JP2002305318A

JP2002305318A - 太陽光発電システム

Info

Publication number: JP2002305318A
Application number: JP2001107147A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Horioka; 竜治堀岡; Yasuhiro Yamauchi; 康弘山内; Kazuhiko Ogawa; 和彦小川
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-04-05
Filing date: 2001-04-05
Publication date: 2002-10-18

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】面積の小さな屋根面にも施工可能とし、さら
にケーブルのボリュームを抑えて接続箱内での接続作業
を単純化し、作業工数を削減できる太陽光発電システム
を提供する。【解決手段】パワーコンディショナによる直流電力か
ら交流電力への変換を経て、各種の電気機器に電力を供
給する太陽光発電システムにおいて、各電池グループに
属する太陽電池モジュールが全て並列に接続される複数
対の幹線ケーブル4a〜4gと、発電出力を集約して所定の
パワーコンディショナ入力電圧を得るために、その入力
側に幹線ケーブル同士を直列に接続させる内部配線61〜
66を有し、その出力側に内部配線をパワーコンディショ
ナ8に接続させる正負一対の出力取り出し配線41,42を有
する集電箱6と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は配線工事を単純化で
きる太陽光発電システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、太陽光発電システムは住宅用を中
心に急速に普及しているが、未だ国による補助金に依存
した市場であり、なおかつ設備投資の回収には２０〜３
０年を要する。従って、太陽光発電システムが本格的に
普及するためには、既存電源と競合できる経済性を達成
する必要がある。太陽光発電システムの主要構成機器は
太陽電池モジュール、架台、パワーコンディショナであ
り、太陽電池モジュールについては量産性に優れた薄膜
系太陽電池の市場投入によりコストダウンが期待でき、
架台については建材一体化により省略することが可能と
なり、パワーコンディショナについては大量生産により
コストダウンが期待される。このように機器については
コストダウンの努力が実を結びつつある。

【０００３】一方、施工費用は据付工事と電気工事があ
り、据付工事については建材一体化により太陽電池モジ
ュールの据付工事が建材本体の据付工事に含まれること
になりコストダウンが可能になる。但し、電気工事につ
いてはこれまであまり検討がなされていない。特に住宅
用として有望な屋根材一体型の場合、複雑な屋根形状を
有効に活用するため小面積の太陽電池モジュールを隙間
なく敷きつめることが好ましい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】先ず、図８を参照し
て、有効発電面積が２０ｃｍ×１００ｃｍ、発電出力が
２５Ｗ、電圧が１０Ｖのシリコン結晶型太陽電池モジュ
ールを用いて３ｋＷ発電システムを構築する場合を例に
あげて説明する。３ｋＷ発電システム１００は１枚２５
Ｗの小面積太陽電池モジュール２Ｃを１２０枚用いる。
パワーコンディショナ８の入力電圧は２００Ｖ程度に設
定されるので、１２０枚のモジュール２Ｃを６グループ
に等分し、各グループＧ１〜Ｇ６に属する２０枚のモジ
ュール２Ｃをそれぞれ直列に接続することにより出力電
圧２００Ｖを得るようにする。６つのグループＧ１〜Ｇ
６からの出力端末を接続箱６のなかの配線６１，６２に
それぞれ接続し、これらを一対の出力取り出しケーブル
４１，４２に集約して接続箱６から取り出す。さらに、
出力取り出しケーブル４１，４２の端末をパワーコンデ
ィショナ８の正負端子に接続し、各種の電気機器への給
電回路に接続する。

【０００５】このような従来システム１００では１グル
ープ２０枚を単位とした施工を行う必要があるため、屋
根面１への太陽電池モジュール２Ｃの割り付け設計や配
線設計、およびその工事が複雑になるという問題を生じ
る。すなわち、結晶型太陽電池モジュール２Ｃの場合は
１グループを２０枚単位で構成する必要があるので、図
８中に二点鎖線で示すように屋根面１の有効利用が制限
される部分９を生じたり、総面積の小さな屋根面には施
工できなかったりするという不都合を生じる。

【０００６】図９は比較例の太陽光発電システムを示す
ブロック平面図である。この比較例の太陽電池発電シス
テム１０１は１枚当たりの動作電圧が１００Ｖの小型高
電圧太陽電池モジュール２を用いて構築されるが、屋根
面１への施工枚数が偶数になる場合には図示の如く屋根
面１を１００％有効に利用することができる。

