特許 6759764 通電加熱パネル、及び乗物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6759764

(24)【登録日】2020年9月7日

(45)【発行日】2020年9月23日

(54)【発明の名称】通電加熱パネル、及び乗物

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/84 20060101AFI20200910BHJP

   H05B 3/20 20060101ALI20200910BHJP

   C03C 27/12 20060101ALI20200910BHJP

   B60J 1/00 20060101ALI20200910BHJP

   B60S 1/02 20060101ALN20200910BHJP

【ＦＩ】

   H05B3/84

   H05B3/20 326B

   H05B3/20 355B

   C03C27/12 M

   B60J1/00 Z

   !B60S1/02 B

【請求項の数】2

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-130482(P2016-130482)

(22)【出願日】2016年6月30日

(65)【公開番号】特開2018-1931(P2018-1931A)

(43)【公開日】2018年1月11日

【審査請求日】2019年4月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002897

【氏名又は名称】大日本印刷株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100129838

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 典輝

(74)【代理人】

【識別番号】100099645

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 晃司

(72)【発明者】

【氏名】末次 博俊

(72)【発明者】

【氏名】平川 学

(72)【発明者】

【氏名】後石原 聡

【審査官】 鈴木 貴晴

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−０７２６７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５１８４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／００８３９９１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−２５１２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１４９５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１４９４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０８４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−２０５８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／００７５３８３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｓ １／０２−１／６０

Ｃ０３Ｃ ２７／００−２９／００

Ｈ０５Ｂ ３／２０−３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

通電してパネルを加熱する通電加熱パネルであって、
前記通電加熱パネルは平面視で台形であり、バスバー電極は前記台形の上底部分及び下底部分のみに配置され、
通電により発熱する所定の範囲を有し、網目状の導体を備える発熱導体部を複数具備し、複数の前記発熱導体部は、その１つが前記台形の上底と下底とに挟まれた範囲に配置され、他の発熱導体部は前記台形の脚部を含む範囲に配置されており、
複数の前記発熱導体部は、前記網目の開口率の違いにより、最大解氷時間と最小解氷時間との差が最大解氷時間の５０％以内となるように発熱量が異なる、通電加熱パネル。

【請求項2】

請求項１に記載の通電加熱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部を備える通電加熱パネル、及び該通電加熱パネルを備えた乗物に関する。

【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】

このような通電加熱パネルは、上記のようにガラス窓等に用いられる。このときガラス窓が必ずしも長方形でなく、例えば台形であるようなことがある。すると、面内の部位によって解氷時間に違いが生じ、氷解時間ムラが問題になることがある。

【0006】

そこで本発明は、面内の部位による解氷時間のムラが少ない通電加熱パネルを提供することを課題とする。またこの通電加熱パネルを備える乗物を提供する。

【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（１１、１５）を加熱する通電加熱パネル（１０）であって、通電により発熱する所定の範囲を有する発熱導体部（２２、２３）を複数具備し、複数の発熱導体部は発熱量が異なる、通電加熱パネルである。

【0009】

上記の通電加熱パネルは平面視で台形であり、複数の発熱導体部は、その１つが台形の上底と下底とに挟まれた範囲に配置され、他の発熱導体部は脚部を含む範囲に配置されてもよい。

【0010】

また、発熱導体部は網目状としてもよく、複数の発熱導体部は、網目の開口率の違いにより発熱量が異なるものとすることができる。

【0011】

上記の通電加熱パネルを備える乗物を提供できる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、通電加熱パネルにおいて、面内の部位による解氷時間のムラを低減させることができる。

【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】第一発熱導体部２２の形態を説明する平面図である。

【図3】第二発熱導体部２３の形態を説明する平面図である。

【図4】通電加熱パネル１０の層構成を説明する断面図である。

【図5】図５（ａ）〜図５（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、第一発熱導体部２２の一部を拡大して表した図である。また、図３は、図１にＩＩＩで示した部位の拡大で、第二発熱導体部２３の一部を拡大して表した図である。
図４は図２に示したＩＶ−ＩＶ線による断面図であり、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。

