(57)【要約】【課題】被ラミネート体内部に空気が残留した状態で充填材が溶融する現象を防ぎ、気泡のない高品質な太陽電池モジュールを得るためのラミネート装置及びラミネート方法を提供する。【解決手段】上方にダイアフラム６、下方にヒータ盤２を有するラミネート部９、  充填材を含む被ラミネート体２０を載せてヒータ盤上を移動し被ラミネート体をヒータ盤上に搬入出する搬送シート３を備え、搬送シートによりヒータ盤上に搬入された被ラミネート体をヒータ盤により加熱して充填材を溶融させヒータ盤とダイアフラムとで挟圧してラミネートするラミネート装置１０であって、搬送シートは厚みが変化することでヒータ盤と被ラミネート体との間の距離を変化させる機構を有する。【選択図】図１
2014008691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上方にダイアフラムを有し、下方にヒータ盤を有するラミネート部と、
充填材を含む被ラミネート体を載せた状態で前記ヒータ盤上を移動することで、前記被ラミネート体を前記ヒータ盤上に搬入し搬出する搬送シートとを備え、
前記搬送シートにより前記ヒータ盤上に搬入された前記被ラミネート体に対し、前記ヒータ盤により加熱して前記充填材を溶融させ、前記ヒータ盤と前記ダイアフラムとの間で挟圧してラミネートを行うラミネート装置であって、
前記搬送シートは厚みが変化することで、前記ヒータ盤と前記被ラミネート体との間の距離を変化させる機構を有することを特徴とするラミネート装置。
【請求項２】
前記搬送シートは、内部に空気の充填が可能な密閉構造を有し、充填された空気の量に応じて厚みが変化することを特徴とする請求項１に記載のラミネート装置。
【請求項３】
前記搬送シートは、表面にフッ素樹脂コーティングが施されたケブラー樹脂が用いられて形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のラミネート装置。
【請求項４】
上方にダイアフラムを有し、下方にヒータ盤を有するラミネート部と、充填材を含む被ラミネート体を載せて前記ヒータ盤上に搬入し搬出する搬送シートとを備えるラミネート装置を用いてラミネートを行う方法であって、
前記被ラミネート体を前記搬送シート上に載せた状態で前記ヒータ盤上を移動することで、前記被ラミネート体を前記ヒータ盤上に搬入する工程と、
前記ラミネート部を真空引きする工程と、
前記ヒータ盤により前記被ラミネート体を加熱し、前記充填材を溶融させる工程と、
前記被ラミネート体を前記ヒータ盤と前記ダイアフラムとの間で挟圧する工程と、
を備え、
前記搬送シートは厚みが変化することで、前記ヒータ盤と前記被ラミネート体との間の距離を変化させる機構を有し、前記被ラミネート体を前記ヒータ盤上に搬入する工程及び前記ラミネート部を真空引きする工程では、前記搬送シートの厚みは、前記充填材を溶融させる工程及び前記被ラミネート体を前記ヒータ盤と前記ダイアフラムとの間で挟圧する工程より厚く前記ヒータ盤と前記被ラミネート体との間が離間された状態にあることを特徴とするラミネート方法。
【請求項５】
前記搬送シートは、内部に空気の充填が可能な密閉構造を有し、充填された空気の量に応じて厚みが変化し、
前記被ラミネート体を前記ヒータ盤上に搬入する工程及び真空引きを行う工程では、前記搬送シートにより前記ヒータ盤と前記被ラミネート体との間を離間させるために、前記搬送シート内部に空気を充填し前記搬送シートの厚みを増加させることを特徴とする請求項４に記載のラミネート方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールのラミネート装置及びラミネート方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電に用いられる一般的な太陽電池モジュールは、表面材と裏面材との間に充填材を介して太陽電池セルを挟み込み、加熱及び挟圧、即ちラミネートすることにより製造されている。一般に、表面材にはガラス等、裏面材にはフッ素樹脂フィルム、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂フィルム等、充填材にはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂等が用いられる。充填材として用いられるＥＶＡ樹脂は、加熱により溶融し、架橋反応を進行させて硬化する。これにより、各材料同士を接着し、太陽電池セルを雨風や物理的衝撃等の外的環境から保護することができる。なお、ＥＶＡ樹脂はその種類にもよるが、約８０℃で溶融を始め、約１００〜１５０℃の間で架橋反応を進める。
【０００３】
