发热性板材的制造方法、通过该制造方法制造的发热性板材、板状结构体以及发热系统

摘要

一种发热玻璃(100)的制造方法，具有如下结构：在具有透光性的板材(110)的至少一个表面上形成导电性薄膜(120)、通过向所述导电性薄膜(120)通电而使其发热。沿着所述板材(110)的相对置的两边，在形成于所述板材(110)上的所述导电性薄膜120上分别固定连接金属制带(132)，从所述各金属制带(132)的上方以覆盖所述各金属制带的方式涂敷银膏(134)，使加热器(200)的加热器部(220)在该加热器部(220)的温度为规定温度以上的状态下接触到所述板材(110)的形成固定连接所述金属制带(132)的两边的缘端部，而固化所述银膏(134)，形成由所述金属制带(132)和所述银膏(134)所构成的电极(130)，其中所述加热器(200)具有至少比所述金属制带(132)的全长更长的加热器部(220)，在所述电极(130)上分别电连接引线(140)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种发热性板材的制造方法、通过该制造方法制造的发热性板材、板状结构体以及发热系统，其中该发热性板材具有在至少一个表面上形成导电性薄膜、通过向所述导电性薄膜通电而使其发热的结构，特别是涉及适用于高效地形成向所述导电性薄膜的电极的发热性板材的制造方法、通过该制造方法制造的发热性板材、板状结构体以及发热系统。

背景技术

对于配设在被称作公寓(Mansion)的集中住宅等气密性优良的住所中的窗户来说，特别是在冬天的早晨等时在窗户玻璃室内侧产生的结露成为问题。为了防止结露，采用在两块玻璃板材之间设有隔热层的多层玻璃是有效的。

另外，除此之外还广泛采用如下的发热玻璃：为了还防止在寒冷期在玻璃室内侧表面的附近被冷却的空气向室内地面吹下来的被称作冷风(Cold draft)的现象，在玻璃板材的表面设置导电性薄膜，通过向所述导电性薄膜通电来使其发热。作为这样的发热玻璃，例如已知在日本特开2000-277243号公报中所公开的技术等。

在所述文献中，示出如下的结构：构成为在玻璃板材等透光性的板材表面上设置导电性的发热层，并设置以覆盖沿着板材的相对置的边粘贴的金属制带的方式涂敷导电性焊膏而成的一对电极。在沿着各边而细长地延伸的所述各电极上连接用于与外部电源电连接的引线。

所述导电性焊膏例如是银膏，通过在涂敷后吹热风、或照射远红外线灯进行加热而使之固化，构成与金属制带一体的电极。但是，在这样的现有的固化方法中，无法均匀地对所涂敷的整个导电性焊膏进行加热而是使之固化，存在固化时间拉长、以及与之相伴的能量损耗大的问题，从节能、降低制造成本的观点出发，希望进行改善。

另外，在公寓等集中住宅中，有时设置多个具有所述发热层的发热玻璃，而在对多个发热玻璃同时供给电力的情况下有时产生如下问题：从电源流入各发热玻璃的发热层的冲击电流变大，在其峰值时电源的过电流限制用断路器进行动作，停止电力供给，直到恢复需要耗费时间。另外，因为用于从电源向设置在各住户中的多个发热玻璃供给电力的布线量，随着设置对象的规模变大而增大，因此还存在布线铺设时的成本、之后的维护管理成本增多这样的问题。

发明内容

本发明用于克服如上所述的技术问题，其目的之一在于，提供一种适用于对设在玻璃板材表面上的导电性薄膜高效地形成电极的发热性板材的制造方法、通过该制造方法制造的发热性板材、以及板状结构体。

