JP2018190609A

JP2018190609A - 凸曲面状透明ヒーター、凸曲面状透明ヒーターを備えてなる製品および凸曲面状透明ヒーターの製造方法

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Publication number: JP2018190609A
Application number: JP2017092679A
Authority: JP
Inventors: 大廣　智則; Tomonori Ohiro; 智則大廣; 雅則森; Masanori Mori; 智宏小林; Tomohiro Kobayashi
Original assignee: Nexco Eng Hokkaido Co Ltd; Geomatec Co Ltd; Nexco Engineering Hokkaido Co Ltd
Current assignee: Nexco Eng Hokkaido Co Ltd; Geomatec Co Ltd; Nexco Engineering Hokkaido Co Ltd
Priority date: 2017-05-08
Filing date: 2017-05-08
Publication date: 2018-11-29
Anticipated expiration: 2037-05-08
Also published as: JP6901904B2

Abstract

【課題】凸曲面状基材に対して簡単に成膜される透明導電膜を有する構成でありながら、ホットスポットの発生を抑制でき、頂面を含む多くの領域を発熱領域として確保することができる凸曲面状透明ヒーター、凸曲面状透明ヒーターを備えてなる製品および凸曲面状透明ヒーターの製造方法を提供する。【解決手段】頂面を有する透明な凸曲面状基材２の表面に成膜されている透明導電膜３と、透明導電膜上３で頂面を介して互いに向かい合う位置に設けられる一対の帯状電極４とを有し、各帯状電極４は、その両端部が透明導電膜３の端縁部近傍に配置され、その中央部が頂面に向けて突出するように湾曲されており、透明導電膜３には、互いに向かい合う位置に一対の非通電部５が形成されており、各非通電部５は、その両端部が一対の帯状電極４の互いに向かい合う端部同士と略一致する位置に配置され、その中央部が頂面に向けて突出するように湾曲または屈曲されている。【選択図】図１

Description

本発明は、ドーム状の透明カバーを備えた監視カメラ等のように、屋外で使用される製品に好適な凸曲面状透明ヒーター、凸曲面状透明ヒーターを備えてなる製品および凸曲面状透明ヒーターの製造方法に関するものである。

近年、屋外で使用される製品に対して、着雪や結露等を防止するための透明ヒーターの需要が高まっている。当該透明ヒーターは、抵抗体としての透明導電膜に一対の電極を設け、各電極間に電気を流すことにより発熱させるものである。前記透明導電膜に関する発明として、例えば、特開２０１４−７１００号公報には、透明発熱体に用いることが可能で、比較的高いシート抵抗を備え、安定的に供給可能で透過率の高い透明導電膜が開示されている（特許文献１）。

特開２０１４−７１００号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された発明を含め、従来の透明導電膜は、ドーム状の透明カバーのような凸曲面状基材の表面に成膜して透明ヒーターを構成した場合、図８に示すように、端縁部に配置した電極間の距離が不均一となる。このため、透明導電膜上の温度分布も不均一となり、電極間距離の短い部分では局所的に温度が高くなる、いわゆるホットスポットが発生しやすい。このホットスポットが発生すると、温度制御が難しくなるため、急激に温度が上昇した部分においては、透明導電膜や凸曲面状基材が破損してしまうおそれがある。

一方、ホットスポットの発生を極力抑制する構成として、例えば、図９に示すように、側面視における鉛直方向に沿って一対の電極を配置し、透明導電膜を帯状に成膜する構成が考えられる。しかしながら、当該構成は、凸曲面状基材の略全面に成膜する場合と比較して成膜が難しいという問題がある。また、上記構成の透明ヒーターをドーム状カバー等に適用して監視カメラ等に使用した場合、最も視野角や透過光量を確保したい頂面周辺を発熱させることができない。このため、風雪が強い日には頂面周辺に着雪してしまったり、頂面以外で融雪された水が頂面につららを形成してしまうおそれがある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、凸曲面状基材に対して簡単に成膜される透明導電膜を有する構成でありながら、ホットスポットの発生を抑制でき、頂面を含む多くの領域を発熱領域として確保することができる凸曲面状透明ヒーター、凸曲面状透明ヒーターを備えてなる製品および凸曲面状透明ヒーターの製造方法を提供することを目的としている。

