DE3330305A1

DE3330305A1 - Fenster

Info

Publication number: DE3330305A1
Application number: DE19833330305
Authority: DE
Inventors: Rainer 6072 Dreieich Bauer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-08-23
Filing date: 1983-08-23
Publication date: 1985-03-14

Description

Die Erfindung betrifft ein Fenster aus einem Rahmen und mindestes
einer in dem Rahmen gehaltenen Verbundglas-Scheibe.
Die bekannten Mehrschicht-Isolierglasscheiben haben sich im wesentlichen als Isoliermaterial zur Verwendung in Fenstern in Bezug auf den konvektiven Wärmeübergang bestens bewährt. Probleme ergeben sich jedoch nach wie vor in Bezug auf die Strahlungswärme, gegen die die bekannten Verbundglas-Fenster keine ausreichende und insbesondere nicht steuerbare Isolierung bieten, und zwar in beiden Richtungen. So bedarf es zur Gewährleistung eines ausreichenden Schutzes gegen übermäßige direkte Sonneneinstrahlung etwa in südlichen Ländern oder auch in den gemäßigten Breiten während der Hochsommerwochen der Anbringung von Rolläden, Jalousien, Markisen oder dergl. externer schattengebender Schutzeinrichtungen, ebenso wie in umgekehrter Richtung während der kalten Jahreszeit eine nur ungenügende Sicherung gegen den Durchgang von Strahlungswärme aus den innenräumen des Gebäudes nach Außen erreicht werden kann. Auch die ebenfalls bekannte Einfärbung des Glases hat hier nur eine sehr begrenzte Wirksamkeit.
Das entsprechende gilt in Bezug auf die Temperaturunterschiede im Wechsel zwischen Tag und Nacht. Abgesehen von der in manchen Fällen eintretenden ästhetischen Beeinträchtigung des Gebäudes, die mit der Anbringung derart schattengebender Schutzeinrichtungen verbunden ist, ermöglichen sie jedoch insbesondere nicht eine Regulierung der Strahlendurchlässigkeit entsprechend den jeweiligen inneren und äußeren Verhältnissen bezw. den Wünschen des Benutzers..
Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß als Aufgabe die Schaffung eines Fensters zugrunde, das ohne Einsatz externer konstruktiver Hilfsmittel die Regulierung der Strahlendurchläsigkeit des Fensters in weiten Grenzen von hoher Druchlässigkeit bis weitgehende Sperrung gegen den Durchgang von Strahlungswärme in beiden Richtungen ermöglicht und die Erfindung besteht darin, daß die Verbundglas-Scheibe von zwei Polarisationsfilter-Scheiben gebildet ist, die auf den gegeneinanderweisenden Flächen mit einer elektrisch leitenden eschichtung versehen sind und zwischen denen als dritte Schicht eine Iüssigkristall-Schicht eingeschlossen ist.
Durch die Erfindung ist eine Isolierglas-Scheibe geschaffen, mit deren Ililfe der Strahlungsdurchgang in weiten Grenzen nach den jeweiligen äußeren Bedingungen und inneren Anforderungen gesteuert werden kann. Die Kristalle der Flüssigkristallschicht bilden hierbei aufgrund ihrer durch die elektrische Ansteuerung bewirkten einheitlichen Ausrichtung eine Reflexions- bezw. Absorptions-Schicht, an der je nach Anstellwinkel der Kristalle ein mehr oder weniger großer Anteil der auftreffenden Strahlung reflektiert bew.
Absorbiert wird. Die erfindungsgemäße Scheibe eignet sich somit hervorragend als Hilfsmittel nicht nur zur Isolierung sondern darüberhinaus als Hilfsmittel zur Wärmeregulierung von Gebäuden mit Blick auf die stark schwankenden Temperaturen in den gemäßigten Breiten.
Die Polarisationsfilter-Scheiben weisen vorteilhaft eine der Ausrichtungsebene der Flüssigkristalle analoge Polarisationsebene auf.
Ilierdurch wird eine genaue Regulierung des Strahlungsdurchganges ermöglicht und der Durchgang von Streustrahlung reduziert. Hierbei kann zur Verstärkung der Schutzwirkung die Flüssigkristall-Schicht von farbigen Flüssigkristallen oder von je nach äußeren physikalischen Bedingungen, beispielsweise temperaturabhängig eine unterschiedliche Färbung annehmenden Flüssigkristallen gebildet sein.
Vorteilhaft ist die Verbundglas-Scheibe als Innenscheibe in einem Isolierverbundglas-System angeordnet, wodurch die Herstellung in einer den Anforderungen der Flüssigkristaii-Ansteuerung Rechnung tragenden Genauigkeit ermöglicht und ein ausreichender Schutz gegen mechanische Zerstörung gewährleistet ist.
