JP4141974B2 - 瓦一体型太陽電池モジュールおよび端子ボックス - Google Patents

Description

本発明は、家屋の屋根等に設置される瓦一体型太陽電池モジュールに関し、特に、端子ボックスの配置方法および構造に関する。

太陽電池モジュールにおいて、単に出力を取り出すための用途であれば、出力端子は、例えば太陽電池モジュールの側面から出されていればよい。しかし、太陽電池モジュールを屋根の上に載置し、太陽光発電システムとして使用するに当たっては、性能確保や安全面などの信頼性の面から端子ボックスを太陽電池モジュールに設ける必要がある。

通常、端子ボックスは、筐体、接続金具、バイパスダイオード、および蓋体からなり、電力を外部に取り出すためのモジュール内配線（出力リード線）および出力リード線からの出力を外部に取り出すための外部配線ケーブル（出力ケーブル）が接続されている。

そして、端子ボックスは、出力リード線と出力ケーブルとの中継、出力ケーブルと太陽電池モジュールとの間の引っ張り力に耐えうる強度の保持、および太陽電池モジュールの受光面上に陰ができることにより起こるホットスポット現象または何らかの原因による太陽電池モジュールの破損に対する回避回路の役割を果たすバイパスダイオードの組み込み場所としての役割と機能とを果たしている。

図９は、従来の太陽電池モジュールに端子ボックスが配置された様子を示している。

図９に示す太陽電池モジュール本体８０は、主として太陽電池セルとそれを挟持する透明基板、充填材および裏面フィルム２４の積層体であり、裏面フィルム２４にはスリットが設けられており、そのスリットから出力リード線（図示しない）が送出され、裏面フィルム２４に貼り付けられた端子ボックス８２の内部で出力リード線と出力ケーブル８３とが接続されている。また、太陽電池モジュール本体８０の周囲には太陽電池モジュール枠８１が取り付けられ、全体として十分な強度を有する太陽電池モジュールを構成している。

このように、太陽電池モジュールは、表面の太陽電池受光面に光が当たることによって発電し、裏面側は発電に直接寄与しないので、端子ボックスは太陽電池モジュール本体に対して固定され、その固定場所は接着強度を十分に取ることができる裏面の耐候性封止フィルム上に配置されている。このため、太陽電池モジュールの出力リード線は太陽電池セルから、太陽電池モジュール裏面側の充填材、裏面フィルムを貫通する形で太陽電池モジュールの裏面側へと送出されていた。

また、通常、屋根面に架台で設置する場合や、建材一体型の場合でも裏面については見えないため、端子ボックスや配線部材の位置や引回しは、電気的にその機能を満たせばよく、裏面の意匠性は問われないため、モジュールの裏面に設置されていた。

そして、近年、経済性、建築機能性およびデザイン性に優れ、より外観上の意匠性を追求した発電機能を有する建築材料として、屋根瓦と一体となった太陽電池モジュールが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−２０４７１７号公報

しかしながら、特許文献１に示すような形態の屋根瓦と一体となった太陽電池モジュール（瓦一体型太陽電池モジュール）では、太陽電池モジュールの形状を屋根瓦の形状と一致させていくため、太陽電池モジュール１台あたりの面積が小さくなっていた。そのため、要求される出力を得るには、必然的に太陽電池モジュールの台数が多くなるので端子ボックスや配線部材の位置や引回しが複雑になり、屋根上での電気工事や設備工事が非常に手間がかかるという問題が生じていた。

また、太陽電池モジュールにかかる影や何らかの異常によって、勾配屋根に設置された複数の太陽電池モジュールのうち、一部の太陽電池モジュール出力、あるいは、太陽電池モジュール内の一部の出力が低下すると、太陽電池モジュールに組込まれた出力のバイパスを行うためのバイパスダイオードに電流が流れることになる。この場合において、バイパスダイオードの発熱による温度上昇を抑えるだけの放熱性能を小型化した端子ボックスに備えることが困難であるという問題が生じていた。

そのため、太陽電池モジュールの信頼性に加え、太陽電池モジュールの施工の安全性、さらに防災上の面からも上記問題を解決することが強く望まれていた。

本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、簡便に施工することができ、放熱性が向上した瓦一体型太陽電池モジュールおよび端子ボックスを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の瓦一体型太陽電池モジュールは、マトリックス状に配置された複数の太陽電池セルからなる太陽電池モジュール本体が支持基板の上に載置されている太陽電池モジュールであって、支持基板の一部に開口部である切り欠き部が形成されており、切り欠き部に端子ボックスが取り付けられていることを特徴としている。

