DE10259110B3 - Plattenelement mit einer Schichtheizung - Google Patents

Plattenelement mit einer Schichtheizung Download PDF

Info

Publication number
DE10259110B3
DE10259110B3 DE10259110A DE10259110A DE10259110B3 DE 10259110 B3 DE10259110 B3 DE 10259110B3 DE 10259110 A DE10259110 A DE 10259110A DE 10259110 A DE10259110 A DE 10259110A DE 10259110 B3 DE10259110 B3 DE 10259110B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coating
plate element
element according
electrodes
areas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10259110A
Other languages
English (en)
Inventor
Detlef Mann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Glass Deutschland GmbH
Original Assignee
Saint Gobain Glass Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Glass Deutschland GmbH filed Critical Saint Gobain Glass Deutschland GmbH
Priority to DE10259110A priority Critical patent/DE10259110B3/de
Priority to PCT/FR2003/003649 priority patent/WO2004066680A1/fr
Priority to AU2003296798A priority patent/AU2003296798A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10259110B3 publication Critical patent/DE10259110B3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/84Heating arrangements specially adapted for transparent or reflecting areas, e.g. for demisting or de-icing windows, mirrors or vehicle windshields
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/002Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Landscapes

  • Surface Heating Bodies (AREA)

Abstract

In einem Plattenelement (1) mit einem starren Substrat, insbesondere mit einer Glasscheibe (2), die mit einer elektrisch leitfähigen, durch Anlegen einer elektrischen Spannung über mindestens zwei dicht nebeneinander liegende Elektroden (7) beheizbaren flächigen Beschichtung (3) versehen ist, welche durch Trennlinien elektrisch unterteilt ist, um den Stromfluss zwischen den Elektroden über ineinander geschachtelte Bahnen möglichst gleichmäßig über die Fläche der Beschichtung zu lenken, ist erfindungsgemäß mindestens eine Bahn längs in aktive und passive Flächenbereiche unterteilt, wobei die aktiven Bereiche mit den Elektroden verbunden sind und die passiven Bereiche sich zwischen jeweils zwei aktiven Bereichen parallel zu diesen erstrecken. Die passiven Bereiche wirken als Wärmesenken, durch die eine Homogenisierung der spezifischen Heizleistung pro Flächeneinheit des Plattenelements erreicht wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Plattenelement mit einer Schichtheizung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Solche auf Glas oder andere transparente (Kunststoff-)Substrate aufgebrachten Heizungen werden oft genutzt, um Fensterscheiben von Beschlag und Eis zu befreien, damit man ungehindert hindurchsehen kann.
  • Solche Plattenelemente können aber auch in oder an Gebäuden anstelle üblicher Heizkörper an Wänden angebracht oder in diese integriert werden. Sie müssen dazu nicht als Fenster, sondern können als Spiegel, als Dekorflächen etc. ausgeführt sein. Es ist ggf. auch möglich, solche Plattenelemente generell zur flächigen Wärmeerzeugung auch in technischen Geräten, z. B. in Haushaltsgeräten, zu verwenden, wobei ihre geringe Dicke und ihre kaum verschmutzenden und sehr einfach zu reinigenden glatten Oberflächen große Vorteile bieten können.
  • Wenn auch bei einem Einsatz des Plattenelements als Flächen-Heizelement ohne Fensterfunktion der Stromfluss nicht zwangsläufig überall gleichmäßig verteilt sein muss, so ist es doch von Vorteil, dies wenigstens annähernd einzustellen, um lokale Überhitzungen und Beschädigungen der beheizbaren Beschichtung zu vermeiden. Zwar kann man bei nach modernen Verfahren abgeschiedenen Schichtsystemen von einer sehr gleichmäßigen Dicke der Gesamtschicht ausgehen, jedoch ist es umgekehrt kaum möglich, über die Fläche eines Substrats verteilt gezielt unterschiedliche Dicken der Beschichtung und damit unterschiedliche Flächenwiderstände einzustellen.
  • Bekanntlich kann man auf einem an sich vollflächig beschichteten Substrat nach unterschiedlichen Methoden schichtfreie Flächen erzeugen. Mithilfe von während des Beschichtungsvorgangs aufgelegten Masken bleibt das Substrat von vornherein in den abgedeckten Bereichen unbeschichtet. Zum Freilegen beschichteter Teilflächen eines Substrats kann die Beschichtung mechanisch-abrasiv, chemisch oder z. B. durch Laserstrahlen wieder entfernt werden.
