JP7436261B2

JP7436261B2 - 太陽電池ユニット

Info

Publication number: JP7436261B2
Application number: JP2020058479A
Authority: JP
Inventors: 崇口山
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 2020-03-27
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2024-02-21
Anticipated expiration: 2040-03-27
Also published as: JP2021158843A

Description

本発明は、太陽電池ユニットに関する。

例えば、車両のルーフに太陽電池モジュールを搭載する技術が知られている。このような太陽電池モジュールでは、表面側は走行風や自然風によって冷却されるが、裏面側は放熱されず、裏面側に熱がこもる。そのため、太陽電池モジュールの性能低下、或いは車内温度の上昇等が生じてしまう。

この点に関し、特許文献１には、車両のルーフに設けられた太陽電池を冷却するために、太陽電池の裏面側に空気流路を設ける（空冷）ことが記載されている。また、特許文献２には、車両のルーフに設けられた太陽電池を冷却するために、太陽電池の裏面側に空気流路を設け（空冷）、更に、太陽電池の裏面に冷却フィンを設けることが記載されている。また、特許文献３には、車両のルーフに設けられた太陽電池を冷却するために、太陽電池の裏面側に冷却液の循環路を設ける（水冷）ことが記載されている。

特開平４－３５６２１３号公報実開昭５７－９２５２７号公報実開昭５７－９３１５０号公報

しかし、特許文献１～３に記載の放熱構造では、太陽電池の裏面側に、空気流路または冷却液の循環路を設けるため、太陽電池の裏面側の耐水性が低く、太陽電池の信頼性が低い。

本発明は、太陽電池モジュールの裏面側の放熱性と耐水性との両立が可能な太陽電池ユニットを提供することを目的とする。

本発明に係る太陽電池ユニットは、車両のルーフに搭載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放熱のための放熱部材と、前記車両に搭載されたスポイラーと、を備える。前記放熱部材は、シート状をなしており、前記太陽電池モジュールの裏面側に貼付されており、前記放熱部材の端部は、前記スポイラーの内部に配置されている。

本発明によれば、太陽電池ユニットにおいて、太陽電池モジュールの裏面側の放熱性と耐水性との両立が可能である。

第１実施形態に係る太陽電池ユニットを備える車両の一部を示す斜視図である。図１に示す車両におけるII-II線断面図であって、第１実施形態に係る太陽電池ユニットを備える車両の一部を示す断面図である。図１および図２に示す太陽電池ユニットにおける太陽電池モジュールを示す側面図である。図１および図２に示す太陽電池ユニットにおける放熱部材を示す斜視図である。図１および図２に示す太陽電池ユニットにおけるスポイラーの前面側を示す斜視図である。図１および図２に示す太陽電池ユニットにおけるスポイラーの背面側を示す斜視図である。図１および図２に示す太陽電池ユニットにおけるスポイラーの断面図であって、図１のII-II線相当の断面図である。図５～図７に示すスポイラーにおける水抜孔のメッシュを示す図である。図８に示す水抜孔のメッシュのVIII-VIII線断面図である。第２実施形態に係る車両ルーフ放熱構造を備える車両の一部を示す断面図であって、図１のII-II線相当の断面図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。なお、各図面において同一または相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。また、便宜上、ハッチングや部材符号等を省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る太陽電池ユニットを備える車両の一部を示す斜視図であり、図２は、図１に示す車両におけるII-II線断面図であって、第１実施形態に係る太陽電池ユニットを備える車両の一部を示す断面図である。また、図３は、図１および図２に示す太陽電池ユニットにおける太陽電池モジュールを示す側面図であり、図４は、図１および図２に示す太陽電池ユニットにおける放熱部材を示す斜視図である。図１～図４に示すように、太陽電池ユニット１０は、車両（移動体）１に搭載される。太陽電池ユニット１０は、太陽電池モジュール２０と、放熱部材３０と、スポイラー４０とを備える。

太陽電池モジュール２０は、車両１のルーフに搭載されている。太陽電池モジュール２０は、例えば、２次元状に配列された複数の太陽電池セル２１と、太陽電池セル２１の受光面側に配置された受光面保護部材２２と、太陽電池セル２１の裏面側に配置された裏面保護部材２３と、受光面保護部材２２と裏面保護部材２３との間に配置されて太陽電池セル２１を封止する封止材２４とで構成されている。受光面保護部材２２は、ガラスまたは樹脂等の材料からなる基板であると好ましい。一方、裏面保護部材２３は、放熱部材３０への熱伝導を行うため、公知のバックシート等の材料からなるフィルムであると好ましい。すなわち、裏面保護部材２３には、受光面保護部材２２のように数ｍｍの厚みを有するガラスまたは樹脂等の材料からなる基板は適さない。

放熱部材３０は、太陽電池モジュール２０の裏面側の放熱のための部材である。放熱部材３０は、シート状をなしており、太陽電池モジュール２０の裏面側に貼付されている。放熱部材３０の端部は、車両１のボディの外部に露出して、スポイラー４０の内部に配置されている。

