JP7609743B2 - 光電変換モジュールの解体方法 - Google Patents

Description

本発明は、光電変換モジュールの解体方法に関する。

二酸化炭素の排出量の削減の施策に伴い、再生可能エネルギーの一つである、太陽電池モジュールのような光電変換モジュールの普及の増加が見込まれている。現在、太陽電池モジュールは、廃棄の際に解体されてリサイクルされることが検討されている。

太陽電池モジュールは、一般的に、光エネルギーを電気エネルギーに変換する平板状の太陽電池パネル（光電変換パネル）と、太陽電池パネルの外周端部に設けられたフレームと、を含む（下記の特許文献１及び特許文献２参照）。フレームは、太陽電池パネルの外周端部が嵌合される嵌合部を有する。太陽電池パネルの外周部が嵌め込まれたフレームの嵌合部内に接着材（シール材）が充填されることによって、太陽電池パネルは、フレームに強固に接着されている。

特許文献２では、フレームは、中空構造を有する。互いに隣接するフレームは、それぞれの中空構造が互いに連通するよう隣り合っている。連結具（コーナーピース）が、互いに隣接するフレームの中空構造どうしを跨って、中空構造内に圧入されている。これにより、連結具は、互いに隣接するフレームどうしを連結している。

特開２０１４－１１６３６３号公報 特開２０１０－１９９１４７号公報

特許文献２では、連結具が、互いに隣接するフレームの中空構造どうしを跨って、中空構造内に圧入されている。これにより、フレームどうしが強固に連結されているため、光電変換モジュールの解体時にフレームに強い押圧力を加えることによって無理矢理フレームどうしを引き離す必要がある。この場合、フレームに固定されたパネルの端部にも強い力が加わり、パネルの端部が解体中に割れることもある。パネルの端部が解体中に割れると、パネルの端部がフレームに固着したまま残存することがある。

したがって、より小さな力でフレームを取り外すことが可能な光電変換モジュールの解体方法が望まれる。

一態様に係る光電変換モジュールの解体方法は、パネルと、前記パネルの側部に沿って設けられた複数のフレームであって中空部を有する複数のフレームと、前記フレームの前記中空部に挿入されて互いに隣接する前記フレームどうしを連結する連結具と、を有する光電変換モジュールを解体する方法に関する。当該方法は、前記フレームの前記中空部を取り囲む壁部を破断することによって、前記連結具を取り出す破断ステップを有する。

上記態様によれば、より小さな力でフレームを取り外すことが可能な光電変換モジュールの解体方法を提供することができる。

一態様に係る光電変換モジュールの斜視図である。 図１の２Ａ－２Ａ線に沿った光電変換モジュールの断面図である。 裏面側から見た光電変換モジュールの平面図である。 光電変換モジュールの角部付近を裏側から見た拡大斜視図である。 図３及び図４の５Ａ－５Ａ線に沿った断面図である。 一態様に係る連結具の斜視図である。 第１実施形態に係る破断ステップを説明するための模式図である。 第１実施形態に係るフレーム分離ステップを説明するための模式図である。 図８に続く状態を説明するための模式図である。 フレーム分離ステップにおいてフレームへ外力を加える位置の例を説明するための模式図である。 第２実施形態に係る破断ステップを説明するための模式図である。

以下、図面を参照して、実施形態について説明する。以下の図面において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがあることに留意すべきである。

［光電変換モジュール］
図１は、一態様に係る光電変換モジュールの斜視図である。図２は、図１の２Ａ－２Ａ線に沿った光電変換モジュールの断面図である。図３は、裏面側から見た光電変換モジュールの平面図である。なお、図３において、フレームの内部に設けられた連結具は、光電変換モジュールから見えないが、説明のため点線によって示されている。図４は、光電変換モジュールの角部付近を裏側から見た拡大斜視図である。図５は、図３及び図４の５Ａ－５Ａ線に沿った断面図である。図６は、一態様に係る連結具の斜視図である。

