EA028613B1

EA028613B1 - Прозрачное стекло с электрическим нагревающим слоем и процесс его производства

Info

Publication number: EA028613B1
Application number: EA201391186A
Authority: EA
Inventors: Бернхард Ройль; Зузанне Лизински; Гюнтер Шалль; Забине Вельден
Original assignee: Сэн-Гобэн Гласс Франс
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2012-02-08
Publication date: 2017-12-29
Also published as: KR20130139335A; CN102812777A; JP2014511327A; JP6266679B2; CN102812777B; EP2676524A1; EP2676524B1; US20140027434A1; ES2612233T3; US10124770B2; PT2676524T; KR101523867B1; MX2013009440A; WO2012110381A1; BR112013018706A2; JP2016190785A; PL2676524T3; DE212012000003U1; EA201391186A1

Abstract

Изобретение относится к прозрачному стеклу с электрическим нагревающим слоем, который проходит по меньшей мере над частью поверхности стекла и может быть электрически соединен посредством соединительных средств с источником питания, при этом соединительные средства содержат первую ленточную шину и вторую ленточную шину, каждая из которых электрически непосредственно подсоединена к нагревающему слою по всей длине ленты, так что после приложения напряжения питания ток нагрева протекает через поле нагрева, сформированное нагревающим слоем, первая шина электрически подсоединена непосредственно по меньшей мере к одному первому плоскому ленточному кабелю, а вторая шина электрически подсоединена непосредственно по меньшей мере к одному второму плоскому ленточному кабелю, и стекло имеет по меньшей мере одну зону, свободную от поля нагрева, в которой расположен по меньшей мере один электрический зонный нагревательный элемент, имеющий омическое сопротивление, так что зону стекла, свободную от поля нагрева, можно нагревать путем приложения напряжения питания, зонный нагревательный элемент электрически подсоединен непосредственно по меньшей мере к одному первому плоскому ленточному кабелю и по меньшей мере к одному второму плоскому ленточному кабелю по параллельной электрической цепи по отношению к полю нагрева. Изобретение, кроме того, распространяется на способ производства указанного прозрачного стекла, в котором зонный нагревательный элемент электрически подсоединен непосредственно по меньшей мере к одному первому плоскому ленточному кабелю и по меньшей мере к одному второму плоскому ленточному кабелю по параллельной электрической схеме по отношению к полю нагрева.

Description

Изобретение относится к области технологии стекла и касается прозрачного стекла с электрическим нагревающим слоем, а также способа его производства.

Уровень техники

Прозрачные стекла с электрическим нагревающим слоем как таковые хорошо известны и многократно описаны в патентной литературе. Только в качестве примера обратимся в этой связи к опубликованным патентным заявкам Германии ΌΕ 10200705286, ΌΕ 102008018147 А1 и ΌΕ 102008029986 А1. В автотранспортных средствах эти стекла часто используют в качестве ветровых стекол, поскольку согласно законодательству центральное поле видимости не должно иметь существенных визуальных ограничений. Посредством тепла, создаваемого нагревающим слоем, сконденсированную влагу, лед и снег можно удалить за короткое время.

Ток нагрева обычно подается в нагревающий слой по меньшей мере одной парой электродов в форме полос или ленточных электродов. В качестве шин они должны подавать ток нагрева в нагревающий слой равномерно, насколько это возможно, и распределять его по всей ширине. Поверхностное электрическое сопротивление нагревающего слоя, выполненного из используемых в современном серийном производстве материалов, является относительно высоким и может составлять порядка нескольких Ом на квадрат. Тем не менее, чтобы получить адекватную теплоотдачу, подаваемое напряжение должно быть достаточно высоким, но в автотранспортных средствах, например в стандартных моделях, доступно только бортовое напряжение от 12 до 24 В. Поскольку поверхностное сопротивление нагревающего слоя растет с длиной пути, проходимого током нагрева, шины противоположной полярности должны иметь между собой минимально возможное расстояние. В случае стекол автотранспортных средств, которые обычно больше по ширине, чем по высоте, эти шины располагаются вдоль двух длинных краев стекол, так что ток нагрева может протекать более коротким путем по высоте стекла. Однако такое техническое решение приводит к тому, что область, где изначально находятся (или остаются после выполнения чистки) стеклоочистители ветрового стекла, предусмотренные для его очистки, обычно оказывается вне поля нагрева, так что там имеет место неадекватная теплоотдача, и стеклоочистители могут примерзнуть к стеклу.

В европейской патентной заявке ЕР 0524537 А2 присутствует ветровое стекло, обеспеченное электрическим нагревающим слоем, где в области исходного положения стеклоочистителя предусмотрены две плоские нагревающие полоски, выполняющие роль нагревательных элементов. Эти нагревающие полоски электрически подсоединены через нижнюю шину, расположенную рядом с нижним краем стекла, к одному выводу и через подводящий провод к другому выводу источника питания. Недостатком такой конфигурации является то, что нижняя шина испытывает дополнительную нагрузку из-за тока, необходимого для этих двух нагревающих полосок.

В патентной заявке Германии ΌΕ 102007008833 А1 представлено электрически нагреваемое ветровое стекло, которое может дополнительно нагреваться в области исходного положения стеклоочистителя. Для этой цели предусмотрены нагревающие провода, которые подсоединены к нижней шине как к клемме заземления. На эти нагревающие провода подается питание независимо от обогрева стекла в поле видимости. В этой конфигурации, также как и в предыдущем случае, нижняя шина дополнительно нагружается током, текущим в нагревающих проводах.

