CN103228069A - 一种可加热的透明窗板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可加热透明体，特别涉及具有透明导电层的玻璃窗。该可加热的透明窗板，带有均匀连续的电加热层，其特征在于：在该电加热层上设定加热区和预设在整个加热区内方向、大小一致的预设电流，当该加热区的部分轮廓与所述预设电流方向平行时，该部分轮廓不布置母线且与对应的电加热层轮廓重合；当该加热区的部分轮廓与所述预设电流方向垂直时，该部分轮廓上布置母线，所述母线为以该部分轮廓为内轮廓的等宽低电阻率导电件；当所述加热区的部分轮廓与所述预设电流方向既不平行也不垂直时，该部分轮廓上布置宽度变化的母线。本发明的优点是仅对母线设计进行改进，则使得整个电加热层上的电流密度相等、流向相同，最终达到功率密度一致的效果。

Description

一种可加热的透明窗板

技术领域

本发明涉及一种可加热透明体，特别涉及具有透明导电层的玻璃窗。

背景技术

对于车辆挡风玻璃，在天气寒冷时，会出现起霜、起雾、冷凝甚至冰雪等，严重影响正常使用，所以可加热挡风玻璃具有很大的市场。可加热挡风玻璃，包括两个玻璃板，它们通常通过聚乙烯醇缩丁醛（缩写为PVB）膜片而层压在一起。位于所述玻璃板之间的一对或多个间隔开的母线与一个导电件电接触，所述导电件为导电丝，或透明导电涂层。每个母线由一个外部引线通电以将电流从电源导向所述母线和所述导电件，以便电加热所述导电件，并通过热传导而加热挡风玻璃的内表面和外表面，达到去除雾气和融化冰雪的目的。出于安全及外观需要，要求加热件是尽可能不可见的或不引人注目的，因此具有可加热的透明导电层的玻璃窗越来越受到人们的重视。

除了正方形或者长方形，加热窗玻璃的加热区域形状一般为非矩形，常见的如汽车前挡玻璃的类梯形形状。现有的用导电涂层加热的前挡玻璃，加热区域的加热不均匀，温差过大，常高达10～20℃以上，局部区域如加热区的四个角部易产生热点，有时局部低温区的除雾、化霜、除冰等效果很差，这些都是镀有导电涂层的前挡玻璃在电加热时存在的显著问题。

一种解决该问题的方法包括调整局部加热涂层的沉积厚度，用以在不同区域获得不同的薄膜电阻，使得在加热窗户的整个范围内的得到均匀的或者基本均匀的电能密度，如欧洲专利EP1168888A2公开的一种窗玻璃及制造方法。而中国专利CN102278043A指出了该方法存在的问题：沉积的时间被延长了；掩膜的维护需要沉积设备停止工作，并且掩膜上多余的沉积物可能会污染薄膜表面，从而减少该方法的收益；而且，薄膜的沉积条件必须根据每个窗户的几何形状进行精确定制。该中国专利提供了基于上述理念的另一种实现均匀加热的方法，先在玻璃片上沉积连续的透明导电氧化物薄膜，该薄膜具有在整个薄膜面积内均匀的薄膜电阻，再对薄膜进行等离子体处理，得到具有薄膜电阻不同的区域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有镀有导电涂层的加热玻璃加热区加热不均匀、温差过大、局部热点的问题，提供一种可实现均匀加热的窗玻璃。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种可加热的透明窗板，带有均匀连续的电加热层，其特征在于：在所述电加热层上设定加热区和预设在整个加热区内方向、大小一致的预设电流，当所述加热区的部分轮廓与所述预设电流方向平行时，该部分轮廓不布置母线且与对应的电加热层轮廓重合；当所述加热区的部分轮廓与所述预设电流方向垂直时，该部分轮廓上布置母线，所述母线为以该部分轮廓为内轮廓并与加热区电接触的等宽低电阻率导电件；当所述加热区的部分轮廓与所述预设电流方向既不平行也不垂直时，该部分轮廓上布置宽度变化的母线，所述母线以该部分轮廓为内轮廓并向加热区外延展，与加热区电接触，该部分轮廓在所述预设电流方向上按单调上升或单调下降分为若干个单调区间，以在每个单调区间内的加热区轮廓为斜边，在所述电加热层上作一曲边直角三角形，其中一直角边平行于所述预设电流方向，且该直角边与所述斜边交点处的母线在所述单调区间内最宽，并向另一非直角端延展，逐渐变窄；所述加热区轮廓在预设电流方向上的最高点和最低点对应的母线上分别接入高电压电源和低电压电源：对应单调区间轮廓上的母线时，则在该母线最宽处接入，对应垂直预设电流方向的母线时，则在该母线上任意点接入；对应不含有最高点/最低点的单调区间时，在其轮廓上的母线最宽处或垂直预设电流方向的母线任意点接入不同阻值的压降电阻线，该压降电阻线另一端由引回导线接入与该母线同侧的最高点/最低点对应的单调区间内母线最宽处或垂直预设电流轮廓上对应的母线上任意点，或与该母线同侧的最高点/最低点相同的电压电源，母线同侧是指预设电流均从母线流入加热区或预设电流均从加热区流入母线；该压降电阻线在非电加热层区域延展。

