WO2004066680A1 - Element en plaque avec un chauffage en couche - Google Patents

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WO2004066680A1
WO2004066680A1 PCT/FR2003/003649 FR0303649W WO2004066680A1 WO 2004066680 A1 WO2004066680 A1 WO 2004066680A1 FR 0303649 W FR0303649 W FR 0303649W WO 2004066680 A1 WO2004066680 A1 WO 2004066680A1
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plate element
element according
electrodes
coating
covering
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PCT/FR2003/003649
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English (en)
Inventor
Detlef Mann
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Saint Gobain Glass France
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/84—Heating arrangements specially adapted for transparent or reflecting areas, e.g. for demisting or de-icing windows, mirrors or vehicle windshields
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Definitions

  • the invention relates to a plate element with a rigid substrate, in particular with a glass pane, which is provided with an electrically conductive flat coating, which can be heated by the application of an electric voltage by at least two electrodes located very close to each other, and being electrically divided by dividing lines to direct the flow of current between the electrodes by tracks nested in each other as uniformly as possible on the surface of the coating.
  • Such heaters deposited on glass or other transparent (plastic) substrates are often used to rid window panes of fog or frost, so that one can see without difficulty through them.
  • Such plate elements can however also be placed in or on buildings instead of the usual heating bodies on walls or be integrated into them. For this purpose, they do not necessarily have to be made in the form of windows, but also of mirrors, decorative surfaces, etc. If necessary, it is also possible to use such plate elements in general for the production of surface heat also in technical devices, for example in household appliances, where their thinness and their smooth surfaces are sensitive to fouling and very easy to clean can offer great benefits. If the current flow should not it is compulsory to be distributed uniformly everywhere when using the plate element as a flat heating element not acting as a window, it is nevertheless advantageous to do this at least approximately, in order to avoid overheating and damage in the heating coating.
  • non-layered surfaces can be produced on an inherently fully coated substrate by various methods. Using masks placed during the coating operation, the substrate immediately remains free of coating in the masked areas. To discover partial areas coated with a substrate, the coating can be removed again by mechanical abrasion, by chemical means or for example by laser beams.
  • Document DE-A1-36 44 297 shows a plurality of examples of the division of heating coatings of a vehicle windshield.
  • the divisions can thus be carried out by uncoated surface parts and / or by cuts made mechanically or by a laser beam. They are used for the appropriate adjustment and deflection of a current flow inside the coated surface and must guarantee a current density as uniform as possible in the surfaces concerned.
  • All the embodiments according to this document have in common that the active electrodes of the electrical supply are each arranged on diametrically opposite edges or placed at right angles to each other of the plate element, of such that the main main direction of the current flow is oriented in great width transversely on the surface of the plate element.
  • the object of the invention is to provide a further improved plate element with heating in a layer structured in non-rectilinear tracks and electrodes located close to each other, with which a more uniform distribution of the electric power can be obtained. and the temperature on the surface of the heating element.
  • the homogeneity of the current density or of the current flow in a non-rectilinear active track of a conductive coating depends on its width.
  • Dividing the covering into active conductive tapes as narrow as possible, almost like wires, would be a theoretically conceivable approach.
  • the desired nesting of conductive tracks active in this case would inevitably lead to differences in length and further differences in power and temperature gradients. It is therefore important to define a compromise between the use and the desired uniform heating power of the tracks on the one hand and the setting of a current density as uniform as possible on the surface.
  • active surface parts are meant those which, after application of the operating voltage, are traversed by a current, which are therefore connected at their two ends to electrodes of different electrical polarity.
  • Passive surface parts are understood to mean surfaces without current, either because they are not or only at one end connected to an electrode, or because their length is interrupted by a cutout or a recess. In this case, the current-free surfaces must not be completely removed from the coating, but it suffices to separate them electrically by lines separating the surface to be coated which is conductive of the current.
  • Active tracks of the same power offered so far are divided into staggered ribbons, placed in parallel, of which only certain ribbons heat up and certain intermediate ribbons are electrically deactivated. Thus, the total track width, that is to say the total track surface becomes "adjustable" with respect to the total power of the track.
  • a suitable arrangement for this structuring can be determined with the assistance of the computer with a program specially adapted for any surface and any power of the heating element.
  • the defined dividing lines can be machined using a robot in the coating produced continuously, for example and preferably using a laser transmitter guided by a robot driven by a program or data. Exactly reproducible section images are thus obtained, with great flexibility for different surface dimensions without long transformation times. At the same time, this results in great flexibility in the location of the electrodes on the surface of the plate heating element, which can deviate from the usual laying close to the edge in the form of ribbons.
  • the length and width of the current path or current paths as well as the surface conductivity (in ohm per square unit) of the layer system used are decisive for the absorption of electrical power and the power for heating the plate element.
  • different heating powers can be adjusted within wide limits by the arrangement of the current path, the maximum admissible temperature also depending on the field of use of the finished plate element. For example, if there are no possible or possible risks to the users from direct contact, the temperatures can be significantly above 50 ° C.
  • any adhesive layers possibly applied to the coated pane for example adhesive sheets of a laminated pane, must not be degraded or softened by the temperatures which can be reached in normal service.
  • heating plate elements without window function it is possible, if necessary, to do without an antireflection on the conductive layer proper, which is composed for example of silver or of another conductive metal, which on the one hand simplifies the current supply (the usual dielectric antireflection layers are not or very little conductive) and on the other hand allows to obtain decorative surface effects.
