EP4724272A1

EP4724272A1 - Verbundscheibe mit einer heizeinrichtung

Info

Publication number: EP4724272A1
Application number: EP24724555.8A
Authority: EP
Inventors: Hadi RASTEGAR; Siyamak MEMAR JAVID; Yahya MOTEMANI SHARABIANI; Valentin SCHULZ
Original assignee: Saint Gobain Sekurit France SAS
Current assignee: Saint Gobain Sekurit France SAS
Priority date: 2023-06-07
Filing date: 2024-05-14
Publication date: 2026-04-15
Also published as: WO2024251467A1; CN120916893A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine beheizbare Verbundscheibe (10) als Dachscheibe für ein Fahrzeug, umfassend: - eine Außenscheibe (1) mit einer außenseitigen Oberfläche (I) und einer innenraumseitigen Oberfläche (II), und eine Innenscheibe (2) mit einer außenseitigen Oberfläche (III) und einer innenraumseitigen Oberfläche (IV), die über eine thermoplastische Zwischenschicht (3) miteinander verbunden sind und - eine Infrarot-Heizeinrichtung (5) mit einer Infrarot-Strahlung für einen Innenraum, wobei die Infrarot-Heizeinrichtung (5) als eine Struktur (4) aus einem gedruckten, elektrisch leitfähigen Material an der Innenscheibe (2) flächig angeordnet ist und in Einbaulage der Verbundscheibe (10) zur Wärmeeinwirkung auf einen Fahrzeuginsassen vorgesehen ist, wobei die Struktur (4) über einen streifenförmigen ersten Sammelleiter (8) und einen streifenförmigen zweiten Sammelleiter (8) mit einer elektrischen Spannung derart verbindbar ist, dass nach Anlegen einer elektrischen Spannung an die Sammelleiter (8) ein Heizstrom über die Struktur (4) fließt.

Description

Verbundscheibe mit einer Heizeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine beheizbare Verbundscheibe und ein Fahrzeug mit der beheizbaren Verbundscheibe.

Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeuge bekannt, die eine beheizbare Windschutzscheibe aufweisen. Damit werden Vereisung oder Beschlag der Scheibe, welche eine Sichtbehinderung darstellen, verhindert. Die beheizbaren Verbundscheiben werden insbesondere als beheizbare Windschutzscheiben in Kraftfahrzeugen eingesetzt und eröffnen die Möglichkeit, die Windschutzscheibe komfortabel durch Beheizung von Vereisung oder kondensierter Feuchtigkeit zu befreien. Sie weisen transparente, elektrisch leitfähige Beschichtungen auf, insbesondere mit Silberschichten. Die Beschichtungen sind elektrisch kontaktiert, so dass ein Strom durch sie geleitet werden kann. Dabei erwärmt sich die Beschichtung, worauf die Heizwirkung beruht. Beispielhaft sei auf WO2013/104438A1 verwiesen. Ein Problem von derartigen Beschichtungen ist ihr häufig hoher Flächenwiderstand, der jedenfalls bei großen Abmessungen der zu beheizenden Scheibe eine hohe Betriebsspannung erfordert. Der Wärme- und damit Energieverlust scheint durch Konvektion über die, meist großen, Scheibenoberflächen sehr hoch zu sein.

Die Beheizung des Innenraums eines Fahrzeugs und der Scheibe findet standardmäßig über erwärmte Luft statt, welche über Zuläufe in den Innenraum oder auf die Scheibe geblasen wird. Weiterhin sind elektrische Heizeinrichtungen in Fahrzeugen seit vielen Jahren von Sitzheizungen oder Lenkradheizungen bekannt.

Der thermische Komfort von Fahrzeuginsassen und das Ziel eine angenehme Temperatur zu realisieren, spielen im Fahrzeugbau eine wichtige Rolle. Der thermische Komfort sollte möglichst energieeffizient erreicht werden. Üblicherweise sind die wohl temperierten Luftströme nur mit einem hohen Energieverbrauch zu realisieren.

DE 10 2007 040008 A1 offenbart eine Fahrzeugscheibe mit einem zeitweise durchsichtigen Bereich, wobei der durchsichtige Bereich heizbar ist.

