JP2007210425A - 車両用内装部材の放熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内装部材から放熱部間の熱輸送効率を高めて放熱効果を向上できる車両用内装部材の放熱システムの提供を図る。
【解決手段】表面被覆材２ａの裏面に設けた導熱板１１に表面被覆材２ａの蓄熱を集熱させ、この導熱板１１と車室外に設置した放熱器１２との間に蒸発器１３を設け、導熱板１１の熱を複数のヒートパイプ１４を介して蒸発器１３に輸送することにより、表面被覆材２ａの熱を導熱板１１およびヒートパイプ１４を介して蒸発器１３に効率よく集熱することが可能となり、ひいては、この蒸発器１３から放熱器１２を介して車室外に放熱する熱量を増大できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、直射日光によりインストルメントパネルなどの車両用内装部材の表面被覆材に蓄熱した熱を車室外に放熱するようにした車両用内装部材の放熱装置に関する。

炎天下に自動車を長時間駐車しておくと車室内温度が上昇するが、この温度上昇の大きな要因の１つに、フロントウインドウ直下に配置されるインストルメントパネルの表面被覆材に蓄熱した熱が車室内空気中に輻射されることが考えられる。

また、このように車室内温度の上昇と相俟ってインストルメントパネルや周辺計器パネル自体が高温となり、それらのパネル材が変形したり、計器類の異常表示や誤作動の発生原因になったりする。

このため、従来では計器パネルの本体部にヒートパイプの一方の端部を埋め込み、他方の端部を自動車ボディまたはシャーシ等の放熱部に熱的に接続することにより、計器パネルの本体部に蓄熱された熱はヒートパイプを介して自動車ボディまたはシャーシに熱輸送されて、その放熱部から放熱するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−５８９４３号公報（第５頁、第１図）

しかしながら、かかる従来の車両用内装部材の放熱システムでは、放熱部は自動車ボディやシャーシとなっており、これらボディやシャーシは車室から離れた部位に設定されているため、内装部材である計器パネルの本体部に接続したヒートパイプの一方の端部と前記放熱部に接続したヒートパイプの他方の端部との間の距離が長くなってしまうとともに、内装部材から放熱部に至る熱輸送は専ら前記ヒートパイプのみとなっている。

このように内装部材と放熱部との間の熱輸送の全てを担うヒートパイプが長くなると、その分、熱漏洩量が増大してヒートパイプによる熱の伝達効率が悪化し、ひいては、計器パネルの本体部の放熱効果が低下してしまうとともに、その熱伝達効率の悪化によりヒートパイプによる熱輸送システムの起動に時間を要してしまう。

そこで、本発明は内装部材から放熱部間の熱輸送効率を高めて放熱効果を向上させることができる車両用内装部材の放熱装置を提供するものである。

本発明の車両用内装部材の放熱装置は、表面被覆材の裏面に設けた導熱板と車室外に配置した放熱器との間に蒸発器を設け、導熱板に集熱した表面被覆材の熱を複数の熱輸送部材を介して蒸発器に一旦伝熱し、該蒸発器から前記放熱器に熱輸送して車室外に放熱させる構成としている。

本発明の車両用内装部材の放熱装置によれば、導熱板と放熱器との間に蒸発器を設けることにより、表面被覆材の熱を前記導熱板および熱輸送部材を介して蒸発器に効率よく集熱することが可能となる。そして、この蒸発器から放熱器を介して車室外に放熱する熱量を増大できるため、内装部材の冷却効果をより向上することができる。

このとき、熱輸送部材が複数設けられていることにより、導熱板から蒸発器に伝達される熱量がより増大されて、蒸発器による集熱量をより増大することができるため、内装部材の冷却効果をより向上することができる。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

図１〜図４は本発明にかかる車両用内装部材の放熱装置の第１実施形態を示し、図１は本発明が適用される車両の全体斜視図、図２は放熱装置の全体構成を示す略示的説明図、図３は放熱装置を組み込んだインストルメントパネルの正面断面図、図４は放熱装置を組み込んだインストルメントパネルの底面図である。

