Вакуумный адиабатический элемент и холодильник - RU2684737C1
Код документа: RU2684737C1
Чертежи
Описание
Область техники, к которой относится изобретение
[1] Настоящее изобретение относится к вакуумному адиабатическому элементу и холодильнику.
Уровень техники
[2] Настоящее изобретение относится к вакуумному адиабатическому элементу и холодильнику.
[3] Вакуумный адиабатический элемент является изделием для предотвращения передачи тепла посредством вакуумирования внутренней части элемента. Вакуумный адиабатический элемент может уменьшать передачу тепла посредством конвекции и теплопроводности и, следовательно, используется в нагревательных устройствах и холодильных устройствах. В обычном адиабатическом способе, применяемом к холодильнику, хотя он по-разному используется для охлаждения и замораживания, обычно используется пеноуретановая адиабатическая стенка, имеющая толщину около 30 см или более. Однако, внутренний объем холодильника, следовательно, уменьшен.
[4] Для увеличения внутреннего объема холодильника предпринята попытка использовать вакуумный адиабатический элемент в холодильнике.
[5] Прежде всего, следует упомянуть корейский патент №. 10-0343719 (ссылочный документ 1) настоящего заявителя. В соответствии со ссылочным документом 1 описан способ, с помощью которого создана вакуумная адиабатическая панель и затем встроена в стенки холодильника, и внешний вид вакуумной адиабатической панели отделан с помощью отдельного профилированного материала в виде пенополистирола (полистирола). В соответствии со способом дополнительное запенивание не требуется, и адиабатическая эффективность холодильника повышена. Однако, стоимость производства увеличена, способ изготовления является сложным. В качестве другого примера способ изготовления стенок с использованием адиабатического материала и, кроме того, изготовления стенок с использованием запенивающего материала был описан в корейской патентной публикации №. 10-2015-0012712 (ссылочный документ 2). В соответствии со ссылочным материалом 2 стоимость производства увеличена, и способ изготовления усложнен.
[6] В качестве другого примера предпринята попытка изготовить все стенки холодильника с использованием вакуумного адиабатического элемента, который является единственным изделием. Например, способ создания адиабатической конструкции холодильника, который должен находиться в вакуумном состоянии, был описан в публикации выложенного патента США №. US2040226956A1 (ссылочный документ 3).
Раскрытие изобретения
Техническая проблема
[7] Однако, трудно получить адиабатический эффект практического уровня посредством создания стенок холодильника, который должен находиться в достаточном вакуумном состоянии. Конкретно, трудно предотвратить передачу тепла на контактном участке между наружным и внутренним корпусами, имеющими разные температуры. Кроме того, трудно поддерживать стабильное вакуумное состояние. Кроме того, трудно предотвратить деформацию корпусов вследствие давления звука в вакуумном состоянии. Из-за этих проблем способ ссылочного документа 3 ограничен криогенными холодильными устройствами и не применяется к холодильным устройствам, используемым в обычных домашних хозяйствах.
Решение проблемы
[8] Варианты осуществления описывают вакуумный адиабатический элемент и холодильник, которые могут обеспечить достаточный адиабатический эффект в вакуумном состоянии и могут широко применяться.
[9] В одном варианте осуществления вакуумный адиабатический элемент включает в себя первую пластину, образующую по меньшей мере один участок стенки для первой области, вторую пластину, образующую по меньшей мере один участок стенки для второй области, имеющей температуру, отличную от температуры первой области, уплотняющую часть, уплотняющую первую пластину и вторую пластину для образования третьей области, которая имеет температуру между температурой первой области и температурой второй области и находится в вакуумном состоянии, опорный узел, поддерживающий третью область, не пропускающий тепло узел для уменьшения величины передачи тепла между первой пластиной и второй пластиной, и выпускное отверстие, через которое выходит газ из третьей области, боковую раму, расположенную на кромочном участке третьей области, причем боковая рама имеет по меньшей мере один участок, образующий стенку для третьей области, и периферийную раму, закрепленную на боковой раме с частью, установленной на ней.
[10] Выступ может быть расположен на боковой раме, и отверстие, совмещаемое с выступом, может быть расположено на периферийной раме, так что боковая рама и периферийная рама закрепляются друг с другом.
[11] Зазор с прокладкой, закрепленной на нем, может быть расположен между боковой рамой и периферийной рамой. Не пропускающий тепло узел может включать в себя по меньшей мере один препятствующий проводимости лист, который тоньше каждой из первой и второй пластин и имеет по меньшей мере один участок, выполненный в виде криволинейной поверхности, для уменьшения тепла проводимости, осуществляемой по стенке для третьей области. Прокладка может быть выполнена с возможностью закрытия препятствующего проводимости листа.
[12] По меньшей мере, одно отверстие может быть образовано в боковой раме. Часть для размещения для размещения по меньшей мере одного участка выступающего участка отверстия, может быть расположена на периферийной раме.
[13] Установочная часть для петли с закрепленным в ней валом петли может быть расположена на периферийной раме. Вакуумный адиабатический элемент может включать в себя ребро, расположенное на опорном узле, и установочную концевую часть, расположенную на каждой из первой и второй пластин, причем установочная концевая часть контактирует с ребром.
[14] Часть с вакуумной областью может проходить до кромочного участка вакуумного адиабатического элемента. Зазор части с вакуумной областью, образованной боковой рамой, может быть уже зазора части с вакуумной областью, образованного в каждой из первой и второй пластин.
[15] В другом варианте осуществления вакуумный адиабатический элемент включает в себя первую пластину, образующую по меньшей мере один участок стенки для первой области, вторую пластину, образующую по меньшей мере один участок стенки для второй области, имеющей температуру, отличную от температуры первой области, уплотняющую часть, уплотняющую первую пластину и вторую пластину для образования третьей области, которая имеет температуру между температурой первой области и температурой второй области и находится в вакуумном состоянии, опорный узел, поддерживающий третью область, не пропускающий тепло узел для уменьшения величины передачи тепла между первой пластиной и второй пластиной, выпускное отверстие, через которое выходит газ из третьей области, и периферийную раму, выполненную из полимерного материала, причем периферийная рама установлена в форме замкнутой кривой на наружном периферийном участке третьей области, так что по меньшей мере одна часть установлена на нем, причем при передаче тепла между первой и второй пластинами, тепло проводимости твердого тела больше тепла переноса излучением, и тепло проводимости газа является наименьшим.
