(57)【要約】【課題】稼働時間を短くしてエネルギ効率を向上させるデフロスタ装置を提供することを課題とする。【解決手段】赤外光を透過する膜状の第１媒体２と、赤外光を反射する膜状の第２媒体３，３と、赤外光を発する光源５とを備えるデフロスタ装置１において、第１媒体２及び第２媒体３，３は対象部材（車両のフロントガラスＦＧ等）の表面に配設され、光源５が第１媒体２内に赤外光ＩＲを出射すると、赤外光ＩＲが多重反射しながら第１媒体２内を伝搬し、赤外光ＩＲが第２媒体３の面で反射する際に赤外光ＩＲのエバネッセント波が第２媒体３の反対側の面からにじみ出て、第２媒体３の反対側の面に付着している水（曇りや霜等）Ｗがそのエバネッセント波を吸収することで加熱され、曇りや霜等が取り除かれる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外領域の光を透過する膜状の第１媒体と、
前記第１媒体の少なくとも一面に設けられ、赤外領域の光を反射する膜状の第２媒体と、
赤外領域の光を発する光源と、
を備え、
前記第１媒体及び前記第２媒体は、対象部材の表面に配設され、
前記光源は、前記第１媒体内に赤外領域の光を出射することを特徴とするデフロスタ装置。
【請求項２】
前記光源は、前記第１媒体と前記第２媒体との界面で全反射する角度で赤外領域の光を出射することを特徴とする請求項１に記載のデフロスタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デフロスタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、フロントガラスの曇りや霜等を取り除くためにデフロスタ装置が装備されている。デフロスタ装置は、エンジンの廃熱や電気ヒータ等を利用して暖気された空気をフロントガラスに送風し、曇りや霜等を取り除く。また、特許文献１には、車両用の窓ガラスにおいてガラス体の車室内側に熱線吸収層と車室外側に熱線反射層が設けられ、窓ガラスに向けて熱線を照射し、その熱線を熱線吸収層で吸収するとともに熱線吸収層を透過した熱線の一部を熱線反射層で反射して熱線吸収層で吸収し、熱線吸収層が熱線を吸収することでガラス体の車室内側を加熱するデフロスタ装置が開示されている。
【０００３】
近年、エンジンを搭載せずに、モータのみを駆動力とする電気自動車が開発されている。電気自動車の場合、エンジンの廃熱を利用できないので、上記の電気ヒータによるデフロスタ装置や特許文献１に開示のデフロスタ装置等が利用される。このようなデフロスタ装置を稼働するためには、バッテリに蓄電されている電力を利用することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−６８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のデフロスタ装置の場合、ガラス自体を温めているので、曇りや霜等が取り除かれるまでに時間を要する。そのため、電力を利用するデフロスタ装置の場合、多くの電力を消費し、エネルギ効率を向上させる余地があった。例えば、走行前にフロントガラスに霜等が付いていると、視野を確保できないので、霜等が取り除かれるまでデフロスタ装置を稼働させて、待っていなければならない。その結果、多くの電力が消費されるとともに、短時間で発車できない。特に、電気自動車の場合、デフロスタ装置で電力が消費されると、走行可能距離が少なくなるので、電力消費を極力抑えたい。
【０００６】
そこで、本発明は、稼働時間を短くしてエネルギ効率を向上させるデフロスタ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るデフロスタ装置は、赤外領域の光を透過する膜状の第１媒体と、第１媒体の少なくとも一面に設けられ、赤外領域の光を反射する膜状の第２媒体と、赤外領域の光を発する光源とを備え、第１媒体及び第２媒体は、対象部材の表面に配設され、光源は、第１媒体内に赤外領域の光を出射することを特徴とする。
