JP2017041366A - 車両用灯具の放熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の停止時におけるダクト内への熱風の逆流を簡単な構成で防いで所定の放熱性能を確保することができる車両用灯具の放熱構造を提供すること。【解決手段】ＬＥＤ（光源）７と、該ＬＥＤ７で発生する熱を放熱する放熱部１２を備える車両用灯具１の放熱構造であって、一部が上下方向に延びるダクト１３に前記放熱部１２を内設し、前記ダクト１３の一端に開口する吸気口１３ａから流入して該ダクト１３の他端に開口する排気口１３ｂから排出される空気によって前記放熱部１２の放熱を促進して前記ＬＥＤ７を冷却する車両用灯具１の放熱構造において、前記ダクト１３の他端に、逆流防止構造としてのテーパ筒状の絞り１４を設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、ダクトに内設された放熱部の放熱をダクト内を流れる空気によって促進することによって光源を冷却する車両用灯具の放熱構造に関するものである。

近年、車両の前部左右に配置されるヘッドランプ等の車両用灯具の光源として、発光効率が高くて高輝度、省電力等の利点を有するＬＥＤ（発光ダイオード）等の半導体発光素子が使用されつつある。この半導体発光素子は、前記利点を有する反面、発熱によって高温になり易く、その温度が高くなると発光効率と寿命が低下するという問題を有している。

そこで、車両用灯具においては、半導体発光素子を適当な手段によって冷却する必要がある。このため、例えば、特許文献１には、図１０に示す放熱構造が提案されている。

即ち、図１０は特許文献１において提案された車両用灯具の放熱構造を示す縦断面図であり、図示の放熱構造においては、ヘッドランプ等の車両用灯具１０１のハウジング１０２に沿ってダクト１０３を配置するとともに、光源であるＬＥＤ１０４が発生する熱を放熱するためのヒートシンク等の熱交換部１０５を前記ダクト１０３内に配置する構成が採用されている。

斯かる放熱構造において、車両用灯具１０１の点灯時にＬＥＤ１０４が発生する熱は、車両の走行によって発生する走行風がダクト１０３の吸気口１０３ａから流入して排気口１０３ｂから排出される過程で、熱交換部１０５における走行風との熱交換によって放熱されるため、ＬＥＤ１０４が冷却されてその発光効率と寿命の低下が防がれる。

しかしながら、上記放熱構造にあっては、車両が停止しているためにダクト１０３内を走行風が流れないときには、熱交換部１０５が熱交換機能を発揮することができず、エンジンルーム１０６内の熱風が排気口１０３ｂからダクト１０３内に逆流して熱交換部１０５を加熱するため、ＬＥＤ１０４を効果的に冷却することができないという問題がある。

そこで、特許文献２には、図１１に示す放熱構造が提案されている。

即ち、図１１は特許文献２において提案された車両用灯具の放熱構造を示す縦断面図であり、図示の放熱構造においては、ヘッドランプ等の車両用灯具２０１のハウジング２０２に沿ってダクト２０３が配置されるとともに、光源である上下２つのＬＥＤ２０４が発生する熱を放熱するためのヒートシンク２０５が前記ダクト２０３内に配置され、各ＬＥＤ２０４とヒートシンク２０５とが熱伝導部２０６によって接続されている。又、ダクト２０３には吸気口２０３ａと排気口２０３ｂの他、強制排気口２０３ｃが開口しており、この強制排気口２０３ｃの近傍には、排気手段である排気ファン２０７が配置されている。

更に、前記ダクト２０３の排気口２０３ｂには、該排気口２０３ｂを開閉する開閉部２０８が設けられており、この開閉部２０８は、シリンダ２０９のロッド２０９ａに連結されている。そして、シリンダ２０９と排気ファン２０７には制御部２１０が接続されており、この制御部２１０には、当該車両用灯具２０１を搭載した車両の速度を検出する車速センサ２１１が接続されている。

斯かる放熱構造においては、車速センサ２１１によって検出された車速に基づいて、ダクト２０３内を流れる空気の流速を算出し、この流速がファン平均流速よりも遅い場合には、制御部２１０がシリンダ２０９を駆動して開閉部２０８を駆動して図示のようにダクト２０３の排気口２０３ｂを閉じるとともに、排気ファン２０７を駆動してダクト２０３の吸気口２０３ａから空気を取り込んで強制排気口２０３ｃから空気を強制的に排出することによって、ダクト２０３内に空気の流れを誘起する。

