JP4216370B2 - 太陽電池モジュールの接続方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池モジュールの接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の太陽電池モジュールを電気的に接続する場合、インバータの入力電圧に範囲（通常１００〜２５０Ｖ）があり、その結果、モジュールの直列接続及び並列接続の数が制限される。一方、屋根の大きさや形状又は種類は無数にあるため、従来の配線工事においては、屋根上に並べられた太陽電池の配線ルートが入り乱れる結果、施工ミス等が発生し易いという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記のような問題点を解消するためになされたもので、本発明の目的は、一般住宅の大きさと形状の種類に対応させて、横方向に配列された複数個の太陽電池モジュールを１段又は複数段分直列接続して一定の電圧（インバータの許容入力電圧範囲内の出力電圧）を得る単位電圧回路を形成し、これらが複数の場合はこれらを並列接続することにより、太陽電池モジュール間の電気的接続を整然に且つ簡単化することである。更に、本発明の目的は、設置工事を屋根工事と電気工事とに分離して、施工時期を分離することにより、施工全体のコスト及び施工ミスを低減することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明に係る接続方法（以下、末尾に（＜本＞）と表記する）、及び本発明に関連する接続方法（以下、末尾に（＜関＞）と表記する）を列挙すると、以下に示すとおりである。
屋根面の横方向の各段に複数個の太陽電池モジュールを設置し、屋根面の上下方向に前記太陽電池モジュールを複数段設置した太陽電池モジュールの接続方法において、前記太陽電池モジュールの１段分を直列接続してインバータの許容入力電圧範囲内の出力電圧を得る太陽電池モジュールの接続方法。（＜関＞）
【０００５】
屋根面の横方向の各段に１個以上の太陽電池モジュールを設置し、屋根面の上下方向に前記太陽電池モジュールを複数段設置した太陽電池モジュールの接続方法において、前記太陽電池モジュールの複数段分を直列接続してインバータの許容入力電圧範囲内の出力電圧を得る太陽電池モジュールの接続方法。（＜関＞）
【０００６】
屋根面が四角形で、その横幅が所定の枚数の太陽電池モジュールを設置可能な場合において、屋根面の横方向各段にｍ個（但し、ｍは正の整数）、縦方向にｎ段（但し、ｎは正の整数）配列された複数の太陽電池モジュールのうち、縦方向１段分のｍ個の太陽電池モジュール群を直列接続してその出力電圧がインバータの許容入力電圧範囲内であるｎ個の単位電圧回路を構成する太陽電池モジュールの接続方法。（＜関＞）
【０００７】
屋根面が四角形で、その横幅が所定の枚数の太陽電池モジュールを設置できず、縦方向に太陽電池モジュールを偶数段設置可能な場合において、屋根面の横方向各段にｍ個（但し、ｍは正の整数）、縦方向に２ｎ段（但し、ｎは正の整数）配列された複数の太陽電池モジュールのうち、縦方向２段分の２ｍ個の太陽電池モジュール群を直列接続してその出力電圧がインバータの許容入力電圧範囲内であるｎ個の単位電圧回路を構成する太陽電池モジュールの接続方法。（＜関＞）
【０００８】
屋根面が四角形で、その横幅が所定の枚数の太陽電池モジュールを設置できず、縦方向に太陽電池モジュールを偶数段設置可能な場合において、屋根面の横方向奇数各段にｍ個、横方向偶数各段に（ｍ−１）個（但し、ｍは正の整数）、縦方向に２ｎ段（但し、ｎは正の整数）配列された複数の太陽電池モジュールのうち、縦方向奇数段及び偶数段２段分の（２ｍ−１）個の太陽電池モジュールを直列接続してその出力電圧がインバータの許容入力電圧範囲内であるｎ個の単位電圧回路を構成する太陽電池モジュールの接続方法。（＜関＞）
【０００９】
屋根面が四角形で、その横幅が所定の枚数の太陽電池モジュールを設置できず、縦方向に太陽電池モジュールを奇数段設置可能な場合において、屋根面の横方向各段にｍ個（但し、ｍは正の整数）、縦方向に（２ｎ＋１）段（但し、ｎは正の整数）配列された複数の太陽電池モジュールのうち、最上段の太陽電池モジュール群と最上段の下の太陽電池モジュール群の２段分を直列接続し、最下段の太陽電池モジュール群と最下段の上の太陽電池モジュール群の２段分の２ｍ個の太陽電池モジュールを直列接続してその出力電圧がインバータの許容入力電圧範囲内である第１の単位電圧回路を構成し、以後順次同様に上方向及び下方向から２段分ずつ直列接続することによりｎ個の前記第１の単位電圧回路を構成した後、上から（ｎ＋１）段目の１段分のｍ個の太陽電池モジュールを直列接続してその出力電圧が前記第１の単位電圧回路と同一である第２の単位電圧回路を構成する太陽電池モジュールの接続方法。（＜本＞）
【００１０】
屋根面が四角形で、その横幅が狭く所定の枚数の太陽電池モジュールを設置不能な場合において、屋根面の横方向各段にｍ個（但し、ｍは正の整数）、縦方向にｎ段（但し、ｎは正の整数）配列された複数の太陽電池モジュールを最上段右端又は最上段左端の太陽電池モジュールから最下段左端又は最下段右端の太陽電池モジュールを順次直列接続して、そのｍ×ｎ個の太陽電池モジュールの出力電圧がインバータの許容入力電圧範囲内である単位電圧回路を構成する太陽電池モジュールの接続方法。（＜関＞）
【００１１】
屋根面が三角形又は台形で、上下方向に太陽電池モジュールを偶数段設置可能な場合において、屋根面の最上段横方向にｍ個（但し、ｍは正の整数）の太陽電池モジュールを配列し、以下１段下がる毎に太陽電池モジュールの数が１個ずつ増えるようにし、最下段である２ｎ段目は横方向に（ｍ＋２ｎ−１）個（但し、ｍは定数、ｎは変数で、共に正の整数）太陽電池モジュールを配列し、前記上下方向に２ｎ段配列された複数の太陽電池モジュールのうち、最上段のｍ個の太陽電池モジュール群と最下段の（ｍ＋２ｎ−１）個の太陽電池モジュール群の２段分の（２ｍ＋２ｎ−１）個の太陽電池モジュールを直列接続してその出力電圧がインバータの許容入力電圧範囲内である第１の単位電圧回路を構成し、次に、最上段の１段下の太陽電池モジュール群と最下段の１段上の太陽電池モジュール群の２段分の太陽電池モジュールを直列接続し、以後順次同様に、上方向及び下方向から２段分ずつ（２ｍ＋２ｎ−１）個の太陽電池モジュールを直列接続し、ｎ個の前記第１の単位電圧回路を構成する太陽電池モジュールの接続方法。（＜本＞）
【００１２】
屋根面が三角形又は台形で、上下方向に太陽電池モジュールを奇数段設置可能な場合において、屋根面の最上段横方向にｍ個（但し、ｍは正の整数）の太陽電池モジュールを配列し、以下１段下がる毎に太陽電池モジュールの数が１個ずつ増えるようにし、最下段である（２ｎ＋１）段目は横方向に（ｍ＋２ｎ）個（但し、ｍは定数、ｎは変数で、共に正の整数）太陽電池モジュールを配列し、前記上下方向に（２ｎ＋１）段配列された複数の太陽電池モジュールのうち、最上段のｍ個の太陽電池モジュール群と最下段の（ｍ＋２ｎ）個の太陽電池モジュール群の２段分の（２ｍ＋２ｎ）個の太陽電池モジュールを直列接続してその出力電圧がインバータの許容入力電圧範囲内である第１の単位電圧回路を構成し、次に、最上段の１段下の太陽電池モジュール群と最下段の１段上の太陽電池モジュール群の２段分太陽電池モジュールを直列接続し、以後順次同様に、上方向及び下方向から２段分ずつ（２ｍ＋２ｎ）個の太陽電池モジュールを直列接続してｎ個の前記第１の単位電圧回路を構成し、上から（ｎ＋１）段目の太陽電池モジュール群の１段分の（ｍ＋ｎ）個の太陽電池モジュールを直列接続してその出力電圧が前記第１の単位電圧回路と同一である第２の単位電圧回路を構成する太陽電池モジュールの接続方法。（＜本＞）
【００１３】
