JP5642274B2 - 加熱コーティングを備える透明な窓ガラス - Google Patents

Description

本発明は、広くには、電気的に加熱可能なコーティングを備える請求項１の冒頭部分に記載の透明な窓ガラスに関する。

透明な電気的に加熱可能なコーティングを備える窓ガラスは、それ自身は周知であり、すでに特許文献に何度も記載されている。この点に関し、あくまでも例として、独国特許出願公開第１０２００８０１８１４７号明細書および独国特許出願公開第１０２００８０２９９８６号明細書が参照される。そのような窓ガラスは、自動車において、フロントガラスとして頻繁に使用されている。なぜならば、フロントガラスの中央の視野（「視野Ａ」）には、後部窓と対照的に、法令によりいかなる視覚の制限もあってはならないからである。加熱可能なコーティングによって発せられる熱により、凝縮した水分、氷、および雪を、中央の視野においても短時間で取り除くことができる。

電気的に加熱可能なコーティングを備える透明な窓ガラスは、通常は、２枚の個別の窓ガラスが熱可塑性の接着剤の層によって互いに貼り合わせられる複合窓ガラスとして構成される。加熱可能なコーティングを、２枚の個別の窓ガラスの互いに面する表面のうちの一方に配置することができるが、加熱可能なコーティングが２枚の個別の窓ガラスの間の担体フィルムに位置する他の構造も知られている。典型的には、加熱可能なコーティングは、金属材料または金属酸化物から作られる。

加熱電流が、通常は、少なくとも１対の帯状またはベルト状の集電体（「バスバー」）によって加熱可能なコーティングへと導入される。これらは、加熱電流をコーティングへと可能なかぎり一様に導入し、広範囲に分配しなければならない。ベルト状のバスバーは透明ではないため、不透明なマスキング帯によって覆われる。マスキング帯は、例えばスクリーン印刷によってスクリーン印刷ペーストとして窓ガラスへと塗布される非導電性の黒色の焼成可能な材料で形成される。

加熱可能なコーティングの電気シート抵抗（単位表面積当たりの抵抗）は、現時点において工業的な連続生産に使用されている材料の場合には、数オームパースクエア（Ω／□）程度である。自動車において標準的に利用することができる１２〜２４Ｖの車上の電圧で適切な加熱出力を得るために、バスバーは、シート抵抗が電流経路の長さにつれて大きくなるということに鑑みて、バスバー間の距離が可能なかぎり短くなければならない。したがって、通常は高さよりも幅の方が大きい自動車の窓ガラスの場合には、バスバーが、典型的には、加熱電流が窓ガラスの高さという短い経路を介して流れることができるよう、窓ガラスの長辺（組み込まれた状態では、上部および下部）に沿って配置される。この設計の結果として、窓ガラスを拭うために設けられるフロントガラスのワイパーの休止位置または停止位置の領域において、たいていは加熱の出力が不適切になり、結果としてワイパーが然るべき場所で凍り付く可能性がある。他方で、上方のバスバーへの接触に、比較的高い技術的困難をとも伴う。加えて、帯状のバスバーは、バスバーの領域における窓ガラスの局所的な過熱が防止されるよう、充分に大きな幅を有さなければならない。現実に使用されている材料において、バスバーは、通常は１４〜１６ｍｍの範囲の幅を有し、典型的には１６ｍｍの幅を有する。しかしながら、これは、バスバーが窓ガラスの上縁および下縁の領域において相応に大きなスペースを必要とすることも意味する。

近年では、化石資源の減少に鑑みて、１００〜４００ボルトの範囲の高い車上の電圧を有する電動の自動車が、公衆の関心をますます引き付けるようになってきている。そのような高い車上の電圧は、１２〜２４ボルトの範囲の車上の電圧に合わせて設計された従来からの加熱可能なコーティングへと接続することが不可能である。なぜならば、窓ガラスの局所的な過熱につながりかねないからである。代わりに、前もって適切な電圧変換が必要であるが、電圧変換には、電圧変換器のコストがつきまとい、電気的な損失も生じる。別の手法は、例えば層の厚さを減らし、あるいは比較的高い比抵抗率の材料で加熱可能なコーティングを製作することによって、加熱可能なコーティングの実効抵抗を高くすることである。国際公開第２００４／１０３９２６号が、電気抵抗が増加するようにコーティングを除くことによって加熱ガラスの抵抗層を分割される別の可能性を開示している。

独国特許出願公開第１０２００８０１８１４７号明細書 独国特許出願公開第１０２００８０２９９８６号明細書 国際公開第２００４／１０３９２６号

本発明の目的は、電気的に加熱可能なコーティングを備える一般的な透明な窓ガラスを好都合に改善することにある。特に、窓ガラスが、１００超〜４００ボルト（Ｖ）の範囲の供給電圧において、事前の電圧変換を必要とせずに、実際の用途に適した加熱出力を発しなければならない。さらに、窓ガラスが、簡単かつ費用対効果に優れた方式で製造できなければならず、魅力的な物理的外観を可能にしなければならない、これらの目的およびさらなる目的が、本発明の提案によれば、独立請求項の特徴を有する加熱可能なコーティングを備える透明な窓ガラスによって達成される。本発明の好都合な実施の形態が、従属請求項の特徴によって示される。

透明な窓ガラスは、一般的に、窓ガラスの表面の少なくとも実質的な部分を覆って広がり、特に窓ガラスの視野について広がる電気的に加熱可能な透明な（導電性の）コーティングを備えている。導電性のコーティングは、少なくとも２つのベルト状または帯状のバスバーへと電気的に接続され、電圧源によってもたらされる供給電圧が印加されたときに、加熱電流がバスバー間に形成される加熱場を流れる。帯状のバスバーは、電圧源の異なる極に接続されるように設けられ、加熱コーティングに電流を導入して広く分配するように機能する。例えば、バスバーは、この目的のために、加熱可能なコーティングへと電気的に接続される。

