WO2009119774A1 - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a solar cell module having a protective frame.
- solar cell modules that generate electric power by photoelectrically converting sunlight are widely used.
- the solar cell module is required to have strength to cope with various environmental loads (snow load, wind pressure, etc.).
- Japanese Patent Laid-Open No. 10-294485 discloses a technique for reinforcing a solar cell module by attaching a protective frame to a peripheral portion of a solar cell panel which is a main body portion of the solar cell module.
- the size of the solar cell panel tends to increase in order to improve the power generation efficiency. Therefore, there is a possibility that the conventional protective frame cannot secure sufficient rigidity.
- An object of the present invention is to provide a solar cell module with improved rigidity.
- the solar cell module which concerns on one Embodiment of this invention has a solar cell panel and the flame
- frame is provided along the edge part of the said solar cell panel.
- the cross section includes a first portion that contacts the solar cell panel and a pair of corner portions provided at both ends of the first portion, and at least one of the pair of corner portions is an acute angle.
- the portion that supports the solar cell panel of the frame is less likely to be deformed when a load is applied, so that the strength of the frame can be improved.
- FIG. 1 is a perspective view showing a photovoltaic power generation system according to a first embodiment of the present invention. It is a figure which shows the solar cell module which concerns on 1st embodiment.
- 2A is a plan view of the light receiving surface side of the solar cell module
- FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line P-P ′ in FIG.
- FIG. 6A shows a state in which a load is applied in the positive pressure direction
- FIG. 6B shows a state in which a load is applied in the negative pressure direction.
- It is a schematic diagram which shows a 1st frame. It is sectional drawing which shows a part of solar cell module which concerns on 2nd embodiment. It is sectional drawing which shows a part of solar cell module which concerns on 3rd embodiment. It is sectional drawing which shows a part of solar cell module which concerns on 4th embodiment. It is sectional drawing which shows a part of solar cell module which concerns on 5th embodiment.
- the solar power generation system 100 includes a solar cell module 1 and a gantry 10 that holds the solar cell module 1.
- the photovoltaic power generation system 100 is installed in various places. Examples of such installation locations include the roof of a building, land on a site such as a factory, and the like.
- the peripheral part of the solar cell module 1 is attached to the gantry 10.
- the gantry 10 is formed of, for example, a metal such as stainless steel, iron, or aluminum, or a light metal, resin, wood, or the like.
- the solar cell module 1 includes a solar cell panel 2 having a rectangular flat plate shape, and four frame groups (first frame 3 and 1) attached to the peripheral edge of the solar cell panel 2.
- a second frame 4) is provided.
- the first frame 3 is attached to a pair of opposite sides of the solar cell panel 2, and the second frame 4 is attached to another pair of opposite sides.
- the longitudinal direction of the second frame 4 in the solar cell module 1 is defined as the X-axis direction
- the longitudinal direction of the first frame 3 is defined as the Y-axis direction
- a direction perpendicular to the plane is defined as the Z-axis direction.
- the solar cell panel 2 includes a translucent substrate 21 and a back surface protective material 23 in which a plurality of solar cell elements 24 covered with a filler 22 are provided on the light receiving surface side. It is arranged between.
- the solar cell elements 24 are electrically connected to each other by inner leads 25.
- a terminal box 26 is attached to the back surface protective material 23, and electric power obtained by photoelectric conversion by the solar cell element 24 is output to the outside through the terminal box 26.
- the translucent substrate 21 is a substrate having a high light transmittance for allowing light to enter the solar cell element 24, and is a glass substrate such as white plate glass, tempered glass, double tempered glass, or heat ray reflective glass, or a synthetic resin such as polycarbonate resin.
- a substrate is preferably employed.
- the thickness of the translucent substrate 21 is preferably about 3 mm to 5 mm for a glass substrate and about 5 mm for a synthetic resin substrate.
- the filler 22 is formed by forming a thermosetting resin or a thermoplastic resin having a thermosetting property by containing a cross-linking agent into a sheet by an extruder or the like, and cutting it at a predetermined length. Produced.
- the back surface protective material 23 has a role of protecting the filler 22.
- As the back surface protective material 23 polyvinyl fluoride (PVF), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), or a laminate of these is suitably used.
- solar cell elements 24 can be used.
- solar cell element 24 include crystalline solar cell elements such as single crystal and polycrystalline silicon, amorphous silicon solar cell elements, Si thin film solar cell elements, CIS solar cell elements, CIGS solar cells, and dyes. A sensitized solar cell element etc. are mentioned.
- the silicon substrate When the solar cell element 24 is manufactured using a single crystal or polycrystalline silicon substrate, the silicon substrate includes a P layer containing a large amount of P-type impurities such as boron and an N-type containing a large amount of N-type impurities such as phosphorus. A PN junction is formed by bonding the layers. Moreover, an electrode is formed in the surface or back surface of a silicon substrate by screen-printing silver paste. In addition, in order to make it easy to attach the inner lead 25 or to suppress deterioration, solder may be coated on the surface of the electrode.
- the inner lead 25 connects one solar cell element 24 and another solar cell element 24 adjacent thereto.
