CN1288106C - 透光玻璃嵌板 - Google Patents

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Abstract

一种透光玻璃嵌板，其具有导热系数充分降低的高隔热性能。该透光玻璃嵌板1由一对密封连接在一起的玻璃板11和12和多个支柱15组成，每个玻璃板的一个表面(内表面)相互面对，并通过一密封框13进行所述连接，所述密封框13设在玻璃板11和12的外周部分上，并在低温下流化，所述玻璃板11和12具有形成于它们之间的中空层14，所述支柱15为基本圆柱形的分隔件，其作为气压支撑部件插入中空层14内，并确定玻璃板11和玻璃板12之间的间隙。支柱15以矩阵形状按预定间距排列在中空层14内，且以MPa计的玻璃板11和12的表面残余压缩应力S、以mm计的玻璃板11和12的厚度d、以mm计的支柱15的平均节距D满足关系D≤5.2d+5.5+(0.8d+0.08)·√S。

Description

透光玻璃嵌板
技术领域
本发明涉及透光玻璃嵌板，尤其涉及能够用于建筑领域(如居住建筑和非居住建筑)、运输领域(如汽车及其他机动车辆、船舶、航空器)、设备领域(如冷冻器、冷冻器陈列柜和高温高湿浴室)等的开口装置中的透光玻璃嵌板，并且还涉及在其内结合有低压多层玻璃的透光玻璃嵌板，其具有很高的隔热能力，并可被用于需要节能的开口装置中。
背景技术
近年来，为缩减消费者的能量需求并因而减少对全球环境具有不利影响的CO2气体的排放，已经增大了比传统装置隔热性能高且更节能的开口装置(如窗户)的使用频率，且这种开口装置已经开始迅速普及。
此外，已逐渐开始需求这样的开口装置，其隔热性能可比得上墙壁和地板的隔热性能，更具体地说，具有大约0.6W/m2K(0.5kcal/m2hr℃)或更低的导热系数。至今广泛使用的多层玻璃嵌板不能满足不大于0.6W/m2K的开口装置的导热系数的需要，因此已经如火如荼地进行着具有新颖结构的开口装置的研究，其中，在所述多层玻璃嵌板中，两块玻璃板之间填充有干燥空气。在多层玻璃嵌板中，用比干燥空气的导热系数更低的惰性气体(如氩气或氪氩)取代干燥空气进行填充或者使用低放射(low-E)玻璃已经是平常的事，其中具有反射红外线辐射的低放射功能的低放射层已经被涂布在玻璃板与干燥空气接触的表面上，从而降低了由于辐射产生的一部分热传导；然而，仍然未能得到导热系数不大于0.6W/m2K的开口装置。
因此，可以设想具有三块或四块玻璃板以及充有气体的两层或多层的多层玻璃嵌板，并因此实现高隔热性能。利用这种开口装置，假定惰性气体将被用作所述气体，且低放射玻璃将被用作所述玻璃板；开口装置的厚度将很高，且因此将其安装到窗框等上的安装过程将变得非常复杂，而且其重量将很大，此外，玻璃的即使很些微的光吸收也将会成倍增加，且因此透射率降低，并将不再充分显示其固有的透光能力。
热绝缘真空玻璃嵌板被推荐作为多层玻璃嵌板，其中，形成于相互面对的玻璃板之间的中空层被制成处于低压下。然而，大气压力始终作用于中空层相对两侧的各玻璃板的表面上，因此为平衡该作用力并稳定地维持中空层，必须在该中空层内设置分隔件。但是，热将流动经过该分隔件，因此通过低压获得的极好隔热性能将被所存在的分隔件破坏。
除了这种热绝缘真空玻璃嵌板之外，也提出了其他热绝缘真空玻璃嵌板以及具有新颖结构的热绝缘玻璃嵌板，其中多个普通玻璃板被布置成其间形成有间隙，且在由此形成的中空层中填充干燥空气或低导热系数的惰性气体(如氩气或氪气)。
然而，即使利用传统的热绝缘真空玻璃嵌板、惰性气体和低放射玻璃的结合，也不能够得到导热系数不大于0.6W/m2K的玻璃嵌板。
正在期待着这样一种热绝缘真空玻璃嵌板，即其能够很容易地供应具有导热系数大约为0.6W/m2K或更低的高隔热性能的透光开口装置，并且必须再次重新审视热绝缘真空玻璃嵌板的设计，并彻底消除热传导路径。
通过分隔件的导热量取决于开口装置的每单位面积上的分隔件排列密度(即分隔件的间距或节距)、与玻璃板接触的每个分隔件的平均接触面积、分隔件的导热系数和玻璃板的导热系数。如果开口装置的每单位面积上的分隔件的间距很宽，且与玻璃板接触的每个分隔件的平均接触面积很小，则导热系数将较低，且因此开口装置的热绝缘能力将会提高，但是，可能在各玻璃板中与接触分隔件的表面相对的大气侧面上产生过度的拉伸应力，从而导致玻璃板的自然断裂，因此必须进行仔细研究(不用说，拉伸应力不仅与分隔件排列的平均密度有关，而且还与玻璃板的杨氏模量及玻璃板的厚度有关)。此外，由于大气压力产生的压缩应力作用于分隔件上，因此必须使分隔件具有足够的抗压强度。在PCT申请No.H07-508967的日文译文公开文本中披露了进行这些研究的程序。
