JP2010170905A - 車両用灯具の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】灯室内の温度上昇を長期間に亘って抑制できる信頼性の高い車両用灯具の冷却装置の提供を課題とする。
【解決手段】光源３２が収容される灯室４０を構成するランプハウジング２２と、ランプハウジング２２の外部で、かつ外気と隔離された状態で流れる流体Ｗの流路４４中に、その流体Ｗの流れによって回転するように設けられた羽根車５２と、ランプハウジング２２の内部で、羽根車５２の回転によって回転するファン６０と、を備えた車両用灯具２０の冷却装置とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、灯室内の温度上昇を抑制する車両用灯具の冷却装置に関する。

灯室を構成する筐体を貫通して回転可能に支持された回転軸の筐体内側に内部ファンが設けられるとともに筐体外側に外部ファンが設けられ、走行風によって外部ファンが回転することによって内部ファンを回転させ、灯室内に設けられたヒートシンクの放熱効果を向上させるようにして、光源による灯室内の温度上昇を抑制するようにした車両用灯具の冷却装置は、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−３５３３５号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている車両用灯具の冷却装置では、走行風に混在する異物によって、その走行風の外部ファンに対する流路が閉塞されたり、回転軸が汚損されることが懸念されるため、長期間の使用に耐え得る構造とは、必ずしも言えるものではなかった。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、灯室内の温度上昇を長期間に亘って抑制できる信頼性の高い車両用灯具の冷却装置を得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の車両用灯具の冷却装置は、光源が収容される灯室を構成するランプハウジングと、前記ランプハウジングの外部で、かつ外気と隔離された状態で流れる流体の流路中に、その流体の流れによって回転するように設けられた羽根車と、前記ランプハウジングの内部で、前記羽根車の回転によって回転するファンと、を備えたことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、外気と隔離された状態で流れる流体によって（羽根車を介して）ファンの回転駆動力を得るので、例えば走行風によってファンの回転駆動力を得る構成に比べて、ファンに動作不良が生じることがない。つまり、走行風によってファンの回転駆動力を得る場合、走行風に混在する異物によって、羽根車に動作不良が生じ、それによってファンに動作不良が生じる懸念があるが、本発明に係る構成では、そのような懸念が生じない。したがって、信頼性が高く、灯室内の温度上昇を長期間に亘って効果的に抑制することができる。

また、請求項２に記載の車両用灯具の冷却装置は、請求項１に記載の車両用灯具の冷却装置において、前記羽根車と前記ファンが、前記ランプハウジングに形成された孔部を貫通して回転可能に支持された回転軸の両端部にそれぞれ取り付けられていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、羽根車とファンの構成を簡略化できるので、部品点数や製造コストの増加を防止することができる。

また、請求項３に記載の車両用灯具の冷却装置は、請求項１又は請求項２に記載の車両用灯具の冷却装置において、前記流体の流路が、冷却水の流路、空調機冷媒の流路、潤滑油の流路の何れかであることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、異物が混入する可能性が最も低い循環流路中を流れる冷却水、空調機冷媒、潤滑油によって（羽根車を介して）ファンの回転駆動力を得るので、そのファンに動作不良が生じることがない。

また、請求項４に記載の車両用灯具の冷却装置は、請求項１又は請求項２に記載の車両用灯具の冷却装置において、前記流体の流路が、洗浄液の流路であることを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、車両に装備されている既存のポンプによって流れる洗浄液によって（羽根車を介して）ファンの回転駆動力を得るので、別途ポンプを設ける必要がない。したがって、部品点数や製造コストの増加を防止することができる。また、洗浄液は凍り難いので、寒冷地でも使用することが可能となる。

また、請求項５に記載の車両用灯具の冷却装置は、請求項４に記載の車両用灯具の冷却装置において、前記洗浄液が前記ランプハウジングのカバーレンズをクリーニングするクリーニング機構に使用されることを特徴としている。

