JP5118082B2 - ラミネート装置 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池パネルなどの被ラミネート体を製造するためのラミネート装置に関する。

近年、ソーラーエネルギを活用すべく、太陽電池について種々の開発がなされている。また、太陽電池の形態も、単結晶シリコンや多結晶シリコンを用いた結晶系の太陽電池の他、アモルファスシリコン（非結晶シリコン）を用いたアモルファス系、化合物系の太陽電池、いわゆる薄膜系太陽電池など、様々なものが案出されている。しかし、何れの場合も太陽電池セル自体は化学的変化を起こしやすく、また物理的な衝撃にも弱いので、一般には、太陽電池セルを透明のビニールフィルムや強化ガラス、耐熱ガラスなどでラミネートした太陽電池モジュールが利用されている。

また、最近では建材用などに利用される、外壁材や屋根材と太陽電池モジュールを一体化させた、一体型モジュールなども製造されるようになってきている。太陽電池モジュールのラミネートは、ビニールフィルムやガラスとバックシートの間に例えばＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂などの充填材を介してストリング（太陽電池セル）を挟み込み、真空下で加熱して温度かけて充填材を溶かすことにより行われている。

従来、このような太陽電池モジュールなどを製造するためのラミネート装置として、上チャンバにダイアフラムを備え、下チャンバにヒータ盤を備えたラミネート部にて、被ラミネート体内部の充填材を融解させて挟圧することによりラミネートを行うラミネート装置が公知になっている。また、そのようなラミネート装置に関し、本出願人は特許文献１に記載のラミネート装置を開示している。かかるラミネート装置は、上チャンバと下チャンバを閉じて、減圧状態でヒータ盤に太陽電池モジュールを載せ、ダイアフラム上方の上チャンバ内に大気を導入することにより、ヒータ盤上面とダイアフラム下面との間で、太陽電池モジュールを挟圧する構成である。

また、本出願人は、生産性の向上を図るべく、ラミネート部を上下に二段以上重ねて配置した特許文献２のラミネート装置も開示している。

特許第３６５５０７６号公報 特開平９−１４１７４３号公報

しかしながら、近年、太陽電池パネルが大型化し、それに伴って、太陽電池モジュールを収納する上チャンバと下チャンバも相当に大型化している。従来のラミネート装置では、上チャンバと下チャンバを閉じて、減圧状態にしてラミネートを行う構造である。このため、大型化した上チャンバと下チャンバは減圧に耐えられる強度が必要であり、ラミネート装置全体の構造を強固にする必要があった。このため、ラミネート装置の値段も高騰していた。

また、特許文献２のラミネート装置のようにラミネート部を上下に二段以上重ねて配置する場合、各ラミネート部毎に上チャンバと下チャンバが設けられる。しかしながら、上チャンバと下チャンバが相当に大型化したため、ラミネート部を上下に二段以上重ねて配置することが困難になってきた。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、比較的簡単な構造のラミネート装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明によれば、被ラミネート体をラミネートするラミネート装置であって、被ラミネート体を加熱するヒータ盤と、前記ヒータ盤の上方に配置され、前記ヒータ盤に対して相対的に昇降される支持部材と、前記支持部材に支持されたダイアフラムを備え、前記ダイアフラムは上面が常に大気圧に開放された状態で支持され、前記支持部材は、前記ダイアフラムの上面を保持可能な保持部を有し、前記支持部材が前記ヒータ盤に対して相対的に下降された状態において、前記ヒータ盤の上面と前記ダイアフラムとの間の領域から空気を排気させる排気通路を有する、ラミネート装置が提供される。

また、前記ダイアフラムの周縁部分の下面に取り付けられるフレームを有し、前記支持部材と前記フレームで挟むことにより、前記ダイアフラムが前記支持部材に支持されていても良い。この場合、前記フレームに排気通路が設けられていても良い。前記被ラミネート体は、例えば、太陽電池モジュールである。

本発明のラミネート装置は、上チャンバと下チャンバを有していないため、比較的簡単な構造である。また、ラミネート装置全体の構造を強固にする必要がなくなり、安価なラミネート装置を提供できる。また、上チャンバと下チャンバを有していないため、ラミネート部を上下に二段以上重ねて配置でき、生産性向上を図ることができる。

