(57)【要約】      （修正有）【課題】従来のフロントガラス加熱装置においては、加熱装置によるフロントガラスの加熱により、補助加熱領域の周囲の領域に高い引張り応力が発生する。【解決手段】車両２０の前方を撮影する車載カメラ２２に近接してフロントガラス１４の内面に沿って延在するシート状のＰＴＣヒータ３４を含み、カメラの前方の被加熱領域３２のフロントガラスを加熱するよう構成された車載カメラ用フロントガラス加熱装置１０であって、ＰＴＣヒータ３４は、互いに隣接する第一の加熱領域３４Ａ及び第二の加熱領域３４Ｂを含み、第二の加熱領域の加熱面積Ｓ2は第一の加熱領域の加熱面積Ｓ1よりも小さく、第二の加熱領域の単位面積当りの発熱量Ｑ2は第一の加熱領域の単位面積当りの発熱量Ｑ1よりも小さい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の前方を撮影する車載カメラに近接してフロントガラスの内面に沿って延在するシート状の電気加熱要素を含み、前記車載カメラの前方の被加熱領域の前記フロントガラスを加熱するよう構成された車載カメラ用フロントガラス加熱装置において、
前記電気加熱要素は、互いに隣接する第一及び第二の加熱領域を含み、前記第二の加熱領域の加熱面積は前記第一の加熱領域の加熱面積よりも小さく、前記第二の加熱領域の単位面積当りの発熱量は前記第一の加熱領域の単位面積当りの発熱量よりも小さい、車載カメラ用フロントガラス加熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車載カメラ用フロントガラス加熱装置において、前記電気加熱要素は、非導電性のマトリックス中に導電性粒子が分散されたＰＴＣ素子と、前記ＰＴＣ素子により隔置された電極とを含むＰＴＣヒータであり、前記第二の加熱領域のＰＴＣヒータの上限温度は、前記第一の加熱領域のＰＴＣヒータの上限温度よりも低く且つ前記被加熱領域内の予め設定された基準点の目標加熱温度よりも高い、車載カメラ用フロントガラス加熱装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車載カメラ用フロントガラス加熱装置において、前記第二の加熱領域のＰＴＣヒータの電極間の間隔は、前記第一の加熱領域のＰＴＣヒータの電極間の間隔よりも大きい、車載カメラ用フロントガラス加熱装置。
【請求項４】
請求項２に記載の車載カメラ用フロントガラス加熱装置において、前記第二の加熱領域のＰＴＣヒータの厚さは、前記第一の加熱領域のＰＴＣヒータの厚さよりも小さい、車載カメラ用フロントガラス加熱装置。
【請求項５】
請求項２に記載の車載カメラ用フロントガラス加熱装置において、前記第二の加熱領域のＰＴＣ素子の導電性粒子の分散密度は、前記第一の加熱領域のＰＴＣ素子の導電性粒子の分散密度よりも低い、車載カメラ用フロントガラス加熱装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一つに記載の車載カメラ用フロントガラス加熱装置において、前記第一の加熱領域は、前記車載カメラと前記フロントガラスとの間に配置された部分を含み、前記第二の加熱領域は、前記フロントガラスに垂直な方向に見て前記車載カメラの光軸に対し車両の横方向に隔置されている、車載カメラ用フロントガラス加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車などの車両に搭載されるカメラのためのフロントガラス加熱装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
予防安全システムなどによる運転支援制御が行われる車両においては、フロントガラス(ウインドシールドガラス)の中央上部の内面に、プリクラッシュセーフティーセンサ（「ＰＣＳセンサ」と略称する）のような運転支援制御用センサが設置されている。運転支援制御用センサはＣＣＤカメラのような車載カメラを含み、車載カメラはフロントガラスを透過して車両の前方を撮影するよう構成されている。
【０００３】
冬季のように外気温が低く、車両の内外の温度差が大きくなると、フロントガラスの内面に結露が生じ、フロントガラスが曇った状態になる。フロントガラスが曇ると、車載カメラにより車両の前方を適正に撮影することができなくなるため、例えば下記の特許文献１に記載されているように、カメラの前方のフロントガラスを加熱する加熱装置によりフロントガラスの曇りを除去することが知られている。
【０００４】