本发明由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：

不用通过复杂的工艺对电加热层进行处理，仅对母线设计进行改进，则使得整个电加热层上的电流密度相等、流向相同，最终达到功率密度一致的效果；相比常规母线布置方法而言，实现了挡风玻璃主加热区域表面整体均匀加热，技术效果显著。

附图说明

图1为本发明实施例1的透明窗板的正视图；

图2为本发明实施例2的透明窗板的正视图；

图3为本发明实施例3的透明窗板的正视图；

图4为本发明实施例4的透明窗板的正视图；

图5为本发明实施例5的透明窗板的正视图。

1-透明窗板，2-电加热层，3-加热区，4-预设电流，5-母线，51-上部母线，52-侧边母线，53-下部母线，6-单调区间，61-小区间，7-曲边直角三角形，8-最高点，9-最低点，10-低电压电源，11-高电压电源，12-压降电阻线，13-补充区，14-引回导线，16-油墨印边。

具体实施方式

一种可加热的透明窗板1，带有均匀连续的电加热层2，其特征在于：在所述电加热层2上设定加热区3和预设在整个加热区3内方向、大小一致的预设电流4，当所述加热区3的部分轮廓与所述预设电流4方向平行时，该部分轮廓不布置母线5且与对应的电加热层2轮廓重合；当所述加热区3的部分轮廓与所述预设电流4方向垂直时，该部分轮廓上布置母线5，所述母线5为以该部分轮廓为内轮廓并与加热区3电接触的等宽低电阻率导电件；当所述加热区3的部分轮廓与所述预设电流4方向既不平行也不垂直时，该部分轮廓上布置宽度变化的母线5，所述母线5以该部分轮廓为内轮廓并向加热区3外延展，与加热区3电接触，该部分轮廓在所述预设电流4方向上按单调上升或单调下降分为若干个单调区间6，以在每个单调区间6内的加热区3轮廓为斜边，在所述电加热层2上作一曲边直角三角形7，其中一直角边平行于所述预设电流4方向，且该直角边与所述斜边交点处的母线5在所述单调区间6内最宽，并向另一非直角端延展，逐渐变窄；所述加热区3轮廓在预设电流4方向上的最高点8和最低点9对应的母线5上分别接入高电压11和低电压10电源：对应单调区间6轮廓上的母线5时，则在该母线5最宽处接入，对应垂直预设电流4方向的母线5时，则在该母线5上任意点接入；对应不含有最高点8和最低点9的单调区间6时，在其轮廓上的母线5最宽处或垂直预设电流4方向的母线5任意点接入不同阻值的压降电阻线12，该压降电阻线12另一端由引回导线14接入与该母线5同侧的最高点8/最低点9对应的单调区间6内母线5最宽处或垂直预设电流4轮廓上对应的母线5上任意点，或与该母线5同侧的最高点8/最低点9相同的电压电源，母线5同侧是指预设电流4均从母线5流入加热区3或预设电流4均从加热区3流入母线5；该压降电阻线12在非电加热层区域延展。

下面以汽车前挡玻璃作为本发明的实施情况来讨论，然而，本发明并不局限于此，本发明可以是任何类型的车辆透明窗，例如整体或者层叠侧窗、天窗或后窗。而且，可以用于实现本发明的产品包括但是并不局限于家居和商业建筑的窗口和/或墙壁以及冰箱上的窗口。

需要说明的是，实际汽车玻璃都是曲面的，但是针对其烘弯之前的平板玻璃或等面积几何展开后的平玻璃进行的设计加热效果与烘弯之后的成品的实际加热效果之间几乎没有差异，因此为叙述方便、简洁，本发明涉及的技术方案均是在平板玻璃上描述的。

要指出的是，为了清晰起见，本发明示意图中的各元件未按真实比例进行绘制。

如图1所示的透明窗板1为汽车前挡玻璃，汽车前挡玻璃为夹层结构，包括两片玻璃及夹在两片玻璃中间的PVB膜片，透明均匀连续的电加热层2以物理气相沉积法或者化学气相沉积法等公知的方式结合在具有凸形外表面而且具有梯形外围形状的前挡玻璃上。电加热层2位于玻璃与PVB膜片接触的其中一个玻璃面上，占据大部分表面，特别是在其视界上延伸。用虚线表示电加热层2的外轮廓，其整个轮廓远离前挡玻璃的边缘，一方面与外部电绝缘，另一方面防止其受到与来自外部环境相关的损害。电加热层2一般以前挡玻璃中轴线对称分布，与玻璃的外轮廓保持一种平行的弧度。应当理解，电加热层2可以具有与图1所示不同的轮廓，电加热层2的实际形状和具体位置取决于安装汽车玻璃的车辆设计等因素。