本発明の実施の形態に係るラミネート装置の平面図である。 本発明の実施の形態に係るラミネート装置の側面図である。 コンベア機構の斜視図である。 図１のＡ−Ａにおける、昇降部材の断面図である。 支持部材を斜め下方から見た斜視図である。 フレームの斜視図である。 太陽電池モジュールの平面図である。 太陽電池モジュールＭの拡大断面図である。 太陽電池モジュールがラミネートされる工程の説明図であり、太陽電池モジュールがラミネート部に搬入された状態を示している。 太陽電池モジュールがラミネートされる工程の説明図であり、昇降部材が下降した状態を示している。 太陽電池モジュールがラミネートされる工程の説明図であり、太陽電池モジュールがラミネートされた状態を示している。 支持部材の変形例を示す斜視図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、被ラミネート体の一例としての太陽電池モジュールＭをラミネート処理するのに好適なラミネート装置１に基づいて説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１及び図２に示すように、ラミネート装置１の中央には、太陽電池モジュールＭをラミネート処理するラミネート部２が配置される。ラミネート部２の右方には、これからラミネート処理を行う太陽電池モジュールＭをラミネート部２に向かって搬送する供給コンベア３が配置されている。一方、ラミネート部２の左方には、太陽電池モジュールＭをラミネート部２から搬出する搬出コンベア４が配置されている。

ラミネート部２には、太陽電池モジュールＭを搬送するコンベア機構１０が設けられている。供給コンベア３、ラミネート部２のコンベア機構１０および搬出コンベア４の順に太陽電池モジュールＭが受け渡されて、図１及び図２中において左向きに太陽電池モジュールＭが搬送される。

図３に示すように、コンベア機構１０は、上下２枚の搬送シート１１の前後端を棒部材１２を介してそれぞれ接続した、無端状のコンベアベルト１３を備えている（コンベアベルト１３というのは、２枚のシート１１を棒部材１２でつなげた無端状のベルト全体を指す）。コンベアベルト１３は、ラミネート部２の左右に平行に配置された駆動ローラ１５および従動ローラ１６の外側に巻き掛けられている。また、２枚の搬送シート１１の一方は、駆動ローラ１５と従動ローラ１６の間において上方に位置し、他方は、駆動ローラ１５と従動ローラ１６の間において下方に位置している。

駆動ローラ１５の両端面には、駆動ローラ１５と中心軸を共通させる駆動軸１７がコンベアベルト１３の両外側に突出しており、駆動軸１７の両端にはスプロケット１８が取り付けられている。同様に、従動ローラ１６の両端面には、従動１６と中心軸を共通させる従動軸１９がコンベアベルト１３の両外側に突出しており、従動軸１９の両端にはスプロケット２０が取り付けられている。

コンベアベルト１３の両外側に配置されるスプロケット１８、２０には、無端チェーン２１がそれぞれ巻き掛けられている。また、無端チェーン２１には、前述の棒部材１２の両端が取り付けられている。

上下２枚の搬送シート１１の前後端に、一対の棒部材１２が配置されており、コンベアベルト１３の運動軌跡において、棒部材１２同士は対称の位置関係にある。

このように構成されたコンベア機構１０は、駆動軸１７の回転動力によって、スプロケット１８、２０に巻き掛けられた無端チェーン２１が、図１において反時計回転方向に間欠的に回転させられ、コンベアベルト１３が、図１において反時計回転方向に間欠的に回転させられる。それにより、前後端が棒部材１２に取り付けられた２枚の搬送シート１１が、上下に交互に循環させられるように構成されている。そして、このようなコンベアベルト１３の間欠的な回転によって、上方の搬送シート１１に載せられた状態で、太陽電池モジュールＭがラミネート部２に搬入される。

なお、棒部材１２は、両端部を例えばフック形式にして無端チェーン２１に引掛けて固定される。棒部材１２は、無端チェーン２１から容易に取り外すことができ、これにより、搬送シート１１の交換が容易に行われる。

