JP4326990B2 - Roof material integrated solar cell module - Google Patents
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Description
本発明は、平形の屋根材ブロックに太陽電池を搭載した屋根材一体型太陽電池モジュールに関する。 The present invention relates to a roof material integrated solar cell module in which solar cells are mounted on a flat roof material block.
太陽電池は、太陽の光エネルギーから直接電気エネルギーを得る発電装置である。地球環境問題がクローズアップされる中、太陽電池はクリーンなエネルギー源として脚光を浴び、徐々に導入が進んでいる。 A solar cell is a power generation device that directly obtains electrical energy from solar light energy. As global environmental issues are being highlighted, solar cells are attracting attention as a clean energy source and gradually being introduced.
例えば、住宅の屋根に設置される太陽電池モジュールを例にとると、これまでは発電素子を封止した太陽電池をガラスなどの表面保護材でカバーし、これにフレームを取り付けたモジュールを、屋根の上に設置した架台に取り付ける方法が多く採用されている。この場合、端子は通常太陽電池モジュールの非受光面から取り出され、端子箱などを経由してモジュールの非受光面側で配線されることが多い。 For example, taking a solar cell module installed on the roof of a house as an example, a solar cell module in which a power generating element is sealed is covered with a surface protective material such as glass and a frame is attached to the roof. Many methods are used to attach to the pedestal installed on the top. In this case, the terminal is usually taken out from the non-light-receiving surface of the solar cell module and is often wired on the non-light-receiving surface side of the module via a terminal box or the like.
しかし、この架台設置型モジュールは美観に優れているとは言い難く、最近では美観に配慮した建材一体型太陽電池がその主流になりつつある。 However, it is difficult to say that this pedestal-mounted module is excellent in aesthetics, and recently, building material integrated solar cells that are aesthetically conscious are becoming mainstream.
例えば、屋根材一体型太陽電池モジュールとして、横葺き式の屋根材ブロック(平形瓦)の上面に太陽電池を装着し、その太陽電池から屋根材の後縁側に引き出した出力ケーブルを介して太陽電池モジュールの相互間,およびパワーコンディショナに通じる出力母線ケーブル(配線ケーブル)との間で直列,並列に配線して太陽光発電システムを構築するようにした構成のものが知られている(例えば、特許文献1,特許文献2参照。)。 For example, as a roofing material integrated solar cell module, a solar cell is mounted on the upper surface of a horizontal roofing material block (flat tile), and the solar cell is output from the solar cell to the rear edge side of the roofing material through an output cable. A configuration in which a photovoltaic power generation system is constructed by wiring in series and in parallel between modules and an output bus cable (wiring cable) leading to a power conditioner is known (for example, (See Patent Document 1 and Patent Document 2.)
次に、前記した屋根材一体型太陽電池モジュールの構造、およびモジュール相互間の配線構造を図9,図10で説明する。 Next, the structure of the above-described roof material integrated solar cell module and the wiring structure between the modules will be described with reference to FIGS.
図9において、1は太陽電池、2はセメント,モルタル,金属材料,強化プラスチックなどを素材として作られた平型の屋根瓦である。ここで、太陽電池1は単結晶,多結晶系シリコン,あるいはアモルファス系シリコンの太陽電池素子を表面保護材(例えば、ETFEなどのフッ素系樹脂フィルム),封止材(例えば、EVA(エチレン酢酸ビニル共重合体))で封止したフィルム基板形の薄膜太陽電池であり、その裏面中央に出力端子ボックス11を取付け、この出力端子ボックス11から太陽電池1の出力端子に接続した正極(+),負極(−)の出力ケーブル4,4を、屋根瓦の上辺縁部2bから引き出し、各出力ケーブル4,4にプラグ5およびソケット6を取付けた構成になる。
In FIG. 9, 1 is a solar cell, 2 is a flat roof tile made of cement, mortar, metal material, reinforced plastic or the like. Here, the solar cell 1 is composed of a single crystal, polycrystalline silicon, or amorphous silicon solar cell element made of a surface protective material (for example, a fluorine-based resin film such as ETFE) and a sealing material (for example, EVA (ethylene vinyl acetate). A film substrate type thin film solar cell sealed with a copolymer)), and an output terminal box 11 is attached to the center of the back surface of the thin film solar cell, and a positive electrode (+), connected to the output terminal of the solar cell 1 from the output terminal box 11 The
一方、屋根瓦2には、その上面側に太陽電池1,出力端子ボックス11を収容する凹部41,42、および出力端子ボックスの収容凹部42と屋根瓦2の後縁(棟側)との間に前記出力ケーブル4,4を収容する配線の誘導溝42aが形成されており、ここに太陽電池1,出力端子ボックス11および出力ケーブル4,4を嵌入してシリコーンなどの接着剤で接合している。なお、2cは隣接する屋根瓦と重ね継ぎするための袖形フランジ部、2dは屋根瓦2を屋根の野地板に固定する釘の通し穴である。
On the other hand, the roof tile 2 has
次に、前記した屋根材一体型太陽電池モジュールの複数枚を建屋の屋根に葺設して太陽光発電システムを構築する配線構造、およびその配線作業を図10で説明する。 Next, a wiring structure for constructing a photovoltaic power generation system by laying a plurality of roof material-integrated solar cell modules as described above on the roof of a building and its wiring work will be described with reference to FIG.
