(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/FR02/01718 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (21) Numer zgłoszenia: (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/FR02/01718 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: , WO02/98176 PCT Gazette nr 49/02 (51) Int.Cl. H05B 3/00 ( ) H05B 3/34 ( ) (54) Szyba grzejna (30) Pierwszeństwo: ,DE, (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 03/05 (73) Uprawniony z patentu: SAINT-GOBAIN GLASS FRANCE, Courbevoie,FR (72) Twórca(y) wynalazku: Manfred Gillner,Aachen,DE Jürgen Schmitz,Herzogenrath,DE Heinz-Erich Dickers,Pulheim,DE (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 02/09 (74) Pełnomocnik: Szafruga Anna, POLSERVICE, Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o. PL B1 (57) 1. Szyba grzejna składająca się z co najmniej jednej szyby sztywnej, co najmniej dwóch szyn zbiorczych prądu o różnych biegunowościach ułożonych w sposób w przybliżeniu równoległy w pobliżu krawędzi szyby grzejnej w różnych odległościach w stosunku do krawędzi i liniowych rezystancji grzejnych elektrycznie połączonych z nimi, znamienna tym, że szyny zbiorcze (3, 4) są usytuowane z boku rezystancji grzejnych (2), które są połączone z pierwszą szyną zbiorczą prądu (4) przechodząc ponad drugą szyną zbiorczą prądu (3) i są izolowane względem niej, w kierunku powierzchni szyby oraz tworzą co najmniej jedną pętlę w stronę drugiej szyny zbiorczej prądu (3) i są z nią elektrycznie połączone.

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest szyba grzejna składająca się z co najmniej szyby sztywnej, co najmniej dwóch szyn zbiorczych prądu o różnych biegunowościach ułożonych w sposób w przybliżeniu równoległy w pobliżu krawędzi szyby grzejnej w różnych odległościach w stosunku do krawędzi i rezystancje grzejne liniowe elektrycznie połączone z nimi. Takie charakterystyki są znane z niemieckiego wzoru użytkowego DE U1, który dotyczy szyby wielowarstwowej z ogrzewaniem elektrycznym, w której przewidziano rezystancje grzejne zamontowane elektrycznie równolegle i zatopione w warstwie pośredniej termoplastycznej w obszarze położenia spoczynkowego wycieraczek. Również w warstwie pośredniej termoplastycznej są zatopione taśmy folii metalowej działające jako szyny zbiorcze połączone z liniami zasilania elektrycznego i które są elektrycznie połączone z rezystancjami grzejnymi. Szyny zbiorcze są ułożone bardzo blisko siebie i rezystancje grzejne są ułożone w postaci pętli pomiędzy szynami zbiorczymi. W przykładzie wykonania, rezystancje grzejne są ułożone w postaci pętli w kształcie U wstawione w siebie w kierunku poziomym i przylutowane do dwóch szyn zbiorczych prądu w postaci taśm. Szyny zbiorcze prądu są bardzo blisko siebie i równoległe do siebie w obszarze krawędzi bocznej szyby przedniej. Szyna zbiorcza prądu oddalona od krawędzi szyby przedniej jest mniej więcej dwukrotnie dłuższa niż szyna zbiorcza prądu ułożona w bezpośrednim pobliżu krawędzi bocznej, ta szyna zbiorcza prądu jest połączona z górnymi połówkami pętli z drutu, a druga szyna zbiorcza prądu jest połączona z dolnymi połówkami pętli z drutu. Z EP A1, znana jest szyba przednia z ogrzewaniem elektrycznym wyposażona w ogrzewanie płaskie z dwoma szynami zbiorczymi prądu ułożonymi przy przeciwległych krawędziach górnej i dolnej szyby. Dolna szyna zbiorcza prądu jest wyposażona na swoim środku w doprowadzenie prądu zorientowane prostopadle do krawędzi szyby, więc w postaci T. Górna szyna zbiorcza prądu jest połączona z dwoma doprowadzeniami, które są ułożone wzdłuż dwóch krawędzi bocznych. Dwa doprowadzenia biegną ponadto wzdłuż krawędzi dolnej szyby pod dolną szyną zbiorczą prądu. Pierwsze doprowadzenie przekracza poprzecznie, pod izolacją elektryczną, ramię prostopadłe T i jest elektrycznie połączone z drugim doprowadzeniem. Drugie doprowadzenie jest również skierowane do krawędzi dolnej szyby. Z racji tego ułożenia, trzeba tylko dwie linie połączenia elektrycznego w środku krawędzi