JP7026002B2

JP7026002B2 - 車両

Info

Publication number: JP7026002B2
Application number: JP2018110823A
Authority: JP
Inventors: 俊明渡辺; 晋一郎松沢; 好浩阿部
Original assignee: Denso Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Denso Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2018-06-11
Filing date: 2018-06-11
Publication date: 2022-02-25
Anticipated expiration: 2038-06-11
Also published as: JP2019214129A

Description

本発明は、合わせガラスに関するものである。特に、入射角５０～７０°で斜めに入射する垂直偏波のミリ波の透過特性に優れたものに関する。

合わせガラスは、一対のガラス板の間に樹脂からなる中間膜を挟み込んで接着した構造のガラスである。合わせガラスは、外部からの衝撃によって破損しても破片の飛散が少なく、安全性に優れている。そのため、合わせガラスは自動車、鉄道車両、飛行機、船舶、建築物などに広く用いられている。

特許文献１には、ポリビニルアセタール樹脂１００重量部と、トリエチレングリコールモノ２－エチルヘキサノエートを０．１～５．０重量％含有するトリエチレングリコールジ２－エチルヘキサノエート２０～６０重量部とを主成分とし、ナトリウムを５～５０ｐｐｍおよび／またはカリウムを５～１００ｐｐｍ含有する合わせガラス用中間膜が記載されている。この特許文献１の合わせガラス用中間膜は、耐湿性、接着性、透明性、耐候性などの基本的な性質に加えて、帯電防止性に優れていることが記載されている。

特許文献２には、第１の層と、第１の層の一方の面に積層された第２の層と、第１の層の他方の面に積層された第３の層とを有し、第１～３の層は、ポリビニルアセタール樹脂と可塑剤とを含み、第１の層のポリビニルアセタール樹脂の水酸基の含有率が、第２、第３の層のポリビニルアセタール樹脂の水酸基の含有率よりも低く、第１の層の厚みの第２、第３の層の合計厚みに対する比を０．１４以下とした合わせガラス用中間膜が記載されている。この特許文献２の合わせガラス用中間膜は、遮音性を高めることができる旨記載されている。

また、車両にはミリ波レーダー装置が設けられ、前方の車両、歩行者、障害物などの検知に用いられている。ミリ波レーダー装置は、フロントグリルの裏など車両の外部に取り付けられている。しかし、耐環境性などを考慮して車両の室内にミリ波レーダー装置を配置したいという要望がある（特許文献３、４参照）。この場合、合わせガラスであるフロントガラスはミリ波の透過特性が高い必要がある。特に、フロントガラスは傾斜しているため、フロントガラスに対して斜めに入射するミリ波を透過させる必要がある。

特開２００１－９７７４５号公報特開２０１３－１０７８２１号公報特開２０１７－１２２０２２号公報特開２０１７－１７８６４１号公報

合わせガラスの中間膜は、特許文献１、２のようにポリビニルアセタール樹脂などの熱可塑性樹脂が用いられているが、比誘電率が低いためガラスの比誘電率との差が大きい。そのため、中間膜とガラスとの界面でのミリ波の反射が大きく、合わせガラスのミリ波透過性は低い。

このように、従来の合わせガラスはミリ波の透過率を高めることを考慮しておらず、特に斜めに入射するミリ波を効率的に透過させる合わせガラスが求められていた。特許文献３、４にはミリ波を透過させる旨の記載はあるが、合わせガラスの透過特性については言及されていない。

そこで本発明の目的は、合わせガラスに対して斜めに入射するミリ波の透過特性を向上させることである。

フロントガラスと、車両室内に配置され、フロントガラスを透過して車両外部の対象物にミリ波を照射するレーダ装置と、を有した車両において、フロントガラスは、２枚のガラス板の間に中間膜を挟んで張り合わせた合わせガラスであり、ミリ波のフロントガラスへの入射角は５０～７０°であり、中間膜は、樹脂層と、樹脂層の両面に積層され、垂直偏波のミリ波の反射を防止する反射防止層と、を有し、レーダ装置は、ミリ波を放射し、横幅がＷ１、縦幅がＷ２であるアンテナを有し、反射防止層は、アンテナからフロントガラス表面までの距離をＬとして、横幅がＷ１＋Ｌ×ｓｉｎ６０°、縦幅がＷ２＋Ｌ×ｓｉｎ３０°の矩形領域に設けられている、ことを特徴とする車両である。

