JP2019501848A - 改善された熱分布を有するラミネートされた加熱可能な車両用窓ガラス - Google Patents

Abstract

本発明は、車両内室を外部環境から分離するための、ラミネートされた加熱可能な車両用窓ガラスに関する。当該車両用窓ガラスは、外側ガラス（１）と、内側ガラス（２）と、これらを相互に結合する熱可塑性中間層（３）と、電気的に加熱可能なコーティング（４）とを含み、加熱可能なコーティング（４）は、給電電圧の印加によって、電圧源の２つの極との電気的接続のために設けられた少なくとも２つの電流導体（５，６）間に形成される加熱領域を介して加熱電流が流れるよう、これら少なくとも２つの電流導体（５，６）に電気的に接続されている。車両用窓ガラスには少なくとも１つの金属素子（７）が設けられており、この金属素子（７）は、加熱領域のうち高い熱形成量を有する領域からの熱が金属素子（７）の熱伝導によって放出されるように、車両用窓ガラス上または車両用窓ガラス内に配置されている。

Description

本発明は、ラミネートされた加熱可能な車両用窓ガラス、その製造方法およびこうした車両用窓ガラスの使用に関する。

透明かつ加熱可能なコーティングを有する車両用窓ガラスは充分に公知である。単に例として、刊行物である国際公開第０３／０２４１５５号（ＷＯ０３／０２４１５５Ａ２）、米国特許出願公開第２００７／００８２２１９号明細書（ＵＳ２００７／００８２２１９Ａ１）、米国特許出願公開第２００７／００２０４６５号明細書（ＵＳ２００７／００２０４６５Ａ１）、欧州特許出願公開第２２７４２５１号明細書（ＥＰ２２７４２５１Ａ１）、欧州特許第１９８０１３７号明細書（ＥＰ１９８０１３７Ｂ１）および欧州特許第１４５４５０９号明細書（ＥＰ１４５４５０９Ｂ１）を挙げておく。これらは特に、殊に高い光学的要求の課されるウインドシールドガラスとして使用される。加熱可能なコーティングにより、能動的な加熱機能を有するウインドシールドガラスを構成でき、これにより、ヒータワイヤまたは印刷された加熱導体による透視性の妨害なしに、必要に応じて曇りまたはフロストを除去することができる。加熱可能なコーティングは、通常、銀層を含む多層の層体である。加熱可能なコーティングは、電流をできるだけ均等にコーティング内へ導入するための少なくとも２つの条片状もしくはテープ状の電流導体（バスバー）に電気的に接続される。電流導体間でコーティングを通って電流が流れ、これにより加熱領域が形成される。

加熱可能な車両用窓ガラスが構成される場合、均等な熱分布が課題となる。これには、特に、過度に大きな局所的熱形成量を有する領域を回避することが該当する。すなわち、そうした領域では、人員に熱傷を負わせ、ガラスに大きな熱ストレスをかけ、取付け部の接着位置を解離させかねないようなきわめて高いガラス温度が生じることがある。高い局所的熱形成量を有する領域とは、例えば、電流導体が外部へ通じるリード線に接続された箇所で発生する。なぜなら、この位置で、加熱可能なコーティングへの電流伝送が最大となるからである。

導電性コーティングが電磁放射を強く遮蔽するので、通常は、コーティングが完全にまたは部分的に欠落した局所的領域が設けられる。このようにすることで、車両内への無線データの通信が保証され、車両内に設けられた、例えば赤外信号を検出するセンサの動作可能性が保持される。こうした局所的なデコーティング領域またはコーティング無しの領域は一般に通信窓またはセンサ窓と称される。しかし、コーティング無しの領域は加熱層の電気的特性を損ない、このことが、加熱層を通って流れる加熱電流の電流密度分布に対して少なくとも局所的に影響する。実際に、熱エネルギがコーティング無しの領域の下方および周囲において著しく低下した、きわめて不均等な熱エネルギ分布が生じる。他方では、特に高い電流密度を有し、熱エネルギがきわめて高くなる位置（ホットスポット）も生じる。その結果、通信窓の周囲においてもきわめて高い局所的なガラス温度が発生しうる。通信窓を設けることによる熱エネルギの不均等性を緩和するための種々のアプローチが提案されている。これらは特に、例えば国際公開第２０１０１３６４００号（ＷＯ２０１０１３６４００Ａ１）、国際公開第２０１２０３１９０７号（ＷＯ２０１２０３１９０７Ａ１）もしくは国際公開第２０１２０３１９０８号（ＷＯ２０１２０３１９０８Ａ１）にあるような、電流導体に補助導体を接続することを基礎としているか、または例えば国際公開第２０１４０９５１５２号（ＷＯ２０１４０９５１５２Ａ１）または国際公開第２０１４０９５１５３号（ＷＯ２０１４０９５１５３Ａ１）にあるような、通信窓の周囲の加熱層をレーザーパターニングすることを基礎としている。

本発明の基礎とする課題は、簡単かつ低コストに製造可能な、改善された熱分布を有するラミネートされた車両用窓ガラスを提供することである。

本発明の課題は、本発明の請求項１記載のラミネートされた加熱可能な車両用窓ガラスにより解決される。好ましい実施形態は各従属請求項から得られる。

本発明のラミネートされた加熱可能な車両用窓ガラスは、車両内室を外部環境から分離するために設けられている。すなわち、車両用窓ガラスとは、車体の窓開口部にはめ込まれるか、またはこうした窓開口部のために設けられたガラスである。本発明の車両用窓ガラスは、特には自動車のウインドシールドガラスである。

本発明の車両用窓ガラスは、少なくとも、第１のガラスおよび第２のガラスおよびこれらを相互に結合する熱可塑性中間層を含む。２つのガラスは外側ガラスおよび内側ガラスと称されることもある。内側ガラスは、この場合、組込み位置で車両の内室に面するガラスである。外側ガラスは、組込み位置で車両の外部環境に面するガラスである。熱可塑性中間層は、典型的には、少なくとも１つの熱可塑性フィルムから形成される。

