WO2018025589A1 - 集光型太陽光発電モジュール、集光型太陽光発電パネル、及び集光型太陽光発電装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2016年8月3日出願の日本出願第2016-152903号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
従来の上記集光型太陽光発電モジュールにおいて、筐体の底板に搭載された発電素子の温度が上昇すると、金属製の底板は熱膨張しやすい。そのため、底板が面方向に熱膨張によって拡がることが規制されている場合、底板が、面と直交する方向に凸状に膨らむように変形し、発電素子の位置が本来あるべき位置からずれて、発電効率が低下するという問題がある。また、樹脂製の枠体は、金属製のものに比べて耐荷重強度が低いため、底板に搭載される発電素子の個数が増加した場合、これらの発電素子の重量に耐えられなくなって破損するという問題もある。
そこで、金属製の底板の熱膨張による発電素子の位置ずれを抑制し、かつ樹脂製の枠体の耐荷重強度を向上させることを目的とする。
本開示によれば、金属製の底板の熱膨張による発電素子の位置ずれを抑制し、かつ樹脂製の枠体の耐荷重強度を向上させることができる。
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
(1)本発明の実施形態に係る集光型太陽光発電モジュールは、太陽光を集光するレンズ要素を複数個並べて構成された集光部、及び、当該レンズ要素にそれぞれ対応する位置に配置された複数個の発電素子を収容する筐体を備える集光型太陽光発電モジュールであって、前記筐体は、樹脂製の枠体と、前記枠体に取り付けられ前記発電素子が搭載される金属製の底板と、を備え、前記枠体は、外枠を形成する枠本体部と、前記枠本体部の内側において前記底板の上面に沿って延びており両端部が前記枠本体部に一体に形成されたライナー部と、を有する。
この場合、ライナー部の樹脂成形時に、形状変化部でガラス繊維をランダムな繊維配向にすることで、ライナー部の線膨張係数を変化させることができ、その結果、ライナー部の動作温度での熱膨張量を調整することができる。このため、ライナー部と底板の各動作温度が互いに異なる場合であっても、ライナー部の熱膨張量を、底板の熱膨張量と合うように調整することで、ライナー部の熱膨張量と底板の熱膨張量との差を小さくすることができる。
この場合、集光部のレンズ要素による集光位置がずれたときに、集光する太陽光がライナー部に当たるのを遮蔽部材により防止することができるので、ライナー部が太陽光により熱損傷をするのを防止することができる。
この場合、遮蔽部材は太陽光の反射率が良く、かつ太陽光の吸収率が少ないため、ライナー部が太陽光により熱損傷するのを確実に防止することができる。
この場合、ライナー部に対して底板を容易に位置決めすることができる。
この場合、底板を貫通するネジと当該底板との間に存在するすき間から、筐体の内部に水分や塵埃等の異物が侵入するのを抑制することができる。
この場合、シール層をライナー部に強固に接着することができるので、筐体の内部に水分や塵埃等の異物が侵入するのをさらに抑制することができる。
このような集光型太陽光発電パネルは所望の発電電力を得ることができる。
この場合、昼間は常に、その時点で最も発電効率の高い状態を維持する集光型太陽光発電装置を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について添付図面に基づき詳細に説明する。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
<集光型太陽光発電装置および集光型太陽光発電パネル>
まず、集光型太陽光発電装置の構成から説明する。図1は、集光型太陽光発電装置の一例を示す斜視図である。図1において、集光型太陽光発電装置100は、左右2翼に分かれたパネルを備える集光型太陽光発電パネル1と、集光型太陽光発電パネル(以下、単に太陽光発電パネルとも言う)1を背面側で支持する架台2とを備えている。なお、図1において、紙面右側のパネル1は、架台2の構造を示すために、太陽光発電パネル1の一部を省略して示している。
太陽光発電パネル1の各翼は、例えば10個のユニット1Uによって構成されている。これにより、太陽光発電パネル1の各翼は、縦10×横10の太陽光発電モジュール1Mをマトリクス状に並べて構成されている。従って、両翼の太陽光発電パネル1で、200個の集光型太陽光発電モジュール1Mが存在している。
図2は、本発明の一実施形態に係る集光型太陽光発電モジュール(以下、単にモジュールとも言う。)1Mを拡大して示す斜視図(集光部13の一部を破断している。)である。図2において、モジュール1Mは、箱状の筐体11と、筐体11の底板15に複数列に並べるように配置されたフレキシブルプリント配線板12と、筐体11の鍔部11bに、蓋のように取り付けられた集光部13とを主要な構成要素として備えている。
図4は、筐体11を示す斜視図である。図5は、筐体11の枠体16を示す平面図である。図4及び図5において、筐体11は、方形(ここでは長方形(正方形でもよい。))の箱状に形成されており、樹脂製の枠体16に、例えばアルミニウム等の金属製の底板15を取り付けて構成されている。
枠体16は、例えば、ガラス繊維が充填されたPBT(Poly Butylene Terephtalate)樹脂等の樹脂材料により形成されており、外枠(側壁枠)を形成する枠本体部17と、この枠本体部17の内側において当該枠本体部17に一体に形成されたライナー部18とを有している。
