ВАКУУМНОЕ АДИАБАТИЧЕСКОЕ ТЕЛО И ХОЛОДИЛЬНИК Российский патент 2022 года по МПК F16L59/65 

Перекрестная ссылка на родственные заявки

[1] Эта заявка является заявкой национальной стадии согласно 35 U.S.C §371 США РСТ-заявки № РСТ/KR2019/007761, поданной 26 июня 2019 года, которая заявляет преимущество приоритета заявки на патент Кореи № 10-2018-0074264, поданной 27 июня 2018 года, полное содержание которой включено в эту заявку по ссылке.

Область техники

[2] Настоящее изобретение относится к вакуумному адиабатическому телу и холодильнику.

Уровень техники

[3] Вакуумное адиабатическое тело является изделием для подавления теплопередачи посредством вакуумирования внутренней части его тела. Вакуумное адиабатическое тело может уменьшать теплопередачу посредством конвекции и теплопроводности и, следовательно, применимо к нагревательным устройствам и охлаждающим устройствам. В типичном адиабатическом способе, применимом к холодильнику, хотя он и по-разному применяется при охлаждении и замораживании, обычно обеспечивается пеноуретановая адиабатическая стенка, имеющая толщину около 30 мм или более. Однако внутренний объем холодильника вследствие этого уменьшается.

[4] Для увеличения внутреннего объема холодильника, предпринимаются попытки применить вакуумное адиабатическое тело к холодильнику.

[5] Сначала был раскрыт патент Кореи № 10-0343719 (Ссылочный документ 1) настоящего заявителя. Согласно Ссылочному документу 1, раскрыт способ, в котором подготавливают вакуумную адиабатическую панель и затем встраивают ее в стенки холодильника, и внешнюю сторону вакуумной адиабатической панели отделывают отдельным формовочным материалом, таким как пенополистирол. Согласно этому способу, дополнительное вспенивание не требуется, и адиабатические характеристики холодильника улучшаются. Однако стоимость изготовления увеличивается, и способ изготовления усложняется. В качестве другого примера, технология обеспечения стенок с использованием вакуумного адиабатического материала и, дополнительно, обеспечения адиабатических стенок с использованием вспененного наполнителя была раскрыта в патентной публикации Кореи № 10-2015-0012712 (Ссылочный документ 2). Согласно Ссылочному документу 2, стоимость изготовления увеличивается, и способ изготовления усложняется.

[6] В качестве еще одного примера, предпринимаются попытки изготовить все стенки холодильника с использованием вакуумного адиабатического тела, которое является отдельным изделием. Например, технология обеспечения того, чтобы адиабатическая конструкция холодильника находилась в состоянии вакуума, была раскрыта в выложенной патентной публикации США US 20040226956 A1 (Ссылочный документ 3). Однако трудно получить практический уровень адиабатического эффекта посредством снабжения стенки холодильника достаточным вакуумом. Конкретно, существуют ограничения, состоящие в том, что трудно предотвратить явление теплопередачи на контактном участке между внешним корпусом и внутренним корпусом, имеющими разные температуры, трудно сохранять стабильное состояние вакуума, и трудно предотвратить деформацию корпуса вследствие отрицательного давления состояния вакуума. Вследствие этих ограничений, технология, раскрытая в Ссылочном документе 3, ограничена криогенной машиной и не обеспечивает уровень технологии, применимый к обычной бытовой технике.

[7] Настоящий заявитель предложил заявку на патент Кореи № 10-2015-0109627 (Ссылочный документ 4), озаглавленную «Вакуумное адиабатическое тело и холодильник». Согласно этой технологии, раскрыто вакуумное адиабатическое тело, которое выполнено с возможностью применяться в реальном холодильнике. Также, Ссылочный документ 4 раскрывает шаг стержней опорного блока, расположенного внутри вакуумного адиабатического тела.

[8] Полимеры, используемые при изготовлении опорного блока, являются главным фактором, вызывающим дегазацию, и использование дорогостоящих полимерных материалов приводит к увеличению производственных затрат.

Техническая задача

[9] Варианты осуществления обеспечивают конфигурацию опорного блока, в котором используется минимальное количество полимера, требуемого для функционирования вакуумного адиабатического тела.

[10] Варианты осуществления также обеспечивают способ, в котором предлагается шаг стержней, применяемых в опорном блоке.

[11] Варианты осуществления также обеспечивают давление вакуума и адиабатическую толщину, при которых улучшается адиабатическая эффективность вакуумного адиабатического тела.

Решение задачи

[12] В одном варианте осуществления, вакуумное адиабатическое тело включает в себя: блок теплового сопротивления, выполненный с возможностью уменьшать величину теплопередачи между первым пластинным элементом и вторым пластинным элементом; и опорный блок, выполненный с возможностью сохранять вакуумную пространственную часть, причем опорный блок включает в себя множество стержней, продолжающихся в вертикальном направлении между первым пластинным элементом и вторым пластинным элементом, и когда шагом стержней является а, модулем упругости материала, образующего стержень, является Е, и радиусом большой оси является n, и радиусом малой оси является m, когда поперечное сечение стержня имеет эллиптическую форму, удовлетворяется следующее уравнение: . Согласно одному варианту осуществления, для получения стабильного интервала между стержнями может быть обеспечен базовый способ обеспечения шага между стержнями вакуумного адиабатического тела.

[13] Блок теплового сопротивления может включать в себя лист сопротивления теплопроводности, который сопротивляется проведению тепла, передаваемого вдоль стенки вакуумной пространственной части, и может дополнительно включать в себя боковую раму, соединенную с листом сопротивления теплопроводности.

[14] Также, блок теплового сопротивления может включать в себя по меньшей мере один лист сопротивления излучению, который обеспечен в форме пластины внутри вакуумной пространственной части, или может включать в себя пористый материал, который сопротивляется радиационной теплопередаче между вторым пластинным элементом и первым пластинным элементом внутри вакуумной пространственной части.

Предпочтительные эффекты изобретения

[15] Поскольку используется минимальное количество полимера, требуемого для функционирования вакуумного адиабатического тела, экономическая целесообразность может быть лучшей.

[16] Шаг стержней, применяемых в опорном блоке, может быть предложен оптимально для обеспечения стабильного эффекта опорного блока и предотвращения избыточного использования полимера.

[17] Согласно вариантам осуществления, может быть улучшена адиабатическая эффективность вакуумного адиабатического тела.

Краткое описание чертежей

[18] Фиг. 1 является перспективным изображением холодильника согласно одному варианту осуществления.

[19] Фиг. 2 является видом, схематично показывающим вакуумное адиабатическое тело, используемое в основном теле и двери холодильника.

[20] Фиг. 3 является видом, показывающим различные варианты осуществления внутренней конфигурации вакуумной пространственной части.

[21] Фиг. 4 является видом, показывающим различные варианты осуществления листов сопротивления теплопроводности и их периферийных частей.

[22] Фиг. 5 является видом реконструированного стержня.

[23] Фиг. 6 является поперечным сечением стержня.

[24] Фиг. 7 является эталонным видом для объяснения давления на единичную площадь, которое прикладывается к единичному стержню.

[25] Фиг. 8 показывает графики, показывающие изменение адиабатических характеристик и изменение теплопроводности газа относительно давления вакуума при применении моделирования.

[26] Фиг. 9 является графиком, показывающим эффективность энергопотребления холодильника в зависимости от адиабатической толщины согласно моделям, т.е., графиком, показывающим энергопотребление для адиабатической толщины вакуума pollux-модели, в которой эффективность энергопотребления является наибольшей.

[27] Фиг. 10 является графиком удельной теплопроводности при 0,0089 м и 0,12 м, которые являются минимальным и максимальным значениями адиабатической толщины вакуумного адиабатического тела.

[28] Фиг. 11 является таблицей, полученной посредством моделирования удельной теплопроводности газа при изменении давления вакуума, когда адиабатическая толщина составляет около 0,12 м.

