JP5933621B2

JP5933621B2 - 投光器

Info

Publication number: JP5933621B2
Application number: JP2014081646A
Authority: JP
Inventors: 涼溶田; 秀二岡崎
Original assignee: Sodick Co Ltd
Current assignee: Sodick Co Ltd
Priority date: 2014-04-11
Filing date: 2014-04-11
Publication date: 2016-06-15
Anticipated expiration: 2034-04-11
Also published as: JP2015204143A

Description

本発明は、炭素繊維を素材として用いた放熱フィンを有するヒートシンクを備えた投光器に関するものである。

従来から、好適な放熱性を実現するために、熱伝導性の高い金属からなる放熱フィンを備えたヒートシンクが用いられている。しかしながら、放熱効果をより高くするために放熱フィンの枚数を増やし、面積を大きくすると、たとえアルミニウムのような軽金属であっても許容できる質量を超えてしまう。近年では、様々な素材の発展に伴って、例えば、特許文献１に示されるように、軽量化を図るために放熱フィンを炭素繊維強化樹脂(ＣＦＲＰ:Carbon Fiber Reinforced Plastic）により構成したヒートシンクが提案されている。

特開２００１−２１７３５９号公報

例えば、発光ダイオード（LED，Light Emitting Diode）を光源とする投光器の場合、光源が高温になると、発光効率を維持し、半導体を長寿命化させるために好ましくない。屋外に設置される投光器に動力源を有する冷却装置を設けることが難しいため、光源の光量をより大きくするためには、ヒートシンクの放熱効果をより向上させることが重要である。ヒートシンク本体の大きさには限界があるので、特に高い出力を有する投光器に適用されるヒートシンクにおいては、放熱性能を高めるために、投光器の発熱部分から離れる方向に放熱フィン内の熱伝達の速度を大きくすることが望まれている。しかしながら、特許文献１に示されるヒートシンクは、放熱フィンの全体が炭素繊維強化樹脂で構成されているため、放熱フィンの炭素繊維の間に充填された樹脂による熱伝導率低下の影響が大きく、放熱フィン内の熱伝達の速度が抑制されたものとなっている。

本発明の目的は、上記事情に鑑み、炭素繊維性の放熱フィンの熱伝達効率を向上させて、迅速且つ良好に放熱可能な放熱フィンを有するヒートシンクを備えた投光器を実現することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る投光器は、炭素繊維からなる繊維層と、炭素繊維を樹脂で補強した補強層であって、前記繊維層を挟んで設けられた一対の補強層とを有する放熱フィンと、該放熱フィンに接続される基体とを有するヒートシンクを備えたことを特徴とするものである。

上記「炭素繊維を樹脂で補強した」とは、複数の炭素繊維間に樹脂を含浸させて強化したことを意味し、例えば、いわゆる炭素繊維強化樹脂、あるいは、炭素繊維強化樹脂となる前の炭素繊維に樹脂を含浸させた成形用中間材料であるプリプレグが炭素繊維を樹脂で補強したものに相当する。また、上記「補強層」は、実質的に複数の炭素繊維間に樹脂を含浸させて強化したとみなせるものであれば、炭素繊維と樹脂のみからなるものだけでなく、実質的に炭素繊維と樹脂による放熱性能と軽量化と形状維持の効果を維持できる範囲で、別の材料が含まれているものも含む。

なお、上記「繊維層」は、実質的に炭素繊維のみからなるものであるとみなせるものであれば、炭素繊維のみからなるものだけでなく、実質的に炭素繊維による放熱性能と軽量化の効果を維持できる範囲で、別の材料が含まれているものも含む。

また、上記放熱フィンは「炭素繊維からなる繊維層と、炭素繊維を樹脂で補強した補強層であって、前記繊維層を挟んで設けられた一対の補強層」を有するものであれば、すなわち、繊維層を補強層でサンドイッチした構造を有するものであれば、さらなる層を備えてもよい。例えば、補強層、繊維層、補強層を順に積層した３層構成であってもよく、補強層、繊維層、補強層、繊維層、補強層の順に積層された５層構成としてもよく、さらに繊維層と補強層を交互に任意の回数積層したものとしてよい。また、例えば、補強層、繊維層、補強層を順に積層した３層に加えて、さらなる保護層など任意の層を設けてもよい。