【０００７】次に、図１０を参照して、有効発電面積が
２０ｃｍ×１００ｃｍ、発電出力が１５Ｗ、電圧が３０
Ｖのアモルファスシリコン薄膜系太陽電池モジュールを
用いて３ｋＷ発電システムを構築する場合を例にあげて
説明する。近時、小面積ながら１枚当たりの電圧が３０
Ｖ程度の薄膜系太陽電池モジュールが開発され実用化さ
れているが、この電圧３０Ｖのモジュールを用いて３ｋ
Ｗ発電システム１０２を構築する場合はモジュールの必
要枚数は単純計算では２００枚になる。但し、パワーコ
ンディショナ入力電圧を２１０Ｖとした場合は、各グル
ープの必要直列数は７となり、全モジュールを７つのグ
ループに分ける必要があるので、全モジュール枚数は２
００以上の７の最小倍数にあたる２０３枚となる。この
２０３枚を２９グループに分け、１グループ７枚を直列
接続して出力電圧２１０Ｖを得るようにする。

【０００８】図１０に示す２９の電池グループＧ１〜Ｇ
２９からの出力端末を接続箱６のなかで並列に接続し、
これらを一対の出力取り出しケーブル４１，４２に集約
し、さらに出力取り出しケーブル４１，４２をパワーコ
ンディショナ８に接続する。このような従来の発電シス
テムでは正負２９対からなる全５８本の延長ケーブルを
屋根面１に敷設し、これらを屋根面上で１ヶ所にまとめ
て屋内に引き込み、各ケーブル端末を接続箱６内にて並
列接続することになる。このため引き込みケーブルのボ
リュームが大きくなり、また接続箱６のなかでの繋ぎ込
み部７が多数にのぼるので、その結線作業が非常に煩雑
になる。

【０００９】本発明は前述の課題を解決するものであっ
て、具体的には、屋根面への太陽電池モジュールの割り
付け設計や配線設計、およびその工事が単純化され、屋
根面を有効に活用でき、面積の小さな屋根面にも施工可
能とし、さらにケーブルのボリュームを抑えて接続箱内
での接続作業を単純化し、作業工数を削減できる太陽光
発電システムを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以下に前述の課題を解決
するための手段を説明する。まず、複数の正負１対の幹
線ケーブルを用意する。各幹線ケーブルには適当な間隔
で枝線を分岐させておく。同数の太陽電池モジュールを
各枝線に接続し、各幹線ケーブルには同数の太陽電池モ
ジュールが並列に接続されるようにする。これにより実
質的に同じ電流、電圧を発生する複数の幹線ケーブルが
構成される。この複数の幹線ケーブルを接続箱にて直列
および並列に接続してパワーコンディショナ入力電圧を
得るとともに発電出力を集約し、パワーコンディショナ
に接続する。さらには本発明者らが先の特願２０００−
２９３９５８号の出願明細書及び図面において開示した
高電圧太陽電池モジュールを用いることにより電池グル
ープの数の低減化をはかる。

【００１１】本発明に係る太陽光発電システムは、太陽
電池モジュールの発電出力を幹線ケーブルにて集約し、
パワーコンディショナによる直流電力から交流電力への
変換を経て、各種の電気機器に電力を供給する太陽光発
電システムにおいて、複数の太陽電池モジュールからな
る複数の電池グループに対応して敷設され、それぞれに
各電池グループに属する太陽電池モジュールが全て並列
に接続される複数対の幹線ケーブルと、全ての電池グル
ープに属する太陽電池モジュールからの発電出力を集約
して所定のパワーコンディショナ入力電圧を得るため
に、その入力側に前記幹線ケーブル同士を直列に接続さ
せる内部配線を有し、その出力側に前記内部配線を前記
パワーコンディショナに接続させる正負一対の出力取り
出し配線を有する集電箱と、を具備することを特徴とす
る。

【００１２】この場合に、対応する電池グループに属す
る全ての太陽電池モジュールを前記幹線ケーブルに並列
に接続するために、前記幹線ケーブルは所定の間隔ごと
に該幹線ケーブルから分岐する正負コネクタをもつ複数
対の枝線ケーブルを具備し、前記太陽電池モジュールは
前記枝線ケーブルに差し込み接続可能な正負コネクタを
もつ出力ケーブルを具備し、各太陽電池モジュールの施
工場所の近傍に必ず前記枝線ケーブルが配置されるよう
に、幹線ケーブルに取り付けられる複数対の枝線ケーブ
ルの数を、該幹線ケーブルに並列接続される太陽電池モ
ジュールの数より多くし、余った枝線ケーブルの開放端
には防水および絶縁の養生をするか、あるいは、対応す
る電池グループに属する全ての太陽電池モジュールを前
記幹線ケーブルに並列に接続するために、前記幹線ケー
ブルは所定の間隔ごとに該幹線ケーブルから分岐する複
数の正負一体分岐コネクタを具備し、前記太陽電池モジ
ュールは前記分岐コネクタに差し込み接続可能な正負一
体コネクタをもつ出力ケーブルを具備し、各太陽電池モ
ジュールの施工場所の近傍に必ず前記正負一体分岐コネ
クタが配置されるように、幹線ケーブルに取り付けられ
る正負一体分岐コネクタの数を、該幹線ケーブルに並列
接続される太陽電池モジュールの数より多くし、余った
正負一体分岐コネクタの開放端には防水および絶縁の養
生をする。

