JPH11141081A - 太陽電池モジュールの配置方法及び太陽電池モジュールアレイ - Google Patents

太陽電池モジュールの配置方法及び太陽電池モジュールアレイ

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JPH11141081A
JPH11141081A JP31188997A JP31188997A JPH11141081A JP H11141081 A JPH11141081 A JP H11141081A JP 31188997 A JP31188997 A JP 31188997A JP 31188997 A JP31188997 A JP 31188997A JP H11141081 A JPH11141081 A JP H11141081A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、設置面に太陽電池モジュールを配
置する際に、多数配置することによって発電有効面積を
増やし、なおかつ美観上すぐれた配置法を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 ある設置面(101)に矩形太陽電池モジュ
ール(103)を配置する配置方法であって、配置可能範囲
内(102)において、モジュール設置方向を決め、該方向
一列の太陽電池モジュールの最大配置可能枚数を算出
し、最大設置可能枚数以下の数からなる太陽電池モジュ
ール群を一列に構成し、該太陽電池モジュール群の中央
を各列での設置面の中央(107)に合わせて配置する工程
を複数有することを特徴とする太陽電池モジュールの配
置方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池モジュー
ルの配置方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、屋根材、特に横葺屋根材の屋根面
への配置法には、一文字葺き(図2)、目違い葺き(図3)等
がある。これらの配置法は軒(屋根の下端辺)から棟(屋
根の上端辺)まで屋根材の継ぎ目のずれ幅が一定でそろ
っており(目違いの周期が一定)、美観上優れた配置法と
いえる。これらの配置法は雨仕舞のため上下二列の屋根
材の継ぎ目部はずらしてある(以下これを目違いと呼
ぶ)。また、屋根材は屋根の境界部にそって切断され、
隅棟納め、けらば納めされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
屋根材配置法を屋根材一体型太陽電池モジュールにその
まま適用すると、以下の様な不都合が生じる。 太陽電池モジュールは切断できないので、太陽電池モ
ジュール全体が配置できるところのみ配置される。寄棟
屋根などでは、軒から棟に行くにしたがって設置可能範
囲が狭くなるので、太陽電池モジュールを多数配置でき
ない。 太陽電池モジュールが規則的に配置されていないと、
美観がわるくなる。 電気配線が困難になる。
【０００４】例えば、図2、図3それぞれの屋根材配置図
は、屋根上端辺の長さ5000mm、屋根下端辺の長さ12000m
m、屋根流れ方向の長さが4500mmの台形屋根面に働き幅2
00mm、長さ2000mmの一般屋根材を従来の方法である目違
い葺き(図2)、一文字葺き(図3)の方法で配置した例であ
る。
【０００５】図2、図3とも屋根境界では長さ2000mmの一
般屋根材は屋根面からはみ出してしまうので、屋根境界
にそって一般屋根材は切断されている。例えばこの屋根
面に一般屋根材と同じ形状である働き幅200mm、長さ200
0mmの太陽電池モジュールを実際に配置すると、図4、図
5の様になる。以下に配置の簡単なアルゴリズムを説明
する。
【０００６】図4の場合、先ず、太陽電池モジュールを
設置できる列数は、設置可能範囲の流れ方向長さをAと
すると、 列数 ≦ A/太陽電池モジュールの働き幅 をみたす最大整数で与えられる。図4の場合は19列であ
る。次に軒から1列目の太陽電池モジュールの最大設置
可能枚数を求める。求めたい列の設置可能範囲内におけ
るモジュール上辺線とモジュール下辺線のモジュール設
置可能な直線共通部の長さ(図4の場合はモジュール上辺
線の長さ)をBとすると、 最大設置可能枚数 ≦ B/太陽電池モジュールの長さ をみたす最大整数で与えられる。図4の場合、軒から1列
目は4枚と算出される。2列目以降は目違い幅を守りなが
ら配置していく。軒先から4枚づつ各列配置していく
と、6列目は最右モジュールが、7列目は最左モジュール
が設置可能範囲から外れるので配置できず、設置枚数は
3枚になる。同様にして配置していくと8〜18列のモジュ
ール数は2、19列のモジュール数は1枚となる。
【０００７】図5の場合も、目違い幅がモジュール長さ
の半分に変わること以外は配置方法は全く同じである。
この場合モジュール枚数は、1、3、5列が4枚、2、4、
6、8、10、12列が3枚、7、9、11、13、15、17、19列が2
枚、14、16、18列が1枚になる。
【０００８】図から分かるように、この配置法の場合、
太陽電池モジュールの占める面積以外の屋根面積が多く
なり、太陽電池モジュールを多数配置できない()とと
もに、配置した太陽電池モジュール群が不規則に配置さ
れる(図5)ので、美観上悪くなる()。また、図4、図5
