JP2005199862A - 車両用オーバヘッドモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 オーバーヘッドモジュールに温度上昇の抑制機構を設けることで、通信機器等の耐熱性の低い機器をも搭載可能とする。
【解決手段】 車両のルーフ外板Ｓ１の内側にオーバヘッドモジュールケース１０１、１０２、１０３を装着し、内部に空調装置３に接続するルーフダクト１０５を設ける。車両走行時は、空調装置３からの冷気でルーフダクト１０５内の搭載機器１０６を冷却した後、吹き出し口１２０から車室内へ吹き出す。車両停止時は、シャッタ１２３を閉じてルーフダクト１０５を密閉し、内部の温度を低く維持して搭載機器１０６の温度上昇を抑制する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用オーバーヘッドモジュールに関し、詳しくは、炎天下放置時等における温度上昇を抑制する機構を備える車両用オーバーヘッドモジュールに関する。

近年、車両用オーバーヘッドモジュールに、通信機器等の耐熱温度の低い機器（例えば、６０〜７０℃程度）を搭載するニーズがある。ところが、従来のオーバーヘッドモジュールは、搭載されているマップランプやサングラスケース等の耐熱温度が高く（通常、１００℃以上）、これまで温度上昇を抑制できるような構成にはなっていなかった。このため、炎天下放置時のオーバーヘッドモジュールの温度上昇を抑制する必要が生じている。

ここで、従来のオーバーヘッドモジュールに関する技術としては、例えば、特許文献１等が挙げられ、コネクタ構造や配線に関する記載はあるが、熱対策はなされていない。また、他の車両用デバイスとして、特許文献２には、インナーミラーに関して背面に日射を防ぐ遮熱板を設けることが、特許文献３には通気口を設けることが記載されているが、これら技術では効果が十分ではない。
特開２０００−２７２４０９号公報 特開平９−１８８１９６号公報 特開平９−１８８１９５号公報

なお、車両全体として日射による車室内温度上昇を抑える技術が多数提案されており、例えば、特許文献４には、天井とフロントガラスとリアガラスとからなる屋根を中空の二重構造として、選択的に真空状態等とすることが開示されている。しかしながら、この技術はオーバーヘッドモジュールの温度上昇抑制を目的とするには大掛かりでコスト高となるという問題がある。一方、車両ルーフ部に空調装置の吹き出し口を設けたものが知られ（例えば、特許文献５等）、このような既存の車両用空調装置を利用して構成を簡素にすることが期待されるが、未だ実現されていない。
特開平７−２５３５９号公報 特開２０００−８０３４４号公報

以上のように、従来、オーバーヘッドモジュールに通信機器等を搭載することは耐熱性の問題から難しかった。そこで、本発明は、オーバーヘッドモジュールに温度上昇の抑制機構を設けることで、通信機器等の耐熱性の低い機器をも搭載可能とし、かつ構成を極力簡素にして低コスト化を図ることを目的とする。

本発明請求項１記載の車両用オーバヘッドモジュールは、車室の天井部近傍に配設したオーバヘッドモジュールケース内に、車室内への吹き出し口を有するルーフダクトを備え、該ルーフダクト内に収容した機器に冷却用空気を送り込むための送風手段と、前記吹き出し口に設けたシャッタと、該シャッタを開閉駆動するアクチュエータと、車両駐車時に前記アクチュエータを作動させて前記シャッタを閉じることにより前記機器の温度上昇を抑制する制御手段を設けたものである。

上記構成によれば、オーバヘッドモジュールケース内に設けたルーフダクトに冷却用空気を送り込むことによって、ルーフダクト内に収容した機器の温度上昇を抑制することができる。ルーフダクトへ送り込まれた冷却用空気は吹き出し口から車室内へ吹き出される。さらに、炎天下に放置した場合には、吹き出し口のシャッタを閉じることで、ルーフダクト内を長時間にわたって低温に維持できる。従って、従来、耐熱温度の低い電子機器等をオーバヘッドモジュールに搭載可能とし、例えば既存の空調装置を利用して構成を簡易にすることで、低コスト化を図ることができる。

