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CN106795994A - 面板单元 - Google Patents

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CN106795994A
CN106795994A CN201580053272.0A CN201580053272A CN106795994A CN 106795994 A CN106795994 A CN 106795994A CN 201580053272 A CN201580053272 A CN 201580053272A CN 106795994 A CN106795994 A CN 106795994A
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Abstract

一个目的是提出一种能够显著改变其热导率而不改变其外部形状的面板单元。面板单元包括第一面板(1)、面向第一面板(1)的第二面板(2)，其中在第一面板(1)和第二面板(2)之间设置有空间(S1)，将空间(S1)与周围空间分隔开的分隔物(3)，以及切换机构(4)。切换机构(4)位于用于允许第一面板(1)和第二面板(2)之间的热导率变化的空间(S1)中。切换机构(4)包括导热的至少一个连接器(40)，并且可在第一状态和第二状态之间切换，在第一状态中，至少一个连接器(40)与第一面板(1)或第二面板(2)不接触，并且在第二状态中，至少一个连接器(40)与第一面板(1)和第二面板(2)二者接触。

Description

面板单元
技术领域
本发明涉及面板单元，且更具体地，涉及一种包括第一面板和第二面板的面板单元，第一面板和第二面板之间设置有空间，其中第一面板和第二面板之间的热导率是可切换的。
背景技术
JP 2008-32071A(以下称为“文献1”)描述了一种具有可调节的热导率的热绝缘构件。通过改变热绝缘容器的内部压力来调节热绝缘构件的热导率。
JP 2010-25511A(以下称为“文献2”)描述了具有可变热导率的板构件。板构件包括两个导热构件，每个导热构件具有板形状和用于控制气体量的机构，所述构件设置在封闭在壳体中的空间中，并且控制气体量以改变壳体的厚度。在板构件的情况下，在壳体具有小厚度的状态中，两个导热构件彼此接触，从而形成热传递路径。在壳体具有大厚度的状态中，在两个导热构件之间设置空间，从而关闭热传递路径。
发明内容
文献1中描述的热绝缘构件被配置为使得通过改变内部压力来改变热导率，并且因此热导率的变化为约10倍。
在文献2中描述的板构件中，热导率的变化为约100倍。然而，在板构件中，为了关闭两个导热材料之间的热传递路径，壳体的厚度必须增加，并且因此，当热导率改变时板构件的整个外部形状改变。
本发明的目的是提供一种能够显著改变其热导率而不改变其外部形状的面板单元。
根据本发明的一个方面的面板单元包括第一面板、第二面板、分隔物以及切换机构。
第二面板面向第一面板，在它们之间设置有空间。
分隔物位于第一面板和第二面板之间并将空间与周围空间分隔开。
切换机构位于该空间中，以允许第一面板和第二面板之间的热导率变化。
切换机构包括导热的至少一个连接器，并且切换机构能够在第一状态和第二状态之间切换，在第一状态中，至少一个连接器与第一面板或第二面板不接触，并且在第二状态中，至少一个连接器与第一面板和第二面板二者导热接触。
在根据本发明的另一方面的面板单元中，空间优选地是具有减小的压力或填充有热绝缘气体的热绝缘空间。
在根据本发明的另一方面的面板单元中，空间优选地是具有减小的压力的热绝缘空间，并且空间中的气体的平均自由行程λ以及第一面板和第二面板之间的距离D优选地处于表达为λ/D>0.3的关系。
根据本发明的另一方面的面板单元优选地进一步包括保持第一面板和第二面板之间的距离的间隔件。
在根据本发明的另一方面的面板单元中，至少一个连接器优选地包括固定到第一面板和第二面板中的一个的固定端，以及既不固定到第一面板也不固定到第二面板的可移动端，其中可移动端优选地在第一状态中与第一面板和第二面板中的另一个不接触，并且可移动端优选地在第二状态中与第一面板和第二面板中的另一个导热接触。
在根据本发明的另一方面的面板单元中，至少一个连接器优选地导致可移动端由于给予其的电能的变化而在空间中移位。
在根据本发明的另一方面的面板单元中，至少一个连接器优选地整体或部分地由导体制成，使得改变空间中的电场将可移动端在空间中移位。
在根据本发明的另一方面的面板单元中，至少一个连接器优选地整体或部分地形成为压电致动器，使得横跨其施加电压将可移动端在空间中移位。
在根据本发明的另一方面的面板单元中，至少一个连接器优选地被配置为当横跨其施加电压时产生用于将可移动端在空间中移位的电排斥力。
在根据本发明的另一方面的面板单元中，至少一个连接器优选地整体或部分地形成为静电致动器，使得横跨其施加电压将可移动端在空间中移位。
在根据本发明的另一方面的面板单元中，至少一个连接器优选地导致可移动端由于给予其的磁能的变化而在空间中移位。
在根据本发明的另一方面的面板单元中，至少一个连接器优选地整体或部分地由磁性物质制成，使得改变空间中的磁场将可移动端在空间中移位。
在根据本发明的另一方面的面板单元中，至少一个连接器优选地导致可移动端由于给予其的热能的变化而在空间中移位。
