JP5740514B1

JP5740514B1 - 太陽電池モジュール用導通金具

Info

Publication number: JP5740514B1
Application number: JP2014118278A
Authority: JP
Inventors: 圭佑板倉; 英夫根本
Original assignee: 株式会社ブレスト工業研究所
Priority date: 2014-06-09
Filing date: 2014-06-09
Publication date: 2015-06-24
Anticipated expiration: 2034-06-09
Also published as: JP2015229912A

Abstract

【課題】異種金属の導通金具の装着によって生じる異種金属接触腐食を抑制することができる太陽電池モジュール用導通金具を提供する。【解決手段】ステンレス材の表面にアルミ鍍金を施した金属板体１を設ける。隣接する太陽電池モジュールＰを並べて支持する架台Ｑを設ける。架台Ｑの支持面Ｑ１に金属板体１を載置するように構成する。金属板体１を切り起こして金属板体１の上面に複数の突起４を突設する。各フレームＰ１下面に該突起４が食い込むように設ける。隣接する太陽電池モジュールＰの各フレームＰ１の下に金属板体１を敷いて電気的に接続する。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば屋根等に設置された複数の太陽電池モジュールの下に敷設するだけで太陽電池モジュール相互を電気的に接続することができる太陽電池モジュール用導通金具に関する。

屋根等に載置された複数の太陽電池モジュールを相互に導通する場合、例えば特許文献１に記載のような太陽電池モジュール間の接続金具が使用されている。この接続金具は、鋭角な突起を有し、隣接する太陽電池モジュールのフレーム相互に係合する接続金具である。そして使用時に、太陽電池モジュールの端部フレームをボルトで架台に締付けると、鋭角な突起が両端部フレームの塗装を剥がして食い込み、これらを電気的に接続するように構成している。

一方、太陽電池モジュールの電気的接続を容易にするために、導電ワッシャーを使用した太陽電池モジュールの取付構造が特許文献２に記載されている。この取付構造では、太陽電池モジュールを架台に取り付けるボルトを導電ワッシャーに挿通し、ボルトを架台に取り付ける際に、この導電ワッシャーにて太陽電池モジュール相互を電気的に接続するものである。

特許第３４７５９９３号公報特開平９‐２５０２１９号公報

屋根等に太陽電池モジュールを載置する場合、太陽電池モジュールのフレームの材質に、軽量化と耐食性、耐候性を備えたアルミ押出材が広く使用されている。このアルミ材にて構成された太陽電池モジュールにアルミ材以外の材質の導通金具を使用すると電食あるいはガルバニック腐食と称する異種金属接触腐食が発生する虞がある。

すなわち、従来の導通金具の材質は、導電性、強度、耐食性を備えたステンレス鋼やカラーステンレス鋼が広く使用されている。ところが、太陽電池モジュールの導通のため、アルミ製のフレーム相互間にステンレス製の導通金具を介在すると、電位の異なる金属材料が接触することになる。すなわち、金属の電位差によって、アルミ材が卑な金属の陽極（アノード）となり、ステンレス材が貴な金属の陰極（カソード）となって電流が流れ、陽極（アノード）がわのアルミ材のイオン化が助長されて腐食することになる。このような腐食が生じると、通電性が劣化し導通効果が低下するのみならず、太陽電池モジュールのフレーム強度にも悪影響を与えることになる。

しかも、特許文献１及び特許文献２に記載の導通金具のように、従来の導通金具は、いずれも導通金具に開穿した孔にボルトを挿通する構造になっている。そのため、架台と太陽電池モジュールとの間に導通金具を装着するには、太陽電池モジュールをボルトで連結する前にこのボルトに導通金具を装着する必要があった。そのため、既に屋根等に装着されている太陽電池モジュールに後付で導通金具を装着する場合、連結ボルトから部材を取り外す必要が生じるなど、面倒な作業にならざるを得なかった。

更に、特許文献１及び特許文献２に記載の導通金具は、いずれも太陽電池モジュールと架台の間に装着するので、装着後の導通金具は必然的に太陽電池モジュールにて隠れてしまう。したがって、工事完成後に、この導通金具が適正に装着されているか否かを目視で確認することができない状態になっており、導通金具の有無を確認するには、テスター等で導電性を計測するなど極めて面倒な作業が必要になっていた。

そこで本発明は上述の課題を解消すべく創出されたもので、導通金具の装着によって太陽電池モジュールのフレームに生じる異種金属接触腐食を抑制することができ、しかも、装着作業が極めて簡単で後付の装着も容易になり、更に、太陽電池モジュール装着後でも導通金具の有無を目視で簡単に確認することができる太陽電池モジュール用導通金具の提供を目的とするものである。