在PCT申请No.H07-508967的日文译文公开文本中，在使用普通退火玻璃且因此没有表面残余压缩应力的假设下进行设计。如果遵循PCT申请No.H07-508967的日文译文公开文本的设计程序，则对于厚3mm的玻璃板，22mm为分隔件的平均节距的下限，且在该值以下，就不再能够忽略从带有分隔件的玻璃板的接触表面的正上方发生的自破坏的可能性。
本发明的目的是提供一种透光玻璃嵌板，其具有导热系数充分降低的高隔热性能。
发明内容
为达到上述目的，根据本发明，提供一种透光玻璃嵌板，其包括一对玻璃板和一外周密封部分，所述一对玻璃板以预定间隙相互隔开，以便在它们之间形成一中空层，所述外周密封部分设在所述一对玻璃板的周边部分处并密封该中空层，其特征在于，该透光玻璃嵌板具有一低放射层和多个支柱，所述低放射层被设置在所述一对玻璃板中的至少一个的内表面上且发射度不大于0.1，所述支柱以矩阵形式夹持在所述一对玻璃板之间，且以预定节距排列，以便维持所述预定间隙，所述中空层内具有不大于10Pa的压力，且以mm计的所述一对玻璃板的厚度d、以MPa计的所述一对玻璃板的表面残余压缩应力S以及所述支柱的预定节距D满足 D ≤ 5.2 d + 5.5 + ( 0.8 d + 0.08 ) · S .
根据这种结构，可以提供具有导热系数不大于0.6W/m2K的高隔热性能的透光玻璃嵌板。
此外，优选地是，所述一对玻璃板的厚度d在2至8mm的范围内，所述一对玻璃板的表面残余压缩应力S在1至200MPa的范围内。
此外，优选地是，所述一对玻璃板的厚度d在2.5至6mm的范围内，所述支柱的预定节距不小于15mm。
此外，优选地是，所述一对玻璃板具有70至75GPa范围内的杨氏模量。
此外，优选地是，所述透光玻璃嵌板还具有一第二玻璃板、一分隔件和一第二低放射层，所述第二玻璃板与所述一对玻璃板中的一个以一第二预定间隙隔开，以便形成一第二中空层，所述分隔件被密封夹持在所述一个玻璃板和所述第二玻璃板之间，以便维持所述第二预定间隙，所述第二低放射层设在所述一个玻璃板的一第二内表面和所述第二玻璃板的一内表面中的至少一个上，且其发射度不大于0.2，其中，所述第二中空层填充有预定气体。
结果是，所述透光玻璃嵌板的导热系数可以被很容易地制成不大于0.6W/m2K。
更优选地是，所述预定气体为干燥空气。
可替换地或更优选地是，所述预定气体为惰性气体。
更优选地是，所述惰性气体为氩气。
可替换地或更优选地是，所述惰性气体为氪气。
附图说明
图1是根据本发明的一实施方式的透光玻璃嵌板的透视图；
图2是沿着图1中的II-II线剖开的截面图；
图3是根据本发明的另一实施方式的透光玻璃嵌板的截面图；
图4是示出实施例组1-4中的玻璃板表面残余压缩应力与支柱节距之间的关系的图表；
图5是示出实施例组5-8中的玻璃板表面残余压缩应力与支柱节距之间的关系的图表；
图6是示出实施例组9-12中的玻璃板表面残余压缩应力与支柱节距之间的关系的图表；以及
图7是示出实施例组13-16中的玻璃板表面残余压缩应力与支柱节距之间的关系的图表。
具体实施方式
现将参考附图描述本发明的实施方式。
图1是根据本发明的一实施方式的透光玻璃嵌板的透视图。
在图1中，根据本发明的该实施方式的透光玻璃嵌板1由一对密封连接在一起的玻璃板11和12和多个支柱(pillar)15组成，该对玻璃板11和12的一个表面(内表面)相互面对，并通过一密封框13进行所述连接，所述密封框13设在玻璃板11和12的外周部分上，并在低温下流化，且所述玻璃板11和12具有形成于它们之间的中空层14，所述支柱15为基本圆柱形的分隔件，其作为气压支撑部件插入中空层14内，并确定玻璃板11和玻璃板12之间的间隙。
图2是沿着图1中的II-II线剖开的截面图。
玻璃板11和12各自由浮法平板玻璃制成，且各自具有设定在2至8mm之间，优选为2.5到6mm之间的适当厚度。玻璃板12内形成一通孔16，所述通孔16形成在带有密封框13的一密封表面内的一自由选择位置上，从而能够通过下述方法将中空层14内部置于一减压状态，且一玻璃管18设置在通孔16内，且用一预定的法密封它们之间的接触位置。而且，用一预定方法密封玻璃管18位于大气一侧的端部。
用溅射法涂布发射度不大于0.1的低放射涂层17，从而在确定出中空层14的玻璃板11的内表面11a和玻璃板12的内表面12a上获得高隔热性能。
特别地，通过在玻璃板11的表面11a和玻璃板12的表面12a上形成氧化锌或类似物的氧化层以作为第一层、在该第一层上形成以银作为其主要成分的第二层、在该第二层上形成用于阻止银氧化的牺牲层以作为第三层、以及在该第三层上形成氧化锌或类似物的氧化层以作为第四层，从而可以获得各低放射涂层17。第一层的厚度为10至50nm，第二层的厚度为5至20nm，第三层的厚度为1至5nm，及第四层的厚度为10至50nm。这样涂布的各低放射涂层17将具有大约为0.05至0.10的发射度，从而便于获得高隔热性能。应指出，可替换地，可仅仅将这种低放射涂层17涂布到玻璃板11的表面11a和玻璃板12的表面12a中的一个上。
