JP5639269B2 - 電気加熱可能なコーティングを有する複合窓ガラス - Google Patents

Description

本発明は、電気加熱可能なコーティングを有する複合窓ガラスに関し、特に、電気加熱可能な自動車窓ガラスに関する。本発明はさらに、自動車窓ガラスとしての、特に、電気自動車用自動車窓ガラスとしての、本発明による複合窓ガラスの使用に関する。

用語「電気自動車」は、電気エネルギーによって駆動される自動車を指す。駆動エネルギーは、大抵の場合、蓄電池および充電池の形態で自動車内に搭載する、または燃料電池によって自動車自体で発生させる。電動機により、電気エネルギーが移動のための機械的エネルギーへと変換される。電気自動車の搭載電圧は通常、１００Ｖ〜４００Ｖである。

蓄電池または充電池のエネルギー貯蔵密度は限られているため、電気自動車の走行距離はかなり限られている。したがって、電気エネルギーの有効利用が、電気自動車では特に重要である。

電気自動車のグレージングには、内燃機関を有する自動車のグレージングと同じ要件が課される。視界の大きさおよび窓ガラスの構造的安定性に関して、下記の法的規制が適用される：
ＥＣＥ Ｒ ４３：「安全グレージングおよび複合ガラス材料の認証に関する統一規定」ならびに
設計承認試験における自動車部品についての技術的要件§２２ ＳｔＶＺＯ［道路交通用車両の使用に権限のあるドイツの規定］、第２９号「安全ガラス」。

これらの規制は、一般に、複合窓ガラスによって満たされる。複合窓ガラスは、特に、フロートガラスで作製される２枚以上の個々の窓ガラスで構成され、１つまたは複数の中間層によって、互いに熱および圧力により固定して接合される。中間層は、大抵の場合、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）やエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）などの熱可塑性物質で作製される。

自動車窓ガラスの視界は、氷および凝結から免れるように保たれなければならない。内燃機関を有する自動車の場合、エンジンの熱は一般に、気流を加熱するために使用される。その後、暖気流は窓ガラスに向かう。電気自動車にはエンジンの熱がないため、この方法は電気自動車には適していない。電気エネルギーからの暖気の発生はあまり効率的ではない。

あるいは、窓ガラスは電気加熱機能を有することができる。独国特許出願公開第１０３５２４６４号明細書は、２枚の窓ガラスを有する複合グレージングを開示している。互いに平行に走るワイヤが、窓ガラス間に挿入されている。これらのワイヤに電圧に印加されると、電流が流れる。電流抵抗によるジュール熱の発生によって、窓ガラスが加熱される。設計および安全性の側面から、ガラス中のワイヤの数同様ワイヤの径も、可能な限り小さく抑えなければならない。ワイヤは、昼間、またヘッドライト照明で夜間に目に見えても、または知覚できてもいけない。

より適切なのは、独国特許第１０３３３６１８号明細書から公知であるような透明導電性コーティングである。そこでは、窓ガラスが電気加熱可能な銀層を有する。薄い銀層に基づくコーティングをコスト効率よく製造することができ、これらコーティングは耐老化性がある。これらの層は、一般に、１オーム／平方〜５オーム／平方の範囲のシート抵抗を有する。電圧４２Ｖの作動についての自動車フロントガラスの全抵抗は、電気的接続の場所および加熱出力に応じて、約２オーム〜４オームである。この範囲の抵抗を有するコーティングは、１００Ｖを超える搭載電圧には適していない。たとえば電力アダプタによって、１００Ｖを超える作動電圧を４２Ｖまたは１４Ｖにまで低下させることは、エネルギーの点で非常に効率が悪い。

透明導電性コーティングの抵抗は、複合窓ガラスが過熱によって損傷を受けないように選択されなければならない。さらに、加熱された窓ガラスが素肌と接触してやけどする危険性があってはならない。コーティングは、特に、作動電圧を印加して３０分後に、複合窓ガラスのどの点の温度も＞７５℃にならないような寸法でなければならない。

独国特許出願公開第１０３５２４６４号明細書 独国特許第１０３３３６１８号明細書 独国特許第６９７３１２６８号明細書 欧州特許第０８４７９６５号明細書 独国実用新案第２０２００８０１７６１１号明細書 欧州特許第００２５７５５号明細書 独国特許第４２３５０６３号明細書 独国実用新案第２０２００４０１９２８６号明細書 独国実用新案第９３１３３９４号明細書

本発明の目的は、１００Ｖ〜４００Ｖの作動電圧に適し、加熱出力が３００Ｗ／ｍ^２〜１０００Ｗ／ｍ^２である透明導電性コーティングを有する複合窓ガラスを提供することにある。この加熱可能なコーティングは、経済的に製造可能で耐老化性があることになる。

