JPWO2017006970A1 - 車両用窓ガラス - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示すように、本実施形態に係る車両用窓ガラスは、ガラス板1上に、デフォッガ2、FMアンテナ素子3、DABアンテナ素子4、及び定在波キャンセラー5が、実装されている。以下、各部材について、順に説明する。
ガラス板1は、自動車用の公知のガラス板を利用することができる。例えば、ガラス板1として、熱線吸収ガラス、一般的なクリアガラス若しくはグリーンガラス、又はUVグリーンガラスが利用されてもよい。ただし、このようなガラス板1は、自動車が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必要がある。例えば、日射吸収率、可視光線透過率などが安全規格を満たすように調整することができる。以下に、クリアガラスの組成の一例と、熱線吸収ガラス組成の一例を示す。
SiO2:70〜73質量%
Al2O3:0.6〜2.4質量%
CaO:7〜12質量%
MgO:1.0〜4.5質量%
R2O:13〜15質量%(Rはアルカリ金属)
Fe2O3に換算した全酸化鉄(T−Fe2O3):0.08〜0.14質量%
熱線吸収ガラスの組成は、例えば、クリアガラスの組成を基準として、Fe2O3に換算した全酸化鉄(T−Fe2O3)の比率を0.4〜1.3質量%とし、CeO2の比率を0〜2質量%とし、TiO2の比率を0〜0.5質量%とし、ガラスの骨格成分(主に、SiO2やAl2O3)をT−Fe2O3、CeO2及びTiO2の増加分だけ減じた組成とすることができる。
次に、デフォッガ2について説明する。図1に示すように、デフォッガ2は、ガラス板1における垂直方向の中央付近に配置されており、ガラス板1の左右方向全体に亘って延びるように形成されている。具体的には、このデフォッガ2は、ガラス板1の両側縁に沿って上下方向に延びる一対の給電用のバスバー21a,21bを備えている。両バスバー21a,21bの間には、複数の水平エレメント(水平加熱線)22が所定間隔をおいて平行に配置されており、バスバー21a,21bからの給電により、防曇用の熱が発生するようになっている。また、このデフォッガ2には、左右方向の中央付近において、上下方向に延びる1本のFM帯域受信用のアンテナ素子の一部であるFMアンテナ素子23が設けられている。このFMアンテナ素子23については、後に詳述するが、すべての水平エレメント22と交差するように、最も上方にある水平エレメント(以下、最上部水平エレメントという)221と、最も下方にある水平エレメント(以下、最下部水平エレメントという)222とを結ぶように延びている。
λ・γ/3≦L≦λ・γ/1.5 (1)
次に、FMアンテナ素子3について説明する。このFMアンテナ素子3は、ガラス板1上で、デフォッガ2の上方にあるスペースに配置されている。具体的には、このFMアンテナ素子3は、左側のバスバー21bの上方に配置された給電点31と、この給電点31からガラス板1の左側縁及び上端縁に沿って延びる、第1エレメント32と、を備えている。そして、給電点31には、自動車に搭載されたFM用の受信機(図示省略)が接続されている。また、第1エレメント32は、給電点31からガラス板1の左側縁に沿ってガラス板1の左上隅部付近まで延びる第1部位321と、この第1部位321の上端に接続され、ガラス板1の上端縁に沿って延びる第2部位322とで構成されている。第2部位322は、ガラス板1の左右方向の中央付近を少し超えた位置まで延びている。そして、この第1エレメント32の第2部位322において、ガラス板1の中央付近の位置からは、デフォッガ2に向かって下方に延びる第2エレメント33が接続されている。第2エレメント33は、左右方向において、デフォッガ2のFMアンテナ素子23と対応する位置に配置され、デフォッガ2の最上部水平エレメント221の近傍まで延びている。そして、この第2エレメント33には、左右方向に延びる第3エレメント34が接続されている。第3エレメント34は、デフォッガ2の最上部水平エレメント221と平行に延びており、上述した給電点31付近から、デフォッガ2のFMアンテナ素子23と右側のバスバー21aとの中間付近まで延びている。
続いて、DABアンテナ素子4について説明する。DABは、ヨーロッパ等で採用されているデジタルラジオの放送規格である。DABでは、主に、周波数帯域が174MHz〜240MHzのバンド3と周波数帯域が1452MHz〜1492MHzのLバンドとが用いられている。本発明においては、主としてバンド3を周波数帯域とするDABアンテナ素子4が対象となる。
