НАГРЕВАЕМЫЕ ПРОЗРАЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ Российский патент 2016 года по МПК H05B3/84 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к нагреваемым прозрачным элементам, например, прозрачным элементам транспортных средств и, в частности к нагреваемым аэрокосмическим ветровым стеклам, например ветровым стеклам самолета.

Уровень техники

Нагреваемые прозрачные элементы, например ветровые стекла транспортных средств, например самолетов и автомобилей, описаны, помимо других мест, в патентах США №№3789191; 3789192; 3790752; 3794809; 4543466; 4820902; 5213828 и 7132625, которые полностью включены в этот документ посредством ссылки. В общем, на поверхность стеклянного или пластикового листа наносят пару расположенных на расстоянии друг от друга шин, а на поверхность между ними наносят электропроводный элемент, электрически соединенный с шинами. После этого, на стеклянный или пластиковый лист, имеющий нагреваемый элемент, через пластиковый промежуточный слой наносят другой стеклянный или пластиковый лист. Электропроводный элемент обычно представляет собой напыленный, полученный распылением проводник или пиролитическое электропроводное покрытие, например, продаваемое компанией PPG Industries, Inc. под зарегистрированными товарными знаками NESATRON и NESA.

Обычно, автомобильное ветровое стекло и ветровое стекло воздушного судна имеет в целом трапециевидную форму, а внешняя основная поверхность ветрового стекла, установленного в воздушном судне или автомобиле, является выпуклой, причем верхний участок ветрового стекла имеет меньшую длину. Обычно проводящий элемент проходит по внешнему контуру ветрового стекла и на расстоянии от внешних краев листа, на который он нанесен. Из-за внешней формы ветрового стекла электропроводное покрытие либо находится между парой расположенных на расстоянии друг от друга шин, имеющих различную длину, и присоединено к ним, при этом концы меньшей шины находятся в границах, заданных концами более длинной шины, либо покрытие находится между парой расположенных на расстоянии друг от друга шин и присоединено к ним, при этом концы шины смещены относительно друг друга, и только один конец шины расположен в границах, заданных концами другой шины.

Сложности, связанные с нагревательными устройствами вышеотмеченного типа, заключаются в неравномерном нагревании поверхностей ветровых стекол и пониженной эффективности удаления конденсата и/или льда, который образуется за пределами границ меньшей шины. Обсуждались задачи, связанные с покрытием между парой расположенных на расстоянии друг от друга шин различных длин, у которых концы меньшей шины находятся в границах, заданных концами более длинной шины, и решения этих задач представлены в патенте США №7132625.

Задачи, связанные с наличием проводящего покрытия, расположенного между находящимися на расстоянии друг от друга шинами и соединенного с ними, где расположенные на расстоянии друг от друга шины имеют одинаковую длину или различную длину, и при этом концы шин смещены относительно друг друга, причем только один конец шины находится в границах, заданных концами другой шины, не обсуждались в области техники, и в области техники не было предложено решений таких задач. В виду вышесказанного, теперь специалистам в области техники понятно, что было бы полезно предложить нагреваемый элемент, например, нагреваемый прозрачный элемент, например, ветровое стекло воздушного судна, имеющий проводящее покрытие, находящееся между парой расположенных на расстоянии друг от друга шин и соединенное с ними, где концы расположенных на расстоянии друг от друга шин смещены относительно друг друга, при этом только один конец шины находится в границах, заданных концами другой шины, которое обеспечивает равномерное нагревание проводящего покрытия для удаления конденсата и/или льда, который в противном случае не был бы удален из областей вдоль верхней и нижней поверхности ветрового стекла.

Раскрытие изобретения

Это изобретение относится к усовершенствованному нагреваемому элементу с диэлектрической подложкой, имеющему основную поверхность с первой шиной и расположенной на расстоянии от нее второй шиной и электропроводящее покрытие, расположенное между шинами и электрически соединенное с ними, при этом у первой шины имеется первый конец и противоположный второй конец, а у второй шины имеется первый конец и противоположный второй конец, причем первый и второй концы первой шины смещены относительно первого и второго концов второй шины, а покрытие представляет собой непрерывное электропроводное покрытие. Усовершенствование изобретения, помимо прочего, включает в себя покрытие, помимо прочего, имеющее несколько электропроводных сегментов, причем каждый из сегментов содержит первый конец и противоположный второй конец, при этом первый конец каждого из сегментов электрически соединен с первой шиной, второй конец каждого сегмента электрически соединен со второй шиной, а участки каждого из сегментов, расположенные между первой шиной и второй шиной расположены на расстоянии друг от друга, чтобы предотвратить электрический контакт между соседними сегментами между шинами, причем отношение главной диагонали к второстепенной диагонали больше 1.

Изобретение дополнительно относится к окну воздушного судна, имеющему первую основную поверхность и противоположную вторую основную поверхность и нагреваемый элемент, расположенный между первой и второй основными поверхностями. Нагреваемый элемент, помимо прочего, включает в себя первую шину и расположенную на расстоянии от нее вторую шину и электропроводящее покрытие, расположенное между шинами и электрически соединенное с ними, при этом у первой шины имеется первый конец и противоположный второй конец, и у второй шины имеется первый конец и противоположный второй конец, причем первый и второй концы первой шины смещены относительно первого и второго концов второй шины. Покрытие, помимо прочего имеет несколько электропроводных сегментов, причем каждый из сегментов содержит первый конец и противоположный второй конец, при этом первый конец каждого из сегментов электрически соединен с первой шиной, второй конец каждого сегмента электрически соединен со второй шиной, а участки каждого из сегментов, находящиеся между первой шиной и второй шиной, расположены на расстоянии друг от друга, чтобы предотвратить электрический контакт между соседними сегментами между шинами, причем отношение главной диагонали к второстепенной диагонали больше 1.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 приведен изометрический вид воздушного судна, включающего в себя признаки изобретения.

