JP2010509133A

JP2010509133A - 窓ガラス

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Publication number: JP2010509133A
Application number: JP2009536704A
Authority: JP
Inventors: パウルスピーター; バランスキーデトレフ; クレーゲル−ゲメックマティアス; アイゼンブルグインゴ
Original assignee: ピルキントンオートモーティヴドイチェラントゲーエムベーハー
Priority date: 2006-11-15
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2010-03-25
Also published as: EP2121307A1; US7960854B2; WO2008058881A1; US20100060077A1

Abstract

窓ガラスに付随した電気装置に対し非流電接点を有する自動車用窓ガラスを開示する。該窓ガラスは、透明ガラス材料の第１プライ及び第２プライと、該窓ガラス材料のプライ間に延在する中間層材料のプライとからなる。該窓ガラスはまた、前記中間層材料のプライに隣接して位置した第１コネクタ部であって、結合領域を形成して回路中の電気信号を該結合領域と窓ガラス上に設置した電気装置との間で結合し得るように構成された第１コネクタ部を有する電気装置をさらに備える。第２コネクタ部が前記中間層材料から離れて位置し、電気装置への接続が可能な第２窓ガラス材料プライの表面上にある。該第２コネクタ部が軟磁性材料のコアを持つように構成される。これは、結合因子（効率）の増大をもたらし、自動車車両内に用い、従来窓ガラス上に搭載した様々な電気装置を給電するのに適した接続を作成する。

Description

本発明は、電気コネクタ、特に窓ガラス上に設置された装置に電力源を連結するコネクタを有する自動車用窓ガラスに関する。

現代の自動車車両においては、センサおよびエレクトロクロミックミラーやカメラのような他の電気装置を車両の車体よりもむしろ積層窓ガラスに組み込むことが多い。かかる電気装置は、一般にフロントガラスやリアガラスの内部で、その窓ガラスの頂部や底部付近に接着される。窓ガラス自体は、二個のガラスプライと、その間に挟んで積層したポリビニルブチラールのような中間層材とからなる。電力を供給するためのケーブルが窓ガラスの内面の一部を横切って電気装置のある位置まで走り、通常ケーブルチャネルで被覆されている。このことの１つの欠点は、装置を窓ガラスの頂部もしくは底部から極めて離れた距離に位置させる場合、ケーブルがしばしば目に見えるか、もしくは掩蔽帯（窓ガラス外縁の黒い帯）の背後や車両の内装の一部の内側に隠れるようにすることができないことである。これは、可視ケーブルをフロントガラスやリアガラスの視野に通すことができないので、センサ等を設置し得る位置を制限する。

センサの位置決めは、いわゆるシエロフロントガラスや、バタフライワイパー（フロントガラスのＡ柱から下方縁部に向かって拭き取る）と併せて用いるフロントガラスのような広い面積の窓ガラスに対して特に問題となる。雨センサ及び他のいくつかのセンサを窓ガラスの拭き取り領域内に設置する必要がある。例えば、シエロフロントガラスの場合、拭き取り領域の最上領域は、窓ガラスの上端縁から少なくとも０．５ｍ離れた距離て始まる。バタフライ拭き取りシステムの場合、拭き取り領域はガラスの中心線で該ガラスの上端縁から大きく離れている。

この問題に対する１つの解決策は、積層窓ガラスを形成するガラスプライのうち、乗客室に面するプライの外表面に電気回路を印刷することである。センサの作動に必要な電力密度を供給するためには、かかる印刷されたラインが通常又はより細い可撓性のコネクタよりもしばしば視認が少ない一方、電力回路内のラインが容易に視認するに十分な幅広である。加えて、これらラインが電気的に絶縁されておらず、そのため短絡が起きたり、湿気による電食が印刷されたラインに損傷をもたらす場合がある。しかしながら、電力と同様に、例えば雨センサはデータを車両内のＣＰＵへ転送してワイパ動作を制御するためのデータリンクの用意を必要とする。プリント回路を用いて電力を供給し得る場合でも、データリンクはなおケーブルを必要とする。また別の策は、両面に接着剤を設けて絶縁された透明で平坦な可撓性のコネクタを電力供給およびデータ転送の双方に使用することである。しかしながら、かかるコネクタは完全には光学的に透明ではなく、かすんだものである及び／又は紫外線への暴露によりかすんだり黄変する傾向があるので、自動車用窓ガラスにおける長期の動作は試験されていない。

したがって、車両内の乗員もしくは車両外の通行人に可視のケーブル配線やプリント回路なしに自動車用窓ガラス上に設けたセンサおよびその他の電気装置への電気およびデータの接続を設けることが必要である。

本発明は、自動車用窓ガラスを提供することによりこれら問題に対処することを目的としたもので、該窓ガラスが透明な窓ガラス材料の第１プライおよび第２プライと、該窓ガラス材料のプライ間に延在する中間層材料のプライと、電気回路とを備え、該電気回路が前記中間層材料のプライに隣接して位置した第１コネクタ部であって、結合領域を形成して回路中の電気信号を該結合領域と窓ガラス上に設置した電気装置との間で結合し得るように構成された第１コネクタ部と、前記中間層材料から離れて位置し、電気装置への接続が可能な第２窓ガラス材料プライの表面上にある第２コネクタ部とを備え、該第２コネクタ部が軟磁性材料のコアを持つように構成される。

