(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体外側パネルと車室内パネルとから成る袋構造の骨格材を有するパネル構造体であって、前記車室内パネルの車室内側の表面に、赤外線反射機能を有する面を該車室内パネル側に向けた薄板が断熱層を介して貼付されてなることを特徴とするパネル構造体。
【請求項２】
前記断熱層が前記パネル表面と前記薄板との接着層であることを特徴とする請求項１記載のパネル構造体。
【請求項３】
前記断熱層が発泡体で構成されてなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のパネル構造体。
【請求項４】
前記断熱層が独立発泡体で構成されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか1項に記載のパネル構造体。
【請求項５】
前記断熱層が、発泡倍率が０．０５〜１０倍の発泡体で構成されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか1項に記載のパネル構造体。
【請求項６】
前記断熱層がポリウレタン発泡体で構成されてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか1項に記載のパネル構造体。
【請求項７】
前記薄板が金属箔、金属蒸着フィルム、金属箔内包樹脂フィルム各々単独又はそれらの組合せから構成されてなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか1項に記載のパネル構造体。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか1項に記載のパネル構造体を有することを特徴とする車両用部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は室内への熱侵入を低減する鋼板パネルに関するものであり、特に車両の車室内温熱環境を改善することを狙いとするパネル構造体である。
【０００２】
【従来の技術】
炎天下環境において駐車車両の車室内は周知のごとく非常に高温となり、例えば日本国内の東京近辺では約７０℃にも達する。このような状況では車室内は非常に不快なものとなり、その改善が強く望まれている。従来、このような問題に対する解決手段として、特開２００１−１５８３０６記載のように、自動車ボディーパネルと相対する面に赤外線反射機能を有する層を設けた自動車用内装材が提案されている。また、一般には建築物の屋根から室内への熱侵入を防止する手段として、特開２０００−３５５９８９記載のように、熱侵入側に熱反射箔を備えたボード状断熱材の設置が提案されている。
【０００３】
他方、内装材として、従来から用いられているウレタン発泡体、ガラス繊維含有ポリエチレンフォーム、フェノールレジンボード、ポリエステル繊維不織布等があるが、これらは、断熱材として考慮されているものではなく、十分な断熱機能を持ったものではない。また、内装材としてドアトリムやピラーが設けられている場合、スペース的にこれらの断熱機能を有するものを設置することは困難であり、車室内温度の上昇を防ぐには至らない状況にある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし特開２０００−３５５９８９記載の内装材は、パネルと反射層が近接あるいは接触していることにより、反射機能を十分に生かすことができず、また熱伝導してしまい、車室内の温度低減効果が十分に得られないという問題があった。また、パネルとの間に空間を空けた際には、パネルと反射材間での高温空気による対流熱伝達が生じることで、車室内側の温度上昇を招くという問題があった。
【０００５】
また、特開２０００−３５５９８９記載の建築用断熱材構造は、放射面と反射面をある程度距離をおくことで効果を発する構造としており、自動車パネルに用いる際などの放射パネル面に密着することを考慮しておらず、反射性能を充分に発揮できないとともに、断熱構造を充分に利用することが困難である。
【０００６】
他方、従来の内装材は、用いられるものによっては材料厚み、密度、通気止めフィルムにより断熱／遮熱機能を有するが、熱線侵入に対しては、それぞれの材料が持つ熱容量に依存するものであり、時間経過とともに熱伝導、対流熱伝達によって温度が上昇し、その後、車室内へ熱線放射することがわかっている。
【０００７】
また、一般にパネルに直接トリム材を設置している個所、例えばドア、フロントピラー、サイドピラー、リアピラーサイドフレーム等においては、車体外部パネルからの輻射による熱侵入や熱伝導による室内への熱侵入等はあまり考慮されておらず、車室内側にトリムが熱せられて車室内側への熱侵入を許す状態にある。
