JPH0567018U - 太陽電池モジュールとこれを用いた太陽電池アレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】安価な太陽電池モジュールとこの太陽電池モジ
ュールを屋根上で簡単に組立および配線して迅速に構成
できる太陽電池アレイを提供する。 【構成】複数個の太陽電池セルの列を内蔵する外装体
を、屋根瓦の波形方向の幅と同じ長さを短辺とする平面
長方形の外形を有し、且つ少なくとも両側の長辺の側面
から側方に取付用の係止片を突設した構成とする。正，
負両出力端子を外装体の上部受光面の上方に突出させ
る。この太陽電池モジュールは、外形が小さくなって強
度が高くなり、且つ取付用係止片を備えているので、フ
レーム枠が不要となる。係止片を取付用レールの両側面
に形設された保持溝部に嵌挿するのみで各太陽電池モジ
ールを連結保持する。上面に突出した各出力端子を結線
し、この電気接続部分を透明絶縁体カバーで被覆して太
陽電池アレイを構成する。組立及び配線作業が容易とな
って屋根上で容易に且つ迅速に組立できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、太陽光発電システムとして一般家屋の屋根上に据え置き設置される 太陽電池モジュールとこれを用いた太陽電池アレイに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

斯かる従来の太陽電池モジュールは、一般に図８乃至図１０に示すような構成 になっている。即ち、図８は外装体の上部分を除去した状態の平面図、図９は正 面図、図１０は一部破断右側面図をそれぞれ示し、多数個の太陽電池セル（１） が列に配設されて互いに電気的接続され、この太陽電池セル（１）の列が、ＥＶ Ａ（エチレン・ビニール・アセテート）樹脂（図示せず）を充填材として表面材 としての強化ガラス板（図示せず）と裏面材としてのフィルム（図示せず）との 間に挟持固定され、太陽電池モジュール本体（２）が構成されている。この太陽 電池モジュール本体（２）がアルミニュームフレーム枠（２）内上部に嵌挿され ている。そして、太陽電池セル（１）の列の正負出力端に設けられたインターコ ネクタ（４）が、太陽電池モジュール本体（２）の下面に配設された端子ボック ス（５）を介し出力リード線（６）に導出されている。また、長方形のフレーム 枠（３）の両側長辺部分の下端部がそれぞれ内方に折り返され、この折り返し部 分における長方形の四隅位置に取付用孔（７）が穿設されており、この取付用孔 （７）により複数台の太陽電池モジュールが架台等に並列状態に固定されて太陽 電池アレイが構成されるようになっている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、我が国の各電力会社の発電設備は、特にエアコンの使用により電力 需要がピークに達する夏期に対し殆ど余力が無いのが実状であり、一般家庭への エアコンの普及率が更に高くなると予想される２〜３年後には停電となる事態発 生も予測されている。そこで、産官学合同の委員会や検討会が設置されて対策が 練られ、電力会社が一般民家の屋根を借りて１〜２ＫＷ程度の太陽光発電設備を 設置し、特に夏場の昼間にフル稼働する太陽光発電を、エアコン使用による電力 需要がピークに達する夏期のビークカット用の補助電源とする計画案が検討され ている。

【０００４】 然し乍ら、前述の太陽電池モジュール並びにこの太陽電池モジュールを用いて 構成される太陽電池アレイは、前述のような用途には極めて不向きであって到底 実用化に至らない。即ち、前述の太陽電池モジュールは、フレーム枠（３）の下 部に空間ができるのを利用して出力リード線（６）が太陽電池モジュール（２） の下方に導出されているとともに、取付用孔（７）がフレーム枠（３）の下端部 に穿設されているため、この太陽電池モジュールを複数台組み込んで太陽電池ア レイを構成するための配線作業および組立作業が非常に困難であり、屋根上で組 み立てるのは極めて危険である。従って、工場或いは現地の地上で予め太陽電池 アレイに組み立ててから屋根上に乗せることになるが、太陽電池モジュール１台 の重量は約５Ｋｇ程度であり、これを４〜１０台用いて構成される太陽電池アレ イは数１０Ｋｇ〜１００Ｋｇ程度の重量となり、クレーンを使用しないと屋根上 に乗せることができないために、設置費用が高くつく。また、前述のように配線 作業および組立作業が容易でないことから作業工数が多くなることと、太陽電池 モジュールの強度向上および取付用のためにアルミニュームフレーム枠（３）を 用いていることにより材料費も高くつくこととにより、太陽電池モジュール自体 の製作費も高くつく。このようにコストが非常に高くつくため、年間５０万戸も の一般民家に普及させることを目標としている前述の太陽光発電を補助電源とす る計画案に適用することはできない。

