(57)【要約】      （修正有）【課題】車両用ウインドシールド装置及び車両用レーダ装置に用いられる、温度の均一化がなされたヒータユニットを提供すること。【解決手段】ヒータ素子１は、コード状ヒータからなり、外径約０．２ｍｍの芳香族ポリアミド繊維束からなる芯線があり、芯線の外周には、素線径０．０８ｍｍの硬質錫入り銅合金線からなる５本の導体素線を引き揃えて構成されたものがピッチ約１．０ｍｍで螺旋状に巻装されている。導体素線には、アルキドシリコーンワニスを塗布し乾燥して形成したシリコーンを含有する絶縁被膜が形成されている。基材１１は、厚さ０．０４ｍｍのアルミニウム箔、アクリル系粘着材からなる接着層及びポリエステルフィルムからなる剥離シートを積層したものである。【選択図】図１
2019110133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗加熱により発熱するヒータ素子と、面状の基材とからなり、
上記ヒータ素子が、フィルムヒータ、箔状ヒータ、面状ヒータ、コード状ヒータ、線状ヒータ、ＰＴＣヒータの内の何れかであり、
上記基材が、アルミニウム、鉄、銅、銀、金の内の何れか若しくはこれらの合金からなる金属箔であるか、または、アルミニウム、鉄、銅、銀、金の内の何れか若しくはこれらの合金からなる金属層で覆われた面を有するヒータユニット。
【請求項２】
上記ヒータ素子が、上記基材上に貼り付けられているか、または、上記基材上に縫製によって固定されているか、または、複数の上記基材によって挟持されている請求項１記載のヒータユニット。
【請求項３】
請求項１または２記載のヒータユニットと、車両のウインドシールドに取付けられるブラケットと、上記ブラケットに収容されたカメラユニットと、上記ブラケットに収容された遮光フードと、を備え、
上記ヒータユニットが、上記ブラケット、上記カメラユニットまたは上記遮光フードに取付けられ、上記カメラユニットまたは上記ウインドシールドに付着した曇り、結露、霜、氷、水滴を除去するとともに、曇り、結露、霜、氷の付着を防止するように発熱する車両用ウインドシールド装置。
【請求項４】
請求項１または２記載のヒータユニットと、車両のウインドシールドに取付けられるブラケットと、上記ブラケットに収容されたレーダユニットと、を備え、
上記ヒータユニットが、上記ブラケット、または、上記レーダユニットに取付けられ、上記レーダユニットまたは上記ウインドシールドに付着した曇り、結露、霜、氷、水滴を除去するとともに、曇り、結露、霜、氷の付着を防止するように発熱する車両用ウインドシールド装置。
【請求項５】
請求項１または２記載のヒータユニットと、車両に取付けられるブラケットと、上記ブラケットに収容されたレーダユニットと、を備え、
上記ヒータユニットが、上記ブラケット、または上記レーダユニットに取付けられ、上記レーダユニットまたは上記レーダユニットを覆うレドームに付着した曇り、結露、霜、氷、水滴を除去するとともに、曇り、結露、霜、氷の付着を防止するように発熱する車両用レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車両におけるカメラユニット、ウインドシールド、レーダユニット等に付着した結露、氷、霜、水滴を除去するとともに、曇り、結露、氷、霜の付着を防止するためのヒータユニット、及び、このヒータユニットが備えられたウインドシールド装置及びレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用ウインドシールド装置は、ウインドシールドの車室側に取付けられて、車両前方の他車両や障害物の有無の検知に用いられる。車両用ウインドシールド装置は、ウインドシールドに固定されるブラケットと、ブラケットに指示されるカメラユニットまたはレーダユニットと、太陽光などの外光がカメラユニットに入射することを抑制する遮光フードを備える。ここで、車室内の湿度が高い場合は、車外の温度が低い場合には、曇り、結露、霜、氷などがウインドシールドに付着するため、車両用ウインドシールド装置は、遮光フードを加熱するためのヒータユニットを遮光フードの裏側に備えている。このヒータユニットから発せられる熱によって、遮光フードと対向するウインドシールドに付着した曇り、結露、霜、氷などは溶融、蒸発して除去される。これにより、カメラユニットによる撮影は鮮明なものとなる。また、レーダユニットからのレーダが減衰することなく、正確な検知が可能となる（特許文献１など参照）。
