EA043108B1 - Нагреваемая панель остекления - Google Patents

Description

Технические предпосылки создания изобретения

В случае нагреваемых панелей остекления, содержащих электропроводящий слой покрытия и имеющих по существу правильную форму, например прямоугольную форму, электрический ток подают на проводящий слой покрытия посредством, например, металлических шин, которые по существу параллельны друг другу. В этом конкретном случае расстояние между шинами по всей их длине остается по существу одинаковым. Следовательно, электрическое сопротивление пути тока вдоль длины шин является по существу одинаковым. При подаче заданного напряжения на такие панели остекления количество генерируемого тепла будет по существу равномерным по всей поверхности панели остекления, покрытой проводящим слоем покрытия.

В случае нагреваемых панелей остекления по существу неправильной формы, например панелей остекления с применением в автомобильной, железнодорожной и авиационной областях, могут быть использованы разнесенные шины, которые отклоняются в по меньшей мере одной части вдоль своей длины. Таким образом, расстояние между шинами варьируется, и, следовательно, также варьируется электрическое сопротивление пути тока. Таким образом, при подаче заданного напряжения на такие панели остекления количество генерируемого тепла будет варьироваться вдоль длины шин, тем самым создавая риск локальных участков перегрева, которые могут повредить или разрушить проводящий слой покрытия. Кроме того, при применении таких нагреваемых панелей остекления с целью устранения запотевания и обледенения на некоторых участках запотевание и обледенение может быть устранено быстрее, чем на других. Это может создать проблемы видимости для наблюдателя, смотрящего сквозь такую панель остекления.

Из уровня техники известны нагреваемые окна. Обычные нагреваемые окна для транспортных средств, как правило, содержат первую и вторую электропроводящие шины, находящиеся в электрическом контакте с проводящим покрытием, содержащим электропроводящий слой. Первая шина обычно предусмотрена на верхней части окна, а вторая шина - на нижней части окна. Электропроводящий слой в местоположении между шинами генерирует тепло, когда электрический ток пропускают через него посредством шин. Таким образом, снег и лед могут оттаивать от окон транспортного средства, например ветровых стекол, задних стекол, боковых стекол и/или т.п. Запотевание окон может устраняться таким же образом.

В последние годы многослойное заднее стекло и очень большие ветровые стекла, проходящие до люков в крыше, с образованием остекления односекционного типа становятся желательными в транспортных средствах, таких как автомобили, грузовики, автомобили-универсалы на платформе полноприводного пикапа и т.п.

К сожалению, при обычном положении электрической шины и зоны для размораживания/устранения запотевания обычно сложно обеспечить однородный и эффективный нагрев остекления и, в частности, в основной зоне остекления, соответствующей зоне видимости для наблюдателя, смотрящего сквозь такую панель остекления. Если предусмотрено просто изменение формы верхней шины в обычном нагреваемом ветровом стекле для более эффективного нагрева панели остекления, то точки перегрева, как правило, будут возникать в углах/на изогнутых участках верхней шины по мере нагрева ветрового стекла (т.е. поток тока не распределен приблизительно равномерно).

С учетом вышеуказанного, специалистам в данной области техники станет понятно, что в текущем уровне техники существует необходимость в конструкции нагреваемого окна, которая обеспечивает приблизительно равномерное распределение потока тока, чтобы уменьшить вероятность перегрева и обеспечить эффективный нагрев окна.

Сущность изобретения

Согласно первому аспекту в настоящем изобретении представлена нагреваемая панель остекления по п.1 формулы изобретения. В других пунктах формулы изобретения описаны альтернативные и/или предпочтительные аспекты настоящего изобретения.