屋根面が三角形又は台形で、屋根面が狭い場合において、屋根面の最上段横方向にｍ個（但し、ｍは正の整数）の太陽電池モジュールを配列し、以下１段下がる毎に太陽電池モジュールの数が１個ずつ増えるようにし、最下段であるｎ段目は横方向に（ｍ＋ｎ−１）個（但し、ｍは定数、ｎは変数で、共に正の整数）の太陽電池モジュールか配列された複数の太陽電池モジュールを最上段右端又は最上段左端の太陽電池モジュールから最下段左端又は最下段右端の太陽電池モジュールまでを順次直列接続して、その全体の太陽電池モジュールの出力電圧がインバータの許容入力電圧範囲内である単位電圧回路を構成する太陽電池モジュールの接続方法。（＜関＞）
【００１４】
屋根面が寄せ棟造りの変形で、上下方向に太陽電池モジュールを偶数段設置可能な場合において、少なくとも２つの屋根面に太陽電池モジュールを設置する場合であって、一方は三角形の屋根面で、他方は平行四辺形の屋根面であり、三角形の屋根面には屋根面の最上段横方向に１個の太陽電池モジュールを配列し、以下１段下がる毎に太陽電池モジュールの数が１個ずつ増えるようにし、最下段である２ｎ段目は横方向に２ｎ個（但し、ｎは正の整数）の太陽電池モジュールを配列し、平行四辺形の屋根面には太陽電池モジュールを横方向各段にｍ個、縦方向に２ｎ段（但し、ｍ、ｎは正の整数）配列し、三角形の屋根面の最上段の太陽電池モジュールと平行四辺形の屋根面の最上段の太陽電池モジュールと平行四辺形の屋根面の最下段の太陽電池モジュールと三角形の屋根面の最下段の太陽電池モジュールとを順次直列接続してその出力電圧がインバータの許容入力電圧範囲内である単位電圧回路を構成し、次に、同様に各屋根面の上から２段目と下から２段目の太陽電池モジュールを接続し、以下同様に順次、各屋根面の上からｎ段目と下からｎ段目の太陽電池モジュールを接続することによりｎ個の単位電圧回路を構成する太陽電池モジュールの接続方法。（＜本＞）
【００１５】
屋根面が寄せ棟造りの変形で、上下方向に太陽電池モジュールを奇数段設置可能な場合において、少なくとも２つの屋根面に太陽電池モジュールを設置する場合であって、一方は三角形の屋根面で、他方は平行四辺形の屋根面であり、三角形の屋根面には屋根面の最上段横方向に１個の太陽電池モジュールを配列し、以下１段下がる毎に太陽電池モジュールの数が１個ずつ増えるようにし、最下段である（２ｎ＋１）段目は横方向に（２ｎ＋１）個（但し、ｎは正の整数）の太陽電池モジュールを配列し、平行四辺形の屋根面には太陽電池モジュールを横方向各段にｍ個、縦方向に（２ｎ＋１）段（但し、ｍ、ｎは正の整数）配列し、三角形の屋根面の最上段の太陽電池モジュールと平行四辺形の屋根面の最上段の太陽電池モジュールと平行四辺形の屋根面の最下段の太陽電池モジュールと三角形の屋根面の最下段の太陽電池モジュールとを順次直列接続してその出力電圧がインバータの許容入力電圧範囲内である第１の単位電圧回路を構成し、次に、同様に各屋根面の上から２段目と下から２段目の太陽電池モジュールを接続し、以下同様に順次、各屋根面の上からｎ段目と下からｎ段目の太陽電池モジュールを接続することによりｎ個の第１の単位電圧回路を構成し、更に、三角形の屋根面の上から（ｎ＋１）段目の太陽電池モジュールと平行四辺形の屋根面の上から（ｎ＋１）段目の太陽電池モジュールとを直列接続してその出力電圧が前記第１の単位電圧回路と同一である第２の単位電圧回路を構成する太陽電池モジュールの接続方法。（＜本＞）
【００１６】
上記本発明に係る接続方法において、前記上下方向に複数段設置された太陽電池モジュールを、隣接する上下の太陽電池モジュール間で太陽電池モジュールの横幅の半ピッチ分ずらして（オフセット）して設置する太陽電池モジュールの接続方法。（＜本＞）
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態、及び本発明に関連する実施の形態を説明する。即ち、屋根面の横方向に設置された複数の太陽電池モジュールを直列接続して、インバータの入力電圧範囲内の電圧が得られるようにした太陽電池モジュールの接続方法であって、切り妻等の四角形の屋根面、寄せ棟造り等の三角形又は台形等の屋根面に対応し、且つこれら各種形状の屋根面の横幅又は上下方向の寸法にも対応させた下記＜１＞〜＜９＞に示す太陽電池モジュールの接続方法について以下説明する。
【００１８】
＜１＞四角形の屋根面において、横幅が大で複数の太陽電池モジュール１段分でインバータの入力電圧範囲内の電圧が得られる場合、各段ｍ個を直列接続する。
【００１９】
＜２＞四角形の屋根面において、横幅が小で複数の太陽電池モジュール１段分ｍ個ではインバータの入力電圧範囲内の電圧が得られず、上下方向の設置可能段数が偶数の場合、２段分２ｍ個を直列接続した第１の単位電圧回路ｎ段分で構成する。また、奇数段ｍ個、偶数段（ｍ−１）個を２段分（２ｍ−１）個を直列接続した第１の単位電圧回路ｎ段分で構成する。
【００２０】
＜３＞四角形の屋根面において、横幅が小で複数の太陽電池モジュール１段分ｍ個ではインバータの入力電圧範囲内の電圧が得られず、上下方向の設置可能段数が奇数の場合、２段分２ｍ個を直列接続した第１の単位電圧回路ｎ段分と１段分ｍ個を直列接続した第２の単位電圧回路とで構成する。
【００２１】
＜４＞四角形の屋根面において、横幅及び縦幅が小で複数の太陽電池モジュール１段又は２段分ではインバータの入力電圧範囲内の電圧が得らない場合、全部の太陽電池モジュールｍ個×ｎ段を直列接続した単位電圧回路で構成する。
【００２２】
＜５＞三角形又は台形の屋根面において、屋根面の上下方向の設置可能段数が偶数の場合、最上段と最下段２段分（２ｍ＋２ｎ−１）個を直列接続し、以下順次同様に接続した第１の単位電圧回路ｎ段分で構成する。
【００２３】
＜６＞三角形又は台形の屋根面において、屋根面の上下方向の設置可能段数が奇数の場合、最上段と最下段２段分（２ｍ＋２ｎ−１）個を直列接続し、以下順次同様に接続した第１の単位電圧回路ｎ段分と真ん中の段１段分ｍ個を直列接続した１段分の第２の単位電圧回路とで構成する。
【００２４】
＜７＞三角形又は台形の屋根面において、横幅及び縦幅が小で複数の太陽電池モジュール１段又は２段分ではインバータの入力電圧範囲内の電圧が得らない場合、全部の太陽電池モジュールを直列接続した単位電圧回路で構成する。
【００２５】
＜８＞三角形と平行四辺形からなる変形の屋根面において、屋根面の上下方向の設置可能段数が偶数の場合、三角形及び平行四辺形の屋根面の最上段と同最下段２段分（２ｍ＋２ｎ−１）個を直列接続し、以下順次同様に接続した第１の単位電圧回路ｎ段分で構成する。
【００２６】
＜９＞三角形と平行四辺形からなる変形の屋根面において、屋根面の上下方向の設置可能段数が奇数の場合、三角形及び平行四辺形の屋根面の最上段と同最下段２段分（２ｍ＋２ｎ−１）個を直列接続し、以下順次同様に接続した第１の単位電圧回路ｎ段分と真ん中の段１段分ｍ個を直列接続した１段分の第２の単位電圧回路とで構成する。
【００２７】
【実施例】
複数の太陽電池モジュールを直列接続して所定の電圧の太陽電池アレイを形成する場合、インバータの入力電圧が通常１００〜２５０Ｖの範囲にあるため、必然的に、前記太陽電池アレイの出力電圧も１００〜２５０Ｖの範囲に制限される。
【００２８】
そこで、太陽電池モジュール１枚当たりの出力電圧は１５Ｖであることから、屋根面の水平方向に複数の太陽電池モジュールを１段又は２段分直列接続して太陽電池アレイ（単位電圧回路）を形成し、これら複数個並列接続することにより、太陽電池モジュールシステム全体の出力電圧を、前記インバータの入力電圧の電圧範囲である１００〜２５０Ｖにすることができる。
【００２９】