  • Die Gattungsmerkmale sind offenbart in EP-A2-1 180 915 , die eine elektrisch leitfähige und durch linienförmige Einschnitte mäanderartig in mehrere elektrisch zueinander parallel geschaltete Leiterbahnen unterteilte Heizbeschichtung auf einer flächigen Trägerfolie beschreibt. Die Leiterbahnen sollen grundsätzlich dieselbe Länge haben, können jedoch mit über ihren Längsverlauf variierender Breite ausgeführt werden, um die Wärmevertei lung über die Fläche gezielt zu beeinflussen. Die Elektroden sind in enger Nachbarschaft zueinander am Rand des flächigen Heizelements angebracht. In einer Variante sind die Bahnen nicht auf ganzer Länge voneinander abgeteilt, sondern es gibt Brücken an Stellen, an denen annähernd gleiches elektrisches Potential angenommen wird. Diese können aber wiederum dazu führen, dass der fließende Strom den kürzest möglichen Weg sucht, so dass bestimmte „aktive" Bereiche nicht von Strom durchflossen und nicht beheizt werden.
  • DE-A1-36 44 297 zeigt eine Vielzahl von Beispielen zum Unterteilen heizbarer Beschichtungen einer Fahrzeug-Windschutzscheibe. Unterteilungen können demnach durch flächig schichtfreie Abschnitte und/oder durch mechanisch oder mit Laserstrahlung eingebrachte Einschnitte realisiert werden. Sie dienen zum gezielten Einstellen und Lenken eines Stromflusses innerhalb der beschichteten Fläche und sollen eine möglichst gleichmäßige Stromdichte in den betreffenden Flächen gewährleisten. Allen Ausführungsformen gemäß dieser Druckschrift ist gemeinsam, dass die jeweils aktiven Elektroden der Spannungsversorgung jeweils an einander diametral oder über Eck gegenüber liegenden Rändern des Plattenelements angeordnet sind, so dass die grundsätzliche Hauptrichtung des Stromflusses auf großer Breite quer über die Fläche des Plattenelements verläuft.
  • Bei Streifen bzw. bei Bahnen gleicher Leistung können aber auf Grund der ungleichen spezifischen Heizleistung, d. h. Heizleistung pro Flächeneinheit der Bahn, schnell ungleiche oder inhomogene Temperaturverteilungen entstehen. Die in einem Heizfeld jeweils weiter innen liegenden Bahnen sind kürzer und bedecken damit eine kleinere Fläche, d.h. weisen immer höhere spezifische Leistungen und damit höhere Temperaturen auf.
  • US-PS 2,557,983 schließlich beschreibt ähnlich wie das vorstehend genannte Dokument eine Fahrzeugscheibe oder ähnliches Plattenelement mit einer elektrisch heizbaren Beschichtung, deren Elektroden als entlang einander gegenüber liegender Ränder angeordnete Streifen ausgeführt sind. Zum Ausgleich unterschiedlicher Stromdichten bei variierenden effektiven Abständen der Elektrodenstreifen (bzw. variierenden Längen der verfügbaren Strompfade) wird dort vorgeschlagen, in Bereichen kleiner Elektrodenabstände schmalere Leiterbahnen oder höhere Widerstände (sei es in Gestalt von „Hindernissen" – 6 – oder unterschiedlichen Flächenwiderständen – 7 –) oder zusätzlich aufgebrachte Hilfsleiter mit höherer Leitfähigkeit (8 und 9) als im Bereich großer Elektrodenabstände vorzusehen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein weiter verbessertes Plattenelement mit einer in nicht geradlinig verlaufende Bahnen strukturierten Schichtheizung und nahe beiein ander liegenden Elektroden anzugeben, mit der eine gleichmäßigere Verteilung der elektrischen Leistung und der Temperatur über die Fläche des Heizelements erzielbar ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Merkmale der Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen dieses Gegenstands an.
  • Grundsätzlich hängt die Homogenität der Stromdichte oder des Stromflusses in einer nicht geradlinig verlaufenden aktiven Bahn einer leitfähigen Beschichtung von deren Breite ab. Je breiter die Bahn ist, der ein konstanter ohmscher Widerstand pro Flächeneinheit unterstellt wird, desto höher kann zwar der Strom sein, der durch sie fließt, desto höher ist aber auch die Stromdichte an der Innenseite einer jeden Biegung, Abwinkelung oder Um lenkung dieser Bahn. Eine Unterteilung der Beschichtung in möglichst, fast drahtartig schmale aktive Leiterstreifen wäre ein theoretisch denkbarer Ansatz. Allerdings könnten auch dabei infolge der angestrebten Schachtelung der aktiven Leiterbahnen unvermeidliche unterschiedliche Längen immer noch unterschiedliche Leistungen und Temperaturgefälle bewirken. Es gilt also, einen Kompromiss zwischen der gewünschten gleichmäßigen Auslastung und Heizleistung der Bahnen einerseits und der Einstellung einer über die Fläche möglichst gleichmäßigen Stromdichte zu definieren.