  • the conductive layer proper which is composed for example of silver or of another conductive metal, which on the one hand simplifies the current supply (the usual dielectric antireflection layers are not or very little conductive) and on the other hand allows to obtain decorative surface effects.
  • the precise determination of the appropriate materials for the heating layer system remains however to the appreciation of the person skilled in the art, who is responsible for calibrating the desired heating power.
  • one or more temperature sensors can be provided to determine the actual temperature of the plate element.
  • Such temperature sensors can even be current limiters (for example conductors cold, whose electrical / ohmic resistance increases with temperature).
  • a separate switching device can be provided to disconnect the heating current in the event of the threat of overheating of the plate element, and which can be controlled by a temperature sensor.
  • the distribution, proportional to the current, of the beginnings of the active conducting zones, which are for example configured in angular sectors on the electrodes, is also an important characteristic of the present invention, because the problem of the homogenization of the temperature also manifests itself. on the electrodes themselves. These are a priori the areas with the highest current density.
  • FIGS. 1a and 1b show an opposition of thermographys of two different plate elements with a heating coating structured in tracks, in which FIG. lb is the thermography of a plate element according to the invention with a very homogeneous distribution of the temperature,
  • Figure 2 is a schematic view of a plate element according to the invention with a heating coating and divided by lines of separation
  • FIG. 3 is a detailed view of the region of the electrodes, respectively of the electrical connections of the plate element with a representation of the principle of the structuring in layers into active and passive surface areas according to the invention.
  • thermography 1 infrared shots of two plate heating elements with divided heating coatings respectively structured by dividing lines.
  • a temperature scale was worn each time, in which the dark colors correspond to the relatively low temperatures; the lighter the color in the photo, the warmer the corresponding surface area respectively.
  • the dividing lines dividing the heating surface can only be seen in these views by dark bands in the photos.
  • Figure la shows an embodiment of a plate element, in which a single relatively wide active conductive track extends along a predetermined path with several elbows, between the two electrodes close to each other surrounded by a light circle.
  • a single relatively wide active conductive track extends along a predetermined path with several elbows, between the two electrodes close to each other surrounded by a light circle.
  • Figure 1b shows an embodiment according to the invention of the plate heating element, the thermography of which makes a clearly more homogeneous color image and therefore a highly homogeneous temperature distribution.
  • dark bands identify the effect on the layout of dividing lines in the heating coating. The hottest spots are obviously found in the region of the electrodes themselves, which here too are surrounded by a light circle. This is to be expected, because this is where the current density is highest.
  • thermographies of Figures la and lb which can only be represented here in black and white, show even more clearly in the original color proofs the quantitative differences between the two embodiments.
  • such a plate heating element 1 comprises a window
  • thermally hardened - which is covered on one side with a complete electrically conductive coating 3.
  • This can but must not be visually transparent.
  • it is composed of a multiple layer system with high thermal resistance known per se, with at least one metallic layer, which can be deposited before the toughening of the window 2 and withstand without damage the temperatures necessary for the toughening.
  • a narrow line of separation 4 has been drawn in the covering 3 at a short distance - 1 to 2 cm - from this edge.
  • a peripheral external strip thus obtained is entirely electrically separated from the larger central field of the coated surface.
  • This field does not have to be necessarily in the center of the surface, but it can also be off-center in connection with an appropriate arrangement of the active conductive tracks of the covering 3. It must not either be in the form of a ribbon or in a straight line , but it could also take any other surface shape or an angled or curved path.
  • the separation lines mentioned here and below form interruptions with high ohmic resistance of the coating, through which no current can pass.
  • the outer edge strip 5 is electrically neutral. Alternatively, it can be used in known manner as a rupture detector, by dividing it and applying a low voltage thereto.
  • this separation line 7 extends at a certain angle to the separate field 6.
  • this separation line 7 is provided with semicircular electrodes 8, 9 on the surface of the glass 2.
  • the two electrodes 8, 9 are connected, electrically-galvanically, to the covering 3 and they must each be connected to a pole of an electrical voltage in a manner not shown.
  • a suitable connection device has been proposed in the older patent application DE 102 41 728.8.
  • the electrodes 8, 9 are manufactured in a manner known per se from a screen printing ink, heat resistant and good conductor of electricity. Preferably, this screen printing ink or paste has a very high silver content.
  • the electrodes 8, 9 are preferably printed before the toughening of the window 2 and are fired during the heating necessary for the thermal toughening. If a plastic window is used, cooking is naturally not possible, or else attenuated.
  • the electrodes 8, 9 are applied to the coating 3 already deposited or that the coating 3 is not deposited until after the electrodes have been applied, for example printed, on the glass.
  • a separation line 10 extends at the periphery of the electrode 8 practically parallel to the insulating separation line 4 up to the electrode 9.
  • the lines of separation divide the coating 3 into sectors, in the region of their overlap with the semicircular electrodes 8, 9; in addition, they enclose between them active and passive zones of the covering 3 (FIG. 2).
  • each of the divided sectors must support a substantially equal specific heating power.
  • each sector must be brought into contact in the same way with the electrical supply voltage. This is done simply in that the sectors do not penetrate to the central point of the (virtual) circle of the electrodes.