【００１３】枝線ケーブルは、幹線ケーブルの製作上、
一定間隔にて取り付けられることが好ましいが、現場施
工では一定間隔でのモジュール接続施工が困難になる場
合もあるため、枝線ケーブルの長さおよび太陽電池モジ
ュール付属の出力ケーブル長さに余裕を持たせることに
より対応するか、または幹線ケーブルに取り付ける枝線
ケーブルの数を、幹線ケーブルに接続する太陽電池モジ
ュールの数より多くし、各太陽電池モジュールの施工場
所の近傍に必ず枝線ケーブルが存在するように幹線ケー
ブルから分岐させることが望ましい。

【００１４】また、絶縁処理する開放端には防水性の絶
縁キャップを被せるようにしてもよいし、防水および絶
縁性の被覆を用いて養生処理するようにしてもよい。

【００１５】図１に示すように、内部配線の数を複数と
し、これら複数の内部配線を集電箱の中で全て直列に接
続するようにしてもよいし、また図４に示すように、太
陽電池モジュールの数を偶数とし、内部配線の数を単数
としてもよいし、さらに図７に示すように、内部配線
は、幹線ケーブルのうちから一対ずつを直列に接続させ
る複数の直列接続配線と、これら複数の直列接続配線を
並列に接続する並列接続配線とを備えるようにしてもよ
い。

【００１６】本発明によれば、集電箱内で幹線ケーブル
同士の直列接続を行うので、屋根面への太陽電池モジュ
ールの割り付け設計や配線設計、およびその工事が単純
化され、屋根面を有効に活用でき、面積の小さな屋根面
にも施工でき、なおかつケーブルのボリュームを抑え、
接続箱での接続作業を単純化でき、作業工数を大幅に削
減できるようになる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の種々の好ましい実施の形態について説明する。

【００１８】（第１の実施形態）図１〜図３を参照しな
がら本発明の第１の実施形態に係る太陽光発電システム
１０Ａとして、有効発電面積２０ｃｍ×１００ｃｍ、発
電出力１５Ｗ、動作電圧３０Ｖの小面積屋根材一体型太
陽電池モジュールを用いた３ｋＷ発電システムの例につ
いて説明する。

【００１９】上記の発電能力をもつ太陽電池モジュール
２を住宅の屋根面１Ａに用いた場合に、３ｋＷ発電シス
テム１０Ａの構築に必要とされるモジュール枚数は単純
計算で２００枚となる。ただし、パワーコンディショナ
入力電圧２１０Ｖとして必要直列数（１つの電池グルー
プに属するモジュール数）は７になる。このため、全モ
ジュール枚数は２００以上の７の最小倍数にあたる２０
３枚に設定する。

【００２０】図１に示すように、施工する屋根面１Ａの
上に正負７対の幹線ケーブル４ａ〜４ｇが適当な間隔
に、例えば屋根面１Ａの軒下から天頂までの間にほぼ平
行にかつ屋根幅いっぱいに往復して敷設されている。モ
ジュール２は７つの電池グループ３ａ〜３ｇに分けら
れ、各モジュール２は接続部５Ａを介して各幹線ケーブ
ル４ａ〜４ｇにそれぞれ接続されている。各幹線ケーブ
ル４ａ〜４ｇからは正負２９対の枝線ケーブル４３，４
４が適当な間隔（ほぼ等間隔）をおいてそれぞれ分岐し
ている。

【００２１】図２に示すように、接続部５Ａにおいて
は、枝線ケーブル４３，４４の先端には正負のコネクタ
５３，５４がそれぞれ取り付けられ、モジュール側の付
属ケーブル２１，２２の先端にも正負のコネクタ２３，
２４がそれぞれ取り付けられている。モジュール側正極
コネクタ２３のピンは幹線ケーブル側正極コネクタ５３
のソケットに差し込み接続可能になっている。同様に幹
線ケーブル側負極コネクタ５４のピンはモジュール側負
極コネクタ２４のソケットに差し込み接続可能になって
いる。モジュール側コネクタ２３，２４を幹線ケーブル
側コネクタ５３，５４にそれぞれ差し込むことにより接
続部５Ａが形成される。

【００２２】次に、上記の太陽光発電システム１０Ａを
屋根面上に構築するための配線施工について説明する。

【００２３】各系統の幹線ケーブル４ａ〜４ｇに沿って
２０３枚の太陽電池モジュール２を屋根面１Ａの上に順
次取り付けながら、各モジュール付属ケーブル２１，２
２側のコネクタ２３，２４を対応する近傍の枝線ケーブ
ル側のコネクタ５３，５４に順次差し込み接続する。全
２０３枚のモジュール２の接続が完了すると、正負一対
の幹線ケーブル当たり２９枚のモジュール２が全て並列
に接続され、正負一対の各幹線ケーブル４ａ〜４ｇ間に
モジュール電圧と同じ３０Ｖがそれぞれ発生する。な
お、図３に示すように、余った枝線ケーブル４３，４４
の先端と各幹線ケーブルの終端とには防水性の絶縁キャ
ップ５７をそれぞれ被せて養生する。

