JP2004068356A - 瓦一体型太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】水浸入対策のさらなる向上と薄型を図った端子ボックスを備え、かつ製造コストが安価な瓦一体型太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】モジュール５０を、瓦８０の凹部８１の中に収納し、出力用のリード線をモジュール側面部から引き出し、モジュール裏面と側面部とに跨って一体的に組み付けた端子ボックス１を経て、ケーブル１４に電気的に接続してなる瓦一体型太陽電池モジュールとし、さらに好ましくは、前記端子ボックス１は、モジュール裏面保護部材に接着固定する第１ハウジング２０と、内装されたＳ字クランク状端子板１１の一側を保持し、かつリード線と電気的に接続するための開口部を有する第２ハウジング３０と、端子板他側とケーブルとを電気的に接続して内装保持する第３ハウジング４０とを有し、前記第１，第２および第３のハウジングは、樹脂により一体成型してなるものとする。
【選択図】　　　　図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、屋根瓦本体の上面に設けた凹部の中に太陽電池モジュールを収納して固定してなる瓦一体型太陽電池モジュールの構造、特に、太陽電池モジュールの出力用リード線の引き出し構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜太陽電池は、薄型で軽量、製造コストの安さ、大面積化が容易であることなどから、今後の太陽電池の主流となると考えられ、電力供給用以外に、建物の屋根や窓などにとりつけて利用される業務用，一般住宅用にも需要が広がってきている。一般住宅用として、太陽電池付き屋根瓦もしくは瓦一体型太陽電池モジュールなども開発されている。
【０００３】
近年では、プラスチックフィルムを用いたフレキシブルタイプの太陽電池の研究開発がすすめられており、このフレキシブル性を生かし、ロールツーロール方式やステップロール方式の製造方法により大量生産が可能となっている。
【０００４】
上記薄膜太陽電池モジュールとして、電気絶縁性を有するフィルム基板上に形成された太陽電池を、電気絶縁性の保護材により封止するために、太陽電池の受光面側および非受光面側の双方に保護層を設けたものが知られている。
【０００５】
また、前述の瓦一体型太陽電池モジュールに関しても、多くの特許提案がなされている。
【０００６】
図１４および図１５は、本件出願人が特願２００１−１２０２８４号によって提案した瓦一体型太陽電池モジュールの模式的構造の一例を示す側断面図および太陽電池モジュールと屋根瓦本体を組み立てる状態を示す斜視図である。但し、部材番号は、前記出願の図１および図２に記載の部材番号を変更して示す。
【０００７】
図１４および図１５において、太陽電池モジュール３１１は、１個もしくは複数個の太陽電池素子が直列または並列接続されており、その受光面側に、例えばガラス板などの表面保護部材、裏面側には、例えばアルミ箔の両面に一弗化エチレンを接着した裏面保護部材が設けられ、接着封止性に優れかつ安価なＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂）などの接着性樹脂封止材により熱融着封止され一体化されている。
【０００８】
また、太陽電池モジュール３１１は、その周縁部に、上側平板部と下側平板部と側板部とで形成された略コ字状断面を有し、前記コ字状断面の開口部を前記モジュールの周囲に嵌めて前記モジュールを固定保持するフレーム３００を備える（詳細は、特願２００１−１２０２８４号参照）。
【０００９】
前記フレーム３００が、固定封止材３０８を介して取付けられた太陽電池モジュール３１１は、屋根瓦本体４００に開けられた貫通穴４０１に圧接固定型ボルト３０６が挿入されつつ、屋根瓦本体４００に設けられた凹部４０２に嵌め込まれて、屋根瓦本体４００の裏側から差し込みナット４０３により固定される。また貫通穴４０１には、図示しない充填材が充填されて水密的に封止される。
【００１０】
