JP6319102B2 - 電熱窓用板状体 - Google Patents

Description

本発明は、加熱可能な透明導電膜と透明導電膜に給電するための複数のバスバーとを備えた電熱窓用板状体に関する。

従来から透明導電膜を形成させた電熱窓用板状体が知られている（例えば、特許文献１参照）。窓用板状体に形成された透明導電膜の両端にはそれぞれバスバーが接続され、一方のバスバーには直流電源が接続され、他方のバスバーは接地される。透明導電膜に通電すると、透明導電膜が発熱し、窓用板状体に生じた曇り（水滴）などを除去できる。また、透明導電膜を形成させると電磁波を透過し難くなるため、特許文献１においては、所定の周波数の電磁波を透過させる規則的に配列された複数の開口部が形成されている。

米国特許出願公開第２００６／００１０７９４号明細書

ところで、窓用板状体の形状が、例えば自動車用窓ガラスのように略台形を有している場合、透明導電膜も略台形に形成されることになる。略台形の透明導電膜の左右両側辺部にバスバーを設けた場合、バスバー間の距離に上下方向で差が生じる。そのため、透明導電膜のうち、バスバー間の距離が短い部分に電流が集中し、局所的に高温に加熱される領域が発生する場合がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、局所的に高温に加熱される問題を改善した電熱窓用板状体の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
加熱可能な透明導電膜と該透明導電膜に給電するための複数のバスバーとを備えた電熱窓用板状体において、
前記複数のバスバーは、前記透明導電膜の左側端部に接続される左バスバーと前記透明導電膜の右側端部に接続される右バスバーとを有し、
前記透明導電膜は、前記左バスバーと前記右バスバーとで挟まれる帯状の第１の領域と、前記左バスバーと前記右バスバーとで挟まれる帯状の第２の領域と、前記第１の領域に設けられた複数の開口部とを有し、
前記第１の領域は、縦寸法が所定値以上である前記開口部を含むことによって、所定の周波数帯の水平偏波である電磁波を透過する周波数選択表面を形成しており、
前記複数の開口部は、前記左バスバーおよび前記右バスバーの一方から他方に向かって前記第１の領域を流れる電流が開口部によって少なくとも１回は迂回するように配列され、
前記第２の領域は、前記開口部を含まないことを特徴とする、電熱窓用板状体が提供される。

本発明によれば、局所的に高温に加熱される問題を改善した電熱窓用板状体が提供される。

本発明の一実施形態による電熱窓用板状体を示す図である。 本発明の一実施形態による透明導電膜の開口パターンを示す図である。 第１変形例による透明導電膜の開口パターンを示す図である。 第２変形例による透明導電膜の開口パターンを示す図である。 第３変形例による透明導電膜の開口パターンを示す図である。 第４変形例による透明導電膜の開口パターンを示す図である。 第５変形例による透明導電膜の開口パターンを示す図である。 第６変形例による透明導電膜の開口パターンを示す図である。 第７変形例による透明導電膜の開口パターンを示す図である。 第８変形例による透明導電膜の開口パターンを示す図である。 第９変形例による透明導電膜の開口パターンを示す図である。 第１０変形例による透明導電膜の開口パターンを示す図である。 第１１変形例による透明導電膜の開口パターンを示す図である。 試験例１による透明導電膜の開口パターンを示す図である。 試験例２による透明導電膜の開口パターンを示す図である。 試験例３による透明導電膜の開口パターンを示す図である。 試験例１〜試験例４による電磁波の透過特性を示すグラフである。 開口部の位置関係の一例を示す説明図である。 試験例５による合わせガラスの寸法および形状を示す図である。 試験例５による合わせガラスの電圧印加時の温度分布を示す図である。 試験例６による合わせガラスの寸法および形状を示す図である。 試験例６による合わせガラスの電圧印加時の温度分布を示す図である。 試験例７による合わせガラスの寸法および形状を示す図である。 試験例７による合わせガラスの電圧印加時の温度分布を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。なお、形態を説明するための図面において、方向について特に記載しない場合には図面上での方向をいうものとし、各図面の向きは、記号、数字の向きに対応する。また、平行、直角などの方向は、本発明の効果を損なわない程度のズレを許容するものである。また、各図は、窓用板状体の面を対向して見たときの図である。各図は、窓用板状体が車両に取り付けられた状態での車内視の図であるが、車外視の図として参照してもよい。各図上での上下方向が車両の上下方向に相当し、各図の下側が路面側に相当する。また、窓用板状体が車両の前部に取り付けられるフロントガラスである場合、図面上での左右方向が車両の車幅方向に相当する。また、窓用板状体は、フロントガラスに限定されず、車両の後部に取り付けられるリヤガラス、車両の側部に取り付けられるサイドガラスであってもよい。

図１は、本発明の一実施形態による電熱窓用板状体を示す図である。図１において、破線は帯状の第１の領域と帯状の第２の領域との境界を表す仮想線である。図２は、本発明の一実施形態による透明導電膜に設けられた複数の開口部の開口パターンを示す図である。図２において、矢印は電流の経路を表す。電流の経路は必ずしも正確ではないが、便宜的に記載している。

電熱窓用板状体１０は、車両の窓開口部に取り付けられるものである。電熱窓用板状体１０は、例えば、自動車の前部の窓に取り付けられるものでよく、つまり、自動車の運転者の前方に設けられるものでよい。