本発明の目的は、請求項１に記載の電気加熱可能なコーティングを有する複合窓ガラスを用いることによって、本発明に従って実現される。好ましい諸実施形態が従属請求項から明らかになる。複合窓ガラスの使用がさらなる請求項から明らかになる。

本発明による複合窓ガラスは、少なくとも１つの中間層によって互いに接合されている少なくとも２枚の窓ガラスを含む。原則的に、熱的にも化学的にも安定であると共に、本発明による複合窓ガラスの製造および使用の条件下で寸法安定性のある透明な電気絶縁性基板すべてが、窓ガラスとして適している。

これら窓ガラスは、好ましくはガラス、特に好ましくは板ガラス、フロートガラス、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、あるいは透明プラスチック、好ましくは硬質透明プラスチック、特に、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリ塩化ビニルおよび／またはこれらの混合物を含む。適切な種類のガラスの例が、ファイル番号独国特許番号第６９７３１２６８号の欧州特許番号第０８４７９６５号、８ページ、段落［００５３］のドイツ語訳から公知である。本発明による複合窓ガラスの好ましい一実施形態においては、窓ガラスの少なくとも１枚がガラスを含み、窓ガラスの少なくとも１枚がプラスチックを含む。特に、自動車窓ガラスとしての本発明による使用では、外側の窓ガラスがガラスを含み、内側の窓ガラスがプラスチックを含む。

これら窓ガラスの厚さは、広く変化し得るため、個々の場合の要件に優位に適応させることができる。好ましくは、標準厚さ１．０ｍｍ〜２５ｍｍ、より好ましくは１．４ｍｍ〜２．１ｍｍの窓ガラスを使用する。窓ガラスの大きさは広く変化し得るが、本発明による用途の大きさに基づく。これら窓ガラスは、任意の三次元形状を有することができる。好ましくは、三次元形状には、たとえば、陰極スパッタリングによって被覆することができるように影ゾーンがない。好ましくは、基板は平面、あるいは１つの方向に、または複数の空間方向にわずかにまたは大きく曲がっている。特に、平面基板を使用する。これら窓ガラスは無色であっても、または薄く色がついていてもよい。

これら窓ガラスは、中間層によって互いに結合している。中間層は、好ましくは、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、これらの複数の層などの熱可塑性物質を、好ましくは０．３ｍｍ〜０．９ｍｍの厚さで含む。

本発明による複合窓ガラスの個々の窓ガラスの少なくとも１枚は、一方の内側が透明導電性コーティングで被覆される。ここで、「内側」は、中間層に面する任意の側を意味する。本発明による透明導電性コーティングは、電磁放射、好ましくは波長３００〜１３００ｎｍの電磁放射に対して、特に可視光に対して透明である。「透明」は、複合窓ガラスの全透過率が法的規制に従い、特に、可視光では、好ましくは＞７０％、特に＞８０％であることを意味する。そのようなコーティングが、独国実用新案第２０２００８０１７６１１号明細書および欧州特許第０８４７９６５号明細書から公知である。それらコーティングは、一般に、金属酸化物型誘電材料で作製される少なくとも２つの層の間に埋め込まれる銀層や銀含有金属合金などの金属層から作製される。金属酸化物は、好ましくは酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニウム等、またこれらの１種または複数種の組合せを含有する。誘電材料は、窒化物、シリコーン炭化物または窒化アルミニウムを含有することもできる。好ましくは、複数の金属層を有する金属層システムを使用し、個々の金属層は、誘電材料で作製される少なくとも１つの層によって分離される。この層構造は一般に、磁場援用陰極スパッタリングなどの真空法によって行われる一連の堆積プロセスによって得られる。特に、チタンまたはニオブを含有する非常にきめ細かい金属層を、銀層の両側に設けることができる。下側の金属層は、結合および結晶化層として働く。上側の金属層は、さらなるプロセス工程中の銀の変化を防止するために、保護およびゲッタ層として働く。

この透明導電性コーティングの厚さは広く変化し得るが、個々の場合の要件に適応させることができる。導電性透明コーティングの厚さが厚すぎて、電磁放射、好ましくは波長３００〜１３００ｎｍの電磁放射、特に可視光に対して不透過性となってはならないことが不可欠である。本発明に従って使用する銀層システムは、１オーム／平方〜１０オーム／平方の、好ましくは３オーム／平方〜５オーム／平方のシート抵抗を有する。

