
この熱処理は、１つのモジュール本体当たり比較的長い時間（例えば３０〜５０分）を要する。このため、太陽電池モジュール１の生産効率を高めるために、この熱処理を行う装置としては、複数のモジュール本体を同時に熱処理可能な多段式のオーブンが使用されている。
【０００５】
また、この架橋反応はモジュール本体２の加熱温度によって進行度合いが左右されるため、熱処理時のモジュール本体２の温度分布は均一であることが要求される。例えば、モジュール本体２の温度分布のばらつきを±５℃までの範囲に抑える必要がある。この温度分布のばらつきが大きい場合、架橋反応が部分的に遅れたり、部分的に進み過ぎたりすることがある。架橋反応が遅れた部分では熱処理後のＥＶＡ樹脂の硬化不足が懸念される。逆に、架橋反応が進み過ぎた部分ではＥＶＡ樹脂が黄変するなどの不具合が生じてしまう。
【０００６】
従って、この温度分布を均一にするために、多段式のオーブンの各段の間隔を十分に確保し（例えば２０〜３０cm）、オーブン内で循環する加熱気体（空気等）を各段の間に偏流無く流すようにしていた。つまり、各段の間隔が狭い場合（例えば２０cm以下の場合）には、加熱された気体がモジュール本体の中央部に十分に行き渡らず、モジュール本体の周辺部の温度が高く、中央部の温度が低くなるといった状況を招いてしまい、上記不具合を引き起こしてしまう。このような状況を回避するため、各段の間隔を十分に確保していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、太陽電池モジュールの生産効率を更に高めるためには、オーブン内の段数を多くして多数枚のモジュール本体を同時に熱処理可能とすることが必要である。
【０００８】
しかし、上記の温度分布の均一化を維持しながら（各段の間隔を十分に確保しながら）多数枚のモジュール本体を熱処理可能とするためには、オーブンの大型化を招かざるを得ない。
【０００９】
これでは、オーブンの設置に要する空間が大きく必要になり、生産体積当たりの（生産工場内の単位スペース当たりの）処理枚数を高めることはできない。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、モジュール本体を熱処理するための装置の大型化を招くこと無しに、生産体積当たりの処理枚数を高め、これによって、太陽電池モジュールの生産効率の向上を図ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
−発明の概要−
上記目的を達成するために、本発明は、オーブン内に収容した複数枚のモジュール本体に対して高温気体を噴射することによって各モジュール本体それぞれを全体に渡って均一に加熱できるようにしている。
【００１２】
−解決手段−
具体的に、本発明が講じた手段は、太陽電池セルを樹脂製ラミネート材によってラミネートして成るモジュール本体の複数枚を、ケーシング内において所定間隔を存して重ね合わせ、これらモジュール本体に対して熱処理を行って樹脂製ラミネート材に架橋反応を行わせる太陽電池モジュール熱処理装置を前提とする。この太陽電池モジュール熱処理装置に対し、上記ケーシング内の各モジュール本体に向けて高温気体を噴射するモジュール加熱手段を備えさせる。また、このモジュール加熱手段に、高温気体を噴射する複数の噴射孔を備えた噴射ノズルを設ける。そして、各噴射孔を、ケーシング内に収容された各モジュール本体同士の間に形成されている空間に対向する位置、最上部に配置されたモジュール本体の上面と略同じ高さ位置、最下部に配置されたモジュール本体の下面と略同じ高さ位置にそれぞれ配置して、ケーシング内の全てのモジュール本体の上面及び下面に沿って高温気体を噴射する構成としている。
【００１３】
この特定事項により、モジュール本体同士の間隔寸法を小さくしても、このモジュール本体同士の間の空間に高温気体が噴射されることにより、これらモジュール本体の全体を均一に加熱することが可能になる。従って、装置の大型化を招くこと無しに、多数枚のモジュール本体を同時に熱処理することが可能となる。
【００１４】
また、モジュール加熱手段は、各モジュール本体の中央部に向かって高温気体を噴射するものである。このため、従来の構成では十分な加熱が難しかったモジュール本体の中央部に対しても十分に温風を流して加熱することが可能になる。
【００１５】
また、モジュール加熱手段は、ケーシング内から高温気体を取り出す取出配管と、ケーシング外に配設され取出配管により取り出された高温気体を圧送する圧送手段と、この圧送手段により圧送された高温気体をケーシング内に戻す戻し配管と、この戻し配管の下流端に設けられて各モジュール本体に向けて高温気体を噴射する噴射ノズルとを備えている。上記圧送手段をケーシング外に配設したことにより、この圧送手段はケーシング内の高温気体に晒されることはない。このため、圧送手段の故障発生要因の削減及びメンテナンスの利便性を確保することができる。
【００１６】
更に、上記圧送手段には、取出配管により取り出された気体を所定温度まで加熱する加熱手段が備えられている。また、噴射ノズルから噴射する高温気体の温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段の出力を受けこの高温気体の温度が所定の熱処理温度になるように加熱手段の加熱量を制御する加熱制御手段とを備えさせている。このため、ケーシングから取り出された高温気体が外気によって冷却されて温度低下した場合であっても、圧送手段に備えられた加熱手段によりこの気体は加熱され、各モジュール本体の加熱温度が低下してしまうことはない。また、温度検出手段によって噴射ノズルから噴射する高温気体の温度が検出されており、この温度が一定になるように加熱手段の加熱量が制御されているため、各モジュール本体の加熱温度は常に最適に維持される。
