DE60215227T2

DE60215227T2 - Flugzeugfenster mit einer elektrochromen scheibe

Info

Publication number: DE60215227T2
Application number: DE60215227T
Authority: DE
Inventors: Thomas G. New Kensington RUKAVINA; Chia-Cheng Allison Park LIN
Original assignee: PPG Industries Ohio Inc
Current assignee: PPG Industries Ohio Inc
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2022-07-02
Also published as: WO2003011688A9; US6783099B2; DE60215227D1; US20030192991A1; CN100351695C; BR0211795A; AU2002346011A1; RU2004105942A; RU2262728C2; EP1526999B1; US20020113168A1; JP3968077B2; WO2003011688A2; EP1526999A2; JP2005509549A; WO2003011688A3; US6561460B2; CN1659080A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf schaltbare elektrochrome Bauteile zur Verwendung in Flugzeugfenstern. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf transparente Flugzeugfenster, die nicht beschlagen und eine variable Lichtdurchlässigkeit aufweisen.
Die Übertragung unerwünschter Geräusche/Vibrationen durch Flugzeugfenster und in das Innere des Flugzeugs, insbesondere in die Flugzeugkabine, ist nicht wünschenswert und kann bei den Insassen der Kabine Unbehagen verursachen. Es wurden Anstrengungen unternommen, um die Übertragung von Geräuschen/Vibrationen durch die Flugzeugfenster zu verringern. Diese Bemühungen richteten sich im Allgemeinen auf Fenster mit mehreren Scheiben (z. B. vier oder mehr Scheiben), die in einem Abstand zueinander in einem Distanzrahmen gehalten werden, wobei der Distanzrahmen an einer entsprechenden Öffnung im Flugzeugrumpf angebracht ist. Die im Abstand zueinander angebrachten Scheiben schaffen mehrere Lufträume zwischen ihnen, die unter anderem die Übertragung externer Geräusche/Vibrationen durch das Fenster in die Kabine verringern oder beseitigen. Diese Fenster können weiterhin eine elektrisch leitfähige Schicht beinhalten, die durch Anlegen eines elektrischen Stroms aufgeheizt werden kann, um damit dem Flugzeugfenster Antibeschlagseigenschaften zu verleihen.
Elektrochrome Bauteile wurden für eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten vorgeschlagen, wie z. B. Fenster von Gebäuden und Fahrzeugfenster und -spiegel. Diese elektrochromen Bauteile enthalten normalerweise eine abgeschlossene Kammer, die durch zwei Stück Glas gebildet wird, die durch eine Lücke oder einen Zwischenraum voneinander getrennt sind, in dem sich ein elektrochromes Medium befindet. Die Glasträgermaterialien beinhalten normalerweise transparente leitfähige Schichten, die auf die einander zugewandten Oberflächen des Glases aufgetragen sind und sich im Kontakt mit dem elektrochromen Medium befinden. Die leitfähigen Schichten auf beiden Glasträgermaterialien sind mit einer elektrischen Schaltungsanordnung verbunden, die dahingehend wirkt, dass das elektrochrome Medium elektrisch angeregt und die Farbe des Mediums geändert wird. Wenn zum Beispiel das elektrochrome Medium angeregt wird, kann es sich verdunkeln und beginnen, Licht zu absorbieren.
Elektrochrome Bauteile werden häufig in Rückspiegeln für Fahrzeuganwendungen genutzt. In dieser Verwendungsart kann eine Fotozelle in die elektrochrome Zelle eingebaut werden, um ein Änderung des vom Spiegel reflektierten Lichts zu erfassen. Wenn eine bestimmte Lichtmenge reflektiert wird, zum Beispiel wenn nachts Lichter reflektiert werden, wird die Fotozelle aktiviert, eine elektrische Spannung an die Elektroden in der Zelle anzulegen, wodurch bewirkt wird, dass das elektrochemische Medium die Farbe ändert und einen Verdunklungseffekt bewirkt, und dadurch wird der Spiegel abgeblendet. Elektrochemische Bauteile wurden auch für die Verwendung in anderen Fahrzeuganwendungen in Betracht gezogen, wie z. B. Windschutzscheiben und Fenster, sowie für architektonische Anwendungen, wie z. B. Gebäudefenster.
Es wurde vorgeschlagen, eine elektrochrome Baugruppe (in den Ansprüchen: Anordnung) im Inneren eines herkömmlichen gebogenen Außenfensters hinzuzufügen. Ein solches Flugzeugfenster bedeutet ein beträchtliches zusätzliches Gewicht für die gesamte Flugzeugstruktur. Darüber hinaus verringern die zusätzlichen Trägermaterialien (in den Ansprüchen: Substrate) und die elektrochrome Baugruppe die Lichtdurchlässigkeit und erhöhen die Reflektionsverzerrung des Flugzeugfensters.
EP-A-0 867 752 legt eine Fensterbaugruppe offen, die für die Anwendung in einem Flugzeug geeignet ist und die ein erstes Trägermaterial mit einer ersten Oberfläche sowie eine zweite Oberfläche einschließlich einer zweiten leitfähigen Beschichtung und ein zweites Trägermaterial im Abstand zum ersten Trägermaterial, wobei das zweite Trägermaterial eine erste Oberfläche einschließlich einer dritten leitfähigen Beschichtung aufweist und die zweite Oberfläche des ersten Trägermaterials und die erste Oberfläche des zweiten Trägermaterials in einem Abstand zueinander angeordnet und einander zugewandt sind und dadurch eine Kammer zwischen ihnen bilden, ein elektrochromes Medium, das sich in der Kammer und im Kontakt zu der zweiten und dritten leitfähigen Beschichtung befindet und das eine Lichtdurchlässigkeit aufweist, die bei Anlegen einer elektrischen Spannung am elektrochromen Medium variiert, sowie Einrichtungen zum Anlegen des elektrischen Stroms an die zweite und dritte leitfähige Beschichtung, um die elektrische Spannung durch das elektrochrome Medium aufzubauen und die Lichtdurchlässigkeit des elektrochromen Mediums zu variieren, umfasst.
EP-A-0 869 057 legt eine Flugzeugfensterbaugruppe offen, die eine Außenscheibenbaugruppe und eine Innenscheibenbaugruppe im Abstand dazu, wodurch eine Kammer zwischen ihnen gebildet wird, umfasst, sowie eine leitfähige Beschichtung auf einer Außen oberfläche der Innenscheibenbaugruppe und Einrichtungen zum Anlegen eines elektrischen Stroms an die leitfähige Beschichtung, um die erste leitfähige Beschichtung zu erwärmen, wodurch ein Beschlagen der Fensterbaugruppe verhindert wird.
Wie richtig eingeschätzt werden kann, würde es von Vorteil sein, eine Flugzeugfensterbaugruppe zur Verfügung zu stellen, die Anti-Beschlagseigenschaften aufweist, die unerwünschte Geräusche reduziert oder beseitigt, die in der Lage ist, die Lichtdurchlässigkeit zu variieren, die Reflektionsverzerrungen verringert und die zusätzliches Gewicht für das Flugzeug verringert.
Die vorliegende Erfindung stellt eine elektrochrome Flugzeugfensterbaugruppe nach Anspruch 1 zur Verfügung.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen 2 bis 15 definiert.
Die vorhergehende Zusammenfassung sowie die folgende detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung sind besser verständlich, wenn sie im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden. Für die Zeichnungen gilt:
1 ist eine perspektivische Ansicht einer elektrochromen Flugzeugfensterbaugruppe mit mehreren Scheiben, die die Merkmale der vorliegenden Erfindung enthält, wobei Teile wegen der Deutlichkeit entfernt wurden.
2 ist eine Querschnittsansicht der Flugzeugfensterbaugruppe aus 1 entlang der Linie 2-2 in 1.
3 und 4 sind Querschnittsansichten ähnlich der in 2, die alternative Ausführungsformen einer elektrochromen Flugzeugfensterbaugruppe mit mehreren Scheiben darstellen, die die Merkmale der vorliegenden Erfindung enthalten.