電熱窓用板状体１０は、図１に示すように、略台形の窓用板状体１５と、窓用板状体１５に設けられた略台形の透明導電膜１２と、透明導電膜１２に電力を供給する左バスバー１３および右バスバー１４とを備える。なお、略台形とは下辺よりも上辺が短く、好ましくは上辺と下辺の長さが１０％以上異なるものであってよい。窓用板状体１５は、複数の透明板、例えばガラス板を樹脂製の中間膜を介して積層して構成されてよい。透明導電膜１２、左バスバー１３、および右バスバー１４は、複数の絶縁性の透明板の間に設けられてよい。この場合、各バスバーに接続された導電シートを窓用板状体１５の端面から取り出して電極としてよい。左バスバー１３は電源に電気的に接続され、右バスバー１４は接地される。透明導電膜１２に給電すると、透明導電膜１２が発熱し、電熱窓用板状体１０に発生した曇りなどを除去でき、車両の乗員の視界が確保される。

尚、本実施形態では、左バスバー１３は電源に電気的に接続され、右バスバー１４は接地されるが、左バスバー１３が接地され、右バスバー１４が電源に電気的に接続されてもよい。

電熱窓用板状体１０は、車外側に凸の湾曲形状であってよい。電熱窓用板状体１０は、例えば透明導電膜１２が成膜された透明板を熱処理によって曲げ成形して作製されてよい。また、電熱窓用板状体１０は、曲げ成形された透明板上に、透明導電膜を成膜した樹脂シートを貼り付けて作製されてもよい。

透明導電膜１２は、例えば、Ａｇ膜などの金属膜、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）膜などの金属酸化膜、または導電性微粒子を含む樹脂膜で構成されてよい。透明導電膜１２は、複数種類の膜を積層したものでもよい。

透明導電膜１２は、絶縁性の透明板上に形成されてよい。透明板は、ガラスまたは樹脂などの絶縁性材料で形成されてよい。透明板を形成するガラスとしては、例えば、ソーダライムガラスなどが挙げられる。また、透明板を形成する樹脂としては、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）などが挙げられる。

透明導電膜１２の成膜方法としては、例えばドライコーティング法が用いられる。ドライコーティング法としては、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法が挙げられる。ＰＶＤ法の中でも、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法が好ましく、これらの中でも、大面積の成膜が可能なスパッタ法がより好ましい。

尚、本実施形態では、透明導電膜１２の成膜方法として、ドライコーティング法が用いられるが、ウェットコーティング法が用いられてもよい。

透明導電膜１２は、略台形であってよく、略台形の窓用板状体１５の外形よりもわずかに小さく形成されていてよい。透明導電膜１２の上辺は、透明導電膜１２の下辺と略平行であって、透明導電膜１２の下辺よりも短い。

左バスバー１３は透明導電膜１２の左側端部に接続され、右バスバー１４は透明導電膜１２の右側端部に接続され、左バスバー１３および右バスバー１４とは透明導電膜１２を挟んで設けられ、透明導電膜１２に電力を供給する。左バスバー１３と、右バスバー１４とは、ハの字状に配設され、透明導電膜１２の上辺から下辺に向かって、左バスバー１３と右バスバー１４との間の距離が徐々に長くなる。

次に、図１および図２を参照して、透明導電膜１２に設けられた複数の開口部の開口パターンについて説明する。ここで、「縦」とは略台形の透明導電膜１２の上辺に略垂直な方向をいい、「横」とは縦方向に対して垂直な方向をいう。縦方向および横方向は、透明導電膜１２の表面に対して略平行な方向であって、透明導電膜１２の表面に沿う方向である。

透明導電膜１２は、図１に示すように、左バスバー１３と右バスバー１４とで挟まれた帯状の第１の領域２１と、左バスバー１３と右バスバー１４とで挟まれた帯状の第２の領域２２とを有する。第１の領域２１は、第２の領域２２よりも左バスバー１３と右バスバー１４との間の距離が短い。第１の領域２１は、自動車の運転者の視界の妨げにならない上方に位置されてよく、第２の領域２２はそれ以外の領域である。例えば、第１の領域２１は、透明導電膜１２の上辺から下方に向かって５００ｍｍ以内の領域であり、好ましくは４００ｍｍ以内、さらに好ましくは３００ｍｍ以内の領域である。

第１の領域２１、および第２の領域２２はそれぞれが隣接しているので、一本の左バスバー１３と一本の右バスバー１４によって同時に電力が供給され、第１の領域２１および第２の領域２２の上方から下方にわたって略同じ電圧が印加されることになる。電流は、第１の領域２１、第２の領域２２のそれぞれに流れる。

第１の領域２１には、表面抵抗を調整するため、縦寸法Ｖが所定値以上の開口部３１が複数設けられている。複数の開口部３１は、同じ形状、同じ寸法を有してよい。開口部３１は、透明導電膜１２をレーザなどで加工して形成され、透明導電膜１２を厚さ方向に貫通している。開口部３１は、縦に長くてよく、直線状でよい。また、開口部３１は、斜め方向に長く形成されていてもよく、所定値以上の縦寸法Ｖがあればよい。

縦寸法Ｖは、左バスバー１３および右バスバー１４の一方から他方に向かって第１の領域２１内を流れる電流が開口部３１を上下方向に迂回することで電流経路が充分に延長されるものであればよい。つまり、縦寸法Ｖは、第１の領域２１を流れる電流の電流経路の迂回経路の長さが第２の領域２２を流れる電流の電流経路の長さに近づくように設定されるものであればよい。縦寸法Ｖは、第２の領域２２に流れる電流の経路長によって適宜設定されてよいが、例えば１０ｍｍ以上、好ましくは１５ｍｍ以上、より好ましくは２０ｍｍ以上であり、１００ｍｍ以下である。

縦長の開口部３１は、車両の前方を見る運転者の視界にかからない位置に形成されることが好ましく、図１に示すように第１の領域２１のどこに形成されてもよい。尚、第１の領域２１が、車両の前方を見る運転者の視界にかかる場合、例えば第１の領域２１の左端部、右端部、または両端部に形成されてよい。

