JP2019043377A - 樹脂ソーラールーフモジュールの取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】熱歪みの発生の抑制や見栄えの維持可能な樹脂ソーラールーフモジュールの取付構造を提供する。【解決手段】太陽電池モジュール１１の表面層３０の上面の車幅方向端部よりも中央側でシール部材５２の当接部６０が当接されているため、温度降下時に樹脂製の表面層３０が収縮して車幅方向端部とシール部材５２との間隔が広がっても当接状態が維持され、ルーフの見栄えが悪化することが防止される。また、表面層３０の車幅方向端部とシール部材５２とが所定距離離間されているため、温度上昇時には、表面層３０が膨張（伸長）してその車幅方向端部がシール部材５２と当接することが防止又は抑制され、熱歪みを防止又は抑制できる。【選択図】図３

Description

本発明は、樹脂ソーラールーフモジュールの取付構造に関する。

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ガラス製のソーラールーフモジュールが提案されていた。しかしながら、ガラス重量が大きいため車両の軽量化の観点から樹脂製の太陽電池パネルが提案されている。

例えば、特許文献１には、サポート材、バックシート、封止フィルム、トップフィルムを樹脂で形成した樹脂製の太陽電池パネルで車両ルーフを構成するモジュール（ソーラールーフモジュール）が提案されている。このような太陽電池パネルは、サイドレールアウタと太陽電池パネルの端部との間で形成されるモヒカン溝に接着剤で太陽電池パネルの端部が接合されると共に、太陽電池パネルの周縁部にはシーラントが設けられると共に、ルーフモールで覆われた取付構造が示されている。

特開２０１２−３３５７３号公報

ところで、樹脂製のソーラールーフモジュールは、線膨張係数がガラス製と比較して大きいため、温度変化による伸縮量が非常に大きい。

したがって、樹脂製のソーラールーフモジュールの温度上昇による伸びが周縁部で許容されない場合、ソーラールーフモジュールが歪むおそれがある。

また、ソーラールーフモジュールの温度降下による収縮でシール部材の下方からソーラールーフモジュールの周縁部が露出し、ルーフの見栄えが低下するおそれもある。

すなわち、樹脂製のソーラールーフモジュールにおいて、温度変化による熱歪みの発生を抑制する観点やルーフの見栄えの維持を維持する観点において改善の余地があった。

本発明は上記事実を考慮し、熱歪みの発生の抑制や見栄えの維持可能な樹脂ソーラールーフモジュールの取付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、車両のルーフとして機能する略平板状の樹脂ソーラールーフモジュールと、前記ソーラールーフモジュールの周縁部の下面が接着される車両のボデー部材と、前記ソーラールーフモジュールの周縁部の端面と前記ボデー部材との間で当該端面から所定距離離間して配置された本体部と、本体部の上部から前記ソーラールーフモジュールの上方で前記端面よりも内側まで延在するシール部と、前記シール部の内側端部から前記ソーラールーフモジュール側に延在し当該ソーラールーフモジュールの上面に当接された当接部と、を有するシール部材と、を備える。

この構成によれば、樹脂製のソーラールーフモジュールの周縁部の下面にはボデー部材が接合されている。また、ソーラールーフモジュールの周縁部の端面とボデーとの間には、シール部材の本体部が周縁部の端面から所定距離離間されて配設されている。さらに、シール部材は、本体部の上部からソーラールーフモジュールの上方をソーラールーフモジュールの端面よりも内側まで延在するシール部と、シール部の内側端部からソーラールーフモジュール側に延在しソーラールーフモジュールの上面に当接される当接部とを有する。

したがって、ソーラールーフモジュールの周縁部の端面とシール部材の本体部との隙間がシール部材のシール部と当接部で覆われ、外部から視認されることが防止される。したがって、ルーフの見栄えに優れる。

特に、温度降下時に、ガラス等と比較して線膨張係数の大きい樹脂製のソーラールーフモジュールが収縮して周縁部とシール部材の本体部との間隔が広がっても、ソーラールーフモジュールの上面において周縁部の端面よりも中央側までシール部が延在されているため、シール部の内側端部に位置する当接部と表面層の上面との当接状態を維持し、ソーラールーフモジュールの周縁部の端面とシール部材の本体部の隙間が外部から視認されることを防止できる。したがって、ルーフの見栄えが悪化することが防止される。