先ず、屋根面が四角形の場合の接続方法を説明する。図１に示すような、屋根面が四角形で、屋根幅が７〜１４ｍ程度の屋根の場合について説明する。太陽電池モジュールの横幅が０．９１ｃｍで、太陽電池モジュールを固定する垂木の間隔が４５．５ｃｍ、であるため、屋根の水平方向に設置可能な太陽電池モジュールの枚数は、７〜１５枚となる。屋根の水平方向に設置可能な太陽電池モジュールの数が７〜１５枚（本実施例においては７枚）の場合には、図１に示すように、水平方向１段分の太陽電池モジュールを夫々直列接続することにより単位電圧回路を形成する。各太陽電池アレイＡＬ１〜５の出力電圧は１０５Ｖ（７枚）〜２２５Ｖ（１５枚）となり、インバータの入力電圧の電圧範囲である１００〜２５０Ｖにすることができる。そして、これらアレイを並列接続するには、屋根面の右側端及び左側端で接続の作業ができるので、設置作業が容易となる。
【００３０】
図２に示すような、屋根面が四角形で、屋根幅が３．７〜７ｍ程度で、縦方向の太陽電池モジュールの設置可能段数が偶数の屋根の場合について説明する。太陽電池モジュールの横幅が０．９１ｃｍで、太陽電池モジュールを固定する垂木の間隔が４５．５ｃｍ、であるため、屋根の水平方向に設置可能な太陽電池モジュールの枚数は、６枚以下となる。屋根の水平方向に設置可能な太陽電池モジュールの数が６枚以下（本実施例においては１段５枚と６枚）の場合には、図２に示すように、隣接する上下２段分の太陽電池モジュールを夫々直列接続することにより単位電圧回路を形成する。各太陽電池アレイＡＬ１〜３の出力電圧は１６５Ｖ（１１枚）となり、インバータの入力電圧の電圧範囲である１００〜２５０Ｖにすることができる。そして、これらアレイを直列接続及び並列接続するには、屋根面の右側端及び左側端で接続の作業ができるので、設置作業が容易となる。なお、前記実施例においては、奇数段と偶数段の太陽電池モジュールの数が異なっているが、同数（例えば、６枚）にしてもよい。
【００３１】
図３に示すような、屋根面が四角形で、屋根幅が３．７〜７ｍ程度で、縦方向の太陽電池モジュールの設置段数が奇数の屋根の場合について説明する。太陽電池モジュールの横幅が０．９１ｃｍで、太陽電池モジュールを固定する垂木の間隔が４５．５ｃｍ、であるため、屋根の水平方向に設置可能な太陽電池モジュールの枚数は、６枚以下となる。屋根の水平方向に設置可能な太陽電池モジュールの数が６枚以下（本実施例においては各段６枚）の場合には、図３に示すように、最上段又は最下段から順にこれらと隣接する上下２段分の太陽電池モジュールを順次直列接続し、最上段と最下段の中間に位置する１段分の太陽電池を直列接続して、太陽電池アレイＡＬ２を形成する。この太陽電池アレイＡＬ２は特殊アレイで、一段分で他の太陽電池アレイＡＬ１又は３と同じ出力電圧となるようにする。この太陽電池アレイＡＬ２に使用される太陽電池モジュールは他の一般の太陽電池モジュールと異なり、面積は１／２で出力電圧が１５Ｖ、即ち、同一面積では、一般の太陽電池モジュールの２倍の出力電圧を得るものである。太陽電池アレイＡＬ１及び３の出力電圧は１８０Ｖ（１２枚）で、太陽電池アレイＡＬ２もこれらと同じ出力電圧の１８０Ｖとなり、インバータの入力電圧の電圧範囲である１００〜２５０Ｖにすることができる。そして、これらアレイを直列接続及び並列接続するには、屋根面の右側端及び左側端で接続の作業ができるので、設置作業が容易となる。
【００３２】
図４に示すような、屋根面が四角形で、小さい屋根の場合について説明する。この場合、屋根が小さいために、水平方向枚数及び縦方向段数が少ないために、２段分直列接続してもインバータの入力電圧の下限値である１００Ｖ以下のため、又は１００Ｖ以上でも効率が悪いため、図４に示すように最上段の右端又は左端の太陽電池モジュールから順に最下段の右端又は左端の太陽電池モジュールまでの全ての太陽電池を直列接続することにより、インバータの入力電圧の電圧範囲である１００〜２５０Ｖにすることができる。そして、これらアレイを直列接続する。屋根面の右側端及び左側端で接続の作業ができるので、設置作業が容易となる。
【００３３】
切妻の屋根においては、屋根の形状が四角形であるため、前述の図１〜４に示した何れかのケースに該当するので説明を省略する。
【００３４】
次に、寄せ棟造りの屋根（屋根面形状が三角形又は台形）について説明する。屋根面形状が三角形又は台形で、縦方向の太陽電池モジュールの設置可能段数が偶数の場合について説明する。図５に示すように、最上段の複数の太陽電池モジュールを直列接続した太陽電池アレイＡＬ１＋と最下段の複数の太陽電池モジュールを直列接続した太陽電池アレイＡＬ１−とを直列接続することにより単位電圧回路を形成する。以下、同様に、次に、上から２番目の太陽電池アレイＡＬ２＋と下から２番目の太陽電池アレイＡＬ２−とを直列接続する。以下、残りの段の太陽電池モジュールを同様に接続することにより単位電圧回路を形成する。各太陽電池アレイＡＬ１〜５の出力電圧は２２５Ｖ（１５Ｖ×１５枚）となり、インバータの入力電圧の電圧範囲である１００〜２５０Ｖにすることができる。そして、これらアレイを直列接続及び並列接続するには、屋根面の右側端及び左側端で接続の作業ができるので、設置作業が容易となる。
【００３５】
屋根面形状が三角形又は台形で、縦方向の太陽電池モジュールの設置可能段数が奇数の場合について説明する。図６に示すように、最上段の複数の太陽電池モジュールを直列接続した太陽電池アレイＡＬ１＋と最下段の太陽電池モジュールを直列接続した太陽電池アレイＡＬ１−とを直列接続することにより単位電圧回路を形成する。以下、同様に、次に、上から２番目の太陽電池アレイＡＬ２＋と下から２番目の太陽電池アレイＡＬ２−とを直列接続することにより単位電圧回路を形成する。以下、残りの段の太陽電池モジュールを同様に接続し、最後に、残った最上段と最下段の中間に位置する１段分の太陽電池アレイＡＬ６はこの１段分の太陽電池を直列接続して、太陽電池アレイＡＬ６を形成し、この太陽電池アレイＡＬ６は特殊アレイで、一段分で他の太陽電池アレイＡＬ１〜５と同じ出力電圧を得る単位電圧回路となる。この太陽電池アレイＡＬ６に使用される太陽電池モジュールは他の一般の太陽電池モジュールと異なり、面積は１／２で出力電圧が１５Ｖ、即ち、同一面積では、一般の太陽電池モジュールの２倍の出力電圧を得るものである。なお、この実施例の場合には、各太陽電池アレイＡＬは２段分で太陽電池モジュール１５枚で、２４０Ｖ（１５Ｖ×１６枚＝２４０Ｖ）となり、インバータの入力電圧の電圧範囲である１００〜２５０Ｖにすることができる。そして、これらアレイを直列接続及び並列接続するには、屋根面の右側端及び左側端で接続の作業ができるので、設置作業が容易となる。
【００３６】
また、屋根面形状が三角形又は台形で、屋根面面積が小さい場合は、図７に示すように、その屋根幅の関係から水平方向に所定枚数の太陽電池モジュールを設置しても、上記のように一段で所定の出力電圧が得られないので、各段の太陽電池モジュールを直列接続するとともに、更に全部の段を直列接続することにより、インバータの入力電圧の電圧範囲である１００〜２５０Ｖの出力電圧を得ることができる。そして、これらアレイを直列接続するには、屋根面の右側端及び左側端で接続の作業ができるので、設置作業が容易となる。
【００３７】
次に、寄せ棟造りの変形屋根、例えば、屋根面形状が図８に示すような三角形又は台形と平行四辺形からなる屋根について説明する。屋根面形状が三角形又は台形と平行四辺形からなり、縦方向の太陽電池モジュールの設置可能段数が偶数の場合について説明する。図９に示すように、三角形と平行四辺形の最上段の複数の太陽電池モジュールを直列接続した太陽電池アレイＡＬ１＋と三角形と平行四辺形の最下段の複数の太陽電池モジュールを直列接続した太陽電池アレイＡＬ１−とを直列接続することにより単位電圧回路を形成する。以下、同様に、次に、上から２番目の太陽電池アレイＡＬ２＋と下から２番目の太陽電池アレイＡＬ２−とを直列接続することにより単位電圧回路を形成する。以下、残りの段の太陽電池モジュールを同様に接続することにより、インバータの入力電圧の電圧範囲である１００〜２５０Ｖにすることができる。なお、この実施例の場合には、各太陽電池アレイＡＬは２段分で太陽電池モジュール１５枚となり、１５Ｖ×１５枚＝２２５Ｖの出力電圧を得る。
