CN111238144B

CN111238144B - 真空绝热体

Info

Publication number: CN111238144B
Application number: CN202010159018.1A
Authority: CN
Inventors: 丁元荣; 尹德铉; 金素拉
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2015-08-03
Filing date: 2016-08-02
Publication date: 2022-05-13
Anticipated expiration: 2036-08-02
Also published as: US20210140705A1; CN111238146A; CN111238145B; CN111238143A; CN111238144A; KR102665225B1; CN107923700A; US11927386B2; US20180224196A1; EP3332191A4; EP3332191B1; CN107923700B; CN111238146B; KR20230022927A; KR20170016191A; CN111238143B; US10928119B2; KR102498210B1; WO2017023089A1; CN111238145A

Abstract

一种真空绝热体，包括：第一和第二板；抗热单元；密封部；支撑件，包括夹设于第一和第二板间的多个杆，多个杆被配置成格栅状且具有预定间距；真空空间中的气体通过排气端口排出；多个相邻的杆构成单位格，环绕单位格的每个第一和第二板的表面被限定为单位格区域，其包括弯曲部，弯曲部具有作为最高点的点位和作为最低点的点位，由使最高点与最低点彼此连接的直线相对于由单位格区域中的多个最高点所形成的平面而形成的角度被定义为弯曲角度，由至少一个第一和第二板的表面上的相应单位格形成多个弯曲部，至少一个单位格区域的弯曲角度等于或大于0.25*10^(‑3)拉德且等于或小于1.0*10^(‑3)拉德；真空空间的真空度等于或大于1.8×10^(‑6)托且等于或小于2.65×10^(‑1)托。

Description

真空绝热体

本申请是申请人为“LG电子株式会社”、申请日为2016年08月02日、申请号为201680045908.1、发明名称为“真空绝热体及冰箱”的申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及一种真空绝热体和一种冰箱。

背景技术

真空绝热体是用于通过对其体内抽真空来抑制热传递(传热，heat transfer)的产品。真空绝热体可以减少通过对流和传导进行的热传递，因此被应用于加热装置和制冷装置。在应用于冰箱的常规绝热方法中，通常设置具有约30cm或更大厚度的泡沫聚氨酯绝热壁(尽管其以不同方式应用于冷藏和冷冻中)。但是，冰箱的内部容积因而减小。

为了增大冰箱的内部容积，尝试将真空绝热体应用于冰箱。

首先，本申请人的韩国专利第10-0343719号(参考文献1)已经公开。根据参考文献1，公开了一种方法，其中制备真空绝热板，然后将其装入冰箱的壁内，真空绝热板的外部用如泡沫聚苯乙烯(聚苯乙烯)的单独模制件完成(整饰)。根据该方法，不需要额外发泡，并且提高了冰箱的绝热性能。但是，制造成本增加，并且制造方法复杂。作为另一个示例，韩国专利公开第10-2015-0012712号(参考文献2)中公开了一种使用真空绝热材料设置壁并使用泡沫填充材料附加地设置绝热壁的技术(technique，方法)。根据参考文献2，制造成本增加，并且制造方法复杂。

作为另一个示例，尝试使用单个产品的真空绝热体来制造冰箱的所有壁。例如，美国专利公开公报第US2040226956A1号(参考文献3)中公开了一种提供处于真空状态的冰箱的绝热结构的技术。然而，通过提供处于充分真空状态的冰箱的壁难以获得实用化水平的绝热效果。特别地，难以防止在具有不同温度的外壳体和内壳体之间的接触部处发生热传递。此外，难以保持稳定的真空状态。而且，难以防止真空状态下声压导致的壳体变形。由于这些问题，参考文献3的技术被局限于低温制冷装置，而不适用于一般家庭使用的制冷装置。

发明内容

技术问题

实施例提供一种真空绝热体和一种冰箱，其能够在真空状态下获得足够的绝热效果并在商业上应用。

实施例还提供了一种真空绝热体以及一种冰箱，该真空绝热体使得用户不会辨识出因真空绝热体内的真空压力形成的板构件的表面弯曲。

技术方案

为此，本申请提供一种真空绝热体，包括：第一板；第二板；抗热单元，用于减少所述第一板与所述第二板之间的传热量；密封部，密封所述第一板和所述第二板，以提供真空空间；支撑件，支撑所述第一板和所述第二板，且所述支撑件设置在所述真空空间中，所述支撑件包括夹设于所述第一板与所述第二板之间的多个杆，所述多个杆被配置成格栅状且具有预定间距；以及排气端口，所述真空空间中的气体通过所述排气端口排出；其中，所述多个杆中的多个相邻的杆构成单位格，以及环绕所述单位格的所述第一板和所述第二板中的每个的表面被限定为单位格区域，其中，所述单位格区域包括弯曲部，所述弯曲部具有配置所述多个杆的作为最高点的点位，且具有在所述单位格区域的中心部处凹陷到所述真空空间中的作为最低点的点位，其中，由使所述最高点与所述最低点彼此连接的直线相对于由所述单位格区域中的多个最高点所形成的平面而形成的角度被定义为弯曲角度，其中，由所述第一板和所述第二板中的至少一者的表面上的相应单位格形成多个弯曲部，所述单位格区域中的至少一者的弯曲角度等于或大于0.25*10^(-3)拉德且等于或小于1.0*10^(-3)拉德；以及其中，所述真空空间的真空度等于或大于1.8×10^(-6)托且等于或小于2.65×10^(-1)托。

