JP2005529054A - 加熱可能な窓ガラスパネル - Google Patents

Abstract

本発明は電気的に加熱可能であるように適合されかつ複数の帯域に分割されている実質的に透明な、電導性被覆層を含む電気的に加熱可能な窓ガラスパネルに関する。本発明による窓ガラスパネルは好ましくは曇り防止または氷結防止目的のために用いられることができる側面窓である。

Description

本発明は電気的に加熱可能な窓ガラスパネルに関する。

電導被覆層を含みかつ実質的に規則的な形状、例えば長方形である加熱可能な窓ガラスパネルの場合においては、電流は実質的に互いに平行である例えば金属母線を通して電導被覆層に導かれる。この特別の場合では母線の全長に沿って母線間の距離は実質的に同じである。母線の長さに沿った電流経路の電気抵抗は従って実質的に同じである。かかる窓ガラスパネルに所定の電圧を付与するとき、発生する熱の量は電導被覆層で覆われた窓ガラスパネルの全表面を通して実質的に均一であるであろう。

実質的に不規則な形状の加熱可能な窓ガラス、例えば自動車、鉄道または航空分野で利用される窓ガラスパネルの場合、母線はそれらの長さに沿って少なくとも一部分で発散するかもしれない。従って母線間の距離は変わり、その結果電流経路の電気抵抗もまた変わる。従って、かかる窓ガラスパネルに所定の電圧を付与するとき、発生した熱の量は母線の長さに沿って変わるであろうし、それにより局所的領域の過熱の危険を作り出し、それが電導被覆層を損傷しまたは破壊するかもしれない。更に、かかる加熱可能な窓ガラスパネルが曇り防止または氷結防止の目的のために使用されるとき、ある領域が他より早く曇り防止または氷結防止するかもしれない。これはかかる窓ガラスパネルを通して見る観察者に対して可視性の問題を引き起こすかもしれない。

一態様によれば、本発明は請求項１に記載の加熱可能な窓ガラスパネルを提供する。

他の請求項は本発明の代替態様及び／または好適態様を規定する。

ここで使用されるところの字句“発散”は母線の長さの少なくとも一部に沿って実質的に平行でない母線に関する。

第一と第二母線を介して本発明による窓ガラスパネルの被覆層を横切って電圧を付与するとき、温度は局所的領域の顕著な過熱の存在なしに全ての積極及び消極被覆帯域を横切って実質的に同じであるかもしれない。これは例えば、特に窓ガラスパネルがそのために十分な長さの時間の間加熱されて安定なまたはその周囲と平衡な温度に達したときに、窓ガラスパネルの一つの５ｃｍ^２面積の平均温度を窓ガラスパネルの別の間隔を置いた５ｃｍ^２面積の平均温度と比較することにより評価されることができる。

電圧が母線を横切って付与されるとき、電流がこの帯域を通過しないように実質的に電気的に加熱可能でないように適合された消極被覆帯域が配置されることができる。これに代えて、小さな電流が例えば洩れにより、しかし特に積極被覆帯域の電流の通過により発生した加熱効果と比べて、この帯域を顕著に加熱しない強度で、この帯域を通過させることができる。

消極及び積極帯域の両者は電導被覆層で覆われる。好ましくは、電導被覆層は窓ガラスパネルの合計表面積の少なくとも５０％、より好ましくは少なくとも６０％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％または９８％で設けられる。

上に言及したように窓ガラスパネルの表面の有意な部分または大部分に渡って被覆層を配置すること及び被覆層を消極及び積極被覆帯域に配置することはその全表面を横切って実質的に均質な可視外観を持つ加熱可能な窓ガラスパネルの製造を容易とすることができる。

