JP4493339B2 - 加熱層を備えるパネル要素 - Google Patents

Description

本発明は、全表面コーティングを有する強化ガラス板を備えるパネル要素に関し、このコーティングは導電性であり、電極によって電圧を加えることにより加熱され、コーティングの一部区域が分割線によって電気的に分離されている。ガラスに塗布されるこのタイプの加熱コーティングは普通、透明なガラス板として使用されるガラス板から結露および氷を取り除くように働き、それによって人々は難なく見ることができる。

基本的な特徴が、警告および電気加熱を備える強化ガラス板の形で、ドイツ国特許公開第４０１１５４１号明細書に開示されている。レーザビームによって引かれた分割線を使用して、このガラス板の導電性加熱コーティングの一部区域は、コーティングの主な表面区域から電気的に分離されている。一部区域をセンサとして使用して、問題の強化ガラス板の破損を検出する。強化ガラス板を、積層ガラス板、または絶縁ガラス取り付け要素に組み込ませることができる。好ましくは、高い熱負荷に耐えることができ、ガラス板を強化する前に十分に、ガラス板の表面の上に被着させることができる層のシステムが使用されている。

ドイツ国特許公開第３６４４２９７号明細書は、車両のフロントガラスの加熱コーティングを分割する複数の例を呈示している。したがって、表面コーティングされていない領域および／または機械的にあるいはレーザビームによって作られた切れ目により、分割を行うことができる。これらの分割は、コーティングされた面内に電流の流れを確立し、適切な方法でこれを通すように働き、問題の面内にできるだけ均一な電流密度を保証しなければならない。

これらの加熱層の動作は、比較的高い電圧を必要とする。特に、問題のガラス板の縁部に確実な電気絶縁材を提供する必要があり、この絶縁材を表面全体上にコーティングさせることができる。

別のパネル要素（ドイツ国特許第ＤＥ−Ｂ−２１１３８７６号明細書）では、導電性加熱コーティングはパネルの縁部まで延びず、それによって絶縁ガラス取り付け（ｖｉｔｒａｇｅ）ユニット用のスペーサ枠（ｃａｄｒｅ ｄ’ｅｃａｒｔｅｍｅｎｔ）を特別に注意を払うことなくガラス板の（コーティングされていない）縁部領域に直接的に接着結合させることができる。電極に電気を供給する導電体は、穴を通して導かれ、スペーサ枠内で密封される。

様々な方法で、その他の領域は完全にコーティングされた基板上に、コーティングされていない領域を作り出すことが可能なことが知られている。コーティング動作中にマスクが配置されることにより、基板は、コーティングされた区域内で最初から解放されたまま維持することができる。基板の一部区域上のコーティングを取り除くため、機械的研磨、化学的手段、または例えばレーザビームによって、コーティングを再び取り除くことができる。

ドイツ国実用新案第２９９２３４１７Ｕ１号明細書によって提唱された解決法と共に、欧州特許公開第０９８９７８１Ａ２号明細書で知られているパネル要素では、ガラス板の縁部まで延びているコーティングは、少なくともスペーサ枠への導電性結合がないように、それを覆う絶縁層によってマスキングされている。スペーサ枠はさらに、電気抵抗が大きい材料、例えばプラスチックからなっていてもよい。同様に、電気抵抗が大きい接着剤を任意選択で使用することもできる。これらのモデルでは、電極を供給する導体はガラス板のコーティングされた表面とスペーサ枠の間、またはスペーサ枠内の穴を通って導かれる。

ドイツ国特許公開第１９６４４００４号明細書は自動車用の積層ガラス板を記載しており、その積層は断熱導電性コーティングを有するポリマー薄膜を備えているが、このコーティングは腐食の影響を受けやすい。薄膜上のコーティングの狭い縁部ストリップが、分割線によりコーティングの主表面区域から分離されて、薄膜の縁部から始まる腐食の影響がガラス板の視野まで伝播するのを防ぐ。分割線は、レーザビームにより、コーティング内に視覚的に分からないように切り込まれている。レーザビームは、コーティングの材料によってのみ吸収されるように、また支持薄膜自体は無傷のまま、放出された熱によって局所的に狭く制限された区域内だけでコーティングを破壊するように調節される。

