JPH07263201A - 結露防止パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、結露の防止及び除去のための発熱、
とくに温度勾配による熱応力に耐えることができ、かつ
軽量、薄型、視認性に優れる結露防止パネルを提供す
る。 【構成】パネル表面に優れた熱伝導率を有するダイヤモ
ンド薄膜からなる絶縁性透明保護層６を設けることによ
り、薄膜状に形成、或いは部分的に形成される抵抗発熱
体の不均一な発熱状態から生じていたパネル表面の温度
分布が均一化され、少消費電力での十分な視認性を確保
でき、またパネルの温度分布の均一化により、温度差が
少なくなるため、温度分布差により生じていた熱応力が
抑制され、パネルの破損が減少する。さらに保護層が耐
湿性、耐薬品性、強度を有することでパネルの軽量化が
可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、抵抗体の発熱により結
露を防止及び除去する光透過性を有するパネルにかか
り、とくに高電圧印加時の温度勾配による熱応力に耐え
ることが可能な保護層を有する結露防止パネルに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、寒冷地、高高度、冬季など気
温の低いところでは、外気と接する窓のガラス表面に室
内の空気中の水蒸気が結露し、光透過性を低下させ、視
界を妨げることが生じている。これはガラスが低温の外
気と接するため、外気が室内の空気の温度より低いと
き、とくに露点以下になると空気中の水蒸気がガラス表
面に析出する現象である。例えば寒冷地での建物、自動
車、船舶、さらには高高度における航空機などの窓やテ
レビモニター用カメラの収納容器の窓で結露が起こり易
く、視界が不良となり、業務に支障をきたすことや場合
によっては非常に危険な事態をまねくことがある。そこ
で、この現象を防ぐため、従来より低温の外気が接触す
るガラス表面に抵抗発熱体を設けて、これに通電し、そ
の発熱によりガラス表面の温度を上げ、結露を防止及び
除去することが行なわれている。

【０００３】このような結露を防止する手段としては、
従来では、自動車のリアウインドウなどに用いられてい
るような線状の抵抗発熱体を窓の全体に配線するもの
や、図５の平面図及び図５のＺ−Ｚ線における図６の断
面図に示す結露防止パネル１１のように、酸化錫、酸化
インジウムを抵抗体としてガラス板１２上に薄膜層１３
を、結露防止に適した発熱箇所に合わせた形状に成膜
し、さらにこの薄膜層１３に接続し通電する電極１４及
び給電用の電線７が接続される給電端子１５と、感電防
止と抵抗体保護のために上記薄膜層１３、電極１４など
の上に保護用ガラス板１６が設けられた結露防止パネル
があった。とくに後者は透明性を有するため、前者に比
べると視認性に優れている。後者の抵抗体を薄膜状にす
るのは、発熱時の消費電力を節約できる利点があるた
め、効率よく結露を防止できるものである。

【０００４】また基材はガラス板に限られることなく、
用途に応じて耐衝撃性に優れた強化プラスチックを用い
ることができるため、視認性を損なわないていどの光透
過性、耐熱性、電気絶縁性を有するものであれば、限定
されないものである。

【０００５】ところで、前者は抵抗発熱体を窓全面に配
することはできず、また部分的に配線した場合には、配
線部分から発熱するため、その周囲の温度も徐々に上昇
していくように熱の均一性がないため、結露除去効率が
悪い。さらに抵抗発熱体が見えるため、視界の妨げにな
ることもある。

【０００６】また後者の構成の結露防止パネルは、発熱
時のパネル全面における熱の均一性が悪いという欠点を
有している。そこでこの欠点を改善する手段として抵抗
体である薄膜層に接続される電極の長さを調節し、その
電流密度を制御することで、薄膜層に流れる電流が制御
され、発熱量を均一にする方法や抵抗体である薄膜層の
比抵抗を不均一として同様に発熱量を均一にする方法
が、特開平２−４６６８３号公報及び特開平３−２３３
８８６号公報に開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら現在の成
膜技術での膜厚分布、比抵抗値など均一な特性を有する
抵抗体として薄膜層を成膜することは困難であることか
ら、上記の抵抗体に流す電流密度を制御する方法や抵抗
体の抵抗に不均一性を持たせる方法により、パネルの部
分的な温度調節を任意に行なうことはできない。