【００２４】次いで、これら７対の幹線ケーブル４ａ〜
４ｇを屋根面１Ａから屋内の接続箱６Ａに引き込んで集
約し、接続箱内の各端子７ａ〜７ｌに各幹線ケーブル４
ａ〜４ｇの端末をそれぞれ繋ぎ込む。これら接続箱内端
子７ａ〜７ｌのうち第１組の端子７ａ，７ｂは内部配線
６１を介して幹線ケーブル４ａの負極および幹線ケーブ
ル４ｂの正極にそれぞれ接続され、第２組の端子７ｃ，
７ｄは内部配線６２を介して幹線ケーブル４ｂの負極お
よび幹線ケーブル４ｃの正極にそれぞれ接続され、第３
組の端子７ｅ，７ｆは内部配線６３を介して幹線ケーブ
ル４ｃの負極および幹線ケーブル４ｄの正極にそれぞれ
接続され、第４組の端子７ｇ，７ｈは内部配線６４を介
して幹線ケーブル４ｄの負極および幹線ケーブル４ｅの
正極にそれぞれ接続され、第５組の端子７ｉ，７ｊは内
部配線６５を介して幹線ケーブル４ｅの負極および幹線
ケーブル４ｆの正極にそれぞれ接続され、第６組の端子
７ｋ，７ｌは内部配線６６を介して幹線ケーブル４ｆの
負極および幹線ケーブル４ｇの正極にそれぞれ接続され
ている。なお、第１番目の幹線ケーブル４ａの正極はパ
ワーコンディショナ８からの出力取り出しケーブル４１
の延長部分に結線され、第７番目の幹線ケーブル４ｇの
負極はパワーコンディショナ８の出力取り出しケーブル
４２の延長部分に結線されている。

【００２５】このようにして７対の幹線ケーブル４ａ〜
４ｇを全て直列に接続し、全モジュールからの発電出力
を接続箱６Ａに集約するようになっている。さらに接続
箱６Ａは出力取り出しケーブル４１，４２を介してパワ
ーコンディショナ８の入力側に接続され、モジュールで
発電された出力電圧２１０Ｖ（発電出力３ｋＷ）がケー
ブル４１，４２を介してパワーコンディショナ８に送ら
れるようになっている。さらにパワーコンディショナ８
の出力側は家庭用交流系統や商用交流系統に連携されて
いる。

【００２６】本実施形態の発電システム１０Ａによれ
ば、従来の結晶型発電システム１００（図８）では１グ
ループ２０枚での屋根面への割り付けが必要であったの
に対して、全モジュール枚数を７の倍数とするだけの設
計配慮を行うだけでよくなり、設計および施工が簡素化
される。

【００２７】また、本実施形態の発電システム１０Ａに
よれば、７グループで正負７対（全部で１４本）の幹線
ケーブル４ａ〜４ｇを敷設するだけでよく、接続箱６Ａ
での接続作業も正負７対の直列接続になり、設計および
施工がそれぞれ大幅に簡素化される。これに対して従来
の薄膜系発電システム１０２（図１０）においては、１
グループ７枚の直列接続を２９グループ形成し、その２
９グループから導かれる正負２９対（全部で５８本）の
ケーブルを屋根面に敷設し、これらすべてのケーブルを
１ヶ所にまとめて屋内に導き入れ、接続箱内で並列接続
するため、ケーブルのボリュームが大きくなり、接続箱
での繋ぎ込み作業が煩雑であった。

【００２８】また、上記実施形態の発電システムでは太
陽電池モジュールが並列接続される部分を含むので、太
陽電池モジュールに付属の端子箱内等に逆流防止ダイオ
ードを組み込むことが好ましい。

【００２９】また、枝線ケーブルは、幹線ケーブルの製
作上、一定間隔にて取り付けられることが好ましいが、
現場施工では一定間隔でのモジュール接続施工が困難に
なる場合もあるため、枝線ケーブルの長さおよび太陽電
池モジュール付属のケーブル長さに余裕を持たせること
により対応するか、または幹線ケーブルに取り付ける枝
線ケーブルの数を、幹線ケーブルに接続する太陽電池モ
ジュールの数より多くし、各太陽電池モジュールの施工
場所の近傍に必ず枝線ケーブルが存在するように幹線ケ
ーブルから分岐させることが望ましい。

【００３０】（第２の実施形態）図４〜図６を参照しな
がら本発明の第２の実施形態に係る太陽光発電システム
１０Ｂとして、有効発電面積２０ｃｍ×１００ｃｍ、発
電出力１５Ｗ、動作電圧１００Ｖの小面積屋根材一体型
太陽電池モジュールを用いた３ｋＷ発電システムの例に
ついて説明する。