Цель настоящего изобретения заключается в предоставлении нагреваемого окна транспортного средства, содержащего многослойную электрически нагреваемую панель остекления, содержащую первую наружную и вторую внутреннюю подложки с внутренней и наружной поверхностями соответственно, уложенными друг на друга посредством по меньшей мере одного полимерного инклюзивного промежуточного слоя;

покрытие, содержащее по меньшей мере один нагреваемый электропроводящий слой, предусмотренный между наружной и внутренней подложками, причем указанное покрытие разделено по меньшей мере на одну нагреваемую зону покрытия и по меньшей мере одну ненагреваемую зону покрытия, при этом первая нагреваемая зона ограничена посредством по меньшей мере двух границ зоны, изолирующими посредством области с удаленным покрытием, по меньшей мере первую и вторую электропроводящие шины, причем каждая из первой и второй шин представляет собой разнесенные шины, предназначенные для подачи электрического напряжения на по меньшей мере одну электрически нагреваемую зону покрытия.

Согласно настоящему изобретению только по меньшей мере одна электрически нагреваемая зона

- 1 043108 покрытия нагревается при прохождении тока через указанные первую и вторую шины, и при этом между шинами образуется электропроводящий путь.

Другая цель настоящего изобретения заключается в предоставлении конструкции нагреваемого окна, не подверженной высокой вероятности перегрева и обеспечивающей равномерный нагрев в по меньшей мере первой нагреваемой зоне.

Еще одна цель настоящего изобретения заключается в выполнении одной или нескольких из представленных выше целей.

Тепло, генерируемое при приложении напряжения к разнесенным шинам, может быть по существу одинаковым по всей поверхности панели остекления. В одном варианте осуществления на панели остекления, таким образом, может быть по существу равномерно устранено обледенение или запотевание.

Преимущественно по меньшей мере одна часть электропроводящего пути проходит по существу от нижней кромки панели остекления до верхней кромки панели остекления. В этом варианте осуществления тепло может генерироваться по существу в один момент времени на верхней кромке и на нижней кромке панели остекления, обеспечивая возможность равномерного нагрева на обеих кромках панели остекления.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одна часть электропроводящего пути проходит по существу от боковой кромки панели остекления к противоположной боковой кромке панели остекления и нижней кромке панели остекления. Это, в частности, относится к большому ветровому стеклу для автомобилестроения, как, например, ветровое стекло, проходящее до стеклянного люка в крыше с образованием остекления односекционного типа, образованного посредством ветрового стекла и стеклянного люка в крыше, также называемого остекленной частью крыши. Такой тип остекления демонстрирует преимущества при обзоре, но его сложно однородно нагреть без создания точки перегрева и, следовательно, на остеклении могут образовываться повреждения.

Таким образом, одной целью настоящего изобретения является предложение решения по равномерному, быстрому и эффективному нагреву зоны видимости для наблюдателя, смотрящего сквозь такую панель остекления. Это является возможным благодаря ограничению зоны, подлежащей быстрому и эффективному нагреву, посредством областей с удаленным покрытием.

Предпочтительно панель остекления по существу покрыта электропроводящим слоем покрытия; например, по меньшей мере 60, 70, 75, 80, 85, 90 или 95% панели остекления может быть покрыто слоем покрытия. Это может обеспечить панель остекления оптическими свойствами (например отражением, цветом в отражении, полным светопропусканием для видимого света, полной передачей энергии), которые являются, по существу, одинаковыми в каждой зоне и предпочтительно, по существу, одинаковыми по всей видимой поверхности остекления.

Предпочтительно панель остекления согласно настоящему изобретению представляет собой автомобильное остекление и, более конкретно, ветровое стекло или многослойное заднее стекло.

Обеспечение того, что электропроводящий путь электрически нагреваемой зоны согласно настоящему изобретению для равномерного и эффективного нагрева, по меньшей мере, требуемой зоны в электропроводящем слое покрытия может обеспечить проектирование поверхности электропроводящего пути независимо от размера, формы или конфигурации панели остекления. Это может позволить выбирать электрическое сопротивление электропроводящего пути в разных частях панели остекления без прямых ограничений высоты, формы или конфигурации панели остекления в рассматриваемой части. В некоторых вариантах осуществления это может быть использовано для достижения, по существу, равномерного нагрева по всей поверхности панели остекления, в частности в месте, где в каждой электропроводящей нагреваемой зоне подают по существу одинаковое напряжение.

