(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
＋極および−極を有する太陽電池モジュールと、
前記−極および前記＋極のいずれか一方と一端を電気的に接続され他端に第１の接続部が設けられた連結ケーブルと、
前記−極および前記＋極の他方に設けられた第３の接続部と、
前記第１の接続部を収納しさらに第２の接続部が配設された第１のコネクタと、
前記第３の接続部を収納しさらに第４の接続部が配設され前記第１のコネクタと結合可能な第２のコネクタと、
一端を前記第２の接続部と電気的に接続され他端を前記第４の接続部と電気的に接続された折返ケーブルと、
筐体を備えた端子ボックスと、
を備えた、ケーブル付き太陽電池モジュールであって、
前記連結ケーブルと前記折返ケーブルは被覆材で一体化され、複線ケーブルを構成しており、
前記複線ケーブルは、前記第１のコネクタが隣接する太陽電池モジュールの前記第２のコネクタに嵌合可能な程度の長さを有し、
前記第２のコネクタは、前記端子ボックスの前記筐体に固定されており、
前記第１のコネクタと、隣接する太陽電池モジュールの前記第２のコネクタが結合した際、前記第１の接続部と隣接する太陽電池モジュールの前記第３の接続部とが電気的に接続し、前記第２の接続部と隣接する太陽電池モジュールの前記第４の接続部とが電気的に接続することを特徴とする太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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するものであり、特に屋根等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方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に太陽光発電システムにおいて、太陽電池モジュールは住宅の屋根構造の上に架台などのモジュール設置用部材を取り付け、その上に複数枚の太陽電池モジュールを縦横に並べて設置される。
【０００３】
太陽電池モジュールは太陽光を受けて直流電力を発電する。その直流電力は接続箱を経由してパワーコンディショナに入力され、パワーコンディショナにおいて交流に変換される。その交流電力を住宅内の負荷（電気機器）にて消費し、余剰分は電力系統に逆潮流させる。
【０００４】
パワーコンディショナから出力する交流電圧は、住宅内負荷で使用あるいは電力系統に逆潮流させるためＡＣ２００Ｖである。ＡＣ２００Ｖに変換するために必要な直流電圧は、ＤＣ２００Ｖ程度が必要となる。太陽電池モジュール１枚あたりの発電電圧は一般的に２０〜５０Ｖであるため、太陽電池モジュール数枚を屋根上で直列に接続し、電圧を上げた状態で接続箱を経由してパワーコンディショナに取り込むようにしている。
【０００５】
屋根上での太陽電池モジュールの接続、配線については、その作業環境の制約もあってできるだけ簡単な作業が望まれ、従来においては特許文献１に示されるような配線方法が提案されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１８６５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のような従来の方法においては、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のケーブル（＋極および−極）を別途屋根上に配線したに幹線に接続して、その幹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構成になる。また、並列接続については、同様の直列太陽電池モジュール群を複数組、その両端同士を順次接続することで実現できる。そのため、直列群の各モジュール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端子ボックス間のケーブル接続、さらには両端モジュールから幹線へのケーブル接続など、必要な配線接続作業点数は多くなり、それらの作業を不安定な屋根上で実施しなければならない。また、直列接続用、並列接続用に加えて幹線ケーブル（＋および−）が必要となり、屋根上での太陽電池モジュールの配線のためのケーブル長が増大し課題とされていた。
【０００８】
