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JP2018527276A - 薄膜化された外側ガラス板、及び流れ分離ラインを有する加熱層を有している加熱グレージング - Google Patents

薄膜化された外側ガラス板、及び流れ分離ラインを有する加熱層を有している加熱グレージング Download PDF

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Abstract

本発明は、以下に関する：− 第１の接着性中間層（３）によって０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの厚さの第１ガラス板（２）に組み合わされている第１構造層（４）を有している積層グレージング（１）であって、上述の第１ガラス板（２）が、前記積層グレージング（１）の第１外側面（２１）を形成しており、上述の第１接着性中間層（３）の方向に向いている上述の第１ガラス板（２）の面が、２オングストローム〜５００ｎｍの厚さの第１伝導性加熱層（１１）を保持しており、かつ、上述の第１伝導性加熱層（１１）が、８ｍｍ〜２０ｍｍの間隔をあけて配置されている０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍの厚さの流れ分離ラインを有している、積層グレージング（１）；及び− ヘリコプター又は航空機の操縦室グレージングとしての、このグレージングの使用。【選択図】図２ｂ

Description

本発明は、伝導性層を用いた加熱（霜防止機能）グレージングに関し、特には、航空分野（航空機及びヘリコプター）を対象とするこのタイプのグレージングに関する。
加熱航空グレージングは、２又は３の有機層若しくはガラス層の積層板である。航空グレージングにおける霜の発生は、透明かつ電気伝導性の層によって達成されるジュール加熱を介して防ぐことが可能である。加熱層は、シート抵抗の非均一性を伴って堆積され、それによって、各単位領域に伝わる電力における非均一性を制限する（矩形を均一に加熱する方法だけが知られている）。典型的には、加熱層は、３ｍｍの厚さのガラス片上に堆積される。加熱は、加熱層の平均温度の代表温度を計測する温度プローブによって制御される。
現在使用されている加熱層の保持体は、慣用的には半強化ガラス製であるために、典型的には３ｍｍの厚さのガラスでできており（非常に薄いガラス片を熱強化することは不可能である）、たいていの場合には、過剰な加熱を必要とすることを意味する。これはなぜかといえば、ガラスの厚さによって、０℃よりも高くに維持される必要があるグレージングの外膜の実際の温度に関する情報の質が大幅に低下するからである。その上、（０℃未満でガラスに接触すると凍結する過冷却水滴の、均一な流れを仮定したときに）最も霜が降りやすい区域が、伝えられる電力が最も少ない区域であり、加熱システムは、この区域のために寸法合わせされる必要がある。したがって、加熱が比較的良好な部位においては、電力消費量が、不必要に高い。
したがって、本発明の主要な目的は、加熱グレージングが必要とする電力を低減することであり、グレージングの全面積にわたって、霜の形成が起こらないことを保証することである。
この目的のために、本発明の一の主題は、第１接着性中間層によって０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの厚さの第１ガラス板に組み合わされている構造層を有している積層グレージングであって、上述の第１ガラス板が、積層グレージングの第１の外側面を形成していること、上述の第１接着性中間層の方向に向いている上述の第１ガラス板の面が、２オングストローム〜５００ｎｍの厚さの第１伝導性加熱層を保持していること、及び、上述の第１伝導性加熱層が、８ｍｍ〜２０ｍｍの間隔をあけて配置されている厚さ０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍの流れ分離ラインを有しており、上述のラインが、エッチングによって形成されていて、それによって、グレージングの２つの対向端部に沿って配置されている２個の電流供給ストリップ（帯状体）の間で、電流を誘導することを特徴とする、積層グレージングである。
図１は、積層グレージングの、外部大気と接触しているガラス板の様々な厚さに関して、最適な設定温度の曲線を、制御点における加熱電力に対する低温点での加熱電力の比Ｋｃの関数として示す。 図２ａは、既知の加熱積層グレージングの模式図を表している。 図２ｂは、本発明に係るグレージングユニットの模式図を表している。 図３ａは、種々の構成の積層グレージングに関しての、加熱電力の曲線を示す。 図３ｂは、種々の構成の積層グレージングに関しての、加熱電力の減少を示す。
表現「構造層」は、本発明の範囲において、所望の機械的強度を確保するのに十分な厚さである透明な板であって、かつ、さらなる詳細については以下においてより詳細に記載されることとなる透明な板を意味するものと理解される。本発明の積層グレージングは、それらを、１又は複数、特には３又はそれ以上含んでいる。