太陽電池1の直流出力を交流に変換して商用電力系統に連系する図示しないパワーコンディショナ(インバータ)の入力電圧は一般にDC200V程度である。これに対して、住宅用建屋の屋根に葺設する太陽電池付屋根瓦の一枚当たりの出力電圧は、屋根瓦のサイズによって異なる。そこで、図10で示すように複数枚の太陽電池付屋根瓦21をアレイ状に横葺きした状態で、左右に並ぶ所定枚数(太陽電池一枚当たりの出力電圧が50Vであれば4枚)を単位として、横並びする4枚の太陽電池付屋根瓦21の太陽電池1(A〜Dで表す)の間で各太陽電池1から引き出した出力ケーブル4,4のプラグ5とソケット6を接続し、太陽電池A〜Dの相互間を直列接続して出力電圧を200Vに昇圧した太陽電池付屋根瓦のブロックを構成する。次に、アレイ状に並べて横葺きした太陽電池付屋根瓦21の列に沿ってその棟側に正極,負極の基幹ケーブル7,7を敷設した上で、前記太陽電池付屋根瓦ブロックの両端に並ぶ太陽電池1(A,D)から後縁側(棟側)に引き出した+極,−極の出力ケーブル4,4のプラグ5,ソケット6を基幹ケーブル7,7の分岐部8に極性を合わせて並列接続する。以下、軒から棟側に順に横葺きした各列の太陽電池モジュールについても前記と同様な配線作業を行った後、各列の基幹ケーブル7,7の末端を接続ボックスに集約させてパワーコンディショナに接続する。
The input voltage of a power conditioner (inverter) (not shown) that converts the direct current output of the solar cell 1 into alternating current and is linked to the commercial power system is generally about DC 200V. On the other hand, the output voltage per sheet of roof tiles with solar cells installed on the roof of a residential building varies depending on the size of the roof tiles. Therefore, as shown in FIG. 10, in a state where a plurality of roof tiles with
なお、図10においては、太陽電池が4直列,1並列の場合を示したが、直並列の形態や数は、太陽光発電システムの仕様によって種々のバリエーションがある。 In addition, in FIG. 10, although the case where the solar cell was 4 series and 1 parallel was shown, the form and number of series-parallel have various variations with the specification of a solar power generation system.
ところで、複数の太陽電池を屋根等の建材に敷設して太陽光発電システムを構築する場合、配線作業を含めて、施工上、下記のような問題がある。前述の太陽電池付屋根瓦を例にとると、軒側の瓦を施工した後に、この瓦から取り出されている出力ケーブル4を、基幹ケーブル7につなぎこむ作業が行われる。従って、屋根の上には軒側の太陽電池付屋根瓦21から取り出された出力ケーブル4と基幹ケーブル7及び分岐部8が自由な状態で置かれ、この状態では、分岐部8が基幹ケーブル7のねじれにより浮き上がりや、出力ケーブル4と重なる場合がある。
By the way, when constructing a solar power generation system by laying a plurality of solar cells on a building material such as a roof, there are the following problems in construction including wiring work. Taking the roof tile with solar cells as an example, after constructing the roof tile on the eaves side, the work of connecting the
また、太陽電池付屋根瓦と屋根の野地板とのスペースは僅少のため、分岐部8の厚さ寸法を小とし、野地板と並行且つ密着するようにして設置高さを、かなり小としない限り、水上側の太陽電池付屋根瓦を設置する際に、太陽電池付屋根瓦の裏面に前記分岐部8が当って邪魔になる。このような場合、分岐部8の姿勢修正と太陽電池付屋根瓦の設置確認を繰り返すことが必要となり、施工の作業効率を大きく低下させる問題があった。
In addition, since the space between the roof tile with solar cells and the roof base plate is very small, the thickness of the branching
前記施工の作業効率を改善するために、前記出力ケーブルや分岐部を仮止め、もしくは予め固定する提案がなされ、特許文献3や特許文献4により出願されている。
In order to improve the work efficiency of the construction, proposals have been made to temporarily fix or fix the output cable and the branch part in advance, and