中空层14被置于不大于大约10Pa的减压状态下，且支柱15优选具有足够高的耐压强度，以至于其在大气压力的作用下不变形。该强度取决于各支柱15与玻璃板11的表面11a和玻璃板12的表面12a的接触表面的面积(下文称作“支柱接触表面”)，但是优选不低于500MPa。例如，如果支柱15的强度很低，则支柱15通过作用于玻璃板11和12上的大气压力而变形或断裂，因此其将不再能够形成中空层14。
支柱15以矩阵形式按预定间距排列在中空层14中，且其高度为大约0.2mm，支柱接触表面直径大约为0.5mm。各支柱15均成形为圆柱形，由此易于产生应力集中的角部分没有形成在与玻璃板11和12接触的支柱接触表面上，因而支柱15能够不易于断裂地支撑玻璃板11和12。此外，各支柱接触表面的周边部分是圆滑而不是尖锐的，因而可防止集中载荷作用于支柱接触表面上。
支柱15以这样的方式排列在中空层14中，即以mm计的支柱15的平均间距D满足下述等式(1)的关系，其中S代表以MPa计的各玻璃板11和12的表面残余压缩应力，d代表以mm计的各玻璃板11和12的厚度。
D ≤ 5.2 d + 5.5 + ( 0.8 d + 0.08 ) · S - - - ( 1 )
等式(1)可从基于下面描述的多个实施例的大量数据中推导出来；等式(1)中，平均节距D的上限对应于图4到7示出的线，其将在下面描述。等式(1)右侧的值为玻璃板11和12的厚度d和表面残余压缩应力S的函数，并显示出与d大约呈线性关系，并与S呈抛物线关系。如果支柱25的平均节距D大于等式(1)右侧的值，则由各玻璃板11和12表面(该表面位于抵靠着支柱接触表面的表面的相对侧)上的大气压力产生的拉伸应力将变得太高，因而将从该表面上产生裂缝，并因此使玻璃板11或12自然破裂的可能性变得非常高。另一方面，如果支柱15的平均节距D远低于等式(1)右侧的值，则将可从外侧看到许多支柱15，因而视野将被阻碍，而且将通过支柱15增大热传递，因而将不能获得良好的隔热性能；因此优选15mm为下限值。
现在将描述图1的透光玻璃嵌板1的制造方法。
准备具有预定厚度的浮法平板玻璃，然后将浮法平板玻璃切割成预定尺寸，由此制造出玻璃板11和玻璃板12，其中将玻璃板12切割得比玻璃板11的预定尺寸小。然后在玻璃板12内形成通孔16。
接下来，按顺序通过溅射法依次形成介电层、由Ag制成的低放射层、由Ti制成的牺牲层和介电层，其中所述介电层由添加有SnO2的ZnO组成的复合氧化物制成，由此将标准发射度为0.07的低放射涂层17涂布到玻璃板11的表面11a和玻璃板12的表面12a上。可替换地，可仅仅将这种低放射涂层17涂布到玻璃板11和12中的一个上。然后，玻璃板11被水平放置，从而低放射涂层17位于上部，且支柱15以预定间距排列在玻璃板11上。然后，玻璃板12被轻轻地置于玻璃板11上，同时支柱15位于二者之间，以使得表面12a接触到各支柱15的支柱接触表面。此时，将一重物置于玻璃板12上，以使得支柱15在形成密封框13的步骤中不移动。
利用其上的重量，将如上所述已被放置在一起的玻璃板11和12置于一加热板或烤盘上，从上方用一热绝缘材料覆盖，且在将玻璃板11和12加热到200℃的同时，利用一超声波钎焊烙铁(在附图中未示出)将玻璃板11和12的周边处的间隙部分用金属钎料密封；一旦已经完成周边的密封，以大约1℃/分钟的缓慢速率进行冷却。由此形成密封框13。Sn-Pb共晶成分被用作金属钎料。此外，在密封玻璃板11和12的周边的同时，将一预制玻璃管18设在玻璃板12的通孔16内，且使用超声波钎焊烙铁将它们之间的接触位置用金属钎料类似地密封，所述金属钎料具有Sn-Pb共晶成分。
在完成冷却之后，通过一真空泵附属夹具将一真空泵附着到已被设置在通孔16内的玻璃管18上，并使用该真空泵将中空层14抽空，同时将整个玻璃板11和12加热到150℃，由此将中空层14内的压力降低至大约10到0.01Pa，然后玻璃管18被密封，这样便完成了透光玻璃嵌板1的制造。
在本发明的该实施方式中，通孔16和玻璃管18被设置在玻璃板12中，且通过使用真空泵经过玻璃管18将中空层14抽空而将其置于减压状态，但是将中空层14置于减压状态的方法并不限于此；例如，不是在玻璃板12中形成通孔16和玻璃管18，而是通过在真空环境下制造透光玻璃嵌板1，也可将中空层14置于减压状态。