搬送シート１１の表面は、ラミネート部２において太陽電池モジュールＭからはみ出た充填材の付着を避けるために、充填材が容易に付着せず、また、付着した充填材を容易に剥がすことのできる剥離性に優れた材料で形成されることが好ましい。例えば、フッ素樹脂によってコーティングされた耐熱ガラスクロスシート等を搬送シート１１として用いることが好ましい。あるいは、搬送シート１１の表面を、例えばフッ素樹脂などといった剥離性に優れた材料でコーティングしても良い。

図２に示すように、ラミネート部２には、コンベア機構１０によって搬入された太陽電池モジュールＭの上方に昇降部材３０が配置され、太陽電池モジュールＭの下方にヒータ盤３１が配置されている。

ヒータ盤３１は、基台３２の上に水平に固定されている。なお、ヒータ盤３１は、コンベア機構１０が備える上方の搬送シート１１の下方に位置している。ヒータ盤３１の上面は、上方の搬送シート１１によって覆われている。コンベア機構１０によってラミネート部２に搬入された太陽電池モジュールＭは、ヒータ盤３１の上面を覆う搬送シート１１の上に載置された状態となる。

図４に示すように、昇降部材３０は、ダイアフラム３５の上方に支持部材３６を配置し、ダイアフラム３５の下方にフレーム３７を配置した構成である。ダイアフラム３５の周縁部分を、支持部材３６とフレーム３７の間で挟んだ状態で、例えば、フレーム３７を支持部材３６にネジ等で固定することにより、ダイアフラム３５は、支持部材３６に支持されている。ダイアフラム３５は、例えばシリコン系のダイアフラム、ブチル系のダイアフラム等の弾性のある材料が用いられる。

図５に示すように、支持部材３６には、外枠４０の内側に、複数の開口部４１が設けられている。これら開口部４１を通じて、ダイアフラム３５の上面が常に大気圧に開放された状態になっている。

支持部材３６の下面には、ダイアフラム３５の上面を一時的に保持可能な保持部４２が設けられている。保持部４２は、支持部材３６の下面の複数個所に配置されている。保持部４２は、例えば、吸引ノズル、吸盤などで構成される。

図６に示すように、フレーム３７は、支持部材３６の外枠４０とほぼ同じ形状であり、フレーム３７の内部には空間部分４３が存在している。支持部材３６の外枠４０の下側にダイアフラム３５の上面の周縁部分を接触させて、ダイアフラム３５の下面の周縁部分を外枠４０で下から押さえることにより、ダイアフラム３５は、支持部材３６に支持されている。

フレーム３７の下面には、環状のパッキン４５が取り付けられている。パッキン４５は、フレーム３７の下面において、空間部分４３を包み込むように、連続して設けられている。後述するように、昇降部材３０が下降すると、パッキン４５は、ヒータ盤３１の上面（ヒータ盤３１の上面を覆う搬送シート１１の上面）に密着した状態となり、空間部分４３は、ダイアフラム３５、フレーム３７およびヒータ盤３１の上面で密閉された状態となる。

フレーム３７には、横方向に貫通する排気通路４６が設けられている。排気通路４６には、図示しない真空ポンプに連通する配管が接続されている。真空ポンプの稼動によって、フレーム３７の空間部分４３は真空引されるように構成されている。

ヒータ盤３１を支持している基台３２の両側には、垂直な支柱５０が設けられている。昇降部材３０の支持部材３６の両側には、ブラケット５１が取り付けられている。ブラケット５１は、支柱５０に沿って上下に移動可能である。これにより、昇降部材３０は、支柱５０に沿って移動し、ダイアフラム３５がヒータ盤３１と平行な姿勢を保ちながら、ヒータ盤３１の上方において昇降できる構成になっている。

支柱５０の側方には、油圧式のシリンダ５５が配置されており、シリンダ５５のピストンロッド５６の先端が、図示しないアーム等を介して、ブラケット５１に接続されている。従って、シリンダ５５の稼働でピストンロッド５６が伸張すると、ヒータ盤３１の上面から離れるように昇降部材３０が上昇し、ダイアフラム３５が上昇した状態となる。一方、シリンダ５５の稼働でピストンロッド５６が短縮すると、昇降部材３０が下降し、ダイアフラム３５が下降した状態となる。なお、昇降部材３０が下降した場合は、フレーム３７下面のパッキン４５が、ヒータ盤３１の上面に密着し、空間部分４３は、ダイアフラム３５、フレーム３７およびヒータ盤３１の上面で密閉された状態となる。