本発明に係る凸曲面状透明ヒーターは、凸曲面状基材に対して簡単に成膜される透明導電膜を有する構成でありながら、ホットスポットの発生を抑制でき、頂面を含む多くの領域を発熱領域として確保するという課題を解決するために、頂面を有する透明または半透明な凸曲面状基材の表面に成膜されている透明導電膜と、前記透明導電膜上において、前記頂面を介して互いに向かい合う位置に設けられる一対の帯状電極とを有し、前記帯状電極のそれぞれは、その両端部が前記透明導電膜の端縁部ないしその近傍に配置されているとともに、その中央部が前記頂面に向けて突出するように湾曲または屈曲されており、前記透明導電膜には、前記一対の帯状電極が向かい合う方向とは異なる方向において互いに向かい合う位置に一対の非通電部が形成されており、これら非通電部のそれぞれは、その両端部が前記一対の帯状電極の互いに向かい合う端部同士と略一致する位置に配置されているとともに、その中央部が前記頂面に向けて突出するように湾曲または屈曲されている。

また、本発明の一態様として、帯状電極間の距離差を低減して温度分布をほぼ均一化でき、実用上問題ない程度に発熱領域を確保するという課題を解決するために、前記帯状電極のそれぞれは、側面視における端縁部から最上部までの高さが、前記凸曲面状基材の端縁部から頂面の最上部までの高さの１／３以上１／２以下であってもよい。

さらに、本発明の一態様として、帯状電極間の距離が極端に短い部分を無くしてホットスポットを抑制でき、実用上問題ない程度に発熱領域を確保するという課題を解決するために、前記非通電部のそれぞれは、側面視における端縁部から最上部までの高さが、前記凸曲面状基材の端縁部から頂面の最上部までの高さの１／６以上１／２以下であってもよい。

また、本発明の一態様として、より効果的に温度分布を均一化し、ホットスポットを効果的に抑制するという課題を解決するために、前記帯状電極および前記非通電部は、前記凸曲面状基材の頂面における曲率半径と略同一の曲率半径を有する円弧状に形成されていてもよい。

さらに、本発明の一態様として、帯状電極間の距離を均一化しつつ、より多くの発熱領域を確保するという課題を解決するために、前記帯状電極および前記非通電部は、平面視において、その各中央部が前記頂面から離れる方向に向けて突出するように湾曲または屈曲されていてもよい。

また、本発明に係る製品は、上述した態様のうちいずれかに記載の凸曲面状透明ヒーターを備えてなる。

本発明に係る凸曲面状透明ヒーターの製造方法は、凸曲面状基材に対して簡単に成膜される透明導電膜を有する構成でありながら、ホットスポットの発生を抑制でき、頂面を含む多くの領域を発熱領域として確保するという課題を解決するために、頂面を有する透明または半透明な凸曲面状基材の表面に透明導電膜を成膜する透明導電膜成膜工程と、前記透明導電膜上において、前記頂面を介して互いに向かい合う位置に、一対の非通電部を形成する非通電部形成工程と、前記透明導電膜上において、前記一対の非通電部が向かい合う方向とは異なる方向において互いに向かい合う位置に、一対の帯状電極を設置する帯状電極設置工程とを有し、前記帯状電極のそれぞれは、その両端部が前記透明導電膜の端縁部ないしその近傍に配置されているとともに、その中央部が前記頂面に向けて突出するように湾曲または屈曲されており、前記非通電部のそれぞれは、その両端部が前記一対の帯状電極の互いに向かい合う端部同士と略一致する位置に配置されているとともに、その中央部が前記頂面に向けて突出するように湾曲または屈曲されている。

本発明によれば、凸曲面状基材に対して簡単に成膜される透明導電膜を有する構成でありながら、ホットスポットの発生を抑制でき、頂面を含む多くの領域を発熱領域として確保することができる。

本発明に係る凸曲面状透明ヒーターを備えてなる製品の一実施形態を示す正面図である。図１の平面図である。図１の右側面図である。比較例１〜４に係る凸曲面状透明ヒーターを示す図である。実施例１〜３に係る凸曲面状透明ヒーターを示す図である。比較例１〜４および実施例１〜３に係る凸曲面状透明ヒーターの形状を示す表である。比較例１〜４および実施例１〜３における実験結果を示す表である。従来における、端縁部に電極を配置した透明ヒーターを示す図である。従来における、鉛直方向に電極を配置した透明ヒーターを示す図である。

以下、本発明に係る凸曲面状透明ヒーター、凸曲面状透明ヒーターを備えてなる製品および凸曲面状透明ヒーター製造方法の一実施形態について図面を用いて説明する。

本実施形態の凸曲面状透明ヒーター１は、凸曲面状に形成される透明なヒーターであって、図１から図３に示すように、凸曲面状基材２の表面に成膜される透明導電膜３と、この透明導電膜３上に設けられる一対の帯状電極４，４とを有している。以下、各構成について説明する。