本実施形態の車両用内装部材の放熱装置１０は、図１に示すように自動車１の車両用内装部材としてのインストルメントパネル２に適用され、炎天下に自動車１を駐車しておく場合に、フロントガラス３やフロントサイドガラス４から差込む直射日光によって、フロントガラス３の直下にある前記インストルメントパネル２の表面被覆材２ａに太陽熱が蓄熱される。

インストルメントパネル２は、骨格となる基材の表面を前記表面被覆材２ａで被覆することにより構成される。

ここで、本発明の放熱装置１０は、図２〜図３に示すように表面被覆材２ａの裏面に設けられてその表面被覆材２ａの蓄熱を集熱する熱伝導率の高い導熱板１１（図３，図４参照）と、車室外に設置されて輸送された熱を車室外に放熱する放熱器１２（図２参照）と、導熱板１１と放熱器１２との間に設けられて集熱した熱を放熱器１２に輸送する蒸発器１３と、導熱板１１の熱を蒸発器１３に輸送する複数（本実施形態では４本）の熱輸送部材としてのヒートパイプ１４と、を備えている。

前記導熱板１１は熱伝導率が高い金属、例えばアルミニウム材により形成され、該導熱板１１は表面被覆材２ａの裏面に固着して、表面被覆材２ａから導熱板１１への熱伝達が効率よく行われるようになっている。

前記放熱器１２は、例えばフロントガラス３の前方下部に設けられるカウルボックス５内に配置し、このカウルボックス５内を流通する外気によって効率良く冷却される。

前記蒸発器１３は、内部に金属メッシュまたは多孔質体からなるウイックが挿入されており、この蒸発器１３と前記放熱器１２とを媒体排出管１５と媒体戻り管１６の２本の配管によって接続してあり、蒸発器１３内には熱伝達媒体としての液体が封入されている。

そして、蒸発器１３内で液媒体が集熱された熱によって蒸気に変化すると、その蒸気は蒸気圧によって媒体排出管１５を通って放熱器１２に移動し、そして、放熱器１２での放熱により冷却されて液体に凝縮されると、この液体は蒸気の圧力により前記蒸発器１３に戻されることによって熱伝達媒体は循環され、蒸発器３の熱は放熱器１２に熱輸送されて効率良く放熱される。

前記ヒートパイプ１４は蒸発器１３の両側に２本づつ、計４本が接続され、これらヒートパイプ１４は、蒸発器１３と同様に内部にウイックが挿入されて熱伝達媒体としての液体が封入されており、一方の端部側の受熱部１４ａで受熱して蒸発した熱伝達媒体はウイックによる毛細管現象で他方の端部側、つまり蒸発器１３への接続側の放熱部１４ｂに移動し、この放熱部１４ｂで冷却されて液体に変化すると、再びウイックの毛細管現象により受熱部１４ａ側に環流し、この液媒体の循環により受熱部１４ａから放熱部１４ｂへと効率良く熱輸送される。

ここで、前記ヒートパイプ１４は、その受熱部１４ａを導熱板１１に直接に接触させるとともに、前記放熱部１４ｂを蒸発器１３に直接に接続してある。

このヒートパイプ１４と導熱板１１との間には、互いに着脱可能となる脱着部１７を設けてあり、この脱着部１７によってヒートパイプ１４を導熱板１１に着脱できるようにしてある。

また、本実施形態では前記導熱板１１を、車幅方向（図３，図４中左右方向）に複数（本実施形態では４つ）に分割し、外側左・右板１１Ａ，１１Ｂと内側左・右板１１Ｃ，１１Ｄとによって構成してある。このように、導熱板１１を複数に分割すると表面被覆材２ａとの接触面積が減少されるが、ヒートパイプ１４との必要な最低接触面積が確保されることはいうまでもない。

前記導熱板１１は、前記内側左・右板１１Ｃ，１１Ｄの対向側（中央部側）端部をそれぞれ下方に折曲して蒸発器１３を固定する一対の取付部１８，１８ａとしてある。

そして、前記取付部１８，１８ａ間に蒸発器１３を挟み込み、取付部１８，１８ａが蒸発器１３に直接に接触するようにしてボルト等の締結部材を介して着脱可能に取り付けてある。

