特許 6553609 電気的に加熱された表面を有するガラス製品及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6553609

(24)【登録日】2019年7月12日

(45)【発行日】2019年7月31日

(54)【発明の名称】電気的に加熱された表面を有するガラス製品及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C03C 17/06 20060101AFI20190722BHJP

【ＦＩ】

   C03C17/06 Z

【請求項の数】5

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2016-536061(P2016-536061)

(86)(22)【出願日】2014年8月5日

(65)【公表番号】特表2016-534970(P2016-534970A)

(43)【公表日】2016年11月10日

(86)【国際出願番号】RU2014000585

(87)【国際公開番号】WO2015026266

(87)【国際公開日】20150226

【審査請求日】2017年8月3日

(31)【優先権主張番号】2013139381

(32)【優先日】2013年8月23日

(33)【優先権主張国】RU

(73)【特許権者】

【識別番号】515227327

【氏名又は名称】ラスコム・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ヴァレンティン・セルギーヴィッチ・チャディン

(72)【発明者】

【氏名】ティムール・アレクペロヴィッチ・アリーフ

【審査官】 吉川 潤

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−０４２８３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２３９２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 西独国特許出願公開第０３７０８５７７（ＤＥ，Ａ）

【文献】 実開昭６４−０３７４４５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特表２０１２−５１６０１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 英国特許出願公開第０２０９１５２８（ＧＢ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１７５２５５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１２／１２２６９０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０３Ｃ １７／００ − １７／４４

Ｈ０１Ｂ ５／００ − ５／１６

Ｈ０５Ｂ ３／００ − ３／８６

Ｂ６０Ｓ １／０２

Ｂ６０Ｓ １／５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

実質的に透明な基板（２）を生産するステップ；
前記基板に実質的に透明な導電層（３）を適用するステップ；
前記導電層（３）内に、その間が長手方向に分離された少なくとも二つの隣接するセクション（１１、１２、１３）を形成するステップ；及び
各セクション（１１、１２、１３）内に、電気的に絶縁されたゾーン（４）を、そのような構成、レイアウト、及び全ての前記導電層（３）について一定であるそれらの間の間隔を有する繰り返し形態（５、６、８、９）の形で形成するステップであって、前記電気的に絶縁されたゾーン（４）は、それらの間に延在する導電性ストリップによって分離されており、少なくとも部分的に前記長手方向から離れ、各セクションの前記電気的に絶縁されたゾーン（４）が、前記導電性ストリップが一つのセクション内で実質的に同じ幅ｗを有するように構成されるステップ、
を含む、電気的に加熱された表面を有するガラス製品（１）の製造方法であって、
前記電気的に絶縁されたゾーン（４）を形成するステップにおいて、一つのセクション内の前記導電性ストリップが、他のセクションの前記導電性ストリップの幅とは異なる幅ｗを有して形成され、前記ガラス製品は異なる幾何学的形状を有し、
各セクション内の前記導電性ストリップの幅ｗを決定するために、基本正方形（７、１０）の形の同一の断片へとこのセクションは分割され、前記導電性ストリップは、その直線部分及び／又は湾曲部分（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）と同じレイアウトを有し、その後、任意の基本正方形の抵抗が、前記導電性ストリップ部分の抵抗Ｒ_Ｎの組み合わせからなるこのセクションの所望の全抵抗Ｒ_{ｔｏｔａｌ}と同じであると仮定して、その中に配置された前記導電性ストリップの部分（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）の長さ及びレイアウトを考慮して決定された前記基本正方形（７、１０）の前記導電性ストリップの全抵抗のみから前記導電性ストリップの幅ｗが決定され、前記導電性ストリップの各部分の抵抗Ｒ_Ｎは以下の式から決定される、方法。

【数1】

Ｒ_Ｎは各ストリップ部分の抵抗であり、
Ｒ_□は前記導電層の固有抵抗率であり、
ｗは前記導電性ストリップの幅であり、
ｌ_Ｎは前記導電性ストリップの各部分の長さである。