上記「接続される」とは、ヒートシンクの基体から放熱フィンに熱を伝えることができるように固定されることを意味する。なお、放熱フィンは、ヒートシンクの基体から放熱フィンに熱を伝えることができるように接続されるものであれば、いかなる方法でヒートシンクの基体に接続されていてもよいが、放熱効率を高めるために、基体の熱を伝える部分が放熱フィンに直接接触していることが好ましい。また、例えば、放熱フィンを、炭素繊維よりも高い熱伝導率を有する素材から構成される間接部材に当接させ、間接部材を任意の方法で基体に固定することにより、間接部材を介して放熱フィンと基体とを熱交換可能に固定してもよい。

また、上記投光器において、前記繊維層は、該繊維層における前記炭素繊維の伸びる方向が前記基体から離れる方向に平行になるように構成されていることが好ましい。

また、前記ヒートシンクは、前記基体上に並列配置された略四角柱部材である複数の挟持部材と、前記挟持部材の間に前記放熱フィンの基端部を挿入した状態で、前記複数の挟持部材を互いに密着させる方向に前記複数の挟持部材に圧力を加えることにより、前記放熱フィンを挟持する押圧手段をさらに備えていることが好ましい。

また、前記ヒートシンクは、前記密着させる方向に直交する方向において、前記複数の挟持部材の両端部を前記基体に押し付けて保持する押付保持手段をさらに備えていることが好ましい。

本発明の投光器によれば、炭素繊維からなる繊維層と、炭素繊維を樹脂で補強した補強層であって、前記繊維層を挟んで設けられた一対の補強層とを有する放熱フィンと、該放熱フィンに接続される基体とを有するヒートシンクを備えたことにより、放熱フィンの外形を保持しつつ、放熱フィン内に高い熱伝導率を有する繊維層による放熱経路を確保することができる。このため、基体からの熱を基体から離れる方向に迅速且つ良好に伝えることができ、放熱フィンの熱伝導効率を向上させて良好な放熱性能を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る投光器の概略構成を示す斜視図。図１の投光器を構成するヒートシンクの概略構成を示す斜視図。図２のヒートシンクの構成を模式的に示す概略図。図２のヒートシンクを構成する放熱フィンの構成を模式的に示す図。図２に示す投光器のＡ−Ａ断面図。図２に示す投光器のＢ−Ｂ断面図。

以下、本発明に係るヒートシンクを備えた投光器の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る投光器１００の概略構成を示す斜視図であり、図２は、図１の投光器１００を構成するヒートシンク１０の概略構成を示す斜視図であり、図３は、図２に示すヒートシンク１０の構成を模式的に示す概略図であり、図４は、図２のヒートシンク１０を構成する放熱フィン１の構成を模式的に示す図であり、図５は、図２に示すヒートシンク１０のＡ−Ａ断面図であり、図６は、図２に示すヒートシンク１０のＢ−Ｂ断面図である。なお、図３は、説明のため、図２とは角度を異ならせ、図２における一部の部品を省略してヒートシンク１０を示している。

投光器１００は、発熱源となる光源としての複数の発光ダイオード素子が配設されている図示しない基板と、基板を包囲するように取り付けられたリフレクタ３２と、基板の全面が密接するように設けられる基体１１を有するヒートシンク１０と、ヒートシンク１０の両側面に設けられる不図示の回転軸を介してヒートシンク１０を回転可能に支持する本体支持部３４と、ヒートシンク１０を本体支持部３４に対して所望の姿勢で保持するための姿勢ネジ３５とを備える。なお、本体支持部３４には、本体支持部３４に対する投光器本体の角度を示す角度標識板が備えられている。投光器１００を手動で回転させながら所望の照射方向に合わせて適する姿勢に位置決めした後で姿勢ネジ３５を締め付けることにより、ヒートシンク１０の回動が制限されて投光器１００の姿勢が保持される。