电加热层2厚度通常为5nm～5μm。电加热层2的层系结构，包括单层和多层结构，至少含有一导电层，所述导电层为Au、Ag、Cu等金属层或者ITO、AZO、ATO、IZO、GZO、IGZO、IMO和LaNiO₃等透明导电氧化物层中的一种或几种，特别地导电层还可以为纳米金属丝形成的透明导电层。本发明的电加热层2的层系结构以低辐射薄膜为例，其至少包含一个银层，最外层为透明导电金属氧化物膜层，膜面方阻是0.6～4.5Ω/□，在电压≤36V的电源供应下，提供200～1000W/m²的加热功率密度。

根据设计要求在电加热层2上设定其中部分连续区域为加热区3，则所述加热区3的导电层也是均匀连续的，加热区3一般为电加热层2的大部分区域，能加热前挡玻璃的可视区域。并预设在所述加热区3内方向、大小一致的预设电流4，虽然实际电流情况是本发明完成后的效果，但我们根据本发明的方案可以实现预设电流4的预设效果。

母线5均与加热区3保持良好的电接触性能。当加热区3的部分轮廓和预设电流4方向平行时，该部分轮廓不布置母线5，并且该部分加热区3轮廓即为对应的电加热层2轮廓，与其重合，如图2-5中的加热区两侧边下半段DE和JK所示。当加热区3的部分轮廓与预设电流4方向垂直时，该部分轮廓上则布置有母线5，母线5以该部分轮廓为内轮廓并与加热区3电接触，所述母线5为等宽低电阻率导电件，如图5的下部母线53中间部分C₁C₂所示，低电阻率导电件是指其方阻为电加热层2方阻的10^-4数量级，以使得流经该母线5的电流产生的压降为零或足够小，该母线5可以使用常见低电阻率的导电物，例如铜箔、铝箔等导电介质；加热区3的部分轮廓与预设电流4方向既不平行也不垂直时，该部分轮廓上布置有宽度变化的母线5，所述母线5以该部分轮廓为内轮廓并向加热区3外延展，该部分轮廓在所述预设电流4方向上按单调上升或单调下降分为若干个单调区间6，以在每个单调区间6内的加热区3轮廓为斜边，在所述电加热层2上作一曲边直角三角形7，如图1中所示的直角三角形AMO，其中直角边MA平行于所述预设电流4方向，且直角边MA与斜边AO交点处A处的母线5在所述单调区间6内最宽，并向另一非直角端O延展，逐渐变窄。该部分母线5的宽度与该部分加热区3轮廓形状、所用材质方阻和电加热层2膜面方阻有关。

如图1所示，整个加热区3轮廓上的所有点投影到与预设电流4方向平行的直线PQ上（未全部示出所有投影点），最靠近预设电流4正方向的投影点对应到加热区3轮廓上的点为加热区的最高点8，图1中投影点P₁为最靠近预设电流4正方向的点，其对应的加热区3轮廓上的点为A、B，则A、B点均为加热区3的最高点8，最远离预设电流4正方向的投影点对应到加热区3轮廓上的点为加热区的最低点9，点C的投影点（图中C点投影点与C点重合，未示出）最远离预设电流4正方向，则点C为加热区3的最低点9。加热区3的最高点8或最低点9至少各为一个，在加热区3最高点8和最低点9对应的单调区间6内母线5最宽处接入高电压电源11和低电压电源10，则在A、B点对应的母线51最宽处均接入高电压电源11，在C点对应的母线53最宽处接入低电压电源10。而当最高点8/最低点9对应的母线5为垂直预设电流4方向时，可以在该母线5上任意点接入，如图5所示的下部母线53中间部分C₁C₂，低电压电源10可以在C₁C₂上任意位置接入，但常在下部母线53中心处C点接入。当然，高电压11和低电压10电源的接入点与预设电流4方向有关，实际情况不受本发明举例所限制。

有时加热区3轮廓存在不含有最高点8/最低点9的单调区间6，在其他单调区间6轮廓上的母线5最宽处和垂直预设电流4方向的母线5任意点接入不同阻值的压降电阻线12，该压降电阻线12另一端由引回导线14接入与该母线5同侧的最高点8/最低点9对应的单调区间6内母线5最宽处，或与该母线5同侧的最高点8/最低点9对应的垂直预设电流4轮廓上对应的母线5上任意点，或与该母线5同侧的最高点8/最低点9相同的电压电源，这里，母线5同侧是指预设电流4均从母线5流入加热区3，或预设电流4均从加热区3流入母线5，流向相反的则不属于同侧母线。同侧的最高点8/最低点9是指同侧母线中至少存在的一个加热区3的最高点8/最低点9，其母线设计和接线方法与图3-5的单调小区间61类似。该压降电阻线12在非电加热层区域延展。

所述压降电阻线12的电阻R满足以下公式（1）：

$R=R_f\·\frac{H}{d}---\left(1\right)$

其中R_f为电加热层2膜面方阻，H为该母线5最宽处对应单调区间6的轮廓点或垂直预设电流4方向的母线5上任意点与同侧母线5的最高点8/最低点9在预设电流4方向上的距离，d为所述单调区间6对应的曲边直角三角形7中垂直于预设电流4方向的直角边的长度或垂直预设电流4方向母线5的长度。