[16] Не пропускающий тепло узел может включать в себя препятствующий проводимости лист для препятствия теплопроводности, осуществляемой по стенке для третьей области, и препятствующий проводимости лист может обеспечивать вместе с каждой из первой и второй пластин, наружной стенкой по меньшей мере одного участка первой части с вакуумной областью. Не пропускающий тепло узел может включать в себя по меньшей мере один препятствующий излучению лист, выполненный в форме пластины внутри третьей области, или может включать в себя пористый материал для препятствия передачи тепла излучением между второй пластиной и первой пластиной внутри третьей области.
[17] Степень вакуумирования части с вакуумной областью может быть равна или больше 1,8×10-6 торр и равна или меньше 2,65×10-1 торр.
[18] Уплотняющая часть может включать в себя сварную часть. Опорный узел может включать в себя стержень, поддерживающий первую пластину и вторую пластину, или может включать в себя пористый материал.
[19] В еще одном варианте холодильник включает в себя основной корпус, содержащий внутреннюю область, в которой хранятся продукты, подлежащие хранению, и дверь, выполненную с возможностью открытия/закрытия основного корпуса со стороны наружной области, причем для подачи холодильного агента во внутреннюю область холодильник включает в себя компрессор для сжатия холодильного агента, конденсатор для конденсации сжатого холодильного агента, расширитель для расширения сконденсированного холодильного агента и испаритель для испарения расширенного холодильного агента для отвода тепла, причем по меньшей мере одно из основного корпуса и двери включает в себя вакуумный адиабатический элемент, причем вакуумный адиабатический элемент включает в себя первую пластину, образующую по меньшей мере один участок стенки для внутренней области, вторую пластину, образующую по меньшей мере один участок стенки для наружной области, уплотняющую часть, уплотняющую первую пластину и вторую пластину для образования третьей области, которая имеет температуру между температурой первой области и температурой второй области и находится в вакуумном состоянии, опорный узел, поддерживающий часть с вакуумной областью, не пропускающий тепло узел для уменьшения величины передачи тепла между первой пластиной и второй пластиной, выпускное отверстие, через которое выходит газ из части с вакуумной областью, и периферийную раму, выполненную из полимерного материала, причем периферийная рама установлена в форме замкнутой кривой на наружном периферийном участке третьей области, так что по меньшей мере одна часть установлена на нем.
[20] Установочная часть для петли с закрепленным в ней валом петли может быть расположена на периферийной раме. Холодильник может включать в себя боковую раму, выполненную из металлического материала, причем боковая рама закреплена на периферийной раме, причем боковая рама образует наружную стенку для части с вакуумной областью. По меньшей мере, одно отверстие может быть образовано на боковой раме. Часть для размещения для размещения по меньшей мере одного участка выступающего участка отверстия может быть расположена на периферийной раме.
[21] Не пропускающий тепло узел может включать в себя по меньшей мере один препятствующий проводимости лист, который тоньше каждой из первой и второй пластин и имеет по меньшей мере один участок, выполненный в виде криволинейной поверхности, для уменьшения тепла проводимости, проходящего по стенке для части с вакуумной областью. Прокладка, закрепленная на основном корпусе, может быть выполнена с возможностью закрытия препятствующего проводимости листа.
Положительные результаты изобретения
[22] В соответствии с настоящим изобретением можно достичь вакуумного эффекта. Кроме того, множество частей может быть установлено на периферийной раме, так что можно повысить надежность изделия и предотвратить помехи между частями.
[23] Подробности одного или более вариантов осуществления объяснены на сопроводительных чертежах и в описании, приведенном ниже. Другие признаки будут понятны из описания и чертежей и из формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
[24] Фиг.1 - общий вид холодильника в соответствии с вариантом осуществления;
[25] фиг.2 - схематичный вид вакуумного адиабатического элемента, используемого в основном корпусе и двери холодильника;
[26] фиг.3 - вид различных вариантов осуществления внутренней конструкции части с вакуумной областью;
[27] фиг.4 - вид различных вариантов осуществления препятствующих проводимости листов и их периферийных частей;
[28] фиг.5 - подробный вид вакуумного адиабатического элемента в соответствии с вариантом осуществления;
[29] фиг.6 - общий вид с пространственным разделением элементов вакуумного адиабатического элемента в соответствии с вариантом осуществления;
[30] фиг.7 - вид взаимного расположения между боковой рамой и периферийной рамой;
[31] фиг.8 и 9 - виды, показывающие положение, в котором петля вставлена в дверь;
[32] фиг.10 - вид, показывающий положение, в котором первая пластина и опорный узел закреплены друг с другом;
[33] фиг.11 - кривые, показывающие изменение адиабатической эффективности и изменения проводимости газа относительно вакуумов посредством имитационного моделирования;
[34] фиг.12 - кривые, полученные путем наблюдения в зависимости от времени и давления за процессом вакуумирования внутренней части вакуумного адиабатического элемента при использовании опорного узла;
[35] фиг.13 - кривые, полученные путем сравнения давлений вакуума и проводимостей газа;
[36] фиг.14 - схематичный вид в разрезе вакуумного адиабатического элемента в соответствии с другим вариантом осуществления;
[37] фиг.15 - схематичный вид в разрезе, показывающий случай, в котором вакуумный адиабатический элемент используется в двери холодильника в соответствии с вариантом осуществления, при этом фиг.15a изображает случай, в котором используется вспененный уретан, и фиг.15b изображает случай, в котором используется вакуумный адиабатический элемент.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
[38] Ссылка будет подробно сделана на варианты осуществления настоящего изобретения, примеры которых показаны на сопроводительных чертежах.
[39] В нижеследующем подробном описании предпочтительных вариантов осуществления ссылка сделана на сопроводительные чертежи, которые образуют их часть, и на которых показаны посредством изображения конкретные варианты осуществления, в которых может быть осуществлено на практике изобретение. Эти варианты осуществления описаны достаточно подробно для обеспечения осуществления на практике изобретения специалистами в данной области техники, и понятно, что другие варианты осуществления могут быть использованы, и логические структурные, механические, электрические и химические изменения могут быть выполнены без отхода от сущности или объема изобретения. Во избежание подробности, ненужной для осуществления на практике изобретения специалистами в данной области техники, описание может исключать конкретную информацию, известную специалистам в данной области техники. Следовательно, нижеследующее подробное описание не должно истолковываться в ограничивающем смысле.
