JP3024613B2 - 水滴付着防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車用の
フロントガラス等に付着する水滴を除去する場合に使用
して好適な水滴付着防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の水滴付着防止装置に
は、ゴム製のブレードを有する機械式のワイパーを備え
たものが知られている。このような水滴付着防止装置に
おいては、ワイパーを往復運動させることよりりフロン
トガラスあるいはリアフロントの表面上に付着する水滴
を除去することが行われる。

【０００３】従来、この種の水滴付着防止装置には、例
えば特開平８−２５４７３８号公報に「テレビカメラハ
ウジングのワイパー装置」として開示されたものが採用
されている。これは、テレビカメラハウジング用前面ガ
ラスの有効光線透過部に透明薄膜振動板を形成し、この
透明薄膜振動板の一部に超音波振動素子を取り付けるこ
とにより、水滴を飛散除去するものである。

【０００４】また、従来の水滴付着防止装置には、特開
昭５９−８５４８号公報および実開昭６１−３０５５２
公報にそれぞれ「サイドミラーの水滴付着防止装置」と
「車外部用バックミラー」として開示されたものも採用
されている。これは、自動車等のサイドミラーの裏面に
超音波振動子を配設することにより、表面の水滴を霧化
するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、前者にあっ
ては、単に前面ガラスの周辺部に超音波振動子を設置す
る構造であるため、ガラス面上の水滴を飛散させて除去
するにガラス面全体を比較的大きな振幅で振動させる必
要があった。

【０００６】この結果、前面ガラスが広い面積をもつ場
合には水滴を有効に除去することができず、外部視認用
ガラスとして良好な視界を確保することができないとい
う問題があった。

【０００７】一方、後者にあっては、ミラーの裏面に面
全体を覆うように超音波振動子を配置する構造であるた
め、外部視認用ガラスを通して透過波を見る場合に視界
の妨げとなってしまい、使用上の自由度が低下するとい
う問題があった。

【０００８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、外部視認用ガラスとして良好な視界を確保する
ことができるとともに、使用上の自由度を高めることが
できる水滴付着防止装置の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の請求項１記載の水滴付着防止装置は、外部
視認用ガラスの一部に超音波振動を発生させる超音波振
動子を取り付け、この超音波振動子の駆動周波数を前記
外部視認用ガラスの固有共振周波数に設定した水滴付着
防止装置において、前記超音波振動子が複数の超音波振
動子からなり、これら各超音波振動子を前記外部視認用
ガラスの上方端縁および下方端縁のうちいずれか一方の
部位に所定の間隔をもって並列配置した構成としてあ
る。

【００１０】したがって、外部視認用ガラスに発生する
振動の腹と節が、ガラス横方向に延在するようにしてガ
ラス縦方向に交互に形成される。

【００１１】 請求項２記載の水滴付着防止装置は、外部
視認用ガラスの一部に超音波振動を発生させる超音波振
動子を取り付け、この超音波振動子の駆動周波数を前記
外部視認用ガラスの固有共振周波数に設定した水滴付着
防止装置において、前記超音波振動子が複数の超音波振
動子からなり、これら各超音波振動子を前記外部視認用
ガラスの左方端縁および右方端縁のうちいずれか一方の
部位に所定の間隔をもって並列配置した構成としてあ
る。

【００１２】したがって、外部視認用ガラスに発生する
振動の腹と節が、ガラス縦方向に延在するようにしてガ
ラス横方向に交互に形成される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき、
図面を参照して説明する。図１は本発明の前提技術を説
明するために用いる水滴付着防止装置のブロック図であ
る。同図において、符号１で示す自動車用の水滴付着防
止装置は、超音波振動子２と増幅器３と発信器４とを備
えている。

【００１４】 超音波振動子２は、外部視認用ガラスとし
てのフロントガラス５のもつ横波の固有共振周波数（大
きさおよび形状から決定される）に設定された駆動周波
数の超音波振動、すなわちフロントガラス５のもつ固有
共振周波数における振動モードに合わせた駆動周波数の
超音波振動を発生させる超音波振動子からなり、フロン
トガラス５の裏面一部に取り付けられている。これによ
り、超音波振動子２からフロントガラス５に駆動周波数
を印加すると、このフロントガラス５が屈曲振動し、駆
動周波数に応じた振動の腹と節がフロントガラス５全体
に発生する。