其中，当所述第一板和所述第二板中的每一者的厚度为T，以及所述多个杆之间的预定间距为P时，满足不等式T>0.033×P。

其中，当所述第一板和所述第二板中的所有板的厚度为T，以及所述多个杆之间的预定间距为P时，满足不等式T>0.033×P。

其中，在所述第一板和所述第二板中的每一者的表面上形成的所有单位格区域的弯曲角度的范围被限制为等于或小于0.75*10^(-3)拉德。

其中，当所述第一板和所述第二板中的所有板的厚度为T，以及所述多个杆之间的预定间距为P时，满足不等式T>0.033×P+0.067。

其中，在所述第一板和所述第二板中的每一者的表面上形成的所有单位格区域的弯曲角度的范围被限制为等于或小于0.5*10^(-3)拉德。

其中，所述单位格的几何中心与每个所述杆所位于的点之间的温度差小于0.5℃。

其中，所述支撑件由比所述第一板和第二板低的辐射率的材料制成。

其中，所述第一板和所述第二板的刚度大于所述支撑件。

其中，在所述第一板与所述第二板之间的热传递中，固体传导热大于辐射传热，且气体传导热最小。

在一个实施例中，真空绝热体包括：第一板构件，限定用于第一空间的壁的至少一部分；第二板构件，限定用于第二空间的壁的至少一部分，第二空间具有与第一空间不同的温度；密封部，密封第一板构件和第二板构件，以提供具有在第一空间的温度与第二空间的温度之间的温度且处于真空状态的第三空间；支撑单元，保持第三空间；抗热单元(heatresistance unit)，用于减少第一板构件与第二板构件之间的传热量；以及排气端口，第三空间中的气体通过排气端口排出，其中，支撑单元包括置于第一板构件与第二板构件之间的多个杆，所述多个杆被配置成格栅状且具有预定间距(pitch)，所述多个杆中的多个相邻的杆构成单位格(unit grid)，环绕单位格的第一板构件和第二板构件中的每个的表面被定义为单位格区域(unit grid area)，弯曲部被形成于单位格区域中，并且该弯曲部具有配置多个杆的作为最高点的点位(spot)且具有在单位格区域的中心部处凹陷到第三空间中的作为最低点的点位，由使最高点与最低点彼此连接的直线相对于由单位格区域中的最高点所形成的平面而形成的角度被定义为弯曲部的弯曲角度，以及多个弯曲部由第一板构件和第二板构件中的每个的表面上的相应单位格形成，多个弯曲部中的至少一个的弯曲角度等于或大于0.25*10^(-3)拉德(rad)且等于或小于1.0*10^(-3)拉德(大于等于0.25*10^(-3)拉德且小于等于1.0*10^(-3)拉德)。

在另一实施例中，真空绝热体包括：第一板构件，限定用于第一空间的壁的至少一部分；第二板构件，限定用于第二空间的壁的至少一部分，第二空间具有与第一空间不同的温度；密封部，密封第一板构件和第二板构件，以提供具有在第一空间的温度与第二空间的温度之间的温度且处于真空状态的第三空间；支撑单元，保持第三空间；抗热单元，用于减少第一板构件与第二板构件之间的传热量；以及排气端口，第三空间中的气体通过排气端口排出；其中，支撑单元包括夹设于第一板构件与第二板构件之间的多个杆，所述多个杆被配置成格栅状且具有预定间距，所述多个杆中的多个相邻的杆构成单位格，环绕单位格的第一板构件和第二板构件中的每个的表面被限定为单位格区域，弯曲部被形成于单位格区域中，并且该弯曲部具有配置多个杆的作为最高点的点位且具有在单位格区域的中心部处凹陷到第三空间中的作为最低点的点位，由使最高点与最低点彼此连接的直线相对于由单位格区域中的最高点所形成的平面而形成的角度被定义为弯曲部的弯曲角度，多个弯曲部由第一板构件和第二板构件中的每个的表面上的相应单位格形成。

在又一实施例中，冰箱包括：主体，设有内部空间，储备物品被储存在内部空间中；以及门，设置为从外部空间打开/关闭主体，其中，为了将制冷剂供应到主体，冰箱包括：压缩机，用于压缩制冷剂；冷凝器，用于冷凝被压缩的制冷剂；膨胀器，用于膨胀被冷凝的制冷剂；以及蒸发器，用于蒸发被膨胀的制冷剂以带走热量，其中主体和门的至少一个包括真空绝热体，其中真空绝热体包括：第一板构件，限定用于内部空间的壁的至少一部分；第二板构件，限定用于外部空间的壁的至少一部分；密封部，密封第一板构件和第二板构件，以提供具有在内部空间的温度与外部空间的温度之间的温度且处于真空状态的真空空间部；支撑单元，保持真空空间部；抗热单元，用于减少第一板构件与第二板构件之间的传热量；以及排气端口，真空空间部中的气体通过排气端口排出，其中，支撑单元包括置于第一板构件与第二板构件之间的多个杆，所述多个杆被配置成格栅状且具有预定间距，所述多个杆中的多个相邻的杆构成单位格，环绕单位格的第一板构件和第二板构件中的每个的表面被限定为单位格区域，弯曲部被形成于单位格区域中，并且该弯曲部具有配置多个杆的作为最高点的点位且具有在单位格区域的中心部处凹陷到第三空间中的作为最低点的点位，由使最高点与最低点彼此连接的直线相对于由单位格区域中的多个最高点所形成的平面而形成的角度被定义为弯曲部的弯曲角度，多个弯曲部由第一板构件和第二板构件中的每个的表面上的相应单位格形成。

