CN1666072A - 真空绝缘冰箱箱体和确定其导热性的方法 - Google Patents

Abstract

一种真空绝缘冰箱箱体，包括当绝缘空间内的压力高于预定值时抽空箱体的绝缘空间(10、12)的抽空系统。箱体设置传感器装置，传感器装置包括都位于抽空系统(10、12)的一部分上的温度传感器(14)和加热器(18)，和按照预定加热循环启动加热器(18)并从温度传感器(14)接收信号的控制系统(16)，这种控制系统能够为抽空系统提供与绝缘空间内的绝缘程度相关的信号。

Description

真空绝缘冰箱箱体和确定其导热性的方法

本发明涉及一种真空绝缘冰箱箱体，该箱体包括当内部压力高于预定值时对箱体的绝缘空间抽空的抽空系统。

对于术语“冰箱”来说，我们指的是内部温度低于室温的多种家用电器，即家用冰箱、立式冷冻器、卧式冷冻器或类似物。用于冷冻的真空绝缘箱体(VIC)可通过如下方式制成，即制造具有气密密封绝缘空间的冷冻箱体并在该空间内填充多孔材料以便支承壁从而抵抗抽空绝缘空间时产生的大气压力。由于渗透而造成空气和水蒸气的侵入，需要泵系统间断地重新抽空该绝缘空间。为冰箱设置几乎连续运转的真空泵的解决方法表示在EP-A-587546，并且该方法确实增加太多的冰箱总体能量消耗。只在实际需要时进行重新抽空对于能量消耗是有利的。因此，现有技术需要一种简单和廉价的绝缘测量系统，该系统适用于只在实际需要时操作冰箱箱体真空泵或类似抽空系统。

本发明提供一种真空绝缘冰箱箱体，该箱体具有所附权利要求所述的这种绝缘测量系统。

按照本发明，该测量系统是测量VIC绝缘材料的绝缘值的系统。采用只需要一个温度传感器的非均衡测量方法。该传感器埋置在抽空的绝缘材料中，最好相对于绝缘空间的厚度在其中央位置。在绝缘空间内的中央位置上，减小外部表面温度中的瞬态扰动。但是，传感器装置可放置在真空空间的任何部分内，但由于外部表面温度的瞬态，可能具有复杂性。还可以将传感器装置放置在抽空绝缘材料的外部上，通过导管连接到主真空绝缘箱体上，主要用来帮助传感器装置的安装。在传感器的附近是可以脉动的热源。将热脉冲控制成小而准确的热量。在热脉冲附近内的绝缘和温度传感器将表示温度的瞬时增加。热脉冲附近的有效导热性、热容量和密度控制温度增长的衰变。希望在冰箱寿命期间保持热容量和密度恒定，但是由于绝缘材料中真空等级的退化将增加导热性。衰变的分析将形成导热性的测量并用作泵送的标准。由于该装置位于绝缘材料中央，解决了外部温度变化的问题。可以在任何速度下将装置施加在绝缘空间的外壁上并用绝缘垫保护。在校正之后，施加温度脉冲之后在特定时间下该装置可记录一个温度以便用作泵送标准。

将参考附图更加详细地描述本发明，附图中：

图1是本发明真空绝缘箱体壁的示意截面图；

图2是表示在导热性的不同条件下热源附近测量的温度和时间之间关系的视图。

参考附图，冰箱箱体包括填充被抽空的多孔绝缘材料12的绝缘的双壁10，该壁具有两个气体难以渗透的壁10a(衬垫)和10b(包装材料)。衬垫10a和包装材料10b两者可以是聚合物材料。绝缘材料12可以是挤压成板状并组装在箱体内的例如硅石和氧化铝的无机粉末、无机和有机纤维、例如聚亚安酯泡沫的开室或半开室结构的注射泡沫体。绝缘材料12连接到可以是物理吸收级(或多个串联的级)或机械真空泵及其组合的公知的抽空系统(未示出)上。

按照本发明，双壁10的绝缘材料12内部埋置连接到控制单元16上的温度探针14。在温度探针14的附近并在其短距离上埋置同样连接到控制单元16上的电加热器18。控制单元16连接到该系统(未示出)上以便抽空绝缘材料12。

