DE3200649A1 - Heizbare scheibe - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrisch heizbare transparente Scheibe, die im Abstand voneinander angeordnete elektrisch leitende Sl:romr.chienonstrGifen aufweist, welche durch elektrisch leitende Heizelemente verbunden sind, die auf ein Substrat aus Verglasungsmaterial abgeschieden sind. Der Ausdruck "Verglasungsmaterial" umfaßt ein transparentes Material, welches verwendet wird, um Fensteröffnungen zu verschließen, und umfaßt deshalb Glas, vitrokristalline Materialien und Kunststoff-Materialien, wenn sie durchsichtig sind.

Diese beheizbaren Scheiben werden beispielsweise als Fahrzeugscheiben verwendet, und insbesondere als Rückscheiben von Kraftfahrzeugen und für andere Zwecke.

Ein Gang durch irgendeinen Fahrzeugpark zeigt, daß die Heizelemente der meisten üblichen Rückscheiben von Kraftfahrzeugen Stromschienenstreifen aufweisen, die sich längs der Seitenränder des Fensters erstrecken und die durch mehrere lineare Heizelemente miteinander verbunden sind, die sich im allgemeinen horizontal über dieses Fenster hinweg erstrecken. Abhängig von der Höhe des Rückfensters sind häufig etwa 13 oder 14 dieser Elemente vorgesehen, die in einem Abstand von etwa 2,5 bis 3,5 cm voneinander angeordnet sind, und jedes Element ist etwa 1 mm breit.

Ks ist bei bestimmten Rückfenstern zur Vorbesserung des Aussehens der Seitenabschnitte durch Verminderung der Breite der Heizelemente,verglichen mit der Breite der Heizelemente im Mittelabschnitt, und zum Kompensieren der Widerstandserhöhung bekannt, leitende Nebenschlüssel vorzusehen.

Diese Heizelemente werden üblicherweise durch eine Sicbdruckabscheidung eines leitenden Emails hergestellt;, weiches durch Wfirme mit dem Fenster verbunden wird. Die Stromschienenstreifen werden üblicherweise auf dem gleichen Weg, und zwar auch gleichzeitig, hergestellt. Es ist eine übliche Bedingung, daß die Wärmeabgabe der Fensterheizelemente etwa 140 bis 160 Watt beträgt, und dies erfordert eine Leitfähigkeit von einem Ohm in einem 12 rolt-System. Der mittlere Widerstand des einzelnen Heizelementes sollte N Ohm sein, wobei N die Anzahl der Heizelemente ist.

In der Praxis widerspricht diese Widerstandsbedingung der maximal zulässigen Leiterbreite, und zwar wegen der Sichtbedinqunqen, so daß zur Erzielung dor notwendigen Leitfähigkeit das verwendete Material überwiegend, wenn nicht überhaupt, ein Silber enthaltendes Email ist.

Silber ist außerordentlich teuer.

Ein Weg, um die Verwendung von Silber ökonomisch zu gestalten, und der sehr oft beschritten wird, besteht darin, das Fensterheizelement elektrolytisch mit einem Metall, wie beispielsweise Kupfer, zu beschichten. Es ist vorteilhaft, diese Verfahrensstufen, falls möglich, fortzulassen.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten beheizten Rückscheibe liegt in der Breite der Heizelemente. Eine Breite von 1mm vermindert die Sichtverhältnisse des auf den Rückspiegel schauenden Fahrers.

Ein weiterer Nachteil liegt im relativen Abstand dieser Heizelemente. Diese Heizelemente können vorzeitig

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abgerieben und beschädigt oder sogar gebrochen werden, beispielsweise durch eine zu starke Reinigung der Scheibe, und wenn dies der Fall ist, wird nicht nur die Wärmeabgabe der Heizelemente vermindert, und dadurch kann der Fall auftreten, daß es nicht möglich ist, eine Kondensation zu beseitigen.

Es ist ein Ziel der Erfindung, eine neue und alternative Konfiguration für die Heizmittel für elektrisch heizbare transparente Scheiben zu schaffen, wobei die im Vorstehenden dargelegten Nachteile behoben werden. Spezielle Vorteile der Erfindung sollen in dieser Beschreibung noch dargelegt werden.

Gemäß der Erfindung ist eine elektrisch heizbare durchsichtige Scheibe vorgesehen, die im Abstand voneinander angeordnete, elektrisch leitende Stomschienenstreifen aufweist, die durch elektrisch leitende Heizmittel miteinander verbunden sind, welche auf ein Substrat aus Verglasungsmaterial abgeschieden sind, und die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß diese Heizmittel ein elektrisch leitendes Email aufweisen, welches gitterartig auf das Substrat abgeschieden ist, und daß die Maschen (die Zwischenräume) dieses leitenden Gitters eine maximale Abmessung von 10 mm oder weniger haben und daß keine einzelne Linie oder kein einzelner Strang dieses leitenden Gitters im wosontliehen breiter ist als 0,5 mm.