有益效果

根据本公开，能够提供具有真空绝热效果的真空绝热体以及包括真空绝热体的冰箱。

而且，能够设计一种使得用户不会辨识出因真空绝热体内的真空压力形成的板构件的表面弯曲的真空绝热体。

附图说明

图1是根据实施例的冰箱的立体图。

图2是示意性示出在冰箱的主体和门中使用的真空绝热体的视图。

图3是示出真空空间部的内部结构的多个实施例的视图。

图4是示出抗传导片及其周边部分的多个实施例的视图。

图5示出了通过采用模拟方式来表示相对于真空压力的绝热性能的变化和气体传导率的变化的图形。

图6示出了通过观察得到的、当使用支撑单元时真空绝热体的内部进行排气的过程随时间和压力而变化的图形。

图7示出了通过比较真空压力和气体传导率得到的图形。

图8是示出根据实施例的真空绝热体的视图。

图9是示出图8的真空绝热体因真空压力而变形的状态的视图。

图10是示出图9的真空绝热体的表面粗糙度的图形。

图11是示出相对于板构件的表面弯曲角度的尺寸的可辨识区(recognizablearea)的图形。

图12是示出板构件的厚度和多个杆之间的间距的情况的图形，其中板构件具有预定的弯曲角度范围。

图13是示出板构件的厚度和多个杆之间的间距的情况的图形，其满足板构件的弯曲角度以及真空绝热体的重量和绝热性能。

具体实施方式

现在将具体参考本公开的实施例，在附图中示出了这些实施例的示例。

在优选实施例的以下详细描述中，参考了构成描述的一部分的附图，且其中借助示例示出可实施本公开的特定优选实施例。这些实施例被足够详细地描述，使得本领域技术人员能够实施本公开，并且应该理解的是，可运用其他实施例并且在没有背离本公开的精神或范围的情况下可进行逻辑结构、机械、电气和化学方面的改变。为了避免对于本领域技术人员实施本公开不必要的细节，该描述可省略本领域技术人员已知的某些信息。因此，下文的具体描述不应被认为是限制性的。

在下文的描述中，术语“真空压力”是指低于大气压力的一定压力状态。此外，A的真空度大于B的真空度这样的表达是指A的真空压力小于B的真空压力。

图1是根据实施例的冰箱的立体图。图2是示意性示出在冰箱的主体和门中使用的真空绝热体的视图。在图2中，主体侧真空绝热体处于顶壁和侧壁被移除的状态，以及门侧真空绝热体处于前壁的一部分被移除的状态。此外，为了方便理解，示意性地示出了设置抗传导片处的部分的截面。

参考图1和图2，冰箱1包括主体2和门3，主体2设有能够储存储备物品的空腔9，门3被设置为用于打开/关闭主体2。门3可以可旋转地或可移动地被设置为打开/关闭空腔9。空腔9可以提供冷藏室和冷冻室中的至少一个。

提供构成将冷空气供应到空腔9中的冷冻循环的部件。特别地，这些部件包括用于压缩制冷剂的压缩机4、用于冷凝被压缩的制冷剂的冷凝器5、用于膨胀被冷凝的制冷剂的膨胀器6、以及用于蒸发被膨胀的制冷剂以带走热量的蒸发器7。作为典型结构，风扇可以被安装在邻近蒸发器7的位置处，并且从风扇吹出的流体可以穿过蒸发器7并接着被吹入空腔9中。通过调节风扇的吹出量和吹出方向、调节循环的制冷剂的量、或调节压缩机的压缩率来控制冷冻负荷，从而能够控制冷藏空间或冷冻空间。

真空绝热体包括用于提供低温空间的壁的第一板构件10、用于提供高温空间的壁的第二板构件20、被限定为第一板构件10与第二板构件20之间的间隙部分的真空空间部50。另外，真空绝热体包括用于防止第一板构件10与第二板构件20之间的热传导的抗传导片60和63。设置用于密封第一板构件10和第二板构件20的密封部61，从而使真空空间部50处于密封状态。当真空绝热体被应用于制冷柜或加热柜时，第一板构件10可以被称为内壳体，第二板构件20可以被称为外壳体。容纳提供冷冻循环的部件的机器室8被放置在主体侧真空绝热体的下部后侧处，用于通过排出真空空间部50中的空气而形成真空状态的排气端口40被设置在真空绝热体的任一侧处。此外，还可以安装穿过真空空间部50的管路64，以便安装除霜水管线和电线。

第一板构件10可以限定用于设置于其上的第一空间的壁的至少一部分。第二板构件20可以限定用于设置于其上的第二空间的壁的至少一部分。第一空间和第二空间可以被限定为具有不同温度的空间。这里，每个空间的壁不仅可以用作直接接触空间的壁，而且还可以用作不接触空间的壁。例如，该实施例的真空绝热体还可以被应用于还具有接触每个空间的单独的壁的产品。

导致真空绝热体的绝热效果损失的热传递因素是：第一板构件10与第二板构件20之间的热传导、第一板构件10与第二板构件20之间的热辐射、以及真空空间部50的气体传导。

在下文中，将提供被设置为减少与热传递因素相关的绝热损失的抗热单元。同时，该实施例的真空绝热体和冰箱不排除在真空绝热体的至少一侧处还设置有另一个绝热装置。因此，使用发泡加工等的绝热装置还可以被设置到真空绝热体的另一侧。

图3是示出真空空间部的内部结构的多个实施例的视图。

首先，参考图3a，真空空间部50被设置在具有与第一空间和第二空间不同的压力的第三空间中，优选地为真空状态，从而减少绝热损失。第三空间可以被设置为介于第一空间的温度与第二空间的温度之间的温度。由于第三空间被设置为处于真空状态的空间，因此由于与第一空间和第二空间之间的压力差对应的力，第一板构件10和第二板构件20接收在使它们彼此靠近的方向上收缩的力。因此，真空空间部50可以沿该真空空间部被减小的方向变形。在这种情况下，由于真空空间部50的收缩导致的热辐射量的增加、以及板构件10与20之间的接触导致的热传导量的增加，可能导致绝热损失。

可设置支撑单元30以减小真空空间部50的变形。支撑单元30包括杆31。杆31可以沿大致垂直于第一板构件10和第二板构件20的方向延伸，以便支撑第一板构件10与第二板构件20之间的距离。支撑板35可以附加地被设置到杆31的至少一个端部。支撑板35使至少两个杆31彼此连接，并且可以沿与第一板构件10和第二板构件20水平的方向延伸。支撑板35可以被设置为板状，或者可以被设置为格子状，使得其与第一板构件10或第二板构件20接触的面积减小，从而减少热传递。杆31和支撑板35在至少一个部分处彼此固定，以一起被插在第一板构件10与第二板构件20之间。支撑板35接触第一板构件10和第二板构件20中的至少一个，从而防止第一板构件10和第二板构件20的变形。此外，基于杆31的延伸方向，支撑板35的总截面面积被设置为大于杆31的总截面面积，使得通过杆31传递的热量可以通过支撑板35扩散。

