特開 2022-152850 パネル状モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022152850

(43)【公開日】2022-10-12

(54)【発明の名称】パネル状モジュール

(51)【国際特許分類】

   H02S 30/10 20140101AFI20221004BHJP

【ＦＩ】

H02S30/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021055780

(22)【出願日】2021-03-29

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和２年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構 「太陽光発電主力電源化推進技術開発／太陽光発電の新市場創造技術開発」共同研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000183646

【氏名又は名称】出光興産株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100187218

【弁理士】

【氏名又は名称】堀 宏光

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 優介

(72)【発明者】

【氏名】北野 貴寛

【テーマコード（参考）】

5F151

【Ｆターム（参考）】

5F151BA18

5F151JA07

5F151JA09

5F151JA27

(57)【要約】

【課題】パネルにかかる応力を緩和することができるパネル状モジュールを提供する。
【解決手段】パネル状モジュール１０は、パネル１００と、パネル１００の端部に沿って第１方向に延びた第１フレーム２２０と、パネル１００の端部に沿って、上記第１方向に交差する第２方向に延びた第２フレーム２３０と、を有する。上記第２方向に直交する断面において第２フレーム２３０の上記第１方向に関する第２断面二次モーメントが、上記第１方向に直交する断面において第１フレーム２２０の上記第２方向に関する第１断面二次モーメントよりも小さい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

パネルと、
前記パネルの端部に沿って第１方向に延びた第１フレームと、
前記パネルの端部に沿って、前記第１方向に交差する第２方向に延びた第２フレームと、を有し、
前記第２方向に直交する断面において前記第２フレームの前記第１方向に関する第２断面二次モーメントが、前記第１方向に直交する断面において前記第１フレームの前記第２方向に関する第１断面二次モーメントよりも小さい、パネル状モジュール。

【請求項2】

前記第２断面二次モーメントは、前記第１断面二次モーメントの４０％以下である、請求項１に記載のパネル状モジュール。

【請求項3】

前記第２断面二次モーメントは、前記第１断面二次モーメントの２０％以上である、請求項１又は２に記載のパネル状モジュール。

【請求項4】

前記パネルに直交する方向における前記第２フレームの長さが、前記パネルに直交する方向における前記第１フレームの長さよりも短い、請求項１から３のいずれか１項に記載のパネル状モジュール。

【請求項5】

前記パネルの裏側に配置され、前記第２方向に沿って延びたサポートフレームを有し、
前記サポートフレームは、前記第２フレームから間隔をあけて設けられており、
前記第２方向に直交する断面において前記サポートフレームの前記第１方向に関する第３断面二次モーメントが、前記第１断面二次モーメントよりも小さい、請求項１から４のいずれか１項に記載のパネル状モジュール。

【請求項6】

前記第３断面二次モーメントが、前記第２断面二次モーメントの１．５倍以上、かつ２．０倍以下である、請求項５に記載のパネル状モジュール。

【請求項7】

前記パネルに直交する方向における前記サポートフレームの長さが、前記パネルに直交する方向における前記第１フレームの長さよりも短い、請求項５又は６に記載のパネル状モジュール。

【請求項8】

前記第２方向に直交する断面において前記パネルの前記第１方向に関する断面二次モーメントが、前記第１断面二次モーメントの１０％以下である、請求項１から７のいずれか１項に記載のパネル状モジュール。

【請求項9】

一対の前記第２フレームが、前記パネルの対向する両端部に設けられており、
２本の前記サポートフレームが、一対の前記第２フレームの間で、実質的に等間隔で配置されており、
前記第２断面二次モーメントは、前記第１断面二次モーメントの３０％以上、かつ４０％以下であり、
前記第３断面二次モーメントは、前記第１断面二次モーメントの５０％以上、かつ７０％以下である、請求項５から８のいずれか１項に記載のパネル状モジュール。

【請求項10】

一対の前記第２フレームが、前記パネルの対向する両端部に設けられており、
３本の前記サポートフレームが、一対の前記第２フレームの間で、実質的に等間隔で配置されており、
前記第２断面二次モーメントは、前記第１断面二次モーメントの２０％以上、かつ３０％以下であり、
前記第３断面二次モーメントは、前記第１断面二次モーメントの４０％以上、かつ５０％以下である、請求項５から８のいずれか１項に記載のパネル状モジュール。

【請求項11】

前記第１方向における前記第１フレームの長さは、前記第２方向における前記第２フレームの長さよりも長い、請求項１から１０のいずれか１項に記載のパネル状モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パネル状モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

太陽電池モジュールのようなパネル状モジュールが知られている。特許文献１は、屋外に設置された太陽電池モジュールを開示する。特許文献１に記載された太陽電池モジュールは、パネル本体と、パネル本体の周囲に配置された横枠及び縦枠と、パネル本体の裏側に配置された中間枠と、を有する。

【0003】

横枠及び縦枠は、パネル本体を取り囲むよう略長方形状に配置される。中間枠は、横枠の長手方向の略中央部で、縦枠と平行に配置される縦長の部材である。横枠、縦枠及び中間枠は、パネル本体の撓みを防止し、パネル本体全体の強度を確保する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６６７０１５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

太陽電池モジュールのようなパネル状モジュールは、屋外に設置されることがある。この場合、パネル状モジュールは、例えば風や雪等により外力を受けることがある。この外力により、パネルは湾曲し、パネルに応力が生じる。この応力により、パネルが劣化したり、壊れたりすることがある。

