特開 2022-166643 ウインドシールド装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022166643

(43)【公開日】2022-11-02

(54)【発明の名称】ウインドシールド装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/10 20060101AFI20221026BHJP

   H05B 3/06 20060101ALI20221026BHJP

   B60S 1/56 20060101ALI20221026BHJP

   B60S 1/02 20060101ALI20221026BHJP

【ＦＩ】

H05B3/10 Z

H05B3/06 B

B60S1/56 100

B60S1/02 400A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021071994

(22)【出願日】2021-04-21

(71)【出願人】

【識別番号】000129529

【氏名又は名称】株式会社クラベ

(72)【発明者】

【氏名】永井 利和

(72)【発明者】

【氏名】大高 弘人

(72)【発明者】

【氏名】江間 幹二

【テーマコード（参考）】

3D225

3K092

【Ｆターム（参考）】

3D225AA02

3D225AB01

3D225AC09

3D225AD02

3D225AD10

3D225AD11

3K092PP15

3K092QB31

3K092RF02

3K092SS03

3K092VV33

(57)【要約】

【課題】ヒータユニットの発熱量が増加しても対応できる断熱構造を得ることができ、それにより、熱効率が向上され、曇り、結露、霜、氷などを効率的に除去することができる車両用ウインドシールド装置を提供すること。
【解決手段】車両のウインドシールド５９における車内側に取付けられるブラケット５１と、該ブラケット５１に設けられるヒータユニット１０と、上記ブラケット５１に収容されたセンサユニット５５と、を備え、上記ヒータユニット１０における上記ウインドシールド５９と反対側の面に断熱構造３１が形成されており、上記断熱構造３１は、空間３３を有しているとともに、該空間３３を維持するための間隔保持部３５と蓋部３７が形成されている車両用ウインドシールド装置。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両のウインドシールドにおける車内側に取付けられるブラケットと、該ブラケットに設けられるヒータユニットと、上記ブラケットに収容されたセンサユニットと、を備え、
上記ヒータユニットにおける上記ウインドシールドと反対側の面に断熱構造が形成されており、
上記断熱構造は、空間を有しているとともに、該空間を維持するための間隔保持部及び蓋部が形成されている車両用ウインドシールド装置。

【請求項2】

断熱板を有しており、該断熱板に上記間隔保持部及び上記蓋部が形成されている請求項１記載の車両用ウインドシールド装置。

【請求項3】

上記ブラケットの一部が、上記間隔保持部及び上記蓋部を兼ねている請求項１記載の車両用ウインドシールド装置。

【請求項4】

上記空間が、上記ヒータユニットの発熱エリアが存在する位置全面にわたっており、上記間隔保持部が上記ヒータユニットの発熱エリアの外側にあたる位置に形成されている請求項２又は請求項３記載の車両用ウインドシールド装置。

【請求項5】

上記間隔保持部が、ハニカム形状の隔壁として形成されている請求項２又は請求項３記載の車両用ウインドシールド装置。

【請求項6】

上記ヒータユニットの発熱分布に関して、強く発熱させる必要がある位置においては、その他の位置よりも、単位面積当たりの上記間隔保持部が存在する面積が小さくなっている請求項２又は請求項３記載の車両用ウインドシールド装置。

【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が備えられたウインドシールド装置に関する。

【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、ブラケットに支持されるカメラユニットまたはレーダユニットを備える。ブラケットには、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ている。ここで、車室内の湿度が高い場合や、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）。ヒータユニットとしても、種々の態様のものが知られている（特許文献４～８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：トヨタ自動車