Dadurch, daß eine Verglasungsschexbe erfindungsgemäß hergestellt wird, wird eine Unterbrechung der Wärmeausgangsverteilung durch den Bruch eines einzigen leitenden Gitterleiters lokalisiert, da der'Strom um diese Bruchstelle herum durch die anderen Gitter-

leiter hindurchfließen kann. Die Begrenzung der maximalen Breite der einzelnen Gitterleiter ist von besonderer Bedeutung für die Durchsichtigkeit der Scheibe, wenn diese als Rückscheibe eines Fahrzeuges verwendet wird. Die Länge des optischen Weges zwischen dem Auge des Fahrers und der Rückscheibe über den Rückspiegel ist selbstverständlich vom Typ und von der Größe des Fahrzeuges abhängig, jedoch liegt diese Länge für die meisten Personenkraftwagen im Bereich von 2 bis 3 m.

Eine Größe, die oft für das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges angegeben wird/ ist eine Bogenminutc oder 3 χ 10 Radian, d. h. 0,6 mm bei 2 m. Wenn man die Erfindung bei der Rückscheibe eines Kraftfahrzeuges anwendet, so ist die Breite der Gitterleiter im allgemeinen geringer, da diese den Blick des Fahrers durch die Rückscheibe hindurch nicht beeinträchtigen. Die einzelnen Leiter des leitenden Gitters weisen eine Breite vorzugsweise unter 0,3 mm auf.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Vibration eines Kraftfahrzeuges, dem ja diese Scheibe ausgesetzt ist, ferner die Sichtbeeinträchtigung eines gitterartig abgeschiedenen Heizelementes vermindert.

Die Minimalbreite der Leitung ist eine Funktion der 5 Kornverteilung des leitenden Materials, das aufgebracht wurde, und des Verfahrens, mit dem dieses aufgebracht wurde. Das leitende Email kann ein organisches oder glasartiges Material sein, welches fein verteilte Metallteilchen enthält.

Um eine gute Sicht durch die Scheibe zu erzielen, weisen alle Gittermaschen vorzugsweise geringste Ab-

messungen von wenigstens 1,5 mm auf. Es sei bemerkt, daß einige Maschen an der Kante des Heizelementes kleinere Abmessungen haben können, und zwar deshalb, weil ein Teil der Fläche durch einen Teil des Stromschienenstreifens bedeckt sein kann.

Bei den am meisten bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung haben alle diese Maschen Abmessungen zwischen 2 mm und 6 mm. Es wurde gefunden, daß hierdurch der beste Kompromiss zwischen der Sichtbarkeit durch die Scheibe und der Lokalisierung von Unterbrechungen der Wärmeabgabeverteilung als Elemente erzielt wird, wenn ein Leiter unterbrochen werden sollte. Auf diese Weise erhalten die Heizelemente ein schleierartiges Aussehen, und wenn das Fenster als Rückfenster eines Kraftfahrzeuges verwendet wird, ergibt sich für den Fahrer ein gleichförmiges Aussehen.

Es sei bemerkt, daß die Abscheidung der gitterartigen Heizelemente die sichtbare Lichtdurchlässigkeit der Scheibe vermindert. Vorzugsweise wird das leitende Gitter derart abgeschieden, daß es nicht mehr als 20 % der Fläche der Scheibe bedeckt, die vom Rand eines derartigen Gitters eingeschlossen wird, so daß eine entsprechende Durchsichtigkeit erzielt wird.

Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung wird das Gitter in einem rechteckigen oder quadratischen Muster abgeschieden, in einem rautenförmigen Muster oder als hexagonales Gitter.

Die Scheibe kann ein einzelnes gitterartig abgeschiedenes Heizelement aufweisen, welches die gesamte Fläche der Scheibe bedeckt, wenn es erwünscht ist, diese zu

erhitzen. Gitterartig abgeschiedenes leitendes Material kann aber auch auf einen speziellen Bereich der Scheibe beqren'/.t sein, v/enn es gewünscht int, diesen Bereich anders als andere Bereiche der Scheibe zu beheizen. Beispielsweise sind im Fall eines Rückfensters für Kraftfahrzeuge oft Scheibenfenster vorgesehen. Wenn bei kaltem Wetter die Rückscheibe vereist, geschieht es oft, daß die Wischerblätter in ihrer Ruhestellung am Fenster anfrieren und die Eisbildung an diesem Blatt ist oft größer als an anderen Stellen des Fensters.

Es ist wünschenswert, das Wischerblatt nicht später vom Eis frei zu machen als der Rest der Scheibe enteist ist, und vorzugsweise ist es wünschenswert, die Wischerblätter früher frei zu machen, so daß der Wischer verwendet werden kann, um teilweise geschmolzenes Eis vom Fenster zu entfernen. Dies kann nun in der Weise geschehen, daß ein gitterartiges Heizelement mit einer relativ großen Wärmeabgabe an der Stelle der Ruhelage des Wischers vorgesehen wird. Der Rest des Fensters kann mit irgendeiner gewünschten Form von Heizelementen ausgerüstet sein.