【０００５】 更に、一般民家において太陽光発電設備を有効に設置できる場所は屋根上であ るが、我が国の一般家屋の屋根の大部分は瓦葺きであり、この瓦葺き屋根には、 屋根瓦が重なっている凸部分以外の箇所が弱くて割れ易いためにこの箇所に荷重 をかけることができない。ところが、従来の太陽電池モジュールのの寸法は、住 宅の基準寸法の一間（１．８ｍ）とは全く無関係であって短辺が約４００ｍｍの 長さである。そのため、一間当り７枚が並べられている屋根瓦に太陽電池アレイ の重量を均等に分散してかけることができず、集中荷重による屋根瓦の割れを惹 起する危惧がある。更にまた、出力リード線（６）や取付用孔（７）が太陽電池 モジュールのフレーム枠（３）の下部に存在するために、保守点検が容易でなく 、屋根瓦の葺き替え時等における解体や再組み立てが容易で無い問題もある。

【０００６】 そこで本考案は、安価で且つ屋根上で簡単に組み立てて据置き設置できる太陽 電池モジュール並びにこの太陽電池モジュールを用いた太陽電池アレイを提供す ることを技術的課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記した課題を達成するための技術的手段として、太陽電池モジュ ールを次のように構成した。即ち、屋根上に据え置き設置される太陽電池モジュ ールにおいて、複数個の太陽電池セルの列を内蔵した外装体が、屋根瓦の波形方 向の幅と同じ長さを短辺とする平面長方形の偏平な外形を有し、且つ少なくとも 両側の長辺の側面から側方に係止片が突設され、前記太陽電池セルの正側および 負側出力端子が前記外装体の表面上に突出されてなることを特徴として構成され ている。

【０００８】 また、この太陽電池モジュールを用いた太陽電池アレイを次のように構成した 。即ち、前記太陽電池モジュールを複数台具備し、この各太陽電池モジュールが 、これらの相対向させた各長辺間に取付用レールを介在させて並設されるととも に、該各太陽電池モジュールが、これらの前記係止片が前記取付用レールの両側 面に形成された保持溝部に嵌挿されて相互に連結状態に保持され、隣接する各２ 台の各々の前記出力端子が前記外装体の表面上で互いに結線されて電気的接続さ れ、この電気接続部が透明絶縁体カバーで被覆され前記太陽電池モジュールを複 数台具備し、この各太陽電池モジュールが、これらの相対向させた各長辺間に連 結レールを介在させて並設されるとともに、該各太陽電池モジュールが、これら の前記係止片が前記連結レールの両側面に形成された係合溝部に嵌挿されて連結 保持され、隣接する各２台の各々の前記出力端子が前記外装体の表面上で互いに 結線されて電気的接続され、この電気接続部が透明絶縁体カバーで被覆されたこ とを特徴として構成されている。

【０００９】

【作用】

前記太陽電池モジュールは、短辺が屋根瓦の波形方向の幅と同じ長さであって 従来の太陽電池モジュールの短辺の長さに比較して格段に短くなっているので、 例えば表面材として用いられる強化ガラス板が従来の太陽電池モジュールと同厚 のものを用いた場合においても強度が格段に高くなる。また、少なくとも両側の 長辺の側面から側方に突設した係止片により取り付けできるので、従来の強度向 上用および取付用としてのアルミニュームフレーム枠が不要となり、材料費およ び組立工数ともに低減して相当のコストダウンを図れる。

【００１０】 前記太陽電池モジュールを用いた太陽電池アレイは、各太陽電池モジュールを 、これらの両側の長片部分の各々の係止片を対向する取付用レールの保持溝部に 順次嵌挿していき、全ての太陽電池モジュールの係止片の嵌挿が終了すると、各 太陽電池モジュールが両側から取付用レールに挟持固定されて安定に設置される 。このように係止片を保持溝部に嵌挿する作業のみで各太陽電池モジュールの取 り付けを行なえるので、屋根上においても安全に且つ容易に短時間で組み立てる ことができる。しかも、太陽電池モジュールの短辺が屋根瓦の波形方向の幅と同 じ長さになっていることにより、隣接する各２台の太陽電池モジュール間に介在 する全ての取付用レールを、屋根瓦の重なった凸部分上にを載置することができ 、太陽電池アレイ全体の重量が、屋根瓦の重なった各凸部分のみに均等に配分さ れて加わるので、屋根瓦が割れたりするトラブルが生じることがない。

