ТЕЛО ВАКУУМНОЙ ИЗОЛЯЦИИ
VACUUM INSULATION BODY

Данное изобретение относится к телу вакуумной изоляции по меньшей мере с одной вакуум-плотной оболочкой и по меньшей мере с одной областью вакуума, которая окружена оболочкой, причем оболочка снабжена по меньшей мере одним отверстием, в частности по меньшей мере одним штуцером вакуумирования, для вакуумирования области вакуума, и причем в теле вакуумной изоляции находится по меньшей мере один адсорбирующий материал, который частично или полностью расположен в области указанного отверстия.
Из уровня техники известно использовать, например, для теплоизоляции холодильных или морозильных аппаратов тела вакуумной изоляции, которые находятся в области между внешней оболочкой аппарата и внутренним контейнером или внутренней стороной двери.
Последующие соображения никоим образом не ограничены холодильными и/или морозильными аппаратами, а относятся к теплоизолированным емкостям в целом.
Подобные тела вакуумной изоляции выполнены, как правило, из вакуум-плотной оболочки, которая окружает по меньшей мере одну окруженную оболочкой область вакуума. В этой области вакуума находится материал основы или сердцевины, который придает телу вакуумной изоляции необходимую механическую устойчивость, и который предотвращает помимо этого то, что стороны оболочки прилегают друг к другу, если преобладает вакуум.
Если в область вакуума проникает газ, то он вызывает повышение давления газа, а также повышение теплопроводности и уменьшает, таким образом, эффективность тела вакуумной изоляции. В частности, проникновение воды через оболочку изоляционного тела ввиду более высоких скоростей проникновения по сравнению с кислородом и азотом является решающим для повышения теплопроводности тела вакуумной изоляции.
Для того чтобы сокращать или полностью исключать подобный отрицательный эффект, известно укладывать в область вакуума материал с высокой адсорбционной способностью для воды, для того чтобы даже при проникновении водяного пара удерживать парциальное давление в области вакуума на низком уровне. В качестве такого материала принимается во внимание, например, цеолит. Также материалы, которые благодаря хемосорбции кислорода и азота удерживают свое парциальное давление на низком уровне ("геттеры"), принимаются во внимание и служат равным образом для того, чтобы замедлять старение тела вакуумной изоляции, вызванное проникновением этих газов, и таким образом сохранять теплоизоляционные свойства как можно дольше.
Для того чтобы создавать вакуум в области вакуума, тело вакуумной изоляции снабжено штуцером вакуумирования, к которому прикладывается низкое давление, и через который газ вытягивается из области вакуума. Весь газ или существенная часть газа должна удаляться из внутреннего пространства тела вакуумной изоляции или из материала сердцевины через штуцер вакуумирования. Для этого адсорбирующий материал может располагаться в области упомянутого отверстия тела вакуумной изоляции или его оболочки, вследствие чего создание вакуума можно выполнять более эффективно.
Если создание вакуума завершено, то штуцер вакуумирования, говоря о котором, речь идет, например, о пленочном рукаве, антидиффузионно, то есть вакуум-плотно закупоривается, например, посредством термической сварки.
В основе данного изобретения лежит задача усовершенствовать тело вакуумной изоляции указанного вначале типа таким образом, что создание вакуума можно выполнять наиболее надежным и экономичным образом.
Эта задача решается с помощью тела вакуумной изоляции с признаками пункта 1 формулы изобретения, согласно которому предусмотрено то, что вокруг отверстия и внутри области вакуума расположена по меньшей мере одна пластина, которая образует стенку пространства, в котором находится адсорбирующий материал.
Пластина предотвращает то, что оболочка или покрывная пленка тела вакуумной изоляции воспроизводит контур адсорбирующего материала, который может иметься, например, в виде шариков или засыпки, причем пленка при определенных условиях даже повреждалась бы. Таким образом, пластина представляет собой защиту покрывной пленки от повреждения адсорбирующим материалом, который без пластины вдавливается при определенных условиях в пленку или оболочку. Это вдавливание или воспроизведение контура может приводить не только к повреждению оболочки, но и к тому, что проточные каналы между шариками или тому подобным блокируются. Проточные же каналы между адсорбирующим материалом и пластиной существуют, так как пластина выполнена таким образом, что адсорбирующий материал даже при образовании вакуума не вдавливается или вдавливается, в крайнем случае, несущественно в пластину.
