JPWO2016084242A1 - 固定金具および太陽電池システム - Google Patents

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Abstract

保持フレーム３０は、受光面２０ａを有して多角形形状を呈する太陽電池パネル２０を保持する。保持フレーム３０は、受光面２０ａの裏面２０ｂ側に間隔を空けて設けられる下辺部３１と、下辺部３１から立ち上げられた立上がり辺部３２と、立上がり辺部３２のうち太陽電池パネル２０側となる端部に形成されて、太陽電池パネル２０の一辺を保持する保持部３３と、を備える。保持部３３は、端部から内側方向に張り出す内側張り出し上辺部３３ａと、端部から外側方向に張り出す外側張り出し上辺部３３ｂと、外側張り出し上辺部３３ｂの外側から上方に向けて延びる上方延出部３３ｃと、上方延出部３３ｃから内側方向に延びて外側張り出し上辺部３３ｂとの間に太陽電池パネル２０を挟持する挟持部３３ｄと、を有し、下辺部３１は、立上がり辺部３２よりも内側方向に張り出す内側張り出し下辺部３１ａと、外側方向に張り出す外側張り出し下辺部３１ｂとを有する。

Description

本発明は、太陽電池パネルを保持する保持フレーム、およびそれを用いた太陽電池モジュール、ならびに太陽電池システムに関する。
太陽電池モジュールは、一般的に、太陽電池パネルと太陽電池パネルを保持する保持フレームとを備える。太陽電池パネルは、直列または並列に接続した太陽電池セルを、受光面側の透明基板と樹脂にて封止された構成となっている。保持フレームは、太陽電池パネルの周囲に設けられて、太陽電池パネルの外周縁部分を保持する。保持フレームは、太陽電池パネルを保持するとともに、太陽電池パネルを設置する際の固定部材としても機能する。特許文献１には、太陽電池パネルが保持フレームに保持された太陽電池モジュールが開示されている。
特開２００３−３４３０５８号公報
太陽電池モジュールの保持フレームには、自身の荷重および風雪による外力に耐えるための強度が要求される。なお、特許文献１に示すように、保持フレームの断面形状に、太陽電池パネルの辺と平行に延びる筒状形状を設けて強度の向上を図った場合には、筒状形状部分の内部に侵入した水を排出するための孔の形成が必要になり、製造コストの増大を招く場合がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、製造コストの抑制と強度の向上をはかることのできる保持フレーム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、本発明は、受光面を有して多角形形状を呈する太陽電池パネルを保持する保持フレームであって、受光面の裏面側に間隔を空けて設けられ、裏面のうち太陽電池パネルの一辺に沿って延びる外周縁部と対向する下辺部と、下辺部から外周縁部に向けて延びる立上がり辺部と、立上がり辺部のうち太陽電池パネル側となる端部に形成されて、太陽電池パネルの一辺を保持する保持部と、を備え、下辺部から太陽電池パネルに向かう方向を上方向、外周縁から一辺側に向かう方向を外側方向とし、外側方向の反対方向を内側方向とした場合に、保持部は、端部から内側方向に張り出す内側張り出し上辺部と、端部から外側方向に張り出す外側張り出し上辺部と、外側張り出し上辺部の外側から上方に向けて延びる上方延出部と、上方延出部から内側方向に延びて外側張り出し上辺部との間に太陽電池パネルを挟持する挟持部と、を有し、下辺部は、立上がり辺部よりも内側方向に張り出す内側張り出し下辺部と、立上がり辺部よりも外側方向に張り出す外側張り出し下辺部とを有することを特徴とする。
本発明にかかる保持フレームによれば、製造コストの抑制と強度の向上をはかることができるという効果を奏する。