従って、車速が遅い場合又は車両が停止している場合であっても、ダクト２０３内に空気の流れが発生するため、ヒートシンク２０５の放熱が促進され、このヒートシンク２０５に熱伝導部２０６を介して接続された各ＬＥＤ２０４が冷却されてその温度上昇が抑えられる。

特開２００８−２２６８４３号公報 特開２００６−２８６３９５号公報

しかしながら、特許文献２において提案された図１１に示す車両用灯具の放熱構造においては、エンジンルームの過酷な環境下に設置された排気ファン２０７には、高い耐熱性、防水性、防塵性、耐振性等が求められる他、車速（ダクト２０３内の空気の流速）に応じて開閉部２０８と排気ファン２０７の駆動を制御するための制御系が複雑化するため、大幅なコストアップを招くという問題がある。

又、排気ファン２０７が故障した場合には、車両の低速走行時及び停止時の冷却性能が不足し、ＬＥＤ２０４の温度上昇を招くという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、車両の停止時におけるダクト内への熱風の逆流を簡単な構成で防いで所定の放熱性能を確保することができる車両用灯具の放熱構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、光源と、該光源で発生する熱を放熱する放熱部を備える車両用灯具の放熱構造であって、一部が上下方向に延びるダクトに前記放熱部を内設し、前記ダクトの一端に開口する吸気口から流入して該ダクトの他端に開口する排気口から排出される空気によって前記放熱部の放熱を促進して前記光源を冷却する車両用灯具の放熱構造において、前記ダクトの他端に逆流防止構造を設けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記逆流防止構造は、前記ダクトの排気口を絞るテーパ筒状の絞りによって構成されることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記絞りを空気の排出方向に沿って多段状に複数設けたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記ダクトは、横断面が長方形の矩形ダクトであって、その排気口の形状が略正方形であることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記ダクトは、横断面が楕円の楕円ダクトであって、その排気口の形状が略円形であることを特徴とする。

請求項１及び２記載の発明によれば、ダクトの排気口の近傍に、排気口を絞る逆流防止構造（例えば、テーパ筒状の絞り）を設けたため、車両の停止時にダクト内を排気口に向かう空気の流れ（車両停止時においても、温度の高い放熱部によって空気が加熱されると、その加熱された空気の密度が下がるために誘起される空気の流れ）が排気口において絞られてその流速が高められる。このため、排気口近傍においては、ダクト外の動圧が高くなって静圧が下がるため、ダクト内外において静圧差が発生し、ダクト内の静圧の方がダクト外の静圧よりも高くなり、エンジンルーム内の熱風のダクト内への逆流が防がれ、熱風による放熱部の加熱が防がれる。この結果、放熱部に所定の放熱効果が確保されて光源の温度上昇が抑えられる。そして、このような効果は、ダクトの排気口近傍に絞り等の逆流防止構造を設けるだけの簡単な構成によって得られるため、大幅なコストアップや構造の複雑化を招くことがない。

請求項３記載の発明によれば、絞りを空気の排出方向に沿って多段状に複数設けたため、ダクトの排気口から排出される空気の抵抗に方向性を持たせて熱風のダクト内への逆流を効果的に防ぐことができる。

請求項４記載の発明によれば、矩形ダクトの排気口の開口形状を略正方形とし、請求項５記載の発明によれば、楕円ダクトの排気口の開口形状を略円形としたため、ダクトの排気口からの空気の均一な排気が可能となる。

本発明に係る放熱構造を備える車両用灯具の縦断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 逆流防止構造（絞り）の斜視図である。 逆流防止構造（絞り）の別形態を示す斜視図である。 逆流防止構造（絞り）の変形例を示す図２と同様の図である。 図５に示す逆流防止構造（絞り）の斜視図である。 逆流防止構造（絞り）の変形例を示す図２と同様の図である。 逆流防止構造（絞り）の変形例を示す図２と同様の図である。 本発明の別形態に係る放熱構造を備える車両用灯具の縦断面図である。 特許文献１において提案された車両用灯具の放熱構造を示す縦断面図である。 特許文献２において提案された車両用灯具の放熱構造を示す縦断面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る放熱構造を備える車両用灯具の縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３はダクトに設けられた逆流防止構造（絞り）の斜視図である。