支撑单元30的材料可以包括从由PC、玻璃纤维PC、低释气PC、PPS和LCP组成的组中选择的树脂，以便获得高压缩强度、低释气和吸水性、低导热性、高温下的高压缩强度、以及优异的机械加工性。

将描述用于减少第一板构件10与第二板构件20之间通过真空空间部50的热辐射的抗辐射片32。第一板构件10和第二板构件20可以由能够防止腐蚀和提供足够强度的不锈钢材料制成。不锈钢材料具有0.16的相对高的辐射率，因此可传递大量的辐射热。此外，由树脂制成的支撑单元30具有比板构件低的辐射率，并且不完全被设置到第一板构件10和第二板构件20的内表面。因此，支撑单元30对辐射热没有很大影响。因此，抗辐射片32可以在真空空间部50的大部分区域上被设置为板状，以便集中于降低在第一板构件10与第二板构件20之间传递的辐射热。具有低辐射率的产品可以优选地被用作抗辐射片32的材料。在一个实施例中，具有0.02的辐射率的铝箔可以被用作抗辐射片32。由于使用一个抗辐射片不能充分地阻止辐射热的传递，因此至少两个抗辐射片32可以以一定距离设置，以便不互相接触。此外，至少一个抗辐射片可以被设置为其接触第一板构件10或第二板构件20的内表面的状态。

参考图3b，通过支撑单元30保持板构件之间的距离，以及可在真空空间部50中填充多孔材料33。多孔材料33可以具有比第一板构件10和第二板构件20的不锈钢材料高的辐射率。但是，由于多孔材料33被填充在真空空间部50中，因此多孔材料33具有阻止辐射传热的高效率。

在这个实施例中，可以在不使用抗辐射片32的情况下制造真空绝热体。

参考图3c,没有设置保持真空空间部50的支撑单元30。代替支撑单元30，多孔材料33被设置为由膜34环绕的状态。在这种情况下，多孔材料33可以被设置为被压缩的状态，以保持真空空间部50的间隙。膜34由例如PE材料制成，并且可以被设置为其中形成多个孔的状态。

在这个实施例中，可以在不使用支撑单元30的情况下制造真空绝热体。换言之，多孔材料33可以一起用作抗辐射片32和支撑单元30。

图4是示出抗传导片及其周边部分的多个实施例的视图。图2中简要地示出了抗传导片的结构，但应该参考图4详细理解。

首先，图4a中提出的抗传导片可以优选地被应用于主体侧真空绝热体。特别地，将第一板构件10和第二板构件20密封，以便使真空绝热体的内部真空。在这种情况下，由于两个板构件具有彼此不同的温度，因此热传递可以发生在两个板构件之间。抗传导片60被设置为防止两种不同类型的板构件之间的热传导。

抗传导片60可以设置有密封部61，抗传导片60的两端被密封于该密封部61处以限定用于第三空间的壁的至少一部分并保持真空状态。抗传导片60可以被设置为以微米为单位的薄箔，以便减少沿着用于第三空间的壁传导的热量。密封部61可以被设置为焊接部。就是说，抗传导片60以及板构件10和20可以彼此熔合。为了在抗传导片60与板构件10和20之间引起熔合作用，抗传导片60以及板构件10和20可以由相同的材料制成，并且不锈钢材料可以被用作该材料。密封部61不限于焊接部，并且可以通过诸如翘起(cocking)的工艺来提供。抗传导片60可以被设置为弯曲形状。因此，抗传导片60的热传导距离被设置成比各个板构件的直线距离长，从而可以进一步减少热传导量。

沿着抗传导片60发生温度变化。因此，为了阻止热量传导到抗传导片60的外部，在抗传导片60的外部处可以设置屏蔽部62，使得绝热作用发生。换言之，在冰箱中，第二板构件20具有高温，第一板构件10具有低温。此外，从高温到低温的热传导在抗传导片60中发生，因而抗传导片60的温度被突然改变。因此，当抗传导片60向其外部打开时，可极大地发生经过打开位置的热传递。为了减少热损失，屏蔽部62被设置在抗传导片60的外部。例如，当抗传导片60被暴露于低温空间和高温空间中的任一空间时，抗传导片60不会用作抗传导件(conductive resistor)及其暴露部分(这并非优选的)。

屏蔽部62可以被设置为与抗传导片60的外表面接触的多孔材料。屏蔽部62可以被设置为绝热结构，例如单独的衬垫，该屏蔽部被放置在抗传导片60的外部。屏蔽部62可以被设置为真空绝热体的一部分，该屏蔽部被设置在当主体侧真空绝热体相对于门侧真空绝热体关闭时面向相应的抗传导片60的位置处。为了减少甚至是在主体和门被打开时的热损失，屏蔽部62可以优选地被设置为多孔材料或单独的绝热结构。

图4b中提出的抗传导片可以优选地被应用于门侧真空绝热体。在图4b中，详细描述了与图4a所示不同的部分，并且相同的描述被应用于与图4a所示相同的部分。在抗传导片60的外侧还设置侧框架70。在侧框架70上可放置用于在门与主体之间进行密封的部件、排气过程所需的排气端口、用于真空维护的吸气端口等。这是因为这些部件便于安装在主体侧真空绝热体中，但这些部件的安装位置在门侧真空绝热体中是有限的。

在门侧真空绝热体中，难以将抗传导片60放置在真空空间部的前端部处，即真空空间部的拐角侧部处。这是因为，与主体不同，门的拐角边缘部被暴露在外。更特别地，如果抗传导片60被放置在真空空间部的前端部处，则门的拐角边缘部暴露在外，因此存在要构造单独的绝热部以使抗传导片60隔热的缺点。

图4c中提出的抗传导片可以优选地被安装在穿过真空空间部的管路中。在图4c中，详细描述了与图4a和图4b所示不同的部分，并且相同的描述被应用于与图4a和图4b所示相同的部分。具有与图4a所示相同的形状的抗传导片、优选地有褶皱的抗传导片63可以被设置在管路64的周边部分处。相应地，可以延长传热路径(heat transfer path)，并且可以防止由压力差导致的变形。此外，可设置单独的屏蔽部，以提高抗传导片的绝热性能。