請求項２記載の発明では、前記ルーフダクトが前記送風手段となるブロワファンおよびエバポレータを備える車両用空調装置に接続されている。

具体的には、既存の空調装置を接続し、ブロワファンによって吸い込まれた空気をエバポレータで冷却して前記ルーフダクトに送出することで、上記効果が容易に得られる。そして、ルーフに設けたダクトによって空調装置の使い勝手が向上するするとともに、このルーフダクトを利用して各種機器を効果的に冷却できる。

請求項３記載の発明では、前記ルーフダクト内壁面を覆う断熱材を備える。

上記構成に加えて断熱材を併用すれば、温度上昇を抑制する効果が向上する。

請求項４記載の発明では、前記ルーフダクト内に温度センサを備え、前記制御手段は、前記温度センサの測定温度が所定の温度に達したときに前記シャッタを開けるとともに前記送風手段または前記空調装置を作動させる制御を行う。

車両駐車が長時間にわたった場合には、ルーフダクト内温度が徐々に上昇して耐熱温度近傍に達するおそれがある。そこで、好ましくは、ルーフダクト内温度をモニタし、所定の温度に達した場合には、再度、吹き出し口のシャッタを開けて送風することで、搭載機器の温度を下げることができる。

以下、図面に基づいて本発明の車両用オーバヘッドモジュールを詳細に説明する。図１〜４は本発明の第１の実施形態で、図１は車両上方から、図２は車両前方から見たオーバヘッドモジュールの全体構成を示す。図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１のＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図である。図１、２のように、本実施形態のオーバヘッドモジュールは、各種機器１０６を収容するルーフダクト１０５を備えたオーバヘッドモジュール本体（以下、ＯＨＭ本体と称する）１と、空気を冷却してルーフダクト１０５内に送風する空調装置３と、ＯＨＭ本体１と空調装置３とを連結するダクト２１、２２、 ２３、２４と、制御手段としての制御機構４よりなる。ＯＨＭ本体１は、車両Ｓのルーフ外板Ｓ１の内側、車室天井部の近傍に装着され、空調装置３は、車両前部のエンジンルーム内に設置される。

図３（ａ）において、ＯＨＭ本体１は、外側ケース１０１と断熱ケース１０２とルーフ側断熱プレート１０３からなるオーバヘッドモジュールケースと、ルーフ接続治具１０４、オーバヘッドモジュールケース内に設けられるルーフダクト１０５、ルーフダクト１０５内に搭載される各種機器（以下、ＯＨＭ搭載機器と称する）１０６よりなる。オーバヘッドモジュールケースは、上端開口の容器状の外側ケース１０１内に、ほぼ同形状の断熱ケース１０２を嵌合固定し、これらケース１０１、１０２の開口部を閉鎖するように断熱プレート１０３を覆着してなり、車両ルーフ外板Ｓ１の内張りＳ２に空けられた穴に嵌め込まれ、接続治具１０４によってルーフ外板Ｓ１の内壁面に固定されている。

断熱ケース１０２は、外側ケース１０１の内壁面に密着するように設置され、その内部をルーフダクト１０５として、ＯＨＭ搭載機器１０６を収容している。ルーフダクト１０５内に収容されるＯＨＭ搭載機器１０６は、従来は車室天井付近に設置されない耐熱温度が低いデバイスであり、ここでは、白線認識用カメラ１０６ａとレンズ１０６ｂ、カメラ用制御回路１０６ｃ、通信モジュール１０６ｄとアンテナ１０６ｅを、車両前後方向に配置している。これらＯＨＭ搭載機器１０６は、断熱プレート１０３の下面に密着するように固定されている。このような機器をＯＨＭ本体１内に搭載することで、例えば、通信モジュール１０６ｄの基板とアンテナ１０６ｅを一体化し、かつアンテナを車両ルーフ外板Ｓ１近傍の通信に有利な位置に配置できる利点がある。