各ガラスのうち、組込み位置で車両の外部環境に面する表面を外側表面と称する。各ガラスのうち、組込み位置で車両の内室に面する表面を内室側表面と称する。外側ガラスの内室側表面は、熱可塑性中間層を介して、内側ガラスの外側表面に結合されている。通常、外側ガラスの外側表面を「表面Ｉ」と称し、外側ガラスの内室側表面を「表面ＩＩ」と称し、内側ガラスの外側表面を「表面ＩＩＩ」と称し、内側ガラスの内室側表面を「表面ＩＶ」と称する。

本発明の車両用窓ガラスは、さらに、電気的に加熱可能なコーティングを含む。加熱可能なコーティングは、外側ガラスまたは内側ガラスのいずれかの表面、特に、加熱可能なコーティングをラミネート内で有利に腐食および損傷から保護する、熱可塑性中間層に面した表面（表面ＩＩまたは表面ＩＩＩ）に設けられる。これに代えて、加熱可能なコーティングを熱可塑性中間層内に挿入してもよく、特に、中間層内のポリマー支持体シート上に配置することもできる。

本発明の加熱可能なコーティングは、透明である。透明なコーティングとは、本発明においては、可視スペクトル領域に少なくとも７０％の透過率、好ましくは少なくとも８０％の透過率、特に好ましくは少なくとも９０％の透過率を有するコーティングをいうものと理解されたい。

加熱可能なコーティングは、少なくとも２つのいわゆる電流導体に電気的に接続されている。電流導体はしばしばバスバーまたは集電極とも称される。これは、典型的には、テープ状または条片状に形成され、電流をコーティングの幅全体にわたってできるだけ均等にコーティングの内部へ導入するために用いられる。電流導体は、電圧源の２つの極との電気的接続のために設けられている。加熱可能なコーティングは、給電電圧の印加によって加熱電流が少なくとも２つの電流導体間を流れ、これにより、コーティングの電気抵抗およびこれに結びついた加熱の結果として電流導体間に加熱領域が形成されるよう、電流導体に電気的に接続されている。典型的には、電流導体は、加熱可能なコーティング上に直接に、または加熱可能なコーティングの下方に配置され、すなわち加熱可能なコーティングに直接に接触している。

車両用窓ガラスには、本発明によれば、少なくとも１つの金属素子が設けられ、この金属素子は、加熱領域のうち高い熱形成量を有する領域からの熱を自身の熱伝導によって低い熱形成量を有する領域へ放出させるように、車両用窓ガラス上または車両用窓ガラス内に配置される。発明者らは、簡単かつ低コストに実現される措置により、窓ガラスでの熱分布の均等性を格段に改善可能であって、これにより特に危険なホットスポットを回避でき、また窓ガラスの低温領域の加熱状態を改善できることを発見した。このことは本発明の大きな利点である。

金属素子は、好ましくは平坦な素子である。平坦な素子とは、厚さがその幅および長さに比べて著しく小さい、例えば箔または薄板などをいうものと理解されたい。平坦な素子は、好ましくは室温（特には２０℃）のもとで可湾曲性および可撓性を有するので、ことさら予成形することなく、車両用窓ガラスに典型的な湾曲形状に適合させることができる。またこれに代えて、剛性の素子を使用し、これに予め適切な湾曲性を付与することもできる。平坦な素子は、特に、車両用窓ガラス上でまたは車両用窓ガラス内で平面状に、つまりガラス表面に対して実質的に平行に配置される。

金属素子は、好ましくは、少なくとも１４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、好ましくは少なくとも３５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の比熱伝導率を有する。

金属素子は、加熱可能なコーティングのうち、それぞれ異なる熱形成量を有する複数の領域を含む部分に重なるように配置される。加熱可能なコーティングへの金属素子の投影は、加熱可能なコーティングの一領域に対応する。当該領域は、局所的に、加熱領域の平均熱エネルギよりも少なくとも１５％高い熱エネルギを有する領域である。「局所的に」とは、ここでは、こうした高い熱エネルギが領域全体に生じるのではなく、低い熱エネルギを有する領域も含まれることを意味する。よって、熱は、金属素子により、高い熱形成量を有する領域から低い熱形成量を有する領域へ放出可能となる。熱エネルギの尺度量として、金属素子が設けられない場合に予め定められた時間の経過後に到達される温度を用いることができる。この温度は、実験またはシミュレーションによって求めることができる。

特に有利な構成では、加熱可能なコーティングに金属素子を投影した領域は、平均以下の熱エネルギを有する領域も含む。ここで、平均以上に加熱された領域からの熱を、加熱が平均以下となっている領域の付加的な加熱のために用いることができる。平均以下の熱エネルギを有する領域は、好ましくは、加熱領域の平均熱エネルギよりも少なくとも１５％低い熱エネルギを有する。

本発明により、いわゆる通信窓またはセンサ窓に関連して生じる熱エネルギの不均等性を有効に緩和することができる。つまり、本発明の一構成では、車両用窓ガラスは、電流導体間に、すなわち加熱領域内に、加熱可能なコーティングを全くまたは部分的にしか有さない空間的に制限された領域である通信窓またはセンサ窓を有する。通信窓またはセンサ窓は、典型的には、中央視界領域（ＥＣＥ−Ｒ４３準拠の視界Ａ）外において、通常、１つの電流導体の近傍の窓ガラスの上縁領域または下縁領域に設けられる。コーティングは、例えば機械的研磨もしくはレーザーアブレーションによって事後的に除去でき、または例えばマスキング技術により最初からその一部を排除できる。電流の流れ方向で見て、コーティング無しの領域の側方に、高い熱形成量を有する領域が生じる。なぜなら、コーティング無しの領域の周囲を流れる電流がそこに集中するからである。こうして危険なホットスポットが生じうる。したがって、本発明による金属素子は、（電流の流れ方向で見て）コーティング無しの領域の側方に、好ましくはコーティング無しの領域の側方の両側に配置される。この場合、金属素子は、高い熱形成量を有するコーティング無しの領域までの距離が小さい領域から、低い熱形成量を有するコーティング無しの領域までの距離が大きい領域へと延在する。これにより、コーティング無しの領域の直接近傍の過剰な熱がいわばこの領域から輸送され、よって、熱分布が均等化されて、ホットスポットが回避されるかまたは少なくとも緩和される。金属素子からコーティング無しの領域までの距離は、好ましくは最大２ｍｍである。金属素子の幅は、ガラス形状に依存し、例えば少なくとも１０ｍｍである。この幅は、電流の流れ方向に対して垂直な寸法である。