Vorzugsweise weist eine derartige Scheibe mehrere gitterartig abgeschiedene Heizelemente auf. Es können beispielsweise 3 bis 5 derartige Elemente vorgesehen sein, die in einem Abstand von TO mm oder weniger voneinander angeordnet sind, und zwar bei Ausführungsformen, die a 1.3 Fahr zcucjrückf ens ter dienen. Unter bestimmten Umständen kann dies einen guten Einfluß auf die Wärmeabgabeverteilung über die Scheibe hinweg haben.

Die Nachteile der Wärmeabgabeunterbrechung, wenn ein einzelnes Heizelement eines geradlinigen Heizers gebrochen ist, werden ausgeschaltet, und die Einflüsse beim Bruch eines einzelnen Gitterleiters werden ganz erheblich vermindert. Die Verwendung mehrerer gitter-

artiger Heizelemente ist von Vorteil, wenn ein großer Riß im abgeschiedenen Material auftritt. Wenn ein großer Riß in Richtung des Stromflusses in einem einzigen gitterartigen Heizelement auftritt, so wird die Wärmeabgäbe auf dieser Seite des Risses vermindert. Wenn mehrere gittartige Heizelemente verwendet werden, wird selbstverständlich die Stromflußverteilung im unbeschädigten Element nicht beeinflußt.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß es praktisch erforderlich ist, ein Silber enthaltendes leitendes Email bei heizbaren Rückfenstern für Fahrzeuge zu verwenden und daß Silber teuer ist. Durch die Erfindung ist es jedoch möglich, größere Materialmengen abzuscheiden, ohne die Sichtverhältnisse der Scheibe zu beeinträchtigen, und dies führt zu einer wirtschaftlichen Herstellungsweise. Da größere Materialmengen abgeschieden werden können, können praktische Widerstandsbedingungen dadurch erfüllt werden, daß Leiter verwendet werden, die einen höheren spezifischen Widerstand als Silber haben und die billiger als Silber sind, so daß praktisch die Notwendigkeit der Verwendung von Silber nicht mehr gegeben ist. Vorzugsweise enthält das leitende Email der gitterartig abgeschiedenen Heizelemente ein Basismetall oder ein Gemisch von Basismetallen als einzige leitfähige Komponente. Der Ausdruck "Basismetall" wird verwendet, um zwischen den Metallen, die hiermit bezeichnet werden sollen,und den Edelmetallen einen Unterschied zu machen. Edelmetalle sind Silber, Gold und Platin. Um einen guten Kompromiss zwischen dem leichten Aufbringen auf die Scheibe, der Leitfähigkeit und anderer Eigenschaften zu erzielen, wird das oder wenigstens eines der Basismetalle vorzugsweise aus der Gruppe: Aluminium, Nickel und Kupfer ausgewählt.

- T2'

Es wurde bereits auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Scheibe als heizbare Rückfenster für Kraftfahrzeuge hingewiesen. Es wurde auch darauf hingewiesen, daß das Heizelement oder die Elemente eine gesamte elektrische Leitfähigkeit von etwa 1 Ohm haben sollten. Wenn ein leitfähiges Material in kommerziell annehmbarer Weise in einer Massenproduktion aufgebracht wird, ist die Reproduzierbarkeit der Leitfähigkeit zwischen einer Scheibe und der nächsten oft nicht so gut, wie man es wünscht.

Wenn eine gitterartige Struktur verwendet wird, so hat sich gezeigt, daß die Reproduzierbarkeit dadurch verbessert v/erden kann, daß so viele Gitterleiter unterbrochen werden, wie es erforderlich ist,um die Leitfähigkeit der Heizer auf einen gewünschten Wert zu bringen. Dies kann immer geschehen, wenn der Widerstandswert der Heizeinrichtung unter dem gewünschten Wert ist. In der Praxis kann die Reproduzierbarkeit dadurch verbessert werden, daß ein bestimmter Überschuß an leitfähigem Material aufgebracht wird und daß dann das Gitter unterbrochen wird.

Bei einigen Ausführungsformen der Erfindung ist wenigstens eine Gitterleitung des gitterartig abgeschiedenen Heizers durch eine Diskontinuität unterbrochen.

Erfindungsgemäße Scheiben, die als Fahrzeugrückfenster verwendet werden, haben oft eine trapezartige Form. Die Stromschienenstreifen konvergieren bis zur Oberkante des Fensters derart hin, daß der Abstand zwischen diesen im Oberkantenbereich geringer ist. Die anderen Merkmale sind gleich, was besagt, daß die oberen Heizelementteile eine größere Leitfähigkeit haben und damit eine größere

Wärmeabgabe als die unteren Heizelemententeile. Es kann wünschenswert sein, die Wärmeabgabeverteilung über die Fläche der Scheibe zu ändern. Insbesondere im Fall eines Fahrzeugrückfensters v/erden die oberen Abschnitte der Schcibo nicht nur durch den noqenannton Joule¹sehen Effekt beheizt sondern auch durch die Konvention von Luft, die durch die unteren Abschnitte der Scheibe erhitzt wird. Es ist deshalb oft wünschenswert, daß höher gelegene Abschnitte der Heizer eine niedrigere Wärmeabgabe haben. Dies führt zur Verminderung der Leitfähigkeit der gitterartigen Heizmittel im oberen Abschnitt des Fensters, und dies kann auch dadurch erzielt werden, daß so viele Gitterleiter wie erforderlich unterbrochen werden.

