(57)【要約】【課題】  本発明は、太陽光発電と温水の製造を行う太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールにおいて、温水室に流れる流水の圧力によりモジュールが受ける力による変形を抑えた太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールのフレーム構造及びそのフレーム構造を用いた太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールを提供することを目的とする。【解決手段】太陽電池モジュールに温水を製造することを可能とする温水室を設けた太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールを、太陽光発電する太陽電池モジュールの受光面側表面、及び温水室側の底板表面に、それぞれ同数、複数個の補強部材を太陽電池モジュール及び温水室側の底板表面の一方側の端部から他方側の端部に亘り配置し、太陽電池モジュールの受光面側表面、及び温水室側の底板表面側に配置した補強部材をそれぞれ相互に固定した構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュールに温水を製造することを可能とする温水室を設けた太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールにおいて、
太陽光発電する太陽電池モジュールの受光面側表面、及び温水室側の底板表面に、それぞれ同数、複数個の補強部材を太陽電池モジュール及び温水室側の底板表面側の一方側の端部から他方側の端部に亘り配置し、
太陽電池モジュールの受光面側表面、及び温水室側の底板表面側に配置した補強部材をそれぞれ相互に固定したことを特徴とする太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記補強部材を前記太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールの構成部材である太陽電池セルと太陽電池セルとの間に設けたことを特徴とする請求項１に記載の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記補強部材を前記太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールの長辺に対して直角に設け、更に前記補強部材の設置間隔を前記長辺の寸法の１／６から１／３にしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記補強部材は、断面形状が円形である金属材料であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記補強部材は、その表面にゴム巻、ゴムコーティング、またはゴムチューブにより、太陽電池モジュールの受光面側表面及び温水室の底板と接触する部分を覆ったことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記補強部材と太陽電池モジュールの受光面側表面との間、及び前記補強部材と温水室の底板との間にゴムシートを挿入したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュール。
【請求項７】
太陽電池モジュールに温水を製造することを可能とする温水室を設けた太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールにおいて、
太陽光発電する太陽電池モジュールの受光面側表面、及び温水室側の底板表面に、それぞれ同数、複数個の補強部材を太陽電池モジュール及び温水室側の底板表面側の一方側の端部から他方側の端部に亘り配置し、
太陽電池モジュールの受光面側表面、及び温水室側の底板表面側に配置した補強部材をそれぞれ相互に固定したことを特徴とする太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールのフレーム構造。
【請求項８】
前記補強部材を前記太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールの構成部材である太陽電池セルと太陽電池セルとの間に設けたことを特徴とする請求項７に記載の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールのフレーム構造。
【請求項９】
前記補強部材を前記太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールの長辺に対して直角に設け、更に前記補強部材の設置間隔を前記長辺の寸法の１／６から１／３にしたことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールのフレーム構造。
【請求項１０】
前記補強部材は、断面形状が円形である金属材料であることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれかに記載の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールのフレーム構造。
【請求項１１】
前記補強部材は、その表面にゴム巻、ゴムコーティング、またはゴムチューブにより、太陽電池モジュールの受光面側表面及び温水室の底板と接触する部分を覆ったことを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれかに記載の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールのフレーム構造。
【請求項１２】
