JP2006137648A - 合わせガラス - Google Patents

Abstract

【課題】低温環境下であっても車内側ガラス板の温度低下を防止できかつデフロスタによる車外側ガラス板の凍結の解凍を妨げずに、自動車の燃費向上または燃費増加の抑止に寄与する、合わせガラスを得る。
【解決手段】２枚のガラス板１ａ、１ｂ間に中間膜２が介在された合わせガラスであって、ガラス板１ａ、１ｂおよび中間膜２の合成熱抵抗を０．０１４〜０．２５ｍ^２Ｋ／Ｗとして、自動車のウインドシールドに使用した際にガラス板の軸側面の温度低下を防止した、曇りにくい合わせガラス。
【選択図】図１

Description

本発明は合わせガラスに関し、特に、自動車窓用の湾曲した合わせガラスに関する。

自動車のウインドシールドなどには、合わせガラスが使用されている。自動車窓用の合わせガラスは、通常２枚のガラス板がポリビニルブチラール（ＰＶＢ）からなる中間膜を介して積層されたものである。

運転手はウインドシールドを介して前方を見るため、ウインドシールド用の合わせガラスには視界確保のための各種機能が加えられることが多い。例えば、寒冷状態や湿気の多い状態ではウインドシールドが曇ることがあるので、この曇りを防ぐまたははらす機能が付与される。

曇りを防ぐまたははらす機能としては、ガラス板に発熱体を配しガラス板を加熱することで曇りを防ぐまたははらす機能（例えば特許文献１参照）、ガラス板表面に親水性のコーティングを設け防曇膜を形成し曇りを防ぐ機能（例えば特許文献２参照）、ガラス板表面に吸水膜を設け曇りを防ぐ機能（例えば特許文献３参照）、があげられる。しかし、防曇膜や吸水膜には、防曇機能に限界がある。例えば、気温が低い（例えば５℃以下）場合には、湿度が高くなくても曇りやすい環境にある。このような環境下では、たとえ上記の機能性の膜を付与しても、曇りを防ぎきれない。

すなわち、曇りが発生するメカニズムは、ガラス板の表面温度が露点以下になりガラス板の表面が結露することである。露点は温度と湿度とにより決まるが、湿度が一定の場合にはガラス板の表面温度が低くなるとガラス板の表面に結露が発生する。

例えば冬場の氷点下において、エアコンディショナを作動させて車内の環境を快適（例えば温度２３℃、湿度３０％）に保っているとする。停車時には、車外が氷点下といえども車内のエアコンディショナ（湿気除去とともに暖房もする）の作用により、ウインドシールドにおけるガラス板の車内側面（以下、単に「車内側面」という）の温度は５℃程度に保たれており、ガラス板の曇りを防ぐことができる。しかし、自動車が走行、特に４０ｋｍ／ｈ以上の速度で走行していると、ウインドシールドにおけるガラス板の車外側面（以下、単に「車外側面」という）において外気が流れることにより、ガラス板の温度が奪われていく。結果として車内側面の温度が数℃下がると、エアコンディショナを作動させていてもガラス板が曇る。当然自動車は走り続けるため、このような寒冷地で高速走行を続けていくと、先に述べた防曇膜や吸水膜では続けていくと曇りを防ぐまたははらす機能が追いつかない。したがって、防曇膜や吸水膜では曇りを防ぎきれず、しかも外気温が低くなる寒冷地では、エアコンディショナをもってしてもガラス板の曇りを防止しきれないことがある。

このような曇りはガラス板の表面の温度が高ければ解決できる。そこで、先に述べた発熱体の加熱によりガラス板の温度を上昇させることで曇りを防止できる。しかし発熱体による加熱では電力消費するため、燃費に負担を与える。近年、特に電気／ガソリンハイブリッド車が見られるようになってきている。このようなハイブリッド車では、発熱体での電力消耗により駆動系の負担が増大し、燃費上昇がおこる。