- the inner lead 25 is preferably formed by forming a solder coat with a thickness of about 20 to 70 ⁇ m on the surface of a wiring material such as a copper foil having a thickness of 0.1 mm to 0.5 mm by plating or dipping. .
- the first frame 3 and the second frame 4 shown in FIG. 3 are made of, for example, aluminum, iron, stainless steel, or resin, and are made by, for example, extrusion molding.
- the first frame 3 has a groove-like fitting portion 30 into which the solar cell panel 2 is fitted, and a support portion 31 for supporting the solar cell panel 2.
- the support portion 31 has an annular portion 32 having a circular shape in cross section perpendicular to the longitudinal direction, and a bottom portion 33.
- the fitting portion 30, the annular portion 32, and the bottom portion 33 protrude to the inside of the solar cell module 1 and extend along the side of the end portion of the solar cell panel 2. Details of the first frame 3 will be described later.
- the second frame 4 has a groove-like fitting portion 40 into which the solar cell panel 2 is fitted, and a support portion 41 that supports the solar cell panel 2.
- the support part 41 includes a ceiling part 411, an outer part 412, an inclined part 413, an inner part 414, and a bottom part 415.
- the ceiling part 411 has a region in contact with the back surface of the solar cell panel 2 fitted in the fitting part 40.
- the outer portion 412 is connected to the ceiling portion 411 substantially perpendicularly.
- the inclined part 413 is connected to the ceiling part 411 so as to form an obtuse angle.
- the inner part 414 is connected to the inclined part 413 and is provided substantially parallel to the outer part 412.
- the bottom portion 415 is connected to the outer portion 412 and the inner portion 414 substantially perpendicularly.
- the second frame 4 is provided with an elongated slit 51 from the ceiling part 411 to the inclined part 413.
- a protruding portion 52 having a shape corresponding to the slit 51 is formed at the end portion of the annular portion 32 of the first frame 3.
- the slit 51 and the protrusion 52 form the fitting mechanism 5.
- the slit 51 and the protrusion part 52 are fitted by the protrusion part 52 being inserted in the slit 51, as shown in FIG. Thereby, it can suppress that the 1st frame 3 shifts
- a screw hole 61 extending along the longitudinal direction of the second frame 4 is formed in a connecting portion between the inner portion 414 and the bottom portion 415. Further, an insertion hole 62 is provided in the first frame 3 so as to correspond to this. As shown in FIG. 4, when the first frame 3 and the second frame 4 are connected by the fitting mechanism 5, the opening position of the insertion hole 62 overlaps with the opening position of the screw hole 61. Then, the screw 63 (fixing tool) is inserted into the insertion hole 62 and screwed into the screw hole 61, whereby the first frame 3 is fixed to the second frame 4.
- the screw hole 61, the insertion hole 62, and the screw 63 constitute a fixing mechanism 6 that fixes the first frame 3 and the second frame 4.
- the first frame 3 and the second frame 4 are coupled at a plurality of different positions by a plurality of coupling mechanisms of a fitting mechanism 5 and a fixing mechanism 6. Therefore, when a load is applied to the solar cell panel 2, the stress is distributed in the vicinity of the protrusion 52 and the insertion hole 62 in the first frame 3, and the stress is in the vicinity of the slit 51 and the screw hole 61 in the second frame 4. Distributed. Thereby, since the intensity
- the first frame 3 includes a fitting portion 30 into which the solar cell panel 2 is fitted, a long annular portion 32 that mainly supports the solar cell panel 2, and an installation surface side ( ⁇ Z side) of the solar cell module 1. And a bottom 33 located there.
- the annular part 32 is formed by a first part 321, a second part 322, and a third part 323.
- the annular part 32 has a space 71 surrounded by the first part 321, the second part 322, and the third part 323 inside.
- the second part 322 is connected to one end of the first part 321 via the connecting part 34.
- the third part 323 is connected to the other end of the first part 321 via a connecting part 35.
- the second part 322 is connected to one end of the third part via a connecting part 36.
- the corner portions (connecting portions 34, 35, 36) of the annular portion 32 in a cross-sectional view are located at the apexes of a triangle (right triangle in the present embodiment).
- An angle ⁇ 1 of an angle (inner angle) formed by the first part 321 and the third part 323 is an acute angle.
- the angle ⁇ 2 (inner angle) formed by the second part 322 and the third part 323 is an acute angle.
- the angle ⁇ 1 can also be regarded as an angle formed by a virtual line segment A connecting the connecting part 34 and the connecting part 35 and a virtual line segment B connecting the connecting part 35 and the connecting part 36.
- the angle ⁇ 2 can also be regarded as an angle formed by the virtual line segment B and a virtual line segment C connecting the connecting portion 34 and the connecting portion 36.
- the angle formed by the first portion 321 and the third portion 323 is an acute angle, but the angle formed by the first portion 321 and the second portion 322, that is, the virtual line segment A and the virtual line segment C,
- the annular portion 32 may be formed so that the angle formed by the above becomes an acute angle.
- the second part 322 is connected substantially perpendicularly to the first part 321 at the connecting portion 34 (one part of the first part 321).
- the first portion 321 contacts the back surface of the solar cell panel 2 when the solar cell panel 2 is fitted into the fitting portion 30.