特許文献3の発明は、同公報の記載によれば、「野地板上に載置されたままの電力ケーブルは、太陽電池モジュールの葺設作業の際には、乱れたケーブルが作業者の足で踏まれて断線したり、先端の接続端子が既に固定した太陽電池モジュールと野地板の間に入って取り出し不能となるといった不都合が生じ易く、作業能率低下の原因になるとともに施工における安全性の点からも問題があることに鑑みてなされた発明」であり、「電力ケーブルを屋根本体に仮止めする仮止め手段を備え、前記仮止め手段は、電力ケーブルを屋根本体に拘束して、屋根上における姿勢の乱れを防止するものをいい、粘着テープやステープルを用いることも含まれるが、特に、前記電力ケーブルの長手方向に沿った外被表面に単若しくは複数の薄肉突片又は略全長に渡り連続した薄肉突条を設けるとともに、前記仮止め手段を当該突片又は突条とこれを屋根本体に止着する釘、ネジ若しくはホッチキス、又はこれらの組み合わせにより構成する。」旨を開示する。 According to the description of the patent publication 3, the power cable that is still placed on the base plate is not connected to the operator's feet when the solar cell module is installed. It is easy to cause inconveniences such as being disconnected by being stepped on, or becoming impossible to take out between the solar cell module and the ground plate where the connection terminal at the tip is already fixed, and it causes a reduction in work efficiency and from the viewpoint of safety in construction The invention has been made in view of the above problems, and includes "temporary fixing means for temporarily fixing the power cable to the roof main body, and the temporary fixing means restrains the power cable to the roof main body and This refers to a device that prevents the posture from being disturbed, and includes the use of adhesive tape and staples. In particular, one or a plurality of thin-walled projecting pieces or substantially A thin protrusion that is continuous over a long length is provided, and the temporary fixing means is constituted by the protrusion or protrusion and a nail, a screw, a staple, or a combination thereof that fixes the protrusion to the roof body. To do.
次に、特許文献4の発明は、「太陽電池モジュールの踏み割れや反りなどに対する強度を確保し、ケーブル等の踏み断線や雨水故障などから保護するこのできる屋根パネル配線構造の提供」を課題とし、この課題の解決手段として、特許文献4においては、下記のような構成を開示する。即ち、「太陽電池モジュールの発生電力を集約させる集約ケーブルを接続させる分岐ジョイントボックスと、この分岐ジョイントボックスおよび集約ケーブルが収められる流し桟とを備える。流し桟は野地板2上面に固定するための断面L字型脚片部とこの脚片部間に橋架された橋架片部とからなる溝部を有し、その脚片部の側面に設けた切り欠き部に分岐ジョイントボックスが引掛けられ、集約ケーブルとともに流し桟の溝部に収められる。分岐ジョイントボックスの側面には、太陽電池モジュール出力ケーブルが接続されるコネクタを内蔵された突出部が設けられる。」
しかしながら、上記特許文献3や4の発明によっても、下記のような問題がある。特許文献3によれば、電力ケーブルが釘、ネジ、ホッチキス等の仮止め手段で仮止めされるので、配線の乱れが施工作業の妨げとなることは防止できるが、配線を固定しても分岐ケーブルのねじれによる分岐ジョイントボックスの起き上がりは防止できない。従って、分岐部8の姿勢修正と太陽電池付屋根瓦の設置確認を繰り返す必要が生ずる、前述のような問題は、依然として残る。また、配線を仮固定する箇所数がかなり多くなるので、作業効率が低下する新たな問題が生じ、全体的にみて、施工の作業効率が悪い問題は解消されない。
However, the inventions of
また、特許文献4によれば、分岐ジョイントボックス(分岐部)が流し桟に収められるので、出力ケーブルの節目ともいうべき分岐ジョイントボックスが確実に固定されるが、「流し桟」の部品および取り付け作業が必要となり、施工工数および部品コストが増大する。また、金属製の流し桟のエッジでケーブルを破損し、短絡を招く恐れもある。
Further, according to
この発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、本発明の課題は、部品点数や施工工数の増大なしに、出力ケーブルの分岐部を確実に固定することにより、太陽電池付屋根瓦の敷設作業や配線接続作業の容易性および確実性の向上を図った屋根材一体型太陽電池モジュールを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is to securely fix the branch portion of the output cable without increasing the number of parts and the number of construction steps, so that the roof tile with solar cells can be obtained. An object of the present invention is to provide a roof material-integrated solar cell module that is improved in ease and certainty of laying work and wiring connection work.