Bei einigen Ausführungsformen der Erfindung, bei denen die Stromschienenstreifen zu einer Kante der Scheibe hin derart konvergieren, daß der Abstand zwischen diesen in diesem Kantenbereich vermindert wird, kann wenigstens eine Gitterleitung des gitterartig abgeschiedenen Heizers in diesem Bereich unterbrochen werden.

Um die Konstanz des elektrischen Widerstandes bei nacheinander hergestellten Scheiben sicherzustellen, können die Heizelemente ein Basismetall aufweisen, welches elektrolytisch auf das gitterartig abgeschiedene Material abgeschieden wird. Ob man dieses Verfahren, welches weniger leitfähiges Material erforderlich macht, anwendet, hängt unter anderem von den Kosten des zusätzlichen Elektroplattierungsverfahren gegenüber dem Wert des eingesparten Emails ab, und dies kann sich von Zeit zu Zeit und selbstverständlich von Hersteller zu Hersteller ändern. Selbstverständlich kann ein elektroplattiertes Heizgitter mit einer oder mit mehreren

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Diskontinuitäten versehen sein.

Wenn irgendeine erfindungsgemäße Scheibe ein elektroplattiertes Heizelement aufweist, so können hierbei weitere Vorteile erzielt werden.

Es sei bemerkt, daß die im Abstand voneinander angeordneten Stromschienenstreifen der Scheibe einen so geringen Widerstand aufweisen sollten, wie es für ein kommerziell günstiges Produkt möglich ist. Dies gilt insbesondere für die Abschnitte eines Stromschienen-Streifens, der im Bereich weniger Zentimeter, beispielsweise im Bereich von 5 cm, eines Stromeingangsanschlusses liegt, da diese Teile insbesondere der Gefahr ausgesetzt sind, überhitzt zu werden. Aus praktischen Gründen wird die gesamte Scheibe in einen Elektrolyten eingetaucht, so daß die Stromschienenstreifen und die Heizelemente gleichzeitig elektroplattiert werden. Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß bei der Herstellung von heizbaren Fahrzeugscheiben es erwünscht ist, daß die Heizer einen Widerstand von etwa 1 Ohm haben und die Scheibe muß aus dem Elektrolyten herausgezogen werden, wenn dieser Widerstandswort erreicht ist, und zwar unabhängig davon, wieviel Material auf die Stromschienenstreifen abgeschieden wurde. Es wurde nun ein Weg gefunden, die Stromschienenstreifen herzustellen, wobei es möglich ist, eine elektrolytische Abscheidung von Metall in erhöhter Rate speziell dicht bei den Stromanschlüssen durchzuführen. Bevorzugt weist jeder Stromschienenstreifen elektrisch leitendes Material auf, welches auf das Substrat über den Bereich abgeschieden ist, der von diesem Stromschienenstreifen durchsetzt wird, und zwar in einem derartigen Muster, daß sich das leitende

Material kontinuierlich über die Länge des Bereichs des Streifens erstreckt, wobei zwei Zwischenräume über diesen Bereich hinweg verteilt sind. Und dann ist eine elektrolytisch abgeschiedene Basismetallbeschichtung vorgesehen. Auf diese Weise kann der Stromschienenstreifen derart hergestellt werden, daß er eine höhere Leitfähigkeit an den Anschlußstellen hat, und hierdurch werden vorteilhafte Leitungseigenschaften für diesen Stromschienenstreifen beim Betrieb der Scheibe erzielt, und es wird eine übermäßige Erhitzung des Streifens am Anschluß-gemindert oder sogar ausgeschaltet.

Das elektrolytisch abgeschiedene Basismetall ist vorzugsweise Kupfer und/oder Nickel.

Wenn ein musterartig abgeschiedener Stromschienenstreifen verwendet wird, kann eine Abänderung der Wärmeabgabeverteilung dadurch erzielt werden, daß wenigstens einige Gitterleitungen direkt mit einem oder lediglich einem einer Mehrzahl von Streifen verbunden wird. Dies kann in der Weise erfolgen, daß sichergestellt wird, daß ein Gitterleiter oder einige der Gitterleiter des Heizelementes oder der Heizelemente und/oder einer oder einige der Stromschienenstreifen wenigstens eine Diskontinuität aufweisen, wodurch eine direkte elektrische Verbindung zwischen dem Heizelement und einigen der Stromschienenstreifen möglich ist. Ein wahlweise zusätzliches Merkmal dieser Ausführungsformen besteht darin, daß wenigstens einer der Stromschienenstreifen auf einer Seite seiner Verbindung mit den Gitterleitern unterbrochen ist und daß der oder jeder unterbrochene Streifen mit wenigstens einem anderen Streifen durch eine Querleitung verbunden ist, die auf der entgegengesetzten Seite dieser Unterbrechung liegt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung in der folgenden Beschreibung erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen heizbaren Scheibe,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen heizbaren Scheibe,

