JP4380138B2 - 車両用放熱装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車室内の要放熱部材の熱を放熱するための車両用放熱装置であって、特に日射によって加熱された車室の内装材の熱を放熱するための車両用放熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車室内空調装置としては、種々の装置が知られており、たとえば、エバポレータの冷媒熱交換部分と空気熱交換部分とを分離し、作動液が内部に封入されたヒートパイプで両部分を接続した車両用空調装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２０６０４９号公報（第３−５頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報記載の車両用空調装置は、通常の車両用空調装置と同様に、単に車室内に冷風を送ることで室温低下の効果を得るものにすぎず、上記公報記載の技術は、炎天下の駐車時のように車両用空調装置の非稼動時にインストルメントパネルなどの要放熱部材の熱を放熱するものではないため、炎天下の駐車状態などにおいて要放熱部材が比較的高温となってしまうことを防止することができない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決し、目的を達成するための本発明は、車室内の要放熱部材の熱を放熱するための車両用放熱装置であって、一端が車室内空調用エバポレータに接続された熱伝達部材を、車室内の要放熱部材の近傍まで伸延して設けたことを特徴とする車両用放熱装置である。特に、上記の熱伝達手段は、作動流体が封入された一または複数のヒートパイプである。このヒートパイプの要放熱部材側の部分は、作動流体を蒸発させるヒートパイプ蒸発部をなし、ヒートパイプの車室内空調用エバポレータ側の部分は、作動流体を凝縮させるヒートパイプ凝縮部をなし、前記ヒートパイプ凝縮部は、前記車室内空調用エバポレータの冷却用管帯または冷媒用パイプを貫通して取り付けられる。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、一端が車室内空調用エバポレータに接続された熱伝達部材を、車室内の要放熱部材の近傍まで伸延して設けたので、車室内空調器の非稼動時に車室内空調用エバポレータを放熱器として利用することができる。したがって、たとえば、炎天下の駐車状態などにおいても要放熱部材が比較的高温となってしまうことを防止することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る車両用放熱装置について好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は、日射によって加熱されやすい車室内の内装材などの要放熱部材の放熱を行うものである。以下の実施形態では、要放熱部材としてインストルメントパネルを例にとって説明する。ただし、本発明はこの場合に限定されず、インストルメントパネル上部、センターコンソール、Ａピラー、天井内装材、ハンドルなどの各種内装材からの放熱を行う場合にも用いることができる。
【０００８】
（第１の実施形態）
本実施形態に係る車両用放熱装置は、一端が車室内空調用エバポレータに接続されたヒートパイプを、車室内のインストルメントパネル等の要放熱部材の近傍まで伸延して敷設した構造を有するものである。ヒートパイプに内部には作動流体が封入されており、ヒートパイプの上記要放熱部材側の部分は、作動流体を蒸発させるヒートパイプ蒸発部をなし、前記ヒートパイプの車室内空調用エバポレータ側の部分は、作動流体を凝縮させるヒートパイプ凝縮部をなす。以下、本実施形態について図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は、本実施形態に係る車両用放熱装置の概略を示す図である。車両用放熱装置は、車室内空調用エバポレータ１００に一端が接続されている複数のヒートパイプ（熱伝達部材）２００ａ〜２００ｆ（以下、ヒートパイプ２００と総称する）を有する。これらのヒートパイプ２００は、車室内の要放熱部材であるインストルメントパネル３００の裏面側へ伸延されて敷設されている。なお、ヒートパイプ２００の数は、図１の場合に限られない。
【００１０】
エバポレータ１００は、従来のエバポレータと同様に車室内に冷風を送り車室内温度を調節するための車両用空調装置（以下「エアコン装置」という）の一部を構成するのみならず、エアコン装置の非稼動時において、車室内ヒートパイプ２００を介して車室内のインストルメントパネル３００から伝導された熱を放熱するための放熱器としても機能する。すなわち、エバポレータ１００には、通常のエバポレータ１００としての役割とともに、放熱器としての役割を有する。エバポレータ１００は、通常のエバポレータと同様にインストルメントパネル３００の裏面側の下方に設置されている。
【００１１】
ヒートパイプ２００は、熱伝導性の材料で構成された管状体であり、好適には、熱伝導性が高い金属材料で構成されている。たとえば、ヒートパイプ２００は、アルミニウム、銅、鉄などの金属材料で構成されている。ヒートパイプ２００には、作動流体が封入されている。作動流体としては、たとえば、水、アンモニア、またはアルコール系の熱媒体が用いられるが、これらに限定されるわけではない。
【００１２】
ヒートパイプ２００の一端は、エバポレータ１００に直接的に接続され、あるいは後述するヒートパイプ設置用基部を介してエバポレータ１００に熱的に接続されている。インストルメントパネル３００とエバポレータ１００とは比較的距離が近い。エバポレータ１００に一端が接続されたヒートパイプ２００は、好ましくは、略最短距離でインストルメントパネル３００の裏面側へ伸延される。なお、ヒートパイプ２００とエバポレータ１００との接続には、種々の接続形態が考えられるが、その詳細については後述する。
【００１３】
