CN113330180A - 立面玻璃窗和绝缘玻璃窗单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种立面玻璃窗（11），其具有金属框架（3）和插入到框架中的绝缘玻璃窗单元（1），所述单元具有至少两个玻璃板（4a、4b）和在所述玻璃板之间靠近其边缘周向延伸的间隔件（5）和密封型材（6），其中，至少一个RFID应答器（9）作为识别元件附接到绝缘玻璃窗单元，并且其中，框架（3）围绕绝缘玻璃窗单元的边缘接合并且同时沿穿过玻璃板（4a、4b）的透视方向（箭头A）覆盖（多个）应答器（9），其中，至少一个单独的金属耦接元件（10；10'；10''）插入到框架（3）中、与应答器（9）相邻，以用于耦接输出和耦接输入经由应答器（9）传输到立面玻璃窗（11）的外部和从外部接收的HF辐射。

Description

立面玻璃窗和绝缘玻璃窗单元

技术领域

本发明涉及一种具有金属框架和插入到该框架中的绝缘玻璃窗单元的立面玻璃窗，所述单元具有至少两个玻璃板和在这些玻璃板之间靠近其边缘周向延伸的间隔件和密封型材，其中，至少一个RFID应答器（transponder）作为识别元件附接到绝缘玻璃窗单元，并且其中，框架围绕绝缘玻璃窗单元的边缘接合并且同时覆盖（多个）应答器。

背景技术

至少供在北纬和温带纬度地区使用的现代的窗户、门和立面玻璃窗通常使用预制的绝缘玻璃窗单元（IGU）来生产，IGU具有上述结构，但可选地可以包括呈组合的甚至多于两个玻璃板。这种绝缘玻璃窗单元是批量生产、运输的，并且也是独立销售的产品，它们在其成为最终产品的途中且可能地甚至在维护和维修期间应是唯一可识别的。

已经知道的是，向绝缘玻璃窗单元提供识别标记，并且在相关实践中已产生制造商和用户的一定要求：

- 识别标记应从完成的窗户、门或立面的内侧抑或从外侧是不可见的。

- 标记应从在30 cm和1 m之间的距离、优选地从至少50 cm的距离是“可读的”。

- 标记应尽可能防伪，即应不可能轻易覆写或复制。

常规识别标记（诸如，条形码或QR码）的有效性是基于其可见性，这意指在以上第一方面下的至少一个限制。满足第二要求也是困难的。无法保证对复制的预防，因为条形码和QR码可以被拍照。

还已提出的是，向绝缘玻璃窗单元提供“电子”识别码，特别是经由无线电可读取识别码（所谓的“RFID应答器”）。例如，在WO 00/36261 A1或WO 2007/137719 A1中公开了这种绝缘玻璃窗单元。

可以用密码保护这种RFID应答器，使得无法覆写它或者使得无法轻易破坏它的无线电能力。

在其中安装了绝缘玻璃窗单元的某些类型的窗户框和门框、但尤其是立面构造绝大多数或至少部分地由金属（铝、钢...）制成，金属中断或至少极大地衰减了无线电波来自或去往绝缘玻璃窗单元上的RFID应答器的通道。例如，在DE 198 14 620 A1中描述了这种现有技术框架。

出于这个原因，特别地满足以上第二要求已证明是困难的。因此，已知的设置有RFID应答器的绝缘玻璃窗单元在金属框架构造的情况下可不容易使用。这减少了以这种方式识别的玻璃窗单元的潜在应用范围且因此降低了制造商和用户对这些标记解决方案的可接受性。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于框架构造的改进的玻璃窗解决方案，所述框架构造至少在相当大的程度上由金属制成并且还确保在这种安装情形中满足上述要求。

根据本发明的第一方面，该目的通过具有权利要求1的特征的立面玻璃窗来实现。根据本发明的另外的方面，该目的通过具有权利要求11的特征的绝缘玻璃窗单元来实现。本发明思想的权宜的进一步发展是相应的从属权利要求的主题。

本发明包括以下思想：借助于特殊的去耦接来考虑在立面玻璃窗的金属框架中对于无线电波的基本不利的出辐射条件和入辐射条件。本发明进一步包括以下思想：将与框架中的应答器分开设置的金属耦接元件以这种方式安装成使得其引起经由应答器的天线朝向窗户、门或立面玻璃窗的外部传输的HF辐射、以及还有去往天线的入射HF辐射的去耦接。