断熱材（断熱ケース１０２、断熱プレート１０３）は、必ずしも必要ではないが、十分な性能を得るためには、断熱材を併用するのが望ましい。断熱ケース１０２は、車幅方向の中央部で外側ケース１０１よりも前後方向の長さがやや短く形成してあり、耐熱温度が高いデバイス（ここでは、マップランプ１０７やスイッチ１０８）は、断熱ケース１０２の後方の外側ケース１０１内に置かれている（図１、図３（ａ）参照）。これは、本発明の構成による温度上昇抑制効果が得られる部位を限定することで、必要な部位に、より長時間効果を与えるための工夫である。

図１において、空調装置３は公知の構成で、送風手段であるブロワファン３１とブロワファン３１によって吸い込まれた空気を冷却するエバポレータ３２を備える。ブロワファン３１に吸い込まれる空気は内気または外気のいずれでもよく、エバポレータ３２で冷却された空気は、ダッシュボード内のダクト２１、前席左右ドア内のダクト２２、センターピラー内のダクト２３、車両ルーフ外板Ｓ１と内張りＳ２の間に設けられたルーフ内の連結ダクト２４を通り、ルーフダクト１に設けた取り込み口２４１から内部へ送り込まれる。なお、ここでは図示しないが、エバポレータ３２下流に温調のためのヒータコアを配置する構成としてもよい。

ＯＨＭ本体１の底面には、左右二箇所に車室内への吹き出し口１２０が設けられている。図３（ｂ）のように、各吹き出し口１２０は、それぞれルーフダクト１０５内へ突出する筒状の吹き出し口ダクト１２１と、吹き出し口ダクト１２１の下端部に設けた吹き出し口ルーバー１２２と、吹き出し口ダクト１２１の上端部に設けた吹き出し口シャッタ１２３を有している。吹き出し口シャッタ１２３は、アクチュエータであるシャッタ駆動装置１２５と連結ジグ１２６によって繋がれ、制御機構４からの信号によって開閉駆動されるようになっている。

次に、上記構成の車両用オーバヘッドモジュールの作動について説明する。
車両走行中は、ブロワファン３１によって吸い込まれエバポレータ３２で冷却された空気（一般に５℃程度）が、ダクト２１、２２、２３、２４を通り、取り込み口２４１からルーフダクト１０５内に導入される。ルーフダクト１０５に入った冷気は、ＯＨＭ搭載機器１０６を冷却した後、吹き出し口１２０を通って車室内に吹き出される。吹き出す方向は、吹き出し口ルーバー１２２によって変えることができる。なお、図示はしていないが、吹き出し口ルーバー１２２に駆動用のモータを設けて自動で方向が変わる構成としたり、横方向へ空気流れを変えるルーバーを設けてもよい。

上記構成において、空調装置３の吹き出し口１２０から車室内に吹き出る冷風は、乗員の頭頂部から吹き下ろされるため、快適な空調とすることができる。また。冷風が通過する際に、ルーフダクト１０５内に設けられたＯＨＭ搭載機器１０６も冷風にさらされるため、低温に冷却することができる。

一方、車両駐停車時には、制御機構４によりルーフダクト１０５内が密閉されるように制御する。例えば、イグニッションスイッチをＯＦＦにすると、制御機構４がこれを検知して、シャッタ駆動装置１２５を駆動し、吹き出し口シャッタ１２３を閉じる。これにより、ルーフダクト１０５が密閉されて、低温に維持されるので、内部に収容されるＯＨＭ搭載機器１０６の温度上昇が抑制される。このとき、さらに効果を高めるために、ダクト２４とルーフダクト１０５を接続する取り込み口部２４１にもシャッタを設けた構成としてもよい。

図４に、制御機構４による制御の一例をフローチャートで示す。図４（ａ）において、制御機構４は、まず、ステップＳ１０１でイグニッションキーがＯＮかどうかを判定し、イグニッションキーがＯＦＦであれば、停車中と判断して、ステップＳ１０２でシャッタ駆動装置１２５により吹き出し口シャッタ１２３を閉じる。次回、ステップＳ１０１でイグニッションキーがＯＮであれば、ステップＳ１０３で吹き出し口シャッタ１２３を開とし、ステップＳ１０１に戻って、ＯＮの間はシャッタ開を維持する。このとき、車両作動をイグニッションキー等により検出したときには吹き出し口シャッタ１２３を開け、通常の空調装置３として作動させる。