エバポレータ１００に一端が接続されたヒートパイプ２００は、図１に示されるとおり、インストルメントパネル３００の裏面側近傍まで伸延され敷設されている。好ましくは、図１に示されるとおり、複数のヒートパイプ２００ａ〜２００ｆは、インストルメントパネル３００の裏面全体に行き渡るように並列的に設けられており、インストルメントパネル３００の領域全体の熱を均等に放熱できるように構成される。
【００１４】
ヒートパイプ２００のうちインストルメントパネル３００の裏面側近傍まで伸延されている箇所では、日射等によって加熱されているインストルメントパネル３００によって、作動流体が蒸発する。このように、ヒートパイプ２００のうちインストルメントパネル３００の裏面側近傍まで伸延されている箇所は、作動流体を蒸発させるヒートパイプ蒸発部２０１をなす。一方、ヒートパイプ２００のうちエバポレータ１００に接続されている箇所では、作動流体が凝縮する。これは、エバポレータ１００は、フィンなどが多数配置されているため表面積が大きくて外部と熱交換されやすいので、比較的低温を維持できるためである。このように、ヒートパイプ２００のうちエバポレータ１００に接続されている箇所は、作動流体を凝縮させるヒートパイプ凝縮部２０２をなす。
【００１５】
次に、本実施の形態におけるインストルメントパネル３００とヒートパイプ２００との関係について説明する。インストルメントパネル３００とヒートパイプ２００との接続には、種々の方法が考えられるが、ここでは、図２および図３に示される二つの方法を例にとって説明する。
【００１６】
図２は、インストルメントパネル３００とヒートパイプ２００との接続の一例を示す図である。
【００１７】
図２の例では、インストルメントパネル３００は、表皮３１０、緩衝材３２０、骨格材３３０をこの並び順で配置した積層構造を有している。表皮３１０は、インストルメントパネル３００の最表面に位置する部材であり、ポリ塩化ビニルやＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）などの樹脂で構成される。緩衝材３２０は、ポリウレタンなどで構成されており、弾性力に富む。骨格材３３０はポリプロピレンにグラスファイバを混入した強化樹脂などで構成されている。ただし、表皮３１０、緩衝材３２０、骨格材３３０は、他の材料で構成されていてもよい。たとえば、表皮３１０は、皮革、布地などであってもよい。なお、表皮３１０、または表皮３１０と緩衝材３２０の積層は、インストルメントパメル３００の表層をなす。
【００１８】
表皮３１０の裏面側、たとえば、緩衝材３２０中には、上記のヒートパイプ２００が敷設されている。好ましくは、複数のヒートパイプ２００ａ〜２００ｅは、互いに並列して配置される。たとえば、複数のヒートパイプ２００ａ〜２００ｅを所定の間隔で並べ、その状態において、緩衝材３２０の原材料となるポリウレタン樹脂を充填して固化させることによって、図２に示されるように緩衝材３２０中にヒートパイプ２００ａ〜２００ｅを埋設する構造を実現することができる。
【００１９】
図３は、インストルメントパネル３００とヒートパイプ２００との接続の他の例を示す図である。
【００２０】
図３の例では、表層の裏面側、すなわち表皮３１０または緩衝材３２０の裏面側を覆う高熱伝導材３４０（裏面部材）をさらに有している。たとえば、図３の場合では、インストルメントパネル３００は、表皮３１０、緩衝材３２０、高熱伝導材３４０、骨格材３３０をこの並び順で配置した積層構造を有している。高熱伝導材３４０は、アルミ、銅、またはこれらの合金などの金属材料であることが望ましいが、これらに限定されるものではない。そして、高熱伝導材３４０には、上記のヒートパイプ２００ａ〜２００ｅが組みつけられている。たとえば、高熱伝導材３４０にヒートパイプ２００ａ〜２００ｅが溶接されている。この高熱伝導材３４０は、インストルメントパネル３００などの内装材全体から均等に集熱することを可能とするための構成であり、温度むらによる車室内への部分的な放熱を防止するものである。
【００２１】
次に、ヒートパイプ２００とエバポレータ１００との接続関係について説明する。
【００２２】
図４は、本実施の形態におけるヒートパイプ２００とエバポレータ１００との接続の一例を示す図である。
【００２３】
図４に示されるエバポレータ１００は、いわゆる積層型エバポレータである。図４に示されるエバポレータ１００の基本構造については、通常のエバポレータ１００の構造と同様であるので詳しい説明を省略するが、簡単に説明すれば、エバポレータ１００は、複数の冷却用管帯１０１と、隣接する冷却用管帯１０１間に設けられたフィン１０２とを有する。冷却用管帯１０１は、図中では１枚の板で示されているが、実際は片面に凹部を形跡した２枚の金属板を１組として重ね合わせて互いに気密かつ液密に接合することによって作られた板状管ており、内側に冷媒を流すための扁平な流路を有する。
【００２４】
ここで、本実施形態では、図４に示されるとおり、ヒートパイプ２００の一端が冷却用管帯１０１を貫通する形で接続されている。この結果、ヒートパイプ２００と冷却用管帯１０１とが熱的に接触する。なお、ヒートパイプ２００と冷却用管帯１０１とは、互いに独立しており、互いの気密を保持しつつ隔離されているため、ヒートパイプ２００内の作動流体と冷却用管帯１０１内の冷媒とが混在しない構造となっている。
【００２５】
以上説明した本実施形態の車両用放熱装置は、以下のような作用を奏する。炎天下などに車両が放置され、日射によってインストルメントパネル３００が加熱されると、インストルメントパネル３００の熱は、表皮３１０および緩衝材３２０などを通じて、ヒートパイプ２００に伝わる。特にインストルメントパネル３００の表皮３１０または緩衝材３２０の裏面側（表層の裏面側）を高熱伝導材３４０（裏面部材）で覆い、この高熱伝導材３４０にヒートパイプ２００に組み付ける構造を採用することによって、インストルメントパネル３００の全域の熱がヒートパイプ２００へ伝導する。
【００２６】
