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技術 通気調湿ユニットおよび機器

出願人 日東電工株式会社
発明者 手塚鉄兵村木勇三大村和弘古内浩二
出願日 2015年12月17日 (6年2ヶ月経過) 出願番号 2015-246748
公開日 2017年6月22日 (4年7ヶ月経過) 公開番号 2017-112283
状態 特許登録済
技術分野 電気装置のための箱体 非携帯用の照明装置またはそのシステム 照明装置の素子の配置,冷却,密封,その他
主要キーワード 走行ランプ 筐体内外 通気部材 通気フィルタ 有底円筒 通気経路 湿度上昇 通気方向
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (8)

課題

筐体に対する取り付けにより、筐体内外での通気を行う通気機能と筐体内の湿度を調整する調湿機能との双方を実現する。

解決手段

通気調湿ユニット10は、内部空間S1を有するケース2に取り付けられ、内部空間S1と外部空間S2とを通気する通気孔130を備えた保持部材13と、保持部材13の通気孔130の途中に設けられ、水蒸気を吸収する調湿部材12と、保持部材13の、調湿部材12に対して外部空間S2側に設けられ、気体は透過し液体および固体の内部空間S1側への侵入を阻止する通気フィルタ11とを備える。

概要

背景

従来、例えば車両用ランプ等の照明機器監視カメラ等の光学機器では、筐体内外圧力差に起因する筐体の変形や破損を抑制する目的で、筐体に通気を行うための通気部材を設ける場合がある。筐体に通気部材を設けた場合、通気部材を介して筐体内に水蒸気等が侵入する場合があり、これに伴って筐体内での結露レンズ等の曇りが問題となる場合がある。
これに対し、特許文献1には、自動車用ランプにおいて、レンズの曇りを防ぐために、ハウジングの内部にシリカゲル等の吸湿剤充填する技術が開示されている。

概要

筐体に対する取り付けにより、筐体内外での通気を行う通気機能と筐体内の湿度を調整する調湿機能との双方を実現する。通気調湿ユニット10は、内部空間S1を有するケース2に取り付けられ、内部空間S1と外部空間S2とを通気する通気孔130を備えた保持部材13と、保持部材13の通気孔130の途中に設けられ、水蒸気を吸収する調湿部材12と、保持部材13の、調湿部材12に対して外部空間S2側に設けられ、気体は透過し液体および固体の内部空間S1側への侵入を阻止する通気フィルタ11とを備える。

目的

本発明は、筐体に対する取り付けにより、筐体内外での通気を行う通気機能と筐体内の湿度を調整する調湿機能との双方を実現することを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

内部に空間を有する筐体に取り付けられ、当該筐体の内部と当該筐体の外部とを通気する通気孔を備えた構造体と、前記構造体の前記通気孔の途中に設けられ、水蒸気を吸収する調湿部材と、前記構造体の、前記調湿部材に対して前記筐体の外部側に設けられ、気体は透過し液体および固体の当該筐体の内部側への侵入を阻止する通気部材とを備えた通気調湿ユニット

請求項2

前記調湿部材は、周囲の相対湿度が高い環境下で水蒸気を吸収し、周囲の相対湿度が低い環境下で水蒸気を放出する機能を有し、前記筐体の内部の湿度を調整することを特徴とする請求項1に記載の通気調湿ユニット。

請求項3

前記調湿部材と前記通気部材とは、互いに接着されていないことを特徴とする請求項1または2に記載の通気調湿ユニット。

請求項4

除湿対象部と、前記被除湿対象部を内部に有する筐体と、前記筐体に係合し、当該筐体の内部と当該筐体の外部とを通気する通気孔を備えた構造体と、前記構造体の前記通気孔の途中に設けられ、水蒸気を吸収する調湿部材と、前記構造体の、前記調湿部材に対して前記筐体の外部側に設けられ、気体は透過し液体および固体の当該筐体の内部側への侵入を阻止する通気部材とを備える機器

請求項5

前記調湿部材の重量Waは、当該調湿部材の最大吸湿率をA(%)、前記筐体の容積をV(cm3)とした場合に、以下の式(1)を満たすことを特徴とする請求項4に記載の機器。Wa≧(V/A)÷416…(1)

請求項6

前記調湿部材は、周囲の相対湿度が高い環境下で水蒸気を吸収し、周囲の相対湿度が低い環境下で水蒸気を放出する機能を有し、前記構造体は、前記通気部材が前記調湿部材よりも鉛直上方に位置するように、前記筐体に係合されていることを特徴とする請求項4または5に記載の機器。

技術分野

0001

本発明は、通気調湿ユニットおよび機器に関する。

背景技術

0002

従来、例えば車両用ランプ等の照明機器監視カメラ等の光学機器では、筐体内外圧力差に起因する筐体の変形や破損を抑制する目的で、筐体に通気を行うための通気部材を設ける場合がある。筐体に通気部材を設けた場合、通気部材を介して筐体内に水蒸気等が侵入する場合があり、これに伴って筐体内での結露レンズ等の曇りが問題となる場合がある。
これに対し、特許文献1には、自動車用ランプにおいて、レンズの曇りを防ぐために、ハウジングの内部にシリカゲル等の吸湿剤充填する技術が開示されている。

