JP2003163071A - 電熱窓ガラス - Google Patents

電熱窓ガラス

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Michael Robert Greenall
ロバート グリーンオール マイケル
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱式フロントガラスにおける局所的なホッ
トスポットの発生を抑制する。 【解決手段】導電性被覆を少なくとも二つの区域に分割
し、各区域を互いに絶縁し、その中に母線を配置するこ
とにより、各区域に流れる電流を均一にする。透過窓６
を中央の区域８内に隔離し、近傍の母線４を透過窓の３
辺の周囲を通過させる。この中央区域に印加する電圧を
調節して、全ての区域においてほぼ等しい温度が保てる
ようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電熱窓ガラスに関
し、特に導電性被覆に通電することによって加熱される
窓に関する。本発明は、車両用の窓ガラス、とりわけ車
両用フロントガラスに適している。以降、本発明をフロ
ントガラス(windscreen)を参照して説明するが、本発明
は、任意の電熱窓ガラスで有用である。
【０００２】
【従来の技術】現在、車両において、２枚のガラス板と
その間の導電性被覆を有するフロント合わせガラスの使
用が進みつつある。入射する赤外線の放射を部分的に反
射する被覆が車内の過熱を軽減するのに使用されてお
り、このような被覆は内在的に導電性を有していてもよ
いし、導電性の被覆を組み合わせて使用してもよい。こ
のような被覆は、通常、反射される放射量を最大にする
ためにフロントガラスの光透過部分の全体もしくは実質
的に全体を覆うように設けられる。
【０００３】このように被覆されたフロントガラスに
は、電磁放射を通過させるための１つまたは複数の小さ
な開口がその被覆内に設けられることがある。透過窓
（透過開口）として知られるこの開口は、車内のセンサ
による車外からの信号の検出を可能にしたり、車内の装
置が窓を介して信号を伝達できるように設けられてい
る。車外からのまたは車外への信号伝達を利用する装置
としては、自動料金支払い装置、ドア開閉装置、携帯電
話、高度道路交通システム（ＩＴＳ）、レーダ、対地位
置センサ、レインセンサ、車両情報通信センタなどが挙
げられる。透過窓は、被覆領域内に島状に形成してもよ
いし、被覆領域の境界を横断するように形成してもよ
い。
【０００４】フロントガラスを導電性被覆に通電するこ
とによって加熱する場合には、通常、加熱する領域の両
側に少なくとも一対の導電性帯状体を配置し、この帯状
体間に電圧を印加して電気回路を構成する。このような
導電性帯状体は公知であり、これ以降「母線（バスバ
ー）」と呼ぶ。フロントガラスにおける母線は、通常、
フロントガラスの上端および下端、即ち、長手方向の二
本の端部に沿うように帯状に配置される。これにより、
母線間の分離を最小にしつつ、フロントガラスの実質的
に全体の領域が加熱される。こうして、運転者の視界域
の外であって、車内外から見えない位置に母線を配置で
きる。
【０００５】本件発明に関連する先行技術文献として
は、以下のものがある。
【０００６】
【特許文献１】国際公開第００／７２６３５号パンフレ
ット
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】母線間に電圧を印加し
た場合に起こりうる問題として、被覆の加熱が不均一で
あることに起因するホットスポットの発生がある。ホッ
トスポットはフロントガラスのある領域がその周囲の領
域と比較して著しく熱くなる現象である。この問題は、
母線間の領域に透過窓がある場合に極めて顕著となる。
開口によって母線間の電流の均一な流れが遮られ、その
結果、顕著なホットスポットが形成されるのである。こ
のようなホットスポット領域における局所的な温度分布
は、光学的歪みの原因となったり、被覆やフロント合わ
せガラス内のその他の可燃性材料を劣化させるので望ま
しくない。このような局所的な温度分布は供給する電力
を減らすことによって緩和できるものの、これによって
フロントガラスの低温部分の温度は下がってしまう。
【０００８】この問題に対する１つの解決策として、上
記の国際公開第００／７２６３５号パンフレット（ＷＯ
００／７２６３５）には、透過窓の周辺部に電気伝導性
帯状領域（即ち、導電性被覆より導電性が大きい帯状領
域）を配置することが提案されている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、母線間に