In WO 2009/085741 A2 ist eine Sonnenschutzfolie beschrieben, die einen für sichtbares Licht durchlässigen flexiblen Träger, zwei Metallschichten und eine polymere Schutzschicht aufweist. Die Sonnenschutzfolie ist für sichtbares Licht durchlässig und infrarotreflektierend. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Verbundscheibe bereitzustellen, die einen thermischen Komfort im Fahrzeuginnenraum energieeffizient ermöglich.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Verbundscheibe gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Erfindungsgemäß wird eine beheizbare Verbundscheibe als Dachscheibe für ein Fahrzeug bereitgestellt, umfassend eine Außenscheibe mit einer außenseitigen Oberfläche und einer innenraumseitigen Oberfläche, und eine Innenscheibe mit einer außenseitigen Oberfläche und einer innenraumseitigen Oberfläche, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind und mindestens eine Infrarot-Heizeinrichtung, mit einer Infrarotstrahlung für einen Innenraum, wobei die Infrarot-Heizeinrichtung als eine Struktur aus einem gedruckten, elektrisch leitfähigen Material an der Innenscheibe flächig angeordnet ist und in Einbaulage der Verbundscheibe zur Wärmeeinwirkung auf einen Fahrzeuginsassen vorgesehen ist, wobei die Struktur über einen streifenförmigen ersten Sammelleiter und einen streifenförmigen zweiten Sammelleiter mit einer elektrischen Spannung derart verbindbar ist, dass nach Anlegen einer elektrischen Spannung an die Sammelleiter ein Heizstrom über die Struktur fließt. Mit anderen Worten ist die Infrarot-Heizeinrichtung in Form eines elektrisch leitfähigen Aufdrucks ausgebildet. Dadurch kann der thermische Komfort und eine angenehme Temperatur lokal am Körper des Fahrzeuginsassen bereitgestellt werden ohne dass im gesamte Fahrzeuginnenraum die Temperatur beispielsweise erhöht werden muss. Die Verwendung eines gedruckten, elektrisch leitfähigen Materials ermöglicht eine besonders kostengünstige technische Realisierung eines Infrarot-Emitters. Über mindestens zwei Anschlussstellen an dem elektrisch leitfähigen Material leitet das elektrisch leitfähige Material Strom, wobei eine Energieumwandlung von Wärme in Form von Infrarotstrahlung entsteht.

Die Infrarot-Heizeinrichtung kann eine Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich von A = 0,78 pm (Mikrometer) bis 3,5 pm generieren. Bevorzugt ist die Infrarot-Heizeinrichtung zur Generierung von Infrarotstrahlung in einem Wellenlängen Bereich von 0,78 pm bis 2,8 pm vorgesehen ist, also im langwelligen Teil des NIR-Bereichs (engl. Near Infrared).

Die Struktur kann als ein gedrucktes, insbesondere aufgedrucktes, elektrisch leitfähiges Material ausgebildet sein. Das gedruckte, elektrisch leitfähige Material enthält bevorzugt zumindest eine Metallverbindung, Metalllegierung und/oder Kohlenstoff.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das gedruckte, elektrisch leitfähige Material Graphit auf. Die Struktur kann insbesondere mehrere, insbesondere 10 bis 15, streifenförmige, parallel geschaltet Heizelemente zur Emission von Infrarot-Strahlung umfassen, wobei jedes streifenförmige Heizelement das gedruckte, elektrisch leitfähige Material aufweist. Die streifenförmigen Heizelemente können nebeneinander beabstandet sein.

Ferner ist die Struktur über einen streifenförmigen ersten Sammelleiter und einen streifenförmigen zweiten Sammelleiter derart verbindbar, dass nach Anlegen einer elektrischen Spannung an die Sammelleiter ein Heizstrom über die Struktur fließt. Dadurch bildet sich ein von der Struktur gebildetes Heizfeld aus.

Die Struktur kann eine Materialstärke von 1 pm bis 500 pm aufweisen. Die Materialstärke (Schichtdicke) der gedruckten Struktur beträgt bevorzugt von 5 pm bis 300 pm, besonders bevorzugt von 10 pm bis 100 pm, und ganz besonders bevorzugt 12 pm bis 50 pm. Strukturen mit diesen Dicken sind technisch einfach zu realisieren und weisen eine vorteilhaft Stromtleitfähigkeit.

Die Verbundscheibe ist dafür vorgesehen, in einer Fensteröffnung (insbesondere einer Fensteröffnung eines Fahrzeugs) den Innenraum gegenüber der äußeren Umgebung abzutrennen. Mit Innenscheibe wird im Sinne der Erfindung die dem Innenraum zugewandte Scheibe der Verbundscheibe bezeichnet. Mit Außenscheibe wird die der äußeren Umgebung zugewandte Scheibe bezeichnet.

