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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verbund-Plattenelement mit einer
Schichtheizung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs
1.
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Solche
auf Glas oder andere nicht leitende Substrate aufgebrachten Heizungen
können
als (Strahlungs-)Heizkörper
verwendet werden, wenn die installierte Wärmeleistung hierfür ausreicht.
Solche Heizelemente können
in oder an Gebäuden
anstelle üblicher
(Zentral-)Heizkörper
an Wänden
angebracht oder in diese integriert werden. Sie müssen dazu
nicht als Fenster, sondern können
als Spiegel, als Dekorflächen
etc. ausgeführt
sein. Es ist ggf. auch möglich,
solche Plattenelemente generell zur flächigen Wärmeerzeugung auch in technischen
Geräten,
z. B. Haushaltsgeräten,
zu verwenden, wobei ihre geringe Bauhöhe und ihre sehr leicht zu
reinigende glatte Oberfläche
große
Vorteile bieten können.
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Der
Betrieb großflächiger Schichtheizungen fordert
relativ hohe elektrische Spannungen. Insbesondere am Rand der betreffenden,
ggf. vollflächig beschichteten
Platte muss deshalb eine sichere elektrische Isolierung vorgesehen
sein.
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DE-A1-198
60 870 beschreibt ein einschlägiges
Plattenheizelement mit einem vollflächig beschichteten Glassubstrat.
Zum sicheren Isolieren der elektrisch gespeisten Beschichtung nach
außen
ist umlaufend ein rahmenartiger Bereich der Beschichtung durch eine
Trennlinie isoliert und somit elektrisch neutralisiert. Eine solche
Maßnahme
schützt auch
die Beschichtung gegen von den Außenrändern her einsetzende Korrosion,
die nur bis zu der Trennlinie vordringen kann.
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Die
elektrischen Anschlüsse
der Schichtheizung sind innerhalb der von diesem Rahmen umschriebenen
Fläche
mit der Beschichtung kontaktiert, wobei weitere Trennlinien einen
Strompfad des Heizstroms über
die gesamte Fläche
der Beschichtung vorgeben. Dasselbe Dokument offenbart auch die Option,
in einer Verbund- oder Sicherheitsglasscheibe mehrere der verklebten
Scheiben mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung zu versehen.
Es geht jedoch nicht näher
auf die praktische Ausführung
einer solchen Verbundscheibe ein, weder im Hinblick auf die elektrische
Kontaktierung noch auf die elektrische Steuerung einer solchen doppelten
heizbaren Beschichtung.
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Bei
einem anderen bekannten Plattenelement (DE-B-2 113 876) erstreckt
sich die elektrisch leitende und beheizbare Beschichtung nicht bis
zum Rand der Platte, so dass ein Abstandhalter-Rahmen einer Isolierverglasung
ohne gesonderte Maßnahmen
direkt mit dem (schichtfreien) Randbereich der Glasscheibe verklebt
werden kann. Die elektrischen Zuleitungen der Elektroden werden
durch abgedichtete Bohrungen im Abstandhalter-Rah men geführt. Die
zweite Glasscheibe der Isolierverglasung ist mit einer nicht beheizbaren
Sonnenschutzschicht versehen.
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Die ältere Patentanmeldung
102 41 728.8 der Anmelderin beschreibt eine Anschlusseinrichtung
für ein
Verbund-Plattenelement, das eine mit einer Heizschicht versehene
erste starre Scheibe sowie eine mit dieser flächig adhäsiv verbundene zweite starre
Scheibe umfasst. Die Anschlussvorrichtung ist in eine Bohrung einer
der starren Scheiben eingesetzt. Sie umfasst Kontakte zum direkten
Herstellen des Kontakts zu der Heizschicht. Letztere weist zu diesem
Zweck mindestens zwei Elektroden auf, die im Bereich der besagten
Ausnehmung angeordnet sind. Zwischen diesen Elektroden kann sich
eine Mehrzahl von in die Beschichtung eingebrachten, elektrisch
parallel geschalteten Strompfaden erstrecken.
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Länge und
Breite des Strompfads oder der Strompfade sowie die Flächenleitfähigkeit
(in Ohm pro Quadrateinheit) der verwendeten Schichtsysteme sind
ausschlaggebend für
die elektrische Leistungsaufnahme und Heizleistung des Plattenelements.
Abhängig
von der jeweils verfügbaren
oder vorgegebenen Betriebsspannung lassen sich durch das Layout
des Strompfads unterschiedliche Heizleistungen in weiten Grenzen
einstellen, wobei die zulässige
Höchsttemperatur
auch vom Einsatzgebiet des fertigen Plattenelements abhängen wird.