図７、８は、本発明の実施の形態にかかるラミネート装置１によって好適に製造される被ラミネート体の一例としての、太陽電池モジュールＭを示している。太陽電池モジュールＭは長方形の薄板状に形成されている。

太陽電池モジュールＭは、下側に配置された透明なカバーガラス６０と上側に配置された保護材（バックシート）６１の間に、充填材６２、６３を介してストリング６４をサンドイッチした構成を有する。保護材６１は例えばＰＥ樹脂などの透明な材料が使用される。充填材６２、６３には例えばＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂などが使用される。ストリング６４は、電極６５、６６の間に、太陽電池セル６７をリード線６８を介して接続した構成を有する。太陽電池セル６７は、表面（受光面）が下側のカバーガラス６０に覆われ、裏面が保護材６１に覆われた状態になっている。

以上のように構成された被ラミネート体としての太陽電池モジュールＭは、本発明の実施の形態にかかるラミネート装置１により、次に説明する工程に従ってラミネート処理される。

先ず、これからラミネートを行う太陽電池モジュールＭが、図示しないロボット等によって、供給コンベア３に、位置決めされて供給される。供給コンベア３への供給に際しては、太陽電池モジュールＭの上面側に、図７、８で示した保護材６１が来るような姿勢にされる。

次に、供給コンベア３に供給された太陽電池モジュールＭが、供給コンベア３から、ラミネート部２のコンベア機構１０に受け渡され、図９に示すように、搬送シート１１に載せられた状態で、ラミネート部２に太陽電池モジュールＭが搬入される。こうして、ラミネート部２において、ヒータ盤３１の上面（ヒータ盤３１の上面を覆う搬送シート１１の上面）に太陽電池モジュールＭが載せられる。

なお、ラミネート部２に太陽電池モジュールＭを搬入する前に、予め昇降部材３０を上昇させ、ダイアフラム３５が上昇させられる場合もある。この場合、ダイアフラム３５の上面は保持部４２によって保持される。これにより、ダイアフラム３５は、下方に垂れ下がることなく、ヒータ盤３１の上面から上方に離れた状態に維持され、ラミネート部２への太陽電池モジュールＭの搬入が円滑に行われる。

搬入が完了し、太陽電池モジュールＭを載せた搬送シート１１がヒータ盤３１の上に配置された後、昇降部材３０が下降させられる。こうして、図１０に示すように、フレーム３７下面のパッキン４５が、ヒータ盤３１の上面に密着し、空間部分４３は、ダイアフラム３５、フレーム３７およびヒータ盤３１の上面で密閉された状態となる。

その後、排気通路４６を通じて、フレーム３７の空間部分４３が真空引される。こうしてフレーム３７の空間部分４３が真空引されると、ダイアフラム３５の上面が常に大気圧に開放された状態になっていることにより、ダイアフラム３５の上面が大気圧で押され、図１１に示すように、ダイアフラム３５は、下方に膨出した状態となる。また、空間部分４３が真空引されることにより、太陽電池モジュールＭの内部の空気が真空引きされる。こうして、ダイアフラム３５が下方に膨張することにより、太陽電池モジュールＭが、内部に空気を含まない状態で、ヒータ盤３１の上面とダイアフラム３５との間で挟圧される。

また、ラミネート部２のヒータ盤３１は、内蔵されたヒータ（図示せず）によって例えば、１５０〜１６０度にされ、ヒータ盤３１の上面に載せられた太陽電池モジュールＭが、均一に加熱される。この加熱によって、太陽電池モジュールＭ内の充填材６２、６３であるＥＶＡ樹脂の化学反応が促進され、架橋が行われる。

そうして、ラミネート部２において、加熱および挟圧することによってラミネート処理が終了する。その後、排気通路４６を通じて、フレーム３７の空間部分４３に大気圧が導入され、更に、昇降部材３０が上昇させられて、ダイアフラム３５が上昇させられる。

