KR930001368B1 - 가열가능한 방풍창 온도제어 - Google Patents

가열가능한 방풍창 온도제어 Download PDF

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피피지 인더스트리즈 인코포레이티드
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Abstract

내용 없음.

Description

가열가능한 방풍창 온도제어
제1도는 본 발명의 특징을 결합한 가열가능한 방풍창의 개략도.
제2도는 제1도의 선 2-2을 따라서 취해진 분해단면도.
제3도는 본 발명의 온도제어 센서를 갖는 전기회로의 특정 일실시예를 나타낸 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 가열가능한 투명체 18 : 전도성 피막
22 : 하부버스 전열선 24 : 상부버스 전열선
39 : 전원공급장치 52 : 비교기
본 발명은 제빙, 서리제거, 또는 흐림제거 성능을 갖는 차량에서 사용될 수 있는 바와같은 개선된 전기적으로 가열가능한 투명체에 관한 것으로, 특히, 가열가능한 투명체가 과열되는 것을 막기 위한 가열가능한 투명체의 개선된 온도제어에 관한 것이다.
전류를 투명체상의 투명한 전도성 피막에 통과시킴으로써 그 온도를 상승시키는 것은 공지되어 있다. 일반적으로, 투명체는 가열된 방풍창(windshield) 영역의 대향 측면상에 실제로 평행한 한쌍의 버스 전열선을 포함한다. 이 버스 전열선은 상기 피막과 비교하여 낮은 저항성을 가지며 도선에 의해 전력원에 접속되어 피막을 통하여 전력원의 전류를 분포시킨다.
가열성 투명체의 한가지 고장의 양태는 피막 또는 버스 전열선의 과열이다. 이 과열은 결함 또는 손상된 버스 전열선을 통하여 전류가 흐르는 것 때문에 발생한다. 또한 과열은 아킹을 일으킬 수 있는 전도성 막에서의 단절 또는 간격에 의해 발생한다. 게다가, 버스 전열선의 상대위치 및 길이는 전도성 피막을 통해 흐르는 전류에 영향을 미칠 수 있으며 투명체에서 국부적으로 온도가 상승된 구역, 또는 열반점("hot spots")을 발생시킬 수 있다. 일반적으로 열 반점은 대향 버스 전열선의 길이가 같지 않아 보다 긴 버스 전열선으로부터 짧은 버스 전열선으로 전류흐름이 증가될때 발생한다. 전형적으로 자동차의 자급 방풍창은 사다리꼴 형태이며, 방풍창의 측부를 가열시키기 위하여 하단 버스 전열선은 이들 구역 내로 연장된다. 결과로서, 하부 버스 전열선의 길이는 상부 버스 전열선의 길이보다 크며 열 반점은 상부 버스 전열선의 단부 부근에서 발생된다. 과열 및 아크는 플라스틱 중간층을 손상시킬 수 있거나, 심한 경우에 있어서는 적층된 투명체를 손상시킬 수 있다.
투명체를 손상시킬 수 있거나 또는 전체 가열시스템을 부작동시키는 과열을 방지하기 위하여 가열성 투명체의 온도를 모니터하는 성능을 갖는 것이 유익할 것이다.
스핀들러(Spindler)의 미합중국 특허 제3,789,191호 및 제3,789,192호에는 코어 부재의 둘레를 감싸는 저항성 필라멘트 와이어를 포함하는 전기적으로 가열되는 적층창에서 사용하기 위한 온도 센서를 개시하고 있다. 이 센서는 케이싱 물질내에 캡슐로 싸여지며 이 케이싱 물질은 창의 플라스틱 중간층내에 매설된다. 케이싱 물질은 고온 및 고압 조건으로 적층시키는 동안 전기적 전도성 피막에 대하여 저항성 필라멘트의 분열 및 단락을 막기 위하여 플라스틱 중간층보다 큰 열 편향 온도를 갖는다.
수우프(Shoop)의 미합중국 특허 제4,057,671호와 크리스(Criss)등의 미합중국 특허 제4,323,726호 및 라무스(Ramus)의 미합중국 특허 제4,543,466호 및 제4,668,270호에는 대체로 평행한 한쌍의 버스 전열선사이에서 연장하는 와이어 그리드 또는 전도성 피막을 갖는 가열 적층창이 개시되어 있다. 전류는 하나의 버스 전열선으로 부터, 피막 또는 와이어 그리드를 통하여 반대편 버스 전열선으로 통과하여 창을 가열시킨다.
