SE517064C2 - Uppvärmd förglasningspanel och reglerkrets att användas tillsammans med densamma - Google Patents

Description

25 30 -_ 35 nnn nnn n n nn nn n n n nn n n n n nn n nn n nn n n nn n n n n nnnn n nn n n n n nvn nu nn n.n nnn n nnnn n nnnn n n n nn n n n n n n n fl ß I = 4- > nn nn nnn n 2 panelen vara otillräcklig och det önskade temperaturområdet kan möjligen ej uppnås.

Beroende på panelens dimensioner och spänningen och arten av den elektriska krafttillförseln är det nödvändigt att anpassa värmeelementets totala elektriska motstånd för att erhålla den önskade elektriska kraften som svarar mot den erforderli- ga effekten.

Det är ej ekonomiskt fördelaktigt att anpassa konstruktionen för att modifiera beläggningens specifika motstånd eller tjocklek enligt specifika krav för varje tillämpning och för varje panelform t ex dess dimensioner. Vidare är det i vissa fall svårt att finna en kompromiss mellan de önskade optiska egenskaperna hos panelen och det specifika elektriska mot- ståndet hos beläggningen.

Det har föreslagits att för att anpassa värmeutgången hos en given förglasningspanel till arten av den elektriska kraft- tillförseln till vilken den skall anslutas att beläggningen skäres enligt ett förutbestämt mönster, för att därigenom ändra dess elektriska motstånd.

Det är emellertid svårt att avlägsna beläggningen och skära den på ett sätt för att uppnå ett tillräckligt avbrott för att elektriskt isolera två delar av beläggningen utan risk för isoleringens haveri med tiden och utan att den skurna delen är synlig. I allmänhet leder detta förfarande till ett fint band av obetydligt olika färg, som kan vara beläget i fordonsförarens siktzon och kan distrahera hans uppmärksam- het. I vilket fall som helst är det icke attraktivt. Bort- skärningen av beläggningen nödvändiggör en ytterligare kost- nad i panelens konstruktion.

Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma en uppvärmd förglasningspanel där de nackdelar som omnämnts ovan minimeras eller undvikes genom att åstadkomma en panel som är lätt anpassningsbar till egenskaperna hos den elekt- riska kraftkälla till vilken den är ansluten. -. u..- - u u u. u 10 15 20 25 30 35 c | o a oo 517 064 3 Enligt en första sida av uppfinningen avses en förglasnings- panel omfattande åtminstone en skiva av glasaktigt material, som uppbär en ledande transparet beläggning, vilken utgör ett värmeelement för panelen, då den anslutes till en elektrisk kraftkälla, och utmärkes av att panelen omfattar en regler- krets för att reglera dess värmeeffektuttag, där regler- kretsen inbegriper justerbar anordning för att till en önskad nivå anpassa värmeeffektuttaget, som en funktion av den elektriska kraftkällans spänning och värmeelementets elekt- riska motstånd.

Enligt en andra sida av uppfinningen avses en reglerkrets för att reglera värmeeffektuttaget i en förglasningspanel om- fattande åtminstone en skiva av glasaktigt material, som uppbär en ledande, transparent beläggning, som utgör ett värmeelement för panelen, då det anslutes till en elektrisk kraftkälla, och utmärkes av att reglerkretsen inbegriper inställbar anordning för att anpassa till en önskad nivå av värmeeffektuttag som en funktion av den elektriska kraft- källans spänning och värmeelementets elektriska motstånd.

Anordningen enligt uppfinningen medger justering av den elektriska spänningen som anbringas på den uppvärmda panelen med utgångspunkt från den lokala spänningskällan (t ex 220 V för vissa tåg) enligt den installerade uppvärmda panelens elektriska egenskaper.

Med utgångspunkt från en serie belagda paneler medger detta arrangemang att man för varje panel erhåller en specifik elektrisk uppvärmningsuteffekt, specificerad genom den erfor- derliga specifikationen genom att ta hänsyn till beläggnings- typen och beläggningens dimensioner. Det medger även att man valfritt modifierar det specifika värmeeffektuttaget hos den uppvärmda panelen under dess installation om man finner, t ex att värmeeffektuttaget angivet i specifikationen ej är korrekt eller ej tar hänsyn till de specifika effektkraven vid installationsplatsen. Även vissa temporära förhållanden såsom ett momentant ökande behov för effekt kan tillgodoses. 10 15 20 25 30 35 ooo oo o o o oo oo o o oo o o o oo o o oo o o oo o o o o oooo o oo o o o o ooo ooo oo ooo ooo o oeco o o o o o o oo o o o o o o o o o o o oo oo .oo o 4 Företrädesvis inbegriper förglasningspanelen enligt före- liggande uppfinning dessutom temperaturreglering. Sålunda inbegriper kretsen företrädesvis en temperatursensor placerad att avkänna temperaturen i panelen och temperaturreglerings- anordning som svarar mot sensorns utgång att upprätthålla temperaturen på panelen vid ett förutbestämt värde. Sensorn kan vara i termisk kontakt med åtminstone en glasaktig mate- rialskiva i panelen.