Преимущественно шины расположены вдоль длины одной и той же кромки панели остекления, например вдоль нижней кромки панели остекления; это может облегчить маскировку шин от обзора, например посредством покрытия шин эмалью или другим маскирующим веществом или посредством расположения шин, которые должны скрываться при применении, например частью кузова транспортного средства.

Электрически нагреваемая зона ограничена по меньшей мере двумя границами зоны, которые являются изолирующими. Выражение изолирующий в контексте данного документа относится к границе зоны, которая является менее электропроводящей, чем слой покрытия, или которая по существу не проводит электрический ток.

Граница зоны может быть предоставлена путем нанесения в виде рисунка материала на проводящий слой покрытия, который является менее проводящим, чем слой покрытия. Предпочтительно границы зоны образованы одной или несколькими непокрытыми частями панели остекления. Одна или несколько непокрытых частей могут иметь такое электрическое сопротивление, что через них по существу не течет электрический ток при подаче напряжения между шинами, и, таким образом, могут быть по существу непроводящими. Одна или несколько непокрытых частей могут быть выполнены нанесением на подложку маскирующего средства в виде рисунка перед нанесением электропроводящего слоя и последующим удалением маскирующего средства, покрытого слоем покрытия. Альтернативно одна или несколько непокрытых частей могут быть обеспечены удалением проводящего слоя покрытия после нане- 2 043108 сения. Преимущественно слой покрытия может быть удален лазером, например лазерным диодом. Границы зон могут быть по существу невидимыми для невооруженного глаза, в частности, если образованы посредством лазерного удаления части слоя покрытия. Преимущественно ширина границы зоны равна или превышает 300 мкм. Граница зоны может ограничивать или по существу отграничивать электрически нагреваемую зону от другой электрически нагреваемой зоны.

Шины могут быть образованы путем нанесения пасты на основе благородных металлов, например, серебряной пасты, или путем нанесения металлической ленты.

Применение электропроводящего слоя покрытия в качестве слоя покрытия для контроля солнечной энергии может обеспечить сочетание функций защиты от излишнего прохождения солнечной энергии через остекление с возможностью нагрева панели остекления. Термин контроль солнечной энергии в данном документе относится к слою покрытия, который увеличивает избирательность подложки, т.е. увеличивает соотношение падающего видимого света, передаваемого через подложку, к падающей солнечной энергии, передаваемой через подложку. Альтернативно проводящий слой покрытия может быть слабоизлучающим покрытием.

Проводящий слой покрытия может быть нанесен методом вакуумного напыления, например посредством магнетронного напыления, или быть образован пиролизом, например химическим осаждением из газовой фазы. Слой покрытия предпочтительно наносят на всей поверхности или на большей части поверхности подложки.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения пленка покрытия содержит по меньшей мере один металлический слой, отражающий инфракрасное излучение. Пленка покрытия может содержать следующую последовательность слоев: слой диэлектрика/серебро/слой диэлектрика или слой диэлектрика/серебро/слой диэлектрика/серебро/слой диэлектрика. Слои диэлектрика могут содержать, например, оксид олова, оксид цинка, нитрид кремния, оксид титана, оксид алюминия или смеси на основе одного или нескольких из них.

Электропроводящий слой покрытия предпочтительно имеет удельное сопротивление, составляющее от 0,5 до 100 Ом на квадрат, предпочтительно от 0,5 до 25 Ом на квадрат, например 0,8, 2, 5 или 10 Ом на квадрат.

В панели остекления согласно настоящему изобретению подложка может быть стеклом, например, листом плоского стекла, силикатного стекла или стекла, вырабатываемого из расплава металла, в частности листом стекла, предназначенным для последующего применения в качестве панели остекления для использования в архитектурном объекте или транспортном средстве или включения в нее. Она может подвергаться обработке термическим закаливанием или изгибающей обработке до или после того, как слой покрытия был нанесен на по меньшей мере часть ее поверхности. Альтернативно подложка может быть жестким или гибким пластмассовым листовым материалом, который может быть равноценно предназначен для последующего применения в качестве панели остекления для использования в архитектурном объекте или в автомобильном транспортном средстве или включения в нее.

Электропроводящий слой покрытия может быть выполнен непосредственно на поверхности подложки, альтернативно он может поддерживаться пленкой, например из полиэтилена или другого пластмассового листового материала, включенного в панель остекления.

