CN111854313A - 真空绝热体 - Google Patents

Abstract

一种真空绝热体包括：第一板，具有第一温度；第二板，具有与所述第一温度不同的第二温度；密封件，密封所述第一板和所述第二板，以提供内部空间，所述内部空间包括主要部分和侧部，并且所述内部空间被设置为处于真空状态；热绝缘体，其设置在所述内部空间的所述主要部分处，或者设置在所述内部空间的所述侧部处，所述热绝缘体被构造成减少所述第一板与所述第二板之间的热传递；以及部件，设置在所述真空绝热体的一部分处。

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8月2日，申请号为201680045935.9(PCT国际申请号为PCT/KR2016/008501)，发明名称为“真空绝热体及冰箱”的发明专利申请的分案申请。

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。

发明内容

技术问题

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。

技术方案

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。

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，以提供第三空间，该第三空间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；支撑单元，保持第三空间；抗热单元(heat resistance unit)，用于减少第一板构件与第二板构件之间的传热量；排气端口，第三空间中的气体通过排气端口排出；外围绝热材料，作为预先形成的单独模压的产品，固定到第三空间的边缘；以及衬垫，其至少一部分被固定到外围绝热材料，以提供第一空间与第二空间之间的边界。

真空绝热体可以包括：抗传导片，能够阻止沿着用于第三空间的壁流动的热传导；以及侧框架，提供用于第三空间的至少一个外壁，侧框架被紧固到第二板构件和抗传导片。外围绝热材料可以被保持到第一板构件、第二板构件和侧框架中的至少一个，从而固定外围绝热材料的位置。

真空绝热体可以包括侧框架绝热材料，该侧框架绝热材料插入外围绝热材料的空的空间，以增加外围绝热材料与外围绝热材料的外部部件的接触力。

外围绝热材料可以由EPS或EPDM制成。外围绝热材料的厚度可以等于或大于第三空间的高度，并且可以被设置为等于或小于第三空间的高度的两倍(大于等于第三空间的高度且小于等于第三空间的高度的两倍)。

真空绝热体还可以包括抗传导片，所述抗传导片能够阻止沿着用于第三空间的壁的热传导。外围绝热材料可以通过覆盖抗传导片来进行热绝缘。衬垫可以通过在外围绝热材料的外侧处覆盖抗传导片来进行热绝缘。

外围绝热材料可以包括作为彼此分开的两个不同构件的第一外围绝热材料和第二外围绝热材料。第一外围绝热材料与第二外围绝热材料可以在两个不同点处彼此接触。

真空绝热体可以包括绝热材料保持端，该绝热材料保持端通过弯曲第二板构件的边缘部而形成，以固定外围绝热材料。

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，以提供第三空间，该第三空间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；排气端口，通过排气端口排出第三空间中的气体；以及外围绝热材料，作为预先形成的单独模压的产品，固定到第三空间的边缘。

抗热单元可以包括至少一个抗传导片，其被设置为比第一板构件和第二板构件中的每个更薄的弯曲表面，以阻止沿着用于第三空间的壁流动的热传导。外围绝热材料可被设置成覆盖抗传导片。

第三空间的真空度可以等于或大于1.8×10^-6托并等于或小于4.5×10^-3托(大于等于1.8×10^-6托且小于等于4.5×10^-3托)。

抗热单元可以包括设置在第三空间内呈板状的至少一个抗辐射片，或者可以包括多孔材料，以阻止第三空间内的第二板构件与第一板构件之间的辐射传热(radiationheat transfer)。

密封部可以包括焊接部。

在又另一实施例中，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中，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，其中门包括真空绝热体，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，以提供真空空间部，该真空空间部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；支撑单元，保持真空空间部；抗热单元，至少包括能够阻止用于第三空间的壁流动的热传导的抗传导片，以减少第一板构件与第二板构件之间的传热量；排气端口，真空空间部中的气体通过排气端口排出；以及外围绝热材料，作为预先形成的单独模压的产品，固定到第三空间的边缘，其中冰箱还包括可旋转地支撑主体和门的铰接件，其中铰接件的铰接轴被紧固到主体，且铰接件的至少一部分被紧固到外围绝热材料。