太陽電池モジュールを製造するための装置としては、上方にダイアフラムを有し、下方にヒータ盤を有するラミネート部を備え、ラミネート部に真空引きを行った後に被ラミネート体内部の充填材を溶融させて挟圧することによりラミネートを行うラミネート装置が用いられている。ここで真空引きは、被ラミネート体内部に空気が残留したまま充填材が溶融することにより、完成した太陽電池モジュールの内部に気泡が発生して品質低下を招く事態を回避するために行われる。従って、ラミネート装置において、真空引き前に被ラミネート体がヒータ盤と接触して、充填材がその溶融温度以上に加熱されるのを防ぐ必要がある。
【０００４】
そこで本出願人は、以下に記載する特許文献１において、被ラミネート体を載せてラミネート部に搬入、搬出させるシートと、シートを下側から支持可能な支持部を昇降させる昇降機構とを備えたラミネート装置を開示している。
【０００５】
特許文献１における支持部は、被ラミネート体及びシートと同一方向に長手形状を有し、長手方向の両端部が中央部よりも低くなるように形成されている。このため、被ラミネート体を載せたシートを、支持部を上昇させた状態で滑らかに移動させて、ヒータ盤と被ラミネート体を真空引き完了まで離間させておくことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１１４５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１によるラミネート装置では、ヒータ盤内に支持部を設けるためにヒータ盤の加工が必要でありコストが増加すると共に、昇降機構を設けるためのスペースが必要で装置が大型化するおそれがあった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑み、ヒータ盤内に支持部を設けることなく、ヒータ盤と被ラミネート体を真空引き完了まで離間させておくことにより、被ラミネート体内部に空気が残留したまま充填材が溶融する現象を防ぎ、気泡のない高品質な太陽電池モジュールを得ることが可能なラミネート装置及びラミネート方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のラミネート装置は、
上方にダイアフラムを有し、下方にヒータ盤を有するラミネート部と、
充填材を含む被ラミネート体を載せた状態で前記ヒータ盤上を移動することで、前記被ラミネート体を前記ヒータ盤上に搬入し搬出する搬送シートとを備え、
前記搬送シートにより前記ヒータ盤上に搬入された前記被ラミネート体に対し、前記ヒータ盤により加熱して前記充填材を溶融させ、前記ヒータ盤と前記ダイアフラムとの間で挟圧してラミネートを行うラミネート装置であって、
前記搬送シートは厚みが変化することで、前記ヒータ盤と前記被ラミネート体との間の距離を変化させる機構を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明のラミネート方法は、
上方にダイアフラムを有し、下方にヒータ盤を有するラミネート部と、充填材を含む被ラミネート体を載せて前記ヒータ盤上に搬入し搬出する搬送シートとを備えるラミネート装置を用いてラミネートを行う方法であって、
前記被ラミネート体を前記搬送シート上に載せた状態で前記ヒータ盤上を移動することで、前記被ラミネート体を前記ヒータ盤上に搬入する工程と、
前記ラミネート部を真空引きする工程と、
前記ヒータ盤により前記被ラミネート体を加熱し、前記充填材を溶融させる工程と、
前記被ラミネート体を前記ヒータ盤と前記ダイアフラムとの間で挟圧する工程と、
を備え、
前記搬送シートは厚みが変化することで、前記ヒータ盤と前記被ラミネート体との間の距離を変化させる機構を有し、前記被ラミネート体を前記ヒータ盤上に搬入する工程及び前記ラミネート部を真空引きする工程では、前記搬送シートの厚みは、前記充填材を溶融させる工程及び前記被ラミネート体を前記ヒータ盤と前記ダイアフラムとの間で挟圧する工程より厚く前記ヒータ盤と前記被ラミネート体との間が離間された状態にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のラミネート装置及びラミネート方法によれば、ヒータ盤を加工する手間が不要でコストの増加並びに装置の大型化を回避しつつ、真空引き中のヒータ盤から被ラミネート体への伝熱を抑え、被ラミネート体内部に空気が残留したまま充填材が溶融する現象を防ぎ、気泡のない高品質な太陽電池モジュールを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係るラミネート装置の構成を示す側面縦断面図及び正面縦断面図である。
【図２】同ラミネート装置における搬送シートの構成を示す平面図及び縦断面図である。
