JP4534874B2 - 車両用内装部材の放熱構造 - Google Patents

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に蓄熱した熱を外部に放熱するようにした車両用内装部材の放熱構造に関する。

炎天下に自動車を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を車室内空気中に輻射することが考えられ、この場合、インストルメントパネルの表面温度は９０゜Ｃを超え、室内温度が７０゜Ｃ近くに達する場合もある。

このため、従来ではインストルメントパネルの蓄熱をヒートパイプを介して車室外に放熱することが提案され、例えば、ヒートパイプの一端部を空調装置のエバポレータに接続する一方、他端部をインストルメントパネルの裏面側へ伸延して、そのインストルメントパネルの緩衝材内に導熱板（高熱伝導材）に接触させた状態で埋設することにより、インストルメントパネルの蓄熱をヒートパイプを介してエバポレータに熱輸送して、そのエバポレータから大気中に放熱するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１３８３６６号公報（第４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構造では、インストルメントパネルの表面全面を被覆する表面被覆材は、その全面で均一な厚さに形成されているため、その表面被覆材での蓄熱量もインストルメントパネル全面でほぼ等しくなる。

このため、表面被覆材が保有する熱量も全面でほぼ同等となるため、インストルメントパネルに蓄熱された熱の輻射が乗員に大きく影響し、乗員側に重きをおいた熱負荷低減の促進が困難になってしまう。

そこで、本発明は日射により蓄熱した内装部材の熱源を乗員から離すことにより、乗員に対する熱負荷軽減を促進できる車両用内装部材の放熱構造を提供するものである。

本発明の車両用内装部材の放熱構造は、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、熱輸送手段を介して車室外方に設けたヒートシンクに輸送して車室外に放熱する車両用内装部材の放熱構造において、前記内装部材の表面被覆材の厚さを、乗員側から遠ざかる方向に向かって徐々に薄肉化し、前記熱輸送手段を１本若しくは複数本設け、それぞれの受熱側端部を内装部材の乗員から遠い側の前記徐々に薄肉化した側に固定し、前記熱輸送手段の放熱側端部を前記ヒートシンクに取り付けたことを最も主要な特徴とする。

本発明の車両用内装部材の放熱構造によれば、直射日光によりインストルメントパネルに蓄熱された熱は輻射によって移動し、その結果、乗員への熱負荷が増大することになるが、内装部材の表面被覆材の厚さを乗員側から遠ざかる方向に向かって徐々に薄肉化したことにより、表面被覆材が保有する熱量を減少させることで輻射による移動熱量を抑制し、これによって乗員に影響する熱輻射を抑制することができる。
また、熱輸送手段の受熱側端部を内装部材の乗員から遠い側に固定しておくことにより、乗員側から遠い方向に集中させた熱を効率良くヒートシンクに輸送して外気に放熱できるとともに、熱輸送手段で内装部材の乗員側から遠い側を補強できるので、表面被覆材を乗員側から遠ざかる方向に向かって徐々に薄肉化したことによる強度不足を補うことができる。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

図１〜図７は本発明の車両用内装部材の放熱構造の第１実施形態を示し、図１は本発明を適用する車両の全体斜視図、図２はインストルメントパネルの一般部分の拡大断面図、図３はインストルメントパネルの取付状態を示す側面図、図４はインストルメントパネルの取付状態を示す正面図、図５はインストルメントパネルに適用した放熱構造の底面図、図６は導熱板の底面図、図７は熱の流れを示す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構造１は、図１に示すように自動車２の車両用内装部材としてのインストルメントパネル３に適用され、炎天下に自動車２を駐車しておく場合に、フロントガラス４やフロントサイドガラス５から差込む太陽の直射日光によって、フロントガラス４の直下にある前記インストルメントパネル３、特に後述の表面被覆材７に太陽熱が蓄熱される。

インストルメントパネル３は、図２に示すように骨格となる基材６の表面を表面被覆材７で被覆することにより構成され、インストルメントパネル３の裏面３ａとヒートシンクとして用いるダッシュパネル８との間に熱輸送手段としてのヒートパイプ１０を取り付けてある。

前記表面被覆材７は、図２に示すように基材６の表面に添着される緩衝材７ａと、該緩衝材７ａの表面を薄膜状に被覆する表皮７ｂとで構成される。

前記ヒートパイプ１０は、一般に知られるように冷媒として用いる液体の蒸発と凝縮の潜熱を利用して局部の熱を他部で放熱するように形成された閉ループ構造体で、例えば中空の密閉された管状体内に水やアルコールなどの液体を封入し、その密閉管状体の一端側に伝達された熱で蒸発した封入液体を他端側のヒートシンクで放熱しつつ凝縮して液化させ、この液体を再度一端側に移送させるという循環サイクルを形成することが基本構造となるが、本実施形態のヒートパイプ１０はその基本構造を用いて構成した各種ヒートパイプを用いることができる。

