CA1179000A - Vitrage chauffant a film resistant mince - Google Patents

Vitrage chauffant a film resistant mince

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CA1179000A CA000430585A CA430585A CA1179000A CA 1179000 A CA1179000 A CA 1179000A CA 000430585 A CA000430585 A CA 000430585A CA 430585 A CA430585 A CA 430585A CA 1179000 A CA1179000 A CA 1179000A
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Abstract

L' invention a pour objet un vitrage à chauffage électrique porteur d'un mince film électriquement conducteur d'une résistance de 1 à 10 Ohms par carré, déposé sur un support transparent et raccordé électriquement à des collecteurs en forme de bandes, dans lequel la bordure interne de chaque collecteur possède une forme ondulée.

Description

l~7~a~0 La présente demande est une divisiQn de la demande déposee le 5 septembre 1980 sous le numero de série 359,639.
L'invention a pour objet un vitrage à chauf-fage electrique porteur d'un mince film électriquement conducteur d'une resistance de 1 à 10 Q/o (symbole de "Ohm par carré"), deposé sur un support transparent et raccordé électriquement à des collecteurs en forme de bandes servant à l'alimentation en courant.
~es vitrages a chauffage électrique dont la résistance chauffante est constituée d'un mince film transparent existent sous diverses formes. Ils sont par exemple utilisés dans les cas où il faut éviter qu'un depôt d'humidité ne perturbe la visibilité. Le film résistan~ lui-meme peut être constitué de matériaux très différents. En r~gle générale, on utilise des couches métalliques, en particulier des couches d'or ou d'argent mais aussi des couches à base de composes métalliques, en particulier d'oxyde dlétain ou d'oxyde d'indium, et le cas échéant des couches mixtes correspondantes. Ces couches peuvent 8tre obtenues par evaporation ou pulve-risation thermique du métal correspondant, sous atmos-phère raréfiée, par projection de solutions de composés metalliques d~composes ensuite par pyrolyse, ou encore par diffusion ionique, etc...
D'autre part, ils peuvent etre déposes soit immédiatement à la surface de la feuille de verre sili-cate, soit encore sur un support transparent, en parti-culier une feuille de matière plastique transparente incorporee dans un vitrage feuillete comprenant une ou plusieurs feuilles de ..,_ . ,~

11790(~0 verre silicate.
Toutes ces variantes appartiennent à l'état de la technique.
Dans ee~ films résistants e~trêmement minces règne S souvent u~e densité de courant très élevée, de sorte que les couches sont souvent sollicitées presque à la limite de leur~ capacités. La densité de courant est particu-lièrement élevée là où existent des défauts d'homogéné-ité à l'intérieur de ia couche résistante et de tels dé-fauts peuvent rapidement aboutir à une surcharge localedu film résistant.
La transition brutale de la couche qui forme le collecteur~ de résistivité superficielle relativement basse au rilm résistant, de résistivité superficielle relativement élevée constitue une telle inhomogénéité. Il en résulte que les zones de transition des collecteurs aux films minces de ce type de vitrages chauffants sont en règle générale des zones critiques dans lesquelles se produisent facilement des concentrations locales de courant. A ces emplacements~ le film résistant br~le et perd sa conductivité ; d'autres zones doivent donc sup-porter le passage d'un courant plus élevé ce qui les surcharge à leur tour et provoque alors leur destruction.
Dans les cas les plus défavorables, on obtient finalement le long du collecteur une ligne de destruction continue qui interrompt le passage du courant.
L'invention a pour objet d'améliorer le raccordement électrique du film résistant mince aux collecteur~ par rapport aux vitrages à chauffage électrique de l'art antérieur et par conséquent de reduire les risques de surcharges locales donc le danger de destruction de la couche résistante.
Pour résoudre ce*te difficulté, l'invention propose un ensemble de mesures convergentes.
Selon une première caractéristique de l'invention, on interpose entre le film résistant mince et les collec-teurs une couche de transition constituée d'un matériau dont 1Q resistivité spécifique est nettement plus grande que celle des collecteurs et de la couche mince.