在根据本发明的另一方面的面板单元中，至少一个连接器优选地整体或部分地由双金属制成，使得改变空间中的温度将可移动端在空间中移位。
在根据本发明的另一方面的面板单元中，至少一个连接器优选地整体或部分地由形状记忆合金制成，使得改变空间中的温度将可移动端在空间中移位。
附图说明
图1A是示意性地示出第一实施例的面板单元的第一状态的截面图，并且图1B是示意性地示出第一实施例的面板单元的第二状态的截面图；
图2A是示意性地示出第二实施例的面板单元的第一状态的截面图，并且图2B是示意性地示出第一实施例的面板单元的第二状态的截面图；
图3A是示意性地示出第三实施例的面板单元的主要部分的第一状态的截面图，并且图3B是示意性地示出第三实施例的面板单元的主要部分的第二状态的截面图；
图4A是示意性地示出第四实施例的面板单元的主要部分的第一状态的截面图，并且图4B是示意性地示出第四实施例的面板单元的主要部分的第二状态的截面图；
图5A是示意性地示出第五实施例的面板单元的主要部分的第一状态的截面图，并且图5B是示意性地示出第五实施例的面板单元的主要部分的第二状态的截面图；
图6A是示意性地示出第六实施例的面板单元的第一状态的截面图，并且图6B是示意性地示出第六实施例的面板单元的第二状态的截面图；
图7A是示意性地示出第七实施例的面板单元的第一状态的截面图，并且图7B是示意性地示出第七实施例的面板单元的第二状态的截面图；以及
图8A是示意性地示出包括第一至第七实施例中的任一个的面板单元的建筑物的截面图，图8B是示意性地示出包括第一至第七实施例中的任一个的面板单元的大气焙烧炉的截面图，并且图8C是示意性地示出包括第一至第七实施例中的任一个的面板单元的发动机的前视图。
具体实施方式
(第一实施例)
图1A和1B示意性地示出第一实施例的面板单元。本实施例的面板单元包括第一面板1和第二面板2，在第一面板1和第二面板2之间设置有用分隔物3气密封闭的空间S1。在空间S1中，切换机构4被设置并且通过电能操作以切换本实施例的面板单元的热导率。
这里的热导率是表达第一面板1和第二面板2之间的热传导的容易程度的值，并且具体地是通过将在第一面板1和第二面板2之间单位时间通过单位面积的热量除以温度梯度所获得的值[W/mK]。
第一面板1和第二面板2之间的高热导率是指热容易在第一面板1和第二面板2之间传递的状态。第一面板1和第二面板2之间的低热导率是指热不容易在第一面板1和第二面板2之间传递的状态(换句话说，高度绝缘状态)。
第一面板1和第二面板2彼此面对。第一面板1和第二面板2彼此平行。这里的术语“平行”并不意味着在严格意义上平行，而是允许在一定程度上的倾斜。
第一面板1包括由铝制成并具有气体阻隔性的面板10。为了制造面板10，可以使用诸如玻璃的其它材料，只要它们具有高气体阻隔性。
面板10具有面向第二面板2并且在其上形成作为薄膜的电介质11的表面。第一面板1包括面板10和电介质11。
第二面板2包括由铝制成并具有气体阻隔性的面板20。为了制造面板20，可以使用诸如玻璃的其它材料，只要它们具有高气体阻隔性。
面板20具有面向第一面板1并且在其上形成作为薄膜的电介质21的表面。第二面板2包括面板20和电介质21。
第一面板1和第二面板2布置成彼此相距小的距离D，以在它们之间提供空间S1。在本实施例的面板单元中，非常小的空间S1设置在第一面板1的电介质11和第二面板2的电介质21之间。
本实施例的面板单元进一步包括位于第一面板1和第二面板2之间的分隔物3以及位于第一面板1和第二面板2之间的多个间隔件5。
分隔物3将位于第一面板1和第二面板2之间的空间S1与周围空间分隔开，使得空间S1是气密封闭的空间。分隔物3是完全封闭空间S1的框状的分隔物壁。
分隔物3由具有气体阻隔性和热绝缘性的粘合剂制成以具有框架形状。第一面板1和第二面板2经由分隔物3彼此结合。
通过各自具有气体阻隔性的第一面板1、第二面板2和分隔物3将空间S1与周围空间气密地密封住。
气密封闭的空间S1中的空气使用泵排出，并且因此，空间S1是具有减小到或低于预定值的压力的热绝缘空间。预定值例如为0.1[Pa]。具有减小到或低于0.1[Pa]的压力的空间是所谓的真空空间。
气密封闭的空间S1不一定是如本实施例的面板单元的情况中那样具有减小的压力的热绝缘空间，空间S1可以是填充有气体(诸如具有高热绝缘性的Ar或Kr)的热绝缘空间。
此外，分隔物3可以由不具有气体阻隔性的热绝缘材料(玻璃纤维、树脂纤维等)制成。在该情况下，空间S1是不以气密方式封闭的空间。
多个间隔件5是用于保持第一面板1和第二面板2之间距离D的构件。
多个间隔件5以间隔布置在空间S1中。在空间S1中设置至少一个间隔件5是足够的。每个间隔件5由具有热绝缘性的材料制成，并且具有例如柱状形状。每个间隔件5可以由透明材料制成。
包括在本实施例的面板单元中的切换机构4位于空间S1中，并且由外部提供的电能操作，从而切换第一面板1和第二面板2之间的热导率。
切换机构4包括位于空间S1中的多个连接器40。每个连接器40由具有热导率的诸如铝的金属(导电体)制成。在图中，为了简单起见，示出了两个连接器40，但是可以提供三个或更多个连接器40，或者可以仅设置一个连接器40。
每个连接器40包括一体形成的固定端400、可移动端401以及连接部分402。
固定端400固定到面向第二面板2的第一面板1的表面上的接地电极41。固定端400在空间S1中不可移位。