以上の構成により本実施形態の放熱装置１０によれば、導熱板１１と放熱器１２との間に蒸発器１３を設けたことにより、ヒートパイプ１４による熱輸送は導熱板１４と蒸発器１３との間に短縮されて熱漏洩を小さく抑制でき、しかも、インストルメントパネル２の表面被覆材２ａの熱を前記導熱板１１およびヒートパイプ１４を介して蒸発器１３に効率よく集熱することが可能となり、そして、この蒸発器１３から放熱器１２を介して車室外に放熱する熱量を増大できるため、前記インストルメントパネル２の冷却効果をより向上することができる。

このとき、前記ヒートパイプ１４を複数設けたことにより、導熱板１１から蒸発器１３に伝達される熱量がより増大されて、蒸発器１３による集熱量をより増大することができるため、インストルメントパネル２の冷却効果をより向上することができる。

また、本実施形態では前記ヒートパイプ１４の受熱部１４ａを導熱板１１に直接接触させるとともに、該ヒートパイプ１４の放熱部１４ｂを蒸発器１３に直接接続したので、導熱板１１とヒートパイプ１４との間、およびヒートパイプ１４と蒸発器１３との間のそれぞれの熱伝達効率を増大することができるため、結果的に蒸発器１３による集熱効率を増大してインストルメントパネル２の冷却効果を更に向上することができる。

更に、ヒートパイプ１４と導熱板１１との間に、互いに着脱可能となる脱着部１７を設けたので、本実施形態の放熱装置１０をインストルメントパネル２に組み込む際に、蒸発器１３にヒートパイプ１４を取り付けた状態で、該ヒートパイプ１４を導熱板１１に簡単に取り付けることができるため、放熱装置１０の組み付け時の作業性を向上することができる。

更にまた、前記導熱板１１を、車幅方向に複数に分割して、外側左・右板１１Ａ，１１Ｂと内側左・右板１１Ｃ，１１Ｄとで構成したので、導熱板１１をインストルメントパネル２の形状に追従させ易くなり、また、レイアウトの自由度を増加させることができる。

また、前記導熱板１１には、前記内側左・右板１１Ｃ，１１Ｄの対向側端部をそれぞれ下方に折曲することにより、蒸発器１３を固定する一対の取付部１８，１８ａとしたので、この取付部１８，１８ａに蒸発器１３を取り付けておくことにより、走行時にも蒸発器１３を安定的に固定できるとともに、前記取付部１８，１８ａを介して導熱板１１、詳細には内側左・右板１１Ｃ，１１Ｄと蒸発器１３との接触面積を増加させることができるため、蒸発器１３の集熱効率を更に向上することができる。

図５，図６は本発明の第２実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図５は放熱装置を組み込んだインストルメントパネルの正面断面図、図６は放熱装置を組み込んだインストルメントパネルの底面図である。

本実施形態の放熱装置１０Ａは本発明の基本構造を示し、図５，図６に示すように、第１実施形態と略同様に表面被覆材２ａの蓄熱をそ の裏面に設けた導熱板１１で集熱し、この導熱板１１の熱をヒートパイプ１４によって蒸発器１３に輸送するようになっている。

ここで本実施形態では、前記導熱板１１を、インストルメントパネル２の上面形状に略沿った１枚のアルミニウム板で形成してある。

また、本実施形態にあっても前記ヒートパイプ１４は４本が用いられ、蒸発器１３の両側に２本づつ接続したヒートパイプ１４の受熱部１４ａを、導熱板１１の車幅方向両端側に向かって導熱板１１の前後方向の両側縁部に取付けてある。勿論、この場合にあってもヒートパイプ１４と導熱板１１との間に脱着部１７（図３，図４参照）を設けることが望ましい。

以上の構成により本実施形態の放熱装置１０Ａによれば、導熱板１１を１枚のアルミニウム板で形成した場合にも、第１実施形態と同様に導熱板１１に集熱した表面被覆材２ａの蓄熱を、ヒートパイプ１４を介して蒸発器１３に輸送し、この蒸発器１３で集熱した熱を放熱器１２（図２参照）から車室外に放熱することができる。

また、本実施形態では導熱板１１を分割することなく、連続した１枚のアルミニウム板として形成したので、表面被覆材２ａとの接触面積を増大して集熱効率を向上することができる。