本发明是对具有上述基本结构的玻璃窗进行的广泛实验研究的结果，其中，特别地，间隔件是填充有干燥剂的中空型材，其由金属制成或至少在多个区段中涂覆有金属箔或金属化箔，并且其中，在间隔件型材的板外表面上施加（同样是周向的）密封条。就应用情形而言，发明人特别对嵌入金属框架中的绝缘玻璃窗单元实施了研究，其中，绝缘玻璃窗单元在具有塑料中间层的情况下搁置在金属支撑元件上，并且弹性体密封条布置在玻璃板的外侧和相邻的直立框架元件的内侧之间。研究中使用了市售的RFID应答器，其结构和功能是众所周知的且因此无需在此处进一步描述。这种应答器系统中使用的无线电波长通常在125 kHz至132 kHz、13.45 MHz、以及860 MHz至960 MHz（很少在2.45 GHz和5.8 GHz下）的范围内，并且穿透木材和常规塑料两者，但不穿透金属。发明人的发现原则上适用于无源RFID应答器和有源RFID应答器两者。

就围绕绝缘玻璃窗单元接合并且基于基本的物理定律和根据本领域技术人员基于此的知识应敏感地干扰（如果不完全抑制）放置在边缘或其天线附近的RFID应答器的HF辐射的金属框架而言，所提出的解决方案是出人意料的。这产生了未预见到的优点：根据本发明放置的RFID应答器仍然可以毫无问题且可靠地在距长湖、门或立面玻璃窗（其中安装有绝缘玻璃窗单元）大约1 m的相对大距离处被读出。

就金属耦接元件的几何设计和放置、以及应答器本身而言，必须考虑由立面玻璃窗的构造所强加的边界条件。此处，通过简单的实验，本领域技术人员就可以找到具有有利的传输和接收性质的设计和位置。因此，下文中提到的示例性实施例和方面主要是对本领域技术人员的建议，而不限制本发明的实施可能性。

在有利实施例中，应答器以及该应答器或至少一个应答器的与其相邻放置的金属耦接件可以布置在绝缘玻璃窗单元的拐角处或附近。

鉴于设置有应答器的绝缘玻璃窗单元有时可以以环绕构造安装在多个可能的位置中并且在安装状态下从相对大的距离进行的识别应是快速且可能的这一事实，在该实施例的一种设计中，有可能将具有相关联的天线的应答器以及与其相邻放置的金属耦接元件布置在绝缘玻璃窗单元的多个拐角处或附近。然后，读取装置可以保持在框架的任何拐角处并快速“找到”应答器。这增加了用户可接受性，使得必要时可以接受稍高的制造成本。

同样重要的是这样的实施例，即，在该实施例中，至少两个金属耦接元件布置在框架中，使得绝缘玻璃窗单元搁置在其上，其结果是，这些金属耦接元件同时用作绝缘玻璃窗支撑元件。尤其在这种情况下，由塑料部分和金属部分组成的支撑元件的复合结构可以是有利的。

就耦接件的实施例而言，其中金属耦接元件被设计为条形或被设计为长形L型材的构型是有利的。这些形状可以容易地嵌入绝缘玻璃窗单元中或与其分开放置在立面结构的框架中，且此外它们生产起来简单又经济。此处重要的是金属耦接元件相对于绝缘玻璃窗单元的RFID应答器的相对位置，如下文中将解释的，因为这导致耦接元件到RFID信号的特别良好的电磁耦接。

此处，术语“电磁耦接”意指耦接元件和RFID应答器通过电磁场耦接，即，既电容连接又电感连接并且优选地不电流连接。

就材料而言，优选的是，金属耦接元件由铜或铝或铝合金或不锈钢制成。不言而喻，原则上，可以使用具有足够稳定性和导电性的任何金属。甚至例如由金属载体和塑料覆盖层或涂层构成的复合元件也是有利的，特别是着眼于低成本和避免在玻璃窗组装期间的损坏。

特别地，金属耦接元件的尺寸取决于RFID应答器的操作频率。

对于UHF范围内的RFID应答器，特别是对于865-869 MHz（包括欧洲频率）或902-928 MHz（美国和其他频段）的RFID应答器，针对具有大于7 cm、优选地大于10 cm、且特别是大于14 cm的长度L的耦接元件获得了特别好的结果。最大长度不太重要。因此，30 cm的最大长度仍然产生了良好的结果和良好的读取范围。

在根据本发明的绝缘玻璃窗单元的替代性有利实施例中，金属耦接元件的平行于RFID应答器的偶极子天线的长度L为从7 cm至40 cm，优选地为从10 cm至20 cm，且特别是从12 cm至16 cm。