可移动端401是既不固定到第一面板1也不固定到第二面板2的部分。可移动端401经由连接部分402连接到固定端400。可移动端401在空间S1中的移位由连接部分402限制在预定区域内。
在本实施例的面板单元中，通过切换在第一面板1和第二面板2之间施加电压的方式来改变在空间S1中产生的电场。
图1A示出了电压被施加到第一面板1并且第二面板2接地的状态。该状态被称为本实施例的面板单元的第一状态。
当电压施加到第一面板1时，在可移动端401接近第一面板1的方向中，在空间S1中产生的电场对位于电场中并由铝制成的可移动端401产生电场吸引力。
在第一状态中，作为每个连接器40的一部分的可移动端401与第一面板1(电介质11)接触。在第一状态中，每个连接器40的固定端400和可移动端401二者与第一面板1接触。相比之下，每个连接器40的任何部分都不与第二面板2接触。
图1B示出了电压被施加到第二面板2并且第一面板1接地的状态。该状态被称为本实施例的面板单元的第二状态。
当电压施加到第二面板2时，在可移动端401接近第二面板2的方向中，在空间S1中产生的电场对位于电场中并由铝制成的可移动端401产生电吸引力。在第一状态中在空间S1中产生的电场的方向与在第二状态中在空间S1中产生的电场的方向相反。
在第二状态中，作为每个连接器40的一部分的可移动端401与第二面板2(电介质21)接触。在第二状态中，每个连接器40的固定端400经由接地电极41与第一面板1接触。第一面板1和第二面板2经由连接器40处于热传导状态。
如上所述，在本实施例的面板单元中，切换机构可在第一状态和第二状态之间切换，在第一状态中，位于空间S1中的每个连接器40仅与第一面板1导热接触，并且在第二状态中，每个连接器40与第一面板1和第二面板2二者导热接触。
在第一状态中，用作热绝缘空间的空间S1设置在第一面板1和第二面板2之间，并且与第一面板1和第二面板2接触的分隔物3和间隔件5具有热绝缘性。
因此，本实施例的面板单元在第一状态中具有高的热绝缘性，并且第一面板1和第二面板2之间的热导率具有非常小的值。
相比之下，本实施例的面板单元在第二状态中具有低的热绝缘性，并且第一面板1和第二面板2之间的热导率具有比第一状态中热导率的值大得多的值。
特别地，在本实施例的面板单元中，空间S1是具有减小到真空的压力的减压空间，并且空间S1具有高热绝缘性。因此，可将第二状态中的热导率改变为高达第一状态中的热导率的10000倍或以上。
本实施例的面板单元进一步提供的优点是，在第一状态和第二状态之间的切换仅改变空间S1中每个连接器40的形状，但是面板单元的外部形状不改变。
此外，如果当空间S1如本实施例的面板单元的情况那样是具有减小的压力的热绝缘空间时，由以下公式1所表达的关系在空间S1中气体的平均自由程(λ)[m]与第一面板1和第二面板2之间的距离(D)[m]之间成立，则获得热导率独立于距离(D)的优点。
λ/D>0.3…(公式1)
也就是说，当由公式1表达的关系成立时，在第一状态中具有高热绝缘性的面板单元可以容易地形成为薄形状。换句话说，可以使能够在第一状态和第二状态之间显著改变其热导率的面板单元变薄。
(第二实施例)
图2A和2B示意性地示出了第二实施例的面板单元。
在本实施例中，下面将不详细描述与第一实施例中部件相同的部件，并且将参考附图详细描述与第一实施例中所示的部件不同的部件。在该图中，与第一实施例中部件相同的部件将由与第一实施例中使用的部件相同的参考标记指示。
类似于第一实施例的面板单元，本实施例的面板单元包括第一面板1和第二面板2，在第一面板1和第二面板2之间设置有由分隔物3气密封闭的空间S1。在空间S1中，切换机构4被设置并且通过电能操作以允许热导率的变化。
本实施例的面板单元包括设置在空间S1中的连接器40，并且每个连接器40的至少一部分具有弹簧特性。每个连接器40包括固定端400、可移动端401以及将固定端400机械连接和热连接到可移动端401的连接部分402，并且连接部分402用作弹性可变形部分。连接部分402可以具有任何结构，只要连接部分402的至少一部分弹性可变形。
当在空间S1中在可移动端401上施加电吸引力时，连接部分402弹性变形并延伸，从而将可移动端401移位。当电吸引力不再施加在可移动端401上时，连接部分402返回到其初始形式，从而将可移动端401移位到其初始位置。
在本实施例的面板单元中，第一面板1包括面板10，面板10具有面向第二面板2并且在其上形成接地电极12的表面。第二面板2包括面板20，面板20具有面向第一面板1并且在其上形成电极22和电介质21的表面。电极22位于面板20和电介质21之间。
本实施例的面板单元被配置为使得切换施加到第一面板1和第二面板2的电压(施加电压的开/关)的状态改变在空间S1中产生的电场。
图2A示出了第二面板2的电极22接地并且电压既不是被施加到第一面板1也不是被施加到第二面板2的状态。该状态被称为本实施例的面板单元的第一状态。在第一状态中，在空间S1中，不产生生成施加在由铝制成的可移动端401上的电吸引力的电场。
在空间S1中，可移动端401由连接部分402支撑并且保持在远离第二面板2的位置中。
图2B示出了电压被施加到第二面板2的电极22的状态。该状态被称为本实施例的面板单元的第二状态。
当电压被施加到第二面板2的电极22时，在空间S1中产生电场。该电场在可移动端401接近第二面板2的方向中产生电吸引力。
