Остекление с датчиком теплового потока и способ его изготовления
Определенные примерные варианты осуществления изобретения относятся к блоку остекления, включающему первую стеклянную основу (202); экран (204) для защиты от излучения, покрывающий, непосредственно или косвенно, по меньшей мере, часть области наружной кромки первой стеклянной основы (202). Двухпереходный твердотельный датчик теплового потока включает первый переход (208), ориентированный в блоке в первом положении, в котором излучение источника излучения может быть принято через первую стеклянную основу (202); второй переход (210), ориентированный в блоке во втором положении, блокированном от источника излучения экраном (206) для защиты от излучения; и электрическую схему (212), предназначенную для формирования сигнала (214) на основе разности преобразованных потенциалов, генерируемых соответственно на первом и втором переходах. Модуль управления может предназначаться для приема сигнала и селективного формирования действия в ответ на него. 8 н. и 18 з.п. ф-лы, 13 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Определенные примерные варианты осуществления настоящего изобретения относятся к остеклению с датчиком теплового потока и/или способу его изготовления. Более конкретно, определенные примерные варианты осуществления настоящего изобретения относятся к использованию однопереходного или многопереходного твердотельного датчика теплового потока применительно к остеклению для селективного запуска надлежащего действия в ответ на зарегистрированный тепловой поток и/или к сопутствующим способам. Надлежащие действия могут включать, например, активацию или деактивацию переключаемого остекления, регулировку местной или центральной системы нагревания и охлаждения, включение вентиляции и т.д. (например, энергосберегающего регулирования температуры и комфортности).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И СУЩНОСТЬ ПРИМЕРНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Некоторые инженеры-строители, архитекторы и владельцы зданий, побуждаемые строительными нормами и национальными нормативами, общим желанием беречь энергию и/или т.д., выполняют расчеты и составляют прогнозы в отношении энергопотребления здания. Вообще, желательно уменьшить количество потребляемой зданием энергии, тем самым, потенциально снижая общие накладные расходы (например, посредством уменьшения затрат на нагревание и/или охлаждение) и создавая более экологичные или учитывающие проблемы окружающей среды сооружения.
Окна представляют собой двухнаправленные энергетические траектории в оболочке здания и, как таковые, часто оказывают большое влияние на баланс энергетического обмена между зданием и окружающей его средой. Имеется продвигаемая на рынке под наименованием «здания с нулевым чистым энергопотреблением» или подобным ему тенденция к строительству зданий, которые используют не больше энергии, чем производят.
Учитывая эти предпосылки, так называемые «интеллектуальные окна» или остекление, способные индивидуально измерять проходящий через них поток тепловой энергии, обретают основания для существования. Например, интеллектуальные окна, в некоторых случаях, позволяют более рентабельно использовать освещение посредством усовершенствованного его регулирования, сокращать использование кондиционеров воздуха и нагревательных систем посредством усовершенствованного регулирования температуры и т.д. Например, в отношении последнего, переключаемое остекление (например, остекление со встроенными полимер-диспергированными жидкокристаллическими материалами, полимер-организованными жидкокристаллическими материалами, электрохромными и гибридными электрохромными/фотохромными материалами) может быть активировано или деактивировано, чтобы в здание поступало больше или меньше света (или перенаправлялось в нем). Для достижения последнего, например, было бы желательно иметь информацию в отношении теплового потока, проходящего через оболочку здания, например, для местного и/или автоматического регулирования температуры и, таким образом, для выполнения корректировки, которая оказывает влияние на общее энергопотребление здания.
Чтобы способствовать достижению указанных выше и/или других аспектов, можно интегрировать датчики теплового потока в остекление. В этом отношении, автором настоящей заявки обнаружено, что тепловой поток, падающий на оболочку здания, создает температурное поле или пространственный градиент температуры и перпендикулярно, и параллельно остеклению. Измеряя этот градиент температуры (либо в стационарном режиме, либо в переходном режиме), становится возможным с высокой точностью измерить мгновенный тепловой поток через окно.
При одновременном выполнении такого измерения в нескольких местах размещения окон в оболочке здания или на фасаде, можно с большой точностью вычислить мгновенный чистый тепловой поток (или его дифференциал по времени), входящий или выходящий из оболочки здания. Эта информация может быть использована для запуска различных действий, таких как, например, потускнение или осветление переключаемого остекления, включение местного нагревания или кондиционирования воздуха вместо централизованных функций и т.д.
Подобные датчики могут быть небольшими по размеру, обладать автономным питанием и относительно просто интегрироваться в современное остекление. Такие датчики также могут быть использованы применительно к автомобилям (например, введены в форме слоя в автомобильные люки в крыше, ветровые стекла и т.д.), дверям холодильников/морозильников и т.д. Как таковые, они могут быть использованы для запуска открывания/закрывания экранов в автомобилях с целью увеличения/уменьшения доступа тепла в кабину транспортного средства, запуска охлаждения для уменьшения вероятности порчи продовольственных продуктов и т.д.
В определенных примерных вариантах осуществления настоящего изобретения им обеспечивается блок остекления, включающий первую стеклянную основу; экран для защиты от излучения, покрывающий непосредственно или косвенно, по меньшей мере, часть области наружной кромки первой стеклянной основы. Двухпереходный твердотельный датчик теплового потока включает первый переход, ориентированный в блоке в первом положении, в котором излучение источника излучения может быть принято через первую стеклянную основу; второй переход, ориентированный в блоке во втором положении, блокированном от источника излучения экраном для защиты от излучения; и электрическую схему, предназначенную для формирования сигнала на основе разности преобразованных потенциалов, генерируемых, соответственно, на первом и втором переходах.
В соответствии с определенными примерными вариантами осуществления изобретения, модуль управления может быть предназначен для приема сигнала и селективного формирования действия в ответ на него. Например, модуль управления может быть использован для селективного запуска действия, которое должно быть выполнено в системе, внешней по отношению к остеклению, и/или относительно самого остекления.
В определенных примерных вариантах осуществления, настоящим изобретением обеспечивается способ изготовления блока остекления. Этот способ включает: нанесение, непосредственно или косвенно, по меньшей мере, на часть области наружной кромки первой стеклянной основы экрана для защиты от излучения; соединение двухпереходного твердотельного датчика теплового потока с первой стеклянной основой, так что первый переход датчика ориентирован в блоке в первом положении, в котором излучение источника излучения может быть принято через первую стеклянную основу, а второй переход датчика ориентирован в блоке во втором положении, блокированном от источника излучения экраном для защиты от излучения; и обеспечение электрической схемы, предназначенной для формирования сигнала на основе разности преобразованных потенциалов, генерируемых, соответственно, на первом и втором переходах.
Некоторыми примерными вариантами осуществления изобретения также обеспечиваются способы использования остекления, описанного в данном документе.