前記ヒートパイプ１０は、図３に示すようにインストルメントパネル３への取付け側端部１０ａが受熱側となり、ダッシュパネル８への取付け側端部１０ｂが放熱側となる。

ここで、本発明では前記インストルメントパネル３の表面被覆材７の厚さｔ（図２，図３参照）を、乗員側から遠ざかる方向、つまり車両前方に向かって徐々に薄肉化してある。

前記ヒートパイプ１０は、図４に示すように複数本が設けられ、それぞれの受熱側端部１０ａをインストルメントパネル３の乗員から遠ざかる側、つまり車両前方側に予め固定してある。

前記ヒートパイプ１０は直線状に形成して短縮化し、後述する導熱板１２からダッシュパネル８に熱の漏洩を少なくして効率良く輸送できるようになっており、また、ヒートパイプ１０の放熱側端部１０ｂは、車体組み付け時にダッシュパネル８に設けた差込み金具１１（図３参照）に挿入して取り付けるようになっている。

前記インストルメントパネル３の裏面には、図３，図５，図６に示すように前記ヒートパイプ１０の受熱側端部１０ａに接触する導熱板１２を備え、該導熱板１２とインストルメントパネル３とは、共通の締結部材としての取付けボルト１３を介して前記ダッシュパネル８に共締めされる。

尚、前記取付けボルト１３は図１，図４に示すように車幅方向に所定間隔を設けて２箇所取り付けられる。

前記導熱板１２は、図５，図６に示すようにフロントガラス４の車幅方向曲率に沿って円弧状に形成されたインストルメントパネル３の上面部３ｂの形状に沿って弓形に形成され、かつ、この上面部３ｂの裏面３ａのほぼ全面を覆う形状となっている。

尚、インストルメントパネル３の上面部３ｂおよび導熱板１２には、それぞれ対応する位置に空調装置の吹出口１４が形成されている。

従って、インストルメントパネル３に蓄熱された熱は前記導熱板１２で集熱され、その熱は導熱板１２の下側に結合された前記ヒートパイプ１０を介してダッシュパネル８に輸送されて、そのダッシュパネル８からエンジンルームに、および該ダッシュパネルに接続した車体外板より大気中へと放出される。

前記インストルメントパネル３の基材６や前記表面被覆材７には良熱伝導物質を含有または積層してあり、その良熱伝導物質とは金属粉、金属繊維、金属ネット、金属板、カーボン粉、カーボンファイバー、セラミック粉、セラミック繊維、セラミックマットの単体若しくは複合体からなっている。

また、前記導熱板１２は、銅、アルミニウム、鉄などの良熱伝導体で形成してある。

以上の構成により本実施形態の車両用内装部材の放熱構造によれば、図７に示すように太陽Ｓからの直射日光がフロントガラス４を通してインストルメントパネル３に照射されることにより、該インストルメントパネル３の表面被覆材７に蓄熱された熱は導熱板１２に集熱された後、該導熱板１２の熱は図中矢印に示すようにヒートパイプ１０へと熱輸送される熱勾配が発生し、該ヒートパイプ１０からヒートシンクとなるダッシュパネル８へと輸送されて車体外方に放熱される。

このとき、本実施形態では直射日光によりインストルメントパネル３に蓄熱された熱は輻射によって移動し、その結果、乗員への熱負荷が増大することになるが、本発明ではインストルメントパネル３の表面被覆材７の厚さｔを乗員側から遠ざかる方向に向かって徐々に薄肉化したことにより、表面被覆材７が保有する熱量を減少させることで輻射による移動熱量を抑制し、これによって乗員に影響する熱輻射を抑制することができる。

また、本実施形態では前記ヒートパイプ１０を複数本設けて、それぞれの受熱側端部１０ａをインストルメントパネル３の乗員側から遠ざかる側に予め固定しておくことにより、乗員側から遠ざかる方向に集中させた熱を効率良くダッシュパネル８に輸送して外気に放熱できるとともに、ヒートパイプ１０でインストルメントパネル３の乗員側から遠ざかる側を補強できるので、表面被覆材７を車両前方で薄肉化したことによる強度不足を補うことができる。

更に、前記インストルメントパネル３の裏面に設けた導熱板１２とインストルメントパネル３とを、共通の締結部材としての取付けボルト１３を介して前記ダッシュパネル８に共締めしたので、インストルメントパネル３の取り付けと同時に導熱板１２をダッシュパネル８に固定することができ、取付け作業を簡素化して迅速な組み付けが可能になるとともに、インストルメントパネル３と導熱板１２との接触面積を確保することができる。