先行技術

0003

特開平9−102204号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、車両用ランプ等の機器において、筐体の内部に筐体内の湿度を調整する調湿部材を設けた場合には、調湿部材を筐体の外部に取り出すことが難しく、調湿部材の交換等を行うことが困難になりやすい。また、筐体の内部に調湿部材を設けた機器では、筐体内外の通気を行う通気部材を調湿部材とは別個に設ける必要があり、機器に対する通気部材および調湿部材の取り付けが複雑になりやすい。
本発明は、筐体に対する取り付けにより、筐体内外での通気を行う通気機能と筐体内の湿度を調整する調湿機能との双方を実現することを目的とする。

課題を解決するための手段

0005

かかる目的のもと、本発明は、内部(S1)に空間を有する筐体(2、3)に取り付けられ、当該筐体(2、3)の内部(S1)と当該筐体(2、3)の外部(S2)とを通気する通気孔(130)を備えた構造体(13)と、前記構造体(13)の前記通気孔(130)の途中に設けられ、水蒸気を吸収する調湿部材(12)と、前記構造体(13)の、前記調湿部材(12)に対して前記筐体(2、3)の外部(S2)側に設けられ、気体は透過し液体および固体の当該筐体(2、3)の内部(S1)側への侵入を阻止する通気部材(11)とを備えた通気調湿ユニット(10)である。

0006

ここで、前記調湿部材(12)は、周囲の相対湿度が高い環境下で水蒸気を吸収し、周囲の相対湿度が低い環境下で水蒸気を放出する機能を有し、前記筐体(2、3)の内部(S1)の湿度を調整することを特徴とすることができる。
また、前記調湿部材(12)と前記通気部材(11)とは、互いに接着されていないことを特徴とすることができる。

0007

さらに、他の観点から捉えると、本発明は、被除湿対象部(4)と、前記被除湿対象部(4)を内部(S1)に有する筐体(2、3)と、前記筐体(2、3)に係合し、当該筐体(2、3)の内部(S1)と当該筐体(2、3)の外部(S2)とを通気する通気孔(130)を備えた構造体(13)と、前記構造体(13)の前記通気孔(130)の途中に設けられ、水蒸気を吸収する調湿部材(12)と、前記構造体(13)の、前記調湿部材(12)に対して前記筐体(2、3)の外部(S2)側に設けられ、気体は透過し液体および固体の当該筐体(2、3)の内部(S1)側への侵入を阻止する通気部材(11)とを備える機器(1)である。

0008

ここで、前記調湿部材(12)の重量Waは、当該調湿部材(12)の最大吸湿率をA(%)、前記筐体(2、3)の容積をV(cm3)とした場合に、以下の式(1)を満たすことを特徴とすることができる。
Wa≧(V/A)÷416 …(1)
また、前記調湿部材(12)は、周囲の相対湿度が高い環境下で水蒸気を吸収し、周囲の相対湿度が低い環境下で水蒸気を放出する機能を有し、前記構造体(13)は、前記通気部材(11)が前記調湿部材(12)よりも鉛直上方に位置するように、前記筐体(2、3)に係合されていることを特徴とすることができる。

0009

なお、本欄における上記符号は、本発明の説明に際して例示的に付したものであり、この符号により本発明が限定解釈されるものではない。

発明の効果

0010

本発明によれば、筐体に対する取り付けにより、筐体内外での通気を行う通気機能と筐体内の湿度を調整する調湿機能との双方を実現することができる。

図面の簡単な説明

0011

本実施の形態が適用される車両用ランプの全体構成を示した図である。
(a)〜(b)は、本実施の形態が適用される通気調湿ユニットの構成を説明するための図である。
(a)〜(b)は、通気調湿ユニットの他の構成例を説明するための図である。
実験例1において、調湿部材の重量を異ならせた場合の内部空間の湿度の変化量を示した図である。
実験例2において、調湿部材の重量を異ならせた場合の内部空間の湿度の変化量を示した図である。
実験例3において、調湿部材の重量を異ならせた場合の内部空間の湿度の変化量を示した図である。
実験例4において、調湿部材の重量を異ならせた場合の内部空間の湿度の変化量を示した図である。

実施例

0012

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
〔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。

0013

図1に示す車両用ランプ1は、後述するLED4等の部品を収容し保護するケース2と、ケース2に取り付けられ、LED4からの光を車両用ランプ1の外部に照射させるカバーレンズ3とを備えている。そして、車両用ランプ1には、ケース2とカバーレンズ3とによって、車両用ランプ1の外部空間S2から閉鎖された内部空間S1が形成されている。そして、これにより、ケース2内に収容される各部品に対する防水性防塵性を高めている。本実施の形態では、ケース2とカバーレンズ3とにより、車両用ランプ1の筐体が構成されている。
また、車両用ランプ1は、内部空間S1と外部空間S2との間で通気を行うとともに、内部空間S1における湿度の調整を行う通気調湿ユニット10を有している。

0014

ケース2には、内部空間S1から外部空間S2に向かって開いた開口2aが形成されている。具体的には、開口2aは、ケース2の鉛直上方部であって、車両の後方側の位置に形成されている。本実施の形態では、開口2aは、ケース2から外部空間S2側に向けて突出する円筒形状の凸部2bにより構成されている。
そして、本実施の形態の車両用ランプ1では、ケース2の開口2aに、通気調湿ユニット10が取り付けられている。