ここで説明している構成の別の形態では、金属素子は、コーティング無しの領域の側方の両側に配置され、さらに、コーティング無しの領域の、最も近い電流導体とは反対側の辺に沿って、その間を延在する。コーティング無しの領域は、三方を金属素子によって取り囲まれ、特には最も近い電流導体に面する辺を除き、全ての辺で取り囲まれる。その利点は、コーティング無しの領域の側方で生じた過剰な熱が、コーティング無しの領域の、最も近い電流導体とは反対側の辺において、コーティングのうち、コーティング無しの領域のいわば「電気的な影」に位置するために低い熱形成量しか有さない領域へ輸送されることにある。これにより、加熱作用がさらに均等化される。

基本的に、コーティング無しの領域は、金属素子によって、完全に、つまりとりわけ四方を取り囲まれていてもよい。同様に、金属素子が両側でなく、コーティング無しの領域の一方側のみに、さらに、コーティング無しの領域の、最も近い電流導体とは反対側の辺に沿って設けられる構成も可能である。

また、金属素子が、コーティング無しの領域にわたって延在してもよい。

本発明によれば、電流導体へ通じる給電リード線に関連して生じる熱エネルギの不均等性も有効に緩和することができる。当該リード線は、電流導体に接続された接続ケーブル、特にはいわゆるフラット導体もしくはフィルム導体または単純な箔条片によって形成される。加熱領域のうち、リード線と電流導体との接続部に接する領域では、通常、高い熱形成量が発生する。なぜなら、電流の一部が、電流導体を通ってその全幅に沿って均一に分配されず、接続部から加熱可能なコーティングへ移行してしまうからである。これは、金属素子を電流導体とこれに接続された給電リード線との接続部に重ねることによって緩和できる。これは、加熱可能なコーティングへの金属素子の投影が、加熱可能なコーティングへの上述した接続部の投影を含む領域に対応することを意味すると理解されたい。金属素子は、周囲に高い熱形成量を生じる接続部から、低い熱形成量を有する領域へと延在し、これにより、過剰な熱が有効に放出および分散される。

金属素子は、好ましくは、金属箔または金属薄板である。箔と薄板とは、本発明では、室温（特には２０℃）のもとで箔が湾曲可能であり、薄板が湾曲可能でないことによって区別される。適切な金属箔は、好ましくは銅、アルミニウム、銀またはこれらの混合物もしくはこれらの合金を含む。熱伝導性と良好な利用可能性とに基づき、銅が特に好ましい。箔の厚さは、好ましくは５μｍから２００μｍまで、特に好ましくは１５μｍから８０μｍまでである。適切な薄板は、好ましくは銅、鋼、特殊鋼、アルミニウムまたはこれらの混合物もしくはこれらの合金を含む。特に好ましいのは、鋼、特殊鋼またはアルミニウムである。なぜなら車両用窓ガラスではこれらの材料から成る取付け部が一般的だからである。薄板の厚さは、好ましくは２ｍｍから５０ｍｍまで、特に好ましくは５ｍｍから２５ｍｍまでである。金属素子は、例えば鋼、特殊鋼または鋳鉄を含む鋳造材であってよく、例えば２ｍｍから５０ｍｍまでの厚さ、好ましくは５ｍｍから２５ｍｍまでの厚さを有する。

第１の好ましい構成では、金属素子は、車両用窓ガラス内にラミネートされ、つまり外側ガラスと内側ガラスとの間に配置される。こうした構成は、どちらもラミネート可能であるので、金属素子としての箔および薄板に好適である。当該構成は、金属素子としての箔について特に好ましい。なぜなら、薄い箔により、ガラス板と熱可塑性層との合わせ材への障害が特に小さくなり、このことはラミネートされた車両用窓ガラスの安定性の点で有利だからである。

金属素子は、第１の好ましい構成では、加熱可能なコーティングから、中間層の熱可塑性材料によって分離可能である。この場合、金属素子と加熱可能なコーティングとの電気的接続は行われないので、電流の流れは金属素子による影響を受けない。ただし、それにもかかわらず、中間層の材料を介した熱伝導は充分に行われる。特に、次のような構成を選択可能である。
・加熱可能なコーティングが外側ガラスの内室側表面または内側ガラスの外側表面に設けられ、金属素子が中間層内にラミネートされる、つまり好ましくは中間層の２つのフィルム間に設けられる。
・加熱可能なコーティングが外側ガラスの内室側表面に設けられ、金属素子が内側ガラスの外側表面に設けられる。
・加熱可能なコーティングが内側ガラスの外側表面に設けられ、金属素子が外側ガラスの内室側表面に設けられる。
・加熱可能なコーティングが中間層内の支持体シートに設けられ、金属素子が支持体シートのコーティングされていない表面に設けられる。

これに代えて、第１の好ましい構成の金属素子を直接に加熱可能なコーティング上に設けてもよく、このようにすれば熱輸送が特に効率的となる。発明者は、驚くべきこととして、コーティングと金属素子とが導電接続されている場合にも、直接の接触によって、電流の流れひいては加熱作用がさほどの負の影響を受けないことを発見した。その理由は、加熱可能なコーティングの残りの部分が、最上層として、誘電性かつ非導電性の層を含むことにある。こうした誘電性の最上層は、コーティングの導電層および金属素子を相互に電気的に絶縁するのに充分であると考えられる。金属素子に、任意の手段として、導電を遮断する電気的絶縁性のコーティングを例えばクリヤラッカーによって設けてもよい。特には、次のような構成を選択可能である。
・加熱可能なコーティングが外側ガラスの内室側表面に設けられ、金属素子も同様に外側ガラスの内室側表面に設けられる。
・加熱可能なコーティングが内側ガラスの外側表面に設けられ、金属素子も同様に内側ガラスの外側表面に設けられる。
・加熱可能なコーティングが中間層内の支持体シート上に設けられ、金属素子が支持体シートのコーティングされた表面上に設けられる。

