JP2016001971A

JP2016001971A - 太陽電池モジュール

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Publication number: JP2016001971A
Application number: JP2014121571A
Authority: JP
Inventors: 安藤　昌之; Masayuki Ando; 昌之安藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-06-12
Filing date: 2014-06-12
Publication date: 2016-01-07
Anticipated expiration: 2034-06-12
Also published as: JP6195541B2

Abstract

【課題】屋根上における接続作業を容易に行うことと、配線するために必要なケーブルを低減することと、の少なくとも一方を実現する。
【解決手段】太陽電池モジュール１０は、長方形の板状に形成された太陽電池パネル１０ａと、太陽電池パネル１０ａの外縁部を保持する外枠１０ｂと、を備え、太陽電池パネル１０ａの背面の一隅部に配置された正極又は負極のうちの一方の出力端子台１８と、出力端子台１８から引き出され、かつ先端にプラグ型コネクタが取り付けられた出力ケーブル１１と、太陽電池パネル１０ａの背面の一隅部の対角隅部に配置され、隣接して配置される太陽電池モジュール１０ａのプラグ型コネクタ１２と接続可能なソケット型コネクタ１４ａ，１４ｂが設けられた前記正極又は前記負極のうち他方の出力端子台１３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽等の光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池モジュールに関し、特に、屋根などに複数枚並べて設置される太陽電池モジュールを電気的に直列に接続する配線に関する。

従来、太陽電池本体に出力端子ボックスを装備し、該出力端子ボックスに接続した出力ケーブルを介してモジュール相互間および出力母線との間を直列、並列に接続して太陽光発電システムを構築するようにした太陽電池モジュールにおいて、前記出力端子ボックスを蓋付き箱型ケースとなし、該箱型ケースに同じ極性に対応するケーブル接続用のコネクタを２個ずつ設けた上で、該コネクタをケース内に引き入れた太陽電池の出力リード線に分岐接続した太陽電池モジュールが記載されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１８６５４８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来の技術によれば、まず、必要な枚数の太陽電池モジュール群を直列に接続し、次に、その群の両端の太陽電池モジュールから引き出されたケーブルの正極及び負極を別途屋根上に配線した出力母線に接続し、その出力母線を接続箱に引き込み、接続箱を経由してパワーコンディショナに取り込む配線構成となる。

また、並列接続に関しては、直列接続された太陽電池モジュール群を複数組、その両端同士を接続する配線構成となる。そのため、直列モジュール群の各モジュール出力端子ボックス間のケーブル接続、また、直列モジュール群の両端の出力端子ボックス間のケーブル接続、さらには、両端のモジュールから出力母線へのケーブル接続など、配線を接続する作業の工数が多い。これらの作業は、屋根上で行う必要がある。

また、直列接続用ケーブル、並列接続用ケーブルに加えて出力母線ケーブルが必要となり、屋根上での太陽電池モジュールの配線接続のためのケーブル長が長くなる可能性がある。

また、上記のような出力母線方式ではなく、直列接続した太陽電池モジュールの一端、例えば軒側のケーブルを仮に正極とし、他端、例えば棟側のケーブルを仮に負極とし、正極と負極とを、延長ケーブルにより引き延ばして、軒下に設置された接続箱に接続する方法もある。この接続方法を並列のモジュール群毎に行う。接続箱は、複数の入力を集約してパワーコンディショナに送る役割を有する。この場合、接続箇所は少なくなるものの、棟側の端のモジュールから接続箱まで配線する延長ケーブルが必要となり、延長ケーブルが並列数分必要となるため、やはり、配線接続のためのケーブル長が長くなる可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、屋根上における接続作業を容易に行うことと、配線するために必要なケーブルを低減することと、の少なくとも一方を実現することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、長方形の板状に形成された太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの外縁部を保持する外枠と、を備える太陽電池モジュールであり、前記太陽電池パネルの背面の一隅部に配置された正極又は負極のうちの一方の出力端子台と、前記出力端子台から引き出され、かつ先端にプラグ型コネクタが取り付けられた出力ケーブルと、前記太陽電池パネルの背面の一隅部の対角隅部に配置され、隣接して配置される前記太陽電池モジュールの前記プラグ型コネクタと接続可能なソケット型コネクタが設けられた前記正極又は前記負極のうち他方の出力端子台と、を備えることを特徴とする太陽電池モジュールである。

