JP3979829B2

JP3979829B2 - 瓦一体型太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP3979829B2
Application number: JP2001362360A
Authority: JP
Inventors: 正弘大澤; 勇次郎綿貫; 西原　　啓徳; 拓文渡邉; 俊夫五十嵐; 智敏溝田; 雅人浜島
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd; Asahi Kasei Construction Materials Corp
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd; Asahi Kasei Construction Materials Corp
Priority date: 2001-11-28
Filing date: 2001-11-28
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2021-11-28
Also published as: JP2003161003A

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電力リードの取出し構造に関する。
【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１１および図１２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、前記出願におけるもの（図１および図２）を変更して示す。
【０００７】
図１１および図１２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１２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１１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、前記と同様の構成を有する太陽電池モジュールにおいて、その電力リードを外部に取り出す端子ボックスの構成に関して、本件出願の一部発明者により、特願２０００−１７８０４０号によって提案している。
【００１３】
図８ないし図１０は、前記特願２０００−１７８０４０号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、一部修正または追加して示す図であって、図８は端子ボックスの上面図、図９は図８のＣ−Ｃ断面図で、且つ太陽電池モジュールに取付けられた図を示し、図１０は図９の太陽電池モジュールが瓦に取付けられた側方断面図を示す。
【００１４】
図８において、端子板１０３、１０４の一端部にはそれぞれ外部に電力を引き出す電力ケーブル１０６の芯線１０７が半田付けされて電気的に接続されており、他端部はケーシング１０２の貫通穴１０８に露出しており、この露出部において、後述するように、太陽電池モジュール１５０のリード線１５６、１５７と電気的に接続される。また、電力ケーブル１０６は、予め所定の長さにセットされ、前記芯線１０７と反対側の端部に、ケーブル用コネクタ１０９を有するものとし、このコネクタに、別途長尺の電力ケーブルが接続されるように構成されている。
【００１５】
一方、端子板１０３、１０４のうち、片方の端子板１０４は、途中で二つに分割され、分割された間には破線で示すように逆流防止ダイオード１０５が電気的に接続されている。
【００１６】
このように構成された電力ケーブル１０６、端子板１０３、１０４、逆流防止ダイオード１０５は、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で一体的に射出成形、若しくはモールド成形されてケーシング１０２を成し、全体として太陽電池モジュール用の端子ボックス１０１を構成する。前記一体化構成によって、ケーシング１０２に電力ケーブル１０６を取り付ける作業が容易になるとともに、電力ケーブル１０６の取り付け部材の低減、取り付けスペースの低減により、小形化を図っている。
【００１７】
次に、図９において、端子ボックス１０１は、太陽電池モジュール１５０の裏面保護部材１５８にケーシング１０２を接着することにより取付けられている。
【００１８】
太陽電池モジュール１５０は、表面保護部材１５１、接着性樹脂封止材１５２、接着性樹脂封止材１５２で覆われた太陽電池１５３、接着性樹脂封止材１５２で覆われ、太陽電池１５３のプラス電極１５４、マイナス電極１５５に接続されたリード線１５６、１５７、並びに裏面保護部材１５８とで主に構成されており、リード線１５６、１５７は、裏面保護部材１５８に開けられた穴１５９を貫通し、前記端子ボックス１０１の貫通穴１０８内に設けられた端子板１０３、１０４にそれぞれハンダ付けで電気的に接続固定されている。また貫通穴１０８にはハンダ接続後、湿気侵入の抑止や電気的絶縁のために、シリコーン樹脂などの充填材１６０が充填され、その後に蓋１１０が取り付けられる。
【００１９】