Дальнейшим преимуществом пластины является хорошая возможность присоединения для нагревательного устройства, как например для нагревательной пластины для нагрева во время процесса вакуумирования.
Согласно изобретению пластина находится внутри области вакуума и ограничивает, по меньшей мере, с одной стороны, предпочтительно со стороны оболочки пространство, в котором находится адсорбирующий материал.
Далее данное изобретение относится к телу вакуумной изоляции с признаками пункта 2 формулы изобретения.
В соответствии с этим пунктом предусмотрено то, что между адсорбирующим материалом и отверстием расположена по меньшей мере одна фасонная деталь, которая имеет одно или несколько отверстий фасонной детали, поперечное сечение потока которых больше чем поперечное сечение потока отверстия оболочки. Такой распределитель потока улучшает переход потока или уменьшает сопротивление потока между адсорбирующим материалом и штуцером вакуумирования, так как свободное поперечное сечение потока увеличивается. Это достигается вследствие того, что поперечное сечение потока фасонной детали больше чем диаметр отверстия оболочки, так что имеется в распоряжении большая поверхность протекания. Таким образом, возможно, что даже при глубокой области вакуума имеется ламинарный поток.
Фасонная деталь служит в качестве первичного распределителя потока или средства для содействия потоку. Она может быть выполнена в виде конструктивного элемента литья под давлением.
В дополнение к этой функции фасонная деталь может образовывать также гнездо для зажимного устройства для приваривания пленочного рукава штуцера вакуумирования и/или для трубы устройства вакуумирования.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрено то, что оба соответствующих изобретению аспекта согласно пунктам 1 и 2 формулы изобретения совмещены, то есть предусмотрена и указанная основная пластина или пластина, и указанная фасонная деталь.
Предпочтительно предусмотрено то, что адсорбирующий материал имеется в виде множества отдельных тел, предпочтительно в виде множества отдельных шариков или других сферических тел и наиболее предпочтительно в виде засыпки.
В дальнейшем варианте осуществления изобретения предусмотрено то, что расположен по меньшей мере один фильтрационный материал, в частности по меньшей мере один нетканый материал, который распространяется между материалом сердцевины, как, например, перлитом, тела вакуумной изоляции и адсорбирующим материалом.
Таким образом, этот фильтрационный материал образует так сказать барьер или границу между материалом сердцевины тела вакуумной изоляции и адсорбирующим материалом, который находится в области отверстия оболочки.
Говоря о фильтрационном материале, речь может идти, например, о волокнистом нетканом материале.
Фильтрационный материал может быть термически сварен с указанной пластиной и/или с указанной фасонной деталью для улучшения потока и/или с самой оболочкой.
В дальнейшем варианте осуществления изобретения предусмотрено то, что вакуум-плотная оболочка состоит из высокобарьерной пленки. Альтернативно или дополнительно может быть предусмотрено то, что вакуум-плотная оболочка снабжена с обеих сторон термосваривающимся слоем.
Далее может быть предусмотрено то, что вакуум-плотная оболочка распространяется вокруг отверстия оболочки. При этом она предпочтительно снаружи прилегает к пластине, так что пластина расположена в области вакуума.
Далее возможно, что указанная пластина и указанное фасонное тело состоят из различных деталей, которые друг с другом, например, зафиксированы или термически сварены, или же соединены другим образом. Однако изобретение включает в себя также тот случай, что пластина и фасонное тело состоят из одной и той же детали или выполнены за одной целое.
В дальнейшем варианте осуществления изобретения предусмотрено то, что адсорбирующий материал расположен, непосредственно прилегая к отверстию оболочки и/или непосредственно прилегая к фасонной детали, также возможно, что адсорбирующий материал расположен таким образом, что он окружает указанное отверстие и/или фасонную деталь.