窓ガラスパネルが少なくとも一つの積極被覆帯域と二つの消極被覆帯域を含む実施例において、これらは第一積極被覆帯域が第一と第二消極被覆帯域の間に位置するように配置されることができる。第一積極帯域は好ましくは第一消極帯域に隣接する。積極被覆帯域の電流の通過により発生した熱は隣接消極被覆帯域（単数または複数）に向け放散されることができる。積極及び消極被覆帯域の寸法、形状及び位置の適切な選択が、電流の通過により積極的に加熱されるのは積極被覆帯域のみであるという事実にもかかわらず、実質的に同じ温度が積極及び消極被覆帯域を横切って達成されることを可能とするかもしれない。例えば、少なくとも二つの隣接積極及び消極被覆帯域を横切る、より好ましくは窓ガラスパネルの全ての積極及び消極帯域を横切る温度の変動は、特に電圧が第一及び第二母線を介して窓ガラスパネルの被覆層を横切って付与されるとき、そして窓ガラスパネルが安定な状態または室温であるその周囲と平衡状態に達した後に、１５℃未満、好ましくは１２℃、１０℃、８℃、５℃または２℃未満であることができる。窓ガラスパネルの特別な実施例において、一旦平衡状態が達成された全ての電気的に加熱可能な帯域を横切る平均温度は約４０℃である。

本発明の幾つかの実施例において、少なくとも２，４，５，８,１０,１５，２０，２５，３０，４５，５０または１００の消極被覆帯域と少なくとも２,４,５,８,１０,１５，２０，２５，３０，４５，５０または１００の積極被覆帯域がある。好ましくは、消極及び積極被覆帯域は窓ガラスの表面の全体を横切る、大部分を横切る、または少なくとも一部を横切る空間を占め；消極及び積極被覆帯域は窓ガラスの表面を横切る筋（ｓｔｒｉｐｅｓ）または細片（ｓｔｒｉｐｓ）で配置されることができる。

好ましくは、消極及び積極被覆帯域は実質的に絶縁する一つまたはそれより多い帯域境界線により境界を定められる。ここで使用された表現“実質的に絶縁する”は被覆層より電導性の小さいまたは実質的に電流を伝導しない帯域境界線に関する。従って、帯域境界線は積極及び消極帯域の間の電流障壁として作用することができる。

帯域境界線は電導被覆層の上に被覆層より電導性の小さい材料を模様に従って付与することにより提供されることができる。好ましくは、帯域境界線は窓ガラスパネルの一つまたはそれより多い非被覆部分により提供される。一つまたはそれより多い非被覆部分は電圧が母線間に付与されるときそれを通して実質的に電流が流れないような電気抵抗を持つことができ、かくして実質的に非電導性であることができる。一つまたはそれより多い非被覆部分は電導層を付着する前に基板にマスキング剤を模様に従って付与することによりそして続いて被覆層で覆われたマスキング剤を除去することにより設けられることができる。これに代えて、一つまたはそれより多い非被覆部分は付着後の電導被覆層の除去により設けられることができる。有利には、被覆層はレーザー、例えばダイオードレーザーにより除去されることができる。帯域境界線は特にもし被覆層の一部のレーザー除去により形成されるなら、肉眼では実質的に見えないかもしれない。有利には、帯域境界線の幅は１５０μｍより小さく、好ましくは１００μｍより小さく、より好ましくは５０μｍより小さく、最も好ましくは１０μｍより小さい。

好適実施例において、第一母線は窓ガラスパネルの上縁に隣接して設けられ、第二母線は窓ガラスパネルの下縁に隣接して設けられる。

有利には、積極及び消極被覆帯域はそれらの長さに沿って実質的に平行な辺を持つ細片の形で設けられる。これは電気加熱可能な積極帯域内の第一から第二母線への電流の流れを容易とすることができ、及び／または積極帯域から消極帯域への熱の伝播を容易とすることができる。

好ましくは、消極被覆帯域は２０ｍｍより小さい、より好ましくは１０ｍｍより小さい、そして最も好ましくは５ｍｍより小さい幅を持つ。有利には、積極帯域の幅はその隣接消極帯域の幅の１０倍より小さいかまたは１０倍に等しい。

