JP7527872B2 - ヒータユニット及びその応用品 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、車両におけるカメラユニット等に付着した結露、氷、霜、水滴を除去するとともに、曇り、露、氷、霜の付着を防止するためのヒータユニット、及び、このヒータユニットが備えられたカメラユニットに関する。
昨今においては、自動運転や運転補助の装置として、車両前方の他車両や障害物の有無の検知に種々のカメラユニットが使用されている。また、車両側方や車両後方を視認する手段として、従来のミラーだけでなく、カメラ装置により映像撮影をして、その映像を車内モニターに映し出すものもある。また、事故や盗難等の状況を撮影し、その後の現場検証の資料とするためのいわゆるドライブレコーダと称されるものもある。これらは、車室内に配置されるものもあれば、車室外に配置されるものもある。ここで、車室内や周辺雰囲気の湿度が高い場合、カメラユニットと周辺雰囲気の温度差が大きい場合、或いは、レンズの温度が露点を下回る場合には、レンズ表面で結露してレンズに曇りが生じたり、露が付着したりすることがある。また、周辺雰囲気の温度が０℃を下回る場合には、レンズに霜や氷が付着することがある。それらを防止するため、カメラユニットのレンズ近傍に、レンズを加熱するためのヒータユニットが備えられるものがある。このヒータユニットから発せられる熱によって、レンズに付着した曇り、露、霜、氷などは溶融、蒸発して除去される。また、この熱によって、レンズが露点以下に下がることを防止して結露を防ぐこともできる。これにより、カメラユニットによる撮影は鮮明なものとなる。このような技術として、例えば特許文献１，２などが参照できる。
また、本発明に関連する技術として、例えば、特許文献３，４などが挙げられる。
ここで、車載用のカメラユニットにおけるレンズは、直径が１０ｍｍにも満たないような小さい部品であり、レンズ周辺のスペースも極限まで削られているため、これに備えられるヒータユニットも同様に小さなものとなる。その場合、通常の導電体のパターン設計では、ヒータユニットの抵抗値を大きくすることが困難となるため、特に低電圧の専用電源を用意しない限り、電力量が大きくなり、過加熱となってしまうことになる。過加熱となると、レンズやレンズの保持部材に熱的な歪が生じてしまい、光学設計に狂いが生じてしまうことになる。
本発明はこのような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、小さい寸法であっても過加熱とならず、省電力化や省スペース化にも寄与できるヒータユニットと、それを備えたカメラユニットを提供することにある。
上記目的を達成するべく、本発明によるヒータユニットは、面状の基材と、該基材に形成された導電体と、からなるヒータユニットであって、リード部と、複数の環状発熱部を有し、上記リード部における導電体と上記複数の環状発熱部における導電体が連続しており、上記リード部における基材と上記複数の環状発熱部における基材が連続しているものである。
また、上記複数の環状発熱部における一つの環状発熱部ともう一つの環状発熱部との境界部で折り曲げられ、上記一つの環状発熱部と上記もう一つの環状発熱部とが重ねられて配置されることが考えられる。
また、上記環状発熱部における上記導電体が、折り返し部を有しており、複数の線により環形状を形成していることが考えられる。
また、上記リード部及び上記複数の環状発熱部における上記導電体が、全て直列接続されていることが考えられる。
本発明によるカメラユニットは、上記のヒータユニットが、レンズの近傍に配置されているものである。
また、上記複数の環状発熱部における一つの環状発熱部ともう一つの環状発熱部との境界部で折り曲げられ、上記一つの環状発熱部と上記もう一つの環状発熱部とが重ねられて配置されることが考えられる。
また、上記環状発熱部における上記導電体が、折り返し部を有しており、複数の線により環形状を形成していることが考えられる。
また、上記リード部及び上記複数の環状発熱部における上記導電体が、全て直列接続されていることが考えられる。