また、温度上昇時には、樹脂製のソーラールーフモジュールが膨張（伸長）して、その周縁部がシール部材に突き当たり、歪むおそれがある。しかしながら、樹脂製のソーラールーフモジュールの周縁部の端面とシール部材とが所定距離離間されているため、ソーラールーフモジュールが膨張しても周縁部の端面がシール部材に当接することが防止又は抑制され、ソーラールーフモジュールの熱歪みを防止又は抑制することができる。

請求項１記載の発明の樹脂ソーラールーフモジュールの取付構造は、上記構成としたので、熱歪みの発生を防止又は抑制し、ルーフの見栄えを維持することができる。

本発明の一実施形態に係る樹脂ソーラールーフモジュールの取付構造の車体取付状態を説明する分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る樹脂ソーラールーフモジュールの取付構造を示す平面図である。 図２におけるＡ−Ａ線断面図である。

本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの取付構造について図１〜図３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は、車体のルーフとしてボデー（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〜図３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に示すように、本実施形態に係る自動車の太陽電池モジュールの取付構造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１１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。
なお、太陽電池モジュールの取付構造１０が、樹脂ソーラールーフモジュールの取付構造に相当し、太陽電池モジュール１１がソーラールーフモジュールに相当する。

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。
このルーフサイドレール１４Ａ、１４、フロントヘッダ１８、リヤヘッダ２２は、車両骨格部材であり、ボデー部材に相当する。

なお、本実施形態に係る太陽電池モジュールの取付構造１０は、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、図２に示すように、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３に示すように、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取付構造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。

また、図３に示すように、表面層３０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下方（背面層３６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、表面層３０には、図３に示すように、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。

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３に示すように、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１１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。

なお、図３に示すように、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。一方、表面層３０の車両外側端部近傍には、車両下方に突出した凸部４０が形成されている。凸部４０は、その下端面４０Ａが背面層３６の上面３６Ａに当接されていると共に、内側面４０Ｂが封止層３４の車両外側端部に当接されている。

すなわち、ラミネート加工により、背面層３６が封止層３４に接合されると共に、表面層３０の凸部４０が背面層３６に接合されたものである。

また、図３に示すように、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３に示すように、表面層３０の周縁部３０Ｂの下面３１は、封止層３４又は背面層３６と接合されておらず、車両下方に露出されている。

図３に示すように、ルーフサイドレール１４Ａは、略車幅方向に延在する上壁４１と、上壁４１の車幅方向内側端部から車両下方に延在する第１縦壁４２と、第１縦壁４２の下端から車幅方向内側に延在する横壁４４と、横壁４４の車幅方向内側端部から車両下方に延在する第２縦壁４６と、第２縦壁４６の下端から車幅方向内側に延在するフランジ部４８とを有する。

フランジ部４８の上面の車両（車幅方向）内側と表面層３０の周縁部３０Ｂの下面３１とは、ウレタン系の接着剤５０によって固定されている。

また、ルーフサイドレール１４Ａに沿ってシール部材（モール）５２が配設されている。シール部材５２は、延在方向に垂直な断面において略矩形の本体部５４と、本体部５４の上部から車両（車幅方向）外側に突出形成された突出部５６と、車両（車幅方向）内側に突出形成されたシール部５８と、シール部５８の車両（車幅方向）内側端部から車両下方に突出形成された当接部６０とを備えている。

このように構成されたシール部材５２は、本体部５４をルーフサイドレール１４Ａのフランジ部４８と第２縦壁４６に当接させることによって突出部５６がルーフサイドレール１４Ａの横壁４４と第１縦壁４２に当接される。このように、シール部材５２がルーフサイドレール１４Ａの車両内側に嵌合されることにより、シール部５８の先端が表面層３０の周縁部３０Ｂの端面よりも車両内側の上方まで延在し、当接部６０が表面層３０の上面に当接されている。

なお、シール部材５２は、二色成形されており、相対的に剛性の高い樹脂で本体部５４、突出部５６、シール部５８が形成されていると共に、相対的に剛性の低い（柔軟性に富む）部材で当接部６０が形成されている。

