JP2023006653A - 車両用ガラスモジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】ガラスパネルの辺部における熱応力の集中を抑制することができる車両用ガラスモジュールを提供する。【解決手段】車両用ガラスモジュールが、情報取得装置と対向し光が通過する情報取得領域15を有するガラスパネル10と、ガラスパネル10のうち、少なくとも情報取得領域15の一部を加熱する加熱部30と、を備え、情報取得領域15は、ガラスパネル10の辺部10aに近接する位置に配置されており、加熱部30は、ガラスパネル10の辺部10aと情報取得領域15との間に配置される給電部31と、情報取得領域15においてガラスパネル10の板面に沿って配置され、給電部31から電力供給を受けて発熱するヒーター33と、給電部31とヒーター33とを接続する導線32と、を有し、導線32は、ガラスパネル10の辺部10aと情報取得領域15との間を加熱する中間加熱部40を有する。【選択図】図3

Description

本発明は、車両用ガラスモジュールに関する。
例えば、気温の低いところでは、車内と車外との温度差により、自動車のウインドシールド(フロントガラスとしての車両用ガラスモジュール)が曇ったり、場合によっては凍ったりすることがあり、運転に支障を来すおそれがある。これに対応するため、ウインドシールドの曇り及び/又は氷を除去する様々な方法が提案されている。例えば、特許文献1には、ウインドシールドが有するガラスパネルの内部に、バスバー及び加熱線を配置し、その発熱によって曇りを除去することが提案されている。情報取得装置が取り付けられる車両のウインドシールドにおいて、防曇や凍結防止のために、情報取得装置が情報を取得する情報取得領域にヒーターを設けることが知られている。
特開2017-216193号公報
ウインドシールドでは、ガラスパネルに設けられた情報取得領域をヒーターで加熱した際に、ガラスパネルにおいて情報取得領域と情報取得領域に近接する辺部との間に温度差が発生する。このとき、情報取得領域では熱膨張が発生するのに対し、情報取得領域に近接する辺部は非加熱状態であり熱膨張しないため熱応力が集中する。そのため、当該熱応力が集中した辺部においてガラスパネルが破損するおそれがあった。
そこで、ガラスパネルの辺部における熱応力の集中を抑制することができる車両用ガラスモジュールが望まれている。
本発明に係る車両用ガラスモジュールの特徴構成は、車外の光を受光可能な情報取得装置を車内側で支持する車両用ガラスモジュールであって、前記情報取得装置と対向し前記光が通過する情報取得領域を有するガラスパネルと、前記ガラスパネルのうち、少なくとも前記情報取得領域の一部を加熱する加熱部と、を備え、前記情報取得領域は、前記ガラスパネルの辺部に近接する位置に配置されており、前記加熱部は、前記ガラスパネルの前記辺部と前記情報取得領域との間に配置される給電部と、前記情報取得領域において前記ガラスパネルの板面に沿って配置され、前記給電部から電力供給を受けて発熱するヒーターと、前記給電部と前記ヒーターとを接続する導線と、を有し、前記導線は、前記ガラスパネルの前記辺部と前記情報取得領域との間を加熱する中間加熱部を有する点にある。
車両用ガラスモジュールのガラスパネルは、情報取得領域を加熱することで、情報取得領域と加熱されていない辺部との間で温度差が生じる。ガラスパネルにおいて、情報取得領域と辺部との間で温度差が大きい場合には、情報取得領域が熱膨張するのに対し、辺部は熱膨張しないため、辺部において熱応力が集中する。そこで、本構成では、情報取得領域を加熱するヒーターとは別に、導線がガラスパネルの辺部と情報取得領域との間を加熱する中間加熱部を有するように構成されている。これにより、ガラスパネルにおいて辺部と情報取得領域との間の中間領域を当該中間加熱部によって加熱することができる。当該中間領域が加熱されることで、ガラスパネルは情報取得領域から辺部に至る温度勾配を緩やかにすることができるので、ガラスパネルの辺部において局所的に大きな熱応力が集中することを防止できる。また、敢えて辺部に近接する位置に中間加熱部を設けることにより、辺部に沿う方向の温度勾配についても緩やかになり、辺部に加わる熱応力を分散することができる。その結果、熱応力が集中した辺部においてガラスパネルが熱割れを起こして破損するといった問題を解消することが可能となる。このように、本構成は、ガラスパネルの辺部における熱応力の集中を抑制することができる車両用ガラスモジュールとなっている。
他の特徴構成は、前記情報取得領域が前記ガラスパネルの上辺に近接する位置に配置されている点にある。
本構成のように、情報取得領域が前記ガラスパネルの上辺に近接する位置に配置されていると、車両用ガラスモジュールが例えば車両のフロントガラスに用いられた場合において、情報取得領域が運転者の視界の妨げになり難い。これにより、ウインドシールドにおいて、運転者の視界を良好に確保することができる。また、例えばカメラ等の情報取得装置が情報取得領域に対向して配置された場合に、情報取得装置において車両の前方がボンネット等によって死角になり難くいため、情報取得装置の視野を確保し易くなる。
他の特徴構成は、前記中間加熱部の単位面積当たりの発熱量が前記ヒーターの単位面積当たりの発熱量よりも小さい点にある。
本構成によれば、情報取得領域と辺部との間を加熱する中間加熱部の発熱量を、情報取得領域を加熱するヒーターの発熱量よりも小さくすることができる。これにより、中間加熱部は情報取得領域よりも低温にすることが可能となり、情報取得領域から辺部に向けてガラスパネルの温度が緩やかに低下するので、ガラスパネルの辺部に発生する熱応力を小さくすることができる。
他の特徴構成は、前記中間加熱部は、前記ガラスパネルの前記辺部と同方向に延在している点にある。
本構成によれば、中間加熱部がガラスパネルの辺部と同方向に延在することで、中間加熱部が情報取得領域の幅方向に拡張される。これにより、情報取得領域から辺部に向けて広範囲の領域でガラスパネルの温度勾配を緩やかにすることができる。その結果、ガラスパネルの辺部に発生する熱応力を広範囲に亘って小さくすることができる。