本発明による複合窓ガラスの有利な一実施形態においては、少なくとも１つの透明導電層が、窓ガラスの内側の少なくとも一方上に位置する。ここで、窓ガラスの「内側」は、熱可塑性中間層に面する任意の側を意味する。２枚の窓ガラスで作製される複合窓ガラスの場合、透明な導電層が、一方または他方の窓ガラスの内側に位置することができる。あるいは、透明な導電層が、いずれの場合にも、２つの内側それぞれに位置することもできる。３枚以上の窓ガラスで作製される複合窓ガラスの場合、複数の透明な導電層が、窓ガラスの複数の内側に位置することもできる。あるいは、１つの透明な導電コーティングを、２つの熱可塑性中間層の間に埋め込むことができる。その場合、透明導電性コーティングは、好ましくはキャリア膜またはキャリア窓ガラス上に塗布される。キャリア膜またはキャリア窓ガラスは、好ましくはポリマー、特に、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはこれらの組合せを含有する。

透明導電性コーティングは、電力送信のために、特に、ストリップまたは帯状導体、所謂「バスバー」に接続される。適切なバスバーの例が、独国特許第１０３３３６１８号明細書および欧州特許第００２５７５５号明細書から公知である。これらバスバーは、コーティングへの加熱電流の幅広い分布の導入に役立つ。バスバーは、ガラス窓の屈曲前および／または屈曲時に焼かれる導電ペーストの印刷によって製造される。導電ペーストは、好ましくは銀粒子およびガラスフリットを含有する。焼かれた銀ペーストの層厚さは、特に、５μｍ〜２０μｍである。

本発明によるバスバーの代替実施形態においては、好ましくは銅および／またはアルミニウムを含有する薄く幅の狭い金属箔片または金属線をバスバーとして使用し、特に、厚さ５０μｍの銅箔片を使用する。銅箔片の幅は、好ましくは１ｍｍ〜１０ｍｍである。金属箔片または金属線は、複合層の組立て時にコーティング上に設置する。その後のオートクレーブプロセスにおいて、バスバーとコーティングとの間の確実な電気接触が、熱および圧力の作用によって得られる。しかしながら、バスバーとコーティングとの間の電気接触は、はんだ付けまたは導電性接着剤を用いた接着によって製造することもできる。

本発明による複合窓ガラスは、特に、透明導電性コーティングに接続される少なくとも２本のバスバーを備え、第１のバスバーが、電圧源の一方の極への接続用に設けられる第１の給電線に電気的に接続され、第２のバスバーが、電圧源の他方の極への接続用に設けられる第２の給電線に電気的に接続される。さらに、この複合窓ガラスは、給電線なしの追加のバスバーを備えることができる。

自動車部門においては、複合窓ガラスの内部でバスバーを接続するための給電線として、箔導体が習慣的に使用される。箔導体の例が、独国特許第４２３５０６３号明細書、独国実用新案第２０２００４０１９２８６号明細書および独国実用新案第９３１３３９４号明細書に記載されている。時折「平板導体」または「フラットバンド導体」とも呼ばれる可撓性箔導体が、好ましくは、厚さ０．０３ｍｍ〜０．１ｍｍおよび幅２ｍｍ〜１６ｍｍの錫めっきした銅片で作製される。銅は、優れた電気伝導性と共に、箔への優れた加工性を有するため、そのような導体トラックに成果がある。同時に、材料コストが低い。箔に加工することができる他の導電性材料を使用することもできる。この例が、金、銀、スズおよびこれらの合金である。電気的絶縁のため、また安定化のため、錫めっきした銅片は、プラスチックで作製された、またはプラスチックが両側に積層されたキャリア材料に適用される。絶縁材料は、一般に、厚さ０．０２５ｍｍ〜０．０５ｍｍのポリイミドシステムの膜を含む。所要の絶縁特性を有する他のプラスチックまたは材料を使用することもできる。互いに電気的に絶縁されている複数の導電層が、１つの箔導体片に位置することができる。複合窓ガラスにおける導電層の接続に適している箔導体の全厚さは、０．３ｍｍしかない。そのような薄い箔導体を、個々のガラス窓間の熱可塑性接着剤層に、難なく埋め込むことができる。あるいは、給電線として金属線を使用することもできる。金属線は、特に、銅、タングステン、金、銀またはアルミニウム、あるいはこれらの金属のうちの少なくとも２つの合金を含有する。合金は、モリブデン、レニウム、オスミウム、イリジウム、パラジウムまたは白金を含有することもできる。給電線は、複合窓ガラスから誘導され、好ましくは、作動電圧を供給する電圧源に制御電子回路を介して接続される。

本発明による透明導電性コーティングは、少なくとも部分的には互いに電気的に絶縁されている領域にコーティングを分離する切り込みを有する。これら切り込みは、コーティングを、特に、互いに完全に電気的に絶縁されている領域へと分離することができる。完全に互いに電気的に絶縁されている領域は、給電線なしでバスバーによって互いに電気的に連続（直列に）、または並列に接続される。あるいは、またはこれと組み合わせて、切り込みは、コーティング領域が連続するよう部分的にのみコーティングを分割することができる。これにより、電流がコーティング中を蛇行して流れる。これにより、コーティングを流れる電流の経路が長くなり、コーティングの全抵抗が増大する。

