(57)【要約】【課題】透明体に、適切に電池を収納する。【解決手段】透明体１は、透明体本体部２と、透明体本体部２の曇りを除去する曇り止め装置４と、曇り止め装置４に電力を供給する電池３を備える。電池３は、絶縁性の透明な正極側筐体３２ａ上に透明な正極導電性フィルム３３ａと透明な正極層３４ａが積層された正極３１ａと、絶縁性の透明な負極側筐体３２ｂ上に透明な負極導電性フィルム３３ｂと透明な負極層３４ｂが積層された負極３１ｂと、対向する正極層３４ａと負極層３４ｂの間に配置された透明な電解質層３５と、を備える。正極導電性フィルム３３ａ、負極導電性フィルム３３ｂ、正極層３４ａおよび負極層３４ｂの膜厚は、入射光のうち可視光の吸収を抑制し透過を促進する厚さである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
曇り止め装置を有する透明体であって、
透明体本体部と、
前記透明体本体部の曇りを除去する曇り止め装置と、
前記曇り止め装置に電力を供給する電池を備え、
前記電池は、
絶縁性の透明な正極側筐体上に透明な正極導電性フィルムと透明な正極層が積層された正極と、
絶縁性の透明な負極側筐体上に透明な負極導電性フィルムと透明な負極層が積層された負極と、
対向する前記正極層と前記負極層の間に配置された透明な電解質層と、を備え、
正極導電性フィルム、負極導電性フィルム、正極層および負極層の膜厚は、入射光のうち可視光の吸収を抑制し透過を促進する厚さである
ことを特徴とする透明体。
【請求項２】
前記透明体本体部は、第１透明層と第２透明層を備え、
前記第１透明層と前記第２透明層は、互いに対向して設けられ、
前記電池は、前記第１透明層と前記第２透明層の間に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の透明体。
【請求項３】
前記正極層および前記負極層は、リチウムイオンの挿入および脱離が可能に形成される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の透明体。
【請求項４】
前記正極導電性フィルムおよび前記負極導電性フィルムは、膜厚が１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下に形成され、スズドープ酸化インジウム、酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズまたは酸化亜鉛の半導体により形成される
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の透明体。
【請求項５】
前記電解質層は、リチウムイオン導電性を有する
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の透明体。
【請求項６】
前記正極導電性フィルムを露出させた第１の集電タブと、
前記負極導電性フィルムを露出させた第２の集電タブと、を備え、
前記第１の集電タブおよび前記第２の集電タブは、前記曇り止め装置に接続する
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の透明体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、曇り止め装置を有する透明体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス、レンズ等の透明性を有する透明体において、結露による視界不良を避けるため、曇り止め装置を用いる場合がある。例えば、スキー場などの気温の低い環境でゴーグルを使用する際、人体の皮膚から出る熱気で暖められたゴーグル内の空気が外気で冷えているレンズに触れる際の温度差により、結露し曇りが生じる。
【０００３】
近年では、発生した結露を除去する曇り止め装置を有するゴーグルも普及している。曇り止めの方法としては、電動ファンによりゴーグル内の空気を入れ替える方法、電熱線からの発熱により、ゴーグルに付着した結露を気化させる方法などがある。このように一般的に用いられる曇り止め装置は、電力により駆動する。
【０００４】
ゴーグルの曇り止め装置に用いられる電力は、可搬性を有する電池により供給される。電池は、フレームのこめかみ部分に設けられた電池収納部、ゴーグルからケーブルで接続され、着用者の衣服のポケット等（非特許文献１参照）に収納される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】SWANS(スワンズ) HELI-XED BK  面発熱レンズゴーグル  、［online］、［２０１８年１０月１９日検索］、インターネット<URL：https://netshop.swans.co.jp/shopdetail/000000000899/>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、透明体において適切に電池を収納する方法は見あたらない。例えばゴーグルのフレームの縁に電池を収納する場合、ゴーグルのデザイン性に問題が生じる場合がある。またゴーグルからケーブルで電池を接続し、電池をポケットに収納する場合、デザイン性、着用者の動きやすさに問題が生じる場合がある。