图3是根据本发明的另一实施方式的透光玻璃嵌板的截面图。
在本发明的该实施方式中，其结构与上述实施方式中的基本相同，因而与上述实施方式中相同的组成元件用与上述实施例中相同的附图标记表示，且将略去多余的重复描述；在下文中，将仅仅描述不同之处。
根据本发明的该另一实施方式的透光玻璃嵌板2由密封连接在一起的一对玻璃板11和12、基本圆柱形的支柱15和玻璃板20组成，其中，该一对玻璃板11和12的一个表面(内表面)相互面对，且通过一密封框13进行所述连接，所述密封框13设在玻璃板11和12的外周部分上，且所述玻璃板11和12具有形成于它们之间的中空层14，所述支柱15作为一气压支撑部件插入中空层14中，并确定玻璃板11和玻璃板12之间的间隙，所述玻璃板20通过玻璃板11和20的周边部分上的粘合部分21被密封连接到玻璃板11上，且玻璃板20面向位于表面11a(即玻璃板11的另一内表面)的相对侧的玻璃板11的一内表面，玻璃板11和20通过靠近其周边部分地设置于它们之间的分隔件19在二者之间具有预定间隙，且玻璃板11和20具有形成于它们之间的中间气体层22(另一中空层)。不同于中间层14，该中间气体层22填充有其压力接近于大气压力的干燥空气或者惰性气体(如氩气或氪气)。
此外，如图1中的透光玻璃嵌板1，将一低放射涂层17涂布到玻璃板11和玻璃板20中面向中间气体层22的内表面上。应指出，可替换地，可仅仅将该低放射涂层17涂布到玻璃板11的内表面和玻璃板20的内表面中的一个上。
中间气体层22的厚度，即玻璃板11和玻璃板22之间的间隙是决定透光玻璃嵌板2的整体隔热性能的重要因素，且其通过分隔件19的厚度确定。这一厚度将经常易于受到透光玻璃嵌板2将被装入的开口框架的限制，但是从增大热绝缘性能的观点来看，这一厚度优选被设置在6至20mm的范围内，更优选在9至15mm的范围内。
铝通常用作分隔件19，这是由于其易于加工并且较轻的原因，但是为了进一步增大隔热性能，可以使用导热系数较低的不锈钢、热塑性树脂或热固性树脂。此外，为在一段时间内保持较低的露点，可以混入干燥剂如分子筛。
粘合部分21由主密封剂21a和副密封剂21b组成；主密封剂21a形成于分隔件19和玻璃板11、20之间，由此将玻璃板11和20密封连接到分隔件19上，副密封剂21b形成于位于分隔件的外侧且被玻璃板11和20所包围的外部空间中，由此将玻璃板11和20密封连接在一起。聚异丁烯密封剂、丁基橡胶密封剂或类似物可被用于主密封剂21a，聚硫化物密封剂、硅酮密封剂、聚亚胺酯密封剂或类似物可被用于副密封剂21b。
至于制造图3的透光玻璃嵌板2的方法，首先按照前述制造透光玻璃嵌板1的方法制造如图1所示的透光玻璃嵌板1，然后通过主密封剂21a将框架形的分隔件19靠近该透光玻璃嵌板的外部置于其上，利用另一主密封剂21a将玻璃板20置于分隔件19上，接下来，副密封剂21b被施加于位于分隔件的外侧且被玻璃板11和20所包围的外部空间中，由此将玻璃板11和20密封连接在一起。干燥空气或用来代替该干燥空气的惰性气体(如氩气或氪气)填充到中间气体层22中。此外，如前所述的低放射涂层17被涂布到玻璃板11和20的面向中间气体层22的表面上。应指出，可替换地，低放射涂层17可仅仅被涂布到玻璃板11的面向中间气体层22的表面和玻璃板20的面向中间气体层22的表面中的其中一个上。
现在将给出根据本发明的该实施方式的透光玻璃嵌板1的若干实施例的描述。
首先，使用前述制造方法制造透光玻璃嵌板1。
在每个透光玻璃嵌板1中，玻璃板11的尺寸为200mm×300mm，玻璃板12的尺寸为其长和宽均比玻璃板11的长和宽小6mm，即为194mm×294mm。在一电炉中，在600至700℃的温度范围内加热裁切出的玻璃板11和12，然后将其取出，并通过利用压缩机鼓吹压缩空气将其迅速冷却，由此在玻璃板11和12的表面上产生残余压缩应力(以下称作“表面残余压缩应力”)。通过适当地调节加热温度和冷却空气的鼓风压力，玻璃板11和12的表面残余压缩应力可以为任何不同值。接下来，如前所述的低放射涂层17仅仅被涂布到玻璃板12上。
此外，由因科内尔铬镍铁耐热耐蚀合金718(Inconel 718)制成的多个支柱15以从15至75mm范围内自由选择的间距排列在玻璃板11上，该支柱15呈圆柱形，其高度为0.2mm，且分隔件接触表面直径为0.5mm。
至于当将所述玻璃板11和12置于一加热板上进行热处理时放置在如上所述已放置在一起的玻璃板11和12上的重物，可使用一长方体形状的不锈钢重物，其厚度为5mm，横截面形状为长150mm，宽200mm。
