JP6702933B2 - 車両用ウインド装置の断熱構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両用ウインド装置の断熱構造に関する。

車両のフロントウインドの車内側に撮影装置を設けることがある。この撮影装置は、例えばプリクラッシュセーフティシステムの一部として利用されている。

ところで、例えば、車両の外気温が低い場合に車内で暖房を使用すると、フロントウインド内面に結露が生じることがある。また、外気温度が低い場合には、フロントウインドの外面に、氷や霜が付着することがある。この状態では、撮影装置が十分に機能しないため、フロントウインドにおいて撮影装置で用いる光束が透過する部分をヒータの熱で暖めて、結露、霜、及び氷等を消失させている。

特許文献１に開示されている車両用撮影装置では、フロントウインドとヒータとの間に被加熱部材を配置し、この被加熱部材でヒータの熱を受けて輻射熱としてフロントウインドの光束透過部を暖めている。また、ヒータの裏面には、１枚の断熱材が貼り付けられている。この断熱材の断熱効果によって、ヒータの裏面から逃げる熱が抑制されて、被加熱部材を介したヒータによる光束透過部の暖め効果が向上している。

特開２０１７−１８５８９６号公報

ところで、特許文献１に開示されたヒータの断熱技術では、１枚の断熱材でヒータを断熱しているため、断熱性能を向上させるためには、厚みを増加する必要がある。しかし、撮影装置内のスペースを考慮すると、断熱材の厚みを増加させることは難しい。一方、断熱材をより断熱性の高い材料で形成した場合、厚みの増加を抑えつつ断熱性能を確保できるが、ヒータから直接伝わる熱に対して十分な耐熱性能を確保できない虞がある。

本発明は上記事実を考慮し、ウインドを暖めるヒータの裏面に断熱層が設けられる構成において、断熱層の厚みの増加を抑えつつ、耐熱性能と断熱性能を確保可能な車両用ウインド装置の断熱構造を提供することを課題とする。

本発明の第１態様の車両用ウインド装置の断熱構造は、車両のウインドよりも車内側に配置される装置本体に設けられたヒータと、前記ウインドと前記ヒータとの間に設けられ、前記ヒータから熱を受けることにより前記ウインドに輻射熱を及ぼす被加熱部材と、前記ヒータの前記被加熱部材と反対側の面に設けられた断熱層と、を備え、前記断熱層は、複数の断熱材が積層されて形成されており、複数の前記断熱材のうち、前記ヒータに近い側の前記断熱材は、前記ヒータから遠い側の前記断熱材よりも耐熱性が高く、前記ヒータから遠い側の前記断熱材は、前記ヒータに近い側の前記断熱材よりも熱伝導率が低い。

第１態様の車両用ウインド装置の断熱構造では、ヒータから熱を受けた被加熱部材から輻射熱が放たれてウインドが暖められる。これにより、ウインドに、結露が生じたり、霜及び氷等が付着したりしていても、これらを消失させることができる。

また、上記断熱構造では、ヒータの被加熱部材と反対側の面に複数の断熱材が積層されて形成された断熱層を設け、ヒータに近い側の断熱材の耐熱性をヒータから遠い側の断熱材よりも高くし、ヒータから遠い側の断熱材の熱伝導率をヒータに近い側の断熱材よりも低くしている、言い換えると、断熱性能を高くしている。このため、断熱層のヒータに近い側の断熱材ではヒータからの熱による不具合が生じにくく、ヒータから遠い側の断熱材では十分な断熱性能を確保することができる。よって、上記断熱構造によれば、断熱層を単一の断熱材で形成するものと比べて、断熱層の厚みの増加を抑えつつ、耐熱性能と断熱性能を確保することができる。

