特開 2023-35413 樹脂カバーユニットおよび樹脂カバーユニットを備える光学装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023035413

(43)【公開日】2023-03-13

(54)【発明の名称】樹脂カバーユニットおよび樹脂カバーユニットを備える光学装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 45/60 20180101AFI20230306BHJP

   F21S 41/143 20180101ALI20230306BHJP

   F21S 41/20 20180101ALI20230306BHJP

   F21V 23/00 20150101ALI20230306BHJP

   F21V 29/90 20150101ALI20230306BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20230306BHJP

   F21W 102/00 20180101ALN20230306BHJP

   F21W 102/30 20180101ALN20230306BHJP

   F21W 103/35 20180101ALN20230306BHJP

   F21W 103/20 20180101ALN20230306BHJP

【ＦＩ】

F21S45/60

F21S41/143

F21S41/20

F21V23/00 117

F21V29/90

F21Y115:10

F21W102:00

F21W102:30

F21W103:35

F21W103:20

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021142245

(22)【出願日】2021-09-01

(71)【出願人】

【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】弁理士法人信栄事務所

(72)【発明者】

【氏名】小林 正幸

【テーマコード（参考）】

3K014

【Ｆターム（参考）】

3K014AA01

(57)【要約】

【課題】樹脂カバー部を効率よく加熱することができる樹脂カバーユニットおよび樹脂カバーユニットを備えた光学装置を提供する。
【解決手段】樹脂カバーユニットは、光を出射させるまたは光を入射させる光学部品を含む光学装置に使用される。樹脂カバーユニットは、光を透過させる樹脂カバー部と、加熱部と、を有している。加熱部は、樹脂カバー部の内部に形成された流路を流れる流体を加熱する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光を出射させるまたは光を入射させる光学部品を含む光学装置の樹脂カバーユニットであって、
前記光を透過させる樹脂カバー部と、
加熱部と、を有し、
前記加熱部は、前記樹脂カバー部の内部に形成された流路を流れる流体を加熱する、樹脂カバーユニット。

【請求項2】

前記樹脂カバー部から流れた前記流体を貯留する貯留部と、
前記貯留部に貯留された前記流体と前記加熱部により加熱された前記流体とに基づいて、前記樹脂カバー部に流入する前記流体の温度を調節する温度調節部と、
を備えている、請求項１に記載の樹脂カバーユニット。

【請求項3】

前記貯留部に貯留された前記流体を冷却する冷却機構を備えている、請求項２に記載の樹脂カバーユニット。

【請求項4】

前記温度調整部は、
調節タンクと、
前記貯留部と前記調節タンクとを接続する調節管路と、
前記調節管路に設けられた電磁弁と、
前記調節タンクの前記流体の温度を検知する温度センサと、を有し、
前記温度調節部は、前記温度センサの検出値に基づいて、前記電磁弁を開閉することにより、前記貯留部から前記温度調節部へ送られる前記流体の量を調節することによって前記温度調節部から流れ出る前記流体の温度を調節する、請求項２または請求項３に記載の樹脂カバーユニット。

【請求項5】

前記温度調整部は、
調節タンクと、
前記加熱部と前記調節タンクとを接続する調節管路と、
前記調節管路に設けられた電磁弁と、
前記調節タンクの前記流体の温度を検知する温度センサと、を有し、
前記温度調節部は、前記温度センサの検出値に基づいて、前記電磁弁を開閉することにより、前記加熱部から前記温度調節部へ送られる前記流体の量を調節することによって前記温度調節部から流れ出る前記流体の温度を調節する、請求項２または請求項３に記載の車両用樹脂カバーユニット。

【請求項6】

前記流路を流れる前記流体の温度が６０℃～８０℃である、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の樹脂カバーユニット。

【請求項7】

前記樹脂カバー部は、所定の距離離れて対向する第一カバー部と第二カバー部を有しており、
前記第一カバー部と前記第二カバー部との間に前記流路が形成されている、請求項１から請求項６の何れか一項に記載の樹脂カバーユニット。