Temperaturregleringsanordningen inbegriper företrädesvis anordning för att avbryta det elektriska strömflödet till värmeelementet då en förutbestämd temperaturtröskel nås för att undvika skada på panelen, som kan förorsakas om alltför hög temperatur skulle alstras.

För en uppvärmd panel ligger i allmänhet det specifika effektbehovet mellan 400 och 1500 W/m2. En specifik effekt av 750 W/ m2 leder i allmänhet till en temperatur av omkring 60°C. Med en effekt av 1000 W/m2 kan man uppnå 85 till 90°C.

Vid en laminerad panel med ett mellanliggande skikt av termo- plastiskt vidhäftande medel, i allmänhet PVB (d v s poly- vinylbutyral) är det nödvändigt att ta hänsyn till det faktum att PVB blir flytande från 80°C och att det kan föreligga en utveckling av blåsor, som kan leda till delaminering av den laminerade panelen. Vid en specifik effekt av mer än 750 W/m2 är det därför rådligt att tillhandahålla en anordning för termostatisk bortkoppling av strömmen eller en reglering av temperaturen för att undvika överskridande av 80°C.

Dessa utföringsformer av föreliggande uppfinning medger reglering av den uppvärmda panelens temperatur.

Företrädesvis inbegriper reglerkretsen en triac, som module- rar strömtillförseln till värmeelementet enligt kommando- spänningen i dess öppningspuls. En triac är en dubbelriktad triod-tyristor. Triacen har den unika förmågan att reagera genom antingen en positiv eller negativ styrsignal alldeles oavsett spänningspolariteten över anordningens huvudanslut- ningar. 10 15 20 25 30 35 517 064 5 Företrädesvis är reglerkretsen inhyst i en dosa, som är fästad till en glasaktig materialskiva i panelen. Dosan kan bildas av ett värmeledande material, företrädesvis aluminium.

Kretsen är t ex monterad i en liten aluminiumdosa ca 5 cm x 5 cm x 25 mm hög, ansluten till panelen med lämpligt vid- häftande material utmed flera cm av kanten.

Panelen kan konstrueras i ett antal olika former. Av särskilt intresse är laminerade paneler omfattande åtminstone två skivor av glasaktigt material åtskilda av en film av termo- plastiskt material.

Panelen kan vara i form av en vindruta till ett fordon, men kan även användas i sido- och bakrutor till fordon eller i byggnader.

Vid en föredragen utföringsform omfattar beläggningen dopad SnO2. Ehuru det elektriska motståndet hos dopade tennoxid- beläggningar, avsatta genom pyrolys, vanligen varierar enligt framställningssättet och trots det faktum att det är mycket svårt att avlägsna delar av beläggningen avsatta genom pyro- lys, medger föreliggande uppfinning att man lätt kan använda sådana pyrolytiskt avsatta beläggningar.

Vid en annan föredragen utföringsform utgöres beläggningen av en flerskiktsbeläggning omfattande åtminstone en beläggning bildad av ett material valt från silver och guld.

För en panel där beläggningen har en fyrkantig form, med en specifik elektrisk effekt av 750 W/m2 och matad vid 220 V, är det nödvändigt att ha ett specifikt motstånd av omkring 70 ohmfl] för att erhålla panelens nominella effekt, d v s att såtillvida som beläggningens yta är en fyrkant dess motstånd är 70 ohm vilken än dimensionerna på den fyrkanten kan vara.

Guld, vanligtvis anbringat som en beläggning av Bi2O3/Au/Bi203 (Raybel-varumärke), ger ett specifikt motstånd av från 12 till 22 ohmfl] och en vanlig beläggning baserad på silver avsatt genom katodisk vakuumförstoftning ger ett specifikt motstånd av från 7 till 8 ohmflfl. Med en anbringad spänning 10 15 20 25 n n n n nn nnn nnn n n nn nn n n n nn n n n n nn n nn n nn n n nn n n n n nnnn n nn n n n n nnn nnn nn :nn non n nnon n nnnn n n n nn n n n n n n n n n n n nn nnn nn nn nnn n 517 6 under 220 V, är dessa beläggningar i stånd att alstra alltför mycket värme för panelen så att den kan nå en alltför hög temperatur. Anordningen enligt uppfinningen ger en lösning på detta problem genom att anpassa den potential som skall anbringas på beläggningen.