本発明による複合窓ガラスにおいては、切り込みは、１００Ｖ超〜４００Ｖの作動電圧で３００Ｗ／ｍ^２〜１０００Ｗ／ｍ^２の加熱出力を発生させることができるような電気抵抗をコーティングが有するように配置され埋め込まれる。所望の全抵抗を実現するための切り込みの性格な数、位置および長さは、単純な実験またはシミュレーションによって確認することができる。特に、線状の切り込みは、好ましくは、複合窓ガラスを通して見る風景がわずかに損なわれるだけである、または全く損なわれないように、また加熱出力の可能な最も均一な分布が得られるように設計される。このため、切り込みは、最小限の幅（長さに垂直な寸法）しか有していない。

第一近似においては、電流経路の長さｌは下記式から得られる。

式中、Ｕは作動電圧、Ｐ_ｓｐｅｚは比加熱出力、Ｒ_{Ｑｕａｄｒａｔ}は透明導電性コーティングのシート抵抗である。電流経路の長さｌと窓ガラスの幅ｄとの商により、直列に接続されている互いに電気的に絶縁されているコーティング領域の数が近似的に得られる。測定した抵抗に基づき、単純な幾何学的変更によって所望の全抵抗を調整することが可能である。

透明導電性コーティングにおける切り込みは、好ましくはレーザを用いて作製される。薄い金属箔を構築するための方法が、たとえば、欧州特許第２２０００９７号明細書または欧州特許第２１３９０４９号明細書から公知である。あるいは、機械的アブレーションによっても、化学または物理エッチングによっても同様に切り込みを作製することができる。切り込みの幅は、絶縁すべき電圧に適合していなければならず、好ましくは１０μｍ〜５００μｍ、特に、５０μｍ〜１００μｍ、たとえば、８０μｍ、または３０μｍ〜５０μｍである。しかしながら、厚さを３０μｍ未満とすることも考えられる。厚さが８０μｍ未満、特に、５０μｍと小さいと、特に銀含有バスバーでは認識可能な複合窓ガラスのわずかな黄ばみを回避することが、特に有利に可能である。このような黄ばみが、特に反射において認識可能である。

ここでは、第１のバスバーと第２のバスバーと（すなわち、給電線に接続され、したがって電位差が最大であるそれらバスバー）の間の幾何学的距離が最短である領域に位置する導電性コーティングのコーティング部分が、複数のそのような切り込みによって電気的に遮断され、切り込みの数は、２つの隣接するコーティング領域を互いに電気的に分離する個々の切り込みの電圧降下が、切り込みの絶縁破壊電圧よりも小さくなるように供給される作動電圧の大きさに応じて選択されることが不可欠である。この手段によって、高い作動電圧を印加した場合に破壊的な絶縁破壊の危険性なく切り込みの幅を比較的小さくし得ることを、有利に実現することができる。万が一完全な作動電圧が個々の切り込みで降下した場合には、十分に高い絶縁破壊電圧を得るために、切り込みを対応する幅分埋め込まなくてはならない結果となるが、従来の材料では、複合窓ガラスの光学的に美的外観が不都合に損なわれる結果を伴う。これに対して、本発明による複合窓ガラスにより、いずれの場合にも互いに隣接するコーティング領域間で作動電圧の一部しか降下しないため、切り込みの幅の大幅な削減が可能となる。有利には、切り込みは、いずれの場合にも、本発明による手段なしで切り込みの絶縁破壊が起こり得るように、想定される作動電圧がそれら切り込みの絶縁破壊電圧よりも大きくなるような（狭い）幅を有する。本発明による複合窓ガラスのでは、導電性コーティングの層厚さが小さいため、切り込みで突然の（急な）絶縁破壊が起こり得るたけでなく、高い作動電圧を印加した場合にもエレクトロマイグレーションの結果として絶縁破壊が起こり得る。これは、印加電圧によりコーティングの原子が電気絶縁間隙へと移動することができ、その結果、最終的には、たとえば、１カ月または１年継続する過程の途中で、（クリープ）絶縁破壊が起こり得るという影響である。本発明によれば、この影響も含められるべきである。

一方で、本発明による複合窓ガラスは、したがって、切り込みによって、１００Ｖ超〜４００Ｖの範囲における高い作動電圧で、３００Ｗ／ｍ^２〜１０００Ｗ／ｍ^２の範囲の適切な加熱出力を実現することができるようにコーティングの抵抗を調整することができるという利点をもたらす。一方、高い作動電圧による切り込みの絶縁破壊を確実に回避することができよう、作動電圧によって影響を受けるバスバー間で少なくとも２つの切り込みが一直線（直接接続）となるように切り込みを配置することができ、その結果、切り込みの幅を比較的狭くし、複合窓ガラスの光学的に美的外観を妨げずに済む。したがって、本発明による複合窓ガラスにより、光学的に美的外観を不都合に損なうことなく、同時に電気自動車の高い作動電圧を用いた実用に適した加熱出力を発生させることが、初めて可能となる。好ましくは、本発明による複合窓ガラスは、２８０Ｖ〜４００Ｖの範囲の作動電圧における使用向けに設計される。

