JP2013002120A - 電子部材固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】下地の伸縮による電子部材の歪を抑制し、電子部材の破損を阻止する電子部材固定構造を得る。
【解決手段】電子部材固定構造１０は、面方向に伸縮する膜材１２と、膜材１２の表面に配置されたフレキシブル性を有するシート状の太陽電池モジュール１４と、太陽電池モジュール１４の表面（受光面）を覆う光透性のシート部材１６と、を備えている。シート部材１６の周縁部１６Ａは、太陽電池モジュール１４の縁部の周囲で膜材１２の表面に接着剤１８により接着固定されている。膜材１２が面方向に伸縮すると、シート部材１６の内側に保持された太陽電池モジュール１４が膜材１２に対して相対的に移動し、太陽電池モジュール１４の歪の発生が抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、シート状の電子部材を固定する電子部材固定構造に関する。

従来、シート状の電子部材の一例として太陽電池モジュールを建物の屋根に固定した構造が知られている。

下記特許文献１には、屋根の野地板に固定された断面Ｉ字状の固定部材の上面に、フレキシブル性を維持した太陽電池モジュールを搭載し、太陽電池モジュールを上方から押圧固定する断面Ｔ字状の押え具を固定部材の上面の溝に嵌合させると共に、押え具と太陽電池モジュールと固定部材にそれぞれ形成された取付け穴に固定具を貫通させて固定する太陽電池モジュールの設置方法が開示されている。

特開２００７−１２３９３６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の太陽電池モジュールの設置方法では、押え具と太陽電池モジュールと固定部材にそれぞれ形成された取付け穴に、固定具としての差し込みピンを貫通させることにより、屋根の野地板に押え具と太陽電池モジュールと固定部材とを一体に固定するため、面内及び面外方向に伸縮する下地に太陽電池モジュールを設置する際に上記設置方法を適用することは難しい。すなわち、上記設置方法では下地が伸縮すると、下地の伸縮により発生する力が太陽電池モジュールに作用して太陽電池モジュールが歪む。このため、太陽電池モジュールの破損や発電性能の低下が生じる可能性がある。

本発明は上記事実を考慮し、下地の伸縮による電子部材の歪を抑制し、電子部材の破損を阻止する電子部材固定構造を得ることが目的である。

上記目的を達成するために、請求項１の発明に係る電子部材固定構造は、面方向に伸縮する下地と、前記下地の表面に配置されたシート状の電子部材と、前記電子部材の少なくとも表面を覆い、前記電子部材を前記下地に対して移動可能に保持すると共に、周縁部が前記下地に取り付けられる透光性のシート部材と、を有するものである。

請求項１に記載の発明によれば、面方向に伸縮する下地の表面にシート状の電子部材が配置されており、電子部材の少なくとも表面を覆う透光性のシート部材が電子部材を下地に対して移動可能に保持すると共に、シート部材の周縁部が下地に取り付けられている。下地が面方向に伸縮したときに、電子部材がシート部材の内側で下地に対して相対的に移動することにより、電子部材が下地の伸縮に追従しない。これによって、下地の伸縮による電子部材の歪の発生が抑制され、電子部材の破損が阻止される。

請求項２の発明に係る電子部材固定構造は、請求項１に記載の発明において、前記シート部材が袋状に形成された袋体であり、前記袋体の内部に前記電子部材が収容されているものである。

請求項２に記載の発明によれば、シート部材が袋状に形成された袋体であり、袋体の内部に電子部材が収容され、袋体が下地に取り付けられている。下地が面方向に伸縮したときに、電子部材が袋体の内部で下地に対して相対的に移動する。このため、電子部材が下地の伸縮に追従せず、電子部材の歪の発生が抑制される。

請求項３の発明に係る電子部材固定構造は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記シート部材の周縁部が前記下地に接着剤又は粘着剤で固定されているものである。

請求項３に記載の発明によれば、シート部材の周縁部が下地に接着剤又は粘着剤で固定されており、簡易な構成により電子部材をシート部材の内側に移動可能に保持することができる。

請求項４の発明に係る電子部材固定構造は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の発明において、前記電子部材がフレキシブル性を備えた太陽電池であるものである。

