JP2013143502A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、太陽電池モジュール同士を多様に接続できる太陽電池モジュールを提供することにある。
【解決手段】太陽電池モジュール１０は、複数の太陽電池セル１２、複数の太陽電池セル１２を固定した固定部材１４、太陽電池モジュール１０同士を接続するためのコネクタ１６、およびコネクタ１６を回転させる回転部１８を備える。回転部１８は、固定部材１４の平面に対して垂直方向を向いた軸部２４と、軸部２４に取り付けられる取り付け部２６とで構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の太陽電池モジュール同士を接続するための技術に関するものである。

従来、太陽電池モジュール同士の接続方法が種々開発・開示されている。家屋の屋根にレールを取り付け、レールの上に太陽電池モジュールを配置し、太陽電池モジュール同士を接続する。配線工事の煩雑さを解消するために、太陽電池モジュールにコネクタを一体化させる場合がある（特許文献１参照）。この場合、太陽電池モジュールの配置と同時に太陽電池モジュール同士の接続も完了する。

しかし、太陽電池モジュール同士は直列、並列、または直並列に接続される。太陽電池モジュールを同じように並べたとしても、接続方法によって正極と負極の位置を変更する必要がある。太陽電池モジュールの縦横の方向が変更されれば、電極の方向も変更する必要がある。

特許文献１の太陽電池モジュールは、コネクタが固定されている。そのため、太陽電池モジュールの配置や接続方法に応じて、多種の太陽電池モジュールを準備する必要がある。多種の太陽電池モジュールを製造する必要があり、製造が複雑になり、製造コストがアップする。

特開２００８−１７７０７８号公報

本発明の目的は、太陽電池モジュール同士を多様に接続できる太陽電池モジュールを提供することにある。

本発明の太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルと、複数の太陽電池セルを平面で固定するための固定部材と、太陽電池モジュール同士を接続するための複数のコネクタと、コネクタを固定部材の平面と平行な面で回転させる回転部とを備える。

隣り合う太陽電池モジュールがコネクタによって接続される。固定部材の方向や接続方法によってコネクタを回転させることができる。

また、コネクタにおける太陽電池セルの正極または負極への接続、または太陽電池セルへの不接続を切り替える切り替え部を備える。コネクタの極性などを切り替えたりすることができる。

本発明によると、コネクタを回転させる回転部を設けたことによって、固定部材の方向にかかわらず、隣り合う太陽電池モジュールを接続することができる。また、コネクタの極性を切り替えることによって、太陽電池モジュールの接続方法が種々選択できる。１種類の太陽電池モジュールを使用して種々の接続が可能であり、製造から設置まで柔軟に対応できる。

本発明の太陽電池モジュールの構成を示す図である。 回転部の構成を示す図であり、（ａ）は雄端子の回転部、（ｂ）は雌端子の回転部の図である。 太陽電池モジュールを接続した図であり、（ａ）は短辺同士を隣り合わせた図であり、（ｂ）は長辺同士を隣り合わせた図である。 切り替え部の構成を示す図であり、（ａ）は雄端子の切り替え部、（ｂ）は雌端子の切り替え部を示す図である。 切り替え部の接続状態を示す図であり、（ａ）は正極に導体を接触させた図であり、（ｂ）は第１絶縁部に導体を接触させた図である。 コネクタの極性を切り替えて並列接続した図である。 一部のコネクタを不使用にして直列接続した図である。 極性を切り替えるためのスイッチを示す図である。 太陽電池モジュールを直並列に接続した図である。 ２種類の太陽電池モジュールを使用する図である。 １つのコネクタに雄端子と雌端子を設けた太陽電池モジュールを示す図である。 回転部としてケーブルを使用した図である。

本発明の太陽電池モジュールについて図面を使用して説明する。図面は説明のために模式的に示している。

図１に示す太陽電池モジュール１０は、複数の太陽電池セル１２、複数の太陽電池セル１２を固定した固定部材１４、太陽電池モジュール１０同士を接続するためのコネクタ１６、およびコネクタ１６を回転させる回転部１８を備える。図１では太陽電池セル１２は１つであるが、実際は複数の太陽電池セル１２が縦横に並んでいる。他の図においても太陽電池セル１２は１つではなく、縦横に並んでいるとする。