На фиг. 2 приведен вид в разрезе по частям ветрового стекла воздушного судна, включающего в себя признаки изобретения.

На фиг. 3 приведен изометрический вид неограничивающего варианта осуществления нагреваемого элемента изобретения.

На фиг. 4 приведен вид, аналогичный виду на фиг. 3, показывающий нагреваемый элемент существующего уровня техники.

На фиг. 5 приведен фрагментарный вид неограничивающего варианта осуществления нагреваемого элемента изобретения. На фиг. 5А приведен увеличенный вид нагреваемого элемента, изображенного на фиг. 5, показывающий участок электропроводного покрытия на шине в соответствии с неограничивающим вариантом осуществления изобретения.

На фиг. 6 приведен фрагментарный вид другого неограничивающего варианта осуществления нагреваемого элемента изобретения. На фиг. 6А приведен увеличенный вид нагреваемого элемента, изображенного на фиг. 6, показывающий участок электропроводного покрытия на шине в соответствии с другим неограничивающим вариантом осуществления изобретения.

На фиг. 7 приведен вид, аналогичный виду на фиг. 3, показывающий другой неограничивающий вариант осуществления нагреваемого элемента изобретения.

На фиг. 8 показан увеличенный вид двух сегментов нагреваемого элемента, изображенного на фиг. 7.

На фиг. 9 приведен вид в плане электропроводного сегмента, имеющего форму параллелограмма, который используют в обсуждении нагреваемого элемента, показанного на фиг. 7.

Осуществление изобретения

Используемые в этом документе пространственные термины или термины, обозначающие направление, такие как "внутренний", "внешний", "левый", "правый", "вверх", "вниз", "горизонтальный", "вертикальный" и т.п., относятся к изобретению в соответствии с тем, как оно изображено на чертежах на фигурах. Тем не менее, надо понимать, что изобретение может подразумевать различные альтернативные ориентации и, соответственно, такие термины не следует рассматривать как ограничивающие. Кроме того, все числа, выражающие размеры, физические характеристики и т.д., используемые в описании и формуле изобретения, надо понимать как изменяемые во всех случаях посредством использования термина "примерно". Соответственно, если не указано обратное, численные значения, изложенные в последующем описании и формуле изобретения, могут изменяться в зависимости от желаемого и/или искомого свойства, которое необходимо получить посредством настоящего изобретения. По крайней мере, и не в качестве попытки ограничения применения теории эквивалентов к сущности формулы изобретения, каждый численный параметр следует истолковывать, по меньшей мере, в свете числа значимых разрядов и с применением обычных правил округления. Более того, все диапазоны, описанные в этом документе, следует понимать как охватывающие все возможные поддиапазоны, относящиеся к ним. Например, сформулированный диапазон "от 1 до 10" следует рассматривать как включающий в себя все возможные поддиапазоны между минимальным значением 1 и максимальным значением 10 включительно; то есть, все поддиапазоны, начинающиеся с минимального значения 1 или больше и заканчивающиеся максимальным значением 10 или меньше, например, от 1 до 6,7 или от 3,2 до 8,1 или от 5,5 до 10. Также, используемый в этом документе термин "расположенный над" или "установленный над" означает, что объект расположен или установлен над другим объектом и не обязательно находится в поверхностном контакте с ним. Например, один предмет или компонент предмета, "установленный над" или расположенный над" другим предметом или компонентом предмета не исключает наличие материалов между предметами или между компонентами предмета соответственно.

До обсуждения нескольких неограничивающих вариантов осуществления изобретения, понятно, что изобретение не ограничено в применении подробностями отдельных неограничивающих вариантов осуществления, показанных и обсуждаемых в этом документе, так как изобретение может иметь другие варианты осуществления. Кроме того, используемая в этом документе терминология для обсуждения изобретения предназначена для описания, а не для ограничения. Помимо этого, если не указано обратное, в последующем описании одинаковые ссылочные позиции относятся к одинаковым элементам.

Неограничивающие варианты осуществления изобретения будут направлены на многослойные прозрачные элементы воздушных судов и, в частности, на ветровое стекло воздушного судна. Тем не менее, изобретение не ограничено каким-либо конкретным типом воздушного судна и/или прозрачного элемента воздушного судна, и изобретение может быть применено на практике для любого типа воздушного судна и/или прозрачного элемента воздушного судна, имеющего нагреваемый элемент для обогрева поверхности, обычно внешней поверхности прозрачного элемента. Помимо этого, изобретение может быть применено на практике для окон коммерческих и жилых помещений, например, описанных в патенте США №5675944, но не ограничиваясь этим, причем этот патент полностью включен в этот документ посредством ссылки; для окон любого типа наземных транспортных средств, для окон любых надводных или подводных судов и для окон для обзорной стороны или двери любого типа контейнеров, например, холодильников, шкафов и/или дверцы духовки, но не ограничиваясь этим. Помимо этого, изобретение не ограничено материалом слоев или листов окна воздушного судна, и слои или листы могут быть выполнены из изогнутых или неизогнутых пластиковых листов; закаленных, теплоупроченных и тепло- и химически упрочненных, чистых, окрашенных, стеклянных листов с покрытием и без покрытия, но не ограничиваясь этим.