図４（ｂ）のように、イグニッションキーの代わりにパーキングブレーキを用いて駐停車を判定することもできる。この場合には、パーキングブレーキが入っても乗員が降車するとは限らず、空調装置３が作動している可能性があるため、これらの信号から一定の時間をおいて作動するように、タイマ機能を用いる。まず、ステップＳ２０１でパーキングブレーキがＯＮかどうかを判定し、パーキングブレーキがＯＦＦであれば、ステップＳ２０２でタイマの作動を開始する。パーキングブレーキがＯＮであれば、ステップＳ２０３で吹き出し口シャッタ１２３を開とし、ステップＳ２０１に戻ってこれを繰り返す。

ステップＳ２０４では、タイマの作動から所定時間経過したかどうかを判定し、経過するまでこれを繰り返す。経過していれば停車中と判断して、ステップＳ２０４でシャッタ駆動装置１２５により吹き出し口シャッタ１２３を閉じる。なお、パーキングブレーキ以外にも、ミッションレバー、ＡＴセレクトレバーを利用したり、乗員が任意に押すスイッチを設けてもよい。

一般に、車両Ｃを炎天下に放置すると、太陽からの輻射熱（例えば、最大1000Ｗ／ｍ² 程度と想定される）によってルーフ外板Ｓ１が加熱されるため、熱対策がなされない場合には、ルーフ外板Ｓ１の内側に装着されたオーバヘッドモジュールの温度も上昇し、内部の温度が１００℃を超えるおそれがある。これに対し、本発明では、ルーフ部に空調装置３のダクトを追加することで、空調装置３の使い勝手を向上するとともに、このルーフダクト１０５を利用してＯＨＭ搭載機器１０６を収容し、走行中のＯＨＭ搭載機器１０６冷却と駐車中の断熱保冷の両方の効果を得ることができる。

図５に、上記制御を行った場合の本発明の効果を示す。本発明を適応しない構成では、炎天下放置時間とＯＨＭ本体１内温度の関係は、線ＡＢで示すようになり、車両停止時の車室内温度（Ａ点、例えば２５℃）からスタートした後、日射の影響で急激に温度が上昇し短時間で上限温度に達する（Ｂ点）。これに対し、本発明の構成とした場合は、空調装置３の吹き出し口１２０温度（Ｃ点、一般に５℃程度）からスタートする。その後、日射の影響で温度が徐々に上昇するが、ＯＨＭ搭載機器１０６は制御機構４により密閉されたルーフダクト１の中にあり、断熱された状態のため温度上昇が抑制される。このように、本発明では、より低い温度からスタートし、かつ断熱された状態となるため所定の耐熱温度（例えば６５℃）以下の温度を長時間維持することができる。

図６に本発明の第２の実施形態を示す。本実施形態の基本構成は、上記第１の実施形態と同様であり、以下、相違点を中心に説明する。上記第１の実施形態では、吹き出し口１２０に吹き出し口シャッタ１２３を設け、ＯＨＭ搭載機器１０６が収容されるルーフダクト１０５全体を密閉する構成となっているが、吹き出し口シャッタ１２３は他の部分に設けてもよい。本実施形態は、ルーフダクト１０５の内部にシャッタを設けた例であり、ＯＨＭ搭載機器１０６を囲うように複数の隔壁１３を設け、これら隔壁１３にそれぞれ通気口１３１とシャッタ１３２、シャッタ駆動機構１３３を設ける。