第２の好ましい構成では、金属素子は、内側ガラスの内室側表面（表面ＩＶ）上に設けられる。熱輸送は、少なくとも内側ガラスを介して行われる。発明者らは、この構成においても熱輸送量が充分となることを発見した。当該構成も、金属素子としての箔および薄板に好適であり、また鋳造材にも好適である。鋳造材は箔よりも良好にラミネートできるというわけではないが、外側表面上に設けられれば箔よりも大きな安定性を有するので、当該構成は金属素子としての箔および鋳造材にとって特に好ましい。特には、適切な位置決めが行われれば、いずれにせよ設けられる素子を本発明の金属素子として使用することもできる。こうした素子の例として、典型的には金属薄板または鋳造材から形成された、センサもしくはカメラまたはバックミラー用の支持部材、いわゆるブラケットが挙げられる。

本発明の目的は、もちろん、外側ガラスの外側表面（表面Ｉ）に金属素子を設けることによっても同様に満足される。ただし、これは、金属素子が車両の外観印象に影響することになり、エンドユーザには一般に受け容れられがたいため、好ましくない。

内側ガラスの内室側表面への金属素子の固定は、好ましくは接着剤によって行われる。

また、車体の一部が窓ガラスの組込み状態で適切な位置にある場合、これを金属素子として使用することもできる。

金属素子が薄板または鋳造材として形成され、内側ガラスの内室側表面上に設けられる場合、有利な構成では、これに冷却リブが設けられる。これにより、ホットスポットを最適に回避することができる。

金属素子は、有利な構成では、車両用窓ガラスのうち、不透明なカバープリントが設けられる領域に配置される。こうしたカバープリントは、車両用窓ガラスでは、通常、中央視界領域外において、センサなどの取付け部を隠すためまたは車両用窓ガラスを車体に結合する接着剤を紫外線から保護するために設けられる。カバープリントは、典型的には、スクリーンプリンティングプロセスで被着され焼き付けられた黒色または暗色のエナメルから形成される。カバープリントは、金属素子に対する外側に配置されるので、金属素子に比べて外部環境までの距離が小さい。したがって、車両外にいる観察者に対して金属素子が隠され、外部から不可視となる。金属素子が車両用窓ガラス内にラミネートされる場合、カバープリントは好ましくは表面ＩＩ上に配置される。金属素子が内側ガラスの内室側表面（表面ＩＶ）上に配置される場合、カバープリントは、好ましくは、金属素子の下方の表面ＩＩ上、表面ＩＩＩ上または表面ＩＶ上に配置される。もちろん、車両用窓ガラスに２つのカバープリントを設け、その間に金属素子を配置して、これにより金属素子が両側から隠されるようにしてもよい。したがって、このように金属素子が合わせガラス内にラミネートされる場合には、好ましくは、カバープリントは、金属素子に対する外側（表面Ｉまたは表面ＩＩ）および金属素子に対する内側（表面ＩＩＩまたは表面ＩＶ）に配置される。

加熱可能なコーティングは、少なくとも１つの導電層を有する。コーティングは、付加的に、例えば面抵抗率を制御するため、腐食防止のためまたは反射を回避するために用いられる誘電層を含むことができる。導電層は、好ましくは、銀または導電性酸化物（transparent conductive oxide, ＴＣＯ）、例えば酸化インジウムスズ（indium tin oxide, ＩＴＯ）を含む。導電層は、好ましくは、１０ｎｍから２００ｎｍまでの厚さを有する。これにより、層の透過率と導電率との間の良好な妥結点が得られる。透過率を高く保ったまま導電率を改善するために、コーティングは、少なくとも１つの誘電層によって相互に分離された複数の導電層を有することができる。導電性コーティングは、例えば、２つ、３つまたは４つの導電層を含むことができる。典型的には、誘電層は、酸化物または窒化物、例えば窒化ケイ素、酸化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛または酸化チタンを含む。

特に好ましい構成では、加熱可能なコーティングは、銀、好ましくは少なくとも９９％の銀を含む、少なくとも１つの導電層を有する。導電層の層厚さは、好ましくは５ｎｍから５０ｎｍまで、特に好ましくは１０ｎｍから３０ｎｍまでである。コーティングは、好ましくは、少なくとも１つの誘電層によって相互に分離された２つまたは３つのこうした導電層を有する。こうしたコーティングは、一方ではガラスの透過率の点で、他方ではガラスの導電率の点で、特に有利である。

窓ガラスのフレーム状の縁領域には、好ましくは、加熱可能なコーティングは設けられない。こうした縁領域は、しばしば、（ガラス上にコーティングが設けられる場合には）デコーティング縁部とも称され、または（支持体シート上にコーティングが設けられる場合には）セットバック部とも称される。これにより、加熱可能なコーティングが周囲雰囲気に接触しないことが保証され、よって腐食が防止される（コーティングが中間層内にいわばカプセル化される）。コーティングなしの縁領域の幅は、典型的には０．５ｍｍから２０ｍｍまでであり、特には１ｍｍから１０ｍｍまでである。コーティングを有する領域とコーティング無しの領域との光学的に目立つ移行部は、典型的には不透明なカバープリントによって隠される。