In der folgenden Beschreibung tragen gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen. In den 1 und 2 wird die elektrochrome Flugzeugfensterbaugruppe 10 gezeigt. Die nach außen gerichtete Seite des Flugzeugs im Verhältnis zur Flugzeugfensterbaugruppe 10 wird durch Pfeil 13 angezeigt, und die nach innen gerichtete Seite des Flugzeugs, in das die Baugruppe montiert wird, wird im Verhältnis zur Fensterbaugruppe 10 durch Pfeil 15 dargestellt. Es ist anzumerken, dass die hierin vorgenommene Bezugnahme auf äußere oder Außenflächen sowie auf innere oder Innenflächen sich auf die durch die Pfeile angezeigten Richtungen bezieht.
Die Fensterbaugruppe 10 umfasst eine äußere Scheibenbaugruppe 30, die durch eine Abstandshalter-Rahmenbaugruppe 20 in einem Abstand parallel zu einer ein Beschlagen vermeidenden elektrochromen Scheibenbaugruppe 40 und dieser zugewandt gehalten wird, wodurch dazwischen zuerst ein Raum oder Kammer 16 gebildet wird. Wie man erkennen kann, ist die Abstandshalter-Rahmenbaugruppe 20 nicht in der vorliegenden Erfindung eingeschränkt und kann eine beliebige, in der Technik bekannte Ausführung annehmen. Die in 2 gezeigte Abstandshalter-Rahmenbaugruppe 20 umfasst einen optionalen Rahmen 22, der eine Dichtung 25 umgibt. Die Dichtung 25 kann aus einem beliebigen, in der Technik bekannten Material sein, um die Außenscheibenbaugruppe 30 in einem Abstand zur ein Beschlagen vermeidenden elektrochromen Scheibenbaugruppe 40 zu halten. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist Gummi das Material der Dichtung. Der Rahmen 22 kann aus einem beliebigen stabilen Material gefertigt werden, wie z. B., aber nicht beschränkt darauf, Metall, z. B. Aluminium, und hat die Funktion, das Dichtungsmaterial 25 vor Beschädigung zu schützen und der Scheibenbaugruppe 10 eine zusätzliche strukturelle Stabilität zu verleihen. Die Dichtung 25, der Rahmen 22 und die Scheibenbaugruppen 30 und 40 werden in einer beliebigen geeigneten Art und Weise montiert, um die Fensterbaugruppe 10 zu bilden.
Die Kammer 16 bietet unter anderem eine Wärmeisolierung zwischen der Atmosphäre außerhalb der Flugzeugkabine und der Atmosphäre im Inneren der Kabine. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform der Erfindung steht die Kammer 16 in Fluidaustausch mit der Atmosphäre außerhalb der Kabine (d. h. eine nicht abgedichtete Einheit). Diese Art der Konfiguration verhindert den Druckaufbau innerhalb der Kammer 16 während des Fluges. In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform steht die Kammer 16 nicht in Fluidaustausch mit der Atmosphäre außerhalb der Kabine (d. h. eine abgedichtete Einheit).
Gleich ob eine abgedichtete oder nicht abgedichtete Einheit, es wird angestrebt, zu sichern, dass die Kammer 16 frei von Feuchtigkeit bleibt, zu diesem Zweck kann der Kammer 16 ein Trocknungsmittel in einer beliebigen in der Technik bekannten Ausführung zugeordnet werden. Stattdessen oder zusätzlich zum Trocknungsmittel können eine oder mehrere der Oberflächen der Flugzeugfenster, die in Kontakt mit der Kammer 16 stehen, mit funktionellen Beschichtungen versehen werden, z. B. Beschichtungen zur Entfernung von Feuchtigkeit oder Oberflächenverunreinigungen, wie z. B., aber nicht beschränkt darauf, fotokatalytisch aktivierte, selbstreinigende Beschichtungen, wie sie im US-Patent Nr. 6.027.766 mit dem Titel "FOTOKATALYTISCH AKTIVIERTE SELBSTREINIGENDE ARTIKEL UND METHODEN ZU DEREN HERSTELLUNG" unter dem Namen Greenberg u. a. beschrieben werden, oder fotoelektrolytisch trocknende Beschichtungen, wie sie im US-Patent Nr. 5.873.203 mit dem Titel „FOTOELEKTROLYTISCH TROCKNENDE FENSTEREINHEITEN MIT MEHREREN SCHEIBEN" unter dem Namen James P. Thiel beschrieben werden.
Wenn Kammer 16 abgedichtet ist, kann der Raum gänzlich oder teilweise mit einem isolierenden Gas gefüllt werden, wie z. B., aber nicht beschränkt darauf, Luft, Argon, Krypton oder Mischungen davon.
Während die Abmessungen der Baugruppe 10 nicht durch die vorliegende Erfindung eingeschränkt sind, weisen in einer nicht einschränkenden Ausführungsform die Flugzeugfensterbaugruppen die Gesamtabmessungen von ca. 20 Inch (51 cm) Breite, mal 25 Inch (64 cm) Höhe und eine Gesamtdicke im Bereich von 1,5 bis 2,5 Inch (3,8 bis 6,4 cm) auf, die Dicke der Kammer 16 ist im Bereich von 1,0 Inch (2,54 cm) bis 2,0 Inch (5,08 cm) akzeptabel.
Die äußere Scheibenbaugruppe 30 kann ein monolithisches oder ein laminiertes Bauteil sein. Das laminierte Bauteil kann Laminate von zwei oder mehr Scheiben aus Glas und/oder Kunststoff umfassen, die zusätzlich eine oder mehr Zwischenschichten zwischen den Scheiben aufweisen können, oder das Laminat kann eine einzelne Scheibe und eine oder mehr Zwischenschichten umfassen, die darauf aufgebracht werden und die äußere Scheibenbaugruppe 30 bilden. Die in der vorliegenden Erfindung geeigneten Glasscheiben können chemisch oder thermisch gehärtet werden. In einer speziellen, nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht die Glasscheibe aus chemisch gehärtetem Glas, das von der Firma PPG Industries, Inc. in Pittsburgh, Pennsylvania unter der Handelsmarke Herculite^TM II bezogen werden kann. Dieses Glass verfügt über ein außerordentlich hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, wodurch ermöglicht wird, dass das Glasträgermaterial dünner und leichter sein kann als bei thermisch gehärtetem Glas, das keine Festigkeit oder Optik umfasst. Geeignete Kunststoffscheiben sind z. B., aber beschränken sich nicht auf diese, Gussacryl, gerecktes Acryl und Polykarbonate. Geeignete Materialien für Zwischenschichten sind z. B., aber beschränken sich nicht auf diese, Polyvinylbutyral, Polyurethan, Silikon und deren Kombinationen.
Die äußere Scheibenbaugruppe 30 kann so eben sein, wie in 2 dargestellt, sie kann aber auch eine oder mehrere gebogene Oberflächen umfassen, einschließlich konvexer und konkaver Oberflächen, wie in 4 dargestellt und hier näher erläutert werden wird. Zusätzlich kann die äußere Scheibenbaugruppe 30 eine oder mehrere Filme oder Beschichtungen umfassen, die auf einer oder mehreren Oberflächen aufgebracht sind, um dem Flugzeugfenster eine breite Palette von Leistungsmerkmalen zu verleihen, wie z. B., aber nicht beschränkt darauf, anti-reflektierende Beschichtungen, ultraviolette Strahlung absorbierende Beschichtungen, gegen elektromagnetische Strahlung abschirmende Beschichtungen und abriebfeste Beschichtungen.
