ВАКУУМНЫЙ ИЗОЛЯЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 2018 года по МПК F25D23/06 

Настоящее изобретение касается вакуумного изоляционного элемента, включающего в себя по меньшей мере один оболочковый элемент и по меньшей мере одну диффузионно-плотную оболочку, которая по меньшей мере в отдельных областях примыкает к оболочковому элементу.

Из уровня техники давно известен принцип вакуумной теплоизоляции.

Чтобы изготовить теплоизолированную емкость, такую как, например, холодильное или, соответственно, морозильное устройство, которое должно быть выполнено по принципу вакуумной теплоизоляции, требуется создать вакуум-плотную изоляцию. Так как обычно самонесущая изоляция является трудно реализуемой, если только емкости не являются вращательно-симметричными, обычно используется наполнитель, который придает вакуумному изоляционному элементу соответствующую устойчивость формы и препятствует непосредственно прилеганию друг к другу стенок вакуумного изоляционного элемента после создания вакуума. Этот наполнитель может, например, представлять собой засыпку.

Если используется пористый наполнитель, требование к вакууму снижается, потому что размер пор наполнителя влияет на остаточную теплопроводность газа. Чем меньше поры наполнителя, тем ниже требования к подаваемому вакууму для подавления нежелательного эффекта теплопроводности газа.

Чтобы обеспечить для таких вакуум-изолированных емкостей достаточный срок службы, изоляция, которая окружает вакуумированную область, должна быть в высокой степени вакуум-плотной. В зависимости от вида наполнителя получаются различные требования к точному максимально приемлемому коэффициенту утечки, однако во всех случаях должно гарантироваться наличие высокой вакуум-плотности.

Из уровня техники известно также, например, применение высокобарьерной пленки для создания диффузионной плотности и вместе с тем надлежащей изоляции в качестве ограничения вакуумированной области.

При использовании такого рода оболочек существует, однако, проблема, как они наиболее просто и надежно могут располагаться относительно соответствующих примыкающих стенок, для изготовления, в конечном счете, вакуумного изоляционного элемента.

Если, например, при накладывании оболочки на соответствующий оболочковый элемент или, соответственно, стенки происходят повреждения оболочки, срок службы вакуумного изоляционного элемента, соответственно, ограничен или, соответственно, его пригодность к употреблению с самого начала не обеспечена.

Поэтому в основе настоящего изобретения лежит задача, усовершенствовать вакуумный изоляционный элемент вышеназванного рода в том отношении, чтобы он имел большой срок службы.

Эта задача решается с помощью вакуумного изоляционного элемента с признаками п. 1 формулы изобретения. Соответственно этому предусмотрено, что оболочка имеется в виде предварительно изготовленного чехла или части чехла, который по своей геометрии полностью или практически адаптирован к форме оболочкового элемента. При этом в соответствии с изобретением предусмотрено, что в первом шаге способа изготавливается названный чехол или часть чехла, причем таким образом, чтобы геометрия была полностью или практически адаптирована к форме оболочкового элемента.

Возможно, например, чтобы формообразующий оболочковый элемент представлял собой внутренний резервуар холодильного и/или морозильного устройства. В этом случае оболочка изготавливается таким образом, чтобы она по своей геометрии была практически адаптирована или, соответственно, соответствовала форме внутреннего резервуара и предпочтительно была выполнена так, чтобы она могла надеваться на него.

Так, например, возможно, чтобы внутренний резервуар или наружный корпус был выполнен не в виде простой коробчатой структуры, а при необходимости имел один или несколько выступов или впадин, как, например, компрессорная ниша. В этом случае оболочка выполняется соответственно, т.е. тоже имеет такого рода ступенчатый уступ, так что достигается наилучшее возможное воспроизведение контура оболочкового элемента. В то время как в первом шаге способа предварительно изготавливается чехол или, соответственно, часть чехла, например, из плоского материала или, соответственно, из пленки, которая затем сваривается или склеивается по кромкам, во втором шаге способа следует установка этой оболочки в определенном положении относительно оболочкового элемента, например путем надевания или вставления, в зависимости от того, должна ли эта оболочка располагаться на наружной или внутренней стороне упомянутого оболочкового элемента.

Благодаря варианту осуществления вакуумного изоляционного элемента, предлагаемому изобретением, практически или полностью устраняются напряжения в оболочке, так что опасность повреждения для этой оболочки соответственно снижена и вакуумный изоляционный элемент имеет, соответственно, большой срок службы.