【００３８】
屋根面形状が三角形又は台形と平行四辺形からなり、縦方向の太陽電池モジュールの設置可能段数が奇数の場合について説明する。図１０に示すように、三角形と平行四辺形の最上段の複数の太陽電池モジュールを直列接続した太陽電池アレイＡＬ１＋と三角形と平行四辺形の最下段の複数の太陽電池モジュールを直列接続した太陽電池アレイＡＬ１−とを直列接続することにより単位電圧回路を形成する。以下、同様に、次に、上から２番目の太陽電池アレイＡＬ２＋と下から２番目の太陽電池アレイＡＬ２−とを直列接続することにより単位電圧回路を形成する。以下、残りの段の太陽電池モジュールを同様に接続し、最後に、残った最上段と最下段の中間に位置する１段分の太陽電池アレイＡＬ６はこの１段分の太陽電池を直列接続して、太陽電池アレイＡＬ６を形成し、この太陽電池アレイＡＬ６は特殊アレイで、一段分で他の太陽電池アレイＡＬ１〜５と同じ出力電圧となる単位電圧回路である。この太陽電池アレイＡＬ６に使用される太陽電池モジュールは他の一般の太陽電池モジュールと異なり、面積は１／２で出力電圧が１５Ｖ、即ち、同一面積では、一般の太陽電池モジュールの２倍の出力電圧を得るものである。なお、この実施例の場合には、各太陽電池アレイＡＬは２段分で太陽電池モジュール１５枚で、２４０Ｖ（１５Ｖ×１６枚＝２４０Ｖ）となり、インバータの入力電圧の電圧範囲である１００〜２５０Ｖにすることができる。
【００３９】
また、本発明の各実施例においては、美観等の観点から上下方向に複数段設置された太陽電池モジュールは、隣接する上下の太陽電池モジュール間で太陽電池モジュールの横幅の半ピッチ分ずらして（オフセット）して設置する方法を示したが、必ずしも前記のようにずらすことなく、各段間で太陽電池モジュールの側辺を揃えるようにした設置方法を採用してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は、一般住宅の大きさと形状の種類に対応させて、横方向に設置した複数の太陽電池モジュールを１段又は複数段直列接続して、インバータの入力電圧の電圧範囲（例えば、１００〜２５０Ｖ）である出力電圧を得る、単位電圧回路を基本回路として形成し、前記単位電圧回路を複数個並列接続することにより、太陽電池モジュール間の電気的接続を整然に且つ簡単化することができる。
【００４１】
更に、本発明は、設置工事を屋根工事と電気工事とに分離して、施工時期を分離することにより、施工全体のコスト及び施工ミスを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 四角形（１段分でインバータの入力電圧範囲内）の屋根面における太陽電池モジュールの接続方法の実施例を示す図である。
【図２】 四角形（２段分でインバータの入力電圧範囲内で、縦方向偶数２ｎ段）の場合、）の屋根面における太陽電池モジュールの接続方法の実施例を示す図である。
【図３】 本発明の四角形（２段分でインバータの入力電圧範囲内で、縦方向奇数（２ｎ＋１段）の場合、）の屋根面における太陽電池モジュールの接続方法の実施例を示す図である。
【図４】 四角形（全体でインバータの入力電圧範囲内）の屋根面における太陽電池モジュールの接続方法の実施例を示す図である。
【図５】 本発明の三角形又は台形（２段分でインバータの入力電圧範囲内で、縦方向偶数２ｎ段）の屋根面における太陽電池モジュールの接続方法の実施例を示す図である。
【図６】 本発明の三角形又は台形（２段分でインバータの入力電圧範囲内で、縦方向奇数（２ｎ＋１）段）の屋根面における太陽電池モジュールの接続方法の実施例を示す図である。
【図７】 三角形又は台形（全部でインバータの入力電圧範囲内で、縦方向奇数（２ｎ＋１）段）の屋根面における太陽電池モジュールの接続方法の実施例を示す図である。
【図８】 三角形と平行四辺形からなる変形屋根の平面図である。
【図９】 本発明の変形屋根（寄せ棟造りの変形、三角と平行四辺形で、２段分でインバータの入力電圧範囲内で、縦方向偶数２ｎ段）の屋根面における太陽電池モジュールの接続方法の実施例を示す図である。
【図１０】 本発明の変形屋根（寄せ棟造りの変形、三角と平行四辺形で、２段分でインバータの入力電圧範囲内で、縦方向奇数（２ｎ＋１）段）の屋根面における太陽電池モジュールの接続方法の実施例を示す図である。
【符号の説明】
ＳＭ 太陽電池モジュール
ＡＬ アレイ
Ｃ コネクタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池モジュールの接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の太陽電池モジュールを電気的に接続する場合、インバータの入力電圧に範囲（通常１００〜２５０Ｖ）があり、その結果、モジュールの直列接続及び並列接続の数が制限される。一方、屋根の大きさや形状又は種類は無数にあるため、従来の配線工事においては、屋根上に並べられた太陽電池の配線ルートが入り乱れる結果、施工ミス等が発生し易いという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記のような問題点を解消するためになされたもので、本発明の目的は、一般住宅の大きさと形状の種類に対応させて、横方向に配列された複数個の太陽電池モジュールを１段又は複数段分直列接続して一定の電圧（インバータの許容入力電圧範囲内の出力電圧）を得る単位電圧回路を形成し、これらが複数の場合はこれらを並列接続することにより、太陽電池モジュール間の電気的接続を整然に且つ簡単化することである。更に、本発明の目的は、設置工事を屋根工事と電気工事とに分離して、施工時期を分離することにより、施工全体のコスト及び施工ミスを低減することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明に係る接続方法（以下、末尾に（＜本＞）と表記する）、及び本発明に関連する接続方法（以下、末尾に（＜関＞）と表記する）を列挙すると、以下に示すとおりである。
屋根面の横方向の各段に複数個の太陽電池モジュールを設置し、屋根面の上下方向に前記太陽電池モジュールを複数段設置した太陽電池モジュールの接続方法において、前記太陽電池モジュールの１段分を直列接続してインバータの許容入力電圧範囲内の出力電圧を得る太陽電池モジュールの接続方法。（＜関＞）
【０００５】
屋根面の横方向の各段に１個以上の太陽電池モジュールを設置し、屋根面の上下方向に前記太陽電池モジュールを複数段設置した太陽電池モジュールの接続方法において、前記太陽電池モジュールの複数段分を直列接続してインバータの許容入力電圧範囲内の出力電圧を得る太陽電池モジュールの接続方法。（＜関＞）
【０００６】
屋根面が四角形で、その横幅が所定の枚数の太陽電池モジュールを設置可能な場合において、屋根面の横方向各段にｍ個（但し、ｍは正の整数）、縦方向にｎ段（但し、ｎは正の整数）配列された複数の太陽電池モジュールのうち、縦方向１段分のｍ個の太陽電池モジュール群を直列接続してその出力電圧がインバータの許容入力電圧範囲内であるｎ個の単位電圧回路を構成する太陽電池モジュールの接続方法。（＜関＞）
【０００７】
屋根面が四角形で、その横幅が所定の枚数の太陽電池モジュールを設置できず、縦方向に太陽電池モジュールを偶数段設置可能な場合において、屋根面の横方向各段にｍ個（但し、ｍは正の整数）、縦方向に２ｎ段（但し、ｎは正の整数）配列された複数の太陽電池モジュールのうち、縦方向２段分の２ｍ個の太陽電池モジュール群を直列接続してその出力電圧がインバータの許容入力電圧範囲内であるｎ個の単位電圧回路を構成する太陽電池モジュールの接続方法。（＜関＞）