これによって、瓦屋根に簡便に施工することができ、放熱性が向上し信頼性の高い瓦一体型太陽電池モジュールが提供される。

つまり、支持基板に設けられた切り欠き部に収まるように太陽電池モジュールに設置された端子ボックスに、太陽電池モジュール本体からの電力を外部に取り出すための出力リード線を引き込むことによって、適切な配線の引き回しを簡単に行うことができ、安全かつ迅速に瓦一体型太陽電池モジュールの施工を行うことができる。また、支持基板は太陽電池モジュール本体を嵌合し固定する構造にすることによって、機械的にも十分な強度や信頼性を確保した上で太陽電池モジュール本体の取り付け、取り外しを簡単に行うことができる。そのため、施工のみならず、施工後においても太陽電池モジュール本体の交換を容易に行うことができる。また、端子ボックスは、支持基板に設けられた切り欠き部に設置するので大きな形状とすることが可能であり端子ボックス内に出力のバイパスを行うためのバイパスダイオードを配置することができる。さらに、上記構成により、端子ボックスと太陽電池モジュール本体とが接触する面積を大きくすることができるので、バイパスダイオードから発生する熱を効率よく外部に放出することが可能となる。

上記構成において、切り欠き部は支持基板の端部に形成されており、端子ボックスが太陽電池モジュール本体の裏面から端面にかけて接するように取り付けられていることが好ましい。

これによって、配線の引き回しの作業性が向上し、また出力リード線から出力を外部に取り出すための出力ケーブルを、隣接する他の太陽電池モジュールに延出する際に、出力ケーブルが太陽電池モジュールの裏面側に入り込まないので、出力ケーブルの延出が容易になる。

また、本発明の瓦一体型太陽電池モジュールは、端子ボックスと太陽電池モジュール本体とが接触する面積を大きくするために、端子ボックスの筐体は側面視略Ｌ字形状であり、太陽電池モジュール本体の裏面に接する第１の面と太陽電池モジュール本体の端面に接する第２の面とを有しており、さらに、側面視略Ｌ字形状である筐体の第２の面に出力リード線が挿通される孔が設けられており、第２の面に対向する面に出力ケーブルを挿通する孔が設けられていることも特徴としている。

この場合、端子ボックスに接続される出力ケーブルの伸びる向きは適宜定められるものであってよいが、瓦一体型太陽電池モジュールを勾配屋根に施工した場合に勾配屋根の軒側から棟側へと伸びる方向、すなわち勾配屋根の軒を屋根の前端と見た場合に、瓦一体型太陽電池モジュールの後方向に出力ケーブルが伸びる構造を実現できる。加えて、支持基板に設けられた切り欠き部は、屋根の棟側に位置するように設けられていることが好ましい。

これによって、ある瓦一体型太陽電池モジュールと、その瓦一体型太陽電池モジュールに対して屋根の流れ方向（縦方向）棟側に設置される屋根瓦または太陽電池モジュールとの重なり部、すなわち棟側の屋根瓦または瓦一体型太陽電池モジュールの裏側に、支持基板の切り欠き部および端子ボックスを位置させることができ、切り欠き部および端子ボックスが屋根瓦の軒側に露出しないようにすることができる。また、第２の面に出力リード線を挿通する孔を設けたので出力リード線をより容易に端子ボックス内に引き込むことができる。

さらに、上記構成の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、端子ボックスの筐体内部には、出力リード線および出力ケーブル並びに出力のバイパスを行うためのバイパスダイオードをそれぞれ接続する接続金具が筐体の第1の面と略平行に備えられており、この接続金具は第１の接続金具と第２の接続金具とからなり、かつ、いずれか一方の接続金具が他方の接続金具よりも大きいことを特徴としている。

これによって、端子ボックスから発生する熱の放熱をより効率的に行うことができる。また、バイパスダイオードからの発熱量は多いので、バイパスダイオードを端子ボックスの筐体内部に配置する場合、バイパスダイオードに放熱板を具備し、その放熱板は第１または第２の接続金具のうち大きい方の接続金具に接していることが好ましい。