【請求項2】

指定された機能に応じて、前記湾曲部分の曲率が異なる、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

実質的に透明な基板（２）、及び
前記基板（２）に適用された実質的に透明な導電層（３）
を備える電気的に加熱された表面を有するガラス製品（１）であって、
前記導電層（３）は、前記長手方向に延在する少なくとも二つの隣接するセクション（１１、１２、１３）と共に形成されており、各セクションは、ハニカム構造を形成し、一つのセクション内で同じ寸法を有し、前記導電層全体にわたってそれらの間が同じ距離で配置された、正六角形の形状の電気的に絶縁されたゾーン（４）を有し、各セクション内の前記電気的に絶縁されたゾーン（４）は、一つのセクション内で実質的に同じ幅ｗを有する導電性ストリップによって分離されており、
一つのセクションにおける前記電気的に絶縁されたゾーン（４）は、一つのセクションにおける前記導電性ストリップが、他のセクションにおける前記導電性ストリップの幅と異なる幅ｗを有するように形成されており、前記ガラス製品は異なる幾何学的形状を有し、対応して、前記一つのセクションの正六角形が、それらの周りに外接された円の指定された半径を有し、前記指定された半径は、前記他のセクションにおける外接円の指定された半径とは異なり、前記ガラス製品は異なる幾何学的形状を有し、
各セクション内の前記外接円の前記指定された半径ｒ_ｓｐは以下の式によって計算される、ガラス製品（１）。
ｒ_ｓｐ＝ｒ_ｍａｘ−ｒ_ｍａｘ・Ｒ_ｉｎ／Ｒ_ｎ
ここでｒ_ｍａｘは隣接する正六角形を有する基本ハニカム構造についての、各セクションにおける外接円の最大半径であり、
Ｒ_ｎは各セクションの指定された表面抵抗であり、
Ｒ_ｉｎは隣接する正六角形を有する基本ハニカム構造についての、各セクションの表面抵抗である。

【請求項4】

前記ガラス製品の端に沿って、互いから距離をおいてバスバーが形成されている、請求項３に記載のガラス製品。

【請求項5】

前記電気的に絶縁されたゾーンが、その内部に導電層を備える、請求項３に記載のガラス製品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は電気的に加熱された表面を有するガラス製品及びその製造方法に特に関連し、そのようなガラスの使用に備える様々な産業で使用され得る。

【背景技術】

【0002】

ガラス表面のメタライゼーションは様々な分野で広く使用されている。そのようなガラスの例はＫ−ガラスであり、Ｋ−ガラスはその製造中にガラスの一表面に適用された低放射率コーティングを有する高品質ガラスである。金属化コーティングの分子はガラスの結晶格子中へと深く貫通し、非常に安定となり、極めて機械的に強く、不変的となる。この技術を用いて得られたコーティングは「ハード」コーティングと呼ばれる。

【0003】

低放射率コーティングを有するガラスは電気的に加熱された表面を有するガラス製品の製造に用いられると知られてもいる。

【0004】

特に、ＧＢ１０５１７７７Ａに電気的に加熱された表面を有するガラス製品が開示されている。その技術的解決法は非長方形形状のガラスを加熱することを目的とし、導電層中に複数の個々のセクションを設け、該セクションが連続セクションの群で接続され、その群が電気回路内で並列に接続されていることによって上記目的が達成される。

【0005】

しかしこの解決法は用途が制限されている。なぜなら表面をペアのセクションへと分割することで、台形などの均一に形状が変化するガラス製品でのみ目的の実現が可能となるからである。更に、セクション間の多数の接続を提供する必要性によって、全体として構造が複雑になる。また、この解決法は指定された加熱条件でガラスを加熱することを許さない。

【0006】

ＥＡ２０１０００７２２Ａ１には、別のガラス製品が開示されている。この解決法によれば、電気的に加熱された表面を有するガラス製品が、実質的に透明な基板と、基板に適用された実質的に透明な導電層とを備え、導電層は、導電層の全表面抵抗に比べて大きな指定された表面抵抗を有する一つまたは複数のセクションを備える。この出願では大きな表面抵抗を有するセクションが、ガラスの全表面にわたって所定のシークエンスによって、互いに傾斜した所定の構成を有するラインの断片（ｆｒａｇｍｅｎｔ）として適用される形態（ｆｉｇｕｒｅ）によって形成される。この形態は電気的に加熱された表面の一つのセクション内で、所定の間隔（ｐｉｔｃｈ）で、同一の寸法を有して配置される。

【0007】

この解決法の不利点は、ライン断片の端部で熱放射集中ゾーンが現れることを含み、これは重大な問題である。また、上記不利点は、角度をつけられたラインによって形成される形態の不確実な形状によって、これらの形態の「間隔」が隣接するセクションで正確に合わせられず、異なる表面抵抗を有することによって、これらの領域間で抵抗を計算することができないゾーンが現れるという事実を含む。

【0008】

他の不利点は所望の表面抵抗を提供するために形態の寸法及び構成を計算する困難さを含み、従って、この解決法の技術的複雑さ、特に、ライン断片の適用の複雑さを含む。
また別の解決法が文献ＥＰ２３８１７３９Ａ２に開示されており、この文献は、透明な基板を含む発熱体と、ボロノイ図を形成する形態の境界線形状を有する導電性発熱パターンとを教示している。しかし、この解決法は、非長方形幾何学的形状を有するガラス製品の表面を加熱する課題に向けられていない。
最も関連した先行技術は、出願ＧＢ２０９１５２８Ａに記述されている。この解決法は、グレージング材料の基板上にメッシュで堆積された透明な導電層（エナメル）を備える電気的に加熱可能な透明なパネルに関連する。導電層は、長手方向に延在する少なくとも二つの隣接するセクションと共に形成され、各セクションは、ハニカム構造を形成し、一つのセクション内で同じ寸法を有し、導電層全体にわたってその間に同じ距離を有して配置された、正六角形形状の電気的に絶縁されたゾーンを有し、各セクション内の電気的に絶縁されたゾーンは、一つのセクション内で実質的に同じ幅ｗを有する導電性ストリップによって分離されている。
しかし、この先行技術の基本的な不利点も、非長方形幾何学形状を有するガラス製品の表面を加熱する上記課題の解決法を提供していないことである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】ＧＢ１０５１７７７Ａ