前記補強部材と太陽電池モジュールの受光面側表面との間、及び前記補強部材と温水室の底板との間にゴムシートを挿入したことを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれかに記載の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールのフレーム構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールのフレ−ム構造及びそのフレーム構造を用いた太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の温室効果ガス等の問題から、環境を汚さない太陽電池が注目されている。太陽電池は、発電効率を考えるとまだ十分とはいえない。そこで出願人は、太陽電池モジュールにより太陽光で発電すると同時に、太陽光の照射による受熱を利用し太陽電池モジュールに温水室を設け温水を製造することを目的とする太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールを提案し特許出願した。以下、太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールと一般的な太陽電池モジュールを合わせて「モジュール」と略称する。
【０００３】
モジュールのサイズは、近年大型化しつつあり、１枚のモジュールのサイズは１ｍ×３ｍ程度のサイズとなってきている。このような大型のモジュールに温水室を設け温水を製造する場合に温水室に流通させる流水の圧力により、モジュールはそのモジュールの表面積に圧力を乗じた値に相当する荷重を受ける。この荷重は、流水の圧力によって変わるが、３０〜６０トン程度の力となる。この荷重によりモジュールは変形しモジュールの構成部材も同時に変形する。従って構成部材のうち、受光面側表面のカバ−ガラス（表面側基板）や太陽電池セルは割れてしまうことになる。上記で述べた太陽熱・光ハイブリッド太陽電池を実現するためにはこのような流水により受ける荷重による変形を抑える対策を施す必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１２９５６５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の問題を解決するために、太陽光発電と温水の製造を行う太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールにおいて、温水室に流れる流水の圧力によりモジュールが受ける力による変形を抑えた太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールのフレーム構造及びそのフレーム構造を用いた太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュール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】
【０００６】
上記課題を解決するための第１発明の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールは、
太陽電池モジュールに温水を製造することを可能とする温水室を設けた太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールにおいて、
太陽光発電する太陽電池モジュールの受光面側表面、及び温水室側の底板表面に、それぞれ同数、複数個の補強部材を太陽電池モジュール及び温水室側の底板表面側の一方側の端部から他方側の端部に亘り配置し、
太陽電池モジュールの受光面側表面、及び温水室側の底板表面側に配置した補強部材をそれぞれ相互に固定したことを特徴とする。
【０００７】
第１発明によれば、以下の効果が発現する。太陽電池モジュールに温水室を設け、温水室内に流水を流した際に、太陽電池モジュールの表面は流水圧により３０〜６０トン程度の荷重を受ける。その荷重により太陽電池モジュールが変形し、構成部材である表面側基板（カバーガラス）や太陽電池セル、また温水室の底板であるガラスが割れてしまう。第１発明によれば、太陽電池モジュールのこのような変形を防止し、太陽電池モジュールの構成部材や温水室の底板の割れを防止することができる。従って総合的に高効率の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池を実現することができる。
【０００８】
第２発明の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールは、第１発明において、前記補強部材を前記太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールの構成部材である太陽電池セルと太陽電池セルとの間に設けたことを特徴とする。
【０００９】
第２発明によれば、補強部材は太陽電池モジュールの受光面側表面に補強部材を設けているが、太陽電池モジュールの太陽電池セルの間に設けている。補強部材の直径を１０ｍｍ以上、２０ｍｍ以下とすると太陽光が照射しても補強部材の影が太陽電池モジュールにかかることが無いので、発電効率にまったく悪影響を及ぼすことが無い。補強部材の直径が１０ｍｍ未満となると温水室に流水を流した場合の水圧によりモジュール及び温水室の底板が受ける荷重による自身の変形を防止できなく虞がある。また補強部材の直径が２０ｍｍを超えると、太陽光を照射した際に太陽電池モジュール上に補強部材により発生する影が大きくなり太陽光発電の発電量が低下する虞がある。
【００１０】
第３発明の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールは、第１発明または第２発明において、前記補強部材を前記太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールの長辺に対して直角に設け、更に前記補強部材の設置間隔を前記長辺の寸法の１／６から１／３にしたことを特徴とする。
【００１１】
第３発明によれば、太陽電池モジュ−ルの受光面側表面と温水室の底板を複数個の補強部材により補強しているので、太陽電池モジュールの変形を均等に抑えることができ、太陽電池モジュールの破損は無くなる。
【００１２】
第４発明の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールは、第１発明から第３発明のいずれかにおいて、前記補強部材は、断面形状が円形である金属材料であることを特徴とする。
【００１３】
第４発明によれば、補強部材を断面が円形の金属材料としているので、補強部材の横寸法と高さ寸法を最小に抑えることができる。従って太陽光の照射により太陽電池モジュール上に発生する補強部材の影の大きさを最小とすることができる。
【００１４】