  • Durch Unterteilen des eigentlichen Heizfeldes in ineinander geschachtelte aktive und passive oder, anders ausgedrückt, beheizte und nicht beheizte Flächenanteile wird zunächst erreicht, dass eventuell auftretende Spitzenwerte der Temperaturverteilung innerhalb der verfügbaren Fläche selbst geglättet werden, indem die passiven Bereiche quasi als Kühlflächen oder Wärmesenken dienen, die einen Teil der erzeugten Wärme aufnehmen und abführen.
  • Unter aktiven Flächenanteilen werden solche verstanden, die nach dem Anlegen der Betriebsspannung von Strom durchflossen werden, die also an ihren beiden Enden mit Elektroden unterschiedlicher elektrischer Polarität verbunden sind. Unter passiven Flächenanteilen werden stromlose Flächen verstanden, sei es, dass sie nicht oder nur einseitig mit einer Elektrode verbunden sind, sei es, dass ihr Längsverlauf durch einen Einschnitt oder eine Aussparung unterbrochen ist. Die stromlosen Flächen müssen dabei nicht vollständig von der Beschichtung freigelegt sein, sondern es genügt, sie elektrisch durch Trennlinien von der Strom führenden Beschichtungsfläche abzuteilen.
  • Die bisher schon vorgeschlagenen aktiven Bahnen gleicher Leistung werden in sich in abgestufte, parallel verlaufende Streifen unterteilt, von denen nur bestimmte Streifen heizen und bestimmte Streifen dazwischen elektrisch deaktiviert sind. Damit wird die Bahngesamtbreite, d.h. die Bahngesamtfläche „einstellbar" gegenüber der Bahngesamtleistung.
  • Ein geeignetes Layout für diese Strukturierung lässt sich computergestützt mit einem speziell angepassten Programm für jede beliebige Heizelement-Fläche und -Leistung ermitteln. Die definierten Trennlinien können mithilfe eines Roboters in die kontinuierlich hergestellte Beschichtung eingearbeitet werden, z. B. und vorzugsweise mithilfe eines von einem programm- oder datengesteuerten Roboter geführten Laserstrahlers. Damit werden exakt reproduzierbare Schnittbilder erreicht, bei hoher Flexibilität für unterschiedliche Flächenabmessungen ohne große Umrüstzeiten. Zugleich ergibt sich daraus eine hohe Flexibilität des Ortes der Elektroden auf der Fläche des Plattenheizelements, der von der üblichen randnahen Anbringung in Streifenform abweichen kann.
  • Selbstverständlich kann man -in an sich bekannter Weise- auf einem erfindungsgemäßen Plattenelement auch mehrere, ggf. unabhängig voneinander schaltbare Strompfade vorsehen, um bei Bedarf Heizleistung stufenweise zu- und abschalten zu können.
  • Länge und Breite des Strompfads oder der Strompfade sowie die Flächenleitfähigkeit (in Ohm pro Quadrateinheit) des verwendeten Schichtsystems sind ausschlaggebend für die elektrische Leistungsaufnahme und Heizleistung des Plattenelements. Abhängig von der jeweils verfügbaren oder vorgegebenen Betriebsspannung lassen sich durch das Layout des Strompfads unterschiedliche Heizleistungen in weiten Grenzen einstellen, wobei die zulässige Höchsttemperatur auch vom Einsatzgebiet des fertigen Plattenelements abhängen wird. Sind z. B. Gefährdungen von Benutzern durch direkte Berührungen nicht möglich oder nicht anzunehmen, so können die Temperaturen auch deutlich oberhalb von 50 °C liegen. Natürlich dürfen evtl. auf der beschichteten Scheibe haftende Kleberschichten, z. B. Klebefolien einer Verbundscheibe, von den im Normalbetrieb erreichbaren Temperaturen nicht beschädigt oder aufgeweicht werden.
  • Bei der Herstellung von heizbaren Plattenelementen ohne Fensterfunktion kann ggf. auf eine Entspiegelung der eigentlichen leitfähigen Schicht, die z. B. aus Silber oder einem anderen leitfähigen Metall besteht, verzichtet werden, womit einerseits die Stromeinspeisung vereinfacht wird (übliche dielektrische Entspiegelungsschichten sind nicht oder nur schlecht leitfähig), andererseits dekorative Flächeneffekte erzielt werden können. Die genaue Bestimmung geeigneter Werkstoffe für das heizbare Schichtsystem bleibt jedoch dem Fachmann überlassen, dem die Kalibrierung der gewünschten Heizleistung obliegt.
  • Ergänzend kann man einen oder mehrere Temperaturfühler zum Erfassen der Ist-Temperatur des Plattenelements vorsehen. Solche Temperaturfühler können selbst als Strombegrenzer (z. B. Kaltleiter, dessen elektrischer/ohmscher Widerstand mit steigender Temperatur ansteigt) ausgeführt sein. Alternativ kann ein getrenntes Schaltglied zum Abschalten des Heizstroms bei drohender Überhitzung des Plattenelements vorgesehen werden, das von einem Temperaturfühler steuerbar ist.
  • Die stromproportionale Verteilung der Anfänge der aktiven Leiterbereiche, die in Gestalt z. B. von Sektorenwinkeln an den Elektroden ausgeführt werden, ist ebenfalls ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung, da das Problem der Homogenisierung der Temperatur auch an den Elektroden selbst auftritt. Diese sind a priori die Bereiche mit der höchsten Stromdichte.