Описанные в настоящем документе отличительные особенности, аспекты, преимущества и примерные варианты осуществления могут объединяться с получением дополнительных вариантов осуществления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие отличительные особенности и преимущества могут быть лучше поняты при рассмотрении нижеследующего подробного описания примерных пояснительных примеров осуществления изобретения со ссылкой на чертежи, на которых:
Фиг. 1 представляет собой схему, поясняющую принцип работы детектора теплового излучения, включая формирование сигнала, основные источники шума и конечную удельную способность обнаружения, который может быть использован в связи с определенными примерными вариантами осуществления изобретения;
Фиг. 2 представляет собой упрощенное схематичное поперечное сечение остекления, на котором показан дифференциальный датчик теплового потока и сопутствующая электрическая схема, могущие быть использованными в связи с определенными примерными вариантами осуществления изобретения;
На фиг. 3 показан пример теплоизоляционного стеклопакета, включающего остекление фиг. 2, соответствующее определенным примерным вариантам осуществления изобретения;
На фиг. 4 показан пример ламинированного остекления, включающего остекление фиг. 2, соответствующее определенным примерным вариантам осуществления изобретения;
На фиг. 5 показан пример вакуумного теплоизоляционного стеклопакета, включающего остекление фиг. 2, соответствующее определенным примерным вариантам осуществления изобретения;
На фиг. 6 показан пример переключаемого остекления, включающего остекление фиг. 2, соответствующее определенным примерным вариантам осуществления изобретения;
Фиг. 7 представляет собой блок-схему управляющей электроники, которая может быть использована в связи с определенными примерными вариантами осуществления изобретения;
На фиг. 8а-8b показано, как две разных примерных гибких основы, включающие датчики теплового потока, могут быть скомпонованы и подготовлены для использования в примерном варианте окна в соответствии с определенными примерными вариантами осуществления изобретения;
На фиг. 9а-9b показаны схемы расположения основ фиг. 8а-8b в составе примерного продукта - ламинированного окна - в соответствии с определенными примерными вариантами осуществления изобретения;
На фиг. 10 представлена технологическая схема, демонстрирующая примерный процесс регистрации теплового потока и осуществления последующего действия, который может быть использован в связи с определенными примерными вариантами осуществления изобретения; и
Фиг. 11 представляет собой блок-схему, демонстрирующую конфигурацию технических и программных элементов в соответствии с определенными примерными вариантами осуществления изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Определенные примерные варианты осуществления изобретения относятся к остеклению с датчиками теплового потока и/или к способам их изготовления. Непосредственное измерение температуры поверхности стекла при помощи термопар может быть очень затруднительным, так как его точность может ухудшаться из-за воздействия прямого солнечного света, а также обмена энергией с конвективными потоками воздуха. Ветровая и/или другие нагрузки на окно, например, могут вызвать термо-разъединение/нарушение адгезии термоконтактов.
Следовательно, в некоторых примерных вариантах осуществления изобретения используется двухпереходный твердотельный датчик теплового потока, благодаря чему падающий тепловой поток может быть выделен, если один переход непосредственно открыт для нагревания (радиационного, конвективного или кондуктивного), тогда как другой переход термически изолирован и экранирован от источника тепла. В некоторых примерных вариантах осуществления изобретения принцип работы основан на двухстадийном процессе измерения. То есть, в некоторых примерных вариантах осуществления изобретения этот процесс включает преобразование излучения в термический фактор и преобразование термического фактора в электрический сигнал. Дополнительную информацию можно найти, например, в статьях: U. Dillner и др.: Figures of merit of thermoelectric and bolometric thermal radiation sensors, J. Sens. Sens. Syst., 2, 85-94, 2013, а также R.C. Jones: A new classification system for radiation detectors, J. Opt. Soc. Am., 39, 327-343, 1949, полное содержание каждой из которых, тем самым, включается в настоящий документ путем ссылки.
В этом отношении, более подробно остановимся на чертежах, где одинаковыми номерами позиций на нескольких видах обозначены идентичные части, фиг. 1 представляет собой диаграмму, поясняющую принцип работы детектора теплового излучения, включая формирование сигнала, основные источники шума и конечную удельную способность обнаружения, который может быть использован в связи с определенными примерными вариантами осуществления изобретения. Поглощающий слой используется для преобразования падающего излучения в тепловую энергию. Поглощающий слой может включать материалы с высокой излучательной способностью, такие как, например, черная фритта, углерод-эпоксидный материал, сажу, материал, содержащий технический углерод, углеродные нанотрубки и/или т.п.
Таким образом, оптический домен принимает входную мощность излучения (Рopt), которая преобразуется в промежуточный сигнал, указывающий на информацию в термическом домене. Промежуточный сигнал преобразуется в электрический выходной сигнал при помощи термопреобразователя (преобразователя разности температур). Более конкретно, промежуточный сигнал (ΔT=εPоpt/G) указывает, что разность температур (ΔT) равна степени поглощения (ε), умноженной на входную мощность излучения, деленную на теплопроводность (G).
Принцип работы термодатчика коренным образом отличается от принципа работы фотонных датчиков излучения (например, фотопроводников, фотодиодов или солнечных батарей), основанных на детектировании квантов. В некоторых примерных вариантах осуществления изобретения, желательные отличительные особенности термодатчиков могут включать работу без охлаждения и широкополосный ответный сигнал (например, в инфракрасной области спектра, что возможно благодаря надлежащим объемным поглотителям и т.п.). Для работы некоторых датчиков излучения может требоваться солнечный свет, поэтому их использование ограничено вариантами с наличием дневного света.
Датчики излучения можно описать несколькими измеряемыми величинами, такими как, например, чувствительность, постоянная времени и эквивалентная мощность шума, которые могут являться существенными параметрами для оценки пригодности данного датчика излучения для конкретного варианта применения. Для сравнения разных датчиков излучения целесообразно сжато выразить эти параметры, предпочтительно, через одно число, являющееся критерием, при помощи которого потенциальный пользователь этих датчиков может оценить их эксплуатационные качества (и, по существу, осуществить некоторую калибровку).
Термоизоляционная структура, которая нужна для формирования разности температур ΔТ в качестве промежуточного сигнала термодатчика, отличается своей теплоемкостью (С) и теплопроводностью (G). Если принять, что термоизоляционная структура представляет собой пленку толщиной d, размер которой, по существу, включает принимающую площадь А датчика, что дает объем V=Ad, то теплоемкость может быть без труда вычислена на основании соответствующих удельных величин, т.е., объемной теплоемкости сV и теплоемкости на единицу площади сА=cVd, так что:
С=сvV=сAA (1)
Теплопроводность получают на основании разности температур ΔТ, которая создана тепловой нагрузкой Р, приложенной к мембране, в соответствии с соотношением:
G=P/ΔТ (2)
В соответствии с геометрией мембраны, может оказаться полезным установить связь между теплопроводностью и принимающей площадью при помощи коэффициента теплопередачи:
U=G/A
Общая теплопередача включает три компонента: теплопередача путем излучения (UR), теплопроводности (UC) функциональных слоев, образующих термопреобразователь, и паразитных тепловых потоков (UP), источником которых является, например, окружающий газ или любой из слоев теплоизоляционной структуры, отличный от функциональных слоев, рассмотренных выше. Таким образом:
s=Σi Ui=UR+UC+UP (4)
(индекс i=R, C, P). Теплопередача путем излучения составляет минимум общей теплопередачи. Для нее коэффициент теплопередачи может быть рассчитан ан основании закона Стефана при допущении, что ΔТ << Т, что дает:
UR=4εσSBT3 (5)
где ε - поглощательная способность или излучательная способность принимающей площади, σSB - постоянная Стефана-Больцмана, Т - рабочая температура. По уравнению (5) при Т=300 К и ε=1 получаем UR=6,12 Вт м-2 К-1. Теплопередача путем теплопроводности функциональных слоев пропорциональна их удельной теплопроводности κ. Таким образом:
UC=κ/g (6)
где g - геометрический фактор, связанный с размерами датчика и поэтому выражаемый в единицах длины.
Разность потенциалов между открытым переходом и экранированный (или «скрытым») переходом задается уравнением:
(7)
где S - коэффициент термоэдс (Seebeck) (специалистам понятно, что это мера величины термоэдс, индуцируемой вследствие разности температур между границами этого материала), AS - площадь датчика, Рinc - мощность падающего излучения (тепла), Pamb - мощность окружающего излучения (тепла). Это следует из того, что входящий тепловой поток Q равен мощности падающего излучения (тепла), деленной на площадь датчика (Q=Pinc/AS).