本発明の端子ボックスは、マトリックス状に配置された複数の太陽電池セルからなる太陽電池モジュール本体が載置されている太陽電池モジュールに取り付けられる端子ボックスであって、端子ボックスの筐体は側面視略Ｌ字形状であり、太陽電池モジュール本体の裏面に接着する第１の面と太陽電池モジュール本体の端面に接する第２の面とを有していることを特徴としている。

これによって、太陽電池モジュール本体と端子ボックスとの間の接着面積を大きくすることができるので、端子ボックスを太陽電池モジュールに簡便に安定して取り付けることができ、かつ、放熱性が向上する。また、太陽電池モジュール本体の側端部から伸びる太陽電池モジュールの出力リード線を端子ボックス内に容易に引き込むことができる。

上記構成の端子ボックスにおいて、筐体の第２の面には、出力リード線が挿通される孔が設けられており、第２の面と対向する面には出力ケーブルが挿通される孔が設けられていることが好ましい。これによって、例えば、勾配屋根の軒側から棟側へと屋根瓦と太陽電池モジュールを葺いていく一般的な施工方法において、太陽電池モジュールの出力ケーブルが太陽電池モジュールや屋根瓦の裏面に入り込むことがなく、隣り合う太陽電池モジュールの出力ケーブル同士の接続を容易に行うことができる。

また、上記構成の端子ボックスにおいて、端子ボックスの内部に出力リード線および出力ケーブル並びにバイパスダイオードをそれぞれ接続する接続金具が端子ボックスの第１の面と略平行に備えられており、接続金具は第１の接続金具と第２の接続金具とからなり、かつ、いずれか一方の接続金具が他方の接続金具よりも大きいことを特徴としている。

これによれば、出力リード線と出力ケーブルとを接続金具を介して適切な方法で接続することができ、さらにバイパスダイオードに通電した場合に発生する熱を、効率よく接続金具を通して端子ボックスの筐体から外部に放出することができる。このとき、第１の接続金具は、端子ボックスの仕様内で可能な限り大きい一枚の板状に成型することができ、端子ボックスの放熱性を向上させることができる。

この場合、大きな接続金具を主要な放熱板として、もう片方の接続金具を補助の放熱板としての役割を持たせることができ、発熱量の大きいバイパスダイオードは、バイパスダイオードに具備されている放熱板を介して第１または第２の接続金具のうち大きい方の接続金具に接していることが好ましい。

このとき、バイパスダイオードの固定方法は適宜定められるものであってよいが、バイパスダイオードと接続金具との間で放熱性や電気的特性を損なわないという観点から、接着剤を用いて行うのではなく、ビス等の保持部材を用いて固定するのが望ましい。また、バイパスダイオードと接続金具との接触面に予め熱伝導性の高い樹脂等を塗布してから両者を固定してもよい。これによって、その部分の気密性が確保され、絶縁性を高める目的で端子ボックス内部に熱伝導性の低い樹脂を充填するような場合であっても、バイパスダイオードと接続金具との間に樹脂が入り込む心配がなく、それによって放熱性能の低下を招くことが防止される。

また、端子ボックス内への樹脂充填をより確実かつ適切に行うためには、端子ボックスの内部を、仕切り板によって２つの収納部に区切り、いずれか一方の収納部には第１および第２の接続金具の大部分とバイパスダイオードを収納し、他方の収納部には第１および第２接続金具の取付部、すなわち他の収納部から延びてきている接続金具の残りの部分を収納するように構成することが好ましい。

このように構成すると、太陽電池モジュール本体に端子ボックスを取り付けた後では、本発明の端子ボックスの構造上、全体に樹脂が回りこみにくい第１の収納部に予め樹脂を充填し、この状態で端子ボックスを太陽電池モジュールに取り付け、端子ボックスの第２の収納部内に太陽電池モジュールの出力リード線と隣接する太陽電池モジュールに接続するための出力ケーブルとを引き入れてこれらを接続した後、第２の収納部に樹脂を充填することができる。

本発明の瓦一体型太陽電池モジュールによれば、意匠性を有するのはもちろんのこと、その構造が簡単であり容易に屋根に施工することができる。また、放熱性が向上し高い性能および安全性が確保される。さらに、この構造によれば、従来の太陽電池モジュール本体の製造工程に含まれていた、出力リード線を太陽電池モジュールの裏面から挿出する工程が不要になり太陽電池モジュール本体の製造工程が簡略化される。