  • Als Substrat-Material kommt ganz bevorzugt vorgespanntes Glas in Betracht, jedoch lassen sich die Vorzüge der Erfindung auch auf Kunststoffsubstraten nutzen.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstands der Erfindung gehen aus der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels und deren sich im folgenden anschließender eingehender Beschreibung hervor.
  • Es zeigen in vereinfachter und nicht maßstäblicher Darstellung
  • 1a und 1b eine Gegenüberstellung von Thermographien zweier unterschiedlicher Plattenelemente mit in Bahnen strukturierter Heizbeschichtung, wobei 1b die Thermographie eines erfindungsgemäßen Plattenelements mit sehr homogener Temperaturverteilung ist,
  • 2 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Plattenelements mit einer beheizbaren und durch Trennlinien unterteilten Beschichtung,
  • 3 eine Detailansicht des Bereichs der Elektroden bzw. elektrischen Anschlüsse des Plattenelements mit einer prinzipiellen Darstellung der Schicht-Strukturierung in aktive und passive Flächenbereiche gemäß der Erfindung.
  • In 1 sind zwei Thermographien (Infrarot-Aufnahmen) zweier unterschiedlicher Plattenheizelemente mit durch Trennlinien unterteilten bzw. strukturierten Heiz-Beschichtungen einander gegenüber gestellt. Am rechten Rand beider Aufnahmen ist jeweils eine Temperaturskala aufgetragen, wobei dunkle Farben relativ niederen Temperaturen entsprechen; je heller die Farbe in der Aufnahme selbst, desto wärmer bzw. heißer ist der betreffende Flächenteil. Die die Heizbeschichtung unterteilenden Trennlinien lassen sich in diesen Aufnahmen nur entlang dunklen Streifen in den Aufnahmen erahnen.
  • 1a zeigt eine Ausführung eines Plattenheizelements, bei der sich zwischen den beiden durch einen hellen Kreis eingerahmten, dicht nebeneinander liegenden Elektroden eine einzelne, relativ breite aktive Leiterbahn entlang einem vorgegebenen Verlauf mit mehreren Abwinkelungen erstreckt. Man erkennt deutlich, dass sich jeweils im Bereich der Abwinkelungen helle, also heiße Flecken bilden. Diese liegen jeweils im inneren Knickbereich, also im kürzesten Weg („Ideallinie") des Stroms.
  • 1b zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung des Plattenheizelements, dessen Thermographie einen deutlich homogeneren Farbeindruck und damit eine hochgradig homogene Temperaturverteilung erkennen lässt. Auch hier lassen dunkle Streifen Rückschlüsse auf den Verlauf von Trennlinien in der heizenden Beschichtung erkennen. Die heißesten Flecken befinden sich offensichtlich im Bereich der Elektroden selbst, die auch hier durch einen hellen Kreis eingerahmt sind. Dies ist nicht anders zu erwarten, denn hier ist die Stromdichte naturgemäß am höchsten. Jedoch wird auch in diesem Bereich mit der erfindungsgemäßen Strukturierung der Beschichtung eine Reduzierung der Temperaturen auf unkritische Werte erzielt.
  • Die hier nur in Schwarz-Weiß-Schattierungen darstellbaren Thermographien nach 1a und 1b lassen in der originalen Farbwiedergabe die qualitativen Unterschiede zwischen den beiden Ausführungen noch deutlicher erkennen.
  • Gemäß 2 umfasst ein solches erfindungsgemäßes Plattenheizelement 1 eine -vorzugsweise thermisch vorgespannte- Glasscheibe 2, die einseitig mit einer vollflächigen, elektrisch leitfähigen Beschichtung 3 bedeckt ist. Diese kann, muss aber nicht optisch transparent sein. Bevorzugt besteht sie aus einem an sich bekannten thermisch hoch belastbaren Mehrfach-Schichtsystem mit mindestens einer metallischen Schicht, das vor dem Vorspannen der Glasscheibe 2 abgeschieden werden und die zum Vorspannen benötigten Temperaturen schadlos ertragen kann.
  • Entlang dem Rand der Glasscheibe 2 ist umlaufend eine schmale Trennlinie 4 mit geringem Abstand -1 bis 2 cm- von diesem Rand in die Beschichtung 3 eingebracht. Ein dadurch gebildeter umlaufender äußerer Randstreifen 5, hier hellgrau unterlegt gezeichnet, ist von dem größeren Mittelfeld der beschichteten Fläche elektrisch vollständig abgeteilt. Er bildet eine Randisolierung des Plattenelements 1, die einerseits eine elektrische Isolierung nach außen bewirkt, andererseits eine eventuell am Außenrand beginnende Korrosion der Beschichtung am Fortschreiten in die Fläche hindert. Inmitten der besagten Fläche ist ebenfalls ein elektrisch abgeteiltes, streifenförmiges Feld 6 vorgesehen.