フロントガラス加熱装置は、ＰＴＣヒータのようなシート状の電気加熱要素を含み、電気加熱要素はカメラに近接してフロントガラスの内面に接着により固定される。電気加熱要素は、フロントガラスを効果的に加熱し得る大きさを有していなければいけない一方で、カメラの撮影範囲に干渉することは許されない。そのため、カメラに近接する位置にて主要な加熱機能を発揮する主加熱領域（第一の加熱領域）と、補助的な加熱機能を発揮する補助加熱領域（第二の加熱領域）とを有するよう電気加熱要素を形成することが知られている。この場合、補助加熱領域は例えばカメラの光軸に対し車両の横方向に隔置される。主加熱領域の面積は補助加熱領域の面積よりも大きいが、主加熱領域及び補助加熱領域は同一のＰＴＣヒータにて形成されているので、両者の加熱領域の単位面積当りの発熱量は同一である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１５１２９１号公報
【発明の概要】
【０００６】
〔発明が解決しようとする課題〕
電気加熱要素が上述のように主加熱領域及び補助加熱領域を有する従来のフロントガラス加熱装置においては、加熱装置によるフロントガラスの加熱により、補助加熱領域の周囲の領域に高い引張り応力が発生することが判明した。後に詳細に説明するように、加熱装置によりフロントガラスが加熱されると、主加熱領域の加熱面積は大きいので、主加熱領域の周囲の領域の温度も高くなる。よって、主加熱領域及びその周囲の領域はガラスの面方向へ比較的容易に膨張することができる。
【０００７】
これに対し、補助加熱領域の加熱面積は小さいので、補助加熱領域の周囲の領域の温度は主加熱領域の周囲の領域ほどには高くならない。よって、補助加熱領域の膨張に対する周囲の領域の拘束が強いので、補助加熱領域の膨張による拡張力により補助加熱領域の周囲の領域には補助加熱領域の外周に沿う方向に高い引張り応力が発生される。また、補助加熱領域はガラスの面方向へ容易には膨張することができず、ガラスの面に垂直な方向へ膨張して変形するため、補助加熱領域の周囲にも本来のガラスの面に対し傾斜した領域が生じる。
【０００８】
なお、上述の問題が生じないよう、電気加熱要素の単位面積当りの発熱量が低く設定されると、補助加熱領域の発熱量だけでなく主加熱領域の発熱量も低下する。そのため、フロントガラスを効果的に加熱することができなくなって、フロントガラスの曇りを効果的に除去することできなくなることがある。
【０００９】
本発明の主要な課題は、主加熱領域及び補助加熱領域を有するフロントガラス加熱装置において、フロントガラスの曇り除去効果を低下させることなく、補助加熱領域の周囲の領域に高い引張り応力が発生する虞を低減することである。
【００１０】
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕
本発明によれば、車両（２０）の前方を撮影する車載カメラ（ＣＣＤカメラ２２）に近接してフロントガラス（１４）の内面に沿って延在するシート状の電気加熱要素（ＰＴＣヒータ３４）を含み、車載カメラの前方の被加熱領域（３２）のフロントガラスを加熱するよう構成された車載カメラ用フロントガラス加熱装置（１０）が提供される。
【００１１】
電気加熱要素（３４）は、互いに隣接する第一及び第二の加熱領域（３４Ａ、３４Ｂ）を含み、第二の加熱領域の加熱面積（Ｓ2）は第一の加熱領域の加熱面積（Ｓ1）よりも小さく、第二の加熱領域の単位面積当りの発熱量（Ｑ2）は第一の加熱領域の単位面積当りの発熱量（Ｑ1）よりも小さい。
【００１２】
上記の構成によれば、第二の加熱領域の加熱面積は第一の加熱領域の加熱面積よりも小さく、第二の加熱領域の単位面積当りの発熱量は第一の加熱領域の単位面積当りの発熱量よりも小さい。よって、第一及び第二の加熱領域が同一の加熱要素にて形成されている従来の加熱装置の場合に比して、第二の加熱領域の温度を低くし、第二の加熱領域の周囲の領域の温度勾配を緩やかにすることができる。従って、第二の加熱領域の膨張による拡張力によりその周囲の領域に発生される引張り応力を低減することができると共に、第二の加熱領域がガラスの面に垂直な方向へ膨張して変形する度合を低減することができる。
【００１３】
なお、第一の加熱領域の加熱面積は第二の加熱領域の加熱面積よりも大きく、第一の加熱領域の単位面積当りの発熱量は第二の加熱領域の単位面積当りの発熱量よりも大きい。よって、第一の加熱領域により被加熱領域を効果的に加熱することができるので、フロントガラスの曇り除去効果が低下することを回避することができる。
【００１４】
〔発明の態様〕
本発明の一つの態様においては、電気加熱要素は、非導電性のマトリックス中に導電性粒子が分散されたＰＴＣ素子と、ＰＴＣ素子により隔置された電極とを含むＰＴＣヒータであり、第二の加熱領域のＰＴＣヒータの上限温度は、第一の加熱領域のＰＴＣヒータの上限温度よりも低く且つ被加熱領域内の予め設定された基準点の目標加熱温度よりも高い。