コネクタ部を積層窓ガラス構造体に組み込むことにより、電力やデータのような電気信号を該構造体の外部に位置する第２のコネクタ部に結合することができる。これは、かかるコネクタに接続する際にワイヤを配線する必要性を除去し、電気装置の位置決めの柔軟性を増す。軟磁性材料のコアを使用することにより、コネクタ部間の電気信号の結合効率を増大させる。

該結合は誘導結合構成分を有するのが好ましい。第１コネクタ部は誘導子の１次巻線を形成するのが好ましい。第２コネクタ部は誘導子の２次巻線を形成するのが好ましい。

電気回路および第１コネクタ部を導電性ワイヤで形成することができる。この場合、コネクタ部を中間層材料の中に埋め込むことができる。

或いはまた、電気回路および第１コネクタ部を導電性の銀プリント領域で形成することができる。

第１コネクタ部および第２コネクタ部は互いに整列するのが好ましい。

電気装置は、雨センサ、光センサ、照明装置、湿度センサ、カメラ、経路案内受信機、またはエレクトロクロミックミラーであるのが好ましい。

制御信号を装置に送るか、さらに／または情報を該装置から無線周波数もしくは赤外線伝送によって送ることができる。或いは、制御信号を装置に送り、情報信号を結合領域と第２コネクタ部との間の結合により装置から異なる周波数帯域で送ることができる。或いはまた、制御信号を装置に送り、情報信号を該装置から第１コネクタ部の入力電力を変調させることおよび／または該装置により付与した負荷を変調させることにより送ることができる。

窓ガラスはさらに、中間層材料のプライに隣接して位置し、結合領域を形成するよう構成した第３のコネクタ部と、中間層材料から離れた第１窓ガラス材料のプライの表面に位置する第４のコネクタ部とを備える。

ワイヤは、厚さ１０〜５００μｍの範囲で良いが、より好ましくは１０〜１５０μｍの厚さを有する。

少なくとも透明窓ガラス材料の第１プライは、焼きなまし若しくは強化又は半強化ケイ酸塩フロートガラスであるのが好ましい。中間層材料のプライはポリビニルブチラールとするのが好ましい。

窓ガラスはさらに、該窓ガラス上に搭載し、第２コネクタ部と電気接触する電気装置を備えるのが好ましい。

軟磁性材料はフェリ磁性材料とするのが好ましい。

本発明はまた、透明な窓ガラス材料のプライと、該窓ガラス材料のプライの一表面上に置いた第１表面を有するポリマー材料のプライと、前記窓ガラス材料のプライと前記ポリマー材料のプライとの間に位置した第１の導電体部を有する電気回路と、前記ポリマー材料のプライの第２表面に結合した電気装置とを備える自動車用窓ガラスを提供するもので、該電気装置が信号を第１導電体部と第２導電体部の間で結合し得るような第２の導電体部を備え、前記第２導電体部および電気装置の一方が軟磁性材料のコアを備える。

コネクタ部を積層窓ガラス構造体に組み込むことにより、電力を該構造体の外側に位置する第２のコネクタ部に結合することができる。これは、かかるコネクタに接続した際に、ワイヤを配線する必要性を除去し、電気装置の位置決めの柔軟性を増大する。軟磁性材料のコアを使用することにより、コネクタ部間の電気信号の結合効率を増大させる。

電気回路および第１コネクタ部を導電性ワイヤで形成することができる。この場合、コネクタ部をポリマー材料のプライ中に埋め込むことができる。

第１および第２コネクタ部は互いに整列するのが好ましい。

少なくとも透明窓ガラス材料の第１プライは、焼きなまし若しくは強化又は半強化ケイ酸塩フロートガラスであるのが好ましい。ポリマー材料のプライは自己接着剤とすることができる。好ましくは、ポリマー材料のプライはポリエチレンテレフタレートである。

軟磁性材料はフェリ磁性材料とするのが好ましい。

本発明を、以下に添付の図面を参照して実施例を用いて説明する。

車両内の電気回路と電気装置との誘導結合を示す回路図である。積層窓ガラス上のコネクタの１次コイルおよび２次コイルを示す概略断面図である。積層窓ガラス内の１次コイルと積層窓ガラス表面上の電気装置を示す概略的な分解組立図である。３つの配線パターンを示す概略図である。２つの結合領域を有する積層窓ガラスの概略平面図である。図５の窓ガラスの概略断面図である。センサの静電結合用の基本的な電力回路を示す回路図である。積層窓ガラス内の静電結合領域用の電力回路の概略平面図である。軟磁性材料コアを有する誘導子回路を備えた積層窓ガラスの概略断面図である。２次誘導子巻線全体を囲む軟磁性材料コアを有する誘導子回路を備えた積層窓ガラスの概略断面である。２次誘導子巻線全体を囲む軟磁性材料コア及び軟磁性材料箔の付加層を有する誘導子回路を備えた積層窓ガラスの概略断面である。電気装置内に含まれる２次誘導子巻線全体を囲む軟磁性材料コアを有する誘導子回路を備えた積層窓ガラスの概略断面である。誘導子配列の性能を測定するのに用いた試験回路を示す概略回路図である。本発明に係る誘導子配列を備えた２層窓ガラスの概略断面図である。

