PL232670B1 - Szyba zespolona - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest szyba zespolona, przeznaczona zarówno jako wyposażenie okien jak i do zabudowy ścian fasadowych budynków o konstrukcji słupowo ryglowej, złożonej całkowicie z zespolonych kwater szklanych stałych, kwater przeźroczystych lub częściowo przeźroczystych pod-okiennych.

Znane są różne układy elektryczne mocowane, na podłożu tworzącym całość z materiałem szyby, utworzone z folii lub warstwy przewodzącej na przykład na bazie masy srebrnej nakładanej metodą sitodruku. Taki układ elektryczny połączony jest zwykle na krawędzi szyby z przewodem znajdującym się poza jej obrębem połączonym z urządzeniami poza obrębem szyby. Zazwyczaj układ taki jest zabezpieczony przed czynnikami zewnętrznymi a zwłaszcza wilgocią za pomocą uszczelki. Podłoże połączone na stałe z szybą jest co najmniej częściowo przeźroczyste i może nim być szkło organiczne lub mineralne, ewentualnie pokryte jedną lub kilkoma warstwami substancji mineralnej lub organicznej. Mogą to być warstwy lub warstwa szkliwa, warstwy metaliczne na bazie tlenków metali, zwłaszcza tlenków cynku, ITO, SnO2, SiO2, Ag nakładanego metodą pirolizy lub w próżni.

Znane jest z polskiego opisu patentowego nr PL206819 oszklenie warstwowe składające się z dwóch podłoży sztywnych lub półsztywnych pomiędzy którymi jest umieszczony układ elektroak u-styczny, zwany układem czynnym, ze znajdującą się nad nim co najmniej jedną warstwą pośrednią na bazie polimeru termoplastycznego oraz z uszczelki polimerowej umieszczonej na obwodzie obu tych sztywnych podłoży. W oszkleniu tym układ czynny jest układem regulowanym elektrycznie o zmiennych właściwościach energetyczno-optycznych, którym może być zarówno układ fotowoltaiczny jak i elektroluminescencyjny jak i układ ciekłokrystaliczny lub układ elektrochromowy o stanie całkowicie stałym, zawierającym pierwszą przeźroczystą warstwę przewodzącą z tlenku cyny z domieszką fluoru (SnO2:F) lub z mieszaniny tlenku indu z tlenkiem cyny (ITO). Jednakże podstawowym celem tego wynalazku jest ulepszenie uszczelek obwodowych do oszklenia warstwowego, zwłaszcza pod względem ich właściwości chemicznych jak i mechanicznych mających zastosowanie do podłoży zabezpieczających układy czynne tego oszklenia.

Znana jest również z polskiego opisu patentowego nr PL202079 szyba wielowarstwowa z elementem funkcjonalnym sterowanym elektrycznie, zawierająca co najmniej jedną szybę sztywną i płaski element funkcjonalny sterowany elektrycznie, taki jak elektroluminescencyjny element świecący, jak również co najmniej jedną cienką warstwę elektrycznie przewodzącą, przy czym w szybie tej warstwa elektrycznie przewodząca pokrywa cały obszar tej szyby, tworząc równocześnie płaską elektrodę elementu funkcjonalnego, a ponadto warstwa ta jest zasilana napięciem elektrycznym i ogrzewana jest niezależnie od zasilania elektrycznego elementu funkcjonalnego. Poza tym w szybie wielowarstwowej według tego wynalazku warstwa elektrycznie przewodząca stanowi połączenie elektrycznie przewodzące z co najmniej dwiema ścieżkami przewodzącymi dostarczającymi napięcie zasilania do ogrzewania, które są umieszczane po obu stronach elementu funkcjonalnego przykrywającego warstwę wykonaną z tlenku cyny-indu (ITO), lub ze srebra, który zamontowany jest bezpośrednio na sztywnej szybie lub jest on zamontowany na własnym substracie nośnym na przykład na folii z PET. W innym wykonaniu szyby zespolonej według tego wynalazku zawiera ona kilka elementów funkcjonalnych usytuowanych jedne obok drugich włączonych niezależnie od siebie, które posiadają wspólną centralną elektrodę stanowiącą warstwę grzejną.

