(57)【要約】【課題】  アウターレンズの曇り発生を抑制する。【解決手段】  光源と、リフレクタと、エクステンションが、アウターレンズとハウジングによって気密に封じられた車両用灯具であって、前記エクステンションは前記アウターレンズに沿って配置され、前記リフレクタ及び前記エクステンションは前記光源の光軸方向に開口を備え、前記アウターレンズの内面であって、前記開口と車両用灯具後端の間の区間には、微少な凹凸を含む領域を備えていることを特徴とする車両用灯具を提供する。【選択図】図１
2011014308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、リフレクタと、エクステンションが、
アウターレンズとハウジングによって気密に封じられた車両用灯具であって、
前記リフレクタ及び前記エクステンションは前記光源の光軸方向に開口を備え、
前記アウターレンズの内面であって、前記開口と車両用灯具の車体外部露出部後端の間の区間には、微少な凹凸を含む領域を備えていることを特徴とする
車両用灯具。
【請求項２】
前記微少な凹凸を備えた区間は、前記開口と車両用灯具の車体外部露出部後端の間であって前記後端より５０％の区間、より好ましく６０％の区間であることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項３】
前記微少な凹凸が、前記開口側から前記後端側に向かい、徐々に凹凸深さが深くなるよう構成されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。
【請求項４】
前記微少な凹凸の凹凸深さが、１〜３０μｍの範囲であることを特徴とする請求項３に記載の車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用灯具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年車両用前照灯装置や信号灯装置などの車両用灯具は大型化している。これは車体デザインからの要求が大きいものである一方、灯具としての機能からは指定の表面寸法を全て使い切っているわけではない。このため、車両用灯具の一部分は意匠のみを担う部品として構成されることが多々ある。
【０００３】
近年の車両用灯具の主流となっている設計構成は、外側をアウターレンズで、内側をハウジングで覆うシェル構造をとり、内部に灯具の機能装置を格納する構成が主流である。
【０００４】
ハウジングとアウターレンズの接合部において気密を保つことで、外部からの水の進入を防ぎ、内部機器の保護を行っている。アウターレンズはその表面積の多くを車体外観の一部を担うことに用いられ、灯具として機能する、つまり透光部品として機能する範囲は、アウターレンズ全体の一部に過ぎない。
【０００５】
ところで、車両用灯具の機能部品、例えば放電灯、白熱灯、ＬＥＤ灯などの発光部や制御部の周囲や、光を反射する反射面、光を透過する各種レンズ部は、動作時において高温になる。
【０００６】
他方、車体外観の一部であって意匠のみを担う部分は外気温に追従した温度となり、多くの場合車両用灯具において不均等な温度分布を生ずる。
【０００７】
たとえアウターレンズとハウジングの間の気密が保たれており、なおかつアウターレンズに防曇コートが施されていたとしても、製造時、メンテナンス時、その他呼吸穴からの空気の出入りにより、湿度の高い空気が車両用灯具内に混入した場合、前記の意匠のみを担う部分の領域内で、特に外気温が低いときに結露を生ずることがある。
【０００８】
また、アウターレンズに防曇コートが施されていない場合には、少しの温度勾配の存在により簡単に結露による曇りを生じる。
【０００９】
この現象は、車両用灯具における温度差が大きい関係にある部位の、低温側において生じ易い。
【００１０】
高温側では飽和水蒸気圧が高いために気体として存在している水が、車両用灯具内部を循環、拡散等の移動をした結果低温側に達したとき、低下した飽和水蒸気圧を上回り過飽和となった水が液体として凝結する。凝結の際には空気中の塵や、ハウジングやアウターレンズ表面の微少な凹凸を核とする。
【００１１】