自動車用積層窓ガラス上の電気装置へのケーブル配線の可視性を最小限にし、それによりかかる装置を位置決めし得る柔軟性を高めるという問題の１つの解決策は、誘導結合（主に誘導性を有する結合）を用いて電力を前記装置に供給し、また装置からデータを転送することである。細径ワイヤ（厚さ５０μｍ未満のワイヤ）を用いることにより、窓ガラスの視界領域（ＥＣＥＲ４３で定義される通り）内に配線を含めることができ、該窓ガラスを車両に取り付けた際に、生成した電力回路が内側および外側の両方から実質的に不可視となる。特に、軟磁性材料のコアを用いてインダクタンスおよび結合効率を高めると、通常自動車産業における使用時に窓ガラスの外観にほとんど影響することなく電力センサ及び他の電気装置に用いることのできるシステムをもたらす。軟磁性材料は、限定されることなく、強磁性材料およびフェリ磁性材料も含むことができる。

図１は、車両内の電気回路からの電力を誘導子配列を用いて窓ガラス表面上に位置させた電気装置といかにして誘導結合し得るかを示す回路図である。高周波交流電流を発生する電気回路１０をワイヤハーネス（単に２本のワイヤ１１、１２で表される）を介して積層窓ガラス構造体中の導電体から構成された１次誘導子１３に接続する。２次誘導子１４を整流回路１５（例えばダイオード１６およびキャパシタ１７を備える）と負荷１８とに接続する。１次誘導子１３および２次誘導子１４を自動車用窓ガラス内のガラスプライ（点線Ａ−Ａ’で表し、下記図２および図３で詳細に示す）の両側に位置させる。該回路が完全に構築されると、電気回路１０からの電力が１次誘導子１３および２次誘導子１４間の誘導結合によりガラスプライを介して移送される。キャパシタ１９を１次誘導子１３の側に含めて、１次コイルのインダクタンスの共振補償を用いることができる。装置を駆動する回路の設計によっては、キャパシタ１９を直列に接続するのが有用な場合がある。該キャパシタは所定入力電圧で変圧器を通じて移送される電力を高めることができる。低インピーダンス回路を用いて装置を駆動し、また達成される結合が理想的でない場合、キャパシタ１９は回路のインダクタンスＬの効果を補うことができる。従って、システム（コネクタ、回路および装置）の全体のインピーダンスを減じ、高電流が１次誘導子１３内を流れることとなる。

他の状況においては、キャパシタ１９を１次コイル１３と並列に接続することが望ましい場合がある。

図２は、透明窓ガラス材料の第１プライ２１と、透明窓ガラス材料の第２プライ２２と、その間に積層した中間層２３の材料のシートとを備える積層窓ガラス２０の概略断面を示す。透明窓ガラス材料は、焼きなまし若しくは強化又は半強化ケイ酸塩フロートガラスとすることができる。１次誘導子巻線２４を中間層２３と透明窓ガラス材料の第２プライ２２との間に配置する。２次誘導子巻線２５を、透明窓ガラス材料の第２プライ２２の外表面上で１次誘導子巻線２４と整列させて配置する。電気装置２６を２次誘導子巻線２５上に配置し、これに整流回路（図示せず）を経て接続する。窓ガラスを車両に取り付ける場合、該電気装置を車両内に位置させる。

図３は、図２の窓ガラスの分解組立斜視図である。透明窓ガラス材料のプライを逆の順序で示すので、１次誘導子巻線２４および電気装置２６の配置がより明確に見ることができる。車両のワイヤハーネスからのワイヤ２７、２８は、１次誘導子巻線２４の位置まで中間層を横切る。

１次誘導子巻線は、積層に先立ってワイヤをポリビニルブチラールのような中間層材料のシート上に特定のパターンで横たえることにより形成するのが好ましい。パターンの例を図４に示し、円環４１若しくは四角形のループ４２又は螺旋４３を挙げることができる。或いはまた、ワイヤをガラスプライの表面上に横たえ、積層中に中間層材料で被覆することもできる。ワイヤをｘ−ｙプロッティングアームに搭載したヘッドを介して繰り出す配線技術を用いて、ワイヤを中間層材料の表面上に横たえるのが好ましい。

或いはまた、１次誘導子配線および電力回路は、０．２５〜０．５ｍｍの範囲の厚さを有するスクリーン印刷導体線を備えることができる。かかる導体線を銀含有導電性インクを用いて印刷するのが好ましく、また中間層材料の表面上か、もしくは窓ガラスを積層させると中間層材料と接する透明窓ガラス材料の複数プライの一つプライの表面上に印刷することができる。

図３に示すように、細径の銅ワイヤを用いて電力回路および１次誘導子を形成する場合、該ワイヤは窓ガラスを出て該窓ガラスの外部にあるコネクタの方へ伸出させることができる。或いはまた、流電コネクタをワイヤの末端に接続する（例えばはんだ付けする）か、又は中間層もしくは透明窓ガラス材料の複数プライの一つのプライの表面上に印刷された電力回路上に接続することもできる。かかるコネクタは、積層窓ガラス内に含まれるアンテナもしくは加熱回路を車両のワイヤハーネスに接続するために通常使用される。欧州特許第０６０８５５４号に開示されたもののような平坦なケーブルコネクタを用いて電力回路を車両のワイヤハーネスに接続することができる。

上述したコネクタが自動車用車両に通常用いる電気装置に十分な電力を供給することができるか否かを決定するために、図１に示したものに類似した電力回路を据え付けた。使用した負荷は発光ダイオードである。