  • the dividing lines in the coating 3 end after a short radial path in the region of the overlap with the electrodes. The latter then remain undivided; only the covering 3 is structured into sectors.
  • a surface zone free of coating or free of coating is also considered in principle, which may extend parallel to one of the active tracks.
  • the width of the passive bands is greater the shorter the current path, while the width of the active tracks must be reduced in proportion.
  • Tests with a sample produced according to the invention show that, even with a longer uninterrupted current supply, it does not no local overheating occurs, neither on the elbows of the active heating tracks nor on or near the electrodes.
  • Plate elements of the type illustrated in FIGS. 1 and 2 are suitable, for example, for mounting in insulating glazing, in which the corresponding spacer frame must simply be glued to the edge area 5.
  • Such plate elements can be suspended directly in front of a wall or be integrated into it, without first being provided with a rear covering, if it is also guaranteed that the electrical service voltage does not cause no risk for the user.
  • they can be easily integrated into laminated panes, in which the coated active face for heating must be placed inside the laminate and an adhesive sheet suitable for the operating temperatures must be used.
  • the electrodes 8 and 9 are themselves opaque, if necessary however they are visible through the uncoated face of the window 2. They can therefore also constitute decorative elements, for example by forming a flat logo of a firm or manufacturer - thereby departing from the simple semi-form circular shown in the drawings.
  • certain color effects can also be achieved by coloring the conductive screen-printing paste preferably used for the manufacture of the electrodes.

Landscapes

  • Surface Heating Bodies (AREA)

Abstract

Dans un élément en plaque (1) avec un substrat rigide, en particulier avec une vitre (2), qui est pourvue d'un revêtement plat (3) électriquement conducteur, pouvant être chauffé par l'application d'une tension électrique par au moins deux électrodes (7) situées tout près l'une à côté de l'autre, qui est électriquement divisé par des lignes de séparation pour diriger le flux de courant entre les électrodes par des pistes imbriquées les unes dans les autres d'une façon aussi uniforme que possible sur la surface du revêtement, au moins une piste est, conformément à l'invention, divisée dans le sens longitudinal en zones de surface actives et passives, les zones actives étant raccordées aux électrodes et les zones passives s'étendant chaque fois entre deux zones actives et parallèlement à celles-ci. Les zones passives font office de puits de chaleur, par lesquels on obtient une homogénéisation de la puissance de chauffage spécifique par unité de surface de l'élément en plaque.

Description

Elément en plaque avec un chauffage en couche
L'invention se rapporte à un élément en plaque avec un substrat rigide, en particulier avec une vitre, qui est pourvu (e) d'un revêtement plat électriquement conducteur, pouvant être chauffé par l'application d'une tension électrique par au moins deux électrodes situées tout près l'une à côté de l'autre, et étant électriquement divisé par des lignes de séparation pour diriger le flux de courant entre les électrodes par des pistes imbriquées les unes dans les autres d'une façon aussi uniforme que possible sur la surface du revêtement.
De tels chauffages déposés sur du verre ou d'autres substrats transparents (en plastique) sont souvent utilisés pour débarrasser des vitres de fenêtres de la buée ou du givre, afin que l'on puisse voir sans difficulté à travers celles-ci.
De tels éléments en plaque peuvent cependant aussi être posés dans ou sur des bâtiments au lieu de corps chauffants habituels sur des murs ou être intégrés dans ceux-ci. A cet effet, ils ne doivent pas obligatoirement être réalisés sous forme de fenêtres, mais aussi de miroirs, de surfaces décoratives, etc. Le cas échéant, il est également possible d'utiliser de tels éléments en plaque d'une manière générale pour la production de chaleur en surface aussi dans des appareils techniques, par exemple dans des appareils électroménagers, où leur faible épaisseur et leurs surfaces lisses peu sensibles à l'encrassement et très simple à nettoyer peuvent offrir de grands avantages. Si le flux de courant ne doit pas obligatoirement être réparti uniformément partout lors de l'emploi de l'élément en plaque comme élément chauffant plat ne faisant pas fonction de fenêtre, il est néanmoins avantageux de réaliser ceci au moins de manière approximative, afin d'éviter des surchauffes et des dégâts dans le revêtement chauffant. Certes, on peut, avec des systèmes de couches déposés par les procédés modernes, se baser sur une épaisseur très uniforme de la couche totale, il n'est à l'inverse guère possible de réaliser des épaisseurs de revêtement différentes réparties de façon volontaire sur la surface d'un substrat et dès lors de réaliser des résistances de surface différentes.
Il est connu que l'on peut produire des surfaces ne portant pas de couches sur un substrat par nature entièrement revêtu, par différentes méthodes . A 1 ' aide de masques posés pendant l'opération de revêtement, le substrat reste d'emblée libre de revêtement dans les zones masquées. Pour découvrir des zones partielles revêtues d'un substrat, le revêtement peut être à nouveau enlevé par abrasion mécanique, par voie chimique ou par exemple par des faisceaux laser.
