JP6033922B1 - 太陽電池モジュール用導通プレート - Google Patents

Abstract

【課題】異種金属の導通金具の装着によって生じる異種金属接触腐食を抑制することができる太陽電池モジュール用導通プレートを提供する。【解決手段】ステンレス材の表面にアルミニウムめっきを施した金属板体１を設ける。隣接する太陽電池モジュールＰを並べて支持する架台Ｑを設ける。架台Ｑの支持面Ｑ１に金属板体１を載置するように構成する。金属板体１を切り起こして複数の先鋭突部４Ａが環状を成すように突設する。各先鋭突部４Ａの外周側の表面をアルミニウムめっきの被覆材４Ｂが被覆するように構成する。被覆材４Ｂが電気的接続時の異種金属接触腐食を抑制するように構成する。【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば屋根等に設置された複数の太陽電池モジュールの下に敷設するだけで太陽電池モジュール相互を電気的に接続することができる太陽電池モジュール用導通プレートに関する。

屋根等に載置された複数の太陽電池モジュールを相互に導通する場合、例えば特許文献１に記載のような太陽電池モジュール間の接続金具が使用されている。この接続金具は、鋭角な突起を有し、隣接する太陽電池モジュールのフレーム相互に係合する接続金具である。そして使用時に、太陽電池モジュールの端部フレームをボルトで架台に締付けると、鋭角な突起が両端部フレームの塗装を剥がして食い込み、これらを電気的に接続するように構成している。

一方、太陽電池モジュールの電気的接続を容易にするために、導電ワッシャーを使用した太陽電池モジュールの取付構造が特許文献２に記載されている。この取付構造では、太陽電池モジュールを架台に取り付けるボルトを導電ワッシャーに挿通し、ボルトを架台に取り付ける際に、この導電ワッシャーにて太陽電池モジュール相互を電気的に接続するものである。

特許第３４７５９９３号公報 特開平９‐２５０２１９号公報

屋根等に太陽電池モジュールを載置する場合、太陽電池モジュールのフレームの材質に、軽量化と耐食性、耐候性を備えたアルミニウム押出材が広く使用されている。このアルミニウム材にて構成された太陽電池モジュールにアルミニウム材以外の材質の導通金具を使用すると電食あるいはガルバニック腐食と称する異種金属接触腐食が発生する虞がある。

すなわち、従来の導通金具の材質は、導電性、強度、耐食性を備えたステンレス鋼やカラーステンレス鋼が広く使用されている。ところが、太陽電池モジュールの導通のため、アルミニウム製のフレーム相互間にステンレス製の導通金具を介在すると、電位の異なる金属材料が接触することになる。すなわち、金属の電位差によって、アルミニウム材が卑な金属の陽極（アノード）となり、ステンレス材が貴な金属の陰極（カソード）となって電流が流れ、陽極（アノード）がわのアルミニウム材のイオン化が助長されて腐食することになる。このような腐食が生じると、通電性が劣化し導通効果が低下するのみならず、太陽電池モジュールのフレーム強度にも悪影響を与えることになる。

しかも、特許文献１及び特許文献２に記載の導通金具のように、従来の導通金具は、いずれも導通金具に開穿した孔にボルトを挿通する構造になっている。そのため、架台と太陽電池モジュールとの間に導通金具を装着するには、太陽電池モジュールをボルトで連結する前にこのボルトに導通金具を装着する必要があった。そのため、既に屋根等に装着されている太陽電池モジュールに後付で導通金具を装着する場合、連結ボルトから部材を取り外す必要が生じるなど、面倒な作業にならざるを得なかった。

更に、特許文献１及び特許文献２に記載の導通金具は、いずれも太陽電池モジュールと架台の間に装着するので、装着後の導通金具は必然的に太陽電池モジュールにて隠れてしまう。したがって、工事完成後に、この導通金具が適正に装着されているか否かを目視で確認することができない状態になっており、導通金具の有無を確認するには、テスター等で導電性を計測するなど極めて面倒な作業が必要になっていた。

