特許 6235786 冷却ユニット、および照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6235786

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】冷却ユニット、および照明装置

(51)【国際特許分類】

   H05K 7/20 20060101AFI20171113BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20171113BHJP

   F21S 8/10 20060101ALI20171113BHJP

【ＦＩ】

   H05K7/20 H

   F21S2/00 377

   F21S2/00 375

   F21S8/10 531

   F21S8/10 532

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-64525(P2013-64525)

(22)【出願日】2013年3月26日

(65)【公開番号】特開2014-192232(P2014-192232A)

(43)【公開日】2014年10月6日

【審査請求日】2016年2月3日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000001133

【氏名又は名称】株式会社小糸製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001416

【氏名又は名称】特許業務法人 信栄特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 隆芳

【審査官】 馬場 慎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２７４２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４３７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１９０８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５０５７０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ ７／２０

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｓ ８／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

送風体を回転可能に支持するフレームを有する送風装置と、
収容部を有するヒートシンクと、
を備えており、
前記フレームは、
前記送風体を回転可能に支持する第１支持部と、
前記第１支持部より延びる第２支持部と、
前記第２支持部において、前記送風体の回転軸の方向から見て当該送風体に対向しない位置に設けられた第１軸形成部材と、
を備えており、
前記ヒートシンクは、前記第１軸形成部材と係合して回動軸を形成する第２軸形成部材を備えており、
前記第１軸形成部材と前記第２軸形成部材の一方は、前記回動軸の方向に延びる軸体であり、
前記第１軸形成部材と前記第２軸形成部材の他方は、前記軸体を受容する溝を有する軸受であり、
前記フレームが前記収容部の外側において前記回動軸を中心として回動可能に支持されることにより、前記送風装置は、前記送風体が前記収容部の外側に配置される第１位置と、前記送風体が前記収容部内に収容される第２位置との間で変位可能とされており、
前記溝は、前記回動軸と交差する向き、かつ前記第２位置にある前記送風体の前記回転軸と平行な向きに開口している、
冷却ユニット。

【請求項2】

前記送風装置は、前記第１支持部より前記第２支持部の延びる方向とは異なる向きに延び、前記ヒートシンクに固定される第３支持部を備え、
前記第３支持部は、前記回転軸の方向から見て前記送風体と対向しない位置まで延びている、請求項１に記載の冷却ユニット。

【請求項3】

半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から出射された光を通過させる透光部材と、
前記半導体発光素子に隣接して配置され、収容部を有するヒートシンクと、
送風体を回転可能に支持するフレームを有する送風装置と、
を備えており、
前記フレームは、
前記送風体を回転可能に支持する第１支持部と、
前記第１支持部より延びる第２支持部と、
前記第２支持部において、前記送風体の回転軸の方向から見て当該送風体に対向しない位置に設けられた第１軸形成部材と、
を備えており、
前記ヒートシンクは、前記第１軸形成部材と係合して回動軸を形成する第２軸形成部材を備えており、
前記第１軸形成部材と前記第２軸形成部材の一方は、前記回動軸の方向に延びる軸体であり、
前記第１軸形成部材と前記第２軸形成部材の他方は、前記軸体を受容する溝を有する軸受であり、
前記フレームが前記収容部の外側において前記回動軸を中心として回動可能に支持されることにより、前記送風装置は、前記送風体が前記収容部の外側に配置される第１位置と、前記送風体が前記収容部内に収容される第２位置との間で変位可能とされており、
前記溝は、前記回動軸と交差する向き、かつ前記第２位置にある前記送風体の前記回転軸と平行な向きに開口している、
照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヒートシンクと送風装置を備える冷却ユニットに関する。また本発明は、当該冷却ユニットを備える照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の冷却ユニットとして、ヒートシンクの一部に収容部を区画形成し、回転可能な送風体を当該収容部内に配置した構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−３６２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような冷却ユニットを組み立てるにあたって、送風体を収容部内に配置する工程には細心の注意が求められる。収容部を区画形成する壁や作業者の手が送風体の羽に接触することによって、送風体の軸受構造が損傷するおそれがあるためである。したがって、当該工程においては作業性の低下が避けられない。

【0005】

よって本発明の目的は、ヒートシンクと送風装置を備える冷却ユニットまたは照明装置の組立て作業性を向上させうる技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の目的を達成するために本発明がとりうる第１の態様は、冷却ユニットであって、
送風体を回転可能に支持するフレームを有する送風装置と、
収容部を有するヒートシンクとを備え、
前記フレームが前記収容部の外側において回動可能に支持されることにより、前記送風装置は、前記送風体が前記収容部の外側に配置される第１位置と、前記送風体が前記収容部内に収容される第２位置との間で変位可能とされている。