母线5的宽度按照以下内容确定。以所述每个单调区间6内垂直预设电流4方向的直角边与所述斜边的交点为坐标原点，垂直于所述预设电流4方向的直线为X轴，平行于所述预设电流4方向的直线为Y轴，如图1所示，则所述单调区间6的斜边对应的曲线函数为F（x），当F（x）一阶导数连续时，则该斜边上任一点对应的母线5宽度B（x），满足以下公式（2）：

$B\left(x\right)=|\frac{R_b\·x}{R_f}\·\frac{\sqrt{1+F^{\′2}\left(x\right)}}{F^{\′}\left(x\right)}|---\left(2\right)$

其中R_b为母线5方阻，R_f为电加热层2膜面方阻，F’(x)为F（x）的一阶导数。

当F（x）一阶导数不连续时，由n（n≥2）段一阶导数连续的曲线f_i（x）（1≤i≤n）组成时，x₀、x_n为曲线F（x）的两个端点，x₁…x_n-1为F（x）上的非一阶导数连续点，每段曲线f_i（x）上任一点对应的母线5宽度满足以下公式（3）：

$B_i\left(x\right)=|\frac{R_{b,i}\·x}{R_f}\·\frac{\sqrt{1+{f_i}^{\′2}\left(x\right)}}{{f_i}^{\′}\left(x\right)}|---\left(3\right)$

其中x_i-1≤x＜x_i，R_b，i为第i段一阶导数连续的曲线f_i（x）对应的母线方阻，R_f为电加热层膜面方阻，f_i’(x)为f_i（x）的一阶导数。

按照上述公式，在坐标原点处母线5的宽度为零，即母线5由宽变窄，窄端最小宽度为零。而在实际生产工艺中，窄端宽度为零的渐变母线5生产难以控制，且在布置时操作难度较高，则在实际生产中，母线5整体宽度按照公式（2）、（3）设置，在窄端进行改进，在最窄处增宽成等宽母线5，并保持与预设电流4的方向垂直，其等宽度控制在0.3～5mm。如图4和图5中母线5的窄端所示，值得注意的是，图中所示母线窄端的长度要比实际产品大得多。

现有技术中，当加热区3为矩形时，常规设计时，将母线5沿加热区3轮廓进行布置，并保持与加热区3导电层良好的电接触，母线5为等宽的低电阻率金属导电件，如铜箔、铝箔。由于加热区3为矩形，两母线5之间的膜面间距各处相等，因此膜面上的电流大小、方向均一致，功率密度也一致，具有理想均匀加热的效果。但是，当加热区3为非矩形时，如图2所示的直角三角形7△AWD加热区，欲在该区域的电加热层上实现方向、大小一样的电流，那么就要求直角三角形7△AWD的斜边上布置的母线5在斜边上产生特定的、逐渐变化的压降，使得该段母线5上各处的电压满足产生方向、大小一致的预设电流4的要求。此时，斜边上母线5的作用就相当于图中虚线所标的补充区13——指以曲边直角三角形7△AWD的直角边为长宽形成的矩形，去除曲边直三角形7△AWD得到的无电加热层的三角形区域。母线5的发热量近似等于虚线标记的补充区13在相同电流密度下的发热量。

当补充区13过大或母线5宽度不足时，母线5会发热过大，温度过高。此时，可以将单个单调区间6再分为k（k≥2）个轮廓曲线一阶导数连续的单调小区间61，以便降低流经母线5上的电流大小，减少母线5的发热量，同时接入压降电阻线12满足各单调小区间61的母线5的电压需求，此时母线5比整条不分区的母线减小的发热量便转移到压降电阻线12上，加热压降电阻线12覆盖的区域。每个单调小区间61的母线5布置与单调区间6一致，以在每个单调小区间61的轮廓为斜边，在所述电加热层2上作一小曲边直角三角形7，其中一直角边平行于所述预设电流4方向，且该直角边与所述斜边交点处的母线5在所述单调小区间61内最宽，并向另一非直角端延展，逐渐变窄。如图3所示侧边母线52所示，AD段单调区间6轮廓分为AF、FG、DG三段单调小区间61。

单调小区间61内母线5的宽度按以下公式布置。所述每个单调小区间61内，以垂直预设电流4方向的直角边与斜边的交点为坐标原点，垂直于所述预设电流4方向的直线为X轴，平行于所述预设电流4方向的直线为Y轴，则所述第j（1≤j≤k）个单调小区间61的斜边对应的曲线函数为f_j（x），f_j（x）为一阶导数连续函数，每段曲线f_j（x）上任一点对应的母线5宽度满足公式（4）：

$B_j\left(x\right)=|\frac{R_{b,j}\·x}{R_f}\·\frac{\sqrt{1+{f_j}^{\′2}\left(x\right)}}{{f_j}^{\′}\left(x\right)}|---\left(4\right)$

其中R_b，j为第j个小区间对应的母线方阻，R_f为电加热层膜面方阻，f_j’(x)为f_j（x）的一阶导数。

按照上述公式，在坐标原点处母线5的宽度为零，而在实际生产工艺中，窄端宽度为零的渐变母线5生产难以控制，且在布置时操作难度较高，因此在实际生产中，单调小区间61内的母线5整体宽度按照公式（4）设置，在窄端进行改进，在最窄处增宽成等宽母线5，等宽度控制在0.3～5mm。如图4和图5中侧边母线52窄端所示。