[40] В нижеследующем описании термин «вакуум» означает конкретное давление ниже атмосферного давления. Кроме того, выражение, в котором «степень вакуумирования» A выше «степени вакуумирования» B, означает, что вакуум A ниже вакуума B.
[41] Фиг.1 - общий вид холодильника в соответствии с вариантом осуществления.
[42] Как показано на фиг.1, холодильник 1 включает в себя основной корпус 2, содержащий полость 9, обеспечивающую хранение продуктов, предназначенных для хранения, и дверь 3, выполненную с возможностью открытия/закрытия основного корпуса 2. Дверь 3 может быть расположена с возможностью поворота или перемещения для открытия/закрытия полости 9. Полость 9 может содержать по меньшей мере одну из холодильной камеры и морозильной камеры.
[43] Части, образующие цикл замораживания, в котором холодный воздух подается в полость 9. Конкретно, части включают в себя компрессор 4 для сжатия холодильного агента, конденсатор 5 для конденсации холодильного агента, расширитель 6 для расширения сконденсированного холодильного агента и испаритель 7 для испарения расширенного холодильного агента для отдачи тепла. В качестве типичной конструкции вентилятор может быть установлен в положении смежно испарителю 7, и текучая среда, подаваемая вентилятором, может проходить через испаритель 7 и затем проходить в полость 9. Тепловая нагрузка при замораживании регулируется путем регулирования объема подачи и направления подачи вентилятором, регулирования количества циркулирующего холодильного агента или регулирования сжимающего усилия компрессора, так что можно управлять холодильной областью или морозильной областью.
[44] Фиг.2 - схематичный вид вакуумного адиабатического элемента, используемого в основном корпусе и двери холодильника. На фиг.2 вакуумный адиабатический элемент на стороне основного корпуса изображен в положении, в котором верхняя и боковые стенки удалены, и вакуумный адиабатический элемент на стороне двери изображен в положении, в котором участок передней стенки удален. Кроме того, показаны части участков на препятствующих проводимости листах и схематично показаны для удобства понимания.
[45] Как показано на фиг.2, вакуумный адиабатический элемент включает в себя первую пластину 10 для образования стенки низкотемпературной области, вторую пластину 20 для образования стенки высокотемпературной области, часть 50 с вакуумной областью, образованную в виде зазора между первой и второй пластинами 10 и 20. Кроме того, вакуумный адиабатический элемент включает в себя препятствующие проводимости листы 60 и 63 для предотвращения теплопроводности между первой и второй пластинами 10 и 20. Уплотняющая часть 61 для уплотнения первой и второй пластин 10 и 20 расположена таким образом, что часть 50 с вакуумной областью находится в уплотняющем состоянии. Когда вакуумный адиабатический элемент используется в холодильном шкафу или термошкафу, первая пластина 10 может называться внутренним корпусом, и вторая пластина 20 может называться наружным корпусом. Машинное отделение 8, в котором размещены части, образующие цикл замораживания, расположено на нижней задней стороне вакуумного адиабатического элемента на стороне основного корпуса, и выпускное отверстие 40 для образования вакуумного состояния посредством выпуска воздуха из части 50 с вакуумной областью, расположено на любой одной стороне вакуумного адиабатического элемента. Кроме того, канал 64, проходящий через часть 50 с вакуумной областью, может быть дополнительно установлен для установки трубы для талой воды и электрических линий.
[46] Первая пластина 10 может образовывать по меньшей мере один участок стенки для образования первой области, образованной ею. Вторая пластина 20 может образовывать по меньшей мере один участок стенки для образования второй области, образованной ею. Первая область и вторая область могут быть образованы как области, имеющие разные температуры. Здесь, стенка для каждой области может служить не только в качестве стенки, непосредственно контактирующей с областью, но также стенки, не контактирующей с областью. Например, вакуумный адиабатический элемент варианта осуществления может также использоваться для изделия, дополнительно имеющего отдельную стенку, контактирующую с каждой областью.
[47] Факторами передачи тепла, которые вызывают потерю адиабатического эффекта вакуумного адиабатического элемента, являются теплопроводность между первой и второй пластинами 10 и 20, теплоизлучение между первой и второй пластинами 10 и 20 и электропроводность газа части 50 с вакуумной областью.
[48] Ниже будет описан не пропускающий тепло узел, выполненный с возможностью уменьшения адиабатических потерь, связанных с факторами передачи тепла. При этом, вакуумный адиабатический элемент и холодильник варианта осуществления не исключают того, что другое адиабатическое средство дополнительно установлено на по меньшей мере одной стороне вакуумного адиабатического элемента. Следовательно, адиабатическое средство, использующее запенивание или тому подобное, может быть дополнительно установлено на другой стороне вакуумного адиабатического элемента.
[49] Фиг.3 - вид, показывающий различные варианты осуществления внутренней конструкции части с вакуумной областью.
[50] Прежде всего, как показано на фиг.3a, часть 50 с вакуумной областью образована в третьей области, имеющей давление, отличное от давлений первой и второй областей, предпочтительно, вакуумное состояние, таким образом, уменьшая адиабатические потери. Третья область может находиться при температуре между температурой первой области и температурой второй области. Поскольку третья область образована как область в вакуумном состоянии, первая и вторая пластины 10 и 20 получают усилие, сжимающее в направлении, в котором они приближаются друг к другу вследствие усилия, соответствующего разности давлений между первой и второй областями. Следовательно, часть 50 с вакуумной областью может деформироваться в направлении, в котором она уменьшается. В этом случае адиабатические потери могут быть вызваны вследствие увеличения величины теплового излучения, вызванного сужением части 50 с вакуумной областью, и увеличения величины теплопроводности, вызванной контактом между пластинами 10 и 20.