本発明の提案によれば、透明な窓ガラスが、加熱可能なコーティングが、１００超〜４００Ｖの範囲の供給電圧が加えられたときに３００〜１０００ワット／平方メートル（Ｗ／ｍ^２）の範囲の加熱出力が加熱場によって発せられるような電気抵抗を有する点で、大きく際立っている。さらに、帯状のバスバーが、いずれの場合も、少なくとも１つまたは複数のバスバー部分において５ｍｍ未満の最大幅を有し、これらのバスバー部分の幅が、１０ワット／メートル（Ｗ／ｍ）の単位長さ当たりの最大電力損失が生じるように寸法付けられている。例えば、帯状のバスバーが、全長にわたって５ｍｍ未満の幅を有する。あるいは、帯状のバスバーが、１つまたは複数のバスバー部分において、５ｍｍ未満の幅を有してもよい。後者の場合、バスバーは、例えば電圧源との接続のための接続導体が接触する接続部分に、幅が５ｍｍよりも大きいバスバー部分を有することもできる。

用語「幅」を、ここおよび以下では、帯状のバスバーについて、バスバーの延在の方向「長さ」に対して垂直な寸法を意味するものと理解すべきである。帯状のバスバーの「厚さ」は、長さおよび幅に対して垂直な寸法である。

このように、本発明による窓ガラスは、これまでに実際に使用された帯状のバスバーよりも大幅に小さい幅を少なくとも一部分に有する帯状のバスバーを有する。本出願人の実験によって実証されているとおり、１００超〜４００ボルトの範囲の供給電圧および窓ガラスの適切な加熱出力のための加熱可能なコーティングの相応に大きい抵抗で、窓ガラスの局所的な過熱を引き起こすことなく少なくとも一部分において帯状のバスバーの幅を大きく減らすことが可能である。本発明によれば、帯状のバスバーの幅が、少なくとも一部分において５ｍｍ未満であり、すなわちこれまでに実際に使用されているバスバーの幅よりもはるかに小さいが、バスバーの幅は、依然として窓ガラスの局所的な過熱を防止するために適切に大きい寸法とされる。この寸法の規則は、可能なかぎり最小のバスバーの幅の要求と、それに伴うバスバーの電力損失の増加という、相反する目標を、現実の用途にとって満足できる方式で解決する。１２〜２４ボルトの範囲の車両の車上の電圧における帯状のバスバーの幅の縮小は、窓ガラスの局所的な過熱の恐れゆえに、これまでは当業者にとって否定されてきた。実際、本発明による窓ガラスを使用することによって初めて、加熱可能なコーティングの接触のために比較的細いバスバーを使用することが実際に可能になり、そのような状況において、以下で詳しく説明される一群の大きな利点がもたらされる。バスバーの幅の縮小は、従来からの１２〜１４Ｖの車上の電圧と比べ、１００超〜４００Ｖの動作電圧によるより少ない加熱電流によって可能にされる。加熱電流が比較的少ないことで、バスバーの電力損失も少なくなる。

帯状のバスバーの比電気抵抗は、おおむね使用されるバスバー材料に依存して決まり、特に印刷法（例えば、スクリーン印刷法）にて形成されるバスバーにおいては、１センチメートル当たり２〜４マイクロオーム（２〜４μΩ・ｃｍ）の範囲である。これらに限られるわけではないが、銀（Ａｇ）（特に、印刷法において使用するための印刷ペーストの形態）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、および亜鉛（Ｚｎ）などの金属、あるいは金属合金を、例えばバスバー材料として使用することができる。例えば、スクリーン印刷法のための８０％の銀印刷ペーストの比電気抵抗は、２．８μΩ・ｃｍであり、帯状のＣｕ線の比電気抵抗は、１．６７μΩ・ｃｍである。

バスバーの幅の縮小は、従来からのバスバーと比べて比較的小さい本発明による窓ガラスのバスバーの比抵抗によって好都合に可能とされ、なぜならば比抵抗が小さいと、バスバーの電力損失が比較的少なくなるからである。したがって、バスバーの幅の縮小をすでに可能にする１００超〜４００Ｖの比較的高い動作電圧と併せて、バスバーの幅をさらにもっと減らすことができる。このようにして、本発明による教示は、従来からの加熱可能な窓ガラスと比べて、大幅に細いバスバーを可能にする。本発明によれば、帯状のバスバーの幅が、少なくとも１つまたは複数の部分において５ｍｍ未満であり、さらにそれらの部分の帯状のバスバーの幅が、いずれの場合も最大で１０Ｗ／ｍ、好ましくは最大で８Ｗ／ｍ、例えば５Ｗ／ｍの加熱出力を発するように寸法付けられる。好ましくは、この目的のために、帯状のバスバーの幅が、少なくとも一部分において１〜５ｍｍ未満の範囲にあり、バスバーの幅は、特に最大で１ｍｍまたは１ｍｍ未満であってもよい。

バスバーは、高オームの加熱可能なコーティングと比べ、比較的低オームである。好ましくは、帯状のバスバーが、０．１５〜４Ω／ｍの範囲の単位長さ当たりの電気抵抗を有する。この措置により、バスバーが動作時にわずかしか加熱せず、利用可能な加熱出力のうちでバスバーにおいて電力損失として発せられる分がより少なくなるよう、印加される供給電圧の低下の大部分が加熱可能なコーティングの電気抵抗に起因するようにすることができる。好ましくは、加熱可能なコーティングの加熱出力にもとづく帯状のバスバーの相対の加熱出力が、５％未満であり、より好ましくは２％未満である。

帯状のバスバーの厚さは、おおむね使用されるバスバー材料に依存して決まる。例えば印刷法にて形成される銀（Ａｇ）製のバスバーにおいては、厚さが好ましくは５〜２５マイクロメートル（μｍ）の範囲であり、より好ましくは１０〜１５μｍの範囲である。これらのバスバーについて、断面積または幅に沿いかつ長さに対して垂直である切断面は、好ましくは０．０１〜１平方ミリメートル（ｍｍ^２）の範囲であり、より好ましくは０．１〜０．５ｍｍ^２の範囲である。