Insbesondere in der in 2 dargestellten, nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst die äußere Scheibenbaugruppe 30 eine erste Acryleinlage 34, die mittels einer Zwischenschicht 36 an einer zweiten Acryleinlage 38 haftet. Obwohl dies nicht erforderlich ist, können die Acryleinlagen gereckte Acryleinlagen sein. Die Zwischenschicht 36 verbindet die zwei Acryleinlagen 34 und 38 miteinander, um eine Baugruppe 30 zu bilden, die weniger Durchbiegung aufgrund von Druckaufbau im Flugzeug und dementsprechend eine verbesserte Haltbarkeit aufweist. Die mehrschichtige Konfiguration bietet zudem störungssichere Merkmale, da jede der Einlagen 34 und 38 so ausgelegt ist, dass sie den Belastungen des Fluges standhalten kann, wenn die jeweils andere Einlage ausfallen sollte. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform besteht die Zwischenschicht 36 aus plastiziertem Polyvinylbutyral. Wenn die äußere Scheibenbaugruppe 30 ein Laminat einschließlich einer oder mehrerer konvexer oder konkaver Oberflächen ist, kann die Zwischenschicht 36 unterschiedlich gereckt sein, z. B. wie in den US-Patenten Nr. 4.201.351 und 4.554.713 offen gelegt wurde. Die Einlagen 34 und 38 können eine beliebige Dicke aufweisen, wie jedoch Kenner der Technik einsehen werden, führt eine zu große Dicke der Einlagen 34 und 38 über die Dicke hinaus, die notwendig ist, um den Belastungen des Fluges standzuhalten, zu einer nicht erwünschten Erhöhung des Gewichts der äußeren Scheibenbaugruppe 30. Zum Beispiel, und ohne die vorliegende Erfindung einzuschränken, ist für viele Anwendungen eine Dicke der Einlage 34 im Bereich von 0,20 bis 0,40 Inch (0,51 bis 1,02 cm), eine Dicke der Einlage 38 im Bereich von 0,20 bis 0,40 Inch (0,51 bis 1,02 cm) und eine Dicke der Zwischenschicht 36 im Bereich von 0,025 bis 0,05 Inch (0,06 bis 0,13 cm) akzeptabel, um den Belastungen des Fluges standzuhalten und die vorhergehend beschriebenen Merkmale zu bieten. In einer spe ziellen, nicht einschränkenden Ausführungsform weist die Einlage 34 eine Dicke im Bereich von 0,31 bis 0,40 Inch (0,79 bis 1,02 cm) auf.
Weiterhin Bezug nehmend auf 2 ist die ein Beschlagen vermeidende elektrochrome Scheibenbaugruppe 40 der vorliegenden Erfindung eine laminierte Struktur, einschließlich zweier voneinander getrennter Teilstücke, einem Anti-Beschlag-Teilstück 41 und einem elektrochromen Teilstück 60. Das Anti-Beschlag-Teilstück 41 der ein Beschlagen vermeidenden elektrochromen Scheibenbaugruppe 40 umfasst ein Basis-Trägermaterial 42, auf dem eine erste leitfähige Beschichtung 53 aufgebracht ist. Obwohl nicht erforderlich, kann eine abriebfeste Beschichtung 50 über der ersten leitfähigen Beschichtung 53 aufgebracht werden. Eine solche abriebfeste Beschichtung kann z. B. Polyethylenterephthalat sein. In der in 3 dargestellten, nicht einschränkenden Ausführungsform wird eine haftende Zwischenschicht 43 über der ersten leitfähigen Beschichtung 53 aufgebracht, über der sich eine schalldämpfende Materialschicht 44 befindet. Die haftende Zwischenschicht 43 verbindet die schalldämpfende Materialschicht 44 mit dem Trägermaterial 42, wobei dazwischen die erste leitfähige Beschichtung 53 angeordnet ist. Die schalldämpfende Materialschicht 44 in Kombination mit der haftenden Zwischenschicht 43 reduziert oder vermeidet hierbei die Übertragung von Geräuschen/Vibrationen durch die Fensterbaugruppe 10, oder trägt zu deren Reduzierung oder Vermeidung bei.
Das Basis-Trägermaterial 42 kann aus einem beliebigen transparenten Trägermaterial bestehen, welches den Belastungen eines Flugs standhält und mit der Zwischenschicht 43 und der schalldämpfenden Materialschicht 44 zusammen wirkt, um die Übertragung von Geräuschen/Vibrationen durch die Fensterbaugruppe 10 zu reduzieren oder zu vermeiden. Das Trägermaterial 42 kann ein monolithisches oder ein laminiertes Bauteil sein. Wenn das Trägermaterial 42 ein laminiertes Bauteil ist, kann es zwei oder mehr Scheiben umfassen, die zusätzlich eine oder mehr Zwischenschichten zwischen den Scheiben aufweisen können, oder das laminierte Bauteil kann eine Kombination aus einer einzelnen Scheibe und einer oder mehrerer Zwischenschichten umfassen, die zusammen laminiert werden und so das Trägermaterial 42 bilden. Geeignete Scheiben für ein monolithisches oder laminiertes Trägermaterial 42 umfassen zum Beispiel Scheiben aus Glass oder Kunststoff. Die Glasscheiben können chemisch oder thermisch gehärtet werden. In einer speziellen, nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht die Glasscheibe aus chemisch gehärtetem Glas, das von der Firma PPG Industries, Inc. in Pittsburgh, Pennsylvania unter der Handelsmarke Herculite^TM II bezogen werden kann, wie schon vorher erläutert wurde. Geeignete Kunststoffscheiben sind z. B., aber beschränken sich nicht auf diese, Gussacryl, gerecktes Acryl und Polykarbonate. Geeignete Materialien für Zwischenschichten sind z. B., aber beschränken sich nicht auf diese, Polyvinylbutyral, Polyurethan, Silikon und deren Kombinationen.
Das Trägermaterial 42 kann weiterhin funktionelle Beschichtungen aufweisen wie z. B., aber nicht darauf beschränkt, Infrarotstrahlungen dämpfende Beschichtungen, Ultraviolettstrahlungen dämpfende Beschichtungen und anti-reflektierende Beschichtungen.
Das Trägermaterial 42 kann so eben sein, wie in 2 dargestellt, es kann aber auch eine oder mehrere gebogene Oberflächen umfassen, einschließlich konvexer und/oder konkaver Oberflächen, wie in 4 dargestellt und hier näher erläutert werden wird. Die Dicke des Trägermaterials 42 ist in der Erfindung nicht beschränkt, vorausgesetzt, das Material, aus dem es hergestellt wurde, und die gewählte Dicke passen zur haftenden Zwischenschicht 43 und der schalldämpfenden Materialschicht 44, um das gewünschte oder erforderliche Maß an Vibrationsdämpfung/Schallabsorption zu bieten. Wie Kenner der Technik einsehen werden, führt eine Erhöhung der Dicke des Trägermaterials 42 über das vorher Gesagte hinaus dazu, dass das Gewicht der Fenster in einer nicht erwünschten Art und Weise erhöht wird. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform der Erfindung, bei der das Trägermaterial 42 aus chemisch gehärtetem Glas Herculite^TM II besteht, wurde eine Glasdicke im Bereich von 0,06 bis 0,12 Inch (0,15 bis 0,30 cm), wenn es mit einer haftenden Zwischenschicht aus Polyvinylbutyral und einer im Weiteren beschriebenen schalldämpfenden Materialschicht SpallShield^TM kombiniert wird, als für viele Anwendungen akzeptabel angesehen.
Die haftende Zwischenschicht 43 kann aus einem beliebigen Material bestehen, das in der Lage ist, die Schichten der Struktur zusammen zu halten. Beispiele sind, beschränken sich aber nicht darauf, eine oder mehrere Platten aus Materialien wie z. B. plastiziertem Polyvinylbutyral, Polyurethan oder deren Kombinationen. Wenn das Trägermaterial 42 konvexe oder konkave Oberflächen umfasst, kann die Zwischenschicht 43 unterschiedlich gereckt sein, z. B. wie in den US-Patenten Nr. 4.201.351 und 4.554.713 offen gelegt wurde. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht die haftende Zwischenschicht 43 aus Polyvinylbutyral, da es sich als vollständig kompatibel mit der schalldämpfenden Materialschicht 44, SpallShield^TM, die darüber aufgebracht wird, erwiesen hat, wie im Weiteren erläutert werden wird. Die Dicke der haftenden Zwischenschicht 43 ist in der Erfindung nicht beschränkt, sie sollte jedoch ausreichend sein, um die schalldämpfende Materialschicht 44 mit dem Trägermaterial 42 zu verbinden und mit dem Trägermaterial 42 und er schalldämpfenden Materialschicht 44 zusammenwirken, um die gewünschten vibrationsdämpfenden/schallabsorbierenden Merkmale zu erzielen. Obwohl es in der vorliegenden Erfindung nicht als Einschränkung gedacht ist, hat sich eine Dicke der haftenden Zwischenschicht 43 im Bereich von 0,02 bis 0,03 Inch (0,05 bis 0,08 cm) als für viele Anwendungen geeignet erwiesen.
