JP2018038153A - 太陽電池モジュールの搭載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車体重量の増加を抑制しつつ、表面層が樹脂から形成された太陽電池モジュールの剛性低下を補う太陽電池モジュールの搭載構造を提供する。【解決手段】太陽電池モジュール１１の背面層３６の下側表面４８に固定されたネット部材５０の周縁部５０Ｂを車両のルーフを構成するルーフサイドレール１４Ａ、１４Ｂに固定しているため、ネット部材５０を介しても太陽電池モジュール１１が車両のルーフに固定される。したがって、無機ガラスと比較して剛性の低い樹脂を表面層３０に採用した場合でも、太陽電池モジュール１１が金属製のネット部材５０で支持されているため、太陽電池モジュール１１の剛性低下を補うことができる。一方、太陽電池モジュール１１の剛性低下を補うためにネット部材５０を用いただけなので、車体重量の増加が抑制される。【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池モジュールの搭載構造に関する。

従来、太陽電池セルを封止した封止層を受光面側に位置する表面層と背面側に位置する背面層で挟持する太陽電池モジュールが提案されている。

この太陽電池モジュールを車両のルーフとして搭載することが図られている。この場合、太陽電池モジュールは、車幅方向両端がルーフサイドレールに支持されると共に、車両前後方向の端部がフロントヘッダ、リヤヘッダに支持される。

また、太陽電池モジュールが車両のルーフとして搭載される場合には、軽量化の観点から無機ガラスに換えて樹脂が表面層に採用されることがある。表面層に樹脂が採用された場合には、表面層に無機ガラスが採用された場合と比較して、太陽電池モジュールの剛性が低下する。

そこで、表面層に樹脂が採用された太陽電池モジュールの剛性低下を補うために、ルーフサイドレール間で車幅方向に延在し、下方から太陽電池モジュールを支持する金属製のリインフォースを複数本設け、リインフォースを介して車両のルーフに太陽電池モジュールを取り付ける構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−１０４９３９号公報

しかし、上記先行技術では、太陽電池モジュールを車体のルーフに取り付けるのに、金属製のリインフォースを介在させているため、その分だけ車体重量が増加する。この点において、上記先行技術は改善の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、車体重量の増加を抑制しつつ、表面層が樹脂から形成された太陽電池モジュールの剛性低下を補う太陽電池モジュールの搭載構造を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、発電素子が封止された封止層と、前記封止層における前記発電素子の受光面側に接合された樹脂からなる表面層と、を備え、車体のルーフを構成する車両骨格部材に第１周縁部が固定された太陽電池モジュールと、前記太陽電池モジュールの前記受光面側と反対側の面に中央部が固定されると共に、前記車両骨格部材に第２周縁部が固定された面状部材と、を有する。

この構成によれば、太陽電池モジュールの第１周縁部が車体のルーフを構成する車両骨格部材に固定されると共に、太陽電池モジュールにおいて発電素子の受光面側と反対側の面に中央部が固定された面状部材の第２周縁部が車両骨格部材に固定されている。すなわち、太陽電池モジュールは、直接、車両骨格部材に固定されると共に、面状部材を介して車両骨格部材に固定されている。したがって、無機ガラスと比較して剛性の低い樹脂が表面層に採用された場合でも、太陽電池モジュールが面状部材を介して車両骨格部材に固定されているため、すなわち、太陽電池モジュールが面状部材によって支持されているため、太陽電池モジュールの剛性低下を補うことができる。

一方、この太陽電池モジュールの搭載構造では、太陽電池モジュールの剛性低下を補うために面状部材を追加しただけなので、車体重量の増加が抑制される。

請求項１記載の発明の太陽電池モジュールの搭載構造は、上記構成としたので、車体重量の増加を抑制しつつ、表面層が樹脂から形成された太陽電池モジュールの剛性低下を補うことができる。

本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの搭載構造の車体取付状態を説明する分解斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ線位置における太陽電池モジュールの搭載構造を示す断面図である。

本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの搭載構造について図１及び図２を参照して説明する。なお、本実施形態に係る太陽電池モジュールの搭載構造は、車体のルーフとして車両骨格部材に取り付けられるものである。また、各図は模式的なものであり、本発明と関連性の低いものは図示を省略している。さらに、図１では、後述するネット部材５０の図示を省略している。なお、図１において矢印ＦＲは車両前方、矢印Ｗは車幅方向、矢印ＵＰは車両上方を示す。

（構成）
図１に示されるように、本実施形態に係る自動車の太陽電池モジュールの搭載構造１０は、太陽電池モジュール１１が車体１２にルーフとして取り付けられるものである。車体１２には、太陽電池モジュールの搭載構造１０を支持する部材として、車両幅方向両端部に設けられ車両前後方向に延在する一対のルーフサイドレール１４Ａ、１４Ｂを備えている。ルーフサイドレール１４Ａ、１４Ｂは、フロントピラー１６Ａ、１６Ｂ等と一体的に形成されているものである。