从如上所述制成的透光玻璃嵌板1中，制备如下的多个透光玻璃嵌板1：13种类型的透光玻璃嵌板1，其中该玻璃板11和12的厚度为3.0mm，玻璃板11和12的表面残余压缩应力为1.5MPa，且支柱15的间距被设置成相互之间相差5mm的多个值，即15mm、20mm、25mm、…、75mm(实施例组1)；13种类型的透光玻璃嵌板1，其中该玻璃板11和12的厚度为3.0mm，玻璃板11和12的表面残余压缩应力为39.3MPa，且支柱15的间距被设置成相互之间相差5mm的多个值，即15mm、20mm、25mm、…、75mm(实施例组2)；13种类型的透光玻璃嵌板1，其中该玻璃板11和12的厚度为3.0mm，玻璃板11和12的表面残余压缩应力为83.0MPa，且支柱15的间距被设置成相互之间相差5mm的多个值，即15mm、20mm、25mm、…、75mm(实施例组3)；13种类型的透光玻璃嵌板1，其中该玻璃板11和12的厚度为3.0mm，玻璃板11和12的表面残余压缩应力为117.5MPa，且支柱15的间距被设置成相互之间相差5mm的多个值，即15mm、20mm、25mm、…、75mm(实施例组4)；13种类型的透光玻璃嵌板1，其中该玻璃板11和12的厚度为3.8mm，玻璃板11和12的表面残余压缩应力为2.0MPa，且支柱15的间距被设置成相互之间相差5mm的多个值，即15mm、20mm、25mm、…、75mm(实施例组5)；13种类型的透光玻璃嵌板1，其中该玻璃板11和12的厚度为3.8mm，玻璃板11和12的表面残余压缩应力为38.5MPa，且支柱15的间距被设置成相互之间相差5mm的多个值，即15mm、20mm、25mm、…、75mm(实施例组6)；13种类型的透光玻璃嵌板1，其中该玻璃板11和12的厚度为3.8mm，玻璃板11和12的表面残余压缩应力为82.5MPa，且支柱15的间距被设置成相互之间相差5mm的多个值，即15mm、20mm、25mm、…、75mm(实施例组7)；13种类型的透光玻璃嵌板1，其中该玻璃板11和12的厚度为3.8mm，玻璃板11和12的表面残余压缩应力为119.1MPa，且支柱15的间距被设置成相互之间相差5mm的多个值，即15mm、20mm、25mm、…、75mm(实施例组8)；13种类型的透光玻璃嵌板1，其中该玻璃板11和12的厚度为4.8mm，玻璃板11和12的表面残余压缩应力为2.0MPa，且支柱15的间距被设置成相互之间相差5mm的多个值，即15mm、20mm、25mm、…、75mm(实施例组9)；13种类型的透光玻璃嵌板1，其中该玻璃板11和12的厚度为4.8mm，玻璃板11和12的表面残余压缩应力为41.0MPa，且支柱15的间距被设置成相互之间相差5mm的多个值，即15mm、20mm、25mm、…、75mm(实施例组10)；13种类型的透光玻璃嵌板1，其中该玻璃板11和12的厚度为4.8mm，玻璃板11和12的表面残余压缩应力为84.4MPa，且支柱15的间距被设置成相互之间相差5mm的多个值，即15mm、20mm、25mm、…、75mm(实施例组11)；13种类型的透光玻璃嵌板1，其中该玻璃板11和12的厚度为4.8mm，玻璃板11和12的表面残余压缩应力为119.1MPa，且支柱15的间距被设置成相互之间相差5mm的多个值，即15mm、20mm、25mm、…、75mm(实施例组12)；13种类型的透光玻璃嵌板1，其中该玻璃板11和12的厚度为5.8mm，玻璃板11和12的表面残余压缩应力为1.6MPa，且支柱15的间距被设置成相互之间相差5mm的多个值，即15mm、20mm、25mm、…、75mm(实施例组13)；13种类型的透光玻璃嵌板1，其中该玻璃板11和12的厚度为5.8mm，玻璃板11和12的表面残余压缩应力为37.3MPa，且支柱15的间距被设置成相互之间相差5mm的多个值，即15mm、20mm、25mm、…、75mm(实施例组14)；13种类型的透光玻璃嵌板1，其中该玻璃板11和12的厚度为5.8mm，玻璃板11和12的表面残余压缩应力为82.3MPa，且支柱15的间距被设置成相互之间相差5mm的多个值，即15mm、20mm、25mm、…、75mm(实施例组15)；以及13种类型的透光玻璃嵌板1，其中该玻璃板11和12的厚度为5.8mm，玻璃板11和12的表面残余压缩应力为116.1MPa，且支柱15的间距被设置成相互之间相差5mm的多个值，即15mm、20mm、25mm、…、75mm(实施例组16)。
