CN109538881A - 一种真空隔热器材及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空隔热器材及其生产工艺，包括至少两个隔热体和封边材料，其中，相邻的两个隔热体的侧面相隔一距离，以形成一真空区域；封边材料采用真空高温烧结封合所述真空区域的周缘，以隔绝所述真空区域和外界。所述生产工艺采用治具夹持两个由耐高温的隔热材料制成的隔热体，两个隔热体侧面相隔一定距离以形成一隔腔，在隔腔周缘上放置封边材料，放置真空高温烧结炉进行烧结，随后降温以使封边材料凝固，封合住所述隔腔的部分周缘，以形成一真空区域。真空区域阻绝了对流传热和接触传热，使热量难以传递到外界，实现了隔热效果；采用耐高温的隔热材料制成的隔热体，可应用在高温环境的隔热。

Description

一种真空隔热器材及其生产工艺

技术领域

本发明属于真空隔热的技术领域，具体涉及一种真空隔热器材及其生产工艺。

背景技术

隔热是指在热量传递过程中，热量从温度较高空间向温度较低空间传递时，由于传导介质的变化导致的单位空间温度变化变小，从而阻滞热传导的物理过程。目前，常用的隔热手段是采用玻璃、不锈钢等材料制成真空玻璃、真空不锈钢管等器件，利用真空阻绝了对流传热和接触传热，使热量难以从温度较高空间向温度较低空间传递，实现优秀的隔热或保温的效果。

现有隔热器件多为真空玻璃，其制造方法为在基板玻璃上布放支撑物，然后再合片、封边、制出抽气孔、安装抽气管，将两片玻璃平放在加热炉内进行加热封边，再拿出来在进行抽真空，熔断抽气管后，即可形成真空玻璃。但这种生产工艺存在缺点：玻璃在炉中加热封口后，使用抽气管连接抽气孔进行真空抽真空，但是真空机组设在炉外，抽真空过程是在炉内封口，因此这种结构形式使炉内单位体积内设置复杂，层数少，产量低；同时抽气头装置结构复杂，接管困难，易折断，易引起事故发生。此外，通过此工艺制成的真空玻璃表面设有抽气孔，长期使用后会出现漏气现象，使玻璃中真空度降低，隔热效果减小。

发明内容

本发明的目的是要解决隔热器件的采用抽真空的制作工艺存在操作复杂、产量低的技术问题，提供一种真空隔热器材及其生产工艺，可简单地大批量生产隔热器件，同时隔热器件可在高温环境下起优秀的隔热效果。

为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：

本发明所述一种真空隔热器材，包括至少两个隔热体和封边材料；

其中，相邻的两个隔热体的相对应的内侧面彼此相隔一间距，以形成一真空区域；

封边材料填塞于真空区域的周缘以隔绝真空区域和外界；

封闭材料与隔热体在真空环境下高温烧结成一体，以实现真空区域真空。

进一步地，所述隔热体为莫来石陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、多孔陶瓷、不锈钢中的一种或几种材料制成。

进一步地，所述封边材料采用玻璃釉。

进一步地，所述隔热体可为平板、弧形板、槽钢状结构或管型结构中的一种。

进一步地，所述隔热体呈方管或圆管的管型结构，具体包括一外管体、以及一套接于外管体内的内管体。

进一步地，所述真空隔热器材通过以下生产工艺制得：

1)选择隔热材料制成两个相适配的隔热体；所述隔热材料可为莫来石陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、多孔陶瓷、不锈钢中的一种或几种材料制成；

2)通过治具分别夹持两个隔热体的一端，两个隔热体相间隔一定间距以形成一隔腔；在隔腔的与治具互不接触的周缘上放置封边材料；所述封边材料采用玻璃釉；

3)将治具及两个隔热体放置真空高温烧结炉进行烧结，随后降温以使封边材料软化凝固，封合住所述隔腔的部分周缘；

4)重复步骤2)3)，对隔腔的其余周缘进行封合，以形成一真空区域。

一种真空隔热器材的生产工艺，包括以下步骤：

S1、选择隔热材料制成两个相适配的隔热体；

S2、通过治具分别夹持两个隔热体的一端，两个隔热体相间隔一定间距以形成一隔腔；并在隔腔的与治具互不接触的周缘上放置封边材料；

S3、将夹持隔热体的治具放置真空高温烧结炉进行烧结，以使封边材料软化；随后降温使封边材料凝固，封合住所述隔腔的部分周缘；

S4、重复上述S2和S3，对隔腔的其余周缘进行封合，以形成一真空区域。

进一步地，所述隔热材料可为莫来石陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、多孔陶瓷、不锈钢的一种或多种；所述封边材料采用玻璃釉。