次に、定在波キャンセラー5について説明する。この定在波キャンセラー5は、右側のバスバー21aの上端部に接続され上方に延びる接続部51と、この接続部51の上端部から左側へ延びる水平部52と、を備えている。接続部51は、短く形成されており、垂直方向において、FMアンテナ素子3の第3エレメント34とデフォッガ2の最上部水平エレメント221との間で延びている。また、定在波キャンセラー5の水平部52は、最上部水平エレメント221と平行に、第3エレメント34の右端部付近まで延びている。したがって、定在波キャンセラー5は、上下方向においては、デフォッガ2とDABアンテナ素子4との間に配置されている。また、定在波キャンセラー5は、水平方向において、DABアンテナ素子4の水平方向の両端部の間に配置されている。
λ・γ/6≦S≦λ・γ/3 (2)
特に、Sは、λ/4の近傍の長さであることが好ましいが、これに限定されず、ここから100mm程度ずれていてもよい。
上記のようなデフォッガ2、各アンテナ素子3,4、及び定在波キャンセラー5は、導電性を有する導電性材料をガラス板1の表面に所定の線状のパターンを有するように積層することで形成することができる。そのような材料としては、導電性を有していればよく、実施の形態に適宜選択可能であり、一例として、銀、金、白金等を挙げることができる。この上記各部材は、例えば、銀粉末、ガラスフリット等を含む導電性の銀ペーストをガラス板1の表面に印刷し焼成することによって形成することができる。
次に、本実施形態に係る窓ガラスの製造方法を説明する。本実施形態に係る窓ガラスのガラス板1は、プレスによって成形するプレス成形工法、ガラス板1の自重で曲げる自重曲げ工法等によって成形することができる。
以上のように、本実施形態では、デフォッガ2とDABアンテナ素子4とを有する車両用窓ガラスにおいて、デフォッガ2に定在波キャンセラー5を接続している。これにより、次の効果を得ることができる。まず、デフォッガ2における電流分布は、バスバー21a,21b及びFMアンテナ素子23により区切られた水平エレメント22(長さL)に励起する定在波による電流が支配的となる。そして、区切られた水平エレメント22の長さL(λ・γ/3≦L≦λ・γ/1.5)は、例えば、一般的なセダンタイプの自動車の場合、500mm〜600mm程度であり、これに短縮率(約0.65)をかけたものを波長の1/2とすると、その波長に相当する周波数帯域は、DABのバンド3の周波数帯域と概ね一致する。そのため、本来DABアンテナ素子4で受信すべき電波は、デフォッガ2において定在波として励起し、これによって、DABアンテナ素子4の受信感度が低下する。すなわち、デフォッガ2により、DABアンテナ素子4の周波数帯域の電波がトラップされる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。なお、以下の変形例は適宜組み合わせることができる。
上記実施形態のデフォッガ2には、1つのFMアンテナ素子23が設けられているが、2以上のFMアンテナ素子を設けてもよい。この場合、バスバー21a,21bとFMアンテナ素子との距離L、または、FMアンテナ素子同士の距離L、DABアンテナ素子4による受信波の波長λ、及びガラス板の波長短縮率γが、上述した式(1)を満たすことが必要である。また、FMアンテナ素子23は、少なくとも1つの水平エレメント22と交差していればよく、必ずしもすべての水平エレメント22と交差していなくてもよい。
(λ・γ/3)・n≦L≦(λ・γ/1.5)・n (3)
但し、nは整数。
上記実施形態では、FMアンテナ素子3を設けているが、本発明に係る車両用窓ガラスにおいては、少なくともデフォッガ2、DABアンテナ素子4、及び定在波キャンセラー5が設けられていればよく、FMアンテナ素子3は、必ずしも必要ではない。但し、そのようなアンテナ素子を付加してもよく、例えば、FMアンテナ素子のほか、AMアンテナ素子や、キー用アンテナ素子などを設けることもできる。キー用アンテナ素子とは、例えば、キーレスエントリーやスマートエントリー等のリモコンによるドアの施錠や解錠のための信号を受信するためのものである。
上記実施形態では、DABアンテナ素子4を、双極型アンテナにより構成したが、アース接続エレメントを省略した、いわゆる単極型アンテナにより構成することもできる。また、DABアンテナ素子4の構成は、上述した以外の態様であってもよく、複数の直線状または曲線状の線状材を適宜、組み合わせて形成されていればよい。
上記実施形態では、DABアンテナ素子4をデフォッガ2の上方に設けたが、デフォッガ2の下方に設けることもできる。この場合、定在波キャンセラー5は、DABアンテナ素子4よりもデフォッガ2側に配置されていればよい。これは、定在波キャンセラー5がデフォッガ2側に配置されていれば、デフォッガ2との接続が容易となるからである。
定在波キャンセラー5を設ける位置は、特には限定されず、以下の態様にすることができる。これは、前述のように、定在波キャンセラー5はデフォッガ2からの定在波をブロックする役割を果たしているのでなく、定在波による電流を弱める役割を果たすものであるため、その位置によって性能が変化することがないからである。
(2)定在波キャンセラー5を、DABアンテナ素子4とは、デフォッガ2を挟んで反対側、つまりデフォッガ2の下方に配置することができる。この場合、定在波キャンセラー5の接続部51は、いずれかのバスバー21a,21bの下端部、FMアンテナ素子23の下端部、または最下部水平エレメント222のいずれかの位置に接続することができる。