Die beheizbare Verbundscheibe ist eine Dachscheibe, beispielsweise als eine Fensterscheibe eines Kraftfahrzeugs, Schienenfahrzeugs, Schiffs oder Luftfahrzeugs ausgebildet. Die Verbundscheibe ist bevorzugt eine Dachscheibe eines Personenkraftwagens oder Lastkraftwagens. Das Fahrzeug ist in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ein Elektrofahrzeug.

Weiterhin kann die beheizbare Verbundscheibe ein oder mehrere Photovoltaik-Module, umfassen. Hierzu kann die Struktur auf der innenraumseitigen Oberfläche (IV) der Innenscheibe angeordnet sein. Das eine oder die mehreren Photovoltaik-Module können dann auf der außenseitigen Oberfläche (III) der Innenscheibe oder auf der innenraumseitigen Oberfläche (II) der Außenscheibe oder zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet sein. Dabei kann sich das mindestens eine oder die mehreren Photovoltaik- Module und die Struktur in Durchsichtrichtung durch die Verbundscheibe zumindest teilweise überlappen. Mit anderen Worten liegt die Struktur in Durchsichtrichtung durch die Verbundscheibe von innen räumlich vor einem Photovoltaik-Modul, so dass die Heizfolie in orthogonaler Projektion durch die Verbundscheibe in Überdeckung bzw. Überlappung zum Photovoltaik-Modul angeordnet ist.

Alternativ kann die Struktur auf der außenseitigen Oberfläche (III) der Innenscheibe angeordnet sein. Das eine oder die mehreren Photovoltaik-Module können dann auf der innenraumseitigen Oberfläche (II) der Außenscheibe oder zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet sein, wobei in Durchsichtrichtung durch die Verbundscheibe sich zumindest ein Photovoltaik-Modul und die Struktur überlappen können. Mit anderen Worten liegt die Struktur in Durchsichtrichtung durch die Verbundscheibe von innen räumlich vor einem Photovoltaik-Modul, so dass die Heizfolie in orthogonaler Projektion durch die Verbundscheibe in Überdeckung bzw. Überlappung zum Photovoltaik-Modul angeordnet ist.

Die Verwendung der gedruckten Struktur bietet eine große Gestaltungsfreiheit bezüglich der äußeren Form der gedruckten Struktur, um die Designfreiheit der Automobilhersteller für verschiedene Einbausituationen zu erhalten.

Beispielsweise kann die Infrarot-Heizeinrichtung mindesten einen getrennt ansteuerbaren Flächenabschnitt mit einer rechteckigen Grundform mit einer Kantenlänge von 100 mm, 200 mm, 300 mm oder 1500 mm aufweisen. Die von dem Flächenabschnitt abgestrahlte Wärme erwärmt einen unter dem Flächenabschnitt sitzenden Insassen. Die Infrarot-Heizeinrichtung kann mehrere Flächenabschnitte umfassen. Die Flächenabschnitte der Infrarot- Heizeinrichtung sind jeweils zu einer möglichst gleichmäßigen Verteilung der Wärme ausgebildet. Auch eine lokale Einstellung der Temperatur wird dadurch ermöglicht. Somit kann Energie effizient eingespart werden, da nicht der gesamte Fahrzeuginnenraum beheizt werden muss. Dabei kann die Infrarot-Heizeinrichtung weniger als 20%, insbesondere weniger als 10% der außenseitigen Oberfläche (III) oder der innenraumseitigen Oberfläche (IV) der Innenscheibe einnehmen.

In einer beispielhaften Ausgestaltung kann die beheizbare Verbundscheibe opak ausgebildet sein, insbesondere wenn die beheizbare Verbundscheibe als eine Dachscheibe ausgebildet ist. Dabei findet eine Transmission von höchstens 15 %, bevorzugt von höchstens 2 %, besonders bevorzugt von höchstens 1 %, insbesondere von höchstens 0,1 %, des Lichtes des sichtbaren Spektrums durch die Verbundscheibe statt.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen beheizbaren Verbundscheibe kann jeweils einem Sitz oder einer Sitzreihe eines Fahrzeugs mindestens ein Flächenabschnitt der Infrarot-Heizeinrichtung zugeordnet sein. Der jeweilige Flächenabschnitt kann unabhängig von anderen Flächenabschnitten geschaltet und betrieben werden. Durch die individuell beheizbaren Bereiche im Fahrzeuginnerem wird eine wohltuende Wirkung erzielt und die von einem Flächenabschnitt abgegebenen Wärme wesentlich gesteigert.

Zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe ist die thermoplastische Zwischenschicht angeordnet. Die Zwischenschicht verbindet die Außenscheibe mit der Innenscheibe. Die thermoplastische Zwischenschicht enthält zumindest ein thermoplastisches Polymer, bevorzugt Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB) oder Polyurethan (PU) oder Gemische oder Copolymere oder Derivate davon, besonders bevorzugt PVB. Die thermoplastische Zwischenschicht ist typischerweise aus einer thermoplastischen Folie (Verbindefolie) ausgebildet. Die Dicke der thermoplastischen Zwischenschicht beträgt bevorzugt von 0,2 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,3 mm bis 1 mm, beispielsweise 760 pm. Die thermoplastische Zwischenschicht kann durch eine einzelne Folie ausgebildet sein oder auch durch mehr als eine Folie. Es kann sich bei der thermoplastischen Zwischenschicht auch um eine Folie mit funktionellen Eigenschaften, beispielsweise eine Folie mit akustisch dämpfenden Eigenschaften handeln. Wenn die thermoplastische Zwischenschicht aus zwei Folien ausgebildete Zwischenschichten ist und die Infrarot- Heizeinrichtung in mindestens zwei Flächenabschnitt aufgeteilt ist, können die Flächenabschnitte in einer Ebene zwischen den beiden Zwischenschichten angeordnet sein. Wenn mehrere in der Verbundscheibe eingebettet Flächenabschnitte vorhanden sind, kann somit die Regelung der Heizleistung wesentlich genauer erfolgen. Bei einer der Zwischenschichten kann es sich insbesondere um eine zumindest abschnittsweise getönte Zwischenschicht handeln.

Die Außenscheibe und die Innenscheibe enthalten oder bestehen bevorzugt aus Glas, besonders bevorzugt Flachglas, Floatglas, Quarzglas, Borosilikatglas, Kalk-Natron-Glas, Alumino-Silikat-Glas, oder klaren Kunststoffen, vorzugsweise starre klare Kunststoffe, insbesondere Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid und/oder Gemische davon. Die Außenscheibe und die Innenscheibe können klar und farblos, aber auch getönt oder gefärbt sein. Die Außenscheibe und die Innenscheibe können unabhängig voneinander nicht vorgespannt, teilvorgespannt oder vorgespannt sein. Soll mindestens eine der Scheiben eine Vorspannung aufweisen, so kann dies eine thermische oder chemische Vorspannung sein.

Die Außenscheibe und die Innenscheibe können geeignete, an sich bekannte Beschichtungen aufweisen, beispielsweise Antireflexbeschichtungen, Antihaftbeschichtungen, Antikratzbeschichtungen, photokatalytische Beschichtungen oder Sonnenschutzbeschichtungen oder Low-E-Beschichtungen.

Die Dicke der Außenscheibe und der Innenscheibe kann breit variieren und so den Erfordernissen im Einzelfall angepasst werden. Die Außenscheibe und die Innenscheibe weisen bevorzugt Dicken von 0,5 mm bis 5 mm auf, besonders bevorzugt von 1 mm bis 3 mm, ganz besonders bevorzugt von 1 ,6 mm bis 2,1 mm. Beispielsweise weist die Außenscheibe eine Dicke von 2,1 mm auf und die Innenscheibe eine Dicke von 1 ,6 mm auf. Es kann sich bei der Außenscheibe oder insbesondere der Innenscheibe aber auch um Dünnglas mit einer Dicke von beispielsweise 0,55 mm handeln.

Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug umfassend eine erfindungsgemäße beheizbare Verbundscheibe zur Erwärmung eines Bereichs im Fahrzeuginnenraum, wobei mindestens ein Flächenabschnitt der Infrarot-Heizeinrichtung am Kopfbereich eines Fahrzeuginsassen angeordnet ist.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Heizsystem zum Beheizen eines Fahrzeuginnenraums umfassend die erfindungsgemäße beheizbare Verbundscheibe und mindestens ein mit der Infrarot-Heizeinrichtung verbundenes Steuergerät und/oder Bordelektronik eines Fahrzeugs.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren sind eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Figuren schränken die Erfindung in keiner Weise ein. Dabei ist anzumerken, dass unterschiedliche Aspekte beschrieben werden, die jeweils einzeln oder in Kombination zum Einsatz kommen können. D.h. jeglicher Aspekt kann mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden, soweit nicht explizit als reine Alternative dargestellt.