0015

さらに、車両用ランプ1は、光を出射する被除湿対象部の一例としてのLED(Light Emitting Diode)4と、LED4を支持するとともにLED4にて発生した熱を放散する支持部材5とを有している。また、車両用ランプ1は、LED4から出射された光を前方に投影する投影レンズ6と、LED4から出射された光を投影レンズ6に向けて反射する反射鏡7とを有している。

0016

〔通気調湿ユニットの構成〕
続いて、本実施の形態の通気調湿ユニット10について説明する。図2(a)〜(b)は、本実施の形態が適用される通気調湿ユニット10の構成を説明するための図である。図2(a)は、通気調湿ユニット10を斜め上方から見た斜視図である。図2(b)は、車両用ランプ1(図1参照)の開口2a(凸部2b)に取り付けられた状態の通気調湿ユニット10の断面図であり、通気調湿ユニット10における通気方向に沿った断面図である。

0017

図2(a)〜(b)に示すように、本実施の形態の通気調湿ユニット10は、内部空間S1と外部空間S2との間で通気を行うとともに固体および液体の内部空間S1への侵入を防ぐ通気部材の一例としての通気フィルタ11を備えている。また、通気調湿ユニット10は、水蒸気を吸収しまたは水蒸気を放出することで内部空間S1の湿度を調整する調湿部材12を備えている。さらに、通気調湿ユニット10は、通気フィルタ11および調湿部材12を保持するとともにケース2の開口2a(凸部2b)に装着される構造体の一例としての保持部材13を備えている。

0018

通気フィルタ11は、内部空間S1への水等の液体や塵埃等の固体の侵入を阻止するとともに、空気や水蒸気等の気体は流通可能なフィルタである。通気フィルタ11は、例えば延伸法や抽出法等により作製された複数の孔を有する多孔質膜により構成することができる。通気フィルタ11に用いる多孔質膜としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレンPTFE)多孔質膜が挙げられる。PTFE多孔質膜は、小面積であっても通気性が維持可能であり、水や塵埃等の通過を阻止する能力が高い点で好ましい。

0019

また、本実施の形態の通気フィルタ11として多孔質膜を用いる場合、多孔質膜に形成された孔の平均孔径は、通常、0.01μm以上100μm以下の範囲であり、0.1μm以上50μm以下の範囲とすることが好ましく、0.5μm以上10μm以下の範囲とすることがより好ましい。なお、多孔質膜の平均孔径は、例えば水銀圧入法により測定することができる。

0020

通気フィルタ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、通気フィルタ11を気体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S1が高温となり内部空間S1の空気が膨張した場合に、空気を内部空間S1から外部空間S2へ速やかに排出することが困難になる。一方、通気フィルタ11として用いる多孔質膜の平均孔径が100μmを超える場合、塵埃等が通気フィルタ11を通過しやすくなる。この場合、調湿部材12に塵埃等が付着したり、内部空間S1に塵埃等が進入したりしやすくなる。

0021

また、通気フィルタ11の表面(特に、外部空間S2側に向く面)には、撥水処理撥油処理等の撥液処理を施すことが好ましい。通気フィルタ11に撥液処理を施すことで、通気フィルタ11に対する汚れ等の付着が抑制される。この結果、通気フィルタ11の詰まりが抑制され、通気調湿ユニット10における通気性の低下が抑制される。
なお、通気フィルタ11に対する撥液処理は、例えばフッ素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フィルタ11の表面に塗布することにより行うことができる。通気フィルタ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。

0022

本実施の形態の調湿部材12は、周囲の相対湿度が高い環境下において水蒸気を吸収し、周囲の相対湿度が低い環境下においては水蒸気を放出する性質(以下、単に吸放湿性と称する場合がある)を有する吸放湿材料により構成されている。なお、調湿部材12は、吸収しきれなかった水蒸気や空気等の気体については流通させる。ここで、調湿部材12が水蒸気を吸収する相対湿度や水蒸気を放出する相対湿度は、周囲の温度、調湿部材12の種類、調湿部材12に吸着されている水蒸気の量等によって異なる。本実施の形態の説明に、調湿部材12が水蒸気を吸収する環境が、「周囲の相対湿度が高い環境」にあたり、調湿部材12が水蒸気を放出する環境が、「周囲の相対湿度が低い環境」にあたる。

0023

本実施の形態の調湿部材12としては、大きく分類して無機系の吸放湿材料または有機系の吸放湿材料が挙げられる。これらは、調湿部材12としての吸放湿性を満たすものであれば、どちらを用いてもよく、またこれらを複合して用いてもよい。

0024

調湿部材12として用いる無機系の吸放湿材料としては、例えば、シリカゲル、ゼオライトクレイ系材料生石灰塩化カルシウム、および塩化マグネシウム等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、また複合して用いてもよい。