【００１５】
上記態様によれば、電気加熱要素はＰＴＣヒータであるので、例えば電気加熱要素または被加熱領域の温度を検出し、検出結果に基づいて電気加熱要素の通電を制御する必要はない。また、第二の加熱領域のＰＴＣヒータの上限温度は、第一の加熱領域のＰＴＣヒータの上限温度よりも低く且つ被加熱領域内の基準点の目標加熱温度よりも高い。よって、この態様によれば、第二の加熱領域の温度を従来の加熱装置の場合の温度よりも低くすることができると共に、被加熱領域内の基準点の温度を目標加熱温度以上に加熱することに対し第二の加熱領域が寄与する状況を確保することができる。
【００１６】
本発明の他の一つの態様においては、第二の加熱領域のＰＴＣヒータの電極間の間隔は、第一の加熱領域のＰＴＣヒータの電極間の間隔よりも大きい。
【００１７】
上記態様によれば、例えば第一及び第二の加熱領域に同一のＰＴＣ素子を使用し、二つの加熱領域における電極間の間隔を異ならせることによって、上記電極間の間隔の関係を容易に達成することができる。よって、この態様によれば、上述の単位面積当りの発熱量及び上限温度の関係を容易に且つ低廉に達成することができる。
【００１８】
更に、本発明の他の一つの態様においては、第二の加熱領域のＰＴＣヒータの厚さは、第一の加熱領域のＰＴＣヒータの厚さよりも小さい。
【００１９】
上記態様によれば、例えば第一の加熱領域におけるシート状のＰＴＣ素子の積層枚数を第二の加熱領域におけるよりも多くすることにより、上記ＰＴＣヒータの厚さの関係を比較的容易に達成可能である。よって、この態様によれば、同一のシート状のＰＴＣ素子を使用して第一及び第二の加熱領域のＰＴＣヒータを形成することができる。
【００２０】
更に、本発明の他の一つの態様においては、第二の加熱領域のＰＴＣ素子の導電性粒子の分散密度は、第一の加熱領域のＰＴＣ素子の導電性粒子の分散密度よりも低い。
【００２１】
上記態様によれば、例えば第一の加熱領域のＰＴＣ素子の単位体積当りの導電性粒子の数及び／又は導電性粒子の大きさを第二の加熱領域よりも大きくすることにより、上記導電性粒子の分散密度の関係を比較的容易に達成可能である。よって、この態様によれば、導電性粒子の数及び／又は導電性粒子の大きさが異なることにより導電性粒子の分散密度が異なる二種類のシート状のＰＴＣ素子を使用して第一及び第二の加熱領域のＰＴＣヒータを形成することができる。
【００２２】
更に、本発明の他の一つの態様においては、第一の加熱領域は、車載カメラとフロントガラスとの間に配置された部分を含み、第二の加熱領域は、フロントガラスに垂直な方向に見て車載カメラの光軸に対し車両の横方向に隔置されている。
【００２３】
上記態様によれば、主として第一の加熱領域によるカメラの側からの熱伝導及び輻射により被加熱領域を加熱し、補助的に第二の加熱領域による車両の横方向の熱伝導及び輻射により被加熱領域を加熱することができる。よって、第二の加熱領域がカメラの撮影範囲に干渉することを回避しつつ、被加熱領域を加熱することに対し第二の加熱領域を寄与させることができる。
【００２４】
なお、本願において、ＰＴＣヒータの「上限温度」は、ＰＴＣ素子のＰＴＣ特性により、ＰＴＣヒータの温度上昇率が時間の経過と共に減少し、ＰＴＣヒータの温度が一定になったときの温度を意味する。
【００２５】
上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いられた名称及び／又は符号が括弧書きで添えられている。しかし、本発明の各構成要素は、括弧書きで添えられた名称及び／又は符号に対応する実施形態の構成要素に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による一つの実施形態にかかる車載カメラ用フロントガラス加熱装置が組み込まれたプリクラッシュセーフティーセンサを車外から斜めに見た図として示す斜視図である。
【図２】カメラの光軸を通る垂直切断面にてプリクラッシュセーフティーセンサを切断しハッチングを省略して示す断面図である。
【図３】フロントガラスに垂直に車外からプリクラッシュセーフティーセンサを見た状態にて示す平面図である。
【図４】電気加熱要素（ＰＴＣヒータ）をその面に垂直に切断して模式的に示す拡大部分断面図である。
【図５】実施形態にかかるフロントガラス加熱装置の電気回路図である。
【図６】通電開始後の電気加熱要素の第一及び第二の加熱領域の温度変化の例を示すグラフである。
【図７】従来のフロントガラス加熱装置の第一及び第二の加熱領域について、単位面積当りの発熱量（上段）、上限温度（中段）及び温度勾配（下段）を示す図である。