비터(Bitter)등의 미합중국 특허 제4,565,919호에는 전기 전도성 방풍창용 균열 검출기를 개시하고 있다. 이 회로는 방풍창의 전도성 막의 저항을 모니터 하며, 그 저항이 소자 균열을 표시하는 값을 나타낼때 상기 막으로 인가된 전력을 차단시키기 위한 구조물을 포함한다.
길러리(Gillery)의 미합중국 특허 제4,610,771호에는 고 투과율, 저 방사율 피막으로 사용하기 위한 투명한 다층 막의 금속 및 금속 산화물 층을 개시하고 있다.
본 발명은 방풍창의 유리 층의 주표면상의 전도성 피막과 상기 피막의 대향 모서리부를 따라 있는 제1 및 제2버스 전열선을 포함하는 형태의 가열가능한 방풍창의 온도를 모니터하기 위한 장치 및 방법을 개시한다. 가변 저항형의 와이어 부재, 즉, 그 저항값이 그 온도에 따라 변하는 와이어는 방풍창의 선택된 부분을 따라서 배치되며, 바람직하게는 방풍창내에 있으며, 피막 및 버스 전열선과 전기적으로 절연된다. 와이어 부재 양단의 전압 강하는 그 저항값이 가열가능한 방풍창의 온도 변화에 응답하여 변할때 변화한다. 이 전압강하는 모니터 되어 방풍창이 과열되는 것을 방지하기 위해 제어설비를 작동시킨다. 예를들면, 일실시예에 있어서, 전압 강하는 모니터되어 그 평균온도가 허용가능한 방풍창 온도를 초과할때 와이어 부재 양단의 전압 강하에 대응하는 예정된 전압 강하 레벨과 비교된다. 와이어 부재 전압 강하레벨이 대략 예정된 전압강하 레벨에 있을때, 신호가 작동되며/되거나 가열가능 방풍창으로 인가되는 전력이 중단된다.
본 발명은 플라스틱 중간층에 의해 함께 접착된 두겹의 유리를 포함하는 적층 투명체를 조합하여 설명되지만 본 발명이 가열가능한 투명체의 온도가 모니터 되어야 하는 어떠한 형태의 가열가능한 투명체와 결합될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
제1도 및 제2도를 참조하면, 투명체(10)는 외부 유리층(12), 즉, 차량 내부에서 가장 먼층과, 적층 방풍창용으로 통용되는 것으로 폴리비닐부티랄일 수 있는 플라스틱 중간층(14)과, 내부 유리판(16)을 포함한다. 가열장치(17)는 투명체(10)를 가열시키도록 제공된다. 본 발명에서 한정시키는 것은 아닐지라도, 가열장치(17)는 외부층(12)의 내부표면(20)상에 바람직하게 배치된 전도성 피막(18)을 포함한다. 각종 피막은 투명체용의 가열소자로서 작용하기 위하여 투명도 및 전도도의 필요한 조합을 나타낼 수도 있지만, 양호한 피막은 본 명세서에서 참고로 언급된 길러리의 미합중국 특허 제4,610,771호에 기재되어 있는 피막이다.
이 피막은 마그네트론 스퍼터링에 의해 순차적으로 각기 도포될 수 있는 아연 주석산염의 막들 사이에 있는 은의 막을 포함한다. 이 은의 막은 전도성 층으로 작용하며 아연 주석산염 막은 은의 반사를 차폐하도록 작용한다. 피막은 은층이, 예로, 약 110 옹스트롱의 두께를 가질때 가열가능한 방풍창의 가열 소자로서 사용하기에 적합한 저항율을 나타낸다.
