WO2016080492A1 - 除湿装置およびランプ - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1には、車両用ランプの筐体内での結露を防止するために、筐体に複数の通気口を設け、筐体内に生じる空気の対流により筐体内を換気する技術が開示されている。
また、前記通気部材(11)を介して前記筐体(2、3)の内側(S)に流入した気体を前記電気分解除湿素子(30)へ導く誘導手段(9)をさらに備えることを特徴とすることができる。
さらに、前記電気分解除湿素子(30)は、前記筐体(2、3)における鉛直下方に設けられることを特徴とすることができる。
また、前記電気分解除湿素子(30)は、前記光源(4)よりも鉛直下方に設けられることを特徴とすることができる。
〔車両用ランプの全体構成〕
図1は、本実施の形態が適用される車両用ランプ1の全体構成を示した図である。
本実施の形態が適用される車両用ランプ1は、例えば自動車用に代表される各種車両のヘッドランプ、リアランプ、ブレーキランプ、フォグランプ、方向指示ランプ、走行ランプ、駐車ランプ等として用いられる。図1では、これらランプ類の一例としてヘッドランプを示している。ここで、図1は、車両用ランプ1を、車両の進行方向に沿って切断した断面図であり、図1における左側が車両の前方に対応し、右側が車両の後方に対応する。
また、車両用ランプ1は、内部空間Sと車両用ランプ1の外部との間で通気を行う通気ユニット10を有している。さらに、車両用ランプ1は、内部空間Sの水蒸気等を車両用ランプ1の外部へ排出し、内部空間Sを除湿する除湿ユニット20を有している。
ここで、第1開口2aと第2開口2bとは、ケース2の異なる位置に形成されている。具体的には、第1開口2aは、ケース2の鉛直下方部且つ車両の後方側の位置に形成されている。一方、第2開口2bは、ケース2の鉛直下方部であって、第1開口2aと比較して車両の前方側の位置に形成されている。この例では、第1開口2aが形成される位置が第1の位置に対応し、第2開口2bが形成される位置が第2の位置に対応する。
そして、本実施の形態の車両用ランプ1では、ケース2の第1開口2aに、通気ユニット10が取り付けられている。また、ケース2の第2開口2bに、除湿ユニット20が取り付けられている。付言すると、本実施の形態の車両用ランプ1では、通気ユニット10と除湿ユニット20とが、ケース2の互いに異なる位置に取り付けられている。
図1に示す車両用ランプ1では、LED4は、車両の前方に向けて光を出射する。そして、LED4から出射された光は、投影レンズ6を通った後、カバーレンズ3を介して車両用ランプ1の外部に出射される。
なお、誘導板9による気体の誘導については、後段にて詳細に説明する。
続いて、本実施の形態の通気ユニット10について説明する。図2(a)~図2(b)は、本実施の形態が適用される通気ユニット10の構成を説明するための図である。図2(a)は、通気ユニット10を後述する通気路121における通気方向に沿って切断した断面図であり、図2(b)におけるIIA-IIA断面図に対応する。また、図2(b)は、図2(a)をIIB方向から見た図である。
図2(a)および上述した図1に示すように、本実施の形態の通気ユニット10は、内部空間Sと車両用ランプ1の外部との間で通気を行う膜状の通気膜11を備えている。また、通気ユニット10は、通気膜11を保持するとともにケース2の第1開口2aに装着される円筒状の通気取付部12と、通気膜11および通気取付部12を覆う有底円筒状のカバー部13とを備えている。
通気膜11として用いる多孔質膜の平均孔径が0.01μm未満である場合、通気膜11を空気が通過しにくくなる。この場合、例えばLED4の発熱等により内部空間Sが高温になり内部空間Sの空気が膨張した場合に、ケース2やカバーレンズ3等が破損しやすくなる。一方、通気膜11として用いる多孔質膜の平均孔径が100μmを超える場合、通気膜11を通って内部空間Sに塵埃等が侵入しやすくなる。
通気膜11の厚さが過度に薄い場合、通気膜11の強度が低下しやすい。また、通気膜11の厚さが過度に厚い場合、通気ユニット10が大型化しやすい。
なお、通気膜11の撥液処理は、例えばフッ素で飽和した炭化水素基(ぺルフルオロアルキル基)を側鎖に含み、主鎖がアクリル系、メタクリル系、シリコーン系等である化合物を成分とする撥液剤を通気膜11の表面に塗布することにより行うことができる。通気膜11の表面に撥液剤を塗布する方法としては、特に限定されず、例えば、グラビア塗工、スプレー塗工、キスコーティング、浸漬等を採用することができる。