【図８】従来のフロントガラス加熱装置の第一及び第二の加熱領域及びそれらの周囲における応力の作用状況を示す図である。
【図９】従来のフロントガラス加熱装置の第二の加熱領域におけるフロントガラスの変形を誇張して示す断面図である。
【図１０】実施形態にかかるフロントガラス加熱装置の第一及び第二の加熱領域について、単位面積当りの発熱量（上段）、上限温度（中段）及びＰＴＣヒータが定常状態になった直後の温度勾配（下段）を示す図である。
【図１１】実施形態にかかるフロントガラス加熱装置の第一及び第二の加熱領域及びそれらの周囲における応力の作用状況を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［実施形態］
以下に添付の図を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２８】
本発明の実施形態にかかる車載カメラ用フロントガラス加熱装置（「加熱装置」と略称する）１０は、ＰＣＳセンサ１２に適用されている。ＰＣＳセンサ１２は、接着などの手段によりフロントガラス１４の内面に固定された樹脂製の支持ベース部材１６と、これに取り外し可能に取り付けられたセンサ本体１８と、これを覆うカバー（図示せず）とよりなっている。センサ本体１８は、車両２０（図２参照）の横方向に互いに隣接するＣＣＤカメラ２２及びレーダーセンサ装置２４を備えている。なお、ＰＣＳセンサ１２の構成は、本発明にとって重要ではなく、ＰＣＳセンサ１２はフロントガラス１４を透過して車両の前方を撮影するカメラを有する限り任意の構成を有していてよい。ＰＣＳセンサ１２の詳細については、必要ならば例えば本願出願人の出願に係る特開２０１６−１４４９６６号公報を参照されたい。
【００２９】
カメラ２２は、光軸２６に沿って車両２０の前方を撮影するよう構成された車載カメラである。図１及び図２において、一点鎖線２８はカメラ２２のレンズ（図示せず）の位置を示しており、二点鎖線３０はカメラ２２の画角の範囲を示している。点Ｐは、光軸２６とフロントガラス１４の内面との交点を示しており、加熱装置１０により加熱されるべきフロントガラス１４の被加熱領域３２内の予め設定された基準点である。なお、被加熱領域３２内の予め設定された基準点は、光軸２６とフロントガラス１４の内面との交点Ｐ以外の位置に設定されてもよい。
【００３０】
加熱装置１０は、カメラ２２の前方の被加熱領域３２のフロントガラス１４を加熱するよう構成されており、シート状の電気加熱要素３４を含んでいる。電気加熱要素３４は、カメラ２２に近接してフロントガラス１４に沿って延在し、接着などの手段によりフロントガラス１４の内面に固定されている。図４に示されているように、電気加熱要素３４は、半導体粒子などよりなる非導電性のマトリックス３６中にカーボン粒子のような導電性粒子３８が分散されたＰＴＣ素子４０と、ＰＴＣ素子により隔置された電極４２及び４４とを含むＰＴＣヒータである。
【００３１】
なお、図４において、４６及び４８は、ＰＴＣ素子４０、電極４２及び４４を覆う保護シートを示しており、保護シート４６及び４８は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの非導電性の樹脂よりなっていてよい。また、図４に示されているように、導電性粒子３８はマトリックス３６中に均一に分散されていることが好ましいが、導電性粒子の分散は均一でなくてもよい。更に、図４には示されていないが、電極４２及び４４は、複数の櫛歯が電気加熱要素３４の面に沿って交互に配列された櫛歯電極であることが好ましい。
【００３２】
電気加熱要素３４、即ちＰＴＣヒータは、互いに隣接する第一の加熱領域３４Ａ及び第二の加熱領域３４Ｂを含んでおり、第二の加熱領域の加熱面積（Ｓ2）は第一の加熱領域３４Ａの加熱面積（Ｓ1）よりも小さい。図示の実施形態においては、第一の加熱領域３４Ａは車両２０の横方向に延在する実質的に矩形をなし、その主要部はカメラ２２及びレーダーセンサ装置２４とフロントガラス１４との間に配設されている。
【００３３】
図１及び図３に示されているように、第二の加熱領域３４Ｂは、第一の加熱領域３４Ａから前方且つ下方へ突出する実質的に三角形をなし、フロントガラス１４に垂直な方向に見てカメラ２２の光軸２６に対し車両の横方向に隔置されている。よって、第一の加熱領域３４Ａは第二の加熱領域３４Ｂよりもカメラ２０に近い位置に配置されており、第二の加熱領域３４Ｂはカメラ２２の撮影範囲に干渉しない。なお、第一の加熱領域３４Ａ及び第二の加熱領域３４Ｂの長手方向は実質的に垂直に交差しているが、二つの加熱領域の長手方向は垂直以外の角度にて交差していてもよい。
【００３４】