Вариант осуществления изобретения

[29] Далее, иллюстративные варианты осуществления будут описаны со ссылкой на сопутствующие чертежи. Настоящее изобретение, однако, может быть реализовано во многих других формах и не должно толковаться как изобретение, ограниченное вариантами осуществления, изложенными здесь, и специалист в данной области техники, который понимает сущность настоящего изобретения, может легко реализовать другие варианты осуществления, содержащиеся в объеме той же самой идеи изобретения, посредством добавления, изменения, удаления, и добавления компонентов; иначе говоря, следует понимать, что они также содержатся в объеме настоящего изобретения.

[30] Чертежи, показанные ниже, могут быть отображены с отличиями от фактического изделия или преувеличены, или простые или детальные части могут быть удалены, но это преследует цель облегчить понимание технической идеи настоящего изобретения. Это не следует толковать как ограничение.

[31] В нижеследующем описании, давление вакуума означает любое состояние давления, меньшее атмосферного давления. Дополнительно, выражение «степень вакуума в А является большей, чем степень вакуума в В» означает, что давление вакуума в А меньше давления вакуума в В.

[32] Фиг. 1 является перспективным изображением холодильника согласно одному варианту осуществления.

[33] Со ссылкой на фиг. 1, холодильник 1 включает в себя основное тело 2, снабженное полостью 9, способной хранить сохраняемые товары, и дверь 3, обеспеченную для открывания/закрывания основного тела 2. Дверь 3 может быть подвижно расположена с возможностью поворота или скольжения для открывания/закрывания полости 9. Полость 9 может обеспечивать по меньшей мере одно из отделения охлаждения и отделения замораживания.

[34] Части, образующие цикл замораживания, в котором холодный воздух подается в полость 9. Более конкретно, упомянутые части включают в себя компрессор 4 для сжатия холодильного агента, конденсатор 5 для конденсации сжатого холодильного агента, расширитель 6 для расширения конденсированного холодильного агента, и испаритель 7 для испарения расширенного холодильного агента для отбора тепла. В качестве типичной конструкции, вентилятор может быть установлен в положении, смежном с испарителем 7, и текучая среда, выдуваемая из вентилятора, может проходить через испаритель 7 и затем вдуваться в полость 9. Тепловая нагрузка при замораживании управляется настройкой интенсивности дутья и направлением дутья вентилятора, настройкой количества циркулирующего холодильного агента, или настройкой степени сжатия компрессора таким образом, чтобы можно было управлять пространством охлаждения или пространством замораживания.

[35] Фиг. 2 является видом, схематично показывающим вакуумное адиабатическое тело, используемое в основном теле и двери холодильника. На фиг. 2, вакуумное адиабатическое тело стороны основного тела показано в состоянии, в котором верхняя и боковая стенки удалены, и вакуумное адиабатическое тело стороны двери показано в состоянии, в котором участок передней стенки удален. Дополнительно, для удобства понимания схематично показаны разрезы участков обеспеченных листов сопротивления теплопроводности.

[36] Со ссылкой на фиг. 2, вакуумное адиабатическое тело включает в себя первый пластинный элемент 10 для обеспечения стенки низкотемпературного пространства, второй пластинный элемент 20 для обеспечения стенки высокотемпературного пространства, вакуумную пространственную часть 50, определяемую как промежуточная часть между первым и вторым пластинными элементами 10 и 20. Также, вакуумное адиабатическое тело включает в себя листы 60 и 63 сопротивления теплопроводности для предотвращения теплопроводности между первым и вторым пластинными элементами 10 и 20. Уплотнительная часть 61 для уплотнения первого и второго пластинных элементов 10 и 20 обеспечена таким образом, что вакуумная пространственная часть 50 находится в уплотненном состоянии. Когда вакуумное адиабатическое тело применяется в охлаждающей или нагревающей камере, первый пластинный элемент 10 может называться внутренним корпусом, и второй пластинный элемент 20 может называться внешним корпусом. Машинное отделение 8, в котором размещены части, обеспечивающие цикл замораживания, размещено на нижней задней стороне вакуумного адиабатического тела стороны основного тела, и порт 40 разрежения для образования состояния вакуума посредством разрежения воздуха в вакуумной пространственной части 50 может быть обеспечен на любой стороне вакуумного адиабатического тела. Дополнительно, трубопровод 64, проходящий через вакуумную пространственную часть 50, может быть дополнительно установлен для установки линии талой воды и электрических линий.

[37] Первый пластинный элемент 10 может определять по меньшей мере один участок стенки для первого пространства, обеспечиваемого при этом. Второй пластинный элемент 20 может определять по меньшей мере один участок стенки для второго пространства, обеспечиваемого при этом. Первое пространство и второе пространство могут быть определены как пространства, имеющие разные температуры. Здесь, стенка для каждого пространства может служить не только в качестве стенки, прямо контактирующей с этим пространством, но и в качестве стенки, не контактирующей с этим пространством. Например, вакуумное адиабатическое тело этого варианта осуществления может быть также применено к изделию, дополнительно имеющему отдельную стенку, контактирующую с каждым пространством.

[38] Факторами теплопередачи, которые вызывают потери адиабатического эффекта вакуумного адиабатического тела, являются: теплопроводность между первым и вторым пластинными элементами 10 и 20, излучение тепла между первым и вторым пластинными элементами 10 и 20, и теплопроводность газа вакуумной пространственной части 50.

[39] Далее будет обеспечен блок теплового сопротивления, обеспечиваемый для уменьшения адиабатических потерь, связанных с факторами теплопередачи. Между тем, вакуумное адиабатическое тело и холодильник этого варианта осуществления не исключают того, что другое адиабатическое средство может быть дополнительно обеспечено по меньшей мере на одной стороне вакуумного адиабатического тела. Таким образом, адиабатическое средство, использующее вспенивание и т.п., может быть дополнительно обеспечено для другой стороны вакуумного адиабатического тела.

[40] Блок теплового сопротивления может включать в себя лист сопротивления теплопроводности, который сопротивляется проведению тепла, передаваемого вдоль стенки третьего пространства, и может дополнительно включать в себя боковую раму, соединенную с листом сопротивления теплопроводности. Лист сопротивления теплопроводности и боковая рама будут описаны ниже.

[41] Также, блок теплового сопротивления может включать в себя по меньшей мере один лист сопротивления излучению, который обеспечен в форме пластины внутри третьего пространства, или может включать в себя пористый материал, который сопротивляется радиационной теплопередаче между вторым пластинным элементом и первым пластинным элементом внутри третьего пространства. Лист сопротивления излучению и пористый материал будут описаны ниже.

[42] Фиг. 3 является видом, показывающим различные варианты осуществления внутренней конфигурации вакуумной пространственной части.

[43] В первую очередь, со ссылкой на фиг. 3А, вакуумная пространственная часть 50 может быть обеспечена в третьем пространстве, имеющем давление, отличное от давления в каждом из первого и второго пространств, предпочтительно, состояние вакуума, посредством чего уменьшаются адиабатические потери. Третье пространство может быть обеспечено с температурой между температурой первого пространства и температурой второго пространства. Поскольку третье пространство обеспечено в виде пространства в состоянии вакуума, первый и второй пластинные элементы 10 и 20 находятся под действием силы сжатия в направлении, в котором они приближаются друг к другу, вследствие силы, соответствующей перепаду давлений между первым и вторым пространствами. Таким образом, вакуумная пространственная часть 50 может быть деформирована в направлении, в котором этот перепад давлений уменьшается. В этом случае, адиабатические потери могут быть вызваны увеличением величины излучения тепла, вызванным сжатием вакуумной пространственной части 50, и увеличением величины теплопроводности, вызванным контактом между пластинными элементами 10 и 20.