Sind z. B. direkte Berührungen
durch Benutzer nicht möglich oder
nicht anzunehmen, so können
die Temperaturen auch deutlich oberhalb von 50°C liegen. Jedoch muss natürlich vermieden
werden, dass evtl. auf der beschichteten Scheibe haftende Klebeschichten,
z. B. Klebefolien einer Verbundscheibe, von den im Normalbetrieb
erreichbaren Temperaturen beeinträchtigt werden.
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In
der Literatur werden diverse für
solche Heizschichten geeignete Materialien genannt. Nur beispielsweise
nennen wir hier Indium-Zinn-Oxid (ITO), gut leitende Metalle wie
Gold, Silber, Kupfer, Aluminium. Schichtsysteme mit dielektrischen
Entspiegelungsschichten und mindestens einer dazwischen liegenden
metallischen Schicht ermöglichen bei
befriedigender elektrischer Leitfähigkeit eine sehr gute Transmission
des sichtbaren Lichtes, können aber
zugleich als Infrarot-Reflektoren eingesetzt werden. Derartige übliche Schichtsysteme
haben Flächenwiderstände zwischen
1 und 4 Ω pro
Flächeneinheit.
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Beim
Betrieb solcher Heizelemente mit hoher Wärmeleistung kann die in der
Regel thermoplastische Klebeschicht (vorzugsweise eine Folie aus PVB,
PMMA oder EVA) an ihre thermischen Grenzen kommen. Die Haftung an
den (beschichteten) Glasoberflächen
kann nachlassen, wenn die volle Wärmeleistung über einen
längeren
Zeitraum anliegt.
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Dadurch
kann es im Einzelfall insbesondere an Stellen mit hoher Stromdichte
in der Beschichtung zu örtlichen
Delaminierungen kommen. Da man aus produktionstechnischen und Kosten-Gründen nicht von
den seit Jahren bei der Verbundglas-Herstellung bewährten Klebern
abgehen möchte,
werden andere Wege gesucht, um solche thermischen Probleme zu vermeiden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein weiter verbessertes Verbund-Plattenelement
mit Schichtheizungen anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Merkmale der Unteransprüche geben
vorteilhafte Weiterbildungen dieses Gegenstands an.
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Zunächst wird
mit einer doppelten Beschichtung die Option bereitgestellt, dieselbe
Wärmeleistung
wie mit einer einzelnen Beschichtung ohne merkliche Volumenzunahme
des Heizkörpers – die Schichtdicken
bewegen sich im Nanometer-Bereich – bei deutlich geringerem Strom
pro Flächeneinheit der
einzelnen Beschichtung zu erbringen. Die Wärme entsteht dann nicht an
nur einer der Grenzschichten zwischen einer Glasplatte und der Klebeschicht. Ferner
werden die Anschlusselektroden, über
die die Gesamtströme
aller Strompfade fließen
müssen, thermisch
entlastet. Eine weitere erfindungsgemäße Besonderheit dieser Gestaltung
ist, dass beide Beschichtungen elektrisch von einer Flächenseite
des Plattenelements her kontaktiert werden, indem eine der beiden
Platten mit einer Ausnehmung zum Durchführen der Außenanschlüsse versehen ist.
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In
einer ersten vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die beiden
Beschichtungen beidseits der zwei starre Scheiben verbindenden Klebeschicht
angeordnet. In einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform, die abhängig von
der Dicke der starren Scheiben zu einer etwas größeren Gesamtdicke des Verbund-Plattenelements
führen
kann, ist eine dritte starre Scheibe vorgesehen und ist mindestens
eine Heizschicht beidseits der dritten starren Scheibe angeordnet.
Es ist insbesondere nicht zwingend notwendig, dass die mittlere
Scheibe beide Heizschichten trägt,
sondern man kann mehrere Anordnungs-Varianten realisieren, wie später noch
erörtert
wird.
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Es
lassen sich auch Kombinationen beider Varianten herstellen, wenn
eine noch weitere Aufteilung der Heizleistung gewünscht ist,
und es liegt ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung, bei Bedarf
noch weitere starre (beschichtete oder unbeschichtete) Scheiben
hinzuzufügen.
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Eine
gezielte Steuerung der Wärmeverteilung
kann in allen Konfigurationen einerseits dann erreicht werden, wenn
beide Beschichtungen identisch sind und mit gleichen Betriebsspannungen
beaufschlagt werden (vorzugsweise mit der jeweils landesüblichen
Netzspannung (z. B. 110 oder 230 V ~).
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Die
Beschichtungen, die jeweils einen oder mehrere (parallele) Heizwiderstände bilden,
können nach
einer vorteilhaften Weiterbildung jeweils unabhängig einzeln, oder auch in
Reihenschaltung oder in Parallelschaltung betrieben werden.