本実施の形態に係る車両用灯具１は、車両の前部左右に配置されるヘッドランプとして使用されるものであって、図１に示すように、ハウジング２とその前面開口部を覆う透明なアウタレンズ３によって画成された灯室４内に、光源モジュール５とエクステンション６を収容して構成されている。ここで、光源モジュール５は、光源であるＬＥＤ７と、その光出射方向前方（図１の左方）に配置された蛍光体８及び配光制御用のレンズ９によって構成されている。又、ＬＥＤ７が実装された基板１０は、ハウジング２の背面の垂直壁２Ａに組み込まれた放熱ベース１１に取り付けられており、放熱ベース１１には、ハウジング２外に設置されたヒートシンク等の放熱部１２が取り付けられている。尚、ヘッドランプとして使用される車両用灯具１が白色光を出射する場合には、ＬＥＤ７には青色ＬＥＤが使用され、蛍光体８には黄色蛍光体が使用される。又、左右の車両用灯具１及びこれに設けられた放熱構造は同じであるため、以下、一方についてのみ図示及び説明する。

ところで、車両２０のエンジンルーム２１内には、車両用灯具１のハウジング２に沿うダクト１３が配置されている。このダクト１３は、ハウジング２の水平な底壁２Ｂに沿う水平部１３Ａと、ハウジング２の垂直壁２Ａに沿う上下方向に延びる垂直部１３Ｂとで構成されており、水平部１３Ａの一端は、車両前部に開口する吸気口１３ａとされ、垂直部１３Ｂの上端は、エンジンルーム２１内に開口する排気口１３ｂとされている。そして、このダクト１３の垂直部１３Ｂには、前記放熱部１２が内設されている。

而して、本実施の形態では、ダクト１３と放熱ベース１１及び放熱部１２によって放熱構造が構成されているが、ダクト１３の排気口１３ｂの近傍には、逆流防止構造としてテーパ筒状の絞り１４が設けられている。ここで、ダクト１３は、横断面が長方形の矩形ダクトであって、絞り１４は、排気方向（図２の上方）に向かって開口面積が縮小しており、図３に示すように、ダクト１３の排気口１３ｂは、絞り１４によって開口形状が略正方形に絞られている。尚、ダクト１３としては、図４に示すような横断面が楕円の楕円ダクトを使用することができ、この場合、その開口形状は絞り１４によって略円形に絞られている。

而して、車両２０の夜間走行等において、車両用灯具１の光源モジュール５のＬＥＤ７に電流が供給されると、該ＬＥＤ７が発光し、このＬＥＤ７から出射する例えば青色光は、例えば黄色の蛍光体８を透過することによって白色光に変換され、この白色光は、レンズ９を通過して配光が制御された後、透明なアウタレンズ３を通過して車両２０の前方へと照射される。

又、上述のようにＬＥＤ７が発光すると、該ＬＥＤ７が発熱するが、その熱は、基板１０と放熱ベース１１を経て放熱部１２へと伝導し、放熱部１２から放熱される。車両２０の走行時においては、走行風がダクト１３の吸気口１３ａから該ダクト１３内に流入し、この走行風は、図１に矢印にて示すようにダクト１３内を排気口１３ｂに向かって流れる過程で、ダクト１３内に配置された放熱部１２との熱交換によって放熱部１２の放熱を促進するため、ＬＥＤ７が効果的に冷却されてその温度上昇が抑えられ、該ＬＥＤ７の発光効率と寿命の低下が防がれる。

ところで、車両２０の停止時において外気温度が例えば４０℃である場合には、エンジンルーム２１の温度は約７０℃〜１００℃となる。そして、エンジンの発熱やラジエータファンの駆動によって発生する熱風は、エンジンルーム２１から主に車体底部やタイヤハウス付近を通って車外へと排出されるが、その一部は車両前方へと回り込み、車両用灯具１の背面側に到達して、ダクト１３の排気口１３ｂからダクト１３内へと逆流して放熱部１２を加熱する可能性がある。このように放熱部１２が逆流した熱風によって加熱されると、その熱が放熱ベース１１と基板１０を経てＬＥＤ７へと伝導し、該ＬＥＤ７の温度が上昇するという不具合が発生する。

然るに、本実施の形態では、ダクト１３の排気口１３ｂの近傍に逆流防止構造として絞り１４を設けたため、エンジンルーム２１内の熱風のダクト１３内への逆流が防がれる。即ち、車両２０の停止時においては、ダクト１３内に配置された温度の高い放熱部１２の周囲の空気が加熱され、その密度が小さくなるためにダクト１３内には図１に矢印にて示すような車両２０の走行時と同様の空気の流れが発生する。そして、この空気の流れは、ダクト１３の排気口１３ｂの近傍に設けられた絞り１４によって絞られるために、その流速が高められる。このため、排気口１３ｂの近傍においては、ダクト１３外の動圧が高くなって静圧が下がるため、ダクト１３の内外において静圧差が発生し、ダクト１３内の静圧の方がダクト１３外の静圧よりも高くなり、これによってエンジンルーム２１内の熱風のダクト１３内への逆流が防がれ、熱風による放熱部１２の加熱が防がれる。この結果、放熱部１２に所定の放熱効果が確保されてＬＥＤ７の温度上昇が抑えられる。そして、このような効果は、ダクト１３の排気口１３ｂの近傍に逆流防止構造としての絞り１４を設けるだけの簡単な構成によって得られるため、大幅なコストアップや構造の複雑化を招くことがない。