図７，図８は本発明の第３実施形態を示し、前記第２実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図７は放熱装置を組み込んだインストルメントパネルの正面断面図、図８は放熱装置を組み込んだインストルメントパネルの底面図である。

本実施形態の放熱装置１０Ｂは、図７，図８に示すように基本的に第２実施形態と略同様の構成となり、表面被覆材２ａの裏面に導熱板１１を設けるとともに、この導熱板１１に集熱した表面被覆材２ａの蓄熱をヒートパイプ１４を介して蒸発器１３に輸送するようになっている。勿論、この場合にあってもヒートパイプ１４と導熱板１１との間に脱着部１７（図３，図４参照）を設けることが望ましい。

ここで本実施形態では、前記導熱板１１を、車幅方向に複数（本実施形態では４つ）に分割し、外側左・右板１１Ａ，１１Ｂと内側左・右板１１Ｃ，１１Ｄとによって構成してある。

また、本実施形態にあっても第１実施形態と同様に、導熱板１１を複数に分割することにより表面被覆材２ａとの接触面積が減少されるが、ヒートパイプ１４との必要な最低接触面積は確保される。

更に、本実施形態にあっても前記ヒートパイプ１４は４本が用いられ、蒸発器１３の両側に２本づつ接続したヒートパイプ１４の受熱部１４ａを、外側左・右板１１Ａ，１１Ｂと内側左・右板１１Ｃ，１１Ｄとに跨って取り付けてあり、本実施形態では蒸発器１３は図外の専用ブラケットでインストルメントパネル２に取付けるようにしている。

以上の構成により本実施形態の放熱システム１０Ｂによれば、導熱板１１を複数に分割した外側左・右板１１Ａ，１１Ｂと内側左・右板１１Ｃ，１１Ｄに集熱した熱は、それら外側左・右板１１Ａ，１１Ｂと内側左・右板１１Ｃ，１１Ｄとに跨って取り付けたヒートパイプ１４の受熱部１４ａから吸熱されて蒸発器１３に輸送するようになっている。

そして、本実施形態では導熱板１１を複数に分割したので、第１実施形態と同様に導熱板１１をインストルメントパネル２の形状に追従させ易くなり、また、レイアウトの自由度を増加させることができる。

図９，図１０は本発明の第４実施形態を示し、前記第３実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図９は放熱装置を組み込んだインストルメントパネルの正面断面図、図１０は放熱装置を組み込んだインストルメントパネルの底面図である。

本実施形態の放熱装置１０Ｃは、図９，図１０に示すように基本的に第３実施形態と略同様の構成となり、表面被覆材２ａの裏面に設けた導熱板１１を、車幅方向に４つに分割して外側左・右板１１Ａ，１１Ｂと内側左・右板１１Ｃ，１１Ｄとによって構成し、この導熱板１１に集熱した表面被覆材２ａの蓄熱をヒートパイプ１４を介して蒸発器１３に輸送するようになっている。勿論、この場合にあってもヒートパイプ１４と導熱板１１との間に脱着部１７（図３，図４参照）を設けることが望ましい。

ここで本実施形態では、前記蒸発器１３を、インストルメントパネル２の車幅方向片側に配置してある。

従って、前記外側左・右板１１Ａ，１１Ｂおよび前記内側左・右板１１Ｃ，１１Ｄは蒸発器１３に対して車幅方向片側に配置されることになり、この蒸発器１３の導熱板１１配置側に２本のヒートパイプ１４を接続して、該ヒートパイプ１４の受熱部１４ａを外側左板１１Ａと内側左板１１Ｃとに跨って取り付けてある。

この場合、蒸発器１３のヒートパイプ１４の接続側とは反対側が、インストルメントパネル２に設けた取付ブラケット１９に固定される
また、内側左板１１Ｃと内側右板１１Ｄとに跨って第１補助ヒートパイプ１４Ｓ１を取り付けるとともに、内側右板１１Ｄと外側右板１１Ｂとに跨って第２補助ヒートパイプ１４Ｓ２を取り付けて、外側右板１１Ｂの熱を第２補助ヒートパイプ１４Ｓ２を介して内側右板１１Ｄに輸送し、かつ、この内側右板１１Ｄの熱を第１補助ヒートパイプ１４Ｓ１を介して内側左板１１Ｃに輸送するようになっている。