【０００８】
さらに、前記ドア、ピラー及びサイドフレームなどは、車体外板パネルと車室内パネルとから袋構造となっており、その中に介在する空気が車体外板パネルの輻射により熱せられ、それら高温空気がトリムの隙間などから車室内側に侵入し、室内温度の上昇を招くことも見られる。
【０００９】
本発明者らは、以上のような問題点を鑑み、本発明に至った。即ち、本発明はパネル表面に断熱層を介して赤外線反射機能を有する面をパネル側に向けた薄板が貼付されることで、車体外板パネルからの輻射を反射することで車室内側トリムを介した熱侵入を防ぐとともに、袋構造をもつ車体骨格材内部空気が熱せられた場合もパネルに貼付された薄板によって車室内への高温空気侵入を防止することを狙いとして、現在の車両骨格材や内装材の基本構成や製造工程を大きく変えることなく実現できる現実性に配慮して為されたものである。
【００１０】
本発明の目的としては、車体の断熱効果を高めるとともに車体外板からの輻射熱、車体骨格材内に介在する高温空気までも遮ることで、炎天下に放置された際の車室内の温熱環境を改善することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明者は、炎天下駐車時の車室内は非常に高温になる原因の１つとして外板からの輻射による熱侵入があることに着目した。これまでの断熱材は、内装材が存在する個所、特にスペースにあまり制約を受けない部位、例えばヘッドライニンクや車体隔壁などに用いられて熱侵入を防止する役割を担ってきた。しかしながら、前述したドア、ピラー及びサイドフレーム等の車体骨格材については、内装材との間にスペースを確保できないことにより、断熱材の設定などは行われず、車体外板パネルからの輻射による熱侵入や車体外板と車室内のパネルから袋構造になっている車体骨格材内部に介在する空気が車体パネルの輻射により熱せられ、それら高温空気がトリムの隙間などから車室内側に侵入し、車室内温度の上昇を招くこととなっている。
【００１２】
本発明者らはこうした現状を踏まえ、改めて炎天下駐車時の熱の出入りを解析し、パネルから車室内側への熱放射を効果的に抑制すること、車体骨格材中に介在する高温空気を室内に侵入しないようにすることで車室内温度の上昇を低減できること見出し、本発明の着想を得た。
【００１３】
また、従来建築用に用いられてきた反射層を持つ断熱材の場合、放射する面に対して空間を持たせ、すなわち距離をおくことで反射性能を確保し、かつ、断熱材を補助的に用いてきたが、これらの手法を用いた場合、断熱材をおくスペースが必要となり、前述の如く、ドア、ピラー及びサイドフレーム等の車体骨格材については内装材との間にスペースを確保できないことにより、効果を得ることが困難である。
【００１４】
本発明は、車体外側パネルと車室内パネルとから成る袋構造の骨格材を有するパネル構造体であって、前記車室内パネルの車室内側の表面に、赤外線反射機能を有する面を該車室内パネル側に向けた薄板が断熱層を介して貼付されてなるパネル構造体に関する。
【００１５】
【発明の効果】
請求項記載の本発明によれば、請求項毎に次のような効果を奏する。
【００１６】
請求項１に記載の発明にあっては、車体外側パネルと車室内パネルとから成る袋構造の骨格材を有するパネル構造体であって、前記車室内パネルの車室内側の表面に、車室内側に面するパネル表面に、赤外線反射機能を有する面を該車室内パネル側に向けた薄板が断熱層を介して貼付されているので、以下の機能を同時に実現できるものである。
【００１７】
車体外板パネルからの輻射を反射することで車室内への熱線侵入を防止する。
【００１８】
断熱層による車室内側パネルからトリムへの熱伝導を防止する。
【００１９】
車室内側パネルへ薄板を貼付することで、袋構造をもつ車体骨格材内の高温空気の車室内側への漏洩を防止する。
【００２０】
同時に上記袋構造内の空気が断熱層の役割をするとともに温度勾配の変化により車室外側へ車体外板パネルを介して放熱する。
【００２１】
これらの機能を同時に達成することで本発明の目的としている、車体の断熱効果を高めるとともに輻射熱までも遮ることで、炎天下に放置された際の車室内の温熱環境を改善することが可能となる。
【００２２】
請求項２に記載の発明にあっては、前記断熱層が前記パネル表面と前記薄板との接着層であるので、該薄板をパネル表面に密着させることが可能となり、空気流動可能な車室内側に閉じた空間を形成して、空気を媒体とした断熱効果を得ることができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明にあっては、前記断熱層が発泡体で構成されているので、該薄板とパネルとの接着性と断熱性能とを両立させる効果を得ることができる。