接下来，对于每个透光玻璃嵌板1(实施例组1至16)，采用下述方法测量产生于位于分隔件接触表面的正上方的玻璃板12的大气压力侧(外表面)的表面上的应力(以下称作“产生应力P”)。关于该产生应力P，首先将一应变仪粘附到位于分隔件接触表面正上方的玻璃板12的外表面上，并测量应力S1，然后，将用于排气到减压状态的玻璃管18破坏，以便使中空层14内部形成大气压力状态，利用应变仪再次测量应力S2；然后将测量出的应力S1和S2之间的差值S2-S1看作是在减压状态下作用于分隔件正上方的嵌板上的应力。在图4至7中示出了测量结果。在图4至7中，纵坐标示出支柱15的间距，横坐标示出玻璃板12的表面残余压缩应力的平方根；“○”指示产生应力P低于上限因而透光玻璃嵌板是安全的，“●”指示产生应力P高于上限，“×”指示透光玻璃嵌板1在制造或目前的估测中断裂，以及实线指示上限。这里，通过经验按如下方式确定“●”和“○”之间的边界。
首先，经验发现，如上所述测量出的产生应力P的值取决于玻璃板12的厚度和支柱15的间距，但是不取决于玻璃板12的表面残余压缩应力，该表面残余压缩应力在大约±0.1MPa的范围内保持恒定，因此，在具有相同玻璃板厚度和相同分隔件间距(但是表面残余压缩应力不同)的整个玻璃板12上取产生应力P数据的平均值。其结果在表1中示出。
表1
  玻璃板12的厚度(mm)   产生应力P(平均)(MPa)
  支柱15的节距(mm)
15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
实施例   组1-4 3.0 23 4.7 85 12.7 18.1 24.4 31.1 39.3 48.6 58.5 69.0 81.3 93.5
  组5-8 3.8 1.4 3.2 5.0 7.9 11.5 15.0 19.8 24.4 30.6 36.1 42.9 50.4 58.6
  组9-12 4.8 1.0 1.7 3.3 5.2 7.1 9.4 12.1 15.1 19.3 22.7 26.6 31.4 36.6
  组13-16 5.8 0.7 1.2 2.3 3.8 4.6 6.4 8.6 10.9 12.7 15.8 18.8 21.9 24.8
接下来，从如上所述制成的透光玻璃嵌板1中，制备下述玻璃板12：表面残余压缩应力为大约2MPa，厚度为3.0mm、3.8mm、4.8mm或5.8mm的玻璃板12(实施例组17)；表面残余压缩应力为大约39MPa，厚度为3.0mm、3.8mm、4.8mm或5.8mm的玻璃板12(实施例组18)；表面残余压缩应力为大约83MPa，厚度为3.0mm、3.8mm、4.8mm或5.8mm的玻璃板12(实施例组19)；表面残余压缩应力为大约118MPa，厚度为3.0mm、3.8mm、4.8mm或5.8mm的玻璃板12(实施例组20)。
接下来，对于这些玻璃板12中的每一个(实施例组17至20)，进行环弯曲破坏试验、进行威布尔统计处理并测量抗拉强度(在失效概率为1/1000时的拉伸应力)。其结果在表2中示出。
表2
  表面残余压缩应力(MPa)   抗拉强度(MPa)
  厚度(玻璃嵌板12)(mm)
  3   3.8   4.8   5.8
实施例   组17   2   5.5   5.5   5.5   5.5
  组18   39   17.7   17.7   17.7   17.7
  组19   83   27.4   27.4   27.4   27.4
  组20   118   31.5   31.5   31.5   31.5
从图2中可以看出，抗拉强度仅仅取决于表面残余压缩应力，并不取决于玻璃板12的厚度。
通过比较表1和2可以看出，通过由图4至7中的实线表示的玻璃板12的厚度和玻璃板12的表面残余压缩应力的函数可给出认为是支柱15的安全间距的区域。
关于对本发明的该实施方式的实施例中的玻璃板12所作的描述可同样地应用于玻璃板11中。
接下来，从如上所述制成的透光玻璃嵌板1中，制备如下的透光玻璃嵌板1：透光玻璃嵌板1，其中玻璃板12的表面残余压缩应力为39.3MPa，玻璃板12的厚度为3.0mm，支柱15的间距为30mm(实施例1)；透光玻璃嵌板1，其中玻璃板12的表面残余压缩应力为2.0MPa，玻璃板12的厚度为4.8mm，支柱15的间距为30mm(实施例2)；透光玻璃嵌板1，其中玻璃板12的表面残余压缩应力为38.5MPa，玻璃板12的厚度为3.8mm，支柱的间距为40mm(实施例3)；透光玻璃嵌板1，其中玻璃板12的表面残余压缩应力为82.5MPa，玻璃板12的厚度为3.8mm，支柱的间距为50mm(实施例4)；透光玻璃嵌板1，其中玻璃板12的表面残余压缩应力为41.0MPa，玻璃板12的厚度为4.8mm，支柱的间距为50mm(实施例5)；透光玻璃嵌板1，其中玻璃板12的表面残余压缩应力为84.4MPa，玻璃板12的厚度为4.8mm，支柱的间距为60mm(实施例6)；透光玻璃嵌板1，其中玻璃板12的表面残余压缩应力为2.0MPa，玻璃板12的厚度为3.0mm，支柱的间距为20mm(比较例1)。