На фиг. 1 показано воздушное судно 18, имеющее неограничивающий вариант осуществления прозрачного элемента 20 воздушного судна в соответствии с изобретением. Со ссылкой на фиг. 2, ветровое стекло 20 включает в себя первый прозрачный лист 22, прикрепленный ко второму прозрачному листу 24 посредством первого винилового промежуточного слоя 26; при этом второй лист 24 прикреплен ко второму виниловому промежуточному слою 28 посредством первого уретанового промежуточного слоя 30, а второй виниловый промежуточный слой 28 прикреплен к нагреваемому элементу 32 (см. фиг. 3), включающему в себя признаки изобретения, посредством второго уретанового промежуточного слоя 34. Краевой элемент или гидроизолирующий слой 36 используемого в области техники типа, например, из силиконового каучука или другого гибкого прочного влагоупорного материала, прикреплен к (1) наружной кромке 3 ветрового стекла 20, т.е. наружной кромке 38 первого и второго листов 22, 24; первого и второго виниловых промежуточных слоев 26, 28 и первого и второго уретановых слоев 30, 34 и нагреваемого элемента 32; (2) к краям или боковым кромкам 40 внутренней поверхности 42 ветрового стекла 20, т.е. к краям 40 внешней поверхности 42 первого стеклянного листа 22 ветрового стекла 20, и (3) к краям или боковым кромкам 44 внешней поверхности 46 ветрового стекла 20, т.е. краям внешней поверхности 46 нагреваемого элемента 32.

Как понятно специалистам в области техники, и не ограничивая изобретение, первый и второй стеклянные листы 22, 24; первый и второй виниловые промежуточные слои 25, 28 и первый уретановый промежуточный слой 30 образуют элемент конструкции, или внутренний сегмент, ветрового стекла 20, а внешняя поверхность 42 стеклянного листа 22 ветрового стекла 20 направлена вовнутрь воздушного судна 18 (здесь и далее внешнюю поверхность 42 стеклянного листа 22 также называют внутренней поверхностью 42 ветрового стекла 20), а второй уретановый слой 34 и нагреваемый элемент 32 образуют элемент конструкции или внешний сегмент ветрового стекла 20, а поверхность 46 нагреваемого элемента 32 ветрового стекла 20 направлена наружу воздушного судна 18. Нагреваемый элемент 32 обеспечивает тепло для предотвращения запотевания, удаления конденсата и предотвращения образования льда и/или для плавления льда на внешней поверхности 46 нагреваемого элемента 32 ветрового стекла 20 (здесь и далее внешнюю поверхность 46 нагреваемого элемента 32 также называют внешней поверхностью 46 ветрового стекла 20) обсуждаемым ниже способом.

Понятно, что изобретение не ограничено конструкцией ветрового стекла 20, и при применении изобретения могут использоваться любые конструкции ветрового стекла воздушного судна. Например, не ограничивая изобретение, ветровое стекло 20 может включать в себя конструкцию, в которой второй виниловый промежуточный слой 28 и первый уретановый промежуточный слой 30 отсутствуют, и/или листы 22 и 24 являются листами стекла или пластика. В целом, листы 22 и 24 ветрового стекла 20 представляют собой чистые химически упрочненные стеклянные листы; тем не менее, изобретение не ограничено этим, и стеклянные листы 22 и 24 могут представлять собой теплоупрочненные или закаленные стеклянные листы. Помимо этого, что понятно специалистам в области техники, изобретение не ограничено числом стеклянных листов, виниловых промежуточных слоев или уретановых промежуточных слоев, составляющих ветровое стекло 20. и ветровое стекло 20 может иметь любое число листов и/или промежуточных слоев и любое их сочетание.

Со ссылкой на фиг. 4, показан нагреваемый элемент 48 существующего уровня техники (нагреваемый элемент 48 существующего уровня техники заменяют на нагреваемый элемент 32 (см. фиг. 3) в соответствии с изобретением). Нагреваемый элемент 48 включает в себя стеклянный лист 50, имеющий проводящее покрытие 52, нанесенное на поверхность 54 стеклянного листа 50, и пару расположенных на расстоянии друг от друга шин 66, 68, электрически соединенных с проводящим покрытием 52. Каждая из шин 66 и 68 соединена проводом 70 и 71, соответственно, с источником 72 электроэнергии, например, к батарее постоянного тока и/или генератору переменного тока самолета 18, чтобы пропускать ток через шины 66 и 68 и проводящее покрытие 52 для нагрева проводящего покрытия 52 и листа 50, чтобы предотвратить запотевание и/или образование льда и чтобы удалить лед и/или конденсат с внешней поверхности ветрового стекла, например, с поверхности 46 ветрового стекла 20.

Выключатель и реостат или регулируемый трансформатор 73 присоединен к одному из проводов, например, к проводу 71, чтобы расположить выключатель и реостат или регулируемый трансформатор 73 между источником 72 энергии и шиной 68 для изменения или регулирования электрического тока через шины 68 и 66 и проводящее покрытие 52 для управления температурой нагреваемого элемента 48. Предпочтительно, чтобы концы 75 и 76 шины 66, концы 78 и 79 шины 68 и проводящее покрытие 52 были расположены на расстоянии от соседних сторон 81-84 стеклянного листа 50, чтобы предотвратить возникновение электрического пробоя между шинами 66 и 68 и металлической обшивкой 85 корпуса воздушного судна 18 (см. фиг. 1).

Опять со ссылкой на фиг. 4, шины 66 и 68 имеют одинаковую длину, если измерять между концами 75 и 76 шины 66 и между концами 78 и 79 шины 68, и при этом шины 66 и 68 параллельны друг другу. Для обсуждения, но не ограничивая изобретение, шина 66 обозначает верхнюю шину, а шина 68 обозначает нижнюю шину, при установке нагреваемого элемента 48 на самолет 18. Концы 75 и 76 верхней шины 66 смещены от концов 78 и 79 шины 68, и только один конец шины, например, конец 78 шины 68, расположен между границами, заданными концами другой шины, например, концами 75 и 76 шины 66. Граница конца шины задана воображаемой линией (пунктирная линии 112 и 114), в целом, нормальной к продольной оси шины и проходящей от конца шины к другой шине. Продольная ось шины задана в виде прямой, прочерченной от средней точки одного конца, например, конца 74 шины 68 или конца 75 шины 66, к средней точке другого конца, например, конца 79 шины 68 или конца 76 шины 66 соответственно. Другими словами, концы шин смещены относительно друг друга, если концы двух шин не являются вертикально выровненными.