ヒートパイプ２００内においては、作動流体が、毛細管現象などによってインストルメントパネル３００側へ上昇する。そして、このヒートパイプ２００のインストルメントパネル３００側の部分、すなわち、ヒートパイプ蒸発部２０１へでは作動流体が蒸発する。そして、ヒートパイプ２００内の作動流体が気化する際にインストルメントパネル３００の熱を吸収する。
【００２７】
一方、エバポレータ１００は、日射が直接当たらず、また多くのフィン１０２が取り付けられていて表面積が大きいため、エアコン装置の非稼動時においても比較的温度が低く維持される。したがって、気化した作動流体は、ヒートパイプ２００のエバポレータ１００側の部分へ移動すると、凝縮されて液体へと戻る。すなわち、ヒートパイプ２００のうちエバポレータ１００側の部分は、作動流体を凝縮させるヒートパイプ凝縮部として機能する。作動流体の凝縮時に発生する熱は、エアコン装置の非稼動時におけるエバポレータ１００を放熱器として外部へ放出される。
【００２８】
以上の作用によって、日射によって加熱されたインストルメントパネル３００の熱は、順次にヒートパイプ２００を介してエバポレータ１００側へと放熱される。
【００２９】
一方で、以上の構成は、エアコン装置の稼動時にも有用な作用を奏する。
【００３０】
具体的には、ユーザが車両に戻り、エアコン装置を稼動させると、通常の冷凍サイクルにしたがって、車室内が空冷される。この際にエバポレータ１００は、冷却器として働き、低温となっている。
【００３１】
そして、ヒートパイプ２００がエバポレータ１００に接続されているため、ヒートパイプ２００も冷やされる。さらにヒートパイプ２００がインストルメントパネル３００や座席シート等の内装材の近傍まで伸延されて設けられているため、冷やされたヒートパイプ２００を介して、インストルメントパネル３００や座席シート等の内装材が直接的に冷却される。また、内装材が冷却されることによって、放射冷却が生じて車室内の温度についても低下させることが可能となる。
【００３２】
このように、以上の車両用放熱装置は、冷却器として機能するエバポレータ１００からヒートパイプ２００を介して直接的にインストルメントパネル３００や座席シート等の内装材を冷却するといった作用を奏することができる。
【００３３】
以上のとおり、本実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
【００３４】
（ア）一端が車室内空調用エバポレータ１００に接続された熱伝達部材を、車室内の要放熱部材の近傍まで伸延して敷設したので、炎天下の駐車状態のようにエンジンが停止している状態においても、熱伝達部材を介して車室内空調用エバポレータ側へと放熱されるため、炎天下の駐車状態などにおいても内装部材などの要放熱部材が高温となってしまう現象を軽減することが防止できる。
【００３５】
（イ）一端が車室内空調用エバポレータ１００に接続された熱伝達部材を、車室内の要放熱部材の近傍まで伸延して敷設したので、車室内空調装置の非稼動時における車室内空調用エバポレータを放熱器として兼用できる。すなわち、要放熱部材の熱は、熱伝達部材を通じて車室内空調用エバポレータに伝達され、放熱される。したがって、空調装置による冷風によって要放熱部材を冷却する場合と比べて、空調装置への負担が軽減され燃費の悪化を防止することができる。
【００３６】
（ウ）エバポレータに熱伝達部材を接続することにより、車室内空調装置の非稼動時は放熱を実行でき、車室内空調装置の稼動時には要放熱部材の直接的な冷却を実行することができる。すなわち、車室内空調装置の稼動時には、冷風による冷却に加えて、インストルメントパネル３００および座席シートなどの内装材を直接的に冷却することができ、熱伝導部材を介した放射冷却によって、車室内温度を低くすることができる。
【００３７】
（エ）車室内空調用エバポレータ１００と別体となった専用の放熱板を設けるのではなく、車室内空調用エバポレータを放熱器として兼用できるので、放熱板の設置場所が不要となり、放熱装置の小型化およびコスト低減を実現することができる。また、車室内空調用エバポレータは、多数のフィンなどが設置されており表面積が大きいので、外部への放熱が効率的に実行できる。
【００３８】
（オ）日射による加熱されやすい自動車の車体外板を放熱器として使用する場合と比べて、放熱効果が高い。特に、車室内空調用エバポレータ１００はフィンなどの効果により車体外板に比べて数倍の放熱面積を有するので、放熱効果が高い。また、車室内空調エバポレータ１００は、インストルメントパネル３００等に比較的近い位置に設置されていることが多いので、インストルメントパネル３００に吸収される熱エネルギーを略最短距離で車室外に放出すことが可能であり、車室内への熱放射を防止することができる。
【００３９】
（カ）熱伝達手段として作動流体が封入されたヒートパイプを用いるので、要放熱部材側における作動流体の蒸発と、エバポレータ側における作動流体の凝縮とによって、効果的な熱伝達が可能となる。また、ヒートパイプを用いた熱伝達のためには如何なる動力源や駆動力も必要としないため、バッテリなどへの負担がない。また、作動流体はヒートパイプに封入されているため、取り扱いが容易となり、特に車室内空調用エバポレータにおける冷媒と作動流体とが混合してしまうおそれがない。
【００４０】
（キ）要放熱部材表層の裏面全体を覆う高熱伝導材料からなる裏面部材を有し、この裏面部材にヒートパイプが組みつけられているため、要放熱部材全域の熱を放熱することができる。
【００４１】
（ク）ヒートパイプのエバポレータ側（ヒートパイプ凝縮部）が、車室内空調用エバポレータの冷却用管帯を貫通して取り付けられるので、車室内空調用エバポレータの製造時においてヒートパイプが貫通される部分を成型しておく点を除いて通常の車室内空調用エバポレータの構成を転用し得る。
【００４２】
（第２の実施形態）
本実施形態に係る車両用放熱装置は、上記第１の実施形態に係る車両用放熱装置とほとんど同じであるが、車室内空調用エバポレータの複数の冷却用管帯に沿って設けられた放熱板と、これら放熱板が接続されるヒートパイプ接続基部とを有し、ヒートパイプ凝縮部は、ヒートバイプ接続基部に取り付けられることを特徴とするものである。以下、図面を用いて本実施形態について説明するが、第１の実施形態と共通する部分については説明を省略する。