- the first part 321 is a constituent part of the annular part 32 and also a constituent part of the fitting part 30.
- the third part 323 is connected to the first part 321 at the connecting part 35 (the part on the other side of the first part 321), and the connecting part 36 (the part on the opposite side of the connecting part 34 of the second part 322).
- the second portion 322 is connected in a tilted state.
- the bottom portion 33 is a plate-like portion in which a plurality of bolt holes 331 into which the bolts 11 can be inserted are provided along the longitudinal direction of the first frame 3.
- the first frame 3 is fixed to the gantry 10 with bolts 11 through bolt holes 331.
- the angle formed by the second part 322 and the third part 323 is an acute angle, a wide space can be secured above the bottom part 32. Therefore, a relatively large bolt 11 can be used. Moreover, since workability
- the load in the positive pressure direction is the force acting in the direction ( ⁇ Z direction) to push the solar cell module from the light receiving surface side to the back surface side
- the load in the negative pressure direction is the back surface of the solar cell module. Force acting in the direction of pushing from the side to the light receiving surface side (+ Z direction).
- FIG. 6A when a load W1 in the positive pressure direction is applied to the solar cell module 1, the solar cell panel 2 is convexly curved downward, and the (-Z ) Direction force F1 acts.
- FIG. 6B when a negative load W2 is applied to the solar cell module 1, the solar cell panel 2 is convexly curved upward and is connected to the connecting portion 34 side of the annular portion 32 ( A force F2 in the -Z) direction acts. That is, when a load is applied to the solar cell panel 2 in the positive pressure direction or the negative pressure direction, a force in the ( ⁇ Z) direction acts on the first portion 321.
- the compressive force Fb acts on the second portion 322, and the compressive force Fc acts on the third portion 323.
- a tensile force Fa acts on the first portion 321.
- the compressive forces Fb and Fc act along the second part 322 and the third part 323, deformation due to this hardly occurs, and almost no shear force or bending moment acts on these parts. That is, since the annular portion 32 has a truss structure that is highly resistant to external force, the first portion 321 is less likely to be deformed than a support portion having an annular portion having a square or rectangular cross-sectional shape. Yes. Therefore, according to the 1st flame
- the strength of the first frame 3 can be improved by providing the third portion 323 that is inclined and extends toward the second portion 322 with reference to the direction in which the second portion 322 extends.
- An annular portion 32a of the first frame 3a used in the solar cell module 1a is a curved shape having a plurality of bent portions in cross section (in FIG. 8, there are two bent portions) instead of the third portion 323 of the first frame 3.
- the annular portion 32a has a space 71a inside.
- the imaginary line segment D connecting the connection part (connection part 35, 37a) with the other part of the third part 323a is the connection part (connection part 34, 36a) with the other part of the second part 322a. It is inclined with respect to the connecting virtual line segment E.
- the third portion 323a of the annular portion 32a has an acute angle formed by the imaginary line segment D and the imaginary line segment E, and the second portion 323a is similar to the third portion 323 of the first embodiment. It is provided in a state inclined with respect to the part 322a. Further, the angle formed by the virtual line segment A and the virtual line segment D is an acute angle.
- the length of the fourth portion 324 in a cross-sectional view is shorter than the length of the first portion 321a, and thus the annular portion 32a has a substantially trapezoidal shape, 35, 36a, and 37a are located at the substantially trapezoidal apex.
- the length of the fourth part 324 is made smaller than the length of the first part 321, the bending moment acting on the fourth part 324 when a force is applied to the annular portion 32 a can be reduced. Therefore, the rigidity of the annular portion 32a can be improved.
- the third portion 323 is connected to the second portion 322 while being inclined, so that the thickness near the connecting portion 36 is locally increased.
- the present embodiment by locally connecting the fourth part 324 to the second part 322a, it is possible to suppress a local increase in thickness at these intersecting portions (connecting portions 36a). Thereby, in this embodiment, operations such as applying a processing tool such as a punch blade to the fourth portion 324 to cut a part of the annular portion 32a are facilitated.
- the annular portion 32b of the first frame 3b is connected to one end of the annular portion 32b of the first frame 3 in the space 71 of the first frame 3 and connected to the connecting portion 34 on the third portion 323.
- a member 325 is included.
- the connecting member 325 may be provided over the entire longitudinal direction (Y-axis direction) of the first frame 3b, or may be provided so as to be partially dispersed. By providing the connecting member 325, the third portion 323 is less likely to buckle, so that the strength of the first frame 3b can be improved.
- the annular part 32c of the first frame 3c of the present embodiment is provided with a third part 323c having an arched cross section orthogonal to the longitudinal direction of the annular part 32c, instead of the third part 323 of the first frame 3. .
- the third part 323c is in a direction away from the second part 322 between the connecting part (connecting part 35) with the first part 321 and the connecting part (connecting part 36) with the second part 322. It has a curved shape that curves to swell.
- the annular portion 32c has a space 71c therein.
- An imaginary line segment F connecting the connection parts (connection parts 35, 36) with the other part of the third part 323c is an imaginary line connecting the connection parts (connection parts 34, 36) with the other part of the second part 322. It is inclined with respect to the minute G. That is, in the annular portion 32c, the third part 323c is provided to be inclined with respect to the second part 322, similarly to the third part 323 of the first embodiment. Further, the angle formed by the virtual line segment A and the virtual line segment F is an acute angle.