【０００８】
屋根面が四角形で、その横幅が所定の枚数の太陽電池モジュールを設置できず、縦方向に太陽電池モジュールを偶数段設置可能な場合において、屋根面の横方向奇数各段にｍ個、横方向偶数各段に（ｍ−１）個（但し、ｍは正の整数）、縦方向に２ｎ段（但し、ｎは正の整数）配列された複数の太陽電池モジュールのうち、縦方向奇数段及び偶数段２段分の（２ｍ−１）個の太陽電池モジュールを直列接続してその出力電圧がインバータの許容入力電圧範囲内であるｎ個の単位電圧回路を構成する太陽電池モジュールの接続方法。（＜関＞）
【０００９】
屋根面が四角形で、その横幅が所定の枚数の太陽電池モジュールを設置できず、縦方向に太陽電池モジュールを奇数段設置可能な場合において、屋根面の横方向各段にｍ個（但し、ｍは正の整数）、縦方向に（２ｎ＋１）段（但し、ｎは正の整数）配列された複数の太陽電池モジュールのうち、最上段の太陽電池モジュール群と最上段の下の太陽電池モジュール群の２段分を直列接続し、最下段の太陽電池モジュール群と最下段の上の太陽電池モジュール群の２段分の２ｍ個の太陽電池モジュールを直列接続してその出力電圧がインバータの許容入力電圧範囲内である第１の単位電圧回路を構成し、以後順次同様に上方向及び下方向から２段分ずつ直列接続することによりｎ個の前記第１の単位電圧回路を構成した後、上から（ｎ＋１）段目の１段分のｍ個の太陽電池モジュールを直列接続してその出力電圧が前記第１の単位電圧回路と同一である第２の単位電圧回路を構成する太陽電池モジュールの接続方法。（＜本＞）
【００１０】
屋根面が四角形で、その横幅が狭く所定の枚数の太陽電池モジュールを設置不能な場合において、屋根面の横方向各段にｍ個（但し、ｍは正の整数）、縦方向にｎ段（但し、ｎは正の整数）配列された複数の太陽電池モジュールを最上段右端又は最上段左端の太陽電池モジュールから最下段左端又は最下段右端の太陽電池モジュールを順次直列接続して、そのｍ×ｎ個の太陽電池モジュールの出力電圧がインバータの許容入力電圧範囲内である単位電圧回路を構成する太陽電池モジュールの接続方法。（＜関＞）
【００１１】
屋根面が三角形又は台形で、上下方向に太陽電池モジュールを偶数段設置可能な場合において、屋根面の最上段横方向にｍ個（但し、ｍは正の整数）の太陽電池モジュールを配列し、以下１段下がる毎に太陽電池モジュールの数が１個ずつ増えるようにし、最下段である２ｎ段目は横方向に（ｍ＋２ｎ−１）個（但し、ｍは定数、ｎは変数で、共に正の整数）太陽電池モジュールを配列し、前記上下方向に２ｎ段配列された複数の太陽電池モジュールのうち、最上段のｍ個の太陽電池モジュール群と最下段の（ｍ＋２ｎ−１）個の太陽電池モジュール群の２段分の（２ｍ＋２ｎ−１）個の太陽電池モジュールを直列接続してその出力電圧がインバータの許容入力電圧範囲内である第１の単位電圧回路を構成し、次に、最上段の１段下の太陽電池モジュール群と最下段の１段上の太陽電池モジュール群の２段分の太陽電池モジュールを直列接続し、以後順次同様に、上方向及び下方向から２段分ずつ（２ｍ＋２ｎ−１）個の太陽電池モジュールを直列接続し、ｎ個の前記第１の単位電圧回路を構成する太陽電池モジュールの接続方法。（＜本＞）
【００１２】
屋根面が三角形又は台形で、上下方向に太陽電池モジュールを奇数段設置可能な場合において、屋根面の最上段横方向にｍ個（但し、ｍは正の整数）の太陽電池モジュールを配列し、以下１段下がる毎に太陽電池モジュールの数が１個ずつ増えるようにし、最下段である（２ｎ＋１）段目は横方向に（ｍ＋２ｎ）個（但し、ｍは定数、ｎは変数で、共に正の整数）太陽電池モジュールを配列し、前記上下方向に（２ｎ＋１）段配列された複数の太陽電池モジュールのうち、最上段のｍ個の太陽電池モジュール群と最下段の（ｍ＋２ｎ）個の太陽電池モジュール群の２段分の（２ｍ＋２ｎ）個の太陽電池モジュールを直列接続してその出力電圧がインバータの許容入力電圧範囲内である第１の単位電圧回路を構成し、次に、最上段の１段下の太陽電池モジュール群と最下段の１段上の太陽電池モジュール群の２段分太陽電池モジュールを直列接続し、以後順次同様に、上方向及び下方向から２段分ずつ（２ｍ＋２ｎ）個の太陽電池モジュールを直列接続してｎ個の前記第１の単位電圧回路を構成し、上から（ｎ＋１）段目の太陽電池モジュール群の１段分の（ｍ＋ｎ）個の太陽電池モジュールを直列接続してその出力電圧が前記第１の単位電圧回路と同一である第２の単位電圧回路を構成する太陽電池モジュールの接続方法。（＜本＞）
【００１３】
屋根面が三角形又は台形で、屋根面が狭い場合において、屋根面の最上段横方向にｍ個（但し、ｍは正の整数）の太陽電池モジュールを配列し、以下１段下がる毎に太陽電池モジュールの数が１個ずつ増えるようにし、最下段であるｎ段目は横方向に（ｍ＋ｎ−１）個（但し、ｍは定数、ｎは変数で、共に正の整数）の太陽電池モジュールか配列された複数の太陽電池モジュールを最上段右端又は最上段左端の太陽電池モジュールから最下段左端又は最下段右端の太陽電池モジュールまでを順次直列接続して、その全体の太陽電池モジュールの出力電圧がインバータの許容入力電圧範囲内である単位電圧回路を構成する太陽電池モジュールの接続方法。（＜関＞）
【００１４】
屋根面が寄せ棟造りの変形で、上下方向に太陽電池モジュールを偶数段設置可能な場合において、少なくとも２つの屋根面に太陽電池モジュールを設置する場合であって、一方は三角形の屋根面で、他方は平行四辺形の屋根面であり、三角形の屋根面には屋根面の最上段横方向に１個の太陽電池モジュールを配列し、以下１段下がる毎に太陽電池モジュールの数が１個ずつ増えるようにし、最下段である２ｎ段目は横方向に２ｎ個（但し、ｎは正の整数）の太陽電池モジュールを配列し、平行四辺形の屋根面には太陽電池モジュールを横方向各段にｍ個、縦方向に２ｎ段（但し、ｍ、ｎは正の整数）配列し、三角形の屋根面の最上段の太陽電池モジュールと平行四辺形の屋根面の最上段の太陽電池モジュールと平行四辺形の屋根面の最下段の太陽電池モジュールと三角形の屋根面の最下段の太陽電池モジュールとを順次直列接続してその出力電圧がインバータの許容入力電圧範囲内である単位電圧回路を構成し、次に、同様に各屋根面の上から２段目と下から２段目の太陽電池モジュールを接続し、以下同様に順次、各屋根面の上からｎ段目と下からｎ段目の太陽電池モジュールを接続することによりｎ個の単位電圧回路を構成する太陽電池モジュールの接続方法。（＜本＞）
【００１５】
屋根面が寄せ棟造りの変形で、上下方向に太陽電池モジュールを奇数段設置可能な場合において、少なくとも２つの屋根面に太陽電池モジュールを設置する場合であって、一方は三角形の屋根面で、他方は平行四辺形の屋根面であり、三角形の屋根面には屋根面の最上段横方向に１個の太陽電池モジュールを配列し、以下１段下がる毎に太陽電池モジュールの数が１個ずつ増えるようにし、最下段である（２ｎ＋１）段目は横方向に（２ｎ＋１）個（但し、ｎは正の整数）の太陽電池モジュールを配列し、平行四辺形の屋根面には太陽電池モジュールを横方向各段にｍ個、縦方向に（２ｎ＋１）段（但し、ｍ、ｎは正の整数）配列し、三角形の屋根面の最上段の太陽電池モジュールと平行四辺形の屋根面の最上段の太陽電池モジュールと平行四辺形の屋根面の最下段の太陽電池モジュールと三角形の屋根面の最下段の太陽電池モジュールとを順次直列接続してその出力電圧がインバータの許容入力電圧範囲内である第１の単位電圧回路を構成し、次に、同様に各屋根面の上から２段目と下から２段目の太陽電池モジュールを接続し、以下同様に順次、各屋根面の上からｎ段目と下からｎ段目の太陽電池モジュールを接続することによりｎ個の第１の単位電圧回路を構成し、更に、三角形の屋根面の上から（ｎ＋１）段目の太陽電池モジュールと平行四辺形の屋根面の上から（ｎ＋１）段目の太陽電池モジュールとを直列接続してその出力電圧が前記第１の単位電圧回路と同一である第２の単位電圧回路を構成する太陽電池モジュールの接続方法。（＜本＞）