第５発明の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールは、第１発明から第４発明のいずれかにおいて、前記補強部材は、その表面にゴム巻、ゴムコーティング、またはゴムチューブにより、太陽電池モジュールの受光面側表面及び温水室の底板と接触する部分を覆ったことを特徴とする。
【００１５】
第５発明によれば、補強部材の表面をゴム等で覆っているので、補強部材と太陽電池モジュールの受光面側表面と温水室の底面は傷つくことがなく、亀裂等が発生することも無い。
【００１６】
第６発明の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールは、第１発明から第４発明のいずれかにおいて、前記補強部材と太陽電池モジュールの受光面側表面との間、及び前記補強部材と温水室の底板との間にゴムシートを挿入したことを特徴とする。
【００１７】
第６発明によれば、第５発明と同等の効果が発現する。
【００１８】
第７発明の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールのフレーム構造は、
太陽電池モジュールに温水を製造することを可能とする温水室を設けた太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールにおいて、
太陽光発電する太陽電池モジュールの受光面側表面、及び温水室側の底板表面に、それぞれ同数、複数個の補強部材を太陽電池モジュール及び温水室側の底板表面側の一方側の端部から他方側の端部に亘り配置し、
太陽電池モジュールの受光面側表面、及び温水室側の底板表面側に配置した補強部材をそれぞれ相互に固定したことを特徴とする。
【００１９】
第７発明によれば、第１明と同等の効果が発現する。
【００２０】
第８発明の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールのフレーム構造は、第７発明において、前記補強部材を前記太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールの構成部材である太陽電池セルと太陽電池セルとの間に設けたことを特徴とする。
【００２１】
第８発明によれば、第２発明と同等の効果が発現する。
【００２２】
第９発明の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールのフレーム構造は、第７発明又は第８発明において、前記補強部材を前記太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールの長辺に対して直角に設け、更に前記補強部材の設置間隔を前記長辺の寸法の１／６から１／３にしたことを特徴とする。
【００２３】
第９発明によれば、第３発明と同等の効果が発現する。
【００２４】
第１０発明の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールのフレーム構造は、第７発明から第９発明のいずれかにおいて、前記補強部材は、断面形状が円形である金属材料であることを特徴とする。
【００２５】
第１０発明によれば、第４発明と同等の効果が発現する。
【００２６】
第１１発明の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールのフレーム構造は、第７発明から第１０発明のいずれかにおいて、前記補強部材は、その表面にゴム巻、ゴムコーティング、またはゴムチューブにより、太陽電池モジュールの受光面側表面及び温水室の底板と接触する部分を覆ったことを特徴とする。
【００２７】
第１１発明によれば、第５発明と同等の効果が発現する。
【００２８】
第１２発明の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールのフレーム構造は、第７発明から第１０発明のいずれかにおいて、前記補強部材と太陽電池モジュールの受光面側表面との間、及び前記補強部材と温水室の底板との間にゴムシートを挿入したことを特徴とする。
【００２９】
第１２発明によれば、第６発明と同等の効果が発現する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールのフレーム構造の平面図及びＢ矢視の側面図である。
【図２】本発明の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールのフレーム構造の図１におけるＡ―Ａ断面図である。
【図３】本発明の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールのフレーム構造の図１におけるＣ矢視の側面図である。
【図４】本発明の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールのフレーム構造の図１におけるＡ−Ａ断面の詳細断面図である。
【図５】太陽電池モジュールの構造を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の太陽電池モジュールの実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００３２】
図５は、本発明の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュール１００の太陽光発電部分（太陽電池モジュール１０）の断面図である。図５は、太陽電池モジュール１０として結晶系セル１４を使用した太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。太陽電池モジュール１０は、図示のように、透明なカバーガラス１１と裏面材１２との間に、充填材１３、１３を介して複数列のストリング１５を挟み込んだ構成を有する。裏面材１２にはポリエチレン樹脂等の材料が使用される。また、充填材１３、１３にはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂等が使用される。ストリング１５は、電極１６、１７の間に結晶系セルとしての太陽電池セル１４をリード線１８を介して接続した構成である。このように構成部材を積層しラミネート装置にてラミネート加工され、太陽電池モジュール１０が形成される。尚本発明に使用する太陽電池モジュール１０の構成部材には、本出願人が特願２０１４−３２６１６（出願日：平成２６年２月２４日）及び特願２０１４−３４４０５（出願日：平成２６年２月２５日）として出願したＰＩＤ対策シート及び／又は封止シートを使用する構成とすることができる。