なお、本実施形態では、図１から図３に示すように、凸曲面状透明ヒーター１を備えてなる製品１０として、屋外用の監視カメラを想定している。このため、凸曲面状基材２は、図１および図２に示すように、略ドーム（半球）状に形成されたポリカーボネイト製の透明カバーによって構成されている。そして、凸曲面状基材２の内部には、頂面方向に向けられた全方位型のＷｅｂカメラ（図示せず）が収納されるようになっている。

しかしながら、凸曲面状基材２は上記構成に限定されるものではなく、透明または半透明な基材によって頂面を有する凸曲面状に形成されていれば、半楕円体やその他の三次元曲面体であってもよい。また、凸曲面状透明ヒーター１を備えてなる製品１０としては、監視カメラに限定されるものではなく、窓ガラス、光センサ等のハウジング、信号等の照明機器、ヘルメット、ビニールハウス、傘等のように、凸曲面状基材２を有するものであればよい。

透明導電膜３は、凸曲面状基材２の表面に成膜され、通電することにより発熱する透明または半透明な抵抗体である。本実施形態において、透明導電膜３は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）を主原料とし、所定の抵抗率および透過率を有している。また、本実施形態において、透明導電膜３は、真空状態におけるスパッタリング法によって凸曲面状基材２の内表面側の略全面に成膜されている。

なお、透明導電膜３を成膜する方法は、上記に限定されるものではなく、凸曲面状基材２上に薄膜を形成できるものであれば、蒸着法やイオンプレーティング法等でもよい。また、本実施形態において、透明導電膜３は、破損や漏電等を防止するため、凸曲面状基材２の内表面側の略全面に成膜されている。しかしながら、破損や漏電等のおそれがない製品１０においては、外表面側の略全面に透明導電膜３を成膜してもよい。なお、本発明において、「略全面」とは厳密な全面のみならず、本発明の作用効果を奏する範囲において、わずかに成膜されていない部分がある状態を含む概念である。

一対の帯状電極４，４は、透明導電膜３上に設けられ、透明導電膜３に電流を流すためのものである。本実施形態において、各帯状電極４は、導電性を有する金属膜や金属テープ等によって構成されており、図示しない電源に接続されている。また、各帯状電極４は、図３に示すように、凸曲面状基材２の頂面を介して互いに向かい合う位置に設けられている。

具体的には、図１から図３に示すように、帯状電極４のそれぞれは、その両端部が透明導電膜３の端縁部に配置されているとともに、その中央部が頂面に向けて突出するように湾曲されている。これにより、透明導電膜３が発熱する領域を最大限に確保しつつ、各帯状電極４間の距離差が低減することになる。

なお、本実施形態において、各帯状電極４は、その両端部が透明導電膜３の端縁部に配置されているが、この構成に限定されるものではなく、必要な発熱領域を確保しうる範囲において、端縁部近傍に配置されていればよい。また、本実施形態において、各帯状電極４は、その中央部が頂面に向けて突出するように円弧状に湾曲されているが、この形状に限定されるものではない。すなわち、各帯状電極４は、楕円状、三角形、台形およびその他の多角形等のように、その中央部が頂面に向けて突出するように湾曲または屈曲されていればよい。

また、透明導電膜３には、図１から図３に示すように、一対の帯状電極４，４が向かい合う方向とは直交する方向において互いに向かい合う位置に、一対の非通電部５，５が形成されている。各非通電部５は、透明導電膜３上における電気の通り道を遮断し、通電させない役割を果たすものである。本実施形態において、各非通電部５は、透明導電膜３を成膜する際に、マスキングによって線状に成膜しない部分を残すことによって形成した線状溝として構成されている。

具体的には、図１から図３に示すように、非通電部５のそれぞれは、その両端部が一対の帯状電極４，４の互いに向かい合う端部同士と一致する位置に配置されているとともに、その中央部が頂面に向けて突出するように湾曲されている。これにより、透明導電膜３における各非通電部５よりも端縁部側の領域は、通電しない非発熱領域となる。このため、各帯状電極４および各非通電部５によって囲まれた領域が発熱領域となり、当該発熱領域では各帯状電極４間の距離がほぼ均一化される。

なお、本実施形態において、各非通電部５の両端部は、ホットスポットの発生を抑制するために、各帯状電極４の互いに向かい合う端部同士と一致する位置に配置されている。しかしながら、この構成に限定されるものではなく、製品１０として実用上問題のない程度のホットスポットしか発生しないのであれば、各非通電部５の両端部は、各帯状電極４の互いに向かい合う端部同士と多少離れていてもよい。すなわち、各非通電部５の両端部は、各帯状電極４の互いに向かい合う端部同士と略一致する位置に配置されていればよい。