流れる電流を均一化するために、導電性被覆を一連の区
域に分割し、それぞれの区域を近傍の区域と電気的に絶
縁し、且つそれぞれの区域内に母線を配置することによ
って、加熱されたフロントガラスにおけるホットスポッ
トの形成に起因する問題が解決できることを発見した。
【００１０】かくして、本発明の一側面によれば、少な
くとも１つの表面上に、導電性被覆と、前記被覆と電気
的に接続し、間隔をあけて配置された２本の母線とを有
する透明材料からなる少なくとも１枚のガラス板を含む
電熱窓ガラスであって、母線間の領域における導電性被
覆は少なくとも２つの区域に分割されており、各区域は
隣接する区域とは電気的に絶縁されており、母線は母線
間に流れる電流が均一にするように配置されていること
を特徴とする電熱ガラスが提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明は、特に、加熱するとホッ
トスポットを生じやすい電熱窓ガラスに適用される。ホ
ットスポットは、母線間の電気抵抗が均一に分布してい
ないために発生することがあるが、このような不均一な
分布にはいくつかの要因が絡んでいる場合がある。即
ち、母線が平行に形成されてない、窓自体が曲面で構成
されている、または、透過窓の存在等によって被覆が不
連続となっている場合である。本発明の窓ガラスにおい
ては、被覆を複数の区域に分割し、各区域における、ま
たはできる限り多くの区域における抵抗が実質的に均一
であることが好ましい。これに関して、例えば、各区域
において、一対の母線が互いに平行になるように各母線
を配置し、各区域の端部を互いに平行とすることによっ
て、抵抗を均一にすることができる。平らな矩形の窓ガ
ラスの場合には、各区域は矩形となる。車両のフロント
ガラスのような窓ガラスの場合には、ガラスは曲げられ
ており、ガラスの一方の端部（通常、下端）は他方の端
部（通常、上端）より長くなっているが、このような場
合には、各区域は略台形形状となる。
【００１２】電気抵抗が不均一となる公知のフロントガ
ラスに特有の原因としては、透過窓の存在が挙げられ
る。公知のフロントガラスには、透過窓が被覆領域の周
端部に位置し、母線が被覆の上端から逸れて、透過窓の
３辺を囲んでいるものがある。この場合、母線間の距離
が均一ではなくなり、したがって、母線間の抵抗も不均
一となる。別の公知のフロントガラスでは、透過窓を被
覆で取り囲み、母線は透過窓の上方および下方に伸長し
ている。透過窓によって被覆が遮断されているために、
この場合も母線間の抵抗は均一ではない。
【００１３】本発明の好適な実施態様においては、被覆
は複数の区域に分割されており、透過窓とこれを囲む領
域とが１つの区域内に収められている。透過窓は、通
常、フロントガラスの中央部にあるので、被覆を少なく
とも３つの区域に分割し、これら３つの区域の中央の区
域に透過窓を配置することが好ましい。
【００１４】被覆を分割してできる区域は、隣接する区
域と絶縁されていることが好ましい。電気的絶縁を完全
に行う必要はない。しかし、被覆の接触箇所に流れる電
流によってホットスポットが形成されるおそれがあるた
め、分割した被覆の間の接触は最小限にとどめることが
好ましい。各区域間の境界は母線によって橋絡すること
が好ましい。
【００１５】被覆における各区域は、母線間を通る被覆
内の境界によって区切ると簡便である。各区域間の境界
の幅は、例えば、車両の運転者がフロントガラス越しに
見るときの知覚限界以下とすることが好ましい。一般に
は、各区域間の境界の幅は、１〜１００μｍ、特に、１
〜４５μｍの範囲が好ましい。境界の形状は、適切な幅
を有する一本の帯としてもよく、複数の細い帯を短い間
隔を空けて形成し、全体として１〜１００μｍの幅とな
るようにしてもよい。例えば、１０μｍの幅の境界線を
３本、５μｍの間隔を保って形成する。もっとも、各区
域間の境界の幅は視認されてもよく、おそらく１０ｍｍ
までであればよい。
【００１６】被覆の各区域は、例えば、マスクを介した
スパッタリング法によって形成できる。連続して被覆さ
れた基板から帯片体を選択的に除去することにより、各
区域を分割してもよい。このように被覆を除去する好ま
しい手段としては、レーザが挙げられる。
【００１７】透過窓が設けられている等の理由により被
覆が不連続である場合、その不連続な箇所を被覆内の１
つの区域内に収めることが好ましい。従来のフロントガ
ラスの透過窓は、フロントガラスの上部もしくはその近
傍に位置している。本発明の窓ガラスにおいて、透過窓