Les caractéristiques d'origine sont divulguées dans le document EP-A2-1 180 915, qui décrit un revêtement chauffant électriquement conducteur et divisé par des découpes linéaires sinueuses en plusieurs pistes conductrices raccordées électriquement en parallèle sur un film de support plat. Les pistes conductrices doivent en principe avoir la même longueur, elles peuvent cependant présenter une largeur variable sur leur longueur, pour influencer de façon volontaire la répartition de la chaleur sur la surface. Les électrodes sont placées à proximité immédiate l'une de l'autre au bord de l'élément chauffant plat. Selon une forme de réalisation, les pistes ne sont pas séparées les unes des autres sur toute leur longueur, mais il existe des ponts en des endroits où on admet un potentiel électrique approximativement égal . Ceux-ci peuvent cependant aussi conduire à ce que le courant en circulation choisisse le trajet le plus court possible, de telle façon que des zones "actives" déterminées ne sont pas parcourues par le courant et ne sont pas chauffées.
Le document DE-A1-36 44 297 montre une pluralité d'exemples de division de revêtements chauffants d'un pare-brise de véhicule. Les divisions peuvent ainsi être réalisées par des parties de surface non revêtues et/ou par des découpes effectuées mécaniquement ou par un faisceau laser. Elles servent au réglage approprié et à la déviation d'un flux de courant à l'intérieur de la surface revêtue et doivent garantir une densité de courant aussi uniforme que possible dans les surfaces concernées. Toutes les formes de réalisation selon ce document ont en commun que les électrodes actives de l'alimentation électrique sont chacune disposées sur des bords diamétralement opposés ou placés à angle droit l'un par rapport à l'autre de l'élément en plaque, de telle façon que la direction principale fondamentale du flux de courant soit orientée en grande largeur transversalement sur la surface de l'élément en plaque. Pour des bandes respectivement des pistes de même puissance, il peut cependant apparaître rapidement des distributions inégales ou hétérogènes de la température en raison de la puissance spécifique de chauffage inégale, c'est-à-dire de la puissance de chauffage par unité de surface de la piste. Les pistes situées plus loin à l'intérieur d'un champ de chauffage sont plus courtes et couvrent dès lors une plus petite surface, c'est-à-dire qu'elles présentent toujours des puissances spécifiques plus élevées et donc des températures plus hautes .
L'invention a pour objet de procurer un élément en plaque encore amélioré avec un chauffage en couche structuré en pistes non rectilignes et des électrodes situées l'une près de l'autre, avec lequel on peut obtenir une répartition plus uniforme de la puissance électrique et de la température sur la surface de 1 ' élément chauffant .
Conformément à l'invention, ce problème est résolu par le fait qu'il est prévu dans le sens du flux de courant des zones de surface actives, conductrices du courant et raccordées aux électrodes et des zones de surface passives, sans courant et parallèles aux zones de surfaces actives. Les caractéristiques des revendications dépendantes présentent des formes de réalisation avantageuses de cet objet.
En principe, l'homogénéité de la densité de courant ou du flux de courant dans une piste active non rectiligne d'un revêtement conducteur dépend de sa largeur. Plus la piste est large, à laquelle on suppose une résistance ohmique constante par unité de surface, plus le courant qui la parcourt peut être élevé, mais plus élevée est aussi la densité de courant sur le côté intérieur d'une courbe, d'un coude ou d'une déviation de cette piste. Une division du revêtement en rubans conducteurs actifs aussi étroits que possible, presque comme des fils, serait une approche théoriquement imaginable. Toutefois, l'imbrication recherchée des pistes conductrices actives entraînerait en l'occurrence inévitablement des différences de longueur et encore des différences de puissance et de gradients de température. Il importe donc de définir un compromis entre l'utilisation et la puissance de chauffage uniformes désirées des pistes d'une part et le réglage d'une densité de courant aussi uniforme que possible sur la surface .
En divisant le champ de chauffage proprement dit en parties de surface actives et passives imbriquées les unes dans les autres, ou en d'autres termes, en parties de surfaces chauffées et non chauffées, on obtient d'abord que des valeurs de pointe se produisant éventuellement dans la répartition de la température soient lissées à l'intérieur de la surface disponible elle-même, du fait que les zones passives servent pratiquement de surfaces de refroidissement ou de puits de chaleur, qui absorbent et évacuent une partie de la chaleur produite.
Par parties de surface actives, on entend celles qui, après l'application de la tension de service, sont parcourues par un courant, qui sont donc raccordées à leurs deux extrémités à des électrodes de polarité électrique différente. Par parties de surface passives, on entend les surfaces sans courant, soit qu'elles ne sont pas ou seulement à une extrémité raccordés à une électrode, soit que leur longueur est interrompue par une découpe ou un évidément . Les surfaces sans courant ne doivent en l'occurrence pas être débarrassées entièrement du revêtement, mais il suffit de les séparer électriquement par des lignes de séparation de la surface à revêtir conductrice du courant. Les pistes actives de même puissance proposées jusqu'à présent sont divisées en rubans échelonnés, placés parallèlement, dont seuls certains rubans chauffent et certains rubans intermédiaires sont électriquement désactivés. Ainsi, la largeur totale de piste, c'est-à-dire la surface totale de piste devient "réglable" par rapport à la puissance totale de la piste.