次に、図１０において、上記のように端子ボックス１０１が取付けられた太陽電池モジュール１５０は、屋根材である瓦２００に設けられた溝２０１に挿入されて、太陽電池モジュールの周囲端部１７０と溝２０１の側壁部２０２の間に封止固定材２０３が入れられて固定保持される。一方、端子ボックス１０１は、瓦２００の溝２０１の底面２０４よりさらに下側に設けられた貫通穴２１０に挿入される。
【００２０】
ここで貫通穴２１０は、後述のごとく雨漏りや火災時の野地板側への延焼を避けることから貫通していないメクラ穴が望ましい。しかしながらその場合、ケーシング１０２の高さｈに或る隙間寸法を加えたところの貫通穴２１０の寸法Ｌに、瓦２００の肉厚寸法Ｔを加えて構成しなければならず、瓦２００の裏面２２０が図１０の場合よりさらに下側に突出することになり、野地板２５０と物理的に干渉して施工が出来なくなる。
【００２１】
また、電力ケーブル１０６は、瓦２００の穴２１１に差し込まれて外部に引き出される。瓦２００の穴２１１は、ここでは丸穴としているが、ケーブル１０６に装着したケーブル用コネクタ１０９の外形寸法が大きい場合や、端子ボックス１０１と丸穴２１１が接近して差し込みが困難な場合は、下側に開口部を有するＵ字状の溝としても良い。但し、この場合には、ケーブル１０６が瓦２００から外れないように金具で機械的に固定するか、もしくは接着固定を行う必要がある。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、屋根材と太陽電池モジュールとの隙間に端子ボックスを設ける場合、従来の瓦一体型太陽電池モジュールの構成においては下記のような問題点がある。
【００２３】
(1)一般に瓦などの屋根材は、住宅構造上、また施工上、軽量であることが望ましく、瓦全体の高さを低く、かつ瓦の肉厚は薄く作られることが大半である。また美観上、太陽電池モジュールは瓦に凹溝を設けてその中に収め、且つ端子ボックスも太陽電池モジュールの裏面、すなわち瓦と太陽電池モジュールの間に収められる。この場合、瓦と太陽電池モジュールとの隙間は大きく取ることが出来ず、従来構造の端子ボックスでは、ケーブル直径（約６ｍｍ）より薄くすることが出来ず、加えて端子ボックスのケーシング部の厚さｈは、ケーブル固定部分の寸法を加味すると１０〜１４ｍｍが必要となり、収納することが困難である。
【００２４】
(2)前記の対策として、図１０に示したように、端子ボックスが位置する瓦部分を切り欠いて空洞部分を設けて挿入する構造が考えられるが、長期的に瓦と太陽電池モジュールの封止固定部分から雨水が侵入し、空洞部を介して雨漏れを起こす。また火災時の飛び火などで太陽電池モジュールが焼けた場合に、燃えた接着性樹脂封止材などが空洞部から野地板に落ちて、延焼を拡大するなどの恐れがある。
【００２５】
(3)さらに、この種の瓦一体型太陽電池モジュールは、その構造上、後加工して寸法を短くしたりその一部を欠いたりすることが出来ない。そのため、住宅などの屋根構造によっては全面に敷設できないことがあり、太陽電池モジュールを搭載していない加工可能な同寸法形状の瓦を一緒に用いて敷設する。太陽電池モジュールを搭載していない瓦がすでに有る場合など、既存瓦と共用化を図る場合に、従来の端子ボックスでは同じ屋根材形状にすることは難しく、共用が困難であり、共用しても形状が変わり美観上好ましくなく、さらに施工に困難さを伴う。
【００２６】
また、上記問題点に加えて、所定長さの電力ケーブルが接続された従来の瓦一体型太陽電池モジュールの場合、以下のような問題があった。
【００２７】
(4)端子ボックスにケーブルが付属しているため、太陽電池モジュールにケーシングを接着固定する際、ケーブルが邪魔になり作業性が低下する。
【００２８】
(5)ケーブルが太陽電池モジュール端部より外側に出るため、ケーブルを太陽電池モジュールの面内で固定することが出来ず、面外で接着固定する場合においても、接着剤が所定の接着強度を発揮するまで、仮固定する部材が必要となる。
【００２９】
(6)屋根への施工配線によってはケーブル長さが１ｍ以上にもなることもあり、モジュール製作工程で持ち運びする際、ケーブルがふらついてハンドリング性が極めて悪くなる。
【００３０】
(7)屋根材に取付ける際、ケーブルを屋根材に開けられた穴に通す作業や、溝に嵌め込んで固定する作業などの工数を要し、コスト高となる。
【００３１】
(8)屋根材と一体化した太陽電池モジュールを屋根に施工する場合、ケーブルが付属しているとふらついたりして持ち運び性が悪く、急勾配の屋根に施工する場合には特に作業の危険性が増大する。一般に、ケーブルを仮固定してふらつきを防止するなどの手段を施すが、仮固定作業や施工後の取り外し作業などの手間が増え、作業が煩雑となる。
【００３２】
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、厚さ寸法が小さく、さらにモジュール組立および設置の際、作業性および施工性のよい瓦一体型太陽電池モジュールを提供することにある。
【００３３】