ライナー部18は、例えば板状部材からなり、底板15の上面の長辺方向の中央部に沿って、短辺方向に延びて形成されている。ライナー部18は、底板15の上面において発電素子12cの合間を縫うように配置されている。ライナー部18の長手方向の両端部は、長辺側壁部17cの内側面における長手方向の中央部に連結されている。これにより、長辺側壁部17cの長手方向の中央部が内側や外側に反るように変形するのを防止することができる。
なお、本実施形態では、位置決めピンをライナー部18に形成し、位置決め孔を底板15に形成しているが、位置決め孔をライナー部18に形成し、位置決めピンを底板15に形成してもよい。この場合、位置決め孔がライナー部18の位置決め部として機能する。
図6において、ライナー部18の位置決めピン19は、ライナー部18を樹脂成形する際に、金型への樹脂注入部(ゲート)とされている。図中の座標系の方向に示すように、枠本体部17の短辺方向をX方向、長辺方向をY方向とした場合、この樹脂注入部から金型内に注入された樹脂材料は、位置決めピン19の中心からX方向両側に向かって流れる。そして、X方向両側に流れた樹脂材料は、ライナー部18と枠本体部17との接合部分において、長辺側壁部17cを樹脂成形する樹脂材料と混じり合う。このため、ライナー部18の樹脂材料に含まれるガラス繊維は、以下に示すような繊維配向となる。
そして、非くびれ部18B2に隣接するくびれ部18A3に樹脂材料が流入すると、ガラス繊維の繊維配向がまた崩れる。
また、アルミニウム製の底板15の線膨張係数は23×10-6(1/K)である。これに対して、樹脂製のライナー部18では、その樹脂成形時の樹脂材料の流動方向に対して平行方向(図6のX方向)の線膨張係数は21×10-6(1/K)であって、前記流動方向に対して垂直方向(図6のY方向)の線膨張係数は85×10-6(1/K)であり、底板15の線膨張係数と異なる。
図4に戻り、筐体11は、枠本体部17に取り付けられた保護部材30と、ライナー部18を覆う遮蔽部材40とを備えている。保護部材30は、短辺側壁部17bの内側面の下半分全体を覆う短辺保護板31と、長辺側壁部17cの内側面の下半分全体を覆う長辺保護板32とによって構成されている。短辺保護板31及び長辺保護板32は、例えばアルミニウム等の金属製の板材からなる。
また、このような集光型太陽光発電パネル1と、当該集光型太陽光発電パネル1が太陽の方向を向いて太陽の動きに追尾動作するように駆動する駆動装置5とを備えた集光型太陽光発電装置100は、昼間は常に、その時点で最も発電効率の高い状態を維持することができる。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1M 集光型太陽光発電モジュール
1U ユニット
2 架台
3 基礎
4 支持部
6 軸
7 梁
8 フレーム
11 筐体
11b 鍔部
12 フレキシブルプリント配線板
12c 発電素子
13 集光部
13f フレネルレンズ
15 底板
15a 位置決め孔
15b 挿通孔
16 枠体
17 枠本体部
17a 基台部
17b 短辺側壁部
17c 長辺側壁部
18 ライナー部
18A くびれ部(形状変化部)
18B 非くびれ部
18C ねじ穴
19 位置決めピン(位置決め部)
20 突出部
21 シール層
22 内側突出部
22a ねじ穴
23 ビス(ネジ)
24 外側突出部
25 シール層
26 ビス
30 保護部材
31 短辺保護板
32 長辺保護板
40 遮蔽部材
41 平板部
41a 挿通孔
42 折曲部
100 集光型太陽光発電装置
181 ストレート部
182 テーパ部
183 接着面
184 接着面
Ax 光軸
R1 領域
R2 領域
W1 くびれ部の幅寸法
W2 非くびれ部の幅寸法
Claims (9)
- 太陽光を集光するレンズ要素を複数個並べて構成された集光部、及び、当該レンズ要素にそれぞれ対応する位置に配置された複数個の発電素子を収容する筐体を備える集光型太陽光発電モジュールであって、
前記筐体は、樹脂製の枠体と、前記枠体に取り付けられ前記発電素子が搭載される金属製の底板と、を備え、
前記枠体は、外枠を形成する枠本体部と、前記枠本体部の内側において前記底板の上面に沿って延びており両端部が前記枠本体部に一体に形成されたライナー部と、を有する、集光型太陽光発電モジュール。 - 前記枠体は、ガラス繊維を含む樹脂材料により形成されており、
前記ライナー部は、その長手方向の途中部に形状変化部を有する、請求項1に記載の集光型太陽光発電モジュール。 - 前記筐体は、前記ライナー部を覆う遮蔽部材をさらに備える、請求項1又は請求項2に記載の集光型太陽光発電モジュール。
- 前記遮蔽部材は金属である、請求項3に記載の集光型太陽光発電モジュール。
- 前記ライナー部は、当該ライナー部に対して前記底板を位置決めするための位置決め部を有する、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の集光型太陽光発電モジュール。
- 前記筐体は、前記底板を貫通して当該底板を前記ライナー部に固定するためのネジを備え、
前記底板と前記ライナー部との間には、前記底板を貫通した前記ネジの周囲において前記筐体の内部を密封するためのシール層が形成されている、請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の集光型太陽光発電モジュール。 - 前記ライナー部の前記シール層が接着される接着面にエンボス加工が施されている、請求項6に記載の集光型太陽光発電モジュール。
- 請求項1に記載の集光型太陽光発電モジュールを複数個並べて成る集光型太陽光発電パネル。
- 請求項8に記載の集光型太陽光発電パネルと、当該集光型太陽光発電パネルが太陽の方向を向いて太陽の動きに追尾動作するように駆動する駆動装置と、を備える集光型太陽光発電装置。
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