본 발명에서 한정시키는 것은 아닐지라도, 제1도 및 제2도에서 도시된 가열가능한 방풍창(10)의 특정실시예에 대한 전기 접속은 그 하단 모서리의 중앙의 종단구역(23)에서 이루어진다. 하부 버스 전열선(22)(제1도에서만 도시됨) 및 상부 버스 전열선(24)은 피막(18)과 접촉하고 있다. 선(26)은 투명체(10)의 좌우측 모서리와 하부 모서리를 따라서 피복되지 않은 여백을 남기면서 이들 세 모서리로부터 이격된 피막(18)의 모서리를 나타낸 것이다. 피복되지 않은 여백 구역은 피막 공정중에 투명체(10)중의 이들의 선택된 부분을 차폐시킴으로써 생성될 수 있다. 선택적으로, 전체의 유리판을 피복한 다음에 피막을 그 구역으로부터 제거할 수도 있다. 피복되지 않은 여백구역은 피막(18)을 통과하지 않고도 종단구역(23)으로부터 버스 전열선(24)까지의 전기 접속을 가능케한다. 방풍창(10)의 상부 버스 전열선(24)에 대한 접속은 종단구역(23)으로부터 방풍창(10)의 하부 모서리를 따라 서로 반대 방향으로 연장하는 한쌍의 전도성 스트립(28) 및 (30), 및 상기 스트립(28) 및 (30)을 상부 버스 전열선(24)에 대향 단부에 각기 접속시키는 대향 측부를 따라서 연장하는 한쌍의 전도성 측부 스트립(32) 및 (34)을 포함한다. 버스 전열선 및 전도성 스트립은 이 기술분야에서 공지된 바와같이, 유리(12)에 용해시킨 은 함유 세라믹 유리혼합물로 제조될 수도 있으며 유리표면(20)상에 실크스크린 될 수도 있다. 불투명한 세라믹 에나멜 테두리(36)(제2도에서만 도시됨)는 유리층(12)의 표면(20)에 도포되어 버스 전열선(22) 및 (24) 및 스트립(28), (30), (32) 및 (34)를 은폐시킬 수 있다. 버스 전열선과 전도성스트립의 전도도는 피막(18)의 전도도보다 상당히 크게 선택된다. 전기 도선(38)은 하부 버스 전열선(22)을 전력원(39)의 한 극(pole)에 접속시키며, 상부 버스 전열선(24)에 이르는 스트립(32) 및 (34)은 점퍼 와이어(40) 및 도선(42)에 의해 상기 전력원(39)의 반대극에 공통 배선될 수 있다.
제1도 및 제2도를 계속 참조하면, 본 발명의 온도제어 장치는 방풍창(10)의 선택된 부분내에 있는 와이어 루프(44)를 포함한다. 특히, 와이어(44)는 방풍창 설계 및 경험에 비추어 볼때 열 반점이 예상되는 위치까지 방풍창(10)내에서 연장한다. 전형적으로, 열반점은 위치(46) 및 (48)에서 예상된다. 와이어 루프(44)는 저항 형태 장치이다. 즉, 그 저항값은 그 온도가 변함에 따라 변화한다. 본 발명에서 한정시키는 것은 아닐지라도, 와이어 루프(44)는 0.008ohms/ft℃(0.026ohms/m℃)의 비율로 변화하는 저항값을 갖는 흑화 34-36 게이지 철 니켈 와이어가 바람직하다. 제1도에 도시된 특정 실시예에 있어서, 단일의 와이어 루프가 두 열 반점(46) 및 (48)을 통해 연장하지만, 와이어 루프(44)가 단일의 열 반점내로만 연장할 수도 있으며 개개의 루프가 방풍창(10)내의 다른 위치에서 사용될 수도 있음을 알 수 있다. 와이어 루프(44)는 피막(18)과 전기적으로 절연되어 다음에 설명될 바와같이, 방풍창 가열 시스템회로망을 방풍창 온도센서의 전압강하 비교기 회로(52)(제3도에서 도시됨)와 격리하여 이 회로의 단락을 방지시킨다. 와이어 루프(44)는 제2도에 도시된 바와같이 중간층(14)의 표면을 따라서 배치되는 것이 바람직하다. 이와는 달리, 와이어는 절연 커버를 구비할 수 있거나 또는 중간층(14)내에 매설될 수도 있다.
제3도를 참조하면, 비교기 회로(52)는 방풍창(10)의 온도가 변할때 변화하는 와이어(44)의 저항값에 근거한 가열가능한 방풍창(10)의 온도를 모니터 한다. 와이어(44)의 평균온도가 설정값에 도달할때, 회로(52)는 전원공급장치(39)로 부터 방풍창(10)으로 인가되는 전력을 차단할 것이다. 특히, 전원(54)은 조절기(56)를 작동시켜 회로(52)에 일정 전압을 공급한다. 회로(52)의 와이어 루프 브랜치(64)는 와이어 루프(44)와 저항(66)을 포함한다. 저항(66)은 제3도에 도시된 바와같이 고정 저항값 저항 또는 조절가능한 저항값 저항으로서, 회로(52)를 정교하게 동조시킨다. 방풍창(10)의 온도가 변함에 따라, 와이어(44)의 평균온도가 변화한다. 그 다음에 이것은 와이어(44)의 저항값을 변화시킨다. 저항(66)은 고정 저항값을 가지기 때문에, 와이어 루프 브랜치(64)양단의 전압 강하는 와이어 루프(44)의 저항값에 따라 변할 것이다. 브랜치(64) 양단의 전압 강하는 비교기(68)에 의해 설정점 브랜치(58) 양단의 전압 강하와 비교된다. 설정점 브랜치(58)는 선택된 구역에서의 방풍창의 온도가 최대 레벨, 즉, 150℉(66℃)에 있을 때 브랜치(64)에서의 전압 강하에 대응하는 기준 전압강하 레벨을 설정하기 위해 선택되거나 또는 조절가능한 고정 저항값 또는 조절 가능한 저항값 저항일 수 있는 한쌍의 저항(60) 및 (62)을 포함한다.