外围绝热材料可以包括作为彼此分开的两个不同构件的第一外围绝热材料和第二外围绝热材料。第一外围绝热材料与第二外围绝热材料可以在两个不同点处彼此接触。

冰箱可以包括衬垫，该衬垫被固定到外围绝热材料，以提供第一空间与第二空间之间的边界，衬垫覆盖抗传导片。

冰箱可以包括侧框架绝热材料，所述侧框架绝热材料被插入外围绝热材料的空的空间，以增加外围绝热材料与外围绝热材料的外部部件的接触力。

有利效果

根据本公开，能够获得足够的真空绝热效果。根据本公开，能够实现细长型门。根据本公开，能够实现工业上可应用于诸如冰箱等产品的细长型门。

在附图及下文的描述中阐述了一个或多个实施例的细节。从下文的描述及附图、以及权利要求书中将清楚地得到其他特征。

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是详细示出根据实施例的真空绝热体的视图。

图6是根据实施例的真空绝热体的分解立体图。

图7是真空绝热体的任一个边缘部的剖视图。

图8是示出衬垫被固定到外围绝热材料的状态的视图。

图9是示出紧固外围绝热材料的过程的视图。

图10是根据实施例的真空绝热体的边缘部的剖视图。

图11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。

图12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。

图13示出通过比较真空压力和气体传导率得到的图形。

图14是示出将真空绝热体应用于根据实施例的门中门型冰箱的情况的示意性剖视图，其中图14a示出应用典型发泡聚氨酯的情况，图14b示出应用真空绝热体的情况。

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。

参考图1，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。

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，示出主体侧真空绝热体和门侧真空绝热体，其中门侧真空绝热体处于前壁的一部分被移除的状态，主体侧真空绝热体处于顶壁和侧壁被移除的状态。此外，为了方便理解，示意性地示出抗传导片处的部分的截面。

参考图2，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处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挡辐射热的传递，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可以被设置为曲形形状。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的量。

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/A△T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△T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。

图5是详细示出根据实施例的真空绝热体的视图。图5中提出的实施例可以优选地被应用于门侧真空绝热体，图4所示的真空绝热体中的图4b所示的真空绝热体的描述可以被应用于没有提供具体描述的部分。

参考图5，真空绝热体的内部(即，中间部)可以在真空状态下被热绝缘，并且真空绝热体的边缘部通过单独模压的外围绝热材料90热绝缘。外围绝热材料90可以通过固定使用绝热材料(例如EPS(泡沫聚苯乙烯)或EPDM)预先形成的模压产品来制造，该绝热材料具有1W/mk或更小的热导率。

外围绝热材料90的厚度可以被设置为等于真空绝热体的中间部的厚度的水平。由于真空绝热体的边缘部和中间部被设置为具有相同的厚度，所以可以制造细长型门。而且，能够使应用真空绝热体的诸如冰箱的设备的内部容积最大化。特别地，可以去除边缘部处不必要的空间。

当使用发泡聚氨酯形成对应于外围绝热材料90的尺寸的空间时，由于所形成的空间的厚度很薄而不能获得充分的绝热效果。因此，优选地设置单独模压的外围绝热材料。

该实施例的真空绝热体包括提供用于低温空间的壁的第一板构件10、提供用于高温空间的壁的第二板构件20、以及被限定为第一板构件10与第二板构件20之间的空间部的真空空间部50。此外，真空绝热体包括用于阻挡第一板构件10与第二板构件20之间的热传导的抗传导片60。

另外，真空绝热体包括侧框架70，该侧框架被紧固到抗传导片60和第二板构件20以提供用于真空空间部50的一部分的壁。侧框架70的紧固部可以通过焊接形成。支撑单元30可以被设置在真空空间部50内，且该支撑单元能够保持真空空间部50的间隙。

衬垫80可以被固定到外围绝热材料90。衬垫80优选地被设置到至少覆盖抗传导片60的外侧的结构中。因此，外围绝热材料90可以为包括至少抗传导片60的外表面的区域提供绝热效果。可以借助真空空间部50使抗传导片60的内表面热绝缘，以及可借助外围绝热材料90使抗传导片60的外表面热绝缘。

如上所述，抗传导片60中发生突然的温度变化，因此可以进一步增加通过抗传导片60的外表面的热损失。因此，优选地借助衬垫80使抗传导片60热绝缘。可以容易想到，衬垫80可以使第一空间和第二空间彼此屏蔽。

如上所述，外围绝热材料90被设置在真空绝热体的边缘部。外围绝热材料90的厚度被设置为等于真空绝热体的中间部的厚度的水平，以便实现细长型门。当还需要提高绝热性能时，外围绝热材料90可以被设置为其厚度比真空绝热体的中间部的厚度大大约两倍。