Панель остекления может представлять собой ветровое стекло или заднее стекло транспортного средства или поезда, ветровое стекло летательного аппарата или панель остекления, применяемую в морской области.

Панель остекления может быть приспособлена к напряжению от 10 до 100 В, подаваемому на шины, предпочтительно от 30 до 55 В. Для применения в автомобилях применяется напряжение 32 В, более предпочтительно 36 В, наиболее предпочтительно 42 В. Альтернативно панель остекления может быть приспособлена к напряжению от 10 до 14 В, подаваемому на шины, например приблизительно 12 В. Тепло, выделяемое электрически нагреваемой зоной, предпочтительно составляет от 250 до 1500 Вт на квадратный метр.

Краткое описание графических материалов

На чертеже представлен вид сверху нагреваемого заднего стекла транспортного средства согласно другому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание

Далее настоящее изобретение будет описано только в качестве примера со ссылкой на чертеж, который является схематическим изображением панели остекления.

Конкретные варианты осуществления настоящего изобретения относятся к нагреваемому окну транспортного средства и, более конкретно, заднему стеклу, включая, по меньшей мере, первую зону нагрева. Нагреваемое покрытие (включая один или несколько слоев, по меньшей мере один из которых является проводящим и нагреваемым) изначально предусматривается на подложке окна. Начальное покрытие частично удаляется для разделения начального покрытия на по меньшей мере две разные разнесенные нагреваемые части покрытия и зону нагрева. Первая и вторая разнесенные электропроводящие шины обеспечены на нагреваемых частях покрытия, при этом обе шины находятся в электрической связи с каждой из по меньшей мере двух разных нагреваемых частей покрытия. Вследствие использования

- 3 043108 двух шин ток проходит через по меньшей мере одну разнесенную нагреваемую часть покрытия зоны нагрева (но не соединенную с шинами) для равномерного и эффективного нагрева основной зоны, соответствующей зоне видимости для наблюдателя, смотрящего сквозь такую панель остекления, тем самым обеспечивая нагрев окна.

За счет разделения покрытия на по меньшей мере две разные части покрытия обеспечивается приблизительно равномерное распределение тока вдоль верхней шины, чтобы уменьшить вероятность перегрева при нагреве окна.

Как показано на чертеже, заднее стекло транспортного средства содержит покрытие, расположенное между первой и второй стеклянными подложками соответственно. Покрытие может представлять собой однослойное покрытие (например из проводящего Ag или ITO) в конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения или альтернативно может представлять собой многослойное низкоэмиссионное покрытие в других вариантах осуществления настоящего изобретения. Покрытие, по меньшей мере, частично удалено посредством линий удаления для разделения покрытия на по меньшей мере две разные разнесенные нагреваемые части покрытия, т.е. первую нагреваемую часть покрытия, вторую или третью промежуточную часть покрытия, не предназначенную для нагрева. Такое удаление начального покрытия может быть осуществлено посредством лазерного удаления, пескоструйного удаления, удаляющего абразивного колесика или диска или любой другой подходящей техники или любого другого подходящего устройства удаления покрытия.

Нагреваемые части покрытия разнесены друг от друга, но не нагреваются в изолирующих областях, образованных посредством удаления покрытия (т.е. см. область удаления/изолирования между нагреваемыми частями покрытия и областью удаления/изолирования).

Поскольку покрытие удаляется посредством линий удаления, первая нагреваемая зона электрически изолирована от одной другой покрытой части (полностью или по меньшей мере частично). Исключительно в качестве примера области изоляции/удаления могут быть образованы в виде тонкой линии (например обеспечивая зазор приблизительно 0,5 мм или менее). Необязательно в конкретных вариантах осуществления покрытие также может быть удалено вдоль по меньшей мере одного края окна (например см. область 4с с удаленным покрытием вдоль края (краев) окна), чтобы разместить питающий провод шины, удлинитель (удлинители) или т.п.