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Im
letzteren Fall wird die höchste
Wärmeleistung
erzielt werden; man kann diese z. B. zum Aufheizen des noch kalten
Heizelements vorsehen und für
den Dauerbetrieb auf eine geringere Wärmeleistung zurückgreifen.
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Die
erfindungsgemäße Konfiguration
erlaubt es jedoch auch, die beiden Beschichtungen mit völlig unterschiedlichen
Eigenschaften auszustatten. Einerseits können sie aus unterschiedlichen
Materialien hergestellt werden. Deren Widerstände können in weiten Grenzen, z.
B. durch Wahl der spezifischen Leitfähigkeit und/oder des inneren
Aufbaus des Schichtsystems, so eingestellt werden, dass sich selbst
bei Anlegen gleicher Betriebsspannungen unterschiedliche Wärmeleistungen
ergeben.
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Andererseits
können
die Beschichtungen auch mit unterschiedlichen Dicken hergestellt
werden. Auch damit wird der Flächenwiderstand
beeinflusst, ob nun die unterschiedlich dicken Beschichtungen aus
denselben oder aus verschiedenen Materialien bestehen.
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Ferner
kann durch die Materialwahl insbesondere bei durchsichtigen Platten-Heizelementen auch
ein gewünschter
Farbeindruck erzielt werden. Beispielsweise hat eine Gold-Beschichtung
einen mehr oder weniger ausgeprägten
Gold- oder Rot-Ton, während
Silberschichten farblich eher neutral sind.
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Selbstverständlich kann
man – in
an sich bekannter Weise – auf
einem erfindungsgemäßen Plattenelement
auch mehrere, ggf. unabhängig
voneinander schaltbare Strompfade innerhalb einer oder beider Beschichtungen
vorsehen, um bei Bedarf Heizleistung stufenweise zu- und abschalten
zu können.
Dies hängt
von der Anzahl der verfügbaren
Anschlusskontakte bzw. Anschlusselektroden der Beschichtungen ab.
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Bei
der Herstellung von heizbaren Plattenelementen ohne Fensterfunktion
kann ggf. auf eine Entspiegelung der eigentlichen leitfähigen Schicht, die
z. B. aus Silber oder einem anderen leitfähigen Metall besteht, verzichtet
werden, womit einerseits die Stromeinspeisung vereinfacht wird (übliche dielektrische
Entspiegelungsschichten sind nicht oder nur schlecht leitfähig), andererseits
dekorative Flächeneffekte
erzielt werden können.
Die genaue Bestimmung geeigneter Werkstoffe für das heizbare Schichtsystem
bleibt jedoch dem Fachmann überlassen,
dem die Kalibrierung der gewünschten
Heizleistung obliegt.
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Ergänzend kann
man einen oder mehrere Temperaturfühler zum Erfassen der Ist-Temperatur des
Plattenelements vorsehen. Solche Temperaturfühler können selbst als Strombegrenzer
(z. B. Kaltleiter, dessen elektrischer/ohmscher Widerstand mit steigender
Temperatur ansteigt) ausgeführt
sein. Alternativ kann ein getrenntes Schaltglied zum Abschalten
des Heizstroms bei drohender Überhitzung des
Plattenelements vorgesehen werden, das von einem Temperaturfühler steuerbar
ist.
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Mit
besonderem Vorteil kann das erfindungsgemäße Plattenelement mit einer
Anschlusseinrichtung der in der erwähnten älteren Anmeldung beschriebenen
Art ausgestattet werden. Es ist möglich, beide Heizschichten
zugleich mit einer einzigen Anschlusseinrichtung zu kontaktieren,
die in der Ausnehmung der einen Glasscheibe anzuordnen ist. Damit
lassen sich die elektrischen Anschlüsse des Heizelements vorteilhaft
sehr kompakt zusammenfassen. Zugleich kann das Anschlusselement
die erforderlichen Schaltungselemente für die Steuerung der Wärmeleistung
des Heizelements umfassen. Dies sind insbesondere Elemente zum unabhängigen Ansteuern
einer oder beider Beschichtungen, ggf. auch mehrerer unabhängiger Strompfade
innerhalb einer oder beider Beschichtungen, Elemente zum Herstellen
von Parallel- oder Reihenschaltungen, sowie ggf. von Thermofühlern steuerbare
Schaltelemente. Schließlich
können
noch für
eine Sicherheitsabschaltung bei einem eventuellen Bruch des Glas-Heizelements
erforderliche Schaltelemente vorgesehen werden.