【００１７】
また、噴射ノズルは、筒状に形成されており、モジュール本体に対面する曲面にスリット状の噴射孔が形成されている。このため、噴射孔から噴射された高温気体をモジュール本体の略全面に亘って拡散させることができ、モジュール本体全体をばらつき無しに加熱することができる。
また、ケーシング内に、各モジュール本体を載置する複数の棚部材と、これら棚部材を個別に昇降させる昇降機構とを備えさせ、１枚のモジュール本体のケーシング内への投入動作と、この投入されたモジュール本体が載置された棚部材を昇降機構によって上昇移動させる動作とを交互に行っていくことにより、各棚部材に載置された各モジュール本体同士の間に、噴射ノズルの噴射孔から噴射される高温気体を流すための空間を形成する構成としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
−架橋用オーブンの説明−
図３は本形態に係る太陽電池モジュール熱処理装置としての架橋用オーブン７を示している（この図３では、内部に収容されるモジュール本体２を省略している）。このオーブン７は、ＥＶＡ樹脂フィルムにより成るラミネート材５（図２参照）によって太陽電池セル４をラミネートして成るモジュール本体２の熱処理を行うためのものである。つまり、このオーブン７は、ラミネート工程の後、モジュール本体２をオーブン７内に収容し、熱処理によりＥＶＡ樹脂の架橋反応を行わせるものである。以下、このオーブン７の構成について説明する。
【００２０】
図３に示すように、このオーブン７は、直方体状のケーシング８と、温風循環用のモジュール加熱手段９とを備えている。
【００２１】
上記ケーシング８は、平面視形状が、熱処理されるモジュール本体２，２，…の平面形状に略一致している。このケーシング８の一つの面（図１における手前側の面）には、このケーシング８内にモジュール本体２を投入するための投入孔８１が形成されている。図４に示すように、ケーシング８の内部には、この投入孔８１から投入されたモジュール本体２をケーシング８内の所定位置に移動させるためのリフタ８２が備えられている。このリフタ８２は、上下方向に並設された複数の棚部材８３，８３，…と、これら棚部材８３，８３，…を昇降させる図示しない昇降機構とを備えている。つまり、投入孔８１からケーシング８内にモジュール本体２が供給された際（図４の矢印Ａ参照）、このモジュール本体２が載置された１つの棚部材８３のみが上昇移動（図４の矢印Ｂ参照）するようになっている。図４は、５枚のモジュール本体２，２，…それぞれが棚部材８３，８３，…に載置され、これら棚部材８３，８３，…が上昇位置にある状態を示している。また、各棚部材８３，８３，…は、その上昇位置において、それぞれに載置されているモジュール本体２，２，…同士の間に所定間隔Ｓを存するようになっている。このモジュール本体２，２，…同士の間の間隔Ｓの高さ寸法は例えば５cmに設定されている。
【００２２】
モジュール加熱手段９は、図３に示すように、ケーシング８内から高温気体を取り出す取出配管９１と、上記ケーシング８の外部に配設され、取出配管９１により取り出された高温気体を圧送する圧送手段としての循環ポンプ９２と、この循環ポンプ９２により圧送された高温気体をケーシング８内に戻す戻し配管９３と、この戻し配管９３の下流端に設けられてモジュール本体２に向けて高温気体を噴射する噴射ノズル９４とを備えている。
【００２３】
取出配管９１の上流端（取り出し側の端部）はケーシング８の側面下端に接続している。
【００２４】
循環ポンプ９２は、内部に図示しない電気ヒータを備えており、取出配管９１から供給された空気を所定温度まで加熱するようになっている。
【００２５】
戻し配管９３は、上記投入孔８１の下側のケーシング８の側壁を貫通してケーシング８の内部の底面近傍を延びている。
【００２６】
噴射ノズル９４は、戻し配管９３の下流端に接続し、上下方向に延び且つ上端面が閉塞された円筒状の容器で形成されている。この噴射ノズル９４は、図４及び図５に示すように、ケーシング８内にモジュール本体２，２，…が収容された状態で、これらモジュール本体２，２，…の幅方向の中央部に対向する位置に配設されている。また、この噴射ノズル９４の側面には複数の噴射孔９５，９５，…が形成されている。これら噴射孔９５，９５，…の形成位置は、各モジュール本体２，２，…同士の間に形成されている空間Ｓ，Ｓ，…に対向する位置に設定されている。また、最上部に位置する噴射孔９５は、最上部に配置されたモジュール本体２上面と略同じ高さ位置に形成されている。同様に、最下部に位置する噴射孔９５は、最下部に配置されたモジュール本体２下面と略同じ高さ位置に形成されている。これにより、ケーシング８内に収容された全てのモジュール本体２，２，…の上面及び下面に沿って噴射孔９５，９５，…から温風を噴射できるようになっている。また、噴射孔９５，９５，…は、湾曲面で成る噴射ノズル９４の側面に形成されているため、噴射された高温気体をモジュール本体２の略全面に亘って拡散させることができ、モジュール本体２全体をばらつき無しに加熱することができるようになっている。また、この噴射ノズル９４は、モジュール本体２，２，…の幅方向の中央部に対向する位置に配設されているので、各噴射孔９５，９５，…からの温風はモジュール本体２，２，…中央部を重点的に加熱するように噴射される。
【００２７】
図６に示すように、噴射ノズル９４の一つの噴射孔（例えば最上部に位置する噴射孔）９５には温度検出手段としての熱電対９６が設けられ、噴射孔９５から噴射される温風の温度をこの熱電対９６が検出するようになってる。