本発明によれば、屋根上における接続作業を容易に行うことと、配線するために必要なケーブルを低減することと、の少なくとも一方を実現することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールを示す背面図である。図２は、実施の形態に係る太陽電池モジュールの長辺同士を隣接させケーブル接続した状態を示す背面図である。図３は、実施の形態に係る太陽電池モジュールの短辺同士を隣接させケーブル接続した状態を示す背面図である。

以下に、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態
図１は、本発明に係る太陽電池モジュールの実施の形態を示す背面図である。図２は、実施の形態の太陽電池モジュールの長辺同士を隣接させケーブル接続した状態を示す背面図である。図３は、実施の形態の太陽電池モジュールの短辺同士を隣接させケーブル接続した状態を示す背面図である。

図１に示すように、実施の形態の太陽電池モジュール１０は、板状の太陽電池パネル１０ａと、太陽電池パネル１０ａの外縁部を保持する外枠１０ｂと、を備える。太陽電池パネル１０ａは、太陽光等の光を受光面で受光し、電気を発生する素子である。太陽電池パネル１０ａの種類は限定されるものではない。

太陽電池パネル１０ａは、受光面と直交する方向から見た形状が長方形となっている。本実施の形態において、長方形には正方形も含む。このため、太陽電池パネル１０ａは、受光面と直交する方向から見た形状が正方形であってもよい。太陽電池パネル１０ａの４本の辺を、それぞれ第１の辺１０ｘ、第２の辺１０ｙ、第３の辺１０ｚ及び第４の辺１０ｗと称する。本実施の形態において、第１の辺１０ｘ及び第３の辺１０ｚは長辺であり、第２の辺１０ｙ及び第４の辺１０ｗは短辺である。太陽電池モジュール１０は、全体として長方形の盤状に形成されている。

太陽電池パネル１０ａの背面、すなわち受光面の反対面の一隅部１０Ｃｘには、太陽電池パネル１０ａの正極、すなわち＋極又は負極、すなわち−極のうち一方の出力端子台１８が配置されている。本実施の形態では、一隅部１０Ｃｘは、例えば左上隅部である。出力端子台１８の出力端子には、出力ケーブル１１の基端が接続され、出力ケーブル１１の先端には、正極のプラグ型コネクタ１２が取り付けられている。

太陽電池パネル１０ａの背面の一隅部１０Ｃｘの対角隅部１０Ｃｙには、太陽電池パネル１０ａの正極又は負極のうち他方の出力端子台１３が配置されている。本実施の形態では、対角隅部１０Ｃｙは、例えば右下隅部である。出力端子台１３には、第１のソケット型コネクタ１４ａ及び第２のソケット型コネクタ１４ｂが設けられている。第１のソケット型コネクタ１４ａ及び第２のソケット型コネクタ１４ｂは、太陽電池パネル１０ａに隣接して配置されるもう一つの太陽電池パネル１０ａのプラグ型コネクタ１２と接続可能である。

第１のソケット型コネクタ１４ａは、太陽電池パネル１０ａの第１の辺１０ｘ、本実施の形態では長辺側に向かって開口する。第２のソケット型コネクタ１４ｂは、太陽電池パネル１０ａの第２の辺１０ｙ、本実施の形態では短辺側に向かって開口する。第１の辺１０ｘと第２の辺１０ｙとは、互いに隣接する辺である。他の太陽電池パネル１０ａのプラグ型コネクタ１２は、矢印Ａ方向から第１のソケット型コネクタ１４ａに差し込むことができ、矢印Ｂ方向から第２のソケット型コネクタ１４ｂに差し込むことができる。

本実施の形態において、出力端子台１８を負極とし、出力端子台１３を正極としてもよい。また、出力端子台１３と出力端子台１８とは、受光面と直交する方向から見た形状が長方形である太陽電池パネル１０ａの対角位置にそれぞれ配置されることが好ましい。このため、出力端子台１３が設けられる位置は一隅部１０Ｃｘに限定されず、出力端子台１８が設けられる位置は対角隅部１０Ｃｙには限定されない。

太陽電池パネル１０ａの第２の辺１０ｙの位置に対応する外枠１０ｂの部位には、ケーブル固定用部材１５ａが備えられている。ケーブル固定用部材１５ａの例としては、例えば、ケーブルクリップが挙げられる。太陽電池パネル１０ａの第１の辺１０ｘの位置に対応する外枠１０ｂの部位には、ケーブル固定用部材１５ｂが備えられている。ケーブル固定用部材１５ａ，１５ｂは、出力ケーブル１１の先端側を外枠１０ｂに固定する。太陽電池モジュール１０は、外枠１０ｂにケーブル固定用部材１５ａ，１５ｂを備えているので、他の整線用部材は不要である。

