JP4440641B2 - 導電性の表面被膜を備える熱線ウィンドウガラス - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルの特性を有する熱線ウィンドウ（ｖｉｔｒｅ ｃｈａｕｆｆａｎｔｅ）に関する。

熱線ウィンドウは、自動車のウィンドウガラスとしてよく使用されている。この場合、導電性の金属層（導電層または熱線層）を備える多層のシステムをたとえば備える、加熱要素として働く透明な表面被膜が、複合材料、たとえば積層ウィンドウの内側に配置されることによって、機械的または環境的な影響に対して、有利なことに保護される。特に有利な方式では、透明な表面被膜が、積層ウィンドウを形成している２枚の個別のウィンドウガラスの一方の上に直接ある。このウィンドウガラスは、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）などの透明なプラスチック製の中間層によって、他方の個別のウィンドウガラスと結合されている。透明な加熱層と、電流取入導体層が積層ウィンドウの内部にあるこのような熱線積層ウィンドウは、たとえばＤＥ ３６ ４４ ２９７ Ａ１号明細書から知られている。

しかし、透明な導電性の層が、酸化スズまたはインジウムスズ酸化物などの導電性の酸化物の層から構成されてもよい。同様に、透明な導電性の表面被膜が複合材料の内部の追加の膜上にある、透明な加熱層を備えるウィンドウが知られている。

熱の流れを層の中に導入するために、ストリップの形状の集電レールが通常使用される。集電レールは、一般に、エナメルタイプの導電性銀コンパウンドであり、通常、焼成されてから加熱層が付着される。ウィンドウの曲げ加工で使用される高温に耐えることができる可撓性の層として知られている層システムを使用する場合、被膜の後、集電レールをプリントし、その後焼成することもできる。金属フィルムのストリップがこれらの電流導電性のレール上にも配置されることがよくある。これらは、電流導電性のレール内の電圧降下を回避することができるように、電流導電性のレールの電気抵抗を低下させる。この種の熱線ウィンドウが、たとえばＤＥ ３９ ３７ ３４６ Ａ１号明細書に開示されている。

透明な表面被膜をその加熱要素として備える矩形またはほぼ矩形の形状の電気的熱線ウィンドウでは、加熱電流は、一般に、ウィンドウの対向する２つの側面に沿って配置されている互いに平行に配置された２つの集電レールを介して導電層内に導入される。このような配置では、加熱電流は、加熱層全体を通ってほぼ一様に流れ、したがって、加熱層は、その全領域にわたって全体として一様に加熱される。

その形状が矩形から外れている電気的熱線ウィンドウでは、加熱層内の電流密度が、電極の配置に応じて、および加熱領域の局所的な幅に応じて異なる値を有するため、より高温の領域と、より低温の領域を有する不均一な加熱領域が作成される。たとえば、自動車工業で通常使用されているフロントガラスは、その底縁部がその上縁部よりも長く、またウィンドウの中央でのその高さは、横縁部に沿った高さよりも高い。したがって、この領域に位置しているフロントガラスワイパーが冬季に凍結するのを防止するために、窓の底縁部に沿ってより高い加熱電力が実際に必要とされるにもかかわらず、ウィンドウの上縁部の周囲の領域が、ウィンドウの底縁部の周囲の領域よりもいくらか多く加熱される。この場合、全加熱領域は、ウィンドウの底縁部領域のための最小の加熱電力に適するように設計する必要がある。それと同時に、より迅速に加熱されるウィンドウの上側領域は、法規によると、使用中７０℃の表面温度を超えてはならない。また特定の作業標準および、適用される技術的な実施条件がある。所与の自動車製造業者の例では、集電レール上および加熱領域内の表面温度は、１５分の加熱時間の後、５０℃を超えてはならない。