【０００８】また抵抗発熱体の保護とそこに流される電
流による感電を防止するために、絶縁性の透明保護層が
設けられるが、通常の使用時での強度を保つだけの厚さ
が必要であり、ガラスではとくに厚くなる傾向にあり、
結露防止パネルの利用性から軽量化が望ましいが、それ
には限界となっている。そのため特開平２−２２７９８
４号公報に開示されるように、絶縁性透明基板上の抵抗
発熱体にガラス板よりも薄いガラス質保護層を設けるこ
とも試みられているが、耐衝撃性を満たすためには、あ
る程度の厚さが必要となり、軽量化、薄型化といった目
的を達成するに至っていない。

【０００９】さらに結露防止パネルは、外気と内気との
温度差が激しい過酷な環境下では、結露防止のために抵
抗発熱体に高電力を投入するため、例えば結露防止パネ
ルの中央部とその周辺部で温度勾配が大きく生じるた
め、この温度勾配により熱応力が生じ、周辺部から中央
部に向かって、パネル基板、保護層など（とくにガラス
の場合）にひびが発生し、抵抗発熱体にも損傷を与える
ため、保護体、結露防止という目的を達成できず、結露
防止パネル自体が使用不能となる問題がある。このよう
な現象は、例えば寒冷地における監視モニターなどに用
いられる工業用テレビカメラの保護用収納容器の撮影用
窓で発生すると、カメラの視認性が著しく損なわれるた
め、撮影用窓の交換修理が随時必要となる。

【００１０】そのため、抵抗発熱体をパターン化して比
抵抗値を制御する方法は、ある程度効果が期待できる
が、前述したように薄膜層は、ある面積内での特性が均
一な抵抗発熱体の作製が困難であることから、パターン
内の比抵抗値は、抵抗発熱体のパターンを変えるだけで
は均一化はできない。しかも抵抗発熱体をパターン化す
る工程は、面一様に形成する工程に比べ煩雑であり、コ
スト高となっている。そのためパネル全面の曇りや結露
を防止することが可能な結露防止パネルはなく、結露防
止とともに軽量、薄型、視認性に優れる結露防止パネル
が求められていた。

【００１１】そこで本発明は、結露の防止及び除去のた
めの発熱、とくに温度勾配による熱応力に耐えることが
でき、かつ軽量、薄型、視認性に優れる結露防止パネル
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
すべくなされたものであり、請求項１記載の発明は、絶
縁性透明基板上に透明導電性薄膜と、透明導電性薄膜に
電圧を印加する電極と、少なくとも透明導電性薄膜を被
覆するダイヤモンド薄膜からなる絶縁性透明保護層とを
有することを特徴とする結露防止パネルである。

【００１３】請求項２に記載の発明は、絶縁性透明基板
上に線状抵抗発熱体を内部或いは表面に配してなる透明
性基板と、線状抵抗発熱体に電圧を印加する電極と、少
なくとも透明性基板を被覆するダイヤモンド薄膜からな
る絶縁性透明保護層とを有することを特徴とする結露防
止パネルである。

【００１４】

【作用】本発明によれば、抵抗発熱体の表面に優れた熱
伝導率を有するダイヤモンド薄膜からなる絶縁性透明保
護層を設けることにより、薄膜状に形成、或いは部分的
に形成される抵抗発熱体の不均一な発熱状態から生じて
いたパネル表面の温度分布が均一化されるため、少消費
電力での十分な視認性を確保できる。またパネルの温度
分布の均一化により、温度差が少なくなるため、温度分
布差により生じていた熱応力が抑制され、パネルの破損
が減少する。さらに保護層が耐湿性、耐薬品性、強度を
有することでパネルの軽量化が可能となる。

