[发明专利]用于隔热玻璃单元的真空窗用玻璃支柱以及由其形成的隔热玻璃单元

说明书

技术领域

本公开涉及在隔热玻璃单元(IGU)特别是在真空窗用隔热玻璃单元中使用的支柱、以及包含该支柱的隔热玻璃单元。

背景技术

用于隔热玻璃单元的支柱在例如美国专利No.6,479,112和美国专利公布No.2010/0260950中已有所描述。

发明内容

单层玻璃窗通常为不良隔热体，并且它们在建筑物中的使用导致结构产生显著的热损失，并且由于较高的加热/冷却成本以及较高的初始制造成本而导致较高的建筑维护成本，因为必须为建筑物指定较大的加热/冷却设备以用于补偿能量损失。包括具有基本上彼此平行的主表面(在该主表面之间具有“空间”或“间隙”)的两个窗格玻璃的双层窗玻璃是一项改进，因为它们在窗格之间的空间中提供气体诸如空气、氩气等的隔热层。如果双层玻璃窗之间的空间没有气体，即空间被密封并且施加真空以去除窗格之间的气体，则可进一步改善窗户的隔热能力。这种类型的窗通常被称为真空隔热玻璃单元。然而，在这些窗构造中，特别是在例如商业结构中发现的较大窗中，窗的内部与窗的外部之间的压力差可能导致玻璃窗格向内翘曲。这样的翘曲是不期望的，因为其将不期望的应力施加到通常的脆性材料例如玻璃，并且在极端情况下，窗格可能彼此接触，从而降低真空的隔热效果。为解决这一问题，制造商在双层窗的玻璃面板之间放置一系列通常被称为支柱的小结构，以防止该面板在施加真空时发生翘曲。具有这种支柱阵列的窗被称为真空隔热窗用玻璃单元。包括真空窗用玻璃的窗结构通过增加支撑窗格并且防止玻璃面板向内翘曲的一系列支柱来减小玻璃面板的翘曲。

真空窗用玻璃相对于隔热提供改进，并且通过增加一系列支柱来抑制窗格玻璃的翘曲。然而，支柱带来了另外的问题。支柱具有比窗格之间的抽空空间更高的热导率，并且每个支柱在两个窗格之间形成用于降低窗的隔热性能的热传递的路径。因此，通常希望使与窗格玻璃接触的支柱保持较小的总表面积，以减少与支柱相关联的热传递增加。另外，出于美观原因，支柱的总表面积和单个支柱本身被最小化，以最大程度减小对通过窗的光传播干扰并且使对观察者通过窗进行观察的干扰最小化。由于整个支柱阵列的表面积通常较小，因此从窗格玻璃传送至支柱的压缩应力可能较高，并且支柱可能在所施加的负载下碎裂、断裂和/或变形。因此，支柱必须具有合适的高抗压强度，以免在是所施加的负载下毁坏。相反地，窗格玻璃承受的压缩应力可能在支柱的边缘处剧增，因为边缘特别是锋利边缘在例如接触玻璃的支柱的表面与对应的支柱侧壁之间成约90度的角，这可能导致玻璃的应力在支柱的边缘处集中。许多当前的支柱设计通常采用锋利的支柱边缘，并且可能由于由支柱的边缘产生的应力集中而易于使得玻璃碎裂。

总的来说，在减小支柱的尺寸和/或支柱阵列的总表面积以减少热传递时，单个支柱上的压缩应力增大，并且支柱更容易在高负载下毁坏。因此，需要具有改善的热传递特性例如较低热导率并且可承受抗压负载的支柱。本公开提供了可通过减小支柱相对于玻璃表面的接触面积和/或改善支柱的负载承受能力和/或减小在支柱边缘处产生的窗格玻璃中的应力集中来降低支柱的热导率的新型支柱设计。另外，如果支柱设计包括复杂的结构，则该设计允许在整个支柱结构中与局部环境流体连通，从而防止在支柱本身内部捕集不期望的气体。

本公开涉及用于制造隔热玻璃单元特别是真空窗用隔热玻璃单元的支柱。本发明还涉及包括所述支柱的隔热玻璃单元。

在一个实施方案中，本公开提供了在真空隔热玻璃单元中使用的支柱，该支柱包括：

主体，该主体包括：

第一表面和相背对的第二表面；其中该第一表面包括：

多个第一结构，每个第一结构具有第一结构基部以及与该第一结构基部相背对的第一结构面；

位于多个第一结构之间的至少一个第一空隙区域；和

被定位在多个第一结构之间的第一下陷表面区域，该第一下陷表面区域与第一结构基部互连；

至少一个侧壁；

邻接第一表面和至少一个侧壁的第一周边边缘、以及邻接第二表面和至少一个侧壁的第二周边；

至少一个第一通道，该至少一个第一通道具有第一端部和第二端部、以及邻近第一表面的第一通道开口；

其中该第一通道通过其第一端部和第二端部中的至少一者与局部环境流体连通；

其中该至少一个第一空隙区域在平行于第一表面的方向上与局部环境流体连通并且/或者与至少一个第一通道流体连通；

其中该多个第一结构的高度小于第一通道的深度；并且