另外本发明的其它目的在于，提供一种在包含多个使用通过所述制造方法制造的发热性板材的板状结构体的发热系统中，能够防止由电源接通时的冲击电流所引起的故障的结构。

本发明的另外其它目的在于，在具备多个使用通过所述制造方法制造的发热性板材而构成的板状结构体的发热系统中，降低所需的布线量。

关于本发明的上述以外的目的以及结构，可通过本说明书的叙述以及附图来明确。

本发明的一个方式是一种发热性板材的制造方法，所述发热性板材具有在具有透光性的板材的至少一个表面上形成导电性薄膜、并通过向所述导电性薄膜通电来使其发热的结构，该制造方法的特征在于，沿着所述板材的相对置的两边，在形成于所述板材上的所述导电性薄膜上分别固定连接金属制带状部件，并在所述各金属制带状部件上以覆盖所述金属制带状部件的方式涂敷导电性焊膏剂，使加热器具所具有的发热部在该发热部的温度为规定温度以上的状态下接触形成所述板材的、固定连接所述金属制带状部件的两边的缘端部，而使所述导电性焊膏剂固化，形成由所述金属制带状部件和所述导电性焊膏剂所构成的电极部，所述加热器具所具有的所述发热部至少比所述金属制带状部件的全长长，在所述电极部上分别电连接导线所述缘端部。

本发明的其它方式是通过所述制造方法制造的发热性板材。

在所述制造方法中，所述加热器具所具有的发热部能够设为具备：薄板状发热部件，具有可挠性以密接到所述板材的缘端部；以及弹性部件，用于支撑所述薄板状发热部件以将所述薄板状发热部件按压到所述板材的缘端部。

本发明的另外其它方式是一种多层板状结构体，其特征在于，具备：第一板材，是所述发热性板材；第二板材，是具有透光性的板材，相对于所述第一板材与形成其导电性薄膜的面相对置地配设；间隔部件，夹设在所述第一板材和所述第二板材之间，并且沿着形成在所述第一板材上的各电极部而分别设在各电极部的内缘侧；以及密封材料，以覆盖所述电极部的方式，配设在由所述第一板材、所述第二板材、以及夹设在它们之间的所述间隔部件形成于所述第一板材的外缘侧的空隙处。

本发明的另外其它方式是一种板状结构体，其特征在于，具备：第一板材，是所述发热性板材；第二板材，是具有透光性的板材，相对于所述第一板材与形成其导电性薄膜的面相对置地配设；以及中间膜，夹在所述第一板材和所述第二板材之间。

本发明的其它方式是一种发热系统，具备通过所述制造方法制造的发热性板材，该发热系统的特征在于，具备：多个发热性板状结构体，分别具有所述发热性板材；以及电源装置，将来自其它电源的输入电流转换为导通关断电流而作为输出电流输出，其中，所述电源装置的输出端分别连接到所述多个发热性板状结构体的导线上，当接通所述电源装置的电源时，来自所述电源装置的输出电流相互带有时间延迟地分别提供给所述各发热性板状结构体。

所述多个发热性板状结构体包括第一发热性板状结构体到第N(N为2以上的整数)的发热性板状结构体，当接通所述电源装置的电源时，在来自所述电源装置的输出电流被提供给所述第一发热性板状结构体之后，以规定的时间延迟依次提供给其他发热性板状结构体，直到所述第n发热性板状结构体为止。

作为所述电源装置的输出电流的导通关断电流，其导通关断周期的占空比为可变。

另外，本发明的另一个方式是一种发热系统，具备通过所述制造方法制造的发热性板材，该发热系统的特征在于，具备：多个发热性板状结构体，分别具有所述发热性板材；电源装置，将来自其它电源的输入电流转换为导通关断电流而作为输出电流输出；以及至少一个发热性板状结构体群，由各自的相对置的电极间的距离大致相等的、多个所述发热性板状结构体构成，所述电源装置的输出端与构成所述发热性板状结构体群的各发热性板状结构体相互并联地连接。