Все еще ссылаясь на чертеж, инклюзивный промежуточный слой из поливинилбутираля (PVB) (не показан) предусмотрен между подложками для целей обычного ламинирования. Согласно конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения покрытие предусмотрено на внутренней поверхности одной из подложек, таким образом, покрытие предусмотрено на том, что обычно известно как заднее стекло или вторая или третья поверхность ветрового стекла. На фигуре показаны панель (10) остекления в виде многослойного остекления автомобильного заднего стекла, по существу прозрачный электропроводящий слой (2) покрытия по существу на всей поверхности остекления, шины (21, 22) и изолирующие границы (6), (7) зоны, которые ограничивают одну электрически нагреваемую зону (31). Электрически нагреваемая зона (31) представляет собой зону видимости для наблюдателя, смотрящего сквозь такую панель остекления. Две зоны (42, 43), смежные с первой нагреваемой зоной и обеспеченные электрическим покрытием, не нагреваются, поскольку они электрически не соединены с электрическими шинами (21, 22). Каждая шина образована, например, посредством трафаретной печати слоя серебряной пасты толщиной 40 мкм и шириной 15 мм.

Электрические шины помещены в многослойном остеклении в контакте с нагреваемым проводящим покрытием.

В этом варианте осуществления разнесенные шины 21, 22 размещены на верхнем 35 и нижнем 36 краях остекления. В этом варианте осуществления электрические шины 21, 22 проходят частично по боковым кромкам остекления. Изолирующие границы 7 зоны, которые имеют предпочтительно вид линий, ограничивают зону 31, подлежащую нагреву.

Электрическая шина может быть изготовлена из меди, затем электрическая шина прикрепляется к остеклению посредством клея.

Электропроводящий путь первой электрически нагреваемой зоны 31 образован между шинами 21, 22, приспособленными для подачи электрического напряжения по всей этой электрически нагреваемой зоне.

Изолирующие границы 6, 7 зоны выполнены посредством удаления покрытия. Удаление покрытия осуществляется по существу перпендикулярно верхней 35 и нижней 36 кромкам остекления.

Преимущественно слой покрытия может быть удален лазером, например лазерным диодом. Границы зон могут быть по существу невидимыми для невооруженного глаза, в частности, если образованы посредством лазерного удаления части слоя покрытия. Преимущественно ширина границы зоны равна или превышает 300 мкм. Граница зоны может ограничивать или по существу отграничивать электрически нагреваемую зону от другой электрически нагреваемой зоны.

Шины могут быть спрятаны при использовании посредством сокрытия нижней и боковой кромок панели остекления в кузове транспортного средства, в котором панель остекления приспособлена для установки.

- 4 043108

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения панель 10 остекления может представлять собой автомобильную остекленную часть крыши, т.е. ветровое стекло, проходящее до люка в крыше, содержащую многослойное остекление, по существу, прозрачный электропроводящий слой покрытия по существу на всей поверхности остекления, шины и изолирующие границы зоны, которые ограничивают одну электрически нагреваемую зону. Электрически нагреваемая зона представляет собой зону видимости для наблюдателя, смотрящего сквозь такую панель остекления. Две зоны, смежные с первой нагреваемой зоной, обеспеченные электрическим покрытием, не нагреваются, поскольку они электрически не соединены с электрическими шинами. Каждая шина образована, например, посредством трафаретной печати слоя серебряной пасты толщиной 40 мкм и шириной 15 мм.

Электрические шины помещены в многослойном остеклении в контакте с нагреваемым проводящим покрытием.

В этом варианте осуществления разнесенные шины разнесены в боковом направлении вблизи боковых кромок остекления и в нижней кромке остекления в контакте с нагреваемым проводящим покрытием. Электрическая шина в этом конкретном варианте осуществления выполнена за одно целое. Электрическая шина может быть изготовлена из меди, затем электрическая шина прикрепляется к остеклению посредством клея. В этом конкретном варианте осуществления первая граница предусмотрена в нижней части остекления, и вторая граница предусмотрена в верхней части остекления, более конкретно в части ветрового стекла, для ограничения до зоны видимости для наблюдателя, смотрящего сквозь такую панель остекления. Остекленная часть крыши в этом случае не нагревается посредством применения электрического тока. Электрическая шина может быть выполнена за одно целое.

