Переключаемые электрохромные устройства для использования в прозрачных окнах самолета
Изобретение относится к измерительной технике. Узел электрохромного самолетного окна содержит: а) узел наружных оконных стекол; и b) узел противовуалирующих электрохромных стекол, расположенный на расстоянии от узла наружных оконных стекол и образующий камеру между ними. Узел противовуалирующих электрохромных стекол содержит: первую подложку, имеющую первую поверхность, содержащую первое проводящее покрытие, и вторую поверхность, содержащую второе проводящее покрытие; вторую подложку, расположенную на расстоянии от первой подложки, при этом вторая подложка имеет первую поверхность, содержащую третье проводящее покрытие, при этом вторая поверхность первой подложки и первая поверхность второй подложки обращены друг к другу и находятся на расстоянии друг от друга с образованием камеры между ними; электрохромную среду, содержащуюся в камере и в контакте со вторым и с третьим проводящими покрытиями, при этом электрохромная среда имеет коэффициент пропускания света, который изменяется при приложении электрического потенциала к электрохромной среде; средства для пропускания электрического тока через первое проводящее покрытие для нагревания первого проводящего покрытия с целью предотвращения вуалирования оконного узла; и средства для пропускания электрического тока через второе и третье покрывающие покрытия для создания электрического потенциала на электрохромной среде и изменения коэффициента пропускания света электрохромной среды. Технический результат - обеспечение противовуалирующих свойств, уменьшение нежелательного звука. 4 н. и 29 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к переключаемым электрохромным устройствам для использования в окнах самолета. В частности, данное изобретение относится к прозрачным окнам самолета, которые являются противовуалирующими и которые имеют изменяемый коэффициент пропускания.
Уровень техники
Пропускание нежелательных звуков/вибраций через прозрачные окна самолета и в самолет, в частности, в салон самолета, является нежелательным и может приводить к дискомфорту пассажиров салона. Предпринимались попытки уменьшения пропускания звука/вибраций через прозрачные окна самолета. Эти усилия были направлены в целом на прозрачные окна, имеющие несколько оконных стекол (например, четыре или более оконных стекол), удерживаемых на расстоянии друг от друга внутри узла распорной рамы, при этом узел распорной рамы закреплен в соответствующем отверстии в корпусе самолета. Расположенные на расстоянии друг от друга оконные стекла создают несколько воздушных пространств между ними, которые, среди прочего, уменьшают или исключают пропускание внешних звука/вибраций через прозрачные окна в салон. Такие прозрачные окна могут дополнительно содержать электропроводящий слой, который можно нагревать посредством пропускания через него электрического тока, обеспечивая тем самым противовуалирующие характеристики оконного узла самолета.
Электрохромные устройства предлагались для различного использования, такого как архитектурные окна и автомобильные окна и зеркала. Такие электрохромные устройства обычно содержат герметичную камеру, образованную двумя стеклами, которые разделены зазором или пространством, которое содержит электрохромную среду. Стеклянные подложки обычно содержат прозрачные проводящие слои, нанесенные на передние поверхности стекол и находящиеся в контакте с электрохромной средой. Проводящие слои на обеих стеклянных подложках соединены с электрической схемой, которая выполнена с возможностью электрического возбуждения электрохромной среды и изменения цвета среды. Например, при возбуждении электрохромной среды она может темнеть и начинает поглощать свет.
Электрохромные устройства наиболее часто использовались в автомобильных зеркалах заднего вида. При таком использовании, в электрохромную ячейку может быть встроен фотоэлемент для обнаружения изменения отраженного зеркалом света. Когда отражается заданный уровень света, например, когда отражается свет фар ночью, то фотоэлемент срабатывает и прикладывает электрический потенциал к электродам ячейки, за счет чего электрохимическая среда изменяет цвет для создания затемняющего действия, регулируя тем самым зеркало относительно света фар. Рассматривались также возможности применения электрохимических устройств в других местах автомобиля, таких как лобовые стекла и окна, а также для применения в архитектуре, например, в окнах зданий.
Было предложено добавить электрохромный узел на внутренней стороне обычных изогнутых наружных окон. Такое самолетное окно значительно увеличивает полный вес самолетной конструкции. Кроме того, дополнительные подложки и электрохромное устройство уменьшают коэффициент пропускания света и увеличивает обусловленные отражением искажения самолетного окна.
Раскрытие изобретения
Очевидно, что предпочтительно создание узла самолетного окна, который обеспечивает противовуалирующие свойства, уменьшает или исключает нежелательный звук, который способен изменять коэффициент пропускания света, который уменьшает обусловленное отражением искажение, и который минимизирует дополнительный вес самолета.
Данное изобретение обеспечивает создание узла электрохромного самолетного окна, содержащего: а) узел наружных оконных стекол; и b) узел противовуалирующих электрохромных оконных стекол, расположенный на расстоянии от указанного узла наружных оконных стекол и образующий камеру между ними, при этом указанный узел противовуалирующих электрохромных стекол содержит: i) первую подложку, имеющую первую поверхность, содержащую первое проводящее покрытие, и вторую поверхность, содержащую второе проводящее покрытие; ii) вторую подложку, расположенную на расстоянии от указанной первой подложки, при этом указанная вторая подложка имеет первую поверхность, содержащую третье проводящее покрытие, при этом указанная вторая поверхность указанной первой подложки и указанная первая поверхность указанной второй подложки обращены друг к другу и находятся на расстоянии друг от друга с образованием камеры между ними; iii) электрохромную среду, содержащуюся в указанной камере и в контакте с указанным вторым и с указанным третьим проводящими покрытиями, при этом указанная электрохромная среда имеет коэффициент пропускания света, который изменяется при приложении электрического потенциала к указанной электрохромной среде; iv) средства для пропускания электрического тока через указанное первое проводящее покрытие для нагревания указанного первого проводящего покрытия с целью предотвращения вуалирования указанного оконного узла; и v) средства для пропускания электрического тока через указанное второе и указанное третье проводящие покрытия для создания указанного электрического потенциала на указанной электрохромной среде и изменения указанного коэффициента пропускания света указанной электрохромной среды.
Данное изобретение обеспечивает также создание узла электрохромного самолетного окна, содержащего: а) узел наружных оконных стекол; b) узел электрохромных оконных стекол, содержащий первую и вторую расположенные на расстоянии друг от друга подложки, образующие камеру между ними, и электрохромную среду, содержащуюся в указанной камере, при этом указанная электрохромная среда имеет коэффициент пропускания света, который изменяется при приложении электрического потенциала к указанной электрохромной среде; и с) узел промежуточных оконных стекол, имеющий противовуалирующие свойства, в котором указанный узел наружных оконных стекол и указанный узел электрохромных стекол имеют обращенные друг к другу поверхности, и указанный узел промежуточных стекол расположен между ними и на расстоянии от указанного узла наружных стекол и указанного узла электрохромных стекол, при этом указанный узел промежуточных стекол предотвращает вуалирование указанных соответствующих обращенных друг к другу поверхностей указанного узла наружных стекол и указанного узла электрохромных стекол.
Данное изобретение дополнительно обеспечивает создание узла электрохромного самолетного окна, содержащего: а) узел наружных оконных стекол; b) узел демпфирующих вибраций, поглощающих звук оконных стекол, содержащий слоистый материал, содержащий основную подложку, клейкий промежуточный слой, расположенный на поверхности указанной основной подложки, слой демпфирующего звук материала, нанесенный на указанный промежуточный клейкий слой и приклеенный к указанной основной подложке с помощью указанного клейкого слоя, и первое проводящее покрытие, расположенное между указанным клейким слоем и указанной основной подложкой; с) узел электрохромных стекол, содержащий первую подложку, имеющую второе проводящее покрытие на своей поверхности, и вторую подложку, имеющую третье проводящее покрытие на своей поверхности, при этом указанная первая и указанная вторая подложки расположены на расстоянии друг от друга, причем указанное второе и указанное третье проводящие покрытия обращены друг к другу с образованием камеры между ними, при этом указанный узел электрохромных стекол дополнительно содержит электрохромную среду, содержащуюся в указанной камере, при этом указанная электрохромная среда имеет коэффициент пропускания света, который изменяется при пропускании электрического тока через указанные второе и указанное третье проводящие покрытия для создания электрического потенциала на указанной электрохромной среде; и d) узел распорной рамы для удерживания указанного узла наружных оконных стекол, указанного узла демпфирующих вибраций, поглощающих звук оконных стекол, и указанного узла электрохромных оконных стекол на расстоянии друг от друга, в основном параллельно друг другу, при этом указанный узел демпфирующих вибраций, поглощающих звук оконных стекол расположен между указанным узлом наружных стекол и указанным узлом электрохромных стекол, при этом указанный узел распорной рамы создает первую камеру между указанным узлом наружных стекол и указанным узлом демпфирующих вибраций, поглощающих звук оконных стекол, и вторую камеру между указанным узлом демпфирующих вибраций, поглощающих звук оконных стекол, и указанным узлом электрохромных оконных стекол.