太陽電池パネル１０の裏面には、４個所の太陽電池モジュール取付穴２０が設けられている。本実施の形態において、太陽電池パネル１０の長辺方向、すなわち第１の辺１０ｘ及び第３の辺１０ｚと平行な方向の長さは約１６５０ｍｍである。取付時の太陽電池モジュールの耐荷重が最大とするため、同じ辺の太陽電池モジュール取付穴２０は、中心よりも各々５００ｍｍの位置に配置されている。

ケーブル固定用部材１５ａ，１５ｂとともに又はケーブル固定用部材１５ａ，１５ｂの代わりに、外枠１０ｂの第１の辺１０ｘ及び第３の辺１０ｚの第２の辺１０ｙ側及び第４の辺１０ｗ側に、図示しないケーブル結束バンドを通す孔１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄが設けられてもよい。前述したケーブル結束バンドは、出力ケーブル１１を外枠１０ｂに固定する。結束バンドを通す孔１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを追加することによる太陽電池モジュール１０の強度を低下させないため、孔１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄは、太陽電池モジュール取付穴２０よりも端に配置される。

ケーブル結束バンドは、ケーブル固定用部材１５ａよりも安価であり、ケーブル固定用部材１５ａ，１５ｂの代わりにケーブル結束バンドを用いれば、コストを低減することができる。ケーブル固定用部材１５ａ，１５ｂ及びケーブル結束バンドの少なくとも一方を用いることにより、配線作業の効率を向上させることができる。太陽電池モジュール１０がケーブル固定用部材１５ａ，１５ｂ及び孔１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの両方を備える場合、作業者は、例えば、作業状況に応じて出力ケーブル１１の固定に適した方を選択できるという利点がある。また、太陽電池モジュール１０がケーブル固定用部材１５ａ，１５ｂ及び孔１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの両方を備える場合、孔１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄに通されるケーブル結束バンドを、正極及び負極の出力母線をまとめるために用いるようにしてもよい。

太陽電池パネル１０ａの背面の第４の辺１０ｗ側には、図３に示すように、係止部材１７が配置されていてもよい。係止部材１７は、出力ケーブル１１を巻き付けることができる。図３に示すように、一つの太陽電池モジュール１０ａの第２の辺１０ｙと、もう一つの太陽電池パネル１０ａの第４の辺１０ｗとを隣接させて配置する場合、もう一つの太陽電池モジュール１０のプラグ型コネクタ１２を、左側の太陽電池モジュール１０の第２のソケット型コネクタ１４ｂに接続するときに、係止部材１７に長い、余長の出力ケーブル１１が巻き付けられる。このようにすることで、出力ケーブル１１は、係止部材１７によって弛まないように係止されるので、配線作業の効率をより向上させることができる。

図２に示すように、複数枚、例えば２枚の太陽電池モジュール１０を、第１の辺１０ｘと第２の辺１０ｚとを隣接させて配置する場合は、一方、例えば右側の太陽電池モジュール１０のプラグ型コネクタ１２が他方、例えば左側の太陽電池モジュール１０の第１のソケット型コネクタ１４ａに差し込まれる。そして、図１に示すケーブル固定用部材１５ａ又はケーブル結束バンドにより出力ケーブル１１が外枠１０ｂに固定され、直列接続された複数の太陽電池モジュール１０の群１０Ｌが形成される。直列接続された複数の太陽電池モジュール１０の群１０Ｌを、以下、適宜太陽電池モジュールアレイと称する。太陽電池モジュールアレイ１０Ｌが備える太陽電池モジュール１０の枚数は、２枚に限定されるものではない。

次に、直列接続された太陽電池モジュールアレイ１０Ｌ同士を並列接続する場合は、太陽電池モジュールアレイ１０Ｌの一方の端、本実施の形態では左端に配置されたそれぞれの太陽電池モジュール１０の出力ケーブル１１に取り付けられたそれぞれのプラグ型コネクタ１２が、図示しない正極の出力母線のそれぞれのソケット型コネクタに接続される。また、太陽電池モジュールアレイ１０Ｌの他方の端、本実施の形態では右端に配置されたそれぞれの太陽電池モジュール１０のそれぞれのソケット型コネクタ１４ｂ又は１４ａに、図示しない負極の出力母線のそれぞれのプラグ型コネクタ１２が接続される。正極及び負極の出力母線は接続箱に引き込まれる。太陽電池モジュールアレイ１０Ｌが発電した電気は、接続箱を経由してパワーコンディショナに取り込まれる。