請求項５に記載の発明によれば、洗浄液がランプハウジングのカバーレンズに噴射されるので、そのカバーレンズにおいて、洗浄液の気化熱による冷却効果が期待できる。

また、請求項６に記載の車両用灯具の冷却装置は、請求項５に記載の車両用灯具の冷却装置において、前記洗浄液が前記カバーレンズに対して間欠的に噴射されるように構成されていることを特徴としている。

請求項６に記載の発明によれば、洗浄液が間欠的にカバーレンズに対して噴射される構成であると、そのカバーレンズにおいて、洗浄液の気化を妨げることがない。したがって、より一層の冷却効果が期待できる。

また、請求項７に記載の車両用灯具の冷却装置は、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の車両用灯具の冷却装置において、前記灯室内の温度が、外気温センサーの検知情報、日射センサーの検知情報、車速センサーの検知情報、前記光源を点消灯させるライトスイッチのＯＮ・ＯＦＦ情報のうちの少なくとも１つの情報から推定され、該温度が設定値以上であると判断されたときには、前記流路中に流体を流す構成とされていることを特徴としている。

請求項７に記載の発明によれば、灯室内に、灯室内の温度を検知する温度センサーを設ける必要がなくなる。したがって、部品点数や製造コストの増加を防止することができるとともに軽量化が図れる。また、灯室内の温度が設定値以上であると判断されたときには、自動的に流体が流れ、ファンが回転するので、灯室内の温度上昇を効率よく抑制することができる。

以上のように、本発明によれば、灯室内の温度上昇を長期間に亘って抑制できる信頼性の高い車両用灯具の冷却装置を提供することができる。

車両を示す概略斜視図 車両用灯具（ヘッドランプ）の冷却装置を示す概略側断面図 流体の流路中に設けられた羽根車（インペラ）の構成を示す概略平断面図 流路中に流体を流してファンを回転させる条件を示す説明図 灯室内の温度変化を示すグラフ

以下、本発明に係る実施の形態について、図面に示す実施例を基に詳細に説明する。図１は車両１０を示す概略斜視図であり、図２は車両用灯具（ヘッドランプ２０）の冷却装置を示す概略側断面図、図３は流体の流路中に設けられた羽根車（インペラ５２）の構成を示す概略平断面図である。なお、各図において適宜示す矢印ＵＰは車体上方向を示し、矢印ＦＲは車体前方向を示す。

図１で示すように、車両１０の車体前方側端部には、フロントバンパカバー１２が車幅方向に配置されており、車両１０の車体前方側両側部には、フロントフェンダパネル１４が車体前後方向に配置されている。そして、フロントバンパカバー１２の車体上方側で、かつ各フロントフェンダパネル１４の車体前方側には、車両１０の前方に光を照射する車両用灯具の一例としてのヘッドランプ２０が左右一対で配置されている。

また、ヘッドランプ２０の車体上方側で、かつ車幅方向内側には、閉止状態におけるエンジンフード１６の車体前方側端部（車幅方向の両外側周縁部）が近接配置されるようになっており、エンジンフード１６は、車体上下方向に開閉可能とされ、閉止状態では、エンジンルーム１８の上方を覆う構成となっている。

また、ヘッドランプ２０は、図２で示すように、光源３２（例えばＬＥＤ（発光ダイオード）やバルブ）を内部に収容するランプハウジング２２を備えている。このランプハウジング２２は、例えばブラケット（図示省略）を介して、車体骨格部材であるラジエータサポートアッパ（図示省略）に固定されており、そのランプハウジング２２の内部が灯室４０とされている。

そして、ランプハウジング２２の車体前方側壁面は透明なカバーレンズ２２Ａとされ、フロントバンパカバー１２とフロントフェンダパネル１４と閉止状態のエンジンフード１６とで囲まれる空間から露出し、光源３２から発せられ、後述するリフレクタ３４により反射され、後述するレンズ３６によってビーム光とされた光を透過するようになっている。つまり、これにより、車体前方側の所定の領域が照明されるようになっている。

