JP2017011973A - フレーム及びそれを有する太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】表面フランジの強度を維持しつつ、表面フランジの外面に雨水が滞留しにくいフレーム及びそれを有する太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】本発明のフレーム３は、太陽電池パネル２の周縁部を２つのフランジで挟むように保持する。該フレーム３は、板状の側部４と、側部４の内面４ｂも一端から突出し、太陽電池パネル２の受光面側に位置する表面フランジ５と、側部４の内面４ｂから突出し、太陽電池パネル２の受光面とは反対側に位置する裏面フランジ６と、を有する。表面フランジ５の外面５ａは、表面フランジ５が側部４から突出する方向において曲面となっている。【選択図】図１

Description

本発明は、フレーム及びそれを有する太陽電池モジュールに関する。

近年、再生可能エネルギー利用の観点から、太陽電池素子を備えた太陽電池モジュールの利用が増えている。太陽電池モジュールは、太陽電池素子を内包した矩形状の太陽電池パネルと、該太陽電池パネルの周縁部を表面フランジと裏面フランジとで挟むように保持するとともに、架台に固定されるフレームと、を有する。

太陽電池モジュールは、水平方向に対して傾斜するように屋外に設置される。そのため、太陽電池モジュールが雨に晒されると、雨水は太陽電池パネルの受光面に沿って流れる。そして、太陽電池パネルの受光面を流れる雨水は、受光面側に位置する表面フランジの外面を乗り越えて、太陽電池モジュールから落下する。

雨水は上述のように流れるが、表面フランジから雨水が流出しないと、表面フランジの外面や太陽電池パネルの受光面に雨水が溜まる。溜まった雨水が蒸発すると、表面フランジの外面や太陽電池パネルの受光面に汚れが生じ、意匠性の低下や発電量の低下が生じる。

そこで、上記課題を解決する関連技術の一例の太陽電池モジュールが特許文献１に開示されている。具体的には、特許文献１に開示された太陽電池モジュールのフレームでは、雨水が太陽電池モジュールから流れ落ちやすくするため、次のような加工がなされている。（１）フレームの表面フランジの先端部において、先端に向かうにつれて表面フランジの外面が内面に近づくように傾斜している。（２）フレームの表面フランジの外面と側部の外面との結合面が曲面になっている。

上述の構成にすることで以下の効果が得られる。（ａ）太陽電池パネルの受光面と表面フランジの外面との間の段差が小さくなるため、雨水が太陽電池パネルの受光面から表面フランジの外面に移動しやすくなるとともに、表面フランジの外面の傾斜に沿って雨水が流れやすくなる。（ｂ）表面フランジの先端から流れてきた雨水が上記結合面に沿って側部に流出しやすくなる。

国際公開第２０１２／１２８３４２号

特許文献１の表面フランジの突出方向において、先端部と結合面との間を中間部とすると、先端部は、先端に向かうにつれて表面フランジの外面が内面に近づくように傾斜している。つまり、先端部における表面フランジの外面は、側部と直交する方向に対して交差する。一方、中間部における外面は、側部と直交する方向に対して平行である。したがって、表面フランジの外面において、中間部と先端部とがつながる部分に角部が形成される。太陽電池パネルが平置き（傾斜角２°前後）される場合、太陽電池パネルの受光面から表面フランジの先端部の傾斜した外面を伝って流れる雨水がこの角部により堰き止められ、角部を先端として雨水が滞留してしまう場合がある。そして、この滞留した雨水に起因して、表面フランジの外面や太陽電池パネルの受光面に汚れが生じ、意匠性の低下や発電量の低下が生じる場合がある。

そこで、表面フランジの厚さを薄くして、表面フランジの外面を太陽電池パネルの受光面に近づける（同一面状に近づける）と雨水は流れやすくなるが、表面フランジの強度が著しく低下する。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、表面フランジの強度を維持しつつ、表面フランジの外面に雨水が滞留しにくいフレーム及びそれを有する太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明の一実施態様のフレームは、太陽電池パネルの周縁部を２つのフランジで挟むように保持する。該フレームは、板状の側部と、側部の内面の一端から突出し、太陽電池パネルの受光面側に位置する表面フランジと、側部の内面から突出し、太陽電池パネルの受光面とは反対側に位置する裏面フランジと、を有する。表面フランジの外面は、表面フランジが側部から突出する方向において曲面となっている。

本発明の一実施態様の太陽電池モジュールは、上記フレームと、フレームの表面フランジと裏面フランジとに周端部が保持された太陽電池パネルと、を有する。

本発明によれば、表面フランジの強度低下を抑制しつつ、表面フランジの外面や太陽電池パネルの受光面に汚れが生じることを防止することができ、意匠性の低下や発電量の低下を抑制することができる。

