(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シミュレーション部と入出力手段と記憶手段とを有するコンピューターを利用して、プリント熱線式防曇ガラスの熱線パターンの設計を支援する方法において、
（ａ）前記入出力手段が、所定の設計条件を、前記シミュレーション部に入力するステップと、
（ｂ）前記シミュレーション部により、プリント熱線式防曇ガラスのモデルを用いて、所定の設計条件のもとに、プリント熱線式防曇ガラスの熱線パターンの通電シミュレーションを行い、前記プリント熱線式防曇ガラスのモデル上での温度分布を算出するステップと、
（ｃ）前記シミュレーション部により、前記算出された温度分布が所望の範囲に含まれるかどうかを評価するステップと、
（ｄ）前記シミュレーション部により、前記ステップ（ｃ）において前記算出された温度分布が所望の範囲に含まれない場合には、前記プリント熱線式防曇ガラスの熱線パターンの設計条件の最適化を行うステップと、
（ｅ）前記シミュレーション部により、前記ステップ（ｃ）により最適化された設計条件により、前記ステップ（ｂ）および（ｃ）を繰り返し実行するステップと、
（ｆ）前記シミュレーション部により、前記ステップ（ｃ）において前記算出された温度分布が所望の範囲に含まれる場合には、最適化された設計条件を、前記記憶手段に蓄積するステップと、
を含むプリント熱線式防曇ガラスにおける熱線パターン設計支援方法。
【請求項２】
請求項１に記載のプリント熱線式防曇ガラスにおける熱線パターン設計支援方法において、
前記ステップ（ｂ）は、
少なくとも電圧を含む所定の設定条件から熱線の電位分布を演算するステップと、
前記電位分布から、プリント熱線式防曇ガラスでの内部発熱量分布を演算するステップと、
前記内部発熱量分布および環境条件から、ガラス上での温度分布を演算するステップとを含み、
前記ステップ（ｃ）は、前記温度分布の中である特定の点を選び、この点の温度が所望の範囲内にあるかどうかを判断するステップを含み、
前記ステップ（ｄ）は、前記点の温度が所望の範囲外である場合には、熱線の単位抵抗，幅，厚みを最適化するステップを含む、プリント熱線式防曇ガラスにおける熱線パターン設計支援方法。
【請求項３】
（ａ）プリント熱線式防曇ガラスのモデルを用いて、所定の設計条件のもとに、プリント熱線式防曇ガラスの熱線パターンの通電シミュレーションを行い、前記プリント熱線式防曇ガラスのモデル上での温度分布を算出するステップと、
（ｂ）前記算出された温度分布が所望の範囲に含まれるかどうかを評価するステップと、
（ｃ）前記ステップ（ｂ）において前記算出された温度分布が所望の範囲に含まれない場合には、前記プリント熱線式防曇ガラスの熱線パターンの設計条件の最適化を行うステップと、
（ｄ）前記ステップ（ｂ）により最適化された設計条件により、前記ステップ（ａ）および（ｂ）を繰り返し実行するステップと、
（ｅ）前記ステップ（ｂ）において前記算出された温度分布が所望の範囲に含まれる場合には、処理を終了させるステップとを、コンピューターに実行させるためのプログラムを記録したコンピューター読み取り可能な記録媒体。
【請求項４】
請求項３に記載の記録媒体において、
前記ステップ（ａ）は、
少なくとも電圧を含む所定の設定条件から熱線の電位分布を演算するステップと、
前記電位分布から、プリント熱線式防曇ガラスでの内部発熱量分布を演算するステップと、
前記内部発熱量分布および環境条件から、ガラス上での温度分布を演算するステップとを含み、
前記ステップ（ｂ）は、前記温度分布の中である特定の点を選び、この点の温度が所望の範囲内にあるかどうかを判断するステップを含み、
前記ステップ（ｃ）は、前記点の温度が所望の範囲外である場合には、熱線の単位抵抗，幅，厚みを最適化するステップを含む、記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント熱線式防曇ガラスにおける温度分布を予測する技術に関し、特に、最適な温度分布をもたらす熱線パターンの設計を支援する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント熱線式防曇ガラスにおいては、端子が２個所に設置された熱線部分に電圧をかけ、熱線部分が発熱体として機能することにより、ガラスが暖められ防曇効果を得ることが行われている。
【０００３】
上記プリント熱線式防曇ガラスにおいては、なるべく少ない発熱量で、効果的に防曇が行われる必要があるために、防曇ガラスの開発においては、最適な発熱パターン、すなわちなるべく小さな発熱量で効果的な防曇効果が得られるような設計がなされている必要がある。
【０００４】
一方、プリント熱線式防曇ガラスの開発においては、簡易的に熱線パターンの発熱量の予測はなされていたが、熱線の単位抵抗，幅，厚み等の設計は、プリント熱線式防曇ガラスの試作をし、種々の測定を行うことにより決定していた。
【０００５】
このため、従来は、所望の防曇効果を有する熱線パターンの設計を行うためには、試作品の作成および試作品を使用した実際の測定が不可欠であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような試行錯誤的な方法では、所望の防曇効果を得ることを目的として、熱線の単位抵抗，幅，厚み等に関する条件を変更するたびに、試作品を作成し、製造に関する種々の条件を逐一確かめなくてはならず、時間と工数がかかるという問題点がある。