[51] Опорный узел 30 может быть выполнен с возможностью уменьшения деформации части 50 с вакуумной областью. Опорный узел 30 включает в себя три стержня 31. Стержни 31 могут проходить в направлении, по существу, вертикальном относительно первой и второй пластин 10 и 20 для поддержания расстояния между первой и второй пластинами 10 и 20. Опорная пластина 35 может быть дополнительно расположена на по меньшей мере одном конце стержня 31. Опорная пластина 35 соединяет по меньшей мере два стержня 31 друг с другом и может проходить в направлении, горизонтальном к первой и второй пластинам 10 и 20. Опорная пластина 35 может быть выполнена в форме пластины или может быть выполнена в форме решетки, так что ее площадь, контактирующая с первой или второй пластиной 10 или 20, уменьшена, таким образом, уменьшая передачу тепла. Стержни 31 и опорная пластина 35 закреплены друг с другом на по меньшей мере одном участке для вставки вместе между первой и второй пластинами 10 и 20. Опорная пластина 35 контактирует с по меньшей мере одной из первой и второй пластин 10 и 20, таким образом, предотвращая деформацию первой и второй пластин 10 и 20. Кроме того, на основании направления прохождения стержней 31, общая площадь сечения опорной пластины 35 выполнена больше площади сечения стержней 31, так что тепло, переданное через стержни 31, может распространяться через опорную пластину 35.
[52] Материал опорного узла 30 может включать в себя полимер, выбранный из группы, состоящей из поликарбоната, поликарбоната стекловолокна, поликарбоната, полифениленсульфида и жидкокристаллического полимера для низкой дегазации для получения большого сжимающего усилия, низкой дегазации и показателя поглощения воды, низкой теплопроводности, большого сжимающего усилия при высокой температуре и отличной обрабатываемости.
[53] Будут описаны препятствующие излучению листы 32 для уменьшения теплового излучения между первой и второй пластинами 10 и 20 через часть 50 с вакуумной областью. Первая и вторая пластины 10 и 20 могут быть выполнены из нержавеющего материала, обеспечивающего предотвращение коррозии и обеспечения достаточной прочности. Нержавеющий материал имеет относительно высокую излучательную способность 0,16, и, следовательно, большое количество тепла излучением может передаваться. Кроме того, опорный узел 30, выполненный из полимера, имеет низкую излучательную способность по сравнению с пластинами и не полностью расположен на внутренних поверхностях первой и второй пластин 10 и 20. Следовательно, опорный узел 30 не оказывает большого влияния на теплоту излучения. Следовательно, препятствующие излучению листы 32 могут быть выполнены в форме пластины на большей части площади части 50 с вакуумной областью для способствования уменьшению тепла излучением, передаваемого между первой и второй пластинами 10 и 20. Изделие, имеющее низкую излучательную способность, предпочтительно может использоваться как материал препятствующего излучению листа 32. В варианте осуществления алюминиевая фольга, имеющая излучательную способность 0,02, может использоваться в качестве препятствующего излучению листа 32. Поскольку передача теплоты излучения не может в достаточной степени блокироваться с использованием одного препятствующего излучению листа по меньшей мере два препятствующих излучению листа 32 могут быть расположены на конкретном расстоянии без возможности контакта друг с другом. Кроме того по меньшей мере один препятствующий излучению лист может быть расположен в положении, в котором он контактирует с внутренней поверхностью первой или второй пластины 10 или 20.
[54] Как показано на фиг.3(b), расстояние между пластинами поддерживается опорным узлом 30, и пористый материал 33 может быть заполнен в часть 50 с вакуумной областью. Пористый материал 33 может иметь более высокую излучательную способность по сравнению с нержавеющим материалом первой и второй пластин 10 и 20. Однако, поскольку пористый материал 33 заполнен в части 50 с вакуумной областью, пористый материал 33 имеет высокую эффективность блокирования передачи тепла излучением.
[55] В этом варианте осуществления вакуумный адиабатический элемент может быть выполнен без использования препятствующего излучению листа 32.
[56] Как показано на фиг.3(c), опорный узел 30, поддерживающий часть 50 с вакуумной областью, не установлен. Вместо опорного узла 30 пористый материал 33 расположен в положении, в котором он окружен пленкой 34. В этом случае пористый материал 33 может быть расположен в состоянии, в котором он сжат, для поддержания зазора части 50 с вакуумной областью. Пленка 34 выполнена, например, из полиэтилена и может быть расположена в состоянии, в котором в ней образованы отверстия.
[57] В этом варианте осуществления вакуумный адиабатический элемент может быть выполнен без использования опорного узла 30. Другими словами, пористый материал 33 может служить одновременно в качестве препятствующего излучению листа 32 и опорного узла 30.
[58] Фиг.4 - вид, показывающий различные варианты осуществления препятствующих проводимости листов и их периферийных частей. Конструкции препятствующих проводимости листов кратко показаны на фиг.2, но будут понятны в деталях со ссылкой на фиг.4.
[59] Прежде всего, препятствующие проводимости листы, предложенные на фиг.4a, предпочтительно могут использоваться в вакуумном адиабатическом элементе на стороне основного корпуса. Конкретно, первая и вторая пластины 10 и 20 должны быть уплотнены для вакуумирования внутренней части вакуумного адиабатического элемента. В этом случае, поскольку две пластины имеют температуры, отличные друг от друга, передача тепла может возникнуть между двумя пластинами. Препятствующий проводимости лист 60 выполнен с возможностью предотвращения теплопроводности между двумя разными типами пластин.
[60] Препятствующий проводимости лист 60 может содержать уплотняющие части 61, на которых уплотнены оба конца препятствующего проводимости листа 60 для образования по меньшей мере одного участка стенки третьей области и поддержания вакуумного состояния. Препятствующий проводимости лист 60 может быть выполнен в виде тонкой фольги в микрометрах для уменьшения количества тепла, передаваемого по стенке для третьей области. Уплотняющие части 61 могут быть выполнены в виде сварных частей. То есть, препятствующий проводимости лист 60 и пластины 10 и 20 могут быть сварены друг с другом. Для вызывания действия сплавления между препятствующим проводимости листом 60 и пластинами 10 и 20 препятствующий проводимости лист 60 и пластины 10 и 20 могут быть выполнены из одного и того же материала, и нержавеющий материал может использоваться в качестве такого материала. Уплотняющие части 61 не ограничиваются сварными частями и могут быть получены с помощью процесса, такого как спекание. Препятствующий проводимости лист 60 может быть выполнен в криволинейной форме. Таким образом, расстояние для теплопроводности препятствующего проводимости листа 60 больше линейного расстояния каждой пластины, так что величина теплопроводности может быть дополнительно уменьшена.