縦長の開口部３１は、図２に示すように、横方向から見て隙間なく配列されてよい。横方向から見て、複数の縦長の開口部３１が接していてもよいし、一部重なっていてもよい。いずれの場合でも、左バスバー１３および右バスバー１４の一方から他方に向かって第１の領域２１内を流れる電流が横方向に最短距離で直進するのを防止し、電流経路を迂回させることができる。

開口部３１は、第１の領域２１内を流れる電流が開口部３１を迂回して、上方または下方に１回以上は迂回をするように配列されてよい。第１の領域２１内を流れる電流の経路が長くなり、第２の領域２２内を流れる電流の経路との差が小さくなる。よって、第１の領域２１と第２の領域２２とを同程度に加熱することができる。ここで、電流が「迂回」するとは、電流が上方向および下方向にずれることをいい、電流が上方向にずれた後で下方向にずれること、電流が下方向にずれた後で上方向にずれることのいずれでもよい。電流が「１回以上は迂回」とは、電流が少なくとも１回ずつ上方向および下方向にずれることをいう。上方向にずれる回数と下方向にずれる回数とは同数であっても、同数でなくてもよい。

次に、図１８を参照して、電流経路を迂回させる開口部の配置について説明する。図１８に示す第１の領域２１には、第１の開口部１３１、第２の開口部１３２、および第３の開口部１３３が形成される。第１の開口部１３１と第２の開口部１３２は横方向に間隔をおいて配設される。そして、第３の開口部１３３は、第１の開口部１３１を第２の開口部１３２に向けて横方向に延長した延長領域（図１８において左下がりの斜線で示す領域）Ａ１と一部重なる。よって、第１の領域２１を第１の開口部１３１に向かって左から右方向に流れる電流の経路は、先ず第１の開口部１３１に阻まれて下方にずれ、その後、第３の開口部１３３に阻まれて上方にずれる。また、第３の開口部１３３は、第２の開口部１３２を第１の開口部１３１に向けて横方向に延長した延長領域（図１８において右下がりの斜線で示す領域）Ａ２と接する。よって、前述の電流の経路は、第３の開口部１３３に阻まれて上方にずれた後、第２の開口部１３２に阻まれて下方にずれる。従って、第１の領域２１内を流れる電流の経路は、第１の開口部１３１、第２の開口部１３２、および第３の開口部１３３を上下に少なくとも１回迂回する。

尚、電流の経路を上下に迂回させる開口部の配置は、多種多様であってよい。例えば、横方向に隣り合う第１の開口部１３１と第２の開口部１３２との間に、別の開口部が配設されてもよい。また、第３の開口部１３３は、延長領域Ａ１と接してもよく、延長領域Ａ２と一部重なってもよい。第３の開口部１３３は、両方の延長領域Ａ１、Ａ２から離れる方向に延設される。

次に、図２を参照して、電流の経路を迂回させる開口部の配置について説明する。図２に示す第１の領域２１には、第１列を形成する第１の開口部３１−１および第２の開口部３１−１、ならびに第２列を形成する第３の開口部３１−２を有する。第３の開口部３１−２の上端は、第１の開口部３１−１を第２の開口部３１−１に向けて横方向に延長した領域、および第２の開口部３１−１を第１の開口部３１−１に向けて横方向に延長した領域のそれぞれと接する。第１列の第１の開口部３１−１に向かって横方向に流れる電流の経路は、先ず第１列の開口部３１−１に阻まれて下方にずれた後、第２列の開口部３１−２に阻まれて上方にずれる。また、第２列の第３の開口部３１−２に向かって横方向に流れる電流は、先ず第２列の開口部３１−２に阻まれて上方にずれた後、第１列の開口部３１−１に阻まれて下方にずれる。従って、第１の領域２１内を流れる電流の経路は第１の開口部３１−１、第２の開口部３１−１、および第３の開口部３１−２によって少なくとも１回は上下に迂回する。

図２に示すとおり、複数の開口部３１は、各開口部３１−１が横方向に複数個配置された第１列と、第１列の各開口部３１−１から縦方向と横方向にシフトした位置に各開口部３１−２が横方向に複数個配置された第２列とを有する。各列ともに開口部が複数個配置されるとしたが、どちらかの列の開口部が１つであってもよい。

開口部から縦方向と横方向にシフトした位置とは、基準となる開口部をバスバー間の電流の流れ方向すなわち横方向にシフトさせ、さらに電流の流れ方向と直交する方向すなわち縦方向にシフトさせた位置のことをいう。例えば、第１列の各開口部３１−１から縦方向と横方向にシフトした位置は、第１列の各開口部３１−１と、第３列の各開口部３１−３との間隙を横方向にシフトさせた位置を含む。対象となる列の開口部が１つの場合、当該開口部から縦方向と横方向にシフトした位置は、当該開口部の縦方向両端に接する領域を横方向にシフトさせた位置を含む。第１列の各開口部３１−１と第２列の各開口部３１−２は、バスバー間を流れる電流が各開口部３１を迂回して、上下に蛇行するように配置されてよい。第１の領域２１内を流れる電流の経路が長くなりやすい。また同様に、複数の開口部３１−３が横方向に複数個配置された第３列の各開口部３１−３を、第２列の各開口部３１−２に対して縦方向および横方向にシフトさせて配置していてもよい。さらに同様に第４列、第５列と設けても良い。なお、図２の例では、第１列の各開口部３１−１の下端を結んだ線と第２列の各開口部３１−２の上端を結んだ線とを一致させているが、第２列の各開口部３１−２の上端を結んだ線が第１列の各開口部３１−１の下端を結んだ線より上方にあってよい。第２列と第３列においても同様である。