また、施工においては、支持基板に設けられた切り欠き部に設置された端子ボックスに出力リード線を引き込むことによって、適切な配線の引き回しを簡単に行うことができ、安全かつ迅速に瓦一体型太陽電池モジュールの施工を行うことができる。このため、屋根瓦と本発明の瓦一体型太陽電池モジュールを勾配屋根の軒側から棟側へと葺いていく施工方法において、瓦一体型太陽電池モジュールの出力ケーブルが瓦一体型太陽電池モジュールや屋根瓦の裏面に入り込むことがなく、隣り合う瓦一体型太陽電池モジュールの出力ケーブル同士の接続を容易に行うことができる。また、支持基板あるいは支持基板に取り付けられる補助部材は太陽電池モジュール本体を嵌合し固定する構造であるので、機械的にも十分な強度や信頼性を確保した上で、太陽電池モジュール本体の取り付け、取り外しを簡単に行うことができる。従って、施工のみならず、施工後においても太陽電池モジュール本体の交換を容易に行うことができる。

本発明の端子ボックスによれば、太陽電池モジュール本体と端子ボックスとの間の接着面積を大きくすることができるので、端子ボックスを太陽電池モジュールに簡便に安定して取り付けることができ、かつ、バイパスダイオードの発熱に対する放熱性が向上し性能や安全面などの信頼性の高い端子ボックスを提供することができる。さらに、本端子ボックスは、太陽電池モジュール本体の側端部から伸びる太陽電池モジュールの出力リード線を容易に端子ボックス内に引き込むことができる。

また、端子ボックス内へ樹脂を充填する場合、端子ボックスの内部を、仕切り板によって２つの収納部に分けることによって、樹脂の充填をより確実かつ適切に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は本実施の形態に係る瓦一体型太陽電池モジュールの概略構成、図２は図１に示す瓦一体型太陽電池モジュール１の各構成部品の側面図による組み付け構造、図３は図１に示す支持基板１０の斜視図、図４は図１に示す太陽電池モジュール本体２０の概略構成をそれぞれ示している。

図１に示す瓦一体型太陽電池モジュール（以下、「太陽電池モジュール」ともいう。）１は、略屋根瓦形状の支持基板１０の表面に平板状の太陽電池モジュール本体２０を載置、固定している。このとき、太陽電池モジュール本体２０の端面２０ａから出力リード線２５を引き出している。出力リード線２５が引き出されている端面２０ａのほぼ中央部に端子ボックス３０を配置し、端子ボックス３０から２本の出力ケーブル７０を延出している。

以下に太陽電池モジュール１を構成する主な部材について説明する。

図３に示すように太陽電池モジュール本体２０を支持する支持基板１０は、勾配屋根において太陽電池モジュール１の周囲に葺かれる屋根瓦とほぼ同じ外形に成形されている。そして、支持基板１０の一端部１０ａに端子ボックス３０を収めるための長方形の開口部である切り欠き部１１が設けられている。また、支持基板１０の他端部１０ｂには、太陽電池モジュール本体２０の一側部が露出しないように被覆し、また太陽電池モジュール本体を支持基板に対して固定するためのカバー６０が取り付けられている（図１参照）。なお、支持基板１０は不燃材料からなり、一例として、鉄、アルミニウム等の金属またはそれらの合金を加工して成形してもよいし、通常の屋根瓦のような陶器の他、セメント、あるいは繊維強化プラスチックなど充分に強度を持った樹脂を用いて成形してもよい。

また、太陽電池モジュール本体２０は、図４に示すようにマトリックス状に配置された複数の太陽電池セルを電気的に直列または並列に接続した太陽電池セル群２１を配している。ここで、太陽電池セル群２１の表面側、すなわち受光面側には、透明樹脂によって薄い平板状に構成された充填材２２を介して、ガラス板からなる透明基板２３が積層されている。ここでは透明基板２３としてガラス板を用いたが、これに限定されず透光性、耐候性に優れた平板状の材料であればよい。また、太陽電池セル群２１の裏面側にも、透明樹脂によって薄い平板状に構成された充填材２２を介して裏面フィルム２４が積層され、全体として平板状の太陽電池モジュール本体２０を構成している。

なお、各太陽電池セルは、従来法によりセルインターコネクター等によって接続されている。

このように、太陽電池モジュール１は、支持基板１０に太陽電池モジュール本体２０を嵌合し固定する構造であるので、機械的にも十分な強度や信頼性を確保した上で、太陽電池モジュール本体２０の取り付け、取り外しを簡単に行うことができる。従って、施工時のみならず、施工後においても太陽電池モジュール本体２０の交換を容易に行うことができる。