請求項４に記載の発明によれば、電子部材がフレキシブル性を備えた太陽電池であり、下地が伸縮しても太陽電池の歪の発生を抑制することができる。

請求項５の発明に係る電子部材固定構造は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の発明において、前記下地が、建物の屋根に取り付けられる膜材であるものである。

請求項５に記載の発明によれば、膜材が、建物の屋根に取り付けられており、電子部材が透光性のシート部材により膜材に取り付けられたときに、電子部材が膜材の伸縮に追従せず、電子部材の歪の発生が抑制される。

本発明の電子部材固定構造によれば、下地の伸縮による電子部材の歪を抑制し、電子部材の破損を阻止することができる。

本発明の第１実施形態に係る電子部材固定構造の全体構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電子部材固定構造の全体構成を示す断面図である。

以下、図１を用いて、本発明の電子部材固定構造の第１実施形態について説明する。

図１には、電子部材固定構造１０の全体構成が断面図にて示されている。この図に示されるように、電子部材固定構造１０は、面方向に伸縮する下地としての膜材１２と、膜材１２の表面上に配置されたシート状の電子部材としての太陽電池モジュール１４と、太陽電池モジュール１４の表面を覆うと共に周縁部１６Ａが接着剤１８により膜材１２の表面に取り付けられるシート部材１６と、を備えている。

膜材１２は、建物（図示省略）の屋根に取り付けられる屋根材であり、テントやドーム型の屋根材などに使用されている。膜材１２は、ガラス繊維、又はポリアミド、ポリエステルなどの合成樹脂製の繊維を編みこんだ基布の表面に、撥油性、撥水性に優れたフッ素樹脂被膜を形成したものである。膜材１２の表面に形成されたフッ素樹脂被膜によって膜材１２の表面に汚れが付着しにくく、耐久性に優れる。膜材１２は、建物の内圧や建物の外部に吹き付ける風などの外力によって、面方向（面内方向と面外方向の両方を含む）に伸縮するものである。すなわち、膜材１２は、施工時に初期張力を導入しながら施工される。また、施工後には、風、熱膨張、積雪、溜水などの外力によって張力がかかり、面方向に伸縮する。本実施形態では、膜材１２は、例えば最大５％程度伸びる構成とされている。

太陽電池モジュール１４は、フレキシブル性を備えたシート状部材であり、ポリイミドなどの電気絶縁性を有する樹脂製のフィルム基板上に薄膜の太陽電池セルを配置し、電極と共に太陽電池セルの表面（受光面）を光透過性の保護フィルムで被覆したものである。太陽電池セルとフィルム基材、及び太陽電池セルと保護フィルムとは接着剤で接着されている。太陽電池セルは、例えば、結晶Ｓｉ、多結晶Ｓｉ、アモルファスＳｉ、ＣＩＧＳ化合物半導体などの光発電素子で構成されている。太陽電池モジュール１４は、任意の曲率で曲げることができるものである。本実施形態では、太陽電池モジュール１４は略長方形状に形成されており、例えば、長さが３５００〜６０００ｍｍで、幅が３５０〜５００ｍｍで、厚さが１〜１０ｍｍとされている。なお、太陽電池モジュール１４の寸法はこれに限定されるものではない。また、本実施形態では、太陽電池モジュール１４の縦方向の引張強度は約１４００〜１５００Ｎ／ｃｍ、横方向の引張強度は約１１００〜１２００Ｎ／ｃｍとされている。

シート部材１６は、透光性を備えており、太陽電池モジュール１４の外形よりも大きく形成されている。本実施形態では、シート部材１６は、略長方形状の太陽電池モジュール１４よりもひと回り大きい略長方形状とされている。シート部材１６は、太陽電池モジュール１４の表面（受光面）の全体を覆うように配置されており、太陽電池モジュール１４の縁部の周囲でシート部材１６の周縁部１６Ａが接着剤１８により膜材１２の表面に接合（接着固定）されている。太陽電池モジュール１４は、シート部材１６を介して太陽光を受光し、発電されるようになっている。