上記課題は、以下により達成される。即ち、この発明によれば、屋根材ブロック(屋根瓦)の上面に太陽電池を設けた構成になり、その複数枚をアレイ状に並べて屋根面に横葺きし、その棟側に沿って敷設した配線用の基幹ケーブルに、前記太陽電池から引き出した電気出力ケーブルの分岐ケーブルを電気的に接続するための分岐部を介して、前記複数個の太陽電池を直列または並列に接続して太陽光発電システムを構築するようにした屋根材一体型太陽電池モジュールにおいて、前記分岐部は、屋根下地材へ直接固定することを可能とした固定手段を備え、前記分岐部の固定手段は、前記屋根瓦を屋根下地材へ固定するためのL字状釘と、このL字状釘の一辺に設けた凸部に係合するように、前記分岐部における固定部に設けた凹部とからなることを特徴とする(請求項1)。 The above-mentioned subject is achieved by the following. That is, according to the present invention, the solar cell is provided on the top surface of the roofing material block (roof tile), and a plurality of the batteries are arranged in an array and laid on the roof surface, and laid along the ridge side. Solar power generation by connecting the plurality of solar cells in series or in parallel to a trunk cable for wiring via a branch portion for electrically connecting a branch cable of an electrical output cable drawn from the solar cell In the roof material-integrated solar cell module configured to construct a system, the branch portion includes a fixing means that can be directly fixed to a roof base material, and the fixing means of the branch portion includes the roof tile. wherein an L-shaped nail for fixing to the roof bed material, so as to engage the convex portion provided on one side of the L-shaped nails, the Rukoto such and a recess formed in the fixed portion of the branch portion (Claim 1).
前記構成によれば、部品点数や施工工数の増大なしに、出力ケーブルの分岐部を確実に固定することができるので、従来の問題点が解消され、太陽電池モジュールの敷設作業や配線接続作業が容易かつ確実となる。即ち、前記構成によれば、分岐部の固定に、太陽電池付屋根瓦の左右の重なる部分の下側を、軒側下段の太陽電池付屋根材の取付穴を通して固定するのに用いるL状釘を流用することができるので、専用工具・専用の取付金具を必要とせず作業効率の向上やコストダウンが可能となる。また、この場合には、単なる釘と釘貫通用の貫通穴を用いて固定するような構成とは異なり、分岐部に貫通穴用のスペースを必要としないので、分岐部のコンパクト化が図れる。 According to the above configuration, the branch portion of the output cable can be securely fixed without increasing the number of parts and construction man-hours, so the conventional problems are solved, and the solar cell module laying work and wiring connection work are eliminated. Easy and reliable. That is, according to the said structure, the L-shaped nail used to fix the lower side of the left and right overlapping portions of the roof tile with solar cells through the mounting holes of the roof member with solar cells on the eaves side lower side for fixing the branch portion Therefore, it is possible to improve work efficiency and reduce costs without the need for dedicated tools or dedicated mounting brackets. Further, in this case, unlike a configuration in which the nails are fixed using a through hole for penetrating the nail, a space for the through hole is not required in the branch portion, so that the branch portion can be made compact.
また、前記請求項1の発明の実施態様としては、下記請求項2の発明が好ましい。即ち、前記請求項1に記載のモジュールにおいて、前記基幹ケーブルは正負の両極性に対応する2芯ケーブルとし、前記分岐部は、前記2芯ケーブルと分岐ケーブルとの電気的接続部および各ケーブルの分岐部導入部全体を樹脂成型により絶縁被覆してなるものとすることを特徴とする(請求項2)。これにより、分岐部の電気絶縁性が向上するとともに、分岐部が比較的、強度を有する塊状の部品となるので、分岐部の固定構造を容易化することができる。 As an embodiment of the invention of claim 1, the invention of claim 2 is preferable. That is, in the module according to claim 1, the backbone cable is a two-core cable corresponding to both positive and negative polarities, and the branch portion includes an electrical connection portion between the two-core cable and the branch cable and each cable. The entire branch part introduction part is formed by insulating coating by resin molding (claim 2). As a result, the electrical insulation of the branch portion is improved, and the branch portion becomes a massive part having a relatively high strength. Therefore, the fixing structure of the branch portion can be facilitated.