光電変換モジュール１０は、例えば、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池モジュールであってよい。このような太陽電池モジュールは、例えば、建造物の屋根や壁面のような屋外に設置されていてよい。

光電変換モジュール１０は、平板状のパネル１００と、フレーム構造体２００と、を有する。パネル１００は、光エネルギーと電気エネルギーを相互に変換する光電変換素子を含んでいてよい。本実施形態では、パネル１００は、パネル１００の表面に直交する方向（高さ方向）から見て、略四角形状である。なお、高さ方向は、図のＺ方向に相当する。

フレーム構造体２００は、パネル１００の周囲に取り付けられており、パネル１００の側部に沿って設けられている。フレーム構造体２００は、少なくとも、互いに連結された複数のフレーム２２０を有していてよい。フレーム２２０は、パネル１００の縁辺に沿って設けられている。

図１に示す例では、２つのフレーム２２０がパネル１００の第１縁辺に沿った第１方向（以下、「横方向」と称することもある。）に延びており、残りの２つのフレーム２００がパネル１００の上記第１縁辺に隣接する第２縁辺に沿った第２方向（以下、「縦方向」と称することもある。）に延びている。ここで、横方向は図のＸ方向に相当し、縦方向は図のＹ方向に相当する。第１方向（横方向）と第２方向（縦方向）は、互いに交差する方向であればよく、好ましくは互いに直交する方向であってよい。

互いに隣接するフレーム２２０は、フレーム２２０の端部のところで互いに連結されている。図１に示す例では、４つのフレーム２２０が互いに連結されることによって略長方形状の枠が形成されている。

各々のフレーム２２０は、保持部２２１、脚部２２２、側壁部２２３、フランジ２２４及びパネル受け入れ部２２５を有していてよい（特に図２参照）。保持部２２１、脚部２２２、側壁部２２３及びフランジ２２４は、フレーム２２０が延びている方向（延在方向）に沿って延びている。保持部２２１、脚部２２２、側壁部２２３及びフランジ２２４は、互いに一体不可分に成形されていてよい。

パネル受け入れ部２２５は、保持部２２１と、側壁部２２３と、フランジ２２４とによって構成されていてよい。具体的には、パネル受け入れ部２２５は、フレーム２２０の延在方向に直交する断面において、略「Ｃ」の字型の形状を有する（図２参照）。これにより、パネル受け入れ部２２５は、パネル１００の端部を受け入れ可能に構成されている。

フランジ２２４は、側壁部２２３の上部から、パネル１００の内側の方に向かって突出しており、パネル１００の端部の表面を覆っている。保持部２２１は、側壁部２２３から、パネル１００の内側の方に向かって突出しており、フランジ２２４と対向している。保持部２２１は、パネル１００の端部を下方から支えるよう構成されている。

パネル受け入れ部２２５の内部には、接着材２２９が充填されていてよい。これにより、パネル受け入れ部２２５は、パネル１００の端部を受け入れた状態で、パネル１００を保持することができる。

接着材２２９は、フレーム２２０の延在方向においてパネル受け入れ部２２５全体に設けられていてもよく、フレーム２２０の延在方向におけるパネル受け入れ部２２５の一部の領域のみに設けられていてもよい。接着材２２９は、熱可塑性樹脂を含む接着材であってよい。このような接着材として、例えばシリコーン系の接着材やブチルゴム系の接着材などが挙げられる。

脚部２２２は、保持部２２１から、パネル１００から離れる方に向かって延びていてよい。すなわち、脚部２２２は、パネル受け入れ部２２５から、光電変換モジュールの裏側へ向かって延びていてよい。

フレーム２２０は、中空部２２２ｈと、中空部２２２ｈを取り囲む壁部２２２ａ，２２２ｂと、を有している（図２及び図５参照）。中空部２２２ｈは、フレーム２２０の延在方向に沿って延びている。本実施形態では、中空部２２２ｈを取り囲む壁部２２２ａ，２２２ｂは、脚部２２２に設けられている。