【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を外部に取り出す端子ボックスを備えてなる瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記端子ボックスの電力リードは、前記太陽電池の正極および負極と電気的に接続する平板状の端子板からなり、この端子板は第１の平板部，第２の平板部および第３の平板部を有するＳ字クランク状となし、
前記第１の平板部は、その一端を前記太陽電池の正極および負極と電気的に接続し、太陽電池モジュールの裏面と略平行に延出して、その他端を太陽電池モジュールの周辺の外側において前記第２の平板部に接続してなり、
前記第２の平板部は、前記第１の平板部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延出して、その他端を前記第３の平板部に接続してなり、
一端を前記第２の平板部に接続した前記第３の平板部は、その他端に、外部の電力ケーブルを着脱可能に接続するためのコネクタ部を有し、前記コネクタ部は、第３の平板部の端部において太陽電池モジュールの表面と略平行に所定の間隔をおいて配設した正負一対の接続ピンと、この接続ピンの外周部に形成され外部の電力ケーブル用コネクタを挿入するための嵌合穴とを備えてなるものとする（請求項１の発明）。
【００３４】
上記構成により、モジュール裏面側の端子ボックスの厚さ寸法は、前記平板状の端子板の厚さと、この端子板が必要とする電気絶縁層の厚さのみとなるので、詳細を後述するように、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。また、外部の電力ケーブルをコネクタ部を介して着脱可能にできるので、モジュールの組立ておよび設置作業が容易となる。
【００３５】
前記請求項１の発明の実施態様としては、下記請求項２ないし8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、前記端子板は帯状平板を前記Ｓ字クランク状に折り曲げてなるものとし、かつ、前記端子板の少なくとも一部および前記電力ケーブルの少なくとも一部は、樹脂によって一体的に成形してなる電気絶縁性のハウジングを備えるものとする（請求項２の発明）。これにより、端子板の絶縁性の確保とモジュールへの取付けが容易となり、また、端子ボックスの製造が容易となる。
【００３６】
また、前記請求項２に記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記ハウジングは、一体的に成形された第１のハウジングと第２のハウジングと第３のハウジングとを有し、前記第１のハウジングは、前記第１の平板部の一部を樹脂で被覆し、かつ第１の平板部と前記太陽電池の正極および負極とを電気的に接続するための開口空間部を有してなり、前記第２のハウジングは、前記第１の平板部および第２の平板部の一部を樹脂で被覆し、かつ第１のハウジングとの接続部に段差部を設けてなり、前記第３のハウジングは、前記第２の平板部の一部と第３の平板部の少なくとも一部とを樹脂で被覆してなり、前記第１のハウジングを、前記太陽電池モジュールの裏面保護部材に接着してなるものとする（請求項３の発明）。
【００３７】
さらに、前記請求項３に記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記第３のハウジングは、前記第３の平板部を被覆する樹脂を前記正負一対の接続ピンの外周部まで延長し、この延長部に前記コネクタ部の嵌合穴を形成してなるものとする（請求項４の発明）。
【００３８】
前記請求項１ないし４の発明により、太陽電池の正極および負極と端子板との電気的接続およびモジュールへの端子ボックスの取付けが容易となり、また、後述する太陽電池モジュールのフレームとの位置的干渉を避けて、電力ケーブルの着脱が容易となり、さらに全体的に信頼性の高い電気絶縁構成が実現できる。
【００３９】
また、前記請求項１ないし４のいずれか１項に記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記正負一対の接続ピンは、その一方を凸状のオス型接続ピンとし、他方を凹状のメス型接続ピンとする（請求項５の発明）。これにより、正負の誤接続が防止できる。
【００４０】
さらに、前記請求項１ないし５のいずれか１項に記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記正負一対の接続ピンと対応する一対の嵌合穴は、その穴の内径寸法を異なるものとする（請求項６の発明）。これにより、誤接続を防止する上でその接続作業が容易となる。
【００４１】
また、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記端子板は、略平行に配設された正負一対の金属製平板とし、前記第１のハウジングの開口空間部において、前記端子板の第１の平板部の一部が露出してなり、前記露出したいずれか一方の第１の平板部を分断し、この分断した部分に、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）。これにより、逆流防止ダイオードの電気的接続が容易となる。
【００４２】