なお、本明細書において、比誘電率などの波長依存性のある物性値は、すべて設計波長であるミリ波の自由空間波長λ₀における値とする。

反射防止層は、ミリ波を透過させる範囲に設け、他の領域には設けなくともよい。たとえば、反射防止層は、ミリ波を放射するアンテナから合わせガラス表面までの距離をＬ、アンテナの横幅をＷ１、縦幅をＷ２として、横幅がＷ１＋Ｌ×ｓｉｎ６０°、縦幅がＷ２＋Ｌ×ｓｉｎ３０°の矩形領域に設けられていてもよい。より効率的にミリ波を透過させることができる。

ミリ波の自由空間波長λ₀は任意であるが、７６～７７ＧＨｚにおいて本発明は好適である。

また本発明は、車両のフロントガラス用として好適である。車両の室内にミリ波レーダー装置を配置した場合に、効率的にミリ波をフロントガラスから透過させて車両外部に照射することができる。

本発明の合わせガラスによれば、入射角５０～７０°の垂直偏波のミリ波の透過損失を低減することができ、効率的に透過させることができる。

実施例１の合わせガラスの構成を示した図。合わせガラスに対して入射するミリ波を示した図。合わせガラスにおける反射防止層１５、１６の範囲を示した図。実施例１の合わせガラスの透過損失の角度依存性を示したグラフ。比較例１の合わせガラスの透過損失の角度依存性を示したグラフ。

以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

図１は、実施例１の合わせガラス１の構成を示した図である。実施例１の合わせガラス１は、２枚のガラス板１１、１２の間に中間膜１３を挟み込んで張り合わせた構造である。

ガラス板１１、１２の材料は、任意の無機ガラスでよい。無機ガラスとしては、たとえば、ケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスなどを用いることができる。また、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などの有機ガラスでもよい。ただし、本発明の合わせガラス１は、ガラス板１１、１２と樹脂層１４との比誘電率差が大きい場合により好適であるため、ガラス板１１、１２の比誘電率は５以上が好ましい。より好ましくは比誘電率が６以上である。

ガラス板１１、１２の厚さは任意であるが、可視光の透過性などの点から１～５ｍｍとすることが好適である。より好ましくは１．５～３ｍｍである。

なお、なお、実施例１ではガラス板１１、１２の厚さおよび比誘電率を同一としているが、ガラス板１１とガラス板１２とで厚さや比誘電率が異なっていてもよい。

中間膜１３は、樹脂層１４と、樹脂層１４の両面に積層された反射防止層１５、１６とによって構成されている。反射防止層１５は、ガラス板１１と樹脂層１４との間に、双方に接して位置し、反射防止層１６は、ガラス板１２と樹脂層１４との間に、双方に接して位置している。

樹脂層１４の材料は、従来合わせガラスの中間膜として用いられている任意の樹脂材料でよい。特に車両用合わせガラスの中間膜として用いられている材料が好ましい。また、熱可塑性樹脂が好適である。また特に、光の透過性や引張伸度などの点で優れた特性を持つポリビニルアセタール樹脂が好適である。たとえば、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、ＥＶＡ（エチレンビニルアセタール）などを用いることができる。

樹脂層１４の厚さは、合わせガラス１としての基本的な特性（耐貫通性や可視光の透過性）を確保できる範囲であれば任意の厚さでよい。たとえば、０．１～３ｍｍとすることが好ましい。より好ましくは０．３～０．８ｍｍである。

樹脂層１４の比誘電率は任意である。ただし、樹脂層１４とガラス板１１、１２との比誘電率差が大きい場合に本発明の効果はより高くなるため、樹脂層１４の比誘電率は３以下が好適である。より好ましくは２．５以下である。また、樹脂層１４とガラス板１１、１２との比誘電率差が３以上の場合が好ましく、より好ましくは３．５以上である。

樹脂層１４には、可塑剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、帯電防止剤、難燃剤、酸化防止剤、顔料、染料、光安定剤、蛍光増白剤、蛍光剤、などの各種添加剤を所望に応じて混合してもよい。