上述の第１ガラス板の形成のためには、アルミノケイ酸ガラスマトリックスの板が、１ｍｍ未満の小さい薄さで市販されており、入手可能である；このガラスは、化学的に（熱的にではなく）強化されていてよく、そのようにして、特には正面側のグレージング面上において、機械的に強固な加熱層を得ることができる。薄いガラスを使用することによって、設定値の温度を下げることが可能となり、このことは、多くの利点を有する：
− 霜が降りない飛行段階における、及び、利用可能な電力が限られているときの地上における、比較的低い電力消費量、
− 比較的低い熱機械的応力、したがって比較的高い信頼性、
− 地上における、比較的短い除霜時間、
− 寒冷条件下の地上での、スイッチオンサージによる局所的な過剰加熱のおそれの、実質的な低減。
流れ分離ライン（流れラインとも呼ばれる）を含むグレージングを使用することによって、より均一な加熱を達成することが可能となり、これは：
− 最も低温の場所に伝えられる所与の電力量に対して、全体の電力を低減し；
− 発電機の仕様（スペック）を下げることを可能とし；
− グレージングを経年劣化させる可能性のある、最も高温の領域の温度を、低減し；
− 温度プローブをより容易に配置することを可能とし；かつ
− 寒冷条件下での地上において、スイッチオンサージによる局所的な過剰加熱のおそれを実質的に低減する。
したがって、本発明の技術的な手段によって、加熱の均一性を大幅に向上させつつ、グレージングのすべての領域において霜が形成されないことを確実にすることができるグレージングの、総電力消費量を低減することができる。
本発明の積層グレージングの他の好ましい特徴によると：
− 本発明の積層グレージングが、第２接着性中間層によって第１構造層に組み合わされている第２構造層を有している；
− 本発明の積層グレージングが、第３接着性中間層によって上述の第１構造層又は上述の第２構造層に組み合わされている、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの厚さの第２ガラス板を有している；
− 上述の第２ガラス板が、積層グレージングの第２外側面を形成しており、かつ、上述の第３接着性中間層の方向に向いている上述の第２ガラス板の面が、２オングストローム〜５００ｎｍの厚さの第２伝導性加熱層を保持している；
− 上述の第２伝導性加熱層が、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍの厚さの流れ分離ラインを有しており、上述のラインが、８ｍｍ〜２０ｍｍの間隔をあけて配置されている；
− 上述の第１構造層及び上述の第２構造層が、それぞれ、互いに独立に、４ｍｍと１０ｍｍの間に含まれる厚さのガラス板からなり、又は５ｍｍと２０ｍｍの間に含まれる厚さの重合体からなる；特には輸送車両を対象とする場合に、積層グレージングの重量を制限することが推奨される：すべての構造層が重合体製である場合に、例えば、すべての構造層の厚さの合計が、３０ｍｍを超えない；
− 上述の第１構造層及び上述の第２構造層が、それぞれ、互いに独立に、化学的に強化された若しくは半熱強化を受けたガラス板からなり、又は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）若しくはポリカーボネート（ＰＣ）からなる；
− ０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの厚さの上述の第１ガラス板及び０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの厚さの上述の第２ガラス板が、化学的に強化されている；
− 上述の第１接着性中間層、上述の第２接着性中間層、及び上述の第３接着性中間層が、互いに独立に、０．５ｍｍ〜２０ｍｍの厚さの、好ましくは１ｍｍ〜１６ｍｍの厚さの、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）の層、ポリウレタン（ＰＵ）の層又はエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）の層からなる；
− 上述の第１伝導性加熱層及び上述の第２伝導性加熱層が、互いに独立に、２０ｎｍ〜５００ｎｍの厚さの伝導性酸化物の層、例えば、スズでドープされた酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素でドープされた酸化スズ（ＳｎＯ２：Ｆ）若しくはアルミニウムでドープされた酸化亜鉛（ＡＺＯ）の層、又は、２オングストローム〜１００オングストロームの厚さの金属の層、例えば金の層、からなる；
− 流れ分離ラインが、実質的に平行なラインとして配置されており、これらのラインが、それらの２個のそれぞれの電流供給ストリップに対して実質的に直交して接続されており、かつ、上述の２個の向かい合うストリップ又は上述の２個のストリップの部分が、互いに対して若しくはそれぞれに対して角度をもっている場合には、これらのラインが、曲率を有しており又は屈曲している；この構成によって、加熱された積層グレージングの全領域にわたって、温度の均一性の程度が増大する：低温領域若しくは低温点が回避され、及び／又は、高温点と低温点との間での差異が減少する；