Дифференциальная схема может представлять собой дифференциальный контур операционного усилителя, который сам по себе служит для усиления с некоторым коэффициентом. Она позволяет повысить отношение сигнал/шум, а также подавить помехи. Например, типичные материалы с параметрами абсолютно черного тела (например, состоящие из или включающие кремний), могут производить сигналы порядка милливольт (например, до 10, 20, 30 или более милливольт), но контур операционного усилителя может быть использован для усиления сигнала с коэффициентом 60-1000 (или даже больше) в некоторых примерных вариантах осуществления изобретения, например, для получения сигнала, более удобного в использовании. Фиг. 2 представляет собой упрощенное схематичное поперечное сечение остекления, на котором показан дифференциальный датчик теплового потока и сопутствующая электрическая схема, могущие быть использованными в связи с определенными примерными вариантами осуществления изобретения. То есть, на фиг. 2 показана стеклянная основа 202 с экраном 204 для защиты от излучения. Экран для защиты от излучения может представлять собой, например, периметр, ленту, обрамление, рамку из черной фритты и т.п. Когда свет падает на основу 202, он создает в стекле температурный профиль или градиент. Температурный профиль или градиент может соответствовать тепловому потоку в любом направлении, как параллельно, так и перпендикулярно стеклу. На фиг. 2 показан пример профиля 206, однако понятно, что могут существовать другие профили, зависящие, например, от положения солнца относительно окна и т.д.
Первый переход 208 открыт для входящего излучения и, таким образом, может рассматриваться как горячий переход. С другой стороны, второй переход 210 экранирован от входящего излучения экраном 204 для защиты от излучения и может рассматриваться как холодный переход. Разность между температурами, регистрируемыми на горячем и холодном переходах, создает напряжение (например, V=S(Th - Tc)), которое может быть обработано в контуре 212 операционного усилителя, например, с получением напряжения 214, пропорционального входящему тепловому потоку Q (где Q=K V/S).
Датчики могут быть интегрированы в однокристальный корпус. Корпус кристалла может содержать несколько переходов, соединенных последовательно, например, может иметься два набора переходов, а именно, горячих и холодных переходов. Затем, в определенных вариантах осуществления изобретения, корпус кристалла может быть прикреплен или припаян к гибкой печатной плате с двумя слоями металла (холодным и горячим). Проще говоря, некоторые примерные варианты осуществления изобретения могут включать два перехода, изготовленные с использованием поли-Si с одинаковыми коэффициентом термоэдс (Seebeck) S, величиной US, площадью детектора AS и излучательной способностью ε. После этого напряжение датчика позволяет рассчитывать тепловой поток при помощи уравнения (7), приведенного выше. Кроме того, при наличии данных о разности температур между двумя переходами, можно получить величину U для остекления:
(8)
В некоторых примерных вариантах осуществления изобретения площадь датчика может быть выбрана так, чтобы иметь возможность регулирования скорости изменения выходного сигнала датчика. Было обнаружено, что датчики, выходной сигнал которых меняется слишком быстро или слишком медленно, нежелательны. Что касается первых, например, может быть произведено ложное детектирование и, следовательно, предприняты ложные действия (например, если далее не применено шумопоглощение, фильтрация, технологии корреляции и/или т.п.). Что касается последних, например, не могут быть детектированы быстрые, хотя и истинные изменения, что потенциально ведет к усложнению корректировки ложноотрицательньных ситуаций.
Остекление фиг. 2 может быть использовано вместе с различными блоками остекления или каким-либо образом встроено в них. Например, на фиг. 3 показан пример теплоизоляционного стеклопакета, включающего остекление фиг. 2, в соответствии с определенными примерными вариантами осуществления изобретения. Как показано на фиг. 3, вторая основа 302 размещена, по существу, параллельно на некотором расстоянии относительно первой основы 202. Разделитель или разделительная система 304 позволяет сохранять ориентацию первой и второй основы 202 и 302 и определяет зазор, пространство или полость 306 между ними. В некоторых примерных вариантах осуществления изобретения зазор 306 может быть заполнен газом, содержащим инертный газ (например, Ar, Xe, Kr и т.п.), содержащий или не содержащий кислород. В некоторых примерных вариантах осуществления изобретения зазор может быть, по меньшей мере частично, вакуумирован и заполнен 80% аргона и 20% кислорода или воздуха.
В качестве другого примера, на фиг. 4 показан пример ламинированного остекления, включающего остекление фиг. 2, соответствующее определенным примерным вариантам осуществления изобретения. Как показано на фиг. 4, первая основа 202 и вторая основа 302 наслоены друг на друга с использованием, по меньшей мере, одного ламинирующего промежуточного слоя 402. По меньшей мере, один ламинирующий промежуточный слой 402 может включать, например, PVB (поливинилбутираль), EVA (этиленвинилацетат), PET (полиэтилентерефталат), PU (полиуретан), PMMA (полиметилметакрилат) и/или т.п. Вообще, любой промежуточный слой, содержащий полимер, основанный на эпоксидной смоле или содержащий другой материал, может быть использован для скрепления друг с другом первой основы 202 и второй основы 302. В некоторых примерных вариантах осуществления изобретения датчик может быть встроен в свой собственный ламинирующий слой, например, для защиты.
В качестве другого примера, на фиг. 5 показан пример вакуумного теплоизоляционного стеклопакета, включающего остекление фиг. 2, соответствующее определенным примерным вариантам осуществления изобретения. Как показано на фиг. 5, краевой уплотнитель 502 (например, состоящий из или включающий материал фритты), расположен по периметру первой основы 202 и/или второй основы 302, разделители или стойки 504 находятся в полости 506, образованной между первой и второй основами 202 и 302. Полость вакуумирована до давления ниже атмосферного, например, через отверстие для вакуумирования и т.п. Краевой уплотнитель 502 обеспечивает герметичное уплотнение вакуумного теплоизоляционного стеклопакета.
В качестве еще одного примера, на фиг. 6 показан пример переключаемого остекления, включающего остекление фиг. 2, соответствующее определенным примерным вариантам осуществления изобретения. Показанное на фиг. 6 переключаемое остекление может включать активный слой или пакет 602 слоев. Например, активный слой или пакет 602 слоев может представлять собой пленку из полимер-диспергированного жидкокристаллического материала или полимер-организованного жидкокристаллического материала, электрохромную пленку и/или т.п. Например, в случае пленки из полимер-диспергированного или полимер-организованного жидкокристаллического материала, может оказаться выгодным размещение этой пленки между первым и вторым ламинирующими слоями 402а и 402b в некоторых примерных вариантах осуществления изобретения. Примеры электрохромных покрытий, способов производства и т.п., которые могут быть использованы в связи с определенными примерными вариантами осуществления изобретения, описанными в настоящем документе, описаны, например, в патентах США №№ 8289610; 7547658; 7545551; 7525714; 7511872; 7450294; 7411716; 7375871 и 7190506, содержание каждого из которых полностью включается в настоящий документ путем ссылки.
Примеры полимер-диспергированных жидкокристаллических покрытий, способов производства и т.п., которые могут быть использованы в связи с определенными примерными вариантами осуществления изобретения, описанными в настоящем документе, описаны, например, в публикациях заявок на патент США №№ 2014/0176836, 2009/0115922 и 14/466217, поданных 22 августа 2014 г., содержание каждой из которых полностью включается в настоящий документ путем ссылки.