0025

調湿部材12として用いる有機系の吸放湿材料としては、吸放湿処理を施した樹脂/繊維/織布/不織布等が挙げられる。より具体的には、調湿部材12として用いる有機系の吸放湿材料としては、例えば、架橋アクリル酸塩系の繊維/織布/不織布、アクリル系繊維の表面を後加工により加水分解させて得られた繊維/織布/不織布、ポリオレフィンポリエステル等の繊維にカルボキシル基スルホン酸基、4級アンモニウム基、これらの塩等の親水基グラフト重合により導入した繊維/織布/不織布、強/弱酸性、強/弱塩基性イオン交換樹脂/繊維/織布/不織布等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、また複合して用いてもよい。

0026

これらの中でも、保持部材13への取り付けや通気調湿ユニット10の吸放湿性の調整等を容易にする観点、通気調湿ユニット10の小型化、軽量化の観点から、調湿部材12としては、シート状の不織布や織布等を用いることが好ましい。さらに、通気調湿ユニット10を車両用ランプ1に用いる場合、高温環境に長期間置かれる場合があるため、調湿部材12としては、耐熱性を有する吸放湿材料を用いることが好ましい。

0027

また、本実施の形態で用いる調湿部材12は、最大吸湿率が60%以上であることが好ましい。本実施の形態において最大吸湿率とは、調湿部材12が温度23℃、相対湿度95%環境下で吸収する水分の飽和重量をWbとし、乾燥状態の調湿部材12の重量をWaとした場合の、WbのWaに対する比率をいう。(最大吸湿率A=(Wb/Wa)×100(%))

0028

調湿部材12の最大吸湿率が高いほど、通気調湿ユニット10に設ける調湿部材12の重量や体積を小さくすることが可能となり、通気調湿ユニット10の大型化が抑制される。また、調湿部材12の最大吸湿率が高いほど、車両用ランプ1の内部空間S1の湿度をより速やかに下げることができ、車両用ランプ1におけるカバーレンズ3の結露や曇りが抑制される。
調湿部材12の最大吸湿率は、例えば、調湿部材12として用いる吸放湿材料の種類によって異なる。また、調湿部材12として有機系の吸放湿材料を用いる場合には、調湿部材12の最大吸湿率は、繊維/織布/不織布等に施す吸放湿処理の種類や処理量等によって異なる。

0029

また、本実施の形態の車両用ランプ1に用いる調湿部材12は、乾燥状態の重量Wa(g)が、以下の式(1)の関係を満たすことが好ましい。
Wa≧(V/A)÷416 …(1)
(ただし、V:車両用ランプ1の容積(cm3)、A:調湿部材12の最大吸湿率(%))

0030

調湿部材12の乾燥状態の重量Waが上記式(1)を満たすことで、式(1)を満たさない場合と比較して、車両用ランプ1の内部空間S1における湿度上昇が抑制される。また、車両用ランプ1の内部空間S1における湿度が上昇した場合であっても、速やかに内部空間S1における湿度が低下する。
この結果、調湿部材12の乾燥状態の重量Waが上記式(1)を満たすことで、式(1)を満たさない場合と比較して、内部空間S1の湿度を低くすることができ、車両用ランプ1におけるカバーレンズ3の結露や曇りが抑制される。

0031

なお、図2(a)〜(b)では、調湿部材12として、吸放湿処理を施したシート状の不織布を用いた場合を示している。より具体的には、図2(a)〜(b)に示す通気調湿ユニット10では、調湿部材12として、円板状に切断した3枚の不織布を積層して用いている。詳細については後述するが、本実施の形態の調湿部材12は、互いに接着されておらず、また通気フィルタ11および保持部材13に対しても接着されていない。

0032

保持部材13は、全体として略円筒状の形状を有しており、内部に、気体が通過する円柱形状の通気孔130が形成されている。通気孔130は、通気調湿ユニット10が車両用ランプ1のケース2に取り付けられた状態では、内部空間S1側から外部空間S2側に向かって鉛直方向に延びている。保持部材13の内部空間S1側の端部には、通気孔130の内周側に向けて突出する円環状の突出部131が形成されている。
また、本実施の形態の保持部材13は、例えば、熱可塑性エラストマー熱可塑性樹脂等により構成される。

0033

本実施の形態の通気調湿ユニット10では、保持部材13に対して、通気孔130の外部空間S2側の端部を塞ぐように、通気フィルタ11が取り付けられている。保持部材13に対する通気フィルタ11の取付方法については特に限定されないが、例えば、熱融着超音波溶着接着剤または粘着剤等を用いた接着等の方法が挙げられる。

0034

また、本実施の形態の通気調湿ユニット10では、保持部材13の突出部131に対して、外部空間S2側から調湿部材12が積載されている。これにより、保持部材13に調湿部材12が保持されている。なお、本実施の形態の通気調湿ユニット10では、調湿部材12は、保持部材13に接触しているものの、保持部材13や通気フィルタ11に対して接着はされていない。ここで、本実施の形態において、調湿部材12が接着されている状態とは、例えば調湿部材12の表面に接着剤や粘着剤が付着したり、調湿部材12の表面が融解、溶解等によって変性したりすることにより、調湿部材12が有する吸放湿機能を実現できない状態を意味する。

0035

このように、本実施の形態の通気調湿ユニット10では、通気孔130において内部空間S1側から外部空間S2側へ向かう通気経路の途中に調湿部材12が設けられるとともに、調湿部材12よりも外部空間S2側に通気フィルタ11が設けられている。これにより、調湿部材12が外部空間S2側から露出することが抑制される。このため、調湿部材12に液体の水や塵埃等が付着することが抑制され、調湿部材12の吸放湿性能の低下が抑制される。