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、電力リードを容易に取り出す構成とする観点から、下記請求項８の発明が好ましい。即ち、請求項１ないし７のいずれか１項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屋根瓦本体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。
【００４３】
【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。
【００４４】
図１および図２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は図１のＡ−Ａ断面図である。
【００４５】
図１および図２において、２個の略平行に配置された端子板１０、１１は、例えば銅などの導電性帯状平板が用いられ、図２に示すように、第１の平板部Ｌ１と、第２の平板部Ｌ２、第３の平板部Ｌ３とからなる。第１の平板部Ｌ１は、開口空間部２１を有する第１のハウジング２０で周囲が固定保持され、開口空間部２１では第１の平板部Ｌ１の一部が露出しており、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。
【００４６】
また、第１の平板部Ｌ１は、端子板の一方が、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。第１の平板部Ｌ１は、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がハウジング２０で機械的に固定保持されている。また開口空間部２１の一方には蓋１５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、空間部には充填材が充填される。
【００４７】
端子板の先端部１０ａ、１１ａの反対側は、第２のハウジング３０まで延出され、図２において紙面上、上方に折り曲げられて第２の平板部Ｌ２を構成し、再び横方向に折り曲げられた第３の平板部Ｌ３に接続される。一端を前記第２の平板部に接続した前記第３の平板部Ｌ３は、その他端に、外部の電力ケーブルを着脱可能に接続するためのコネクタ部５００の接続ピン５０１に、係止部５０３を介して電気的に接続される。
【００４８】
前記コネクタ部５００は、図１に示すように、第３の平板部の端部において太陽電池モジュールの表面と略平行に所定の間隔をおいて配設した正負一対の接続ピン５０１を備え、また、図２に示すように、この接続ピンの外周部に形成され、図示しない外部の電力ケーブル用コネクタを挿入するための嵌合穴５０２を備える。図２に示す第３のハウジング４０は、前記第３の平板部を被覆する樹脂を前記正負一対の接続ピン５０１の外周部まで延長され、この延長部に前記コネクタ部の嵌合穴５０２が形成される。また、第２のハウジング３０の面３１は、図示しない太陽電池モジュールの裏面保護部材に接着固定される第１のハウジング２０の面２２より下側に位置して、段差部Ｄを構成しており、これにより、後述する太陽電池モジュールのフレーム部との位置的干渉を防止している。
【００４９】
第３のハウジング４０には、第２のハウジング３０の側壁３２、３３より外側に延出したツバ４３、４４とリブ４５、４６が設けられる。このリブは、図示しない瓦に装着した場合に第２のハウジング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成すものである。
【００５０】
しかして、これら第１のハウジング２０から第３のハウジング４０（ツバ、リブを含む）は、接続ピン５０１等を含む端子板１０、１１、逆流防止ダイオード１２を予め所定の形状寸法に加工・組立された状態で成形用金型に挿入し、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で一体的に射出成形、若しくはモールド成形して、太陽電池モジュール用の端子ボックス１を構成する。
【００５１】
なお、前記第１〜第３の平板部の平板状部分は、導電性金属板を切削加工、ケミカルエッチング、もしくはプレス打ち抜き加工等により製作する。
【００５２】
前述のように構成した端子ボックス１においては、第１〜第２のハウジング２０、３０は、端子板１０、１１が薄い帯状平板であるため、その厚さ寸法（図１０のｈ）を小とすることができ、機械的強度、電気絶縁性を損なうことなく、非常に薄くすることが出来る。製作結果によれば、その厚さは４ｍｍでも何ら問題ない。但し、成形歩留まりなどの量産性を考慮した場合には、その厚さは６〜８ｍｍ程度が好ましい。
【００５３】
次に、前記コネクタ部５００に関して、以下に詳述する。
【００５４】
コネクタ部５００は、前記端子板１０、１１に接続された接続ピン５０１と、図示しないケーブルに取付けられたケーブル用コネクタが挿入される嵌合穴５０２とで構成されており、嵌合穴５０２は第３のハウジング４０の一部として同部材で構成される。接続ピン５０１は、丸棒状でその一部が嵌合穴４０２に同軸的に突出しており、ケーブル用コネクタが嵌合穴５０２に挿入された際、図示しないケーブル用コネクタ内の接続ピンと電気的に接続される。また接続ピン５０２と接続され、第３のハウジング４０の部材で覆われる係止部５０３は、他の部分より大きな直径を有するものとし、接続ピンの軸方向の抜け止め防止の役目を果す。