本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態を示す概略断面図である。

以下に、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。なお、同一の機能を有する構成には添付図面中、同一の番号を付与し、その説明を省略することがある。

本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態について説明する。図１は、本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態を示す概略断面図であり、（ａ）は太陽電池モジュールの周端部の概略断面図、（ｂ）はＸ部の拡大概略図である。なお、図１（ｂ）においては、フレームのみを図示し、太陽電池パネルは省略して図示している。

本実施形態の太陽電池モジュール１は、太陽電池素子を内包する矩形状の太陽電池パネル２と、該太陽電池パネルの周端部を保持するとともに、不図示の架台に固定されるフレーム３とを有する。

本実施形態の太陽電池モジュール１のフレーム３は、図１では表面から裏面に向かって延びる細長い板状の側部４と、側部の同じ面（内面４ｂ）から略平行に突出する、表面フランジ５、裏面フランジ６及び被固定部７とを有する。側部４の長手方向と直交する幅方向において一端に表面フランジ５が位置し、他端に被固定部７が位置する。また、表面フランジ５と被固定部７との間であり、表面フランジ５から太陽電池パネル２の厚さ分離れて裏面フランジ６が位置する。表面フランジ５と裏面フランジ６と側部４とで太陽電池パネル２を挟持するように保持する。また、被固定部７が不図示の架台に固定されることで、太陽電池モジュール１が架台に固定される。

次に、本実施形態のフレーム３について詳細に説明する。なお、以降の説明では、フレーム３において、太陽電池パネル２を向いた面を内面、内面とは反対側の面を外面と称する。

本実施形態のフレーム３の表面フランジ５の外面５ａは、該表面フランジ５の突出方向で先端から側部４に向かう方向で全体が曲面になっている。また、表面フランジ５の外面５ａと側部４の外面４ａとを結合する結合面８にも角部が形成されず、曲面になっている。つまり、表面フランジ５の外面５ａの先端から結合面８にわたってなだらかに繋がっており、角部が形成されず、連続的な曲面となっている。

なお、表面フランジ５の外面５ａと結合面８の曲面の曲率は同じである必要はなく、外面５ａと結合面８との境界に変曲点が形成されていてよい。さらに、表面フランジ５の内面５ｂの先端は、側部４に対して略垂直である。したがって、表面フランジ５の先端では、外面５ａが内面５ｂに近づくように傾斜している。つまり、表面フランジ５の先端において、太陽電池パネル２の受光面と表面フランジ５の外面５ａとの間の段差が小さい。

本発明では、表面フランジ５の強度を維持するため、表面フランジ５の外面５ａの最も突出した位置（以降「頂点５ｃ」と称する）における表面フランジ５の厚さを、従来使用していたフレームの表面フランジの厚さと同じにすることが好ましい。このような構成にすることで、表面フランジ全体を薄くする場合に比べて表面フランジ５の強度低下を極力防止することができる。

また、表面フランジ５の外面５ａの曲率半径や曲率中心の位置は、フレーム３の寸法に合わせて適宜設定すればよい。結合面８の曲率半径や曲率中心の位置も同様である。

なお、表面フランジ５の内面５ｂは平面でよいが、本実施形態のフレーム３では、図１に示すように、表面フランジ５の内面５ｂは、先端部において裏面フランジ６側に突出している。これは、図示していないが、太陽電池パネル２は表面フランジ５と裏面フランジ６と側面４とに囲まれた空間にブチルゴムやシリコーンなどの充填剤が充填された状態で該空間に挿入される。このとき、表面フランジ５の内面５ｂが、先端部において裏面フランジ６側に突出していることで、該空間から充填剤が流出することを防止している。また、裏面フランジ６と太陽電池パネル２との間からの充填剤の流出する場合があるが、これは意匠性や発電量に影響がない。

上述したように、本実施形態のフレーム３において、表面フランジ５の外面５ａの先端から結合面８にわたって角部が形成されず、曲面が形成されている。また、表面フランジ５の先端において、外面５ａが内面５ｂに近づくように傾斜しており、太陽電池パネル２の受光面と外面５ａとの間の段差が小さい。これらの構成から、太陽電池パネル２の受光面を流れる雨水が表面フランジ５の外面５ａに伝わりやすく、また、表面フランジ５の外面５ａと結合面８に雨水の流れを妨げる角部がないため、表面フランジ５の外面５ａから結合面８を介して側部４の外面４ａに雨水が流れやすい。そのため、雨水が表面フランジ５の外面５ａにおける雨水の滞留に起因する、表面フランジ５の外面５ａや太陽電池パネル２の受光面の汚れを防止でき、その結果、意匠性の低下や発電量の低下を防止することができる。さらに、表面フランジ５の強度低下を極力抑制することができる。