在每个不含有最高点8/最低点9对应的单调小区间61的母线5最宽处分别引出一根不同阻值的压降电阻线12，该压降电阻线12的另一端由引回导线14接入与该母线5同侧的最高点8/最低点9接入处或垂直预设电流方向的母线5，或与同侧的最高点8/最低点9相同的电压电源，该压降电阻线12在非电加热层区域延展。如图3所示，FG、DG段为不含有最高点8和最低点9的单调小区间61，则在F处和G处母线5最宽处分别引出一根电阻值不同的压降电阻线12，另一端由引回导线14接入同侧的最低点9接入处A处。

所述第j个单调小区间61所接压降电阻线12的电阻值R_j满足以下公式（5）：

$R_j=R_f\·\frac{H_j}{d_j}---\left(5\right)$

其中1≤j≤k，R_f为电加热层2膜面方阻，H_j为每个单调小区间61母线5最宽处对应的轮廓点与同侧母线5的最高点8/最低点9在预设电流4方向上的距离，d_j为每个单调小区间61对应的直角三角形7中垂直于预设电流4方向的直角边的长度。

进一步地，引出的压降电阻线12可以加热其所覆盖的全部或部分非电加热层区域。

单调区间6或单调小区间61引出的压降电阻线12还可以对其所覆盖区域进行其它形式的电工利用。所述压降电阻线12为金属箔片或金属丝或印制的导电体或刻蚀出的导电涂层电阻线，或具备相等电阻的任何电学元器件及设备，如发光器件或外接小风扇。

前挡玻璃可以设置油墨印边16区域，在夹层玻璃的整个边缘区域上，围绕着前挡玻璃的视野，油墨印边16一般是不透明、不导电的陶瓷漆形成，常通过丝网印刷油墨浆料在外层玻璃与PVB膜片接触的玻璃面的边缘区域并烘干而成，多为黑色不透明，起到美观、遮挡及辅助粘结的作用。为了表达需要，附图中涉及油墨印边的区域仅显示其轮廓，画成透明的。当设置有油墨印边16区域，母线5优选设置于油墨印边所遮挡的区域，从而不影响美观。

为了更好地理解和说明本发明，下面给出本发明保护范围内的实施例。以下所述并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

实施例1

示意图参照图1，以一款汽车前挡玻璃1为例，其小边为1253mm、大边为1568mm、高为937mm，厚度为2.1mm玻璃+0.76mmPVB+2.1mm玻璃，在面向车内的玻璃和PVB接触的玻璃面上镀制低辐射涂层作为电加热层2，膜面方阻为2.5Ω/□，加热区3设定为如图1所示的区域，以前挡玻璃中心轴对称，面积为1m²，预设电流4方向设定为从上到下。以上部母线51为例详细阐述。加热区3上部轮廓在预设电流4方向上分为两个单调区间6：上部轮廓左端A到上部轮廓中心O和上部轮廓右端B到上部轮廓中心O。以左端A到中心O的轮廓线为斜边，作一曲边直角三角形7△AMO，则直角边AM平行预设电流4方向，该段母线51以斜边OA作为内轮廓向外延展，OA段的母线51宽度为A端最大，向O端逐渐变窄，而OB段轮廓布置的母线51则B端最大，向O端逐渐变窄。上部母线51的宽度按照公式（1）设置。同理，加热区3侧边母线52和下部母线53设计如图1所示。

作一平行于预设电流4方向的直线PQ，将加热区3轮廓上的点投影到该直线PQ上（未全部示出所有投影点），投影点P₁为最靠近预设电流4正方向的点，其对应的加热区3轮廓上的点为A、B，则A、B点均为加热区3的最高点8，点C的投影点最远离预设电流4正方向（图中C点投影点与C点重合，未示出），则点C为加热区3的最低点9。在A、B点对应的母线51最宽处均接入高电压电源11，在C点对应的母线53最宽处接入低电压电源10，加热电压为30V，加热功率为600W，加热区3的膜面平均功率为600W/m²，上部母线51的方阻为9.3×10^-3Ω/□，长度为602mm，最大宽度为25.7mm，侧边母线52的方阻为518.2×10^-3Ω/□，长度为745mm，最大宽度为30mm，下部母线53的方阻为8.8×10^-3Ω/□，长度为745mm，最大宽度为30mm。测试环境温度为23℃，由于侧边母线52发热，为了实际考察加热区3的均匀性，故未考量靠近母线50mm的区域，测得加热区3平均温度为44℃，加热区3温差为8℃，加热区3温差小。另测得上部母线51最高温度为51℃，侧边母线52最高温度为85℃，下部母线53最高温度为50℃。下面的实施例2对侧边母线52发热进行改进，在保证加热区3均匀加热的同时，降低侧边母线52的温度。