また、太陽電池モジュール３１１は、図１５に示すように、屋根瓦本体４００に設けられた凹部４０２に挿入されるとともに、段差部４０４には、フレーム３００の庇状平板部３０４が挿入され、屋根瓦本体４００とフレーム３００の隙間に挿入された隙間充填材４０５が太陽光に直接曝露され、劣化するのを防止するとともに美観向上を果たしている。隙間充填材４０５としては、スポンジゴム、板状ゴムなどの有機系緩衝材、充填材、接着材などの内いずれかを用いる。なお、隙間充填材４０５は、段差部４０４と庇状平板３０４の隙間を通って雨水などが太陽電池モジュール３１１の裏側に侵入するのを防止するもので、雨水侵入による信頼性の低下や野地板に雨水が漏れる恐れの無い場合は、省略することが出来る。
【００１１】
さらに、図１４において、接着支持体４０６は、圧接固定型ボルト３０６に加えて太陽電池モジュール３１１を必要に応じて接着固定するもので、例えば、両面接着テープを用いる。上記のように、機械的固定と接着による固定を併用することにより、屋根瓦本体４００と太陽電池モジュール３１１の固定をより確実なものとすることができる。
【００１２】
また、前記と類似の構成を有する瓦一体型太陽電池モジュールに関し、特に、太陽電池の出力を外部に取り出すリード線を外部に取り出す端子ボックスの構成に関して、本件と同一出願人により、特願２００１−２８８５０３号によって、出願している。
【００１３】
図９ないし図１３は、前記特願２００１−２８８５０３において提案された太陽電池モジュールの端子ボックスの構成の一例を示す図であって、図９は端子ボックスの上面図、図１０は図９の端子ボックスの側面図、図１１は図９の端子ボックスの側方断面図、図１２は太陽電池モジュールの側方断面図、図１３は
瓦一体型太陽電池モジュールの側方断面図を示す。
【００１４】
前記特願２００１−２８８５０３号に記載された発明は、太陽電池モジュールの裏面側に防雨策を図った構造の薄型の端子ボックスを備え、容易かつ確実に太陽電池モジュールと瓦とが一体化でき、厚さ寸法が小さい瓦一体型太陽電池モジュールを提供することを目的とし、その構成の概要は、図１３を参照して説明すれば、以下のとおりである。
【００１５】
即ち、透光性表面保護部材と裏面保護部材との間に太陽電池を封止してなる太陽電池モジュール５０を、屋根瓦８０の上面に設けた凹部８１の中に収納し、太陽電池モジュールの裏面側から太陽電池モジュールの電力リードを前記凹部を経て外部に取り出す端子ボックス１を備えてなる瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記電力リードは、第１の平板部Ｌ１，第２の平板部Ｌ２および第３の平板部Ｌ３を有するＳ字クランク状の端子板からなり、第１の平板部Ｌ１は、その一端を太陽電池と電気的に接続し、太陽電池モジュールの裏面と略平行に延出し、第２の平板部Ｌ２は、第１の平板部Ｌ１との接続部から太陽電池モジュールの外側かつ表面側に折り曲げて第３の平板部Ｌ３に接続し、第３の平板部Ｌ３を外部の電力ケーブル１４と接続し、端子板の少なくとも一部および電力ケーブルの少なくとも一部を樹脂によって一体的に成形し、この成形体を太陽電池モジュールの裏面に接着することを特徴とする。
【００１６】
上記端子ボックスの構成の細部について、本件発明の説明の便宜上、図９〜図１２に基づき、前記特願２００１−２８８５０３号に記載された説明とは一部文言を変更して、その概要を以下に述べる。
【００１７】
図９〜図１１に示す端子ボックスは、以下の構造を有する。即ち、端子ボックス１は、太陽電池モジュール裏面保護部材に接着固定され、太陽電池モジュールの出力を外部に導くリード線に接続される端子板１０，１１を保持し、かつ該リード線と接続するための開口空間部２１を有する第１のハウジング２０と、前記端子板１０，１１を覆い固定保持する第２のハウジング３０と、該端子板１０，１１とケーブル１４の導体芯線１３の接続部を内装し、かつ端子板１０，１１とケーブル１４とを固定保持する第３のハウジング４０とからなる。
【００１８】
前記開口空間部２１において、端子板１０，１１は露出しており、かつ開口空間部２１を横断するように設けられ、その先端部１０ａ，１１ａが第１のハウジング２０で機械的に固定保持されている。また、端子板１１は開口空間部２１で分断されており、その分断された間に逆流防止ダイオード１２が挿入され、電気的に接続固定されている。
【００１９】
図１１は、図９のＢ−Ｂ線に沿った側方断面図を示し、端子板１１は、紙面上、上方に折り曲げられ、再び横方向に折り曲げられてケーブル１４の芯線１３と電気的に接続されている。
【００２０】
