CN104030578B - 真空复合隔离围护构件 - Google Patents

Abstract

一种真空复合隔离围护构件，随机自支撑真空隔离构件的隔离板之间无支撑设置真空隔离层，位于上层构件与下层构件之间随机位置可设置粘接点，真空复合隔离围护构件包括外框、一对隔离板和单向抽气嘴；一对隔离板的外侧面边缘与所述外框的凹槽内侧面密封连接；单向抽气嘴嵌装于所述外框内。本发明实现了无需支撑物布放工艺，以随机自支撑方式形成围护构件，由于制作工艺发生了根本改变，使得能够阻燃、隔热的真空复合隔离围护构件的生产成本大幅下降、而工艺简单、生产效率高、性能更加稳定。单向抽气嘴使得使用本发明的结构物能够长期保持优异的隔离性能。

Description

真空复合隔离围护构件

技术领域

本发明涉及隔离构件，具体说是一种真空隔离构件及真空隔离围护构件。

背景技术

现有真空隔离构件的关键技术在于密封和支撑物的布置，典型的，现有的真空玻璃，其结构复杂、工艺繁琐：支撑物布置困难：每平米真空玻璃上分布大约有600～1000颗支撑物，支撑物一般由金属小圆柱制成，直径在0.3mm～0.6mm之间，在合片前先由机械或人工按要求布放在玻璃平面上。由于支撑物的存在，会带来如下几方面缺陷：1、微小的支撑物由于不透明，近距离还是能够被肉眼看到，影响玻璃的美观；2、两片玻璃之间数量众多的支撑物都是热桥，增加了真空玻璃的热导；3、因大气压的存在，会在支撑物与玻璃接触部位产生接触应力，导致玻璃赫兹裂纹的产生，影响玻璃的可靠性应用；4、外加支撑点机械自动化虽已解决，但有玻璃移动过程中容易易位、脱落等问题；点胶和点阵固定支撑方式也有生产效率低、工艺复杂问题，丝网印刷等大片玻璃布点存在难以实现、成本高等问题。

支撑物影响透明度、观感和隔热、隔音性能；复杂的结构、繁琐的生产工艺是造成现有真空玻璃的生产效率低、废品率高、生产成本和出售价格高居不下的根本原因。目前世界上的真空隔离构件均采用了使用支撑物防止两层构件贴合、失去隔音隔热的作用。

公布号为CN 102951795 A公开了一种使用一对相对外凸的玻璃来避免支撑物以及由此带来的复杂生产工艺，但是使用该工艺，不可避免地要面临由于凸面带来的光折射问题、玻璃加工的成型控制工艺难度增加和由此带来的成本上升、生产效率降低的问题。

由于真空隔离构建所具备的隔热保温性能，在节能建筑方面获得了广泛应用。然而，对于真空隔离构件的生产和使用存在三个制约其发展的瓶颈：

一、现有的真空玻璃，其结构复杂、工艺繁琐：支撑物布置困难：由于支撑物的存在，会带来如下几方面缺陷：1、微小的支撑物由于不透明，近距离还是能够被肉眼看到，影响玻璃的美观；2、两片玻璃之间数量众多的支撑物都是热桥，增加了真空玻璃的热导；3、因大气压的存在，会在支撑物与玻璃接触部位产生接触应力，导致玻璃赫兹裂纹的产生，影响玻璃的可靠性应用；4、外加支撑点机械自动化虽已解决，但有玻璃移动过程中容易易位、脱落等问题；点胶和点阵固定支撑方式也有生产效率低、工艺复杂问题，丝网印刷等大片玻璃布点存在难以实现、成本高等问题。

二、现有的隔离构件，如果采用阻燃材料，难以制作成围护构件，无法实现保温隔热的效果；如果采用隔热性能好的材料，无法达到阻燃的要求。使得阻燃和隔热的工艺重复，提高了成本。

三、围护构件由于构件本身在微观上存在的微孔造成的呼吸效应，真空度无法长期维持在一个较高的水平，较低的真空度其隔热、隔音性能大幅下降，失去了围护构件的应有的保温隔热能力，也就失去了其作用和意义，一旦构件失去了其真空构造，其隔热作用将无法挽回。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是同时解决上述关键问题，提供一种大幅降低真空隔离构件的工艺复杂程度，降低成本，不影响观感和隔热、隔音性能的随机自支撑真空隔离构件，以及利用该构件构成的无需支撑布放工艺、能够达到阻燃、隔温性能、能够长时间进行维护，维持围护构件的真空度的真空复合隔离围护构件。

所述随机自支撑真空隔离构件，其特征是：构件主体由上层构件、下层构件、在上层构件与下层构件之间既无支撑结构也无支撑设置的真空隔离层、沿上层构件与下层构件边缘的环形密封圈、以及位于上层构件与下层构件之间随机位置的粘接点构成，所述粘接点所占面积不大于上层构件或下层构件所占面积的60％。