【００４３】
図５は、本実施形態に係る車両用放熱装置の構造を示す図であり、ヒートパイプとエバポレータとの接続の一例を示す図である。本実施形態に係る車両用放熱装置のインストルメントパネル３００側の構造は、第１の実施形態と同様である。
【００４４】
エバポレータ１００近傍には、複数のヒートパイプ２００のヒートパイプ凝縮部を集約するためのヒートパイプ接続基部４００を有する。ヒートパイプ接続基部４００には複数のヒートパイプ２００ａ〜２００ｄの一端が接続される。ヒートパイプ接続基部４００は、アルミニウム、銅、鉄などの金属材料で構成されており、熱伝導の観点や接合の観点からは、ヒートパイプ２００ａ〜２００ｄと同じ材質で構成することが望ましい。なお、たとえば溶接によってヒートパイプ２００ａ〜２００ｄとヒートパイプ接続基部４００とが接続される。
【００４５】
図６は、エバポレータ１００の拡大図の一例であり、図７は、エバポレータ１００の拡大図の他の例である。ヒートパイプ接続基部４００には、複数の放熱板４１０が取り付けられている。ヒートパイプ接続基部４００から伸延した放熱板４１０は、冷却用管帯１０１と略同様の形状を有しており、図６または図７に示されるとおり、エバポレータ１００の各冷却用管帯に沿って並列して配置される。好適には、放熱板４１０は、ヒートパイプ接続基部４００から延長されているものである。
【００４６】
図６は、放熱板４１０、冷却用管帯１０１、およびフィン１０２の配置関係の一例を示す図である。図６に示される構成によれば、放熱板４１０は、隣接する冷却用管帯１０１とフィン１０２を介して接続されている。すなわち、エバポレータ１００においては、冷却用管帯１０１、フィン１０２、放熱板４１０、フィン１０２、冷却用管帯１０１がこの並び順で配置されている。換言すれば、冷却用管帯１０１と放熱板４１０とは、その間にフィン１０２を設けた状態で重ねあわされている。
【００４７】
図７は、放熱板４１０、冷却用管帯１０１、およびフィン１０２の配置関係の他の例を示す図である。図７に示される構成によれば、放熱板４１０と冷却用管帯１０１とを直接的に積層して積層物を構成し、隣接する複数の積層物間がフィン１０２を介して接続される。冷却用管帯１０１と放熱板４１０とが、直接重ねあわされる点で、図６の場合と異なる。
【００４８】
なお、図６および図７に示される例では、冷却用管帯１０１と放熱板４１０とが交互に配置され、冷却用管帯１０１と放熱板４１０の数が等しい場合を示したが、放熱板４１０の配置は、この場合に限られない。すなわち、一枚の冷却用管帯１０１ごとに放熱板４１０を配置するのではなく、複数の冷却用管帯１０１に一枚の放熱板４１０の割合で放熱板４１０を配置してもよい。
【００４９】
本実施の形態によれば、ヒートパイプ２００の熱が放熱板４１０に伝わり、さらに放熱板４１０からフィン１０２や冷却用管帯１０１へと熱が放熱される。したがって、本実施の形態の構成によってヒートパイプ２００をエバポレータ１００に接続する場合にも、インストルメントパネル３００からの熱がヒートパイプ２００を順次にエバポレータ１００へ伝わり、エバポレータ１００を介して外部へ放熱される。
【００５０】
なお、多数のヒートパイプ２００が存在する場合には、取り付けを容易にする見地から、複数のヒートパイプ２００を集約するヒートパイプ接続基部４００を設けることが望ましいが、ヒートパイプ接続基部４００を設けない構成を採用することもできる。
【００５１】
図８は、直接的にエバポレータ１００へ接続する場合におけるヒートパイプのエバポレータ１００側の端部、すなわちヒートパイプ凝縮部２０２の概略構成を示す。ヒートパイプ凝縮部２０２を冷却用管帯と同様の形状をした板状形状に形成し、この板状形状の部分を上記の放熱板４１０として用いる。この場合、板状形状をした端部と冷却用管帯１０１およびフィン１０２とを図６または図７に示される場合と同様に重ねあわされる。
【００５２】
本実施形態によれば、上記第１実施形態の場合の（ア）〜（キ）の効果に加えて、以下の効果を奏する。
【００５３】
（ヶ）ヒートパイプ接続基部を有する構成によれば、複数のヒートパイプを集約して車室内空調用エバポレータ側に接続することができるので、車室内空調用エバポレータ側への接続が効率的になる。
【００５４】
（コ）また、冷却用管帯と略同一の形状の放熱板をヒートパイプ接続基部から延長し、この放射板と冷却用管帯およびフィンとを重ね合わせる構成によれば、直接的にフィンにヒートパイプ側を熱接触させることができ、放熱効果が大きい。車室内空調用エバポレータ全体にわたって熱拡散が進み、外部へ放熱されるので、車室内空調用エバポレータから外部への放熱の効率が高まる。
【００５５】
（第３の実施形態）
本実施形態に係る車両用放熱装置は、上記第１実施形態に係る車両用放熱装置とほとんど同じであるが、車室内空調用エバポレータの冷媒用パイプに、ヒートパイプのエバポレータ側部分、すなわち、ヒートパイプ凝縮部を取り付けたことを特徴とするものである。以下、図面を用いて本実施形態について説明するが、第１の実施形態と共通する部分については説明を省略する。
【００５６】
図９は、本実施形態に係る車両用放熱の構造を示す図であり、ヒートパイプ２００とエバポレータとの接続の一例を示す図である。本実施形態に係る車両用放熱装置のインストルメントパネル３００側の構造は、第１の実施形態と同様である。
【００５７】
図９に示されるとおり、エバポレータ１００には、通常のエバポレータと同様に、冷媒用パイプ１０３が備えられている。冷媒用パイプ１０３は、冷媒用管帯１０１内に冷媒を送り込んだり冷媒用管帯１０１内を通過した冷媒を取り出したりするためのパイプである。冷媒用パイプ１０３は、冷媒コンデンサパイプ、冷媒タンク、または冷媒取り出し管とも称される。
【００５８】
この冷媒用パイプ１０３の軸方向に沿ってヒートパイプ２００が設けられている。たとえば、ヒートパイプ２００内には、冷媒用パイプ１０３が貫通されている。換言すれば、ヒートパイプ２００は、冷却用パイプ１０３の内側に当該冷却用パイプ１０３に沿って設けられている。
