RU2540174C1

RU2540174C1 - Стеклоизделие с электрообогреваемой поверхностью и способ его изготовления

Info

Publication number: RU2540174C1
Application number: RU2013139381/03A
Authority: RU
Inventors: Валентин Сергеевич Чадин; Тимур Алекперович Алиев
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Ласком"
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2015-02-10
Also published as: WO2015026266A1; CN105164080A; EP3036204B1; WO2015026266A8; AU2014309465A1; JP2016534970A; ES2687804T3; PL3036204T3; CN105164080B; BR112015018079B1; EP3036204A4; KR102215298B1; JP6553609B2; AU2014309465B2; EP3036204A1; BR112015018079A2; US9820338B2; KR20160045624A; US20160165668A1

Abstract

Изобретение относится к стеклоизделиям с электрообогреваемой поверхностью. Технический результат изобретения заключается в исключении градиента температур и зон концентрации тепловыделения. На подложку наносят прозрачный электропроводный слой. В электропроводном слое формируют по меньшей мере одну секцию с электроизолированными зонами, разделенными электропроводными полосами, которые по меньшей мере частично отклоняются от продольного направления секции и состоят из прямолинейных и/или криволинейных участков. Полосы имеют в пределах секции одинаковую ширину w, которую для заданной конфигурации электроизолированных зон выбирают в зависимости от требуемого общего сопротивления R_общ секции, состоящего из совокупности сопротивлений R_N указанных участков полос, где сопротивление каждого участка полосы R_N определяют из уравнения:

, где R_□ - удельное сопротивление электропроводного слоя; w - ширина полосы; l _N - длина каждого участка полосы. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 13 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится, в частности, к стеклоизделию с электрообогреваемой поверхностью и способу его изготовления, при этом изобретение может быть использовано в различных отраслях, в которых предусматривается использование таких стекол.

Уровень техники

Металлизация поверхности стекла широко применяется в различных областях. Одним примером такого стекла является так называемое К-стекло, представляющее собой высококачественное стекло с низкоэмиссионным покрытием, нанесенным на одну поверхность стекла во время его изготовления. При этом происходит проникновение молекул металлизированного покрытия вглубь кристаллической решетки стекла, что делает его очень устойчивым, чрезвычайно механически прочным и постоянным. Покрытие, получаемое с использованием данной технологии, носит название «жесткое покрытие».

Известно также использование стекол с низкоэмиссионным покрытием для изготовления стеклоизделий с электрообогреваемой поверхностью.

В частности, известно стеклоизделие с электрообогреваемой поверхностью, описанное в патенте GB 1051777 A. В основу данного технического решения положена задача обогрева стекла, имеющего непрямоугольную форму, которая решается за счет выполнения множества отдельных секций в электропроводном слое, электрически соединенных в группы, каждая из которых содержит две последовательные секции, причем группы соединены параллельно в электрической цепи.

Недостатком такого решения является ограниченность его применения, поскольку разделение поверхности на парные секции позволяет решить задачу только в случае стеклоизделия с равномерно изменяющейся формой, такой как трапецеидальная. Кроме того, необходимость выполнения множества соединений участков усложняет конструкцию в целом. Также данное решение не позволяет обеспечить обогрев стекла с заданными условиями нагрева.

Наиболее близким к настоящему изобретению является техническое решение, описанное в заявке ЕА 201000722 А1, согласно которому стеклоизделие с электрообогреваемой поверхностью содержит по существу прозрачную подложку, и нанесенный на подложку по существу прозрачный электропроводный слой, при этом в электропроводном слое сформирована одна или несколько секций с заданным поверхностным сопротивлением, увеличенным по отношению к общему сопротивлению поверхности электропроводного слоя. В данной заявке секции увеличенного поверхностного сопротивления образованы фигурами, нанесенными в виде фрагментов линий заданной конфигурации под углом друг к другу в определенной последовательности по всей поверхности стекла. При этом данные фигуры расположены с заданным шагом и имеют одинаковые размеры в пределах одной секции электрообогреваемой поверхности.