- the annular portion 32c is hardly deformed even when pressure is applied from the inside or the outside. For example, even when water that has entered the annular portion 32c freezes and expands, the annular portion 32c is difficult to deform, and therefore the strength of the first frame 3c can be increased.
- the annular portion 32d of the first frame 3d of the present embodiment is provided with a third portion 323d that can be attached to and detached from the first frame 3d in place of the third portion 323 of the first frame 3.
- a convex portion 81 that protrudes downward is formed on the other side of the first portion 321, and a collar portion 82 is formed on the lower side of the second portion 322.
- the third portion 323 d is connected to the first portion 321 at the convex portion 81, and is connected to the second portion 322 at the flange portion 82.
- the annular portion 32d has a space 71d formed therein by a first portion 321, a second portion 322, and a third portion 323d.
- the shape of the third portion 323d may be a flat plate shape extending in the longitudinal direction of the first frame 3, or may be an elongated bar shape. Since the third portion 323d is sandwiched between the convex portion 81 and the flange portion 82 when mounted, when a load is applied to the annular portion 32d, the third portion 323d is sandwiched and fixed to the first portion 321 and the second portion 322.
- the third part 323d can be a selected accessory that is added as necessary, the first frame 3d can be provided with the minimum necessary strength. Therefore, it is possible to provide the first frame 3d having a strength corresponding to the environment. In addition, the strength of the first frame 3d can be improved by configuring the member of the third portion 323d with a member having higher strength than the other portions.
- a frame may be configured by appropriately selecting from the first frames 3, 3a to 3d and the second frame 4 described above.
- the third part is entirely inclined with respect to the second part, and it is sufficient that at least a part of the third part is provided in a state inclined toward the second part.
- the third part 323 of the first frame 3 may be configured with a part parallel to the second part 322 and a part inclined obliquely with respect to the second part 322.
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Abstract
太陽電池パネル2と、該太陽電池パネル2の端部に取り付けられるフレーム3と、を有し、フレーム3は、太陽電池パネル2の端部に沿って設けられ、太陽電池パネル2を裏面側より支持する長尺状の環状部32を有し、該環状部32は、その長手方向に直交する断面の形状が環状を成す環状部を有し、該環状部は、前記断面において、太陽電池パネル2と当接する第一部位321と、該第一部位321の両端に設けられる一対の角部と、を有し、該一対の角部の少なくとも一方が鋭角である。
Description
本発明は保護フレームを有する太陽電池モジュールに関する。