【００５９】
本実施の形態によれば、ヒートパイプ２００の熱は、エバポレータ１００の一部を構成する冷媒用パイプ１０３へと放熱される。したがって、本実施の形態の構成によってヒートパイプ２００をエバポレータ１００に接続する場合にも、インストルメントパネル３００からの熱がヒートパイプ２００を順次に伝わり、エバポレータ１００を介して外部へ放熱される。
【００６０】
なお、図９では、冷媒用パイプ１０３内にヒートパイプ２００が貫通している場合を説明したが、本実施形態の車両用放熱装置は、この場合に限られない。たとえば、図９に示される場合と異なり、ヒートパイプ２００の周面と冷媒用パイプ１０３の周面とが接続されており、互いに平行して伸延されている構造であってもよい。
【００６１】
本実施形態によれば、上記第１実施形態の場合の（ア）〜（キ）の効果に加えて、以下の効果を奏する。
【００６２】
（サ）車室内空調用エバポレータの冷媒用パイプにヒートパイプ凝縮部が取り付けられる構成によれば、車室内空調用エバポレータ内において比較的低温である取り出し口付近の冷媒とヒートパイプ凝縮部とが熱交換できるため、放熱効果が高い。
【００６３】
（第４の実施形態）
本実施形態に係る車両用放熱装置は、上記第１、第２、または第３の実施形態の機械的構成に加えて、さらにエアコン装置の各部分、具体的には、後述するフットドア、インテークドア、および送風ファンなどを制御する制御手段を有することを特徴とする。なお、エバポレータ１００、ヒートパイプ２００、およびインストメントパネル３００の構成は、上述した第１〜第３のいずれかの実施形態の場合と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【００６４】
図１０は、本実施の形態の車両用放熱装置の構成を示すブロック図である。なお、図１０には、ヒートパイプ２００などの機械的構成については示していない。
【００６５】
本実施形態に係る車両用放熱装置は、制御部５１０、記憶部５２０、温度センサ５３０を有し、車両に取り付けられているエアコン装置６００のフットドア６１０、インテークドア６２０、および送風ファン６３０を所定の状態とするための制御指示を与える機能を有する。
【００６６】
制御部５１０は、ＣＰＵであり、種々の判断を行う判断手段、および種々の制御を行う制御手段として機能する。具体的には、制御部５１０は、後述するとおり、インテークドア６２０の開度（位置）、フットドア６１０の開度、送風ファン６３０を制御する。制御部５１０は、さらに、後述するフェイスドアおよびデフドアの開度を制御してもよい。また、制御部５１０は、タイマ５１１を含む。なお、制御部５１０は、エアコン装置６００の通常のＣＰＵ（不図示）と兼用されていてもよい。
【００６７】
記憶部５２０は、各種のデータや情報を記憶するメモリであり、エアコン装置６００用のメモリ（不図示）の一部の領域を記憶部５２０として用いてもよい。
【００６８】
温度センサ５３０は、インストルメントパネル３００の周辺温度を測定する測定手段である。ここで、「周辺温度」には、車室内の気温、および／または車外周辺の気温が含まれる。また、インストルメントパネル３００自体の表面温度を周辺温度として使用することもできる。
【００６９】
エアコン装置６００が設けられている車両には、通常、車室内および／または車外の気温を測定するための温度センサ群が設けられている。したがって、このエアコン装置６００用の温度センサ群を本実施形態の温度センサ５３０として兼用することができる。ただし、車両用空調装置６００用の温度センサ群と当該実施形態における車両用放熱装置の温度センサ５３０とを別々に設けてもよい。
【００７０】
図１１は、エアコン装置６００の概略構成を示す図である。なお、エアコン装置６００は、基本的には、通常のエアコン装置と同様である。
【００７１】
インテークドア６２０は、外気導入口６２１および内気導入口６２２を選択的に開閉するためのドアである。外気導入口６２１を開くモード（外気モード）の場合には、インテークドア６２０によって内気導入口６２２の開口をふさぐ。一方、内気導入口６２２を開くモード（内気モード）の場合には、インテークドア６２０によって外気導入口６２１の開口をふさぐ。
【００７２】
フットドア６１０、フェイスドア６４０、およびデフドア６５０は、各吹出し口を開閉するためのモード切換えドアである。フットドア６１０は、乗員の足元側に設けられた吹出し口（下吹出し口）６１１を開閉するためのドアである。フェイスドア６４０は、乗員の上半身側のインストルメントパネル３００に設けられたインパネ吹出し口６４１を開閉するためのドアである。デフドア６５０は、インストルメントパネル３００のフロントガラス（不図示）側の端部に設けられたＤＥＦ吹出し口を開閉するためのドアである。
【００７３】
インテークドア６２０、フットドア６１０、フェイスドア６４０、およびデフドア６５０は、たとえば、図示していないサーボモータがリンクシステムを駆動することによって必要な位置へ移動されるものである。なお、エアコン装置６００の稼動時には、車室内に設けられたコントロールパネル上の内外気スイッチや吹出し口モードスイッチからの信号を、エアコン装置６００の制御用のＣＰＵを経由してサーボモータに送ることによってドアの位置が制御される。しかしながら、本実施の形態では、エアコン装置の非稼動時において、コントロールパネル上の内外気スイッチや吹出し口モードスイッチの設定内容の如何にかかわらず、制御部６１０の判断によってドアの位置をインストルメントパネル３００等の放熱に適した状態に制御される場合がある。
【００７４】
送風ファン６３０は、図示していない直流モータによって回転されるファンであり、エアコン装置６００の稼動時に上記の外気導入口６２１や内気導入口６２２側から所定の吹出し口側へ送風するものである。通常の送風ファン６３０は、常に一定方向に回転されるものであるが、本実施形態では、吹出し口側から外気導入口６２１側へ送風するように逆回転する機能を有する。逆回転動作は、制御部５１０からの信号に基づいて実行される。