本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの断面図 実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの断面図であって、図１に示すＦ−Ｆ線に沿って見た矢視断面を示す図 実施の形態１にかかる太陽電池モジュールを用いた太陽電池システムの一部を示す部分断面図 実施の形態１にかかる太陽電池モジュールを用いた太陽電池システムの設置工程を示す部分断面図 実施の形態１にかかる太陽電池モジュールを用いた太陽電池システムの他の例を示す部分断面図
以下に、本発明の実施の形態にかかる保持フレーム、太陽電池モジュールおよび太陽電池システム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、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの断面図である。太陽電池モジュール１０は、受光面２０ａに光が入射することで発電する太陽電池パネル２０と、太陽電池パネル２０の周囲に設けられて太陽電池パネル２０を保持する保持フレーム３０とを備える。
太陽電池パネル２０は、受光面２０ａ側から見た場合に多角形形状となる板状形状を呈する。保持フレーム３０は、多角形形状を呈する太陽電池パネル２０の各辺に設けられる。図１に示すように、太陽電池パネル２０の１つの辺に対して１本の保持フレーム３０が設けられる。図２は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１０の断面図であって、図１に示すＦ−Ｆ線に沿って見た矢視断面を示す図であり、太陽電池パネル２０の一辺に沿って設けられた保持フレーム３０の断面図を示している。
保持フレーム３０は、太陽電池パネル２０の受光面２０ａの裏面２０ｂ側に間隔を設けて設けられる下辺部３１を有する。下辺部３１は、裏面２０ｂのうち太陽電池パネル２０の一辺に沿って延びる外周縁部と対向する。ここで、下辺部３１から太陽電池パネル２０に向かう方向を上方向、図２において裏面２０ｂの外周縁部から太陽電池パネル２０の一辺側に向かう方向を外側方向とし、外側方向の反対方向を内側方向とする。
保持フレーム３０は、太陽電池パネル２０の裏面２０ｂの外周縁部に向けて下辺部３１から延びる立上がり辺部３２を有する。ここで、下辺部３１は、立上がり辺部３２を基準として、立上がり辺部３２よりも内側に張り出す内側張り出し下辺部３１ａと、立上がり辺部３２よりも外側方向に張り出す外側張り出し下辺部３１ｂを有していると換言することもできる。
立上がり辺部３２のうち太陽電池パネル２０側となる端部には、太陽電池パネル２０の一辺を保持する保持部３３が形成されている。なお、保持部３３が形成される立上がり辺部３２の端部を上端と称する。保持部３３は、立上がり辺部３２の上端から内側方向に張り出す内側張り出し上辺部３３ａと、上端から外側方向に張り出す外側張り出し上辺部３３ｂと、外側張り出し上辺部３３ｂの外側から上方に向けて延びる上方延出部３３ｃと、上方延出部３３ｃから内側方向に延びて外側張り出し上辺部３３ｂとの間に太陽電池パネル２０を挟持する挟持部３３ｄと、を有する。
保持フレーム３０は、下辺部３１と立上がり辺部３２と保持部３３とで、全体としてＩ型形状の断面形状を呈する。また、図１に示すように、保持フレーム３０が保持する太陽電池パネル２０の一辺に沿って見た場合に、立上がり辺部３２は保持フレーム３０の重心Ｇよりも内側に位置する。ここでいう保持フレーム３０の重心Ｇは、太陽電池パネル２０の周囲を囲む保持フレーム３０全体での重心ではなく、１つの辺を保持する１本の保持フレーム３０の重心である。
また、保持フレーム３０が保持する太陽電池パネル２０の一辺に沿って見た場合の、立上がり辺部３２の上下に延びる中心線Ｃからの内側張り出し下辺部３１ａの張り出し長さＡ１と、外側張り出し下辺部３１ｂの中心線Ｃからの張り出し長さＡ２とが等しくなっている。また、中心線Ｃからの保持部３３の外側への張り出し長さＢは、外側張り出し下辺部３１ｂの中心線Ｃからの張り出し長さＡ２と等しくなっていることが望ましい。
また、立上がり辺部３２の高さＨと、下辺部３１の幅Ａとの関係は、Ａ＜Ｈ＜２Ａとなっていることが望ましい。また、保持フレーム３０が保持する太陽電池パネル２０の一辺に沿って見た場合の、内側張り出し上辺部３３ａと外側張り出し上辺部３３ｂの全体の幅Ｄと、内側張り出し上辺部３３ａの中心線Ｃからの内側への張り出し長さＥとの関係は、Ｄ／４＜Ｅ＜Ｄ／２となっていることが望ましい。