Напротив, цель настоящего изобретения состоит преимущественно в усовершенствовании прозрачных стекол с электрическим нагревающим слоем. Эта и другие цели достигаются в соответствии с предложенным изобретением посредством прозрачного стекла с характеристиками, изложенными в независимом пункте формулы изобретения. Преимущественные варианты изобретения определены характеристиками, изложенными в зависимых пунктах формулы изобретения.

Сущность изобретения

Согласно настоящему изобретению представлено прозрачное стекло с электрически нагреваемым прозрачным слоем (называемым далее нагревающий слой), которое разработано, в частности, в виде ветрового стекла автотранспортного средства. Нагревающий слой охватывает, по меньшей мере, существенную часть поверхности стекла, в частности его (центральное) поле видимости, и может быть электрически подсоединен средством электрического соединения к источнику питания. Средство соединения имеет внешние разъемы, которые обеспечены для соединения с двумя выводами источника питания. Вдобавок, средство соединения включает в себя по меньшей мере два соединительных электрода, которые служат для ввода тока нагрева в нагревающий слой и которые электрически подсоединены к нагревающему слою, так что после приложения напряжения питания ток нагрева протекает через поле нагрева, сформированное нагревающим слоем. В контексте настоящего изобретения термин поле нагрева относится к той области нагревающего слоя, которая может непосредственно нагреваться током нагрева, создаваемым путем приложения напряжения питания к соединительным электродам.

Соединительные электроды спроектированы в форме полосы или ленты (шины), чтобы в качестве шин подводить ток нагрева, распределенный по всей ширине стекла, в нагревающий слой. Таким образом, в стекле согласно настоящему изобретению предусмотрены первая шина в виде полосы и вторая шина в виде полосы, которые электрически непосредственно подсоединены по всей длине полосы (то

- 1 028613 есть по всей длине шины в продольном направлении) к нагревающему слою. С этой целью на нагревающий слой полностью наложены две шины в форме полосы, например, способом (трафаретной) печати, но также в принципе достаточно, чтобы каждая шина была наложена на нагревающий слой в соединительной секции, идущей вдоль всей длины шины. Таким образом, в любом случае шина имеет контактную область, которая проходит по всей длине полосы и имеет непосредственный электрический контакт с нагревающим слоем. По сравнению с высокоомным нагревающим слоем шины имеют относительно небольшое, или низкоомное электрическое сопротивление, так что они практически не вносят никакого вклада в электрический нагрев. На ветровом стекле автотранспортного средства первая шина расположена вблизи верхнего края стекла; вторая шина - вблизи нижнего края стекла, так что эти две шины идут перпендикулярно стеклу или продольной оси автотранспортного средства.

Поскольку указанные шины в стекле согласно настоящему изобретению электрически соединены по всей своей длине непосредственно с нагревающим слоем, эти шины идут только в поперечном направлении стекла. Таким образом, шины не соединены с двумя боковыми краями стекла, в частности в краевой области стекла, которая свободна от покрытия или покрыта нагревающим слоем, но гальванически не связана с полем нагрева. Благодаря тому, что на боковых краях стекла шины не предусмотрены, можно с успехом избежать увеличения электрического сопротивления шин и соответствующих потерь электрической мощности. С точки зрения технологии производства преимуществом является то, что шины изготовляются способом трафаретной печати, поэтому, поскольку на боковых краях стекла шины не предусмотрены, можно избежать уменьшения прочности стекла вследствие использования трафаретной печати шин.

В качестве дополнительного средства соединения стекло имеет плоские ленточные кабели (например, в виде ленточной металлической фольги), электрически соединенные с шинами, с которыми они находятся в непосредственном контакте. Таким образом, первая шина электрически соединена непосредственно по меньшей мере с одним первым плоским ленточным кабелем, а вторая шина электрически соединена непосредственно по меньшей мере с одним вторым плоским ленточным кабелем. Например, с этой целью плоские ленточные кабели подведены к соединительной секции на соответствующей шине. Таким образом, плоские ленточные кабели имеют каждый контактную область, которая находится в непосредственном электрическом контакте с соответствующей шиной.

Стекло согласно настоящему изобретению имеет по меньшей мере одну зону, свободную от поля нагрева, которая не может нагреваться непосредственно током нагрева, подаваемым в нагревающий слой через шину. В частности, зона стекла, свободная от поля нагрева, может представлять собой зону стекла, свободную от нагревающего слоя, которая может быть сформирована, например, путем последующего удаления нагревающего слоя или посредством маскирования во время нанесения нагревающего слоя. В качестве альтернативы возможно также, чтобы нагревающий слой в действительности находится в зоне стекла, свободной от поля нагрева, но при этом отсутствует возможность подачи на него напряжения питания и невозможно протекание тока нагрева (то есть невозможен непосредственный нагрев).

В зоне стекла, свободной от поля нагрева, расположен по меньшей мере один электрически нагреваемый нагревательный элемент (называемый далее зонный нагревательный элемент), который предназначен для омического нагрева и имеет омическое сопротивление, так что есть возможность электрического нагрева зоны стекла, свободной от поля нагрева, путем приложения того же самого напряжения питания, которое прикладывается к нагревающему слою. Здесь существенным является то, что зонный нагревательный элемент электрически соединен со средством электрического соединения нагревающего слоя по параллельной электрической цепи по отношению к полю нагрева.