例えば銅（Ｃｕ）で前もって製作され、加熱可能なコーティングへと電気的に接続される帯状のバスバー（線）においては、厚さが好ましくは３０〜１５０μｍの範囲であり、より好ましくは５０〜１００μｍの範囲である。これらのバスバーにおいて、断面積は好ましくは０．０５〜０．２５ｍｍ^２の範囲である。

冒頭ですでに述べたように、帯状のバスバーを、例えば金属の印刷ペーストを導電性のコーティングへと特にスクリーン印刷法で印刷することによって形成することができる。この場合に、本発明によれば、帯状のバスバーの幅が少なくとも一部分において５ｍｍ未満であることが好都合である。帯状のバスバーが前もって製作された金属帯の形態にて製造され、導電性のコーティングへと接続され、次いで導電性のコーティングが加熱可能なコーティングへと電気的に接続される上述の別の製造の形態においては、金属帯の幅が、少なくとも一部分において５ｍｍ未満である。さらに、後者の場合には、帯状のバスバーを導電性の接着剤によって加熱可能なコーティングへと貼り付けることが好ましく、これによって窓ガラスを単純かつ費用対効果に優れた方式で製造することができる。同様に、バスバーを電圧源へと電気的に接続するための接続導体を、導電性の接着剤によってバスバーへと堅固に貼り付けることが好都合となりうる。導電性の接着剤の比較的高い電気抵抗、およびバスバーの比較的大きな電力損失を生じさせる関連のバスバーの高い内部抵抗ゆえに、導電性の接着剤の使用は、これまでは当業者にとって否定されていた。代わって、本発明による窓ガラスによって、導電性の接着剤を使用することが、高い動作電圧または供給電圧ならびにそのような高い電圧に合わせられた加熱可能なコーティングの比較的大きい抵抗ゆえに、帯状のバスバーの電力損失を大きく増加させることなく初めて可能にされる。導電性の接着剤は、特に等方性または異方性の導電性を有する感圧式の接着剤であってよい。特に、エポキシ樹脂またはホットメルト系を主体とする導電性の接着剤であってよい。供給電圧および加熱出力に応じて、導電性の接着剤を通って流れる電流は小さく、最大で５アンペア（Ａ）になる。結果として、存在する面積当たりの加熱出力を、加熱可能なコーティングと比べて小さくすることができる。例えば、接触抵抗が１Ωｍｍ^２であり、接触面積が２００ｍｍ^２であり、加熱電流が３Ａである場合、接点における単位表面当たりの加熱出力は、２．２５Ｗ／ｄｍ^２である。

本発明による窓ガラスにおいては、加熱可能なコーティングの電気抵抗が、１００超〜４００Ｖの範囲の供給電圧が加えられたときに３００〜１０００ワット／ｍ^２の範囲の実際の用途に適した加熱出力が加熱場によって発せられるよう寸法付けられる。ここで、好ましくは加熱可能なコーティングの電気抵抗が、加熱面を通って流れる電流が最大で５Ａの大きさを有するように選択され、この措置により、好都合なことに、帯状のバスバーの熱または電力損失は幅が縮小されても比較的わずかに増えるだけである。

一般に、加熱可能なコーティングの電気抵抗は、使用されるコーティング材料に依存して決まり、この理由で、例えば銀（Ａｇ）が使用される。ここで、好ましくは、加熱可能なコーティングの単位表面当たりの電気抵抗が、５〜２００Ω／□の範囲であり、好ましくは１０〜８０Ω／□の範囲であり、特に４０〜８０Ω／□の範囲である。バスバーの電力損失を可能なかぎり少なくするという観点で、加熱可能なコーティングの単位表面当たりの電気抵抗を比較的高くし、特に１００超〜２００Ω／□の範囲にすることも好都合かもしれない。

加熱可能なコーティングの電気抵抗を、層の厚さによって操作することができ、層の厚さを減らすと、電気抵抗が大きくなる。１００Ｖの供給電圧および４００Ｗ／ｍ^２の加熱出力の場合には、加熱可能なコーティングのシート抵抗が、例えば１１Ω／□である。４００Ｖの供給電圧および１０００Ｗ／ｍ^２の加熱出力の場合には、加熱可能なコーティングのシート抵抗が、例えば８０Ω／□である。加熱可能なコーティングのシート抵抗の増加を、層の厚さを増やすことによって達成できる。

加熱可能なコーティングの電気抵抗を増やす別の方式は、電流経路の長さを増すことによる。したがって、本発明による窓ガラスにおいて、加熱場をコーティングの存在しない１つまたは複数の領域によって互いに電気的に（完全に）分離された複数のコーティング領域（セグメント）へと分割（セグメント化）し、これによってコーティング領域を導電性のコーティングに関して互いに完全に電気的に絶縁しつつ、バスバーによって互いに電気的に直列に接続することが、好都合となりうる。コーティングの除去を、例えば機械的または化学的な除去によって行なうことができ、特にレーザ除去によって行なうことができる。コーティングの存在しない領域は、いずれの場合もコーティング領域が加熱可能なコーティングに関して互いに電気的に分離される（電気的に絶縁される）よう、電気的に加熱可能なコーティングを完全に切断する。この措置により、実効抵抗（コーティングの存在しない領域を考慮した総抵抗）の増加を好都合に達成することができる。コーティングの存在しない領域を形成する前の加熱可能なコーティングのシート抵抗は、好ましくは１〜１０Ω／□の範囲であり、特に好ましくは４Ω／□である。コーティングの存在しない領域の形成後には、加熱可能なコーティングの総抵抗が、好ましくは１０〜１６０Ωの範囲であり、より好ましくは４０〜８０Ωの範囲である。コーティングのセグメント化は、きわめて好都合な方式で、バスバーのそれぞれの長さの短縮を可能にし、結果としてバスバーの幅をさらにより小さくすることができる。コーティングのセグメント化を、特に、加熱可能なコーティングの層の厚さの増加と組み合わせることができる。