【請求項8】

前記第一カバー部と前記第二カバー部の対向する方向における距離は、１～２ｍｍである、請求項７に記載の樹脂カバーユニット。

【請求項9】

前記第一カバー部の前記対向する方向における厚さは、１～２ｍｍである、請求項７または請求項８に記載の樹脂カバーユニット。

【請求項10】

前記第二カバー部の前記対向する方向における厚さは、１～２ｍｍである、請求項７から９の何れか一項に記載の樹脂カバーユニット。

【請求項11】

前記流体は、イオン液体である、請求項１から請求項１２の何れか一項に記載の樹脂カバーユニット。

【請求項12】

前記流路は、前記樹脂カバー部の光が透過する部位の周辺領域に形成されている、請求項１から請求項１１の何れか一項に記載の樹脂カバーユニット。

【請求項13】

前記流体は、前記樹脂カバー部と同じ屈折率を有する、請求項１から請求項１２の何れか一項に記載の樹脂カバーユニット。

【請求項14】

ハウジングと、
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の樹脂カバーユニットと、
前記樹脂カバーユニットの前記樹脂カバー部と前記ハウジングとにより形成される空間内に配置された光学部品と、
を備えている、光学装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、樹脂カバーユニットおよび樹脂カバーユニットを備える光学装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、車体パネル上に堆積した雪がヘッドランプからの出射光を遮ることを防止するために、ヘッドランプのハウジングの上面にヒータを配置することを開示している。特許文献２は、ヘッドランプの前面レンズに付着した雪を融かすために、光源部で発生された熱を灯室内で対流させることにより前面レンズを加熱することを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１１１９２３号公報

【特許文献2】特許第５０３１０４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、ヘッドランプよりも上に位置する車体パネルに付着した雪を融かすものであり、ヘッドランプの前面レンズに付着した雪の対策については開示されていない。特許文献２では、ヘッドランプの前面レンズに付着した雪を融かす構成を開示している。しかしながら、灯室内で対流する暖められた空気により前面レンズを温めるため、効率的に加熱を行う観点から改善の余地がある。

【0005】

本発明は、樹脂カバー部を効率よく加熱することができる樹脂カバーユニットおよび樹脂カバーユニットを備えた光学装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第一態様に係る樹脂カバーユニットは、
光を出射させるまたは光を入射させる光学部品を含む光学装置の樹脂カバーユニットであって、
前記光を透過させる樹脂カバー部と、
加熱部と、を有し、
前記加熱部は、前記樹脂カバー部の内部に形成された流路を流れる流体を加熱する。

【0007】

本発明の第二態様に係る光学装置は、
ハウジングと、
第一態様に係る樹脂カバーユニットと、
前記樹脂カバーユニットの前記樹脂カバー部と前記ハウジングとにより形成される空間内に配置された光学部品と、
を備えている。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、樹脂カバー部を効率よく加熱することができる樹脂カバーユニットおよび樹脂カバーユニットを備えた光学装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態に係る車両用灯具の構成を例示している。

【図2】車両用灯具が搭載される車両を例示している。

【図3】アウターカバーの構成を例示している。

【図4】アウターカバーの構成の別例を示している。

【図5】流体が流れる流路を示す模式図を例示している。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図面に示された各部材の寸法は、説明の便宜上、実際の各部材の寸法とは異なる場合がある。また、図面において、矢印Ｕは、図示された構造の上方向を示している。矢印Ｄは、図示された構造の下方向を示している。矢印Ｆは、図示された構造の前方向を示している。矢印Ｂは、図示された構造の後方向を示している。矢印Ｌは、図示された構造の左方向を示している。矢印Ｒは、図示された構造の右方向を示している。これらの方向は、図２に示された車両Ｖについて設定された相対的な方向である。

