JP7380617B2 - センサカバーの発熱構造 - Google Patents

Description

本発明は、センサカバーの発熱構造に関する。

自動車等の車両には、車外の物体を検出するための電磁波を送受信する車載センサが搭載されている。車載センサにおける電磁波の送信方向の前方にはセンサカバーが配置されている。センサカバーは、車外から車載センサを見えにくくするためのものである。センサカバーは、電磁波を透過させることが可能となっている。ただし、センサカバーに対する氷雪の付着に伴い、センサカバーにおける電磁波の透過性が低下する。このため、センサカバーに特許文献１に示されるようにヒータ線を設けることが考えられる。この場合、ヒータ線に対する通電によって同ヒータ線を発熱させると、センサカバーに付着した氷雪が融解する。これにより、氷雪の付着によってセンサカバーの電磁波の透過性が低下することを抑制できる。

特開２０１９－１４５４９８号公報

ところで、特許文献１では、センサカバーの加熱したい箇所全体に亘るように一つのヒータ線を長く延ばして配置している。
ここで、通電時のヒータ線の発熱量は、そのヒータ線の抵抗値Ｒによって決まる。ヒータ線の抵抗値Ｒは、ヒータ線の比抵抗ρ、長さＬ及び、断面積Ｓに基づき、次の式「Ｒ＝ρ・Ｌ／Ｓ」のように定められる。この式から分かるように、ヒータ線の長さＬが長くなるほど抵抗値Ｒが大きくなることから、長さＬの長いヒータ線の発熱量を望む値に抑えるためには、ヒータ線の断面積Ｓを大きくしなければならない。

ヒータ線が薄膜状である場合、ヒータ線の断面積Ｓは線幅ｗと厚さｔとの積である。このため、上記式は「Ｒ＝ρ・Ｌ／（ｗ・ｔ）」となる。この場合、長さＬの長いヒータ線の発熱量を望む値に抑えるためには、ヒータ線の線幅ｗと厚さｔとの少なくとも一方を大きくしなければならないことが分かる。しかし、ヒータ線の線幅ｗを大きくし過ぎると、ヒータ線が原因となってセンサカバーにおける電磁波の透過性が低下する。

ヒータ線が薄膜状である場合、線幅ｗについては、センサカバーにおける電磁波の透過性を確保可能な最大値以上にすることはできない。このため、長さＬが長くなることによるヒータ線の発熱量の増大を抑えるためには、ヒータ線の厚さｔを大きくしなければならなくなる。従って、ヒータ線をセンサカバーに設ける方法として、例えばスパッタといったヒータ線の厚さｔをあまり小さくできない方法を採用することは困難になる。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するセンサカバーの発熱構造は、車外の物体を検出するための電磁波を送受信する車載センサのセンサカバーに適用される。上記発熱構造は、車載センサの電磁波の送信方向の前方に位置する前記センサカバーに設けられたヒータ線を備える。上記発熱構造では、ヒータ線に対する通電によって同ヒータ線が発熱する。上記ヒータ線は、二つの電極部と複数の並列部とを備えている。上記二つの電極部は、定められた長さを有し、且つ、互いに距離をおいて配置されている。上記複数の並列部は、二つの電極部を繋ぐように互いに平行に延びている。上記電極部の線幅は、複数の並列部の線幅の合計値以上とされている。

上記構成によれば、複数の並列部における各々の並列部の抵抗値を大きくしても、複数の並列部の合成抵抗値に関しては小さく抑えることができる。このため、ヒータ線を薄膜状とした場合、ヒータ線の並列部の線幅をセンサカバーにおける電磁波の透過性を確保可能な最大値未満に定めたとき、並列部の厚さを小さくしても、複数の並列部の合成抵抗値を小さく抑えることができる。これにより、ヒータ線の抵抗値、すなわちヒータ線の発熱量を望む値に抑えるために並列部の厚さを大きくする必要がなくなる。その結果、ヒータ線をセンサカバーに設ける方法として、例えばスパッタといったヒータ線の厚さｔをあまり小さくできない方法を採用することが可能になり、センサカバーにヒータ線を設ける方法が制限されることを抑制できる。

また、電極部の線幅が複数の並列部の線幅の合計値以上とされていることにより、複数の並列部が繋がる電極部の電流密度を小さく抑えることができる。その結果、電極部の発熱量が多くなることを抑制でき、電極部での発熱が多くなることに伴って、電極部及び複数の並列部を含むヒータ線での発熱の偏りが生じることを抑制できる。

上記電極部は、車載センサから送信される電磁波と干渉しない位置に配置されるものとすることが考えられる。
上記電極部の線幅は並列部の線幅よりも大きい。このため、電極部は、車載センサから送信される電磁波を遮りやすい。しかし、上記構成によれば、電極部が車載センサから送信される電磁波と干渉しない位置に配置されるため、その電磁波が電極部で遮られることによって電磁波による車外の物体の検出精度が低下することを抑制できる。