ランプハウジング２２の内部（灯室４０内）には、光源３２からの拡散光を反射して所定方向（車体前方側）へ向ける凹鏡面状のリフレクタ３４が設けられている。反射板として機能するリフレクタ３４の車体正面視略中央位置には、光源３２が取り付けられており、リフレクタ３４の開口部３４Ａ側（車体前方側）端部には、その開口部３４Ａを覆うように、略半球状のレンズ３６が平面部３６Ａをリフレクタ３４側に向けて取り付けられている。

また、光源３２には、複数のフィン３９で構成されたヒートシンク（放熱部材）３８が、車体前方側へ突出した取付部３７を介して取り付けられている。このヒートシンク３８により、光源３２（灯室４０内）の温度上昇が抑制される構成である。なお、これら光源３２、リフレクタ３４、レンズ３６、ヒートシンク３８でランプユニット３０が構成されている。

また、この車両１０は、クリーニング機構としてのヘッドランプクリーナー装置（以下「クリーナー」という）５０を備えており、ランプハウジング２２のカバーレンズ２２Ａの表面が、洗浄液（ウォッシャー液：例えば水）Ｗによってクリーニングできるように構成されている。すなわち、カバーレンズ２２Ａの車体下方側で、かつフロントバンパカバー１２の車体上面部には、噴射ノズル４２が配設されており、その噴射ノズル４２から流体としての洗浄液Ｗが噴射されて、カバーレンズ２２Ａの表面に吹き付けられるようになっている。

この噴射ノズル４２には、ランプハウジング２２の外部に設けられたフレキシブルチューブ４４の一端部が接続されており、フレキシブルチューブ４４の他端部は、ポンプ４６を介して洗浄液タンク４８に接続されている。なお、このフレキシブルチューブ４４が、外気と隔離された状態で流れる流体（洗浄液Ｗ）の流路を構成するものである。また、ポンプ４６及び洗浄液タンク４８は、車両１０に装備されている既存のものである。

また、図２、図３で示すように、フレキシブルチューブ４４の所定位置には、平面視略半円弧状の拡大部４４Ａが形成され、その拡大部４４Ａの内部には、インペラ（羽根車）５２が設けられている。インペラ５２は、回転軸５６の外周面に複数枚（例えば６枚）の板状の羽根５４が等間隔に（放射状に）取り付けられて構成されており、流体である洗浄液Ｗの矢印Ａ方向への流れ（水圧）によって、例えば時計方向に回転するように構成されている。

そして、その回転軸５６は、フレキシブルチューブ４４の拡大部４４Ａにおける上面４４Ｂを漏液防止状態とされて突き抜けて、ランプハウジング２２内へ延設されている。すなわち、この回転軸５６は、ランプハウジング２２の車体下方側壁面２２Ｃに形成された孔部２３を貫通して、そのランプハウジング２２に回転可能に支持されており、ランプハウジング２２の外部へ突出し、フレキシブルチューブ４４の拡大部４４Ａの内部へ挿入されている下端部に、インペラ５２が設けられている。

そして、ランプハウジング２２の内部へ突出している回転軸５６の上端部に、ファン６０が設けられている。すなわち、このファン６０は、回転軸５６の上端部における外周面に複数枚（例えば４枚）のプロペラ状の羽根５８が等間隔に（放射状に）取り付けられて構成されており、インペラ５２の回転によって回転するように構成されている。

つまり、インペラ５２とファン６０は、同一の回転軸５６によって回転可能に支持され、一体に回転するようになっている。そして、ファン６０の回転により、後述する下側の通気孔２６から採り入れられた外気が、ランプハウジング２２内を車体上方側へ送風され、主にヒートシンク３８を空冷して、光源３２（灯室４０内）の温度上昇を抑制するようになっている。

なお、カバーレンズ２２Ａの洗浄は、通常では乗員の操作によって行われる。つまり、乗員がカバーレンズ２２Ａを洗浄する操作をした際に、ファン６０が回転し、ヒートシンク３８等を空冷するようになっているが、本実施形態に係る冷却装置では、灯室４０内の温度が高温であると推定されたときに、自動的に噴射ノズル４２から洗浄液Ｗを噴射させてカバーレンズ２２Ａを洗浄するとともにファン６０を回転させ、ヒートシンク３８等を空冷するようになっている。