後に説明する図１０に示されているように、第二の加熱領域３４Ｂの単位面積当りの発熱量Ｑ2は、第一の加熱領域３４Ａの単位面積当りの発熱量Ｑ1よりも小さい。第二の加熱領域３４ＢのＰＴＣヒータ３４の上限温度Ｔ2maxは、第一の加熱領域３４ＡのＰＴＣヒータ３４の上限温度Ｔ1maxよりも低い。よって、第一の加熱領域３４Ａは主加熱領域として機能し、第二の加熱領域３４Ｂは補助加熱領域として機能する。上記の発熱量及び上限温度の相違は、下記の（Ａ）〜（Ｃ）の構成の一つ又は任意の組合せにより達成されてよい。
（Ａ）第二の加熱領域３４ＢのＰＴＣヒータ３４の電極４２及び４４の間の間隔は、第一の加熱領域３４ＡのＰＴＣヒータ３４の電極４２及び４４の間の間隔よりも大きい。
（Ｂ）第二の加熱領域３４ＢのＰＴＣヒータ３４の厚さは、第一の加熱領域３４ＡのＰＴＣヒータ３４の厚さよりも小さい。
（Ｃ）第二の加熱領域３４ＢのＰＴＣ素子４０の導電性粒子３８の分散密度は、第一の加熱領域３４ＡのＰＴＣ素子４０の導電性粒子３８の分散密度よりも低い。
【００３５】
更に、第二の加熱領域３４ＢのＰＴＣヒータ３４の上限温度Ｔ2maxは、被加熱領域３２内の基準点Ｐの目標加熱温度（Ｔht）よりも高い。この温度の関係は、第二の加熱領域３４ＢのＰＴＣヒータ３４における電極４２及び４４の間の間隔及び／又は導電性粒子３８の分散密度を適宜に設定することにより達成されてよい。なお、被加熱領域３２内の基準点Ｐの目標加熱温度（Ｔht）は、外気温が低い状況において、フロントガラス１４の被加熱領域３２における曇りを除去することができる温度として予め設定される。
【００３６】
図５は、加熱装置１０の電気回路を示している。第一の加熱領域３４Ａ及び第二の加熱領域３４ＢのＰＴＣヒータ３４は互いに並列に接続され、各ＰＴＣヒータ３４の電極４２及び４４はリード線５０によりコネクタ５２に接続されている。コネクタ５２に連結されたコネクタ５４はリード線５６により車両の直流電源５８に接続されている。よって、第一の加熱領域３４Ａ及び第二の加熱領域３４ＢのＰＴＣヒータ３４は直流電源５８に対し並列に接続されており、二つの加熱領域に共通のリード線５６には電子制御装置６０により開閉されるスイッチ６２が設けられている。
【００３７】
電子制御装置６０には、外気温センサ６４から外気温Ｔoutを示す信号が入力される。更に、電子制御装置６０には、ＰＣＳセンサ１２の検出結果に基づいて車両２０の走行を制御する電子制御装置６６から、被加熱領域３２における曇りに起因してカメラ２２が車両２０の前方を正常に撮影することができない状況であるか否かを示す信号が入力される。電子制御装置６０は、「外気温Ｔoutが開始基準値以下である」のように加熱装置１０の所定の動作開始条件又は「カメラ２２が車両２０の前方を正常に撮影することができない」のように所定の動作継続条件が充足されるときには、スイッチ６２を閉じる。これに対し、電子制御装置６０は、「外気温Ｔoutが終了基準値以上である」のように加熱装置１０の所定の動作終了要件が充足されるときには、スイッチ６２を開く。
【００３８】
第一の加熱領域３４Ａ及び第二の加熱領域３４ＢのＰＴＣヒータ３４は、スイッチ６２が閉じられることにより通電されると、周知の要領にて昇温する。即ち、直流電流が一方の電極４２からＰＴＣ素子４０の導電性粒子３８を経て他方の電極４４へ流れる際の電気抵抗により発熱する。発熱によりＰＴＣ素子４０の温度が上昇すると、非導電性のマトリックス３６が膨張して導電性粒子３８の間の間隔が増大することにより、ＰＴＣ素子４０の電気抵抗が漸次増大し、これによりＰＴＣ素子４０を通過する電流が漸次減少し、最終的には一定の値になる。
【００３９】
よって、第一の加熱領域３４Ａ及び第二の加熱領域３４ＢのＰＴＣヒータ３４は、図６に示されているように、定常状態になると、それぞれ上限温度Ｔ1max及びＴ2maxを維持する。二つの加熱領域のＰＴＣヒータ３４は、互いに共働してフロントガラス１４の被加熱領域３２内の基準点Ｐの加熱温度（Ｔh）が目標加熱温度（Ｔht）以上になるよう、被加熱領域３２及びその周囲を加熱してフロントガラス１４の曇りを除去する。
【００４０】
第一の加熱領域３４Ａ及び第二の加熱領域３４ＢのＰＴＣヒータ３４においては、上記（Ａ）〜（Ｃ）の構成の一つ又は任意の組合せが採用されている。よって、第二の加熱領域３４ＢのＰＴＣヒータ３４の電気抵抗は、第一の加熱領域３４ＡのＰＴＣヒータ３４の電気抵抗よりも高いので、第二の加熱領域３４Ｂを流れる電流は第一の加熱領域３４Ａを流れる電流よりも低い。従って、上述のように、第二の加熱領域３４Ｂの単位面積当りの発熱量Ｑ2は、第一の加熱領域３４Ａの単位面積当りの発熱量Ｑ1よりも小さい。また、図６に示されているように、第二の加熱領域３４Ｂの上限温度Ｔ2maxは、第一の加熱領域３４Ａの上限温度Ｔ1maxよりも低い。更に、被加熱領域３２及びその周囲の加熱に対する第一の加熱領域３４Ａの寄与度合は、第二の加熱領域３４Ｂの寄与度合よりも高い。