【００２８】
本オーブン７には、リフタ８２や循環ポンプ９２の駆動動作を制御するためのコントローラ７１が備えられている（図３参照）。このコントローラ７１には、上記循環ポンプ９２に備えられた電気ヒータの加熱量を制御するための加熱制御手段７２が備えられている。この加熱制御手段７２は、上記熱電対９６の温度検出信号を受け、それに応じて電気ヒータの加熱量を制御するようになっている。つまり、噴射孔９５から常に一定温度（例えば１４０〜１６０℃の間の所定温度）の温風が噴射されるようになっている。
【００２９】
−熱処理動作の説明−
次に、上述の如く構成されたオーブン７を利用したモジュール本体２の熱処理動作について説明する。
【００３０】
先ず、オーブン７内へのモジュール本体２の投入動作について説明する。この動作では、前工程で太陽電池セル４にラミネート材５がラミネートされ且つ板ガラス６が重ね合わされて成る各モジュール本体２，２，…が投入孔８１から連続的にケーシング８内に投入される。つまり、投入孔８１からケーシング８内にモジュール本体２が投入された際、このモジュール本体２が載置された１つの棚部材８３のみが上昇移動する。このようにしてモジュール本体２の投入と棚部材８３の上昇とが交互に連続して行われ、図４に示すように、各モジュール本体２，２，…同士の間に所定高さ寸法の空間Ｓを存した状態で、これらモジュール本体２，２，…が上下方向に重ね合わされる。
【００３１】
モジュール加熱手段９の循環ポンプ９２は常に駆動状態にある。このため、循環ポンプ９２の駆動により、取出配管９１によりケーシング８から取り出された空気が循環ポンプ９２により圧送され、戻し配管９３を経て噴射ノズル９４の各噴射孔９５，９５，…より各モジュール本体２，２，…の上下各面に沿って噴射される（図３に破線で示す矢印Ｃ参照）。また、循環ポンプ９２内の電気ヒータは通電されており、この循環する空気が所定温度まで加熱され、これによって各モジュール本体２，２，…が加熱される。この温風噴射による加熱に伴いＥＶＡ樹脂が架橋反応し、太陽電池セル４はラミネート材５によって板ガラス６に接着封止される。
【００３２】
この熱処理動作において、噴射ノズル９４の一つの噴射孔９５に設けられた熱電対９６からの温度検出信号が、加熱制御手段７２に送信される。加熱制御手段７２は、上記検出温度が所定温度になるように電気ヒータの加熱量を制御する。つまり、ケーシング８から取り出された空気が取出配管９１を流れる間に外気により冷却されて温度低下した場合であっても、電気ヒータによって加熱されることにより、噴射ノズル９４の各噴射孔９５，９５，…から噴射される温風温度は常に一定に維持されることになる。このため、各モジュール本体２，２，…は常に安定した温度で熱処理される。
【００３３】
この熱処理動作が所定時間行われた後、完成品としての複数のモジュール本体２，２，…が得られる。
【００３４】
−実施形態の効果−
以上説明したように、本形態によれば、ケーシング８内に収容された各モジュール本体２，２，…の上下各面に沿って温風を噴射し、これによって各モジュール本体２，２，…を加熱してＥＶＡ樹脂の架橋反応を行うようにしている。このため、各モジュール本体２，２，…の全体を均一に加熱することができる。特に、従来のオーブンでは十分な加熱が難しかったモジュール本体２の中央部に対しても十分に温風を流して加熱することができるので、モジュール本体２の全体に亘って均一に架橋反応が行われる。その結果、モジュール本体２の一部分の架橋反応が遅れてその部分に硬化不足が発生したり、モジュール本体２の一部分の架橋反応が進み過ぎてその部分が黄変するなどといった不具合を回避することができる。このように、各モジュール本体２，２，…の各面に対して強制的に温風を流すようにしているため、ＥＶＡ樹脂の架橋反応を良好に行うことを可能にしながらも、モジュール本体２，２同士の間の空間Ｓ（温風を流すための空間）を狭くすることができる。従って、オーブン７の大型化を招くこと無しに、オーブン７内の段数を多くして多数枚のモジュール本体２，２，…を同時に熱処理可能とすることができる（例えば、従来のものに比べて４〜５倍の枚数を処理することができる）。その結果、生産体積当たりの処理枚数を高めることができ、これによって、太陽電池モジュール１の生産効率の向上を図ることができて、太陽電池モジュール１のコストダウンが図れる。
【００３５】
また、本形態では、循環ポンプ９２をケーシング８外に設置している。このため、この循環ポンプ９２がケーシング８内の高温気体に晒されることはない。このため、循環ポンプ９２の故障発生要因が削減でき、長寿命化を図ることができる。また、循環ポンプ９２のメンテナンスの利便性も向上する。
【００３６】
−その他の実施形態−
上述した実施形態では、ラミネート材５としてＥＶＡ樹脂フィルムを採用したが、本発明はこれに限らず他の樹脂材料を使用してもよい。
【００３７】
また、オーブン７のケーシング８内に収容したモジュール本体２，２，…同士の間隔は５cmに設定したが、本発明はこれに限らず、各モジュール本体２，２，…を均一に加熱できる範囲であれば、これよりも小さい値に設定してもよい。
【００３８】
更に、噴射ノズル９４の形状は上述したものに限らず、モジュール本体２，２同士の間の各空間Ｓ，Ｓ，…それぞれ対応して独立配置した複数の噴射ノズルを備えさせるようにしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ケーシング内に収容した複数枚のモジュール本体に対して高温気体を噴射することによって各モジュール本体それぞれを全体に渡って均一に加熱できるようにしている。このため、ラミネート材の架橋反応を良好に行うことを可能にしながらも、モジュール本体同士の間の空間を狭くすることができる。従って、装置の大型化を招くこと無しに、ケーシング内の段数を多くして多数枚のモジュール本体を同時に熱処理可能とすることができる。その結果、生産体積当たりの処理枚数を高めることができ、これによって、太陽電池モジュールの生産効率の向上を図ることができて、太陽電池モジュールのコストダウンが図れる。