１２０ｋＨｚで１２Ｖの入力振幅（最大振幅）及び１５０ｍＡの入力電流（最大電流）内の交流電流を発生する周波数発電機を用いて電力回路へ電力を供給した。１次誘導子コイルをガラスプライの一方の表面上に５０ｍｍｘ８０ｍｍの長方形状で置いた。２次誘導子コイルを同一のワイヤで形成し、前記ガラスプライの反対側表面上に４５ｍｍｘ４０ｍｍの長方形状で置いた。１次誘導子コイルは１３．５μＨ／０．４Ω、２次誘導子コイルは２．１μＨ／５．５Ωを有するものとして測定された。発光ダイオードでは、電圧が１．７６Ｖ、電流が１０．５ｍＡであった。これはダイオードの発光が生じるに十分であった。

本発明のさらなる実施態様によれば、第２結合領域を形成して電力回路と車両ワイヤハーネスとの間の流電もしくは他の物理的な接触を置き換えることができる。この配置を図５および図６に示す。図５は２つの結合領域５１、５２を有する積層窓ガラスの概略平面図である。第１結合領域５１は、前記窓ガラスを車両に取り付た際にセンサが位置することになる領域において電力回路から構成される。第２結合領域は、電源への接続部５３の位置に対応した窓ガラスの端縁領域において電力回路から構成される。図６は図５の窓ガラスの概略断面である。第１結合領域５１はセンサ５４と整列するように配置され、第２結合領域５２はセンサ５４と同一の窓ガラス面側に位置する接続部５３と整列するように配置される。接続部５３は、車両のワイヤハーネスから直接延びるケーブルとすることができ、従って透明な窓ガラス材料の表面に接着され、それにはんだ付けした車両のワイヤハーネスからの配線もしくはコネクタを有する１次巻線コイルまたは金属板の形状であってもよい。ワイヤ配線よりむしろ、第１結合領域５１と第２結合領域５２の少なくとも１つ、またはコネクタ５３を、パッチのようなベタプリントもしくはコイルのようなオープンプリントでもよい印刷領域から形成してもよい。あるいはまた、第２結合領域は静電結合を付与し得る。第２結合領域は誘導結合による電力伝達を供給するのが好ましいが、該領域を形成するのに用いる導体が代わりに静電結合を供給するよう構成してもよい。

図２、３、５および６において、１次誘導子巻線と２次誘導子巻線とは、整列させた（互いに垂直に直接一致している）ものとして示される。しかしながら、これら巻線は、電気装置の設計上および電気的な要求に応じて巻線の一部分のみが重なり合うように配置してもよい。１次誘導子巻線は、厚さが好ましくは１０〜５００μｍ、さらに好ましくは１０〜１５０μｍである細径の銅、銀、アルミニウム、金もしくはタングステンのワイヤであるのが好ましい。かかるワイヤの厚さは、積層窓ガラスに組み込まれた際に実質的に目に不可視である。１次誘導子に通じるワイヤもまた、さらに可視性を低減するためにクリンプさせてもよい。ワイヤを重なり合わせたパターンを築くために、ワイヤを絶縁コーティングで被覆することができる。該コーティングは、ワイヤを中間層材料中に埋設するのを助けるような接着剤とすることができる。２次誘導子巻線は、巻線の大きさおよび電気装置の種類に応じた必要な誘導結合を付与する任意適当な裸線もしくは被覆ワイヤとすることができる。あるいはまた、２次誘導子を銅のような導電性材料のストリップとすることができる。２次誘導子巻線は、電気装置を窓ガラスの表面に設置する前に、該装置の内部に含めるか、もしくはそれに付加することができる。

両誘導子の設計を負荷の要求にしたがって決定し、特に各巻線の巻き数を負荷に要求される電圧により決定する。１次誘導子の巻き数はまた、限定された領域に埋設し得る巻き数のような技術上の制限によって決定される。

電力回路を駆動する周波数を選択して最大結合効率を実現させるべきである。この効率を決定する１つの評価基準は、１次巻線のインピーダンスＺであり、これは次式
Ｚ＝Ｒ＋ｉ２πｆＬ
で与えられ、ここでＲはオームで表わされる前記巻線を形成する誘導子の抵抗、ｆはＨｚで表わされる交流信号の周波数、およびＬはヘンリーで表わされる１次巻線のインダクタンスであり、ｉは平方根分の１を意味する。最大効率に関しては、インピーダンスの虚数部が抵抗に比べ高くなければならない。Ｌは１次巻線の巻き数によって制限され、したがってｆは巻線を形成する誘導体の抵抗に勝るように高くなければならない。１次巻線の巻き数が該巻線を含むセンサのサイズを付与する１００までとすることができるので、１次および２次巻線が周波数逓降変換関係で、ｎ_１（１次の巻き数）＞ｎ_２（２次の巻き数）の場合、１次巻線の高電圧かつ低電流が高効率をもたらす。

誘導子巻線の大きさは、窓ガラスを取り付ける車両で入手し得る限定空間内で最適化するべきである。１次および２次誘導子コイル両方のサイズが大きくなれば、インダクタンスが増加するだけでなく、該配列の抵抗もまた増加する。これは最適な巻線構成を考慮する際に覚えておくべきである。

上述したコネクタを用いて車両の電力供給に接続し得る典型的な電気装置としては、雨センサ、光センサ、湿度センサ、エレクトロクロミックミラー、カメラ、経路案内受信機（例えば衛星ナビゲーション装置）や、発光ダイオードのような照明装置がある。しかし、電力供給に加え、幾つかの装置はまたデータ接続（例えば雨センサまたは車線制御カメラ）や加熱（車線制御カメラ）を要求する。データ接続は、制御信号を電気装置へ送り、情報を電気装置によって送ることを可能にする。データ接続は、代表的なリモートコントロールユニットで既知のブルートース（登録商標）ゃ、赤外線リンクのような無線周波数技術を用いて付与することができる。しかし、他の可能性の一つとして、装置への信号および装置からの信号をコネクタを経て供給し得ることである。この場合、データ信号は電力信号と異なった、好ましくはより高い周波数を有する。変調信号を、電力供給と同一の回路を用いるか、もしくは別の専用回路を用いることにより得ることができる。あるいはまた、車両のＣＰＵを介して電力供給を制御するか、もしくは電気装置による負荷を制御することによってデータと電力の双方を供給するように電力信号を変調することができる。