【０００８】
このデフロスタ装置は、電気エネルギ（電力）を利用して、対象部材の曇りや霜等を取り除く装置である。デフロスタ装置では、対象部材の表面に第１媒体及び第２媒体が配設されている。第１媒体は、赤外領域の光を透過する膜状の媒体である。第２媒体は、第１媒体の少なくとも一面に設けられ、赤外領域の光を反射する膜状の媒体である。そして、デフロスタ装置では、光源によって第１媒体内に赤外領域の光を出射する。すると、赤外領域の光が、第１媒体を透過して第２媒体に到達すると第２媒体（第１媒体と第２媒体との界面）で反射し、この反射を繰り返し（多重反射）ながら第１媒体内を伝搬していく。第２媒体の面で赤外領域の光が反射する際に、赤外領域の光のエバネッセント波（近接場光）が第２媒体の反対側の面からにじみ出る。赤外領域の光は水の光吸収率が高い波長の光なので、第２媒体の反対側の面に付着している水（曇り、霜等）は、にじみ出てきたエバネッセント波を吸収する。水がエバネッセント波を吸収すると、水は加熱される。この加熱によって、水が気化し、曇り、霜等が取り除かれる。このように、このデフロスタ装置では、赤外領域の光のエバネッセント波を利用することにより、水を優先的に加熱（水だけを選択的に加熱）できるので、曇りや霜等を取り除く時間が短くなることによって消費電力を低減でき、エネルギ効率が向上する。
【０００９】
なお、対象部材は、表面に曇り、霜、水滴、氷等が付着する部材であり、例えば、ガラス、鏡がある。ガラスのように透明の対象部材の場合、両側の表面のうちの少なくとも一方の表面に第１媒体及び第２媒体が設けられる。鏡のような不透明の対象部材の場合、片側のみの表面に第１媒体及び第２媒体が設けられる。ちなみに、鏡のような反射する対象部材の場合、第１媒体の一方の面側が対象部材で赤外領域の光を反射できるので、第２媒体は第１媒体の他方の面側だけに設ければよい。また、赤外領域の光は、近赤外領域の光、中赤外領域の光、遠赤外領域の光を含むものとする。
【００１０】
本発明の上記デフロスタ装置では、光源は、第１媒体と第２媒体との界面で全反射する角度で赤外領域の光を出射すると好適である。赤外領域の光が全反射することによって、第１媒体内を伝搬する赤外領域の光の減衰を極力抑制できる。その結果、赤外領域の光のエバネッセント波の利用効率が向上し、エネルギ効率がより向上する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、赤外領域の光のエバネッセント波を利用することにより、水を優先的に加熱できるので、曇りや霜等を取り除く時間が短くなることによって消費電力を低減でき、エネルギ効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態に係るデフロスタ装置の構成図である。
【図２】図１における第１媒体と第２媒体との界面周辺の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明に係るデフロスタ装置の実施の形態を説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１４】
本実施の形態では、本発明に係るデフロスタ装置を、車両のフロントガラス（対象部材）のデフロスタ装置に適用する。本実施の形態に係るデフロスタ装置は、バッテリに蓄電されている電力を利用し、フロントガラスの曇りや霜等をデフロストする。なお、車両のガラスの場合、車室内側は曇りが発生し、車室外側は霜や氷結が発生するので、目的に応じて、本実施の形態に係るデフロスタ装置をフロントガラスの車室内側の表面と車室外側の表面のいずれか一方に設けてもよいしあるいは両側に設けてもよい。
【００１５】
図１及び図２を参照して、本実施の形態に係るデフロスタ装置１について説明する。図１は、本実施の形態に係るデフロスタ装置の構成図である。図２は、図１における第１媒体と第２媒体との界面周辺の拡大図である。なお、図１では、フロントガラスに設けられるデフロスタ装置の一部分を拡大して示している。