【０００３】
ヒータユニットとしては、例えば、加熱される面状の対象領域を均一に昇温するため、対象領域の周縁に位置する第１の線状発熱体と、対象領域の内部に位置する第２の線状発熱体とを別々に備えたものが知られている（特許文献２など参照）。また、線状発熱体としても種々のものが知られている（特許文献３など参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１８５８９３公報
【特許文献２】実用新案登録第１８０１１９０号
【特許文献３】特許第６３２０９３５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献２に記載のヒータユニットは、放熱しやすい周縁に位置する第１の線状発熱体と、蓄熱しやすい内部に位置する第２の線状発熱体とを別の発熱量となるように加熱することによって、対象領域での温度の均一化を図ることが可能である。しかしながら、上記特許文献２に記載のヒータユニットでは、線状発熱体が配置されない部分がどうしても生じてしまうことから、温度の均一化という点ではまだ不十分である。温度の均一化が不十分であると、曇り、結露、霜、氷などが部分的に残ってしまうことがあるので、温度の均一化についてはより高度な要求がなされて。
【０００６】
本発明はこのような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、温度の均一化がなされたヒータユニットと、それを備えた車両用ウインドシールド装置及び車両用レーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するべく、本発明によるヒータユニットは、抵抗加熱により発熱するヒータ素子と、面状の基材とからなり、上記ヒータ素子が、フィルムヒータ、箔状ヒータ、面状ヒータ、コード状ヒータ、線状ヒータ、ＰＴＣヒータの内の何れかであり、上記基材が、アルミニウム、鉄、銅、銀、金の内の何れか若しくはこれらの合金からなる金属箔であるか、または、アルミニウム、鉄、銅、銀、金の内の何れか若しくはこれらの合金からなる金属層で覆われた面を有するものである。
また、上記ヒータ素子が、上記基材上に貼り付けられているか、または、上記基材上に縫製によって固定されているか、または、複数の上記基材によって挟持されていることが考えられる。
本発明による車両用ウインドシールド装置は、上記のヒータユニットと、車両のウインドシールドに取付けられるブラケットと、上記ブラケットに収容されたカメラユニットと、上記ブラケットに収容された遮光フードと、を備え、上記ヒータユニットが、上記ブラケット、上記カメラユニットまたは上記遮光フードに取付けられ、上記カメラユニットまたは上記ウインドシールドに付着した曇り、結露、霜、氷、水滴を除去するとともに、曇り、結露、霜、氷の付着を防止するように発熱するものである。
また、本発明による他の車両用ウインドシールド装置は、上記のヒータユニットと、車両のウインドシールドに取付けられるブラケットと、上記ブラケットに収容されたレーダユニットと、を備え、上記ヒータユニットが、上記ブラケット、または、上記レーダユニットに取付けられ、上記レーダユニットまたは上記ウインドシールドに付着した曇り、結露、霜、氷、水滴を除去するとともに、曇り、結露、霜、氷の付着を防止するように発熱するものである。