Основными недостатками данного решения являются следующие: появление на концах фрагментов линий зон концентрации тепловыделения, что является значительной проблемой, а также из-за неопределенной по форме конфигурации фигур в виде расположенных под углом линий, невозможность точного совмещения «шагов» этих фигур в располагаемых рядом секциях с различным поверхностным сопротивлением, с появлением в результате между указанными участками зон с нерасчитываемым сопротивлением.

Среди других недостатков следует упомянуть трудность расчета размеров и конфигурации фигур для получения требуемого поверхностного сопротивления и, соответственно, сложность технического выполнения данного решения, а именно сложность нанесения фрагментов линий.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направленно данное техническое решение, заключается в преодолении недостатков предшествующего уровня техники. Более конкретно, задачей изобретения является создание на всей поверхности стеклоизделия, имеющего заданную конфигурацию, равномерного распределения мощности нагревательных элементов и создание секций, обеспечивающих нагрев с заданными параметрами.

Согласно изобретению предлагается способ изготовления стеклоизделия с электробогреваемой поверхностью, включающий этапы:

изготовления по существу прозрачной подложки;

нанесения на подложку по существу прозрачного электропроводного слоя; и

формирования в электропроводном слое по меньшей мере одной секции с электроизолированными зонами, разделенными электропроводными полосами, которые по меньшей мере частично отклоняются от продольного направления секции и состоят из прямолинейных и/или криволинейных участков, имеющих в пределах секции по существу одинаковую ширину w, которую для заданной конфигурации электроизолированных зон выбирают в зависимости от требуемого общего сопротивления R_общ секции, состоящего из совокупности сопротивлений R_N указанных участков полос, где сопротивление каждого участка полосы R_N определяют из уравнения

где R_□ - удельное сопротивление электропроводного слоя;

w - ширина полосы; и

l_N - длина каждого участка полосы.

Предпочтительно, кривизна криволинейных участков изменяется в соответствии с заданной функцией.

Согласно еще одному аспекту изобретения предлагается стеклоизделие с электрообогреваемой поверхностью, содержащее

по существу прозрачную подложку, и

нанесенный на подложку по существу прозрачный электропроводный слой, содержащий по меньшей мере одну секцию с электроизолированными зонами в виде образующих сотовую структуру правильных шестиугольников, разделенных электропроводными полосами, имеющими в пределах секции по существу одинаковую ширину, и имеющих одинаковые размеры в пределах секции и расположенных с одинаковыми расстояниями между центрами описанных вокруг них окружностей по всему электропроводному слою, причем заданный радиус r_зад окружностей в пределах секции рассчитывается по формуле

r_зад = r_max - r_max· R_исх / R_n, где

r_max - максимальный радиус окружности для базовой сотовой структуры с примыкающими друг к другу правильными шестиугольниками,

R_n - заданное поверхностное сопротивление секции, и

R_исх - поверхностное сопротивление исходной секции без электроизолированных зон.

Предпочтительно, вдоль кромок стеклоизделия на расстоянии друг от друга сформированы токоведущие шины.

Электроизолированные зоны могут содержать внутри себя электропроводный слой.

Согласно определению, данному в «Викисловаре», полоса представляет собой длинный и узкий участок на поверхности или в пространстве, выделяющийся чем-либо от окружающих.

Под поверхностным (электрическим) сопротивлением понимается электрическое сопротивление участка поверхности между двумя электродами, находящимися в контакте с материалом. Оно также представляет собой отношение напряжения тока, подаваемого на электроды, к той части тока между ними, который идет по верхним слоям композита.

Под сотовой структурой обычно понимается структура, напоминающая пчелиные соты. Идеальной фигурой для построения сотовой структуры является правильный шестиугольник, что хорошо известно из уровня техники.

Технический результат, обеспечиваемый указанной совокупностью признаков, заключается, прежде всего, в отсутствии зон концентрации тепловыделения, а также в практически полном отсутствии градиента температур.