[61] Изменение температуры происходит по препятствующему проводимости листу 60. Следовательно, для блокирования передачи тепла на наружную сторону препятствующего проводимости листа 60 защитная часть 62 может быть расположена на наружной стороне препятствующего проводимости листа 60, так что возникает адиабатическое действие. Другими словами, в холодильнике вторая пластина 20 имеет высокую температуру, и первая пластина 10 имеет низкую температуру. Кроме того, температурный переход от высокой температуры до низкой температуры происходит в препятствующем проводимости листе 60, и, следовательно, температура препятствующего проводимости листа 60 изменяется внезапно. Следовательно, когда препятствующий проводимости лист 60 открыт на своей наружной стороне, передача тепла через открытое место может реально происходить. Для уменьшения тепловых потерь защитная часть 62 расположена на наружной стороне препятствующего проводимости листа 60. Например, когда препятствующий проводимости лист 60 открыт в любую одну из низкотемпературной области и высокотемпературной области, препятствующий проводимости лист 60 не служит в качестве препятствия для проводимости, а также открытый его участок, что является непредпочтительным.
[62] Защитная часть 62 может быть выполнена в виде пористого материала, контактирующего с наружной поверхностью препятствующего проводимости листа 60. Защитная часть 62 может быть выполнена в виде адиабатической конструкции, например, отдельной прокладки, которая расположена на наружной стороне препятствующего проводимости листа 60. Защитная часть 62 может быть выполнена в виде участка вакуумного адиабатического элемента, который расположен в положении, обращенном к соответствующему препятствующему проводимости листу 60, когда вакуумный адиабатический элемент на стороне основного корпуса закрыт относительно вакуумного адиабатического элемента на стороне двери. Для уменьшения тепловых потерь, даже когда основной корпус и дверь открыты, защитная часть 62 предпочтительно может быть выполнена в виде пористого материала или отдельной адиабатической конструкции.
[63] Препятствующий проводимости лист 60, предложенный на фиг.4b, предпочтительно может использоваться в вакуумном адиабатическом элементе на стороне двери. На фиг.4b участки, отличные от участков на фиг.4a, описаны подробно, и одно и то же описание используется для участков, идентичных участкам на фиг.4a. Боковая рама 70 дополнительно расположена на наружной стороне препятствующего проводимости листа 60. Часть для уплотнения между дверью и основным корпусом, выпускное отверстие, необходимое для процесса всасывания, отверстие газопоглотителя для поддержания вакуума и тому подобное могут быть расположены на боковой раме 70. Причина состоит в том, что установка частей является удобной в вакуумном адиабатическом элементе на стороне основного корпуса, но установочные положения частей ограничены в вакуумном адиабатическом элементе на стороне двери.
[64] В вакуумном адиабатическом элементе на стороне двери трудно расположить препятствующий проводимости лист 60 на переднем концевом участке части с вакуумной областью, т.е. угловом боковой участке части с вакуумной областью. Причина состоит в том, что в отличие от основного корпуса угловой кромочный участок двери открыт на наружную сторону. Более конкретно, если препятствующий проводимости лист 60 расположен на переднем концевом участке части с вакуумной областью, угловой кромочный участок двери открыт на наружную сторону, и, следовательно, существует недостаток в том, что отдельная адиабатическая часть должна быть образована для теплоизоляции препятствующего проводимости листа 60.
[52] Препятствующий проводимости лист, предложенный на фиг.4c, предпочтительно может быть установлен в канале, проходящем через часть с вакуумной областью. На фиг.4c участки, отличные от участков на фиг.4a и 4b описаны подробно, и одно и то же описание используется для участков, идентичных участкам на фиг.4a и 4b. Препятствующий проводимости лист, имеющий ту же форму, что и форма на фиг.4a, предпочтительно сморщенный препятствующий проводимости лист 63, может быть расположен на периферийном участке канала 64. Соответственно, тракт передачи тепла может быть удлинен, и деформация, вызванная разностью давлений, может быть предотвращена. Кроме того, отдельная защитная часть может быть выполнена с возможностью увеличения адиабатической эффективности препятствующего проводимости листа.
[53] Тракт передачи тепла между первой и второй пластинами 10 и 20 будет описан со ссылкой на фиг.4a. Тепло, проходящее через вакуумный адиабатический элемент, может быть разделено на тепло 1 поверхностной проводимости, передаваемое по поверхности вакуумного адиабатического элемента, более конкретно, препятствующему проводимости листу 60, тепло 2 проводимости опоры, передаваемое по опорному узлу 30, расположенному внутри вакуумного адиабатического элемента, тепло 3 проводимости газа, передаваемое через внутренний газ в части с вакуумной областью, и тепло 4 передачи излучением, передаваемое через часть с вакуумной областью.
[67] Тепло передачи может изменяться в зависимости от различных конструктивных размеров. Например, опорный узел может быть изменен таким образом, что первая и вторая пластины 10 и 20 могут выдерживать вакуум без деформирования, вакуум может быть изменен, расстояние между пластинами 10 и 20 может быть изменено, и длина препятствующего проводимости листа может быть изменена. Тепло передачи может изменяться в зависимости от разности температур между областями (первой и второй областями), соответственно образованными пластинами. В варианте осуществления предпочтительная конструкция вакуумного адиабатического элемента была определена путем учета того, что общая величина передачи тепла меньше общей величины передачи тепла типичной адиабатической конструкции, образованной путем вспенивания полиуретана. В обычном холодильнике, включающем в себя адиабатическую конструкцию, образованную путем вспенивания полиуретана, коэффициент эффективной передачи тепла может быть представлен как 19,6 мВт/(м⋅К).
[68] Посредством осуществления относительного анализа величин передачи тепла вакуумного адиабатического элемента варианта осуществления величина передачи тепла за счет тепла 3 проводимости газа может стать наименьшей. Например, величина передачи тепла за счет тепла 3 проводимости газа может регулироваться, чтобы быть равной или меньше 4% от общей величины передачи тепла. Величина передачи тепла за счет тепла проводимости твердого тела, определенная как сумма тепла 1 поверхностной проводимости и тепла 2 проводимости опоры, является наибольшей. Например, величина передачи тепла за счет тепла проводимости твердого тела, может достигать 75% от общей величины передачи тепла. Величина передачи тепла за счет тепла 4 передачи излучением меньше величины передачи тепла за счет тепла проводимости твердого тела, но больше величины передачи тепла за счет тепла 3 проводимости газа. Например, величина передачи тепла за счет тепла 4 передачи излучением может составлять около 20% от общей величины передачи тепла.