上記構成においても、車両走行中は、制御機構４によってシャッタ１３２を開き、冷気を吹き出し口１２１から吹き出すとともに、通気口１３１を通ってＯＨＭ搭載機器１０６の周囲に導入する。これにより、ＯＨＭ搭載機器１０６は冷気にさらされ低温に維持される。車両停車時は、シャッタ駆動機構１３３によってシャッタ１３２が閉じられ、ＯＨＭ搭載機器１０６は通気口１３に囲まれた範囲内に密閉される。その結果、ＯＨＭ搭載機器１０６を外部から断熱し、長時間所定温度以下を維持することができる。

このように、本発明では、車両停車時に密閉されたルーフダクト１０５の一部内にＯＨＭ搭載機器１０６が存在する構成となっていればよい。また、上記第１、第２の実施形態では、ＯＨＭ本体１はルーフ前端付近に車両幅方向に設けられているが、前後方向に設けた形状としたり、車両中央や後方付近に設けた構成としてもよい。いずれも、ＯＨＭ搭載機器１０６がルーフダクト１０５内を通過する吹き出し冷気中に置かれる構成となっていればよい。

図７に本発明の第３の実施形態を示す。本実施形態の基本構成は、上記第１の実施形態と同様であり、以下、相違点を中心に説明する。上記第１の実施形態では、空調装置３とルーフダクト１０５を連結するダクトが前席ドアからセンタピラーを通る構成となっているが、図７に示すように、ダッシュボード内のダクト２１からフロントピラーを通るダクト２２ｂを経て取り込み口２４１ｂへ接続する構成としてもよい。その他のピラーに設ける構成としても同様である。

図８に本発明の第３の実施形態を示す。本実施形態の基本構成は、上記第１の実施形態と同様であり、以下、相違点を中心に説明する。上記第１の実施形態では、車両前部のエンジンルーム内に設置した空調装置３のエバポレータ３２からダクトで冷気を導く構成となっているが、図８に示すように、車両ルーフ部に、ルーフダクト１０５に直結させてブロワファン３１ｂ、エバポレータ３２ｂを備える空調装置３ｂを設ける構成としてもよい。

図９に本発明の第４の実施形態を示す。本実施形態の基本構成は、上記第１の実施形態と同様であり、以下、相違点を中心に説明する。上記第１の実施形態では、車両停止後シャッタ１２３が閉じると、次に車両が動くまではそのままの状態を維持するが、図９の本実施の形態のように、ルーフダクト１０５内部もしくはＯＨＭ搭載機器１０６内部に温度センサ５を設け、検出される温度が所定の温度に達したときは、シャッタ１２３を開けて強制的に空気を送り込むようにしてもよい。

制御機構４は、シャッタ１２３を開けるとともに、空調装置３の制御装置（エアコンＥＣＵ）によりブロワファン３１を作動させて、ルーフダクト１０５に強制的に空気を送り込む。また、ブロワファン３１のみを作動させる場合は、内外気を切り替えて外気導入とした方が有利であるので、内外気切り替えダンパーのアクチュエータ（図略）を動作させて導入した外気を送風する。

図１０に本実施形態における作動のフローチャートを示す。図１０において、制御機構４は、まず、ステップＳ３０１でイグニッションキーがＯＮかどうかを判定し、イグニッションキーがＯＦＦであれば、停車中と判断して、ステップＳ３０２でシャッタ駆動装置１２５により吹き出し口シャッタ１２３を閉じる。ステップＳ３０１でイグニッションキーがＯＮであれば、ステップＳ３０３で吹き出し口シャッタ１２３を開とし、ステップＳ３０１に戻ってこれを繰り返す。

次いで、ステップＳ３０４で温度センサ５を用いてＯＨＭ搭載機器１０５近傍の温度を検出し、ステップＳ３０５でその温度が所定温度以上かどうかを判定する。ここでは、ＯＨＭ搭載機器１０５が耐熱限界温度を超えないように、所定温度を、例えば６０℃に設定する。ステップＳ３０５で検出された温度が所定温度以上であれば、ステップＳ３０６へ進んで、シャッタ１２３を開けるとともに、ブロワファン３１を作動させ、内外気切り替えダンパーを外気導入に切り替える。ステップＳ３０７で再度ＯＨＭ搭載機器１０５近傍の温度を検出し、ステップＳ３０８でその温度が所定温度以下かどうかを判定する。所定温度は、ここでは、外気により冷却可能な温度、例えば５０℃に設定する。ステップＳ３０７で検出された温度が所定温度を超えている場合は、ステップＳ３０７へ戻り、所定温度以下であれば、ステップＳ３０９へ進んで、シャッタ１２３を閉じるとともに、ブロワファン３１を停止し、内外気切り替えダンパーを内気導入に切り替える。

