説明

太陽電池モジュールの耐久性試験装置

【課題】
太陽電池モジュールの機械的強度や耐久性、太陽電池モジュールを枠体や支持金具を用いて屋根に取付けた実際の使用状態に近い環境での耐久性について自動的に試験することが可能な太陽電池モジュールの耐久性試験装置を提供する。
【解決手段】
上面が設置面となったテーブル3と、設置面10に太陽電池モジュール1を取付ける支持手段4と、モジュールの周囲に配置し、設置面に対して気密状態に取付けた保持枠体5と、モジュールの周囲と保持枠体との間を、モジュールの変位を拘束せずに気密状態に封じるシール手段6と、テーブルの設置面と保持枠体とシール手段とモジュールとで形成される圧力室7と、圧力室を加圧又は減圧し、あるいは繰り返して加圧と減圧するための給排気手段8とを備え、モジュールの表裏両面に圧力差を発生させ、実環境でモジュールに作用する風圧変動を付与する。

【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耐久性試験装置に係わり、更に詳しくは屋根置き型の設置工法で取付けた状態のソーラーパネルの風、雪、静荷重又は氷荷重に対する耐久性を試験するための装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
通常、屋根に太陽電池モジュールを設置する場合、太陽電池モジュールの温度上昇を抑えるためと施工性を高めるために、屋根と太陽電池の間に5〜10cm程度の間隔を設けて施工する。最近の屋根は、野地板の上面に防水ゴムシートを施設し、その上にカラーベスト等の屋根材を敷設した構造が一般的である。日本瓦の屋根は、古くは野地板の上面に下葺き材を引き、その上に土と瓦を密着させて固定する土葺き工法のみであったが、最近では耐震性を高めるために屋根の軽量化を図る目的で、土を使用せず、その代わり瓦桟木を野地板に打ち付け、瓦の裏に設けた引っ掛け爪を瓦桟木に引っ掛けるいわゆる引掛け桟瓦葺き工法が多く採用されている。
【0003】
このような屋根に太陽電池モジュールを設置するには、屋根材を残したまま、所定間隔に長尺の縦桟若しくは固定金具を、屋根材を貫通させて野地板にネジ止めし、縦桟部材若しくは固定金具に横桟部材を一定間隔毎に横設し、太陽電池モジュールの周囲に設けた枠体を横桟部材に取付ける構造が一般的である。
【0004】
例えば、特許文献1には、太陽電池モジュール本体と、この太陽電池モジュール本体の対向する2辺に設けられた第1枠体及び第2枠体とを備える太陽電池モジュールの取付け構造において、複数の太陽電池モジュールをそれぞれの第1枠体及び第2枠体が相互に隣接する様に屋根上に配列しており、前記第1枠体の上側部位には、太陽電池モジュールを屋根上に固定するための固定部を設け、前記第2枠体の下側部位には、太陽電池モジュールを屋根上に係止するための係止部を設け、相互に隣接する各太陽電池モジュールの前記第1枠体及び前記第2枠体間には、屋根上に固定された凸型部材を配置し、前記第1枠体を前記凸型部材の一側面に配置し、前記第2枠体を前記凸型部材の上面に配置して、前記第1枠体及び前記第2枠体間に段差を形成し、前記第1枠体の固定部及び前記第2枠体の係止部を共通の押え部材により前記凸型部材に固定もしくは係止した太陽電池モジュールの取付け構造が開示されている。ここで、太陽電池モジュール本体の左右両側に第3枠体及び第4枠体とを備え、複数の太陽電池モジュールをそれぞれの第3枠体及び第4枠体が相互に隣接する様に屋根上に配列し、前記第3枠体及び前記第4枠体の相互に対向する部位にそれぞれの溝を形成し、前記第3枠体の溝及び前記第4枠体の溝にシール部材を挿入している。
【0005】
ところで、太陽電池モジュールの耐久性試験として国際規格のIEC 61646 機械的荷重試験がある。このIEC規格の試験方法は、次のように定められている。正面を上向き、下向きに取付けられるような構造で、モジュールを取付ける場合、固定点間の距離が最大となるような最悪の場合を用いる。荷重は、正面に2400Pa相当の荷重を均一に徐々に加え、この荷重を1時間維持する。剛性構造体からモジュールを取り外さずに、同じ荷重をモジュールの背面に加える。加圧ステップは、1時間荷重を3サイクル繰り返す。雪・氷の重い堆積に対するモジュールの耐久力を確認する場合は、この試験中にモジュールの正面に加える荷重を2400Paから5400Paに引き上げる。というものである。
【0006】
即ち、IEC規格の試験方法は、太陽電池モジュールを垂直にして剛性構造体に取付け、太陽電池モジュールの正面と背面から機械的に荷重を加えて行うので、実際の屋根に設置した太陽電池モジュールとは使用形態が異なり、使用環境を再現したとは言い難い。その上、屋根に太陽電池モジュールを取付けるための枠体や支持金具の耐久性を試験することもできない。