他の特徴構成は、前記中間加熱部は、前記ガラスパネルの前記辺部に沿う方向の端部が折り返されて形成されており、前記辺部に沿う複数の前記導線が前記辺部に直交する方向に離間した状態で配置されている点にある。
本構成によれば、中間加熱部を、ガラスパネルの辺部に直交する板面方向に拡張することができる。これにより、情報取得領域から辺部に向けて広範囲の領域でガラスパネルの温度勾配を緩やかにすることができる。その結果、ガラスパネルの辺部に発生する熱応力を広範囲に亘って小さくすることができる。
他の特徴構成は、前記ガラスパネルの前記辺部に沿う方向において、前記中間加熱部の最大幅が前記ヒーターの最大幅よりも小さくなるように構成されている点にある。
情報取得領域を加熱するヒーターは、その周囲において同心円状に加熱範囲が広がる。ここで、辺部と情報取得領域とが近接しているので、中間加熱部の最大幅をヒーターの最大幅よりも小さくしても、中間加熱部によって辺部の熱応力を均一化できる。しかも、中間加熱部の最大幅を小さくすることにより、消費電力の節約にも繋がる。
他の特徴構成は、前記中間加熱部は、前記辺部に沿う複数の前記導線を有しており、当該複数の導線は、前記辺部に沿う方向の幅が前記辺部に近づくにつれて徐々に小さくなるように構成されている点にある。
ガラスパネルにおいて、辺部と情報取得領域との間の距離が比較的大きい場合には、情報取得領域が加熱された際に、辺部の狭い領域に熱応力が集中するおそれがある。この場合は、辺部の熱応力の集中を解消するために、辺部を広範囲に加熱するべく中間加熱部の幅を段階的に小さくすることが好ましい。一方、辺部と情報取得領域との間の距離が比較的小さい場合には、情報取得領域が加熱された際に、辺部において広範囲に均一な熱応力が発生する。この場合には、辺部を広範囲に加熱するべく、中間加熱部の幅は大きくすることが好ましい。したがって、本構成のように、中間加熱部において加熱される幅が辺部に向けて段階的に縮小することで、情報取得領域と辺部との間の距離に応じて辺部を適正に加熱することができ、情報取得領域と辺部との間の温度勾配を緩やかにすることができる。これにより、ガラスパネルの辺部に発生する熱応力の集中を防止することができる。
他の特徴構成は、前記ガラスパネルは、車外側の第1ガラス板と、車内側の第2ガラス板とが対向して配置されて構成され、且つ、全体が車外に向けて凸状に湾曲しており、前記第1ガラス板は、車外側の第1面と、前記第1面の裏側に設けられる第2面とを含み、前記第2ガラス板は、前記第2面に対向する第3面と、前記第3面の裏側に設けられる第4面とを含み、前記第2面又は前記第4面に前記情報取得領域を加熱する前記ヒーターが配置されており、前記ヒーターの通電時において、前記第1面の前記辺部に発生する最大熱応力は、前記第1面の前記情報取得領域内に発生する熱応力よりも小さい点にある。
本構成のように、例えば車両用ガラスモジュールのガラスパネルは合わせガラスで構成することができる。この場合、防曇や氷結防止のために情報取得領域をヒーターで加熱する際に、ガラスパネルの第2面又は第4面にヒーターを配置して加熱する。そのとき、第2面又は第4面において熱膨張が生じ、第1面は凸状に湾曲するため車外に押し広げられるようになるため、第1面において情報取得領域と情報取得領域に近接する辺部にも熱応力が生じる。ここで、ガラスパネルの辺部は、大判のガラス板を切断した際に形成される部分であるため、大判ガラス板が切断される際に生じる傷等が存在する。このため、ガラスパネルにおいて辺部の破壊強度は面部の破壊強度よりも低くなる。そこで、本構成では、ガラスパネルの第1面において、辺部に発生する最大熱応力を情報取得領域に発生する熱応力よりも小さくしている。これにより、熱応力によるガラスパネルの破損を防止することができる。
他の特徴構成は、前記ヒーターは、前記辺部と垂直な方向における前記情報取得領域の距離に対して5分の1以上、前記情報取得領域の前記辺部の側から離れた位置に配置されている点にある。
本構成のように、ヒーターが、情報取得領域における辺部の側から所定長さ以上離れた位置に配置されることで、中間加熱部及びヒーターによって加熱されるガラスパネルは、辺部から情報取得領域に向けて温度を段階的に高くすることができる。その結果、ガラスパネルの辺部に発生する熱応力を小さくすることができ、辺部でのガラスパネルの破損を防止することができる。
他の特徴構成は、前記中間加熱部は、前記辺部と垂直な方向における前記辺部及び前記情報取得領域の離間距離に対して5分の1以上、前記辺部から離れた位置に配置されている点にある。
本構成のように、中間加熱部が、辺部に最も近接した位置から所定長さ以上離れた位置に配置されることで、中間加熱部によって加熱されるガラスパネルは、辺部から情報取得領域に向けて温度を段階的に高くすることができる。その結果、ガラスパネルの辺部に発生する熱応力を小さくすることができ、辺部でのガラスパネルの破損を防止することができる。
他の特徴構成は、前記ヒーターは加熱線によって構成されている点にある。
本構成のように、ヒーターが加熱線によって構成されていることで、情報取得領域の形状に合わせて加熱線を自由に配置することができる。これにより、情報取得領域を効率よく加熱する上でヒーターの配置自由度が高まる。
他の特徴構成は、前記加熱線は、前記情報取得領域内において平行に延在する複数の第一加熱線と、前記情報取得領域外において複数の前記第一加熱線同士を接続する第二加熱線と、を含み、前記第二加熱線の線幅が前記第一加熱線の線幅よりも大きい点にある。
本構成のように、ヒーターを構成する加熱線において、情報取得領域内に配置される複数の第一加熱線が平行に延在することで、第一加熱線を情報取得領域に適正に分散させることができる。また、複数の第一加熱線同士を接続する第二加熱線の線幅が第一加熱線の線幅よりも大きいことで、加熱線全体を同じ導電材料で構成した場合に第二加熱線自体の抵抗は第一加熱線自体の抵抗よりも小さくなる。これにより、第二加熱線での発熱量を第一加熱線の発熱量よりも抑制することができ、情報取得領域からその周囲に向けてガラスパネルの温度勾配が緩やかになり、辺部に熱応力が集中するといった不都合を防止できる。