将再次参考图4a描述第一板构件10与第二板构件20之间的传热路径。穿过真空绝热体的热量可以被分为：沿着真空绝热体(更特别地，抗传导片60)的表面传导的表面传导热①、沿着设置在真空绝热体内的支撑单元30传导的支撑件传导热②、通过真空空间部中的内部气体传导的气体传导热③、以及通过真空空间部传递的辐射传递热④。

可根据多种设计尺寸而改变传递热。例如，可改变支撑单元而使第一板构件10和第二板构件20可以在没有变形的情况下承受真空压力，可改变真空压力，可改变板构件之间的距离，以及可改变抗传导片的长度。可根据分别由板构件提供的空间(第一空间和第二空间)之间的温度差而改变传递热。在一个实施例中，考虑到真空绝热体的总传热量小于由发泡聚氨酯构成的典型绝热结构的总传热量，已经发现真空绝热体的优选构造。在包括通过聚氨酯发泡形成的绝热结构的典型冰箱中，可提出19.6mW/mK的有效传热系数。

通过对该实施例的真空绝热体的传热量进行对比分析，可以使气体传导热③的传热量最小。例如，气体传导热③的传热量可被控制为等于或小于总传热量的4％。被限定为表面传导热①和支撑件传导热②的总和的固体传导热的传热量最大。例如，固体传导热的传热量可以到达总传热量的75％。辐射传递热④的传热量小于固体传导热的传热量，但大于气体传导热③的传热量。例如，辐射传递热④的传热量可以占总传热量的约20％。

根据这样的传热分布，表面传导热①、支撑件传导热②、气体传导热③和辐射传递热④的有效传热系数(eK：有效K)(W/mK)可以具有公式1的顺序。

【公式1】

eK_{固体传导热}＞eK_{辐射传递热}＞eK_{气体传导热}

这里，有效传热系数(eK)是可以使用目标产品的形状和温度差测量的值。有效传热系数(eK)是可以通过测量热所传递到的至少一部分的总传热量和温度而获得的值。例如，使用可以在冰箱中定量测量的热源来测量热值(W)，使用分别通过冰箱的门的边缘和主体传递的热来测量门的温度分布(K)，以及传递热所通过的路径作为换算值(m)进行计算，从而评估有效传热系数。

整个真空绝热体的有效传热系数(eK)是通过k＝QL/AΔT给出的值。这里，Q表示热值(W)且可使用加热器的热值得到。A表示真空绝热体的截面面积(m²)，L表示真空绝热体的厚度(m)，以及ΔT表示温度差。

对于表面传导热，传导热值(conductive calorific value)可以通过抗传导片60或63的进口与出口之间的温度差(△T)、抗传导片的截面面积(A)、抗传导片的长度(L)和抗传导片的热导率(k，抗传导片的热导率是材料的材料性质且可提前获得)获得。对于支撑件传导热，传导热值可以通过支撑单元30的进口与出口之间的温度差(△T)、支撑单元的截面面积(A)、支撑单元的长度(L)和支撑单元的热导率(k)获得。这里，支撑单元的热导率是材料的材料性质且可提前获得。通过从整个真空绝热体的传热量减去表面传导热和支撑件传导热可以得到气体传导热③和辐射传递热④的总和。通过显著降低真空空间部50的真空度，当不存在气体传导热时，通过评估辐射传递热可以获得气体传导热③与辐射传递热④的比率。

当真空空间部50内设有多孔材料时，多孔材料传导热⑤可以是支撑件传导热②和辐射传递热④的总和。多孔材料传导热⑤可以根据多个变量(包括多孔材料的种类、数量等)而变化。

根据一个实施例，由相邻杆31形成的几何中心与每个杆31所位于的点之间的温度差△T₁可以优选地被设置为小于0.5℃。此外，由相邻杆31形成的几何中心与真空绝热体的边缘部之间的温度差△T₂可以优选地被设置为小于0.5℃。在第二板构件20中，第二板的平均温度与经过抗传导片60或63的传热路径与第二板相遇的点处的温度之间的温度差可以是最大的。例如，当第二空间是比第一空间热的区域时，经过抗传导片的传热路径与第二板构件相遇的点处的温度变得最低。同样，当第二空间是比第一空间冷的区域时，经过抗传导片的传热路径与第二板构件相遇的点处的温度变得最高。

这意味着，通过其他点传递的热量(除经过抗传导片的表面传导热之外)应该被控制，并且只有在表面传导热占最大传热量时才能实现满足真空绝热体的全部传热量。为此，抗传导片的温度变化可以被控制为大于板构件的温度变化。

将描述构成真空绝热体的部件的物理特性。在真空绝热体中，通过真空压力将力施加于所有部件。因此，可优选地使用具有一定水平的强度(N/m²)的材料。

在这样的情况下，板构件10和20以及侧框架70可以优选地由具有足够强度的材料制成，借助该材料使板构件10和20以及侧框架70不会受到均匀真空压力的损害。例如，当减少杆31的数量以限制支撑件传导热时，由于真空压力而发生板构件的变形，这可能对冰箱的外观有不良的影响。抗辐射片32可以优选地由具有低辐射率且可易于进行薄膜加工的材料制成。而且，抗辐射片32确保足够的强度，以避免因外部冲击而变形。支撑单元30被设置成具有足以支撑由真空压力产生的力并承受外部冲击的强度，并且具有机械加工性。抗传导片60可以优选地由具有薄板形状且可以承受真空压力的材料制成。

在一个实施例中，板构件、侧框架和抗传导片可以由具有相同强度的不锈钢材料制成。抗辐射片可以由具有与不锈钢材料相比较弱强度的铝制成。支撑单元可以由具有与铝相比较弱强度的树脂制成。