0036

本実施の形態の通気調湿ユニット10は、保持部材13が、ケース2の開口2a(凸部2b)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。具体的には、保持部材13は、通気孔130の内部空間S1側の端部に、車両用ランプ1の凸部2bが挿入されることで、通気調湿ユニット10が車両用ランプ1に装着される。
このように、本実施の形態では、保持部材13の通気孔130に凸部2bを挿入するという簡易な操作で、車両用ランプ1に対して、通気フィルタ11と調湿部材12とが取り付けられる。言い換えると、本実施の形態では、例えば通気フィルタ11と調湿部材12とを筐体2に対して別個に設ける場合と比較して、車両用ランプ1に対する通気フィルタ11と調湿部材12との取り付けを容易にすることができる。

0037

また、本実施の形態の通気調湿ユニット10は、車両用ランプ1に対して、車両用ランプ1の外部空間S2側から取り付けられる。これにより、例えば通気フィルタ11や調湿部材12を交換する際等に、通気調湿ユニット10を車両用ランプ1から容易に取り外すことができる。

0038

なお、車両用ランプ1に対する通気調湿ユニット10の取付方法としては、特に限定されるものではないが、例えば凸部2bおよび保持部材13にねじ切りを行い、凸部2bに保持部材13をねじ込んで取り付ける方法や、保持部材13の通気孔130に凸部2bを圧入して取り付ける方法等を適宜採用することができる。

0039

図2(b)に示すように、通気調湿ユニット10が車両用ランプ1(図1参照)に取り付けられることで、車両用ランプ1の内部空間S1と、通気調湿ユニット10の保持部材13における通気孔130の内部とが、一続きの連続した空間となる。
また、この例では、図2(b)に示すように、通気調湿ユニット10が車両用ランプ1に取り付けられた状態において、内部空間S1よりも鉛直上方に調湿部材12が位置し、調湿部材12よりも鉛直上方に通気フィルタ11が位置するようになっている。

0040

ところで、従来、ヘッドランプ等の車両用ランプ1では、内部空間S1の湿度が上昇することにより発生するカバーレンズ3の結露や曇り(微細水滴が付着することによりカバーレンズ3が白く濁る現象)が問題となっている。車両用ランプ1の内部空間S1における湿度の上昇を抑制する方法としては、車両用ランプ1の内部空間S1をケース2およびカバーレンズ3により密閉することが最も有効である。しかしながら、ケース2やカバーレンズ3を構成するプラスチック等は吸湿性を有するため、内部空間S1への水分の侵入を完全に抑制することは難しい。

0041

また、車両用ランプ1においてケース2およびカバーレンズ3により内部空間S1を密閉した場合、内部空間S1の空気が膨張して内部空間S1の圧力が急激に上昇したり、内部空間S1の空気が収縮して内部空間S1の圧力が急激に低下したりするおそれがある。この場合、ケース2やカバーレンズ3が破損するおそれがある。
したがって、車両用ランプ1では、内部空間S1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S1と外部空間S2との通気を行う通気手段を設けることが好ましい。

0042

ここで、車両用ランプ1に通気手段を設けた場合、車両用ランプ1の外部の湿度が高いときには、通気手段を介して内部空間S1へ水蒸気を含む湿度の高い空気が侵入する場合がある。そして、内部空間S1の湿度が上昇し、内部空間S1の温度が露点以下となった場合、カバーレンズ3に結露や曇りが生じる。

0043

カバーレンズ3の結露や曇りを抑制するためには、内部空間S1への水蒸気の侵入を抑制し内部空間S1の湿度を低く保つとともに、内部空間S1に水蒸気が侵入して内部空間S1の湿度が上昇した場合には、内部空間S1の湿度を速やかに低くすることが好ましい。
そこで、本実施の形態の車両用ランプ1では、通気調湿ユニット10により、内部空間S1と外部空間S2との通気を行って圧力差を解消するとともに、通気により侵入した水蒸気を吸着して内部空間S1の湿度を調整(調湿)している。

0044

〔通気調湿ユニットの動作〕
続いて、本実施の形態の通気調湿ユニット10が行う通気動作および調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、例えば内部空間S1の温度低下等に伴って内部空間S1の圧力が外部空間S2の圧力と比較して低くなる場合がある。この場合、通気調湿ユニット10では、通気フィルタ11を介して、外部空間S2から通気孔130へ気体が流入する。上述したように、通気調湿ユニット10が車両用ランプ1に取り付けられた状態では、通気孔130と内部空間S1とは連続した空間となっているため、外部空間S2から通気孔130へ気体が流入することで、内部空間S1と外部空間S2との圧力差が解消される。

0045

さらに、上述したように、通気フィルタ11は、水等の液体や塵埃等の固体は流通しないフィルタにより構成される。これにより、通気調湿ユニット10により外部空間S2から通気孔130へ気体が流入した場合であっても、液体や固体の侵入は抑制される。これにより、例えば調湿部材12に塵埃等が付着することが抑制される。