また、太陽電池モジュール１１の車両外側端部、すなわち表面層３０の車両外側端部は、ルーフサイドレール１４Ａに配設されたシール部材５２（本体部５４）と所定距離Ｄ、離間されている。すなわち、表面層３０の車両外側端部とシール部材５２の本体部５４との間には、所定距離Ｄの間隙６２が形成されている。

さらに、太陽電池モジュール１１（表面層３０）の車幅方向他端部も同様にしてルーフサイドレール１４Ｂに取り付けられている。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。すなわち、シール部材５２は、図２に示すように、平面視で略矩形枠形状に形成されており、ルーフサイドレール１４Ａ、１４Ｂ、フロントヘッダ１８、リヤヘッダ２２に嵌合されることにより、シール部５８によって太陽電池モジュール１１（表面層３０）の車両外側端部とシール部材５２（本体部５４）との間隙６２（図３参照）が外部から視認されることを防止している。

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

太陽電池モジュール１１は、図３に示すように、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。

一方、太陽電池モジュール１１は、表面層３０等が樹脂で成形されているため、ガラスと比較して線膨張係数が大きい。したがって、温度上昇により表面層３０が車両外側に膨張（伸長）する。ここで、図３に示すように、表面層３０の車幅方向端部とシール部材５２の本体部５４との間には、間隙６２（車幅方向距離Ｄ）が設定されている。したがって、表面層３０の一端側の車幅方向伸長距離がＤ未満であれば、表面層３０の車幅方向端部がシール部材５２の本体部５４に当接することはない。この結果、表面層３０が温度上昇等によって熱膨張しても表面層３０の車幅方向両端部でシール部材５２に当接し、表面層３０が熱歪みによって撓み変形する事などが防止又は抑制される。

また、シール部材５２のシール部５８は、本体部５４から表面層３０の上方で周縁部３０Ｂの端面よりも車両内側まで延在して形成されている。また、シール部材５２の当接部６０は、シール部５８の内側端部から当接部６０が表面層３０の上面に当接されている。

したがって、温度降下等によって表面層３０が収縮した場合であっても、シール部材５２の当接部６０は、表面層３０の上面に当接し続ける。すなわち、温度降下によって表面層３０が収縮した場合であっても、表面層３０の上面とシール部材５２の当接部６０との当接状態が維持される。したがって、表面層３０の周縁部３０Ｂとシール部材５２との間隙６２が外部から視認されることが防止され、車両のルーフの見栄えが維持される。

特に、シール部材５２の他の部分よりも当接部６０の剛性が低い（柔軟性が高い）樹脂で成形されているため、表面層３０との上面との間で相対的移動がスムーズに行うことができる。

ここでは、表面層３０とルーフサイドレール１４Ａとの間の作用について説明したが、表面層３０とルーフサイドレール１４Ｂとの間も同様であり、また、フロントヘッダ１８、リヤヘッダ２２との間でも同様である。

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取付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取付構造に適用することも可能である。

１０ 太陽電池モジュールの取付構造（樹脂ソーラールーフモジュールの取付構造）
１１ 太陽電池モジュール（ソーラールーフモジュール）
１４Ａ、１４Ｂ ルーフサイドレール（ボデー部材）
１８ フロントヘッダ（ボデー部材）
２２ リヤヘッダ（ボデー部材）
３０Ｂ 周縁部
５２ シール部材
５４ 本体部
５８ シール部
６０ 当接部

Claims (1)

1. 樹脂から形成された略平板状のソーラールーフモジュールと、
   前記ソーラールーフモジュールの周縁部の下面が接着される車両のボデー部材と、
   前記ソーラールーフモジュールの周縁部の端面と前記ボデー部材との間で当該端面から所定距離離間して配置された本体部と、本体部の上部から前記ソーラールーフモジュールの上方で前記端面よりも内側まで延在するシール部と、前記シール部の内側端部から前記ソーラールーフモジュール側に延在し当該ソーラールーフモジュールの上面に当接された当接部と、を有するシール部材と、
   を備える樹脂ソーラールーフモジュールの取付構造。