【００３１】本実施形態の太陽光発電システム１０Ｂに
は、本発明者らが先に特願２０００−２９３９５８号の
出願明細書及び図面において開示した小面積・高電圧モ
ジュールを用いる。このような小面積・高電圧モジュー
ル２を住宅の屋根面１Ｂに用いた場合に、３ｋＷ発電シ
ステム１０Ｂの構築に必要とされるモジュール枚数は単
純計算で２００枚となる。パワーコンディショナ入力電
圧を２００Ｖとした場合に、モジュール動作電圧が１０
０Ｖであるので、必要直列数は２となる。従って、全モ
ジュールを偶数（＝２，４，６，８……２ｎ）のグルー
プに分ければよいが、本実施形態では最小数の２つのグ
ループに分割した。

【００３２】図４に示すように、施工する屋根面１Ｂの
上に正負２対の幹線ケーブル４ａ，４ｂが適当な間隔
に、例えば屋根面１Ｂの軒下から天頂までの間にほぼ平
行にかつ屋根幅いっぱいに往復して敷設されている。モ
ジュール２は２つの電池グループ３ａ，３ｂに分けら
れ、各モジュール２は接続部５Ｂを介して各幹線ケーブ
ル４ａ，４ｂにそれぞれ接続されている。各幹線ケーブ
ル４ａ，４ｂには１００個の２芯コネクタ５５，５６が
ほぼ等ピッチ間隔の適所にそれぞれ取り付けられてい
る。

【００３３】図５に示すように、接続部５Ｂにおいて一
方側の幹線ケーブル４ａ，４ｂの端末に正負１対を一体
化した２芯の分岐コネクタ５５が取り付けられ、他方側
の幹線ケーブル４ａ，４ｂの端末にソケット型２芯コネ
クタ５６が取り付けられている。また、モジュール付属
ケーブル２１，２２の先端にも正負１対を一体化した２
芯コネクタ２５が取り付けられている。幹線ケーブル相
互間においては分岐コネクタ５５の２芯ピンをコネクタ
５６の２芯ソケットに差し込むことにより幹線ケーブル
４ａ，４ｂ同士が接続されるようになっている。また、
モジュール／幹線ケーブル間においてはモジュール側コ
ネクタ２５の正極ピンを分岐コネクタ５５の分岐ソケッ
トに差し込むとともに、モジュール側コネクタ２５の負
極ソケットを分岐コネクタ５５の分岐ピンに差し込むこ
とにより、モジュール２の正負の接続端子が幹線ケーブ
ル４ａ，４ｂに並列接続されるようになっている。

【００３４】次に、本実施形態の太陽光発電システム１
０Ｂを屋根面上に構築するための配線施工について説明
する。

【００３５】２系統の幹線ケーブル４ａ，４ｂに沿って
２００枚の太陽電池モジュール２を屋根面１Ｂの上にそ
れぞれ順次取り付けながら、各モジュール付属ケーブル
側のコネクタ２５を対応する近傍の幹線ケーブル側の分
岐コネクタ５５に順次差し込み接続する。全２００枚の
モジュール２の接続が完了すると、正負一対の幹線ケー
ブル当たり１００枚のモジュール２が全て並列に接続さ
れ、正負一対の各幹線ケーブル４ａ，４ｂ間にモジュー
ル電圧と同じ１００Ｖがそれぞれ発生する。なお、図６
に示すように、余った分岐コネクタ５５の分岐部には防
水性の絶縁キャップ５８を被せて養生する。また、幹線
ケーブルの終端に取り付けられる分岐コネクタ５５の延
長接続部には他の防水性の絶縁キャップ５９を被せて養
生する。

【００３６】次いで、これら２対の幹線ケーブル４ａ，
４ｂを屋根面１Ｂから屋内の接続箱６Ｂに引き込んで集
約し、接続箱内の端子７ａに幹線ケーブル４ａの負極を
繋ぎ込み、もう一方の端子７ｂには幹線ケーブル４ｂの
正極を繋ぎ込む。なお、第１の幹線ケーブル４ａの正極
はパワーコンディショナ８からの出力取り出しケーブル
４１の延長部分に結線され、第２の幹線ケーブル４ｂの
負極はパワーコンディショナ８の出力取り出しケーブル
４２の延長部分に結線されている。これにより１００枚
のモジュール２が並列接続された２系統の電池グループ
３ａ，３ｂがそれぞれ形成される。

【００３７】このようにして２対の幹線ケーブル４ａ，
４ｂを直列に接続し、全モジュールからの発電出力を接
続箱６Ｂに集約するようになっている。さらに接続箱６
Ｂは出力取り出しケーブル４１，４２を介してパワーコ
ンディショナ８の入力側に接続され、モジュールで発電
された出力電圧２００Ｖ（発電出力３ｋＷ）がケーブル
４１，４２を介してパワーコンディショナ８に送られる
ようになっている。

