(57)【要約】【課題】着雪時において信号灯器の視認性の低下を防止する。【解決手段】信号灯器に設けられる発熱体３であって、炭素繊維を含み、通電電流によって発熱する複数の発熱領域３ｂと、当該発熱領域３ｂに離間配置され、上記発熱領域に給電する複数の電極３ｃとを備え、上記発熱領域３ｂは、多角形形状とされ、上記信号灯器に対して鉛直方向において複数段配列される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号灯器に設けられる発熱体であって、
炭素繊維を含み、通電電流によって発熱する複数の発熱領域と、
当該発熱領域に離間配置され、前記発熱領域に給電する複数の電極と
を備え、
前記発熱領域は、多角形形状とされ、前記信号灯器に対して鉛直方向において複数段配列される
ことを特徴とする発熱体。
【請求項２】
前記発熱領域は、前記通電電流によって発熱すると共に炭素繊維が基質に分散してなる炭素繊維分散皮膜を備えることを特徴とする請求項１に記載の発熱体。
【請求項３】
前記発熱領域は、前記信号灯器に対して鉛直方向において３段配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の発熱体。
【請求項４】
最上段に配置される前記発熱領域に設けられる複数の電極は、他の発熱領域の電極よりも電極間距離が短いことを特徴とする請求項３に記載の発熱体。
【請求項５】
前記電極は、それぞれの発熱領域に１対ずつ設けられ、
最上段に配置される前記発熱領域は、対向する２つの短辺に前記電極が設けられ、
前記最上段に配置される前記発熱領域の直下に配置される発熱領域は、対向する２つの長辺側に前記電極が設けられる
ことを特徴とする請求項３または４に記載の発熱体。
【請求項６】
前記発熱領域は、前記信号灯器に対して水平方向において複数列配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の発熱体。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の発熱体と、
撥水性及び透光性を有すると共に発熱領域を覆う撥水カバーと
を備えることを特徴とする発熱カバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱体及び発熱カバーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、炭素繊維が被膜基質中に分散されてなる炭素繊維分散皮膜が開示されている。この炭素繊維分散皮膜は、カーボンナノチューブに代表されるカーボンナノ構造体等の微細炭素繊維を分散剤あるいは溶媒中に分散させてなる炭素繊維分散液を基板上に膜状に展開し、当該膜状展開層を乾燥あるいはゲル化することにより炭素繊維が分散配置された繊維骨格組織層を備え、この繊維骨格組織層に皮膜形成成分を含有する流動体をオーバーコートしたものである。このような炭素繊維分散皮膜は、発熱材料や導線等に適用可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７３８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＬＥＤ式信号灯器は、発熱量が小さいため、降雪により信号灯器に雪や氷が付着した際に、溶融せずに残存するため、視認性が悪くなる場合がある。現在、上述の炭素繊維分散被膜を用いた発熱体を、ＬＥＤ式信号灯器に設け、ＬＥＤ式信号灯器に付着した雪及び氷を溶融させることが考えられている。
【０００５】
炭素繊維を含む発熱体は、発熱温度が電極間距離に依存するため、温度分布を均一にするためには電極間距離を一定にする必要がある。したがって、発熱領域を矩形等の直線により囲まれた多角形形状とし、その端部に電極を設ける必要がある。このような矩形の発熱領域を信号灯器に取り付ける場合、平面視で円形の信号灯器に対して矩形の発熱領域を設けるため、発熱領域と重ならない領域が形成される。上記の領域に着雪が残存すると、矩形の発熱部分の表面から離れた部分にブリッジされるように積雪が残り、信号灯器の視認性が低下する可能性がある。このような現象は、発熱領域の鉛直方向の上部に残雪した場合に、特に顕著となる。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、着雪時において信号灯器の視認性の低下を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
【０００８】
発熱体に係る第１の手段として、信号灯器に設けられる発熱体であって、炭素繊維を含み、通電電流によって発熱する複数の発熱領域と、当該発熱領域に離間配置され、上記発熱領域に給電する複数の電極とを備え、上記発熱領域は、多角形形状とされ、上記信号灯器に対して鉛直方向において複数段配列される、という構成を採用する。
【０００９】
発熱体に係る第２の手段として、上記第１の手段において、上記発熱領域は、上記通電電流によって発熱すると共に炭素繊維が基質に分散してなる炭素繊維分散皮膜を備える、という構成を採用する。
