JP2015149412A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】枠部材の内部に水が溜まりにくく、低コストで製造可能な太陽電池モジュールを得ること。【解決手段】第１枠部材は、受光面と垂直に立設されるとともに第１辺に沿って形成された外壁部と、外壁部に形成されて太陽電池パネルを第１辺側から保持する第１保持部と、第１外壁を含めて形成されて太陽電池パネルの裏面側で第１辺に沿って延びる中空形状部とを有し、第２枠部材１０ｂは、受光面と垂直に立設されるとともに第２辺に沿って形成された外壁部６４と、外壁部６４に形成されて太陽電池パネルを第２辺側から保持するコ字状部１１と、外壁部６４に形成されて受光面の裏側で保持フレームの内側に向けて張り出した下フランジ部６３とを有し、第１枠部材は、中空形状部の端部を外壁部６４の内側の接触面１４に当接させて第２枠部材１０ｂに連結され、外壁部６４には、保持フレームの外側と中空形状部の内部空間とを連通させる排水孔４０が形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、太陽電池セルを複数並べて構成された太陽電池パネルと、太陽電池パネルの外縁部を全周にわたって囲む枠部材とを有する太陽電池モジュールに関する。

従来、太陽電池セルを複数並べて構成された太陽電池パネルを有する太陽電池モジュールにおいては、太陽電池パネルの外縁部を保護するとともにパネルの強度を持たせるために、太陽電池パネルの外縁部を全周にわたって保持する枠部材を有するものがある。

寒冷地においては、太陽電池モジュールの上面に雪が堆積し、その荷重が太陽電池パネルにかかるため、枠部材はこれに耐えうる強度を確保する必要がある。一般的に、枠部材の材料としては、耐久性や重量等からアルミニウムが使用される。

枠部材は、少ない材料で効率良く強度を確保し、また軽量化を図る目的で、太陽電池パネルの外縁部を保持する枠保持部に加えて、中空形状部を備えたものがある。

このような中空形状部を備えた枠部材においては、その中に溜まった水が凍結して膨張し、枠部材を破損させることがある。また、溜まった水が凍結して膨張することで一様に膨らむため、製品としての外観が著しく損なわれ、製品の意匠性が低下することがある。これに対して、中空部の水を抜く目的で枠部材の下面に水抜き穴を設ける提案がなされている（特許文献１参照）。

特開２００３−２８２９１９号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、枠部材に水抜き穴を形成するための穴加工工程が別途必要となり、コストを増加させるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、枠部材の内部に水が溜まりにくく、低コストで製造可能な太陽電池モジュール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、受光面が矩形状を呈する太陽電池パネルと、太陽電池パネルの周囲を囲む保持フレームとを備える太陽電池モジュールであって、受光面を囲む四辺のうち互いに対向する第１辺に沿って設けられる第１枠部材と、第１辺に隣接して互いに対向する第２辺に沿って設けられる第２枠部材とを有し、第１枠部材は、受光面と垂直に立設されるとともに第１辺に沿って形成された第１主壁と、第１主壁に形成されて太陽電池パネルを第１辺側から保持する第１保持部と、第１主壁を含めて形成されて太陽電池パネルの裏面側で第１辺に沿って延びる中空形状部とを有し、第２枠部材は、受光面と垂直に立設されるとともに第２辺に沿って形成された第２主壁と、第２主壁に形成されて太陽電池パネルを第２辺側から保持する第２保持部と、第２主壁に形成されて受光面の裏側で保持フレームの内側に向けて張り出した第２底辺片とを有し、第１枠部材は、中空形状部の端部を第２主壁の内側面に当接させて第２枠部材に連結され、第２主壁には、保持フレームの外側と中空形状部の内部空間とを連通させる穴が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、枠部材の内部に水が溜まりにくく、低コストで製造可能な太陽電池モジュールを得ることができるという効果を奏する。