Зонный нагревательный элемент с этой целью электрически соединен по меньшей мере с одним первым плоским ленточным кабелем, который имеет прямой электрический контакт с первой шиной, и с по меньшей мере с одним вторым плоским ленточным кабелем, который имеет непосредственный электрический контакт со второй шиной. Таким образом, зонный нагревательный элемент не имеет непосредственного электрического соединения с шинами.

Питание на зонный нагревательный элемент может подаваться через плоский ленточный кабель с использованием того же напряжения питания, которое используют для нагревающего слоя так, что можно с успехом выполнить без отдельных внешних разъемов. Вдобавок, благодаря тому, что зонный нагревательный элемент не имеет непосредственного электрического соединения с шинами, можно успешно избежать появления дополнительной электрической нагрузки на шины из-за тока зонного нагревательного элемента. Вместо этого ток для зонного нагревательного элемента подается непосредственно от первого ленточного кабеля в зонный нагревательный элемент с обходом шины. Преимуществом является то, что стекло можно нагревать с повышенным КПД, поскольку ток для зонного нагревательного элемента не подается в шины, так что можно избежать соответствующих относительно высоких электрических потерь.

Когда стекло согласно настоящему изобретению реализуют в виде ветрового стекла автотранспортного средства, зона стекла, свободная от поля нагрева (но не обязательно зона стекла, свободная от нагревающего слоя), может представлять собой, например, коммуникационное окно, проницаемое для электромагнитных сигналов, или область исходного положения стеклоочистителей, предусмотренных

- 2 028613 для очистки стекла (или область, где остаются стеклоочистители по окончании чистки). В частности, в последнем случае стекло согласно настоящему изобретению дает возможность, что является особым преимуществом, отказаться от отдельной электрической проводки к зонному нагревательному элементу.

В стекле согласно настоящему изобретению зонный нагревательный элемент электрически соединен непосредственно через соединительные секции с первым и/или вторым плоским ленточным кабелем. В частности, с точки зрения технологии производства это может являться преимуществом при размещении соединительных секций, по меньшей мере, в областях, имеющих физический контакт с нагревающим слоем, в частности, с полем нагрева, причем, по меньшей мере, области соединительных секций находятся в физическом контакте с нагревающим слоем или полем нагрева, обеспеченным покрытием, электрически изолирующим его от окружающей среды. Указанное покрытие может быть реализовано, например, в виде полиуретанового покрытия. Также с равным успехом можно соединительные секции, по меньшей мере частично, разместить в краевой зоне стекла, свободной от нагревающего слоя или свободной от поля нагрева. В последнем случае это можно сделать без электрически изолирующего покрытия соединительных секций.

В конкретном преимущественном варианте стекла согласно настоящему изобретению оно реализовано в виде композитного стекла с двумя отдельными стеклами, соединенными друг с другом термопластичным адгезивным слоем, причем нагревающий слой расположен по меньшей мере на одной поверхности отдельных стекол и/или на поверхности подложки, расположенной между отдельными стеклами. Зонный нагревательный элемент расположен между двумя отдельными стеклами и, в частности, может быть встроен, по меньшей мере, отдельными секциями в адгезивный слой для достижения простой и надежной фиксации зонного нагревательного элемента. Понятно, что указанные два отдельных стекла не обязательно должны быть выполнены именно из стекла, то есть они могут также быть выполнены из не стеклянного материала, например из пластика. В частности, зонный нагревательный элемент может быть расположен с той же стороны композитного стекла (например, на стороне 3), что и нагревающий слой; другими словами, в частности, на одной и той же стороне адгезивного слоя. В альтернативном варианте равным образом возможно, чтобы зонный нагревательный элемент и нагревающий слой были расположены по разные стороны адгезивного слоя.

В другом преимущественном варианте стекла согласно настоящему изобретению по меньшей мере один зонный нагревательный элемент спроектирован, например, в виде металлического нагревательного провода или нагревательной фольги, что позволяет обеспечить особенно простую и экономичную техническую реализацию. Предпочтительно, чтобы нагревательный провод имел диаметр в диапазоне от 35 до 150 мкм и имел омическое сопротивление в диапазоне от 0,1 до 1 Ом/м, так что, в частности, при напряжении питания, находящемся в диапазоне от 12 до 24 В, можно было получить требуемую теплоотдачу. Предпочтительно, чтобы этот нагревательный провод был спроектирован так, чтобы он мог работать, например, в диапазоне напряжения питания от 12 до 24 В, с теплоотдачей в диапазоне от 300 до 1000 Вт/м² поверхности стекла. В случае, когда нагревательный провод имеет по меньшей мере одну искривленную проводную секцию, предпочтительно, чтобы эта искривленная проводная секция имела радиус кривизны, превышающий 4 мм, с тем, чтобы обеспечить максимальное удобство при укладке и снизить риск повреждения проводной секции.

При серийном промышленном производстве зонный нагревательный элемент, реализованный в виде нагревательного провода, может быть уложен особо технически простым и экономичным образом. С этой целью можно для нагревательного провода использовать направляющую головку, перемещающуюся фактически в одной плоскости, которая соединена с нагретым нажимным валиком так, что нагревательный провод вжимается в адгезивный слой для соединения упомянутых двух отдельных слоев. С помощью нагретого нажимного валика можно обеспечить локальное размягчение адгезивного слоя.