【0016】

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、いわゆるガラス窓或いはガラス扉等の透明な開口部を有するところに透明開口部材（所謂窓）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、鉄道車輛、航空機、及び船舶、宇宙船等の乗り物の窓、扉等の開口部、並びに、各種建物の窓、扉等の開口部を挙げることができる。又、交通信号機、電子看板及び電子広告の窓材（表面保護板）、自動車の前照燈等の各種乗物の外部に備える照明裝置の窓材（表面保護板）等にも用いることができる。

【0017】

図１、図４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４に示したＺ軸方向）に積層してなる。そして本形態において通電加熱パネル１０は、平面視で台形を有しており、図１の紙面上方に短い上底、図１の紙面下方に長い下底を有した等脚台形である。このような形状は通電加熱パネル１０が配置される開口部の形状に沿ったものとなる。
より具体的には、本形態の通電加熱パネル１０は、厚さ方向の積層構造が図４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。

【0018】

第一パネル１１、及び第二パネル１５は、透光性を有する、透明な台形の板状の部材であり、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４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。

【0019】

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、加熱電極装置２０の基材層２５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。

【0020】

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、第一発熱導体部２２、第二発熱導体部２３、電源接続配線２４、及び基材層２５を有している。便宜上ここでは基材層２５を最初に説明する。

【0021】

基材層２５は、加熱電極装置２０の、特にバスバー電極２１、第一発熱導体部２２、及び第二発熱導体部２３がその一方の面上に配置されて、該バスバー電極２１、第一発熱導体部２２及び第二発熱導体部２３の基材として機能する層である。基材層２５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２５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２５の厚さとしては、２０μｍ以上３００μｍ以下が一般的である。基材層２５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。

【0022】

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。本形態では台形である第一パネル１１及び第二パネルの上底に沿って第一バスバー電極２１ａ、下底に沿って第二バスバー電極２１ｂが配置されている。
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５ｍｍ以上５０ｍｍ以下が一般的である。

【0023】

第一発熱導体部２２、及び第二発熱導体部２３は、第１パネル１１、第２パネル１５、或いは基材層２５の板面内に於いてそれぞれ所定の面積及び形状の範囲を有するとともに、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とが第一発熱導体部２２、及び第二発熱導体部２３により電気的に接続されている。この第一発熱導体部２２、第二発熱導体部２３が通電により発熱する。

【0024】

第一発熱導体部２２、第二発熱導体部２３は、次のような形状を具備している。図２、図３からわかるように、本形態の第一発熱導体部２２、第二発熱導体部２３は、導体２２ａ、２３ａがその平面視形状（板面の法線方向である同図のＺ軸方向から観察した形状を意味する。）が網状（メッシュ状）により形成されている。従って、導体２２ａ、２３ａに囲まれた部位に開口２２ｂ、２３ｂが形成される。この網目は格子状と異なり、面内での繰り返し規則性、即ち周期性の低いいわゆるランダム周期化した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が視認されてしまうことを防止することができる。

【0025】

本形態で第一発熱導体部２２は、台形である通電加熱パネル１０のうち、上底を一辺とし、下底の一部を対向する辺とする長方形の範囲に形成されている。一方、第二発熱導体部２３は、第一発熱導体部２２が設けられた両端で台形である加熱電極装置１０の脚部を含む略三角形部分の範囲に形成されている。

【0026】

第一発熱導体部２２と第二発熱導体部２３とは、加熱電極装置１０の氷解時間のムラ（面内の最大解氷時間と最小解氷時間との差）が小さくなるように構成されている。本形態では、第一発熱導体部２２と第二発熱導体部２３との発熱量を異なるものとすることによりこれを可能としている。すなわち、通電加熱パネル１０の中央と端部と（本形態では、台形における上底と下底との間に挟まれる範囲（図１に於いて第一発熱導体部２２が形成された長方形領域）と、その両端部の範囲（図１に於いて第二発熱導体部２３が形成された三角形領域、即ち脚部）と）で発熱量が異なるように構成されている。