【図３】同ラミネート装置の搬送シートに接続される空気導入出機構の構成を示すブロック図である。
【図４】同ラミネート装置のヒータ盤上へ被ラミネート体を搬入して真空引きを行うときの状態を示す縦断面図である。
【図５】同ラミネート装置により被ラミネート体にラミネートを行うときの状態を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係るラミネート装置及びラミネート方法について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
本発明の実施の形態に係るラミネート装置における側面縦断面の構成を図１（ａ）に示し、図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿う正面縦断面を図１（ｂ）に示す。図１（ａ）は、図１（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿う側面縦断面図に相当する。
【００１５】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、ラミネート装置１０は、下ケース１と、ヒータ盤２と、搬送シート３と、搬送シート移動機構４と、上ケース５と、ダイアフラム６と、剥離シート７と、剥離シート移動機構８と、図示されていない昇降シリンダとを備える。
【００１６】
下ケース１はその上面側中央部が開口した形状を有する下チャンバ１１を備え、その内部に被ラミネート体を加熱するためのヒータ盤２が設けられている。
【００１７】
搬送シート３は、搬送シート移動機構４により下ケース１の上方及び下方を循環して通過するように構成されている。本実施の形態では、搬送シート３が下ケース１の上下にそれぞれ１枚ずつ設けられた構成を備えている。
【００１８】
搬送シート移動機構４は、下ケース１の左右外側の四隅に配置された駆動プーリ４１ａ、従属プーリ４１ｂ、４１ｃ及び４１ｄの間にチェーン４２が巻回された構成を備えている。駆動プーリ４１ａが、図示されていない駆動機構により回転駆動されると、チェーン４２が循環して従属プーリ４１ｂ、４１ｃ、４１ｄが一緒に回転する。搬送シート３はチェーン４２に接続されており、駆動プーリ４１ａが回転駆動されると、ヒータ盤２の長手方向に沿って移動して搬送シート３の上の被ラミネート体をヒータ盤２の上に搬入し、搬出する。
【００１９】
搬送シート３の上に被ラミネート体を搬入するために、下ケース１の長手方向一端側には搬入コンベア４０が設けられ、搬送シート３の上から被ラミネート体を搬出するために、下ケース１の長手方向他端側には搬出コンベア５０が設けられている。
【００２０】
さらに下ケース１には吸排気口１１ａが形成されており、図示されていない真空ポンプが接続されている。
【００２１】
図２（ａ）の平面図に、搬送シート３の全体形状を示す。図２（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う縦断面図である図２（ｂ）に、搬送シート３の断面構造を示す。搬送シート３は、２枚のシート状材料３ａを重ねて端部を封止した構造を有する。この端部は、例えばフィルム状の接着部材３ｂを介して加熱、加圧等により封止されており、内部に空気を充填することが可能な密閉構造を有する。搬送シート３内部に空気が充填されると厚みが増加し、空気が排出されると減少する。このように、搬送シート３は内部に充填される空気の量に応じて厚みが変化する機構を有する。
【００２２】
搬送シート３に空気を充填するため、搬送シート３の端部に接続される空気導入出機構３０の構成を図３に示す。
【００２３】
空気導入出機構３０は、搬送シート３内部に空気を充填する手段として、コンプレッサ３１、バルブ３１ａ、圧力調整器３１ｂ、圧力計３１ｃ及び圧力センサ３５を備え、さらに搬送シート３内部から空気を抜く手段として、ポンプ３２及びバルブ３２ａを備えている。搬送シート３の破裂等を防ぐため安全弁３４を備えている。さらに、各手段の動作を制御するため、制御部３３を備えている。
【００２４】
制御部３３がバルブ３１ａ及び３２ａの開閉を制御することにより、搬送シート３内部に空気を導入し排出する。なお、搬送シート３は、例えばロータリジョイント等の接続部を介して空気導入出機構３０と接続されており、接続用のホース類が搬送シート３の回転に追従可能な機構が設けられている。
【００２５】
搬送シート３内部に空気を充填する際には、制御部３３の制御に基づき、バルブ３１ａが開き、コンプレッサ３１が生成した圧縮空気が搬送シート３の内部に導入される。予め、圧力計３１ｃが計測した数値が大気圧１ｋｇ／ｃｍ２以上の値になるように、圧力調整器３１ｂに圧力の数値が設定される。