【００１１】 また、各太陽電池モジュール間の結線を行なうに際しては、正負両出力端子が 太陽電池モジュールの上部受光面に突出されているので、これらを接続する作業 は極めて簡単に行なえる。そして、この電気接続部分を透明絶縁体カバーで被覆 するので、雨水等の浸入を完全に阻止して漏電を防止できるとともに、安全なも のとなり、透明であって接続状態を外部から透視できるので、以後の長期間にわ たる保守点検が容易となる。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案の好適な実施例について図面を参照しながら詳述する。図１乃至 図４は本考案の太陽電池モジュールの一実施例を示し、図１は平面図、図２は正 面図、図３は右側面図、図４は図３のＡ部の一部破断拡大図をそれぞれ示す。こ の太陽電池モジュール（１０）は、複数個の太陽電池セル（１）の列を内部に封 入したＥＶＡ樹脂からなる透明封止材（１１）の両面に表面材としての強化ガラ ス板（１２）と裏面材としての裏面フイルム（１３）が密着されて一体化され、 図１に示すように偏平な平面長方形の外形となっており、その長方形の短辺が屋 根瓦の波形方向の幅と同じ長さになっている。そして、図２および図３から明ら かなように、強化ガラス板（１２）の周辺が透明封止材（１１）および裏面フィ ルム（１３）より僅かに突出して係止片（１４）が形設されている。

【００１３】 また、図１に示すように、太陽電池モジュール（１０）における屋根に据置き 設置時に上側に位置させる一端部（図の上方）両側に、太陽電池セル（１）列の 正側出力端子（１５）および負側出力端子（１６）が表面から突出状態に配設さ れている。この両出力端子（１５），（１６）は同一の構成になっており、これ らの構成を、図４に例示した正側出力端子（１５）について説明すると、この出 力端子（１５）は周面にねじ溝が刻設されたボルト形態になっており、強化ガラ ス板（１２）を貫通して受光面である上面の上方に突設され、この突出部分の下 部がセラミック製の端子カバー（１７）により被覆されており、下端面が透明封 止材（１１）内に埋設されたインターコネクタ（１８）を通じて太陽電池セル（ １）の正側出力電極に電気的接続されている。従って、配線に際しては、図４に １点鎖線で示すように、接続導体（１９）のリング部を出力端子（１５）の上部 に挿通させた後に、特殊薄型ナット（２０）を締め付けて接続導体（１９）を出 力端子（１５）に電気的接続する。

【００１４】 この太陽電池モジュール（１０）は、短辺が屋根瓦の波形方向の幅と同じ約２ ６０〜２７０ｍｍ程度の長さであって従来の太陽電池モジュールの短辺の長さの 約４００ｍｍに比較して格段に短くなっているので、これの強化ガラス板（１２ ）は、従来の太陽電池モジュールと同厚のものを用いた場合においてもその上を 人体が歩いても自体並びに内部の太陽電池セル（１）が損傷しない程度の高い強 度を有し、また、周辺側面から側方に突出した係止片（１４）により後述するよ う取り付けできるので、従来の強度向上用および取付用としてのアルミニューム フレーム枠が不要となり、材料費および組立工数ともに低減して相当のコストダ ウンを図れる。

【００１５】 次に、前記太陽電池モジュールを用いて構成した太陽電池アレイの一実施例に ついて屋根瓦（Ｋ）上に据付け設置した状態を示した図５乃至図７を参照しなが ら詳述する。図５は平面図、図６は一部破断正面図、図７は図６の一部の拡大図 をそれぞれ示す。この太陽電池アレイ（２１）は、屋根の傾斜の上下方向に位置 する対向２辺が屋根瓦（Ｋ）の波形方向（図の左右方向）の幅の数倍の長さで且 つ他の２辺が前述の太陽電池モジュール（１０）の長辺と略同じ長さの平面矩形 状に形成された外形枠（２２）内に、前述の太陽電池モジュール（１０）を所定 の間隙で並列させるとともに、隣接する各２台の太陽電池モジュール（１０）の 間隙に取付用レール（２３）を介設し、各太陽電池モジュール（１０）を取付用 レール（２３）および外形枠（２２）に係合保持させた構成になっている。

