JP2008292353A - ガラス破損検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設置作業の容易化を図りつつ、高い信頼性でガラスの破損有無を検知することができるガラス破損検知装置を提供する。
【解決手段】ウインドウガラス１には、破損時に断線状態となる平面コイルパターン２と、その平面コイルパターン２に電気的に接続されたチップコンデンサ４とによって第１共振回路部５が形成されている。また、平面コイル部９とコンデンサ１０とを有する第２共振回路部７が、その第１共振回路部５に対向配置されている。そして、制御部は、両共振回路部５，７の電磁結合状態を監視し、該電磁結合状態に基づいてウインドウガラス１の破損有無を検知する。平面コイルパターン２は、ウインドウガラス１のガラス面に熱硬化性導電樹脂材料を固着することによって構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば車両のウインドウガラスなどの破損を検知するガラス破損検知装置に関するものである。

従来、車両のウインドウガラスの破損を検知するガラス破損検知装置が種々提案されている。
この種のガラス破損検知装置として、例えば特許文献１に示されるように、ガラスに配設された抵抗体の断線有無を検知することにより、ガラスの破損有無を検知するものが提案されている。また、特許文献２〜６に示されるようなものもある。
特開２００３−１４１６４９号公報 特開２００５−４３２１７号公報 特開２００６−２５１９０９号公報 特開昭６１−１８０９９号公報 特許第２９５２６４２号公報 実用新案登録第２５８７３４０号公報

しかしながら、特許文献１のガラス破損検知装置では、ガラスに配設した抵抗体と検知部とを電気的に接続する必要がある。それゆえ、そのための接続端子をガラスに設けるとともに、ガラス枠からリード線を引き出すなどの措置が必要となってしまう。よって、ガラス破損検知装置の設置作業が煩雑であるとともに、美観も好ましいとはいえない。また、特許文献２に記載のものは、ガラスに設けたコイルを通じて同じくガラスに設けられた２つの電極間の静電容量の変化を検出する構成が採用されているところ、該コイルの両端を２つの電極に接続する作業が必要である。特許文献３のものは、ガラス破損に伴うスタブの破損を通じて異常を検出する構成が採用されているところ、ガラスの破損に伴うスタブの破損の確実性が懸念される。特許文献４のものは、ガラス中にガラス破壊警戒線を埋設する作業が必要である。特許文献５のものは、２枚のガラス間に透明導電体を配設するとともに、該透明導電体の端部に設けられたターミナルにフレキシブルプリント配線板を接続する作業が必要である。特許文献６のものは、２枚のガラス間に配設された導電体の断線を通じて異常検知する構成が採用されているところ、２枚のガラス間に導電体を配設するとともに、該導電体にコイル等を有する共振回路を接続する作業が必要である。

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、設置作業の容易化を図りつつ、高い信頼性でガラスの破損有無を検知することができるガラス破損検知装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、破損検知対象となるガラス面に形成されて該ガラスの破損時に断線状態となる平面コイルパターンと、その平面コイルパターンに電気的に接続されて共振回路を構成する第１コンデンサ機能部とを備える第１共振回路部と、前記平面コイルパターンと非接触状態で対向配置されて該第１共振回路部と電磁結合するコイル部と、そのコイル部に電気的に接続されて共振回路を構成する第２コンデンサ機能部とを備える第２共振回路部と、両共振回路部の電磁結合状態を監視し、該電磁結合状態に基づいてガラスの破損有無を検知する破損検知手段とを備え、前記平面コイルパターンは、前記ガラス面に熱硬化性導電樹脂材料を固着することによって構成されていることを要旨とする。

上記構成によると、ガラスの非破損状態にあっては両共振回路部が電磁結合するものの、ガラスの破損状態にあっては平面コイルパターンが断線するため両共振回路部が電磁結合しなくなる。両共振回路部が電磁結合をしている状態としていない状態とでは、共振周波数における回路全体のインピーダンスに大幅な変化を生じるため、こうしたインピーダンスの変化を検知することにより、ガラスの破損有無を検知することが可能となる。しかも、破損検知手段と第１共振回路部とをリード線を用いて接続する必要がないため、破損検知対象として可動ガラスにも容易に適用可能となる。また、ガラス破損検知装置の設置作業の容易化が図られる。さらに、前記平面コイルパターンは、熱硬化性導電樹脂材料をガラス面に固着することにより構成される。このため、ガラスの破損によって確実に断線する平面コイルパターンを容易且つ確実に形成することができる。ひいては、高い信頼性でガラスの破損有無を検知することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のガラス破損検知装置において、前記第２共振回路部は直列共振回路によって構成され、前記破損検知手段は、該第２共振回路部の共振周波数におけるインピーダンスが予め設定された閾値を下回っている場合に、ガラスに破損が生じたと判断することを要旨とする。