カバー部13は、通気取付部12に取り付けられた通気膜11を覆うように、通気取付部12の外周に取り付けられる。そして、カバー部13によって、通気膜11の表面に汚れ等が付着することを抑制されるとともに通気膜11の破損が抑制される。
そして、本実施の形態の通気ユニット10は、通気取付部12がケース2(図1参照)の第1開口2a(図1参照)に取り付けられることで、車両用ランプ1(図1参照)に装着される。なお、ケース2の第1開口2aに対する通気取付部12の取り付け方法としては特に限定されず、例えば第1開口2aおよび通気取付部12にねじ切りを行い、第1開口2aに通気取付部12をねじ込んで取り付ける方法や、第1開口2aに対して通気取付部12を圧入する方法等を適宜採用することができる。
一方、内部空間Sから車両用ランプ1の外部に向けて気体が流れる場合、図2(a)にて破線で示すように、気体は、通気取付部12に形成された通気路121を移動した後、通気膜11を図中左から右に向かって通過する。そして、通気膜11を通過した気体は、通気取付部12とカバー部13との間に形成された間隙123を通り、車両用ランプ1の外部に排出される。
続いて、本実施の形態の除湿ユニット20について説明する。図3は、本実施の形態が適用される除湿ユニット20の構成を説明するための図であって、除湿ユニット20を、後述する電気分解除湿素子30の厚さ方向に沿って切断した断面図である。なお、図3では、図1に示した除湿ユニット20を反時計方向に90度回転させた状態の除湿ユニット20を示している。
除湿取付部21は、内部に、内部空間Sから車両用ランプ1の外部に延びる孔211が形成されており、孔211内にて電気分解除湿素子30を保持している。また、除湿取付部21は、例えば、熱可塑性エラストマーや熱可塑性樹脂等により構成される。そして、本実施の形態の除湿ユニット20は、除湿取付部21がケース2(図1参照)の第2開口2b(図1参照)に取り付けられることで、車両用ランプ1(図1参照)に装着される。なお、ケース2の第2開口2bに対する除湿取付部21の取り付け方法としては特に限定されず、例えば第2開口2bおよび除湿取付部21にねじ切りを行い、第2開口2bに除湿取付部21をねじ込んで取り付ける方法や、第2開口2bに対して除湿取付部21を圧入する方法等を適宜採用することができる。
そして、本実施の形態の除湿ユニット20は、制御部60による制御に基づいて、車両用ランプ1の内部空間Sの除湿を行う。
また、電解質層31は、プロトン伝導性を有する電解質から構成される。電解質層31を構成する電解質としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸樹脂等のフッ素系プロトン伝導性電解質や、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン等にスルホン酸基やリン酸基等のプロトン伝導性基を導入した高分子電界樹脂等を用いることができる。
そして、電解質層31は、空気中に含まれる水分(水蒸気)を吸着する性質を有している。また、電解質層31は、気体を透過しない性質を有している。
本実施の形態の電気分解除湿素子30では、電解質層31の表面に触媒層311を形成することで、電解質層31における水の電気分解がより進行しやすくなり、内部空間Sの除湿がより速やかに行われるようになる。
さらに、第1電極層32および第2電極層33を、導電性および通気性を有する多孔質材料により構成してもよい。このような多孔質材料としては、例えば、金属粒子を担持した多孔質カーボンシート等が挙げられる。
言い換えると、本実施の形態の車両用ランプ1では、除湿ユニット20を介して内部空間Sへ水蒸気や空気等の気体が侵入しないように構成されている。
H2O → 1/2O2 + 2H+ + 2e- …(1)
第1電極層32にて生成された酸素は、第1電極層32の表面から内部空間Sに放出される。
また、第1電極層32にて生成されたプロトン(水素イオン)は、電解質層31内を移動し、第2電極層33へ到達する。
1/2O2 + 2H+ + 2e- → H2O …(2)
また、第2電極層33では、第1電極層32から電解質層31を介して供給されたプロトン(水素イオン)が、以下の反応式(3)で示すように、直接還元され、水素が生成される場合もある。
2H+ + 2e- → H2 …(3)