耦接元件的宽度基本取决于绝缘玻璃窗单元的端面的宽度、以及距进入框架中的卡合点的相应距离。典型的宽度为从2 cm至10 cm，且优选地为从3 cm至5 cm。

特定的尺寸确定将由本领域技术人员在一方面考虑绝缘玻璃窗单元的尺寸、且另一方面考虑周围框架的尺寸（特别是考虑到框架的宽度和直立框架覆盖件对板边缘区域的覆盖）的情况下实施。

由发明人的研究已表明：增强件有利地放置成距应答器的距离在1 mm和10 mm之间、特别是3 mm和8 mm之间的范围内。然而，在特殊条件下，甚至更大的距离仍然可以针对应答器产生显著增加的读出距离。

此外，金属耦接元件必须与立面框架有电流接触或至少是电容接触。为此，金属耦接元件优选地牢固地卡合或夹持在框架的保持元件中。金属耦接元件在其整个长度上接触保持元件是有利的。

就金属耦接元件相对于RFID应答器的位置而言，从由发明人的研究中可以推断出：应答器（其通常具有类似于所提出的金属耦接件的长形结构）和耦接元件之间沿纵向方向的一定偏置对于读出距离的期望的增加是有利的。当耦接元件的边缘布置成使得它布置在应答器的中心下方时，可以获得最大的放大效应，其中应答器的中心由其偶极子天线的中心指示。

偏置量V = 0是最佳的。然而，在与此有偏差的情况下，仍然有可能获得良好的结果和读取范围。在本发明的有利实施例中，偏置量V在UHF范围内的RFID应答器的操作频率下为-30 mm至+30 mm，优选地为从-20 mm至+20 mm，且特别是从-10 mm至+10 mm

因此，在本发明的上下文中，重要的是将金属耦接元件相对于应答器放置在框架中的限定点处，以便能够实现其相对于应答器的作用，应答器同样被定位在绝缘玻璃窗单元上的固定位置处。

此外，该设计不限于这样的金属耦接元件，即，其中金属耦接元件附接（在组装位置中）在下部框架区段中，在该下部框架区段中它可以同时用作绝缘玻璃窗单元的支撑元件。相反，金属耦接元件也可以放置在上部框架区段或至少一个侧向框架区段中。

在绝缘玻璃窗单元中放置应答器存在各种选项，考虑到绝缘玻璃窗单元的特定安装技术以及还关于特定的立面或窗户构造，本领域技术人员可以从中选择合适的选项。在某些实施例中，分配有金属耦接元件的应答器放置在间隔件型材的内表面或外表面上。在替代性实施例中，分配有金属耦接元件的应答器放置在玻璃板中的一个的外表面上、在其边界边缘处或附近。

特别的优点是金属耦接元件以立面构造中常见的绝缘玻璃窗支撑元件的形式的用途，通过相对于RFID应答器进行适当定位，该金属耦接元件将其信号耦接输入和输出相邻的金属本体（例如，保持装置）且因此使RFID应答器的读取范围倍增。

根据本发明的概念并不限于立面玻璃窗，而是也可以用于具有相同或类似构造的窗户、门或内部隔断中。

附图说明

从参考附图对本发明的示例性实施例和方面的以下描述中，本发明的优点和功能也是明显的。它们描绘了：

图1是根据本发明的立面玻璃窗的边缘区域的示意性表示（横截面图），

图2是图1的边缘区域的示意性表示（平面图），以及

图3是根据本发明的方法的流程图。

在附图以及以下描述中，在每种情况下，绝缘玻璃窗单元以及立面玻璃窗和各个部件用相同或相似的附图标记来识别，而不管具体实施例相异的事实。

具体实施方式

图1以横截面图描绘了立面玻璃窗11的一个区段，其中绝缘玻璃窗单元1插入到立面框架型材3中。

在该实施例中，绝缘玻璃窗单元1包括两个玻璃板4a和4b，这两个玻璃板通过间隔件型材5而保持分开预定距离，该间隔件型材放置在玻璃板4a、4b之间、在绝缘玻璃窗单元1的端面附近。间隔件型材5通常是中空的并且填充有干燥剂（未示出），该干燥剂经由内侧（同样未示出）上小的开口来结合已穿透入板间空间中的任何湿气。玻璃板4a和4b之间的板间空间被排空或填充有稀有气体，诸如氩气。

弹性体密封件（密封型材）6被引入于绝缘玻璃窗单元1的边缘区域中、在玻璃板4a和4b之间以及在间隔件型材5外部。这在此处以简化的方式被示为一件。在实践中，它习惯性地包括两个部件，其中一个在间隔件和玻璃之间进行密封且另一个附加地稳定绝缘玻璃窗单元。