Кроме того, технический результат заключается в том, что значительно упрощается выполнение электроизолированных зон, особенно там, где необходимо применять переменное по площади обогрева поверхностное сопротивление. Это обеспечивается совмещением шага электроизолированных зон применяемой структуры в по меньшей мере двух смежных секциях электрообогреваемой поверхности.

Также за счет предложенного изобретения обеспечивается возможность быстрого формирования различных схем и электроизолированных зон с разными коэффициентами увеличения сопротивления и возможность получения более мелкого шага изменения этого коэффициента.

Полезность предлагаемого изобретения также состоит в том, что оно обеспечивает более производительный и высокотехнологичный способ создания электроизолированных зон.

Краткое описание чертежей

Другие решаемые задачи и преимущества предложенного изобретения станут очевидны из нижеследующего подробного описания предпочтительных вариантов его осуществления, приведенного со ссылками на сопроводительные чертежи, где:

Фиг.1 - схематичный вид стеклоизделия с электропроводным слоем, содержащим электроизолированные зоны;

Фиг. 2-5 - схемы расположения токоведущих шин в соответствии со схемами расчета сопротивления электропроводного слоя;

Фиг.6 - фрагмент структуры согласно изобретению с электроизолированными зонами, выполненными в виде восьмиугольников и квадратов;

Фиг.7 - фрагмент структуры согласно изобретению с электроизолированными зонами, выполненными в виде окружностей и звездообразных четырехлучевых фигур;

Фиг.8 - фрагмент базовой сотовой структуры с примыкающими друг к другу правильными шестиугольниками, на которой показаны элементарные прямоугольники;

Фиг.9 - фрагмент базовой сотовой структуры согласно Фиг.8, в которой правильные шестиугольники разделены электропроводными полосами;

Фиг.10-12 - схемы, показывающие соединение сопротивлений полос различных структур согласно изобретению;

Фиг.13 - схематичный вид стеклоизделия с электропроводным слоем, содержащим несколько секций с электроизолированными зонами.

Осуществление изобретения

Приведенное ниже описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения является только иллюстративным и не предназначено каким-либо образом ограничивать объем изобретения, определенный в прилагаемой формуле изобретения.

На Фиг.1 схематично показано стеклоизделие 1, которое содержит нанесенный на подложку 2 по существу прозрачный электропроводный слой 3, при этом в электропроводном слое сформирована одна секция, состоящая из электроизолированных зон 4 в виде образующих сотовую структуру правильных шестиугольников. Данная схема расположения электроизолированных зон в настоящее время считается наиболее предпочтительной.

Ниже приводится примерная схема расчета для нанесения электроизолированных зон на электропроводящее покрытие стекла (например, стеклоблока судового иллюминатора) с заданными удельной мощностью нагрева и приложенным напряжением.

В качестве примера может быть использовано стекло толщиной 6 мм с электропроводным слоем (упомянутое К-стекло с «жестким» покрытием), имеющим удельное поверхностное электрическое сопротивление покрытия R_□ = 16-19 Ом/□. При этом предусмотрено, что заданная удельная мощность нагрева составляет W_уд = 7-9 Вт/дм², и заданное приложенное напряжение составляет U_пр = 220 В, при частоте 50 Гц. Мощность нагрева должна быть равномерной по всей поверхности электрообогревного стекла. Допустимая разность температур поверхности электрообогревного стекла должна быть в пределах 1-6°С.

Стекло с электрообогреваемой поверхностью имеет электропроводный слой с площадью поверхности S_п = 66 дм²(с размерами 6 дм × 11 дм), удельным сопротивлением R_□ = 17 Ом/□ и шириной токоведущих шин 10 мм.

Рассеиваемая мощность (W, Вт) исходного электропроводного слоя может быть рассчитана по формуле:

W = W_уд · S_п,

где W находится в пределах:

W_min = W_уд.min· S_п = 7 · 66 = 462 Вт;

W_max = W_уд.max· S_п = 9 · 66 = 594 Вт.