大気に解放された空間であれば、レンズ近傍の温度において飽和水蒸気圧を超えた水が次々に凝結し水滴と化しレンズに付着することで、レンズ上の水滴は徐々に成長し大きな水滴となり、いずれ重力により下方に垂れることとなる。
【００１２】
一方、一般的な車両用灯具のような閉鎖空間内においては、空間内に存在する水の総量に上限があるため、必ずしも水滴は成長するとは限らない。また、点灯中の灯具内においては、光源周辺は比較的高温となるため飽和水蒸気圧が高くなり、一定の灯具内の水を気体として存在させ続ける条件を提供する。
【００１３】
このようにして発生した液体の水は、霧と同様の発生機序により生じたものであるため、その水滴は霧の水滴と同等の寸法を備える。霧の水滴の寸法は１μｍから５０μｍ、または５μｍから１０μｍであることが知られている。
【００１４】
このように細かい水滴が多数付着した場合、水滴で環境光が多方向に屈折されることによる拡散効果により、透明部品に曇りが生じたように観察されることとなる。
【００１５】
外気に暴露されており、低温環境下では最も低温となる部位を含むアウターレンズは透明部品であるため、結露が生じるとたとえ少量であっても曇りとして容易に観察される。このため、気密漏れしていない部品であっても水漏れを疑わせる様相となり商品品位を下げるため、放置できない問題である。
【００１６】
特許文献１のように、アウターレンズの非照明部に魚眼カットを施すことで、発生した曇りを観察されにくくするという対策案も提案され、知られている。
【００１７】
特許文献１の手法は、魚眼カットを施すことにより、外部から観察されるレンズ下の被観察面を不連続な点とすることで、曇りが発生しても曇りとして認識されにくくする効果を狙うものである。特許文献２の実施例を図６に示す。
【００１８】
図５の灯具６１において、レンズ６２の光透過部６２ｂの周囲領域６２ａには、拡散フルートカット６２１が施されている。灯具６１を外部より観察する時、レンズ６２に曇りが生じていた場合でも、フルートカット６２１直下の位置であればレンズ裏側表面には焦点が合わないため曇りが観察され難い。またフルートカット６２１直下に装飾部材を配置しフルートカットの焦点を装飾部材表面とすると、フルートカット毎に不連続な異なる表面が外部より観察されることとなり、曇りが観察され難い。
【００１９】
しかし、近年の車両用灯具の外観デザインは、大型化とともに表面を滑らかな外見に仕上げる傾向にあり、特に前照灯のアウターレンズにおいては魚眼カットに代表される拡散カット類を施すデザインは採用されにくい状況にある。
【００２０】
特許文献１の手法を、近年のアウターレンズが大型化した車両用灯具に適用した場合の一例を図３に示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特許願平成８年第２３４７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
解決しようとする課題は、車両用灯具において、環境の変異、特に寒冷環境下でアウターレンズに生ずる曇りである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本願発明は、アウターレンズの曇りが生じ易い箇所を含む領域にシボ処理を施すことである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の車両用灯具は、アウターレンズに生ずる曇りに対し、その視認を妨げることで曇りの発生を認知させにくくすることにより、商品品位の低下を防ぐことを可能とする。
【００２５】
また、微少な凹凸と、凹凸により拡大した表面積により、他の部分に先じて曇りを発生させることで、他の部位における曇り発生を遅らせ、または抑制することを可能とする。
【００２６】
また、アウターレンズに施すシボ加工をグラデーション状とすることで、透明部品への明確な境界線を生ずることがなく、デザインへの制約を緩和する。
【００２７】
また、アウターレンズに設けたシボ処理領域に選択的に結露を生じさせ灯具内の水を固定することで、シボ非処理部分への結露を防ぎ、防曇コートを不要とした車両用灯具を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本願発明の実施形態を表す斜視図である。