Оболочка может быть выполнена в виде чехла или, соответственно, в виде части чехла, что подразумевает, что оболочка представляет собой структуру, открытую только с одной стороны или же более чем с одной стороны.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения предусмотрено, что поверхность оболочки больше, чем поверхность оболочкового элемента или участка оболочкового элемента, относительно которого устанавливается в определенном положении оболочка, или, соответственно, что объем оболочки перед установкой на оболочковый элемент больше, чем объем оболочкового элемента, так что оболочка может надеваться или, соответственно, натягиваться на оболочковый элемент.

Таким образом, размеры оболочки в этом примере осуществления по меньшей мере несколько больше, чем соответствующие размеры оболочкового элемента, так что возможно надевание.

Такой вариант осуществления упрощает не только установку оболочки на оболочковый элемент, но и учитывает также, что на оболочковом элементе, могут быть неравномерности, например, в виде испарителя холодильного или, соответственно, морозильного устройства, которые тоже должны одновременно охватываться оболочкой. Если оболочка соответственно выполняется больше, чем оболочковый элемент, не представляет собой проблемы одновременно охватить оболочкой также эти компоненты или, соответственно, неравномерности оболочкового элемента.

Предпочтительно оболочка состоит при этом из избыточного размера пленочного мешка из вакуум-плотной пленки.

В другом варианте осуществления изобретения предусмотрено, что оболочковый элемент имеет один или несколько выступающих вперед или отодвинутых назад контуров, так что оболочка практически или полностью воспроизводит эти контуры.

В этом случае оболочка, таким образом, практически точно по контуру прилегает к оболочковому элементу. Такое прилегание может, например, достигаться за счет того, что между оболочкой и оболочковым элементом создается вакуум или, соответственно, пониженное давление. Если, например, на наружной стороне оболочкового элемента находится испаритель или прочие подводки или другие компоненты, оболочка практически или полностью воспроизводит эти компоненты, т.е. практически или полностью прилегает к ним.

Кроме того, может быть предусмотрено, чтобы оболочка частично или полностью была выполнена в виде высокобарьерной пленки.

Оболочка может быть большими частями склеена или сварена с оболочковым элементом.

Она может окружать оболочковый элемент на его наружной стороне или на ее внутренней стороне или, соответственно, быть вставлена в него.

Она может на своих основных поверхностях состоять из алюминиевой многослойной пленки и в переходных областях этих основных поверхностей иметь металлизированную высокобарьерную пленку, которая вакуум-плотно соединена с алюминиевой многослойной пленкой основных поверхностей.

Таким образом, например, в случае внутреннего резервуара, выполненного в виде короба, можно изготавливать плоскостные участки из названной алюминиевой многослойной пленки, а переходные участки в области граней из металлизированной высокобарьерной пленки, которая вакуум-плотно соединена с алюминиевой многослойной пленкой.

Изготовление оболочки может выполняться в форме, которая по своей конфигурации похожа или соответствует конфигурации оболочкового элемента.

Это соединение двух пленок может, например, осуществляться путем склеивания или сварки.

Настоящее изобретение касается также холодильного и/или морозильного устройства, имеющего по меньшей мере одно охлаждаемое внутреннее пространство и имеющее по меньшей мере одни стенки, по меньшей мере в отдельных областях окружающие это охлаждающее внутреннее пространство, причем эти стенки частично или полностью образуются по меньшей мере одним предлагаемым изобретением вакуумным изоляционным элементом.

Вышеназванный оболочковый элемент может, например, представлять собой внутренний резервуар устройства, который на своей отвернутой от внутреннего пространства стороне снабжен предлагаемой изобретением оболочкой.

В принципе, оболочковый элемент может также представлять собой наружный корпус холодильного и/или морозильного устройства, внутренняя сторона которого, отвернутая от наружной стороны, может быть снабжена предлагаемой изобретением оболочкой. «Оболочка» может быть, таким образом, выполнена также в виде вставки.

Возможно, кроме того, чтобы стенки холодильного и/или морозильного устройства включали в себя при этом, с одной стороны, внутренний резервуар, а с другой стороны, наружную стенку устройства, при этом предпочтительно предусмотрено, что между этими двумя стенками действует вакуум и предпочтительно отсутствует пенистый наполнитель, служащий для теплоизоляции, как это имеет место у известных холодильных и/или морозильных устройств.