【0011】

図１は、本実施形態に係る車両用灯具１の構成を例示する模式図である。例えば図２に示されるように、車両用灯具１は、車両Ｖの前部に設けられ、車両Ｖの前方に光を照射するヘッドランプを構成する。

【0012】

図１に例示されるように、車両用灯具１は、ハウジング２、アウターカバー３、光源ユニット４、および加熱部５を備えている。アウターカバー３は、ハウジング２の開口部を前方から閉塞するように配置されている。ハウジング２とアウターカバー３との間には、灯室Ｓが形成されている。車両用灯具１は、光学装置の一例である。アウターカバー３は、樹脂カバー部の一例である。光源ユニット４は、光学部品の一例である。アウターカバー３と加熱部５は、樹脂カバーユニットを構成する。

【0013】

光源ユニット４は、灯室Ｓ内に配置されている。光源ユニット４は、光源４１、基板４２、および投影レンズ４３を有する。光源４１は、基板４２に搭載されている。光源４１、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの半導体発光素子である。投影レンズ４３は、光源４１の前方に設けられている。投影レンズ４３は、光源４１から出射された光を灯具前方に向けて出射させる。投影レンズ４３から出射された光は、アウターカバー３を透過して、車両Ｖの前方に照射される。基板４２の後方にはヒートシンク６が設けられている。ヒートシンク６は、複数の放熱フィン６１を有している。光源４１において発生した熱は、基板４２を介してヒートシンク６に伝わり、放熱フィン６１から放出される。

【0014】

アウターカバー３は、投影レンズ４３から出射された光を透過させるように構成されている。アウターカバー３は、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＢＴ樹脂、ポリイミド樹脂、または、その他の透明樹脂により形成される。

【0015】

アウターカバー３の内部には、流体Ｒが流れる流路３Ｒが形成されている。具体的には、アウターカバー３は、所定の距離離れて対向する第一カバー部３１と第二カバー部３２を有している。流路３Ｒは、第一カバー部３１と第二カバー部３２との間に形成される。アウターカバー３は、例えばブロー成形や３Ｄ印刷などにより形成されてもよい。あるいは、アウターカバー３は、第一カバー部３１や第二カバー部３２などを貼り合わせることにより形成されてもよい。

【0016】

例えば、アウターカバー３は、第一カバー部３１と第二カバー部３２の対向する方向における距離Ｄが１～２ｍｍになるように構成される。第一カバー部３１の第二カバー部３２に対向する方向における厚さＴ１は１～２ｍｍであることが好ましい。第二カバー部３２の第一カバー部３１に対向する方向における厚さＴ２は１～２ｍｍであることが好ましいい。

【0017】

アウターカバー３は、流路３Ｒと連通する流入口３Ａと流出口３Ｂを有している。流入口３Ａから流入した流体Ｒは、流路３Ｒを流れて、流出口３Ｂから流出される。

【0018】

加熱部５は、灯室Ｓ内に配置されている。加熱部５は、アウターカバー３の流路３Ｒを流れる流体Ｒを加熱するように構成されている。具体的には、加熱部５の内部には、流体Ｒが流れる流路５Ｒが形成されている。加熱部５は、流路５Ｒと連通する流入口５Ａと流出口５Ｂを有している。流入口５Ａから流入した流体Ｒは、流路５Ｒ内で加熱されて、流出口５Ｂから流出される。

【0019】

例えば図１に示されるように、加熱部５は、ヒータ５１を有している。ヒータ５１は、加熱部５の流路５Ｒ内に配置されてもよく、加熱部５の筐体の外側に設けられてもよい。また、本実施形態では、加熱部５は、ヒートシンク６と一体的に形成されており、放熱フィン６１が流路５Ｒ内に配置されている。すなわち、ヒートシンク６が加熱部５の一部を構成している。加熱部５の流路５Ｒを流れる流体Ｒは、ヒータ５１および光源４１において発生して放熱フィン６１から放出された熱により温められる。

