JP2005082428A - 通電発熱ガラス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コールドドラフト及び又は結露を効果的に防止することができる通電発熱ガラス装置を提供することにある。
【解決手段】 発熱手段を備えた通電発熱ガラスと、上記通電発熱ガラスに取り付けられ該通電発熱ガラスの暖気側面の温度と該暖気側面に近接する暖気側の雰囲気温度との差を検出する温度差検出手段と、上記温度差検出手段からの検出信号に基づいて上記発熱手段を制御してコールドドラフト及び又は結露を防止する制御手段と、を具備したもの。
【選択図】 図１

Description

本発明は、通電発熱ガラス装置に係り、特に、コールドドラフト及び又は結露を効果的に防止することができるように工夫したものに関する。

いわゆる通電発熱ガラスは、寒暖の差に起因して発生する「コールドドラフト」や寒暖の差及び湿度等に起因して発生する「結露」を防止するために、幅広い分野で使用されている。ここで、上記コールドドラフトと結露について整理してみる。

まず、コールドドラフトとは次のような現象を意味している。例えば、ストーブによって暖房している室内において、ストーブを窓から遠く離れた場所に設置すると、暖められた空気は天井に昇ってストーブ方向に戻る対流が発生する。この場合、暖められた空気が窓際を通るとき、窓の冷気に触れて温度が急激に下がる。冷却された空気は床の上を通ってストーブ方向に戻る。そして、この場合には、天井と床の温度差が大きくなり、一般的に、その差が５℃以上になると不快な状況となる。このような現象をコールドドラフトと称している。

一方、結露であるが、例えば、冬季に窓ガラスの内側が水滴で曇ったり、冷水の入ったコップの表面に水滴ができるように、周囲の空気より温度が低いものの表面に触れたときに空気の温度が低下し、水蒸気が凝結して、その表面に水滴ができる現象を意味するものである。また、窓ガラスのような縁部を有する形状である場合には、諸条件によっても異なるが、通常放熱し易い下部又は隅部からの発生が見受けられる。

又、上記通電発熱ガラスの構成を開示するものとして、例えば、特許文献１、特許文献２がある。

特開平１１-２５３４０号公報 特開平１１-３４５６７７号公報

上記特許文献１の「自動販売機の窓ガラス面の結露防止装置」には、明細書の請求項８に次のような構成が開示されている。すなわち、室内温度センサーと室外温度センサーを設けて、各温度センサーから検出する温度を比較して温度差が一定値以上のときに結露条件下と仮想し、発熱ガラスを加熱制御するものである。

次に、上記特許文献２の「発熱性板材を用いた発熱システム」には、明細書の（０００８）に開示されている第２実施例において、次のような構成が開示されている。すなわち、発熱ガラスの表面温度を検知する検知部と、室内の壁面温度とを検知する検知部を設けて、各検知温度に基づいて、発熱ガラスの表面温度を壁面の温度と同じ又は略同じになるように制御してコールドドラフトを防止せんとするものである。

上記従来の構成によると次のような問題があった。
まず、特許文献１に開示されている「自動販売機の窓ガラス面の結露防止装置」、特許文献２に開示されている「発熱性板材を用いた発熱システム」の場合には、何れも温度センサを２個必要とするものであり、構成が複雑化することはもとより、部品点数の増加や工数の増大によってコストが上昇してしまうという問題があった。
又、特許文献１の請求項８に記載ある「自動販売機の窓ガラス面の結露防止装置」は、室内温度と室外温度の差を比較して温度差が一定値以上のときに発熱ガラスを加熱制御する構成であるため、窓ガラスを構成するガラスの厚さや枚数等を変更した場合には室内からの熱伝導率も変化し、窓ガラスに発生する結露に対して効果的な加熱制御ができない場合がある。
又、特許文献２に開示されている「発熱性板材を用いた発熱システム」は、ガラス面の温度を近傍の壁面の温度と同じ又は略同じにすることでコールドドラフトを防止している。
しかし、暖房装置の始動や停止直後等における室内の急激な温度変化において、壁面素材が熱伝導率の低いものである場合には反応時間が遅くなる。
さらに、通常の場合には、ガラス面の下部又は隅部から結露が発生し始めるので、条件検知において検知箇所を考慮する必要がある。

