(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽電池モジュールと太陽電池モジュールの直並列の切り替え手段とを効率的に設置する太陽電池モジュールの取付具及びこれを用いた太陽電池システムを提供する。【解決手段】複数の平板状の太陽電池モジュールＡを固定してこれら太陽電池モジュールＡの設置対象Ｗに取り付けられる取付台１５と、取付台１５に固定されるとともに隣り合う太陽電池モジュールＡを直列又は並列に接続可能な接続ボックス２０とを備え、接続ボックス２０は、太陽電池モジュールＡ同士の電気的な接続を直列又は並列に変更できる切替手段を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の平板状の太陽電池モジュールを固定してこれら太陽電池モジュールの設置対象に取り付けられる取付台と、この取付台に固定されるとともに隣り合う太陽電池モジュールを直列又は並列に接続可能な接続ボックスとを備え、
前記接続ボックスは、前記太陽電池モジュール同士の電気的な接続を直列又は並列に変更できる切替手段を有している太陽電池の架台装置。
【請求項２】
前記接続ボックスは、太陽電池モジュールの出力を検知可能な抵抗体を持つことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の架台装置。
【請求項３】
前記取付台は、この取付台に着脱自在に設けられた押え部材を有し、
前記押え部材は、前記太陽電池モジュール及び前記接続ボックスを前記取付台との間に挟んで固定される請求項１又は２に記載の太陽電池の架台装置。
【請求項４】
前記接続ボックスは、前記隣り合う太陽電池モジュールの正極端子と負極端子とに接続される少なくとも一つの直列接続用配線と、前記太陽電池モジュールの正極端子のみと接続される第１の並列接続用配線と、前記太陽電池モジュールの負極端子のみと接続される第２の並列接続用配線とをそれぞれ有し、
前記押え部材は、前記第１の並列接続用配線と接続される正極接続用配線と、前記第２の並列接続用配線と接続される負極接続用配線との二つの並列接続用の配線を有している請求項３に記載の太陽電池の架台装置。
【請求項５】
請求項４に記載の太陽電池の架台装置に、一端側から直列接続用の正極端子と並列接続用の正極端子及び負極端子とを突出させ、前記一端側と反対方向を向く他端側から直列接続用の負極端子と並列接続用の正極端子及び負極端子とを突出させた太陽電池モジュールを設置した太陽電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の架台装置及びこれを利用した太陽電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池の出力は、受光する光エネルギーの強さ、すなわち日照時間帯等、日照条件の影響を受ける。つまり、太陽の日照時間が長くその光エネルギーが強ければ、太陽光モジュールの出力電圧は、安定的に基準電圧よりも大きいが、日が陰ったりして、太陽光エネルギーが小さくなると、出力電圧が基準電圧より小さくなり、電気の供給を行うことができなくなる。特に、朝夕等の日陰になるときは、太陽光の日照があっても、太陽光モジュールの受光面における光エネルギーが弱いため出力電圧が低くなり、効率よく二次電池への充電を行うことができず、発電した電力を有効に活用することができない。
そこで、従来より、複数の太陽光発電モジュールと、複数の太陽光発電モジュールを直列または並列に切り替えて接続する直並列切替手段と、直列接続された太陽光発電モジュールの出力電圧が基準電圧よりも大きいか否かを判定する判定手段とを有し、前記直並列切替手段は、前記判定手段により前記出力電圧が前記基準電圧よりも小さいと判定されたとき、前記複数の太陽光発電モジュールを直列接続するという構成になっている太陽光発電システムが開発されている（例えば下記特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１５３３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の太陽光発電システムは、太陽電池の設置架台に対する太陽電池モジュール及び直並列の切替手段の効率的な設置について具体的に開発がされていなかった。
そこで、本発明は、太陽電池モジュールと太陽電池モジュールの直並列の切替手段を有する接続ボックスとを効率的に設置する太陽電池の架台装置及びこれを用いた太陽電池システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の太陽電池の架台装置は、複数の平板状の太陽電池モジュールを固定してこれら太陽電池モジュールの設置対象に取り付けられる取付台と、この取付台に固定されるとともに隣り合う太陽電池モジュールを直列又は並列に接続可能な接続ボックスとを備え、  前記接続ボックスは、前記太陽電池モジュール同士の電気的な接続を直列又は並列に変更できる切替手段を有している。
この構成によれば、太陽電池モジュールと太陽電池モジュールの直並列を切り替える接続ボックスとを共に取付台に固定することができる。したがって、接続ボックスの設置場所を別途検討する必要がない。