からわかるように、従来の配置方法では、隣接する列の
太陽電池モジュール間の距離が大きく、太陽電池モジュ
ールコネクター間を接続するための接続ケーブルが多く
なり、施工性が悪くなるとともにコストアップにもな
る。
【０００９】本発明の目的は、上記のような欠点をのぞ
いた太陽電池モジュールの配置方法を提供することにあ
る。
【００１０】
【発明を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めの手段は、ある設置面に矩形太陽電池モジュールを配
置する配置方法であって、配置可能範囲内において、モ
ジュール設置方向を決め、該方向一列の太陽電池モジュ
ールの最大配置可能枚数を算出し、最大設置可能枚数以
下の数からなる太陽電池モジュール群を一列に構成し、
該太陽電池モジュール群の中央を各列での設置面の中央
合わせて配置する工程を複数有することを特徴とする太
陽電池モジュールの配置方法である。
【００１１】又、前記複数の太陽電池モジュール群のそ
れぞれの列の中心線に対して所定の目違い幅の1/2づつ
各列交互にずらして配置する工程を含み、更に前記目違
いをつけて配置する工程の後、各列において設置可能範
囲内に納まらない太陽電池モジュールを排除し、その列
の残った太陽電池モジュール群を設置面中央部に配置
し、その隣接する列に対して目違いが交互になるように
目違いをつけて配置する工程を含む。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明は、設置面に対して、太陽
電池モジュールを配置できる列数及び各列毎の太陽電池
モジュールの最大設置枚数を計算し、各列毎に連結した
太陽電池モジュール群を設置面中央部に配置することを
特徴とする(図1)。
【００１３】ある設置面に対して、太陽電池モジュール
を設置できる列数及び各列毎の太陽電池モジュールの最
大設置可能枚数の算出方法を図18で説明する。
【００１４】先ず、太陽電池モジュールを設置できる列
数は、設置可能範囲の流れ方向長さをAとすると、列数
≦ A/太陽電池モジュールの働き幅をみたす最大整数で
与えられる。図18の場合は21列である。次に各列毎の太
陽電池モジュールの最大設置可能枚数は、求めたい列の
設置可能範囲内におけるモジュール上辺線とモジュール
下辺線のモジュール設置可能な直線共通部の長さをBと
すると、最大設置可能枚数 ≦ B/太陽電池モジュールの
長さをみたす最大整数で与えられる。図18の場合、軒か
ら1列目は4枚、軒から17列目は3枚と算出される。
【００１５】上記A、Bの長さは屋根形状が単純な場合は
手計算でもできるが、CAD等をつかえば簡単に求められ
る。
【００１６】また、雨仕舞の必要上、太陽電池モジュー
ル及び屋根材を目違いにする場合は、設置面中心線に対
して各列のモジュール群を所定目違い幅の半分左右にず
らす(図6)。ずらすことによって太陽電池モジュールは
屋根境界の方へ移動するのであるが、このとき設置可能
範囲から太陽電池モジュールが外れない場合はそのまま
でいい。もし、設置可能範囲から太陽電池モジュールが
はみ出した場合には、その列のモジュール群からそのモ
ジュールを取り除き、残ったモジュール群を再び屋根中
央部に目違いを考慮して配置すること(図7)によって上
記課題を解決できる。
【００１７】上記一連のフローチャートを図19に示す。
【００１８】本発明の太陽電池モジュール配置方法によ
れば、以下の作用が期待できる。・ 従来の配置法にくら
べて、多数効率よく太陽電池モジュールを設置できる。
・ 太陽電池モジュール群を設置面中央部に対して左右対
称配置できるため美観がよい。・ 太陽電池モジュール群
が設置面中央部に配置してあるので、納め部のスペース
が確保でき施工性が向上する。・ 接続ケーブルの数を減
らすことができる。
【００１９】図7に本発明の配置法に基づいて配置した
屋根の概略図を示す。図7において 701は設置面、702は
設置可能範囲、703は太陽電池モジュール、707は設置面
中央線、709は目違い幅である。本発明の太陽電池モジ
ュールアレイにおいては、目違い幅が非周期である部分
が少なくとも1部分存在することが分かる。例えば、1列
目から4列目の目違い幅と、4列目・5列目間の目違い幅は
異なっている。しかし、太陽電池モジュールアレイ全体
としては設置面中心線707に対称に配置されているた
め、美観を損ねることがない。
【００２０】〔太陽電池モジュール703〕 (架台設置型太陽電池モジュール)架台設置型太陽電池モ
ジュールは、単結晶、多結晶、微結晶、アモルファスい
ずれの形態でも可能である。図8に架台設置型太陽電池
モジュールの一例を示す。構成は、耐候性を持たせるた
めの充填剤801で封止された太陽電池セル802を、受光面
となるフロントカバー803と裏面のバックカバー804で挟
んだ構造となっている。周辺部はシール性向上のため、
フレーム805 への取り付け部にはシール材806が使用さ
れており、モジュール裏面の長辺フレームには、架台に
設置するために取付用貫通穴807が設けられている。
【００２１】(建材一体型太陽電池モジュール)建材一体
型太陽電池モジュールは、屋根材、壁材などの一般建材
と一体化されたもので、建築物への設置に関して従来の
工法で設置できるように施工性を追求している。図9に
屋根材一体型太陽電池モジュールの一例を示す。
