有電容耦合加熱系統的隔離玻璃的製作方法

2023-09-18 20:28:25 1

專利名稱：有電容耦合加熱系統的隔離玻璃的製作方法
發明的背景發明的領域本發明涉及加熱的玻璃系統和隔離玻璃單元，尤其是涉及有同電源相連的電阻塗層的低輻射玻璃板。電容器與電阻塗層耦合，以便增加阻抗和控制塗復玻璃消耗的功率。當應用在商業上的冰櫃和冷藏門的隔離玻璃時，加熱的玻璃防止在門上形成冷凝。
相關技術的概要在商業上冰櫃和冷藏門中使用帶有電加熱玻璃的隔離玻璃單元，以便使門不會結霜和冷凝，從而顧客可以看到冰櫃和冷藏箱中的產品。清晰的玻璃門改善銷售和不會因結霜和冷凝來損害商品和冷卻設備。
在兩層隔離玻璃單元中，一層或兩層玻璃板的未暴露表面塗有導電材料，如加氟的氧化錫。導電塗層通過兩根導電條或其他安裝在玻璃的相對邊緣上的電連接器與交流電源相連。當電流通過塗層時，玻璃的表面被加熱，從而保證表面不會冷凝。為了制止熱量轉移到冰櫃或冷藏箱的箱體，門一般對冰櫃來說是三層單元的結構，對冷藏型冷卻機而言是二層單元的結構。
加熱的玻璃也可用於其他的應用以便防止冷凝，如自動售貨機、浴室的鏡子或天窗。此外，加熱的玻璃可應用於加熱周圍的空間。如建築應用中的窗戶玻璃。孵卵器是另一種應用。在那裡可以產生熱量並保持清晰的觀察表面。
適合各種加熱應用的玻璃板在其一個表面上塗有透明的導電塗層。典型的透明導電塗層包括氧化錫、氧化銦和氧化鋅。在玻璃板上的塗層有電阻。一般以「歐姆每平方」來計量，它是一塊方形玻璃的電阻。
在先有技術中板電阻以歐姆每平方表示是眾所周知的，並是按照這樣的意義來使用的。對一塊方形塗復玻璃來說有已知的板電阻，此方形塗復玻璃塊的兩相對側之間的電阻對任意大小的方形保持為常數。可以用4點探測歐姆表或其他類似的測量裝置測量該電阻。
在上述各種應用中使用的塗復玻璃在形狀上通常是矩形。在矩形塗復玻璃塊的相對側之間的電阻隨著玻璃的尺寸而變化。但是，一旦已知特殊類型塗復玻璃板的歐姆每平方表示的板電阻，就可按矩形玻璃塊的實際尺寸，通過下述方程式計算任何矩形玻璃塊在相對兩側之間的電阻。
RG＝(d/w)Rs式中RG是矩形塗復玻璃塊在安裝導電條的相對兩側之間測量的電阻，d是有導電條的兩側之間的距離，W是安裝導電條的兩側的長度，和Rs是方形塗復玻璃塊以歐姆每平方表示的表面電阻。d/W的比常稱為高寬比。
假設是以均勻的厚度施加塗層，那麼跨過塗復玻璃的電阻將是均勻的。通過改變施加在玻璃上的塗層的厚度也可改變塗層玻璃的電阻。對直接與電源連接的塗復玻璃來說，通過改變塗復玻璃的電阻可以控制功率消耗。
冰櫃門的一般尺寸是6英尺乘2英尺。對這樣帶塗層的冰櫃門有電阻100歐姆每平方，在2英尺側邊之間測量的冰櫃門的電阻將是300歐姆，在6英尺側邊之間測量的電阻是33.33歐姆。
冰櫃門在潮溼環境中優選的功率消耗密度一般每平方英尺4-10瓦特的範圍。在不太潮溼的應用中功率消耗密度減小，通常這樣優選的範圍在每平方英尺1到10瓦特。在每平方英尺10瓦特以上的功率消耗密度一般不會在塗復玻璃上產生過度的熱應變，但將使整個冷卻系統操作效率降低。對2×6冰櫃門用所需的每平方英尺6瓦特功率消耗來加熱門，那麼門的總功率消耗是72瓦特。通過設定用於加熱門的系統中的電壓、電流和/或電阻可以控制門消耗的功率(功率＝VI＝I2RG)。