さらに、前記課題は、下記請求項3の発明によっても達成される。即ち、屋根材ブロック(屋根瓦)の上面に太陽電池を設けた構成になり、その複数枚をアレイ状に並べて屋根面に横葺きし、その棟側に沿って敷設した配線用の基幹ケーブルに、前記太陽電池から引き出した電気出力ケーブルの分岐ケーブルを電気的に接続するための分岐部を介して、前記複数個の太陽電池を直列または並列に接続して太陽光発電システムを構築するようにした屋根材一体型太陽電池モジュールにおいて、前記基幹ケーブルは正負の両極性に対応する2芯ケーブルとし、前記分岐部は、前記2芯ケーブルと分岐ケーブルとの電気的接続部および各ケーブルの分岐部導入部全体を樹脂成型により絶縁被覆してなるものとし、前記分岐部は、各ケーブルを対向する側端面部からそれぞれ導出する直方体状の樹脂成型体からなり、ケーブルの軸方向に沿った矩形状の軸断面を有し、かつ屋根下地材に接する面と反対側の上面と屋根下地材と直角な側面とでなす軸方向の少なくとも一つの稜は、傾斜面を有するものとし、前記分岐部の固定手段は、屋根瓦により前記傾斜面を介して分岐部を屋根面に押圧するものとしてなることを特徴とする(請求項3)。前記構成によれば、分岐部の基幹ケーブルに並行な端部に設けた前記傾斜面部を、屋根瓦の棟側上辺縁下部と屋根下地材との隙間に嵌め込んで固定することができ、これにより、取付工具及び金具を一切必要とせず、容易に分岐部を固定することが可能となり大幅な作業効率の向上、コストダウンが図れる。 Further, the above object can be achieved by the invention of claim 3 below. That is, a solar cell is provided on the upper surface of the roofing material block (roof tile), and a plurality of the pieces are arranged in an array and laid on the roof surface, and the basic cable for wiring is laid along the ridge side. The solar power generation system is constructed by connecting the plurality of solar cells in series or in parallel via a branch portion for electrically connecting a branch cable of the electrical output cable drawn from the solar cell. In the roof material-integrated solar battery module, the trunk cable is a two-core cable corresponding to both positive and negative polarities, and the branch portion is an electrical connection portion between the two-core cable and the branch cable and a branch portion of each cable. the entire inlet part and made with insulating coating by resin molding, the branch portion is made rectangular resin molded deriving respectively from the side end face facing the respective cable, At least one ridge in the axial direction formed by an upper surface opposite to the surface in contact with the roof base material and a side surface perpendicular to the roof base material has an inclined surface. The fixing means for the branch portion is configured to press the branch portion against the roof surface via the inclined surface by roof tiles (Claim 3 ). According to the above configuration, the inclined surface portion provided at the end parallel to the trunk cable of the branching portion can be fitted and fixed in the gap between the lower ridge side upper edge of the roof tile and the roof base material. Therefore, it is possible to easily fix the branch portion without requiring any mounting tools and metal fittings, and it is possible to greatly improve work efficiency and reduce costs.
また、前記請求項3に記載のモジュールにおいて、前記傾斜面は、前記屋根下地材に接する面と反対側の上面と屋根下地材と直角な側面とでなす軸方向の二つの稜に設け、前記矩形状の軸断面は、実質的に、矩形と台形とを組み合わせた六角形状断面としてなることを特徴とする(請求項4)。太陽光発電システムの仕様によっては、基幹ケーブルの正負の向きを逆にする、即ち分岐部の向きを上下180度反転させる必要性が生ずるが、この場合においても、前記請求項4の発明の構成によれば、分岐部の上下両側に傾斜面部があるので、前記傾斜面部を介しての分岐部の固定がいかなる場合にも容易に可能となる。
Further, in the module according to claim 3 , the inclined surface is provided on two ridges in an axial direction formed by an upper surface opposite to a surface in contact with the roof base material and a side surface perpendicular to the roof base material, The rectangular axial section is substantially a hexagonal section combining a rectangle and a trapezoid (claim 4 ). Depending on the specifications of the photovoltaic power generation system, it may be necessary to reverse the direction of the positive and negative of the main cable, that is, to reverse the direction of the branching portion by 180 degrees. In this case as well, the configuration of the invention of
この発明によれば、部品点数や施工工数の増大なしに、出力ケーブルの分岐部を確実に固定することができ、太陽電池付屋根瓦の敷設作業や配線接続作業の容易化,確実化を図り、屋根材一体型太陽電池モジュールのコスト低減を図ることができる。 According to the present invention, the branch portion of the output cable can be securely fixed without increasing the number of parts and the number of man-hours, thereby facilitating and ensuring the installation work and wiring connection work of the roof tile with solar cell. In addition, the cost of the roof material integrated solar cell module can be reduced.