また、本実施形態において、各非通電部５は、その中央部が頂面に向けて突出するように円弧状に湾曲されているが、この構成に限定されるものではない。すなわち、帯状電極４と同様、各非通電部５は、その中央部が頂面に向けて突出するように屈曲されていてもよい。さらに、本実施形態において、各非通電部５が向かい合う方向と、各帯状電極４が向かい合う方向とは約９０度異なっているが、この構成に限定されるものではなく、凸曲面状基材２の形状に応じて、向かい合う方向が異なる方向であればよい。

また、本実施形態において、各非通電部５は、マスキングによって形成された線状溝によって構成されているが、この構成に限定されるものではない。すなわち、非通電部５を形成する方法はマスキングに限らず、鋭利な刃物等によって所望の形状に切り欠いて非通電部５としてもよい。また、非通電部５の形状も線状溝に限らず、線状溝の端縁部側の領域を全て成膜しないようにマスキングし、非通電部５としてもよい。なお、各帯状電極４の端縁部側の領域についても、マスキングによって成膜しないように構成すれば、透明導電膜３の原材料費を削減することが可能となる。

また、後述する実施例の結果から、帯状電極４のそれぞれは、側面視における端縁部から最上部までの高さが、凸曲面状基材２の端縁部から頂面の最上部までの高さの１／３以上１／２以下であることが好ましい。１／３以上とすることで、各帯状電極４間の距離がほぼ均一化される。また、１／２以下とすることで、実用上問題ない程度に発熱領域が確保される。

さらに、後述する実施例の結果から、非通電部５のそれぞれは、側面視における端縁部から最上部までの高さが、凸曲面状基材２の端縁部から頂面の最上部までの高さの１／６以上１／２以下であることが好ましい。１／６以上とすることで、各帯状電極４の向かい合う端部同士間を流れる電流の通り道が長くなり、ホットスポットを発生させない程度の電極間距離を確保する。また、１／２以下とすることで、実用上問題ない程度に発熱領域が確保される。

また、本実施形態において、各帯状電極４および各非通電部５は、図１および図２に示すように、凸曲面状基材２の頂面における曲率半径と略同一の曲率半径を有する円弧状に形成されている。これにより、各帯状電極４間の距離が、より一層均一化された状態となる。なお、本発明において、略同一とは、正確に同一の場合のみならず、本発明の作用効果を奏しうる範囲で曲率半径とわずかに異なる寸法も含むものである。

さらに、本実施形態において、各帯状電極４および各非通電部５は、図２に示すように、平面視において、その各中央部が頂面から離れる方向に向けて突出するように湾曲されている。すなわち、各帯状電極４および各非通電部５は、図１および図３に示すように、側面視においては、上方に向けて拡開するように傾斜されている。これにより、帯状電極４間の距離を均一化しつつ、より多くの発熱領域が確保されるようになっている。

つぎに、本実施形態の凸曲面状透明ヒーター１および凸曲面状透明ヒーター１を備えてなる製品１０の作用、および凸曲面状透明ヒーター１の製造方法について説明する。

本実施形態の凸曲面状透明ヒーター１を製造する場合、まず、凸曲面状基材２の略全面に透明導電膜３を成膜する（透明導電膜成膜工程）。これにより、複雑な三次元形状を有する凸曲面状基材２であっても、簡単かつ迅速に均質な透明導電膜３が凸曲面状基材２の表面に成膜される。

つぎに、本実施形態では、上記透明導電膜成膜工程において、マスキング技術を使用することによって、透明導電膜３上において、頂面を介して互いに向かい合う位置に一対の非通電部５，５を形成する（非通電部形成工程）。このとき、各非通電部５は、その両端部が各帯状電極４の互いに向かい合う端部同士に略一致する位置に配置される。このため、各非通電部５は、ホットスポットの発生を抑制しつつ、透明導電膜３における通電を遮断し、各帯状電極４および各非通電部５によって囲まれる領域を発熱領域とする。

なお、本実施形態では、マスキングによって非通電部５を形成するため、透明導電膜成膜工程と非通電部形成工程とが同時に行われている。しかしながら、この順序に限定されるものではなく、透明導電膜３の成膜後に、非通電部５を切り欠いて形成する場合、非通電部形成工程は、透明導電膜成膜工程の後に行われることとなる。この場合、非通電部形成工程は、つづいての帯状電極設置工程の後に行われてもよい。