0046

ここで、外部空間S2の相対湿度が通気孔130内や内部空間S1の相対湿度よりも高い場合には、通気フィルタ11を介して、外部空間S2から通気孔130へ湿度が高い気体(水蒸気)が流入する。
上述したように、通気孔130には、調湿部材12が設けられている。そして、調湿部材12は、相対湿度が高い環境下では、水蒸気を吸収する性質を有している。このため、通気フィルタ11を介して外部空間S2から通気孔130へ水蒸気が流入した場合には、調湿部材12により水蒸気が吸着される。この結果、調湿部材12により水蒸気が吸着されて湿度が低下した気体が、通気孔130から内部空間S1へ流入する。これにより、調湿部材12にて水蒸気を吸着しないような場合と比較して、内部空間S1における湿度の上昇が抑制される。

0047

また、例えば内部空間S1と外部空間S2との圧力差が大きく外部空間S2からの気体の流入速度が大きい場合等に、調湿部材12において水蒸気を吸着しきれずに内部空間S1に水蒸気が流入して、内部空間S1の湿度が上昇する場合がある。このような場合には、内部空間S1に流入した水蒸気は、通気孔130を介して調湿部材12に接触することで、調湿部材12に吸着される。これにより、内部空間S1の湿度が低下する。

0048

このように、本実施の形態の車両用ランプ1では、通気調湿ユニット10により、内部空間S1への水蒸気の侵入を抑制するとともに、内部空間S1の湿度が上昇した場合には、内部空間S1の湿度を低下させている。この結果、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。

0049

また、上述したように、調湿部材12は、相対湿度が低い環境下では、吸着した水蒸気を放出する性質を有している。これにより、例えば外部空間S2の湿度が低下した場合には、調湿部材12から水蒸気が放出されることで、調湿部材12による水蒸気の吸着性能回復する。

0050

ここで、水蒸気の密度は空気と比較して小さいため、調湿部材12から放出された水蒸気は、通常、鉛直上方に向かって上昇する。上述したように、本実施の形態の通気調湿ユニット10は、車両用ランプ1に取り付けられた状態では、調湿部材12よりも鉛直上方に通気フィルタ11が位置するようになっている。これにより、調湿部材12から放出された水蒸気は、鉛直上方に上昇し、通気フィルタ11を通って外部空間S2へ放出される。
また、上述したように、調湿部材12は、車両用ランプ1の内部空間S1よりも鉛直上方に位置するようになっている。これにより、調湿部材12から放出された水蒸気が内部空間S1へ移動することが抑制され、調湿部材12から放出された水蒸気による内部空間S1の湿度の上昇が抑制される。

0051

さらに、上述したように、本実施の形態の通気調湿ユニット10では、調湿部材12が、通気フィルタ11および保持部材13に対して、接着されていない。これにより、例えば調湿部材12が通気フィルタ11や保持部材13に接着されている場合と比較して、通気孔130を移動する気体と接触する調湿部材12の表面積が大きくなっている。
このような構成を採用することで、本実施の形態の通気調湿ユニット10では、調湿部材12が通気フィルタ11や保持部材13に接着されている場合と比較して、調湿部材12による水蒸気の吸着性能が大きくなり、内部空間S1の湿度の上昇が抑制される。また外部空間S2の湿度が低下した場合には、調湿部材12から水蒸気が放出されやすくなり、調湿部材12による水蒸気の吸着性能を速やかに回復させることができる。

0052

また、本実施の形態では、通気調湿ユニット10において、内部空間S1と外部空間S2との通気を行う通気フィルタ11と、内部空間S1の調湿を行う調湿部材12とを、保持部材13により一体化している。これにより、例えば車両用ランプ1において、内部空間S1と外部空間S2との通気を行う部材と、内部空間S1の調湿を行う部材とを別個に設ける場合と比較して、車両用ランプ1の構成を簡易にすることができる。

0053

続いて、通気調湿ユニット10の他の構成例について説明する。図3(a)〜(b)は、通気調湿ユニット10の他の構成例を説明するための図である。図3(a)は、通気調湿ユニット10を斜め上方から見た斜視図である。なお、図3(a)においては、通気フィルタ11の記載を省略している。また、図3(b)は、車両用ランプ1(図1参照)の開口2a(凸部2b)に取り付けられた状態の通気調湿ユニット10の断面図であり、通気調湿ユニット10における通気方向に沿った断面図である。ここでは、図2(a)〜(b)に示した通気調湿ユニット10と同様の構成については同様の符号を用い、詳細な説明は省略する。

0054

図3(a)〜(b)に示す通気調湿ユニット10では、調湿部材12として、通気方向と垂直な面で切断した断面形状が渦巻状となるように巻いたシート状の吸放湿材料を用いている。シート状の吸放湿材料としては、上述したような織布や不織布を用いることができる。
断面形状が渦巻状となるように巻いたシート状の吸放湿材料からなる調湿部材12を用いることで、図3(b)に示すように、調湿部材12の間に、通気調湿ユニット10における通気方向に沿った複数の空隙120が形成される。

0055

これにより、内部空間S1の圧力が外部空間S2と比較して低くなった場合に、通気フィルタ11を介して外部空間S2から流入した気体が、調湿部材12の間に形成された空隙120を通って内部空間S1へ移動する。この際、空隙120を移動する気体が、調湿部材12の表面に接触する。このため、気体に含まれる水蒸気が、調湿部材12に吸着されやすくなり、外部空間S2から湿度が高い気体が流入する場合に、内部空間S1における湿度の上昇をより抑制することができる。