进一步地，所述真空高温烧结炉中的真空度为-0.01～0.1Mpa，所述S3的烧结温度为800～1400℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、采用两个隔热体制成的真空隔热器材，隔热体的熔点高，在高温环境下化学性质稳定、耐腐蚀、抗热震、不挥发、无污染，可应用在高于600℃的高温环境，起良好的隔热效果。

2、将隔热体与封边材料放置在真空高温烧结炉中形成具有真空区域的真空隔热器材，利用真空区域阻绝了对流传热和接触传热，长期使用也具有优秀的隔热效果。此外，该生产工艺设计合理，可方便将多组隔热体和封边同时放置真空高温烧结炉中，实现大批量的生产，有效提高生产效率。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明的所述的一种真空隔热器材的圆管型的结构示意图；

图2是本发明的所述的一种真空隔热器材的方管型的结构示意图；

图中：1-发热区域；2-隔热体；21-小圆管；22-大圆管；23-小方管；24-大方管；3-封边材料；4-圆形隔腔；5-方形隔腔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本发明所述的一种真空隔热器材，包括至少两个隔热体和封边材料，相邻的两个隔热体的侧面相隔一距离，以形成一真空区域，所述封边材料采用真空高温烧结封合所述真空区域的周缘，以隔绝所述真空区域和外界。

具体地，所述封边材料的隔热系数低于所述隔热体。优选地，所述隔热体采用耐高温的隔热材料制成，其为莫来石陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、多孔陶瓷、不锈钢的一种或多种材料，多种不同的隔热材料采用耐温1700℃高温陶瓷胶粘接成隔热体，具有耐高温、强度高、导热系数小的优良特性，熔点温度高于1500℃，且在高温环境下化学性质稳定、耐腐蚀、抗热震、不挥发、无污染，其制备的器件在高于600℃的高温环境下起良好的隔热效果。

进一步地，所述隔腔周缘放置有固态的封边材料。所述封边材料采用玻璃釉，其在温度高于800℃软化成熔融状态。将隔热体和封边材料放置在真空高温烧结炉进行烧结，所述真空高温烧结炉使用温度为600～1600℃。高温下封边材料软化为熔融状态，降温后凝固成一个致密层封合在隔腔周缘，使隔腔在真空高温炉密中封闭边缘，且在真空环境下烧结，使隔腔形成一个密封的真空区域。

具体地，所述隔热材料制成平板、弧形板、槽钢状结构或管型结构中的一种。其中，将所述隔热材料制备成槽钢状、管型构件时，需要制备至少两个大小不一的相匹配的隔热体，以实现两个隔热体的相互套接。其中一隔热体的侧面与相邻的隔热体侧面相隔同一距离，形成以隔腔以作为真空区域。管型结构的隔热体的内部围设有内腔，以容置发热的高温元件，使内腔成为发热区域，且隔热器材能够保护高温元件。利用隔热体的耐高温和导热系数小的特性，可阻滞高温的发热区域对隔热体侧面的热量传递，使热量难以传递到隔热体的外面，起到良好的隔热效果。

本发明所述的一种真空隔热器材工作原理是：采用耐高温的隔热材料制作成至少两个隔热体，相邻的两个隔热体侧面相隔同一距离以形成一隔腔，封边材料采用真空高温烧技术封合在隔腔的周缘，使隔腔密封形成一个真空区域。利用真空区域阻绝了对流传热和接触传热，使隔热体的导热系数大大减小，起到优秀的隔热效果；同时利用隔热体的耐高温特性，可在高于600℃以上的的高温环境不熔化，实现高温环境下的隔热效果。

本实施例1所述一种真空隔热器材的其它结构参见现有技术。

本发明所述的一种真空隔热器材的生产工艺，包括以下步骤：

S1、选择隔热材料制成两个相适配的隔热体；

所述隔热材料可为莫来石陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、多孔陶瓷、不锈钢中的一种或多种，其熔点远高于600℃，在高温环境下化学性质稳定、耐腐蚀、耐氧化的特点，可作为高温环境的隔热材料。所述隔热体为平板、弧形板、槽钢状结构或管型结构中的一种，其中一个隔热体内部设有以内腔，发热的高温元件容置在隔热体的内腔中，另一个隔热体内侧面以相隔同一距离地套接在已容置高温元件的隔热体的外侧面，两个隔热体形成一隔腔，以作为真空区域。