本発明による車両用レーダ装置は、上記のヒータユニットと、車両に取付けられるブラケットと、上記ブラケットに収容されたレーダユニットと、を備え、上記ヒータユニットが、上記ブラケット、または上記レーダユニットに取付けられ、上記レーダユニットまたは上記レーダユニットを覆うレドームに付着した曇り、結露、霜、氷、水滴を除去するとともに、曇り、結露、霜、氷の付着を防止するように発熱するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、熱伝導性に優れる金属箔または金属層により、ヒータ素子からの熱が基材全体に均一化することになるため、均一な発熱をすることができる。これにより、曇り、結露、霜、氷などが部分的に残ってしまうことなく、確実に除去されることになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１によるヒータユニットの構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態１による輻射ヒータの要部を拡大して模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２によるヒータユニットの構成を示す平面図である。
【図４】本発明の実施の形態２による輻射ヒータの要部を拡大して模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３によるヒータユニットの構成を示す一部切欠平面図である。
【図６】本発明の実施の形態３による輻射ヒータの要部を拡大して模式的に示す断面図である。
【図７】本発明による車両用ウインド装置の概要を示す断面図である。
【図８】本発明で使用されるヒータ素子の一例を示す一部切欠側面図である。
【図９】本発明で使用されるヒータユニット製造装置の構成を示す図である。
【図１０】本発明のヒータユニットにおいて、ヒータ素子を所定のパターン形状に配設する様子を示す一部斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
まず、図１，図２を参照して実施の形態１を説明する。この実施の形態１におけるヒータ素子１の構成から説明する。実施の形態１におけるヒータ素子１は、コード状ヒータからなり、図８に示すような構成になっている。まず、外径約０．２ｍｍの芳香族ポリアミド繊維束からなる芯線３があり、該芯線３の外周には、素線径０．０８ｍｍの硬質錫入り銅合金線からなる５本の導体素線５ａを引き揃えて構成されたものがピッチ約１．０ｍｍで螺旋状に巻装されている。導体素線５ａには、アルキドシリコーンワニス（アルキド：シリコーン＝５０：５０）を塗布し乾燥して形成したシリコーンを含有する絶縁被膜５ｂが、厚さ約５μｍで形成されている。このように構成されたヒータ素子１の外径は、０．３８ｍｍとなっている。また、ヒータ素子１の外周には、融点１６３℃のポリエステル樹脂が０．１３ｍｍの厚さで押出被覆されて熱融着部９が形成されている。熱融着部まで含めたヒータ素子１の仕上がり外径は、０．６４ｍｍである。又、屈曲性や引張強度を考慮した場合には上記芯線３は有効であるが、芯線３を使用せず、複数本の導体素線を引き揃えるか或いは撚り合わせたものとすることも考えられる。
【００１２】
次に、上記構成をなすヒータ素子１を接着・固定する基材１１の構成について説明する。実施の形態１における基材１１は、厚さ０．０４ｍｍのアルミニウム箔、アクリル系粘着材からなる接着層及びポリエステルフィルムからなる剥離シートを積層したものである。このような基材１１は、型抜き等の公知の手法により所望の形状とされる。
【００１３】
次に、上記ヒータ素子１を基材１１の間に所定のパターン形状で配設して接着・固定する構成について説明する。図９はヒータ素子１が配設された基材を加熱加圧するためのホットプレス式ヒータ製造装置１３の構成を示す図である。まず、ホットプレス治具１５があり、このホットプレス治具１５上には複数個の係り止め機構１７が設けられている。上記係り止め機構１７は、図１０に示すように、ピン１９を備えていて、このピン１９はホットプレス冶具１５に穿孔された孔２１内に下方より差し込まれている。このピン１９の上部には先端が針となった係り止め部材２３が軸方向に移動可能に取り付けられていて、コイルスプリング２５によって常時上方に付勢されている。そして、図１０中仮想線で示すように、これら複数個の係り止め機構１７の係り止め部材２３にヒータ素子１を引っ掛けながら、ヒータ素子１を所定のパターン形状にて配設することになる。
【００１４】