【００７５】
なお、エアコン装置６００の稼動時に、冷却空気のうちの一定量の空気を再加熱するヒータコア６６０、およびヒータコア６６０を通して再加熱する空気の量を調整するためのエアミックスドア６６５については、本願発明の構成と直接関係しないので詳しい説明を省略する。また、エバポレータ１００は、上記の第１〜第３の実施形態のいずれかで説明したエバポレータ１００と同様であり、ヒートパイプ２００の一端が接続されているという特徴を有する。
【００７６】
以上の説明した本実施形態の車両用放熱装置は、以下のような作用を奏する。図１２は、本実施形態の車両用放熱装置による制御手順を示すフローチャートの一例である。
【００７７】
まず、エンジン停止状態であり、かつエアコン装置６００が停止状態（非稼動状態）であるかが判断される（Ｓ１０１、Ｓ１０２）。なお、本実施形態においては、制御部５１０、記憶部５２０、温度センサ５３０などには、エンジン停止状態であっても、最小限度の電力が供給されている。
【００７８】
エンジン停止状態であり（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、かつエアコン装置６００が停止状態である（Ｓ１０２：ＹＥＳ）と判断される場合には、ユーザによって設定されている空調モードの確認がなされ、確認された空調モードの内容を記憶部５２０内に格納する（Ｓ１０３）。ここで空調モードとは、インテークドア６２０による内外気切換えの内容、あるいはフットドア６１０、フェイスドア６４０、およびデフドア６５０による吹出し口設定の内容を含み、冷暖房設定（エアミックスドア６６５の設定）の内容を含んでいてもよい。
【００７９】
次に、空調モードの内容を記憶した後、空調モードを初期化する（Ｓ１０４）。たとえば、初期化によって、外気温に合わせたオートエアコンのデフォルトモードとしてもよい。なお、このように空調モードを初期化する前に空調モードの内容を記憶しておく処理（Ｓ１０３、Ｓ１０４）は、ユーザが設定している空調モードに復帰できるようにするためである。
【００８０】
次に、温度センサ５３０によって測定された温度が所定値以上であるか否かが判断される（Ｓ１０５）。そして、測定された温度が所定値以上であると判断した場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、制御部５１０はフットドア６１０を閉じる位置に移動させるとともに、インテークドア６２０を外気導入口開位置に移動させる制御を行う（Ｓ１０６）。換言すれば、エアコンダクトの吹出し制御としてフット位置からの吹出しを閉じるとともに、内外気切換えについては外気モードとする。具体的には、フットドア６１０のみを閉じ、日射加熱部分に近い位置にあるフェイスドア６４０および／またはデフドア６５０は閉じずに開放しておことが望ましい。なお、各ドアを動かすサーボモータ（不図示）には、測定された温度が所定値以上であると判断された場合のみ電力が供給されればよい。
【００８１】
次に、制御部５１０は、送風ファン６３０を通常のエアコン装置６００の稼動時の回転方向とは逆向きに回転させる制御を行う（Ｓ１０７）。この結果、インパネ吹出し口６４１側から外気導入口６２１方向への空気の流れが生じる。
【００８２】
続いて、制御部６１０は、送風ファン６３０を逆回転し始めてから、第１所定時間ｔ１が経過したか否かを判断する（Ｓ１０８）。このステップＳ１０８の判断は、たとえば、送風ファン６３０を逆回転させた時点でタイマ５１１をスタートさせ、このタイマ５１１の値を第１所定時間ｔ１と比較することによって実行できる。送風ファン６３０を逆回転し始めてから、第１所定時間ｔ１が経過したと判断される場合（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、送風ファン６３０の逆回転を休止する（Ｓ１０９）。この結果、第１所定時間ｔ１の間、送風ファン６３０が逆回転する。たとえば、好適には、第１所定時間ｔ１は、３０秒〜６０秒程度である。第１所定時間ｔ１が長すぎると、図示していないバッテリへの負担が高くなるおそれがある一方、あまりに短いとエバポレータ１００等に対する空冷効果が薄れるおそれがある。
【００８３】
次に、送風ファン６３０の逆回転を休止し始めてから、第２所定時間ｔ２が経過したか否かを判断する（Ｓ１１０）。このステップＳ１１０の判断も、たとえば、送風ファン６３０の逆回転を休止し始めた時点でタイマ５１１をリスタートさせ、このタイマの値を第２所定時間ｔ２と比較することによって実行できる。送風ファン６３０の逆回転を休止し始めてから、第２所定時間ｔ２が経過したと判断される場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、ステップＳ１０４に戻り、一連の処理を繰り返す。したがって、測定された温度が所定値以上であるかぎり、送風ファン６３０の逆回転状態と送風ファン６３０の休止状態とを繰り返すこととなる。すなわち、以上の処理によれば、送風ファン６３０を間歇的に逆回転する制御がなされる。
【００８４】
なお、第２所定時間ｔ２は、適宜に設定することができる。送風ファン６３０の逆回転状態においてのみ送風ファン６３０用のモータ（不図示）に電力を供給すればよいので、第２所定時間ｔ２を長くすることによって消費電力が抑制される。一方、第２所定時間ｔ２を短くすることによって、送風ファン６３０を逆回転させる時間の割合が高くなるので、放熱効果が高まる。したがって、バッテリ容量などに応じて、第２所定時間ｔ２の長さを、適宜に設計することができる。
【００８５】
一方、本実施の形態では、ユーザがエンジンを駆動した時点で（Ｓ１０１：ＮＯ）、いかなる処理過程においても、一連の処理が直ちに完了する。この際に、記憶部５２０内に一時的に格納しておいた稼動時空調モードに関するデータが読み出されて、ユーザによって設定されている空調モードに復帰する。したがって、図１２に示される放熱処理によって、当初設定していた空調モードが変更されたままとなってしまうことが防止される。