以上説明した太陽電池モジュール１０では、保持フレーム３０の断面形状をＩ型形状とすることで、重量あたりの曲げ剛性または曲げ強度の向上、すなわち断面効率の向上を図ることができる。これにより、保持フレーム３０の使用材料を減らして製造コストの抑制を図りつつ強度の向上を図ることができる。また、筒状形状を呈する部分を設けていないので、水を排出するための孔の形成が不要となる。そのため、製造コストの抑制を図ることができる。
また、保持部３３の外側への張り出し長さＢを、外側張り出し下辺部３１ｂの張り出し長さＡ２と等しくすることで、外側張り出し下辺部３１ｂを太陽電池モジュール１０の固定に用いた場合に、保持部３３が固定作業の邪魔になりにくくなる。また、太陽電池モジュール１０を並べた場合に、太陽電池モジュール１０同士を近づけやすくなり、太陽電池モジュール１０の設置面積に対する太陽電池パネル２０の受光面２０ａが占める割合を高めて、設置面積当たりの発電効率の向上を図ることが可能となる。
また、立上がり辺部３２の高さＨと、下辺部３１の幅Ａとの関係をＡ＜Ｈ＜２Ａとすることで、より高い断面効率の保持フレーム３０とすることができる。
また、内側張り出し上辺部３３ａと外側張り出し上辺部３３ｂの全体の幅Ｄと、内側張り出し上辺部３３ａの内側への張り出し長さＥとの関係を、Ｄ／４＜Ｅ＜Ｄ／２としているが、Ｅ＜Ｄ／２の部分は、立上がり辺部３２が幅Ｄの中心より内側に設けられることを意味している。これにより、重心Ｇよりも内側に立上がり辺部３２を設けることが可能となる。また、Ｄ／４＜Ｅの部分では、保持フレーム３０の断面効率の向上を図ることができる。
また、保持フレーム３０単体で考えた場合には、立上がり辺部３２の位置は重心Ｇと重なる位置であるほうが望ましいが、保持されている太陽電池パネル２０の荷重および受光面２０ａに風雪で加わる外力を考慮すると、本実施の形態１で示すように重心Ｇよりも内側に立上がり辺部３２を配置することが望ましい。
次に、複数の太陽電池モジュール１０が並べて設置されて構成される太陽電池システムについて説明する。図３は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１０を用いた太陽電池システムの一部を示す部分断面図である。図３では、並べて設置された太陽電池モジュール１０が固定金具４１，４２によって固定された部分を拡大して示している。なお、並べて設置された太陽電池モジュール１０のうち、一方を太陽電池モジュール１１と称し、他方を太陽電池モジュール１２と称する。
太陽電池モジュール１１，１２は、屋根または地上に設置された架台５０上に固定される。なお、架台５０が固定される場所は、屋根または地上に限られない。太陽電池モジュール１１は、架台５０上に設けられた固定金具４１の下辺支持面４１ａ上に載置される。
太陽電池モジュール１２は、架台５０上に設けられた固定金具４２の下辺支持部である下辺支持面４２ａ上に載置される。固定金具４２には、太陽電池モジュール１１の外側張り出し下辺部３１ｂを上方から押える第１の押え部４２ｂと、太陽電池モジュール１２の外側張り出し下辺部３１ｂを上方から押える第２の押え部４２ｃが形成されている。固定金具４１，４２が、ボルト６０によって架台５０に固定されることで、太陽電池モジュール１１，１２が架台５０に固定される。
固定金具４２の下辺支持面４２ａには、太陽電池モジュール１２の外側張り出し下辺部３１ｂと対向する部分に凹部４２ｄが形成されている。凹部４２ｄが形成されることで、太陽電池モジュール１２の外側張り出し下辺部３１ｂと、固定金具４２の下辺支持面４２ａとの間には隙間が形成される。
次に、上述した太陽電池システムにおける太陽電池モジュール１１，１２の設置工程について説明する。図４は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１１，１２を用いた太陽電池システムの設置工程を示す部分断面図である。