Патент США №7132625 относится к нагреваемым ветровым стеклам, имеющим пару расположенных на расстоянии друг от друга шин, причем концы более короткой шины расположены в границах, задаваемых концами более длинной шины. Кроме того, в патенте США №7132625 с колонки 6, строка 38, до колонки 7, строка 15, описано, что плотность мощности проводящего покрытия у более длинной шины отличается от плотности мощности покрытия у противоположной более короткой шины. Вышесказанное верно, если концы более короткой шины находятся в границах, заданных концами более длинной шины, тем не менее, вышесказанное не верно, если шины смещены относительно друг друга, и при этом только один конец шины находится в границах, заданных концами другой или противоположной шины. Более конкретно, если вышесказанное было верно для ситуации, когда шины смещены относительно друг друга, и при этом только один конец одной из шин находится в границах, заданных концами другой шины, то можно было бы ожидать, что проводящее покрытие 52 (см. фиг. 4) нагревалось бы равномерно между шинами 66 и 68, потому что плотность мощности проводящего покрытия 52 у верхней шины 66 равна плотности мощности у нижней шины 68.

Тем не менее, было замечено, что центральный участок 115 покрытия 52 нагреваемого элемента 48, выделенный воображаемыми линиями 112 и 114 между шинами 66 и 68, участок шины 66 (обозначенный числом 116) между концом 76 шины 66 и воображаемой линией 112 и участок шины 68 (обозначенный числом 118) между концом 78 и воображаемой линией 114 нагревают равномерно, а участки покрытия за пределами центрального участка 115 нагревают до температуры меньшей, чем температура центрального участка 115, и что конец 76 и конец 78 верхней и нижней шины 66 и 68 соответственно отводят весь ток от областей за пределами центрального участка 115. В результате, на участках окна 20 за пределами центрального участка 115 возникает запотевание, налипание снега и льда (в зависимости от погодных условий), что сокращает область видимости окна 20 до центрального участка 115 проводящего покрытия 52, и на конце 76 и конце 78 шин 66 и 68 соответственно возникает высокая концентрация тепла, что может привести к перегреву промежуточного слоя, смежного с нагреваемым элементом 32 (см. фиг. 2).

Пришли к заключению, что неравномерный нагрев стал результатом того, что электрический ток проходит по пути наименьшего сопротивления, который, в этом случае, представляет собой путь наименьшей длины. Опять со ссылкой на фиг. 4, пути тока наименьшей длины находятся в пределах центрального участка 115 покрытия 52, представляющего собой прямоугольник, ограниченный сторонами 112, 114, 116 и 118. Сторона 116 центрального участка 110 имеет длину, измеряемую от конца 76 шины 66 до места 120 на шине 66, расположенного на расстоянии от конца 75 шины 66 и в точке пересечения воображаемой линии 112 и шины 66. Сторона 118 центрального участка 110 имеет длину, измеряемую от конца 78 шины 68 до места 122 на шине 68, расположенного на расстоянии от конца 79 шины 68 и в точке пересечения воображаемой линии 114 и шины 68. В неограничивающем варианте осуществления изобретения воображаемые линии 112 и 114 перпендикулярны продольным осям шин 66 и 68, так что все углы центрального участка 115 равны 90 градусов.

Со ссылкой на фиг. 3, показан неограничивающий вариант осуществления нагреваемого элемента 32 изобретения. Нагреваемый элемент 32 изобретения включает в себя стеклянный лист 130, имеющий сегментированное электропроводное покрытие 132 на поверхности 134 стеклянного листа 130 между парой расположенных на расстоянии друг от друга шин 66, 68 и электрически соединенное с ними. Поверхность 134 стеклянного листа находится напротив поверхности 136, и в этом варианте осуществления изобретения также представляет собой внешнюю поверхность 46 ветрового стекла 20 (см. фиг. 2). Каждая из шин 66 и 68 соединена проводами 70 и 71 соответственно с источником 72 электроэнергии (см. фиг. 4), чтобы ток проходил через шины 66 и 68 и сегменты 137A-137F сегментированного проводящего покрытия 130 для нагрева сегментированного проводящего покрытия 132 и листа 130, чтобы предотвратить запотевание и/или образование льда и чтобы удалить лед или конденсат с внешней поверхности, например, с поверхности 136 ветрового стекла (см. фиг. 2 и 3).

Изобретение не ограничено компоновкой и/или конструкцией шин 66 и 68, и при применении изобретения могут использоваться любые типы шин, применяемые в технике. Примеры шин, которые можно использовать в практической реализации изобретения, включают в себя типы, описанные в патентах США №№4623389, 4894513, 4994650 и 4902875, которые полностью включены в этот документ посредством ссылки, но не ограничены этим. В предпочтительном варианте осуществления изобретения шины нанесены на серебряный стеклокерамический припой, например, такой как описан в патенте США №4623389.

Кроме того, изобретение не ограничено составом сегментированного проводящего покрытия 132, например, не ограничивая изобретение, проводящее покрытие 132 может быть выполнено из любого подходящего электропроводного материала. Неограничивающие варианты осуществления проводящих покрытий, которые могут быть использованы при реализации изобретения, включают в себя, но не ограничиваясь, легированную пиролитически напыленным фтором пленку оксида олова, такого типа, как продаваемая компанией PPG Industries, Inc. под торговой маркой NESA^®; легированную напыленным магнетроном оловом пленку оксида индия, такого типа, как продаваемая компанией PPG Industries, Inc. под торговой маркой NESATRON^®; золотую пленку, напыленную посредством процесса осаждения паров, например, напыления, и покрытие, выполненное из одной или нескольких пленок, напыленных магнетроном, причем пленки включают в себя, но не ограничиваясь, металлическую пленку, например, серебро между пленками оксида металла, например, оксида цинка и/или станната цинка, каждая из которых может быть нанесена последовательно посредством магнетронного напыления, например, как описано в патентах США №№4610771; 4806220 и 5821001, но не ограничиваясь этим. Содержимое патентов США №№4610771; 4806220 и 5821001 полностью включено в этот документ посредством ссылки.