放熱部材３０の材料としては、特に限定されないが、グラファイト、カーボン、または金属等の面方向の熱伝導性に優れた材料が用いられる。

スポイラー４０は、車両１のリア側に搭載されている所謂エアロパーツである。スポイラー４０は、放熱部材３０の端部を固定するための固定部材４９を備えていてもよい。

スポイラー４０の材料としては、カーボンまたは金属等の熱伝導性に優れた材料が用いられる。或いは、スポイラー４０の材料としては、エアロパーツの材料として公知の軽量化に優れた部材、例えばＦＲＰ（ファイバー・レインホース・プラスチック）が用いられてもよい。スポイラー４０の材料としてＦＲＰが用いられる場合、放熱性を高めるために、スポイラー４０は以下に説明する冷却機構を備えてもよい。

図５は、図１および図２に示す太陽電池ユニットにおけるスポイラーの前面側を示す斜視図であり、図６は、図１および図２に示す太陽電池ユニットにおけるスポイラーの背面側を示す斜視図である。また、図７は、図１および図２に示す太陽電池ユニットにおけるスポイラーの断面図であって、図１のII-II線相当の断面図である。

スポイラー４０は、放熱部材３０の端部の空冷のための吸気孔４１および排気孔４２を有していてもよい。吸気孔４１は、スポイラー４０の前面側の前方に形成されており、スリット状をなす。排気孔４２は、スポイラー４０の背面側の後方に形成されており、スリット状をなす。吸気孔４１および排気孔４２の位置は、車両走行時に、吸気孔４１から空気が効率的に入り（点線矢印）、かつ吸気孔４１から入る空気が放熱部材３０の端部に効率的にあたり（点線矢印）、かつ放熱部材３０から熱が伝導された空気が排気孔４２から効率的に抜ける（点線矢印）、ような位置である。

また、スポイラー４０は、内部に浸入した水を抜くための水抜孔４３を有していてもよい。水抜孔４３は、スポイラー４０の背面の下方に形成されており、スリット状をなす。水抜孔４３には、図８に示すように、メッシュが形成されていてもよい。また、メッシュを構成するワイヤは、図９に示すように、前記スポイラー４０の内側から外側に向けて次第に太くなる断面台形形状であってもよい。

以上説明したように、本実施形態の太陽電池ユニット１０によれば、放熱部材３０が太陽電池モジュール２０の裏面側に貼付されており、放熱部材３０の端部が車両１のボディの外部に露出している。これにより、太陽電池モジュール２０の裏面側の熱を、放熱部材３０の端部から効率よく放熱することができ、太陽電池モジュール２０の裏面側の放熱性を高めることができる。このように、放熱効率の観点から、放熱部材３０の端部は車両１のボディの外部に露出していてもよい。しかし、太陽電池ユニット１０（および車両１）の信頼性の観点からは、放熱部材３０の端部はスポイラー４０の内部に配置されていることが好ましい。

また、特許文献１～３のように、太陽電池モジュール２０の裏面側に、空気流路または冷却液の循環路を設ける必要がないため、太陽電池モジュール２０の裏面側の密閉性を確保することができる。これにより、太陽電池モジュール２０の裏面側の耐水性を高めることができ、太陽電池の信頼性を高めることができる。

このように、本実施形態の太陽電池ユニット１０によれば、太陽電池モジュール２０の裏面側の放熱性と耐水性との両立が可能である。

また、本実施形態の太陽電池ユニット１０によれば、車両１のボディの外部に露出した放熱部材３０の端部が、スポイラー４０の内部に配置されている。これにより、太陽電池ユニット１０（および車両１）の信頼性の低下を抑制することができ、また車両１の外観が損なわれることを抑制することができる。

また、本実施形態の太陽電池ユニット１０によれば、スポイラー４０が、放熱部材３０の端部の空冷のための吸気孔４１および排気孔４２を有する。これにより、太陽電池ユニット１０（および車両１）の信頼性の低下を抑制しつつ、また車両１の外観が損なわれることを抑制しつつ、太陽電池モジュール２０の裏面側の放熱性を高めることができる。

また、本実施形態の太陽電池ユニット１０によれば、スポイラー４０が、内部に浸入した水を抜くための水抜孔４３を有する。これにより、スポイラー４０の内部に浸入した水を抜くことができる。

また、本実施形態の太陽電池ユニット１０によれば、水抜孔４３にはメッシュが形成されており、メッシュを構成するワイヤは、スポイラー４０の内側から外側に向けて次第に太くなる断面台形形状である。これにより、スポイラー４０の内側から外側へ水が抜け易く、かつスポイラー４０の外側から内側へ水が浸入し難い。

（第２実施形態）
第１実施形態では、放熱部材が、車両のルーフ（roof）に搭載される太陽電池モジュールの放熱を行う態様を例示した。しかし、本発明の特徴はこれに限定されず、放熱部材が、車両のルーフ（roof）部材の放熱を行う態様にも適用可能である。例えば、採光性を高めるために、車両のルーフ部材としてガラスルーフが用いられることがある。本発明は、このようなルーフ部材の放熱のための放熱構造にも好適に適用可能である。