【００８６】
なお、図１２に示される例では、送風ファン６３０を間歇的に逆回転させる場合を説明したが、本実施の形態と異なり、送風ファン６３０を定常的に逆回転させることもできる。たとえば、バッテリへの負担を考慮し、間歇的に逆回転させるか定常的に逆回転させるかを設定するように構成してもよい。
【００８７】
また、温度センサ５３０に代えて、インストルメントパネル３００の周辺日射量を測定する日射センサを用いることもできる。ここで、「周辺日射量」には、車室内の気温、および／または車外周辺の日射量が含まれる。この場合の制御は、には、日射量が所定量以上である場合には、上述のとおりフットドアやインテークドアを移動させる制御を実行するとともに、送風ファン６３０を逆回転させる制御を実行することになる。なお、具体的な処理内容は、図１２に示した処理と同様であるで、詳しい説明は省略する。
【００８８】
本実施形態の車両用放熱装置によれば、上記の第１〜第３の実施形態の場合の効果に加えて、以下の作用および効果を奏する。
【００８９】
（シ）エアコン装置の非稼動時に、室内および／または室外の温度を測定し、測定された温度が所定値以上である場合には、フットドアを閉位置に移動させるとともに、インテークドアを外気導入口開位置に移動させる制御を行う構成によれば、要放熱部材近傍の吹出し口から外気導入口への通路が形成され、空気の流れが生じ、車室内空調用エバポレータ１００から外部への熱の発散が加速される。したがって、車室内空調用エバポレータおよびヒートパイプと要放熱部材との間の熱勾配が維持されやすくなり、要放熱部材から車室内空調用エバポレータへの熱伝導が効果的に継続される。
【００９０】
（ス）また、フットドアを閉位置に移動するため、エバポレータを放熱器として用いる際にフットドアを開位置のままにしておく場合と比べて車室内へ空気が逆流することを防止できる。
【００９１】
（セ）特に、送風ファンを逆回転させる制御を行う構成によれば、要放熱部材近傍の吹出し口から外気導入口への通路内の空気の流れが強まる。この結果、エバポレータ１００の熱が外気導入口から外部へと放熱されやすくなり、上述のエバポレータ側の温度が下がり、要放熱部材から車室内空調用エバポレータへの熱伝導がさらに効果的に継続される。したがって、要放熱部材の放熱が容易に実行される。
【００９２】
（第５の実施形態）
本実施形態に係る車両用放熱装置は、上記第４の実施形態の放熱装置とほとんど同一であるが、送風ファン６３０の制御を省略し、インテークドア６２０の位置およびフットドア６１０の位置を制御するものである。なお、その他の点は、第４の実施形態の場合と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【００９３】
図１３は、本実施形態の車両用放熱装置の制御手順を示すフローチャートの一例である。
【００９４】
まず、エンジン停止状態であり、かつエアコン装置６００が停止状態であるかが判断される（Ｓ２０１、Ｓ２０２）。そして、ユーザによって設定されている空調モードの確認がなされた後（Ｓ２０３）、一旦、空調モードが初期化される（Ｓ２０４）。次に、温度センサ５３０によって測定された温度が所定値以上であるか否かが判断される（Ｓ２０５）。これらのステップＳ２０１〜Ｓ２０５の処理は、図１１に示される場合と同様である。
【００９５】
次に、測定された温度が所定値以上であると判断した場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、制御部５１０はフットドア６１０を閉じる位置に移動させるとともに、インテークドア６２０を外気導入口開位置に移動させる制御を行う（Ｓ２０６）。このとき、図１２の場合と異なり、送風ファン６３０の制御は実行しない。
【００９６】
次に、ステップＳ２０５に戻り、測定された温度が規定温度以上であるか否かが順次に判断される。この結果、測定された温度が規定温度以上である限り（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、フットドア６１０は閉位置に移動された状態を保ち、インテークドア６２０は外気導入口開位置に移動された状態を保つ。
【００９７】
一方、本実施の形態では、ユーザがエンジンを駆動した時点で（Ｓ１０１：ＮＯ）、いかなる処理過程においても、一連の処理が直ちに完了する。この際に、記憶部５２０内に一時的に格納しておいた稼動時空調モードに関するデータが読み出されて、ユーザによって設定されている空調モードに復帰する。
【００９８】
なお、ステップＳ２０６の処理の終了後、ステップＳ２０５の処理に戻る代わりに、図１１に示される場合と同様に、ステップＳ２０４の初期化処理に戻ってもよい。
【００９９】
本実施形態の車両用放熱装置によれば、上記の第４実施形態の（シ）および（ス）の効果を奏することができる。すなわち、要放熱部材であるインストルメントパネル３００に設けられた吹出し口と外気導入口との間の通路が構成され、この通路の途中にエバポレータ１００およびエバポレータ１００に至るヒートパイプ２００が位置する。こうして構成された通路内には空気の移動が自然発生し、室内空調用エバポレータから外部への熱の発散が加速される。したがって、車室内空調用エバポレータおよびヒートパイプと要放熱部材との間の熱勾配が維持されやすくなり、要放熱部材から車室内空調用エバポレータへの熱伝導が効果的に継続される。
【０１００】
なお、この第５実施形態によれば、送風ファン６３０を駆動しないため、バッテリへの負担が軽減される。したがって、バッテリの容量が高い場合には、図１２に示される第４実施形態の処理を行い、バッテリ容量が低い場合には、図１３に示される第５実施形態の処理を行うこともできる。
【０１０１】
（実施例）
図２に示される第１の実施形態における車両用放熱装置を用いて実際に実験を行った。ヒートパイプ２００としては、直径５ｍｍのヒートパイプを５本用いた。図３に示される埋設方法でヒートパイプ２００をインストルメントパネル３００内に設置した。なお、図３の高熱伝導材３４０としては、２ｍｍ厚のアルミ板を用いた。ヒートパイプ２００とエバポレータ１００との接続は、図４に示される接続法を用いた。