図９に戻って、上記複数個の係り止め機構１７の上方にはプレス熱板２７が昇降可能に配置されている。すなわち、ヒータ素子１を複数個の係り止め機構１７の係り止め部材２３に引っ掛けながら所定のパターン形状にて配設し、その上に基材１１を置く。その状態で上記プレス熱板２７を降下させてヒータ素子１及び基材１１に、加熱加圧を施すものである。尚、プレス熱板２７の降下による加熱加圧時には複数個の係り止め機構１７の係り止め部材２３はコイルスプリング２５の付勢力に抗して下方に移動するものである。それによって、ヒータ素子１の外周の熱融着部９が融着してヒータ素子１及び基材１１が接着・固定されることになる。
【００１５】
上記作業を行うことにより、図１及び図２に示すような実施の形態１によるヒータユニット３１を得ることができる。
【００１６】
次いで、図３及び図４を参照して実施の形態２を説明する。この実施の形態２におけるヒータ素子１の構成は、上記実施の形態１と同じものである。
【００１７】
次に、上記構成をなすヒータ素子１を接着・固定する基材１１の構成について説明する。実施の形態２における基材１１は、見かけ密度４０ｋｇ／ｍ３、（ＪＩＳ  Ｋ７２２２準拠）、硬さ２２０Ｎ（ＪＩＳ  Ｋ６４００準拠）、厚さ８ｍｍの発泡ポリウレタン樹脂からなる発泡樹脂層１１ａと、厚さ０．０４ｍｍのアルミニウム箔からなる金属層１１ｂとからなり、これら発泡樹脂層１１ａと金属層１１ｂは、アクリル系粘着材からなる接着層（図示しない）により接着されている。このような基材１１は、型抜き等の公知の手法により所望の形状とされる。
【００１８】
上記ヒータ素子１を基材１１の間に所定のパターン形状で配設して接着・固定する構成については、上記実施の形態１と同様になる。なお、実施の形態２では、図４に示すように基材１１における金属層１１ｂ側にヒータ素子１は配設されることになるが、場合によっては発泡樹脂層１１ａ側にヒータ素子１は配設されてもよい。なお、図３においては、一部で金属層１１ｂが切り欠かれて図示されているが、実際は、金属層１１ｂが発泡樹脂層１１ａの全面を覆っている。
【００１９】
次いで、図５及び図６を参照して実施の形態３を説明する。この実施の形態３におけるヒータ素子１の構成は、上記実施の形態１と同じものである。
【００２０】
次に、上記構成をなすヒータ素子１を接着・固定する基材１１の構成について説明する。実施の形態２における基材１１は、見かけ密度４０ｋｇ／ｍ３、（ＪＩＳ  Ｋ７２２２準拠）、硬さ２２０Ｎ（ＪＩＳ  Ｋ６４００準拠）、厚さ８ｍｍの発泡ポリウレタン樹脂からなる発泡樹脂層１１ａと、厚さ０．０４ｍｍのアルミニウム箔からなる金属層１１ｂとからなる。これら発泡樹脂層１１ａと金属層１１ｂは、ヒータ素子１を基材１１に配設する前は別体となっているものである。このような基材１１（発泡樹脂層１１ａと金属層１１ｂ）は、型抜き等の公知の手法により所望の形状とされる。
【００２１】
上記ヒータ素子１を基材１１の間に所定のパターン形状で配設して接着・固定する構成については、以下に説明する。まず、上記実施の形態１と同様にして、ヒータ素子１が発泡樹脂層１１ａに所定のパターン形状にて配設され、加熱加圧によりヒータ素子１及び基材１１が接着・固定される。その後、発泡樹脂層１１ａにおけるヒータ素子１が配設された面に、アクリル系粘着材からなる接着層（図示しない）によって、金属層１１ｂが接着される。なお、実施の形態３では、加熱加圧後に金属層１１ｂが接着されるが、金属層１１ｂを発泡樹脂層１１ｂにおけるヒータ素子１が配設された面に予め配置しておき、これらを一括して加熱加圧して接着・固定しても良い。なお、図５においては、一部で金属層１１ｂが切り欠かれて図示されているが、実際は、金属層１１ｂが発泡樹脂層１１ａの全面を覆っている。
【００２２】
上記のようにして得られた実施の形態１〜３によるヒータユニット３１については、ヒータ素子１の両端は引き出されてリード線（図示しない）に接続され、このリード線により、ヒータ素子１、温度制御装置（図示しない）、及び、コネクタ（図示しない）が接続されることになる。温度制御装置はヒータ素子１上に配置され、ヒータ素子１の発熱によってヒータユニット３１の温度制御を行うこととなる。そして、上記したコネクタを介して電源（図示しない）に接続されることになる。温度制御装置としては、サーミスタなどの感温素子や温度ヒューズのような保護回路も含まれる。