上記のような幹線方式ではなく、直列に接続した太陽電池モジュールの一端（たとえば軒側）のケーブル（仮に＋極とする）と、他端（たとえば棟側）のケーブル（仮に−極とする）を延長ケーブルにより引き伸ばして、たとえば軒下に設置された接続箱につなぎこむような方法もある。これ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）。この場合は、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になり、それが並列数分必要となるため、やはり配線のためのケーブル長が増大し課題とされていた。
【０００９】
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、屋根上における接続作業を簡単に行うことができ、また配線するために余分な幹線ケーブルや延長ケーブルを必要としない太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る太陽電池モジュールは、＋極および−極を有する太陽電池モジュールにおいて、−極および＋極のいずれか一方と一端を電気的に接続され他端に第１の接続部が設けられた連結ケーブルと、−極および＋極の他方に設けられた第３の接続部と、第１の接続部を収納しさらに第２の接続部が配設された第１のコネクタと、第３の接続部を収納しさらに第４の接続部が配設され第１のコネクタと結合可能な第２のコネクタと、一端を第２の接続部と電気的に接続され他端を第４の接続部と電気的に接続された折返ケーブルと、筐体を備えた端子ボックスとを備えた、ケーブル付き太陽電池モジュールであって、連結ケーブルと折返ケーブルは被覆材で一体化され、複線ケーブルを構成しており、複線ケーブルは、第１のコネクタが隣接する太陽電池モジュールの第２のコネクタに嵌合可能な程度の長さを有し、第２のコネクタは、端子ボックスの筐体に固定されており、第１のコネクタと、隣接する太陽電池モジュールの第２のコネクタが結合した際、第１の接続部と隣接する太陽電池モジュールの第３の接続部とが電気的に接続し、第２の接続部と隣接する太陽電池モジュールの第４の接続部とが電気的に接続することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、上記構成により、屋根上における太陽電池モジュールの接続作業を簡単に行うことができ、また配線するために幹線ケーブルや延長ケーブルを必要としない太陽電池モジュールを得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、参考例としての、本発明に係る太陽電池モジュールの実施の形態１の正面図である。
【図２】図２は、参考例としての、本発明に係る太陽電池モジュールの実施の形態１の側面図である。
【図３】図３は、参考例としての、本発明に係る太陽電池モジュールの実施の形態１の裏面図である。
【図４】図４は、参考例としての、実施の形態１の端子ボックスの蓋を開けた様子を示す図である。
【図５】図５は、参考例としての、実施の形態１の太陽電池モジュールを直列接続して成る太陽電池モジュール列の図である。
【図６】図６は、参考例としての、本発明の実施の形態１を示す太陽電池モジュールを直列接続するための短絡手段の図である。
【図７】図７は、実施の形態２の太陽電池モジュールの端子ボックスの蓋を開けた様子を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態２の太陽電池モジュールを直列接続して成る太陽電池モジュール列の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施の形態１（参考例）
図１は、参考例としての、本発明に係る太陽電池モジュールの実施の形態１の正面図である。図２は、参考例としての、本発明に係る太陽電池モジュールの実施の形態１の側面図である。図３は、参考例としての、本発明に係る太陽電池モジュールの実施の形態１の裏面図である。図４は、参考例としての、実施の形態１の端子ボックスの蓋を開けた様子を示す図である。図５は、参考例としての、実施の形態１の太陽電池モジュールを直列接続して成る太陽電池モジュール列の図である。図６は、参考例としての、本発明の実施の形態１を示す太陽電池モジュールを直列接続するための短絡手段の図である。
【００１７】
図１から図３に示すように、太陽電池モジュール８０においては、太陽電池セル１１は縦横に複数枚並べて平面上に配置されており、その受光面側は表面カバー材１２に覆われて、裏面側は裏面カバー材１３に覆われて、太陽電池パネル１４が構成されている。さらに、この太陽電池パネル１４の周縁部は金属製の枠部材１５で挟持されて保護されている。
【００１８】