【0007】
しかし、太陽電池モジュールの電気特性を試験するための試験方法や試験装置は各種提供されているものの、太陽電池モジュールの機械的強度や耐久性、太陽電池モジュールを枠体や支持金具を用いて屋根に取付けた実際の使用状態に近い環境での耐久性について試験するための試験方法や試験装置は未だ提供されていない。従来は、共通の耐久性試験方法や装置がなく、太陽電池モジュール製造会社や住宅施工会社等がそれぞれ独自に試験を行っていたので、客観性がなく、また他社製品を比較できないといった課題もあった。
【0008】
尚、特許文献2に記載されているように、一台の送風機を用いて複数の開閉弁を開閉操作して圧力室を加圧、減圧するための動風圧発生装置は公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開2007−231514号公報
【特許文献2】実公平07−027439号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、太陽電池モジュールの機械的強度や耐久性、太陽電池モジュールを枠体や支持金具を用いて屋根に取付けた実際の使用状態に近い環境での耐久性について自動的に試験することが可能な太陽電池モジュールの耐久性試験装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明は、前述の課題解決のために、上面が設置面となったテーブルと、該設置面に太陽電池モジュールを取付ける支持手段と、前記太陽電池モジュールの周囲に配置し、前記設置面に対して気密状態に取付けた保持枠体と、前記太陽電池モジュールの周囲と前記保持枠体との間を、該太陽電池モジュールの変位を拘束せずに気密状態に封じるシール手段と、前記テーブルの設置面と保持枠体とシール手段と太陽電池モジュールとで形成される圧力室と、該圧力室を加圧又は減圧し、あるいは繰り返して加圧と減圧するための給排気手段と、を備え、前記圧力室の圧力を調整して前記太陽電池モジュールの表裏両面に圧力差を発生させ、実環境で太陽電池モジュールに作用する風圧変動を付与することが可能な太陽電池モジュールの耐久性試験装置。を構成した(請求項1)。
【0012】
ここで、前記支持手段として、前記太陽電池モジュールを屋根等の被取付部に実際に取付ける枠体若しくは支持金具を用いてなることが好ましい(請求項2)。
【0013】
前記テーブルは架台に対して傾斜角度を調節可能に設けてあり、前記設置面の上面で前記保持枠体の内側に、少なくとも野地板と屋根材とからなる模造屋根を構築し、該模造屋根の上に前記支持手段にて単又は複数の前記太陽電池モジュールを実施工してなることがより好ましい(請求項3)。
【0014】
そして、大気開放側に、前記太陽電池モジュールの変形を計測する接触式又は非接触式の変位計を設けてなることが好ましい(請求項4)。
【0015】
具体的には、前記給排気手段は、空気の吐出口と吸入口を備えた送風機と、前記吐出口に接続して前記圧力室に空気を強制供給して加圧するための給気管と、前記吸入口に接続して前記圧力室から空気を強制排気して減圧するための排気管とを有するとともに、前記給気管と排気管の途中に分岐接続されそれぞれ一端が大気開放された吐出管と吸入管とを有し、前記給気管と排気管の分岐部より圧力室側にそれぞれ開閉弁を設けるとともに、吐出管と吸入管にそれぞれ開閉弁を設け、少なくとも前記給気管と排気管に設ける開閉弁は、風量が調節可能な構造であり、各開閉弁を開閉調節することにより、前記圧力室を加圧、減圧するものである(請求項5)。
【0016】
そして、前記給気管の開閉弁と吸入管の開閉弁を開き、前記吐出管の開閉弁を閉じ、前記排気管の開閉弁を調節して前記圧力室を正圧の所定圧力に設定してなるのである(請求項6)。
【0017】
また、前記排気管の開閉弁と吐出管の開閉弁を開き、前記吸入管の開閉弁を閉じ、前記給気管の開閉弁を調節して前記圧力室を負圧の所定圧力に設定してなるのである(請求項7)。
【0018】
また、前記圧力室又は該圧力室に連続した配管系に大気開放した圧力調節管を接続するとともに、該圧力調節管に開閉弁を設け、該圧力調節管の開閉弁を繰り返し開閉操作して圧力微動を重畳してなることがより好ましい(請求項8)。
【0019】
また、前記給気管と排気管の開閉弁より圧力室側を合流させ、1本の給排気管として前記圧力室に接続してなることも好ましい(請求項9)。
【0020】
また、前記給排気管をフレキシブルな圧力管で形成したことも好ましい(請求項10)。
【0021】