すなわち、制御手段としてのコンピューター７０（図１参照）によって、灯室４０内の温度が設定値以上であると推定されたとき（設定値以上になると推定されたときも含む）には、そのコンピューター７０によってポンプ４６が駆動され、洗浄液Ｗがフレキシブルチューブ４４内を矢印Ａ方向へ流れて、その水圧により、インペラ５２を介してファン６０を回転させるようになっている。

ここで、灯室４０内の温度は、図１、図４で示すように、車両１０に標準的に装備されている既存の外気温センサー６２の検知情報、日射センサー６４の検知情報、車速（速度）センサー６６の検知情報、光源３２を点消灯させるライトスイッチ６８のＯＮ（点灯）・ＯＦＦ（消灯）情報から推定されるようになっている。

つまり、図４で示すように、外気温センサー６２が所定温度以上（高温）を検知し、日射センサー６４が日射有り（昼）を検知し、車速センサー６６が所定車速未満（停止〜低速）を検知し、かつライトスイッチ６８がＯＮ（点灯）状態のときに、灯室４０内の温度が設定値以上である（設定値以上になる）と、コンピューター７０によって判断されるようになっている。

したがって、灯室４０内に温度センサーを設ける必要がなく、部品点数の低減（軽量化）及び製造コストの低減が図れる構成である。なお、灯室４０内の温度が設定値以上である（設定値以上になる）と推定されている間は、所定の時間間隔で洗浄液Ｗを噴射させることが望ましい。すなわち、洗浄液Ｗを噴射させるクリーナー５０の作動時間は、図４で示すように、コンピューター７０に内蔵されているタイマー７２によって制御することが望ましい。

また、灯室４０内の温度は、外気温センサー６２の検知情報、日射センサー６４の検知情報、車速センサー６６の検知情報、ライトスイッチ６８のＯＮ（点灯）・ＯＦＦ（消灯）情報のうちの少なくとも１つの情報、好ましくは灯室４０内の温度に最も影響を与える外気温センサー６２の検知情報と、それ以外の少なくとも１つの情報から推定されるような構成にしてもよい。

また、ランプハウジング２２の車体後方側壁面２２Ｂには、車体後方側へ突出する筒部２４が上下に２つずつ車幅方向に所定間隔を隔てて形成されており、各筒部２４の車体後方側端部にはゴム製のキャップ２８が被装されている。そして、各筒部２４の外周面の一部、例えば下面には、灯室４０内に連通する通気孔２６が穿設されている。

したがって、灯室４０内の温度が設定値以上であると推定され、ファン６０が回転した際には、灯室４０内の空気が撹拌され、下側の筒部２４に形成された通気孔２６から外気が採り入れられるとともに、上側の筒部２４に形成された通気孔２６から灯室４０内の高温とされた空気が排出されるようになっている。これにより、灯室４０内の空気が循環され、灯室４０内の温度上昇がより効果的に抑制されるようになっている。

以上のような構成のヘッドランプ（車両用灯具）２０において、次にその作用について説明する。図４で示すように、外気温センサー６２が所定温度以上（高温）を検知し、日射センサー６４が日射有り（昼）を検知し、ライトスイッチ６８がＯＮ（点灯）状態で、車速センサー６６が所定車速未満（停止〜低速）を検知したときには、コンピューター７０により、灯室４０内の温度が設定値以上である（設定値以上になる）と判断される。

このように、車両１０に標準的に装備されている既存の外気温センサー６２の検知情報、日射センサー６４の検知情報、車速センサー６６の検知情報、ライトスイッチ６８のＯＮ・ＯＦＦ情報に基づいて、灯室４０内の温度が設定値以上である（設定値以上になる）と推定・判断されるため、灯室４０内に、灯室４０内の温度を検知する温度センサーを設ける必要がなくなる。したがって、部品点数や製造コストの増加を防止することができる。