Då panelen har en rektangulär beläggningsyta beror det totala motståndet i värmningskretsen på beläggningens dimensioner.

Uppfinningen kommer nu att ytterligare beskrivas enbart som exempel med hänvisning till de bifogade ritningarna där: fig. la visar en frontvy av en del av en förglasningspanel enligt föreliggande uppfinning; fig. lb en schematisk tvärsektion genom förglasningspanelen visad i fig. la och fig. 2 visar slutligen en schematisk representation av reg- lerkretsen som användes tillsammans med förglasningspanelen visad i fig. la och lb.

Med hänvisning till ritningarna visas en förglasningspanel 10 som t ex utgör vindrutan till ett fordon. Panelen har en laminerad konstruktion omfattande två skivor 12, 14 av glas åtskilda av en film 16 av termoplastiskt material. En glas- skiva 12 uppbär en beläggning 18 av dopad Sn02, som utgör ett värmeelement för panelen, då beläggningen anslutes till en elektrisk kraftkälla 20. En reglerkrets 22 finnes för att reglera värmeeffektuttaget i panelen, varvid reglerkretsen 22 är ansluten till beläggningen 18 medelst strömsamlare 17.

Tillgång till strömsamlarna 17 sker medelst en bortskuren del av glasskivan 14, som därefter fylles med en epoxiharts 19.

Reglerkretsen inhyses i en dosa 21 bildad av aluminium, som är fästad till panelens glasskiva 14.

Reglerkretsen 22 inbegriper en triac 24, som modulerar ström- tillförseln till värmeelementet 18 enligt kommandospänningen n n a c 10 15 20 25 30 517 064 n. o.. 7 från dess styre 26. Reglerkretsen inbegriper en inställbar resistor 28 för att anpassa värmeeffektuttaget i panelen i förhållande till den elektriska kraftkällan till en önskad nivå.

Reglerkretsen innefattar även en temperaturregleringsanord- ning 38, som inbegriper en temperatursensor (ej visad) i värmekontakt med panelens glasskiva 12 för att avkänna pane- lens temperatur. Temperaturregleranordningen 38 svarar på sensorns utgång för att upprätthålla temperaturen på panelen vid ett förutbestämt värde. Den önskade temperaturen för- inställes genom en inställbar resistor 32. Temperaturregler- anordningen 38 inbegriper även anordning för att avbryta elektriska strömflödet till värmeelementet, då en förutbe- stämd temperaturtröskel nås för att undvika skada på panelen, som kan förorsakas om en alltför hög temperatur skulle alstras.

Triacen 24 (t ex en 50A triac) modulerar den elektriska strömmen som går därigenom enligt kommandospänningen från dess styre 26, varvid spänningen som anbringas på värme- elementet 18 regleras. Denna reglering erhålles genom att anbringa en kommandospänning från en igångsättningsdiod 36 tillräcklig för triac-styret 26.

Då spänningen ökas mellan triacens 24 terminaler, nås en punkt, kallad genomslagsspänningen V50 vid vilken triacen kopplar om från ett högt impedanstillstånd till ett lågt impedanstillstånd. Strömmen kan sedan ökas genom triacen 24 med endast en liten ökning i spänning över anordningen.

Triacen 24 förblir i tillslaget tillstånd till dess att strömmen genom huvudterminalerna sjunker under ett värde, kallat hållströmmen, som ej kan upprätthålla genomslagstill- ståndet. Triacen 24 återgår åter till högimpedanstillståndet eller frånslaget tillstånd. Om spänningen mellan huvudtermi- nalerna på triacen 24 omkastas inträffar samma kopplings- verkan. Sålunda är triacen 24 i stånd att koppla om från frånslaget tillstånd till det tillslagna tillståndet för någondera spänningspolariteten som anbringas på huvudanslut- .3-.30 10 15 20 25 517 064 *ïffï-äšïšë- u n» nu 8 ningarna. Då en aktiveringsström från igångsättningsdioden 36 anbringas på styr-terminalen 26 till triacen 24 minskas genomslagsspänningen. Efter det att triacen 24 aktiverats är strömflödet genom huvudanslutningarna oberoende av styrets signal och triacen förblir i det tillslagna tillståndet till dess att huvudströmmen minskas under hållströmnivån.

Igångsättningsdioden 36 regleras av den elektroniska kretsen 34 inbegripande reglerpotentiometern 28, som medger inställ- ning av den effektiva utspänningen från triacen 24 enligt beläggningsslaget, enligt dimensionerna på beläggningen och enligt den önskade specifika effekten, genom att vara aktiv på triacstyret 26.