図２、３、５および６に示すように、投光器１００のヒートシンク１０は、基板からの熱を受け取るために不図示の基板に接続された基体１１と、基体１１に接続され、Ｚ軸方向に並列配置された複数の放熱フィン１と、基体１１からＹ軸方向に立設され全体として断面略扇形状の４本の支柱１６と、４本の支柱１６の先端部に固定され、複数の放熱フィン１をＹ軸方向に保護する蓋板２１と、基体１１のＺ軸方向の一端部に固定された第１固定部材１４と、および基体１１のＺ軸方向の他端部に固定された第２固定部材１５と、第１固定部材１４と第２固定部材１５にそれぞれ固定されてＹ軸方向に立設した一対の保護板２２Ａ、２２Ｂと、一対の保護板２２Ａ、２２Ｂに架け渡されるように固定され、複数の放熱フィン１をＺ軸方向に貫通する２本の補強材１８を備える。一対の保護板２２Ａ、２２Ｂは、Ｚ軸方向の外力に対して放熱フィン１を保護するものであり、複数の放熱フィン１を挟んで各放熱フィン１に平行に設けられている。また、一対の保護板２２Ａ、２２Ｂは、ヒートシンク１０の軽量化と放熱性能の向上のために、それぞれ炭素繊維強化樹脂によって構成されている。また、蓋板２１には、放熱フィン１と外気との熱交換を高めるように不図示の複数の開放孔が設けられている。

また、ヒートシンク１０は、放熱フィン１を基体１１に接続するための好ましい構成として、基体１１上に並列配置された略四角柱部材である複数の挟持部材１２と、複数の挟持部材１２を挟んで対向する位置に設けられた第１固定部材１４および第２固定部材１５と、第１固定部材１４の挿入孔１４Ａに挿入されて複数の挟持部材１２を密着させる方向（図中Ｚ方向）に向かって複数の挟持部材１２を締め付ける押圧ネジ１３と、挟持部材１２のＸ軸方向における両端部にそれぞれ設けられ、複数の挟持部材１２を基体１１に押し付けて保持するための一対の押付部材１９と、押付部材１９を基体１１に固定するための位置決めネジ２０を備える。本実施形態における第１固定部材１４と第２固定部材１５と押圧ネジ１３とは、挟持部材１２の間に放熱フィン１の基端部を挿入した状態で、複数の挟持部材１２を互いに密着させる方向に複数の挟持部材１２に圧力を加えることにより、放熱フィン１を挟持する押圧手段に相当する。また、押付部材１９と位置決めネジ２０とは、複数の挟持部材１２の上記密着させる方向に直交する方向における両端部を基体１１に押し付けて保持する押付保持手段に相当する。なお、図３において、ヒートシンク１０の支柱１６と保護板２２Ａ、２２Ｂと蓋板２１と補強材１８は省略されている。

図４に示すように、本実施形態に係る放熱フィン１は、炭素繊維からなる繊維層２と、炭素繊維を樹脂で補強した補強層３であって、繊維層２を挟んで設けられた一対の補強層３とを有する。

繊維層２は、炭素繊維から構成される層である。繊維層２は、実質的に炭素繊維素材のみからなるものであるとみなせるものであればよく、炭素繊維のみからなるものだけでなく、実質的に炭素繊維による放熱性能と軽量化の効果を維持できる範囲で、別の材料が含まれているものも含む。繊維層２は、基端部において基体１１に接続され、基体１１から離れる方向に向かって伸びる形状である。このため、放熱フィン１が繊維層２を備えることにより、放熱フィン１中に繊維層２による良好な放熱経路を確保することができ、基体１１から離れる方向に迅速かつ効率よく熱を伝えることができる。