实施例2

示意图参照图2，以一款汽车前挡玻璃1为例，其小边为1253mm、大边为1568mm、高为937mm，厚度为2.1mm玻璃+0.76mmPVB+2.1mm玻璃，在面向车内的玻璃和PVB接触的玻璃面上镀制低辐射涂层作为电加热层2，加热区3的膜面方阻为2.5Ω/□，加热区3设定为如图2所示的区域，以前挡玻璃中心轴对称，面积为1m²，预设电流4方向设定为从上到下，则加热区3上部母线51和下部母线53设计同实施例1，不再详述。侧边母线52设计不同于实施例1。加热区3的侧边轮廓如图2所示，左侧轮廓可以分为AD段和DE段。DE段平行于预设电流4方向，同时轮廓DE左侧没有电加热层2，轮廓DE即为电加热层2在该区域的轮廓，则轮廓DE段不用布置母线5。换句话说，不布置母线5的部分轮廓需要同时满足两个条件：平行于预设电流4方向和与电加热层2对应的轮廓重合。AD段的母线52设计同实施例1中的OA段，右侧边母线52与左侧边母线52如图2所示。

在最高点A、B点对应的上部母线51最宽处均接入高电压电源11，在最低点C点对应的下部母线53最宽处接入低电压电源10，加热电压为30V，加热功率为590W，加热区的膜面平均功率为590W/m²，上部母线51的方阻为9.3×10^-3Ω/□，长度为603mm，最大宽度为25.7mm，侧边母线52的方阻为736.0×10^-3Ω/□，长度为524mm，最大宽度为30mm，下部母线53的方阻为9.3×10^-3Ω/□，长度为702mm，最大宽度为30mm。测试环境温度为23℃，由于侧边母线52发热，为了实际考察加热区均匀性，故未考量靠近母线50mm的区域，测得加热区平均温度为42℃，加热区温差为8℃，加热区温差小。另测得上部母线51最高温度为47℃，侧边母线52最高温度为66℃，下部母线53最高温度为50℃。下面的实施例3对侧边母线52发热进一步改进，在保证加热区3均匀加热的同时，降低侧边母线52的温度。

实施例3

示意图参照图3，以一款汽车前挡玻璃1为例，其小边为1253mm、大边为1568mm、高为937mm，厚度为2.1mm玻璃+0.76mmPVB+2.1mm玻璃，在面向车内的玻璃和PVB接触的玻璃面上镀制低辐射涂层作为电加热层2，膜面方阻为2.5Ω/□，加热区3设定为如图3所示的区域，以前挡玻璃中心轴对称，面积为1m²，预设电流4方向设定为从上到下，则加热区3上部母线51和下部母线53设计同实施例1，不再详述。加热区3的侧边轮廓如图3所示，左侧边轮廓分为AD段和DE段，不同于实施例2的地方是AD段分3个单调小区间61为AF、FG、DG。每个单调小区间61的母线5按照实施例1中OA段的原则布置，得到如图3所示的侧边母线52，每个单调小区间61内的母线长度大大减小。

FG、DG单调小区间61的母线52最宽处向非电加热层区域各引出一根不同阻值的压降电阻线12，该两根压降电阻线12在非电加热层区域向下部母线方向平行伸展，另一端由引回导线14接入与其同侧的最低点9接入处。进一步地，压降电阻线12可以达到加热所覆盖区域的作用。根据公式（5），DG段连接的压降电阻线12的电阻值R₁为25.72Ω，FG段连接的压降电阻线12的电阻值R₂为12.86Ω。

在最高点A、B点对应的上部母线51最宽处均接入高电压电源11，在最低点C点对应的下部母线53最宽处接入低电压电源10，加热电压为30V，加热功率为590W，加热区3的膜面平均功率为590W/m²，上部母线51的方阻为9.3×10^-3Ω/□，长度为603mm，最大宽度为25.7mm，侧边轮廓上每个单调小区间61的母线52方阻为3582.4×10^-3Ω/□，长度为175mm，最大宽度为20mm，下部母线53的方阻为9.3×10^-3Ω/□，长度为702mm，最大宽度为30mm。测试环境温度为23℃，考量整个加热区3，测得加热区3平均温度为42℃，加热区3温差为6℃。另测得上部母线51最高温度为49℃，侧边母线52最高温度为40℃，下部母线53最高温度为49℃。加热区3的温差小，母线5温度低于50℃，符合汽车玻璃行业标准。

实施例4

示意图参照图4，以一款汽车前挡玻璃1为例，其小边为1253mm、大边为1568mm、高为937mm，厚度为2.1mm玻璃+0.76mmPVB+2.1mm玻璃，在面向车内的玻璃和PVB接触的玻璃面上镀制低辐射涂层作为电加热层2，膜面方阻为2.5Ω/□，加热区3设定为如图4所示的区域，以前挡玻璃中心轴对称，面积为1m²，预设电流4方向设定为从上到下，则加热区3的母线5设计与实施例3相同，区别在于为了加工制作的简易化，母线5整体宽度按照公式（2）设置，在窄端进行改进，在最窄处增宽成等宽母线5，等宽度控制在3mm，不出现母线5宽度为零的情况，如图4所示的上部母线51、侧边母线52和下部母线53。