太陽電池セル１１の表面電極と隣接する太陽電池セル１１の裏面電極とが順次接続されて複数の太陽電池セル１１が直列に接続されている。そして、１枚の太陽電池モジュール８０において、構成する全ての太陽電池セル１１が直列に接続され、終端の太陽電池セル１１の−電極が太陽電池モジュール８０の−電極となっており、始端の太陽電池セル１１の＋電極が太陽電池モジュール８０の＋電極となっている。太陽電池モジュール８０の裏面に端子ボックス２０が取り付けられ、終端の太陽電池セル１１の−電極および始端の太陽電池セル１１の＋電極は配線によって端子ボックス２０内に引き込まれている。
【００１９】
図４において、終端の太陽電池セル１１の−電極１６および始端の太陽電池セル１１の＋電極１７が端子ボックス２０の図４の上部に引き込まれている。−電極１６は、端子ボックス２０内で第１の端子板１８を介して−極ケーブル（連結ケーブル）２１の一端と接続されている。−極ケーブル２１の他端には第１の接続部(接続端子)２１ａが設けられている。また、＋電極１７は、端子ボックス２０内で第２の端子板１９を介して＋極ケーブル（連結ケーブル）２２の一端と接続されている。＋極ケーブル２２の他端には第３の接続部(接続端子)２２ａが設けられている。
【００２０】
一方、折返ケーブル２３と折返ケーブル２４が、それぞれ−極ケーブル２１と＋極ケーブル２２に沿ってほぼ全長にわたり平行に延びている。折返ケーブル２３と折返ケーブル２４とは、端子ボックス２０内で連続しており、−極ケーブル２１に沿う部分から＋極ケーブル２２に沿う部分まで、継ぎ目のない１本の第３のケーブル２５として構成されている。折返ケーブル２３の端子ボックス２０と反対側の端には第２の接続部(接続端子)２３ａが設けられている。−極ケーブル２１と折返ケーブル２３とは、２本の芯線が樹脂などの被覆材で一体に成型された２芯複線ケーブルとされ、第１の複線ケーブル２８を構成している。同じように、折返ケーブル２４の端子ボックス２０と反対側の端には第４の接続部(接続端子)２４ａが設けられ、＋極ケーブル２２と折返ケーブル２４とは、２芯複線ケーブルとされ、第２の複線ケーブル２９を構成している。
【００２１】
第１の接続部(接続端子)２１ａは、第２の接続部(接続端子)２３ａとともに、絶縁材料(例えば樹脂)によって作製されたハウジング内に配設され、第１のコネクタ２６を構成している。ハウジング内の第１の接続部(接続端子)収納部と第２の接続部(接続端子)収納部との間には絶縁壁が設けられ、電気的に分離(絶縁)されている。同じく、第３の接続部(接続端子)２２ａは、第４の接続部(接続端子)２４ａとともに、ハウジング内に配設され、第２のコネクタ２７を構成している。ハウジング内の第３の接続部(接続端子)収納部と第４の接続部(接続端子)収納部との間には絶縁壁が設けられ、電気的に分離(絶縁)されている。
【００２２】
ここで、第１のコネクタ２６と第２のコネクタ２７とは嵌合可能な構造であり、嵌合した状態では第１の接続部２１ａと第３の接続部２２ａとが接触して電気的に接続し、第２の接続部２３ａと第４の接続部２４ａとが接触して電気的に接続する構造となっている。
【００２３】
上記の構成による太陽電池モジュール８０は、例えば住宅の屋根上等に並べて設置される。各太陽電池モジュール８０の直流出力はモジュール同士を直列接続してその出力電圧を大きくしておいてパワーコンディショナに入力される。パワーコンディショナは太陽電池モジュール８０による直流電力を交流電力に変換し、住宅内の負荷で消費したり、余剰電力を電力系統に逆潮流できるようにしたりしている。
【００２４】
図５により、太陽電池モジュール８０同士の直列接続について説明する。屋根上に並べて設置されたｎ枚の太陽電池モジュールを直列接続するには、まずｎ枚並んだ太陽電池モジュールの一番端の太陽電池モジュール（第１の太陽電池モジュール８０Ａ）の＋極ケーブル２２および第３のケーブル２５が接続されている第２のコネクタ２７と、隣接する太陽電池モジュール（第２の太陽電池モジュール８０Ｂ）の−極ケーブル２１および第３のケーブル２５が接続されている第１のコネクタ２６とを、嵌合させて接続する。
【００２５】
次に、第２の太陽電池モジュール８０Ｂの第２のコネクタ２７と、さらに隣の太陽電池モジュールの第１のコネクタ２６とを、嵌合させて接続する。それを順次繰り返すことによって、ｎ枚の太陽電池モジュールを直列に接続する。この状態で、第１の太陽電池モジュール８０Ａの第１のコネクタ２６および第ｎの太陽電池モジュール８０Ｎの第２のコネクタ２７を両端として、ｎ枚の太陽電池モジュールが各−極ケーブル２１、＋極ケーブル２２ケーブル、第１のコネクタ２６、第２のコネクタ２７により直列接続されている。このようにして、矢印Ａ方向に電流を流すような往路が形成される。