そこで本発明は上述の課題を解消すべく創出されたもので、導通金具の装着によって太陽電池モジュールのフレームに生じる異種金属接触腐食を抑制することができ、しかも、装着作業が極めて簡単で後付の装着も容易になり、更に、太陽電池モジュール装着後でも導通金具の有無を目視で簡単に確認することができる太陽電池モジュール用導通プレートの提供を目的とするものである。

上述の目的を達成すべく本発明における第１の手段は、金属板体１の上面に複数の突起４が突設され、該突起４が隣接する太陽電池モジュールＰのアルミニウム製の各フレームＰ１下面に食い込んで太陽電池モジュールＰ相互を電気的に接続する太陽電池モジュール用導通プレートにおいて、前記金属板体１は、ステンレス板の表面にアルミニウムめっきを施し、前記太陽電池モジュールＰを支持する架台の支持面Ｑ１上に載置する導通片２と、該導通片２から架台Ｑの側面Ｑ３側に屈曲された状態の当接片３とを備え、架台Ｑの支持面Ｑ１に載置した前記フレームＰ１と架台Ｑとを連結する連結ボルトＲの側面がわからスライドして架台Ｑの支持面Ｑ１上に導通片２を載置するように構成し、前記突起４は、該金属板体１を切り起こして形成した複数のステンレス材の先鋭突部４Ａが環状を成すように突出すると共に、該環状の外周に位置する各先鋭突部４Ａの表面にアルミニウムめっきの被覆材４Ｂが配置されるように構成し、該被覆材４Ｂが電気的接続時の異種金属接触腐食を抑制するように構成したことにある。

第２の手段において、前記導通片２は、前記当接片３に隣接し前記支持面Ｑ１の長手方向に沿って載置する基端部２Ａと、該基端部２Ａから前記支持面Ｑ１の前記連結ボルトＲ方向に向けて延長された差込部２Ｂと、該差込部２Ｂが前記連結ボルトＲの側面方向にスライドするように差込部２Ｂに設けられた切欠状のスライド凹部２Ｃとを備えたものである。

第３の手段は、前記架台Ｑの支持面Ｑ１上に前記導通片２を載置したときに、前記架台Ｑの側面Ｑ３側に前記当接片３が表出するように配置し、該当接片３に前記金属板体１の接地状態を表示する表示部３Ａを設けたものである。

請求項１のように、金属板体１は、ステンレス板の表面にアルミニウムめっきを施した構成とし、突起４は、該金属板体１を切り起こして形成した複数のステンレス材の先鋭突部４Ａが環状を成すように突出すると共に、該環状の外周に位置する各先鋭突部４Ａの表面にアルミニウムめっきの被覆材４Ｂが配置されるように構成したことにより、隣接する太陽電池モジュールＰのアルミニウム製の各フレームＰ１相互を電気的に接続する際の異種金属接触腐食を抑制することができる。

すなわち、突起４の先端はステンレス材の先鋭突部４Ａが表出し、このステンレス材の外側はアルミニウム製の被覆材４Ｂにて被覆されている。そのため、ステンレス製の先鋭突部４Ａがアルミニウム製のフレームＰ１に食い込むと、ステンレス製の先鋭突部４Ａの周囲がフレームＰ１のアルミニウム材とアルミニウム製の被覆材４Ｂとが重なるので、突起４の周囲をこの被覆材４Ｂが包むバリアー状態になる。この結果、異種金属接触腐食の抑制効果を著しく高めることができる。

しかも、突起４は、複数の先鋭突部４Ａが環状を成すように突出しているので、１箇所の突起４がフレームＰ１に食い込むと、複数の先鋭突部４Ａが面接触することになり、導通面積が広がるので優れた導通効果が得られる。

また、金属板体１は、前記太陽電池モジュールＰを支持する架台の支持面Ｑ１上に載置する導通片２と、該導通片２から架台の側面Ｑ３側に屈曲された状態の当接片３とを備え、架台Ｑの支持面Ｑ１に載置したフレームＰ１と架台Ｑとを連結する連結ボルトＲの側面がわからスライドして架台Ｑの支持面Ｑ１上に導通片２を載置するように構成したことで、金属板体１の装着作業を容易にすることができる。しかも、従来の導通金具のように連結ボルトＲを通す必要がないので、仮に、太陽電池モジュールＰを設置してから後付で金属板体１を装着する場合でも、連結ボルトＲを緩めてフレームＰ１と架台Ｑとの間に隙間を開けるだけで簡単に装着することができる。