その幾何形状が矩形形状から外れているこのようなウィンドウで、加熱層の全体にわたってほぼ一様な温度で均一に加熱された領域を得ること、またはウィンドウの長縁部に沿って広い範囲でウィンドウの領域を加熱することを望む場合、特定の工程を行わなければならない。たとえば文献ＵＳ ＰＳ ２ ８７８ ３５７号明細書が、台形のウィンドウの平行な側辺と平行に方向付けられた分離ラインによって、加熱層を互いに分離したセグメントに再分割する方法、個別のセグメントを別々の電極に嵌合する方法、および層の個別のセグメントの電極に異なる電圧を印加する方法を、開示している。しかし、見通し領域（ｚｏｎｅ ｄｅ ｖｉｓｉｏｎ）内の層の個別のセグメントの間の多数の分離ラインは、熱線ウィンドウの視界の一貫性を失わせる。

別の解決法が、すでに述べた文献ＤＥ ３６ ４４ ２９７ Ａ１号明細書で開示されている。この場合、電流の流れが、加熱層内のスロットによって表面の所定の領域に制限される。このようにして電力の吸収が減少され、一方、ウィンドウを除霜するまたは除曇するために電流がそれを通って流れる表面の領域での十分な電流密度がそれと同時に達成される。この解決法の不利な点もまた、スロットが見通し領域の内部で目に見えて、ウィンドウの視界の一貫性を失わせることである。

最後に、文献ＤＥ ６９２ ２６ ９５５ Ｔ２号明細書は、本発明の基礎となる、抵抗加熱要素として働く透明な表面被膜と、それと電気的に接続され、その間で加熱領域の側面を守っている２つの集電レールとを備える、車のフロントガラスの形態の熱線ウィンドウを開示している。このウィンドウ内に、第３の集電レールが、第１および第２の集電レールと平行に、加熱領域内を電流が流れる方向に対して横方向に配置され、加熱領域を２つの別々の加熱領域に分割している。２つの別々の加熱領域の一方は、フロントガラスの主要な見通し領域内にあり、他方の加熱領域は、フロントガラスワイパーが休止する領域のための加熱要素として働く。この加熱領域は、その機能に適した低い高さのものであり、したがって、その集電レール間の抵抗は、見通し領域の加熱領域の抵抗と比較して小さく、このことは、ウィンドウのこの領域で、より高い特定の電力が達成されることを示している。しかし、２つの加熱回路が同じ電圧で電力供給される場合、フロントガラスワイパーが休止する領域でオーバーヒートが生じる。

台形の幾何形状では、ここに記載した発明もまた、その半径の描く範囲が異なる中心点を有する、円形のリング部分または円形のリングと類似の形状の部分を有するウィンドウガラスの開発を考えている。第１近似では、これらすべての幾何形状に対して、同じ長さの平行でない側辺を有する台形から始めることが可能である。

本発明の目的は、その加熱電力を局所的に異なるように調節することができる、抵抗加熱要素として使用される透明な表面被膜を備える熱線ウィンドウを提供することである。

本発明によると、第１のおよび第２の集電レールを用いて電圧源と加熱要素として電気的に接続され、第１の部分（追加の加熱領域）に分割されている導電性の表面被膜を備える熱線ウィンドウは、少なくとも２つの他の集電レールが、加熱される見通し領域の集電レールとほぼ垂直であるように前記追加の加熱領域内に配置されていることを特徴とする。

本発明による熱線ウィンドウの有利な実施形態では、２つの加熱領域（見通し領域および追加の加熱領域）を互いと分離している集電レールは、追加の加熱領域のための集電レールとして働く、少なくとも１つのほぼ垂直なＬ字型の延長部を有する。上述の集電レールは、そのとき互いに電気的に接続され、次に共通の電力供給部によって電力源とも接続される。このようにして、見通し領域の集電レールか、追加の加熱領域の集電レールかのいずれかの１つの電力供給部を省くことが可能である。

