JP2010170906A - 車両用灯具の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数や製造コストの増加を防止しつつ、光源の温度上昇を抑制できる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と、灯室４０内を通るように設けられるとともに、少なくとも灯室４０内において、灯室４０内の空気又は灯室４０内の部位と、内部を流れる冷媒Ｗとが熱交換可能に構成され、灯室４０外に冷媒Ｗの出口４２が設けられている冷媒流路４４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。

ＬＥＤ光源が発生させた熱を冷却水に伝熱するための受熱部と、冷却水に伝熱された熱を放熱するためのラジエータと、冷却水を循環させるためのポンプと、受熱部とラジエータとポンプを連結するための冷却水用配管と、を灯室内に設け、ＬＥＤ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２００８−２１８１５７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、上記したように、冷却水を循環させて冷却するので、その冷却水を冷却するためのラジエータ（放熱器）が必須となってしまう。つまり、この特許文献１に開示されている車両用灯具の冷却装置では、部品点数が多くなり、製造コストが増加する不具合がある。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、部品点数や製造コストの増加を防止しつつ、灯室内の温度上昇を抑制できる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と、前記灯室内を通るように設けられるとともに、少なくとも該灯室内において、該灯室内の空気又は該灯室内の部位と、内部を流れる冷媒とが熱交換可能に構成され、前記灯室外に該冷媒の出口が設けられている冷媒流路と、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、灯室内に設けられた冷媒流路内を冷媒が流れる際に、灯室内の空気又は灯室内の部位（例えばヒートシンク等）と、その冷媒とが熱交換される。つまり、冷媒が灯室内の空気又は灯室内の部位の熱を吸熱する。したがって、灯室内の温度上昇を抑制することができる。また、その灯室内の熱を吸熱した冷媒は、循環されることなく、出口から灯室外へ放出されるので、冷媒用放熱器が不要となる。よって、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、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、前記冷媒が液体であ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、冷媒が液体なので、空冷する場合と比較して、一層の冷却効果が得られる。

また、請求項３に記載の車両用灯具の冷却装置は、請求項２に記載の車両用灯具の冷却装置において、前記出口が、前記灯室を構成するランプハウジングのカバーレンズに対して前記液体を噴射する噴射ノズル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、カバーレンズに噴射された液体の気化熱により、より一層の冷却効果が期待できる。

また、請求項４に記載の車両用灯具の冷却装置は、請求項３に記載の車両用灯具の冷却装置において、前記液体として前記カバーレンズをクリーニングするクリーニング機構の洗浄液を使用す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（クリーニング機構）によって洗浄液を噴射させ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。更に、洗浄液は当然に減るものなので、その補充に対して心理的負担が少ない。

また、請求項５に記載の車両用灯具の冷却装置は、請求項３又は請求項４に記載の車両用灯具の冷却装置において、前記液体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５に記載の発明によれば、液体（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、液体（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６に記載の車両用灯具の冷却装置は、請求項１〜請求項５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、前記冷媒流路中に冷媒を流す構成と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、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、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、自動的に冷媒が冷媒流路中を流れるので、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、部品点数や製造コストの増加を防止しつつ、灯室内の温度上昇を抑制できる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 冷媒流路中に冷媒を流す条件を示す説明図 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から冷媒としての洗浄液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。

洗浄液Ｗ（冷媒）の出口である噴射ノズル４２には、ランプハウジング２２の外部に設けられた冷媒流路としてのフレキシブルチューブ４４（後述するフロントチューブ５６）の一端部５６Ａが接続されており、そのフレキシブルチューブ４４（後述するリアチューブ５８）の他端部５８Ｂ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、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で示すように、フレキシブルチューブ４４内を流れる洗浄液Ｗは、ランプハウジング２２の内部を通るように構成されている。すなわち、ランプハウジング２２の車体下方側壁面２２Ｃには、車体前後方向に所定間隔を隔てて一対の孔部５２、５４が穿設されており、フレキシブルチューブ４４（フロントチューブ５６及びリアチューブ５８）は、ランプハウジング２２内側から各孔部５２、５４に挿通されて突出している金属配管６０の一端部６０Ａ及び他端部６０Ｂにそれぞれ接続されている。

この金属配管６０は、熱交換が可能な冷媒流路を構成するもので、例えば側面視略「コ」字状に形成され、ランプハウジング２２内（灯室４０内）を通るように配設されている。そして、車体前方側の孔部５２に挿通されている金属配管６０の一端部６０Ａにフロントチューブ５６（フレキシブルチューブ４４）の他端部５６Ｂが連通接続され、車体後方側の孔部５４に挿通されている金属配管６０の他端部６０Ｂにリアチューブ５８（フレキシブルチューブ４４）の一端部５８Ａが連通接続されている。