また、端子ボックス３０は、側面視略Ｌ字形状をしており、太陽電池モジュール本体２０の端面２０ａから裏面２０ｂにかけて配置されるように支持基板１０に設けられた切り欠き部１１に収められている（図１参照）。

以下に、端子ボックスの構造について詳細に説明する。

図５は端子ボックスの筐体３１の斜視図、図６は端子ボックス３０の内部構造を示す断面図、図７は端子ボックス３０の全体構造を示す分解斜視図をそれぞれ示している。

端子ボックス３０は、側面視略Ｌ字形状の中空の筐体３１と、筐体３１内に収納される樹脂モールドタイプのバイパスダイオード７１が設けられた接続金具７２、７３とからなる。

筐体３１は、側面視略Ｌ字形状に形成され、その底面全体と上面の一部とが開口された形状の本体部３２と、本体部３２の上部側に形成された上側開口部３２１を閉塞する上側蓋体３３と、本体部３２の下部側に形成された下側開口部３２２を閉塞する下側蓋体４１とからなり、下側蓋体４１はさらに第１蓋体４１ａと第２蓋体４１ｂとからなる。

本体部３２は、前側板３２ａと、前側板３２ａよりも嵩高に形成された後側板３２ｂと、側面視略Ｌ字形状に形成された左右側板３２ｃ、３２ｄと、左右側板３２ｃ、３２ｄのＬ字状の上縁部に沿って形成された水平板（第１の面）３２ｅおよび垂直板（第２の面）３２ｆとからなり、垂直板３２ｆの上端部と後側板３２ｂの上端部と左右側板３２ｃ、３２ｄのＬ字状に突出した部分の上端部とで囲まれた部分が上側開口部３２１となっている。

また、垂直板３２ｆには、太陽電池モジュール１の出力リード線２５（図１参照）を端子ボックス３０内部に引き込むための１対の孔３４、３４が設けられており、垂直板３２ｆに対向する後側板３２ｂには、出力ケーブル７０（図１参照）を端子ボックス３０内部に引き込むための１対の孔３５、３５が設けられている。

筐体３１が上記形態であることによって、出力リード線２５を端子ボックス３０内に適切、かつ、容易に引き込むことができる。また、端子ボックス３０から延出される出力ケーブル７０を、屋根の流れ方向に隣接して配置される他の太陽電池モジュールの支持基板と屋根面との間に容易に収めることができる。そして、このような配線ができることによって、従来の太陽電池モジュール本体８０（図９参照）の製造工程に含まれていた出力リード線を太陽電池モジュールの裏面から挿出する工程が不要になり、太陽電池モジュール本体の製造工程を簡略化することができる。

また、太陽電池モジュール本体２０に対して、端子ボックス３０を直交する水平板３２ｅと垂直板３２ｆの２面で接着できるので、端子ボックス３０を確実に、かつ簡便に取り付けることができる。

なお、１対の孔３４、３４の大きさは、出力リード線２５を端子ボックス３０の内部に円滑に引き入れることができる適切な大きさに形成すればよい。具体的には、出力リード線の幅よりも５ｍｍだけ広い幅のスリット状の孔を端子ボックス側面に設ける試作を行って、出力リード線を引き入れる作業を行った結果、出力リード線の引き入れが良好に行えることを確認した。なお、１つの孔３４、３４の形状は、この機能を有する限りにおいて出力リード線２５の断面形状に似たスリット状でもよいし、水直板３２ｆの上端に開口を有するような切り欠き形状でもよい。

また、端子ボックス３０の内部は、垂直板３２ｆの下端部から下方に延設された上側仕切り板３６によって２つの収納部３７、３８に仕切られており、第１の収納部３７の下側開口部を前記第１蓋体４１ａで閉塞し、第２の収納部３８の下側開口部を前記第２蓋体４１ｂで閉塞するようになっている。また、第２蓋体４１ｂには、開口部を閉塞時に前記上仕切り板３６と対向する位置に下側仕切り板４４が形成されており、第１の収納部３７と第２の収納部３８とは、これら上側仕切り板３６と下側仕切り板４４とによって、後述する接続金具７２、７３が挿通可能な隙間を残して仕切られるようになっている。

さらに、第２蓋体４１ｂには、接続金具７２、７３を固定するためのボス４２、４２、４２、４２が形成されており、接続金具７２、７３は、鉤状に取付部７４でこのボス４２に図示しないネジ等で固定されるようになっている。