図１２は太陽電池モジュール５０に端子ボックス１を取り付けた側方断面図を示し、略長方形の太陽電池モジュール５０の裏面５１には、端子ボックス１の第１のハウジング２０の面２２が接着固定されている。また、太陽電池モジュール５０の周囲には、その断面形状が略コの字状をしたフレーム７０が設けられ、周囲の封止と瓦への取り付け固定の役目をしている。端子ボックス１の第２のハウジング３０の面３１は、前記フレーム７０の下側に位置する平板部７１が太陽電池モジュール５０の裏面５１より下側に突き出しており、機械的に干渉をさけるため、裏面５１と当接・固定する第１のハウジング２０の面２２より下側に位置している。
【００２１】
さらに、図示しない屋根瓦本体は、その一辺に備える水返し部に切欠き部を有してなり、前記第３のハウジング４０は、この切欠き部に嵌合して水返しの機能を果すリブ４５（図９）を備えてなる（詳細は、前記特願２００１−２８８５０３号参照）。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
前記特願２００１−２８８５０３において提案された構成によれば、厚さ寸法が小さく防雨が確実にできる瓦一体型太陽電池モジュールを提供することができるが、上記構成によっても下記のような問題点がある。
【００２３】
上記構成の場合、太陽電池の出力を外部に取り出すリード線を、太陽電池モジュールの裏面保護部材にスリット穴等を通して外部に引き出す構造を採用しているため、この部分から水分が浸入し、これが太陽電池の寿命を低下させる原因の一つとなっている。雨水は下方に滞留しやすいので、樹脂封止部の十分な長さが確保されない限り、水分浸入の抑止は十分とはいえない。
【００２４】
また、前述の瓦一体型太陽電池モジュールを製作する場合、端子ボックス１の取り付け作業を太陽電池モジュール全体を裏返して行なう必要があり、作業性が悪く、これは製造コストが高くなる要因の一つとなっている。
【００２５】
さらに、前述の端子ボックス１は、端子板１０，１１の寸法が長く、また、開口空間部２１の部分に逆流防止ダイオード１２を取り付けて、端子板先端部１０ａ，１１ａを第１のハウジング２０で機械的に固定保持する構成を採用しているため、端子ボックス１の製作コストが高くなる欠点もあった。
【００２６】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、本発明の課題は、太陽電池モジュールの水浸入対策のさらなる向上を図った薄型の端子ボックスを備え、容易かつ確実に太陽電池モジュールと瓦とが一体化でき、かつ製造コストがより安価な瓦一体型太陽電池モジュールを提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、この発明の瓦一体型太陽電池モジュールにおいては、透光性表面保護部材と裏面保護部材との間に太陽電池を封止してなる太陽電池モジュールを、屋根瓦本体の上面に設けた凹部の中に収納し、前記太陽電池の出力を外部に取り出すリード線を、太陽電池モジュールの側面部から引き出し、太陽電池モジュールの裏面部および側面部に跨って一体的に組み付けた端子ボックスを経て、外部の電力用ケーブルに電気的に接続するようにしてなるものとする（請求項１の発明）。
【００２８】
前記端子ボックスの実施態様としては、下記請求項２の発明が好ましい。即ち、請求項１に記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記端子ボックスは、前記裏面保護部材に接着固定される第１のハウジングと、内装されたＳ字クランク状の端子板の一側を保持し、かつ前記リード線と電気的に接続するための開口部を表側に有する第２のハウジングと、前記端子板の他側とケーブルとを電気的に接続して内装保持する第３のハウジングとを有し、前記第１，第２および第３のハウジングは、樹脂により一体成型してなるものとする。
【００２９】
上記構成によれば、前記特願２００１−２８８５０３号に記載されたものと同様に、薄型の端子ボックスを備えた瓦一体型太陽電池モジュールが実現できるとともに、リード線を太陽電池モジュールの側面部から引き出す構成としたので、従前のようにモジュール裏面から引き出す構成に比べて、水浸入に対して安全かつ信頼性が向上する。また、太陽電池のリード線と端子板との接続をモジュールの表側で実施できるので、端子ボックスの取り付け作業を太陽電池モジュール全体を裏返して行なう必要がなく、作業性が向上する。さらに、第１のハウジング部は、モジュールの裏面保護部材に端子ボックスを接着固定する機能のみを有すればよいため、接着面強度を維持できる面積があれば良く、従来の面積の半分以下に削減できる。上記により、全体として低コスト化が図れる。
【００３０】