  • Dieses Feld muss durchaus nicht zwingend zentral in der Fläche liegen, sondern es kann in Verbindung mit einem geeigneten Layout der aktiven Leiterbahnen der Beschichtung 3 auch außermittig angeordnet werden. Es muss auch nicht streifenförmig oder geradlinig sein, sondern könnte auch eine beliebige andere Flächenform oder einen abgewinkelten, gekrümmten Verlauf haben.
  • Die hier und im folgenden erwähnten Trennlinien bilden hochohmige Unterbrechungen der Beschichtung, über die kein Strom hinwegfließen kann. Der äußere Randstreifen 5 ist elektrisch neutral. Er kann alternativ in bekannter Weise als Bruchsensor genutzt werden, indem man ihn aufteilt und eine schwache Spannung anlegt.
  • Ausgehend von der umlaufenden Trennlinie 4 bzw. vom Randstreifen 5 des Plattenheizelements 1 erstreckt sich eine weitere Trennlinie 7 im Winkel bis zu dem abgeteilten Feld 6. Zu beiden Seiten dieser Trennlinie 7 ist je eine halbkreisförmige Elektrode 8, 9 auf der Oberfläche der Glasscheibe 2 vorgesehen. Beide Elektroden 8, 9 sind elektrisch-galvanisch mit der Beschichtung 3 verbunden sind und jeweils mit einem Pol einer elektrischen Spannung in nicht näher dargestellter Weise zu verbinden. Eine geeignete Anschlussvorrichtung wurde in der älteren Patentanmeldung 102 41 728.8 vorgeschlagen.
  • Die Elektroden 8, 9 werden in an sich bekannter Weise aus einer elektrisch gut leitfähigen, wärmebeständigen und siebdruckfähigen Farbe hergestellt. Vorzugsweise hat diese Farbe oder Siebdruckpaste einen sehr hohen Silbergehalt. Die Elektroden 8, 9 werden vorzugsweise vor dem Vorspannen der Glasscheibe 2 aufgedruckt und während des zum thermischen Vorspannen erforderlichen Erhitzens eingebrannt. Wird ein Kunststoffsubstrat verwendet, so ist ein Einbrennen natürlich nicht oder nur abgeschwächt möglich.
  • Es ist dabei unerheblich, ob die Elektroden 8, 9 auf die bereits abgeschiedene Beschichtung 3 aufgebracht werden oder ob die Beschichtung 3 erst abgeschieden wird, nachdem die Elektroden auf die Glasscheibe aufgebracht, z. B. gedruckt wurden.
  • Eine Trennlinie 10 erstreckt sich umlaufend von der Elektrode 8 praktisch parallel zur Isolier-Trennlinie 4 bis zur Elektrode 9.
  • Zum Vorgeben eines definierten Verlaufes des Heizstromes durch die Fläche der Beschichtung 3 ist in an sich bekannter Weise eine ganze Schar weiterer Trennlinien vorgesehen. Ein solches Schnittbild der Bahnen würde ohne weitere Maßnahmen beim Anlegen der Betriebsspannung zu einer gleichmäßigen Zunahme der Bahn-Temperaturen von außen nach innen führen, da die innen liegenden kurzen Bahnen bei gleicher Spannung und gleichem spezifischem Widerstand die höchsten Ströme führen müssen.
  • Erfindungsgemäß unterteilen die Trennlinien die Beschichtung 3 im Bereich ihrer Überlappung mit den halbkreisförmigen Elektroden 8 und 9 in Sektoren; des weiteren schließen sie zwischen sich aktive und passive (2) Bereiche der Beschichtung 3 ein. Durch diese Maßnahmen kann auch die Temperatur über die Flächen der Elektroden 8 und 9 selbst weitgehend homogenisiert werden, weil jeder der abgeteilten Sektoren etwa eine gleiche spezifische Wärmeleistung zu tragen hat. Natürlich ist jeder Sektor in gleicher Weise mit der elektrischen Speisespannung zu kontaktieren. Dies geschieht einfach dadurch, dass die Sektoren nicht bis zum Mittelpunkt des (gedachten) Elektrodenkreises durchgehen. Vielmehr enden die Trennlinien in der Beschichtung 3 nach kurzem radialem Einlauf in den Bereich der Überlappung mit den Elektroden. Letztere bleiben also ungeteilt; nur die Beschichtung 3 ist in Sektoren strukturiert.
  • Zwischen der äußeren Isolier-Trennlinie 4 und der Trennlinie 10 kann ein nicht in aktive und passive Streifen unterteilter Flächenbereich vorgesehen werden, da dort auch ohne Unterteilung einfach über die Bestimmung der Breite dieser aktiven Außenbahn einstellbare passende spezifische Leistung verfügbar ist. Man könnte die elektrische spezifische Leistung dieser Außenbahn als Maßstab für das Einstellen der entsprechenden Leistungen der weiter innen liegenden Bahnen ansehen. Auch in der Thermographie der 1 b erkennt man, dass die relativ breite, nicht unterteilte Außenbahn exakt im Temperaturspektrum der von ihr umschlossenen Innenbereiche liegt.
  • Anhand der vergrößerten Detail-Darstellung in 3 wird das in 2 nur angedeutete prinzipielle Layout der für die Heizung aktiven und der passiven Bereiche der Beschichtung 3 besser erkennbar. Es muss darauf hingewiesen werden, dass dieses Layout nicht unbedingt einer realen Ausführung entspricht, sondern nur einer grundsätzlichen Veranschaulichung des mit der Erfindung erzielten Effekts und des dahin beschrittenen Weges dient.