Падение напряжения на 1 дм² электропроводного слоя стекла рассчитывается по формуле:

W = V² / R_□, откуда V² = W · R_□;

;

.

В этом случае длина токопути по поверхности электрообогревного стекла при приложенном напряжении U_пр = 220 В будет равна:

L = U_пр/V, где

L_max = U_пр/V_min = 220/10,9 = 2018 мм;

L_max = U_пр/V_max = 220/12,73 =1778 мм.

Добиться заданных параметров электрообогрева можно, разделив поверхность электропроводного слоя прямыми линиями по сторонам АС и BD на три равные секции (Фиг.2) и путем обработки материала электропроводного слоя лазерным излучением, полностью удаляя по этим линиям покрытие шириной от 0,05 мм до нескольких миллиметров, в зависимости от условий эксплуатации. Соединив затем эти три изолированные секции последовательно, получим токоведущую длину, равную:

, где

L_AB - длина стороны АВ; δ - ширина токоведущей шины.

Полученная длина токопути близка к расчетной и, следовательно, будет отвечать условиям для реализации заданных параметров нагрева и обеспечивать равномерный нагрев. В настоящее время это стандартно применяемая схема в электрообогревных стеклах, различие состоит только в методе удаления покрытия - обработка материала покрытия лазерным излучением, травлением, электрохимическим способом. Следует отметить, что в отношении получаемых электроизолированных линий с точки зрения их геометрии, ширины, полноты удаления материала покрытия и повышения оптических характеристик стеклоизделия в целом целесообразно, чтобы ширина каждой электроизолированной линии составляла не более 0,035 мм.

Предлагаемое изобретение позволяет решить указанную выше задачу за счет сформированных в электропроводном слое электроизолированных зон в виде образующих сотовую структуру правильных шестиугольников, расположенных с одинаковыми расстояниями между центрами описанных вокруг них окружностей и имеющих одинаковые размеры по меньшей мере на одном участке электрообогреваемой поверхности.

В данном случае должна использоваться структура с электроизолрованными зонами с заданными параметрами, позволяющая увеличить общее среднее удельное поверхностное сопротивление электрообогреваемого слоя в три раза. Поясним это расчетом.

Чтобы общая рассеянная мощность при приложенном к стеклу напряжении 220 В находилась в пределах 426-594 Вт (рассчитанная по формуле выше), необходимо, чтобы общее поверхностное сопротивление электропроводного слоя было в пределах:

R_исх = V²/ W_исх;

R_{исх.мин}= 220² / 594 = 81,5 Ом;

R_{исх.макс}= 220²/ 462 = 104,8 Ом;

R_исх.ср= (81,5 + 104,8)/2 = 93,15 Ом.

Если токоведущие шины проложить по коротким сторонам АВ и CD (Фиг.3), то исходное сопротивление поверхности токопроводящего слоя будет равно:

R_{исх.пов}= [R_□ · (L_CD- 2 · δ_ш) / L_AB] = [17 · (1120 - 2 · 10)/600] = 31 Ом.

Понятно, что для того, чтобы получить заданные условия нагрева при удельной мощности нагрева W_уд 7-9 Вт/дм², нужно увеличить общее сопротивление поверхности в 3 раза - R_исх.ср/ R_{исх.пов}= 93,5 /31 = 3. Назовем это коэффициентом увеличения К = 3.

Для этого коэффициента может быть рассчитана сотовая структура на основании указанного выше уравнения:

Таким образом, исходя из выбранных исходных размеров базовой сотовой структуры с примыкающими друг к другу правильными шестиугольниками, характеризующимися максимальным радиусом описанной окружности, может быть рассчитан

и, таким образом, могут быть определены размеры вписанных правильных шестиугольников полученной сотовой структуры.