前記請求項１または２の発明の実施態様としては、下記請求項３ないし１０の発明が好ましい。即ち、請求項１または２に記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池モジュールは、一端を太陽電池の正負の各電極に接続して引き出した２本のリード線を、太陽電池の側縁に沿ってその外側を迂回するように布設し、太陽電池とともに接着樹脂封止材の間に挟み込んで封止支持し、他端をＬ字状に形成してモジュール外方へ引き出したものとし、正負２個の端子板を備えた１個の端子ボックスの各端子に、前記各リード線をそれぞれ接続したものとする（請求項３の発明）。上記構成は、リード線を太陽電池モジュールの側面部から引き出す実施態様の好ましい構成であり、この構成は、本件出願人の一部の出願人によって、特願２００２−１８５８８３号の図５および図６に記載した構成と同等である。詳細は後述するが、これにより、水浸入に対して安全な瓦一体型太陽電池モジュール構成が実現できる。
【００３１】
また、リード線を太陽電池モジュールの側面部から引き出す構成の実施態様としては、下記請求項４の発明のようにすることもできる。即ち、請求項１または２に記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池モジュールは、一端を太陽電池の正負の各電極に接続して引き出した２本のリード線を、太陽電池モジュールの両サイド部に布設し、太陽電池とともに前記接着封止材の間に挟み込んで封止支持し、他端をモジュール外方へ直線状に引き出したものとし、前記両サイドのリード線に対向して設けた正または負の１個の端子板を備えた２個の端子ボックスの各端子板に、前記各リード線をそれぞれ接続したものとする。
【００３２】
この場合には、リード線はＬ字状に折り曲げたり長い寸法のものを用いる必要がなく、構造が簡単となるが、端子ボックスは２個必要となる。前記請求項３ないし４の発明のいずれの構成も、ニーズに応じて好適に選択使用できる。
【００３３】
さらに、前記請求項１ないし４のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池モジュールは周縁部にフレームを備え、このフレームは、前記リード線引き出し用の孔を備えたものとする（請求項５の発明）。これにより、フレームを有するモジュールにおいて、リード線を太陽電池モジュールの側面部から引き出すことができる。
【００３４】
また、前記特願２００２−１８５８８３号の発明と同様の実施態様として、下記請求項６ないし７の発明が好ましい。即ち、請求項１ないし５のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記ケーブルは太陽電池モジュールの表面と略平行に配設してなり、かつ、その少なくとも一部は、太陽電池モジュールの表面より上方に配設してなるものとする（請求項６の発明）。
【００３５】
さらに、請求項１ないし６のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記内装保持された端子板の中間部に、逆流防止ダイオードを電気的に接続してなるものとする（請求項７の発明）。
【００３６】
また、請求項１ないし７のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記端子ボックスにおける第２のハウジングの開口部は、側部に側壁を有し、かつ上部に蓋板板を有し、前記側壁と蓋板板と太陽電池モジュール側面とで囲われたリード線と端子板との電気的接続部は、樹脂封止材により絶縁処理してなるものとする（請求項８の発明）。これにより、リード線と端子板との電気的接続が容易でかつ絶縁の信頼性が確保できる。
【００３７】
さらに、太陽電池モジュールと瓦とを容易かつ確実に一体化し、リード線を容易に取り出す構成とする観点から、下記請求項９の発明が好ましい。即ち、請求項１ないし８のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池モジュールはその周縁部に、上側平板部と下側平板部と側板部とで形成された略コ字状断面を有し、前記コ字状断面の開口部を前記モジュールの周囲に嵌めて前記モジュールを固定保持するフレームを備え、さらに、前記屋根瓦本体の凹部は複数個の貫通穴を備えてなり、前記フレームの下側平板部と屋根瓦本体とを、前記下側平板部に固定してなる前記貫通穴への差込締結部材と、この差込締結部材を前記凹部裏面側から屋根瓦本体に固定するための固定部材とにより締結することにより、前記太陽電池モジュールと屋根瓦本体とを一体化してなるものとする。