比（消極被覆帯域の表面積／隣接積極被覆帯域の表面積）を母線がより離れた窓ガラスパネルの部分に比べて母線が一緒に接近した窓ガラスパネルの部分でより大きくなるように配置することは窓ガラスパネルの異なる部分を横切る温度の制御を容易とすることができる。これは特に積極及び消極被覆帯域が細片または帯の形で設けられているところで有用である。比（消極被覆帯域の表面積／隣接積極被覆帯域の表面積）は好ましくは１０より小さく、例えば８，７または６であり、最も好ましくは５より小さく、４，３または２である。

被覆層の表面積の少なくとも５０％を積極被覆帯域を含むように配置することは窓ガラスパネルの可視性と美的外観との間の良好な妥協、及び窓ガラスパネルの曇り防止及び／または氷結防止を達成するに十分な発生熱量を提供することができる。

第一及び第二母線は貴金属ペースト、例えば銀ペーストの付着により、または金属リボン、例えば銅リボンの付着により、または他のいずれかの方法により形成されることができる。

使用時には母線のそれぞれの極性は電圧が母線間に付与されるときと同じままであってもよい。

電導被覆層を太陽制御被覆層であるように配置することは窓ガラスパネルを通しての太陽エネルギーの過剰通過を防ぐ機能を窓ガラスパネルの加熱性と組み合わせることを可能とすることができる。字句“太陽制御”は基板の選択性を増加する、すなわち基板を通して透過される入射可視光の、基板を通して透過される入射太陽エネルギーに対する比を増加する、被覆層に関する。電導被覆層は低輻射率被覆であることができる。

電導被覆層は真空蒸着技術により、例えば磁気スパッタリングにより蒸着されることができる。これに代えて、被覆層は熱分解的に、例えば化学蒸着により形成されることができ、または幾つかの他の方法で形成されることができる。被覆層は好ましくは基板の表面の全表面に渡りまたは少なくとも実質的に全表面に渡りまたは大部分に渡り存在する。

本発明の一好適実施例において、被覆層は少なくとも一つの金属赤外線反射層を含む。この被覆層は次の一連の層：誘電層／銀／誘電層または誘電層／銀／誘電層／銀／誘電層を含むことができる。誘電層は例えば酸化スズ、酸化亜鉛、窒化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウムまたはそれらの一つまたはそれより多い混合物を含むことができる。

電導被覆層は好ましくは平方当り２から１００オームの間、好ましくは平方当り２から２５オームの間、例えば平方当り２．２，３．０，１５または２０オームからなる抵抗を持つ。

本発明による窓ガラスパネルにおいて、基板はガラス、例えば平坦なガラスのシート、ソーダ石灰ガラスまたはフロートガラスのシート、特に建築または車両用窓ガラスとしてまたはそれに組み込まれた続いての使用を意図した平坦なガラスのシートであることができる。それはその表面の少なくとも一部上に被覆層が付着される前にまたは付着された後に熱強化処理または曲げ処理を受けることができる。これに代えて、基板は同じように建築または車両用窓ガラスとしてまたはそれに組み込まれた続いての使用を意図することができる硬いまたは柔軟なプラスチックシート材料であることができる。

本発明は実質的に不規則な形状の窓ガラスパネル、すなわち窓ガラスパネルの下縁によりかつ側縁への接線により形成される鋭角αを持つ窓ガラスパネルに特に適用可能であり、特にαが６０°、５５°、４５°、４０°、３５°、３０°、２５°、２０°または１５°より小さいまたはそれに等しい場合に、そして特に第一と第二母線がこれらの縁に沿ってまたは隣接して配置されている場合により一層適用可能である。窓ガラスパネルは自動車の側面窓または車または列車の側面窓、航空機の風防ガラスまたは航海分野での利用を持つ窓ガラスであることができる。

窓ガラスパネルは母線を横切って付与される１０から１００ボルトの間、好ましくは３０から５０ボルトの間の電圧を持つように適合されることができる。特に自動車での利用に対しては３２ボルト、より好ましくは３６ボルト、最も好ましくは４２ボルトの電圧が付与される。これに代えて、窓ガラスパネルは母線を横切って付与される１０から１４ボルトの間、好ましくは約１２ボルトの電圧を持つように適合されることができる。電気的に加熱可能な積極帯域により発生される熱は好ましくは平方メートル当り２５０から７５０ワットの間からなる。