本発明によるカメラユニットは、上記のヒータユニットが、レンズの近傍に配置されているものである。
本発明によれば、連続した複数の環状発熱部を有することで、導体線の総延長が長くなり、必要な抵抗値を得ることができるようになる。そのため、過加熱とならないヒータ設計をすることができる。
また、環状発熱部同士の境界部で折り曲げて重ねることで、省スペース化にも寄与することができる。
また、環状発熱部同士の境界部で折り曲げて重ねることで、省スペース化にも寄与することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
まず、図１に示すように、厚さ２８μｍのポリアミドイミドフィルムからなる基材３がある。本発明において用いられる基材３は、合成樹脂などの従来公知の高分子材料をフィルム状にしたもので、例えば、ポリアミドイミドフィルムの他、ＰＥＴフィルム（ポリエステルフィルム）、ポリイミドフィルム、ポリフェニレンサルファイドフィルムなどが好ましく用いられる。
まず、図１に示すように、厚さ２８μｍのポリアミドイミドフィルムからなる基材３がある。本発明において用いられる基材３は、合成樹脂などの従来公知の高分子材料をフィルム状にしたもので、例えば、ポリアミドイミドフィルムの他、ＰＥＴフィルム（ポリエステルフィルム）、ポリイミドフィルム、ポリフェニレンサルファイドフィルムなどが好ましく用いられる。
この基材３上には、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の箔をエッチング加工することにより得られた厚さ３０μｍの導電体１が形成される。上記導電体１としては、ステンレス鋼の他、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、ニッケルクロム、などの金属が好ましく用いられる。また、カーボンや導電樹脂などを用いても良い。これらは、例えば、エッチング加工、打抜き加工などの処理によりパターン化され、１枚の箔状のものとして得られる。また、蒸着や塗布などの工法により、導電体のパターンを形成しても良い。図１において導電体１を黒塗り部にて示す。
本発明におけるヒータユニットは、リード部７と複数の環状発熱部５ａ，５ｂを有しており、このリード部７と複数の環状発熱部５ａ，５ｂは連続して形成されている。導電体１におけるリード部７に存在する部分は、幅が広いことから抵抗値が低くなり実質的に発熱しない部分となる。また、導電体１における環状発熱部５ａ，５ｂに存在する部分は、幅が狭いことから抵抗値が高くなり発熱に寄与する部分となる。また、導電体１は、折り返し部１ａを有しており、複数の線（本実施の形態では２本の線）により環形状を形成している。このような折り返し部を設けることで、導電体１の総延長が長くなり、導電体１の抵抗値を上げることができる。
基材３については、導電体１を覆うように、導電体１よりやや幅広の形状となり、基材３における環状発熱部５ａ，５ｂに存在する部分は、環形状となっており中心部を欠いた形状となっている。また、本実施の形態に置いては、２枚の基材３によって、導電体１が挟持された構成となっており、導電体１は基材３によって絶縁されている。
環状発熱部は、複数（本実施の形態では２つの環状発熱部５ａ，５ｂ）形成されている。この２つの環状発熱部５ａ，５ｂの境界部５ｆで折り曲げ、２つの環状発熱部５ａ，５ｂを重ねて使用することができる。２つの環状発熱部５ａ，５ｂを重ねた際、それぞれの環状発熱部５ａ，５ｂにおける発熱体１の折り返し部１ａの位置がずれており、重ならないことが好ましい。また、本実施の形態に置いては、リード部７、環状発熱部５ａ及び環状発熱部５ｂにおける導電体１が、全て直列接続されており、抵抗値は８．１４Ωとなっている。
また、基材３には、他部材と接着するための接着層（図示しない）が形成されていてもよい。接着層を構成する材料は種々のものが使用できるが、ヒータユニット３１の使用環境やヒータユニット３１の発熱特性に応じて設計される。また、特にヒータユニット３１をカメラユニットに設置する場合、加熱により揮発する物質を含まないものが好ましい。