Une disposition appropriée pour cette structuration peut être déterminée avec l'assistance de l'ordinateur avec un programme spécialement adapté pour toute surface et toute puissance quelconque de l'élément chauffant. Les lignes de séparation définies peuvent être usinées à l'aide d'un robot dans le revêtement réalisé en continu, par exemple et de préférence à l'aide d'un émetteur laser guidé par un robot conduit par un programme ou des données . On obtient ainsi des images de coupe exactement reproductibles, avec une grande flexibilité pour des dimensions de surfaces différentes sans temps de transformation élevés. En même temps, il en résulte une grande souplesse de l'emplacement des électrodes sur la surface de l'élément chauffant en plaque, qui peut s'écarter de la pose habituelle proche du bord sous la forme de rubans. Bien entendu, on peut également - de façon connue en soi - prévoir sur un élément en plaque conforme à l'invention plusieurs chemins de courant, à brancher le cas échéant indépendamment les uns des autres, pour pouvoir au besoin augmenter ou diminuer par degrés la puissance de chauffage.
La longueur et la largeur du chemin de courant ou des chemins de courant ainsi que la conductibilité de surface (en ohm par unité carrée) du système de couches utilisé sont déterminantes pour l'absorption de puissance électrique et la puissance de chauffage de l'élément en plaque. Selon la tension de service disponible et prédéterminée dans chaque cas, on peut régler dans de larges limites différentes puissances de chauffage par la disposition du chemin de courant, la température maximale admissible dépendant également du domaine d'utilisation de l'élément en plaque terminé. Par exemple, s'il n'y a pas de risques possibles ou éventuels par contact direct pour les utilisateurs, les températures peuvent se situer nettement au- dessus de 50 °C. Naturellement, des couches adhésives éventuellement appliquées sur la vitre revêtue, par exemple des feuilles adhésives d'une vitre feuilletée, ne doivent pas être dégradées ou ramollies par les températures pouvant être atteintes en service normal .
Lors de la fabrication d'éléments en plaque chauffants sans fonction de fenêtre, on peut le cas échéant se passer d'un antireflets sur la couche conductrice proprement dite, qui se compose par exemple d'argent ou d'un autre métal conducteur, ce qui d'une part simplifie l'alimentation en courant (les couches antireflets diélectriques usuelles ne sont pas ou très peu conductrices) et d'autre part permet d'obtenir des effets décoratifs de surface. La détermination précise des matériaux appropriés pour le système de couches chauffant reste toutefois laissée à l'appréciation de l'homme du métier, à qui il incombe de calibrer la puissance de chauffage désirée.
Pour compléter, on peut prévoir un ou plusieurs capteurs de température pour déterminer la température réelle de l'élément en plaque. De tels capteurs de température peuvent même être des limiteurs de courant (par exemple des conducteurs froids, dont la résistance électrique/ohmique augmente avec la température) . En variante, il peut être prévu un organe de commutation séparé pour déconnecter le courant de chauffage en cas de menace de surchauffe de l'élément en plaque, et qui peut être commandé par un capteur de température .
La répartition, proportionnelle au courant, des commencements des zones conductrices actives, qui sont par exemple configurées en secteurs angulaires sur les électrodes, est également une caractéristique importante de la présente invention, parce que le problème de l'homogénéisation de la température se manifeste aussi sur les électrodes elles-mêmes. Celles-ci sont a priori les zones ayant la plus forte densité de courant .
Comme matériau de substrat, on envisage en tout premier lieu le verre trempé, mais les avantages de l'invention s'appliquent également à des substrats' en matière plastique. D'autres détails et avantages de l'objet de l'invention découleront également du dessin d'un exemple de réalisation et de sa description détaillée qui suit .
Dans les dessins, qui sont des représentations simplifiées non à l'échelle,
Les figures la et lb montrent une opposition de thermographies de deux éléments en plaque différents avec un revêtement chauffant structuré en pistes, dans lesquelles la Fig. lb est la thermographie d'un élément en plaque conforme à l'invention avec une répartition très homogène de la température,
La figure 2 est une vue schématique d'un élément en plaque conforme à l'invention avec un revêtement chauffant et divisé par des lignes de séparation,
La figure 3 est une vue de détail de la région des électrodes, respectivement des raccords électriques de l'élément en plaque avec une représentation de principe de la structuration en couches en zones de surface actives et passives selon 1 ' invention.
Dans la figure 1, on a représenté en opposition deux thermographies (prises de vue sous infrarouge) de deux éléments chauffants en plaque avec des revêtements chauffants divisés respectivement structurés par des lignes de séparation. Sur le bord droit des deux photographies, on a porté chaque fois une échelle de température, dans laquelle les couleurs sombres correspondent aux températures relativement basses; plus la couleur est claire dans la photo, plus la partie de surface correspondante est chaude respectivement très chaude . Les lignes de séparation divisant le revêtement chauffant ne peuvent se laisser deviner dans ces vues que par des bandes sombres dans les photos.
La figure la montre une forme de réalisation d'un élément en plaque, dans laquelle une seule piste conductrice active relativement large s'étend le long d'un tracé prédéterminé avec plusieurs coudes, entre les deux électrodes proches l'une de l'autre entourées par un cercle clair. On voit nettement qu'il se forme dans la région des coudes des taches claires, donc chaudes. Celles-ci sont chaque fois situées dans la région intérieure du coude, donc sur le chemin le plus court ("ligne idéale") du courant.