本発明による複合窓ガラスの好ましい一実施形態においては、透明導電性コーティングは、コーティングが塗布されている窓ガラスの面の表面積の少なくとも９０％に及ぶ。透明導電性コーティングは、好ましくは、コーティングが塗布されている窓ガラスの面の表面積全体に及ぶが、幅２ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは５ｍｍ〜１０ｍｍの周囲のフレーム状のコーティングされていない領域は差し引かれる。これは、電圧伝達コーティングと自動車本体との間の電気的絶縁に役立つ。コーティングされていない領域は、好ましくは、中間層またはアクリレート接着剤によって、蒸気拡散障壁として密封される。腐食感受性コーティングは、この蒸気拡散障壁によって、水分および大気中酸素から保護される。加えて、透明導電性コーティングは、データ伝送窓または通信窓として働く別の領域でコーティングされていなくてもよい。

本発明による複合窓ガラスの有利な一実施形態においては、切り込みは、透明導電性コーティングを互いに（完全に）電気的に絶縁された少なくとも３つの領域に分離するように実施される。隣接するコーティング領域が、いずれの場合にも、第３のバスバー（すなわち、給電線なしのバスバー）を介して互いに電気的に接続される。これら領域の分離およびバスバーを介した接続により、透明導電性コーティング中を流れる電流の経路が長くなる。電流の経路が長くなると、所望の加熱出力を得るために適切に調整することができる電気抵抗が増大する。

本発明による複合窓ガラスの別の有利な実施形態においては、バスバーは、設置位置において縦方向の、複合窓ガラスの縁部上に実施される。バスバーは、特に、自動車本体の所謂Ａピラー（Ａポスト）と平行に走っている。

本発明による複合窓ガラスの有利な一実施形態においては、給電線に接続されるバスバーは、複合窓ガラスの一側面の縁部に配置される。作動電圧は、給電線を介して透明導電性コーティングに印加される。好ましい一実施形態においては、給電線に接続されるバスバーは、複合窓ガラスの一側面の縁部に直接隣接して位置する。好ましい代替実施形態においては、給電線は、本発明による複合窓ガラスの内部に一緒に誘導され、好ましくは互いに近くにある複合窓ガラスから誘導される。複合窓ガラスの電気的接続部は、プラグ素子または２線式ラインを介して自動車電気系統に接続することができる。プラグ素子を用いて接触を行うと、自動車本体における複合窓ガラスの設置が単純化される。

本発明はさらに、上述のような複合窓ガラスと共に、作動電圧を供給するための電圧源を備える配置に及ぶ。

本発明にはさらに、陸上、機上または水上交通の輸送手段における、特に自動車における、たとえば、フロントガラス、リアウィンドウ、サイドウィンドウおよび／またはガラス屋根としての本発明による複合窓ガラスの使用が含まれる。本発明による複合窓ガラスは、好ましくは、搭載電圧が１００Ｖ〜４００Ｖである交通手段における自動車窓ガラスとして使用される。本発明による複合窓ガラスはまた、好ましくは、電気エネルギーの変換によって駆動される自動車における、特に、電気自動車における自動車窓ガラスとしても使用される。電気エネルギーは、蓄電池、充電池、燃料電池または内燃機関発電機から取り出される。本発明による複合窓ガラスはさらに、電気エネルギーの変換に加え、別のエネルギー形態の変換によって駆動されるハイブリッド電気自動車における自動車窓ガラスとして使用される。他のエネルギー形態は、好ましくは内燃機関、特に、ディーゼルエンジンである。

上述の、また以下に説明する特徴は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、示した組合せにおいてだけでなく、他の組合せにおいて、または単独で使用することができることを理解されたい。

ここで、添付の図面を参照しながら、例示的な諸実施形態に関して本発明を詳細に説明する。図面は簡単に示され、原寸に比例していない。

複合窓ガラス１の内側窓ガラス１．２の平面図において、自動車のフロントガラスにおいて本発明に従って実施される複合窓ガラス１を示す。 本発明に従って実施される複合窓ガラス１の、図１のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。 透明導電性コーティング２に切り込み４．１を有する本発明に従って実施される複合窓ガラス１の、図１のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。 バスバー３．３の領域において透明導電性コーティング２に切り込み４．１を有する本発明に従って実施される複合窓ガラス１の、図１のＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。 本発明に従って実施される複合窓ガラス１の代替実施形態の平面図である。 本発明に従って実施される複合窓ガラス１の別の代替実施形態の平面図である。