如果外围绝热材料90的厚度减小，外围绝热材料90则不能提供使铰接轴安装在外围绝热材料处的厚度。由于诸如扭力弹簧等部件被插入铰接轴中，所以外围绝热材料90需要预定厚度或更大的厚度。因此，当使用真空绝热材料来设置门时，构成铰接件95(见图6)的铰接轴96可以被设置到主体上。当设置两个门时，铰接轴96可以被安装在能够保证恒定厚度的内门处。因此，通过诸如螺钉的紧固工具来紧固铰接件(而非铰接轴)的另一端时，可以紧固真空绝热体。

在这种情况下，作为旋转轴的铰接轴96可以变得距衬垫80更远。当铰接轴96与衬垫80之间的距离增大时，在作为门的真空绝热体被打开或被关闭时可少量推挤衬垫80。例如，当门被关闭时，衬垫80的一侧接触主体，随后衬垫80的另一侧接触主体。在衬垫80的一侧接触主体之后，衬垫80的这一侧借助其与主体的摩擦力而没有相对于主体滑动。因此，衬垫80可以变形。

随着旋转轴与衬垫80之间的距离增加，可减小衬垫80的变形，因而可以提高衬垫80的操作可靠性。例如，衬垫80自身或邻近衬垫80的多个部件之间的距离可以被保持为具有初始设计的数值。在这种情况下，可以准确地防止抗传导片60的绝热性能的退化。特别地，能够防止由于衬垫80的退化导致的抗传导片60的绝热性能的退化(这可能在长时间使用衬垫时发生)。

图6是根据实施例的真空绝热体的分解立体图。

参考图6，第一板构件10和第二板构件20被设置为形成真空空间部50。第一板构件10可以被设置在第二板构件20的内表面的一部分处，并且没有设置第一板构件10的真空绝热体的边缘部可以借助外围绝热材料90热绝缘。外围绝热材料90可以被设置为一形状，在该形状中该外围绝热材料被分为第一外围绝热材料901和第二外围绝热材料902。为了方便紧固，设置了外围绝热材料90且其可以被设置成另一种形状。在下文中将描述第一外围绝热材料901与第二外围绝热材料902之间的紧固。

排气端口40和吸气端口41可以被设置在第一板构件10的预定位置处。抗传导片60被设置在第一板构件10的外圆周处，侧框架70被紧固到抗传导片60和第二板构件20，以提供作为密封空间的真空空间部50。这里，侧框架70与第二板构件20彼此紧固所在的位置可以被设置为第二板构件20的边缘部。因此，能够防止由于沿着侧框架70传递的热空气而形成露水。而且，能够使用户用肉眼看不到由在侧框架70与第二板构件20彼此紧固时生成的热导致的第二板构件20的变形。

真空空间部50内设有用于保持真空空间部50的间隙的支撑单元30，并且可以设置抗辐射片32以获得辐射绝热效果。

借助外围绝热材料90使真空绝热体的边缘部热绝缘。更特别地，第一外围绝热材料901和第二外围绝热材料902被设置为一形状，在该形状中第一外围绝热材料901和第二外围绝热材料902弯曲两次以分别从真空绝热体的上侧和下侧插入。第一外围绝热材料901和第二外围绝热材料902可以通过保持到侧框架70和第一板构件10的至少一部分来固定。这将在下文中详细描述。此外，衬垫80可以被紧固到外围绝热体90。

铰接件95可以分别被紧固到真空绝热体的上端和下端。铰接件95的铰接轴96可以被放置在真空绝热体的外侧处。铰接轴96可以被固定到冰箱中的主体上。

图7是真空绝热体的任一边缘部的剖视图。

参考图7，第一板构件10和第二板构件20形成真空空间部50，第二板构件20被弯曲而从真空空间部50进一步延伸。特别地，第二板构件20的端部被弯曲成袋状，以提供第一绝热材料保持端91。第一绝热材料保持端91可以仅被设置在真空绝热体的左边缘部/右边缘部处，以支撑外围绝热材料90。如果在左侧/右侧处插入外围绝热材料90，那么第一绝热材料保持端91则可以仅被设置在真空绝热体的上边缘部/下边缘部处。

第二绝热材料保持端92可以被设置在第一板构件10的端部处。随着外围绝热材料90的两个端部分别被保持到第一绝热材料保持端91和第二绝热材料保持端92，外围绝热材料90可以被固定。根据上述结构，外围绝热材料90的位置可以以如下方式被固定：外围绝热材料90被保持到第一绝热材料保持端91和第二绝热材料保持端92并随后更深地滑动。虽然已经示出外围绝热材料90没有接触抗传导片60的曲形外表面，但本公开并不局限于此，外围绝热材料90还可以被设置为覆盖抗传导片60的外表面的形状。通过在第一绝热材料保持端91与设置到侧框架70的竖直弯曲部之间使第一绝热材料保持端91与侧框架70彼此推挤的动作，外围绝热材料90可以被固定。