第１の領域２１には、図２に示すように、縦寸法Ｖが所定値以上の開口部３１が、横方向に千鳥状に配列されてよい。電流の向きが変わる間隔が短くなり、電流の経路が長くなりやすい。

ところで、本実施形態のように窓用板状体１５に透明導電膜１２が設けられた場合、透明導電膜１２の第２の領域２２によって電磁波が遮蔽される。すなわち、第２の領域２２は、車室内に電磁波を透過しないので、車外と通信を必要とする機器の電磁波を遮る。

しかし、本実施形態の第１の領域２１は、図２のように複数の縦長の開口部３１を設けることにより、所定の周波数の電磁波を透過させることができる。具体的には、縦寸法Ｖの長さに対応する所定の周波数の偏波面が水平である電磁波を透過させることができ、第１の領域２１を周波数選択表面としても機能させることができる。

この場合、透過させる水平偏波である電磁波の所定の周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ_０１とし、電熱窓用板状体１０の波長短縮率をｋとし、電熱窓用板状体１０での波長をλ_ｇ１＝λ_０１・ｋとして、開口部３１の縦寸法Ｖが、（１／２）・λ_ｇ１以上であることが好ましい。なお、電熱窓用板状体が２枚のガラス板をポリビニルブチラールからなる中間膜を介して貼り合わせた合わせガラスである場合、波長短縮率ｋは約０．５１である。例えば、透過させたい所定の周波数が２．４ＧＨｚであった場合、縦寸法Ｖは約３２ｍｍ以上であることが好ましいことになる。

次に、図３を参照して、第１変形例による透明導電膜の複数の開口部の開口パターンについて説明する。図３において、矢印は電流の経路を表す。電流の経路は必ずしも正確ではないが、便宜的に記載している。本変形例では、上記実施形態と同様に、複数の縦長の開口部３２−１〜３２−４が、第１の領域２１において横方向に千鳥状に配列される。

ところで、図１に示すように、第１の領域２１の上方から下方に向かって、左バスバー１３と右バスバー１４との間の距離が徐々に長くなる。

そこで、本変形例では、上記実施形態と異なり、下方に向かって、縦長の各開口部３２−１〜３２−４の縦寸法Ｖ１〜Ｖ４が小さくなる（Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３＞Ｖ４）。すなわち、第１列の各開口部３２−１の縦寸法Ｖ１よりも第２列の各開口部３２−２の縦寸法Ｖ２が小さい。同様に、第２列の各開口部３２−２の縦寸法Ｖ２よりも第３列の各開口部３２−３の縦寸法Ｖ３が小さく、第３列の各開口部３２−３の縦寸法Ｖ３より第４列の各開口部３２−４の縦寸法Ｖ４が小さくなっている。よって、下側ほど、第１の領域２１内を流れる各電流の蛇行幅が狭い。そのため、第１の領域２１内の大部分の電流の経路長を同じ長さに近づけることが可能となり、第１の領域２１を均一に加熱することができる。

次に、図４を参照して、第２変形例による透明導電膜の複数の開口部の開口パターンについて説明する。本変形例では、上記実施形態と同様に、複数の縦長の開口部３１が、同じ形状、同じ寸法を有し、第１の領域２１において縦方向および横方向に千鳥状に配列される。

本変形例では、上記実施形態と異なり、第１の領域２１に、横寸法Ｈが所定値以上の横開口部４１が設けられる。この横開口部４１は、横に長くてよく、直線状でよい。ところで、上記実施形態の第１の領域２１は、縦長の開口部３１を有しているため、偏波面が水平である電磁波を透過する周波数選択表面であってよいと説明した。本変形例の第１の領域２１は、縦長の開口部３１だけでなく、横長の横開口部４１を有することにより、所定の周波数の垂直偏波の電磁波を透過させることが可能となり、垂直偏波の電磁波を透過できる周波数選択表面として機能できる。携帯電話などの電波の偏波面は垂直であることが多く、第１の領域２１が垂直偏波の電波を透過できる。

この場合、透過させる垂直偏波である電磁波の所定の周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ_０とし、電熱窓用板状体の波長短縮率をｋとし、電熱窓用板状体での波長をλ_ｇ＝λ_０・ｋとして、横開口部４１の横寸法Ｈが、（１／２）・λ_ｇ以上であることが好ましい。例えば、透過させたい所定の周波数が９００ＭＨｚであった場合、波長短縮率ｋを０．５１とすると、横寸法は８５ｍｍ以上であることが好ましい。また、透過させたい所定の周波数が１．９ＧＨｚであった場合、横寸法Ｈは４０ｍｍ以上であることが好ましい。

複数の横長の横開口部４１は、同じ形状、同じ寸法を有し、第１の領域２１において横方向に千鳥状に配列される。

また、本変形例では、第１の領域２１において、縦長の開口部３１と、横長の横開口部４１とが互いに十字状に交わる十字開口部５１が複数配列されている。図４に示すとおり、複数の十字開口部５１は、各十字開口部５１−１が横方向に複数個配置された第１列と、第１列の各十字開口部５１−１から縦方向と横方向にシフトした位置に各十字開口部５１−２が横方向に複数個配置された第２列とを有する。複数の十字開口部５１は、第２列の各十字開口部５１−２から縦方向と横方向にシフトした位置に各十字開口部５１−３が横方向に複数個配置された第３列を有してよい。同じ形状、同じ寸法の十字開口部５１−１〜５１−３が千鳥状に配列されるので、見た目が美しい。