此处，绝缘玻璃窗单元1包括RFID应答器9，该RFID应答器例如附接到间隔件型材5的外侧。不言而喻，RFID应答器也可以布置在玻璃板4a、4b上或在密封型材6的中间。

立面装置的框架3包括：保持装置3.1，其例如固定地布置在建筑物墙壁（未示出）上；进一步地，框架覆盖件3.3，其经由聚合物型且电绝缘的连接元件3.2附接到保持装置3.1。

绝缘玻璃窗单元1搁置在至少一个绝缘玻璃窗支撑元件12上。绝缘玻璃窗支撑元件12包括支撑玻璃板4a、4b的金属耦接元件10。塑料中间层8布置在金属耦接元件10和玻璃板4a、4b之间，该塑料中间层防止通过与耦接元件10的金属直接接触而损坏玻璃板4a、4b。

金属耦接元件10具有近似L形的横截面，并且在一侧上卡合入保持装置3.1中且因此导电连接到保持装置3.1的金属。

此外，两个弹性体型材7a、7b布置在框架3和玻璃板4a、4b之间，这两个弹性体型材将玻璃板4a、4b夹持在框架3中。

图2示出了指示金属耦接元件10相对于RFID应答器9的位置的简化表示。图2描绘了沿第一玻璃板4a的箭头A的观察方向或穿过第一玻璃板4a的平面图。

在该示例性实施例中，RFID应答器9包括偶极子天线9.1，该偶极子天线布置在介电载体元件9.2上。这种RFID应答器9是市售的，并且既可以在电绝缘基板上又可以在导电基板（例如，在间隔件5上的金属化绝缘膜的情况下）上使用。

在该实施例中，绝缘玻璃窗支撑元件12与金属耦接元件一起放置，使得金属耦接元件10的边缘15大致布置在RFID应答器9的偶极子天线9.1的中心14下方。

因此，金属耦接元件在偶极子天线9.1的恰好一个天线极子下面，并且由于距离小所致而电容耦接到该天线极子。金属耦接元件10与金属保持装置3.1的机械接触产生例如电流耦接。不言而喻，在RFID应答器的通常操作频率下，金属耦接元件10到保持装置3.1的电容耦接也将已足够。

所有这一切都导致改进RFID信号的耦接和去耦接，并且导致在玻璃窗外部RFID信号的读出范围显著更大。这对发明人来说是意想不到的和出人意料的。

边缘15在偶极子天线9.1的中心14下方的精确定位产生了高达2 m距离的最大读取范围（使用手持式RFID读出装置测得）。然而，边缘15和中心14之间的例如高达30 mm的偏置量产生读取范围的显著改进。

对于在操作频率为866.6 MHz的UHF范围内的RFID应答器，金属耦接元件10的长度L（即，平行于板边缘或RFID应答器9的偶极子天线9.1的延伸方向的尺寸）例如为15 cm。

图3描绘了根据本发明的用于根据本发明的立面玻璃窗11的生产方法的步骤，其中

S1) 提供金属保持装置3.1，并且该金属保持装置特别地布置在立面上，

S2) 将具有金属耦接元件10的绝缘玻璃窗支撑元件12卡合入保持装置3.1中，并且将绝缘玻璃窗单元1放置在绝缘玻璃窗支撑元件12上，

S3) 经由电绝缘的且优选地聚合物型连接元件3.2将金属框架覆盖件3.3连接到保持装置3.3，且因此将绝缘玻璃窗单元1固定在立面玻璃窗11中。

另一个实施例包括根据本发明的方法，其中，金属耦接元件10放置在框架3中、在与应答器9仅部分重叠的位置中。

本发明的实施例不限制于上述示例和实施例的突出的方面，而是在从从属权利要求中得出的对于本领域技术人员而言明显的大量修改中也是可能的。

附图标记列表

1 绝缘玻璃窗单元

3 框架、立面框架型材

3.1 保持装置

3.2 连接元件

3.3 框架覆盖件

4a、4b 玻璃板

5 间隔件型材

6 绝缘玻璃窗单元的密封型材

7a、7b 弹性体型材

8 塑料中间层

9 RFID应答器

9.1 偶极子天线

9.2 载体元件

10 金属耦接元件

11 立面玻璃窗

12 绝缘玻璃窗支撑元件

14 RFID应答器9的中心

15 金属耦接元件12的边缘

箭头A 观察方向

L 金属耦接元件12的长度。

Claims (15)

1.一种立面玻璃窗（11），其具有金属框架（3）和插入到所述框架中的绝缘玻璃窗单元（1），该单元具有至少两个玻璃板（4a、4b）和在所述玻璃板之间靠近其边缘周向延伸的间隔件（5）和密封型材（6），