【特許文献2】実用新案登録第１８０１１９０号：サンデン

【特許文献3】特許第６３２０９３５号：クラベ

【特許文献4】特開２０１９－９３７９４公報：ニフコ

【特許文献5】特開２０１９－１０４３７８公報：小島プレス工業他

【特許文献6】特開２０１９－１１４３３０公報：ニフコ他

【特許文献7】特開２０１９－１１９３２１公報：ニフコ他

【特許文献8】特開２０２１－４４０９７公報：クラベ

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

電気自動車化や省エネ化の流れに伴い、消費電力を抑えるべく、発熱の高効率化が要求されている。例えば、上記特許文献７では、ヒータユニットの裏面に断熱層を設けることで、ヒータユニットからの熱を効率的にウインドシールドに向けさせることが記載されている。その一方で、昨今の自動運転化の流れにより、車載のカメラユニットやレーダユニットなどのセンサユニットは、大型化、複数化されてきている。それに伴って、曇り、結露、霜、氷などを除去する必要がある範囲も広くなることから、ヒータユニットで加熱する面積も増加し、ヒータユニットの発熱量の増加や発熱温度の上昇をする必要が生じてきている。これにより、従来の断熱層の材料では耐熱性が不足するおそれが生じるため、耐熱性が高い材料への変更が必要となるが、発泡フッ素樹脂のような高価な材料となってしまうことから、コストの点で大きな課題が生じることになる。また、断熱層の設置には、接着剤等が使用されているが、この接着剤の熱劣化も促進されてしまうおそれがある。

【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、ヒータユニットの発熱量が増加しても対応できる断熱構造を得ることができ、それにより、熱効率が向上され、曇り、結露、霜、氷などを効率的に除去することができる車両用ウインドシールド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、本発明による車両用ウインドシールド装置は、車両のウインドシールドにおける車内側に取付けられるブラケットと、該ブラケットに設けられるヒータユニットと、上記ブラケットに収容されたセンサユニットと、を備え、上記ヒータユニットにおける上記ウインドシールドと反対側の面に断熱構造が形成されており、上記断熱構造は、空間を有しているとともに、該空間を維持するための間隔保持部と蓋部が形成されている車両用ウインドシールド装置。
また、上記空間が、上記ヒータユニットの発熱エリアが存在する位置全面にわたっており、上記間隔保持部が上記ヒータユニットの発熱エリアの外側にあたる位置に形成されていることが考えられる。
また、上記間隔保持部が、ハニカム形状の隔壁として形成されていることが考えられる。
また、上記ヒータユニットの発熱分布に関して、強く発熱させる必要がある位置においては、その他の位置よりも、単位面積当たりの上記間隔保持部が存在する面積が小さくなっていることが考えられる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、間隔保持部と蓋部で空間を維持し、この空間により断熱する構造であるため、発泡体のような材料を必要とせず、ヒータユニットの非加熱面側の断熱をすることができる。これにより、ヒータユニットの熱を加熱面側に効率的に伝えることができ、曇り、結露、霜、氷などを効率的に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施の形態１に係る図で、車両用ウインドシールド装置の断面図である。

【図2】本発明の実施の形態１に係る図で、ブラケットにヒータユニットを取り付け、断熱構造を形成した状態を示す斜視図である。

【図3】本発明の実施の形態１に係る図で、ブラケットにヒータユニットを取り付け、断熱構造を形成する経過を示す斜視図である。

【図4】本発明の実施の形態１に係る図で、断熱構造の一部を示す斜視図である。

【図5】本発明の実施の形態２に係る図で、断熱構造の一部を示す斜視図である。

【図6】本発明の実施の形態３に係る図で、断熱構造の一部を示す斜視図である。

【図7】本発明の実施の形態４に係る図で、断熱構造の一部を示す斜視図である。

【図8】本発明の実施の形態５に係る図で、車両用ウインドシールド装置の断面図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0010】

（実施の形態１）
まず、図１～図４を参照して実施の形態１に係る車両用ウインドシールド装置を説明する。本実施の形態では、センサユニットとしてカメラを使用しており、撮影機能を有する車両用ウインドシールド装置として、車両の衝突防止システムの一部として利用される。