上記構成によると、第２共振回路部を直列共振回路によって構成することにより、その共振周波数で第２共振回路部を発振させるとインピーダンスが最小となるため、第１共振回路部との間で強固に電磁結合する。よって、ガラスの破損によって両共振回路部の電磁結合が失われた場合にはその変化が顕著に表れることとなり、その変化を確実に検知可能となる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載のガラス破損検知装置において、前記第１コンデンサ機能部は、前記平面コイルパターンの両端に別途接続されたチップコンデンサによって構成されていることを要旨とする。

上記構成によると、チップコンデンサを平面コイルパターンの両端に接続することによって第１共振回路部を構成することができるため、第１共振回路部を簡素な構造で実現可能となる。また、高精度なチップコンデンサを用いることにより、第１共振回路部の共振周波数の設定も容易となる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載のガラス破損検知装置において、前記破損検知対象は、自動車用のウインドウガラスであることを要旨とする。

一般に、自動車用のウインドウガラスは、一箇所の破損で全体が粉々に破損するように構成されている。このため、平面コイルパターンをウインドウガラスのいずれの部位に配設した場合であれ、該ウインドウガラスの破損に伴い平面コイルパターンは断線する。すなわち、ウインドウガラスの破損可能性のある部位を想定し、この想定した部位に平面コイルパターンを必ずしも設ける必要はない。したがって、平面コイルパターンのウインドウガラスにおける配設の自由度が高められる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のガラス破損検知装置において、前記ウインドウガラスは、自動車のドアに対して開閉動作可能に設けられ、前記平面コイルパターンは、前記ウインドウガラスにおいて、その開閉状態にかかわらず常にドアの内部に収容された状態となる部位に設けられることを要旨とする。

ガラス破損検知装置の破損検知対象を、ドアに対して開閉動作可能に設けられる自動車用のウインドウガラスとした場合には、平面コイルパターンは、本発明に示されるように、ウインドウガラスの開閉状態にかかわらず常にドアの内部に収容される部位に形成することが好ましい。この構成によれば、平面コイルパターンは常にドアに隠れるので、車両の見栄えがよい。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載のガラス破損検知装置において、前記熱硬化性導電樹脂材料は、銀ペーストであることを要旨とする。
銀ペーストにより構成された平面コイルパターンは、該平面コイルパターンを例えば線材コイルとした場合と異なり、ウインドウガラスの破損に伴い確実に断線する。特に、本発明の銀ペーストによる平面コイルパターンを請求項４又は請求項５に記載される自動車用のウインドウガラスと併せて適用することにより、確実にウインドウガラスの破損を検知することができる。

以上詳述したように、本発明によれば、設置作業の容易化を図りつつ、高い信頼性でガラスの破損有無を検知することができる。

以下、本発明を車両用ウインドウガラスの破損有無を検知するガラス破損検知装置として具体化した一実施形態を図１〜図４に基づき詳細に説明する。
図１（ａ）に示すように、車両（自動車）のウインドウガラス１の一方の面（例えば室内側面）における下方部位には、平面コイルパターン２が形成されている。この平面コイルパターン２は、ペースト状の熱硬化性の導電性樹脂（ここでは銀ペースト）がウインドウガラス１のガラス面に塗布・加熱されることによって固着され、ウインドウガラス１の破損時には断線するようになっている。ちなみに、車両のウインドウガラスとして用いられるガラスは、一箇所が破損すると全体が粉々に破損するように構成されていることから、ウインドウガラス１の破損時には、平面コイルパターン２は必ず断線する。

