(57)【要約】  小型かつ安価な機構で太陽電池モジュールを高速に均一にラミネートすることが可能な太陽電池モジュールのラミネート装置を提供する。  下フレーム２２、下フレームと対向するように配置された上フレーム１４、下フレームの上面側に配置され被ラミネート体２の一方の面を載置して加熱する熱板２０、上フレームの下面側に配置されヒータ１１を内蔵し、被ラミネート体の他方の面を加熱及びプレスするプレスプレート１０、密閉されたチャンバ３０を形成するため上フレームと下フレームとの間をシールする膨張性シール１３、上フレームを支持しあるいは昇降させる昇降機１２、チャンバ内を真空引きするため上フレームに形成された吸排気口１８、昇降機の動作を制御する中央処理制御部６０を備え、チャンバ内を真空引きし昇降機による上フレームの支持を解除して上フレームとプレスプレートとを大気圧との差で一体化して駆動することを特徴とする。
2015019442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下フレームと、
前記下フレームと対向するように配置された上フレームと、
前記下フレームの上面側に配置され、被ラミネート体の一方の面を載置して加熱する熱板と、
前記上フレームの下面側に配置され、ヒータを内蔵し、前記被ラミネート体の他方の面を加熱及びプレスするプレスプレートと、
密閉されたチャンバを形成するため前記上フレームと前記下フレームとの間をシールするように、前記上フレームの下面側の端面又は前記下フレームの上面側の端面に設けられたシール部材と、
前記上フレームと前記下フレームとの間の相対的な距離を変えるため、前記上フレームと前記プレスプレートとを支持し、あるいは昇降させる昇降機と、
前記チャンバ内を真空引きするために、前記上フレーム又は前記下フレーム、あるいは前記上フレーム及び前記下フレームに形成された吸排気口と、
前記昇降機の動作を制御する中央処理制御部と、
を備え、
前記チャンバ内を真空引きし、前記昇降機による前記上フレームの支持を解除することにより、前記上フレームと前記プレスプレートとを大気圧との差により生じる圧力で一体化して駆動することを特徴とする太陽電池モジュールのラミネート装置。
【請求項２】
前記チャンバの開放時、前記チャンバの真空引き時、前記被ラミネート体のプレス時のそれぞれにおいて、前記プレスプレートの高さ方向の位置が可変となるように、前記中央処理制御部により前記昇降機の昇降動作が制御され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のラミネート装置。
【請求項３】
前記シール部材は、空気を注入されて膨張する膨張性を有し、
前記上フレームと前記プレスプレートとの高さ方向の位置の差分は、前記シール部材の高さ方向の寸法と、前記被ラミネート体の厚さとを考慮して、前記上フレームと前記下フレームとが前記シール部材により密閉されて前記チャンバが形成され真空引きが完了していない時に、前記プレスプレートが前記被ラミネート体の前記他方の面に接触しないように設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュールのラミネート装置。
【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、表面保護材と裏面保護材との間に充填材を介して太陽電池セルを挟み込み、加熱及びラミネート（挟圧）することにより製造される。【０００３】
表面保護材には、一般にガラス板やプラスチック板等が用いられる。そして裏面保護材には、フッ素樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレート（polyethylene terephthalate、以下、ＰＥＴと略す）樹脂フィルム、ガラス板、プラスチック板等が用いられ、充填材にはエチレンビニルアセテート（ethylene vinyl acetate、以下、ＥＶＡと略す）樹脂等が用いられる。【０００４】
特に、建材一体型太陽電池（Building Integrated Photovoltaic Module、以下、ＢＩＰＶと略す）や、Heterojunction with Intrinsic Thin-layer（以下、ＨＩＴ（登録商標）と略す）のような両面受光型太陽電池モジュールの保護材には、表面と裏面の両方にガラス板やプラスチック板が用いられる。以下、このような構造をダブルガラス構造と称する。ここで、ダブルガラス構造では、両面に用いられるガラス板やプラスチック板の板厚がフッ素樹脂フィルムやＰＥＴ樹脂フィルムよりも厚いため、ラミネート時の加熱時間が長くなる傾向がある。【０００５】