【0007】

上記の目的を達成するために本発明がとりうる第２の態様は、照明装置であって、
半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から出射された光を通過させる透光部材と、
前記半導体発光素子に隣接して配置され、収容部を有するヒートシンクと、
送風体を回転可能に支持するフレームを有する送風装置とを備え、
前記フレームが前記収容部の外側において回動可能に支持されることにより、前記送風装置は、前記送風体が前記収容部の外側に配置される第１位置と、前記送風体が前記収容部内に収容される第２位置との間で変位可能とされている。

【0008】

上記のような構成によれば、作業者は、送風装置の一部とヒートシンクの一部を係合させて回動軸を形成し、当該回動軸を中心にして送風装置を回動させるのみで、送風体を収容部内に収容させることができる。

【0009】

前記送風体は、中心部より放射状に延びる複数の羽を有している構成としてもよい。この場合、前記フレームは、前記中心部を回転可能に支持する第１支持部と、前記第１支持部より延びる第２支持部と、前記第２支持部において、前記中心部の回転軸の方向から見て前記複数の羽に対向しない位置に設けられた第１軸形成部材とを備える。前記ヒートシンクは、前記第１軸形成部材と係合して回動軸を形成する第２軸形成部材とを備える。前記送風装置は、前記第１位置と前記第２位置との間で、前記回動軸を中心に回動可能とされている。

【0010】

上記のような構成によれば、回動操作の間に収容部の縁が送風体の羽に接触することがない。作業者は、収容部と羽の接触に注意を払う必要がなく、組み立て作業性を向上させることができる。また送風体の軸受構造が損傷することによる性能劣化を防止することができる。

【0011】

前記送風装置は、前記第１支持部より前記２支持部の延びる方向とは異なる向きに延び、前記ヒートシンクに固定される第３支持部を備える構成としてもよい。ここで前記第３支持部は、前記回転軸の方向から見て前記複数の羽と対向しない位置まで延びている。

【0012】

このような構成によれば、作業者は、第３支持部を掴んで送風装置を回動させることができ、当該回動操作中に作業者の手が羽に触れることがない。したがって、羽に触れることによる送風体の軸受構造の損傷防止を確実にすることができる。

【0013】

前記第１軸形成部材は、前記回動軸の方向に延びる軸体である構成としてもよい。この場合、前記第２軸形成部材は、前記軸体が挿入される溝を有する軸受である。このような構成によれば、ヒートシンクの成形コストを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態に係る冷却ユニットを示す分解斜視図である。

【図2】冷却ユニットの組立て方法を説明する図である。

【図3】冷却ユニットを備える照明装置の構成例を模式的に示す図である。

【図4】冷却ユニットにおける送風装置の変形例を示す斜視図である。

【図5】冷却ユニットの変形例を示す分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

添付の図面を参照しつつ、本発明に係る実施形態の例について以下詳細に説明する。なお以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

【0016】

図１は、本発明の一実施形態に係る冷却ユニット１を示す分解斜視図である。冷却ユニット１は、送風装置１０を備えている。送風装置１０は、送風体１１とフレーム１２を備えている。フレーム１２は、送風体１１を回転可能に支持している。

【0017】

送風体１１は、中心部１１ａより放射状に延びる複数の羽１１ｂを有している。フレーム１２は、中心部１１ａを回転可能に支持する第１支持部１２ａを備えている。

【0018】

フレーム１２は、第２支持部１２ｂを備えている。第２支持部１２ｂは、第１支持部１２ａより延びる一対の腕部を有している。一対の腕部の先端部は一体とされており、当該先端部には挿通孔１２ｄが形成されている。

【0019】

フレーム１２は、第３支持部１２ｃを備えている。第３支持部１２ｃは、第１支持部１２ａより第２支持部１２ｂとは異なる向きに延びる一対の腕部を有している。一対の腕部は、送風体１１の中心部１１ａの回転軸の方向から見て羽１１ｂに対向しない位置まで延び、先端部は一体とされている。当該先端部には、挿通孔１２ｅが形成されている。

【0020】

フレーム１２は、軸体１２ｆを備えている。軸体１２ｆは、第２支持部１２ｂの先端部に設けられている。より具体的には、送風体１１の中心部１１ａの回転軸の方向から見て羽１１ｂに対向しない位置に設けられている。