【０１０２】
このような状態で外気温３５℃、快晴の炎天下に車両を放置してインストルメントパネル３００の表面温度を計測した。この結果、通常の車両の場合にインストルメントパネルの表面温度が約９０℃まで上昇したのに対し、本実施例の場合にはインストルメントパメル３００の表面温度は６５℃に留まった。この実施例から、本発明の車両用放熱装置が優れた放熱効果を有することが確認された。
【０１０３】
以上のように、本発明の車両用放熱装置の実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に制限されることなく、発明の思想の範囲内で当業者によって種々の変形、省略、追加が可能であることは明らかである。たとえば、本発明は、エアコン装置（車両用空調装置）のエバポレータを通常のエバポレータとしての機能のみならず放熱器としても用いるものであればよく、ヒートパイプとエバポレータとの接続方法は、上述の方法に限られない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 車両用放熱装置の概略を示す模式図である。
【図２】 第１実施形態の車両用放熱装置におけるインストルメントパネルとヒートパイプとの接続の一例を示す断面図である。
【図３】 第１実施形態の車両用放熱装置におけるインストルメントパネルとヒートパイプとの接続の他の例を示す断面図である。
【図４】 第１実施形態の車両用放熱装置におけるヒートパイプとエバポレータとの接続の一例を示す図である。
【図５】 第２実施形態の車両用放熱装置におけるヒートパイプとエバポレータとの接続の一例を示す図である。
【図６】 図５に示される放熱板と冷却用管帯の配置関係の一例を示す図である。
【図７】 図５に示される放熱板と冷却用管帯の配置関係の他の例を示す図である。
【図８】 第２実施形態の変形例を示す図であり、ヒートパイプの端部を直接的にフィンに接触させる場合のヒートパイプの一例を示す図である。
【図９】 第３実施形態の車両用放熱装置におけるヒートパイプとエバポレータと接続の一例を示す図である。
【図１０】 第４実施形態の車両用放熱装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】 図１０に示される車両用空調装置の概略構成を示す断面図である。
【図１２】 図１０に示される車両用放熱装置による制御手順を示すフローチャートの一例である。
【図１３】 第５実施形態の車両用放熱装置による制御手順を示すフローチャートの一例である。
【符号の説明】
１００…車室内空調用エバポレータ、
１０１…冷却用管帯、
１０３…冷媒用パイプ、
２００…ヒートパイプ、
２０１…ヒートパイプ蒸発部、
２０２…ヒートパイプ凝縮部、
３００…インストルメントパネル、
３１０…表皮、
３２０…緩衝材、
３３０…骨格材、
３４０…高熱伝導材料、
４００…ヒートパイプ接続基部、
４１０…放熱板、
５１０…制御部、
５２０…記憶部、
５３０…温度センサ、
６００…車両用空調装置、
６１０…フットドア、
６２０…インテークドア、
６２１…外気導入口、
６２２…内気導入口、
６３０…送風ファン、
６４０…フェイスドア、
６５０…デフドア。

Claims (5)

1. 車室内の要放熱部材の熱を放熱するための車両用放熱装置であって、
   一端が車室内空調用エバポレータに接続された一または複数のヒートパイプを、車室内の前記要放熱部材の近傍まで伸延して設け、
   前記ヒートパイプには作動流体が封入され、前記ヒートパイプの前記要放熱部材側の部分は前記作動流体を蒸発させるヒートパイプ蒸発部をなし、前記ヒートパイプの前記車室内空調用エバポレータ側の部分は前記作動流体を凝縮させるヒートパイプ凝縮部をなし、前記ヒートパイプ凝縮部は、前記車室内空調用エバポレータの冷却用管帯または冷媒用パイプを貫通して取り付けられたことを特徴とする車両用放熱装置。
2. さらに、前記要放熱部材表層の裏面を覆う熱伝導材料からなる裏面部材を有し、
   前記ヒートパイプ蒸発部は、前記裏面部材に組みつけられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用放熱装置。
3. さらに、前記要放熱部材の周辺温度を測定する測定手段と、
   車両用空調装置の非稼動時に前記測定手段によって測定された温度が所定値以上であるか否かを判断する判断手段と、
   前記判断手段によって前記温度が前記所定値以上であると判断された場合に、前記車室内空調装置のフットドアを閉位置に移動させる制御を行うとともに、前記車室内空調装置の外気導入口および内気導入口を選択的に開閉するインテークドアを外気導入口開位置に移動させる制御を行う制御手段と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用放熱装置。
4. 前記制御手段は、前記判断手段によって前記温度が所定値以上であると判断された場合に、前記車室内空調装置での車室内への送風ファンを定常的または間歇的に逆回転させる制御を行うことを特徴とする請求項３に記載の車両用放熱装置。
5. さらに、前記要放熱部材の周辺日射量を測定する測定手段と、
   車両用空調装置の非稼動時に前記測定手段によって測定された日射量が所定値以上であるか否かを判断する判断手段と、
   前記判断手段によって前記日射量が前記所定値以上であると判断された場合に、前記車室内空調装置のフットドアを閉位置に移動させる制御を行うとともに、前記車室内空調装置の外気導入口および内気導入口を選択的に開閉するインテークドアを外気導入口開位置に移動させる制御を行う制御手段と、を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両用放熱装置。

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