【００５５】
なお、図２において、接続ピン５０１は丸棒状のピンを示しているが、平板形状でも良く、その機能を発揮するものであれば、形状や構造にとらわれるものではない。また嵌合穴５０２を構成する筒状部材は、第３のハウジング４０の部材で構成しているが、予め別部材として円筒状に構成した絶縁部材に接続ピン５０１を取付け、第３のハウジング４０を成型する際に、一体的に成型しても良い。例えば、嵌合穴５０２の前記絶縁部材を、ゴム系の軟らかい材質とすれば、ケーブル用コネクタとの嵌合気密性を高めることができる。
【００５６】
次に、前記端子ボックスを太陽電池モジュールに組み立てた構成について説明する。図３および図４は、太陽電池モジュールに前記端子ボックスを取付けた図を示し、図３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４は、図３のＢ−Ｂ断面図を示す。
【００５７】
図３および図４において、例えば、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。また破線で示した太陽電池６０の電極に電気的に接続、固定されたリード線６３、６４が端子ボックス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。
【００５８】
また太陽電池モジュール５０の周囲には、図１１で説明したように、その断面形状が略コ字状をしたフレーム７０が設けられ、このフレームは、周囲の封止と瓦への取付け固定の役目を果している。前述のように、端子ボックス１の第２のハウジング３０の面３１は、該フレーム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より下側に突出しており、位置的に干渉を避けるため、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。
【００５９】
次に、太陽電池モジュール５０（図９の１５０）に端子ボックス１を取り付ける方法について、さらに詳述する。なお、太陽電池モジュール５０の製作法については前記図９で述べたとおりであるので、説明を省略する。
【００６０】
太陽電池モジュール５０はその受光面５２を下にして図示しない作業台の上に置かれ、図示しないリード線が太陽電池モジュール５０から引き出されて端子板１０、１１に接続される所定の裏面５１の位置に、端子ボックス１の面２２が図示しない接着材で接着される。この際、端子ボックス１の第３のハウジング４０が受光面５２より突出するため、作業台と太陽電池モジュール５０との間に、図示しないスペーサを挿入して太陽電池モジュール５０を作業台から浮かせた状態とする。
【００６１】
一方、端子ボックス１は、第２のハウジング３０、及び第３のハウジング４０が太陽電池モジュール５０との接着面２２より外側に位置するため、重心が面２２より外側に位置する。このため、接着材が所定の強度を発揮するまで図示しないオモリなどを端子ボックス１に乗せておくか、図示しない冶具を作業台と第３のハウジングの間に入れて支えて置く必要がある。
【００６２】
本発明の端子ボックス１は全体的に軽いため、小さめのオモリを第１のハウジング２０の上に置けばよいが、従来技術の図９で示した端子ボックス１０１取り付けの場合には、ケーブル１０６が端子ボックスに付属しているので、より大きなオモリを置いて端子ボックス１０１を固定することが必要である。特にケーブル１０６が長い場合には、大きなオモリを置いて固定するとともに、作業中に作業者がケーブル１０６に引っかかって外れることが無いように、固定することが必要で、端子ボックスの取り付け作業が煩雑となり作業性が低下する。本発明のケーブル着脱方式の場合には、この点からも作業が簡便となり工数節減が図れる。
【００６３】
図５は、太陽電池モジュールを瓦に取付けた状態の側方断面図を示す。
【００６４】
図５において、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の差込み締結部材としての固定ボルト７２が瓦８０に開けられた穴８２に挿入され、瓦８０の裏面８３側より固定部材７３で機械的に固定され、また太陽電池モジュール５０の裏面と瓦８０の底面との間、ならびにフレーム７０と瓦８０の側面８６との間に封止固定材８５が設けられ、接着固定するとともに、太陽電池モジュール５０と瓦８０との隙間に雨水が侵入するのを防止している。
【００６５】
端子ボックス１は、瓦８０に設けられた溝８７に収められ、第１のハウジング２０、第２のハウジング３０が溝８７に入り、第３のハウジング４０は、瓦８０より上方に出て、コネクタ部５００が瓦８０の水上側に向いて設けられる。
【００６６】