加熱がまた、例えば車線逸脱カメラ用に要求される場合、別個の加熱電力回路を使用して、電力供給を付与し、電力供給の加熱機能および／またはデータ接続の別個のスイッチ切替を行うことが可能になる。加熱はまた、上述した誘導結合に関するのと同一の技術を用いて配線を中間層に埋設することによっても実現できる。追加のヒーターのワイヤは、中間層に熱を生成する電流を運び、これによりガラス表面およびセンサを加熱する。

加熱も必要とする２つの別個のワイヤ回路を付与する代替案として、交流電源および直流電源の両方により供給される共通回路を用いることができる。交流を上記したような信号伝達に使用し、直流を用いてワイヤの抵抗によるオーム加熱を提供することができる。誘導子のコアが飽和しない領域に電流レベルを保持する場合、２つの電流間での干渉がほとんど又は全く生じない。

上述した例では、センサと電力回路との間での電力信号の結合が誘導結合により達成される。しかし、静電結合（主に静電性を有する結合）を代わりに用いることができる。図７は、センサの静電結合用の基本的な電力回路を示す回路図であり、図８は、積層窓ガラス内での上記静電結合用の電力回路の概略平面図である。

図７において、電力回路７０は、キャパシタ７５およびダイオード７３を備える整流回路に接続した交流電源７１を含む。負荷７６を、整流回路のキャパシタ７５と並列に接続する。両キャパシタ７２と７４は、積層窓ガラスの内側（線Ｂ−Ｂ’の左）からセンサを適用する該ガラスの外表面へ電力を伝送する。キャパシタ７２および７４は、それぞれ２つの導体により形成され、一方が積層窓ガラス内に埋設され、もう一方が該ガラスの外表面に付着される。図８に示すように、２つの導体８０、８１を積層窓ガラス８２内にジグザグパターンで置いてキャパシタ７２および７４の内部を形成する。これら導体はワイヤ又はプリント線とすることができ、また他のパターンで置いてセンサが機能するに十分なキャパシタンスを確保することができる。ここでもまた、車両のワイヤハーネスへの外部接続を、誘導結合もしくは静電結合のいずれかで置き換えることができる。

上記検討の一部として誘導結合につき再度言及すると、軟磁性材料のコアを２次誘導子巻線と併用することが、１次および２次誘導子巻線間のインダクタンスＬおよび結合因子の両方を増加させるので特に好ましいことがわかった。上記のように、１次および２次誘導子巻線は、ワイヤあるいは導電性の銀プリント等の回路線のような導電体により形成される。

図９は、軟磁性材料のコアを有する誘導子回路を備える積層窓ガラスの概略断面を示す。窓ガラス９１は、透明窓ガラス材料の第１プライ９２および第２プライ層９３と、その間に延在、積層した中間層材料のプライ９４とからなる。１次誘導子巻線９５を積層窓ガラス９１の構造体中に組み込み、透明窓ガラス材料の第１プライ９２と接する中間層材料のプライ９４に隣接して配置する。２次誘導子巻線９６を中間層材料のプライ９４から離して積層窓ガラス材料の第２プライ９３の表面上に配置し、前記窓ガラス９１を所定の場所に取り付けた際に車両内に面することとなる。該２次誘導子巻線９６は軟磁性材料のコア９７を受け持つよう構成する。このコアは、誘導子巻線配列のインダクタンスおよび結合因子の双方を高めるよう働く。結合因子の増加は、コア９５の存在と関連し、１次誘導子巻線９５の磁束線の閉鎖を防ぎ、２次誘導子巻線９６に流入する磁束線の数を増加させ、２次誘導子巻線９６内の電圧を誘導し、電力を移送する。

実験を通じて、軟磁性材料のコア９７の外側の領域が誘導電力伝送において大きな重要性を持つことがわかった。従って、電気装置９８を軟磁性材料コア９７の中央に位置させることができる。そうすることによって、車両内で装置９８用に入手し得る空間（容積）を最大限に利用することができ、例えば雨センサまたは光センサがフロントガラスに直接の光学的接点を有する。

図１０は、２次誘導子巻線全体を囲む軟磁性材料コアを有した誘導子回路を備える積層窓ガラスの概略断面を示す。窓ガラス１０１は、透明窓ガラス材料の第１プライ１０２および第２プライ１０３と、その間に延在し、積層された中間層材料のプライ１０４とからなる。１次誘導子巻線１０５を積層窓ガラス１０１の構造体中に組み込み、透明窓ガラス材料の第１プライ１０２と接する中間層材料のプライ１０４に隣接して配置する。２次誘導子巻線１０６を中間層材料のプライ１０４から離れた積層窓ガラス材料の第２プライ１０３の表面上に配置し、前記窓ガラスを所定の場所に取り付けた際に車両内に面することとなる。しかしながら、本例では、２次誘導子巻線１０６を適用して該２次誘導子巻線１０６を完全に囲む軟磁性材料コア１０７を受け持ち、インダクタンスおよび結合因子をさらに高める。同様にして、装置１０８を軟磁性材料コア１０７の中心に配置して、軟磁性材料コア１０７に円環もしくは円筒の形状を付与することができる。