【００１５】

【実施例】本発明の実施例を図面の一実施例を参照して
詳細に説明する。図１は本発明の結露防止パネルの平面
図であり、図２は図１の結露防止パネルのＸ−Ｘ線にお
ける断面図であり、図３は本発明の他の実施例の結露防
止パネルの平面図であり、図４は図３の結露防止パネル
のＹ−Ｙ線における断面図である。なお、図５は従来の
結露防止パネルの平面図であり、図６は図５の従来の結
露防止パネルのＺ−Ｚ線における断面図である。

【００１６】図１の平面図及び図２のＸ−Ｘ線における
断面図において、１は結露防止パネルであり、絶縁性透
明基板２上には、透明導電性薄膜３と、透明導電性薄膜
３の両端には透明導電性薄膜３と接続される電圧印加用
電極４が形成され、さらに電圧印加用電極４には給電端
子５が接続され、透明導電性薄膜３、電圧印加用電極
４、給電端子５を保護するための絶縁性透明保護層６を
積層した構成である。

【００１７】絶縁性透明基板２は、シート状または板状
など、結露防止パネルの利用状況、用途に応じた諸形状
をとることができるが、この実施例ではとくに板状とし
て説明する。材質は、従来より結露防止パネルに用いら
れているものでよく、透明性と耐熱性、絶縁性を有する
ガラスやアクリル板などの絶縁性透明基板であればよ
い。

【００１８】絶縁性透明基板２上に設けられる透明導電
性薄膜３は、透明性を有し、かつ導電性があり電圧の印
加により発熱する抵抗発熱体であればよい。ここでは、
とくに薄膜状に形成するため、この成膜法として、イン
ジウムや錫のアルコキシドをバインダーとともに混練し
塗液としたものを、公知の印刷法や塗布法により形成す
る方法や、電子ビーム加熱式の真空蒸着法、スパッタリ
ング法などの物理蒸着法、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ
法などの化学蒸着法、溶射法等の従来公知の薄膜形成方
法を用いることができ、これらから適宜選択されるが、
発熱性や膜厚を考慮すると、とくに緻密で良質な薄膜が
得られる物理蒸着法、化学蒸着法が多用される。これら
の蒸着材料としては、酸化インジウム、酸化インジウム
に錫を混ぜたもの、酸化錫、酸化亜鉛、酸化亜鉛にアル
ミニウムを混ぜたものがある。また透明導電性薄膜３
は、基板全面に設ける必要はなく、後述するようにダイ
アモンド薄膜の優れた熱伝導性から目的に応じてパター
ン状など任意の形状に成膜することができる。

【００１９】透明導電性薄膜３と電気的に接続される電
圧印加用電極４は、透明導電性薄膜３をガラスマスクな
どにより遮蔽し、導電性の金属などを上記の成膜方法と
同様にして設けることができる。この電圧印加用電極４
は、透明導電性薄膜３よりも十分に抵抗が低いことが必
要であり、価格や物理特性を考慮して適宜選択される。
通常は加工性や導電率の点からアルミニウムが用いられ
る。この電圧印加用電極４には、給電端子５が接続され
ており、これを介して電圧印加用電極４の電流が供給さ
れる。

【００２０】さらに透明導電性薄膜３、電圧印加用電極
４、給電端子５上に設けられる、絶縁性透明保護層６
は、ダイヤモンド薄膜からなり、膜厚５０００Å程度
に、スパッタリング法、ＣＶＤ法、イオンプレーティン
グ法、公知の気相合成法により形成される。このダイヤ
モンド薄膜は、望ましくは１００℃で約３．１ｃａｌ／
ｃｍ／ｓｅｃ／ｄｅｇの熱伝導率を有するもので、少な
くともこの値に近い熱伝導率を有するものが好ましい。

【００２１】このダイヤモンド薄膜の形成材料として
は、例えばメタン、エチレンなどの化合物を真空中に導
入し反応を起こすものであり、ガス状のものが好ましい
が、常温常圧で液体又は固体であって、これらを加熱・
減圧により気化、不活性ガスや水素ガスでバブリングし
気化するものであってもよい。取扱い性からは液体がよ
く、液体を気化し真空中に導入する場合は、その蒸気圧
が高い方がガス圧制御、取扱いがし易い。例としてメタ
ノール、エタノールが適すると言えるがこれらに限定さ
れることはない。