Данное изобретение обеспечивает также создание узла электрохромного самолетного окна, содержащего: а) узел наружных оконных стекол; и b) узел электрохромных оконных стекол, расположенный на расстоянии от указанного узла наружных оконных стекол и образующий камеру между ними, при этом указанный узел электрохромных оконных стекол содержит: i) первую подложку, имеющую первую и вторую поверхности; ii) вторую подложку, имеющую первую и вторую поверхности, при этом указанная вторая поверхность указанной первой подложки обращена к первой поверхности указанной второй подложки и расположена на расстоянии от нее, указанные первая и вторая подложки образуют камеру в основном равномерной толщины между ними, и дополнительно содержат первый проводящий слой на указанной второй поверхности указанной первой подложки и второй проводящий слой на указанной первой поверхности указанной второй подложки; iii) электрохромную среду, содержащуюся в указанной камере, и в контакте с указанными проводящими покрытиями, при этом указанная электрохромная среда имеет коэффициент пропускания света, который изменяется при приложении электрического потенциала к указанной электрохромной среде; iv) по меньшей мере, один дополнительный узел, выбранный из узла уменьшения искажения, узла уменьшения вуалирования и узла демпфирования звука; и v) средства для пропускания электрического тока через указанные первое и указанное второе проводящие покрытия для приложения указанного электрического потенциала к указанной электрохромной среде и изменения указанного коэффициента пропускания света указанной электрохромной среды.
Краткое описание чертежей
Предшествующая вступительная часть, а также последующее подробное описание вариантов выполнения изобретения, станут более понятными при прочтении в соединении с прилагаемыми чертежами, на которых изображено:
фиг.1 - узел электрохромного самолетного окна с несколькими стеклами, согласно данному изобретению, с удаленными для ясности частями, в изометрической проекции;
фиг.2 - разрез показанного на фиг.1 узла самолетного окна по линии 2-2 на фиг.1;
фиг.3-5 - аналогичные фиг.2 разрезы, иллюстрирующие альтернативные варианты выполнения узла электрохромного самолетного окна со многими стеклами, согласно данному изобретению.
Осуществление изобретения
Данное изобретение относится к узлу самолетного окна с использованием электрохромных принципов. В одном, не ограничивающем данное изобретение варианте выполнения, узел самолетного окна содержит первый узел оконных стекол и второй узел оконных стекол, расположенный на расстоянии от первого узла оконных стекол с образованием пространства или камеры между ними. Второй узел оконных стекол является узлом предотвращения вуалирования и содержит первую прозрачную подложку, покрытую на одной стороне первым прозрачным электрически проводящим покрытием, выполненным с возможностью нагревания для предотвращения вуалирования узла. Второй узел оконных стекол является также электрохромным узлом и содержит вторую прозрачную подложку, расположенную на расстоянии от первой подложки с образованием камеры между ними, при этом в камере содержится электрохромная среда. Первая подложка второго узла оконных стекол образует первое оконное стекло электрохромной ячейки и содержит второе прозрачное, электрически проводящее покрытие на своей поверхности. Вторая подложка содержит третье прозрачное, электрически проводящее покрытие на своей поверхности, при этом второе проводящее покрытие и третье проводящее покрытие обращены друг к другу внутри электрохромной ячейки. Пропускание электрического тока через первое проводящее покрытие приводит к нагреванию первого проводящего покрытия и камеры между узлами оконных стекол для предотвращения вуалирования оконного узла. Пропускание электрического тока через второе и третье проводящие покрытия создает электрический потенциал между вторым и третьим проводящими покрытиями и на электрохромной среде, что в свою очередь приводит к изменению электрохромной средой цвета, что приводит к изменению коэффициента пропускания света оконного узла, например, к уменьшению коэффициента пропускания света. Используемое здесь понятие "коэффициент пропускания света" обозначает меру полного количества видимого света, пропускаемого через прозрачное окно или оконный узел. Данные коэффициента пропускания света, приводимые в данном описании, измерены для источника света А стандарта CIE и обозначены как LTA.
В данном описании, если не указано по-другому, все числа, выражающие количества, такие как размеры, толщина, коэффициент пропускания света и т.д., используемые в описании и в формуле изобретения, следует понимать как модифицированные во всех случаях с помощью понятия "около". В соответствии с этим, если не указано противоположное, приведенные в последующем описании и в прилагаемой формуле изобретения числовые параметры являются приблизительными и могут изменяться в зависимости от желаемых свойств, обеспечиваемых с помощью данного изобретения. Наконец, и не в качестве попытки ограничения применения доктрины эквивалентов к объему формулы изобретения, каждый числовой параметр необходимо толковать, по меньшей мере, в свете количества приведенных десятичных знаков и применения обычных правил округления.
Несмотря на то, что числовые диапазоны и параметры, определяющие широкий объем изобретения, являются приблизительными, числовые величины, приведенные в специальных примерах, являются возможно точными. Однако любая числовая величина неизбежно содержит определенные погрешности, результирующиеся из отклонений от стандарта в ходе соответствующих испытательных измерений.
В последующем описании аналогичные элементы обозначены одинаковыми позициями. На фиг.1 и 2 показан узел 10 электрохромного самолетного окна. Направление наружу от самолета относительно оконного узла 10 обозначено стрелкой 13, а направление внутрь самолета относительно оконного узла 10 обозначено стрелкой 15. Следует отметить, что ссылки на наружное направление или наружные поверхности и на внутреннее направление или внутренние поверхности в данном описании приведены относительно направлений, указанных этими стрелками.
Оконный узел 10 содержит узел 30 наружных оконных стекол, удерживаемый на расстоянии и по существу параллельно узлу 40 предотвращающих вуалирование электрохромных оконных стекол с помощью узла 20 распорной рамы с образованием первого пространства или камеры 16 между ними. Понятно, что узел 20 распорной рамы не является ограничением данного изобретения и может быть любым из многих типов, известных из уровня техники. Узел 20 распорной рамы, показанный на фиг.2, содержит, не обязательно, раму 22, которая окружает уплотнение 25. Уплотнение 25 может состоять из любого материала для прокладок, известного из уровня техники, способного удерживать узел 30 наружных оконных стекол на расстоянии от узла 40, предотвращающих вуалирование электрохромных оконных стекол. Согласно одному, не имеющему ограничительного характера варианту выполнения данного изобретения, материалом уплотнения является резина. Рама 22 может быть выполнена из любого структурно устойчивого материала, такого как, но не ограничиваясь этим, металл, например, алюминий, и выполняет функцию защиты материала уплотнения 25 от повреждения и обеспечения дополнительной структурной устойчивости оконного узла 10. Уплотнение 25, рама 22 и узлы 30 и 40 оконных стекол собирают любым подходящим образом для создания оконного узла 10.
Камера 16, среди прочего, обеспечивает теплоизоляцию между внешней атмосферой салона самолета и атмосферой внутри салона. Согласно одному, не имеющему ограничительного характера варианту выполнения данного изобретения, камера 16 находится в соединении с наружной атмосферой камеры (т.е. является не герметичным блоком). Этот тип конструкции предотвращает нарастание давления внутри камеры 16 во время полета. Согласно другому, не имеющему ограничительного характера варианту выполнения изобретения, камера 16 не находится в соединении с наружной атмосферой камеры (т.е. является герметичным блоком).
Для герметичного или негерметичного блока желательно обеспечить, чтобы камера 16 не содержала влаги, и для этой цели камера 16 может быть связана с десикантом любым известным из уровня техники образом. Вместо десиканта или дополнительно к нему, одна или нескольких поверхностей прозрачного окна самолета, находящихся в контакте с камерой 16, могут быть покрыты функциональными покрытиями, например, покрытиями для удаления влаги или загрязнений поверхности, такими как, но не ограничиваясь этим, активируемые фотокатализаторами, самоочищающиеся покрытия, описанные в патенте США №6027766 с названием "Активируемое фотокатализаторами, самоочищающееся изделие и способ его изготовления", выданном Гринбергу и др., или десикативные фотоэлектролитические покрытия, описанные в патенте США №5873203 с названием "Дессикативные фотоэлектролитические оконные блоки с несколькими стеклами", выданном Джеймсу П.Тилю, полное содержание каждого из которых включается в данное описание.
В случае, когда камера 16 герметична, пространство может быть полностью или частично заполнено изолирующим газом, включая, но не ограничиваясь этим воздухом, аргоном, криптоном или их смесями.
Хотя размеры узла 10 не являются ограничивающими для изобретения, согласно одному варианту выполнения, для узлов самолетного окна, имеющих общие размеры примерно 21 дюйм (51 см) по ширине на 25 дюймов (64 см) по высоте и полную толщину в диапазоне от 1,5 до 2,5 дюйма (3,8-6,4 см), толщина камеры 16 в диапазоне 1,0-2,0 дюйма (2,54-5,08 см) является допустимой.