さて、コンピューター７０により、灯室４０内の温度が設定値以上である（設定値以上になる）と判断されると、そのコンピューター７０により、ポンプ４６が駆動される。すると、洗浄液タンク４８内の洗浄液Ｗがフレキシブルチューブ４４内を矢印Ａ方向（図３参照）へ流れ、噴射ノズル４２から洗浄液Ｗがカバーレンズ２２Ａの表面へ向かって噴射される。

これにより、カバーレンズ２２Ａが自動的に洗浄される（クリーニングされる）が、このとき、その洗浄液Ｗがカバーレンズ２２Ａに吹き付けられることにより、そのカバーレンズ２２Ａにおいて、洗浄液Ｗの気化熱による冷却効果が得られる（洗浄液Ｗの気化熱により効果的に冷却される）。そして、その洗浄液Ｗの流れ（水圧）により、インペラ５２が回転する。

すると、そのインペラ５２の回転軸５６と同軸とされているファン６０が回転し、灯室４０内の空気が撹拌される。これにより、下側の筒部２４に形成された通気孔２６から外気が積極的に採り入れられ、ヒートシンク３８側へ、その外気が送風される。したがって、主にヒートシンク３８が効果的に空冷され、光源３２（灯室４０内）の温度上昇が効率よく抑制される。

また、ファン６０によって灯室４０内の空気が撹拌されることで、上側の筒部２４に形成された通気孔２６から灯室４０内の高温とされた空気が積極的に排出される。つまり、灯室４０内の空気が積極的に循環され、外気と交換される。これにより、灯室４０内において、局所的に高温となる部位が解消され、灯室４０内の温度上昇が効果的に抑制される。

なお、灯室４０内の温度が設定値以上である（設定値以上になる）と推定されている間は、所定の時間（例えば５分や１０分）間隔毎に洗浄液Ｗが噴射されるように、ポンプ４６の駆動時間（カバーレンズ２２Ａをクリーニングするクリーナー５０の作動時間）がタイマー７２によって制御されている。

したがって、灯室４０内の温度上昇をより効果的に抑制することができる。しかも、その洗浄液Ｗは、カバーレンズ２２Ａに間欠的に吹き付けられることになるため、カバーレンズ２２Ａにおける洗浄液Ｗの気化を妨げることがない。よって、そのカバーレンズ２２Ａにおいて、洗浄液Ｗの気化を促進することができ、より一層の冷却効果が得られる（期待できる）。

ここで、このクリーナー５０の作動による灯室４０内の温度変化を図５のグラフで示す。この図５で示すように、クリーナー５０を作動させると、一時的にでも灯室４０内の温度を低下させることができるため、所定の時間間隔毎にクリーナー５０を作動させることにより、灯室４０内の温度が設定値以上になるのを防止することができる。

したがって、光源３２にＬＥＤを用いた場合には、ＬＥＤの上限温度（＝設定値）未満を維持することができるため、特に有効となる。また、このように、クリーナー５０を作動させることで、灯室４０内の温度上昇を抑制できるようになっていると、ヒートシンク３８を小型化することができる。したがって、ランプユニット３０の小型化を図ることができるメリットもある。

また、本実施形態に係る冷却装置は、外気と隔離された状態で流れる（フレキシブルチューブ４４内を流れる）洗浄液Ｗによって、インペラ５２を介してファン６０の回転駆動力を得るので、例えば走行風によってファン６０の回転駆動力を得る構成に比べて、ファン６０に動作不良が生じないというメリットがある。

つまり、走行風によってファン６０の回転駆動力を得る場合、走行風に混在する異物によって、インペラ５２に動作不良が生じ、それによってファン６０に動作不良が生じる懸念があるが、本実施形態に係る構成では、そのような懸念が生じない。したがって、車両用灯具（ヘッドランプ２０）の冷却装置として信頼性が高く、灯室４０内（光源３２）の温度上昇を長期間に亘って効果的に抑制することができる。