一対より大きい間隔を置いた母線が設けられた実施例において、窓ガラスパネルは母線の各対を横切って付与される同じまたは実質的に同じ電圧を持つように適合されることができる。

特に窓ガラスパネルが一体形で提供される場合には、電導被覆層は追加の外部被覆（それは好ましくは実質的に非電導性である）、例えばラッカーで部分的または全体的に覆われることができる。これは電導被覆が露出した被覆層であることを防ぎ、かつ：
・電導被覆とその周囲との間の電気絶縁を提供する；及び／または
・電導被覆を磨耗から保護する；及び／または
・電導被覆及び／または帯域境界線に対しほこりを蓄積し及び／または清掃が困難となる傾向を減らす；
役目をすることができる。

本発明は今や図面を参照して例としてのみ説明されるであろう：
図１は窓ガラスパネルの概略的描写であり；
図２は窓ガラスパネルを横切る温度分布のグラフであり；
図３，４，５及び６は窓ガラスパネルの代替形である。

図１はガラスシート（１）、実質的に透明な電導被覆層（２）、第一母線（３）、第二母線（４）、実質的に電気的に加熱可能でないように適合された被覆層の第一消極帯域（５）、電気的に加熱可能であるように適合された被覆層の第一積極帯域（６）、実質的に電気的に加熱可能でないように適合された被覆層の第二消極帯域（７）及び絶縁帯域境界線（８），（９），（１０），（１１），（１２），（１３），（１４）及び（１５）を含む窓ガラスパネル（２２）を示す。図１は電気的に加熱可能であるように適合された追加の積極帯域（１６），（１７），（１８）及び（２５）、及び電気的に加熱可能でないように適合された追加の消極帯域（１９），（２０）及び（２１）を示す。これらの帯域の全ては絶縁帯域境界線により境界を定められる。

図２は窓ガラスパネル（２２）がその母線を横切って９分間４２Ｖの電圧を受けさせたときに図１の被覆フィルムが付着されているガラスシートの表面の線ＢＢに沿って測定した窓ガラスパネルの温度の図を示す。この温度は画素の数の関数としてサーモグラフの画像処理により測定される。点（１１１）は消極被覆帯域（５）に対する℃で測定された温度を示し、点（１２２）は積極被覆帯域（２５）に対する℃で測定された温度を示す。点（１１１）と（１２２）の間に含まれる図の他の点は図１の他の積極及び消極帯域に対して測定された温度を示す。

窓ガラス（２２）は次のように作られることができる。

平方当り１５オームの抵抗を持つ電導フィルムにより実質的に覆われた表面を持つガラスシートが自動車の側面窓の寸法に切断される。

帯域境界線は続いてダイオード形式のレーザーを用いてかつレーザーの三つの連続通路を用いてトレースされ、各通路は４５μｍの重複部を持つ７０μｍの幅を持ち、従って絶縁帯域境界線は１２０μｍの合計幅を持つ。

絶縁帯域境界線は：
・１０ｍｍの幅を持つ電気的に加熱可能でないように適合された第一消極帯域（５）
・１．４ｍｍの幅を持つ電気的に加熱可能であるように適合された隣接した第一積極帯域（６）
・１０ｍｍの幅を持つ電気的に加熱可能でないように適合された隣接した第二消極帯域（７）
等々を境界付け、かくして実質的に電気的に加熱可能でないように適合された約２８の追加の消極帯域、例えば帯域（１９），（２０）及び（２１）、及び電気的に加熱可能な約２８の追加の積極帯域、例えば帯域（１６），（１７）及び（１８）を形成し、これらの帯域は互いに交互に繰り返される。これらの帯域は実質的に母線が発散する窓ガラスパネルの部分内に形成される。