図１は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態の構成を示す斜視図である。 図２は、太陽電池モジュールの上面図である。 図３は、第１枠部材の断面形状を示す図である。 図４は、第２枠部材の断面形状を示す図である。 図５は、第１枠部材と第２枠部材とを組み合わせた状態の斜視図である。 図６は、第１枠部材と第２枠部材とを組み合わせた状態の斜視図である。 図７は、第２枠部材の別の構造例を示す図である。 図８は、第２枠部材の別の構造例を示す図である。 図９は、第２枠部材の中空形状部の端部と第１枠部材の中空形状部の側面との間に隙間を設けた状態を示す図である。

以下に、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態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．
図１は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態の構成を示す斜視図であり、太陽電池パネルに枠部材を取り付ける様子を示している。図２は、太陽電池モジュールの上面図である。図１、図２において、太陽電池モジュール８０は、複数の太陽電池セル６０を併設して樹脂封止して構成された太陽電池パネル７０と、太陽電池パネル７０の外縁部を全周にわたって囲む第１枠部材１０ａ及び第２枠部材１０ｂとを有している。

太陽電池パネル７０は、受光面側に図示しない透明基板（ガラス）を配置し、この透明基板の裏面側に直列又は並列に接続された複数の太陽電池セル６０を並べて配置し、これら複数の太陽電池セル６０をＥＶＡ（Ethylene-vinyl acetate，エチレンビニルアセテート）等の樹脂やＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）などの電気的絶縁材料で封止して形成されている。

第１枠部材１０ａ及び第２枠部材１０ｂは、アルミニウムなどの押出成型にて形成され、後述するように断面コ字状をなすコ字状部１１（図３、図４参照）を全周にわたって有しており、コ字状部１１で太陽電池パネル７０の外縁部を全周にわたって覆っている。第１枠部材１０ａ及び第２枠部材１０ｂは、ブチル系の封止材又はシリコン系の接着剤などを介して太陽電池パネル７０に固定され、太陽電池パネル７０を補強するとともに、太陽電池パネル７０を住宅やビルなどの建物に設けられた図示しない架台に取り付けられるようにする。

図３は、第１枠部材の断面形状を示す図であり、図２のＡ−Ａ線に沿う断面を含む斜視図である。第１枠部材１０ａは、上フランジ部５１、中フランジ部５２、下フランジ部５３、外壁部５４（第１主壁）及び内壁部５５を有する。上フランジ部５１は、外壁部５４の上端から延在している。中フランジ部５２は、外壁部５４の上端から概ね太陽電池パネル７０の厚さ分下がった位置から延在している。下フランジ部５３は、外壁部５４の下端から延在している。内壁部５５は、中フランジ部５２の端部と下フランジ部５３の端部とを接続するように延在している。したがって、第１枠部材１０ａの断面は、概ねａ字形状となっている。

上フランジ部５１、中フランジ部５２及び外壁部５４で三方を囲まれた部分は、断面コ字状をなし、太陽電池パネル７０の外縁部を全周にわたって挟み込むコ字状部１１（第１保持部）をなしている。また、中フランジ部５２、下フランジ部５３、外壁部５４及び内壁部５５で囲まれた部分は、中空形状部１２（第１中空形状部）をなしている。中空形状部１２は、コ字状部１１のパネル裏面側に隣接して形成されている。

また、第１枠部材１０ａは、押出成型の加工性を考慮したコ字形状のネジ穴２０が設けられている。

図４は、第２枠部材の断面形状を示す図であり、図２のＢ−Ｂ線に沿う断面を含む斜視図である。第２枠部材１０ｂは、上フランジ部６１、中フランジ部６２、下フランジ部６３（第２底辺片）及び外壁部６４（第２主壁）を有する。上フランジ部６１は、外壁部６４の上端から延在している。中フランジ部６２は、外壁部６４の上端から概ね太陽電池パネル７０の厚さ分下がった位置から延在している。下フランジ部６３は、外壁部６４の下端から延在している。したがって、枠部材１０ｂの断面は、概ねＥ字形状となっている。

上フランジ部６１、中フランジ部６２及び外壁部６４で三方を囲まれた部分は、断面コ字状をなし、太陽電池パネル７０の外縁部を全周にわたって挟み込むコ字状部１１（第２保持部）をなしている。また、中フランジ部６２、下フランジ部６３及び外壁部６４で囲まれた部分は、コ字状部１３をなしている。コ字状部１３は、コ字状部１１のパネル裏面側に隣接して形成されている。