繊維層２は、良好な熱伝導性能を有する炭素繊維であればいかなる素材から構成してもよく、例えば特許文献１に示されるようなピッチを原料とするピッチ系炭素繊維から構成されてもよく、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）を原料とするＰＡＮ系炭素繊維から構成されてもよい。本実施形態においては、繊維層２はピッチ系炭素繊維からなる。

また、繊維層２に含まれる炭素繊維の伸びる方向は、基体１１から離れる方向である図３に示すＹ軸方向に略平行に構成されている。このように、繊維層２に含まれる繊維の方向が基体１１から離れる方向に平行になるように放熱フィンを構成した場合には、基体１１から離れる方向と繊維層２の炭素繊維の伸びる方向が一致しているため、繊維層２の炭素繊維の伸びる方向である基体１１から離れる方向により迅速に熱を伝達することができる。また、ヒートシンクの冷却対象物の種類や使用目的に応じて、繊維層２を複数の方向に熱を伝達しやすくしたい場合には、炭素繊維の方向を、熱を伝達したい各方向に向かうように任意に組み合わせて繊維層２を形成してもよい。

また、高い放熱性能を得るために、繊維層２の厚さを大きくすることが好ましい。また、放熱フィン１の形状の保持、軽量化、低コスト化のためには、繊維層２の厚さを小さくすることが好ましい。ここでは、繊維層２を約０．２ｍｍとしている。例えば、繊維層２を約０．０５ｍｍ以上の厚さとすることができる。このように、所望の放熱性能を維持可能な範囲で繊維層２の厚さを小さくすることにより、高い放熱性能を実現しつつ、放熱フィン１の省スペース化、軽量化、低コスト化を図ることができる。

補強層３は、炭素繊維と樹脂から構成される層であって、複数の炭素繊維間に樹脂を含浸させて強化したものである。補強層３は、複数の炭素繊維間に樹脂を含浸させて強化されたものであればよく、例えば、いわゆる炭素繊維強化樹脂、あるいは、炭素繊維強化樹脂となる前の炭素繊維に樹脂を含浸させた成形用中間材料であるプリプレグとすることができる。また、補強層３は、実質的に複数の炭素繊維間に樹脂を含浸させて強化したとみなせるものであれば、炭素繊維と樹脂のみからなるものだけでなく、実質的に炭素繊維に樹脂による放熱性能と軽量化と形状維持の効果を維持できる範囲で、別の材料が含まれているものも含む。

また、本実施形態における放熱フィン１において、一対の補強層３が繊維層２を挟んで設けられている。このため、高い熱伝導率を有する繊維層２を好適に保持しつつ、放熱フィン１の外形を保持して、放熱フィン１の強度の確保と放熱フィン１内の熱伝達の速度の向上の両方を実現することができる。また、補強層３を炭素繊維強化樹脂とした場合には、放熱フィン１をより強固に保持することができる。また、補強層３をプリプレグとした場合には、補強層３を炭素繊維強化樹脂とした場合よりも補強層３の熱伝導率を高くすることができ、好適な放熱性能を実現することができる。

また、補強層３に含まれる炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維から構成されてもよく、ＰＡＮ系炭素繊維から構成されてもよい。また、放熱フィン１を構成する複数の補強層３は、ピッチ系の炭素繊維からなる層とＰＡＮ系の炭素繊維からなる層を組み合わせて構成されたものであってもよい。

本実施形態においては、一対の補強層３はピッチ系炭素繊維からなり、補強層３の炭素繊維の伸びる方向は、基体１１から離れる方向である図３に示すＹ軸方向に略平行に構成されている。補強層３は、炭素繊維間に充填された樹脂の影響を受けて、繊維層２よりも放熱性能はやや劣るものの、補強層３に内包される炭素繊維による放熱性能を有するものである。このため、補強層３に含まれる炭素繊維によって、熱を伝達したい方向である基体１１から離れる方向に向かってより迅速に熱を伝達してより放熱性能を高めることができる。また、ヒートシンクの冷却対象物の種類や使用目的に応じて、補強層３を複数の方向に熱を伝達しやすくしたい場合には、炭素繊維の方向を、熱を伝達したい各方向に向かうように任意に組み合わせて補強層３を形成してもよい。