そして、第2電極層33にて生成された水(水蒸気)または水素は、第2電極層33の表面から、除湿取付部21の孔211を通って車両用ランプ1の外部に放出される。
また、車両用ランプ1のLED4からの光の出射方向についてみると、本実施の形態では、光の出射方向上流側から下流側に向かって、通気ユニット10、LED4、除湿ユニット20およびカバーレンズ3の順に並んで設けられている。
さらに、車両用ランプ1が車両に取り付けられた状態では、本実施の形態の車両用ランプ1において、通気ユニット10および除湿ユニット20は、ケース2の鉛直下方に設けられている。
したがって、通常、車両用ランプ1では、内部空間Sの圧力が急激に変動することを抑制するために、内部空間Sと車両用ランプ1の外部との間の通気を行う通気ユニット10等の通気手段を設けている。
そして、その後、LED4が消灯されると、LED4の発熱が停止するため、暖められた内部空間Sの空気が冷却され収縮する。これに伴い、内部空間Sの圧力が、車両用ランプ1の外部と比較して一時的に低くなる。この結果、通気ユニット10を有する車両用ランプ1では、車両用ランプ1の外部と内部空間Sとの圧力差に応じて、通気ユニット10を介して車両用ランプ1の外部から内部空間Sへ空気が侵入する。
特に、例えば雨天時等においてカバーレンズ3が雨滴により外側から冷却された場合や、車両用ランプ1が長期間低温条件下に放置されたような場合には、内部空間Sに侵入した水蒸気がカバーレンズ3に触れることで冷却されるため、カバーレンズ3に結露や曇りがより生じやすくなる。
また、光源としてLED4を用いる場合、通常、LED4から出射される光には赤外成分が含まれず、カバーレンズ3に付着した水滴等が加熱されにくいため、カバーレンズ3に生じた結露や曇りが解消しにくい。
内部空間Sに侵入した水蒸気を車両用ランプ1の外部に排出する方法としては、例えば、内部空間Sに生じる空気の対流を利用して、通気ユニット10から水蒸気を排出する方法等が挙げられる。
しかしながら、空気の対流を利用して通気ユニット10から水蒸気を排出する方法では、例えば内部空間Sと車両用ランプ1の外部との圧力・温度の関係や、内部空間Sに侵入した水蒸気の量等によっては、水蒸気を十分に排出することが困難になるおそれがある。この場合、カバーレンズ3に結露や曇りが生じやすい。
これに対し、本実施の形態の車両用ランプ1では、ケース2の異なる位置に装着された通気ユニット10と除湿ユニット20とにより、内部空間Sに侵入した水蒸気を速やかに車両用ランプ1の外部に排出し、カバーレンズ3の曇りや結露を抑制する。
続いて、本実施の形態の車両用ランプ1における除湿動作について説明する。
本実施の形態の車両用ランプ1では、制御部60による制御に基づいて予め定めたタイミングで、外部電源50により除湿ユニット20に通電し、内部空間Sの除湿を行う。ここでは、車両用ランプ1において、予め定めたタイミングとしてLED4を消灯したタイミングで除湿動作を行う場合について説明を行う。図4は、本実施の形態が適用される車両用ランプ1において除湿動作を行っている状態を示した図である。
また、車両用ランプ1においてLED4が消灯されると、上述したように、内部空間Sの温度が低下し、内部空間Sの空気が収縮して、内部空間Sの圧力が車両用ランプ1の外部と比較して低くなる。そして、内部空間Sと車両用ランプ1の外部との圧力差により、図4に示すように、車両用ランプ1の外部の空気が、通気ユニット10の上述した通気膜11(図2参照)を通って、内部空間Sへ侵入する。
これにより、通気ユニット10から内部空間Sへ侵入した低温の空気は、内部空間Sに存在する空気との密度の差により、図4に示すように、内部空間Sの鉛直下方を車両の後方側から前方側に向かって移動する。ここで、上述したように、本実施の形態の車両用ランプ1では、支持部材5とケース2との間に空隙が形成されている。これにより、通気ユニット10から内部空間Sへ侵入した空気は、支持部材5とケース2との間を、車両の後方側から前方側に向かって移動する。すなわち、本実施の形態の車両用ランプ1では、内部空間Sの鉛直下方部であって支持部材5とケース2との間に、通気ユニット10から内部空間Sへ侵入した空気の流路が形成される。
これにより、通気ユニット10から内部空間Sへ侵入した空気は、内部空間Sの鉛直下方部を移動し、除湿ユニット20との対向位置へ移動する。そして、通気ユニット10から内部空間Sへ侵入した空気に含まれる水蒸気が、除湿ユニット20の電気分解除湿素子30(図3参照)に吸着される。