更に、前記給排気手段によってバッファタンクからなるアキュムレータの内部を所定の圧力に設定し、該アキュムレータに圧力管を介して単数又は複数の前記圧力室が接続され、各圧力室で太陽電池モジュールの耐久性試験を行うようにすることも好ましい(請求項11)。
【0022】
そして、前記給排気管又は圧力管が長手方向の一部又は全部を断熱性の素材で作製され、前記給排気手段と配管系で発生する熱から前記圧力室を遮断してなることがより好ましい(請求項12)。
【発明の効果】
【0023】
以上にしてなる本発明の太陽電池モジュールの耐久性試験装置によれば、上面が設置面となったテーブルと、該設置面に太陽電池モジュールを取付ける支持手段と、前記太陽電池モジュールの周囲に配置し、前記設置面に対して気密状態に取付けた保持枠体と、前記太陽電池モジュールの周囲と前記保持枠体との間を、該太陽電池モジュールの変位を拘束せずに気密状態に封じるシール手段と、前記テーブルの設置面と保持枠体とシール手段と太陽電池モジュールとで形成される圧力室と、該圧力室を加圧又は減圧し、あるいは繰り返して加圧と減圧するための給排気手段と、を備え、前記圧力室の圧力を調整して前記太陽電池モジュールの表裏両面に圧力差を発生させたので、実環境で太陽電池モジュールに作用する風圧変動を再現して付与して耐久性を試験することができ、圧力室と大気圧の圧力差を大きくして、太陽電池モジュールを取付けたまま、破壊するまで試験することができる。ここで、実環境に発生するモジュールを屋根側へ押す方向の圧力は、前記圧力室の圧力を大気圧より低く、つまり圧力室の内部を減圧することにより再現し、またモジュールを屋根から引き離す方向の圧力は、前記圧力室の圧力を大気圧より高く、つまり圧力室の内部を加圧することにより再現できるのである。本発明の場合、大気開放空間は圧力が一定の圧力室とみなすことができる。そして、前記圧力室の圧力を急激に変化させることにより時々刻々変化する動圧や脈動を再現することができ、太陽電池モジュールに実環境で作用する風圧を与えて耐久性を試験することができる。本発明は、太陽電池モジュールを取り囲む気密チャンバーを使用しないので、装置の構造が簡単になり、太陽電池モジュールの装着への着脱が容易である。
【0024】
また、前記支持手段として、前記太陽電池モジュールを屋根等の被取付部に実際に取付ける枠体若しくは支持金具を用いてなることにより、太陽電池モジュール自体の耐久性試験に加えて太陽電池モジュールを屋根に支持する支持手段とモジュールとの連結部の耐久性試験を行うことができる。
【0025】
そして、前記テーブルが架台に対して傾斜角度を調節可能に設けてあるので、太陽電池モジュールを適当な角度に設定でき、実際に傾斜した屋根に取付けた状態を再現することができるとともに、耐久性試験中に太陽電池モジュールの上面を観察し易くなる。更に、前記設置面の上面で前記保持枠体の内側に、少なくとも野地板と屋根材とからなる模造屋根を構築し、該模造屋根の上に前記支持手段にて単又は複数の前記太陽電池モジュールを実施工することにより、実環境を完全に再現することができる。
【0026】
大気開放側に、前記太陽電池モジュールの変形を計測する接触式又は非接触式の変位計を設けることにより、圧力室内の圧力変化に影響されずに太陽電池モジュールの変形を計測することができる。
【0027】
そして、前記給排気手段は、空気の吐出口と吸入口を備えた送風機と、前記吐出口に接続して前記圧力室に空気を強制供給して加圧するための給気管と、前記吸入口に接続して前記圧力室から空気を強制排気して減圧するための排気管とを有するとともに、前記給気管と排気管の途中に分岐接続されそれぞれ一端が大気開放された吐出管と吸入管とを有し、前記給気管と排気管の分岐部より圧力室側にそれぞれ開閉弁を設けるとともに、吐出管と吸入管にそれぞれ開閉弁を設け、少なくとも前記給気管と排気管に設ける開閉弁は、風量が調節可能な構造であるので、一台の送風機による空気の給気と排気を利用して、各開閉弁を開閉調節することにより、圧力室内の圧力を大気圧よりも高い正圧(加圧状態)と大気圧よりも低い負圧(減圧状態)に設定することができる。ここで、送風機は、ポンプに比べて風量が大きいので、圧力室内の圧力を素早く所定の圧力に設定することができる。
【0028】
ここで、前記給気管の開閉弁と吸入管の開閉弁を開き、前記吐出管の開閉弁を閉じ、前記排気管の開閉弁を調節して前記圧力室を正圧の所定圧力に設定することができ、また前記排気管の開閉弁と吐出管の開閉弁を開き、前記吸入管の開閉弁を閉じ、前記給気管の開閉弁を調節して前記圧力室を負圧の所定圧力に設定することができる。この場合、前記各開閉弁はとして、例えばバタフライバルブやボールバルブを用いることができる。
【0029】