Возможно также, чтобы в вакуумированной области между внутренним резервуаром и наружными стенками имелась засыпка, напр., из соединения оксида кремния и/или перлита.

Оболочка может быть частично или полностью склеена с соответствующим оболочковым элементом, т. е., например, с внутренним резервуаром или же с наружным резервуаром или соответственно наружными стенками. Можно не склеивать или не соединять определенные области оболочки оболочковым элементом, чтобы обеспечить возможность определенной гибкости при установке оболочки в определенном положении.

Настоящее изобретение касается также способа изготовления вакуумного изоляционного элемента по одному из пп. 1-5, при этом по меньшей мере одна диффузионно-плотная оболочка устанавливается на по меньшей мере один формообразующий оболочковый элемент, причем эта оболочка имеется в виде предварительно изготовленного чехла или части чехла, который по своей геометрии полностью или практически адаптирован к форме оболочкового элемента.

В качестве одного из шагов способа можно предусмотреть, чтобы предварительно изготовленная оболочка надевалась на оболочковый элемент или вставлялась в него, и при необходимости частично или по всей поверхности соединялась с данным оболочковым элементом.

Чтобы достичь как можно более полного прилегания к оболочковому элементу, может быть предусмотрено, чтобы между оболочкой и оболочковым корпусом создавалось пониженное давление, так чтобы оболочка прилегала к поверхности оболочкового корпуса.

Этот шаг способа приводит к тому, что оболочка частично или полностью воспроизводит контуры оболочкового элемента, такого как, например, внутренний резервуар.

Можно обеспечивать это прилегание с помощью пониженного давления в стадии, на которой снабженный оболочкой внутренний резервуар вставляется, например, в наружный резервуар, кашированный изнутри диффузионно-плотной пленкой.

Возможно, чтобы после этого вставления промежуточное пространство между внутренним резервуаром и наружными стенками или, соответственно, соответствующими оболочками наполнялось засыпкой, такой как, например, перлитовый порошок, и чтобы затем диффузионно-плотные пленки как внутреннего резервуара, так и наружного корпуса вакуум-плотно соединялись друг с другом, так чтобы после этого в область засыпки мог подаваться вакуум.

Сварка соответствующих оболочек или, соответственно, оболочки внутреннего резервуара, а также пленки или, соответственно, оболочки наружного резервуара может осуществляться термически.

Можно, кроме того, с целью равномерного распределения засыпки после наполнения перевернуть систему и посредством вибраций и поочередной подачи пониженного давления и повышенного давления или, соответственно, вентиляции привести порошок в форму, так чтобы ни внутренний резервуар, ни наружный резервуар или, соответственно, наружные стенки не имели выпуклостей или нежелательных контуров.

Когда порошок имеет свою заданную форму или, соответственно, заданное распределение, может производиться вакуумирование области между внутренним резервуаром и наружными стенками, т. е. заданная форма фиксируется посредством подачи пониженного давления.

Другие подробности и преимущества изобретения поясняются подробнее на одном из примеров осуществления, изображенном на чертеже. Показано:

фиг. 1: изображение пленочного мешка из высокобарьерной пленки, который надет на внутренний резервуар;

фиг. 2: система, показанная на фиг. 1, после присасывания оболочки к внутреннему резервуару;

фиг. 3: детальное изображение системы, показанной на фиг. 2; и

фиг. 4: изображение в перспективе внутреннего резервуара, выполненного с испарителем.

На фиг. 4 ссылочным обозначением 10 показан внутренний резервуар, который, например, может состоять из полимерного материала или металла и на своей наружной стороне имеет навивку 12 испарителя в виде одной или нескольких труб, а в своей нижней области - ступенчатую выемку 51.

Чтобы покрыть этот внутренний резервуар пленкой или, соответственно, высокобарьерной пленкой, из пленочного чехла или, соответственно, из рулонного материала, такого как, например, алюминиевая многослойная пленка, имеющая приваренную металлизированную пленку, изготавливается пленочный чехол, который по своему контуру соответствует контуру внутреннего резервуара 10, изображенного на фиг. 4. Это означает, что предварительно изготовленный пленочный чехол также в изображенном здесь примере осуществления состоит из коробчатой области, которая в своей нижней области имеет ступенчатую выемку 52. При этом пленочный чехол представляет собой отображение внутреннего резервуара, причем его внутренний размер превышает наружный размер внутреннего резервуара, так что он может надеваться на внутренний резервуар.