【０００７】
このように透明体に用いる曇り止め装置に電力を供給する際、透明性を損なわずに、適切に電池を収納することが難しい場合がある。
【０００８】
従って本発明の目的は、適切に電池を収納することができる透明体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の特徴は、曇り止め装置を有する透明体に関する。本発明の特徴に係る透明体は、透明体本体部と、透明体本体部の曇りを除去する曇り止め装置と、曇り止め装置に電力を供給する電池を備える。電池は、絶縁性の透明な正極側筐体上に透明な正極導電性フィルムと透明な正極層が積層された正極と、絶縁性の透明な負極側筐体上に透明な負極導電性フィルムと透明な負極層が積層された負極と、対向する正極層と負極層の間に配置された透明な電解質層と、を備え、正極導電性フィルム、負極導電性フィルム、正極層および負極層の膜厚は、入射光のうち可視光の吸収を抑制し透過を促進する厚さである。
【００１０】
透明体本体部は、第１透明層と第２透明層を備え、第１透明層と第２透明層は、互いに対向して設けられ、電池は、第１透明層と第２透明層の間に設けられても良い。
【００１１】
正極層および負極層は、リチウムイオンの挿入および脱離が可能に形成されても良い。
【００１２】
正極導電性フィルムおよび負極導電性フィルムは、膜厚が１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下に形成され、スズドープ酸化インジウム、酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズまたは酸化亜鉛の半導体により形成されても良い。
【００１３】
電解質層は、リチウムイオン導電性を有しても良い。
【００１４】
正極導電性フィルムを露出させた第１の集電タブと、負極導電性フィルムを露出させた第２の集電タブと、を備え、第１の集電タブおよび第２の集電タブは、曇り止め装置に接続しても良い。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、適切に電池を収納することができる透明体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る透明体の概要を説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る透明体を用いたゴーグルを説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る透明体の断面を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る透明体に用いられる電池を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。
【００１８】
（透明体）
本発明の実施の形態に係る曇り止め装置を有する透明体１は、図１に示すように、透明体本体部２、電池３、曇り止め装置４、正極負極端子５および接続スイッチ６を備える。なお本発明の実施の形態において「透明」は、入射光の吸収と反射を抑制することができる物の性質を意味し、入射光の全てを出射光として出射することまでを意味しない。
【００１９】
透明体本体部２は、透明な物体である。透明体本体部２は、透明体１が用いられる物の機能によって、適宜最適な材料が適用される。例えば、本発明の実施の形態に係る透明体１がスキー用ゴーグルに用いられる場合、透明体本体部２は、透明なレンズである。本発明の実施の形態に係る透明体１が窓に用いられる場合、透明体本体部２は、透明なガラスである。
【００２０】
電池３は、透明なシート状の電池である。電池３は、曇り止め装置４に電力を供給する。電池３の蓄電容量と、透明体１が用いられる製品の仕様に応じて、透明体本体部２の全部または一部に重ねて用いられる。電池３については、後に詳述する。
【００２１】
曇り止め装置４は、電池３から供給される電力によって駆動し、透明体本体部２の曇りを除去する。本発明の実施の形態において曇り止め装置４の仕組みは問わない。曇り止めの仕組みとして、例えば、電動ファンにより透明体本体部２周辺の空気を入れ換える方法、ニクロム線等の電熱線からの発熱により、透明体本体部２に付着した結露を気化させる方法、透明導電性フィルムに通電させることでフィルム面を発熱させて、透明体本体部２に付着した結露を気化させる方法等がある。
【００２２】