他の特徴構成は、前記ヒーターは、全体形状が、前記辺部に近づくにつれて前記辺部に沿う幅が縮小する台形形状である点にある。
本構成のように、ヒーターによって加熱される幅を辺部に向けて段階的に縮小することで、情報取得領域から辺部に向けて温度勾配を緩やかにすることができる。これにより、ガラスパネルの辺部に発生する熱応力を小さくすることができる。
他の特徴構成は、前記ヒーターは、前記情報取得領域を覆う透明導電膜と、前記情報取得領域外に配置され、前記透明導電膜に電力を供給するように対向して配置される一対のバスバーと、を備える点にある。
本構成のように、情報取得領域を加熱するヒーターが透明導電膜及びバスバーによって構成されることで、情報取得領域をムラなく加熱することができ、情報取得領域の視認性が向上する。
他の特徴構成は、前記透明導電膜は、全体形状が、前記辺部に近づくにつれて前記辺部に沿う幅が縮小する台形形状であり、一対の前記バスバーは、前記辺部の側に配置される第1バスバーと、前記透明導電膜に対して前記第1バスバーとは反対の側に配置された第2バスバーと、を有し、前記第2バスバーは、前記辺部に沿う方向に沿って分割されている点にある。
本構成によれば、透明導電膜を挟んで第1バスバーと第2バスバーとを対向する位置に配置するとともに、第2バスバーが辺部の方向に分割して配置されているので、第2バスバーと第1バスバーとの間に流れる電流が最短距離となり、情報取得領域を効率よく加熱することができる。
第1実施形態の車両用ガラスモジュールの平面図である。 第1実施形態の車両用ガラスモジュールの部分側断面図である。 第1実施形態の車両用ガラスモジュールの要部模式図である。 比較例の車両用ガラスモジュールの要部模式図である。 第1実施形態の変形例1の部分側断面図である。 第2実施形態の車両用ガラスモジュールの要部模式図である。 第2実施形態の変形例1の要部模式図である。 第2実施形態の変形例2の要部模式図である。 第3実施形態の車両用ガラスモジュールの要部模式図である。 第4実施形態の車両用ガラスモジュールの要部模式図である。 第5実施形態の車両用ガラスモジュールの要部模式図である。
以下に、本発明に係る車両用ガラスモジュールの実施形態について、図面に基づいて説明する。ただし、以下の実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
〔第1実施形態〕
図1に示されるように、本実施形態に係る車両用ガラスモジュール1(以下、「ガラスモジュール1」と称する。)は、ガラスパネル10及び加熱部30を備える。図2に示されるように、ガラスパネル10は、車外側の第1ガラス板11と車内側の第2ガラス板12とが対向して配置されて構成されている。ガラスパネル10は、第1ガラス板11及び第2ガラス板12が中間層13により接合された合わせガラスである。中間層13は、後述の導線32及びヒーター33の発熱領域を含む接着層によって構成されている。加熱部30は、ガラスパネル10に設けられる後述の情報取得領域15を加熱するためのものである。
ガラスパネル10を構成する、第1ガラス板11は、車外側の第1面21と、第1面21の裏側に設けられる第2面22と、を含み、第2ガラス板12は、第2面22に対向する第3面23と、第3面23の裏側に設けられる第4面24と、を含む。第1ガラス板11及び第2ガラス板12は、ほぼ同形であって平面視において台形状に形成されている。ガラスパネル10は、車内側から見て、上辺10a、下辺10b、左辺10c、及び右辺10dを有し、上辺10aが下辺10bよりも短い(図1参照)。ガラスパネル10は、第1ガラス板11及び第2ガラス板12が矩形状であってもよい。
ガラス板11,12には、公知のガラス板を用いることができる。例えば、ガラス板11,12は、熱線吸収ガラス、クリアガラス、グリーンガラス、UVグリーンガラス等であってよい。ただし、ガラス板11,12は、自動車の使用される国の安全規格に沿った可視光線透過率を実現するように構成される。
ガラスパネル10の周縁部に沿って、車外からの視野を遮蔽する遮蔽層3が設けられている。本実施形態では、図1に示されるように、遮蔽層3は環状に形成されている。ガラスパネル10が取り付けられる自動車の車内には、ブラケット(不図示)等を介して車外の光を受光可能な撮影装置8(情報取得装置の一例)が取り付けられている。撮影装置8は、ガラスパネル10の上辺10a(辺部の一例)近くの略中央の領域が画角に入るように配置される。ガラスパネル10は、撮影装置8と対向し光が通過する情報取得領域15を有し、情報取得領域15はガラスパネル10の上辺10aに近接する位置に配置される。具体的には、情報取得領域15は上辺10aの略中央の領域の下方に配置されている。こうして、ガラスパネル10よりも車内側に配置される撮影装置8は、情報取得領域15を介して車外の状況を撮影する。
本実施形態のように、情報取得領域15がガラスパネル10の上辺10aに近接する位置に配置されていると、ガラスモジュール1が車両のフロントガラスに用いられた場合において、情報取得領域15が運転者の視界の妨げになり難い。これにより、ガラスパネル10において、運転者の視界を良好に確保することができる。また、例えばカメラ(撮影装置8)等の情報取得装置が情報取得領域15に対向して配置された場合に、情報取得装置において車両の前方がボンネット等によって死角になり難くいため、情報取得装置の視野を確保し易くなる。