Die schalldämpfende Materialschicht 44 der vorliegenden Erfindung kann aus einem beliebigen schalldämpfenden Material bestehen, das mit der haftenden Zwischenschicht 43 und dem Trägermaterial 42 zusammenwirkt, um das gewünschte oder erforderliche Maß an Vibrationsdämpfung/Schallabsorption zu bieten. Wie vorhergehend erwähnt, bedeutet „zusammenwirken" unter anderem, das die schalldämpfende Materialschicht 44 am Trägermaterial 42 mittels der haftenden Zwischenschicht 43 haftet und während der Belastungen des Fluges so verbleibt, wobei ein angemessenes Maß an Vibrationsdämpfung/Schallabsorption geboten wird.
In einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die schalldämpfende Schicht 44 ein Laminat, das aus einer Grundschicht 46 aus Polyvinylbutyral besteht, auf der eine Polymerschicht 48 aufgebracht wurde, z. B. Polyester, um ein vibrationsdämpfendes/schallabsorbierendes Laminat zu bilden. Obwohl nicht erforderlich, kann eine abriebfeste Beschichtung 50 über dem Polymer 48 aufgebracht werden, wie in 3 dargestellt wird. Die Beschichtung 50 kann Teil der schalldämpfende Materialschicht 44 sein oder separat auf die ein Beschlagen vermeidende elektrochrome Scheibenbaugruppe 40 aufzubringen.
Ein solches schalldämpfendes Laminat kann von der Firma DuPon De Nemours Corporation in Wilmington, Delaware, (im Folgenden „DuPont" genannt) unter den Handelsmarken „SentryGlas^TM" und/oder „SpallShield^TM" bezogen werden. Das mehrschichtige Verbundlaminat SentryGlas wird von DuPont als ein Kunststoff-Verbundmaterial vermarktet, das auf Glas auflaminiert wird, um ein zerstörungs- und einbruchssicheres Glas zu erhalten. Insbesondere hat der mehrschichtige Verbundstoff SentryGlas von DuPont die Funktion, ein Splittern zu verhindern, d. h. ein Regen von rasierklingenscharfen Glasstücken, der an der dem Einschlag gegenüberliegenden Seite entsteht, wenn eine Glasscheibe, insbesondere eine gehärtete Glasscheibe, zerbricht.
In einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat sich der mehrschichtige Verbundstoff 3010 SentryGlas, der aus einer 30 mil dicken Grundschicht 46 aus Polyvinylbutyral und einer 10 mil dicken Polyesterschicht 48 besteht, als akzeptable schalldämpfende Materialschicht erwiesen. Der Mechanismus, durch den die Anordnung der Bestandteile der vorliegenden Erfindung zusammenwirkt, um vibrationsdämpfende/schallabsorbierende Flugzeugfenster zu ergeben, ist noch nicht vollständig erkannt worden; dennoch sind die vibrationsdämpfenden/schallabsorbierenden Vorteile realisiert worden.
Wie angegeben umfasst das Anti-Beschlag-Teilstück 41 der ein Beschlagen vermeidenden elektrochromen Scheibenbaugruppe 40 eine erste leitfähige Beschichtung 53 auf der Oberfläche 42a des Trägermaterials 42. Die erste leitfähige Beschichtung 53 ist eine transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung, die der ein Beschlagen vermeidenden elektrochromen Scheibenbaugruppe 40 eine Heizscheibe bietet. Die Einrichtungen 56 und 58 (z. B. Stromschienen und Anschlussdrähte, wie im Weiteren genauer erläutert wird) stehen in elektrischem Kontakt mit der ersten leitfähigen Beschichtung 53 und sind in einem Abstand voneinander angeordnet, sodass elektrischer Strom durch die erste leitfähige Beschichtung 53 fließen kann und die Beschichtung erwärmt, um die Ansammlung von Feuchtigkeit und Beschlagen zu entfernen oder zu vermeiden, insbesondere an den Oberflächen der äußeren Scheibenbaugruppe 30 und der ein Beschlagen vermeidenden elektrochromen Scheibenbaugruppe 40 im Kontakt mit der ersten Kammer 16. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform haften die Einrichtungen 56 und 58 auf dem Trägermaterial 42, und die erste leitfähige Beschichtung 53 ist über dem Trägermaterial 42 und den Einrichtungen 56 und 58 aufgebracht worden. In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform ist die Beschichtung 53 auf das Trägermaterial 42 aufgebracht worden, und die Einrichtungen 56 und 58 haften an der Beschichtung 53.
Die leitfähige Beschichtung 53 kann aus einem beliebigen Material bestehen, das im Wesentlichen für das sichtbare Licht transparent ist, das sich gut mit den Oberflächen des Trägermaterials verbindet, korrosionsbeständig gegenüber jeglichen Materialien innerhalb des elektrochromen Bauteils sowie gegenüber der Atmosphäre ist und eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist. Obwohl nicht erforderlich, umfasst die transparente leitfähige Beschichtung 53 normalerweise eine oder mehrere Metall- oder Metalloxidbeschichtungen, wie z. B., aber nicht beschränkt darauf, Silber, Gold, Zinnoxid, Indium-Zinnoxid (ITO), fluordotiertes Zinnoxid (FTO), antimondotiertes Zinnoxid, ITO/Metall/ITO (IMI), und deren Kombinationen, sowie beliebige andere, in der Technik bekannte Materialien. Die leitfähige Beschichtung 53 kann durch verschiedene bekannte Methoden aufgebracht werden, einschließlich Pyrolyse, chemische Bedampfung und Magnetron zerstäubung. In einer speziellen, nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Beschichtung 53 eine leitfähige Zinnoxidbeschichtung. Ohne die vorliegende Erfindung einzuschränken, sind geeignete Beschichtungen z. B. ein mit elektrisch leitfähigem fluordotiertem Zinnoxid beschichtetes Glas, das von PPG Industries, Inc. in Pittsburgh, Pennsylvania, bezogen werden kann und unter der Handelsmarke „NESA^®" vermarktet wird, sowie ein mit elektrisch leitfähigem Indium-Zinnoxid beschichtetes Glas, das von PPG Industries, Inc. bezogen werden kann und unter der Handelsmarke „NESATRON^®" vermarktet wird. Mit Indium-Zinnoxid beschichtetes Glas vereint die Haltbarkeit von mit fluordotiertem Zinnoxid beschichtetem Glas mit der Wirkung von ein Beschlagen und Vereisen vermeidende Eigenschaften bei einem Betrieb mit niedrigeren Spannungen.
In einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verfügt die transparente leitfähige Beschichtung 53 über einen Flächenwiderstand von mindestens 20 Ohm pro Quadrat, z. B. im Bereich von 25 bis 40 Ohm pro Quadrat. Weiterhin kann die Dicke der leitfähigen Beschichtung 53 einheitlich sein, d. h. sie weist durchweg die gleiche allgemeine Dicke auf, oder sie kann über der Oberfläche 42a des Trägermaterials 42 variieren, um unterschiedliche Abstände zwischen den Einrichtungen 56 und 58 auszugleichen und eine einheitliche Erwärmung zu ermöglichen. Wenn zum Beispiel das Trägermaterial 42 eine konvexe oder konkave Oberlfläche beinhaltet, können die Einrichtungen 56 und 58 in bestimmten Bereichen des Trägermaterials 42 näher aneinander und in anderen Bereichen weiter entfernt gelagert sein. Bei einer größeren Nähe kann die leitfähige Beschichtung 53 zwischen den Einrichtungen 56 und 58 dünner gehalten werden und umgekehrt, wenn die Einrichtungen 56 und 58 den größten Abstand voneinander haben, kann die leitfähige Beschichtung 53 dicker gehalten werden, um eine gleichmäßige Erwärmung der leitfähigen Beschichtung 53 bei Vorhandensein eines angelegten elektrischen Stroms zu ermöglichen. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt die Dicke der leitfähigen Beschichtung 53 auf dem Trägermaterial 42 ungeachtet dessen, ob die Beschichtung 53 eine gleichmäßige oder eine variierende Dicke aufweist, in einem Bereich von 200 Å bis 3.500 Å, z. B. von 200 Å bis 1.300 Å.
Wie angegeben umfasst die ein Beschlagen vermeidende elektrochrome Scheibenbaugruppe 40 sowohl ein Anti-Beschlag-Teilstück 41 als auch ein elektrochromes Teilstück 60. Wie in der Technik bekannt, beinhalten elektrochrome Zellen normalerweise zwei im Abstand voneinander angeordnete Trägermaterialien, üblicherweise Glas, wobei die ein ander zugewandten Oberflächen der Trägermaterialien mit einer leitfähigen Beschichtung versehen sind, sowie ein elektrochromes Medium dazwischen. In der Ausführungsform der Erfindung, die in 2 dargestellt wird, wird eine elektrochrome Zelle durch das Anti-Beschlag-Teilstück 41, das als das erste Trägermaterial fungiert, und das elektrochrome Teilstück 60, das den Rest der elektrochromen Zelle darstellt, definiert.