他方で、本発明による窓ガラスにおいて、加熱場を、コーティングの存在しない１つまたは複数の領域によって、互いに直列に電気的につながった複数のコーティング領域（セグメント）へと分割することで、バスバー間の電流の経路を、コーティングの存在しない領域を持たない加熱場の電流の経路と比べて、長くすることが可能である。コーティングの存在しない領域は、コーティング領域が互いに電気的に分離（電気的に絶縁）されることがなく、むしろ電気的に互いにつながっているように、電気的に加熱可能なコーティングの一部分だけを切断する。やはりこの措置により、コーティングの実効シート抵抗（総抵抗）の増加を達成することができる。

本発明による窓ガラスの他の好都合な実施の形態においては、帯状のバスバーに、電圧源へと電気的に接続された接続導体によって、共通の接続領域において接触することができる。特に、車両のフロントガラスとしての本発明による窓ガラスの一実施の形態においては、共通の接続領域をフロントガラスの下部の角に位置させることができる。この措置により、特に電圧源への接続のために、帯状のバスバーについて、技術的にきわめて単純かつ費用対効果に優れた接触が好都合に可能にされる。

本発明による窓ガラスの別の好都合な実施の形態においては、窓ガラスが、複合窓ガラスとして構成される。複合窓ガラスは、２枚の堅固または可撓な個別の窓ガラス（内側および外側窓ガラス）を少なくとも１つの熱可塑性の接着剤の層によって互いに貼り合わせて備える。２枚の個別の窓ガラスは、必ずしもガラス製である必要はなく、例えばプラスチックなどの非ガラス材料で作られてもよいと理解される。加熱可能なコーティングは、例えば内側窓ガラスの外側窓ガラスに面する表面など、個別の窓ガラスの少なくとも１つの表面に位置し、さらには／あるいは２枚の個別の窓ガラスの間に配置される担体の表面に位置する。

自動車のフロントガラスとして実現される本発明による窓ガラスの別の好都合な実施の形態においては、加熱可能なコーティングとの接触を形成するために窓ガラスの下縁の領域に配置される帯状のバスバーが、窓ガラスを拭うように設けられるフロントガラス用ワイパーの休止または停止位置の下方に位置する。したがって、一般的な形式の従来からの窓ガラスと対照的に、本発明によれば初めて、透明な窓ガラスを、フロントガラス用ワイパーの休止または停止位置の領域においても加熱することができる。特に、この措置によれば、好都合なことに、この領域の加熱に関する追加の予防措置を、なしで済ますことができる。これに代え、あるいはこれに加えて、帯状のバスバーおよび／またはバスバーへの帯状の供給線を、フロントガラス用ワイパーの休止または停止位置の領域に配置し、バスバーおよび／または供給線によって発せられる熱によってこの領域を加熱することができる。

自動車のフロントガラスとして実現される本発明による窓ガラスの別の好都合な実施の形態においては、加熱可能なコーティングに接触する帯状のバスバーが、窓ガラスの向かい合う２つの側縁の領域に配置される。通常は、これらは、少なくとも大まかに台形であるフロントガラスの短い方の辺（設置された状態における左側および右側）である。この措置により、窓ガラスのきわめて単純な製造が好都合に達成され、特に帯状のバスバーの簡単かつ美的に魅力的な方式での電気的接続が可能である。さらには、フロントガラスの幅は、高さと対照的に、車両の型式が異なっても頻繁には相違しないため、連続生産がより容易になる。

好ましくは、窓ガラスの側縁の領域に配置される帯状のバスバーは、例えば黒色のスクリーン印刷による縁として実現される少なくとも１つの不透明なカバー要素によって覆われる。従来からのフロントガラスの幅広いバスバーと対照的に、本発明による窓ガラスのバスバーは、窓ガラスの側縁の領域において通常は比較的狭い黒色のスクリーン印刷による縁によって隠すことが可能である。

さらに本発明は、上述のように構成された窓ガラスと、供給電圧をもたらすための電圧源とを備える窓ガラスの構成へと広がる。

さらに本発明は、上述のような窓ガラスを、機能的および／または装飾的な個別の要素および組み込みの部品として、家具、装置、および建物、ならびに地上、空中、または水上の輸送手段において使用し、特に自動車において例えばフロントガラス、後部窓、横窓、および／またはガラス屋根として使用することへと広がる。好ましくは、本発明による窓ガラスは、自動車のフロントガラスまたは自動車の側面の窓として実現される。

上述の特徴および以下で説明される特徴は、示されるとおりの組み合わせにおいて使用できるだけでなく、本発明の技術的範囲から外れることなく他の組み合わせまたは単独でも使用できると理解される。

次に、本発明を、添付の図面を参照しつつ、典型的な実施の形態に関して詳しく説明する。添付の図面は概略図であり、比例尺ではない。

本発明によるフロントガラスの典型的な実施の形態の斜視図である。 本発明によるフロントガラスの典型的な実施の形態の斜視図である。 本発明によるフロントガラスの他の典型的な実施の形態の断面図である。 本発明によるフロントガラスの他の典型的な実施の形態の断面図である。 本発明によるフロントガラスの他の典型的な実施の形態の断面図である。 本発明によるフロントガラスの他の典型的な実施の形態の斜視図である。 本発明によるフロントガラスの他の典型的な実施の形態の斜視図である。 本発明によるフロントガラスの他の典型的な実施の形態の斜視図である。 本発明によるフロントガラスの他の典型的な実施の形態の斜視図である。

最初に図１〜図５を検討すると、図１および図２の各々が、自動車への典型的な設置状態にあるフロントガラス（全体として参照番号１で指し示されている）を示しており、図３〜図５が、窓ガラスの平面に垂直なフロントガラスの断面図を示している。これらの実施の形態において、フロントガラス１は、断面図に示した構造を有する複合窓ガラスである。