以下に記載する特許文献１には、押圧中に太陽電池モジュールに接触可能で、かつ従来のプレス機のプレス部材の材料、例えばゴム等に比べて熱伝導率が高い材料、例えば金属等を用いたヒータで太陽電池モジュールを押圧することにより、太陽電池モジュールを裏面側からも加熱するラミネート装置が記載されている。なお、通常のラミネート装置においては、太陽電池モジュールは表面が下方を向くように熱板上に載置されてラミネートされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許５０６８８００号公報
【発明の概要】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されたラミネート装置は、第１のプレス部分３と第２のプレス部分４とが閉じた後で、ヒータ５０がシリンダ１０によりソーラーモジュール２に対して下降するために、第１のプレス部分３と、ヒータ５０とをそれぞれ別々に駆動する機構が必要であった。また、駆動機構としてシリンダを用いており、均一にプレスするための制御が大変困難であった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑み、小型かつ安価な機構で太陽電池モジュールを高速に均一にラミネートすることが可能な太陽電池モジュールのラミネート装置を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明の太陽電池モジュールのラミネート装置は、
下フレームと、
前記下フレームと対向するように配置された上フレームと、
前記下フレームの上面側に配置され、被ラミネート体の一方の面を載置して加熱する熱板と、
前記上フレームの下面側に配置され、ヒータを内蔵し、前記被ラミネート体の他方の面を加熱及びプレスするプレスプレートと、
密閉されたチャンバを形成するため前記上フレームと前記下フレームとの間をシールするように、前記上フレームの下面側の端面又は前記下フレームの上面側の端面に設けられたシール部材と、
前記上フレームと前記下フレームとの間の相対的な距離を変えるため、前記上フレームと前記プレスプレートとを支持し、あるいは昇降させる昇降機と、
前記チャンバ内を真空引きするために、前記上フレーム又は前記下フレーム、あるいは前記上フレーム及び前記下フレームに形成された吸排気口と、
前記昇降機の動作を制御する中央処理制御部と、
を備え、
前記チャンバ内を真空引きし、前記昇降機による前記上フレームの支持を解除することにより、前記上フレームと前記プレスプレートとを大気圧との差により生じる圧力で一体化して駆動することを特徴とする。
【００１０】
本発明の太陽電池モジュールのラミネート装置によれば、ダブルガラス構造を有する太陽電池モジュールを裏面側からも確実に加熱して高速にラミネートすることができるとともに、ヒータを内蔵するプレスプレートと上フレームとを、大気圧との差により生じる圧力で一体化して駆動することで、駆動部の部品点数を減らして小型かつ安価な構造にするとともに、均一にプレスすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態による太陽電池モジュールのラミネート装置の構成を示す平面透視図である。
【図２】同ラミネート装置の長手方向の側面の構成を示すものとして、図１のＡ−Ａ線に沿う断面を示す縦断面図である。
【図３】同ラミネート装置の短手方向の正面の構成を示すものとして、図１のＢ−Ｂ線に沿う断面を示す縦断面図である。
【図４】同ラミネート装置の長手方向の側面の構成を示すものとして、図１のＣ−Ｃ線に沿う断面を示す縦断面図である。
【図５】同ラミネート装置によりラミネートが可能な被ラミネート体の構造を示す縦断面図である。
【図６】同ラミネート装置における上フレームの周縁部下面と緩衝材の下面との高さの差分の設定手法について説明した縦断面図である。
【図７】同ラミネート装置に被ラミネート体を搬入した状態を示す縦断面図である。
【図８】同ラミネート装置において真空引き中の状態を示す縦断面図である。
【図９】同ラミネート装置においてプレス中の状態を示す縦断面図である。
【図１０】同ラミネート装置からラミネートが完了した太陽電池モジュールを搬出する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】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態による太陽電池モジュールのラミネート装置について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