【００４０】
また、各モジュール本体の中央部に向かって高温気体を噴射するようにした場合には、従来の構成では十分な加熱が難しかったモジュール本体の中央部に対しても十分に温風を流して加熱することが可能になり、モジュール本体の全体に亘って均一に架橋反応を行わせることができる。その結果、モジュール本体の一部分の架橋反応が遅れてその部分に硬化不足が発生したり、モジュール本体の一部分の架橋反応が進み過ぎてその部分が黄変するなどといった不具合を回避することができる。
【００４１】
また、モジュール加熱手段に、取出配管、圧送手段、戻し配管、噴射ノズルを備えさせ、圧送手段をケーシング外に配設させた場合には、この圧送手段がケーシング内の高温気体に晒されることはない。このため、圧送手段の故障発生要因が削減でき、その長寿命化を図ることができる。また、圧送手段のメンテナンスの利便性の向上を図ることもできる。
【００４２】
更に、上記圧送手段をケーシング外に配設した場合において、この圧送手段に加熱手段を備えさせた場合には、ケーシングから取り出された高温気体が外気によって冷却されて温度低下した場合であっても、加熱手段によって所定温度に維持することができる。このため、各モジュール本体の加熱温度を良好に確保することができる。また、噴射ノズルから噴射する高温気体の温度を検出しながら加熱手段の加熱量を制御するようにすれば、常に最適な熱処理温度を維持することができ、装置の信頼性の向上を図ることができる。
【００４３】
また、噴射ノズルを、筒状に形成し、モジュール本体に対面する曲面にスリット状の噴射孔を形成した場合には、噴射孔から噴射された高温気体をモジュール本体の略全面に亘って拡散させることができ、モジュール本体全体をばらつき無しに加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】太陽電池モジュールを示す図である。
【図２】モジュール本体の断面構造を示す図である。
【図３】実施形態に係るオーブンを示す斜視図である。
【図４】モジュール本体の投入動作を説明するための図である。
【図５】噴射ノズルからの温風噴射動作を説明するための図である。
【図６】熱電対の配設状態を示す図である。
【符号の説明】
１ 太陽電池モジュール
２ モジュール本体
４ 太陽電池セル
５ ラミネート材
７ オーブン（太陽電池モジュール熱処理装置）
８ ケーシング
９ モジュール加熱手段
９１ 取出配管
９２ 循環ポンプ（圧送手段）
９３ 戻し配管
９４ 噴射ノズル
９５ 噴射孔
９６ 熱電対（温度検出手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽電池モジュール熱処理装置及び太陽電池モジュール熱処理方法に係る。特に、太陽電池セルを板ガラスに接着封止するためのＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂フィルム等で成るラミネート材を架橋反応させるための装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば特開平１０−２７９２０号公報に開示されているように、一般的な太陽電池モジュールは、太陽電池セルがＥＶＡ樹脂フィルム等のラミネート材によって板ガラスに接着封止されている。
【０００３】
図１は太陽電池モジュール１を示している。この図に示すように、太陽電池モジュール１は、モジュール本体２の外縁がモジュールフレーム３に支持された構成となっている。図２はモジュール本体２の断面構造を示している。この図のように、モジュール本体２は、インタコネクタ付きの太陽電池セル４がＥＶＡ樹脂フィルムで成るラミネート材５によって板ガラス６に接着封止されている。このラミネート材５により、太陽電池セル４と板ガラス６との接着力を十分に確保すると共に、外部からの衝撃等から太陽電池セル４を保護している。このようなラミネート材５の機能は、ラミネート工程の後の熱処理によるＥＶＡ樹脂の架橋反応によって得られるものである。
【０００４】
この熱処理は、１つのモジュール本体当たり比較的長い時間（例えば３０〜５０分）を要する。このため、太陽電池モジュール１の生産効率を高めるために、この熱処理を行う装置としては、複数のモジュール本体を同時に熱処理可能な多段式のオーブンが使用されている。
【０００５】
また、この架橋反応はモジュール本体２の加熱温度によって進行度合いが左右されるため、熱処理時のモジュール本体２の温度分布は均一であることが要求される。例えば、モジュール本体２の温度分布のばらつきを±５℃までの範囲に抑える必要がある。この温度分布のばらつきが大きい場合、架橋反応が部分的に遅れたり、部分的に進み過ぎたりすることがある。架橋反応が遅れた部分では熱処理後のＥＶＡ樹脂の硬化不足が懸念される。逆に、架橋反応が進み過ぎた部分ではＥＶＡ樹脂が黄変するなどの不具合が生じてしまう。
【０００６】