近年、太陽光を光電変換することで電力を生み出す太陽電池モジュールが広く利用されている。太陽電池モジュールは、様々な環境負荷(積雪荷重や風圧等)に対応するために、強度が求められている。
例えば、特開平10-294485号公報には、太陽電池モジュールの本体部分である太陽電池パネルの周縁部に保護フレームが取り付けられることで、太陽電池モジュールを補強する技術が開示されている。
しかしながら、太陽電池モジュールは、発電効率の向上のために太陽電池パネルのサイズが大きくなる傾向にある。したがって、従来の保護フレームでは剛性を十分に確保できないおそれがあった。
本発明の目的は、剛性を向上させた太陽電池モジュールを提供することである。
本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールは、太陽電池パネルと、該太陽電池パネルの端部に取り付けられるフレームと、を有し、前記フレームは、前記太陽電池パネルの端部に沿って設けられ、前記太陽電池パネルを裏面側より支持する長尺状の支持部を有し、該支持部は、その長手方向に直交する断面の形状が環状を成す環状部を有し、該環状部は、前記断面において、前記太陽電池パネルと当接する第一部位と、該第一部位の両端に設けられる一対の角部と、を有し、該一対の角部の少なくとも一方が鋭角である。
前記太陽電池モジュールは、上述の構成を有することにより、荷重が付加された際に、フレームの太陽電池パネルを支持する部位が変形しにくくなるため、フレームの強度を向上できる。
以下、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールを備えた太陽光発電システムについて、添付図面を参照しながら説明する。
<<第一の実施形態>>
図1に示すように、太陽光発電システム100は、太陽電池モジュール1と、該太陽電池モジュール1を保持する架台10とを備えている。太陽光発電システム100は、様々な場所に設置される。このような設置場所としては、例えば、建物の屋根、工場等の敷地内の陸上等が挙げられる。
図1に示すように、太陽光発電システム100は、太陽電池モジュール1と、該太陽電池モジュール1を保持する架台10とを備えている。太陽光発電システム100は、様々な場所に設置される。このような設置場所としては、例えば、建物の屋根、工場等の敷地内の陸上等が挙げられる。
太陽電池モジュール1は、その周縁部が架台10に取り付けられている。架台10は、例えばステンレス鋼や鉄、アルミニウム等の金属や軽金属のほか、樹脂や木材等で形成される。
<太陽電池モジュール>
図2(a)に示すように、太陽電池モジュール1は、矩形の平板形状である太陽電池パネル2、及び、該太陽電池パネル2の周縁部に取り付けられる4つのフレーム群(第一フレーム3及び第二フレーム4)を備えている。第一フレーム3は太陽電池パネル2の対向する一対の辺に取り付けられており、第二フレーム4は他の対向する一対の辺に取り付けられている。
図2(a)に示すように、太陽電池モジュール1は、矩形の平板形状である太陽電池パネル2、及び、該太陽電池パネル2の周縁部に取り付けられる4つのフレーム群(第一フレーム3及び第二フレーム4)を備えている。第一フレーム3は太陽電池パネル2の対向する一対の辺に取り付けられており、第二フレーム4は他の対向する一対の辺に取り付けられている。
なお、図2及び以降の各図では、便宜上、太陽電池モジュール1における第二フレーム4の長手方向をX軸方向とし、第一フレーム3の長手方向をY軸方向とし、これらで規定されるXY平面に垂直な方向をZ軸方向と定義している。
図2(b)に示すように、太陽電池パネル2は、充填材22に被覆されている複数の太陽電池素子24が、受光面側に設けられた透光性基板21と裏面保護材23との間に配されている。また、太陽電池素子24は、インナーリード25により互いに電気的に接続されている。裏面保護材23には、端子ボックス26が取り付けられており、太陽電池素子24による光電変換により得られた電力が該端子ボックス26を通じて外部に出力される。
透光性基板21は、太陽電池素子24に光を入射させる光透過率の高い基板であり、白板ガラス、強化ガラス、倍強化ガラス、熱線反射ガラス等のガラス基板や、ポリカーボネート樹脂等の合成樹脂基板が好適に採用される。透光性基板21の厚みは、ガラス基板の場合は3mm~5mm程度、合成樹脂基板の場合は5mm程度であることが好ましい。
充填材22は、熱硬化性樹脂や、熱可塑性樹脂に架橋剤を含有して熱硬化特性を持たせた樹脂等が押出し機等によりシート状に成形され、所定長さで切断されることで作製される。
裏面保護材23は、充填材22を保護する役割を有する。裏面保護材23には、ポリビニルフルオライド(PVF)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、あるいは、これらを積層したもの等が好適に採用される。
太陽電池素子24には、様々な種類のものを採用できる。このような太陽電池素子24としては、例えば、単結晶や多結晶シリコン等の結晶系太陽電池素子、アモルファスシリコン太陽電池素子、Si薄膜太陽電池素子、CIS系太陽電池素子、CIGS系太陽電池又は色素増感太陽電池素子等が挙げられる。
太陽電池素子24が単結晶または多結晶シリコン基板を用いて作製される場合、該シリコン基板には、ボロン等のP型不純物を多く含んだP層及びリン等のN型不純物を多く含んだN層を接合させたPN接合が形成される。また、銀ペーストをスクリーン印刷すること等で、シリコン基板の表面又は裏面に電極が形成される。なお、インナーリード25を取り付けやすくしたり、劣化を抑制したりするため、電極の表面にハンダがコーティングされてもよい。
インナーリード25は、一の太陽電池素子24と、これに隣り合う他の太陽電池素子24とを接続する。インナーリード25には、例えば、厚さ0.1mm~0.5mmの銅箔等の配線材の表面に、メッキやディピングによって20~70μm程度の厚さのハンダコートを形成したものが好適である。
<フレーム>