正極負極端子５は、電池３と曇り止め装置４を接続し、電池３の電力を曇り止め装置４に供給する。正極負極端子５は、電池３の充電操作にも用いられても良い。
【００２３】
接続スイッチ６は、正極負極端子５の接続または切断を外部から操作可能にする。接続スイッチ６は、電池３と曇り止め装置４との接続を制御することにより、曇り止め装置４の駆動または停止を制御することができる。
【００２４】
図２を参照して、本発明の実施の形態に係る透明体１を、ゴーグル１０に用いた例を示す。ゴーグル１０は、透明体１、フレーム７およびヘッドバンドを備える。透明体１は、フレーム７により保持される。フレーム７にヘッドバンド８が接続される。ヘッドバンド８は、頭部に密着して装着できるように、伸縮性を有する部材で形成されたり、長さ調節機能を有したりする。ヘッドバンド８を頭部に装着することにより、ゴーグル１０が着用される。
【００２５】
ゴーグル１０に用いられる透明体１は、着用者の目を覆う。透明体１の肌側は、着用者の皮膚から出る熱気で暖められ、結露が発生するところ、電池３により駆動する曇り止め装置４によって、結露が解消される。
【００２６】
図３を参照して、透明体１の断面を説明する。図３は、図２のＡ−Ａ’の断面を、下方から観察した図である。図３に示す透明体１の透明体本体部２は、第１透明層２ａと第２透明層２ｂを備える。第１透明層２ａと第２透明層２ｂは、互いに対向して設けられる。第１透明層２ａは、着用者がゴーグル１０を着用した際に、着用者の反対側（外側）に位置し、第２透明層２ｂは、着用者側に位置する。
【００２７】
第１透明層２ａおよび第２透明層２ｂは、ゴーグル用レンズに使用されるものであれば材質は問わないが、耐衝撃性および柔軟性が高く、曇り止め装置４による加温への耐熱性も有するポリカーボネート樹脂が望ましい。
【００２８】
電池３および曇り止め装置４は、第１透明層２ａと第２透明層２ｂの間に設けられる。図３示す例では、曇り止め装置４を第２透明層２ｂ側に配設し、電池３を第１透明層２ａ側に配設する。第２透明層２ｂは肌側に位置し、第１透明層２ａに比べて結露が生じやすい。曇り止め装置４を第２透明層２ｂ側に配置することにより、第２透明層２ｂでの結露の発生を抑制することが可能である。
【００２９】
なお図３に示す例において、曇り止め装置４が第１透明層２ａおよび第２透明層２ｂの面の全体にわたって形成されるように示しているが、これに限らない。例えば、曇り止め装置４による曇り止めの対象が、第２透明層２ｂと電池３の間であれば良い。
【００３０】
例えば電動ファンにより空気を入れ換えて、曇りを除去する場合、曇り止め装置４は、第２透明層２ｂと電池３の間の空間の空気を入れ換える。
【００３１】
電熱線からの発熱により結露を気化して、曇りを除去する場合、第２透明層２ｂと電池３の間に電熱線が設けられ、第２透明層２ｂと電池３の間の空間を暖める。また電熱線は、第２透明層２ｂと電池３の間の空間を暖めることがあれば配設位置は問わない。電熱線は、例えば、フレーム７の左右端側など、視界を遮らない位置に設けられても良い。また電熱線が視界に影響を及ぼさない色または太さの場合、透明体１の面に広く配設されても良い。
【００３２】
透明導電性フィルムに通電させることでフィルム面を発熱させて、曇りを除去する場合、第２透明層２ｂと電池３の間に透明導電性フィルムが設けられる。
【００３３】
図３に示す透明体１の断面は一例であって、これに限るものではない。例えば、透明体本体部２は、複数層を形成せず、電池３または曇り止め装置４が露出するように形成されても良い。
【００３４】
（電池）
図４を参照して、本発明の実施の形態に係る透明な電池３を説明する。ゴーグル１０に用いるレンズ（透明体本体部２）は、ゴーグルのレンズは一般的に曲面や球面を有するので電池３は、柔軟で、レンズ面の形状に整合可能に形成される。
【００３５】
本発明の実施の形態に係る電池３は、正極３１ａ、負極３１ｂおよび電解質層３５を備える。
【００３６】
正極３１ａは、絶縁性の透明な正極側筐体３２ａ上に透明な正極導電性フィルム３３ａと透明な正極層３４ａが積層されて形成される。負極３１ｂは、絶縁性の透明な負極側筐体３２ｂ上に透明な負極導電性フィルム３３ｂと透明な負極層３４ｂが積層されて形成される。電解質層３５は、透明に形成され、対向する正極層３４ａと負極層３４ｂの間に配置される。正極導電性フィルム３３ａ、負極導電性フィルム３３ｂ、正極層３４ａおよび負極層３４ｂの各膜厚は、入射光のうち可視光の吸収を抑制し透過を促進する厚さである。
【００３７】
電池３は、公知のリチウム二次電池の原理を利用する。本発明の実施の形態において、リチウム二次電池の中でも、リチウムイオン二次電池の原理を利用する場合について説明する。
【００３８】
正極側筐体３２ａおよび負極側筐体３２ｂは、それぞれ、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム等の透明でフレキシブルなフィルムである。