【0021】

軸体１２ｆは、軸部１２ｆ１と一対の円板部１２ｆ２を備えている。一対の円板部１２ｆ２は、軸部１２ｆ１の軸方向両端部に設けられている。各円板部１２ｆ２の直径は、軸部１２ｆ１の直径よりも大きい。

【0022】

冷却ユニット１は、ヒートシンク２０を備えている。ヒートシンク２０は、基部２１、複数の放熱板２２、および収容部２３を備えている。

【0023】

基部２１および放熱板２２は、熱伝導性の高い材料からなる。放熱板２２は基部２１より延びている。収容部２３は、放熱板２２により包囲されて区画形成された空間である。

【0024】

ヒートシンク２０は、第１固定部２４および第２固定部２５を備えている。第１固定部２４は、基部２１における収容部２３の外側に設けられている。第１固定部２４には、ネジ孔２４ａが形成されている。第２固定部２５は、基部２１における収容部２３の外側で、かつ収容部２３を挟んで第１固定部２４と反対側に設けられている。第２固定部２５には、ネジ孔２５ａが形成されている。

【0025】

ヒートシンク２０は、軸受２６を備えている。軸受２６は、第１固定部２４に設けられた一対の軸受片２６ａを備えている。ネジ孔２４ａは、一対の軸受片２６ａの間に配置されている。各軸受片２６ａには、軸受溝２６ｂが形成されている。

【0026】

上記のような構成を有する送風装置１０をヒートシンク２０に組み付ける方法を、図２を参照しつつ説明する。

【0027】

先ず図２の（ａ）に示すように、送風装置１０の軸体１２ｆをヒートシンク２０の軸受２６に係合させる。具体的には、軸体１２ｆの軸部１２ｆ１を、軸受２６の軸受溝２６ｂに挿入する。これにより送風装置１０のフレーム１２は、ヒートシンク２０の収容部２３の外側において、軸受２６により回動可能に支持される。換言すると、軸体１２ｆ（第１軸形成部材の一例）と軸受２６（第２軸形成部材の一例）により、回動軸が形成される。

【0028】

このとき軸体１２ｆの各円板部１２ｆ２の内側面は、対応する軸受片２６ａの外側面に当接し、軸部１２ｆ１の軸方向への変位を規制する。

【0029】

次に図２の（ｂ）に示すように、形成された回動軸を中心に送風装置１０を回動させる。図２の（ｃ）に示すように、フレーム１２の第３支持部１２ｃの先端が、ヒートシンク２０の第２固定部２５に当接することにより、回動操作が終了する。

【0030】

このとき送風装置１０の送風体１１は、ヒートシンク２０の収容部２３に収容される。またフレーム１２に形成された挿通孔１２ｄ、１２ｅは、それぞれ第１固定部２４のネジ孔２４ａ、第２固定部２５のネジ孔２５ａに対向するように配置される。

【0031】

すなわち、フレーム１２が収容部２３の外側において回動可能に支持されることにより、送風装置１０は、送風体１１が収容部２３の外側に配置される図２の（ａ）に示す位置（第１位置の一例）と、送風体１１が収容部２３内に収容される図２の（ｃ）に示す位置（第２位置の一例）との間で変位可能とされている。

【0032】

図示しないネジを、挿通孔１２ｄ、１２ｅを通じてネジ孔２４ａ、２５ａに螺合することにより、送風装置１０がヒートシンク２０に固定され、冷却ユニット１が完成する。

【0033】

発熱体からの熱は、基部２１を通じて放熱板２２に伝達される。送風体１１が回転すると、冷却用の気流が発生する。気流は、回転軸の方向に沿って収容部２３へ流れ込み、放熱板２２同士の間に形成された溝を通じて収容部２３より流れ出す。放熱板２２が発する熱は、当該気流とともに冷却ユニット１の外部に排出される。

【0034】

上記の構成を有する冷却ユニット１によれば、作業者は、送風装置１０の一部（軸体１２ｆ）とヒートシンク２０の一部（軸受２６）を係合させて回動軸を形成し、当該回動軸を中心にして送風装置１０を回動させるのみで、送風体１１を収容部２３内に収容させることができる。

【0035】

軸体１２ｆが設けられている位置は、第２支持部１２ｂにおいて送風体１１の回転軸の方向から見て羽１１ｂに対向しない位置であり、軸受２６が設けられている位置は、収容部２３の外側である。すなわち回動軸が形成される位置は収容部２３の外側である。また収容部２３を区画形成する放熱板２２は、送風装置１０の回動に伴う送風体１１の移動軌跡の外側に位置している。