11~790(~) Cette solut~on se fonde sur le rait qu'on ne peut obtenir un contact homogène entre un collecteur et le film résistant, mais que, bien au contraire~ les surrace6 l~n quelque sorte ne se touchent que ponctuellement. La ~urcharge de courant 6e produit tout particulièrement le ~ong de la bordure interne, de sorte que les points de contact dangereux se trouvent le long de cette ligne. Si llon interpo~ç une couche de transition ~elon l'invention, les points de contact en question sont munis dans une certaine mesure d'une ~ésistance en série qui limite les concentrations de courant locales par la chute de tension qu'elle en~endre à sa traver6ée. Ceci améliore la répartition du courant en dépit du manque d'homogénéité
de~ contacts.
Pour mettre en oeuvre cette solution, on constitue avantageusement ]a couche de transition d'un matériau dont la résistivité spécifique est de 50 à 500 fois supérieure à celles du matériau constituant le film mince et les collecteurs, lesquelles sont sensiblement du même ordre dans les deux cas en dépit de la grande différence de résis-tivité superficielle.
On obtient par exemple de bons résultats si, en fonc-tion de la conductibilité de la couche de transition, on ajuste son épaisseur de sorte que la chute de tension soit de l'ordre de 0,1 à 1 ~, et de préférence proche de 0,5 de la tension d'alimentation.
Selon une autre caractéristique de l'invention, on peut constituer les collecteurs eux-mêmes d'un matériau possedant une résistivité spécifique de l'ordre de 2 à 5 fois supérieure à celle du matériau du film mince.
Cette solution agit de la m8me façon que la solution précédente à la d~fférence près que la résistance en série sur les points de contact entre collecteurs et film résis-tant est fournie par le matériau du collecteur lui-mame.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la bordure interne de chaque collecteur, tournée vers le film et vers le collecteur opposé~possède une forme ondulée.
Ceci prolonge ~ensiblement la zone limite à l'intérieur de laquelle la plus grande partie du courant passe des collec-~9oo() teurs au film résistant, BanB créer de p~intessur la bordure cle chaque--collecteur, ce qui conduirait à nou~eau à une augmentation de l~intensité du courant accompag~ée des inconvénients précités~
Une solution qui permet dlatteindre de bons résultats est de constituer la bordure de chaque collecteur d~une ~_ ~uccession de demi-ondes sinuso;dale6 ayant chacune un pas de 0,5 à 2 cm et une amplitude du même ordre de grandeur de 0,5 à 2 cm. Dans ces conditions, la longueur de la bordure est sensiblement doublée de sorte que la densité de courant moyenne est réduite de moitié.
Selon une autre caractéristique, il est possible dlatteindre les résultats cherchés en diminuant la section des bandes qui constituent les collecteurs au moins dans la région la plus proche du film résistant~ sur une largeur de 0,5 à 2 cm~ lui donnant un profil qui s~aminçit en biseau~
1~épaisseur décroissant régulièrement, de celle de la région qui sert à répartir le courant jusqulà une épaisseur de l~ordre de celle du film résistant. Dans ce cas également, on évite une transition brutale entre le collecteur et le film résistant mince, et on obtient au contraire un coupla-ge progressif puisque la résistance du collecteur augmente progressivement en direction du film mince pour se ra~pro--1 cher de la résistance de celui-ci. Il y a donc une transi-tion progressive depuis les collecteurs à faible résistivi-té superficielle vers la couche résistante à forte résis-tivité superficielle. La solution la plus complète consiste à combiner ces différentes mesures.
Différents exemples avantageux d'exécution sont décrits de plus près ci-dessous, en référence aux dessins.
Ces dessins montrent :
Fig. 1 : une vue partielle d~un vitrage chauffant dont les collecteurs ont une bordure sinusoldale, Fig. 2 : une coupe suivant la ligne II-II du vitrage représenté sur la fi~ure 1~
Fig. 3 : une coupe d~un vitrage chauffaDt muni d~un mince film résistant et de collecteurs placés entre le vitrage et le film résistant et dont l'épaisseur se réduit dans la région de la bordure, ~17~

Fig. 4 : une coupe d'un vitrage chauffant muni d'un mince film resistant sur lequel les collecteurs sont deposes avec interposition d'une couche de transi-tion, S Fig. 5 : une coupe d'un vitrage chauffant feuillete dont le mince film résistant est déposé sur un support de matière plastique intercalé entre deux feuilles de verre, Fig. 6 : une coupe d'un vitrage chauffant feuilleté correspondant à une autre variante de l'inven-tion.
La figure 1 est une vue partielle d'un vitrage possedant un film transparent formant resistance elec-trique 1, depose sur une feuille de verre silicate 2 et, sur le bord de celle-ci des bandes collectrices 3 servant de collecteurs d'amenee du courant, dont une seule est représentée. Le film résistant est constitue d'une très mince couche d'oxydes d'etain et d'indium d'une résistance superficielle de 6 Q/O (symbole de "Ohm par carré") déposée par pyrolyse, les collecteurs 3 d'un email à l'argent depose par impression, d'une façon bien connue par exemple à l'écran de soie; ils ont une épais-seur de l'ordre de 20 ~m et une resistance superficielle de 0,01 Q/O.
Le film resistant 1 s'etend sous l'electrode 3 jusqu'au bord de la feuille de verre mais, en raison de la forte différence de résistivite superficielle des deux couches en contact, le passage du courant du col-lecteur 3 au film resistant 1 se produit principalement le long de la bordure 4.
Afin d'y réduire la densité de courant, cette bordure 4 a la forme d'une succession de demi-ondes sinusoïdales ou de dents en festons arrondis dont chacun se developpe en direction du film 1. L'amplitude A des demi-ondes est de l'ordre de 1 cm, leur pas L également de l'ordre de 1 cm.