上記のようにして得られた導電体１及び基材３については、図１に示すようなパターン形状となる。ここで、リード部７における導電体１の端部２ヶ所は露出され、それぞれリード線２５に接続され、電源や温度制御装置等に接続される。温度制御装置としては、温度制御回路の他、例えば、サーモスタット、サーミスタ、温度ヒューズ等も含まれる。
このようなヒータユニット３１は、カメラユニット内に取り付けることができる。図７を参照してカメラユニットの例を説明する。図７は、カメラユニット６０の断面を概略的に示した図であり、第１レンズ６１、第２レンズ６２、レンズ群６３が、鏡筒６５内に配置され、鏡筒６５の底部には、光学フィルタ６６が配置され、これらはカメラケース６９内に配置される。また、カメラケース６９の底部には、第１レンズ６１、第２レンズ６２及びレンズ群６３の光軸と直行するようにイメージセンサを含む撮像基板６７が配置されている。また、第１レンズ６１と鏡筒６５が接する部分、及び、鏡筒６５とカメラケース６９が接する部分には、Ｏリング６８が配置され、カメラユニット内への水等の侵入を防止している。ヒータユニット３１は、環状発熱部５ａと環状発熱部５ｂが重ねられ、環状発熱部５ａ，５ｂが第１レンズ６１の周縁部に配される状態で、第１レンズ６１と第２レンズ６２の間に、挟み込まれるようにして設置される。ヒータユニット３１のリード部７とリード線２５は、鏡筒６５に形成された孔から、鏡筒６５とカメラケース６９の間を通り、所定の電源に接続される。
車室内や周辺雰囲気の湿度が高い場合、カメラユニットと周辺雰囲気の温度差が大きい場合、或いは、周辺雰囲気の温度が０℃を下回る場合、曇り、露、霜、氷などが第１レンズ表面に付着することがある。この曇り、露、霜、氷などによって光が散乱し、カメラユニット６０による鮮明な撮影が阻害されるおそれがある。そのため、ヒータユニット３１が第１レンズ６１と第２レンズ６２の間に設置され、ヒータユニット３１から発せられる熱によって第１レンズ６１を加熱することで、曇り、露、霜、氷が除去されることになる。また、ヒータユニット３１からの熱によって鏡筒６５内部が加熱され、特に寒冷時などにおいても、鏡筒６５内部を常温に近い温度とすることができる。これにより、第１レンズ６１、第２レンズ６２、レンズ群６３や鏡筒６５の冷却による熱収縮によって光学特性が変化してしまうことを防止することもできる。
本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば、導電体１について、箔状のものでなく線状のものとすることもできる。このような線状の導電体１として、例えば、銀入り銅合金線、錫入り銅合金線、軟銅線、銅－ニッケル合金線、これらに錫メッキや銀メッキ等のメッキを施したもの、ニッケル－クロム合金線、鉄－クロム合金線、ステンレス鋼線、アルミニウム合金線、カーボン線等、種々の導体線を使用することができる。また、これらの導体線に絶縁被膜を形成したものを使用しても良い。これらについては、上記した特許文献４を参照することができる。
本実施の形態では、導電体１が２枚の基材３によって挟持され絶縁された構成になっているが、導電体１が基材３で絶縁されず、導電体１の片面が露出した状態となっているものであっても良い。例えば、ヒータユニット３１が完全に密封された箇所に設置される場合、防水特性も不要となり、導電体１を完全に絶縁する必要はなくなる。但し、この場合、境界部５ｆで折り曲げる際に、導電体１が露出している面を内側にして折り曲げるのではなく、導電体１が露出している面を外側にして折り曲げる必要がある。また、導電体１が２枚の基材３によって挟持されているような形態の場合、基材３が透明な材料であると、万が一導電体１に断線等の異常が生じた際に、目視で確認できるようになるため好ましい。
本実施の形態では、２つの環状発熱部５ａ，５ｂを有するものであったが、環状発熱部は３つ以上であってもよく、また、環状発熱部が連結する形態も、本実施の形態のような直線状のものだけでなく、種々の態様が考えられる。例えば、図２に示すように、３つの環状発熱部５ａ，５ｂ，５ｃが直線状に連結した形態、図３に示すように、環状発熱部５ａと環状発熱部５ｂの接続方向が、リード部７と環状発熱部５ａの接続方向と９０度折れている形態、図４，５に示すように、環状発熱部５ａに２つの環状発熱部５ｂ，５ｃが連結している形態などが考えられる。図２～５において導電体１を黒塗り部にて示す。