次に、図５を参照して、第３変形例による透明導電膜の複数の開口部の開口パターンについて説明する。本変形例では、上記第１変形例と同様に、複数の縦長の開口部３２−１〜３２−４が、第１の領域２１において横方向に千鳥状に配列される。また、下側ほど、縦長の各開口部３２−１〜３２−４の縦寸法が小さい。

本変形例では、さらに上記第２変形例と同様に、第１の領域２１に、横長の横開口部４１が設けられる。第１の領域２１において、縦長の開口部３２−１〜３２−４と、横長の横開口部４１−１〜４１−４とが互いに十字状に交わる十字開口部５２−１〜５２−４が複数配列されている。横方向に並ぶ複数の十字開口部５２−１は第１列を、横方向に並ぶ複数の十字開口部５２−２は第２列を、横方向に並ぶ複数の十字開口部５２−３は第３列を、横方向に並ぶ複数の十字開口部５２−４は第４列をそれぞれ形成する。このように第１の領域２１を形成することにより上記第１変形例と上記第２変形例の両方の効果が得られる。

次に、図６を参照して、第４変形例による透明導電膜の複数の開口部の開口パターンについて説明する。本変形例では、上記第２変形例と同様に、複数の縦長の開口部３１−１〜３１−３が、同じ形状、同じ寸法を有し、第１の領域２１において横方向に千鳥状に配列される。横方向に並ぶ複数の開口部３１−１は第１列を、横方向に並ぶ複数の開口部３１−２は第２列を、横方向に並ぶ複数の開口部３１−３は第３列をそれぞれ形成する。また、第１の領域２１に、横寸法が所定値以上の横開口部４２−１〜４２−３が設けられる。この横開口部４２−１〜４２−３は、横に長くてよく、直線状でよい。横長の横開口部４２を設けることにより、所定の周波数の垂直偏波の電磁波を透過させることが可能となり、第１の領域２１を垂直偏波の電磁波を透過できる周波数選択表面として機能させることができる。複数の横長の横開口部４２は、同じ形状、同じ寸法を有している。

本変形例では、上記第２変形例と異なり、横開口部４２が、それぞれ、横方向に間隔をおいて並ぶ複数の縦長の開口部３１と交わる。このように横寸法が充分に長い横開口部４２を設けることにより、垂直偏波の電磁波が透過する周波数の範囲が広がる。横開口部４２は、縦長の開口部３１が形成された全領域にわたって延設されていてもよく、第１の領域２１の左側辺部から右側辺部まで延設されていてもよい。

次に、図７を参照して、第５変形例による透明導電膜の複数の開口部の開口パターンについて説明する。本変形例では、上記第３変形例と同様に、複数の縦長の開口部３２−１〜３２−４が、第１の領域２１において横方向に千鳥状に配列される。横方向に並ぶ複数の開口部３２−１は第１列を、横方向に並ぶ複数の開口部３２−２は第２列を、横方向に並ぶ複数の開口部３２−３は第３列を、横方向に並ぶ複数の開口部３２−４は第４列をそれぞれ形成する。また、下方に向かって、縦長の各開口部３２−１〜３２−４の縦寸法が小さくなる。さらに、第１の領域２１に、横長の横開口部４２−１〜４２−４が設けられる。

本変形例では、上記第３変形例と異なり、上記第４変形例と同様に、横開口部４２（例えば横開口部４２−１）が、それぞれ、横方向に間隔をおいて並ぶ複数の縦長の開口部３２（例えば開口部３２−１）と交わる。横開口部４２は、縦長の開口部３２が形成された全領域にわたって延設されていてもよく、第１の領域２１の一方の側辺部から他方の側辺部まで延設されていてもよい。このように第１の領域２１を形成することにより上記第１変形例と上記第４変形例の両方の効果が得られる。

次に、図８を参照して、第６変形例による透明導電膜の複数の開口部の開口パターンについて説明する。本変形例では、上記第２変形例と同様に、複数の縦長の開口部３１−１〜３１−３が、同じ形状、同じ寸法を有し、第１の領域２１において横方向に千鳥状に配列される。横方向に並ぶ複数の開口部３１−１は第１列を、横方向に並ぶ複数の開口部３１−２は第２列を、横方向に並ぶ複数の開口部３１−３は第３列をそれぞれ形成する。また、第１の領域２１に、横寸法が所定値以上の横開口部４３−１〜４３−３が設けられる。この横開口部４３−１〜４３−３は、横に長くてよく、直線状でよい。複数の横長の横開口部４３−１〜４３−３は、同じ形状、同じ寸法を有しており、第１の領域２１において横方向に千鳥状に配列される。横方向に並ぶ各横開口部４３−１は縦長の各開口部３１−１の間に配置され、横方向に並ぶ各横開口部４３−２は縦長の各開口部３１−２の間に配置され、横方向に並ぶ各横開口部４３−３は縦長の各開口部３１−３の間に配置されてよい。

本変形例では、上記第２変形例と異なり、縦長の開口部３１と、横長の横開口部４３とが離間しており、交わることがないが、横寸法が所定値以上の横開口部４３を備えているので、上記第２変形例と同様に所定の周波数の垂直偏波の電磁波を透過させることが可能となり、第１の領域２１を垂直偏波の電磁波を透過できる周波数選択表面として機能させることができる。また、同じ形状、同じ寸法の縦長の開口部３１と、同じ形状、同じ寸法の横長の横開口部４３とがそれぞれが規則的に配列されるので、見た目が美しい。