[44] Опорный блок 30 может быть обеспечен для уменьшения деформации вакуумной пространственной части 50. Опорный блок 30 включает в себя стержень 31. Стержень 31 может продолжаться по существу в вертикальном направлении относительно пластинных элементов для поддержания расстояния между первым пластинным элементом и вторым пластинным элементом. Опорная пластина 35 может быть дополнительно обеспечена по меньшей мере на любом одном конце стержня 31. Опорная пластина 35 может соединять по меньшей мере два или более стержней 31 друг с другом и продолжаться в горизонтальном направлении относительно первого и второго пластинных элементов 10 и 20. Опорная пластина 35 может быть обеспечена в форме пластины или может быть обеспечена в форме решетки таким образом, чтобы площадь опорной пластины, контактирующей с первым и вторым пластинными элементами 10 и 20, уменьшилась, посредством чего уменьшается теплопередача. Стержни 31 и опорная пластина 35 прикреплены друг к другу по меньшей мере на одном участке для вставки вместе между первым и вторым пластинными элементами 10 и 20. Опорная пластина 35 контактирует по меньшей мере с одним из первого и второго пластинных элементов 10 и 20, посредством чего предотвращается деформация первого и второго пластинных элементов 10 и 20. Дополнительно, на основе направления продолжения стержней 31, общая площадь поперечного сечения опорной пластины 35 обеспечена таким образом, что она больше площади поперечного сечения стержней 31, так что тепло, передаваемое через стержни 31, может быть рассеяно через опорную пластину 35.

[45] Опорный блок 30 может быть изготовлен из полимера, выбранного из PC, стекловолокнистого PC, PC с низкой дегазацией, PPS, и LCP, для получения высокой прочности на сжатие, низкой скорости дегазации и скорости поглощения воды, низкой теплопроводности, высокой прочности на сжатие при высокой температуре, и превосходной обрабатываемости.

[46] Теперь будет описан лист 32 сопротивления излучению для уменьшения излучения тепла, расположенный между первым и вторым пластинными элементами 10 и 20 на протяжении вакуумной пространственной части 50. Первый и второй пластинные элементы 10 и 20 могут быть изготовлены из нержавеющего материала, способного предотвратить коррозию и обеспечить достаточную прочность. Нержавеющий материал имеет относительно высокий коэффициент излучения, составляющий 0,16, и, следовательно, может передаваться большое количество излучаемого тепла. Дополнительно, опорный блок 30, изготовленный из полимера, имеет меньший коэффициент излучения, чем пластинные элементы, и не полностью обеспечен на внутренних поверхностях первого и второго пластинных элементов 10 и 20. Следовательно, опорный блок 30 не оказывает большого влияния на излучаемое тепло. Таким образом, лист 32 сопротивления излучению может быть обеспечен в форме пластины на протяжении большей части площади вакуумной пространственной части 50 с целью уменьшения излучаемого тепла, передаваемого между первым и вторым пластинными элементами 10 и 20. Изделие, имеющее низкий коэффициент излучения, может быть предпочтительно использовано в качестве материала листа 32 сопротивления излучению. В одном варианте осуществления, алюминиевая фольга, имеющая коэффициент излучения, составляющий 0,02, может быть использована в качестве листа 32 сопротивления излучению. Также, поскольку передача излучаемого тепла может недостаточно блокироваться с использованием одного листа сопротивления излучению, по меньшей мере два листа 32 сопротивления излучению могут быть обеспечены на некотором расстоянии друг от друга таким образом, чтобы они не контактировали друг с другом. Также, по меньшей мере один лист сопротивления излучению может быть обеспечен в состоянии, в котором он контактирует с внутренней поверхностью первого или второго пластинных элементов 10 и 20.

[47] Со ссылкой снова на фиг. 15В, расстояние между пластинными элементами сохраняется посредством опорного блока 30, и пористый материал 33 может заполнять вакуумную пространственную часть 50. Пористый материал 33 может иметь больший коэффициент излучения, чем у нержавеющего материала первого и второго пластинных элементов 10 и 20. Однако, поскольку пористый материал 33 заполняет вакуумную пространственную часть 50, пористый материал 33 имеет высокую эффективность для сопротивления радиационной теплопередаче.

[48] В настоящем варианте осуществления, вакуумное адиабатическое тело может быть изготовлено без листа 32 сопротивления излучению.

[49] Со ссылкой на фиг. 3С, опорный блок 30 для сохранения вакуумной пространственной части 50 может не обеспечиваться. Пористый материал 33 может быть обеспечен таким образом, чтобы он был окружен пленкой 34 вместо опорного блока 30. Здесь, пористый материал 33 может быть обеспечен в состоянии, в котором он сжат таким образом, что сохраняется зазор вакуумной пространственной части. Пленка 34, изготовленная, например, из PE-материала, может быть обеспечена в состоянии, в котором в пленке 34 пробито отверстие.

[50] В настоящем варианте осуществления, вакуумное адиабатическое тело может быть изготовлено без опорного блока 30. Другими словами, пористый материал 33 может выполнять функцию листа 32 сопротивления излучению и функцию опорного блока 30.

[51] Фиг. 4 является видом, показывающим различные варианты осуществления листов сопротивления теплопроводности и их периферийных частей. Конструкции листов сопротивления теплопроводности кратко показаны на фиг. 2, но будут подробно объяснены со ссылкой на чертежи.

[52] В первую очередь, лист сопротивления теплопроводности, предложенный на фиг. 4А, может предпочтительно применяться к вакуумному адиабатическому телу стороны основного тела. Конкретно, первый и второй пластинные элементы 10 и 20 должны быть уплотнены таким образом, чтобы была вакуумирована внутренняя часть вакуумного адиабатического тела. В этом случае, поскольку два пластинных элемента имеют температуры, отличные друг от друга, между этими двумя пластинными элементами может возникать теплопередача. Лист 60 сопротивления теплопроводности обеспечен для предотвращения теплопроводности между двумя разными видами пластинных элементов.

[53] Лист 60 сопротивления теплопроводности может быть снабжен уплотнительной частью 61, на которой уплотнены оба конца листа 60 сопротивления теплопроводности, для определения по меньшей мере одного участка стенки для третьего пространства и сохранения состояния вакуума. Лист 60 сопротивления теплопроводности может быть обеспечен в виде тонкой фольги микронной толщины для уменьшения количества тепла, проводимого вдоль стенки, для третьего пространства. Уплотнительные части 61 могут быть обеспечены в виде сварных частей. А именно, лист 60 сопротивления теплопроводности и пластинные элементы 10 и 20 могут быть сплавлены друг с другом. Чтобы вызвать эффект сплавления между листом 60 сопротивления теплопроводности и пластинными элементами 10 и 20, лист 60 сопротивления теплопроводности и пластинные элементы 10 и 20 могут быть изготовлены из одного и того же материала, и нержавеющий материал может быть использован в качестве этого материала. Уплотнительные части 61 не ограничены сварными частями и могут быть обеспечены посредством процесса, такого как соединение с перекосом. Лист 60 сопротивления теплопроводности может быть обеспечен в криволинейной форме. Таким образом, расстояние теплопроводности листа 60 сопротивления теплопроводности обеспечивается большим, чем линейное расстояние каждого пластинного элемента, так что величина теплопроводности может быть дополнительно уменьшена.

[54] Изменение температуры возникает вдоль листа 60 сопротивления теплопроводности. Таким образом, для блокирования теплопередачи к внешней части листа 60 сопротивления теплопроводности, экранирующая часть 62 может быть обеспечена у внешней части листа 60 сопротивления теплопроводности таким образом, чтобы возникал адиабатический эффект. Другими словами, в холодильнике, второй пластинный элемент 20 имеет высокую температуру, и первый пластинный элемент 10 имеет низкую температуру. Дополнительно, теплопроводность от высокой температуры к низкой температуре возникает в листе 60 сопротивления теплопроводности, и, следовательно, температура листа 60 сопротивления теплопроводности быстро изменяется. Таким образом, когда лист 60 сопротивления теплопроводности открыт по отношению к своей внешней части, может действительно возникнуть теплопередача через открытое место. Для уменьшения теплопотерь, экранирующая часть 62 обеспечена у внешней части листа 60 сопротивления теплопроводности. Например, когда лист 60 сопротивления теплопроводности выставлен в любое из низкотемпературного пространства и высокотемпературного пространства, лист 60 сопротивления теплопроводности не служит в качестве устройства сопротивления теплопроводности, а также в качестве его выставленного участка, что не является предпочтительным.