【００１０】
発熱体に係る第３の手段として、上記第１または第２の手段において、上記発熱領域は、上記信号灯器に対して鉛直方向において３段配置される、という構成を採用する。
【００１１】
発熱体に係る第４の手段として、上記第３の手段において、最上段に配置される上記発熱領域に設けられる複数の電極は、他の発熱領域の電極よりも電極間距離が短い、という構成を採用する。
【００１２】
発熱体に係る第５の手段として、上記第３または４の手段において、前記電極は、それぞれの発熱領域に１対ずつ設けられ、最上段に配置される前記発熱領域は、対向する２つの短辺に前記電極が設けられ、前記最上段に配置される前記発熱領域の直下に配置される発熱領域は、対向する２つの長辺側に前記電極が設けられる、という構成を採用する。
【００１３】
発熱体に係る第６の手段として、前記発熱領域は、前記信号灯器に対して水平方向において複数列配置される、という構成を採用する。
【００１４】
発熱カバーに係る第１の手段として、上記第１〜５のいずれかの手段の発熱体と、撥水性及び透光性を有すると共に発熱領域を覆う撥水カバーとを備える、という構成を採用する。
【発明の効果】
【００１５】
鉛直方向において上段と下段とに発熱領域を分けて設けることで、信号灯器の鉛直方向上側における発熱領域と重ならない領域を小さくすることができる。したがって、信号灯器の鉛直方向上側において着雪する領域を小さくすることができ、付着した雪が中央部に落下して覆うことで信号灯器の視認性が低下することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態における発熱カバーを示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る発熱体の構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る発熱体の変形例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る発熱体の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明に係る発熱体の一実施形態について説明する。
【００１８】
本実施形態における発熱カバー１は、図１に示すように、信号灯器Ａの点灯部に対して隙間なく設けられ、第１カバー２と、発熱体３と、第２カバー４（撥水カバー）とを備えている。信号灯器Ａは、ＬＥＤ式の交通用信号灯器とされ、ＬＥＤが透明カバーを介して露出する円形の点灯部Ｂを有している。
【００１９】
第１カバー２は、点灯部Ｂに対して重ねて設けられる円形状の部材である。第１カバー２は、アクリルやガラス等の透明な素材により構成されている。なお、第１カバー２は、点灯部Ｂの形状に沿うように僅かに凸状に湾曲している。
【００２０】
発熱体３は、図２に示すように、基部３ａ（基質）と、発熱領域３ｂと、電極３ｃと、配線部３ｄと、サーモスタット３ｅとを備えている。
基部３ａは、円形とされ、樹脂により構成された透明な薄板である。
【００２１】
発熱領域３ｂは、基部３ａに対して単層カーボンナノチューブ（炭素繊維）が分散されて塗布されることにより形成される分散皮膜（炭素繊維分散皮膜）を備えている。発熱領域３ｂとして、基部３ａに対して上段発熱領域３ｂ１、中段発熱領域３ｂ２、下段発熱領域３ｂ３の３つが設けられ、それぞれ矩形（多角形形状）とされている。それぞれの発熱領域３ｂは、長辺が互いに平行となるように配置されている。発熱体３は、鉛直方向において上段から順に、上段発熱領域３ｂ１、中段発熱領域３ｂ２、下段発熱領域３ｂ３と配置されるように信号灯器Ａに対して取り付けられる。また、中段発熱領域３ｂ２は、上段発熱領域３ｂ１及び下段発熱領域３ｂ３と比較して面積が大きく、すなわち長辺及び短辺が長く設定されている。具体的には、中段発熱領域３ｂ２の短辺は、上段発熱領域３ｂ１及び下段発熱領域３ｂ３の長辺よりも長く設定されている。
なお、発熱領域３ｂは、透光性を有し、半透明とされる。
【００２２】
電極３ｃは、それぞれの発熱領域３ｂに対して正極側の電極と負極側の電極とが１対で設けられている。具体的には、電極３ｃは、上段発熱領域３ｂ１及び下段発熱領域３ｂ３に対してそれぞれ対向する２つの短辺に離間配置され、中段発熱領域３ｂ２に対して対抗する２つの長辺に設けられている。すなわち、上段発熱領域３ｂ１及び下段発熱領域３ｂ３に設けられる１対の電極３ｃは、中段発熱領域３ｂ２に設けられる１対の電極３ｃよりも電極間距離が短く設定されている。
【００２３】
配線部３ｄは、全ての電極３ｃと電気的に接続されると共に、基部３ａの外周に沿って略円形に設けられている。配線部３ｄは、信号灯器Ａに対して取り付けられる際に、鉛直方向下側に給電端子３ｄ１が配置される。これにより、発熱カバー１を信号灯器Ａに取り付けた際に、配線部３ｄの配線及び信号灯器Ａの点灯部Ｂに給電配線が重なることがなく、視認性を損なわない。
【００２４】
