KR920006269B1 - 가열 투명체의 고 신뢰성 단절 검출기 - Google Patents

가열 투명체의 고 신뢰성 단절 검출기 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

가열 투명체의 고 신뢰성 단절 검출기
제1도는 두개의 분리된 가열 구역들 사이에서 전압 차를 검출하기 위한 수단을 갖는 두 구역을 포함하는 버스 전열선 장치와 관련된 본 발명의 실시태양을 구체화시킨 가열된 투명체의 개략도.
제2도는 제1도의 실시태양에서 구체화될 수 있는 전형적인 적층형 방풍 유리구조를 제1도의 선 2-2를 따라서 절취한 분해 확대 단면도.
제3도는 전압 센서 도선에 관한 다른 위치를 포함하는 본 발명의 다른 실시태양을 구체화시킨 가열된 투명체의 개략도.
제4도는 분리된 전도성 피막을 포함하는 본 발명의 또 다른 실시태양을 구체화시킨 가열된 투명체의 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 외부유리판 11 : 플라스틱 중간층
12 : 내부유리판 13 : 피막
15,15',15" : 하부 버스 전열선 16,16',16" : 상부 버스 전열선
23,23',23",24,24',24" : 전압 센서 도선 25 : 전력원
30 : 노치 31 : 비교기
본 발명은 서리 제거, 제빙 또는 흐림제거 능력을 제공하기 위해 차량에서 사용될 수 있는 것과 같은 개선된 전기적으로 가열된 투명체에 관한 것으로, 특히, 투명체에서 전기 회로의 단절(discontinuity)을 검출하기 위한 개선된 수단에 관한 것이다.
투명체의 온도를 상승시키기 위하여 투명체상의 투명한 전도성 피막을 통해 전류를 흐르게 하는 것은 알려져 왔다. 일반적으로, 전원은 가열될 투명체의 구역의 마주하는 면들을 따라서 있는 한쌍의 버스 전열선(bus bar)을 통하여 전도성 피막에 접속된다. 버스 전열선은 피막에 비하여 저항성이 낮으며 가열될 구역전체에 걸쳐 전류를 고르게 분포시킨다. 버스 전열선은 얇은 금속선을 포함할 수 있지만, 유리 투명체의 경우에 있어서는 투명체의 표면에 용해시킨 금속-세라믹 유리혼합물(frit)을 포함하는 것이 바람직하다. 전형적인 장치는 미합중국(Criss등의) 특허 제 4,323,726호 및 (Ramus의) 특허 제 4,668,270호에서 예시된바와 같이 각각의 버스 전열선에 부착되어 투명체의 마주하는 모서리로부터 연장하는 전기 도선을 갖고 있는, 가열된 구역의 마주하는 면상에서 실제로 평행한 선으로서 구성된 버스 전열선을 포함한다. 투명체를 차량에 보다 더 용이하게 설치하고 전력원과의 접속을 단순화시키기 위하여 도선을 투명체의 동일면에 배치하되 되도록이면 서로에 근접되게 배치하는 것이 유리하다. 그러므로 미합중국(Levin의) 특허 제 3,895,231호 및 (Ramus의) 특허 제 4,543,466호는 두개의 버스 전열선이 비교적 밀접한 한 구역에서 접속될 수 있도록 투명체의 한 단부 주변의 버스전열선들 중에서 하나의 연장된 전열선을 제공한다.
가열된 투명체의 균열은 투명체에 더 큰 손상을 주거나 또는 바람직하지 못한 결과를 일으키게 할 수 있다는 점에서 전기 가열 회로를 바뀌게할 수 있다. 전류의 흐름방향과 수직 성분으로 연장된 피막이 단절되면 가열된 구역의 저항이 전체적으로 증가할 것이고, 결국 손상되지 않은 구역에서 전력 출력이 증가한다. 손상된 구역에서는 가열이 비효과적일 뿐아니라 투명체의 나머지 부분에서 전력이 증가하므로써 투명체가 열적으로 손상될 수 있는 정도로 온도가 상승할 수 있다. 온도가 초과되면 유리의 균열이 확산될 수 있거나 또는 플라스틱 층이 용해될 수 있다. 버스 전열선의 파손은 그 파손 위치에 따라 작은 구역으로 전력이 급격히 집중할 수 있다. 버스 전열선을 따라서 비교적 큰 양의 전류가 흐르기 때문에, 버스전열선의 저항을 증가시키는 부분적인 파손과 같은 결함은 특히 결함부 부근 구역에서 국부적인 과열을 일으키기 쉽다. 이것은 버스 전열선을 따라 어느 위치에서도 발생할 수 있지만, 원격한 버스 전열선으로까지 이르고 있는 연장부에서와 같은, 버스 전열선이 전체 전류 또는 대부분의 전류를 전달하는 위치에서는 특히 중요한 문제이다. 전압이 높은 위치에서, 전도성 재질의 개방된 간격 양단의 아킹(arcing)현상도 또한 유해하게 발생할수 있다.