次に、図９を参照して、第７変形例による透明導電膜の複数の開口部の開口パターンについて説明する。本変形例では、上記第３変形例と同様に、複数の縦長の開口部３２−１〜３２−４が、第１の領域２１において横方向に千鳥状に配列される。横方向に並ぶ複数の開口部３２−１は第１列を、横方向に並ぶ複数の開口部３２−２は第２列を、横方向に並ぶ複数の開口部３２−３は第３列を、横方向に並ぶ複数の開口部３２−４は第４列をそれぞれ形成する。また、下方に向かって、縦長の各開口部３２−１〜３２−４の縦寸法が小さくなる。さらに、第１の領域２１に、横長の横開口部４３−１〜４３−４が設けられる。横方向に並ぶ各横開口部４３−１は縦長の各開口部３２−１の間に配置され、横方向に並ぶ各横開口部４３−２は縦長の各開口部３２−２の間に配置され、横方向に並ぶ各横開口部４３−３は縦長の各開口部３２−３の間に配置され、横方向に並ぶ各横開口部４３−４は縦長の各開口部３２−４の間に配置される。

本変形例では、上記第３変形例と異なり、上記第６変形例と同様に、縦長の開口部３２と、横長の横開口部４３とが離間しており、交わることがない。このように第１の領域２１を形成することにより上記第１変形例と上記第６変形例の両方の効果が得られる。

次に、図１０を参照して、第８変形例による透明導電膜の複数の開口部の開口パターンについて説明する。本変形例では、上記第２変形例と同様に、複数の縦長の開口部３１が、同じ形状、同じ寸法を有し、第１の領域２１において横方向に千鳥状に配列される。横方向に並ぶ複数の開口部３１−１は第１列を、横方向に並ぶ複数の開口部３１−２は第２列を、横方向に並ぶ複数の開口部３１−３は第３列をそれぞれ形成する。また、第１の領域２１に、横寸法が所定値以上の横開口部４４−１〜４４−３が設けられる。この横開口部４４−１〜４４−３は、横に長くてよく、直線状でよい。複数の横開口部４４−１〜４４−３は、同じ形状、同じ寸法を有している。

本変形例では、上記第２変形例と異なり、複数の横長の横開口部４４−１〜４４−３が、縦方向および横方向に整列している。そうして、複数の横開口部４４のうち、一部４４−１、４４−３は縦長の開口部３１（開口部３１−１、３１−３）と十字状に交わり、残部４４−２は縦長の開口部３１（開口部３１−２）と離間している。すなわち、第１列の開口部３１−１および第３列の開口部３１−３は、横開口部４４と交わることで十字開口部５３−１、５３−３を形成し、第２列の開口部３１−２は、横開口部４４−２と離間して設けられる。このように第１の領域２１を形成することにより、上記第２変形例や上記第６変形例と同様の効果が得られる。

次に、図１１を参照して、第９変形例による透明導電膜の複数の開口部の開口パターンについて説明する。本変形例では、上記第３変形例と同様に、複数の縦長の開口部３２−１〜３２−４が、第１の領域２１において横方向に千鳥状に配列される。横方向に並ぶ複数の開口部３２−１は第１列を、横方向に並ぶ複数の開口部３２−２は第２列を、横方向に並ぶ複数の開口部３２−３は第３列を、横方向に並ぶ複数の開口部３２−４は第４列をそれぞれ形成する。また、下方に向かって、縦長の各開口部３２−１〜３２−４の縦寸法が小さくなる。さらに、第１の領域２１に、横長の横開口部４４−１〜４４−４が設けられる。

本変形例では、上記第３変形例と異なり、上記第８変形例と同様に、複数の横長の横開口部４４が、縦方向および横方向に整列している。そうして、複数の横開口部４４のうち、一部４４−１、４４−３は縦長の開口部３２（開口部３２−１、３２−３）と十字状に交わり十字開口部５４（十字開口部５４−１、５４−３）を形成し、残部４４−２、４４−４は縦長の開口部３２（開口部３２−２、３２−４）と離間している。このように第１の領域２１を形成することにより、上記第１変形例や上記第８変形例と同様の効果が得られる。

次に、図１２を参照して、第１０変形例による透明導電膜の複数の開口部の開口パターンについて説明する。本変形例では、上記実施形態と同様に、第１の領域２１に、縦寸法が所定値以上の開口部３３が形成される。横方向に並ぶ複数の開口部３３−１は第１列を、横方向に並ぶ複数の開口部３３−２は第２列を、横方向に並ぶ複数の開口部３３−３は第３列を、横方向に並ぶ複数の開口部３３−４は第４列を、横方向に並ぶ複数の開口部３３−５は第５列をそれぞれ形成する。

本変形例では、上記実施形態と異なり、縦寸法が所定値以上の開口部３３が、直線状ではなく、円状になっている。円状の開口部３３は、横寸法と縦寸法とが等しい。尚、本変形例では、開口部３３の形状が円状であるが、楕円形状や、正方形状や長方形などの多角形状でもよい。このように縦寸法が所定値以上あり、横寸法が所定値以上ある複数の開口部を形成させた場合、上記第２変形例と同様の効果を得ることができる。

次に、図１３を参照して、第１１変形例による透明導電膜の複数の開口部の開口パターンについて説明する。本変形例では、上記第１変形例と同様に、第１の領域２１に、縦寸法が所定値以上であり、上記第１０変形例と同様に横寸法が所定値以上の円状の開口部３４−１〜３４−７が形成される。また、下方に向かうほど、各開口部３４−１〜３４−７の縦寸法Ｗ１〜Ｗ７が小さい（Ｗ１＞Ｗ２＞Ｗ３＞Ｗ４＞Ｗ５＞Ｗ６＞Ｗ７）。

本変形例では、上記第１変形例と異なり、上記第１０変形例と同様に、縦寸法が所定値以上の開口部３４−１〜３４−７が、直線状ではなく、円状になっている。円状の各開口部３４−１〜３４−７は、横寸法と縦寸法とが等しい。尚、本変形例では、各開口部３４−１〜３４−７の形状が円状であるが、楕円形状や、正方形状や長方形などの多角形状でもよい。このように第１の領域２１を形成することにより、上記第１変形例と上記第１０変形例の両方の効果が得られる。