【0011】

図１に断面図、及び、要部を拡大した断面図として示すように、ウインドシールド５９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、センサユニット５５、カバー５７を備える。ブラケット５１には、センサユニット５５の受光部が受光する光の範囲を定めるものとして遮光フード５３が形成されている。ブラケット５１にはセンサユニット５５が固定保持され、ブラケット５１の遮光フード５３の位置には、ヒータユニット１０が設置される。ヒータユニット１０は、ブラケット５１の遮光フード５３の位置におけるウインドシールド５９と反対側の面に設置される。ブラケット５１は、センサユニット５５及びヒータユニット１０を取り付けるための一連の部品であり、複数のパーツを組立てて構成するものであってもよい。カバー５７は椀状の形状を有する樹脂部材であり、遮光フード５３及びセンサユニット５５を覆うように、ブラケット５１に嵌め込まれる。ブラケット５１の周縁部には接着剤が形成され、ウインドシールド５９の車室側に取付けられる。なお、図１における右側が車両前方となり、ウインドシールド５９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。センサユニット５５としては、カメラユニットの他に、レーダユニット等が考えられる。センサユニット５５における受光部はウインドシールド５９に向けられ、一般的に、センサユニット５５における受光部とウインドシールド５９の間には他部材を介さないようにされる。

【0012】

図２には、ブラケット５１におけるウインドシールド５９と反対側の面を示す。ヒータユニット１０におけるウインドシールド５９と反対側の面には、断熱構造３１が形成されている。断熱構造３１は、空間３３、間隔保持部３５、及び、蓋部３７からなり、図４に示すように、間隔保持部３５と蓋部３７は別部材の断熱板３９として構成されている。この間隔保持部３５と蓋部３７を構成する断熱板３９を、ブラケット５１における遮光フード５３の位置、即ち、ヒータユニット１０と重なる位置に設置し、カシメによって固定する。図３は、図２における断熱板３９を設置する前の状態を示す図である。断熱板３９の固定には種々の方法を用いればよく、上記のカシメの他、例えば、スライドロック、スナップフィット、ランナーロックピン、ネジ、面ファスナ、溶接、接着剤などが使用できるが、熱劣化に強い機械的な固定方法を用いることが好ましい。実施の形態１においては、断熱板３９の周囲部に間隔保持部３５が形成されており、この間隔保持部３５に囲われた部分が０．５ｍｍくり抜かれ、その底部が蓋部３７となっている。断熱板３９をブラケット５１に固定することで、間隔保持部３５、蓋部３７及びヒータユニット１０で囲まれた部分、即ち、０．５ｍｍくり抜かれた部分が空間３３となる。

【0013】

本実施の形態１では、間隔保持部３５がヒータユニット１０の発熱エリアの外側にあたる位置に形成されており、これにより、空間３３がヒータユニット１０の発熱エリアが存在する位置全面にわたっている。図１の要部を拡大した断面図において、点線矢印Ｈで示した部分がヒータユニット１０の発熱エリアとなっている。このような構成であれば、ヒータユニット１０からの熱が間隔保持部３５に直接伝導伝熱することがないので、断熱部材の断熱効果を高めることができる。

【0014】

本実施の形態１では、ヒータユニット１０として、フィルムヒータを使用されている。フィルムヒータは、厚さ２８μｍのポリアミドイミドフィルム上に、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の箔をエッチング加工することにより得られた厚さ３０μｍの導電体を形成し、更に厚さ２８μｍのポリアミドイミドフィルムを被せたものである。フィルムヒータの導電体の端部２ヶ所は露出されてリード線が接続され、リード線の別の端部にはコネクタが接続される。また、リード線の途中に、サーモスタットや温度ヒューズ等を接続しても良い。このようにして、ヒータユニット１０が構成される。ヒータユニット１０の構成として、例えば上記した各特許文献等が参照できるが、勿論、他の材料や他の構成による種々のヒータを使用しても良い。

【0015】

遮光フード５３における、ウインドシールド５９と対向する面には、迷光防止材が形成されていることが好ましい。これにより、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る。迷光防止材は、反射防止材と称されることもあり、不織布や、ナシ地加工、シボ加工、つや消し加工、植毛加工といった加工が表面になされたシートが挙げられる。また、迷光防止材を形成する一対応として、つや消し塗料を塗布することも考えられる。

【0016】

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５９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、センサユニット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、遮光フード５３として本発明によるヒータユニット１０が使用され、ヒータユニット１０から発せられる熱によってウインドシールド５９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１０からの熱によってウインドシールド５９近傍の空気が加熱され、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。

【0017】

（実施の形態２）
次いで、図５を参照して実施の形態２を説明する。基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、実施の形態２では、断熱構造３１について、実施の形態１と異なっている。