そして、ラミネート済みの太陽電池モジュールＭが、コンベア機構１０によって、ラミネート部２から、搬出コンベア４に受け渡される。そして、ラミネート済みの太陽電池モジュールＭは、図示しないロボット等の手段により、搬出コンベア４上から取り去られ、次の工程に搬送される。なお、このようにラミネート済みの太陽電池モジュールＭを搬出コンベア４上に搬出すると同時に、次のラミネートを行う太陽電池モジュールＭをラミネート部２に搬入しても良い。

このラミネート装置１は、上チャンバと下チャンバを有していないため、比較的簡単な構造である。また、ラミネート装置１全体の構造を強固にする必要がなくなり、安価なラミネート装置１を提供できる。また、上チャンバと下チャンバを有していないため、例えばラミネート部２を上下に二段以上重ねて配置でき、生産性向上を図ることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、図５では、格子状に構成した支持部材３６を示した。しかし、支持部材３６は、ダイアフラム３５の上面が常に大気圧に開放された状態で、ダイアフラム３５を支持できるものであれば良い。例えば、図１２に示すように、フラットな板状の支持部材３６に、適宜開口部４１を設けて、支持部材３６の下面にダイアフラム３５を支持することにより、開口部４１を通じてダイアフラム３５の上面が常に大気圧に開放された状態となるようにしても良い。

この場合、支持部材３６の下面に、吸引ノズル、吸盤などで構成される保持部４２を設けて、ダイアフラム３５の上面を一時的に保持できるようにしても良い。あるいは、開口部４１を通じて吸引する等によってダイアフラム３５の上面を一時的に保持し、ラミネートの際には、保持を開放するようにしても良い。

また、ラミネート部２に同時に搬入されて処理される太陽電池モジュールＭの枚数は２枚以上でも良い。また、太陽電池モジュールＭ以外の被ラミネート体も同様の処理が可能である。

本発明は、例えば、透光性基板、充填材及び太陽電池素子等の被ラミネート体をラミネートして太陽電池モジュールを製造するラミネート装置に特に有用である。

Ｍ 太陽電池モジュール
１ ラミネート装置
２ ラミネート部
３ 供給コンベア
４ 搬出コンベア
１０ コンベア機構
１１ 搬送シート
１２ 棒部材
１３ コンベアベルト
１５ 駆動ローラ
１６ 従動ローラ
１７ 駆動軸
１８ スプロケット
１９ 従動軸
２０ スプロケット
２１ 無端チェーン
３０ 昇降部材
３１ ヒータ盤
３２ 基台
３５ ダイアフラム
３６ 支持部材
３７ フレーム
４０ 外枠
４１ 開口部
４２ 保持部
４３ 空間部分
４５ パッキン
４６ 排気通路
５０ 支柱
５１ ブラケット
５５ シリンダ
５６ ピストンロッド
６０ カバーガラス
６１ 保護材
６２、６３ 充填材
６４ ストリング
６５、６６ 電極
６７ 太陽電池セル
６８ リード線

Claims (3)

1. 被ラミネート体をラミネートするラミネート装置であって、
   被ラミネート体を加熱するヒータ盤と、
   前記ヒータ盤の上方に配置され、前記ヒータ盤に対して相対的に昇降される支持部材と、
   前記支持部材に支持されたダイアフラムを備え、
   前記ダイアフラムは上面が常に大気圧に開放された状態で支持され、
   前記支持部材は、前記ダイアフラムの上面を保持可能な保持部を有し、
   前記支持部材が前記ヒータ盤に対して相対的に下降された状態において、前記ヒータ盤の上面と前記ダイアフラムとの間の領域から空気を排気させる排気通路を有する、ラミネート装置。
2. 前記ダイアフラムの周縁部分の下面に取り付けられるフレームを有し、
   前記支持部材と前記フレームで挟むことにより、前記ダイアフラムが前記支持部材に支持されている、請求項１に記載のラミネート装置。
3. 前記フレームに排気通路が設けられている、請求項２に記載のラミネート装置。
   

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