【0036】

したがって、回動操作の間に放熱板２２が送風体１１の羽１１ｂに接触することがない。作業者は、放熱板２２と羽１１ｂの接触に注意を払う必要がなく、組み立て作業性を向上させることができる。また送風体１１の軸受構造が損傷することによる性能劣化を防止することができる。

【0037】

第３支持部１２ｃは、第２支持部１２ｂとは異なる方向に、送風体１１の回転軸の向きから見て羽１１ｂと対向しない位置まで延びている。よって作業者は、第３支持部１２ｃの先端（挿通孔１２ｅが形成されている位置）を掴んで送風装置１０を回動させることができ、当該回動操作中に作業者の手が羽１１ｂに触れることがない。したがって、羽１１ｂに触れることによる送風体１１の軸受構造の損傷防止を確実にすることができる。

【0038】

軸体１２ｆを軸受２６と係合させると、軸受溝２６ｂよりも幅の広い各円板部１２ｆ２内側面が対応する軸受片２６ａの外側面に当接し、軸部１２ｆ１の軸方向の変位を規制する。したがって、送風装置１０の回動中においてフレーム１２の回動軸方向の位置が規制され、送風体１１が放熱板２２に接触することを防止できる。

【0039】

図３の（ａ）は、上記のような冷却ユニット１を備える照明装置の一例として、車両に搭載される灯具５０の構成を模式的に示している。灯具５０は、半導体発光素子５１、リフレクタ５２、およびレンズ５３を備えている。

【0040】

灯具５０は、例えば前照灯装置６０に装備される。前照灯装置６０においては、ハウジング６１に透光カバー６２が装着されて灯室６３を区画形成している。灯具５０は、灯室６３内に配置される。

【0041】

半導体発光素子５１は、冷却ユニット１が備えるヒートシンク２０の基部２１に支持されている。半導体発光素子５１としては、発光ダイオード、レーザダイオード、有機ＥＬ素子などが例示されうる。

【0042】

リフレクタ５２は、回転楕円面を基調とする形状の反射面５２ａを有している。反射面５２ａにより反射された光は、レンズ５３に向かって進行する。

【0043】

レンズ５３（透光部材の一例）は、半導体発光素子５１から出射され、リフレクタ５２により反射された光を通過させる。符号Ａｘは、レンズ５３の光軸を示している。レンズ５３を通過した光は、所定の配光パターンを形成しつつ、透光カバー６２を通じて灯具５０の前方を照明する。

【0044】

半導体発光素子５１の発光に伴う熱は、ヒートシンク２０の基部２１を通じて放熱板２２に伝達される。送風装置１０の送風体１１の回転に伴い発生する気流により、放熱板２２より発する熱が冷却ユニット１の外部に排出される。

【0045】

図３の（ｂ）は、上記のような冷却ユニット１を備える照明装置の別例として、家屋の壁や天井に設置される照明具７０の構成を模式的に示している。照明具７０は、半導体発光素子７１、拡散レンズ７２、およびハウジング７３を備えている。拡散レンズ７２はハウジング７３に装着され、半導体発光素子７１を収容する空間が区画形成される。

【0046】

半導体発光素子７１は、冷却ユニット１が備えるヒートシンク２０の基部２１に支持されている。半導体発光素子７１としては、発光ダイオード、レーザダイオード、有機ＥＬ素子などが例示されうる。

【0047】

拡散レンズ７２（透光部材の一例）は、光透過性を有する材料中に微小な光反射体が分散されることにより、例えば乳白色の外観を呈する。半導体発光素子７１から出射された光は、所定の拡散角を持ちつつ拡散レンズ７２を通過し、照明具７０の前方を照明する。

【0048】

半導体発光素子７１の発光に伴う熱は、ヒートシンク２０の基部２１を通じて放熱板２２に伝達される。送風装置１０の送風体１１の回転に伴い発生する気流により、放熱板２２より発する熱が冷却ユニット１の外部に排出される。

【0049】

上記の実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更・改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは明らかである。

【0050】

上記の実施形態においては、放熱板２２によって収容部２３が区画形成されている。ヒートシンク２０にとって必須の構成要素である放熱板２２を収容部２３の形成に利用しているため、ヒートシンク２０を小型化できるだけでなく、送風体１１の回転に伴い発生する気流の循環効率を高めることができる。

【0051】

しかしながら、収容部２３は、必ずしも放熱板２２によって区画形成されることを要しない。少なくとも送風装置１０の送風体１１を収容可能である限りにおいて、ヒートシンク２０の一部に形成された凹部を収容部２３として利用してもよい。