具体的には、中空部２２２ｈを取り囲む壁部、すなわち脚部２２２の構成する壁部は、光電変換モジュール１０の外側に露出する外壁部２２２ａと、光電変換モジュールの内側に向いた内壁部２２２ｂと、を有していてよい。外壁部２２２ａ及び内壁部２２２ｂは、保持部２２１から光電変換モジュールの裏側へ向かって延びていてよい。中空部２２２ｈは、外壁部２２２ａと内壁部２２２ｂとの間の空間によって規定される。

脚部２２２は、パネル１００から最も遠いところでパネルの表面に沿った方に曲げられた端部２２２ｃを含んでいてよい。端部２２２ｃは、外壁部２２２ａから光電変換モジュールの内側の方へ向かって、内壁部２２２ｂを超えて延びていてよい。

脚部２２２の外壁部２２２ａは、フレーム２２０の両端部のところで、隣接するフレーム２２０の外壁部２２２ａと当接する（図１及び図４参照）。互いに隣接するフレーム２２０どうしが連結されているとき、フレーム２２０の中空部２２２ｈどうしは、位置合わせされて互いに連通する。

光電変換モジュール１０は、互いに隣接するフレーム２２０どうしを連結する連結具３００を有する（図３、図５及び図６参照）。連結具３００は、フレーム２２０の中空部２２２ｈに挿入可能な形状を有する。具体的には、連結具３００は、互いに隣接するフレーム２００の両方の中空部２２２ｈにわたって挿入されている。連結具３００は、パネル１００の表面に直交する方向から見てＬ字形に曲げられていてよい。

連結具３００は、互いに隣接するフレーム２００の両方の中空部２２２ｈに圧入されていてよい。これにより、互いに隣接するフレーム２００は、連結具３００によって互いに連結される。図６に示すように、連結具３００は、中空部２２２ｈを取り囲む壁部、図示した態様では内壁部２２２ｂに圧接する複数の凸部３１０を有していてもよい。

連結具３００が凸部３１０を有する場合、内壁部２２２ｂは、必須ではないが、凸部３１０と係合する不図示の凹部を有していてもよい。

光電変換モジュールの構成について図面を参照しつつ説明した。光電変換モジュールの構成は、上述した構成に限らず、以下の解体方法が適用できる限り、種々変更可能であることに留意されたい。

［光電変換モジュールの解体方法］
［第１実施形態］
次に、図７から図１０を参照し、光電変換モジュールの解体方法について説明する。図７は、第１実施形態に係る破断ステップを説明するための模式図である。図８は、第１実施形態に係るフレーム分離ステップを説明するための模式図である。図９は、図８に続く状態を説明するための模式図である。図１０は、フレーム分離ステップにおいてフレームへ外力を加える位置の例を説明するための模式図である。

光電変換モジュールの解体方法は、必要に応じて実行する前処理ステップと、破断ステップと、フレーム分離ステップと、を有していてよい。光電変換モジュールの構成については前述したとおりである。

（前処理ステップ）
まず、解体すべき光電変換モジュールを準備する。光電変換モジュールに備えられた端子ボックスのような付属品は、必要に応じて、予め取り外しておいてよい。この代わりに、当該付属品を取り外すことなく後述するステップを実行してもよい。

（破断ステップ）
破断ステップでは、フレーム２２０の中空部２２２ｈを取り囲む壁部を破断することによって連結具３００を取り出す（図７参照）。第１実施形態では、破断ステップは、中空部２２２ｈに挿入された連結具３００のまわりの外壁部２２２ａを破断することを含む。これにより、中空部２２２ｈが外部に露出するため、中空部２２２ｈ内の連結具３００を取り出すことができる。

より詳細には、図７に示すように、フレーム２２０の内壁部２２２ｂは破断せず、外壁部２２２ａのみが破断される。フレーム構造体２００の各々の角部について、フレーム２２０の外壁部２２２ａを破断することによって、すべての連結具３００が取り出されることが好ましい。フレーム２２０の破断は、例えば、ドライバー、ペンチ、穴あけ工具、カッターなどの工具によって実施できる。