【００２６】
さらに、ｎ枚の太陽電池モジュール８０の終端である第ｎの太陽電池モジュール８０Ｎの第２のコネクタ２７に短絡手段４０を接続して、第２のコネクタ２７の第３の接続部(接続端子)２２ａと第４の接続部(接続端子)２４ａとを電気的に短絡する。短絡手段４０は、図６に示されるように、絶縁材料(例えば樹脂)によって作られたハウジング内に第５の接続部(接続端子)４１と第６の接続部(接続端子)４２とを電気的に分離された状態で配設して構成される第３のコネクタ４５と、第５の接続部(接続端子)４１に一端が接続され、第６の接続部(接続端子)４２に他端が接続された第４のケーブル４３とからなる。
【００２７】
そして、第３のコネクタ４５は、第２のコネクタ２７と嵌合可能な構造を持ち、嵌合した状態では第３のコネクタ４５の第５の接続部(接続端子)４１と第２のコネクタ２７の第３の接続部２２ａとが電気的に接続し、第３のコネクタ４５の第６の接続部(接続端子)４２と第２のコネクタ２７の第４の接続部２４ａとが電気的に接続する。なお、第４のケーブル４３は第５の接続部４１と第６の接続部４２とをつなぐだけなので短い長さでよい。
【００２８】
短絡手段４０により、第ｎの太陽電池モジュール８０Ｎの＋電極１７は、第ｎの太陽電池モジュール８０Ｎの＋極ケーブル２２、第４のケーブル４３、第ｎの太陽電池モジュール８０Ｎの第３のケーブル２５、…、第２の太陽電池モジュール８０Ｂの第３のケーブル２５、第１の太陽電池モジュール８０Ａの第３のケーブル２５を経由して、第１の太陽電池モジュール８０Ａの第２の接続部(接続端子)２３ａまで引き延ばされたことになる。このようにして、図５中矢印Ｂで示す方向に電流を流すような復路が形成され、上記往路とともに閉ループを構成する。
【００２９】
すなわち、直列接続されたｎ枚の太陽電池モジュールの＋電極は第１の太陽電池モジュール８０Ａの第２の接続部(接続端子)２３ａに、直列接続されたｎ枚の太陽電池モジュールの−電極は第１の太陽電池モジュール８０Ａの第１の接続部(接続端子)２１ａに表れるため、直列接続されたｎ枚の太陽電池モジュールによる発電電力は第１の太陽電池モジュール８０Ａの第１のコネクタ２６から取り出すことができる。具体的には、第１の太陽電池モジュール８０Ａの第１のコネクタ２６部に延長ケーブルを接続し、その延長ケーブルを接続箱まで配線して、接続箱経由でパワーコンディショナに取り込む。なお、第１の太陽電池モジュール８０Ａを屋根の軒側に配置し、接続箱を軒下に設置すれば、延長ケーブルの長さは必要最小限で済む。
【００３０】
以上述べたように、本発明の実施の形態１によれば、例えば屋根上に設置された太陽電池モジュールを直列接続する配線作業において、ｎ枚の太陽電池モジュールの第２のコネクタ２７と第１のコネクタ２６とを順番に嵌合接続していき、第ｎの太陽電池モジュール８０Ｎの第２のコネクタ２７に短絡手段４０を嵌合接続するだけの簡単な作業で、第１の太陽電池モジュール８０Ａの第１のコネクタ２６から発電電力を取り出すことができる。また、配線するための幹線ケーブルは必要とせず、さらに接続箱までの延長ケーブルも最小限の長さで済む太陽電池モジュールを得ることができる。
【００３１】
なお、本実施の形態の−極ケーブル２１と折返ケーブル２３，および＋極ケーブル２２と折返ケーブル２４は、それぞれ被覆材で一体に成型されているが、これに限らずおのおの独立に成型された２本のケーブルで成る複線ケーブルであってもよい。
【００３２】
第１のコネクタ２６と第２のコネクタ２７との間には、水密性を強化するためにＯリングなどのシール部材が設けられてもよい。
【００３３】
また、本実施の形態において、各ケーブルは端部に設けられたコネクタにより結合（嵌合）されるが、必ずしもコネクタにより結合される必要はなく、例えば連結用の圧着端子で接続されて、その上から絶縁テープなどで巻かれて連結されてもよい。
【００３４】
なお、本実施の形態の上記折返ケーブル２３と折返ケーブル２４は、継ぎ目のない１本の第３のケーブル２５で構成されているが、端子ボックス２０内に特別に端子台を設けて、この端子台にて折返ケーブル２３と折返ケーブル２４を接続してもよい。一般に１本の２芯複線ケーブルから第１の複線ケーブル２８と第２の複線ケーブル２９を作製する場合、片側の１本のみを分断することになり難しいが、折返ケーブル２３と折返ケーブル２４も分離することで作製を容易とすることができる。
【００３５】
実施の形態２．