等の不連続箇所は、加熱区域の上部もしくはその近傍に
位置しており、このような不連続箇所の下に上側母線の
一部を配置することが好ましい。このような配置によっ
て、不連続箇所の直ぐ上に位置する被覆領域が母線間の
経路には存在しないことになるため、ホットスポットの
形成の制御を容易に行うことができる。この利点は起こ
りうる問題点を補ってなお余りまるものである。この実
施態様では、透過窓を含む区域における母線間の距離
は、隣接する区域内の母線間の距離よりも短くなる。そ
の結果、母線間に電圧を印加した場合、この中央区域の
加熱部の到達温度は、隣接する区域の温度より高くな
る。これは、中央部においてより迅速に曇りを除去する
点で有益である。ただし、別の実施態様として、各区域
内の母線間に印加する電圧を別々に調整する制御手段を
窓ガラスにさらに配置してもよい。これによって、フロ
ントガラスの特定区域の到達温度を、その区域に印加す
る電圧を調節することによって制御できる。上述の実施
態様において、透過窓を含む区域に印加する電圧を低く
設定して、隣接する区域の到達温度と同じ温度になるよ
うにすることもできる。
【００１８】本発明による加熱窓において有効な被覆の
抵抗は、典型的には、１．５〜２０Ω／スクエアの範囲
であり、より一般的には、１．５〜１０Ω／スクエアの
範囲である。母線間に印加される電圧は、通常、３６〜
７２Ｖの範囲であるが、加熱フロントガラスの用途の場
合、自動車メーカーは４２Ｖを出力可能なシステムを搭
載するケースが増えている。
【００１９】本発明の電熱ガラスは、例えば、一方の表
面に導電性被覆を付与した透明材料からなる一枚の板状
体を含んでいる。より一般的には、また特に車両フロン
トガラスの場合には、窓ガラスは、中間層を介して互い
に貼り合わされた少なくとも２枚の透明材料からなる板
状体を備えた積層体からなる。ここで、中間層は、通
常、ポリビニルブチラール（以降、ＰＶＢと略す）を含
む。最も一般的な透明材料はガラスであるが、ポリエス
テル、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメタ
クリレート等のプラスチック材料を用いてもよい。
【００２０】合わせガラスの場合には、導電性被覆は、
通常、ガラスの内面（即ち、合わせ構造の第２表面（su
rface ２）もしくは第３表面（surface ３）上）に配置
されるか、中間層の表面に配置もしくは中間層内に内蔵
される。
【００２１】導電性被覆は、金属または導電性金属化合
物の単層を含んでいてもよい。透明導電層を形成するに
は、銀、金、銅、ニッケル、クロムを用いればよい。ま
た、酸化インジウム、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、
酸化アンチモン等を使用してもよい。自動車用の窓ガラ
ス、特にフロントガラスにおいて好ましい被覆は、太陽
光を反射するために当該分野で用いられている公知の被
覆であり、これによって、車内の温度を下げることがで
きる。このような公知の太陽光制御被覆は、典型的に
は、少なくとも１つの金属含有導電性層とこれを挟持す
る少なくとも２つの誘電体層とを含む。このような公知
の被覆の中でも、酸化錫、酸化亜鉛等の誘電体層の間に
挟まれた銀からなる単一層またはこれを繰り返した二重
層が典型的である。
【００２２】このような被覆は、各種の公知技術を用い
て基板上に堆積することができる。一般的に用いられる
工程は、スパッタリングを用いたコーティングである。
このような被覆は透明基板上に堆積することができる。
基板がガラスである場合には、アルカリ金属イオンがガ
ラスから導電層に移動しないように導電層を堆積させる
前にガラスの上にバリア層を堆積するとよい。あるい
は、ＰＥＴ担持フィルム等の適当な担持フィルムの表面
上に被覆を堆積したものとしてもよい。このように被覆
された担持フィルムは、その後、２枚のＰＶＢシートで
挟持し、導電性被覆を含む中間層を形成する。
【００２３】母線は、導電性被覆層と電気的に接触する
ように配置しなければならない。母線は、通常、窓ガラ
スの端部付近に配置される。母線は、導電性の銀を含有
するエナメル層としてもよく、例えば米国特許３６１２
７４５号に記載のように金属箔の帯状部材としてもよ
く、米国特許６２０４４８０号に記載の工程を用いて蒸
着により堆積してもよい。母線には、電源回路へと接続
できるようにコネクタを具備しておく。
【００２４】本発明の窓ガラスは、被覆のそれぞれの区
域に印加する電圧を調整する制御手段を備えていること
が好ましい。この手段は、複数の電源回路に接続された