破断ステップは、フレーム２２０の中空部２２２ｈを取り囲む壁部のうち、連結具３００が挿入されている領域とその周囲の領域が破断されることが好ましい。より詳細には、破断される領域は、連結具３００が挿入されている領域（図３の符号Ａ１）と当該領域Ａ１から所定の距離の領域（図３の符号Ａ２）の範囲内であってよい。すなわち、図３に示す領域Ａ１とＡ２の領域の範囲内で中空部２２２ｈを取り囲む外壁部２２２ａが破断されることが好ましい。ここで、所定の距離Ａ２は、例えば５ｃｍ以下、好ましくは３ｃｍ以下の領域であってよい。

連結具３００が挿入されている領域とその周囲の領域のみが破断される場合、中空部２２２ｈを取り囲む壁部の破断に要する作業がなるべく簡易になるというメリットが得られる。また、フレーム２２０の破断領域をなるべく小さくすることによって、フレーム２２０の全体的な強度がそれほど低下せず、後述するフレーム分離ステップにおいて、フレーム２２０をパネル１００から取り外し易くなる。

（フレーム分離ステップ）
フレーム分離ステップでは、破断ステップの実施後にフレーム２２０に外力を加えることによってパネル１００からフレーム２２０を外す。具体的には、フレーム２２０の保持部２２１がパネル１００から離れる方に向かう力を受けるように、パネル１００から離れる方向にフレーム２２０に外力Ｆを加える。連結具３００が前述した破断ステップにおいて取り出されているため、連結具３００が取り出されていない状態と比較すると、より小さな外力Ｆでフレーム２００をパネル１００から取り外すことができる。

図８及び図９は、解体装置４００を用いてフレーム２２０に外力Ｆを加える様子を示している。解体装置は、例えば、フレーム２２０を外側へ向けて押圧する押圧部４１０を有していてよい。

図８及び図９に示すように、押圧部４１０は、光電変換モジュール１０の中心から外側へ向けて移動し、フレーム２２０の内壁部２２２ｂに当接する。押圧部４１０は、光電変換モジュール１０の中心から外側へ向けてさらに移動し、フレーム２２０の内壁部２２２ｂを外側へ向けて押圧する。この外力Ｆにより、フレーム２２０が、パネル１００から外れる（図９参照）。なお、押圧部４１０は、手動により稼働するものであってもよく、自動的に稼働するものであってもよい。

フレーム分離ステップにおいて、外力Ｆは、脚部２２２のうち、パネル１００に直交する方向において、パネル１００から最も遠い脚部２２２の端部２２２ｃと脚部２２２のパネル受け入れ部２２５との中間よりも、パネル受け入れ部２２５に近い位置に加えられることが好ましい。

もし、外力が、パネル１００から最も遠い脚部２２２の端部２２２ｃ付近に加えられると、フレーム２２０はパネル受け入れ部２２５付近を中心として回転するような力を受ける。これにより、パネル受け入れ部２２５付近のパネル１００は、フレーム２２０のフランジ２２４から折り曲げられる方向に力を受ける。そのため、パネル１００が割れ、パネル１００の一部が、パネル受け入れ部２２５に残存することがある。上記の態様では、外力Ｆは、脚部２２２のパネル受け入れ部２２５付近に加えられるため、パネル１００の割れが抑制され、パネル１００の材料がフレーム２２０から綺麗に分離され易い。このことは、光電変換モジュール１０を構成する材料のリサイクルにとって有効である。

前述した態様の代わりに、パネル１００が割れ難い場合には、外力Ｆは、パネル１００から最も遠い脚部２２２の端部２２２ｃ付近に加えられてもよいし、高さ方向において脚部２２２の中央付近に加えられてもよい。