【００２６】
搬送シート３に充填された空気の圧力が圧力センサ３５により計測され、圧力調整器３１ｂに設定された数値に到達すると、バルブ３１ａが閉じて、コンプレッサ３１からの圧縮空気の導入が停止される。なお、搬送シート３には安全弁３４が接続されており、一定の圧力以上になると安全弁３４が開いて内部の空気が全て排出され安全性が確保される。
【００２７】
搬送シート３から空気を排出する際には、制御部３３の制御に基づき、バルブ３２ａが開いて、ポンプ３２により搬送シート３内部の空気が排出される。
【００２８】
搬送シート３は、ヒータ盤２の熱を被ラミネート体に効率的に伝えると共に、ヒータ盤２の熱に耐え、さらに内部に空気が充填された際の圧力や搬送時に加わる応力に耐える必要がある。このため、搬送シート３は伝熱性、耐熱性及び引っ張り強度を有する材料から成り、例えばガラスクロスシートが用いられる。さらに、ラミネート中に溶融した充填材の剥離を容易にするために、搬送シート３の表面にはフッ素樹脂コーティングが施されている。
【００２９】
なお、ガラスクロスシートと同様に伝熱性及び耐熱性を備え、より引っ張り強度の高いケブラー（登録商標）等の材料を用いてシートを形成し、その表面上にフッ素樹脂コーティングしたものを用いてもよい。
【００３０】
上ケース５は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、下ケース１の上方に配置されている。上ケース５は、その下面側中央部が開口した形状を有する上チャンバ１２を備え、その内部に、下方に膨張し被ラミネート体の形状に合わせて変形可能なゴム状のシリコーン樹脂又はブチルゴム等から成るダイアフラム６が設けられている。上ケース５には吸排気口１２ａが形成されており、図示されていない真空ポンプが接続されている。
【００３１】
剥離シート７は、剥離シート移動機構８により上ケース５の上方及び下方を循環して通過するように構成されている。本実施の形態では詳述しないが、剥離シート移動機構８は、搬送シート移動機構４と同様に４つのプーリとチェーンと駆動機構により、剥離シート７をヒータ盤２の長手方向に沿って移動させることができる。剥離シート７は、例えばガラスクロスシート等の材料から成り、さらにラミネート中に溶融した充填材の剥離を容易にするため、表面上にフッ素樹脂コーティングが施されている。
【００３２】
図示されていない昇降シリンダが上ケース５に接続されており、上下に伸縮することにより上ケース５を上昇又は下降させる。上ケース５が下降すると下ケース１と密閉され、下チャンバ１１及び上チャンバ１２から成るラミネート部９において、被ラミネート体のラミネート加工が行われる。
【００３３】
次に、本実施の形態に係わるラミネート装置１０を用いてラミネート加工を行う手順の一例を説明する。なお、以下のバルブ３１ａ及び３２ａの開閉は、上述したように全て制御部３３の制御により行われる。
【００３４】
先ず、搬送シート３内部への空気の充填を行う。上述したように、圧力計３１ｃが計測した数値が大気圧１ｋｇ／ｃｍ２以上の値になるように、予め圧力調整器３１ｂの圧力が設定される。
【００３５】
バルブ３１ａを開いて、搬送シート３内部に空気を導入する。圧力センサ３５の値が、圧力計３１ｃに設定された設定値に到達すると、バルブ３１ａを閉じる。ヒータ盤２は、常にあらかじめ設定した温度、例えば摂氏１５０度になるよう加熱されている。
【００３６】
次に、搬入コンベア４０から被ラミネート体を搬送シート３の上に搬入し、さらに搬送シート３により被ラミネート体をヒータ盤２の上に搬入する。このとき、図４に示すように、搬送シート３内部には空気が充填されて厚みが厚くなった状態にある。これにより、ヒータ盤２と被ラミネート体２０との間には、搬送シート３を介して空気の層ａが形成された状態となる。
【００３７】
このような搬送シート３を用いない場合は、ヒータ盤２の熱が直接被ラミネート体２０へ伝達され、ヒータ盤２の温度と略同一になるまで加熱される。例えば、ヒータ盤２の加熱温度が摂氏１５０度であるとすると、真空引き中において被ラミネート体２０の温度も摂氏１５０度程度になると考えられる。本実施の形態の搬送シート３によれば、搬送シート３内部に空気が充填されて厚みが増加し空気の層ａが形成されることにより、ヒータ盤２からの熱の伝達性が低下し、被ラミネート体２０の温度上昇が抑えられる。
【００３８】
また、被ラミネート体２０を搬入中にヒータ盤２の熱が被ラミネート体２０へ伝達されると、室温からの急激な温度上昇により被ラミネート体２０の周縁部に反りが発生し、その後のラミネート工程において中央部と周縁部との温度差によりラミネート状態が不均一になるおそれがある。本実施の形態によれば、搬送シート３によりヒータ盤２から被ラミネート体２０への熱の伝達が抑制されることで反りの発生が防止され、均一なラミネート状態が得られる。