【００３８】
また、屋根瓦本体の端部から、端子板と接続したケーブルを容易に引き出し、かつ、瓦の水返し機能を維持するためには、下記請求項１０の発明が好ましい。即ち、前記請求項１ないし９のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記屋根瓦本体は、その一辺に備える水返し部に切欠き部を有してなり、前記第３のハウジングは、この切欠き部に嵌合して水返しの機能を果すリブを備えてなるものとする。
【００３９】
なお、上記請求項９ないし１０の発明は、前記特願２００２−１８５８８３号の発明と同様の実施態様である。
【００４０】
【発明の実施の形態】
図面に基づき、本発明の実施例について以下に述べる。まず、本件発明に係る瓦一体型太陽電池モジュールの端子ボックス部分の構成について述べる。
【００４１】
図１ないし図３は、この発明の端子ボックスの実施例を示し、図１は上面図、図２は側面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。なお、図１ないし図３において、前記図９ないし図１１における部材と同一もしくは類似機能を有する部材には、同一番号を付して一部の詳細説明を省略する。
【００４２】
図１ないし図３において、端子ボックスは、太陽電池モジュールの裏面保護部材と端子ボックスとを接着固定する第１ハウジング２０と、太陽電池モジュールの出力を外部に導くリード線に接続される内装された端子板１０，１１を保持し、かつ前記リード線と接続するための開口部２１を表側に有する第２ハウジング３０と、端子板とケーブル１４の導体芯線１３とを接続し、かつ端子板とケーブルとを内装保持する第３のハウジング４０とを有する。
【００４３】
端子板１０，１１は、例えば、銅などの導電性帯状平板からなり、開口部２１を有する第２ハウジング２０内に内装され、その先端が開口部２１に露出しており、後述するごとく太陽電池モジュールのリード線と電気的に接続固定される。また、端子板１１は、第２ハウジング部内で分断されており、その分断された間に逆流防止ダイオード１２が挿入され、電気的に接続固定されている。
【００４４】
また、開口部２１の片側には蓋板１１５が設けられ、後述するリード線を端子板１０，１１に接続固定した後、空間部に樹脂封止材を充填して接続部を絶縁処理した後に、被せられる。実際上は、後述するように、太陽電池モジュールの裏面保護部材と端子ボックスとを接着固定する際に、モジュールのフレームに沿って、側方から蓋板１１５を挿入して、前記接続部を絶縁処理する樹脂封止材によって接着固定される。
【００４５】
一方、第３ハウジング４０まで延ばされた端子板１０，１１は、図２および３に示すように、紙面上、上方に折り曲げられ、再び横方向に折り曲げられて、ケーブル１４の芯線１３に半田付け等の手段で電気的に接続固定される。
【００４６】
また、第２ハウジング３０の開口部２１には、端子板１０，１１とリード線との接続固定範囲内の左右に、側壁１３２，１３３を設け、接続空間部に樹脂封止材を充填しても流出しない構造とした。なお、第１ハウジング２０の面２２より面３１を下側に位置させて段付とした理由は、前述の特願２００１−２８８５０３号の構成で説明したように、太陽電池モジュールの裏面保護部材に端子ボックスを接着固定する際の太陽電池モジュールのフレーム部との機械的干渉を防止するためである。
【００４７】
さらに、第３ハウジング４０には、第２ハウジング３０の側壁１３２，１３３より外側に延出したツバ４３，４４とリブ４５，４６が設けられ、これらは、前記特願２００１−２８８５０３号に詳述したように、瓦に装着した場合に、第２ハウジング３０が挿入される瓦の溝を塞ぎ、瓦の水返しを切り欠いた部分に嵌め込まれて水返しの役目を果すものである。
【００４８】
前記第１，第２および第３ハウジング（２０，３０，４０）は、端子板１０，１１、逆流防止ダイオード１２、ケーブル１４の芯線１３をあらかじめ接続し、所定の寸法形状に加工されたものを成型用金型に挿入し、例えば変性ポリフェニリンエーテル樹脂などのプラスチック樹脂で一体成型して、太陽電池モジュール用の端子ボックス１を構成する。
【００４９】
上記のように構成した端子ボックス１において、第１ハウジング２０は、端子板１０，１１を内装せず、太陽電池モジュールの裏面保護部材に端子ボックスを接着固定する役目を果すのみであるため、その厚さ寸法は機械的強度上必要な寸法でよく、非常に薄くすることが出来る。実験の結果、第１ハウジング２０の厚さは、２ｍｍでも何ら問題もなく、成型歩留まりなどの量産性を考慮して、厚さ４〜６ｍｍが適当である。