図１０に示す配列の改善を図１１に示す。図１１は、２次誘導子巻線を完全に囲む軟磁性材料コアおよび軟磁性材料箔の追加層を有する誘導子回路を備えた積層窓ガラスの概略断面を示す。窓ガラス１１１は、透明窓ガラス材料の第１プライ１１２と第２プライ層１１３と、その間に延在し、積層された中間層材料のプライ１１４とからなる。１次誘導子巻線１１５を積層窓ガラス１１１の構造体中に組み込み、透明窓ガラス材料の第１プライ１１２と接する中間層材料のプライ１１４に隣接して配置する。２次誘導子巻線１１６を中間層材料のプライ１１４から離れた積層窓ガラス材料の第２プライ１１３の表面上に配置し、前記窓ガラス１１１を所定の場所に取り付けた際に車両内に面することとなる。ここでもまた、２次誘導子巻線１１６を適用して２次誘導子巻線１１６を完全に囲む軟磁性材料コア１１７を受け持つようにする。さらに、軟磁性材料の層１１８を、積層窓ガラス１１１の構造体中に組み込む。該軟磁性材料層１１８を中間層材料のプライ１１４と透明窓ガラス材料の第２プライ１１３との間に配置する。当該軟磁性材料層１１８は、２次誘導子巻線１１６の磁力線を１次誘導子巻線１１５へ案内するよう作用する。図９、１０および１１においては、軟磁性材料コアを窓ガラス表面上で２次誘導子巻線内に配置するが、別の選択肢として、軟磁性材料コアを車両に取り付けた際に窓ガラス上に搭載すべき装置内に含めることができる。この場合、２次誘導子巻線を適用して軟磁性材料コアを含む電気装置の一部を受け持つようにする。これを図１２に示す。図１２は、電気装置１２２内に含まれる軟磁性材料コア１２１を有する誘導子回路を備えた積層窓ガラスの概略断面を示す。

これらの例の各々において、軟磁性材料は、
・高透過率
・低損失／低減衰
・給電すべき装置の作動周波数で適切な飽和状態
を示すものとして選択される。

適当な材料としては、スイッチ式の電力供給用に既知のもの、例えばエプコス株式会社（ドイツミュンヘン８１６６９サン・マーティン・ストラッセ５３）から入手可能なＮ３０およびＮ４８材料がある。かかる材料はフェリ磁性であり、通常変圧器のコア材料として使用される。軟磁性材料層１１８用に適した材料としては、急冷凝固磁性材料、例えばＶｉｔｒｏｐｅｒｍの名で合資会社ヴァキュームシュメルツ（ドイツハーナウＤ−６３４５０グリナーウェグ３７）から入手可能で、強磁性材料であるものがある。しかし、１次および２次誘導子巻線間の優れた結合をもたらす他の種類の軟磁性材料を使用することができ、例えば、強磁性コア材料をフェリ磁性コア材料の代わりに使用することができ、またフェリ磁性材料層を強磁性材料層の代わりに使用することができる。

上述した誘導子配列に対する軟磁性材料コアの効果を調べるために、４つの異なる誘導子構成を作成し、試験した。試験配列は、厚さ２．６ｍｍのケイ酸塩フロートガラスの単一プライの一方表面に１次誘導子巻線を設置し、２次巻線をその反対側の表面に設置してなる。表１に示すようなコイル構成を使用した。

形成したコイルは円筒形状で、各コイルの内径をＤ_１、外径をＤ_２とした。使用した各コア構成は上記図９に示すものとした。

各構成につき、２次誘導子巻線の一部として軟磁性材料コアを備えるものと備えないものとで試験を実施した。使用したコア材料は、上述した株式会社ＥＰＣＯＳから入手可能なＮ４８であった。

ここで使用する試験装置内において、異なる入力電力レベルで特徴付けされた下記の３つの特性モードを検討し、各レベルに対するシステム全体の効率を伝送電力とともに測定した。
１、代表的な市販の光学雨センサと同等の約２５０ｍＷの負荷に十分な入力電力。
２、駆動回路が正弦波として表わし得る交流電圧を供給する入力電力（直流電圧１２Ｖ）
３、最大電力を伝送できる１２Ｖの直流での最大入力電力。

図１３は、誘導子配列の性能を測定するのに用いた試験回路を示す概略回路図である。回路１３０は、１次誘導子回路１３１内の演算増幅器ＯＡに接続した信号発生装置Ｇを備える。キャパシタＣ_１を演算増幅器ＯＡおよび１次誘導子巻線Ｌ_１と直列に接続する。演算増幅器ＯＡの出力をアース端子ＧＮＤに接続する。２次誘導子回路１３２においては、２次誘導子巻線Ｌ_２を第２キャパシタＣ_２および４つのショットキーダイオードＳに直列に接続する。かかるショットキーダイオードＳ自体は、第３キャパシタＣ_３および抵抗Ｒと並列に接続する。第３キャパシタＣ_３は容量性の共振補償を供給するフィルタとしての働きをする。

表２は、４つ全てのコイル構成について上記３つの試験条件下で測定された結合効率の概略である。

本試験の結果は、軟磁性材料コアの存在が１次誘導子巻線および２次誘導子巻線間の電力伝送の結合因子（効率）を増加することを示す。試験１の結果は、達成しえる結合が代表的な市販の雨センサに電力を供給するに十分であることを示す。試験３に示すように、１２Ｖの直流電源を使用することにより、２Ｗまでの出力を達成することができる。