dolnej szyby przedniej. Celem wynalazku jest wykonanie innej szyby grzejnej z szynami zbiorczymi prądu ułożonymi w pobliżu krawędzi szyby. Według wynalazku, cel ten został osiągnięty przez to, że szyny zbiorcze biegną z boku rezystancji grzejnych, a rezystancje grzejne są, wychodząc z pierwszej szyny zbiorczej prądu prowadzone tak, że przechodzą ponad drugą szyną zbiorczą prądu będąc izolowane w stosunku do niej, w kierunku powierzchni szyby i tworzą co najmniej jedną pętlę w stronę drugiej szyny zbiorczej prądu i są z nią elektrycznie połączone. Charakterystyki określone w zastrzeżeniach zależnych ujawniają korzystne udoskonalenia przedstawionego rozwiązania. Według wynalazku, rezystancje grzejne biegną od jednej szyny zbiorczej prądu oddalonej od krawędzi w kierunku ogrzewanej powierzchni i są one prowadzone z tyłu w postaci pętli w stronę drugiej szyny zbiorczej prądu bliskiej krawędzi, krzyżując się z szyną zbiorczą prądu oddaloną od krawędzi. Szyny zbiorcze prądu bliska i oddalona od krawędzi są ułożone w obszarze tej samej krawędzi szyby. Dla uniknięcia zwarcia, rezystancja ogrzewanie jest elektrycznie izolowana w stosunku do szyny zbiorczej prądu w obszarze skrzyżowania. Rezystancje grzejne tak ułożone tworzą pole grzejne, które rozciąga się w obszarze określonym przez szybę grzejną i które jest zasilane w energię elektryczną przez parę szyn zbiorczych prądu. Wynalazek nie jest ograniczony tylko do jednego pola grzejnego na szybie grzejnej. Może na przykład być celowym przewidzenie kilku pól grzejnych, zwłaszcza dla stosowania różnych mocy dla ogrzewania w określonych strefach. Można sobie również wyobrazić ułożenie dwóch lub więcej pól grzejnych jedne obok drugich na powierzchni szyby. Odpowiednie pary szyn zbiorczych prądu na przykład dla dwóch pól grzejnych mogą się znajdować na tej samej krawędzi szyby, doprowadzenia prądu biegną od krawędzi górnej dla pierwszego pola grzejnego górnego i biegną od krawędzi dolnej dla drugiego pola grzejnego dolnego. Jeżeli doprowadzenia prądu powinny odchodzić od tej samej krawędzi szyby, trzeba wykonać w sposób izolowany skrzyżowanie z więcej niż jedną szyną zbiorczą prądu. W innej odmianie wykonania, można wykorzystywać dla dwóch pól grzejnych szyna zbiorcza prądu jako wspólny zacisk masy. Jest ponadto możliwe ułożenie par szyn zbiorczych dla różnych pól

3 PL B1 3 grzejnych na różnych krawędziach bocznych. Pola grzejne pokrywają więc obszary szyby grzejnej, które są ułożone w pewnej odległości od siebie, przylegają do siebie lub nawet nakładają się na siebie. W innej odmianie wykonania szyby grzejnej, rezystancje grzejne tworzą wiele pętli, przed doprowadzeniem do drugiej szyny zbiorczej prądu. Rezystancje grzejne nie rozciąga się więc jedynie od szyny zbiorczej oddalonej od krawędzi na szerokości pola grzejnego i z powrotem do szyny zbiorczej bliskiej krawędzi, ale są one prowadzone co najmniej ponownie drugą pętlą na szerokości pola grzejnego do pary szyn zbiorczych. Liczba pętli przewodzących jest więc zawsze nieparzysta. Dla określonej rezystancji ogrzewania, która zależy od długości przewodnika, przekroju poprzecznego przewodnika i rezystancja właściwego zastosowanego materiału, można regulować moc ogrzewania na jednostkę powierzchni przez wybór liczby pętli, niezależnie od wymiarów geometrycznych ogrzewanej powierzchni. Stosowanie większej liczby pętli ma taką dodatkową zaletę, że liczba połączeń elektrycznych, które powinny być wykonane przez lutowanie, jest mniejsza niż w układzie, w którym rezystancje grzejne za każdym razem tworzą jedną pętlę. Można w ten sposób uzyskać oszczędność robocizny. Szyby grzejne według wynalazku mogą być szybami monolitycznymi, w których rezystancje grzejne są ułożone na jednej podstawowej powierzchni. Znanym przykładem tego typu szyby są szyby samochodowe albo hartowane szklane okna bezpieczeństwa, które są wyposażone w rezystancje grzejne wykonane farbą przewodzącą. Zwykle nakłada się w tym celu na powierzchnię szyby, metodą