また、ここでは、補強層３と繊維層２の全ての層の厚みをそれぞれ約０．２ｍｍとしている。放熱性能を高めるためには、放熱フィン１の外形を保持できる範囲内で補強層３に対してできるだけ繊維層２の割合を大きくすることが好ましい。このように、補強層３を、放熱フィン１の外形を保持できる範囲内でできるだけ小さな厚みとなるように構成することにより、高い放熱性能を実現するとともに、放熱フィン１の外形を好適に保持することができる。また、好適に放熱フィン１の軽量化を図ることができる。

なお、補強層３の樹脂の割合は、放熱フィン１の外形を保持できる範囲内でできるだけ小さいほうが好ましい。このことにより、放熱フィン１のさらなる軽量化とより高い放熱性能を実現することができる。例えば、補強層３の炭素繊維と樹脂の比率を８：２〜７：３とすることができる。

また、放熱フィン１は、上記繊維層２を補強層３でサンドイッチした構造を有するものであれば、さらなる層を備えてもよく、繊維層２を補強層３でサンドイッチした構造を複数備えてもよい。例えば、図１に係るヒートシンク１０は、図４に示す３層構成の放熱フィン１に代えて、補強層３、繊維層２、補強層３、繊維層２、補強層３の順に５層構成とした放熱フィン１を備えるようにしてもよい。また、例えば、補強層、繊維層以外にさらなる保護層など任意の層を任意の厚みで任意の数設けてもよい。また、本実施形態のように、放熱フィン１を０．４ｍｍ−１ｍｍの厚さの薄板形状とした場合には、ヒートシンク１０内に放熱フィン１を互いに適切に離間しつつ多数配置することができ、ヒートシンク１０の放熱性能をより高めることができる。

また、繊維層２と補強層３を任意の枚数分重ねて放熱フィン１を形成する場合に、発熱体の接続される部分がいつも固定されている場合など、熱を伝えたい方向が既知である場合には、各繊維層２と補強層３の炭素繊維の方向を、熱を伝えたい方向に一致させることが好ましい。一方、発熱体の接続される部分が変動する場合など、熱を伝えたい方向が複数存在する場合には、各層の炭素繊維の伸びる方向を異ならせてもよい。

本実施形態における放熱フィン１の製造方法を説明する。まず、Ｘ軸方向の長さ２５５ｍｍ、Ｙ軸方向の長さ１５５ｍｍ、Ｚ軸方向の長さ（厚み）０．２ｍｍの矩形の１枚のピッチ系炭素繊維シートと、同形状のピッチ系炭素繊維シートに樹脂を含浸した２枚のプリプレグシートとを用意し、プリプレグシート、ピッチ系炭素繊維シート、プリプレグシートの順番に重ねて配置する。なお、炭素繊維シートとプリプレグシートは、各シートを構成する炭素繊維の方向が同一方向となるように重ねられて配置されている。そして、６０分間１３０°Ｃに加熱しつつプレスする（２００ｔ）。その後、１０℃の水で約３０分間冷却することにより、放熱フィン１が製造される。上記のように、放熱フィンを製造した場合には、簡易な工程で低コストに放熱フィン１を形成できる。

なお、放熱フィン１は、繊維層２を一対の補強層３でサンドイッチした構造を備えた放熱フィン１を得られるものであれば、任意の製造方法を適用可能である。例えば、プリプレグシート、炭素繊維シート、プレプリグシートの順に重ねて配置した３枚のシートを、オートクレーブ成形により加熱してプレプリグシートを硬化させて炭素繊維強化樹脂とすることにより、放熱フィンを製造してもよい。また、放熱フィン１の補強層３をプリプレグシートによって構成してもよい。この場合には、例えば、プリプレグシート、炭素繊維シート、プリプレグシートを、この順に重ねて配置し、繊維層２と補強層３との間を所望の熱伝導率を備えた熱伝導性樹脂などで接着することにより放熱フィン１を製造することができる。

