JP5614880B2 - 太陽光発電装置 - Google Patents

Description

本発明は、構造物など固定側に張設される膜体と、この膜体の外面に沿って設けられる複数枚の太陽電池とを備えた太陽光発電装置に関するものである。

上記太陽光発電装置には、従来、下記特許文献１に示されるものがある。この公報のものによれば、太陽光発電装置は、固定側に張設される膜体と、この膜体の外面に沿って設けられる複数枚の太陽電池と、これら各太陽電池をその外方から一体的に覆うと共に、上記膜体に取り付けられるカバー体とを備えている。このカバー体は、その全体が透明のカバーフィルムで一体的に形成されている。このカバーフィルムは、上記膜体の面方向かつ厚さ方向外方への上記太陽電池の自由な移動を阻止すると共に、太陽光を上記太陽電池側に向けて透過させる。

そして、上記カバーフィルムを透過して上記太陽電池に達した太陽光は、その光エネルギーが電気エネルギーに変換される。その後、この電気エネルギーはバッテリに充電されたり、その他の電気機器に供給されたりする。

特開昭６０−１０７８７１号公報

ところで、上記したカバー体を構成するカバーフィルムは太陽電池の自由な移動を阻止するものであって、この太陽電池からの外力を支持するものである。このため、強度面で、上記カバーフイルムの厚さを、ある程度大きくすることが要求される。

しかし、上記カバーフイルムは各太陽電池を全体的に覆う面積の大きいものである。このため、上記したようにカバーフイルムの厚さを単に大きくすると、その面積に比例して質量も大きくなる。また、この場合、このカバーフイルムから膜体に与えられる負荷が大きくなるため、強度面で、この膜体の厚さも大きくする必要が生じる。この結果、上記カバーフイルムに加えて上記膜体の質量も大きくなることから、上記太陽光発電装置の質量が過大になると共に、その構成が複雑になるおそれもある。

しかも、上記したようにカバーフイルムの厚さを大きくすると、その厚さが大きい分、太陽電池側への太陽光の透過性が低下して、太陽光発電装置の発電効率が阻害されるおそれも生じる。

本発明は、上記のような事情に注目してなされたもので、本発明の目的は、太陽光発電装置の質量を軽量にすると共に、その構成を簡単にできるようにすることである。

また、本発明の他の目的は、太陽光発電装置の発電効率を向上させるようにすることである。

請求項１の発明は、固定側に張設される膜体２と、この膜体２の外面に沿って設けられる太陽電池３とを備えた太陽光発電装置において、
上記太陽電池３の外縁部を外方から覆うようこの外縁部に沿って延びると共に上記膜体２に取り付けられる枠形状のブラケット１０を設け、このブラケット１０が上記膜体２の面方向かつ厚さ方向外方への上記太陽電池３の自由な移動を阻止する一方、上記ブラケット１０の内部で上記太陽電池３が移動可能な遊びが設けられてこの太陽電池３が上記膜体２の面方向および厚さ方向へ移動可能となるようにしたことを特徴とする太陽光発電装置である。

請求項２の発明は、上記ブラケット１０で囲まれた開口を閉じて上記太陽電池３をその外方から覆う透明なカバーフイルム１７を設けたことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置である。

請求項３の発明は、上記膜体２およびブラケット１０同士と、上記ブラケット１０およびカバーフイルム１７同士とを、それぞれ熱溶着Ｗしたことを特徴とする請求項２に記載の太陽光発電装置である。

請求項４の発明は、上記ブラケット１０の表面材の樹脂をポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）とし、上記カバーフイルム１７を２フッ化系のフッ素樹脂、もしくは２種以上のフッ素系樹脂を混合した樹脂としたことを特徴とする請求項３に記載の太陽光発電装置である。

請求項５の発明は、上記膜体２の上面に上記ブラケット１０を熱溶着Ｗし、上記太陽電池３からの電力を取り出す端子ボックス５を挿入させる挿入孔１９を上記膜体２に形成したことを特徴とする請求項３、もしくは４に記載の太陽光発電装置である。