最後に、透明導電膜３上において、一対の非通電部５，５が向かい合う方向とは異なる方向において互いに向かい合う位置に、一対の帯状電極４，４を設置する（帯状電極設置工程）。このとき、各帯状電極４は、その両端部が透明導電膜３の端縁部ないしその近傍に配置されるため、透明導電膜３の発熱領域が最大限に確保される。また、各帯状電極４の中央部が頂面に向けて突出するように湾曲されるため、各帯状電極４間の中央部同士を繋ぐ通電経路と、互いに向かい合う端部同士を繋ぐ通電経路との距離差が低減し、各帯状電極４間の距離が均一化する。

また、本実施形態では、各非通電部５の中央部が頂面に向けて突出するように湾曲されている。このため、各帯状電極４の互いに向かい合う端部同士を繋ぐ通電経路が、各非通電部５に沿って円弧状をなし、発熱領域における帯状電極４間の距離をほぼ均一化する。これにより、発熱領域内の場所による温度差が低減し、温度制御がし易くなる。したがって、局所的な温度の急上昇が抑制され、透明導電膜３や凸曲面状基材２の破損が防止される。

また、本実施形態において、各帯状電極４および各非通電部５は、凸曲面状基材２の頂面における曲率半径と略同一の曲率半径を有する円弧状に形成されている。これにより、各帯状電極４間の距離がより一層均一化されるため、発熱領域における温度分布の均一さ、および温度制御のし易さが向上する。よって、局所的な温度の急上昇に起因する透明導電膜３や凸曲面状基材２の破損がより一層防止される。

さらに、本実施形態において、各帯状電極４および各非通電部５は、平面視において、その各中央部が頂面から離れる方向に向けて突出するように湾曲されている。これにより、帯状電極４間の距離がさらに均一化されるとともに、より多くの発熱領域が確保される。このため、製品１０として理想的な設計が実現される。

以上の工程を経て、本発明に係る凸曲面状透明ヒーター１が製造される。そして、当該凸曲面状透明ヒーター１が設けられた凸曲面状基材２を保護カバーやガラス面等として組み込むことにより、本発明に係る凸曲面状透明ヒーター１を備えてなる製品１０が完成する。当該製品１０において、各帯状電極４間に電圧が印加されると、透明導電膜３が発熱する。

以上のような本発明に係る凸曲面状透明ヒーター１、凸曲面状透明ヒーター１を備えてなる製品１０および凸曲面状透明ヒーター１の製造方法によれば、以下のような効果を奏する。
１．凸曲面状基材２に対して簡単に成膜される透明導電膜３を有する構成でありながら、ホットスポットの発生を抑制でき、頂面を含む多くの領域を発熱領域として確保することができる。
２．凸曲面状基材２の一部分に透明導電膜３を設ける場合と比較して、簡単かつ迅速に高品質な透明導電膜３を成膜することができる。
３．ホットスポットの発生を抑制することで、透明導電膜３や凸曲面状基材２が破損するのを防止でき、製品１０の耐久性を向上することができる。
４．頂面を含む多くの領域を発熱領域とすることで、製品１０として最も視野角や透過光量を確保したい頂面周辺を発熱させることができ、着雪や結露等を抑制することができる。
５．発熱領域における温度分布を均一化することができ、消費電力を抑えることができる。
６．透明導電膜３および各帯状電極４が、凸曲面状基材２の内表面側に設けられるため、異物の衝突による破損や、雨雪の付着による漏電等を防止することができる。
７．各帯状電極４の高さを所定の範囲内に設定することで、各帯状電極４間の距離差を低減して温度分布をほぼ均一化でき、実用上問題ない程度に発熱領域を確保することができる。
８．各非通電部５の高さを所定の範囲内に設定することで、ホットスポットの発生を抑制するとともに、実用上問題ない程度に発熱領域を確保することができる。
９．帯状電極４および非通電部５の曲率半径を凸曲面状基材２の頂面における曲率半径と略同一にすることで、温度分布を均一化して簡単に温度制御でき、局所的な温度の急上昇に起因する透明導電膜３や凸曲面状基材２の破損をより一層防止することができる。
１０．帯状電極４および非通電部５の各中央部を、平面視で頂面から離れる方向に向けて突出するように湾曲させることで、帯状電極４間の距離がさらに均一化されるとともに、より多くの発熱領域が確保され、理想的な製品１０を設計することができる。

つぎに、本発明に係る凸曲面状透明ヒーター１、凸曲面状透明ヒーター１を備えてなる製品１０および凸曲面状透明ヒーター１の製造方法の具体的な実施例について説明する。

本実施例では、図４および図５に示すように、帯状電極４および非通電部５の形状や高さが異なる様々な凸曲面状透明ヒーター１を試作した。そして、各試作品に通電し、透明導電膜３上の温度分布を測定することにより、実用上問題がないか否かを確認する実験を行った。