Es zeigen:

Figur 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe,

Figur 2 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbundscheibe,

Figur 3 eine Querschnittdarstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbundscheibe, und

Figur 4 eine Querschnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbundscheibe. Angaben mit Zahlenwerten sind in aller Regel nicht als exakte Werte zu verstehen, sondern beinhalten auch eine Toleranz von +/- 1 % bis zu +/- 10 %.

Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe 10 als Dachscheibe eines Personenkraftwagens in einer Draufsicht. Die Verbundscheibe 10 ist dafür vorgesehen, in einer Fensteröffnung des PKWs den Innenraum 12 (Figur 3) des PKWs gegenüber der äußeren Umgebung abzutrennen. Die Figur 3 und Figur 4 zeigen diese Ausführungsform im Querschnitt. Der Einfachheit halber ist die Verbundscheibe 10 plan dargestellt, obwohl Dachscheiben in der Realität typischerweise gebogen ausgeführt sind. Die Verbundscheibe 10 weist eine Infrarot-Heizeinrichtung 5. Die Infrarot-Heizeinrichtung 5 ist als eine Struktur 4 aus einem gedruckten, elektrisch leitfähigen Material ausgebildet. Jede Struktur 4 ist über einen streifenförmigen ersten Sammelleiter 8 und einen streifenförmigen zweiten Sammelleiter 8 mit einer elektrischen Spannung verbindbar, so dass nach Anlegen der elektrischen Spannung an die Sammelleiter 8 ein Heizstrom über die jeweilige Struktur 4 fließt. Jede Struktur 4 umfasst mehrere, insbesondere 10 bis 15, streifenförmige, parallel geschaltete Heizelemente 6. Die streifenförmigen Heizelemente 6 sind nebeneinander beabstandet. Mittels der Infrarot-Heizeinrichtung 5 ist ein Fahrzeuginsasse des Personenkraftwagens (PKW) mit einer Infrarot-Strahlung 9 (Figur 3) beaufschlagbar. Die Infrarot-Heizeinrichtung 5 kann eine Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich von A = 1 ,5 pm (Mikrometer) bis 3,5 pm generieren.

Die Infrarot-Heizeinrichtung 5 ist in vier Flächenabschnitte und einen länglichen Flächenabschnitt aufgeteilt. Jeder Flächenabschnitt ist über Sammelleiter 8 mit einer elektrischen Spannungsquelle verbindbar. In Einbaulage der Verbundscheibe 10 ist die Infrarot-Strahlung 9 auf vorgegebene Bereiche des PKW-Innenraums, insbesondere den Kopfbereich eines Fahrzeuginsassen, ausgerichtet. Die Flächenabschnitte sind getrennt elektrisch ansteuerbar. Sie weisen jeweils eine rechteckige Grundform mit einer Kantenlänge von beispielsweise 100 mm, 200 mm, 300 mm oder 1500 mm auf. Die Flächenabschnitte der Infrarot-Heizeinrichtung 5 sind bevorzugt im Randbereich der Verbundscheibe 100 angeordnet, welcher im Fahrzeugbereich typischerweise opak ausgebildet ist, beispielsweise durch Photovoltaik-Module 7 oder durch einen schwarzen, meist Emaille-artigen Aufdruck (Maskierungsschicht) auf einer innenraumseitigen Oberfläche ll der Außenscheibe 1. Die von dem Flächenabschnitt abgestrahlte Wärme erwärmt einen unter dem Flächenabschnitt sitzenden Insassen. Die Flächenabschnitt sind zur möglichst gleichmäßigen Verteilung der Wärme ausgebildet. Dies ermöglicht eine lokale Einstellung von Temperatur und gleichzeitig kann Energie effizient eingespart werden, da nicht der gesamte Fahrzeuginnenraum beheizt werden muss.

