CN109862639B - 一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃，包括：导电铜箔、室外钢化玻璃、ITO屏蔽膜、PVB中间膜、汇流条、丝印银浆、加热膜、室内钢化玻璃、丝印黑边、引出线和温度传感器；其中，导电铜箔包设于室外钢化玻璃；室外钢化玻璃的一表面通过ITO屏蔽膜与PVB中间膜的一表面相连接；PVB中间膜的另一表面通过加热膜与室内钢化玻璃的一表面相连接；丝印银浆的一表面与加热膜相连接，丝印银浆的另一表面与汇流条相连接；丝印黑边涂设于室外钢化玻璃的内表面的周边；引出线的一端与汇流条相连接，另一端与温度控制器相连接；温度传感器设置于ITO屏蔽膜与PVB中间膜之间。本发明可使驾驶室具备一定的抗电磁脉冲能力、自加热除霜除雾能力。

Description

一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃

技术领域

本发明属于抗电磁脉冲防护技术领域，尤其涉及一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃。

背景技术

随着现代化战争的需要，各国均致力于研究电磁脉冲武器，该类武器可在短时间内利用强大的电磁场来破坏对方的电子电路、雷达、通信指挥系统，凭借不伤一兵一卒却能制敌于无形的神奇威力，电磁脉冲武器逐渐成为改变战争规则的新概念武器之一。为提高武器系统战场生存能力，新一代特种汽车采用抗核、隐身、三防一体化设计，其中驾驶室玻璃的抗电磁脉冲、电加热功能一体化是技术难点之一。因此，有必要研制一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃，该技术对提高新一代特种汽车的生存能力非常重要。

采用传统的化学钢化夹层玻璃，无法满足透光率高、厚度薄、电加热范围广、宽频屏蔽性能高的要求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃，可使驾驶室具备一定的抗电磁脉冲能力、自加热除霜除雾能力，不仅可使驾驶室内的电子设备处于稳定的电磁环境，还使得在低温环境下风窗玻璃可快速进行除霜除雾，提高了人员及电子设备的战场生存环境。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃，包括：导电铜箔、室外钢化玻璃、ITO屏蔽膜、PVB中间膜、汇流条、丝印银浆、加热膜、室内钢化玻璃、丝印黑边、引出线和温度传感器；其中，所述导电铜箔包设于所述室外钢化玻璃的外周端；所述室外钢化玻璃的一表面通过所述ITO屏蔽膜与所述PVB中间膜的一表面相连接；所述PVB中间膜的另一表面通过所述加热膜与所述室内钢化玻璃的一表面相连接；所述汇流条和所述丝印银浆均设置于所述PVB中间膜内，所述丝印银浆的一表面与所述加热膜相连接，所述丝印银浆的另一表面与所述汇流条相连接；所述丝印黑边涂设于所述室外钢化玻璃的内表面的周边；所述引出线的一端与所述汇流条相连接，另一端与温度控制器相连接；所述温度传感器设置于ITO屏蔽膜与PVB中间膜之间。

上述具有电加热和屏蔽功能的玻璃中，温度控制器通过引出线传递电流给汇流条，然后经过汇流条将电流传递给丝印银浆，丝印银浆导电后将电流传递给加热膜，加热膜从而对室内钢化玻璃和室外钢化玻璃两块玻璃进行加热，温度传感器检测电加热玻璃的温度，将温度信号转换后送入到温度控制器内，通过与温度控制器设定的预设温度点比对来控制加热玻璃电流的通断，从而实现定温控制，自动的将玻璃温度控制在为25～33℃的状态。

上述具有电加热和屏蔽功能的玻璃中，所述ITO屏蔽膜的线电阻不大于4Ω，电磁屏蔽效能满足不小于27.6dB，透光率不小于70％。

上述具有电加热和屏蔽功能的玻璃中，所述室外钢化玻璃的热容为837.4J/kg·℃，密度为2.5kg/m²·mm，厚度为3mm，表面积为1m²。

上述具有电加热和屏蔽功能的玻璃中，所述室内钢化玻璃的热容为837.4J/kg·℃，密度为2.5kg/m²·mm，厚度为2mm，表面积为1m²。

上述具有电加热和屏蔽功能的玻璃中，所述PVB中间膜的热容为1287J/kg·℃，密度为1.08kg/m²·mm。

上述具有电加热和屏蔽功能的玻璃中，所述PVB中间膜的厚度为1.14mm。

上述具有电加热和屏蔽功能的玻璃中，所述加热膜室外侧的热阻为0.0531℃/W。

上述具有电加热和屏蔽功能的玻璃中，加热膜向室内消耗的功率为Pi＝△T/R₁·s；加热膜向室外消耗的功率为：Po＝△T/R₂·s；其中，△T为加热膜与室内外的平均温差；R₁为加热膜室外侧热阻；R₂为加热膜室内侧热阻；s为室外钢化玻璃的表面积。