[55] Экранирующая часть 62 может быть обеспечена в виде пористого материала, контактирующего с внешней поверхностью листа 60 сопротивления теплопроводности. Экранирующая часть 62 может быть обеспечена в виде адиабатической конструкции, например, отдельной прокладки, которая размещена у внешней части листа 60 сопротивления теплопроводности. Экранирующая часть 62 может быть обеспечена в виде участка вакуумного адиабатического тела, который обеспечен в положении, обращенном к соответствующему листу 60 сопротивления теплопроводности, когда вакуумное адиабатическое тело стороны основного тела закрыто относительно вакуумного адиабатического тела стороны двери. Для уменьшения теплопотерь даже тогда, когда основное тело и дверь открыты, экранирующая часть 62 может быть предпочтительно обеспечена в виде пористого материала или отдельной адиабатической конструкции.

[56] Лист сопротивления теплопроводности, предложенный на фиг. 4(b), может быть предпочтительно применен к вакуумному адиабатическому телу стороны двери. На фиг. 4(b) подробно описаны участки, отличные от участков фиг. 4(a), и то же самое описание применимо к участкам, идентичным участкам фиг. 4(а). Боковая рама 70 дополнительно обеспечена у наружной стороны листа 60 сопротивления теплопроводности. Часть для уплотнения между дверью и основным телом, порт разрежения, необходимый для процесса разрежения, порт газопоглотителя для сохранения вакуума, и т.п., могут быть размещены на боковой раме 70. Это связано с тем, что установка частей удобна в вакуумном адиабатическом теле стороны основного тела, а положения установки частей в вакуумном адиабатическом теле стороны двери ограничены.

[57] В вакуумном адиабатическом теле стороны двери трудно разместить лист 60 сопротивления теплопроводности на переднем концевом участке вакуумной пространственной части, т.е. угловом боковом участке вакуумной пространственной части. Это связано с тем, что в отличие от основного тела, угловой краевой участок двери выставлен на внешнюю сторону. Более конкретно, если лист 60 сопротивления теплопроводности будет размещен на переднем концевом участке вакуумной пространственной части, то угловой краевой участок двери будет выставлен на внешнюю сторону, и, следовательно, возникнет недостаток, состоящий в том, что отдельная адиабатическая часть должна быть выполнена с возможностью обеспечивать теплоизоляцию листа 60 сопротивления теплопроводности.

[58] Лист сопротивления теплопроводности, предложенный на фиг. 4(с), может быть предпочтительно установлен в трубопровод, проходящий через вакуумную пространственную часть. На фиг. 4(с), участки, отличные от участков фиг. 4(а) и 4(b), описаны подробно, и то же самое описание применимо к участкам, идентичным участкам фиг. 4(а) и 4(b). Лист сопротивления теплопроводности, имеющий ту же самую форму, что и лист сопротивления теплопроводности фиг. 4(а), предпочтительно, складчатый лист 63 сопротивления теплопроводности, может быть обеспечен на периферийном участке трубопровода 64. Соответственно, путь теплопередачи может быть удлинен, и может быть предотвращена деформация, вызываемая перепадом давлений. Дополнительно, отдельная экранирующая часть может быть обеспечена для улучшения адиабатической характеристики листа сопротивления теплопроводности.

[59] Путь теплопередачи между первым и вторым пластинными элементами 10 и 20 будет описан со ссылкой снова на фиг. 4(а). Тепло, проходящее через вакуумное адиабатическое тело, может быть подразделено на тепло ① поверхностной теплопроводности, проводимое вдоль поверхности вакуумного адиабатического тела, более конкретно, листа 60 сопротивления теплопроводности, тепло ② теплопроводности опоры, проводимое вдоль опорного блока 30, обеспеченного внутри вакуумного адиабатического тела, тепло ③ теплопроводности газа, проводимое через внутренний газ в вакуумной пространственной части, и тепло ④ излучательной передачи, передаваемое через вакуумную пространственную часть.

[60] Передаваемое тепло может изменяться в зависимости от различных конструктивных размеров. Например, опорный блок может быть изменен таким образом, чтобы первый и второй пластинные элементы 10 и 20 могли выдерживать давление вакуума без деформации, может быть изменено давление вакуума, может быть изменено расстояние между пластинными элементами, и может быть изменена длина листа сопротивления теплопроводности. Передаваемое тепло может изменяться в зависимости от разности температур между пространствами (первым и вторым пространствами), соответственно, обеспеченными пластинными элементами. В этом варианте осуществления, предпочтительная конфигурация вакуумного адиабатического тела была найдена с учетом того, что его общая величина теплопередачи меньше общей величины теплопередачи типичной адиабатической конструкции, образованной вспениванием полиуретана. Можно предположить, что в типичном холодильнике, включающем в себя адиабатическую конструкцию, образованную вспениванием полиуретана, эффективный коэффициент теплопередачи составляет 19,6 мВт/(м*К).

[61] При выполнении сравнительного анализа величин теплопередачи вакуумного адиабатического тела этого варианта осуществления, величина теплопередачи посредством тепла ③ теплопроводности газа может стать наименьшей. Например, величиной теплопередачи посредством тепла ③ теплопроводности газа можно управлять таким образом, чтобы она была меньшей или равной 4% от общей величины теплопередачи. Величина теплопередачи посредством тепла теплопроводности твердого вещества, определяемого как сумма тепла ① поверхностной теплопроводности и тепла ② теплопроводности опоры, является наибольшей. Например, величина теплопередачи посредством тепла теплопроводности твердого вещества может достигать 75% от общей величины теплопередачи. Величина теплопередачи посредством тепла ③ излучательной передачи меньше величины теплопередачи посредством тепла теплопроводности твердого вещества, но больше величины теплопередачи тепла теплопроводности газа. Например, величина теплопередачи посредством тепла ③ излучательной передачи может занимать около 20% от общей величины теплопередачи.

[62] Согласно такому распределению теплопередачи, эффективные коэффициенты теплопередачи (eK: эффективный K) (Вт/(м*К)) тепла ① поверхностной теплопроводности, тепла ② теплопроводности опоры, тепла ③ теплопроводности газа, и тепла ④ излучательной передачи могут иметь порядок, указанный в математическом Неравенстве 1.

[63] Неравенство 1:

eK_{тепла теплопроводности твердого вещества} >eK_{тепла радиационной передачи} >eK_{тепла теплопроводности газа}

[64] Здесь, эффективный коэффициент теплопередачи (eK) является значением, которое может быть измерено с использованием различий в форме и температуре целевого изделия. Эффективный коэффициент теплопередачи (eK) является значением, которое может быть получено посредством измерения общей величины теплопередачи и температуры по меньшей мере одного участка, на котором передается тепло. Например, калорическое значение (Вт) измеряют с использованием нагревательного источника, который может быть количественно измерен в холодильнике, распределение температуры (K) двери измеряют с использованием тепла, соответственно, передаваемого через основное тело и край двери холодильника, и путь, по которому тепло передается, вычисляют в виде значения преобразования (м), в результате чего вычисляют эффективный коэффициент теплопередачи.

[65] Эффективный коэффициент теплопередачи (eK) всего вакуумного адиабатического тела является значением, задаваемым выражением k=QL/AΔT. Здесь, Q обозначает калорическое значение (Вт) и может быть получено с использованием калорического значения нагревателя. А обозначает площадь поперечного сечения (м²) вакуумного адиабатического тела, L обозначает толщину (м) вакуумного адиабатического тела, и ΔТ обозначает разность температур.