Es wird in der vorliegenden Erfindung erwogen, dass zusätzliche Schichten zum Anti-Beschlag-Teilstück 41 hinzugefügt werden, da das Teilstück 60 Schallabsorption und Vibrationsdämpfung zur Flugzeugfensterbaugruppe beitragen kann. Da das elektrochrome Teilstück 60 verschiedene Schichten umfasst, wie z. B. das elektrochrome Medium, wie im Weiteren genauer erläutert werden wird, wird damit insbesondere eine zusätzliche Schalldämpfung der Fensterbaugruppe erreicht. Somit kann die in den 2 bis 4 dargestellte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weiter zur Schallabsorption und Vibrationsdämpfung der Fensterbaugruppe beitragen. Darüber hinaus können die im elektrochromen Teilstück 60 enthaltenen leitfähigen Beschichtungen einen spezifischen Flächenwiderstand einschließen, der als Schutz vor elektromagnetischer Strahlung dienen kann.
Das Anti-Beschlag-Teilstück 41 beinhaltet, wie vorhergehend ausführlich erläutert wurde, ein Basis-Trägermaterial 42 als Trägermaterial, auf dem die übrigen Schichten aufgebracht werden. In der speziellen, nicht einschränkenden Ausführungsform der Erfindung, die in 2 dargestellt wird, fungiert das Anti-Beschlag-Teilstück 41 außerdem als das erste Trägermaterial für die elektrochrome Zelle, wobei das Basis-Trägermaterial 42 als die Trägermaterialoberfläche wirkt, auf die eine elektrisch leitfähige Beschichtung der elektrochromen Zelle aufgebracht wird, wie im Weiteren ausführlich erläutert werden wird.
Das elektrochrome Teilstück 60 umfasst ein zweites Trägermaterial 69, das generell parallel in einem Abstand vom Basis-Trägermaterial 42 des Anti-Beschlag-Teilstücks 41 angeordnet ist. Das zweite Trägermaterial 69 kann aus einem beliebigen, in der Technik als für die Anwendung in elektrochromen Bauteilen geeignet bekanntem Material gefertigt sein. Solche Trägermaterialien können zum Beispiel aus polymeren Materialien, Glas und ähnlichem sein.
Wie vorhergehend erläutert wurde, umfasst das Trägermaterial 42 eine äußere erste Oberfläche 42a, auf der sich die erste leitfähige Beschichtung 53 befindet, wobei diese erste leitfähige Beschichtung durch das Anlegen eines elektrischen Stroms zur Vermeidung eines Beschlagens der elektrochromen Fensterbaugruppe 10 erwärmt werden kann. Das Basis-Trägermaterial 42 umfasst weiterhin eine innere zweite Oberfläche 42b, wobei diese Oberfläche dem zweiten Trägermaterial 69 des elektrochromen Teilstücks 60 zugewandt ist. Auf die innere zweite Oberfläche 42b des Basis-Trägermaterials 42 ist eine zweite leitfähige Beschichtung 63 aufgetragen. Darüber hinaus umfasst das zweite Trägermaterial 69 eine erste äußere Oberfläche 69a, auf die eine dritte leitfähige Beschichtung 65 aufgetragen ist, wobei diese dritte leitfähige Beschichtung 65 im Abstand zur zweiten leitfähigen Beschichtung 63 angeordnet ist, um dadurch eine Kammer dazwischen zu bilden. Die zweite inner Oberfläche 69b des zweiten Trägermaterials 69 stellt das innerste Teilstück der Fensterbaugruppe 10 dar.
Die zweite leitfähige Beschichtung 63 und die dritte leitfähige Beschichtung 65 sind transparente, elektrisch leitfähige Beschichtungen ähnlich der ersten leitfähigen Beschichtung 53, wie vorhergehend erläutert, obgleich sie unterschiedlichen, gesonderten Zwecken dienen, wie im Weiteren erläutert werden wird. Die zweite leitfähige Beschichtung 63 und die dritte leitfähige Beschichtung 65 können aus dem gleichen oder aus unterschiedlichen Materialien bestehen, sie können aus dem gleichen oder anderem Material als die erste leitfähige Beschichtung 53 sein. Obwohl nicht erforderlich, sind in einer nicht einschränkenden Ausführungsform die erste leitfähige Beschichtung 53, die zweite leitfähige Beschichtung 63 und die dritte leitfähige Beschichtung 65 aus transparentem Metall oder Metalloxid, z. B. eine Indium-Zinnoxid-Beschichtung, wie vorhergehend ausführlich im Zusammenhang mit dem Anti-Beschlag-Teilstück 41 erläutert wurde. Das elektrochrome Teilstück 60 ist mit den Einrichtungen 62 und 64 versehen, die im elektrischen Kontakt mit der zweiten leitfähigen Beschichtung 63 stehen, sowie den Einrichtungen 66 und 68, die im elektrischen Kontakt mit der dritten leitfähigen Beschichtung 65 stehen. Diese Einrichtungen wirken ähnlich wie die Einrichtungen 56 und 58, wie im Zusammenhang mit der ersten leitfähigen Beschichtung 53 erläutert wurde, und können z. B. Stromschienen und Anschlussdrähte sein. Die Einrichtungen 62, 64, 66 und 68 leiten elektrischen Strom jeweils an die zweite und dritte leitfähige Beschichtung, 63 bzw. 65.
In einer nicht einschränkenden Ausführungsform der Erfindung weisen die leitfähigen Beschichtungen 63 und 65 einen Flächenwiderstand im Bereich von 1 bis 10 Ohm pro Quadrat auf, z. B. zwischen 2 und 5 Ohm pro Quadrat. Weiterhin kann die Dicke der leitfähigen Beschichtungen 63 und 65 gleich oder unterschiedlich voneinander sein, und die Dicke kann gleichmäßig, d. h. durchgängig im Grunde genommen die gleiche Dicke, o der ungleichmäßig sein, d. h. die dicke der Beschichtung variiert. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung haben die Beschichtungen 63 und 65 im Grunde genommen eine gleichmäßige Dicke im Bereich von 5.000 Å bis 60.000 Å, z. B. von 13.000 Å bis 35.000 Å.
Wie angegeben sind die zweite leitfähige Beschichtung 63 und die dritte leitfähige Beschichtung 65 voneinander im Abstand angeordnet, um zwischen ihnen eine Kammer oder einen Raum zu bilden. In dieser Kammer oder in diesem Raum befindet sich das elektrochrome Medium 67. Das elektrochrome Medium 67 kann ein beliebiges, in der Technik bekanntes Material sein und in einer beliebigen bekannten Form auftreten, wie z. B., aber nicht darauf beschränkt, elektrochrome Flüssigkeiten, Lösungen, Gele, halbfeste Materialien, polymere Materialien und ähnliches. Das elektrochrome Medium 67 umfasst zumindest eine elektrochrome Verbindung oder einen Farbstoff, die eine Farbe definieren. Solche Materialien sind in der Technik dafür bekannt, dass sie in fortlaufend dunklere Schattierungen oder Farben färben, je größer die durch das elektrochrome Medium angelegte elektrische Spannung ist. Dies verringert wiederum die Lichtdurchlässigkeit des elektrochromen Teilstücks 60. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform verblasst die Färbung, wenn die elektrische Spannung abgeschaltet oder umgekehrt wird, d. h. sie kehrt zu ihrer Ausgangsfarbe zurück und ermöglicht eine vollständige Lichtdurchlässigkeit durch das elektrochrome Medium 67.
In einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das elektrochrome Medium 67 ein lösungsartiges elektrochromes Medium, in dem ein Material, das in einer Lösung in einem ionisch leitenden Elektrolyt enthalten ist, in der elektrolytischen Lösung verbleibt, wenn es elektrochemisch reduziert oder oxidiert wird (einschließlich eines Gels). In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform ist das elektrochrome Medium 67 ein auf die Oberfläche begrenztes elektrochromes Medium, in dem ein Material, das direkt mit einer elektrisch leitenden Elektrode oder in deren unmittelbarer Nähe verbunden ist, verbunden oder darauf begrenzt bleibt, wenn es elektrochemisch reduziert oder oxidiert wird. In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform ist das elektrochrome Medium 67 ein elektrochemisch abscheidendes elektrochromes Medium, in dem ein Material, das in der ionisch leitenden Elektrolytlösung enthalten ist, eine Schicht auf der elektrisch leitenden Elektrode bildet, wenn es elektrochemisch reduziert oder oxidiert wird.
Das elektrochrome Medium 67 umfasst mindestens eine anodische elektrochrome Komponente und mindestens eine kathodische elektrochrome Komponente, wobei die anodische Komponente ein oxidierbares Material und die kathodische Komponente ein reduzierbares Material darstellt. Bei Anlegen einer elektrischen Spannung an das elektrochrome Medium wird die anodische elektrochrome Komponente oxidiert und die kathodische elektrochrome Komponente entsprechend reduziert. Eine solche Oxidation und Reduktion führt zu einer Veränderung des Absorptionskoeffizienten von mindestens einer Wellenlänge im sichtbaren Bereich, wenn es elektrochemisch aktiviert wird. Die Kombination solcher anodischen und kathodischen elektrochemischen Komponenten im elektrochromen Medium 67 definiert die Farbe, die bei Anlegen einer elektrischen Spannung damit verbunden wird. Solche kathodischen elektrochromen Komponenten werden gemeinhin als Viologen-Farbstoffe bezeichnet, die anodischen elektrochromen Komponenten als Phenazin-Farbstoffe.
Das elektrochrome Medium 67 kann außerdem andere Materialien umfassen, wie z. B., aber nicht darauf beschränkt, Lösungsmittel, Lichtabsorbierer, Lichtstabilisatoren, thermische Stabilisatoren, Antioxidantien, Dickungsmittel, Viskositätsmodifikatoren und ähnliche Materialien.
Wie angegeben, umfasst die erste leitfähige Beschichtung 53 die Einrichtungen 56 und 58, die zweite leitfähige Beschichtung 63 umfasst die Einrichtungen 62 und 64, und die dritte leitfähige Beschichtung 65 umfasst die Einrichtungen 66 und 68. Die Einrichtungen 56, 58, 62, 64, 66 und 68 umfassen, aber beschränken sich nicht darauf, Stromschienen, die entlang der Längskanten der äußeren ersten Oberfläche 42a des Basis-Trägermaterials 42 (hinsichtlich der ersten leitfähigen Beschichtung 53), entlang der Längskanten der inneren zweiten leitfähigen Beschichtung 42b des Basis-Trägermaterials 42 (hinsichtlich der zweiten leitfähigen Beschichtung 63) bzw. entlang der Längskanten der äußeren ersten Oberfläche 69a des zweiten Trägermaterials 69 (hinsichtlich der dritten leitfähigen Beschichtung 65) montiert sein können. Wenn die Stromschienen verwendet werden, können sie durch eine beliebige, in der Technik bekannte Methode an den Oberflächen des Trägermaterials gesichert werden, sodass eine starke und haltbare Verbindung zwischen den Stromschienen und den Oberflächen des Trägermaterials entsteht. Ohne die vorliegende Erfindung einzuschränken, können in einer Ausführungsform, bei der die Trägermaterialien Glas sind, die Stromschienen, die Silber oder eine silberhaltige Farbe enthalten, mittels einer beliebigen, den Kennern der Technik bekannten Methode mit der Glasoberfläche verbunden werden. Siebdruck mit einer silberhaltigen Farbe und eine nachfolgende Härtung durch Wärme stellt ein nicht einschränkendes Beispiel eines Verfahrens dar, durch das silberhaltige Stromschienen mit einem Glas-Trägermaterial verbunden werden können. Während die Abmessungen der Einrichtungen 56, 58, 62, 64, 66 und 68 mit des Abmessungen des Fensters variieren, wie von Kennern der Technik erkannt werden kann, sind für die meisten Anwendungen Stromschienen aus Silber mit einer Dicke im Bereich von 0,002 bis 0,008 Inch (0,005 bis 0,02 cm) anwendbar, ohne die vorliegende Erfindung einschränken zu wollen. In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform können die Stromschienen eine Metallfolie, z. B. Kupferfolie sein, die mittels eines elektrisch leitfähigen Klebstoffs auf der leitfähigen Beschichtung befestigt wird.
Um die leitfähigen Beschichtungen 53, 63 und 65 mit elektrischem Strom zu versorgen, ist in einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Anschlussdraht (nicht dargestellt) an jede der Stromschienen z. B. durch Löten angeschlossen, und jeder Anschlussdraht ist wiederum mit einer elektrischen Stromquelle verbunden. Auf diese Art und Weise werden die Stromschienen 56 und 58 mit elektrischem Strom versorgt, der beim Durchgehen durch die erste leitfähige Beschichtung 53 aufgrund des elektrischen Widerstands der Beschichtung diese erste leitfähige Beschichtung 53 erwärmt, um Beschlag, Eis, Frost und ähnliches, das sich an der Fensterbaugruppe 10 bildet, zu beseitigen. Darüber hinaus wird zwischen der zweiten leitfähigen Beschichtung 63 und der dritten leitfähigen Beschichtung 66 aufgrund des Stroms, der durch die Stromschienen 62, 64, 66 und 68 an die Beschichtungen angelegt wird, eine elektrische Spannung aufgebaut, die eine entsprechende Oxidation und Reduktion der Komponenten des elektrochromen Mediums 67 bewirkt, wodurch, wie vorstehend erläutert wurde, die Lichtdurchlässigkeit des elektrochromen Mediums 67 variiert wird.
Der Strom, der die Beschichtungen 53, 63 und 65 versorgt, kann aus einer einzigen oder aus mehreren Quellen stammen. Im Einzelnen, wenn die Stromquelle Gleichstrom einspeist, können die Beschichtung 53 des ein Beschlagen vermeidenden Teilstücks 41 und die Beschichtungen 63 und 65 des elektrochromen Teilstücks 60 der ein Beschlagen vermeidenden elektrochromen Scheibenbaugruppe 40 aus der gleichen Quelle mit Strom versorgt werden. Da die elektrochrome Baugruppe mit Gleichstrom betrieben werden muss, sind jedoch die Beschichtungen 63 und 65 mittels einer separaten Gleichstromquelle zu betreiben, wenn die Beschichtung 53 mit Wechselstrom betrieben wird.
Wie erkennbar ist, ist die Leistungsdichte, die erforderlich ist, um die erste leitfähige Beschichtung 53 zu erwärmen, verschieden von der Leistungsdichte, die erforderlich ist, um die Oxidation und Reduktion der elektrochromen Komponenten im elektrochromen Medium 67 durch die zweite und dritte leitfähige Beschichtung 63 und 65 zu bewirken. Der elektrische Strom wird an die erste leitfähige Beschichtung 53 mit einer Leistungsdichte im Bereich von 0,25 bis 0,40 Watt pro Quadrat-Inch angelegt, um ein Beschlagen der Fensterbaugruppe 10 zu verhindern, z. B. 0,35 Watt pro Quadrat-Inch. Hinsichtlich der Beschichtungen 63 und 65 wird in einer nicht einschränkenden Ausführungsform der elektrische Strom mit einer Leistungsdichte im Bereich von 0,0001 bis 0,01 Watt pro Quadrat-Inch, z. B. von 0,0001 bis 0,003 Watt pro Quadrat-Inch an diesen Beschichtungen angelegt, um eine geeignete elektrische Spannung an das elektrochrome Medium 67 anzulegen, so dass die Lichtdurchlässigkeit des elektrochromen Mediums 67 variiert.