請求項６の発明は、上記膜体２とブラケット１０との各材料を互いに同じにしたことを特徴とする請求項１から５のうちいずれか１つに記載の太陽光発電装置である。

なお、この項において、上記各用語に付記した符号や図面番号は、本発明の技術的範囲を後述の「実施例」の項や図面の内容に限定解釈するものではない。

本発明による効果は、次の如くである。

請求項１の発明は、固定側に張設される膜体と、この膜体の外面に沿って設けられる太陽電池とを備えた太陽光発電装置において、
上記太陽電池の外縁部を外方から覆うようこの外縁部に沿って延びると共に上記膜体に取り付けられる枠形状のブラケットを設け、このブラケットが上記膜体の面方向かつ厚さ方向外方への上記太陽電池の自由な移動を阻止する一方、上記ブラケットの内部で上記太陽電池が移動可能な遊びが設けられてこの太陽電池が上記膜体の面方向および厚さ方向へ移動可能となるようにしている。

このため、太陽電池の自由な移動を阻止するのは上記ブラケットで足り、太陽電池を１枚の厚みのある透明なカバーフィルムで全体的に覆うということは不要である。よって、その分、太陽光発電装置の質量を軽量にすることができると共に、その構成を簡単にすることができる。また、太陽電池の自由な移動を阻止する上で、この太陽電池の表面を覆うカバー体は設けなくてもよく、このようにした場合には、太陽電池の発電効率の低下を防止できる。

請求項２の発明は、上記ブラケットで囲まれた開口を閉じて上記太陽電池をその外方から覆う透明なカバーフイルムを設けている。

このため、上記太陽電池は上記カバーフイルムによって雨水や塵埃から保護される。

ここで、前記したように、太陽電池の自由な移動の阻止は上記ブラケットによって達成されるため、自由に移動しようとする太陽電池から上記カバーフイルムに外力が与えられることは防止される。よって、強度面で、このカバーフイルムの厚さは薄くできることから、太陽光発電装置の質量の増加を抑制できると共に、太陽電池を１枚の厚みのある透明なカバーフィルムで全体的に覆うよりも、上記カバーフイルムによれば、透光性が向上して、太陽光発電装置の発電効率が良好に維持される。

請求項３の発明は、上記膜体およびブラケット同士と、上記ブラケットおよびカバーフイルム同士とを、それぞれ熱溶着している。

このため、上記膜体、ブラケット、およびカバーフイルムで囲まれた空間への雨水の浸入は、より確実に防止される。よって、上記空間における太陽電池の防水性が向上し、これは太陽光発電装置の寿命上有益である。

請求項４の発明は、上記ブラケットの表面材の樹脂をポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）とし、上記カバーフイルムを２フッ化系のフッ素樹脂、もしくは２種以上のフッ素系樹脂を混合した樹脂としている。

ここで、上記カバーフィルムのフッ素系樹脂は融点が比較的低く、ブラケットの表面材であるポリ塩化ビニルの融点に近いため、これらブラケットおよびカバーフイルム同士の熱溶着は容易、かつ、精度よくできる。

請求項５の発明は、上記膜体の上面に上記ブラケットを熱溶着し、上記太陽電池からの電力を取り出す端子ボックスを挿入させる挿入孔を上記膜体に形成している。

このため、上記挿入孔は、前記したように互いに熱溶着されたブラケットおよびカバーフイルムによってその上方から覆われる。よって、上記したように膜体に挿入孔を形成したとしても、上記膜体、ブラケット、およびカバーフイルムで囲まれた空間への雨水の浸入は防止され、つまり、この空間における太陽電池の防水性が良好に維持される。

請求項６の発明は、上記膜体とブラケットとの各材料を互いに同じにしている。

このため、上記膜体が、膜体の展張時に付与される張力によって伸縮した場合や、何らかの外力で撓んだ場合、この膜体の伸縮や変形に対し上記ブラケットは円滑に追従する。よって、上記したように膜体の伸縮時や撓んだ場合でも、この膜体から上記ブラケットが剥がれることは防止されると共に、膜体の伸度より低い伸度である太陽電池の破損を防止することが出来るのであり、これは太陽光発電装置の寿命上有益である。

図２のI−I線矢視拡大断面図である。 太陽光発電装置の部分斜視図である。 他の実施例を示し、図１に相当する図である。

本発明の太陽光発電装置に関し、太陽光発電装置の質量を軽量にすると共に、その構成を簡単にできるようにする、という目的を実現するため、本発明を実施するための形態は、次の如くである。