不同于从材料的角度来看强度的情况，需要从刚度的角度进行分析。刚度(N/m)是不会轻易变形的性质。虽然使用相同的材料，但其刚度可以根据其形状而变化。抗传导片60或63可以由具有一强度的材料制成，但材料的刚度优选地为低刚度以增加耐热性并使辐射热最小化，因为在施加真空压力时抗传导片均匀伸展而没有任何不平之处。抗辐射片32需要一定水平的刚度，以免由于变形而接触另一个部件。特别地，抗辐射片的边缘部可能由于抗辐射片的自身负荷导致的下垂而产生传导热。因此，需要一定水平的刚度。支撑单元30需要足以承受来自板构件的压缩应力和外部冲击的刚度。

在一个实施例中，板构件和侧框架可以优选地具有最高的刚度，以便防止由真空压力导致的变形。支撑单元(特别是杆)可以优选地具有第二高的刚度。抗辐射片可以优选地具有比支撑单元低但比抗传导片高的刚度。抗传导片可以优选地由易于因真空压力而变形且具有最低刚度的材料制成。

即使是在真空空间部50中填充多孔材料33时，抗传导片也可以优选地具有最低刚度，并且板构件和侧框架可以优选地具有最高的刚度。

在下文中，真空压力优选地根据真空绝热体的内部状态来确定。如上所述，在真空绝热体内保持真空压力，以减少热传递。此时，容易预期到的是，真空压力优选地被保持得尽可能低，以便减少热传递。

真空空间部可以通过仅应用支撑单元30来阻止热传递。替代地，多孔材料33可以与支撑单元一起填充在真空空间部50中以阻止热传递。替代地，真空空间部可以不通过应用支撑单元而是通过应用多孔材料33来阻止热传递。

下面将描述仅应用支撑单元的情况。

图5示出通过采用模拟表示相对于真空压力的绝热性能的变化及气体传导率的变化的图形。

参考图5，可以看出，随着真空压力的减小，即随着真空度的增加，在仅主体的情况(图形1)下或在主体和门连接在一起的情况(图形2)下的热负荷相较于通过发泡聚氨酯形成的典型产品的情况来说有所减小，从而提升绝热性能。但是，可以看出，绝热性能的提升程度逐渐降低。而且，可以看出，随着真空压力的减小，气体传导率(图形3)降低。但是，可以看出，虽然真空压力减小，但绝热性能与气体传导率所提升的比率逐渐降低。因此，优选地使真空压力减小为尽可能低。但是，获得过度的真空压力需要很长时间，并且由于过度使用吸气剂而消耗大量成本。在实施例中，从上述观点出发提出了最佳的真空压力。

图6示出通过观察得到的在使用支撑单元时真空绝热体的内部进行排气的过程随时间和压力变化的图形。

参考图6，为了使真空空间部50处于真空状态，通过真空泵将真空空间部50中的气体排出，同时通过烘烤蒸发残留在真空空间部50的部件中的潜在气体。但是，如果真空压力到达一定水平或更高水平，则存在真空压力的水平不再增加的点(△t1)。此后，通过将真空空间部50与真空泵断开并将热量施加于真空空间部50来激活吸气剂(△t2)。如果吸气剂被激活，则真空空间部50中的压力在一段时间内减小，但随后归一化以保持一定水平的真空压力。在激活吸气剂之后保持在一定水平的真空压力大致为1.8×10^-6托。

在实施例中，即使通过操作真空泵排出气体也基本不再减小真空压力的点被设定为真空绝热体中使用的真空压力的最低极限，从而将真空空间部50的最小内部压力设定为1.8×10^-6托。

图7示出通过比较真空压力与气体传导率得到的图形。

参考图7，根据真空空间部50中的间隙的尺寸的关于真空压力的气体传导率被表示为有效传热系数(eK)的图形。当真空空间部50中的间隙具有2.76mm、6.5mm和12.5mm的三个尺寸时，测量有效传热系数(eK)。真空空间部50中的间隙被限定如下。当真空空间部50内存在抗辐射片32时，间隙是抗辐射片32与附接到其上的板构件之间的距离。当真空空间部50内不存在抗辐射片32时，间隙是第一板构件与第二板构件之间的距离。

可以看出，由于间隙的尺寸在对应于0.0196W/mK的典型有效传热系数的点(设置为用于由发泡聚氨酯形成的绝热材料)处较小，因此真空压力为2.65×10^-1托，即使是在间隙的尺寸为2.76mm时。同时，可以看出，即使真空压力减小，由气体传导热导致绝热效果降低的饱和的点是真空压力大致为4.5×10^-3托的点。4.5×10^-3托的真空压力可以被限定为由气体传导热导致绝热效果降低的饱和的点。而且，当有效传热系数为0.1W/mK时，真空压力为1.2×10^-2托。

当真空空间部50未设有支撑单元但设有多孔材料时，间隙的尺寸在几微米到几百微米的范围内。在这种情况下，辐射传热的量由于多孔材料而较小，即使是真空压力相对较高时，即当真空度低时。因此，适当的真空泵被用于调节真空压力。适用于相应的真空泵的真空压力大致为2.0×10^-4托。而且，真空压力在由气体传导热导致绝热效果降低的饱和的点处大致为4.7×10^-2托。而且，由气体传导热导致绝热效果降低达到0.0196W/mK的典型有效传热系数的压力为730托。

当支撑单元和多孔材料被一起设置在真空空间部中时，可以产生并使用真空压力，该真空压力是仅使用支撑单元时的真空压力与仅使用多孔材料时的真空压力之间的中间值。

图8是示出根据实施例的真空绝热体的视图。图9是示出图8的真空绝热体因真空压力变形的状态的视图。图10是示出图9的真空绝热体的表面粗糙度的图形。

参考图8至图10，根据实施例的真空绝热体100包括第一板构件10、第二板构件20以及支撑单元30。支撑单元30夹设于第一板构件10与第二板构件20之间。

图9的(a)是沿图8的线I-I’截取的剖视图，以及图9的(b)是示出真空绝热体因内部真空压力变形的状态的视图。

支撑单元30包括多个杆，并且这些杆可以垂直于第一板构件10和第二板构件20配置。相应地，这些杆作用为保持第一板构件10与第二板构件20之间的距离。

所述多个杆可以被配置为彼此间隔。在图8中，四个相邻的杆被配置为构成方形单位格。然而，本公开并不局限于这样的构型，并且所述多个杆之间的间距可以被形成为彼此不同。构成一个单位格的杆的数量可以被改变。