비록 아킹 현상이 버스 전열선의 파손시에 가장 잘 발생할지라도, 전도성 피막의 단절부를 가로질러서도 또한 발생할 수 있다. 전위의 불균등 가열 또는 아킹 현상에 대한 또다른 위치는 버스 전열선과 전도성 피막과의 접합부로서, 그 접촉은 고르지 않을 수 있고 또는 분리될 수 있다. 작은 손상이 발생할때 투명체에서 과열 또는 아킹 현상이 발생할 수 있는 부가적인 손상때문에, 경보 장치를 기동시키거나 또는 가열 시스템으로부터 전력을 자동적으로 제거시키기 위하여 상기의 손상 발생을 검출하기 위한 수단을 제공하는 것이 바람직하다.
가열된 투명체에서 버스 전열선 파손을 검출하기 위해 제안된 한가지 방법은 버스전열선과 함께 투명체에 붙인 얇은 전도성 전압 센서 도선을 이용하는 것이다. 이 센서 도선은 방풍 유리의 한 면을 따라서 상부 버스 전열선의 연장선과 평행하며, 상부 버스 전열선과 연장선이 만나는 상부 구석에서 버스 전열선 시스템과 접촉한다. 외부 회로는 연장선의 단절부를 나타내는 연장선을 따라서 전압 변화를 검출하기 위해 제공된다. 이러한 방법은 버스전열선의 연장부분에서만 파손을 검출하는데 그치며, 비록 그 파손이 중요한 결과를 가질 수 있을지라도, 전체 버스 전열선 시스템과, 피막과, 버스 전열선과 피막과의 접촉부를 포함할 뿐아니라 다른 위치에서의 파손도 검출하는 것이 바람직할 것이다.
부가적으로, 전압 변화를 검출하는데 의존하는 장치는 다른 부속물에 의해 전원 공급 장치의 가변 부하에 기인한 인가 전압의 변동에 따른 잘못된 경보에 민감한다. 검출 시스템을 이러한 변동에 원만히 조정하면 가열 회로의 단절부에 보다 덜 민감한 시스템이 된다. 외부의 전압 변동에 의해 영향 받지 않는 검출 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 전기적으로 가열된 투명체에 대한 개선된 단절부 검출 장치가 제공되며, 이 장치는 피막을 포함하는 투명체에 설치된 가열 회로의 어느 위치에서도 단절부를 검출할 수 있다. 더우기, 이 검출 시스템은 전압의 외부 변동에 의해 영향을 받지 않는다. 이것은 두개의 분리된 구역으로 투명체에 전력을 인가하고, 두 구역간의 전압차를 측정하며, 측정된 전압차가 예정된 레벨을 초과할때 경보 신호를 발생하므로써 달성된다. 이 분리 구역은 간격에 의해 설정될 수 있거나 또는 투명체의 한면 또는 두면에서 버스 전열선의 증가된 저항 부분에 의해 설정될 수 있다. 임의적으로, 피막을 전기적으로 분리된 두구역으로 분할함으로써 보다 더 완전한 분리를 제공할 수 있다.