本実施の形態によるラミネート装置の平面の構成を、図１の平面透視図に示す。この図１のＡ−Ａ線に沿う縦断面であって、ラミネート装置の側面の構成を図２に示す。さらに図１のＢ−Ｂ線に沿う縦断面であってラミネート装置の正面の構成を図３に示し、図１のＣ−Ｃ線に沿う縦断面であってラミネート装置の中央部の側面の構成を図４に示す。
【００１４】
また、ラミネート装置１の熱板２０上に載置された被ラミネート体２の断面構成を図５に示す。この被ラミネート体２は、両面がガラス板で保護されたダブルガラス構造の太陽電池モジュールであって、ガラス板から成る表面保護材２ａ、充填材２ｂ１、太陽電池セル２ｃ、充填材２ｂ２、ガラス板から成る裏面保護材２ｄが順に積層された構成を備え、熱板２０の上でラミネートされる。なお、被ラミネート体２の厚みをｔとする。
【００１５】
図１〜図４に示されたラミネート装置１は、被ラミネート体２を図５の矢印Ｙで示されたように上からプレス及び加熱するための上ヒータ１１を内蔵したプレスプレート１０と、下から支持及び加熱するための下ヒータ２１を内蔵した熱板２０とを備える。なお、図１に示されたように、ラミネート装置１は、全体の動作を制御するため中央処理制御部６０を備える。この中央処理制御部６０により、後述する上ヒータ１１、下ヒータ２１、昇降機１２、膨張性シール１３へ空気を送り込むコンプレッサ１３ａ、剥離シート移動機構１７、搬送シート移動機構２４、搬入コンベア４０、搬出コンベア５０のそれぞれの動作が制御される。
【００１６】
図２に示されたように、プレスプレート１０は、上フレーム１４の下面側に固定されている。上フレーム１４は、シリンダ１２ａで上下方向に駆動される昇降機１２で支持されており、上下に移動する。この昇降機１２は、図１に示されるようにラミネート装置１の４隅にそれぞれ配置される。しかし、上フレーム１４を均等に支持することが可能であれば必ずしも４隅に配置される必要はなく、また上フレーム１４を上下に駆動可能であれば他の機構でもよい。
【００１７】
一方、熱板２０は、図２に示されたように、下フレーム２２の上側に固定されている。
【００１８】
上フレーム１４には、その周縁部下面１４ａに、上フレーム１４と下フレーム２２との間を密閉するためのシール部材として、膨張性を有する膨張性シール１３が嵌め込まれている。また、上フレーム１４における任意の位置に吸排気口１８が設けられており、図示されない真空ポンプに接続されている。なお、吸排気口１８は、上フレーム１４の代わりに下フレーム２２に設けてもよく、あるいは上フレーム１４及び下フレーム２２の両方に設けてもよい。
【００１９】
また、プレスプレート１０の下面には、シリコーンゴム等の弾性材料から成る緩衝材１５が全面に貼り付けられている。これにより、プレスプレート１０によって、被ラミネート体２の裏面の一部に過度な加重が印加されて破損する事態が回避される。
【００２０】
図４に示されたように、下フレーム２２の長手方向の一端側には、被ラミネート体２をラミネート装置１内へ搬入する搬入コンベア４０が設けられ、他端側には、ラミネート後にラミネート装置１から搬出された被ラミネート体２を受け取る搬出コンベア５０が設けられている。
【００２１】
図１、図４に示された搬送シート２３は、被ラミネート体２を熱板２０上で長手方向に移動する。さらに搬送シート２３は、ラミネート中に熱により溶融して被ラミネート体２から漏れ出した充填材により熱板２０が汚れることを防止する。そして搬送シート２３は、ローラ等を含む搬送シート移動機構２４により下フレーム２２の上方及び下方を循環するように移動する。
【００２２】
図示されない駆動機構により搬送シート移動機構２４が駆動され、搬送シート２３が移動することで、搬入コンベア４０から搬入された被ラミネート体２を搬送シート２３が受け取って熱板２０上へ配置する。
【００２３】
ラミネート後は、搬送シート２３が被ラミネート体２を熱板２０の上から搬出コンベア５０へ搬出する。なお、搬送シート２３における任意の位置に図示されないクリーニング機構を設けてクリーニングを行うことにより、搬送シート２３の汚れていない部分を常に使用することが可能となる。
【００２４】