【００４１】
＜従来技術との対比＞
従来の車載カメラ用フロントガラス加熱装置においては、第一の加熱領域３４Ａ及び第二の加熱領域３４Ｂの何れも同一の構造のＰＴＣヒータにて構成されている。換言すれば、上記（Ａ）〜（Ｃ）の構成は採用されていない。
【００４２】
よって、図７の上段に示されているように、第一の加熱領域３４Ａの単位面積当りの発熱量Ｑ1及び第二の加熱領域３４Ｂの単位面積当りの発熱量Ｑ2は同一のＱ12である。また、図７の中段に示されているように、第一の加熱領域３４Ａの上限温度Ｔ1max及び第二の加熱領域３４Ｂの上限温度Ｔ2maxも同一のＴ12maxである。更に、第一の加熱領域３４Ａの面積（Ｓ1）は第二の加熱領域３４Ｂの面積（Ｓ2）よりも大きいので、図７の下段に示されているように、第一の加熱領域３４Ａの周りの温度勾配は比較的穏やかであるのに対し、第二の加熱領域３４Ｂの周りの温度勾配は急峻である。
【００４３】
なお、図７及び後述の図１０において、横軸の「幅方向の位置」は、第一の加熱領域３４Ａ及び第二の加熱領域３４Ｂの面に沿う方向であって、加熱領域の長手方向に垂直な方向の位置である。また、Ｗ1は第一の加熱領域３４Ａの幅であり、Ｗ2は第二の加熱領域３４Ｂの長手方向中央における幅であり、幅Ｗ1及びＷ2は、それぞれ第一の加熱領域３４Ａ及び第二の加熱領域３４Ｂの長手方向の長さよりも小さい。
【００４４】
第一の加熱領域３４Ａの周りの温度は比較的高いので、第一の加熱領域３４Ａの周りの領域による第一の加熱領域の膨張に対する拘束は弱い。よって、図８に示されているように、第一の加熱領域３４Ａの周りのフロントガラス１４はその面に沿って比較的容易に膨張可能である。従って、第一の加熱領域３４Ａのフロントガラス１４もその面に沿って比較的容易に膨張可能であるので、第一の加熱領域３４Ａ及びその周囲の領域の熱応力は比較的低い。なお、図８及び後述の図１０において、太線の矢印及び太線の双頭の矢印は膨張の方向を示し、細線の矢印及び細線の双頭の矢印はそれぞれ拘束力及び引張り応力の方向を示している。更に、太線の矢印及び太線の双頭の矢印の長さは膨張の度合を示し、細線の矢印及び細線の双頭の矢印の長さはそれぞれ拘束力及び引張り応力の大きさを示している。
【００４５】
一方、第二の加熱領域３４Ｂの周りの温度は低いので、図８に示されているように、第二の加熱領域３４Ｂの周りの領域による第一の加熱領域の膨張に対する拘束は強い。そのため、第二の加熱領域３４Ｂの膨張による拡張力により、第二の加熱領域３４Ｂの周りの領域には高い引張り応力が発生される。また、第二の加熱領域３４Ｂのフロントガラス１４はその面に沿って容易には膨張できないので、図９に示されているように、第二の加熱領域３４Ｂのフロントガラス１４はその面に垂直な外方向へ膨張して変形する。
【００４６】
これに対し、実施形態においては、（Ａ）〜（Ｃ）の構成の少なくとも一つが採用されている。よって、図１０の上段に示されているように、第二の加熱領域３４Ｂの単位面積当りの発熱量Ｑ2は、第一の加熱領域３４Ａの単位面積当りの発熱量Ｑ1よりも小さい。また、図１０の中段に示されているように、第二の加熱領域３４Ｂの上限温度Ｔ2maxは、第一の加熱領域３４Ａの上限温度Ｔ1maxよりも低い。更に、図１０の下段に示されているように、第一の加熱領域３４Ａの周りの温度勾配は従来の加熱装置の場合と同様に比較的穏やかであり、第二の加熱領域３４Ｂの周りの温度勾配は第一の加熱領域３４Ａの周りの温度勾配よりも急峻であるが、従来の加熱装置の場合よりも穏やかである。
【００４７】
第一の加熱領域３４Ａの周りの温度は従来の加熱装置の場合よりも高く、従来の加熱装置の場合と同様に、第一の加熱領域３４Ａの周りの領域による第一の加熱領域の膨張に対する拘束は弱い。よって、図１１に示されているように、第一の加熱領域３４Ａの周りのフロントガラス１４はその面に沿って比較的容易に膨張可能である。従って、第一の加熱領域３４Ａのフロントガラス１４もその面に沿って比較的容易に膨張可能であるので、第一の加熱領域３４Ａ及びその周囲の領域の熱応力は比較的低い。
【００４８】
一方、第二の加熱領域３４Ｂの温度は従来の加熱装置の場合に比して低くてよいので、第二の加熱領域３４Ｂの温度と第二の加熱領域３４Ｂの周りの領域の温度との差を従来の加熱装置の場合よりも小さくすることができる。よって、図１１に示されているように、第二の加熱領域３４Ｂの周りの領域による第一の加熱領域の膨張に対する拘束は弱く、第二の加熱領域３４Ｂの膨張による拡張力により第二の加熱領域３４Ｂの周りの領域に発生される引張り応力は、従来の加熱装置の場合に比して低い。また、第二の加熱領域３４Ｂのフロントガラス１４がその面に垂直な方向へ膨張して変形する量も、従来の加熱装置の場合に比して小さい。