平板状の接続金具７２、７３は、太陽電池モジュールの出力リード線２５と出力ケーブル７０とバイパスダイオード７１とを接続するためのものであり、筐体３１の水平板３２ｅと略平行に設けている。また、図７に示すように、一方の接続金具（第１の接続金具）７２は他方の接続金具（第２の接続金具）７３よりも大きく、かつ平面視Ｌ字形状に形成されており、これら接続金具７２、７３によって、筐体３１の内側で水平板３２ｅの裏側に相当する面がほぼ覆われている。

このように、第１の接続金具７２を第２の接続金具７３よりも大きくして、第１の接続金具７２に第２の接続金具７３よりも多くの熱量を伝達することで、第１の接続金具７２を主要な放熱板として、第２の接続金具７３を補助の放熱板としての役割を持たせることができる。

また、バイパスダイオード７１は放熱板７５を有しており、バイパスダイオード７１を筐体３１内部に組込む際には、バイパスダイオード７１の放熱板７５を介して第１の接続金具７２に密着した状態で固定している。この固定方法は適宜定められるものであってよいが、バイパスダイオード７１と第１の接続金具７２および第２の接続金具７３との間で放熱性や電気的特性を損なわないという観点から、接着剤ではなく、ビス等の保持部材を用いて固定するのが望ましい。

バイパスダイオード７１がこのように取り付けられていることによって、バイパスダイオード７１に通電したときに発生する熱は、接続金具７２、７３を通して端子ボックス３０の筐体３１から外部により容易に放熱される。

このとき、バイパスダイオード７１と接続金具７２との接触面に予め熱伝導性の高い樹脂等を塗布してから両者を固定してもよい。これにより、耐水性および絶縁性を高めるために端子ボックス３０内部に熱伝導性の低い樹脂を充填する場合でも、バイパスダイオード７１と接続金具７２との間に樹脂が入り込む心配がなく、放熱性能の低下を防ぐことができる。

また、端子ボックス３０の耐水性および絶縁性を高める目的で、端子ボックス３０の内部に適切な粘度を有する樹脂を充填してもよい。

上記のように端子ボックス３０（正確には「筐体３１」）が、上側開口部３２１、下側開口部３２２および３個の蓋体（第１蓋体４１ａ、第２蓋体４１ｂ、上側蓋体３３）を有し、２つの収納部３７、３８に分けられていることによって、端子ボックス３０内部への樹脂充填をより確実かつ適切に行うことができる。

つまり、端子ボックス内に樹脂を充填する場合において、太陽電池モジュール本体２０に端子ボックス３０を取り付けた後に上側開口部３２１から樹脂を充填する方法では、筐体３１の構造上、樹脂を充填しにくい第1の収納部３７にまず樹脂を充填し、この状態で端子ボックス３０を太陽電池モジュール本体２０に取り付け、端子ボックスの第２の収納部３８内に太陽電池モジュールの出力リード線２５と隣接する太陽電池モジュールに接続するための出力ケーブル７０とを引き入れてこれらを接続した後、第２の収納部３８に樹脂を充填することができる。

また、第１の収納部３７と第２の収納部３８とは、接続金具７２、７３が挿通可能な間隙を残して上下仕切り板３６、４４によって仕切られているので、第１の収納部３７にのみ樹脂を確実に充填することが可能となる。

ここで、端子ボックス３０を組立てて太陽電池モジュール本体に取り付ける作業手順について説明する。

まず、最初に、第２の蓋体４１ｂによって第２の収納部３８の下側開口部３２２を閉塞し、次に第１の収納部３７の下側開口部３２２を閉塞する。次に、第２の収納部３８の上側開口部３２１を利用して出力ケーブル７０と出力リード線２５とを接続金具７２、７３の取付部７４を介して接続し、最後に上側蓋体３３で閉塞して、端子ボックス３０の組立作業を終了する。ただし、出力ケーブル７０と出力リード線２５とを接続後、第２の収納部にも樹脂を充填してもよい。この場合、前述のように１対の孔３４、３４は過度に大きくないため、端子ボックス３０の内部に充填された樹脂が孔３４から過度に流れ出ることはない。ただし、必要に応じて充填樹脂が孔３４から流れ出ないことを万全にするため、出力リード線２５を引き入れた後に孔３４の開口部を埋めるような封止部材を取り付けてもよい。

