DE4302005C2 - Verfahren zum Beheizen einer mit einer Widerstandsschicht versehenen Glasscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beheizen einer mit einer transparenten Widerstandsschicht versehenen Glasscheibe durch Einkoppeln von elektrischem Strom in die transparente Widerstandsschicht über auf der Glasscheibe mehrfach vorhandene Elektroden. Sie betrifft ferner eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete mit einer transparenten Leitschicht versehene Glasscheibe.

Bei elektrisch beheizbaren Glasscheiben von rechteckiger oder im wesentlichen rechteckiger Gestalt mit einer transparenten Widerstandsschicht als Heizwiderstand wird der Heizstrom in der Regel über zwei parallel zueinander angeordnete streifen- oder bandförmige Elektroden in die Widerstandsschicht eingekoppelt, wobei diese Elektroden entlang zweier gegenüberliegender Kanten der Glasscheibe angebracht werden. Der Heizstrom fließt bei einer solchen Anordnung im wesentlichen gleichmäßig durch die gesamte Widerstandsschicht, die auf diese Weise insgesamt gleichmäßig aufgeheizt wird.

Bei elektrisch beheizbaren Glasscheiben, deren Form von der Rechteckform abweicht und bei denen eine parallele Anordnung der Elektroden nicht möglich ist, bildet sich ein inhomogenes Heizfeld mit heißeren und kälteren Bereichen aus, da die Strompfade in der Widerstandsschicht in Abhängigkeit von der Anordnung der Elektroden unterschiedlich lang sind. Wenn man bei solchen Glasscheiben mit einer von einem Rechteck abweichenden Geometrie ein homogenes Heizfeld mit im wesentlichen gleicher Temperatur auf der gesamten Fläche der Widerstandsschicht erreichen will, müssen besondere Maßnahmen ergriffen werden.

Um bei nicht rechteckigen Flächen eine gleichmäßige Beheizung von Glasscheiben zu erreichen, ist es aus der DE 36 36 160 A1 bekannt, zusätzlich zu den das Heizungs- Strömungsfeld begrenzenden Elektroden und im Abstand zu diesen im Bereich bestimmter Potentiale Hilfselektroden anzubringen und auf etwa dem entsprechenden Potential zu halten. Diese Hilfselektroden und die zu diesen führenden Stromzuleitungen liegen jedoch innerhalb des Heizungs- Strömungsfeldes, das heißt innerhalb des Sichtfeldes der Glasscheibe und beeinträchtigen die Durchsicht durch die Glasscheibe.

Es ist auch bekannt, bei Glasscheiben mit trapezförmigem Heizfeld die Widerstandsschicht durch parallel zu den parallelen Seiten des Trapezes verlaufende Trennlinien in voneinander getrennte Segmente aufzuteilen, die einzelnen Segmente mit separaten Elektroden zu versehen und an die Elektroden der einzelnen Schichtsegmente unterschiedliche Spannungen anzulegen (US-PS 2.878.357). Die Trennlinien zwischen den einzelnen Schichtsegmenten sind jedoch sichtbar und können den einheitlichen Aspekt der Glasscheibe stören.

Bei trapezförmigen heizbaren Glasscheiben ist es auch bekannt, das trapezförmige Heizfeld durch senkrecht zu den parallelen Seiten des Trapezes verlaufende Trennlinien in mehrere Flächensegmente aufzuteilen, entlang den beiden Schenkeln des Trapezes in jedem Flächensegment mehrere kurze Elektroden nebeneinander anzuordnen und jede dieser Elektroden mit einer Elektrode eines komplementären Schichtsegments zusammenzuschalten (EP 0 395 301 A2). Bei anderen als trapezförmigen Heizfeldern ist die Anwendung dieses Schaltungsprinzips schwer realisierbar.