[69] В соответствии с таким распределением передачи тепла коэффициенты эффективной передачи тепла (eK: эффективный K) (Вт/(м⋅К)) тепла 1 поверхностной проводимости, тепла 2 проводимости опоры, тепла 3 проводимости газа и тепла 4 передачи излучением могут иметь математическое представление 1.
[70] [Математическое представление 1]
eKтепло проводимости твердого тела > eKтепло передачи излучением > eKтепло проводимости газа
[71] Здесь коэффициент (eK) эффективной передачи тепла является значением, которое может быть измерено, используя форму и разности температур целевого изделия. Коэффициент (eK) эффективной передачи тепла является значением, которое можно получить путем измерения общей величина передачи тепла и температуры по меньшей мере одного участка, на который передается тепло. Например, теплотворная способность (W) измеряется с помощью источником нагрева, которая может количественно измеряться в холодильнике, распределение (K) температуры двери измеряется с использованием тепла, соответственно переданного через основной корпус и кромку двери холодильника, и тракт, через который передается тепло, рассчитывается как величина (m) преобразования, таким образом, определяя коэффициент эффективной передачи тепла.
[72] Коэффициент (eK) эффективной передачи тепла всего вакуумного адиабатического элемента является значением, заданным k=QL/AΔT. Здесь Q означает теплотворную способность (W) и может быть получен с использованием теплотворной способности нагревателя. A означает площадь (м2) сечения вакуумного адиабатического элемента, L означает толщину (м) вакуумного адиабатического элемента, и ΔT означает разность температур.
[73] Для тепла поверхностной проводимости теплотворная способность проводимости может быть получена за счет разности (ΔT) температур между входом и выходом препятствующего проводимости листа 60 или 63, площадью (A) сечения препятствующего проводимости листа, длиной (L) препятствующего проводимости листа и теплопроводностью (k) препятствующего проводимости листа (теплопроводность препятствующего проводимости листа является свойством материала и может быть получена заранее). Для тепла проводимости опоры теплотворная способность проводимости может быть получена за счет разности (ΔT) температур между входом и выходом опорного узла 30, площадью (A) сечения опорного узла, длины (L) опорного узла и теплопроводностью (k) опорного узла. Здесь теплопроводность опорного узла является свойством материала и может быть получена заранее. Сумма тепла 3 проводимости газа и тепла 4 передачи излучением может быть получена путем вычитания тепла поверхностной проводимости и тепла проводимости опоры из величина передачи тепла всего вакуумного адиабатического элемента. Отношение тепла 3 проводимости газа и тепла 4 переноса излучения может быть получено путем определения тепла передачи излучением, когда не существует тепло проводимости газа за счет значительного понижения степени вакуумирования части 50 с вакуумной областью.
[74] Когда пористый материал расположен внутри части 50 с вакуумной областью, тепло 5 проводимости пористого материала может быть суммой тепла 2 проводимости опоры и тепла 4 передачи излучением. Тепло 5 проводимости пористого материала может изменяться в зависимости от различных переменных, включающих в себя тип, количество и тому подобное пористого материала.
[75] В соответствии с вариантом осуществления разность ΔT1 температур между геометрическим центром, образованным соседними стержнями 31 и точкой, в которой расположен каждый из стержней 31, предпочтительно может составлять менее 0,5°C. Также разность ΔT2 температур между геометрическим центром, образованным соседними стержнями 31 и кромочным участком вакуумного адиабатического элемента, предпочтительно может составлять менее 0,5°C. Во второй пластине 20 разность температур между средней температурой второй пластины и температурой в точке, в которой тракт передачи тепла, проходящий через препятствующий проводимости лист 60 или 63, достигает второй пластиной, может быть наибольшим. Например, когда вторая область является областью более горячей, чем первая область, температура в точке, в которой тракт передачи тепла, проходящий через препятствующий проводимости лист, достигает второй пластины, становится наименьшим. Подобным образом, когда вторая область является областью более холодной, чем первая область, температура в точке, в которой тракт передачи тепла, проходящий через препятствующий проводимости лист, достигает второй пластины, становится самой высокой.
[76] Это означает то, что количество тепла, переданного через другие точки за исключением тепла поверхностной проводимости, проходящего через препятствующий проводимости лист, должно регулироваться, и полная величина передачи тепла, соответствующая вакуумному адиабатическому элементу, может быть получена, только когда тепло поверхностной проводимости имеет наибольшую величину передачи тепла. Для этой цели изменение температуры препятствующего проводимости листа может регулироваться, чтобы быть большим, чем изменение температуры пластины.
[77] Физические характеристики частей, образующих вакуумный адиабатический элемент, будут описаны. В вакуумном адиабатическом элементе усилие под действие давления вакуума приложено ко всем частям. Следовательно, материал, имеющий прочность (Н/м2) конкретного уровня, предпочтительно может быть использован.
[78] При таких обстоятельствах пластины 10 и 20 и боковая рама 70 предпочтительно могут быть выполнены из материала, имеющего достаточную прочность, при которой они не повредятся даже под действием равномерного давления вакуума. Например, когда количество стержней 31 уменьшено для ограничения тепла проводимости опоры, деформация пластины возникает вследствие давления вакуума, что может плохо влиять на внешний вид холодильника. Препятствующий излучению лист 32 предпочтительно может быть выполнен из материала, который имеет низкую излучательную способность и может легко подвергаться обработки до тонкой пленки. Кроме того, препятствующий излучению лист 32 должен обеспечивать прочность, достаточную для предотвращения деформации под действием внешней ударной нагрузки. Опорный узел 30 имеет прочность, достаточную для поддержания усилия, обусловленного вакуумом, и выдерживания внешней ударной нагрузки, и должен иметь способность поддаваться обработке. Препятствующий проводимости лист 60 предпочтительно может быть выполнен из материала, который имеет форму тонкой пластины и может выдерживать вакуум.
[79] В варианте осуществления пластина, боковая рама и препятствующий проводимости лист могут быть выполнены из нержавеющего материала, имеющего такую же прочность. Препятствующий излучению лист может быть выполнен из алюминия, имеющего меньшую прочность, чем нержавеющие материалы. Опорный узел может быть выполнен из полимера, имеющего меньшую прочность, чем алюминий.