控制冰櫃或冷藏門消耗的功率是重要的考慮因素。如果功率太低，將在玻璃上形成冷凝和結霜。如果功率消耗太高，將會發生附加的費用。附加的加熱門所需的能量是名義上的成本，但為了維持冰櫃或冷藏箱在所需的溫度，冷卻系統的操作成本可能是很大的。一般來說，目的是保持單元沒有結霜和冷凝而用低的功率消耗密度。從而，需要有一個低成本系統以便維持塗復玻璃板的功率消耗密度在所需的功率水平。
用於控制加熱窗戶功率消耗的一種方法是將導電條直接掛在115伏電源上和改變塗層的電阻。對2×6的門將導電條與115伏電源連接，有每平方英尺6瓦特的功率消耗密度，玻璃門上的塗層的電阻需要是183.7歐姆，以便產生所需的消耗。如果導電條定位於短側，所需的歐姆每平方電阻應是61.2。如果導電條定位於門的長側，塗層的歐姆每平方電阻應是551。
在直接與電源相連的冰櫃門和冷藏箱門的生產中，一般不可能為門生產的玻璃指定單一的塗層。在玻璃門尺寸所要求的功率消耗、線電壓和安裝結構上的各種不同需要許多有不同歐姆每平方電阻的不同塗層。因為門需要變化的板電阻。大多數的門玻璃是在離線的定做生產過程中塗復的，這是為了使阻抗與需要相匹配。
在離線的生產操作中，氧化錫的導電塗層傳統上是在再加熱爐中用熱解噴霧批量生產塗到玻璃上。選擇板電阻以便對給定的門尺寸和線電壓提供合適的功率消耗。熱解方法很適合為直接與電源線相連提供所需的相對高的板電阻。在離線生產中對玻璃塗復氧化錫造成成本高、均勻性差、互相干涉的顏色，使塗復玻璃的外觀變差和過量噴塗到相對的表面上。
另一方面，用氧化錫在大量的在線生產操作中塗復的玻璃產生較低的成本和容易使產品有改進的清晰、均勻和熱傳導特性。用大量的生產線生產低輻射玻璃的玻璃生產商常使用包括大氣化學蒸汽沉積法(ACVD)的塗複方法，以便生產建築窗戶玻璃。這樣的玻璃有低的半球輻射率，這提高了玻璃的隔離性能。低輻射玻璃(也稱為低E玻璃)也可用離線的批量噴霧和離線的真空塗復進行生產。在在線生產中生產的熱解低輻射玻璃常包括一層或二層顏色抑制層，以便消除噴塗氧化錫造成的不需要的顏色。在在線的生產方法中，在製造玻璃的同時加上塗層。在浮法玻璃工藝中塗復設備位於錫熔池中，在該工藝中玻璃是這樣形成，用玻璃的餘熱促進塗複方法中的化學反應。
在多層的隔離玻璃單元如冰櫃門中，隔離玻璃單元的玻璃必須加熱，以便消除冷凝，但也需有很好的隔離性能，以便傳到冰櫃箱體中的熱傳導最小。目的是使玻璃上的塗層有低的半球輻射率和高的隔離值(R值)。未塗復的玻璃有半球輻射率為0.84，為了使傳到冰櫃箱體的熱傳導最小，冰櫃門一般必須是三層單元。根據厚度，在離線方法中塗復的玻璃一般般將有半球輻射率在0.4-0.8之間，而低輻射塗復玻璃可以達到改進的輻射率在0.05到0.45的範圍內。
輻射率是光線在給定波長下吸收和反射兩者的計量。通常用公式表示輻射率＝1-塗層的反射。用術語輻射率代表由ASTM(美國材料試驗學會)標準在紅外範圍測量到的輻射率值。輻射率是用輻射度的測量值計量和以半球輻射率和標準的輻射率記錄。
用未塗復的玻璃構造的三層隔離玻璃門將有隔離R值2.94。用塗復玻璃的三層門有半球輻射率近似為0.45，它將有改進的R值3.70。使用0.15輻射率的低輻射玻璃將會改進熱性能，從而可以用較低成本的二層玻璃單元製做冰櫃的門。這樣的二層單元(0.15輻射率，0.5英寸空氣間隔)將有R值3.33。在兩層之間加上氬氣將會使R值增加到4.0。
冰櫃和冷藏箱門製造商希望對所有的各種應用使用一種低輻射塗復玻璃，以便降低玻璃的成本和提高熱性能。但是，低輻射玻璃有低的電阻，從而使玻璃與電源的直接連接將產生太大的功率密度。另外需要阻抗匹配也妨礙這樣的應用。