【0020】

加熱部５の流出口５Ｂとアウターカバー３の流入口３Ａは、第一管路７により接続されている。アウターカバー３の流出口３Ｂと加熱部５の流体Ｒの流入口５Ａは、第二管路８により接続されている。

【0021】

加熱部５により加熱された流体Ｒは、加熱部５の流路５Ｒから第一管路７の流路７Ｒを通ってアウターカバー３の流路３Ｒを流れる。アウターカバー３の流路３Ｒを流れた流体Ｒは、流路３Ｒから第二管路８の流路８Ｒを通って加熱部５の流路５Ｒ内に戻る。例えば、流体Ｒは、流体Ｒの温度差に起因する体積膨張によって自然な流れが生じることにより、これらの流路５Ｒ，７Ｒ，３Ｒ，８Ｒ内を循環する。

【0022】

車両用灯具１のアウターカバー３の外表面に付着した雪や氷を融かすためには、例えば灯室Ｓ内で対流する暖められた空気によりアウターカバー３を温めることが考えられる。しかしながら、この場合、暖められた空気により温められるのはアウターカバー３の内面であるため、アウターカバー３の外表面を効率的に加熱することできない。本実施形態に係る車両用灯具１によれば、アウターカバー３は、その内部を流れる流体Ｒにより温められるので、アウターカバー３の外表面および内面を効率よく加熱することができる。これにより、アウターカバー３の外表面に付着した雪が融かされ、アウターカバー３の内面に生じた曇りも解消される。

【0023】

なお、本実施形態において、図１に例示されるように、第一管路７には逆止弁７１が設けられてもよい。同様に、第二管路８には逆止弁８１が設けられてもよい。逆止弁７１，８１により、流路７Ｒ，８Ｒ内を流れる流体Ｒの逆流を防ぐことができる。

【0024】

逆止弁７１や逆止弁８１の代わりに、電磁弁などが設けられてもよい。電磁弁の開閉動作を制御することにより、流体Ｒの流れを調節することができる。

【0025】

あるいは、逆止弁７１や逆止弁８１の代わりに、循環ポンプが設けられてもよい。循環ポンプにより、流体Ｒを強制的に循環させることができる。

【0026】

加熱部５は、流路３Ｒを流れる流体Ｒの温度が６０℃～８０℃となるように、流体Ｒを加熱するように構成されてもよい。例えば、加熱部５は、流体Ｒの温度を測定する温度センサ（図示せず）を有し、温度センサの検出値に基づいてヒータ５１の温度を調整するように構成されうる。このような構成によれば、流体Ｒの温度が６０℃以上であるので、アウターカバー３の流路３Ｒを流れる流体Ｒにより、アウターカバー３の内面の曇りを防止したり、アウターカバー３の外表面に付着した雪や氷を融解・除去できる。他方、流体Ｒの温度が８０℃以下であるので、アウターカバー３が流体Ｒの温度により変形することを防ぐことができる。

【0027】

流体Ｒとしては、イオン液体が使用されうる。イオン液体を使用することにより、アウターカバー３の流路３Ｒを流れる流体Ｒに気泡が含まれるのを抑制できる。

【0028】

あるいは、イオン液体以外に、シリコーンオイルまたはその他液体、あるいは、気体などが流体Ｒとして使用されてもよい。

【0029】

また、流体Ｒとして、アウターカバー３と同じ屈折率を有する流体が使用されうる。本明細書において「屈折率が同じ」とは、屈折率の比が０・９５－１．０５の間を含む。例えば、アウターカバー３がポリカーボネート樹脂（屈折率：約１．５８）により形成される場合、流体Ｒとしては、イオン液体の一例であるオンフレックスＴＮＰ（屈折率：約１．５２～１．５３）、シリコーンオイルの一例であるＤＯＷＮＳＩＬ（商標） ＳＨ ７１０ Ｆｌｕｉｄ（屈折率：約１．５３）が使用されうる。このような構成によれば、アウターカバー３の流路３Ｒを流れる流体Ｒによりアウターカバー３を透過する光の配光に影響を及ぼすことを抑制できる。