情報取得領域15の平面寸法は、車内に配置する撮影装置8に応じて適宜設定される。ただし、情報取得領域15は、撮影装置8が照射する及び/又は受光する光が通過する領域に過ぎないため、撮影装置8の種類に問わず、情報取得領域15の平面寸法は、比較的に小さく設定される。ただし、情報取得領域15の平面寸法が小さすぎると、撮影装置8の高い取付精度が要求されることになる。また、撮影装置8により取得した画像内で、ガラスパネル10の歪みによる影響が大きく現れてしまう。他方、情報取得領域15の平面寸法が大き過ぎると、運転手の視野範囲が狭くなってしまう。また、ヒーター33で加熱する範囲が広くなってしまい、自動車のエネルギーの消費が大きくなってしまう。この観点から、情報取得領域15の平面寸法は、20mm(縦)×20mm(横)~250mm(縦)×500mm(横)の範囲で設定されるのが好ましく、50mm(縦)×50mm(横)~150mm( 縦)×400mm(横)の範囲で設定されるのが更に好ましい。
加熱部30は、ガラスパネル10のうち、少なくとも情報取得領域15の一部を加熱し、当該情報取得領域15の曇り及び/又は氷を除去する。本実施形態では、図2に示されるように、加熱部30が第2ガラス板12(ガラスパネル10)の第4面24に隣接する位置に設けられている。中間層13は、第1ガラス板11と第2ガラス板12との間に挟持され、両ガラス板11,12を接合する。この中間層13は、軟質のコア層を、これよりも硬質の一対のアウター層で挟持した3層構造で構成することができる。中間層13をこのように軟質の層及び硬質の層の複数層で構成することによって、ガラス基材の耐破損性能及び遮音性能を高めることができる。中間層13を上記のように硬さの異なる複数の層で構成する場合、硬質のアウター層には、ポリビニルブチラール樹脂(PVB)を用いることができる。このポリビニルブチラール樹脂(PVB)は接着性及び耐貫通性に優れるため、アウター層の材料として好ましい。また、軟質のコア層には、エチレンビニルアセテート樹脂(EVA)、又はアウター層に利用するポリビニルブチラール樹脂よりも軟質のポリビニルアセタール樹脂を用いることができる。
図3に基づいて加熱部30を詳述する。加熱部30は、給電部31と、ヒーター33と、給電部31とヒーター33とを接続する導線32と、を有する。給電部31は、一対の給電部31a,31bによって構成されている。給電部31a,31bは、上辺10aの延出方向、すなわち、左右方向に並んで配置されている。なお、図3では遮蔽層3は省略されている。給電部31a,31bがガラスパネル10の上辺10aに近接した位置に配置されていると、給電部31a,31bに対して配線し易く、ガラスモジュール1において給電部31a,31bに対する配線が車両の乗員の視界の邪魔になることもない。
加熱部30は、一対の給電部31a,31bに直列にヒーター33が連結されている。導線32は、給電部31aとヒーター33との間の第1導線32a,ヒーター33と後述の中間加熱部40との間の第2導線32b、中間加熱部40、中間加熱部40と給電部31bとの間の第3導線32cと、を有する。ヒーター33は、情報取得領域15においてガラスパネル10の板面に沿って配置され、給電部31から電力供給を受けて発熱する。これによって、情報取得領域15は、ヒーター33からの発熱を受けて氷等を除去できるようになっている。
図3に示されるように、ヒーター33は、加熱線34によって構成されている。加熱線34(ヒーター33)は、間隔を空けて複数の箇所で折り返されて、情報取得領域15及びその周辺を通過するように形成される。その形状の一例として、本実施形態における加熱線34は、情報取得領域15内において平行に延在する複数の第一加熱線35と、情報取得領域15外において複数の第一加熱線35同士を接続する第二加熱線36と、を含む。本実施形態では、複数の第一加熱線35は、ガラスパネル10の上辺10aと平行になるように配置されている。また、第二加熱線36の線幅が第一加熱線35の線幅よりも大きい。第一加熱線35は、情報取得領域15内において左右方向に直線状に延びる3つの横線部35a,35b,35cである。第1横線部35aが給電部31aから導出される第1導線32aに連設されており、第2横線部35b、第3横線部35cが上辺10aに向けて順に配置されている。第二加熱線36は、第1横線部35aと第2横線部35bとの間に配設される第1縦線部36a、及び、第2横線部35bと第3横線部35cとの間に配設される第2縦線部36bである。ヒーター33の加熱線34には、第1横線部35aに沿って延びる第1導線32aの一部、及び、第3横線部35cに沿って延びる第2導線32bの一部も含まれる。
導線32は、ガラスパネル10の上辺10aと情報取得領域15との間を加熱する中間加熱部40を有する。中間加熱部40は、導線32の一部領域によって構成されている。本実施形態では、ヒーター33から導出される第2導線32bが上辺10aに向けて延設され、第2導線32bに連続する中間加熱部40がガラスパネル10の上辺10aと同方向に延在している。本実施形態では、導線32において、第1導線32a、第2導線32b、中間加熱部40、及び第3導線32cは、線幅が全て同じになるように構成されている。また、導線32と第二加熱線36の線幅も同じである。導線32において、中間加熱部40の線幅が導線32a,32b,32cの線幅とは異なるようにしてもよく、中間加熱部40の線幅が第二加熱線36の線幅とは異なるようにしてもよい。
図4に比較例のガラスモジュール100を示す。図4の比較例のガラスモジュール100は、ガラスパネル10の情報取得領域15を加熱するヒーター33を有し、中間加熱部40を有しない構成である。具体的には、一対の給電部31a,31bが上辺10aに沿って離間して配置されている。給電部31aから導出される導線32aは上下方向に沿って配置されてヒーター33の下部の第1横線部35aに接続される。ヒーター33は、情報取得領域15内に、第1横線部35a、第2横線部35b、第1縦線部36a、第2縦線部36bが配置されている。また、情報取得領域15の上部の横線部35cから導出される第2導線32bは上下方向に直線状に配置されて給電部31bに接続される。