これらの図面は、全体として参照文字１である、電気加熱可能なコーティングを有する本発明による複合窓ガラスの一実施形態を示す。図１は、内側窓ガラス１．２の外側ＩＶの平面図において、自動車のフロントガラスの形で本発明に従って実施される複合窓ガラス１を示す。図２は、図１のＡ−Ａ’線に沿った断面図を示す。

複合窓ガラス１の個々の窓ガラス１．１および１．２は、フロートガラス製で、いずれの場合も厚さが２．１ｍｍである。これら個々の窓ガラスは、熱可塑性中間層によって互いに結合している。熱可塑性中間層は、厚さ０．７６ｍｍのポリビニルブチラール（ＰＶＢ）膜７で作製される。示した例では、透明導電性コーティング２は、熱可塑性中間層７に面する内側窓ガラス１．２の面ＩＩＩ上に塗布される。一方、電気加熱可能なコーティングは、熱可塑性中間層に面する外側窓ガラス１．１の面ＩＩ上に、または両方の窓ガラスの内側ＩＩおよびＩＩＩに塗布することができる。ローマ数字Ｉは、外側窓ガラス１．１の外側を示し、ＩＩは外側窓ガラス１．１の内側、ＩＩＩは内側窓ガラス１．２の内側、ＩＶは内側窓ガラス１．２の外側を示す。

透明な電気加熱可能なコーティング２は、たとえば、
欧州特許第０８４７９６５号明細書から公知で、いずれの場合も複数の金属および金属酸化物層の間に埋め込まれる２つの銀層から構成される。正確な層順序を表１に示す。

この層システムのシート抵抗は、約３オーム／平方〜５オーム／平方である。

透明導電性コーティング２は、窓ガラス１．２の面ＩＩＩの表面積全体に及ぶが、幅ｂが８ｍｍの周囲のフレーム状のコーティングされていない領域は差し引かれる。マスキング印刷８によって覆われる領域の幅は、文字ｂで参照される。これは、電圧伝達コーティングと自動車本体との間の電気的絶縁に役立つ。コーティングされてない領域は、中間層７を用いた接着によって密封される。

複数のバスバー３．１、３．２、３．３、３．４および３．５が、窓ガラスの外縁に位置する。これらバスバー３．１、３．２、３．３、３．４および３．５は、導電性銀ペーストを用いて透明導電性コーティング２上に印刷し、焼いた。バスバー３．１、３．２、３．３、３．４および３．５は、その下に位置するコーティング２の領域に導電的に接続される。第１のバスバー３．１が第１の給電線５．１に電気的に接続される。第２のバスバー３．２が第２の給電線５．２に電気的に接続される。給電線５．１および５．２は、幅１０ｍｍ厚さ０．３ｍｍの錫めっきした銅箔で作製される。第１の給電線５．１は第１のバスバー３．１にはんだ付けされ、第２の給電線５．２は第２のバスバー５．２にはんだ付けされる。他のバスバー３．３〜３．５は、給電線には接続されない。２本の給電線５．１、５．２は、作動電圧を供給するための電圧源の２つの極に接続するために設けられる。

外側窓ガラス１．１上には、幅ａが２０ｍｍの不透明なカラーコーティングが、マスキング印刷８として内側ＩＩの縁部上にフレームのように塗布される。マスキング印刷８は、複合窓ガラスを車両本体へと接着する接着剤のストランドが見えないようにする。同時に、マスキング印刷８は、接着剤を紫外線から保護する機能を果たし、したがって接着剤の早期老化から保護することとなる。さらに、バスバー３．１、３．２、３．３、３．４および３．５ならびに給電線５．１、５．２は、マスキング印刷８によって覆われる。マスキング印刷８によって覆われる領域の幅は、文字ａで参照される。

図３は、図１のＢ−Ｂ’線に沿った断面図を示す。透明導電性コーティング２は第１の切り込み４．１を有し、互いに完全に分離されている２つのコーティング領域２．１および２．２に（電気的）に分割されている。さらなる２つの切り込み４．２、４．３により、透明導電性コーティング２は、互いに電気的に完全に絶縁されている計４つのコーティング領域２．１、２．２、２．３、２．４に分割される。これらの切り込み４．１、４．２、および４．３は、収束レーザービームでコーティング２に導入した。

図４は、互いに電気的絶縁されているコーティング領域２．１および２．２の、給電線なしの第３のバスバー３．３による接続を示す。給電線なしの第４のバスバー３．４により、隣接するコーティング領域２．２および２．３が互いに電気的に接続され、給電線なしの第５のバスバー３．５により、隣接するコーティング領域２．３および２．４が互いに電気的に接続される。したがって、異なるコーティング領域２．１〜２．４が電気的に直列接続される。