本発明はこのような点に基づいてなされたもので、その目的とするところは、コールドドラフト及び又は結露を効果的に防止することができる通電発熱ガラス装置を提供することにある。

上記目的を達成するべく本願発明の請求項１による通電発熱ガラス装置は、発熱手段を備えた通電発熱ガラスと、上記通電発熱ガラスに取り付けられ該通電発熱ガラスの暖気側面の温度と該暖気側面に近接する暖気側の雰囲気温度との差を検出する温度差検出手段と、 上記温度差検出手段からの検出信号に基づいて上記発熱手段を制御してコールドドラフト及び又は結露を防止する制御手段と、を具備したことを特徴とするものである。
又、請求項２による通電発熱ガラス装置は、請求項１記載の通電発熱ガラス装置において、上記温度差検出手段は上記通電発熱ガラスの暖気側面に取り付けられたペルチェ素子から構成されていることを特徴とするものである。
又、請求項３による通電発熱ガラス装置は、請求項２記載の通電発熱ガラス装置において、上記温度差検出手段は雰囲気側の表面に伝熱材を備えているものであることを特徴とするものである。
又、請求項４による通電発熱ガラス装置は、請求項３記載の通電発熱ガラス装置において、上記伝熱材は平板状をなしているものであることを特徴とするものである。
又、請求項５による通電発熱ガラス装置は、請求項３記載の通電発熱ガラス装置において、上記伝熱材はフィン状をなしているものであることを特徴とするものである。
又、請求項６による通電発熱ガラス装置は、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の通電発熱ガラス装置において、上記温度差検出手段は通電発熱ガラスの下部隅部に取り付けられていることを特徴とするものである。
又、請求項７による通電発熱ガラス装置は、請求項１乃至請求項６の何れかに記載の通電発熱ガラス装置において、上記制御手段は、予め設定された複数段階の温度差に基づいて上記発熱手段の出力を複数段階に分けて制御するものであることを特徴とするものである。

以上詳述したように本願発明による通電発熱ガラス装置によると、発熱手段を備えた通電発熱ガラスと、上記通電発熱ガラスに取り付けられ該通電発熱ガラスの暖気側面の温度と該暖気側面に近接する暖気側の雰囲気温度との差を検出する温度差検出手段と、上記温度差検出手段からの検出信号に基づいて上記発熱手段を制御してコールドドラフト及び又は結露を防止する制御手段と、を具備した構成になっていて、通電発熱ガラスの暖気側面の温度とそこに近接する暖気側の雰囲気温度との差を検出し、それに基づいて発熱手段を制御するようにしているので、コールドドラフトや結露に対して効果的かつ迅速に対応可能である。
又、発熱手段による加熱を必要最小限に抑えることができ、それによって、エネルギー消費量の低減を図ることができる。
又、温度検出手段を通電発熱ガラスの暖気側の面に取り付けられペルチェ素子から構成した場合には、単一の検出手段で事足りることになり、構成の簡略化、部品点数の減少、工数の減少、コストの低減を図ることができる。
又、温度差検出手段の表面に伝熱材を設けた場合には、コールドドラフトや結露に対してより効果的に対応可能である。
又、伝熱材をフィン状とすることによってもより高い効果を得ることができる。
又、温度差検出手段を通電発熱ガラスの表面であって下部隅部に取付けることにより、外観を良好にするとともに、初期結露発生箇所の温度差を検出できるので、確実に結露を防止できる。
又、制御手段によって予め設定された複数段階の温度差に基づいて上記発熱手段の出力を複数段階に分けて制御するようにした場合も、より高い効果を期待できるものである。