これらの実施の形態によれば、フロントガラス１が、どちらも個別の窓ガラスとして構成された堅固な外側窓ガラス２および堅固な内側窓ガラス３を備えており、外側窓ガラス２および内側窓ガラス３が、ここでは例えばポリビニルブチラールフィルム（ＰＶＢ）、エチレン酢酸ビニルフィルム（ＥＶＡ）、またはポリウレタンフィルム（ＰＵ）である熱可塑性の接着剤の層４によって互いにしっかりと貼り合わせられている。２つの個別の窓ガラスは、同じサイズであり、台形の湾曲した外形を有しており、例えばガラスから作られているが、プラスチックなどの非ガラス材料で製作することも同様に可能である。自動車のフロントガラス１としての用途以外の用途においては、２つの個別の窓ガラスを可撓な材料から製作することも可能であると考えられる。

フロントガラス１の外形は、２つの個別の窓ガラス２、３に共通の窓ガラスの縁５からもたらされている。その台形の形状に対応して、フロントガラス１は、窓ガラスの上縁および下縁に相当する２つの向かい合う第１の辺６と、窓ガラスの左縁および右縁（側縁）に相当する２つの向かい合う第２の辺７とを有している。

図３〜図５に示されるとおり、透明な電気的に加熱可能な導電性の加熱コーティング８が、内側窓ガラス３の接着層４へと貼り付けられる面に配置されている。この場合の加熱コーティング８は、例えば、内側窓ガラス３のすべての辺において外縁の帯９がコーティングされず、加熱コーティング８のコーティングの縁１０が窓ガラスの縁５と比べて内側に後退しているように、内側窓ガラス３の表面の実質的に全体にわたって適用される。これにより、外部に対する加熱コーティング８の電気的な絶縁が達成される。さらに、加熱コーティング８が、窓ガラスの縁５から進入する水分に対して保護される。

透明な加熱コーティング８は、それ自身は公知の方式で、少なくとも１つの電気的に加熱可能な金属サブ層（好ましくは、銀（Ａｇ））と、反射防止層およびブロッカ層などの随意による他のサブ層とを有する層の並び（詳しくは示されていない）を備えている。層の並びは、好都合には、ガラス製の窓ガラスの曲げに必要な典型的には６００℃を超える温度に損傷なく耐えるように、高い熱安定性を有するが、熱安定性の低い層の並びを設けることも可能である。加熱コーティング８を、金属の単一層として適用することも可能である。また、加熱コーティング８を内側窓ガラス３に直接適用するのではなく、最初に例えばプラスチックフィルムなどの担体へと適用し、次いでこの担体を外側および内側窓ガラス２、３へと接着することも考えられる。加熱コーティング８は、好ましくはスパッタリングまたはマグネトロン陰極スパッタリングによって適用される。

図１および図２に示されるとおり、加熱コーティング８は、フロントガラス１の上側の第１の辺６において帯状の第１の集電体１１（バスバー）へと電気的に接続され、フロントガラス１の下側の第１の辺６において帯状の第２の集電体１２（バスバー）へと電気的に接続される。第１のバスバー１１は、電圧源（図示されていない）の一方の極へと接続されるように設けられ、第２のバスバー１２は、他方の極へと接続されるように設けられている。反対の極性の２つのバスバー１１、１２は、加熱コーティング８の加熱可能部分（加熱場）を２つのバスバー１１、１２の間に囲み、加熱コーティング８に加熱電流を一様に導入して広く分配するように機能する。下側の第２のバスバー１２は、窓ガラスの下縁５の付近に位置し、特にフロントガラス１を拭うために設けられたフロントガラス用ワイパーの休止または停止位置の下方に位置する。したがって、加熱場が、フロントガラス１のこの領域へと広がり、この領域を適切に加熱してワイパーのその場所での凍り付きを防止することができる。この領域の加熱のためのさらなる予防措置は必要なくすることができる。あるいは、ワイパーの休止または停止位置の領域を、第２のバスバー１２が発する熱（電力損失）によって加熱するように、下側の第２のバスバー１２を、この領域の内側に位置させることもできる。

２つのバスバー１１、１２の各々は、ここでは例えば金属帯として実現される電圧源への接続のための接続導体１５へと電気的に接続される。図１が、上側の第１のバスバー１１にフロントガラス１の左上の角の領域に配置された接続導体１５が接触する一方で、下側の第２のバスバー１２にフロントガラス１の左下の角の領域に配置された別の接続導体１５が接触する一変種を示している。対照的に、図２は、上側の第１のバスバー１１にフロントガラス１の中央に配置された接続導体１５が接触する一方で、下側の第２のバスバー１２にフロントガラス１の中央に対して横方向にそれぞれずらされた２つの別の接続導体１５が接触する一変種を示している。

さらに、内側窓ガラス３に面する外側窓ガラス２の表面の縁の領域に、枠状の外周のマスキング帯１３を形成する不透明なカラー層が設けられる。マスキング帯１３は、例えば外側窓ガラス２へと焼き付けられる電気絶縁性の黒色の材料で形成される。マスキング帯１３は、一方ではフロントガラス１を車体へと貼り付ける接着剤の線（図示されていない）が見えないようにし、他方では使用される接着材料のＵＶ保護として機能する。さらに、マスキング帯１３は、フロントガラス１の視野を定める。マスキング帯１３のさらなる機能は、２つのバスバー１１、１２を外から見えないように隠すことにある。この目的のため、マスキング帯１３は、２つのバスバー１１、１２の各々を、窓ガラスの縁５から遠い側に特定の余分１４または公差を有しつつ覆っている。余分１４を除き、フロントガラス１の視野は、２つのバスバー１１、１２の間に位置する加熱場に一致する。