以下に、放熱フィン１を基体１１に接続するための好ましい構成について以下に説明する。

図３，５などに示すように、ヒートシンク１０は、基体１１の各部材に熱伝導可能に接続するための接続面上に、Ｚ方向に並列配置された略四角柱形状の複数の挟持部材１２と、基体１１上のＺ軸方向の一端部に固定された略四角柱形状の第１固定部材１４と、基体１１上のＺ軸方向の他端部に固定され、第１固定部材１４と略平行に延びる略四角柱形状の第２固定部材１５とを備える。第１固定部材１４と第２固定部材１５はＺ軸方向に複数の挟持部材１２を挟んで対向する位置に設けられている。第１固定部材１４にはＺ軸方向に貫通する２つの挿通孔１４Ｃが設けられている。隣接する挟持部材１２の間に各放熱フィン１の所定の幅の基端部をそれぞれ挿入した状態で、押圧ネジ１３を２つの挿通孔１４Ｃにそれぞれ挿入して締め付けると、押圧ネジ１３のネジ先が挟持部材１２（図５右端の挟持部材１２）の側面に図５におけるＺ軸方向の負の向きに押しつけられる。これによって、複数の挟持部材１２が互いに密着する向きに（図５におけるＺ軸方向の負の向きに）押圧されて、複数の挟持部材１２の間隔が狭められることにより放熱フィン１の基端部を挟持する。

本実施形態によれば、基体１１上に略四角柱部材である複数の挟持部材１２を並列配置し、挟持部材１２の間に放熱フィン１の基端部を挿入した状態で、複数の挟持部材１２を互いに密着させる方向に複数の挟持部材１２に圧力を加える押圧手段を備えたことにより、簡易な構成により、放熱フィン１をしっかりと当接させて挟持することができる。また、挟持部材１２を放熱フィン１の所定の幅の基端部に押し当てて挟持することにより、挟持部材１２と放熱フィン１とが当接する面積を確保して、放熱フィン１の厚みを小さくした場合でも好適に放熱フィン１を保持することができる。また、基体１１に平坦な接続面を設けて、平坦な面に略四角柱部材である複数の挟持部材１２を並列配置し、挟持部材１２の間に放熱フィン１を挟持しているため、基体１１から略垂直方向に延びるように放熱フィン１を固定して、基体１１から離れる方向に好適に熱伝導効率を高めることができる。

また、挟持部材１２は高い熱伝導率を有するアルミニウム素材から構成されている。このように、高い熱伝導率を有する素材で構成される挟持部材１２を基体１１に固定し、挟持部材１２を密着させて放熱フィン１をすることにより、挟持部材１２を介して基体１１から放熱フィン１に好適に熱を伝えることができ、ヒートシンク１０の放熱性能をより高めることができる。

また、さらに放熱性能を高めるために、放熱フィン１の基端部において補強層３の樹脂を部分的に除去して補強層３の炭素繊維を露出させることが好ましい。この場合には、挟持部材１２に補強層３の炭素繊維を直接当接させることができるため、補強層３の炭素繊維の伸びる方向に効率良く熱を伝えることができ、さらに放熱効果を向上させることができる。

押圧手段は、基体１１上に略四角柱部材である複数の挟持部材１２を並列配置し、挟持部材１２の間に放熱フィン１の基端部を挿入した状態で、複数の挟持部材１２を互いに密着させる方向に複数の挟持部材１２に圧力を加えることができるものであれば、任意の構成としてよい。また、本実施形態では、複数の挟持部材を密着させる方向に複数の挟持部材１２を片側から押圧する構成としたが、複数の挟持部材を密着させる方向に複数の挟持部材を両側から押圧する構成としてもよい。また、本実施形態は、第１固定部材１４と第２固定部材１５のそれぞれを２つの角柱形状の部材からなるものとしたが、例えば、１つの角柱形状の部材からなるものとしてもよい。