また、太陽電池モジュール５０の電力をインバータなどに導くケーブル４５０には、端子ボックス１のコネクタ部５００と嵌合するケーブル用コネクタ４５１が設けられ、矢印の方向に差し込まれて接続される。このように従来技術で示した端子ボックス１０１からケーブル１０６の付属を無くすことにより、太陽電池モジュール５０と一体化された瓦８０を図示しない屋根の上で持ち運ぶ際の作業が容易となり、かつ施工が容易となって作業性が著しく向上する。
【００６７】
さらに、従来の端子ボックスからケーブル１０６とケーブル用コネクタ１０７を省略できるため、モジュールにおける部材の節減とコスト低減を図ることが出来る。
【００６８】
また、端子ボックスの高さｈは前述のごとく６〜８ｍｍと小さくできる。従って、瓦８０の溝８７の深さ（図１０のＬ）による裏面（図１０の２２０）の突出量も小さく、かつ瓦部材を存在させてメクラ溝とすることが出来るため、前述の雨漏りや火災による野地板への延焼を防止することが出来る。さらに、既存の瓦と外形形状を共用でき、且つ強度や耐久性、ひいては美観を損なうことは無い。
【００６９】
次に、図６および図７は、端子ボックスのコネクタ部とケーブル用コネクタとの接続構成に関する異なる実施例を示すもので、端子ボックスの第３のハウジングの上方から見た部分断面図である。本実施例のねらいは、ケーブル用コネクタの誤接続を防止することにある。
【００７０】
まず図６において、第３のハウジング４０に設けられた２個の略並行に置かれた接続ピン５１１、５２１のうち、接続ピン５１１は凸状であり、接続ピン５２１は凹状である。これに対し接続される２本のケーブル４６０、４７０のうち、ケーブル用コネクタ４６１の破線で示した接続ピン４６２は凹状であり、ケーブル用コネクタ４７１の破線で示した接続ピン４７２は凸状である。しかして、これらのオス型メス型が、それぞれ結合することにより、正負の誤接続を防止できる。
【００７１】
またコネクタ部５００の嵌合穴５１３、５２３は、その直径が異なっており、該嵌合穴５１３、５２３に嵌合するケーブル用コネクタ４６１、４７１の嵌合シール部４６３、４７３の直径を、それぞれ対応する寸法とすることにより、さらに誤接続防止を高め、かつ接続作業の容易化を図っている。なお、前記誤接続防止構造は二重にする必要はなく、一方の構造のみを採用しても良い。
【００７２】
図７は、２個のケーブル用コネクタを一つにまとめたケーブルをモジュール用備品として準備する場合の実施例である。ケーブル用コネクタ４８０は、図６と同様の２個の嵌合シール部４８１、４８２を有し、ケーブル４９０は、二芯ケーブルである。このように構成することにより、誤接続を防止できるとともに接続嵌合作業が一度で済むことで省力化が図れ、ケーブル本数を少なく出来て屋根上の配線が簡潔となる。
【００７３】
【発明の効果】
以上のとおり、この発明によれば、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を外部に取り出す端子ボックスを備えてなる瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、
前記端子ボックスの電力リードは、前記太陽電池の正極および負極と電気的に接続する平板状の端子板からなり、この端子板は第１の平板部，第２の平板部および第３の平板部を有するＳ字クランク状となし、前記第１の平板部は、その一端を前記太陽電池の正極および負極と電気的に接続し、太陽電池モジュールの裏面と略平行に延出して、その他端を太陽電池モジュールの周辺の外側において前記第２の平板部に接続してなり、前記第２の平板部は、前記第１の平板部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延出して、その他端を前記第３の平板部に接続してなり、一端を前記第２の平板部に接続した前記第３の平板部は、その他端に、外部の電力ケーブルを着脱可能に接続するためのコネクタ部を有し、前記コネクタ部は、第３の平板部の端部において太陽電池モジュールの表面と略平行に所定の間隔をおいて配設した正負一対の接続ピンと、この接続ピンの外周部に形成され外部の電力ケーブル用コネクタを挿入するための嵌合穴とを備えてなるものとしたので、
厚さ寸法が小さく防雨が確実にでき、さらに組立性および施工性に優れた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方断面図
【図３】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４】図３の太陽電池モジュールの側方断面図
【図５】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６】本発明のコネクタ部とケーブル用コネクタとの異なる接続構成を示す図
【図７】図６とは異なる接続構成を示す図
【図８】従来の端子ボックスの一例の上面図