【０００６】
本発明の太陽電池の架台装置の前記接続ボックスは、太陽電池の出力を検知可能な抵抗体を持っていてもよい。
この構成によれば、太陽電池モジュールの出力状態を確実に把握することが可能になり、直並列切り替えにより最適な電圧及び電流設計が可能となる。
【０００７】
本発明の太陽電池の架台装置の前記取付台は、この取付台に着脱自在に設けられた押え部材を有し、前記押え部材は、前記太陽電池及び前記接続ボックスを前記取付台との間に挟んで固定されてもよい。
この構成によれば、前記太陽電池及び前記接続ボックスを前記取付台に確実に固定することができる。
【０００８】
本発明の太陽電池の架台装置の前記接続ボックスは、前記隣り合う太陽電池モジュールの正極端子と負極端子とに接続される少なくとも一つの直列接続用配線と、前記太陽電池モジュールの正極端子のみと接続される第１の並列接続用配線と、前記太陽電池モジュールの負極端子のみと接続される第２の並列接続用配線とをそれぞれ有し、前記押え部材は、前記第１の並列接続用配線と接続される正極接続用配線と、前記第２の並列接続用配線と接続される負極接続用配線との二つの並列接続用の配線を有していてもよい。
この構成によれば、直列接続用配線と、第１の並列接続用配線及び第２の並列接続用配線とが、互いに独立して設けられているため、太陽電池モジュールの直列接続時に、前記接続ボックスを設けることによる抵抗増加を抑えることが可能になる。
【０００９】
本発明の太陽電池システムは、上記の太陽電池の架台装置に、一端側から直列接続用の正極端子と並列接続用の正極端子及び負極端子とを突出させ、前記一端側と反対方向を向く他端側から直列接続用の負極端子と並列接続用の正極端子及び負極端子とを突出させた太陽電池モジュールを設置している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の太陽電池の架台装置及びこれを利用した太陽電池システムは、太陽電池モジュールと太陽電池モジュールの直並列の切替手段を有する接続ボックスとを効率的に設置することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る太陽電池システムの一部を模式的に示した平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る太陽電池の架台装置に設置する太陽電池モジュールを模式的に示した平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る太陽電池の架台装置に設置する太陽電池モジュールを構成する光電変換素子を模式的に示した断面図である。
【図４】図１の太陽電池システムをＰ−Ｐ線で矢視した断面図である。
【図５】図１の太陽電池システムをＱ−Ｑ線で矢視した断面図である。
【図６】図１の太陽電池システムをＲ−Ｒ線で矢視した断面図である。
【図７】図１の太陽電池システムの変形例をＲ−Ｒ線で矢視した断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る太陽電池システムの他の例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態の太陽電池の架台装置１及び太陽電池システムＸを、図を用いて説明する。
まず、図１に示す太陽電池の架台装置１に設置する太陽電池モジュールＡについて説明する。
【００１３】
太陽電池モジュールＡは、図２に示すように、長尺な帯状に形成され、光電変換素子２を、図３に示す第１フィルム３及び第２フィルム４の幅方向と長手方向にそれぞれ複数個配置させている。
太陽電池モジュールＡの正極端子５は、太陽電池モジュールＡの幅方向の一方側の長手方向の一端に設けられた光電変換素子２から、並べて３つ幅方向に突出させている。
また、太陽電池モジュールＡの負極端子６は、幅方向の他方側の長手方向の一端に設けられた光電変換素子２から、並べて３つ幅方向に突出させている。
【００１４】
図３に示すように、光電変換素子２は、第１フィルム３の表面に形成された対向電極１０と、第２フィルム４の表面に形成された光電極１１とを、対向電極１０と光電極１１とを対向させ、これらの間に電解質１２を挟んで封止したフィルム型の電池である。
【００１５】
図１に示す太陽電池の架台装置１に取り付けられる光電変換素子２としては、平板状であれば特に限定されないが、本実施形態では、色素増感太陽電池を例示している。
本実施形態において、正極端子５は、対向電極１０を構成する導電膜１４に接続させて光電変換素子２から突出させており、負極端子６は、光電極１１を構成する透明導電膜１３Ａに接続させて光電変換素子２から突出させている。なお、透明導電膜１３Ａの表面には光電極１１を構成する半導体層１３Ｂが形成されている。
本明細書において、正極端子５及び負極端子６は包括的に電極端子５，６という。
【００１６】