La figure lb montre une forme de réalisation conforme à l'invention de l'élément chauffant en plaque, dont la thermographie fait apparaître une image en couleurs nettement plus homogène et dès lors une répartition hautement homogène de la température. Ici également, des bandes sombres permettent d'identifier l'effet sur le tracé de lignes de séparation dans le revêtement chauffant. Les taches les plus chaudes se trouvent manifestement dans la région des électrodes elles-mêmes, qui sont ici aussi entourées d'un cercle clair. On pouvait s'y attendre, car c'est ici que la densité de courant est la plus forte. Toutefois, on a également atteint dans cette région, grâce à la structuration du revêtement selon 1 ' invention, une réduction des températures à des valeurs non critiques.
Les thermographies des figures la et lb, qui ne peuvent être représentées ici qu'en noir et blanc, montrent encore plus nettement dans les épreuves originales en couleurs les différences quantitatives entre les deux formes de réalisation.
Selon la figure 2, un tel élément chauffant en plaque 1 conforme à l'invention comprend une vitre
2 - de préférence trempée thermiquement - qui est couverte sur une face d'un revêtement électriquement conducteur complet 3. Celui-ci peut mais ne doit pas être visuellement transparent. De préférence, il se compose d'un système de couche multiple à haute résistance thermique connu en soi, avec au moins une couche métallique, qui peut être déposé avant la trempe de la vitre 2 et supporter sans dommages les températures nécessaires pour la trempe. Le long du bord de la vitre 2, on a tracé dans le revêtement 3 une étroite ligne de séparation 4 à faible distance - 1 à 2 cm - de ce bord. Un ruban extérieur périphérique ainsi obtenu 5, ici souligné en gris clair, est entièrement séparé électriquement du champ central plus grand de la surface revêtue. Il forme une isolation de bord de l'élément en plaque 1, qui d'une part assure une séparation électrique vers l'extérieur et qui d'autre part empêche une corrosion du revêtement apparaissant éventuellement sur le bord extérieur de se propager dans la surface. Au milieu de ladite surface, il est également prévu un champ 6 en forme de ruban, électriquement séparé.
Ce champ ne doit cependant pas se trouver obligatoirement au centre de la surface, mais il peut également être décentré en liaison avec une disposition appropriée des pistes conductrices actives du revêtement 3. Il ne doit pas non plus être en forme de ruban ou en ligne droite, mais il pourrait aussi prendre une autre forme de surface quelconque ou un tracé coudé ou courbe.
Les lignes de séparation mentionnées ici et dans la suite forment des interruptions à haute résistance ohmique du revêtement, à travers lesquelles aucun courant ne peut passer. Le ruban de bord extérieur 5 est électriquement neutre. En variante, il peut être utilisé de façon connue comme détecteur de rupture, en le divisant et en lui appliquant une basse tension.
En partant de la ligne de séparation périphérique 4 respectivement du ruban de bord 5 de l'élément chauffant en plaque 1, une autre ligne de séparation 7 s'étend sous un certain angle jusqu'au champ séparé 6. De part et d'autre de cette ligne de séparation 7, il est prévu des électrodes semi- circulaires 8, 9 sur la surface de la vitre 2. Les deux électrodes 8, 9 sont reliées, par voie électrique-galvanique, au revêtement 3 et elles doivent chacune être raccordées à un pôle d'une tension électrique d'une façon non représentée. Un dispositif de raccordement approprié a été proposé dans la demande de brevet plus ancienne DE 102 41 728.8.
Les électrodes 8, 9 sont fabriquées de façon connue en soi en une encre de sérigraphie, résistante à la chaleur et bonne conductrice de l'électricité. De préférence, cette encre ou cette pâte de sérigraphie présente une très haute teneur en argent. Les électrodes 8, 9 sont de préférence imprimées avant la trempe de la vitre 2 et sont cuites pendant le chauffage nécessaire pour la trempe thermique. Si l'on utilise une vitre en matière plastique, une cuisson n'est naturellement pas possible, ou alors de manière atténuée.
Il est en l'occurrence indifférent que les électrodes 8, 9 soit appliquées sur le revêtement 3 déjà déposé ou que le revêtement 3 ne soit déposé qu'après que les électrodes aient été appliquées, par exemple imprimées, sur la vitre.
Une ligne de séparation 10 s'étend en périphérie de l'électrode 8 pratiquement parallèlement à la ligne de séparation isolante 4 jusqu'à l'électrode 9.