一特徴によると、少なくとも１つの副次的な集電レールが、２つの加熱領域を互いに分離している集電レールと、それと電気的に接触することなく、ほぼ垂直に配置されている。

その集電レールの間の接続部の距離、したがって接続部の抵抗が、所定の加熱電力を作成することを可能にするのに大きすぎるとき、前記追加の加熱領域が、２つまたは２つ以上の加熱領域に分割されてもよい。このために、加熱領域の数に対応するいくつかの対の集電レールが、追加の加熱領域の内部に配置される。しかし、共通の集電レールを用いてそれらの隣接する側面に沿って、２つの隣接する加熱領域に電力供給することも可能である。この場合、電流が流れる方向は、それぞれの隣接する加熱領域からその隣りの領域へ変化する。

個別の加熱領域は、同一の電圧を有する電圧源と好ましくは接続される。このことは、特に本発明による熱線ウィンドウが自動車内で使用されるとき、車中の電気ネットワークをかなり単純化することを可能にする。追加の加熱領域内の加熱電力は、個々の加熱領域を用いて所望のとおりに実際に調整される。

好ましくは、ウィンドウの全表面にわたって一様に被着された、隣接する被膜は、見通し領域と追加の加熱領域の間で分割され、それによって、異なる電位の集電レールの間の短絡が回避される。表面被膜は、いくつかの知られている方法で、たとえば研削工具を使用して機械的に、互いから電気的に分離された２つの抵抗加熱要素に分割されてもよい。所望の分離ラインの領域において、表面被膜が被着される前に分離薬剤を付着させることも、知られている実用例である。この薬剤には、層形態の加熱材料は接着せず、したがって、被膜作業の後、局所的に落とすことができる。しかし、好ましくは、分離ラインは、この方法が、人間の目にほとんど感知できない特定の精細な分離ラインを作成することを可能にするため、レーザービームを使用して作成される。

美観的な領域のために集電レールが見えてはいけないとき、集電レールは、不透明な色付き層を用いて隠される。通常、車両のウィンドウは、囲み枠の形態の不透明な縁部被膜をすでに備えている。縁部被膜は、車体フランジに接合されたアセンブリのための対紫外線保護として働く。この囲み枠は、有利なことに、熱線ウィンドウの上縁部の領域内に配置された集電レールを覆って、外側からの視界から保護することができる。追加の加熱領域が、他の構成要素によってカバーされておらず、見られることが望ましくない場合、熱線ウィンドウの下側領域での縁部被膜の幅を、たとえば、追加の加熱領域の全体およびそれに付随する集電レール、および加熱領域の下側集電レールが視界からカバーされるように増加させることができる。もちろん、追加の加熱領域は、有利なことに、囲み枠の形態での縁部被膜とは独立に、十分に不透明な色で、容易にカバーすることができる。追加の色付き層によって、集電レールが内側から見えることを、同様にして防止することができる。

本発明による熱線ウィンドウは、表面被膜が、周囲の影響および機械的衝撃に耐えるのに十分である場合、または対応する保護層で覆われている場合、モノリシックガラスまたはプラスチックウィンドウであってよい。しかし、好ましくは、熱線ウィンドウは、接着層を用いて互いに接合された２つまたは２つ以上のガラスおよび／またはプラスチックガラスを備える積層で、たとえばポリビニルブチラールで構成される。表面被膜は、ウィンドウガラスの主表面の１つに、または追加の機能性フィルムに付着されてもよい。その場合、これは通常積層の内部に配置される。しかし、表面被膜の特性は、積層の層の１つの一表面がまだ被膜されているため、積層の内側でさえも保存されたままである。