積極及び消極帯域の幅は第一母線（３）と第二母線（４）間の距離の関数として表Ｉに与えられている。加熱可能でない消極帯域の表面の隣接した加熱可能な積極帯域の表面に対する比の値は表Ｉに与えられている。

第一及び第二母線は１０μｍ厚で５ｍｍ幅の銀ペーストの層をスクリーン印刷し、続いて銀ペースト層をマスクするために１５μｍ厚のエナメル層を付着することによって形成される。

窓ガラスパネルは次いで熱処理された一体形窓ガラスパネルを形成するために調質される。

図２に示されるように、４２ボルトの電圧が窓ガラスに付与されるときに発生した熱は積極及び消極帯域を含む窓ガラスパネルの部分で実質的に一定のままである。

図３の実施例において、窓ガラスパネル（３２）は母線（３３，３４）、相互に間隔を置かれた積極帯域（３６，３８，４０，４２）、及び消極帯域（３７，３９，４１）を含み、母線（３４）はその長さの一部に沿って、この場合母線（３３，３４）が発散するところの長さの一部に沿って、階段（３５）を備えている。

図４は風防ガラスまたは後部窓に関しての本発明の応用を示し、そこでは母線（４３，４４）はそれらの長さに沿った少なくとも一部分で、この実施例では相互に間隔を置いた積極帯域（５０，５２）及び消極被覆帯域（４９，５１，５３）を備えた窓ガラスパネルの中央部分（４５）と単一積極被覆帯域を含む窓ガラスパネルの外部部分（４６，４７）のそれぞれとの間で、発散する。母線（４３，４４）は窓ガラスパネルの側縁に隣接した窓ガラスの非被覆部分に沿って走る母線（４４）の一部分を持つ窓ガラスパネル（他の実施例の場合もまたそうでありうる）から出る単一コネクター（４８）を介して連結されるよう配置されている。この実施例は窓ガラスパネルが、非被覆部分（５４）または例えば通信信号の伝送を容易とするデータ伝送窓を備えているとき特に有用であるかもしれない。

図５は間隔を置いた母線（６６，６７）を含む実質的に不規則な形状（６１）の窓ガラスパネルを示し、それは窓ガラスパネルの下縁（６２）と側縁（６４）への接線（６３）により形成される鋭角α（６５）を持つ。

図６は車の実質的に三角形の後部側面窓（７０）に関して本発明の応用を示し、そこでは母線（７１，７２）はそれらの長さに沿って少なくとも一部分で発散し、その部分は相互に間隔を置いた積極帯域（７４，７６，７８，８０，８２）と消極被覆帯域（７３，７５，７７，７９，８１）を備えている。

窓ガラスパネルの概略的描写である。 窓ガラスパネルを横切る温度分布のグラフである。 窓ガラスパネルの代替形である。 窓ガラスパネルの代替形である。 窓ガラスパネルの代替形である。 窓ガラスパネルの代替形である。

Claims (22)

