(57)【要約】【課題】太陽電池パネルに付着する汚れを低減しつつ、雪止め部材およびその取り付けの強度を向上する。【解決手段】フレーム部材は、該フレーム部材の上面に、前記フレーム部材の長手方向に沿って延びる第１溝部と、前記第１溝部の側面内の太陽電池パネル側に設けられた第２溝部と、を有し、雪止め部材は、前記フレーム部材の長手方向に沿って延び、前記フレーム部材の上面と同方向へ面した第１面および前記第１溝部に対向する第２面を有する板状部と、前記第１面上から突出した板状のリブと、前記第１溝部を通って前記第２溝部と係合可能である、前記第２面上の一端部側に配置された鉤状部と、前記一端部側とは反対の他端部側に配置された、固定部材を取り付ける固定部材取付部と、を有する。【選択図】  図２
2017135867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池パネルと、
該太陽電池パネルの外縁部に沿って取り付けられた長尺のフレーム部材と、
該フレーム部材の上面に取り付けられる雪止め部材と、
該雪止め部材と前記フレーム部材とを固定する固定部材と、を備え、
前記フレーム部材は、
該フレーム部材の上面に、前記フレーム部材の長手方向に沿って延びる第１溝部と、
該第１溝部の側面内の前記太陽電池パネル側に設けられた第２溝部と、を有し、
前記雪止め部材は、
前記フレーム部材の長手方向に沿って延び、前記フレーム部材の上面と同方向へ面した第１面および前記第１溝部に対向する第２面を有する板状部と、
前記第１面上から突出した板状のリブと、
前記第２面上の一端部側に配置された、前記第１溝部を通って前記第２溝部に位置する鉤状部と、
前記一端部側とは反対の他端部側に配置された、前記固定部材を取り付ける固定部材取付部と、
を有する、太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記鉤状部は、前記フレーム部材の長手方向に対して直交する方向へ挿入される、請求項１に記載の太陽電池装置。
【請求項３】
前記第２溝部内に位置する前記鉤状部の先端部分の長さは、前記第１溝部の幅よりも小さい、請求項１または２に記載の太陽電池装置。
【請求項４】
前記雪止め部材は、前記第２面上から突出した凸部を有し、
該凸部は、前記第１溝部内において、前記鉤状部とは反対側で接する、請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池装置。
【請求項５】
前記第１面は、前記太陽電池パネルの受光面よりも下方に位置する、請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記フレーム部材は、前記上面を切欠いた複数の第１切欠部を前記フレーム部材の長手方向に沿って有するとともに、前記リブは複数の第２切欠部を有する、請求項１〜５のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護の観点から住宅に取り付けられる太陽電池装置の普及が進んでいる。このような太陽電池装置は住宅の機能を損なうことなく、屋根上に設置できることが求められる。例えば積雪地域の住宅の屋根に求められる機能として雪止め部材がある。雪止め部材は屋根上からの落雪量を低減する。これにより、雪止め部材は一度に落雪することに伴う大きな音の発生等を低減する機能がある。
【０００３】
一方で、太陽電池装置における太陽電池モジュールの表面は、ガラスで覆われていることから雪が滑りやすい。そのため、一度に大きな落雪が起こりやすくなる場合がある。そこで、雪止めを有する太陽電池モジュールが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−７６５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献1の太陽電池モジュールは、フレーム部材の嵌合部内側と太陽電池パネルとの隙間に、爪部を入れることによって、雪止め部材を固定する構造である。この雪止め部材が薄い場合には、雪止め部材およびその取り付けの強度を確保することが難しくなる場合がある。