【図２】本願発明の実施形態を表す断面図である。
【図３】従来技術による曇り対策を近年の灯体に適用した場合の一例を示したものである
【図４】シボ規格の表である。
【図５】従来例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
車両用灯具のアウターレンズに生ずる曇りを、アウターレンズに施したシボ処理により視認を妨げ、車両用灯具の製品品位低下を防ぐ。
【００３０】
本願の車両用灯具の発明に先立ち、発明者は過飽和水蒸気圧条件下での曇りの発生と、透明部材に施したシボ処理との関係について調査を行った。
【００３１】
調査は、過飽和水蒸気圧環境下にシボ処理を行った樹脂サンプル片を置き、サンプル表面に人為的に曇りを発生させ、その外観評価を行うものである。
【００３２】
多種のシボ種に対してこの実験を行うことにより、曇りによりシボの拡散能低下が生ずる境界域が特定される。
【００３３】
対象を棚沢八光社のシボサンプルＴＨ−１０１からＴＨ−１２３までの２３種として試験を行った。図４に棚沢八光社のシボサンプルの各種寸法規格を示す。但し、ＴＨ−１１２からＴＨ１２３までのサンプルのシボは目が非常に荒く、曇り状ではない外観のものも含まれる。
【００３４】
試験の結果、ＴＨ−１０１からＴＨ−１０６までは、発生した曇りにより、拡散性能の顕著な低下が外観検査で確認された。
【００３５】
これは、曇りで付着した水滴が、シボを埋没させてしまったためと考えられる。このことは、シボの加工寸法に対して付着した水滴が大きいという関係が考えられる。
【００３６】
ＴＨ−１０７では、拡散性能の低下が観察されたが、拡散性も多少維持した。これは付着した水滴とシボ加工寸法が近い値であって、水滴により埋没するシボと埋没しないシボが混在したものと考えられる。
【００３７】
ＴＨ−１０８からＴＨ−１２３では、曇りによる外観の変化は生じなかった。これは、曇りで付着した水滴が、シボに対して充分に小さく、シボの埋没に至らなかったためと考えられる。このことは、シボの加工寸法に対して付着した水滴が小さいという関係が考えられる。
【００３８】
以上の結果から、曇りが生じ易い部分に対して、ＴＨ−１０８以上のシボを備えた表面を配置することで、曇りの発生を観察者に認識させ難くする効果が期待できることが判明した。
【００３９】
車両用灯具の一例として、前照灯装置のハウジングとアウターレンズで囲われた内部容積は概ね１０ｌ程度である。大気の常温、常圧（２７℃、１気圧）下での飽和水蒸気量は２５．８ｇ／ｍ３（２５．８ｇ／ｋｌ）であることから、常温、常圧下では灯体内に最大０．２５８ｇ程度の水が存在することになる。
【００４０】
この前照灯装置が例えば１０℃環境に放置された場合、１０℃での飽和水蒸気量は９．４ｇ／ｍ３（９．４ｇ／ｋｌ）であることから、灯室内では０．０９４ｇ程度の水までが空気中に存在できるが、これを超えた０．１６４ｇ程度の水が、液体として凝結することになる。
【００４１】
この値は開始条件を常温常圧の飽和水蒸気量としているので、実際にはこの値よりは少ない値が相当することになる。
【００４２】
一方、前記したとおり、過飽和水蒸気が空気中に凝結したものである霧の水滴は１μｍから５０μｍ、または５μｍから１０μｍであることが知られている。
【００４３】
仮に水滴が５０μｍの直径であった場合、水滴ひとつの容積は６．５４×１０−１１ｌ程度となる。
【００４４】
この水滴が、アウターレンズに付着したときの形状を半球状と仮定すると、アウターレンズへの付着表面におけるその半径は約３．１５×１０−５ｍ、面積は約３．１１×１０−９ｍ２となる。
【００４５】
０．１６４ｇ＝０．１６４ｍｌの水は２．５１×１０６個の水滴となる。
【００４６】
２．５×１０６個の水滴が占めるアウターレンズ上での面積は、７．８２×１０−３ｍ２となる。
【００４７】
水滴を印刷インキに見立て、水滴付着密度を網点面積率で表し５０％と仮定した場合、灯具内で液体状の水が付着する領域の面積は上記の２倍である１．５６×１０−２ｍ２が上限となり、これは概ね１５．６ｃｍ四方の面積に相当する。