即ち、太陽光発電装置は、固定側に張設される膜体と、この膜体の外面に沿って設けられる太陽電池とを備えている。上記太陽電池の外縁部を外方から覆うようこの外縁部に沿って延びると共に上記膜体に取り付けられる枠形状のブラケットが設けられる。このブラケットは、上記膜体の面方向かつ厚さ方向外方への上記太陽電池の自由な移動を阻止する一方、上記ブラケットの内部で上記太陽電池が移動可能な遊びが設けられてこの太陽電池が上記膜体の面方向および厚さ方向へ移動可能となるようにしている。

本発明をより詳細に説明するために、その実施例を添付の図に従って説明する。

図１，２において、符号１は太陽光発電装置である。この太陽光発電装置１は、地面側や構造物など固定側に対し、ほぼ水平方向に張設される膜体２と、この膜体２の外面に沿って設けられる矩形板状で複数枚の可撓性太陽電池３と、これら各太陽電池３をそれぞれその外方（上方）から個別に覆うと共に、上記膜体２に取り付けられるカバー体４と、上記太陽電池３の上記膜体２側の面に突設され、上記太陽電池３からの電力を取り出す端子ボックス５と、この端子ボックス５に電線６により電気的に接続されて電力を入力するバッテリなど電気機器７とを備えている。

上記膜体２は、ケナフ繊維等の天然繊維、ポリエステル繊維等の合成繊維、もしくはガラス繊維等の無機繊維等により形成される織物である基材と、この基材の各外面に被覆されるポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）など熱可塑性樹脂製の表面材（コーティング材）とを備えている。上記ＰＶＣの融点はほぼ１８０℃である。

なお、上記膜体２の表面材の樹脂である上記ポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂製の表面材は、少なくとも熱溶着する部分の表面がポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂であればよく、その他の部分の最表面には、汚れ防止のための光触媒層を設けていてもよい。

上記各カバー体４は、上記太陽電池３の外縁部を外方から覆うようこの外縁部に沿って延びると共に上記膜体２に取り付けられる枠形状のブラケット１０を備えている。上記ブラケット１０は上記膜体２と同じ材料で形成されている。

上記ブラケット１０は、上記膜体２の厚さ方向に延びる軸心１１を有する短尺の筒状部１２と、この筒状部１２の軸方向における上記膜体２側の一端部に一体的に形成される外向きフランジ１３と、上記筒状部１２の軸方向における他端部に一体的に形成される内向きフランジ１４とを備えている。

上記筒状部１２は、上記膜体２の面方向で上記太陽電池３の外縁部に近接してこの太陽電池３を囲繞している。また、上記外向きフランジ１３は、上記膜体２に面接触して上記外向きフランジ１３の長手方向に連続するよう上記膜体２に熱溶着Ｗされ、上記筒状部１２は上記外向きフランジ１３を介し上記膜体２に取り付けられている。上記熱溶着Ｗは熱風溶着や、熱コテ式溶着、高周波溶着等により達成される。また、上記内向きフランジ１４は、上記膜体２の厚さ方向で上記太陽電池３の外縁部をその外方から少し離れて覆っている。

そして、上記筒状部１２は、上記膜体２の面方向への上記太陽電池３の自由な移動を阻止する。また、上記内向きフランジ１４は、上記膜体２の厚さ方向外方への上記太陽電池３の自由な移動を阻止する。この場合、上記太陽電池３と上記ブラケット１０との間には、このブラケット１０の内部で太陽電池３が多少移動可能な程度の遊びが設けられている。

また、上記各カバー体４は、上記ブラケット１０で囲まれた開口を閉じて上記太陽電池３をその外方から覆う透明なカバーフイルム１７を備えている。具体的には、このカバーフイルム１７の外縁部は、上記ブラケット１０の内向きフランジ１４の内面（下面）に面接触して、上記カバーフイルム１７の外縁部の長手方向に連続するよう上記ブラケット１０の内向きフランジ１４に熱溶着Ｗされている。

上記カバーフイルム１７は、２フッ化系のフッ素樹脂、もしくは２種以上のフッ素系樹脂を混合した樹脂である。これらフッ素系樹脂の融点は２００℃以下であって、この融点は、前記したＰＶＣの融点と近似している。また、上記カバーフイルム１７の厚さは、１００μｍ以下が好ましいが、本実施例では、２０〜４０μｍである。

更に、上記カバーフイルム１７には、近赤外線カット機能を持たせる事が好ましい。例えば、スズ−アンチモン系酸化剤や、インジウム−スズ系酸化剤等をカバーフィルム１７に使用するフッ素系樹脂に必要量混合する事によって近赤外線をカットすることが可能となる。これにより、太陽電池３の温度上昇を防ぎ、発電効果の低下を防止する事が可能となる。