図７は、実施の形態２の太陽電池モジュールの端子ボックスの蓋を開けた様子を示す図である。図８は、実施の形態２の太陽電池モジュールを直列接続して成る太陽電池モジュール列の図である。本実施の形態の端子ボックス３０においては、−極ケーブル（連結ケーブル）３１と折返ケーブル３３とは、２本の芯線が樹脂などの被覆材で一体に成型された２芯複線ケーブルとされ、第１の複線ケーブル３８を構成している。そして、本実施の形態においては、第１の複線ケーブル３８は、実施の形態１の第１の複線ケーブル２８よりも長さが長く（約２倍の長さ）されている。一方、実施の形態１の第２の複線ケーブル２９は、省略され第２のコネクタ２７は、端子ボックス３０の筐体に直接固定されている。第３の接続部(接続端子)２２ａは、図７に図示したように、第２の端子板１９の下端部が延長されて形成されている。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００３６】
本実施の形態の太陽電池モジュールにおいても概略実施の形態１と同様な直列接続の閉ループを構成することができ、概略実施の形態１と同様な効果を得ることができるとともに、部品点数の削減ができ、コストダウンを図ることができる。また、ケーブルを連結するための第１のコネクタ２６と第２のコネクタ２７とが、太陽電池モジュールの裏面に隠れるので耐環境性に優れたものとすることができる。
【００３７】
なお、本実施の形態においては、実施の形態１のものに対して、第１の複線ケーブル３８が長さを長くされ、第２の複線ケーブル２９が省略されているが、実施の形態１のものに対して、第２の複線ケーブル２９が長くされ、第１の複線ケーブル２８が省略されても同様の効果を得ることができる。
【００３８】
なお、本実施の形態の−極ケーブル３１と折返ケーブル３３は、一体に成型されているが、これに限らずおのおの独立に成型された２本のケーブルで成る複線ケーブルであってもよい。
【００３９】
なお、図示しないが、本実施の形態の他の例として、さらに第１の複線ケーブル３８を省略して、第１のコネクタ２６も端子ボックス３０の筐体に直接固定するようにしてもよい。そして、この第１のコネクタ２６と第２のコネクタ２７にそれぞれ結合（嵌合）可能なコネクタが両端に設けられた複線ケーブルを別部品として用意すれば、概略同様の直列接続の閉ループを構成することができる。
【００４０】
上記実施の形態１，２においては、複数の太陽電池モジュールを接続する接続ケーブルの全てが複線ケーブルとされている。もちろん全てが複線化されることで大きな効果を得られることができるが、例えば、特定の区間に限り複線化されてもそれなりの効果を得ることができる。最小の構成としては、第１の太陽電池モジュールと、この第１の太陽電池モジュールと電気的に直列に接続された第２の太陽電池モジュールとの間に架け渡された接続ケーブルが、連結ケーブルと折返ケーブルとを含む複線ケーブルとなることにより、接続を容易とする効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュールは、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有用であり、特に屋根等に複数枚並べて設置され電気的に直列に接続される太陽電池モジュールに適している。
【符号の説明】
【００４２】
１１  太陽電池セル
１２  表面カバー材
１３  裏面カバー材
１４  太陽電池パネル
１５  枠部材
１６  −電極
１７  ＋電極
１８  第１の端子板
１９  第２の端子板
２０，３０  端子ボックス
２１  −極ケーブル（連結ケーブル）
２１ａ  第１の接続部（接続端子）
２２  ＋極ケーブル（連結ケーブル）
２２ａ  第３の接続部（接続端子）
２３，２４  折返ケーブル
２３ａ  第２の接続部（接続端子）
２４ａ  第４の接続部（接続端子）
２５  第３のケーブル
２６  第１のコネクタ
２７  第２のコネクタ
２８  第１の複線ケーブル
２９  第２の複線ケーブル
３１  −極ケーブル（連結ケーブル）
３３  折返ケーブル
３８  複線ケーブル
４０  短絡手段
４１  第５の接続部（接続端子）
４２  第６の接続部
４３  第４のケーブル
４５  第３のコネクタ
８０  太陽電池モジュール
【図１】
0005478369.tif 000002
【図２】
0005478369.tif 000003
【図３】
0005478369.tif 000004
【図４】
0005478369.tif 000005
【図５】
0005478369.tif 000006
【図６】
0005478369.tif 000007
【図７】
0005478369.tif 000008
【図８】
0005478369.tif 000009