在第二状态中产生的电吸引力使作为每个连接器40的一部分的可移动端401与第二面板2导热接触。在第二状态中，每个连接器40的固定端400与第一面板1的接地电极12导热接触。第一面板1和第二面板2经由连接器40处于热传导状态。
如上所述，在本实施例的面板单元中，位于空间S1中的每个连接器40可在图2A中所示的第一状态和图2B中所示的第二状态之间切换。
在第一状态中，第一面板1和第二面板2之间的热导率具有非常小的值。在第二状态中，第一面板1和第二面板2之间的热导率具有比第一状态中的热导率大得多的值(例如，第一状态中的值的大约10000倍的值)。
本实施例的面板单元进一步提供了不需要施加电压以将切换机构保持在第一状态的优点。
在图中，为了简单起见，示出了两个连接器40，但是可以提供三个或更多个连接器40，或者可以仅提供一个连接器40。
(第三实施例)
图3A和3B示意性地示出了第三实施例的面板单元的主要部分。
在本实施例中，下面将不详细描述与第一实施例中部件相同的部件，并且将参考附图详细描述与第一实施例中所示的部件不同的部件。在该图中，与第一实施例中部件相同的部件将由与第一实施例中使用的部件相同的参考标记指示。
类似于第一实施例的面板单元，本实施例的面板单元包括第一面板1和第二面板2，在第一面板1和第二面板2之间设置有由分隔物3气密封闭的空间S1。在空间S1中，切换机构4被布置并且通过电能操作以切换热导率。
在本实施例的面板单元中，切换机构4包括连接器40，连接器中的每一个形成为压电致动器42。压电致动器42是通过将具有响应于电压施加的膨胀性和收缩性的多个压电元件堆叠而形成的致动器。
包括在本实施例的面板单元中的每个连接器40整体形成为压电致动器42。压电致动器42具有用作连接器40的固定端400的一端，以及位于固定端400的相对端并用作连接器40的可移动端401的另一端。可替代地，可以仅将连接器40的一部分形成为压电致动器42。
第一面板1包括具有气体阻隔性的面板10。第二面板2包括具有气体阻隔性的面板20。第一面板1的面板10具有面向第二面板2的表面，并且在该表面上形成用于允许向压电致动器42施加电压的电极43。
当预定电压经由电极43施加到压电致动器42时，压电致动器42的形状改变，从而将可移动端401移位。当不再向压电致动器42施加电压时，压电致动器42返回到其初始形式，从而将可移动端401移位到其初始位置。
本实施例的面板单元被配置为使得切换施加到压电致动器42的电压的状态(施加电压的开/关)将压电致动器42在空间S1中变形。
图3A示出了没有电压施加到压电致动器42的状态。该状态被称为本实施例的面板单元的第一状态。在第一状态中，可移动端401远离第二面板2。
图3B示出了向压电致动器42施加预定电压的状态。该状态被称为本实施例的面板单元的第二状态。
在第二状态中，压电致动器42由于施加电压而变形，并且连接器40的可移动端401与第二面板2导热接触。在第二状态中，固定端400与第一面板1导热接触。第一面板1和第二面板2经由包括在连接器40中的压电致动器42处于热传导状态。
如上所述，在本实施例的面板单元中，位于空间S1中的每个连接器40由电能(向每个连接器40施加电压)操作，并且因此，切换机构可在图3A中所示的第一状态和图3B中所示的第二状态之间切换。
本实施例的面板单元进一步提供如下优点：不需要施加电压以将切换机构保持在第一状态中；每个连接器40可以通过相对小的电压快速变形；以及电极43仅需要形成在第一面板1上。
在图中，为了简单起见，仅示出了一个连接器40，但是一个或多个连接器40可以设置在空间S1中。
(第四实施例)
图4A和4B示意性地示出了第四实施例的面板单元的主要部分。
在本实施例中，下面将不详细描述与第一实施例中部件相同的部件，并且将参考附图详细描述与第一实施例中所示的部件不同的部件。在该图中，与第一实施例中部件相同的部件将由与第一实施例中使用的部件相同的参考标记指示。
类似于第一实施例的面板单元，本实施例的面板单元包括第一面板1和第二面板2，在第一面板1和第二面板2之间设置有由分隔物3气密封闭的空间S1。在空间S1中，切换机构4被布置并且通过电能操作以切换热导率。
在本实施例的面板单元中，切换机构4包括连接器40，每个连接器包括导热并且能够在构件44a和44b彼此分隔开的方向中产生电排斥力的构件44a和44b。构件44a和44b成对。这里，构件44a和44b中的一个，构件44a(以下称为“第一构件44a”)固定到第一面板1。这里，构件44a和44b中的另一个，构件44b(以下称为“第二构件44b”)具有固定端400和可移动端401。
第一构件44a和第二构件44b设置为彼此面对。第一构件44a和第二构件44b二者电连接到包括在第一面板1中的电极45。
第一面板1包括具有气体阻隔性的面板10。第二面板2包括具有气体阻隔性的面板20。第一面板1的面板10具有面向第二面板2并且在其上形成电极45的表面。
当经由电极45在第一构件44a和第二构件44b之间施加预定电压时，在第一构件44a和第二构件44b之间产生电排斥力，由此将第二构件44b变形。第二构件44b的变形将可移动端401移位到可移动端401与第二面板2导热接触的位置。
当电压不再施加到电极45时，第二构件44b返回到其初始形式，从而将可移动端401移位到其初始位置。
