JP5159770B2 - 太陽電池モジュール装置 - Google Patents

Description

本発明は、住宅やビルなどの建物に設置される太陽電池モジュール装置に関するものである。

従来、太陽電池モジュール装置として、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モジュールを構成し、さらにこの太陽電池モジュールの周縁部にフレームを取り付けた構造の太陽電池モジュール装置が多用されている。この太陽電池モジュール装置では、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大型化が進められている。この大型化により、透明基板面の耐荷重性能は低減している。

太陽電池モジュール装置は、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。そして、太陽電池モジュール装置には、表面に堆積した積雪などによる鉛直下方に押し下げるように働く正圧と、逆に風などにより上方に引っ張られるように働く負圧とが作用する。太陽電池モジュールは、表面を受光面とする大面積の平板状を成すので、この正圧、負圧を受けて上下に湾曲するようにたわむ。

鉛直下方に押し下げるように働く正圧に対して、モジュールが下方に湾曲して破損することがないように、従来、モジュール裏面側に補強フレームを配置し、さらにモジュールと補強フレームとの間に緩衝材が位置するように、モジュール裏面に緩衝材を固定する構造が提案されている。このような構造とすることにより、モジュール裏面が直接補強フレームに接触することがなくなるので、モジュール裏面の破損や摩耗を防止することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−６６２５号公報

しかしながら、上記特許文献１にて提案されているような構造の太陽電池モジュール装置においては、緩衝材が弾性体であるため、モジュールへの荷重が増加したときに、補強フレームが緩衝材に埋没して、緩衝材が配置されてない箇所にて、モジュールと補強フレームとが接触することがあるので改善が求められていた。また、弾性体の緩衝材は、風圧などの振動荷重に対して、補強フレームとの繰り返し摩擦により摩耗が懸念されるので改善が求められていた。

さらに、従来の太陽電池モジュール装置においては、緩衝材が補強フレームに固定されてないので、モジュールに上記負圧が働いた際、モジュールが上方に引っ張られて湾曲し破損や衝撃音が発生することがあるという問題もあった。

この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、補強フレームが緩衝材に埋没することがなく、また緩衝材が補強フレームに接触して摩耗することがない太陽電池モジュール装置を得ることを目的とする。さらには、太陽電池モジュール装置に負圧が働いた場合でも、太陽電池モジュールの上方への湾曲を抑制することができる太陽電池モジュール装置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、太陽電池モジュール装置は、複数の太陽電池セルを並べて成る太陽電池モジュールと、太陽電池モジュールの裏面に配設された補強フレームと、太陽電池モジュールと補強フレームとの間に配置され、硬質材料で作製された緩衝材とを備え、緩衝材は、補強フレームの長手方向の長さに対して太陽電池モジュールがたわんだときに太陽電池モジュールの裏面が補強フレームに接触しない大きさとされていることを特徴とする。

この発明によれば、補強フレームが緩衝材に埋没することがなく、また緩衝材が補強フレームに接触して摩耗することがない。

図１は、本発明にかかる太陽電池モジュール装置の実施の形態１の組み立ての初期工程の様子を示す斜視図である。 図２は、太陽電池モジュールの外縁部に枠状フレームを取り付けた中間組立体に裏面から補強フレームを取り付ける様子を示す斜視図である。 図３は、中間組立体への補強フレームの取り付けが完了した様子を示す斜視図である。 図４は、太陽電池モジュールが正圧を受けてたわんだ場合でも太陽電池モジュールが補強フレームに接触しない様子を示す断面図である。 図５は、比較の為に示す図であって緩衝材の高さが低い場合に太陽電池モジュールが補強フレームに接触してしまう様子を示す断面図である。 図６は、本発明にかかる太陽電池モジュール装置の実施の形態２の裏面側から見た様子を示す斜視図である。 図７は、本発明にかかる太陽電池モジュール装置の実施の形態３の裏面側から見た様子を示す斜視図である。 図８は、本発明にかかる太陽電池モジュール装置の実施の形態４の裏面側から見た様子を示す斜視図である。 図９は、本発明にかかる太陽電池モジュール装置の実施の形態５の緩衝材の近傍を拡大して示す斜視図である。 図１０は、本発明にかかる太陽電池モジュール装置の実施の形態６の裏面側から見た様子を示す斜視図である。 図１１は、図１０の緩衝材の近傍Ｃを拡大して示す斜視図である。 図１２は、本発明にかかる太陽電池モジュール装置の実施の形態７の裏面側から見た様子を示す斜視図である。 図１３は、図１２の緩衝材の近傍Ｄを拡大して示す斜視図である。 図１４は、本発明にかかる太陽電池モジュール装置の実施の形態８の裏面側から見た様子を示す斜視図である。 図１５は、図１４の緩衝材の近傍Ｅを拡大して示す斜視図である。 図１６は、緩衝材が太陽電池モジュールの裏面に延びたケーブルを保持する様子を示す裏面より見た図である。

