[發(fā)明專利]用于隔熱玻璃單元的真空窗用玻璃支柱以及由其形成的隔熱玻璃單元

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680014154.3
• 申請(qǐng)日: 2016-03-07
• 公開（公告）號(hào): CN107429537A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 瑪格麗特·M·沃格爾-馬丁;柳德米拉·A·佩庫(kù)洛夫斯基;戈登·A·屈恩雷;布賴恩·K·尼爾森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 3M創(chuàng)新有限公司
• 主分類號(hào): E06B3/663
• 分類號(hào): E06B3/663
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11112
• 代理人: 顧紅霞,彭會(huì)

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及在隔熱玻璃單元(IGU)特別是在真空窗用隔熱玻璃單元中使用的支柱、以及包含該支柱的隔熱玻璃單元。

背景技術(shù)

用于隔熱玻璃單元的支柱在例如美國(guó)專利No.6,479,112和美國(guó)專利公布No.2010/0260950中已有所描述。

發(fā)明內(nèi)容

單層玻璃窗通常為不良隔熱體，并且它們?cè)诮ㄖ镏械氖褂脤?dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著的熱損失，并且由于較高的加熱/冷卻成本以及較高的初始制造成本而導(dǎo)致較高的建筑維護(hù)成本，因?yàn)楸仨殲榻ㄖ镏付ㄝ^大的加熱/冷卻設(shè)備以用于補(bǔ)償能量損失。包括具有基本上彼此平行的主表面(在該主表面之間具有“空間”或“間隙”)的兩個(gè)窗格玻璃的雙層窗玻璃是一項(xiàng)改進(jìn)，因?yàn)樗鼈冊(cè)诖案裰g的空間中提供氣體諸如空氣、氬氣等的隔熱層。如果雙層玻璃窗之間的空間沒有氣體，即空間被密封并且施加真空以去除窗格之間的氣體，則可進(jìn)一步改善窗戶的隔熱能力。這種類型的窗通常被稱為真空隔熱玻璃單元。然而，在這些窗構(gòu)造中，特別是在例如商業(yè)結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)的較大窗中，窗的內(nèi)部與窗的外部之間的壓力差可能導(dǎo)致玻璃窗格向內(nèi)翹曲。這樣的翹曲是不期望的，因?yàn)槠鋵⒉黄谕膽?yīng)力施加到通常的脆性材料例如玻璃，并且在極端情況下，窗格可能彼此接觸，從而降低真空的隔熱效果。為解決這一問(wèn)題，制造商在雙層窗的玻璃面板之間放置一系列通常被稱為支柱的小結(jié)構(gòu)，以防止該面板在施加真空時(shí)發(fā)生翹曲。具有這種支柱陣列的窗被稱為真空隔熱窗用玻璃單元。包括真空窗用玻璃的窗結(jié)構(gòu)通過(guò)增加支撐窗格并且防止玻璃面板向內(nèi)翹曲的一系列支柱來(lái)減小玻璃面板的翹曲。

真空窗用玻璃相對(duì)于隔熱提供改進(jìn)，并且通過(guò)增加一系列支柱來(lái)抑制窗格玻璃的翹曲。然而，支柱帶來(lái)了另外的問(wèn)題。支柱具有比窗格之間的抽空空間更高的熱導(dǎo)率，并且每個(gè)支柱在兩個(gè)窗格之間形成用于降低窗的隔熱性能的熱傳遞的路徑。因此，通常希望使與窗格玻璃接觸的支柱保持較小的總表面積，以減少與支柱相關(guān)聯(lián)的熱傳遞增加。另外，出于美觀原因，支柱的總表面積和單個(gè)支柱本身被最小化，以最大程度減小對(duì)通過(guò)窗的光傳播干擾并且使對(duì)觀察者通過(guò)窗進(jìn)行觀察的干擾最小化。由于整個(gè)支柱陣列的表面積通常較小，因此從窗格玻璃傳送至支柱的壓縮應(yīng)力可能較高，并且支柱可能在所施加的負(fù)載下碎裂、斷裂和/或變形。因此，支柱必須具有合適的高抗壓強(qiáng)度，以免在是所施加的負(fù)載下毀壞。相反地，窗格玻璃承受的壓縮應(yīng)力可能在支柱的邊緣處劇增，因?yàn)檫吘壧貏e是鋒利邊緣在例如接觸玻璃的支柱的表面與對(duì)應(yīng)的支柱側(cè)壁之間成約90度的角，這可能導(dǎo)致玻璃的應(yīng)力在支柱的邊緣處集中。許多當(dāng)前的支柱設(shè)計(jì)通常采用鋒利的支柱邊緣，并且可能由于由支柱的邊緣產(chǎn)生的應(yīng)力集中而易于使得玻璃碎裂。

總的來(lái)說(shuō)，在減小支柱的尺寸和/或支柱陣列的總表面積以減少熱傳遞時(shí)，單個(gè)支柱上的壓縮應(yīng)力增大，并且支柱更容易在高負(fù)載下毀壞。因此，需要具有改善的熱傳遞特性例如較低熱導(dǎo)率并且可承受抗壓負(fù)載的支柱。本公開提供了可通過(guò)減小支柱相對(duì)于玻璃表面的接觸面積和/或改善支柱的負(fù)載承受能力和/或減小在支柱邊緣處產(chǎn)生的窗格玻璃中的應(yīng)力集中來(lái)降低支柱的熱導(dǎo)率的新型支柱設(shè)計(jì)。另外，如果支柱設(shè)計(jì)包括復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，則該設(shè)計(jì)允許在整個(gè)支柱結(jié)構(gòu)中與局部環(huán)境流體連通，從而防止在支柱本身內(nèi)部捕集不期望的氣體。

本公開涉及用于制造隔熱玻璃單元特別是真空窗用隔熱玻璃單元的支柱。本發(fā)明還涉及包括所述支柱的隔熱玻璃單元。

在一個(gè)實(shí)施方案中，本公開提供了在真空隔熱玻璃單元中使用的支柱，該支柱包括：

主體，該主體包括：

第一表面和相背對(duì)的第二表面；其中該第一表面包括：

多個(gè)第一結(jié)構(gòu)，每個(gè)第一結(jié)構(gòu)具有第一結(jié)構(gòu)基部以及與該第一結(jié)構(gòu)基部相背對(duì)的第一結(jié)構(gòu)面；

位于多個(gè)第一結(jié)構(gòu)之間的至少一個(gè)第一空隙區(qū)域；和

被定位在多個(gè)第一結(jié)構(gòu)之間的第一下陷表面區(qū)域，該第一下陷表面區(qū)域與第一結(jié)構(gòu)基部互連；

至少一個(gè)側(cè)壁；

鄰接第一表面和至少一個(gè)側(cè)壁的第一周邊邊緣、以及鄰接第二表面和至少一個(gè)側(cè)壁的第二周邊；

至少一個(gè)第一通道，該至少一個(gè)第一通道具有第一端部和第二端部、以及鄰近第一表面的第一通道開口；

其中該第一通道通過(guò)其第一端部和第二端部中的至少一者與局部環(huán)境流體連通；

其中該至少一個(gè)第一空隙區(qū)域在平行于第一表面的方向上與局部環(huán)境流體連通并且/或者與至少一個(gè)第一通道流體連通；

其中該多個(gè)第一結(jié)構(gòu)的高度小于第一通道的深度；并且