Наносим любым известным способом полученную сотовую структуру на электропроводный слой стекла и получаем требуемое сопротивление и заданную удельную мощность нагрева, которые обеспечивают, в свою очередь, равномерный нагрев и допустимый градиента температур.

В данном примере размеры, геометрия стекла и заданные условия нагрева (W_уд) позволяют решить эту задачу с помощью традиционной методики, однако существуют задачи (стекла определенной геометрической формы и размеров), когда применение традиционного способа - прямыми линиями на зоны - невозможно. Поясним это следующим примером.

В приведенном ниже примере поставлена задача обогрева стеклоблока иллюминатора, схематично показанного на Фиг.9. В данном случае подгонка сопротивления покрытия стекла по традиционной методике невозможна, т.к. при делении поверхности стекла даже одной прямолинейной гравированной линией на две части сопротивление поверхности увеличивается в 4 раза - это можно проанализировать по вышеприведенным формулам, при этом мы увидим, что мощность нагрева будет недопустимо мала, чтобы выполнить заданные условия нагрева. Эту задачу можно решить, используя предлагаемые в изобретении схемы выполнения электропроводных зон в электрообогреваемой поверхности.

В зависимости от конструктивной целесообразности располагать токоведущие шины можно по сторонам АВ и CD (Фиг.4), тогда сопротивление можно увеличить в 3 раза, подогнав отсечками под требуемую величину нанесением по схеме в примере (Фиг.2). Если же из конструктивных соображений токоведущие шины расположить по сторонам АС и BD (Фиг.5), то сопротивление поверхности стекла для достижения заданных условий нагрева должно быть увеличено в 2,4 раза, т.е. мы должны нанести схему электроизолированных зон, рассчитанную для коэффициента увеличения К = 2,41.

Поясним это расчетом:

W = W_уд × S_п = 8 × 137 = 1096 Вт

R_n = U²/W = 2202/1096 = 44 Ом

R_исх = [R_□ × (L_AB - 2 × δ_ш)/L_AC = 18,21 Ом

К= R_n/R_исх = 44/18,21 = 2,41

Согласно изобретению для каждой секции электрообогреваемой поверхности стекла электроизолированные зоны могут иметь свой коэффициент увеличения сопротивления К.

В частности, для обеспечения равномерного нагрева поверхности стекол сложной геометрической формы - трапеции, ромба, параллелограмма, конуса и т.д. - необходимо применять схемы с электроизолированнными зонами, рассчитанные для каждой конкретной секции электрообогреваемой поверхности, т.е. поверхностное сопротивление R_n в каждой секции электрообогреваемой поверхности должно определяется из условия R_n = R_исх/К, где

R_исх - поверхностное сопротивление исходной секции без электроизолированных зон,

К - коэффициент увеличения сопротивления.

В соответствии предложенным изобретением предусмотрено, что в электропроводном (низкоэмиссионном) слое может быть сформирована одна или несколько секций с заданным сопротивлением, увеличенным по отношению к исходному сопротивлению электропроводного слоя до выполнения в нем электроизолированных зон.

Более конкретно, согласно идее настоящего изобретения в электропроводном слое выполняют по меньшей мере одну секцию с электроизолированными зонами, разделенными электропроводными полосами, которые по меньшей мере частично отклоняются от продольного направления секции и состоят из прямолинейных и/или криволинейных участков, имеющих в пределах секции по существу одинаковую ширину w, которую для заданной конфигурации электроизолированных зон выбирают в зависимости от требуемого общего сопротивления R_общ секции, состоящего из совокупности сопротивлений R_N указанных участков полос, где сопротивление каждого участка полосы R_N определяют из уравнения

w - ширина полосы; и

l_N - длина каждого участка полосы.

Предполагается, что конфигурация электроизолированных зон может быть различной при условии сохранения постоянной ширины электропроводных полос в данной конкретной секции. Однако должно быть понятно, что чем более сложной является фигура, образующая электропроводную зону, тем сложней выполнить расчет требуемого сопротивления, и соответственно усложняется регулирование размеров зон для получения требуемого сопротивления.