第２枠部材１０ｂの端部は、第１枠部材１０ａと接触する接触面１４となっている。接触面１４に位置する上フランジ部６１、中フランジ部６２及び下フランジ部６３は除去されており、接触面１４は平坦になっている。接触面１４には、第１枠部材１０ａに設けられているネジ穴２０へネジを通すための穴３０が設けられている。また、接触面１４には、排水孔４０が設けられている。排水孔４０は、例えばプレス加工で接触面１４の外壁部６４を打ち抜いて形成される。

図５、図６は、第１枠部材と第２枠部材とを組み合わせた状態の斜視図である。なお、図６では、第２枠部材１０ｂの側壁部６４や第１枠部材１０ａの側壁部５４の蔭になっている部分を破線で示している。第１枠部材１０ａの端部を第２枠部材１０ｂの接触面１４に当接させると、ネジ穴２０と穴３０とが重なった状態となる。穴３０を通じてネジ穴２０にネジ１００を締結することにより、第２枠部材１０ｂは第１枠部材１０ａに組み合わされて固定される。第２枠部材１０ｂには、第１枠部材１０ａと組み合わせた際に第１枠部材１０ａの中空形状部１２と接する位置に排水孔４０が設けられているため、中空形状部１２の内部空間は、フレームの外と連通した状態となる。このため、第１枠部材１０ａの中空形状部１２内の水は排水孔４０から排水される。そして、接触面１４に排水孔４０を設けることで、ネジ穴３０と排水孔４０とを同時に加工することができるため、加工費の増加を抑えられる。

図７、図８は、第２枠部材の別の構造例を示す図である。図７、図８に示すように、第２枠部材１０ｂに形成する排水孔４０は、中空形状部１２の縁にかかる位置に設けられていてもよい。また、孔の外形も、図示するような楕円や角を丸めた矩形などの非円形とすることができる。排水孔４０は、中空形状部１２の太陽電池モジュール８０の設置時に下になる側の縁にかかるように設けることで、中空形状部１２内の水を排水する効果を高めることができる。なお、中空形状部１２の縁にかかる位置に穴４０を設ける場合でも、図７や図８に示すように全周に縁を有するようにする（換言すると、切り欠きとしない）ことによって、第２枠部材１０ｂの強度の低下を抑えることができる。

なお、第２枠部材１０ｂの断面を、第１枠部材１０ａの断面と同一形状とし、第２枠部材１０ｂは、コ字状部１３の代わりに中空形状部（第２中空形状部）１２ａが設けられていてもよい。すなわち、中フランジ部６２の端部と下フランジ部６３の端部とを接続するように内壁部を設けてもよい。この場合には、第１枠部材１０ａと第２枠部材１０ｂとで金型を共通にできる。なお、第２枠部材１０ｂにも中空形状部１２ａを設ける場合には、第２中空形状部１２ａ内の水を抜くための水抜き孔が必要となるが、下フランジ部６３又は外壁部６４に水抜き孔を設ければ良い。

また、平面部１４を第１枠部材１０ａの幅よりも大きくすることにより、中フランジ部６２及び下フランジ部６３が内壁部５５に接触しないようにする（中空形状部１２ａの端部と第１中空形状部１２の側面との間に隙間を設ける。）ことでも、第２中空形状部１２に水が溜まることを防止できる。図９は、第２中空形状部の端部と第１中空形状部の側面との間に隙間を設けた状態を示す図である。第２枠部材１０ｂには、中フランジ部６２の端部と下フランジ部６３の端部とを接続するように内壁部６５が設けられ、中空形状部１２ａが形成されている。中空形状部１２ａの端部と第１中空形状部１２の側面との間に隙間９０が設けられているため、第２中空形状部１２に侵入した水は、隙間９０から排水される。