また、環状発熱部において、図６に示すように、導電体１が折り返し部１ａを有しておらず、１つの線により環形状を構成するものも考えられる。図６において導電体１を黒塗り部にて示す。また、折り返し部１ａにおいて、１回の折り返しだけでなく、２回以上の折り返しを行っても良い。また、環状発熱部について、上記実施の形態では略円環形としたが、例えば、三角形、四角形等の多角形や楕円、扇形等、他の形状であっても良い。
本実施の形態では、この２つの環状発熱部５ａ，５ｂの境界部５ｆにおいて、導電体１が直線形状となっているが、境界部５ｆはこのような形状となっていなくても良く、図３に示すように、環状の導電体１同士が接するような形状となっていても良い。また、図５に示すように、境界部５ｆにおいて、導電体１の幅を広くし、発熱に寄与しない部分とすることも考えられる。
また、被加熱部への熱伝導の効率を上げるため、被加熱部に接する面と逆の面に、発泡樹脂等からなる断熱シートを設置することも考えられる。この場合、断熱特性、耐熱性、衝撃吸収性、外観など、種々の特性が異なるような複数の材料を組合せた断熱シートを使用することもできる。また、導電体１からの発熱を均一化するため、均熱部材を設置することも考えられる。均熱部材としては、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、ステンレス鋼等の箔などを使用することができる。
また、カメラユニット６０において、ヒータユニット３１を配置する箇所として、上記実施の形態では第１レンズ６１と第２レンズ６２の間としたが、勿論その他の箇所に配置しても良い。例えば、第１レンズ６１の周囲、鏡筒６５の内面、カメラケース６９の内面等、種々の箇所に設置することができる。
また、本発明のヒータユニット３１は、カメラユニットだけでなく、種々のセンサユニットに適用することができる。例えば、レーダーユニット、レーザーライダーユニット、超音波センサユニットなどにも使用することができる。より具体的には、レーダーユニットの覆いであるレドームにヒータユニットを取付けることも考えられる。
以上詳述したように本発明によれば、十分な安全機能を有するとともに、省電力化や省スペース化にも寄与できるヒータユニットを得ることができる。このようなヒータユニットは、例えば、家庭用暖房器具、自動車内装用暖房装置、産業用加熱装置、各種除雪解氷装置、防曇装置、加熱調理器具などの熱源として好適に使用することができる。また、被加熱物に接して使用されるような伝導伝熱用のヒータとしてだけでなく、被加熱物から距離をおいて設置されるような輻射伝熱用のヒータとしても使用することができる。
１ 導電体
１ａ 折り返し部
３ 基材
５ａ，５ｂ，５ｃ 環状発熱部
７ リード部
３１ ヒータユニット
１ａ 折り返し部
３ 基材
５ａ，５ｂ，５ｃ 環状発熱部
７ リード部
３１ ヒータユニット
Claims (5)
- 面状の基材と、該基材に形成された導電体と、からなるヒータユニットであって、
リード部と、複数の環状発熱部を有し、
上記環状発熱部は中心部を欠いた形状の上記基材と、上記導電体からなり、
上記リード部における導電体と上記複数の環状発熱部における導電体が連続しており、上記リード部における基材と上記複数の環状発熱部における基材が連続しているヒータユニット。 - 上記複数の環状発熱部における一つの環状発熱部ともう一つの環状発熱部との境界部で折り曲げられ、上記一つの環状発熱部と上記もう一つの環状発熱部とが重ねられて配置される請求項１記載のヒータユニット。
- 上記環状発熱部における上記導電体が、折り返し部を有しており、複数の線により環形状を形成している請求項１または２記載のヒータユニット。
- 上記リード部及び上記複数の環状発熱部における上記導電体が、全て直列接続されている請求項１～３何れか記載のヒータユニット。
- 請求項１～４何れか記載のヒータユニットが、レンズの近傍に配置されているカメラユニット。
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