過去在加熱的玻璃的各種應用中已經提出了各種各樣的解決辦法。以便允許使用低輻射的玻璃。已經使用變壓器來降低加熱玻璃的線電壓，如授權給斯特龍奎茲(Stromquist)等人的美國專利4,248,015號中表示的那樣。變壓器是一種不能接受的辦法，因為它們體積大且昂貴。一直使用的外部鎮流電阻(也表示在』015中)，但是這些電阻很大並產生不需要的熱量。希尼(Heaney)在美國專利4,127,765號中提出幾個門可以用導線串聯起來。但是，這使冰櫃門組件的接線複雜化，並限定門的總數是某些整數的倍數。其他控制系統公開在美國專利3,859,502號；3,902,040號；3,968,342號；4,350,978號；4,827,729號中。
也已經使用各種變壓器來克服在使用有固定電阻的塗復玻璃直接與電源相連時常常發生的問題。如果在安裝時溼度可能高於系統的設計期望值，可能是季節的原因，那麼門的功率密度有可能不夠，使冷凝有可能發生。因為功率密度是由玻璃的固定板電阻給定的，所以已經安裝了很貴的增壓變壓器來增加電壓，以便解決冷凝的問題。
已經使用三端雙向可控矽開關來改變加到加熱的玻璃板上的電壓，它的例子表示在授予霍奇海塞(Hochheiser)的美國專利4,260,876號中。但是，三端雙向可控矽開關相位的控制電路把負荷加到電源線上，使其有高峰值電流和高諧波內容。對一個超級市場來說有上百臺加熱的冰櫃門並非是一件罕見的事。如果每個這樣的門是用低E玻璃製造並與三端雙向可控矽開關電路相連，產生的諧波變形加到線路上可以造成商店線路變壓器過熱。此外，三端雙向可控矽開關電路造成大量的電磁波幹擾(EMI)。已經提出減小諧波變形和EMI的三端雙向可控矽開關電路，例如由卡拉漢(Callahan)等人在美國專利5,319,301號提出的那樣。但是，這樣的電路既複雜又昂貴，並且在降低峰值電流方向僅有有限的效果。
為了改變到固定電阻負荷的功率已經開發了各種控制電路。在美國專利4,139,723號中哈瓦斯(Havas)公開了一種電阻爐加熱器，它包括一排電容器、整流器和SCR(矽可控整流器)，用來控制到電阻性負荷的功率。授予阿佩貝克(Apelbeck)的美國專利4,434,358號提出有一組從大量的電容值中選擇的三端雙向可控矽開關的控制系統。應用所選的電容值的阻抗來改變與電阻性加熱的飛機窗戶耦合的功率。通過改變電路中的串聯電容量控制傳送給加熱元件的功率。改變傳送給電阻性負荷的功率的輔助控制系統的實例包括美國專利4,356,440號；4,408,150號；4,730,097號；5,072,098號；5,170,040號；5,365,148號；和5,424,618號。在美國專利4,825,128號和5,386,195號中公開了用在這樣應用中，如放電燈和光纖的與導電薄膜耦合的電容。
總之，功率轉換電路的尺寸、成本、複雜性和其他問題已經阻礙低輻射玻璃在加熱隔離玻璃方面的廣泛應用，這種隔離玻璃用於冰櫃門和其他的應用中。
本發明的概要按照本發明，提供一種玻璃加熱系統，它包括低輻射塗復玻璃和用於將塗復玻璃與電源電容耦合的電容器。低輻射玻璃生產成本低並有優良的熱特性。但是，低輻射玻璃有低的板電阻，從而使塗復玻璃與標準115伏電源的直接連接，將對大多數隔離玻璃的應用如冰櫃門產生太大的熱量。將電容耦合到電路中降低了作用於塗復玻璃上的功率。通過改變電容器大小可以改變傳送到塗復玻璃的精確功率量，與改變玻璃板的電阻比較起來，這種方法更加有效和經濟。