【０００６】
しかしながら、雪止め部材およびその取り付けの強度を高めるために、雪止め部材の厚みを厚くし過ぎた場合には、太陽電池パネルとフレーム部材との段差を大きくすることになる。そのため、この段差に溜まった汚れが、太陽電池パネル上に付着して太陽電池素子への入射光を遮り、発電効率が低下する原因となる場合がある。
【０００７】
本発明の目的は、太陽電池パネル上への汚れの付着を低減しつつ、雪止め部材およびその取り付けの強度を向上した太陽電池モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一形態に係る太陽電池モジュールは、太陽電池パネルと、該太陽電池パネルの外縁部に沿って取り付けられた長尺のフレーム部材と、該フレーム部材の上面に取り付けられる雪止め部材と、該雪止め部材と前記フレーム部材とを固定する固定部材と、を備え、前記フレーム部材は、該フレーム部材の上面に、前記フレーム部材の長手方向に沿って延びる第１溝部と、該第１溝部の側面内の前記太陽電池パネル側に設けられた第２溝部と、を有し、前記雪止め部材は、前記フレーム部材の長手方向に沿って延び、前記フレーム部材の上面と同方向へ面した第１面および前記第１溝部に対向する第２面を有する板状部と、前記第１面上から突出した板状のリブと、前記第２面上の一端部側に配置された、前記第１溝部を通って前記第２溝部に位置する鉤状部と、前記一端部側とは反対の他端部側に配置された、前記固定部材を取り付ける固定部材取付部と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールによれば、雪止め部材の鉤状部がフレーム部材の第１溝部および第２溝部に係合する構造によって、フレーム部材と太陽電池パネルとの段差を低減できるので、太陽電池パネルに付着する汚れを低減できる。
【００１０】
また、雪止め部材の鉤状部が第２溝部と係合する構造によって、鉤状部を厚く設定できるので、雪止め部材およびその取り付けの強度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールを示す図面であり、図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）をＡ−Ａ’線で切断した様子を示す端面図であり、図１（ｃ）は図１（ｂ）から太陽電池パネルを抜き出して示す模式図である。
【図２】図２は、図１（ｂ）のＢ部を拡大して示す図面であり、図２（ａ）は端面図、図２（ｂ）は図２（ａ）を分解して示す図面である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールを架台に取り付けた様子を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの図３に相当する部位において、雪止め部材で雪を止めた際に加わる荷重の様子を示す模式図である。
【図５】図５は、本発明の他の実施形態に係る太陽電池モジュールの図３に相当する部位における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールについて、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１３】
＜第１実施形態＞
図１に示すように、太陽電池モジュール１は、太陽電池パネル２と、太陽電池パネル２の外縁部２ｄに沿って取り付けられた長尺のフレーム部材３を有する。そしてさらに、フレーム部材３の上面に取り付けられる雪止め部材５と、雪止め部材５とフレーム部材３とを固定する固定部材６とを有する。ここで、フレーム部材３の上面とは、例えば図２のようなフレーム部材３の上面部３ｂの上面であり、この上面の向きは、後述の太陽電池パネル２の受光面２ａとほぼ同じ向きである。
【００１４】