フレーム分離ステップにおいて、外力Ｆは、脚部２２２の外壁部２２２ａを背板４８０で保持した状態で、脚部２２２の内壁部２２２ｂに加えられてもよい。背板４８０は、図８及び図９に示すように、少なくとも脚部２２２の外壁部２２２ａに当接していてもよい。背板４８０は、脚部２２２の端部２２２ｃ及びフランジ２２４に沿うように略Ｕ字形の形状であってもよい（図８及び図９参照）。

背板４８０は、少なくとも外力Ｆが加えられる位置に設けられることが好ましい。背板４８０は、外力Ｆが加えられる位置から、フレーム２２０の一部が破断された領域にわたって設けられてもよい。フレーム２２０の一部が破断された領域の強度は低下しているため、外力Ｆが加わったときに、フレーム２２０がパネル１００から外れることなく曲がってしまうことがある。フレーム２２０は背板４８０の利用によって曲がり難くなるため、フレーム２２０がパネル１００から外れるように外力Ｆがしっかりとフレーム２２０にかかりやすくなる。

背板４８０は、フレーム２２０を外側から支えることによって、外力Ｆによるフレーム２２０の回転を抑制するために用いられる。すなわち、背板４８０は、パネル受け入れ部２２５付近のパネル１００が、フレーム２２０のフランジ２２４から折り曲げられる方向に力を受けることを抑制する。したがって、パネル１００の割れが抑制され、パネル１００の材料がフレーム２２０から綺麗に分離され易くなる。

前述した態様の代わりに、パネル１００が割れ難い場合には、フレーム分離ステップにおいて、背板４８０は不要である。

次に、フレーム分離ステップにおいてフレーム２２０へ外力を加える位置の例を、図１０を参照して説明する。フレーム分離ステップにおいて、外力Ｆは、フレーム２２０の延在方向において、フレーム２２０の中心とフレームの端部との中間よりも、フレーム２２０の端部に近い位置に与えられることが好ましい。言い換えると、外力Ｆは、フレーム２２０の端部から、フレーム２２０の長さの１／４の長さの範囲（図１０の符号Ｌ１の領域）に与えられることが好ましい。この場合、外力Ｆは、フレーム２２０の端部付近に作用する。

より好ましくは、フレーム分離ステップにおいて、外力Ｆは、フレーム２２０の延在方向において、破断ステップによりフレーム２２０が破断された領域の外側の領域に与えられる。すなわち、外力Ｆは、フレーム２２０の延在方向においてフレーム２２０が破断されていない位置に与えられることが好ましい。この場合であっても、外力Ｆは、フレーム２２０の端部から、フレーム２２０の長さの１／４の長さの範囲Ｌ１に与えられることが好ましい。フレーム２２０が破断されていない位置は、フレーム２２０の強度があまり低下していない。そのため、外力Ｆが加えられたときに、フレーム２２０が曲がりにくいため、パネル１００からフレーム２２０が外れ易い。

外力Ｆは、フレーム２２０の一方の端部付近に加えられた後に、フレーム２２０のもう一方の端部付近に加えられてもよい。この場合、フレーム２２０の一方の端部付近がパネル１００から外れた後に、フレーム２２０のもう一方の端部付近がパネル１００から外れる。この代わりに、外力Ｆは、フレーム２２０の両端部付近に同時に加えられてもよい。

前述した方法により、すべてのフレーム２２０をパネル１００から取り外せばよい。また、上述した態様では、解体装置４００の押圧部４１０によってフレーム２２０をパネル１００から外している。この代わりに、可能であれば、人の手によってフレーム２２０をパネル１００から取り外してもよい。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る光電変換モジュールの解体方法について図１１を参照して説明する。図１１は、第２実施形態に係る破断ステップを説明するための模式図である。なお、第１実施形態と同様の構成については同じ符号が付されている。第１実施形態と同様の構成については、その説明を省略することがあることに留意されたい。

第２実施形態において、破断ステップでは、フレーム２２０の、連結具３００が挿入されている領域全体を切り取ることによって連結具３００が取り出される。具体的には、フレーム２２０の角部付近の外壁部２２２ａ及び内壁部２２２ｂが切断されることによって、フレーム２２０の角部ごと連結具３００が取り出される（図１１参照）。このようなフレーム２２０の破断は、例えば、カッターのような切断装置によって実施できる。