Следует понимать, что хотя приведены некоторые примерные конфигурации, возможны и другие конфигурации. Например, возможно перемещение переходов на другую поверхность, такую как, например, вторая, третья или четвертая поверхность в теплоизоляционном, вакуумном теплоизоляционном стеклопакете, ламинированном и/или другом продукте. Фритта может быть размещена на любой одной или нескольких поверхностях, таких как, например, первая и четвертая, вторая и третья, первая и третья и/или другие комбинации из одной, двух, трех или четырех поверхностей в различных примерных вариантах осуществления изобретения. Стекло и/или ламинированные материалы в некоторых примерных вариантах осуществления изобретения могут быть тонированными. В некоторых примерных вариантах осуществления изобретения стекло может быть подвергнуто тепловой обработке (например, упрочнению и/или закалке), химическому упрочнению и/или т.п. В некоторых примерных вариантах осуществления изобретения одна или несколько стеклянных основ могут быть заменены другими материалами, такими как, например, пластмассы, полимеры и/или т.п. Также предусматривается вариант вакуумных термоизоляционных панелей.
Следует понимать, что описанные примеры остекления могут быть использованы во множестве различных вариантов применения, включая, например, окна жилых и/или общественных зданий, автомобилей, потолочные окна, в розничной торговле (например, дверцы холодильников и/или морозильников), демонстрационная упаковка, солнечные батареи, теплицы и т.д. Теплоизоляционные и/или вакуумные теплоизоляционные стеклопакеты, например, могут быть использованы в розничной торговле, теплоизоляционные стеклопакеты могут быть использованы в окнах и/или потолочных окнах зданий, ламинированные продукты могут быть использованы в автомобилях и т.д. Для теплиц, например, описываемая технология может быть использована для определения необходимости обеспечения большего/меньшего количества солнечного света (например, для различных растений, нуждающихся в разном количестве солнечного света, для повышения/понижения температуры и т.д.), проветривания помещения (например, на основании температуры внутри и/или снаружи) и т.д.
В зависимости от размера оболочки, в которой ведется мониторинг, может быть использовано больше или меньше датчиков. Например, в типичном случае применения в автомобиле может быть достаточно присутствия 2-3 датчиков. В типичном холодильнике/морозильнике также может быть достаточно присутствия 2-3 датчиков. Окно общественного здания может занимать большее пространство, таким образом, может потребоваться 3, а в некоторых случаях и больше датчиков. В разных вариантах осуществления изобретения может быть применено больше или меньше датчиков.
В некоторых примерных вариантах осуществления изобретения множество датчиков может быть соединено последовательно в отношении одного или обоих переходов, например, для создания большего перепада температуры. В некоторых случаях это может оказаться полезным, например, поскольку способствует повышению точности измерений при одновременном сохранении малого размера датчиков, которые реагируют с надлежащей скоростью. По аналогичным причинам может быть полезным сведение к минимуму величины U, таким образом, это может быть реализовано в некоторых примерных вариантах осуществления изобретения.
Снова обратимся к чертежам. Фиг. 7 представляет собой блок-схему управляющей электроники, которая может быть использована в связи с определенными примерными вариантами осуществления изобретения. Примерное управляющее устройство 702, показанное на фиг. 7, может быть расположено на обычной печатной плате, как один или оба перехода, или может быть расположено вдали от окна. Входной сигнал 214 от датчика поступает на управляющее устройство 702 через надлежащий интерфейс. Контроллер 704, который может включать один или несколько процессоров, специализированных интегральных схем и/или т.п., принимает входной сигнал 214 и может хранить его в памяти 706. В этом отношении, архивные данные и/или т.п. могут храниться в секции склада данных 706а памяти 706. Память 706 может представлять собой любое надлежащее сочетание промежуточной или долговременной памяти, например, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, флэш-память и/или т.п. Контроллер 704 может обращаться к хранимым в памяти инструкциям 706b для определения того, когда и/или как действовать в соответствии с хранимыми данными датчика. Например, запрограммированные правила могут указывать, когда активировать переключаемое покрытие, выключать/выключать внутреннее освещение, когда/как управлять работой центрального блока отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, когда/как управлять работой местного блока отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и т.д. Например, увеличение температуры сверх определенного значения за заданный период времени (например, рост на 5 градусов за 3 часа) может запускать перевод переключаемого остекления в непрозрачное состояние, местное охлаждение и т.д. Более быстрый рост температуры может запускать центральный блок отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Аналогично, большой тепловой поток может указывать на значительное количество света снаружи и, следовательно, приглушение внутреннего освещения, так как вместо него может быть использован наружный свет. Правила активации систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха могут основываться на опубликованных стандартах, которые увязывают температуру снаружи с температурой, которую следует поддерживать в коммерческих административных зданиях, на передовой практике обслуживания энергосберегающего дома и т.д.
Точно так же, объектом регулирования могут быть люки в крыше, окна, системы отопления/охлаждения и т.д. транспортных средств. Что касается первых, могут быть закрыты механические шторы, переключаемое остекление может быть активировано/деактивировано и т.д. Устройства розничной торговли могут дополнительно охлаждаться, когда зафиксировано нагревание (например, от солнца днем, от руки, прижатой к стеклянному окну и т.д.).
Различные действия, которые могут быть выполнены управляющим устройством 702, могут быть выполнены применительно к ряду интерфейсов. В этом отношении, на фиг. 7 показаны примерные интерфейсы для центрального блока 708а отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, местного блока 708b отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, переключаемого остекления 708с и освещения 708d. Следует понимать, что в различных вариантах осуществления изобретения возможно наличие большего или меньшего числа интерфейсов в зависимости, например, от варианта применения, желательной управляемости и т.д.
В некоторых примерных вариантах осуществления изобретения диагностический модуль 710 может работать под управлением контроллера 704, потенциально, на основе информации, хранимой в складе данных 706а датчика. Диагностический модуль 710 может следить за эффективной величиной U или R окна во времени, что может быть использовано для обнаружения факта повреждения окна, утечки инертного газа из теплоизоляционного стеклопакета (что потенциально создает угрозу для здоровья или безопасности), нарушения герметичности вакуумного теплоизоляционного стеклопакета, повреждения зеркала солнечной батареи (например, в варианте применения, включающем концентрирующий солнечные лучи фотоэлектрический механизм, концентрирующий солнечные лучи механизм с греющей трубкой и т.д., вторичную отражающую панель и т.п.). Диагностический модуль 710 может вызывать подачу сигнала тревоги, например, путем беспроводной или иной передачи информации о повреждении или неожиданном отказе дистанционной системе (например, местной или дистанционной компьютерной системе, сообщения на интеллектуальное устройство или компьютер пользователя и т.д.), путем включения светодиодного или иного светового индикатора, мигающего особым образом (например, различно окрашенным светом, с разной частотой и/или т.п., чтобы сигнализировать о каждом типе обнаруженного повреждения и т.д.) и/или т.п. Таким образом, управляющее устройство 702 может включать беспроводной передатчик и/или может быть функционально соединено с одним или несколькими световыми индикаторами и/или т.п.
На фиг. 8а-8b показано, как две разных примерных гибких основы, включающие датчики теплового потока, могут быть скомпонованы и подготовлены для использования в примерном варианте окна в соответствии с определенными примерными вариантами осуществления изобретения. На каждой из фиг. 8а-8b показан датчик 802 теплового потока, расположенный приблизительно в центре каждой из гибких основ. На верхних поверхностях гибких основ установлены горячие переходы 804 (например, включающие такой материал, как, например, медь и т.п.), на нижних поверхностях гибких основ установлены холодные переходы 806 (например, также включающие такой материал, как, например, медь и т.п.). Как явствует из фиг. 8а-8b, площадь обоих контактов, в некоторых примерных вариантах осуществления изобретения, имеет почти одинаковые размеры и соответствует противоположным сторонам одной и той же основы (например, одинаковую или подобную высоту и ширину, отличающиеся друг от друга не более, чем на 20%, в некоторых примерах, не более, чем на 15%, в других примерах и не более, чем на 10%, в других примерах). Следует понимать, что в некоторых примерных вариантах осуществления изобретения два или более датчиков могут быть соединены последовательно с целью усиления выходного напряжения до усиления усилителем.