【００１５】 なお、超音波振動子２の取付位置は、フロ
ントガラス５の共振状態における駆動点の機械的インピ
ーダンスが超音波振動子２の機械的インピーダンスに近
くなるような取付位置とすることが最も効率的である。
また、フロントガラス５の機械的インピーダンスが振動
の腹の付近で低く、節の付近で高い。このため、本超音
波振動子２は、一般に機械的インピーダンスが高いこと
から、目的とするフロントガラス５における振動姿態の
節の付近に位置付けられている。

【００１６】 増幅器３は、超音波振動子２および発信器
４に接続されている。これにより、発信器４からの電気
信号が増幅された後、超音波振動子２に出力される。

【００１７】 発信器４は、超音波振動子２の駆動周波数
を掃引する発信器、すなわち超音波振動子２の駆動周波
数を連続的に可変する発信器からなり、増幅器３の入力
側に接続されている。これにより、超音波振動子２の駆
動周波数を変更すると、フロントガラス５に発生する振
動の腹と節の位置が移動する。

【００１８】 発信器４の可変周波数範囲は、フロントガ
ラス５のもつ複数次の固有共振周波数を包含する範囲に
設定されている。これにより、超音波振動子２による駆
動周波数をフロントガラス５のもつｎ次の固有共振周波
数から（ｎ＋α）次の固有共振周波数に変更すると、フ
ロントガラス５に発生するｎ次の固有共振周波数に応じ
た振動の腹と節の位置から（ｎ＋α）次の固有共振振動
数に応じた振動の腹と節の位置に移動する。

【００１９】 次に、このように構成された水滴付着防止
装置による外部視認用ガラスの振動につき、図２（ａ）
〜（ｃ）を用いて説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は上記
水滴付着防止装置の動作を説明するために示す正面図
で、同図の説明において図１と同一の部材については同
一の符号を付して用いる。すなわち、同図（ａ）に示す
ようにフロントガラス５の表面上に微小な水滴ａが付着
する状態から、同図（ｂ）に示すように超音波振動子２
によってｎ次の固有共振周波数でフロントガラス５を超
音波振動させると、フロントガラス５が屈曲振動し、フ
ロントガラス５の固有共振周波数に応じた振動の腹ｂ１
と節ｃ１がフロントガラス５全体に発生する。

【００２０】 このとき、超音波振動子２の駆動周波数が
フロントガラス５の固有共振周波数に一致しているた
め、振動の腹ｂ１の振幅がその周波数付近の最大とな
り、フロントガラス５表面上の水滴ａが振動の節ｃ１の
部分に格子状に集合して大型化する。

【００２１】 次に、同図（ｃ）に示すように発信器４に
よって超音波振動子２の駆動振動数を（ｎ＋α）次の固
有共振周波数でフロントガラス５を超音波振動させる
と、フロントガラス５に発生するｎ次の固有共振周波数
に応じた振動の腹ｂ１と節ｃ１の位置から（ｎ＋α）の
固有共振振動数に応じた振動の腹ｂ２と節ｃ２の位置に
移動する。

【００２２】 このとき、フロントガラス５表面上におい
て振動の節ｃ２の部分に集合する水滴ａが一層大型化
し、フロントガラス５表面上において縦横に延在する振
動の節ｃ２のうち縦方向に延在する部分に沿って水滴ａ
が滴下する。したがって、この場合は、広い面積をもつ
フロントガラス５全体にわたり振動の腹ｂ１，ｂ２の部
分で大きな振動振幅を得て水滴が除去されるから、振動
の腹ｂ１，ｂ２の部分を通してフロントガラス５内から
フロントガラス５外が視認される。

【００２３】 また、この場合においては、フロントガラ
ス５の一部に超音波振動子２を取り付ける構造であるた
め、従来のように超音波振動子２が視界の妨げとなるこ
とがない。