Электрическая шина может быть изготовлена из меди, затем электрическая шина прикрепляется к остеклению посредством клея.

Claims (14)

1. Многослойная электрически нагреваемая панель остекления, содержащая первую наружную и вторую внутреннюю подложки (1) с внутренней и наружной поверхностями соответственно, уложенными друг на друга посредством по меньшей мере одного полимерного инклюзивного промежуточного слоя;

покрытие (2), содержащее по меньшей мере один нагреваемый электропроводящий слой, предусмотренный между наружной и внутренней подложками, причем указанное покрытие (2) разделено по меньшей мере на одну нагреваемую зону (31) покрытия и по меньшей мере одну ненагреваемую зону (42, 43) покрытия, при этом первая нагреваемая зона (31) ограничена посредством по меньшей мере двух границ (6, 7) зоны, которые являются изолирующими посредством области с удаленным покрытием, по меньшей мере, первую и вторую электропроводящие шины (21, 22), причем каждая из указанных разнесенных первой и второй шин (21, 22) предназначена для подачи электрического напряжения по меньшей мере на одну электрически нагреваемую зону (31) покрытия, и при этом только по меньшей мере одна электрически нагреваемая зона (31) покрытия нагревается при прохождении тока через указанные первую и вторую шины (21, 22) и при этом между шинами (21, 22) образован электропроводящий путь, отличающаяся тем, что разнесенные первая и вторая шины 21, 22 размещены на верхнем 35 и нижнем 36 краях остекления многослойной панели остекления с электрическим подогревом и первая и вторая электрические шины 21, 22 частично проходят по боковым кромкам остекления.

2. Электрически нагреваемая панель (10) остекления по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна часть электропроводящего пути проходит по существу от нижней кромки (35) панели остекления до верхней кромки (36) панели остекления.

3. Электрически нагреваемая панель (10) остекления по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна электрически нагреваемая зона (31) представляет собой основную поверхность остекления.

4. Электрически нагреваемая панель (10) остекления по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что первая и вторая электрические шины (21, 22) предусмотрены вдоль длины нижней кромки (35) и верхней кромки (36) панели остекления.

5. Электрически нагреваемая панель (10) остекления по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что электрически нагреваемые зоны (31) ограничены посредством по меньшей мере одной границы (6, 7) зоны, которая является изолирующей посредством непокрытых частей панели остекления.

6. Электрически нагреваемая панель (10) остекления по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что одна из первой и второй электрических шин (21, 22) проходит вдоль первой нагреваемой зоны (31) покрытия.

7. Электрически нагреваемая панель (10) остекления по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что одна или несколько границ (6, 7) зоны имеют ширину 300 мкм или более.

8. Электрически нагреваемая панель (10) остекления по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что слой (2) покрытия представляет собой слой покрытия для контроля солнечной энергии.

9. Электрически нагреваемая панель (10) остекления по любому из предыдущих пунктов, отличаю-

- 5 043108 щаяся тем, что слой (2) покрытия имеет сопротивление, составляющее от 2 до 25 Ом на квадрат.

10. Электрически нагреваемая панель (10) остекления по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что подложка (1) представляет собой лист стекла.

И. Электрически нагреваемая панель (10) остекления по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что первая и вторая области (6, 7) с удаленным покрытием линейной формы ограничивают по меньшей мере одну электрически нагреваемую зону (31) покрытия.

12. Электрически нагреваемая панель (10) остекления по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что панель остекления представляет собой автомобильное ветровое стекло.

13. Электрически нагреваемая панель (10) остекления по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что панель остекления представляет собой автомобильное остекление, выполненное в качестве одной секции ветрового стекла, проходящего до люка в крыше.

14. Электрически нагреваемая панель (10) остекления по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что панель остекления представляет собой заднее стекло, причем непокрытые области (6, 7) в виде на плоскости перпендикулярны верхней и нижней кромкам (36, 35) остекления.

15. Электрически нагреваемая панель (10) остекления по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что первая нагреваемая зона (31) покрытия проходит по полю зрения пассажира автомобиля.