Aus der DE-PS 7 21 765 ist eine elektrisch beheizbare Glasscheibe mit Widerstandsdrähten bekannt, bei der die Widerstandsdrähte nicht nur durch die Elektroden an ihren Enden, sondern zusätzlich jeweils in der Mitte kontaktiert werden, und bei der eine Schaltung vorgesehen ist, durch die die elektrische Spannung entweder an den beiden Enden der Widerstandsdrähte oder an einem Ende und in der Mitte angelegt werden kann. Auf diese Weise kann die Scheibe wahlweise entweder auf ihrer gesamten Fläche oder nur in einer Hälfte beheizt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Beheizen von mit einer transparenten Widerstandsschicht versehenen Glasscheiben zu schaffen, das eine den jeweiligen Anforderungen angepaßte Beheizung der Glasscheiben gestattet, ohne daß die Schicht durch Trennlinien oder durch die Anordnung zusätzlicher Elektroden innerhalb des Heizfeldes selbst unterbrochen oder gestört wird. Insbesondere soll das Verfahren auch bei unregelmäßigen und ungünstigen Scheibenformen eine im wesentlichen gleichmäßige Beheizung zumindest in einem ausgewählten Flächenbereich, oder statt dessen eine gezielte stärkere Beheizung einzelner Flächensegmente erlauben.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei dem gattungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß in einer sich wiederholenden zeitlichen Aufeinanderfolge unterschiedliche Elektrodenpaare mit elektrischem Strom versorgt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt also eine zeitlich und bereichsweise differenzierte Beaufschlagung der Widerstandsschicht mit dem Heizstrom in einer sich wiederholenden Aufeinanderfolge. Dabei werden in zweckmäßiger Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens in die verschiedenen Elektrodenpaare unterschiedliche elektrische Leistungen eingespeist, und zwar entsprechend dem elektrischen Widerstand des dem jeweiligen Elektrodenpaar zugeordneten Flächensegments. Auf diese Weise läßt sich durch die auf die einzelnen Flächensegmente bezogene individuelle Leistungssteuerung über die gesamte Heizfläche gesehen eine gleichmäßige Beheizung erreichen, indem Flächensegmente zwischen zwei weiter entfernt voneinander angeordneten Elektroden mit einer höheren elektrischen Leistung beaufschlagt werden als Flächensegmente zwischen zwei Elektroden, die einen geringeren Abstand voneinander haben.

Das Verfahren läßt sich zum Beispiel in der Weise ausführen, daß die verschiedenen Elektrodenpaare vorzugsweise in gleichbleibenden Zeitintervallen mit unterschiedlichen elektrischen Spannungen angesteuert werden. Statt dessen läßt es sich auch in der Weise durchführen, daß in die verschiedenen Elektrodenpaare in Abhängigkeit von dem elektrischen Widerstand des jeweils zugehörigen Schichtsegments für unterschiedliche Zeitintervalle der Heizstrom eingespeist wird. Zweckmäßigerweise werden die verschiedenen Elektrodenpaare in einem zum Beispiel empirisch ermittelten sich wiederholenden Rhythmus nacheinander so mit dem elektrischen Strom beaufschlagt, daß die beheizte Fläche insgesamt eine gleichmäßige Temperatur aufweist. Es ist jedoch auch möglich, die Ansteuerung der verschiedenen Elektrodenpaare und die Bestimmung der jeweiligen elektrischen Leistung so vorzunehmen, daß bestimmte Bereiche der Widerstandsschicht gezielt eine höhere Temperatur aufweisen, so daß beispielsweise der Abtauvorgang in diesen Bereichen beschleunigt wird.

Um unerwünschte Effekte, das heißt insbesondere lokale Überhitzungen der Widerstandsschicht, zu vermeiden, ist es zweckmäßig, zur gleichen Zeit immer nur ein Elektrodenpaar mit dem Heizstrom zu beaufschlagen.

Eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Glasscheibe zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß die Elektroden jeweils eine verhältnismäßig kleine Oberfläche und runde oder abgerundete Begrenzungslinien ohne eckige Vorsprünge aufweisen. Auf diese Weise werden lokale Konzentrationen der Strompfade, und damit lokale Überhitzungen an diesen Stellen, vermieden. Die Elektroden bestehen bevorzugt aus einer elektrisch leitenden silberhaltigen Einbrennfarbe oder aus einem kalthärtenden Leitlack und können an beliebigen Stellen der elektrischen Widerstandsschicht angeordnet sein. Zweckmäßigerweise sind sie mit Abstand voneinander entlang des Scheibenrandes angeordnet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Von den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine unregelmäßig geformte elektrisch beheizbare Autoseitenscheibe mit der erfindungsgemäßen Ansteuerung, in schematischer Darstellung, und

Fig. 2 eine elektrische Schaltung für die Ansteuerung der Heizscheibe als Blockschaltbild.