본 발명은 다음의 특정 실시태양의 상세한 설명 및 첨부된 도면으로부터 보다 더 충분히 이해될 것이다. 본 명세서에서 양호한 실시태양은 전형적인 방풍유리 구조이기 때문에 플라스틱 중간층에 의해 서로 접착된 두겹의 유리층으로 이루어진 적층형 투명체에 관하여 설명된다. 그러나 본 발명은 단일의 플라스틱층을 갖는 단일의 유리층, 모든 플라스틱 적층, 및 다수의 층을 포함하는 다른 결합을 포함하는 가열된 투명체에 적용할 수 있음을 알아야 할 것이다. 투명체를 자동차의 방풍 유리로서 굳이 사용하려 할 필요는 없으며, 항공기를 포함하는 차량 또는 다른 봉합체의 어떠한 창일 수 있다.
제1도에서 그리고 제2도에서 보다 더 상세하게 도시된 실예에서, 투명체는 외부유리판과, 주로 적층형방충 유리용으로 사용되는 폴리비닐부티랄 또는 다른 적당한 중간층 재질일 수 있는 플라스틱 중간층(11)과, 내부 유리판(12)으로 이루어진다. 전도성 피막(13)은 노출되지 않는 표면에 놓이는 것이 바람직하며, 외부 유리판의 내면에 배치되는 것이 가장 바람직하다. 여러가지의 피막은 방풍 유리 또는 그와 유사한 것을 위한 가열 요소로서 작용하기 위해 투명체 및 전기 전도도의 결합을 나타낼 수 있지만, 본 명세서에서 참조 문헌으로 기술된 미합중국(Gillery의) 특허 제 4,610,771호에 개시된 피막이 바람직하다. 이 피막은 아연 주석산염 막사이의 은막을 포함하며, 상기 각각의 막은 마그네트론 스퍼터링에 의해 연속적으로 도포될 수 있다. 이 은막은 전도층으로서 작용하며 아연 주석산염 막은 은의 반사율을 차폐하도록 작용한다. 피막은 예로, 은층의 두께가 약 110 옹스트롱 일때 가열된 방풍유리로서 사용하기에 적합한 저항율을 나타낸다.
간략성을 기해 다른 도면에서는 생략되었지만 제2도에서 도시된 선택적인 특징은 실크 스크리닝 공정에의해 평평한 유리 표면에 도포되고 그 판을 구부리기 위해 가열시키는 동안 또는 개별적인 가열 공정시에 소결된 세라믹 에나멜일 수 있는 불투명한 테두리(14)이다. 이 불투명한 테두리는 차량에 설치될때에 부착수단 및 다른 요소를 은폐시키는데 사용되며, 또한 가열 회로의 버스 전열선을 은폐시킬 수도 있다.
제1도 및 2도를 함께 참조하면, 하부 버스전열선(15) 및 상부 버스 전열선(16)은 피막(13)과 접촉하고있다. 선(17)(제1도)은 투명체의 면들과 하부 모서리로부터 이격된 피막(13)의 모서리를 나타낸 것으로, 투명체의 세면을 따라서 피복되지 않은 여백을 남기고 있다. 피복되지 않은 여백 구역은 피복 공정동안 그 구역을 차폐시킴으로써 생성될 수 있다. 선택적으로, 전체의 판이 피복될 수도 있으며 그 다음에 피막을 그 구역으로부터 제거시킨다. 피복되지 않은 여백 구역은 피막(13)과 접촉하지 않고 상부 버스 전열선(16)과 접속이 이루어지게 한다. 제1도에 도시된 바와 같이, 상부 버스 전열선과의 전력 접속은 마주하는 측면의 모서리부분을 따라서 연장하는 전도성 측면 연장선(18) 및 (19)과, 하부 연장선(20) 및 (21)으로 이루어진다.
제1도에 도시된 바와 같이, 하부 버스 전열선(15) 및 상기 버스 전열선 연장선은 예시된 전형적인 실시예에서, 투명체의 하부 모서리의 중앙에 위치한 종단 구역(22)에서 서로에 아주 근접하여 끝날 수 있다. 차량에 편리한 설치를 위해 모든 회로선에 대하여 공통의 종단 구역이 바람직하지만, 본 발명의 모든 태양에 필수적인 것은 아니다. 종단 구역이 투명체의 중심을 벗어날 수도 있으며 또는 다른 모서리부분에 있을 수있음은 또한 자명할 것이다.