図３に示すように、複数、例えば２枚の太陽電池モジュール１０を、第２の辺１０ｙと第４の辺１０ｗとを隣接させて配置する場合は、一方、例えば右側の太陽電池モジュール１０のプラグ型コネクタ１２が他方、例えば左側の太陽電池モジュール１０の第２のソケット型コネクタ１４ｂに差し込まれる。そして、図１に示すケーブル固定用部材１５ｂ又はケーブル結束バンドにより出力ケーブル１１が外枠１０ｂに固定され、直列接続の太陽電池モジュールアレイ１０Ｌが形成される。このとき、余長の出力ケーブル１１は、係止部材１７に巻き付けられて弛まないように係止される。

次に、図３に示す直列接続された太陽電池モジュールアレイ１０Ｌ同士を並列接続するときは、太陽電池モジュールアレイ１０Ｌの一方の端、本実施の形態では左端に配置されたそれぞれの太陽電池モジュール１０の出力ケーブル１１に取り付けられたそれぞれのプラグ型コネクタ１２が、図示しない正極の出力母線のそれぞれのソケット型コネクタに接続される。また、太陽電池モジュールアレイ１０Ｌの他方の端、本実施の形態では右端に配置されたそれぞれの太陽電池モジュール１０のそれぞれのソケット型コネクタ１４ｂ又は１４ａに、図示しない負極の出力母線のそれぞれのプラグ型コネクタが接続される。正極及び負極の出力母線は接続箱に引き込まれる。太陽電池モジュールアレイ１０Ｌが発電した電気は、接続箱を経由してパワーコンディショナに取り込まれる。

以上のように、太陽電池モジュール１０は、複数の太陽電池モジュール１０を隣接させて配置して直列配線接続するとき、一方の極性のみが出力ケーブル１１であるため、容易に極性を判別することができ、直列配線接続工事が容易で短時間となる。その結果、屋根上において複数の太陽電池モジュール１０を接続する際の作業が容易になる。また、複数の太陽電池モジュール１０を隣接させて配置するときに、出力ケーブル１１が引き出される出力端子台１８と、隣接する太陽電池モジュール１０のソケット型コネクタ１４ａ，１４ｂが設けられた出力端子台１３との距離が比較的短いので、出力ケーブル１１が短くなり、製造コストを低減することができる。このように、太陽電池モジュール１０は、配線するために必要なケーブルを低減することができる。

以上、本実施の形態について説明したが、前述した内容により本実施の形態が限定されるものではない。また、前述した本実施の形態の構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本実施の形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更を行うことができる。

１０太陽電池モジュール、１０ａ太陽電池パネル、１０ｂ外枠、１１出力ケーブル、１２プラグ型コネクタ、１３，１８出力端子台、１４ａ第１のソケット型コネクタ、１４ｂ第２のソケット型コネクタ、１５ａ，１５ｂケーブル固定用部材、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ孔、１７係止部材、２０太陽電池モジュール取付穴。

Claims

長方形の板状に形成された太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの外縁部を保持する外枠と、を備える太陽電池モジュールであり、
前記太陽電池パネルの背面の一隅部に配置された正極又は負極のうちの一方の出力端子台と、
前記出力端子台から引き出され、かつ先端にプラグ型コネクタが取り付けられた出力ケーブルと、
前記太陽電池パネルの背面の一隅部の対角隅部に配置され、隣接して配置される前記太陽電池モジュールの前記プラグ型コネクタと接続可能なソケット型コネクタが設けられた前記正極又は前記負極のうち他方の出力端子台と、
を備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
前記他方の出力端子台には、
前記太陽電池パネルの長辺側に向かって開口する第１のソケット型コネクタと、
前記太陽電池パネルの短辺側に向かって開口する第２のソケット型コネクタと、
が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
前記外枠は、前記出力ケーブルを前記外枠に固定するケーブル固定用部材が備えられることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
前記外枠は、前記出力ケーブルを前記外枠に固定するケーブル結束バンドを通す孔を有することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
前記太陽電池パネルの背面には、前記出力ケーブルを係止する係止部材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。