Die Ansteuerung der Flüssigkristallschicht erfolgt zweckmäßig mit pulsbreitenmodulierter elektrischer Spannung, wodurch die Nachteile ausgegelichen werden können, die durch die ngleichförigkeit des Flächenwiderstandes der elektrisch leitenden Glasfläche und der hieraus folgenden Unebenheit der Feldverteilung des elektrostatischen Feldes verursacht werden. Hierbei dient zweckmäßig als Energiequelle für die Ansteuerspannung ein Akkumulator, der mit einer in den Fensterrahmen integrierten Solarzellenanordnung zum Zwecke der Nachladung verbunden ist, in welchem Falle die Steuerung weitestgehend netzunabhängig betrieben werden kann. Die Ansteuerung erfolgt zweckmäßig mittels einer Sensorschaltung, die beispielsweise von einem Oszillator (Timer 555) als I~'r-equenzgcncr~ator mit nachgeschalteten Frequenzteiler, Dimmerschalter, Pulsbreitenmodulator und Spannungsbegrenzer gebildet sein kann.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen Fig. 1 eine Teilschnitt-Darstellung durch ein erfindungsgemäßes Fenster Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Verbun(lglcls-Sclleibe für ein Fenster gemäß Erfindung in Sperr-Stellung Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Verbundglas-Scheibe für ein Fenster gemäß Erfindung in Ilaib-SteiJung Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Verbundglas-Scheibe für ein Fenster gemäß Erfindung in Durchlaß-Stellung Fig. 5 das Schaltbild einer Ansteuerung für ein Fenster gemäß Erfindung In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Teilschnitt durch ein Fenster dargestellt, das aus dem Rahmen 1 und den Außenscheiben 2, 3 besteht, die mit dem Rahmen mittels der dauerelastischen Verkittung 4 verbunden sind. Das Fenster weist als Innenscheibe eine als Ganzes mit 5 bezeichnete Dreischicht-Verbundglas-Scheibe aus zwei äußeren Polarisationsfilter-Scheiben 6 und 7 sowie einer inneren Flüssigkristall-Schicht 8 auf. Die in den Fig. 2 bis 4 in schematischer Darstellung wiedergegebenen Teilausbrüche zeigen, daß die Polarisationsebene der beiden Polarisationsfilter-Scheiben in horizontaler Längsrichtung ausgerichtet sind. Die Polarisationsfilter-Scheiben sind darüberhinaus in einer in der Zeichnung nicht erkennbaren Weise auf den einander zugewendeten Flächen mit einer elektrisch leitenden Beschichtung versehen, wobei zwischen den Scheiben als dritte Schicht eine Flüssigkristali-Schicht 8 eingeschlossen ist. Sie kann aus üblichen wasserhellen Flüssigkristallen gebildet sein, sie kann jedoch auch aus farbigen oder aus je nach äußeren physikalischen Bedingungen eine unterschiedliche Färbung annehmenden Pliissigkristallen bestehen.
Die Ansteuerung der Flüssigkristallschicht erfolgt mit pulsbreitenmodulierter elektrischer Spannung beispielsweise mittels der in Fig. 5 wiedergegebenen Ansteuerung, mit deren Hilfe die Fiüssigkeitskristalle in einer zur Polarisationsebene analogen Ebene, d.h. um eine ebenfalls in horizontaler Längsrichtung verlaufende Achse gedreht werden. Sie ist gebildet von einer von einer Solarzelle 11 gespeisten Batterie 12 und einem Oszillator 13, dem ein Frequenzteiler 14 zur Herstellung gleichmäßiger Positiv- und Negativ-Signale einer - gegenüber den vom Oszillator abgegebenen Signalen -alicten Frequenz von beispielsweise 50 Hz. dem Frequenzteiler ist als eigentliche Steuerschaltung ein Dimmer-lC 15 sowie ein Pulsbreiten-Flodulator 16 nachgeschaltet, dessen Ausgangs-Signal in einem Spannungsbegrenzer 17 auf einen vorgegebenen Maximalwert begrenzt.
Hierbei erfolgt darüberhinaus nochmals eine Halbierung der Frequenz.
Je nach Ansteuerungsgrad können die Flüssigkeitskristalle in eine beliebige Ausrichtung zwischen 0° und 900 gebracht werden, wobei in Fig. 2 die totale Sperrstellung, in Fig. 3 eine Zwischenstellung und in Fig. 4 die vollständige Durchlaß-Stellung wiedergegeben sind.
Die einlaßseitig und auslaßseitig eingezeichneten Pfeile symbolisieren die Durchlaß-Verhältnisse in den verschiedenen Ausrichtebenen der Fließkristalle. In der in Fig. 2 widergegebenen Stellung tritt starke Reduktion der einfallenden Lichtstrahlen unabhängig von der Lage der Schwingungssebene des Lichtes ein, während in der in Fig. 3 wiedergegebenen Stellung der senkrecht zur Kristall-Ebene einfallende Lichtanteil reflektiert, der parallel zur Kristall-Ebene einfallende Lichtanteil - beeinflußt nur durch die Polarisierung des (;lases -ungehindert durchgelassen wird. In der in Fig. 4 wiedergegebenen Stellung erfolgt lediglich geringfügige Dämpfung des Lichtes im Bereich des winkelig zur Kristall-Ebene einfallenden Lichtes. Durch Änderung der Einbaulage um 1800 in der Weise, daß der in der Zeichnung nach oben weisende Rand nach unten zeigt, erhalten die Kristalle insbesondere in der in Fig. 3 dargestellten Zwischenstellung eine um 1800 verdrehte Ausrichtung, wodurch das Fenster unterschiedlichen klimatischen Bedürfnissen angeglichen werden kann.