Die in der Zeichnung dargestellte Glasscheibe 1 hat eine geometrisch unregelmäßige Form. Sie ist beispielsweise für die Seitenverglasung eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Auf ihrer gesamten Fläche ist sie mit einer teilreflektierenden Oberflächenbeschichtung versehen. Diese teilreflektierende Schicht weist gleichzeitig einen verhältnismäßig niedrigen Flächenwiderstand von 3 bis 4 Ohm auf und soll außer ihrer Funktion als IR-reflektierende Schicht zur Beseitigung oder zur Vermeidung eines Feuchtigkeitsbelags als Heizwiderstand benutzt werden.

Entlang des unteren geradlinigen Abschnitts 2 des Scheibenumfangs sind nebeneinander drei Elektroden 5, 6 und 7 mit geringem seitlichen Abstand voneinander auf der Glasoberfläche angeordnet. Sie bestehen aus einer silberhaltigen Einbrennfarbe, die bei einer Temperatur von etwa 600 Grad Celsius insbesondere im Zuge des Biege­ und/oder Vorspannverfahrens eingebrannt wurde. Die Elektroden 5 und 6 haben eine ellipsenförmige Fläche, die Elektrode 7 weist eine kreisförmige Fläche auf. Jede Elektrode ist mit einem hier nicht dargestellten Stromanschlußelement versehen. Mit diesen Stromanschlußelementen sind im eingebauten Zustand der Glasscheibe Stromzuleitungskabel 8, 9 und 10 verbunden, die über einen Umschalter 11 mit dem einen Pol der Spannungsquelle verbunden werden.

Entlang des oberen Scheibenrandes 3 sind mit einem gegenseitigen Abstand von einigen Zentimetern ebenfalls eine Reihe von Elektroden 13, 14, 15, 16, 17, 18 und 19 angeordnet. Diese Elektroden 13 bis 19 sind kreisflächenförmig ausgebildet. Jede dieser Elektroden 13 bis 19 ist mit einem nicht dargestellten Stromanschlußelement versehen und über dieses Stromanschlußelement mit einem eigenen Stromzuleitungskabel 23, 24, 25, 26, 27, 28 bzw. 29 verbunden. Die Stromzuleitungskabel führen zu einem Umschalter 31, über den sie mit dem anderen Pol der Spannungsquelle verbunden werden.

In dem dargestellten Schaltzustand ist das Elektrodenpaar 5, 14 mit der Spannungsquelle verbunden, und es bildet sich zwischen diesen beiden Elektroden ein stromdurchflossenes Feld in der Leitschicht aus, das etwa die Gestalt der in der Zeichnung dargestellten Strompfadlinien hat. Ähnliche im wesentlichen ellipsenförmige stromdurchflossene Felder bilden sich nach Umschalten des Umschalters 31 oder/und des Umschalters 11 zwischen den anderen jeweils aktivierten Elektroden aus. Da die Entfernungen zwischen den verschiedenen Elektrodenpaaren unterschiedlich sind, werden die Umschalter 11, 31 in solchen Zeitintervallen angesteuert, daß entsprechend dem durch die unterschiedlichen Entfernungen veränderten Widerstand die Zeitdauer der Aktivierung der einzelnen Elektrodenpaare variiert.

Die in der Fig. 1 schematisch dargestellte zeitlich differenzierte Ansteuerung der verschiedenen Elektrodenpaare kann auf verschiedene Weise realisiert werden, beispielsweise über einen Prozessor oder mit Hilfe einer Steuerung, die aus diskreten Bauteilen besteht.