図4の比較例のガラスモジュール100では、情報取得領域15をヒーター33で加熱すると、ガラスパネル10において情報取得領域15と情報取得領域15に近接する上辺10aとの間に温度差が発生する。例えば冬季等においてガラスパネル10が凍結した際に、情報取得領域15はヒーター33によって加熱される。これにより、ガラスパネル10は情報取得領域15における凍結を解消することができるため、情報取得領域15を適正に使用することができる。ただし、情報取得領域15に近接する上辺10aではヒーター33によって加熱されないため温度は上昇せずに低温状態が継続する。このとき、情報取得領域15では矢印Aの方向に熱膨張が発生し、例えば情報取得領域15に近接する部位では領域R1において熱応力としての引張応力が主に作用する。領域R1は、ガラスパネル10の上部において情報取得領域15を左右に二等分する基準線Yから左右方向にほぼ等しく存在する。一方、情報取得領域15に近接する上辺10aでは、矢印Aとは反対方向(矢印Bの方向)に熱膨張を拘束する圧縮応力と、熱応力としての引張応力(矢印Cの力)との両方が作用する。その結果、上辺10aでは基準線Y近くの狭い領域R2に引張応力が集中する。この引張応力は、ヒーター33によって加熱される情報取得領域15と、ヒーター33によって加熱されない上辺10aとの温度差に比例するため、ガラスパネル10のエッジ強度を越える引張応力が発生するとガラスパネル10が熱割れする。
一方、本実施形態では、図1及び図3に示されるように、情報取得領域15を加熱するヒーター33とは別に、導線32が、ガラスパネル10の上辺10aと情報取得領域15との間を加熱する中間加熱部40を有するように構成されている。これにより、導線32の中間加熱部40によってガラスパネル10の上辺10aと情報取得領域15との間の中間領域16を加熱することができる。中間領域16が加熱されることで、ガラスパネル10は情報取得領域15から上辺10aに至る温度勾配を緩やかにすることができるので、ガラスパネル10の上辺10aにおいて局所的に大きな熱応力が集中することを防止できる。また、敢えて上辺10aに近接する位置に中間加熱部40を設けることにより、上辺10aに沿う方向の温度勾配についても緩やかになり、上辺10aに加わる熱応力を分散することができる。すなわち、図3に示されるように、上辺10aでは、図4の領域R2よりも基準線Yから左右方向に広い領域R4において熱応力としての引張応力が主に作用するようになる。その結果、ガラスパネル10が情報取得領域15の近くに位置する上辺10aにおいて熱割れを起こして破損するといった問題を解消することが可能となる。なお、本実施形態では、中間加熱部40によって情報取得領域15の周囲が加熱されるため、情報取得領域15に近接する部位では図4に示される領域R1よりも基準線Yから左右方向に狭い領域R3において熱応力としての引張応力が主に作用するようになる。
また、中間加熱部40がガラスパネル10の上辺10aと同方向に延在するので、中間加熱部40が情報取得領域15の幅方向に拡張される。これにより、情報取得領域15から上辺10aに向けて広範囲の領域でガラスパネル10の温度勾配を緩やかにすることができる。その結果、ガラスパネル10の上辺10aに発生する熱応力を広範囲に亘って小さくすることができる。
また、ヒーター33を構成する加熱線34において、情報取得領域15内に配置される複数の第一加熱線35(35a,35b,35c)が上辺10aに沿って平行に延在するので、第一加熱線35を情報取得領域15に適正に分散させることができる。さらに、第二加熱線36の線幅は、第一加熱線35の線幅よりも大きくなるように構成されている。こうすると、加熱線34全体を同じ導電材料で構成した場合に第二加熱線36自体の抵抗は第一加熱線35自体の抵抗よりも小さくなる。これにより、第二加熱線36の発熱量を第一加熱線35の発熱量よりも抑制することができ、情報取得領域15からその周囲に向けてガラスパネル10の温度勾配が緩やかになる。その結果、ガラスパネル10の上辺10aに熱応力が集中するといった不都合を防止できる。
本実施形態では、中間加熱部40の単位面積当たりの発熱量がヒーター33の単位面積当たりの発熱量よりも小さくなるように設定されている。これにより、中間加熱部40は情報取得領域15よりも低温にすることが可能となり、情報取得領域15から上辺10aに向けてガラスパネル10の温度が緩やかに低下するので、ガラスパネル10の上辺10aに発生する熱応力を小さくすることができる。
ヒーター33の加熱線34は、ガラスパネル10の上辺10aに沿う方向において、第1横線部35aを主とする幅W1、第2横線部35bを主とする幅W2、第3横線部35cを主とする幅W3が順に短くなるように構成されている。中間加熱部40は、上辺10aに沿う方向における最大幅W4がヒーター33の最大幅である幅W1よりも小さくなるように構成されている。
また、ヒーター33の通電時において、第1面21の上辺10aに発生する最大熱応力は、第1面21の情報取得領域15内に発生する熱応力よりも小さくなるように構成されている。
ヒーター33は、上辺10aと垂直な方向における情報取得領域15の距離L1に対して5分の1以上、情報取得領域15の上辺10aの側から離れた位置に配置されている。すなわち、図3に示されるように、距離L2は距離L1の5分の1以上である。ヒーター33が、情報取得領域15における上辺10aの側から所定長さ以上離れた位置に配置されることで、中間加熱部40及びヒーター33によって加熱されるガラスパネル10は、上辺10aから情報取得領域15に向けて温度を段階的に高くすることができる。
中間加熱部40は、ガラスパネル10の上辺10aと垂直な方向における上辺10a及び情報取得領域15の離間距離L3に対して5分の1以上、上辺10aから離れた位置に配置されている。すなわち、図3に示されるように、離間距離L4は離間距離L3の5分の1以上である。本構成のように、中間加熱部40が、上辺10aから情報取得領域15に向けて所定長さ以上離れた位置に配置されることで、中間加熱部40におって加熱されるガラスパネル10は、上辺10aから情報取得領域15に向けて温度を段階的に高くすることができる。