電流導体は、印刷され焼き付けられたペースト、特にスクリーンプリンティングペーストとして、または導電性箔の条片として、形成可能である。加熱可能なコーティングがガラス表面に設けられる場合、２つのバリエーションが好適である。加熱可能なコーティングが中間層内の支持体シートに設けられる場合、特に導電性箔が適する。焼付けペーストは、少なくとも金属粒子、好ましくは銀粒子およびガラスフリットを含む。印刷される電流導体の層厚さは、好ましくは５μｍから４０μｍまで、特に好ましくは１０μｍから２０μｍまでである。こうした厚さを有する印刷される電流導体は、技術的に容易に実現でき、有利な電流負荷能力を有する。導電性箔は、好ましくは、アルミニウム、銅、スズめっき銅、銀、金、亜鉛、タングステンおよび／もしくはスズまたはこれらの合金、特に好ましくは銅を含む。導電性箔の厚さは、好ましくは１０μｍから５００μｍまで、特に好ましくは３０μｍから２００μｍまで、例えば５０μｍまたは１００μｍまでである。こうした厚さを有する導電性箔から成る電流導体は、技術的に容易に実現でき、有利な電流負荷能力を有する。導電性箔は、直接に、またははんだ材もしくは導電性接着剤を介して、加熱可能なコーティングに導電接続することができる。導電接続を改善するために、導電性コーティングと電流導体との間には、例えば銀を含むペーストを設けることができる。

電流導体は、典型的には、車両用窓ガラスの向かい合う２つの側辺、通常は上辺および下辺に沿って、配置される。上辺および下辺という呼称は、ここでは、車両用窓ガラスの組込み位置での配向状態を基準としている。電流導体は上述した側辺に対して小さな距離を有し（上述した側辺までの平均距離が他の全ての側辺までの距離よりも小さく）、その延在方向は、ほぼ側辺の方向に追従する。

電流導体の長さは、車両用窓ガラスの形状、特に、電流導体が配置される辺の長さに依存し、当業者が個別のケースにおいて適切に選定可能である。典型的には条片状の電流導体の長さは、実質的に電流伝搬方向に対して垂直に延在する長手寸法をいうものと理解されたい。電流導体の幅は、好ましくは１ｍｍから２０ｍｍまで、好ましくは２ｍｍから１０ｍｍまでであり、これにより良好な加熱能力を達成できる。

内側ガラスおよび外側ガラスは、好ましくは、ガラス、特に好ましくはソーダ石灰ガラスから形成され、このことは窓ガラスにとって有意である。また、窓ガラスは、他の種類のガラス、例えばホウケイ酸ガラスまたはアルモシリケートガラスから形成することもできる。これに代えて、窓ガラスは基本的に、プラスチック、特にポリカーボネート（ＰＣ）またはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）から形成してもよい。

ガラスの厚さは、広く可変であり、よって個々のケースの要求にきわめて良好に適合させることができる。好ましくは、外側ガラスおよび内側ガラスの厚さは、０．５ｍｍから１０ｍｍまで、特に好ましくは１ｍｍから５ｍｍまで、さらに特に好ましくは１．２ｍｍから３ｍｍまでである。

外側ガラス、内側ガラスまたは中間層は、透明かつ無色のものであってよいが、また、染色されたもの、曇らせたものまたは有色のものであってもよい。合わせガラスを通した全体透過率は、好ましい構成では、特に合わせガラスがウインドシールドガラスである場合、７０％超である。全体透過率なる概念は、ＥＣＥ‐Ｒ４３補遺４３セクション９．１に定められている自動車用窓ガラスの光透過性の検査方法を基準としている。外側ガラスおよび内側ガラスは、非強化ガラス、部分強化ガラスまたは強化ガラスから形成することができる。

車両用窓ガラスは、好ましくは、車両用窓ガラスにおいて通常のごとく、空間の１つもしくは複数の方向に湾曲し、ここで、典型的な曲率半径は約１０ｃｍから約４０ｍまでの範囲にある。なお、合わせガラスは、例えばバス、列車またはトラクタなどの窓ガラスとして設けられる場合、平坦であってもよい。

中間層は、好ましくは、少なくとも１つの熱可塑性フィルムによって形成される。熱可塑性フィルムは、少なくとも１つの熱可塑性ポリマー、好ましくはエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラル（ＰＶＢ）またはポリウレタン（ＰＵ）または好ましくはこれらの混合物もしくはコポリマーもしくは誘導体、特に好ましくはＰＶＢを含む。熱可塑性フィルムの厚さは、好ましくは０．２ｍｍから２ｍｍまで、特に好ましくは０．３ｍｍから１ｍｍまで、例えば０．３８ｍｍまたは０．７６ｍｍである。

加熱可能なコーティングが支持体シート上に配置される場合、こうした支持体シートは、２つの熱可塑性フィルムの間に配置される。この場合、中間層は、少なくとも２つの熱可塑性化合物フィルムと、その間に配置される、電気的に加熱可能なコーティングを有する支持体シートとを含む。

支持体シートは、好ましくは、少なくとも、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）またはこれらの混合物もしくはコポリマーもしくは誘導体を含む。このことは、支持体シートの取り扱い性、安定性および光学特性にとって特に有利である。支持体シートは、好ましくは、５μｍから５００μｍまでの厚さ、特に好ましくは１０μｍから２００μｍまでの厚さ、特に好ましくは１２μｍから７５μｍまでの厚さを有する。こうした厚さを有する支持体シートは、有利には、良好に取り扱い可能であって、可撓性を有しかつ同時に安定なシートの形態で用意することができる。

本発明は、さらに、車両内室を外部環境から分離するための、ラミネートされた加熱可能な車両用窓ガラスの製造方法を含む。当該方法は、少なくとも、次の各方法ステップ、すなわち、
（ａ）外側ガラスと熱可塑性中間層と内側ガラスとを用意し、外側ガラスもしくは内側ガラスもしくは中間層に、電気的に加熱可能なコーティングを設けるステップと、
（ｂ）加熱可能なコーティングを、電圧源の２つの極との電気的接続のために設けられた少なくとも２つの電流導体に接続し、これにより、給電電圧の印加によって、少なくとも２つの電流導体間に形成される加熱領域を介して加熱電流を流れさせるステップと、
（ｃ）外側ガラスと内側ガラスとを、ラミネートにより、中間層を介して相互に結合するステップと
を含む。ここで、ラミネートの前または後に、加熱領域のうち高い熱形成量を有する領域からの熱が金属素子の熱伝導によって放出されるよう、少なくとも１つの金属素子を、車両用窓ガラス上または車両用窓ガラス内に配置する。