【００４８】
実際の灯具では灯体内の全水分が一カ所に凝結することはあり得ず、また開始時点の湿度が飽和状態であることはない点で上記の数値を数割下げるものと考えられる一方、仮定に置いた網点面積率５０％はかなり濃い値であり、実際には１０％を下回る水滴の付着でも曇りとして観察されることを考慮すると、アウターレンズ上に生ずる曇り領域面積の上限値は上記の値の数倍以内の別の値となると考えられる。
【００４９】
比較例として、車両用灯具の中で、最も曇りの観察が容易な前照灯装置を用いて曇り発生の試験を行った。
【００５０】
灯具において、気体状に水が凝結しやすい部分は、最も低温となる部分である外気に暴露された部分であり、また照明光に含まれる赤外線等の暴露を受けない部分であり、また光源周囲で発する熱による対流や伝導熱の影響を受けにくい部分である。
【００５１】
この条件に当てはまる部分として、アウターレンズの光源から離れた縁部が挙げられる。
【００５２】
試験は雨天走行連続急冷洗車試験と称し、常温常圧で相対湿度約５０％の環境下でメンテナンスハッチ等を閉鎖した前照灯ユニットを、点灯しつつアウターレンズ部に対して水温２０℃のシャワーを６０分間暴露し、アウターレンズ内面の曇り発生を観察するものである。
【００５３】
本試験ではサンプルのアウターレンズに防曇コートなどの表面処理を施していない。
【００５４】
本試験の実施により、光源から離れた縁部、この場合は灯具後方端部より曇りが発生することを確認した。
【００５５】
また、試験時間の進行に伴い曇りの生ずる領域が、灯具後方端部より徐々に前方に拡がることを確認した
【００５６】
光源のすぐ近傍は光源からの輻射熱、灯光中に含まれる赤外線などによるレンズ、エクステンション、ハウジングなどの温度上昇、さらに各種部材の温度上昇に伴うアウターレンズ内側の空間の対流などにより、部材全体が均等に温度上昇を生じる傾向を有する。
【００５７】
これに対してたとえば図１の灯具における後方端部は、光源などの熱源から離れており、放射光の経路ではなく、アウターレンズの内側領域が狭い空間となっているため対流による熱移動が生じにくい構造となっている。
【００５８】
この後端部構造を備えた灯具を実使用において低温環境に放置すると、後端部より曇りが発生し、灯具内部空気のうち後端部近傍が水過飽和雰囲気である限り、順次曇りの領域が前方に向かい拡大することとなる。
【００５９】
本試験において試験初期に曇りの生じた領域の面積は概ね１５０ｃｍ２であった。また試験の進行に伴い曇りの生じた領域は概ね４００ｃｍ２まで広がった。この結果は上記の考察とよく整合する。
【実施例１】
【００６０】
上記比較例に対して、上記予備調査を踏まえアウターレンズ内面にシボ処理を施した前照灯装置を用い実験を行った。
【００６１】
前照灯装置の構成上、実使用環境において曇りが生じ易い部分は、図１に記号２ａで示した領域内、光源に対してラジエターと反対側の端部を中心とした領域である。
【００６２】
これは、光源及び光透過部及びその周辺が、光源の発する輻射熱、熱せられた部材による伝導熱、および対流の効果で比較的高温となるため、飽和水蒸気圧が上昇し、灯具内空気中の水の凝結が生じにくいためと考えられる。
【００６３】
また、車両のラジエター側においては、エンジンの廃熱を行うラジエターが外気へ大量の廃熱を行うため、ラジエター周辺部材の温度を上昇をさせる。それに伴い周辺の部材からの伝導熱が前照灯装置にも至り、前照灯装置のラジエターに近接する領域は比較的高温となるため飽和水蒸気圧が上昇し、灯具内空気中の水の凝結が生じにくいと考えられる。
【００６４】
これに対して曇りが生じ易い部分である光源に対してラジエターと反対側の端部を中心とした領域は、外気に晒されているため寒冷環境では容易に冷却される。その一方、近傍に熱の供給源が無く、またアウターレンズとハウジングに挟まれた内部空間にはリフレックスリフレクタや、装飾用光輝処理部品が配置されるなど、灯具内における空気の流通が妨げられる構造となりやすいため、光源起源の対流の影響を受け辛い。
【００６５】
