(57)【要約】【課題】視覚的な不具合が生じることを抑えつつ、過度な発熱量となることを防止することができる加熱電極装置を提供する。【解決手段】通電してパネルを加熱する加熱電極装置（２０）であって、２つの電極であるバスバー電極（２１）と、バスバー電極の２つの電極の間に配置され、バスバー電極に電気的に接続し、通電により発熱する発熱導体部（２２）と、を有し、発熱導体部は、バスバー電極に電気的に接続した網状の導通部（２２ａ）と、導通部の網状の網目の内側に配置され、バスバー電極に対して電気的に接続されない線条パターンを具備してなる非導通部（２２ｂ）と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電してパネルを加熱する加熱電極装置であって、
２つの電極であるバスバー電極と、
前記バスバー電極の２つの前記電極の間に配置され、前記バスバー電極に電気的に接続し、通電により発熱する発熱導体部と、を有し、
前記発熱導体部は、
前記バスバー電極に電気的に接続した網状の導通部と、
前記導通部の前記網状の網目の内側に配置され、前記バスバー電極に対して電気的に接続されない線条パターンを具備してなる非導通部と、
を備える、加熱電極装置。
【請求項２】
透明な基材層を有し、
前記発熱導体部は、前記基材層の一方の面上に配置されており、前記発熱導体部の前記一方の面が前記基材層の面に接している、請求項１に記載の加熱電極装置。
【請求項３】
透明な第一のパネルと、
前記第一のパネルに対して間隔を有して配置される透明な第二のパネルと、
前記第一のパネルと前記第二のパネルとの前記間隔に配置される請求項１又は２に記載の加熱電極装置と、を備える、通電加熱パネル。
【請求項４】
請求項３に記載の加熱通電パネルを備える乗物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通電することでジュール熱（Ｊｏｕｌｅ  ｈｅａｔ）により発熱する発熱導体を備える加熱電極装置、及びこれを用いた通電加熱パネル、乗物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１〜３に記載のように、自動車、鉄道、航空機、及び船舶等の乗り物のガラス窓、並びに、建物のガラス窓に対して、通電することにより加熱し、ガラス窓の凍結や曇りを解消する技術がある。このようなガラス窓は、２枚のガラス板の間に加熱電極装置を具備して構成されている。そして当該加熱電極装置は、離隔して配置された一対のバスバー電極、及び、この一対のバスバー電極間を渡すように配置された発熱導体を有しており、一対のバスバー電極に電源を接続することで発熱導体に通電可能とされ、発熱導体を発熱させてガラス窓を加熱できるように構成されている。
【０００３】
このような発熱導体のパターンとして、線条の発熱導体が複数配列される形態や、メッシュ状の発熱導体の形態がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−７２６７４号公報
【特許文献２】特開平９−２０７７１８号公報
【特許文献３】特開２０１３−５６８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような加熱電極装置では、上記のようにガラス窓等に用いられるため、発熱導体が視覚の邪魔になることをできるだけ避ける必要がある。しかしながら、過不足なく適切な発熱量を得る発熱導体の形態としたときに、発熱導体が視認されてしまったり、光芒等によって視覚の邪魔になったりすることがあった。
【０００６】
そこで本発明は、視覚的な不具合が生じることを抑えつつ、過度な発熱量となることを防止することができる加熱電極装置を提供することを課題とする。またこの加熱電極装置を有する通電加熱パネル及び乗物を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下本発明について説明する。ここでは理解容易のため図面の参照符号を付記するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０００８】
本発明の１つの態様は、通電してパネルを加熱する加熱電極装置（２０）であって、２つの電極であるバスバー電極（２１）と、バスバー電極の２つの電極の間に配置され、バスバー電極に電気的に接続し、通電により発熱する発熱導体部（２２）と、を有し、発熱導体部は、バスバー電極に電気的に接続した網状の導通部（２２ａ）と、導通部の網状の網目の内側に配置され、バスバー電極に対して電気的に接続されない線条パターンを具備してなる非導通部（２２ｂ）と、を備える、加熱電極装置である。
【０００９】
さらに透明な基材層（２４）を有し、発熱導体部（２２）は、基材層の一方の面上に配置されており、発熱導体部の一方の面が基材層の面に接している形態とすることもできる。