[66] Для тепла поверхностной теплопроводности, калорическое значение теплопроводности может быть получено посредством разности температур (ΔТ) между входом и выходом листа 60 или 63 сопротивления теплопроводности, площади поперечного сечения (А) листа сопротивления теплопроводности, длины (L) листа сопротивления теплопроводности, и удельной теплопроводности (k) листа сопротивления теплопроводности (удельная теплопроводность листа сопротивления теплопроводности является свойством материала и может быть получена заранее). Для тепла теплопроводности опоры, калорическое значение теплопроводности может быть получено посредством разности температур (ΔТ) между входом и выходом опорного блока 30, площади поперечного сечения (А) опорного блока, длины (L) опорного блока, и удельной теплопроводности (k) опорного блока. Здесь, удельная теплопроводность опорного блока является свойством материала и может быть получена заранее. Сумма тепла ③ теплопроводности газа и тепла ④ излучательной передачи может быть получена посредством вычитания тепла поверхностной теплопроводности и тепла теплопроводности опоры из величины теплопередачи всего вакуумного адиабатического тела. Соотношение тепла ③ теплопроводности газа и тепла ④ излучательной передачи может быть получено посредством вычисления тепла излучательной передачи, когда никакого тепла теплопроводности газа не существует, посредством значительного уменьшения степени вакуума вакуумной пространственной части 50.

[67] Когда пористый материал обеспечивается внутри вакуумной пространственной части 50, тепло ⑤ теплопроводности пористого материала может быть суммой тепла ② теплопроводности опоры и тепла ④ излучательной передачи. Тепло теплопроводности пористого материала может изменяться в зависимости от различных переменных, включающих в себя вид, количество, и т.п. пористого материала.

[68] Согласно одному варианту осуществления, разность температур, ΔТ₁, между геометрическим центром, образованным смежными стержнями 31, и точкой, в которой каждый из стержней 31 расположен, может быть предпочтительно обеспечена меньшей 0,5°С. Также, разность температур, ΔТ₂, между геометрическим центром, образованным смежными стержнями 31, и краевым участком вакуумного адиабатического тела, может быть предпочтительно обеспечена меньшей 0,5°С. Во втором пластинном элементе 20, разность температур между средней температурой второй пластины и температурой в точке, в которой путь теплопередачи, проходящий через лист 60 или 63 сопротивления теплопроводности, пересекается со второй пластиной, может быть наибольшей. Например, когда второе пространство является областью, более горячей, чем первое пространство, температура в точке, в которой путь теплопередачи, проходящий через лист сопротивления теплопроводности, пересекается со вторым пластинным элементом, становится наименьшей. Подобным образом, когда второе пространство является областью, более холодной, чем первое пространство, температура в точке, в которой путь теплопередачи, проходящий через лист сопротивления теплопроводности, пересекается со вторым пластинным элементом, становится наибольшей.

[69] Это означает, что следует управлять количеством тепла, передаваемого через другие точки, кроме тепла поверхностной теплопроводности, проходящего через лист сопротивления теплопроводности, и полная величина теплопередачи, приемлемая для вакуумного адиабатического тела, может быть обеспечена только тогда, когда тепло поверхностной теплопроводности занимает наибольшую величину в теплопередаче. Для этой цели, изменением температуры листа сопротивления теплопроводности можно управлять таким образом, чтобы оно было больше изменения температуры пластинного элемента.

[70] Теперь будут описаны физические характеристики частей, образующих вакуумное адиабатическое тело. В вакуумном адиабатическом теле, сила, обусловленная давлением вакуума, прикладывается ко всем частям. Таким образом, предпочтительно может использоваться материал, имеющий прочность (Н/м²) некоторого уровня.

[71] При таких обстоятельствах, пластинные элементы 10 и 20 и боковая рама 70 могут быть предпочтительно изготовлены из материала, имеющего достаточную прочность, с которой они не будут повреждаться даже давлением вакуума. Например, когда число стержней 31 уменьшается, чтобы ограничить тепло теплопроводности опоры, вследствие давления вакуума может возникнуть деформация пластинного элемента, которая может отрицательно повлиять на внешний вид холодильника. Лист 32 сопротивления излучению может быть предпочтительно изготовлен из материала, который имеет низкий коэффициент излучения и может быть легко подвергнут тонкопленочной обработке. Также, лист 32 сопротивления излучению должен обеспечивать прочность, достаточную для того, чтобы он не деформировался внешним ударом. Опорный блок 30 снабжается прочностью, достаточной для выдерживания силы, обусловленной давлением вакуума, и выдерживания внешнего удара, а также должен обеспечивать обрабатываемость. Лист 60 сопротивления теплопроводности может быть предпочтительно изготовлен из материала, который имеет форму тонкой пластины и может выдерживать давление вакуума.

[72] В одном варианте осуществления, пластинный элемент, боковая рама, и лист сопротивления теплопроводности могут быть изготовлены из нержавеющих материалов, имеющих одинаковую прочность. Лист сопротивления излучению может быть изготовлен из алюминия, имеющего меньшую прочность, чем у нержавеющих материалов. Опорный блок может быть изготовлен из полимера, имеющего меньшую прочность, чем у алюминия.

[73] Кроме прочности с точки зрения материалов, требуется анализ с точки зрения жесткости. Жесткость (Н/м) является свойством, которое не допускает легкую деформацию. Хотя может использоваться один и тот же материал, его жесткость может изменяться в зависимости от его формы. Лист 60 или 63 сопротивления теплопроводности может быть изготовлен из материала, имеющего некоторую прочность, но жесткость этого материала предпочтительно является низкой для увеличения теплового сопротивления и минимизации излучаемого тепла, когда лист сопротивления теплопроводности однородно распространяется без каких-либо неровностей при приложении давления вакуума. Листу 32 сопротивления излучению требуется жесткость некоторого уровня, чтобы он не контактировал с другой частью вследствие деформации. В частности, краевой участок листа сопротивления излучению может генерировать тепло теплопроводности вследствие провисания, вызванного собственным весом листа сопротивления излучению. Таким образом, требуется жесткость некоторого уровня. Опорному блоку 30 требуется жесткость, достаточная для выдерживания сжимающего напряжения от пластинного элемента и внешнего удара.

[74] В одном варианте осуществления, пластинный элемент и боковая рама могут предпочтительно иметь наибольшую жесткость для предотвращения деформации, вызванной давлением вакуума. Опорный блок, в частности, стержень может предпочтительно иметь вторую наибольшую жесткость. Лист сопротивления излучению может предпочтительно иметь жесткость, которая меньше жесткости опорного блока, но больше жесткости листа сопротивления теплопроводности. Наконец, лист сопротивления теплопроводности может быть предпочтительно изготовлен из материала, который легко деформируется давлением вакуума и имеет наименьшую жесткость.

[75] Даже когда пористый материал 33 заполняет вакуумную пространственную часть 50, лист сопротивления теплопроводности может предпочтительно иметь наименьшую жесткость, и пластинный элемент и боковая рама могут предпочтительно иметь наибольшую жесткость.

[76] Далее будут описаны конфигурация и характеристики опорного блока и шаг стержней. Шаг стержней 31 может влиять на форму поперечного сечения стержня, длину стержня, материал стержня, и давление вакуума. Дополнительно, шаг стержней 31 может влиять на материал и толщину пластинного элемента. Однако, пластинный элемент может прикладывать статическую нагрузку к стержню на тонкостенной и большой площади, и, таким образом, пластинный элемент может не оказывать большого влияния на шаг стержней.

[77] Автор изобретения обнаружил, что шаг стержней определяется заданным соотношением, основанным на том факте, что стержень 31 должен выдерживать предельное напряжение выпучивания и не должен разрушаться даже напряжением вследствие давления вакуума вакуумного адиабатического тела. Это будет описано ниже.

[78] Фиг. 5 является видом, показывающим состояние, в котором реконструирован стержень, и фиг. 6 является поперечным сечением стержня.