加熱可能なコーティングがいずれかのガラスの表面に設けられると、その積層体は、好ましくはコーティングが中間層に面するように配置されて、ラミネートされる。中間層は、少なくとも１つのシートの形態で用意される。コーティングが支持体シート上に用意される場合、この支持体シートは、好ましくは第１の熱可塑性フィルムと第２の熱可塑性フィルムとの間に配置されてラミネートされる。これらの熱可塑性フィルムは、支持体シートとともに中間層を形成する。

加熱可能なコーティングは、それ自体公知の手法で設けられる。好ましくは、コーティングは、磁場支援型カソードスパッタリング（sputtering）によって行われる。これは、簡単迅速、低コストかつ均等な基板コーティングの点で、特に有利である。加熱可能なコーティングを有する支持体シートは市販入手も可能であるので、コーティングされた支持体シートはことさら製造しなければならないわけではない。

電流導体の被着は、特に、載置、印刷、はんだ付けまたは接着によって行うことができる。

車両用窓ガラスを湾曲させる場合、外側ガラスおよび内側ガラスが、好ましくはラミネート前に湾曲工程にかけられる。好ましくは、外側ガラスおよび内側ガラスは、共通に（つまり時間的に同時に、同じワークツールによって）形状一致するように湾曲される。なぜなら、このようにすることで、窓ガラスの形状が、後に行われるラミネートに対して最適に相互調整されるからである。ガラス湾曲工程の典型的な温度は、例えば５００℃から７００℃までである。湾曲は、好ましくは、加熱可能なコーティングをいずれかのガラスに設けた後に行われる。なぜなら、平坦なガラスのコーティングのほうが技術的に容易であり、また、個別の熱処理ステップを要することなくコーティングの光学特性を湾曲時の加熱によって改善できるからである。

ラミネートによる合わせガラスの製造は、通常、それ自体当業者に公知の手法、例えばオートクレーブプロセス、真空バッグプロセス、真空リングプロセス、つや出しプロセス、真空ラミネータまたはこれらの組み合わせによって行われる。この場合、外側ガラスおよび内側ガラスの結合は、通常、熱、真空および／または圧力の作用のもとで行われる。

金属素子を車両用窓ガラス内にラミネートする場合、これを積層体内の適切な位置、例えば中間層と外側ガラスもしくは内側ガラスとの間、または中間層の２つのフィルム間に挿入して、ラミネートが行われる。金属素子は、この場合、加熱可能なコーティング上に直接に、または中間層の少なくとも１つのフィルムを介してコーティングから分離して、配置することができる。金属素子は、任意の手段として、いずれかのガラスまたは中間層のいずれかのフィルムに例えば接着により固定することもでき、これにより、ずれが生じえない。金属素子を内側ガラスの内室側の表面に設ける場合、好ましくは、この金属素子はこの表面に接着される。

さらに、加熱領域のうち高い熱形成量を有する領域の熱を熱伝導によって放出させるための、ラミネートされた加熱可能な車両用窓ガラスにおける金属素子の使用が示される。

本発明はさらに、陸上、空中または水上の交通移動手段、好ましくは自動車における、特にウインドシールドガラスとしての、本発明の車両用窓ガラスの使用を含む。

本発明を以下に図および実施例に即して詳細に説明する。図は略示であり、縮尺通りに描かれてはいない。図は本発明をいかなる意味でも限定しない。

本発明の車両用窓ガラスの構成を示す平面図である。 図１の車両用窓ガラスをＡ−Ａ’線に沿って切断して示す断面図である。 本発明の車両用窓ガラスの別の構成をＡ−Ａ’線に沿って切断して示す断面図である。 本発明の車両用窓ガラスの別の構成をＡ−Ａ’線に沿って切断して示す断面図である。 本発明の車両用窓ガラスの別の構成を示す平面図である。 本発明の方法の一実施形態を示すフローチャートである。 本発明の方法の別の実施形態を示すフローチャートである。

図１および図２には、それぞれ、本発明の車両用窓ガラスの詳細が示されている。車両用窓ガラスは、乗用車のウインドシールドガラスであり、外側ガラス１と内側ガラス２とこれらを相互に結合する熱可塑性中間層３とから成る合わせガラスとして構成されている。外側ガラス１および内側ガラス２は、ソーダ石灰ガラスから形成されており、例えば２．１ｍｍの厚さを有する。中間層３は、厚さ０．７６ｍｍのＰＶＢフィルムから形成されている。

内側ガラス２の外側表面ＩＩＩには、加熱可能なコーティング４が設けられている。加熱可能なコーティング４は、例えば導電性の３つの銀層を含み、各銀層が複数の誘電層によって相互に分離された、複数の層から成る積層体である。加熱可能なコーティングは透明であるので、ガラスがウインドシールドガラスに不適となってしまう程度までガラスを通した透視性が損なわれることはない。加熱可能なコーティング４上には、その電気的接続のために２つの電流導体５，６が被着されている。電流導体５，６は、銀粒子およびガラスフリットを含む、印刷され焼き付けられたスクリーンプリンティングペーストの約５ｍｍ幅の条片として形成されている。第１の電流導体５は、車両用窓ガラスの上縁Ｏに沿ってその近傍に配置されており、第２の電流導体６は、下縁Ｕに沿ってその近傍に配置されている。ウインドシールドガラスの組込み位置では、上縁Ｏは上方（ルーフ縁）を向いており、下縁Ｕは地面（エンジン縁）を向いている。電流導体５，６自体はリード線９に電気的に接続されており、このリード線９を介して、外部電圧源の極へ通じる電流導体５，６の接続が実現されている。リード線９は、電流導体５，６の領域に載置され、任意の手段としてはんだ付けされた導電性の銅箔であるかまたはこれを含む。下縁Ｕに沿った第２の電流導体６は、こうした２つのリード線９を介して接続されている。

電流導体５，６により、電流は、点状にではなく、電流導体５，６の幅全体に分散されてコーティング４内へ導入される。電流は、電流導体５，６間の領域においてコーティング４を通って流れ、これにより、当該領域が加熱されて、窓ガラスの中央視界領域をカバーする加熱領域が形成される。このように、当該視界領域では、必要に応じて、フロストまたは湿気曇りを快適に除去することができる。