符号の説明

１ 長辺フレーム
２ 短辺フレーム
３ 補強フレーム
１０ 矩形の枠状フレーム
１５ 太陽電池セル
２０ 太陽電池モジュール
２０ａ 端子ボックス
２０ｂ ケーブル
３１〜３７ 緩衝材
３４ａ 位置決め突起
３５ａ スリット
３７ａ 保持部
Ｈ 間隙

以下に、本発明にかかる太陽電池モジュール装置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装置の実施の形態１の組み立ての初期工程の様子を示す斜視図である。図２は太陽電池モジュールの外縁部に枠状フレームを取り付けた中間組立体に裏面から補強フレームを取り付ける様子を示す斜視図である。図３は中間組立体への補強フレームの取り付けが完了した様子を示す斜視図である。図４は太陽電池モジュールが正圧を受けてたわんだ場合でも太陽電池モジュールが補強フレームに接触しない様子を示す断面図である。図５は比較の為に示す図であって緩衝材の高さが低い場合に太陽電池モジュールが補強フレームに接触してしまう様子を示す断面図である。なお、図１は太陽電池モジュールを表側から見た様子を示している。一方、図２及び図３は太陽電池モジュールを裏側から見た様子を示している。

太陽電池モジュール装置は、概略矩形平板状の太陽電池モジュール２０と、太陽電池モジュール２０の裏面に固着された緩衝材３１と、太陽電池モジュール２０の外縁部を全周にわたって囲繞する矩形枠状の枠状フレーム１０と、枠状フレーム１０に取り付けられた補強フレーム３とを有している。緩衝材３１は、太陽電池モジュール２０と補強フレーム３との間に挟まれる位置に固着されている。

図１に示すように、太陽電池モジュール２０は、複数の太陽電池セル１５が縦横に並べられて構成され概略矩形平板状を成す。枠状フレーム１０は、対向する一対の長辺フレーム１，１と、この長辺フレーム１，１の両端部間に連結された一対の短辺フレーム２，２とから構成されている。一対の長辺フレーム１，１と一対の短辺フレーム２，２とは、相互に連結されて矩形枠状の枠状フレーム１０とされている。

図２に示すように、緩衝材３１は、例えばアルミ或いは硬質樹脂などである硬質材料にて作製され概略平板状を成し太陽電池モジュール２０の裏面に固着されている。長辺フレーム１，１の裏面中央部に補強フレーム３嵌合用の切り欠きがそれぞれが設けられている。補強フレーム３は、両端部をこの嵌合切り欠きに、裏面側から落とし込まれて長辺フレーム１，１に組み付けられている。なお、太陽電池モジュール２０の裏面には、端子ボックス２０ａとこの端子ボックス２０ａから延びるケーブルが設けられている。

図３に示すように、補強フレーム３は、枠状フレーム１０の対向する長辺フレーム１，１に架け渡されて枠状フレーム１０に取り付けられる。補強フレーム３は、太陽電池モジュール２０との間に緩衝材３１を挟む位置に取り付けられる。

図４に示すように、緩衝材３１は所定の高さを有しており、太陽電池モジュール２０と補強フレーム３との間には、所定の間隙Ｈが形成されている。そのため、太陽電池モジュール２０が図中矢印Ｆのように働く正圧を受けてたわんだ場合でも、太陽電池モジュール２０の裏面は補強フレーム３に接触しない。このとき、仮に緩衝材３１の高さが低いと、図５に示すように、太陽電池モジュール２０は補強フレーム３に接触してしまう。また、緩衝材３１が本実施の形態のように硬質材料で作製されておらず、従来のように弾性材料にて作製されている場合にも、緩衝材３１が太陽電池モジュール２０に押圧されて高さが低くなるので、同様に太陽電池モジュール２０は補強フレーム３に接触してしまう。

この実施の形態においては、緩衝材３１が硬質材料で作製されているので、太陽電池モジュール２０に押圧されて高さが低くなることがなく、太陽電池モジュール２０が補強フレーム３に接触するか否かは、太陽電池モジュール２０の剛性の大きさと、補強フレーム３の長手方向の長さと、緩衝材３１の高さによってきまる。そして、緩衝材３１は、太陽電池モジュール２０がたわんだときに、太陽電池モジュール２０の裏面が補強フレーム３に接触しない高さとされている。

以上のように、この実施の形態の太陽電池モジュール装置においては、緩衝材３１が硬質材料で作製されているので、補強フレーム３が緩衝材３１に埋没することがなく、補強フレーム３の長手方向の長さに対して、太陽電池モジュールがたわんだときに太陽電池モジュール２０の裏面が補強フレーム３に接触しない高さを有しているので、緩衝材３１が補強フレーム３に接触して摩耗することもない。また、緩衝材３１を所定の高さとすることで、緩衝材３１を補強フレーム３の全長にわたって設ける必要がなくなり、補強フレーム３に対して短いものとすることができるので、材料が削減されコストダウンを図ることができる。