  • Man erkennt zunächst, dass die im Flächenbereich der Elektroden 8 und 9 vorgesehenen Sektoren unter sich unterschiedliche Winkel bilden. Letztere sind an die jeweils für den betreffenden Strompfad vorgesehenen Stromstärken angepasst. Man hat hier also von vornherein vorgesehen, dass nicht jeder Strompfad dieselbe Stromstärke führt. Die Kontaktierung der Elektroden 8 und 9 mit der Speisespannung für das Heizelement ist in den Bereichen beidseits vorgesehen, in welchen die gedachten Sektorenspitzen zusammen laufen. Mögliche Kontaktbereiche für das Anlegen von Federkontakten sind in 3 durch grau unterlegte Flächen angedeutet.
  • Des weiteren erkennt man, dass durch weitere Trennlinien Strompfade, die in einem der Sektoren beginnen bzw. enden, noch einmal in Längsrichtung in verschiedene Streifen aufgeteilt sind, wobei sich sowohl aktive, also Strom führende, als auch passive, also stromlose Bereiche ergeben. Ein stromloser Streifen kann natürlich auch hergestellt werden, indem man einen an sich zwischen den Elektroden 8 und 9 durchlaufenden und diese auch berührenden Strompfad mit (mindestens) einer quer verlaufenden Trennlinie unterbricht, wie ebenfalls an zwei Stellen in 3 angedeutet.
  • Als längs verlaufende Trennlinie bzw. als passiver Bereich im Sinne dieser Offenbarung und der beanspruchten Erfindung wird grundsätzlich auch eine flächig von der Beschichtung befreite oder frei gelassene Zone angesehen, die sich parallel zu einer der aktiven Bahnen erstrecken kann.
  • Generell lässt sich festhalten, dass die Breite der passiven Streifen umso größer ist, je kürzer der Strompfad ist, während die Breite der aktiven Bahnen entsprechend zu verringern ist. Im vorliegenden Beispiel nach 2 sind also auf den kurzen Innenbahnen relativ breite passive Bereiche vorzusehen, während weiter außen nur noch schmale passive Bereiche bzw. im Fall der Außenbahn kein passiver Bereich -abgesehen von der ganz au ßen entlang der Plattenkante verlaufenden Isolierzone, die natürlich auch einen passiven Bereich im Sinne einer Kühlfläche darstellt – mehr vorzusehen ist. Auch dies spiegelt sich in der Thermographie der 1b sichtbar wider, in der man die relativ breiten passiven Bereiche um das Zentrum des Plattenelements und die relativ breiten aktiven Bereiche in größerer Nähe zum Rand unterscheiden kann.
  • Insgesamt ergibt sich so ein Bündel von Strompfaden mit vergleichsweise großer Länge und unterschiedlichen Breiten, mit denen gesamte von der umlaufenden Trennlinie 4 umschriebene Fläche der Beschichtung 3 ausgenutzt wird.
  • Versuche mit einem erfindungsgemäß ausgeführten Musterelement zeigen, dass auch bei längerer ununterbrochener Stromzufuhr keine lokalen Überhitzungen auftragen, weder an den Abwinkelungen der aktiven Heizbahnen noch an den Elektroden oder in deren Nähe.
  • Hier ist nur ein Ausführungsbeispiel für eine Vielzahl von möglichen und brauchbaren Layouts der den Strompfad definierenden Trennlinien gezeigt. Es ist z. B. auch ohne großen Mehraufwand -z. B. mithilfe eines Roboters- möglich, den Laser zum Erzeugen gekrümmter Trennlinien in der Beschichtung zu verwenden. Weitere Beispiele ergeben sich aus dem eingangs erörterten Stand der Technik.
  • Plattenelemente der in 1 und 2 gezeigten Art eignen sich z. B. zum Einbau in Isolierverglasungen, wobei der zugehörige Abstandhalter-Rahmen einfach auf dem Randbereich 5 aufzukleben ist.
  • Ebenso können solche Plattenelemente direkt vor einer Wand aufgehängt oder in eine solche integriert werden, ohne zuvor mit einer rückwärtigen Abdeckung bestückt zu werden, wenn anderweitig sichergestellt ist, dass von der elektrischen Betriebsspannung keine Gefahr für Benutzer ausgeht. Schließlich können sie problemlos in Verbundscheiben integriert werden, wobei die beschichtete, heizaktive Flächenseite im Verbund innen anzuordnen und eine für die Betriebstemperaturen geeignete Klebeschicht zu verwenden ist.
  • Die Elektroden 8 und 9 sind selbst undurchsichtig, ggf. jedoch von der nicht beschichteten Seite der Glasscheibe 2 aus sichtbar. Sie können daher auch als Dekorelement gestaltet werden, z. B. -abweichend von der in den Zeichnungen gezeigten einfachen Halbkreisform- ein flächiges Firmen- oder Hersteller-Logo abbilden. Ferner lassen sich durch Einfärben der bevorzugt zum Herstellen der Elektroden verwendeten leitfähigen Siebdruckpaste auch bestimmte Farbeffekte erzielen.