单位格由第一板构件10和第二板构件20在其两端处环绕，环绕单位格的第一板构件10和第二板构件20的外表面可以被定义为单位格区域。就是说，单位格区域是指暴露在外的板构件10和20的表面。

在图8中，单位格区域是指由第一板构件10的表面上的虚线形成的一个方形区域O。

如图8所示，在单位格区域中配置多个杆的点位S表示虚线在第一板10的表面上彼此相交处的点位。

多个杆在配置所述多个杆的点位S处支撑第一板构件10和第二板构件20。

此外，除了在单位格区域O中配置多个杆之外的区域是第一板构件10与第二板构件20之间的空间。

由于真空绝热体100内形成真空压力，因此向真空空间部50凹陷的弯曲部可以被形成在第一板构件10和第二板构件20的每个表面处。

弯曲部可以被形成为在弯曲部更远离配置多个杆的每个点位S时弯曲部向真空空间部50凹陷的形状。就是说，弯曲部具有作为最低点的单位格区域O的中心点位，并具有作为最高点的每个点位S，在该处配置多个杆。

如果用户辨识出该弯曲，则用户可以确定该弯曲为产品缺陷。因此，真空绝热体是通过考虑板构件10和20的厚度以及多个杆之间的间距来设计的。

由使最高点和最低点彼此连接的直线相对于由作为配置多个杆的点位S的最高点形成的平面而构成的角度被定义为在单位格区域O中形成的弯曲部的弯曲角度θ。

随着板构件10和20中的每个的表面弯曲角度θ增加，用户很有可能会裸眼辨识出该弯曲。这里，表面弯曲角度θ通过板构件10和20中的每个的表面粗糙度与多个杆之间的间距P的比例来确定。

在下文中，弯曲角度θ被定义为使最高点与最低点彼此连接的直线的斜率，并且用数学方式限定。

沿水平方向的单位格区域O的最高点与最低点之间的距离等于从单位格区域O的顶点到单位格区域O的中心的距离。由于多个杆之间的间距为P，所以方形的一侧的长度变为P。因此，沿水平方向的单位格区域O的最高点与最低点之间的距离变为

此外，沿竖直方向的板构件10和20中的每个的表面上的最高点与最低点之间的距离被限定为弯曲量δ。

使最高点与最低点彼此连接的直线的切角(tangent)对应于弯曲量δ相对于从单位格区域O的顶点到单位格区域O的中心的距离的比例。由于弯曲角度θ很小，所以直线的切角可以接近弯曲角度θ。因此，弯曲角度θ由以下公式表示。

公式2

【公式.2】

同时，用于减小多个杆之间的间距P的方法以及用于增加第一板构件10和第二板构件20的每个的厚度的方法被用于降低第一板构件10和第二板构件的每个的表面弯曲。

最理想的情况是，板构件10和20中的每个的表面弯曲角度θ变为0。然而，这可能过度增加真空绝热体100的重量和制造成本。

同时，即使在表面弯曲角度θ不为0但具有预定范围内的值时，仍存在用户无法辨识出表面弯曲的部段。

在下文中，将描述使用户不会辨识出板构件10和20的表面弯曲的范围。

图11是示出相对于板构件的表面弯曲角度的尺寸的可辨识区的图形。

参考图11，当板构件10和20中的每个的表面弯曲角度等于或小于0.5*10^(-3)拉德时，使得用户不会辨识出表面的弯曲。而且，当板构件10和20中的每个的表面弯曲角度等于或大于0.5*10^(-3)拉德且等于或小于1.0*10^(-3)拉德(大于等于0.5*10^(-3)拉德且小于等于1.0*10^(-3)拉德)时，用户可间歇地辨识出表面的弯曲。而且，当板构件10和20中的每个的弯曲角度等于或大于1.0*10^(-3)拉德时，用户可以辨识出表面的弯曲。

术语“间歇辨识”是指仅少数用户能够辨识出表面的弯曲的情况。因此，设计者确定是否将真空绝热体设计成不可辨识弯曲的区域(bending recognition impossiblearea)或间歇辨识弯曲的区域(intermittent bending recognition area)。

当设计真空绝热体100时，板构件10和20中的每个的表面弯曲角度被形成得尽可能小，同时，考虑以下情况。

首先，板构件10和20中的每个的厚度被形成地尽可能薄，这有益于重量和材料成本。

尽可能少使用多个杆的材料，这有益于材料成本、真空空间部的真空保持时间以及热传导。此外，多个杆的每个的直径被形成为1mm或更大，这有益于抵抗变形的强度和生产率。

然而，当真空绝热体100被用作构成冰箱的绝热材料时，单独的板可以被安装在暴露于冰箱的外部的第二板构件20外表面上。相应地，能够防止第二板构件20的弯曲暴露在外。

在下文中，将描述用于设计多个杆之间的间距P的范围以及板构件10和20中的每个的厚度的范围的条件，这些范围允许使用户不会辨识出表面弯曲且满足重量条件。

参考图12，在图形中，L1是不可辨识弯曲的区域的边界，以及L2是间歇辨识弯曲的区域的边界。特别地，L1的上侧对应不可辨识弯曲的区域，且下侧对应间歇辨识弯曲的区域。

图形的水平轴线P表示多个杆之间的间距，以及竖直轴线T表示板构件10和20中的每个的厚度。

L1具有公式T＝0.033×P+0.067。如果T和P被设计为满足T>0.033×P+0.067，板构件10和20中的每个的表面弯曲部的弯曲角度则被设计为等于或小于0.5*10^(-3)拉德。在这种情况下，用户不会辨识出板构件10和20中的每个的表面弯曲。