【００２３】
また、基材１１には、他部材と接着するための接着層（図示しない）が形成されていてもよい。接着層の形成は、予め離型シート上に接着剤のみからなる接着層を形成し、該接着層を上記離型シートから上記基材１１の表面に転写することが好ましい。
【００２４】
このようなヒータユニット３１は、車両用ウインドシールド装置内に取り付けることができる。図７を参照して車両用ウインドシールド装置の例を説明する。図７における右側が車両前方となり、ウインドシールド５７に取付けられる車両用ウインドシールド装置は、ブラケット５１、遮光フード５３、カメラユニット５５を備える。ブラケット５１は、椀状の形状を有する樹脂部材であり、遮光フード５３及びカメラユニット５５を収容する。ブラケット１１の周縁部には接着剤が形成され、ウインドシールド５７の車室側に取付けられる。なお、ウインドシールド５７は、一般的に、フロントガラス、サイドガラス、リアガラスと称されることがある。カメラユニット５５は、ブラケット内に形成された樹脂部材によって固定保持されることになる。この際、カメラユニット５５における受光部はウインドシールド５７に向けられ、カメラユニット５５における受光部とウインドシールド５７の間には他部材を介さないようにされる。遮光フード５３は、板状の黒色樹脂部材であり、カメラユニット５５の受光部が受光する光の範囲を定めるものである。また、遮光フード５３の表面は、不織布が貼り付けられたり、ナシ地加工、シボ加工、断付加工等がされたりすることによって光が散乱するようになっており、受光範囲以外からの外光が入射されることを抑えられるようになっている。なお、上記カメラユニット５５がレーダユニットとなることもある。
【００２５】
車室の湿度が高い場合や、車外の温度が低い場合、曇り、結露、霜、氷などがウインドシールド５７に付着することがある。この曇り、結露、霜、氷などによって光が散乱し、カメラユニット５５による鮮明な撮影が阻害されるおそれがある。これはカメラユニットの代わりにレーダユニットを使用したときも同様である。そのため、ヒータユニット３１が遮光フード５３の裏側に取付けられ、ヒータユニット３１から発せられる熱によって遮光フード５３を介してウインドシールド５７を加熱することで、曇り、結露、霜、氷が除去されることになる。また、ヒータユニット３１からの熱によってブラケット５１内の空気が加熱され、それによってブラケット５１内の湿度が低下することにより、結露が除去されることになる。
【００２６】
図７に示した例では、ヒータユニット３１は遮光フード５３の裏側に取付けられているが、ヒータユニット３１は他の場所に取付けられても良い。例えば、遮光フード５３の表側、ブラケット５１の内側、ブラケット５１の外側、カメラユニット５５（またはレーダユニット）の周囲部、ウインドシールド５７の車室側など種々の場所に取付けることができ、また、複数場所に取付けることもできる。
【００２７】
また、本発明は、車外に露出して取付けられるカメラユニットやレーダユニットに適用することもできる。この場合、カメラユニットの受光部周囲や、レーダユニットの覆いであるレドームに取付けることも考えられる。
【００２８】
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。まず、ヒータ素子１の構成としては、例えば、上記実施の形態１〜３のようなコード状ヒータだけでなく、他の種々の形態のコード状ヒータも使用できる。例えば、上記した特許文献３などを参考にすることができる。また、コード状ヒータに限られず、面状ヒータ、管状ヒータ、フィルムヒータ、ランプヒータ、カーボンヒータ、温水配管など、種々のヒータ素子を使用することができる。
【００２９】