图4A示出了没有电压施加到电极45并且电极45接地的状态。该状态被称为本实施例的面板单元的第一状态。在第一状态中，可移动端401远离第二面板2。
图4B示出了施加预定电压到电极45的状态。该状态被称为本实施例的面板单元的第二状态。在第二状态中，在该对中的第一构件44a和第二构件44b中，至少第二构件44b由于电排斥力而变形，从而使可移动端401与第二面板2导热接触。在第二状态中，固定端400与第一面板1导热接触。第一面板1和第二面板2经由包括在连接器40中的第一构件44a和第二构件44b处于热传导状态。
如上所述，在本实施例的面板单元中，设置在空间S1中的每个连接器40的第二构件44b由电能(在第一构件44a和第二构件44b之间产生的电排斥力)操作，从而切换机构可在图4A中所示的第一状态和图4B中所示的第二状态之间切换。
本实施例的面板单元进一步提供了不需要施加电压以将切换机构保持在第一状态的优点，以及仅需要在第一面板1上形成电极45的优点。
在图中，为了简单起见，仅示出了一个连接器40，但是一个或多个连接器40可以设置在空间S1中。
(第五实施例)
图5A和5B示意性地示出了第五实施例的面板单元的主要部分。
在本实施例中，下面将不详细描述与第一实施例中部件相同的部件，并且将参考附图详细描述与第一实施例中所示的部件不同的部件。在该图中，与第一实施例中部件相同的部件将由与第一实施例中使用的部件相同的参考标记指示。
类似于第一实施例的面板单元，本实施例的面板单元包括第一面板1和第二面板2，在第一面板1和第二面板2之间设置有由分隔物3气密封闭的空间S1。在空间S1中，切换机构4被布置并且通过电能操作以切换热导率。
在本实施例的面板单元中，切换机构4包括连接器40，连接器中的每一个形成为静电致动器46。静电致动器46是配置成当施加电压时由于静电力而收缩的致动器。
静电致动器46包括例如两个电极体460和461，电极体460和461中的每一个具有条形形状并且被折叠以彼此交替地重叠，使得整个静电致动器46具有弹簧特性。电极体460和461各自具有热导率。
包括在连接器40中的静电致动器46具有用作连接器40的固定端400的一端以及位于固定端400的相对侧并用作连接器40的可移动端401的另一端。可替代地，可以仅将连接器40的一部分形成为静电致动器46。
第一面板1包括具有气体阻隔性的面板10。第二面板2包括具有气体阻隔性的面板20。第一面板1的面板10具有面向第二面板2的表面，并且在该表面上堆叠用于允许施加横跨静电致动器46的电压的电极462和463。电极462电连接到静电致动器46的两个电极体460和461中的一个，并且电极463电连接到两个电极体460和461中的另一个。
当经由电极462和463在静电致动器46的两个电极体460和461之间施加预定电压时，静电致动器46收缩，从而将可移动端401移位。当电压不再施加到静电致动器46时，静电致动器46由于其弹簧特性而返回到其初始形式，从而将可移动端401移位到其初始位置。
本实施例的面板单元被配置为使得切换施加到静电致动器46的电压(电压施加的开/关)的状态将空间S1中的静电致动器46变形。
在本实施例的面板单元中，图5A中所示的状态被称为第一状态，其中可移动端401远离第二面板2。在第一状态中，向静电致动器46施加电压，从而将静电致动器46保持在收缩状态。
图5B中所示的状态被称为第二状态，其中可移动端401与第二面板2导热接触。在第二状态中，没有电压施加到静电致动器46。在第二状态中，固定端400与第一面板1导热接触。第一面板1和第二面板2经由包括在连接器40中的静电致动器46处于热传导状态。
如上所述，在本实施例的面板单元中，位于空间S1中的每个连接器40由电能(电极体460和461之间的静电力)操作，并且因此，切换机构可在图5A中所示的第一状态和图5B中所示的第二状态之间切换。
本实施例的面板单元进一步提供了不需要施加电压以将切换机构保持在第二状态的优点，以及每个连接器40可以通过相对小的电压快速变形的优点。
在图中，为了简单起见，仅示出了一个连接器40，但是一个或多个连接器40可以设置在空间S1中。
(第六实施例)
图6A和6B示意性地示出了第六实施例的面板单元。
在本实施例中，下面将不详细描述与第一实施例中部件相同的部件，并且将参考附图详细描述与第一实施例中所示的部件不同的部件。在该图中，与第一实施例中部件相同的部件将由与第一实施例中使用的部件相同的参考标记指示。
类似于第一实施例的面板单元，本实施例的面板单元包括第一面板1和第二面板2，在第一面板1和第二面板2之间设置有由分隔物3气密封闭的空间S1。在空间S1中，切换机构4被布置并且操作以切换热导率。
在第一实施例的面板单元中，改变提供给连接器40的电能，而在本实施例的面板单元中，不改变电能而是改变提供给连接器40的磁能。
在本实施例的面板单元中，第一面板1包括具有气体阻隔性的面板10。第二面板2包括具有气体阻隔性的面板20。空间S1设置在彼此面对的面板10和20之间。分隔物3和间隔件5位于彼此面对的面板10和20之间。
第一面板1的面板10具有面向第二面板2并且在其上固定有多个连接器40的表面。
每个连接器40部分地或整体地由导热磁性物质制成。每个连接器40包括一体的固定端400、可移动端401和连接部分402。固定端400经由具有热导率的粘接部分47固定到第一面板1的面板10。