ヒーター33は、全体形状が、上辺10aに近づくにつれて上辺10aに沿う幅が縮小する台形形状である。すなわち、図3に示されるように、第1横線部35a幅のW1、第2横線部35bの幅W2,第3横線部35cの幅W3が順に短くなっている。ヒーター33によって加熱される幅が上辺10aに向けて段階的に縮小されることで、情報取得領域15から上辺10aに向けて温度勾配を緩やかにすることができる。
〔第1実施形態の変形例1〕
図5に示される変形例1のように、加熱部30は第1ガラス板11(ガラスパネル10)の第2面22に隣接する位置に設けられてもよい。この場合には、加熱部30の給電部31a,31bは、例えば、第2ガラス板12の上辺10aに形成された切り欠き(不図示)から露出しないように、切り欠きよりも面方向内側に配置され、車内からの視野方向において、遮蔽層3(図1参照)に含まれるように配置されている。給電部31a、31bに代えて、加熱部30のヒーター33はハーネスに接続される構成でもよい。ハーネスは、一端がヒーター33に接続され、他端が中間層13と第2ガラス板12との間を経由してガラスパネル10の外方に引き出される。他の構成は、第1実施形態と同じである。
〔第1実施形態の変形例2〕
ガラスパネル10は、全体が車外に向けて凸状に湾曲していてもよい。本変形例2では、さらに、ガラスパネル10の第1面21において、上辺10aに発生する最大熱応力が情報取得領域15に発生する熱応力よりも小さくなるように構成されている。他の構成は、第1実施形態と同じである。
ガラスモジュール1のガラスパネル10は、第1ガラス板11及び第2ガラス板12を含む合わせガラスで構成されている。この場合、防曇や氷結防止のために情報取得領域15をヒーター33で加熱する際に、ガラスパネル10の第2面22又は第4面24にヒーター33を配置することになる。そのとき、第2面22又は第4面24において熱膨張が生じ、第1面21は凸状に湾曲するため車外に押し広げられるようになるため、第1面21において情報取得領域15と情報取得領域15に近接する上辺10aにも熱応力が生じる。ここで、ガラスパネル10の上辺10aは、大判のガラス板を切断した際に形成される部分であるため、大判のガラス板が切断される際に生じる傷等が存在する。このため、ガラスパネル10において上辺10aの破壊強度は面部の破壊強度よりも低くなる。そこで、本変形例では、ガラスパネル10の第1面21において、上辺10aに発生する最大熱応力が情報取得領域15に発生する熱応力よりも小さくしている。これにより、熱応力によるガラス板11,12の破損を防止することができる。
〔第2実施形態〕
第2実施形態では、図6に示されるように、ガラスパネル10の上辺10aと情報取得領域15との離間距離L5は、第1実施形態の同離間距離L3よりも長く設定されている。さらに、中間加熱部40は、ガラスパネル10の上辺10aに沿う方向の端部が折り返されて形成されており、上辺10aに沿う複数の横線部41が上辺10aに直交する方向に離間した状態で配置されている。具体的には、中間加熱部40は、第2導線32bに連続する上辺10aに沿う第1横線部41a及び第2横線部41bが上辺10aに向けて順に配置され、第1横線部41aと第2横線部41bとの間に縦線部42を有している。第1横線部41aは第2導線32bに連続し、第2横線部41bは第3導線32cに連続する。
ヒーター33は、第一加熱線35は、情報取得領域15内において左右方向に直線状に延びる4つの横線部35a,35b,35c,35dである。第1横線部35aが給電部31aから導出される第1導線32aに連設されており、第2横線部35b、第3横線部35c、第4横線部35dが上辺10aに向けて順に配置されている。第二加熱線36は、第1横線部35aと第2横線部35bとの間に配設される第1縦線部36a、第2横線部35bと第3横線部35cとの間に配設される第2縦線部36b、及び、第3横線部35cと第4横線部35dとの間に配設される第3縦線部36cである。ヒーター33の加熱線34には、第1横線部35aに沿って延びる第1導線32aの一部、及び、第4横線部35dに沿って延びる第2導線32bの一部も含まれる。
第2実施形態によれば、中間加熱部40を、ガラスパネル10の上辺10aに直交する板面方向に拡張することができる。これにより、情報取得領域15から上辺10aに向けて広範囲の領域でガラスパネル10の温度勾配を緩やかにすることができる。その結果、ガラスパネル10の上辺10aに発生する熱応力を広範囲に亘って小さくすることができる。
〔第2実施形態の変形例1〕
図7に示される変形例1では、中間加熱部40は、上辺10aに沿う複数の横線部41を有しており、さらに、複数の横線部41は、上辺10aに沿う方向の幅が上辺10aに近づくにつれて徐々に小さくなるように構成されている。具体的には、中間加熱部40は、横線部41として、上辺10aに沿う第1横線部41a、第2横線部41b、第3横線部41c、及び第4横線部41dが、上辺10aに向けて順に配置されている。中間加熱部40は、縦線部42として、第1横線部41aと第2横線部41bとの間に配設される第1縦線部42aと、第2横線部41bと第3横線部41cとの間に配設される第2縦線部42bと、第3横線部41cと第4横線部41dとの間に配設される第3縦線部42cと、を有している。また、複数の横線部41は、第1横線部41aの幅W5、第2横線部41bの幅W6、第3横線部41cの幅W7、第4横線部41dの幅W8が徐々に小さくなるように構成されている。
ガラスパネル10において、上辺10aと情報取得領域15との離間距離L5が比較的大きい場合には、情報取得領域15が加熱された際に、上辺10aの狭い領域に熱応力が集中するおそれがある。この場合は、上辺10aの熱応力の集中を解消するために、上辺10aの狭い領域に加熱するべく中間加熱部40の幅を段階的に小さくすることが好ましい。一方、上辺10aと情報取得領域15との間の距離が比較的小さい場合には、情報取得領域15が加熱された際に、上辺10aにおいて広範囲に均一な熱応力が発生する。この場合には、上辺10aを広範囲に加熱するべく、中間加熱部40の幅は大きくすることが好ましい。したがって、本変形例1のように、中間加熱部40において加熱される幅が上辺10aに向けて段階的に縮小することで、情報取得領域15と上辺10aとの間の距離に応じて上辺10aを適正に加熱することができ、情報取得領域15と上辺10aとの間の温度勾配を緩やかにすることができる。これにより、ガラスパネル10の上辺10aに発生する熱応力の集中を防止することができる。