Металлизированные сквозные отверстия могут предусматриваться с целью термализации системы. Таким образом, горячий переход на уровне кристалла может быть горячим и обеспечивать хороший термический контакт, при этом, все же позволяя системе функционировать надлежащим образом и обеспечивать пригодный для использования градиент температуры. Показанные на увеличенном виде сквозные отверстия в некоторых примерных вариантах осуществления изобретения помогают термически соединить контактную площадку с кристаллом. В некоторых примерных вариантах осуществления изобретения также имеются сквозные отверстия для электрического соединения с кристаллом.
В некоторых примерных вариантах осуществления изобретения каждая из основ (подложек) пригодна для того, чтобы быть сложенной. Пример фиг. 8а демонстрирует вариант складывания в форме «С» (включая область, где может быть расположена линия сгиба), пример фиг. 8b демонстрирует вариант складывания в форме «Z» (включая область, где может быть расположена линия сгиба). Эти схемы расположения могут быть применены в любом из продуктов, описанных в настоящем документе. В этом отношении, на фиг. 9а-9b показаны схемы расположения фиг. 8а-8b в составе примерного продукта - ламинированного окна - в соответствии с определенными примерными вариантами осуществления изобретения. Например, как показано на фиг. 9а, изгиб, близкий к закруглению буквы «С», вставлен через паз, образованный в ламинирующем слое (например, поливинилбутирале), и датчик размещен в отверстии, образованном в ламинирующем слое. Ламинирующий клин расположен между двумя основами. Вариант фиг. 9b включает одно отверстие для складок основы и датчика. Конечно, следует понимать, что в связи с различными примерными вариантами осуществления изобретения могут быть использованы другие конструкции гибкой основы, схемы расположения ламинирующего слоя и/или т.п.
На фиг. 10 представлена технологическая схема, демонстрирующая примерный процесс регистрации теплового потока и осуществления надлежащего последующего действия, который может быть использован в связи с определенными примерными вариантами осуществления изобретения. Двухпереходный твердотельный датчик теплового потока или подобный ему, например, как показанный на фиг. 2, используется для генерации напряжения, пропорционального тепловому потоку, на стадии S1002. На стадии S1004 полученное напряжение передается на управляющую электронику, например, показанную на фиг. 7, для возможного последующего действия. На основании текущих и/или архивных данных, полученных от датчика, на стадии S1006, принимается решение в отношении осуществления последующего действия. Последующее действие, например, включает подачу управляющего сигнала на внешний элемент через надлежащий интерфейс, хранение полученных данных (например, разности температур с отметкой времени, идентификатором датчика, от которого получены данные и т.д.) и/или т.п. На стадии S1008 последующее действие осуществляется, например, на основании решения, принятого на стадии S1006.
Образцы
Для предварительных испытаний были изготовлены образцы. В этих образцах слой фритты был осажден вокруг наружной кромки, по меньшей мере, одной из стеклянных основ - первой и второй - на одной стороне (или на одной стороне каждой), между ними был помещен слой, содержащий поливинилбутираль (ПВБ). В некоторых из этих образцов, внутри матрицы ПВБ находилась фольга полимер-диспергированных жидких кристаллов, ламинированная в стеклянной структуре. Слой полимер-диспергированных жидких кристаллов (ПДЖК) можно было переключать между непрозрачным и прозрачным состоянием путем приложения к нему электрического поля. Испытанию подвергли пять следующих конфигураций:
Образец 1: Чистое стекло с фриттой/0,76 мм ПВБ/0,76 мм ПВБ/чистое стекло с фриттой
Образец 2: Чистое стекло с фриттой/0,76 мм ПВБ/0,38 мм ПВБ/переключаемый слой ПДЖК с контактами/0,76 мм ПВБ/чистое стекло с фриттой
Образец 3: Тонированное стекло с фриттой/0,76 мм ПВБ с тонированием/0,38 мм ПВБ/чистое стекло
Образец 4: Чистое стекло с фриттой/0,76 мм ПВБ/0,38 мм ПВБ/переключаемый слой ПДЖК с контактами/0,38 мм ПВБ/чистое стекло с фриттой
Образец 5: Тонированное стекло с фриттой/0,76 мм ПВБ с тонированием/0,38 мм ПВБ/тонированное стекло с фриттой
Для каждого образца предусматривалось три типа конфигурации датчика. Эти типы включали режимы проводимости, поглощения и отражения. В режиме проводимости измерялся тепловой поток между поверхностями 2 и 3 блока. В режиме поглощения измерялся тепловой поток излучения между черной маской на датчике и поверхностью 3. В режиме отражения измерялся конвективный теплообмен между белой маской (например, состоящей из или включающей серебро) на датчике и воздушным зазором (в случае теплоизоляционного стеклопакета).
Эти три режима позволяют измерять тепловой поток, а также величину U остекления. Следует понимать, с большей точностью величина U может быть получена путем измерения ΔТ между двумя поверхностями. В некоторых примерных вариантах осуществления изобретения возможно выделение множества датчиков для измерения в этих трех режимах более индивидуально. Тогда становится возможным, например, решать систему из трех уравнений с целью более кратковременной идентификации и/или прослеживания шире в продольном направлении параметров функционирования остекления на системном уровне.
Датчики теплопроводности включали кристаллы толщиной 800 мкм на печатной плате толщиной 1,6 мм, термически соединенные с поверхностями 2 и 3, при этом, соединение печатной платы с поверхностью 2 было выполнено с использованием медного столбика. В датчиках теплопроводности для создания металлических термических разделителей на поверхностях 2 и 3 использовали трафаретную печать. Датчики излучения включали кристаллы на печатной плате толщиной 1,6 мм, термически соединенные с поверхностью 3. В датчиках излучения для создания металлических термических разделителей на поверхности 3 использовали трафаретную печать. Для всех датчиков отражающую клейкую ленту использовали, чтобы накрывать кристаллы, термически соединять печатную плату с поверхностью 3, выполнять электрические соединения, ослаблять термический шум и повышать чувствительность.
Предварительные измерения провели в процессе сборки датчиков, например, чтобы определить, могут ли эти образцы датчиков выдержать типичный процесс ламинирования. Эти измерения включали проверку внутреннего сопротивления датчика (измеряемое в МОм, обычно, около 33 МОм); сопротивления тыльного термического контакта (эмпирическая проверка с использованием льда для контроля реакции датчика на холод, приложенный к поверхности 4 сзади датчика); и сопротивления переднего термического контакта (эмпирическая проверка с использованием льда для контроля реакции датчика на холод, приложенный к поверхности 1 над датчиком).
После сборки провели оценку реакции датчика на различные воздействия, такие как тепло, холод и инфракрасное излучение. Измерения проводили с использованием либо модуля регистрации аналоговых сигналов 3 Sineax V604, либо платы малошумовой усилитель/аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) (до 6) на шине I2C с контроллером Aardvark.
Во всех случаях внутреннее сопротивление датчиков было неизменным, что подтверждает, что процесс ламинирования (который включает закрепление при 270°С в печи и обработку в автоклаве) не оказывает заметного влияния на датчики.
Фиг. 11 представляет собой блок-схему, демонстрирующую конфигурацию технических и программных элементов в соответствии с определенными примерными вариантами осуществления изобретения. На фиг. 11 показаны первый и второй датчики 1102а и 1102b с соответствующими горячими и холодными переходами 1104a-b и 1106a-b, соединенные или иным образом созданные на соответствующей плате АЦП 1108а-1108b, и с соответствующими усилителями 1110а-1110b. Платы АЦП 1108а-1108b соединены с первым микро-контроллером 1112а. Так, по существу, получена термопара 1114а для первого пространства или зоны. Первый микро-контроллер 1112а связан с главным процессором 1116 посредством CAN, LIN или иной шины передачи данных. Система получает энергию от источника питания 1120. На основе программирования главного процессора 1116 может осуществляться управление устройством 1122а охлаждения/нагревания для первого пространства или зоны.