Узел 30 наружных оконных стекол может быть монолитным узлом или же может быть состоящим из слоев узлом. Слоистый узел может содержать два или более склеенных оконных стекол из стекла и/или пластика, которые могут дополнительно содержать один или более промежуточных слоев между оконными стеклами, или же слоистый узел может содержать комбинацию из единственного оконного стекла и одного или более промежуточных слоев материала на нем с образованием узла 30 наружных оконных стекол. Стеклянные оконные стекла могут быть химически или термически закаленными. Согласно одному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, стеклянное оконное стекло является химически закаленным стеклом, поставляемым фирмой PPG Industries, Inc., Питтсбург, Пенсильвания под названием Herculite™ II. Это стекло имеет экстремально высокое отношение прочности к весу, позволяя стеклянной подложке быть намного тоньше и легче, чем термически закаленное стекло без ущерба для прочности или оптических свойств. Подходящими пластмассовыми оконными стеклами являются литые акрилы, тянутые акрилы и поликарбонаты. Подходящие материалы для промежуточных слоев включают, но не ограничиваясь этим, поливинилбутирал, уретаны, силиконы и их комбинации.
Узел 30 наружных оконных стекол может быть плоским, как показано на фиг.2, или же может включать одну или более изогнутых поверхностей, включая выпуклые и вогнутые поверхности, как показано на фиг.5 и будет описано ниже. Дополнительно к этому, узел 30 наружных оконных стекол может содержать одну или более пленок или покрытий, нанесенных на одну или более поверхностей с целью создания прозрачного окна самолета с большим множеством рабочих характеристик, таких как, но не ограничиваясь этим, противоотражательные покрытия, поглощающие ультрафиолет покрытия, экранирующие электромагнитные излучения покрытия или антиабразивные покрытия.
Согласно одному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, показанному на фиг.2, узел 30 наружных оконных стекол содержит первый акриловый слой 34, приклеенный с помощью промежуточного слоя 36 ко второму акриловому слою 38. Хотя это не является необходимым, акриловые слои могут быть тянутыми акриловыми слоями. Промежуточный слой 36 соединяет вместе два акриловых слоя 34 и 38 с образованием узла 30, который имеет меньшее отклонение, вызываемое герметизацией самолета, и соответственно, более продолжительный срок службы. Многослойная конфигурация обеспечивает также повышенную надежность, поскольку каждый из слоев 34 и 38 выполнен с возможностью выдерживания суровых условий полета при выходе из строя другого слоя. Согласно одному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, промежуточный слой 36 является пластифицированным поливинилбутиралом. Когда узел 30 наружных оконных стекол является изделием из слоистого материала, включающим одну или более выпуклых или вогнутых поверхностей, то промежуточный слой 36 может быть по-другому растянутым, например, как раскрыто в патентах США №№4201351 и 4554713, полное содержание которых включается в данное описание. Слои 34 и 38 могут иметь любую толщину, однако, что понятно для специалистов в данной области техники, увеличение толщины слоев 34 и 38 сверх необходимого для выдерживания суровых условий полета, приводит к нежелательному увеличению веса узла 30 наружных оконных стекол. Например, и без ограничения данного изобретения, для многих случаев применения толщина слоя 34 в диапазоне от 0,20 до 0,40 дюйма (0,51-1,02 см), толщина слоя 38 в диапазоне от 0,20 до 0,40 дюйма (0,51-1,02 см) и толщина промежуточного слоя 36 в диапазоне от 0,025 до 0,05 дюйма (0,06-0,13 см) является достаточной для выдерживания суровых условий полета и обеспечения указанных выше свойств. Согласно одному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, слой 34 имеет толщину в диапазоне от 0,31 до 0,40 дюйма (0,79-1,02 см).
Как показано на фиг.2, узел 40 предотвращающих вуалирование электрохромных оконных стекол, согласно данному изобретению, является слоистой структурой, включающей две отдельные части, а именно противовуалирующую часть 41 узла и электрохромную часть 60 узла. Противовуалирующая часть 41 узла 40 предотвращающих вуалирование электрохромных оконных стекол включает основную подложку 42, на которую нанесено первое проводящее покрытие 53. Хотя это не является необходимьм, на проводящем покрытии 53 может быть предусмотрено стойкое к абразии покрытие 50. Таким стойким к абразии покрытием может быть, например, полиэтилентерефталат. Согласно не ограничивающему изобретения альтернативному варианту выполнения, показанному на фиг.3, на первом проводящем покрытии 53 предусмотрен клейкий промежуточный слой 43, на который нанесен слой 44 демпфирующего звук материала. Клейкий промежуточный слой 43 приклеивает слой 44 демпфирующего звук материала к подложке 42 с первым проводящим покрытием 53, расположенным между ними, в то время как слой 44 демпфирующего звук материала в комбинации с клейким промежуточным слоем 43 уменьшает или исключает или способствует уменьшению или исключению пропускания звука/вибраций через оконный узел 10.
Основная подложка 42 может быть прозрачной подложкой, совместимой с суровыми условиями полета, и которая взаимодействует с промежуточным слоем 43 и слоем 44 демпфирующего звук материала для уменьшения или исключения пропускания звука/вибраций через оконный узел 10. Подложка 42 может быть монолитной деталью или же может быть слоистой деталью. Когда подложка 42 является слоистой деталью, то она может включать два или более оконных стекол, которые могут дополнительно включать один или более промежуточных слоев, нанесенных между оконными стеклами, или же слоистая деталь может включать комбинацию из единственного оконного стекла и одного или более промежуточных слоев, склеенных вместе с образованием подложки 42. Подходящие оконные стекла для монолитной или слоистой подложки 42 включают, например, оконные стекла из стекла или пластмассы. Стеклянные оконные стекла могут быть химически или термически закаленными. Согласно частному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, стеклянное оконное стекло является химически закаленным стеклом, поставляемым фирмой PPG Industries, Inc. под названием Herculite™ II, как указывалось выше. Подходящие пластмассовые оконные стекла включают, но не ограничиваясь этим, литые акрилы, тянутые акрилы и поликарбонаты. Подходящие материалы промежуточного слоя включают, но не ограничиваясь этим, поливинилбутирал, уретаны, силиконы и их комбинации.
Подложка 42 может дополнительно содержать функциональные покрытия, такие как, но не ограничиваясь этим, ослабляющие инфракрасное излучение покрытия, ослабляющие ультрафиолетовое излучение покрытия и противоотражательные покрытия.
Подложка 42 может быть плоской, как показано на фиг.2, или же может включать одну или более изогнутых поверхностей, включая вогнутые и/или выпуклые поверхности, как показано на фиг,5, описание которой будет приведено ниже. Толщина подложки 42 не является ограничивающим фактором для изобретения при условии, что материал, из которого она изготовлена, и выбранная толщина взаимодействуют с клейким промежуточным слоем 43 и слоем 44 демпфирующего звук материала для обеспечения желательной или необходимой степени демпфирования вибраций/поглощения звука. Как понятно для специалистов в данной области техники, увеличение толщины подложки 42 сверх указанной выше, нежелательным образом увеличивает вес прозрачного окна. Согласно одному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, где подложка 42 выполнена из химически закаленного стекла Herculite™ II, толщина стекла находится в диапазоне от 0,06 до 0,12 дюйма (0,15-0,30 см) при комбинировании с клейким промежуточным слоем из поливинилбутирала и слоем демпфирующего звук материала SpallShield™, как будет описано ниже, что является подходящим для многих случаев применения.
Клейкий промежуточный слой 43 может быть образован из любого материала, который способен склеивать слои структуры. Примеры включают, но не ограничиваясь этим, один или более листов материала, выбранного из пластифицированного поливинилбутирала, уретана или их комбинаций. Когда подложка 42 содержит выпуклые или вогнутые поверхности, то клейкий промежуточный слой 43 может быть растянутым по-разному, например, как раскрыто в патентах США №№4201351 и 4554713. Согласно одному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, клейкий промежуточный слой 43 является поливинилбутиралом, поскольку было установлено, что он полностью совместим со слоем 44 демпфирующего звук материала SpallShield™, нанесенным на него, как будет описано ниже. Толщина клейкого промежуточного слоя не является ограничивающим фактором для изобретения, однако она должна быть достаточной для приклеивания слоя 44 демпфирующего звук материала к подложке 42 и для взаимодействия с подложкой 42 и слоем 44 демпфирующего звук материала для обеспечения желаемых свойств демпфирования вибраций/поглощения звука. Хотя это не должно ограничивать изобретения, было установлено, что толщина клейкого промежуточного слоя 43 в диапазоне от 0,02 до 0,03 дюйма (0,05-0,08 см) является приемлемой для многих случаев применения.
Слой 44 демпфирующего звук материала, согласно данному изобретению, может быть любым демпфирующим звук материалом, который взаимодействует с клейким промежуточным слоем 43 и подложкой 42 для обеспечения желаемой степени демпфирования вибраций/поглощения звука. В данном случае "взаимодействие" означает, среди прочего, что слой 44 демпфирующего звук материала приклеивается к подложке 42 с помощью клейкого промежуточного слоя 43 и остается приклеенным во время суровых условий полета, одновременно обеспечивая приемлемый уровень демпфирования вибраций/поглощения звука.