上述具有电加热和屏蔽功能的玻璃中，该玻璃从-18℃加热到0℃过程中消耗的热量为Q_C＝(d2+d8)·ρ_g·Cg+d4·ρ_p·Cp；其中，d2为室外钢化玻璃的厚度，d8为室内钢化玻璃的厚度，ρ_g为室外钢化玻璃的密度，Cg为室外钢化玻璃的热容，ρ_p为PVB中间膜的密度，Cp为PVB中间膜的热容。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

1)采用化学钢化玻璃分层设计，室外钢化玻璃采用IT0透明屏蔽膜镀在内表面，室内钢化玻璃采用加热膜镀在内表面，中间层采用PVB膜，温度传感器置于ITO屏蔽膜与PVB膜之间，适时感知玻璃表面温度。

2)室外玻璃内表面的ITO屏蔽膜面的任意部位1cm之间的直流电阻不大于4Ω，当电磁波入射到镀膜屏蔽玻璃上时，室外钢化玻璃内表面的ITO屏蔽膜感应电流，ITO屏蔽膜将电磁波屏蔽，分别经过室外钢化玻璃周边的其他导电铜箔、导电橡胶、金属车体将表面感应电流导入到大地，达到电磁屏蔽的目的，同时玻璃透光率不小于70％。

3)室内玻璃内表面镀以加热膜，在室内钢化玻璃的上、下边缘分别布置丝印银浆与汇流条通过导线与温度控制器相连，安装于玻璃夹层内的温度传感器用于检测电加热玻璃的温度，将温度信号转换后送入到温度控制器内，通过与控制器设定的预设温度点比对来控制加热玻璃电流的通断，从而实现定温控制，自动的将玻璃温度控制在为25～33℃的状态。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例提供的具有电加热和屏蔽功能的玻璃的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的玻璃安装结构示意图；

图3是本发明实施例提供的电加热玻璃控制原理图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃主要由导电铜箔1、室外钢化玻璃2、ITO屏蔽膜3、PVB中间膜4、汇流条5、丝印银浆6、加热膜7、室内钢化玻璃8、丝印黑边9、引出线10、温度传感器11组成，一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃的结构如图1所示。

1)导电铜箔1(宽度6-8mm)包设于室外钢化玻璃2的外周端，导电铜箔1的一表面与ITO屏蔽膜3的一表面相贴；

2)室外钢化玻璃2的一表面(内表面)通过ITO屏蔽膜3与PVB中间膜4的一表面相连贴；

3)PVB中间膜4的另一表面通过加热膜7与室内钢化玻璃8的一表面相连接；

4)丝印银浆6一表面烧结在室内钢化玻璃8的内表面(上、下两端均有)，与加热膜7紧密相连；

5)丝印银浆6另一表面与汇流条5(上、下两端均有)一表面相贴，汇流条5另一表面与PVB中间膜4相贴；

6)丝印黑边9涂设于室外钢化玻璃2的内表面的周边(宽度2cm-3cm，优选的宽度3.3cm)；

7)引出线10的一端与汇流条5相连接，另一端与温度控制器相连接；

8)温度传感器11设置于加热膜7与PVB中间膜4之间。

9)采用化学钢化玻璃分层设计，室外钢化玻璃2采用ITO屏蔽膜3镀在内表面，室内钢化玻璃8采用加热膜7镀在内表面，中间层采用PVB中间膜4，温度传感器11置于加热膜7与PVB中间膜4之间，适时感知室外钢化玻璃2和室内钢化玻璃8间的温度，防止其处于较高温度状态(如60℃)，导致PVB中间膜4老化、变性，影响粘接性能。

10)室外钢化玻璃2内表面的ITO屏蔽膜3表面的任意部位1cm之间的直流电阻不大于4Ω时，电磁屏蔽效能可满足不小于27.6dB，当电磁波入射到室外钢化玻璃2表面时，室外钢化玻璃2内表面的ITO屏蔽膜3感应电流，ITO屏蔽膜3将电磁波进行屏蔽。感应电流分别经过室外钢化玻璃2周边的导电铜箔1、其他导电铜箔、导电橡胶、金属车体导入到大地，达到电磁屏蔽的目的，同时所述的一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃透光率不小于70％。

11)室内钢化玻璃8内表面镀以加热膜7，在室内钢化玻璃8的上、下边缘分别布置丝印银浆6与汇流条5通过导线10与温度控制器相连，温度控制器通过导线10传递电流给汇流条5，然后经过汇流条5将电流传递给丝印银浆6，丝印银浆6导电后将电流传递给加热膜7，加热膜7从而对室内钢化玻璃8和室外钢化玻璃2两块玻璃进行加热，安装于加热膜7与PVB中间膜4间的温度传感器11用于检测所述的一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃，将温度信号转换后送入到温度控制器内，通过与温度控制器设定的预设温度点比对来控制导线10电流的通断，从而实现定温控制，自动的将所述的一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃温度控制在25～33℃的状态。