以下、図１乃至図４を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。図１は本実施の形態による通電発熱ガラス装置の全体の構成を示す図であり、まず、通電発熱ガラス１がある。この通電発熱ガラス１は、寒気側ガラス板３と、暖気側ガラス板５と、これら寒気側ガラス板３と暖気側ガラス板５とを所定の間隔で保持する枠体７と、上記寒気側ガラス板３と暖気側ガラス板５との間であって暖気側ガラス板５側に設けられた発熱手段としてのヒータ９とから構成されている。

上記構成をなす通電発熱ガラス１は窓枠１１内に嵌め込まれている。又、図１において、通電発熱ガラス１の左側が寒気側であり右側が暖気側である。そして、上記ヒータ９によって暖気側ガラス板５を適宜加熱することにより、暖気側ガラス板５の表面温度とそこに近接する暖気側の雰囲気温度との温度差を是正して、コールドドラフト及び又は結露を防止しようとするものである。

上記通電発熱ガラス１の暖気側ガラス板５の暖気側には、温度差検出手段としてのペルチェ素子１３が熱伝導両面テープ１４を介して取り付けられている。上記ペルチェ素子１３は、例えば、図３に示すような原理に基づいて、暖気側ガラス板５の表面温度と暖気側であって暖気側ガラス板５直近の雰囲気温度との温度差を検出するものである。

図３に基づいて説明すると、Ｐ型熱電半導体１５と、Ｎ型熱電半導体１７とを銅電極１９、２１、２３を介して接合したものである。この場合、電源２５より直流電流を流すと、いわゆる「ペルチェ効果」に基づいて、Ｐ型熱電半導体１５及びＮ型熱電半導体１７を挟んで図３中上側と下側との間に温度差が発生する。逆に、Ｐ型熱電半導体１５及びＮ型熱電半導体１７を挟んで図３中上側と下側との間に温度差が発生すると、それによって、起電力が発生する。本実施の形態によるペルチェ素子１３は、このような原理を利用したものであり、暖気側ガラス板５の表面温度と暖気側であって暖気側ガラス板５直近の雰囲気温度との温度差によって発生する起電力を検出し、それによって、温度差の大きさを検知せんとするものである。

上記ペルチェ素子１３からの検出信号は制御手段２７に入力される。制御手段２７は、その検出信号に基づいてヒータ９を制御し、暖気側ガラス板５の暖気側表面温度と暖気側であって暖気側ガラス板５直近の雰囲気温度との温度差を是正して、コールドドラフト及び又は結露を防止せんとするものである。

上記ペルチェ素子１３の取付構造を図２を参照して説明する。ペルチェ素子１３は、暖気側ガラス板５の暖気側であって、向って右下隅に取り付けられている。該部分は暖気ガラス板５の表面において目立ち難い箇所であるとともに、温度が低いと予想される個所である。それは、ヒータ９によって加熱された熱が外部に最も放熱され易い個所であるからである。そのような個所にペルチェ素子１３を取り付けることにより、コールドドラフト及び又は結露を早期に防止せんとするものである。

尚、ペルチェ素子１３より引き出されたリード線２９、３１は、暖気側ガラス板５に設けた貫通孔３３を通って通電発熱ガラス１の空気層を経て枠体７を貫通して通電発熱ガラス１の側面より引き出す。さらに窓枠１１及び壁内を経て制御手段２７に接続されるため、リード線２９、３１は外観上へ露出せず、外観を良好にすることができる。
尚、図２中仮想線で示すように、ペルチェ素子１３の外周部をカバー３４によって覆うことも考えられる。その場合には、貫通孔３３等を隠して美観を向上させることができる。

次に、図４のフローチャートを参照しながら、制御手段２７による制御内容について説明する。
まず、いわゆる「サイクル制御」におけるサイクル(％)と検知電圧を夫々設定する。
因みに、結露に関しては温度差のみならず湿度も関係する。したがって、結露のみを対象にする場合には、検知電圧に関する設定に際してそれを考慮することになる。
次いで、自動スタートとなる。まず、ステップＳ１において、ペルチェ素子１３より検出される起電力が３.５ｍＶ以上であるか否かが判別される。ペルチェ素子１３より検出される起電力が３．５ｍＶ以上であると判別された場合は、ステップＳ２に移行する。そして、ヒータ９による運転を設定値の１５０％運転に切り換える。