こうした平面コイルパターン２の両端にはフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ基板）３が接続され、該ＦＰＣ基板３には第１コンデンサ機能部としての表面実装タイプのチップコンデンサ４が実装されている。これにより、平面コイルパターン２の両端がチップコンデンサ４を介して電気的に接続されている。このため、図３に示すように、平面コイルパターン２、ＦＰＣ基板３及びチップコンデンサ４により、第１共振回路部５が構成されている。また、図２に示すように、第１共振回路部５は、ウインドウガラス１の全閉状態においても常にドア６内に収容された状態となる部位に形成されている。

一方、図１及び図２に示すように、ドア６内において第１共振回路部５と対向する箇所には、第２共振回路部７が配設されている。この第２共振回路部７はプリント配線板８に形成され、第１共振回路部５の平面コイルパターン２と非接触状態で対向配置された平面コイル部９と、その平面コイル部９の一端に接続された第２コンデンサ機能部としてのコンデンサ１０とを備えている。そして、図３に示すように、平面コイル部９のコンデンサ１０と反対側の他端とコンデンサ１０の平面コイル部９と反対側の端部との間には、発振部１１が接続されている。また、平面コイル部９とコンデンサ１０との接続点と該平面コイル部９のコンデンサ１０と反対側の端部との間には検波部１２が接続されている。このため、第２共振回路部７は、直列共振回路となっている。また、検波部１２には、破損検知手段としての制御部１３が接続されている。そして、これら第１共振回路部５、第２共振回路部７、発振部１１、検波部１２及び制御部１３によってガラス破損検知装置１４が構成されている。

第１共振回路部５及び第２共振回路部７は、同じ共振周波数（図４に示す共振周波数ｆｃ）に設定され、発振部１１の発振周波数は該共振周波数ｆｃに設定されている。このため、該共振周波数ｆｃとその近くの周波数においては、第２共振回路部７と第１共振回路部５とが電磁結合した状態となる。

検波部１２は、第２共振回路部７のインピーダンス変化に伴う電圧変化を検知するとともに、その検知信号を制御部１３に出力する。第２共振回路部７は直列共振回路であるため、図４（ａ）に示すように、第２共振回路部７のインピーダンスＺは共振周波数ｆｃで最小となり、検波電圧Ｖは最大となる。ところが、第２共振回路部７と対向する箇所に第１共振回路部５が位置した状態（ウインドウガラス１の全閉状態）にあっては、第１共振回路部５が第２共振回路部７に電磁結合するとともに、該第１共振回路部５は並列共振回路であることから、図４（ｂ）に示すように、共振周波数ｆｃにおけるインピーダンスＺは高くなる。また、第２共振回路部７と対向する箇所に第１共振回路部５が位置していない状態（ウインドウガラス１の開状態）や、第１共振回路部５の断線状態にあっては、第１共振回路部５が第２共振回路部７に電磁結合しなくなるため、図４（ｃ）に示すように、共振周波数ｆｃにおけるインピーダンスＺは低くなる。よって、検波電圧Ｖは、電磁結合状態にあっては低くなり、非電磁結合状態にあっては高くなる。

制御部１３は、検波部１２からの検知信号に基づいてウインドウガラス１の破損有無を判断する。詳しくは、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、制御部１３には予め設定された電圧閾値Ｖｔｈが記録されており、該制御部１３は、共振周波数ｆｃにおける電圧変化を監視する。ウインドウガラス１が破損していない状態にあっては、第１共振回路部５と第２共振回路部７とが電磁結合した状態となるため、図４（ｂ）に示すように共振周波数ｆｃにおける検波電圧Ｖは電圧閾値Ｖｔｈよりも低くなる。しかしながら、ウインドウガラス１が破損して第１共振回路部５の平面コイルパターン２が断線すると、第１共振回路部５と第２共振回路部７とは電磁結合しなくなるため、図４（ｃ）に示すように共振周波数ｆｃにおける検波電圧Ｖは電圧閾値Ｖｔｈよりも高くなる。そして、制御部１３は、検波部１２によって検知された電圧値が電圧閾値Ｖｔｈよりも高いか否かに基づいてウインドウガラス１の破損有無を判断し、ウインドウガラス１が破損していると判断した場合には、予め設定された制御対象に制御信号を出力する。具体的には、制御部１３は、例えば制御対象としての報知器に対して作動制御信号を出力し、ウインドウガラス１の破損検知時においては該報知器を作動させてウインドウガラス１の破損を報知させることなどが挙げられる。