侧框架70的端部可以作为例如焊接部而被紧固在第二板构件20的边缘部处。

凹槽82可以被设置在外围绝热材料90的内表面中，衬垫保持端81可以被设置在外围绝热材料90的另一侧处。根据上述结构，当形成衬垫80的外观时，可以设置一袋状部(pocket)，衬垫保持端81可以通过该袋装部保持，且还可以设置一构件，该构件可以被强制插入凹槽82中。根据上述构造，当固定衬垫80时，衬垫保持端81被插入并固定到袋状部中，然后将构件强制插入凹槽82中，从而固定衬垫80。衬垫80可以被设置为具有弹性的构件，因此，在当衬垫80被插入时衬垫80变形的情况下，可以容易地获得上述强制插入。

图8是示出衬垫被固定到外围绝热材料的状态的视图。参考图8，可以看出，衬垫通过凹槽和衬垫保持端被稳定地固定。同时，衬垫80可以通过覆盖抗传导片60的外侧来进行热绝缘。因此，对于发生突然的温度变化的部分，还可以进一步提升热绝缘的可靠性。

图9是示出紧固外围绝热材料的过程的视图。

参考图9，外围绝热材料90的任一个进入部(entry portion)被插入绝热材料保持端91和92，并且外围绝热材料90还沿绝热材料保持端91和92的长度方向被插入到端部，从而紧固外围绝热材料90。

同时，外围绝热材料90是由树脂制成的单独的模压产品，因此外围绝热材料90与另一部件的接触力可以被减小。当接触力减小时，由于外围绝热材料90与另一部件之间的间隙而可能发生绝热损失。当减小装配误差以增加接触力时，外围绝热材料90的插入过程中的摩擦增大，因此可能难以插入外围绝热材料90。本文将提出能够解决这个问题的实施例。

图10是根据实施例的真空绝热体的边缘部的剖视图。

参考图10，外围绝热材料90的内部空间的一部分被设置为空的空间。单独的绝热材料可以附加地被插入空的空间中。该单独的绝热材料可以被称为侧框架绝热材料100。

如果侧框架绝热材料100被插入外围绝热材料90的内部空间，则外围绝热材料90的外部还可以紧密地被附接到侧框架70。应该理解的是，侧框架绝热材料100也紧密地被附接到侧框架70。此外，通过在插入期间发生的空的空间的变形，可以更容易地将可能难以插入的外围绝热材料90插入绝热材料保持端91和92。在外围绝热材料90被插入之后，侧框架绝热材料100也被插入空的空间中，使得外围绝热材料90和侧框架70能够更精确地彼此接触。

与外围绝热材料90相同的材料可以被用作侧框架绝热材料100的材料。

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11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11，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12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12，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(Torr，真空压强单位)。

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13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14是示出将真空绝热体应用于根据实施例的门中门型冰箱的情况的示意性剖视图。图14a示出应用典型发泡聚氨酯的情况，以及图14b示出应用真空绝热体的情况。

参考图14，门中门型冰箱包括被放置在冰箱外侧的第一门300或301和被放置在冰箱内侧的第二门200或201。典型发泡聚氨酯被应用于第一门301，因此可以使放置篮部的前后方向的宽度变窄。另一方面，实施例的第一门300能够被制造为细长的门，因此可以预期的是，将使放置篮部的前后方向的宽度变宽。为了最大限度地发挥这种细长的门的优势，优选地考虑将第二门200沿前后方向的宽度设置得较长。例如，可设置门扩展部250以补偿第二门200的厚度，该厚度对应于在使用典型发泡聚氨酯的门被替换为该实施例的细长的门时所减小的宽度。门扩展部250可以配备有其操作所需的部件。替代地，门扩展部250中可设有额外的绝热材料，以便获得绝热效果。

在本公开的描述中，真空绝热体的每个实施例中用于执行相同动作的部件可以通过适当地改变另一实施例的形状或尺寸而被应用于另一实施例。相应地，仍可以容易地提出另一实施例。例如，在详细的描述中，在适用为门侧真空绝热体的真空绝热体的情况下，通过适当地改变真空绝热体的形状和结构，真空绝热体可以被应用为主体侧真空绝热体。

虽然已经参考多个示意性实施例来描述这些实施例，但应该理解的是，本领域技术人员可以设计将落入本公开的原理的精神和范围内的多种其他修改和实施例。更特别地，在本公开、附图和随附权利要求书的范围内，能够对主题组合布置的组成部分和/或布置作出多种变型和修改。除了对组成部分和/或布置的变型和修改之外，对于本领域技术人员而言，替代性用途也将是显而易见的。