図４に示された剥離シート１６は、ラミネート後の被ラミネート体２を緩衝材１５から剥離しやすくするものである。さらに剥離シート１６は、ラミネート中に熱により溶融して被ラミネート体２から漏れ出した充填材によって、緩衝材１５が汚れることを防止するためのものでもある。剥離シート１６は、ローラ等を含む剥離シート移動機構１７により、上フレーム１４の上方及び下方を循環するように移動する。
【００２５】
図示されない駆動機構により剥離シート移動機構１７が駆動されて剥離シート１６が移動し、また剥離シート１６における任意の位置に図示されないクリーニング機構を設けてクリーニングを行うことにより、剥離シート１６の汚れていない部分を常に使用することができる。
【００２６】
ここで、搬送シート２３と剥離シート１６は、ともに伝熱性及び耐熱性を有する素材として、例えばガラスクロスシート等を用いて形成してもよい。また、充填材を剥離しやすくするために、搬送シート２３と剥離シート１６の表面には、例えばフッ素樹脂コーティングが施されることが望ましい。
【００２７】
なお、プレスプレート１０と熱板２０は、ともに伝熱性及び耐熱性の高い素材として、例えばアルミニウムや鉄等の金属を用いて形成してもよい。
【００２８】
また、プレスプレート１０と熱板２０の内部には、それぞれ短手方向に沿って水平に複数の孔が形成されている。これらの孔には、棒状の電気ヒータとして上ヒータ１１と下ヒータ２１とが嵌め込まれている。
【００２９】
なお、被ラミネート体２を加熱する手段の構成は、このような上ヒータ１１、下ヒータ２１には限定されず、被ラミネート体２を均一に加熱できるものであれば他の構成によるものであってもよい。
【００３０】
膨張性シール１３は、図１、図２に示されたように、上フレーム１４の周縁部下面１４ａに形成した四角形の溝内に、シリコーンゴム等の弾性体から成るチューブ状の部材を接着剤等で接合して形成される。
【００３１】
膨張性シール１３は、図１に示されたようにコンプレッサ１３ａに接続されており、コンプレッサ１３ａからの圧縮空気を内部に注入されて膨張する。なお、膨張性シール１３における空気の入口において、図示されていないレギュレータを接続し、膨張性シール１３内の圧力が所望の値を維持するように監視しながら膨張性シール１３の圧力を制御してもよい。
【００３２】
図６に示されたように、下フレーム２２の周縁部上面と熱板２０の上面との高さ方向の位置は同一である。上フレーム１４の周縁部下面１４ａと緩衝材１５の下面の高さの差分ｙと、膨張性シール１３の高さｈとの和ｙ＋ｈが、被ラミネート体２の厚みｔより隙間ｇだけ大きくなるように、即ちｙ＋ｈ＝ｔ＋ｇが成立するように、上フレーム１４の周縁部下面１４ａと緩衝材１５の下面の高さの差分ｙを設定する。これにより、緩衝材１５の下面が被ラミネート体２の上面に接触しない状態となる。
【００３３】
ここで、例えば膨張性シール１３の高さｈが１２ｍｍであるとする。被ラミネート体２の上面と緩衝材１５の下面との間の隙間ｇは、５ｍｍ以上であることが望ましい。ダブルガラス型の被ラミネート体２の厚さｔは、一般に６〜１２ｍｍである。そこで、被ラミネート体２の厚さｔが最大値１２ｍｍであるときに、５ｍｍの隙間ｇが確保されるように考慮すればよい。そこで、上述した式ｙ＋ｈ＝ｔ＋ｇが成立するように、上フレーム１４の周縁部下面１４ａと緩衝材１５の下面の高さの差分ｙを５ｍｍに設定すればよい。
【００３４】
次に、本実施の形態によるラミネート装置１を用いて被ラミネート体２にラミネート加工を行う際の手順の一例について説明する。なお、以下の説明で用いる図７〜図１０には、被ラミネート体２を例示として１枚のみ示す。しかし、本実施の形態によるラミネート装置１によれば、複数の被ラミネート体２を同時にラミネートすることも可能である。
【００３５】
先ず、図７に示されるように、被ラミネート体２を搬入コンベア４０からラミネート装置１内へ矢印Ｘ１の方向に搬入する。さらに、搬送シート２３を移動して被ラミネート体２を熱板２０の上に配置する。このとき、上フレーム１４と下フレーム２２とが開放状態になるように、昇降機１２により上フレーム１４を上昇させた後支持する。
【００３６】
図８に示されるように、上フレーム１４と下フレーム２２との間が膨張性シール１３で密閉されるような高さまで、昇降機１２により上フレーム１４を下降させる。上フレーム１４と下フレーム２２との間に形成されたチャンバ３０内を、図示されていない真空ポンプにより吸排気口１８から真空引きする。
【００３７】
これにより、チャンバ３０内の気圧が大気圧より低下し、上フレーム１４にかかる大気圧との間に圧力差が生じて、プレスプレート１０が下方向へ引っ張られる。しかし、この方向とは逆の上方向に昇降機１２の支持力が作用し、プレスプレート１０は高さを維持する。このため、膨張性シール１３が押し潰されて緩衝材１５の下面が被ラミネート体２の上面に接触する事態は回避される。