【００３９】
正極層３４ａおよび負極層３４ｂは、それぞれ、リチウムイオンの挿入および脱離が可能に形成される。電解質層３５は、リチウムイオン導電性を有する。正極層３４ａおよび負極層３４ｂは、互いに接触しないように電解質層３５を介して対向するように配置されている。
【００４０】
正極導電性フィルム３３ａは、正極側筐体３２ａ上にスパッタリング法や蒸着法やスピンコート法により形成される。同様に負極導電性フィルム３３ｂは、負極側筐体３２ｂ上にスパッタリング法や蒸着法やスピンコート法により形成される。
【００４１】
正極導電性フィルム３３ａおよび負極導電性フィルム３３ｂは、それぞれ、膜厚が１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。正極導電性フィルム３３ａおよび負極導電性フィルム３３ｂは、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の半導体により形成される。正極導電性フィルム３３ａおよび負極導電性フィルム３３ｂは、光透過性を考慮すると、それぞれ、スパッタリング法で膜厚が１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下に形成されるのが好ましい。
【００４２】
正極層３４ａは、リチウムイオンの挿入および脱離が可能な材料を、スパッタリング法や蒸着法やスピンコート法により、正極導電性フィルム３３ａ上に形成することで得られる。負極層３４ｂは、リチウムイオンの挿入および脱離が可能な材料を、スパッタリング法や蒸着法やスピンコート法により、負極導電性フィルム３３ｂ上に形成することで得られる。正極層３４ａおよび負極層３４ｂの膜厚は、光透過性を考慮すると、膜厚は薄い方が望ましいが、それぞれ、充放電容量が得られる１００〜５００ｎｍの範囲で、スパッタリング法により形成するのが望ましい。スパッタリング法により、正極層３４ａおよび負極層３４ｂの表面の凹凸を小さくすることが可能になり、入射厚の反射をより抑制することができる。
【００４３】
正極層３４ａには、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、チタン酸リチウム（ＬｉＴｉ２Ｏ４、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）等の、薄く成膜することで光吸収を抑制し、光を透過することが可能となる酸化物を用いることができる。負極層３４ｂには、チタン酸リチウム（ＬｉＴｉ２Ｏ４、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＴＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）等の酸化物を用いることができる。正極層３４ａよりも負極層３４ｂの電極電位が、卑になるように、それぞれの材料の組合せが選定される。高い透過率を得るためには、正極層３４ａにＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２を、負極層３４ｂにＩｎ２Ｏ３を、それぞれ用いることが望ましい。
【００４４】
正極導電性フィルム３３ａおよび負極導電性フィルム３３ｂの各上面の一部に、正極層３４ａまたは負極層３４ｂが形成される。正極導電性フィルム３３ａおよび負極導電性フィルム３３ｂのうち、正極層３４ａまたは負極層３４ｂが形成されない部分は、集電タブとして露出される。正極導電性フィルム３３ａを露出させた部分に、第１の集電タブが形成され、負極導電性フィルム３３ｂを露出させた第２の集電タブが形成される。第１の集電タブａおよび第２の集電タブｂは、正極負極端子５を介して、曇り止め装置４に接続する。
【００４５】
電解質層３５は、従来のリチウムイオンを含む固体電解質のうち可視光を透過する固体電解質、ポリマー電解質などを用いることができる。電解質層３５は、正極層３４ａの負極層３４ｂ側の面と、負極層３４ｂの正極層３４ａ側の面に接するように形成される。
【００４６】
電池３を製作する方法を説明する。
【００４７】
まず正極側筐体３２ａおよび負極側筐体３２ｂとして、厚さ０．１ｍｍ、縦１００ｍｍ、横２５０ｍｍのＰＥＴフィルムを２枚準備した。これらそれぞれの片面全面に、ＩＴＯターゲットを用いたスパッタリング法により成膜したＩＴＯ膜を、正極導電性フィルム３３ａおよび負極導電性フィルム３３ｂとして形成する。
【００４８】
正極層３４ａおよび負極層３４ｂは、ＩＴＯ膜である正極導電性フィルム３３ａおよび負極導電性フィルム３３ｂの表面の一部にスパッタリング法により成膜した。正極層３４ａおよび負極層３４ｂの膜厚は、いずれも２００ｎｍとした。ＩＴＯ膜である正極導電性フィルム３３ａおよび負極導電性フィルム３３ｂの表面領域１００ｘ２５０ｍｍのうち、端１００ｘ１０ｍｍにマスクをすることで、ＩＴＯ膜の残りの各表面領域１００ｘ２４０ｍｍに、正極層３４ａまたは負極層３４ｂが形成される。正極導電性フィルム３３ａおよび負極導電性フィルム３３ｂのうち、正極層３４ａまたは負極層３４ｂが形成されない部分は、集電タブとして露出される。