固定部材１４は四角形であり、太陽電池セル１２を固定する部分は平面状になっている。固定部材１４は完全な四角形に限定されず、角に円弧を形成したものであっても良い。複数の太陽電池セル１２は、固定部材１４の上面に並べられて固定されている。太陽電池セル１２同士は直列、並列、または直並列に接続されている。固定部材１４の下面や周縁部分には、太陽電池モジュール１０をレールなどに固定するための装置が設けられても良い。

コネクタ１６は隣り合う太陽電池モジュール１０を電気的に接続する。また、コネクタ１６は太陽電池セル１２にケーブル（図示せず）で電気接続されている。コネクタ１６は固定部材１４の下面に設けられたり、固定部材１４に端子ボックスを取り付け、端子ボックスからコネクタ１６の接続部分が露出するようにして設けても良い。コネクタ１６は複数であり、固定部材１４の四隅に設けられる。

コネクタ１６は雄端子２０または雌端子２２を含む。各太陽電池モジュール１０には、雄端子２０が２個、雌端子２２が２個備えられている。雄端子２０および雌端子２２は固定部材１４の対角線上に設けられる。さらに各太陽電池モジュール１０で雄端子２０と雌端子２２の位置は同一にする。太陽電池モジュール１０を並べたときに、雄端子２０と雌端子２２が隣り合うようになる。太陽電池モジュール１０を設置するとき、太陽電池モジュール１０を１８０°回転させても太陽電池モジュール１０同士が接続される。太陽電池モジュール１０の方向の自由度が高い。

太陽電池モジュール１０同士は、雄端子２０が雌端子２２に挿入されて接続される。雄端子２０と雌端子２２が接続されるために、少なくとも一方の端子２０，２２が固定部材１４からはみ出すようにする。図１では雌端子２２が固定部材１４からはみ出している。雄端子２０および雌端子２２は、絶縁性の筐体によって防塵・防水などが施される。

コネクタ１６は固定部材１４に対して回転可能に取り付けられる。回転可能に取り付けるためにコネクタ１６の筐体と固定部材１４との間に、回転部１８を設ける（図２）。回転部１８は、固定部材１４の平面に対して垂直方向を向いた軸部２４と、軸部２４に取り付けられる取り付け部２６とで構成される。取り付け部２６はコネクタ１６の筐体の端部に構成する。

固定部材１４に対して軸部２４が固定された場合、軸部２４を軸として取り付け部２６が回転する。軸部２４に取り付け部２６が固定された場合、軸部２４が固定部材１４に対して回転する。コネクタ１６は、固定部材１４の平面と平行な面内で回転する。回転角度は少なくとも９０°であり、固定部材１４の辺に対してコネクタ１６が垂直方向を向くようにする。コネクタ１６が回転した後、停止するためのロック機構を設けても良い。

なお、太陽電池モジュール１０を搬送するときやコネクタ１６を不使用にするときなどに、固定部材１４からコネクタ１６がはみ出したままではコネクタ１６を破損させるおそれがある。図２（ｂ）のように、コネクタ１６が固定部材１４からはみ出さない角度まで回転できるのが好ましい。

軸部２４の内部から雄端子２０（または雌端子２２）まで電気経路を設ける。太陽電池セル１２に接続されたケーブルを軸部２４の電気経路に接続するとによって、太陽電池セル１２から雄端子２０（または雌端子２２）まで電気経路が形成される。

複数の太陽電池モジュール１０を並べた場合について説明する。固定部材１４は長方形として、短辺同士が並ぶようにする（図３（ａ））。コネクタ１６は短辺に対して垂直方向を向くようにして、隣り合う太陽電池モジュール１０を接続する。

図３では雄端子２０と雌端子２２とを分かるように端子同士の接続状態を示さずに離れた状態を示しているが、実際には端子同士が接続される。以下の図においても端子同士の接続状態は示さず、いずれの端子があるかを示す。

また、固定部材１４の長辺同士が並ぶようにした場合、コネクタ１６は長辺に対して垂直方向を向くようにする（図３（ｂ））。図３（ａ）と図３（ｂ）とで示されるように、同一の太陽電池モジュール１０で他の接続方法になっている。コネクタ１６が回転することによって、種々の接続が可能になる。

以上のように、１種類の太陽電池モジュール１０を使用して、太陽電池モジュール１０の接続方法を自由に変えることができる。多種の太陽電池モジュール１０を準備する必要はなく、製造から設置まで簡単になる。

実施例１では、太陽電池モジュール１０の接続について説明したが、さらに極性を切り替える構成について説明する。極性の切り替えのためにコネクタ１６に切り替え部２８を設ける（図４、図５）。