このような理由により、図１に記号２ａで示した領域内は寒冷環境で容易に冷却され、飽和水蒸気圧が低下し、灯具内空気中の水が霧状に凝結してアウターレンズに付着、またはアウターレンズ表面に直接凝結し、曇りとして観察されることとなる。
【００６６】
実験は図１に記号２ａで示す領域を含むよう、次の範囲でアウターレンズ内面にシボ処理を行った前照灯装置において行った。
【００６７】
図１の前照灯装置は、光源光の投光のためリフレクタを備え、リフレクタの端縁を外部から隠蔽する目的でエクステンションを備えている。
【００６８】
図２は本願発明の実施形態の一例を示す断面図で、エクステンションのリフレクタ側開口部に略一致する平面３とアウターレンズ２の交差する線と、前照灯装置の車体からアウターレンズが露出する後端側縁との範囲４の中央付近を境界に、前後の領域分割を行う。
【００６９】
図１の前照灯装置には、前照灯の他に車幅灯、方向指示等の信号灯用のエクステンション開口部を備えている。この開口に対しても前照灯と同様にアウターレンズの領域分割を行う。
【００７０】
前照灯及び信号灯の両方に対して後方の領域となる部分の、アウターレンズ内側表面にシボ処理を施す。シボ処理の規格は棚沢八光社シボサンプルＴＨ−１０８相当である。
【００７１】
このようにして構成した前照灯装置に、比較例と同じく雨天走行連続急冷洗車試験を実施し、前照灯装置アウターレンズに生じる曇りを観察した。シボ処理以外は比較例と同一条件である。
【００７２】
実施例１のサンプルは、雨天走行連続急冷洗車試験でシャワー暴露を受けても、アウターレンズに施したシボの状態に変異は見られなかった。比較例と同様にアウターレンズ内側には結露による水滴が付着しているはずであるが、予備実験で明らかになったようにＴＨ−１０８規格のシボは結露が生じても拡散能の低下が生じないため、見かけに変化が生じなかったものと思われる。
【００７３】
また、シボ処理を行った領域の面積が、凝結による水分の固定に必要な表面積を上回っていたたために、シボ以外の領域に曇りが発生することを抑制できたと考えられる。
【００７４】
これは、シボ処理を行うことで、アウターレンズの表面積がシボ未処理表面面積に対して数倍の値となったため、水の凝結による固定量が大幅に増え、シボ実施領域に集中的に水の凝結を誘導することでその他の領域の湿度を相対的に下げ水の凝結を抑制したものと考えられる。
【実施例２】
【００７５】
第２の実施例として、異なったシボ処理範囲での実験を行った。
【００７６】
従来からの品質確認試験により、アウターレンズの曇りは、曇り発生初期において図１に記号２ａで示した領域の車体からの露出部後端縁部から概ね５０ｍｍの範囲に生じることが判明している。
【００７７】
そこで、シボ処理範囲を狭め、実施例１のシボ処理範囲のうち、前照灯装置の車体からの露出部後端縁部から５０ｍｍの範囲に限ってシボ処理を行ったサンプルを作成した。
【００７８】
シボ処理を行う範囲は灯具の車体からの露出部後端縁部を中心とし、縁部より幅５０ｍｍ、シボ処理長３００ｍｍ、シボ規格はＴＨ−１０８とした。
【００７９】
この実施例２サンプルに比較例と同様の雨天走行連続急冷洗車試験を実施したところ、シボ実施領域においては拡散能に変化は生じなかったが、シボ実施領域と非実施領域の境界に少量の曇りが発生した。
【００８０】
実施例１のシボ実施面積は水凝結トラップとして十分な能力を発揮したが、実施例２のシボ実施面積では水凝結トラップとしての能力は不十分であることが判明した。
【実施例３】
【００８１】
第３の実施例として、さらに異なったシボ処理での実験を行った。
【００８２】
前記２種のシボ処理では、シボ処理を行った領域と行っていない領域が明瞭な境界線として視認され、車両デザインに不要な制限を課すこととなる。また、実施例２では曇り防止の効果が限定的であることが明らかとなった。
【００８３】
実施例２の前提条件より、シボ処理の最低限必要な領域は、後端縁部より５０ｍｍの範囲であることが判明している。
【００８４】
そこで実施例３においては、第２の実施例のシボ処理に加え、後端縁部より５０ｍｍの範囲よりも内側の領域に、段階的にシボを細かくするよう変化させるシボのグラデーション領域を設定した。