複数の分割された区域を含む少なくとも１本の母線であ
ってもよい。この手段は、母線の各区域に対して別々の
接続部が必要となるために、車両用のガラスにはそれほ
ど好ましくない。
【００２５】好適な実施態様では、双方の母線は連続し
ており、単一の電源回路内に組み込まれている。母線に
印加する電圧は、母線の少なくとも１本、通常は１本の
みの母線において、異なる区域の抵抗を変えることによ
り調節すればよい。母線の抵抗は、様々な手段によって
変えることができる。抵抗素子を母線の所定の箇所に組
み込むこともできるし、母線の特性および／または厚さ
を局所的に変えて抵抗値を増加または減少させてもよ
い。抵抗を変更する場合は、導電性被覆の各区域間の境
界線上またはその近傍で変更するのが最も好ましい。各
区域内の母線の抵抗は、その区域に印加する電圧を均一
にするために余り大きく変更しないことが望ましい。
【００２６】以降、図面を参照ながら本発明の実施態様
についてより具体的に説明する。
【００２７】なお、複数の図面に共通する構成要素につ
いては、共通する構成要素を示すために必要な箇所にお
いて同じ参照符号が使用されている。
【００２８】図１に、破線３で囲まれた被覆領域２を備
えたフロントガラス１を示す。破線で示した被覆領域の
境界は、通常、遮蔽帯として知られる黒色プリント（便
宜上図示せず）によって覆われている。母線４、５が、
ガラスの上端および下端に沿って延びて、電源回路（図
示せず）に接続されている。透過窓６は被覆されておら
ず、これによってガラスを介した放射の伝達が可能とな
る。
【００２９】使用時の図中ＸおよびＹ部の被覆の温度
は、周囲の温度に比べて高くなることがある。これは、
母線４、５の中央部間の電流の均一な流れが透過窓６に
よって遮られるからである。
【００３０】図２に、破線３で囲まれた被覆領域２と透
過窓６とを備えたフロントガラス１を示す。母線５は、
ガラスの下端部に沿って延びており、被覆領域２と接し
ている。被覆領域２は、被覆領域を縦方向に延びる境界
１０、１１によって３つの離間した区域７、８、９に分
割されている。境界１０、１１は、縮尺を変更して図示
されている。母線４は、区域７内の被覆の上端部を通っ
て、透過窓６の３辺の周囲を通過し、区域９の上端部に
沿って延びている。透過窓６は、区域８内に完全に収ま
っている。母線４は、境界１０を経由し透過窓６の直下
の点で区域８を横切って透過窓６の周囲を通過してお
り、境界線１１を経由して被覆領域２の頂端部に戻る。
【００３１】図１と同様になるように想定された電圧を
母線４、５間に印加して使用した際には、区域７、９に
おける母線間の電流の流れは均一となり、図１に示す従
来のフロントガラスの同じ領域で達成されるのと同様の
温度に達成する。区域８において、母線間の距離は短く
なるので抵抗は減少する。区域８内の母線間において電
流は均一に流れる。ただし、電流の増加に伴ってこの区
域の温度は隣接する区域７、９より高くなる。
【００３２】図３に、境界１０、１１によって３つの区
域７、８、９に分割された被覆領域２を備えたフロント
ガラス１を示す。透過窓６は区域８内に位置している。
母線４は透過窓６の３辺の周囲を通過しており、且つ、
母線４は、透過窓の両側即ち境界１０、１１内に位置す
る（または実質上位置する）抵抗１２、１３を含んでい
る。
【００３３】抵抗１２、１３を導入したことにより、使
用時に区域８に印加される電圧は、区域７、９に印加す
る電圧に比べて小さくなる。区域８の到達温度は電圧に
よって決まるので、抵抗１２、１３の大きさを適当に選
択することによって到達温度を調節することができる。
【００３４】図４に、外側ガラス板４１および内側ガラ
ス板４２からなるフロント合わせガラスを示す。遮蔽帯
４３、４４がガラス板４１、４２の内面に印刷されてい
る。母線４５は、遮蔽帯４３の上に配置されている。被
覆４６は、母線４５および遮蔽帯４３の上に形成されて
おり、ガラス板４１の内面に沿って広がっている。ガラ
ス板４１、４２はＰＶＢ中間層４７によって接合されて
いる。
【００３５】図５に、図４と同様の中間層を備えた別の
構造の合わせガラスを示す。被覆５６は、遮蔽帯５３の
上に形成されている。母線５５は、被覆５６の上に形成
されている。
【００３６】図６に、図４と同様の中間層を備えたさら
に別の構造の合わせガラスを示す。母線６５が遮蔽帯６
３の端部を跨ぐように形成されており、外側ガラス板６
１の内面と接している。被覆６６は、母線６５の上に形
成されている。
【００３７】実際には、図４および図６に示す構造は銀
を含んだ導電エナメル材料を用いて母線を形成するとよ