1. 基板、実質的に透明な電導被覆層、及び間隔を置いた第一と第二母線を含む電気的に加熱可能な窓ガラスであって、被覆層の少なくとも一部が間隔を置いた第一と第二母線を介して電気的に加熱可能であるように適合されており、第一と第二母線がそれらの長さに沿って少なくとも一部分で発散し、かつ被覆層が少なくとも：
   ｉ）実質的に電気的に加熱可能でないように適合された第一消極被覆帯域；及び
   ｉｉ）電気的に加熱可能であるように適合された第一積極被覆帯域；
   を含む複数の帯域を含むことを特徴とする電気的に加熱可能な窓ガラスパネル。
2. 被覆層が少なくとも：
   ｉ）実質的に電気的に加熱可能でないように適合された第一消極被覆帯域；及び
   ｉｉ）電気的に加熱可能であるように適合された第一積極被覆帯域；及び
   ｉｉｉ）実質的に電気的に加熱可能でないように適合された第二消極被覆帯域；
   を含む複数の帯域に分割されていることを特徴とする請求項１に記載の電気的に加熱可能な窓ガラスパネル。
3. 第一積極帯域が第一消極帯域に隣接していることを特徴とする請求項１または２に記載の電気的に加熱可能な窓ガラスパネル。
4. 積極及び消極帯域が一つまたはそれより多い実質的に絶縁の帯域境界線により境界を定められていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電気的に加熱可能な窓ガラスパネル。
5. 一つまたはそれより多い帯域境界線が窓ガラスパネルの非被覆部分により提供されることを特徴とする請求項４に記載の電気的に加熱可能な窓ガラスパネル。
6. 積極及び消極帯域がそれらの長さに沿って実質的に平行な辺を持つ細片の形で提供されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電気的に加熱可能な窓ガラスパネル。
7. 少なくとも一つの消極帯域が２０ｍｍより小さい幅を持つことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の電気的に加熱可能な窓ガラスパネル。
8. 少なくとも一つの積極帯域の幅がその隣接消極帯域の幅の１０倍より小さいか１０倍に等しいことを特徴とする請求項３から７のいずれかに記載の電気的に加熱可能な窓ガラスパネル。
9. 第一母線が窓ガラスパネルの上縁に設けられ、第二母線が窓ガラスパネルの下縁に設けられていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の電気的に加熱可能な窓ガラスパネル。
10. 第一と第二母線の間に位置し、かつ少なくとも一つの積極被覆帯域と隣接した消極被覆帯域を持つ第一窓ガラス部分、第一と第二母線の間で母線間の距離が第一窓ガラス部分の母線間の距離より大きな位置に位置した第二窓ガラス部分を含み、第二窓ガラス部分が少なくとも一つの積極被覆帯域と隣接した消極被覆帯域を持ち、そして更に第一窓ガラス部分の比（消極被覆帯域の表面積／隣接積極被覆帯域の表面積）が第二窓ガラス部分のそれより大きいことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の電気的に加熱可能な窓ガラスパネル。
11. 一つまたはそれより多い帯域境界線が１５０μｍより小さい幅を持つことを特徴とする請求項４から１０のいずれかに記載の電気的に加熱可能な窓ガラスパネル。
12. 被覆層の表面積の少なくとも５０％が積極被覆帯域を含むことを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の電気的に加熱可能な窓ガラスパネル。
13. 被覆層が太陽制御被覆層であることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の電気的に加熱可能な窓ガラスパネル。
14. 被覆層が２と２５オーム／平方との間からなる抵抗を持つことを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の電気的に加熱可能な窓ガラスパネル。
15. 基板がガラスシートであり、被覆層がガラスシートの表面に設けられていることを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載の電気的に加熱可能な窓ガラスパネル。
16. 被覆層が窓ガラスの一部を形成する柔軟なシート、特にＰＥＴシート上に設けられていることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載の電気的に加熱可能な窓ガラスパネル。
17. 窓ガラスパネルが熱的に強化されていることを特徴とする請求項１から１６のいずれかに記載の電気的に加熱可能な窓ガラスパネル。
18. 窓ガラスパネルがラミネートされていることを特徴とする請求項１から１７のいずれかに記載の電気的に加熱可能な窓ガラスパネル。
19. 窓ガラスパネルが自動車の側面窓であることを特徴とする請求項１から１８のいずれかに記載の電気的に加熱可能な窓ガラスパネル。
20. 窓ガラスパネルが少なくとも一つの鋭角を持つことを特徴とする請求項１から１９のいずれかに記載の電気的に加熱可能な窓ガラスパネル。
21. 窓ガラスパネルが実質的に三角形であることを特徴とする請求項２０に記載の電気的に加熱可能な窓ガラスパネル。
22. 積極及び消極被覆帯域を横切る温度の変動が、電圧が第一と第二母線を介して被覆層を横切って付与され、かつ窓ガラスパネルが室温であるその周囲と平衡状態に達した後に、１５℃より小さいことを特徴とする請求項１から２１のいずれかに記載の電気的に加熱可能な窓ガラスパネル。

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