【０００７】
特に、近年の自動車産業等においては、車種の多品種化および製品開発期間の短期化が進んでおり、プリント熱線式防曇ガラスの開発に対しても、新たな仕様を満たす熱線パターンの設計を短期間で行うことが危急の課題であった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、最適な温度分布が得られる熱線の単位抵抗，幅，厚み等に関する条件を、自動的に見つけ出す方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るプリント熱線式防曇ガラスにおける熱線パターン設計支援方法は、ＣＡＤ等で作成されたモデルをもとに、シミュレーション手法を用いて、コンピューター上で、パターン設計，温度分布計算，評価，最適化を自動的に行うことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るプリント熱線式防曇ガラスにおける熱線パターン設計支援方法は、プリント熱線式防曇ガラスのモデルを用いて、所定の条件のもとに、プリント熱線式防曇ガラスの熱線パターンの通電シミュレーションを、コンピューターを用いて行い、前記プリント熱線式防曇ガラスのモデル上での温度分布を算出し、算出された温度分布が所望の設定範囲に含まれるかどうかを評価し、算出された温度分布が所望の範囲に含まれない場合には、設計条件を変更し、再びシミュレーションを行い、プリント熱線式防曇ガラスの熱線パターンの設計条件の最適化を行うことを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明に係るプリント熱線式防曇ガラスにおける熱線パターン設計支援方法は、コンピューターを利用して、少なくとも電圧を含む所定の設定条件から熱線の電位分布を演算し、この電位分布からプリント熱線式防曇ガラスでの内部発熱量分布を演算し、この内部発熱量分布および環境条件から、ガラス上での温度分布を演算し、この温度分布の中である特定の点を選び、この点の温度が設定範囲内である場合には演算を終了し、範囲外である場合には、熱線の単位抵抗，幅，厚み等を変更し、再度演算を行うことを特徴としている。
【００１２】
上記構成を有することにより、プリント熱線式防曇ガラスのモデルを用いて、熱線を使用した場合の温度分布をモデル上で算出することができ、この温度分布を評価して熱線パターンの最適化を図ることができる。これにより、コンピューター内部で、あらかじめ与えられている理想温度分布になるように熱線の幅等を調節し、自動的に評価、および設計条件の最適化を行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態に係るプリント熱線式防曇ガラスにおける熱線パターン設計支援方法を実施するためのシステム構成図であり、図２は、本発明の実施の形態に係るプリント熱線式防曇ガラスにおける熱線パターン設計支援方法の対象となるガラスを例示する図である。
【００１５】
図１に示されるように、本発明の実施の形態に係るプリント熱線式防曇ガラスにおける熱線パターン設計支援方法を実施するためのシステムは、シミュレーション部１と、記憶手段２と、入出力手段３と、から構成されている。
【００１６】
入出力手段３は、シミュレーションの対象となるプリント熱線式防曇ガラスのデータを入力する機能を有する。また、シミュレーションで用いられる、抵抗，電圧負荷位置，電圧，熱伝達率，外気温度，ガラス物性データ等の設定条件を入力する機能を有する。
【００１７】
シミュレーション部１は、ＣＡＤ等のシステムを備えたコンピューター端末から構成されており、入出力手段３から入力されたシミュレーションの対象となるプリント熱線式防曇ガラスのデータを用いて、プリント熱線式防曇ガラスのモデルを作成する機能を有する。
【００１８】
具体的には、図２に示されるような、対象となるプリント熱線式防曇ガラスに対して、メッシュ等のモデルを生成し、次に、このモデルを用いて、熱線パターンのシミュレーションを行うこととなる。
【００１９】
そして、シミュレーション部１は、生成したモデルと、入出力手段３から入力された設定条件に基づいて、熱線の電位分布の計算、防曇ガラスの内部発熱量分布の計算、温度分布の計算、温度分布が設定範囲内であるかどうかの評価等の演算と、設計条件の最適化等の処理とを行う機能を有する。また、これらの演算あるいは処理の結果を入出力手段３から外部へ出力する機能と、記憶手段２へ送る機能とを有する。
【００２０】
記憶手段２は、データベース等から構成することができる。そして、記憶手段２は、シミュレーション部１が生成したモデルについての演算結果等のシミュレーション情報をデータとして蓄積する機能を有する。
【００２１】
次に、図を参照して、本発明の実施の形態に係るプリント熱線式防曇ガラスにおける熱線パターン設計支援方法の流れを説明する。ここで、図３は、本発明の実施の形態に係るプリント熱線式防曇ガラスにおける熱線パターン設計支援方法の流れを示すフローチャートである。
【００２２】
図３に示すように、本発明の実施の形態に係るプリント熱線式防曇ガラスにおける熱線パターン設計支援方法は、入力された設定条件データに基づく熱線の電位分布の計算、防曇ガラスの内部発熱量分布への変換、温度分布の計算、特定点における温度が設定範囲内であるかどうかの評価、設計条件の最適化あるいは演算の終了というステップで構成される。