按照本发明的第二方面，可以使用加热线作为热源，并接着通过使用相同的线作为电阻温度计来测量线中温度衰变。

为了确定绝缘材料的性能，控制单元16接通电加热器18长达通常1-10s的短时间，并且接通之间的间隔最好在1-30天之间。同时，温度探针14测量加热器18附近温度的突然增加，以及加热器断开时随后的衰变。加热器按照预定脉冲图案进行接通和断开，脉冲之间的时间间隔可按照绝缘材料12、其宽度、衬垫10a和包装材料10b的材料及其厚度进行宽范围变化。温度衰变(图2)受到VIC绝缘材料内的压力以及绝缘材料12的实际导热性的高度影响。在图2左侧表示导热性λ低(低压力)的实例，而图2的右侧表示由于材料12内部压力增加(例如在真空泵上一次介入的几天之后)而造成导热性λ增加时温度衰变的实例。如果在预定时间K，温度低于阈值T，那么这是控制单元16接通真空泵以使得冰箱重新正确运转的时间。当然，对于预定温度来说控制单元16还可确定到达这种温度的时间何时短于阈值。从以上描述中可以清楚的是不需要检测传感器14测量的温度如何随时间变化，这是由于需要只在温度脉冲预定时间之后记录一个温度。

在本发明传感器系统的情况下，由于家用冰箱壁的几何性能，用于经由固体介质进行热扩散的总体能量转换公式可以大致是一维的，其中一个尺寸(厚度)通常小于其他两个(高度和宽度)。同样，尽管导热性λ随时间变化，它不是位置的函数(空间不可变)，从而将热扩散的公式减小到：

$k\×\frac{{\∂}^{2}T}{{\∂x}^2}+q^{\′\′}=\mathrm{\ρ}\×c\×\frac{\∂T}{\∂t}---\left(1\right)$

其中T是温度；

t是时间；

x是在真空壁的厚度上测量的距离；

k是导热性；

q”是壁内部产生的能量；

ρ是密度；以及

c是真空绝缘材料的比热。

根据取决于从属变量T、q”的表达式等的边界和初始条件，等式(1)可具有不同的解决方法。

通常，这些解决方法的形式可以非常复杂，并且对于某些情况，我们必须依赖多种技术以便寻求温度随时间变化的解决方法。从温度作为时间函数变化的计算模拟中，明显的是导热性“k”越大，温度衰变越快。

由于最好定位在冰箱绝缘壁的中央并由于真空绝缘瞬态的热容量，将平稳周围条件下的短期变化，并不影响温度探针测量的“温度与时间的对比”。

因此，测量装置对于以下条件实际上不敏感：

门开启；

由于压缩机循环造成的内部温度变化。

外部(环境变量)和内部温度变化(不同的恒温器设置)两者可在脉冲加热器接通之后的一定预定时间上在探针读取中形成小变化。因此，最好是记录内部和外部温度并将信息输入逻辑，以便随着内置探针的读取控制真空泵接通/断开。

考虑到以上所述，对于精度高于0.2℃的温度测量来说，最好是使用热敏电阻。此外，最好是记录环境和内部温度，并且该信息用来校正按照本发明测量的温度。

Claims (7)

1.一种真空绝缘冰箱箱体，包括当绝缘空间内的压力高于预定值时抽空箱体的绝缘空间(10、12)的抽空系统，其特征在于，箱体设置传感器装置，传感器装置包括都位于抽空系统(10、12)的一部分上的温度传感器(14)和加热器(18)，和按照预定加热循环启动加热器(18)并从温度传感器(14)接收信号的控制系统(16)，这种控制系统能够为抽空系统提供与绝缘空间内的绝缘程度相关的信号。

2.如权利要求1所述的真空绝缘冰箱箱体，其特征在于，温度传感器(14)和加热器(18)两者位于绝缘空间(10、12)内。

3.如权利要求1或2所述的真空绝缘冰箱箱体，其特征在于，温度传感器(14)和加热器(18)是相同的线，该线用于加热目的和温度测量。

4.如上述权利要求任一项所述的真空绝缘冰箱箱体，其特征在于，温度传感器(14)和加热器(18)放置在绝缘空间(10、12)的中央。

5.如上述权利要求任一项所述的真空绝缘冰箱箱体，其特征在于，加热器(18)的加热循环包括一系列加热脉冲。

6.一种确定真空绝缘冰箱箱体的绝缘空间(10、12)的导热性的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：在绝缘空间(10、12)提供预定量的热量，并测量提供热量的区域附近的温度，以便具有这种区域内的温度如何减小的指示，随时间所述减小越快，绝缘空间的导热性越高。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在绝缘空间内以一系列脉冲的方式提供热量。