コーティング４は、幅１０ｍｍの周縁領域および通信窓８を除き、表面ＩＩＩの全面にわたって設けられる。通信窓８は、電流導体５，６間の加熱領域において、上方の電流導体５の近傍に配置されるコーティング無しの領域である。通信窓は、車両用窓ガラスを通して、それ以外の領域ではコーティング４によって反射されてしまう電磁放射の透過を保証する。このため、例えば、内側ガラス２に取り付けられたセンサの動作または車両内での無線データの通信が可能となる。

こうした窓ガラスの熱エネルギは、加熱領域全体にわたって均等ではない。そうではなく、典型的には、高い熱形成量を有する領域と低い熱形成量を有する領域とが存在する。高い熱形成量を有する領域（ホットスポット）は、人員が窓ガラスに接触すると、最悪の場合には熱傷を負わせ、またはさらには窓ガラスの損傷を生じさせる。したがって、本発明の目的は、高い熱形成量を有する領域を回避し、熱エネルギの均等性を改善することである。

高い熱形成量を有する領域は、リード線９と電流導体５，６との接続部の周囲に生じる。つまり、コーティング４への電流の過剰な集中がこの接続部に生じるのである。

高い熱形成量を有する領域から熱を放出させるために、車両用窓ガラスは金属素子７を有する。金属素子７は、約５０μｍの厚さの銅箔として形成され、車両用窓ガラス内にラミネートされている。ここで、金属素子７は、外側ガラス１の内室側表面ＩＩ上、すなわち外側ガラス１と熱可塑性中間層３との間に配置されている。下方の電流導体６とリード線９との各接続部には、接続部に重なるように配置されてそこから窓ガラスの中央へ向かって数センチメートル延在する金属素子７が配属されている。コーティング４への金属素子７の投影は、高い熱形成量を有する領域とさらにこれに比べて低い熱形成量を有する領域とを含む面部分を形成している。金属素子７は熱伝導性である。金属素子７は高い熱形成量を有する領域で加熱され、低い熱形成量を有する領域へこの熱を放出する。これにより熱分布が均等化され、リード線９の領域の危険なホットスポットが回避される。上方の電流導体５とそのリード線９との接続部の領域にも、もちろん同様に金属素子７を配置することができるが、これは見取りやすさのために図示されていない。

高い熱形成量を有する別の領域は、通信窓８に関連して生じる。電流は通信窓８の側方を迂回して流れざるをえないので、電流の流れは通信窓８の側縁に接した箇所に集中し、ここにホットスポットが生じる。その周囲の、電流の流れ方向で通信窓８の側方の両側に、別の金属素子７が配置されている。各金属素子７は、通信窓８に対して数ミリメートルの距離を有し、通信窓８から離れる方向へ数センチメートル延在している。よって、各金属素子７を介して、通信窓８の周囲から過剰な熱を放出させることができ、これによりホットスポットが回避される。

金属素子および電流導体５，６は、車両用窓ガラスのうち、不透明なカバープリント１０が設けられた領域に配置されている。カバープリント１０は、図１では、見取りやすさのために図示されていない。カバープリント１０は、ガラス縁に沿って幅約１０ｃｍで延在し、さらに通信窓８を取り囲んでいる。カバープリント１０は、表面ＩＩ上および表面ＩＶ上に被着されている。ラミネートされた金属素子７はこれにより両側で隠され、観察者はこれを障害物と認識しない。

図３には、本発明の車両用窓ガラスの代替的構成の断面図が示されている。当該車両用窓ガラスは、金属素子７（銅箔）が内側ガラス２の外側表面ＩＩＩ上、ひいては加熱可能なコーティング４上に直接に配置されていることにより、上述した窓ガラスと相違している。コーティング４の最上層は誘電性のＳｉ_３Ｎ_４層であるので、金属素子７が導電性であっても、コーティング４の加熱機能が負の影響を受けることはない。したがって、金属素子７は特別な注意措置なしに、容易にコーティング４上に載置することができる。任意の手段として、金属素子７が絶縁性コーティング、例えばクリヤラッカーを有してもよい。

図４には、本発明の車両用窓ガラスの別の構成の断面図が示されている。金属素子７は、内側ガラス２の内室側表面ＩＶに接着されている。金属素子７はアルミニウム‐スチール薄板から形成され、約７ｍｍの厚さを有する。また、金属素子７の熱伝導作用は、内側ガラス２を通して作用するので、こうした配置もきわめて有効である。金属素子７は、この目的のために専用に設けられた薄板であってよい。なお、いずれにせよ設けられる素子、特に通信窓８の後方に配置されておりかつ通信窓８を通して機能することができるセンサの支持部材を、金属素子７として使用することもできる。

図５には、本発明の車両用窓ガラスの別の構成の平面図が示されている。この場合も、ホットスポットを回避するために、通信窓８には金属素子７が配設されている。図１の構成とは異なり、当該金属素子７は、通信窓８の側方に配置されるだけでなく、通信窓８のうち、最も近い電流導体５とは反対側の側縁に沿っても延在しているので、通信窓８は三方を金属素子７によって取り囲まれている。当該構成により、通信窓８の側方で生じた過剰な熱が、部分的に通信窓８の下方の領域へ導出される。当該領域は、通信窓８によって電気的な「影」となり、これによりここでは僅かな熱形成量しか生じない。金属素子７は、ホットスポットからの熱を、改善された加熱作用が要求される領域に意図的に導出することにより、熱プロフィル（温度分布）の均等化に著しく寄与する。

図６には、図２のラミネートされた加熱可能な車両用窓ガラスの本発明の製造方法の一実施例のフローチャートが示されている。

図７には、図４の本発明の方法の別の実施例のフローチャートが示されている。

例
加熱可能なコーティングと通信窓８とを有する種々のウインドシールドガラスを検査した。加熱作用の１２分後、サーモグラフが記録され、ガラス上の最高温度Ｔ_ｍａｘが求められた（ホットスポット）。基準層体１として、金属素子７を有さないガラスを用いている。本発明の例では、通信窓の周囲のホットスポットからの過剰な熱が、種々の金属素子７、すなわちラミネートされたアルミニウム箔、ラミネートされた銅箔および表面ＩＶに接着された鋳鉄製のいわゆる「ブラケット」（取付け部に対する固定装置）を通して放出される。各測定値を表１にまとめた。ここで、□Ｔは基準層体１に対する最高温度の差を表している。