次に、本発明に係る太陽電池モジュールの他の実施形態について説明する。図２は、本発明に係る太陽電池モジュールの他の実施形態を示す概略断面図であり、（ａ）は太陽電池モジュールの周端部の概略断面図、（ｂ）はＹ部の拡大概略図である。なお、図２（ｂ）においては、フレームのみを図示し、太陽電池パネルを省略して図示している。また、上述した実施形態と同一の構成については説明を省略するとともに、同一の符号を付与する。

上述の実施形態の太陽電池モジュール１では、表面フランジ５の内面５ｂは、側部４の内面４ｂに対し略垂直である。一方、本実施形態の太陽電池モジュール１１では、表面フランジ５の内面５ｂは、傾斜面９を介して側部４の内面４ｂと繋がっている。この傾斜面９は、表面フランジ５の先端から側部４に向かう方向において、裏面フランジ６側に傾斜している。このように傾斜した傾斜面９を設けるメリットを以下に説明する。

表面フランジ５の外面５ａの頂点５ｃは表面フランジ５の先端と結合面８との間にある。上述の実施形態の場合、表面フランジ５の内面５ｂは側部４の内面４ｂに対して略垂直となっている。そのため、頂点５ｃが表面フランジ５の先端に近づくほど、表面フランジ５の側部４付近の厚さは小さくなる。つまり、表面フランジ５の強度が徐々に低下する。そこで、本実施形態のフレーム１３のように、表面フランジ５の先端から側部４に向かう方向において裏面フランジ６側に傾斜している傾斜面９を設けることで、表面フランジ５の厚さの減少を防止し、よって表面フランジ５の強度低下を防止することができる。

なお、上記の２つの実施形態における太陽電池モジュール１、１１では、表面フランジ５の外面５ａと結合面８とが曲面となるような金型を使って押し出し成型することでフレーム３、１３を成型することができる。そのため、追加の部材を用いることがなく、また、押し出し成型時に成型が困難となる形状ではないため、容易に成型することができ、製造コストや製造工程の増加を抑制することができる。

次に、実施例について説明する。実施例におけるフレーム１３の寸法は以下のとおりである。表面フランジ５の先端において内面５ｂが裏面フランジ６側に突出する前の根本部分における表面フランジ５の厚さＡは１．１６ｍｍである。頂点５ｃの位置における、外面５ａの頂点５ｃから、表面フランジ５の内面５ｂの先端の突出した位置までの長さＢは１．５ｍｍである。表面フランジ５の内面５ｂと傾斜面９との接点における表面フランジ５の厚さＣは１．３ｍｍである。また、表面フランジ５の外面５ａの曲率半径は３０ｍｍである。側部４の外面４ａから変曲点までの距離Ｄは２ｍｍであり、結合面８の曲率半径は２．５ｍｍである。

１、１１ 太陽電池モジュール
２ 太陽電池パネル
３、１３ フレーム
４ 側部
４ａ 側部の外面
４ｂ 側部の内面
５ 表面フランジ
５ａ 表面フランジの外面
５ｂ 表面フランジの内面
６ 裏面フランジ
８ 結合面
９ 傾斜面

Claims (5)

1. 太陽電池パネルの周縁部を２つのフランジで挟むように保持するフレームであって、
   板状の側部と、
   前記側部の内面の一端から突出し、前記太陽電池パネルの受光面側に位置する表面フランジと、
   前記側部の前記内面から突出し、前記太陽電池パネルの前記受光面とは反対側に位置する裏面フランジと、
   を有し、
   前記表面フランジの外面は、前記表面フランジが前記側部から突出する方向において曲面となっていることを特徴とする、フレーム。
2. 前記側部の外面と前記表面フランジの前記外面とを結合する結合面は曲面となっており、前記結合面と前記表面フランジの前記外面とはなだらかに繋がっている、請求項１に記載のフレーム。
3. 前記側部の前記内面と前記表面フランジの内面とが、傾斜面を介して繋がっており、
   前記傾斜面は、前記側部に近づくにつれて前記裏面フランジに近づくように傾斜している、請求項１または２に記載のフレーム。
4. 前記表面フランジが前記側部から突出する方向における先端部において、前記表面フランジの前記内面が前記裏面フランジ側に突出している、請求項１から３のいずれか１項に記載のフレーム。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のフレームと、
   前記フレームの前記表面フランジと前記裏面フランジとに周端部が保持された太陽電池パネルと、
   を有する、太陽電池モジュール。

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