好ましくは、フレーム２２０の保持部２２１及びフランジ２２４は切断されない。これにより、破断ステップにおいて、パネル受け入れ部２２５に受け入れられているパネル１００を割れが抑制される。

第２実施形態においても、フレーム２２０の破断される領域は、第１実施形態と同様に、フレーム２２０の端部付近の領域であることが好ましい。この場合、外力Ｆは、フレーム２２０の延在方向においてフレーム２２０が破断されていない位置に与えられる。

次に、フレーム分離ステップを実行する。フレーム分離ステップは、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。第２実施形態においても、連結具３００は破断ステップにおいて取り出されているため、連結具３００が取り出されていない状態と比較すると、より小さな外力Ｆでフレーム２００をパネル１００から取り外すことができる。

上述したように、実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替の実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

例えば、破断ステップとフレーム分離ステップの間において、接着材２２９を加熱するステップを実行してもよい。接着材２２９の加熱により、フレーム分離ステップにおいて、より小さい外力Ｆでフレーム２２０をパネル１００から取り外すことができる。

また、破断ステップとフレーム分離ステップの間において、接着材２２９に切り込みをいれてもよい。接着材２２９に切り込みを入れることにより、フレーム分離ステップにおいて、より小さい外力Ｆでフレーム２２０をパネル１００から取り外すことができる。

１０ 光電変換モジュール
１００ パネル
２２０ フレーム
２２２ 脚部
２２２ａ 外壁部
２２２ｂ 内壁部
２２２ｈ 中空部
３００ 連結具

Claims (8)

1. パネルと、前記パネルの側部に沿って設けられた複数のフレームであって中空部を有する複数のフレームと、前記フレームの前記中空部に挿入されて互いに隣接する前記フレームどうしを連結する連結具と、を有する光電変換モジュールの解体方法であって、
   前記フレームの前記中空部を取り囲む壁部を破断することによって、前記連結具を取り出す破断ステップを有する、光電変換モジュールの解体方法。
2. 前記破断ステップは、前記連結具が挿入されている領域と前記領域から５ｃｍ以内の距離の範囲内で、前記中空部を取り囲む前記壁部を破断することを含む、請求項１に記載の光電変換モジュールの解体方法。
3. 前記中空部を取り囲む前記壁部は、前記光電変換モジュールの外側に露出する外壁部と、前記光電変換モジュールの内側に向いた内壁部と、を有し、
   前記破断ステップは、前記中空部に挿入された前記連結具のまわりの前記外壁部を破断することを含む、請求項１又は２に記載の光電変換モジュールの解体方法。
4. 前記破断ステップでは、前記フレームの、前記連結具が挿入されている領域全体を切り取ることによって、前記連結具を取り出す、請求項１又は２に記載の光電変換モジュールの解体方法。
5. 前記破断ステップの実施後に前記フレームに外力を加えることによって前記パネルから前記フレームを外すフレーム分離ステップを有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の光電変換モジュールの解体方法。
6. 前記フレーム分離ステップにおいて、前記外力は、前記フレームの延在方向において、前記フレームの中心と前記フレームの端部との中間よりも、前記フレームの端部に近い位置に与えられる、請求項５に記載の光電変換モジュールの解体方法。
7. 前記フレーム分離ステップにおいて、前記外力は、前記フレームの延在方向において、前記破断ステップにより前記フレームが破断された領域の外側の領域に与えられる、請求項５又は６に記載の光電変換モジュールの解体方法。
8. 前記フレームは、前記パネルの端部を受け入れ可能に構成されたパネル受け入れ部と、前記パネルから離れる方に向かって延びる脚部と、を有し、
   前記フレーム分離ステップにおいて、前記外力は、前記脚部の外壁部を背板で保持した状態で、前記脚部の内壁部に加えられる、請求項５から７のいずれか１項に記載の光電変換モジュールの解体方法。

Images