［試験例１〜試験例４］
試験例１〜試験例４では、透明導電膜を有する合わせガラスに対する、偏波面が垂直である電磁波の透過特性をＦＤＴＤ（Finite-difference time-domain method）法による電磁界シミュレーションで解析した。

試験例１〜試験例４では、透明導電膜の複数の開口部の開口パターンを変えた以外、同じ条件で、解析を行った。合わせガラスは、ガラス板、中間膜、透明導電膜、中間膜、およびガラス板をこの順で有し、合わせガラスの厚さ方向に垂直偏波が入射するとした。矩形状の透明導電膜（横３００ｍｍ×縦２００ｍｍ）の４辺のうち、上辺および下辺には磁気壁を境界条件として設定し、左辺および右辺には電気壁を境界条件として設定した。透過させる電磁波の周波数は０〜３ＧＨｚまで変化させた。

なお、電磁界シミュレーションでの合わせガラスのモデルは以下のとおりに設定した。
各ガラス板の厚さ：２．０ｍｍ
各中間膜の厚さ：０．３８１ｍｍ
透明導電膜の厚さ：０．０１ｍｍ
各ガラス板の比誘電率：７．０
各中間膜の比誘電率：３．０
透明導電膜の抵抗率：１．０Ω
図１４は、試験例１による透明導電膜の複数の開口部の開口パターンを示す図である。図１４において、１２は透明導電膜を、３１は縦長の開口部を、４３は横長の開口部を、それ以外の数字は開口パターンの寸法（ｍｍ）を表す。試験例１の開口パターンは、第６変形例の開口パターン（図８参照）と同様であるので、詳しい説明を省略する。

図１５は、試験例２による透明導電膜の複数の開口部の開口パターンを示す図である。図１５において、１２は透明導電膜を、３１は縦長の開口部を、４４は横長の開口部を、それ以外の数字は開口パターンの寸法（ｍｍ）を表す。試験例２の開口パターンは、第８変形例の開口パターン（図１０参照）と同様であるので、詳しい説明を省略する。

図１６は、試験例３による透明導電膜の複数の開口部の開口パターンを示す図である。図１６において、１２は透明導電膜を、３１は縦長の開口部を、４２は横長の開口部を、それ以外の数字は開口パターンの寸法（ｍｍ）を表す。試験例３の開口パターンは、第４変形例の開口パターン（図６参照）と同様であるので、詳しい説明を省略する。

試験例４は、比較例であって、開口部のない透明導電膜を用いたので、透明導電膜の図示を省略する。

図１７は、試験例１〜試験例４による透明導電膜を有する合わせガラスに対する垂直偏波の透過特性を示す図である。図１７において、実線は試験例１の解析結果を、一点鎖線は試験例２の解析結果を、２点鎖線は試験例３の解析結果を、破線は試験例４の解析結果を表す。図１７の横軸は透過させる垂直偏波の周波数（ＧＨｚ）であり、図１７の縦軸は入射させた垂直偏波の透過損失であるＳ２１（ｄＢ）である。

図１７から明らかなように、試験例１〜試験例３では横長の開口部を設けたので、試験例４よりも、垂直偏波が透明導電膜を透過しやすいことがわかる。また、横長の開口部の寸法や配置で、垂直偏波の周波数依存性が変わることがわかる。
［試験例５〜試験例７］
試験例５〜試験例７では、合わせガラスの電圧印加時の温度分布を発熱シュミレーションによって解析した。試験例５〜試験例６が実施例、試験例７が比較例である。

合わせガラスは、解析の簡略化のため、ガラス板、透明導電膜、およびガラス板をこの順で有するとし、中間膜を有しないとした。各構成要素の寸法、物性は下記の通りとした。
各ガラス板の厚さ：２．０ｍｍ
各ガラス板の熱伝導率：１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）
各ガラス板の比熱：６７０Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）
各ガラス板の質量密度：２．２ｇ／ｃｍ^３
透明導電膜の厚さ：０．００２ｍｍ
透明導電膜の電気電導率：６２５０００Ω^−１・ｍ^−１
透明導電膜の熱伝導率：４２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）
透明導電膜の比熱：２３５Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）
透明導電膜の質量密度：１．０７ｇ／ｃｍ^３
合わせガラスの有限要素解析モデルは、アルテアエンジニアリング社製のソフトウェア（HyperMesh）を用いて作成した。このモデルのバスバー間に電圧を印加したときの温度分布は、汎用有限要素解析プログラムであるダッソー・システムズ社製のソフトウェア（Abaqus/Standard）を用いて求めた。

合わせガラスの初期温度は２３℃とし、合わせガラスと空気との境界には熱伝達境界条件を設定した。熱伝達境界条件とは、合わせガラスと空気との間で熱伝達が行われるという境界条件である。合わせガラスと空気との熱伝達係数は８．０Ｗ／ｍ^２・Ｋとし、空気の温度は常に２３℃とした。バスバー間の電圧は２４Ｖとした。

図１９は、試験例５による合わせガラスの寸法および形状を示す図である。図２０は、試験例５による合わせガラスの電圧印加時の温度分布を示す図である。図２１は、試験例６による合わせガラスの寸法および形状を示す図である。図２２は、試験例６による合わせガラスの電圧印加時の温度分布を示す図である。図２３は、試験例７による合わせガラスの寸法および形状を示す図である。図２４は、試験例７による合わせガラスの電圧印加時の温度分布を示す図である。図１９、図２１、図２３において、１２は透明導電膜を、１３は左バスバーを、１４は右バスバーを、それ以外の数字は寸法（ｍｍ）を表す。また、図２０、図２２、図２４において、数値範囲を表す「−」は、その左側の数値を含み、その右側の数値を含まない。例えば、「２０℃−３０℃」は、２０℃以上３０℃未満の範囲を意味する。