工业实用性

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 (19)

1.一种真空绝热体，包括：

第一板，具有第一温度；

第二板，具有与所述第一温度不同的第二温度；

密封件，密封所述第一板和所述第二板，以提供内部空间，所述内部空间包括主要部分和侧部，并且所述内部空间被设置为处于真空状态；

热绝缘体，其设置在所述内部空间的所述主要部分处，或者设置在所述内部空间的所述侧部处，所述热绝缘体被构造成减少所述第一板与所述第二板之间的热传递；以及

部件，设置在所述真空绝热体的一部分处。

2.根据权利要求1所述的真空绝热体，其中，所述绝热体在所述内部空间内包括抗辐射片，或者在所述内部空间内包括多孔材料。

3.根据权利要求1所述的真空绝热体，其中，所述部件包括屏蔽部，该屏蔽部作为绝热结构被设置在所述内部空间的外部；或者所述部件包括外围绝热体，所述外围绝热体作为所述真空绝热体的一部分被设置在所述内部空间的外部。

4.根据权利要求3所述的真空绝热体，其中，所述外围绝热体的厚度等于或大于所述内部空间的高度。

5.根据权利要求4所述的真空绝热体，其中，所述外围绝热体的厚度是所述真空绝热体的中间部分的厚度的大约两倍。

6.根据权利要求1所述的真空绝热体，其中，所述内部空间被设置为与所述部件重叠，使得从所述部件向所述第二板的前部的热传递减小。

7.根据权利要求6所述的真空绝热体，其中，所述内部空间设置在所述部件的内边缘的内侧和所述部件的外边缘的外侧之间，所述部件的内边缘被设置为朝向邻近所述第一板的第一空间，并且所述部件的外边缘被设置为朝向邻近所述第二板的第二空间。

8.根据权利要求1所述的真空绝热体，包括抗传导片，以阻止沿着用于所述内部空间的壁流动的热传导，其中所述热绝缘体被设置为不与所述部件重叠，从而减少从所述部件向所述第二板的前部的传导的热传递。

9.根据权利要求8所述的真空绝热体，其中，所述抗辐射片或所述多孔材料被设置在所述部件的内边缘的内侧，或者所述部件的外边缘的外侧，所述部件的内边缘被设置为朝向邻近所述第一板的第一空间，并且所述部件的外边缘被设置为朝向邻近所述第二板的第二空间。

10.根据权利要求1所述的真空绝热体，其中，所述热绝缘体被设置为与所述部件重叠，使得从所述部件向所述第二板的前部的辐射的热传递减小。

11.根据权利要求10所述的真空绝热体，其中，所述热绝缘体设置在所述部件的内边缘的内侧和所述部件的外边缘的外侧之间，所述部件的内边缘被设置为朝向邻近所述第一板的第一空间，所述部件的外边缘被设置为朝向邻近所述第二板的第二空间。

12.根据权利要求10所述的真空绝热体，其中，所述第二板包括主要部分和侧部，所述内部空间被设置为延伸到所述第二板的主要部分，而不是设置到所述第二板的侧部。

13.根据权利要求12所述的真空绝热体，其中，所述真空绝热体包括主要部分和侧部，所述内部空间被设置为延伸到所述真空绝热体的主要部分而不是设置到所述真空绝热体的侧部。

14.根据权利要求10所述的真空绝热体，其中，所述真空绝热体具有在所述第一板和第二板之间的传热路径，所述传热路径穿过侧框架，并且所述侧框架与所述第二板的前部接触，所述侧框架包括从所述第一板朝向所述第二板延伸的部分。

15.根据权利要求10所述的真空绝热体，其中，所述真空绝热体在所述第一板和第二板之间具有传热路径，所述传热路径穿过侧框架，并且所述侧框架与所述真空绝热体的侧部接触，所述侧框架包括从所述真空绝热体的主要部分朝所述真空绝热体的侧部延伸的部分。

16.根据权利要求1所述的真空绝热体，包括端口，所述端口被设置在所述第一板上。

17.根据权利要求16所述的真空绝热体，其中，所述第一板具有从所述内部空间朝向所述端口排出气体的孔。

18.根据权利要求1所述的真空绝热体，其中，所述端口具有突出结构，所述突出结构向邻近所述第一板的第一空间延伸。

19.根据权利要求18所述的真空绝热体，其中，所述突出结构暴露于邻近所述第一板的所述第一空间。

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