次に、この発明の実施形態に関して、図1ないし図8に基いて説明する。図1は本発明の実施形態に係る屋根材一体型太陽電池モジュールの模式的構成図、図2は図1のモジュールの配線図の一例(4直列1並列)を示す図、図3は本発明に関わる参考例として示す分岐部の構成断面図、図4は本発明に関わる参考例として示す貫通穴と釘を使用した分岐部の実施態様の斜視図、図5は凹部とL状釘を使用した本発明の分岐部の実施態様の斜視図、図6は端部に傾斜加工を施した本発明の分岐部の実施態様の斜視図、図7は図6の分岐部を屋根瓦の棟側上辺縁下部と屋根下地材との隙間へ嵌め込んで固定した状態を示す断面図、図8は図7の一部拡大断面図である。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a roof material integrated solar cell module according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an example (4 series 1 parallel) of the module of FIG. 1, and FIG. configuration sectional view of a bifurcation showing a reference example relating to FIG. 4 is a perspective view of an embodiment of a bifurcation using the through hole and the nail shown as a reference example according to the present invention, FIG. 5 using the recess and L Jokugi perspective view of an embodiment of a bifurcation of the present invention, FIG. 6 is a perspective view of an embodiment of a bifurcation of the present invention subjected to inclined machining on the end, 7 ridge side of the roof tiles the
図1および図2において、図9および図10に示す部材と同一機能部材には同一符号を付してその詳細説明を省略する。図1において、屋根瓦2の表面に設けられた凹部に太陽電池1が配設されてなる太陽電池付屋根瓦21が、軒先から棟に向かって水上側の太陽電池付屋根瓦21の下側端部が水下側の太陽電池付屋根瓦21の上辺縁部2bと重なるように配設され、野地板30に敷かれたルーフィング材31上に葺設される。屋根瓦2の上辺縁部から取り出された出力ケーブル4にはプラグ5及びソケット6が取り付けられており、隣接した太陽電池付屋根瓦21の正極と負極の上記プラグ5とソケット6を直列接続して、図示しないパワーコンディショナーの入力電圧、一般的にはDC200Vの電圧を得る。
1 and 2, members having the same functions as those shown in FIGS. 9 and 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In FIG. 1, a
また、図2の配線図に示すように、両端の太陽電池付屋根瓦21の直列接続されていない出力ケーブル4は正極4a・負極4b各々を、2芯ケーブルを使用して正負極を一本化した基幹ケーブル7から分岐部8を介して分岐された分岐ケーブル(正極9a、負極9b)にそれぞれプラグ5及びソケット6によって並列に接続し、1つの太陽電池ユニットを形成している。なお、図2において、部番10は、分岐部8内に設けた逆流ダイオードである。上記のようなユニットが複数、基幹ケーブル7に接続され、図示しないパワーコンディショナーへ配線されて交流電圧に変換される。
As shown in the wiring diagram of FIG. 2, the
なお、本発明で用いられる太陽電池1について以下に詳述する。太陽電池1に用いる半導体は、特に限定されるものではないが、例えば、シリコン系半導体、化合物系半導体等の材料からなり、単結晶系や多結晶系の結晶系半導体やアモルファス系半導体が挙げられる。これらの内、特に結晶系シリコン太陽電池は、高い信頼性、エネルギー変換効率等によって、屋根材一体型太陽電池として屋外用途において好適に用いられる。又、アモルファス系シリコン太陽電池は、現状では上記結晶系シリコン太陽電池に比べてエネルギー変換効率等が低いものの、低コスト薄膜系太陽電池として期待されるものである。 In addition, the solar cell 1 used by this invention is explained in full detail below. Although the semiconductor used for the solar cell 1 is not particularly limited, for example, it is made of a material such as a silicon-based semiconductor or a compound-based semiconductor, and examples thereof include a single crystal system, a polycrystalline crystal semiconductor, and an amorphous semiconductor. . Of these, crystalline silicon solar cells are particularly suitable for outdoor use as roofing material integrated solar cells due to high reliability, energy conversion efficiency, and the like. Amorphous silicon solar cells are expected as low-cost thin-film solar cells, although the energy conversion efficiency and the like are currently lower than those of the crystalline silicon solar cells.
上記太陽電池1としては、結晶系半導体、化合物系半導体やこれらの半導体とアモルファス系半導体の積層構造のセルからなる多数の素子を1枚の基板に集積したモジュールが用いられてもよいが、大面積の1枚のアモルファス系シリコン太陽電池素子からなるモジュールを用いることもできる。又、これらの太陽電池は、通常、その表面に例えば、普通又は強化ガラス、アクリル樹脂板、PTFE系薄膜等の透明性の高い表面保護材が積層される。 As the solar cell 1, a module in which a large number of elements composed of cells of a crystalline semiconductor, a compound semiconductor, or a stacked structure of these semiconductors and an amorphous semiconductor are integrated on a single substrate may be used. A module composed of one amorphous silicon solar cell element having an area can also be used. In addition, these solar cells are usually laminated on the surface with a highly transparent surface protective material such as ordinary or tempered glass, an acrylic resin plate, a PTFE-based thin film, and the like.
上記太陽電池がその表面に配設される屋根瓦の材料は、特に限定されるものではないが、例えば、セメント等の無機材料、アルミニウムや鉄鋼等の金属材料、ポリカーボネートや繊維強化プラスチック等の有機材料もしくはこれらを複合した基板からなるもの等が挙げられる。 The material of the roof tile on which the solar cell is disposed is not particularly limited. For example, inorganic materials such as cement, metal materials such as aluminum and steel, organic materials such as polycarbonate and fiber reinforced plastic, and the like. Examples thereof include materials and materials made of a composite substrate.