低輻射玻璃有改進的熱特性，它提高用加熱玻璃系統的冰櫃或冷藏隔離玻璃單元的效率。改進的熱特性允許在隔離玻璃單元的許多應用中用二層門代替三層門。
在冰櫃門的二層隔離玻璃單元中，電容器可以方便地安裝在門的框架中或在二層之間的空間內。電容器可以安裝在小的電路板上，它能很便宜地製造和安裝在門中。
為了提供傳送給加熱玻璃的功率的現場調整，二個或幾個電容器可以安裝在電路板上。電容器可以由安裝在門中的手動開關控制，從而使各個電容器可以連接到功率電路中或者可以並聯或串聯多個電容器從而改變到玻璃上的塗層的功率。使用簡單的電容器電路來控制功率使得功率控制裝置在尺寸上較小、有效和可靠，沒有EMI或感應的諧波變形。
本發明的目的是在隔離玻璃單元中使用低輻射玻璃。這樣的玻璃對隔離玻璃的各種應用來說有低的電阻和良好的熱特性。低輻射玻璃可以在生產線上以相對較低的成本生產。
本發明進一步的目的是開發一種低成本的控制電路，以便為加熱玻璃提供所希望的功率消耗。玻璃的塗復表面與電源的直接連接產生太大的功率消耗。為每種應用改變塗層的電阻對玻璃製造和隔離玻璃單元製造兩者來說都太昂貴了。耦合一個或幾個電容器到塗層，增加了電路的阻抗從而減小通過玻璃板的表面上的塗層的電流。
本發明的另一個目的是方便地將電容器安裝在隔離玻璃單元中。小的電路板可以安裝在隔離玻璃單元的框架中。電容器和開關控制可以安裝在電路板上。
本發明又一個目的是消除在三端雙向可控矽控制電路中發生的電磁波幹擾和諧波變形的問題。本發明的電容器控制電路不會產生任何感應的諧波變形或電磁波幹擾。
低輻射玻璃和簡單電容器控制電路的組合，為在隔離玻璃單元上的應用。如冰櫃和冷藏箱門以及其他加熱玻璃的各種應用，提供了低成本和有效的加熱玻璃單元。
附圖的簡要描述對那些熟練掌握先有技術的人們來說，通過下面優選實施方案的詳細描述並根據附圖一起考慮時，上述以及本發明的其他優點將會變得更清楚，附圖中

圖1是本發明加熱玻璃系統的電路圖；圖2是有兩個電容器和四位開關的加熱玻璃系統的電路圖；圖3是有框架和兩片玻璃的隔離玻璃單元的透視圖；圖4是基本上是沿圖3中的4-4線截取的剖面圖，表示電容器安裝在隔離玻璃元件的框架中的電路板上；圖5是另一種電容器安裝在隔離架中的剖面圖，在兩玻璃板上都有塗層；圖6是另一種電容器的剖面圖，該電容器安裝在兩玻璃板之間的空間中的隔離架的上面；和圖7是電路阻抗和電壓的向量圖。
優選實施方案的描述現在參考圖1，以示意的形式表示本發明的加熱玻璃系統10。玻璃板12用透明的導電材料14塗以極細微的薄塗層。塗層材料14可以是氧化錫、氧化銦錫、氧化鋅或其他類似的塗層。塗層可以在生產線上用熱解方法製成，如大氣化學蒸氣沉積，或一些其他方法。玻璃板12也可以包括顏色抑制層(未表示)，該層以同樣的方式製成。
塗層14降低玻璃板12的輻射率從近似0.84到小於0.50。對熱解低輻射玻璃半球輻射率的優選範圍是0.15到0.43。也可以用其他方法提供半球輻射率低到0.01的低輻射玻璃。低輻射玻璃的這種導電塗層的板電阻一般是小於20歐姆每平方。可以在大規模的生產線上有效地生產低輻射玻璃，並提供改進的熱特性。
但是，低的板電阻不允許低輻射玻璃12直接與電源16連接。電源16是單相源，在美國是60頻茲工頻和115伏。例如當板電阻是11歐姆每平方，直接耦合2×6的門，其最大電阻33歐姆，提供400瓦特的功率或每平方英尺33.3瓦。這樣的功率消耗密度對冰櫃和冷藏箱門的應用來說是太高了。