基材１１としては、実施の形態１のような金属箔のみからなるものや、実施の形態２，３のような他の材料と金属層を組合せたものが考えられる。他の材料と金属層を組合せたものを基材１１とする場合、基材の主面の１つが金属層で覆われているものとする。なお、主面とは最も面積の広い面か、その面に対向する面のことを示す。金属箔や金属層の材料としては、例えば、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、クロム、錫、亜鉛、鉄、銅、銀、金やこれらの合金など熱伝導性の良いものが好ましく、蒸着、吹き付け、箔の貼り合せ、圧延、３Ｄプリンタによる造形など、種々の方法によって形成される。勿論、積層やメッキなど複数の材料を組合せて使用しても良い。また、他の材料に金属層を形成する場合における他の材料としては、各種の樹脂シート、ゴムシート等の高分子材料が使用できる。断熱性を考慮する場合、発泡樹脂シート、発泡ゴムシートなど種々の高分子発泡体とすることが好ましい。また、目的に応じた断熱性等の特性に応じて、気泡の状態を独立気泡または連続気泡にすることや、発泡率、硬度、使用材料を選定することになる。材料としては、ポリウレタン樹脂、クロロプレンゴム、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、ネオプレンゴム、ジエン系ゴム、ニトリルゴム、天然ゴム、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、メラミン樹脂など、種々の樹脂、ゴム、熱可塑性エラストマーなどから選択すれば良い。また、不織布や織布を使用することも考えられる。また、複数の材料を積層する等して使用することもでき、この場合は、異なる材料や異なる気孔率等のものを組合せて使用しても良い。
【００３０】
上記の実施の形態では、ヒータ素子１の外周に接着層を形成したが、基材１１に接着層が形成してあるなら、基材１１側の接着層のみによってヒータ素子１と基材１１に接着する態様としてもよい。他にも例えば、ヒータ素子１を基材１１に縫製によって固定する態様、基材１１側を溶融させてヒータ素子１１を融着・固定する態様、ヒータ素子１の配設箇所に接着剤を塗布等によって形成して、ヒータ素子１を基材１１に接着・固定する態様等、種々の態様が考えられる。
【００３１】
また、接着層としては、例えば、高分子アクリル系粘着剤からなりテープ基材を使用しない接着層や、ポリプロピレンフィルムの両面に接着剤を形成してなる接着層など種々のもの使用できる。それ単独でＦＭＶＳＳ  Ｎｏ．３０２自動車内装材料の燃焼試験に合格するような難燃性を有するものであれば、ヒータユニットの難燃性が向上し好ましい。また、ヒータユニットの伸縮性を損なわないために、粘着剤のみからなる接着層であることが好ましい。
【００３２】
また、ヒータユニット３１には、ヒータ素子１が発する熱が外部に放出されないよう、断熱材を取付けることも考えられる。また、外部からの衝撃から保護するために、緩衝材を取付けることも考えられる。断熱材も緩衝材も、種々の発泡樹脂や発泡ゴムから構成することが好ましいため、断熱材と緩衝材を兼ねた部材とすることもできる。また、断熱特性、耐熱性、衝撃吸収性、外観など、種々の特性が異なるような複数の断熱材や緩衝材を組合せて使用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上詳述したように本発明によれば、均一に加熱でき熱効率に優れたヒータユニットを得ることができる。このような輻射ヒータは、例えば、家庭用暖房器具、自動車内装用暖房装置、産業用加熱装置、各種除雪解氷装置、防曇装置、加熱調理器具など、輻射熱源として好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  ヒータ素子
１１  基材
１１ａ  発泡樹脂層
１１ｂ  金属層
３１  ヒータユニット
【図１】
2019110133.tif 000003
【図２】
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【図３】
2019110133.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019110133.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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