冒頭においてすでに示したように、２つのバスバー１１、１２を、例えば加熱コーティング８へと金属の印刷ペースト（例えば、銀の印刷ペースト）をスクリーン印刷するなど、印刷によって形成することができ、あるいは例えば銅またはアルミニウムであらかじめ製作された金属帯を適用することによって形成することができる。接続導体１５を、例えばはんだ付けなどの従来からの方式でバスバー１１、１２へと電気的に接続することができる。しかしながら、図４に示されるとおり、接続導体１５を、ここでは例えば接着剤の帯１６の形態で実現される導電性の接着剤によってバスバー１１、１２へと接着することも可能である。ここで、図５に示されるとおり、空気および水を通さないシールを、例えばシール帯１７として実現することもできる。この手段により、加熱コーティング８が、水分および早期の摩耗に対してさらに保護される。

バスバー１１、１２は、好ましくは、０．１５〜４Ω／ｍの範囲の単位長さ当たりの電気抵抗を有する。２つのバスバー１１、１２の比抵抗は、特に印刷法にて形成されるバスバー１１、１２について、好ましくは２〜４μΩ・ｃｍの範囲である。帯状のバスバー１１、１２の幅は、少なくとも１つまたは複数の部位において、５ｍｍ未満であり、これらの部位における幅は、バスバー１１、１２の各々が最大で１０Ｗ／ｍ、好ましくは最大で８Ｗ／ｍ、例えば５Ｗ／ｍの電力損失を生じるように寸法付けられる。好ましくは、帯状のバスバー１１、１２の幅が、この目的のために、少なくとも一部において、それぞれ１〜５ｍｍ未満の範囲にある。バスバー１１、１２の厚さは、好ましくは５〜２５μｍの範囲であり、より好ましくは１０〜１５μｍの範囲である。バスバー１１、１２の断面積は、好ましくは０．０１〜１ｍｍ^２の範囲であり、より好ましくは０．１〜０．５ｍｍ^２の範囲である。

例えば銅（Ｃｕ）で前もって製作される帯状のバスバー１１、１２の場合には、厚さが、好ましくは３０〜１５０μｍの範囲であり、さらに好ましくは５０〜１００μｍの範囲である。これらのバスバー１１、１２について、断面積は、好ましくは０．０５〜０．２５ｍｍ^２の範囲である。帯状のバスバー１１、１２の幅は、少なくとも一部分において、５ｍｍ未満である。

好ましくは、加熱コーティング８の電気抵抗が、加熱場２３を通って流れる電流が最大で５Ａという大きさを有するように選択される。好ましくは、加熱コーティング８の電気シート抵抗が、５〜２００オーム／□の範囲、より好ましくは１０〜８０オーム／□の範囲、特に４０〜８０オーム／□の範囲にある。しかしながら、バスバー１１、１２の電力損失を少なくするために、加熱コーティング８のシート抵抗を、１００オーム／□を超えて２００オーム／□までの範囲にすることも考えられる。

次に、図６〜図９を参照すると、本発明によるフロントガラス１のさらなる典型的な実施の形態が示されている。不必要な繰り返しを避けるために、先の実施の形態に対する相違点だけが説明され、その他については、先の実施の形態における説明が参照される。

図６は、上側の第１のバスバー１１が、下側の第２のバスバー１２とともに２つの接続導体１５との接続のための共通の接続領域１９に行き着くまで延びる接続導体１８へと電気的に接続されている点で、図１に示した変種とは相違する一変種を示している。この例では、共通の接続領域１９がフロントガラス１の左下の角に位置することで、２つのバスバー１１、１２についてきわめて簡単に電気的接触が可能である。接続導体１８は、ここでは、例えば金属帯として実現されている。

図７は、２つのバスバー１１、１２がフロントガラス１の側方の第２の辺７に配置されている点で、図６に示した変種から相違する一変種を示している。ここで、２つのバスバー１１、１２は、外周のマスキング帯１３によって完全に隠されている。加えて、右側の第２のバスバー１２が、左側の第１のバスバー１１とともに２つの接続導体１５との接続のための共通の接続領域１９に行き着くまで延びている接続導体１８に電気的に接続されている。この例では、共通の接続領域１９がフロントガラス１の左下の角に位置することで、２つのバスバー１１、１２についてきわめて簡単に電気的接触が可能である。ここで、接続導体１８は、例えば金属帯として実現される。特に、接続導体１８を、フロントガラス１を拭うために設けられるワイパーの休止または停止位置の領域内に位置させることができる。これらの手段により、ワイパーが然るべき場所で凍り付くことがないよう、フロントガラス１のこの領域を接続導体１８によって加熱することができる。この領域の加熱のためのさらなる予防措置を必要なくすることが可能である。

図８は、加熱コーティング８がコーティングの存在しない４つの領域２０によって互いに電気的に完全に分離された５つの部分２１へと分割されている点で、図１に示した変種とは相違する別の一変種を示している。コーティングの存在しない領域２０の数がより多くても、あるいはより少なくてもよく、したがって電気的に分離された部分２１の数がより多くても、あるいはより少なくてもよいことを、理解すべきである。ここで、コーティングの存在しない領域２０を、例えば平行な線として実現でき、例えばレーザ除去によってコーティングを取り除くことができるが、例えばエッチングなどによる化学的な除去や、例えば研削車による機械的な除去など、他の方法も同様に可能であると考えられる。コーティングの存在しない領域２０が、加熱コーティングを、いずれの場合も少なくともおおむね矩形の部分２１へと完全に分割している。

ここで、加熱コーティング８に関して、電気的に絶縁された各部分２１が、複数の第１および第２のバスバー１１、１２によって互いに直列に接続されることが必須である。この目的のため、第１および第２のバスバー１１、１２が、窓ガラスの上縁および下縁５に配置され、いずれの場合も個々の部分２１の内側に位置する一方の極性のバスバーが、この部分２１を隣の部分２１に電気的に接続する他方の極性のバスバーに対向して配置される。