【００２２】図9（ａ）は屋根材一体型太陽電池モジュ
ールの一例で、裏面補強板901上に裏面被覆材902、太陽
電池セル903、表面封止材904、表面被覆材905を有す
る。太陽電池セル903は、単結晶、多結晶、微結晶、ア
モルファスいずれの形態でも可能であり特に限定はない
が、可曲性、可撓性を有するアモルファスが好適に用い
られる。裏面補強板901には耐候性、剛性、可撓性が要
求され、ステンレス板、メッキ鋼板、ガルバリウム鋼板
などが使用される。裏面被覆材902には絶縁性、耐久性
が要求され、例えばナイロン、ポリフッ化ビニル(ＰＦ
Ｖ、テドラー)、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)
等が接着剤と共に用いられる。
【００２３】表面封止材904には耐候性、接着性、充填
性、耐熱性、耐寒性、対衝撃性が要求され、エチレン−
酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン−アクリル酸エチ
ル共重合体(EEA)、ポリオレフィン系樹脂、ウレタン樹
脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などが挙げられる。な
かでもEVAは太陽電池用途としてバランスのとれた物性
を有しており、好んで用いられる。表面被覆材905には
耐候性、耐汚染性、機械強度をはじめとして、太陽電池
モジュールの屋外暴露における長期信頼性を確保するた
めの性能が要求され、ポリフッ化ビニルデン樹脂、ポリ
フッ化ビニル樹脂あるいは四フッ化エチレン−エチレン
共重合体(ETFE)などが好適に用いられる。裏面補強板90
1の裏面には太陽電池素子903の電力を導出するために端
子箱906、及びケーブル907が設けられる。
【００２４】このような太陽電池モジュールは適宜折り
曲げ加工されて屋根材一体型太陽電池モジュールとして
用いることが出来る。図9（ｂ）は横葺型の屋根材に加
工し、屋根面に敷設した例である。屋根材一体型太陽電
池モジュール900は対向する2辺が折り曲げ加工されて、
軒側係合部910と棟側係合部911が形成されている。棟側
係合部911は吊子912により野地板などの屋根面913に固
定する。横列方向の連結は継ぎ手部材914及び継ぎ手カ
バー915によりなされる。上下方向の連結は、軒側係合
部と棟側係合部を互いにはぜ組むことによりなされる。
本発明の太陽光発電屋根は、屋根材一体型太陽電池モジ
ュール900と合わせて、一般屋根材915を用いることが出
来る。
【００２５】これらの太陽電池モジュールは複数直列に
接続して太陽電池ストリングを構成し、更に複数並列に
接続して太陽電池アレイを構成する。太陽電池アレイは
インバータと共に太陽光発電装置を構成する。太陽電池
ストリングは通常インバータの入力電圧（例えば200
Ｖ）に近くように直列数が選択される。
【００２６】〔設置面701〕図7において設置面701は主
に屋根面のことであるが、それに限ったものではない。
住宅の屋根形状には、切妻、寄棟など非常に多くの種類
があるが、本発明が好ましく適用される屋根は、主に左
右対称型の屋根である。太陽電池モジュール703が屋根
材一体型の場合、該屋根材一体型太陽電池モジュールが
設置されていない残りの設置面701には、一般屋根材を
敷設すればよい。
【００２７】〔設置可能範囲702〕太陽電池モジュール
を設置面に配置する場合は、以下の条件を満足すること
が望ましい。
【００２８】(架台設置型太陽電池モジュールの場合) （１）屋根は、太陽電池モジュールを設置した場合に予
想される荷重(自重、積雪、風圧等)に耐えられる強度を
有することが望ましい。 （２）太陽電池モジュールは、風圧力を考慮し(建設省
告示109号「屋根葺き材、外装材及び屋外に面する帳壁の
基準」により、軒先やけらば及び棟の風力係数は屋根の
中央部より大きい)、軒先、けらば、棟には設置しない
ことが望ましい。
【００２９】(屋根材一体型太陽電池モジュールの場合)
屋根材一体型太陽電池モジュールは、切断できない以外
は従来の屋根材と同様の配置が可能である。よって屋根
材一体型太陽電池を配置する場合、以下の条件を満足す
ることが望ましい。 （１）けらば、下り棟、棟の納め部材を考慮する。
【００３０】以上の条件から、架台設置型及び屋根材一
体型太陽電池モジュールは屋根面全面に配置できるわけ
ではなく、図7に示すように、設置可能範囲(点線内)が
存在する。
【００３１】〔目違い幅709〕一般的に屋根面に屋根材
を配置する場合、雨仕舞のために上下屋根材のジョイン
ト部が一直線にならないようにする。そこで上下の屋根
材をずらすのであるが、このことを目違いにするとい
い、その幅を目違い幅という。ただし、本発明では屋根
材に限らず隣接する列の太陽電池モジュールのずれを目
違いといい、その幅を目違い幅とする。目違い幅は矩形
形状の太陽電池モジュールの長手方向の長さの半分以下
であることが好ましい。
【００３２】〔設置面中央線707〕設置面中央線とは、
図18の1813に示すように、ある列の設置可能範囲内にお
けるモジュール上辺線とモジュール下辺線のモジュール
設置可能な直線共通部の中心線である。図7の様に左右
対称な台形屋根面では、すべての列の設置面中央線は同
一直線となり、設置面上端辺の中心点と設置面下端辺の