【0006】

パネルは、通常、横枠及び縦枠のところで湾曲しないよう固定される。本願の出願人は、この場合に、横枠と縦枠が交差した領域付近でパネルに高い応力が生じることがあることを見出した。特にパネルが湾曲し易いものである場合、当該領域でパネルに高い応力が生じることがある。

【0007】

したがって、パネルにかかる応力を緩和することができるパネル状モジュールが望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一態様に係るパネル状モジュールは、パネルと、前記パネルの端部に沿って第１方向に延びた第１フレームと、前記パネルの端部に沿って、前記第１方向に交差する第２方向に延びた第２フレームと、を有する。前記第２方向に直交する断面において前記第２フレームの前記第１方向に関する第２断面二次モーメントが、前記第１方向に直交する断面において前記第１フレームの前記第２方向に関する第１断面二次モーメントよりも小さい。

【発明の効果】

【0009】

上記態様によれば、パネルにかかる応力を緩和することができるパネル状モジュールを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態に係るパネル状モジュールの斜視図である。

【図2】裏面から見たパネル状モジュールの平面図である。

【図3】図１の３Ａ－３Ａ線に沿ったパネル状モジュールの部分的断面図である。

【図4】第１実施形態に係る第１フレームの側面図である。

【図5】第１実施形態に係る第１フレームの斜視図である。

【図6】図１の６Ａ－６Ａ線に沿ったパネル状モジュールの部分的断面図である。

【図7】第１実施形態に係る第２フレームの側面図である。

【図8】第１実施形態に係る支持フレームの側面図である。

【図9】第１実施形態におけるパネルの撓みを示す模式図である。

【図10】参考例におけるパネルの撓みを示す模式図である。

【図11】第１条件においてパネルに生じる応力をシミュレーションした結果を示す図である。

【図12】第２条件においてパネルに生じる応力をシミュレーションした結果を示す図である。

【図13】第３条件においてパネルに生じる応力をシミュレーションした結果を示す図である。

【図14】第４条件においてパネルに生じる応力をシミュレーションした結果を示す図である。

【図15】裏面から見た第２実施形態に係るパネル状モジュールの平面図である。

【図16】第５条件においてパネルに生じる応力をシミュレーションした結果を示す図である。

【図17】第６条件においてパネルに生じる応力をシミュレーションした結果を示す図である。

【図18】第７条件においてパネルに生じる応力をシミュレーションした結果を示す図である。

【図19】第８条件においてパネルに生じる応力をシミュレーションした結果を示す図である。

【図20】第３実施形態に係る第１フレームの斜視図である。

【図21】第３実施形態に係る第２フレームの側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。

【0012】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るパネル状モジュールの斜視図である。図２は、裏面から見たパネル状モジュールの平面図である。図３は、図１の３Ａ－３Ａ線に沿ったパネル状モジュールの部分的断面図である。図４は、第１実施形態に係る第１フレームの側面図である。図５は、第１実施形態に係る第１フレームの斜視図である。図６は、図１の６Ａ－６Ａ線に沿ったパネル状モジュールの部分的断面図である。図７は、第１実施形態に係る第２フレームの側面図である。図８は、第１実施形態に係る支持フレームの側面図である。

【0013】

パネル状モジュール１０は、屋外用のモジュールであってよい。パネル状モジュール１０は、例えば太陽電池モジュールであることが好ましい。パネル状モジュール１０は、パネル１００と、フレーム構造体２００と、を有する。パネル１００の厚みは、特に制限されないが、例えば２．５ｍｍ以下であってもよい。

【0014】

パネル状モジュール１０が太陽電池モジュールである場合、パネル１００は、光を電気に変換する光電変換素子を含む。この場合、パネル１００の表面は光を受ける受光面に相当し、パネル１００の裏面は非受光面に相当する。パネル１００は、平板状であってよい。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、略長方形状である。パネル１００の背面（非受光面）には、電力の取り出し口となる端子箱や出力ケーブル（不図示）が取り付けられていてよい。

【0015】

フレーム構造体２００は、パネル１００の周囲に取り付けられている。フレーム構造体２００は、少なくとも第１フレーム２２０と第２フレーム２３０を有していてよい。第１フレーム２２０及び第２フレーム２３０は、それぞれパネル１００の端部に沿って設けられている。本実施形態では、第１フレーム２２０は、パネル１００の端部に沿って第１方向（以下、「横方向」と称することもある。）に延びている。なお、横方向は、図のＸ方向に相当する。

【0016】

第２フレーム２３０は、上記横方向に交差する第２方向（以下、「縦方向」と称することもある。）に延びていてよい。ここで、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る。なお、縦方向は、図のＹ方向に相当する。

【0017】

パネル１００は、図１に示す態様では略長方形状であり、一対の第１フレーム２２０がパネル１００の一対の長辺に沿って設けられている。同様に、一対の第２フレーム２３０がパネル１００の互いに対向する一対の短辺に沿って設けられている。したがって、横方向における第１フレーム２２０の長さは、縦方向における第２フレーム２３０の長さよりも長い。図１に示す態様では、フレーム構造体２００は、一対の第１フレーム２２０と一対の第２フレーム２３０とによって構成されている。