본 발명의 일특정 실시태양에 있어서, 와이어(44)의 저항값은 그 온도가 증가할때 증가한다. 방풍창(10)이 전력을 받아 가열되기 시작할때, 와이어 루프(44)의 평균 온도가 상승하여, 와이어 루프의 저항값을 증가시킨다. 저항(66)의 저항값이 설정되어 있고 와이어 루프(44)의 저항값이 그 평균 온도의 상승의 결과로서 증가하기 때문에 와이어 루프 브랜치(64) 양단의 전압 강하가 증가한다. 비교기(68)는 연속적으로 와이어 루프 브랜치(64) 양단의 전압 강하를 설정점 브랜치(58)의 전압 강하와 비교한다. 방풍창(10)의 온도가 소망의 온도 이상으로 상승하여 와이어 루프 브랜치(64) 양단의 전압 강하가 설정점 브랜치(58) 양단의 예정 전압 강하를 초과하면, 경고장치(67) 및/또는 제어릴레이(69)가 작동되어 방풍창 전원 공급장치(39)를 자동적으로 차단하여 방풍창(10)이 과열되는 것을 방지한다. 전력 차단은 설정시간 주기가 지나면 방풍창(10)이 자동적으로 재가동되도록 타이머로 설정시킬 수 있거나, 또는 차량 조직자에 의해 수동으로 재가동되도록 설정시킬 수도 있다.
상기 설명된 본 발명의 특정 실시태양에 있어서, 와이어 루프(44)는 정극성 계수 저항값형 장치, 즉, 그 저항값이 그 온도의 증가에 따라 증가하는 장치이었지만, 이 기술분야에서 숙련된자에게는 부극성 계수, 즉, 그 저항값이 그 온도의 증가에 따라 낮아지는 값을 갖는 장치를 사용하는 것도 자명할 것이다. 특별히, 와이어 루프(44)의 온도가 증가할때, 그 저항값은 감소할 것이다. 설정점 브랜치에서 저항(60) 및 (62)은 와이어 루프(44)의 저항값이 그 온도 상승에 응답하여 강하할때, 와이어 루프 브랜치(64) 양단의 전압 강하에 대응하는 예정된 전압 강하 레벨을 설정하기 위하여 비례할 것이다.
설명된 온도제어 장치가 기타 가열가능한 투명체장치들에 사용될 수 있음을 인식하여야 할 것이다. 예를들면, 투명체를 가열하기 위하여 전도성 피막(18)을 사용하기 보다는, 참고로서 언급된 수우프의 미합중국 특허 제4,057,671호에서 개시된 바와같은 와이어 그리드 장치(도시안됨)를 사용할 수도 있다. 전도성 피막장치의 경우와 같이, 온도센서 회로 및 방풍창 가열시스템 회로의 단락을 방지하기 위해 와이어(44)를 가열그리드와 전기적으로 절연시키는 설비를 해야한다.
본 발명이 그 양호한 실시태양에 관련하여 상세히 설명되었지만, 상기에서 설명되고 다음의 청구범위에서 규정된 바와같이 본 발명의 사상 및 범위내에서 변경 및 수정이 행해질 수 있음은 물론이다.

Claims (15)

  1. 유전체 기재와; 상기 기재 표면상의 전도성 피막과; 상기 피막과 접촉하고 있는 제1버스 전열선과; 상기 제1버스 전열선을 따라서 그로부터 이격되어 상기 피막과 접촉하고 있는 제2버스 전열선과, 상기 버스 전열선 중의 한 버스 전열선으로 부터의 전류는 상기 피막을 통하여 상기 버스 전열선 중의 다른 버스 전열선으로 흐르며; 상기 피막에 예정된 온도를 초과하지 못하도록 상기 피막의 온도에 응답하는 수단을 포함하는 전기적 가열가능한 물품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기재와 상기 피막이 투명한 전기적 가열가능한 물품.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기재는 적어도 하나의 유리판과 적어도 하나의 플라스틱 판의 적층을 포함하는 전기적 가열가능한 물품.
  4. 제3항에 있어서, 상기 피막과 상기 버스 전열선은 상기 유리판과 상기 플라스틱 판 사이에 있는 전기적 가열가능한 물품.