【００３８】本実施形態によれば、上記の第１実施形態
では全モジュール枚数を７の倍数とする必要があった
が、全モジュール枚数は偶数であればよく、さらに設計
および施工がそれぞれ大幅に簡素化される。すなわち、
上記の第１実施形態では７グループで正負７対（全部で
１４本）のケーブルを敷設し、接続箱内で正負７対の直
列接続を行う必要があったが、本実施形態によれば２グ
ループで正負２対（全部で４本）のケーブルを敷設し、
接続箱内で正負２対の直列接続を行うだけでよい。

【００３９】なお、本実施形態においても太陽電池モジ
ュールが並列接続される部分を含むので、太陽電池モジ
ュールに付属の端子箱内等に逆流防止ダイオードを組み
込むことが好ましい。

【００４０】また、本実施形態の発電システムには太陽
電池モジュール同士の直列接続が含まれないので、幹線
ケーブルから分岐するコネクタと太陽電池モジュールの
出力端子との接続には正負１対を一体化した２芯コネク
タを用いることができ、接続工数を正負２回から正負１
対１回に削減できる。

【００４１】なお、幹線ケーブルに分岐して取り付けら
れる枝線ケーブルについては、幹線ケーブルの製作上、
一定間隔にて取り付けられることが好ましいが、現場施
工では一定間隔での太陽電池モジュール施工が困難にな
る場合もあるため、枝線ケーブルの長さおよび太陽電池
モジュール付属のケーブル長さに余裕を持たせることに
より対応するか、幹線ケーブルに取り付ける枝線ケーブ
ルの数を、幹線ケーブルに接続する太陽電池モジュール
の数より多くし、各太陽電池モジュールの施工場所の付
近に必ず枝線ケーブルが配置されるようにする。このと
き、余った枝線ケーブルの先端には防水性の絶縁キャッ
プを被せる等して養生する。

【００４２】（第３の実施形態）図７を参照しながら本
発明の第３の実施形態に係る太陽光発電システム１０Ｃ
として、有効発電面積２０ｃｍ×１００ｃｍ、発電出力
１５Ｗ、動作電圧１００Ｖの小面積屋根材一体型太陽電
池モジュールを用いた３ｋＷ発電システムの例について
説明する。

【００４３】本実施形態の太陽光発電システム１０Ｃに
おいても、本発明者らが先に特願２０００−２９３９５
８号の出願明細書及び図面において開示した小面積・高
電圧モジュールを用いる。このような小面積・高電圧モ
ジュール２を住宅の屋根面１Ｂに用いた場合に、３ｋＷ
発電システム１０Ｂの構築に必要とされるモジュール枚
数は単純計算で２００枚となる。パワーコンディショナ
入力電圧を２００Ｖとした場合に、モジュール動作電圧
が１００Ｖであるので、必要直列数は２となる。従っ
て、全モジュールを偶数（＝２，４，６，８……２ｎ）
のグループに分ければよいが、本実施形態では４つの電
池グループ３ａ〜３ｄに分割した。

【００４４】図７に示すように、一方の屋根面１ａの上
には正負２対の幹線ケーブル４ａ，４ｂが適当な間隔に
屋根幅いっぱいに往復して敷設され、他方の屋根面１ｂ
の上にも同様に正負２対の幹線ケーブル４ａ，４ｂが適
当な間隔に屋根幅いっぱいに往復して敷設されている。
モジュール２は４つの電池グループ３ａ，３ｂ，３ｃ，
３ｄに分けられ、各モジュール２は接続部５Ａを介して
各幹線ケーブル４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄにそれぞれ接続
されている。各幹線ケーブル４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄか
らは正負５０対の枝線ケーブル４３，４４が適当な間隔
（ほぼ等間隔）をおいてそれぞれ分岐している。なお、
幹線ケーブル及びモジュールの接続部５Ａには上記第１
実施形態と同じ図２に示すコネクタ２３，２４，５３，
５４がそれぞれ取り付けられている。

【００４５】次に、本実施形態の太陽光発電システム１
０Ｃを２つの屋根面１ａ，１ｂ上に構築するための配線
施工について説明する。

【００４６】正負５０対の枝線ケーブルが適当な間隔で
分岐された、正負１対の幹線ケーブルを４対用意し、そ
のうちの２系統の幹線ケーブル４ａ，４ｂに沿って１０
０枚の太陽電池モジュール２を一方の屋根面１ａの上に
順次取り付けながら、各モジュール付属ケーブル２１，
２２側のコネクタ２３，２４を対応する近傍の枝線ケー
ブル側のコネクタ５３，５４に順次差し込み接続すると
ともに、他の２系統の幹線ケーブル４ｃ，４ｄに沿って
１００枚の太陽電池モジュール２を他方の屋根面１ｂの
上に順次取り付けながら、各モジュール付属ケーブル２
１，２２側のコネクタ２３，２４を対応する近傍の枝線
ケーブル側のコネクタ５３，５４に順次差し込み接続す
る。

