(54)【考案の名称】ラミネート装置

(73)【実用新案権者】日清紡メカトロニクス株式会社

(72)【考案者】【考案者】

(72)【考案者】【考案者】

(72)【考案者】【考案者】

(72)【考案者】【考案者】

[fig000002]
【選択図】図6

【概要説明】

【分野】

【0001】
本考案は、被加工物としての太陽電池モジュール等をラミネート加工するために用いられるラミネート装置に関する。

【従来の技術】

【0002】
従来この種のラミネート装置は、例えば特許文献1に開示されているように、下方向に向けて膨張自在なダイヤフラムを有する上ケースと、熱板を有する下ケースとを有している。そして、太陽電池モジュールをラミネートする際、まず、構成部材を重ね合わせた太陽電池モジュールの構成部材を、上ケースと下ケースとを上下に開放された状態の下ケースの熱板上に搬送する。次に、ラミネート装置は、上ケースと下ケースを閉合し、上ケースと下ケースとで形成される空間を真空状態とし、熱板上に配置した当該構成部材を加熱した状態で、上ケースのダイヤフラムの上部に大気圧を導入する。このようにすることで、当該構成部材は、ダイヤフラムと熱板とで挟圧されて各構成部材が溶融された充填材により接着されるようにラミネート加工され、太陽電池モジュールが得られる。
【0003】

【効果】

【0017】
以上説明したように第1考案のラミネート装置によれば、該装置への被加工物の搬入時に被加工物を搬送する搬送シートを持ち上げる昇降部材を設け、この昇降部材を上昇させて該搬送シート上に載置した被加工物を搬入し、被加工物が熱板上の所定個所に位置してから昇降部材を下降させ、該被加工物を熱板上に搬送シートを介して載せて、ラミネート加工を行うように構成しているから、以下に述べる種々優れた効果を奏する。
すなわち、1枚以上の被加工物をラミネート加工するためにラミネート装置に搬入する場合に、昇降部材で搬送シートを持ち上げた状態で搬入し、搬入完了した後に昇降部材を下降させて搬送シートを介して熱板上に載置するので、ラミネート加工前に被加工物は熱板から余分な熱を受けることがない。したがって、被加工物の構成部材である透明基板は、反ることがなく、被加工物内の温度分布が均一になりラミネート加工された製品の品質が向上する。
またラミネート装置で同時にラミネート加工した複数枚の製品の品質のバラツキがなくなる。
さらにラミネート加工された製品の品質が安定するだけでなく、ラミネート加工時の透明基板の反りがないので、反りがある従来の場合に比べて被加工物の各部が早期に目標温度に到達するのでラミネート加工時間を短縮することができる。
【0018】
第2考案のラミネート装置によれば、昇降部材をリフトピンとしているので、昇降機構は簡単であり、さらに熱板の全体面積に対してピンリフト部の面積は僅かであり、被加工物の加熱に影響を与えることが無く、加熱不足により熱板以外の別加熱手段を設ける必要が無い。
第3考案のラミネート装置によれば、昇降部材であるリフトピンを搬送シートを下面からバランスして支えるように配置しているので、搬送シートをリフトピン上を走行させても、搬送シートを円滑に走行させ被加工物をラミネート装置に搬送することができる。
第4考案のラミネート装置によれば、昇降部材であるリフトピンの先端部が平坦面であるため搬送シートが破損するような問題が無く被加工物をラミネート装置に搬送することができる。
第5考案のラミネート装置によれば、被加工物を搬入する際に昇降部材であるリフトピンを上昇した状態で、搬送シートをリフトピン上を走行させても、リフトピンに低摩擦部が形成されているので搬送シートが破損するなどの問題が無く被加工物をラミネート装置に搬送することができる。
第6考案のラミネート装置によれば、被加工物としての太陽電池モジュールの品質を向上させることができるとともに、太陽電池モジュールの加工時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本考案に係るラミネート装置の被加工物としての太陽電池モジュールを分解して示す断面図である。
【図2】本考案を適用するラミネート装置の全体構成を説明するための概略断面図である。
【図3】図2のラミネート装置のラミネート部を示す断面図である。
【図4】図2のラミネート装置のラミネート部においてラミネート加工する状態を示す図である。
【図5】(a),(b)は図2のラミネート装置において、従来使用されていたリフトピンを例示する動作説明図である。
【図6】(a),(b)は本考案に係るラミネート装置の一実施形態を示し、特徴である昇降部材として用いるリフトピン機構のリフトピンの動作説明図である。
【図7】(a),(b)は本考案に係るラミネート装置の一実施形態を示し、要部とするリフトピン方式にて被加工物をラミネート部に搬入する場合を示す動作説明図である。
【図8】(a),(b)は本考案に係るラミネート装置の一実施形態を示し、要部とするリフトピン方式にて被加工物をラミネート部に搬入する場合を示す動作説明図である。
【図9】(a),(b),(c)は本考案に係るラミネート装置の一実施形態を示し、要部とするリフトピン方式にて被加工物をラミネート部に搬入する場合を示す動作説明図である。
【図10】本考案に係るラミネート装置において、別の実施形態を示すリフトピン方式の説明図である。
【図11】(a),(b)は本考案に係るラミネート装置において、リフトピンの先端部に低摩擦部を設けた別例の実施形態の説明図である。
【図12】(a),(b)は本考案に係るラミネート装置において、リフトピンの先端部に低摩擦部を設けた別例の実施形態の説明図である。