上述の目的を達成すべく本発明における第１の手段は、ステンレス材の表面にアルミ鍍金を施した金属板体１を設け、隣接する太陽電池モジュールＰの各フレームＰ１下面を並べて支持する架台Ｑの支持面Ｑ１に該金属板体１を載置するように構成し、金属板体１を切り起こして金属板体１の上面に複数の突起４を突設し、太陽電池モジュールＰの各フレームＰ１下面に該突起４が食い込むように設け、隣接する太陽電池モジュールＰの各フレームＰ１の下に金属板体１を敷設して太陽電池モジュールＰ相互を電気的に接続するように構成した太陽電池モジュール用導通金具において、
前記金属板体１は、前記突起４を備え前記架台Ｑの支持面Ｑ１に載置する一対の導通片２と、各導通片２を連結する連結片３とで平面コ字形状を成し、前記架台Ｑの支持面Ｑ１に載置した前記フレームＰ１の上部に係止する連結金具Ｓと前記架台Ｑとを連結する連結ボルトＲの側面がわからスライドして前記架台Ｑの支持面Ｑ１上に導通片２を載置するように構成している。

第２の手段は、前記架台Ｑの支持面Ｑ１上に前記導通片２を載置したときに、前記架台Ｑの支持面Ｑ１に載置した前記フレームＰ１間に前記連結片３が表出するように配置し、該連結片３にて前記金属板体１の装着状態を表示するように構成したものである。

第３の手段の前記突起４は、前記導通片２の下面から上面方向に貫通した先鋭状の突起物にて環状に突出する突起４が形成されたものである。

請求項１のように、ステンレス材の表面にアルミ鍍金を施した金属板体１を設け、隣接する太陽電池モジュールＰの各フレームＰ１下面を並べて支持する架台Ｑの支持面Ｑ１に該金属板体１を載置するように構成し、金属板体１を切り起こして金属板体１の上面に複数の突起４を突設し、太陽電池モジュールＰの各フレームＰ１下面に該突起４が食い込むように設けたことにより、アルミ材のフレームＰ１にステンレス製の導通金具を装着しても異種金属接触腐食を抑制することができる。すなわち、突起４の先端の一部はステンレス材が表出し、このステンレス材の内側と外側はアルミ材にて被覆されている。そのため、突起４のステンレス材がフレームＰ１のアルミ材に食い込むと、ステンレス材の周囲がフレームＰ１のアルミ材と突起４を被覆するアルミ材とで包まれた状態になり、太陽電池モジュールＰ相互を導通しながらフレームＰ１の電食を抑制するものである。

また、前記金属板体１は、前記突起４を備え前記架台Ｑの支持面Ｑ１に載置する一対の導通片２と、各導通片２を連結する連結片３とで平面コ字形状を成し、前記フレームＰ１の上部に係止する連結金具Ｓと前記架台Ｑとを連結する連結ボルトＲにて前記太陽電池モジュールＰを固定する際に、該連結ボルトＲの側面がわからスライドして前記架台Ｑの支持面Ｑ１上に導通片２を載置するように構成したことで、金属板体１の装着作業を容易にすることができる。しかも、従来の導通金具のように連結ボルトＲを通す必要がないので、仮に、太陽電池モジュールＰを設置してから後付で金属板体１を装着する場合でも、連結ボルトＲを緩めてフレームＰ１と架台Ｑとの間に隙間を開けるだけで簡単に装着することができる。

請求項２のように、前記架台Ｑの支持面Ｑ１上に前記導通片２を載置したときに、前記架台Ｑの支持面Ｑ１に載置した前記フレームＰ１間に前記連結片３が表出するように配置し、該連結片３にて前記金属板体１の装着状態を表示するように構成したことから、導通片２が太陽電池モジュールＰに隠れていても隣接する太陽電池モジュールＰの間で連結片３が表出するので、金属板体１の有無を一目で確認することができる。

請求項３のごとく、前記突起４は、前記導通片２の下面から上面方向に貫通した先鋭状の突起物にて環状に突出する突起４が形成されたことから、環状突起４の先端は中央にステンレス材が表出し、環状突起４の内側と外側はアルミ材にて被覆されている。そのため、突起４中央のステンレス材がフレームＰ１のアルミ材に食い込むと、ステンレス材の周囲がフレームＰ１のアルミ材と突起４を被覆するアルミ材とで包まれた状態になる。ステンレス材の露出を極力小さくすることで電食抑制効果を期待することができる。