また、ルーフサイドレール１４Ａ、１４Ｂ間には、車幅方向に延在するフロントヘッダ１８、リヤヘッダ２２が、それぞれ車両前方側と車両後方側に配設されている。

なお、本実施形態に係る太陽電池モジュールの搭載構造１０は、車両骨格部材であるルーフサイドレール１４Ａ、１４Ｂと、フロントヘッダ１８と、リヤヘッダ２２とで構成された開口部２４に太陽電池モジュール１１が取り付けられる構造である。具体的には、太陽電池モジュール１１の周縁部がルーフサイドレール１４Ａ、１４Ｂと、フロントヘッダ１８と、リヤヘッダ２２に接合（固定）されるものである。

太陽電池モジュール１１は、図２に示されるように、光透過性を有する表面層３０と、表面層３０の背面側に配置され発電素子（太陽電池セル）３２が封止された封止層３４と、封止層３４を背面側から支持する背面層３６とを備えている。

表面層３０は、矩形状の樹脂板から形成されている。樹脂板は、例えば、透明で対候性に優れているポリカーボネート（ＰＣ）から形成されている。ポリカーボネートからなる樹脂板（ＰＣ板）は、耐候性に優れると共に軽量であるため、車両に搭載される太陽電池モジュールの搭載構造１０の表面層３０として好適である。なお、本実施形態における「樹脂」とは、光透過性を有するものである。

なお、表面層３０には、図２に示されるように、車両上下方向（封止層３４との積層方向）から視て封止層３４及び背面層３６を覆う中央部３０Ａと、表面層３０の延在方向に沿って中央部３０Ａの車両外側に位置し、表面層３０の外周に沿って位置する周縁部３０Ｂとを備えている。ここで、「(車両)外側」とは、車幅方向又は車両前後方向（表面層３０の延在方向）において対象物（例えば、表面層３０）の端部側（封止層３４と離間する方向の端部側）のことをいい、「(車両)内側」とは車幅方向又は車両前後方向において対象物の中心側（封止層３４側）のことをいう。なお、周縁部３０Ｂが、本発明の第１周縁部に相当する。

封止層３４は、複数の発電素子３２と、発電素子３２を封止する封止材３８とから構成されている。複数の発電素子３２は、封止層３４内に規則的に配置され、封止材３８によって封止されている。発電素子３２は、シリコン系セル等の周知の発電素子である。封止材３８は、透明で弾性や接着性を有するエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）から形成されている。

また、図２に示されるように、表面層３０の延在方向（例えば、車幅方向）において、封止層３４の端部は表面層３０の端部よりも車両内側（発電素子３２側）に位置している。

背面層３６は、背面板により構成されている。背面板は、表面層３０にＰＣを採用したことによる太陽電池モジュールの搭載構造１０のバックリングを防止するために、表面層３０と同じＰＣから形成されている。図２に示されるように、背面層３６は、その板厚が略一定であるが、車両外側端部において車両上方（表面層３０側）に突出形成された凸部４０が外周に沿って形成されている。

なお、図２に示されるように、背面層３６は、積層方向から視て封止層３４を覆うものである。したがって、表面層３０の延在方向において、背面層３６の端部は封止層３４の端部よりも車両外側に位置している。この結果、背面層３６の車両外側端部に形成された凸部４０は、封止層３４の車両外側で車両上方に突出しており、表面層３０の下側表面３１に当接されると共に、内側表面３６Ｂが封止層３４の車両外側端部に当接される。

したがって、ラミネート加工により、背面層３６の上側表面３６Ａと内側表面３６Ｂが封止層３４に接合されると共に、凸部４０の上端が表面層３０の下側表面３１に接合される。

また、図２に示されるように、表面層３０の延在方向（例えば、車幅方向）において、背面層３６の端部（凸部４０）は表面層３０の端部よりも車両内側（発電素子３２側）に位置している。したがって、図２に示されるように、表面層３０の周縁部３０Ｂに位置する下側表面３１は、封止層３４又は背面層３６と接合されておらず、車両下方に露出している。

図２に示されるように、太陽電池モジュール１１の車幅方向端部は、モール４４の凹部４４Ａに嵌合されている。したがって、モール４４がルーフサイドレール１４Ａ、１４Ｂのフランジ部４２（一方のみ図示）上に配設されることによって、太陽電池モジュール１１がルーフサイドレール１４Ａ、１４Ｂに支持される。また、太陽電池モジュール１１の表面層３０の周縁部３０Ｂにおける下側表面３１とフランジ部４２とはウレタン系の接着剤４６によって固定されている。