図８の例において、５つの部分２１に、左から右へと１から５までの番号が付されるものとする。したがって、１つの第１のバスバー１１が、フロントガラス１の窓ガラスの上縁５において、第１の部分２１にだけ電気的に接続され、別の第１のバスバー１１が、第２および第３の部分２１に電気的に接続され、さらに別の第１のバスバー１１が、第４および第５の部分２１へと電気的に接続される。ここで、第２および第３の部分２１ならびに第４および第５の部分２１は、いずれの場合も、第１のバスバー１１によって短絡させられている。他方では、１つの第２のバスバー１２が、フロントガラス１の窓ガラスの下縁５において、第１および第２の部分２１に電気的に接続され、別の第２のバスバー１２が、第３および第４の部分２１に電気的に接続され、さらに別の第２のバスバー１２が、第５の部分２１へと電気的に接続されている。ここで、第１および第２の部分２１ならびに第３および第４の部分２１は、いずれの場合も、第２のバスバー１２によって短絡させられている。したがって、図８の加熱場においては、加熱電流が直列に接続された部分２１を順に通って流れなければならず、このことは、加熱コーティング８の実効（シート）抵抗（総抵抗）が大幅に大きくなることを意味する。

加熱コーティング８のシート抵抗は、コーティングの存在しない領域２０の形成前は、好ましくは１〜１０オーム／□の範囲であり、特に好ましくは４オーム／□である。コーティングの存在しない領域２０の形成後には、加熱コーティング８の総抵抗が、好ましくは１０〜１６０Ωの範囲であり、より好ましくは４０〜８０Ωの範囲である。

図９は、窓ガラス１が自動車の横窓の窓ガラスである点で図８に示した変種とは相違する別の一変種を示している。さらに、加熱コーティング８が、コーティングの存在しない５つの領域２０によって部分的に中断され、互いに電気的に接続された６つの部分２１に分割されている。したがって、コーティングの存在しない領域２０が、いずれの場合も、加熱コーティング８を部分的にのみ、不完全に分割している。コーティングの存在しない領域２０の数がより多くても、あるいはより少なくてもよく、したがって互いに電気的に接続された部分２１の数がより多くても、あるいはより少なくてもよいことを、理解すべきである。コーティングの存在しない領域２０は、ここでは、例えば平行な線として実現されている。

図８の変種と対照的に、コーティングの存在しない領域２０が、いずれの場合も交互に後退させられており、加熱コーティング８が完全には分割されないように領域の端部２２が対向する窓ガラスの縁５に対して充分に遠ざけられている。結果として、加熱電流が、互いに直列につながった部分２１を通って蛇行しつつ流れなければならず、すなわち加熱コーティング８の実効抵抗（総抵抗）が大きくなる。

以下の表Ｉに、それぞれのバスバー１１、１２についての典型的な値が示されており、これらの値は、０．０５Ｗ／ｃｍの電力損失に相当する。

表Ｉ
Ａ：供給電圧［Ｖ］
Ｂ：加熱コーティングの加熱出力［Ｗ／ｍ^２］
Ｃ：バスバーの種類
Ｄ：バスバーの厚さ［μｍ］
Ｅ：バスバー（接続導体は端部）の最小断面積［ｍｍ^２］
Ｆ：バスバー（接続導体は中央）の最小断面積［ｍｍ^２］
Ｇ：バスバー（接続導体は端部）の幅［ｍｍ］
Ｈ：バスバー（接続導体は中央）の幅［ｍｍ］

以下の表ＩＩに、Ｃｕ線の形態で実現されたバスバー１１、１２について、典型的な値が示されている。

表ＩＩ
Ａ：比抵抗［μΩｃｍ］
Ｂ：厚さ［μｍ］
Ｃ：幅［ｍｍ］
Ｄ：加熱電流［Ａ］
Ｅ：単位長さ当たりの抵抗［Ω／ｍ］
Ｆ：加熱出力（電力損失）［Ｗ／ｍ］
Ｇ：加熱出力（電力損失）［Ｗ／ｍ］

下記表ＩＩＩに、スクリーン印刷法にて銀の印刷ペーストから形成されたバスバー１１、１２について、典型的な値が示されている。バスバー１１、１２の導電率は、２．９・１０^−８Ω・ｍであり、厚さは１５μｍである。

表ＩＩＩ
Ａ：加熱コーティングの単位表面積あたりの加熱出力［Ｗ／ｍ^２］
Ｂ：加熱出力［Ｗ］
Ｃ：電圧［Ｖ］
Ｄ：電流［Ａ］
Ｅ：バスバーの単位長さ当たりの加熱出力［Ｗ／ｍ］
Ｆ：バスバーの単位長さ当たりの抵抗［オーム／ｍ］
Ｇ：断面積［ｍｍ^２］
Ｈ：幅［ｍｍ］

透明な窓ガラス１について、さらなる典型的な値が、以下に示される：
供給電圧 ４００Ｖ
窓の形状：
窓の高さ ０．９ｍ
窓の幅 １．５ｍ
接続線の長さ １．５ｍ
バスバー（銀の印刷ペーストからスクリーン印刷法にて形成）：
比抵抗 ３μΩｃｍ
幅 ０．５ｍｍ
厚さ １５μｍ
幅の広がり ０．５ｍｍ
単位長さ当たりの抵抗 ０．０３６９Ω／ｃｍ
バスバー＋すずはんだの抵抗 ０．０１Ω
加熱コーティング
シート抵抗 ２０２．０９Ω／□
総抵抗（両方のバスバーからの合計）
加熱コーティング ３３６．８２Ω
バスバー １．６６Ω
バスバーの延長部 ５．５４Ω
バスバー加熱コーティングの接触 ０．０４１０１Ω
接続導体 ０．０２Ω
総抵抗 ３４４．０８Ω
加熱出力
総加熱出力 ４６５．０Ｗ