従って、この温度分布を均一にするために、多段式のオーブンの各段の間隔を十分に確保し（例えば２０〜３０cm）、オーブン内で循環する加熱気体（空気等）を各段の間に偏流無く流すようにしていた。つまり、各段の間隔が狭い場合（例えば２０cm以下の場合）には、加熱された気体がモジュール本体の中央部に十分に行き渡らず、モジュール本体の周辺部の温度が高く、中央部の温度が低くなるといった状況を招いてしまい、上記不具合を引き起こしてしまう。このような状況を回避するため、各段の間隔を十分に確保していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、太陽電池モジュールの生産効率を更に高めるためには、オーブン内の段数を多くして多数枚のモジュール本体を同時に熱処理可能とすることが必要である。
【０００８】
しかし、上記の温度分布の均一化を維持しながら（各段の間隔を十分に確保しながら）多数枚のモジュール本体を熱処理可能とするためには、オーブンの大型化を招かざるを得ない。
【０００９】
これでは、オーブンの設置に要する空間が大きく必要になり、生産体積当たりの（生産工場内の単位スペース当たりの）処理枚数を高めることはできない。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、モジュール本体を熱処理するための装置の大型化を招くこと無しに、生産体積当たりの処理枚数を高め、これによって、太陽電池モジュールの生産効率の向上を図ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
−発明の概要−
上記目的を達成するために、本発明は、オーブン内に収容した複数枚のモジュール本体に対して高温気体を噴射することによって各モジュール本体それぞれを全体に渡って均一に加熱できるようにしている。
【００１２】
−解決手段−
具体的に、本発明が講じた手段は、太陽電池セルを樹脂製ラミネート材によってラミネートして成るモジュール本体の複数枚を、ケーシング内において所定間隔を存して重ね合わせ、これらモジュール本体に対して熱処理を行って樹脂製ラミネート材に架橋反応を行わせる太陽電池モジュール熱処理装置を前提とする。この太陽電池モジュール熱処理装置に対し、上記ケーシング内の各モジュール本体に向けて高温気体を噴射するモジュール加熱手段を備えさせる。また、このモジュール加熱手段に、高温気体を噴射する複数の噴射孔を備えた噴射ノズルを設ける。そして、各噴射孔を、ケーシング内に収容された各モジュール本体同士の間に形成されている空間に対向する位置、最上部に配置されたモジュール本体の上面と略同じ高さ位置、最下部に配置されたモジュール本体の下面と略同じ高さ位置にそれぞれ配置して、ケーシング内の全てのモジュール本体の上面及び下面に沿って高温気体を噴射する構成としている。
【００１３】
この特定事項により、モジュール本体同士の間隔寸法を小さくしても、このモジュール本体同士の間の空間に高温気体が噴射されることにより、これらモジュール本体の全体を均一に加熱することが可能になる。従って、装置の大型化を招くこと無しに、多数枚のモジュール本体を同時に熱処理することが可能となる。
【００１４】
また、モジュール加熱手段は、各モジュール本体の中央部に向かって高温気体を噴射するものである。このため、従来の構成では十分な加熱が難しかったモジュール本体の中央部に対しても十分に温風を流して加熱することが可能になる。
【００１５】
また、モジュール加熱手段は、ケーシング内から高温気体を取り出す取出配管と、ケーシング外に配設され取出配管により取り出された高温気体を圧送する圧送手段と、この圧送手段により圧送された高温気体をケーシング内に戻す戻し配管と、この戻し配管の下流端に設けられて各モジュール本体に向けて高温気体を噴射する噴射ノズルとを備えている。上記圧送手段をケーシング外に配設したことにより、この圧送手段はケーシング内の高温気体に晒されることはない。このため、圧送手段の故障発生要因の削減及びメンテナンスの利便性を確保することができる。
【００１６】
更に、上記圧送手段には、取出配管により取り出された気体を所定温度まで加熱する加熱手段が備えられている。また、噴射ノズルから噴射する高温気体の温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段の出力を受けこの高温気体の温度が所定の熱処理温度になるように加熱手段の加熱量を制御する加熱制御手段とを備えさせている。このため、ケーシングから取り出された高温気体が外気によって冷却されて温度低下した場合であっても、圧送手段に備えられた加熱手段によりこの気体は加熱され、各モジュール本体の加熱温度が低下してしまうことはない。また、温度検出手段によって噴射ノズルから噴射する高温気体の温度が検出されており、この温度が一定になるように加熱手段の加熱量が制御されているため、各モジュール本体の加熱温度は常に最適に維持される。
【００１７】
また、噴射ノズルは、筒状に形成されており、モジュール本体に対面する曲面にスリット状の噴射孔が形成されている。このため、噴射孔から噴射された高温気体をモジュール本体の略全面に亘って拡散させることができ、モジュール本体全体をばらつき無しに加熱することができる。
また、ケーシング内に、各モジュール本体を載置する複数の棚部材と、これら棚部材を個別に昇降させる昇降機構とを備えさせ、１枚のモジュール本体のケーシング内への投入動作と、この投入されたモジュール本体が載置された棚部材を昇降機構によって上昇移動させる動作とを交互に行っていくことにより、各棚部材に載置された各モジュール本体同士の間に、噴射ノズルの噴射孔から噴射される高温気体を流すための空間を形成する構成としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
−架橋用オーブンの説明−