Неограничивающий вариант осуществления изобретения, показанный на фиг. 3, включает в себя параллельные друг другу шины 66 и 68, имеющие одинаковую длину, у которых имеются концы 75 и 76 шины 66 и концы 78 и 79 шины 68, смещенные относительно друг друга. Как было сказано выше, границы концов шин заданы в виде воображаемых линий, проходящих от конца шины к другой шине и перпендикулярно продольной оси шины, содержащей конец. При таком устройстве, как показано для неограничивающего варианта осуществления изобретения, изображенного на фиг. 3, конец 75 шины 66 находится слева от конца 78 шины 68; конец 78 шины 68 находится справа от конца 75 шины 66; конец 76 шины 68 находится слева от конца 79 шины 68 и конец 79 шины 68 находится справа от конца 76 шины 66.

Сегментированное электропроводное покрытие 132 изобретения, отделенное разделительными линиями 139, в соответствии с изобретением равномерно нагревает покрытие между шинами 66 и 68, обеспечивая в каждом из сегментов 137A-137AF покрытия 132 близкие, если не идентичные, длины путей тока. Таким образом, имеет место равномерный нагрев сегментов 137A-137F и равномерный нагрев сегментированного покрытия 132. Изобретение не ограничено числом сегментов 137А-137Е покрытия между шинами; тем не менее, в предпочтительном варианте осуществления изобретения ширину сегментов 137А-137Е выбирают так, чтобы не было прямого пути тока в пределах сегмента 137А-137Е, равного или более короткого, чем длина воображаемой линии между шинами 66 и 68. Другими словами, прямые пути тока в каждом из сегментов 137А-137Е имеют большую длину, чем длина воображаемой линии перпендикулярной продольной оси шин, например, см. воображаемые линии 112 и 114 на фиг. 4.

Более конкретно, и опять со ссылкой на фиг. 3 , каждый сегмент 137А-137Е включает в себя четыре стороны 140-143 (на фиг. 3 обозначены только стороны сегментов 137А и 137В). Длина сторон 140 и 142 ограничивает длину сегментов, а стороны 141 и 143 ограничивают ширину сегментов 137А-137Е. Ширину каждого сегмента 137А-137Е выбирают так, чтобы воображаемая линия перпендикулярная продольной оси одной из шин, например, шины 68, проходила от одного угла одного из сегментов 137А-137Е покрытия 132 до противоположной шины, например, шины 66, и пересекала сторону смежного сегмента до того, как дойдет до противоположной шины. Более конкретно и со ссылкой на фиг. 5. в одном неограничивающем варианте осуществления изобретения воображаемая линия 112 перпендикулярная продольной оси шины 68 проходит от конца 78 шины 68, являющегося углом сегмента 137А между сторонами 140 и 141 сегмента 137А, к шине 66 или противоположному углу сегмента 137А между сторонами 140 и 143 сегмента 137А. Воображаемая линия 112 пересекает сторону 142 сегмента 137А и, как вариант, сторону 140 сегмента 137В до того, как дойдет до шины 66.

В другом неограничивающем варианте осуществления изобретения разница температур между участками покрытия 52 за пределами центрального участка 115 (см. фиг. 4) сокращена до значения меньшего, чем у предпочтительного варианта осуществления изобретения, обсуждавшегося выше. В неограничивающем варианте осуществления изобретения покрытие 132 сегментировано для создания сегментов 137А 137Е такой ширины, чтобы воображаемая линия перпендикулярная продольной оси одной из шин, например, шины 68, проходила от одного угла шины до противоположной шины и оставалась в пределах сторон сегмента. Более конкретно и со ссылкой на фиг. 6, в этом неограничивающем варианте осуществления изобретения воображаемая линия 112 перпендикулярна продольной оси шины 68, проходит от конца 78 шины 68, являющегося углом сегмента 137А между сторонами 141 и 142 сегмента 137А, к шине 66 или противоположному углу сегмента 137А между сторонами 140 и 143 сегмента 137А, остается в пределах сторон 140-143 сегмента 137А и контактирует с шиной 66 или стороной 143 сегмента 137А. Измеренное расстояние от угла между сторонами 142 и 143 сегмента 137А до пересечения стороны 143 сегмента 137А и воображаемой линии 112 в этом неограничивающем варианте осуществления изобретения находится в диапазоне от 75 до 100% измеренной длины стороны 143 сегмента 137А, и предпочтительно в диапазоне от 85 до 100%.

Как теперь понятно, вышеприведенное обсуждение, касающееся сторон 141 и 143 сегмента 137А и воображаемой линии 112 применимо к сторонам 141 и 143 сегментов 137B-137F, если не указано обратное.

Со ссылкой на фиг. 7 и 8, изображен другой неограничивающий вариант осуществления изобретения. В этом варианте осуществления нагреваемый элемент 160 включает в себя электропроводное покрытие 162 между парой расположенных на расстоянии друг от друга шин 164 и 166, нанесенных на акриловый лист 167, и соединенное с ними. Шины 164 и 166 смещены относительно друг друга, не являются параллельными друг к другу и имеют разную длину. Электропроводное покрытие 162 включает в себя сегменты 168А-168Е. Каждый из сегментов 168А-168Е имеет стороны 170-173 и углы 175-178 (углы показаны только для сегментов 168А и 168В и показаны только на фиг. 8). Стороны 170 и 172 находятся напротив друг друга, и стороны 171 и 173 находятся напротив друг друга. Диагональ 180 проходит от угла 175 к углу 177, а диагональ 182 проходит от угла 176 к углу 178. Более длинную диагональ сегмента, например, диагональ 182, называют главной диагональю, а меньшую диагональ, например, диагональ 180, сегмента называют второстепенной диагональю.