一方、合わせガラスへの機能付与をせずに曇りをはらす機能に、従来から使用されているデフロスタがある。デフロスタは、ダッシュボードに設けられた通風孔から車内側面にエンジン駆動の廃熱を利用して温風を吹きつけるものである。そのため、エンジンが温まっていない車のスタート時には、デフロスタを作動させてもすぐには温風が吹き出されない。したがって、エンジンのスタート時からしばらくの間は、曇りをはらすためにデフロスタは機能しないので、デフロスタが機能するまで走行させないことように取り扱われることが多かった。もっとも、寒冷地ではスタート後すぐに走行しないことは日常的に行われていることであったため、さほどこの点がクローズアップされることはなかった。

しかし、先に述べたハイブリッド車では、スタート時ではなくむしろ走行時に次のような問題があった。すなわち、駆動系が電気系統により動作している場面ではガソリンエンジンが動作していないため、エンジン駆動の廃熱が充分に得られない。したがって、走行時にはデフロスタからの風の温度が充分に高くならないことがあり、デフロスタにより曇りを除去することが困難な場合があった。

特開２００３−１７６１５４号公報 特開２００１−０９７７４４号公報 特開２００３−０７３６５２号公報

このように、ウインドシールドの曇りへの対策はいくつかあるが、近年の事情、特にハイブリッド車の増加にともないデフロスタや発熱体の作動による電力消費にともなう燃費の劣化を解決することができない。

本発明は、燃費を低減または燃費の増大を抑止できる合わせガラスを提供することを目的とする。

本発明は、複数枚のガラス板と中間膜とを有し、前記ガラス板が中間膜を介して積層された合わせガラスであって、前記複数枚のガラス板および中間膜の合成熱抵抗が０．０１４〜０．２５ｍ^２Ｋ／Ｗであることを特徴とする合わせガラスを提供する。

先に述べたように、例えば冬場の氷点下において、エアコンディショナを作動させて車内の環境を快適（例えば温度２３℃、湿度３０％）に保ちながら自動車を走行、特に４０ｋｍ／ｈ以上の速度で走行させると、車外側面において外気が流れることにより、ガラス板の温度が奪われていく。湿度が３０℃程度であると、車内側面の温度は４〜５℃程度に保たないとガラス板が曇る。外気温−５℃で４０ｋｍ／ｈの走行では、車内を暖房していてもすぐにガラス板の温度が下がり、車内の温度を２３℃に保っていて走行前は車内側面の温度が５℃程度であっても、走行後はすぐにガラス板の温度が奪われ、ほんの１、２℃でも車内側面の温度が下がることで、ガラス板が曇る。したがって、外気温が低くなる寒冷地では、エアコンディショナをもってしてもガラス板の曇りを防止しきれないことがある。この曇りを防止するためには、ウインドシールドに使用されている合わせガラスの熱が外に奪われないようにすればよく、具体的には合わせガラスの合成熱抵抗値が大きければよい。

一方、このような寒冷地では、朝自動車を動かそうとすると車外側面が凍結していることがある。この場合、通常デフロスタを作動させて車内側面を加熱し、デフロスタから得た熱を車外側面に伝播させて車外側面を解凍させている。しかし、ここで合わせガラスの合成熱抵抗値が大きいとデフロスタからの熱が車外側に伝わらない。デフロスタの能力を増大させればこの問題は解決できるが、デフロスタの能力には限界があるので現実的ではない。

本発明では、このように特にエアコンディショナを作動させていても防止しきれない曇りを防止し、かつデフロスタの作用を阻害しないように合わせガラスの合成熱抵抗を０．０１４〜０．２５ｍ^２Ｋ／Ｗとした。すなわち、寒冷地での走行時に車内側面の温度低下を数℃でも抑えることができればいいので、通常の合わせガラスよりも合成熱抵抗値が大きいものとした。具体的には、自動車のウインドシールドに用いられる通常の合わせガラスは厚さ２ｍｍのガラス板間に厚さ約０．８ｍｍのポリビニルブチラールからなる中間膜を介して構成されているため、通常の合わせガラスの合成熱抵抗は０．００８ｍ^２Ｋ／Ｗである。この通常の合わせガラスと、外気温−５℃・走行速度４０ｋｍ／ｈの条件で車内側面の温度低下を１℃相当以上防止できる合成熱抵抗として、０．０１４ｍ^２Ｋ／Ｗ以上という値があげられる。さらに、２℃相当以上防止するためには、０．０２ｍ^２Ｋ／Ｗ以上が好ましい。