对于实施例1至6以及比较例1，使用隔热性能测试仪(Eko InstrumentsCo.，Ltd.制造的HC-074导热仪)测量隔热性能(导热系数)。其结果在表3中示出。
表3
 实施例1   3.0   39.3   36.6   30   0.59
 实施例2   4.8   2.0   36.0   30   0.57
 实施例3   3.8   38.5   44.6   40   0.59
 实施例4   3.8   82.5   53.6   50   0.57
 实施例5   4.8   41.0   55.6   50   0.58
 实施例6   4.8   84.4   66.5   60   0.53
从表3中可以看出，比较例1的导热系数不令人满意地为1.35W/m2K，而实施例1至6的导热系数低于0.6W/m2K，从而显示出优异的隔热性能。此外，这里可以看出，导热系数几乎不取决于玻璃板12的厚度，而是对支柱15的间距的依赖占据主导因素。
现在将给出根据本发明的另一实施方式的透光玻璃嵌板2的若干实施例。
首先，使用前述制造方法制造透光玻璃嵌板2。
在每个透光玻璃嵌板2中，玻璃板11的尺寸为350mm×500mm，玻璃板12的尺寸为其长和宽比玻璃板11的长和宽小6mm，即为344mm×494mm。将裁切出的玻璃板11和12在一电炉中在600至700℃的温度范围下加热，然后将其取出，并用压缩机鼓吹压缩空气将其迅速冷却，由此在玻璃板11和12上产生82.5MPa的表面残余压缩应力。接下来，将前述低放射涂层17仅仅涂布到玻璃板12上。支柱15的高度(即中空层14的厚度)为0.2mm。将一框架形状的铝分隔件19置于玻璃嵌板上，然后将玻璃板20置于其上，其中，所述铝分隔件19包含分子筛，并具有施加在其表面上的胶粘聚异丁烯主密封剂21a，所述表面与玻璃板11和20接触。玻璃板20的尺寸与玻璃板11的尺寸相同。一聚硫化物副密封剂21b被进一步施加于铝框架形状的分隔件19外侧的外部空间中，并被玻璃板11和20包围，然后将其固化。玻璃板11和20之间的距离(即玻璃板11和20之间的间隙)为12mm，该距离由铝制框架形状的分隔件19的高度确定。而且，具有该12mm厚度的中间气体层22被填充干燥空气，但是在一些情况下，这种干燥空气可以用如下所述的气体代替。一如前所述的低放射涂层17设在玻璃板20的内表面上。
从如上所述制造的透光玻璃嵌板2中，制备下述透光玻璃嵌板：玻璃板12的厚度为3.0mm、支柱15的间距为30mm、填充中间气体层22的气体为干燥空气的透光玻璃嵌板2(实施例7)；玻璃板12的厚度为3.0mm、支柱15的间距为30mm、填充中间气体层22的气体为氩气的透光玻璃嵌板2(实施例8)；玻璃板12的厚度为3.0mm、支柱15的间距为30mm、填充中间气体层22的气体为氪气的透光玻璃嵌板2(实施例9)；玻璃板12的厚度为3.8mm、支柱15的间距为50mm、填充中间气体层22的气体为干燥空气的透光玻璃嵌板2(实施例10)；玻璃板12的厚度为3.8mm、支柱15的间距为50mm、填充中间气体层22的气体为氩气的透光玻璃嵌板2(实施例11)；玻璃板12的厚度为3.8mm、支柱15的间距为50mm、填充中间气体层22的气体为氪气的透光玻璃嵌板2(实施例12)。此外，制备玻璃板12的厚度为3.0mm、支柱15的间距为30mm、其余结构如实施例7至12所示的透光玻璃嵌板1(比较例2)，以及制备玻璃板12的厚度为3.8mm、支柱15的间距为50mm、其余结构如实施例7至12所示的透光玻璃嵌板1(比较例3)。
接下来，实施例7至12的透光玻璃嵌板2以及比较例2、3的透光玻璃嵌板1中的每一个均被置于一调温室中的隔板上，所述调温室具有利用隔板间隔开的两个隔间，一个隔间内的温度为0℃，另一个隔间内的温度为20℃，热通量测量设备被粘附到透光玻璃嵌板2上并且导热系数被测量。其结果在表4中示出。
表4
Figure C0381018100221
从表4中可以看出，可以很容易地获得导热系数在0.6W/m2K以下的透光玻璃嵌板2。
上述对于本发明的另一实施方式的实施例中的玻璃板12的描述也同样适用于玻璃板11。
此外，在上述用于本发明的该实施方式和另一实施方式的实施例中，玻璃板11和12被制造成相互之间具有不同的尺寸；然而，并不限于这种结构，而是玻璃板11和12也可被制成相互之间具有相同的尺寸，并将其边缘基本对齐地放置。