Eine aus diskreten Bauteilen bestehende Steuerungsschaltung ist in Form eines Blockschaltbildes in Fig. 2 dargestellt. Die Schaltung umfaßt variable Zeitglieder T13, T14, T15, T16, T17, T18 und T19, die den entsprechenden Elektroden 13 bis 19 zugeordnet sind. Von diesen variablen Zeitgliedern werden einerseits diesen zugeordnete elektrische Lastrelais R13 bis R19 angesteuert, und andererseits ein Schieberegister 33, von dem seinerseits die elektrischen Lastrelais R5, R6, R7 angesteuert werden. Die Lastrelais R5, R6, R7 und R13 bis R19 stellen in den von den Zeitgliedern bestimmten Zeitpunkten die Verbindung der Stromzuführungsleitungen 8, 9, 10 bzw. 23 bis 29 mit den Leitungen 35 bzw. 36 her, die mit der Spannungsquelle verbunden sind.

Die Funktion dieser Steuerschaltung ist wie folgt: Durch einen nicht dargestellten Schalter wird das Zeitglied T13 eingeschaltet. Dadurch werden die Lastrelais R13 und R5 angesteuert und dadurch die Stromzuführungsleitungen 23 und 8 mit den stromführenden Leitungen 36 und 35 verbunden. Nach Ablauf des im Zeitglied T13 vorgewählten Zeitintervalls werden durch das Zeitglied T13 das Zeitglied T14 und das Lastrelais R14 angesteuert und gleichzeitig das Lastrelais R13 umgeschaltet, so daß die Stromzuführung zu der Leitung 23 unterbrochen und die Leitung 24 nun mit der Leitung 36 verbunden wird. Diese Vorgänge werden der Reihe nach über die verschiedenen Zeitglieder bis zum Zeitglied T19 fortgeführt. Nach Ablauf des Zeitgliedes T19 wird durch das Ausgangssignal dieses Zeitgliedes einerseits das Zeitglied T13 erneut gestartet und andererseits das Schieberegister 33 um eine Stelle weitergesetzt. Durch diesen Vorgang wird das Lastrelais R6 angesteuert und verbindet seinerseits die mit der Elektrode 6 verbundene Stromzuführungsleitung 9 mit der Leitung 35. Der beschriebene Zyklus wiederholt sich nun mit der Elektrode 6. Nach Ablauf dieses zweiten Zyklus wird das
Schieberegister 33 um eine Stelle weitergesetzt, und bei diesem dritten Zyklus dient die Elektrode 7 als aktive Gegenelektrode. Nach Ablauf dieses dritten Zyklus geht das Schieberegister 33 in seine Ausgangsstellung zurück, und der beschriebene Ablauf beginnt von neuem.

Claims (8)

1. Verfahren zum Beheizen einer mit einer transparenten Widerstandsschicht versehenen Glasscheibe durch Einkoppeln von elektrischem Strom in die transparente Widerstandsschicht über auf der Glasscheibe mehrfach vorhandene Elektrodenpaare, dadurch gekennzeichnet, daß in einer sich wiederholenden zeitlichen Aufeinanderfolge unterschiedliche Elektrodenpaare mit elektrischem Strom versorgt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Elektrodenpaare mit einer solchen elektrischen Leistung versorgt werden, daß die Leistungsdichte in den einzelnen Flächensegmenten der Widerstandsschicht im wesentlichen gleich ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Elektrodenpaare in gleichbleibenden Zeitintervallen mit unterschiedlichen elektrischen Spannungen angesteuert werden, deren Höhe jeweils von der Entfernung der beiden Elektroden und dem Schichtwiderstand zwischen den beiden Elektroden abhängt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Elektrodenpaare in Abhängigkeit von dem elektrischen Widerstand des jeweils zugehörigen Schichtsegments für unterschiedliche Zeitintervalle mit dem Heizstrom versorgt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Elektrodenpaare nacheinander mit einer gleichbleibenden elektrischen Spannung angesteuert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Elektrodenpaare nacheinander mit unterschiedlichen Spannungen angesteuert werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgung der Elektrodenpaare mit dem elektrischen Strom in einem sich periodisch wiederholenden gleichbleibenden Rhythmus erfolgt.

8. Elektrisch beheizbare Glasscheibe zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine sich über die ganze Glasscheibe erstreckende nicht unterbrochene Widerstandsschicht mit konstantem Flächenwiderstand und durch eine Mehrzahl von am Scheibenrand nebeneinander angeordneten kreisflächenförmigen oder ellipsenflächenförmigen Elektroden (5 bis 7; 13 bis 19).