【００４９】
なお、第一の加熱領域３４Ａの加熱面積（Ｓ1）は第二の加熱領域３４Ｂの加熱面積（Ｓ2）よりも大きく、第一の加熱領域の単位面積当りの発熱量Ｑ1は第二の加熱領域の単位面積当りの発熱量Ｑ2よりも大きい。よって、第一の加熱領域３４Ａにより被加熱領域３２を効果的に加熱することができるので、フロントガラス１４の曇り除去効果が低下することを回避することができる。
【００５０】
第一の加熱領域３４Ａの単位面積当りの発熱量Ｑ1及び第二の加熱領域３４Ｂの単位面積当りの発熱量Ｑ2は、二つの加熱領域のＰＴＣヒータ３４が、互いに共働して基準点Ｐの加熱温度（Ｔh）が目標加熱温度（Ｔht）以上になるよう加熱し得る限り、適宜に設定されてよい。また、第一の加熱領域３４Ａの上限温度Ｔ1max及び第二の加熱領域３４Ｂの上限温度Ｔ2maxは、上限温度Ｔ1maxが上限温度Ｔ2maxよりも高く、上限温度Ｔ2maxが被加熱領域３２内の基準点Ｐの目標加熱温度（Ｔht）よりも高い限り、適宜に設定されてよい。
【００５１】
例えば、従来の加熱装置との比較における第一の加熱領域３４Ａの単位面積当りの発熱量Ｑ1の増大量をΔＱ1（＝Ｑ1−Ｑ12）とし、第二の加熱領域３４Ｂの単位面積当りの発熱量Ｑ低減量をΔＱ2（＝Ｑ12−Ｑ2）とする。従来の加熱装置における総発熱量Ｑp及び実施形態における総発熱量Ｑeは、それぞれ下記の式（１）及び（２）により表される。
Ｑp＝Ｑ12（Ｓ1＋Ｓ2）  …（１）
Ｑe＝Ｑ1・Ｓ1＋Ｑ2・Ｓ2  …（２）
【００５２】
よって、実施形態における総発熱量Ｑeが従来の加熱装置における総発熱量Ｑpと等しくなるよう、発熱量Ｑ1、Ｑ2及び上限温度Ｔ1max、Ｔ2maxが設定されれば、実施形態におけるにおける電力消費量を従来の加熱装置における電力消費量と同一にすることができる。
【００５３】
特に、実施形態においては、第一及び第二の加熱領域の電気加熱要素３４は、非導電性のマトリックス３６中に導電性粒子３８が分散されたＰＴＣ素子４０と、ＰＴＣ素子により隔置された電極４２及び４４とを含むＰＴＣヒータである。よって、ＰＴＣヒータに電流が通電されると、ＰＴＣ特性により第一の加熱領域３４Ａ及び第二の加熱領域３４Ｂの温度がそれぞれ上限温度Ｔ1max及びＴ2maxに自動的に制御される。従って、実施形態によれば、電気加熱要素として例えば抵抗線ヒータが使用される場合の通電制御、即ちヒータによる加熱温度に基づいてヒータへの通電を制御することは不要である。
【００５４】
また、第二の加熱領域３４ＢのＰＴＣヒータの上限温度Ｔ2maxは、第一の加熱領域３４ＡのＰＴＣヒータの上限温度Ｔ1maxよりも低く且つ被加熱領域３２内の基準点Ｐの目標加熱温度（Ｔht）よりも高い。従って、従来に比して第二の加熱領域３４Ｂの周囲における引張り応力を低減しつつ、上限温度Ｔ2maxが目標加熱温度（Ｔht）以下である場合に比して、被加熱領域３２の加熱に対する第二の加熱領域３４ＢのＰＴＣヒータの寄与度合を高くすることができる。
【００５５】
また、実施形態においては、第一及び第二の加熱領域について上述の単位面積当りの発熱量及び上限温度の関係を達成すべく、前述のように上記（Ａ）〜（Ｃ）の構成の少なくとも一つが採用されている。
【００５６】
上記（Ａ）の構成は、例えば第一の加熱領域３４Ａ及び第二の加熱領域３４Ｂに同一のＰＴＣ素子４０を使用し、二つの加熱領域における電極４２及び４４の間の間隔を異ならせることによって、容易に達成可能である。よって、この構成によれば、上述の単位面積当りの発熱量及び上限温度の関係を容易に且つ低廉に達成することができる。
【００５７】
上記（Ｂ）の構成は、例えば第一の加熱領域３４Ａにおけるシート状のＰＴＣ素子４０の積層枚数を第二の加熱領域３４Ｂにおけるよりも多くすることにより、比較的容易に達成可能である。よって、この構成によれば、同一のシート状のＰＴＣ素子４０を使用して第一及び第二の加熱領域３４Ａ及び３４ＢのＰＴＣヒータを形成することができる。
【００５８】
更に、上記（Ｃ）の構成は、例えば第一の加熱領域３４ＡのＰＴＣ素子４０の単位体積当りの導電性粒子３８の数及び／又は導電性粒子３８の大きさを第二の加熱領域３４Ｂよりも大きくすることにより、比較的容易に達成可能である。よって、この構成によれば、導電性粒子３８の数及び／又は導電性粒子３８の大きさが異なることにより導電性粒子３８の分散密度が異なる二種類のシート状のＰＴＣ素子４０を使用して第一及び第二の加熱領域３４Ａ及び３４ＢのＰＴＣヒータを形成することができる。