【００１６】
上記本発明に係る接続方法において、前記上下方向に複数段設置された太陽電池モジュールを、隣接する上下の太陽電池モジュール間で太陽電池モジュールの横幅の半ピッチ分ずらして（オフセット）して設置する太陽電池モジュールの接続方法。（＜本＞）
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態、及び本発明に関連する実施の形態を説明する。即ち、屋根面の横方向に設置された複数の太陽電池モジュールを直列接続して、インバータの入力電圧範囲内の電圧が得られるようにした太陽電池モジュールの接続方法であって、切り妻等の四角形の屋根面、寄せ棟造り等の三角形又は台形等の屋根面に対応し、且つこれら各種形状の屋根面の横幅又は上下方向の寸法にも対応させた下記＜１＞〜＜９＞に示す太陽電池モジュールの接続方法について以下説明する。
【００１８】
＜１＞四角形の屋根面において、横幅が大で複数の太陽電池モジュール１段分でインバータの入力電圧範囲内の電圧が得られる場合、各段ｍ個を直列接続する。
【００１９】
＜２＞四角形の屋根面において、横幅が小で複数の太陽電池モジュール１段分ｍ個ではインバータの入力電圧範囲内の電圧が得られず、上下方向の設置可能段数が偶数の場合、２段分２ｍ個を直列接続した第１の単位電圧回路ｎ段分で構成する。また、奇数段ｍ個、偶数段（ｍ−１）個を２段分（２ｍ−１）個を直列接続した第１の単位電圧回路ｎ段分で構成する。
【００２０】
＜３＞四角形の屋根面において、横幅が小で複数の太陽電池モジュール１段分ｍ個ではインバータの入力電圧範囲内の電圧が得られず、上下方向の設置可能段数が奇数の場合、２段分２ｍ個を直列接続した第１の単位電圧回路ｎ段分と１段分ｍ個を直列接続した第２の単位電圧回路とで構成する。
【００２１】
＜４＞四角形の屋根面において、横幅及び縦幅が小で複数の太陽電池モジュール１段又は２段分ではインバータの入力電圧範囲内の電圧が得らない場合、全部の太陽電池モジュールｍ個×ｎ段を直列接続した単位電圧回路で構成する。
【００２２】
＜５＞三角形又は台形の屋根面において、屋根面の上下方向の設置可能段数が偶数の場合、最上段と最下段２段分（２ｍ＋２ｎ−１）個を直列接続し、以下順次同様に接続した第１の単位電圧回路ｎ段分で構成する。
【００２３】
＜６＞三角形又は台形の屋根面において、屋根面の上下方向の設置可能段数が奇数の場合、最上段と最下段２段分（２ｍ＋２ｎ−１）個を直列接続し、以下順次同様に接続した第１の単位電圧回路ｎ段分と真ん中の段１段分ｍ個を直列接続した１段分の第２の単位電圧回路とで構成する。
【００２４】
＜７＞三角形又は台形の屋根面において、横幅及び縦幅が小で複数の太陽電池モジュール１段又は２段分ではインバータの入力電圧範囲内の電圧が得らない場合、全部の太陽電池モジュールを直列接続した単位電圧回路で構成する。
【００２５】
＜８＞三角形と平行四辺形からなる変形の屋根面において、屋根面の上下方向の設置可能段数が偶数の場合、三角形及び平行四辺形の屋根面の最上段と同最下段２段分（２ｍ＋２ｎ−１）個を直列接続し、以下順次同様に接続した第１の単位電圧回路ｎ段分で構成する。
【００２６】
＜９＞三角形と平行四辺形からなる変形の屋根面において、屋根面の上下方向の設置可能段数が奇数の場合、三角形及び平行四辺形の屋根面の最上段と同最下段２段分（２ｍ＋２ｎ−１）個を直列接続し、以下順次同様に接続した第１の単位電圧回路ｎ段分と真ん中の段１段分ｍ個を直列接続した１段分の第２の単位電圧回路とで構成する。
【００２７】
【実施例】
複数の太陽電池モジュールを直列接続して所定の電圧の太陽電池アレイを形成する場合、インバータの入力電圧が通常１００〜２５０Ｖの範囲にあるため、必然的に、前記太陽電池アレイの出力電圧も１００〜２５０Ｖの範囲に制限される。
【００２８】
そこで、太陽電池モジュール１枚当たりの出力電圧は１５Ｖであることから、屋根面の水平方向に複数の太陽電池モジュールを１段又は２段分直列接続して太陽電池アレイ（単位電圧回路）を形成し、これら複数個並列接続することにより、太陽電池モジュールシステム全体の出力電圧を、前記インバータの入力電圧の電圧範囲である１００〜２５０Ｖにすることができる。
【００２９】
先ず、屋根面が四角形の場合の接続方法を説明する。図１に示すような、屋根面が四角形で、屋根幅が７〜１４ｍ程度の屋根の場合について説明する。太陽電池モジュールの横幅が０．９１ｃｍで、太陽電池モジュールを固定する垂木の間隔が４５．５ｃｍ、であるため、屋根の水平方向に設置可能な太陽電池モジュールの枚数は、７〜１５枚となる。屋根の水平方向に設置可能な太陽電池モジュールの数が７〜１５枚（本実施例においては７枚）の場合には、図１に示すように、水平方向１段分の太陽電池モジュールを夫々直列接続することにより単位電圧回路を形成する。各太陽電池アレイＡＬ１〜５の出力電圧は１０５Ｖ（７枚）〜２２５Ｖ（１５枚）となり、インバータの入力電圧の電圧範囲である１００〜２５０Ｖにすることができる。そして、これらアレイを並列接続するには、屋根面の右側端及び左側端で接続の作業ができるので、設置作業が容易となる。
【００３０】
図２に示すような、屋根面が四角形で、屋根幅が３．７〜７ｍ程度で、縦方向の太陽電池モジュールの設置可能段数が偶数の屋根の場合について説明する。太陽電池モジュールの横幅が０．９１ｃｍで、太陽電池モジュールを固定する垂木の間隔が４５．５ｃｍ、であるため、屋根の水平方向に設置可能な太陽電池モジュールの枚数は、６枚以下となる。屋根の水平方向に設置可能な太陽電池モジュールの数が６枚以下（本実施例においては１段５枚と６枚）の場合には、図２に示すように、隣接する上下２段分の太陽電池モジュールを夫々直列接続することにより単位電圧回路を形成する。各太陽電池アレイＡＬ１〜３の出力電圧は１６５Ｖ（１１枚）となり、インバータの入力電圧の電圧範囲である１００〜２５０Ｖにすることができる。そして、これらアレイを直列接続及び並列接続するには、屋根面の右側端及び左側端で接続の作業ができるので、設置作業が容易となる。なお、前記実施例においては、奇数段と偶数段の太陽電池モジュールの数が異なっているが、同数（例えば、６枚）にしてもよい。
【００３１】
図３に示すような、屋根面が四角形で、屋根幅が３．７〜７ｍ程度で、縦方向の太陽電池モジュールの設置段数が奇数の屋根の場合について説明する。太陽電池モジュールの横幅が０．９１ｃｍで、太陽電池モジュールを固定する垂木の間隔が４５．５ｃｍ、であるため、屋根の水平方向に設置可能な太陽電池モジュールの枚数は、６枚以下となる。屋根の水平方向に設置可能な太陽電池モジュールの数が６枚以下（本実施例においては各段６枚）の場合には、図３に示すように、最上段又は最下段から順にこれらと隣接する上下２段分の太陽電池モジュールを順次直列接続し、最上段と最下段の中間に位置する１段分の太陽電池を直列接続して、太陽電池アレイＡＬ２を形成する。この太陽電池アレイＡＬ２は特殊アレイで、一段分で他の太陽電池アレイＡＬ１又は３と同じ出力電圧となるようにする。この太陽電池アレイＡＬ２に使用される太陽電池モジュールは他の一般の太陽電池モジュールと異なり、面積は１／２で出力電圧が１５Ｖ、即ち、同一面積では、一般の太陽電池モジュールの２倍の出力電圧を得るものである。太陽電池アレイＡＬ１及び３の出力電圧は１８０Ｖ（１２枚）で、太陽電池アレイＡＬ２もこれらと同じ出力電圧の１８０Ｖとなり、インバータの入力電圧の電圧範囲である１００〜２５０Ｖにすることができる。そして、これらアレイを直列接続及び並列接続するには、屋根面の右側端及び左側端で接続の作業ができるので、設置作業が容易となる。
【００３２】
