JP2020095896A - ヒーター装置及び車両用撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度ヒューズのリード線を複雑に曲げ加工しなくても発熱部の熱を温度ヒューズに効率的に集熱して、過熱を防止できるヒーター装置を提供する。【解決手段】ヒーター装置１００は、発熱部１２０と、温度ヒューズ１３０と、温度ヒューズ１３０に接続されたリード線１３１、１３２と、発熱部１２０及びリード線１３１、１３２を被覆し、発熱部１２０の熱をリード線１３１、１３２に伝導する被覆部材１４１、１４２と、を有する。これにより、リード線１３１、１３２を複雑に曲げ加工しなくても発熱部１２０の熱を温度ヒューズ１３１、１３２に効率的に集熱して、過熱を防止できる。【選択図】図４

Description

本開示は、ヒーター装置及び車両用撮像装置に関する。

従来、車両の窓ガラス等に取り付けられ、当該窓ガラス等の取り付け対象物を加熱するヒーター装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

この種のヒーター装置は、例えば、窓ガラス越しに車外を監視する車両用撮像装置や車載レーダーにおける、監視領域の窓ガラスの霜取りや曇り止めを行う装置として使用される。

特許文献１のヒーター装置は、窓ガラスから所定距離だけ離れた位置に配置され、輻射熱によって窓ガラスの霜取りや曇り止めを行う。また、特許文献１のヒーター装置は、温度ヒューズを設けることにより、過熱を防止し、過熱による撮像装置の性能低下を防止するようになっている。

特開２０１７−１８５８９６号公報

ところで、特許文献１のように温度ヒューズを用いて過熱を防止する場合には、発熱部の温度を温度ヒューズに効率的に集熱する必要がある。この集熱は、温度ヒューズの両端に接続された軟銅線（リード線）を用いて行われる。効率的な集熱を実現するために特許文献１では、温度ヒューズの両端のリード線を集熱部材として使用している。発熱部を構成する電熱線に隣接するシートに、温度ヒューズとリード線とが設けられている。リード線はシート面内で何度も折り返した形状とされることで線路長が長くされている。これにより、温度ヒューズへのリード線による集熱効率が高くされている。

しかしながら、このような構成では、リード線を平面上で複雑に曲げ加工する必要がある。その結果、曲げ加工のための工数が増加するとともに、ヒーター装置の取り付け時に曲げ加工に起因するヒーター装置の変形が生じる可能性がある。

本開示は、以上の点を考慮してなされたものであり、温度ヒューズのリード線を複雑に曲げ加工しなくても発熱部の熱を温度ヒューズに効率的に集熱して、過熱を防止できるヒーター装置及び車両用撮像装置を提供する。

本開示のヒーター装置の一つの態様は、
発熱部と、
温度ヒューズと、
前記温度ヒューズに接続されたリード線と、
前記発熱部及び前記リード線を被覆し、前記発熱部の熱を前記リード線に伝導する被覆部材と、
を具備する。

本開示の車両用撮像装置の一つの態様は、
上記ヒーター装置と、
カメラと、
を具備する。

本発明によれば、発熱部及びリード線を被覆し、発熱部の熱をリード線に伝導する被覆部材を設けたので、温度ヒューズのリード線を複雑に曲げ加工しなくても発熱部の熱を温度ヒューズに効率的に集熱して、過熱を防止できるヒーター装置及び車両用撮像装置を実現できる。

実施の形態に係るヒーター装置を搭載した車両用撮像装置を車両に取付けた状態を示す図 車両用撮像装置の斜視図 フロントガラスに車両用撮像装置を固定した状態を示す略線的断面図 実施の形態のヒーター装置の要部構成を示す平面図 発熱部の構成を示す平面図 温度ヒューズ及びリード線の配置を示す平面図 発熱部、温度ヒューズ及びリード線の電気的接続の説明に供する平面図 温度ヒューズのリード線と被覆部材との関係を示す平面図 実施の形態のヒーター装置の積層構造を示す断面図 リード線の折り曲げの説明に供する図であり、図１０Ａは従来のリード線の折り曲げ形状の例を示す図、図１０Ｂは実施の形態のリード線の折り曲げ形状の例を示す図 他の実施の形態による被覆部材の被覆例を示す平面図 図１２Ａ、図１２Ｂは、発熱領域へのリード線、温度ヒューズ、被覆部材の他の配置例を示す図

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１は、実施の形態に係るヒーター装置を搭載した車両用撮像装置１０を車両に取付けた様子を示す図である。車両用撮像装置１０は、車両１の車内側からフロントガラス１ａに取付けられる。