此外，本实施例的面板单元中包括的切换机构4包括改变空间S1中的磁场的电磁块48。电磁块48位于第二面板2的与第一面板1相对的一侧上。在本实施例的面板单元中，第二面板2的面板20具有与空间S1相对并且在其上堆叠电磁块48的表面。
电磁块48容纳多个电磁线圈480。多个电磁线圈480在一对一的基础上位于与空间S1中的多个连接器40相对应的位置处。当施加电压时，多个电磁线圈480在相同方向中产生磁场。
当电压施加到电磁块48时，多个电磁线圈480在空间S1中产生磁场，从而通过磁力将可移动端401移位。
本实施例的面板单元被配置为通过切换施加到电磁块48的电压的方式来改变在空间S1中产生的磁场。
图6A示出本实施例的面板单元的第一状态。在第一状态中，在位于磁场中的磁性物质的可移动端401接近第一面板1的方向中，在空间S1中产生的磁场产生磁力。
在第一状态中，每个连接器40的固定端400和可移动端401二者与第一面板1导热接触，但是不与第二面板2接触。
图6B示出本实施例的面板单元的第二状态。在第二状态中，在位于磁场中的磁性物质的可移动端401接近第二面板2的方向中，在空间S1中产生的磁场产生磁力。在第一状态中在空间S1中产生的磁场的方向S1与在第二状态中空间S1中产生的磁场的方向相反。
在第二状态中，每个连接器40的固定端400与第一面板1导热接触。可移动端401与第二面板2导热接触。第一面板1和第二面板2经由连接器40处于热传导状态。
如上所述，在本实施例的面板单元中，切换机构可在第一状态和第二状态之间切换，在第一状态中，由导热材料制成的每个连接器40仅与第一面板1导热接触，并且在第二状态中，连接器40与第一面板1和第二面板2二者导热接触。根据本实施例的面板单元，在第一状态中热导率可以被设定为非常小的值，并且在第二状态中，热导率被设定为比第一状态中的热导率大得多的值。
此外本实施例的面板单元提供的优点是，仅空间S1中的每个连接器40在第一状态和第二状态中变形，但是面板单元的外部形状不改变。
在图中，为了简单起见，示出了两个连接器40，但是可以提供三个或更多个连接器40，或者可以仅设置一个连接器40。
(第七实施例)
图7A和7B示意性地示出了第七实施例的面板单元。
在本实施例中，下面将不详细描述与第一实施例中部件相同的部件，并且将参考附图详细描述与第一实施例中所示的部件不同的部件。在该图中，与第一实施例中部件相同的部件将由与第一实施例中使用的部件相同的参考标记指示。
类似于第一实施例的面板单元，本实施例的面板单元包括第一面板1和第二面板2，在第一面板1和第二面板2之间设置有由分隔物3气密封闭的空间S1。在空间S1中，切换机构4被设置并且操作以切换热导率。
在第一实施例的面板单元中，改变提供给连接器40的电能，而在本实施例的面板单元中，不改变电能而是改变提供给连接器40的热能。
在本实施例的面板单元中，第一面板1包括具有气体阻隔性的面板10。第二面板2包括具有气体阻隔性的面板20。空间S1设置在彼此面对的面板10和20之间。分隔物3和间隔件5位于彼此面对的面板10和20之间。
第一面板1的面板10具有面向第二面板2并且多个连接器40固定在其上的表面。
每个连接器40形成为导热的热致动器49。热致动器49具有板形状，并且由具有包括彼此粘附的多个薄板的结构的双金属制成。多个薄板具有不同的热膨胀系数。只要热致动器49被配置为通过热变化操作，热致动器49可以由诸如形状记忆合金的其它材料制成。
包括在本实施例的面板单元中的连接器40整体形成为热致动器49。热致动器49具有用作连接器40的固定端400的一端。热致动器49具有与固定端400相对并用作连接器40的可移动端401的另一端。可替代地，连接器40可以部分地形成为热致动器49。
在本实施例的面板单元中，当空间S1中的温度由于例如外部施加的热量而改变时，热致动器49变形，从而将可移动端401移位。当空间S1中的温度返回到初始温度时，热致动器49返回到其初始形式，从而将可移动端401移动到其初始位置。
图7A示出本实施例的面板单元的第一状态。在第一状态中，可移动端401远离第二面板2。
图7B示出本实施例的面板单元的第二状态。在第二状态中，可移动端401与第二面板2导热接触。第一面板1和第二面板2经由包括在连接器40中的热致动器49处于热传导状态。
如上所述，在本实施例的面板单元中，切换机构可在第一状态和第二状态之间切换，在第一状态中，由导热双金属制成的每个连接器40仅与第一面板1导热接触，并且在第二状态中，连接器40与第一面板1和第二面板2二者导热接触。本实施例的面板单元使得在第一状态中热导率被设定为非常小的值，并且在第二状态中，热导率被设定为比第一状态下的值大得多的值。
此外本实施例的面板单元提供的优点是，仅空间S1中的每个连接器40在第一状态和第二状态中变形，但是面板单元的外部形状不改变。
类似于第一实施例的面板单元，在本实施例的面板单元中，分隔物3可以由诸如玻璃纤维、树脂纤维等的材料制成，而没有气体阻隔性。在该情况下，空间S1不是以气密方式封闭，而是容易使用高热阻材料作为用于分隔物3的材料，并且因此，特别地，本实施例的面板单元提供了显著的优点。
在图中，为了简单起见，示出了两个连接器40，但是可以提供三个或更多个连接器40，或者可以仅提供一个连接器40。
(面板单元的应用示例)
图8A、8B和8C示意性地示出可以使用第一至第七实施例中的任一个的面板单元的技术。在每个图中示出的面板6是由第一至第七实施例中的任一个的面板单元制成的面板，以具有可变的热导率。