【００２４】
請求項４に記載の発明にあっては、前記断熱層が独立発泡体で構成されているので、断熱性能を効果的に発揮させる効果を得ることができる。
【００２５】
請求項５に記載の発明にあっては、前記断熱層が、発泡倍率が０．０５〜１０倍の発泡体で構成されているので、該薄板とパネルとの接着性と断熱性能とを両立させる効果を効果的に得ることができる。
【００２６】
請求項６に記載の発明にあっては、前記断熱層がポリウレタン発泡体で構成されているので、発泡内率の制御、パネルとの接着性、成型のサイクルタイムの向上、生産性に優れる効果を得ることができる。
【００２７】
請求項７に記載の発明にあっては、前記薄板が金属箔、金属蒸着フィルム、金属箔内包樹脂フィルム各々単独又はそれらの組合せから構成されているので、反射層として理想の反射率、例えば赤外線反射率７０％以上を達成できる効果を得ることができる。
【００２８】
請求項８に記載の発明にあっては、本発明のパネル構造体を有する車両用部材なで、車体外板パネルからの輻射を反射することで車室内への熱線侵入を防止すること、断熱層による車室内側パネルからトリムへの熱伝導を防止すること、車室内側パネル表面に薄板を貼付することで、袋構造をもつ車体骨格材内の高温空気の車室内側への漏洩を防止することが可能となるものであり、同時に上記袋構造内の空気が断熱層の役割をするとともに温度勾配の変化により車室外側へ車体外板パネルを介して放熱する機能を同時に達成し、車室内側への熱の侵入を防止することが可能となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のパネル構造体について詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の第１実施例に関わる、パネル構造体の説明図である。
【００３１】
図１において、本パネル構造体は、車室内側パネル１ａ表面に赤外線反射機能を有する面をパネル１側に向けた薄板３が断熱層２を介して貼付されることを特徴とするものである。一般に、パネル構造体は袋構造を有するが、本明細書では、車体骨格材の車室内側に面するものを車室内側パネル１ａ、車室外側に面するものを車体外板パネル１ｂと称する。車体骨格材の車室内側パネル１ａ表面に断熱層２を介して該薄板３を設けることで、前述の機能を同時に達成し、車室内側への熱の侵入を防止するものである。赤外線反射機能を有する薄板３は、パネル１からの熱線を反射し、断熱層２においては夜間に車室内側パネル１ａからトリム４への熱伝導を防止する機能を有する。なお、赤外線反射機能を有する薄板３を反射層３とも称する。
【００３２】
図２は、本発明の第二比較例に関わる、一般的なパネル構造体の説明図である。一般的なパネル構造体について説明することにより、本発明によるパネル構造体との相違を明確にする。
【００３３】
車体外板パネル１ｂと車室内側パネル１ａが袋構造の車体骨格材を形成しており、トリム４に熱線反射フィルム５を貼付した例を示す。また、その際の熱流れを図示した。一般的なパネル構造体では、車外からの熱が熱輻射により車室内の侵入することがわかる。
【００３４】
図２に示される一般的なパネル構造体対し、本発明では、車室内パネル１ａ表面に断熱層２を介して反射材３を貼付することで、反射機能をより効率的に発揮でき、かつ、空気を媒体とした対流熱伝達や車外側／室内側パネルからの輻射を防止できる。
【００３５】
また、本発明は、前記断熱層２が車室内側パネル１ａ表面と赤外線反射機能を有する薄板３との接着層であることが好ましい。断熱層２が、薄板３とパネル１ａとの接着機能を有することで、薄板３をパネル１ａ表面に密着することが可能となる。一般に、車室内側に設置されたパネル１ａは、軽量化、溶接工程のためなどの理由により、穴明き構造となっており、薄板３を密着させることで、車体骨格材全体として、本発明の構造によって室内側に対して、空隙がなくなり、空気流動可能な車室内側に閉じた空間が生じることとなる。この空間は、空気を媒体とした断熱機能も有することとなり、従来とは、違った温度構成を産み出すこととなる。
【００３６】
また、断熱層２が接着機能を有することで、薄板３をパネルに設置する際、パネル穴あき部に貼付された赤外線反射機能を有する薄板３に断熱材を選択的に付着させないことも可能であり、これにより穴明き部に関しては、積極的に薄板３の反射機能を利用することが可能となる。
【００３７】