Pour prédéterminer un tracé défini du courant de chauffage à travers la surface du revêtement 3, il est prévu de façon connue tout un groupe d'autres lignes de séparation. En l'absence de mesures supplémentaires, un tel dessin des pistes conduirait, lors de l'application de la tension de service, à une augmentation régulière des températures des pistes de l'extérieur vers l'intérieur, parce que les courtes pistes situées à 1 ' intérieur doivent transporter les courants les plus élevés pour une même tension et une même résistance spécifique. Conformément à l'invention, les lignes de séparation divisent le revêtement 3 en secteurs, dans la région de leur recouvrement avec les électrodes semi-circulaires 8, 9; en outre, elles enferment entre elles des zones actives et passives du revêtement 3 (Fig. 2) . Par ces mesures, la température sur les surfaces des électrodes 8 et 9 elles-mêmes peut également être largement homogénéisée, parce que chacun des secteurs divisés doit supporter une puissance de chauffage spécifique sensiblement égale. Naturellement, chaque secteur doit être mis en contact de la même façon avec la tension d'alimentation électrique. Ceci est effectué simplement en ce que les secteurs ne pénètrent pas jusqu'au point central du cercle (virtuel) des électrodes. Au contraire, les lignes de séparation dans le revêtement 3 se terminent après un court trajet radial dans la région du recouvrement avec les électrodes. Ces dernières restent alors non divisées; seul le revêtement 3 est structuré en secteurs. Entre la ligne de séparation isolante extérieure 4 et la ligne de séparation 10, il peut être prévu une région de la surface non divisée en rubans actifs et passifs, parce qu'il y a là une puissance spécifique convenable réglable simplement, même sans division, par la détermination de la largeur de cette piste extérieure active. On pourrait considérer la puissance électrique spécifique de cette piste extérieure comme référence pour le réglage des puissances correspondantes des autres pistes situées plus à l'intérieur. On voit également dans la thermographie de la Fig. lb que la piste extérieure non divisée, relativement large, est située exactement dans le spectre de températures des zones intérieures qu'elle entoure. A l'aide de la représentation en détail agrandie de la figure 3, on peut mieux voir la disposition de principe, simplement esquissée dans la figure 2, des zones du revêtement 3 actives 11 et passives 12 pour le chauffage. Il convient de souligner que cette disposition ne correspond pas nécessairement à une forme de réalisation réelle, mais qu'elle n'est destinée qu'à illustrer le principe de l'effet obtenu avec l'invention et du cheminement qui y est décrit . On voit d'abord que les secteurs prévus dans la région de la surface des électrodes 8 et 9 forment entre eux des angles différents. Ces derniers sont adaptés chaque fois aux intensités de courant prévues pour le chemin de courant concerné . On a ici prévu d'emblée que chaque chemin de courant ne transporte pas la même intensité de courant . La mise en contact des électrodes 8 et 9 avec la tension d'alimentation pour l'élément chauffant est prévue des deux côtés dans des régions dans lesquelles les pointes virtuelles des secteurs convergent. Des régions de contact possibles pour l'application de contacts à ressorts sont indiquées dans la figure 3 par des surfaces soulignées en gris.
En outre, on voit que des chemins de courant, qui commencent respectivement se terminent dans un des secteurs, sont encore une fois divisés dans le sens longitudinal en plusieurs bandes par d'autres lignes de séparation, ce qui donne naissance à des zones aussi bien actives, donc conduisant le courant, que passives, donc sans courant. Une bande sans courant peut naturellement aussi être réalisée en interrompant un chemin de courant passant par nature entre les électrodes 8 et 9 et touchant celles-ci avec (au moins) une ligne de séparation transversale, comme la figure 3 le montre en deux endroits .
Comme ligne de séparation en direction longitudinale respectivement comme zone passive au sens de la présente divulgation et de l'invention revendiquée, on considère en principe aussi une zone de surface débarrassée du revêtement ou libre de revêtement, qui peut s'étendre parallèlement à une des pistes actives.
D'une manière générale, on peut constater que la largeur des bandes passives est d'autant plus grande que le chemin de courant est court, tandis que la largeur des pistes actives doit être réduite en proportion. Dans le présent exemple selon la figure 2, il faut donc prévoir sur les courtes pistes intérieures des zones passives relativement larges, tandis que plus loin vers l'extérieur il ne faut plus prévoir que des zones passives étroites respectivement aucune zone passive dans le cas de la piste extérieure - abstraction faite de la zone isolante tout à l'extérieur située le long de l'arête de la plaque, qui représente naturellement aussi une zone passive au sens d'une surface de refroidissement. Ceci se répercute clairement aussi dans la thermographie de la figure lb, dans laquelle on peut distinguer les zones passives relativement larges autour du centre de l'élément en plaque et les zones actives relativement larges plus près du bord.
Au total, il en résulte un faisceau de chemins de courant de relativement grande longueur et de différentes largeurs, avec lequel toute la surface du revêtement 3 entourée de la ligne de séparation périphérique 4 est utilisée.
Des essais avec un échantillon réalisé suivant l'invention montrent que, même avec une arrivée de courant plus longue ininterrompue, il ne survient aucune surchauffe locale, ni sur les coudes des pistes de chauffage actives ni sur les électrodes ou à proximité de celles-ci.
Ceci ne montre qu'un exemple de réalisation parmi une multitude de dispositions possibles et utilisables des lignes de séparation définissant le chemin de courant. Il est par exemple possible sans grands frais supplémentaires - par exemple à l'aide d'un robot - d'employer le laser pour produire des lignes de séparation courbes dans le revêtement. D'autres exemples découlent aussi de l'état de la technique discuté dans l'introduction.
Des éléments en plaque du type illustré dans les figures 1 et 2 conviennent par exemple pour un montage dans des vitrages isolants, dans lesquels le cadre d'écartement correspondant doit être simplement collé sur la zone de bord 5.
De même, de tels éléments en plaque peuvent être suspendus directement devant un mur ou être intégrés dans celui-ci, sans être au préalable garnis d'un revêtement arrière, s'il est par ailleurs garanti que la tension électrique de service n'entraîne aucun risque pour l'utilisateur. Enfin, ils peuvent être sans problème intégrés dans des vitres feuilletées, dans lesquelles la face revêtue active pour le chauffage doit être disposée à l'intérieur du feuilleté et il faut utiliser une feuille adhésive appropriée pour les températures de service. Les électrodes 8 et 9 sont elles-mêmes opaques, le cas échéant toutefois elles sont visibles par la face non revêtue de la vitre 2. Elles peuvent dès lors aussi constituer des éléments de décoration, par exemple en formant un logo plat de firme ou de fabricant - s 'écartant ainsi de la simple forme semi- circulaire montrée dans les dessins. En outre, certains effets de couleur peuvent également être réalisés en colorant la pâte de sérigraphie conductrice utilisée de préférence pour la fabrication des électrodes.