なお、第２の蓋体４１ｂと本体部３２とを分けないで、一体成型した構造であっても同様に樹脂の充填を行うことができる。

以下に、以上説明した構成の太陽電池モジュール１を屋根に設置する状況について説明する。

図８は、太陽電池モジュール１と屋根瓦とを勾配屋根に設置した様子を示す斜視図である。

太陽電池モジュール１は、勾配屋根９０に施工する場合、勾配屋根の軒側から棟側へと伸びる方向、すなわち勾配屋根９０の軒を屋根の前端と見た場合に、太陽電池モジュール１の後方向に出力ケーブル７０が伸びるようになっているので、太陽電池モジュールの出力ケーブル７０が太陽電池モジュール１や屋根瓦９０の裏面に入り込むことがなく、隣り合う太陽電池モジュール１の出力ケーブル７０同士の接続を容易に行うことができるようになっている。

また、太陽電池モジュール１を屋根９０に施工する場合、図８から分かるように、ある太陽電池モジュール１Ａと、太陽電池モジュール１Ａに対して、屋根９０の流れ方向（縦方向）棟側に設置される屋根瓦９１Ａまたは他の太陽電池モジュール１Ｂとの重なり部Ｓ、すなわち棟側の屋根瓦９１Ａまたは他の太陽電池モジュール１Ｂの裏側に、支持基板１０の切り欠き部１１および端子ボックス３０を位置させることができ、切り欠き部１１および端子ボックス３０が屋根瓦９１Ａの軒側９０ａに露出しないようにすることができる。

この場合、切り欠き部１１を不必要に大きくしないで、端子ボックス３０の外形寸法よりも切り欠き部１１の外形寸法を僅かに大きくすることによって、切り欠き部１１の端部１１ａ（図３参照）と端子ボックス３０との間に適切なクリアランスを設けることができる。

このクリアランスによって、太陽電池モジュール本体２０の製造工程で生じる端子ボックス３０の取り付け位置のずれ、端子ボックス３０を太陽電池モジュール本体２０の裏面２０ｂに接着固定される際に端子ボックス３０の周囲に生じる接着剤のはみ出し、支持基板１０における切り欠き部１１の位置のずれ等に対応することができる。また、そのため、太陽電池モジュール１が葺かれた屋根９０の不燃性が害されることはない。

具体的には、切り欠き部１１の端部１１ａに３ｍｍのクリアランスを加えた大きさを有する切り欠き部１１を設ける試作を行って、太陽電池モジュール本体２０の支持基板１０へ端子ボックス３０を取り付ける作業を行った結果、取り付け状態が非常に良好であることを確認した。

また、太陽電池モジュール本体２０が設置後に何らかの原因によって損傷するなどした場合には太陽電池モジュール本体２０を交換しなければならない。その際、施工時とは逆の手順で、屋根瓦９１および太陽電池モジュール１を順に外していく作業は非常に困難、かつ煩雑なものであるから、不具合が生じた太陽電池モジュール本体２０だけを単体で交換可能であることが望ましい。上記の構成であれば、支持基板１０を屋根９０に固定したままで太陽電池モジュール本体２０を交換することができ、その場合でも太陽電池モジュール本体２０を勾配屋根９０の軒側へと引き出すだけで、出力ケーブル７０を支持基板１０の切り欠き部１１から円滑に引き出すことができ、太陽電池モジュール本体２０の交換を容易に行うことができる。

本発明の実施の形態に係る瓦一体型太陽電池モジュールの全体構成を略視的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る瓦一体型太陽電池モジュールの構成部材の組み付け構造を示す側面図である。 本発明の実施の形態に係る瓦一体型太陽電池モジュールの支持基板の斜視図である。 本発明の実施の形態に係る瓦一体型太陽電池モジュールの太陽電池モジュール本体の分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係る端子ボックスの筐体の斜視図である。 本発明の実施の形態に係る接続金具を含む端子ボックスを側面から見た断面図である。 本発明の実施の形態に係る端子ボックスの分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係る瓦一体型太陽電池モジュールと屋根瓦とを勾配屋根に設置した様子を示す斜視図である。 従来の太陽電池モジュールの概略構成を示す斜視図である。