Адсорбирующий материал может быть расположен в области, которая расположена рядом с отверстием и/или фасонной деталью. Предпочтительно он расположен таким образом, что протекающий при создании вакуума через отверстие газ частично или полностью протекает сквозь адсорбирующий материал.
В дальнейшем варианте осуществления изобретения предусмотрено то, что адсорбирующий материал выполнен таким образом, что он адсорбирует воду и/или азот и/или кислород. Возможно, что, говоря об адсорбирующем материале, речь идет по меньшей мере об одном газопоглотителе (геттере) и/или о цеолите. Дополнительно или альтернативно цеолиту может также использоваться другой или дальнейший сушильный агент. Таким образом, понятие цеолит означает также заменитель для любого другого или дальнейшего агента сушки.
Далее данное изобретение относится к теплоизолированной емкости, предпочтительно к холодильному и/или морозильному аппарату по меньшей мере с одним корпусом и по меньшей мере с одним темперированным и предпочтительно охлажденным внутренним пространством, которое окружено корпусом, а также по меньшей мере с одним запорным элементом, посредством которого темперированное и предпочтительно охлажденное внутреннее пространство может закрываться, причем между темперированным и предпочтительно охлажденным внутренним пространством и наружной стенкой емкости и предпочтительно аппарата находится по меньшей мере одно промежуточное пространство, в котором находится по меньшей мере одно тело вакуумной изоляции согласно изобретению.
Таким образом, тело вакуумной изоляции может быть расположено между внешней оболочкой и внутренним контейнером корпуса или же между внешней и внутренней стороной двери или иного запорного элемента.
Наиболее предпочтительно исполнение, при котором между ограничивающей внутреннее пространство внутренней стенкой и внешней оболочкой расположена теплоизоляция, которая состоит из системы полного вакуума. Под ней следует понимать теплоизоляцию, которая исключительно или преимущественно состоит из вакуумированной области, которая заполнена материалом сердцевины. Граница этой области может образовываться, например, посредством вакуум-плотной пленки и предпочтительно посредством высокобарьерной пленки. Таким образом, в качестве теплоизоляции между внутренней стенкой емкости, предпочтительно аппарата, и внешней оболочкой емкости, предпочтительно аппарата, может иметься исключительно такое пленочное тело, которое имеет окруженную вакуум-плотной пленкой область, в которой преобладает вакуум, и в которой расположен материал сердцевины. Вспенивание и/или панели вакуумной изоляции в качестве теплоизоляции или другая теплоизоляция за исключением системы полного вакуума между внутренней стороной и внешней стороной емкости или аппарата предпочтительно не предусмотрены.
Этот предпочтительный тип теплоизоляции в виде системы полного вакуума может распространяться между ограничивающей внутреннее пространство стенкой и внешней оболочкой корпуса и/или между внутренней стороной и внешней стороной запорного элемента, как например двери, откидной крышки, заслонки или тому подобного.
Система полного вакуума может получаться таким образом, что оболочка из газонепроницаемой пленки заполняется материалом сердцевины и затем вакуум-плотно запечатывается. В одном варианте осуществления и заполнение, и вакуум-плотное запечатывание оболочки осуществляется при нормальном или атмосферном давлении. Вакуумирование осуществляется в этом случае посредством подключения подходящего, вделанного в оболочку стыковочного места, например, штуцера вакуумирования, который может иметь клапан, к вакуумному насосу. Предпочтительно, во время вакуумирования преобладает за пределами оболочки нормальное или атмосферное давление. В этом варианте осуществления предпочтительно никогда во время изготовления не требуется помещать оболочку в вакуумную камеру. В этом отношении в варианте осуществления можно отказаться во время изготовления вакуумной изоляции от вакуумной камеры.