В одном варианте стекла согласно настоящему изобретению в виде ветрового стекла автотранспортного средства зонный нагревательный элемент выгодно разместить так, чтобы он перекрывал шину, размещенную рядом с нижним краем стекла. Благодаря такому техническому решению можно обеспечить нагрев стекла даже в области нижней шины, что является большим преимуществом. Нижняя шина обычно имеет очень низкую омическую теплоотдачу и находится вне поля нагрева. Таким образом, даже в этой ленточной области стекла можно надежно и безопасно удалить слой льда или снега.

Кроме того, изобретение распространяется на способ производства прозрачного стекла с электрическим нагревающим слоем, который проходит, по меньшей мере, поверх существенной части поверхности стекла и может быть электрически соединен через средство электрического соединения с источником питания, при этом средство соединения содержит первую ленточную шину и вторую ленточную шину, каждая из которых электрически соединена непосредственно с нагревающим слоем по всей длине ленты, так что после приложения напряжения питания ток нагрева протекает через поле нагрева, сформированное нагревающим слоем, первая шина электрически подсоединена непосредственно по меньшей мере к одному первому плоскому ленточному кабелю, а вторая шина электрически подсоединена непосредственно по меньшей мере к одному второму плоскому ленточному кабелю, и стекло имеет по меньшей мере одну зону, свободную от поля нагрева. В данном способе по меньшей мере один зонный электрический нагревательный элемент, имеющий омическое сопротивление, так что зона стекла, свободная от

- 3 028613 поля нагрева, может нагреваться путем приложения напряжения питания, расположен в зоне стекла, свободной от поля нагрева, и зонный нагревательный элемент электрически соединен непосредственно по меньшей мере с одним первым плоским ленточным кабелем по параллельной электрической цепи по отношению к полю нагрева и по меньшей мере с одним вторым плоским ленточным кабелем. В преимущественном варианте способа зонный нагревательный элемент расположен, по меньшей мере, секциями в физическом контакте с нагревающим слоем, но электрически изолировано от него. С точки зрения технологии производства преимуществом является то, что зонный нагревательный элемент укладывают в виде цельного нагревательного провода.

Вдобавок, изобретение распространяется на применение прозрачного стекла, описанного выше, в виде отдельного функционального элемента и в виде встроенной части мебели, устройств и зданий, а также в средстве транспортировки по земле, по воздуху или по воде, в частности, в автотранспортных средствах, например, в качестве ветрового стекла, заднего окна, бокового окна и/или стеклянной крыши.

Понятно, что различные варианты изобретения могут быть реализованы автономно или в любых комбинациях. В частности, вышеупомянутые характеристики и характеристики, поясняемые далее, можно использовать не только в указанных комбинациях, но также и в других комбинациях или автономно, оставаясь в рамках объема настоящего изобретения.

Краткое описание чертежа

Далее изобретение подробно объясняется с использованием примерного варианта его осуществления со ссылками на сопроводительный чертеж. На нем в упрощенной форме без соблюдения масштаба представлен схематический вид одного примерного варианта стекла согласно настоящему изобретению в качестве ветрового стекла автотранспортного средства.

Подробное описание чертежа

На сопроводительном чертеже стекло согласно настоящему изобретению воплощено, например, в виде ветрового стекла автотранспортного средства, обозначенного в целом ссылочной позицией 1. Ветровое стекло 1 реализовано в виде композитного стекла, которое (как можно видеть из промежуточного поперечного сечения) содержит жесткое внешнее стекло 2 и жесткое внутреннее стекло 3, каждое из которых реализовано в виде отдельных стекол, которые соединены друг с другом посредством термопластичного адгезивного слоя 4 (например, поливинилбутиральная пленка (РУВ), пленка из этиленвинилацетата (ЕУА) или полиуретановая пленка (РИ)). Базовая структура такого композитного стекла хорошо известна специалистам в данной области техники, например, из серийного производства автотранспортных средств, так что здесь нет необходимости подробно ее обсуждать. Два отдельных стекла 2, 3 имеют примерно одинаковый размер и искривленный близкий к трапецеидальному контур, причем эти стекла выполнены, например, из настоящего стекла, при этом также возможно в равной степени выполнить их из не стеклянного материала, такого как пластик. В случае применения не в качестве ветрового стекла его можно также выполнить в виде двух отдельных стекол 2, 3 из гибкого материала.

Контур ветрового стекла 1 определяется краем стекла 5, и в соответствии с трапецеидальной формой содержит два длинных боковых края 5а, 5а' (верхний и нижний в положении установки) и два коротких боковых края 5Ь, 56' (левый и правый в положении установки). Прозрачный нагревающий слой 6, который предназначен для электрического нагрева ветрового стекла 1, размещен на боковой стороне внутреннего стекла 3 (боковая сторона 3), связанной с адгезивным слоем 4. Нагревающий слой 6 наложен, по существу, на всю поверхность внутреннего стекла 3, причем периферическая краевая полоса 7, идущая по всем сторонам внутреннего стекла 3, ничем не покрыта, так что край 8 нагревающего слоя смещен внутрь по отношению к краю стекла 5. Такое техническое решение обеспечивает электрическую изоляцию нагревающего слоя 6 от окружающей среды. Кроме того, нагревающий слой 6 защищен от проникновения коррозии из края стекла 5.