[79] Со ссылкой на фиг. 5, нагрузка выпучивания стержня задается уравнением . Здесь, Fcr является нагрузкой выпучивания стержня, L является длиной стержня, I является моментом инерции, и Е является модулем упругости материала стержня. Также, момент инерции эллиптической стойки задается выражением и в направлениях оси х и оси y. Когда поперечное сечение стержня является эллиптическим, моментом инерции в направлении, в котором к стержню без повреждения может быть приложена наибольшая нагрузка выпучивания, будет lx. Это связано с тем, что m меньше n, и выпучивание имеет место в направлении х.

[80] При подстановке момента инерции в направлении х в уравнение нагрузки выпучивания стержня получается Уравнение 2.

[80] Математическое уравнение 2:

[82] Здесь, Fcr является нагрузкой выпучивания стержня, L является длиной стержня, I является моментом инерции, Е является модулем упругости материала, обеспечивающего стержень, m является радиусом малой оси поперечного сечения стержня, и n является радиусом большой оси поперечного сечения стержня. Длина L стержня может быть равна адиабатической толщине вакуумного адиабатического тела.

[83] Напряжение выпучивания является значением, получаемым при делении нагрузки выпучивания на площадь поперечного сечения стержня, и может быть задано Уравнением 3.

[84] Математическое уравнение 3:

[85] Здесь, α_cr является нагрузкой выпучивания, Fcr является нагрузкой выпучивания стержня, А является площадью поперечного сечения стержня, L является длиной стержня, I является моментом инерции, Е является модулем упругости материала, обеспечивающего стержень, m является радиусом малой оси поперечного сечения стержня, и n является радиусом большой оси поперечного сечения стержня.

[86] Как видно из Уравнения 3, если напряжение, прикладываемое к стержню, превысит α_cr, то стержень может разрушиться.

[87] Напряжение на единичную площадь, на которой напряжение согласно давлению, прикладываемому к стержню, прикладывается к единичному стержню, показанному на фиг. 7, будет описано со ссылкой на эталонный вид.

[88] Со ссылкой на фиг. 7, когда шаговые интервалы между стержнями 31 являются одинаковыми в левом и правом направлении, давление, прикладываемое к единичной площади, обеспечиваемой при этом интервале между стержнями, может считаться таким же, как давление, прикладываемое к единичному стержню.

[89] Таким образом, напряжение, прикладываемое к отдельным стержням 31, может быть задано Уравнением 4.

[90] Математическое уравнение 4:

[91] Здесь, α_normal является вакуумным напряжением, прикладываемым к стержню посредством давления, а является шагом стержней, и Р является давлением, прикладываемым к единичной площади.

[92] Напряжение выпучивания и давление, прикладываемое к стержню, согласно Уравнению 4 могут иметь одинаковые значения. Другими словами, когда вакуумное напряжение вследствие давления вакуума внутри вакуумного адиабатического тела достигнет напряжения выпучивания, стержень может разрушиться. Это резюмируется в нижеследующем Уравнении 5.

[93] Математическое уравнение 5:

[94] Здесь, L является длиной стержня, Е является модулем упругости материала, обеспечивающего стержень, m является радиусом малой оси поперечного сечения стержня, n является радиусом большой оси поперечного сечения стержня, а является шагом стержней, Р является давлением, прикладываемым к пластинным элементам 10 и 20, т.е., значением, получаемым вычитанием давления вакуумной пространственной части из атмосферного давления.

[95] Уравнение 5 может быть модифицировано так, как показано в Уравнении 6.

[96] Математическое уравнение 6:

[97] Уравнение 6 соответствует сумме элементов площади поперечного сечения стержня и модуля упругости стержня на левой стороне в Уравнении 5.

[98] Когда давление, прикладываемое к вакуумному адиабатическому телу, на правой стороне, и длина стержня (толщина вакуумного адиабатического тела) определены, форма поперечного сечения стержня, которая является другим элементом, и материал стержня имеют пропорциональное соотношение, которое определяется согласно каждому показателю степени.

[99] Посредством вышеупомянутого Уравнения 6 становятся ясными нижеследующие факты.

[100] Во-первых, когда другие условия являются теми же самыми, для безопасности, квадрат шага стержней должен быть пропорционален квадратному корню давления, оказываемого на пластинный элемент.

[101] Во-вторых, когда другие условия являются теми же самыми, для безопасности, шаг стержней должен быть обратно пропорционален длине стержня.

[102] В-третьих, когда другие условия являются теми же самыми, для безопасности, шаг стержней должен быть обратно пропорционален квадратному корню модуля упругости материала стержня.

[103] В-четвертых, когда другие условия являются теми же самыми, шаг стержней должен быть обратно пропорционален большой оси эллиптического поперечного сечения стержня в степени 3/2.

[104] В-пятых, когда другие условия являются теми же самыми, шаг стержней должен быть обратно пропорционален квадратному корню малой оси эллиптического поперечного сечения стержня.

[105] В-шестых, когда другие условия являются теми же самыми, шаг стержней должен быть обратно пропорционален площади поперечного сечения, когда поперечное сечение стержня является окружностью.

[106] В-седьмых, когда другие условия являются теми же самыми, шаг и форма поперечного сечения стержней могут быть определены заданным взаимным соотношением, когда определены адиабатическая толщина вакуумного адиабатического тела и величина давления вакуума.

[107] Со ссылкой на Уравнение 6 можно увидеть, что максимальное/минимальное значения адиабатической толщины вакуумного адиабатического тела и максимальное/минимальное значения давления, прикладываемого к вакуумному адиабатическому телу, могут быть получены для получения наибольшей адиабатической эффективности вакуумного адиабатического тела. Далее будет описан процесс получения максимального/минимального значений адиабатической толщины вакуумного адиабатического тела и максимального/минимального значений давления, прикладываемого к вакуумному адиабатическому телу.

[108] Фиг. 8 показывает графики, показывающие изменение адиабатических характеристик и изменение теплопроводности газа относительно давления вакуума при применении моделирования.

[109] Со ссылкой на фиг. 8 можно увидеть, что, когда давление вакуума уменьшается, т.е., степень вакуума увеличивается, тепловая нагрузка в случае только основного тела (график 1) или в случае, когда основное тело и дверь соединены вместе (график 2), уменьшается по сравнению с тепловой нагрузкой в случае типичного изделия, образованного вспениванием полиуретана, в результате чего улучшаются адиабатические характеристики. Однако можно увидеть, что степень улучшения адиабатических характеристик постепенно снижается. Также можно увидеть, что, когда давление вакуума уменьшается, теплопроводность газа (график 3) уменьшается. Однако можно увидеть, что, хотя давление вакуума уменьшается, коэффициент, с которым адиабатические характеристики и теплопроводность газа улучшаются, постепенно уменьшается. Таким образом, предпочтительно, чтобы давление вакуума насколько возможно уменьшалось. Однако получение избыточного давления вакуума занимает много времени и требует больших затрат вследствие избыточного использования газопоглотителя.

[110] Чем больше увеличивается адиабатическая толщина, тем больше увеличивается адиабатическая эффективность, но чем больше увеличивается адиабатическая толщина, тем больше уменьшается внутреннее пространство холодильника.

[111] Наименьшее значение адиабатической толщины вакуумного адиабатического тела будет описано при вышеупомянутых обстоятельствах.

[112] Фиг. 9 является графиком, показывающим эффективность энергопотребления холодильника в зависимости от адиабатической толщины согласно моделям, т.е., графиком, показывающим энергопотребление для адиабатической толщины вакуума pollux-модели, в которой эффективность энергопотребления является наибольшей.

[113] В первую очередь, минимальное значение толщины вакуумного адиабатического тела считается равным около 4 мм, что является физическим пределом размера газопоглотителя, расположенного внутри вакуумного адиабатического тела. Однако, не только размер газопоглотителя не может быть уменьшен, но и энергопотребление может быть избыточно большим.