【特許文献2】ＥＡ２０１０００７２２Ａ１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明の目的は従来技術の不利点を解消することである。より具体的に、所定の構成を有するガラス製品の全表面上に加熱要素の電力を均一に分散して提供すること、及び、指定された特性を伴う加熱を提供するセクションを作ることを目的とする。

【0011】

本発明によると、電気的に加熱された表面を有するガラス製品の製造方法であって、以下のステップを備える方法が提供される：
実質的に透明な基板を提供するステップ、
前記基板に実質的に透明な導電層を適用するステップ、及び
導電層中に、導電性ストリップによって分離された電気的に絶縁されたゾーンを有する少なくとも１つのセクションを形成するステップであって、前記導電性ストリップは少なくとも部分的に前記セクションの長手方向から離れ、一つのセクション内で実質的に同一の幅ｗを有する直線部及び／または湾曲部からなり、幅ｗは前記ストリップ部分の抵抗Ｒ_Ｎの組み合わせからなる前記セクションの所望の全抵抗Ｒ_{ｔｏｔａｌ}に応じた電気的に絶縁されたゾーンの指定された構成に対して選択され、各ストリップ部分の抵抗Ｒ_Ｎは以下の式から決定されるステップ：

【数1】

ここでＲ_□は前記導電層の固有抵抗率であり、
ｗは前記ストリップの幅であり、
ｌ_Ｎは前記ストリップの各部分の長さである。

【0012】

好ましくは、前記湾曲部の曲率が指定された機能に応じて変更される。

【0013】

本発明の別の態様によると、以下を備える電気的に加熱された表面を有するガラス製品が提供される：
実質的に透明な基板、及び
前記基板に適用された実質的に透明な導電層であって、ハニカム構造を形成する正六角形の形状を有する、一つのセクション内で実質的に同一の幅を有する導電性ストリップによって分離された電気的に絶縁されたゾーンを有する少なくとも１つのセクションを含み、前記正六角形は１つのセクション内で同一の寸法を有し、前記導電層にわたって前記六角形の周りに外接された円の中心間の距離が同一に配置され、一つのセクション内の前記円の指定された半径ｒ_ｓｐが以下の式によって計算される、実質的に透明な導電層：
ｒ_ｓｐ＝ｒ_ｍａｘ−ｒ_ｍａｘ・Ｒ_ｉｎ／Ｒ_ｎ
ここでｒ_ｍａｘは隣接する正六角形を有する基本ハニカム構造に対する円の最大半径であり、
Ｒ_ｎは前記セクションの指定された表面抵抗であり、
Ｒ_ｉｎは電気的に絶縁されたゾーンなしの初期セクションの表面抵抗である。

【0014】

好ましくは、ガラス製品の端に沿って、互いに距離をおいて、バスバーが形成される。

【0015】

電気的に絶縁されたゾーンは、その内部に導電性層を備えることができる。

【0016】

ウィクショナリー（Ｗｉｋｔｉｏｎａｒｙ）によれば、「ストリップ」は、表面上または空間内の細長い領域であり、周囲から何かによって区別される。

【0017】

「表面抵抗」は、その材料と接触している二つの電極間の表面領域の電気抵抗である。表面抵抗は電極に印加された電流の電圧と、複合体の上層を流れる、電極間の電流の一部との割合でもある。

【0018】

「ハニカム構造」とは一般に蜂の巣に似た構造を指す。正六角形がハニカム構造を構成する理想的な形態であることは常識である。

【0019】

上記特徴の組み合わせによって提供される技術的効果は、まず熱放射集中ゾーンが存在しないことを含み、同様に温度勾配がほとんど完全に存在しないことも含む。

【0020】

さらに、特に加熱された領域上に可変表面抵抗を用いることが必要な際、電気的に絶縁されたゾーンの形成がずっと単純である。この効果は、電気的に加熱された表面の少なくとも二つの隣接したセクション中に用いられる構造の電気的に絶縁されたゾーンの間隔の配置によって提供される。

【0021】

また、本発明は、異なる抵抗拡大係数を有する電気的に絶縁されたゾーンを有する異なるレイアウトの急速形成と、抵抗拡大係数のより小さな変動ステップとを確保する。

【0022】

本発明の有用性は、より効率的であり、合理化された製造に高度に適応可能な、電気的に絶縁されたゾーンの形成方法を提供することでもある。

【0023】

本発明の他の目的及び利点が、添付図面を参照することによって、本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】電気的に絶縁されたゾーンを備える導電層を有するガラス製品の概略図である。

【図2】導電層の抵抗の計算スキームに応じたバスバーのレイアウトを示す図である。

【図3】導電層の抵抗の計算スキームに応じたバスバーのレイアウトを示す図である。

【図4】導電層の抵抗の計算スキームに応じたバスバーのレイアウトを示す図である。

【図5】導電層の抵抗の計算スキームに応じたバスバーのレイアウトを示す図である。

【図6】八角形及び正方形の形状の電気的に絶縁されたゾーンを有する本発明に係る構造の断片を示す図である。

【図7】円及び四ビームスター（ｆｏｕｒ−ｂｅａｍ ｓｔａｒ）の形状の電気的に絶縁されたゾーンを有する本発明に係る構造の断片を示す図である。

【図8】隣接する正六角形を有する基本ハニカム構造の断片であり、基本長方形を示す図である。

【図9】正六角形が導電性ストリップによって分離された図８による基本ハニカム構造の断片を示す図である。

【図10】本発明による異なる構造のストリップの抵抗の接続を示す図である。

【図11】本発明による異なる構造のストリップの抵抗の接続を示す図である

【図12】本発明による異なる構造のストリップの抵抗の接続を示す図である

【図13】電気的に絶縁されたゾーンを有する複数のセクションを備える導電層を有するガラス製品の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下の本発明の好ましい実施形態の記述は単なる例示であり、特許請求の範囲に規定される本発明の範囲を制限するものとは全く意図されない。

【0026】

図１は基板２に適用された実質的に透明な導電層３を備えるガラス製品１を概略的に示し、導電層は正六角形の形状であり、ハニカム構造を形成する電気的に絶縁されたゾーン４からなる一つのセクションを備える。電気的に絶縁されたゾーンのこのレイアウトは現在最も好ましいと考えられている。

【0027】

以下の記述は、ガラスの導電コーティング上（例えば船窓ガラス）に、所定の特定の加熱電力及び印加電圧で、電気的に絶縁されたゾーンを適用するための近似的な計算スキームである。

【0028】

例として、導電層を有する厚さ６ｍｍのガラス（上述した「ハード」コーティングを有するＫ−ガラス）が使用されてよく、そのコーティングの具体的な表面抵抗はＲ_□＝１６〜１９ｏｈｍである。同時に、指定された具体的な加熱電力はＷ_ｓｐ＝７〜９ｗａｔｔｓ／（ｓｑ ｄｍ）であり、指定された印加電圧はＵ_ａｐ＝２２０Ｖ、５０Ｈｚである。加熱電力は電気的に加熱されたガラスの全表面上で均一であるべきである。電気的に加熱されたガラスの表面温度の許容される差は１〜６℃内であるべきである。

【0029】

表面積Ｓ_ｎ＝６６（ｓｑ ｄｍ）（寸法６×１１ｄｍ）、固有抵抗率Ｒ_□＝１７ｏｈｍ／□、バスバーの幅１０ｍｍの導電層を備える電気的に加熱された表面を有するガラスである。

【0030】

初期導電層の消費電力（Ｗ、ワット）は以下の式によって計算することができる：
Ｗ＝Ｗ_ｓｐ・Ｓ_ｎ
ここでＷは以下の範囲である：
Ｗ_ｍｉｎ＝Ｗ_{ｓｐ ｍｉｎ}・Ｓ_ｎ＝７・６６＝４６２ワット；
Ｗ_ｍａｘ＝Ｗ_{ｓｐ ｍａｘ}・Ｓ_ｎ＝９・６６＝５９４ワット

【0031】

ガラスの導電層の１（ｓｑ ｄｍ）当たりの電圧降下は以下の式によって計算される：
Ｗ＝Ｖ^２／Ｒ_□、従って、Ｖ^２＝Ｗ・Ｒ_□；

【0032】

【数2】

【0033】

【数3】

【0034】

この場合、印加電圧Ｕ_ａｐ＝２２０Ｖでの電気的に加熱されたガラスの表面上の電流パスの長さは：
Ｌ＝Ｕ_ａｐ／Ｖであり、ここで、
Ｌ_ｍａｘ＝Ｕ_ａｐ／Ｖ_ｍｉｎ＝２２０／１０．９＝２０１８ｍｍ；
Ｌ_ｍａｘ＝Ｕ_ａｐ／Ｖ_ｍａｘ＝２２０／１２．７３＝１７７８ｍｍ
である。

【0035】

電気加熱の所定の特性は導電層の表面を側ＡＣ及びＢＤ上の直線で三つの均等なセクションへと分割することで（図２）、かつ、導電層材料にレーザーを照射して処理し、動作条件に応じて０．０５ｍｍから数ミリメートルの幅にこれらのライン上のコーティングを完全に除去することで達成可能である。三つの電気的に絶縁されたセクションを連続的に接続することによって以下の導電長が得られる：
（Ｌ_ＡＢ−２×δ_ｂｕｓ）×３＝（６００−２×１０）×３＝１７４０ｍｍ
ここで、Ｌ_ＡＢはＡＢ側の長さであり、δはバスバーの幅である。

【0036】

結果的に電流パスの長さは計算されたものと近く、従って、所定の加熱特性の実施のための条件を観察し、均一な加熱を提供するだろう。現在これは電気的に加熱されたガラスで採用される標準的なレイアウトであり、唯一の違いはコーティングの除去方法である−コーティング材料はレーザー照射、エッチング、及び電気化学的に処理され得る。結果として生じる絶縁ラインの幾何学的形状及び幅、コーティング材料の除去の完全性、並びにガラスの光学特性の向上の観点から、各電気的に絶縁されたラインの幅は０．０３５ｍｍ以下であることが好ましいことに留意されたい。

【0037】

電気的に加熱された表面の少なくとも一部上の、導電層内に、ハニカム構造を形成する正六角形の形状で形成され、その周りを外接する円の中心間の距離が等しく配置され、同一の寸法を有する電気的に絶縁されたゾーンによって、本発明は上述の目的を解決する。

【0038】

この場合、指定されたパラメータを有する電気的に絶縁されたゾーンを有する構造によって、電気的に加熱された層の全平均固有表面抵抗率を三倍大きくできるように用いられるべきである。

【0039】

ガラスに２２０Ｖの電圧を印加して、４２６〜５９４ワット（上記式によって計算された）の範囲内で全消費電力を供給するために、導電層の全表面抵抗は以下の範囲であるべきである：
Ｒ_ｉｎ＝Ｖ^２／Ｗ_ｉｎ；
Ｒ_{ｉｎ．ｍｉｎ}＝２２０^２／５９４＝８１．５ｏｈｍ；
Ｒ_{ｉｎ．ｍａｘ}＝２２０^２／４６２＝１０４．８ｏｈｍｓ；
Ｒ_{ｉｎ．ａｖ}＝（８１．５＋１０４．８）／２＝９３．１５ｏｈｍｓ

【0040】

短い側ＡＢ及びＣＤに沿ってバスバーが配される場合（図３）、導電層の初期表面抵抗は：
Ｒ_{ｉｎ．ｓｕｒｆ}＝［Ｒ_□・（Ｌ_ＣＤ−２・δ_ｗ）／Ｌ_ＡＢ］＝［１７・（１１２０−２・１０）／６００］＝３１ｏｈｍｓ
である。

【0041】

特定の加熱電力Ｗ_ｓｐ＝７〜９ｗａｔｔｓ／（ｓｑ ｄｍ）で所定の加熱条件を得るためには、全表面抵抗が３倍大きいべきであることが明らかである：
Ｒ_{ｉｎ．ａｖ}／Ｒ_{ｉｎ．ｓｕｒｆ}＝９３．５／３１＝３
これを拡大係数Ｋ＝３と呼ぼう。

【0042】

この係数についてハニカム構造は上記の式に基づいて計算することができる：

【0043】

【数4】

【0044】

従って、ｒ_ｓｐは外接円の最大半径を有する隣接した正六角形を有する基本ハニカム構造の選択された初期寸法に基づいて計算することができ、得られたハニカム構造の内接した正六角形の寸法を決定することができる。

【0045】

結果として生じるハニカム構造は、ガラスの導電層上に任意の従来の方法で適用され、所望の抵抗及び所望の加熱電力が得られ、今度はそれによって均一な加熱及び許容できる温度勾配が提供される。

【0046】

この例では、ガラスの寸法及び幾何学的形状、並びに指定された加熱条件（Ｗ_ｓｐ）は従来の方法による課題を解決することができるが、（特定の幾何学的形状及び寸法のガラスについて）従来の方法（直線によって形成されたゾーン）を使用することが不可能な際に、課題が存在する。これを以下の例で説明する。

【0047】

以下の例では、図９に概略的に示された船窓ガラスを加熱することが課題である。この場合、従来の方法でガラスコーティングの抵抗をフィッティングすることはできない。ガラス表面が単一の刻まれた直線によって二部分に分割された際にさえ、表面抵抗は４倍大きくなるからである。これは上記式で分析することができる‐加熱電力が、指定された加熱条件を観察するのに許容できないほど小さくなるだろうことが分かる。電気的に加熱された表面の導電領域の独創的なレイアウトを用いて、この課題を解決することができる。

【0048】

設計の実現性に従って、バスバーは側ＡＢ及びＣＤに沿って配置されてよく（図４）、それから、要求された値を有し、例示的なレイアウト（図２）に従って適用されるカットオフ（ｃｕｔ−ｏｆｆ）を有して調整することで、抵抗を三倍大きくすることができる。設計の考察に基づいて、バスバーが側ＡＣ及びＢＤに位置している場合（図５）には、指定された加熱条件を達成するために、ガラス表面の抵抗は２．４倍増加するべきである。即ち、拡大係数Ｋ＝２．４１について計算された電気的に絶縁されたゾーンのレイアウトが適用されるべきである。

【0049】

これを計算によって説明する：
Ｗ＝Ｗ_ｓｐ×Ｓ_ｎ＝８×１３７＝１０９６ワット；
Ｒ_ｎ＝Ｕ^２／Ｗ＝２２０^２／１０９６＝４４ｏｈｍｓ；
Ｒ_ｉｎ＝［Ｒ_□×（Ｌ_ＡＢ−２×δ_ｗ］／Ｌ_ＡＣ＝１８．２１ｏｈｍｓ；
Ｋ＝Ｒ_ｎ／Ｒ_ｉｎ＝４４／１８．２１＝２．４１

【0050】

本発明によると、電気的に絶縁されたゾーンは、電気的に加熱されたガラス表面の各セクションについて独自の抵抗拡大係数Ｋを有してよい。

【0051】

特に、複雑な幾何学的形状（台形、菱形、平行四辺形、円錐形など）を有するガラス表面の均一な加熱を確実にするためには、電気的に加熱された表面の各特定のセクションについて計算された電気的に絶縁されたゾーンを有するレイアウトを適用することが必要である。即ち、電気的に加熱された表面の各セクション内の表面抵抗Ｒ_ｎは条件Ｒ_ｎ＝Ｒ_ｉｎ／Ｋから決定されるべきであり、Ｒ_ｉｎは電気的に絶縁されたゾーンなしの初期セクションの表面抵抗であり、Ｋは抵抗拡大係数である。

【0052】

本発明によれば、導電層の初期抵抗に比べて増加した指定された抵抗を有する一以上のセクションを、導電層内に電気的に絶縁されたゾーンを形成する前に、導電（低放射）層中に形成することができる。

【0053】

より具体的に、本発明の着想によれば、導電層内に、導電性ストリップによって分離された電気的に絶縁されたゾーンを有する少なくとも一つのセクションが形成され、導電性ストリップは少なくとも部分的にセクションの長手方向から離れ、セクション内で実質的に同一の幅ｗを有する直線部及び／または湾曲部からなり、上記幅はストリップ部分の抵抗Ｒ_Ｎの組み合わせからなるセクションの所望の全抵抗Ｒ_{ｔｏｔａｌ}に応じて、電気的に絶縁されたゾーンの所与の構成に対して選択され、各ストリップ部分の抵抗Ｒ_Ｎは以下の数式から決定され、

【数5】

Ｒ_□は導電層の固有抵抗率であり、
ｗはストリップの幅であり、
ｌ_Ｎはストリップの各部分の長さである。

【0054】

この特定のセクション内で導電性ストリップが一定の幅を有するならば、電気的に絶縁されたゾーンの構成は異なってよいと考えられる。しかし、導電ゾーンを形成する形態が複雑になる程、要求される抵抗の計算はより複雑となり、従って、所望の抵抗を提供するためのゾーンの寸法の調整がより複雑となることを理解されたい。

【0055】

本発明の原理による電気的に絶縁されたゾーンの例示的な実施形態についての計算例が以下に示される。

【0056】

図６は二種類の正多角形‐八角形５及び四角形（正方形）６‐の組み合わせを用いる電気的に絶縁されたゾーンの例示的なレイアウトを示す。本方法の主な特徴は、ストリップを分離することなく形態が隣接し、多角形の寸法を相互に大きくする際に連続的な層が最終的に得られるように、用いられる形態の寸法及び位置が好ましく選択されることである。この場合、形態に外接する円の半径は最大となるだろう。

【0057】

計算の都合上、電気的に加熱された（抵抗性の）層を有するガラスの表面は、全領域を覆う基本長方形７（この場合は正方形）形状の断片へと分割され得る。

【0058】

薄膜レジストの抵抗は以下の式から計算できることが知られている。

【0059】

【数6】

【0060】

ここでＲ_□は抵抗性層の固有抵抗率（Ｋ−ガラスでは１６〜１９ｏｈｍ／□）であり、ｌは抵抗体の長さであり、ｗは抵抗体の幅である。

【0061】

従って、側が等しい基本正方形については、抵抗は固有抵抗率と等しいことになる：
Ｒ_{ｅｌ．ｓｑ}＝Ｒ_□

【0062】

図６に見られるように、各正方形は以下のストリップ部分を含む：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ。

【0063】

正方形のストリップの全抵抗を決定する。形態の寸法が最大まで大きくなり形態が互いに隣接する際には、計算のために各ストリップ部分の長さが、形態の隣接するラインに沿って通るストリップ中心ラインの長さに対応するとみなされる。

【0064】

知られる通り、正八角形の側の長さｔは：

【数7】

【0065】

ここでｒ_ｍｉｎは正八角形に内接した円の最大限可能な半径であり、ｋは

【数8】

と等しい定数である。

【0066】

また外接円の半径ｒ_ｍａｘは

【数9】

と知られている。

【0067】

そうすると、

【数10】

であり、側ｔは、

【数11】

となる。

【0068】

図６から、部分Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのそれぞれの長さｌ_{（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）}がｔ／２と等しく、部分Ｅの長さＩ_Ｅがｔと等しいことは明らかである。ストリップの全ての部分の幅ｗは同じである。

【0069】

ストリップの各部分の表面抵抗は上式から決定することができる：

【0070】

【数12】

【0071】

図６に示されたストリップのレイアウトは図１０に示された抵抗のレイアウトとして表すことができる。

【0072】

抵抗Ｒ_ｓｑは、

【数13】

である。

【0073】

Ｒ_Ａ＝Ｒ_Ｂ＝Ｒ_Ｃ＝Ｒ_Ｄ＝Ｒ_ＮかつＲ_Ｅ＝２Ｒ_Ｎであり、Ｒ_Ｎがｔ／２の長さを有するストリップ部分の抵抗：

【数14】

と等しいので、

【数15】

となる。

【0074】

従って、セクションの任意のストリップ部分の幅は、

【数16】

となる。

【0075】

Ｒ_ｓｑは基本正方形内の抵抗であり、上記の通りそれは表面部分であり、抵抗は導電層のこのセクション内の他の全てのそのような正方形内の抵抗と同一であるので、Ｒ_ｓｑ＝Ｒ_ｓｅｃ（セクションの抵抗）と考えることができる。

【0076】

結果として、

【数17】

となる。

【0077】

例えば、八角形の外接円の半径ｒ_ｍａｘが１４ｍｍのレイアウトが選択される場合には、

【数18】

である。

【0078】

上記場合について、一つのセクションからなる導電層の全表面抵抗がＲ_{ｔｏｔａｌ}＝９３．１５ならば、幅ｗは以下となる：

【数19】

【0079】

図７に示される別の例示的な実施形態は二つの異なる種類の形態の組み合わせを用いるレイアウトを有する：円８及び四ビームスター９である。この場合、形態の形状及び寸法は、相互にその寸法を大きくする際、ストリップを分離せずに形態が隣接する、隙間のない層が最終的に得られるように選択される。しかし、熱放出集中ゾーンの形成をさけるために、スター形状の形態の末端は丸められるのが好ましい。

【0080】

計算の便利のために、この場合、ガラス表面は全領域を覆う基本正方形１０の形状を有する断片へと分割されることもできる。

【0081】

図７から分かる通り、各正方形は円弧形状の四つのストリップ部分Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを有する。

【0082】

正方形のストリップの全抵抗（Ｒ_{ｔｏｔａｌ}）を決定する。形態の寸法を、形態が互いに隣接するように最大まで大きくする際には、計算のために各ストリップ部分の長さが、形態の隣接するラインに沿って通るストリップ中心ラインの長さに対応するとみなされる。即ち、各ストリップ部分の長さＬ_{（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）}は円の最大半径で４５°円弧の長さと凡そ等しい：
ｌ_{（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）}＝２πｒ_ｍａｘ／４＝πｒ_ｍａｘ／２

【0083】

各ストリップ部分の表面抵抗も上式から決定することができる。

【数20】

【0084】

図８に示されたストリップのレイアウトは図１１に示された抵抗回路として表され得る。

【0085】

抵抗Ｒ_ｓｑは以下と等しい：

【数21】

【0086】

Ｒ_Ａ＝Ｒ_Ｂ＝Ｒ_Ｃ＝Ｒ_Ｄ＝Ｒ_ＮかつＲ_Ｅ＝２Ｒ_Ｎであり、Ｒ_Ｎはセクションの抵抗であって、

【数22】

と等しいので、

【数23】

となる。

【0087】

従って、セクションの任意のストリップ部分の幅は以下と等しくなる：

【数24】

【0088】

Ｒ_ｓｑは基本正方形内の抵抗であり、既述の通りそれは表面部分であり、抵抗は導電層のこのセクション内の他の全てのそのような正方形内と同じであるから、Ｒ_ｓｑ＝Ｒ_ｓｅｃ（セクションの抵抗）と考えることができる。

【0089】

従って、

【数25】

である。

【0090】

再び、円形状の形態の最大半径ｒ_ｍａｘが１４ｍｍであるレイアウトが選択される場合、一つのセクションからなる導電層の全表面抵抗がＲ_{ｔｏｔａｌ}＝９３．１５において、幅ｗは以下となる：

【数26】

【0091】

現在最も好ましいと考えられている、ハニカム構造を有する電気的に絶縁されたゾーンの別のレイアウトが以下に記述される。

【0092】

電気的に加熱された（抵抗性）層を有するガラスの表面は全領域を覆う基本長方形４（図８）の形状を有する断片へと分割され得る。これらの断片のそれぞれは、
Ａ＝Ｂ＝Ｃ＝ｒ_ｍａｘ
であり、ｒ_ｍａｘは外接円の半径である。即ち、ｒ_ｍａｘは正六角形の形状を有する電気的に加熱された領域の周りを外接する円の最大限可能な半径である。

【0093】

（１）Ｘ軸について基本初期長方形（図８）の寸法を計算する：

【数27】

【0094】

（２）Ｙ軸について基本初期長方形の寸法を計算する：
Ｙ＝２ｒ_ｍａｘ・Ｓｉｎ６０

【0095】

（３）そうすると、Ｘ軸について基本初期長方形の抵抗は：

【数28】

【0096】

（４）半径（セルの寸法）を小さくする。セル半径が小さくなる際、ストリップＡ、Ｂ、Ｃの幅（ｗ）は同じである（図９）。ストリップＡ、Ｂ、Ｃの抵抗も同じである：
Ｒ＝Ｒ_Ａ＝Ｒ_Ｂ＝Ｒ_Ｃ

【0097】

図９に示されるストリップのレイアウトは図１２に示される抵抗回路として表すことができる。

【0098】

ａとｂとの間の抵抗は、
Ｒ_Ａ＋Ｒ_Ｂ・Ｒ_Ｃ／（Ｒ_Ｂ＋Ｒ_Ｃ）＝１．５Ｒ
である。

【0099】

ストリップＡ、Ｂ、Ｃの長さ（ｌ）は中心ラインの長さと等しいと仮定され（単純化され）、ｒ_ｍａｘと等しいと仮定される；

【0100】

そうすると一つのストリップの抵抗は：

【数29】

ここでＲ_□は抵抗性層の固有抵抗率である（Ｋ−ガラスについては、１６〜１９ｏｈｍｓ／□）。

【0101】

ストリップの幅ｗは以下と等しい：
ｗ＝（ｒ_ｍａｘ・Ｓｉｎ６０−ｒ_ｓｐＳｉｎ６０）＝２Ｓｉｎ６０（ｒ_ｍａｘ−ｒ_ｓｐ）
ここでｒ_ｓｐは（ｒ_ｍａｘと比べてある程度減少した）指定されたセル半径である。

【0102】

ストリップ（Ａ、ＢまたはＣ）の抵抗は以下と等しい：

【数30】

【0103】

ｒ_ｍａｘの寸法を有するセルの分割に際して得られた長方形の全抵抗は以下である：

【数31】

【0104】

そうすると拡大係数Ｋは：

【数32】

【0105】

逆公式は：
ｒ_ｓｐ＝ｒ_ｍａｘ−ｒ_ｍａｘ／Ｋ
となる。

【0106】

代替的に、上式は任意の領域の全表面との関係で別に書くことができる：
ｒ_ｓｐ＝ｒ_ｍａｘ−ｒ_ｍａｘ・Ｒ_ｉｎ／Ｒ_ｓｐ
ここでＲ_ｓｐは領域の指定された抵抗であり、
Ｒ_ｉｎは電気的に絶縁されたゾーンなしの領域の初期抵抗である。

【0107】

本発明によれば、電気的に絶縁されたゾーンの正六角形の形状は単に最も好ましい実施形態の一つであって、ゾーンの寸法を計算するより便利な方法を提供するが、当業者は、導電層内にハニカム構造を形成する他の任意の形状の電気的に絶縁されたゾーンが可能であることを認識するだろう。

【0108】

一般に、本発明によれば、電気的に絶縁されたゾーンは、例えばハニカム構造を形成する、閉じた線によって境界された任意の形態によって形成されてよい。形態は、一又は複数のセクション内で同一の寸法を有し、少なくとも構造に沿って配され、行は同じ方向を有し、円の中心間の距離が同じであり、各円内で、対応する形態が、形態の最も離れた点が円に属するように配置することができる。

【0109】

電気的に絶縁されたゾーンの寸法を修正する際、導電層の電流パス長さ及び表面抵抗が変化することは明らかである。従って、電気的に絶縁されたゾーンの寸法はガラス製品の形状及び寸法に応じて選択されるべきである。更に、本発明によると、ガラスの電気的に加熱された表面の各セクション内で、電気的に絶縁されたゾーンは独自の抵抗拡大係数Ｋを有する。

【0110】

例として図１３に示されるように、電気的に加熱されたガラス製品１は三つのセクション１１、１２及び１３を有し、セクション１１及び１３はハニカム構造を有し、ハニカム構造１２とは正六角形１４の寸法のみ異なる。一方で、正六角形１４の形状を有する電気的に絶縁されたゾーン間の間隔または距離はガラス製品１の全表面にわたって一定のままである。

【0111】

低放射率コーティングが除去される電気的に絶縁された領域は、形態の種類及びレイアウトに応じてデータが入力された専用ソフトウェアによって計算されるのが好ましい。これによって様々な目的のガラス製品を製造することが可能となる：構造光学、自動車、航空機製造、装甲ガラス、または電気的に加熱された建築物。

【0112】

当業者であれば、上述の実施形態に本発明が制限されず、改変が添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれ得ることを認識するだろう。本明細書で他の際立った特徴と一緒に提示された際立った特徴は、適宜、互いに分離しても用いられ得る。

【符号の説明】

【0113】

１ ガラス製品
２ 基板
３ 導電層
４ 電気的に絶縁されたゾーン
５ 八角形
６ 四角形
７ 基本長方形
８ 円
９ 四ビームスター
１０ 基本正方形
１１、１２、１３ セクション
１４ 正六角形

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】