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Diese
Anschlusseinrichtung hat den Vorteil, dass sie nach dem Fertigstellen
des Verbund-Plattenelements
montiert und bei Bedarf auch wieder abgenommen werden kann. Mit
besonderem Vorzug wird die Anschlusseinrichtung mit lösbaren Kontaktmitteln,
z. B. Steck- oder
Federkontakten ausgestattet. Bei den relativ hohen Betriebsspannungen
des Verbund-Plattenelements müssen
sie nur kleine (Wechsel-)Ströme übertragen;
auch werden die in Gebäuden
eingesetzten Heizelemente in der Regel keinen Vibrationen ausgesetzt.
Somit sind Korrosionsprobleme nicht zu erwarten, die sich in anderen Einsatzbereichen
(Fahrzeugbau) als erhöhte Übergangswiderstände kontakthemmend
auswirken können.
Darüber
hinaus lässt
sich der Anschluss- oder Kontaktbereich bei Bedarf hermetisch versiegeln,
so dass auch Feuchte und Verschmutzungen nicht eindringen können.
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Bei
Bedarf können
die elektrischen Kontakte zu den Funktionselementen bzw. zu deren
Elektroden aber auch durch Löten
hergestellt oder auch nur zusätzlich
gesichert werden. Es sind Löttechniken bekannt,
die es erlauben, solche Lötstellen
ohne direkten Kontakt mit der Wärmequelle
sicher aufzuschmelzen (Induktions- oder Laserlöten), und die ggf. sogar durch
die beschichtete Scheibe hindurch angewendet werden können, ohne
jedoch die Beschichtung zu zerstören.
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Ein
erfindungsgemäß ausgestattetes
Plattenelement kann als eigenständiger
Heizkörper
verwendet werden. Man kann es auch in eine Isolierverglasung integrieren,
in der es über
einen Abstandhalterahmen mit einer weiteren Glasscheibe verbunden ist.
Selbstverständlich
können
auch weitere (Glas-)Platten in Verbundbauweise flächig mit
den beiden starren Scheiben des Heiz-Plattenelements verbunden werden,
ohne hiermit den Gedanken der Erfindung zu verlassen.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile des Gegenstands der Erfindung gehen aus
der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels
und deren sich im folgenden anschließender eingehender Beschreibung hervor.
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Es
zeigen in vereinfachter, nicht maßstäblicher Darstellung
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1 eine
Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Verbund-Plattenelements
im Bereich einer Anschlusseinrichtung, wobei zwei elektrisch beheizbare
Beschichtungen beidseits einer einzelnen Klebeschicht angeordnet
sind,
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2 eine
Schnittansicht einer Variante des erfindungsgemäßen Verbund-Plattenelements
mit einer dritten starren Scheibe und zwei elektrisch beheizbaren
Beschichtungen beidseits der mittleren starren Platte.
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Ein
erfindungsgemäßes beheizbares
Plattenelement 1 ist gemäß 1 als Verbundscheibe mit
einer ersten starren Scheibe 2, einer Klebeschicht 3 und
einer zweiten starren Scheibe 4 ausgeführt. Die beiden starren Scheiben 2 und 4 sind
bevorzugt thermisch vorgespannte oder teilvorgespannte Glasscheiben.
Beide sind auf ihrer jeweils der Klebeschicht 3 zugewandten
Flächenseite
mit einer Heizschicht 5 versehen. Von der starren Scheibe 2 ist
nur ein Teil ihrer Dicke gezeigt, und eine doppelte strichpunktierte
Linie quer durch die starre Scheibe 4 deutet an, dass auch
deren Dicke verkürzt
dargestellt ist. Es versteht sich, dass diese beiden starren Scheiben deutlich
dicker als die Klebeschicht 3 sind.
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Die
Heizschichten 5 bestehen aus für den Betrieb als Flächen-Heizschicht
und für
den jeweiligen Einsatzzweck geeigneten und ggf. für das Vorspannen
der Glasscheiben hinreichend thermisch belastbaren Zusammensetzungen
und/oder Schichtfolgen. Geeignete Schichtsysteme wurden im Stand der
Technik mannigfach beschrieben, so dass hier nicht näher darauf
einzugehen ist. Sie können
mit hoher Transmission für
sichtbares Licht, also durchsichtig hergestellt werden.
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Verwendbar
ist z. B. eine Beschichtung, die von der Anmelderin mit der Bezeichnung „Planitherm 1,3" vertrieben wird,
wobei die Zahl für
den k-Wert steht. Dies ist ein thermisch hoch belastbares („vorspannbares") Schichtsystem mit
einer Silberschicht und beidseits dieser angeordneten dielektrischen Entspiegelungsschichten,
das außerdem
Infrarot reflektierende Eigenschaften hat.