〔第2実施形態の変形例2〕
図8に示される変形例2においても、変形例1と同じく、中間加熱部40は、上辺10aに沿う複数の横線部41を有しており、さらに、複数の横線部41は、上辺10aに沿う方向の幅が上辺10aに近づくにつれて徐々に小さくなるように構成されている。ただし、横線部41は、変形例1よりもさらに左右側方に延設されており、横線部41の線幅が第一加熱線35の線幅よりも大きく縦線部42の線幅よりも小さい。
これにより、中間加熱部40は、左右方向の両端部に中央部よりも発熱の小さい加熱線が配置されることになるため、ガラスパネル10の上辺10a(辺部)に延在する方向に対して温度勾配を緩やかにすることができる。その結果、ガラスパネル10の上辺10aに生じる熱応力の集中を低減することができる。
〔第3実施形態〕
第3実施形態では、図9に示されるように、加熱部30のヒーター33は、情報取得領域15を覆う透明導電膜37と、一対のバスバー38,39と、を備えて構成されている。一対のバスバー38,39は、情報取得領域15外に配置され、透明導電膜37に電力を供給するように対向して配置されている。一対のバスバー38,39は、上辺10aの側に配置される第1バスバー38と、透明導電膜37に対して第1バスバー38とは反対の側に配置された第2バスバー39である。透明導電膜37は、全体形状が、上辺10aに近づくにつれて上辺10aに沿う幅が縮小する台形形状である。他の構成は第1実施形態と同じである。
透明導電膜37は、基材フィルムの全面に亘って積層され、両バスバー38,39に電圧が印加されたときに発熱する。透明導電膜37の材料としては、例えば、ITO、Sb又はFがドープされたSnO、Al又はGaがドープされた酸化亜鉛、NbがドープされたTiO、酸化タングステン等のTCO(Transparent Conductive Oxide)などを挙げることができるが、これらに限定されない。
本実施形態のように、情報取得領域15を加熱するヒーター33が透明導電膜37及び一対のバスバー38,39によって構成されることで、情報取得領域15をムラなく加熱することができ、情報取得領域15の視認性が向上する。
〔第4実施形態〕
第4実施形態においても、第3実施形態と同じく、図10に示されるように、ヒーター33は、透明導電膜37と、一対のバスバー38,39と、を備え、透明導電膜37は、全体形状が上辺10aに近づくにつれて上辺10aに沿う幅が縮小する台形形状である。
透明導電膜37が台形形状の場合、第2バスバー39は、第1バスバー38との最短距離の箇所に電流が集中する。その場合、台形形状の透明導電膜37では、第1バスバー38に近接する上方部分の温度が高くなり、他の部位との温度差が大きくなる。そこで、第4実施形態では、一対のバスバー38,39のうち、第2バスバー39が上辺10aに沿う方向に沿って分割されている。図10に示す例では、第2バスバー39は、7つのバスバー39a~39gによって構成されている。本実施形態によれば、透明導電膜37を挟んで第1バスバー38と第2バスバー39とを対向する位置に配置するとともに、第2バスバー39が辺部の方向に分割して配置されている。ここで、分割された第2バスバー39(分割バスバー39a~39g)は、第1バスバー38との最短距離が短い程、左右幅が小さくなるよう構成されている。すなわち、分割バスバー39a~39gのうち、左右方向の中央に位置する分割バスバー39dの左右幅が最も小さく、分割バスバー39dから第2バスバー39の両端に向かうにつれて、分割バスバー39a~39c、及び、分割バスバー39e~39gの左右幅が徐々に拡張されている。これにより、第2バスバー39において、分割バスバー39a~39gの各々に印加される電圧が同等になるように調整することができるので、透明導電膜37において不均一な加熱を抑制することができる。
〔第5実施形態〕
第3及び第4実施形態では、透明導電膜37が情報取得領域15と同じく台形状に形成されている例を示した。第5実施形態では、図11に示されるように、透明導電膜37が情報取得領域15を含む矩形状に形成されており、一対のバスバー38,39は、同じ長さになるように構成されている。本実施形態のように、透明導電膜37を矩形にして一対のバスバー38,39を同じ長さにすることで、一対のバスバー38,39同士の間隔が同等となり、ヒーター33は、情報取得領域15の電位勾配を均一にすることができるので、情報取得領域15においてヒーター33を均一に発熱させることができる。図11では、透明導電膜37の上下に一対のバスバー38,39を配置する例を示したが、一対のバスバー38,39は透明導電膜37の左右に配置してもよい。
〔他の実施形態〕
(1)上記の実施形態では、ガラスモジュール1を車両のフロントガラスに用いる例を示したが、ガラスモジュール1は車両のリアガラスやサイドガラスに用いてもよい。
(2)上記の実施形態では、ガラスモジュール1の情報取得領域15がガラスパネル10の上辺10aに近接する位置に配置される例を示したが、ガラスモジュール1の情報取得領域15はガラスパネル10の上辺10a以外(例えば、下辺10b、左辺10c、右辺10d)に近接する位置に配置されていてもよい。
(3)上記の実施形態では、情報取得領域15の形状及びヒーター33の形状が台形である例を示したが、情報取得領域15及びヒーター33の形状は台形に限定されず、矩形、円形、楕円形等、他の形状であってもよい。
(4)上記の実施形態では、中間加熱部40がヒーター33よりも低温となるように構成した例を示したが、中間加熱部40がヒーター33よりも高温となるように構成してもよい。
(5)上記の実施形態では、中間加熱部40が導線によって構成される例を示したが、中間加熱部40は透明導電膜によって構成してもよい。