전압 센서 도선(23) 및 (24)은 종단 구역(22)에서 시작하여, 하부 연장선(20) 및 (21)과 각기 평행하게 연장하며 하부 버스 전열선(15)의 단부들과 접촉하는 것이 제1도에 도시된다. 전압 센서 도선은 버스 전열선 만큼 많은 전류를 전달하도록 요구되지 않기 때문에, 이 센서 도선은 버스 전열선보다 폭이 상당히 작을 수 있으며, 가는 선으로 이루어지는 것이 바람직하다.
버스 전열선 및 전압 센서 도선은 편의상 동일한 공정으로 기판에 도포된 동일한 전도성 재질로 이루어질수 있다. 적합한 전도성 버스 전열선 재질은 그 기술분야에서 잘 알려져 있으며, 전형적으로 원하는 패턴대로 실크스크리닝에 의해 슬러리 형태로 기판에 도포될 수 있는 은과 같은 금속을 포함하는 세라믹 유리 혼합 재질을 포함한다. 유리 혼합물이 개별적인 공정시에 또는 구부림 작업의 일부로서 가열에 의해 용해되게하여 전도성 패턴을 기판위에 고착시킨다. 버스 전열선의 전도도는 피막(13)보다 상당히 크다.
제1도에 도시된 바와 같이, 전력원(25)은 투명체의 종단 구역(22)에서 각각의 버스 전열선과 접촉하는 전기도선(26) 및 (27)에 의해 버스 전열선에 접속될 수 있다. 점퍼 도선(28)은 상부 버스 전열선의 두 연장선(20) 및 (21)을 전력원의 한극과 공통으로 결속시킨다.
제1도의 실시 태양에서 전도성 피막(13)은 저항이 증가된 부분을 구성할 수 있는 상부 버스 전열선(16)의 단절부에 의해 두개의 분리된 회로로 효과적으로 나뉘어진다.
제1도에서 저항이 증가된 부분은 상부 버스 전열선(16)에 있는 노치(notch)(30)에 의해 제공되는데, 그 부분에서 남아 있는 감소된 버스 전열선의 두께가 실제로 버스 전열선의 나머지 부분보다 더 큰 저항을 갖는다. 노치(30)의 양측에 있는 두개의 반쪽 가열 회로들 사이에서 충분한 분리를 제공하기 위하여, 노치 부분의 전도도(및 폭)는 버스 전열선의 나머지 부분의 단지 대략 10퍼센트인 것이 바람직하다. 완전한 간격보다는 노치를 제공하게 되면, 존재할 수도 있는 어떤 작은 불균형을 보상하기 위해 작은 양의 전류가 회로의 한쪽으로부터 다른 쪽으로 흐르게 되지만, 한쪽의 파손시에 다량의 전류가 노치부분을 통해 흐르지 못하게 된다. 그러므로, 한쪽의 파손은 전압차로서 검출될 수 있는 그 쪽의 저항의 변화를 가져올 것이다. 노치(30) 또는 다른 예정된 단절부에 의해 제공된 분리는 가열된 구역을 실제로 동일한 저항을 갖는 두개의 구역으로 분리하도록 배치되는 것이 바람직하며, 본 발명의 도면에서 도시된 양호한 장치는 정상적으로 설치된 위치에서 방풍유리의 수직 중심선을 따라서 하도록 한다. 그러나 전압차 검출 회로를 조정하면 불균등한 구역을 이용할 수 있다. 노치 대신에 제3도에 도시된 바와 같이 상부 버스 전열선에서 완전한 간격을 사용하면 보다 큰 감도로 파손을 검출하게 된다. 개선된 갇도를 갖는 또다른 예가 제4도에 도시되는데, 이 도면에서도 피막(13)의 두 구역사이가 분리된다.
피막에서의 파손 또는 버스 전열선의 한 부분의 파손을 나다내는 두 가열된 구역들간의 저항 불균형을 검출하는 것은 종래의 평행 브릿지형 회로일 수 있는 비교기 회로(31)에 의해 달성된다. 전압 센서도선(23) 및 (24)은 도선(32) 및 (33)에 의해 비교기(31)에 접속된다. 기준 전압은 전력원 도선(26)으로부터 도선(34)을 거쳐 비교기(31)로 공급된다. 도선(32) 및 (34)간의 전압은 도선(33) 빛 (34)간의 전압과 비교된다.