关于上述以外的作用/效果，可通过本说明书的叙述以及附图来明确。

附图说明

图1A是本发明的一个实施方式的发热性板材的俯视图。

图1B是图1的发热性板材的剖面图。

图2A是表示图1的发热性板材的制造工序的图。

图2B是表示图1的发热性板材的制造工序的图。

图2C是表示图1的发热性板材的制造工序的图。

图3是表示图1的发热性板材的制造工序中所使用的加热器的加热部的示意图。

图4A是使用图1的发热性板材所构成的多层玻璃的剖面图。

图4B是图4A的多层玻璃的局部放大剖面图。

图5是使用图1的发热性板材所构成的夹层玻璃的剖面图。

图6是表示与本发明的一个实施方式有关的发热系统的电源电路的框图。

图7是表示与本发明的一个实施方式有关的发热系统的电源电路的框图。

图8A是表示级联电路的一个例子的框图。

图8B是表示图8A的级联电路的电源接通时的时序图。

图9A是表示级联电路的一个例子的框图。

图9B是表示图9A的级联电路的电源接通时的时序图。

图10A是表示级联电路的一个例子的框图。

图10B是表示图10A的级联电路的电源接通时的时序图。

图11A是表示级联电路的一个例子的框图。

图11B是表示图11A的级联电路的电源接通时的时序图。

图12是表示与本发明的一个实施例有关的发热系统中的电源布线系统的图。

附图标记说明

100、100-1、100-2、100-3、...100-n：发热性板材；110：玻璃板材(透光性板材)；120：导电性薄膜；130：电极；132：金属制带(金属制带状部件)；134：银膏(导电性焊膏剂)；136：铜箔带；138：焊锡；140：引线(导线)；200：加热器(加热器具)；210：底座部；220：加热器部(发热部)；220a：加热器元件；230：弹性部件；300：多层玻璃(多层板状结构体)；310：隔板(间隔部件)；320：一次密封材料；330：二次密封材料；400：夹层玻璃(夹层结构板状结构体)；410：中间膜；HGS：发热系统；PS：电源；REC：AC/DC转换器；SW1、SW2、SW3、...、SWn：开关电路；VR1、VR2、VR3、...、VRn：电压可变电路；SLC：信号电平转换电路；CC：级联电路；G1、G2：发热性板状结构体群。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的优选实施方式。

图1A是本发明的一个实施方式的发热性板材的俯视图，图1B是图1A的发热性板材的剖面图。

本实施方式的发热性板材100构成为：在成为基板的透光性板材即玻璃板材110的一个表面上形成导电性薄膜120、并设置用于向该导电性薄膜120供给电力的电极130。当通过电极130从图外的电源向导电性薄膜120通电时，导电性薄膜120发热而起到作为发热层的作用，对发热性板材100的表面进行加温。由此，能够防止在板材100的表面上产生结露。

在本实施方式中，玻璃板材110是矩形的板玻璃，除了通常的透明浮法玻璃(Float glass)之外，还能够由嵌丝玻璃、有色玻璃等形成。另外，平面形状也并非必须是矩形，能够设为具有曲线轮廓的形状等适当的形状。另外，也可以使用在板材100的表面中实施刻痕(Scratch)等的装饰玻璃等。特别是，作为玻璃板材110，如果采用Low-E玻璃，则能够进一步提高隔热性能，因此是优选的。

导电性薄膜120，例如能够使用包含从金、银、铜、钯、锡、铝、钛、不锈钢、镍、钴、铬、铁、镁、氧化锆、镓等构成的群中选择的一种以上的材料而成的金属薄膜、或者这些材料的碳、氧等的金属氧化物薄膜、或者设有ZnO(氧化锌)、ITO(氧化铟锡)、In₂O₃(氧化铟)、Y₂O₃(氧化钇)等多晶性基底薄膜的金属氧化物薄膜。

另外，在本实施方式中，虽然在玻璃板材110的几乎整个面上形成导电性薄膜120，但是根据发热性板材100的用途等，还能够采用在表面的一部分上形成导电性薄膜120的结构。

在玻璃板材110中，在形成导电性薄膜120的一侧设有一对电极130。在本实施方式中，沿着矩形的玻璃板材110的相对置的两组边中的一个组的缘端部的内侧，分别设有带状的电极130。在各电极130上连接有用于提供电力的引线(导线)140。

在此，说明电极130的形成方法。图2A～图2C是表示发热性板材100的制造工序的图，特别是表示在已经形成导电性薄膜120的玻璃板材110上形成电极130的工序。

首先，如图2A所示，在本实施方式中首先分别沿着板材110的相对置的缘端部粘贴具有适当宽度的金属制带(金属制带状部件)132，以使得与所接触的导电性薄膜120之间的电阻变得极小。作为金属制带132，例如优选使用电阻率为1～3×10^-6(Ω·cm)的铜箔带或者镍带。在金属制带132的一端部，以使部分重合那样的方式粘贴铜箔带136，以使得与所述金属制带132的一端部保持电连接。如图1A所示，该铜箔带136发挥作为连接引线140的端子的功能。