更にまた、前記インストルメントパネル３の基材６や前記表面被覆材７に、金属粉、金属繊維、金属ネット、金属板、カーボン粉、カーボンファイバー、セラミック粉、セラミック繊維、セラミックマットの単体若しくは複合体からなる良熱伝導物質を含有または積層したので、通常基材６や表面被覆材７を構成する合成樹脂の熱抵抗値を変更して熱勾配を発生させて熱移動を積極的に行うことができるようになり、ひいては放熱効果を向上させることができる。

また、前記導熱板１２は、銅、アルミニウム、鉄などの良熱伝導体で形成したので、インストルメントパネル３に蓄熱した熱を導熱板１２によって効率良く輸送できるようになり、ひいては、その導熱板１２に温度勾配を効率良く発生させることができる。

図８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８は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構造は、図８に示すように基本的に第１実施形態と同様の構成となり、特に第１実施形態と異なる点は導熱板１２の車幅方向両端部に跨って熱輸送手段としてのヒートパイプ２０を取り付けたことにある。

前記ヒートパイプ２０は第１実施形態に用いたヒートパイプ１０と同様の構成となり、そのヒートパイプ２０によって導熱板１２の車幅方向両端部を直線状に連結してある。

従って、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏するのは勿論のこと、導熱板１２の車幅方向両端部分間を、ヒートパイプ２０によって接続したので、太陽Ｓが自動車２に対して側方に大きく傾いて偏日射状態となった場合に、前記ヒートパイプ２０の車幅方向端部の一方が放熱部となるため、前記導熱板１２には温度勾配が常に発生することになり、効率良く放熱システムを機能させることができる。

また、導熱板１２はダッシュパネル８にインストルメントパネル２とともに共締めするのみでは、それら導熱板１２とダッシュパネル８との接触面積が十分ではなく、また、太陽光の偏日射の影響で導熱板１２の表面が一定温度になった場合は、その導熱板１２の温度勾配が減少して熱輸送の効果が低減されるが、前記ヒートパイプ２０を設けたことにより導熱板１２の両端部間に熱勾配を効率良く発生させることができる。

ところで、本発明は前記第１，第２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、ヒートパイプ１０，２０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３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実施形態におけるインストルメントパネルの一般部分の拡大断面図。 本発明の第１実施形態におけるインストルメントパネルの取付状態を示す側面図。 本発明の第１実施形態におけるインストルメントパネルの取付状態を示す正面図。 本発明の第１実施形態におけるインストルメントパネルに適用した放熱構造の底面図。 本発明の第１実施形態における導熱板の底面図。 本発明の第１実施形態における熱の流れを示すインストルメントパネルの底面図。 本発明の第２実施形態におけるインストルメントパネルの底面図。

符号の説明

１ 放熱構造
２ 自動車
３ インストルメントパネル（車両用内装部材）
６ 機材
７ 表面被覆材
８ ダッシュパネル（ヒートシンク）
１０ ヒートパイプ（熱輸送手段）
１０ａ ヒートパイプの受熱側端部
１２ 導熱板
１３ 取付けボルト（締結部材）
２０ ヒートパイプ（熱輸送手段）

Claims (5)

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、熱輸送手段を介して車室外方に設けたヒートシンクに輸送して車室外に放熱する車両用内装部材の放熱構造において、
   前記内装部材の表面被覆材の厚さを、乗員側から遠ざかる方向に向かって徐々に薄肉化し、
   前記熱輸送手段を１本若しくは複数本設け、それぞれの受熱側端部を内装部材の乗員から遠い側の前記徐々に薄肉化した側に固定し、
   前記熱輸送手段の放熱側端部を前記ヒートシンクに取り付けたことを特徴とする車両用内装部材の放熱構造。
2. 内装部材の裏面若しくは内部に前記熱輸送手段の受熱側端部に接触する導熱板を備え、該導熱板と内装部材とを共通の締結部材を介して車体側取付部に共締めした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構造。
3. 内装部材の基材および／または前記表面被覆材に、金属粉、金属繊維、金属ネット、金属板、カーボン粉、カーボンファイバー、セラミック粉、セラミック繊維、セラミックマットの単体若しくは複合体からなる良熱伝導物質を含有または積層し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構造。
4. 導熱板は、銅、アルミニウム、鉄の良熱伝導体で形成したことを特徴とする請求項２または３に記載の車両用内装部材の放熱構造。
5. 導熱板の車幅方向両端部に跨って熱輸送手段を取り付けた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構造。

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