이들 전압중의 한쪽이 다른 전압에 비해 변할때, 이것은 고장에 의해 발생된 가열 회로의 한측에서 저항변화의 징후이며, 경보 신호가 발생되고 도선(35)을 통해 경고 장치 또는 릴레이로 전송되어 전력을 투명체로부터 단속시킬 수 있다. 그러나, 인가된 전압이 변하면, 회로 양쪽의 양단의 전압도 함께 변하며, 비교기회로는 경보 신호를 발생하지 않는다.
제1도의 실시태양과 공통인 제3도 및 제4도의 실시태양의 요소는 유사한 참조 번호로 기재되며 그 설명은 반복하지 않는다. 외부회로는 모든 실시태양에 대해 근본적으로 동일할 수 있다. 상기 설명된 바와 같이, 제3도의 투명체는 상부 버스 전열선(16')에서 완전한 간격(40)을 제공함으로써 제1도의 투명체와 다르다. 또 다른 차이는 전압 센서 도선(23') 및 (24')이 상부 버스 전열선(16')의 마주하는 단부들과 접촉하고 있다는 것이다. 이 실시태양에서, 전압 센서 도선(23') 및 (24')은 측면연장선(18') 및 (19')의 투명체 외부의 마주하는 측면여백 구역을 따라서 연장한다. 그 대신에, 제4도에 도시된 바와 같이, 전압 센서 도선(23") 및 (24")은 측면 연장선(18") 및 (19")의 안쪽에 배치될 수 있다. 제3도의 장치에서, 비교기 회로로 공급된 기준 전압은 하부 버스 전열선(15')에 접속된 전력 도선과 공통이 될 것이다.
제4도에서 피막(13')의 두 구역들은 중심선(50)에 의해 분리된다. 중심선(50)은 피복시키는 동안 그 영역에서 피막의 용착을 막기 위해 차폐될 수 있거나 또는 피복 작업 이후 그 영역에서 피막을 제거함으로써 만들어질 수 있다. 중심선은 두개의 동일한 피막 구역을 형성하는 것이 바람직하지만, 검출 회로를 조절함으로서 비대칭 패턴이 조화될 수 있다. 중심선(50)이 회로의 두 반부를 완전히 분리하기 위해 상부 및 하부 버스 전열선 사이의 전체 거리에서 연장하는 것이 또한 바람직하지만, 전체 거리보다 짧게 연장하는 선이 또한 적어도 부분적으로 효과적일 수 있다.
이러한 설명이 본 발명을 실행하는 최선의 모드를 제공하기 위한 특정 실시태양을 참조하여 설명되었지만, 그 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자는 다음의 특허청구범위에 의해 규정된 바와 같은 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 변경 및 수정이 이루어질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 투명한 판과, 상기 판의 주요 표면상의 투명한 전도성 피막과, 상기 판의 마주하는 여백 모서리 부분을 따라서 상기 피막과 접촉하는 제1 및 제2버스 전열선과, 상기 버스 전열선들 중의 적어도 하나의 전열선의 예정된 단절부와, 상기 버스 전열선들중의 하나의 전열선의 마주하는 단부로부터 연장하는 상기 판상의 제1 및 제2전압 센서 도선을 포함하는 전기적 가열 투명체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 버스 전열선들 중의 하나의 전열선의 상기 예정된 단절부는 상기 버스 전열선의 나머지 부분에 비하여 실제로 전도도가 감소된 부분을 포함하는 전기적 가열 투명체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 예정된 단절부는 상기 투명체의 중심선의 부근에 배치되어 있는 전기적 가열 투명체.
  4. 제2항에 었어서, 상기 예정된 단절부는 상기 버스 전열선들 중의 하나의 버스전열선에서 간격으로 되어 있는 전기적 가열 투명체.
  5. 제4항에 있어서, 상기 간격은 상기 투명체의 중심선의 부근에 배치되어 있는 전기적 가열 투명체.
  6. 투명한 판과, 두개의 분리된 구역에서 상기 판의 주요 표면상의 투명한 전도성 피막과, 상기 두개의 피복된 구역에 전류를 공급하는 수단과, 한 구역의 저항의 변화를 다른 구역과 대비하여 검출하기 위한 수단을 포함하는 전기적 가열 투명체.
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