以上の構成により本実施形態の放熱装置１０Ｃによれば、蒸発器１３を、車幅方向に延在したインストルメントパネル２の車幅方向片側に配置したので、朝方等や夕方等にあって太陽が自動車１の直上ではなく偏日射となる場合、太陽エネルギーの入力方向が蒸発器１３の配置側か蒸発器１３が存在しない側となる。

前者のエネルギー入力方向が蒸発器１３の配置側である場合、太陽光が直接に蒸発器１３に照射されるため放熱装置１０Ｃの立ち上がり（起動）が早くなり、一方、後者のエネルギー入力方向が蒸発器１３の存在しない側である場合、蒸発器１３に太陽光が直接に影響はしないが、第１・第２補助ヒートパイプ１４Ｓ１，１４Ｓ２により熱輸送を促進し、放熱装置１０Ｃの立ち上がり性能を確保する。

また、インストルメントパネル２のレイアウトの制約、例えば計器類やオーディオ類あるいは空調風の吹出口等のレイアウトによって蒸発器１３を車幅方向中央部に配置できない場合にも、放熱装置１０Ｃの熱効率を悪化させること無く駆動することができる。

ところで、本発明は前記第１〜第４実施形態に例をとって説明したが、これら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができ、例えば、ヒートパイプ１４や補助ヒートパイプ１４Ｓの数などを適宜設定することができ、また、本発明を適用する車両用内装部材としてインストルメントパネル２を例示したが、これ以外の内装部材、例えばリヤパーセルシェルフにあっても本発明を適用することができる。

本発明を適用する車両の全体斜視図。 本発明の第１実施形態における放熱装置の全体構成を示す斜視図。 本発明の第１実施形態における放熱装置を組み込んだインストルメントパネルの正面断面図。 本発明の第１実施形態における放熱装置を組み込んだインストルメントパネルの底面図。 本発明の第２実施形態における放熱装置を組み込んだインストルメントパネルの正面断面図。 本発明の第２実施形態における放熱装置を組み込んだインストルメントパネルの底面図。 本発明の第３実施形態における放熱装置を組み込んだインストルメントパネルの正面断面図。 本発明の第３実施形態における放熱装置を組み込んだインストルメントパネルの底面図。 本発明の第４実施形態における放熱装置を組み込んだインストルメントパネルの正面断面図。 本発明の第４実施形態における放熱装置を組み込んだインストルメントパネルの底面図。

符号の説明

１ 自動車
２ インストルメントパネル（車両用内装部材）
２ａ 表面被覆材
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 放熱装置
１１ 導熱板
１１Ａ 外側左板
１１Ｂ 外側右板
１１Ｃ 内側左板
１１Ｄ 内側右板
１２ 放熱器
１３ 蒸発器
１４ ヒートパイプ
１４Ｓ１ 第１補助ヒートパイプ
１４Ｓ２ 第２補助ヒートパイプ

Claims (6)

1. 車室内に配設される内装部材の表面被覆材に蓄熱した熱を車室外に輸送して放熱する車両用内装部材の放熱装置であって、
   表面被覆材の裏面に設けられて該表面被覆材の蓄熱を集熱する熱伝導率の高い導熱板と、
   車室外に設置されて輸送された熱を車室外に放熱する放熱器と、
   導熱板と放熱器との間に設けられて集熱した熱を放熱器に輸送する蒸発器と、
   導熱板の熱を蒸発器に輸送する複数の熱輸送部材と、を備えたことを特徴とする車両用内装部材の放熱装置。
2. 熱輸送部材は、受熱部が導熱板に直接接触するとともに、放熱部が蒸発器に直接接続されることを特徴とする請求項１に記載の車両用内装部材の放熱装置。
3. 熱輸送部材と導熱板との間に、互いに着脱可能となる脱着部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用内装部材の放熱装置。
4. 導熱板は、複数に分割されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両用内装部材の放熱装置。
5. 導熱板は、蒸発器を固定する取付部が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両用内装部材の放熱装置。
6. 蒸発器は、車幅方向に延在した内装部材の車幅方向片側に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の車両用内装部材の放熱装置。

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