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Jedoch
können
je nach Bedarf selbstverständlich
auch andere elektrisch leitfähige
Schichtsysteme verwendet werden. Deren Flächenwiderstände sollten zwischen 1 und
25 Ohm/Quadrateinheit liegen. Je geringer der Flächenwiderstand ist, desto größer kann
das Flächenheizelement
sein, das mit einer vorgegebenen Spannung beheizt werden soll.
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Mit
geeigneten Mitteln ist in an sich bekannter Weise sichergestellt,
dass die Beschichtungen 5 umlaufend entlang dem hier nicht
gezeigten Rand des Plattenelements 1 passiviert sind, d.
h. dass weder ein elektrisch leitender Kontakt zu dessen Außen- bzw.
Stirnfläche
besteht, noch die Gefahr eines korrosiven Angriffs auf das Schichtmaterial
von außen her.
In jedem Fall wird mithilfe des die Klebeschicht 3 bildenden
thermoplastisch klebenden Kunststoffmaterials (z. B. Polyvinylbutyral
(PVB), Ethylen-Vinyl-Acetat (EVA)) eine hermetische Abdichtung des Randspaltes
erzeugt. Es versteht sich, dass das Material der Klebeschicht gut
mit dem Material der Beschichtung 5 verträglich ausgewählt wird.
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Die
Schnittdarstellung zeigt die wesentlichen Komponenten der elektrischen
Versorgung der beiden Heizschichten 5 in einem gemeinsamen
Anschlussbereich. Jede von ihnen trägt (mindestens) zwei Flächenelektroden 6,
die beidseits einer zwei elektrische Pole der Heizschichten 5 gegeneinander isolierenden
Trennlinie 7 angeordnet sind. Die zunächst kontinuierlich abgeschiedenen
Heizschichten 5 sind in an sich bekannter Weise durch nachträglich eingebrachte
Strukturlinien in Strompfade unterteilt. Dadurch wird der Verlauf
der Strompfade zwischen den beiden Elektrodenpaaren 6 so
vorgegeben, dass der Strom über
die gesamte Fläche
des Plattenelements fließt.
Die hier nicht gezeigten Strompfade können, müssen aber nicht für beide
Beschichtungen 5 identisch sein.
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Auch
die Elektroden 6 beider Schichten 5 können abhängig vom
Bedarf gleich oder unterschiedlich ausgeführt werden. Es ist nicht in
allen Ausführungsfällen notwendig, über beide
Beschichtungen 5 dieselben Ströme fließen zu lassen und/oder ihnen
dieselbe Heizleistung abzuverlangen.
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Die
Elektroden 6 sind selbst undurchsichtig, ggf. jedoch von
außen
aus sichtbar. Sie können
daher auch als Dekorelement gestaltet werden, z. B. ein Firmen-
oder Hersteller-Logo
abbilden.
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Abweichend
von der gezeigten Schichtfolge können
die Elektroden 6 auch unter den Beschichtungen 5,
d. h. vor deren Abscheiden auf den Glasoberflächen angebracht sein. Man kann
sie als dünne Metallfolien
oder auch als (beim Vorspannen der Glasscheiben) einbrennbare Streifen
aus einer leitfähigen
Siebdruckpaste ausführen.
Ausführungen
geeigneter Elektroden, die auch als Sammelschienen bezeichnet werden,
sind im Stand der Technik mannigfach beschrieben. Durch Einfärben der
bevorzugt zum Herstellen der Elektroden verwendeten leitfähigen Siebdruckpaste
lassen sich auch bestimmte Farbeffekte erzielen.
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Selbstverständlich lässt sich
der Bereich der elektrischen Kontaktierung bei Bedarf mit geeigneten Mitteln
optisch kaschieren, z. B. durch Unterlegen oder Überdrucken mit einem opaken
Dekor, oder auch durch Verwenden einer sehr dunkel getönten Glasmasse
für die
Scheiben. Beispielsweise trägt hier
die Glasscheibe 4 im Bereich der Elektroden eine opake,
elektrisch nicht leitfähige
Beschichtung 8, die bereits vor dem Abscheiden der Beschichtung 5 auf
die Glasoberfläche
aufgedruckt und beim Vorspannen eingebrannt wurde.
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Im
Anschlussbereich der Elektroden 6 ist in die Glasscheibe 4 und
in die Klebeschicht 3 eine Bohrung bzw. Ausnehmung 9 eingebracht.
Diese dient zum Durchführen
der elektrischen Außenanschlüsse beider
Elektrodenpaare 6 und beider Beschichtungen 5.
Die Aussparung der Klebeschicht 3 ist vor dem Verbinden
der beiden starren Scheiben 2 und 4 so zu bemessen,
dass das Klebematerial beim Aufschmelzen nicht zu den Elektroden 6 vordringt. Ggf.
sind geeignete Abschirmmaßnahmen
zu treffen.