[80] В отличие от прочности с точки зрения материалов требуется анализ с точки зрения жесткости. Жесткость (Н/м) является свойством, при котором материал не будет легко деформироваться. Хотя используется один и тот же материал, его жесткость может изменяться в зависимости от его формы. Препятствующие проводимости листы 60 или 63 могут быть выполнены из материала, имеющего прочность, но жесткость материала предпочтительно является небольшой для увеличения препятствия телу и минимизации теплоты излучения, когда препятствующий проводимости лист распределен равномерно без неровностей при приложении давления вакуума. Препятствующий излучению лист 32 требует жесткость конкретного уровня без возможности контакта с другой частью вследствие деформации. В частности, кромочный участок препятствующего излучению листа может создавать тепло проводимости вследствие опускания, вызванного собственной нагрузкой препятствующего излучению листа. Следовательно, требуется жесткость конкретного уровня. Опорный узел 30 требует жесткость, достаточную для выдерживания сжимающего напряжения пластины и внешней ударной нагрузки.
[81] В варианте осуществления пластина и боковая рама предпочтительно могут иметь наибольшую жесткость для предотвращения деформации, вызванной вакуумом. Опорный узел, в частности стержень, предпочтительно может иметь вторую наибольшую жесткость. Препятствующий излучению лист предпочтительно может иметь жесткость, которая меньше жесткости опорного узла, но выше жесткости препятствующего проводимости листа. Препятствующий проводимости лист предпочтительно может быть выполнен из материала, который легко деформируется под действием давления вакуума и имеет наименьшую жесткость.
[82] Даже когда пористый материал 33 заполнен в части 50 с вакуумной областью, препятствующий проводимости лист предпочтительно может иметь наименьшую жесткость, и пластина и боковая рама предпочтительно могут иметь наибольшую жесткость.
[83] Фиг.5 - подробный вид вакуумного адиабатического элемента в соответствии с вариантом осуществления. Вариант осуществления, предложенный на фиг.5, предпочтительно может применяться к вакуумному адиабатическому элементу на стороне двери, и описание вакуумного адиабатического элемента, изображенного на фиг.4b, среди вакуумных адиабатических элементов, изображенных на фиг.4, может применяться к участкам, для которых не дано конкретное описание.
[84] Как показано на фиг.5, вакуумный адиабатический элемент может включать в себя первую пластину 10, вторую пластину, препятствующий проводимости лист 60 и боковую раму 70, которые являются частями, обеспечивающими отделение части 50 с вакуумной областью от наружной области.
[85] Боковая рама выполнена в изогнутой форме, и может быть расположена таким образом, что высота боковой рамы 70 уменьшена на наружном участке, т.е., кромочный участок, если смотреть со стороны всей формы вакуумного адиабатического элемента, опущен. В соответствии с вышеописанной формой заданная область обеспечена без потери объема на наружной стороне участка, на котором высота боковой рамы 70 является небольшой, так что периферийная рама 90 может быть расположена на наружной стороне. Петли 85 и 86 (см. фиг.6) и дополнительный элемент, такой как дверной переключатель или защелка, могут быть установлены на периферийной раме 90.
[86] Один конец боковой рамы 70 закреплен на препятствующем проводимости листе 60 с помощью уплотняющей части 61, и другой конец боковой рамы 70 закреплен на второй пластине 20 на кромочном участке вакуумного адиабатического элемента. В соответствии с вышеописанной конструкцией часть 50 с вакуумной областью проходит до кромочного участка вакуумного адиабатического элемента, так что адиабатический эффект вакуумного адиабатического элемента может быть в целом улучшен. Кроме того, хотя капли образуются под действием холодного воздуха, передаваемого по боковой раме 70, это не рассматривается пользователем, и пользователь не видит деформацию второй пластины 20, которая возникает при сварке боковой рамы, так что эстетическое чувство усилено.
[87] Опорный узел 30 расположен внутри части 50 с вакуумной областью для поддержания зазора части 50 с вакуумной областью. Кроме того, препятствующий излучению лист 32 расположен внутри части 50 с вакуумной областью для получения адиабатического эффекта против передачи тепла излучением через внутреннюю часть части 50 с вакуумной областью.
[88] Части 75 зазора могут быть образованы в заданном зазоре между периферийной рамой 90 и обоими боковыми участками боковой рамы 70. Один участок прокладки 80 вставлен в часть 75 зазора таким образом, что положение прокладки 80 может быть зафиксировано. Один участок прокладки может быть прочно закреплен способом принудительной вставки. Прокладка 80 по меньшей мере закрывает препятствующий проводимости лист 60, так что можно уменьшить адиабатические потери, вызванные наружной поверхностью препятствующего проводимости листа 60. Прокладка 80 вставлена даже в конец части 75 зазора, так что можно предотвратить уменьшение адиабатической эффективности через часть 75 зазора.
[89] Фиг.6 - общий вид с пространственным разделением элементов вакуумного адиабатического элемента в соответствии с вариантом осуществления.
[90] Как показано на фиг.6, обеспечены первая пластина 10, вторая пластина 20 и боковая рама 70, таким образом, образуя внутреннюю область в виде части 50 с вакуумной областью. Препятствующий проводимости лист 60 расположен на контактном участке между боковой рамой 70 и первой пластиной 10 для препятствия теплопроводности между боковой рамой 70 и первой пластиной 10.
[91] Периферийная рама 90 установлена на боковой раме 70. Как уже описано выше, заданные части 75 зазора расположены между периферийной рамой 90 и боковой рамой 70, так что положение прокладки 80 может быть закреплено посредством вставки одного участка прокладки 80 в часть 75 зазора. Для этой цели периферийная рама 90 может быть выполнена в форме замкнутой кривой, окружающей боковую раму 70.
[92] Выпускное отверстие 40 и отверстие 41 газопоглотителя (см. фиг.7) могут быть расположены в заданных положениях боковой рамы 70. Поскольку выпускное отверстие 40 и отверстие 41 газопоглотителя являются выступающими конструкциями, выпускное отверстие 40 и отверстие 41 газопоглотителя могут создавать помехи для других частей, расположенных смежно им. В этом случае по меньшей мере один участок периферийной рамы 90 расположено на высоте отверстий 40 и 41, таким образом, предотвращая помехи для других частей.