其中，至少一个RFID应答器（9）作为识别元件附接到所述绝缘玻璃窗单元，并且其中，所述框架（3）围绕所述绝缘玻璃窗单元的边缘接合并且同时沿穿过所述玻璃板（4a、4b）的透视方向（箭头A）覆盖一个或多个应答器（9），

其中，至少一个单独的金属耦接元件（10；10'；10''）插入到所述框架（3）中、与所述应答器（9）相邻，以用于耦接输出和耦接输入经由所述应答器（9）传输到所述立面玻璃窗（11）的外部和从外部接收的HF辐射，并且其中，所述金属耦接元件（10）放置在所述框架（3）中、在与所述应答器（9）仅部分重叠的位置中。

2.根据权利要求1所述的立面玻璃窗（11），其中，金属增强元件（10）和所述应答器（9）或至少一个应答器（9）布置在所述框架的拐角处或附近或者布置在所述绝缘玻璃窗单元（1）的拐角处或附近。

3.根据权利要求1或2所述的立面玻璃窗（11），其中，至少两个金属耦接元件（10）布置在所述框架（3）中，使得所述绝缘玻璃窗单元（1）搁置在其上，其结果是，所述金属耦接元件同时用作绝缘玻璃窗支撑元件（12）。

4.根据前述权利要求中任一项所述的立面玻璃窗（11），其中，所述框架（3）包括金属保持元件（3.1）、金属框架覆盖件（3.3）、以及以电绝缘方式将所述保持元件（3.1）连接到所述框架覆盖件（3.3）的优选地聚合物型连接元件（3.2），所述框架和所述金属耦接元件（10）固定到所述保持元件（3.1）。

5.根据前述权利要求中任一项所述的立面玻璃窗（11），其中，所述金属耦接元件（10）被设计为条形或被设计为长形L型材。

6. 根据前述权利要求中任一项所述的立面玻璃窗（11），其中，所述金属耦接元件（10'）的长度大于或等于7 cm，优选地为7 cm至40 cm，特别优选地为10 cm至20 cm，且特别是12 cm至16 cm。

7.根据前述权利要求中任一项所述的立面玻璃窗（11），其中，所述金属耦接元件（10）由铜、铝或铝合金、或不锈钢制成。

8. 根据前述权利要求中任一项所述的立面玻璃窗（11），其中，所述金属耦接元件（10）放置成距相邻应答器（9）的距离在从1 mm至10 mm、特别是从3 mm至8 mm的范围内。

9.根据前述权利要求中任一项所述的立面玻璃窗（11）或窗户的或门的立面玻璃窗（11），其中，所述金属耦接元件（10）与减震型非金属元件一起插入到所述框架（3）中，所述减震型非金属元件特别是弹性塑料元件（8）或具有弹性覆盖层。

10.根据前述权利要求中任一项所述的立面玻璃窗（11），其中，所述金属耦接元件（10）胶粘或以力配合的方式插入到所述框架（3）的金属保持装置（3.1）中并且优选地电流或电容连接到所述保持装置（3.1）。

11.根据前述权利要求中任一项所述的立面玻璃窗（11），其中，所述金属耦接元件（10）插入到所述框架（3）中、在由组装规范预先确定的位置中。

12. 根据前述权利要求中任一项所述的立面玻璃窗（11），其中，所述金属耦接元件（10）的一个边缘（15）布置成距所述RFID应答器（9）的偶极子天线（9.1）的中心（15）有至多30 mm、优选地至多20 mm、且特别是至多10 mm的偏置量。

13.一种用于生产根据前述权利要求中任一项所述的立面玻璃窗（11）的方法，其中

S1) 提供金属保持装置（3.1），并且所述金属保持装置特别地布置在立面上，

S2) 将具有金属耦接元件（10）的绝缘玻璃窗支撑元件（12）卡合入所述保持装置（3.1）中，并且将绝缘玻璃窗单元（1）放置在所述绝缘玻璃窗支撑元件（12）上，

S3) 经由电绝缘的且优选地聚合物型连接元件（3.2）将框架覆盖件（3.3）连接到所述保持装置（3.3），且由此将所述绝缘玻璃窗单元（1）固定在所述立面玻璃窗（11）中。

14.根据权利要求13所述的用于生产立面玻璃窗（11）的方法，其中，所述金属耦接元件（10）放置在所述框架（3）中、在与所述应答器（9）仅部分重叠的位置中。

15.一种根据权利要求1至12中任一项所述的立面玻璃窗（11）作为窗户、门或内部隔断的用途。

Images