【0027】

具体的には、図２、図３からわかるように、第一発熱導体部２２と第二発熱導体部２３とで網目（メッシュ）の開口率が異なる。ここで網目の開口率とは、第一発熱導体部２２、第二発熱導体部２３のそれぞれにおいて、平面視した場合における開口部２２ｂ、２３ｂの割合である。
尚、開口率を測定する際の統計上適正な測定領域の面積は、網目の平均重心間距離にもよるが、２５ｍｍ^２（例えば、５ｍｍ四方の正方形領域）以上とする。
尚、第一発熱導体部２２、第二発熱導体部２３のそれぞれに於いて、網目の開口率は７０％以上９９％以下、好ましくは８０％以上９５％以下の範囲から、第一発熱導体部２２と第二発熱導体部２３との氷解時間の差を最小化するよう、導体２２ａ、２３ａの線幅及び厚みも考慮の上で選択する。
また、第一発熱導体部２２、第二発熱導体部２３のそれぞれに於いて、導体２２ａ、２３ａの線幅及び厚みは、線幅は２μｍ以上１５μｍ以下、網目パターンの平均重心間距離（周期格子の場合の周期に相当）は７０μｍ以上８００μｍ以下の範囲とすることができる。

【0028】

本形態では、第一発熱導体部２２と第二発熱導体部２３との発熱量を異なるものとするために開口率を変更したが、これに限らず他の態様により発熱量を異なるものとしてもよい。これには例えば導体の線の太さ（線幅×厚み＝断面積）を異なるものとすることが挙げられる。

【0029】

第一発熱導体部２２、第二発熱導体部２３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、金、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。

【0030】

本形態では第一発熱導体部２２、及び第二発熱導体部２３の２種類の発熱導体部を有する構成としたが、これに限らず、３種類以上の発熱導体部を形成することもできる。

【0031】

電源接続配線２４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。建築物の場合は、各建築物に給電、配線されている商用交流（電燈線）或いは太陽電池等を用いることもできる。
このような電源接続配線２４は公知の構成を適用すればよい。

【0032】

接着層１４は、バスバー電極２１、第一発熱導体部２２、第二発熱導体部２３を含む基材層２５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。

【0033】

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４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２５が積層されている。また、基材層２５のうち接着層１２が配置された側とは反対側の面には第一発熱導体部２２、及び第二発熱導体部２３が配置されている。基材層２５のうち第一発熱導体部２２、第二発熱導体部２３が配置された側に第二パネル１５が配置されているが、基材層２５、第一発熱導体部２２、及び第二発熱導体部２３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が加熱電極装置２０に積層される。

【0034】

以上のような通電加熱パネル１０によれば、部位による氷解時間の違いを小さくすることができ、氷解時間のムラを抑制することが可能となる。

【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５（ａ）〜図５（ｄ）に説明のための図を示した。

【0036】

先ず、図５（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２５上に接着剤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５（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、所望のパターンの第一発熱導体部２２（不図示の第二発熱導体部２３も同様、以下同じ。）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５（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５（ｃ）には形成されるべき第一発熱導体部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。これにより第一発熱導体部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５（ｄ）のように、該レジストパターン層８０’を通して金属箔２２’を腐蝕除去する。そして、該レジストパターン層８０’を溶解除去（脱膜）する。斯くして、基材層２５上に図２、図３の平面視形状及び図４の断面形状の所定パターンの第一発熱導体部２２、第二発熱導体部２３、バスバー電極２１ａ及び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２４に開閉器５０を介して電源４０が接続され、バスバー電極２１を介して第一発熱導体部２２、及び第二発熱導体部２３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。第一発熱導体部２２、第二発熱導体部２３の導体２２ａ、２３ａ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。本発明では第一発熱導体部２２と第二発熱導体部２３との発熱量を異なるものとしているので、氷解時間のムラを抑制することができる。
解氷時間としては、付着する霜や氷等の量、雰囲気温度、通電加熱パネル１０の面積と熱容量により変動し得るが、例えば、最大３分〜５分とすることが出來る。氷解時間のムラとしては、通電加熱パネル１０上の最大解氷時間と最小解氷時間との差が最大解氷時間の５０％以内、好ましくは２０％以内、最も好ましくは０％である。

【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 第一発熱導体部
２３ 第二発熱導体部
２５ 基材層
４０ 電源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】