sitodruku, pastę ceramiczną z dużą zawartością przewodzącego srebra w pożądanej postaci przewodów grzejnych i szyn przewodzących, a następnie wypala się je. Szyna przewodząca oddalona od krawędzi może być izolowana w stosunku do przewodnika który krzyżuje się z nią za pomocą farby dielektrycznej. W tym celu operacja drukowania rezystancji grzejnych i szyn zbiorczych powinna być podzielona na dwa etapy. W pierwszym etapie, szyna zbiorcza prądu oddalona od krawędzi jest drukowana razem z rezystancjami grzejnymi, i ramię powrotne pętli przewodu grzejnego kończy się nieco przed szyną zbiorczą prądu oddaloną od krawędzi. W drugim etapie, w którym warstwa izolująca, na przykład farba dielektryczna do wypalenia, jest położona na szynie przewodzącej. Na koniec, szyna zbiorcza prądu bliska krawędzi jest drukowana, nakłada się jednocześnie przewody łączeniowe do otwartych końców pętli przewodów grzejnych. Przewody łączeniowe krzyżują się w sposób izolowany z szyną zbiorczą oddaloną od krawędzi i zamykają obwód elektryczny każdej pętli indywidualnej rezystancji grzejnej. Kolejność warstw przewodzących i izolujących jest znana z niemieckiego opisu patentowego DE C2. W tym przypadku wykonuje się przewodnik wyjściowy anteny w kształcie pseudo przewodu współosiowego z silnym ekranowaniem. Oprócz szyb grzejnych monolitycznych, wynalazek zawiera także szyby grzejne ze szkła wielowarstwowego, które składają się z co najmniej dwóch szyb sztywnych połączonych ze sobą przez klejenie z wykorzystaniem warstwy pośredniej. W tym przypadku, rezystancje grzejne są korzystnie wykonane z drutów, które są zatopione w warstwie pośredniej. Jest jednakże również możliwe wykonanie wielowarstwowej szyby grzejnej według wynalazku wykorzystując opisaną szybę grzejną monolityczną dla wykonania szyby indywidualnej. Powierzchnia z rezystancjami grzejnymi może być ułożona zarówno na wewnątrz jak i na zewnątrz szyby wielowarstwowej. Szyby indywidualne mogą być wykonane ze szkła albo z tworzywa sztucznego. Szyby warstwowe mogą być złożone z dwóch albo więcej szyb z materiałów identycznych albo różnych. Zwykle wykorzystuje się jako warstwę pośrednią łączącą dwie szyby indywidualne przylepną folię termoplastyczną, na przykład z poliwinylobutyralu. Szyny zbiorcze prądu w szybach warstwowych, które mogą być ogrzewane za pomocą rezystancji grzejnych zatopionych w warstwie pośredniej, są zwykle wykonywane z płaskiej folii metalowej z miedzi cynowanej. Istnieją również wykonania, które są ponadto wyposażone w osłonę izolacyjną z poliimidu. Z taką taśmą z folii metalowej jako szyną zbiorczą prądu oddalona do krawędzi, szyba wielowarstwowa według wynalazku może być łatwo wykonana a izolacje zdejmuje się tylko tam, gdzie rezystancje grzejne powinny być połączone elektrycznie z szyną zbiorczą prądu. Szyna zbiorcza prądu bliska krawędzi może być umieszczona bez osłony izolującej lub, w przypadku zastosowania taśmy z folii metalowej izolowanej, izolacja może również być zdjęta w miejscach połączenia z rezystancjami grzejnymi. Dla zapewnienia widoczności zakłóconej w możliwie małym stopniu poprzez szybę wielowarstwową, druty grzewcze powinny mieć średnicę stosunkowo małą około 20 μm do 100 μm. Druty grzewcze z wolframu okazały się odpowiednie do tego celu. Jednakże, druty miedziane, które mogą być wyposażone w warstwę ciemnej matowej farby dla uniknięcia odbłysków metalowych, mogą również być wykorzystywane w szybie wielowarstwowej według wynalazku. Znane są także przewody wielowarstwowe, które mają rdzeń wytrzymały mechanicznie, który jest otoczony przez metal dobry