図3に示す第一フレーム3及び第二フレーム4は、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス鋼あるいは樹脂等で形成され、例えば押出成形等で作製される。第一フレーム3は、太陽電池パネル2が嵌め込まれる溝状の嵌合部30と、該太陽電池パネル2を支持するための支持部31を有する。支持部31は、その長手方向に垂直な断面の形状が環状を成す環状部32と、底部33とを有している。嵌合部30、環状部32及び底部33は、太陽電池モジュール1の内側へ突出しており、太陽電池パネル2の端部の辺に沿って延びている。第一フレーム3の詳細については後述する。
図3に示す第一フレーム3及び第二フレーム4は、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス鋼あるいは樹脂等で形成され、例えば押出成形等で作製される。第一フレーム3は、太陽電池パネル2が嵌め込まれる溝状の嵌合部30と、該太陽電池パネル2を支持するための支持部31を有する。支持部31は、その長手方向に垂直な断面の形状が環状を成す環状部32と、底部33とを有している。嵌合部30、環状部32及び底部33は、太陽電池モジュール1の内側へ突出しており、太陽電池パネル2の端部の辺に沿って延びている。第一フレーム3の詳細については後述する。
第二フレーム4は、太陽電池パネル2が嵌め込まれる溝状の嵌合部40と、太陽電池パネル2を支持する支持部41とを有している。支持部41は、天井部位411、外側部位412、傾斜部位413、内側部位414及び底側部位415と、を備えている。
天井部位411は、嵌合部40に嵌め込まれた太陽電池パネル2の裏面に当接する領域を有している。外側部位412は、天井部位411に対し略垂直に連接する。傾斜部位413は、天井部位411に対して鈍角を成すように連接する。内側部位414は、傾斜部位413に連接し、外側部位412に略平行に設けられている。そして、底側部位415は、外側部位412及び内側部位414に略垂直に連接する。
図3に示すように、第二フレーム4には、天井部位411から傾斜部位413にかけて、細長のスリット51が設けられている。また、第一フレーム3の環状部32の終端部分には、スリット51に対応する形状の突出部52が形成されている。スリット51及び突出部52は嵌合機構5を形成している。そして、スリット51及び突出部52は、図4に示すように、突出部52がスリット51に挿入されることで、嵌め合わされる。これにより、第一フレーム3が第二フレーム4の長手方向(X軸方向)にずれることを抑制できる。
内側部位414と底側部位415との連接部分には、第二フレーム4の長手方向に沿って延びるネジ孔61が形成されている。また、これに対応するように、第一フレーム3に挿入孔62が設けられている。図4に示すように嵌合機構5によって第一フレーム3と第二フレーム4とを連結させた際に、挿入孔62の開口位置がネジ孔61の開口位置と重なる。そして、ネジ63(固定具)が挿入孔62に挿通され、ネジ孔61に螺合されることで、第一フレーム3が第二フレーム4に固定される。ネジ孔61、挿入孔62及びネジ63は、第一フレーム3及び第二フレーム4を固定する固定機構6を構成する。
第一フレーム3及び第二フレーム4は、嵌合機構5及び固定機構6という複数の連結機構によって、相異なる複数の位置で連結される。したがって、太陽電池パネル2に荷重が加わった場合に、第一フレーム3では突出部52及び挿入孔62近傍に応力が分散され、また、第二フレーム4ではスリット51及びネジ孔61近傍に応力が分散される。これにより、太陽電池モジュール1の強度が改善されるため、太陽電池パネル2の脱落の発生等を低減することができる。
また、図3において、突出部52をスリット51に挿入する方向と、ネジ63を捩じ込む方向とは直交している。この状態において、第一フレーム3と第二フレーム4とを分解するためには、突出部52あるいはネジ63をせん断する必要がある。しかしながら、突出部52やネジ63を構成するアルミニウムやステンレス等の金属材料をせん断するためには非常に大きな力が必要であるため、第一フレーム3と第二フレーム4とを分解することは困難となっている。
次に、第一フレーム3の構成について、図5を用いて説明する。第一フレーム3は、太陽電池パネル2が嵌め込まれる嵌合部30と、太陽電池パネル2を主として支持する長尺状の環状部32と、太陽電池モジュール1の設置面側(-Z側)に位置する底部33と、を有している。環状部32は、第一部位321と第二部位322と第三部位323とで形成されている。環状部32は、第一部位321、第二部位322、及び第三部位323で囲まれた空間71を内部に有している。そして、第二部位322は、第一部位321の一端に連結部34を介して連結されている。また、第三部位323は、第一部位321の他端に連結部35を介して連結されている。加えて、第二部位322は、第三部位の一端に連結部36を介して連結されている。
図5に示すように、断面視における環状部32の角部(連結部34,35,36)は、三角形(本実施形態では直角三角形)の頂点に位置する。第一部位321と第三部位323との成す角(内角)の角度θ1は、鋭角である。また、第二部位322と第三部位323との成す角(内角)の角度θ2は、鋭角である。なお、角度θ1は、連結部34と連結部35とを結ぶ仮想線分Aと、連結部35と連結部36とを結ぶ仮想線分Bと、が成す角度と捉えることもできる。また、角度θ2は、上記仮想線分Bと、連結部34と連結部36とを結ぶ仮想線分Cと、が成す角度と捉えることもできる。本実施形態では、第一部位321と第三部位323との成す角が鋭角としているが、第一部位321と第二部位322との成す角度、すなわち、仮想線分Aと仮想線分Cとの成す角度が鋭角となるように、環状部32が形成されていてもよい。
第二部位322は、連結部34(第一部位321の一方側の部分)において第一部位321に対し略垂直に連結している。第一部位321は、太陽電池パネル2が嵌合部30に嵌め込まれた際に太陽電池パネル2の裏面に当接する。第一部位321は、環状部32の構成部位であるとともに、嵌合部30の構成部位でもある。