[114] Даже когда получают эффект улучшения адиабатических характеристик, получаемый с использованием вакуумного адиабатического тела, если энергопотребление является избыточно большим, то хороший эффект не может быть получен даже по сравнению с холодильником, использующим вспененный уретан согласно предшествующему уровню техники. При таких обстоятельствах, автор изобретения обнаружил, что, когда адиабатическая толщина становится меньше адиабатической толщины в точке, в которой наклон становится равным -1, на графике, показанном на фиг. 9, энергопотребление резко увеличивается. На этом графике, толщина 8,9 мм является наименьшим значением адиабатической толщины. Конечно, если адиабатическая толщина будет приближаться к точке на графике, где наклон равен -1, то улучшение энергопотребления будет постепенно уменьшаться.

[115] В результате вышеупомянутого обсуждения, минимальная толщина вакуумного адиабатического тела может быть определена равной около 8,9 мм (0,0089 м).

[116] Когда толщина вакуумного адиабатического тела увеличивается, адиабатическая эффективность увеличивается, но внутренний объем холодильника уменьшается, что является нежелательным. При таких обстоятельствах, толщина вакуумного адиабатического тела, которая является по существу такой же, как толщина в случае использования тела холодильника, использующего вспененный уретан согласно предшествующему уровню техники, может быть установлена в качестве максимальной толщины вакуумного адиабатического тела.

[117] В настоящее время, размер тела наиболее эффективного холодильника составляет около 1500 литров, и внутренний объем холодильника составляет около 900 литров. Также, стенка холодильника имеет объем около 600 литров. Если допустить, что каждая сторона тела обеспечена в виде квадрата, то толщина пяти сторон, исключая дверь, составляет около 0,12 м.

[118] В результате вышеупомянутого обсуждения, максимальная толщина вакуумного адиабатического тела может быть определена равной около 0,12 м.

[119] Как показано на фиг. 8, чем больше уменьшается давление вакуума вакуумного адиабатического тела, тем больше уменьшается теплопроводность газа и улучшаются адиабатические характеристики, и чем больше увеличивается давление вакуума, тем больше увеличивается удельная теплопроводность газа и ухудшаются адиабатические характеристики.

[120] Минимальным значением адиабатической характеристики, которое допускается, может считаться случай обеспечения адиабатического тела посредством вспенивания полиуретана согласно предшествующему уровню техники. Фиг. 10 является графиком удельной теплопроводности при 0,0089 м и 0,12 м, которые являются минимальным и максимальным значениями адиабатической толщины вакуумного адиабатического тела.

[121] Со ссылкой на фиг. 10, максимальное значение адиабатической толщины вакуумного адиабатического тела может быть при 8,3*10^-2 торр, когда адиабатическая толщина, при которой удельная теплопроводность полиуретана составляет 0,0196 Вт/(м*К), составляет 0,0089 м.

[122] На основе вышеупомянутого, максимальное значение давления вакуума может быть определено равным 8,3*10^-2 торр.

[123] Наименьшее значение давления вакуума вакуумного адиабатического тела предпочтительно вследствие низкой удельной теплопроводности газа, когда давление вакуума низкое. Однако, когда время разрежения становится большим, и давление вакуума уменьшается ниже некоторого уровня, эффект улучшения теплопроводности газа становится незначительным.

[124] При вышеупомянутых обстоятельствах, можно определить давление вакуума, когда степень улучшения удельной теплопроводности газа становится малой, когда давление вакуума постепенно уменьшается на постоянное значение. Постоянное значение для уменьшения давления вакуума определяется как 0,1^-n, и эта величина уменьшается, когда показатель степени увеличивает свое отрицательное значение. Это связано с тем, что при разрежении растет отрицательное значение показателя степени, и время разрежения становится большим. Например, моделирование в отношении степени улучшения удельной теплопроводности газа может быть обеспечено согласно давлению вакуума порядка 1,1*10^-7 → 1,0*10^-7 → 9,9*10^-8 → 9,8*10^-8 → 9,7*10^-8.

[125] Даже когда удельная теплопроводность газа является одинаковой, давление вакуума уменьшается, когда адиабатическая толщина вакуумного адиабатического тела является большой. Таким образом, адиабатическая толщина вакуумного адиабатического тела может быть основана на значении 0,12 м, которое является наибольшей толщиной. Здесь, удельная теплопроводность газа использует . Это уравнение может быть применено ко всем типам удельной теплопроводности газа.

[126] Фиг. 11 является таблицей, полученной посредством моделирования удельной теплопроводности газа при изменении давления вакуума, когда адиабатическая толщина составляет около 0,12 м. Со ссылкой на фиг. 11, степень улучшения удельной теплопроводности газа падает до около 1% или менее, когда давление вакуума составляет 9,9*10^-9 торр.

[127] На основе вышеупомянутого, минимальное значение давления вакуума может быть определено равным 9,9*10^-9 торр.

[128] В результате вышеупомянутых исследований, максимальное/минимальное значения адиабатической толщины вакуумного адиабатического тела составляют 0,12 м и 0,0089 м, соответственно, и максимальное/минимальное значения давления вакуума вакуумного адиабатического тела составляют 8,3*10^-2 торр и 9,9*10^-9 торр, соответственно.

[129] Этот результат может быть подставлен в Уравнение 6. Давление, прикладываемое к единичной площади, перед этим должно быть вычтено из давления вакуума вакуумного адиабатического тела при атмосферном давлении. При вычитании 8,3*10^-2 торр (11,0666 Па) и 9,9*10^-9 торр (1,32*10^-6 Па) при атмосферном давлении 101325 Па могут быть получены значения 101313,933 Па и 101325 Па, соответственно.

[130] В результате, в Уравнении 6, максимальным/минимальным значениями адиабатической толщины L вакуумного адиабатического тела являются 0,12 м и 0,0089 м, соответственно, и максимальное/минимальное значения давления Р, прикладываемого к единичной площади, могут составлять 101313,9334 Па и 101325 Па.

[131] Если вышеупомянутые значения подставить в Уравнение 6, то может быть получено значение Уравнения 7.

[132] Математическое уравнение 7:

[133] В этом случае, каждый шаг а стержней должен быть вдвое больше малой оси эллиптической формы стержня и вдвое больше большой оси.

[134] Присвоение конкретных числовых значений, обеспечивающих результат Уравнения 7, выражается Уравнением 8.

[135] Математическое уравнение 8:

[136] Со ссылкой на фиг. 8, поскольку давление вакуума уменьшается, когда адиабатическая толщина адиабатического тела является большой (0,12), давление, прикладываемое к единичной площади, становится больше (101325). В результате можно увидеть, что результаты Уравнения 8 отличаются в случае, когда адиабатическая толщина является большой, и в случае, когда толщина изоляции является малой.

[137] Если стержень имеет круглую форму, то m и n имеют одинаковые значения, и среднее значение Уравнения 7 может быть заменено на Er⁴/a² (где r является радиусом стержня). Поперечное сечение стержня может быть предпочтительно обеспечено в круглой форме для удобства литья под давлением.

[138] Согласно Уравнению 7, площадь поперечного сечения стержня и шаг между стержнями пропорциональны друг другу в зависимости от заданного показателя степени.

[139] Согласно приведенному выше описанию, опорный блок вакуумного адиабатического тела может быть применен посредством использования соотношения между материалом стержня и формой поперечного сечения стержня и шагом стержней.

[140] При применении Уравнения 7, когда один элемент увеличивается, этим можно точно управлять посредством корреляции с другими элементами.

[141] Конечно, можно дополнительно увеличить безопасность использования опорного блока посредством использования Уравнения 7 и дополнительного добавления фактора безопасности.

[142] Хотя Уравнение (7) предполагает, что в вакуумной пространственной части нечего нет, если в вакуумной пространственной части будет содержаться пористый материал, то Уравнение (7) может быть удовлетворительно применено для базовой проверки безопасности.