１つの例示的な実施形態の添付の図面で、また、以下のその詳細な説明で、限定の意図のない、本発明の主題のその他の詳細および利点を説明する。

これらの図面は、特定の縮尺に比例しては示されていない単純化された図である。

図１は、台形のウィンドウガラス２から構成されている熱線ウィンドウ１を示している。透明であり、導電性の表面被膜２’が、ウィンドウガラス２の全表面にわたって延びている。通常加熱要素として働くこのような薄い層の表面の抵抗は、約４Ω／□である。ウィンドウ２の上縁部に沿って、電源（図示せず）の正端子と接続された集電レール３がある。第２の集電レール３’が、ウィンドウ２の底縁部の領域に配置されている。熱線ウィンドウ１の被膜された見通し領域が、集電レール３と３’の間のウィンドウの高さの約４／５にわたって延びている。集電レール３’の２つの端部それぞれに、ウィンドウ２の底縁部にまで至る、別の集電レール４および４’がそれぞれあり、これらのレールは、集電レール３’と電気的に接続されている。集電レール３’と４、および３’と４’は、それぞれ、４５から１３５°の間、好ましくは約９０°の角度をなしている。集電レール４および４’は、ここでは集電レール３’とほぼ垂直であり、それぞれ電源のアース端子と接続され、それと同時に、これもアース端子と接続されている集電レール３’用の電気コネクタとして働く。多くの場合、集電レール３’に沿った電圧降下がある制限値を超えない場合、２つの集電レール４または４’の一方の電源との接続を省くことも可能である。底縁部の中央に、底縁部と垂直に、別の集電レール５が、集電レール３’に向かうウィンドウの面に入っているが、それと電気的に接続されてはいない。集電レール５は、電源の正端子と接続されている。追加の加熱領域の部分的な加熱領域が、一方の側の集電レール４と５の間、他方の側の５と４’の間に形成され、これらの部分的な加熱領域内での電流が流れる方向は、一方から隣りへ１８０°転向しており、加熱される見通し領域内を電流が流れる方向と垂直である。集電レールは、たとえば、銀を含む色で作製されてもよく、これは、表面被膜が被着される前または後に、ウィンドウガラス上にプリントされる。

集電レール５と集電レール３’の間に、熱線ウィンドウ１の被膜された主面から追加の加熱領域を電気的に分離する分離ライン６がある。この特定の例では、外側の集電レール４および４’が、加熱される見通し領域の内側の集電レール３’と同じ電位にある場合、ウィンドウ２の横縁部まで分離ラインを延ばす必要性はない。

見通し領域内および追加の領域内での表面加熱は、共通のアース導線と接続されているときでさえも、必要に応じて、異なる電圧を使用して達成されてもよい。加熱領域を互いと独立に動作させること、したがって追加の加熱領域だけまたは見通し領域のための加熱要素だけのいずれかを動作させること、または同時に両方の加熱の組を動作させることも可能である。

図２は、図１と同様の構成を示しており、追加の加熱領域が、４つの加熱領域に簡単に分割されている。したがって、集電レール１３’は、ウィンドウの下縁部に至る３つの枝部を有し、この枝部は、集電レール１４、１４’、１４’’の形態でアース端子と接続されている。枝部によって形成された領域は、電源の正端子と接続されている集電レール１５および１５’によって分割される。

最後に、図３では、ウィンドウ２１は、１つの加熱領域のみから成る追加の加熱領域を備える。追加の加熱領域の大きな長さは、たとえば、車両のフロントガラスワイパーが、熱線ウィンドウ２１の下縁部に沿っている制限された領域内のみにその休止位置を有するときは必要ない。これは、たとえば、車両が、休止位置で上下に重ねて配置される対向式フロントガラスワイパーを備える場合、または１本のみのフロントガラスワイパーがある場合である。単一の加熱領域の位置は、もちろん、１つまたは複数のフロントガラスワイパーの休止位置に対応して、ウィンドウ２１の鉛直方向対称軸に対して非対称的に偏移させることもできる。

しかし、奇数の加熱領域では、集電レール２５は、その電位がウィンドウ２１の見通し領域の加熱要素に属する集電レール２３’の電位とは明らかに異なり、別の分離ライン２６’を使用して、ウィンドウ２１の全表面上に被着された被膜の表面から電気的に分離されなければならない。