車両用撮像装置１０は、カメラを有し、車両１の前方を撮像する。車両用撮像装置１０のカメラで撮像された画像データは、車両の走行制御に用いられる。また、画像データは、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶装置に記憶されてもよい。

図２は、車両用撮像装置１０の斜視図である。なお、図２では、カメラ１４（図３）を省略して示してある。車両用撮像装置１０は、本体部１１を有する。本体部１１は、例えばプラスチックで形成される。本体部１１は、固定部１２と、開口部１３と、を有する。

固定部１２は、略平面形状である。固定部１２は、車両１の車内側からフロントガラス１ａに固定される。固定部１２は、例えば両面テープによってフロントガラス１ａに固定される。これにより、図１に示したように、車両用撮像装置１０が車両１の車内側からフロントガラス１ａに取付けられる。

開口部１３の底面１３ａの裏面側にはヒーター装置１００が貼着される。また、開口部１３の取付穴１３ｂにはカメラ１４（図３）が取り付けられる。

図３は、フロントガラス１ａに車両用撮像装置１０を固定した状態を示す略線的断面図である。図から分かるように、ヒーター装置１００が発する輻射熱がフロントガラス１ａに伝わり、フロントガラス１ａが加熱され、この結果、フロントガラス１ａの霜や曇りが抑制される。

図４は、実施の形態のヒーター装置１００の要部構成を示す平面図である。なお、図４は、ヒーター装置１００を裏面側（輻射熱の放射方向の反対側と言ってもよい）から見た平面図である。つまり、図４は、ヒーター装置１００を図３において斜め下方向から見た平面図である。

ヒーター装置１００は、シート状に形成されている。ヒーター装置１００は、基板１１０と、発熱部１２０と、温度ヒューズ１３０と、リード線１３１、１３２と、被覆部材１４１、１４２と、を有する。ヒーター装置１００は、これら以外の構成要素も有するが、それらについては図９等を用いて後述する。

基板１１０は、例えばＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）フィルムから構成されている。基板１１０の第１の面側（図４における表面側）には、電熱線からなる発熱部１２０が形成されている。発熱部１２０は、電熱線を面内で多数回折り返すことで形成されている。電熱線の一端は給電端子１２１に接続されているとともに、電熱線の他端は端子１２３に接続されている。

図５は、発熱部１２０の構成を示す平面図である。因みに、基板１１０の第２の面側（図４、図５における裏面側）には、電熱線が折り返されてなる発熱部１２０と略同じ大きさの均熱板１５０が貼着されている。これにより、発熱部１２０から発せられた熱が均熱板１５０を介してフロントガラス１ａに向けて放熱される。

図４に戻ってヒーター装置１００の構成を説明する。基板１１０の第１の面側には、温度ヒューズ１３０と、温度ヒューズ１３０のリード線１３１、１３２と、が設けられている。温度ヒューズ１３０は、円筒状の絶縁ケース内に導電性を有する可溶金属が収容されて構成されている。リード線１３１、１３２は、例えば軟銅線であり、温度ヒューズ１３０の可溶金属の両端に接続されている。具体的には、リード線１３１の一端は可溶金属に接続されているとともに他端は端子１２３に接続されており、リード線１３２の一端は可溶金属に接続されているとともに他端は端子１２４に接続されている。

リード線１３１、１３２は、温度ヒューズ１３０に電流を流す機能と、温度ヒューズ１３０に熱を伝導する機能（換言すれば温度センサーとしての機能）と、を有する。このため、リード線１３１、１３２は、大部分が発熱部１２０に対応する位置に配設されている。

図６は、温度ヒューズ１３０及びリード線１３１、１３２の配置を示す平面図である。なお、実際上、温度ヒューズ１３０及びリード線１３１、１３２は、後述する絶縁フィルム１７０（図９）を介して発熱部１２０の上に配置される。この絶縁フィルム１７０（図９）は、例えばＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）フィルムであり、温度ヒューズ１３０及びリード線１３１、１３２側の面には温度ヒューズ１３０及びリード線１３１、１３２を固定するためのアクリル系粘着剤が塗布されている。

図７は、発熱部１２０、温度ヒューズ１３０及びリード線１３１、１３２の電気的接続の説明に供する平面図である。給電端子１２１、１２２には、図示しない給電ケーブルから発熱用の電力が供給される。給電端子１２１、１２２間に発熱部１２０を構成している電熱線と、温度ヒューズ１３０及びリード線１３１、１３２とが直列に接続されている。