実施の形態２．
図６は本発明にかかる太陽電池モジュール装置の実施の形態２の裏面側から見た様子を示す斜視図である。この実施の形態においては、緩衝材３１は、補強フレーム３の長さ方向に複数個が配設されている。

この実施の形態の太陽電池モジュール装置においては、所定の正圧を受けてたわんだ太陽電池モジュール２０が補強フレーム３に接触するか否かは、太陽電池モジュール２０の剛性の大きさと、補強フレーム３の長手方向の長さのうち緩衝材３１の設けられてない部分の長さと、緩衝材３１の高さによってきまる。そして、この実施の形態においては、緩衝材３１を補強フレーム３の長さ方向に複数個並べて、緩衝材３１の設けられてない部分の長さを短くすることにより、太陽電池モジュール２０の裏面が補強フレーム３に接触することを抑制している。

すなわち、実施の形態１が緩衝材３１を所定の高さにして太陽電池モジュール２０の補強フレーム３への接触を抑制しているのに対して、この実施の形態では、緩衝材３１の補強フレーム３の長手方向長さを所定の長さとすることにより、太陽電池モジュール２０の補強フレーム３への接触を抑制している。

なお、この実施の形態においては、緩衝材３１は、補強フレーム３の長さ方向に所定の間隔を空けながら配設されているが、緩衝材を補強フレーム３の長さの全長にわたって設けるようにしてもよい。つまり、補強フレーム３と同じ長さの緩衝材を太陽電池モジュール２０と補強フレーム３との間に設けるようにしてもよい。このような構造とすることにより、緩衝材の高さに関係なく、太陽電池モジュール２０の補強フレーム３への接触を防止することができる。

実施の形態３．
図７は本発明にかかる太陽電池モジュール装置の実施の形態３の裏面側から見た様子を示す斜視図である。この実施の形態の緩衝材３２は、外形輪郭形状が太陽電池セル１５の外形輪郭形状と同じ形状とされている。そして、緩衝材３２は、太陽電池モジュール２０の裏面に透けて見える太陽電池セル１５の輪郭に四辺を一致させて太陽電池モジュール２０に固着されている。

上記実施の形態１にて説明したように、緩衝材は補強フレーム３が配設される前に太陽電池モジュール２０の裏面に固着される。そのため、従来、緩衝材を補強フレーム３に対して適切な位置に固着することは難しいものであった。

この実施の形態の太陽電池モジュール装置においては、緩衝材３２が太陽電池セル１５と同じ形状とされ、太陽電池モジュール２０の裏面に透けて見える太陽電池セル１５の輪郭を目印にして１つの太陽電池セル１５と重なるように固着されているので、緩衝材３２を補強フレーム３に対して適切な位置に容易に固着することができるとともに、太陽電池セル１５を保護することができる。

実施の形態４．
図８は本発明にかかる太陽電池モジュール装置の実施の形態４の裏面側から見た様子を示す斜視図である。この実施の形態の緩衝材３３は、外形輪郭形状が太陽電池セルの電極の並ぶライン４１に対応させた細長形状とされている。そして、緩衝材３３は、太陽電池モジュール２０の裏面に透けて見える電極のライン４１に２側辺を一致させて太陽電池モジュール２０の裏面に固着されている。そのため、緩衝材３３を補強フレーム３に対して適切な位置に容易に固着することができるとともに、太陽電池セルの電極を保護することができる。

実施の形態５．
図９は本発明にかかる太陽電池モジュール装置の実施の形態５の緩衝材の近傍を拡大して示す斜視図である。この実施の形態の緩衝材３４には、太陽電池セルの電極の並ぶライン４１に対応させた位置に、目印として用いる位置決め突起３４ａが設けられている。そして、緩衝材３４は、太陽電池モジュール２０の裏面に透けて見える電極のライン４１に位置決め突起３４ａを一致させて太陽電池モジュール２０の裏面に固着されている。そのため、緩衝材３４を補強フレーム３に対して適切な位置に容易に固着することができる。この実施の形態の緩衝材３４においては、位置決め目印を突起により設けているが、凹部や着色などにより設けてもよい。