Как явствует из фиг. 11, аналогичная конфигурация обеспечивается для второго пространства или зоны. То есть, обеспечиваются третий и четвертый датчики 1102с-1102d с соответствующими горячими и холодными переходами 1104с-d и 1106с-d, соединенные или иным образом созданные на соответствующей плате АЦП 1108с-1108d. Платы АЦП 1108с-1108d соединены со вторым микро-контроллером 1112b, в сущности, образуя другую термопару 1114b для второго пространства или зоны. Второй микро-контроллер 1112b также связан с главным процессором 1116 посредством CAN, LIN или иной шины передачи данных, главный процессор 1116 может предпринимать действия по отношению к устройству 1122b охлаждения/нагревания для второго пространства или зоны.
На фиг. 11 показаны датчики в двух зонах. Однако, следует понимать, что может иметь место большее или меньшее количество датчиков для любого числа зон. Например, для больших помещений может предусматриваться множество датчиков. Для соединения с одним или несколькими главными процессорами может использоваться одна или несколько шин.
Платы АЦП 1108а-1108d могут включать соединители (например, электропроводку) для датчиков 1102а-1102d, соответственно, а также соединения с CAN шиной 1118 (например, для входа и выхода) либо непосредственно, либо через микро-контроллеры 1112а-1112b, соответственно, в различных примерных вариантах осуществления изобретения. В определенных примерных вариантах осуществления изобретения могут обеспечиваться расположенные на плате АЦП функциональные средства (например, для преобразования необработанных данных датчика в цифровой сигнал, пригодный для передачи CAN шиной 1118). В других примерных вариантах осуществления изобретения для этой и/или других целей могут использоваться микро-контроллеры 1112а-1112b. На том же кристалле может находиться регулятор напряжения.
Главный процессор 1116 может являются частью компьютера и т.п. В определенных примерных вариантах осуществления изобретения программные модули такого компьютера могут облегчать прием и обработку данных от датчиков 1102а-1102d. Например, прикладной программный интерфейс может облегчать извлечение необработанных данных датчика, подачу управляющих сигналов (например, передачу данных датчиков, включение/выключение цикла и т.д.) и т.п. Программный модуль управления может осуществлять обработку данных и генерировать другую информацию для визуализации, передачи и т.д. Например, могут отображаться (например, на дисплее, информационно связанном с компьютером) графики обработанных данных датчиков в реальном режиме времени (например, указывающие температуру в точках установки датчика(ов), градиент температуры по продукту и т.д.) и т.д. Больше архивных файлов статистики может генерироваться, обрабатываться и/или храниться в электронной таблице Excel или подобной таблице или файле базы данных, и они могут быть использованы для создания графиков и/или других видов визуализации.
Следует понимать, что в некоторых примерных вариантах осуществления изобретения множество переходов, как множество горячих, так и множество холодных переходов может находиться на одном кристалле. Например, один кристалл для одной зоны может включать много переходов, соединенных последовательно внутри кристалла, снаружи каждый кристалл может иметь два входных электрода - один горячий и один холодный.
Следует понимать, что примерная конфигурация фиг. 11 является только образцом, и что для окон и/или других продуктов могут быть применимы и другие технические и/или программные конфигурации.
Хотя некоторые примерные варианты осуществления изобретения предусматривают размещение горячего перехода датчика в центральной области основы, следует понимать, что переход может быть размещен в любом месте, например, при условии, что он все же принимает тепловой поток. Перемещение датчика в другое место той же поверхности или перемещение на другую поверхность в некоторых случаях может потребовать альтернативной калибровки.
Следует понимать, что хотя некоторые примерные варианты осуществления изобретения относятся к тепловым датчикам или датчикам теплового потока, такие датчики могут быть использованы для измерения излучения, теплопроводности, конвекции и/или их сочетаний, например, в одно и то же и/или разное время. Такие датчики в некоторых примерных вариантах осуществления изобретения могут дополнительно или в качестве альтернативы измерять фазовое превращение в продукте, например, окне, в котором предусматривается, например, конденсация. Например, если одна из контактных площадок сухая и экранированная (например, скрыта за радиационным или другим барьером), тогда как другая открыта для воздействия водного конденсата, одна сторона перехода будет «видеть» приток тепла, даже если изменение температуры отсутствует.
Что касается использования датчиков для измерения излучения, теплопроводности, конвекции и/или их сочетаний, в некоторых примерных вариантах осуществления изобретения возможно измерение этих трех параметров тремя разными датчиками. Например, что касается излучения, датчики теплового потока могут быть откалиброваны с использованием излучающих источников тепла, являющихся последовательно воспроизводимыми источниками и, таким образом, эффективными с точки зрения калибровки. Однако, часть излучения, поглощенного датчиком, или его излучательная способность (ε), на практике почти наверняка не будет 100%, так что поглощенный тепловой поток будет отличаться от падающего теплового потока. Другими словами, предполагается, что датчик включает «серое тело», поглощательная и излучательная способность которого равны. Датчики теплового потока могут измерять поглощенный тепловой поток независимо от его источника или режима теплопередачи. Следовательно, на датчики может быть нанесено черное покрытие из технического углерода, черной краски, алмазоподобного углерода и т.д. (например, как указано выше) чтобы стимулировать излучательную способность так, чтобы поглощенное излучения было почти равно падающему излучению. Соотношение падающего и поглощенного теплового потока для источника излучения выражается следующим уравнением:
q''погл=εq''погл
Что касается теплопроводности, когда тепловой поток поступает не из источника излучения, излучательная способность не обязательно является спорным вопросом. Для кондуктивного теплового потока, например, когда датчик непосредственно контактирует с нагретым материалом, определяющее уравнение для поверхности материала следующее:
Qпадающ=Qпогл=-kA(dT/dx),
где k равно удельной теплопроводности датчика, dT/dx означает градиент температуры с n в качеств единичного вектора, перпендикулярного поверхности, тепловой поток через которую измеряется.
Поскольку падающий и поглощенный тепловой потоки для чисто кондуктивного теплового потока одинаковы, датчик теплового потока будет измерять реальный падающий тепловой поток. Одно предостережение заключается в том, что датчик может нуждаться в хорошем термическом контакте. Например, если контакт плохой, между датчиком и представляющим интерес материалом, в сущности, будет большое термическое сопротивление, которое может изменять показания датчика и, в некоторых случаях, снижать их точность.
Для конвективного теплового потока уравнение для теплового потока следующее:
q''погл=hΔT,
где h - коэффициент теплопередачи датчика, ΔT - разность температур между датчиком и текучей средой.
Коэффициент теплопередачи является функцией удельной теплопроводности текучей среды и характеристик потока текучей среды. К несчастью, поток текучей среды может быть сложным и трудно моделируемым. Поэтому коэффициент теплопередачи может быть получен путем измерения теплового потока у поверхности. Для этого нужно допустить, что коэффициент теплопередачи для датчика теплового потока и окружающей системы одинаковы, так что падающий и поглощенный тепловые потоки равны. Точность этого допущения может меняться в зависимости от различных конфигураций системы и материалов. Для учета определенных регулярных колебаний может быть выполнена калибровка.