一种典型的特例是，所述粘接点所占面积为零，即在上层构件与下层构件之间无粘接点。

或者，所述粘接点为圈状、条状或点状，粘接点所占真空隔离构件的面积为20％。

一种上层构件和下层构件的一种典型结构，未抽真空状态的所述上层构件和下层构件为相互平行的平板状，上层构件和下层构件的内侧面的平行度公差不大于1毫米。

另一种上层构件和下层构件的结构情形，所述上层构件和下层构件为相互平行、形状一致的弧形。

特别地，所述上层构件和下层构件为玻璃。

一种优化方案，所述上层构件和下层构件为阻燃材料。

一种利用上述随机自支撑真空隔离构件的真空复合隔离围护构件，其特征是：所述真空复合隔离围护构件包括外框、随机自支撑真空隔离构件、以及单向抽气嘴；所述外框的内侧设有凹槽，一对所述上层构件与下层构件的边缘嵌装于所述凹槽内，所述环形密封圈设置于一对上层构件与下层构件的外侧面边缘与所述外框的凹槽内侧面；

所述单向抽气嘴嵌装于所述外框内，使一对上层构件与下层构件间的间隙与外界单向向外界连通。

本发明的无支撑真空构件技术方案是基于对围护构件的深入研究的基础上做出的，研究发现，围护构件的真空隔离层的厚度在50微米甚至以下，仍然可以起到良好的隔音、隔热的作用；进一步研究表明，由于在微观下，隔离构件的真空隔离层两面不存在绝对光滑平面，而真正在看似两面贴合的情况下，围护构件看似完全贴合的两层构件之间实际上只会存在0～3个接触点，这4种情况分别存在于：1、两层构件之间的中部无接触，依靠周边的密封圈支撑受力；2、仅两层隔离构件中部1点接触，由该支撑点和周边密封圈支撑受力；3、中部2点接触；4、中部3点接触。这样的接触点是由于构件的微观结构随机形成的，成为随机的自支撑，其余部分仍然存在真空隔离层，仍然具有真空隔离所具备的隔音、隔热性能。

基于以上的研究发现，使我们能够摒弃传统的观念，使用无需特殊加工制作的隔离构件，典型的是普通平面玻璃构件，也无需使用支撑物，而由真空状态下两层隔离构件本身随机形成的支撑点作为支撑，即可形成真空隔离层。

应用无人为放置支撑物或设置支撑结构的随机自支撑围护构件，其有益效果是明显的，大幅降低了围护构件生产制作的工艺复杂程度，也因此降低了生产成本和提高了生产效率，同时不影响围护构件的观感和隔热、隔音性能。

本发明实现了无需支撑物布放或隔离构件的支撑结构制作工艺，以随机自支撑方式形成围护构件，由于制作工艺发生了根本改变，能够以阻燃材料构成隔离板，使得能够阻燃、隔热的真空复合隔离围护构件的生产成本大幅下降、而工艺简单、生产效率高、性能更加稳定。

本发明的真空复合隔离围护构件由于在外框上预留了单向抽气嘴，在构件的真空度无法满足要求时，可以随时外接抽真空设备，维持构件本身的真空度，恢复并保持其隔热、保温性能，使得使用本发明围护构件的结构能够长期保持其优异的性能。

附图说明

图1是本发明随机自支撑真空隔离构件的结构示意图，

图2是本发明真空复合隔离围护构件的结构示意图，

图3是图2的左视图，

图4是图3中A处放大图，

图5是一种不透明构件结构实施例示意图，

图6是图5中B处放大图。

图中：1—环形密封圈，2—上层构件，3—下层构件，4—粘接点，5—真空隔离层，6—外框，7—隔离板，8—单向抽气嘴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：如图1所示，所述随机自支撑真空隔离构件，构件主体由上层构件2、下层构件3、在上层构件与下层构件之间无支撑设置的真空隔离层5、沿上层构件与下层构件之间周边的环形密封圈1、以及位于上层构件与下层构件之间随机位置的粘接点4构成，所述粘接点4所占面积不大于上层构件或下层构件所占面积的60％。

一种典型特例是：所述粘接点4所占面积为零，即在上层构件与下层构件之间无粘接点。

无粘接点的情况有下述几种：

1、上层构件与下层构件仅依靠周边的环形密封圈的支撑力，上层构件与下层构件之间即使在有真空隔离层的状态也没有直接接触。与依靠异形的构件本身来做支撑不同的是，未抽真空状态的上层构件2和下层构件3的内侧面的外观上是平行的。通常情况下，已安装后的上层构件2和下层构件3在同一位置、同一方向上的形状一致，二者是平行的。