バスバーの最も高温の部分
総電流 １．２Ａ
最大加熱出力 ０．０５０Ｗ／ｃｍ（９２０８．７Ｗ／ｍ^２）
バスバーの抵抗に起因する非一様性
バスバーのない加熱コーティングにおける加熱出力 ４７４．９８Ｗ
バスバーを有する加熱コーティングにおける加熱出力 ４６５．７４Ｗ
非一様性 １．９４％
形状による非一様性
幅の変化 −１０ｃｍ
新たな幅の加熱コーティングの抵抗 ３１４．４Ω
新たな幅における総抵抗 ３２１．６Ω
新たな幅の加熱コーティングの加熱出力 ４８６．２Ｗ
非一様性 ６％

本発明は、電気的に加熱可能なコーティングを備える透明な窓ガラスであって、実際の用途において適切な加熱出力を得るために１００超〜４００Ｖの範囲の高い供給電圧を加えることができる透明な窓ガラスを入手可能にする。バスバーの幅が、少なくとも１つまたは複数の部位において５ｍｍ未満であるとともに、これらの部位において、最大の加熱出力が１０Ｗ／ｍであるように寸法付けられる。バスバー１１、１２を、特に窓ガラスの側縁に配置し、不透明なマスキング帯によって隠すことができる。

１ 窓ガラス
２ 外側窓ガラス
３ 内側窓ガラス
４ 接着層
５ 窓ガラスの縁
６ 第１の辺
７ 第２の辺
８ 加熱コーティング
９ 縁の帯
１０ コーティングの縁
１１ 第１のバスバー
１２ 第２のバスバー
１３ マスキング帯
１４ 余分
１５ 接続導体
１６ 接着剤の帯
１７ シール帯
１８ 接続導体
１９ 接続領域
２０ コーティングの存在しない領域
２１ 部分
２２ 領域の端部
２３ 加熱場

Claims (14)

1. 窓ガラス表面の少なくとも一部分を覆って広がる導電性のコーティング（８）を備えており、導電性のコーティング（８）が、少なくとも２つの帯状のバスバー（１１、１２）に電気的に接続され、供給電圧が加えられたときに電流がバスバー（１１、１２）の間に形成される加熱場（２３）を流れる、透明な窓ガラス（１）であって、
   導電性のコーティング（８）が、１００超〜４００ボルトの範囲の供給電圧が加えられたときに３００〜１０００ワット／ｍ^２の範囲の加熱出力が加熱場（２３）によって発せられるような電気抵抗を有しており、
   各々のバスバー（１１、１２）が、
   少なくとも一部分において５ｍｍ未満の最大幅を有し、１０ワット／ｍの最大加熱出力が発せられる幅に寸法付けられており、
   ２〜４μΩ・ｃｍの範囲の比抵抗を有し、導電性のコーティング（８）が、１００超〜２００オーム／スクエアの範囲の単位面積当たりの電気抵抗を有していることを特徴とする、透明な窓ガラス。
2. バスバー（１１、１２）の各々が、少なくとも一部分において、１〜５ｍｍ未満の範囲の幅を有する、請求項１に記載の透明な窓ガラス（１）。
3. バスバー（１１、１２）の各々が、０．１５〜４オーム／ｍの範囲の単位長さ当たりの電気抵抗を有する、請求項１または２に記載の透明な窓ガラス（１）。
4. 導電性のコーティング（８）が、加熱場（２３）を通って流れる電流が５Ａという最大の大きさを有するような電気抵抗を有している、請求項１から３のいずれか一項に記載の透明な窓ガラス（１）。
5. バスバー（１１、１２）に、接続導体（１５）によって共通の接続領域（１９）において電気的に接触することができる、請求項１から４のいずれか一項に記載の透明な窓ガラス（１）。
6. 加熱場（２３）が、コーティングの存在しない１つまたは複数の領域（２０）によって、互いに電気的に隔てられた複数の部分（２１）へと分割され、部分（２１）が、バスバー（１１、１２）によって互いに直列に接続されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の透明な窓ガラス（１）。
7. 加熱場（２３）が、コーティングの存在しない１つまたは複数の領域（２０）によって、互いに直列に電気的につながった複数の部分（２１）へと分割され、バスバー（１１、１２）間の電流の経路が、コーティングの存在しない領域（２０）が存在しない場合の電流の経路と比べて延長されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の透明な窓ガラス（１）。
8. バスバー（１１、１２）が、金属の印刷ペーストを導電性のコーティング（８）へと印刷することによって形成されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の透明な窓ガラス（１）。
9. バスバー（１１、１２）が、導電性のコーティング（８）へと接続されるあらかじめ製作された金属帯の形態で製造され、帯が、導電性の接着剤によって導電性のコーティング（８）へと貼り付けられる、請求項１から７のいずれか一項に記載の透明な窓ガラス（１）。
10. 熱可塑性の接着剤の層（４）によって互いに貼り合わせられた２枚の個別の窓ガラス（２、３）を有する複合窓ガラスとして実現され、加熱可能なコーティング（８）が、個別の窓ガラス（２、３）の少なくとも１つの表面および／または個別の窓ガラス（２、３）の間に配置される担体の１つの表面に位置する、請求項１から９のいずれか一項に記載の透明な窓ガラス（１）。
11. 自動車のフロントガラスとして実現され、窓ガラスの下縁（５）に配置されたバスバー（１２）が、窓ガラスを拭うために設けられたフロントガラス用ワイパーの休止または停止位置の下方に位置する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の透明な窓ガラス（１）。
12. 自動車のフロントガラスとして実現され、バスバー（１１、１２）が、窓ガラスの側縁（５）に配置されている、請求項１から１０のいずれか一項に記載の透明な窓ガラス（１）。
13. バスバー（１１、１２）が、少なくとも１つの不透明なカバー要素（１３）によって覆われている、請求項１２に記載の透明な窓ガラス（１）。
14. 請求項１から１３のいずれか一項に記載の透明な窓ガラス（１）を、自動車においてフロントガラス、後部窓、横窓および／またはガラス屋根として使用する、透明な窓ガラスの使用方法。

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