【0030】

アウターカバー３の流路３Ｒは、アウターカバー３の内部全体に形成されてもよく、アウターカバー３の一部に形成されてもよく、その形状は限定されない。例えば、図３に示されるように、流路３Ｒは、ジグザグ状に形成されてもよい。あるいは、図４に例示されるように、流路３Ｒは、アウターカバー３の光が透過する部位の周辺領域に形成されてもよい。このように流路３Ｒが周辺領域に形成される場合は、流体Ｒがアウターカバー３を透過する光の配光に影響を与えることを防ぐことができる。

【0031】

流体Ｒは、アウターカバー３内を上から下に向けて流れている。しかしながら、図５に例示されるように、車両用灯具１は、流体Ｒがアウターカバー３内を下から上に向けて流れるように構成されてもよい。なお、図５は、流体Ｒが流れる流路を示す模式図であり、図１の車両用灯具１を構成する部品の一部は省略されている。

【0032】

車両用灯具１は、アウターカバー３に流入する流体Ｒの温度を調節する機構を備えてもよい。例えば、図５に例示されるように、車両用灯具１は、貯留部９と温度調節部１０を備えうる。貯留部９と温度調節部１０は、アウターカバー３と加熱部５と共に樹脂カバーユニットを構成する。

【0033】

貯留部９は、アウターカバー３から流れた流体Ｒを貯留するように構成されている。例えば、貯留部９は、第二管路８から分岐した第三管路１１に接続されている。第二管路８内を流れる流体Ｒの一部は、第三管路１１を通って貯留部９に流入する。本実施形態においては、第三管路１１には電磁弁１１１が設けられている。

【0034】

温度調節部１０は、貯留部９に貯留された流体Ｒと加熱部５により加熱された流体Ｒとに基づいて、アウターカバー３に流入する流体Ｒの温度を調節するように構成されている。例えば、温度調節部１０は、調節タンク１０１、温度センサ１０２、第一調節管路１０３、第一電磁弁１０４、第二調節管路１０５、第二電磁弁１０６を有する。

【0035】

温度センサ１０２は、調節タンク１０１の流体Ｒの温度を検知するように構成される。第一調節管路１０３は、貯留部９と調節タンク１０１とを接続する。第一電磁弁１０４は、第一調節管路１０３に設けられている。第二調節管路１０５は、加熱部５と調節タンク１０１とを接続する。第二電磁弁１０６は、第二調節管路１０５に設けられている。貯留部９に貯留された流体Ｒは、第一調節管路１０３を介して調節タンク１０１へ供給される。加熱部５により加熱された流体Ｒは、第二調節管路１０５を介して調節タンク１０１へ供給される。

【0036】

例えば、温度調節部１０は、温度センサ１０２の検出値に基づいて、第一電磁弁１０４を開閉することにより、貯留部９から温度調節部１０へ送られる流体Ｒの量を調節する。また、例えば、温度調節部１０は、温度センサ１０２の検出値に基づいて、第二電磁弁１０６を開閉することにより、加熱部５から温度調節部１０へ送られる流体Ｒの量を調節する。このように貯留部９と加熱部５から送られてくる流体Ｒの量を調節することにより、温度調節部１０から流れ出る流体Ｒの温度が調節される。

【0037】

車両用灯具１は、冷却機構１２を備えうる。冷却機構１２は、貯留部９に貯留された流体Ｒを冷却するように構成されている。冷却機構１２は、例えば、貯留部９に隣接してあるいは一体化するように設けられうる。冷却機構１２の例としては、例えば、冷却フィンやファンなどが挙げられる。冷却機構１２は、貯留部９と温度調節部１０と共に樹脂カバーユニットを構成する。