Claims

REVENDICATIONS
1. Elément en plaque (1) avec un substrat rigide, en particulier avec une vitre (2), qui est pourvu(e) d'un revêtement plat (3) électriquement conducteur, pouvant être chauffé par l'application d'une tension électrique par au moins deux électrodes (8, 9) situées tout près l'une à côté de l'autre, et étant électriquement divisé par des lignes de séparation (4, 10) pour diriger le flux de courant entre les électrodes par des pistes imbriquées les unes dans les autres d'une façon aussi uniforme que possible sur la surface du revêtement, caractérisé en ce qu'il est prévu dans le sens du flux de courant des zones de surface (11) actives, conductrices du courant et raccordées aux électrodes (8, 9) et des zones de surface (12) passives, sans courant et parallèles aux zones de surfaces actives (11) -
2. Elément en plaque selon la revendication 1, caractérisé en ce que les zones de surface actives (11) et les zones de surface passives (12) sont imbriquées les unes dans les autres et adaptées les unes aux autres de telle façon que la puissance de chauffage spécifique par unité de surface de l'élément en plaque (1) soit homogénéisée par une disposition alternée de surfaces chauffantes et non chauffantes, agissant comme puits de chaleur.
3. Elément en plaque selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la largeur des zones de surface passives (12) augmente à partir du bord de l'élément en plaque vers son centre.
4. Elément en plaque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une étroite bande de bord (5) du revêtement (3) est isolée électriquement de la partie de surface du revêtement (3) conduisant le courant par au moins une ligne de séparation (4) tracée le long du bord du substrat.
5. Elément en plaque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement (3) est divisé par des lignes de séparation, dans la région du recouvrement avec une électrode (8, 9) , en secteurs qui forment chaque fois le commencement ou la fin d'une ou de plusieurs zones actives (11) .
6. Elément en plaque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux électrodes (8, 9) recouvrent au total une surface ronde, en particulier circulaire, divisée par une ligne de séparation électriquement isolante (7) en deux pôles qui sont chacun raccordés électriquement à pleine surface au revêtement (3) .
7. Elément en plaque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des zones passives (12) sont subdivisées par des lignes de séparation tracées dans le revêtement (3) à l'extérieur du recouvrement avec les électrodes (8, 9) .
8. Elément en plaque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des zones passives (12) sont interrompues par au moins une ligne de séparation pour le flux de courant les partageant en parties longitudinales.
9. Elément en plaque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la résistance électrique de l'élément en plaque (1) et/ou du revêtement chauffant (3) est réglée pour le fonctionnement avec la tension du réseau électrique national de telle façon que, lors de l'application de cette tension de réseau sur les deux électrodes (7) , une température prédéterminée ne soit pas dépassée.
10. Elément en plaque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on utilise comme substrat une vitre trempée, dans lequel le revêtement (3) est formé par un système stratifié à haute résistance thermique, déposé sur sa surface avant la trempe de la vitre (2) .
11. Elément en plaque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les électrodes (8, 9) sont fabriquées avant ou après le dépôt du revêtement chauffant (3) par application d'une pâte de sérigraphie électriquement conductrice, contenant en particulier une haute teneur en argent, et cuite dans le cas de l'utilisation d'une vitre trempée
(2) comme substrat.
12. Elément en plaque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu des contacts à ressorts pour la mise en contact des électrodes (8, 9) avec la tension d'alimentation.
13. Elément en plaque selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce qu'il est prévu dans la région de raccordement des raccords à broches pour brancher des lignes de raccordement électriques.
14. Elément en plaque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une autre plaque est laminée sur la face du substrat pourvue du revêtement .
15. Elément en plaque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un cadre d'écartement d'un vitrage isolant est collé sur la zone de bord divisée (5) du revêtement.
16. Elément en plaque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par au moins un capteur de température destiné à déterminer la température réelle du revêtement chauffant .
17. Elément en plaque selon la revendication 16, caractérisé par un élément de commutation pouvant être commandé par le capteur de température pour interrompre ou réduire le courant de chauffage en cas de dépassement d'un seuil de température prédéterminé.
18. Elément en plaque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la zone de bord divisée (5) du revêtement (3) est séparée par au moins une ligne de séparation en direction longitudinale et est utilisée comme chemin de courant à basse tension, en particulier comme détecteur de rupture .
19. Elément en plaque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins la région des électrodes (8, 9) est cachée à la vue par un masque .
20. Elément en plaque selon la revendication 19, caractérisé en ce que le masque visuel est obtenu par l'utilisation d'une masse de verre opaque pour la vitre trempée (2) .
21. Elément en plaque selon la revendication 19 ou 20, caractérisé en ce que le masque visuel est formé par une décoration opaque.
22. Elément en plaque selon la revendication 21, caractérisé en ce que la décoration opaque est disposée à plat entre la surface de la vitre (2) et le revêtement (3) .
23. Elément en plaque selon la revendication 22, caractérisé en ce que les électrodes sont constituées par des éléments décoratifs visibles.
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