【００１６】 外形枠（２２）は、図７に示すように、断面略コ字形状であって上部内側周面 に太陽電池モジュール（１０）の係止片（１４）を嵌挿させる保持溝部（２４） が形設されている。また、取付用レール（２３）は、下端に支持台部（２３ａ） が且つ上端両面側に係止片（１４）を嵌挿させる保持溝部（２３ｂ）がそれぞれ 形設されている。

【００１７】 次に、前記太陽電池アレイ（２１）の組立手順について説明する。先ず、外形 枠（２２）を、屋根の傾斜方向に位置する対向２辺が図６に示すように屋根瓦（ Ｋ）の重なった凸部分上に乗るよう位置決めして屋根上に設置する。この外形枠 （２２）内に所定数の取付用レール（２３）を屋根の傾斜方向に向け挿入して屋 根瓦（Ｋ）の重なった凸部分上に支持台部（２３ａ）を載置して設置する。続い て太陽電池モジュール（１０）を取付用レール（２３）間または取付用レール（ ２３）と外形枠（２２）間に順次挿入するとともに、各太陽電池モジュール（１ ０）の両短辺部分の係止片（１４）を外形枠（２２）の保持溝部（２４）に嵌挿 し、且つ両長片部分の係止片（１４）を対向する取付用レール（２３）の保持溝 部（２３ｂ）または外形枠（２２）の保持溝部（２４）に嵌挿していく。全ての 太陽電池モジュール（１０）の挿入が終了すると、各太陽電池モジュール（１０ ）が取付用レール（２３）および外形枠（２３）に囲繞保持されて安定に保持さ れる。このように係止片（１４）を保持溝部（２３ｂ），（２４）に嵌挿する作 業のみで各太陽電池モジュール（１０）の取り付けを行なえるので、屋根上にお いても安全に且つ容易に短時間で組み立てることができる。それに伴い、台風襲 来時の大型飛来物による損傷発生や屋根瓦（Ｋ）の葺き替えの場合に、解体並び に再組立も極めて短時間で行なうことができる。

【００１８】 しかも、太陽電池モジュール（１０）の短辺が屋根瓦（Ｋ）の波形方向の幅と 同じ長さになっていることにより、全ての取付用レール（２３）を屋根瓦（Ｋ） の重なった凸分上に設置することができ、太陽電池アレイ（２１）全体の重量が 、屋根瓦（Ｋ）の重なった各凸部分のみに均等に配分されて加わるので、屋根瓦 （Ｋ）が割れたりするトラブルが生じることがない。

【００１９】 そして、各太陽電池モジュール（１０）間の直並列結線を行なうに際しては、 正負両出力端子（１５），（１６）が太陽電池モジュール（１０）の上部受光面 の上方に突出されているとともに、図５に示すように隣接する各２台の太陽電池 モジュール（１０）の一方の正側出力端子（１５）と他方の負側出力端子（１６ ）とが各々近接しているので、これらを図４に１点鎖線で示したように接続導体 （１９）により相互に接続する作業は極めて簡単に行なえる。しかも、図４で説 明したように導体（１９）をナット（２０）により締め付けて固定する強固な結 線手段を採用しているので、屋外における長期使用に対しても、コネクタ等によ る接続手段のような接触抵抗の増大、電位差の発生、電蝕の発生或いは電流が流 れなくなるといった不都合を確実に防止できる。また、両出力端子（１５），（ １６）は、図４に示すように太陽電池モジュール（１０）の上部受光面の上方に 十分に突出されてその下部を端子カバー（１７）で被覆されているので、雨水の 流下の妨げとならず、多雨の際にも雨水に浸ることがない。そのため、この種の 設備に要求される２０年程度の耐用年数に十分対応できる。

【００２０】 この接続後に、この電気接続部分をアクリル・ポリカーボ・ガラス等からなる 透明絶縁体カバー（２５）で被覆する。従って、雨水等の浸入を完全に阻止して 漏電を防止できるとともに、安全なものとなり、透明であることから天空散乱日 射成分の受光損失を可及的最小限に抑えられる。しかも、透明であって接続状態 を外部から透視できるので、以後の長期間にわたる保守点検が容易となる。