更に、前記圧力室又は該圧力室に連続した配管系に大気開放した圧力調節管を接続するとともに、該圧力調節管に開閉弁を設け、該圧力調節管の開閉弁を繰り返し開閉操作して圧力微動を重畳すれば、より自然環境に近い状態を再現することができ、例えば台風等の強風時の環境において太陽電池モジュールに動風圧が加わった状態と同等な環境を再現することができる。
【0030】
また、前記給気管と排気管の開閉弁より圧力室側を合流させ、1本の給排気管として前記圧力室に接続すれば、配管が簡単になり、更に前記給排気管をフレキシブルな圧力管で形成すれば、圧力室が可動の場合であっても対応できる。
【0031】
更に、前記給排気手段によってバッファタンクからなるアキュムレータの内部を所定の圧力に設定し、該アキュムレータに圧力管を介して単数又は複数の前記圧力室が接続され、各圧力室で太陽電池モジュールの耐久性試験を行うようにすれば、異なるタイプの太陽電池モジュールの耐久性試験を同時に行うことができ、また太陽電池モジュールの耐久性試験中に他の太陽電池モジュールを試験装置に装着する作業を平行して行うことができる。
【0032】
更に、前記給排気管又は圧力管が長手方向の一部又は全部を断熱性の素材で作製され、前記給排気手段と配管系で発生する熱から前記圧力室を遮断すれば、長時間試験を行っても圧力室、つまり太陽電池モジュールの温度上昇が抑制され、自然に近い状態で耐久性試験を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本発明の太陽電池モジュールの耐久性試験装置の一部断面で示した正面図である。
【図2】同じく耐久性試験装置の一部断面で示した側面図である。
【図3】架台に対してテーブルを傾斜させた状態の耐久性試験装置の側面図である。
【図4】耐久性試験装置のテーブル部分に設けたカバーを開放し、後方へ移動させて設置面を開放する状態を一部断面で示した側面図である。
【図5】太陽電池モジュールを支持手段にてテーブルの設置面に取付けた状態の省略平面図である。
【図6】保持枠体で太陽電池モジュールの周囲をパッキン状のシール部で気密状態に保持した状態の部分断面図である。
【図7】保持枠体で太陽電池モジュールの周囲をシート状のシール部で気密状態に保持した状態の部分断面図である。
【図8】各開閉弁を操作して圧力室を正圧に加圧する場合の簡略説明図である。
【図9】各開閉弁を操作して圧力室を負圧に減圧する場合の簡略説明図である。
【図10】給排気手段で圧力を調整するアキュムレータに複数の圧力室を接続した使用状態の簡略説明図である。
【図11】アキュムレータの具体的構造を示す簡略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0034】
次に、添付図面に示した実施形態に基づき、本発明を更に詳細に説明する。図1〜図6は本発明の太陽電池モジュールの耐久性試験装置の実施形態を示し、図中符号1は太陽電池モジュール、2は架台、3はテーブル、4は支持手段、5は保持枠体、6はシール手段、7は圧力室、8は給排気手段、9はカバーをそれぞれ示している。
【0035】
本実施形態の太陽電池モジュールの耐久性試験装置は、太陽電池モジュール1を、架台2に対して傾斜角度を調節可能に設けたテーブル3の設置面10に、支持手段4と保持枠体5とシール手段6とで気密状態で装着し、前記テーブル3の設置面10と保持枠体5とシール手段6と太陽電池モジュール1とで形成される圧力室7の内部を、架台2に内蔵した給排気手段8によって加圧又は減圧し、あるいは繰り返して加圧と減圧することにより、前記圧力室7の圧力を調整して前記太陽電池モジュール1の表裏両面に圧力差を発生させ、実環境で太陽電池モジュール1に作用する風圧変動を再現して付与するようになっている。前記テーブル3の上面に設置した太陽電池モジュール1を覆うように、該テーブル3の上面に透明なカバー9を開閉可能且つ前後方向へスライド移動可能に設けている。本発明では、大気開放空間は圧力が一定の圧力室とみなすことができ、前記圧力室7の内部の圧力を調整することにより、太陽電池モジュール1の表裏面に大気圧との差圧を発生させ、該太陽電池モジュール1を撓み変形させるのである。
【0036】
更に詳しくは、前記耐久性試験装置は、前記架台2の上端前縁部に、平面視四角形の前記テーブル3の前縁を水平な支軸を有する複数の蝶番11,…で連結するとともに、前記架台2の内部の固定部とテーブル3の後部下面とを昇降機12で連結して、該テーブル3の傾斜角度を調節可能とした構造となっている。前記テーブル3は、大きな圧力に耐えるためと、支持手段4や保持枠体5を気密状態で取付けることができるように、鋼製の本体板13の上面にゴムシート14を積層して前記設置面10としている。前記本体板13には適宜箇所に螺孔を形成し、該螺孔に対応するゴムシート14には円孔を形成している。この本体板13に形成する螺孔は、上下に貫通しないことが望ましいが、貫通しても螺孔にボルトを螺合しておけば気密性を保つことができる。