【0018】

第１フレーム２２０は、第１保持部２２１、第１脚部２２２、第１側壁部２２３、第１フランジ２２４及び第１受け入れ部２２５を有していてよい（図３～図５参照）。第１フランジ２２４は、第１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の端部の表面側を覆っている。第１フランジ２２４は、横方向に沿って延びていてよい。

【0019】

第１フランジ２２４は、パネル１００の裏面側の方に向かって突出した突起部２２４ａを有していてよい。突起部２２４ａは、第１フランジ２２４のＹ方向における先端に設けられていてよい。突起部２２４ａは、第１フランジ２２４と同様に横方向に沿って延びていてよい。

【0020】

第１保持部２２１は、第１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、第１フランジ２２４と対向している。第１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。

【0021】

第１受け入れ部２２５は、第１保持部２２１と、第１側壁部２２３と、第１フランジ２２４とによって構成されていてよい。具体的には、第１受け入れ部２２５は、第１フレーム２２０の延在方向（横方向）に直交する断面において、略「Ｃ」の字型の形状を有する。これにより、第１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。

【0022】

第１フランジ２２４と第１保持部２２１との間の間隔は、パネル１００の内側に向かうにつれて広がっていてよい。言い換えると、第１フランジ２２４と第１保持部２２１との間の間隔は、第１受け入れ部２２５の入口側に向かうにつれて広がっている。これにより、パネル１００を第１受け入れ部２２５に挿入し易くなる。

【0023】

第１受け入れ部２２５の内部には、第１接着材２２９が充填されていてよい。これにより、第１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。第１接着材２２９の材料は、特に限定されないが、例えばシリコーン系の接着材であってよい。

【0024】

第１脚部２２２は、第１保持部２２１から下方に向かって延び、第１フレーム２２０の底部でパネル１００の外側の方（縦方向）に向かって突出していてよい。第１脚部２２２は、パネル１００の表面に直交する方向において、第１保持部２２１に関して、第１フランジ２２４とは反対側に位置する。

【0025】

第１保持部２２１、第１脚部２２２、第１側壁部２２３及び第１フランジ２２４は、それぞれ第１フレーム２２０の延在方向に延びていてよい。第１保持部２２１、第１脚部２２２、第１側壁部２２３及び第１フランジ２２４は、一体に形成されていてよい。

【0026】

第１脚部２２２は、横方向における第１フレーム２２０の両端部のところで、第２フレーム２３０と当接する（図１及び図２参照）。第１フレーム２２０の第１脚部２２２は、横方向における両端部付近に、ボルトのような締結部材２４０が挿通可能な第１孔部２２６を有していてよい。締結部材２４０は、第２フレーム２３０を第１フレーム２２０に取り付けるために設けられる。

【0027】

第１実施形態において、第１保持部２２１及び第１フランジ２２４の横方向（Ｘ方向）における端部は、部分的に切り欠かれていてよい（図１及び図５参照）。これにより、第１保持部２２１及び第１フランジ２２４は、後述する第２フレーム２３０の第２保持部２３１及び第１フランジ２３４と干渉しないよう構成されている。第１孔部２２６は、第１脚部２２２の、第１保持部２２１及び第１フランジ２２４よりも外側に延出した部分に設けられていてよい。

【0028】

第２フレーム２３０は、第１フレーム２２０と同種又は同一の材料により構成されていてよい。第２フレーム２３０は、第２保持部２３１、第２脚部２３２、第２側壁部２３３、第２フランジ２３４及び第２受け入れ部２３５を有していてよい。第２フランジ２３４は、第２側壁部２３３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の端部の表面側を覆っている。第２フランジ２３４は、パネル１００の端部に沿って縦方向に延びていてよい。

【0029】

第２保持部２３１は、第２側壁部２３３から、パネル１００の内側の方に向かって突出しており、第２フランジ２３４と対向している。第２保持部２３１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。

【0030】

第２受け入れ部２３５は、第２保持部２３１と、第２側壁部２３３と、第２フランジ２３４とによって構成されていてよい。具体的には、第２受け入れ部２３５は、第２フレーム２３０の延在方向（縦方向）に直交する断面において、略「Ｃ」の字型の形状を有する（図６及び図７参照）。これにより、第２受け入れ部２３５は、パネル１００の端部を受け入れ可能に構成されている。

【0031】

第２フランジ２３４と第２保持部２３１との間の間隔は、パネル１００の内側に向かうにつれて広がっていてよい。言い換えると、第２フランジ２３４と第２保持部２３１との間の間隔は、第２受け入れ部２３５の入口側に向かうにつれて広がっている。これにより、パネル１００を第２受け入れ部２３５に挿入し易くなる。

【0032】

第２受け入れ部２３５の内部には、第２接着材２３９が充填されていてよい（図７参照）。これにより、第２受け入れ部２３５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。第２接着材２３９の材料は、第１接着材２２９の材料と同じであっても、異なっていてもよい。

【0033】

第２脚部２３２は、パネル１００に直交する方向において、第２保持部２３１に関して第２フランジ２３４と反対側に位置する。第２脚部２３２は、第２保持部２３１から下方に延びている。

【0034】

第２保持部２３１、第２脚部２３２、第２側壁部２３３及び第２フランジ２３４は、それぞれ第２フレーム２３０の延在方向に延びていてよい。第２保持部２３１、第２脚部２３２、第２側壁部２３３及び第２フランジ２３４は、一体に形成されていてよい。