接着，如图2B所示，去除铜箔带136的一部分，并在整个金属制带132上，以覆盖所述金属制带132的方式利用导电性焊膏剂即银膏134进行涂敷。作为银膏134，能够使用由树脂粘合剂以及溶剂来分散银粉、例如设为电阻率为5～7×10^-5(Ω·cm)的导电性焊膏剂。

在该状态下，实施用于使所涂敷的银膏134固化的加热工序。在图2C中表示该工序的情况。图2C是示意性地表示使作为加热器具的加热器200接触到玻璃板材110的设有电极130的各缘端部的状态的俯视图。各加热器200是沿着玻璃基板110的设有电极130的各缘端部而在其几乎全长范围内延伸的细长形状的器具，具备：作为细长的具有一定程度的刚性的板状部件的底座部210、以及在该底座部210的单面上经由弹性部件230而安装的加热器部(发热部)220。

图3是从加热器部220侧看加热器200的主视图。如在本实施方式中那样，加热器部220例如能够通过设置相互并联连接的多个加热器元件220a来构成。例如，能够优选将一般称作薄膜加热器的、在具有可挠性的树脂制薄膜的表面上梳状地用铜箔发热图案来设置加热器元件220a的结构等作为加热器部220，但是只要具有在玻璃板材110的各缘端部上在其几乎全长范围内延伸的形状尺寸、且具备规定的加热性能，则不管样式如何都能够采用。关于加热器部220的高度以及宽度尺寸，只要在各个成为由加热器200进行加热的对象的玻璃板材110的厚度以及缘端部长度以上即可。

具有可挠性的加热器部220，经由弹性部件230而安装在底座部210上。作为弹性部件230，使用设有多个如对加热器部220的发热具有耐热性的海绵样树脂垫、或者弹簧等弹性要素的结构等。像这样地用弹性部件230支撑加热器部220并使其具有可挠性，是因为：在将加热器部220推压到玻璃板材110的缘端部上时产生均匀的推压力，并使从加热器部220向玻璃板材110的传热变得均匀。另外，弹性部件230起到作为隔热材料的作用，防止加热器部220产生的热量向底座部210侧散失，具有进一步降低能量损耗的效果。并且，即使在玻璃板材110的缘端部不是直线状的情况下，也具有不替换底座部210就能够一定程度地应对的效果。

如前所述，目前虽然对所涂敷的银膏134吹热风、照射远红外线而进行加热并使其固化，但是在本实施方式中，如在前面与图2C相关的叙述那样，在使加热器200的加热器部220以适当的推压力推压到设有电极130的玻璃板材110缘端部的状态下，从图外的加热器电源向它通电来对加热器220的加热器元件220a进行加热。由此，能够将电极130的银膏134均匀地加热到110～150℃，并使所涂敷的整个银膏134均匀地固化。这因为玻璃板材110的热传导率小，该方法适于对离形成电极130的缘端部十几mm的范围进行加热。

当根据前述而实现了银膏134的效果时，如果通过焊锡138而将引线140连接到电极130端部的铜箔带136上，就完成了图1A所示的发热性板材100。

根据上述结构，在形成电极130时，能够均匀地加热整个银膏134，另外能够实现加热所需的能量损耗少的高效的加热工序。

接下来，说明使用如前所述地形成的发热性板材100构成的板状结构材料。图4A是表示使用图1的发热性板材100构成的多层玻璃的剖面图，图4B是图4A的多层玻璃的局部放大剖面图。

作为与本实施方式有关的多层板状结构体的多层玻璃300，使上述的发热性板材100和其它玻璃板材110以发热性板材100的形成导电性薄膜120的一侧成为内侧的方式，经由隔板(间隔部件)310而留有间隔地相对置，并在两个玻璃板材110之间设有空隙。设该空隙为干燥空气层。隔板310在例如电极130的紧内侧与其并列配置，由两个玻璃板材110和隔板310的侧面形成的凹状空间，由二次密封材料330包含电极130地密封。隔板310和各玻璃板材110之间，由一次密封材料320密封。当然沿着未设置电极130的缘端部也设置隔板310。