【００１０】
また、透明な第一のパネル（１１）と、第一のパネルに対して間隔を有して配置される透明な第二のパネル（１５）と、第一のパネルと第二のパネルとの間隔に配置される上記した加熱電極装置と、を備える、通電加熱パネルを提供する。
【００１１】
そして、このような加熱通電パネルを備える乗物を提供することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、視覚的な不具合が生じることを抑えつつ、過度な発熱量となることを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】１つの形態に係る通電加熱パネル１０を説明する平面図である。
【図２】発熱導体部２２の形態を説明する拡大図である。
【図３】発熱導体部２２の形態を説明する更なる拡大図である。
【図４】図４（ａ）は非導通部２２ｂ’の形態を説明する図、図４（ｂ）は非導通部２２ｂ”の形態を説明する図である。
【図５】通電加熱パネル１１０の層構成を説明する断面図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｄ）は、通電加熱パネル１０の作製方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下本発明を図面に示す形態に基づき説明する。ただし、本発明はこれら形態に限定されるものではない。なお、図面に表れる各部材は理解し易さの観点から大きさや形状を誇張、変形して表すことがある。また見易さのため繰り返しとなる符号は省略することがある。
【００１５】
図１は１つの形態を説明する図で、通電加熱パネル１０を平面視した概念図である。また、図２は図１にＩＩで示した部位の拡大図で、発熱導体部２２の一部を拡大した表した図である。図３は、発熱導体部２２をさらに拡大し、網状である１つの網目とその周囲に注目した図である。
図５は図１に示したＺ方向の断面図であり、通電加熱パネル１０の厚さ方向における層構成を説明する図である。
このような通電加熱パネル１０は例えば自動車のフロントガラスとして自動車に備えられる。その他、いわゆるガラス窓を有するところに窓として用いることができ、これには例えば上記自動車をはじめ、鉄道、航空機、及び船舶等の乗り物の窓、並びに、建物の窓を挙げることができる。
【００１６】
図１〜図３、図５よりわかるように、通電加熱パネル１０は全体として板状であり、複数の層が厚さ方向（図１〜図３、図５に示したＺ軸方向）に積層してなる。より具体的には、本形態の通電加熱パネル１０は、図５の断面図に示す如く第一パネル１１、接着層１２、加熱電極装置２０、接着層１４、第二パネル１５を有して構成されている。以下、それぞれについて説明する。
【００１７】
第一パネル１１、及び第二パネル１５は、透光性を有する、即ち透明な板状の部材であり、互いに向かい合うように配置された板面間に間隔を有して略平行に配置されている。いわゆる二重パネル構造である。尚、此処で板面とは、図２で言えば、第一パネル１１及び第二パネル１５の表面のうちＸＹ平面に平行な対向する２平面になる。この第一パネル１１と第二パネル１５との間に、加熱電極装置２０の一部が配置され、接着層１２、１４により一体化されている。
第一パネル１１及び第二パネル１５は板ガラスにより構成することができる。これには、当該通電加熱パネル１０が適用される設備（例えば乗り物や建物）が通常に有する窓に用いられる板ガラスと同じものを用いることができる。例えばソーダライム硝子（青板硝子）、硼珪酸硝子（白板硝子）、石英硝子、ソーダ硝子、カリ硝子等から成る普通板ガラス、フロート板ガラス、強化板ガラス、部分板ガラス等が挙げられる。また、必要に応じて３次元的に曲面状に湾曲部を有するものであってもよい。
ただし必ずしもガラス板である必要はなく、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の樹脂から成る樹脂板であってもよい。ただし、耐候性、耐熱性、透明性等の観点から板ガラスであることが好ましい。
これら第一パネル１１及び第二パネル１５の厚さは特に限定されることはないが、１．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが一般的である。
【００１８】
接着層１２は第一パネル１１のうち第二パネル１５側となる面に積層された接着剤からなる層であり、基材層２４と第一パネル１１とを接着する。接着剤としては特に限定されることはないが、接着性、耐候性、耐熱性等の観点からポリビニルブチラール樹脂を用いることができる。
接着層１２の厚さは特に限定されることはないが、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが一般的である。
【００１９】