【００４７】全２００枚のモジュール２の接続が完了す
ると、正負一対の幹線ケーブル当たり５０枚のモジュー
ル２が全て並列に接続され、正負一対の各幹線ケーブル
４ａ〜４ｄ間にモジュール電圧と同じ１００Ｖがそれぞ
れ発生する。なお、図３に示すように、余った枝線ケー
ブル４３，４４の先端と各幹線ケーブルの終端とには防
水性の絶縁キャップ５７をそれぞれ被せて養生する。

【００４８】次いで、これら４対の幹線ケーブル４ａ〜
４ｄを屋根面１ａ，１ｂからそれぞれ屋内の接続箱６Ｃ
に引き込んで集約し、接続箱内の各端子７ａ〜７ｆに各
幹線ケーブル４ａ〜４ｄの端末をそれぞれ繋ぎ込む。す
なわち、４対の幹線ケーブル４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを
接続箱６Ｃに導入し、まず幹線ケーブルを一対ずつ直列
に接続した回路を２組つくり、さらにその２組の直列回
路を並列に接続する。この場合に、第１の幹線ケーブル
４ａと第２の幹線ケーブル４ｂとを接続箱内配線６２に
直列に接続して第１組直列回路（４ａ−４ｂ）を形成
し、また第３の幹線ケーブル４ｃと第４の幹線ケーブル
４ｄとを接続箱内配線６３に直列に接続して第２組直列
回路（４ｃ−４ｄ）を形成し、さらにこれら第１組直列
回路（４ａ−４ｂ）と第２組直列回路（４ｃ−４ｄ）と
を正負一対の接続箱内配線６１，６４に並列に接続す
る。これらの接続箱内配線６１，６４は出力取り出しケ
ーブル４１，４２にそれぞれ連続導通し、パワーコンデ
ィショナ８の入力側端子にそれぞれ繋ぎ込まれる。

【００４９】このようにして全モジュールの発電出力を
集約するとともに出力電圧２００Ｖを得てパワーコンデ
ィショナに接続する。このとき、まず２対の幹線ケーブ
ルを並列に接続した回路を２組つくり、さらにその２組
の回路を直列に接続しても良い。これにより第２の実施
形態では１つの幹線ケーブルに接続されるモジュールが
１００枚であったが、本実施形態によれば５０枚にな
り、１グループの施工面積が小さくなるため、屋根形状
が複雑で１つの屋根面が小さな場合にも施工が可能とな
る。

【００５０】なお、本実施形態においても太陽電池モジ
ュールが並列接続される部分を含むので、太陽電池モジ
ュールに付属の端子箱内等に逆流防止ダイオードを組み
込むことが好ましい。また、太陽光発電システムには太
陽電池モジュール同士の直列接続が含まれないので、幹
線ケーブルの枝線と太陽電池モジュールの出力端子との
接続には正負１対を一体化した２芯コネクタを用いるこ
とが可能となり、接続工数を正負２回から正負１対１回
に削減できる。なお、幹線ケーブルに分岐して取り付け
られる枝線ケーブルについては、幹線ケーブルの製作
上、一定間隔にて取り付けられることが好ましいが、現
場施工では一定間隔での太陽電池モジュール施工が困難
になる場合もあるため、枝線ケーブルの長さおよび太陽
電池モジュール付属のケーブル長さに余裕を持たせるこ
とにより対応するか、幹線ケーブルに取り付ける枝線ケ
ーブルの数を、幹線ケーブルに接続する太陽電池モジュ
ールの数より多くし、各太陽電池モジュールの施工場所
の付近に必ず枝線ケーブルが配置されるようにする。こ
のとき、余った枝線ケーブルの先端には防水性の絶縁キ
ャップを被せる等して養生する。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、屋根面への太陽電池モ
ジュールの割り付け設計や配線設計、およびその工事が
単純化され、屋根面を有効に活用でき、面積の小さな屋
根面にも施工でき、なおかつケーブルのボリュームを抑
え、接続箱での接続作業を単純化でき、作業工数を大幅
に削減できる。

【００５２】また、本発明によればモジュールの並列接
続数に拘わりなく接続箱の入力側端子数が膨大な数に増
加しなくなるので、接続箱（集電箱）を従来よりも小さ
くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る太陽光発電シス
テムを模式的に示すブロック平面図。