さらに、太陽電池モジュール１１の背面層３６の下側表面４８（発電素子３２の受光面側と反対側の面）には、ネット部材５０が接合されている。ネット部材５０は、金属製であり、車両上下方向視で背面層３６よりも広い矩形状に形成されている。また、ネット部材５０の中央部５０Ａが背面層３６の下側表面４８の全面に亘って固着されている。さらに、ネット部材５０のうち、中央部５０Ａの外側に位置する周縁部５０Ｂは、ルーフサイドレール１４Ａ、１４Ｂのフランジ部４２の内側端部に、リベット５２を介して固定されている。なお、周縁部５０Ｂが、本発明の第２周縁部に相当する。

また、太陽電池モジュール１１（表面層３０）の車両前後方向端部（周縁部３０Ｂ）及びネット部材５０の周縁部５０Ｂも、同様にしてフロントヘッダ１８、リヤヘッダ２２に固定されている。

(作用)
このように構成された太陽電池モジュールの搭載構造１０の作用について説明する。

太陽電池モジュール１１は、図２に示されるように、表面層３０がＰＣから形成されているため、無機ガラスから形成されていた場合と比較して軽量化が達成されている。

また、太陽電池モジュールの搭載構造１０では、太陽電池モジュール１１の背面層３６の下側表面４８に中央部５０Ａが固着されたネット部材５０の周縁部５０Ｂがルーフサイドレール１４Ａ、１４Ｂのフランジ部４２に固定されている。また、フロントヘッダ１８とリヤヘッダ２２にも同様にして固定されている。このように、太陽電池モジュール１１は、ルーフサイドレール１４Ａ、１４Ｂ等に接着剤４６で直接固定されると共に、ネット部材５０を介してルーフサイドレール１４Ａ、１４Ｂ等に固定（下方から支持）されている。したがって、太陽電池モジュール１１の表面層３０にＰＣを採用することによって、表面層３０が無機ガラスから形成された場合と比較して太陽電池モジュール１１の剛性が低下しても、金属製のネット部材５０で下方から支持されることによって太陽電池モジュール１１の剛性低下を補うことができる。

一方、この太陽電池モジュールの搭載構造１０において、既成の構造に追加されたのは金属製のネット部材５０のみなので、特許文献１のように金属製のリインフォースをルーフサイドレール１４Ａ、１４Ｂ間に複数本掛け渡す構造よりも車体重量の増加を抑制できる。

さらに、太陽電池モジュール１１の一部が陰になることにより太陽電池モジュール１１にホットスポットが形成されても、ネット部材５０の中央部５０Ａが、背面層３６の下側表面４８の全面に亘って接合されているため、ホットスポットの熱が背面層３６からネット部材５０に熱伝導して拡散される。これにより、太陽電池モジュール１１におけるホットスポットの温度上昇が抑制される。

さらに、太陽電池モジュール１１が接着剤４６によってルーフサイドレール１４Ａ、１４Ｂ及びフロントヘッダ１８、リヤヘッダ２２に直接接合されるだけでなく、ネット部材５０を介してルーフサイドレール１４Ａ、１４Ｂ及びフロントヘッダ１８、リヤヘッダ２２に固定されているため、太陽電池モジュール１１に大きな荷重が入力された場合にも太陽電池モジュール１１が車両の開口部２４から離脱することを一層確実に防止又は抑制できる。

なお、本実施形態では、表面層３０と背面層３６がＰＣから形成され、封止層３４がＥＶＡから形成された太陽電池モジュールの搭載構造について説明したが、表面層３０、封止層３４、背面層３６が他の樹脂から形成されている太陽電池モジュールの搭載構造に適用することも可能である。

また、本実施形態では、ネット部材５０を金属製として説明したが、耐衝撃性が高い材料であれば良い。なお、材料自体の剛性が低い場合には、ネット部材５０に張力を付与することが望ましい。また、ネット部材５０は、放熱性を考慮すると熱伝導率の高い材料であることが望ましい。さらに、ネット部材５０は、ネットでなくても面状の部材であれば良い。また、本実施形態では、ネット部材５０が背面層３６の下側表面４８に全面に亘って接合されていたが、一部に接合しても良い。ただし、ホットスポットに対する放熱性を考慮すると、少なくとも発電素子３２が配置されている領域には接合していることが好ましい。

１０ 太陽電池モジュールの搭載構造
１１ 太陽電池モジュール
１４Ａ、１４Ｂ ルーフサイドレール（車両骨格部材）
１８ フロントヘッダ（車両骨格部材）
２２ リヤヘッダ（車両骨格部材）
３０ 表面層
３０Ｂ 周縁部（第１周縁部）
３２ 発電素子
３４ 封止層
５０ ネット部材（面状部材）
５０Ｂ 周縁部（第２周縁部）

Claims (1)

1. 発電素子が封止された封止層と、前記封止層における前記発電素子の受光面側に接合された樹脂からなる表面層と、を備え、車体のルーフを構成する車両骨格部材に第１周縁部が固定された太陽電池モジュールと、
   前記太陽電池モジュールの前記受光面側と反対側の面に中央部が固定されると共に、前記車両骨格部材に第２周縁部が固定された面状部材と、
   を有する太陽電池モジュールの搭載構造。

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