本発明の第２態様の車両用ウインド装置の断熱構造は、第１態様の車両用ウインド装置の断熱構造において、前記断熱層は、２枚の前記断熱材が積層されて形成されている。

第２態様の車両用ウインド装置の断熱構造では、２枚の断熱材が積層されて断熱層が形成されているため、断熱層の厚みの増加を抑えることができる。

本発明の第３態様の車両用ウインド装置の断熱構造は、第１態様又は第２態様の車両用ウインド装置の断熱構造において、前記ヒータから遠い側の前記断熱材をポリオレフィン発泡材とし、前記ヒータに近い側の前記断熱材をポリウレタン発泡材としている。

第３態様の車両用ウインド装置の断熱構造では、ヒータから遠い側の断熱材を断熱性が高いポリオレフィン発泡材とし、ヒータに近い側の断熱材を耐熱性が高いポリウレタン発泡材としていることから、断熱層の厚みの増加を抑えつつ、耐熱性能と断熱性能を効果的に確保することができる。

本発明によれば、ウインドを暖めるヒータの裏面に断熱層が設けられる構成において、断熱層の厚みの増加を抑えつつ、耐熱性能と断熱性能を確保可能な車両用ウインド装置の断熱構造を提供することができる。

実施形態に係る車両用ウインド装置の側面図である。 実施形態の遮光加熱ユニットの分解斜視図である。 実施形態の遮光加熱ユニットを下方から見た下面図である。 車両用ウインド装置の断熱構造を示す、断熱層の断面図である。

次に、本発明の一実施形態に係る車両用ウインド装置の断熱構造を図１〜図４を用いて説明する。

図１〜図４に示されるように、本実施形態の車両用ウインド装置の断熱構造Ｓ（以下、適宜「断熱構造Ｓ」と記載する。）は、車両に用いられる車両用ウインド装置２０（以下、適宜「ウインド装置２０」と記載する。）が備えるヒータ４２の断熱構造である。なお、図中において、矢印Ｕで示すのは車両上方であり、矢印Ｆで示すのは車両前方であり、矢印Ｗで示すのは車両幅方向である。

図１に示されるように、ウインド装置２０は、撮影機能を有する装置であり、車両のプリクラッシュセーフティシステムの一部として利用される。

ウインド装置２０は、車両のフロントウインド１０よりも車内側でかつ車両上側に配置される装置本体２２を備えている。なお、フロントウインド１０は、透光性材料（例えば、ガラス、樹脂など）によって形成されている。また、フロントウインド１０の内面（車内側の面）１０Ａには、遮光シート１２が貼り付けられている。この遮光シート１２には、後述する反射光束が透過する部分に光透過孔１２Ａが形成されている。なお、本発明は上記構成に限定されず、フロントウインド１０の内面１０Ａに遮光シート１２が貼り付けられない構成であってもよい。

図１に示されるように、装置本体２２は、カメラユニット２４、遮光加熱ユニット２６、カバー２８を備えている。

カメラユニット２４は、ハウジング３０と、撮像部３２と、を備えている。このハウジング３０は、樹脂材料で形成されており、上部に撮像部３２が取り付けられている。また、ハウジング３０の撮像部３２よりも車両前側の上面には、平面視略台形状の遮光フード装着用の凹部３４が設けられている。

撮像部３２は、レンズ３６と、レンズ３６の直後に位置する撮像素子３８と、を備えている。撮像素子３８は、カメラユニット２４の前方に位置する障害物によって後方へ反射され且つレンズ３６を透過した自然光である反射光束（撮影光速）を受光する。撮像部３２に入射する反射光束の大きさ（断面形状）は、撮像部３２のレンズ３６の画角によって規定される。なお、反射光束の大きさは、後述する遮光加熱ユニット２６の被加熱部４０Ａの表面と干渉しない大きさとされている。

図１及び図２に示されるように、遮光加熱ユニット２６は、遮光フード４０、ヒータ４２、両面テープ４４、ヒューズモジュール４６、断熱層４８及びケーブルモジュール５０を備えている。