2、上层构件与下层构件在有真空隔离层的状态下仅一点接触。平行构件在大气压力下，在两层构件的中部一点接触。

3、上层构件与下层构件在有真空隔离层的状态下仅二点接触。平行构件在大气压力下，在两层构件的中部有二点接触。

4、上层构件与下层构件在有真空隔离层的状态下仅三点接触。平行构件在大气压力下，在两层构件的中部三点接触。

上述三种接触点都是由于构件本身的微观构造不会绝对平滑形成的，因此接触点的位置通常在中部随机出现，理论上几乎不可能出现三点在同一直线的情况，在具备三个支撑点后，也几乎不会出现第4个正好均分受力的支撑点，此时其他区域均为真空状态。尽管间距很小，但已经能够起到隔音、隔热的作用。

为了针对带真空隔离层的整体隔离构件本身牢固性能相对较弱的缺陷，我们在上层构件与下层构件之间布置透明的粘接剂，可以大幅增强隔离构件的结实程度，且粘接剂的强度效果远远好于分离的支撑件。

作为实施例，所述粘接点4为圈状、条状、点状或不规则形状。均匀分布的粘接点，可以使隔离构件的抗应力性能整体提高。

一种较为典型的情况，粘接点4所占真空隔离构件的面积为20％，或点状分布所占面积在3％～10％。

未抽真空状态的所述上层构件2和下层构件3为相互平行的平板状，上层构件2和下层构件3的内侧面的平行度公差不大于1毫米。实际上绝对的平行状态是不存在的，本申请方案正是利用了这种微观下的不平整实现的随机自支撑。最常见的是，所述上层构件2和下层构件3为外观上相互平行的平板状。另外较为常见的情形，所述上层构件2和下层构件3为相互平行、形状一致的弧形。

所述上层构件2和下层构件3之间环形密封圈厚度为0.05mm～3mm。通常的环形密封圈是首尾相接、边沿呈矩形，也不排除环形密封圈的边沿为圆弧形或其他形状。较好的工艺情况下，所述上层构件2和下层构件3之间环形密封圈焊料厚度为0.05mm～0.1mm。较薄的焊料使隔离构件整体体积减小、重量更轻。隔音隔热的性能几乎没有区别。

一种两层构件间距的典型情况，所述上层构件2和下层构件3之间的间距不大于上层构件2和下层构件3之间的环形密封圈的厚度。该特征也同样说明了，本技术方案并不需要依靠构件本身的结构，例如外凸的结构来实现无支撑的真空隔离，在外界大气压力下，构件内凹，使上层构件与下层构件之间的距离变小。

一种实施例是，所述上层构件和下层构件为玻璃。或者，所述上层构件和下层构件为阻燃材料。

此时围护构件可以实现同时隔热和阻燃的性能。突破了现有技术中可以实现隔热时难于实现阻燃，或者可以实现阻燃性能时又难以实现隔热的障碍。

一种利用上述随机自支撑真空隔离构件的真空复合隔离围护构件，如图2～6所示，所述构件包括外框6和单向抽气嘴8；所述外框6的内侧设有凹槽，所述一对上层构件与下层构件的边缘嵌装于所述凹槽内，所述环形密封圈1设置于一对上层构件与下层构件的外侧面边缘与所述外框6的凹槽内侧面；所述单向抽气嘴8嵌装于所述外框6内，使一对上层构件与下层构件间的间隙与外界单向向外界连通。

所述一对隔离板的大面重叠设置，二者的内侧面在未抽真空状态下平行度公差不大于1毫米；即使在平行度公差极小,不考虑微观状态的不平整时，绝对的平行状态也是不存在的，本申请方案正是利用了这种微观下的不平整实现的随机自支撑。最常见的是，所述上层构件2和下层构件3为外观上相互平行的平板状。另外较为常见的情形，所述上层构件2和下层构件3为相互平行、形状一致的弧形。

如图3、5，所述外框1的内侧设有凹槽，所述一对上层构件与下层构件及隔离板7的边缘嵌装于所述凹槽内，一对隔离板7的外侧面边缘与所述外框6的凹槽内侧面密封连接。在两侧隔离板的外侧面边缘部分与外框内侧之间形成一周的环形密封圈之后，一对隔离板的内侧之间的空隙即与外界隔绝，通过在真空室的制作或后期的抽真空过程后，空隙部分即可形成满足真空度要求的真空。此时一对隔离板会出现下述4种情况：

1、一对隔离板仅依靠周边与外框之间的密封焊料的焊接力，由于设置间隙的存在，一对隔离板之间即使在有真空隔离层5的状态也没有直接接触。与依靠异形的构件本身来做支撑不同的是，未抽真空状态的隔离板的内侧面的外观上是平行的。通常情况下，已安装后的隔离板在同一位置、同一方向上的形状一致，二者是平行的。