Claims (21)

  1. Plattenelement (1) mit einem starren Substrat, insbesondere mit einer Glasscheibe (2), das/die mit einer elektrisch leitfähigen, durch Anlegen einer elektrischen Spannung über mindestens zwei dicht nebeneinander liegende Elektroden (8, 9) beheizbaren flächigen Beschichtung (3) versehen ist, welche durch Trennlinien (4, 10) elektrisch unterteilt ist, um den Stromfluss zwischen den Elektroden über ineinander geschachtelte Bahnen möglichst gleichmäßig über die Fläche der Beschichtung zu lenken, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei der als in Stromflussrichtung mit den Elektroden (8, 9) verbundene aktive, Strom führende Flächenbereiche (11) ausgeführten Bahnen parallel verlaufende, sich ebenfalls von einer Elektrode (8) zur anderen Elektrode (9) erstreckende passive, wärmesenkend wirksame stromlose Flächenbereiche (12) vorgesehen sind, und dass die Beschichtung (3) im Bereich ihrer Überdeckung mit den Elektroden (8, 9) durch Trennlinien (10) in Sektoren unterteilt ist, die jeweils den Anfang oder das Ende eines oder mehrerer der aktiven Bereiche (11) bilden.
  2. Plattenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der passiven Flächenbereiche (12) vom Rand des Plattenelements zu dessen Zentrum hin zunimmt.
  3. Plattenelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch mindestens eine entlang dem Rand des Substrats verlaufende Trennlinie (4) ein schmaler Randstreifen (5) der Beschichtung (3) gegenüber dem Strom führenden Flächenanteil der Beschichtung (3) elektrisch isoliert ist.
  4. Plattenelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Elektroden (8, 9) insgesamt eine runde, insbesondere kreisrunde, und durch eine elektrisch isolierende Trennlinie (7) in zwei Pole unterteilte Fläche überdecken, die jeweils vollflächig elektrisch mit der Beschichtung (3) verbunden sind.
  5. Plattenelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass passive Bereiche (12) durch außerhalb der Überdeckung mit den Elektroden (8, 9) in die Beschichtung (3) eingebrachte Trennlinien abgeteilt sind.
  6. Plattenelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass passive Bereiche (12) durch mindestens eine sie in Längsabschnitte aufteilende Trennlinie für den Stromfluss unterbrochen sind.
  7. Plattenelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Widerstand des Plattenelements (1) und/oder der beheizbaren Beschichtung (3) auf den Betrieb mit der landesüblichen elektrischen Netzspannung derart eingestellt ist, dass beim Anlegen dieser Netzspannung an die beiden Elektroden (7) eine vorgegebene Temperatur nicht überschritten wird.
  8. Plattenelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Substrat eine vorgespannte Glasscheibe dient, wobei die Beschichtung (3) durch ein vor dem Vorspannen der Glasscheibe (2) auf deren Oberfläche abgeschiedenes, thermisch hoch belastbares Schichtsystem gebildet ist.
  9. Plattenelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (8, 9) vor oder nach dem Abscheiden der beheizbaren Beschichtung (3) durch Auftragen einer elektrisch leitfähigen, insbesondere einen hohen Silberanteil umfassenden und im Falle der Verwendung einer vorgespannten Glasscheibe (2) als Substrat eingebrannten Siebdruckpaste hergestellt sind.
  10. Plattenelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Kontaktieren der Elektroden (8, 9) mit der Speisespannung Federkontakte vorgesehen sind.
  11. Plattenelement nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschlussbereich Steckanschlüsse zum Aufstecken elektrischer Anschlussleitungen vorgesehen sind.
  12. Plattenelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die mit der Beschichtung versehene Seite des Substrats eine weitere Platte auflaminiert ist.
  13. Plattenelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem abgeteilten Randbereich (5) der Beschichtung ein Abstandhalter-Rahmen einer Isolierverglasung verklebt ist.
  14. Plattenelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen Temperaturfühler zum Erfassen einer Isttemperatur der heizbaren Beschichtung.
  15. Plattenelement nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch ein vom Temperaturfühler steuerbares Schaltelement zum Unterbrechen oder Reduzieren des Heizstroms bei Überschreiten einer vorgegebenen Temperaturschwelle.
  16. Plattenelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der abgeteilte Randbereich (5) der Beschichtung (3) durch mindestens eine Trennlinie in Längsrichtung aufgetrennt ist und als Niederspannungs-Strompfad, insbesondere als Bruchsensor verwendet wird.
  17. Plattenelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Bereich der Elektroden (8, 9) mithilfe einer Kaschierung optisch verdeckt ist.
  18. Plattenelement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Kaschierung durch Verwendung einer opaken Glasmasse für die vorgespannte Glasscheibe (2) erreicht wird.
  19. Plattenelement nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Kaschierung durch ein opakes Dekor hergestellt wird.
  20. Plattenelement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das opake Dekor flächig zwischen der Oberfläche der Glasscheibe (2) und der Beschichtung (3) angeordnet ist.
  21. Plattenelement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden als sichtbare, dekorative Elemente ausgeführt sind.
DE10259110A 2002-12-18 2002-12-18 Plattenelement mit einer Schichtheizung Expired - Fee Related DE10259110B3 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10259110A DE10259110B3 (de) 2002-12-18 2002-12-18 Plattenelement mit einer Schichtheizung
PCT/FR2003/003649 WO2004066680A1 (fr) 2002-12-18 2003-12-10 Element en plaque avec un chauffage en couche
AU2003296798A AU2003296798A1 (en) 2002-12-18 2003-12-10 Layered heating plate element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10259110A DE10259110B3 (de) 2002-12-18 2002-12-18 Plattenelement mit einer Schichtheizung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10259110B3 true DE10259110B3 (de) 2004-07-22