温度ヒューズ１３０の可溶金属が溶断していない状態では、給電端子１２１から発熱部１２０（電熱線）、端子１２３、リード線１３１、温度ヒューズ１３０、リード線１３２、端子１２４及び給電端子１２２に順次電流が流れるので、発熱部１２０が発熱する。これに対して、温度ヒューズ１３０の可溶金属が溶断すると、給電端子１２１、１２２間の電路が遮断されるので、発熱部１２０には電流が流れず、発熱が停止する。

かかる構成に加えて、本実施の形態のヒーター装置１００は、図４から分かるように、被覆部材１４１、１４２を有する。被覆部材１４１、１４２は、発熱部１２０及びリード線１３１、１３２を被覆しており、発熱部１２０の熱をリード線１３１、１３２に伝導する。本実施の形態の場合、被覆部材１４１、１４２は、アルミ箔である。被覆部材１４１、１４２としては、熱伝導率の高い物質を用いればよく、アルミ箔の他に銅箔等を用いてもよい。

図８は、温度ヒューズ１３０のリード線１３１、１３２と被覆部材１４１、１４２との関係を示す平面図である。被覆部材１４１はリード線１３２を被覆しており、被覆部材１４２はリード線１３１を被覆している。

ここで、被覆部材１４１、１４２は、発熱部１２０を間接的に被覆している一方、リード線１３１、１３２を直接的に被覆している。つまり、被覆部材１４１、１４２と発熱部１２０との間には絶縁シート１７０（図９）が存在するので、被覆部材１４１、１４２は発熱部１２０を間接的に被覆していることになる。

また、被覆部材１４１と被覆部材１４２は、互いに電気的に絶縁されている。これは、被覆部材１４１と被覆部材１４２が電気的に導通していると、リード線１３１とリード線１３２が常に電気的に短絡してしまい、温度ヒューズ１３０の溶断による遮断機能が無意味になってしまうからである。

被覆部材１４１、１４２による被覆領域は、発熱部１２０の発熱領域にほぼ一致することが好ましい。換言すれば、被覆部材１４１、１４２の被覆領域は、発熱部１２０による発熱領域内でできるだけ広いことが好ましい。被覆部材１４１、１４２の被覆面積が小さいと集熱効果が小さくなる。逆に、被覆部材１４１、１４２の被覆領域が、発熱部１２０の発熱領域を越えて大きくなり過ぎると、熱が逃げてしまい集熱効果が小さくなる。

図４及び図８から分かるように、被覆部材１４１と被覆部材１４２との間には隙間があり、この隙間により被覆部材１４１と被覆部材１４２が互いに電気的に絶縁されている。被覆部材１４１と被覆部材１４２とを別々にリード線１３１、１３２上に貼着してもよいが、このようにすると、被覆部材１４１と被覆部材１４２との間の隙間が確保されないおそれがある。

そこで、被覆部材１４１と被覆部材１４２を１枚のフィルムとして形成するとともに、被覆部材１４１と被覆部材１４２の隙間に対応する位置にミシン目を形成しておくとよい。このようにすれば、リード線１３１、１３２上に１枚のフィルムを貼着した後に、ミシン目に沿って隙間に対応する部分を取り除くことにより、被覆部材１４１と被覆部材１４２との間に確実に隙間を設けることができ、被覆部材１４１と被覆部材１４２とを確実に絶縁できるようになる。

図９は、実施の形態のヒーター装置１００の積層構造を示す断面図である。

ヒーター装置１００は、フロントガラス１ａに近い方から順に、発泡テープ１６０、均熱板１５０、基板１１０、発熱部１２０（電熱線）、絶縁フィルム１７０、リード線１３１、１３２、被覆部材１４１、１４２（被覆フィルム）、及び、断熱シート１８０が積層されて構成されている。

発泡テープ１６０は、例えばアクリルの発泡体からなる発泡テープである。均熱板１５０は、例えばアルミ箔の両面にアクリル系の接着剤が塗布されて構成されている。基板１１０は、例えばＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）フィルムから構成されている。絶縁フィルム１７０は、例えばＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）フィルムの両面にアクリル系の接着剤が塗布されて構成されている。被覆部材１４１、１４２（被覆フィルム）は、例えばアルミ箔の両面にアクリル系の接着剤が塗布されて構成されている。断熱シート１８０は、例えばウレタン発泡体の両面に両面テープが貼り付けられて構成されている。断熱シート１８０によりフロントガラス１ａの反対方向への放熱が抑制される。