[143] Вакуумное адиабатическое тело, предложенное в настоящем раскрытии, может быть предпочтительно применено в холодильниках. Однако, применение вакуумного адиабатического тела не ограничено холодильниками, и оно может быть применено в различных устройствах, таких как криогенные охлаждающие устройства, нагревательные устройства, и вентилирующие устройства.

Промышленная применимость

[144] Согласно вариантам осуществления, опорный блок, применимый в вакуумном адиабатическом теле, может быть спроектирован более безопасно. Можно получить вакуумное адиабатическое тело и холодильник, которые больше подходят для промышленного применения, например, холодильник и т.п. согласно вариантам осуществления. Таким образом, безусловно можно ожидать скорого промышленного применения.

Изобретение относится к средствам теплоизоляции и может быть использовано в холодильной технике. Вакуумное тело включает в себя опорный блок, выполненный с возможностью сохранять вакуумную пространственную часть. Опорный блок включает в себя множество стержней, продолжающихся в вертикальном направлении между первым пластинным элементом и вторым пластинным элементом. Когда шагом стержней является а, модулем упругости материала, образующего стержень, является Е, и радиусом большой оси является n, и радиусом малой оси является m, когда поперечное сечение стержня имеет эллиптическую форму, удовлетворяется следующее уравнение:

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности изоляции. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Вакуумное тело, содержащее:

первую пластину, выполненную с возможностью образования по меньшей мере участка стенки для первого пространства;

вторую пластину, выполненную с возможностью образования по меньшей мере участка стенки для второго пространства;

третье пространство, обеспеченное между первой пластиной и второй пластиной и сконфигурированное в виде вакуумного пространства; и

множество стержней, обеспеченных в третьем пространстве и выполненных с возможностью сохранения расстояния между первой пластиной и второй пластиной,

причем, когда поперечное сечение стержня имеет эллиптическую форму, включая круглую форму, множество стержней удовлетворяет уравнению 1,0354<Em³n/a²<188,2097, где:

а является расстоянием между двумя смежными стержнями,

Е является модулем упругости материала, образующего стержни,

n является радиусом большой оси формы поперечного сечения стержней, и

m является радиусом малой оси формы поперечного сечения стержней.

2. Вакуумное тело по п. 1, в котором третье пространство имеет толщину по меньшей мере 4 мм в направлении между первой пластиной и второй пластиной.

3. Вакуумное тело по п. 2, в котором толщина третьего пространства в направлении между первой пластиной и второй пластиной составляет по меньшей мере 8,9 мм.

4. Вакуумное тело по п. 1, в котором третье пространство имеет толщину в направлении между первой пластиной и второй пластиной, которая меньше или равна 0,12 м.

5. Вакуумное тело по п. 1, в котором третье пространство имеет давление вакуума, которое меньше или равно 8,3⋅10^-2 торр.

6. Вакуумное тело по п. 1, в котором третье пространство имеет давление вакуума по меньшей мере 9,9⋅10^-9 торр.

7. Вакуумное тело по п. 1, в котором квадрат расстояния (а) между двумя смежными стержнями изменяется пропорционально квадратному корню давления, прикладываемого к одной из первой пластины или второй пластины.

8. Вакуумное тело по п. 1, в котором расстояние (а) между двумя смежными стержнями изменяется обратно пропорционально длине стержня в направлении между первой пластиной и второй пластиной.

9. Вакуумное тело по п. 1, в котором расстояние (а) между двумя смежными стержнями изменяется обратно пропорционально квадратному корню модуля упругости (Е) материала, образующего стержень.

10. Вакуумное тело по п. 1, в котором расстояние (а) между двумя смежными стержнями изменяется обратно пропорционально радиусу (n) большой оси стержня в степени 3/2.

11. Вакуумное тело по п. 1, в котором расстояние (а) между двумя смежными стержнями изменяется обратно пропорционально квадратному корню радиуса (m) малой оси стержня.

12. Вакуумное тело по п. 1, в котором расстояние (а) между двумя смежными стержнями изменяется обратно пропорционально площади поперечного сечения, когда стержень имеет круглую форму поперечного сечения.

13. Вакуумное тело по п. 1, дополнительно содержащее опору, выполненную с возможностью контактирования с по меньшей мере одной из первой пластины или второй пластины и одним концом по меньшей мере одного из стержней.

14. Вакуумное тело, содержащее:

первую пластину, выполненную с возможностью образования по меньшей мере участка стенки для первого пространства;

вторую пластину, выполненную с возможностью образования по меньшей мере участка стенки для второго пространства;

третье пространство, обеспеченное между первой пластиной и второй пластиной и сконфигурированное в виде вакуумного пространства; и

множество стержней, обеспеченных в третьем пространстве и выполненных с возможностью сохранения расстояния между первой пластиной и второй пластиной, при этом два смежных стержня разделены расстоянием (а), причем:

квадрат расстояния (а) между двумя смежными стержнями изменяется пропорционально квадратному корню давления, прикладываемого к по меньшей мере одной из первой пластины или второй пластины, и

расстояние (а) между двумя смежными стержнями изменяется обратно пропорционально длине (L) стержня.

15. Вакуумное тело по п. 14, в котором стержни удовлетворяют уравнению 1,0354<Em³n/a²<188,2097, где:

а является расстоянием между двумя смежными стержнями,

Е является модулем упругости материала, образующего стержни,

n является радиусом большой оси формы поперечного сечения стержней, и

m является радиусом малой оси формы поперечного сечения стержней.

16. Вакуумное тело по п. 14, в котором третье пространство имеет толщину от 8,9 мм до 0,12 м.

17. Вакуумное тело по п. 14, в котором третье пространство имеет толщину 4 мм или более, и третье пространство имеет давление вакуума от 8,3⋅10² торр до 9,9⋅10^-9 торр.

18. Холодильник, содержащий:

основное тело, имеющее вакуумное тело, для образования внутреннего пространства, выполненного с возможностью хранения предметов;

дверь, выполненную с возможностью открывания и закрывания основного тела для обеспечения доступа к внутреннему пространству из внешнего пространства;

компрессор, выполненный с возможностью сжатия холодильного агента;

конденсатор, выполненный с возможностью конденсирования сжатого холодильного агента;

расширительное устройство, выполненное с возможностью расширения конденсированного холодильного агента; и

испаритель, выполненный с возможностью испарения расширенного холодильного агента для рассеяния тепла,

причем вакуумное тело включает в себя:

первую пластину, выполненную с возможностью образования по меньшей мере участка стенки для внутреннего пространства;

вторую пластину, выполненную с возможностью образования по меньшей мере участка стенки для внешнего пространства;

вакуумное пространство, обеспеченное между первой пластиной и второй пластиной;

множество стержней, обеспеченных в вакуумном пространстве и выполненных с возможностью сохранения расстояния между первой пластиной и второй пластиной,

при этом вакуумное пространство имеет давление от 8,3⋅10^-2 торр до 9,9⋅10^-9 торр,

причем, когда поперечное сечение стержня имеет эллиптическую форму, включая круглую форму, стержни удовлетворяют первому уравнению 1,0354<Em³n/a²<188,2097, где:

а является расстоянием между двумя смежными стержнями,

Е является модулем упругости материала, образующего стержни,

n является радиусом большой оси формы поперечного сечения стержней, и

m является радиусом малой оси формы поперечного сечения стержней.

19. Холодильник по п. 18, в котором:

поперечное сечение стержня является окружностью,

стержни удовлетворяют второму уравнению: 1,0354<Er⁴/a²<188,2097, где:

r является радиусом окружности формы поперечного сечения стержня.

20. Холодильник по п. 18, в котором расстояние (а) между двумя смежными стержнями изменяется обратно пропорционально радиусу (n) большой оси поперечного сечения стержня в степени 3/2.

21. Холодильник по п. 18, в котором расстояние (а) между двумя смежными стержнями изменяется обратно пропорционально квадратному корню радиуса (n) малой оси стержня.