Znane jest także z opisu patentowego US 5239406 oszklenie warstwowe zawierające układy kontrolowane elektrycznie o zmiennych właściwościach energetycznych obejmujące zarówno układy fotowoltaiczne jak i elektroluminescencyjne, w których można zmieniać dowolnie zaciemnienie i stopień widzenia lub filtracji promieniowania cieplnego - słonecznego.

Celem wynalazku jak i zagadnieniem technicznym wymagającym rozwiązania jest opracowanie prostej i zwartej konstrukcji uniwersalnej szyby zespolonej, pozwalającej na pełnienie zarówno funkcji generatora energii elektrycznej z ogniw fotowoltaicznych jak i promieniowania podczerwieni z warstwy TCO pozwalających na ogrzewanie wnętrz pomieszczeń wyposażonych w okna lub przegrody budowlane z tymi szybami. W świetle przytoczonego wyżej znanego stanu techniki jak i stosowanych dotychczas rozwiązań zgłaszającemu nie są znane tego typu uniwersalne konstrukcje szyb zespolonych.

Istota rozwiązania konstrukcyjnego szyby zespolonej według wynalazku polega na tym, że składa się ona z wewnętrznego zestawu płyty szklanej i połączonego z nim trwale a zarazem odizolowanego elektrycznie od niego za pomocą izolującego kleju polimerowego zewnętrznego zestawu płyt szklanyc h. W szybie tej wewnętrzny zestaw płyty szklanej stanowi jedna szklana płyta, której wewnętrzna powierzchnia pokryta jest warstwą przeźroczystego i przewodzącego elektrycznie tlenku metalu, której oba przeciwległe końce pokryte są srebrnymi elektrodami. Z kolei zewnętrzny zestaw płyt szklanych tej szyby stanowią dwie płyty szklane, trwale połączone ze sobą oraz z umieszczonym pomiędzy nimi ogniwem fotowoltaicznym za pomocą kleju polimerowego, a ponadto zestaw ten za pomocą izolującego kleju polimerowego połączony i odizolowany jest elektrycznie od srebrnych elektrod i ich warstwy tlenku metalu wewnętrznego zestawu płyty szklanej. Poza tym w tej szybie zespolonej wszystkie krawędzie jej szyb szklanych oraz ich czoła na całym obwodzie zewnętrznym uszczelnione i osłonięte są uszczelniaczem polimerowym, natomiast elektrody srebrne wyposażone są w przewody zasilające je prądem stałym lub prądem zmiennym o napięciu od 10 V do 240 V w zależności od rodzaju tego prądu, a ogniwo fotowoltaiczne zaopatrzone jest w przewód elektryczny odprowadzający wytwarzany przez to ogniwo prąd elektryczny.

Korzystnym jest gdy szyba zespolona według wynalazku dodatkowo wyposażona jest w obwodową ramkę dystansową wykonaną z metalu lekkiego, oddzielającą od siebie wewnętrzny zestaw płyty szklanej i zewnętrzny zestaw płyt szklanych oraz trwale połączoną z tymi zestawami, a także gdy srebrne elektrody osadzone są na całej wysokości warstwy z tlenku metalu oraz obok krawędzi płyty szklanej wewnętrznego zestawu tej płyty, przy czym jako tlenek metalu stosuje się tlenek cyny domieszkowany fluorem.

Podstawową zaletą szyby zespolonej według wynalazku jest to, że to rozwiązanie techniczne łączy w sobie funkcje generatora energii elektrycznej z ogniw fotowoltaicznych, korzystnie wykonanych techniką DSSC oraz z promiennika podczerwieni, zapewniając ogrzewanie wnętrz powierzchni użytkowych. Konstrukcja szyby zespolonej według wynalazku pozwala na wykorzystanie jej jako podstawowego lub dodatkowego źródła energii cieplnej w pomieszczeniach użytkowych. Szyba ta bowiem poprzez jej ogniwo fotowoltaiczne generuje energię elektryczną z padającego na nią promieniowania słonecznego, która może zostać użyta na przykład do wspomagania zasilania promiennika podczerwieni, którego funkcję pełni warstwa przeźroczystego i przewodzącego prąd elektryczny tlenku metalu (TCO), naniesiona na jednej z szyb tej szyby zespolonej. Poza tym zastosowanie w tej szybie zespolonej dodatkowej obwodowej ramki dystansowej wykonanej z metalu lekkiego korzystnie z aluminium dodatkowo poprawia jej właściwości mechaniczne i termoizolacyjne.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładach jego wykonania na rysunku, na którym fig. 1 i fig. 2 przedstawia pierwszą wersję jego realizacji, a fig. 3 i fig. 4 - drugą wersję jego realizacji, przy czym fig. 1 przedstawia szybę zespoloną okna wyposażoną w ramkę dystansową w widoku perspektywicznym, fig. 2 - tę samą szybę zespoloną w przekroju wzdłuż linii A-A, fig. 3 - szybę zespoloną okna lecz pozbawioną wewnętrznej ramki dystansowej w widoku perspektywicznym, a fig. 4 - tę samą szybę w przekroju wzdłuż linii B-B.