ウィンドウ１、１１または２１は、表面被膜および集電レールおよび接続部が化学的および機械的な影響に十分耐えることができる場合、モノリシックウィンドウの形態で直接使用することができる。しかし、一般に、このようなウィンドウは、ガラスまたはプラスチック製の別のウィンドウガラスを備える積層で使用される。他のウィンドウガラスは、そのとき、不透明色の囲み枠の形態の被膜を備え、これが、外側から見たとき電流取入部が何も見えないように、すべての集電レールと追加の加熱領域の領域を隠す。通常、一方では、導電層が腐食に対して敏感であり、したがって、周囲の（湿った）空気と接触してはならないため、他方では、通常金属製である車体との短絡を回避する必要があるため、縁部領域も、導電層からある程度自由でなければならない。

２つに分割された追加の加熱領域を備える本発明による熱線ウィンドウの第１の実施形態を示す図である。 ４つの加熱領域に分割された追加の加熱領域を備える第２の実施形態を示す図である。 １つのみの加熱領域から構成されている追加の加熱領域を備える本発明による熱線ウィンドウの一実施形態を示す図である。

Claims (11)

1. 第１の（３、１３、２３）および第２の（３’、１３’、２３’）集電レールを使用して、加熱要素として電圧源に電気的に接続され、見通し領域を画定するために第１の（３、１３、２３）および第２の（３’、１３’、２３’）集電レールの間に平行に配置された導電性の表面被膜（２’、１２’、２２’）を備える熱線ウィンドウ（１、１１、２１）であって、第２の集電レール（３’、１３’、２３’）は見通し領域を追加の加熱される領域から分離し、少なくとも２つの他の集電レール（４、４’、５、１４、１４’、１４’’、１５、１５’’、２４、２５）は、前記追加の加熱される領域に配置されており、少なくとも１つの集電レール（４、４’、１４、１４’、１４’’、２４）は、見通し領域を追加の加熱領域から分割する第２の集電レール（３’、１３’、２３’）に電気的に接続され、また第２の集電レールに対して４５°から１３５°の間の角度をなしており、少なくとも１つの別の集電レール（５、１５、１５’、２５）は、領域を分割する第２の集電レールに向かって第２の集電レールに電気的に接続することなく追加の加熱領域に入っていることを特徴とする熱線ウィンドウ（１、１１、２１）。
2. 領域を分割する第２の集電レール（３’、１３’、２３’）に電気的に接続することなく、追加の加熱領域に入っている、少なくとも１つの別の集電レール（５、１５、１５’、２５）は、垂直に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の熱線ウィンドウ（１、１１、２１）。
3. 前記追加の加熱領域が、いくつかの加熱領域に分割されていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱線ウィンドウ（１、１１、２１）。
4. 前記追加の加熱領域の内部に配置された集電レール（５、１４’’、１５、１５’）が、２つの隣接する加熱領域に共通の集電レールとして働くことを特徴とする請求項３に記載の熱線ウィンドウ（１、１１、２１）。
5. 前記加熱される見通し領域および前記追加の加熱領域のための電気回路が、同じ電圧で電源と接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の熱線ウィンドウ（１、１１、２１）。
6. 前記追加の加熱領域が、少なくとも領域内で、分離ライン（６、１６、２６、２６’）によって前記加熱される見通し領域から電気的に分離されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の熱線ウィンドウ（１、１１、２１）。
7. 前記分離ライン（６、１６、２６、２６’）が、レーザー加工によって作成されることを特徴とする請求項６に記載の熱線ウィンドウ（１、１１、２１）。
8. 前記追加の加熱領域が、色付き層を用いて外部からのおよび／または内部からの視界に対して保護されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の熱線ウィンドウ（１、１１、２１）。
9. 前記熱線ウィンドウ（１、１１、２１）が、囲み枠の形態の色付き層を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の熱線ウィンドウ（１、１１、２１）。
10. 前記熱線ウィンドウが、積層ウィンドウとして作製されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の熱線ウィンドウ。
11. 前記積層ウィンドウが、２枚の剛性のウィンドウガラスと、これら２枚を互いに接合する熱可塑性の接着層とで作製されていることを特徴とする請求項１０に記載の熱線ウィンドウ。

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