まず、架台５０上に固定金具４１を設置し、固定金具４１の下辺支持面４１ａに太陽電池モジュール１１を載置する。次に、太陽電池モジュール１１の外側張り出し下辺部３１ｂを固定金具４２の第１の押え部４２ｂで押えた状態で、ボルト６０を架台５０に締結する。これらの工程により、まず太陽電池モジュール１１が固定される。
次に、図４に示すように、固定金具４２の下辺支持面４２ａに形成された凹部４２ｄに、太陽電池モジュール１２の外側張り出し下辺部３１ｂを差し込んでから、下辺部３１を下辺支持面４２ａ上に載置することで、図３に示す状態となる。
そして、図３および図４において図示された太陽電池モジュール１２の保持フレーム３０と対向する位置に設けられた図示されていない保持フレームを、図３および図４において図示された太陽電池モジュール１１の保持フレーム３０と同様に固定することで、太陽電池モジュール１２が架台５０上に固定される。
このように、太陽電池モジュール１１，１２を予め並べてからボルト６０によって固定するのではなく、太陽電池モジュール１２を載置していない状態でボルト６０によって固定するので、作業スペースが確保しやすく、固定作業を行う際の作業性の向上を図ることができる。
また、下辺３１を用いて太陽電池モジュール１１，１２を固定するため、太陽電池モジュール１１，１２を固定するためのフランジが形成された保持フレームに比べて、使用材料を抑えて製造コストの抑制を図ることができる。
次に、太陽電池モジュール１１，１２を用いた太陽電池システムの他の例について説明する。図５は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１１，１２を用いた太陽電池システムの他の例を示す部分断面図である。図５に示す太陽電池システムでは、図３に示した太陽電池システムに比べて、太陽電池モジュール１１，１２の距離を縮めて、太陽電池システムの設置面積に対する太陽電池パネル２０の受光面２０ａが占める割合を高めている。
太陽電池モジュール１１は、固定金具６１の下辺支持面６１ａ上に載置されている。太陽電池モジュール１２は、固定金具６２の下辺支持部である下辺支持面６２ａ上に載置されている。固定金具６２には、太陽電池モジュール１１の外側張り出し下辺部３１ｂを上方から押える第１の押え部６２ｂと、太陽電池モジュール１２の外側張り出し下辺部３１ｂを上方から押える第２の押え部６２ｃが形成されている。固定金具６２の下辺支持面６２ａには、太陽電池モジュール１２の外側張り出し下辺部３１ｂと対向する部分に凹部６２ｄが形成されている。
固定金具６１，６２では、図３および図４で示した例よりも、下辺支持面６１ａ，６２ａが架台５０から離れている。また、固定金具６２の下辺支持面６２ａと架台５０との間にボルト６０の頭部が収容可能な頭部収容空間６２ｅが設けられている。固定金具６２の下辺支持面６２ａには、ボルト６０を貫通させるための貫通孔６２ｆが形成されている。
貫通孔６２ｆを通して架台５０に締結されたボルト６０によって、太陽電池モジュール１１，１２が架台５０に固定される。架台５０に締結されたボルト６０の頭部は、頭部収容空間６２ｅに収容されているため、下辺支持面６２ａ上には露出しない。そのため、ボルト６０の締結後に下辺支持面６２ａ上に太陽電池モジュール１２の保持フレーム３０を載置することができる。
また、図５に示すように、第１の押え部６２ｂと第２の押え部６２ｃとの間にボルト６０を設ける必要がない。これは、空間Ｈにボルト６０を設ける必要がないと換言できる。そのため、図３および図４で示した例よりも、太陽電池モジュール１１と太陽電池モジュール１２と距離を近づけることができる。これにより、太陽電池システムの設置面積に対する太陽電池パネル２０の受光面２０ａが占める割合を高めて、設置面積当たりの発電効率の向上を図ることができる。
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