本発明の目的は、加熱層でさらに改良され、また窓ガラス板の機能を持たない独立した加熱パネル要素として単に適切であるだけではないパネル要素を提供することである。

本発明によれば、この目的は、加熱コーティングの内面区域が少なくとも１本の周分割線によってコーティングの外縁部領域から電気的に分離され、電極が分割線によって囲まれた表面区域の内側に配置されるという点で達成される。特許請求の範囲の従属項の特徴は、この目的に対する有利な改良点を提唱している。

少なくとも１本の周分割線を使用して、コーティングの縁部領域の実際の加熱域を分割する際に、パネル要素の縁部の確実な電気絶縁材が最初に提供される。比較的高い電圧で動作する場合、２本以上の平行な周分割線を設けることもできる。基本的に、これによりこのような加熱パネル要素がそれぞれの国内ネットワークの電圧（例えば、１１０Ｖまたは２３０Ｖ）で動作することが可能になる。

もちろん、それ自体知られている方法で、必要に応じて加熱力を段階的に接続するまたは切断することができるように、本発明によるパネル要素上にいくつかの電流経路を設けて、場合によっては互いに別々に接続することも可能である。

１つまたは複数の電流経路の長さおよび幅が、使用される層システムの（単位表面積当たりのオーム単位で）表面導電性と共に、吸収される電力およびパネル要素の加熱力の係数を決めている。それぞれ利用可能なまたは所定の供給電圧に応じて、電流経路を設計することによって異なる加熱力を幅広い限界内で調節することができ、その加熱力について、最大許容温度はまた、完成したパネル要素の使用領域によって決まることになる。例えば、使用者による直接的な接触が可能ではないまたは許可されない場合、温度は十分５０度以上になる。しかし、コーティングされるガラス板に貼り付く接着層、例えば積層窓の接着薄膜が、通常動作中に到達する温度によって損傷されないようにする必要が当然ある。

このようなパネル要素を普通の加熱体の代わりに、建物内または建物上の壁面上に嵌合させる、またはその中に組み込ませることができる。この目的のため、パネル要素は必ずしも窓の形で作られている必要はなく、鏡、装飾表面などの形で作られていてもよい。必要に応じて、普通は技術装置、例えば家庭用器具内で熱を表面発生させるためにこのようなパネル要素を使用することもでき、この場合は低い全高および洗浄するのが非常に簡単な円滑表面が大きな利点を有する可能性がある。

パネル要素を窓機能のない平らな加熱要素として応用するときでさえ、電流の流れは必ずしも全体を通して均一に分配されなくてもよいが、加熱コーティングに対する局所的な過熱および損傷を少なくともほぼ防ぐように、電流の流れをこのように調節することが有利である。最新の方法によって被着させた層システムでは、層全体の上の非常に均一な厚さに頼ることができるが、逆に故意に異なるコーティング厚さを作り出すことはほとんどできず、したがって基板の所定領域の上の表面抵抗が異なる。

窓機能のない加熱パネル要素を製造する場合に、必要に応じて、例えば銀または別の導電性金属でできた実際の導電層に対して非反射処理を行わなくてもよく、それによって一方では電流の供給を簡単にすることができ（普通の誘電非反射層は、非導電性または導電性が極めて低いかのいずれかである）、もう一方では装飾表面効果を得ることができるようになる。しかし、加熱層のシステムに適切な材料を正確に決めることは、所望の加熱力をキャリブレーションする責任のある当業者の理解に任せられている。

加えて、パネル要素の実際の温度を検出するため、１つまたは複数の温度センサが設けられていてもよい。このような温度センサは、電流制限器（例えば、温度が上昇すると電気／オーム抵抗が増加するサーミスタ）の形をしていてもよい。変形形態として、パネル要素が過熱する恐れがある場合、加熱電流を切断するため、別個の切換部品を設けることができ、温度センサによって制御することができる。