Die Flächenabschnitte der Infrarot-Heizeinrichtung 5 sind zweckmäßig über Zuleitungen an eine Stromversorgung angeschlossen, so dass nach Anlegen einer elektrischen Spannung ein Heizstrom über ein von einer Struktur 4 (Figur 3) gebildetes Heizfeld fließt. Darüber hinaus können die Flächenabschnitte der Infrarot-Heizeinrichtung 5 funktionell mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit, beispielsweise mit der Bordelektronik eines Fahrzeugs, verbunden sein. So ist es also wahlweise möglich energieeffizient die gewünschte Heizwirkung zu erzielen, beispielweis nur den Rücksitzt zur Erwärmung eines Insassen oder nur den Vordersitz zur Erwärmung eines Fahrers zu beheizen. Es ist auch möglich, einzelne oder selektiv mehrere Flächenabschnitte der Heizeinrichtung 5 anzusteuern und in Betrieb zu nehmen. Dies ermöglicht eine optimale Anpassung der eingebrachten Infrarot-Strahlung an die erforderliche oder gewünschte Heizwirkung.

Figur 2 zeigt eine zweite Ausgestaltung der Verbundscheibe 10 in der Draufsicht auf eine innenraumseitige Oberfläche der Verbundscheibe 10. Der Unterschied zu der in Fig. 1 beschriebenen Ausführungsform besteht darin, dass die Verbundscheibe 10 drei Flächenabschnitte der Infrarot-Heizungseinrichtung 5 aufweist. Zusätzlich unterscheiden sich die Flächenabschnitte der Figur 2 in ihrer Form von den Flächenabschnitten der Figur 1. Die drei Flächenabschnitte der Infrarot-Heizeinrichtung 5 sind streifenförmig und erstrecken sich von einer Seitenkante zu einer gegenüberliegenden Seitenkante der Verbundscheibe 10, vorzugsweise jeweils über einer Sitzreihe eines PKWs. Die Infrarot-Heizeinrichtung 5 ist als Struktur 4 ausgebildet. Die Struktur 4 ist über einen streifenförmigen ersten Sammelleiter 8 und einen streifenförmigen zweiten Sammelleiter 8 derart verbunden, dass nach Anlegen einer elektrischen Spannung an die Sammelleiter 8 ein Heizstrom über die Struktur 4 fließt.

In Figur 3 ist die erfindungsgemäße Verbundscheibe aus Fig. 1 im Querschnitt X-X‘ dargestellt. Die Verbundscheibe 10 umfasst eine Außenscheibe 1 und die Innenscheibe 2, die über eine Zwischenschicht 3 miteinander verbunden sind. Die Außenscheibe 1 umfasst eine außenseitige Oberfläche I und die innenraumseitige Oberfläche II. Die Innenscheibe 2 umfasst eine außenseitige Oberfläche III und eine innenraumseitige Oberfläche IV. Mit außenseitiger Oberfläche wird diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt zu sein. Mit innenraumseitiger Oberfläche wird diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage dem Innenraum 12 zugewandt zu sein. Die Außenscheibe 1 und die Innenscheibe 2 bestehen aus Kalk-Natron-Glas. Die Außenscheibe 1 weist beispielsweise eine Dicke von 2,1 mm auf, die Innenscheibe 2 eine Dicke von 1 ,6 mm. Die Zwischenschicht 3 ist beispielsweise aus einer PVB-Folie mit einer Dicke von 0,76 mm ausgebildet. Die innenraumseitige Oberfläche II der Außenscheibe 1 und die außenseitige Oberfläche III der Innenscheibe 2 sind einander zugewandt und durch die thermoplastische Zwischenschicht 3 miteinander verbunden.

Die beheizbare Verbundscheibe 10 umfasst die Infrarot-Heizeinrichtung 5, welche aus der Struktur 4 ausgebildet ist. Struktur 4 emittiert eine Infrarot-Strahlung 9 für den Innenraum 12 des PKWs, wobei die Infrarot-Heizeinrichtung 5 zur Wärmeeinwirkung auf einen Fahrzeuginsassen vorgesehen ist. Analog zu Figur 1 umfasst die Struktur 4 mehrere, insbesondere 10 bis 15, streifenförmige, parallel geschaltete Heizelemente 6 zur Emission von Infrarot-Strahlung, wobei jedes streifenförmige Heizelement 6 das gedruckte, elektrisch leitfähige Material aufweist. Die streifenförmigen Heizelemente 6 sind nebeneinander beabstandet. Ferner ist die Struktur 4 über einen streifenförmigen ersten Sammelleiter 8 und einen streifenförmigen zweiten Sammelleiter 8 derart verbunden, dass nach Anlegen einer elektrischen Spannung an die Sammelleiter 8 ein Heizstrom über die Struktur 4 fließt. Dadurch bildet sich ein von der Struktur gebildetes Heizfeld aus.