Ниже приведены примеры расчета для некоторых иллюстративных вариантов выполнения электроизолированных зон в соответствии с принципами настоящего изобретения.

На Фиг.6 показан пример схемы расположения электроизолированных зон, в котором используется сочетание двух видов правильных многоугольников - восьмиугольников 5 и четырехугольников (квадратов) 6. Главной особенностью применяемого метода является то, что размеры и расположение используемых фигур предпочтительно выбираются так, чтобы при взаимном увеличении размеров многоугольников получить в конечном итоге сплошной слой без разделяющих полос, в котором фигуры примыкают друг к другу. В этом случае радиусы описанных вокруг фигур окружностей будут максимальными.

Для удобства расчета поверхность стекла с электрообогреваемым (резистивным) слоем можно разбить на фрагменты в виде элементарных прямоугольников 7 (в данном случае - квадратов), покрывающих всю ее площадь.

Известно, что сопротивление тонкопленочного резистора можно рассчитать из уравнения

где

- удельное сопротивление резистивного слоя (для К-стекла от 16÷19 Ом/□); l - длина резистора; w - ширина резистора.

Таким образом, для элементарного квадрата, у которого стороны равны, сопротивление будет равно удельному сопротивлению: R_э.кв = R_□.

При этом, как видно из Фиг.6, в каждом из этих квадратов имеются следующие участки полос: А, В, C, D, E.

Определим общее сопротивление полос квадрата. Для расчета принимается, что длина каждого участка полосы соответствует длине средней линии полосы, проходящей по линии примыкания фигур, когда размеры фигур максимально увеличены так, что они примыкают друг к другу.

Как известно, длина t стороны правильного восьмиугольника равна

где

- максимально возможный радиус вписанной в правильный восьмиугольник окружности;

k - константа, равная

~ 2,41).

Также известно, что радиус описанной окружности r_maxравен

Тогда

и сторона t равна

Из Фиг.6 ясно, что длина l_(A,B,C,D) каждого из участков A,B,C,D равна t/2, и длина l_E участка Е равна t. При этом ширина w для всех участков полос одинакова.

Поверхностное сопротивление каждого участка полосы можно определить из упомянутой выше формулы

Схема расположения полос, показанная на Фиг.6, может быть представлена в виде схемы сопротивлений, показанной на Фиг.10.

Сопротивление R_кв равно

Поскольку R_A= R_B= R_C= R_D= R_N , и R_E =2R_N, где R_N - сопротивление участка полосы длиной t/2, равное

_N

; то

Откуда ширина любого участка полосы данной секции будет равна

Поскольку R_кв - сопротивление в элементарном квадрате, который, как было показано, представляет собой участок поверхности, в котором сопротивление является аналогичным сопротивлению любого другого такого же квадрата в пределах данной секции электропроводного слоя, то можно считать, что R_кв= R_сек (сопротивление секции).

Следовательно,

Например, если выбрана схема, в которой радиус описанной окружности восьмиугольника r_maxравен 14 мм, то

При этом, для обсуждаемого выше случая, когда общее поверхностное сопротивление состоящего из одной секции электропроводного слоя R_общ.ср= 93,15 Ом, ширина w будет равна

В качестве другого примера выполнения на Фиг.7 показана схема, в которой используется сочетание двух других видов фигур - окружностей 8 и звездообразных четырехлучевых фигур 9. В данном случае размеры фигур также выбираются так, чтобы при взаимном увеличении их размеров получить в конечном итоге сплошной слой без разделяющих полос, в котором фигуры примыкают друг к другу. Однако, для исключения формирования зон концентрации тепловыделений, концевые части звездообразных фигур целесообразно выполнять закругленными.

Для удобства расчета поверхность стекла в данном случае также можно разбить на фрагменты в виде элементарных квадратов 10, покрывающих всю ее площадь.

Как видно из Фиг.7, в каждом из этих квадратов имеются четыре участка полос в виде дуг: А, В, C, D.