加熱電極装置２０は、通電することによって発熱し、通電加熱パネル１０を加熱するよう構成されている。
図１〜図３、図５よりわかるように本形態では加熱電極装置２０は、バスバー電極２１、発熱導体部２２、電源接続配線２３、及び基材層２４を有している。便宜上ここでは基材層２４を最初に説明する。
【００２０】
基材層２４は、加熱電極装置２０の、特にバスバー電極２１及び発熱導体２２がその一方の面上に配置されて、該バスバー電極２１及び発熱導体２２の基材として機能する層である。基材層２４は透明な板状の部材であり、樹脂により形成されている。基材層２４を形成する樹脂としては可視光線波長帯域の波長（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）を透過するものであれば如何なる樹脂でも良いが、好ましくは熱可塑性樹脂を用いることができる。この熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナレフタレート、アモルファスポリエチレンテレフタレート（Ａ−ＰＥＴ）等のポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、環状ポリオレフィン等のポリオレフィン樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、トリアセチルセルロース（三酢酸セルロース）等のセルロース系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体等のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、等を挙げることが出来る。とりわけ、アクリル樹脂やポリ塩化ビニルは、エッチング耐性、耐候性、耐光性に優れていることから好ましい。基材層２４の厚さとしては、２０μｍ以上３００μｍ以下が一般的である。基材層２４を構成する樹脂層は必要に応じて１軸又は２軸延伸したものを用いる。
【００２１】
本形態でバスバー電極２１は、第一バスバー電極２１ａ及び第二バスバー電極２１ｂから形成されている。第一バスバー電極２１ａ、第二バスバー電極２１ｂはそれぞれ一方向（図１においてはＸ軸方向）に延びる帯状であり、第一バスバー電極２１ａと第二バスバー電極２１ｂとは間隔を有して同じ方向に延びる（略平行となる）ように配置されている。
このような第一バスバー電極２１ａ及び第二バスバー電極２１ｂは公知の形態を適用することができ、帯状である当該電極の幅（Ｙ軸方向の大きさ）は３ｍｍ以上１５ｍｍ以下が一般的である。
【００２２】
発熱導体部２２は、第一バスバー電極２１ａと第二バスバー電極２１ｂとを渡すように両バスバー電極２１ａ、２１ｂと交差する方向（図１においてはＹ軸方向）に延在して配置される。そして、第一バスバー電極２１ａと第二バスバー電極２１ｂとが当該発熱導体部２２により電気的に接続されている。この発熱導体部２２が通電により発熱する。
【００２３】
発熱導体部２２は、つぎのような形状を具備している。図２からわかるように、本形態の発熱導体部２２は、網状（メッシュ状）に形成された導体により形成された導通部２２ａを有している。この網状の網目は正方格子等の単位格子が周期的に平面内で配列した周期格子と異なり、単位格子の配列に周期的な規則性の低いいわゆる配列周期がランダムな網目で構成されている。これにより光芒の発生や発熱導体部の線条が視認されてしまうことを防止することができる。このような網状における網目の粗さはは特に限定されることはなく必要な発熱量を得ることができる程度に細かいものとされている。本発明では後述するように、非導通部２２ｂを備えることにより、隣り合う網目との間隔が１５０μｍより大きいような場合であっても視覚的な不具合が発生することを防止することができる。ここで、隣合う網目との間隔とは、図３にＰで示したように隣接する単位格子（目）の重心位置間の距離により定義できる。
隣り合う網目との間隔Ｐは、通電加熱パネル１０の可視光線透過、発熱導体部２２による加熱效率等を勘案して適宜決定されるが、通常、７０μｍ〜５００μｍ程度とすることが出來る。
【００２４】
網目の細かさは、発熱導体部２２における出力、すなわち発熱量に大きく影響する。必要以上の発熱量は無駄なエネルギーの消費となることがある。そこで本発明は、図２、図３からわかるように、発熱導体部２２が、上記導通部２２ａに加えて非導通部２２ｂを具備する。
導通部２２ａは、上記したようにバスバー電極に電気的に接続し、通電により発熱可能な部位である。従って導通部２２ａに属する部位は、電気的に第一バスバー電極２１ａ及び第二バスバー電極２１ｂの両方に接続されている。又、導通部２２ａの網目形状、線幅、及び隣り合う網目との間隔Ｐは、通電加熱パネル１０に求められる加熱特性及び可視光線透過率のみを勘案し、これらの所要条件を満たす範囲内に設計する。そして、斯かる設計に於いて、未解消のまま殘る導通部２２ａの視認、光芒等の視覚的不具合については、後述の如く非導通部２２ｂを追加することによって解消する。