図１に示すように、太陽電池の架台装置１は、複数の太陽電池モジュールＡを保持して設置対象Ｗに取り付けられる取付台１５と、取付台１５に固定され且つ隣り合う太陽電池モジュールＡを直列又は並列に接続可能な接続ボックス２０と、取付台１５に着脱自在な押え部材３０と、固定具３５を備えている。接続ボックス２０は、図４−図６に示すように、太陽電池モジュールＡ同士の電気的な接続を直列又は並列に変更できる切替手段２１を有している。
【００１７】
取付台１５は、金属製の長尺な平板部材又はＬ字鋼等により構成されている。
この取付台１５は、複数の太陽電池モジュールＡの端部を配置させて図１に示す設置対象Ｗに固定するものである。
接続ボックス２０は、太陽電池モジュールＡ同士の間に設置され、太陽電池モジュールＡから突出させた電極端子５，６を電気的に接続し、複数の太陽電池モジュールＡを直列又は並列接続する部材である。
【００１８】
接続ボックス２０は、隣り合う太陽電池モジュールＡから互いに対向する方向に突出する電極端子５，６のそれぞれと対向配置させる接続片２２ａ，２２ｂを有している。
接続片２２ａ，２２ｂは、互いに反対向きに突出している。
【００１９】
一方の接続片２２ａと他方の接続片２２ｂとの間には、これらのそれぞれに対向する太陽電池モジュールＡの正極端子５と負極端子６とに接続される直列接続用配線２３（図１及び図４参照）が直線状に配されている。
更に、一方の接続片２２ａには、直列接続用配線２３と隣り合って平行に、一方の太陽電池モジュールＡの正極端子５のみと接続する第１の並列接続用配線２４（図５参照）が配されている。
他方の接続片２２ｂには、直列接続用配線２３又は直列接続用配線２３と隣り合って平行に、他方の太陽電池モジュールＡの負極端子６のみと接続される第２の並列接続用配線２５（図６参照）が配されている。
【００２０】
一方の接続片２２ａ及び他方の接続片２２ｂには、直列接続用配線２３の先端、第１の並列接続用配線２４の先端及び第２の並列接続用配線２５の先端と接続されており、正極端子５又は負極端子６と導通可能な接続部２６が設けられている。接続部２６は、電極端子５，６との導通が十分に取れる面積に形成されている。
【００２１】
図５に示す第１の並列接続用配線２４は、接続部２６から切替手段２１に向かって延びた後、後述する押え部材３０側に延び、押え部材３０に配された正極接続用配線３１同士を接続する第１連結配線２８に接続されている。第１連結配線２８は、正極接続用配線３１と同一直線上に、すなわち固定具３５の締結方向に直交する方向に接続している。
【００２２】
図６に示す第２の並列接続用配線２５は、接続部２６から切替手段２１に向かって延びた後、押え部材３０側に延び、押え部材３０に配された負極接続用配線３２同士を接続する第２連結配線２９に接続されている。第２連結配線２９は、負極接続用配線３２と直線的に、すなわち固定具３５の締結方向に直交する方向に接続している。
図４に示されている直列接続用配線２３と、図５に示す第１連結配線２８の下方に配されている第１の並列接続用配線２４と、図６に示す第２連結配線２９の下方に配されている第２の並列接続用配線２５とは、図１に示すように互いに平行な直線状に設けられている。
【００２３】
このように、接続ボックス２０には、太陽電池モジュールＡ同士を直列又は並列に接続し得る配線が互いに独立して設けられており、更に太陽電池モジュールＡ同士の電気的な接続を直列又は並列に変更できる切替手段２１が設けられている。
この切替手段２１は、遠隔操作をすることができるようになっていてもかまわない。
【００２４】
また、接続ボックス２０には、直列接続及び並列接続のいずれか一方であることが知覚できる表示機能を有しているとなおよい。前記表示機能は、遠隔操作用の装置に設けられていてもよい。
接続ボックス２０の直列接続用配線２３と第１の並列接続用配線２４との間、又は第１の並列接続用配線２４と第２の並列接続用配線２５との間、又は端部には、ビス又はボルト等の固定具３５を挿通させる不図示の少なくとも１個の挿通孔が形成されている。
【００２５】
押え部材３０は、図５に示す第１連結配線２８及び第１の並列接続用配線２４と接続される正極接続用配線３１と、図６に示す第２連結配線２９及び第２の並列接続用配線２５と接続される負極接続用配線３２との、二つの並列接続用の配線を有している。
図５に示すように、正極接続用配線３１は、接続ボックス２０を挟むように押え部材３０を配した状態において、第１連結配線２８の延長線上に設けられ、この第１連結配線２８と接続されるようになっている。
図６に示すように、負極接続用配線３２は、接続ボックス２０を挟むように押え部材３０を配した状態において、第２連結配線２９の延長線上に設けられ、この第２連結配線２９と接続されるようになっている。
【００２６】
次に、以上のように構成された太陽電池の架台装置１に太陽電池モジュールＡを設置して太陽電池システムＸを作成する方法について、図１，図４−図６を参照して説明する。
まず、取付台１５を設置対象Ｗに固定する。そして、接続ボックス２０を取付台１５に太陽電池モジュールＡの幅寸法の距離をおいて複数配置する。
【００２７】