S2、通过治具分别夹持两个隔热体的一端，并在隔腔的与治具互不接触的周缘上放置封边材料；

所述封边材料采用玻璃釉，可在高于800℃时软化成熔融状态，凝固后可封合在隔腔的周缘。

S3、将夹持隔热体的治具放置真空高温烧结炉进行烧结；

所述真空高温烧结炉使用温度为600～1600℃。设置烧结温度为800～1400℃，真空度为-0.01～0.1Mpa，以使封边材料在真空环境下软化成熔融状态；随后温度使熔融的封边材料凝固，封合住所述隔腔的部分周缘；

S4、重复上述S2和S3，对隔腔的其余周缘进行封合，使隔腔密封形成一真空区域。

将隔热体与封边材料放置在真空高温烧结炉中形成具有真空区域的真空隔热器材，利用真空区域阻绝了对流传热和接触传热，使其具有优秀的隔热效果。此外，该生产工艺设计合理，可方便将多组隔热体和封边同时放置真空高温烧结炉中，实现大批量的生产，有效提高生产效率。

实施例2

本实施例2所述的一种真空隔热器材，其材料与生产工艺与实施例1相同，其不同之处在于，本实施例2对隔热体的结构作进一步的说明。

所述隔热体2采用隔热材料制成两个直径不同、设有开口内腔的圆管构件，分为小圆管21和大圆管22，所述小圆管21利用治具夹持套接在大圆管22的内腔中，采用治具夹持固定小圆管21和大圆管22的一端，并使小圆管21的外侧面与大圆管22的内侧面相隔同一距离，形成一圆形隔腔4以作真空区域。所述小圆管21的内腔为发热区域1,所述发热区域1为两端开口的管状容腔，以容置高温的发热元件。在所述隔腔与治具互不接触的隔腔端口放置有封边材料3，将固定在治具上的隔热体2和封边材料3放置真空高温烧结炉中烧结，设置烧结温度为800～1400℃，真空度为-0.01～0.1Mpa，使封边材料3在真空环境下软化成熔融状态，粘附在隔腔的端口；随后降温使熔融状态的封边材料3凝固后封合在隔腔的端口。

再用治具夹持隔腔端口已封合的一端，在隔腔端口敞开的一端放置有封边材料3，重复上述烧结动作，使两个圆管的隔热体2与封边材料3共同形成一个圆形的密闭隔腔，隔腔为真空度为-0.01～0.1Mpa的真空腔，形成一个真空区域，制作成圆管的真空隔热器材。该圆管的真空隔热器材可套接在圆柱型的发热体，真空区域阻绝了电子烟对真空隔热器材的对流传热和接触传热，使热量难以传递到外界，实现了隔热效果。

优选地，如图1所示，可根据实际应用，对发热区域1的一端开口，通过本发明的工艺方法用封闭材料3进行填塞，以使发热区域1构成一槽状容腔。

实施例3

本实施例3所述的一种真空隔热器材，其材料与生产工艺与实施例2相同，其不同之处在于，本实施例3对隔热体的另一结构作进一步的说明。

如图2所述，所述隔热体2采用隔热材料制成两个大小不同、通过弯折而成的四面方管，分为小方管23和大方管24，所述小方管23一端采用治具夹持套接在大方管24的内腔中，且保持小方管23的四个外侧面与大方管24的四个内侧面距离相同，形成一个方形隔腔5，所述大方管24也夹持固定在治具上。在所述隔腔与治具互不接触的隔腔端口放置有封边材料3，将固定在治具上隔热体2和封边材料3放置真空高温烧结炉中烧结，设置烧结温度为800～1400℃，真空度为-0.01～0.1Mpa，使封边材料3在真空环境下软化成熔融状态，粘附在隔腔的端口；随后降温使熔融状态的封边材料3凝固后封合在隔腔的端口。

再用治具夹持隔腔端口已封合的一端，在隔腔端口敞开的一端放置有封边材料3，重复上述烧结动作，使两个圆管的隔热体2与封边材料3共同形成一个方形的密闭隔腔，隔腔为真空度为-0.01～0.1Mpa的真空腔，形成一个真空区域，制成方管的真空隔热器材。所述方体的高温发热体可放进方管的真空隔热器材，起优秀的高温隔热效果。