1)ITO屏蔽膜3的线电阻X＝4Ω/□时，由电磁波的反射率R＝|(377-X)/(377+X)|，电磁屏蔽效能SE＝20lg(1-R)，可得，电磁屏蔽效能SE约为27.6dB。由于ITO屏蔽膜3厚度越厚其线电阻X越小，电磁屏蔽效能SE越好，但ITO屏蔽膜3厚度越厚，将影响所述的一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃的透光率，因此，选用的ITO屏蔽膜3的线电阻X≤4Ω/□时，可满足电磁屏蔽效能SE不小于20dB，透光率不小于70％。

2)室外钢化玻璃2、室内钢化玻璃8的热容：Cg＝837.4J/kg·℃；密度：ρ_g＝2.5kg/m²·mm；PVB中间膜4的热容：Cp＝1287J/kg·℃、密度：ρ_p＝1.08kg/m²·mm；室外钢化玻璃2厚度d2＝3mm；室内钢化玻璃8厚度d8＝2mm；PVB中间膜4厚度d4＝1.14mm；室外钢化玻璃2、室内钢化玻璃8表面积S＝1m²；加热膜7室外侧热阻R₁＝0.0531℃/W；热膜7室内侧热阻R₂＝0.128℃/W。

根据以上的各个参数，在加热过程中，加热膜7与室内外的平均温差为9℃，则加热膜7向室内消耗的功率为：Pi＝△T/R₁·s＝70.3W/m²；加热膜7向室外消耗的功率为：Po＝△T/R₂·s＝169.5W/m²；所述的一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃从-18℃加热到0℃过程中消耗的热量Q_C＝(d2+d8)·ρ_p·Cg+d4·ρ_p·Cp＝216937J；20min将所述的一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃从-18℃加热到0℃需要功率Pc＝Q_C/h·S＝180.8W/m²；则所述的一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃消耗的功率总和为P＝Pi+Po+Pc＝420.6w/m²；因此，综合各种实际工况，所述的一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃消耗的功率采用450w/m²，可满足环境温度为-18℃±3℃时，在20min内至少将A区的80％面积的霜除净。

抗核电磁脉冲功能主要由所述的一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃、车身窗框、导电铜箔、玻璃压板、导电胶条等实现，如图2所示，具体如下：

1)车身窗框由钢质折弯件焊接制成，玻璃压板为可拆卸式，便于对破损玻璃进行维修及更换；

2)车身窗框表面喷涂导电涂层，所述的一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃夹层中ITO屏蔽膜3引出的导电铜箔1通过外加的铜箔与车身窗框导电涂层相连，实现所述的一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃与车身窗框的电连续性；

3)所述的一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃与压板之间设置导电胶条，起到防尘、防雨和实现车身窗框与玻璃压板电连续的作用；

4)所述的一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃可根据实际使用需求对相关尺寸进行调整，满足不同用途的需要。

2、电加热功能的实施

电加热功能主要由所述的一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃、输入电源、导线10、温度控制器等实现，温度控制器可同时控制前挡风玻璃、前围角窗玻璃、车门固定玻璃、车门翻转玻璃、侧围角窗玻璃，5路控制均为独立控制，互不影响，如图3所示，具体如下：

1)该温度控制器温度设定点为(25±1)℃～(33±1)℃，即当玻璃温度低于25±1℃时，开始加热，当温度升到33±1时，停止加热，此时玻璃自然冷却，当温度降至25℃时，再开始加热，不断循环控制；

2)安装于所述的一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃夹层内的温度传感器11将信号转换后送入到温度控制器内，温度控制器通过与预设温度进行比对进而控制所述的一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃电流的通断，自动的控制所述的一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃温度在一定范围内；

3)加热膜7通过输入的电流实现对所述的一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃的电加热功能，从而起到除霜除雾的作用；

4)温度控制器内有“电源”指示灯、“加热”指示灯，当控制电源得电后，“电源”指示灯(绿)亮；当所述的一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃处于加热状态时，“加热”指示灯(红)亮，温度达到上限后，停止加热，“加热”指示灯(红)灭；当温度信号异常，“故障”指示灯(黄)亮，信号恢复正常后，“故障”指示灯(黄)灭，自动恢复正常工作状态。

该发明适用于新一代特种汽车的驾驶室上，可用于驾驶室的前挡风窗，前围角窗、车门固定窗、车门翻转窗等，抗电磁脉冲、电加热功能一体化设计的风窗玻璃可提高人员及电子设备的战场生存环境。能达到的效果如下：