【００１６】
デフロスタ装置１は、赤外領域の光（赤外光）を利用し、赤外光のエバネッセント波によって水（曇りや霜等）を優先的に加熱してデフロストする。そのために、デフロスタ装置１は、第１媒体２、第２媒体３，３、反射膜４、光源５を備えている。
【００１７】
なお、赤外領域の光は、近赤外領域の光、中赤外領域の光、遠赤外領域の光を含むものとする。赤外領域の光は、水の光吸収率が高い波長の光である。本実施の形態では、波長が１．４μｍにピークを持つ近赤外領域の光を用いる。これ以外にも、１．９μｍ、２．５μｍ、６．０μｍのいずれかの付近（±０．２μｍ）にピークを持つ赤外領域の光等を利用できる。
【００１８】
第１媒体２は、赤外光（１．４μｍ帯の光）に対する透過率が高くかつ赤外光（１．４μｍ帯の光）に対して減衰が少ない材料からなる媒体である。この減衰としては、１０ｄＢ／ｋｍ程度の減衰であることが好ましい。第１媒体２の材料としては、例えば、石英がある。これ以外にも、ＯＨ結合が１００ｐｐｍ以下であれば有機系の材料でもよい。第１媒体２は、薄い膜状であり、両面に第２媒体３，３が設けられる。
【００１９】
第２媒体３は、赤外光（１．４μｍ帯の光）に対する反射率が高くかつ厚さ方向（フロントガラスＦＧに対して垂直な向き）に対して可視光に対する透過率が高い材料からなる媒体である。この透過率としては、９５％以上であることが好ましい。第２媒体３の材料としては、例えば、フッ素やナトリウム等の不純物をドープした石英がある。第２媒体３は、一方の面で赤外光が反射する際に他方の面からエバネッセント波がにじみ出るために、非常に薄い膜状（第１媒体２よりも薄い膜状）である。この第２媒体３の厚さは、５００ｎｍ以下であることが好ましい。一方の第２媒体３は、フロントガラスＦＧの表面の全面に設けられる。この一方の第２媒体３のフロントガラスＦＧと反対側の面の全面には、第１媒体２が設けられる。他方の第２媒体３は、その第１媒体２の反対側の面の全面に設けられる。
【００２０】
第１媒体２と第２媒体３とは屈折率が異なり、第１媒体２の屈折率が大きいほうが好ましい。例えば、第１媒体２の屈折率が約１．４５のとき、第２媒体３の屈折率を約１．４３とする。この屈折率の異なる第１媒体２を第２媒体３，３で挟んだ構造は、導光フィルムとして機能する。
【００２１】
反射膜４は、赤外光（１．４μｍ帯の光）に対する反射率の高い材料からなる膜（反射面）である。反射膜４は、第１媒体２の赤外光が入射されない側の端面に形成される。反射膜４は、例えば、第１媒体２の端面にアルミニウムを３μｍほどスパッタ成膜して形成される。
【００２２】
光源５は、赤外光（１．４μｍ帯の光）を発光し、その赤外光を出射する光源である。光源５としては、例えば、レーザ、ＬＥＤがある。光源５は、第１媒体２の一端面に配置され、第１媒体２内（第２媒体３，３間）に赤外光を出射する。第１媒体２内の全体（ひいては、フロントガラスＦＧの全体）に赤外光がゆきわたるように、第１媒体２の一端面には所定間隔をあけて複数個の光源５が配置されると好ましい。光源５からの赤外光の出射角度は制限されており、第１媒体２と第２媒体３との界面で臨界角以上の角度（全反射する角度）となる出射角度とする。臨界角は第１媒体２及び第２媒体３の各材料にも依存するが、第１媒体２と第２媒体３との界面に対して赤外光が７５〜９０度の角度範囲になるように光源５から出射すると好ましい。
【００２３】
なお、光源５には、バッテリに蓄電されている電力を供給するための電源回路（図示せず）が接続されている。この電源回路には、ドライバがデフロスタ装置をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ（図示せず）が接続されている。
【００２４】