反射防止層１５は樹脂層１４とガラス板１１との間に、反射防止層１６は樹脂層１４とガラス板１２との間に設けられている。この反射防止層１５、１６によって、合わせガラス１に入射角５０～７０°で入射する垂直偏波のミリ波の透過特性を向上させている。ここで垂直偏波は、図２のように、電界方向が入射面（合わせガラス１表面に垂直で入射波の進行方向を含む面）に対して並行な偏波成分であり、入射角θ₀は合わせガラス１表面に垂直な方向に対して入射波の進行方向が成す角である。

反射防止層１５、１６の材料は、比誘電率が樹脂層１４よりも大きくガラス板１１、１２よりも小さな材料であれば任意の樹脂材料でよい。樹脂層１４と同様に熱可塑性樹脂が好適である。たとえばアセチルセルロースなどを用いることができる。特に、トリアセチルセルロースなどが好適である。また、反射防止層１５、１６についても、樹脂層１４と同様に各種の添加剤が混合されていてもよい。

また、反射防止層１５、１６の厚さおよび比誘電率は、下記式（１）を満たすように設定されている。

式（１）において、ｔ₁は反射防止層１５、１６の厚さ、ε_r1は反射防止層１５、１６の比誘電率、ｔ₃はガラス板１１、１２の厚さ、ε_r3はガラス板１１、１２の比誘電率、λ₀は透過させるミリ波の自由空間波長、θ₀（５０°≦θ₀≦７０°）はミリ波の入射角である。なお、ガラス板１１とガラス板１２とで厚さや比誘電率が異なっている場合には、接している方のガラス板１１、１２の値である。つまり、反射防止層１５の厚さや比誘電率の設定については、ガラス板１１の厚さ、比誘電率の値を用い、反射防止層１６の厚さや比誘電率の設定については、ガラス板１２の厚さ、比誘電率の値を用いる。

ミリ波の自由空間波長λ₀は、１～１０ｍｍ（周波数で３０～３００ＧＨｚ）の範囲であれば任意である。特に、ミリ波レーダーで使用される６０～６１ＧＨｚ、７６～７７ＧＨｚ、７７～８１ＧＨｚにおいて好適であり、７６～７７ＧＨｚにおいて特に好適である。

入射角θ₀は、５０°～７０°の範囲で所望の値に設定してよい。実施例１の合わせガラスは、透過損失の入射角依存性が比較的ゆるいので、入射角をθ₀に設定した場合であっても、実際の合わせガラスの使用においてミリ波の入射角がθ₀±２０°の範囲であれば、透過損失を低減することができる。ただし、入射角が７５°を超えると急激に透過損失が増大するため、７５°以下の範囲で使用する。たとえば、入射角θ₀を６０°と設定した実施例１の合わせガラスは、実際の使用において入射角が５０°や７０°となる場合でも、透過損失を十分に低減できる。

反射防止層１５、１６の厚さｔ₁および比誘電率ε_r1をこのように設定すると、実施例１の合わせガラス１は、入射角５０～７０°の垂直偏波のミリ波を効率に透過させることができる。なお、上記式（１）を満たす範囲であれば、反射防止層１５と反射防止層１６とで厚さや比誘電率が異なっていてもよい。

また、反射防止層１５、１６は、ガラス板１１、１２と樹脂層１４との間の全面に設けてもよいが、ミリ波を透過させる範囲にのみ設けるようにしてもよい。ミリ波を透過させる範囲にのみ設ける場合、反射防止層１５、１６の範囲は次のように設定するとよい。ミリ波レーダー装置のアンテナから合わせガラス１表面までの距離をＬ、ミリ波レーダー装置のアンテナの横幅をＷ１、縦幅をＷ２として、反射防止層１５、１６の横幅がＷ１＋Ｌ×ｓｉｎ６０°、縦幅がＷ２＋Ｌ×ｓｉｎ３０°の矩形領域にのみ反射防止層１５、１６を設ける（図３参照）。このように設定すれば、合わせガラス１はミリ波レーダー装置からのミリ波をより効率的に透過させることができる。