0056

以上説明したように、本実施の形態では、内部空間S1と外部空間S2との通気を行う機能と、内部空間S1の調湿を行う機能とが一体化された通気調湿ユニット10を実現することができる。これにより、例えば車両用ランプ1等の機器に対して、本実施の形態の通気調湿ユニット10を取り付けることで、内部空間S1と外部空間S2との圧力差によるケース2やカバーレンズ3の破損を抑制するとともに、カバーレンズ3の曇りや結露の発生を抑制することができる。

0057

なお、上記実施の形態の通気調湿ユニット10では、通気フィルタ11を、調湿部材12に対して外部空間S2側に設けているが、これに加えて、通気フィルタ11を、調湿部材12に対して内部空間S1側にさらに設けてもよい。言い換えると、通気調湿ユニット10では、内部空間S1と外部空間S2とを接続する通気経路において、調湿部材12よりも内部空間S1側と外部空間S2側との双方に、通気フィルタ11を設けてもよい。
このような構成を採用した場合、内部空間S1と外部空間S2と間の通気経路に2つの通気フィルタ11が存在するため、外部空間S2から内部空間S1へ気体が流入する際に、内部空間S1への液体や固体の侵入がより抑制される。
また、このような構成を採用した場合であっても、内部空間S1に流入した水蒸気は、内部空間S1側に設けられた通気フィルタ11を通過して調湿部材12に吸着されるため、上記実施の形態と同様に、内部空間S1の湿度を低下させることができる。

0058

また、上記実施の形態では、通気調湿ユニット10により通気および調湿(除湿)する対象の機器としてケース2の内部にLED4を備える車両用ランプ1を例に挙げたが、本発明が適用される機器は車両用ランプ1に限定されるものではない。すなわち、本発明は、車両用ランプ1の他、電子部品等をケース2の内部に有し、カバーレンズ3の結露や曇りや内部空間S1の湿度上昇が問題となりやすい車載カメラ、監視カメラ、デジタルカメラ、ECU(Engine Control Unit)等の機器に対しても適用することができる。

0059

続いて、通気調湿ユニット10の作用について、実験例を用いてより詳細に説明する。
〔実験例1〕
通気調湿ユニット10を取り付けた略円柱形状の筐体を車両用ランプ1の筐体とみなし、通気調湿ユニット10における調湿部材12の重量を異ならせて、筐体内部(内部空間S1)の湿度(相対湿度)を測定した。
筐体としては、直径100mm、高さ65mmの有底円筒状の容器と、容器に形成された円形の開口を塞ぐ円板状の蓋部とを有する容積500cm3のものを用いた。筐体の蓋部には、直径5mmの開口2aを設け、開口2aに、図2(a)〜(b)に示した形状の通気調湿ユニット10を取り付けた。また、容器には、筐体内部(内部空間S1)の湿度を測定する湿度センサを設置した。

0060

通気調湿ユニット10の通気フィルタ11としては、厚さ80μmのPTFE多孔質膜と、目付30g/m2のポリエチレン/ポリエステルの混合不織布の熱ラミネート品からなるフィルムを用いた。
また、通気調湿ユニット10の調湿部材12としては、目付130g/m2の吸放湿性能を有する不織布を用いた。なお、この調湿部材12の最大吸湿率は、120%であった。また、調湿部材12の重量は、0g(調湿部材12を用いず通気フィルタ11のみ)、0.005g、0.010g、0.020g、0.040gとした。

0061

(湿度の測定)
通気調湿ユニット10を取り付けた筐体の容器および蓋部を、容器に対して蓋部を開放した状態で、蓋部の開口2aに取り付けた通気調湿ユニット10の通気フィルタ11が鉛直上方を向くようにして、温度80℃、相対湿度5%以下の環境下に12時間置いた後、温度23℃、相対湿度50%の環境下に12時間置き、内部環境を一定化させた。その後、蓋部を閉め、内部空間S1の相対湿度(H1)を測定した。
続いて、この筐体を、蓋部を閉めたまま、通気調湿ユニット10の通気フィルタ11が鉛直上方を向くようにして、温度23℃、相対湿度95%の恒温恒湿槽に入れ、2時間経過後の内部空間S1の相対湿度(H2)を測定した。
次いで、恒温恒湿槽の相対湿度を0%に切り替え、2時間経過後(恒温恒湿槽に入れてから4時間経過後)の内部空間S1の相対湿度(H3)を測定した。

0062

測定結果
図4は、実験例1において、調湿部材12の重量を異ならせた場合の内部空間S1の湿度の変化量を示した図である。なお、図4において、2hr後変化量(%)は、恒温恒湿槽に筐体を入れ、2時間経過した後の内部空間S1の相対湿度(%)の変化量(H2−H1)を示しており、4hr後変化量(%)は、4時間経過した後の内部空間S1の相対湿度(%)の変化量(H3−H1)を示している。