【図２】幹線ケーブルから分岐した枝線ケーブルとモジ
ュール付属ケーブルとの接続部を拡大して示す分解模式
図。

【図３】余った枝線ケーブルの端末の絶縁養生部を示す
図。

【図４】本発明の第２の実施形態に係る太陽光発電シス
テムを模式的に示すブロック平面図。

【図５】幹線ケーブル側の分岐コネクタとモジュール付
属ケーブルとの接続部を拡大して示す分解模式図。

【図６】余った分岐コネクタの端末の絶縁養生部を示す
分解模式図。

【図７】本発明の第３の実施形態に係る太陽光発電シス
テムを模式的に示すブロック平面図。

【図８】従来の結晶型モジュールを用いた太陽光発電シ
ステムの概要を示すブロック平面図。

【図９】比較例の太陽光発電システムの概要を示すブロ
ック平面図。

【図１０】従来の薄膜系モジュールを用いた太陽光発電
システムの概要を示すブロック平面図。

【符号の説明】１，１Ａ，１Ｂ，１ａ，１ｂ…屋根面、２，２Ｃ…太陽電池モジュール、２１，２２…モジュール付属ケーブル（出力ケーブ
ル）、２３，２４，２５…モジュール側コネクタ、３ａ〜３ｇ，Ｇ１〜Ｇ２９…電池グループ、４，４ａ〜４ｇ…幹線ケーブル、４１，４２…出力取り出しケーブル（延長ケーブル）、４３，４４…枝線ケーブル、５，５Ａ，５Ｂ…差込接続部、５３，５４，５５，５６…幹線ケーブル側コネクタ、５７，５８，５９…絶縁キャップ、６…接続箱（集電箱）、６１〜６６…接続箱内配線（内部配線）、７，７ａ〜７ｌ…繋ぎ込み部（結線部）、８…パワーコンディショナ、９…屋根面の有効利用が制限される部分、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…太陽光発電システム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小川和彦長崎県長崎市飽の浦町１番１号三菱重工業株式会社長崎造船所内Ｆターム(参考） 2E108 KK01 5F051 AA01 BA03 BA18 EA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】太陽電池モジュールの発電出力を幹線ケ
ーブルにて集約し、パワーコンディショナによる直流電
力から交流電力への変換を経て、各種の電気機器に電力
を供給する太陽光発電システムにおいて、複数の太陽電池モジュールからなる複数の電池グループ
に対応して敷設され、それぞれに各電池グループに属す
る太陽電池モジュールが全て並列に接続される複数対の
幹線ケーブルと、全ての電池グループに属する太陽電池モジュールからの
発電出力を集約して所定のパワーコンディショナ入力電
圧を得るために、その入力側に前記幹線ケーブル同士を
直列に接続させる内部配線を有し、その出力側に前記内
部配線を前記パワーコンディショナに接続させる正負一
対の出力取り出し配線を有する集電箱と、を具備するこ
とを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】対応する電池グループに属する全ての太
陽電池モジュールを前記幹線ケーブルに並列に接続する
ために、前記幹線ケーブルは所定の間隔ごとに該幹線ケ
ーブルから分岐する正負コネクタをもつ複数対の枝線ケ
ーブルを具備し、前記太陽電池モジュールは前記枝線ケ
ーブルに差し込み接続可能な正負コネクタをもつ出力ケ
ーブルを具備し、各太陽電池モジュールの施工場所の近傍に必ず前記枝線
ケーブルが配置されるように、幹線ケーブルに取り付け
られる複数対の枝線ケーブルの数を、該幹線ケーブルに
並列接続される太陽電池モジュールの数より多くし、余
った枝線ケーブルの開放端には防水および絶縁の養生を
することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】対応する電池グループに属する全ての太
陽電池モジュールを前記幹線ケーブルに並列に接続する
ために、前記幹線ケーブルは所定の間隔ごとに該幹線ケ
ーブルから分岐する複数の正負一体分岐コネクタを具備
し、前記太陽電池モジュールは前記分岐コネクタに差し
込み接続可能な正負一体コネクタをもつ出力ケーブルを
具備し、各太陽電池モジュールの施工場所の近傍に必ず前記正負
一体分岐コネクタが配置されるように、幹線ケーブルに
取り付けられる正負一体分岐コネクタの数を、該幹線ケ
ーブルに並列接続される太陽電池モジュールの数より多
くし、余った正負一体分岐コネクタの開放端には防水お
よび絶縁の養生をすることを特徴とする請求項１に記載
のシステム。
【請求項４】前記内部配線の数は複数であり、これら
複数の内部配線が前記集電箱の中で全て直列に接続され
ていることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか
１記載のシステム。
【請求項５】前記太陽電池モジュールの数は偶数であ
り、前記内部配線の数は単数であることを特徴とする請
求項１乃至３のうちいずれか１記載のシステム。
【請求項６】前記内部配線は、前記幹線ケーブルのう
ちから一対ずつを直列に接続させる複数の直列接続配線
と、これら複数の直列接続配線を並列に接続する並列接
続配線と、を具備することを特徴とする請求項１乃至３
のうちいずれか１記載のシステム。
【請求項７】前記絶縁処理する開放端に防水性の絶縁
キャップを被せることを特徴とする請求項２又は３のう
ちのいずれか一方に記載のシステム。