DE3001565C2

DE3001565C2 - Verfahren zur Beheizung von Mehrfachglasscheiben sowie beheizte Mehrfachglasscheibe

Info

Publication number: DE3001565C2
Application number: DE3001565A
Authority: DE
Inventors: Hubertus Prof. Dr.-Ing. 7000 Stuttgart Christ; Helmut 7302 Ostfildern Wulf
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1980-01-17
Filing date: 1980-01-17
Publication date: 1984-02-02
Also published as: FR2474092A1; US4613073A; SE8100235L; SE445817B; FR2474092B1; DE3001565A1

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Beheizung von Mehrfachglasscheiben, sowie eine aus dem Zwischenraum zv/ischen den Scheiben beheizte Mehrfachglassichtscheibe, insbesondere für Kraftfahrzeuge.

Die Beheizung von scheiben durch Anströmen mit vorgewärmter Luft ist insbesondere bei dicken Scheiben oft nicht ausreichend und erfordert aufwendige Luftführungen. Es ist daher bereits bekannt, eine doppelt ausgebildete Sichtscheibe (Doppelglasscheibe) aus dem Scheibenzwischenraum heraus zu beheizen. Dabei kommen verschiedene Ausführungsformen zur Ausführung. So ist es bekannt, in den Zwischenraum heiße Luft einzublasen (US-PS 16 50 922, DE-PS 8 83 712). Infolge des Staubanteils der Luft sind jedoch umfangreiche Filter erforderlich, um einer Verschmutzung der Scheibe vorzubeugen. Dennoch ist eine Verschmutzung bei Ausfall des Filters sowie durch kondensierende Öl-Dämpfe praktisch nicht vermeidbar, so daß sich derartige Heizungen nicht durchsetzen konnten. Der Vorschlag, eine Scheibenhälfte zu Reinigungszwecken demontierbar zu machen, ist ebenfalls nicht zur praktischen Durchführung gekommen.

Weiterhin ist es bekanrt, den Scheibenzwischenraum mit einer farblosen Flüssigkeit zu füllen und diese Flüssigkeit mittels eines elektrischen Heizelements zu erhitzen, wobei die Wärmeverteilung durch Konvektion erfolgen soll (DE-PS 5 21 946, DE-OS 21 32 372). Bei den heute üblichen Scheibengrößen reicht die Konvektion zur gleichmäßigen Verteilung der Wärme nicht mehr aus, so daß ein Zwangsumlauf erforderlich wird, um den Wärmeübergang zu erhöhen und eine gleichmäßige Temperaturverteilung in der Scheibe zu erzielen, was die Heizung aufwendig und störanfällig macht Der Vorschlag, eine elektrisch leitende Flüssigkeit durch Stromdurchgang zu erhitzen (DE-OS 19 56 182, Anspruch 9) erscheint praktisch nicht durchführbar, da derartige Fiüssigkeiten bei Stromdurcngang zur Zersetzung neigen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zum Beheizen einer aus Mehriachglas bestehenden Sichtscheibe aus dem Zwischenraum

ίο zwischen den Scheiben heraus sowie eine aus dem Zwischenraum beheizbare Scheibe zu finden, bei der mit einfachen Mitteln eine große Wärmemenge bei einer außerordentlich gleichmäßigen Temperaturverteilung über die gesamte Scheibe und praktisch ohne Gefahr von örtlichen Überhitzungen übertragen werden kann. Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen beschriebene Erfindung gelöst