電源16通過引線18將電功率供給於導電條20。導電條20連接到塗層14，以便保證導電條20和塗層14之間的電接觸。導電條20，也常常稱為條形電極，其最好沿著玻璃板12的相對邊緣定位，從而使電流通過導電條20之間的塗層14，以便以熱的形式提供所需的功率消耗。
為了減小玻璃板12上的塗層14的功率消耗，將電容器22與導電條20串聯。分流電阻器24與電容器22並聯，以便防止在電容器兩端的電壓升高。分流電阻器24的值與電容器的電抗和玻璃板12的板電阻比較是相當的大。
用向量分析根據電路的阻抗(Z)和電源電壓和電流的相角(θ)來決定電流(i)的值。在電阻性負荷中，電流和電壓同相。電容器兩端的電壓滯後於電流90度。玻璃板12上的塗層14的電阻負荷(RG)兩端的電壓降(VG)和電容器(C)22的電容負荷(XC＝電容電阻)兩端的電壓降(VC)按下式計算VG＝(i)RGVC＝(i)XC＝(i)÷(ωC)＝(i)÷(2nfC)在上述方程中，ω是電源電壓的角速度和f是電源電壓的頻率。圖7表示電壓向量和電路阻抗向量的向量圖，其中可用勾股定量計算電路中電源電壓(VS)、阻抗(Z)和電流(i)，方程式如下VS2＝VG2+VC2Z2＝RG2+XC2＝RG2+(-1÷ωC)2VS＝(i)Z＝(i)(RG2+(-1÷ωC)2)0.5(i)＝VS÷(RG2+(-1÷ωC)2)0.5相角的計算方程式如下Tan(θ)＝VC÷VG＝XC÷RG＝(-1÷ωC)÷RG用流過玻璃板12上塗層14的電流(I)，功率消耗等於如下公式PG＝VG(i)＝(i)2RG對美國的大多數商店的應用來說，通常電源是60赫茲，115伏。對2×6低輻射玻璃板，有片電阻11歐姆每平方，用導電條連接以便提供33歐姆電阻RG，37微法拉電容器，在系統中的電流是1.46安培，相角是65度。在這個例子中功率消耗在12平方英尺的表面積上是70.3瓦特。得到的功率密度是每平方英尺5.8瓦，它剛好在潮溼應用的優選功率密度範圍每平方英尺4-8瓦範圍之內。在玻璃板12上的塗層14兩端的電壓降是48伏，和在電容器22兩端的電壓降是104，相角為65度。
本系統10的電容電抗從功率因數的觀點也提供了好處。在大多數使用加熱玻璃系統的地方，如超級市場，在功率系統上的負荷將有很高的感抗，因為應用感應馬達去操作壓縮機和風扇。電力公司有一定的功率因數要求，並常常會對有很大感應負荷的客戶處罰，收取較高的費率或要求客戶去安裝功率因數校正電容器。本發明中的電容負荷在抵消感應負荷的效應方面是有利的。在不希望本發明電容特性的各種場合中，可以用電感器與電容器22並聯，以便抵消電容的效應。
在本系統的電路中使用一組電容器有利於功率密度的調整和應用另一種電源。圖2表示可調整的系統26，它包括4位功率開關28帶有兩個電容器C1和C2。當功率開關28給定在位置A，電容器C1和C2是串聯的。位置B在電路中只連接C2和位置C在電路中只連接C1。當功率開關28在位置D時。電容器C1和C2是串聯的。
在上述同樣的2×6塗復玻璃22(33歐姆電阻)結合兩個電容器(C1＝15μF，C2＝22μF)和功率開關28如圖2中表示的那樣電路中，對兩種最普通電源的功率密度如下功率密度開關位置 電容器組的電容值 在115V/60赫茲 220V/50赫茲(μF) (瓦/平方英尺) (瓦/平方英尺)A 8.9 0.4 1.0-乾燥B 15 1.1-乾燥2.9-正常C 22 2.3-正常6.0-潮溼D 37 5.8-潮溼 15.7在圖2中的可調整系統26允許冰櫃和冷藏箱門的製造商使單個的門對美國和歐洲的電源都可操作在所需的範圍內。對每種電源提供不同功率密度水平的容量有利於門在乾燥、正常和潮溼條件下的操作。對兩種電壓建立一個系統的能力，從設備和生產的觀點來看大大節約了成本。