【００２１】 尚、本考案は前記実施例にのみ限定されるものではなく、例えば実施例では丸 形の太陽電池セル（１）を例示したが、矩形状の太陽電池セルを用いた太陽電池 モジュールにも同様に適用できるのは勿論である。また、係止片を太陽電池モジ ュールの両側の長辺部にのみ設ける構成としても、前記実施例と同様の効果を得 ることができる。更に、瓦葺き屋根に据置き設置する場合について説明したが、 屋根瓦の波形方向の幅の間隔で取付用レールを配設して支持することにより屋根 に対する接触面積が大きくなっているので、瓦葺き屋根以外の鋼板瓦棒葺き屋根 やアスベスト瓦葺き屋根にも良好な状態で設置できる。

【００２２】

【考案の効果】

以上のように本考案の太陽電池モジュールによると、外装体を短辺が屋根瓦の 波形方向の幅と同じ長さの平面長方形としたので、例えば表面材として用いる強 化ガラス板は従来の太陽電池モジュールと同厚のものを用いた場合においても強 度が格段に高くなり、また、少なくとも両側の長辺の側面から側方に突設した係 止片により取り付けできるので、従来の強度向上用および取付用としてのアルミ ニュームフレーム枠が不要となり、材料費および組立工数ともに低減して相当の コストダウンを図れる。

【００２３】 また、前記太陽電池モジュールを用いた太陽電池アレイは、各太陽電池モジュ ールを、これらの両側の長辺部分の各々の係止片を対向する取付用レールの保持 溝部に嵌挿する作業のみで取り付けを行ない得るので、屋根上においても安全に 且つ容易に短時間で組み立てることができる。更に、配線作業も、正負両出力端 子が太陽電池モジュールの上部受光面の上方に突出されているので極めて簡単に 行なえ、設置費用を大幅に低減できる。

【００２４】 しかも、太陽電池モジュールの短辺が屋根瓦の波形方向の幅と同じ長さになっ ていることにより、隣接する各２台の太陽電池モジュール間に介在する全ての取 付用レールを、屋根瓦の重なった凸部分上にを載置することかでき、太陽電池ア レイ全体の重量が、屋根瓦の重なった各凸部分のみに均等に配分されて加わるの で、屋根瓦が割れたりするトラブルが生じることがない。更にまた、電気接続部 分を透明絶縁体カバーで被覆するので、雨水等の浸入を完全に阻止して漏電を防 止できるとともに、安全なものとなり、透明であって接続状態を外部から透視で き、且つ解体および再組立の作業が容易であることから長期間にわたる保守点検 が容易となる。

【００２５】 特に本考案は、電力需要のピークカット用補助電源として一般民家の屋根に据 置き設置することが計画されている太陽光発電設備として最適のものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の太陽電池モジールの一実施例の平面図
である。

【図２】同上、正面図である。

【図３】同上、右側面図である。

【図４】図３のＡ部の一部破断拡大図である。

【図５】本考案の太陽電池アレイの一実施例の据付け設
置状態の平面図である。

【図６】同上、一部破断正面図である。

【図７】図６の要部の拡大図である。

【図８】従来の太陽電池モジュールの平面図である。

【図９】同上、正面図である。

【図１０】同上、一部破断右側面図である。

【符号の説明】

１ 太陽電池セル １０ 太陽電池モジュール １２ 強化ガラス板（外装体） １３ 裏面フィルム（外装体） １４ 係止片 １５ 正側出力端子 １６ 負側出力端子 ２１ 太陽電池アレイ ２３ 取付用レール ２３ｂ 保持溝部 ２５ 透明絶縁体カバー

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 屋根上に据え置き設置される太陽電池モ
   ジュールにおいて、複数個の太陽電池セルの列を内蔵し
   た外装体が、屋根瓦の波形方向の幅と同じ長さを短辺と
   する平面長方形の偏平な外形を有し、且つ少なくとも両
   側の長辺の側面から側方に係止片が突設され、前記太陽
   電池セルの正側および負側出力端子が前記外装体の表面
   上に突出されてなることを特徴とする太陽電池モジュー
   ル。
2. 【請求項２】 屋根上に据え置き設置される太陽電池ア
   レイにおいて、「請求項１」記載の太陽電池モジュール
   を複数台具備し、この各太陽電池モジュールが、これら
   の相対向させた各長辺間に取付用レールを介在させて並
   設されるとともに、該各太陽電池モジュールが、これら
   の前記係止片が前記取付用レールの両側面に形成された
   保持溝部に嵌挿されて相互に連結状態に保持され、隣接
   する各２台の各々の前記出力端子が前記外装体の表面上
   で互いに結線されて電気的接続され、この電気接続部が
   透明絶縁体カバーで被覆されてなることを特徴とする太
   陽電池アレイ。