实施例4

本实施例4所述的一种真空隔热器材，其不限定隔热体的结构，其生产工艺与实施例1相同，其不同之处在于，本实施例4对隔热体材料与封边材料作进一步的说明。

本实施例所述隔热体采用氧化锆陶瓷制成，封边材料采用玻璃釉。所述氧化锆陶瓷具有耐高温的特性，其熔点为2700℃，可在1200℃的高温下维持固态，且其导热系数低，在1000℃的热导率为2.09W/(M·K)，其拥有良好的隔热效果。所述玻璃釉的玻璃软化转变点为703℃，膨胀软化点为761℃，在800～1400℃的高温真空烧结下，玻璃釉软化成熔融状态，可粘附在隔热体上；随后温度降低使熔融状态的玻璃釉凝固成固态，形成一个致密层填充在隔腔的周缘，使氧化锆陶瓷制成隔热体和玻璃釉共同组成一个密封的真空区域，真空区域阻绝了对流传热和接触传热，从而降低了由氧化锆陶瓷制成隔热器材的导热系数，起到优秀的真空隔热效果。

实施例5

本实施例5所述的一种真空隔热器材，其不限定隔热体的结构，其生产工艺与实施例1相同，其不同之处在于，本实施例5对另一个种隔热体材料与封边材料作进一步的说明。

本实施例所述隔热体采用莫来石陶瓷制成，封边材料采用玻璃釉。所述莫来石陶瓷具有耐高温的特性，其熔点为1850℃，可在1200℃的高温下维持固态，且其导热系数低，其有良好的隔热效果。在800～1400℃的高温真空烧结下，玻璃釉软化成熔融状态，可粘附在隔热体上；随后温度降低使熔融状态的玻璃釉凝固成固态，形成一个致密层填充在隔腔的周缘，使莫来石陶瓷制成隔热体和玻璃釉共同组成一个密封的真空区域，真空区域阻绝了对流传热和接触传热，从而降低了由莫来石陶瓷制成隔热器材的导热系数，起到优秀的真空隔热效果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种真空隔热器材，其特征在于，包括至少两个隔热体和封边材料；

其中，相邻的两个隔热体的相对应的内侧面彼此相隔一间距，以形成一真空区域；

封边材料填塞于真空区域的周缘以隔绝真空区域和外界；

封闭材料与隔热体在真空环境下高温烧结成一体，以实现真空区域真空。

2.根据权利要求1所述的真空隔热器材，其特征在于：

所述隔热体为莫来石陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、多孔陶瓷、不锈钢的一种或几种材料制成。

3.根据权利要求1所述的真空隔热器材，其特征在于：

所述封边材料采用玻璃釉。

4.根据权利要求1所述的真空隔热器材，其特征在于：

所述隔热体可为平板、弧形板、槽钢状结构或管型结构中的一种。

5.根据权利要求1所述的真空隔热器材，其特征在于：

所述隔热体呈方管或圆管的管型结构，具体包括一外管体、以及一套接于外管体内的内管体。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的真空隔热器材，其特征在于，所述真空隔热器材通过以下生产工艺制得：

1)选择隔热材料制成两个相适配的隔热体；所述隔热材料可为莫来石陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、多孔陶瓷、不锈钢中的一种或几种材料制成；

2)通过治具分别夹持两个隔热体的一端，两个隔热体相间隔一定间距以形成一隔腔；在隔腔的与治具互不接触的周缘上放置封边材料；所述封边材料采用玻璃釉；

3)将治具及两个隔热体放置真空高温烧结炉进行烧结，随后降温以使封边材料软化凝固，封合住所述隔腔的部分周缘；

4)重复步骤2)3)，对隔腔的其余周缘进行封合，以形成一真空区域。

7.一种真空隔热器材的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、选择隔热材料制成两个相适配的隔热体；

S2、通过治具分别夹持两个隔热体的一端，两个隔热体相间隔一定间距以形成一隔腔；并在隔腔的与治具互不接触的周缘上放置封边材料；

S3、将夹持隔热体的治具放置真空高温烧结炉进行烧结，以使封边材料软化；随后降温使封边材料凝固，封合住所述隔腔的部分周缘；

S4、重复上述S2和S3，对隔腔的其余周缘进行封合，以形成一真空区域。

8.根据权利要求7所述的真空隔热器材的生产工艺，其特征在于：

所述隔热材料可为莫来石陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、多孔陶瓷、不锈钢的一种或多种；所述封边材料采用玻璃釉。

9.根据权利要求8所述的真空隔热器材的生产工艺，其特征在于：

所述真空高温烧结炉中的真空度为-0.01～0.1Mpa，所述S3的烧结温度为800～1400℃。