Wie angegeben, variiert die Lichtdurchlässigkeit des elektrochromen Mediums 67 bei Anlegen einer elektrischen Spannung, d. h. die Lichtdurchlässigkeit des Mediums ändert sich in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer elektrischen Spannung in diesem Medium sowie von der Größenordnung der Spannung. Die elektrochrome Fensterbaugruppe kann wahlweise dazu aktiviert werden, die Lichtdurchlässigkeit durch das elektrochrome Medium zu ändern, indem die elektrische Spannung angelegt wird und damit die Farbstoffe des elektrochromen Mediums angeregt werden, sich zu verfärben. Auf diese Art und Weise kann die elektrochrome Fensterbaugruppe geschaltet werden, und zwar zwischen einem Niveau an Lichtdurchlässigkeit, wenn keine elektrische Spannung anliegt, und einem zweiten Niveau an Lichtdurchlässigkeit, wenn elektrische Spannung anliegt. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist eine solche Farbänderung zwischen dem erregten und nicht erregten Zustand selbstlöschend, d. h. sie kann geschaltet werden zwischen einem elektrochemisch aktiviertem Zustand, wo sich die Farbe des elektrochromen Mediums bei Anlegen einer elektrischen Spannung ändert, und einem elektrochemisch nicht aktiviertem Zustand, wo das elektrochrome Medium automatisch zu seiner ursprünglichen Farbe zurückkehrt oder die Farbe gelöscht wird, z. B. in einen farblosen Zustand, wenn die elektrische Spannung nicht mehr anliegt. Dieses Merkmal kann ganz einfach durch die Ausstattung mit einem Schalter oder einem anderen Regler für das wahlweise Anlegen eines elektrischen Stroms an die Fensterbaugruppe erreicht werden. Es sollte erkannt werden, dass der ursprüngliche Zustand farblos oder mit einer Farbe oder Tönung sein kann.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform ist die elektrochrome Fensterbaugruppe schaltbar und nicht selbstlöschend, d. h. das Anlegen einer elektrischen Spannung bewirkt die Färbung des elektrochromen Mediums, und das elektrochrome Medium wird in dem gefärbten Zustand verbleiben, bis die elektrische Spannung umgekehrt oder verringert wird.
Die Farbe kann bei Anlegen einer elektrischen Spannung eine einheitliche dunkle Färbung oder Tönung sein, oder sie kann entsprechend der sich ändernden elektrischen Spannung unterschiedliche Grade einer Färbung oder Tönung annehmen. Genauer gesagt, kann eine bestimmte Färbung oder Farbschattierung über einen Bereich von Spannungen und Leistungsdichten variieren. Bei Anlegen einer niedrigen Leistungsdichte an das elektrochrome Medium beginnt die Einfärbung. Ein Erhöhen der Spannung erhöht die Menge der elektrischen Spannung, die durch das elektrochrome Medium fließt und bewirkt somit, dass der Farbton dunkler oder die Färbung intensiver wird. Auf diese Weise kann die Fensterbaugruppe unterschiedliche Grade an Lichtdurchlässigkeit durch das Anlegen unterschiedlicher elektrischer Spannungen annehmen. Somit kann die Fensterbaugruppe aufgrund der Menge der angelegten elektrischen Spannung durch das elektrochrome Medium 67 auf ein gewünschtes Maß an Dunkelheit oder Tönung eingestellt werden. Dies kann leicht bewerkstelligt werden, z. B. durch Einbindung eines Schalters oder eines anderen Reglers zwischen der Stromquelle und der Fensterbaugruppe. Obwohl es die vorliegende Erfindung nicht einschränken soll, variiert in einer speziellen Ausführungsform die Lichtdurchlässigkeit (LTA) des elektrochromen Teilstücks 60 der ein Beschlagen vermeidenden elektrochromen Scheibenbaugruppe 40 von einer minimalen LTA im Bereich von 1 bis 20 Prozent bis zu einer maximalen LTA im Bereich von 60 bis 80 Prozent. Somit kann die elektrochrome Fensterbaugruppe, wenn gewünscht, als Verdunkelung für ein Fenster wirksam werden.
Während die erste leitfähige Beschichtung 53 die ein Beschlagen vermeidende elektrochrome Scheibenbaugruppe 40 mit einer beheizten Scheibe ausstattet, versehen die zweite und dritte leitfähige Beschichtung die ein Beschlagen vermeidende elektrochrome Scheibenbaugruppe 40 mit elektrochromen Scheiben, die in der Lage sind, bei Anlegen einer elektrischen Spannung an diese die Durchlässigkeit des elektrochromen Mediums 67 zu ändern. Somit kann die ein Beschlagen vermeidende elektrochrome Baugruppe 10 sowohl Anti-Beschlag-Eigenschaften als auch elektrochrome Eigenschaften der Fensterbaugruppe 10 in einer einzigen Einheit bieten. Deshalb kann eine Flugzeugfensterbaugruppe leicht umgebaut werden, um ein elektrochromes Teilstück 60 einzuschließen, ohne ein beträchtliches zusätzliches Gewicht, da das Anti-Beschlag-Teilstück 41 als Trägermaterial der elektrochromen Baugruppe dient und nur ein zusätzliches Trägermaterial oder eine Glasplatte hinzugefügt werden muss, um die elektrochrome Zelle zu bilden. Da jede in eine solche Flugzeugfensterbaugruppe zusätzlich eingebrachte Schicht eine zusätzliche Oberfläche darstellt, die eine Reflexionsverzerrung verursachen kann, ist es darüber hinaus wünschenswert, die Anzahl der Schichten in einem solchen Flugzeugfenster so weit wie möglich zu begrenzen, ohne dass die gewünschten Merkmale der Baugruppe nachteilig beeinträchtigt werden. Die Fensterbaugruppe der vorliegenden Erfindung minimiert die Reflexionsverzerrung dadurch, dass mit nur einem zusätzlichen Trägermaterial eine elektrochemische Zelle gebildet wird, während die Anti-Beschlag-Eigenschaften beibehalten werden.
Eine solche Flugzeugfensterbaugruppe hat aufgrund der leitfähigen Schicht an der gegenüberliegenden Seite des Anti-Beschlag-Teilstücks 41 den weiteren Vorteil, dass ein Beschlagen vermieden wird. Der Einbau einer solchen elektrochromen Baugruppe macht zudem eine Fensterverdunkelung überflüssig, wie sie üblicherweise in Flugzeugfensteranwendungen verwendet wird. Da die elektrochrome Zelle durch ein Teilstück des vorhandenen Flugzeugfensters gebildet wird, entspricht die elektrochrome Fensterbaugruppe außerdem den gesetzlichen und Sicherheitsanforderungen des ursprünglichen Flugzeugfensters, ohne dass eine weitere gesetzliche Überprüfung notwendig wird.
Die Glasscheiben, die als gebogene Trägermaterialien in der vorliegenden Erfindung dienen, können mit einer beliebigen, in der Technik bekannten Methode gebogen werden und mit anderen vorgeformten gebogenen Glasscheiben zusammenpassen, deren Krümmung sehr ähnlich ist. Bei einer gleichzeitigen Umformung mehrerer Glasscheiben ist es allgemeine Praxis, Biegeeisen mit entsprechend konturierten Metallformschienen zum Stützen zweier oder mehrerer flacher Glasscheiben entlang ihrer Peripherie zu verwenden und die Eisenteile und Glasscheiben durch einen Kühlofen zu schicken. Die Erwärmung der Scheiben wird innerhalb des Kühlofens gesteuert, um die gewünschte Durchhangskonfiguration der Scheiben zu erreichen. Genauer gesagt, wenn sich die Temperatur der Glasscheiben erhöht und der Erweichungstemperatur des Glases nähert, beginnen die Scheiben aufgrund der Schwerkraft durchzuhängen und nehmen über ihre Peripherie die Konturen der Schienen an. Die nicht gestützten Teile der Glasscheiben hängen ebenfalls unter dem Einfluss der Schwerkraft bis zu einer gewünschten Konfiguration durch. Dann wird das gebogene Eisen mit den geformten Glassscheiben aus dem Kühlofen genommen, um das Glas kontrolliert abzukühlen und die Glasform zu ver festigen, z. B. durch Anlass- und Kühlzonen des Kühlofens, um die Spannung innerhalb des Glases zu minimieren. Diese Biegemethode gewährleistet eine größere Übereinstimmung der Krümmung zwischen den Scheiben, die zusammen gebogen werden. Obwohl nicht erforderlich, können flexible Polykarbonatscheiben in einer ähnlichen Art und Weise geformt werden.
Ein Beispiel für einen solchen Glühofen ist ein tunnelförmiger Kühlofen, der im US-Patent Nr. 4.804.397 von Stas u. a. sowie im US-Patent Nr. 4.687.501 von Reese offen gelegt wird, worin die Biegeeisen kontinuierlich durch den Kühlofen laufen. Andere bekannte Glühöfen umfassen z. B. Stop-and-Go-Glühöfen, in denen die Glasscheiben innerhalb separater Heizkammern von Formschienen gestützt werden, die einzeln durch den Kühlofen laufen, um die Glasscheiben zu erwärmen und zu formen.