符号の説明

１ 瓦一体型太陽電池モジュール
１０ 支持基板
１０ａ 支持基板の一端部
１０ｂ 支持基板の他端部
１１ 切り欠き部
２０ 太陽電池モジュール本体
２０ａ 太陽電池モジュール本体の端面
２０ｂ 太陽電池モジュール本体の裏面
２１ 太陽電池セル群
２２ 充填材
２３ 透明基板
２４ 裏面フィルム
２５ 出力リード線
３０ 端子ボックス
３１ 筐体
３２ 本体部
３２ａ 前側板
３２ｂ 後側板
３２ｃ、３２ｄ 左右側板
３２ｅ 水平板（第１の面）
３２ｆ 垂直板（第２の面）
３２１ 上側開口部
３２２ 下側開口部
３３ 上側蓋体
３４、３５ 孔
３６ 上側仕切り板
３７ 第1の収納部
３８ 第２の収納部
４１（４１ａ、４１ｂ） 下側蓋体
４２ ボス
４４ 下側仕切り板
６０ カバー
７０ 出力ケーブル
７１ バイパスダイオード
７２ 第１の接続金具
７３ 第２の接続金具
７４ 接続金具の取付部
７５ 放熱板
８０ 従来の太陽電池モジュール本体
８１ 従来の太陽電池モジュール枠
８２ 従来の端子ボックス
８３ 従来の出力ケーブル
９０ 勾配屋根
９１ 屋根瓦

Claims (9)

1. マトリックス状に配置された複数の太陽電池セルからなる太陽電池モジュール本体が支持基板の表面上に載置されている太陽電池モジュールであって、
   前記支持基板の一部に開口部である切り欠き部が形成され、前記切り欠き部に端子ボックスが取り付けられており、当該端子ボックスの筐体は、前記太陽電池モジュール本体の裏面に接する第１の面と前記太陽電池モジュール本体の側端面に接する第２の面とを有し、前記筐体の第２の面には前記太陽電池モジュール本体から電力を外部に取り出すための出力リード線が挿通される孔が設けられ、前記第２の面に対向する面には前記出力リード線からの出力を外部に取り出すための出力ケーブルが挿通される孔が設けられていることを特徴とする瓦一体型太陽電池モジュール。
2. 前記切り欠き部は前記支持基板の端部に形成されており、前記端子ボックスが前記太陽電池モジュール本体の裏面から側端面にかけて接するように取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の瓦一体型太陽電池モジュール。
3. 前記端子ボックスの筐体内部に前記出力リード線および出力ケーブル並びに出力のバイパスを行うためのバイパスダイオードをそれぞれ接続する接続金具が前記第1の面と略平行に備えられており、前記接続金具は第１の接続金具と第２の接続金具とからなり、かつ、いずれか一方の接続金具が他方の接続金具よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の瓦一体型太陽電池モジュール。
4. 前記バイパスダイオードには放熱板が具備されており、その放熱板は前記第１または第２の接続金具のうち大きい方の接続金具に接していることを特徴とする請求項３に記載の瓦一体型太陽電池モジュール。
5. マトリックス状に配置された複数の太陽電池セルからなる太陽電池モジュール本体が載置されている太陽電池モジュールに取り付けられる端子ボックスであって、
   側面視略Ｌ字形状の筐体を有し、前記太陽電池モジュール本体の裏面に接着する第１の面と前記太陽電池モジュール本体の端面に接する第２の面とを有していることを特徴とする端子ボックス。
6. 前記筐体の第２の面には、前記太陽電池モジュール本体から電力を外部に取り出すための出力リード線が挿通される孔が設けられており、前記第２の面に対向する面には前記出力リード線からの出力を外部に取り出すための出力ケーブルが挿通される孔が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の端子ボックス。
7. 前記筐体内部に前記出力リード線および出力ケーブル並びに出力のバイパスを行うためのバイパスダイオードをそれぞれ接続する接続金具が前記第1の面と略平行に備えられており、前記接続金具は第１の接続金具と第２の接続金具とからなり、かつ、いずれか一方の接続金具が他方の接続金具よりも大きいことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の端子ボックス。
8. 前記筐体内部にバイパスダイオードが配置されており、前記バイパスダイオードには放熱板が具備されており、その放熱板は前記第１または第２の接続金具のうち大きい方の接続金具に接していることを特徴とする請求項７に記載の端子ボックス。
9. 前記筐体内部は、仕切り板によって２つの収納部に分かれており、いずれか一方の収納部には前記第１および第２の接続金具の大部分と前記バイパスダイオードとが配置されており、他方の収納部には前記第１および第２の接続金具の取付部が配置されていることを特徴とする請求項８に記載の端子ボックス。

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