Определим общее сопротивление полос квадрата. Для расчета принимается, что длина каждого участка полосы соответствует длине средней линии полосы, проходящей по линии примыкания фигур, когда размеры фигур максимально увеличены так, что они примыкают друг к другу, т.е. длина каждого участка полосы L_(A,B,C,D) приблизительно равна длине дуги с углом 45° при максимальном радиусе окружности:

l_(A,B,C,D)= 2πr_max/4 = πr_max/2

Поверхностное сопротивление каждого участка полосы можно также определить из упомянутой выше формулы

Схема расположения полос, показанная на Фиг.8, может быть представлена в виде схемы сопротивлений, показанной на Фиг.11.

Сопротивление R_кв равно

Поскольку R_A= R_B= R_C= R_D= R_N , где R_N - сопротивление участка, равное

_N

; то

Следовательно,

.

Опять же, если выбрана схема, в которой максимальный радиус фигуры в виде окружности r_maxравен 14 мм, то когда общее поверхностное сопротивление состоящего из одной секции электропроводного слоя R_общ.ср= 93,15 Ом, ширина w будет равна

В качестве еще одного варианта схемы расположения электроизолированных зон, который в настоящее время считается наиболее предпочтительным, далее представлен вариант с сотовой структурой.

Поверхность стекла с электрообогреваемым (резистивным) слоем можно разбить на фрагменты в виде элементарных прямоугольников 4 (Фиг.8), покрывающих всю ее площадь, при этом в каждом из этих фрагментов:

А = В = С =

где r_max - радиус описанной окружности, т.е. r_max - максимально возможный радиус окружности, описанной вокруг электрообогреваемой зоны в виде правильного шестиугольника.

1) Рассчитаем размер элементарного исходного прямоугольника (Фиг.8) по оси Х

2) Рассчитаем размер элементарного исходного прямоугольника по оси Y

3) Тогда сопротивление элементарного исходного прямоугольника по оси Х:

4) Уменьшаем радиус (размер соты). При уменьшении радиуса соты, ширина (w) полос А, В, С одинакова (Фиг.9). Сопротивление полос А, В, С также одинаково: R = R_A = R_B= R_C.

Схема расположения полос, показанная на Фиг.9, может быть представлена в виде схемы сопротивлений, показанной на Фиг.12.

Сопротивление между a и b равно R_A + R_B·R_C/(R_B + R_C)= 1,5 R.

Длину (l) полос А, В, С принимаем равной длине средней линии (упрощенно) и она равна r_max;

тогда сопротивление одной полосы равно:

где

- удельное сопротивление резистивного слоя (для К-стекла от 16÷19 Ом/□).

Ширина

полосы равна:

где

- заданный радиус соты (уменьшенный на некоторую величину от

Сопротивление полосы (А, В или С) равно:

Общее сопротивление полученного прямоугольника при разделении сот с размером

равно:

Тогда коэффициент увеличения

равен:

Обратная формула имеет вид:

r_зад = r_max - r_max /К

Или по отношению к полной поверхности любого участка, данную формулу можно записать иначе:

r_зад = r_max - r_max · R_исх/R_зад, где

R_зад - заданное сопротивление участка, и

R_исх - исходное сопротивление участка, без электроизолированных зон.

При этом в соответствии с настоящим изобретением форма электроизолированных зон в виде правильных шестиугольников являет только одним из наиболее предпочтительных вариантов его осуществления, который обеспечивает более удобный вариант для расчета размеров зон, однако для специалиста в данной области техники должны быть очевидными любые другие формы электроизолированных зон, образующих ячеистую структуру в электропроводном слое.

В целом, в соответствии с изобретением электроизолированные зоны могут быть выполнены в виде любых ограниченных замкнутыми линиями фигур, образующих, например, ячеистую структуру. При этом данные фигуры имеют одинаковые размеры в пределах секции или секций и расположены по меньше мере вдоль одинаково направленных рядов структуры с одинаковыми расстояниями между центрами окружностей, внутри каждой из которых можно расположить соответствующую фигуру так, что наиболее удаленные друг от друга точки этой фигуры принадлежат данной окружности.