Die gekrümmten oder gebogenen Glasscheiben, Platten oder Trägermaterialien können außerdem mittels bekannter Pressbiegetechniken hergestellt werden, wobei flache Glasscheiben bis zum Erweichungspunkt des Glases erhitzt werden und dann zwischen Innen- und Außenformteilen mit sich ergänzenden Formoberflächen bis zur gewünschten Krümmung gepresst oder umgeformt. Nach dem Biegen werden die Glasscheiben kontrolliert gekühlt, um das Glas entweder anzulassen oder rasch abzukühlen, je nach gewünschtem Verwendungszweck des Glases. Ein solches Pressbiegen ist geeignet, wenn die Scheiben in vertikaler, horizontaler oder schräger Anordnung ausgerichtet sind.
Es wurden hier Beispiele für Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es ist einzusehen, dass diese Beispiele nur zur Veranschaulichung der Erfindung dienen. Viele Variationen und Modifikationen der Erfindung erschließen sich den Kennern der Technik und sind im Umfang der folgenden Ansprüche eingeschlossen.

Claims

Elektrochrome Flugzeugfensteranordnung (10), enthaltend a) eine Außenscheibenanordnung (30); und b) eine Beschlag vermeidende elektrochrome Scheibenanordnung (40), die von der Außenscheibenanordnung (30) beabstandet ist und eine Kammer (16) dazwischen bildet, wobei die Beschlag vermeidende elektrochrome Scheibenanordnung (40) enthält: i) ein erstes Substrat (42) mit einer ersten Oberfläche (42a), enthaltend eine erste leitfähige Beschichtung (53) und eine zweite Oberfläche (42b), enthaltend eine zweite leitfähige Beschichtung (63); ii) ein zweites Substrat (69), beabstandet von dem ersten Substrat (42), wobei das zweite Substrat (69) eine erste Oberfläche (62a), enthaltend eine dritte leitfähige Beschichtung (65), enthält, wobei die zweite Oberfläche (42b) des ersten Substrats (42) und die erste Oberfläche (69a) des zweiten Substrats (69) einander zugewandt in voneinander beabstandeter Anordnung liegen, um eine Kammer dazwischen zu bilden; iii) ein elektrochromes Medium (67) in der Kammer enthalten und in Kontakt mit der zweiten (63) und dritten leitfähigen Beschichtung (65), wobei das elektrochrome Medium (67) eine Lichtdurchlässigkeit aufweist, die bei Anlegen einer elektrischen Spannung an dem elektrochromen Medium (67) variiert; iv) Einrichtungen (56, 58) zum Anlegen eines elektrischen Stroms an der ersten leitfähigen Beschichtung (53), um die erste leitfähige Beschichtung (53) zu erwärmen, wodurch ein Beschlagen der Fensteranordnung vermieden wird; und v) Einrichtungen (62, 64, 66, 68) zum Anlegen eines elektrischen Stroms an der zweiten (63) und dritten (65) leitfähigen Beschichtungen, um die elektrische Spannung in dem elektrochromen Medium (67) aufzubauen und die variable Lichtdurchlässigkeit des elektrochromen Mediums (67) zu variieren, wobei der elektrische Strom an der ersten leitfähigen Beschichtung (53) mit einer Leistungsdichte im Bereich von 1,61 bis 2,58 W/cm² (0,25 bis 0,4 Watt/Zoll²) aufgebracht ist, um ein Beschlagen zu vermeiden.
Fensteranordnung (10) nach Anspruch 1, bei der die Außenscheibenanordnung (30) und die Beschlag vermeidende elektrochrome Scheibenanordnung (40) konturiert sind.
Fensteranordnung (10) nach Anspruch 1, bei der das erste Substrat (42) weiter eine haftende Zwischenschicht (43) enthält, angeordnet entlang zumindest einem Abschnitt der ersten Oberfläche (42a) des ersten Substrats (42), und eine Geräuschdämpfungsmaterialschicht, angeordnet über der haftenden Zwischenschicht (43).
Fensteranordnung (10) nach Anspruch 3, bei der die erste leitfähige Beschichtung (53) zwischen der haftenden Schicht (43) und der Basisschicht (46) des ersten Substrats (42) angeordnet ist.
Fensteranordnung (10) nach Anspruch 1, bei der die erste, zweite und dritte leitfähige Beschichtung (53, 63, 65) ausgewählt sind aus Metall- und Metalloxidbeschichtungen, insbesondere Zinnoxid, fluordotiertem Zinnoxid, Indiumzinnoxid, antimondotiertem Zinnoxid, Indiumzinnoxid/Metall/Indiumzinnoxid, Silber, Gold und Kombinationen davon.
Fensteranordnung (10) nach Anspruch 1, bei der der elektrische Strom angelegt wird an der zweiten und der dritten leitfähigen Beschichtung (63, 65) in einem Leistungsdichtebereich von 0,000645 bis 0,0645 W/cm² (0,0001 bis 0,01 Watt/Zoll²), um die Lichtdurchlässigkeit des elektrochromen Mediums (67) zu variieren.
Fensteranordnung (10) nach Anspruch 1, bei der das elektrochrome Medium (67) zumindest eine anodische elektrochrome Komponente und zumindest eine kathodische elektrochrome Komponente enthält, und bei der das Anlegen von elektrischer Spannung an dem elektrochromen Medium (67) eine gleichzeitige Oxidation der anodischen elektrochromen Komponente und Reduktion der kathodischen elektrochromen Komponente verursacht, dadurch eine verminderte Lichtdurchlässigkeit verursachend.
Fensteranordnung (10) nach Anspruch 8, bei der das elektrochrome Medium (67) selbstlöschend bei Elimination oder Verringerung der elektrischen Spannung an dem elektrochromen Medium (67) ist.
Fensteranordnung (10) nach Anspruch 1, bei der die Lichtdurchlässigkeit der elektrochromen Scheibenanordnung (48) der Fensteranordnung (10) zwischen einem minimalen LTA im Bereich von 1 bis 20 % und einem maximalen LTA im Bereich von 60 bis 80 % variiert.
Fensteranordnung (10) nach Anspruch 1, bei der das erste und das zweite dazu beabstandete Substrat (42, 69) aus Glas ist.
Fensteranordnung (10) nach Anspruch 1, bei der die Außenscheibenanordnung (30) eine laminierte Scheibe enthält, enthaltend eine Acrylinnen schicht (38), eine Acrylaußenschicht (34) und eine Zwischenschicht (36), die zwischen und anhaftend an der Acrylinnenschicht (38) und der Acrylaußenschicht (34) angeordnet ist.
Fensteranordnung (10) nach Anspruch 11, bei der die Acrylinnenschicht (38) ein gerecktes Acryl im Bereich von 0,5 bis 1,0 cm (0,2 bis 0,4 Zoll) Dicke, die Acrylaußenschicht (34) ein gerecktes Acryl im Bereich von 0,5 bis 1,0 cm (0,2 bis 0,4 Zoll) Dicke und die Zwischenschicht (36) Polyvinylbutyral im Bereich von 0,064 bis 0,127 cm (0,025 bis 0,05 Zoll) Dicke ist.
Fensteranordnung (10) nach Anspruch 3, bei der die Geräuschdämpfungsmaterialschicht (44) ein Laminat ist, enthaltend eine Polyvinylbutyralschicht und ein Polyester, angeordnet über und in Kontakt mit der Polyvinylbutyralschicht.
Fensteranordnung (10) nach Anspruch 13, bei der die erste leitfähige Beschichtung (53) zwischen der haftenden Schicht (43) und dem Basissubstrat (42) der Vibration dämpfenden/Schall absorbierenden Scheibenanordnung angeordnet ist.
Elektrochrome Flugzeugfensteranordnung (10) nach Anspruch 14, weiter enthaltend eine Abstandhalterrahmenanordnung (20) zum Zurückhalten der Außenscheibenanordnung (30), wobei die Abstandhalterrahmenanordnung (20) die Kammer (16) zwischen der Außenscheibenanordnung (30) und der Beschlag vermeidenden elektrochromen Scheibenanordnung (40) bereitstellt.