Согласно одному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, слой 44 демпфирующего звук материала является слоистым материалом, который включает основной слой 46 из поливинилбутирала, на который приклеен слой полимера 48, например, сложного полиэфира, для создания слоистого материала для демпфирования вибраций/поглощения звука. Хотя это не является необходимым, на полимере 48 может быть предусмотрено стойкое к абразии покрытие 50, как показано на фиг.3. Покрытие 50 может быть частью слоя 44 демпфирующего звук материала или же может применяться отдельно в узле 40 предотвращающих вуалирование электрохромных оконных стекол.
Такой демпфирующий звук слоистый материал предлагается фирмой DuPont De Nemours corporation of Wilmington, Делавэр (в последующем "Дюпон") под названием "SentryGlas™" и/или "SpallShield™". Многослойный композиционный слоистый материал SentryGlas предлагается фирмой Дюпон в качестве пластмассового композиционного материала, который приклеивается к стеклу с образованием стекла, стойкого к вандализму и взламыванию. В частности, многослойный композиционный материал SentryGlas фирмы Дюпон предотвращает растрескивание, которое является ливнем острых как бритва кусков стекла, который возникает на стороне, противоположной удару, когда разрушается стеклянное оконное стекло, в частности, отожженное стекло.
Согласно одному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, было установлено, что многослойный композиционный материал SentryGlas 3010, который содержит основной слой 46 поливинилбутирала толщиной 30 тысячных дюйма (762 мкм) и слой 48 сложного полиэфира толщиной 10 тысячных дюйма (254 мкм), обеспечивает приемлемый уровень демпфирования звука. Механизм взаимодействия системы компонентов, согласно данному изобретению, для создания прозрачного окна самолета, демпфирующего вибрации/поглощающего звук, до настоящего времени полностью не изучен, однако реализованы преимущества демпфирования вибраций/поглощения звука.
Как указывалось выше, противовуалирующая часть 41 узла 40 предотвращающих вуалирование электрохромных оконных стекол содержит первое проводящее покрытие 53, расположенное на поверхности 42а подложки 42. Первое проводящее покрытие 53 является прозрачным электропроводящим покрытием, обеспечивающим для узла 40 предотвращающих вуалирование электрохромных оконных стекол нагревательное стекло. Средства 56 и 58 (например, электрические шины и подводящие провода, как будет описано ниже) находятся в электрическом соединении с проводящим покрытием 53 и находятся на расстоянии друг от друга для пропускания электрического тока через первое проводящее покрытие 53 и нагревания покрытия с целью предотвращения собирания влаги и тумана, в частности, на поверхностях узла 30 наружных оконных стекол и узла 40 предотвращающих вуалирование электрохромных оконных стекол в контакте с первой камерой 16. Согласно одному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, средства 56 и 58 приклеены к подложке 42, и первое проводящее покрытие 53 предусмотрено поверх подложки 42 и средств 56 и 58. Согласно другому не ограничивающему изобретения варианту выполнения, покрытие 53 нанесено на подложку 42, а средства 56 и 58 приклеены к покрытию 53.
Проводящее покрытие 53 может быть любым материалом, который является по существу прозрачным для видимого света, соединяется хорошо с поверхностями подложки, является стойким к коррозии любым материалом внутри электрохромного устройства, а также атмосферы, и иметь хорошую электрическую проводимость. Хотя это не является необходимым, прозрачное проводящее покрытие 53 обычно содержит один или более металлов или металлооксидных покрытий, таких как, но не ограничиваясь этим, серебро, золото, оксид олова, оксид индия-олова (ITO), легированный фтором оксид олова (FTO), легированный сурьмой оксид олова, ITO/металл/ITO (IMI) и их комбинации, а также любые другие материалы, известные из уровня техники. Проводящее покрытие 53 можно наносить с помощью любого из хорошо известных способов, включая пиролиз, химическое нанесение из паровой фазы и магнетронное распыление. Согласно одному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, покрытие 53 является проводящим покрытием из оксида олова. Не ограничивая данного изобретения, применяемые покрытия включают электрически проводящее стекло, покрытое легированным фтором оксидом олова, предлагаемое фирмой PPG Industries, Inc., Питсбург, Пенсильвания под названием "NESA®", и электрически проводящее стекло, покрытое оксидом индия-олова, предлагаемое фирмой PPG Industries, Inc. под названием "NESATRON®". Стекло, покрытое оксидом индия-олова, объединяет стойкость стекла, покрытого легированным хромом оксидом олова, с эффективностью обеспечения противовуалирующих и противообледенительные свойства при работе с низкими напряжениями.
Согласно одному, не ограничивающему изобретение варианту выполнения, прозрачное проводящее покрытие 53 имеет поверхностное сопротивление, по меньшей мере, 20 Ом на квадрат, например, в диапазоне от 25 до 40 Ом на квадрат. Кроме того, толщина проводящего покрытия 53 может быть равномерной, т.е. оно имеет одну основную толщину по всему покрытию, или же может изменяться по поверхности 42а подложки 42 для согласования с изменяющимся расстоянием между средствами 56 и 58 для способствования равномерному нагреванию. Например, когда подложка 42 содержит выпуклую или вогнутую поверхность, средства 56 и 58 могут находиться ближе друг к другу над определенными частями подложки 42 и дальше в других частях. Когда они находятся ближе, то проводящее покрытие 53 между средствами 56 и 58 можно выполнять более тонким, и наоборот, когда средства 56 и 58 находятся на большем расстоянии друг от друга, то проводящее покрытие 53 можно выполнять более толстым для обеспечения равномерного нагревания проводящего покрытия 53 при пропускании электрического тока. Согласно одному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, толщина проводящего покрытия 53 на подложке 42, независимо от того, имеет ли покрытие 53 равномерную толщину или изменяющую толщину, составляет от 200 Å до 3500 Å, например, от 200 Å до 1300 Å.
Как указывалось выше, узел 40 предотвращающих вуалирование электрохромных оконных стекол включает как противовуалирующую часть 41 узла, так и электрохромную часть 60 узла. Электрохромные ячейки, как известно из уровня техники, обычно содержат две находящиеся на расстоянии друг от друга подложки, обычно из стекла, которые обращены друг к другу поверхностями подложек, покрытыми проводящим покрытием, и содержат между ними электрохромную среду. В показанном на фиг.2 варианте выполнения изобретения, электрохромная ячейка образована противовуалирующей частью 40 узла, которая действует в качестве первой подложки, а электрохромная часть 60 узла действует в качестве остатка электрохромной ячейки.
В данном изобретении считается, что дополнительные слои противовуалирующей части 41 узла, добавленные к электрохромной части 60 узла, могут увеличивать поглощение звука и демпфирование вибраций узла самолетного окна. В частности, поскольку электрохромная часть 60 узла содержит различные слои, такие как электрохромная среда, как будет более подробно описано ниже, то обеспечивается дополнительное демпфирование звука оконньм узлом. Таким образом, показанный на фиг.2-5 вариант выполнения данного изобретения может дополнительно увеличивать поглощение звука и демпфирование вибраций оконным узлом. Кроме того, проводящие покрытия, содержащиеся в электрохромной части 60 узла, могут иметь удельное поверхностное сопротивление, которое может действовать в качестве экрана для электромагнитного излучения.
Противовуалирующая часть 41 узла, как указывалось выше, содержит основную подложку 42 в качестве опорного материала, на который приклеиваются остальные слои. Согласно частному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, показанному на фиг.2, эта противовуалирующая часть 41 узла также действует в качестве подложки для электрохромной ячейки, при этом основная подложка выполняет функцию опорной поверхности, на которую наносится электропроводящее покрытие электрохромной ячейки, как будет описано ниже.
Электрохромная часть 60 узла содержит вторую подложку 69, расположенную на расстоянии, в основном параллельно основной подложке 42 противовуалирующей части 41 узла. Вторая подложка 69 может быть выполнена из любого материала, известного в уровне техники для использования в электрохромных устройствах. Например, такие подложки могут быть выполнены из полимерных материалов, стекла и т.п.
Как указывалось выше, подложка 42 содержит наружную первую поверхность 42а, имеющую первое проводящее покрытие 53 на ней, при этом первое проводящее покрытие можно нагревать посредством пропускания электрического тока с целью предотвращения вуалирования узла 10 электрохромных окон. Основная подложка 42 дополнительно содержит внутреннюю вторую поверхность 42b, которая обращена ко второй подложке 69 электрохромной части 60 узла. Внутренняя вторая поверхность 42b основной подложки 42 снабжена вторым проводящим покрытием 63 на ней. Кроме того, вторая подложка 69 содержит первую наружную поверхность 69а, которая снабжена третьим проводящим покрытием 65 на ней, при этом третье проводящее покрытие 65 расположено на расстоянии от второго проводящего покрытия 63 для образования камеры между ними. Вторая внутренняя поверхность 69b представляет самую внутреннюю часть оконного узла 10.