この表からは、全ての構成においてホットスポットでの温度が大幅に低下することが見て取れる。全ての構成で危険な最高温度を回避することができ、熱分布が均等化される。このことは本発明の大きな利点である。

（１）外側ガラス
（２）内側ガラス
（３）熱可塑性中間層
（４）導電性コーティング
（５），（６）電流導体
（７）金属素子
（８）コーティング無しの領域、通信窓
（９）電流導体へ通じるリード線
（１０）不透明なカバープリント
（Ｏ）上縁
（Ｕ）下縁
Ｉ 外側ガラスの外側表面
ＩＩ 外側ガラスの内室側表面
ＩＩＩ 内側ガラスの外側表面
ＩＶ 内側ガラスの内室側表面
Ａ−Ａ’ 切断線

Claims (15)

1. 車両内室を外部環境から分離するための、ラミネートされた加熱可能な車両用窓ガラスであって、
   外側ガラス（１）と、内側ガラス（２）と、これらを相互に結合する熱可塑性中間層（３）と、電気的に加熱可能なコーティング（４）とを含み、
   前記加熱可能なコーティング（４）は、給電電圧の印加によって、電圧源の２つの極との電気的接続のために設けられた少なくとも２つの電流導体（５，６）間に形成される加熱領域を介して加熱電流が流れるよう、前記少なくとも２つの電流導体（５，６）に電気的に接続されており、
   前記車両用窓ガラスには、少なくとも１つの金属素子（７）が設けられており、
   前記金属素子（７）は、前記加熱領域のうち高い熱形成量を有する領域からの熱が前記金属素子（７）の熱伝導によって放出されるように、前記車両用窓ガラス上または前記車両用窓ガラス内に配置されている、
   車両用窓ガラス。
2. 前記金属素子（７）は、箔、薄板または鋳造材である、
   請求項１記載の車両用窓ガラス。
3. 前記加熱可能なコーティング（４）への前記金属素子（７）の投影は、前記加熱可能なコーティング（４）のうち、前記加熱領域の平均熱エネルギよりも少なくとも１５％高い熱エネルギを局所的に有する領域に相当する、
   請求項１または２記載の車両用窓ガラス。
4. 前記車両用窓ガラスは、前記電流導体（５，６）間に、空間的に制限された、前記加熱可能なコーティング（４）無しの領域（８）を有し、
   前記金属素子は、電流の流れ方向で前記領域（８）の側方に、好ましくは両側で、配置されている、
   請求項１から３までのいずれか１項記載の車両用窓ガラス。
5. 前記金属素子（７）は、１つの電流導体（５，６）とこれに接続された給電リード線（９）との接続部に重なっている、
   請求項１から３までのいずれか１項記載の車両用窓ガラス。
6. 前記金属素子（７）は、前記車両用窓ガラス内にラミネートされている、
   請求項１から５までのいずれか１項記載の車両用窓ガラス。
7. 前記金属素子（７）は、前記加熱可能なコーティング（４）上に配置されており、かつ任意の手段として絶縁性コーティングを有する、
   請求項６記載の車両用窓ガラス。
8. 前記金属素子（７）は、前記中間層（３）の材料によって、前記加熱可能なコーティング（４）から分離されている、
   請求項６記載の車両用窓ガラス。
9. 前記金属素子（７）は、内側ガラス（２）の内室側表面（ＩＶ）上に配置されている、
   請求項１から５までのいずれか１項記載の車両用窓ガラス。
10. 前記金属素子（７）は、冷却リブが設けられた薄板または鋳造材である、
    請求項９記載の車両用窓ガラス。
11. 前記金属素子（７）は、前記車両用窓ガラスのうち、不透明なカバープリント（１０）が設けられた領域に配置されている、
    請求項１から１０までのいずれか１項記載の車両用窓ガラス。
12. 前記加熱可能なコーティング（４）は、外側ガラス（１）または内側ガラス（２）の、前記熱可塑性中間層（３）に面する表面（ＩＩ，ＩＩＩ）上に配置されているかまたは前記中間層（３）内の支持体シート上に配置されている、
    請求項１から１１までのいずれか１項記載の車両用窓ガラス。
13. 前記電流導体（５，６）は、好ましくは銀粒子およびガラスフリットを含む、焼き付けられた印刷ペーストとして、または、好ましくは銅を含む、導電性箔の条片として、構成されている、
    請求項１から１２までのいずれか１項記載の車両用窓ガラス。
14. 車両内室を外部環境から分離するための、ラミネートされた加熱可能な車両用窓ガラスの製造方法であって、
    （ａ）外側ガラス（１）と熱可塑性中間層（３）と内側ガラス（２）とを用意し、前記外側ガラス（１）もしくは前記内側ガラス（２）もしくは前記中間層（３）に、電気的に加熱可能なコーティング（４）を設けるステップと、
    （ｂ）前記加熱可能なコーティング（４）を、電圧源の２つの極との電気的接続のために設けられた少なくとも２つの電流導体（５，６）に接続し、これにより、給電電圧の印加によって、前記少なくとも２つの電流導体（５，６）間に形成される加熱領域を介して加熱電流が流れることになるステップと、
    （ｃ）前記外側ガラス（１）と前記内側ガラス（２）とを、ラミネートにより、前記中間層を介して相互に結合するステップと
    を含み、
    前記ラミネートの前または後に、少なくとも１つの金属素子（７）を、前記加熱領域のうち高い熱形成量を有する領域からの熱が前記金属素子（７）の熱伝導によって放出されるように、前記車両用窓ガラス上または前記車両用窓ガラス内に配置する、方法。
15. 請求項１から１３までのいずれか１項記載の車両用窓ガラスの、陸上、空中または水上での交通移動手段、好ましくは自動車における、特にウインドシールドガラスとしての使用。

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