サーモスタット３ｅは、配線部３ｄに設けられ、発熱領域３ｂが一定の温度まで昇温すると作動し、配線部３ｄの電気的な接続を遮断する。
【００２５】
図１に戻り、第２カバー４は、発熱体３の上から覆う透明（透光性）かつ円形状の板部材であり、信号灯器Ａに取り付けられた際に最も外側に配置される。すなわち、発熱体３は、第１カバー２と第２カバー４とに挟まれて配置されている。第２カバー４は、撥水性を有しており、発熱体３及び第１カバー２との間を撥水性の接着剤等により密着状態で接着されている。なお、第２カバー４は、点灯部Ｂの形状に沿うように僅かに凸状に湾曲している。発熱カバー１は、第２カバー４により発熱体３を保護すると共に発熱体３に水が流れ込むことを防止している。
【００２６】
このような発熱カバー１は、信号灯器Ａに取り付けられた状態で給電されることで、発熱領域３ｂが通電電流により発熱する。これにより、第２カバー４に付着した雪を発熱領域３ｂにおいて加熱し、融解させることができる。また、発熱領域３ｂが一定の温度まで昇温されると、サーモスタット３ｅが作動し、発熱領域３ｂへの通電が停止する。
【００２７】
また、上段発熱領域３ｂ１及び下段発熱領域３ｂ３は、中段発熱領域３ｂ２よりも電極間距離が短いため、通電時に中段発熱領域３ｂ２よりも高い温度で発熱する。したがって、上段発熱領域３ｂ１及び下段発熱領域３ｂ３の近傍の雪は中段発熱領域３ｂ２の近傍の雪よりも早期に融解する。これにより、上段発熱領域３ｂ１及び下段発熱領域３ｂ３の近傍に付着した雪が長く留まることがなく、信号灯器Ａの視認性の低下を防止できる。
また、下段発熱領域３ｂ３を設けることにより、点灯部Ｂの下側に雪が堆積することを防止できる。
【００２８】
本実施形態によれば、中段発熱領域３ｂ２の鉛直方向上側に上段発熱領域３ｂ１を設けることで、点灯部Ｂの鉛直方向上側における発熱領域３ｂと重ならない領域を小さくすることができる。したがって、点灯部Ｂの鉛直方向上側において着雪する領域を小さくすることができ、付着した雪が落下して点灯部Ｂの中央部を覆うことがなく、信号灯器Ａの視認性が低下することを防止できる。
【００２９】
また、本実施形態によれば、発熱領域３ｂは、炭素繊維を含んで形成された分散被膜が通電されることにより発熱する。したがって、発熱体３は、面発熱が可能であり、より広範囲を加熱することが可能である。
なお、発熱領域３ｂは、単層ナノチューブを基部３ａに塗布することで分散被膜を形成しており、半透明とされている。これにより、点灯部Ｂに発熱領域３ｂを重ねても、外部から点灯部Ｂの光を視認することが可能である。
【００３０】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３１】
図３に示すように、発熱体３Ａは、鉛直方向において３段の発熱領域３ｂを備えると共に、両側（図３における左右方向）に２つずつ発熱領域３ｂを備えている。すなわち、図３における発熱体３Ａは、中央部に広い発熱領域３ｂを有し、該発熱領域３ｂの周囲に比較的小さい発熱領域３ｂを有しており、計７個の発熱領域３ｂを備えている。このような構成とすることにより、発熱体３Ａは、上記実施形態よりも広い範囲に発熱領域３ｂを設けることが可能であり、点灯部Ｂにおける着雪する領域をより小さくすることが可能である。また、中央部の発熱領域３ｂに対して周囲の発熱領域３ｂの電極間距離が短いため、周囲の発熱領域３ｂの温度が高くなり、周囲の発熱領域３ｂにおいて先に融雪することができる。
【００３２】
図４に示す発熱体３Ｂは、発熱体３Ａの変形例であり、上段及び下段の発熱領域３ｂが基部３ａの縁に沿って屈曲されている。これに伴って、電極３ｃは、発熱領域３ｂの短辺と、屈曲部とにそれぞれ設けられている。また、中央部の発熱領域３ｂの両側（図４における左右方向）に設けられる発熱領域３ｂは、基部３ａの縁に沿って、中央部の発熱領域３ｂに対して傾けて設けられている。これにより、より広い範囲に発熱領域３ｂを設けることが可能である。
【００３３】
上記実施形態においては、発熱カバー１は、交通用信号灯器である信号灯器Ａに対して取り付けられるものとしたが、本発明はこれに限定されない。発熱カバー１は、鉄道用信号灯器に設けられるものとしてもよい。
【００３４】
上記実施形態においては、発熱カバー１として説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明に係る発熱体は、信号灯器の内部に設けられるものとしてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１  発熱カバー
２  第１カバー
３  発熱体
３ａ  基部
３Ａ  発熱体
３ｂ  発熱領域
３Ｂ  発熱体
３ｂ１  上段発熱領域
３ｂ２  中段発熱領域
３ｂ３  下段発熱領域
３ｃ  電極
３ｄ  配線部
３ｄ１  給電端子
３ｅ  サーモスタット
４  第２カバー
Ａ  信号灯器
Ｂ  点灯部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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