試験例５〜試験例７では、透明導電膜の開口パターン以外、同じ条件で、解析を行った。図１９に示すように、試験例５では、図２に示す開口パターンと同様の開口パターンを、透明導電膜の左右方向全体に亘って形成した。図２１に示すように、試験例６では、図２に示す開口パターンと同様の開口パターンを、透明導電膜の左右方向中央部を除いて形成した。図２３に示すように、試験例７では、透明導電膜に開口パターンを形成しなかった。

図１９〜図２４から明らかなように、試験例５〜試験例６では、バスバー間の距離が短い領域に開口パターンが形成されるので、開口パターンが形成されない試験例７に比べて、局所的に高温になる領域が小さくなり局所加熱の問題が大幅に改善されたことがわかる。

以上、電熱窓用板状体の実施形態などについて説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

例えば、上記実施形態の透明導電膜１２は、図１に示すように、上辺の長さが下辺の長さよりも短いが、上辺の長さが下辺の長さよりも長くてもよく、この場合、第１の領域２１の下辺から上辺に向かって、左バスバー１３と右バスバー１４との間の距離が徐々に長くなるので、上側ほど、縦寸法が所定値以上の各開口部の縦寸法が小さくてもよい。

また、上記実施形態の左バスバー１３や右バスバー１４は、それぞれ、透明導電膜１２の上端から下端まで延びているが、透明導電膜の上端から下端にかけて複数に分割されていてもよい。

また、上記実施形態の複数の開口部は、垂直偏波および水平偏波の他に、円偏波を透過させてもよい。

また、上記実施形態の第１の領域２１は、第２の領域２２と一体に形成されているが、第２の領域２２と間隔をおいて設けられてもよい。

本出願は、２０１３年１月２１日に日本国特許庁に出願された特願２０１３−００８７８１号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０１３−００８７８１号の全内容を本出願に援用する。

１０ 電熱窓用板状体
１２ 透明導電膜
１３ 左バスバー
１４ 右バスバー
２１ 第１の領域
２２ 第２の領域
３１ 縦長の開口部
４１ 横長の開口部

Claims (10)

1. 加熱可能な透明導電膜と該透明導電膜に給電するための複数のバスバーとを備えた電熱窓用板状体において、
   前記複数のバスバーは、前記透明導電膜の左側端部に接続される左バスバーと前記透明導電膜の右側端部に接続される右バスバーとを有し、
   前記透明導電膜は、前記左バスバーと前記右バスバーとで挟まれる帯状の第１の領域と、前記左バスバーと前記右バスバーとで挟まれる帯状の第２の領域と、前記第１の領域に設けられた複数の開口部とを有し、
   前記第１の領域は、縦寸法が所定値以上である前記開口部を含むことによって、所定の周波数帯の水平偏波である電磁波を透過する周波数選択表面を形成しており、
   前記複数の開口部は、前記左バスバーおよび前記右バスバーの一方から他方に向かって前記第１の領域を流れる電流が開口部によって少なくとも１回は迂回するように配列され、
   前記第２の領域は、前記開口部を含まないことを特徴とする、電熱窓用板状体。
2. 前記複数の開口部は、横方向に間隔をおいて配設される第１の開口部および第２の開口部と、前記第１の開口部を前記第２の開口部に向けて横方向に延長した領域および前記第２の開口部を前記第１の開口部に向けて横方向に延長した領域と接するか一部重なる第３の開口部とを有する、請求項１に記載の電熱窓用板状体。
3. 前記複数の開口部は、各開口部が横方向に千鳥状に配列される、請求項１または２に記載の電熱窓用板状体。
4. 前記左バスバーと前記右バスバーとの間の距離は、前記第１の領域の上方から下方に向かって徐々に長くなり、
   前記複数の開口部は、各開口部の縦寸法が下方に向かって小さくなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電熱窓用板状体。
5. 前記水平偏波の周波数帯の中心周波数における空気の波長をλ _０１ とし、前記電熱窓用板状体の波長短縮率をｋとし、前記電熱窓用板状体での波長をλ _ｇ１ ＝λ _０１ ・ｋとして、
   前記開口部の縦寸法が、（１／２）・λ _ｇ１ 以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電熱窓用板状体。
6. 前記第１の領域は、横寸法が所定値以上の横開口部を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電熱窓用板状体。
7. 前記複数の開口部は、縦寸法が所定値以上の線状の開口部と、横寸法が所定値以上の線状の横開口部とが互いに交わる十字開口部が複数配列された、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電熱窓用板状体。
8. 前記第１の領域は、縦寸法が所定値以上の線状の開口部と、横寸法が所定値以上の線状の横開口部とが離間して配列された、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電熱窓用板状体。
9. 前記第１の領域は、前記横開口部によって、所定の周波数帯の垂直偏波である電磁波を透過する周波数選択表面を形成しており、
   前記垂直偏波の周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ_０とし、前記電熱窓用板状体の波長短縮率をｋとし、前記電熱窓用板状体での波長をλ_ｇ＝λ_０・ｋとして、
   前記横開口部の横寸法が、（１／２）・λ_ｇ以上である、請求項６〜８のいずれか１項に記載の電熱窓用板状体。
10. 前記第１の領域は、前記第２の領域よりも前記左バスバーと前記右バスバーとの間の距離が短い、請求項１〜９のいずれか１項に記載の電熱窓用板状体。

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