【００３９】
なお、ラミネート部９は、複数の被ラミネート体２０に同時にラミネート加工を行うことが可能である。この場合は、搬送シート３により複数の被ラミネート体２０を搬送方向に沿って順次ヒータ盤２の上に搬入してラミネート加工を行う。ここで、先に搬入された被ラミネート体２０は、後で搬入される被ラミネート体２０よりも長時間ヒータ盤２から加熱されるため、他の被ラミネート体２０より反りが発生し易い状態におかれる。そこで、搬送シート３によりヒータ盤２から被ラミネート体２０への熱の伝達を抑制しながら搬入することで、特に先に搬入される被ラミネート体に起こり易い反りを防止できる。
【００４０】
次に、昇降シリンダにより上ケース５を下降させ、上ケース５と下ケース１とを密閉する。そして、下ケース１の吸排気口１１ａと、上ケース５の吸排気口１２ａにそれぞれ真空ポンプを接続し、下チャンバ１１及び上チャンバ１２にそれぞれ真空引きを行う。
【００４１】
このとき、ヒータ盤２と被ラミネート体２０との間には、搬送シート３を介して空気の層ａが形成された状態が保持されている。なお、下チャンバ１１内の気圧減少により、搬送シート３内部の空気が膨張して破裂しないように、安全弁３４により搬送シート３内部の圧力が一定値を超えると内部の空気が全て排出される。
【００４２】
真空引きが完了すると、バルブ３２ａを開放して、搬送シート３内部の空気を全て抜く。これにより、搬送シート３は内部に空気が存在せず厚みが最も薄くなった状態となる。このとき、図５に示すように、ヒータ盤２と被ラミネート体２０との間には、搬送シート３のみが挟まれた状態にある。この状態で、ヒータ盤２により被ラミネート体２０を加熱して充填材を溶融させる。
【００４３】
次に、上ケース５の吸排気口１２ａを開口し大気を導入すると、ダイアフラム６が下方に膨張し、剥離シート７を介して被ラミネート体２０が加圧される。このとき、ヒータ盤２と被ラミネート体２０との間には搬送シート３のみが挟まれた状態が保持されている。このため、ヒータ盤２の熱により充填材は架橋反応を起こし、さらにヒータ盤２とダイアフラム６により被ラミネート体２０が挟圧されることで太陽電池モジュールが形成される。
【００４４】
最後に、下ケース１の吸排気口１１ａを開口して大気を導入する。図示されていない昇降シリンダにより上ケース５を上昇させ、下ケース１との間の密閉状態を解除する。搬送シート３上に載置されていた太陽電池モジュールを搬出コンベア５０へ搬出する。
【００４５】
以上説明したように本実施の形態によれば、真空引き完了まで搬送シート３内部に空気が充填されて厚みが増加し、ヒータ盤２と被ラミネート体２０との間に搬送シート３により空気の層ａが形成される。これにより、ヒータ盤２から被ラミネート体２０への伝熱を抑えることができる。また、充填材の溶融中及びラミネート中は、ヒータ盤２と被ラミネート体２０との間に伝熱性の高い搬送シート３のみが挟まれた状態にあり、さらに搬送シート３内部から空気が排出されて厚みが最も薄くなっている。これにより、ヒータ盤２から被ラミネート体２０への熱伝達性が良好であり、効率良く被ラミネート体２０を加熱することができる。
【００４６】
従って本実施の形態によれば、ヒータ盤を加工する手間が不要であり、コスト増加並びに装置の大型化を回避しつつ、真空引き完了までヒータ盤から被ラミネート体２０への伝熱を抑え、被ラミネート体２０内部に空気が残留したまま充填材が溶融する現象を防ぎ、気泡のない高品質な太陽電池モジュールを得ることができる。
【００４７】
本発明の一実施の形態について説明したが、これらの実施の形態は、一例として提示したものであり、発明の技術的範囲を限定するものではない。この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。この実施の形態やその変形は、発明の技術的範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４８】
１    下ケース
２    ヒータ盤
３    搬送シート
４    搬送シート移動機構
５    上ケース
６    ダイアフラム
７    剥離シート
８    剥離シート移動機構
９    ラミネート部
１０  ラミネート装置
１１  下チャンバ
１２  上チャンバ
２０  被ラミネート体
３０  空気導入出機構
【図１】
2014008691.tif 000003
【図２】
2014008691.tif 000004
【図３】
2014008691.tif 000005
【図４】
2014008691.tif 000006
【図５】
2014008691.tif 000007