Triacstyrets kommandospänning påverkas även av den elektro- niska kretsen 38, inbegripande temperatursensorn i värme- kontakt med panelen, vilken reglerar panelens temperatur.

Denna temperatursensor, t ex i form av en tyristor, kan vara i direkt kontakt med glasskivan 12 genom en öppning bildad i aluminiumdosan 21, som innehåller reglerkretsen 22. Den kan även vara i kontakt med aluminiumet i dosans 21 inre för att säkerställa en god värmekontakt mellan panelen och tyristorn.

Den elektroniska kretsen 38 påverkar triacens 24 styre 26 på ett sätt för att reglera panelens temperatur till den önskade nivån. Potentiometern 32 medger inställning av den önskade temperaturen.

En likriktarkrets 40 matar den effekt som krävs för regler- kretsarna 34 och 38.

Arten av tillförsel för lokal elektrisk distribution kan avsevärt variera enligt tillämpningen. Växelströmsmatningen är ej nödvändigtvis i den sinusformade vågformen: vågtypen kan t ex vara en fyrkantvåg. En våg med hög frekvens kan även överlagras på en sinusformad våg med 50 Hz som bas. Frekven- sen kan vara 50 eller 60 Hz. Man kan därför anordna ett element utanför dosan 21 (t ex en kondensator, eller ett motstånd - ej visat) för att anpassa anordningen till mat- ningens natur. 10 15 n v o o av 517 064 9 När det gäller en likströmsmatning, t ex för automobil- tillämpningar måste man först av allt framställa ett hög- frekvent växelstromsalternativ för det arrangemang som be- skrivits ovan eller använda en multivibrator för att fram- ställa en pulsad ström för vilken lednings- och icke led- nings-tiderna är inställbara.

Vid tillämpningarna för automobiler är motståndet ibland alltför högt för likströmsmatning, som har en mycket låg spänning. I detta fall medger omvandlingen till växelspänning att man ökar den anbringade potentialen på reglerkretsen.

Om så önskas kan dosan 21 utformas i två delar. En liten dosdel innehåller den elektroniska kretsen 22, med undantag för triacen 24 och en annan dosdel innehåller triacen 24, som avger energi och blir varm. Triacens kylning åstadkommas genom värmen därifrån som avledes genom panelen 10.

Claims (11)

10 15 20 25 oo u 1.:;- 517 064 o; u. 10 Patentkrav

1. Förglasningspanel omfattande åtminstone en skiva av glas- aktigt material, som uppbär en ledande transparent belägg- ning, vilken utgör ett värmeelement för panelen då den an- slutes till en elektrisk kraftkälla, kännetecknad av att panelen omfattar en reglerkrets för att reglera dess värme- effektuttag, där reglerkretsen inbegriper justerbar anordning för att till en önskad nivå anpassa värmeeffektuttaget som en funktion av den elektriska kraftkällans spänning och värme- elementets elektriska motstånd.

2. Förglasningspanel enligt krav 1, där reglerkretsen är inhyst i en dosa, som är fästad till en glasaktig material- skiva i panelen.

3. Förglasningspanel enligt krav 2, där dosan är bildad av värmeledande material företrädesvis aluminium.

4. Förglasningspanel enligt något föregående krav, där reglerkretsen innefattar en triac, som modulerar strömmat- ningen till värmeelementet enligt dess styres kommandospän- ning.

5. Förglasningspanel enligt något föregående krav, där kret- sen innefattar en temperatursensor, placerad för att avkänna panelens temperatur och temperaturregleringsanordning som svarar på utgången från sensorn för att hålla upp temperatu- ren på panelen vid ett förutbestämt värde.

6. Förglasningspanel enligt krav 5, där sensorn står i värme- kontakt med åtminstone en glasaktig materialskiva i panelen.

7. Förglasningspanel enligt krav 5 eller 6, där temperatur- regleranordningen innefattar anordning för att avbryta det elektriska strömflödet till värmeelementet då en förutbestämd temperaturtröskel nås. 10 15 517 064 11

8. Förglasningspanel enligt något föregående krav, där pane- len föreligger i form av en laminerad panel omfattande åt- minstone tvâ glasaktiga materialskivor åtskilda av en film av termoplastiskt material.

9. Förglasningspanel enligt något föregående krav, där pane- len föreligger i form av en fordonsvindruta.

10. Förglasningspanel enligt något föregående krav, där beläggningen omfattar dopad Sn02.

11. Förglasningspanel enligt något av krav 1-9, där belägg- ningen utgöres av en flerskiktbeläggning omfattande åtmin- stone en beläggning bildad av ett material valt från silver och guld.