これにより、通気ユニット10から内部空間Sへ侵入した空気の多くが、カバーレンズ3に到達する前に、除湿ユニット20に到達する。この結果、通気ユニット10から内部空間Sに侵入した空気に含まれる水蒸気がカバーレンズ3に付着して水滴となることが抑制され、カバーレンズ3の結露や曇りの発生が抑制される。
図4に示すように、車両用ランプ1において内部空間Sへ侵入した空気は、誘導板9に突き当たることで進行方向が変更され、除湿ユニット20側へ導かれる。これにより、空気に含まれる水蒸気が、除湿ユニット20の電気分解除湿素子30により吸着されやすくなり、除湿ユニット20によって車両用ランプ1の外部により排出されやすくなる。
また、内部空間Sへ侵入した空気が誘導板9により除湿ユニット20側へ導かれることで、通気ユニット10から内部空間Sに侵入した空気に含まれる水蒸気がカバーレンズ3へ向かうことが抑制される。これにより、カバーレンズ3の結露や曇りの発生がより抑制される。
車両用ランプ1のケース2における通気ユニット10および除湿ユニット20の配置は、図1に示したものに限定されるものではない。図5(a)~図5(b)は、通気ユニット10および除湿ユニット20を有する車両用ランプ1の他の例を示した図である。
さらに、除湿ユニット20の構造についても同様に特に限定されるものではなく、電気分解除湿素子30を直接、ケース2の第2開口2bに取り付けて除湿ユニット20を構成してもよい。さらにまた、除湿ユニット20において、電気分解除湿素子30の表面に、電気分解除湿素子30を保護するための保護部材等をさらに設けてもよい。
続いて、車両用ランプ1において除湿動作を行うタイミングについて説明する。図4では、車両用ランプ1においてLED4が消灯された際に、制御部60による制御に基づいて除湿ユニット20(電気分解除湿素子30)に直流電圧を印加し、除湿動作を行う場合について説明した。しかしながら、車両用ランプ1において除湿動作を行うタイミングはこれに限定されるものではない。
また、車両用ランプ1では、タイマー等により測定される時間に基づいて、例えば早朝等の予め定めた時刻に、除湿ユニット20に通電を行い、内部空間Sの除湿動作を行うものとしてもよい。
さらにまた、車両用ランプ1では、車両用ランプ1における内部空間Sの湿度や、車両用ランプ1の外部の湿度を検知する検知センサを設け、検知センサにより検知される湿度が予め定めた値を超えた場合に、除湿ユニット20に通電を行い、除湿動作を行うものとしてもよい。
さらに、車両用ランプ1では、車両用ランプ1が取り付けられる車両に雨滴センサを設け、降雨を検知した場合に、除湿ユニット20に通電を行い、除湿動作を行うものとしてもよい。
Claims (7)
- 閉鎖された筐体の第1の位置に設けられ、液体および固体の当該筐体の内側への侵入を阻止するとともに当該筐体の内側と外側との間で気体を流通させる通気部材と、
前記筐体の前記第1の位置とは位置が異なる第2の位置に設けられ、電気分解により当該筐体の内側の水蒸気を当該筐体の外側に排出する電気分解除湿素子と
を備える除湿装置。 - 前記電気分解除湿素子は、前記通気部材から前記筐体の内側に侵入した気体の流路上に設けられることを特徴とする請求項1に記載の除湿装置。
- 前記通気部材を介して前記筐体の内側に流入した気体を前記電気分解除湿素子へ導く誘導手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の除湿装置。
- 前記電気分解除湿素子は、前記筐体における鉛直下方に設けられることを特徴とする請求項1に記載の除湿装置。
- 光源と、
前記光源を収容する筐体と、
前記光源からの光を前記筐体の外部に出射するレンズと、
閉鎖された前記筐体の第1の位置に設けられ、液体および固体の当該筐体の内側への侵入を阻止するとともに当該筐体の内側と外側との間で気体を流通させる通気部材と、
前記筐体の前記第1の位置とは位置が異なる第2の位置に設けられ、電気分解により当該筐体の内側の水蒸気を当該筐体の外側に排出する電気分解除湿素子と
を備えるランプ。 - 前記通気部材は、当該通気部材から流入した気体の多くが前記レンズに到達する前に前記電気分解除湿素子に到達する位置に設けられることを特徴とする請求項5に記載のランプ。
- 前記電気分解除湿素子は、前記光源よりも鉛直下方に設けられることを特徴とする請求項5に記載のランプ。
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