上記ブラケット１０の筒状部１２の軸心１１上における上記膜体２の部分に挿入孔１９が形成されている。前記端子ボックス５は、上記太陽電池３側から上記挿入孔１９に挿入されて、上記膜体２の外方（下方）に突出している。この端子ボックス５の突出部に前記電線６が結線されている。ここで、仮に、上記挿入孔１９を閉じたとすると、上記膜体２とカバー体４とで囲まれた空間２１は密閉空間とされ、雨水の浸入が防止される。

なお、上記ブラケット１０の表面材の樹脂である上記ポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂製の表面材は、少なくとも熱溶着する部分の表面がポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂であればよく、その他の部分の最表面には、汚れ防止のための光触媒層を設けていてもよい。また、上記カバーフイルム１７についても、少なくとも熱溶着しない部分の最表面に汚れ防止のための光触媒層を設けていてもよい。

上記構成によれば、太陽電池３の外縁部を外方から覆うようこの外縁部に沿って延びると共に膜体２に取り付けられる枠形状のブラケット１０を設け、このブラケット１０が上記膜体２の面方向かつ厚さ方向外方への上記太陽電池３の自由な移動を阻止するようにしている。

このため、太陽電池３の自由な移動を阻止するのは上記ブラケット１０で足り太陽電池３を１枚の厚みのある透明なカバーフィルム１７で全体的に覆うということは不要である。よって、その分、太陽光発電装置１の質量を軽量にすることができると共に、その構成を簡単にすることができる。また、太陽電池３の自由な移動を阻止する上で、この太陽電池３の表面を覆うカバー体４は設けなくてもよく、このようにした場合には、太陽電池３の発電効率の低下を防止できる。

また、前記したように、ブラケット１０で囲まれた開口を閉じて太陽電池３をその外方から覆う透明なカバーフイルム１７を設けている。

このため、上記太陽電池３は、上記カバーフイルム１７によって雨水や塵埃から保護される。

ここで、前記したように、太陽電池３の自由な移動の阻止は上記ブラケット１０によって達成されるため、自由に移動しようとする太陽電池３から上記カバーフイルム１７に外力が与えられることは防止される。よって、強度面で、このカバーフイルム１７の厚さは薄くできることから、太陽光発電装置１の質量の増加を抑制できると共に、太陽電池３を１枚の厚みのある透明なカバーフィルムで全体的に覆うよりも、上記カバーフイルム１７によれば、透光性が向上して、太陽光発電装置１の発電効率が良好に維持される。

更に、カバーフイルム１７にフッ素系樹脂を使用した場合は、その厚さを薄くしたとしても耐久性があるため、ＰＶＣ等他の材料に比べ長期間透明性が保たれると共に、高価であるフッ素系樹脂の使用量を低減させることができ、コストを低減させる事も可能となる。

また、前記したように、膜体２およびブラケット１０同士と、上記ブラケット１０およびカバーフイルム１７同士とを、それぞれ熱溶着Ｗしている。

このため、上記膜体２、ブラケット１０、およびカバーフイルム１７で囲まれた空間２１への雨水の浸入は、より確実に防止される。よって、上記空間２１における太陽電池３の防水性が向上し、これは太陽光発電装置１の寿命上有益である。

また、前記したように、ブラケット１０の表面材の樹脂をポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）とし、カバーフイルム１７を２フッ化系のフッ素樹脂、もしくは２種以上のフッ素系樹脂を混合した樹脂としている。

ここで、上記カバーフィルム１７に使用できるフッ素系樹脂は、２フッ化系のフッ素樹脂としては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）融点：１５１〜１７８℃や、これをベースにしたフィルム、２種以上のフッ素系樹脂を混合した樹脂としては、例えばＴＨＶ（テトラフルオロエチレン
ヘキサフルオロピレン ビニリデンフルオライド）融点：１１５〜１８０℃等、それぞれフッ素系樹脂としては融点が比較的低く、融点が２００℃以下、より好ましくは融点が１８０℃以下のフッ素系樹脂を用いる事ができる。このため、ブラケット１０の表面材であるＰＶＣの融点１８０℃程度に近く、前記したブラケット１０およびカバーフイルム１７同士の熱溶着Ｗは容易、かつ、精度よくできる。