【0037】
図1、図2及び図6に示すように、前記圧力室7は、前記テーブル3の設置面10に、該設置面10に対して間隔を開けて太陽電池モジュール1の周囲を支持手段4で取付け、それから前記太陽電池モジュール1の周囲に保持枠体5を配置するとともに、前記設置面10に対して気密状態に取付け、更に前記太陽電池モジュール1の周囲と前記保持枠体5との間を、該太陽電池モジュール1の変位を拘束せずにシール手段6で気密状態に封じて構成する。つまり、前記圧力室7は、前記テーブル3の設置面10と保持枠体5とシール手段6と太陽電池モジュール1とで形成されている。
【0038】
ここで、前記支持手段4として、前記太陽電池モジュール1を屋根等の被取付部に実際に取付ける枠体若しくは支持金具を用い、支持手段4の耐久性試験も行うのである。ここで、図示しないが、前記設置面10の上面で前記保持枠体5の内側に、少なくとも野地板と屋根材とからなる模造屋根を構築し、該模造屋根の上に前記支持手段4にて単又は複数の前記太陽電池モジュール1を実施工することが好ましい。
【0039】
また、前記シール手段6は、前記太陽電池モジュール1の変形を拘束しない可撓性を備えているのである。図6に示したシール手段6は、シリコンゴムのような軟弾性物6Aからなる帯状のものであり、前記太陽電池モジュール1を構成する周囲のブラケット15の外面と前記保持枠体5の内面との間に、気密性を保てる程度に圧縮状態で介在させるのである。通常は、前記シール手段6となる軟弾性物6Aを前記保持枠体5の内面に接着している。前記圧力室7を構成する部分にリーク箇所があれば、シリコンシーラーを充填する。
【0040】
耐久性試験中の太陽電池モジュール1の変形を計測するために、大気開放側、つまり前記太陽電池モジュール1の上面側に、アーチ状にトラバース16を設け、該トラバース16に接触式又は非接触式の変位計16Aを設けている。変位計以外にも圧力計を始めとして、温度計等を適所に配置している。
【0041】
更に詳しく、図1、図2及び図5に基づいて、太陽電池モジュール1を設置面10に取付ける構造を説明するが、太陽電池モジュール1とそれを屋根等に取付けるための支持手段4の構造は、製造メーカによって異なるため、図示した取付構造はあくまでも一例を示したものである。共通する点は、前記設置面10の上面で、太陽電池モジュール1の周囲に、前記保持枠体5を設置面10に対して気密状態に取付けて圧力室7の側壁を構成し、該保持枠体5と太陽電池モジュール1の周囲とをシール手段6で気密状態に封じることである。それ以外の構成は支持手段4も含めて自由である。
【0042】
先ず、屋根の傾斜に沿って取付ける2本の縦ビーム17,17を、前記保持枠体5の内部に納まるように、前記設置面10の左右に間隔を開けて配置するとともに、前記縦ビーム17,17に交差するように2本の横ビーム18,18を前後に間隔を開けて配置し、交差部に貫通させたボルトで該設置面10に固定する。前記横ビーム18,18の左右両端部は前記保持枠体5を貫通して外部に表れ、この端部を利用して前記保持枠体5を取り囲むように平面視四角形の枠体からなるサポート部材19を取付け、該サポート部材19から内方へ突出させた複数の支持ボルト20,…の先端を前記保持枠体5の外面に当接して、前記圧力室7の内部の圧力が大気圧より高くなった際に、該保持枠体5が外側へ変形して気密性が破れるのを防止している。尚、前記圧力室7の内部の圧力が大気圧よりも低くなった場合、前記保持枠体5が内側へ変形しても前記シール手段6を圧迫するだけであり、気密性はより高くなるので、保持枠体5の内側への変形は許容する。
【0043】
図7は、前記シール手段6の他の実施形態である。この実施形態のシール手段6は、キャンパス地等の気密性を有する可撓性シート6Bで構成し、帯状の可撓性シート6Bの一側縁を前記太陽電池モジュール1のブラケット15の外面に接着するとともに、他側縁を前記支持手段4等の適宜な固定部にネジ止めし、該可撓性シート6Bの中間部を前記保持枠体5の内面に接触するようにしたものである。前記圧力室7の内部の圧力が大気圧より高い場合には、前記可撓性シート6Bの中間部は前記保持枠体5の内面に圧接して気密性を維持するが、前記圧力室7の内部の圧力が大気圧よりも低い場合には、前記可撓性シート6Bの中間部は内側に引き込まれるので、前記支持手段4と可撓性シート6Bの端縁及び支持手段4と設置面10との間を気密性を持たせる必要がある。