− 上述の第１伝導性加熱層又は上述の第２伝導性加熱層が、厚さの勾配を有している；伝導性加熱層の全領域にわたって、電気抵抗の差異をもたらすことが課題であり、ここで再び、寒冷条件下において、加熱グレージングの全領域にわたる温度均一性を向上させることが目的である。
本発明の他の主題は：
− 上記の積層グレージングの、ヘリコプター又は航空機の操縦席グレージングとしての使用；
− 霜防止グレージングとしての、そのような使用；「霜防止」という用語は、外部大気側で、積層グレージングの外側面での霜の形成を防止する機能を指している；その場合には、この面を形成しているガラス板が、本発明に係る伝導性加熱層を保持している；
− 曇り防止グレージングとしての、そのような使用；ここで、これによって意味されるのは、車両の内部側において、積層グレージングの外側面において、曇りの形成を防止する（実際の曇り防止機能）ということであり、又は、さらには、曇りを消す（曇り除去機能）ということである；その場合には、この面を形成しているガラス板が、本発明に係る伝導性加熱層を保持している。
本発明は、添付の図面の記載を踏まえて、より良く理解することができるであろう。
図１に関しては、外側ガラス板の各厚さについて、加熱されたグレージングの全領域にわたってその温度がより均一であるほど、すなわち、低温点／センサーでの加熱電力の比がより１に近いほど、（センサーの場所において計測される）最適な設定温度が、より低くなることを見てとることができる。
本質的に、外側ガラス板がより薄いほど、最適な設定温度がより低くなる。低温点／センサーでの電力の比Ｋｃ０．７に関して、最適な設定温度が、３ｍｍの厚さの外側ガラス板についての３１℃から、０．８ｍｍの厚さの外側ガラス板についての最適な設定温度である１７℃にまで減少する。
図１の曲線は、グレージング上での対流及び水の堆積についての仮定を基礎とした計算から得られており、この仮定は、無論、図の３つのすべての曲線に関して同一であった。
図２ａ及び図２ｂは、断面図での、２個の航空機フロントガラスグレージングの構成を示しており、図２ａにおける構成は、慣用的な構成であり、かつ、図２ｂの構成は、「薄いガラス」の構成である。
２個の積層グレージング１それぞれは、第１及び第２の構造層４，６を有しており、それぞれは、完全な熱強化を受けたか（約１５０ＭＰａの圧縮表面応力）又は化学的に強化された、８ｍｍ厚のソーダ石灰シリカガラスから形成されている。ガラスは、必ずしもソーダ石灰シリカガラスではなく、アルミノケイ酸又はリチウムアルミノケイ酸ガラスなどであってよい。層４，６は、２ｍｍの厚さのポリビニルブチラールの層５によって接着的に結合されている。層６は、キャビン内部側において、積層グレージング１の外側面２２を形成している。
半熱強化を受けた若しくは化学的に強化された３ｍｍの厚さのガラス板２（図２ａの場合）、又は化学的に強化された０．８ｍｍの厚さのガラス板（図２ｂの場合）が、８ｍｍの厚さのポリビニルブチラール層３によって、第１構造層４に接着的に結合している。ガラス板２は、キャビン外部側において、積層グレージング１の外側面２１を形成している。積層板の内側の方向に向いているガラス板２の面は、２００ｎｍの厚さの、スズでドープされた酸化インジウム（ＩＴＯ）の伝導性加熱層１１を保持しており、この伝導性加熱層１１は、場合によって、試料に応じて、１０ｍｍの間隔をあけて配置されている０．０８ｍｍの厚さの流れ分離ラインを有しており、上述のラインは、レーザーエッチングによって形成されている。
流れ分離ライン若しくは流れラインが存在することによって、又は存在しないことによって、加熱電力の様々な均一性を得ることが可能となり、これらの均一性は、グレージングの最も低温の領域に伝えられる電力の、制御プローブの水準で伝えられる電力に対する比によって特徴付けられる：本件では、流れラインなしで０．６であり、流れラインありで０．８である。
そして次に、周囲温度の関数としてのグレージングの電力消費量を、乾燥条件下で、飛行の対流条件下で計算した（１５０Ｗ／ｍ２／℃）。ここでは、プローブがグレージングの平均電力を代表していると仮定されている。
これらの計算に関して、設定温度を、グレージングに適合させた。
結果を、図３ａ及び図３ｂにおいて曲線の形で示す。図３ａ及び図３ｂの曲線は、同意義のものである。これらの曲線によって示されるのは、流れラインを有しておらず図２の比較的厚いガラスを有しているグレージングに対して、（Ｗ／ｍ２で表される）平均供給電力の減少が、それぞれの解決策について増加するということである。それぞれの解決策では：
− ガラスが、０．８ｍｍの厚さ（図２ｂ）であり、かつ流れラインが存在していない；
− ガラスが、３ｍｍの厚さ（図２ａ）であり、かつ流れラインが存在している；
− ガラスが、０．８ｍｍの厚さであり、かつ流れラインが存在している。
改善は、−１０℃と３０℃の間の飛行条件に遭遇することが多い、ヘリコプターに関して特に大きい。
図２ａ及び２ｂにおいて示される２種の組み立て構成の一定部分を、合計の厚さが典型的には５ｍｍ〜３０ｍｍであるＰＭＭＡ若しくはＰＣの１層の層又は２層の層によって置き換えてもよい。これらの小さい厚みは、どちらかといえば、ヘリコプター用途に対応する。重合体製の２層の構造層は、ポリウレタンの層によって互いに接着的に結合されていてよい。