したがって、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）ウインドウガラス１の非破損状態にあっては両共振回路部５，７が電磁結合するものの、ウインドウガラス１の破損状態にあっては第１共振回路部５の平面コイルパターン２が断線するため、両共振回路部５，７が電磁結合しなくなる。両共振回路部５，７が電磁結合をしている状態としていない状態とでは、共振周波数ｆｃにおける回路全体のインピーダンスＺに大幅な変化を生じる。このため、制御部１３は、こうしたインピーダンスＺの変化に基づく検波電圧Ｖの変化を検知することにより、ウインドウガラス１の破損有無を検知することができる。しかも、制御部１３側の回路と第１共振回路部５とをリード線を用いて接続する必要がないため、破損検知対象として車両用のウインドウガラス１のような可動ガラスにも容易に適用することができる。ガラス破損検知装置の設置作業の容易化も図られる。

また、２つの共振回路部５，７を用いることにより、電磁結合状態と非電磁結合状態とでのインピーダンスＺの変化幅、すなわち検波電圧Ｖの変化幅を大きく確保することができるため、ウインドウガラス１の破損有無を確実に検知することができる。ちなみに、例えば一次側（第２共振回路部７側）をコイル部のみで構成するなど共振回路としない場合には、第１共振回路部５との電磁結合力が小さくなってしまうため、電磁結合状態と非電磁結合状態とでのインピーダンスＺの変化幅が小さくなってしまう。それゆえ検知精度が低く、第１共振回路部５に対するプリント配線板８（平面コイル部９）の配置をシビアに設定するなどの措置が必要となってしまう等の不都合が生じる。

加えて、第１共振回路部５とのリード線等を用いた電気的接続が不要となるため、ウインドウガラス１等の可動ガラスにおいても、高い信頼性で破損有無を検知することができる。

（２）第１共振回路部５は並列共振回路によって構成され、第２共振回路部７は直列共振回路によって構成されている。このため、両共振回路部５，７の共振周波数ｆｃで第２共振回路部７を発振させると第１共振回路部５のインピーダンスＺが最小となるため、第１共振回路部５との間で強固に電磁結合するとともに、その電磁結合状態においては、第１共振回路部５の影響により回路全体のインピーダンスＺは高くなる。よって、ウインドウガラス１の破損によって両共振回路部５，７の電磁結合が失われた場合には、インピーダンスＺの変化が顕著に表れることとなる。よって、制御部１３は、該インピーダンスＺの変化に伴う検波電圧Ｖの変化を確実に検知することができ、ウインドウガラス１の破損有無を高精度に検知することができる。

（３）チップコンデンサ４を平面コイルパターン２の両端に接続することによって第１共振回路部５が構成されているため、第１共振回路部５を簡素な構造で実現可能となる。また、高精度なチップコンデンサを用いることにより、第１共振回路部の共振周波数の設定も容易となる。

（４）平面コイルパターン２は、ウインドウガラス１のガラス面に熱硬化性導電樹脂材料を固着することによって構成した。このため、ウインドウガラス１の破損によって確実に断線する平面コイルパターン２を容易且つ確実に形成することができる。ひいては、高い信頼性でガラスの破損有無を検知することができる。

（５）ドア６に対して開閉動作可能に設けられる自動車用のウインドウガラス１の破損有無をガラス破損検知装置１４により検知するようにした。一般に、自動車用のウインドウガラス１、特にサイドガラス及びリアガラスは、一箇所の破損で全体が粉々に破損するように構成されている。このため、平面コイルパターン２（正確には、第１共振回路部５）をウインドウガラス１のいずれの部位に配設した場合であれ、該ウインドウガラス１の破損に伴い平面コイルパターン２は断線する。すなわち、ウインドウガラス１の破損可能性のある部位を想定し、この想定した部位に平面コイルパターン２を必ずしも設ける必要はない。したがって、平面コイルパターン２のウインドウガラス１における配設の自由度が高められる。