１０，１１，１２ 太陽電池モジュール、２０ 太陽電池パネル、２０ａ 受光面、２０ｂ 裏面、３０ 保持フレーム、３１ 下辺部、３１ａ 内側張り出し下辺部、３１ｂ 外側張り出し下辺部、３２ 立上がり辺部、３３ 保持部、３３ａ 内側張り出し上辺部、３３ｂ 外側張り出し上辺部、３３ｃ 上方延出部、３３ｄ 挟持部、４２ 固定金具、４２ａ 下辺支持面（下辺支持部）、４２ｂ 第１の押え部、４２ｃ 第２の押え部、４２ｄ 凹部、６２ 固定金具、６２ａ 下辺支持面（下辺支持部）、６２ｂ 第１の押え部、６２ｃ 第２の押え部、６２ｄ 凹部、６２ｅ 頭部収容空間。

Claims (9)

  1. 受光面を有して多角形形状を呈する太陽電池パネルを保持する保持フレームであって、
    前記受光面の裏面側に間隔を空けて設けられ、前記裏面のうち前記太陽電池パネルの一辺に沿って延びる外周縁部と対向する下辺部と、
    前記下辺部から前記外周縁部に向けて延びる立上がり辺部と、
    前記立上がり辺部のうち前記太陽電池パネル側となる端部に形成されて、前記太陽電池パネルの前記一辺を保持する保持部と、を備え、
    前記下辺部から前記太陽電池パネルに向かう方向を上方向、前記外周縁部から前記一辺側に向かう方向を外側方向とし、前記外側方向の反対方向を内側方向とした場合に、
    前記保持部は、前記端部から内側方向に張り出す内側張り出し上辺部と、前記端部から外側方向に張り出す外側張り出し上辺部と、前記外側張り出し上辺部の外側から上方に向けて延びる上方延出部と、前記上方延出部から内側方向に延びて前記外側張り出し上辺部との間に前記太陽電池パネルを挟持する挟持部と、を有し、
    前記下辺部は、前記立上がり辺部よりも内側方向に張り出す内側張り出し下辺部と、前記立上がり辺部よりも外側方向に張り出す外側張り出し下辺部とを有することを特徴とする保持フレーム。
  2. 前記立上がり辺部は、前記一辺に沿って見た場合に前記保持フレームの重心よりも内側に位置することを特徴とする請求項１に記載の保持フレーム。
  3. 前記保持部が前記立上がり辺部の上下に延びる中心線から張り出す張り出し長さと、前記外側張り出し下辺部が前記中心線から張り出す張り出し長さとが等しいことを特徴とする請求項２に記載の保持フレーム。
  4. 前記一辺に沿って見た場合の前記下辺部の幅Ａと、前記立上がり辺部の高さＨとの関係が、Ａ＜Ｈ＜２Ａとなっていることを特徴とする請求項２に記載の保持フレーム。
  5. 前記一辺に沿って見た場合に、前記内側張り出し下辺部が前記立上がり辺部の上下に延びる中心線から張り出す張り出し長さと、前記外側張り出し下辺部が前記中心線から張り出す張り出し長さと等しいことを特徴とする請求項２に記載の保持フレーム。
  6. 前記一辺に沿って見た場合に、前記内側張り出し下辺部が前記立上がり辺部の上下に延びる中心線から張り出す張り出し長さＥと、前記内側張り出し上辺部と前記外側張り出し上辺部とを合わせた幅Ｅとが、Ｄ／４＜Ｅ＜Ｄ／２となっていることを特徴とする請求項２に記載の保持フレーム。
  7. 請求項１〜６に記載の保持フレームと、
    前記保持フレームに保持された太陽電池パネルと、を備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
  8. 前記保持フレームを対向させて配置された請求項７に記載された複数の太陽電池モジュールと、
    対向する一方の前記保持フレームの前記外側張り出し下辺部を上方から押える第１の押え部と、対向する他方の前記保持フレームの外側張り出し下辺部を上方から押える第２の押え部と、前記他方の前記保持フレームの下辺部を下方から支持する下辺支持部と、を有する固定金具と、を備え、
    前記下辺支持部のうち、前記第２の押え部と対向する部分には凹部が形成されて、前記他方の保持フレームの外側張り出し下辺部と前記下辺支持部との間に隙間が形成されることを特徴とする太陽電池システム。
  9. 前記固定金具の下方には、前記固定金具を固定するボルトの頭部が収容される頭部収容空間が形成されることを特徴とする請求項８に記載の太陽電池システム。
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