この分野の従来技術と同様に、本発明によるパネル要素では変形形態として、ある位置に分離され、待機電流用電極が分割線の各側に設けられている場合、別個の周縁部区域は警告を発する破損検出器の形をしていてもよい。このような待機電流回路は、危害が起こらないような低い電力または電圧で動作することができる。

本発明の目的の他の詳細および利点は、例示する実施形態の図面および以下の詳細な説明によって与えられる。

図面は単純化して示してある。

図１によると、パネル要素１は強化ガラス板２を備え、その第１の主面、この場合では上面が導電性コーティング３で完全に覆われている。コーティング３は光学的に透明であってもよいが、そうである必要はない。好ましくは、コーティングは高い熱負荷に耐える層システムからなり、ガラス板２を強化する前に被着された少なくとも１つの金属層を備えている。

ガラス板２の縁部に沿って、この縁部から短い距離、すなわち１〜２ｃｍ離れて、互いに平行に周面の周りに描かれた２本の細い分割線４がコーティングに作られている。このように形成された周外縁部ストリップ５は、コーティングされた表面のより大きな残りの部分から電気的に分離される。それによって、パネル要素１に縁部絶縁が形成される。

２本の周分割線４から始まり、別の対の平行な分割線６がある角度でコーティング３の表面内に一定の長さにわたって延びている。これらの分割線６の各側に、毎回コーティング３に電気接続されるストリップ形の電極７が設けられている。ケーブル８を使用して、２本の電極７を電圧をかけて接続させることができる。

コーティング３の面を通る加熱電流用の画定された経路を決めるため、他の分割線９がそれ自体知られている方法で設けられる。全体的にＵ字の形状をしている分割線９が、２本の分割線６に直接接続され、Ｕ字の２本のアームは分割線６およびパネル要素１の２つの横側部に平行である。直線の分割線１０が、分割線４から分割線９のＵ字の２本のアーム間に延びている。表面の分割線９または１０の自由端部では、これらの端部の領域内の過剰な電流密度を避けなければならない凹部１１が、コーティングの表面に設けられている。分割線９および１０は周分割線４と同様に、コーティング内に高い電気抵抗の絶縁を形成し、電流はそこを通ることができない。

全体的に、これにより比較的長くかつ比較的狭い、また周分割線４によって囲まれたコーティング３の表面全体を使用する電流経路が生じる。コーティング３と電極７の間の移行の際にできるだけ均一な電流密度を確立するため、電極７はこの位置で電流経路の幅とほぼ等しい長さをしている。

電流経路を画定する分割線用の実行可能かつ使用可能な複数の設計からの例示的な一実施形態のみが、ここに示されている。大きな追加費用なしで、例えばロボットにより、コーティング内に湾曲した分割線を引くために、例えばレーザを使用することもできる。他の例を、初めに論じた従来技術から推測することができる。

図２によるパネル要素１の実施形態は、主に２本の電極の変形配置、および電流の流れの経路によって、第１の実施形態と区別される。ここでは２本の電極７は、ガラス板２の側部の一方と平行に分割線４に近接して配置されている。ガラス板の一側部に近接した電極７のこのような配置は、図１に示す実施形態ほどは見えない。電極間の電流経路は、分割線１０によって決められる正弦経路を有する。偏向領域には、直線の分割線１０の自由端部での電流ピークを避けるようにあらためて設計された、湾曲した分割線または案内線１２がさらに設けられている。もちろん、このような案内線１２を図１の実施形態で使用することもできる。さらに、何本かの平行な案内線が設けられていてもよい。このような電流案内線および分割線９および１０の各場合に最適の設計を、テストにより個別的に決めなければならない。