0063

図4に示すように、通気調湿ユニット10が、通気フィルタ11に加えて調湿部材12を有する場合には、調湿部材12を有さない場合(通気フィルタ11のみを有する場合)と比較して、内部空間S1における湿度が低くなることが確認された。言い換えると、通気調湿ユニット10が調湿部材12を有することで、調湿部材12を有さない場合と比較して、内部空間S1への水蒸気の侵入が抑制されることが確認された。
また、図4に示すように、通気調湿ユニット10に用いる調湿部材12の重量が大きいほど、内部空間S1の湿度が低くなることが確認された。

0064

さらに、調湿部材12の重量が、上記式(1)を満たす場合(調湿部材12の重量が、0.010g、0.020g、0.040g)には、式(1)を満たさない場合(調湿部材12の重量が0.005g)と比較して、内部空間S1の湿度を低くする効果が大きくなることが確認された。より具体的には、調湿部材12の重量が上記式(1)を満たす場合には、筐体を温度23℃、相対湿度95%の恒温恒湿槽に入れた場合であっても、内部空間S1の湿度が、恒温恒湿槽に入れる前と比較して低下することが確認された。

0065

〔実験例2〕
最大吸湿率が60%の調湿部材12を用いた以外は実験例1と同様にして、筐体の内部空間S1の湿度を測定した。
図5は、実験例2において、調湿部材12の重量を異ならせた場合の内部空間S1の湿度の変化量を示した図である。

0066

図5に示すように、最大吸湿率が60%の調湿部材12を用いた場合であっても、実験例1と同様に、調湿部材12を有さない場合と比較して、内部空間S1における湿度が低くなることが確認された。また、最大吸湿率が60%の調湿部材12を用いた場合であっても、実験例1と同様に、通気調湿ユニット10に用いる調湿部材12の重量が大きいほど、内部空間S1の湿度が低くなることが確認された。

0067

さらに、最大吸湿率が60%の調湿部材12を用いた場合であっても、調湿部材12の重量が、上記式(1)を満たす場合(調湿部材12の重量が、0.020g、0.040g)には、式(1)を満たさない場合(調湿部材12の重量が0.005g、0.010g)と比較して、内部空間S1の湿度を低くする効果が大きくなることが確認された。より具体的には、調湿部材12の重量が上記式(1)を満たす場合には、筐体を温度23℃、相対湿度95%の恒温恒湿槽に入れた場合であっても、内部空間S1の湿度が、恒温恒湿槽に入れる前と比較して低下することが確認された。

0068

また、図4に示した実験例1と図5に示した実験例2とを比較すると、調湿部材12の最大吸湿率が大きい実験例1のほうが、実験例2と比較して、内部空間S1の湿度を低くする効果が大きくなることが確認された。言い換えると、調湿部材12の重量が等しい場合、調湿部材12の最大吸湿率が大きいほど、内部空間S1の湿度を低くする効果が大きくなることが確認された。

0069

〔実験例3〕
通気調湿ユニット10の調湿部材12を、通気フィルタ11に対して熱ラミネートにより接着した以外は実験例1と同様にして、筐体の内部空間S1の湿度を測定した。
図6は、実験例7において、調湿部材12の重量を異ならせた場合の内部空間S1の湿度の変化量を示した図である。

0070

図6に示すように、調湿部材12を通気フィルタ11に対して接着した場合であっても、通気調湿ユニット10が調湿部材12を有さない場合と比較して、内部空間S1における湿度が低くなることが確認された。

0071

また、図4に示した実験例1と図6に示した実験例3とを比較すると、調湿部材12を通気フィルタ11に対して接着していない実験例1のほうが、接着した実験例3と比較して、内部空間S1の湿度を低くする効果が大きくなることが確認された。言い換えると、調湿部材12を通気フィルタ11に接着した場合には、接着しない場合と比較して、調湿部材12の吸湿機能または放湿機能が阻害されることが確認された。

0072

〔実験例4〕
通気調湿ユニット10の通気フィルタ11が鉛直下方を向くようにして筐体を恒温恒湿槽に設置した以外は実験例1と同様にして、筐体の内部空間S1の湿度を測定した。言い換えると、筐体を実験例1とは上下方向に反転した状態で恒温恒湿槽に設置した以外は実験例1と同様にして、筐体の内部空間S1の湿度を測定した。
図7は、実験例4において、調湿部材12の重量を異ならせた場合の内部空間S1の湿度の変化量を示した図である。

0073

図7に示すように、通気フィルタ11が鉛直下方を向くように筐体を上下方向に反転して設置した場合であっても、通気調湿ユニット10が調湿部材12を有する場合には、調湿部材12を有さない場合と比較して、内部空間S1における湿度が低くなることが確認された。

0074

また、図7に示すように、通気フィルタ11が鉛直下方を向くように筐体を設置した場合であって調湿部材12の重量が0.010g以上の場合には、恒温恒湿槽の相対湿度を0%に切り替えた場合に、恒温恒湿槽の相対湿度を切り替える前と比較して内部空間S1の湿度が上昇することが確認された。これは、調湿部材12から放出された水蒸気が、調湿部材12よりも鉛直上方に位置する内部空間S1へ移動したことに起因するものと推測される。

0075

1…車両用ランプ、2…ケース、3…カバーレンズ、10…通気調湿ユニット、11…通気フィルタ、12…調湿部材、13…保持部材

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