本発明の装着状態を示す分解斜視図である。本発明の装着状態を示す一部切欠斜視図である。本発明の装着状態を示す正面図である。本発明の一実施例を示す平面図である。本発明の一実施例を示す側面図である。本発明の一実施例を示す要部拡大図である。本発明の金属板体の断面構造を示す要部斜視図である。本発明の試験を実施した装着状態を示す斜視図である。

本発明によると、導通金具の装着によって太陽電池モジュールのフレームに生じる異種金属接触腐食を抑制することができ、しかも、装着作業が極めて簡単で後付の装着も容易になり、更に、太陽電池モジュール装着後でも導通金具の有無を目視で簡単に確認することができるなどといった当初の目的を達成した。

以下、本発明の実施例を説明する。本発明導通金具は、アルミ押出し材にて形成された太陽電池モジュールＰのフレームＰ１相互間に介して、太陽電池モジュールＰ相互を電気的に接続する金具である（図２参照）。すなわち、隣接する太陽電池モジュールＰの各フレームＰ１下面を並べて支持する架台Ｑの支持面Ｑ１に載置して太陽電池モジュールＰの下に敷設することで太陽電池モジュールＰ相互を電気的に接続するものである（図１参照）。

本発明導通金具は、ステンレス材の表面にアルミ鍍金を施した金属板体１にて構成される（図７参照）。そして、金属板体１を切り起こして各太陽電池モジュールＰのフレームＰ１下面に食い込む複数の突起４を金属板体１の上面に突設している（図４、図５参照）。

この突起４は、太陽電池モジュールＰのフレームＰ１下面に食い込むことで、太陽電池モジュールＰ相互を電気的に接続するものである（図６参照）。すなわち、太陽電池モジュールＰのフレームＰ１を構成しているアルミ材の特性として、アルミ材がステンレス材と接触すると異種金属接触腐食が発生し、この異種金属接触腐食が導電性の妨げになる。

そこで、ステンレス材の表面にアルミ鍍金を施した金属板体１を切り起こして突起４を形成すると、突起４先端のステンレス材が太陽電池モジュールＰのフレームＰ１に食い込んで電気的に導通する。このとき、ステンレス材とフレームＰ１のアルミ材は接触するが、フレームＰ１に食い込んだステンレス材の周囲はフレームＰ１のアルミ材と金属板体１のアルミ鍍金とで包まれた状態になるので、ステンレス材とフレームＰ１のアルミ材の接触面積は小さく、電食による浸食が抑制されるものである。

図示例の突起４は、金属板体１の下面側から上面方向に貫通する先鋭状の突起物にて環状に突出したものである（図４、図５参照）。この突起４によると、突起４の形成が容易で、しかも、フレームＰ１に食い込むステンレス材の面積が小さく、このステンレス材の周囲をアルミ材で包み込むことができる（図６参照）。

表１は、本発明導通金具の金属板体１と他の材質との腐食及び複合腐食サイクル試験（ＣＣＴ試験）にて、試験前後の接続抵抗値の比較結果を示している。試験体は表欄上から順に「アルミめっきを施したステンレス（金属板体１）」、「カラーステンレス」、「ＳＵＳ３０４（オーステナイト系ステンレス）」、「ＳＵＳ４３０（フェライト系ステンレス）」とし、各材質それぞれ３体を試験体としたものである。試験方法は、図８に示すごとく、アルミ製の架台Ｑの支持面Ｑ１に試験体を載せ、更に試験体の上に一対のアルミ押出材Ｕ（太陽電池モジュールのフレームを模している）を載置し、アルミ製の連結金具Ｓと連結ボルトＲにてアルミ押出材Ｕを固定したものである。
＊接続抵抗値はアルミ押出材Ｕ相互間を測定した。
＊接続抵抗は試験前とＣＣＴ試験終了後（１００サイクル）に測定する。
＊連結ボルトＲの締付けトルクは１４．７Ｎ・ｍとした。

試験の結果、試験前後において、「アルミめっきを施したステンレス」が最も抵抗値が低かった。「カラーステンレス」は試験前後の抵抗値に大きな差はないが、「アルミめっきを施したステンレス」より抵抗値が大きく、試験体によって導通状態が不安定であった。
「ＳＵＳ３０４」、「ＳＵＳ４３０」は、「アルミめっきを施したステンレス」及び「カラーステンレス」に比べると、試験後の抵抗値上昇が大きいことがわかる。特に、極端に抵抗値が上昇している試験体は、アルミ押出材Ｕが腐食したものと考えられる。
以上の結果より、４種類の材質の中で「アルミめっきを施したステンレス」が導通金具として最も適した材質であるといえる。