【００５０】
次に、瓦に取り付ける前のモジュールの構成について述べる。図４および図５は、太陽電池モジュールに本発明の端子ボックスを取り付けた図を示し、図４は受光面側からみた上面図で端子ボックスを透視した図、図５は図４の側方断面図を示す。
【００５１】
図４および図５において、ほぼ長方形の太陽電池モジュール５０の裏面５１には、端子ボックスの第１ハウジング２０の面２２が接着固定されている。また、破線で示した太陽電池６０の電極６１，６２にリード線６３，６４が電気的に接続固定され、さらに端子ボックス１の端子板１０，１１にそれぞれ電気的に接続固定されている。前記太陽電池６０の電極６１，６２にリード線６３，６４を電気的に接続固定する方法として、リード線６３，６４を、端子板１０，１１から電極６１，６２の端部に到達する長さで切断し、補助配線６，７により電気的に接続する。補助配線６，７としては、例えば、導電性粘着材（２５μｍ）付きＡｌ箔（３０μｍ）／ＰＥＴフィルム（２５μｍ）（リンテック製、商品名アルペット＝ＡｌＰＥＴ）を用いる。
【００５２】
図５は、前述の図１２に相応する本件発明の太陽電池モジュールの側断面図である。図５において、太陽電池モジュール５０の周囲には、その断面形状が略コの字状をしたフレーム７０が設けられ、周囲の封止と瓦への取り付け固定の役目をしている。前述のごとく端子ボックス１の第２ハウジング３０の面３１は、前記フレーム７０の下側に位置する平板部７１が太陽電池モジュール５０の裏面５１より下側に突き出しており、機械的に干渉をさけるため、裏面５１と当接・固定する第１ハウジング２０の面２２より面３１を下側に位置させている。
【００５３】
なお、フレーム７０の固定ボルト７２が瓦との機械的な固定用として取り付けられている。さらに、フレーム７０のリード線取り出し位置に、あらかじめ、リード線取り出し用の孔をあけておき、端子ボックス１を取り付ける際には、リード線はフレーム７０のリード線取り出し用孔部分から取りだし、端子板１０，１１と電気的な接続固定を行う方法で取り付ける。このリード線と端子板１０，１１との電気的な接続固定の際、モジュールは裏返しする必要がなく、そのまま作業ができる。
【００５４】
さらに、図５においては、リード線を端子板に電気的に接続後、前述のように、前記開口部２１に樹脂充填し、モジュールのフランジ７０の下側に沿って、紙面垂直方向から前記蓋板１１５を挿入することにより、電気的接続部の絶縁処理を完結する。
【００５５】
次に、請求項３ないし４の発明に関わる太陽電池モジュールにおける太陽電池からのリード線取り出し構成について、図６および図７に基づいて述べる。
【００５６】
図６は、太陽電池６０からの正負２本のリード線取り出し部を、隣接した１箇所に設けた場合の図を示している。図６（ａ）は、裏面側の接着性樹脂封止材３および裏面保護部材５を除いた上面図を示し、図６（ｂ）は、裏面側の接着性樹脂封止材３および裏面保護部材５と、太陽電池６０ならびに表面側の接着性樹脂封止材２および表面保護部材４等を積層した太陽電池モジュールの側方断面図を示す。
【００５７】
太陽電池６０からのリード線の取り出しは、一端を太陽電池の正負の各電極に接続して引き出した２本のリード線６３，６４を、太陽電池６０の側縁に沿ってその外側を迂回するように布設し、太陽電池とともに接着樹脂封止材２，３の間に挟み込んで封止支持し、他端をＬ字状に形成してモジュール外方へ引き出したものとし、太陽電池６０の両サイドの電極６１，６２とリード線６３，６４とに補助配線６，７を貼付け、電気的接続を行った。その後、図６（ｂ）に示す積層構造となるように、所定の条件でラミネートを行い、太陽電池モジュールを作製した。
【００５８】
図７は、リード線取り出し部を、太陽電池６０の両サイド２箇所の、離れた位置に設けた場合の図を示している。この場合には、リード線６３ａ，６４ａは、図６の実施例の場合のように、リード線をＬ字状に折り曲げる必要も、また長い寸法のリード線を用いる必要もなく、構造上簡単となる。ただし、端子ボックス１は構造を簡単にしたものが２個必要となる。
【００５９】
なお、上記のように、リード線の取りだし部は、表面保護部材４と裏面保護部材３とに挟まれた側面側とし、電気的接続部以外のリード線周囲は、テープ、樹脂コート等の手段で絶縁処理されたものとする。
【００６０】