【００３８】
なお、真空引きが完了しない状態で緩衝材１５が被ラミネート体２に接触した場合は、プレスプレート１０からの熱により溶融した充填材に気泡が発生する。この結果、完成した太陽電池モジュールに気泡が残留し、発電効率低下や外観の悪化の原因となる。
【００３９】
真空引きが完了すると、図９に示されるように、昇降機１２を下降させて上フレーム１４の支えを解除する。これにより、チャンバ３０内の気圧と上フレーム１４にかかる大気圧との差とにより、プレスプレート１０が下方向へ引っ張られる。これにより、膨張性シール１３が押し潰されて、熱板２０とプレスプレート１０との間で被ラミネート体２がプレスされる。このとき、プレスプレート１０に上ヒータ１１が内蔵されているため、被ラミネート体２を裏面側からも確実に加熱して高速にラミネートすることができる。なお、チャンバ３０内を真空ポンプにより真空に近づくまで引いた場合、大気圧（１ｋｇ／ｃｍ２）分の圧力が下方へ作用する。
【００４０】
予め設定された時間このプレス状態を保持することで、被ラミネート体２が熱板２０とプレスプレート１０との間で加熱及びラミネートされて、太陽電池モジュールが形成される。
【００４１】
最後に、吸排気口１８から大気を導入し、図１０に示されるように、昇降機１２により上フレーム１４を持ち上げて上フレーム１４と下フレーム２２との間を開放する。搬送シート２３を移動して、完成した太陽電池モジュールを搬出コンベア５０へ矢印Ｘ２の方向に搬出する。
【００４２】
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、ダブルガラス構造を有する太陽電池モジュールを裏面側からも確実に加熱して高速にラミネートすることができる。また、ヒータを内蔵したプレスプレートと上フレームとを、大気圧との差により生じる圧力で一体化して駆動することで、装置の駆動部の部品点数を減らし小型かつ安価な構造にするとともに、均一にプレスすることができる。
【００４３】
本発明の実施の形態について説明したが、この実施の形態は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ことは意図していない。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、変更を行うことができる。上記実施の形態及びその変形は、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。
【００４４】
例えば、上記実施の形態では、膨張性シール１３が上フレーム１４の周縁部下面１４ａに設けられている。しかし、膨張性シール１３を設ける位置は上フレーム１４の下面側の端面には限定されず、下フレーム２２の上面側の端面であってもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１  ラミネート装置
２  被ラミネート体
２ａ  表面保護材
２ｂ１、２ｂ２  充填材
２ｃ  太陽電池セル
２ｄ  裏面保護材
１０  プレスプレート
１１  上ヒータ
１２  昇降機
１２ａ  シリンダ
１３  膨張性シール
１３ａ  コンプレッサ
１４  上フレーム
１４ａ  周縁部下面
１５  緩衝材
１６  剥離シート
１７  剥離シート移動機構
１８  吸排気口
２０  熱板
２１  下ヒータ
２２  下フレーム
２３  搬送シート
２４  搬送シート移動機構
３０  チャンバ
４０  搬入コンベア
５０  搬出コンベア
６０  中央処理制御部
【図１】
2015019442.tif 000003
【図２】
2015019442.tif 000004
【図３】
2015019442.tif 000005
【図４】
2015019442.tif 000006
【図５】
2015019442.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015019442.tif 000009
【図８】
2015019442.tif 000010
【図９】
2015019442.tif 000011
【図１０】
2015019442.tif 000012
【国際調査報告】
2015019442.tif 000013
2015019442.tif 000014
2015019442.tif 000015
2015019442.tif 000016