Как было выше указано, адсорбирующий материал состоит предпочтительно из шариков цеолита и/или из шариков другого сушильного материала. Эти шарики отделяются от материала сердцевины (например, перлита) тела вакуумной изоляции предпочтительно фильтрационным нетканым полотном. Последнее предпочтительно приварено к указанной пластине, а также к распределителю потока, то есть к фасонной детали. Пластина и распределитель потока или фасонная деталь могут соединяться друг с другом посредством стопорного соединения или же другим образом.
Предпочтительным является то, что фильтрационный материал выступает со всех сторон наружу за пластину, которая обозначается также как основная пластина, так как вследствие этого весь конструктивный элемент, включая кусок высокобарьерной пленки, может простым образом соединяться с термосваривающимся слоем (дальнейшей) высокобарьерной пленки тела вакуумной изоляции.
В дальнейшем варианте осуществления изобретения весь конструктивный элемент (фасонная деталь, основная пластина и нетканое полотно) закреплен на куске из высокобарьерной пленки, которая снабжена с обеих сторон термосваривающимися слоями, так как вследствие этого весь узел может объединяться посредством простого соединения термосвариванием в одном процессе.
Таким образом, предпочтительно образуется конструктивный узел, включающий в себя фасонную деталь, основную пластину, нетканое полотно и при необходимости адсорбирующий материал, а также кусок высокобарьерной пленки, причем предпочтительно предусмотрено то, что высокобарьерная пленка конструктивного узла имеет максимальное распространение, то есть образует краевые области конструктивного узла.
Этот конструктивный узел может как таковой подготавливаться и затем соединяться с высокобарьерной пленкой вакуум-плотной оболочки, причем для этого высокобарьерная пленка конструктивного узла вставляется в отверстие высокобарьерной пленки вакуум-плотной оболочки и вакуум-плотно соединяется и предпочтительно сваривается с высокобарьерной пленкой вакуум-плотной оболочки.
Кроме стопорения между пластинообразным материалом или пластиной и фасонной деталью принимается во внимание также, например, их термическая сварка друг с другом.
Под вакуум-плотной или антидиффузионной оболочкой, или под вакуум-плотным, или антидиффузионным соединением, или под понятием высокобарьерная пленка предпочтительно понимается оболочка или соединение, или пленка, при помощи которых проникновение газа в тело вакуумной изоляции сокращено настолько, что вызванное проникновением газа повышение теплопроводности тела вакуумной изоляции достаточно незначительно в течение его срока службы. В качестве срока службы должен назначаться промежуток времени, например, в 15 лет, предпочтительно в 20 лет и наиболее предпочтительно в 30 лет. Предпочтительно вызванное проникновением газа повышение теплопроводности тела вакуумной изоляции в течение его срока службы находится при значении < 100% и наиболее предпочтительно < 50%.
2
2
2
2
Предпочтительно удельная по площади газопроницаемость оболочки или соединения или высокобарьерной пленки составляет < 10-5 мбар*I/с*м и наиболее предпочтительно < 10-6 мбар*I/с*м (измеренная по ASTM D-3985). Эта газопроницаемость справедлива для азота и кислорода. Для других сортов газа (в частности для водяного пара) имеют место также низкие газопроницаемости предпочтительно в диапазоне < 10-2 мбар*I/с*м и наиболее предпочтительно в диапазоне < 10-3 мбар*I/с*м (измеренные по ASTM F-1249-90). Предпочтительно благодаря этим низким газопроницаемостям достигаются вышеупомянутые незначительные повышения теплопроводности.
Известной из области вакуумных панелей системой покрытия являются так называемые высокобарьерные пленки. Под ними в рамках данного изобретения предпочтительно понимаются однослойные или многослойные пленки (которые предпочтительно являются термосваривающимися) с одним или несколькими барьерными слоями (как правило, металлическими слоями или оксидными слоями, причем в качестве металла или оксида предпочтительно применяется алюминий или оксид алюминия), которые удовлетворяют указанным выше требованиям (повышение теплопроводности и/или удельная по площади газопроницаемость) в качестве барьера против проникновения газа.
Говоря о вышеуказанных значениях или о структуре высокобарьерной пленки, речь идет о примерных предпочтительных данных, которые не ограничивают изобретение.