4 4 PL B1 przewodnik i/lub łatwy do lutowania. Wybór materiału na druty i/lub średnicy drutów jest wykonywany zależnie od wymagań mechanicznych i elektrycznych związanych z pożądanym polem grzejnym. Gdy druty są prostoliniowe i ułożone równolegle przy małej odległości między nimi, może wystąpić w niekorzystnych okolicznościach zjawisko dyfrakcji padającego światła. Można uniknąć tych zjawisk zapewniając pewną nieregularność wyrównania drutów grzewczych, na przykład rodzaj zafalowania drutów grzewczych. Gdy szyny zbiorcze prądu są ułożone jedynie w pobliżu jednej krawędzi bocznej, szyba wielowarstwowa może być na przykład zastosowana jako wielowarstwowa szyba grzejna z krawędziami wolnymi, więc na przykład jako szyba boczna, która w samochodzie może być otwierana. Szyny zbiorcze prądu mogą być ułożone wewnątrz kanałów drzwi i być maskowane przez karoserię albo elementy uszczelniające. Inne szczegóły i zalety wynalazku zostaną ujawnione w poniższym szczegółowym opisie powiązanym z załączonymi rysunkami nie ograniczającego przykładu wykonania wynalazku. Rysunki są rysunkami uproszczonymi bez zachowania skali. Figura 1 przedstawia szybę wielowarstwową według wynalazku jako szybę boczną pojazdu mechanicznego w widoku z przodu; Figura 2 przedstawia przekrój szyby bocznej z fig. 1 wzdłuż linii I-I. Szyba wielowarstwowa 1 z fig. 1 jest wyposażone w druty grzewcze 2 z miedzi lakierowanej na czarno, które są ułożone wewnątrz szyby wielowarstwowej 1 i których średnica ma około 85 μm. Druty grzewcze rozciągają się w postaci pętli pomiędzy krawędzią dolną szyby bocznej 1 w położeniu zainstalowania i jej krawędzią górną. Dla zasilania w energię elektryczną, pierwszy koniec każdej pętli jest połączony z szyną zbiorczą prądu 3 a drugi koniec pętli jest połączony z szyną zbiorczą prądu 4. Na drodze do szyny zbiorczej prądu 4, druty grzewcze 2 powinny przekroczyć szynę zbiorczą prądu 3 w obszarach 31. W tych obszarach 31, druty grzewcze 2 są elektrycznie izolowane w stosunku do szyny zbiorczej prądu 3. Dwie szyny zbiorcze prądu 3 i 4 są tak jak druty grzewcze 2, ułożone wewnątrz szyby wielowarstwowej 1 i są połączone do dwóch biegunów pokładowej sieci elektrycznej. Pomiędzy szynami zbiorczymi prądu panuje więc zwykle napięcie elektryczne 12 V. Dostarczany prąd odpowiada potrzebnej mocy ogrzewania na jednostkę powierzchni, należy więc wziąć pod uwagę rezystancję elektryczną drutów grzewczych 2 jak również odległości między nimi. Dla jednorodnego rozdziału mocy grzewczej na powierzchni szyby wielowarstwowej 1, długości drutów indywidualnych pętli powinny być możliwe równe, przy jednakowych pozostałych właściwościach drutów. Dla szyby wielowarstwowej pokazanej na fig. 1, gdzie część odcinków jest położona w obszarze nachylonej krawędzi, więc przy mniejszej wysokości, w pętli jest pięć zmian kierunku, podczas gdy inne odcinki drutu zmieniają kierunek tylko trzy razy. Szyny zbiorcze prądu 3 i 4 są prowadzone z boku poza szybą wielowarstwową 1 i są połączone w sposób znany z siecią pokładową. Dla szyby bocznej pojazdu tu pokazanej, część sąsiadująca z krawędzią dolną szyby, w której znajdują się szyny zbiorcze prądu, jest ułożona wewnątrz kanału drzwi i jest maskowana przez karoserię. Maskowanie zwykle stosowane dla szyn zbiorczych prądu za pomocą warstwy farby nieprzezroczystej nie jest w tym przypadku potrzebne. Figura 2 przedstawia przekrój szyby bocznej z fig. 1 wzdłuż linii I-I. Szyba wielowarstwowa 1 składa się z dwóch szyb indywidualnych 11 i 12 o grubości około 2,1 mm, które są w sposób znany połączone ze sobą przez klejenie z wykorzystaniem warstwy pośredniej termoplastycznej 13 z poliwinylobutyralu. Przed operacją montażu, druty grzewcze 2 i szyny zbiorcze prądu 3 i 4 są zatopione w powierzchni warstwy pośredniej 13 przy wykorzystaniu procesu również znanego. Szyna zbiorcza prądu 4 jest wykonana z folii miedzianej cynowanej i jest mechanicznie i elektrycznie połączona z przewodem grzewczym 2 przez lutowanie. Natomiast dla szyny zbiorczej prądu 3, folia miedziana cynowana 32 jest otoczona ze wszystkich stron przez osłonę izolującą 33 z poliimidu, przewód grzewczy 2 może więc pewnie krzyżować się z szyną zbiorczą prądu 3, nie bez styku elektrycznego z nią. W miejscach, gdzie przewód grzewczy 2 jest połączony elektrycznie z szyną zbiorcza prądu 3, osłona izolująca powinna być zdjęta przed umieszczeniem w warstwie pośredniej termoplastycznej.