一方、デフロスタの解凍能力は、デフロスタからガラス板に吹き付けられる温風の当たり方、デフロスタのガラス板までの距離、両者間での温風の温度勾配などに依存する。ここでは、デフロスタからの温風の吹き出し温度を約６５℃として、現行のデフロスタで理想的にガラス板に温風が吹き付けられることを前提に考える。また、ＦＭＶＳＳ１０３の条件では、外気温−１８℃±３℃において２０分間デフロスタを作動させ、所定領域の８０％以上の解凍できることを定めている。解凍能力はデフロスタの能力に依存しているので、仮に規格を満足する最低限の能力をもつデフロスタであっても、充分解凍できるほどに合わせガラスの合成熱抵抗にしなければならない。すなわち、例えば外気温−２０℃のときに上記の理想的なデフロスタでさえ解凍できないものは、合成熱抵抗値が大きすぎることを意味する。

外気温−２０℃において２０分間デフロスタを作動させ、所定領域の８０％以上を解凍するためには、合わせガラスの合成熱抵抗として０．２５ｍ^２Ｋ／Ｗ以下という値があげられる。１０分間で同様に解凍できる点で、０．１５ｍ^２Ｋ／Ｗ以下であることが好ましい。

また、合わせガラスの熱伝導率が０．２４〜０．４５Ｗ／ｍＫであることは好ましい。これにより、合わせガラス全体の厚さを小さく、具体的には４．５〜６ｍｍにできる。

本発明によれば、合わせガラスを構成する複数枚のガラス板および中間膜の合成熱抵抗が０．０１４〜０．２５ｍ^２Ｋ／Ｗであるため、低温環境下であっても車内側面の温度低下を防止できかつデフロスタによる車外側面の凍結の解凍を妨げない、曇りにくい合わせガラスを得ることができる。

以下、図面に基づき本発明をさらに詳細に説明する。図１は、本発明の合わせガラスの一例を示す概略断面図である。本例における合わせガラス１０は、２枚のガラス板１ａ、１ｂと中間膜２とからなる。ガラス板１ａ、１ｂは、中間膜２を介して積層されている。本例におけるガラス板１ａ、１ｂは、ともに厚さが２ｍｍのソーダライムガラスからなる。本例における中間膜２は、厚さが４ｍｍのＰＶＢからなる。

本例における合わせガラス１０の合成熱抵抗は、ソーダライムガラスからなる２ｍｍの厚さのガラス板の熱抵抗値（０．００２ｍ^２Ｋ／Ｗ）とＰＶＢからなる厚さ４ｍｍの中間膜の熱抵抗値（０．０２１ｍ^２Ｋ／Ｗ）との和で、０．０２５ｍ^２Ｋ／Ｗであった。この合わせガラス１０を使用したウイドシールドを備えた自動車を、外気温−５℃の環境において速度４０ｋｍ／ｈで走行させた場合の車内側面の温度低下をシミュレーション計算したところ、通常の合わせガラス（２ｍｍの厚さのガラス板と０．７６ｍｍの厚さのＰＶＢ中間膜）に比べて温度低下を２℃以上抑えることができた。また、温風の吹き出しを理想的な状態（車内側面の理想的な領域に６７℃の温風をあてる）で、外気温−２０℃において２０分間作動させて通常の合わせガラスの車外側面（所定領域の８０％以上）の凍結を解凍できるような、能力の低いデフロスタを用いた場合についてもシミュレーションを実施した。本例の合わせガラスでは、デフロスタによる解凍時間は８分であった。このように本例の合わせガラスによれば、寒冷地での高速走行時にエアコンディショナでも除去しきれない曇りの発生を防止できるとともに、能力の低いデフロスタであっても車外側面の凍結を解凍できる。