【0018】

実施の形態２においては、図５に示すように、断熱板３９に形成された間隔保持部３５が、ハニカム形状の隔壁として形成されており、この間隔保持部３５に囲われた部分が０．５ｍｍくり抜かれ、その底部が蓋部３７となっている。断熱板３９をブラケット５１に固定することで、間隔保持部３５、蓋部３７及びヒータユニット１０で囲まれた部分、即ち、０．５ｍｍくり抜かれた部分が複数の空間３３となる。この複数の空間３３について、本実施の形態２においては、それぞれ独立しているが、例えば、間隔保持部３５の一部を切削する等して空間３３を連続させても良い。

【0019】

本実施の形態２では、間隔保持部３５が、ハニカム形状の隔壁として形成されているため、断熱板３９の剛性が高くなるとともに、蓋部３７がヒータユニット１０に接近することが抑制されるため、空間３３が潰れにくくなる。

【0020】

（実施の形態３）
次いで、図６を参照して実施の形態３を説明する。基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、実施の形態３では、断熱構造３１について、実施の形態１と異なっている。

【0021】

実施の形態３においては、図６に示すように、断熱板３９に形成された間隔保持部３５が、断熱板３９の周囲部に形成されるとともに、複数の柱として形成されており、この柱として形成された間隔保持部３５の周囲の部分が０．５ｍｍくり抜かれ、その底部が蓋部３７となっている。断熱板３９をブラケット５１に固定することで、断熱板３９の周囲部に形成された間隔保持部３５、蓋部３７及びヒータユニット１０で囲まれた部分、即ち、０．５ｍｍくり抜かれた部分が空間３３となる。

【0022】

本実施の形態３では、柱状の間隔保持部３５が、複数形成されていることから、蓋部３７がヒータユニット１０に接近することが抑制されるため、空間３３が潰れにくくなる。また、柱状の間隔保持部３５の大きさが、図６における上方にいくほど小さくなっているため、ヒータユニット１０からの熱は、図６における上方にいくに従って、間隔保持部３５に伝導伝熱しにくくなっている。このような手法をとることにより、ヒータユニット１０からウインドシールド５９に向かう熱を部分的に変化させることができるようになる。

【0023】

（実施の形態４）
次いで、図７を参照して実施の形態４を説明する。基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、実施の形態４では、断熱構造３１について、実施の形態１と異なっている。

【0024】

実施の形態４においては、図７に示すように、断熱板３９に形成された間隔保持部３５が、断熱板３９の周囲部に形成されるとともに、複数の横線状に形成されており、この横線状に形成された間隔保持部３５の間の部分が０．５ｍｍくり抜かれ、その底部が蓋部３７となっている。断熱板３９をブラケット５１に固定することで、断熱板３９の周囲部に形成された間隔保持部３５、蓋部３７及びヒータユニット１０で囲まれた部分、即ち、０．５ｍｍくり抜かれた部分が空間３３となる。

【0025】

本実施の形態３では、横線状の間隔保持部３５が、複数形成されていることから、蓋部３７がヒータユニット１０に接近することが抑制されるため、空間３３が潰れにくくなる。また、横線状の間隔保持部３５の間隔が、図７における下方にいくほど大きくなっているため、ヒータユニット１０からの熱は、図７における上方にいくに従って、間隔保持部３５に伝導伝熱しやすくなっている。このような手法をとることにより、ヒータユニット１０からウインドシールド５９に向かう熱を部位ごとに変化させることができるようになる。

【0026】

（実施の形態５）
次いで、図８を参照して実施の形態５を説明する。基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、実施の形態５では、ヒータユニット１０を設置する箇所及び断熱構造３１を形成する箇所について、実施の形態１と異なっている。