太陽電池1の好ましい構成について、さらに具体的に例示的に述べる。太陽電池1に用いる太陽電池素子としては、厚さ10μmから100μmの高分子材料フィルム基板上に非結晶シリコン薄膜などから形成された光電変換層とAgやAl、ZnOの層が電極層として形成された1枚の薄膜太陽電池を用い、上記太陽電池素子の正極及び負極の発電出力を、図示しない導電フィルムを用いて、前記出力端子ボックス11内に集電し、出力ケーブル4に通電する。
The preferred configuration of the solar cell 1 will be described more specifically by way of example. As a solar cell element used for the solar cell 1, a photoelectric conversion layer formed of an amorphous silicon thin film or the like and a layer of Ag, Al, ZnO are formed as an electrode layer on a polymer material film substrate having a thickness of 10 μm to 100 μm. In addition, a single thin film solar cell is used, and the power generation outputs of the positive and negative electrodes of the solar cell element are collected in the output terminal box 11 using a conductive film (not shown), and the
また、上記太陽電池1は、例えば、厚さ3mmの白板ガラス板の裏面に、約200mm×800mmサイズの上記のような太陽電池素子を、厚さ0.3mm〜0.4mmのエチレン−酢酸ビニル共重合体からなる封止材とフッ素樹脂系のバックフィルムで積層された構造とする。上記太陽電池1と屋根瓦2とは、図9において示した屋根瓦2の凹部41、42に例えばシリコン系接着材を流し込み、太陽電池1を嵌め込んで一体化する。また、接着材により、屋根瓦2裏面の防水を保つようにする。
In addition, the solar cell 1 includes, for example, the above-described solar cell element having a size of about 200 mm × 800 mm on the back surface of a white glass plate having a thickness of 3 mm, and ethylene-vinyl acetate having a thickness of 0.3 mm to 0.4 mm. A structure in which a sealing material made of a copolymer and a fluororesin-based back film are laminated. The solar cell 1 and the roof tile 2 are integrated by pouring, for example, a silicon-based adhesive into the
次に、図3の参考例について述べる。図3において、分岐部8は2芯ケーブルを使用した基幹ケーブル7に、負極側は圧着端子12aを介して分岐ケーブル負極9bへ、正極側は圧着端子12b、逆流防止ダイオード10、圧着端子12cを介して分岐ケーブル正極9aに接続される。全ての電気的接続が完了した後に、例えばポリエチレン等の樹脂をインサート成型して、防水・絶縁構造の分岐部8を構成する。なお、図3において、8aは後述する貫通穴である。
Next, a reference example of FIG. 3 will be described. In FIG. 3, the
次に、図4の参考例の分岐部の構成について述べる。図4において、分岐部8には基幹ケーブル7と直交する端部に膨らみを持たせ分岐部8の板厚方向に貫通穴8aを対向する位置に2箇所形成する。一列の太陽電池付屋根瓦21の葺設完了後、配線接続を行い、棟側次列の太陽電池付屋根瓦21を葺設する前に前記分岐部8に形成した貫通穴8aに釘13を通して野地板30及びルーフィング材31に固定する。分岐部8に形成した貫通穴8aを2箇所に設けたのは分岐部8の取り付け方向が、太陽光発電システムの仕様により180度変わっても、即ち、分岐部取り付けの上下関係が逆になっても、貫通穴8の位置を同様に確保できるようにするためである。
Next, the configuration of the branch part of the reference example of FIG. 4 will be described. In FIG. 4, the
次に、請求項1および2の発明に係る図5の分岐部の構成について述べる。図5の実施態様においては、分岐部8に基幹ケーブル7と直交する方向に凹部8bを2箇所設け、L状釘14の凸部14aが前記分岐部8の凹部8bに勘合するようにして野地板30及びルーフィング材31に固定する。なお、図5の分岐部の構成を断面図で示すと、概ね図3と同様であるが、図3における貫通穴8aとその周囲の突出部分は不要である点が異なる。
Next, the structure of the branching section of FIG. 5 according to the inventions of claims 1 and 2 will be described. In the embodiment of FIG. 5, two
次に、請求項3の発明に係る図6の分岐部の構成および同分岐部を屋根瓦で固定する構成を示す図7および図8について述べる。図6の実施態様においては、分岐部8に基幹ケーブル7と並行で且つ両端に10°〜45°の傾斜面を有する傾斜部8cを設ける。図7,8に示すように、一列の太陽電池付屋根瓦21の葺設及び配線接続完了後、野地板30及びルーフィング材31上で分岐部8を滑らせて、屋根材の棟側上辺縁下部2aとの隙間に分岐部8の傾斜部8cを嵌め込み、棟側から分岐部8を叩いて、傾斜部8cを瓦の上辺縁下部2a部に押し込んで、分岐部を固定する。分岐部8の両側に傾斜部8cを設けた理由は、前述のように、分岐部8の方向が180度変わっても、傾斜部8cが屋根材の棟側上辺縁下部2aに対応できるようにするためである。
Next, FIG. 7 and FIG. 8 which show the structure of the branch part of FIG. 6 which concerns on invention of Claim 3 , and the structure which fixes the branch part with a roof tile are described. In the embodiment of FIG. 6, the
上記本発明の実施態様によれば、太陽電池付屋根瓦の葺設工数を著しく低減し、かつ太陽電池付屋根瓦の配線接続作業が極めて迅速・容易且つ確実に実施でき、太陽光発電システムのコストを大幅に低減させることができる。 According to the embodiment of the present invention, the number of man-hours for installing the roof tile with solar cells can be remarkably reduced, and the wiring connection work of the roof tile with solar cells can be carried out extremely quickly, easily, and reliably. Cost can be greatly reduced.