【００２２】膜厚は、結露防止パネルの使用条件やパネ
ルの大きさなどの諸事情に応じて設定されるが、約１０
００〜１００００Åの範囲であれば、十分であり、好ま
しくは５０００Å程度でよいが、絶縁性透明保護層とし
て機能する厚さであれば特に限定されることはない。

【００２３】なお、図３の平面図、図４のＹ−Ｙ線にお
ける断面図に示す結露防止パネル１０のように本発明の
抵抗発熱体は、上記した薄膜を用いることなく、従来用
いられていた、抵抗発熱性ワイヤ８を配した基板９を用
いてもよく、あるいは抵抗発熱性ワイヤ８を基板９の内
部に配してもよい。この基板９は、例えばガラス体など
があるが、耐熱性と熱伝導性を有すればとくに制限され
ない。さらには基板２に直接抵抗発熱性ワイヤ８を配線
してもよい。この抵抗発熱性ワイヤ８は、熱伝導性を考
慮し温度分布が極端に現れないように配線することが好
ましく、ほぼ全面に一定の間隔で配されるものである。
この抵抗発熱性ワイヤ８は、電圧印加用電極４、給電端
子５に接続されている。

【００２４】このように本発明の結露防止パネルは、熱
伝導性にすぐれたダイヤモンド薄膜を表面保護層として
用いるため、薄層でも衝撃など外部応力や熱応力に対抗
した強度を有し、かつ熱伝導性により発熱体の熱をパネ
ル全面を伝えることができ、ほぼ均一な加熱が可能とな
り、パネル全面の結露を防止或いは除去できる。また消
費電力が少なくて済み、パネル温度の上昇が早く結露防
止効果が高く、結露した状態でもその除去が早いという
効果を有する。さらに結露防止パネルを薄く形成できる
ことから軽量化、或いは大型化も可能である。

【００２５】以下、本発明の結露防止パネルを具体的な
実施例を挙げて説明する。

【００２６】〔実施例１〕絶縁性透明基板であるガラス
基板２上に、スパッタリング法により酸化インジウム薄
膜からなる透明導電性薄膜３を膜厚約２０００Åに成膜
し形成した。この酸化インジウム薄膜の面抵抗は、面内
で分布があり１５０〜２１０Ω／ｃｍ² を示した。この
酸化インジウム薄膜が形成されたガラス基板２をスパッ
タリング装置から取り出し、電圧印加用電極４の形成部
分を残してガラスマスクにより遮蔽し、再度スパッタリ
ング装置に配置し、スパッタリング法により、アルミニ
ウム薄膜を電圧印加用電極４として膜厚約５０００Å、
巾２ｍｍに形成した。この電圧印加用電極４には給電端
子５が接続形成される。さらに、この給電端子５には給
電用の電線７が接続される。

【００２７】透明導電性薄膜３、電圧印加用電極４など
が形成された、このガラス基板２を電極間距離２０ｍｍ
の平行平板型電極を有するＲＦプラズマＣＶＤ装置内に
セットし、ターボ分子ポンプにより約１０^-3Ｐａまで減
圧し、メタンと水素とを圧力比１対９９の割合で混合
し、圧力が５０Ｐａとなるように装置内に導入した。こ
れを高周波電力１ｋｗの出力下でダイヤモンド薄膜を膜
厚約３０００Åに形成し、結露防止パネル１を得た。な
お、このダイヤモンド薄膜は、給電端子５の形成箇所を
除いて成膜してもよい。

【００２８】〔実施例２〕実施例１の透明導電性薄膜３
の代わりに図４に示すように、太さ約１ｍｍの₂クロム
線からなる抵抗発熱性ワイヤ８をガラス体（透明性基
板）９に配線し発熱体を形成した以外は同様に結露防止
パネル７を作製した。

【００２９】〔比較例〕実施例１と同様にガラス基板上
に透明導電性薄膜、電圧印加用電極、給電端子を形成
し、ダイヤモンド薄膜の代わりに二酸化珪素薄膜を絶縁
性透明薄膜として膜厚約３０００Åに形成し、結露防止
パネルを得た。