除了節約製造成本之外，可調整系統26允許在安裝之後在現場進行改變。在可調整系統26中開關28的設定可以改變以便適應季節的變化或商店環境的變化。
耦合電容器和開關設定的結構可以進一步擴展以便提供附加的設定。通過外部開關或控制電路可以選擇不同的耦合電容器，以便改變電路中的電容和得到的功率密度。通過自動控制系統對相對溼度、溫度和其他傳感器輸入的響應可以致動開關動作。
本發明的加熱玻璃系統10、26可以用於各種各樣的應用中。一種優選的應用是冰櫃門或冷藏箱門用的隔離玻璃單元30，如圖3-6中表示的那樣。隔離玻璃單元30包括框架32和兩玻璃板，沒有塗復的板34和如上述有導電塗層38的塗復板36。以已知的方式將玻璃板34，36安裝在框架32中製成隔離玻璃門。框架32是由壓制的鋁式其他類似框架材料製成。
玻璃板34、36被隔離件40分開並密封形成隔離玻璃單元30。在兩玻璃板之間的空間52可以用氬氣或其他透明的氣體充填，以便增加單元的隔離值。
如果應用隔離玻璃單元30製成冰櫃的門，沒有塗復的玻璃34將在裡面(面向冰櫃)，塗復的玻璃36將形成外表面(面向商店)。塗層38將加在塗復玻璃36的未暴露的表面42上。
在某些場合，如圖5中所示，可能希望加熱兩玻璃板34、36的兩個未暴露的表面42、44。在兩個未暴露表面42、44上塗層38的電阻一般將用導線連接並聯的兩表面，從而將根據平行電阻RG1和RG2計算通過塗層14的電流和產生的功率消耗。兩個塗復表面也可以用已知的方法串聯。
用接地的電源線46把電源送到隔離玻璃單元30。從電源線46來的兩根絕緣引線48連接到在玻璃36的兩相對端的導電條50。導電條50連接到塗層38以便保證導電條50和塗層38之間的電接觸。電源線46以已知的方式在框架32的一端連接到隔離玻璃單元30。在框架32的相對端與導電條50電連接的引線48固定在框架32中，並沿著玻璃板34，36的邊緣伸展。
在圖4中，一個或幾個電容器54安裝在電路板上，而該電路板固定在框架32內。開關或其他部件也可以安裝在電路板56上。從電源線46來的引線48向安裝在電路板56上的電容器和其他部件供應電源。短引線58從電路板56伸展到導電條50的終端。電路板56和電容器可以安裝在隔離玻璃單元30的任意一端。
在另一種安裝中，電容器可以安裝在隔離玻璃單元30的隔離架40中，如圖50所示。這樣的結構減小單元的整個長度。另外，一個或幾個電容器56可以安裝在玻璃板34，36之間的空間52內。
為了達到所需的熱隔離性能，可在玻璃板34，36之間的空間52內充填氬氣或其他氣體。在隔離架40中和周圍的間隙60用密封劑塞住，以便恰當地密封在隔離玻璃單元30內部的空間50。
塗復玻璃36的半球輻射率越低，隔離玻璃單元30的隔離值(R值)就越好。低輻射玻璃提供比較優良的隔離特徵的優點。優選的半球輻射率低於0.5。適合在線生產的熱解低輻射玻璃，其半球輻射率可以達到在0.10到0.20的範圍內。由於低的生產成本，熱解低輻射玻璃是優選的。其他低輻射玻璃，例如濺塗的多層玻璃可以達到半球輻射率低於0.10。在本發明的隔離玻璃單元30中可以應用任何一種低輻射玻璃。由於較低的輻射率和隔離能力的最終改善，兩層隔離玻璃單元30達到的隔離值可以與三層沒有低輻射玻璃的元件相比較。當與三層門比較時本發明的兩層板一般將能提供顯著的節約成本和減輕重量的效果。
