[发明专利]连续气体填充工艺和用于制造绝缘玻璃单元的设备

说明书

本申请是申请日为2011 年6 月15日、申请号为201180041678.9、发明名称为“连续气体填充工艺和用于制造绝缘玻璃单元的设备”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及绝缘玻璃单元(insulating glass unit)的制造，并且更具体地涉及用于以绝缘气体(insulating gas)来填充绝缘玻璃单元的方法和设备。

背景技术

随着窗户制造商不断改善其产品的热性能以便实现较高的效率和节能，发展方向是以比空气重的惰性气体来替换绝缘玻璃(IG)单元内侧的空气，惰性气体包含但不限于氩(Ar)、氪(Kr)或它们的融合物(blend)。由于氩和氪两者都具有高于空气的密度，故它们用作为增大IG单元的绝缘值的绝缘气体。空气具有大约1.29克/升(@STP)的密度。相反，氩具有大约1.78克/升(@STP)的密度，并且目前具有在$0.02每升范围内的成本，而氪具有大约3.74克/升(@STP)的密度，并且目前具有在$1.00每升范围内的成本。尽管氩和氪两者都将改善IG单元的热性能，但氩通常在较宽的空气空间(1/2”至5/8”)中使用以达到其最大效率，而氪通常在较窄的空气空间(1/4”至3/8”)中使用。

由于这两种绝缘气体(氩和氪)都比空气重，当绝缘气体从IG单元的底部填充IG单元时，绝缘气体将较轻的空气气体推动至IG单元的顶部并且推出IG单元的封闭的(enclosed)空气空间。在填充工艺中的某一时刻，有一部分靠近IG单元的底部，其大部分(超过90%)比空气气体重(氩、氪或两种气体的混合物)，而有一部分靠近IG单元的顶部，其大部分是空气。在绝缘气体与空气交接(interface with)的地方，存在空气和绝缘气体两者融合的混合物。这种气体融合的混合物由绝缘气体与其替换的空气的对流(convection)和扩散(dissipation)引起。出于此原因，可能需要150%至500%的被注入绝缘气体来使IG单元内的空气体积稀释降到小于余下的10%。90%的填充速率已变成IG制造行业中的通用标准。

以绝缘气体(例如，氩、氪或它们的组合物)来填充IG单元所需的时间量受到以下影响：(1)IG单元内的空气空间的体积；(2)被注入绝缘气体的流动速率；(3)填充工艺期间的对流(其受到流动速率的影响)；以及(4)填充工艺期间的扩散(其受到这些气体暴露于彼此的时间的影响)。

为了便于将绝缘气体注入IG单元的玻璃板(pane)(也称为“玻璃块(lite)”)之间的空间中，一个或两个开口或孔可以设置在将两块相邻的玻璃板分离的间隔件(spacer)中。对于具有带单孔的间隔件的IG单元，孔位于IG单元的转角处或IG单元的转角附近。为了将绝缘气体注入玻璃板之间的空间中，IG单元通常以垂直方向定位，其中孔定位在IG单元的最高位置处或IG单元的最高位置附近。现有的“单孔”气体填充工艺可采用若干不同的形式，包含但不限于：(1)真空填充、(2)快速填充，以及(3)缓慢填充(单孔)工艺，这是现在将要描述的。

真空填充：当整个IG单元(或许多(multiple)IG单元)插入真空室中时，真空填充发生。经过一段时间，大部分空气从玻璃板之间的空间(即“板间(interpane)”空间)抽出(取决于期望的填充速率)，然后由期望的绝缘气体进行替换。尽管该方法是可靠的，但执行起来花费昂贵。在这方面，真空室具有固定尺寸，并因此需要许多真空室来适应不同尺寸的IG单元。如果真空室对于IG单元来说过大，就会损耗(waste)比例较高的绝缘气体，因为其填充了在真空室内侧但是在IG单元外侧的空间。用来使真空室运行的能量成本(energy cost)也很高。出于若干上述原因，真空填充方法对于在实时(just-in-time, JIT)制造环境中制造定制(custom)尺寸的IG单元或者制造标准尺寸的IG单元是不实用的。