Claims

Patentansprüche 1. Fenster, bestehend aus einem Rahmen und mindestes einer in dem Rahmen gehaltenen Verbundglas-Scheibe, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundglas-Scheibe von zwei Poiarisationsfilter-Scheiben (6, 7) gebildet ist, die auf den einander zugewendeten Fläche mit einer elektrisch isolierten leitenden Beschichtung versehen sind und zwischen denen als dritte Schicht eine elektrisch angesteuerte Flüssigkristall-Schicht (8) eingeschlossen ist.
2. Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsfilter-Scheiben (6, 7) eine der Ausrichtungsebene der Flüssigkristalle (8) analoge Polarisationsebene aufweisen.
3. Fenster nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die F1#ssigkristall-Schicht (8) von farbigen llüssigkristallen gebildet ist.
4. Fenster nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristall-Schicht (8) von je nach äußeren physikalischen Bedingungen eine unterschiedliche Färbung annehmenden Flüssigkristallen gebildet ist.
5. Fenster nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundglas-Scheibe als Innenscheibe in einem Isolierverbundglas-System angeordnet ist.
6. Fenster nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung der Flüssigkristallschicht mittels pulsbreitenmodulierter elektrischer Spannung erfolgt.
7. Fenster nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung von einer Batterie (12) gespeist wird, der mit einer in den Fensterrahmen integrierten Solarzellenanordnung (11) verbunden ist.
8. Fenster nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung mittels einer Sensorschaltung erfolgt.
9. Fenster nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorschalter von einem Oszillator (Timer 555) (13) als Frequenzgenerator mit nachgeschalteten Frequenzteiler (14), Dimmerschalter (15), Pulsbreitenmodulator (16) und Spannungsbegrenzer (17) gebildet ist.