Нагревающий слой 6 содержит, по существу, известную слоистую конфигурацию по меньшей мере с одним электропроводным металлическим подслоем предпочтительно из серебра и, но не обязательно, с другими подслоями, такими как слои, препятствующие отражению, и блокирующие слои. Эта слоистая конфигурация преимущественно имеет высокую термоустойчивость, так что они выдерживают без повреждений температуры, как правило, превышающие 600°С, необходимые для изгибания стекол, выполненных из настоящего стекла; однако также могут быть обеспечены слоистые конфигурации с низкой термоустойчивостью. Вместо наложения непосредственно на внутреннее стекло 3 их можно, например, также накладывать на пластиковую пленку, которую последовательно приклеивают к внешнему и внутреннему стеклу 2, 3. Нагревающий слой 6 наносят, например, напылением (магнетронным напылением). Поверхностное сопротивление нагревающего слоя 6 находится, например, в диапазоне от 0,1 до 6 Ом/квадрат.

Нагревающий слой 6 электрически подсоединен непосредственно к (верхней) первой шине 10 и (нижней) второй шине 11. Эти две шины 10, 11 реализованы в виде полос или лент и служат в качестве соединительных электродов для подачи тока в нагревающий слой 6 по всей его ширине. С этой целью шины 10, 11 расположены на нагревающем слое 6 так, что первая шина 10 проходит вдоль верхнего длинного края 5а, а вторая шина 11 проходит вдоль нижнего длинного края стекла 5а'. Таким образом, эти две шины 10, 11 электрически подсоединены непосредственно к нагревающему слою 6 вдоль всей

- 4 028613 длины полосы и контактируют с нагревающим слоем 6, причем область контакта находится с их нижней стороны. Две шины 10, 11 проходят исключительно вдоль длинных краев 5а, 5а' стекла, но не вдоль коротких краев 5Ъ, 56' стекла. Эти две шины 10, 11 выполнены из одного и того же материала и их можно создать, например, посредством печати пастой на нагревающем слое 6, например способом трафаретной печати. В качестве альтернативы шины 10, 11 можно изготовить из узких металлических полос фольги, например из меди или алюминия. Они могут быть закреплены на адгезивном слое 4 и размещены на нагревающем слое 6 во время соединения внешнего и внутреннего стекол 2, 3. Электрический контакт можно обеспечить посредством воздействия тепла и давления во время соединения отдельных стекол. Просто ради полноты освещения темы обратимся к тому обстоятельству, что самый верхний слой нагревающего слоя 6 может быть выполнен из материала, обеспечивающего электрическую изоляцию. При изготовлении шин 10, 11 печатным способом может быть обеспечено легкое травление нагревающего слоя 6 для создания электрического контакта, например, стеклоприпоями в пасте для печати. При наложении шин 10, 11 в виде металлических полос из фольги самый верхний слой, выполненный из изолирующего материала нагревающего слоя 6, может быть местами удален, например, паяльником.

Первый соединительный вывод 12, который реализован в виде плоского ленточного кабеля (например, узкая металлическая фольга) находится в прямом электрическом контакте с первой шиной 10 и имеет первый внешний разъем 20, который предусмотрен для соединения с полюсом (например, отрицательным полюсом) источника питания, чтобы обеспечить подачу напряжения питания. Первый соединительный вывод 12 расположен приблизительно по центру верхнего длинного края стекла 5а перпендикулярно первой шине 10. Два вторых соединительных вывода 13, 13' имеют прямой электрический контакт со второй шиной 11, где проводники также реализованы в виде плоских ленточных кабелей (например, узких металлических полосок из фольги), причем они имеют второй внешний разъем 21, 21', который предусмотрен для соединения с другим полюсом (например, отрицательным полюсом) источника питания. Два вторых соединительных вывода 13, 13' расположены перпендикулярно второй шине 11 на некотором расстоянии по обеим сторонам центральной области 16 зоны 9, свободной от поля нагрева, пояснения в отношении которой изложены ниже. Соединительные выводы 12, 13, 13' контактируют с соответствующими шинами 10, 11, причем у каждой из них область контакта находится на нижней стороне.

Поле 14 нагрева, в котором протекает ток нагрева в результате подачи напряжения питания, ограничено двумя шинами 10, 11. Из-за пренебрежимо малого омического сопротивления по сравнению с нагревающим слоем 6 шины 10, 11 фактически не нагреваются и не вносят какого-либо ощутимого вклада в его теплоотдачу.

Как уже объяснялось во введении, поверхностное сопротивление нагревающего слоя 6 возрастает с длиной пути тока нагрева так, что преимуществом, связанным с обеспечением удовлетворительной теплоотдачи, является то, что две шины 10, 11 разделены между собой минимально возможным расстоянием. По этой причине в качестве зоны 9, свободной от поля нагрева, выгодно реализовать нижнюю область стекла, которая не превосходит по длине часть поля видимости, но соответствует области исходного положения (или области, где остается стеклоочиститель после выполнения чистки) стеклоочистителей ветрового стекла, предусмотренных для чистки стекла. Тем не менее, нагревающий слой 6 находится в зоне 9, свободной от поля нагрева, которая не распространяется на пространство между двумя шинами 10, 11 и не может прогреваться током нагрева, поэтому ее невозможно нагревать напрямую.