Die Struktur 4 ist in mehrere Flächenabschnitte aufgeteilt. Vorzugsweise wird die gesamte Struktur durch Siebdruck einer Einbrennpaste aufgetragen und eingebrannt. Auch andere Techniken als Siebdruck sind zum Erzeugen der gedruckten Struktur 4 anwendbar, beispielsweise Tintenstrahldruck oder Extrudieren. Die Flächenabschnitte der Struktur 4 nehmen weniger als 50%, 20% oder weniger als 10% der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 2 ein. Dadurch kann der thermische Komfort und eine angenehme Temperatur lokal am Körper des Fahrzeuginsassen bereitgestellt werden, ohne dass im gesamte Fahrzeuginnenraum die Temperatur erhöht werden muss. Die Verwendung einer Struktur 4 als Infrarot-Emitter ermöglicht eine besonders einfache technische Herstellung der Verbundscheibe. Weiterhin hat die Verwendung der Struktur 4 keinen großen Bedarf an zusätzlichem Bauraum. Zusätzlich kann eine Schutzhülle die Struktur 4 umhüllen oder einseitig überdecken.

Weiterhin umfasst die Verbundscheibe 10 mehrere Photovoltaik-Module 7. Die Photovoltaik- Module 7 sind auf der innenraumseitigen Oberfläche II der Außenscheibe 1 angeordnet. Alternativ können die Photovoltaik-Module 7 auf der außenseitigen Oberfläche III der Innenscheibe 2 oder zwischen der Außenscheibe 1 und der Innenscheibe 2 angeordnet sein. Die Photovoltaik-Module 7 und die Struktur 4 überlappen sich in Durchsichtrichtung durch die Verbundscheibe 10. Die Photovoltaik-Module 7 verdecken die Sicht von außen auf die Struktur 4. Die Struktur 4 ist hierdurch für den Betrachter unauffällig kaschiert. Dadurch ist in besonders vorteilhafter Weise die Struktur 4 von außen in Einbaulage der Verbundscheibe als Dachscheibe eines Fahrzeugs nicht sichtbar, so dass die optisch-ästhetische Erscheinung der Verbundscheibe 10 nicht beeinträchtigt ist.

Figur 4 zeigt eine zweite Ausgestaltung des Querschnitt X-X‘. Der Unterschied zu der in Figur 3 beschriebenen Ausführungsform besteht darin, dass die gedruckte Struktur 4 an der außenseitigen Oberfläche III der Innenscheibe 2 angeordnet ist.

Die erste und die zweite Ausgestaltung des Querschnitts kann sowohl bei der Ausführung nach Figur 1 als auch bei der Ausführung nach Figur 2 Anwendung finden. Wobei für die Ausführung nach Figur 2 die Form der Flächenabschnitte der Struktur 4 angepasst wird.

Besondere Vorteile der Erfindung sind, dass eine lokale Beheizung eines Fahrzeuginnenraums ermöglicht wird und die Heizwirkung besonders energiesparend erzielt werden kann. Energieeffizienz ist für künftige Produktentwicklungen ein enorm wichtiges Kriterium. Vorteilhafterweise hängt die Heizwirkung erfindungsgemäß auch nicht von der Erwärmung der Verbundscheibe selber ab, sondern wird selektiv durch die Ansteuerung eines jeweiligen Flächenabschnitts der Infrarot-Heizeinrichtung erzielt. Die Heizwirkung tritt daher sehr viel schneller ein als bei bisher eingesetzten Heizeinrichtungen und kann insbesondere bei der Verwendung in Zusammenhang mit Kinderautositzen eine sehr gute Lösung bieten.