ステップＳ１において、ペルチェ素子１３より検出される起電力が３.５ｍＶ以上ではない場合には、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３において、ペルチェ素子１３より検出される起電力が２．８ｍＶ以上であるか否かが判別される。ペルチェ素子１３より検出される起電力が２．８ｍＶ以上であると判別された場合は、ステップＳ４に移行する。そして、ヒータ９による運転を設定値の１００％運転に切り換える。

ステップＳ３において、ペルチェ素子１３より検出される起電力が２．８ｍＶ以上ではない場合には、ステップＳ５に移行する。ステップＳ５において、ペルチェ素子１３より検出される起電力が２．４ｍＶ以上であるか否かが判別される。ペルチェ素子１３より検出される起電力が２．４ｍＶ以上であると判別された場合は、ステップＳ６に移行する。そして、１秒待機した後にステップＳ１に戻る。
尚、ステップＳ２、Ｓ４の場合にも、運運切換を行った後に、ステップＳ６に移行して、１秒待機した後にステップＳ１に戻る。

ステップＳ５において、ペルチェ素子１３より検出される起電力が２．４ｍＶ以上ではないと判別された場合には、ステップＳ７に移行して、ヒータ９への通電が「ＯＦＦ」となる。そして、ステップＳ８に移行して、３０秒経過したか否かの判別がなされる。３０秒経過した場合にはステップＳ１に戻り、同様の処理が行われることになる。

以上、本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、単一のセンサであるペルチェ素子１３のみを使用して暖気側ガラス板５の表面温度と暖気側であって暖気側ガラス板５直近の空気温度との温度差を検出し、それに基づいてヒータ９を制御するようにしているので、従来のように、２個のセンサを要する構成に比べて、構成の簡略化、工数の減少、部品点数の減少、コストの低減を図ることができる。
又、この実施の形態の場合には、ペルチェ素子１３を使用して暖気側ガラス板５の表面温度と暖気側であって暖気側ガラス板５直近の空気温度との温度差を検出するようにしているので、コールドドラフト、結露に対して効果的かつ迅速に対応することができる。
又、コールドドラフトに対してヒータ９による加熱を必要最小限に抑えることができ、それによって、エネルギー消費量の低減を図ることができる。
又、ペルチェ素子１３は暖気側ガラス板５の表面であって温度が低い個所である下部隅部に取り付けられているので、それによっても、コールドドラフト、結露に対して効果的に対応することができる。
又、本実施の形態の場合には、暖気側ガラス板５の表面温度と暖気側であって暖気側ガラス板５直近の空気温度との温度差を複数段階、具体的には、三段階に区分けして、夫々異なる内容でヒータ９を制御するようにしているので、それによっても、コールドドラフト、結露に対して効果的に対応することができる。

次に、図５を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。前記第１の実施の形態の場合には、ヒータ９への通電を「ＯＦＦ」にした後、ステップＳ８において、３０秒経過をみて同様の処理を繰り返すようにしていたが、この第２の実施の形態の場合には、ステップＳ８´において、ペルチェ素子１３より検出される起電力が２．８ｍＶ以上であるか否かを判別するように構成したものである。ペルチェ素子１３より検出される起電力が２．８ｍＶ以上であると判別された場合には、ステップＳ１に戻って同様の処理を行うようにしたものである。

その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同様であり、よって、第１の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができるものである。

次に、図６を参照して第３の実施の形態を説明する。この場合には、ペルチェ素子１３の表面に平板状の伝熱部材４１を取り付けたものであり、それ以外は前記第１、第２の実施の形態の場合と同様である。上記伝熱材４１によって温度差をより高い精度で検知することができ、それによって、コールドドラフト、結露に対してより効果的に対応することができる。