【００３０】実施例１及び２と比較例の結露防止パネル
について、以下の測定実験を行なった。それぞれ結露防
止パネルに電力を供給し、パネル中心の表面温度が８０
℃になるように設定し、パネル表面温度分布を測定し
た。実施例の結露防止パネルは、パネル全面に渡り均一
な温度分布を示したが、比較例の結露防止パネルは、パ
ネル表面に温度差が最高５０℃の部分が出現し、温度分
布の均一性が極めて悪いことを示した。またこの測定条
件での電力消費は、実施例の結露防止パネルは、比較例
の結露防止パネルの約半分であり、高い省エネルギー効
果を有する。

【００３１】次に結露防止パネルを用いて結露状態を作
り、結露防止性能を測定した。結露防止パネルを一面に
配した直方体に、外部から温度調節可能な発熱体を予め
配置しておき、これを温度湿度調節可能な部屋に設置し
た。この部屋の温度及び湿度を寒冷地における戸外の環
境（温度−１５℃、湿度５０％）に設定し、箱の発熱体
を加熱させると、結露防止パネルに結露を生じ、白く曇
った状態となり、箱内部の視認が不可能となった。この
時点で結露防止パネルに電流を通したところ、実施例の
結露防止パネルは、パネル面の結露が全面に渡って除か
れ、視認性が回復したが、比較例の結露防止パネルは、
パネル面の結露が部分的に残る状態となったので、さら
に電流を上げたが、ほどなく結露防止パネルにひび割れ
が生じた。

【００３２】このように、本発明の結露防止パネルは、
抵抗発熱体の発熱の部分的な偏りによる温度分布が、ダ
イヤモンド薄膜層により緩和され、パネル表面の温度の
均一化が図れるため、優れた結露防止及び除去効果を示
す。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、結露
防止パネルの絶縁性透明保護層に優れた熱伝導率を有す
る抵抗発熱体の表面にダイヤモンド薄膜を設けることに
より、発熱体からの熱伝導が均一となり、パネル表面の
温度差が抑制され、熱応力が減少する。また良好な熱伝
導性により、熱がパネル全面に均一に伝わり熱効率の向
上が向上し、省エネルギー効果を高める。さらに衝撃な
ど外部応力に対しても強度を有し、また化学的安定性も
有することから、保護層の層厚を薄くすることが可能と
なり、これにより軽量化が図れるため、より熱の伝導効
率を上げることができる。したがって、本発明の結露防
止パネルは、あらゆる環境下においても優れた結露防止
及び結露除去効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の結露防止パネルの平面図である。

【図２】図１のＸ−Ｘ線における結露防止パネルの断面
図である。

【図３】本発明の結露防止パネルの平面図である。

【図４】図３のＹ−Ｙ線における結露防止パネルの断面
図である。

【図５】従来の結露防止パネルの平面図である。

【図６】図５のＺ−Ｚ線における結露防止パネルの断面
図である。

【符号の説明】

１、１０ 結露防止パネル ２ 絶縁性透明基板 ３ 透明導電性薄膜 ４ 電圧印加用電極 ５ 給電端子 ６ 絶縁性透明保護層 ７ 電線 ８ 抵抗発熱性ワイヤ ９ 透明性基板 １１ 結露防止パネル １２ ガラス板 １３ 薄膜層 １４ 電極 １５ 給電端子 １６ 保護用ガラス板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁性透明基板上に透明導電性薄膜と、該
   透明導電性薄膜に電圧を印加する電極と、少なくとも前
   記透明導電性薄膜を被覆するダイヤモンド薄膜からなる
   絶縁性透明保護層とを有することを特徴とする結露防止
   パネル。
2. 【請求項２】絶縁性透明基板上に線状抵抗発熱体を内部
   或いは表面に配してなる透明性基板と、前記線状抵抗発
   熱体に電圧を印加する電極と、少なくとも前記透明性基
   板を被覆するダイヤモンド薄膜からなる絶縁性透明保護
   層とを有することを特徴とする結露防止パネル。