L2具有公式T＝0.033×P。如果T和P被设计为满足T>0.033×P，板构件10和20中的每个的表面弯曲部的弯曲角度被设计为等于或小于0.75*10^(-3)拉德。在这种情况下，用户可以间歇地辨识出板构件10和20中的每个的表面弯曲。在图11中，板构件10和20中的每个的表面弯曲部的弯曲角度等于或小于1.0*10^(-3)拉德的情况已被描述为间歇辨识弯曲的区域。然而，考虑到设计和制造中的误差，板构件10和20中的每个的表面弯曲部的弯曲角度优选地被设计为等于或小于0.75*10^(-3)拉德。

图13是示出用于板构件的厚度和多个杆之间的间距的情况的图形，其满足板构件的弯曲角度以及真空绝热体的重量和绝热性能。

参考图13，L1与图12的L1相同。因此，将省略对其的具体描述。在图形中，多个杆支架内的间距P以及板构件10和20中的每个的厚度T的极限条件可以被设定，以进行满足板构件10和20中的每个的表面的弯曲角度且满足真空绝热体的重量和传热率的设计。

曲线C1表示板构件10和20中的每个的厚度T以及多个杆之间的间距P，使得真空绝热体的传热率满足0.002W/mK。曲线C1大体竖直地配置。

为了减小板构件10和20中的每个的表面弯曲角度，多个杆之间的间距P减小。然而，优选地设计成满足P>C1，以便通过降低传热率满足绝热性能条件。

同时，曲线C1被形成为其下端部稍微偏置到左侧的形状。这是因为，当板构件10和20中的每个的厚度比预定值更薄时，传热率保持不变(即使在间距P很小时)。

曲线C2表示板构件10和20中的每个的厚度T以及多个杆之间的间距P，其允许真空绝热体具有恒定重量。曲线C2几乎水平地配置。

为了减小板构件10和20中的每个的表面弯曲角度，板构件10和20中的每个的厚度T增加。然而，优选地设计为满足T<C2，以便满足真空绝热体的重量条件。

同时，曲线C2形成朝向右上的曲线。这是因为，随着间距P增加，通过减小杆的数量而使整个真空绝热体的重量减小，并且随着整个真空绝热体的重量减小而使板构件10和20中的每个的厚度T增加。

因此，板构件10和20中的每个的厚度以及多个杆之间的间距P被设计为满足以下三个不等式：T>0.033×P+0.067、T<C2和P>C1。这意味着在图形中形成倒三角形。

结果，板构件10和20中的每个的厚度T优选地被设计为等于或大于0.84mm且等于或小于0.92mm(大于等于0.84mm且小于等于0.92mm)，以及多个杆之间的间距P优选地被设计为等于或大于23mm且等于或小于25mm(大于等于23mm且小于等于25mm)。

特别地，理想情况在于，板构件10和20中的每个的厚度T被设计为0.9mm，多个杆之间的间距P被设计为23mm。在这种情况下，弯曲角度为0.385*10^(-3)拉德，真空绝热体的传热率保持在目前的水平。

本公开提出的真空绝热体可以优选地被应用于冰箱。但是，真空绝热体的应用并不局限于冰箱，还可以被应用于诸如低温制冷装置、加热装置和通风装置等多种装置中。

根据本公开，真空绝热体可以在工业上应用于多种绝热装置。绝热效果可以被提高，从而能够提升能量使用效率并增加装置的有效容积。

Claims

1.一种真空绝热体，包括：

第一板；

第二板；

抗热单元，用于减少所述第一板与所述第二板之间的传热量；

密封部，密封所述第一板和所述第二板，以提供真空空间；

支撑件，支撑所述第一板和所述第二板，且所述支撑件设置在所述真空空间中，所述支撑件包括夹设于所述第一板与所述第二板之间的多个杆，所述多个杆被配置成具有预定间距的格栅状；以及

排气端口，所述真空空间中的气体通过所述排气端口排出；

其中，所述多个杆中的多个相邻的杆构成单位格，以及环绕所述单位格的所述第一板和所述第二板中的每个的表面被限定为单位格区域，

其中，所述单位格区域包括弯曲部，所述弯曲部具有配置所述多个杆的作为最高点的点位，且具有在所述单位格区域的中心部处凹陷到所述真空空间中的作为最低点的点位，

其中，由使所述最高点与所述最低点彼此连接的直线相对于由所述单位格区域中的多个最高点所形成的平面而形成的角度被定义为弯曲角度，

其中，由所述第一板和所述第二板中的至少一者的表面上的相应单位格形成多个弯曲部，所述单位格区域中的至少一者的弯曲角度等于或大于0.25*10^(-3)拉德且等于或小于1.0*10^(-3)拉德；以及

其中，所述真空空间的真空度等于或大于1.8×10^(-6)托且等于或小于2.65×10^(-1)托。

2.根据权利要求1所述的真空绝热体，其中，当所述第一板和所述第二板中的所有板的厚度为T，以及所述多个杆之间的预定间距为P时，满足不等式T>0.033×P。

3.根据权利要求1所述的真空绝热体，其中，在所述第一板和所述第二板中的每一者的表面上形成的所有单位格区域的弯曲角度的范围被限制为等于或小于0.75*10^(-3)拉德。

4.根据权利要求1所述的真空绝热体，其中，当所述第一板和所述第二板中的所有板的厚度为T，以及所述多个杆之间的预定间距为P时，满足不等式T>0.033×P+0.067。

5.根据权利要求4所述的真空绝热体，其中，在所述第一板和所述第二板中的每一者的表面上形成的所有单位格区域的弯曲角度的范围被限制为等于或小于0.5*10^(-3)拉德。

6.根据权利要求1所述的真空绝热体，其中，所述单位格的几何中心与每个所述杆所位于的点之间的温度差小于0.5℃。

7.根据权利要求1所述的真空绝热体，其中，所述支撑件由比所述第一板和第二板低的辐射率的材料制成。

8.根据权利要求1所述的真空绝热体，其中，所述第一板和所述第二板的刚度大于所述支撑件。

9.根据权利要求1所述的真空绝热体，其中，在所述第一板与所述第二板之间的热传递中，固体传导热大于辐射传热，且气体传导热最小。