图8A示出了具有可变热导率的面板6被用作建筑物7的建筑材料的情况。建筑物7具有室内空间70。室内空间70由热绝缘壁71横向围绕，在该热绝缘壁71的一部分中安装面板6、蓄热面板72和热绝缘玻璃面板73。
热绝缘玻璃面板73位于最外侧，蓄热面板72位于热绝缘玻璃面板73的室内侧，并且面板6位于蓄热面板73的室内侧。热绝缘玻璃面板73面向室外空间，并且面板6面向室内空间70。
面板6使得室内和室外方向中的热导率显著变化。面板6的热导率被设定为小值的状态对应于在第一至第七实施例中的每一个中描述的第一状态。处于热导率被设定为小值的状态(第一状态)的面板6处于所谓的热绝缘模式。处于热导率被设定为大值的状态(第二状态)的面板6处于所谓的散热模式。
在图8A中所示的建筑物7中，在将面板6设定为热绝缘模式的同时，用通过热绝缘玻璃面板73的太阳光辐射来对蓄热面板72加热，并且在室内空间70的温度将被增加的时刻，面板6从热绝缘模式切换到散热模式。此时，储存在蓄热面板72中的热通过面板6传导到室内空间70，由此加热室内空间70。
根据图8A中所示的建筑物7的系统，太阳光的热能直接用于可调节地加热室内空间70。
图8B示出了使用具有可变热导率的面板6作为大气焙烧炉8的壁材料的情况。大气焙烧炉8具有煅烧空间80，并且煅烧空间80由热绝缘壁81围绕，在该热绝缘壁81的一部分中安装面板6。
在煅烧空间80中，设置有用于煅烧的加热器82。煅烧空间80填充有诸如氮气的气体或具有减小到预定真空度的压力。
在热导率被设定为小值的状态中的面板6处于所谓的热绝缘模式。处于热导率被设定为大值的状态中的面板6处于所谓的散热模式。
在图8B中所示的大气煅烧炉8中，当增加或维持煅烧空间80中的温度时，面板6设定为热绝缘模式。在煅烧空间80被冷却的时刻，面板6从热绝缘模式切换到散热模式。
图8B中所示的大气焙烧炉8的系统能够在不打开焙烧空间80的情况下有效地冷却焙烧空间80。
图8C示出了使用具有可变热导率的面板6来调节发动机9的温度的情况。面板6设置在与发动机9接触或在发动机9附近的位置中，以便至少覆盖发动机9的一部分。
在热导率被设定为小值的状态中的面板6处于所谓的热绝缘模式。处于热导率被设定为大值的状态中的面板6处于所谓的散热模式。
在图8C中所示的发动机9中，当发动机9操作时，面板6设定在散热模式中，而当发动机9停止时，面板6从散热模式切换到热绝缘模式。根据该系统，能够在发动机9的操作期间节省能量。
(实施例的特征)
如参考附图所描述的，第一至第七实施例中的每一个的面板单元包括第一面板1、第二面板2、分隔物3以及切换机构4。第二面板2和第一面板1彼此面对，在它们之间设置有空间S1。分隔物3位于第一面板1和第二面板2之间，并且将空间S1与周围空间分隔开。切换机构4位于空间S1中用于允许第一面板1和第二面板2之间的热导率的变化。
切换机构4包括导热的至少一个连接器40，并且切换机构4可在第一状态和第二状态之间切换，在第一状态中，至少一个连接器40与第一面板1或第二面板2不接触，并且在第二状态中，至少一个连接器40与第一面板1和第二面板2二者导热接触。
因此，根据第一至第七实施例中的每一个的面板单元，通过改变至少一个连接器40的状态(形式)可以显著改变热导率，而不改变整个单元的外部形状。
注意，在第一至第七实施例中的每一个的面板单元中，连接器40被配置为在第一状态中与第二面板2不接触，并且在第二状态中与第二面板接触。然而，连接器40可以被配置为在第一状态中与第一面板1不接触，并且在第二状态中与第一面板1接触。可替代地，被配置为在第一状态中与第二面板2不接触并且在第二状态中与第二面板2接触的连接器40以及被配置为在第一状态中与第一面板1不接触并且在第二状态中与第一面板1接触的连接器40可以分开设置在空间S1中。
在第一至第七实施例中的每一个的面板单元中，空间S1优选地是具有减小的压力或填充有热绝缘气体的热绝缘空间。
空间S1是具有高热绝缘性的热绝缘空间，并且因此，第一面板1和第二面板2之间的热导率可以在第一状态和第二状态之间显著地改变。
在第一至第七实施例中的每一个的面板单元中，空间S1优选地是具有减小的压力的热绝缘空间，并且空间S1中的气体的平均自由程λ以及第一面板1和第二面板2之间的距离D优选处于表达为λ/D>0.3的关系。
当满足该关系时，获得第一面板1和第二面板2之间的热导率不取决于距离D的性质。也就是说，距离D可以被设置为小的值而不影响热导率，并且因此，面板单元的厚度容易减小。
第一至第七实施例中的每一个的面板单元进一步包括保持第一面板1和第二面板2之间的距离D的间隔件5。
因此，在第一至第七实施例中的每一个的面板单元中，通过间隔件5确保第一面板1和第二面板2之间的距离D，从而稳定地形成空间S1。至少一个间隔件5设置在空间S1中。
在第一至第七实施例中的每一个的面板单元中，连接器40包括固定到第一面板1和第二面板2中的一个的固定端400，以及既不固定到第一面板1也不固定到第二面板2中的另一个的可移动端401，并且可移动端401在第一状态中与第一面板1和第二面板2中的另一个不接触，并且可移动端401在第二状态中与第一面板1和第二面板2中的另一个导热接触。
因此，在第一至第七实施例中的每一个的面板单元中，在空间S1中将可移动端401移位使得第一面板1和第二面板2之间的热导率显著变化。