【００３３】
図１〜図３において、フレーム３０は、その内側に太陽電池モジュール１０及び温水室１０１、底板５０及びガスケット４０が装着されている。フレーム３０は、図においては太陽電池モジュール１０及び温水室１０１の周囲を取り巻くように配置されている。このフレームは、各辺を別部品としボルト締等で接続されている。フレームの材質はアルミ又はアルミ合金である。温水室１０１に流水を流した場合の水圧は２Ｋｇ／ｃｍ２であり、この水圧により太陽電池モジュール１０及び底板５０の面積を乗じた荷重を受け太陽電池モジュール１０及び底板５０は変形することになる。
【００３４】
この変形を防止するために図１に示すように太陽電池モジュールの受光面側と底板５０の外側表面に３本の補強部材７１を配置している。補強部材７１の配置する本数は、太陽電池モジュール１０の大きさにより適宜本数を設定し配置すれば良い。補強部材７１は、材質はステンレスとし断面形状は円形であり、寸法は直径が約１０〜２０ｍｍ程度である。補強部材７１は、太陽電池セルを複数列接続したストリング１５間の隙間Ｓの部分に配置している。
【００３５】
補強部材７１の設置間隔Ｌ（図１におけるＬ１〜Ｌ４）は太陽電池モジュールの長辺寸法の１／６から１／３である。補強部材７１の設置間隔を太陽電池モジュールの長辺寸法の１／３を超えると、補強部材７１の直径を大きくする必要があり太陽電池モジュールの受光面側に影ができやすくなり発電効率の低下を招く虞がある。また補強部材７１の設置間隔が太陽電池モジュールの長辺寸法の１／６未満になると、補強部材を配置する本数を増やす必要があり太陽電池モジュールの受光面側の受光面積が減少し発電効率の低下を招く虞がある。
【００３６】
補強部材７１は、図４に示すように、固定される。断面がコの字形の固定具７２を使用し太陽電池モジュール１０側の補強部材７１と底板５０側の補強部材７１を固定具７２で挟み込み、この固定具７２をフレーム３０に太陽電池モジュール１０側と底板５０側からボルト７４等で固定する。補強部材７１の固定方法は、本実施形態に限定されるものではない。図示はしないが、補強部材７１の両側に取付部を設け、その取り付け部にボルト穴を設け、ボルトにより補強部材をフレームに固定する方法でも良い。
【００３７】
また図４に示すように、補強部材７１と太陽電池モジュール１０との間、補強部材７１と底板５０との間には隙間Ｔが発生する。この隙間Ｔは、フレーム３０と太陽電池モジュール１０（底板５０）との段差があること、及びフレーム３０の内周に装着したガスケット４０がフレーム３０上に一部装着され、そのガスケット４０上に補強部材７１が配置されることにより発生する。この隙間Ｔを埋めるために補強部材７１と太陽電池モジュール１０の間、また補強部材７１と底板５０の間にゴムシート７３を適宜設けている。この隙間Ｔを埋めるために補強部材７１の外周にゴムシートを巻きつけたり、ゴムコーティングしたり、ゴムパイプに補強部材を通したもの使用することができる。
【実施例】
【００３８】
実施例として、図１から図４に示す本発明のフレーム構造を付与した以下の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュール１００を製作した。太陽電池モジュール１０は、４８直モジュールであり長辺寸法が１５００ｍｍ、短辺寸法が１０００ｍｍである。補強部材は、直径１５ｍｍのステンレス材とし長さを９６０ｍｍとして太陽電池モジュール側及び底板側にそれぞれ３本を５００ｍｍの設置間隔で配置した。この太陽電池モジュールの温水室に水圧２ｋｇ／ｃｍ２の水道水を１０分間流した。
【００３９】
本実施例の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュール１００は、本発明のフレーム構造で補強した構成であり、太陽電池モジュール１０表面の変形や底板５０のガラスの変形はまったくなく、また水漏れも全く無かった。
【００４０】
一方比較例は、本実施例の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールに対してフレーム構造の補強部材７１が無い太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールとした。この太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールの温水室に水圧２ｋｇ／ｃｍ２の水道水を１０分間流した。
【００４１】
本比較例の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールは、フレームに補強部材が無いため、太陽電池モジュール１０表面及び底板５０のガラスが変形した。比較例の太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールにもガスケット４０は装着されていたが水漏れが発生した。
【００４２】
本発明では、以上のように温水を製造する温水室を設けた太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールにおいて、温水室の内部に水を流すことによる太陽電池モジュール１０や底板５０の変形を補強部材７１により補強したフレーム構造により防止することができた。これにより太陽熱・光ハイブリッド太陽電池モジュールで太陽光による発電だけでなく温水を製造することができる。さらに比較的簡易に、太陽エネルギーの高効率変換を実現することができるようになる。温水も製造することができ、太陽エネルギーの利用効率を格段に向上させることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０    太陽電池モジュール
３０    フレーム材
４０    ガスケット
５０    底板
６０    エッジシール
７１    補強部材
７２    固定具
７３    ゴムシート
７４    締付具（ボルト）
１００    太陽熱・光ハイブリッド型太陽電池モジュール
１０１    空間（温水室）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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