2、由于设置间隙和抽真空后外界气压的存在，一对隔离板在有真空隔离层的状态下仅一点接触。内侧面平行的隔离板在大气压力下，在两层隔离板的中部一点接触。

3、由于设置间隙和抽真空后外界气压的存在，一对隔离板在有真空隔离层的状态下仅二点接触。内侧面平行的隔离板在大气压力下，在两层隔离板的中部有二点接触。

4、由于隔离板的表面微观构造的不平整，一对隔离板在有真空隔离层的状态下仅三点接触。隔离板在大气压力下，在一对隔离板的中部三点接触。

上述三种接触点都是由于隔离板本身的微观构造不会绝对平滑形成的，因此接触点的位置通常在中部随机出现，理论上几乎不可能出现三点在同一直线的情况，在具备三个支撑点后，也几乎不会出现第4个正好均分受力的支撑点，此时其他区域均为真空状态。尽管间距很小，但已经能够起到隔音、隔热的作用。基于这项研究，可以完全省去人为的支撑物，从而也完全改变了围护构件的制做工艺。

一种典型应用是，所述隔离板7为玻璃。此时该构件作为真空玻璃。在构件本身为不透明材料时，可以使用阻燃材料，此时围护构件可以实现同时隔热和阻燃的性能。作为实施例，如图5、6所示，一对所述隔离板7的外侧面与所述外框6的外侧面平齐。以便于与其它构件组合使用。可以作为建筑围护结构。

为了针对带真空隔离层的整体围护构件本身牢固性能相对较弱的缺陷，可以在上层构件与下层构件之间布置粘接剂，在玻璃的隔离板之间使用透明的粘接剂，可以大幅增强隔离构件的结实程度，且粘接剂的强度效果远远好于分离的支撑件。

作为实施例，使用所述粘接剂所形成的粘接点的形状可以是为圈状、条状、点状或不规则形状。均匀分布的粘接点，可以使隔离构件的抗应力性能整体提高。

如图2、3、5，所述单向抽气嘴8嵌装于所述外框6内，使一对隔离板间的间隙与外界向外单向连通。单向抽气嘴使得围护构件免除了由于构件微观空隙以及内部与外界气压造成的呼吸效应所带来的真空隔离层5真空度降低，以致不满足真空构件保温性能的状况，这种状况是真空围护构件中所普遍存在的，一旦失去真空隔离层，围护构件的使用效果和价值会大为降低。本发明由于单向抽气嘴的设置，可以使围护构件可以定期或不定期进行抽真空维护，使失去使用效果的构件恢复其保温隔热功能。

上述随机自支撑真空隔离构件的各实施例在真空复合隔离围护构件中均可以分别独立或混合实现。

Claims (7)

1.一种利用随机自支撑真空隔离构件的真空复合隔离围护构件，其特征是：所述真空复合隔离围护构件包括外框(6)、随机自支撑真空隔离构件、以及单向抽气嘴(8)；其中，随机自支撑真空隔离构件的构件主体由上层构件(2)、下层构件(3)、在上层构件与下层构件之间既无支撑结构也无支撑设置的真空隔离层(5)、沿上层构件与下层构件边缘的环形密封圈(1)、以及位于上层构件与下层构件之间随机位置的粘接点(4)构成，所述粘接点(4)所占面积不大于上层构件或下层构件所占面积的60％；所述外框(6)的内侧设有凹槽，所述上层构件与下层构件的边缘嵌装于所述凹槽内，所述环形密封圈(1)设置于上层构件与下层构件的外侧面边缘与所述外框(6)的凹槽内侧面；

所述单向抽气嘴(8)嵌装于所述外框(6)内，使上层构件与下层构件间的间隙与外界单向向外界连通。

2.根据权利要求1所述的真空复合隔离围护构件，其特征是：所述粘接点(4)所占面积为零，即在上层构件与下层构件之间无粘接点。

3.根据权利要求1所述的真空复合隔离围护构件，其特征是：所述粘接点(4)为圈状、条状或点状，粘接点(4)所占面积为20％。

4.根据权利要求1或2所述的真空复合隔离围护构件，其特征是：未抽真空状态的所述上层构件(2)和下层构件(3)为相互平行的平板状，上层构件(2)和下层构件(3)的内侧面的平行度公差不大于1毫米。

5.根据权利要求1或2所述的真空复合隔离围护构件，其特征是：所述上层构件(2)和下层构件(3)为相互平行、形状一致的弧形。

6.根据权利要求1或2所述的真空复合隔离围护构件，其特征是：所述上层构件和下层构件为玻璃。

7.根据权利要求1或2所述的真空复合隔离围护构件，其特征是：所述上层构件和下层构件为阻燃材料。