Fig. 3 und 4 Ansichten weiterer Ausführungsformen der erfindungsgemäßen heizbaren Scheibe und

Fig. 5 eine Detailansicht einer weiteren Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt eine elektrisch heizbare, lichtdurchlässige Scheibei, die im Abstand voneinander angeordnete, elektrisch leitende Stromschienenstreifen 2, 3 aufweist, die durch elektrisch leitende Heizleiter 4 miteinander verbunden sind. Die Stromschienenstreifen und die Heizleiter sind auf einem Substrat 5 aus Verglasungsmaterial abgeschieden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Substrat 5 eine gekrümmte trapezförmige Scheibe aus getemperten Glas, welches als Fahrzeugrückfenster verwendet wird. Diese Scheibe kann jedoch auch für andere Zwecke verwendet werden. Es sei bemerkt, daß die Wahl der Form und der Krümmung des Substrats 5 Sache des Fahrzeugherstellers ist und für die vorliegende Erfindung irrelevant ist. Die oberen Enden der Stromschienenstreifen 2, 3 weisen Eingangsanschlüsse 6, 7 auf.

3 2 O O b 4 G

Gemäß der Erfindung weist die Heizleiteranordnung 4 ein elektrisch leitendes Email auf, welches gitterartig auf das Substrat 5 abgeschieden ist.

Auf diese Weise hat ein zufälliger Bruch irgendeines einzelnen Heizleitergitterelementes lediglich einen minimalen oder Randeffekt auf die Wärmeabgabeverteilung der Scheibe, da der Strom noch in der Lage ist, längs des gebrochenen Gitterelementes um die Bruchstelle herumzufließen und der Stromfluß durch die nicht gebrochenen Gitterelemente bleibt im wesentlichen unbeeinflußt.

Es sei bemerkt, daß bei der dargestellten trapezförmigen Ausführungsform die obere Kante 8 des Gitterheizelementes 4 kurzer ist als die untere Kante 9. Da ansonsten die übrige Ausbildung gleich ist, bedeutet dies, daß die Leitfähigkeit und damit die Wärmeabgabe im oberen Abschnitt des Heizelementes 4 größer ist. Wenn die Scheibe 1 mit ihrer kürzeren Kante 8 des Heizelementes 4 nach oben gerichtet eingebaut ist, dann wird der Scheibenbereich, der von diesem oberen Abschnitt des Heizelementes bedeckt ist, auch durch Konvektion der Luft erhitzt, die durch die unteren Abschnitte erwärmt wird. Um diese Effekte zu kompensieren und um eine nahezu gleichförmige Temperaturverteilung über die Scheibe hinweg während deren Betrieb sicherzustellen, kann eine gewünschte Anzahl von Gitterleitern im oberen Abschnitt des Heizelementes 4 unterbrochen werden, beispielsweise dadurch, daß sie dicht an einem der Stromschienenstreifen oder an beiden unterbrochen werden.

Bei einer abgeänderten Ausführungsform des dargestellten Ausführungsbeispiels kann die Scheibenfläche, die

in der Zeichnung von dem Heizelement 4 bedeckt ist, von drei gitterartig abgeschiedenen Heizleiterelementenbedeckt sein. Bei anderen abgeänderten Ausführungsformen des dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Scheibenfläche von zwei, vier, fünf oder sechs gitterartig abgeschiedenen leitenden Heizelementen beheizt.

Das Gittermuster des Heizelementes oder der Heizelemente kann beispielsweise rechteckig, rhombusförmig oder rautenförmig oder hexagonal sein.

Fig. 2 zeigt eine Detailansicht einer Ausführungsform der heizbaren Scheibe, bei der die Scheibe 10 ein Substrat 11 aus Verglasungsmaterial aufweist, auf dessen Seitenränder Stromschienenstreifen, wie bei 12 gezeigt, abgeschieden sind. Wie dargestellt, weisen die Stromschienenstreifen 12 mehrere im allgemeinen parallele Linien 13 aus leitendem Email auf, die in Längsrichtung der Stromschienenstreifenflache verlaufen. Diese Linien oder Bahnen sind wenigstens am oberen Ende der Scheibe miteinander verbunden, was nicht dargestellt ist, und wo ein Leitungsanschluß vorgesehen ist. Wegen des Musters dieser Linien oder Bahnen 13 wird eine Einsparung am Email erzielt, was deutlich wird, wenn man den Stromschienenstreifen 12 mit einem Stromschienenstreifen von gleicher Breite 5 vergleicht, der durch eine gleichförmige Abscheidung von Email hergestellt wurde. Die Breite des dargestellten Stromschienenstreifens verjüngt sich nach unten, d. h. in der Richtung fort von den Stromanschlüssen am oberen Ende. Dadurch erfolgt eine weitere Einsparung an leitendem Email.