上記車載センサは、定められた角度領域で電磁波を送信するものであり、上記複数の並列部は、上記角度領域に対して平行となるように延びているものとすることが考えられる。

この構成によれば、定められた角度領域内で車載センサから電磁波が送信されるとき、その電磁波と複数の並列部とが干渉しにくくなる。従って、電磁波による車外の物体の検出精度が複数の並列部によって低下することを抑制できる。

（ａ）は車載センサ、ケース、及びセンサカバーを示す模式図、（ｂ）は（ａ）のセンサカバーにおける二点鎖線で囲んだ部分を示す拡大断面図。 ヒータ線を示す略図。 車載センサから送信される電磁波に対する電極部及び並列部の位置関係を示す略図。 センサカバーの他の例を示す模式図。

以下、センサカバーの発熱構造の一実施形態について、図１～図３を参照して説明する。
図１（ａ）は、車載センサ１、ケース２、及びセンサカバー４を示している。車載センサ１は、車外の物体を検出するための電磁波を送受信するものであり、例えば赤外線センサを採用することが考えられる。赤外線センサは、上記電磁波として赤外線を車外（図１の左側）に向けて送信する一方、車外の物体に当たって反射した上記赤外線を受信し、そうした赤外線の送受信を通じて車外の物体を検知する。

車載センサ１は、車両に搭載されたケース２内に収容されている。ケース２は、車載センサ１における電磁波の送信方向の前方（図１の左方）に向けて開口している。このケース２の開口部には、車載センサ１が車外から直接的に見えないようにするためのセンサカバー４が取り付けられている。

図１（ｂ）は、センサカバー４における図１（ａ）の二点鎖線で囲んだ部分の断面を拡大して示している。図１（ｂ）に示されるセンサカバー４のカバー基材５は、ベース層６と透明フィルム７とを備えている。ベース層６は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の透明樹脂によって形成されている。透明フィルム７は、ベース層６における車載センサ１と反対側の面（図１（ｂ）の左側の面）を覆っている。カバー基材５は、車載センサ１（図１（ａ））によって送受信される電磁波の経路上に位置している。センサカバー４におけるカバー基材５は、車載センサ１によって送受信される電磁波を透過させることが可能となっている。

センサカバー４は、ヒータ線８、保護層９、及びＡＲコート層１０を備えている。ヒータ線８は、銅等の金属製であって通電により発熱する。ヒータ線８は、カバー基材５（透明フィルム７）における車載センサ１と反対側の表面に配置されている。保護層９は、ヒータ線８及び透明フィルム７を覆うものであって、ＰＥＴ等の透明樹脂によって形成されている。ＡＲコート層１０は、保護層９における車載センサ１と反対側の面に、反射防止コーティングによって形成されている。センサカバー４における保護層９及びＡＲコート層１０も、車載センサ１によって送受信される電磁波を透過させることが可能となっている。

次に、ヒータ線８について詳しく説明する。
センサカバー４に付着した氷雪は、ヒータ線８の通電による発熱を通じて融解される。これにより、氷雪の付着によってセンサカバー４に対する電磁波の透過が妨げられることは抑制される。

図２に示すように、ヒータ線８は、二つの電極部１１と複数の並列部１２とを備えている。電極部１１及び並列部１２はいずれも薄膜状とされている。二つの電極部１１は、定められた長さを有しており、且つ、互いに距離をおいて配置されている。複数の並列部１２は、二つの電極部１１を繋ぐように互いに平行に延びている。電極部１１の線幅は、複数の並列部１２の線幅の合計値以上とされている。そして、電極部１１に対する電圧の印加により、ヒータ線８の電極部１１及び複数の並列部１２に対する通電が行われ、ヒータ線８が発熱するようになる。

図３は、車載センサ１から送信される電磁波に対する電極部１１及び並列部１２の位置関係を示している。車載センサ１は、定められた角度領域Ａで電磁波を送信するものとされている。上記角度領域Ａは、ほぼ水平に広がっている。ヒータ線８の電極部１１は、車載センサ１から送信される電磁波と干渉しない位置、言い換えれば上記角度領域Ａと重ならない位置に配置されている。ヒータ線８における複数の並列部１２は、上記角度領域Ａに対して平行となるように延びている。この例では、複数の並列部１２がほぼ水平方向に延びている。

ヒータ線８における複数の並列部１２の線幅ｗは、センサカバー４における電磁波の透過性を確保可能な最大値未満の値とされる。こうした線幅ｗの最大値としては、例えば１００μｍがあげられる。また、電極部１１及び複数の並列部１２を含むヒータ線８は、薄膜状となるようにセンサカバー４に設けることの可能な方法、例えばスパッタによってセンサカバー４に設けられる。なお、ヒータ線８は、薄膜状となるようにセンサカバー４に設けることの可能な方法であってスパッタ以外の方法、例えば蒸着といった乾式めっきによって、あるいは電気めっき及び無電解めっきといった湿式めっきによってセンサカバー４に設けられていてもよい。