На фиг. 1 показано состояние, в котором пленочный мешок из алюминиевой многослойной пленки или, соответственно, высокобарьерной пленки 20 надет на внутренний резервуар 10.

Для достижения прилегания пленочного чехла к наружной стороне внутреннего резервуара пленочный мешок присасывается и прижимается при этом к поверхности внутреннего резервуара. Это состояние воспроизведено на фиг. 2 и 3.

В этом зафиксированном посредством пониженного давления состоянии соответственно покрытый оболочкой внутренний резервуар может вставляться в наружный контур или, соответственно, в наружный резервуар. Этот наружный резервуар на своей обращенной к внутреннему резервуару стороне тоже имеет высокобарьерную пленку, так что высокобарьерная пленка в целом образуется, с одной стороны, оболочкой 20, показанной на фиг. 2, а с другой стороны, высокобарьерной пленкой, которая образует внутреннюю облицовку наружного резервуара. После вставления и заполнения сыпучим материалом, таким как, например, перлитовый порошок, эти две изоляции вакуум-плотно свариваются друг с другом, так чтобы область засыпки могла вакуумироваться.

На фиг. 3 показано детальное изображение покрытого оболочкой внутреннего резервуара и пояснено, что в оболочке воспроизведены, например, контуры испарителя, которые видны на фиг. 4.

Холодильное и/или морозильное устройство имеет по меньшей мере одно охлаждаемое внутреннее пространство и по меньшей мере одну стенку, по меньшей мере в отдельных областях окружающую охлаждаемое внутреннее пространство. Стенка включает с одной стороны внутренний резервуар, а с другой стороны наружные стенки устройства и образуется частично или полностью по меньшей мере одним вакуумным изоляционным элементом, который включает в себя по меньшей мере одну диффузионно-плотную оболочку, которая примыкает к внутреннему резервуару. Оболочка выполнена в виде предварительно изготовленного чехла или части чехла, который по своей геометрии полностью адаптирован к форме внутреннего резервуара. Использование данной группы изобретений обеспечивает повышение срока службы вакуумного теплоизоляционного элемента. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Холодильное и/или морозильное устройство, имеющее по меньшей мере одно охлаждаемое внутреннее пространство и по меньшей мере одну стенку, по меньшей мере в отдельных областях окружающую указанное охлаждаемое внутреннее пространство, причем стенка включает в себя, с одной стороны, внутренний резервуар, а с другой стороны, наружные стенки устройства, и образуется частично или полностью по меньшей мере одним вакуумным изоляционным элементом, включающим в себя по меньшей мере одну диффузионно-плотную оболочку, которая по меньшей мере в отдельных областях примыкает к внутреннему резервуару, отличающееся тем, что оболочка имеется по меньшей мере частично в виде предварительно изготовленного чехла или части чехла, который по своей геометрии полностью или практически адаптирован к форме внутреннего резервуара.

2. Холодильное и/или морозильное устройство по п. 1, отличающееся тем, что поверхность оболочки больше, чем поверхность внутреннего резервуара или участка внутреннего резервуара, к которому прилегает оболочка.

3. Холодильное и/или морозильное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что внутренний резервуар имеет один или несколько выступающих вперед или отодвинутых назад контуров, и что оболочка практически или полностью воспроизводит эти контуры.

4. Холодильное и/или морозильное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что оболочка частично или полностью выполнена в виде высокобарьерной пленки.

5. Холодильное и/или морозильное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что оболочка на своих основных поверхностях состоит из алюминиевой многослойной пленки, и что в переходных областях указанных основных поверхностей имеется металлизированная высокобарьерная пленка, которая вакуум-плотно соединена с алюминиевой многослойной пленкой.

6. Холодильное и/или морозильное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что в области между внутренним резервуаром и наружными стенками отсутствует пенистый наполнитель, служащий для теплоизоляции.

7. Холодильное и/или морозильное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что в области между внутренним резервуаром и наружными стенками имеется засыпка, в частности, из соединения оксида кремния и/или перлита.

8. Способ изготовления холодильного и/или морозильного устройства по одному из пп. 1-7, отличающийся тем, что по меньшей мере одну диффузионно-плотную оболочку устанавливают на внутренний резервуар, причем оболочка имеется в виде предварительно изготовленного чехла или части чехла, который по своей геометрии полностью или практически адаптирован к форме внутреннего резервуара.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что после накладывания оболочки между оболочкой и внутренним резервуаром создают пониженное давление.