次に、図７を参照して第４の実施の形態を説明する。この場合には、ペルチェ素子１３の表面にフィン状の伝熱部材５１を取り付けたものであり、それ以外は前記第１、第２の実施の形態の場合と同様である。上記伝熱部材５１には、複数個の突起５３がフィン状に突出・形成されていて、全体として伝熱面積を大幅に拡大している。上記伝熱部材６１によって温度差をより高い精度で検知することができ、それによって、コールドドラフト、結露に対してより効果的に対応することができる。特に、フィン状をなしていてその伝熱面積を拡大しているので効果的である。

尚、本発明は前記第１〜第４の実施の形態に限定されるものではない。
前記第１〜第４の実施の形態では、２枚のガラス板より構成された通電発熱ガラスを例に挙げて説明したが、１枚のガラス板及び３枚以上のガラス板より構成される通電発熱ガラスに対しても適用可能である。
又、通電過熱ガラスの構成についても、前記各実施の形態では、ヒータを模式的に示したが、発熱手段の構成としてはシート状のもの、塗布したもの、等様々なものが考えられる。
通電発熱ガラス装置の用途についてはこれを特に限定するものではない。
制御手段による制御内容として、前記各実施の形態では、温度差を３段階に分けて制御するようにしているが、さらに細かく区分けして制御するようにしても良いし、より単純に制御することが考えられる。
又、制御に際しての設定値は任意に設定するものであり、これを特に限定するものではない。又、コールドドラフトを主に対象とする場合、主に結露を対象にする場合、それら両者を対象にする場合等、その目的に応じて各種設定値を任意に設定することになる。

本発明は、コールドドラフト及び又は結露を効果的に防止することができる通電発熱ガラス装置として効果的に適用可能である。

本発明の第１の実施の形態を示す図で、通電発熱ガラス装置の全体の構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、ペルチェ素子からなる温度差検出手段の取付構造を示す一部斜視図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、ペルチェ素子の駆動原理を示す図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、制御手段による制御の内容を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態を示す図で、制御手段による制御の内容を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態を示す図で、ペルチェ素子からなる温度差検出手段の構成を示す斜視図である。 本発明の第４の実施の形態を示す図で、ペルチェ素子からなる温度差検出手段の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１ 通電発熱ガラス
３ 寒気側ガラス板
５ 暖気側ガラス板
７ 枠体
９ ヒータ
１１ 窓枠
１３ ペルチェ素子
２７ 制御手段
４１ 伝熱部材
５１ 伝熱部材

Claims (7)

1. 発熱手段を備えた通電発熱ガラスと、
   上記通電発熱ガラスに取り付けられ該通電発熱ガラスの暖気側面の温度と該暖気側面に近接する暖気側の雰囲気温度との差を検出する温度差検出手段と、
   上記温度差検出手段からの検出信号に基づいて上記発熱手段を制御してコールドドラフト及び又は結露を防止する制御手段と、
   を具備したことを特徴とする通電発熱ガラス装置。
2. 請求項１記載の通電発熱ガラス装置において、
   上記温度差検出手段は上記通電発熱ガラスの暖気側面に取り付けられたペルチェ素子から構成されていることを特徴とする通電発熱ガラス装置。
3. 請求項２記載の通電発熱ガラス装置において、
   上記温度差検出手段は雰囲気側の表面に伝熱材を備えているものであることを特徴とする通電発熱ガラス装置。
4. 請求項３記載の通電発熱ガラス装置において、
   上記伝熱材は平板状をなしているものであることを特徴とする通電発熱ガラス装置。
5. 請求項３記載の通電発熱ガラス装置において、
   上記伝熱材はフィン状をなしているものであることを特徴とする通電発熱ガラス装置。
6. 請求項１乃至請求項５の何れかに記載の通電発熱ガラス装置において、
   上記温度差検出手段は通電発熱ガラスの下部隅部に取り付けられていることを特徴とする通電発熱ガラス装置。
7. 請求項１乃至請求項６の何れかに記載の通電発熱ガラス装置において、
   上記制御手段は、予め設定された複数段階の温度差に基づいて上記発熱手段の出力を複数段階に分けて制御するものであることを特徴とする通電発熱ガラス装置。

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