【００２４】 次に、本発明の第一実施形態について、図
３（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。図３（ａ）お
よび（ｂ）は本発明の第一実施形態に係る水滴付着防止
装置による外部視認用ガラスの振動について説明するた
めに示す正面図で、本実施形態の説明において図１と同
一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省
略する。同図において、符号２１で示す自動車用の水滴
付着防止装置は、超音波振動子２２と増幅器３と発信器
４とを備えている。

【００２５】 超音波振動子２２は、超音波振動子２と同
様に、フロントガラス５のもつ横波の固有共振周波数に
設定された駆動周波数の超音波振動を発生させる超音波
振動子からなり、フロントガラス５の裏面下方端縁にガ
ラス横方向に延在するように取り付けられている。

【００２６】 この場合、超音波振動子２２が所定の間隔
をもって並列する多数の超音波振動子によって形成され
るものでもよく、またその取付位置をフロントガラス５
の裏面上方端縁とするものでもよい。

【００２７】 これにより、同図（ａ）に示すようにフロ
ントガラス５表面上に微小な水滴ａが付着する状態か
ら、超音波振動子２２によってフロントガラス５に駆動
周波数を印加すると、同図（ｂ）に示すようにフロント
ガラス５が屈曲振動し、駆動周波数に応じた振動の腹ｅ
と節ｆがガラス横方向に延在するようにしてガラス縦方
向に交互に形成される。

【００２８】 したがって、本実施形態（第一実施形態）
においては、自動車運転者の目の高さに振動の腹ｅの部
分を合わせると、発振器４による超音波振動子２２の駆
動周波数を掃引（変更）することなく、常時振動の腹ｅ
の部分を通してフロントガラス５内からフロントガラス
５外が視認される。

【００２９】 この場合、フロントガラス５表面上におい
て振動の節ｆの部分に集合する水滴が、自動車（図示せ
ず）の走行による空気流によってフロントガラス５の左
右方向（ガラス曲がり方向）に移動していく。

【００３０】 また、本実施形態において、フロントガラ
ス５の一部（裏面下方端縁）に超音波振動子２を取り付
ける構造であるため、超音波振動子２が視界の妨げとな
らないことは、第一実施形態と同様である。

【００３１】 次に、本発明の第二実施形態につき、図４
（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。図４（ａ）およ
び（ｂ）は本発明の第一実施形態に係る水滴付着防止装
置による外部視認用ガラスの振動について説明するため
に示す正面図で、本実施形態の説明において図１と同一
の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略
する。同図において、符号３１で示す自動車用の水滴付
着防止装置は、超音波振動子３２と増幅器３と発信器４
とを備えている。

【００３２】 超音波振動子３２は、超音波振動子２，２
２と同様に、フロントガラス５のもつ横波の固有共振周
波数に設定された駆動周波数の超音波振動を発生させる
超音波振動子からなり、フロントガラス５の裏面左方端
縁にガラス縦方向に延在するように取り付けられてい
る。

【００３３】 この場合、超音波振動子２２が所定の間隔
をもって並列する多数の超音波振動子によって形成され
るものでもよく、またその取付位置をフロントガラス５
の裏面右方端縁とするものでもよい。

【００３４】 これにより、同図（ａ）に示すようにフロ
ントガラス５表面上に微小な水滴ａが付着する状態か
ら、超音波振動子３２によってフロントガラス５に駆動
周波数を印加すると、同図（ｂ）に示すようにフロント
ガラス５が屈曲振動し、駆動周波数に応じた振動の腹ｈ
と節ｉがガラス縦方向に延在するようにしてガラス横方
向に交互に形成される。

【００３５】 したがって、本実施形態（第二実施形態）
においては、第一実施形態と同様に、発振器４による超
音波振動子３２の駆動周波数を変更することなく、常時
振動の腹ｈの部分を通してフロントガラス５内からフロ
ントガラス５外が視認される。