また、第三部位323は、連結部35(第一部位321の他方側の部分)において第一部位321と連結し、連結部36(第二部位322の連接部34とは反対側の部分)において第二部位322に対し傾いた状態で連結している。
底部33は、ボルト11を挿通可能な複数のボルト孔331が第一フレーム3の長手方向に沿って複数設けられている板状部分である。第一フレーム3は、ボルト孔331を介して、ボルト11により架台10に固定される。
第一フレーム3では、第二部位322と第三部位323の成す角が鋭角であるため、底部32の上方に広い空間を確保できる。したがって、比較的サイズの大きいボルト11を用いることができる。また、作業性も向上するため、施工時間を短縮できると共に施工ミスを低減することができる。
次に、太陽電池モジュール1に荷重が加わった際に、架台10に固定された第一フレーム3に作用する力について説明する。なお、以下において、正圧方向の荷重とは、太陽電池モジュールを受光面側から裏面側へ押す方向(-Z方向)に作用する力とし、負圧方向の荷重とは、太陽電池モジュールを裏面側から受光面側へ押す方向(+Z方向)に作用する力とする。
図6(a)に示すように太陽電池モジュール1に正圧方向の荷重W1が付加されると、太陽電池パネル2が下に凸に湾曲し、環状部32の連結部35側に(-Z)方向の力F1が作用する。また、図6(b)に示すように太陽電池モジュール1に負圧方向の荷重W2が付加されると、太陽電池パネル2は上に凸に湾曲し、環状部32の連結部34側に(-Z)方向の力F2が作用する。すなわち、太陽電池パネル2に正圧方向または負圧方向に荷重が付加されると、第一部位321に(-Z)方向の力が作用することとなる。
環状部32に力F1が作用したとすると、図7に示すように、第二部位322には圧縮力Fbが作用し、第三部位323には圧縮力Fcが作用する。また、第一部位321には、引張力Faが作用する。
ここで、圧縮力Fb,Fcは第二部位322及び第三部位323に沿って作用するが、これによる変形はほとんど起こらず、また、これらの部位にせん断力や曲げモーメントはほとんど作用しない。すなわち、環状部32は、外力に対する抵抗が強いトラス構造となっているため、断面形状が正方形状や長方形状の環状部を有する支持部に比べて、第一部位321に変形が生じにくくなっている。したがって、第一フレーム3によれば、太陽電池パネル2の脱落の発生等を効果的に抑制することができる。
以上のように、第二部位322が延びる方向を基準に、該第二部位322の方へ傾いて延びる第三部位323を設けることで、第一フレーム3の強度を向上させることができる。
<<第二の実施形態>>
本発明の第二の実施形態に係る太陽電池モジュール1aについて、図8を用いて説明する。なお、本実施形態の説明において、第一の実施形態と同様の機能を有する要素については同一符号を付してその説明を省略する。以下の各実施形態についても同様とする。
本発明の第二の実施形態に係る太陽電池モジュール1aについて、図8を用いて説明する。なお、本実施形態の説明において、第一の実施形態と同様の機能を有する要素については同一符号を付してその説明を省略する。以下の各実施形態についても同様とする。
太陽電池モジュール1aに用いられる第一フレーム3aの環状部32aは、第一フレーム3の第三部位323に代えて、断面が複数の屈曲部を有する曲線状(図8では2つの屈曲部を有する曲線状)の第三部位323aと、連結部37aにおいて第三部位323aと連結し、第二部位322aに対して略垂直に連結する第四部位324とで構成される。そして、環状部32aは、内部に空間71aを有している。
ここで、第三部位323aの他の部位との連結部分(連結部35,37a)を結ぶ仮想線分Dは、第二部位322aの他の部位との連結部分(連結部34,36a)を結ぶ仮想線分Eに対して傾いている。このように、環状部32aの第三部位323aは、仮想線分Dと仮想線分Eとの成す角度が鋭角となっており、第一の実施形態の第三部位323と同様に、第二部位322aに対して傾いた状態で設けられている。また、仮想線分Aと仮想線分Dとの成す角度が鋭角となっている。
また、図8に示すように、断面視における第四部位324の長さは、第一部位321aの長さよりも短いため、環状部32aは略台形状を成しており、各連結部34,35,36a,37aは、略台形状の頂点に位置している。このように第四部位324の長さを第一部位321の長さよりも小さくすることで、環状部32aに力が付加されたときに第四部位324に作用する曲げモーメントを小さくすることができるため、環状部32aの剛性を向上できる。
また、第一の実施形態の第一フレーム3では、第三部位323が第二部位322に対して傾斜しつつ連結するため、連結部36付近の厚みが局所的に大きくなる。一方で、本実施形態では、第四部位324を第二部位322aに対して略垂直に連結させることで、これらの交差部分(連結部36a)において局所的に厚みが大きくなることを抑制できる。これにより、本実施形態では、パンチの刃等の加工用具を第四部位324に当てて、環状部32aの一部を切削する等の作業が容易になる。なお、図8に示すように、第二部位322aの厚みを、第二部位に比べて、一部薄くなるようにしてもよい。これにより、強度を確保しつつ材料コストを抑えることができる。
<<第三の実施形態>>
次に、本発明の第三の実施形態に係る太陽電池モジュール1bについて、図9を用いて説明する。
次に、本発明の第三の実施形態に係る太陽電池モジュール1bについて、図9を用いて説明する。
第一フレーム3bの環状部32bは、第一フレーム3の環状部32が有する空間71内に、一端が連結部34に連結し、他端が第三部位323上の連結部38に連結する連結部材325を有する。連結部材325は、第一フレーム3bの長手方向(Y軸方向)の全体に亘って設けられていてもよいし、部分的に分散するように設けられていてもよい。連結部材325を設けることによって、第三部位323が座屈しにくくなるため、第一フレーム3bの強度を改善することができる。
<<第四の実施形態>>
次に、本発明の第四の実施形態に係る太陽電池モジュール1cについて、図10を用いて説明する。
次に、本発明の第四の実施形態に係る太陽電池モジュール1cについて、図10を用いて説明する。