In Fig. 2 sind auch Teile von zwei Heizelementen 14, dargestellt, die sich über die Scheibe zwischen den Stromschienenstreifen erstrecken. Es sei bemerkt, daß die beiden Heizelemente 14, 15 in einem hexagonalen Gittermuster abgeschieden sind und daß der Spalt 16 zwischen diesen Heizelementen in einfacher Weise dadurch erzeugt wurde, daß eine Reihe von senkrecht laufenden Gitterlinien entfernt wurden.

Es sei bemerkt, daß die Heizelemente 14, 15 über die volle Breite des Stromschienenstreifens 12 angeschlossen sind. Dies wird dadurch erreicht, daß diese Heizelemente bis zur Kante des Substrats 11 abgeschieden werden. Wenn es gewünscht ist, die Wärmeabgabeverteilung eines oder mehrerer dieser Heizelemente zu verändern, so kann eine gewünschte Anzahl von Gitterleitern oder Gitterlinien unterbrochen werden, wie es unter Bezugnahme auf die Fig. 1 beschrieben worden ist. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel können derartige Unterbrechungen in einer Masche 13a zwischen den Stromschienenstreifen 13 durchgeführt werden, so daß ein Teil oder die Gesamtheit eines Heizelementes direkt mit einem Stromschienenstreifen oder mit lediglich einigen dieser Stromschienenstreifen verbunden ist.

Nach dem Abscheiden des leitfähigen Emails zur Herstellung der gitterartigen Heizelemente 14, 15 und der Streifen oder Linien der Stromschienenstreifen wird die Scheibe in einen Elektrolyten eingetaucht, um eine Elektroabscheidung eines Grund- oder Basismetalls auf das Email durchzuführen. Eine Kupfersulfatlösung ist ein geeigneter Elektrolyt zum Abscheiden von Kupfer. Die Elektroabscheidung wird so

lang wie erforderlich durchgeführt, um die gesamte Leitfähigkeit der Heizelemente auf einen gewünschten Wert zu bringen. Zur gleichen Zeit wird Metall auf die Streifen oder Linien 13 der Stromschienenstreifen 12 abgeschieden. Es wurde gefunden, daß ein unterteilter oder gemusterter Stromschienenstreifen dieser Art es ermöglicht, daß die Rate der Elektroabscheidung insbesondere dicht beim Anschluß hoch ist. Dies führt zu einem Stromschienenstreifen,der vorteilhafte Leitfähigkeitscharakteristiken insbesondere dahingehend hat, daß eine übermäßige Erhitzung des Stromschienenstreifens dicht beim Anschluß vermindert oder sogar ausgeschaltet wird.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der heizbaren Scheibe, die im Rückfenster eines Fahrzeuges verwendet werden kann. Bei der Darstellung in Fig. 3 wurde auf ein Substrat 17 beispielsweise aus getempertem Glas auf dem linken Rand ein Stromschienenstreifen 18 abgeschieden. Zwei Stromschienenstreifen 19 und 20 sind hintereinander längs des rechten Randes des Substrates 17 abgeschieden. Im oberen Abschnitt der Scheibe sind die Stromschienenstreifen 18 und 19 durch mehrere Heizelemente 21 bis 30 miteinander verbunden. Diese Heizelemente 21 bis 30 sind geradlinige Elemente oder Leiter der üblichen Art. Es sei bemerkt, daß ein gitterartig abgeschiedenes Heizelement oder mehrere solcher an Stelle dieser geradlinigen Heizelemente verwendet werden können, falls dieses gewünscht ist.

über den unteren Abschnitt der Scheibe erstreckt sich ein gitterartig abgeschiedenes Heizelement 31 zwischen den Stromschienenstreifen 18 und 20. Bei einigen bevor-

zugten Ausführungsbeispielen der in Fig. 3 dargestellten Scheibe ist das gitterartige Heizelement 31 derart angeordnet und ausgebildet, daß dieses eine höhere Wärmeabgabe pro Flächeneinheit der geheizten Scheibe erzeugt als die oberen Heizelemente 21 bis 30, um die Konvektionserwärmungseffekte zu kompensieren, denen der obere Teil der Scheibe ausgesetzt ist und um dafür zu sorgen, daß die Temperatur der Scheibe in Höhenrichtung gleichförmiger wird. Bei anderen bevorzugten Abänderungen des dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Leitfähigkeit des Gitterelementes 31 weiter erhöht, so daß die Temperatur des unteren Abschnittes der Scheibe größer ist als die des oberen Abschnittes. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Scheibe mit einem Scheibenwischur ausgerüstet ist, dessen Blatt eine Ruhelage innerhalb des Bereiches des gitterförmigen Heizelementes 31 hat.