図２に示されるように、遮光フード４０は、硬質樹脂材料の一体成形品である。この遮光フード４０は、正面視で等脚台形状の板状体である被加熱部４０Ａと、被加熱部４０Ａの左右両側縁部から上方に延びる一対の側壁部４０Ｂと、を備えている。この遮光フード４０は、フロントウインド１０に対して対向して配置される。なお、本実施形態の遮光フード４０は、本発明における被加熱部材の一例である。また、本実施形態では、遮光フード４０の表面に不織布（例えば、フェルト）が配置されている。

ヒータ４２は、被加熱部４０Ａに対応する形状とされた面状ヒータである。このヒータ４２は、導電性に優れる金属（例えば、黄銅、ステンレス鋼）によって構成されている。また、ヒータ４２の裏面（被加熱部４０Ａと反対側の面）には、ヒータ４２に対応した形状の図示しない絶縁シートが貼り付けられている。この絶縁シートの材料としては、例えば、ポリイミドを用いてもよい。

ヒータ４２の上面には、ヒータ４２を覆うようにして両面テープ４４が貼り付けられている。この両面テープ４４を介して、ヒータ４２と被加熱部４０Ａとが接着されている。この両面テープ４４は、絶縁性を有する樹脂材料によって構成されている（例えば、テープ状のポリイミドの両面にシリコン系粘着剤を付与したテープ）。

ヒューズモジュール４６は、両面テープ５４、ヒューズ５２及び二本のリード線５８、６０を備えている。両面テープ５４は、絶縁性を有する樹脂材料によって構成されている（例えば、両面テープ４４と同じ材料）。また、ヒューズ５２は、円筒状の絶縁ケースと、絶縁ケース内に固定された導電性を有する可溶金属と、を有している。ヒューズ５２の絶縁ケースは、両面テープ５４の上面の略中央部に貼りつけられている。二本のリード線５８、６０は、両面テープ５４の上面に貼りつけられている。二本のリード線５８、６０の一端は、それぞれヒューズ５２の絶縁ケース内に位置しており、可溶金属の両端にそれぞれ接続されている。一方、二本のリード線５８、６０の他端はいずれも、両面テープ５４の外周側に延出している。

図４に示されるように、断熱層４８は、ヒータ４２の下面に設けられている。具体的には、断熱層４８は、図示しない絶縁シートを介してヒータ４２に接触している。この断熱層４８の外形は、被加熱部４０Ａと同じ形状とされている。このため、ヒータ４２の裏面全体が断熱層４８によって覆われている。

また、断熱層４８は、樹脂材料で形成された複数（本実施形態では２枚）の断熱材６２、６４が積層されて形成されている。

ヒータ４２に近い側に配置された断熱材６２は、ヒータ４２から遠い側に配置された断熱材６４よりも耐熱性が高くされている。

一方、ヒータ４２から遠い側に配置された断熱材６４は、ヒータ４２に近い側に配置された断熱材６２よりも熱伝導率が低く（言い換えると断熱性が高く）されている。

断熱材６２の材料としては、例えば、ポリウレタン発泡材を用いることが好ましい。一方、断熱材６４の材料としては、例えば、ポリオレフィン発泡を用いることが好ましい。

また、本実施形態では、断熱材６２の厚みＴ１が断熱材６４の厚みＴ２よりも厚くされている。

なお、断熱材６２及び断熱材６４が積層されて形成された断熱層４８は、全体として絶縁性を有している。

ケーブルモジュール５０は、ヒータ４２に接続されて、ヒータ４２に電力を供給するように構成されている。

なお、本実施形態の断熱構造Ｓは、上記のヒータ４２、遮光フード４０及び断熱層４８とで構成されている。

次に、本実施形態のウインド装置２０の動作について説明する。
撮像部３２の撮像素子３８は、ウインド装置２０を搭載した車両の前方に位置する障害物（例えば、別の車両）によって後方へ反射され且つフロントウインド１０、遮光シート１２の光透過孔１２Ａ及びレンズ３６を透過した反射光速を撮像する。さらに撮像部３２は、全ての撮像データを図示しない制御装置に、一定時間が経過するごとに送信するようになっている。仮に車両の前進走行中に制御装置が「撮像データの被写体が障害物ではない」又は「撮像素子３８から障害物までの距離が、接近判定データが表す距離より長い」と判定した場合は、車両はそのまま前進走行を続行する。なお、制御装置による撮像データの被写体の種別判定は、例えば周知のパターンマッチング法を用いて実行可能である。