【0044】
次に、図1、図2、図8及び図9に基づき、前記給排気手段8を説明する。本発明の給排気手段8は、前記圧力室7の静圧力を、−10,000Pa〜+10,000Paの範囲に設定可能であり、それにより前記太陽電池モジュール1に最大1t/m2の静圧を発生させる能力を有している。先ず、前記給排気手段8には、電気モータで駆動する風量の大きな送風機22を有し、該送風機22には、空気の吐出口23と吸入口24を備えている。そして、前記送風機22の吐出口23に接続して前記圧力室7に空気を強制供給して加圧するための給気管25と、前記吸入口24に接続して前記圧力室7から空気を強制排気して減圧するための排気管26とを有するとともに、前記給気管25と排気管26の途中に分岐接続されそれぞれ一端が大気開放された吐出管27と吸入管28とを有する。更に、前記給気管25と排気管26の分岐部より圧力室7側にそれぞれ開閉弁A,Bを設けるとともに、吐出管27と吸入管28にそれぞれ開閉弁C,Dを設けている。ここで、少なくとも前記給気管25と排気管26に設ける開閉弁A,Bは、風量が調節可能な構造である。
【0045】
更に、前記圧力室7に大気開放した圧力調節管29を接続するとともに、該圧力調節管29に開閉弁Eを設けている。そして、本実施形態では、前記給気管25と排気管26の開閉弁A,Bより圧力室7側を合流させ、1本の給排気管30として前記圧力室7に接続している。本実施形態では、前記圧力室7を設けたテーブル3は、前記給排気手段8を内蔵した架台2に対して可動であるため、前記給排気管30の一部をフレキシブルな圧力管で形成している。尚、前記給気管25と排気管26の開閉弁A,Bより圧力室7側は、該圧力室7と常に連通しているので、実質的に圧力室7と同等であり、この部分を2本の圧力管にするか、1本の圧力管にするかは設計的事項である。本実施形態では、前記給排気管30に分岐させて前記圧力調節管29を接続している。
【0046】
本実施形態では、前記開閉弁A〜Dと開閉弁Eとして、流量が調節可能で弁体が90度回転する毎に「開」と「閉」を繰り返すタイプのものであり、例えばバタフライバルブやボールバルブを用いる。本実施形態では、前記開閉弁A〜Dは、各弁体の回転軸に一端を連結した回転伝達用フレキシブルケーブルの他端を、架台2の側面に設けた回転ハンドル31A〜31Dに連結し、回転ハンドル31A〜31Dを回転させることにより、対応する開閉弁A〜Dを開閉操作するようになっている。前記開閉弁Eは、圧力微動(脈動)を重畳するものであるので、一定の周期で開閉を繰り返すことが望ましく、そのため弁体の回転軸をモータで回転させる。
【0047】
先ず、図8に基づいて、前記圧力室7の内部の圧力を大気圧よりも高い正圧に設定する操作を説明する。それには、図8(a)に示すように、前記給気管25の開閉弁Aと吸入管28の開閉弁Dを開き、前記吐出管27の開閉弁Cを閉じ、前記排気管26の開閉弁Bを調節すれば、前記圧力室7を正圧の所定圧力に設定することができる。実際には、開閉弁Dは開いたままではなく、開閉弁Bに連動させて開き具合を制御する。それから、前記圧力調節管29の開閉弁Eを繰り返し開閉操作すれば、図8(b)に示すように、圧力微動を重畳することができる。
【0048】
次に、図9に基づいて、前記圧力室7の内部の圧力を大気圧よりも低い負圧に設定する操作を説明する。それには、図9(a)に示すように、前記排気管26の開閉弁Bと吐出管27の開閉弁Cを開き、前記吸入管28の開閉弁Dを閉じ、前記給気管25の開閉弁Aを調節すれば、前記圧力室7を負圧の所定圧力に設定することができる。実際には、開閉弁Cは開いたままではなく、開閉弁Aに連動させて開き具合を制御する。それから、前記圧力調節管29の開閉弁Eを繰り返し開閉操作すれば、図9(b)に示すように、圧力微動を重畳することができる。
【0049】
このように、本発明では、前記圧力室7の内部の圧力を変化させて、太陽電池モジュール1の表裏から荷重を加えた場合と同様な外力を付与することができ、しかも自然の風圧のように脈動も加えることができるので、より自然に近い状態で耐久性試験を行うことができる。
【0050】
また、前記テーブル3を傾斜させて実際の屋根に装着した場合を再現することができるのである。尚、本実施形態では、前記テーブル3の傾斜角度を調節する前記昇降機12は、手動で昇降操作するようになっている。前記昇降機12は、前記回転ハンドル31の近くに設けた操作ハンドル32にユニバーサルジョイント33を介して駆動部34に連結され、該操作ハンドルを回転して前記テーブル3の傾斜角度を調節する。
【0051】