【0052】

軸体１２ｆにおいて、一対の円板１２ｆ２は必ずしも設けられることを要しない。例えば図４に示す変形例に係る送風装置１０Ａが備える軸体１２ｆＡのように、一対の腕部１２ｆ３を、軸部１２ｆ１の軸方向両端部と第２支持部１２ｂの一対の腕部を接続するように形成してもよい。

【0053】

軸体１２ｆＡをヒートシンク２０の軸受２６に係合させると、各腕部１２ｆ３の内側面は、軸受２６の軸受片２６ａの外側面に当接し、軸部１２ｆ１の軸方向の変位を規制する。したがって、送風装置１０Ａの回動中においてフレーム１２Ａの回動軸方向の位置が規制され、送風体１１がヒートシンク２０の放熱板２２に接触することを防止できる。また軸部１２ｆ１と第２支持部１２ｂが一体とされるため、フレーム１２Ａの剛性を高めることができ、回動操作に伴う応力による変形や破損を防止することが可能である。

【0054】

上記の実施形態においては、送風装置１０が備える軸体１２ｆと、ヒートシンク２０が備える軸受２６により、送風装置１０の回動軸が形成されている。このような構成によれば、ヒートシンク２０の成形コストを抑制することができる。特に軸受溝２６ｂの向きと放熱板２２の延びる方向を一致させた場合に、抑制効果が顕著となる。

【0055】

しかしながら、回動軸を形成する軸体と軸受の関係は逆としてもよい。図５は、そのような変形例に係る冷却ユニット１Ｂを示している。上記の実施形態に係る冷却ユニット１と実質的に同一の構成要素には同一の参照番号を付与し、繰返しとなる説明は割愛する。

【0056】

送風装置１０Ｂのフレーム１２Ｂにおいては、第２支持部１２ｂの先端に軸受１２ｇ（第１軸形成部材の一例）が設けられている。軸受１２ｇは、第２支持部１２ｂが延びる方向と直交する向きに延びる軸部１２ｇ１を備えている。軸部１２ｇ１の軸方向両端部には、それぞれ軸受片１２ｇ２が設けられている。各軸受片１２ｇ２には、軸受溝１２ｇ３が形成されている。

【0057】

ヒートシンク２０Ｂの第１固定部２４には、一対の壁２７が形成されており、これらを接続するように軸体２８（第２軸形成部材の一例）が延びている。送風装置１０Ｂを図２の（ａ）に示す姿勢とし、軸受１２ｇを軸体２８に係合させることにより、回動軸を形成する。具体的には、軸体２８が各軸受溝１２ｇ３に嵌入される。このとき各軸受片１２ｇ２の外側面は、各壁２７の内側面に当接し、軸部１２ｇ１の軸方向への変位を規制する。

【0058】

その後は図２の（ｂ）および（ｃ）に示した場合と同様に、形成された回動軸を中心に送風装置１０Ｂを回動させることにより、送風体１１をヒートシンク２０Ｂの収容部２３内に収容する。

【0059】

ヒートシンク２０（２０Ｂ）の第２固定部２５の位置は、収容部２３を挟んで第１固定部２４に対向する位置に限られない。第２固定部２５は、送風体１１を収容部２３に収容した状態で送風装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）を固定可能な限りにおいて、放熱板２２のレイアウト等に応じ、収容部２３の外側における適宜の箇所に配置しうる。フレーム１２の第３支持部１２ｃの延びる方向は、第２固定部２５の位置に対応して変更される。

【0060】

灯具５０においては、半導体発光素子５１から出射された光がレンズ５３を通過しうる限りにおいて、リフレクタ５２の有無、配置、および形状は任意である。例えば、回転放物面を基調とする反射面を備えるリフレクタを用いるパラボラ光学系や、モノフォーカス光学系を採用しうる。

【0061】

照明具７０においては、半導体発光素子７１から出射された光を用いて所定の配光を行ないうる限りにおいて、レンズ７２を適宜の光学部品（単なる透光部材、導光部材、散乱フィルタ等）で代えてもよい。

【符号の説明】

【0062】

１、１Ｂ：冷却ユニット、１０：送風装置、１１：送風体、１１ａ：中心部、１１ｂ：羽、１２：フレーム、１２ａ：第１支持部、１２ｂ：第２支持部、１２ｃ：第３支持部、１２ｆ：軸体、１２ｇ：軸受、２０：ヒートシンク、２３：収容部、２６：軸受、２８：軸体、５０：灯具、５１：半導体発光素子、５３：レンズ、６０：照明具、６１：半導体発光素子、６２：レンズ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】