本実施形態の第一フレーム3cの環状部32cは、第一フレーム3の第三部位323に代えて、環状部32cの長手方向と直交する断面がアーチ状の第三部位323cが設けられている。詳細には、第三部位323cは、第一部位321との連結部分(連結部35)と第二部位322との連結部分(連結部36)との間において、第二部位322から遠ざかる方向に膨らむように湾曲する湾曲状を成している。また、環状部32cは、内部に空間71cを有している。
第三部位323cの他の部位との連結部分(連結部35,36)を結ぶ仮想線分Fは、第二部位322の他の部位との連結部分(連結部34,36)を結ぶ仮想線分Gに対して傾いている。すなわち、環状部32cにおいて、第三部位323cは、第一の実施形態の第三部位323と同様に、第二部位322に対して傾くように設けられている。また、仮想線分Aと仮想線分Fとの成す角度が鋭角となっている。
第三部位323cをアーチ状とすることによって、環状部32cは、内側や外側から圧力が付加された場合でも変形しにくくなる。例えば、環状部32c内に侵入した水が氷結して膨張するような場合にも、環状部32cは変形しにくいため、第一フレーム3cの強度を高めることができる。
<<第五の実施形態>>
次に、本発明の第五の実施形態に係る太陽電池モジュール1dについて、図11を用いて説明する。
次に、本発明の第五の実施形態に係る太陽電池モジュール1dについて、図11を用いて説明する。
本実施形態の第一フレーム3dの環状部32dは、第一フレーム3の第三部位323に代えて、第一フレーム3dに対して着脱可能な第三部位323dが設けられている。なお、図11に示すように、第一部位321の他方側の部分には、下方に突出する凸部81が形成されており、第二部位322の下方側には、鉤部82が形成されている。第三部位323dは、凸部81にて第一部位321と連接し、鉤部82にて第二部位322と連接する。環状部32dは、第一部位321、第二部位322及び第三部位323dで形成される空間71dを内部に有している。
第三部位323dの形状は、第一フレーム3の長手方向に延びる平板形状でもよいし、細長い棒形状でもよい。第三部位323dは、装着時に凸部81及び鉤部82に挟まれるため、環状部32dに荷重が付加されると、第一部位321及び第二部位322に挟持固定される。
本実施形態の場合、第三部位323dを必要に応じて追加する選択付属品とすることができるため、第一フレーム3dを必要最小限の強度にて提供できる。したがって、環境に応じた強度の第一フレーム3dを提供することができる。また、第三部位323dの部材をその他の部位よりも強度の高い部材で構成することで、第一フレーム3dの強度を向上することも可能である。
<<変形例>>
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることができる。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることができる。
例えば、一の太陽電池モジュール1において、上述の第一フレーム3,3a~3d及び第二フレーム4の中から適宜選択してフレームを構成してもよい。
また、第三部位は、その全部が第二部位に対して傾いている必要はなく、少なくともその一部分が第二部位の方に傾いた状態で設けられていればよい。例えば、第一フレーム3の第三部位323を、第二部位322に対して平行な部分と、第二部位322に対して斜めに傾く部分とで構成してもよい。
Claims (8)
- 太陽電池パネルと、該太陽電池パネルの端部に取り付けられるフレームと、を有する太陽電池モジュールであって、
前記フレームは、
前記太陽電池パネルの端部に沿って設けられ、前記太陽電池パネルを裏面側より支持する長尺状の支持部を有し、
前記支持部は、その長手方向に垂直な断面の形状が環状を成す環状部を有し、
前記環状部は、前記断面において、前記太陽電池パネルと当接する第一部位と、該第一部位の両端に設けられる一対の角部と、
を有し、
該一対の角部の少なくとも一方が鋭角である、太陽電池モジュール。 - 前記環状部は、前記第一部位と、該第一部位の一端に連結された第二部位と、前記第一部位の他端に連結された第三部位と、
を有し、
前記第二部位は、前記第一部位と直交するように設けられ、
前記第三部位は、前記第二部位に対して、前記第二部位に近接するように傾斜する、請求項1記載の太陽電池モジュール。 - 前記環状部は、前記第二部位及び前記第三部位と連結される第四部位を有し、
該第四部位の前記長手方向に直交する方向の長さは、前記第一部位の前記長手方向に直交する方向の長さよりも短い、請求項1または請求項2記載の太陽電池モジュール。 - 前記環状部は、内部に前記第一部位の一端から前記第三部位に連結される連結部材を有する、請求項1から3のいずれかの項に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第三部位は、湾曲状である、請求項1から4のいずれかの項に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第三部位は、前記第一部位または前記第二部位とは別体である、請求項1から3のいずれかの項に記載の太陽電池モジュール。
- 前記環状部は、前記断面の形状が三角形状または台形状である、請求項2または請求項3記載の太陽電池モジュール。
- 前記フレームは、第一フレームと、該第一フレームに接続される第二フレームと、
を有し、
前記第一フレーム及び前記第二フレームは、固定機構及び嵌合機構により接続され、
前記固定機構は、
固定具と、
前記第一及び前記第二フレームの一方に形成され、前記固定具が挿入される挿入孔と、
前記第一及び前記第二フレームの他方に形成され、前記固定具が挿入される固定孔と、
を有し、
前記嵌合機構は、
前記第一及び第二フレームの一方に形成された溝と、
前記第一及び第二フレームの他方に形成された突出部と、
を有する、請求項1から7のいずれかの項に記載の太陽電池モジュール。
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