(3)DABアンテナ素子4をデフォッガ2の下方に設けた場合も、定在波キャンセラー5を、上記(1)(2)のように構成することができる。
上記実施形態では、定在波キャンセラー5を、接続部51と水平部52とで構成しているが、少なくともこれらの部位を有していればよく、これに加え、例えば、複数の水平部を設けたり、複数の直線状または曲線状の線状材を適宜、組み合わせて形成されていればよい。また、定在波キャンセラー5の水平部52の長さは、種々の長さに設定することができるが、上記式(2)を満たすことが好ましい。
DABアンテナ素子4による受信波の波長λについては、具体的な周波数に対応する波長を用いるほか、所定の周波数帯域について検討する場合には、例えば、想定される受信波の周波数帯域の中央値、または平均値に対応する波長を用いて式(1)〜(4)を計算することができる。
上記実施形態では、本発明に係るガラスアンテナを自動車のリアガラスに実装した例を示したが、これ以外のガラスのガラス面に実装することもできる。
まず、DABアンテナ素子を用いる場合、デフォッガがどの程度影響を与えるかについて、図3に示すモデルを用いて検討した。図3(a)は、ガラス板の右上にT字状に形成された単極型のDABアンテナ素子を配置したモデル(参考例1)であり、図3(b)は、図3(a)のDABアンテナ素子に加え、デフォッガを配置したモデル(比較例)である。図中の数値は、寸法である。また、図3(c)は、デフォッガに3本の垂直アンテナ素子をほぼ均等に設けたモデル(参考例2)であり、それ以外は図3(b)の比較例と寸法も含めて同じである。これらを用いて、DABのバンド3(174〜240MHz)における受信性能を3次元電磁界シミュレーションソフトにより算出した。このシミュレーションにおいては、DABの受信周波数帯域である約170〜190MHzの定在波が、デフォッガに存在するようにしている。また、ガラス板の短縮率を0.65としている。結果は、図3に示すとおりである。
そこで、図3(b)に示すモデルに対し、定在波キャンセラーを設けることによる、受信性能の変化を検討した。具体的には、図5に示すように、右側のバスバーの上端に、定在波キャンセラーを設けた。この定在波キャンセラーは、接続部の長さを15mmとし、水平部の長さを、以下の表1のようにした実施例1〜5を準備した。但し、図5では、代表例として実施例3を示しているが、他の実施例1,2,4,5は図5において水平部の長さを変えたものである。
次に、定在波キャンセラーの接続位置と受信性能との関係について検討した。以下では、定在波キャンセラーの接続部の長さを15mm、水平部の長さを250mmとして、6つの異なる箇所に定在波キャンセラーを接続したときの受信性能を算出した。定在波キャンセラーの具体的な接続位置は、以下の表2及び図8〜図13に示すとおりである。
2 :デフォッガ
22 :水平エレメント(水平加熱線)
23 :FMアンテナ素子(垂直アンテナ素子)
4 :DABアンテナ素子
5 :定在波キャンセラー
21a :バスバー
21b :バスバー
Claims (7)
- ガラス板と、
前記ガラス板上に形成された1対のバスバーと、
前記1対のバスバーを連結する複数の水平加熱線を有するデフォッガと、
前記デフォッガに設けられ、前記水平加熱線の少なくとも1つと交差する、少なくとも1つの垂直アンテナ素子と、
前記ガラス板上に形成され、前記デフォッガの上側または下側に配置されるDABアンテナ素子と、
前記DABアンテナ素子よりも前記デフォッガ側に配置される、定在波キャンセラーと、
を備え、
前記バスバーと前記垂直アンテナ素子との距離L、または、前記垂直アンテナ素子同士の距離L、受信波の波長λ、及び前記ガラス板の波長短縮率γが、(λ・γ/3)・n≦L≦(λ・γ/1.5)・n(nは整数)を満たす、車両用窓ガラス。 - 前記nは1である、請求項1に記載の車両用窓ガラス。
- 前記定在波キャンセラーは、前記水平加熱線に沿って延びる少なくとも1つの水平部と、前記垂直アンテナ素子または前記バスバーの1つと接続される接続部と、を有しており、
前記水平部の長さSは、λ・γ/6≦S≦λ・γ/3を満たす、請求項1または2に記載の車両用窓ガラス。 - 前記DABアンテナ素子は、前記デフォッガの上側に配置されている、請求項1から3のいずれかに記載の車両用窓ガラス。
- 前記定在波キャンセラーは、前記DABアンテナ素子と前記デフォッガとの間に配置されている、請求項1から4のいずれかに記載の車両用窓ガラス。
- 前記定在波キャンセラーと前記デフォッガとの距離は、50mm以下である、請求項1から5のいずれかに記載の車両用窓ガラス。
- 前記DABアンテナ素子と前記デフォッガとの距離は、5〜100mmである、請求項1から6のいずれかに記載の車両用窓ガラス。
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