なお、本実施例においては、第１固定部材１４は２つの四角柱形状の第１部材１４Ａ、第２部材１４Ｂから構成され、第１部材１４Ａ、第２部材１４Ｂの間に保護板２２Ａの基端部を挿入して挟持した状態で第１部材１４Ａに第２部材１４Ｂをネジ止めして固定している。また、第２固定部材１５は２つの角柱形状の第１部材１５Ａ、第２部材１５Ｂから構成され、第１部材１５Ａ、第２部材１５Ｂの間に保護板２２Ｂの基端部を挿入して挟持した状態で、第１部材１５Ａに第２部材１５Ｂをネジ止めして固定している。なお、上記実施形態に限定されず、第１固定部材１４と第２固定部材１５に保護板２２Ａ、２２Ｂを保持する機能を備えないものとして構成してもよく、保護板２２Ａ、２２Ｂを省略してもよい。

また、図３、６などに示すように、ヒートシンク１０は、さらに、押付部材１９が、基体１１のＸ軸方向（複数の挟持部材１２が互いに密着する方向に直交する方向）の両端部にそれぞれ配置されている。押付部材１９は、断面Ｌ字型形状の長手部材であり、基体１１に固定される基部１９Ａと、基部１９Ａから略垂直方向に延び、複数の挟持部材１２の端部を基体１１側（図６におけるＹ軸方向負の向き）に押し付けて固定する押圧部１９Ｂからなる。基部１９Ａには、位置決め孔１９Ｃが設けられている。図３、図６に示すように、押圧部１９Ｂを基体１１上に並列配置された複数の挟持部材１２のＸ軸方向の一方の端部に当接させるとともに、基部１９Ａを基体１１のＸ軸方向の側壁に当接する位置に配置し、位置決めネジ２０を基部１９Ａの位置決め孔１９Ｃに挿通して、基体１１のＸ軸方向の側壁に設けられた不図示のネジ穴に螺合することにより、押付部材１９が基体１１に固定される。

また、本実施形態において、位置決めネジ２０を固定位置まで締め付けると、押圧部１９Ｂが複数の挟持部材１２の端部を基体１１に押し付けた状態（図６におけるＹ軸方向負の向き押しつけた状態）に相対的に位置決めされるように、位置決め孔１９Ｃが設けられている。このため、位置決めネジ２０を固定位置まで締め付けることにより、押圧部１９Ｂにより複数の挟持部材１２を基体１１に好適に密着させて押圧保持することができる。また、本実施形態において、押付部材１９を位置決め固定するためのネジとして、皿ネジを用いている。このように、ネジ頭部分にネジ頭側に向かう程径が大きくなる略円錐台形状を有する位置決めネジ２０を用いて基部１９Ａと基体１１を固定することにより、位置決めネジ２０を締め付けるほど位置決め孔１９Ｃと位置決めネジ２０の円錐台部分との間隙が小さくなり、押圧部１９Ｂにより複数の挟持部材１２を基体１１により好適に密着させて押圧保持することができる。

なお、上記実施形態に拘わらず、押付保持手段を複数の挟持部材１２の両端部を基体１１に押し付けて保持することができる任意の構成としてよい。例えば、皿ネジの替わりに、他のネジを用いてもよい。また、例えば、基部１９Ａや押圧部１９Ｂは、挟持部材１２を基体１１に固定できる構成であれば、任意の形状としてよく、複数の部品により構成してもしてよい。

また、本実施形態において、放熱フィン１は隣接する挟持部材１２に挟持された状態で、放熱フィン１の基端部側の端面と、挟持部材１２が基体１１に接する面とが、挟持部材１２を基体１１に押圧する方向であるＹ軸方向に略同一の位置に配置されている。このため、挟持部材１２を基体１１に押圧して固定することにより、挟持部材１２に挟持された放熱フィン１の繊維層２の端面を基体１１に好適に密着させて、基体１１から繊維層２に好適に熱を伝えることができ、放熱効果をより高めることができる。なお、放熱フィン１は、ヒートシンク１０の基体１１から放熱フィン１の繊維層２に熱を伝えることができるように固定されるものであれば、他の方法で固定されてよい。