Der Zwischenraum zwischen den beiden Scheiben der Doppelglasscheibe bildet dabei die Kondensationszone eines Flächenwärmerohres. Bei der Verwendung von Dreifachglasscheiben erhält man zwei Zwischenräume, von denen nur einer, vorzugsweise jedoch beide als Kondensationszone ausgebildet werden können. Bei Dreifachglasscheiben hat man den Vorteil, die mittlere Scheibe besonders dick und widerstandsfähig, z. B. schußsicher ausbilden zu können, die beiden anderen, nach außen und zum Innenraum zeigenden Scheiben können denn dünner gehalten werden, um einen guten Wärmefluß nach außen zu erreichen. Die Scheiben werden durch die Kondensationswärme eines auf ihnen kondensierenden Dampfes einer verdampften Flüssigkeit beheizt Die auf den Scheiben kondensierte Flüssigkeit läuft schwerkraftunterstützt zurück. Am unteren Ende der Scheibe wird das Kondensat direkt wieder verdampft oder in an sich bekannter Weise von einem Docht aufgenommen und durch Kapillarwirkung zu der Verdampferzone geleitet, wo es erneut verdampft wird. Die Konstruktion und Arbeitsweise von Wärmerohren ist allgemein bekannt und z. B. in Perry, Chemical Engineers Handbook Kapitel 9, Seiten 47,48 (Mc Graw Hill 1973) ausführlich beschrieben. Zur Verbesserung und Unterstützung des Kondensatrücklaufs und der Flüssigkeitsfilmbildung auf der Glasoberfläche kann die Glasoberfläche leicht aufgerauht werden, was im allgemeinen durch leichtes chemisches Anätzen, häufig jedoch bereits durch eine optische Vergütung (Aufdampfen eines reflexionsmindernden Belags) erreicht wird.

Um eine etwaige Verbrennungsgefahr beim Anfassen

so der Scheibe und unnötige thermische Spannungen beim Aufheizen zu vermeiden, werden Flüssigkeiten eingesetzt deren Dampf bei einem annehmbaren Druck (0,2 bis 3 bar) bei ca. 20 bis 60°C kondensiert. Ein zu hoher Druck stellt ein Risiko im Falle eines Bruchs der Scheibe dar. Geeignete Flüssigkeiten sind im entsprechenden Temperaturbereich siedende Halogen-, insbesondere Fluor-Kohlenwasserstoffe, da sie unbrennbar und praktisch nicht giftig sind. Da Wärmerohre außerordentlich leistungsfähig sind, reicht zur Übertragung der

fco erforderlichen Wärmemenge im allgemeinen als Flüssigkeitsfüllung für eine Kondensationszone eine Menge von 10 bis 50 cm³ pro m² Scheibe aus.

Der Abstand, den die Scheiben der Mehrfachglasscheibe voneinander haben, sollte einerseits möglichst

*>5 gering sein, um Reflexionen an den Einzelscheiben zu vermeiden, andererseits aber auch weit genug sein, um die Flüssigkeitsdämpfe und das zurückfließende Kondensatz nicht am Strömen zu hindern. Im allgemeinen

werden daher Abstände von 2 bis 5 mm zur Anwendung kcmmen. Werden die Innenseiten der Scheiben optisch vergütet, was gleichzeitig den Kondensatrücklauf begünstigt, so kann der Abstand ohne Schwierigkeiten auch größer gewählt werden.

Die einzelnen Scheiben der Mehrl'achglasscheibe können einschichtig sein, z. B. au?, vorgespanntem Sicherheitsglas bestehen, es können aber auch mehrschichtige Einzelscheiben, z. B. aus Mehrschichtensicherheitsglas zur Anwendung kommen. Im letzteren Falle kann durch Variation der Stärke der Glas- und der sie verbindenden Kunststoffschichten der Wärmezufluß von innen nach außen gezielt beeinflußt werden, so daß sich unterschiedliche Temperaturniveaus an den zum Fahrgastraum und nach außen zeigenden Fensterflächen einstellen lassen. Noch einfacher ist das natürlich bei Dreifachglasscheiben mit zwei Kondensationszonen, da diese ohne Schwierigkeiten auf unterschiedlichen Temperaturniveaus gehalten werden können. Da beim Betrieb des Wärmerohres je nach dem Heizmedium unterschiedliche Drücke auftreten können, kann es mitunter zweckmäßig sein, die beiden Scheibenhälften an einigen Punkten auf der Glasfläche durch Rippen oder Warzen miteinander zu verbinden, wobei diese Verbindungspunkte zweckmäßigerweise so gelegt werden, daß sie die Durchsicht möglichst wenig stören. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Scheiben vorzuspannen, so daß sie unter dem Betriebsdruck durch »Aufblähen« die gewünschte Form einnehmen. Bei Doppelglasscheiben, die aus verhältnismäßig dikkern Panzerglas bestehen, das sich nach konventionellen Verfahren besonders schwer beheizen läßt und bei denen das erfindungsgetnäße Heizverfahren daher besonders vorteilhaft ist, sind jedoch derartige Maßnahmen aufgrund der Festigkeit des Materials im J5 allgemeinen nicht nötig.