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In
der Bohrung 9 der Scheibe 4 ist ein hülsenförmiges Einsatzteil 10 befestigt.
Seine axiale Länge
entspricht etwa der Dicke der starren Scheibe 4 (einige
Millimeter), und es ragt noch in die Ebene der Klebeschicht 3 hinein.
Ein angeformter, radial nach außen
auskragender Vorsprung 11 hintergreift dort den Rand der
Bohrung 9, so dass das Einsatzteil 10 darin formschlüssig gegen
Herausziehen gesichert ist.
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Dieses
Einsatzteil muss schon vor dem Verbinden der beiden starren Scheiben 2 und 4 in
die Bohrung 9 eingesetzt werden. Erst durch Aufschmelzen
der thermoplastischen Klebeschicht 3 wird es endgültig festgelegt.
Man erkennt in der Zeichnung, dass der Vorsprung 11 noch
vom Material der Klebeschicht 3 unterfangen ist.
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Das
Einsatzteil 10 bildet die mechanische Basis für eine Anschlussdose 12.
Zwei strichpunktierte vertikale Linien deuten eine lösbare Schraubverbindung
zwischen den beiden Teilen an. Mit der Anschlussdose 12 ist
ein Trägerblock 13 in
der Bohrung des Einsatzteils 10 befestigt. Er bildet die
Basis zweier Federkontakt-Paare 14, 15, die mit
den Elektroden 6 kontaktiert sind. Das innere Federkontakt-Paar 14 ist
am unteren Ende eines kurzen axialen Fortsatzes des Trägerblocks 13 angeordnet.
Dieser hat einen geringfügig
kleineren Durchmesser oder Umfang als der Trägerblock 13 selbst.
Die Federkontakte liegen unmittelbar elektrisch leitend an den Elektroden 6 der
Beschichtung 5 der (unteren) Scheibe 2. Über diese
Kontakte 14 wird der Beschichtung der starren Scheibe 2 die
Betriebs- bzw. Heizspannung zugeführt.
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Zwar
genügen
die Federkontakte 14 für
den vorgesehenen Einsatzzweck des Flächenheizelements 1 (relativ
hohe Betriebsspannung, Wechselstrom) den Ansprüchen an eine sichere, langlebige elektrische
Verbindung. Dennoch könnten
sie bei Bedarf zusätzlich – insbesondere
mithilfe einer geeigneten Vorverzinnung – mit den Elektroden 6 verlötet werden,
wobei die notwendige Wärme
vorzugsweise berührungslos
(induktiv, Laser) zugeführt
werden könnte.
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Das äußere Federkontakt-Paar 15 tritt
an der Stufe aus dem Trägerblock 13 aus,
die im Übergang zu
dessen Fortsatz gebildet ist. Die Federkontakte 15 haben
keinen direkten Kontakt zu den Flächenelektroden 6 der
Heizschicht 5 der (oberen) starren Scheibe 4,
da diese beidseits der Bohrung 9 enden müssen. Vielmehr
umfasst das Einsatzteil 10 zu diesem Zweck zwei Anschlussbrücken 16.
Sie ragen einerseits in die Bohrung des Einsatzteils 10 hinein.
Sie enden beidseits des Fortsatzes des Trägerblocks 13 und bilden
die unmittelbaren Gegenelemente für die Federkontakte 15.
Anderseitig durchdringen sie die Wand des Einsatzteils 10 und
liegen jenseits auf der (oberen,) der Beschichtung 5 der
Scheibe 4 zugewandten Fläche des Vorsprungs 11 des
Einsatzteils 10 auf.
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Nach
dem Einsetzen und Befestigen des Einsatzteils 10 in der
Bohrung 9 der starren Scheibe 4 und dem Verbinden
der beiden starren Scheiben 2 und 4 hält der Vorsprung 11 die
Anschlussbrücken 16 mit
den (oberen) Flächenelektroden 6 in
Kontakt. Das Einsatzteil 10 wird mit der Anschlussdose 12 verschraubt.
Somit wird der Vorsprung 11 unter Vorspannung gegen die
Flächenelektroden 6 gezogen, und
ist diese Kontaktstelle nicht besonders kritisch. Die mit den Flächenelektroden 6 in
Berührung
kommenden Flächen
der Anschlussbrücken 16 können angeraut
oder mit Spitzen versehen sein, um ein geringfügiges Eindringen der Anschlussbrücken in
die Flächenelektroden 6 zu
ermöglichen.
Man kann jedoch auch hier, wie weiter oben schon erwähnt, mit einer
Vorverzinnung der Anschlussbrücken
und/oder der Flächenelektroden
durch Wärmezufuhr
eine ergänzende
Verlötung
vornehmen.