在第一至第五实施例中的每一个的面板单元中，连接器40使得可移动端401由于给予其的电能的变化而在空间S1中移位。改变电能的示例可以包括改变空间S1中的电场并改变横跨连接器40施加的电压。
因此，在第一至第五实施例中的每一个的面板单元中，控制给予位于空间S1中的连接器40的电能使得第一面板1和第二面板2之间的热导率显著变化。
在第一和第二实施例的面板单元中，连接器40整体或部分地由导体制成，使得改变空间S1中的电场将可移动端401在空间S1中移位。
在第三实施例的面板单元中，连接器40整体或部分地形成为压电致动器42，使得横跨其施加电压将可移动端401在空间S1中移位。
在第四实施例的面板单元中，至少一个连接器40被配置为当横跨其施加电压时产生电排斥力用于将可移动端401在空间S1中移位。
在第五实施例的面板单元中，连接器40整体或部分地形成为静电致动器46，使得横跨其施加电压将可移动端401在空间S1中移位。
在第六实施例的面板单元中，连接器40使得可移动端401由于给予其的磁能的变化而在空间S1中移位。磁能改变的实施例包括改变空间S1中的磁场的实施例。
因此，在第六实施例的面板单元中，控制给予位于空间S1中的连接器40的磁能使得第一面板1和第二面板2之间的热导率显著变化。
连接器40优选整体或部分地由磁性物质制成，使得改变空间S1中的磁场将可移动端401在空间S1中移位。
在第七实施例的面板单元中，连接器40导致可移动端401由于给予其的热能的变化而在空间S1中移位。改变热能的示例可以包括改变连接器40的温度。
因此，在第七实施例的面板单元中，控制给予位于空间S1中的连接器40的热能使得第一面板1和第二面板2之间的热导率显著变化。
连接器40优选地整体或部分地由双金属或形状记忆合金制成，使得改变空间S1中的温度将可移动端401在空间S1中移位。
上面已经描述了实施例的面板单元，但是实施例的面板单元可以相应地在设计上进行修改，或者实施例的面板单元的配置可以相应地彼此组合。

Claims (15)

1.一种面板单元，包括：
第一面板；
第二面板，其面向所述第一面板，在所述第一面板和所述第二面板之间设置有空间；
分隔物，其位于所述第一面板和所述第二面板之间并将所述空间与周围空间分隔开；以及
切换机构，其位于所述空间中，用于允许所述第一面板和所述第二面板之间的热导率的变化，
所述切换机构包括导热的至少一个连接器，以及
所述切换机构能够在第一状态和第二状态之间切换，在所述第一状态中，所述至少一个连接器与所述第一面板或所述第二面板不接触，并且在所述第二状态中，所述至少一个连接器与所述第一面板和所述第二面板二者导热接触。
2.根据权利要求1所述的面板单元，其中
所述空间是具有减小的压力或填充有热绝缘气体的热绝缘空间。
3.根据权利要求2所述的面板单元，其中
所述空间是具有减小的压力的热绝缘空间，以及
所述空间中的气体的平均自由程λ以及所述第一面板和所述第二面板之间的距离D处于表达为λ/D>0.3的关系。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的面板单元，进一步包括：
间隔件，其保持所述第一面板和所述第二面板之间的距离。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的面板单元，其中
所述至少一个连接器包括固定到所述第一面板和所述第二面板中的一个的固定端，以及既不固定到所述第一面板也不固定到所述第二面板的可移动端，
在所述第一状态中，所述可移动端与所述第一面板和所述第二面板中的另一个不接触，并且在所述第二状态中，所述可移动端与所述第一面板和所述第二面板中的另一个导热接触。
6.根据权利要求5所述的面板单元，其中
所述至少一个连接器由于其被给予的电能的变化而导致所述可移动端在所述空间中移位。
7.根据权利要求6所述的面板单元，其中
所述至少一个连接器整体或部分地由导体制成，使得改变所述空间中的电场将所述可移动端在所述空间中移位。
8.根据权利要求6所述的面板单元，其中
所述至少一个连接器整体或部分地形成为压电致动器，使得横跨所述连接器施加电压将所述可移动端在所述空间中移位。
9.根据权利要求6所述的面板单元，其中
所述至少一个连接器被配置成当横跨所述至少一个连接器施加电压时产生用于将所述可移动端在所述空间中移位的电排斥力。
10.根据权利要求6所述的面板单元，其中
所述至少一个连接器整体或部分地形成为静电致动器，使得横跨所述至少一个连接器施加电压将所述可移动端在所述空间中移位。
11.根据权利要求5所述的面板单元，其中
所述至少一个连接器由于其被给予的磁能的变化而导致所述可移动端在所述空间中移位。
12.根据权利要求11所述的面板单元，其中
所述至少一个连接器整体或部分地由磁性物质制成，使得改变所述空间中的磁场将所述可移动端在所述空间中移位。
13.根据权利要求5所述的面板单元，其中
所述至少一个连接器由于其被给予的热能的变化而导致所述可移动端在所述空间中移位。
14.根据权利要求13所述的面板单元，其中
所述至少一个连接器整体或部分地由双金属制成，使得改变所述空间中的温度将所述可移动端在所述空间中移位。
15.根据权利要求13所述的面板单元，其中
所述至少一个连接器整体或部分地由形状记忆合金制成，使得改变所述空间中的温度将所述可移动端在所述空间中移位。
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