次に、本実施形態におけるセンサカバー４の発熱構造の作用について説明する。
ヒータ線８の発熱量はヒータ線８全体の抵抗値Ｒによって決まり、その抵抗値Ｒはヒータ線８の長さＬ及び断面積Ｓによって決まる。ヒータ線８が薄膜状である場合、断面積Ｓはヒータ線８の線幅ｗと厚さｔとの積である。ヒータ線８における複数の並列部１２では、線幅ｗを上述した最大値未満としなければならないことから、並列部１２での発熱量を望む値に抑えるための断面積Ｓの増大を、厚さｔの調節によって実現しなければならなくなる。

しかし、厚さｔを例えば３μｍ以上と大きく設定すると、電極部１１及び複数の並列部１２を含むヒータ線８をセンサカバー４に設ける方法としてスパッタ等を採用した場合、厚さｔが大きすぎてヒータ線８が剥がれるおそれがある。この点、ヒータ線８においては、複数の並列部１２がそれぞれ二つの電極部１１を繋ぐように同電極部１１に対し接続されている。この場合、複数の並列部１２における各々の厚さｔが小さいことにより、並列部１２の断面積Ｓの増大が制限され、各々の並列部１２の抵抗値が大きくなるとしても、複数の並列部１２の合計抵抗値に関しては小さく抑えられる。

このため、ヒータ線８の発熱量（抵抗値に対応）を望む値に抑えるため、並列部１２の厚さｔを大きくする必要がなくなる。その結果、ヒータ線８をセンサカバー４に設ける方法として、例えばスパッタといったヒータ線８の厚さｔをあまり小さくできない方法を採用することが可能になり、センサカバー４にヒータ線８を設ける方法が制限されることを抑制できる。

また、ヒータ線８においては、電極部１１の線幅が複数の並列部１２の線幅の合計値以上とされている。これにより、複数の並列部１２が繋がる電極部１１の電流密度を小さく抑えることができる。その結果、電極部１１の発熱量が多くなることを抑制でき、電極部１１での発熱が多くなることに伴って、電極部１１及び複数の並列部１２を含むヒータ線８での発熱の偏りが生じることを抑制できる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）センサカバー４にヒータ線８を設ける方法が制限されることを抑制できる。
（２）ヒータ線８での発熱の偏りを抑制できる。

（３）電極部１１の線幅は並列部１２の線幅よりも大きい。このため、電極部１１は、車載センサ１から送信される電磁波を遮りやすい。しかし、電極部１１が車載センサ１から送信される電磁波と干渉しない位置に配置されるため、その電磁波が電極部１１で遮られることによって電磁波による車外の物体の検出精度が低下することを抑制できる。

（４）車載センサ１は、定められた角度領域Ａで電磁波を送信する。複数の並列部１２は、上記角度領域Ａに対して平行となるように延びている。このため、定められた角度領域Ａ内で車載センサ１から電磁波が送信されるとき、その電磁波と複数の並列部１２とが干渉しにくくなる。従って、電磁波による車外の物体の検出精度が複数の並列部１２によって低下することを抑制できる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・センサカバー４としてケース２に取り付けられるものを例示したが、図４に示すようにケース２とは別に設けられるものであってもよい。この場合、ケース２には、その開口部を塞ぐための別のカバー１３が取り付けられる。

・車載センサ１からの電磁波が送信される角度領域Ａは必ずしも水平に広がっている必要はない。
・ヒータ線８の二つの電極部１１は、車載センサ１から送信される電磁波と干渉する位置、言い換えれば上記角度領域Ａと重なる位置に配置されていてもよい。この場合、二つの電極部１１の位置調整によって上記角度領域Ａを制限するようにしてもよい。

・ヒータ線８を金属ペーストのディスペンスもしくは印刷という方法でセンサカバー４に設けることも可能である。
・電磁波を送受信する車載センサ１として赤外線センサを例示したが、車載センサ１は電磁波としてミリ波を送受信するミリ波レーダであってもよい。

１…車載センサ
２…ケース
４…センサカバー
５…カバー基材
６…ベース層
７…透明フィルム
８…ヒータ線
９…保護層
１０…ＡＲコート層
１１…電極部
１２…並列部
１３…カバー

Claims (3)

1. 車外の物体を検出するための電磁波を送受信する車載センサのセンサカバーに適用され、前記車載センサの電磁波の送信方向の前方に位置する前記センサカバーに設けられたヒータ線を備え、そのヒータ線に対する通電によって同ヒータ線が発熱するセンサカバーの発熱構造において、
   前記ヒータ線は、二つの電極部と複数の並列部とを備えており、
   前記二つの電極部は、定められた長さを有し、且つ、互いに距離をおいて配置されており、
   前記複数の並列部は、前記二つの電極部を繋ぐように互いに平行に延びており、
   前記電極部の線幅は、前記複数の並列部の線幅の合計値以上とされているセンサカバーの発熱構造。
2. 前記電極部は、前記車載センサから送信される電磁波と干渉しない位置に配置されている請求項１に記載のセンサカバーの発熱構造。
3. 前記車載センサは、定められた角度領域で電磁波を送信するものであり、
   前記複数の並列部は、前記角度領域と平行になるように延びている請求項１又は２に記載のセンサカバーの発熱構造。