中心点を結んだ線である。この線に太陽電池モジュール
群の中心を合わせて配置する。しかし、実際の施工では
寸分の違いも無くこの線に太陽電池モジュール群の中央
を合わせることは不可能であり、数〜数十ミリの誤差は
生ずる。よって中央に配置するといっても、誤差(モジ
ュール長さ/100程度)は起こりうるものであり、それに
よって外観がそこなわれることもない。
【００３３】なお、本発明で「異種直列」とは、太陽電
池モジュールアレイのシステム構成方法において、直列
数を2種類以上組み合わせて構成することを言う。
【００３４】
【実施例】(実施例1)図1は、軒104の長さ12000mm、棟10
6の長さ5000mm、屋根流れ方向の長さ4500mmの台形屋根
面において、設置可能範囲102を表わすためのギャップ
として軒104から設置可能境界102までの長さを0mm、棟1
06から設置可能境界102までの長さを200mm、屋根境界10
5から設置可能境界102までの長さを200mと設定し、設置
可能範囲にキヤノン製横葺太陽電池モジュールSR-02(働
き幅200mm、長さ2000mm)を図20のフローで配置した場合
の配置図である。以下配置フローについて簡単に説明す
る。
【００３５】〔最大設置可能列数の算出〕本実施例で
は、太陽電池モジュールの配置方法として、モジュール
の長手方向が屋根流れ方向に直交するように配置するこ
とにする。
【００３６】設置可能範囲の流れ方向長さをAはA=4500-
200=4300mmである。列数は 列数 ≦ A/太陽電池モジュールの働き幅 をみたす最大整数で与えられる。上の不等式に代入する
と、 列数 ≦ 4300/200 =21.5 より、最大設置可能列数は21列と計算される。
【００３７】〔各列毎の最大設置可能枚数の算出〕ここ
では、例として軒から1列目、11列目を計算する。
【００３８】求めたい列の設置可能範囲内におけるモジ
ュール上辺線とモジュール下辺線のモジュール設置可能
な直線共通部の長さをBとすると、 最大設置可能枚数 ≦ B/太陽電池モジュールの長さ をみたす最大整数で与えられる。図から明らかなように
Bはモジュール上辺線長さなので、 最大設置可能枚数 ≦ モジュール上辺線長さ/太陽電池
モジュールの長さ で計算される。1、11列目のモジュール上辺線長さはそ
れぞれ11288mm、8178mmなので上記不等式に代入し、 1列目最大設置可能枚数 ≦ 11288/2000=5.6 11列目最大設置可能枚数 ≦ 8178/2000=4.1 よって1列目の最大設置可能枚数は5枚、11列目は4枚と
算出される。
【００３９】〔設置面中央部に配置〕上記で計算した各
列毎の設置可能枚数分の太陽電池モジュールを屋根面中
央部に配置する。設置可能枚数が偶数の時は、太陽電池
モジュール間が設置面中央線に重なり、奇数の場合は太
陽電池モジュールの中央線が設置面中央線に重なる。
【００４０】本配置例では、最大設置可能枚数74枚、屋
根充填率(太陽電池モジュール占有面積/屋根面積)は77.
4%である。本発明によれば、設置できる最大枚数すべて
を屋根面に配置しており、屋根充填率からも効率のよい
配置法といえる。また、図からわかるように太陽電池モ
ジュール群は屋根面の中央部に配置され、屋根中心線に
対して左右対称となっており、美観上問題無いと考えら
れる。
【００４１】(実施例2)図7は、図1と同じ屋根面、設置
可能範囲において、目違い幅を200mmとし、図21のフロ
ーで配置した場合の配置図である。以下配置フローにつ
いて簡単に説明する。
【００４２】〔最大設置可能列数の算出〕実施例1の同
じ計算。
【００４３】〔各列毎の最大設置可能枚数の算出〕実施
例1と同じ計算。
【００４４】〔設置面中央部に配置〕実施例1と同じ操
作。
【００４５】〔目違い処理〕目違い幅が200mmなので各
列毎にモジュール群を左右交互に100mmづつずらしてい
く。
【００４６】〔モジュールが設置可能範囲内にあるかど
うかの判断〕モジュール群を目違いにすると、11列目と
17列目が設置可能範囲から外れる。11列目を例にとって
考えると、「設置面中央部に配置」段階において、最端モ
ジュールから設置可能境界線までの距離が11列目で89 m
m(=(8178-4×2000)/2100)であり、100mm未満だからであ
る。
【００４７】〔モジュール再配置〕上記目違い処理によ
って、11列目のモジュールは4枚から3枚になり、17列目
のモジュールは3枚から2枚になる。
【００４８】11列目の3枚のモジュール群を中央に配置
し直し、12列目のずれ方向と反対の方向、すなわち左に
100mmずらす。17列目の2枚のモジュール群を中央に配置
し直し、18列めのずれ方向と反対の方向、すなわち右に
100mmずらす。
【００４９】図から分かるように、本配置では目違いを
つけたために太陽電池モジュールが設置可能範囲内に納
まらず、軒先から11列目が4枚から3枚に、17列目が3枚
から2枚に太陽電池モジュール枚数が減っている。この
場合最大設置可能枚数は72枚、屋根充填率は75.3%であ
る。
【００５０】図から分かるように目違いをつけた場合で
も実施例1の段階から2枚しか太陽電池モジュールの枚数
が減っておらず、屋根充填率も75.3%で依然高い値を示
している。また、屋根面中心線に対して左右対称に目違
いをつけているので、美観を維持しつつ雨仕舞機能も保
持される。