本発明は断熱層２としては発泡体であることが好ましい。薄板３とパネル１ａの接着性と断熱性能を両立するためには発泡体であることが最も好ましい。また、断熱性能を最大限効果的に発揮するためには断熱層２が独立発泡体であることが好ましい。本発明においては、車体パネルと赤外線反射機能を有する薄板３が近接して設置されるため、空気が介在して熱伝達するような連続発泡体はあまり好ましくなく、断熱機能を考慮すると独立発泡体が好ましい。
【００３８】
本発明における断熱層２の発泡倍率は０．０５〜１０倍の発泡体を用いることが好ましい。本発明のパネル構造体に用いる断熱層２は接着機能と断熱性能を両立させるものである。発泡倍率が０．０５倍未満のものにおいては、接着素材の熱伝導率が支配的であり、発泡による気泡の断熱機能は望めない。また、発泡倍率が１０倍を越える場合、断熱材中に占める、気体量が大きいため、独立発泡状態を維持することが困難となり、断熱層２内で対流熱伝達を生じ、所望の断熱性能が得られなくなる。
【００３９】
本発明では、断熱層２はポリウレタン発泡体であることが好ましい。断熱層２で用いられる材料としては、アクリル、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレンなど柔軟で追従性がよい一般的な樹脂の発泡体や、フェノールレジンやポリウレタン等の架橋型樹脂発泡体を用いることが可能であるが、発泡内率の制御、パネルとの接着性、成型のサイクルタイムの向上、生産性の観点から見てもポリウレタン発泡体が最も望ましい。
【００４０】
本発明においては、赤外線反射機能を有する薄板３は金属箔、金属蒸着フィルム、金属箔内包樹脂フィルム各々単独又はそれらの組合せからなることが好ましい。これは、反射層３の理想としては赤外線反射率７０％以上であることが望ましく、材料の入手性、ハンドリングのし易さから見て、赤外線反射機能を有する層が金属蒸着された熱線反射フィルム若しくは金属箔内包樹脂フィルムあることが特に望ましい。本発明で用いられる赤外線反射機能を有する層としては、アルミニウム箔、銅箔、アルミニウム酸化物、銅酸化物を樹脂フィルム表面にスパッタリングすることによって得られる金属蒸着フィルム、透明な樹脂層を付着させたアルミニウム箔、透明な樹脂層を付着させた銅箔、アルミニウムを付着させた樹脂フィルム、反射塗料を塗布した樹脂フィルム、反射材及び又は白色顔料を混ぜ込んだ樹脂フィルム、アルミニウム酸化物、銅酸化物をポリエステル若しくはポリエステル繊維で構成された不織布にスパッタリングすることによって得られる金属蒸着フィルムを用いることができる。
【００４１】
なお、本発明において赤外線反射率として用いる概念は、ＪＩＳ  Ｒ  ３１０６  １９９８に定める板ガラス類の透過率・反射率・放射率の日射取得率の試験方法に記載される方法によって測定されるものである。
【００４２】
反射層３にアルミニウム箔、銅箔、透明な樹脂層を付着させたアルミニウム箔、透明な樹脂層を付着させた銅箔を用いる場合、その厚みは１μｍから１０００μｍ、特に５μｍから５０μｍが好適である。
【００４３】
反射材料にアルミニウム蒸着樹脂フィルム、反射塗料を塗布した樹脂フィルム、反射材及び又は白色顔料を混ぜ込んだ樹脂フィルムのいずれかを用いる場合、アルミニウム、反射塗料のない面からの熱線が樹脂フィルムに吸収されにくいように、樹脂は可視から赤外領域において平均透過率が７０％以上であれば良い。また、その種類は特に限定されないが、耐熱性・柔軟性などを考慮してポリエステルやポリエチレンなどが好適である。樹脂フィルムの厚みは５μｍから１００μｍとするのが取り扱いに好適である。アルミニウムを付着させる厚みは、５ｎｍから１００μｍの範囲にあることが望ましい。
【００４４】
なお、本発明において光線透過率または透過率として用いる概念は、ＪＩＳ  Ｒ  ３１０６  １９９８に定める板ガラス類の透過率・反射率・放射率の日射取得率の試験方法に記載される方法によって測定されるもので、分光測定された光線透過率に３００ｎｍ〜２５００ｎｍの波長範囲で同ＪＩＳ中の付表２に与えられる重価係数を乗じて算出される値である。
【００４５】
反射塗料としてはアルミニウム鱗片を主成分として含むものを使用できる。その塗布厚みは、樹脂に付着させたアルミニウムと同様に、その厚みは１０ｎｍから１００μｍとするのが好適である。樹脂に混ぜ込む反射材及び白色顔料としては前記のアルミニウム鱗片やチタニア微粒子やチタニアを表面に付着させたマイカ粉末などである。含有量としては０．００１から０．２質量％である。０．００１質量％以下では透過率が高く、０．２質量％以上混ぜ込んでも熱線反射効果が飽和状態になるからである。
【００４６】