Family

ID=32519042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10259110A Expired - Fee Related DE10259110B3 (de) 2002-12-18 2002-12-18 Plattenelement mit einer Schichtheizung

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2003296798A1 (de)
DE (1) DE10259110B3 (de)
WO (1) WO2004066680A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2412521A1 (de) 2010-07-29 2012-02-01 Saint-Gobain Glass France Beleuchteter Heizkörper
WO2012066112A1 (de) 2010-11-18 2012-05-24 Saint-Gobain Glass France Flächenheizkörper mit temperaturüberwachung
WO2013020863A1 (de) 2011-08-09 2013-02-14 Saint-Gobain Glass France Elektrische kontaktverbunde, verfahren zur herstellung elektrischer kontaktverbunde

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2557983A (en) * 1949-03-22 1951-06-26 Pittsburgh Plate Glass Co Transparent electroconductive article
DE3644297A1 (de) * 1985-12-26 1987-07-02 Nippon Sheet Glass Co Ltd Beheizbare glasscheibe
EP1180915A2 (de) * 1999-08-20 2002-02-20 W.E.T. Automotive Systems Ag Heizelement

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2557983A (en) * 1949-03-22 1951-06-26 Pittsburgh Plate Glass Co Transparent electroconductive article
DE3644297A1 (de) * 1985-12-26 1987-07-02 Nippon Sheet Glass Co Ltd Beheizbare glasscheibe
EP1180915A2 (de) * 1999-08-20 2002-02-20 W.E.T. Automotive Systems Ag Heizelement

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2412521A1 (de) 2010-07-29 2012-02-01 Saint-Gobain Glass France Beleuchteter Heizkörper
WO2012066112A1 (de) 2010-11-18 2012-05-24 Saint-Gobain Glass France Flächenheizkörper mit temperaturüberwachung
US9900932B2 (en) 2010-11-18 2018-02-20 Saint-Gobain Glass France Panel heater with temperature monitoring
WO2013020863A1 (de) 2011-08-09 2013-02-14 Saint-Gobain Glass France Elektrische kontaktverbunde, verfahren zur herstellung elektrischer kontaktverbunde
US9837732B2 (en) 2011-08-09 2017-12-05 Saint-Gobain Glass France Electrical contact composites and method for producing electrical contact composites
US10770806B2 (en) 2011-08-09 2020-09-08 Saint-Gobain Glass France Electrical contact composites and method for producing electrical contact composites

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004066680A1 (fr) 2004-08-05
AU2003296798A1 (en) 2004-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10208552B4 (de) Elektrisch beheizbare vorgespannte Glasscheibe
DE102004050158B3 (de) Transparente Scheibe mit einer beheizbaren Beschichtung
EP2622938B1 (de) Transparente scheibe mit heizbeschichtung
AT409576B (de) Heizbare verglasungsscheibe und steuerschaltung für ihre verwendung
DE1540764C3 (de) Elektrisch heizbare transparente Platte
EP2698039B1 (de) Flächenheizkörper und verfahren zu dessen herstellung
DE102007029332B4 (de) Laminierte Fahrzeugverglasung und deren Verwendung
EP3178294B1 (de) Transparente scheibe mit elektrischer heizschicht, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung
EP2569189A1 (de) Transparente scheibe mit heizbarer beschichtung, sowie herstellungsverfahren hierfür
DE102007008833A1 (de) Transparente Scheibe mit einer beheizbaren Beschichtung
EP3178295B1 (de) Transparente scheibe mit elektrischer heizschicht, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung
EP3132656B2 (de) Transparente scheibe mit heizbeschichtung
DE69830980T2 (de) Zirkuläres Schichtsheizelement und Kochherd aus Porzellan-Email
EP3189706B1 (de) Scheibe mit elektrischem heizbereich
DE20321682U1 (de) Heizbare Verbundscheibe
DE602004003370T2 (de) Mit einer geheizten schicht ausgestattetes laminiertes element
EP3250379A1 (de) Beheizbare laminierte seitenscheibe
EP3243361A1 (de) Transparente scheibe mit elektrischer heizschicht, sowie herstellungsverfahren hierfür
EP3726926B1 (de) Heizmatte
EP3132655A1 (de) Transparente scheibe mit heizbeschichtung
DE10259110B3 (de) Plattenelement mit einer Schichtheizung
DE602004003375T2 (de) Plattenelement für geschichtete erwärmung
EP2146548A2 (de) Transparente Scheibe mit einer beheizbaren Beschichtung und niederohmigen leitenden Strukturen
DE2919968C3 (de) Elektrisch beheizbares Spiegelglas für Kraftfahrzeugaußenspiegel
DE19704352A1 (de) Widerstands-Heizvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of the examined application without publication of unexamined application
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee