(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明窓（２）を電気加熱デバイスで除氷するための方法であって、手動的にまたは自動的に開始される除氷プロセスに基づいて、以下のステップ、すなわち、
ステップＡ）：  加熱電圧を初期印加する前に窓温度を測定するステップであって、窓温度が下方温度閾値を超える場合、前記方法が終了され、窓温度が下方温度閾値に等しい、または下方温度閾値未満である場合、１００ボルト以上の加熱電圧が加熱デバイスに最大で２分の加熱期間にわたって印加され、これらの加熱電圧および加熱期間が、窓領域の１平方メートル（ｍ２）あたり少なくとも２キロワット（ｋＷ）の加熱パワーが発生されるように選択され、その後ステップＢ）が実行される、ステップＡ）と、
ステップＢ）：  加熱期間の開始後に窓温度を測定するステップであって、窓温度が上方温度閾値に達する場合、除氷プロセスが終了され、窓温度が上方温度閾値よりも低い場合、ステップＣ）が実行される、ステップＢ）と、
ステップＣ）：  １００ボルト以上の加熱電圧を加熱デバイスに、最大で２分の加熱期間にわたって印加するステップであって、これらの加熱電圧および加熱期間が、窓領域の１平方メートル（ｍ２）あたり少なくとも２キロワット（ｋＷ）の加熱パワーが発生されるように選択され、そしてステップＢ）を繰り返す、ステップＣ）と、
を有し、
ステップＡ）において、加熱期間の継続時間が、ステップＡ）で測定された窓温度に応じて選択され、より高い窓温度の場合には、より短い加熱期間が選択され、かつより低い窓温度の場合には、より長い加熱期間が選択され、
ステップＣ）において、加熱期間の継続時間が、ステップＢ）で測定された窓温度に応じて選択され、より高い窓温度の場合には、より短い加熱期間が選択され、かつより低い窓温度の場合には、より長い加熱期間が選択される、前記方法。
【請求項２】
ステップＡ）において、窓温度が下方温度閾値に等しい、または下方温度閾値未満である場合、１００ボルト以上の加熱電圧が加熱デバイスに最大で９０秒の加熱期間にわたって印加される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップＡ）において、加熱電圧および加熱期間が、窓領域の１平方メートル（ｍ２）あたり少なくとも３ｋＷの加熱パワーが発生されるように選択される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
ステップＣ）が、１００ボルト以上の加熱電圧を加熱デバイスに、最大で９０秒の加熱期間にわたって印加する、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
ステップＣ）において、加熱電圧および加熱期間が、窓領域の１平方メートル（ｍ２）あたり少なくとも３ｋＷの加熱パワーが発生されるように選択される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
窓（２）が複数の加熱期間の間に加熱される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
ステップＡ）における加熱期間およびステップＣ）における加熱期間が、等しい継続時間を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
ステップＡ）において、加熱電圧の大きさが、ステップＡ）で測定された窓温度に応じて選択され、より高い窓温度の場合には、より低い加熱電圧が選択され、かつより低い窓温度の場合には、より高い加熱電圧が選択される、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
ステップＣ）において、加熱電圧の大きさが、ステップＢ）で測定された窓温度に応じて選択され、より高い窓温度の場合には、より低い加熱電圧が選択され、かつより低い窓温度の場合には、より高い加熱電圧が選択される、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
ステップＡ）における加熱電圧および加熱期間とステップＣ）における加熱電圧と加熱期間とが等しい、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
ステップＢ）において、窓温度が加熱期間の終了直後に測定される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
下方温度閾値が０℃である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
上方温度閾値が３０℃から８０℃の範囲にある、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
上方温度閾値が５０℃から７０℃の範囲にある、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
上方温度閾値が７０℃である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
窓構造（１）であって、
電気加熱デバイスを備え、電気加熱デバイスが、電圧供給装置（１４、１８）への接続のために設けられた少なくとも２つの電極（１１、１２）に接続され、その結果、加熱電圧を印加することによって、加熱電流が電極間に形成された加熱デバイスを貫いて流れる、透明窓（２）と、
窓温度を測定するための少なくとも１つの温度センサ（１５）と、
温度センサ（１５）と電圧供給装置（１４、１８）とに結合された制御装置（１６）であって、これが、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法を実行するように適切に構成された、制御装置（１６）と、
を有する、前記窓構造（１）。
【請求項１７】
電極（１１、１２）および少なくとも１つの温度センサ（１５）が、加熱層（７）の形態で実施された加熱デバイスの上に、印刷技術を用いて印刷される、請求項１６に記載の窓構造（１）。
【請求項１８】
複数の温度センサ（１５）が窓縁（６）にわたって分布して配設される、請求項１６または１７に記載の窓構造（１）。
【請求項１９】
温度センサ（１５）が、いずれの場合も、局所過熱が起こり得る窓領域に配設される、請求項１６から１８のいずれか一項に記載の窓構造（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車技術の領域におけるものであり、かつ電気加熱デバイスで透明窓を除氷するための方法および構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気加熱層を備えた透明窓は、それ自身よく知られており、かつ特許文献において、既に幾度も説明されてきた。この点に関して、独国特許出願公開第１０２００７０５２８６号明細書、独国特許出願公開第１０２００８０１８１４７号明細書および独国特許出願公開第１０２００８０２９９８６号明細書が単に例として参照される。自動車では、法律によって、中心視野は実質的に視覚制限を有してはならないので、電気加熱層を備えた透明窓は、しばしばフロントガラスとして用いられる。加熱層によって発生された熱によって、凝結した水分、氷および雪は、短時間内に除去され得る。
【０００３】
加熱電流は、通常、少なくとも１対のストリップ形状電極（「バスバー」）によって加熱層の中に導入されるが、これらは、集電導体として広い前面にわたって加熱電流を分布させる。工業的な連続生産で現在使用されている材料に関して、加熱層のシート抵抗は比較的高く、かつ数オーム程度である。それにもかかわらず、実用で十分な加熱パワーを得るために、加熱電圧は十分に高くなければならないが、その一方で、内燃機関で駆動される自動車では、現在標準的な利用可能な車上電圧は１２ボルトから２４ボルトである。
【０００４】
カナダ特許出願公開第２，０７９，１７５号明細書は、窓の電気加熱のための方法を提供するが、そこでは、窓温度がある値未満に降下すると、供給電圧が印加される。加熱期間の継続時間は、窓加熱の開始前に窓温度に応じて調整可能である。窓は、その後、予め定義された窓温度を超えるまで加熱される。加熱によって到達されるべき窓温度は、制限されない。
【０００５】
欧州特許出願公開第０２５６６９０号明細書は、異なる供給電圧を備えた、すなわち除氷のために使用されるより高い供給電圧および防曇のために使用されるより低い供給電圧を備えた、窓の電気加熱の方法を提供する。窓ヒーターは、臨界の窓温度で遮断される。
【０００６】
独国特許出願公開第１０３１３４６４号明細書は、窓加熱のための方法を教示するが、そこでは、後窓ヒーターに供給される電気エネルギーは、窓温度に応じて調整される。後窓温度に対する閾値に達するとすぐに、窓ヒーターは遮断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００７０５２８６号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００８０１８１４７号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２００８０２９９８６号明細書
【特許文献４】カナダ特許出願公開第２，０７９，１７５号明細書
【特許文献５】欧州特許出願公開第０２５６６９０号明細書
【特許文献６】独国特許出願公開第１０３１３４６４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、電気加熱デバイスを用いて透明窓を除氷するための従来方法を有利に改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的および他の目的は、統合された請求項の特徴を備えた方法および構造によって、本発明の提案に従って遂行される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項の特徴によって示される。
【００１０】
本発明によれば、電気加熱デバイスを備えた透明窓、特に自動車のフロントガラスを除氷するための構造および方法が提供される。
【００１１】
本発明による（窓）構造は、電気加熱デバイスを備えた透明窓を有し、この電気加熱デバイスは、例えば線状加熱素子として役立つ薄い電熱線の形態で、多様な方法で設計され得る。好ましくは、しかし強制的ではないが、電気加熱デバイスは透明な電気加熱層（パネルヒーター）であり、これは窓領域の実質的な部分にわたって、特にその中心視野にわたって伸長する。加熱デバイスは、電気的接続手段によって、供給電圧または加熱電圧を供給するための電圧供給装置に電気的に接続され得る、または接続される。電気加熱層の場合には、接続手段は少なくとも２つの接続電極を有し、これらは、加熱電流を加熱層に導入するのに役立ち、かつ供給電圧の印加後は、加熱層によって形成される加熱領域にわたって加熱電流が流れるように、加熱層に電気的に接続される。接続電極は、加熱電流を、バスバーとして、加熱層の中に広く分布して導入するために、例えばストリップ状電極または帯状電極の形態で実施され得る。高インピーダンスの加熱層と比較すると、接続電極は、比較的低いまたは低インピーダンスの電気抵抗を有する。
【００１２】
その構造はまた、少なくとも１つの温度センサを含み、温度センサは、温度センサおよび電圧供給装置に結合された電子制御装置だけでなく、透明窓の温度を測定できるように配設されかつ実施されるが、これは、本発明による方法を実行するために、適切に構成されている（プログラム可能に）。窓の加熱のための制御ループまたは調節ループは、制御装置、電圧供給装置および温度センサによって形成される。有利なことには、複数の温度センサは、窓の局所的な温度不均一性を検出することができるように、窓の上に分布して配設される。
【００１３】
温度センサは、窓の縁領域に有利に配設され、特に窓の縁領域にわたって分布されるが、その理由は、通常、より大きな温度誘導応力がそこで発生し、それによって窓破損リスクが増加するからである。有利なことには、温度センサは、例えばバスバーと同じ材料から、特に印刷技術を用いて生産される印刷導体または測定ループの形態で実施される。
【００１４】
本発明による方法は、手動的にまたは自動的に起動される除氷プロセスに基づいて実行され、除氷プロセスは、例えば開始信号によって起動される。開始信号は、例えばスイッチ素子を押下することによってオペレータによって手動的に発生されるか、または、例えば０℃未満の低い外部温度のような一定の条件にある場合、自動車を始動させた後に、自動的に発生される。本発明による方法が、特に開始信号を発生させることによって除氷プロセスを開始するためのステップを含み得ることは理解される。以下では、既に開始された除氷プロセスについて、窓を除氷するために実行されるプロセスステップが説明される。
【００１５】
本発明による方法は、プロセスステップ（ステップＡ）を含み、この中では、加熱デバイスに加熱電圧を初期印加する前に、窓温度が測定される。ここで、仮にステップＡ）で測定された窓温度が、選択可能な下方温度閾値超である場合、除氷プロセスは、加熱電圧を印加する前に終了される。構造は、その後、自動的に待機状態またはオフ状態に移行する。代わりに、ステップＡ）で測定された窓温度が、下方温度閾値と等しい、または下方温度閾値未満である場合については、選択可能な大きさの加熱電圧が、窓を加熱または除氷するために、選択可能な継続時間の加熱期間に加熱デバイスに対して印加される。後者の場合、以下で説明されるステップＢ）もまた実行される。
【００１６】
本発明による方法は、更なるプロセスステップ（ステップＢ）を含み、この中では、窓温度は、加熱期間の開始後に測定される。特に、窓温度は、加熱期間の開始時に、例えば定義可能な時間間隔で、加熱期間の間、有利にも連続的に測定される。代わりに、窓温度は、加熱期間の開始後、すなわち加熱電圧の印加後、選択可能な継続時間の待機期間が終了した後で測定される。待機期間は、加熱期間の間に終了することさえあり得る。代わりに、待機期間は、加熱期間と共に、または加熱期間の終了後に、終了することも可能である。ステップＢ）では、仮に窓温度が選択可能な上方温度閾値に達する場合、除氷は終了される。構造は、その後、自動的に待機状態またはオフ状態に移行する。仮に窓温度を測定するための待機期間が設けられ、かつ待機期間が加熱期間の間に終了する場合、加熱電圧は遮断されるか、または加熱電圧はこの目的のために加熱デバイスから分離される。仮に待機期間が、加熱期間と共にまたは加熱期間の後で終了する場合、更なる加熱電圧は、加熱デバイスに印加されない。代わりに、窓温度が上方温度閾値よりも低い場合については、除氷プロセスは継続され、以下に説明されるステップＣ）が実行される。
【００１７】
本発明による方法は、更なるプロセスステップ（ステップＣ）を含み、この中では、選択可能な大きさの加熱電圧が、選択可能な継続時間の加熱期間の間、加熱デバイスに印加される。加えて、ステップＢ）が繰り返される。
【００１８】
本発明による方法では、ステップＡ）およびステップＣ）における加熱電圧は１００ボルト以上であり、かつ加熱期間は最大で２分、特に最大で９０秒であり、かつ、例えば３０秒から９０秒までの範囲にある。出願人の実験が実証するように、これによって、例えば自動車のフロントガラスにおいては、特に低い電力損失で、除氷が確実かつ安全に達成され得る。この理由は、窓の急速な加熱によって、エネルギーの散逸が低減されるためであり、驚くべきことが起こったのであるが、これはより高い電力によって補償されない。特に低い電力損失の観点により、加熱電圧および加熱期間は、窓領域の１平方メートル（ｍ２）あたり、少なくとも２キロワット（ｋＷ）の加熱パワー、好ましくは窓領域の１ｍ２あたり少なくとも３ｋＷの加熱パワーが発生されるように選択される。窓温度が下方温度閾値を超える場合、不必要な窓加熱が回避されるように、窓加熱が無効化されるということに関連して、加熱デバイスに供給するためのエネルギー蓄積装置の消費は、有利なことにさらに低減され得る。
【００１９】
本発明による方法を用いることで、選択可能な上方温度閾値以上での窓の加熱を、確実と同時に安全に回避しながら、透明窓の効率的な除氷を得ることができる。上方温度閾値の選択に依存するが、このことによって、大きな温度変化による窓の破損、またはハンダおよび接着性接続部のような接続素子の破損を有利に防止することが可能になる。除氷プロセスによる熱的に誘起される窓の損傷は、このように防止され得る。他方で、それ相応に低い上方温度閾値では、仮に人が加熱された窓に故意にまたは不注意に接触したとしても、火傷することを回避できる。このことは、特に本発明による方法が該当するが、この方法においては、１００ボルト以上の比較的高い加熱電圧が、１秒から１２０秒、特に３０秒から６０秒の比較的短い時間期間に対して印加され、これによって、急速な窓の除氷を、特に低い電力損失で得ることができるが、しかしながら、仮に窓温度が適切に制限されない場合、窓の熱的損傷ばかりでなく、火傷のリスクも存在する。
【００２０】
本発明による方法では、複数の（少なくとも２つの）加熱期間が有利に実行され、すなわち、１つまたは複数のステップＣ）が、「パルス化された」窓の加熱が起こるように提供される。この措置によって、特に低い電力損失で、窓が有利に加熱され得る。
【００２１】
本発明による方法では、ステップＡ）およびステップＣ）における加熱期間は、同じ長さであるか、または互いに異なる継続時間を有することが可能である。同様に、ステップＡ）およびステップＣ）における加熱期間の間に印加される加熱電圧は、同じ大きさであるか、または互いに異なる電圧値を有することが可能である。本発明による方法の特に簡単な実施形態について、制御技術および調整技術の観点から、ステップＡ）およびステップＣ）における加熱期間は同じ長さであり、かつ加熱デバイスに印加される加熱電圧は同じ大きさである。
【００２２】
本発明による方法の別の有利な実施形態では、ステップＡ）において、加熱期間の継続時間は、ステップＡ）で測定された窓温度に応じて選択されるが、より高い窓温度の場合には、より短い加熱期間が選択され、より低い窓温度の場合には、より長い加熱期間が選択される。この措置によって、有利なことに、ステップＡ）における加熱期間の継続時間を外部の周囲温度に適用することが可能になるが、外部の周囲温度は、通常は加熱電圧を初期印加する前の少なくともおよそ窓温度に対応し、かつ、したがって、通常はまた、透明窓の着氷の程度に対する尺度を表し、その結果、厳しい着氷に関してさえも、窓の完全な除氷を確実かつ安全に得ることができる。
【００２３】
本発明による方法の別の有利な実施形態では、ステップＣ）において、加熱期間の継続時間は、ステップＢ）で測定された窓温度に応じて選択され、より高い窓温度の場合には、より短い加熱期間が選択され、より低い窓温度の場合には、より長い加熱期間が選択される。この措置によって、有利なことに、ステップＣ）における加熱期間の継続時間を、既に達成された窓の加熱に適用することが可能になり、その結果、低減されたまたは増加された熱供給によって、窓の操作上の安全性がなお一層改善され得る。加えて、除氷のために使用された加熱パワーは、より良く投入されることが可能であり、その結果として、電気的エネルギーが節約され得る。
【００２４】
すぐ上で述べられた方法の２つの実施形態では、加熱デバイスに供給するためのエネルギー蓄積装置の消費における更なる低減が、１００ボルト以上の比較的高い供給電圧および最大で２分、特に最大で９０秒の比較的短い加熱期間と関連して、特に有利に得られることが可能であり、これによって、低い電力損失が得られる。
【００２５】
本発明による方法の別の有利な実施形態では、ステップＡ）において、加熱電圧の大きさは、ステップＡ）で測定された窓温度に応じて選択され、より高い窓温度の場合には、より低い加熱電圧が選択され、より低い窓温度の場合には、より高い加熱電圧が選択される。この措置によって、有利なことに、ステップＡ）における加熱電圧を外部の周囲温度に適用することが可能になり、その結果、加熱パワーが選択的に調整され、かつ除氷のために消費される電気エネルギーが低減され得る。
【００２６】
本発明による方法の別の有利な実施形態では、ステップＣ）において、加熱電圧の大きさは、ステップＢ）で測定された窓温度に応じて選択され、より高い窓温度の場合には、より低い加熱電圧が選択され、かつより低い窓温度では、より高い加熱電圧が選択される。この措置によって、有利なことに、加熱電圧を既に達成された窓の加熱に適用することが可能になり、その結果、窓の操作上の安全性がなお一層改善され得る。加えて、除氷のために使用された加熱パワーが、より良く投入されることが可能であり、その結果として、電気エネルギーが節約され得る。
【００２７】
すぐ上で述べられた方法の２つの実施形態では、加熱デバイスに供給するためのエネルギー蓄積装置の消費における更なる低減が、１００ボルト以上の比較的高い供給電圧および最大で２分、特に最大で９０秒の比較的短い加熱期間と関連して、特に有利に得られることが可能であり、これによって、低い電力損失が得られる。実施形態と関連して、実施形態によれば、ステップＡ）において、および／または、ステップＣ）において、加熱期間の継続時間は、窓温度に応じて選択され、加熱デバイスに供給するためのエネルギー蓄積装置の消費のなお一層の低減を得ることができる。
【００２８】
上で既に述べたように、ステップＢ）において、例えば加熱期間の開始後、待機期間の終了後に窓温度は測定される。有利なことには、窓温度は加熱期間の終了後すぐに測定され、その結果、仮に窓がさらに加熱される場合、特に高い効率で窓の除氷が起こり得る。
【００２９】
本発明による方法では、０℃が下方温度閾値として選択されることは実用において有利であり、その結果、外部の周囲温度が露点未満である場合にのみ、除氷プロセスが実行される。加えて、仮に上方温度閾値が３０℃から８０℃までの範囲に、好ましくは５０℃から７０℃までの範囲にあり、かつ、例えば７０℃であるならば、それは有利である。この結果として、一方では、低い電力損失で、急速な除氷を得ることができる。他方では、窓に接触した際の身体部の火傷ばかりでなく、除氷の間の窓の破損が、確実かつ安全に回避される。
【００３０】
本発明は、さらに透明窓を備えた窓構造に及び、電気加熱デバイスである特に加熱層を備えた特に自動車フロントガラスに及ぶが、この加熱層は、電圧供給装置に接続するために、少なくとも２つの電極に接続され、その結果、加熱電圧を印加することによって、加熱電流が加熱デバイスを貫いて流れる。本発明は、温度センサおよび電圧供給装置に結合された制御装置ばかりでなく、窓温度を測定するための少なくとも１つの温度センサをさらに含むが、これは、上で説明された方法を実行するよう適切に構成される。
【００３１】
窓構造の有利な実施形態において、電極および、特に電極と同じ材料から作ることができる少なくとも１つの温度センサは、加熱層の形態で実施される加熱デバイスの上に、印刷技術を用いて印刷される。この措置によって、少なくとも１つの温度センサが、連続生産で、特に簡単かつ経済的な方法で生産され得る。少なくとも１つの温度センサは、例えば導体ループまたは測定ループの形態で実施される。
【００３２】
窓構造の別の有利な実施形態において、複数の温度センサが設けられ、これらは周辺の窓縁または窓の縁領域にわたって分布して、好ましくは均一に分布して配置され、その結果、窓の特に破損しやすい縁領域での温度変化が検出され得る。
【００３３】
窓構造の別の有利な実施形態において、温度センサは、いずれの場合にも、局所的な過熱が起こり得る窓領域、例えば分離線の端部分または加熱層がないゾーンに配設され、その結果、これらの特に窓の破損しやすい領域での温度変化が検出され得る。
【００３４】
本発明は、本発明による構造の窓の用途にさらに及び、上で説明されたような、陸路、空路または水路による旅行のための輸送手段における、特に自動車における、好ましくは電気自動車における、特にフロントガラス、後窓、側窓、および／またはガラス屋根としての用途ばかりでなく、機能的な個別部品としての用途、および家具、装置および建物における組み込み部品としての用途に及ぶ。
【００３５】
異なる実施形態は、個々に、または任意の組み合わせにおいて実現され得ると理解される。特に、前述の特性および以下で説明されるべき特性は、本発明の範囲から外れることなく、示された組み合わせにおいて使用されるだけでなく、他の組み合わせにおいても、または単独でも使用され得る。
【００３６】
さて本発明は、添付図を参照しながら、典型的な実施形態を用いて詳細に説明される。図は、簡略化されて、縮尺通りではない表現で描かれている。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】自動車フロントガラスに関する、本発明による構造の典型的実施形態の模式図である。
【図２】図１の自動車フロントガラスの模式的断面図である。
【図３】図１の自動車フロントガラスを除氷するための、本発明による方法の典型的実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
まず図１および図２を参照すると、参照符号１によって全体として参照される、本発明による窓構造が例示されている。窓構造１は、自動車の、好ましくは電気自動車の透明フロントガラス２を含み、これは、ここでは、例えば複合窓として実施される。
【００３９】
図２の断面的描写から識別され得るように、フロントガラス２は堅い外側窓ガラス３と堅い内側窓ガラス４とを有し、これらは、共に個々の窓ガラスとして実施され、かつ熱可塑性接着層５によって互いにしっかりと接合される。２つの個々の窓ガラス３、４は、ほぼ同じ大きさであり、ほぼ台形の湾曲した輪郭を有するが、本発明はこれに限定されず、しかしむしろ、フロントガラス２は、実用に適した他の任意形状を有することができると理解される。２つの個々の窓ガラス３、４は、フロートガラス、鋳造ガラス、またはセラミックガラスのようなガラス材料で、または非ガラス材料で、例えばプラスチック、特にポリスチレン（ＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエステル（ＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＡ）、またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で作られる。一般に、十分な光学的透明性ばかりでなく、十分な化学的耐性、適切な形状安定性およびサイズ安定性を備えた任意の材料が使用され得る。特にポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）およびポリウレタン（ＰＵ）に基づいたプラスチックは、例えば２つの個々の窓ガラス３、４を接合するための接着層５として使用され得る。フロントガラス以外の応用に対して、可撓性材料から２つの個々の窓ガラス３、４を生産することも可能であろう。
【００４０】
フロントガラス２の輪郭は、周辺の窓縁６によって画定されるが、これは、２つの長い窓縁６ａ、６ａ’（設置位置における頂部および底部）および２つの短い窓縁６ｂ、６ｂ’（設置位置の左側および右側）の台形形状に対応して構成される。
【００４１】
フロントガラス２の電気加熱に役立つ透明加熱層７は、接着層５に接合された内側窓ガラス４の側面上に堆積される（「３側」）。加熱層７は、内側窓ガラス４の実質的に表面全体の上に塗布されるが、すべての側で周囲を取り巻く、内側窓ガラス４の縁ストリップ８は覆われず、その結果、加熱層縁９が窓縁６に対して内側に後退して設置される。この措置は、外部に対して加熱層７を電気的に分離するのに役立つ。加えて、加熱層７は、窓縁６から浸透する腐食に対して保護される。内側窓ガラス４上に加熱層７を塗布しないことも可能であろうが、しかし代わりに、広面積の担体上に加熱層７を塗布し、続いて、これが個々の窓ガラス３、４に付着されることも可能であろう。そのような担体は、特に、例えばポリアミド（ＰＡ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエステル（ＰＥ）またはポリビニルブチラール（ＰＶＢ）で作られたプラスチックフィルムであり得る。
【００４２】
加熱層７は、電気的に伝導性の材料を含む。この例は、透明な伝導性酸化物（ＴＣＯ）はもちろんのこと、銀、銅、金、アルミニウムまたはモリブデンのような高い電気伝導度を備えた金属、パラジウムと合金化した銀のような金属合金である。ＴＣＯは、好ましくは、インジウム錫酸化物、フッ化物がドープされた二酸化錫、アルミニウムがドープされた二酸化錫、ガリウムがドープされた二酸化錫、ホウ素がドープされた二酸化錫、錫亜鉛酸化物、またはアンチモンがドープされた酸化錫である。加熱層７は、１つの伝導性の個々の層または、少なくとも１つの伝導性副層を含む層状構造から成ることができる。例えば、そのような層状構造は、好ましくは銀（Ａｇ）である少なくとも１つの伝導性副層および、反射防止層および遮断層のような他の副層を含む。
【００４３】
加熱層７の厚さは広範に変化することが可能であり、すべての箇所での厚さは、例えば３０ｎｍから１００μｍまでの範囲にある。ＴＣＯの場合、厚さは、例えば１００ｎｍから１．５μｍの範囲に、好ましくは１５０ｎｍから１μｍの範囲に、そしてなお一層好ましくは２００ｎｍから５００ｎｍの範囲にある。有利なことには、加熱層７は、ガラスのベンディングに必要である一般に６００℃以上の温度に機能的劣化無しで耐えるような、高い熱的安定性を有する。しかしながら、低い熱的安定性を備えた加熱層７が設けられることさえ可能であるが、この加熱層７は、窓ガラス板のベンディングの後に塗布される。加熱層７のシート抵抗は、好ましくは２０オーム未満であり、例えば０．１オームから２０オームまでの範囲にある。描かれた典型的な実施形態では、加熱層７のシート抵抗は、例えば１オームから５オームまでの範囲にある。
【００４４】
加熱層７は、例えば気相から堆積されるが、この目的のために、化学蒸着法（ＣＶＤ）または物理蒸着法（ＰＶＤ）のような、それ自体知られた方法が使用され得る。好ましくは、加熱層７は、スパッタリング（マグネトロンカソードスパッタリング）によって堆積される。
【００４５】
フロントガラス２は、３５０ｎｍから８００ｎｍまでの波長範囲における可視光に対して十分に透明でなければならないが、「透明」という用語は、８０％以上の光透過率を意味するものと理解される。これは、特にガラスから成る個々の窓ガラス３、４と銀（Ａｇ）から成る透明加熱層７とによって得ることができる。
【００４６】
内側窓ガラス４に向く外側窓ガラス３の表面は不透明色の層を備えるが、この層は、窓縁６上に枠形状の周辺マスキングストリップ１０を形成する。マスキングストリップ１０は、例えば電気的に絶縁性の黒色材料から成るが、この黒色材料は、外側窓ガラス３の中に焼き付けられる。一方で、マスキングストリップ１０は、接着性のストランド（図示せず）が見えるのを防ぐが、このストランドによって、フロントガラス２は、自動車本体に固着される。他方で、マスキングストリップ１０は、使用される接着材料のためのＵＶ保護として役立つ。そのうえ、マスキングストリップ１０は、フロントガラス２の視野を画定する。マスキングストリップ１０の更なる機能は、２つのバスバー１１、１２が外側から見えないように、これらを隠すことである。
【００４７】
加熱層７は、第１バスバー１１と第２バスバー１２とに電気的に接続される。２つのバスバー１１および１２は、いずれの場合にも、帯形状またはストリップ形状に実施され、かつ加熱層７の中に供給電流を広く導入することに関して、接続電極として役立つ。このために、バスバー１１、１２は加熱層７の上に配設され、第１バスバー１１は上部の長い窓縁６ａに沿って伸長し、かつ第２バスバー１２は下部の長い窓縁６ａ’に沿って伸長する。２つのバスバー１１、１２は同じ材料から作られ、かつ、例えば銀の印刷ペーストを加熱層７の上に印刷することによって、例えばスクリーン印刷法を用いて生産され得る。代わりに、例えば銅またはアルミニウムから成る狭い金属フォイルストリップからバスバー１１、１２を生産することも可能であろう。これらは、例えば接着層５の上に固定され、かつ外側窓ガラス３と内側窓ガラス４の接合時に加熱層７の上に配設され得る。このプロセスでは、電気的コンタクトは、個々の窓ガラス３、４の接合時に、熱と圧力の作用によって保証され得る。
【００４８】
第１バスバー１１は、例えば平らな帯状導体（例えば狭い金属フォイル）として実施される接続ライン（詳細は図示せず）および電源ライン１９を介して、供給電圧を供給するために、電圧源１４の一方の端子（例えば負端子）に接続される。類似の方法で、第２バスバー１２は、接続ライン（同様に詳細は図示せず）および電源ライン１９を介して、電圧源１４の他方の端子（例えば正端子）に接続される。２つのバスバー１１、１２によって、加熱領域１３は取り囲まれ、この中では供給電圧の印加と共に、加熱電流が流れる。電圧源１４は、例えばバッテリーまたは蓄電池であり得るが、特に自動車バッテリーまたはバッテリーに結合された変圧器であり得る。好ましくは、電圧源１４は、１００ボルト以上の供給電圧が利用可能となるように実施され、これは特に電気自動車のバッテリーに関して当てはめることができる。
【００４９】
図１ではただ１つの温度センサ１５が描かれているが、構造１はまた、分布して配置された複数の温度センサ１５を有する。温度センサ１５は、例えば外側窓ガラス３の外向き側面上に、または内側窓ガラス４の内向き側面上に配置されるが、しかしながら、温度センサ１５は、２つの個々の窓ガラス３、４の間に配置されることも考えられる。複数の温度センサ１５によって、フロントガラス２の温度が検出され得る。温度センサ１５は、フロントガラス２の上に広く分布されるが、その結果、特に局所的に異なる窓温度さえ、良好に検出され得る。通常、フロントガラスは、比較的低い熱伝導率を有する。局所的な温度差は、例えばフロントガラス２の部分領域上への日射によって発達し得る。
【００５０】
有利なことに、複数の温度センサ１５は、加熱層縁９または窓縁６の上に分布して、好ましくは均一に分布して配設されるが、その理由は、高い局所電圧による窓縁６上での温度差は、除氷の間の比較的高い破損のリスクに関連付けられるからである。例えば、温度センサ１５は、いずれの場合にも、２コーナーの温度センサ１５の間の中心における窓縁６の上ばかりでなく、フロントガラス２の４コーナーに配設される。そのうえ、いずれの場合にも、温度センサが、局所過熱（「高温点」）が起こり得る窓領域に配設されることは有利である。これらは、特に加熱層がないゾーン、例えば通信窓または加熱層７の構造化のための分離線の端部分である。
【００５１】
温度センサ１５は、例えば熱電対として、多くの方法で実施され得る。プロセス技術の観点からは、温度センサ１５が、窓の上に、特に加熱層７の上に印刷される測定ループとして実施されることは特に有利であり、これは、その後、外部からコンタクトすることが可能である。このことによって、温度センサ１５を、２つのバスバー１１、１２と同じ材料（例えば銀印刷ペースト）から作ることが可能になる。測定ループの材料が温度敏感な電気抵抗を有することを保証することは、必要であるにすぎない。
【００５２】
温度センサ１５は、いずれの場合も、データライン１７を介したデータ転送のために、マイクロプロセッサを基本とした制御装置１６に接続される。制御装置１６は、データライン１７を介して、電圧源１４と関連付けられたスイッチング装置／変換器１８にさらに接続され、このスイッチング装置／変換器１８は、２つの電源ライン２０に接続され、かつ電圧源１４を加熱層７に電気的に接続するのに役立つ、または電圧源１４を加熱層７から分離するのに役立つ。現在の典型的な実施形態では、スイッチング装置／変換器１８は、供給電圧の接続だけでなく、供給電圧の変換に対しても役立つ。このために、スイッチング装置／変換器１８は、電圧源１４によって供給される供給電圧を増加または減少させるための電圧変換器として実施される。スイッチング装置／変換器１８および電圧源１４は共に、フロントガラス２の加熱層７のための電圧供給装置を形成する。スイッチング装置／変換器１８はまた、電圧変換機能無しのスイッチング装置として実施されることも可能であると理解されたい。スイッチング装置／変換器１８が、電圧源１４の中に統合されることも同様に可能である。
【００５３】
データライン１７は、ワイヤ接続またはワイヤレス接続で実施され得る。制御装置１６およびデータライン１７によって結合される装置によって、フロントガラス２を除氷するための制御ループまたは調節ループは形成され、それによって、電圧源１４によって供給される供給電圧または加熱電圧は、好みに応じて温度センサ１５のセンサ信号に基づいて、加熱層７に印加され、かつ、必要があれば、変換され得る。制御装置１６は、以下で説明されるフロントガラス２を除氷するための方法が実行され得るように、プログラミングの観点から構成される。
【００５４】
図３は、典型的な方法を例示するためのフローチャートまたはプロセスダイヤグラムを示す。窓２を除氷するための具体的な除氷プロセスは、この場合には、自動車の制御盤におけるスイッチング素子（図示せず）を手動で操作することによって、起動または開始される。例えば、エンジンの始動および、外部温度センサを使用した、指定された閾値、例えば０℃、未満での低い外部温度の検出と同時に、自動的に除氷プロセスを開始することもまた考えられるであろう。開始信号は、除氷プロセスを起動するために、例えば手動または自動で発生させることができる。
【００５５】
除氷プロセスが起動されたとしても、加熱層７に加熱電圧が初期印加される前は、フロントガラス２の温度Ｔはなお測定される（Ｉ）。仮にただ１つの温度センサ１５において、フロントガラス２の温度Ｔが、選択可能な下方温度閾値、ここでは例えば０℃、を超える場合（ＩＩ）、加熱電圧は加熱層９に印加されず、かつこの方法または除氷プロセスは終了される（ＩＩＩ）。この目的のために、例えば停止信号が発生される。窓構造は、その後、待機状態またはオフ状態に移行する。仮に、代わりに、フロントガラス２の温度Ｔが、下方温度閾値、ここでは例えば０℃、と等しいかまたは下方温度閾値未満であれば（ＩＶ）、電圧源１４によって供給される１００ボルト以上の供給電圧、例えば１１８ボルトが加熱層７に、例えば１秒から１２０秒、特に３０から９０秒の期間供給される（Ｖ）。
【００５６】
その後、フロントガラス２の温度は、加熱期間の開始後、すなわち供給電圧の印加後に測定される。これは、例えば供給電圧の印加で始まる定義可能な時間間隔で、有利なことに連続的に起こる。代わりに、フロントガラス２の温度は、供給電圧を印加する時間期間の終了直後に、すなわち、例えば１秒から１２０秒、特に３０秒から９０秒の待機期間の後に、温度センサ１５によって測定される（ＶＩ）。
【００５７】
仮にただ１つの温度センサ１５において、フロントガラス２の温度Ｔが、選択可能な上方温度閾値、ここでは例えば７０℃、に相当する場合（ＶＩＩ）、除氷プロセスは終了される（ＶＩＩＩ）。この目的のために、例えば停止信号が発生され得る。窓構造は、その後、待機状態またはオフ状態に移行する。供給電圧を印加する時間期間の間、フロントガラス２の温度がなお測定される場合については、供給電圧は、この目的のために、スイッチング装置／変換器１８によって加熱層７から分離される。仮にフロントガラス２の温度が、上方温度閾値、ここでは例えば７０℃、未満である場合（ＩＸ）、以前と同じ加熱電圧が、調節ループの形態で加熱層７に印加される（Ｖ）。再び、フロントガラス２の温度は、加熱期間の開始後、すなわち供給線圧の印加後に測定される。これは、以前のように、例えば供給電圧の印加で始まる定義可能な時間間隔で、有利なことに連続的に起こる。代わりに、フロントガラス２の温度は、供給電圧を印加する時間期間の終了直後に測定され（ＶＩ）、測定された温度に基づいて、除氷プロセスが終了される、またはすぐ上の判定基準に従って、加熱電圧が再び印加される。少なくとも１つの温度センサ１５でのフロントガラス２の温度が上方閾値に相当するまで、必要ならば、加熱電圧の印加（Ｖ）および窓温度の測定（ＶＩ）が繰り返される。代わりに、除氷プロセスを加熱期間の最大値に制限することも考えられるであろう。最後に、次の除氷プロセスの開始まで、例えば停止信号を発生することによって、構造１は待機状態またはオフ状態に移行する。
【００５８】
典型的な実施形態において、第１加熱期間の継続時間および第１加熱期間の間の加熱電圧は、除氷プロセスの開始時に測定された窓温度に応じて調整され得る。同様に、続いて起こる（第２の、第３の・・・）各加熱期間の継続時間および、続いて起こる加熱期間の間の加熱電圧は、それぞれの加熱期間の開始直前に測定された窓温度に応じて調整され得る。有利なことには、より高い窓温度の場合に電気的加熱パワーを節約するために、より短い加熱期間が設定され、かつより低い窓温度については、より長い加熱期間が設定される。有利なことには、より高い窓温度の場合に電気的加熱パワーを節約するために、より低い電力に対応するより低い供給電圧が設定され、かつより低い窓温度については、より高い電力に対応するより高い供給電圧が設定される。
【００５９】
典型的な実施形態では、加熱電圧と加熱は同じである。しかしながら、上記の陳述に従えば、第２加熱期間およびそれに続く加熱期間において加熱層７に印加される供給電圧は、前の問合せで使用された、測定された窓温度に応じて調整されることも考えられるであろう。有利なことには、より高い窓温度の場合に電気的加熱パワーを節約するために、より低い加熱電圧が設定され、かつより低い窓温度については、より高い加熱電圧が、スイッチング装置／変換器１８によって設定される。第２加熱期間およびそれに続く加熱期間の継続時間が、前の問合せで使用された、フロントガラス２の測定された温度に応じて調節されることも考えられるであろう。有利なことには、より高い窓温度の場合に電気的加熱パワーを節約するために、より短い加熱期間が設定され、かつより低い窓温度については、より長い加熱期間が設定される。
【００６０】
既に述べたように、好ましくは、１００ボルト以上の加熱電圧、ここでは例えば１１８ボルトが、１秒から１２０秒の比較的短い時間の期間、例えば３０秒から９０秒、加熱層７に印加され、この結果として、低い電力損失でフロントガラス２の除氷を得ることができる。好ましくは、加熱電圧および加熱期間は、窓領域の１ｍ２あたり少なくとも２ｋＷ、特に窓領域の１ｍ２あたり少なくとも３ｋＷの加熱パワーが発生されるように選択される。
【００６１】
次の表は、１０℃の周囲温度での気象室において、従来の自動車フロントガラス２の除氷に関する実証実験で得られた測定データを示す。このために、同一条件下ではいずれの場合も、氷の同一膜が、空気ナイフでフロントガラスに付着された。その後、窓は、上で説明された方法を用いて除氷された。
【００６２】
【表１】
0005940140.tif 000002
【００６３】
したがって、第１実験（Ｎｏ．１）では、４０ボルト（Ｖ）の供給電圧Ｕが、６３０秒（ｓ）の期間に対して、フロントガラス２の加熱層７に印加され、これによって、窓の完全な除氷が達成された。この場合、６００ワット（Ｗ）の電気出力に対応して、１０５ワット時（Ｗｈ）の電気エネルギーが消費された。
【００６４】
次に、第２実験（Ｎｏ．２）では、１１８ボルト（Ｖ）の供給電圧Ｕが、６０秒（ｓ）の期間に対して、フロントガラス２の加熱層７に印加され、これによって、窓の完全な除氷が同様に達成された。この場合、４７２０ワット（Ｗ）の電気出力に対応して、７５ワット時（Ｗｈ）の電気エネルギーが消費された。
【００６５】
これらの実験によって、より高い供給電圧およびより短い加熱期間については、電気エネルギーの消費は著しく少なく（２つの実験では、約２５％少ない）、かつ電気出力は何倍も高いことが、驚くほどに実証された。特に、等しい電気的仕事については、より短い時間の期間でより高い電気出力を発生させることによって、低い電力損失でフロントガラスの除氷を得ることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  窓構造
２  フロントガラス
３  外側窓ガラス
４  内側窓ガラス
５  接着層
６  窓縁
６ａ、６ａ’  長い窓縁
６ｂ、６ｂ’  短い窓縁
７  加熱層
８  縁ストリップ
９  加熱層縁
１０  マスキングストリップ
１１  第１バスバー
１２  第２バスバー
１３  加熱領域
１４  電圧源
１５  温度センサ
１６  制御装置
１７  データライン
１８  スイッチング装置／変換器
１９  電源ライン
【図１】
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【図２】
0005940140.tif 000004
【図３】
0005940140.tif 000005