また、前記したように、膜体２の上面に上記ブラケット１０を熱溶着Ｗし、太陽電池３からの電力を取り出す端子ボックス５を挿入させる挿入孔１９を上記膜体２に形成している。

このため、上記挿入孔１９は、前記したように互いに熱溶着Ｗされたブラケット１０およびカバーフイルム１７によってその上方から覆われる。よって、上記したように膜体２に挿入孔１９を形成したとしても、上記膜体２、ブラケット１０、およびカバーフイルム１７で囲まれた空間２１への雨水の浸入は防止され、つまり、この空間２１における太陽電池３の防水性が良好に維持される。

また、前記したように、膜体２とブラケット１０との各材料を互いに同じにしている。

このため、上記膜体２が、膜体２の展張時に付与される張力によって伸縮した場合や、何らかの外力で撓んだ場合、この膜体２の伸縮や変形に対し上記ブラケット１０は円滑に追従する。よって、上記したように膜体２の伸縮時や撓んだ場合でも、この膜体２から上記ブラケット１０が剥がれることは防止されると共に、膜体２の伸度より低い伸度である太陽電池３の破損を防止できるのであり、これは太陽光発電装置１の寿命上有益である。

なお、以上は図示の例によるが、膜体２は太陽光発電装置１の専用として設けられるものであってもよく、構造物の屋根など、構造物の一部を構成するものであってもよい。また、上記膜体２は、各太陽電池３が太陽に向かうよう傾斜していてもよい。

また、上記太陽電池３やカバー体４は円形状、長円形状、もしくは楕円形状であってもよい。

図３は、他の実施例を示している。これによれば、上記ブラケット１０の筒状部１２は高さが極めて小さい截頭角錐台筒状とされている。つまり、上記ブラケット１０において、筒状部１２はほとんど存在せず、外向きフランジ１３と内向きフランジ１４とが上記太陽電池３のほぼ厚さ分の段差をもって互いに一体的に形成されている。これにより、上記ブラケット１０は全体的にほぼ平坦な枠形状となるよう形成されている。

他の構成や作用効果は、前記図１，２で示した実施例と同様であるが、上記構成によれば、上記膜体２からのブラケット１０の突出量が小さく抑制され、このため、太陽光発電装置１の外面側に与えられる風圧を小さく抑制できる、という利点がある。

１ 太陽光発電装置
２ 膜体
３ 太陽電池
４ カバー体
５ 端子ボックス
６ 電線
７ 電気機器
１０ ブラケット
１１ 軸心
１２ 筒状部
１３ 外向きフランジ
１４ 内向きフランジ
１７ カバーフイルム
１９ 挿入孔
２１ 空間
Ｗ 熱溶着

Claims (6)

1. 固定側に張設される膜体と、この膜体の外面に沿って設けられる太陽電池とを備えた太陽光発電装置において、
   上記太陽電池の外縁部を外方から覆うようこの外縁部に沿って延びると共に上記膜体に取り付けられる枠形状のブラケットを設け、このブラケットが上記膜体の面方向かつ厚さ方向外方への上記太陽電池の自由な移動を阻止する一方、上記ブラケットの内部で上記太陽電池が移動可能な遊びが設けられてこの太陽電池が上記膜体の面方向および厚さ方向へ移動可能となるようにしたことを特徴とする太陽光発電装置。
2. 上記ブラケットで囲まれた開口を閉じて上記太陽電池をその外方から覆う透明なカバーフイルムを設けたことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置。
3. 上記膜体およびブラケット同士と、上記ブラケットおよびカバーフイルム同士とを、それぞれ熱溶着したことを特徴とする請求項２に記載の太陽光発電装置。
4. 上記ブラケットの表面材の樹脂をポリ塩化ビニルとし、上記カバーフイルムを２フッ化系のフッ素樹脂、もしくは２種以上のフッ素系樹脂を混合した樹脂としたことを特徴とする請求項３に記載の太陽光発電装置。
5. 上記膜体の上面に上記ブラケットを熱溶着し、上記太陽電池からの電力を取り出す端子ボックスを挿入させる挿入孔を上記膜体に形成したことを特徴とする請求項３、もしくは４に記載の太陽光発電装置。
6. 上記膜体とブラケットとの各材料を互いに同じにしたことを特徴とする請求項１から５のうちいずれか１つに記載の太陽光発電装置。

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