  5. 제4항에 있어서, 상기 응답수단은 상기 피막과 전기적으로 절연된 온도 감지 저항 부재를 포함하는 전기적 가열가능한 물품.
  6. 제5항에 있어서, 상기 저항 부재는 상기 플라스틱 판내에 매설되어 있는 전기적 가열가능한 물품.
  7. 제5항에 있어서, 상기 저항 부재는 온도 감지 와이어인 전기적 가열가능한 물품.
  8. 제7항에 있어서, 전류를 상기 피막 및 상기 와이어에 제공하는 수단과 상기 와이어의 저항값 변화를 모니터 하는 수단을 더 포함하는 전기적 가열가능한 물품.
  9. 제8항에 있어서, 상기 응답 수단은 상기 와이어 양단의 전압 강하를 모니터하는 수단과 상기 전압 강하를 예정된 전압 강하와 비교하는 수단을 더 포함하는 전기적 가열가능한 물품.
  10. 제9항에 있어서, 상기 응답 수단은 상기 비교수단에 응답하여 상기 전류제공 수단을 차단시키는 수단을 더 포함하는 전기적 가열가능한 물품.
  11. 적어도 하나의 저항과, 가열가능한 투명체의 선택된 부분을 따라서 연장하는 온도 감지 저항형 장치를 포함하는 센서 회로와; 적어도 2개의 저항을 포함하는 설정점 회로와, 상기 2개의 저항은 상기 저항 장치가 대략 예정된 온도에 있을때 상기 설정점 회로 양단의 전압 강하가 상기 센서 회로 양단의 회로 양단의 전압 강하에 대응하도록 하는 비율로 이루어지며; 상기 투명체를 가열하기 위해 상기 투명체에 전력이 공급될때 상기 센서회로 전압 강하를 상기 설정점 회로전압 강하와 비교하는 수단과; 상기 센서회로 전압 강하가 상기 설정점 회로 전압 강하에 관한 대략적인 예정값에 있을때 상기 가열가능한 투명체로 공급되는 전력을 중단시키는 수단을 포함하는 가열가능한 투명체 온도를 제어하기 위한 온도 모니터.
  12. 가열가능한 투명체의 기재 표면상의 전도성 피막과, 상기 피막의 대향 모서리부를 따라서 배치된 제1 및 제2의 이격 분리된 버스 전열선과, 상기 버스 전열선 중의 한 버스 전열선으로 부터의 전류를 상기 피막을 통하여 상기 버스 전열선 중의 다른 버스 전열선으로 흐르게하여 상기 투명체를 가열시키는 수단을 갖는 형태의 가열가능한 투명체의 온도를 모니터하기 위한 제어장치에 있어서; 상기 피막과 절연되어 있으며 상기 투명체의 선택된 부분을 따라서 연장하는 온도 감지 저항형 장치와; 상기 저항 장치 양단의 전압을 모니터하는 수단과; 상기 모니터된 전압이 예정된 값에 있을때 상기 투명체로 인가되는 전류를 차단시키기 위하여 상기 모니터 수단에 응답하는 수단을 포함하는 제어장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 응답 수단은 상기 저항 장치 전압을 예정된 전압과 비교하는 수단과 상기 저항 장치 전압이 상기 예정된 전압에 관한 예정된 관계를 가질때 상기 비교수단에 응답하여 상기 투명체로 인가되는 상기 전류를 차단하는 수단을 포함하는 제어장치.
  14. 가열가능한 투명체의 표면상의 전도성 피막과, 상기 피막의 대향 모서리부를 따라서 이격분리된 제1 및 제2버스 전열선을 포함하는 형태의 가열가능한 투명체의 온도를 모니터하기 위한 방법에 있어서; 온도 감지 저항형 장치를 상기 투명체의 예정된 위치에 위치 설정시키는 단계와; 상기 온도감지 저항 장치를 상기 피막 및 버스전열선과 전기적으로 절연시키는 단계와; 상기 투명체를 가열하도록 상기 피막에 전력을 공급하는 단계와; 상기 저항 장치 양단의 전압 레벨을 모니터하는 단계와; 상기 저항 양단의 상기 전압레벨이 상기 예정된 전압레벨과 대략 동일할때 신호를 발생하는 단계를 포함하는 가열가능한 투명체의 온도 모니터 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 모니터된 전압 레벨을 예정된 전압 레벨값과 비교하는 단계를 더 포함하며, 상기 신호발생 단계는 상기 모니터된 전압레벨이 상기 예정된 전압 레벨 값에 대해 예정된 관계를 가질때 상기 신호를 발생하는 것을 포함하는 가열가능한 투명체의 온도 모니터 방법.
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