図３は本形態に係る太陽電池モジュール熱処理装置としての架橋用オーブン７を示している（この図３では、内部に収容されるモジュール本体２を省略している）。このオーブン７は、ＥＶＡ樹脂フィルムにより成るラミネート材５（図２参照）によって太陽電池セル４をラミネートして成るモジュール本体２の熱処理を行うためのものである。つまり、このオーブン７は、ラミネート工程の後、モジュール本体２をオーブン７内に収容し、熱処理によりＥＶＡ樹脂の架橋反応を行わせるものである。以下、このオーブン７の構成について説明する。
【００２０】
図３に示すように、このオーブン７は、直方体状のケーシング８と、温風循環用のモジュール加熱手段９とを備えている。
【００２１】
上記ケーシング８は、平面視形状が、熱処理されるモジュール本体２，２，…の平面形状に略一致している。このケーシング８の一つの面（図１における手前側の面）には、このケーシング８内にモジュール本体２を投入するための投入孔８１が形成されている。図４に示すように、ケーシング８の内部には、この投入孔８１から投入されたモジュール本体２をケーシング８内の所定位置に移動させるためのリフタ８２が備えられている。このリフタ８２は、上下方向に並設された複数の棚部材８３，８３，…と、これら棚部材８３，８３，…を昇降させる図示しない昇降機構とを備えている。つまり、投入孔８１からケーシング８内にモジュール本体２が供給された際（図４の矢印Ａ参照）、このモジュール本体２が載置された１つの棚部材８３のみが上昇移動（図４の矢印Ｂ参照）するようになっている。図４は、５枚のモジュール本体２，２，…それぞれが棚部材８３，８３，…に載置され、これら棚部材８３，８３，…が上昇位置にある状態を示している。また、各棚部材８３，８３，…は、その上昇位置において、それぞれに載置されているモジュール本体２，２，…同士の間に所定間隔Ｓを存するようになっている。このモジュール本体２，２，…同士の間の間隔Ｓの高さ寸法は例えば５cmに設定されている。
【００２２】
モジュール加熱手段９は、図３に示すように、ケーシング８内から高温気体を取り出す取出配管９１と、上記ケーシング８の外部に配設され、取出配管９１により取り出された高温気体を圧送する圧送手段としての循環ポンプ９２と、この循環ポンプ９２により圧送された高温気体をケーシング８内に戻す戻し配管９３と、この戻し配管９３の下流端に設けられてモジュール本体２に向けて高温気体を噴射する噴射ノズル９４とを備えている。
【００２３】
取出配管９１の上流端（取り出し側の端部）はケーシング８の側面下端に接続している。
【００２４】
循環ポンプ９２は、内部に図示しない電気ヒータを備えており、取出配管９１から供給された空気を所定温度まで加熱するようになっている。
【００２５】
戻し配管９３は、上記投入孔８１の下側のケーシング８の側壁を貫通してケーシング８の内部の底面近傍を延びている。
【００２６】
噴射ノズル９４は、戻し配管９３の下流端に接続し、上下方向に延び且つ上端面が閉塞された円筒状の容器で形成されている。この噴射ノズル９４は、図４及び図５に示すように、ケーシング８内にモジュール本体２，２，…が収容された状態で、これらモジュール本体２，２，…の幅方向の中央部に対向する位置に配設されている。また、この噴射ノズル９４の側面には複数の噴射孔９５，９５，…が形成されている。これら噴射孔９５，９５，…の形成位置は、各モジュール本体２，２，…同士の間に形成されている空間Ｓ，Ｓ，…に対向する位置に設定されている。また、最上部に位置する噴射孔９５は、最上部に配置されたモジュール本体２上面と略同じ高さ位置に形成されている。同様に、最下部に位置する噴射孔９５は、最下部に配置されたモジュール本体２下面と略同じ高さ位置に形成されている。これにより、ケーシング８内に収容された全てのモジュール本体２，２，…の上面及び下面に沿って噴射孔９５，９５，…から温風を噴射できるようになっている。また、噴射孔９５，９５，…は、湾曲面で成る噴射ノズル９４の側面に形成されているため、噴射された高温気体をモジュール本体２の略全面に亘って拡散させることができ、モジュール本体２全体をばらつき無しに加熱することができるようになっている。また、この噴射ノズル９４は、モジュール本体２，２，…の幅方向の中央部に対向する位置に配設されているので、各噴射孔９５，９５，…からの温風はモジュール本体２，２，…中央部を重点的に加熱するように噴射される。
【００２７】
図６に示すように、噴射ノズル９４の一つの噴射孔（例えば最上部に位置する噴射孔）９５には温度検出手段としての熱電対９６が設けられ、噴射孔９５から噴射される温風の温度をこの熱電対９６が検出するようになってる。
【００２８】
本オーブン７には、リフタ８２や循環ポンプ９２の駆動動作を制御するためのコントローラ７１が備えられている（図３参照）。このコントローラ７１には、上記循環ポンプ９２に備えられた電気ヒータの加熱量を制御するための加熱制御手段７２が備えられている。この加熱制御手段７２は、上記熱電対９６の温度検出信号を受け、それに応じて電気ヒータの加熱量を制御するようになっている。つまり、噴射孔９５から常に一定温度（例えば１４０〜１６０℃の間の所定温度）の温風が噴射されるようになっている。
【００２９】
−熱処理動作の説明−
次に、上述の如く構成されたオーブン７を利用したモジュール本体２の熱処理動作について説明する。
【００３０】
先ず、オーブン７内へのモジュール本体２の投入動作について説明する。この動作では、前工程で太陽電池セル４にラミネート材５がラミネートされ且つ板ガラス６が重ね合わされて成る各モジュール本体２，２，…が投入孔８１から連続的にケーシング８内に投入される。つまり、投入孔８１からケーシング８内にモジュール本体２が投入された際、このモジュール本体２が載置された１つの棚部材８３のみが上昇移動する。このようにしてモジュール本体２の投入と棚部材８３の上昇とが交互に連続して行われ、図４に示すように、各モジュール本体２，２，…同士の間に所定高さ寸法の空間Ｓを存した状態で、これらモジュール本体２，２，…が上下方向に重ね合わされる。