作为隔板310，例如优选使用重量轻且能够得到所期望的强度的铝材料。在隔板310内部的空隙，内封干燥剂340来实现前述干燥空气层的防湿。作为一次密封材料320，为了将隔板310和导电性薄膜120之间进行电绝缘，例如优选使用绝缘丁基橡胶。夹设在隔板310和不具有导电性薄膜120的玻璃板材110之间的一次封装材料320，也可以使用普通丁基橡胶。

接着，说明使用所述发热性板材100所构成的夹层结构板状结构体。图5是使用图1的发热性板材所构成的夹层玻璃的剖面图。

作为与本实施方式有关的夹层结构板状结构体的夹层玻璃400，以发热性板材100的形成导电性薄膜120的一侧成为内侧的方式，将中间膜410夹设在中间密接固定前述发热性板材110和其它玻璃板材110。作为中间膜410，例如使用乙烯-醋酸乙烯共聚物(Ethylene/VinylAcetate：EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(Polyvinyl Butyral：PVB)等树脂材料。

接着，对于与本发明的其它方式有关的发热系统，通过其实施方式来进行说明。图6是表示与本发明的一个实施方式有关的发热系统的电源电路的框图。该发热系统HGS是如下系统：在所谓的公寓等大规模集中住宅中，设置多个包含根据前述制造方法制造的发热性板材(下面为了简单，称作“发热玻璃”。)100的多层玻璃300、夹层玻璃400。在图中以及下面的说明中，将这样的多层玻璃300、夹层玻璃400都包含在内而统称作发热玻璃100。

从位于集中住宅住户中的配电盘等的电源PS取出的AC电流，通过AC/DC转换器REC进行全波整流或者半波整流。电源PS通常是AC100V或者AC200V，在由转换器REC进行半波整流的情况下，有效电压分别成为AC50V、AC100V。

转换器REC的输出分支给各发热玻璃100-1～100-n，在各分支布线中插入电压可变电路VR1～VRn。这些电压可变电路VR1～VRn是为如下目的而设置的电路：关于连接在各个转换器REC输出分支布线上的发热玻璃100-1～100-n，在玻璃面积有所不同的情况下，为了使各发热玻璃100的温度上升均等，调整向各发热玻璃100的供给电力。即如果设发热玻璃100-2的面积小于发热玻璃100-1的面积，则设为通过电压可变电路VR2使得向发热玻璃100-2的供给电力变得比向发热玻璃100-1的供给电力小。

作为电压可变电路VR1～VRn中的电压调整方式，能够采用各种公知的方法，例如有如下方式等：将转换器REC输出的最大电压进行钳位来降低有效电压；针对转换器REC输出电流，通过斩波器电路等的开关动作来改变各周期中的导通关断占空比，从而调整有效电压。各电压可变电路VRn中的调整参数，能够根据各发热玻璃100-1～100-n的面积而预设好。另外，还能够采用设置未图示的调整电路来个别地或者总体地对调整参数进行调整的结构。

在各电压可变电路VR1～VRn的下游，设有开关电路SW1～SWn。设置这些开关电路SW1～SWn的目的是，当接通电源而转换器REC开始动作时，使得向各发热玻璃100-1～100-n的电力供给具有一定的时间差，从而防止过大的冲击电流从转换器REC流入发热玻璃100。

因此，各开关电路SW1～SWn具备晶体管、功率MOS-FET、闸流晶体管、触发三极管等开关元件。而且，作为各开关元件的驱动电路，设有级联电路CC和信号电平转换电路SLC。

如后所述，级联电路CC是输出使各开关电路SW1～SWn的开关元件依次时间延迟的导通信号的电路。信号电平转换电路SLC是将来自级联电路CC的输出信号转换为用于驱动各开关元件的信号电平的接口电路，有时能够根据开关电路SW的结构等而省略。在本实施方式中，构成为：向级联电路CC提供与转换器REC输出的上升沿同步的触发信号，以此为契机，级联电路CC输出伴随时间延迟的导通信号。

图7是表示与本发明的其它实施方式有关的发热系统的电源电路的框图，与图6的电路不同之处主要在于各开关电路SW1～SWn中所使用的开关元件的结构。即，在本实施方式中作为各开关元件使用所谓的光晶闸管所构成。光晶闸管，在由发光二极管接受来自级联电路CC的输出信号并转换为光信号的基础上进行晶闸管的门极驱动。这样，门控制信号和实际的门极驱动信号分离，因此省略了针对级联电路CC的输出的信号电平转换电路SLC。