なお、以下の比較例および実施例において、使用した材料や実験条件は全て同一とした。具体的には、凸曲面状基材２としては、ポリカーボネイト製でドーム形状の透明カバーを使用した。当該透明カバーは曲率半径が９５ｍｍであり、端縁部から最上部までの高さが９７ｍｍであった。また、透明導電膜３は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を主原料とし、透明カバーの内表面全体に真空状態でスパッタリング法によって成膜した。さらに、帯状電極４としては、導電性を有する金属テープを透明導電膜３上に貼り付けた。また、非通電部５は、鋭利な刃物によって透明導電膜３を切り欠いて線状溝を形成した。

また、実験に際しては、凸曲面状透明ヒーター１に出力される電力が３０Ｗになるように電圧を調整して帯状電極４間を通電した。当該通電している間、透明カバー上の複数点における表面温度をデータロガーによって測定した。そして、通電開始から３０分経過後における最高温度と最低温度に基づいて最大温度差を算出し、温度分布の均一性を評価した。

具体的には、温度分布の均一性は三段階で評価し、最大温度差が１０℃未満であれば、実用上好適なレベル（○）とした。また、最大温度差が１０℃以上１５℃未満であれば、実用上問題ないレベル（△）とした。一方、最大温度差が１５℃以上であれば、実用には向かないレベル（×）とした。
＜比較例１＞

まず、比較例１として、非通電部５がない凸曲面状透明ヒーターについて実験を行った。具体的には、図４および図６に示すように、各帯状電極４は、透明カバーと略同一の曲率半径を有する略円弧状に形成し、その側面視における端縁部から最上部までの最大高さを８５ｍｍとした。

本比較例１の凸曲面状透明ヒーターに通電した結果、図７に示すように、最低温度は帯状電極４の端部近傍で４４℃を示す一方、最高温度は透明カバーの頂点近傍で７０℃を示し、その最大温度差は２６℃であった。この大きな温度差の原因は、各帯状電極４の電極間距離が近すぎて、電流が透明カバーの頂面近傍に集中したためと考えられる。

以上の本比較例１によれば、各帯状電極４の電極間距離が近ければ、頂面近傍の温度は向上する。しかしながら、各帯状電極４の両端部では温度が上昇せず、温度分布が均一化されない上、発熱領域が大きく狭められるため、本比較例１の構成は、実用には向かないレベル（×）であることが示された。
＜比較例２＞

つぎに、比較例２として、上述した実施例１とほぼ同様の構成であるが、図４および図６に示すように、発熱領域を確保する目的で、各帯状電極４の最大高さを８５ｍｍから３５ｍｍに変更した凸曲面状透明ヒーターについて実験を行った。

本比較例２の凸曲面状透明ヒーターに通電した結果、図７に示すように、最低温度は帯状電極４の中央部近傍で４５℃を示す一方、最高温度は帯状電極４の端部近傍で６８℃を示し、その最大温度差は２３℃であった。この大きな温度差の原因は、各帯状電極４の両端部における電極間距離が相対的に短く、その両端部近傍にホットスポットが発生したためと考えられる。

以上の本比較例２によれば、各帯状電極４の高さを低くすれば発熱領域を確保できるが、各帯状電極４の両端部近傍にホットスポットが発生するため、本比較例２の構成は、実用には向かないレベル（×）であることが示された。
＜比較例３＞

つぎに、比較例３として、非通電部５を設けた凸曲面状透明ヒーター１について実験を行った。具体的には、図４および図６に示すように、各帯状電極４は、側面視において直線状（透明カバーの端縁部に沿って円弧状）に形成し、各帯状電極４の互いに向かい合う端部同士を連結するように略アーチ形状の非通電部５を設けた。具体的には、図４の破線で示すとおり、当該非通電部５は、端縁部から略直線状に２０ｍｍ立ち上げてから略円弧状に形成し、最上部までの高さを４０ｍｍとした。

本比較例３の凸曲面状透明ヒーター１に通電した結果、図７に示すように、最低温度は透明カバーの頂点近傍で５２℃を示す一方、最高温度は帯状電極４の端部近傍で８０℃を示し、その最大温度差は２８℃であった。この大きな温度差の原因は、各帯状電極４の互いに向かい合う端部同士を繋ぐ通電経路は、非通電部５に沿って長くなったものの、各帯状電極４間の略中央部における通電経路はさらに長かったため、各帯状電極４の両端部にホットスポットが発生したためと考えられる。