次に、瓦と一体化した太陽電池モジュールの構成について述べる。図８は、図５で示した太陽電池モジュール５０を瓦に挿入固定した図を示し、瓦８０の凹部８１に挿入された太陽電池モジュール５０は、フレーム７０の固定ボルト７２が瓦８０に開けられた穴８２に挿入され、瓦８０の裏面８３側より固定金具７３で機械的に固定され、また太陽電池モジュール５０の裏面５１と瓦８０の底面８４との間に封止固定材８５、さらにはフレーム７０と瓦８０の側面８６との間に封止固定材８５が設けられ、接着固定している。
【００６１】
一方、端子ボックス１は瓦８０に設けられた溝８７，８８に収められ、第１ハウジング２０が溝８７、第２ハウジング３０が溝８８に入り、第３ハウジング４０は、瓦より外側に出た状態で取り付けられる。
【００６２】
上記実施例によれば、端子ボックスの高さｈは、前述のごとく、４〜６ｍｍと小さく、瓦８０の溝８７，８８の深さＬによる裏面８９の突出量も小さく、既存の瓦と外形形状を共用でき、かつ強度や耐久性および美観を損なうことがない。
【００６３】
また、従来のリード線の取り出しは、太陽電池モジュールの裏面保護部材にスリット穴等を通して外部に取り出しているため、この部分より、水分が浸入し、太陽電池の寿命を低下する問題があり、さらに、太陽電池モジュール全体を裏返して、端子ボックス１の取り付け作業をする必要があって、作業効率が悪い等の問題があったが、本実施例によれば、これらの問題を全面的に解消し、信頼性が高くかつ安価なモジュールとすることができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上のとおり、この発明の瓦一体型太陽電池モジュールは、透光性表面保護部材と裏面保護部材との間に太陽電池を封止してなる太陽電池モジュールを、屋根瓦本体の上面に設けた凹部の中に収納し、前記太陽電池の出力を外部に取り出すリード線を、太陽電池モジュールの側面部から引き出し、太陽電池モジュールの裏面部および側面部に跨って一体的に組み付けた端子ボックスを経て、外部の電力用ケーブルに電気的に接続してなるものとし、
さらに好ましくは、前記端子ボックスは、前記裏面保護部材に接着固定される第１のハウジングと、内装されたＳ字クランク状の端子板の一側を保持し、かつ前記リード線と電気的に接続するための開口部を表側に有する第２のハウジングと、前記端子板の他側とケーブルとを電気的に接続して内装保持する第３のハウジングとを有し、前記第１，第２および第３のハウジングは、樹脂により一体成型してなるものとしたとしたので、
太陽電池モジュールの水浸入対策のさらなる向上を図った薄型の端子ボックスを備え、容易かつ確実に太陽電池モジュールと瓦とが一体化でき、かつ製造コストがより安価な瓦一体型太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に関わる端子ボックスの上面図
【図２】図１の端子ボックスの側面図
【図３】図１の端子ボックスの側方断面図
【図４】本発明の実施例に関わる太陽電池モジュールの上面図
【図５】図４の太陽電池モジュールの側方断面図
【図６】太陽電池からのリード線引き出しの実施例に関わる本発明の太陽電池モジュールの上面図および側方断面図
【図７】図６とは異なる実施例の太陽電池モジュールの上面図
【図８】本発明の実施例に関わる瓦一体型太陽電池モジュールの側方断面図
【図９】従来の端子ボックスの一例の上面図
【図１０】図９の端子ボックスの側面図
【図１１】図９の端子ボックスの側方断面図
【図１２】図９の端子ボックスを太陽電池モジュールに取り付けた側方断面図
【図１３】図１２に示す端子ボックスを備えたモジュールを瓦に取り付けた従来の瓦一体型太陽電池モジュールの側方断面図
【図１４】従来の瓦一体型太陽電池モジュールの一例の側方断面図
【図１５】図１４の瓦一体型太陽電池モジュールの組立て説明用の斜視図
【符号の説明】
１：端子ボックス、１０，１１：端子板、１２：逆流防止ダイオード、１３：芯線、１４：ケーブル、２０：第１ハウジング、２１：開口部、３０：第２ハウジング、４０：第３ハウジング、４５：リブ、５０：太陽電池モジュール、７０：フレーム、７２：固定ボルト、７３：固定部材、６０：太陽電池、６１，６２：電極、６３，６３ａ，６４，６４ａ：リード線、８０：瓦、８１：凹部、１１５：蓋板、１３２，１３３：側壁。

Claims (10)

1. 透光性表面保護部材と裏面保護部材との間に太陽電池を封止してなる太陽電池モジュールを、屋根瓦本体の上面に設けた凹部の中に収納し、前記太陽電池の出力を外部に取り出すリード線を、太陽電池モジュールの側面部から引き出し、太陽電池モジュールの裏面部および側面部に跨って一体的に組み付けた端子ボックスを経て、外部の電力用ケーブルに電気的に接続するようにしてなることを特徴とする瓦一体型太陽電池モジュール。