本実施形態によれば、ファン作動機能を追加したことで、シャッタ１２３を閉じた後に内部の温度が上昇しても、外気を導入して所定温度以下に冷やすことができるので、温度上昇を抑制する効果が高い。このとき、ブロワファン３１だけでなく、空調装置３全体を作動させてもよく、冷却効果がより高くなる。

以上、本発明においては、ルーフに設けたダクトによって空調装置の使い勝手が向上するするとともに、このルーフダクトを利用して各種ＯＨＭ搭載機器１０５を冷却し長時間所定温度以下に維持することで、炎天下放置時のＯＨＭの熱対策システムを構築することができる。

なお、上記実施の形態では、ＯＨＭ搭載機器１０５として、白線認識用カメラ１０５ａとレンズ１０５ｂ、カメラ用制御回路１０５ｃ、通信モジュール１０５ｄとアンテナ１０５ｅを示したが、これに限定されるものではなく、その他の通信モジュール（ＥＴＣ、ＶＩＣＳ、Ｇ−ＢＯＯＫのような携帯電話のインフラを利用したデータ通信、カーナビゲーションシステム用機器等）、ナイトビュー用赤外線カメラ、侵入センサ（カメラで撮影して画像認識するものや、超音波式、電波式等）、レインセンサなどの種々の機器が搭載可能である。

本発明の第１の実施形態を示すオーバヘッドモジュールの全体構成図で車両上方視図である。 第１の実施形態のオーバヘッドモジュールの全体構成図で車両前方視図である （ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１のＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図である （ａ）、（ｂ）は第１の実施形態における制御例を示すフローチャート図である。 本発明の効果を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態を示すオーバヘッドモジュールの主要部構成図である。 本発明の第３の実施形態を示すオーバヘッドモジュールの主要部構成図である。 本発明の第４の実施形態を示すオーバヘッドモジュールの主要部構成図である。 本発明の第５の実施形態を示すオーバヘッドモジュールの主要部構成図である。 本発明の第５の実施形態における制御のフローチャート図である。

符号の説明

１ オーバヘッドモジュール本体
１０１ 外側ケース
１０２ 断熱ケース（断熱材）
１０３ 断熱プレート（断熱材）
１０４ 接続治具
１０５ ルーフダクト
１０６ 搭載機器
２１、２２、２３、２４ ダクト
３ 空調装置
３１ ブロワファン
３２ エバポレータ
４ 制御機構（制御手段）

Claims (4)

1. 車室の天井部近傍に配設したオーバヘッドモジュールケース内に設けられ、車室内への吹き出し口を有するルーフダクトと、該ルーフダクト内に収容した機器に冷却用空気を送り込むための送風手段と、前記吹き出し口に設けたシャッタと、該シャッタを開閉駆動するアクチュエータと、車両駐車時に前記アクチュエータを作動させて前記シャッタを閉じることにより前記機器の温度上昇を抑制する制御手段を設けることを特徴とする車両用オーバヘッドモジュール。
2. 前記ルーフダクトが、前記送風手段となるブロワファンおよびエバポレータを備える車両用空調装置に接続されていることを特徴とする請求項１記載の車両用オーバヘッドモジュール。
3. 前記ルーフダクト内壁面を覆う断熱材を備えることを特徴とする請求項１または２記載の車両用オーバヘッドモジュール。
4. 前記ルーフダクト内に温度センサを備え、前記制御手段は、前記温度センサの測定温度が所定の温度に達したときに前記シャッタを開けるとともに前記送風手段または前記車両用空調装置を作動させる制御を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載の車両用オーバヘッドモジュール。

Images