【００５１】(比較例1)図10は、図1と同じ屋根面、設置
可能範囲にキヤノン製横葺太陽電池モジュールSR-02を
目違い幅200mmとし、従来の方法である目違い葺き（図
2）で屋根面に左右対称に配置した例である。本配置例
では、最大設置可能枚数59枚、屋根充填率は61.7%とな
る。
【００５２】(比較例2)図11は、図1と同じ屋根面、設置
可能範囲にキヤノン製横葺太陽電池モジュールSR-02を
従来の方法である一文字葺き（図3）で配置した例であ
る。本配置例では、最大設置可能枚数62枚、屋根充填率
は64.8%である。
【００５３】(実施例3)図12は、軒の長さ9200mm、屋根
流れ方向の長さ5050mmの三角形屋根面において、設置可
能範囲を表わすためのギャップとして軒先から設置可能
境界までの長さを0mm、屋根境界から設置可能境界まで
の長さを200mmとした場合、設置可能範囲にキヤノン製
横葺太陽電池モジュールSR-02(働き幅200mm、長さ2000m
m)を図22のフローで配置した場合の配置図である。以下
に配置フローを簡単に説明する。
【００５４】〔最大設置可能列数の算出〕設置可能範囲
の流れ方向長さをAとすると、A=5050-200=4757mm。列数
は 列数 ≦ 5050/200 =24.25 より、最大設置可能列数は24列と計算される。
【００５５】〔各列毎の最大設置可能枚数の算出〕ここ
では、例として軒から1列目、18列目を計算する。
【００５６】最大設置可能枚数は 最大設置可能枚数 ≦ モジュール上辺線長さ/太陽電池
モジュールの長さ で計算される。1、18列目のモジュール上辺線長さはそ
れぞれ8436mm、2242mmなので上記不等式に代入し、 1列目最大設置可能枚数 ≦ 8436/2000=4.2 18列目最大設置可能枚数 ≦ 2242/2000=1.1 よって1列目、18列目の最大設置可能枚数はそれぞれ4
枚、1枚となる。19列目以降はモジュール上辺線長さが2
000mm未満になるので設置できない。
【００５７】〔設置面中央部に配置〕上記で計算した各
列毎の設置可能枚数分の太陽電池モジュールを屋根面中
央部に配置する。設置可能枚数が偶数の時は、太陽電池
モジュール間が設置面中央線に重なり、奇数の場合は太
陽電池モジュールの中央線が設置面中央線に重なる。
【００５８】〔目違い処理〕目違い幅が200mmとするた
めに各列毎にモジュール群を左右交互に100mmづつずら
していく。
【００５９】〔モジュールが設置可能範囲にあるかどう
かの判断〕1列目から18列目まで最端モジュールから設
置可能境界線までの距離で100mm未満のものはないの
で、目違い処理することによってモジュールが設置可能
範囲からはみ出すことはない。本配置例では、最大設置
可能枚数37枚、屋根充填率63.7%である。
【００６０】(比較例3)図13は、実施例3と同じ屋根面、
設置可能範囲にキヤノン製横葺太陽電池モジュールSR-0
2を従来の方法である目違い葺きで屋根面に左右対称に
配置した例である。本配置例では、最大設置可能枚数24
枚、屋根充填率は41.3%である。
【００６１】(比較例4)図14は、実施例3と同じ屋根面、
設置可能範囲にキヤノン製横葺太陽電池モジュールSR-0
2を従来の方法である一文字葺きで配置した例である。
本配置例では、最大設置可能枚数29枚、屋根充填率は4
9.9%である。
【００６２】(実施例4)図15は、軒の長さ12000mm、棟の
長さ3640mm、屋根流れ方向の長さ4957mmの台形屋根面に
おいて、設置可能範囲を表わすためのギャップとして軒
先から設置可能境界までの長さを500mm、棟から設置可
能境界までの長さを500mm、屋根境界から設置可能境界
までの長さ300mmとした場合、設置可能範囲に、822mm×
1220mmの架台設置型太陽電池モジュールを図20のフロー
で配置した場合の配置図である。以下の配置フローを簡
単に説明する。
【００６３】〔最大設置可能列数の算出〕設置可能範囲
の流れ方向長さをAとすると、A=3957mm。列数は 列数 ≦ 3957/1220 =3.24 より、最大設置可能列数は3列と計算される。
【００６４】〔各列毎の最大設置可能枚数の算出〕ここ
では、例として軒から1、2、3列目を計算する。
【００６５】最大設置可能枚数は 最大設置可能枚数 ≦ モジュール上辺線長さ/太陽電池
モジュールの長さ で計算される。1、2、3列目のモジュール上辺線長さは
それぞれ8499mm、6442mm、4384mmなので上記不等式に代
入し、 1列目最大設置可能枚数 ≦ 8499/822 =10.33 2列目最大設置可能枚数 ≦ 6442/822 =7.83 3列目最大設置可能枚数 ≦ 4384/822 =5.33 より、1列目10枚、2列目7枚、3列目5枚と算出される。
【００６６】〔設置面中央部に配置〕上記で計算した各
列毎の設置可能枚数分の太陽電池モジュールを屋根面中
央部に配置する。設置可能枚数が偶数の時は、太陽電池
モジュール間が設置面中央線に重なり、奇数の場合は太
陽電池モジュールの中央線が設置面中央線に重なる。よ
って1列目は太陽電池モジュール間が、2,3列目は太陽電
池モジュールの中央線が設置面中央線に重なる。本配置
例では、最大設置可能枚数22枚、屋根充填率は56.9%で
ある。
【００６７】(比較例5)図16は、実施例4と同じ屋根面、
設置可能範囲に、822mm×1220mmの架台設置型太陽電池