以下の説明では、図１に示す矩形状の太陽電池モジュール１の一辺に沿う方向をＸ軸方向と呼び、Ｘ軸方向に直交し太陽電池パネル２の面に対して平行な方向をＹ軸方向と呼び、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに直交する方向をＺ軸方向とする。
【００１５】
図２に示すように、太陽電池モジュール１は、矩形状の太陽電池パネル２と、太陽電池パネル２の外縁部２ｄを保護（保持）するフレーム部材３を有している。
【００１６】
太陽電池パネル２は、受光面２ａ、側面２ｂおよび裏面２ｃを有する。具体的には、太陽電池パネル２は、主として光を受光する受光面２ａ（透光性基板１０の上側の面に相当）と、この受光面２ａの裏側に相当する裏面２ｃ（裏面保護部材１４の下側の面に相当）と、受光面２ａと裏面２ｃとの間をつなぐ側面２ｂとを有している。また、太陽電池パネル２は、受光面２ａの側から見て、外側に沿った部分に相当する外縁部２ｄを有している。なお、以下の説明において、太陽電池パネル２の裏面２ｃから受光面２ａへ向かう方向を上と記載し、受光面２ａから裏面２ｃへ向かう方向を下と記載する場合がある。
【００１７】
図１（ｃ）に示すように、太陽電池パネル２は、受光面２ａ側から順に、太陽電池モジュール１の基板を兼ねる透光性基板１０と、熱硬化性樹脂よりなる一対の封止材１１とを備える。そしてさらに、封止材１１に周囲を保護されインナーリード１２によって電気的に接続された複数の太陽電池素子１３とを備えている。さらに、太陽電池パネル２は、太陽電池モジュール１の裏面２ｃ側を保護する裏面保護部材１４と、太陽電池素子１３で得られた出力を外部に取り出すための端子ボックス１５とを備えている。
【００１８】
透光性基板１０は、矩形状を成しており、封止材１１、インナーリード１２および太陽電池素子１３を保護する。透光性基板１０には、例えば、強化ガラスまたは白板ガラス等を用いることができる。
【００１９】
インナーリード１２は、隣り合う太陽電池素子１３同士を電気的に接続する。このようなインナーリード１２としては、例えば、太陽電池素子１３と接続させるための半田が被覆された銅箔などが挙げられる。
【００２０】
封止材１１は、太陽電池素子１３およびインナーリード１２等を封止する。このような封止材１１としては、透明なエチレンビニルアセチレートの共重合体などの熱硬化性樹脂が挙げられる。
【００２１】
裏面保護部材１４は、透光性基板１０と同じ大きさの矩形状を成しており、裏面２ｃ側から封止材１１、インナーリード１２および太陽電池素子１３を保護する。裏面保護部材１４には、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）またはポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ樹脂）などを用いることができる。
【００２２】
なお、裏面２ｃ側の封止材１１および裏面保護部材１４は、透光性を有するような材質でもよい。これにより、裏面２ｃ側から入射される光の一部を太陽電池素子１３が受ける構造であってもよい。
【００２３】
太陽電池素子１３は、例えば、単結晶シリコンまたは多結晶シリコン等からなる平板状の基板が用いられる。このようなシリコン基板を用いる場合は、上述したように、インナーリード１２で隣接するシリコン基板同士を電気的に接続すればよい。
【００２４】
また、太陽電池素子１３の種類は特に制限されない。例えば、太陽電池素子１３として、アモルファスシリコンよりなる薄膜太陽電池素子、または、ＣＩＧＳ太陽電池素子、または、ＣｄＴｅ太陽電池素子、または、結晶シリコン基板上に薄膜アモルファスを形成した太陽電池素子等を用いてもよい。例えば、アモルファスシリコン、または、ＣＩＧＳ、または、ＣｄＴｅよりなる太陽電池素子１３としては、透光性基板１０上において、アモルファスシリコン層、または、ＣＩＧＳ層、または、ＣｄＴｅ層を透明電極等と組み合わせて適宜積層するようにしたものが利用できる。
【００２５】
また、端子ボックス１５は、変性ポリフェニレンエーテル樹脂（変性ＰＰＥ樹脂）、または、ポリフェニレンオキサイド樹脂（ＰＰＯ樹脂）の箱体と、該箱体内に配置されるターミナル板と、箱体の外部へ電力を導出する出力ケーブルとを備えている。
【００２６】
図２に示すように、フレーム部材３は、太陽電池パネル２の外縁部２ｄが嵌め込まれる嵌合部３ａを有している。嵌合部３ａは、太陽電池パネル２の厚みよりもＺ軸方向に対し若干大きな幅で開口するＣ型の溝である。嵌合部３ａは、フレーム部材３の長手方向に沿って設けられており、嵌合部３ａの内側には、外縁部２ｄを接着するための接着剤４が配置されている。これにより、フレーム部材３は、太陽電池パネル２の外縁部２ｄを保護できる。
【００２７】
また図２に示すように、フレーム部材３は、例えば嵌合部３ａとつながり嵌合部３ａの上方に位置する上面部３ｂと、嵌合部３ａから下方に延びる内壁部３ｃと、嵌合部３ａと反対側の位置で上面部３ｂとつながり下方へ延びる外壁部３ｄとを有する。そしてさらに、内壁部３ｃと外壁部３ｄの下端を接続し、裏面２ｃに対して略平行にＹ軸方向へ延びる底面部３ｅとを有している。
【００２８】
フレーム部材３は、フレーム部材３の上面に開口した、フレーム部材３の長手方向に沿って延びる第１溝部３ｆと、第１溝部３ｆの側面内に太陽電池パネル２側に向かって延びるように設けられた第２溝部３ｇと、を有する。
【００２９】
雪止め部材５は、フレーム部材３の長手方向に沿って延びる長尺状の部材である。図２に示すように、その長手方向に直交する断面をみると、雪止め部材５は、フレーム部材３の上面と同方向へ面した第１面５ａ１と、第１溝部３ｆに対向する第２面５ａ２と、を有し、上面部３ｂの上面に配置される板状部５ａを有する。
【００３０】
さらに雪止め部材５は、第１面５ａ１上の一端部５ａ３側から上方へ向かって突出した板状のリブ５ｂを有する。さらに雪止め部材５は、第１溝部３ｆを通って第２溝部３ｇと係合可能である、第２面上５ａ２の一端部５ａ３側に配置された鉤状部５ｃを有する。この鉤状部５ｃは、一端部５ａ３側から下方へ向かって延びる幹部５ｃ１と、さらに幹部５ｃ１から太陽電池パネル２側へ向かって延びる張り出し部５ｃ２（鉤状部５ｃの先端部分に相当）とを有する。
【００３１】
さらに雪止め部材５は、一端部５ａ３側とは反対の他端部５ａ４側に配置された、固定部材６を取り付ける固定部材取付部５ａ５を有する。これにより、雪止め部材５は、鉤状部５ｃが第１溝部３ｆを通って、張り出し部５ｃ２と第２溝部３ｇとが係合する。
【００３２】
そして、固定部材取付部５ａ５が固定部材６で上面部３ｂに締結されることによって、フレーム部材３に固定される。
【００３３】
このような太陽電池モジュール１は、例えば図３に示すように、太陽電池モジュール１は、屋根２０に取り付けられた架台２１に固定されて、水平面に対して傾斜して設置される。この際、雪止め部材５を取り付けたフレーム部材３は、太陽電池モジュール１の軒側に位置する。
【００３４】
図４に示すように、雪止め部材５がリブ５ｂによって、太陽電池パネル２から滑り落ちようとする雪の積雪荷重Ｓを支えることにより、雪止め部材５を反時計回りに回転させる方向にモーメントＭが生じる。
【００３５】
このモーメントＭに対して、板状部５ａから上面部３ｂへ−Ｚ軸方向の荷重Ｆ１が加わるとともに、鉤状部５ｃから第２溝部３ｇの上部へ＋Ｚ軸方向の荷重Ｆ２が加わることによって、モーメントＭを対抗することができる。これにより、固定部材６への負荷を低減することで、固定部材６による上面部３ｂに形成された雌ネジの破損を抑えて、雪止め部材５の脱落を低減することができる。
【００３６】
第１溝部３ｆ、第２溝部３ｇおよび鉤状部５ｃは、フレーム部材３の長手方向に沿うＸ軸方向へ長い長尺状となっている。そのため、第１溝部３ｆ、第２溝部３ｇと鉤状部５ｃとが係合する部分は、Ｘ軸方向へ直線状に沿う。これにより、第１溝部３ｆ、第２溝部３ｇと鉤状部５ｃとに発生する応力を分散できる。よって、雪止め部材５およびフレーム部材３が変形することを低減できる。
【００３７】
また、第２溝部３ｇのＺ軸方向の開口幅を大きくすることで、鉤状部５ｃの厚さを容易に大きく設計できるので、高い強度を持たせることができる。
【００３８】
さらに、雪止め部材５は、フレーム部材３の長手方向に対して直交する方向へ挿入して係合する構造である。換言すると、雪止め部材５は、鉤状部５ｃを第２溝部３ｇのＹ軸方向へ挿入して係合する構造である。
【００３９】
さらには、第２溝部３ｇと係合する、鉤状部５ｃの張り出し部５ｃ２のＹ軸方向の長さＬは、第１溝部３ｆのＹ軸方向の幅Ｗよりも小さい。
【００４０】
これにより、フレーム部材３を上方から目視しつつ雪止め部材５の取り付けることができるので作業性がよい。
【００４１】
さらに、雪止め部材５は、第２面５ａ２上から第１溝部３ｆへ向けて突出した凸部５ｄを有し、第１溝部３ｆ内において、凸部５ｄは鉤状部５ｃと反対側で接している。例えば図４に示すように、第１溝部３ｆと凸部５ｄとが接する部分において、相互に沿う形状になっていてもよい。
【００４２】
雪止め部材５は積雪荷重Ｓを支持するとき、固定部材６に対して−Ｙ軸方向に沿ったせん断力が加わり、破損し易い。そこで凸部５ｄが第１溝部３ｆに支えられることによって、固定部材６に対する−Ｙ軸方向に沿うせん断力を低減できるので、固定部材６に加わるせん断力を低減できる。
【００４３】
また、太陽電池モジュール１に対して鉛直方向の積雪荷重が加わり、フレーム部材３が下方へ向かって撓む場合、雪止め部材５はフレーム部材３を補強して撓みを低減することもできる。これによって、積雪により変形しにくい、高強度の太陽電池モジュール１とすることができる。
【００４４】
このようなフレーム部材３および雪止め部材５は、例えばアルミニウム合金を押し出し成型することで形成することができる。また、固定部材６は、例えばステンレス等により形成されたネジを用いることができる。また、接着剤４は、例えばシリコーン系、ブチルゴム系、ウレタン系、アクリル系等のシール材を用いることができる。
【００４５】
＜第２実施形態＞
図５に示されるように、第１面５ａ１は、受光面２ａよりも下方に位置している。
【００４６】
これにより、第１面５ａ１と受光面２ａとの段差が、排水の障害になることを低減できる。
【００４７】
また図５に示されるように、第１溝部３ｆの底面の深さが、一端部５ａ３側から他端部５ａ４側へ向けて浅くなるように傾斜させれば、第１溝部３ｆ、および第２溝部３ｇ内に溜まった水を、棟側から軒側へ向けて排水させ易い。
【００４８】
さらに、フレーム部材３は、上面部３ｂを切欠いた複数の第１切欠部３ｂ１をフレーム部材３の長手方向に沿って有するとともに、リブ５ｂは複数の第２切欠部５ｂ１を有する。
【００４９】
これにより、第１切欠部３ｂ１から第２切欠部５ｂ１に向かって太陽電池パネル２上の雨水を効率よく排水することができるので、受光面２ａに汚れが付着することを低減して、太陽電池モジュール１の発電効率の低下を低減できる。
【００５０】
なお、本実施形態は上述の内容に限定されるものではなく、例えば第１切欠部３ｂ１と第２切欠部５ｂ１とをＹ軸方向で対向する部位に設けることで、より効率よく排水ができる。
【符号の説明】
【００５１】
１：太陽電池モジュール
２：太陽電池パネル
２ａ：受光面
２ｂ：側面
２ｃ：裏面
２ｄ：外縁部
３：フレーム部材
３ａ：嵌合部
３ｂ：上面部
３ｂ１：第１切欠部
３ｃ：内壁部
３ｄ：外壁部
３ｅ：底面部
３ｆ：第１溝部
３ｇ：第２溝部
４：接着剤
５：雪止め部材
５ａ：板状部
５ａ１：第１面
５ａ２：第２面
５ａ３：一端部
５ａ４：他端部
５ａ５：固定部材取付部
５ｂ：リブ
５ｂ１：第２切欠部
５ｃ：鉤状部
５ｃ１：幹部
５ｃ２：張り出し部（鉤状部の先端部分）
５ｄ：凸部
６：固定部材
１０：透光性基板
１１：封止材
１２：インナーリード
１３：太陽電池素子
１４：裏面保護部材
１５：端子ボックス
２０：屋根
２１：架台
Ｓ：積雪荷重
Ｍ：モーメント
Ｆ１〜Ｆ３：荷重
Ｌ：張り出し部（鉤状部の先端部分）長さ
Ｗ：第２溝部の幅
【図１】
2017135867.tif 000003
【図２】
2017135867.tif 000004
【図３】
2017135867.tif 000005
【図４】
2017135867.tif 000006
【図５】
2017135867.tif 000007