~ ~79000 - 5a -Si, au lieu de la forme sinusoidale représen- -tée, on donne a la bordure 4, dans le but d'augmenter sa longueur, une forme différente, il faut veiller à ce qu'il n'y ait pas de pointe dirig~e vers le film résis-tant 1, mais toujours choisir des formes arrondies assu-rant la meilleure homogénéité possible de la répartition de la densité du courant le long de cette bordure.
Les collecteurs 3 peuvent posséder sur la totalité de leur surface, y compris les festons sinu-soidaux, une épais-i~79000 seur constante ainsi que le montre la figure ~. Toutefois~le passage du courant des collecteurs 3 au film résistant 1 sera encore plu8 régulier S 1 il8 pos~èdent dans toute la région marginale, par exemple sur une largeur correspondant 5 à l~Pmplit~de A des feston~ ~inusoldaux, une épai~seur continuement décroissante.
Dans la variante représentée sur la figure 3~ la feuille de verre silicate 7 resoit en premier lieu-les col-lecteurs 8 et la couche résistante 10 est ensuite déposée sur l~ensemble de la surface du vitrage 7 et des collec-teurs 8.
Ces derniers, à nouveau constitués d~une couche con-ductrice à l~argent possèdent une forme en ~iseau c~est-à-dire un bord rectiligne 9 d~épaisseur régulièrement décrois-sante. Le film résistant 10 est une couche d~or ou dlargentdéposée par vaporisation sous vide élevé et possédant une transmission lumineuse de llordre de 80 %. Il peut aussi avoir une structure à plusieurs couches obtenues par des dépôts de composés métalliques effectués aussi bien sous la couche métallique que par dessus, dans le but d~amélio-rer son adhérence, son couplage optique au substrat~ ou de la protéger~ etc... A cette fin~ llemploi de couches de sulfure de zinc, d~oxyde de titane, de fluorure de magné-sium ou autres est d~usage courant.
Les collecteurs 8 possèdent sur le bord de la feuille de verre une région d~une épaisseur constante D de l~ordre de 20 ~m. Cette région du`collecteur sert essentiellement à
amener le courant sur toute la longueur de celui-ci avec le moins possible de pertes. Il s'y raccorde~ en direction du film résistant mince 10, une région de largeur B dont la section s~aminit progressivement, passant de l~épaisseur D
à zéro ou à une épaisseur correspondant à celle du film résistant 10. Le collecteur se trouve en contact avec la couche résistante 10 sur toute la distance B.
En raison de la forme en coin de sa section transver-sale~ sa résistivité superficielle augmente en direction de ltextrémité des saillants, clest-à-dire en direction du film résistant 10 et se rapproche de celle de ce dernier.