金属板体１は、一対の導通片２と、各導通片２を連結する連結片３とで平面コ字形状を成している（図４参照）。各導通片２は上面に突起４を備え、架台Ｑの各支持面Ｑ１に載置する。そして、フレームＰ１の上部に係止する連結金具Ｓと架台Ｑとを連結する連結ボルトＲにて太陽電池モジュールＰを固定する際に、該連結ボルトＲの側面がわから金属板体１をスライドして架台Ｑの支持面Ｑ１上に導通片２を載置するものである(図３参照)。

図示の架台Ｑは、ハゼ式折板屋根のハゼ部に固定する固定金具Ｔと、該固定金具Ｔに立設された連結ボルトＲに貫通する架台Ｑと、太陽電池モジュールＰのフレームＰ１の上部に係止し連結ボルトＲを挿通する連結金具Ｓとで構成している（図１参照）。そして、架台Ｑの支持面Ｑ１上に太陽電池モジュールＰのフレームＰ１を載置し、該フレームＰ１の上部を連結金具Ｓが係止し、連結ボルトＲで固定するものである。このような架台Ｑに対して金属板体１を支持面Ｑ１に載置してフレームＰ１の下に敷くものである(図２参照)。また、金属板体１の載置位置はこの例に限らず、例えば、フレームＰ１の上部に金属板体１を載置し、この金属板体１の上から連結金具ＳでフレームＰ１の上部を固定するといった使用も可能である。尚、架台Ｑも図示例に限らずフレームＰ１を載置するものであれば形状や構造は問わない。

図示の導通片２は、各導通片２の長手端部を下に屈曲して係止部５を設けている（図５参照）。そして、この係止部５を架台Ｑの支持面Ｑ１端部に係止すると、支持面Ｑ１上に載置した金属板体１の配置位置が適正な位置になると共に、突起４の向きが上向きになるように構成している。

更に、平面コ字形状の金属板体１を架台Ｑの支持面Ｑ１に載置すると、架台Ｑの支持面Ｑ１に載置したフレームＰ１間に連結片３が表出することになる（図２参照）。したがって、この連結片３にて金属板体１の装着状態を表示できるので、太陽電池モジュールＰ設置後でも、導通金具の確認を目視で行えるものである。図示の連結片３には、目視用の目印として半円形状の表示部３Ａを形成している。この表示部３Ａは、この他、連結片３に着色を施して表示部３Ａとすることも可能である。

尚、本発明の金属板体１の各構成は図示例に限定されるものではなく、導通片２や連結片３、突起４等の形状は本発明の要旨を変更しない範囲で自由に設計変更することができる。

Ｐ太陽電池モジュール
Ｑ架台
Ｑ１支持面
Ｒ連結ボルト
Ｓ連結金具
Ｔ固定金具
Ｕアルミ押出材
１金属板体
２導通片
３連結片
３Ａ表示部
４突起
５係止部

Claims

ステンレス材の表面にアルミ鍍金を施した金属板体を設け、隣接する太陽電池モジュールの各フレーム下面を並べて支持する架台の支持面に該金属板体を載置するように構成し、金属板体を切り起こして金属板体の上面に複数の突起を突設し、太陽電池モジュールの各フレーム下面に該突起が食い込むように設け、隣接する太陽電池モジュールの各フレームの下に金属板体を敷設して太陽電池モジュール相互を電気的に接続するように構成した太陽電池モジュール用導通金具において、
前記金属板体は、前記突起を備え前記架台の支持面に載置する一対の導通片と、各導通片を連結する連結片とで平面コ字形状を成し、前記フレームの上部に係止する連結金具と前記架台とを連結する連結ボルトにて前記太陽電池モジュールを固定する際に、該連結ボルトの側面がわからスライドして前記架台の支持面上に導通片を載置するように構成したことを特徴とする太陽電池モジュール用導通金具。
前記架台の支持面上に前記導通片を載置したときに、前記架台の支持面に載置した前記フレーム間に前記連結片が表出するように配置し、該連結片にて前記金属板体の装着状態を表示するように構成した請求項１記載の太陽電池モジュール用導通金具。
前記突起は、前記導通片の下面から上面方向に貫通した先鋭状の突起物にて環状に突出する突起が形成された請求項１記載の太陽電池モジュール用導通金具。