ここで、発熱部１２０が発熱すると、その熱は均熱板１５０等を通ってフロントガラス１ａ側に放熱される。これにより、フロントガラス１ａの霜や曇りが抑制される。一方、発熱部１２０による熱は、リード線１３１、１３２を伝って温度ヒューズ１３０に達する。温度ヒューズ１３０の熱が所定温度（例えば１５０°Ｃ）以上になると温度ヒューズ１３０が溶断する。

本実施の形態の構成では、発熱部１２０による熱が、熱伝導率の高い被覆部材１４１、１４２（被覆フィルム）を介してリード線１３１、１３２に伝わるので、リード線１３１、１３２による集熱効率が高い。よって、従来のようにリード線１３１、１３２を平面上で曲げ加工して線路長を長くしなくても十分な集熱を行うことができるようになる。

図１０は、従来の構成（図１０Ａ）と、本実施の形態の構成（図１０Ｂ）とを比較した図である。従来の構成では、リード線での集熱を高めるために発熱領域内でリード線を何度も折り返した形状とする必要がある。これに対して、本実施の形態の構成では、被覆部材１４１、１４２（被覆フィルム）によってリード線の集熱効率が高められているので、発熱領域内でリード線を何度も折り返した形状としなくてもよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、発熱部１２０及びリード線１３１、１３２を被覆し、発熱部１２０の熱をリード線１３１、１３２に伝導する被覆部材１４１、１４２（被覆フィルム）を設けたことにより、温度ヒューズ１３０のリード線１３１、１３２を複雑に曲げ加工しなくても発熱部１２０の熱を温度ヒューズ１３１、１３２に効率的に集熱して、過熱を防止できるヒーター装置１００を実現できる。

上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。

上述の実施の形態では、リード線１３１、１３２の両方を被覆部材１４１、１４２で被覆する場合について述べたが、図１１に示したように、リード線１３１、１３２のうちいずれか一方のみを被覆部材１４１で被覆してもよい。

また、発熱領域へのリード線１３１、１３２、温度ヒューズ１３０、被覆部材１４１、１４２の配置の仕方は、実施の形態の場合に限らない。図１２は、発熱領域へのリード線１３１、１３２、温度ヒューズ１３０、被覆部材１４１、１４２の他の配置例を示したものである。図１２Ａに示したように、温度ヒューズを発熱領域外に配置してもよい。また、図１２Ｂに示したように、温度ヒューズ及び１つのリード線を発熱領域外に配置するとともに、１つのリード線を発熱領域内に配置し、発熱領域内のリード線を被覆部材によって被覆してもよい。

上述の実施の形態では、本開示のヒーター装置１００を車両用撮像装置１０に適用し、車両のフロントガラス１ａの霜や曇りを抑制する装置として用いたが、本発明のヒーター装置はこれに限らず、発熱により霜や曇りを抑制するヒーター装置に広く適用可能である。

１ 車両
１ａ フロントガラス
１０ 車両用撮像装置
１４ カメラ
１００ ヒーター装置
１１０ 基板
１２０ 発熱部
１２１、１２２ 給電端子
１２３、１２４ 端子
１３０ 温度ヒューズ
１３１、１３２ リード線
１４１、１４２ 被覆部材
１５０ 均熱板
１６０ 発泡テープ
１７０ 絶縁フィルム
１８０ 断熱シート

Claims (6)

1. 発熱部と、
   温度ヒューズと、
   前記温度ヒューズに接続されたリード線と、
   前記発熱部及び前記リード線を被覆し、前記発熱部の熱を前記リード線に伝導する被覆部材と、
   を具備するヒーター装置。
2. 前記被覆部材は、前記発熱部を間接的に被覆し、かつ、前記リード線を直接的に被覆している、
   請求項１に記載のヒーター装置。
3. 前記リード線は、前記温度ヒューズに接続された第１及び第２のリード線を含み、
   前記被覆部材は、前記第１のリード線を直接的に被覆する第１の被覆部材と、当該第１の被覆部材とは電気的に絶縁されており、前記第２のリード線を直接的に被覆する第２の被覆部材と、を含む
   請求項１又は２に記載のヒーター装置。
4. 前記被覆部材による被覆領域は、前記発熱部の発熱領域にほぼ一致する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のヒーター装置。
5. 前記被覆部材は、アルミ箔又は銅箔を含む、
   請求項１から４のいずれか一項に記載のヒーター装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のヒーター装置と、
   カメラと、
   を具備する車両用撮像装置。

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