【0035】

第１実施形態において、第２保持部２３１、第２脚部２３２及び後述するＣ字型の壁部２３７は、縦方向（Ｙ方向）において第２フレーム２３０の縁まで達していてよい。これにより、第２保持部２３１、第２脚部２３２及び後述するＣ字型の壁部２３７は、第１フレーム２２０に当接する。

【0036】

第２脚部２３２は、縦方向における第２フレーム２３０の両端部のところで、第１フレーム２２０と当接する。第２脚部２３２には、ボルトのような締結部材２４０が挿通可能な第２孔部２３６が形成されていてよい。第２孔部２３６は、断面視でＣ字型の壁部２３７によって囲まれている。Ｃ字型の壁部２３７は、第２フレーム２３０の延在方向に沿って延びている。したがって、Ｃ字型の壁部２３７は、略円筒状の形状を有する。

【0037】

第２フレーム２３０の第２孔部２３６は、第１フレーム２２０の第１孔部２２６と位置合わせされている。ボルトのような締結部材２４０は、第１フレーム２２０の第１孔部２２６と第２フレーム２３０の第２孔部２３６の両方を通る。これにより、第１フレーム２２０と第２フレーム２３０が、フレーム構造体２００の隅のところで互いに締結される。

【0038】

パネル１００に直交する方向における第２フレーム２３０の長さＨ２は、パネル１００に直交する方向における第１フレーム２２０の長さＨ１よりも短いことが好ましい。第２フレーム２３０の長さＨ２は、第１フレーム２２０の長さＨ１の８０％以下であることがより好ましい。

【0039】

パネル状モジュール１０は、パネル１００の裏側に配置されたサポートフレーム２１０を有していてよい。サポートフレーム２１０は、縦方向（Ｙ方向）に沿って延びている。サポートフレーム２１０は、パネル１００に面する上部２１２と、パネル１００から離れる方向に延びた起立部２１４と、パネル１００から最も離れたところに位置する脚部２１６と、を有していてよい。上部２１２、起立部２１４及び脚部２１６は、一体に形成されていてよい。サポートフレーム２１０の上部２１２、起立部２１４及び脚部２１６によって、断面視で略Ｉの字型の形状が形成されていてよい。サポートフレーム２１０の上部２４４は、接合材によってパネル１００と接合されていてよい。

【0040】

サポートフレーム２１０は、起立部２１４に、ボルトのような締結部材が挿通可能な孔部２１８を有する。孔部２１８は、断面視でＣ字型の構造２１５によって囲まれている。サポートフレーム２１０の孔部２１８は、第１フレーム２２０の脚部２２２に形成された不図示の孔部と位置合わせされている。ボルトのような締結部材が、第１フレーム２２０に形成された孔部とサポートフレーム２１０の孔部２１８の両方を通っている。これにより、第１フレーム２２０とサポートフレーム２１０が互いに締結される。

【0041】

パネル１００に直交する方向におけるサポートフレーム２１０の長さＨ３は、パネル１００に直交する方向における第１フレーム２２０の長さＨ１よりも短いことが好ましい。サポートフレーム２１０の長さＨ３は、第１フレーム２２０の長さＨ１の８０％以下であることがより好ましい。

【0042】

第１実施形態において、第２方向（Ｙ軸）に直交する断面において第２フレーム２３０の第１方向（Ｘ軸）に関する断面二次モーメント（以下、「第２断面二次モーメント」と称する。）が、第１方向（Ｘ軸）に直交する断面において第１フレーム２２０の第２方向（Ｙ軸）に関する断面二次モーメント（以下、「第１断面二次モーメント」と称する。）よりも小さい。好ましくは、第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントは、第１フレーム２２０の第１断面二次モーメントの４０％以下である。

【0043】

本明細書において、第１フレーム２２０のＹ軸に関する断面二次モーメント（Ｉ_ｙ１）は、以下の式１によって定義される。
（式１）

ここで、「ｚ」は、Ｚ軸方向における位置を表す。「Ａ_ｘ」は、X軸に直交する断面における第１フレーム２２０の形状を表す。「ｄＡ_ｘ」は、Ｘ軸に直交する断面における第１フレーム２２０中の微小領域を表す。したがって、式１における積分は、第１フレーム２２０の断面（Ｘ軸に直交する断面）にわたる積分を意味する。

【0044】

本明細書において、第２フレーム２３０、サポートフレーム２１０及びパネル１００のＸ軸に関する断面二次モーメント（Ｉ_ｘ２）は、以下の式２によって定義される。
（式２）

【0045】

また、本明細書において、サポートフレーム２１０のＸ軸に関する断面二次モーメント（Ｉ_ｘ３）は、以下の式３によって定義される。
（式３）

【0046】

さらに、本明細書において、パネル１００のＸ軸に関する断面二次モーメント（Ｉ_ｘｐ）は、以下の式４によって定義される。
（式４）

式２～式４）において、「ｚ」は、Ｚ軸方向における位置を表す。「Ａ_ｙ」は、それぞれ、Ｙ軸に直交する断面における第２フレーム２３０、サポートフレーム２１０及びパネル１００の形状を表す。「ｄＡ_ｙ」は、それぞれ、Ｙ軸に直交する断面における第２フレーム２３０、サポートフレーム２１０及びパネル１００中の微小領域を表す。したがって、式２～式４における積分は、それぞれ、第２フレーム２３０、サポートフレーム２１０及びパネル１００の断面（Ｙ軸に直交する断面）にわたる積分を意味する。