使用する軟磁性材料コアは、磁界のループを形成するように大文字の「Ｕ」もしくは「Ｅ」の形状を有するのが好ましい。この条件を満たす他のコア形状もまた使用することができる。

上記の例は積層窓ガラスの使用を含むが、同様の発明概念を所謂２層窓ガラスにもまた適用することができる。２層窓ガラス構造は、通常車両に取り付けた際に該車両内に面す表面に塗布したポリマー材料のプライ（もしくは膜）を有する強化もしくは半強化ガラスの単一プライからなる。該膜は、単一ガラスプライの耐衝撃特性を高める働きする一方、積層窓ガラスよりも軽量な窓ガラス構造を付与する。ここでもまた、センサ類の配線はケーブルチャネルで被覆するか、または、窓ガラスの掩蔽帯内もしくは車両のトリム内に隠れている必要がある。

図１４は、ＰＥＴフィルムのようなポリマー材料のプライ１４２を有する透明窓ガラス材料の第１プライ１４１を備えた２層窓ガラス１４０の概略断面を示す。用いたポリマー材料のプライは、単一プライもしくは多層プライの膜とすることができ、好ましくは自己接着剤の膜である。適当な自己接着剤の膜は、デュポン社から入手可能なスポールシールド（登録商標）の名で販売されるもののような感圧接着剤を用いるものである。該膜は、追加の日射調節もしくは熱調節性質を有することもでき、および／または透明もしくは着色でもよい。使用する透明窓ガラス材料のプライは、強化ガラス、半強化ガラスもしくは焼きなましガラスとすることができ、それ自体透明もしくは着色でもよい。透明窓ガラス材料は焼きなましもしくは半強化ケイ酸塩フロートガラスとすることができる。１次誘導子巻線１４３を薄膜１４４と透明窓ガラス材料のプライ１４５との間に配置する。２次誘導子巻線１４４を１次誘導子巻線１４３と整列させて膜１４２の外表面に配置する。電気装置１４５を２次誘導子巻線１４４の上に置き、整流回路（図示せず）を介して接続する。該窓ガラスを車両に取り付けると、前記電気装置が車両内に位置することとなる。上記のように、２次誘導子巻線を適用して軟磁性材料のコアを受け持つようにする。該コアは２次誘導子巻線に接続した装置の一部として付与するのが好ましい。

１次誘導子巻線は、積層に先立ってワイヤを薄膜上に特定のパターンで置くことにより形成するのが好ましい。あるいはまた、ワイヤをガラスプライの表面上に置き、積層の際に前記膜で被覆することもできる。ワイヤをｘ−ｙプロッティングアームに搭載したヘッドを介して繰り出す配線技術を用いて、ワイヤを膜の表面上に横たえるのが好ましい。回路を所定の場所に置くと、脱気後ローラーを用いて膜をガラスプライに接着する。

あるいはまた、１次誘導子巻線および電力回路が、０．２５〜０．５ｍｍの範囲の厚さを有するスクリーン印刷導体線を備えることができる。該導体線は、銀含有導電性インクを用いて印刷されるのが好ましく、また中間層材料の表面もしくは窓ガラスを積層すると中間層材料と接する透明窓ガラス材料のプライの一つの表面上に印刷することができる。

細径の銅ワイヤを用いて電力回路および１次誘導子を形成するとき、該ワイヤを窓ガラスを出て該窓ガラスの外部にあるコネクタに伸出させることができる。あるいはまた、流電コネクタを、ワイヤの端縁か、または中間層もしくは透明窓ガラス材料のプライの一つの表面上に印刷された電力回路にはんだ付けすることができる。かかるコネクタは、積層窓ガラス内に含まれるアンテナ回路を車両のワイヤハーネスに接続するために通常使用される。欧州特許第０６０８５５４号に開示されたもののような平坦なケーブルコネクタを用いて電力回路を車両のワイヤハーネスに接続することができる。

上記図９、１０、１１および１２に示した配列について、誘導子配列を軟磁性材料コアで結合すると、１次誘導子巻線と２次誘導子巻線との間の結合因子（効率）を増大する。これは、窓ガラスを目視する人間から実質的に不可視である配線でセンサもしくは他の電気装置を支持することのできる２層窓ガラスをもたらす。