【0020】
図1から図12は、本考案に係るラミネート装置の一実施形態を説明するためのものであり、これらの図により、本考案に係るラミネート装置および該装置を用いたラミネート方法について、以下に説明する。
【0021】
<1>太陽電池モジュール。
まず、本考案に係るラミネート装置が扱う対象である被加工物10の例について説明する。
図1は、被加工物10としての太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。
太陽電池モジュール(10)は、図示のように、下側に配置された透明なカバーガラス11と上側に配置された裏面材12の間に、充填材13,14を介して複数列のストリング15をサンドイッチした構造をもつ。
ここで、裏面材12は例えばポリエチレン樹脂などの不透明な材料が使用される。充填材13,14には例えばEVA(エチレンビニルアセテート)樹脂などが使用される。複数列のストリング15が、電極16,17の間で,太陽電池セル18を、リード線19を介して接続した構成である。
【0022】
被加工物10としては、一般に薄膜式と呼ばれる太陽電池を対象とすることもできる。この薄膜式の代表的な構造例では、下側に配置された透明なカバーガラスには、予め、透明電極、半導体、裏面電極からなる発電素子が蒸着してある。このような薄膜型太陽電池モジュールは、ガラスを下向きに配置し、ガラス上の太陽電池素子の上に充填材を被せ、更に、充填材の上に裏面材を被せた構造で、真空加熱ラミネートすることにより作成される。
このように、被加工物10としての薄膜式の太陽電池モジュールは、結晶系セルが蒸着された発電素子に変わるだけで、基本的な封止構造は前記した結晶系セルの場合と同じである。
【0023】
ここで、本考案によるラミネート装置で用いる被加工物10である太陽電池モジュールとしては、一辺のサイズが1〜2m程度である矩形板状を呈し、重量は40Kg程度のものである。
【0024】
<2>全体の構成。
図2は本考案を適用するラミネート装置100の正面図である。
同図に示すラミネート装置100の左側には、搬入コンベア200があり、右側には搬出コンベア300がある。搬入コンベア200は、これからラミネート加工をする被加工物10としての太陽電池モジュールをラミネート部に供給するものであり、搬出コンベア300は、ラミネート加工した被加工物10を搬出するものである。そして、これら搬入コンベア200、ラミネート装置100及び搬出コンベア300の順に受け渡しながら、図2の右向きに被加工物10を搬送し、ラミネート部への搬入、搬出を行うようになっている。
また、ラミネート装置100には、被加工物10を搬入コンベア200から受け取り、搬出コンベア300に渡すための搬送シート130が設けられている。
【0025】
<3>ラミネート部。
次に図3により本考案のラミネート装置のラミネート部について説明する。本考案によるラミネート装置100でラミネート加工される被加工物10である太陽電池モジュールは、1枚または複数枚を同時にラミネート加工するものであるが、ここでは説明の簡素化上、1枚の状態を図示している。
【0026】
図3は、ラミネート部101を示す断面図である。
上ケース110の内部を水平に仕切るようにしてダイヤフラム112が装着されており、このダイヤフラム112と上ケース110の内壁面で囲まれた空間が上チャンバ113となっている。ダイヤフラム112は、フッ素系のゴムなどの耐熱性のあるゴムなどを使用している。
また、上ケース110の上面には上チャンバ113に連通する吸排気口114が設けられており、この吸排気口114を図示しない真空ポンプに接続して上チャンバ113内を真空引きしたり、外気と接続して上チャンバ113内に大気圧を導入したりできるようになっている。
【0027】
下ケース120の内部空間としての下チャンバ121内には熱板(板状ヒータ)122が配置されている。熱板122は、図3又は図4に示す通り、下チャンバ121の底部からサポート体などで支持されている。
【0028】
下ケース120の下面には下チャンバ121に連通するようにして吸排気口123が設けられている。下チャンバ121は、上方を上ケース110により封止することにより、吸排気口123から下チャンバ121内を真空引きしたり、この吸排気口123から下チャンバ121内に大気圧を導入したりできるように構成されている。
【0029】
<4>ラミネート加工の工程。
被加工物10のラミネート加工は、次のようにして行われる。