図１および２に示されたタイプのパネル要素は、例えば絶縁ガラス取り付けユニットに嵌合させるのに適しており、ここでは関連するスペーサ枠を縁部領域５に簡単に接着結合させなければならない。その後、ケーブル８はそれ自体知られている方法で、外部につながる導電部分を備えるフラットケーブルまたはプリント薄膜の形で作られ、スペーサ枠とガラス板の表面の間の、したがって接着結合平面内の縁部領域との電気接触はない。絶縁ガラス取り付けユニットの第２のガラス板は、コーティング用の後部マスキングを形成する。

同様に、後部コーティングを予め備えることなく、このようなパネル要素を壁面の前に直接懸架させる、または中に組み込ませることができ、この場合電気動作電圧による危害がないことが保証される。

図３に略図で示された別の変形形態では、図１のガラス板２は積層ガラス板内に組み込まれ、その第２の剛性ガラスまたはプラスチック板１３が、普通の方法で接着シートまたは層１４により強化ガラス板２に平らに組み付けられている。コーティング３を通る断面では、電極７間の２本の分割線６の配置が見られ、電極はコーティング３に直接付けられている。この配置に対する変形形態として、電極はコーティングの下に、すなわちガラス板の表面上にコーティングを被着させる前に配置されていてもよい。電極は、導電性スクリーン印刷ペーストから（ガラス板２を強化するときに）焼成される薄い金属薄膜あるいはストリップの形で作られていてもよい。集電レールと呼ぶこともできる適切な電極の実施形態が、従来技術で何度も説明されている。

第２のガラス板１３および接着層１４は、電極の領域に小さな凹部または小さな穴１５を備えている。凹部は、電極７に対する電気接触を引き起こすように働く。２本の接触導線１６が、はんだ付けされる末端１７およびはんだ付け点１８により電極に固着される。接触導線１６の接触プラグは凹部１５の内側にあり、適切な接続プラグ（図示せず）を係合させることができ、それによって当然脱落に対して機械的に適切に保護されなければならない。

外部に対する加熱層の電気接触のこのような実施形態は、窓機能のない加熱板としてパネル要素を使用するのに特によく適している。当然のことながら、図１および２と同様に図３による実施形態では、対になった電極７を永久ケーブルに接続させることができ、このケーブルを自由端部のプラグにより電流源に接続させることができる。

電極７自体は不透明であるが、必要に応じて、ガラス板２のコーティングされていない側部を通して見ることができる。電極は次いで、装飾要素を形成することができる、例えば図面に示す単純なストリップ形状に対する変形形態として、会社または製造者のロゴを示すことができる。さらに、電極を製造するのに使用されることが好ましい導電性スクリーン印刷ペーストを着色することによって、いくつかの色効果も得られる。

もちろん、電気接触の領域を必要に応じて、適切な手段、例えば不透明な装飾パターンを付けるまたは重ね刷りすることにより、あるいは強化ガラス板２に非常に暗いガラス成分を使用することにより、視覚からマスキングさせることもできる。原則として、ガラス板は、加熱される空間の方へ向けられるパネル要素の表面を形成する。どんなマスキングを交換する際にも、ここでは電極および接触導線の領域内に、ガラス板２のコーティングされた表面と加熱コーティング３の間に非導電性の不透明なコーティング１９を備え、このコーティングはガラス表面上に既に印刷され、コーティング３を被着させる前の強化中に焼成されている。代表例の変形形態として、例えば導電性スクリーン印刷ペーストの２つのストリップを印刷し、その後既に示したように、不透明なコーティング１９および電極７の上に導電性コーティング３を被着させることにより、２本の電極７を不透明なコーティング１９に直接付けることができる。特にこれには、機械的に脆いコーティング３を被着した後に、新しい材料を再びコーティングされた表面に塗布させる必要がないという利点がある。さらに、ガラス表面に対する電極７の十分な接着が保証される。

運搬のため、凹部１５が密封された耐久弾性ストッパ（図示せず）で閉塞され、それによって任意選択で上記プラグを配置し、取り除くことが可能になるが、湿気およびほこりが電極７およびコーティング３に広がるのを防ぐ。