又、ダクト１３を矩形ダクトとし、その排気口１３ｂの開口形状を図３に示すように略正方形とし、或いはダクト１３を楕円ダクトとし、その排気口１３ｂの開口形状を図４に示すように略円形とすれば、ダクト１３の排気口１３ｂからの空気の均一な排気が可能となるという効果が得られる。

尚、ダクト１３の吸気口１３ａの開口位置は任意であって、車体の前面に直接開口させたり、車体の前面には開口させず、エンジンルーム２１内の前端下部に前方又は下方に向かって開口させるようにしても良い。

ここで、逆流防止構造としての絞り１４の種々の形態を図５〜図８に示す。

図５は逆流防止構造（絞り）の変形例を示す図２と同様の図、図６は図５に示す逆流防止構造（絞り）の斜視図であり、図示例では、テーパ部１４Ａの先端に径の小さな平行部１４Ｂを設けて絞り１４を構成している。絞り１４をこのように構成することによって、空気の流れを絞り１４によって安定化させて排出することができる。この場合、ダクト１３と絞り１４のテーパ部１４Ａ及びテーパ部１４Ａと平行部１４Ｂとの接続にＲ形状を持たせても良い。又、テーパ部１４Ａは平面であっても曲面であっても良い。

図７及び図８は逆流防止構造（絞り）の変形例を示す図２と同様の図であり、図７に示す例では、複数（図示例では、３つ）の絞り１４を空気の排出方向（図７の上方）に沿って多段状に設けており、図８に示す例は、図５に示すものと図７に示すものを組み合わせて絞り１４を構成している。このように構成することによって、ダクト１３の排気口１３ｂからの空気の均一な排気が可能となる。

ところで、以上の実施の形態では、放熱部１２をダクト１３の垂直部１３Ｂ内に配置したが、図９に示すように、放熱部１２をダクト１３の水平部１３Ａ内に配置しても前述と同様の作用効果が得られる。

尚、以上は本発明をヘッドランプとして使用される車両用灯具の放熱構造に対して適用した形態について説明したが、本発明は、ヘッドランプ以外の任意の車両用灯具の放熱構造に対しても同様に適用可能であることは勿論である。又、本実施の形態では、車両用灯具の光源としてＬＥＤを使用したが、ＬＥＤ以外のレーザー等の半導体発光素子を光源として使用することができる。

１ 車両用灯具
２ ハウジング
３ アウタレンズ
４ 灯室
５ 光源モジュール
６ エクステンション
７ ＬＥＤ（光源）
８ 蛍光体
９ レンズ
１０ 基板
１１ 放熱ベース
１２ 放熱部
１３ ダクト
１３Ａ ダクトの水平部
１３Ｂ ダクトの垂直部
１３ａ ダクトの吸気口
１３ｂ ダクトの排気口
１４ 絞り（逆流防止構造）
２０ 車両
２１ エンジンルーム

Claims (5)

1. 光源と、該光源で発生する熱を放熱する放熱部を備える車両用灯具の放熱構造であって、一部が上下方向に延びるダクトに前記放熱部を内設し、前記ダクトの一端に開口する吸気口から流入して該ダクトの他端に開口する排気口から排出される空気によって前記放熱部の放熱を促進して前記光源を冷却する車両用灯具の放熱構造において、
   前記ダクトの他端に逆流防止構造を設けたことを特徴とする車両用灯具の放熱構造。
2. 前記逆流防止構造は、前記ダクトの排気口を絞るテーパ筒状の絞りによって構成されることを特徴とする請求項１記載の車両用灯具の放熱構造。
3. 前記絞りを空気の排出方向に沿って多段状に複数設けたことを特徴とする請求項２記載の車両用灯具の放熱構造。
4. 前記ダクトは、横断面が長方形の矩形ダクトであって、その排気口の形状が略正方形であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の車両用灯具の放熱構造。
5. 前記ダクトは、横断面が楕円の楕円ダクトであって、その排気口の形状が略円形であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の車両用灯具の放熱構造。
   

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