【００３１】
モジュール加熱手段９の循環ポンプ９２は常に駆動状態にある。このため、循環ポンプ９２の駆動により、取出配管９１によりケーシング８から取り出された空気が循環ポンプ９２により圧送され、戻し配管９３を経て噴射ノズル９４の各噴射孔９５，９５，…より各モジュール本体２，２，…の上下各面に沿って噴射される（図３に破線で示す矢印Ｃ参照）。また、循環ポンプ９２内の電気ヒータは通電されており、この循環する空気が所定温度まで加熱され、これによって各モジュール本体２，２，…が加熱される。この温風噴射による加熱に伴いＥＶＡ樹脂が架橋反応し、太陽電池セル４はラミネート材５によって板ガラス６に接着封止される。
【００３２】
この熱処理動作において、噴射ノズル９４の一つの噴射孔９５に設けられた熱電対９６からの温度検出信号が、加熱制御手段７２に送信される。加熱制御手段７２は、上記検出温度が所定温度になるように電気ヒータの加熱量を制御する。つまり、ケーシング８から取り出された空気が取出配管９１を流れる間に外気により冷却されて温度低下した場合であっても、電気ヒータによって加熱されることにより、噴射ノズル９４の各噴射孔９５，９５，…から噴射される温風温度は常に一定に維持されることになる。このため、各モジュール本体２，２，…は常に安定した温度で熱処理される。
【００３３】
この熱処理動作が所定時間行われた後、完成品としての複数のモジュール本体２，２，…が得られる。
【００３４】
−実施形態の効果−
以上説明したように、本形態によれば、ケーシング８内に収容された各モジュール本体２，２，…の上下各面に沿って温風を噴射し、これによって各モジュール本体２，２，…を加熱してＥＶＡ樹脂の架橋反応を行うようにしている。このため、各モジュール本体２，２，…の全体を均一に加熱することができる。特に、従来のオーブンでは十分な加熱が難しかったモジュール本体２の中央部に対しても十分に温風を流して加熱することができるので、モジュール本体２の全体に亘って均一に架橋反応が行われる。その結果、モジュール本体２の一部分の架橋反応が遅れてその部分に硬化不足が発生したり、モジュール本体２の一部分の架橋反応が進み過ぎてその部分が黄変するなどといった不具合を回避することができる。このように、各モジュール本体２，２，…の各面に対して強制的に温風を流すようにしているため、ＥＶＡ樹脂の架橋反応を良好に行うことを可能にしながらも、モジュール本体２，２同士の間の空間Ｓ（温風を流すための空間）を狭くすることができる。従って、オーブン７の大型化を招くこと無しに、オーブン７内の段数を多くして多数枚のモジュール本体２，２，…を同時に熱処理可能とすることができる（例えば、従来のものに比べて４〜５倍の枚数を処理することができる）。その結果、生産体積当たりの処理枚数を高めることができ、これによって、太陽電池モジュール１の生産効率の向上を図ることができて、太陽電池モジュール１のコストダウンが図れる。
【００３５】
また、本形態では、循環ポンプ９２をケーシング８外に設置している。このため、この循環ポンプ９２がケーシング８内の高温気体に晒されることはない。このため、循環ポンプ９２の故障発生要因が削減でき、長寿命化を図ることができる。また、循環ポンプ９２のメンテナンスの利便性も向上する。
【００３６】
−その他の実施形態−
上述した実施形態では、ラミネート材５としてＥＶＡ樹脂フィルムを採用したが、本発明はこれに限らず他の樹脂材料を使用してもよい。
【００３７】
また、オーブン７のケーシング８内に収容したモジュール本体２，２，…同士の間隔は５cmに設定したが、本発明はこれに限らず、各モジュール本体２，２，…を均一に加熱できる範囲であれば、これよりも小さい値に設定してもよい。
【００３８】
更に、噴射ノズル９４の形状は上述したものに限らず、モジュール本体２，２同士の間の各空間Ｓ，Ｓ，…それぞれ対応して独立配置した複数の噴射ノズルを備えさせるようにしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ケーシング内に収容した複数枚のモジュール本体に対して高温気体を噴射することによって各モジュール本体それぞれを全体に渡って均一に加熱できるようにしている。このため、ラミネート材の架橋反応を良好に行うことを可能にしながらも、モジュール本体同士の間の空間を狭くすることができる。従って、装置の大型化を招くこと無しに、ケーシング内の段数を多くして多数枚のモジュール本体を同時に熱処理可能とすることができる。その結果、生産体積当たりの処理枚数を高めることができ、これによって、太陽電池モジュールの生産効率の向上を図ることができて、太陽電池モジュールのコストダウンが図れる。
【００４０】
また、各モジュール本体の中央部に向かって高温気体を噴射するようにした場合には、従来の構成では十分な加熱が難しかったモジュール本体の中央部に対しても十分に温風を流して加熱することが可能になり、モジュール本体の全体に亘って均一に架橋反応を行わせることができる。その結果、モジュール本体の一部分の架橋反応が遅れてその部分に硬化不足が発生したり、モジュール本体の一部分の架橋反応が進み過ぎてその部分が黄変するなどといった不具合を回避することができる。
【００４１】
また、モジュール加熱手段に、取出配管、圧送手段、戻し配管、噴射ノズルを備えさせ、圧送手段をケーシング外に配設させた場合には、この圧送手段がケーシング内の高温気体に晒されることはない。このため、圧送手段の故障発生要因が削減でき、その長寿命化を図ることができる。また、圧送手段のメンテナンスの利便性の向上を図ることもできる。