以上に示すように、本実施形態に係る投光器１００は、炭素繊維からなる繊維層２と、炭素繊維を樹脂で補強した補強層３であって、繊維層２を挟んで設けられた一対の補強層３とを有する放熱フィン１と、放熱フィン１に接続される基体１１とを有するヒートシンク１０を備えたことにより、放熱フィンの外形を保持しつつ、放熱フィン内に高い熱伝導率を有する繊維層による放熱経路を確保することができる。このため、基体からの熱を基体から離れる方向に迅速且つ良好に伝えることができ、熱伝達効率を向上させて放熱フィン全体に迅速かつ良好に熱を行き渡らせて良好な放熱性能を実現することができる。また、金属等で放熱フィン１を構成する場合よりも、放熱フィン１を軽量化することができる。

本実施形態では、図１に示すヒートシンク１０の例では、第１固定部材１４、第２固定部材１５、支柱１６など、放熱フィン１と保護板２２Ａ、２２Ｂ以外の構成のほぼ全てをアルミニウムで構成している。ヒートシンク１０を構成する各部材を上記のように軽量で熱伝導率の高い素材で構成することにより、好適に放熱性能を高めつつ、軽量化を図ることができる。このため、放熱対象の投光器１００の全体で２０ｋｇ程度の質量となるところ、本実施形態の構成にすることより、半分以下程度の質量に軽量化が見込まれる。

なお、上記実施形態に限定されず、放熱フィン１の間隔、枚数、大きさなどを任意の構成としてよい。また、ヒートシンク１０全体としてその機能を発揮のできるものであれば、基体１１を、放熱フィン１に接続可能な任意の形状に構成することができ、熱伝導性の高い素材であれば、任意の素材で構成できる。また、同様に、ヒートシンク１０全体としてその機能を発揮できるものであれば、一部の部品を省略してもよく、新たな構成を追加してもよく、任意の構成することができる。

また、本実施形態に限定されず、様々なサイズの様々な種類の照明手段が搭載された投光器に、本実施形態の投光器を適用することができ、放熱対象の照明手段とヒートシンクを熱交換可能な任意の方法によって接続することができる。特に、発光ダイオードを用いた照明手段が搭載された投光器に、本実施形態の投光器を適用した場合には、軽量化、放熱性能の向上を好適に実現でき、投光器の高寿命化を図ることができる。

以上説明した本発明は、この発明の精神および必須の特徴的事項から逸脱することなく他のいろいろな形態で実施することができる。したがって、本明細書に記載した実施例は例示的なものであり、これに限定して解釈されるべきものではない。

１フィン
２繊維層
３補強層
１０ヒートシンク
１１基体
１２挟持部材
１３押圧ネジ
１４第１固定部材
１５第２固定部材
１９押付部材
２０位置決めネジ
１００投光器

Claims

炭素繊維からなる繊維層と、炭素繊維を樹脂で補強した補強層であって、前記繊維層を挟んで設けられた一対の補強層とを備えた放熱フィンと、
該放熱フィンに接続される基体とを有するヒートシンクを備えたことを特徴とする投光器。
前記繊維層は、該繊維層における前記炭素繊維の伸びる方向が前記基体から離れる方向に平行になるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の投光器。
前記ヒートシンクが、前記基体上に並列配置された略四角柱部材である複数の挟持部材と、前記挟持部材の間に前記放熱フィンの基端部を挿入した状態で、前記複数の挟持部材を互いに密着させる方向に前記複数の挟持部材に圧力を加えることにより、前記放熱フィンを挟持する押圧手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２記載の投光器。
前記ヒートシンクが、前記密着させる方向に直交する方向において、前記複数の挟持部材の両端部を前記基体に押し付けて保持する押付保持手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３記載の投光器。