Чтобы нагреть зону 9, свободную от поля нагрева, предусмотрен нагревающий провод 15, который служит в качестве нагревающего элемента для этой электрически нагреваемой зоны. Нагревающий провод 15 окружен покрытием с электрической изоляцией, например полиуретановым лаком. Нагревающий провод 15 образует две зоны 17, 17' нагрева, находящиеся по обеим сторонам центральной области 16 и определяемые изогнутым нагревающим проводом 15. Изогнутый нагревающий провод 15 предназначен, по меньшей мере, для локального нагрева зоны 9, свободной от поля нагрева. Первый конец 18 нагревающего провода 15 находится в прямом контакте с одним (левым на рассматриваемой фигуре) вторым соединительным выводом 13, в то время как второй конец 19 этого провода находится в непосредственном электрическом контакте с другим (правым на рассматриваемой фигуре) вторым соединительным выводом 13'. В частности, нагревающий провод 15 имеет (начиная с его первого конца 18 в одной зоне 17 нагрева) кривизну, причем он не пересекает центральную область 16, будучи расположен примерно на половине длины шины над или на нижней или второй шине 11. Затем этот провод проходит через краевую полосу 7, свободную от нагревающего слоя, вдоль левого короткого края стекла 5Ъ, далее проходит по всей длине шины над или по верхней или первой шине 10 вдоль длинного верхнего края стекла 5а и проходит в краевую полосу 7, свободную от нагревающего слоя, вдоль правого короткого края стекла 5Ъ, вновь принимая, но уже в другой зоне 17' нагрева, искривленную форму без пересечения центральной области 16, и проходит примерно половину длины шины над или по нижней или второй шине 11 и, наконец, заканчивается на втором конце 19. В этом случае нагревающий провод 15 имеет на верхнем длинном краю стекла 5а прямой электрический контакт в одной контактной точке с первым соединительным выводом 12; однако, из-за покрытия не имеет прямого электрического контакта с первой шиной 10. Для обеспечения прямого электрического контакта между нагревающим проводом 15 и первым соединительным выводом 12 в первой контактной точке 24, изолирующее покрытие нагревающего провода 15 ло- 5 028613 кально удаляют в области первого соединительного вывода 12, что может быть обеспечено при серийном производстве, например, путем применения паяльника для удаления слоя лака. Аналогичным образом удаляют покрытие нагревающего провода 15 у двух вторых соединительных выводов, 13, 13' для формирования соответствующей второй контактной точки 25. В противном случае, нагревающий провод 15 оказывается полностью окруженным изолирующим слоем лака.

Таким образом, соединительные секции 23 нагревающего провода 15, расположенные вне двух зон 17, 17' нагрева, служат для электрического соединения с первым соединительным выводом 12. Путем приложения напряжения питания к двум шинам 10, 11 можно нагреть поле 14 нагрева, и одновременно может быть нагрет нагревающий провод 15, причем шина 10, 11 не будет нагружена током нагревающего провода 15. Вместо этого ток подается, например, с первого соединительного вывода 12 непосредственно в нагревающий провод 15, распределяется на параллельные токи в нагревающем проводе 15 и вновь направляются на два вторых соединительных вывода 13, 13'. Таким образом, две шины 10, 11 не нагружены током нагрева для нагревающего провода 15, так что можно с успехом избежать дополнительных электрических потерь.

Нагревающий провод предпочтительно, но не обязательно, выполняется из металлического материала, в частности меди или вольфрама. Нагревающий провод 15 имеет диаметр, находящийся в диапазоне от 15 до 150 мкм, так что он имеет омическое сопротивление в диапазоне от 0,1 до 1 Ом/м; при этом провод 15 имеет подходящую для практического использования теплоотдачу, причем с обычным бортовым напряжением автотранспортного средства от 12 до 24 В. Предпочтительно, чтобы была возможность обеспечить теплоотдачу в диапазоне от 300 до 1000 Вт/м² поверхности стекла. В искривленных секциях предпочтительно, чтобы нагревающий провод 15 имел минимальный радиус кривизны, равный 4 мм, благодаря чему можно обеспечить его простую укладку.

Хотя это на рассматриваемой фигуре не показано, в равной степени возможно, чтобы нагревающий провод 15 проходил вне двух зон 17, 17' нагрева, по меньшей мере, в секциях на нагревающем слое 6, которые находятся в физическом контакте друг с другом. В этом случае нагревающий провод 15 размещают, например, на той же стороне адгезивного слоя 4, что и нагревающий слой 6, но провод 15 также можно разместить на другой стороне адгезивного слоя 4. Подобным же образом возможно, чтобы нагревающий провод 15 формировал только одну единую зону нагрева, причем этот искривленный провод будет проходить за центральной областью 16 или разделяться на две отдельные электрически не связанные секции. Нагревающий провод 15, состоящий из одного куска или одной части, образует непрерывный проводящий контур, благодаря которому возможна очень простая и экономичная укладка провода с точки зрения технологии выполнения. Вместо двух соединительных выводов 13, 13' можно в равной степени обеспечить только один единый второй соединительный вывод, который располагают, например, в центре второй шины 11.