Второе проводящее покрытие 63 и третье проводящее покрытие 65 являются прозрачными электрохромными покрытиями, аналогичными первому проводящему покрытию 53, указанному выше, хотя и служат другой цели, как будет описано ниже. Второе проводящее покрытие 63 и третье проводящее покрытие 65 могут быть выполнены из одинакового или различного материала, и могут быть одинаковыми или отличными от первого проводящего покрытия 53. Хотя это не является необходимым, согласно одному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, первое проводящее покрытие 53, второе проводящее покрытие 63 и третье проводящее покрытие 65 являются прозрачным металлом или оксидом металла, например, покрытием из оксида индия-олова, как указывалось более подробно выше применительно к противовуалирующей части 41 узла. Электрохромная часть 60 узла снабжена электрическими средствами 62 и 64, находящимися в электрическом контакте со вторым проводящим покрытием 63, а также средствами 66 и 68, находящимися в электрическом контакте с третьим проводящим покрытием 65. Эти средства действуют аналогично средствам 56 и 58, как указывалось выше применительно к первому проводящему покрытию 53, и могут быть, например, электрическими шинами или проводящими проводами. Средства 62, 64, 66 и 68 направляют электрический ток во второе и третье проводящие покрытия 63 и 65, соответственно.
Согласно одному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, проводящие покрытия 63 и 65 имеют поверхностное сопротивление в диапазоне от 1 до 10 Ом на квадрат, например, в диапазоне от 2 до 5 Ом на квадрат. Кроме того, толщина проводящих покрытий 63 может быть одинаковой или отличающейся друг от друга, и толщина покрытия может быть равномерной, т.е. в основном одинаковой толщиной по всей поверхности, или неравномерной, т.е. толщина покрытия изменяется. Согласно одному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, покрытия 63, 65 имеют одинаковую в основном равномерную толщину в диапазоне от 5000 Å до 60000 Å, например, от 13000 Å до 35000 Å.
Как указывалось выше, второе проводящее покрытие 63 и третье проводящее покрытие 65 находятся на расстоянии друг от друга с образованием камеры или пространства между ними. Электрохромная среда 67 находится внутри этого пространства или камеры. Электрохромная среда 67 может быть любым типом материала, известного из уровня техники, и может находиться в любом известном виде, таком как, но не ограничиваясь этим, электрохромные жидкости, растворы, гели, полутвердые материалы и т.п. Электрохромная среда 67 включает, по меньшей мере, одно электрохромное соединение или краситель, который определяет цвет. Такие материалы хорошо известны из уровня техники для окрашивания в последовательно более темные цвета или тона по мере приложения все большего электрического потенциала к электрохромной среде. Это в свою очередь уменьшает коэффициент пропускания света электрохромной части 60 узла. Согласно одному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, когда электрический потенциал отключается или меняется на противоположный, то окраска бледнеет, т.е. возвращается к первоначальному цвету, обеспечивая полное пропускание света через электрохромную среду 67.
Согласно одному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, электрохромная среда 67 является электрохромной средой в фазе раствора, в которой материал, содержащийся в растворе в электролите с ионной проводимостью, остается в растворе в электролите при электрохимическом восстановлении или окислении (включая гель). Согласно другому не ограничивающему изобретения варианту выполнения, электрохромная среда 67 является заключенной в поверхности электрохромной средой, в которой материал, который прикреплен непосредственно к электронно-проводящему электроду или заключен вблизи него, остается прикрепленным или заключенным при электрохимическом восстановлении или окислении. Согласно еще одному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, электрохромная среда 67 является электрохромной средой электроосажденного типа, в которой материал, содержащийся в растворе в электролите с ионной проводимостью, образует слой на электронно-проводящем электроде при электрохимическом восстановлении или окислении.
Электрохромная среда 67 содержит, по меньшей мере, одно анодное электрохромное соединение и, по меньшей мере, одно катодное электрохромное соединение, при этом анодное соединение представляет окисляемый материал, а катодное соединение представляет восстанавливаемый материал. При приложении электрического потенциала к электрохромной среде, анодное электрохромное соединение окисляется, а катодное электрохромное соединение, соответственно, восстанавливается. Это окисление и восстановление приводит к изменению коэффициента поглощения, по меньшей мере, одной длины волны в видимом спектре при электрохимической активации. Комбинация таких анодного и катодного электрохромных соединений в электрохромной среде 67 задает цвет, связанный с ней, при приложении электрического потенциала. Такие катодные электрохромные соединения обычно называются виологенными красителями, а такие анодные электрохромные соединения обычно называются феназинными красителями.
Электрохромная среда 67 может включать также другие материалы, такие как, но не ограничиваясь этим, растворители, поглотители света, стабилизаторы света, тепловые стабилизаторы, антиоксиданты, загустители, модификаторы вязкости и подобные материалы.
Как указывалось выше, первое проводящее покрытие 53 содержит средства 56 и 58, второе проводящее покрытие 63 содержит средства 62 и 64, и третье проводящее покрытие 65 содержит средства 66 и 68. Средства 56, 58, 62, 64, 66 и 68 содержат, но не ограничиваясь этим, электрические шины, которые могут быть установлены вдоль продольных кромок наружной первой поверхности 42а основной подложки 42 (относительно первого проводящего покрытия 53), вдоль продольных кромок внутренней второй поверхности 42b основной подложки 42 (относительно второго проводящего покрытия 63) и вдоль продольных кромок наружной первой поверхности 69а второй подложки 69 (относительно третьего проводящего покрытия 65), соответственно. В случае использования электрических шин, они могут быть закреплены на поверхностях подложки любым способом, известным из уровня техники, который обеспечивает прочное и долговременное соединение между электрическими шинами и поверхностями подложки. Не ограничивая данного изобретения, в варианте выполнения, где подложки стеклянные, электрические шины, содержащие серебряную или содержащую серебро керамическую краску, могут соединяться со стеклянной поверхностью любым способом, известным для специалистов в данной области техники. Шелкография, содержащая серебро краски с последующим отверждением с помощью тепла, является не ограничивающим изобретения примером одного процесса, с помощью которого можно соединять содержащие серебро электрические шины со стеклянной подложкой. Хотя размеры средств 56, 58, 60, 62, 64, 66 и 68 изменяются с изменением размеров прозрачного окна, что является очевидным для специалистов в данной области техники, для большинства применений пригодными являются, не ограничивая данное изобретение, электрические шины с толщиной в диапазоне от 0,002 до 0,0008 дюйма (0,005-0,02 см). Согласно другому не ограничивающему изобретения варианту выполнения, электрические шины могут быть металлической фольгой, например, медной фольгой, которая прикрепляется к проводящему покрытию с помощью электрически проводящего клея.
С целью подвода электрического тока к проводящим покрытиям 53, 63 и 65, согласно одному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, подводящий провод (не изображен) соединяется, например, с помощью пайки, с каждой электрической шиной, а каждый подводящий провод соединяется в свою очередь с источником электрической энергии. Таким образом, электрический ток, подводимый к электрическим шинам 56 и 58 и проходящий через первое проводящее покрытие 53, нагревает первое проводящее покрытие 53 за счет электрического сопротивления покрытия с целью удаления тумана, льда, инея и т.п., которые образуются на оконном узле 10. Дополнительно к этому, электрический потенциал, создаваемый между вторым проводящим покрытием 63 и третьим проводящим покрытием 65 за счет тока, подводимого к покрытиям с помощью электрических шин 62, 64, 66 и 68, вызывает соответствующие окисление и восстановление соединений электрохромной среды 67, что приводит к изменению коэффициента пропускания света электрохромной среды 67, как указывалось выше.
Энергия, подводимая к покрытиям 53, 63 и 65, может поступать из единственного источника или из множества источников. В частности, если источник энергии поставляет постоянный ток, то покрытие 53 противовуалирующей части 41 узла и покрытия 63 и 65 электрохромной части 60 узла 40 предотвращающих вуалирование электрохромных оконных стекол могут питаться от одного и того же источника. Однако поскольку электрохромный узел должен питаться постоянным током, то если покрытие 53 питается переменным током, то покрытия 63 и 65 необходимо питать от отдельного источника постоянного тока.
Очевидно, что плотность энергии, необходимая для нагревания первого проводящего покрытия 53, отличается от плотности энергии, необходимой для обеспечения окисления и восстановления электрохромных соединений в электрохромной среде 67 с помощью второго и третьего проводящих покрытий 63 и 65. Согласно одному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, электрический ток подводят к первому проводящему покрытию 53 с плотностью энергии, по меньшей мере, 0,25 Вт на квадратный дюйм, например, в диапазоне от 0,25 до 0,40 Вт на квадратный дюйм, для предотвращения вуалирования оконного узла 10. Согласно другому не ограничивающему изобретения варианту выполнения, электрический ток подводят к первому проводящему покрытию 53 с плотностью энергии, по меньшей мере, 0,35 Вт на квадратный дюйм. Согласно одному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, в покрытия 63 и 65 подводят электрический ток с плотностью мощности в диапазоне от 0,0001 до 0,01 Вт на квадратный дюйм, например, от 0,0001 до 0,003 Вт на квадратный дюйм, для создания подходящего электрического потенциала на электрохромной среде 67 и обеспечения изменения коэффициента пропускания света электрохромной среды 67. Согласно еще одному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, электрический ток подводят к первому проводящему покрытию 53 с плотностью энергии, по меньшей мере, 0,25 Вт на квадратный дюйм, а ко второму проводящему покрытию 63 и к третьему проводящему покрытию 65 электрический ток подводят с плотность энергии в диапазоне от 0,0001 до 0,01 Вт на квадратный дюйм.