り容易に得られる。また、図５の構造は金属箔母線を使
用する場合に適している。
【００３８】このような合わせガラスは一例として図示
されているのであり、その他の構成が公知である場合に
はそのような構成を本発明の窓ガラスに適用することが
可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の加熱式被覆フロントガラスを示した図
【図２】本発明の一実施例にかかるフロントガラスを示
した図
【図３】本発明の他の実施例にかかるフロントガラスを
示した図
【図４】フロント合わせガラスの断面図であって、本発
明の実施例に適用可能な加熱式被覆フロントガラスの構
成を示した図
【図５】フロント合わせガラスの断面図であって、本発
明の実施例に適用可能な加熱式被覆フロントガラスの構
成を示した図
【図６】フロント合わせガラスの断面図であって、本発
明の実施例に適用可能な加熱式被覆フロントガラスの構
成を示した図
【符号の説明】
１ フロントガラス ２ 被覆領域 ３ 被覆領域の境界線 ４、５ 母線 ６ 透過窓 ７、８、９ 区域 １０、１１ 境界 １２、１３ 抵抗 ４１、６１ 外側ガラス板 ４２ 内側ガラス板 ４３、４４、５３、６３ 遮蔽帯 ４５、５５、６５ 母線 ４６、５６、６６ 被覆 ４７ ＰＶＢ中間層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティーブン ローランド デイ イギリス、ダブリューエヌ６ ０ティービ ー、グレイター マンチェスター、ニアー ウィーガン、スタンディッシュ、アーモ ンド ブルック ロード 23 (72)発明者 マイケル ロバート グリーンオール イギリス、ピーアール25 ５アールジー、 ランカシャー、レイランド、ウィンドフラ ワー ドライブ 12 (72)発明者 ジョン ノーマン ビーロン イギリス、エル39 ４ユージェイ、ランカ シャー、ニアー オームスカーク、オート ン、ローズ プレイス 15 Ｆターム(参考） 3K034 AA02 AA03 AA04 AA06 AA15 AA16 AA29 AA30 AA35 BA05 BA08 BA13 BA14 BA17 BB05 BB14 BC09 BC16 BC28 BC29 CA03 CA08 CA14 CA15 CA22 CA27 CA32 CA38 HA01 HA09 JA01 JA10

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１つの表面上に、導電性被覆
    と、前記被覆と電気的に接続した少なくとも２本の母線
    とを有する少なくとも１つのガラス板を含む電熱窓ガラ
    スであって、前記母線間の領域における前記被覆が少な
    くとも２つの区域に分割され、各区域が隣接する区域と
    電気的に絶縁され、前記母線が母線間に流れる電流を均
    一にするように配置されていることを特徴とする電熱窓
    ガラス。
  2. 【請求項２】 被覆における各区域の到達温度が各区域
    の母線間に印加する電圧を個別に制御することによって
    調節されている請求項１に記載の電熱窓ガラス。
  3. 【請求項３】 前記被覆が、透過窓として機能する少な
    くとも１つの不連続箇所を含む請求項１または２に記載
    の電熱窓ガラス。
  4. 【請求項４】 前記透過窓が、前記窓ガラスの周端部に
    位置する請求項３に記載の電熱窓ガラス。
  5. 【請求項５】 前記透過窓は、前記窓ガラスの周端部に
    隣接していない請求項３に記載の電熱窓ガラス。
  6. 【請求項６】 前記透過窓に最も近い前記母線が、前記
    透過窓の周囲を通過するように配置されている請求項４
    または５に記載の電熱窓ガラス。
  7. 【請求項７】 前記透過窓の全体が前記被覆における単
    一の区域内に位置している請求項３〜６のいずれかに記
    載の電熱窓ガラス。
  8. 【請求項８】 前記各区域間の境界が互いに実質的に平
    行であって、前記各区域が実質的に台形である請求項１
    〜７のいずれかに記載の電熱窓ガラス。
  9. 【請求項９】 前記被覆内の各区域に印加する電圧の調
    節が、少なくとも一本の母線の抵抗値を変化させること
    によって行われる請求項２に記載の電熱窓ガラス。
  10. 【請求項１０】 前記透過窓が配置されている区域の端
    部において前記母線の抵抗が増加している請求項９に記
    載の電熱窓ガラス。
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