図４に示すような、屋根面が四角形で、小さい屋根の場合について説明する。この場合、屋根が小さいために、水平方向枚数及び縦方向段数が少ないために、２段分直列接続してもインバータの入力電圧の下限値である１００Ｖ以下のため、又は１００Ｖ以上でも効率が悪いため、図４に示すように最上段の右端又は左端の太陽電池モジュールから順に最下段の右端又は左端の太陽電池モジュールまでの全ての太陽電池を直列接続することにより、インバータの入力電圧の電圧範囲である１００〜２５０Ｖにすることができる。そして、これらアレイを直列接続する。屋根面の右側端及び左側端で接続の作業ができるので、設置作業が容易となる。
【００３３】
切妻の屋根においては、屋根の形状が四角形であるため、前述の図１〜４に示した何れかのケースに該当するので説明を省略する。
【００３４】
次に、寄せ棟造りの屋根（屋根面形状が三角形又は台形）について説明する。屋根面形状が三角形又は台形で、縦方向の太陽電池モジュールの設置可能段数が偶数の場合について説明する。図５に示すように、最上段の複数の太陽電池モジュールを直列接続した太陽電池アレイＡＬ１＋と最下段の複数の太陽電池モジュールを直列接続した太陽電池アレイＡＬ１−とを直列接続することにより単位電圧回路を形成する。以下、同様に、次に、上から２番目の太陽電池アレイＡＬ２＋と下から２番目の太陽電池アレイＡＬ２−とを直列接続する。以下、残りの段の太陽電池モジュールを同様に接続することにより単位電圧回路を形成する。各太陽電池アレイＡＬ１〜５の出力電圧は２２５Ｖ（１５Ｖ×１５枚）となり、インバータの入力電圧の電圧範囲である１００〜２５０Ｖにすることができる。そして、これらアレイを直列接続及び並列接続するには、屋根面の右側端及び左側端で接続の作業ができるので、設置作業が容易となる。
【００３５】
屋根面形状が三角形又は台形で、縦方向の太陽電池モジュールの設置可能段数が奇数の場合について説明する。図６に示すように、最上段の複数の太陽電池モジュールを直列接続した太陽電池アレイＡＬ１＋と最下段の太陽電池モジュールを直列接続した太陽電池アレイＡＬ１−とを直列接続することにより単位電圧回路を形成する。以下、同様に、次に、上から２番目の太陽電池アレイＡＬ２＋と下から２番目の太陽電池アレイＡＬ２−とを直列接続することにより単位電圧回路を形成する。以下、残りの段の太陽電池モジュールを同様に接続し、最後に、残った最上段と最下段の中間に位置する１段分の太陽電池アレイＡＬ６はこの１段分の太陽電池を直列接続して、太陽電池アレイＡＬ６を形成し、この太陽電池アレイＡＬ６は特殊アレイで、一段分で他の太陽電池アレイＡＬ１〜５と同じ出力電圧を得る単位電圧回路となる。この太陽電池アレイＡＬ６に使用される太陽電池モジュールは他の一般の太陽電池モジュールと異なり、面積は１／２で出力電圧が１５Ｖ、即ち、同一面積では、一般の太陽電池モジュールの２倍の出力電圧を得るものである。なお、この実施例の場合には、各太陽電池アレイＡＬは２段分で太陽電池モジュール１５枚で、２４０Ｖ（１５Ｖ×１６枚＝２４０Ｖ）となり、インバータの入力電圧の電圧範囲である１００〜２５０Ｖにすることができる。そして、これらアレイを直列接続及び並列接続するには、屋根面の右側端及び左側端で接続の作業ができるので、設置作業が容易となる。
【００３６】
また、屋根面形状が三角形又は台形で、屋根面面積が小さい場合は、図７に示すように、その屋根幅の関係から水平方向に所定枚数の太陽電池モジュールを設置しても、上記のように一段で所定の出力電圧が得られないので、各段の太陽電池モジュールを直列接続するとともに、更に全部の段を直列接続することにより、インバータの入力電圧の電圧範囲である１００〜２５０Ｖの出力電圧を得ることができる。そして、これらアレイを直列接続するには、屋根面の右側端及び左側端で接続の作業ができるので、設置作業が容易となる。
【００３７】
次に、寄せ棟造りの変形屋根、例えば、屋根面形状が図８に示すような三角形又は台形と平行四辺形からなる屋根について説明する。屋根面形状が三角形又は台形と平行四辺形からなり、縦方向の太陽電池モジュールの設置可能段数が偶数の場合について説明する。図９に示すように、三角形と平行四辺形の最上段の複数の太陽電池モジュールを直列接続した太陽電池アレイＡＬ１＋と三角形と平行四辺形の最下段の複数の太陽電池モジュールを直列接続した太陽電池アレイＡＬ１−とを直列接続することにより単位電圧回路を形成する。以下、同様に、次に、上から２番目の太陽電池アレイＡＬ２＋と下から２番目の太陽電池アレイＡＬ２−とを直列接続することにより単位電圧回路を形成する。以下、残りの段の太陽電池モジュールを同様に接続することにより、インバータの入力電圧の電圧範囲である１００〜２５０Ｖにすることができる。なお、この実施例の場合には、各太陽電池アレイＡＬは２段分で太陽電池モジュール１５枚となり、１５Ｖ×１５枚＝２２５Ｖの出力電圧を得る。
【００３８】
屋根面形状が三角形又は台形と平行四辺形からなり、縦方向の太陽電池モジュールの設置可能段数が奇数の場合について説明する。図１０に示すように、三角形と平行四辺形の最上段の複数の太陽電池モジュールを直列接続した太陽電池アレイＡＬ１＋と三角形と平行四辺形の最下段の複数の太陽電池モジュールを直列接続した太陽電池アレイＡＬ１−とを直列接続することにより単位電圧回路を形成する。以下、同様に、次に、上から２番目の太陽電池アレイＡＬ２＋と下から２番目の太陽電池アレイＡＬ２−とを直列接続することにより単位電圧回路を形成する。以下、残りの段の太陽電池モジュールを同様に接続し、最後に、残った最上段と最下段の中間に位置する１段分の太陽電池アレイＡＬ６はこの１段分の太陽電池を直列接続して、太陽電池アレイＡＬ６を形成し、この太陽電池アレイＡＬ６は特殊アレイで、一段分で他の太陽電池アレイＡＬ１〜５と同じ出力電圧となる単位電圧回路である。この太陽電池アレイＡＬ６に使用される太陽電池モジュールは他の一般の太陽電池モジュールと異なり、面積は１／２で出力電圧が１５Ｖ、即ち、同一面積では、一般の太陽電池モジュールの２倍の出力電圧を得るものである。なお、この実施例の場合には、各太陽電池アレイＡＬは２段分で太陽電池モジュール１５枚で、２４０Ｖ（１５Ｖ×１６枚＝２４０Ｖ）となり、インバータの入力電圧の電圧範囲である１００〜２５０Ｖにすることができる。
【００３９】
また、本発明の各実施例においては、美観等の観点から上下方向に複数段設置された太陽電池モジュールは、隣接する上下の太陽電池モジュール間で太陽電池モジュールの横幅の半ピッチ分ずらして（オフセット）して設置する方法を示したが、必ずしも前記のようにずらすことなく、各段間で太陽電池モジュールの側辺を揃えるようにした設置方法を採用してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は、一般住宅の大きさと形状の種類に対応させて、横方向に設置した複数の太陽電池モジュールを１段又は複数段直列接続して、インバータの入力電圧の電圧範囲（例えば、１００〜２５０Ｖ）である出力電圧を得る、単位電圧回路を基本回路として形成し、前記単位電圧回路を複数個並列接続することにより、太陽電池モジュール間の電気的接続を整然に且つ簡単化することができる。
【００４１】
更に、本発明は、設置工事を屋根工事と電気工事とに分離して、施工時期を分離することにより、施工全体のコスト及び施工ミスを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 四角形（１段分でインバータの入力電圧範囲内）の屋根面における太陽電池モジュールの接続方法の実施例を示す図である。
【図２】 四角形（２段分でインバータの入力電圧範囲内で、縦方向偶数２ｎ段）の場合、）の屋根面における太陽電池モジュールの接続方法の実施例を示す図である。
【図３】 本発明の四角形（２段分でインバータの入力電圧範囲内で、縦方向奇数（２ｎ＋１段）の場合、）の屋根面における太陽電池モジュールの接続方法の実施例を示す図である。