２本の給電線５．１、５．２を介して第１のバスバー３．１または第２のバスバー３．２へと作動電圧を印加すると、透明導電性コーティング２に電流が流れる。電流の経路は切り込み４．１、４．２、４．３によって長くなり、コーティング２の領域２．１、２．２、２．３、２．４を連続して通過する。

図５は、本発明に従って実施される複合窓ガラス１の代替実施形態の平面図である。図１の変形形態とは対照的に、本実施形態においては、透明導電性コーティング２は、切り込み４．１、４．２、４．３によって互いに電気的に絶縁されているコーティング領域に分離されてはいない。にもかかわらず、電流の経路は長くなり、２本の給電線５．１、５．２間のコーティング２の抵抗は増大する。この配置においては、複合窓ガラス１の上縁９．３に位置する２本のバスバー２．１および２．２が必要となる。

加えて、電流の方向が反転する透明導電性コーティング２の領域１０において、追加のバスバーを適用することができる。これら追加のバスバーにより、電位のより均一な分布がもたらされ、したがって、より均一な加熱出力と共に、より均一な温度分布がもたらされる。

図６は、本発明に従って実施される複合窓ガラス１の別の代替実施形態の平面図である。透明導電性コーティング２は、４オーム／平方のシート抵抗を有する。切り込み４．１、４．２、４．３および４．４により、コーティング２の全抵抗は約６４オームとなる。２００Ｖの作動電圧を印加後、スイッチオン電力は約６２１Ｗ、スイッチオン電流は約３．１Ａであった。３０分後、複合窓ガラス１のサーモグラフィ画像を作成した。中央の視界における最高温度は約７１℃であった。

図１、図５および図６は、参照番号１１により、いずれの場合も、第１のバスバー３．１と第２のバスバー３．２との間の最短の幾何学的距離を概略的に示し、これらバスバーは、いずれの場合も、給電線に接続され、これらバスバー間の電位差が最大である。本発明による複合窓ガラスの各実施形態において、第１のバスバー３．１と第２のバスバー３．２との間の幾何学的距離１１が最短である領域に位置する、コーティング２のコーティング部分１２は、複数の切り込みによって電気的に遮断されている。図１において、コーティング２は、２本のバスバー３．１、３．２間の一直線の切り込みで３本の切り込み４．１、４．２、４．３によって遮断されている。図５において、コーティング２は、２本のバスバー３．１、３．２間の一直線の切り込みで２本の切り込み４．１、４．２によって遮断されている。図６において、コーティング２は、２本のバスバー３．１、３．２間の一直線の切り込みで４本の切り込み４．１〜４．４によって遮断されている。切り込みの数は、いずれの場合も、２つの隣接するコーティング領域を互いに電気的に分離する個々の切り込みの電圧降下が、切り込みの絶縁破壊電圧よりも小さくなるように供給される作動電圧の大きさに応じて選択される。この手段によって、切り込みは、特に有利には、複合窓ガラスの光学的に美的外観が損なわれないように非常に狭く実施することができる。

１ 複合窓ガラス
１．１ 外側窓ガラス
１．２ 内側窓ガラス
２ コーティング
２．１ 第１のコーティング領域
２．２ 第２のコーティング領域
２．３ 第３のコーティング領域
２．４ 第４のコーティング領域
３．１ 給電線付き第１のバスバー
３．２ 給電線付き第２のバスバー
３．３ 給電線なし第１のバスバー
３．４ 給電線なし第２のバスバー
３．５ 給電線なし第３のバスバー
４．１ 第１の切れ込み
４．２ 第２の切れ込み
４．３ 第３の切れ込み
４．４ 第４の切れ込み
５．１ 第１の給電線
５．２ 第２の給電線
６ コーティングされていない縁部
７ 中間層
８ マスキング印刷
９．１ 第１の縦縁部
９．３ 第１の横縁部
９．４ 第２の横縁部
１０ 追加バスバー用領域
１１ 最短の幾何学的距離
１２ コーティング部分

Claims (20)