Как показано на чертеже, ветровое стекло, кроме того, включает в себя коммуникационное окно 22, которое предусмотрено в качестве еще одной зоны 9, свободной от поля нагрева. Коммуникационное окно 22 служит для связи с внешней средой и с этой целью выполнено проницаемым для электромагнитных волн. Точная функция коммуникационного окна 22 не является важной для понимания изобретения, так что обсуждать ее здесь подробно нет никакой необходимости. Понятно, что нагревающий провод, который может находиться в прямом электрическом контакте с соединительными выводами 12, 13, 13' нагревающего слоя 6, может аналогичным образом быть размещен в коммуникационном окне 22, чтобы разогревать его напрямую.

На рассматриваемей фигуре зонный нагревательный элемент в качестве примера воплощен в виде нагревающего провода 15, причем в равной степени возможно выполнить зонный нагревательный элемент из узкой металлической фольги, которая, например, может быть зафиксирована на адгезивном слое 4.

Далее в качестве примера описывается способ производства ветрового стекла с его существенными этапами.

Сначала из стеклянной заготовки вырезают внешние и внутренние стекла 2, 3 с требуемым трапецеидальным контуром. Затем внутренне стекло 3 покрывают нагревающим слоем 6 путем напыления посредством использования маски, причем краевая полоса 7 остается непокрытой. Также возможно, чтобы нижняя область стекла, служащая в качестве места исходного положения или места, в котором остаются щетки стеклоочистителя по окончании чистки, не была покрыта. В качестве альтернативы также возможно сначала выполнить покрытие стеклянной заготовки, из которой затем вырезают внутреннее стекло 3. Внутреннее стекло 3, предварительно обработанное указанным способом, освобождают от покрытия для формирования коммуникационного окна 22, что можно сделать при серийном производстве с использованием, например, шлифовального круга, механически удаляющего покрытие.

В качестве альтернативы краевая область 7 и возможно нижняя область стекла, служащая в качестве исходного местоположения для стеклоочистителей ветрового стекла (или места, где остаются стеклоочистители по окончании чистки), также может быть создана посредством удаления покрытия. Затем две шины 10, 11 наносятся печатным способом, например, на внутреннее стекло 3 способом трафаретной печати. В качестве пасты для печати может быть использована, например, серебряная паста. Затем пасту для печати заранее подвергают термообработке, после чего стекла 2, 3 изгибают при высокой температу- 6 028613 ре, а затем выполняется приклеивание и пайка соединительных выводов с последующим совмещением внешнего и внутреннего стекол 2, 3 друг с другом и их соединением посредством адгезивного слоя 4.

Перед совмещением внешнего и внутреннего стекол 2, 3 можно вдавить нагревающий провод 15, например, посредством приложения головки нажимного инструмента, в адгезивный слой 4, в частности провод 15 может быть нагрет для эффективной тепловой фиксации в адгезивном слое 4 простым способом, основанным на сравнительно низкой точке плавления материала, например РУБ. В качестве альтернативы можно также обеспечить канавку для нагревающего провода 15 в адгезивном слое 4 и уложить его в эту канавку. С этой целью нагревающий провод 15 на практике наматывают на катушку так, что он может постепенно подаваться в канавку посредством раскручивания катушки. Электрическое соединение с первым и вторым соединительными выводами 12, 13, 13' может быть выполнено, например, посредством пайки или фиксации с помощью проводящего клея, например, в процессе ультразвуковой сварки. В случае, когда нагревающий провод 15 покрыт изолирующим слоем лака, электрическое соединение с соединительными выводами 12, 13, 13' может быть выполнено достаточно просто с помощью паяльника, обеспечивающего удаление слоя лака под воздействием высоких температур.

Настоящее изобретение обеспечивает прозрачное стекло с электрическим нагревающим слоем, в котором по меньшей мере один зонный нагревательный элемент, соединенный с проводником из фольги, который электрически соединен с шинами, расположен по меньшей мере в одной зоне стекла, свободной от поля нагрева. Это можно с успехом выполнить без использования отдельных внешних проводников для упомянутого зонного нагревательного элемента.

Перечень ссылочных позиций.

- Ветровое стекло,

- внешнее стекло,

- внутреннее стекло,

- адгезивный слой,

- край стекла,

5а, 5а' - длинный край стекла,

5Ь, 5Ь' - короткий край стекла,

- нагревающий слой,

- краевая полоса,

- край нагревающего слоя,

- зона, свободная от поля нагрева,

- первая шина,

- вторая шина,

- первый соединительный вывод,

13, 13' - второй соединительный вывод,

- поле нагрева,

- нагревающий провод,

- центральная область,

17, 17' - зона нагрева,

- первый конец провода,

- второй конец провода,

- первый внешний разъем,

21, 21' - второй внешний разъем,

- коммуникационное окно,

- соединительная секция,

- первая контактная точка,

25, 25' - вторая контактная точка.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Прозрачное стекло (1) с электрическим нагревающим слоем (6), который проходит по меньшей мере над частью поверхности стекла и выполнен с возможностью электрического соединения посредством соединительных средств (10, 11, 12, 13, 13') с источником питания, при этом соединительные средства содержат первую ленточную шину (10) и вторую ленточную шину (11), каждая из которых электрически подсоединена непосредственно к нагревающему слою (6) по всей длине ленты, так что после приложения напряжения питания ток нагрева протекает через поле (14) нагрева, сформированное нагревающим слоем (6), первая шина 10 электрически подсоединена в прямом контакте по меньшей мере к одному первому плоскому ленточному кабелю (12), а вторая шина (11) электрически подсоединена в прямом контакте по меньшей мере к одному второму плоскому ленточному кабелю (13, 13'), и стекло имеет по меньшей мере одну зону (9), свободную от поля нагрева, в которой расположен по меньшей мере один электрический зонный нагревательный элемент (15), имеющий омическое сопротивление, так что зона (9) стекла, свободная от поля нагрева, является нагреваемой путем приложения напряжения питания,

2. Стекло (1) по п.1, в котором расположены одна или множество соединительных секций (23) для электрического подсоединения зонного нагревательного элемента (15) к первому и/или второму плоскому ленточному кабелю (12, 13, 13'), по меньшей мере, посредством областей, находящихся в физическом контакте с нагревающим слоем (6), и области соединительных секций (23), расположенные в контакте с нагревающим слоем (6), содержат электрически изолирующее покрытие от воздействия окружающей среды.