前記給排気手段8は、前記開閉弁A〜Dもサーボモータで駆動することにより、前記圧力室7の内部に設けた各種センサーの信号をフィードバックしてコンピュータ制御すれば、所望の風圧パターンで耐久性試験を自動的に行えるようにすることも可能である。
【0052】
本発明の太陽電池モジュールの耐久性試験装置は、図10に示すように、前記給排気手段8と前記圧力室7との間にバッファタンクからなるアキュムレータ35を配置し、圧力の予期しないビビリを防止するとともに、前記給排気管30又は圧力管36が長手方向の一部又は全部を断熱性の素材で作製され、前記給排気手段8と配管系で発生する熱から前記圧力室7を遮断してなることが好ましい。ここで、前記給排気手段8と配管系で発生する熱としては、前記各開閉弁での断熱圧縮による温度上昇と、送風機22の電動モータの発熱があり、これらが長時間の運転で蓄積するのである。
【0053】
図10に示した耐久性試験システムは、前記給排気手段8によってバッファタンクからなるアキュムレータ35の内部を所定の圧力に設定するようにし、それから前記アキュムレータ35に圧力管36を介して複数の前記圧力室7,7を接続したものである。前記アキュムレータ35には前記圧力調節管29を接続し、それに備えた開閉弁Eを操作して圧力微動を加えるようにしている。そして、前記アキュムレータ35に接続されたそれぞれの圧力室7を、異なる太陽電池モジュール1で構成すれば、同時に複数の太陽電池モジュール1,…の耐久性試験を行うことができる。ここで、前記アキュムレータ35の容積が圧力室7の容積よりも十分に大きければ、一つの圧力室7の圧力変動が他の圧力室7に大して影響を与えないので、独立して耐久性試験を行うことができる。この場合、各圧力室7に直接前記圧力調節管29を接続することも可能であり、その場合には圧力微動が異なる条件で同時に複数の耐久性試験を行うこともできる。
【0054】
図11には、前記アキュムレータ35の具体的構造を示している。前記アキュムレータ35は、円筒状のタンク37の下部に前記給排気手段8の給気管25と排気管26を中心をずらせて接続するとともに、前記タンク37の内部で半分よりも上方に上下を区画する仕切板38を固定し、該仕切板38の中心には開口39が形成され、更に前記仕切板38より下方の空間に前記給気管25と排気管26による気流を遮るように金網からなる整流部材40を配置し、そして前記タンク37の上面中央部に前記圧力管36を接続している。更に、前記タンク37の仕切板38よりも上位に、開閉弁Eを備えた前記圧力調節管29を接続している。また、前記圧力管36の一部には断熱素材で作成した断熱管41を接続している。前記給排気手段8の送風機22、電動モータ、配管系及び前記アキュムレータ35では、流動する空気と管壁面との摩擦によって熱が発生し、長時間の耐久性試験の運転によって摩擦熱が蓄積し、温度が上昇する。前記圧力室7の温度上昇、即ち太陽電池モジュール1の温度上昇は耐久性試験に悪影響を及ぼすので、前記断熱管41によって圧力室7への熱伝導を遮断するのである。
【0055】
更に、本発明の太陽電池モジュールの耐久性試験装置に、カーテンウォールや窓の環境試験装置で公知の風雨、日照、振動試験装置を組み合わせることも可能である。また、前記圧力室7の温度を制御することも好ましい。
【符号の説明】
【0056】
1 太陽電池モジュール、 2 架台、
3 テーブル、 4 支持手段、
5 保持枠体、 6 シール手段、
6A 軟弾性物、 6B 可撓性シート、
7 圧力室、 8 給排気手段、
9 カバー、 10 設置面、
11 蝶番、 12 昇降機、
13 本体板、 14 ゴムシート、
15 ブラケット、 16 トラバース、
16A 変位計、 17 縦ビーム、
18 横ビーム、 19 サポート部材、
20 支持ボルト、 22 送風機、
23 吐出口、 24 吸入口、
25 給気管、 26 排気管、
27 吐出管、 28 吸入管、
29 圧力調節管、 30 給排気管、
31A〜31D 回転ハンドル、 32 操作ハンドル、
33 ユニバーサルジョイント、 34 駆動部、
35 アキュムレータ、 36 圧力管、
37 タンク、 38 仕切板、
39 開口、 40 整流部材、
41 断熱管、
A〜E 開閉弁。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
上面が設置面となったテーブルと、
該設置面に太陽電池モジュールを取付ける支持手段と、
前記太陽電池モジュールの周囲に配置し、前記設置面に対して気密状態に取付けた保持枠体と、
前記太陽電池モジュールの周囲と前記保持枠体との間を、該太陽電池モジュールの変位を拘束せずに気密状態に封じるシール手段と、