На фиг. 9 показан сегмент 190 покрытия, имеющий форму параллелограмма со сторонами 192-195 и углами 197-200. Противоположные стороны 192 и 194, и 193 и 195 параллельны друг другу. Теперь понятно, что ток, текущий между параллельными сторонами сегмента 190, проходит то же расстояние и имеет ту же плотность и равномерно нагревает сегмент. Параллелограмм может быть ограничен соотношением между диагоналями. Более конкретно, соотношение между диагоналями равно 1. При реализации этого неограничивающего варианта осуществления отношение главной диагонали к второстепенной диагонали лежит в диапазоне от 1 до 1,25, предпочтительно в диапазоне от 1 до 1,15, более предпочтительно в диапазоне от 1 до 1,05 и наиболее предпочтительно - в диапазоне от 0 до 1,02. Как теперь понятно, когда отношение главной диагонали к второстепенной диагонали достигает 1, сегмент выступает в качестве сегмента, имеющего форму параллелограмма.

Изобретение не ограничено способом расположения разделительных линий 139 для электрической изоляции друг от друга сегментов 137А-137Е и 168А-168Е. Более конкретно, разделительные линии 139 между сегментами 137А-137Е и 168А-168Е можно выполнить путем стирания покрытия, чтобы расположить разделительные линии между сегментами, используя маски во время процесса покрытия для обеспечения разделения между сегментами. В предпочтительной реализации изобретения непрерывное покрытие, например, покрытие 132 (см. фиг. 3), наносят на поверхность 134 стекла 130, а для расположения разделительных линий 139, чтобы выполнить сегменты изобретения, используют лазер, например, такого типа, как описан в публикации заявки на патент США №2010/0159251 A1. Содержимое публикации заявки на патент США №2010/0159251 A1 полностью включено в этот документ посредством ссылки.

Со ссылкой на фиг. 5А и 6А, в изобретении рассматривают удаление покрытия 132 (фиг. 3) или покрытия 162 (фиг. 7) на шине, например, шине 68, как показано на фиг.5А, чтобы полностью отделить сегменты 137А-137Е вдоль смежных сторон 140 и 142. В изобретении также предполагают оставлять покрытие на шине, как показано на фиг. 6А. Хотя, не ограничивая изобретение, предпочтительно, чтобы при реализации изобретения имелись разделительные линии 139, проходящие по шине, как показано на фиг. 5А. Таким образом, каждый из сегментов полностью отделен от других сегментов вдоль сторон 140 и 142 (фиг. 3) и сторон 170 и 172 (фиг. 7). Помимо этого, при реализации изобретения предпочтительно, чтобы разделительная линия 139 между сторонами 140 и 142 сегментов 137A-137F (фиг. 3) и сторонами 170 и 172 сегментов 168А-168Е (фиг. 7) была достаточно большой, чтобы предотвратить возникновение электрического пробоя между сегментами. При реализации изобретения предпочтительно, чтобы длина разделительной линии 139 лежала в диапазоне от 0 до 0,016 дюйма (0,04 сантиметра), и предпочтительно до 0,002 дюйма (0,005 сантиметра).

В одном неограничивающем варианте осуществления изобретения изобретение было реализовано на ветровом стекле воздушного судна, имеющем нагреваемый элемент 32 с шинами 66 и 68. Длина каждой из шин составляла 17 дюймов; конец 75 был на 14 дюймов левее от конца 78 шины 68, и шины были параллельны друг другу и расположены на расстоянии 18 дюймов друг от друга. Покрытие 132 из золота было нанесено на поверхность 134 акрилового листа 130, а для нанесения разделительных линий 139, чтобы выполнить сегменты между шинами, был применен лазер. Покрытие на шине было удалено, как показано на фиг. 5А. Длина каждой стороны 140 и 142 сегментов составляла 23 дюйма, а длина каждой стороны 141 и 143 сегментов составляла 0,6 дюйма.

Между шинами 66 и 68 было установлено напряжение 115 В, и на всей нагретой площади температура покрытия 132 была равномерной, отклоняясь в пределах 10°F.

Изобретение не ограничено вариантами осуществления изобретения, представленными и обсуждавшимися выше, причем представленными только в качестве иллюстрации, а объем изобретения ограничен только объемом нижеследующей формулы изобретения и любыми дополнительными пунктами, которые добавляют к приложениям, имеющими непосредственную или косвенную связь с этим приложением.

Изобретение относится к нагреваемым прозрачным элементам. Прозрачный элемент воздушного судна имеет нагреваемый элемент для удаления конденсата, льда и снега с внешней поверхности прозрачного элемента. Нагреваемый элемент включает в себя пару расположенных на расстоянии друг от друга параллельных шин, причем концы шин смещены относительно друг друга, и покрытие, включающее в себя несколько расположенных на расстоянии друг от друга сегментов электропроводного покрытия, электрически соединенных с шинами. Отношение главной диагонали к второстепенной диагонали лежит в диапазоне от 1 до 1,25, чтобы более равномерно нагревать покрытие и внешнюю поверхность прозрачного элемента. 2 н. и 13 з. п. ф-лы, 9 ил.