【００３６】 この場合、フロントガラス５表面上におい
て振動の節ｉの部分に集合する水滴ａが、自動車（図示
せず）の低速時に振動の節ｉに沿って滴下し、一方高速
時には走行による空気流によってフロントガラス５を上
方（傾斜方向）に移動していく。ここで、発振器４によ
って超音波振動子２の駆動周波数を変更すると、フロン
トガラス５に発生する振動の腹ｈと節ｉの位置がガラス
横方向に移動し、振動の節ｉの部分に対する水滴ａの凝
集が早まる。

【００３７】 また、本実施形態において、フロントガラ
ス５の一部（裏面左方端縁）に超音波振動子２を取り付
ける構造であるため、超音波振動子２が視界の妨げとな
らないことは、第一実施形態と同様である。

【００３８】 なお、各実施形態（第一及び第二実施形
態）においては、各超音波振動子２，２２，３２がフロ
ントガラス５の裏面に取り付ける場合について説明した
が、本発明はこれに限定されず、フロントガラス５の表
面に取り付けても各実施形態と同様の効果を奏する。

【００３９】 また、各実施形態においては、各超音波振
動子２，２２，３２を自動車のフロントガラス５に取り
付ける場合について説明したが、本発明はこれに限定さ
れず、自動車のリアガラスを含む他の外部視認用ガラス
に取り付けてもよいことは勿論である。

【００４０】 この他、各実施形態においては、フロント
ガラス５の表面に撥水加工を施すことにより、撥水加工
が施されてない場合と比較してガラス表面上の水滴が一
層早く凝集される。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、外
部視認用ガラスの一部に超音波振動を発生させる超音波
振動子を取り付け、この超音波振動子の駆動周波数を外
部視認用ガラスの固有共振周波数に設定したので、超音
波振動子によって外部視認用ガラスに駆動周波数を印加
すると、この外部視認用ガラスが屈曲振動し、駆動周波
数に応じた振動の腹と節が外部視認用ガラス全体に発生
する。

【００４２】 したがって、広い面積をもつ外部視認用ガ
ラス全体にわたり振動の腹の部分で振動振幅を得て水滴
が除去されるから、振動の腹の部分を通して外部視認用
ガラス内から外部視認用ガラス外が視認され、外部視認
用ガラスとして良好な視界を確保することができる。

【００４３】 また、外部視認用ガラスの一部に超音波振
動子を取り付けたことは、従来のように超音波振動子が
視界の妨げとならないから、使用上の自由度を高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の前提技術を説明するための水滴付着防
止装置のブロック図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は図１に示す水滴付着防止装置
による外部視認用ガラスの振動について説明するための
正面図である。

【図３】（ａ）および（ｂ）は本発明の第一実施形態に
係る水滴付着防止装置による外部視認用ガラスについて
説明するために示す正面図である。

【図４】（ａ）および（ｂ）は本発明の第二実施形態に
係る水滴付着防止装置による外部視認用ガラスについて
説明するために示す正面図である。

【符号の説明】

１ 水滴付着防止装置 ２ 超音波振動子 ３ 増幅器 ４ 発信器 ５ フロントガラス ａ 水滴 ｂ１，ｂ２ 振動の腹 ｃ１，ｃ２ 振動の節

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B08B 3/12 B60S 1/02 - 1/60

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部視認用ガラスの一部に超音波振動を
   発生させる超音波振動子を取り付け、この超音波振動子
   の駆動周波数を前記外部視認用ガラスの固有共振周波数
   に設定した水滴付着防止装置において、 前記超音波振動子が複数の超音波振動子からなり、これ
   ら各超音波振動子を前記外部視認用ガラスの上方端縁お
   よび下方端縁のうちいずれか一方の部位に所定の間隔を
   もって並列配置したことを特徴とする 水滴付着防止装
   置。
2. 【請求項２】 外部視認用ガラスの一部に超音波振動を
   発生させる超音波振動子を取り付け、この超音波振動子
   の駆動周波数を前記外部視認用ガラスの固有共振周波数
   に設定した水滴付着防止装置において、 前記超音波振動子が複数の超音波振動子からなり、これ
   ら各超音波振動子を前記外部視認用ガラスの左方端縁お
   よび右方端縁のうちいずれか一方の部位に所定の間隔を
   もって並列配置したことを特徴とする水滴付着防止装
   置。