Claims (15)

  1. 第１接着性中間層（３）によって０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの厚さの第１ガラス板（２）に組み合わされている第１構造層（４）を有している積層グレージング（１）であって、前記第１ガラス板（２）が、前記積層グレージング（１）の第１外側面（２１）を形成していること、前記第１接着性中間層（３）の方向に向いている前記第１ガラス板（２）の面が、２オングストローム〜５００ｎｍの厚さの第１伝導性加熱層（１１）を保持していること、及び、前記第１伝導性加熱層（１１）が、８ｍｍ〜２０ｍｍの間隔をあけて配置されている０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍの厚さの流れ分離ラインを有しており、前記ラインが、エッチングによって形成されていて、それによって、前記グレージング（１）の２つの対向端部に沿って配置されている２個の電流供給ストリップの間で電流を誘導することを特徴とする積層グレージング（１）。
  2. 第２接着性中間層（５）によって前記第１構造層に組み合わされている第２構造層（６）を有していることを特徴とする、請求項１に記載の積層グレージング（１）。
  3. 第３接着性中間層によって前記第１構造層（４）又は前記第２構造層（６）に組み合わされている０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの厚さの第２ガラス板を有していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の積層グレージング（１）。
  4. 前記第２ガラス板が、前記積層グレージング（１）の第２外側面（２２）を形成していること、及び、前記第３接着性中間層の方向に向いている前記第２ガラス板の面が、２オングストローム〜５００ｎｍの厚さの第２伝導性加熱層を保持していることを特徴とする、請求項３に記載の積層グレージング（１）。
  5. 前記第２伝導性加熱層が、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍの厚さの流れ分離ラインを有しており、前記ラインが、８ｍｍ〜２０ｍｍの間隔をあけて配置されていることを特徴とする、請求項４に記載の積層グレージング（１）。
  6. 前記第１構造層（４）及び前記第２構造層（６）が、それぞれ、互いに独立に、４ｍｍと１０ｍｍの間に含まれる厚さのガラス板からなり、又は、５ｍｍと２０ｍｍの間に含まれる厚さの重合体からなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の積層グレージング（１）。
  7. 前記第１構造層（４）及び前記第２構造層（６）が、それぞれ、互いに独立に、化学的に強化された若しくは半熱強化を受けたガラス板からなり、又は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）若しくはポリカーボネート（ＰＣ）からなることを特徴とする、請求項６に記載の積層グレージング（１）。
  8. ０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの厚さの前記第１ガラス板（２）及び０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの厚さの前記第２ガラス板が、化学的に強化されていることを特徴とする、請求項１又は３に記載の積層グレージング（１）。
  9. 前記第１接着性中間層（３）、前記第２接着性中間層（５）、及び前記第３中間接着層が、互いに独立に、０．５ｍｍ〜２０ｍｍの厚さの、好ましくは１ｍｍ〜１６ｍｍの厚さの、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリウレタン（ＰＵ）又はエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）の層からなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の積層グレージング（１）。
  10. 前記第１伝導性加熱層（１１）及び前記第２伝導性加熱層が、互いに独立に、２０ｎｍ〜５００ｎｍの厚さの伝導性酸化物の層、例えば、スズでドープされた酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素でドープされた酸化スズ（ＳｎＯ２：Ｆ）若しくはアルミニウムでドープされた酸化亜鉛（ＡＺＯ）の層、又は２オングストローム〜１００オングストロームの厚さの金属の層、例えば金の層、からなることを特徴とする、請求項１又は４に記載の積層グレージング（１）。
  11. 前記流れ分離ラインが、実質的に平行な線で配置されており、これら平行な線が、それらの２個のそれぞれの電流供給ストリップに対して実質的に直交して接続しており、かつ、前記２個の対向するストリップ又は前記２個のストリップの部分が互いに対して若しくはそれぞれに対して角度を持っている場合には、曲率を有しており又は屈曲していることを特徴とする、請求項１又は５に記載の積層グレージング（１）。
  12. 前記第１伝導性加熱層（１１）又は前記第２伝導性加熱層が、厚さの勾配を有していることを特徴とする、請求項１又は４に記載の積層グレージング（１）。
  13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の積層グレージング（１１）の、ヘリコプター又は航空機の操縦室グレージングとしての使用。
  14. 霜防止グレージングとしての、請求項１３に記載の使用。
  15. 曇り防止グレージングとしての、請求項１３又は１４に記載の積層グレージング（１１）の使用。
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