図１０は、第２実施形態に係る車両ルーフ放熱構造を備える車両の一部を示す断面図であって、図１のII-II線相当の断面図である。図１０に示すように、車両ルーフ放熱構造１００は、車両（移動体）１に搭載される。車両ルーフ放熱構造１００は、上述した放熱部材３０を備える。

放熱部材３０は、車両１のルーフ部材２の裏面側の放熱のための部材である。放熱部材３０は、シート状をなしており、ルーフ部材２の裏面側に貼付されている。放熱部材３０の端部は、車両１のボディの外部に露出して、スポイラー４０の内部に配置されている。

以上説明したように、本実施形態の車両ルーフ放熱構造１００でも、上述した太陽電池ユニット１０と同様に、放熱部材３０が車両１のルーフ部材２の裏面側に貼付されており、放熱部材３０の端部が車両１のボディの外部に露出している。これにより、上述同様に、車両１のルーフ部材２の裏面側の熱を、放熱部材３０の端部から効率よく放熱することができ、車両１のルーフ部材２の裏面側の放熱性を高めることができる。

また、上述同様に、特許文献１～３のように、車両１のルーフ部材２の裏面側に、空気流路または冷却液の循環路を設ける必要がないため、車両１のルーフ部材２の裏面側の密閉性を確保することができる。これにより、上述同様に、車両１のルーフ部材２の裏面側の耐水性を高めることができ、車両１のルーフの裏面側の信頼性を高めることができる。例えば、車両のルーフの裏面側には、電気配線や断熱・遮音材などの部材があり、これらが水等により劣化することが抑制される。さらに（信頼性確保のための）部品点数の増加を抑制できることから、重量面でも好ましい。

このように、本実施形態の車両ルーフ放熱構造１００でも、上述同様に、車両１のルーフ部材２の裏面側の放熱性と耐水性との両立が可能である。

また、本実施形態の車両ルーフ放熱構造１００でも、上述した太陽電池ユニット１０と同様に、車両１のボディの外部に露出した放熱部材３０の端部が、スポイラー４０の内部に配置されている。これにより、上述同様に、車両ルーフ放熱構造１００（および車両１）の信頼性の低下を抑制することができ、また車両１の外観が損なわれることを抑制することができる。

また、本実施形態の車両ルーフ放熱構造１００でも、上述した太陽電池ユニット１０と同様に、スポイラー４０が、放熱部材３０の端部の空冷のための吸気孔４１および排気孔４２を有する。これにより、上述同様に、車両ルーフ放熱構造１００（および車両１）の信頼性の低下を抑制しつつ、また車両１の外観が損なわれることを抑制しつつ、車両１のルーフ部材２の裏面側の放熱性を高めることができる。

また、本実施形態の車両ルーフ放熱構造１００でも、上述した太陽電池ユニット１０と同様に、スポイラー４０が、内部に浸入した水を抜くための水抜孔４３を有する。これにより、上述同様に、スポイラー４０の内部に浸入した水を抜くことができる。

また、本実施形態の車両ルーフ放熱構造１００でも、上述した太陽電池ユニット１０と同様に、水抜孔４３にはメッシュが形成されており、メッシュを構成するワイヤは、スポイラー４０の内側から外側に向けて次第に太くなる断面台形形状である。これにより、上述同様に、スポイラー４０の内側から外側へ水が抜け易く、かつスポイラー４０の外側から内側へ水が浸入し難い。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更および変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、太陽電池ユニット１０における太陽電池モジュール２０が車両１のルーフ（roof）に搭載される態様を例示した。しかし、本発明の太陽電池ユニットにおける太陽電池モジュールはこれに限定されず、車両のボディにおけるフロントフード（front food, engine food）、リアフード（rear food, trunk food）、またはサイドパネル等の種々の箇所に搭載される態様であってもよい。この場合、放熱部材の端部は、車両の外部に露出されたままでもよい。

また、本発明の太陽電池ユニットにおける太陽電池モジュールは、車両（vehicle）のボディに限らず、電車（train）、飛行機（airplane）、または船（ship）等の種々の移動体のボディに搭載される態様であってもよい。この場合、放熱部材の端部は、移動体のボディの外部に露出されたままでもよい。

１車両（移動体）
１０太陽電池ユニット
２０太陽電池モジュール
２１太陽電池セル
２２受光面保護部材
２３裏面保護部材
２４封止材
３０放熱部材
４０スポイラー
４１吸気孔
４２排気孔
４３水抜孔

Claims

車両のルーフに搭載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放熱のための放熱部材と、
前記車両に搭載されたスポイラーと、
を備え、
前記放熱部材は、シート状をなしており、前記太陽電池モジュールの裏面側に貼付されており、
前記放熱部材の端部は、前記スポイラーの内部に配置されており、
前記スポイラーは、前記放熱部材の前記端部の空冷のための吸気孔および排気孔を有する、
太陽電池ユニット。
前記スポイラーは、内部に浸入した水を抜くための水抜孔を有する、請求項１に記載の太陽電池ユニット。
前記水抜孔には、メッシュが形成されており、
前記メッシュを構成するワイヤは、前記スポイラーの内側から外側に向けて次第に太くなる断面台形形状である、
請求項２に記載の太陽電池ユニット。