なお、流体の流路としては、洗浄液Ｗの流路（フレキシブルチューブ４４）に限定されるものではなく、例えばエンジン冷却用の冷却水が流れる流路、空調機の冷媒が流れる流路、潤滑油が流れる流路（図示省略）等を使用してもよい。冷却水の流路、空調機冷媒の流路、潤滑油の流路は、それぞれ循環する流路であるため、異物が混入する可能性が最も低い。したがって、インペラ５２、即ちファン６０に、より一層動作不良が生じないようにできる。

但し、流体の流路が、洗浄液Ｗの流路（フレキシブルチューブ４４）であると、車両１０に装備されている既存のポンプ４６を使用することができるので、別途ポンプを設ける必要がない。したがって、部品点数や製造コストの増加をより一層防止することができるメリットがある。また、洗浄液Ｗは凍り難いので、寒冷地でも使用することが可能となるメリットもある。

以上、本実施形態に係る車両用灯具の冷却装置をヘッドランプ２０に適用した場合について説明したが、本実施形態に係る車両用灯具の冷却装置は、図示の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものである。例えば、インペラ５２とファン６０は、図示しないギア群を介して共に回転する構成としたり、図示しない磁気継手（磁力）によって共に回転する構成としてもよい。

磁気継手によってインペラ５２からファン６０に非接触状態で回転駆動力が伝達される構成にすると、ランプハウジング２２に孔部２３を形成しなくて済むメリットがある。しかし、インペラ５２とファン６０は、ランプハウジング２２に形成された孔部２３を貫通して回転可能に支持された回転軸５６の両端部（下端部及び上端部）にそれぞれ取り付けられる構成とした方が、インペラ５２とファン６０の構成を簡略化でき、部品点数や製造コストの増加を防止できるので好ましい。

１０ 車両
２０ ヘッドランプ（車両用灯具）
２２ ランプハウジング
２２Ａ カバーレンズ
２３ 孔部
２６ 通気孔
３０ ランプユニット
３２ 光源
３４ リフレクタ
３６ レンズ
３８ ヒートシンク
４０ 灯室
４２ 噴射ノズル
４４ フレキシブルチューブ（流路）
４６ ポンプ
４８ 洗浄液タンク
５０ クリーナー（ヘッドランプクリーナー装置／クリーニング機構）
５２ インペラ（羽根車）
５６ 回転軸
６０ ファン
６２ 外気温センサー
６４ 日射センサー
６６ 車速センサー
６８ ライトスイッチ
７０ コンピューター
７２ タイマー
Ｗ 洗浄液（流体）

Claims (7)

1. 光源が収容される灯室を構成するランプハウジングと、
   前記ランプハウジングの外部で、かつ外気と隔離された状態で流れる流体の流路中に、その流体の流れによって回転するように設けられた羽根車と、
   前記ランプハウジングの内部で、前記羽根車の回転によって回転するファンと、
   を備えたことを特徴とする車両用灯具の冷却装置。
2. 前記羽根車と前記ファンは、前記ランプハウジングに形成された孔部を貫通して回転可能に支持された回転軸の両端部にそれぞれ取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具の冷却装置。
3. 前記流体の流路が、冷却水の流路、空調機冷媒の流路、潤滑油の流路の何れかであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用灯具の冷却装置。
4. 前記流体の流路が、洗浄液の流路であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用灯具の冷却装置。
5. 前記洗浄液が前記ランプハウジングのカバーレンズをクリーニングするクリーニング機構に使用されることを特徴とする請求項４に記載の車両用灯具の冷却装置。
6. 前記洗浄液が前記カバーレンズに対して間欠的に噴射されるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の車両用灯具の冷却装置。
7. 前記灯室内の温度が、外気温センサーの検知情報、日射センサーの検知情報、車速センサーの検知情報、前記光源を点消灯させるライトスイッチのＯＮ・ＯＦＦ情報のうちの少なくとも１つの情報から推定され、該温度が設定値以上であると判断されたときには、前記流路中に流体を流す構成とされていることを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の車両用灯具の冷却装置。

Images