Темперированное внутреннее пространство в зависимости от типа аппарата (холодильный аппарат, тепловой шкаф и т.д.) либо охлаждено, либо нагрето. Теплоизолированные емкости согласно данному изобретению имеют, по меньшей мере, одно темперированное внутреннее пространство, причем оно может быть охлаждено или нагрето, так что во внутреннем пространстве получается температура ниже или выше окружающей температуры, например в 21°C. Таким образом, изобретение не ограничено холодильными и/или морозильными аппаратами, а относится в целом к аппаратам с темперированным внутренним пространством, например, также к тепловым шкафам или тепловым витринам.
В варианте осуществления предусмотрено то, что, говоря о соответствующей изобретению емкости, речь идет о холодильном и/или морозильном аппарате, в частности о бытовом домашнем аппарате или промышленном холодильном аппарате. Например, охвачены такие аппараты, которые предусмотрены для стационарного размещения в домашнем хозяйстве, в гостиничном номере, на промышленной кухне или в баре. Например, речь может также идти о холодильнике для вина. Далее изобретением также охвачены холодильные и/или морозильные витрины (прилавки). Соответствующие изобретению аппараты могут иметь место соединения для подключения к электроснабжению, в частности к домашней электросети (например, штепсельную вилку) и/или вспомогательные средства установки или встраивания, как например регулируемые ножки или место соединения для фиксации внутри мебельной ниши. Например, говоря об аппарате, речь может идти о встраиваемом аппарате или же об отдельно стоящем аппарате.
Предпочтительно емкость или аппарат выполнена или выполнен таким образом, что она/он может эксплуатироваться с переменным напряжением, как например с домашним напряжением сети например в 120 В и 60 Гц или 230 В и 50 Гц. В альтернативном варианте осуществления возможно, что емкость или аппарат выполнена или выполнен таким образом, что она/он может эксплуатироваться с постоянным током напряжения например в 5 В, 12 В или 24 В. В этом исполнении может быть предусмотрено то, что внутри или снаружи аппарата предусмотрен сетевой блок питания со встроенной штепсельной вилкой, при помощи которого эксплуатируется аппарат. Эксплуатация с постоянным напряжением может находить применение в частности в том случае, если емкость имеет термоэлектрический тепловой насос для темперирования внутреннего пространства.
В частности, может быть предусмотрено то, что холодильный и/или морозильный аппарат обладает шкафообразным внешним видом и имеет полезный объем, который доступен для пользователя с передней стороны аппарата (в случае ларя с верхней стороны). Полезный объем может быть разделен на несколько отсеков, все из которых эксплуатируются при одинаковой температуре или при разных температурах. Альтернативно может быть предусмотрен лишь один отсек. Внутри полезного объема или отсека могут быть также предусмотрены вспомогательные средства хранения, как например приемные карманы, выдвижные секции или бутылкодержатели (в случае витрины также перегородки), для того чтобы обеспечивать оптимальное хранение охлажденных или замороженных продуктов и оптимальное использование пространства.
Полезный объем может быть закрыт, по меньшей мере, одной поворачиваемой вокруг вертикальной оси дверью. В случае витрины возможна поворачиваемая вокруг горизонтальной оси откидная крышка или сдвигаемая панель в качестве запорного элемента. Дверь или другой запорный элемент в закрытом состоянии может находиться по существу в герметичном соединении с корпусом посредством проходящего по периметру магнитного уплотнения. Предпочтительно также дверь или другой запорный элемент теплоизолирована, причем теплоизоляция может достигаться посредством вспенивания и при необходимости посредством панелей вакуумной изоляции или же предпочтительно посредством системы вакуума и наиболее предпочтительно посредством системы полного вакуума. На внутренней стороне двери могут быть при необходимости предусмотрены дверные карманы, для того чтобы также там была возможность хранить охлажденные продукты.
3
3
3
В варианте осуществления речь может идти о малом аппарате. У подобных аппаратов полезный объем, который задан внутренней стенкой емкости, составляет, например, менее 0,5 м, менее 0,4 м или менее 0,3 м. Габаритные размеры емкости или аппарата находятся предпочтительно в диапазоне до 1 м относительно высоты, ширины и глубины.