3. Стекло (1) по п.1, в котором одна или множество соединительных секций (23) размещены для электрического подсоединения зонного нагревательного элемента (15) к первому и/или второму плоскому ленточному кабелю (12, 13, 13'), по меньшей мере, посредством областей в краевой зоне (7) стекла, свободной от нагревающего слоя.

4. Стекло (1) по одному из пп.1-3, причем стекло выполнено в виде композитного стекла с двумя отдельными стеклами (2, 3), соединенными друг с другом термопластичным адгезивным слоем (4), причем нагревающий слой (6) расположен по меньшей мере на одной поверхности отдельных стекол или на поверхности подложки, скомпонованной между отдельными стеклами, и по меньшей мере один зонный нагревательный элемент (15) размещен между упомянутыми двумя отдельными стеклами.

5. Стекло (1) по п.4, в котором зонный нагревательный элемент (15) встроен, по меньшей мере, секциями в адгезивный слой (4).

6. Стекло (1) по одному из пп.1-5, в котором зонный нагревательный элемент выполнен в виде нагревающего провода (15) или нагревающей фольги.

7. Стекло (1) по п.6, в котором нагревающий провод (15) имеет диаметр в диапазоне от 35 до 150 мкм и/или выполнен так, что при напряжении питания в диапазоне от 12 до 24 В обеспечивает удельную мощность для удаления льда в диапазоне от 300 до 1000 Вт/м² поверхности стекла.

- 7 028613 причем зонный нагревательный элемент (15) электрически подсоединен в прямом контакте по меньшей мере к одному первому плоскому ленточному кабелю (12) и по меньшей мере к одному второму плоскому ленточному кабелю (13) по параллельной электрической цепи по отношению к полю нагрева (14).

8. Стекло (1) по одному из пп.6 или 7, в котором нагревающий провод (15) имеет по меньшей мере одну искривленную проводную секцию, причем искривленная проводная секция имеет радиус кривизны, превышающий 4 мм.

9. Стекло (1) по любому из пп.1-8, которое выполнено в виде ветрового стекла автотранспортного средства, причем по меньшей мере одна зона (9), свободная от поля нагрева, является исходным местонахождением стеклоочистителей или местом, где остаются по окончании чистки стеклоочистители ветрового стекла, и/или коммуникационным окном для связи с внешней средой.

10. Стекло (1) по п.9, в котором зонный нагревательный элемент (15) расположен так, что он перекрывает шину (11), расположенную рядом с нижним краем (5а') стекла.

11. Стекло (1) по одному из пп.1-10, причем стекло выполнено в виде отдельного функционального элемента или встраиваемой детали в мебели, устройствах и зданиях, а также в средствах транспортировки по земле, по воздуху или по воде, в частности в автотранспортных средствах, например, в виде ветрового стекла, заднего окна, бокового окна и/или стеклянной крыши.

12. Способ производства прозрачного стекла (1) с электрическим нагревающим слоем (6) по п.1, содержащий этапы, на которых наносят электрический нагревающий слой (6), который проходит по меньшей мере над частью поверхности стекла, электрически соединяют электрический нагревающий слой (6) посредством соединительных средств с источником питания, при этом соединительные средства содержат первую ленточную шину (10) и вторую ленточную шину (11), каждая из которых электрически подсоединена непосредственно к нагревающему слою (6) по всей длине ленты, так что после приложения напряжения питания ток нагрева протекает через поле (14) нагрева, сформированное нагревающим слоем, первая шина (10) электрически подсоединена в прямом контакте по меньшей мере к одному первому плоскому ленточному кабелю (12), а вторая шина (11) электрически подсоединена в прямом контакте по меньшей мере к одному второму плоскому ленточному кабелю (13, 13'), и стекло имеет по меньшей мере одну зону (9), свободную от поля нагрева, размещают в зоне (9) стекла, свободной от поля нагрева, по меньшей мере один электрический зонный нагревательный элемент (15), имеющий омическое сопротивление, так что зону (9) стекла, свободную от поля нагрева, можно нагревать путем приложения напряжения питания, и электрически подсоединяют зонный нагревательный элемент (15) непосредственно по меньшей мере к одному первому плоскому ленточному кабелю (12) и по меньшей мере к одному второму плоскому ленточному кабелю (13, 13') по параллельной электрической цепи по отношению к полю нагрева (14).

13. Способ по п.12, в котором зонный нагревательный элемент (15) расположен по меньшей мере секциями в физическом контакте с нагревающим слоем (6), но электрически от него изолирован.

14. Способ по п.12 или п.13, в котором зонный нагревательный элемент (15) укладывают в виде цельного нагревающего провода.