【００２３】
なお、本実施の形態においては、計算式に有限要素法を用いているが、本発明は、これに限られず、差分法等の他の方法も含まれる。
【００２４】
（電位分布の計算）
まず、入力された、抵抗，電圧負荷位置，電圧，熱伝達率，外気温度，ガラス物性データ等の設定された諸条件と、生成されたモデルとを用いて、モデルの電位分布が計算される。
【００２５】
電位分布を演算する第１のステップでは、全体のメッシュより熱線部分のみを取り出し、電気比抵抗や固定電位を指定し、電位分布の演算を行う（ステップ１０１）。
【００２６】
この演算における支配方程式（電気伝導の方程式）は、例えば以下の通りである。
【００２７】
【数１】
Ｐ（Ｔ）Ｖ＝Ｉ………（１）
なお、この式において、Ｐ（Ｔ）は、電気伝導マトリックス、Ｉは、電流ベクトル、Ｖは、電圧ベクトルを表す。
【００２８】
（内部発熱量への変換）
内部発熱量分布を演算する第２のステップでは、第１のステップで算出された電位分布を基に、熱線部分での発熱量に変換するための演算を行う（ステップ１０２）。
【００２９】
この演算における支配方程式（電位分布との連成）は、例えば以下の通りである。
【００３０】
【数２】
ＱE＝∫VＮTｑEｄｖ………（２）
ｑE＝Ｉ2Ｒ………（２．１）
なお、この式において、ＱEは、電流による熱流束、Ｎは、要素マトリックス、Ｉは、電流、Ｒは、電気抵抗を表す。
【００３１】
（温度分布の計算）
モデル上での温度分布を演算する第３のステップでは、第２のステップで算出された熱線の発熱量をガラス部分で構成されるモデルに与え、演算を行い、モデルについての温度分布を求める（ステップ１０３）。
【００３２】
この演算における支配方程式（熱伝導の方程式）は、例えば以下の通りである。
【００３３】
【数３】
Ｃ（Ｔ）・δＴ＋Ｋ（Ｔ）・Ｔ＝Ｑ＋ＱE………（３）
なお、この式において、Ｋ（Ｔ）は、熱伝導マトリックス、Ｔは、温度ベクトル、δＴは、温度変化ベクトル、Ｑは、熱流束ベクトル、ＱEは、電流による熱流束を表す。
【００３４】
ここで、本発明の実施の形態に係る方法によって算出された温度分布については、入出力手段３から温度分布表示として出力可能であり、設計者がモニタリングすることができる。
【００３５】
（演算結果の評価）
特定点の温度が設定範囲内であるかどうかを評価する第４のステップは、第３のステップで得られたガラス上での温度分布に基づいて、ある特定の点を選び、この点の温度が設定範囲内であるかどうかを評価する（ステップ１０４）。
【００３６】
そして、この点の温度が設定範囲に近づけば演算を終了する。一方、設定範囲外である場合には、熱線の単位抵抗，幅，厚み等を変更（最適化）して（ステップ１０５）再度演算を行う。この変更（最適化）には、線形計画法等の数学的な最適化手法を用いることができる。
【００３７】
なお、本実施の形態においては、この評価は自動的に行われることとされているが、設計者が判断するようにしてもよい。
【００３８】
このように、本発明によれば、作成されたプリント熱線式防曇ガラスのモデル上でシミュレーションを行い、対象となるガラスの温度分布を算出することができ、コンピューター内部で、あらかじめ与えてある理想温度分布になるように熱線の幅等を調節し、自動的に評価、設計の最適化を行うことができる。
【００３９】
また、演算された各シミュレーションのデータを記憶装置に蓄積することにより、新たな仕様のプリント熱線式防曇ガラスを対象として熱線パターンを設計する場合に、設計の効率化および精度の向上を図ることができる。
【００４０】
さらに、シミュレーションの対象となるプリント熱線式防曇ガラスの仕様に変更が加えられた場合であっても、蓄積されたシミュレーションのデータに基づいて、容易に、設計の最適化を図ることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シミュレーションモデル上で熱線パターンの最適な熱線の単位抵抗，幅，厚み等を求めることができるため、防曇ガラスの熱線パターン設計の最適化を少ない工数でかつ迅速に行うことが可能となる。
【００４２】
また、シミュレーションのデータを蓄積することによって、高精度で効率的な熱線パターン設計を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るプリント熱線式防曇ガラスにおける熱線パターン設計支援方法を実施するためのシステム構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るプリント熱線式防曇ガラスにおける熱線パターン設計支援方法の対象となるガラスを例示する図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るプリント熱線式防曇ガラスにおける熱線パターン設計支援方法の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  シミュレーション部
２  記憶手段
３  入出力手段
【図１】
0003839225.tif 000002
【図２】
0003839225.tif 000003
【図３】
0003839225.tif 000004