モジュールを上下列のモジュール端をそろえる従来の方
法で配置した例である。本配置例では、最大設置可能枚
数20枚、屋根充填率は51.7%である。
【００６８】以上に述べた実施例1から4、及び比較例に
おいて、最大設置可能枚数、屋根充填率について評価を
行った。結果を表1に示す。
【００６９】
【表１】
【００７０】(1)最大設置可能枚数 屋根面の設置可能範囲に設置できる太陽電池モジュール
枚数の最大値。 (2)屋根充填率 (太陽電池モジュールの占める面積／屋根面積)×１００
【００７１】表１から明らかなように実施例の太陽電池
モジュール配置法は、最大設置可能枚数、屋根充填率に
おいて比較例を上回っていることがわかる。さらに実施
例5のように、屋根面が四角形以上の屋根面においても
各屋根面を台形と四角形に分割して本発明方法を適用す
ることによって屋根充填率、美観とも高いレベルを保つ
ことができる。
【００７２】(実施例5)図17は、軒の長さ9000mm、棟の
長さ5000mm、屋根流れ方向の台形部長さ1390mm、長方形
部長さ2570mmの入母屋屋根面に、設置可能範囲を表わす
ためのギャップとして各屋根外形から設置可能境界まで
の長さを200mmとした場合、設置可能範囲にキヤノン製
横葺太陽電池モジュールSR-02(働き幅200mm、長さ2000m
m)を図23のフローでで配置した場合の配置図である。以
下に配置フローを簡単に説明する。
【００７３】〔最大設置可能列数の算出〕設置可能範囲
の流れ方向長さをAとすると、A=1390+2570-400=4100m
m。列数は 列数 ≦ 4100/200 =17.8 より、最大設置可能列数は17列と計算される。
【００７４】〔各列毎の最大設置可能枚数の算出〕ここ
では、例として軒から1、7列目を計算する。
【００７５】最大設置可能枚数は 最大設置可能枚数 ≦ モジュール上辺線長さ/太陽電池
モジュールの長さで計算される。1、7列目のモジュール
上辺線長さはそれぞれ7449mm、4600mmなので上記不等式
に代入し、 1列目最大設置可能枚数 ≦ 7449/2000=3.72 2列目最大設置可能枚数 ≦ ４６００／２０００＝２．
３ より、１列目3枚、7列目2枚と算出される。
【００７６】〔設置面中央部に配置〕上記で計算した各
列毎の設置可能枚数分の太陽電池モジュールを屋根面中
央部に配置する。
【００７７】〔目違い処理〕目違い幅が200mmなので各
列毎にモジュール群を左右交互に100mmづつずらしてい
く。
【００７８】〔モジュールが設置可能範囲にあるかどう
かの判断〕最端モジュールから設置可能境界線までの距
離の最小値は、「設置面中央部に配置」の段階で、100m
m以上である。よって目違いによって設置可能範囲から
外れるモジュールはない。
【００７９】本配置例では、最大設置可能枚数37枚、屋
根充填率は65.5%である。図から分かるように本発明に
よる配置法によれば、入母屋屋根の様な複雑な形状の屋
根でも美観上問題無く、なおかつ多数太陽電池モジュー
ルを配置できる。
【００８０】(実施例6)図24に示すような平行四辺形屋
根面において、設置可能範囲を表わすためのギャップと
して軒先から設置可能境界までの長さを0mm、棟から設
置可能境界までの長さを500mm、屋根境界から設置可能
境界までの長さを500mmとした場合、設置可能範囲に架
台設置型太陽電池モジュール(1100×822mm)を図20のフ
ローで配置した場合の配置図である。以下配置フローに
ついて簡単に説明する。
【００８１】〔最大設置可能列数の算出〕本実施例で
は、太陽電池モジュールの配置方法として、モジュール
の短手方向が屋根流れ方向に直交するように配置するこ
とにする。
【００８２】設置可能範囲の流れ方向長さをAとする
と、A=5000-500=4500mm。列数は 列数 ≦ A/太陽電池モジュールの長手方向幅 をみたす最大整数で与えられる。上の不等式に代入する
と、 列数 ≦ 4500/1100 =4.1 より、最大設置可能列数は4列と計算される。
【００８３】〔各列毎の最大設置可能枚数の算出〕各列
の設置可能範囲内におけるモジュール上辺線とモジュー
ル下辺線のモジュール設置可能な直線共通部の長さをB
とすると、 最大設置可能枚数 ≦ B/太陽電池モジュールの短手方向
長さ をみたす最大整数で与えられる。図から明らかなように
Bは全列等しく、 B=8000-1000-822×4÷5=6342.4 であるので、全列の最大設置可能枚数は 全列最大設置可能枚数 ≦ 6342.4/822 =7.7 より、全列の最大設置可能枚数は7枚と計算される。
【００８４】〔設置面中央部に配置〕上記で計算した各
列毎の設置可能枚数分の太陽電池モジュールを各列の中
央部に配置する。
【００８５】図からわかるように、モジュール設置方向
に直交するモジュール辺(ここでは、モジュール長手辺)
が隣接する列のモジュール設置方向に直交するモジュー
ル辺(モジュール長手辺)とずれている。その点から考え
ると、架台設置型太陽電池モジュールよりも、モジュー
ルを自由にずらせる横葺屋根材一体型太陽電池モジュー
ルの方が、この配置方法を充分に生かすことができる。
【００８６】(実施例7)通常、太陽電池アレイは、複数
の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリ
ングを、複数並列に接続して構成される。直列数がそろ
っていない場合出力損失が生じるためである。上記実施
例1の場合、最大設置可能枚数は74モジュールである。
これに対してキヤノン製SI-02インバータを使うことを
前提にアレイ設計すると、15、16、17、18、19の5種類
の直列数が選択できる。このなかで18直列×4並列とい
う組み合わせがもっとも太陽電池モジュール数が多くな
ることになる。しかしこのパターンは72モジュールであ
り、最大接地可能なモジュール数から2モジュール無駄
になる。
【００８７】しかし、異種直列というストリング接続
法、すなわち直列数の異なるストリングを並列接続する
接続法を導入すると、18直列×2並列 + 19直列×2並列
というパターンが、場合によっては可能となる。これが
可能となるのは2モジュール多く設置することによる出
力増加が、直列数のミスマッチによる損失よりも大きい
場合である。この場合、実質的な屋根充填率は75.3%か
ら77.4%に向上し、得られる出力も大きくなる。
【００８８】
【発明の効果】本発明によれば、設置面へ矩形太陽電池
モジュールを配置する配置方法において、任意のモジュ
ール設置方向を決め、該方向一列の太陽電池モジュール
長手方向あるいは短手方向におけるモジュールの最大配
置可能枚数を算出し、最大配置可能枚数分の太陽電池モ
ジュール群中央を各列での設置面の中央に合わせて配置
することによって、太陽電池モジュール群の屋根充填率
が高く、また外観上問題のない太陽電池モジュールの屋
根面配置法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】屋根面に本発明方法で太陽電池モジュールを配
置したときの配置図および実施例1の配置図である。
【図２】屋根面に一般屋根材を従来の配置法である目違
い葺きで配置したときの一例。
【図３】屋根面に一般屋根材を従来の配置法である一文
字葺きで配置したときの一例。
【図４】屋根面に目違い葺きで、太陽電池モジュールと
一般屋根材を混ぜて配置したときの一例。
【図５】屋根面に一文字葺きで、太陽電池モジュールと
一般屋根材を混ぜて配置したときの一例。
【図６】図1の状態から太陽電池モジュールに目違いを
つけたときの太陽電池モジュールの屋根面配置図。
【図７】図6の状態から設置可能範囲から外れた太陽電
池モジュールを取り除き、その列の太陽電池モジュール
群を屋根面中央部に配置したときの太陽電池モジュール
屋根面配置図および実施例2の配置図。
【図８】架台設置型太陽電池モジュールの断面図。
【図９】（ａ）は屋根材一体型太陽電池モジュールの断
面図。（ｂ）は横葺型屋根材の例。
【図１０】比較例1の太陽電池モジュールの屋根面配置
図。
【図１１】比較例2の太陽電池モジュールの屋根面配置
図。
【図１２】実施例3の太陽電池モジュールの屋根面配置
図。
【図１３】比較例3の太陽電池モジュールの屋根面配置
図。
【図１４】比較例4の太陽電池モジュールの屋根面配置
図。
【図１５】実施例4の太陽電池モジュールの屋根面配置
図。
【図１６】比較例5の太陽電池モジュールの屋根面配置
図。
【図１７】実施例5の太陽電池モジュールの屋根面配置
図。
【図１８】太陽電池モジュールの設置可能列数及び各列
の設置可能枚数の算出概略図。
【図１９】本発明の太陽電池モジュール屋根面配置法の
フローチャート。
【図２０】実施例1、実施例4の太陽電池モジュール屋根
面配置のフローチャート。
【図２１】実施例2の太陽電池モジュール屋根面配置の
フローチャート。
【図２２】実施例3の太陽電池モジュール屋根面配置の
フローチャート。
【図２３】実施例5の太陽電池モジュール屋根面配置の
フローチャート。
【図２４】実施例6の太陽電池モジュールの屋根面配置
図。
【符号の説明】
１０１，６０１，７０１，１００１，１１０１，１２０
１，１３０１，１４０１，１５０１，１６０１，１７０
１，１８０１，２４０１ 設置面 １０２，６０２，７０２，１００２，１１０２，１２０
２，１３０２，１４０２，１５０２，１６０２，１７０
２，１８０２，２４０２ 設置可能範囲 １０３，４０１，５０１，６０３，７０３，１００３，
１１０３，１２０３，１３０３，１４０３，１５０３，
１６０３，１７０３，１８０３，２４０３ 太陽電池モ
ジュール １０４，２０２，３０２，４０３，５０３，６０４，７
０４，１００４，１１０４，１２０４，１３０４，１４
０４，１５０４，１６０４，１７０４，１８０４ 設置
面下端辺 １０５，２０４，３０４，４０５，５０５，６０５，７
０５，１００５，１１０５，１２０５，１３０５，１４
０５，１５０５，１６０５，１７０５，１８０５ 設置
面境界線 １０６，２０３，３０３，４０４，５０４，６０６，７
０６，１００６，１１０６，１５０６，１６０６，１７
０６，１８０６ 設置面上端辺 １０７，６０７，７０７，１８１３ 設置面中央線 １０８，４０６，５０６ 接続ケーブル ２０１，３０１，４０２，５０２ 屋根材 ２０５，３０５，６０９，７０９ 目違い幅 ６０８ 設置可能範囲から外れた太陽電池モジュール ７０８ 設置面中央部に配置し直した太陽電池モジュー
ル群 ８０１ 充填剤 ８０２，９０３ 太陽電池セル ８０３ フロントカバー ８０４ バックカバー ８０５ フレーム ８０６ シール材 ８０７ 取り付けリブ ９０１ 裏面補強板 ９０２ 裏面被覆材 ９０４ 表面封止材 ９０５ 表面被覆材 １８０７ 太陽電池モジュール長さ １８０８ 太陽電池モジュール働き幅 １８０９ 設置可能範囲流れ方向長さ １８１０ 設置可能範囲内におけるモジュール下辺線長