Дальнейшие подробности и преимущества изобретения разъясняются более подробно при помощи изображенного на чертеже примера осуществления.
Единственная фигура показывает на виде в перспективе в разрезе примерную конструкцию соответствующего изобретению тела вакуумной изоляции в области штуцера вакуумирования. Тело вакуумной изоляции включает в себя высокобарьерную пленку 10, которая окружает область вакуума, которая согласно фигуре распространяется выше изображенного фрагмента высокобарьерной пленки 10.
Система согласно фигуре может также подготавливаться как таковая, то есть в виде конструктивного узла (с или без агента сушки или газопоглотителя 60) и затем вакуум-плотно соединяться с дальнейшей высокобарьерной пленкой тела вакуумной изоляции в рамках процесса изготовления.
Ссылочная позиция 20 обозначает пластину или основную пластину, которая изготовлена из материала, который устойчив к проникновению шариков цеолита при создании вакуума, так что шарики не могут вдавливаться в материал основной пластины 20.
Ссылочная позиция 30 обозначает фильтрационное нетканое полотно, для того чтобы неизображенный материал сердцевины, который находится выше фильтрационного нетканого полотка и выше высокобарьерной пленки, отделять от "адсорбционного насоса" или пространства R. В пространстве R находится адсорбирующий материал 60, говоря о котором, речь может идти, например, о шариках цеолита или о засыпке из шариков цеолита.
Наконец, ссылочная позиция 40 обозначает соответствующую изобретению фасонную деталь, которая служит в качестве распределителя потока или элемента проведения потока от пространства к штуцеру 50 вакуумирования. Штуцер 50 вакуумирования состоит из пленочного рукава и равным образом является вакуум-плотным. Предпочтительно также штуцер 50 вакуумирования состоит из высокобарьерной пленки. Он находится подходящим образом в вакуум-плотном соединении с высокобарьерной пленкой 10.
Как видно далее на фигуре, распределитель потока имеет верхний пластинообразный участок 41, на котором закреплено фильтрационное нетканое полотно 30. Кроме того, изображен нижний участок 42, который, например, термически сварен или соединен другим образом с пластиной 20. Между областями 41 и 42 распространяется замкнутая область 43, которая может иметь, например, форму цилиндра и имеет отверстия, через которые перетекающий при вакуумировании газ вытягивается из пространства R.
Пластинообразный участок 41 может быть газонепроницаемым или же пористым и соответственно может быть снабжен одним или несколькими отверстиями, так что газ может проникать через участок 41.
Таким образом, благодаря использованию распределителя 40 потока можно увеличивать свободное поперечное сечение потока при вакуумировании по сравнению с площадью поперечного сечения штуцера 50 вакуумирования или введенной в него трубы 100 вакуумирования установки создания вакуума и таким образом повышать эффективность при вакуумировании.
Далее на фигуре можно увидеть, что фасонное тело имеет задачу не только создавать условия для вакуумирования пространства R, но и дополнительно еще образовывать гнездо для трубы 100 вакуумирования, которая окружена штуцером 50 вакуумирования.
Область 41 распределителя 40 потока предпочтительно газонепроницаема, так что при вакуумировании газ попадает через нетканое полотно 30 в пространство R и из пространства R через отверстия на распоркообразных областях 43 в трубу 100 вакуумирования.
Пластина 20 предпочтительно выполнена плоской. Она на своей внутренней стороне граничит с пространством R для приема адсорбирующего материала, а на своей наружной стороне с высокобарьерной пленкой 10. Пластина 20 придает системе определенную механическую устойчивость, создает условия для хорошего прилегания нагревательного устройства снаружи, то есть согласно фигуре снизу, и помимо этого предотвращает то, что проточные каналы закупориваются вследствие того, что адсорбирующий материал вдавливается при вакуумировании. Кроме того, высокобарьерная пленка защищается от повреждений вдавливающимся адсорбирующим материалом.