(6)第2~第5実施形態では、情報取得領域15を加熱するヒーター33及び中間加熱部40がガラスパネル10の第4面24に配置される例を示したが、第1実施形態の変形例1と同じく、ヒーター33及び中間加熱部40はガラスパネル10の第2面22に配置されてもよい。
本発明は、情報取得領域を加熱する加熱部を有する車両用ガラスモジュールに広く利用可能である。
1 :車両用ガラスモジュール(ガラスモジュール)
3 :遮蔽層
8 :撮影装置(情報取得装置)
10 :ガラスパネル
10a :上辺
11 :第1ガラス板
12 :第2ガラス板
13 :中間層
15 :情報取得領域
16 :中間領域
21 :第1面
22 :第2面
23 :第3面
24 :第4面
30 :加熱部
31 :給電部
32 :導線
33 :ヒーター
34 :加熱線
35 :第一加熱線
36 :第二加熱線
37 :透明導電膜
38 :第1バスバー
39 :第2バスバー
40 :中間加熱部
41 :横線部
42 :縦線部
L1 :距離
L2 :距離
L3 :離間距離
L4 :離間距離
L5 :離間距離
W1 :情報取得領域の最大幅
W4 :中間加熱部の最大幅
Y :基準線

Claims (15)

  1. 車外の光を受光可能な情報取得装置を車内側で支持する車両用ガラスモジュールであって、
    前記情報取得装置と対向し前記光が通過する情報取得領域を有するガラスパネルと、
    前記ガラスパネルのうち、少なくとも前記情報取得領域の一部を加熱する加熱部と、を備え、
    前記情報取得領域は、前記ガラスパネルの辺部に近接する位置に配置されており、
    前記加熱部は、前記ガラスパネルの前記辺部と前記情報取得領域との間に配置される給電部と、前記情報取得領域において前記ガラスパネルの板面に沿って配置され、前記給電部から電力供給を受けて発熱するヒーターと、前記給電部と前記ヒーターとを接続する導線と、を有し、
    前記導線は、前記ガラスパネルの前記辺部と前記情報取得領域との間を加熱する中間加熱部を有する車両用ガラスモジュール。
  2. 前記情報取得領域が前記ガラスパネルの上辺に近接する位置に配置されている請求項1に記載の車両用ガラスモジュール。
  3. 前記中間加熱部の単位面積当たりの発熱量が前記ヒーターの単位面積当たりの発熱量よりも小さい請求項1又は2に記載の車両用ガラスモジュール。
  4. 前記中間加熱部は、前記ガラスパネルの前記辺部と同方向に延在している請求項1から3のいずれか一項に記載の車両用ガラスモジュール。
  5. 前記中間加熱部は、前記ガラスパネルの前記辺部に沿う方向の端部が折り返されて形成されており、前記辺部に沿う複数の前記導線が前記辺部に直交する方向に離間した状態で配置されている請求項4に記載の車両用ガラスモジュール。
  6. 前記ガラスパネルの前記辺部に沿う方向において、前記中間加熱部の最大幅が前記ヒーターの最大幅よりも小さくなるように構成されている請求項4又は5に記載の車両用ガラスモジュール。
  7. 前記中間加熱部は、前記辺部に沿う複数の前記導線を有しており、当該複数の導線は、前記辺部に沿う方向の幅が前記辺部に近づくにつれて徐々に小さくなるように構成されている請求項6に記載の車両用ガラスモジュール。
  8. 前記ガラスパネルは、車外側の第1ガラス板と、車内側の第2ガラス板とが対向して配置されて構成され、且つ、全体が車外に向けて凸状に湾曲しており、
    前記第1ガラス板は、車外側の第1面と、前記第1面の裏側に設けられる第2面とを含み、
    前記第2ガラス板は、前記第2面に対向する第3面と、前記第3面の裏側に設けられる第4面とを含み、
    前記第2面又は前記第4面に前記情報取得領域を加熱する前記ヒーターが配置されており、
    前記ヒーターの通電時において、前記第1面の前記辺部に発生する最大熱応力は、前記第1面の前記情報取得領域内に発生する熱応力よりも小さい請求項1から7のいずれか一項に記載の車両用ガラスモジュール。
  9. 前記ヒーターは、前記辺部と垂直な方向における前記情報取得領域の距離に対して5分の1以上、前記情報取得領域の前記辺部の側から離れた位置に配置されている請求項1から8のいずれか一項に記載の車両用ガラスモジュール。
  10. 前記中間加熱部は、前記辺部と垂直な方向における前記辺部及び前記情報取得領域の離間距離に対して5分の1以上、前記辺部から離れた位置に配置されている請求項1から9のいずれか一項に記載の車両用ガラスモジュール。
  11. 前記ヒーターは加熱線によって構成されている請求項1から10のいずれか一項に記載の車両用ガラスモジュール。
  12. 前記加熱線は、
    前記情報取得領域内において平行に延在する複数の第一加熱線と、
    前記情報取得領域外において複数の前記第一加熱線同士を接続する第二加熱線と、を含み、
    前記第二加熱線の線幅が前記第一加熱線の線幅よりも大きい請求項11に記載の車両用ガラスモジュール。
  13. 前記ヒーターは、全体形状が、前記辺部に近づくにつれて前記辺部に沿う幅が縮小する台形形状である請求項11又は12に記載の車両用ガラスモジュール。
  14. 前記ヒーターは、
    前記情報取得領域を覆う透明導電膜と、
    前記情報取得領域外に配置され、前記透明導電膜に電力を供給するように対向して配置される一対のバスバーと、を備える請求項1から10のいずれか一項に記載の車両用ガラスモジュール。
  15. 前記透明導電膜は、全体形状が、前記辺部に近づくにつれて前記辺部に沿う幅が縮小する台形形状であり、
    一対の前記バスバーは、
    前記辺部の側に配置される第1バスバーと、
    前記透明導電膜に対して前記第1バスバーとは反対の側に配置された第2バスバーと、を有し、
    前記第2バスバーは、前記辺部に沿う方向に沿って分割されている請求項14に記載の車両用ガラスモジュール。
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