Таким образом, следует понимать, что возможно измерение трех режимов теплопередачи, например, описанным выше образом. Однако, когда излучению сопутствуют другие режимы, возникает вопрос в отношении того, какую часть теплового потока следует корректировать в отношении излучательной способности, и какую часть - не следует. В некоторых примерных вариантах осуществления изобретения различные режимы могут быть изолированы, например, путем использования датчика теплового потока в конфигурации радиометра, чтобы, в сущности, «наблюдать» только источники излучения. Если эти режимы не могут быть дифференцированы экспериментально, может оказаться желательным проведение оценочных расчетов относительных частей теплового потока, вносимых каждым из режимов. В этих случаях излучательная способность датчика теплового потока может быть выбрана максимально возможной, чтобы свести к минимуму ошибку.
Преимущественно, описанные в настоящем документе технологии способствуют развитию и уточнению характеристик систем (например, включающих окна и/или т.п.), которые выполняют одинаковые функции с заранее заданной погрешностью. Твердотельная система определенных примерных вариантов осуществления изобретения, которая не перемещается, преимущественно, надежная, однако, проста в изготовлении. Кроме того, в некоторых примерных вариантах осуществления изобретения не требуется источника питания, например, потому что система сама вырабатывает напряжение, и т.д.
Термин «тепловая обработка» в настоящем контексте означает нагревание изделия до температуры, достаточной для достижения закалки и/или термического упрочнения включающего стекло изделия. Это определение охватывает, например, нагревание изделия с покрытием в печи до температуры, по меньше мере, около 550 градусов Цельсия, более предпочтительно, по меньше мере, около 580 градусов Цельсия, более предпочтительно, по меньше мере, около 600 градусов Цельсия, более предпочтительно, по меньше мере, около 620 градусов Цельсия, наиболее предпочтительно, по меньше мере, около 650 градусов Цельсия на период времени, достаточный для закалки и/или термического упрочнения. В некоторых примерных вариантах осуществления изобретения это может быть, по меньшей мере, около двух минут, до, примерно, 10 минут, до 15 минут и т.д.
Термины «периметр (периферия)» и «кромка», используемые в настоящем контексте в отношении уплотнителей, например, не означают, что уплотнитель(и) и/или другой элемент(ы) находится на самом периметре или кромке блока, напротив, означают, что уплотнитель(и) и/или другой элемент(ы), по меньшей мере частично, расположен возле или вблизи (например, в пределах, примерно, двух дюймов (5 см)) от кромки, по меньшей мере, одной основы блока. Точно так же, «кромка» в настоящем контексте не ограничивается абсолютным краем стеклянной основы, но также может включать некоторую область вблизи (например, в пределах, примерно, двух дюймов (5 см)) от абсолютного края основы.
В настоящем контексте термины «на», «опирающийся на» и т.п. не следует интерпретировать как означающие, что два элемента непосредственно соприкасаются друг с другом, если явно не указано иное. Другими словами, может утверждаться, что первый слой находится «на» или «опирается на» второй слой, даже если между ними находится один или несколько слоев.
В некоторых примерных вариантах осуществления изобретением обеспечивается блок остекления. Он включает первую стеклянную основу; экран для защиты от излучения, покрывающий непосредственно или косвенно, по меньшей мере, часть области наружной кромки первой стеклянной основы; и двухпереходный твердотельный датчик теплового потока. Датчик включает первый переход, ориентированный в блоке в первом положении, в котором излучение источника излучения может быть принято через первую стеклянную основу; второй переход, ориентированный в блоке во втором положении, блокированном от источника излучения экраном для защиты от излучения; и электрическую схему, предназначенную для формирования сигнала на основе разности преобразованных потенциалов, генерируемых, соответственно, на первом и втором переходах.
Помимо отличительных особенностей предыдущего абзаца, в некоторых примерных вариантах осуществления изобретения, модуль управления может быть предназначен для приема сигнала и селективного формирования действия в ответ на него.
Помимо отличительных особенностей предыдущего абзаца, в некоторых примерных вариантах осуществления изобретения, действие может соответствовать активации или деактивации переключаемого продукта. Например, действие может соответствовать активации или деактивации переключаемого продукта, активации или деактивации местной системы нагревания и/или охлаждения и т.д.
Помимо отличительных особенностей предыдущего абзаца, в некоторых примерных вариантах осуществления изобретения, переключаемый продукт может включать электрохромную пленку и/или содержащий полимер жидкокристаллический слой (например, состоящий из или включающий полимер-диспергированный жидкокристаллический материал, полимер-организованный жидкокристаллический материал и/или т.п.).
Помимо отличительных особенностей предыдущего абзаца, в некоторых примерных вариантах осуществления изобретения, модуль управления может включать память, память, в которой хранится информация о полученном сигнале.
Помимо отличительных особенностей предыдущего абзаца, в некоторых примерных вариантах осуществления изобретения, модуль управления может включать память, память, в которой хранится информация о том, когда должны быть предприняты действия, и одно или несколько условий, запускающих каждое из действий.
В некоторых примерных вариантах осуществления изобретением обеспечивается ламинированный продукт. Он может включать блок по любому из предшествующих шести абзацев наряду со второй стеклянной основой и, по меньшей мере, одним ламинирующим материалом, расположенным между первой стеклянной основой блока и второй стеклянной основой. Датчик в этом блоке расположен между первой стеклянной основой блока и второй стеклянной основой. Например, может обеспечиваться переключаемый содержащий полимер жидкокристаллический продукт, и, по меньшей мере, один ламинирующий материал может включать первый и второй ламинирующие материалы, при этом, первый ламинирующий материал соединяет первую стеклянную основу блока с переключаемым содержащим полимер жидкокристаллическим продуктом, а второй ламинирующий материал соединяет вторую стеклянную основу с переключаемым содержащим полимер жидкокристаллическим продуктом. В некоторых примерных вариантах осуществления изобретением обеспечивается теплоизоляционный стеклопакет. Он может включать блок по любому из предшествующих шести абзацев наряду со второй стеклянной основой и наружным кромочным разделителем, обеспечивающим, по существу, параллельное взаимное расположение первой стеклянной основы блока и второй стеклянной основы на некотором расстоянии друг от друга. Датчик в этом блоке расположен между первой стеклянной основой блока и второй стеклянной основой. Например, модуль управления может предназначаться для приема сигнала от остекления и генерирования отчета о функционировании теплоизоляционного стеклопакета в целом. Отчет может включать измеренные величины U в реальном режиме времени и/или архивный отчет о величинах U в некоторых примерных вариантах осуществления изобретения, отчет может содержать оценку вероятности отказа теплоизоляционного стеклопакета в целом и т.д. В некоторых примерных вариантах осуществления изобретением обеспечивается вакуумный теплоизоляционный стеклопакет. Он может включать блок по любому из предшествующих шести абзацев наряду со второй стеклянной основой, по существу, параллельной и находящейся на некотором расстоянии относительно первой стеклянной основы блока; множеством опорных разделителей, расположенных между первой стеклянной основой блока и второй стеклянной основой; наружным кромочным разделителем, расположенным вокруг наружных кромок первой стеклянной основы блока и второй стеклянной основы; и зазором, определяемым как пространство между первой стеклянной основой блока и второй стеклянной основой в пределах наружного кромочного разделителя, при этом, зазор вакуумирован до давления меньше атмосферного. Например, модуль управления может предназначаться для приема сигнала от остекления и генерирования отчета о функционировании вакуумного теплоизоляционного стеклопакета в целом, отчет может включать измеренные величины U в реальном режиме времени и/или архивный отчет о величинах U, отчет может содержать оценку вероятности отказа вакуумного теплоизоляционного стеклопакета в целом и т.д. В некоторых примерных вариантах осуществления изобретением обеспечивается автомобильное окно, включающее блок по любому из шести предшествующих абзацев.
Помимо отличительных особенностей любого из семи предшествующих абзацев, в некоторых примерных вариантах осуществления изобретения, экран для защиты от излучения может включать рамку или ленту.
Помимо отличительных особенностей любого из восьми предшествующих абзацев, в некоторых примерных вариантах осуществления изобретения, экран для защиты от излучения может включать черную фритту.