【００４９】
正極層３４ａおよび負極層３４ｂはそれぞれ、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２膜およびＩｎ２Ｏ３膜とし、それぞれＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２およびＩｎ２Ｏ３ターゲットを用いたスパッタリング法により形成された。
【００５０】
このように得られた正極３１ａおよび負極３１ｂのそれぞれを、ゴーグル１０のフレーム７に収まる形状に加工した。電解質層３５として、結着材であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）粉末と、プロピレンカーボネート（ＰＣ）にリチウム塩としてリチウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド （ＬｉＴＦＳｉ）を１ｍｏｌ／Ｌ溶解させた有機電解液と、分散媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を、重量比1：9：10で混合した溶液を生成する。生成した溶液を、露点-50℃以下の乾燥空気中において60℃で1時間攪拌し、溶液を200Φのシャーレに50ml流し込み、50℃で12時間真空乾燥する。これにより、厚さ1μmの透明な膜を作製した。
【００５１】
このように作成した電解質層３５を、正極層３４ａおよび負極層３４ｂの領域の形に成形し、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２の正極層３４ａおよびＩｎ２Ｏ３の負極層３４ｂが互いに対向するよう、かつ成膜面のみがすべて覆われるように挟み込む。さらに厚さ100μmの市販の透明なラミネーター用フィルムで正極負極それぞれの集電タブのみが外部に露出するように挟み込み、130℃で全体をホットプレスして、電池３を作製した。電池３全体の透過率は、可視光領域で７０％以上であった。このようにして作製した電池を市販の充放電測定システムを用いて３Ｖまで室温で充電を行った。
【００５２】
上述のとおりに作製した電池３を電熱フィルムに接続したところ、発熱することを確認した。さらに、第１透明層２ａおよび第２透明層２ｂとしてポリカーボネート樹脂を用い、これらの２枚で電池３と曇り止め装置４を密着させて挟みこむことで、図３の構成の透明体１を作製した。
【００５３】
最後に、曇り止め効果の試験を行った。透明体１の第２透明層２ｂ側に霧吹を用いて１吹きかけることで人工的に曇りを生じさせる、透明体１内の電池３を用いて曇り止め装置４を駆動した。その結果、１０分後に曇りが解消されることを確認した。
【００５４】
このような本発明の実施の形態に係る電池３は、シート形状で透明に形成されるので、ゴーグルのデザイン性や装着感を低下させることなく曇り止め機能を付加することが可能となる。またレンズ等の透明体１内に透明な電池３を備え付けることで、電池が視界を遮らない曇り止めゴーグルを提供することが可能となる。また、電池３は、充放電可能な二次電池であることから、繰り返し使用することも可能である。
【００５５】
このように本発明の実施の形態に係る電池３は、透明体１の内部に、適切に収容することができる。
【００５６】
（他の適用例）
本発明の実施の形態に記載した、曇り止め機能付きの透明体を、窓ガラス、車のウィンドウ等のガラスで生成された物に適用しても良い。本発明の実施の形態に係る電池３は、柔軟に生成されるので、ガラス等の平面に容易に貼付することが可能になる。
【００５７】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなる。
【００５８】
本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００５９】
１  透明体
２  透明体本体部
２ａ  第１透明層
２ｂ  第２透明層
３  電池
４  曇り止め装置
５  正極負極端子
６  接続スイッチ
７  フレーム
８  ヘッドバンド
１０  ゴーグル
３１ａ  正極
３１ｂ  負極
３２ａ  正極側筐体
３２ｂ  負極側筐体
３３ａ  正極導電性フィルム
３３ｂ  負極導電性フィルム
３４ａ  正極層
３４ｂ  負極層
３５  電解質層
【図１】
2020087578.tif 000003
【図２】
2020087578.tif 000004
【図３】
2020087578.tif 000005
【図４】
2020087578.tif 000006