図３による代表例では、接触導線１６の１本を温度センサと組み合わせる、例えばパネル要素またはコーティングの実際の温度を局所的に検出し、任意選択で吸収される電力を無害な値に制限する自己温度調整抵抗器と組み合わせることが可能であろう。このような温度センサは有利には、右側の接触導線１６の末端に鎖線２０で示すように、接触導線１６の１本のはんだ付け末端１７に組み込ませることができ、それによって加熱電流回路の電流の流れの中に直接配置させることができる。

分割線で分割された、加熱コーティングを備えるパネル要素の斜視図である。 パネル要素の変形形態の同様の斜視図である。 図１のパネル要素が積層ガラス板の一部である、一実施形態の電気接触領域を通る断面図である。

Claims (17)

1. 強化ガラス板（２）を備えるパネル要素において、このガラス板は電極（７）により電圧を加えることにより加熱される導電性の全表面コーティング（３）を備え、コーティングの一部区域が分割線によって電気的に分離されるパネル要素であって、
   コーティング（３）の内面区域が、コーティングの全周に沿って設けられた２本の平行な周分割線（４）によってコーティング（３）の外縁部領域（５）から電気的に分離されており、分割線（４）によって囲まれた表面区域内に電極（７）が配置されており、加熱されるコーティング（３）の電気抵抗は、国内電気ネットワークの電圧を２本の電極（７）に加えたとき所定温度を超えないように、該国内電気ネットワークの電圧で動作するように調節されていることを特徴とするパネル要素（１）。
2. 分割線（４）によって囲まれた表面区域内のコーティングを局所的に絶縁分割することにより得られる所定の経路に沿って、２本の電極（７）間に電流の流れが毎回通されることを特徴とする請求項１に記載のパネル要素。
3. コーティング（３）が、熱負荷に耐える層のシステムによって形成され、ガラス板（２）を強化する前にその表面上に被着されることを特徴とする請求項１または２に記載のパネル要素。
4. 電極（７）の接続が、縁部領域（５）と接触することなくコーティングされたガラス板（２）から導かれることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のパネル要素。
5. 電極の接続が、縁部領域の上で外側に向かって導かれ、それによって縁部領域から電気的に絶縁されることを特徴とする請求項４に記載のパネル要素。
6. 別の板（１３）がガラス板（２）のコーティングされた側部に積層され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パネル要素。
7. 絶縁ガラス取り付けユニット用スペーサ枠が、コーティングの分離された縁部領域（５）に接着結合されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のパネル要素。
8. 少なくとも１つの凹部（１５）が、コーティングされたガラス板（２）に組み付けられた別の板（１３）内に設けられて、電極（７）に対する電気接続を引き起こすことを特徴とする請求項６および７のいずれかに記載のパネル要素。
9. 電極（７）用のプラグ接続部（１７）が凹部（１５）内に配置されることを特徴とする請求項８に記載のパネル要素。
10. 加熱コーティングの実際の温度を検出する温度センサを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のパネル要素。
11. 所定の温度閾値を超える場合に、加熱電流を切断するまたは減少させるため、温度センサによって制御される切換要素を特徴とする請求項１０に記載のパネル要素。
12. 少なくとも電極（７）の領域がマスクにより視野から隠されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のパネル要素。
13. 視覚マスキングが不透明な装飾要素（１９）によって作られることを特徴とする請求項１２に記載のパネル要素。
14. 不透明な装飾要素（１９）が、ガラス板（２）の表面と加熱コーティング（３）の間で平らに配置されることを特徴とする請求項１３に記載のパネル要素。
15. 加熱コーティング（３）を被着させる前または後に、導電性スクリーン印刷ペーストを被着し焼成することによって、電極（７）が作られることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のパネル要素。
16. 電極が可視装飾要素を形成することを特徴とする請求項１５に記載のパネル要素。
17. 電気接続導体を係合させるプラグ接続部（１６）が電極（７）に接続されることを特徴とする請求項１５または１６に記載のパネル要素。

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