Bezugszeichenliste:

1 Außenscheibe

2 Innenscheibe

3 Zwischenschicht

4 Struktur

5 Infrarot-Heizeinrichtung

6 Heizelement

7 Photovoltaik-Modul

8 Sammelleiter

9 Infrarotstrahlung

10 Verbundscheibe

12 Innenraum eines Fahrzeugs

I außenseitige Oberfläche der Außenscheibe 1

II innenraumseitige Oberfläche der Außenscheibe 1

III außenseitige Oberfläche der Innenscheibe 2

IV innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe 2

Claims

Patentansprüche

1. Beheizbare Verbundscheibe (10) als Dachscheibe für ein Fahrzeug, umfassend eine Außenscheibe (1) mit einer außenseitigen Oberfläche (I) und einer innenraumseitigen Oberfläche (II), und eine Innenscheibe (2) mit einer außenseitigen Oberfläche (III) und einer innenraumseitigen Oberfläche (IV), die über eine thermoplastische Zwischenschicht (3) miteinander verbunden sind und eine Infrarot-Heizeinrichtung (5) mit einer Infrarot-Strahlung für einen Innenraum, wobei die Infrarot-Heizeinrichtung (5) als eine Struktur (4) aus einem gedruckten, elektrisch leitfähigen Material an der Innenscheibe (2) flächig angeordnet ist und in Einbaulage der Verbundscheibe (10) zur Wärmeeinwirkung auf einen Fahrzeuginsassen vorgesehen ist, wobei die Struktur (4) über einen streifenförmigen ersten Sammelleiter (8) und einen streifenförmigen zweiten Sammelleiter (8) mit einer elektrischen Spannung derart verbindbar ist, dass nach Anlegen der elektrischen Spannung an die Sammelleiter (8) ein Heizstrom über die Struktur (4) fließt.

2. Beheizbare Verbundscheibe (10) nach Anspruch 1 , wobei das gedruckte, elektrisch leitfähige Material Graphit aufweist.

3. Beheizbare Verbundscheibe (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Struktur (4) mehrere, insbesondere 10 bis 15, streifenförmige, parallel geschaltete Heizelemente (6) zur Emission von Infrarotstrahlung (9) umfasst.

4. Beheizbare Verbundscheibe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die gedruckte Struktur (4) eine Materialstärke von 1 pm bis 500 pm aufweist.

5. Beheizbare Verbundscheibe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die beheizbare Verbundscheibe (10) ein oder mehrere Photovoltaik-Module (7) umfasst.

6. Beheizbare Verbundscheibe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die beheizbare Verbundscheibe (10) opak ausgebildet ist.

7. Beheizbare Verbundscheibe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Infrarot- Heizeinrichtung (5) weniger als 20%, insbesondere weniger als 10% der außenseitigen Oberfläche (III) oder der innenraumseitigen Oberfläche (IV) der Innenscheibe (2) einnimmt.

8. Beheizbare Verbundscheibe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Infrarot- Heizeinrichtung (5) mindesten ein getrennt ansteuerbaren Flächenabschnitt mit einer rechteckigen Grundform mit einer Kantenlänge von 100 mm, 200 mm, 300 mm oder 1500 mm aufweist.

9. Beheizbare Verbundscheibe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei jeweils einem Fahrzeugsitz oder einer Fahrzeugsitzreihe mindestens ein Flächenabschnitt der Infrarot-Heizeinrichtung (5) zugeordnet ist und der Flächenabschnitt unabhängig von anderen Flächenabschnitten geschaltet und betrieben werden kann.

10. Beheizbare Verbundscheibe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die thermoplastische Zwischenschicht (3) durch mehr als eine Folie ausgebildet ist und die Infrarot-Heizeinrichtung (5) mindestens zwei Flächenabschnitte umfasst, die in einer Ebene zwischen mindesten zwei Folien der Zwischenschicht (3) angeordnet sind.

11. Beheizbare Verbundscheibe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Infrarot-Heizeinrichtung (5) zur Generierung von Infrarotstrahlung in einem Wellenlängenbereich von 0,78 pm bis 2,8 pm vorgesehen ist.

12. Beheizbare Verbundscheibe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei in Einbaulage der Verbundscheibe (10) die Infrarot-Strahlung (9) auf einen Bereich eines Fahrzeuginnenraums, insbesondere den Kopfbereich eines Fahrzeuginsassen, ausgerichtet ist.

13. Heizsystem zum Beheizen eines Fahrzeuginnenraums, umfassend eine beheizbare Verbundscheibe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und mindestens ein mit der Infrarot-Heizeinrichtung (5) verbundenes Steuergerät und/oder Bordelektronik eines Fahrzeugs.

14. Fahrzeug umfassend eine beheizbare Verbundscheibe (10) nach einem der Ansprüche

1 bis 12 zur Erwärmung eines Bereichs im Fahrzeuginnenraum, wobei mindestens ein Flächenabschnitt der Infrarot-Heizeinrichtung (5) im Kopfbereich eines

Fahrzeuginsassen angeordnet ist.