【0038】

以上、本発明の実施形態について説明をしたが、本発明の技術的範囲が本実施形態の説明によって限定的に解釈されるべきではないのは言うまでもない。本実施形態は単なる一例であって、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、様々な実施形態の変更が可能であることが当業者によって理解されるところである。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲に記載された発明の範囲及びその均等の範囲に基づいて定められるべきである。

【0039】

アウターカバー３の第一カバー部３１の外表面には、ハードコート処理が施されてもよい。ハードコート処理を施すことにより、アウターカバー３の外表面の耐擦傷性と耐候性が向上する。

【0040】

加熱部５は、ヒータ５１と放熱フィン６１を用いて流体Ｒを加熱しているが、他の加熱手段を用いて流体Ｒを加熱するように構成されてもよい。

【0041】

加熱部５は、灯室Ｓ内に配置されている。しかしながら、加熱部５は、灯室Ｓの外に配置されてもよい。例えば、図２に示されるように、加熱部５は、車両Ｖのエンジンルームに配置されうる。この場合、加熱部５は、例えばエンジンやラジエータから発生する熱、あるいはモータから発生する熱を利用して、流体Ｒを加熱してもよい。

【0042】

加熱部５は、電熱線など流体Ｒを加熱する目的で設置された装置で構成してもよいし、図示したように光源４１を冷却するためのヒートシンク６や、光源の点消灯を制御する光源モジュール、モータなど電気で作動する装置の冷却装置、あるいはエンジンなど熱が生じる機械の冷却装置で構成してもよい。

【0043】

車両用灯具１は、ヘッドランプの他に、フォグランプやリアランプなどでもよい。あるいは、車両用灯具１は、単一の機能を有するランプを灯室Ｓ内に配置する構成ではなく、複数の異なる機能のランプを灯室Ｓ内に配置する構成でもよい。例えば、車両用灯具１は、ストップランプとターンシグナルランプを有するリアコンビネーションランプなどでもよい。さらに、車両用灯具１は、灯室Ｓ内に一つまたは複数の機能のランプと共に、車両Ｖの周辺の情報を取得するカメラやＬｉＤＡＲなどのセンサ（図１の１３）を有するセンサ付き車両用灯具でもよい。

【0044】

アウターカバー３と加熱部５を含む樹脂カバーユニットは、車両用灯具１の代わりに、車両Ｖに搭載されて、カメラやＬｉＤＡＲなどのセンサ（光学部品の一例）を有するセンサユニット（光学装置の一例）に使用されてもよい。この場合、センサがアウターカバーを介して車両Ｖの周辺の情報を取得する際に、アウターカバーに付着した雪や曇りによりセンサによる検知が正常に行われないことを防止できる。

【0045】

アウターカバー３と加熱部５を含む樹脂カバーユニットは、車両Ｖの他に、インフラ設備（信号機、防犯カメラなど）にも適用されうる。

【符号の説明】

【0046】

１ 車両用灯具
２ ハウジング
３ アウターカバー
３Ａ 流入口
３Ｂ 流出口
３Ｒ 流路
３１ 第一カバー部
３２ 第二カバー部
４ 光源ユニット
４１ 光源
４２ 基板
４３ 投影レンズ
５ 加熱部
５Ａ 流入口
５Ｂ 流出口
５Ｒ 流路
５１ ヒータ
６ ヒートシンク
６１ 放熱フィン
７ 第一管路
７Ｒ 流路
８ 第二管路
８Ｒ 流路
９ 貯留部
１０ 温度調節部
１１ 第三管路
１２ 冷却機構
７１ 逆止弁
８１ 逆止弁
１０１ 調節タンク
１０２ 温度センサ
１０３ 第一調節管路
１０４ 第一電磁弁
１０５ 第二調節管路
１０６ 第二電磁弁
１１１ 電磁弁
Ｖ 車両

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】