用低輻射玻璃直接與電源連接，片電阻太低不能接受。這種低電阻在塗復表面38上產生的電流水平和熱量消耗，對應用在冰櫃或冷藏箱門上是太高了。通過加上電容的電抗使電路的整個阻抗增加，通過塗層38的電流和產生的功率消耗降低到可接受的水平。對冰櫃和冷藏箱門來說，優選的功率消耗密度在1到10瓦特每平方英尺的範圍內。
本發明的加熱玻璃系統10、26和隔離玻璃單元30允許使用低輻射玻璃，包括熱解低輻射玻璃。應用這樣的玻璃提供許多優點，包括成本低，熱性能提高，塗層均勻性改善，和良好的產品外觀。對電路加上一個或幾個電容器使電路的阻抗增加，這提供了低的成本和有效的裝置將加熱玻璃系統和隔離玻璃單元適應和調整到不同的電源和不同的功率消耗需求。在電路中加上電容電抗抵消了在冷卻系統操作中使用感應電機和裝置所造成的不希望的功率因數效應。由於本發明在功率電路中加上電容器，獲得的功率因數提高可以實現功率成本的降低。
權利要求
1.一種用於加熱玻璃板的表面的加熱玻璃系統，所述加熱玻璃系統包括有通常矩形構形的玻璃板；塗在所述玻璃板的表面上的透明、導電的塗層，所述塗層的半球輻射率小於0.50；一對沿著所述玻璃板的相對邊緣安裝的導電條與所述導電塗層電連接，所述導電條每個包括將所述導電條連接到交流電源的連接器，以便形成通過所述導電塗層的電路；和在其中一個所述導電條和電源之間串聯的電容器，所述電容器增加電路的阻抗，從而減小通過所述導電塗層的電流和由該導電塗層消耗的功率。
2.如權利要求1所述的加熱玻璃系統，其中，所述導電塗層是氧化錫。
3.如權利要求1所述的加熱玻璃系統，其中，所述導電塗層是氧化銦錫。
4.如權利要求1所述的加熱玻璃系統，其中，所述導電塗層是氧化鋅。
5.如權利要求1所述的加熱玻璃系統，其包括一個或幾個附加的電容器，其可選擇地連接在其中一個所述電極和電源之間，且包括控制裝置，用來控制一個或幾個所述電容器連接到電路中，以便改變電路的阻抗。
6.如權利要求5所述的加熱玻璃系統，其中，系統包括兩個電容器，和其中控制裝置是4位開關，用於單個，並聯和串聯到電路中。
7.如權利要求1所述的加熱玻璃系統，其中，所述導電塗層的半球輻射率在0.15到0.43的範圍內。
8.如權利要求1所述的加熱玻璃系統，其中，所述導電塗層是熱解低輻射塗層。
9.一種隔離玻璃單元，其包括第一玻璃板和第二玻璃板，每個玻璃板有未暴露表面和外部表面；導電塗層塗在所述第一玻璃板的未暴露表面，所述導電塗層的半球輻射率小於0.50；在所述第一和第二玻璃板的外周邊周圍固定的框架，用於保持玻璃板之間平行間隔開的關係，其未暴露表面互相相對；一對沿著所述第一玻璃板的未暴露表面的相對邊緣安裝的導電條，與所述導電塗層電連接，所述導電條每個包括將所述導電條連接到交流電源的連接器，以便形成通過所述導電塗層的電路；和安裝在所述框架中並串聯在其中一個所述導電條和電源之間的電容器，所述電容器增加電路的阻抗，從而減小通過所述導電塗層的電流和由該導電塗層消耗的功率。
10.如權利要求9所述的隔離玻璃單元，其包括一個或幾個安裝在所述框架中並可選擇地連接在其中一個所述電極和電源之間的附加電容器，和包括控制裝置，用於控制一個或幾個所述電容器連接到電路中，以便改變電路的阻抗。