1. 電気加熱可能なコーティング（２）を有する複合窓ガラス（１）であって、
   少なくとも２枚の窓ガラス（１．１、１．２）と、
   窓ガラス（１．１、１．２）を互いに結合させる中間層（７）と、
   中間層（７）に面している窓ガラス（１．１、１．２）の少なくとも一方の少なくとも一面上の少なくとも１つの透明導電性コーティング（２）と、
   透明導電性コーティング（２）に接続される少なくとも２本のバスバー（３．１〜３．５）と、を備え、
   第１のバスバー（３．１）が、電圧源の一方の極への接続用に設けられる第１の給電線（５．１）に電気的に接続され、第２のバスバー（３．２）が、電圧源の他方の極への接続用に設けられる第２の給電線（５．２）に電気的に接続され、
   透明導電性コーティング（２）が、
   銀を含有し、
   １オーム／平方〜１０オーム／平方のシート抵抗有し、
   コーティング（２）を複数のコーティング領域（２．１〜２．４）に分割するｎ個の切り込み（４．１〜４．４）を有し、ｎは整数≧２であり、
   コーティング領域（２．１〜２．４）が、互いに電気的に直列接続され、
   切り込み（４．１〜４．４）は、透明導電性コーティング（２）の抵抗により、１００Ｖ超〜４００Ｖの範囲の作動電圧で３００Ｗ／ｍ^２〜１０００Ｗ／ｍ^２の加熱出力がもたらされるように実施され、
   第１のバスバー（３．１）と第２のバスバー（３．２）との間の幾何学的距離（１１）が最短である領域に位置する導電性コーティング（２）のコーティング部分（１２）が、そのような複数の切り込み（４．１〜４．４）によって電気的に遮断され、
   切り込み（４．１〜４．４）の数は、２つの隣接するコーティング領域（２．１〜２．４）を互いに電気的に分離する個々の切り込み（４．１〜４．４）の電圧降下が、切り込み（４．１〜４．４）の絶縁破壊電圧よりも小さくなるように供給される作動電圧の大きさに応じて選択され、
   切り込み（４．１〜４．４）が、いずれの場合も、その絶縁破壊電圧よりも作動電圧が大きくなるような幅を有する、前記複合窓ガラス。
2. 前記作動電圧が、２８０Ｖ〜４００Ｖの範囲にある、請求項１に記載の複合窓ガラス。
3. 互いに隣接するコーティング領域（２．１〜２．４）が、それぞれの切り込み（４）によって電気的に互いに完全に絶縁され、給電線（５．１、５．２）なしのバスバー（３．３〜３．５）によって互いに電気的に接続されている、請求項１または２に記載の複合窓ガラス。
4. 互いに隣接するコーティング領域（２．１〜２．４）が、それぞれの切り込み（４）によって部分的に互いに電気的に絶縁されているが、接続されるようにして実施される、請求項１から３のいずれか一項に記載の複合窓ガラス。
5. 窓ガラス（１．１、１．２）が、ガラスあるいはポリマーを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の複合窓ガラス。
6. 前記ガラスが、板ガラス、フロートガラス、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスまたはソーダ石灰ガラスである、請求項５に記載の複合窓ガラス。
7. 前記ポリマーが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレートおよび／またはこれらの混合物である、請求項５に記載の複合窓ガラス。
8. 透明導電性コーティング（２）が、３オーム／平方〜５オーム／平方のシート抵抗を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の複合窓ガラス。
9. 透明導電性コーティング（２）が、窓ガラス（１．１、１．２）の一面の表面積の少なくとも９０％に及ぶ、請求項１から８のいずれか一項に記載の複合窓ガラス。
10. 切り込み（４．１〜４．４）が、レーザ構造化、機械的アブレーションによって、または化学もしくは物理エッチングによって導電性コーティング（２）に導入される、請求項１から９のいずれか一項に記載の複合窓ガラス。
11. バスバー（３．１〜３．５）が、設置位置において縦方向にある、複合窓ガラス（１）の縁部（９．１、９．２）上に配置される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の複合窓ガラス。
12. 第１のバスバー（３．１）および第２のバスバー（３．２）がそれぞれ、複合窓ガラス（１）の一面（９．１〜９．４）の縁部に配置される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の複合窓ガラス。
13. 陸上、機上または水上交通の輸送手段における、請求項１から１２のいずれか一項に記載の複合窓ガラスの使用。
14. 前記輸送手段が自動車である、請求項１３に記載の複合窓ガラスの使用。
15. フロントガラス、リアウィンドウ、サイドウィンドウおよび／またはガラス屋根としての、請求項１３または１４に記載の複合窓ガラスの使用。
16. 搭載電圧が１００Ｖ超〜４００Ｖの範囲にある交通手段における自動車窓ガラスとしての、請求項１から１２のいずれか一項に記載の複合窓ガラスの使用。
17. 電気エネルギーの変換によって駆動される自動車における自動車窓ガラスとしての、請求項１から１２のいずれか一項に記載の複合窓ガラスの使用。
18. 電気エネルギーが、蓄電池、充電池、燃料電池または内燃機関発電機から得られる、請求項１７に記載の複合窓ガラスの使用。
19. 前記自動車が電気自動車である、請求項１７または１８に記載の複合窓ガラスの使用。
20. 電気エネルギーの変換に加え、別のエネルギー形態の変換によって駆動されるハイブリッド電気自動車における自動車窓ガラスとしての、請求項１から１２のいずれか一項に記載の複合窓ガラスの使用。

Images