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Die
Anschlussbrücken 16 sind
vorzugsweise fest in das Einsatzteil 10 integriert, um
die Montage der Anschlussvorrichtung möglichst einfach zu gestalten.
Dies kann z. B. durch Umspritzen der Anschlussbrücken 16 (schmale Blechstreifen)
mit dem Kunststoffmaterial des Einsatzteils 10 bei dessen Formgebung
erreicht werden.
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Der
Trägerblock 13 mit
den Federkontakten 14, 15 wird lagerichtig – ggf. durch
entsprechende Formelemente erzwungen – in das Einsatzteil 10 eingesteckt,
so dass die Federkontakte 14, 15 mit dem jeweils
vorgesehenen Gegenelement (Elektrode, Brückenkontakt) in Kontakt treten,
und dann fixiert. Der Trägerblock 13 kann
eine feste Einheit mit der Anschlussdose 12 bilden und
gemeinsam mit dieser am Einsatzteil 10 festgelegt werden.
Durch den axialen und radialen Versatz der Federkontaktpaare 14 und 15 können direkte
Berührungen
ausgeschlossen werden.
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Schaltsymbole
für einen
Schalter 17 und einen Transistor 18 repräsentieren
die elektrische bzw. elektronische Ausstattung des Trägerblocks 13 bzw. der
Anschlussdose 12 und können
jeweils für
eine Mehrzahl entsprechender Elemente stehen. Außer der Durchleitung der elektrischen
Speisespannung vom Anschlusskabel zu den Elektroden 6 sind
diesem Bereich der Anschlussvorrichtung noch weitere Steuerungs-
und Schaltaufgaben zugewiesen. Insbesondere übernehmen diese Schaltelemente
die gezielte Spannungsbeaufschlagung einer oder beider Beschichtungen
nach den entsprechenden Vorgaben der externen Steuerung, wie weiter
oben schon ausgeführt
wurde.
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Man
kann im Anschlussbereich mithilfe des Einsatzteils 10 und
des Trägerblocks 13 auch
einen oder mehrere (nicht gezeigte) Temperaturfühler im Kontakt mit einer oder
beiden beschichteten Scheiben 2 und 4 halten,
um die Ist-Temperatur im Kontaktbereich der Elektroden 6 zu
erfassen.
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Ein
Schaltelement kann dann die Messwerte des Temperaturfühlers auswerten
und ggf. die Stromzufuhr zu einer oder beiden Heizschichten zumindest vorübergehend
abschalten, wenn die Ist-Temperatur eine zulässige Schwelle überschreiten
sollte. Man kann aber auch ein Schaltelement zum Sichern gegen Temperaturüberschreitungen
vorsehen, das in an sich bekannter Weise lediglich die aufgenommene elektrische
Leistung auf zulässige
Werte begrenzt.
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Mindestens
ein Schalter, der elektronisch oder elektromechanisch ausgebildet
sein kann, beherrscht die Stromzufuhr zu den Heizschichten. Dieser
Schalter kann grundsätzlich
lokal manuell schaltbar sein, von Sensoren – z. B. vom Temperaturfühler – oder von
einer Fernsteuereinrichtung gesteuert werden. Letztere kann, wie
schon erwähnt,
Teil einer automatischen Raumtemperatur-Regelung sein (Klimaanlage
etc.), kann aber grundsätzlich
auch willkürlich
von Hand steuerbar sein.
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Werden
die Steuersignale drahtlos übertragen,
so ist in der Anschlussdose 8 oder im Trägerblock 13 ein
geeigneter Empfänger
nebst Decoder und weiteren Schaltmitteln (z. B. Verstärker) vorzusehen.
Werden die Steuersignale über
Leitungen übertragen,
so sind hierfür
geeignete Auswerteglieder vorzusehen, insbesondere für den Fall,
dass Steuersignale über
die ohnehin vorhandenen Netzanschlussleitungen übertragen werden und vor Ort
ausgefiltert werden müssen.
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Mit
besonderem Vorteil sind so sämtliche elektrischen
Einrichtungen bzw. Schnittstellen im Anschlussbereich des Heiz-Plattenelements 1 lokal
zusammengefasst.
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Nach
Fertigstellen und Funktionsprüfung
der Anschlusseinrichtung kann bei Bedarf noch mit einer Fugendichtung 19 der Übergang
von der Scheibenfläche
zur Anschlussdose 12 abgedichtet werden. Man kann eine
solche Dichtung natürlich
auch abweichend von der Darstellung unmittelbar zwischen der Unterseite
der Anschlussdose 12 und der Scheibenfläche anordnen.
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Während das
Einsatzteil 10 praktisch flächenbündig mit der Hauptfläche der
starren Scheibe 4 abschließen kann, erhebt sich die Anschlussdose 12 geringfügig über dieser
Oberfläche.