【００２５】
導通部２２ａを構成する導体材料としては例えばタングステン、モリブデン、ニッケル、クロム、銅、銀、白金、アルミニウム等の金属、或いはこれら金属を含むニッケル−クロム合金、青銅、真鍮等の合金をエッチングによりパターン形成してなす帯状部材を挙げることができる。
【００２６】
一方、非導通部２２ｂは、図２、図３からわかるように、導通部２２ａの１つの網目の内側に配置された線条が組み合わされることにより形成されるパターンである。図面では、わかりやすさのために非導通部を点線で表している。本形態の非導通部２２ｂは導通部２２ａの１つの網目と相似形のパターンが同心に配列されている例である。このような非導通部２２ｂは導体により形成された場合には、導通部２２ａと電気的に接続しておらず、バスバー電極とも接続していない。また、非導通部２２ｂが不導体により形成されている場合には導通部２２ａやバスバー電極に触れていることは特に限定されない。いずれの場合であっても、この非導通部２２ｂは発熱しないように構成されていればよい。
【００２７】
非導通部２２ｂを構成する材料は、導体を用いる場合には導体部２２ａと同様に考えることができ、後述するようにエッチングで作製する場合には、導体部２２ａと同じ材料とすることにより製造が容易となる。
非導体部２２ｂを不導体で形成する場合には、樹脂バインダー中に着色剤を分散させたインキを用いて印刷法により所望のパターンに形成することが出來る。樹脂バインダーの樹脂としては、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂等を用いることが出来る。着色剤としては、導通部２２ａと視覚的な差異を生じて目立つことが無いように同じ導通部２２aと同じ乃至類似の色調とする。例えば、黄鉛、イソインドリノンイエロー等の黄色着色剤、弁柄、キナクリドンレッド等の赤色着色剤、群青、フタロシアニンブルー等の青色着色剤、カーボンブラック、黒色酸化鉄等の黒色着色剤等を適宜比率で混合して所望の色調とする。印刷法としては、グラビア印刷、シルクスクリーン印刷、フレキソ印刷等を用いることが出來る。
【００２８】
また、非導体部２２ｂのパターンは特に限定されることはなく、例えば図４（ａ）に示したように、同心円状の非導通部２２ｂ’であってもよいし、図４（ｂ）に示したように相似形の複数の四角形が同心に配置された非導通部２２ｂ”であってもよい。ここまでは同心である複数の閉じた線条が配列された例を示したが、これに限定されることもなく、１つの閉じた線条によりパターンが形成されていてもよいし、閉じていない線条が配列されていてもよい。
【００２９】
導体部２２ａ及び非導体部２２ｂの線条の線状の延在方向に直交する断面、即ち主切断面形状は、同じ断面形状を有していることが好ましい。これにより視覚的な不具合の発生をより確実に防止することができる。当該主切断面形状は特に限定されることはないが、図５の如く四角形が好ましい。これにより通電発熱ガラ１０の表裏面の法線方向（図１に於いてはＺ軸方向）から平面視した際に同じ線幅でも主切断面が３角形の場合に比べて断面積を大きくとることができる。四角形の高さ及び幅はいずれも１μｍ以上７μｍ以下であることが好ましい。
【００３０】
例えば、導体部のみにより発熱導体部が形成された場合、その網目を細かくすることにより、視覚的な不具合（光芒、導体の視認、ギラツキ）を防止することができる。しかしながら、このように網目を細かくすると発熱量が増大し、必要以上の電力を使って無駄なエネルギー消費をしてしまうことがあった。一方で、無駄なエネルギー消費を抑えるために網目を粗くすると、視覚的な不具合を生じてしまう。
これに対して、本発明のように非導体部２２ｂを具備することにより、導体部２２ａの網目を粗くして無駄なエネルギー消費を抑えつつ、非導体部２２ｂにより視覚的な不具合を防止することができる。
【００３１】
なお、非導体部２２ｂは導体部２２ａが形成する網目の全てに配置されている必要はなく、視覚的な不具合を防止できる範囲で、網目の一部に設けられていてもよい。
【００３２】
電源接続配線２３は、図１からわかるように、第一バスバー電極２１ａと第二バスバー電極２１ｂ間に電源４０を接続する配線である。電源４０は、水滴（曇り）、凍結（霜）等を溶解或いは蒸発させるに必要な電力を供給可能なものであれば特に限定されることはなく、適宜の電圧、電流、或いは周波数を有する公知の直流又は交流電源を用いれば良いが、通電加熱パネル１０が自動車に適用される場合には、電源４０として例えば自動車に既設の鉛蓄電池、リチウムイオン蓄電池等のバッテリーを直流電源として用いることができる。このときには例えばバッテリーの正極に第二バスバー電極２１ｂ、負極に第一バスバー電極２１ａを接続することができる。勿論、別途専用の電源（電池、発電機等）を用いても良い。又、電動機を動力とする鉄道車両の場合は架線から給電された直流又は交流電力を適宜の電圧及び電流に変換して用いることも出来る。