前記テーブルの設置面と保持枠体とシール手段と太陽電池モジュールとで形成される圧力室と、
該圧力室を加圧又は減圧し、あるいは繰り返して加圧と減圧するための給排気手段と、
を備え、前記圧力室の圧力を調整して前記太陽電池モジュールの表裏両面に圧力差を発生させ、実環境で太陽電池モジュールに作用する風圧変動を付与することが可能な太陽電池モジュールの耐久性試験装置。
【請求項2】
前記支持手段として、前記太陽電池モジュールを屋根等の被取付部に実際に取付ける枠体若しくは支持金具を用いてなる請求項1記載の太陽電池モジュールの耐久性試験装置。
【請求項3】
前記テーブルは架台に対して傾斜角度を調節可能に設けてあり、前記設置面の上面で前記保持枠体の内側に、少なくとも野地板と屋根材とからなる模造屋根を構築し、該模造屋根の上に前記支持手段にて単又は複数の前記太陽電池モジュールを実施工してなる請求項1又は2記載の太陽電池モジュールの耐久性試験装置。
【請求項4】
大気開放側に、前記太陽電池モジュールの変形を計測する接触式又は非接触式の変位計を設けてなる請求項1〜3何れか1項に記載の太陽電池モジュールの耐久性試験装置。
【請求項5】
前記給排気手段は、空気の吐出口と吸入口を備えた送風機と、前記吐出口に接続して前記圧力室に空気を強制供給して加圧するための給気管と、前記吸入口に接続して前記圧力室から空気を強制排気して減圧するための排気管とを有するとともに、前記給気管と排気管の途中に分岐接続されそれぞれ一端が大気開放された吐出管と吸入管とを有し、前記給気管と排気管の分岐部より圧力室側にそれぞれ開閉弁を設けるとともに、吐出管と吸入管にそれぞれ開閉弁を設け、少なくとも前記給気管と排気管に設ける開閉弁は、風量が調節可能な構造であり、各開閉弁を開閉調節することにより、前記圧力室を加圧、減圧するものである請求項1〜4何れか1項に記載の太陽電池モジュールの耐久性試験装置。
【請求項6】
前記給気管の開閉弁と吸入管の開閉弁を開き、前記吐出管の開閉弁を閉じ、前記排気管の開閉弁を調節して前記圧力室を正圧の所定圧力に設定してなる請求項5記載の太陽電池モジュールの耐久性試験装置。
【請求項7】
前記排気管の開閉弁と吐出管の開閉弁を開き、前記吸入管の開閉弁を閉じ、前記給気管の開閉弁を調節して前記圧力室を負圧の所定圧力に設定してなる請求項5記載の太陽電池モジュールの耐久性試験装置。
【請求項8】
前記圧力室又は該圧力室に連続した配管系に大気開放した圧力調節管を接続するとともに、該圧力調節管に開閉弁を設け、該圧力調節管の開閉弁を繰り返し開閉操作して圧力微動を重畳してなる請求項5〜7何れか1項に記載の太陽電池モジュールの耐久性試験装置。
【請求項9】
前記給気管と排気管の開閉弁より圧力室側を合流させ、1本の給排気管として前記圧力室に接続してなる請求項5〜8何れか1項に記載の太陽電池モジュールの耐久性試験装置。
【請求項10】
前記給排気管をフレキシブルな圧力管で形成した請求項9記載の太陽電池モジュールの耐久性試験装置。
【請求項11】
前記給排気手段によってバッファタンクからなるアキュムレータの内部を所定の圧力に設定し、該アキュムレータに圧力管を介して単数又は複数の前記圧力室が接続され、各圧力室で太陽電池モジュールの耐久性試験を行う請求項1〜10何れか1項に記載の太陽電池モジュールの耐久性試験装置。
【請求項12】
前記給排気管又は圧力管が長手方向の一部又は全部を断熱性の素材で作製され、前記給排気手段と配管系で発生する熱から前記圧力室を遮断してなる請求項9〜11何れか1項に記載の太陽電池モジュールの耐久性試験装置。

【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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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【公開番号】特開2012−134414(P2012−134414A)
【公開日】平成24年7月12日(2012.7.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−287129(P2010−287129)
【出願日】平成22年12月24日(2010.12.24)
【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第1項適用申請有り 1.日本経済新聞 平成22年9月15日付朝刊第16面 平成22年9月15日 2.本田工業株式会社のホームページ 太陽電池モジュール関連試験装置 平成22年11月9日
【出願人】(390007308)本田工業株式会社 (5)
【Fターム(参考)】