本実施の形態に係る太陽電池モジュールは、中空形状部に侵入した水を容易に排出することが可能であり、排水孔を形成するための工程を別途設ける必要がない。

なお、上記の実施の形態では、太陽電池パネル７０の短辺に第１枠部材１０ａを装着しているが、太陽電池パネル７０の長辺に第１枠部材１０ａを装着し、短辺に第２枠部材１０ｂを装着することで、長辺側の枠部材の強度を高くし、太陽電池モジュール８０の変形を抑制する効果を高めることができる。すなわち、太陽電池モジュール８０の耐久性を高めることができる。

以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュールは、製造コストを増大させることなく枠部材の強度を高めることが可能である点で有用であり、特に、積雪により太陽電池パネルに負荷がかかる寒冷地への設置に適している。

１０ａ 第１枠部材、１０ｂ 第２枠部材、１１，１３ コ字状部、１２ 中空形状部（第１中空形状部）、１２ａ 第２中空形状部、１４ 接触面、２０ ネジ穴、３０ 穴、４０ 排水孔、５１，６１ 上フランジ部、５２，６２ 中フランジ部、５３，６３ 下フランジ部、５４，６４ 外壁部、５５，６５ 内壁部、６０ 太陽電池セル、７０ 太陽電池パネル、８０ 太陽電池モジュール、９０ 隙間。

Claims (4)

1. 受光面が矩形状を呈する太陽電池パネルと、該太陽電池パネルの周囲を囲む保持フレームとを備える太陽電池モジュールであって、
   前記受光面を囲む四辺のうち互いに対向する第１辺に沿って設けられる第１枠部材と、
   前記第１辺に隣接して互いに対向する第２辺に沿って設けられる第２枠部材とを有し、
   前記第１枠部材は、前記受光面と垂直に立設されるとともに前記第１辺に沿って形成された第１主壁と、該第１主壁に形成されて前記太陽電池パネルを前記第１辺側から保持する第１保持部と、前記第１主壁を含めて形成されて前記太陽電池パネルの裏面側で前記第１辺に沿って延びる中空形状部とを有し、
   前記第２枠部材は、前記受光面と垂直に立設されるとともに前記第２辺に沿って形成された第２主壁と、該第２主壁に形成されて前記太陽電池パネルを前記第２辺側から保持する第２保持部と、前記第２主壁に形成されて前記受光面の裏側で前記保持フレームの内側に向けて張り出した第２底辺片とを有し、
   前記第１枠部材は、前記中空形状部の端部を前記第２主壁の内側面に当接させて前記第２枠部材に連結され、
   前記第２主壁には、前記保持フレームの外側と前記中空形状部の内部空間とを連通させる穴が形成されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記穴は、前記中空形状部の縁にかかる位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 受光面が矩形状を呈する太陽電池パネルと、該太陽電池パネルの周囲を囲む保持フレームとを備える太陽電池モジュールであって、
   前記受光面を囲む四辺のうち互いに対向する第１辺に沿って設けられる第１枠部材と、
   前記第１辺に隣接して互いに対向する第２辺に沿って設けられる第２枠部材とを有し、
   前記第１枠部材は、前記受光面と垂直に立設されるとともに前記第１辺に沿って形成された第１主壁と、該第１主壁に形成されて前記太陽電池パネルを前記第１辺側から保持する第１保持部と、前記第１主壁を含めて形成されて前記太陽電池パネルの裏面側で前記第１辺に沿って延びる第１中空形状部とを有し、
   前記第２枠部材は、前記受光面と垂直に立設されるとともに前記第２辺に沿って形成された第２主壁と、該第２主壁に形成されて前記太陽電池パネルを前記第２辺側から保持する第２保持部と、前記第２主壁を含めて形成されて前記太陽電池パネルの裏面側で前記第２辺に沿って延びる第２中空形状部とを有し、
   前記第１枠部材と前記第２枠部材とは、前記第１中空形状部の端部を前記第２主壁の内側面に当接させて前記第２枠部材に連結され、
   前記第２主壁には、前記保持フレームの外側と前記第１中空形状部の内部空間とを連通させる穴が形成されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
4. 前記第１枠部材と前記第２枠部材とは、前記第２中空形状部の端部と前記第１主壁の内側面との間に隙間を空けた状態で連結されていることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール。

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