5 PL B1 5 Zastrzeżenia patentowe 1. Szyba grzejna składająca się z co najmniej jednej szyby sztywnej, co najmniej dwóch szyn zbiorczych prądu o różnych biegunowościach ułożonych w sposób w przybliżeniu równoległy w pobliżu krawędzi szyby grzejnej w różnych odległościach w stosunku do krawędzi i liniowych rezystancji grzejnych elektrycznie połączonych z nimi, znamienna tym, że szyny zbiorcze (3, 4) są usytuowane z boku rezystancji grzejnych (2), które są połączone z pierwszą szyną zbiorczą prądu (4) przechodząc ponad drugą szyną zbiorczą prądu (3) i są izolowane względem niej, w kierunku powierzchni szyby oraz tworzą co najmniej jedną pętlę w stronę drugiej szyny zbiorczej prądu (3) i są z nią elektrycznie połączone. 2. Szyba grzejna według zastrz. 1, znamienna tym, że rezystancje grzejne (2) są prowadzone w stronę drugiej szyny zbiorczej prądu (3) po utworzeniu pętli i są elektrycznie z nią połączone. 3. Szyba grzejna według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że szyba sztywna jest szybą szklaną, zaś rezystancje grzejne (2) są wykonane z wypalanej przewodzącej farby ceramicznej. 4. Szyba grzejna według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że jest utworzona z szyby wielowarstwowej (1) złożonej z co najmniej dwóch szyb sztywnych (11, 12) połączonych ze sobą przez klejenie, z wykorzystaniem warstwy pośredniej (13). 5. Szyba grzejna według zastrz. 4, znamienna tym, że rezystancje grzejne (2) są zatopione w warstwie pośredniej (13), zaś szyny zbiorcze prądu (3, 4) są taśmami z folii metalowej. 6. Szyba grzejna według zastrz. 5, znamienna tym, że co najmniej jedna szyna zbiorcza prądu (3) w postaci taśmy z folii metalowej jest otoczona osłoną izolującą (33), która jest przerwana tylko w obszarze połączenia elektrycznego z rezystancją grzejną (2). 7. Szyba grzejna według zastrz. 5 albo 6, znamienna tym, że rezystancje grzejne (2) stanowi drut wolframowy. 8. Szyba grzejna według zastrz. 5 albo 6, znamienna tym, że rezystancje grzejne (2) stanowi drut miedziany, zwłaszcza drut miedziany lakierowany na czarno. 9. Szyba grzejna według zastrz. 5 albo 6, znamienna tym, że rezystancje grzejne (2) składają się z wielu materiałów przewodzących, zwłaszcza pierwszego metalu wytrzymałego mechanicznie i drugiego metalu mającego dobrą przewodność elektryczną i łatwego do lutowania. 10. Szyba grzejna według zastrz. 5 albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, znamienna tym, że rezystancje grzejne (2) są zatopione w warstwie pośredniej (13) w kształcie pofalowanym. 11. Szyba grzejna według zastrz. 5 albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, znamienna tym, że rezystancje grzejne (2) są zatopione w warstwie pośredniej (13) w kształcie prostolinijnym, nie pofalowanym. 12. Szyba grzejna według zastrz. 5 albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, albo 11, znamienna tym, że co najmniej jedna szyba (11, 12) jest szklana. 13. Szyba grzejna według zastrz. 5 albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, albo 11, albo 12, znamienna tym, że warstwa pośrednia (13) jest polimerem termoplastycznym, zwłaszcza poliwinylobutyralu. 14. Szyba grzejna według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienna tym, że szyba grzejna (1) jest szybą boczną samochodu, korzystnie otwieraną, zaś szyny zbiorcze prądu (3, 4) są zamaskowane.

6 6 PL B1 Rysunki Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,00 zł.