接続ボックス２０から突出させた接続片２２ａ，２２ｂに正極端子５及び負極端子６が重なるように太陽電池モジュールＡを配置する。その上で、太陽電池モジュールＡの両端の正極端子５及び負極端子６と重ね合わせた接続片２２ａ、２２ｂ及びこれらの間の太陽電池モジュールＡの全体を覆うように押え部材３０を設置し、固定具３５によって押え部材３０、太陽電池、接続ボックス２０及び取付台１５を一体化して固定する。
【００２８】
以上のようにして太陽電池モジュールＡを太陽電池の架台装置１に取り付けることで、隣り合う太陽電池モジュールＡのそれぞれから突出する正極端子５と負極端子６とを直列接続用配線２３により直列接続することができる。また、直列接続と同時に、太陽電池の一方から突出している正極端子５と第１の並列接続用配線２４と正極接続用配線３１とを接続し、太陽電池モジュールＡの他方から突出している負極端子６と第２の並列接続用配線２５と負極接続用配線３２とを接続することができる。
そして、接続ボックス２０に設けられた直並列の切替手段２１を直接または遠隔操作により、太陽電池モジュールＡ同士を直列又は並列に接続することができる。
【００２９】
このように、太陽電池の架台装置１によれば、太陽電池モジュールＡ同士の間を利用して、太陽電池モジュールＡと接続ボックス２０とを設置スペースの効率よく取付台１５に固定し、設置対象Ｗに取り付けることができる。したがって、太陽電池システムＸを外観的にまとまり良く設置することができるという効果が得られる。
【００３０】
また、太陽電池の架台装置１は、押え部材３０により太陽電池モジュールＡの端部を押えつつ、太陽電池モジュールＡを接続ボックス２０と共に確実に設置対象Ｗに固定することができる。したがって、太陽電池システムＸの施工を効率よく行うことができるという効果が得られる。
【００３１】
また、太陽電池の架台装置１は、太陽電池モジュールＡ同士を直列接続する配線と並列接続する配線とを分けて、それぞれ直線的に配しているため、太陽電池モジュールＡ同士を直列接続した際の接続ボックス２０を設けることによる抵抗増加を抑えることが出来るという効果が得られる。
【００３２】
また、正極端子５と第１の並列接続用配線２４との接続並びに負極端子６と第２の並列接続用配線２５との接続方向をそれぞれ固定具３５による緊締方向と同方向となるようにした。したがって、固定具３５を緊締することにより、これらの接続が確実な状態で固定され易くなるという効果が得られる。
【００３３】
なお、上記実施形態において、第１の並列接続用配線２４には、太陽電池モジュールＡ同士を並列接続した際に、太陽電池モジュールＡの出力低下を検知可能な抵抗体を有しているとよい。この構成によれば、太陽電池モジュールＡ同士の並列接続時に、太陽電池モジュールＡの出力低下を的確に検知して、太陽電池モジュールＡ同士を直列接続に切り替えることが可能になる。
【００３４】
また、上記実施形態では、正極接続用配線３１と第１連結配線２８又は負極接続用配線３２と第２連結配線２９とを、押え部材３０の配置方向、すなわち固定具３５による締め付け方向に直交する方向に接続させる構成を採用した。しかし、これらは、例えば図７に示すように、それぞれ固定具３５による締め付け方向と同方向に接続する構成としてもよい。
このような構成とすることにより、固定具３５の締め付けによって正極接続用配線３１と第１連結配線２８との接続又は負極接続用配線３２と第２連結配線２９とをより確実に取ることが可能となるという効果が得られる。
【００３５】
また、上記実施形態の太陽電池モジュールＡの電極端子５，６の突出方法に代えて、図８に示すように、並列接続させるための正極端子５と負極端子６とを、それぞれ隣り合う太陽電池モジュールＡから互いに対向するように突出させてもよい。
このように電極端子５，６を突出させた場合には、押え部材３０に正極接続用配線３１及び負極接続用配線３２を配することなく、図４に示す直列接続用配線２３のように、第１の並列接続用配線２４と正極端子５同士、第２の並列接続用配線２５と負極端子６同士とを接続させることができる。
したがって、このような構成にした場合は、太陽電池の架台装置１ないしは太陽電池システムＸの構成をシンプルにすることができるという効果が得られる。
【００３６】
なお、太陽電池の架台装置１は、太陽電池モジュールＡの一方に配した例のみを説明したが、太陽電池の架台装置１は、太陽電池モジュールＡの互いに対向する端部に平行して設けてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１    太陽電池の架台装置
２    光電変換素子
５    正極端子
６    負極端子
１５  取付台
２０  接続ボックス
２１  切替手段
２３  直列接続用配線
２４  第１の並列接続用配線
２５  第２の並列接続用配線
３０  押え部材
３１  正極接続用配線
３２  負極接続用配線
Ａ    太陽電池モジュール
Ｗ    設置対象
Ｘ    太陽電池システム
【図１】
2017147915.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2017147915.tif 000009
【図８】
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