1 太陽電池
2 屋根瓦
4 出力ケーブル
5 プラグ
6 ソケット
7 基幹ケーブル
8 分岐部
8a 貫通穴
8b 凹部
8c 傾斜部
9a,9b 分岐ケーブル
10 逆流ダイオード
11 端子ボックス
13 釘
14 L字状釘
14a 凸部
21 太陽電池付屋根瓦
30 野地板
31 ルーフィング材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar cell 2
Claims (4)
前記分岐部は、屋根下地材へ直接固定することを可能とした固定手段を備え、前記分岐部の固定手段は、前記屋根瓦を屋根下地材へ固定するためのL字状釘と、このL字状釘の一辺に設けた凸部に係合するように、前記分岐部における固定部に設けた凹部とからなることを特徴とする屋根材一体型太陽電池モジュール。 It becomes the structure which provided the solar cell on the upper surface of the roofing material block (roof tile), arranged a plurality of them in an array and laid on the roof surface, and the basic cable for wiring laid along the ridge side, A roof in which a solar power generation system is constructed by connecting the plurality of solar cells in series or in parallel via a branch portion for electrically connecting a branch cable of an electrical output cable drawn from the solar cell. In the material-integrated solar cell module,
The branch portion includes fixing means that can be directly fixed to the roof base material. The fixing means of the branch portion includes an L-shaped nail for fixing the roof tile to the roof base material, and the L-shaped nail. shaped so as to engage the convex portion provided on one side of the nail, roofing material integrated type solar cell module, wherein Rukoto such and a recess formed in the fixed portion of the branch portion.
前記基幹ケーブルは正負の両極性に対応する2芯ケーブルとし、前記分岐部は、前記2芯ケーブルと分岐ケーブルとの電気的接続部および各ケーブルの分岐部導入部全体を樹脂成型により絶縁被覆してなるものとし、
前記分岐部は、各ケーブルを対向する側端面部からそれぞれ導出する直方体状の樹脂成型体からなり、ケーブルの軸方向に沿った矩形状の軸断面を有し、かつ屋根下地材に接する面と反対側の上面と屋根下地材と直角な側面とでなす軸方向の少なくとも一つの稜は、傾斜面を有するものとし、前記分岐部の固定手段は、屋根瓦により前記傾斜面を介して分岐部を屋根面に押圧するものとしてなることを特徴とする屋根材一体型太陽電池モジュール。 It becomes the structure which provided the solar cell on the upper surface of the roofing material block (roof tile), arranged a plurality of them in an array and laid on the roof surface, and the basic cable for wiring laid along the ridge side, A roof in which a solar power generation system is constructed by connecting the plurality of solar cells in series or in parallel via a branch portion for electrically connecting a branch cable of an electrical output cable drawn from the solar cell. In the material-integrated solar cell module,
The backbone cable is a two-core cable corresponding to both positive and negative polarities, and the branch portion is formed by insulating and covering the electrical connection portion between the two-core cable and the branch cable and the entire branch portion introduction portion of each cable by resin molding. And
The branch portion is formed of a rectangular parallelepiped resin molded body that leads each cable from opposing side end surface portions, has a rectangular axial cross section along the axial direction of the cable, and a surface in contact with the roof base material At least one ridge in the axial direction formed by the upper surface on the opposite side and the side surface perpendicular to the roof base material has an inclined surface, and the fixing means for the branch portion is a branch portion via the inclined surface by a roof tile. A roof material-integrated solar battery module, wherein the roof material-integrated solar battery module is pressed against the roof surface.
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