本発明においては、上述のパネル構造体を用いた車両用部材であることが好ましい。これは、前述の如く、袋構造をもつ、車体骨格材の車室内側パネル１ａ表面に該薄板３を断熱層２を介して設けることで、車体外板パネル１ｂからの輻射を反射することで車室内への熱線侵入を防止すること、断熱層２による車室内側パネル１ａからトリム４への熱伝導を防止すること、車室内側パネル１ａへ薄板３を貼付することで、袋構造をもつ車体骨格材内の高温空気の車室内側への漏洩を防止することが可能となるものであり、同時に上記袋構造内の空気が断熱層の役割をするとともに温度勾配の変化により車室外側へ車体外板パネル１ｂを介して放熱する機能を同時に達成し、車室内側への熱の侵入を防止することが可能となる。
【００４７】
本発明のパネル構造体はドア、ピラー及びサイドフレームなどの車両用部材として利用することが可能である。図３および４に、その具体例を示す。
【００４８】
図３は、本構成をサイドピラーに適用する場合の反射材貼付部位を例示したものである。
【００４９】
図４は本構成を車体骨格材全体に適用する場合の反射材貼付部位を例示したものである。
【００５０】
以上のように、本発明における構成を用いることで、車体の断熱効果を高めるとともに車体外板からの輻射熱までも遮ることで、炎天下に放置された際の車室内の温熱環境を改善することが可能となる。
【００５１】
【実施例】
以下、本発明を、実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００５２】
（トリム模擬品表面温度の比較実験）
本実施例の構造を用いた実施例１、２、従来構造の反射層を持たないものを比較例１、反射材をトリム側に設置したものを比較例２とした。
【００５３】
車体パネル及びトリム構成を模した□３００ｍｍ（中心部に片面のみ□１０ｍｍの穴明き部設置）厚み３０ｍｍの鋼板製のテストピースケースモデル（試験骨格材）を作成し、穴明き部側に内装トリム相当のポリプロピレン製の樹脂板（２．５ｍｍ）を試験骨格材上に覆いかぶせた。
【００５４】
恒温恒湿層で空気温度３５℃、車体パネル（トリム模擬品設置方向と反対側）表面温度７０℃になるように、人口太陽灯（セリック社製ＳＯＬＡＸＸＣ−５００Ｂ）をテストピースから５００ｍｍの位置に設置した環境条件の下、得られた樹脂板を覆いかぶせられたテストピースケースモデルを３時間放置した。放置後、トリム模擬品表面温度の比較実験を行った。
【００５５】
実施例、比較例における、テストピースケースの共通仕様としては、厚さ１．２ｍｍの鋼板を用いた。
【００５６】
（実施例１）
上記模擬骨格材の室内側鋼板パネルに、厚み３０μｍのアルミニウム箔の両面を２０μｍのポリエステル樹脂フィルムで内包した金属箔内包フィルムを発泡倍率０．０５倍厚み１ｍｍの独立発泡体である発泡ポリウレタンで接着した。本構成を持って、前述の試験を行った結果を表１に示す。
【００５７】
（実施例２）
実施例１と同様に、接着に用いる発泡ポリウレタンの発泡倍率を１０倍に変更したものを用いた。本構成を持って、前述の試験を行った結果を表１に示す。
【００５８】
（比較例１）
従来構造として、上記模擬骨格材の室内側鋼板パネルに反射材をまったく持たない構造を用いて前述の試験を行った。結果を表１に示す。
【００５９】
（比較例２）
上記模擬骨格材において、反射材を直接トリム側に接着したものを作製した。本構成を持って、前述の試験を行った結果を表１に示す。
【００６０】
（参考例１）
実施例１と同様に、接着に用いる発泡ポリウレタンの発泡倍率を２０倍に変更し、かつ、連続発泡体となるものを用いた。本構成を持って、前述の試験を行った結果を表１に示す。
【００６１】
（参考例２）
実施例１と同様に、接着に無発泡のポリウレタン樹脂を用いた。本構成を持って、前述の試験を行った結果を表１に示す。
【００６２】
【表１】
0004075383.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例に関わる、パネル構造体の断面説明図である。
【図２】  本発明の第二比較例に関わる、一般的なパネル構造体の断面説明図である。
【図３】  本構成をサイドピラーに適用する場合の反射材貼付部位を例示する図面である。
【図４】  本構成を車体骨格材全体に適用する場合の反射材貼付部位を例示する図面である。
【符号の説明】
１ａ…車室内側パネル
１ｂ…車体外板パネル
２…断熱層
３…反射層
４…トリム
５…熱線反射フィルム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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