請求項２のように、導通片２は、支持面Ｑ１の長手方向に沿って載置する基端部２Ａと、該基端部２Ａから連結ボルトＲ方向に向けて延長された差込部２Ｂと、該差込部２Ｂに設けられた切欠状のスライド凹部２Ｃとを備えたものであるから、支持面Ｑ１の面積を有効活用した導通効果が得られるものである。

請求項３のように、架台Ｑの支持面Ｑ１上に前記導通片２を載置したときに、架台Ｑの側面Ｑ３側に当接片３が表出するように配置し、該当接片３に金属板体１の接地状態を表示する表示部３Ａを設けたことで、導通片２が太陽電池モジュールＰに隠れていても隣接する太陽電池モジュールＰの間で連結片３が表出するので、金属板体１の有無を一目で確認することができる。

本発明の装着状態を示す分解斜視図である。 本発明の装着状態を示す斜視図である。 本発明の一実施例を示す平面図である。 本発明の一実施例を示す側面図である。 本発明の突起の一実施例を示す拡大斜視図である。 本発明の他の装着状態を示し、（イ）は平面図、（ロ）は側断面図である。 本発明の金属板体の断面構造を示す要部斜視図である。

本発明によると、導通金具の装着によって太陽電池モジュールのフレームに生じる異種金属接触腐食を抑制することができ、しかも、装着作業が極めて簡単で後付の装着も容易になり、更に、太陽電池モジュール装着後でも導通金具の有無を目視で簡単に確認することができるなどといった当初の目的を達成した。

以下、本発明の実施例を説明する。本発明導通金具は、アルミニウム押出し材にて形成された太陽電池モジュールＰのフレームＰ１相互間に介して、太陽電池モジュールＰ相互を電気的に接続する金具である（図１参照）。すなわち、隣接する太陽電池モジュールＰの各フレームＰ１下面を並べて支持する架台Ｑの支持面Ｑ１に敷設することで太陽電池モジュールＰ相互を電気的に接続するものである（図２参照）。

本発明導通金具は、ステンレス材の表面にアルミニウムめっきを施した金属板体１にて構成される（図７参照）。そして、金属板体１を切り起こして各太陽電池モジュールＰのフレームＰ１下面に食い込む複数の突起４を金属板体１の上面に環状に突設している（図３参照）。

この突起４は、太陽電池モジュールＰのフレームＰ１下面に食い込むことで、太陽電池モジュールＰ相互を電気的に接続するものである（図４参照）。このとき、太陽電池モジュールＰのフレームＰ１を構成しているアルミニウム材の特性として、アルミニウム材がステンレス材と接触すると異種金属接触腐食が発生し、この異種金属接触腐食が導電性の妨げになる。

そこで、この突起４は、金属板体１を切り起こして形成した複数のステンレス材の先鋭突部４Ａが環状を成すように突出している（図５参照）。そして、各先鋭突部４Ａの外周側の表面をアルミニウムめっきの被覆材４Ｂが被覆した状態を保ち、この被覆材４Ｂが環状の外周に配置されるように構成している。図示の突起４は、先鋭突部４Ａが円環状に並んでいるが、この他、４個の先鋭突部４Ａを対向するように突設した矩形環状や、三個の先鋭突部４Ａを突設して三角形の環状に突出させることも可能である。但し、各先鋭突部４Ａの外側は、必ず被覆材４Ｂが配置されるように構成する。

このように、ステンレス材の表面にアルミニウムめっきを施した金属板体１を切り起こして突起４を形成すると、突起４先端のステンレス材が太陽電池モジュールＰのフレームＰ１に食い込んで電気的に導通する（図４参照）。このとき、ステンレス材とフレームＰ１のアルミニウム材は異種金属で接触することになるが、フレームＰ１に食い込んだ突起４の周囲はフレームＰ１のアルミニウム材と被覆材４Ｂのアルミニウム材とで囲まれた状態になる。したがって、突起４周囲の被覆材４Ｂがバリアーとなって、電食による浸食を抑制するものである。