以上の本比較例３によれば、非通電部５によって各帯状電極４間の両端部における通電経路を延長できるが、各帯状電極４間の略中央部における通電経路が長いままでは、温度分布が均一化されないため、本比較例３の構成は、実用には向かないレベル（×）であることが示された。
＜比較例４＞

つぎに、比較例４として、上述した実施例３とほぼ同様の構成であるが、図４および図６に示すように、各帯状電極４の両端部における通電経路をさらに延長する目的で、非通電部５の最大高さを４０ｍｍから５０ｍｍに変更した。

本比較例４の凸曲面状透明ヒーター１に通電した結果、図７に示すように、最低温度は透明カバーの頂点近傍で５５℃を示す一方、最高温度は帯状電極４の端部近傍で７２℃を示し、その最大温度差は１７℃であった。この大きな温度差の原因は、上述した比較例３と同様と考えられる。

以上の本比較例４によれば、各帯状電極４が側面視で直線状のままでは、各非通電部５の高さを高くしても温度分布は均一化されない上、発熱領域も狭められるため、本比較例４の構成は、実用には向かないレベル（×）であることが示された。

つぎに、実施例１として、帯状電極４および非通電部５のそれぞれを湾曲ないし屈曲させた凸曲面状透明ヒーター１について実験を行った。具体的には、図５および図６に示すように、各帯状電極４は、側面視で略三角形状に形成し、その側面視における端縁部から最上部までの高さを４０ｍｍとした。また、各非通電部５については、上述した比較例３と同様のアーチ形状とした。

本実施例１の凸曲面状透明ヒーター１に通電した結果、図７に示すように、最低温度は透明カバーの頂点近傍で６７℃を示す一方、最高温度は帯状電極４の頂点近傍で７８℃を示し、その最大温度差は１１℃であった。この温度差が減少した原因は、各帯状電極４の中央部近傍では、各帯状電極４自体の屈曲により電極間距離が短縮された一方、各帯状電極４の両端部近傍では、各非通電部５の湾曲により電極間距離が延長され、全体として、電極間距離が均一化された状態に近くなったためと考えられる。

以上の本実施例１によれば、中央部が頂面に向けて突出するように湾曲または屈曲された帯状電極４および非通電部５を組み合わせることにより、透明導電膜３上の温度差が１５℃以下に抑制されたため、本実施例１の構成は、実用上問題ないレベル（△）であることが示された。

つぎに、実施例２では、上述した実施例１において、帯状電極４の頂点近傍で観察された軽微なホットスポットを解消すべく考案した凸曲面状透明ヒーター１について実験を行った。具体的には、図５および図６に示すように、各帯状電極４は、上述した比較例２と略同じ円弧状に形成し、その側面視における端縁部から最上部までの最大高さを３６ｍｍとした。また、各帯状電極４の互いに向かい合う端部同士を連結するように略円弧状の非通電部５を設け、その最大高さを１７ｍｍとした。

本実施例２の凸曲面状透明ヒーター１に通電した結果、図７に示すように、最低温度は透明カバーの頂点近傍で５６℃を示す一方、最高温度は帯状電極４の端部近傍で６６℃を示し、その最大温度差は１０℃であった。この温度差が減少した原因は、各帯状電極４を透明カバーと略同一の曲率半径を有する円弧状に形成することによって、電極間距離が均一化されるとともに、各非通電部５の湾曲によって各帯状電極４の両端部における電極間距離が延長され、全体としてホットスポットの発生が抑制されたためと考えられる。

以上の本実施例２によれば、透明カバーと略同一の曲率半径を有する円弧状に形成された帯状電極４と、円弧状の非通電部５とを組み合わせることにより、透明導電膜３上の温度差が１０℃に抑制されたため、本実施例２の構成は、実用上問題ないレベル（△）であることが示された。

つづいて、実施例３では、上述した実施例２における温度差をさらに低減すべく考案した凸曲面状透明ヒーター１について実験を行った。具体的には、図５および図６に示すように、上述した実施例２とほぼ同様の構成であるが、各帯状電極４の両端部における通電経路をさらに延長する目的で、非通電部５の最大高さを１７ｍｍから３５ｍｍに変更した。

本実施例３の凸曲面状透明ヒーター１に通電した結果、図７に示すように、最低温度は透明カバーの頂点近傍で５７℃を示す一方、最高温度は帯状電極４の端部近傍で６４℃を示し、その最大温度差は７℃であった。この温度差が減少した原因は、帯状電極４および非通電部５のそれぞれが、透明カバーと略同一の曲率半径を有する円弧状に形成されることによって、電極間距離が全体的に均一化され、発熱領域の全域に渡って温度分布が均一化されたためと考えられる。