上記構成のデフロスタ装置１の動作について説明する。フロントガラスＦＧに曇り等が発生しているので、ドライバがスイッチ操作し、デフロスタ装置をＯＮする。すると、光源５では、第１媒体２の一方側の端面から第１媒体２内に赤外光ＩＲを出射する。赤外光ＩＲは、第１媒体２を透過し、第１媒体２と第２媒体３との界面に到達すると第２媒体３で全反射する。この第２媒体３での全反射を繰り返し（多重反射）、赤外光ＩＲは、第１媒体２内を伝搬し、第１媒体２の他方側の端面まで到達する。第１媒体２の他方側の端面に到達した赤外光ＩＲは、反射膜４で反射する。反射した赤外光は、上記と同様に多重反射する。
【００２５】
図２に示すように、赤外光が第２媒体３で反射する際に、第２媒体３内部に赤外光の浸透が発生し、第２媒体３の反対側の面から赤外光のエバネッセント波（近接場光）Ｅがにじみ出る。水は赤外光に対する吸収率が高いので、第２媒体３の反対側の面に付着している水（曇りや霜等）Ｗは、赤外光のエバネッセント波Ｅを吸収する。このエバネッセント波Ｅの吸収によって、水Ｗは加熱され、気化する。その結果、曇りや霜等が取り除かれる。
【００２６】
このデフロスタ装置１によれば、赤外光のエバネッセント波を利用することにより、水を優先的に加熱（水だけを選択的に加熱）できるので、短い時間で曇りや霜等を取り除くことができる。その結果、デフロスタ装置１の消費電力を低減でき、エネルギ効率が向上する。例えば、走行前に霜等が付着していても、短時間で霜等が取り除かれるので、走行開始までの待ち時間が少ない。
【００２７】
また、デフロスタ装置１によれば、光源５から赤外光を第２媒体３で全反射できる角度で出射することにより、第１媒体２内を伝搬する赤外光の減衰を極力抑制でき、赤外光のエバネッセント波の利用効率が向上し、エネルギ効率がより向上する。また、デフロスタ装置１によれば、第１媒体２の端面に反射膜４を設けることにより、反射膜４で反射した赤外光も有効に利用でき、赤外光のエバネッセント波の利用効率がより向上し、エネルギ効率がより向上する。また、デフロスタ装置１によれば、第２媒体３で全反射させて第１媒体２内に赤外光を伝搬させるので、赤外光が外部に放出されることがなく、安全である。
【００２８】
特に、車両が電気自動車の場合、デフロスタ装置１で消費される電力を抑えることができるので、従来よりも走行可能距離を長くできる。
【００２９】
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。
【００３０】
例えば、本実施の形態では車両のフロントガラスのデフロスタ装置に適用したが、車両の他のガラスや車両以外の様々なガラスにも適用でき、また、ガラス以外にも鏡等にも適用でき、例えば、車両のサイドミラー、バックミラーや車両以外の鏡にも適用できる。
【００３１】
また、本実施の形態では第２媒体を第１媒体の両側の表面に設ける構成としたが、鏡等の反射する部材に適用する場合には第２媒体を第１媒体の片側の表面に設けるだけでよいし、また、ガラスに適用した場合でも第２媒体を第１媒体の片側の表面にだけ設けても、第１媒体の材質によっては第１媒体と空気との界面で赤外光を反射させることも可能である。
【００３２】
また、本実施の形態では第１媒体の端面に反射膜を設ける構成としたが、反射膜を設けない構成としてもよい。対象部材のガラス等が非常に大きい場合、入射された赤外光が減衰していくので、反射膜を設けても反射してくる赤外光が少なく、反射膜を設ける効果が低い場合がある。
【００３３】
また、本実施の形態では赤外光が第２媒体で全反射する角度になるように光源から第１媒体内に出射する構成としたが、全反射する角度でなくてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１…デフロスタ装置、２…第１媒体、３…第２媒体、４…反射膜、５…光源。
【図１】
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【図２】
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