Dadurch, daß zwei Stromschienenstreifen 19, 20 an einer Seite der Scheibe vorgesehen sind, können die Heizelemente in Gruppe 21 bis 30 und das Heizelement 31 unabhängig voneinander mit Strom versorgt werden. Selbstverständlich können diese beiden Stromschienenstreifen, falls gewünscht, vereinigt werden, um einen einzigen Stromschienenstrexfen zu bilden.

Bei der Darstellung in Fig. 4 wurden auf ein Substrat 32 drei gitterartige Heizelement 33, 34, 35 abgeschieden, die sich zwischen die Stromschienenstreifen 36, 37, 38 auf einer Seite des Substrats und einem gemeinsamen Stromschienenstreifen 39 auf der anderen Seite des Substrats erstrecken. Wie dargestellt, ist das mittlere gitterartige Heizelement 34 im mittleren Abschnitt 40 eingeschnürt. Dies hat zur Folge, daß der

Strom, der diesem mittleren Heizelement zugeführt wird, in diesem Mittelabschnitt 40 konzentriert wird, so daß dieser Teil des Substrates schneller beheizt wird. Dies führt zu einer schnellen Enteisung oder Entdunstung oder Entnebelung dieses mittleren Abschnittes. Wie dargestellt, weisen die oberen und unteren Heizelemente 33 und 34 Abschnitte 41 und 42 auf, welche diejenigen Bereiche des Substrates 32 bedecken, die an den eingeschnürten mittleren Abschnitt 40 des mittleren Heizelementes 34 angrenzen, so daß die oberen und unteren Heizelemente in ihren mittleren Abschnitten breiter sind als an den Seiten der Scheibe. Dadurch wird die Stromdichte in diesen Heizelementenabschnitten vermindert. Falls gewünscht wird, diesen Effekt auszuschalten, kann einer dieser Abschnitte 41 und 42 oder können beide, falls gewünscht, dadurch isoliert werden, daß das Gitter längs der gestrichelten Linie durchtrennt oder abgeschnitten wird, so daß ein oder zwei im allgemeinen trapezförmige Bereiche des Substrates 32 von nicht mit Strom versorgten Heizelementmaterialien bedeckt bleiben. Es kann selbstverständlich wünschenswert sein, eine verminderte oder geringere Stromdichte im oberen Heizelement zu haben, um die Konvektionserhitzungseffekte, auf die bereits hingewiesen wurde, zu kompensieren.

Ein weiterer Weg, ein derartig verminderte Stromdichte im oberen Heizelement 33 zu erzielen, ist der, das Heizelementgitter, wie bei 43 dargestellt, zu unterbrechen, so daß dieses Heizelement diskontinuierlich ist.

Als Beispiele für geeignete Materialien, die verwendet werden können, um gitterartige Heizelemente einer Scheibe gemäß der Erfindung zu bilden, sind diejenigen, die von der Firma Engelhard, Valley Road, Cinderford, Gloucestershire bezogen werden können, und zwar unter den Bestellnummern T-2497 (Aluminium mit Email) und T-3731 (Nickel enthaltendes Email). Diese Emails machen etwa 40 % der Kosten eines Silber enthaltenden Emails aus.

In Fig. 5 ist eine Scheibe dargestellt, die ein Substrat 44 aus Verglasungsmaterial aufweist und an einem Rand dieser Scheibe ist ein Stromschienenstreifen 45 abgeschieden. Dieser Stromschienenstreifen 45 weist einer. Anschlußabschnitt 46 auf, der mit einer Strom- oder Spannungsleitung verbunden werden kann, und ferner sind Stromschienenstreifenlinien 47, 48 vorgesehen, die sich über den Scheibenrand hinweg erstrecken. Zwei gitterartig abgeschiedene Heizelemente 49, 50 sind auf dem Substrat 44 abgeschieden. Die Gitterleitungen 51 einer dieser Heizelemente 49 sind bei 54 und in einer Masche 55 zwischen den Schienenleitungen 47 und 48 des Stromschienenstreifens 45 unterbrochen. Auf diese Weise sind diese Gitterleitungen 51 lediglich mit einigen der Streifen 47 des Stromschienen-Streifens verbunden, während die Gitterleiter des anderen Elementes 50 mit allen Stromschienenstreifenleitungen 47, 48 verbunden sind. Auf einer Seite der Verbindungsstellen der Gitterleitungen 51 mit den Stromschienenstreifenleitungen 47 sind zwischen dem Heizelement 49 und dem Stromschienenstreifenanschluß 46 diese Leitungen 47 durch eine Diskontinuität 52 unterbrochen. Auf der gegenüberliegenden Seite der

Diskontinuität 52 am Anschluß 4 6 sind die unterbrochenen Stromschienenstreifenleitungen 47 mit den anderen Stromschienenstreifenleitungen 48 durch eine oder mehrere querverlaufende Schienenleitungen 53 miteinander verbunden. Diese Anordnung sorgt dafür, daß der Heizstrom zum Heizelement 49 lediglich durch die nicht unterbrochenen Stromschienenstreifenleitungen 48, die querverlaufende Leitungen 53 und dann durch die unterbrochenen Leitungen 47 strömen kann. Dies hat die Wirkung, daß die Wärmeabgabe des Heizelemente 49 vermindert wird.