В некоторых примерных вариантах осуществления изобретением обеспечивается способ изготовления блока остекления. По меньшей мере, на часть области наружной кромки первой стеклянной основы наносят, непосредственно или косвенно, экран для защиты от излучения. Двухпереходный твердотельный датчик теплового потока соединяют с первой стеклянной основой, так что первый переход датчика ориентирован в блоке в первом положении, в котором излучение источника излучения может быть принято через первую стеклянную основу, а второй переход датчика ориентирован в блоке во втором положении, блокированном от источника излучения экраном для защиты от излучения. Электрическая схема предназначена для формирования сигнала на основе разности преобразованных потенциалов, генерируемых, соответственно, на первом и втором переходах.
Помимо отличительных особенностей предыдущего абзаца, в некоторых примерных вариантах осуществления изобретения, модуль управления может быть соединен с блоком так, чтобы модуль управления мог принимать сигнал и селективно формировать действие в ответ на него.
Помимо отличительных особенностей предыдущего абзаца, в некоторых примерных вариантах осуществления изобретения, модуль управления может быть использован для селективного запуска действия, которое должно быть осуществлено в системе, внешней по отношению к остеклению, и/или действия, которое должно быть предпринято в отношении остекления.
Хотя изобретение было описано в отношении варианта его осуществления, который на сегодняшний день считается наиболее практичным и предпочтительным, следует понимать, что изобретение не должно ограничиваться описанным вариантом его осуществления, напротив, подразумевается, что оно охватывает различные модификации и эквивалентные конфигурации, входящие в рамки существа и объема прилагаемой формулы изобретения.
1. Блок остекления, содержащий:
первую стеклянную основу;
экран для защиты от излучения, покрывающий, непосредственно или косвенно, по меньшей мере, часть области наружной кромки первой стеклянной основы; и
двухпереходный твердотельный датчик теплового потока, содержащий:
первый переход, ориентированный в блоке в первом положении, в котором излучение источника излучения может быть принято через первую стеклянную основу;
второй переход, ориентированный в блоке во втором положении, блокированном от источника излучения экраном для защиты от излучения; и
электрическую схему, конфигурированную с возможностью формирования сигнала на основе разности преобразованных потенциалов, генерируемых соответственно на первом и втором переходах.
2. Блок по п. 1, дополнительно содержащий модуль управления, конфигурированный с возможностью приема сигнала и селективного формирования действия в ответ на него.
3. Блок по п. 2, в котором действие соответствует активации или деактивации переключаемого продукта.
4. Блок по п. 3, в котором переключаемый продукт включает электрохромную пленку.
5. Блок по п. 3, в котором переключаемый продукт включает содержащий полимер жидкокристаллический слой.
6. Блок по п. 2, дополнительно содержащий переключаемый продукт и в котором действие соответствует активации или деактивации переключаемого продукта.
7. Блок по п. 2, в котором действие соответствует активации или деактивации местной системы нагревания и/или охлаждения.
8. Блок по любому из пп. 2-7, в котором модуль управления включает память, память, в которой хранится информация о полученном сигнале.
9. Блок по любому из пп. 2-8, в котором модуль управления включает память, память, в которой хранится информация о том, когда должны быть предприняты действия, и одно или более условий, запускающих каждое из действий.
10. Ламинированный продукт, содержащий блок остекления по любому из предшествующих пунктов и
вторую стеклянную основу; и
по меньшей мере, один ламинирующий материал, расположенный между первой стеклянной основой блока и второй стеклянной основой,
при этом датчик блока расположен между первой стеклянной основой блока и второй стеклянной основой.
11. Ламинированный продукт по п. 10, дополнительно содержащий переключаемый содержащий полимер жидкокристаллический продукт,
при этом, по меньшей мере, один ламинирующий материал включает первый и второй ламинирующие материалы, первый ламинирующий материал соединяет первую стеклянную основу блока с переключаемым содержащим полимер жидкокристаллическим продуктом, второй ламинирующий материал соединяет вторую стеклянную основу с переключаемым содержащим полимер жидкокристаллическим продуктом.
12. Теплоизоляционный стеклопакет, содержащий блок остекления по любому из пп. 1-9 и
вторую стеклянную основу;
наружный кромочный разделитель, обеспечивающий, по существу, параллельное взаимное расположение первой стеклянной основы блока и второй стеклянной основы на некотором расстоянии друг от друга,
при этом датчик блока расположен между первой стеклянной основой блока и второй стеклянной основой.
13. Теплоизоляционный стеклопакет по п. 12, в котором модуль управления сконфигурирован с возможностью приема сигнала от остекления и генерирования отчета о функционировании теплоизоляционного стеклопакета в целом.
14. Теплоизоляционный стеклопакет по п. 13, в котором отчет включает измеренные величины U в реальном режиме времени и/или архивный отчет о величинах U.
15. Теплоизоляционный стеклопакет по п. 13, в котором отчет содержит оценку вероятности отказа теплоизоляционного стеклопакета в целом.
16. Вакуумный теплоизоляционный стеклопакет, содержащий блок остекления любому из пп. 1-9 и
вторую стеклянную основу, по существу, параллельную и находящуюся на некотором расстоянии относительно первой стеклянной основы блока;
множество опорных разделителей, расположенных между первой стеклянной основой блока и второй стеклянной основой;
наружный кромочный разделитель, расположенный вокруг наружных кромок первой стеклянной основы блока и второй стеклянной основы; и
зазор, определяемый как пространство между первой стеклянной основой блока и второй стеклянной основой в пределах наружного кромочного разделителя, при этом зазор вакуумирован до давления меньше атмосферного.
17. Вакуумный теплоизоляционный стеклопакет по п. 16, в котором модуль управления сконфигурирован с возможностью приема сигнала от остекления и генерирования отчета о функционировании вакуумного теплоизоляционного стеклопакета в целом.
18. Вакуумный теплоизоляционный стеклопакет по п. 16, в котором отчет включает измеренные величины U в реальном режиме времени и/или архивный отчет о величинах U.
19. Вакуумный теплоизоляционный стеклопакет по п. 16, в котором отчет содержит оценку вероятности отказа вакуумного теплоизоляционного стеклопакета в целом.
20. Автомобильное окно, включающее блок остекления по любому из пп. 1-9.
21. Блок по любому из предшествующих пунктов, в котором экран для защиты от излучения включает рамку или ленту.
22. Блок по любому из предшествующих пунктов, в котором экран для защиты от излучения включает черную фритту.
23. Способ изготовления блока остекления, включающий:
нанесение, непосредственно или косвенно, по меньшей мере, на часть области наружной кромки первой стеклянной основы экрана для защиты от излучения;
соединение двухпереходного твердотельного датчика теплового потока с первой стеклянной основой, так что первый переход датчика ориентирован в блоке в первом положении, в котором излучение источника излучения может быть принято через первую стеклянную основу, а второй переход датчика ориентирован в блоке во втором положении, блокированном от источника излучения экраном для защиты от излучения; и
обеспечение электрической схемы, сконфигурированной с возможностью формирования сигнала на основе разности преобразованных потенциалов, генерируемых соответственно на первом и втором переходах.
24. Способ по п. 23, дополнительно содержащий соединение модуля управления с блоком так, чтобы модуль управления мог принимать сигнал и селективно формировать действие в ответ на него.
25. Способ использования блока остекления, содержащий:
обеспечение блока остекления по п. 24; и
использование модуля управления для селективного запуска действия, которое должно быть осуществлено в системе, внешней по отношению к остеклению.
26. Способ использования блока остекления, содержащий:
обеспечение блока остекления по п. 24; и
использование модуля управления для селективного запуска действия, которое должно быть осуществлено в отношении остекления.