以上の本実施例３によれば、透明カバーと略同一の曲率半径を有する円弧状に形成された帯状電極４および非通電部５を用いることにより、透明導電膜３上の温度差が一桁にまで抑制されたため、実用上好適なレベル（○）であることが示された。

また、図６に示すように、上述した実施例１から実施例３において、帯状電極４の側面視における端縁部から最上部までの高さは、凸曲面状基材２（透明カバー）の端縁部から頂面の最上部までの高さに対する比率で表すと、それぞれ０．４１，０．３７および０．３７あった。よって、上記比率が１／３以上１／２以下である場合、実用上問題ないレベルか、実用上好適なレベルとなることが推察される。

さらに、図６に示すように、上述した実施例１から実施例３において、非通電部５の側面視における端縁部から最上部までの高さは、凸曲面状基材２（透明カバー）の端縁部から頂面の最上部までの高さに対する比率で表すと、それぞれ０．４１，０．１８および０．３６であった。よって、上記比率が１／６以上１／２以下である場合、実用上問題ないレベルか、実用上好適なレベルとなることが推察される。

なお、本発明に係る凸曲面状透明ヒーター１は、前述した実施形態および実施例に限定されるものではなく、適宜変更することができる。例えば、上述した本実施形態および各実施例では、一対の帯状電極４，４および一対の非通電部５，５は、それぞれを同一形状に形成されている。しかしながら、必ずしも同一形状である必要はなく、本発明の作用効果を奏する範囲において、互いに異なる形状であってもよい。

１凸曲面状透明ヒーター
２凸曲面状基材
３透明導電膜
４帯状電極
５非通電部
１０製品

Claims

頂面を有する透明または半透明な凸曲面状基材の表面に成膜されている透明導電膜と、
前記透明導電膜上において、前記頂面を介して互いに向かい合う位置に設けられる一対の帯状電極とを有し、
前記帯状電極のそれぞれは、その両端部が前記透明導電膜の端縁部ないしその近傍に配置されているとともに、その中央部が前記頂面に向けて突出するように湾曲または屈曲されており、
前記透明導電膜には、前記一対の帯状電極が向かい合う方向とは異なる方向において互いに向かい合う位置に一対の非通電部が形成されており、これら非通電部のそれぞれは、その両端部が前記一対の帯状電極の互いに向かい合う端部同士と略一致する位置に配置されているとともに、その中央部が前記頂面に向けて突出するように湾曲または屈曲されている、凸曲面状透明ヒーター。
前記帯状電極のそれぞれは、側面視における端縁部から最上部までの高さが、前記凸曲面状基材の端縁部から頂面の最上部までの高さの１／３以上１／２以下である、請求項１に記載の凸曲面状透明ヒーター。
前記非通電部のそれぞれは、側面視における端縁部から最上部までの高さが、前記凸曲面状基材の端縁部から頂面の最上部までの高さの１／６以上１／２以下である、請求項１または請求項２に記載の凸曲面状透明ヒーター。
前記帯状電極および前記非通電部は、前記凸曲面状基材の頂面における曲率半径と略同一の曲率半径を有する円弧状に形成されている、請求項１から請求項３のいずれかに記載の凸曲面状透明ヒーター。
前記帯状電極および前記非通電部は、平面視において、その各中央部が前記頂面から離れる方向に向けて突出するように湾曲または屈曲されている、請求項１から請求項４のいずれかに記載の凸曲面状透明ヒーター。
請求項１から請求項５のいずれかに記載の凸曲面状透明ヒーターを備えてなる製品。
頂面を有する透明または半透明な凸曲面状基材の略全面に透明導電膜を成膜する透明導電膜成膜工程と、
前記透明導電膜上において、前記頂面を介して互いに向かい合う位置に、一対の非通電部を形成する非通電部形成工程と、
前記透明導電膜上において、前記一対の非通電部が向かい合う方向とは異なる方向において互いに向かい合う位置に、一対の帯状電極を設置する帯状電極設置工程とを有し、
前記帯状電極のそれぞれは、その両端部が前記透明導電膜の端縁部ないしその近傍に配置されているとともに、その中央部が前記頂面に向けて突出するように湾曲または屈曲されており、
前記非通電部のそれぞれは、その両端部が前記一対の帯状電極の互いに向かい合う端部同士と略一致する位置に配置されているとともに、その中央部が前記頂面に向けて突出するように湾曲または屈曲されている、凸曲面状透明ヒーターの製造方法。