（６）ガラス破損検知装置１４の破損検知対象を、ドア６に対して開閉動作可能に設けられる自動車用のウインドウガラス１とした場合には、平面コイルパターン２は、ウインドウガラス１の開閉状態にかかわらず常にドア６の内部に収容される部位に形成することが好ましい。このようにすれば、平面コイルパターン２（正確には、第１共振回路部５）は常にドア６に隠れるので、車両の見栄えがよい。

（７）平面コイルパターン２を構成する熱硬化性の導電樹脂材料として、ウインドウガラス１の破損時に確実に断線状態となる脆弱性を有する銀ペーストを採用した。このため、例えば第１共振回路部５の平面コイルパターン２を線材コイルとした場合と異なり、ウインドウガラス１の破損に伴い確実に断線する。特に、銀ペーストによる平面コイルパターン２を自動車用のウインドウガラス１と併せて適用したことにより、確実にウインドウガラス１の破損を検知することができる。

なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 第２共振回路部７は、必ずしも直列共振回路である必要はなく、並列共振回路によって構成されていてもよい。

・ チップコンデンサ４は、必ずしもＦＰＣ基板３を介して平面コイルパターン２に接続されている必要はない。
・ 第１共振回路部５の表面に、絶縁フィルムを被覆するなどの保護処理を施してもよい。

・ 第２共振回路部７を構成するコイル部（平面コイル部９）は、必ずしも平面形状をなしている必要はない。
・ ガラス破損検知装置１４は、必ずしも車両のウインドウガラス１の破損検知装置として適用される必要はなく、例えば住宅の窓ガラス等の破損検知装置として適用されてもよい。また、ガラス破損検知装置１４は、必ずしも可動ガラスの破損検知装置として適用される必要はなく、固定ガラスの破損検知装置として適用されてもよい。

（ａ）は本発明の一実施形態のガラス破損検知装置の配設状態を概略的に示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の一部拡大図。 同実施形態のガラス破損検知装置の設置状態を概略的に示す断面図。 同実施形態のガラス破損検知装置の電気的構成を概略的に示す回路図。 （ａ）〜（ｃ）は、同実施形態のガラス破損検知装置の検知波形特性を示すグラフ。

符号の説明

１…ウインドウガラス、２…平面コイルパターン、４…チップコンデンサ、５…第１共振回路部、７…第２共振回路部、９…平面コイル部、１０…コンデンサ、１１…発振部、１２…検波部、１３…破損検知手段としての制御部、１４…ガラス破損検知装置。

Claims (6)

1. 破損検知対象となるガラス面に形成されて該ガラスの破損時に断線状態となる平面コイルパターンと、その平面コイルパターンに電気的に接続されて共振回路を構成する第１コンデンサ機能部とを備える第１共振回路部と、
   前記平面コイルパターンと非接触状態で対向配置されて該第１共振回路部と電磁結合するコイル部と、そのコイル部に電気的に接続されて共振回路を構成する第２コンデンサ機能部とを備える第２共振回路部と、
   両共振回路部の電磁結合状態を監視し、該電磁結合状態に基づいてガラスの破損有無を検知する破損検知手段とを備え、
   前記平面コイルパターンは、前記ガラス面に熱硬化性導電樹脂材料を固着することによって構成されていることを特徴とするガラス破損検知装置。
2. 前記第２共振回路部は直列共振回路によって構成され、前記破損検知手段は、該第２共振回路部の共振周波数におけるインピーダンスが予め設定された閾値を下回っている場合に、ガラスに破損が生じたと判断することを特徴とする請求項１に記載のガラス破損検知装置。
3. 前記第１コンデンサ機能部は、前記平面コイルパターンの両端に別途接続されたチップコンデンサによって構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガラス破損検知装置。
4. 請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載のガラス破損検知装置において、
   前記破損検知対象は、自動車用のウインドウガラスであるガラス破損検知装置。
5. 請求項４に記載のガラス破損検知装置において、
   前記ウインドウガラスは、自動車のドアに対して開閉動作可能に設けられ、
   前記平面コイルパターンは、前記ウインドウガラスにおいて、その開閉状態にかかわらず常にドアの内部に収容された状態となる部位に設けられるガラス破損検知装置。
6. 請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載のガラス破損検知装置において、
   前記熱硬化性導電樹脂材料は、銀ペーストであるガラス破損検知装置。

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