在上述实施方式中，玻璃板11和12被制造成相互之间具有相同的厚度；然而，并不受限于此，而是玻璃板11和12相互之间也可具有不同的厚度。在这种情况下，在考虑等式(1)时，玻璃板11和12的厚度应该替代为玻璃板11和12中较薄的一个的厚度。此外，在上述实施方式中，玻璃板11和12的型式被制成浮法平板玻璃；然而，并不受限于此，而是可以适当地设置玻璃板11和12的型式。例如，可以使用具有任何各种不同功能的平板玻璃，如压花玻璃、毛玻璃(通过表面处理具有增加其漫射光功能的玻璃)、丝增强玻璃、吸热玻璃、紫外线吸收玻璃或热反射玻璃或者它们之间的组合。
此外，玻璃的成分可以是碱硅酸盐玻璃(sodasilicate glass)、硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃或者任何不同类型的结晶玻璃。
支柱15并不受限于因科内尔铬镍铁耐热耐蚀合金718制成，而是例如可由不锈钢或其他金属或石英玻璃、陶瓷、低熔点玻璃或类似物制成，即支柱15应该由不易变形从而使玻璃板11和12一旦受到外力便相互接触的物质制成。
将玻璃11、12密封在一起的密封框13并不受限于用Pb-Sn共晶焊料形成，而是例如可用含有作为其主要成分的锡、铋、锌、铟、锑等的一种或多种的金属材料形成。更具体地说，可以使用Sn-Ag、Sn-Zn-Bi、Sn-Zn-Ti焊料或类似物。此外，在充分低以至不造成预先形成的表面压缩应力的热松弛的温度(即不大于大约380℃)下熔融并熔合的材料是适当的，例如可以使用低熔点玻璃或热塑性树脂。
工业实用性
如上面详细所述，根据本发明的透光玻璃嵌板，带有不大于0.1的低发射度的低放射层被涂布在一对玻璃板中的至少一个的内表面上，多个支柱以矩阵形状被夹持在一对玻璃板之间，并以预定的节距D排列，一中空层内具有不大于10Pa的应力，且以mm计的厚度d、该对玻璃板的以MPa计的表面残余压缩应力S以及支柱的节距D满足D≤f(d，
Figure C0381018100241
)；结果是，可以提供具有不大于0.6W/m2K的导热系数的高隔热性能的透光玻璃嵌板。
根据本发明的玻璃嵌板的优选形式，f(d， )被限定为f(d，
Figure C0381018100243
结果是，可以可靠地获得所述效果。
根据本发明的玻璃嵌板的一更优选形式，提供一第二玻璃板，一分隔件被密封夹持在该第二玻璃板和一对玻璃板中的其中一个之间，由此形成一第二中空层，具有不大于0.2的发射度的第二低放射层设置在所述一个玻璃板的第二内表面和该第二玻璃板的内表面中的至少一个上，且所述第二中空层填充有预定气体；结果是，可以很容易地使透光玻璃嵌板的导热系数不大于0.6W/m2K。

Claims (9)

1.一种透光玻璃嵌板，其包括一对玻璃板和一外周密封部分，所述一对玻璃板相互之间以一预定间隙隔开，以便形成一中空层，所述外周密封部分设在所述一对玻璃板的周边部分处，并密封所述中空层，其特征在于：
所述透光玻璃嵌板具有一低放射层和多个支柱，所述低放射层设置在所述一对玻璃板中的至少一个的内表面上且发射度不大于0.1，所述支柱以矩阵形式夹持在所述一对玻璃板之间，且以预定节距排列，以便维持所述预定间隙；以及
所述中空层内具有不大于10Pa的压力，且以mm计的所述一对玻璃板的厚度d、以MPa计的所述一对玻璃板的表面残余压缩应力S以及所述支柱的预定节距D满足 D ≤ 5.2 d + 5.5 + ( 0 . 8 d + 0 . 08 ) · S .
2.如权利要求1所述的透光玻璃嵌板，其特征在于，所述一对玻璃板的厚度d在2至8mm的范围内，所述一对玻璃板的表面残余压缩应力S在1至200MPa的范围内。
3.如权利要求1所述的透光玻璃嵌板，其特征在于，所述一对玻璃板的厚度d在2.5至6mm的范围内，所述支柱的预定节距不小于15mm。
4.如权利要求1至3中任一项所述的透光玻璃嵌板，其特征在于，所述一对玻璃板具有70至75GPa范围内的杨氏模量。
5.如权利要求l至3中任一项所述的透光玻璃嵌板，其特征在于，还具有一第二玻璃板、一分隔件和一第二低放射层，所述第二玻璃板与所述一对玻璃板中的一个以一第二预定间隙隔开，以便形成一第二中空层，所述分隔件被密封夹持在所述一个玻璃板和所述第二玻璃板之间，以便维持所述第二预定间隙，所述第二低放射层设在所述一个玻璃板的一第二内表面和所述第二玻璃板的一内表面中的至少一个上，且其发射度不大于0.2，其中所述第二中空层填充有预定气体。
6.如权利要求5所述的透光玻璃嵌板，其特征在于，所述预定气体为干燥空气。
7.如权利要求5所述的透光玻璃嵌板，其特征在于，所述预定气体为惰性气体。
8.如权利要求7所述的透光玻璃嵌板，其特征在于，所述惰性气体为氩气。
9.如权利要求7所述的透光玻璃嵌板，其特征在于，所述惰性气体为氪气。
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