【0047】

断面二次モーメントの算出において、Ｚ軸方向における基準（原点）は、各々の断面の図形における図心を通過するよう設定されていてよい。言い換えると、Ｚ軸方向における基準（原点）は、断面一次モーメントが「０」になるよう設定されていてよい。

【0048】

上記式１～式４で定義された断面二次モーメントは、第１フレーム２２０、第２フレーム２３０、サポートフレーム２１０及びパネル１００のＺ軸方向に沿った曲がり難さを示す指標となる。すなわち、上記式１～式４で定義された断面二次モーメントが小さいほど、第１フレーム２２０、第２フレーム２３０、サポートフレーム２１０及びパネル１００は外力に対して曲がり易くなる。

【0049】

図９は、第１実施形態におけるパネルの撓みを示す模式図である。ここで、図９は、パネル１００の全領域のうちの１／４の領域を示している。具体的には、図９における「Ｅ」は、パネル１００の角に相当する。図９における「Ｃｘ」は、Ｘ方向におけるパネル１００の中心に相当する。図９における「Ｃｙ」は、Ｙ方向におけるパネル１００の中心に相当する。図９における「Ｃ」は、パネル１００の中心に相当する。なお、これらの表記は、図１０～図１４及び図１６～図１９でも同様である。

【0050】

前述したように、第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントは、第１フレーム２２０の第１断面二次モーメントよりも小さい。これにより、パネル１００は、Ｙ方向に沿って曲がり易く、かつＸ方向に沿って曲がり難くなる。すなわち、パネル１００は、外力を受けたときに、一軸方向（Ｙ方向）のみに曲がり易い（図９参照）。

【0051】

図１０は、参考例におけるパネルの撓みを示す模式図である。ここで、図１０は、図９と同様に、パネル１００の全領域のうちの１／４の領域を示している。図１０に示す参考例では、第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントが第１フレーム２２０の第１断面二次モーメントと同程度の場合におけるパネル１００の撓みを示している。この場合、第１フレーム２２０と第２フレーム２３０の両方が曲がり難くなる。一方で、パネル１００の中心は、外力を受けて凹状に湾曲する。すなわち、パネル１００は、外力を受けたときに、二軸方向（Ｘ方向及びＹ方向）に曲がることになる（図１０参照）。このとき、パネル１００の角付近、すなわち図１０の領域１０Ａ付近において、パネル１００に高い応力が生じてしまう。これは、パネル１００が二軸方向に曲がる影響と考えられる。

【0052】

第１実施形態では、パネル１００を一軸方向に敢えて曲がり易くすることによって、パネル１００の角付近に生じる応力を緩和することができる。したがって、パネルの劣化や破壊を抑制することができる。

【0053】

また、縦方向に直交する断面においてサポートフレーム２１０の横方向に関する断面二次モーメント（以下、「第３断面二次モーメント」と称する。）が、第１フレーム２２０の第１断面二次モーメントよりも小さいことが好ましい。これにより、パネル１００が一軸方向（Ｙ方向）に敢えて曲がり易くなる。

【0054】

より好ましくは、第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントが第１フレーム２２０の第１断面二次モーメントの４０％以下であり、かつサポートフレーム２１０の第３断面二次モーメントが、第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントの１．５倍以上、かつ２．０倍以下である。サポートフレーム２１０の第３断面二次モーメントがこの範囲である場合、サポートフレーム２１０は、第２フレーム２３０とともに同程度に曲がり、その結果、パネル１００が比較的綺麗に一軸方向に曲がると考えられる。そのため、パネル１００が外力を受けたときにパネル１００に局所的に生じる応力を緩和し易い。

【0055】

上記の断面二次モーメントの関係性を有するフレーム２１０，２２０，２３０は、比較的小さい断面二次モーメントを有するパネル１００に好適に利用できる。例えば、縦方向（Ｙ方向）に直交する断面においてパネル１００の横方向（Ｘ方向）に関する断面二次モーメントは、第１フレーム２２０の第１断面二次モーメントの１０％以下であることが好ましい。このようなパネル１００は、フレーム２１０，２２０，２３０を硬くしたとしても外力に応じて撓む。そのため、敢えてパネル１００を一軸方向に曲げ易くすることによって応力を緩和することにより、パネル１００に生じる局所的な応力を緩和することができる。

【0056】

サポートフレーム２１０、第１フレーム２２０及び第２フレーム２３０の断面二次モーメントは、これらの断面形状を変えることによって設計することができる。上記の式１～式４によれば、「ｚ^２」の積分により、断面二次モーメントは、「ｚ^３」に比例する項を含む。したがって、断面二次モーメントは、サポートフレーム２１０、第１フレーム２２０及び第２フレーム２３０のＺ方向における長さ、すなわちパネル１００に直交する方向の長さに強く影響される。