1)抗核电磁脉冲能力：在场强峰值50kv/m、上升沿2.5ns、半高宽23ns(双指数波)的高空核爆电磁脉冲环境中屏蔽能力不低于20dB；

2)电加热能力：环境温度为-18℃±3℃时，在20min内至少将A区的80％面积的霜除净，在40min内至少将B区的95％面积的霜除净；在10min内至少将A区和B区的80％面积的雾除净。

以上所述的实施例只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种具有电加热和屏蔽功能的玻璃，其特征在于包括：导电铜箔(1)、室外钢化玻璃(2)、ITO屏蔽膜(3)、PVB中间膜(4)、汇流条(5)、丝印银浆(6)、加热膜(7)、室内钢化玻璃(8)、丝印黑边(9)、引出线(10)和温度传感器(11)；其中，

所述导电铜箔(1)包设于所述室外钢化玻璃(2)的外周端；

所述室外钢化玻璃(2)的一表面通过所述ITO屏蔽膜(3)与所述PVB中间膜(4)的一表面相连接；

所述PVB中间膜(4)的另一表面通过所述加热膜(7)与所述室内钢化玻璃(8)的一表面相连接；

所述汇流条(5)和所述丝印银浆(6)均设置于所述PVB中间膜(4)内，所述丝印银浆(6)的一表面与所述加热膜(7)相连接，所述丝印银浆(6)的另一表面与所述汇流条(5)相连接；

所述丝印黑边(9)涂设于所述室外钢化玻璃(2)的内表面的周边；

所述引出线(10)的一端与所述汇流条(5)相连接，另一端与温度控制器相连接；

所述温度传感器(11)设置于ITO屏蔽膜(3)与PVB中间膜(4)之间；

加热膜(7)向室内消耗的功率为Pi＝△T/R₁·s；加热膜(7)向室外消耗的功率为：Po＝△T/R₂·s；其中，△T为加热膜(7)与室内外的平均温差；R₁为加热膜(7)室外侧热阻；R₂为加热膜(7)室内侧热阻；s为室外钢化玻璃的表面积；

该玻璃从-18℃加热到0℃过程中消耗的热量为Q_C＝(d2+d8)·ρ_g·Cg+d4·ρ_p·Cp；其中，d2为室外钢化玻璃(2)的厚度，d8为室内钢化玻璃(8)的厚度，ρ_g为室外钢化玻璃的密度，Cg为室外钢化玻璃的热容，ρ_p为PVB中间膜(4)的密度，Cp为PVB中间膜(4)的热容，d4为PVB中间膜(4)的厚度；

温度控制器通过引出线(10)传递电流给汇流条(5)，然后经过汇流条(5)将电流传递给丝印银浆(6)，丝印银浆(6)导电后将电流传递给加热膜(7)，加热膜(7)从而对室内钢化玻璃(8)和室外钢化玻璃(2)两块玻璃进行加热，温度传感器(11)检测电加热玻璃的温度，将温度信号转换后送入到温度控制器内，通过与温度控制器设定的预设温度点比对来控制加热玻璃电流的通断，从而实现定温控制，自动的将玻璃温度控制在为25～33℃的状态；

车身窗框表面喷涂导电涂层，ITO屏蔽膜(3)引出的导电铜箔(1)通过外加的铜箔与车身窗框导电涂层相连，实现所述的具有电加热和屏蔽功能的玻璃与车身窗框的电连续性；

所述具有电加热和屏蔽功能的玻璃与压板之间设置导电胶条，起到防尘、防雨和实现车身窗框与玻璃压板电连续的作用；

所述ITO屏蔽膜(3)的线电阻不大于4Ω，电磁屏蔽效能满足不小于27.6dB，透光率不小于70％。

2.根据权利要求1所述的具有电加热和屏蔽功能的玻璃，其特征在于：所述室外钢化玻璃(2)的热容为837.4J/kg·℃，密度为2.5kg/m²·mm，厚度为3mm，表面积为1m²。

3.根据权利要求1所述的具有电加热和屏蔽功能的玻璃，其特征在于：所述室内钢化玻璃(8)的热容为837.4J/kg·℃，密度为2.5kg/m²·mm，厚度为2mm，表面积为1m²。

4.根据权利要求1所述的具有电加热和屏蔽功能的玻璃，其特征在于：所述PVB中间膜(4)的热容为1287J/kg·℃，密度为1.08kg/m²·mm。

5.根据权利要求1所述的具有电加热和屏蔽功能的玻璃，其特征在于：所述PVB中间膜(4)的厚度为1.14mm。

6.根据权利要求1所述的具有电加热和屏蔽功能的玻璃，其特征在于：所述加热膜(7)室外侧的热阻为0.0531℃/W。

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