在最高点A、B点对应的上部母线51最宽处均接入高电压电源11，在最低点C点对应的下部母线53最宽处接入低电压电源10，加热电压为30V，加热功率为590W，加热区3的膜面平均功率为590W/m²，上部母线51的方阻为9.3×10^-3Ω/□，长度为603mm，最大宽度为25.7mm，最小宽度为3mm，侧边轮廓上每个单调小区间61的母线方阻为3582.4×10^-3Ω/□，侧边母线52整体长度为498mm，最大宽度为20mm，最小宽度为3mm，下部母线53的方阻为9.3×10^-3Ω/□，长度为702mm，最大宽度为30mm，最小宽度为3mm，DG段连接的压降电阻线12的电阻值R₁为25.72Ω，FG段连接的压降电阻线12的电阻值R₂为12.86Ω。测试环境温度为23℃，考量整个加热区3，测得加热区3平均温度为42℃，加热区3温差为8℃，加热区3温差小。另测得上部母线51最高温度为49℃，侧边母线52最高温度为41℃，下部母线53最高温度为50℃。加热区3的温差小，母线5温度不高于50℃，符合汽车玻璃行业标准。

实施例5

示意图参照图5，以一款汽车前挡玻璃1为例，其小边为1253mm、大边为1568mm、高为937mm，厚度为2.1mm玻璃+0.76mmPVB+2.1mm玻璃，在面向车内的玻璃和PVB接触的玻璃面上镀制低辐射涂层作为电加热层2，膜面方阻为2.5Ω/□，加热区3设定为如图5所示的区域，加热区3以前挡玻璃中心轴对称，面积为1m²，预设电流4方向设定为从上到下。则加热区3的母线5设计与实施例4相同，与实施例4的区别是改进下部母线53，将加热区3下部轮廓的中间部分设置为垂直于电流4方向的一段轮廓，以下部母线53为例，则下部母线53在电流方向上分为三个单调区间6：EC₁，C₁C₂，KC₂。以左端E到点C₁的轮廓线上母线53的布置方法与实施例1中OA段一致，不再详述。C₁C₂区间的母线53布置为以该段加热区3轮廓为内轮廓并与加热区3电接触的等宽铜箔，宽度为10mm，厚度为0.1mm。KC₂区间的母线53布置与EC₁的一样。同时，为了加工制作的简易化，在最窄处增宽成等宽母线53，等宽度控制在3mm左右，不出现母线53宽度为零的情况，如图5所示。

由于下部母线53的中间部分C₁C₂为等宽的低电阻铜箔，则在该铜箔上的电压视为一样，铜箔上每个点都为加热区3的最低点，一般在铜箔的中点C点接入低电压电源10，在最高点A、B点均接入高电压电源11，加热电压为30V，加热功率为603W，加热区3的膜面平均功率为603W/m²，上部母线51的方阻为9.3×10^-3Ω/□，长度为501mm，最大宽度为25.7mm，最小宽度为4.3mm，侧边轮廓上每个单调小区间61的母线方阻为3582.4×10^-3Ω/□，侧边母线52整体长度为498mm，最大宽度为20mm，最小宽度为3mm，下部母线53左端和右端的方阻为9.3×10^-3Ω/□，长度分别为424mm，最大宽度为22mm，最小宽度为3.5mm，DG段连接的压降电阻线12的电阻值R₁为25.72Ω，FG段连接的压降电阻线12的电阻值R₂为12.86Ω。测试环境温度为23℃，考量整个加热区3，测得加热区3平均温度为43℃，加热区3温差为8℃，加热区3温差小。另测得上部母线51最高温度为49℃，侧边母线52最高温度为42℃，下部母线53最高温度为46℃。加热区3的温差小，母线5温度不高于50℃，符合汽车玻璃行业标准。

从上述实施例可以看到，将下部母线53中间段布置成低电阻率的水平等宽母线，可以有效地降低下部母线53的发热温度；同时将上部母线51中间段加宽成低电阻率的水平母线布置，可以在某种意义上实现加工制作的简化，但实质上并不影响加热区3温度的均匀性和母线5的发热情况，非常适合生产应用。

Claims (11)