另外，在图7的电路中，根据光晶闸管的反向阻止功能，省略了位于图6的电路中的AC/DC转换器REC。并且，另外还设为如后所述地通过级联电路CC来改变光晶闸管的导通信号(门控制信号)的持续时间的结构，因此还省略了电压可变电路VR。

接着，说明级联电路CC的结构和作用。图8A是表示级联电路的一个例子的框图，图8B是表示图8A的级联电路的电源接通时的时序的图。该例子的级联电路CC是如下结构：具备预先对向各开关电路SW1～SWn的导通信号输出序列进行编程的可编程逻辑控制器(PLC)，例如接收以转换器REC起动为触发的触发信号，根据预先确定的序列，以如图8B所示的序列来输出导通信号。

此外，本实施方式中的级联电路CC的一个周期设定为200ms，如果构成为能够在PLC中改变该周期内的向各开关电路SW1～SWn的导通信号输出时间，则不使用前述的电压可变电路VR1～VRn就能够调整向各发热玻璃100的供给电力量。另外，也可以代替PLC而使用将CPU、存储器、I/O接口电路等集成在一个芯片中而构成的所谓单片机。

图9A～图11A是表示级联电路的其它例子的框图，图9B～图11B是表示图9A～图11A的级联电路的电源接通时的时序的图。

在图9A、图10A的电路中，以触发信号为契机，从频率可变振荡电路FV输出时钟信号。在图9A中，该时钟信号输入到移位寄存器SR1～SRn中，在图10A中经由16进制加法计数器UC而输入到16进制→10进制转换译码器DCD中，分别向开关电路SW1～SWn输出图9B、图10B所示的被时间延迟了的导通信号。

在图11A的电路中，接受了AC输入的闪烁继电器FRY输出作为时钟信号的递增信号。该递增信号输入到步进继电器SRY1～SRYn中，向开关电路SW1～SWn输出图11B所示的被时间延迟了的导通信号。

通过以上所说明的结构，根据本实施方式的发热系统，在包含多个使用通过与本发明的一个实施方式有关的制造方法所制造的发热性板材而构成的板状结构体的情况下，能够防止在电源接通时由对这些板状结构体的冲击电流所引起的故障。另外，如果改变对各板状结构体的供给电流的占空比，则能够调整各板状结构体的发热温度。

接着，说明与本发明的其它实施方式有关的发热系统。图12是表示该发热系统中的电源布线系统的图。在本实施方式的发热系统HGS中，将连接到电源PS的发热玻璃100分为两个发热玻璃(发热性板状结构体)群G1、G2。群G1包含设置在落地窗中的发热玻璃100，群G2包含设置在腰窗中的发热玻璃100。与腰窗相比，落地窗的高度H更大，即电极130之间的距离更长，但是关于群G1、G2各自所包含的各发热系统300，设高度H(相对置的电极130之间的距离)、宽度W(电极130的长度)各自大致相等。而且，关于各群G1、G2，与电源PS电连接的引线140被连接成各发热玻璃100相对于电源PS为并联连接。此外，虽然省略了图示，但是也可以同时存在高度H大致相等、而宽度W互为不同的多个发热玻璃100，并将它们并联连接到电源PS上。

这是因为：发热系统100的发热温度、即通电引起的温度上升值，依赖于提供给单位面积的电力密度。如果将高度H和宽度W互为大致相等的多个发热玻璃100并联连接到电源PS上，则不设置特别的调整电路就能够在各发热玻璃100中得到大致相等的发热温度。

根据本实施方式的结构，在具备多个使用通过与本发明的一个实施方式有关的制造方法所制造的发热板材而构成的板状结构体的发热系统中，能够降低用于从电源向各板状结构体连接所需的布线量，并且不使用特别的调整电路就能够使各板状结构体的发热温度大致均匀。

以上，关于本发明的各方式，通过各个的实施方式而详细地进行了说明，但是本发明并不限于这些实施方式。对于本领域技术人员来说可以在本发明的范围内进行各种改良、变更。