Definicje pojęć użytych w dalszej części opisu: - pod pojęciem wewnętrznego zestawu płaskiej płyty szklanej szyby zespolonej według wynalazku należy rozumieć zestaw szyby pokrytej warstwą przeźroczystego i przewodzącego elektrycznie tlenku metalu, usytuowanej od strony wewnętrznej lokalu użytkowego, natomiast pod pojęciem zewnętrznego zestawu płaskich płyt szklanych tej szyby należy rozumieć ich usytuowanie od strony zewnętrznej tego lokalu. P r z y k ł a d 1

Szyba zespolona przeznaczona jako wyposażenie okna składa się z dwóch kwadratowych zestawów płaskich płyt szklanych - wewnętrznego 1 i zewnętrznego 2, usytuowanych równolegle względem siebie i oddzielonych od siebie aluminiową ramką dystansową 3, wypełnioną materiałem pochłaniającym wilgoć, przy czym wewnętrzna powierzchnia płyty szklanej 4 zestawu wewnętrznego 1 od strony tej ramki pokryta jest warstwą przeźroczystego i przewodzącego elektrycznie tlenku metalu 5 będącego tlenkiem cyny domieszkowanym fluorem (SnO2:F), której oba przeciwległe sobie końce na wysokości tej ramki oraz w pobliżu krawędzi tej płyty szklanej 4 pokryte są srebrnymi elektrodami 6, które z kolei połączone są z przewodami 7 doprowadzającymi do nich prąd elektryczny o napięciu stałym wynoszącym powyżej 10 V. Umieszczona pomiędzy obu zestawami płyt szklanych 1 i 2 ramka dystansowa 3 odizolowana jest galwanicznie od warstwy metalu 5 zestawu wewnętrznego płyty szklanej 1 za pomocą izolującego kleju butylowego 8, który jednocześnie łączy trwale ze sobą oba zestawy płyt szklanych 1 i 2. Z kolei zewnętrzny zestaw płyt szklanych 2 stanowią dwie równolegle usytuowane względem siebie płaskie płyty szklane 9 i 10 trwale połączone ze sobą oraz umieszczonym pomiędzy nimi ogniwem fotowoltaicznym 11 za pomocą kleju butylowego 12 przy czym ogniwo to jest wyposażone w przewód 13 odprowadzający wytworzony przez niego prąd elektryczny a ponad to zarówno wszystkie zewnętrzne krawędzie jak i czoła na centralnym zewnętrznym obwodzie tej szyby zespolonej uszczelnione są uszczelniaczem butylowym 14. P r z y k ł a d 2