Da diese Seite des Flächenheizelements 1 im
Einbauzustand meist vom Betrachter/Benutzer abgewandt ist, ggf. einer
Wand gegenüber
liegt bzw. in eine solche eingebaut ist, bleibt einerseits die optische
Wahrnehmung der Anschlussvorrichtung auf die Kaschierung (oder ggf.
auf die als Dekorelemente ausgeführten opaken
Elektroden 6) begrenzt, andererseits sind Gefahren durch
unbefugte oder versehentliche Manipulation an der Anschlussvorrichtung
praktisch ausgeschlossen. Wenn eine Handhabe zum Betätigen eines
Steuerglieds der Anschlussvorrichtung vorzusehen ist, wird man diese
natürlich
bevorzugt an gut zugänglicher
Stelle, z. B. nahe am Rand des Flächenheizelements, anordnen.
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In 2 sind
gleiche Bauteile wie in 1 mit denselben Bezugszeichen
versehen. Hier ist das Verbund-Plattenelement mit einer (unteren)
dritten starren Scheibe 20 ausgestattet, die mit der mittleren starren
Scheibe 2 mithilfe einer weiteren Klebeschicht 3 flächig-adhäsiv verbunden
ist. Jeweils die in der Zeichnung oben liegende Fläche der
beiden starren Scheiben 2 und 20 ist mit einer
flächigen,
beheizbaren Beschichtung 5 versehen. Wieder sind beide Beschichtungen 5 jeweils
mit einem Elektrodenpaar 6 ausgestattet. Auch hinsichtlich
der Unterteilung der Beschichtungen 5 und der Strompfade
zwischen den Elektrodenpaaren 6 gilt das für die Ausführung gemäß 1 weiter
oben Gesagte, ebenso wie für
die elektrische Steuerung und Funktionsweise im Allgemeinen.
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Auch
die starre Scheibe 2 ist hier mit einer durchgehenden Bohrung 21 versehen,
die etwa axial auf die Bohrung 9 in der starren Scheibe 4 ausgerichtet
ist. Die zweite Klebeschicht 3 hat eine entsprechende Ausnehmung,
in der die Elektroden 6 der unteren Beschichtung enden.
In die Bohrung 21 ist mit der Anschlussdose und dem Trägerblock
ein axialer Fortsatz 22 des Trägerblocks 13 eingeführt. Sein Durchmesser
bzw. Umfang ist geringer als der des Trägerblocks 13. Gegenüber der
Wand der Bohrung 21 hat er radialen Freiraum, damit eventuelle
Mittenabweichungen der Lochbohrungen 9 und 21 ausgeglichen
werden können,
die beim Herstellen des Scheibenverbundes entstehen können. Er
erstreckt sich in Längsrichtung
bis kurz vor der im Verbund liegenden Oberfläche der dritten Scheibe 20.
Auch hier sind wieder Berührungen
zwischen den Federkontakt-Paaren 14 und 15 durch
axialen und radialen Versatz ausgeschlossen.
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Die
schon in 1 gezeigten Federkontakte 14 sind
nun am unteren Ende des Fortsatzes 22 angeordnet und liegen
mit hinreichendem Kontaktdruck auf den Elektroden 6 der
unteren Beschichtung 5 auf. Hingegen treten die Federkontakte 15 wieder
an der Stufe aus dem Trägerblock 13 aus,
die im Übergang zu
dem Fortsatz 22 gebildet ist. Sie liegen unmittelbar auf
den Elektroden 6 der oberen Beschichtung 5 der mittleren
Scheibe 2 auf.
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Selbstverständlich ist
es möglich,
in einer weiteren, nicht gezeigten Variante der Doppelschicht-Heizung
eine Beschichtung 5 statt auf der oberen Flächenseite
der mittleren Scheibe 2 auf der unteren Flächenseite
der oberen Scheibe 4 (wie in 1 gezeigt)
anzuordnen und entsprechend 1 zu kontaktieren.
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Während in
der Konfiguration gemäß 1 eine
etwa gleichmäßige Wärmestrahlung
auf beiden Seiten des Plattenelements abgegeben wird (bei vollständig symmetrischer
Ausführung,
also gleiche Wärmeleistung
beider Beschichtungen und gleiche Dicken beider starren Scheiben),
kann eine andere Anordnung der Beschichtungen im Verbund eine unsymmetrische
Abstrahlung zur Folge haben, die im Bedarfsfall durchaus erwünscht sein
kann.
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Auch
andere Kombinationen von Schichtanordnungen, ggf. auch mit drei
oder mehr Heizschichten, verlassen nicht den Rahmen der hier beschriebenen
Erfindung.