実施例１の合わせガラスは、平板状に限らず、任意の曲面形状であってよい。

以上、実施例１の合わせガラスによれば、合わせガラスに対して５０～７０°で入射する垂直偏波のミリ波を効率的に透過させることができる。

実施例１の合わせガラスは、車両のフロントガラスに好適である。車両室内にミリ波レーダー装置を配置する場合、ミリ波はフロントガラスを透過して対象物に照射する必要がある。また、ミリ波はフロントガラスに対して斜めに入射することになり、その入射角は５０～７０°付近となる。このような場合において、フロントガラスとして実施例１の合わせガラスを用いれば、ミリ波を低損失で透過させることができるので、ミリ波レーダー装置の検知距離の悪化などを抑制することができる。

図４は、実施例１の合わせガラス１の透過損失の角度依存性をシミュレーションにより算出した結果を示したグラフである。図４（ａ）は垂直偏波、図４（ｂ）は水平偏波である。ガラス板１１、１２の厚さｔ₃は２．０７ｍｍ、比誘電率ε_r3は６．５、誘電正接は０．０１５とし、樹脂層１４の厚さは０．７６ｍｍ、比誘電率は２．３７、誘電正接は０．０４４とし、反射防止層１５、１６の厚さｔ₁は０．３５ｍｍ、比誘電率ε_r1は４．５、誘電正接は０．０１とした。

また、比較のため反射防止層１５、１６を設けずに樹脂層１４のみとした合わせガラス（以下比較例１）の合わせガラスについても、同様に透過損失の角度依存性を算出した。図５は、比較例１の合わせガラスの透過損失の角度依存性を示したグラフである。図５（ａ）は垂直偏波、図５（ｂ）は水平偏波である。

図４、５のように、実施例１の合わせガラス１は、比較例１の合わせガラスに比べて、垂直偏波では入射角０～７０°の範囲において、水平偏波では入射角０～４０°の範囲において、およそ１～１．５ｄＢ程度透過損失が低減されていた。特に、入射角５０～７０°の垂直偏波について、実施例１の合わせガラス１によれば透過損失を低減できることがわかった。

また、反射防止層１５、１６の厚さや比誘電率を各種の値に替えて同様にシミュレーションを行ったところ、式（１）を満たす範囲であれば、合わせガラス１の透過損失は図４とおよそ同様となり、透過損失を低減できることが確認できた。具体的には、ガラス板１１、１２の厚さｔ₃を１．６ｍｍ、比誘電率ε_r3を６．５、反射防止層１５、１６の厚さｔ₁を０．２５ｍｍ、比誘電率ε_r1を２．０とした場合や、ガラス板１１、１２の厚さｔ₃を１．８５ｍｍ、比誘電率ε_r3を６．５、反射防止層１５、１６の厚さｔ₁を０．４ｍｍ、比誘電率ε_r1を３．０とした場合などにも同様に透過損失を低減することができた。

以上のことから、反射防止層１５、１６の厚さおよび比誘電率が式（１）を満たせば、入射角５０～７０°の垂直偏波のミリ波について、反射防止層１５、１６を設けない場合に比べて１～１．５ｄＢ透過損失を低減できることがわかった。

本発明の合わせガラスは、車両のフロントガラスなどに利用することができる。

１：合わせガラス
１１、１２：ガラス板
１３：中間膜
１４：樹脂層
１５、１６：反射防止層

Claims

フロントガラスと、車両室内に配置され、前記フロントガラスを透過して車両外部の対象物にミリ波を照射するレーダ装置と、を有した車両において、
前記フロントガラスは、２枚のガラス板の間に中間膜を挟んで張り合わせた合わせガラスであり、
前記ミリ波の前記フロントガラスへの入射角は５０～７０°であり、
前記中間膜は、樹脂層と、前記樹脂層の両面に積層され、垂直偏波の前記ミリ波の反射を防止する反射防止層と、を有し、
前記レーダ装置は、前記ミリ波を放射し、横幅がＷ１、縦幅がＷ２であるアンテナを有し、
前記反射防止層は、前記アンテナから前記フロントガラス表面までの距離をＬとして、横幅がＷ１＋Ｌ×ｓｉｎ６０°、縦幅がＷ２＋Ｌ×ｓｉｎ３０°の矩形領域に設けられている、
ことを特徴とする車両。
前記ミリ波の自由空間波長λ_０は、７６～７７ＧＨｚである、ことを特徴とする請求項１に記載の車両。