なお、本例と同様に、２枚のガラス板と１枚のＰＶＢ中間膜とからなる合わせガラスの構成では、ガラス板の厚さをともに２ｍｍとした場合、中間膜の厚さを１．９ｍｍ以上にすることで合わせガラスの熱抵抗を０．０１４ｍ^２Ｋ／Ｗ以上に、中間膜の厚さを３．０ｍｍ以上にすることで合わせガラスの熱抵抗を０．０２ｍ^２Ｋ／Ｗ以上にでき、中間膜の厚さを４６．７ｍｍ以下にすることで合わせガラスの合成熱抵抗を０．２５ｍ^２Ｋ／Ｗ以上に、中間膜の厚さを２７．７ｍｍ以下にすることで合わせガラスの合成熱抵抗を０．１５ｍ^２Ｋ／Ｗ以上にできる。

また、ガラス板の厚さを変えることで合わせガラスの合成熱抵抗を０．０１４〜０．２５ｍ^２Ｋ／Ｗにすることもできる。一方で、自動車の重量を増加させないためには、ガラス板の厚さはそれぞれ１．５〜２．５ｍｍであることが好ましい。さらに、合わせガラス全体の厚さとしても、４．５〜６ｍｍであることが好ましい。

このような厚さの合わせガラスにするためには、中間膜の厚さをあまり増大させられないため、中間膜としてＰＶＢ以外の熱抵抗値の高い材料を用いた合わせガラスにすることが、好ましい。この場合、中間膜とガラス板との接着性を良好に保つために、２枚の薄いＰＶＢ膜の間に熱抵抗値の高い材料を挟んだ積層中間膜を用いることは、さらに好ましい。また、ＰＶＢに微細な気泡を設けることで、ＰＶＢを使用しつつ熱抵抗値の高い材料にすることもできる。この場合、ウインドシールドに使用する際に視界の妨げにならないように、気泡の径を５０μｍ以下、各気泡間の距離を１ｍｍ以上にすることが好ましい。

合成熱抵抗が０．０１４〜０．２５ｍ^２Ｋ／Ｗである本発明の合わせガラスによれば、自動車のウインドシールドに使用することで、低温環境下であっても車内側面の温度低下を防止できかつデフロスタによる車外側面の凍結の解凍を妨げない、曇りにくい合わせガラスであるため、エアコンディショナをもってしても防止しきれない曇りの発生を防止でき、かつ自動車の燃費向上または燃費増加の抑止に寄与する。

本発明の合わせガラスの一例を示す概略断面図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ：ガラス板
２：中間膜

Claims (8)

1. 複数枚のガラス板と中間膜とを有し、前記ガラス板が中間膜を介して積層された合わせガラスであって、前記複数枚のガラス板および中間膜の合成熱抵抗が０．０１４〜０．２５ｍ^２Ｋ／Ｗであることを特徴とする合わせガラス。
2. 前記合成熱抵抗の上限が０．１５ｍ^２Ｋ／Ｗである請求項１に記載の合わせガラス。
3. 前記合成熱抵抗の下限が０．０２ｍ^２Ｋ／Ｗである請求項１または２に記載の合わせガラス。
4. 熱伝導率が０．２４〜０．４５Ｗ／ｍＫである請求項１、２または３に記載の合わせガラス。
5. ２枚のガラス板を用いた、請求項１、２、３または４に記載の合わせガラス。
6. 前記２枚のガラス板のそれぞれの厚さが１．５〜２．５ｍｍである、請求項１、２、３、４または５に記載の合わせガラス。
7. 自動車窓用の、請求項１、２、３、４、５または６に記載の合わせガラス。
8. フロント窓用の、請求項７に記載の合わせガラス。
   

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