更に、図示例の円環状の突起４は、金属板体１の下面側から上面方向に先鋭状の突起物を貫通することで容易に形成することができる（図４参照）。このように、被覆材４Ｂを電食のバリアーとして利用する突起４は、比較的容易に形成することが可能であるから、金属板体１の任意の位置に形成することができる。尤も、突起４の形成手段は、この例に限られるものではない。更に、突起４を金属板体１の両面に突出するように構成することで、フレームＰ１相互の電気的接続に加え、フレームＰ１と架台Ｑとを電気的に接続することも可能になる。

表１は、アルミニウム押出材にて構成された角筒状の被試験体を１対並べ試験体の金属板体で導通した後、これらの接続抵抗値を測定したもので、本発明導通金具の金属板体１と他の材質の金属板体との腐食及び複合腐食サイクル試験（ＣＣＴ試験）にて、試験前後の接続抵抗値の比較結果を示している。試験体は表欄上から順に「アルミニウムめっきを施したステンレス（金属板体１）」、「カラーステンレス」、「ＳＵＳ３０４（オーステナイト系ステンレス）」、「ＳＵＳ４３０（フェライト系ステンレス）」とし、各材質それぞれ３体を試験体としたものである。
＊接続抵抗値は被試験体相互間を測定した。
＊接続抵抗は試験前とＣＣＴ試験終了後（１００サイクル）に測定した。
＊試験体と被試験体とを連結するボルトの締付けトルクは１４．７Ｎ・ｍとした。

試験の結果、試験前後において、本発明の「アルミニウムめっきを施したステンレス」が最も被試験体の抵抗値が低く、しかも安定した電気的導通が得られた。「カラーステンレス」は試験前後の抵抗値に大きな差はないが、「アルミニウムめっきを施したステンレス」より抵抗値が大きく、試験体によって導通状態が不安定であることが確認された。
「ＳＵＳ３０４」、「ＳＵＳ４３０」は、「アルミニウムめっきを施したステンレス」及び「カラーステンレス」に比べると、試験後の抵抗値上昇が大きいことがわかる。特に、極端に抵抗値が上昇している試験体は、アルミニウム押出材が腐食したものと考えられる。
また、被試験体には、夫々突起４が接触した跡が残っていた。本発明の「アルミニウムめっきを施したステンレス」による突起４の腐食跡は、突起４が食い込んだ位置に限られ、突起４の環状の内側に限られていた。一方、残る金属板体の試験による突起４の腐食跡は、個体差はあるがいずれも環状の外側まで広がっていることが確認された。
以上の結果より、４種類の材質の中で「アルミニウムめっきを施したステンレス」が導通金具として最も適した材質であり、異種金属接触腐食を抑制する効果が最も高い材質であるといえる。

金属板体１は、架台の支持面Ｑ１上に載置する導通片２と、該導通片２から架台の側面Ｑ２側に屈曲された状態の当接片３とを備えた形状を成している。そして、架台Ｑの支持面Ｑ１に載置したフレームＰ１と架台Ｑとを連結する連結ボルトＲの側面がわからスライドして架台Ｑの支持面Ｑ１上に導通片２を載置するように構成したものである。金属板体１をこのように構成することで、架台Ｑの支持面Ｑ１とフレームＰ１との間に予め載置するだけで良いので、工具を用いずに簡単に装着することができる。また、既設のフレームＰ１でも、連結ボルトＲを緩めるだけで隙間から差し込むように装着することが可能になる。

図示例の導通片２は、基端部２Ａ、差込部２Ｂ、スライド凹部２Ｃを備えている。基端部２Ａは、当接片３に隣接し支持面Ｑ１の長手方向に沿って載置する部位である。また、差込部２Ｂは、この基端部２Ａから支持面Ｑ１の連結ボルトＲ方向に向けて突出するように形成した部位である。更に、スライド凹部２Ｃは、この差込部２Ｂが連結ボルトＲの側面方向にスライドするように設けられた切欠状の凹部である。導通片２をこのように形成することで、例えば、野立ての架台Ｑのごとく、架台Ｑの支持面Ｑ１に貫通した挿通孔Ｑ２に挿通する連結ボルトＲでフレームＰ１を直止めする架台Ｑでも金属板体１を簡単に装着することができる（図１参照）。