【００５９】
また、実施形態においては、第一の加熱領域３４Ａは、カメラ２２とフロントガラス１４との間に配置された部分を含み、第二の加熱領域３４Ｂは、フロントガラス１４に垂直な方向に見てカメラ２２の光軸２６に対し車両２０の横方向に隔置されている。よって、実施形態によれば、主として第一の加熱領域３４Ａによるカメラ２２の側からの熱伝導及び輻射により被加熱領域３２を加熱し、補助的に第二の加熱領域３４Ｂによる車両２０の横方向の熱伝導及び輻射により被加熱領域３２を加熱することができる。従って、第二の加熱領域３４Ｂがカメラ２２の撮影範囲に干渉することを回避しつつ、被加熱領域３２を加熱することに対し第二の加熱領域３４Ｂを確実に寄与させることができる。
【００６０】
また、実施形態においては、第一の加熱領域３４Ａ及び第二の加熱領域３４Ｂは、直流電源５８に対し並列に接続されている。よって、第一の加熱領域３４Ａ及び第二の加熱領域３４Ｂに同一の電圧を印加することができる。
【００６１】
更に、実施形態においては、第一の加熱領域３４Ａ及び第二の加熱領域３４Ｂは、直流電源５８に対し並列に接続され、スイッチ６２は第一及び第二の加熱領域に共通のリード線、即ちコネクタ５４と直流電源５８との間のリード線５６に設けられている。よって、第一及び第二の加熱領域のそれぞれに固有のリード線にスイッチが設けられる場合に比して、部品点数を低減することができ、また電子制御装置６０により一つのスイッチ６２を開閉することによって、二つの加熱領域への電流の通電及び遮断を同時に行うことができる。
【００６２】
以上においては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００６３】
例えば、上述の実施形態においては、第一の加熱領域３４Ａ及び第二の加熱領域３４ＢのＰＴＣヒータ３４は、直流電源５８に対し並列に接続されているが、互いに独立に直流電源５８に接続されてもよい。後者の場合には、第一の加熱領域３４Ａと直流電源５８との間のリード線及び第二の加熱領域３４Ｂと直流電源５８との間のリード線にスイッチが設けられてよい。
【００６４】
また、上述の実施形態においては、電気加熱要素３４はＰＴＣヒータであるが、抵抗線ヒータであってもよい。後者の場合には、第一の加熱領域３４Ａ及び第二の加熱領域３４Ｂの抵抗線ヒータは、直流電源５８に対し並列に接続されてもよく、直流電源５８に対し直列に接続されてもよい。なお、直流電源５８に対する接続が直列である場合には、第二の加熱領域３４Ｂの抵抗線ヒータの電気抵抗は、第一の加熱領域３４Ａの抵抗線ヒータの電気抵抗よりも小さい値に設定される。
【００６５】
また、上述の実施形態においては、第一の加熱領域３４Ａ及び第二の加熱領域３４Ｂは、それぞれ矩形及び三角形をなしている。しかし、第二の加熱領域の加熱面積が第一の加熱領域の加熱面積よりも小さく、第二の加熱領域の単位面積当りの発熱量が第一の加熱領域の単位面積当りの発熱量よりも小さい限り、少なくとも一方の加熱領域が他の形状をなしていてもよい。
【００６６】
また、上述の実施形態においては、ＰＣＳセンサ１２は一つのＣＣＤカメラ２２を備えているが、加熱装置１０は、ステレオカメラを備えた運転支援制御用センサに適用されてもよい。その場合には、第一の加熱領域３４Ａ及び第二の加熱領域３４Ｂを有する二つの加熱装置１０が使用され、各加熱装置が対応するカメラに近接して配置されてよい。
【００６７】
また、上述の実施形態においては、加熱装置１０は、ＣＣＤカメラ２２及びレーダーセンサ装置２４を備えたＰＣＳセンサ１２に適用されている。しかし、加熱装置１０は、カメラのみに適用されてもよく、カメラに加えてレーダーセンサ装置以外の検出装置を備えた運転支援制御用センサに適用されてもよく、更にはカメラ及びレーダーセンサ装置に加えて他の検出装置を備えた運転支援制御用センサに適用されてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１０…車載カメラ用フロントガラス加熱装置、１２…ＰＣＳセンサ、１４…フロントガラス、２０…車両、２２…ＣＣＤカメラ、２６…光軸、３２…被加熱領域、３４…電気加熱要素（ＰＴＣヒータ）、３４Ａ…第一の加熱領域、３４Ｂ…第二の加熱領域、３６…マトリックス、３８…導電性粒子、４０…ＰＴＣ素子、４２，４４…電極、５８…直流電源、６０…電子制御装置、６２…スイッチ、６４…外気温センサ、６６…電子制御装置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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