1. Нагреваемый элемент (32, 160), содержащий диэлектрическую подложку (130, 167), имеющую основную поверхность (134) с первой шиной (68, 166) и расположенной на расстоянии от нее второй шиной (66, 164), и электропроводящее покрытие (132, 162), расположенное между шинами (66, 68,164, 166) и электрически соединенное с ними, при этом у первой шины (68, 166) имеется первый конец (78) и противоположный второй конец (79), и у второй шины (66, 164) имеется первый конец (75) и противоположный второй конец (76), причем первый и второй концы (78, 79) первой шины смещены относительно первого и второго концов (75, 76), причем первый и второй концы (78, 79) первой шины смещены относительно первого и второго концов (75, 76) второй шины, таким образом, что только один конец каждой из первой (68, 166) и второй (66, 164) шин находится в границах, определяемых концами другой шины; и покрытие (132, 162) представляет собой непрерывное электропроводное покрытие (132,162), при этом:
покрытие (132, 162) содержит несколько электропроводных сегментов (137 A-F1 168 А-Е), причем каждый из сегментов (137 A-F, 168 А-Е) содержит первый конец (143, 171) и противоположный второй конец (141, 173), при этом первый конец (141, 173) каждого из сегментов электрически соединен с первой шиной (68, 166), второй конец (143, 171) каждого сегмента (137 A-F, 168 А-Е) электрически соединен со второй шиной (66, 164), а участки каждого из сегментов (137 A-F, 168 А-Е), расположенные между первой шиной (68, 166) и второй шиной (66, 164), расположены на расстоянии (139) друг от друга, чтобы предотвратить электрический контакт между соседними сегментами (137 A-F, 168 А-Е) между шинами (66, 68, 164, 166), причем отношение главной диагонали (182) сегмента к второстепенной диагонали (180) сегмента больше 1.

2. Нагреваемый элемент (32, 160) по п. 1, в котором отношение лежит в диапазоне от 1 до 1,02 включительно.

3. Нагреваемый элемент (32, 160) по п. 2, в котором первая шина (68, 166) и вторая шина (66, 164) имеют разную длину и не параллельны друг другу.

4. Нагреваемый элемент (32, 160) по п. 1, в котором первая шина (68, 166) и вторая шина (66, 164) имеют разную длину и не параллельны друг другу, при этом и у первой, и у второй шины имеется продольная ось, проходящая от их первого конца (75, 78) к их второму концу (76, 79), и у каждого из нескольких сегментов (137 A-F, 168 А-Е) имеется первая сторона (142, 170), расположенная напротив второй стороны (140, 172); третья сторона (141, 173), расположенная напротив четвертой стороны (143, 171), причем первая, вторая, третья и четвертая стороны каждого сегмента определяют периметр соответствующего сегмента, при этом среди нескольких сегментов имеется первый сегмент и смежный сегмент, заданный в качестве второго сегмента, и вторая сторона (140, 172) первого сегмента находится напротив и на некотором расстоянии (139) от первой стороны (142, 170) второго сегмента,
причем третья сторона (141, 173) первого и второго сегментов накладывается на первую шину (68, 166), а четвертая сторона (143, 171) первого и второго сегментов накладывается на вторую шину (66, 164), и прямая воображаемая линия (112), перпендикулярная продольной оси первой шины (68, 166), задает путь, который проходит от угла, образованного соединением первой стороны (142, 170) и третьей стороны (141, 173) первого сегмента, ко второй шине (66, 164), причем путь пересекает периметр первого сегмента до того, как дойдет до второй шины (66, 164),
причем первая шина (68, 166) и вторая шина (66, 164) имеют разную длину и не параллельны друг другу или имеют одинаковую длину и параллельны друг другу.

5. Нагреваемый элемент (32, 160) по п. 4, в котором первая шина (68, 166) и вторая шина (66, 164) имеют разную длину и не параллельны друг другу, причем вторая сторона (140, 172) первого сегмента и первая сторона (142, 170) второго сегмента, перекрывающие первую и вторую шины (66, 68, 164, 166), расположены на расстоянии друг от друга.

6. Нагреваемый элемент (32, 160) по п. 4, в котором первая шина (68, 166) и вторая шина (66, 164) имеют разную длину и не параллельны друг другу, причем вторая сторона (140, 172) первого сегмента и первая сторона (142, 170) второго сегмента, перекрывающие первую и вторую шины (66, 68, 164, 166), контактируют друг с другом.

7. Нагреваемый элемент (32, 160) по п. 1, в котором первая и вторая шины (66, 164, 68, 166) имеют разную длину и не параллельны друг другу, при этом и у первой, и у второй шины имеется продольная ось, проходящая от их первого конца (75, 78) к их второму концу (76, 79), и у каждого из нескольких сегментов (137 A-F, 168 А-Е) имеется первая сторона (142, 170), расположенная напротив второй стороны (140, 172); третья сторона (141, 173), расположенная напротив четвертой стороны (143, 171), причем первая, вторая, третья и четвертая стороны каждого сегмента определяют периметр соответствующего сегмента, при этом среди нескольких сегментов имеется первый сегмент и смежный сегмент, заданный в качестве второго сегмента, и вторая сторона (140, 172) первого сегмента находится напротив и на некотором расстоянии от первой стороны (142, 170) второго сегмента,
причем третья сторона (141, 173) первого и второго сегментов накладывается на первую шину (68, 166), а четвертая сторона (143, 171) первого и второго сегментов накладывается на вторую шину (66, 164), и прямая воображаемая линия (112), перпендикулярная продольной оси первой шины (68, 166), задает путь, который проходит от угла, образованного соединением первой стороны (142, 170) и третьей стороны (141, 173) первого сегмента, ко второй шине (66, 164), и пересекает периметр первого сегмента по четвертой стороне (143, 171) в точке пересечения, причем расстояние между второй стороной (140, 172) и точкой пересечения на четвертой стороне лежит в диапазоне 75-100% длины четвертой стороны (140, 172), если измерять между первой стороной (142, 170) и второй стороной (140, 172) на второй шине (66, 164),
причем первая шина (68, 166) и вторая шина (66, 164) имеют разную длину и не параллельны друг другу или имеют одинаковую длину и параллельны друг другу.

8. Нагреваемый элемент (32, 160) по п. 1, в котором нагреваемый элемент (32, 160) представляет собой компонент прозрачного элемента наземного транспортного средства, фонаря кабины, окна кабины и ветрового стекла воздушного и космического транспортного средства, окна надводного или подводного судна и окна для обзорной стороны или двери контейнеров.