実施の形態６．
図１０は本発明にかかる太陽電池モジュール装置の実施の形態６の裏面側から見た様子を示す斜視図である。図１１は図１０の緩衝材の近傍Ｃを拡大して示す斜視図である。この実施の形態の緩衝材３５は、概略断面矩形の筒状を成し、裏面には補強フレーム３に直交する方向に分割するスリット３５ａが設けられている。スリット３５ａは、補強フレーム３の向きを変えることにより補強フレーム３がすり抜けられる大きさとされている。緩衝材３５は、太陽電池モジュール２０側の面を太陽電池モジュール２０に固着されて、内部に補強フレーム３を貫通させて配設されている。緩衝材３５は、補強フレーム３に対して補強フレーム３の長手方向に移動可能に取り付けられている。すなわち、緩衝材３５は、太陽電池モジュール２０方向への移動を抑制されるように補強フレーム３に係合している。

この実施の形態の太陽電池モジュール装置においては、太陽電池モジュール２０に固着された緩衝材３５が、太陽電池モジュール２０方向への移動を抑制されるように補強フレーム３に係合しているので、太陽電池モジュール２０に負圧が働いた場合でも、太陽電池モジュール２０のおもて面方向へ凸となる湾曲を抑制することができる。また、緩衝材３５の裏面にスリット３５ａが設けられているので、後から容易に補強フレーム３を取り付けることができる。

実施の形態７．
図１２は本発明にかかる太陽電池モジュール装置の実施の形態７の裏面側から見た様子を示す斜視図である。図１３は図１２の緩衝材の近傍Ｄを拡大して示す斜視図である。この実施の形態の緩衝材３６は、概略断面矩形の筒状を成している。緩衝材３６は、太陽電池モジュール２０側の面を太陽電池モジュール２０に固着されて、内部に補強フレーム３を貫通させて配設されている。緩衝材３６は、補強フレーム３に対して補強フレーム３の長手方向に移動可能に取り付けられている。すなわち、緩衝材３６は、太陽電池モジュール２０方向への移動を抑制されるように補強フレーム３に係合している。この実施の形態の太陽電池モジュール装置においても、太陽電池モジュール２０に固着された緩衝材３６が、太陽電池モジュール２０方向への移動を抑制されるように補強フレーム３に係合しているので、太陽電池モジュール２０に負圧が働いた場合でも、太陽電池モジュール２０のおもて面方向へ凸となる湾曲を抑制することができる。

実施の形態８．
図１４は本発明にかかる太陽電池モジュール装置の実施の形態８の裏面側から見た様子を示す斜視図である。図１５は図１４の緩衝材の近傍Ｅを拡大して示す斜視図である。この実施の形態の緩衝材３７は、硬質樹脂などである硬質材料にて作製され、裏面の長辺側の両端部には、太陽電池モジュール２０の裏面を引き回されるケーブル２０ｂが押し入れられて保持される保持部３７ａが設けられている。保持部３７ａは、図１６に示すように、端子ボックス２０ａから延出して太陽電池モジュール２０の裏面に延びたケーブル２０ｂを保持する。

この実施の形態の太陽電池モジュール装置においては、太陽電池モジュール２０の裏面に延びたケーブル２０ｂは、緩衝材３７の保持部３７ａに保持されるので、従来ケーブル２０ｂを固定するために必要であったテープやバンドが不要となり、部品点数が削減されコストダウンを図ることができる。

以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュール装置は、住宅やビルなどの建物に設置される太陽電池モジュール装置に有用であり、特に、積雪が多い地方や激しい風雨が発生する地方に設置される太陽電池モジュール装置に適している。

Claims (7)

1. 複数の太陽電池セルを並べて成る太陽電池モジュールと、
   前記太陽電池モジュールの裏面に配設された補強フレームと、
   前記太陽電池モジュールと前記補強フレームとの間に配置され、前記太陽電池モジュールがたわんだときに前記太陽電池モジュールの裏面が前記補強フレームに接触しない高さで形成されるとともに硬質材料で作製されて、前記太陽電池モジュールと前記補強フレームとの接触を防ぐ緩衝材とを備え、
   前記緩衝材は、前記太陽電池モジュールの裏面に固着されており、
   前記緩衝材の前記補強フレームの長手方向における長さは、前記補強フレームの長手方向の長さよりも短い
   ことを特徴とする太陽電池モジュール装置。
2. 前記緩衝材は、前記太陽電池モジュールの裏面に引き回されるケーブルの保持部を有している
   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装置。
3. 前記保持部は、前記ケーブルを前記補強フレームの長手方向と平行に保持する
   ことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール装置。
4. 前記保持部は、前記緩衝材における前記補強フレームの長手方向と平行な端部に設けられている
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の太陽電池モジュール装置。
5. 前記緩衝材の周辺部の高さは前記緩衝材の中央部の高さよりも低く、前記保持部は前記周辺部に設けられている
   ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール装置。
6. 前記緩衝材は、前記太陽電池モジュール方向への移動を抑制されるように前記補強フレームに係合している
   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装置。
7. 前記緩衝材は前記補強フレームが入る凹部を有し、
   前記凹部は前記補強フレームの長手方向と平行に延びる
   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装置。

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