【0027】

実施の形態５においては、図８に断面図、及び、要部を拡大した断面図として示すように、ヒータユニット１０は、ブラケット５１の遮光フード５３の位置におけるウインドシールド５９側の面に設置される。間隔保持部３５が、ブラケット５１に形成されているとともに、ブラケット５１が蓋部３７を兼ねた構造となっている。即ち、ブラケット５１の遮光フード５３において、ヒータユニット１０が設置される位置が、任意の形状で０．５ｍｍくり抜かれ、その底部が蓋部３７となり、残部が間隔保持部３５となっている。そして、間隔保持部３５、蓋部３７及びヒータユニット１０で囲まれた部分、即ち、０．５ｍｍくり抜かれた部分が空間３３となる。なお、図８の要部を拡大した断面図において、点線矢印Ｈで示した部分がヒータユニット１０の発熱エリアとなっている。

【0028】

実施の形態５において、間隔保持部３５及び蓋部３７は、任意の形状等で形成することができる。例えば、図５～図７で示したような間隔保持部３５及び蓋部３７をブラケット５１に形成しても良いし、他の形状等で形成しても良い。

【0029】

このような実施の形態５の構成によって、上記実施の形態１～４のような断熱板３９がなくても、同様に、ヒータユニット１０の非加熱面側の断熱をすることができる。これにより、ヒータユニット１０の熱を加熱面側に効率的に伝えることができ、曇り、結露、霜、氷などを効率的に除去することができる。

【0030】

尚、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。断熱構造における間隔保持部は、空間を維持するために蓋部を支える部分であり、種々の形状が考えられる。例えば、空間が球形状になるような場合など、間隔保持部と蓋部が明確に区別できない場合も想定されるが、実質的な機能として、間隔保持と蓋の機能が果たされていれば本発明の構成を満たすものであり、任意の場所で区切って、それぞれを間隔保持部と蓋部と称することができる。また、間隔保持部と蓋部を別のパーツとしても良いし、さらに複数のパーツに分解されていても良い。また、ブラケットの遮光フードの部分を中空成形するようなものも考えられる。この場合、中空にした部分が空間となり、中空における遮光フード主面と略平行な面が蓋部となり、中空における遮光フード主面と略垂直な面が間隔保持部となる。

【0031】

断熱板やブラケットを構成する材料には特に限定はないが、ヒータユニットからの熱に耐え得るだけの耐熱性を有するものが好ましい。また、自動車用の内層材料でもあるので耐熱性を有するものが好ましい。また、ある程度の剛性を有する硬質な樹脂であることが好ましい。例えば、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステル等、種々の材料が考えられる。

【0032】

なお、本発明により断熱構造と別に、他の断熱材を設置することは制限されない。例えば、発泡樹脂等を更に重ねて貼り付けすることも考えられる。但し、本発明による断熱構造は、上記実施の形態２のように、空間が複数に分割されることも考えられるが、発泡樹脂のような、いわゆる多孔体とは異なるものである。空間の大きさは、機械的に形成できる程度以上であることが目安となり、おおよそ１ｍｍ^３より大きいことが好ましい。また、ヒータユニットからの熱の伝導方向に複数の空間が重なっていないものが好ましく、当該方向の空間の方向の長さ、即ち、間隔保持部の高さは０．２～１．０ｍｍ程度であることが好ましい。

【0033】

また、ヒータユニットにより加熱され、空間３３に保持された暖気は、そのまま空間３３に維持され続けていても良いが、適宜導出されるようになっていても良い。例えば、ブラケット５１やヒータユニット１０に所定の貫通孔を形成し、そこからウインドシールド５９近傍に暖気が導出されるようにすれば、この暖気によってもウインドシールド５９が暖められるので、結露、氷、霜、水滴を除去する効果を高めることができる。また、暖気が導出される構造であれば、空気の熱膨張による圧力を逃がすこともできる。但し、センサユニット５５は比較的熱に弱いものが多いため、センサユニット５５に直接暖気が導出されることは避けた方が良い。

【産業上の利用可能性】

【0034】

以上詳述したように本発明によれば、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が備えられたウインドシールド装置を得ることができる。本発明は、車両用ウインドシールド装置だけでなく、断熱構造の応用として、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、加熱調理器具などにも適用することができる。

【符号の説明】

【0035】

１０ ヒータユニット
３１ 断熱構造
３３ 空間
３５ 間隔保持部
３７ 蓋部
３９ 断熱板
５３ 遮光フード
５５ センサユニット
５９ ウインドシールド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】