Как указывалось выше, коэффициент пропускания света электрохромной среды 67 изменяется при приложении к ней электрического потенциала, т.е. коэффициент пропускания света среды изменяется на основе присутствия или отсутствия на ней электрического потенциала, а также в зависимости от величины потенциала. Узел электрохромного окна можно избирательно активировать для изменения коэффициента пропускания через электрохромную среду посредством приложения электрического потенциала и вызывания окраски красителя электрохромной среды. Таким образом, узел электрохромного окна можно переключать между одним уровнем коэффициента пропускания, когда электрический потенциал не приложен, и вторым уровнем коэффициента пропускания, когда приложен электрический потенциал. Согласно одному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, такое изменение окраски между возбужденным и невозбужденным состояниями является самостираемым, т.е. переключаемым между электрохимически возбужденным состоянием, когда цвет электрохромной среды изменяется при приложении электрического потенциала, и электрохимически не возбужденным состоянием, когда электрохромная среда возвращается или стирается в свое первоначальное состояние, например, бесцветное состояние, когда электрический потенциал удален. Этот признак наиболее просто реализуется посредством предусмотрения переключателя или какого-либо другого контроллера для избирательного приложения электрического потенциала к оконному узлу. Очевидно, что первоначальное состояние может быть бесцветным состоянием или может иметь цвет или оттенок.
Согласно другому, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, узел электрохромного окна является переключаемым и не самостирающимся, т.е. приложение электрического потенциала приводит к окраске электрохромной среды, и электрохромная среда остается в окрашенном состоянии, пока электрический потенциал не будет изменен на противоположный или закорочен.
Цвет красителя может быть равномерно темным или затененным при приложении электрического потенциала, или же он может иметь изменяемую степень темноты или затенения при изменении электрического потенциала. В частности, специфическую окраску или затенение окраски можно изменять в диапазоне напряжений и плотности энергии. При приложении энергии низкой плотности к электрохромной среде, краситель начинает окрашиваться. Повышение напряжения приводит к увеличению электрического потенциала, приложенного к электрохромной среде, что приводит к потемнению цвета красителя до более глубокой затененности или интенсивности. Таким образом, оконный узел может иметь изменяемый коэффициент пропускания света при изменении электрического потенциала. Поэтому оконный узел можно регулировать на желаемый уровень темноты или затененности на основе величины электрического потенциала, приложенного к электрохромной среде 67. Это можно легко реализовать, например, путем включения переключателя или какого-либо другого контроллера между источником энергии и оконным узлом. Хотя это не должно ограничивать данное изобретение, в одном частном варианте выполнения коэффициент пропускания света электрохромной части 60 узла 40 предотвращающих вуалирование электрохромных оконных стекол изменяется от минимального коэффициента пропускания света в диапазоне от 1% до 20% до максимального коэффициента пропускания света в диапазоне от 60% до 80%. Таким образом, узел электрохромного окна может при желании эффективно выполнять функцию непрозрачного экрана для окна.
В то время как первое проводящее покрытие 53 обеспечивает для узла 40 предотвращающих вуалирование электрохромных оконных стекол нагреваемое оконное стекло, второе и третье проводящие покрытия обеспечивают для узла 40 предотвращающих вуалирование электрохромных оконных стекол электрохромные оконные стекла, способные изменять коэффициент пропускания света электрохромной среды 67 при приложении к ней электрического потенциала. Таким образом, предотвращающий вуалирование электрохромный узел 10 может обеспечивать для узла 10 как противовуалирующие свойства, так и электрохромные свойства в единственном блоке. Поэтому, узел самолетного окна можно просто преобразовывать в узел, содержащий электрохромную часть 60 узла без существенного увеличения веса, поскольку противовуалирующая часть 41 узла служит в качестве одной подложки электрохромного узла, и необходимо добавить лишь одну дополнительную подложку или стеклянную панель для образования электрохромной ячейки. Кроме того, поскольку каждый дополнительный слой, включенный в такой узел самолетного окна, добавляет дополнительную поверхность, которая может вызывать искажения, обусловленные отражением, то желательно по возможности ограничивать число слоев в таком самолетном окне без оказания вредного влияния на желаемые характеристики окна. Оконный узел, согласно данному изобретению, минимизирует искажение, вызванное отражением, посредством создания электрохимической ячейки лишь с одной дополнительной подложкой при сохранении противовуалирующих свойств.
Такое самолетное окно имеет дополнительные преимущества предотвращения вуалирования за счет проводящего слоя, присутствующего на противоположной поверхности противовуалирующей части 41 узла. Наличие такого электрохромного узла также исключает необходимость в оконном экране, который обычно используется в самолетном окне. Кроме того, поскольку электрохромная ячейка образуется частью существующего самолетного окна, то узел электрохромного окна отвечает техническим требованиям и требованиям безопасности исходного самолетного окна без необходимости пересмотра технических требований.
Согласно альтернативному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, показанному на фиг.4, противовуалирующая часть 41 и электрохромная часть 60 узла предотвращающих вуалирование электрохромных оконных стекол выполнены в виде отдельных и отличных узлов оконных стекол. В частности, узел 110 электрохромного самолетного окна содержит узел 30 наружных оконных стекол, промежуточный противовуалирующий узел 70 и узел 80 электрохромных оконных стекол. Первое пространство или камера 16 образована между узлом 30 наружных оконных стекол и промежуточным противовуалирующим узлом 70, в то время как второе пространство или камера 18 образована между промежуточным противовуалирующим узлом 70 и узлом 80 электрохромных оконных стекол. Так же как было описано выше применительно к варианту выполнения, показанному на фиг.2, камера 16 и/или камера 18 могут быть герметичными или не герметичными, и дополнительно могут быть полностью или частично заполнены изолирующим газом, таким как, но не ограничиваясь этим, воздух, аргон, криптон или их смеси.
Промежуточный противовуалирующий узел 70 выполнен по существу также, как было описано выше применительно к противовуалирующей части 41 узла со ссылками на фиг.3. Однако в варианте выполнения, показанном на фиг.4, узел 80 электрохромных оконных стекол не приклеен непосредственно к противовуалирующему узлу 70, а вместо этого находится на расстоянии от него.
Кроме того, узел 80 электрохромных оконных стекол выполнен по существу также, как описано выше применительно к электрохромной части 60 узла, показанной на фиг.3, но расположен на расстоянии от противовуалирующей части узла. В частности, узел 80 электрохромных оконных стекол содержит первую подложку 81 и вторую подложку 89. Первая подложка 81 включает наружную поверхность 81а и внутреннюю поверхность 81b, а вторая подложка 89 включает наружную поверхность 89а и внутреннюю поверхность 89b, при этом внутренняя поверхность 89b первой подложки 81 обращена и находится на расстоянии от наружной поверхности 89а второй подложки 89. Внутренняя поверхность 81b первой подложки 81 снабжена проводящим покрытием 83, а наружная поверхность 89а второй подложки 89 снабжена проводящим покрытием 85 на ней, при этом проводящее покрытие 85 расположено на расстоянии от проводящего покрытия 83 для образования пространства между ними. Внутренняя поверхность 89b второй подложки 89 представляет самую внутреннюю часть оконного узла 110. Электрохромная среда 87 содержится внутри пространства между первой подложкой 81 и второй подложкой 89.
Узел 80 электрохромных оконных стекол снабжен средствами 82 и 84, которые находятся в электрическом контакте с проводящим покрытием 83, а также средствами 86 и 86, находящимися в электрическом контакте с проводящим покрытием 86, аналогично средствам, описанным выше применительно к фигурам 2 и 3. Хотя это не является необходимым, средства 82, 84, 86 и 88 могут быть электрическими шинами, аналогичными электрическим контактным средствам, описанным выше.
За счет расположения узла 80 электрохромных оконных стекол на расстоянии от противовуалирующего узла 70, как показано на фиг.4, может обеспечиваться дополнительная звукоизоляция внутреннего пространства самолета за счет дополнительной камеры 18.
Согласно одному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, по меньшей мере, узел 30 наружных оконных стекол, узел 40 предотвращающих вуалирование электрохромных оконных стекол, промежуточный противовуалирующий узел 70 или узел 80 электрохромных оконных стекол являются изогнутыми или профилированными. На фиг.5 показан частный, не ограничивающий изобретения вариант выполнения данного изобретения, в котором все визуальные компоненты узла электрохромного окна являются изогнутыми или профилированными. Такой изогнутый или профилированный характер обеспечивает согласование оконного узла с общей формой или профилем самолета. Кроме того, за счет предусмотрения всех элементов оконного узла с таким изгибом, существенно уменьшается искажение, вызванное отражением, оконного узла.