Понятно, что при изменении размера электроизолированных зон изменяется длина токопути и поверхностное сопротивление электропроводного слоя, поэтому размер электроизолированных зон должен выбираться в зависимости от формы и размеров стеклоизделия. Кроме того, согласно изобретению для каждой секции электрообогреваемой поверхности стекла электроизолированные зоны имеют свой коэффициент увеличения сопротивления К.

Как показано в качестве примера на Фиг.13, электрообогреваемое стеклоизделие 1 имеет три секции 11, 12 и 13, где секции 11 и 13 имеют сотовую структуру, которая отличается от сотовой структуры 12 только размером правильных шестиугольников 14, при этом шаг или расстояние между электроизолированными зонами в виде правильных шестиугольников 14 остается неизменным по всей поверхности стекла 1.

Электроизолированные зоны, в которых должно быть удалено низкоэмиссионное покрытие, предпочтительно рассчитываются специальной программой, в которую вводятся данные в соответствии с типом и расположением фигур. При этом обеспечивается возможность изготовления стеклоизделий различного назначения: для конструкционной оптики, в качестве автомобильного, авиационного, броневого стекла или для архитектурных конструкций с электрообогревом.

Для специалистов в данной области техники должно быть очевидным, что изобретение не ограничено вариантами осуществления, представленными выше, и что в него могут быть включены изменения в пределах объема притязаний формулы изобретения, представленной ниже. Отличительные особенности, представленные в описании совместно с другими отличительными особенностями, в случае необходимости, могут также быть использованы отдельно друг от друга.

Claims

1. Способ изготовления стеклоизделия с электробогреваемой поверхностью, включающий этапы:
изготовления по существу прозрачной подложки;
нанесения на подложку по существу прозрачного электропроводного слоя; и
формирования в электропроводном слое по меньшей мере одной секции с электроизолированными зонами, разделенными электропроводными полосами, которые по меньшей мере частично отклоняются от продольного направления секции и состоят из прямолинейных и/или криволинейных участков, имеющих в пределах секции по существу одинаковую ширину w, которую для заданной конфигурации электроизолированных зон выбирают в зависимости от требуемого общего сопротивления R_общ секции, состоящего из совокупности сопротивлений R_N указанных участков полос, где сопротивление каждого участка полосы R_N определяют из уравнения

где R_□ - удельное сопротивление электропроводного слоя;
w - ширина полосы; и
l_N - длина каждого участка полосы.

2. Способ по п.1, в котором кривизна криволинейных участков изменяется в соответствии с заданной функцией.

3. Стеклоизделие с электробогреваемой поверхностью, содержащее
по существу прозрачную подложку, и
нанесенный на подложку по существу прозрачный электропроводный слой, содержащий по меньшей мере одну секцию с электроизолированными зонами в виде образующих сотовую структуру правильных шестиугольников, разделенных электропроводными полосами, имеющими в пределах секции по существу одинаковую ширину, и имеющих одинаковые размеры в пределах секции и расположенных с одинаковыми расстояниями между центрами описанных вокруг них окружностей по всему электропроводному слою, причем заданный радиус r_зад окружностей в пределах секции рассчитывается по формуле
r_зад=r_max-r_max·R_исх/R_n, где
r_max - максимальный радиус окружности для базовой сотовой структуры с примыкающими друг к другу правильными шестиугольниками,
R_n - заданное поверхностное сопротивление секции, и
R_исх - поверхностное сопротивление исходной секции без электроизолированных зон.

4. Стеклоизделие по п.3, в котором вдоль кромок стеклоизделия на расстоянии друг от друга сформированы токоведущие шины.

5. Стеклоизделие по п.3, в котором электроизолированные зоны содержат внутри себя электропроводный слой.