9. Окно (20) воздушного судна, имеющее первую основную поверхность и противоположную вторую основную поверхность и нагреваемый элемент (32, 160), расположенный между первой и второй основными поверхностями, в котором нагреваемый элемент (32,160) содержит:
первую шину (68, 166) и расположенную на расстоянии от нее вторую шину (66, 164), и электропроводящее покрытие (132, 162), расположенное между шинами (66, 68, 164, 166) и электрически соединенное с ними, при этом у первой шины (68, 166) имеется первый конец (78) и противоположный второй конец (79), и у второй шины (66, 164) имеется первый конец (75) и противоположный второй конец (76), причем первый и второй концы (78, 79) первой шины смещены относительно первого и второго концов (75, 76) второй шины, таким образом, что только один конец каждой из первой (68, 166) и второй (66, 164) шин находится в границах, определяемых концами другой шины;
покрытие (132, 162), содержащее несколько электропроводных сегментов (137 А-F, 168 А-Е), причем каждый из сегментов (137 A-F, 168 А-Е) содержит первый конец (143, 171) и противоположный второй конец (141, 173), при этом первый конец (143, 171) каждого из сегментов электрически соединен с первой шиной (68, 166), второй конец (141, 173) каждого сегмента (137 A-F, 168 А-Е) электрически соединен со второй шиной (66, 164), а участки каждого из сегментов (137 A-F, 168 А-Е), расположенные между первой шиной (68, 166) и второй шиной (66, 164), расположены на расстоянии (139) друг от друга, чтобы предотвратить электрический контакт между соседними сегментами (137 A-F, 168 А-Е) между шинами (66, 68,164, 166), причем отношение главной диагонали (182) сегмента к второстепенной диагонали (180) сегмента больше 1.

10. Окно (20) воздушного судна по п. 9, в котором первая и вторая шины (68, 166, 66, 164) имеют продольную ось, проходящую от их первого конца (75, 78) к их второму концу (76, 79), и у каждого из нескольких сегментов (137 A-F, 168 А-Е) имеется первая сторона (142, 170), расположенная напротив второй стороны (140, 172); третья сторона (141, 173), расположенная напротив четвертой стороны (143, 171), причем первая, вторая, третья и четвертая стороны каждого сегмента определяют периметр соответствующего сегмента, при этом среди нескольких сегментов имеется первый сегмент и смежный сегмент, заданный в качестве второго сегмента, и вторая сторона (140, 172) первого сегмента находится напротив и на некотором расстоянии (139) от первой стороны (142, 170) второго сегмента,
причем третья сторона (141, 173) первого и второго сегментов накладывается на первую шину (68, 166), а четвертая сторона (143, 171) первого и второго сегментов накладывается на вторую шину (66, 164), и прямая воображаемая линия (112), перпендикулярная продольной оси первой шины (68, 166), задает путь, который проходит от угла, образованного соединением первой стороны (142, 170) и третьей стороны (141, 173) первого сегмента, ко второй шине (66, 164), причем путь пересекает периметр первого сегмента до того, как дойдет до второй шины (66,164),
причем первая шина (68, 166) и вторая шина (66, 164) имеют разную длину и не параллельны друг другу, или имеют одинаковую длину и параллельны друг другу.

11. Окно (20) воздушного судна по п. 10, в котором первая шина (68, 166) и вторая шина (66, 164) имеют разную длину и не параллельны друг другу, причем
вторая сторона (140, 172) первого сегмента и первая сторона (142, 170) второго сегмента, перекрывающие первую и вторую шины (66, 68, 164, 166), расположены на расстоянии друг от друга.

12. Окно (20) воздушного судна по п. 10, в котором первая шина (68, 166) и вторая шина (66, 164) имеют разную длину и не параллельны друг другу, причем вторая сторона (140, 172) первого сегмента и первая сторона (142, 170) второго сегмента, перекрывающие первую и вторую шины (66, 68, 164, 166), находятся в контакте друг с другом.

13. Окно (20) воздушного судна по п. 9, в котором первая шина 68, 166) и вторая шина (66, 164) имеют продольную ось, проходящую от их первого конца (75, 78) к их второму концу (76, 79), и у каждого из нескольких сегментов (137 A-F, 168 А-Е) имеется первая сторона (142, 170), расположенная напротив второй стороны (140, 172); третья сторона (141, 173), расположенная напротив четвертой стороны (143, 171), причем первая, вторая, третья и четвертая стороны каждого сегмента определяют периметр соответствующего сегмента, при этом среди нескольких сегментов имеется первый сегмент и смежный сегмент, заданный в качестве второго сегмента, и вторая сторона (140, 172) первого сегмента находится напротив и на некотором расстоянии от первой стороны (142,170) второго сегмента,
причем третья сторона (141, 173) первого и второго сегментов накладывается на первую шину (68, 166), а четвертая сторона (143, 171) первого и второго сегментов накладывается на вторую шину (66, 164), и прямая воображаемая линия (112), перпендикулярная продольной оси первой шины (68, 166), задает путь, который проходит от угла, образованного соединением первой стороны (142, 170) и третьей стороны (141, 173) первого сегмента, ко второй шине (66, 164), и пересекает периметр первого сегмента по четвертой стороне (143, 171) в точке пересечения, причем расстояние между второй стороной (140, 172) и точкой пересечения на четвертой стороне лежит в диапазоне 75-100% длины четвертой стороны (140, 172), если измерять между первой стороной (142, 170) и второй стороной (140, 172) на второй шине (66, 164),
причем первая шина (68, 166) и вторая шина (66, 164) имеют разную длину и не параллельны друг другу, или имеют одинаковую длину и параллельны друг другу.

14. Окно (20) воздушного судна по п. 9, в котором нагреваемый элемент (32, 160) представляет собой компонент прозрачного элемента наземного транспортного средства, фонаря кабины, окна кабины и ветрового стекла воздушного и космического транспортного средства, окна надводного или подводного судна и окна для обзорной стороны или двери контейнеров.

15. Окно (20) воздушного судна по п. 9, в котором отношение лежит в диапазоне от 1 до 1,02 включительно.