【図４】 四角形（全体でインバータの入力電圧範囲内）の屋根面における太陽電池モジュールの接続方法の実施例を示す図である。
【図５】 本発明の三角形又は台形（２段分でインバータの入力電圧範囲内で、縦方向偶数２ｎ段）の屋根面における太陽電池モジュールの接続方法の実施例を示す図である。
【図６】 本発明の三角形又は台形（２段分でインバータの入力電圧範囲内で、縦方向奇数（２ｎ＋１）段）の屋根面における太陽電池モジュールの接続方法の実施例を示す図である。
【図７】 三角形又は台形（全部でインバータの入力電圧範囲内で、縦方向奇数（２ｎ＋１）段）の屋根面における太陽電池モジュールの接続方法の実施例を示す図である。
【図８】 三角形と平行四辺形からなる変形屋根の平面図である。
【図９】 本発明の変形屋根（寄せ棟造りの変形、三角と平行四辺形で、２段分でインバータの入力電圧範囲内で、縦方向偶数２ｎ段）の屋根面における太陽電池モジュールの接続方法の実施例を示す図である。
【図１０】 本発明の変形屋根（寄せ棟造りの変形、三角と平行四辺形で、２段分でインバータの入力電圧範囲内で、縦方向奇数（２ｎ＋１）段）の屋根面における太陽電池モジュールの接続方法の実施例を示す図である。
【符号の説明】
ＳＭ 太陽電池モジュール
ＡＬ アレイ
Ｃ コネクタ
Claims (6)
- 屋根面が四角形で、その横幅が所定の枚数の太陽電池モジュールを設置できず、縦方向に太陽電池モジュールを奇数段設置可能な場合において、屋根面の横方向各段にｍ個（但し、ｍは正の整数）、縦方向に（２ｎ＋１）段（但し、ｎは正の整数）配列された複数の太陽電池モジュールのうち、最上段の太陽電池モジュール群と最上段の下の太陽電池モジュール群の２段分を直列接続し、最下段の太陽電池モジュール群と最下段の上の太陽電池モジュール群の２段分の２ｍ個の太陽電池モジュールを直列接続してその出力電圧がインバータの許容入力電圧範囲内である第１の単位電圧回路を構成し、以後順次同様に上方向及び下方向から２段分ずつ太陽電池モジュールを直列接続することによりｎ個の前記第１の単位電圧回路を構成した後、上から（ｎ＋１）段目の１段分のｍ個の太陽電池モジュールを直列接続してその出力電圧が前記第１の単位電圧回路と同一である第２の単位電圧回路を構成することを特徴とする太陽電池モジュールの接続方法。
- 屋根面が三角形又は台形で、上下方向に太陽電池モジュールを偶数段設置可能な場合において、屋根面の最上段横方向にｍ個（但し、ｍは正の整数）の太陽電池モジュールを配列し、以下１段下がる毎に太陽電池モジュールの数が１個ずつ増えるようにし、最下段である２ｎ段目は横方向に（ｍ＋２ｎ−１）個（但し、ｍは定数、ｎは変数で、共に正の整数）太陽電池モジュールを配列し、前記上下方向に２ｎ段配列された複数の太陽電池モジュールのうち、最上段のｍ個の太陽電池モジュール群と最下段の（ｍ＋２ｎ−１）個の太陽電池モジュール群の２段分の（２ｍ＋２ｎ−１）個の太陽電池モジュールを直列接続してその出力電圧がインバータの許容入力電圧範囲内である第１の単位電圧回路を構成し、次に、最上段の１段下の太陽電池モジュール群と最下段の１段上の太陽電池モジュール群の２段分の太陽電池モジュールを直列接続し、以後順次同様に、上方向及び下方向から２段分ずつ（２ｍ＋２ｎ−１）個の太陽電池モジュールを直列接続し、ｎ個の前記第１の単位電圧回路を構成することを特徴とする太陽電池モジュールの接続方法。
- 屋根面が三角形又は台形で、上下方向に太陽電池モジュールを奇数段設置可能な場合において、屋根面の最上段横方向にｍ個（但し、ｍは正の整数）の太陽電池モジュールを配列し、以下１段下がる毎に太陽電池モジュールの数が１個ずつ増えるようにし、最下段である（２ｎ＋１）段目は横方向に（ｍ＋２ｎ）個（但し、ｍは定数、ｎは変数で、共に正の整数）太陽電池モジュールを配列し、前記上下方向に（２ｎ＋１）段配列された複数の太陽電池モジュールのうち、最上段のｍ個の太陽電池モジュール群と最下段の（ｍ＋２ｎ）個の太陽電池モジュール群の２段分の（２ｍ＋２ｎ）個の太陽電池モジュールを直列接続してその出力電圧がインバータの許容入力電圧範囲内である第１の単位電圧回路を構成し、次に、最上段の１段下の太陽電池モジュール群と最下段の１段上の太陽電池モジュール群の２段分太陽電池モジュールを直列接続し、以後順次同様に、上方向及び下方向から２段分ずつ（２ｍ＋２ｎ）個の太陽電池モジュールを直列接続してｎ個の前記第１の単位電圧回路を構成し、上から（ｎ＋１）段目の太陽電池モジュール群の１段分の（ｍ＋ｎ）個の太陽電池モジュールを直列接続してその出力電圧が前記第１の単位電圧回路と同一である第２の単位電圧回路を構成することを特徴とする太陽電池モジュールの接続方法。
- 屋根面が寄せ棟造りの変形で、上下方向に太陽電池モジュールを偶数段設置可能な場合において、少なくとも２つの屋根面に太陽電池モジュールを設置する場合であって、一方は三角形の屋根面で、他方は平行四辺形の屋根面であり、三角形の屋根面には屋根面の最上段横方向に１個の太陽電池モジュールを配列し、以下１段下がる毎に太陽電池モジュールの数が１個ずつ増えるようにし、最下段である２ｎ段目は横方向に２ｎ個（但し、ｎは正の整数）の太陽電池モジュールを配列し、平行四辺形の屋根面には太陽電池モジュールを横方向各段にｍ個、縦方向に２ｎ段（但し、ｍ、ｎは正の整数）配列し、三角形の屋根面の最上段の太陽電池モジュールと平行四辺形の屋根面の最上段の太陽電池モジュールと平行四辺形の屋根面の最下段の太陽電池モジュールと三角形の屋根面の最下段の太陽電池モジュールとを順次直列接続してその出力電圧がインバータの許容入力電圧範囲内である単位電圧回路を構成し、次に、同様に各屋根面の上から２段目と下から２段目の太陽電池モジュールを接続し、以下同様に順次、各屋根面の上からｎ段目と下からｎ段目の太陽電池モジュールを接続することによりｎ個の前記単位電圧回路を構成することを特徴とする太陽電池モジュールの接続方法。
- 屋根面が寄せ棟造りの変形で、上下方向に太陽電池モジュールを奇数段設置可能な場合において、少なくとも２つの屋根面に太陽電池モジュールを設置する場合であって、一方は三角形の屋根面で、他方は平行四辺形の屋根面であり、三角形の屋根面には屋根面の最上段横方向に１個の太陽電池モジュールを配列し、以下１段下がる毎に太陽電池モジュールの数が１個ずつ増えるようにし、最下段である（２ｎ＋１）段目は横方向に（２ｎ＋１）個（但し、ｎは正の整数）の太陽電池モジュールを配列し、平行四辺形の屋根面には太陽電池モジュールを横方向各段にｍ個、縦方向に（２ｎ＋１）段（但し、ｍ、ｎは正の整数）配列し、三角形の屋根面の最上段の太陽電池モジュールと平行四辺形の屋根面の最上段の太陽電池モジュールと平行四辺形の屋根面の最下段の太陽電池モジュールと三角形の屋根面の最下段の太陽電池モジュールとを順次直列接続してその出力電圧がインバータの許容入力電圧範囲内である第１の単位電圧回路を構成し、次に、同様に各屋根面の上から２段目と下から２段目の太陽電池モジュールを接続し、以下同様に順次、各屋根面の上からｎ段目と下からｎ段目の太陽電池モジュールを接続することによりｎ個の前記第１の単位電圧回路を構成し、更に、三角形の屋根面の上から（ｎ＋１）段目の太陽電池モジュールと平行四辺形の屋根面の上から（ｎ＋１）段目の太陽電池モジュールとを直列接続してその出力電圧が前記第１の単位電圧回路と同一である第２の単位電圧回路を構成することを特徴とする太陽電池モジュールの接続方法。
- 前記上下方向に複数段設置された太陽電池モジュールを、隣接する上下の太陽電池モジュール間で太陽電池モジュールの横幅の半ピッチ分ずらして（オフセット）して設置することを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の太陽電池モジュールの接続方法。
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