Die Zufuhr der Wärme zum Wärmerohr kann einmal durch Ankoppelung des Verdampferteils des Wärmerohres an den Kühlwasserkreislauf oder durch Beaufschlagung des Verdampferteils mit den heißen Auspuff- «o gasen erfolgen, es ist jedoch auch möglich, den Verdampfer mittels eines zwischengeschalteten weiteren Wärmerohres zu beheizen. Selbstverständlich kann der Verdampfer auch elektrisch, z. B. durch Heizstab--, beheizt werden.

Anhand der Zeichnung sind zwei Sichtscheiben in beispielhafter Form schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Doppelglasscheibe mit zwei Heizelementen,

F i g. 2 einen Teilschnitt durch diese Scheibe,

Fig.3 eine andere Ausführungsform einer Doppelglasscheibe,

F i g. 4 den Einbau einer Scheibe als Frontscheibe im Fahrzeug.

F i g. 1 zeigt eine Doppelglasscheibe 1, in die zwei Heizelemente 3 und 4 ragen. Diese Heizelemente, die die Enden eines Wärmerohres oder ein elektrischer Heizstab sein können, verdampfen die im Zwischenraum zwischen den Scheiben kondensierten und nach unten geflossenen Dämpfe. Sie sind Verdampferteile der als Flächenwärmerrohr ausgebildeten Scheibe. Zur Verstärkung sind die Einzelscheiben der Doppelglasscheiben an mehreren Punkten 5 miteinander verbunden. Fig.2 zeigt einen Teilschnitt durch Fig. 1; man erkennt die beiden Einzelscheiben 6, 7 der Doppelglasscheibe, ein Heizelement 4 sowie zwei Verstärkungspunkte 5.

F i g. 3 zeigt eine andere Ausführungsform mit einem Rohr 11. Durch dieses Rohr 11, das nur teilweise dargestellt ist, wird die im Zwischenraum zwischen den Scheiben kondensierte Flüssigkeit mittels Dochtwirkung in die nicht dargestellte Verdampferzone zurückgeleitet und frischer Dampf aus der Verdampferzone zwischen die Scheiben transportiert. Fig.4 zeigt den Einbau einer derartigen Scheibe in einem Kraftfahrzeug. Hierbei ist der Verdampfer an den Wasserkreislauf der Fahrzeugheizung angeschlossen. Man erkennt das Rohr 12, das Dampf zur und Flüssigkeit von der Windschutzscheibe 1 weg transportiert, die Heißwasserleitung 8 vom Motor sowie den Wärmeaustauscher 9 und den Ventilator 10 der Fahrzeugheizung.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen vor allem darin, daß über die gesamte Scheibe eine außerordentlich gleichmäßige, praktisch isotherme Temperaturverteilung erreicht werden kann, was zu einer guten Wirksamkeit der Heizung bei minimalen thermischen Spannungen im Glas führt. Insbesondere ist die Heizung daher für besonders dicke, z. B. schußsichere Scheiben für Militärfahrzeuge und Flugzeuge geeignet. Ein weiterer Vorteil der praktisch isothermen Temperaturverteilung besteht in der Schaffung eines angenehmen Raumklimas im Fahrzeug, da die Behaglichkeit wesentlich durch die Temperatur der Wand beeinflußt wird (kalte Wände machen auch ein an sich warmes Zimmer unbehaglich) und zusätzlich die starken, bisher zur Scheibenentfrostung erforderlichen Luftströme entfallen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Beheizung einer Mehrfachglasscheibe durch Zufuhr von Wärme in den Zwischenraum zwischen den Scheiben, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmezufuhr durch zwischen den Scheiben kondensierende Dämpfe erfolgt.

Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmezufuhr durch bei 20 bis 60⁰C kondensierende Dämpfe erfolgt

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmezufuhr durch Kondensation von Halogenkohlenwasserstoffdämpfen erfolgt

4. Aus dem Zwischenraum zwischen den Scheiben beheizbare Mehrfachglasscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen den Scheiben die Kondensationszone eines Flächenwärmerohres bildet

5. Scheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die zur Kondensationszone zeigenden Glasflächen aufgerauht sind.

6. Scheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auirauhung in einer optischen Vergütung besteht

7. Scheibe nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelscheiben der Mehrfachglasscheibe einen Abstand von 2 bis 5 mm voneinander besitzen.