太陽電池モジュール１４は、膜材１２の表面に接着されておらず、膜材１２の表面に取り付けられたシート部材１６により移動可能に保持されている。言い換えると、太陽電池モジュール１４は、膜材１２の表面に取り付けられたシート部材１６の内側で、膜材１２に対して移動可能とされている。

シート部材１６としては、樹脂製のフィルムを用いることができ、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルブチラール、ポリアミド、ポリエーテル、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ＥＶＡ等のポリオレフィン類、ポリカーボネート、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、アクリル樹脂、ポリイミド、又はアラミドなどを用いることができる。本実施形態では、１枚のシート部材１６で構成されているが、強度を確保するために複数枚のシート部材を重ね合わせた構成でもよい。

なお、膜材１２の表面のフッ素樹脂被膜は難接着性を有するため、シート部材１６の周縁部１６Ａを膜材１２の表面に接着剤１８により接着固定する際は、予め膜材１２の被接着部のフッ素樹脂被膜の表面処理を行うことが好ましい。表面処理方法としては、重クロム酸カリウム、金属ナトリウムやナトリウム−ナフタレン錯体を用いた化学的処理方法、コロナ放電、プラズマ放電、スパッタエッチング等の放電処理による方法、フッ化アルゴンエキシマレーザーを照射して処理する方法などが用いられる。また、フッ素樹脂被膜の表面処理方法については、特開２００７−３３０８８５号公報等に記載されている。

接着剤１８としては、反応硬化型の接着剤、ホットメルト型接着剤などが用いられる。例えば、エポキシ系接着剤、フェノール系接着剤、臭素系接着剤、アクリル変性シリコーン系接着剤、ブチルゴム系接着剤などが用いられる。なお、接着剤１８に代えてゴム系、アクリル樹脂系などの粘着剤を用いてもよい。

図示を省略するが、太陽電池モジュール１４は、膜材１２の表面の横方向及び縦方向に複数並べて配置されており、複数の太陽電池モジュール１４はそれぞれシート部材１６により膜材１２の表面に対して移動可能に保持されている。太陽電池モジュール１４の内部に設けられた電極には配線が接続されており、シート部材１６の内側に配線が引き出されて外部の電源と接続される配線処理が施されている。

次に、本実施形態の電子部材固定構造１０の作用並びに効果について説明する。

膜材１２の表面にシート部材１６の周縁部１６Ａが接着剤１８により固定されており、シート部材１６の内側で太陽電池モジュール１４が膜材１２に対して移動可能に保持されている。建物（図示省略）の屋根に取り付けられた膜材１２が、建物の内圧や風などの外力等によって面方向（面内方向及び面外方向）に伸縮したとき、シート部材１６の内側に配置された太陽電池モジュール１４が膜材１２に対して相対的に移動する。このため、太陽電池モジュール１４が膜材１２の伸縮に追従せず、太陽電池モジュール１４の歪の発生を抑制することができる。

例えば、膜材１２は最大約５％伸びる可能性があり、太陽電池モジュール１４は約２〜３％程度の歪で発電素子が壊れ、発電能力が低下する可能性があるが、本実施形態では、太陽電池モジュール１４がシート部材１６の内側で膜材１２に対して相対的に移動することによって、膜材１２の伸縮による太陽電池モジュール１４の歪の発生が抑制される。このため、太陽電池モジュール１４の破損や発電能力の低下を阻止することができる。

また、本実施形態では、膜材１２の表面に太陽電池モジュール１４を取り付ける際には、膜材１２の表面に太陽電池モジュール１４を仮固定した後、太陽電池モジュール１４の表面全体をシート部材１６で覆い、太陽電池モジュール１４の仮固定を取り外すと共に、シート部材１６の周縁部１６Ａを膜材１２の表面に接着する。このため、膜材１２の表面に太陽電池モジュール１４を容易に取り付けることができ、施工時の作業性が良好である。また、シート部材１６の周縁部１６Ａが膜材１２の表面に接着剤１８により固定されており、簡易な構成により、太陽電池モジュール１４をシート部材１６の内側に移動可能に保持することができる。