切り替え部２８は、外周に正極３０と負極３２を形成した円状部３４、および円状部３４の外周に沿って移動する導体３６を備えた管状部３８を備える（図４、図５）。円状部３４の正極３０と負極３２の間には絶縁部４０、４２を形成する。正極３０は太陽電池セル１２の正極に接続され、負極３２は太陽電池セル１２の負極に接続されている。

なお、太陽電池セル１２の正極と負極は、太陽電池セル１２同士を接続して１つになったものから取り出したものを含む。太陽電池モジュール１０にコネクタ１６が４つあるため、太陽電池セル１２の正極に４本、負極に４本のケーブルが接続され、それぞれのケーブルがコネクタの正極３０および負極３２に接続される。

円状部３４は回転部１８に固定されており、周方向に回転しない。管状部３８はコネクタ１６の一部であり、円状部３４に回転可能に取り付けられている。コネクタ１６を回転させることによって、管状部３８は回転する。

管状部３８の導体３６以外の部分は絶縁体４４になっている。管状部３８が円状部３４の外周に沿って回転することによって、導体３６が正極３０、負極３２、または絶縁部４０、４２に接する。導体３６はコネクタ１６の雄端子２０または雌端子２２に電気接続されている。絶縁体４４が接した部分は、電気的な接続はおこなわれない。

円状部３４の外周を１周したとき、正極３０、第１絶縁部４０、負極３２、第２絶縁部４２の順番になっている。第１絶縁部４０が形成される部分の角度θ１を１２０°にし、第２絶縁部４２が形成される部分の角度θ２を２Δ°とすると、正極３０と負極３２が形成される部分の角度θ３、θ４は１２０−Δ°となる。導体３６が形成される部分の角度を１２０−Δ°よりも小さくすることによって、正極３０、第１絶縁部４０、または負極３２のいずれかに導体３６を接触させることができる。

円状部３４の外周に沿って管状部３８が回転することによって、コネクタ１６の極性を切り替えることができる。図５（ａ）では導体３６が正極３０に接しているが、回転によって負極３２に接触させることで極性を切り替える。または導体３６を第１絶縁部４０に接触させて太陽電池セル１２にコネクタ１６を電気接続せず、コネクタ１６を不使用にすることができる（図５（ｂ））。

図３（ｂ）と図６は、太陽電池モジュール１０が同じ方向に並べられて接続されているが、各コネクタ１６の極性を変更している。図中の「＋」はコネクタ１６が正極になっていることを示し、「−」はコネクタ１６が負極になっていることを示している。各コネクタ１６の極性を切り替えることによって、図３（ｂ）の太陽電池モジュール１０の直列接続が図６の並列接続に変更されている。

また、第１絶縁部４０に導体３６を接触させて不使用のコネクタ１６を形成し、図７のような太陽電池モジュール１０の直列接続も可能である。図中の「×」が第１絶縁部４０に接続して、不使用のコネクタ１６である。不使用のコネクタ１６は固定部材１４の外側へはみ出さずに、固定部材１４の内側へ収める。

以上のように、各コネクタ１６の極性を変更したり、不使用にしたりすることによって、１種類の太陽電池モジュール１０で多様な接続が可能になる。多種の太陽電池モジュール１０を準備する必要はなく、製造から設置までが簡単になる。

実施例２では円状部３４の外周に正極３０、負極３２、第１絶縁部４０、および第２絶縁部４２を形成したが、円状部３４の内周にそれらを形成しても良い。管状部３８の外周に導体３６を形成し、管状部３８が円状部３４の中に挿入される。管状部３８が回転することによって、導体３６が円状体３４の内周に沿って移動する。実施例２と同様に、導体３６の接する部分によってコネクタ１６の極性を変更したり、コネクタ１６を使用不可にすることができる。

実施例２と３ではコネクタ１６の不使用を考慮して第１絶縁部４０の角度θ１を１２０°にしたが、コネクタ１６の不使用を考慮しないのであれば、第１絶縁部４０の角度は１２０°よりも狭くしても良い。導体３６は正極３０または負極３２に接続される。

実施例２〜４は、コネクタ１６を回転させることによってコネクタ１６の極性を変更したり、コネクタ１６を不使用にしたりしたが、他の方法で極性の変更などをおこなっても良い。たとえば、切り替え部２８としてスイッチ４６を使用し、スイッチ４６によって極性の変更などをおこなっても良い（図８）。太陽電池セル１２とコネクタ１６との間にスイッチ４６を設け、スイッチ４６の切り替えによってコネクタ１６の極性を変更したり、コネクタ１６を不使用にしたりする。