【0057】

さらに、第１フレーム２２０のＹ方向における長さについての設計の余地は小さい。これは、Ｙ方向における第１フレーム２２０の長さは、パネル１００を保持する、パネル１００を大幅に覆わない、パネル状モジュール１０のサイズを大きくしない等の観点から、決定されるためである。同様に、第２フレーム２３０のＸ方向における長さについての設計の余地は小さい。これは、Ｘ方向における第２フレーム２３０の長さは、パネル１００を保持する、パネル１００を大幅に覆わない、パネル状モジュール１０のサイズを大きくしない等の観点から、決定されるためである。これらの事情も、第１フレーム２２０又は第２フレーム２３０のＺ方向における長さが、断面二次モーメントに対して支配的に影響を与える一因となる。

【0058】

前述した観点により、パネル１００に直交する方向における第２フレーム２３０の長さＨ２は、パネル１００に直交する方向における第１フレーム２２０の長さＨ１よりも短いことが好ましい。より好ましくは、前述したように、第２フレーム２３０の長さＨ２は、第１フレーム２２０の長さＨ１の８０％以下である。これにより、第１フレーム２２０と第２フレーム２３０の前述した断面二次モーメントの関係性を容易に実現することができる。

【0059】

同様の観点から、パネル１００に直交する方向におけるサポートフレーム２１０の長さＨ３は、パネル１００に直交する方向における第１フレーム２２０の長さよりも短いことが好ましい。より好ましくは、前述したように、サポートフレーム２１０の長さＨ３は、第１フレーム２２０の長さＨ１の８０％以下である。これにより、第１フレーム２２０と第２フレーム２３０の前述した断面二次モーメントの関係性を容易に実現することができる。

【0060】

また、第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントは、第１フレーム２２０の第１断面二次モーメントの２０％以上であることが好ましい。これにより、第２フレーム２３０とともにパネル１００が撓みすぎることを抑制することができる。この場合にも、サポートフレーム２１０の第３断面二次モーメントが、第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントの１．５倍以上、かつ２．０倍以下であることが好ましい。これにより、サポートフレーム２１０とともにパネル１００が撓みすぎることを抑制することができ、パネル１００は一軸方向に綺麗に曲がり易くなる。

【0061】

次に、図１１～図１４を参照し、パネル１００に生じる応力のシミュレーション結果について説明する。図１１～図１４で実行したシミュレーションの条件が、以下の表１に示されている。ここで、図１１～図１４で実行したシミュレーションでは、図２に示すように、２本のサポートフレーム２１０が、一対の第２フレーム２３０の間で、実質的に等間隔で配置されている。より具体的には、サポートフレーム２１０どうしの間の間隔と、サポートフレーム２１０と第２フレーム２３０との間の間隔とが、実質的に等しい。

【0062】

また、第１条件～第４条件の各条件において、第１フレーム２２０の断面二次モーメントＩ_ｙ１に対するパネル１００の第２断面二次モーメントＩ_ｘｐの比が、０．０７であった。

【0063】

第１条件では、第１フレーム２２０の断面二次モーメントＩ_ｙ１に対する第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントＩ_ｘ２の比が、０．６であった。第２条件では、第１フレーム２２０の断面二次モーメントＩ_ｙ１に対する第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントＩ_ｘ２の比が、０．４であった。第３条件では、第１フレーム２２０の断面二次モーメントＩ_ｙ１に対する第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントＩ_ｘ２の比が、０．３であった。第４条件では、第１フレーム２２０の断面二次モーメントＩ_ｙ１に対する第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントＩ_ｘ２の比が、０．０５であった（表１参照）。

【0064】

また、第１条件では、第１フレーム２２０の断面二次モーメントＩ_ｙ１に対するサポートフレーム２１０の第３断面二次モーメントＩ_ｘ３の比が、１．０であった。第２条件では、第１フレーム２２０の断面二次モーメントＩ_ｙ１に対するサポートフレーム２１０の第３断面二次モーメントＩ_ｘ３の比が、０．７であった。第３条件では、第１フレーム２２０の断面二次モーメントＩ_ｙ１に対するサポートフレーム２１０の第３断面二次モーメントＩ_ｘ３の比が、０．５であった。第４条件では、第１フレーム２２０の断面二次モーメントＩ_ｙ１に対するサポートフレーム２１０の第３断面二次モーメントＩ_ｘ３の比が、０．１であった。各条件１～４において、サポートフレーム２１０の第３断面二次モーメントＩ_ｘ３は、第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントＩ_ｘ２の１．５倍以上、かつ２．０倍以下に維持されている。

【0065】

（表１）

【0066】

図１及び図２に示すパネル状モジュールについて上記の条件１～４で、パネル１００に直交する方向に２４００Ｐａの外力をかけたときに、パネル１００に生じる応力σをシミュレーションソフトウェアによって算出した。このシミュレーションの結果が、図１１～図１４に示されている。図１１、図１２、図１３及び図１４は、それぞれ第１条件、第２条件、第３条件及び第４条件においてパネルに生じる応力をシミュレーションした結果を示している。

【0067】

図１１～図１４は、図９と同様に、パネル全体のうちの１／４の領域を示していることに留意されたい。また、図１１～図１４では、応力の分布が濃淡によって示されている。なお、図１１～図１４において、サポートフレーム２１０と第２フレーム２３０から離れた領域では、パネル１００に生じる応力が最も小さかった。

【0068】

最も高いレベルの応力が表れた場合、表１に、「高レベル領域あり」と示されている。第１条件（図１１）では、最も高いレベルの応力がサポートフレーム２１０付近に表れた（領域Ｈｓ参照）。これは、サポートフレーム２１０の第３断面二次モーメントＩ_ｘ３が大きすぎ、パネル１００がサポートフレーム２１０付近で一軸方向に曲がらず、サポートフレーム２１０付近でひずみが生じたためと考えられる。