このような電源接続配線２３は公知の構成を適用すればよい。
【００３３】
接着層１４は、バスバー電極２１及び発熱導体２２を含む基材層２４と第二パネル１５とを接着する層である。接着層１４は接着層１２と同じ構成とすることができる。
【００３４】
以上のような各構成により次のように通電加熱パネル１０とされている。図５からわかるように、第一パネル１１の一方の面に接着層１２が積層されておりこの接着層１２を介して第一パネル１１に基材層２４が積層されている。また、基材層２４のうち接着層１２が配置された側とは反対側の面には加熱電極装置２０が配置されている。加熱電極装置２０のうち基材層２４が配置された側とは反対側に第二パネル１５が配置されているが、基材層２４及び加熱電極装置２０と第二パネル１５との間を埋めるように接着層１４が配置されている。これにより第二パネル１５が基材層２４及び加熱電極装置２０に積層される。
【００３５】
このような加熱電極装置２０及びこれを含む通電加熱パネル１０は例えば次のように製造することができる。図６（ａ）〜図６（ｄ）に説明のための図を示した。この例では導通部２２ａ及び非導通部２２ｂが同じ材料により形成される場合を説明する。
【００３６】
先ず、図６（ａ）に示したように、金属箔２２’を樹脂フィルムからなる基材層２４上に接着層を介して貼り合せ積層した積層体を製造する。
次いで、図６（ｂ）に示したように、該積層体の金属箔２２’上に感光性レジスト層８０を塗工形成する。
【００３７】
次いで、所望のパターンの発熱導体部２２（導体部２２ａ、及び非導体部２２ｂを含む。）及びバスバー電極２１の平面視パターンに基づいた遮光パターンを有するフォトマスクを用意する。そして、該フォトマスクを該感光性レジスト層８０上に密着させて載置する。そして、該フォトマスクを通して紫外線露光し、フォトマスクを除去後、公知の現像処理により未露光の感光性レジスト層を溶解除去して、図６（ｃ）に示したように所望パターン８０ａに合致する形状のレジストパターン層８０’を該金属箔２２’上に形成する。
ここで図６（ｃ）には形成されるべき発熱導体部２２の位置及び大きさを参考として破線及び薄墨で表している。これにより発熱導体部２２をエッチングにより得ることができる。
【００３８】
次いで、該レジストパターン層８０’上から該積層体を腐蝕液によるエッチング（腐蝕）加工を行い、図６（ｄ）のように、該レジストパターン層８０’金属箔２２’を腐蝕除去する。そして、該レジストパターン層を溶解除去（脱膜）する。斯くして、基材層２４上に所定パターンの発熱導体部２２、バスバー電極２１ａ及びバスバー電極２１ｂが形成された積層部材を製造する。
【００３９】
次いで、第一パネル１１、接着層１２、加熱電極裝置２０からなる積層部材に対して接着層１４、及び第二パネル１５を此の順に重ね、これら複数層を接着積層して一体化する。
以上の工程により通電加熱パネル１０を製造する。
【００４０】
通電加熱パネル１０は例えば次のように用いられて作用する。ここでは１つの例として通電加熱パネル１０を自動車のフロントパネルに適用した場合で説明する。
すなわち、図１の形態に於いては、通電加熱パネル１０が自動車のフロントパネルの位置に配置される、この際には電源接続配線２３に開閉器５０を介して電源４０が接続され、バスバー電極２１を介して発熱導体２２を発熱させることができる。本形態に於いては、電源４０としては自動車に既設のバッテリーを用いている。開閉器５０を閉じると、電源４０から電流が供給される。当該発熱導体２２部の導通部２２ａはジュール熱の発熱により第一パネル１１、第二パネル１２が加熱されるのでフロントパネルとして機能する通電加熱パネル１０の温度が上昇し、凍結及び曇りが解消される。本発明では発熱導体部２２を導通部２２ａと非導通部２２ｂとにより構成していることにより、視覚的な不具合（光芒、視認性、ギラツキ）を防止しつつ、発熱量を抑制して無駄なエネルギー消費を抑えることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１０  通電加熱パネル
１１  第一パネル
１２  接着層
１４  接着層
１５  第二パネル
２０  加熱電極装置
２１  バスバー電極
２２  発熱導体部
２２ａ  導通部
２２ｂ  非導通部
２４  基材層
４０  電源
【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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