次に、本発明の第２実施形態の電子部材固定構造について説明する。なお、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図２には、電子部材固定構造３０の全体構成が断面図にて示されている。この図に示されるように、電子部材固定構造３０は、太陽電池モジュール１４を内部に収容した袋状のシート部材からなる袋体３２を備えている。袋体３２は、膜材１２の表面に配置された下側シート部材３４と、下側シート部材３４の上方に配置された上側シート部材３６と、を備えており、下側シート部材３４と上側シート部材３６の周縁部が接着剤（図示省略）等により接合されている。下側シート部材３４と上側シート部材３６とで形成された袋体３２の内部は、太陽電池モジュール１４の外形寸法よりも大きく形成されており、袋体３２の内部に太陽電池モジュール１４が移動可能に収容されている。

下側シート部材３４の周縁部３４Ａは、膜材１２の表面に接着剤１８により接合（接着固定）されている。上側シート部材３６は、透光性を備えており、太陽電池モジュール１４の表面（受光面）の全体を覆っている。本実施形態では、上側シート部材３６は、透明な樹脂製のフィルムにより構成されている。下側シート部材３４は、太陽電池モジュール１４の表面（受光面）の下方側に配置されているため、必ずしも透光性を備えている必要はない。本実施形態では、下側シート部材３４は、上側シート部材３６と異なる樹脂からなるフィルムで構成されているが、上側シート部材３６と同じ樹脂からなるフィルムを用いてもよい。

このような電子部材固定構造３０では、下側シート部材３４と上側シート部材３６とで形成された袋体３２の内部に太陽電池モジュール１４が収容されており、下側シート部材３４の周縁部３４Ａが膜材１２の表面に接着剤１８により接合されている。これによって、膜材１２が面方向に伸縮したときに、袋体３２の内部で太陽電池モジュール１４が膜材１２に対して相対的に移動する。このため、太陽電池モジュール１４が膜材１２の伸縮に追従せず、太陽電池モジュール１４の歪の発生を抑制することができる。

なお、第２実施形態では、下側シート部材３４と上側シート部材３６とで袋体３２が形成されているが、一枚のシート部材を折り返して袋体を形成してもよい。また、強度を確保するために複数枚のシート部材を重ね合わせて袋体を形成してもよい。

なお、上記第１及び第２実施形態では、フレキシブル性を備えたシート状の太陽電池モジュール１４が用いられているが、これに限定されず、ＬＥＤ、液晶パネル、プラズマパネル等のシート状の電子部材を固定する構造にも本発明を適用することができる。

上記第１及び第２実施形態では、面方向に伸縮する膜材１２が用いられているが、これに限定されず、面方向に伸縮する下地であれば、膜材以外の下地にも本発明の電子部材固定構造を適用することができる。

また、上記第１及び第２実施形態では、膜材１２は建物の屋根に使用される屋根材であるが、これに限定されず、他の構造物等に使用される下地にも本発明の電子部材固定構造を適用することができる。

１０ 電子部材固定構造
１２ 膜材（下地）
１４ 太陽電池モジュール（電子部材）
１６ シート部材
１６Ａ 周縁部
１８ 接着剤
３０ 電子部材固定構造
３２ 袋体
３４ 下側シート部材
３４Ａ 周縁部
３６ 上側シート部材

Claims (5)

1. 面方向に伸縮する下地と、
   前記下地の表面に配置されたシート状の電子部材と、
   前記電子部材の少なくとも表面を覆い、前記電子部材を前記下地に対して移動可能に保持すると共に、周縁部が前記下地に取り付けられる透光性のシート部材と、
   を有する電子部材固定構造。
2. 前記シート部材が袋状に形成された袋体であり、
   前記袋体の内部に前記電子部材が収容されている請求項１に記載の電子部材固定構造。
3. 前記シート部材の周縁部が前記下地に接着剤又は粘着剤で固定されている請求項１又は請求項２に記載の電子部材固定構造。
4. 前記電子部材がフレキシブル性を備えた太陽電池である請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の電子部材固定構造。
5. 前記下地が、建物の屋根に取り付けられる膜材である請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の電子部材固定構造。

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