【0069】

図１１～図１４に示しように、サポートフレーム２１０の第３断面二次モーメントＩ_ｘ３と第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントＩ_ｘ２を小さくすればするほど、サポートフレーム２１０付近に生じる応力は小さくなる傾向があった。したがって、サポートフレーム２１０の第３断面二次モーメントＩ_ｘ３が、第１フレーム２２０の第１断面二次モーメントＩ_ｙ１よりも小さいことが好ましいことがわかる。より好ましくは、第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントＩ_ｘ２が第１フレーム２２０の第１断面二次モーメントＩ_ｙ１の４０％以下であることがわかる。

【0070】

また、第４条件（図１４）では、最も高いレベルの応力がパネル１００の角付近に表れた（領域Ｈｓ参照）。パネル１００の角付近に生じる応力は、第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントＩ_ｘ２を大きくするとともに小さくなった。したがって、第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントＩ_ｘ２は、概ね第１フレーム２２０の第１断面二次モーメントＩ_ｙ１の概ね２０％以上、より好ましくは３０％以上であることがよいことがわかる。

【0071】

より好ましくは、第１条件～第４条件の場合では、第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントＩ_ｘ２は、第１フレーム２２０の第１断面二次モーメントＩ_ｙ１の３０％以上、かつ４０％以下であることが最も好ましい（第２条件及び第３条件）。同様に、第１条件～第４条件の場合では、サポートフレーム２１０の第３断面二次モーメントＩ_ｘ３は、第１フレーム２２０の第１断面二次モーメントＩ_ｙ１の５０％以上、かつ７０％以下であることがより好ましい（第２条件及び第３条件）。

【0072】

（第２実施形態）
次に、図１５～図１９を参照し、第２実施形態に係るパネル状モジュール１０におけるパネル１００に生じる応力の別のシミュレーション結果について説明する。第２実施形態では、サポートフレーム２１０の数と位置が、第１実施形態と異なっている。

【0073】

図１５は、裏面から見た第２実施形態に係るパネル状モジュールの平面図である。図１５に示すように、３本のサポートフレーム２１０が、一対の第２フレーム２３０の間で、実質的に等間隔で配置されている。より具体的には、サポートフレーム２１０どうしの間の間隔と、サポートフレーム２１０と第２フレーム２３０との間の間隔とが、実質的に等しい。

【0074】

このサポートフレーム２１０の配置で、いくつかの断面二次モーメントの値の組み合わせで、パネル１００に生じる応力をシミュレーションした。図１６～図１９で実行したシミュレーションの条件（第５条件～第８条件）が、以下の表２に示されている。

【0075】

また、第５条件～第８条件の各条件において、第１フレーム２２０の断面二次モーメントＩ_ｙ１に対するパネル１００の第２断面二次モーメントＩ_ｘｐの比が、０．０５であった。

【0076】

第５条件では、第１フレーム２２０の断面二次モーメントＩ_ｙ１に対する第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントＩ_ｘ２の比が、０．６であった。第６条件では、第１フレーム２２０の断面二次モーメントＩ_ｙ１に対する第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントＩ_ｘ２の比が、０．３であった。第７条件では、第１フレーム２２０の断面二次モーメントＩ_ｙ１に対する第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントＩ_ｘ２の比が、０．２であった。第８条件では、第１フレーム２２０の断面二次モーメントＩ_ｙ１に対する第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントＩ_ｘ２の比が、０．０５であった（表１参照）。

【0077】

また、第５条件では、第１フレーム２２０の断面二次モーメントＩ_ｙ１に対するサポートフレーム２１０の第３断面二次モーメントＩ_ｘ３の比が、１．０であった。第６条件では、第１フレーム２２０の断面二次モーメントＩ_ｙ１に対するサポートフレーム２１０の第３断面二次モーメントＩ_ｘ３の比が、０．５であった。第７条件では、第１フレーム２２０の断面二次モーメントＩ_ｙ１に対するサポートフレーム２１０の第３断面二次モーメントＩ_ｘ３の比が、０．４であった。第８条件では、第１フレーム２２０の断面二次モーメントＩ_ｙ１に対するサポートフレーム２１０の第３断面二次モーメントＩ_ｘ３の比が、０．１であった。各条件５～８において、サポートフレーム２１０の第３断面二次モーメントＩ_ｘ３は、第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントＩ_ｘ２の１．５倍以上、かつ２．０倍以下に維持されている。

【0078】

（表２）

【0079】

図１５に示すパネル状モジュールについて上記の条件１～４で、パネル１００に直交する方向に１６００Ｐａの外力をかけたときに、パネル１００に生じる応力σをシミュレーションソフトウェアによって算出した。このシミュレーションの結果が、図１６～図１９に示されている。図１６、図１７、図１８及び図１９は、それぞれ第５条件、第６条件、第７条件及び第８条件においてパネルに生じる応力をシミュレーションした結果を示している。

【0080】

図１６～図１９は、図９と同様に、パネル全体のうちの１／４の領域を示していることに留意されたい。また、図１６～図１９では、応力の分布が濃淡によって示されている。なお、図１６～図１９において、サポートフレーム２１０と第２フレーム２３０から離れた領域では、パネル１００に生じる応力が最も小さかった。