また、直止めする架台Ｑ以外でも、任意の固定金具Ｓを介して固定するフレームＰ１の連結ボルトＲに合わせて使用することも可能である（図６参照）。図示の固定金具Ｓは、隣接するフレームＰ１相互の上面に架設する固定金具Ｓを使用したものである（同図（ロ）参照）。そして、この固定金具Ｓを介して架台Ｑの支持面Ｑ１上に圧着するフレームＰ１の下面と支持面Ｑ１との間に導通片２を差し込んでいる（同図（イ）参照）。図示の導通片２には、スライド凹部２Ｃの両側に一対の差込部２Ｂが設けられているが、このスライド凹部２Ｃや差込部２Ｂの数を任意に増やすことも可能で、導通面積の増加や横ずれ防止の効果等を図ることができる。このように、導通片２の形状は任意に変更することができる。

一方、当接片３は、架台Ｑの支持面Ｑ１上に導通片２を載置したときに、架台Ｑの側面Ｑ３側に表出するように設けている（図４参照）。そして、この当接片３に、金属板体１の接地状態を表示する表示部３Ａを設けたものである（図２参照）。図示の当接片３には、目視用の目印として「Ｅマーク」等の円形状の表示部３Ａを形成している。この表示部３Ａは、この例に限られるものではなく、連結片３に着色を施して表示部３Ａとするなど、目印になる構成から自由に選択できる。

尚、本発明の金属板体１の各構成は図示例に限定されるものではなく、導通片２や連結片３、突起４等の形状は本発明の要旨を変更しない範囲で自由に設計変更することができる。また、金属板体１の設置位置は図示例に限らず、架台ＱもフレームＰ１を載置するものであればその形状や構造は問わない。

Ｐ 太陽電池モジュール
Ｐ１ フレーム
Ｑ 架台
Ｑ１ 支持面
Ｑ２ 挿通孔
Ｑ３ 側面
Ｒ 連結ボルト
Ｒ１ ナット
Ｓ 固定金具
１ 金属板体
２ 導通片
２Ａ 基端部
２Ｂ 差込部
２Ｃ スライド凹部
３ 当接片
３Ａ 表示部
４ 突起
先鋭突部
被覆材

Claims (3)

1. 金属板体の上面に複数の突起が突設され、該突起が隣接する太陽電池モジュールのアルミニウム製の各フレーム下面に食い込んで太陽電池モジュール相互を電気的に接続する太陽電池モジュール用導通プレートにおいて、
   前記金属板体は、ステンレス板の表面にアルミニウムめっきを施し、前記太陽電池モジュールを支持する架台の支持面上に載置する導通片と、該導通片から架台の側面側に屈曲された状態の当接片とを備え、架台の支持面に載置した前記フレームと架台とを連結する連結ボルトの側面がわからスライドして架台の支持面上に導通片を載置するように構成し、
   前記突起は、該金属板体を切り起こして形成した複数のステンレス材の先鋭突部が環状を成すように突出すると共に、該環状の外周に位置する各先鋭突部の表面にアルミニウムめっきの被覆材が配置されるように構成し、
   該被覆材が電気的接続時の異種金属接触腐食を抑制するように構成したことを特徴とする太陽電池モジュール用導通プレート。
2. 前記導通片は、前記当接片に隣接し前記支持面の長手方向に沿って載置する基端部と、該基端部から前記支持面の前記連結ボルト方向に向けて延長された差込部と、該差込部が前記連結ボルトの側面方向にスライドするように差込部に設けられた切欠状のスライド凹部とを備えた請求項１記載の太陽電池モジュール用導通プレート。
3. 前記架台の支持面上に前記導通片を載置したときに、前記架台の側面側に前記当接片が表出するように配置し、該当接片に前記金属板体の接地状態を表示する表示部を設けた請求項１記載の太陽電池モジュール用導通プレート。

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