【００８５】
グラデーション領域には、実施例１より更に広い領域を設定することとし、エクステンション開口部に略一致する平面３とアウターレンズ２の交差する線と、前照灯装置の車体からの露出部後端縁部との間４を、前後に４：６に領域分割を行った後方領域を使用した。
【００８６】
グラデーション前端はシボ規格ＴＨ−１０１とし、後方に向かいシボが深くなるよう変化させ、後端縁部より５０ｍｍの範囲にはＴＨ−１０８となるよう設定した。
【００８７】
前照灯とシボ領域、信号灯とシボ領域の相互関係については実施例１と同様に、両灯の後方領域にともに含まれる領域を対象とした。
【００８８】
このようにして構成した前照灯装置を、比較例と同じく雨天走行連続急冷洗車試験を実施した。実施例３のアウターレンズには曇りは観察されず、またシボ部の拡散能に変化は見られなかった。
【００８９】
例えばＴＨ−１０１規格のシボは、水の凝結により拡散能が低下することが予備実験で明らかになっている。にもかかわらず実施例３において拡散能の低下が認められないということは、水の凝結による曇りの発生はアウターレンズ後端部に集中し、前方のシボ実施領域には凝結は生じていないということになる。シボをグラデーション状としたため、どの領域まで水の凝結が生じているかが定かではないが、凝結が生じたのはＴＨ−１０７規格のシボを施した領域程度までであり、そこより前方には凝結は生じなかったと考えられる。
【実施例４】
【００９０】
実施例３を踏まえ、グラデーション領域を狭めたサンプルを作成し、検証を行った。
【００９１】
グラデーション領域には、実施例３より狭い領域を設定することとし、エクステンション開口部に略一致する平面とアウターレンズの交差する線と、前照灯装置の車体からの露出部後端縁部との間を境界に、前後に６：４に領域分割を行った後方領域を使用した。
【００９２】
グラデーション領域以外の条件は実施例３と同等である。
【００９３】
このようにして構成した前照灯装置を、比較例と同じく雨天走行連続急冷洗車試験を実施した。実施例４のアウターレンズには曇りは発生せず、またシボ部の拡散能に変化は見られなかった。
【００９４】
実施例４の形態は実施例３の結果から予想された機序を裏付ける結果となった。
【００９５】
以上の実施例から明らかになったとおり、本願発明によりアウターレンズにシボ処理を施すことで、アウターレンズへの曇りの発生を視認し難くすることが可能になる。
【００９６】
また、本願発明のアウターレンズ施したシボ処理により、非シボ処理に対して曇りの発生を抑制することが可能になる。
【００９７】
また、本願発明は、シボの深さを徐々に変化させグラデーション様とすることで、シボ境界線を目立たなくすることが可能となる。
【００９８】
曇りが発生する領域は、灯具内の光源から離れた辺及び角に近接する領域である一方、光源に近い領域では曇りは生じない。アウターレンズに施すシボ処理は、細かいほど目立たないが荒いほど目立つ。このことから、光源に近い領域には細かいシボを、光源から離れ、曇りが発生する領域には曇りによっても拡散能の低下しない程度の荒いシボを施し、中間の領域にはその中間の程度のシボを施すことで、連続的な外観変化を演出することが可能となり、この演出は滑らかな表面形状を指向する昨今の車両デザインの要求と齟齬を起こさない。
【００９９】
以上、実施例により本願発明の説明を行ったが、本願発明はこれらに限らない。種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
車両用灯具に好適に利用できる。
【符号の説明】
【０１０１】
１、６１  車両用灯具装置
２、６２  アウターレンズ
２ａ、６２ａ  アウターレンズ拡散処理部
２ｂ、６２ｂ  アウターレンズ素通し部
２１、６２１  アウターレンズ拡散カット
３  エクステンション開口部平面
４  エクステンション開口部平面と、アウターレンズの交差部の後方領域
５  車体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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