Основываясь на выше указанном, согласно одному, не ограничивающему изобретения варианту выполнения, узел электрохромного самолетного окна содержит узел наружных оконных стекол и узел электрохромных оконных стекол, расположенный на расстоянии от узла наружных оконных стекол, с образованием камеры между ними. Узел электрохромных оконных стекол содержит первую подложку, имеющую первую и вторую поверхности, и вторую подложку, имеющую первую и вторую поверхности, при этом вторая поверхность первой подложки расположена напротив и на расстоянии от первой поверхности второй подложки. Первая и вторая подложки образуют между ними камеру с, в основном, равномерной толщиной. Первый проводящий слой находится на второй поверхности первой подложки, а второй проводящий слой находится на первой поверхности второй подложки. Камера, образованная между первой и второй подложками, содержит электрохромную среду, которая находится в контакте с первым и вторым проводящими слоями. Коэффициент пропускания света изменяется при пропускании электрического тока через проводящие слои. Также предусмотрены средства для подвода электрического тока в первый и второй проводящие слои для вызова изменения коэффициента пропускания света электрохромной среды. Узел дополнительно содержит, по меньшей мере, один дополнительный узел, выбранный из узла уменьшения искажения, узла уменьшения вуалирования и узла демпфирования звука. Хотя это не является необходимым, эти узлы могут быть аналогичными по конструкции с узлами уменьшения искажения, уменьшения вуалирования и демпфирования звука, указанными выше.
Стеклянные листы, используемые в качестве изогнутых подложек в данном изобретении, можно изгибать с помощью любого способа, известного в уровне техники, и согласовывать с другим изогнутым стеклянным листом в соответствии с его кривизной. При одновременном формовании множества стеклянных листов обычно используют изгибающие железные элементы, имеющие профилированные металлические формирующие рельсы для опоры двух или более стеклянных листов на их периферии, и пропускания железных элементов и стеклянных листов через нагревательную печь для отжига стекла. Нагревание листов внутри печи является управляемым для обеспечения желаемого прогиба конфигурации листов. В частности, по мере увеличения температуры стеклянных листов и приближения к температуре теплового размягчения стеклянных листов, листы начинают прогибаться под силой тяжести и согласовываться по своей периферии с профилем рельсов. Не поддерживаемые части стеклянных листов также прогибаются под силой тяжести в желаемую конфигурацию. Затем изгибающий железный элемент с формованными стеклянными листами транспортируют из печи для контролируемого охлаждения стекла и затвердевания формы стекла, например, за счет зон отжига и охлаждения в печи, для минимизации напряжений в стекле. Этот способ изгиба обеспечивает более близкое согласование кривизны листов, изгибаемых совместно. Хотя это не является необходимым, гибкие поликарбонатные листы можно формировать аналогичным образом.
Примером такой нагревательной печи для отжига стекла является печь туннельного типа, раскрытая в патенте США №4804397 (Stas и др.) и в патенте США №4687501 (Reese), полное содержание которых включается в данное описание, в которых изгибающие железные элементы непрерывно транспортируются через печь. Другие хорошо известные нагревательные печи включают нагревательные печи прерывистого типа, в которых стеклянные листы опираются на формовочные рельсы внутри отдельных нагревательных камер, которые последовательно транспортируют через печь для нагревания и формования стеклянных листов.
Можно также изготавливать профилированные или изогнутые стеклянные листы, панели или подложки с помощью хорошо известных технологий изгибания прессованием, в которых плоские стеклянные листы нагревают до точки размягчения стекла, а затем прессуют или формуют до желаемой кривизны между формовочными элементами, имеющими взаимно дополняющие друг друга формовочные поверхности. После изгибания листы охлаждают контролируемым образом для отжига или закаливания стекла, как необходимо для их конечного использования. Такое изгибающее прессование можно выполнять с листами, ориентированными вертикально, горизонтально или наклонно.
Выше было приведено описание примеров выполнения данного изобретения. Очевидно, что эти примеры являются лишь иллюстрацией изобретения. Многие вариации и модификации изобретения будут очевидными для специалистов в данной области техники и все они включаются в объем последующей формулы изобретения.
1. Узел электрохромного самолетного окна, содержащий
a) узел наружных оконных стекол; и
b) узел противовуалирующих электрохромных стекол, расположенный на расстоянии от указанного узла наружных оконных стекол и образующий камеру между ними, при этом указанный узел противовуалирующих электрохромных стекол содержит
i) первую подложку, имеющую первую поверхность, содержащую первое проводящее покрытие, и вторую поверхность, содержащую второе проводящее покрытие;
ii) вторую подложку, расположенную на расстоянии от указанной первой подложки, при этом указанная вторая подложка имеет первую поверхность, содержащую третье проводящее покрытие, при этом указанная вторая поверхность указанной первой подложки и указанная первая поверхность указанной второй подложки обращены друг к другу и находятся на расстоянии друг от друга с образованием камеры между ними;
iii) электрохромную среду, содержащуюся в указанной камере и в контакте с указанным вторым и с указанным третьим проводящими покрытиями, при этом указанная электрохромная среда имеет коэффициент пропускания света, который изменяется при приложении электрического потенциала к указанной электрохромной среде;
iv) средства для пропускания электрического тока через указанное первое проводящее покрытие для нагревания указанного первого проводящего покрытия с целью предотвращения вуалирования указанного оконного узла;
v) средства для пропускания электрического тока через указанное второе и указанное третье покрывающие покрытия для создания указанного электрического потенциала на указанной электрохромной среде и изменения указанного коэффициента пропускания света указанной электрохромной среды.
2. Узел по п.1, в котором указанный узел наружных оконных стекол и указанный узел предотвращающих вуалирование электрохромных оконных стекол являются профилированными.
3. Узел по п.1, в котором указанный электрический ток пропускают через указанное первое проводящее покрытие с плотностью мощности в диапазоне 0,25 - 0,40 Вт/кв.дюйм для предотвращения вуалирования и указанный электрический ток пропускают через указанное второе и указанное третье покрывающие покрытия с плотностью мощности в диапазоне 0,0001 - 0,01 Вт/кв.дюйм для изменения коэффициента пропускания света указанной электрохромной среды.
4. Узел по п.1, в котором указанный электрический ток пропускают через указанное первое проводящее покрытие с плотностью мощности в диапазоне 0,25 - 0,40 Вт/кв.дюйм для предотвращения вуалирования.
5. Узел по п.1, в котором указанный электрический ток пропускают через указанное второе и указанное третье покрывающие покрытия с плотностью мощности в диапазоне 0,0001 - 0,01 Вт/кв.дюйм для изменения коэффициента пропускания света указанной электрохромной среды.
6. Узел по п.1, в котором указанная электрохромная среда содержит, по меньшей мере, одно анодное электрохромное соединение и, по меньшей мере, одно катодное электрохромное соединение и в котором приложение электрического потенциала к указанной электрохромной среде приводит одновременно к окислению указанного анодного электрохромного соединения и к восстановлению указанного катодного электрохромного соединения для уменьшения тем самым указанного коэффициента пропускания света.
7. Узел по п.6, в котором указанная электрохромная среда является самостирающейся при удалении или уменьшении электрического потенциала на указанной электрохромной среде.
8. Узел по п.1, в котором указанный коэффициент пропускания света указанного узла предотвращающих вуалирование электрохромных оконных стекол указанного оконного узла изменяется от минимального коэффициента пропускания света в диапазоне 1 - 20% до максимального коэффициента пропускания света в диапазоне 60 - 80%.
9. Узел по п.1, в котором указанные первая и вторая расположенные на расстоянии друг от друга подложки являются стеклянными.
10. Узел по п.1, в котором указанный узел наружных оконных стекол содержит слоистое оконное стекло, содержащее внутренний акриловый слой, наружный акриловый слой и промежуточный слой, расположенный между указанным внутренним акриловым слоем и указанным наружным акриловым слоем и склеивающий их друг с другом.
11. Узел по п.10, в котором указанный внутренний акриловый слой является тянутым акриловым слоем с толщиной в диапазоне 0,2 - 0,4 дюйма, указанный наружный акриловый слой является тянутым акриловым слоем с толщиной в диапазоне 0,2 - 0,4 дюйма, а указанный промежуточный слой является слоем поливинилбутирала с толщиной в диапазоне 0,025 - 0,05 дюйма.
12. Узел по п.1, в котором указанная первая подложка дополнительно содержит клейкий промежуточный слой, расположенный, по меньшей мере, вдоль части указанной первой поверхности указанной первой подложки, и слой демпфирующего звук материала, нанесенный поверх указанного клейкого промежуточного слоя.
13. Узел по п.12, в котором указанный слой демпфирующего звук материала является слоистым материалом, содержащим слой поливинилбутирала и сложный полиэфир, нанесенный на указанный слой поливинилбутирала в контакте с ним.