まず、搬送シート130を走行駆動させながら被加工物10を搬送し、ラミネート位置に達すると停止する。
上ケース110を閉じて下ケース120上に重ね、吸排気口114,123を真空ポンプにつなぎ、上チャンバ113と下チャンバ121内の空間を減圧する。
また、熱板122は加熱されており、搬送シート130を通して被加工物10は、熱板122より加熱させる。
上チャンバ113と下チャンバ121内の空間が所定の真空度に達したら、上チャンバ113内に大気を導入する。
【0030】
これにより図4に示すように、ダイヤフラム112は下方に膨らみ、被加工物10を熱板122に強く押しつける。
被加工物10は熱板122により加熱され、被加工物10内の充填材13,14が溶融し、充填材が架橋反応しラミネート加工される。
【0031】
ラミネート加工が完了したら、下チャンバ121内に大気を導入し、上ケース110を開く。搬送シート130が走行駆動し被加工物10は、図2の左方に進み、搬出位置に達して搬出コンベア300に受け渡されて搬出される。被加工物の搬出が完了したら搬送コンベア200から次の被加工物10を受け取り、上記を繰り返す。
【0032】
<5>透明基板の反りの問題。
上述した構造をもつラミネート装置100において、ラミネート部101に被加工物10を搬入する場合に以下のような方法を採用している装置もある。すなわち、ラミネート装置内に被加工物10を搬入する時は、搬送シート130を熱板上において走行させ被加工物を搬送し、熱板122上の所定の位置に到達した後、図5(a),(b)に示すような構造の複数のリフトピン600により被加工物10を持ち上げて熱板122から離間させ、一定時間経過後にリフトピン600を再度下降させ被加工物10は、搬送シート130を介して熱板上に載置され<4>で説明した方法によりラミネート加工を行う。
【0033】
しかし、このような方法を採用した場合、熱板122上で搬送シート130を走行させながら被加工物10を搬送し熱板上の所定位置に搬送する間に、被加工物10は、熱板から受熱し、透明基板に反りが発生する。この透明基板の反りにより、被加工物10での面方向での温度分布に不均一が生じラミネート加工した後の製品の品質に悪影響を及ぼす。
さらに、このような方法を採用すると、複数枚の被加工物10を搬入して同時にラミネート加工を行う場合に、先に搬入されている被加工物は更に大きな反りが発生することになる。これにより、搬入される複数枚の被加工物との間での製品品質のバラツキを生じるという問題がある。
【0034】
<6>リフトピンの構成(実施例1)
本考案によれば、上述した構成によるラミネート装置100において、図6(a),(b)に示すように、ラミネート部101内に被加工物10を搬入する際に、該被加工物10を載置した搬送シート130を熱板122から持ち上げた状態で走行させる昇降部材となるピンリフト機構を構成するリフトピン400を複数設けている。
【0035】
なお、このようなリフトピン400は、例えば熱板122の下方に設けた昇降式のシリンダ等で昇降動作させるようにすればよい。これらのリフトピン400の個数や配置、シリンダ等の駆動手段の個数や配置などは適宜設定すればよい。
【0036】
このようなリフトピン400を複数設け、リフトピン400を上昇させ、そのリフトピン上において搬送シートを走行させて被加工物10をラミネート部101へ搬入する。その後、ラミネート部101内で熱板122上の所定位置に被加工物10が到達した時点でリフトピン400を下降させて熱板上に載置するようにする。これにより、従来のように、被加工物をラミネート装置に搬入する際にカバーガラス11が熱板122上に接することがなくなり、該カバーガラス11の反りを抑えることができる。同時に、該被加工物10の面方向での温度分布を均一にすることができ、ラミネート加工時間の短縮を図ることが可能となり、また製品品質を向上させることができる。
【0037】
ここで、本考案によれば、リフトピン400の先端形状を、図6(a),(b)等に示すように平坦面形状に変更し、搬送シート130等に対して面接触するように構成し、またピン径も従来の図5のものよりも太くしている。例えばピン径を6mm〜12mm、好ましくは8mm〜10mmとするとよい。ここで、被加工物10のカバーガラス11等の重量や搬送シートの耐久性により、ピン径や個数を選定することも可能である。
【0038】