ii~90~

Il en résulte que la résistance du contact augmente dans cette r~gion critique, ce qui provoque un couplage progressif du courant ~ur une plu~ grande partie du collecteur et évite une transition trop rapide.
La làrgeur B du domaine en biseau du collecteur 8 peut mesurer de 0,~ à 2 cm environ et avanta~eusement ~tre de llordre de 1 cm.
Lea collecteurs 8 peuvent bien entendu ~tre aussi déposés sur le film résistant 10.
On peut encore ameliorer le raccordement des collec-teurs à la couche résistante, aussi bien sur les collec-teurs ayant une simple forme de bande que, bien entendu, sur ceux qui ont les formes les plus diverses dans le r cadre de la description des figures 1 à 3, par le choix t5 de matériaux qui possèdent une résistivité accrue. Alors que la résistivité spécifique du matériau qui constitue les collecteurs est normalement du même ordre de grandeur que celle du materiau qui constitue le film résistant mince~ on peut, selon un mode dlexécution de l~invention, utiliser pour les constituer un matériau possédant une résistivité au moins double et de préférence allant jusqu~au quintuple de celle du matériau de ce film résis~
tant.
Dans la variante représentée sur la figure 4, la feuille de verre silicate 12 supporte un film résistant 13 auquel le courant est amené par des collecteurs 14 constitués d'un matériau de faible résistivité spécifique tel qu~une feuille de cuivre d~environ 0,1 mm dlépaisseur.
Entre ces collecteurs et le film résistant est cependant interposée une couche de transition 15 d'une résistivité
plus élevée, provoquant une chute de tension de l~ordre de 0~5 ~ de la tension d~alimentation. Si cette dernière est de 24 V, et que la couche résistante 13 ait une résistivité
superficielle de 2 Q /~ , la couche de transition peut être constituée d'un matériau à base de graphite~ agent~ cui~re..
déposé par impression sous forme de pâte à l~épaisseur de 0~5 mm et possédant après durcissement une résistivité
spécifique de 10 5 Ja ..
La figure 5 montre un vitrage feuilleté à chauffage OO
électrique constitué de deux feuilles externes 18 et l9 de verre silicate et d'une feuille médiane 20 de ~olyester r~ev8tue sur l'une de ses faces d'un film ré~istant 21 et a~ssemblée sur les feuilles de verre 18 et 19 à l'aide de dleux feuille~ de collage 22 et 23 en polyvinylbutyral.
La reuille de polyester ~0 qui sert de support à
la couche résistante 21 possode une épaisseur de l'ordre de 5 em.
Sa surface est tout d'abord revêtue d'une couche de sulfure de zinc obtenue par vaporisation thermique qui sert de couche d'ancrage et améliore le couplage optique pour abaisser le coefficient de réflexion et par consé-quent augmenter la transparence. Sur cette couche de sulfure de zinc est vaporisée la couche conductrice propre-ment dite, constituée dlargent, ceci sous une épaisseur telle que la transmission lumineuse soit de l'ordre de 80 ~.
La couche d'areent est à nouveau revêtue d'une couche de sulfure de zinc. Clest l'ensemble de ces trois couches élé-mentaires qui forme le rilm résistant 21.
Les collecteurs 14 sont déposés sur ce dernier avec interposition d'une couche de transition 15 à base de gra-phite analogue à celle décrite en liaison avec la figure 4.
La figure 6 montre une autre variante selon laquelle c'est la feuille de verre 26 qui sert de support au film résistant. La couche conductrice proprement dite 2B est à
nouveau constituée d'argent vaporisé thermiquement sous vide. Les couches de couplage optique 29 et 30 qui sont placées au-dessus et au-dessous de la couche d'argent sont des couches d'oxyde de titane également vaporisées par voie thermique.
Auparavant, une bande collective 31 constituée d'un alliage de cuivre et de titane a été déposée par pulvéri-sation à la flamme. En vue de cette opération, on a place un masque à distance de 10 mm de la feuille de verre~ de sorte que l'on a évité toute transition brutale entre cette bande et le film résistant ; au contraire l'épaisseur de la bande 31 décro~t progressivement,sur une largeur d'environ 1 cm~ jusqu'à une valeur nulle,ce qui fournit le raccordement souhaité du collecteur peu résistant au film 1~9000 tres resistant. Au-de~su~ de la bande 31~ le film résistant 28 reçoit une couche de transition 32 formée d'une compo-si~ion à base de graphite, pUi8 une bande de cuivre 33 d'une épaisseur de 0,1 mm.
Les électrode~ renforcées de cette façon conviennent plarticulierement lorsqu'il est nécessaire d'employer sur le vitrage chauffant des intensités de courant relativement élevées.
Les couches ~uccessives sont recouvertes d'une feuille de verre 27 qui est ~ssemblée à l'aide d'~ne couche collan-te en polyvinylbutyral 34 sur la feuille 26 après dép8t des différentes couches et pose des collecteurs.

Claims (3)

Les réalisations de l'invention au sujet des-quelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme suit:
1. Vitrage à chauffage électrique porteur d'un mince film électriquement conducteur d'une résis-tance de 1 à 10 Ohms par carré déposé sur un support transparent et raccordé électriquement à des collec-teurs en forme de bande, caractérisé en ce que la bor-dure interne de chaque collecteur possède une forme ondulée et qu'elle est en contact continu avec le film mince sur essentiellement toute la surface du vitrage.
2. Vitrage chauffant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bordure interne de chaque collecteur est formée d'une succession de demi-ondes sinusoïdales.
3. Vitrage chauffant selon la revendication 2, caractérisé en ce que les demi-ondes ont une lon-gueur et une amplitude comprises l'une et l'autre entre 0,5 et 2 cm, et de préférence de l'ordre de 1 cm.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018011610A1 (fr) 2016-07-13 2018-01-18 Rákosy Ferenc Structure chauffante en verre à efficacité améliorée et à répartition uniforme de la chaleur

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018011610A1 (fr) 2016-07-13 2018-01-18 Rákosy Ferenc Structure chauffante en verre à efficacité améliorée et à répartition uniforme de la chaleur

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