Claims

透明な窓ガラス材料の第１プライおよび第２プライと、
該窓ガラス材料のプライ間に延在する中間層材料のプライと、
電気回路とを備え、
該電気回路が前記中間層材料のプライに隣接して位置した第１コネクタ部であって、結合領域を形成して回路中の電気信号を該結合領域と窓ガラス上に設置した電気装置との間で結合し得るように構成された第１コネクタ部と、前記中間層材料から離れて位置し、電気装置への接続が可能な第２窓ガラス材料プライの表面上にある第２コネクタ部とを備え、
該第２コネクタ部が軟磁性材料のコアを持つように構成されることを特徴とする自動車用窓ガラス。
前記結合が誘導結合構成分を有する請求項１に記載の窓ガラス。
前記第１コネクタ部が誘導子の１次巻線を形成する請求項１または２に記載の窓ガラス。
前記第２コネクタ部が誘導子の２次巻線を形成する請求項３に記載の窓ガラス。
前記電気回路および第１コネクタ部が導電性ワイヤから形成される請求項１から４のいずれかに記載の窓ガラス。
前記第１コネクタ部を中間層材料に埋設する請求項５に記載の窓ガラス。
前記電気回路および第１コネクタ部が導電性銀プリントの領域から形成される請求項１から４のいずれかに記載の窓ガラス。
前記第１コネクタ部および第２コネクタ部が互いに整列する前記請求項のいずれかに記載の窓ガラス。
前記電気装置が、雨センサ、光センサ、照明装置、湿度センサ、カメラ、経路案内受信機またはエレクトロクロミックミラーのいずれかである前記請求項のいずれかに記載の窓ガラス。
制御信号を前記装置に送り、さらに／または情報を該装置から無線周波数もしくは赤外線伝送によって送る前記請求項のいずれかに記載の窓ガラス。
制御信号を前記装置に送り、情報信号を情報信号を結合領域と第２コネクタ部との間の結合により装置から異なる周波数帯域で送る請求項１から９のいずけかに記載の窓ガラス。
制御信号を前記装置に送り、情報信号を該装置から第１コネクタ部の入力電力を変調させることおよび／または該装置により付与した負荷を変調させることにより送る請求項１から９のいずれかに記載の窓ガラス。
前記中間層材料のプライに隣接して位置し、結合領域を形成するよう構成した第３のコネクタ部と、中間層材料から離れた第１窓ガラス材料のプライの表面に位置する第４のコネクタ部とをさらに備える前記請求項のいずれかに記載の窓ガラス。
前記ワイヤが１０〜５００μｍの厚さを有する請求項５に記載の窓ガラス。
前記ワイヤが１０〜１５０μｍの厚さを有する請求項５に記載の窓ガラス。
前記透明窓ガラス材料の少なくとも第１プライが、焼きなましもしくは強化又は半強化ケイ酸塩フロートガラスである前記請求項のいずれかに記載の窓ガラス。
前記中間層材料のプライがポリビニル・ブチラールである前記請求項のいずれかに記載の窓ガラス。
前記窓ガラスに搭載し、前記第２コネクタ部と電気接触する電気装置をさらに備える前記請求項のいずれかに記載の窓ガラス。
前記軟磁性材料がフェリ磁性材料である前記請求項のいずれかに記載の窓ガラス。
透明な窓ガラス材料のプライと、
該窓ガラス材料のプライの一表面上に置いた第１表面を有するポリマー材料のプライと、
前記窓ガラス材料のプライと前記ポリマー材料のプライとの間に位置した第１の導電体部を有する電気回路と、
前記ポリマー材料のプライの第２表面に結合した電気装置とを備え、
該電気装置が信号を第１導電体部と第２導電体部の間で結合し得るような第２の導電体部を備え、
前記第２導電体部および電気装置の一方が軟磁性材料のコアを備えることを特徴とする自動車用窓ガラス。
前記結合が誘導結合構成分を有する請求項２０に記載の窓ガラス。
前記第１コネクタ部が誘導子の１次巻線を形成する請求項２０もしくは２１に記載の窓ガラス。
前記第２コネクタ部が誘導子の２次巻線を形成する請求項２２に記載の窓ガラス。
前記電気回路および第１コネクタ部が導電性ワイヤから形成される請求項２０から２３のいずれかに記載の窓ガラス。
前記第１コネクタ部を前記ポリマー材料のプライに埋設する請求項２４に記載の窓ガラス。
前記電気回路および第１コネクタ部が導電性の銀プリントの領域から形成される請求項２０から２３のいずれかに記載の窓ガラス。
前記第１コネクタ部および第２コネクタ部が互いに整列する請求項２０から２６のいずれかに記載の窓ガラス。
前記電気装置が、雨センサ、光センサ、照明装置、湿度センサ、カメラ、経路案内受信機、またはエレクトロクロミックミラーのいずれかである請求項２０から２７のいずれかに記載の窓ガラス。
制御信号を前記装置に送り、さらに／または情報を該装置から無線周波数もしくは赤外線伝送によって送る請求項２０から２８のいずれかに記載の窓ガラス。
制御信号を前記装置に送り、情報信号を情報信号を結合領域と第２コネクタ部との間の結合により装置から異なる周波数帯域で送る請求項２０から２８のいずれかに記載の窓ガラス。
制御信号を前記装置に送り、情報信号を該装置から第１コネクタ部の入力電力を変調させることおよび／または該装置により付与した負荷を変調させることにより送る請求項２０から２８のいずれかに記載の窓ガラス。
前記中間層材料のプライに隣接して位置し、結合領域を形成するよう構成した第３のコネクタ部と、中間層材料から離れた第１窓ガラス材料のプライの表面に位置する第４のコネクタ部とをさらに備える請求項２０から３１のいずれかに記載の窓ガラス。
前記ワイヤが１０〜５００μｍの厚さを有する請求項２５に記載の窓ガラス。
前記ワイヤが１０〜１５０μｍの厚さを有する請求項２５に記載の窓ガラス。
前記透明ガラス材料のプライが、焼きなましもしくは強化または半強化ケイ酸塩フロートガラスである請求項２０から３４のいずれかに記載の窓ガラス。
前記ポリマー材料のプライが自己接着剤である請求項２０から３５のいずれかに記載の窓ガラス。
前記ポリマー材料のプライがポリエチレン・テレフタレートである請求項２０から３６のいずれかに記載の窓ガラス。
前記軟磁性材料がフェリ磁性材料である請求項２０から３７のいずれかに記載の窓ガラス。