一方、車両の前進走行中に制御装置が「現在の車速が所定の範囲内にあり」、さらに「撮像データの被写体が障害物であり、且つ、撮像素子３８から障害物までの距離が、接近判定データが表す距離より短い」と判定した場合は、制御装置が車両のブレーキアクチュエータに信号を送る。これにより、ブレーキアクチュエータが動作するので、運転者がブレーキペダルを踏まない場合であっても各ブレーキ装置が車輪に制動力を及ぼす。その結果、車両の速度が低下し、場合によっては車両が停止する。

ところで、車両の外気の温度が低い場合に車両内で暖房を使用すると、フロントウインド１０に結露が発生することがある。また、外気温度が低い場合にはフロントウインド１０に氷や霜が付着することがある。この場合、撮像素子３８が不鮮明な被写体像を撮像したり、或いは、障害物を撮像できなくなったりするおそれがある。

ここで、本実施形態では、ウインド装置２０がヒータ４２と被加熱部４０Ａを備えているため、外気温が所定以下の温度の場合には、制御装置によってヒータ４２に電力が供給され、ヒータ４２が発熱する。

ヒータ４２から発せられる熱を受けて被加熱部４０Ａからは輻射熱がフロントウインド１０に向けて放たれてフロントウインド１０が暖められる。これにより、フロントウインド１０の結露、霜及び氷等を消失させることができる。

次に、本実施形態の断熱構造Ｓの作用効果について説明する。
断熱構造Ｓでは、ヒータ４２の裏面４２Ａに断熱材６２、６４が積層されて形成された断熱層４８を設け、ヒータ４２に近い側の断熱材６２の耐熱性をヒータ４２から遠い側の断熱材６４よりも高くし、ヒータ４２から遠い側の断熱材６４の熱伝導率をヒータ４２に近い側の断熱材６２よりも低くしている、言い換えると、断熱性能を高くしている。このため、断熱材６２ではヒータ４２からの熱による不具合が生じにくく、断熱材６４では十分な断熱性能を確保することができる。よって、断熱構造Ｓによれば、断熱層４８を単一の断熱材で形成するものと比べて、断熱層４８の厚みの増加を抑えつつ、耐熱性能と断熱性能を確保することができる。このように、断熱層４８の厚みの増加を抑えることができるため、車室内に配置されるため搭載スペースに制限のあるウインド装置２０の内部にも設置することができる。

また、断熱層４８によってヒータ４２の裏面側から熱が逃げるのが抑制されるため、ヒータ４２から被加熱部４０Ａへ伝わる熱量が増える。これにより、フロントウインド１０の加熱効率が向上する。これにより、ヒータ４２の出力を過剰に上昇させなくても、フロントウインド１０を迅速かつ低損失で加熱できるため、撮像素子３８への熱入力の増加を抑えることができる。

また、断熱構造Ｓでは、２枚の断熱材６２、６４が積層されて断熱層４８が形成されているため、断熱層４８の厚みの増加を抑えることができる。

さらに、断熱構造Ｓでは、ヒータ４２から遠い側の断熱材６４を断熱性が高いポリオレフィン発泡材とし、ヒータ４２に近い側の断熱材６２を耐熱性が高いポリウレタン発泡材としていることから、断熱層４８の厚みの増加を抑えつつ、耐熱性能と断熱性能を効果的に確保することができる。