【図９】図８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１０】図９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１１】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１２】図１１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、２０：第１のハウジング、２１：開口空間部、３０：第２のハウジング、４０：第３のハウジング、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、８０：瓦、８１：凹部、１５１：表面保護部材、１５８：裏面保護部材、４５０，４６０，４７０，４９０：ケーブル、４５１，４６１，４７１，４８０：ケーブル用コネクタ、５００：コネクタ部、５０１，５１１，５２１：接続ピン、５０２，５１３，５２３：嵌合穴、５０３：係止部、Ｄ：段差部、Ｌ１：第１の平板部、Ｌ２：第２の平板部、Ｌ３：第３の平板部。

Claims

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を外部に取り出す端子ボックスを備えてなる瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、
前記端子ボックスの電力リードは、前記太陽電池の正極および負極と電気的に接続する平板状の端子板からなり、この端子板は第１の平板部，第２の平板部および第３の平板部を有するＳ字クランク状となし、
前記第１の平板部は、その一端を前記太陽電池の正極および負極と電気的に接続し、太陽電池モジュールの裏面と略平行に延出して、その他端を太陽電池モジュールの周辺の外側において前記第２の平板部に接続してなり、
前記第２の平板部は、前記第１の平板部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延出して、その他端を前記第３の平板部に接続してなり、
一端を前記第２の平板部に接続した前記第３の平板部は、その他端に、外部の電力ケーブルを着脱可能に接続するためのコネクタ部を有し、前記コネクタ部は、第３の平板部の端部において太陽電池モジュールの表面と略平行に所定の間隔をおいて配設した正負一対の接続ピンと、この接続ピンの外周部に形成され外部の電力ケーブル用コネクタを挿入するための嵌合穴と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。
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、前記端子板は帯状平板を前記Ｓ字クランク状に折り曲げてなるものとし、かつ、前記端子板の少なくとも一部は、樹脂によって一体的に成形してなる電気絶縁性のハウジングを備えることを特徴とする瓦一体型太陽電池モジュール。
請求項２に記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記ハウジングは、一体的に成形された第１のハウジングと第２のハウジングと第３のハウジングとを有し、
前記第１のハウジングは、前記第１の平板部の一部を樹脂で被覆し、かつ第１の平板部と前記太陽電池の正極および負極とを電気的に接続するための開口空間部を有してなり、
前記第２のハウジングは、前記第１の平板部および第２の平板部の一部を樹脂で被覆し、かつ第１のハウジングとの接続部に段差部を設けてなり、
前記第３のハウジングは、前記第２の平板部の一部と第３の平板部の少なくとも一部とを樹脂で被覆してなり、
前記第１のハウジングを、前記太陽電池モジュールの裏面保護部材に接着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。
請求項３に記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記第３のハウジングは、前記第３の平板部を被覆する樹脂を前記正負一対の接続ピンの外周部まで延長し、この延長部に前記コネクタ部の嵌合穴を形成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。
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記正負一対の接続ピンは、その一方を凸状のオス型接続ピンとし、他方を凹状のメス型接続ピンとすることを特徴とする瓦一体型太陽電池モジュール。
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記正負一対の接続ピンと対応する一対の嵌合穴は、その穴の内径寸法を異なるものとすることを特徴とする瓦一体型太陽電池モジュール。
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記端子板は、略平行に配設された正負一対の金属製平板とし、前記第１のハウジングの開口空間部において、前記端子板の第１の平板部の一部が露出してなり、前記露出したいずれか一方の第１の平板部を分断し、この分断した部分に、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。
請求項１ないし７のいずれか１項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屋根瓦本体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。