1.一种可加热的透明窗板，带有均匀连续的电加热层，其特征在于：在所述电加热层上设定加热区和预设在整个加热区内方向、大小一致的预设电流，当所述加热区的部分轮廓与所述预设电流方向平行时，该部分轮廓不布置母线且与对应的电加热层轮廓重合；当所述加热区的部分轮廓与所述预设电流方向垂直时，该部分轮廓上布置母线，所述母线为以该部分轮廓为内轮廓并与加热区电接触的等宽低电阻率导电件；当所述加热区的部分轮廓与所述预设电流方向既不平行也不垂直时，该部分轮廓上布置宽度变化的母线，所述母线以该部分轮廓为内轮廓并向加热区外延展，与加热区电接触，该部分轮廓在所述预设电流方向上按单调上升或单调下降分为若干个单调区间，以在每个单调区间内的加热区轮廓为斜边，在所述电加热层上作一曲边直角三角形，其中一直角边平行于所述预设电流方向，且该直角边与所述斜边交点处的母线在所述单调区间内最宽，并向另一非直角端延展，逐渐变窄；所述加热区轮廓在预设电流方向上的最高点和最低点对应的母线上分别接入高电压电源和低电压电源：对应单调区间轮廓上的母线时，则在该母线最宽处接入，对应垂直预设电流方向的母线时，则在该母线上任意点接入；对应不含有最高点和最低点的单调区间时，在其轮廓上的母线最宽处或垂直预设电流方向的母线任意点接入不同阻值的压降电阻线，该压降电阻线另一端由引回导线接入与该母线同侧的最高点/最低点对应的单调区间内母线最宽处或垂直预设电流轮廓上对应的母线上任意点，或与该母线同侧的最高点/最低点相同的电压电源，母线同侧是指预设电流均从母线流入加热区或预设电流均从加热区流入母线；该压降电阻线在非电加热层区域延展。

2.根据权利要求1所述的透明窗板，其特征在于：所述压降电阻线的电阻R满足：其中R_f为电加热层膜面方阻，H为该母线最宽处对应单调区间的轮廓点或垂直预设电流方向母线的任意点与同侧母线的最高点/最低点在预设电流方向上的距离，d为所述单调区间对应的曲边直角三角形中垂直于预设电流方向的直角边的长度，或垂直预设电流方向母线的长度。

3.根据权利要求1所述的透明窗板，其特征在于：以所述每个单调区间内垂直预设电流方向的直角边与所述斜边的交点为坐标原点，垂直于所述预设电流方向的直线为X轴，平行于所述预设电流方向的直线为Y轴，则所述单调区间的斜边对应的曲线函数为F（x），设定该斜边上任一点对应的母线宽度为B（x），当F（x）一阶导数连续时，则

其中R_b为母线方阻，R_f为电加热层膜面方阻，F’(x)为F（x）的一阶导数；当F（x）为n段一阶导数连续的曲线f_i（x）组成时，n≥2，1≤i≤n，x₀、x_n为曲线F（x）的两个端点，x₁…x_n-1为F（x）上的非一阶导数连续点，每段曲线f_i（x）上任一点对应的母线宽度为

其中x_i-1≤x＜x_i，R_b，i为第i段一阶导数连续的曲线f_i（x）对应的母线方阻，R_f为电加热层膜面方阻，f_i’(x)为f_i（x）的一阶导数。

4.根据权利要求1所述的透明窗板，其特征在于：单个所述单调区间再分为k个轮廓曲线一阶导数连续的单调小区间，k≥2，以每个单调小区间内的加热区轮廓为斜边，在所述电加热层上作一小曲边直角三角形，其中一直角边平行于所述预设电流方向，且该直角边与所述斜边交点处的母线在所述单调区间内最宽，并向另一非直角端延展，逐渐变窄。

5.根据权利要求4所述的透明窗板，其特征在于：以所述每个单调小区间内为垂直预设电流方向的直角边与斜边的交点为坐标原点，垂直于所述预设电流方向的直线为X轴，平行于所述预设电流方向的直线为Y轴，则所述第j个单调小区间的斜边对应的曲线函数为f_j（x），1≤j≤k，f_j（x）为一阶导数连续函数，每段曲线f_j（x）上任一点对应的母线宽度为

其中R_b，j为第j个单调小区间对应的母线方阻，R_f为电加热层膜面方阻，f_j’(x)为f_j（x）的一阶导数。

6.根据权利要求4或5所述的透明窗板，其特征在于：在不含有最高点和最低点的每个单调小区间的母线最宽处分别引出一根不同阻值的压降电阻线，该压降电阻线另一端接入与该母线同侧的最高点/最低点接入处或垂直预设电流方向的母线，或与同侧的最高点/最低点相同的电压电源，该压降电阻线在非电加热层区域延展。

7.根据权利要求6所述的透明窗板，其特征在于：所述第j个单调小区间所接压降电阻线的电阻值R_j满足：

其中1≤j≤k，R_f为电加热层膜面方阻，H_j为每个单调小区间母线最宽处对应的轮廓点与同侧母线的最高点/最低点在预设电流方向上的距离，d_j为每个单调小区间对应的直角三角形中垂直于预设电流方向的直角边的长度。

8.根据权利要求7所述的透明窗板，其特征在于：所述压降电阻线加热其所覆盖的全部或部分非电加热层区域，对其所覆盖区域进行加热。

9.根据权利要求7所述的透明窗板，其特征在于：所述压降电阻线为金属箔片或金属丝或印制的导电体或刻蚀出的导电涂层电阻线。

10.根据权利要求1所述的透明窗板，其特征在于：所述透明窗板为复合透明窗板，该复合透明窗板包含至少两块刚性玻璃板和夹在两片玻璃板中间的PVB膜片，且所述电加热层位于玻璃板与PVB膜片接触的其中一个玻璃面上。

11.根据权利要求1所述的透明窗板，其特征在于：所述透明窗板四周设置油墨印边区域，所述母线位于油墨印边区域内。

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