上述したリフトピンを、搬送シート130に接する先端部を、図5(a),(b)に示すように尖り状に形成し、本考案の被加工物の搬送方法を適用すると、以下のような問題が生じる。被加工物10を持ち上げてそのリフトピン600上を搬送シートが走行し被加工物を搬送するので、リフトピン600の先端形状により搬送シートに損傷等が生じやすくなり、その寿命が短くなるという問題がある。例えば連続運転した場合に、1週間程度で搬送シートが破断するというデータもある。
【0039】
このようにリフトピンの形状を図6のようすることにより、被加工物10を搭載した搬送シート130を上昇したリフトピン400上を走行させても搬送シートの損傷を可能な限り防ぐことが可能であり、その寿命を延ばすことができる。
【0040】
<7>被加工物の搬送方法。
上述した構成によるラミネート装置100に被加工物10を搬送する方法について図7、図8および図9により説明する。本図は、1台のラミネート装置で3枚の被加工物をラミネート加工する状況を説明するものである。リフトピン400が上昇した状態で搬送シートを走行させ1枚目の被加工物から順番にラミネート装置内に搬入される状況を示している。
尚図中、リフトピン400の配設位置は、各被加工物10について模式的に9本である場合を示す。図中、○印、×印の位置がリフトピン位置である。×印位置は、リフトピンが被加工物の下側に有ることを示している。○印位置は、リフトピンが被加工物により隠れていないものを示している。勿論、リフトピンの個数は、これに限らず、適宜の個数を設定できる。
【0041】
図7は、ラミネート装置に1枚目の被加工物を搬入した状態であり、図8は、2枚目の被加工物が搬入された状態であり、図9は、3枚目の被加工物が搬入された状態を示している。図7(a)、図8(a)および図9(a)は、被加工物が搬入された状態の平面図である。図7(b)、図8(b)および図9(b)は、被加工物が搬入された状態の側面図である。図9(c)は、リフトピン400が下降し、全ての被加工物10が搬送シート130を介して熱板122上に載置された状態を示す。
【0042】
すなわち、本考案によれば、1枚目、2枚目、3枚目と被加工物10が順番に搬送シート130上に載せられてラミネート部101内に搬入されるときに、リフトピン400は全て上昇し、持ち上げた状態を維持する。したがって、全ての被加工物10は、熱板122上に所定間隙をおいて離間した状態で搬入され、該熱板122の所定位置まで搬送される。
【0043】
この状態で、リフトピン400は下降し、被加工物10は、熱板122上に載置されることなる。これにより、各被加工物10は、熱板122上に載置される前に太陽電池モジュール内のカバーガラス11(透明基板)が反ることなく、熱板122により所要の状態で加熱され、ラミネート加工が行われる。
【0044】
なお、図7、図8、図9の例では、ラミネート装置100においてラミネート部101内に3枚の被加工物10を搬入し、同時にラミネート加工を行う場合を示す。勿論、これに限らず、被加工物10の枚数としては、適宜の枚数を設定できる。
【0045】
<8>熱板保護シートを備えた熱板による実施形態(実施例2)。
図10は、熱板122上に熱板保護シート500が設けられている場合を示す。
この場合には、熱板122上に熱板保護シート500が設けられているので、本考案を適用した場合、昇降部材としてのリフトピン400が上昇すると、熱板保護シート500もリフトピン400の上昇分持ち上げられる。したがって、被加工物10をラミネート装置100(ラミネート部101)内に搬入する時は、搬送シート130が、熱板保護シート500の上において被加工物10を載置しながら走行することになる。この熱板保護シートは、熱板122上に載置されていて4隅をボルト等で固定しているだけのものであり、リフトピン400が上昇すると、簡単に持ち上げることができるものである。
【0046】
このような構成の場合、被加工物を載置しながら搬送シートを走行させると熱板保護シート500と搬送シート130との間で摩擦が生じ搬送シートが損傷し破断に到ることになる。このため熱板保護シート500は、搬送シート130との間の摩擦を低減させるような工夫を施している。
例えば熱板保護シートの芯材であるガラスクロスにフッ素樹脂を含浸させたものである。これにより熱板保護シート500と搬送シート130との間の摩擦が低減され、リフトピンを上昇させて被加工物を搬送する場合の、両シートの損傷が低減され、その寿命が長くなる。
【0047】