前述の実施形態では、断熱層４８を２枚の断熱材で構成したが、本発明はこの構成に限定されず、断熱層４８を３枚以上の断熱材で構成してもよい。

また、前述の実施形態では、ウインド装置２０をフロントウインドの車内側に配置する構成としているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、ウインド装置をリアウインドの車内側に配置してもよいし、ドアウインドの車内側に配置してもよい。

次に、本実施形態の断熱層に用いる断熱材の好適な組み合わせについて実験した。
実験では、同一のヒータに表１に示す各種の断熱層を貼り付け、ヒータの表面温度と断熱材の表面温度をそれぞれ測定した。なお、評価における合格基準は、ヒータ表面温度１２０℃到達時の断熱材の撮像素子側の表面温度が７５℃以下とした。

試験条件：１０℃環境下
ヒータへの通電：１３．６Ｖで常時通電
温度測定点：ヒータと遮光フードとの間
温度ヒューズの仕様：アキシャル４４Ｋ φ１．６５±０．１ １４３±３℃、絶縁チューブなし、リード線は元長配線６９ｍｍでヒータ上に配置、感熱部の方向は平行（２本の間）

ＬＺ２０００：ポリオレフィン発泡シート：（株）イノアックコーポレーション
ＧＳ０７２：ポリオレフィン発泡シート：（株）イノアックコーポレーション
ＴＲ３２：ポリウレタン発泡シート：（株）ロジャースイノアック
ハマガスフォーム：アルミ箔とシリコン発泡体の積層品：浜松ガスケット（株）
８３８Ｒ：アルミガラスクロス粘着テープ：（株）寺岡製作所

表１から分かるように、実施例１〜３は、断熱層を同じ断熱材を２枚積層した比較例２、３と比べて、ヒータ表面温度１２０度到達時における断熱材表面温度から分かるように、断熱性能が大幅に向上していることが分かる。また、実施例１〜３は、断熱層を異なる断熱材を２枚積層した比較例１と比べても、断熱性能が大幅に向上していることが分かる。特に実施例１における断熱性能は顕著に上昇していることが分かる。

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲がこれらの実施形態に限定されないことは言うまでもない。

１０ フロントウインド
２０ ウインド装置（車両用ウインド装置）
４０ 遮光フード（被加熱部材）
４２ ヒータ
４２Ａ 裏面
４８ 断熱層
６２ 断熱材（ヒータに近い側の断熱材）
６４ 断熱材（ヒータから遠い側の断熱材）
Ｓ 断熱構造

Claims (4)

1. 車両のウインドよりも車内側に配置される装置本体に設けられたヒータと、
   前記ウインドと前記ヒータとの間に設けられ、前記ヒータから熱を受けることにより前記ウインドに輻射熱を及ぼす被加熱部材と、
   前記ヒータの前記被加熱部材と反対側の面に設けられた断熱層と、
   を備え、
   前記断熱層は、複数の断熱材が積層されて形成されており、
   複数の前記断熱材のうち、前記ヒータに近い側の前記断熱材は、前記ヒータから遠い側の前記断熱材よりも耐熱性が高く、前記ヒータから遠い側の前記断熱材は、前記ヒータに近い側の前記断熱材よりも熱伝導率が低く、
   前記被加熱部材は、前記ヒータが重なる被加熱部を備えており、
   前記断熱層の外形は、前記被加熱部と同じ形状であり、
   前記ヒータのケーブル接続部分は、前記ヒータの前記被加熱部に重なる部分よりも前記ヒータの面方向外側に位置している、車両用ウインド装置の断熱構造。
2. 前記断熱層は、２枚の前記断熱材が積層されて形成されている、請求項１に記載の車両用ウインド装置の断熱構造。
3. 前記ヒータから遠い側の前記断熱材をポリオレフィン発泡材とし、
   前記ヒータに近い側の前記断熱材をポリウレタン発泡材とした、請求項１又は請求項２に記載の車両用ウインド装置の断熱構造。
4. 前記被加熱部材の前記ウインド側の面に不織布が配置されている、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車両用ウインド装置の断熱構造。