上記の実施例では太陽電池モジュール１０を１列に並べる構成を示したが、太陽電池モジュール１０を縦横に並べて接続しても良い。図９のように太陽電池モジュール１０を３×３に並べ、直並列に接続することができる。

各太陽電池モジュール１０は雄端子２０と雌端子２２を２個ずつ備えたが、雄端子２０が４個または雌端子２２が４個の構成であっても良い。図１０のように、雄端子２０を備えた太陽電池モジュール５０ａと雌端子２２を備えた太陽電池モジュール５０ｂが交互に並ぶようにする。さらに実施例２〜５のように、コネクタ１６の極性を変えることによって、種々の接続が可能である。太陽電池モジュール５０ａ，５０ｂの種類は２種類であり、従来に比べて、太陽電池モジュール５０ａ，５０ｂの種類はかなり少なく、種々の接続に対応できる。

図１１の太陽電池モジュール６０のように、１つのコネクタ６２に雄端子２０と雌端子２２が取り付けられていても良い。雄端子２０と雌端子２２は互いに反対方向を向いている。雄端子２０と雌端子２２の間に上記の回転部１８を設けており、両端子２０，２２が一緒に回転できる。一方の端子２０（２２）を使用すると他方の端子２２（２０）は使用できない。いずれかの端子２０，２２を使用して太陽電池モジュール６０を接続することができる。他の実施例と同様に、上記の切り替え部２８をコネクタ６２に設けても良い。

コネクタ１６の回転は、軸部２４を用いるものに限定されない。図１２の太陽電池モジュール７０のように、コネクタ１６を固定部材１４に固定せず、固定部材１４の角付近から引き出された可撓性のケーブル１９に接続し、引き出し位置２５を支点としてコネクタ１６を移動させる構成であっても良い。またケーブル１９の引き出し位置２５は、固定部材１４の角付近以外の構成であっても良い。本実施例では4本のケーブル１６がそれぞれ固定部材１４の角付近で固定されている。各ケーブルの一端はコネクタ１６の端子へ、他端は太陽電池セル１２へと電気接続されている。ケーブルの長さは、特に限定されないが、少なくとも一方の端子２０、２２が固定部材１４からはみ出すようにする。図１２では、全てのコネクタ１６が固定部材１４の外側に配置されている。引き出し位置２５を支点としてコネクタ１６を移動させ得るので、コネクタ接続の方向性の自由度が高くなる。また、他の実施例と同様に、上記の切り替え部２８をコネクタ１６に設けてもよい。

固定部材１４は四角形に限定されず、三角形などの多角形であっても良い。角にコネクタ１６を設け、隣り合う太陽電池モジュール１０と接続するときに、コネクタ１６を回転させたり、極性を変更させたりする。

その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。各実施例は独立的または排他的なものではなく、適宜組み合わせて実施しても良い。

１０、５０、６０、７０：太陽電池モジュール
１２：太陽電池セル
１４：固定部材
１６、６２：コネクタ
１８：回転部
１９：ケーブル
２０：雄端子
２２：雌端子
２４：軸部
２６：取り付け部
２８：切り替え部
３０：正極
３２：負極
３４：円状部
３６：導体
３８：管状部
４０、４２：絶縁部
４４：絶縁体
４６：スイッチ

Claims (4)

1. 複数の太陽電池セルと、
   前記複数の太陽電池セルを平面で固定するための固定部材と、
   を備えた太陽電池モジュールであって、
   前記太陽電池モジュール同士を接続するための複数のコネクタと、
   前記コネクタを固定部材の平面と平行な面で回転させる回転部と、
   を備えた太陽電池モジュール。
2. 前記コネクタにおける太陽電池セルの正極または負極への接続、または太陽電池セルへの不接続を切り替える切り替え部を備えた請求項１の太陽電池モジュール。
3. 前記切り替え部は、
   絶縁部を介して前記正極および負極が外周または内周に形成された円状部と、
   前記正極、負極、または絶縁部に接する導体と、
   を備え、
   前記導体が、円状部の内周または外周に沿って回転可能な請求項２の太陽電池モジュール。
4. 前記コネクタが雄端子または雌端子であり、
   前記導体が雄端子または雌端子に接続される
   請求項３の太陽電池モジュール。

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