14. Узел по п.12, в котором указанное первое проводящее покрытие расположено между указанным клейким слоем и указанным основным слоем указанной первой подложки.
15. Узел электрохромного самолетного окна, содержащий
a) узел наружных оконных стекол;
b) узел электрохромных оконных стекол, содержащий первую и вторую расположенные на расстоянии друг от друга подложки, образующие камеру между ними, и электрохромную среду, содержащуюся в указанной камере, при этом указанная электрохромная среда имеет коэффициент пропускания света, который изменяется при приложении электрического потенциала к указанной электрохромной среде;
c) узел промежуточных оконных стекол, имеющий противовуалирующие свойства, в котором указанный узел наружных оконных стекол и указанный узел электрохромных стекол имеют обращенные друг к другу поверхности, и указанный узел промежуточных стекол расположен между ними и на расстоянии от указанного узла наружных стекол и указанного узла электрохромных стекол, при этом указанный узел промежуточных стекол предотвращает вуалирование указанных соответствующих обращенных друг к другу поверхностей указанного узла наружных стекол и указанного узла электрохромных стекол.
16. Узел по п.15, в котором указанный узел промежуточных оконных стекол содержит первое проводящее покрытие и средства для пропускания электрического тока через указанное первое проводящее покрытие с целью нагревания указанного первого проводящего покрытия с обеспечением тем самым противовуалирующих свойств.
17. Узел по п.15, дополнительно содержащий второе проводящее покрытие на поверхности указанной первой подложки, третье проводящее покрытие на поверхности указанной второй подложки и средства для пропускания электрического тока через указанное первое и указанное третье проводящие покрытия и приложения указанного электрического потенциала к указанной электрохромной среде для изменения указанного коэффициента пропускания света указанной электрохромной среды, при этом указанное второе проводящее покрытие и указанное третье проводящее покрытие расположены на обращенных друг к другу поверхностях указанных первой и второй подложек и расположены на расстоянии друг от друга.
18. Узел по п.17, в котором указанные первое, второе и третье проводящие покрытия выбраны из металлических или металлооксидных покрытий.
19. Узел по п.18, в котором указанные первое, второе и третье проводящие покрытия выбраны из легированного фтором оксида олова, оксида индия-олова, легированного сурьмой оксида олова, серебра, золота и их комбинаций.
20. Узел по п.17, в котором указанный электрический ток пропускают через указанное первое проводящее покрытие с плотностью мощности в диапазоне 0,25 - 0,40 Вт/кв.дюйм, и указанный электрический ток пропускают через указанное второе и указанное третье покрывающие покрытия с плотностью мощности в диапазоне 0,0001 - 0,01 Вт/кв.дюйм.
21. Узел по п.15, в котором указанная электрохромная среда содержит, по меньшей мере, одно анодное электрохромное соединение и, по меньшей мере, одно катодное электрохромное соединение и в котором приложение электрического потенциала к указанной электрохромной среде приводит одновременно к окислению указанного анодного электрохромного соединения и к восстановлению указанного катодного электрохромного соединения для уменьшения тем самым указанного коэффициента пропускания света.
22. Узел по п.21, в котором указанная электрохромная среда является самостирающейся при удалении или уменьшении электрического потенциала на указанной электрохромной среде.
23. Узел по п.15, в котором указанный коэффициент пропускания света указанного узла электрохромных оконных стекол указанного оконного узла изменяется от минимального коэффициента пропускания света в диапазоне 1 - 20% до максимального коэффициента пропускания света в диапазоне 60 - 80%.
24. Узел по п.15, в котором указанные первая и вторая расположенные на расстоянии друг от друга подложки являются стеклянными.
25. Узел по п.15, в котором указанный узел наружных оконных стекол содержит слоистое оконное стекло, содержащее внутренний акриловый слой, наружный акриловый слой и промежуточный слой, расположенный между указанным внутренним акриловым слоем и указанным наружным акриловым слоем и склеивающий их друг с другом.
26. Узел по п.25, в котором указанный внутренний акриловый слой является тянутым акриловым слоем с толщиной в диапазоне 0,2 - 0,4 дюйма, указанный наружный акриловый слой является тянутым акриловым слоем с толщиной в диапазоне 0,2 - 0,4 дюйма, а указанный промежуточный слой является слоем поливинилбутирала с толщиной в диапазоне 0,025 - 0,05 дюйма.
27. Узел по п.15, в котором указанный узел промежуточных оконных стекол содержит слоистый материал узла демпфирующих вибрации/поглощающих звук оконных стекол, имеющий основную подложку, клейкий промежуточный слой, расположенный поверх указанной основной подложки, и слой демпфирующего звук материала, расположенный поверх указанного клейкого промежуточного слоя и приклеенный к указанной подложке с помощью указанного клейкого слоя.
28. Узел по п.27, в котором указанный слой демпфирующего звук материала является слоистым материалом, содержащим слой поливинилбутирала и сложный полиэфир, нанесенный поверх указанного слоя поливинилбутирала и в контакте с ним.
29. Узел по п.28, в котором указанное первое проводящее покрытие расположено между указанным клейким слоем и указанной основной подложкой указанного узла демпфирующих вибрации/поглощающих звук оконных стекол.
30. Узел электрохромного самолетного окна, содержащий
a) узел наружных оконных стекол;
b) узел демпфирующих вибрации/поглощающих звук оконных стекол, содержащий слоистый материал, содержащий основную подложку, клейкий промежуточный слой, нанесенный на поверхность указанной основной подложки, слой демпфирующего звук материала, нанесенный на указанный промежуточный клейкий слой и приклеенный к указанной основной подложке с помощью указанного клейкого слоя, и первое проводящее покрытие, расположенное между указанным клейким слоем и указанной основной подложкой;
c) узел электрохромных оконных стекол, содержащий первую подложку, имеющую второе проводящее покрытие на своей поверхности, и вторую подложку, имеющую третье проводящее покрытие на своей поверхности, при этом указанная первая и указанная вторая подложки расположены на расстоянии друг от друга, причем указанное второе и указанное третье проводящие покрытия обращены друг к другу с образованием камеры между ними, при этом указанный узел электрохромных оконных стекол дополнительно содержит электрохромную среду, содержащуюся в указанной камере, при этом указанная электрохромная среда имеет коэффициент пропускания света, который изменяется при пропускании электрического тока через указанные второе и указанное третье проводящие покрытия для создания электрического потенциала на указанной электрохромной среде;
d) узел распорной рамы для удерживания указанного узла наружных оконных стекол, указанного узла демпфирующих вибрации/поглощающих звук оконных стекол и указанного узла электрохромных оконных стекол на расстоянии друг от друга, в основном параллельно друг другу, при этом указанный узел демпфирующих вибрации/поглощающих звук оконных стекол расположен между указанным узлом наружных оконных стекол и указанным узлом электрохромных оконных стекол, при этом указанный узел распорной рамы создает первую камеру между указанным узлом наружных оконных стекол и указанным узлом демпфирующих вибрации/поглощающих звук оконных стекол и вторую камеру между указанным узлом демпфирующих вибрации/поглощающих звук оконных стекол и указанным узлом электрохромных оконных стекол.
31. Узел по п.30, в котором указанный узел демпфирующих вибрации/поглощающих звук оконных стекол удерживается указанным узлом распорной рамы, при этом указанный слой демпфирующего звук материала расположен в направлении указанного узла наружных оконных стекол.
32. Узел по п.30, дополнительно содержащий средства для пропускания электрического тока через указанное первое проводящее покрытие для нагревания указанного первого проводящего покрытия, и средства для пропускания указанного электрического тока через указанное второе и указанное третье проводящие покрытия для изменения коэффициента пропускания света указанной электрохромной среды.
33. Узел электрохромного самолетного окна, содержащий
a) узел наружных оконных стекол;
b) узел электрохромных стекол, расположенный на расстоянии от указанного узла наружных оконных стекол и образующий камеру между ними, при этом указанный узел электрохромных стекол содержит
i) первую подложку, имеющую первую и вторую поверхности;
ii) вторую подложку, имеющую первую и вторую поверхности, при этом указанная вторая поверхность указанной первой подложки обращена к первой поверхности указанной второй подложки и расположена на расстоянии от нее, указанные первая и вторая подложки образуют между ними камеру в основном равномерной толщины, и дополнительно содержат первый проводящий слой на указанной второй поверхности указанной первой подложки и второй проводящий слой на указанной первой поверхности указанной второй подложки;
iii) электрохромную среду, содержащуюся в указанной камере и в контакте с указанными проводящими покрытиями, при этом указанная электрохромная среда имеет коэффициент пропускания света, который изменяется при приложении электрического потенциала к указанной электрохромной среде;
iv) по меньшей мере, один дополнительный узел, выбранный из узла уменьшения искажения, узла уменьшения вуалирования и узла демпфирования звука; и
v) средства для пропускания электрического тока через указанные первое и указанное второе проводящие покрытия для приложения указанного электрического потенциала к указанной электрохромной среде и изменения указанного коэффициента пропускания света указанной электрохромной среды.