Szyba zespolona przeznaczona jako wyposażenie przegrody lub zabudowy ściany frontowej budynku składa się również z dwóch prostokątnych zestawów płaskich płyt szklanych - wewnętrznego 1 i zewnętrznego 2 usytuowanych równolegle względem siebie, przy czym wewnętrzna powierzchnia płyty szklanej 4 wewnętrznego zestawu 1 również pokryta jest warstwą przezroczystego i przewodzącego elektrycznie tlenku metalu 5 będącego tlenkiem cyny domieszkowanym fluorem (SnO2:F), której oba przeciwległe sobie końce w pobliżu krawędzi płyty szklanej 4 pokryte są także srebrnymi elementami 6 do których dołączone są przewody elektryczne 7, doprowadzające do nich prąd zmienny o napięciu 240 V. Z kolei zewnętrzny zestaw płyt szklanych 2 stanowią dwie równolegle usytuowane względem siebie płaskie płyty szklane 9 i 10 trwale połączone ze sobą oraz z umieszczonym pomiędzy nimi ogniwem fotowoltaicznym 11 za pomocą kleju butylowego 12 a poza tym zestaw ten za pomocą kleju butylowego 8 odizolowany jest elektrycznie od srebrnych elektrod 6 i warstwy tlenku metalu 5 wewnętrznego zestawu płyty szklanej 1, przy czym ogniwo to zaopatrzone jest w przewód elektryczny 13 odprowadzający wytwarzany przez niego prąd elektryczny. Ponadto wszystkie krawędzie oraz czoła tej szyby zespolonej na całym jej obwodzie zewnętrznym uszczelnione są uszczelniaczem butylowym 14. W kolejnym przykładzie wykonania szyby zespolonej według tego wynalazku nie pokazanym na rysunku srebrne elektrody 6 naniesiono na warstwę tlenku metalu 5 na całej jej wysokości oraz w pobliżu krawędzi płyty szklanej 4, wewnętrznego zestawu płyty 1.

Claims (5)

Zastrzeżenia patentowe

1. Szyba zespolona, stanowiąca wyposażenie okna oraz zabudowy ścian frontowych budynków zawierająca sztywne płaskie płyty szklane, z których jedna pokryta jest cienką warstwą tlenku cyny domieszkowanego fluorem elektrycznie przewodzącą, zaopatrzoną w elektrody zasilane napięciem elektrycznym oraz czynny układ fotowoltaiczny, której czoła na całym jej obwodzie uszczelnione są środkiem odpornym na wodę, wilgoć i zmienne temperatury, znamienna tym, że składa się z wewnętrznego zestawu płyty szklanej (1) i połączonego z nim trwale a zarazem odizolowanego elektrycznie od niego za pomocą izolującego kleju polimerowego (8) zewnętrznego zestawu płyt szklanych (2), przy czym wewnętrzny zestaw płyty szklanej (1) stanowi szklana płyta (4), której wewnętrzna powierzchnia pokryta jest warstwą przeźroczystego i przewodzącego elektrycznie tlenku metalu (5), której oba przeciwległe końce pokryte są srebrnymi elektrodami (6), natomiast zewnętrzny zestaw płyt szklanych (2) stanowią dwie płyty szklane (9 i 10), trwale połączone ze sobą oraz z umieszczonym pomiędzy nimi ogniwem fotowoltaicznym (11) za pomocą kleju polimerowego (12), a ponadto zestaw ten za pomocą izolującego kleju polimerowego (8) połączony i odizolowany jest elektrycznie od srebrnych elektrod (6) i ich warstwy tlenku metalu (5) wewnętrznego zestawu płyty szklanej (1).

2. Szyba zespolona według zastrz. 1, znamienna tym, że wszystkie krawędzie szyb szklanych (4, 9 i 10) oraz ich czoła na całym obwodzie zewnętrznym uszczelnione i osłonięte są uszczelniaczem polimerowym (14).

3. Szyba zespolona według zastrz. 1, znamienna tym, że elektrody srebrne (6) wyposażone są w przewody (7) zasilające je prądem stałym lub prądem zmiennym o napięciu od 10 V do 240 V w zależności od rodzaju tego prądu, a ogniwo fotowoltaiczne (11) zaopatrzone jest w przewód elektryczny (13) odprowadzający wytwarzany przez to ogniwo prąd elektryczny.

4. Szyba zespolona według zastrz. 1, znamienna tym, że srebrne elektrody (6) osadzone są na całej wysokości warstwy z tlenku metalu (5) oraz obok krawędzi płyty szklanej (4) wewnętrznego zestawu płyty szklanej (1 ).

5. Szyba zespolona według zastrz. 1-3, znamienna tym, że dodatkowo wyposażona jest w obwodową ramkę dystansową (4) wykonaną z metalu lekkiego, oddzielającą od siebie wewnętrzny zestaw płyty szklanej (1) i zewnętrzny zestaw płyt szklanych (2) oraz trwale połączoną z tymi zestawami.