2. 請求項１に記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記端子ボックスは、前記裏面保護部材に接着固定される第１のハウジングと、内装されたＳ字クランク状の端子板の一側を保持し、かつ前記リード線と電気的に接続するための開口部を表側に有する第２のハウジングと、前記端子板の他側とケーブルとを電気的に接続して内装保持する第３のハウジングとを有し、前記第１，第２および第３のハウジングは、樹脂により一体成型してなるものとしたことを特徴とする瓦一体型太陽電池モジュール。
3. 請求項１または２に記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池モジュールは、一端を太陽電池の正負の各電極に接続して引き出した２本のリード線を、太陽電池の側縁に沿ってその外側を迂回するように布設し、太陽電池とともに接着樹脂封止材の間に挟み込んで封止支持し、他端をＬ字状に形成してモジュール外方へ引き出したものとし、正負２個の端子板を備えた１個の端子ボックスの各端子に、前記各リード線をそれぞれ接続したことを特徴とする瓦一体型太陽電池モジュール。
4. 請求項１または２に記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池モジュールは、一端を太陽電池の正負の各電極に接続して引き出した２本のリード線を、太陽電池モジュールの両サイド部に布設し、太陽電池とともに前記接着封止材の間に挟み込んで封止支持し、他端をモジュール外方へ直線状に引き出したものとし、前記両サイドのリード線に対向して設けた正または負の１個の端子板を備えた２個の端子ボックスの各端子板に、前記各リード線をそれぞれ接続したことを特徴とする瓦一体型太陽電池モジュール。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池モジュールは周縁部にフレームを備え、このフレームは、前記リード線引き出し用の孔を備えたことを特徴とする瓦一体型太陽電池モジュール。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記ケーブルは太陽電池モジュールの表面と略平行に配設してなり、かつ、その少なくとも一部は、太陽電池モジュールの表面より上方に配設してなることを特徴とする瓦一体型太陽電池モジュール。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記内装保持された端子板の中間部に、逆流防止ダイオードを電気的に接続してなることを特徴とする瓦一体型太陽電池モジュール。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記端子ボックスにおける第２のハウジングの開口部は、側部に側壁を有し、かつ上部に蓋板板を有し、前記側壁と蓋板板と太陽電池モジュール側面とで囲われたリード線と端子板との電気的接続部は、樹脂封止材により絶縁処理してなることを特徴とする瓦一体型太陽電池モジュール。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池モジュールはその周縁部に、上側平板部と下側平板部と側板部とで形成された略コ字状断面を有し、前記コ字状断面の開口部を前記モジュールの周囲に嵌めて前記モジュールを固定保持するフレームを備え、さらに、前記屋根瓦本体の凹部は複数個の貫通穴を備えてなり、
   前記フレームの下側平板部と屋根瓦本体とを、前記下側平板部に固定してなる前記貫通穴への差込締結部材と、この差込締結部材を前記凹部裏面側から屋根瓦本体に固定するための固定部材とにより締結することにより、
   前記太陽電池モジュールと屋根瓦本体とを一体化してなることを特徴とする瓦一体型太陽電池モジュール。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記屋根瓦本体は、その一辺に備える水返し部に切欠き部を有してなり、前記第３のハウジングは、この切欠き部に嵌合して水返しの機能を果すリブを備えてなることを特徴とする瓦一体型太陽電池モジュール。

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