したがって、洗浄液Ｗは、ポンプ４６の駆動により、洗浄液タンク４８から、ランプハウジング２２外に設けられているフレキシブルチューブ４４のリアチューブ５８内を通り、ランプハウジング２２内に設けられている金属配管６０内を通り、更にランプハウジング２２外に設けられているフレキシブルチューブ４４のフロントチューブ５６内を通って、噴射ノズル４２へ送られるようになっている。

これにより、灯室４０内の温度上昇が抑制される構成である。すなわち、カバーレンズ２２Ａを洗浄するために、ポンプ４６によって送給された洗浄液Ｗは、金属配管６０内を通過した際、その金属配管６０において、灯室４０内の高温とされた空気と熱交換されて吸熱し、灯室４０内の空気を冷却する構成である。

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、洗浄液Ｗは金属配管６０内を通過し、灯室４０内の高温とされた空気と熱交換されるが、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がランプハウジング２２内に配設されている金属配管６０内を流れるようになっている。

ここで、灯室４０内の温度は、図１、図３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３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３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、この灯室４０では、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て（外気と交換されて）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３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内を噴射ノズル４２へ向かって流れるが、そのフレキシブルチューブ４４のリアチューブ５８の一端部５８Ａは、ランプハウジング２２内の金属配管６０の他端部６０Ｂに連通接続されているため、その洗浄液Ｗは、ランプハウジング２２内に導かれ、金属配管６０内を通過する。

洗浄液Ｗが金属配管６０内を通過すると、その洗浄液Ｗは、灯室４０内の高温とされた空気と熱交換され、灯室４０内の熱を吸熱する。したがって、灯室４０内の空気が冷却され、灯室４０内の温度上昇が効率よく抑制される。なお、熱交換により灯室４０内の熱を吸熱した洗浄液Ｗは、金属配管６０の一端部６０Ａに他端部５６Ｂが連通接続されているフレキシブルチューブ４４のフロントチューブ５６内を通り、噴射ノズル４２へ送給され、その噴射ノズル４２からカバーレンズ２２Ａの表面へ向かって噴射される。

このように、本実施形態に係る冷却装置では、吸熱後の洗浄液Ｗを循環させることなく、噴射ノズル４２（出口）から灯室４０外へ噴射させて（放出して）しまう構成であるため、冷媒用放熱器が不要であり、部品点数や製造コストの増加を防止することができる。しかも、洗浄液Ｗ（液体）を使って冷却するため、空冷する場合に比べて、一層の冷却効果が得られる。

なお、噴射ノズル４２から洗浄液Ｗが噴射されることにより、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、そのカバーレンズ２２Ａは、洗浄液Ｗの気化熱により効果的に冷却される。つまり、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（期待できる）。

また、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４のグラフで示す。この図４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では、冷媒としてヘッドランプ２０（カバーレンズ２２Ａ）を洗浄する洗浄液Ｗを使用している。そのため、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、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があり、かつ洗浄液Ｗは当然に減るものなので、その補充に対して心理的負担が少ないというメリットもある。

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、金属配管６０をヒートシンク３８（灯室４０内の部位）に接触させ、そのヒートシンク３８と冷媒（洗浄液Ｗ）とを熱交換可能に構成してもよい。また、ランプハウジング２２内に設ける配管は、伝熱性の良好な材質で構成されていればよく、金属製に限定されるものではない。また、フレキシブルチューブ４４全体を伝熱性の良好な材質で構成するようにしてもよい。

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
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（出口）
４４ フレキシブルチューブ（冷媒流路）
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）
６０ 金属配管（冷媒流路）
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（冷媒）

Claims (6)

1. 光源が収容される灯室と、
   前記灯室内を通るように設けられるとともに、少なくとも該灯室内において、該灯室内の空気又は該灯室内の部位と、内部を流れる冷媒とが熱交換可能に構成され、前記灯室外に該冷媒の出口が設けられている冷媒流路と、
   を備えたことを特徴とする車両用灯具の冷却装置。
2. 前記冷媒が液体であ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. 前記出口は、前記灯室を構成するランプハウジングのカバーレンズに対して前記液体を噴射する噴射ノズルであることを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具の冷却装置。
4. 前記液体として前記カバーレンズをクリーニングするクリーニング機構の洗浄液を使用することを特徴とする請求項３に記載の車両用灯具の冷却装置。
5. 前記液体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３又は請求項４に記載の車両用灯具の冷却装置。
6. 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、前記冷媒流路中に冷媒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５の何れか１項に記載の車両用灯具の冷却装置。

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