11.如權利要求10所述的隔離玻璃元件，其中，該單元包括兩個電容器，和其中控制裝置是4位開關，用於單個，並聯或串聯到電路中。
12.如權利要求9所述的隔離玻璃單元，其中，所述導電塗層的半球輻射率在0.15到0.43範圍內。
13.如權利要求9所述的隔離玻璃單元，其中，所述導電塗層是熱解低輻射塗層。
14.如權利要求9所述的隔離玻璃單元，其中，所述電容器是安裝在電路板上，和電路板是定位在所述框架內。
15.如權利要求9所述的隔離玻璃單元，其中，所述框架包括定位在所述第一和第二玻璃板之間在所述玻璃板的外周邊的隔離件，所述電容器安裝在隔離件內的空間中。
16.如權利要求9所述的隔離玻璃單元，其中，所述框架包括定位在所述第一和第二玻璃板之間在所述玻璃板的外周邊的隔離件，所述電容器安裝在所述隔離件上所述第一和第二玻璃板的未暴露表面之間的空間內。
17.如權利要求9所述的隔離玻璃單元，其包括塗在所述第二玻璃板的未暴露表面上的導電塗層，所述導電塗層的半球輻射率小於0.50，和包括一對沿著所述第二玻璃板的未暴露表面上的相對邊緣安裝的導電條與所述導電塗層電連接，所述導電條每個包括將所述導電條連接到交流電源的連接器，以便形成通過所述導電塗層的電路，和其中在所述第一玻璃板上的所述導電條和所述第二玻璃板上的所述導電條都連接到所述電容器。
18.一種適合可移動地安裝到冷藏箱體上的冷藏箱門，所述門包括適合定位在靠近冷藏箱體的周圍環境的第一玻璃板和適合定位在靠近冷藏箱體的內部的第二玻璃板，每個玻璃板包括未暴露表面和外部表面；塗在所述第一玻璃板的未暴露表面上的導電塗層，所述導電塗層有小於0.50的半球輻射率；在所述第一和第二玻璃板的外周邊周圍固定的框架。用於保持玻璃板之間平行，間隔開的關係，其未暴露表面互相相對；一對沿著所述第一玻璃板的未暴露表面的相對邊緣安裝的導電條，與所述導電塗層電連接，所述導電條每個包括將所述導電條連接到交流電源的連接器，以便形成通過所述導電塗層的電路；和安裝在所述框架中並串聯在其中一個所述導電條和電源之間的電容器，所述電容器增加電路的阻抗，從而減小通過導電塗層的電流和由該導電塗層消耗的功率。
19.如權利要求18所述的隔離玻璃單元，其包括一個或幾個安裝在所述框架中並可選擇地連接在其中一個所述電極和電源之間的附加電容器，和包括控制裝置，用於控制一個或幾個所述電容器連接到電路中，以便改變電路的阻抗。
20.如權利要求18所述的隔離玻璃單元，其中，所述導電塗層的半球輻射率在0.15到0.43的範圍內。
21.如權利要求18所述的隔離玻璃單元，其包括塗在所述第二玻璃板的未暴露表面上的導電塗層，所述導電塗層的半球輻射率小於0.50，和包括一對沿所述第二玻璃板的未暴露表面上的相對邊緣安裝的導電條，與所述導電塗層電連接，所述導電條每個包括將所述導電條連接到交流電源的連接器，以便形成通過所述導電塗層的電路，和其中在所述第一玻璃板上的所述導電條和所述第二玻璃板上的所述導電條都連接到所述電容器。
全文摘要
一種玻璃加熱系統(26),其包括塗覆的低輻射玻璃板(14)和用於塗覆玻璃板(14)與電源(16)電容耦合的電容器(C
文檔編號H05B3/14GK1249717SQ98803119
公開日2000年4月5日 申請日期1998年1月6日 優先權日1997年1月7日
發明者R·S·特德爾, P·F·格爾哈丁格, F·A·米爾勒特 申請人:利比-歐文斯-福特公司