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Claims (17)

1. MÜLLER- BORE · DEUFEL · SCHÖN · HERTiEfL

   PATBSTTAN WiLTK KtTBOPBAN PATBNT ATTOUNBYS

   DR. WOLFGANG MÜLLER-BORi (PATENTANWALT VON 1927 - 1975) DR. PAUL DEUFEL. DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL, DIPL.-PHYS.

   D/Gei - B 1475

   BOUSSOIS S.A., F 92 302 Levallois-Perret/

   Frankreich

   Heizbare Scheibe

   Patentansprüche

   Elektrisch heizbare durchsichtige Scheibe mit elektrisch leitenden Stromschienenstreifen, die durch elektrisch leitende Heizelemente miteinander verbunden sind, welche auf ein Substrat aus Verglasungsmaterial abgeschieden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente (4) ein elektrisch leitendes Email aufweisen, welches gitterartig auf das Substrat abgeschieden ist und daß die Maschen (die Zwischenräume) dieses leitfähigen Gitters eine maximale Abmessung von 1O mm oder weniger haben und daß im wesentlichen kein einzelner Strang oder keine einzelne Linie dieses leitfähigen Gitters (4) eine größere Breite als 0,5 mm hat.
2. 2. Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Stränge oder Linien des leitfähigen Gitters (4) eine Breite von unter 0,3 mm haben.
3. 3. Scheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Maschen eines derartigen leitfähigen Gitters (4) eine geringste Abmessung von wenigstens 1,5 mm haben.
4. 4. Scheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen alle Maschen Abmessungen zwischen 2 mm und 6 mm haben.
5. 5. Scheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Gitter (4) derart abgeschieden ist, daß es nicht mehr als 20 % der Fläche der Scheibe bedeckt, die von der Umrandung dieses Gitters eingeschlossen wird.
6. G. Scheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Gitter (4) in hexagonaler Form, in rechteckiger Form oder in Rautenform abgeschieden ist.
7. 7. Scheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese mehrere gitterförmig abgeschiedene Heizelemente (14, 15) aufweist.
8. 8. Scheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gitterartig abgeschiedene Heizelement (4) ein Grund- oder Basismetall oder ein domisch von BasismetallGn als einzige leitfähige Komponente aufweist.
9. 9. Scheibe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Basismetall oder wenigstens eines der Basismetalle aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Aluminium, Nickel und Kupfer.
10. 10. Scheibe nach einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Gitterlinie oder ein Gitterstrang des gitterartig abgeschiedenen Heizelementes (33) durch eine Diskontinuität (43) unterbrochen ist.
11. 11. Scheibe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschienenstreifen (36, 39) zu einer Kante der Scheibe in der Art konvergieren, daß der Abstand zwischen diesen in diesem Randbereich vermindert wird und daß wenigstens eine Gitterlinie oder ein Gitterstrang des gitterartig abgeschiedenen Heizelementes (33) in diesem Bereich (43) unterbrochen ist.
12. 12.Scheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente (4) ein Basismetall aufweisen, welches elektrolytisch auf das gitterartig abgeschiedene Material abgeschieden ist.
13. 13. Scheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stromschienenstreifen (12, 45) elektrisch leitendes Material aufweist, welches auf das Substrat über den Bereich, der von dem Stromschienenstreifen besetzt wird, in einem derartigen Muster (13 oder 47, 48) abgeschieden ist, daß sich das leitfähige Material kontinuierlich über die Länge des Bereichs des

    -A-

    Streifens erstreckt, wobei Zwischenräume oder Maschen (13a, 55) verteilt über diesen Bereich frei bleiben und wobei ein elektrolytisch abgeschiedenes Basismaterial auf dieses Material abgeschieden ist.
14. 14. Scheibe nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrolytisch abgeschiedene Basismaterial Kupfer und/oder Nickel ist.
15. 15. Scheibe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der Gitterstränge oder Linien

    (51) direkt mit einem oder einigen (47) einer Anzahl von Stromschienenstreifen (47, 48) verbunden ist oder sind.
16. 16. Scheibe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gitterlinie oder mehrere Gitterlinien (51) des oder eines Elementes (49) der Heizelemente und/oder eine oder einige der Stromschienenstreifen (47, 48) wenigstens eine Diskontinuität (54) aufweisen, so daß eine direkte elektrische Verbindung zwischen dem oder wenigstens einem der Heizelemente (49) und einer oder einigen Stromschienenstreifen (47) möglich ist.
17. 17. Scheibe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die oder wenigstens eine der Stromschienen-5 Streifenleitungen (47) auf einer Seite ihrer Verbindungsstelle mittels der Linien (51) unterbrochen ist und daß der oder jeder unterbrochene Stromschienenstreifen (47) mit wenigstens einem anderen Stromschienenstreifen (48) durch eine Querleitung

    (53) verbunden ist, die auf der der Unterbrechung (52) gegenüberliegenden Seite verbunden ist.