さ １８１１ 設置可能範囲内におけるモジュール上辺線長
さ １８１２ 設置可能範囲内におけるモジュール設置可能
な直線共通部の長さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高林 明治 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 深江 公俊 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ある設置面(101)に矩形太陽電池モジュ
    ール(103)を配置する配置方法であって、配置可能範囲
    内(102)において、モジュール設置方向を決め、該方向
    一列の太陽電池モジュールの最大配置可能枚数を算出
    し、最大設置可能枚数以下の数からなる太陽電池モジュ
    ール群を一列に構成し、該太陽電池モジュール群の中央
    を各列での設置面の中央(107)に合わせて配置する工程
    を複数有することを特徴とする太陽電池モジュールの配
    置方法。
  2. 【請求項２】 前記複数の太陽電池モジュール群のそれ
    ぞれの列の中心線に対して所定の目違い幅(604)の1/2づ
    つ各列交互にずらして配置する工程を含むことを特徴と
    する請求項1記載の太陽電池モジュールの配置方法。
  3. 【請求項３】 前記目違いをつけて配置する工程の後、
    各列において設置可能範囲内に納まらない太陽電池モジ
    ュール(608)を排除し、その列の残った太陽電池モジュ
    ール群(708)を設置面中央部に配置し、その隣接する列
    に対して目違いが交互になるように目違いをつけて配置
    する工程を含むことを特徴とする請求項2記載の太陽電
    池モジュールの配置方法。
  4. 【請求項４】 請求項1乃至3記載の方法で太陽電池モジ
    ュールが配置されており、且つ複数の前記太陽電池モジ
    ュールが互いに電気的に接続されていることを特徴とす
    る太陽電池モジュールアレイ。
  5. 【請求項５】 前記電気的接続は、複数の前記太陽電池
    モジュールが直列に接続して太陽電池ストリングを複数
    構成し、該複数の太陽電池ストリングを並列接続してな
    ることを特徴とする請求項4記載の太陽電池モジュール
    アレイ。
  6. 【請求項６】 前記複数の太陽電池ストリングを構成す
    る太陽電池モジュールの数が、太陽電池ストリングによ
    って異なることを特徴とする請求項5記載の太陽電池モ
    ジュールアレイ。
  7. 【請求項７】 前記太陽電池モジュールが建材一体型太
    陽電池モジュールであることを特徴とする請求項4記載
    の太陽電池モジュールアレイ。
  8. 【請求項８】 屋根材一体型太陽電池モジュールが、請
    求項1乃至3の方法で屋根面に設置されていることを特徴
    とする太陽光発電屋根。
  9. 【請求項９】 前記屋根材一体型太陽電池モジュールが
    設置されていない残りの屋根面に一般屋根材が敷設され
    ていることを特徴とする請求項8記載の太陽光発電屋
    根。
  10. 【請求項１０】 前記屋根材一体型太陽電池モジュール
    が横葺形状であることを特徴とする太陽光発電屋根。
  11. 【請求項１１】 請求項4記載の太陽電池モジュールア
    レイと、電力変換装置とを有することを特徴とする太陽
    光発電装置。
  12. 【請求項１２】 ある設置面の配置可能範囲内におい
    て、任意のモジュール設置方向を決め、該方向一列の太
    陽電池モジュールの最大配置可能枚数を算出、配置し、
    設置面全体における最大設置可能枚数分以下の太陽電池
    モジュールを直列に接続して太陽電池ストリングを複数
    構成し、該複数の太陽電池ストリングを並列接続してな
    る太陽電池モジュールアレイであって、前記複数の太陽
    電池ストリングを構成する太陽電池モジュールの数が、
    太陽電池ストリングによって異なることを特徴とする太
    陽電池モジュールアレイ。
  13. 【請求項１３】 複数の矩形太陽電池モジュールが複数
    の列状に配列され、且つ各列ごとに設置可能面の中央に
    配置されており、目違い幅が非周期である部分が少なく
    とも1部分存在するように太陽電池モジュールが配置さ
    れていることを特徴とする太陽電池モジュールアレイ。
  14. 【請求項１４】 複数の矩形太陽電池モジュールが複数
    の列状に配列され、且つ各列ごとに設置可能面の中央に
    配置されており、かつ該モジュール列方向に直交する方
    向のモジュール辺が隣接する列のモジュール列方向に直
    交する方向のモジュール辺とずれている部分が少なくと
    も一部分含んでいることを特徴とする架台に前記太陽電
    池モジュールが設置されていることを特徴とする太陽電
    池モジュールアレイ。
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