【0081】

最も高いレベルの応力が表れた場合、表２に、「高レベル領域あり」と示されている。第５条件（図１６）では、最も高いレベルの応力がサポートフレーム２１０付近に表れた（領域Ｈｓ参照）。これは、サポートフレーム２１０の第３断面二次モーメントＩ_ｘ３が大きすぎ、パネル１００がサポートフレーム２１０付近で一軸方向に曲がらず、サポートフレーム２１０付近でひずみが生じたためと考えられる。

【0082】

図１６～図１９に示しように、サポートフレーム２１０の第３断面二次モーメントＩ_ｘ３と第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントＩ_ｘ２を小さくすればするほど、サポートフレーム２１０付近に生じる応力は小さくなる傾向があった。したがって、サポートフレーム２１０の第３断面二次モーメントＩ_ｘ３が、第１フレーム２２０の第１断面二次モーメントＩ_ｙ１よりも小さいことが好ましいことがわかる。また、第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントＩ_ｘ２が第１フレーム２２０の第１断面二次モーメントＩ_ｙ１の概ね４０％以下、より好ましくは３０％以下がよいことがわかる。

【0083】

また、第８条件（図１９）では、最も高いレベルの応力がパネル１００の角付近、より具体的には第２フレーム２３０付近に表れた（領域Ｈｓ参照）。第２フレーム２３０付近に生じる応力は、第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントＩ_ｘ２を大きくするとともに小さくなった。したがって、第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントＩ_ｘ２は、概ね第１フレーム２２０の第１断面二次モーメントＩ_ｙ１の２０％以上であることがよいことがわかる。

【0084】

より好ましくは、第５条件～第８条件の場合では、第２フレーム２３０の第２断面二次モーメントＩ_ｘ２は、第１フレーム２２０の第１断面二次モーメントＩ_ｙ１の２０％以上、かつ３０％以下であることが最も好ましい（第２条件及び第３条件）。同様に、第５条件～第８条件の場合では、サポートフレーム２１０の第３断面二次モーメントＩ_ｘ３は、第１フレーム２２０の第１断面二次モーメントＩ_ｙ１の４０％以上、かつ５０％以下であることがより好ましい（第２条件及び第３条件）。

【0085】

（第３実施形態）
次に、図２０及び図２１を参照して第３実施形態に係るフレーム構造体及びパネル状モジュールについて説明する。図２０は、第３実施形態に係る第１フレームの斜視図である。図２１は、第３実施形態に係る第２フレームの側面図である。

【0086】

第３実施形態において、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。また、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。

【0087】

第３実施形態において、第１フレーム２２０は、第１実施形態と概ね同様の構成を有するが、第１保持部２２１の形状が第１実施形態と異なっている。具体的には、第１保持部２２１は、第１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、第１フランジ２２４と平行に延びている。

【0088】

また、第３実施形態において、第２フレーム２３０は、第１実施形態と異なる形状を有する。第２フレーム２３０は、第２保持部２３１、第２脚部２３２、第２側壁部２３３、第２フランジ２３４及び第２受け入れ部２３５を有する。第３実施形態では、第２脚部２３２は、第２側壁部２３３から連続的に延びている。第２脚部２３２の底部が、パネル１００の内側の方へ突出しており、この第２脚部２３２の底部にＣ字型の壁部２３７が設けられている。すなわち、Ｃ字型の壁部２３７は、第２脚部２３２よりも内側に位置する。これにより、Ｃ字型の壁部２３７に挿入した締結部材が雨水に接触し難くなっている。

【0089】

第３実施形態においても、前述した断面二次モーメントの関係性は満たされている。第１フレーム２２０、第２フレーム２３０、サポートフレーム２１０及びパネル１００に生じる応力は、断面二次モーメント及びその関係性で定まる。そのため、断面二次モーメントの関係性が維持される限り、第１フレーム２２０、第２フレーム２３０及びサポートフレーム２１０の形状は、上記実施形態で説明したものに限定されない。

【0090】

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。

【0091】

例えば、前述した実施形態では、フレーム構造体２１０は、パネル１００が第２フレーム２３０に沿った方向に曲がり易くなるよう構成されている。この代わりに、フレーム構造体２１０は、パネル１００が第１フレーム２２０に沿った方向に曲がり易くなるよう構成されていてもよい。これは、「前述した断面二次モーメントの関係性を維持しつつ、かつ第２フレーム２３０が第１フレーム２２０よりも長い」という条件と言い換えることもできる。

【0092】

パネル１００に生じ得る歪みの大きさをなるべく低減するという観点からは、前述した断面二次モーメントの関係性を維持しつつ、かつ第１フレーム２２０が第２フレーム２３０よりも長いことが望ましい。

【0093】

また、前述した実施形態では、２本又は３本のサポートフレーム２１０が設けられている。この代わりに、サポートフレーム２１０は設けられていなくてもよい。また、１本のサポートフレーム２１０がＸ方向における中央に設けられていてもよい。さらに、Ｘ方向を１：２：１の領域に区分するよう、２本のサポートフレーム２１０が設けられていてもよい。

【符号の説明】

【0094】

１０ パネル状モジュール
１００ パネル
２１０ 支持フレーム
２２０ 第１フレーム
２３０ 第２フレーム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】