【００４２】
更に、上記圧送手段をケーシング外に配設した場合において、この圧送手段に加熱手段を備えさせた場合には、ケーシングから取り出された高温気体が外気によって冷却されて温度低下した場合であっても、加熱手段によって所定温度に維持することができる。このため、各モジュール本体の加熱温度を良好に確保することができる。また、噴射ノズルから噴射する高温気体の温度を検出しながら加熱手段の加熱量を制御するようにすれば、常に最適な熱処理温度を維持することができ、装置の信頼性の向上を図ることができる。
【００４３】
また、噴射ノズルを、筒状に形成し、モジュール本体に対面する曲面にスリット状の噴射孔を形成した場合には、噴射孔から噴射された高温気体をモジュール本体の略全面に亘って拡散させることができ、モジュール本体全体をばらつき無しに加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】太陽電池モジュールを示す図である。
【図２】モジュール本体の断面構造を示す図である。
【図３】実施形態に係るオーブンを示す斜視図である。
【図４】モジュール本体の投入動作を説明するための図である。
【図５】噴射ノズルからの温風噴射動作を説明するための図である。
【図６】熱電対の配設状態を示す図である。
【符号の説明】
１ 太陽電池モジュール
２ モジュール本体
４ 太陽電池セル
５ ラミネート材
７ オーブン（太陽電池モジュール熱処理装置）
８ ケーシング
９ モジュール加熱手段
９１ 取出配管
９２ 循環ポンプ（圧送手段）
９３ 戻し配管
９４ 噴射ノズル
９５ 噴射孔
９６ 熱電対（温度検出手段）
Claims (7)
- 太陽電池セルを樹脂製ラミネート材によってラミネートして成るモジュール本体の複数枚を、ケーシング内において所定間隔を存して重ね合わせ、これらモジュール本体に対して熱処理を行って樹脂製ラミネート材に架橋反応を行わせる太陽電池モジュール熱処理装置において、
上記ケーシング内の各モジュール本体に向けて高温気体を噴射するモジュール加熱手段を備えており、
上記モジュール加熱手段には、高温気体を噴射する複数の噴射孔を備えた噴射ノズルが設けられており、
上記各噴射孔は、ケーシング内に収容された各モジュール本体同士の間に形成されている空間に対向する位置、最上部に配置されたモジュール本体の上面と略同じ高さ位置、最下部に配置されたモジュール本体の下面と略同じ高さ位置にそれぞれ配置されていて、ケーシング内の全てのモジュール本体の上面及び下面に沿って高温気体を噴射する構成となっていることを特徴とする太陽電池モジュール熱処理装置。 - 請求項１記載の太陽電池モジュール熱処理装置において、
モジュール加熱手段は、各モジュール本体の中央部に向かって高温気体を噴射するものであることを特徴とする太陽電池モジュール熱処理装置。 - 請求項１または２記載の太陽電池モジュール熱処理装置において、
モジュール加熱手段は、
ケーシング内から高温気体を取り出す取出配管、
上記ケーシング外に配設され、取出配管により取り出された高温気体を圧送する圧送手段、
この圧送手段により圧送された高温気体をケーシング内に戻す戻し配管、
この戻し配管の下流端に設けられて各モジュール本体に向けて高温気体を噴射する噴射ノズルを備えていることを特徴とする太陽電池モジュール熱処理装置。 - 請求項３記載の太陽電池モジュール熱処理装置において、
圧送手段には、取出配管により取り出された気体を所定温度まで加熱する加熱手段が備えられており、
噴射ノズルの噴射孔から噴射する高温気体の温度を検出する温度検出手段と、
この温度検出手段の出力を受け、この高温気体の温度が所定の熱処理温度になるように上記加熱手段の加熱量を制御する加熱制御手段とを備えていることを特徴とする太陽電池モジュール熱処理装置。 - 請求項１〜４のうち何れか一つに記載の記載の太陽電池モジュール熱処理装置において、
噴射ノズルは、筒状に形成されており、モジュール本体に対面する曲面にスリット状の噴射孔が形成されていることを特徴とする太陽電池モジュール熱処理装置。 - 請求項１〜５のうち何れか一つに記載の記載の太陽電池モジュール熱処理装置において、
ケーシング内には、各モジュール本体を載置する複数の棚部材と、これら棚部材を個別に昇降させる昇降機構とが備えられており、
１枚のモジュール本体のケーシング内への投入動作と、この投入されたモジュール本体が載置された棚部材を昇降機構によって上昇移動させる動作とを交互に行っていくことにより、各棚部材に載置された各モジュール本体同士の間に、噴射ノズルの噴射孔から噴射される高温気体を流すための空間を形成するよう構成されていることを特徴とする太陽電池モジュール熱処理装置。 - 太陽電池セルを樹脂製ラミネート材によってラミネートして成るモジュール本体の複数枚を、ケーシング内において所定間隔を存して重ね合わせ、これらモジュール本体に対して熱処理を行って樹脂製ラミネート材に架橋反応を行わせる太陽電池モジュール熱処理方法において、
上記ケーシング内に収容された各モジュール本体同士の間に形成されている空間に対向 する位置、最上部に配置されたモジュール本体の上面と略同じ高さ位置、最下部に配置されたモジュール本体の下面と略同じ高さ位置に配置されたモジュール加熱手段の各噴射孔からの高温気体の噴射によって、上記ケーシング内の全てのモジュール本体の上面及び下面に沿って高温気体を噴射して樹脂製ラミネート材に架橋反応を行わせることを特徴とする太陽電池モジュール熱処理方法。
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