<9>低摩擦部を設けたリフトピンによる実施形態(実施例3)。
上述した昇降部材を構成するリフトピン400の先端を平坦面形状で形成して面接触させるが、リフトピン400の先端部に被加工物10を載置した搬送シート130を走行させても摺接抵抗が小さい低摩擦材料をリフトピンの先端部に設ける構成とすることもできる。
図11(a)は、リフトピン401の先端に低摩擦の樹脂部材を設けた形態の断面図を示している。低摩擦の樹脂としては、フッ素樹脂等を使用することができる。このフッ素樹脂からなる円柱状の部材406をリフトピン401の先端部に交換式で取り付けしている。また図11(b)は、リフトピン402の先端部に低摩擦材層407を設けた実施例である。低摩擦材層407としては、モリブデンの溶射層や、フッ素樹脂のコーティング層などを採用することができる。
また図12は、リフトピンと搬送シートとの間の摺接抵抗を小さくするために、リフトピンの先端にローラ等の転動体を設けた構成である。図12(a)は、本実施例のリフトピンを搬送シートの走行移動する方向から見た図面である。図12(b)は、図12(a)の側面図である。図示のようにリフトピン403の先端部分に、搬送シートの走行移動する方向に矩形状の溝が設けられている。その溝にピンにて回転支持される円筒状のローラ408が設けられている。転動体として円筒状のベアリングや球形状のベアリングも使用することができる。
【0048】
このような構成とすることにより、被加工物を載置した搬送シート130がリフトピンの上を走行移動しても、搬送シートとはローラ408が接触する。したがってローラ408は回転するので搬送シートとの間の摩擦が低減され、搬送シートの損傷が低減されるので、その寿命が長くなる。
【0049】
なお、本考案は上述した実施の形態で説明した構造には限定されず、ラミネート装置100を構成する各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることはいうまでもない。
たとえば上述した実施形態では、被加工物10である太陽電池モジュールとして、一辺が1〜2m程度の矩形板状であるものを用いた場合を例示しているが、本考案はこれに限定されず、適宜のサイズをもつ所要形状の被加工物10であってもよい。
【0050】
さらに、この種のラミネート装置101は、上述した太陽電池モジュール等に限らず、これに類する被加工物10であれば適用して効果を発揮し得ることは言うまでもない。
【0051】
また、昇降部材としてのピンリフト機構を構成するピンリフト400の昇降駆動源としては、公知の駆動手段を用いることができる。例えば空圧、油圧等の流体圧シリンダ装置を用いるとよいが、これに限らず、ボールネジ、ラックアンドピニオン等の機械式駆動装置を用いたり、これに電動モータ等を組み合わせたもの等、種々の構造による駆動手段を採用することが考えられる。
【0052】
10 被加工物(太陽電池モジュール)
11 カバーガラス(透明基板)
13,14 充填材
15 ストリング
18 太陽電池セル
100 ラミネート装置
101 ラミネート部
110 上ケース
112 ダイヤフラム
120 下ケース
122 熱板(板状のヒータ)
130 搬送シート
200 搬入コンベア
300 搬出コンベア
400 リフトピン(昇降部材)
500 熱板保護シート
600 従来のリフトピン

(57)【要約】

【課題】1枚以上の被加工物を1台のラミネート装置に同時に搬入してラミネート加工する場合であっても、被加工物を構成する透明基板の反り等を低減させ、ラミネート加工時間を短縮でき製品品質を所定以上に維持できるラミネート装置を提供する。【解決手段】ダイヤフラムによって仕切られた上チャンバと下チャンバを有し、下チャンバには熱板122が設けられ、この熱板122上を走行する搬送シート130により被加工物10を搬入してラミネート加工を行うラミネート装置を、前記被加工物を搬送シート130上に載置してラミネート装置へ搬入する際に前記熱板から持ち上げて搬送させるための昇降部材を備え、前記昇降部材は、前記被加工物の前記ラミネート装置内への搬入時に上昇し、前記被加工物を載置した搬送シート130を熱板122から持ち上げた状態で走行させ、前記被加工物が熱板上の所定の位置まで搬送された時点で下降し、前記被加工物を熱板上に搬送シートを介して載置するように構成した。


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