[93] Боковая рама 70 может содержать выступы 71. Выступы 71 могут быть закреплены на боковой раме 70 с помощью сварки или ей подобного. Деформация, возникающая при закреплении выступов 71 на боковой раме 70, закрыта периферийной рамой 90, чтобы не быть открытой на наружную сторону.
[94] Периферийная рама 90 может быть выполнена из материала, такого как полимер. Периферийная рама 90 может содержать установочную часть для петли, установленную на боковой раме 70, причем установочная часть для петли имеет петли, установленные на ней, так что верхняя петля 85 и нижняя петля 86 могут быть установлены в установочной части для петли. Установочная часть для петли предусмотрена, так что валы петель 85 и 86 могут быть закреплены на двери холодильника, то есть, на вакуумном адиабатическом элементе в соответствии с вариантом осуществления. Так как множество конструкций для работы петли, таких как торсионная пружина, встроены в вал петли, вал петли имеет конкретный объем. Таким образом, установочная часть для петли, имеющая размер, обеспечивающий объем, может быть расположена на периферийной раме 90.
[95] Опорный узел 30 для поддержания зазора части 50 с вакуумной областью, расположен внутри части 50 с вакуумной областью. Препятствующий излучению лист 32 может быть установлен для получения адиабатического эффекта под действием излучения.
[96] Фиг.7 - вид взаимного расположения между боковой рамой и периферийной рамой.
[97] Как показано на фиг.7, боковая рама 70 содержит отверстие 41 газопоглотителя и выпускное отверстие 40 в виде конструкций, выступающих на заданное расстояние. Множество выступов 71 может быть расположено на внутренней поверхности боковой рамы 70. Периферийная рама 90 содержит части 92 для размещения, в которых могут быть размещены соответствующие отверстия 40 и 41, так что отверстия 40 и 41 расположены внутри частей 92 для размещения, соответственно. Таким образом, отверстия 40 и 41 не создают помехи для других частей. Отверстия83 образованы на периферийной раме 90 таким образом, что отверстия 83 и выступы 71 совмещаются друг с другом. Так как винт вставлен через отверстие 83 и выступ 71, боковая рама 70 и периферийная рама 90 могут быть закреплены друг с другом.
[98] Нижняя установочная часть 81 для петли и верхняя установочная часть 82 для петли имеют заданные размеры на боковых сторонах периферийной рамы 90, соответственно. Установочные части 81 и 82 для петель имеют размеры и прочности, куда валы петель 85 и 86 могут вставляться и поддерживаться, соответственно. Таким образом, имеющиеся петли могут использоваться, как есть. В этом случае способ изготовления обычного холодильника, включающий в себя вспенивание полиуретана, может использоваться, как есть, таким образом, уменьшая стоимость изготовления.
[99] Фиг.8 и 9 - виды, показывающие положение, в котором вставлена петля. Вал петли, который обеспечивает выполнение работы каждой из петель 85 и 86, занимает основную часть объема петли. На фиг.8 и 9 можно видеть, что валы петель вставлены и закреплены в установочных частях 81 и 82 для петель, соответственно. Поскольку периферийная рама 90 выполнена из полимера, периферийная рама 90 может быть выполнена в различных формах в соответствии со стандартами петель.
[100] Фиг.10 - вид, показывающий положение, в котором первая пластина и опорный узел закреплены друг с другом.
[101] Как показано на фиг.10, ребро 37 может быть образовано на любой поверхности опорного узла 30, и установочная концевая часть 15 может быть расположена на первой пластине 10 в положении, соответствующем ребру 37. Когда первая пластина 10 расположена в регулярном положении на опорном узле 30 ребро 37 и установочная концевая часть 15 могут соответствовать друг другу при контакте друг с другом. Таким образом, первая пластина 10 и опорный узел 30 могут быть собраны в положении, в котором они закреплены друг с другом, и удобно совмещать первую пластину 10 и опорный узел 30 друг с другом.
[102] Ниже вакуум предпочтительно определен в зависимости от внутреннего состояния вакуумного адиабатического элемента. Как уже описано выше, вакуум должен поддерживаться внутри вакуумного адиабатического элемента для уменьшения передачи тепла. При этом легко ожидать, что вакуум предпочтительно поддерживается как можно низким для уменьшения передачи тепла.
[103] Часть с вакуумной областью может препятствовать передачи тепла посредством использования только опорного узла 30. В качестве альтернативы, пористый материал 33 может быть заполнен вместе с опорным узлом в части 50 с вакуумной областью для препятствия передачи тепла. В качестве альтернативы, часть с вакуумной областью может препятствовать передачи тепла без использования опорного узла, но с использованием пористого материала 33.
[104] Будет описан случай, в котором используется только опорный узел.
[105] На фиг.11 изображены кривые, показывающие изменение адиабатической эффективности и изменения проводимости газа относительно вакуумов посредством использования имитационного моделирования.
[106] Ссылаясь на фиг.11, можно видеть, что при уменьшении давления вакуума, т.е., при увеличении степени вакуумирования, тепловая нагрузка в случае только основного корпуса (кривая 1) или в случае, когда основной корпус и дверь соединены вместе (кривая 2), уменьшается по сравнению с тепловой нагрузкой в случае обычного изделия, образованного путем вспенивания полиуретана, таким образом, увеличивая адиабатическую эффективность. Однако, можно видеть, что степень увеличения адиабатической эффективности постепенно уменьшается. Также, можно видеть, что когда вакуум уменьшается, проводимость газа (кривая 3) уменьшается. Однако, можно видеть, что, хотя вакуум уменьшается, отношение, при котором увеличиваются адиабатическая эффективность и проводимость газа, постепенно уменьшается. Следовательно, предпочтительно, чтобы вакуум уменьшался как можно меньше. Однако, это требует длительного времени для получения чрезмерного давления вакуума, и осуществляются большие затраты вследствие чрезмерного использования газопоглотителя. В варианте осуществления оптимальный вакуум предложен с вышеописанной точки зрения.
[107] На фиг.12 изображены кривые, полученные путем наблюдения в зависимости от времени и давления за процессом вакуумирования внутренней части вакуумного адиабатического элемента при использовании опорного узла.
[108] Как показано на фиг.12, для образования части 50 с вакуумной областью, которая должна находиться в вакуумном состоянии, газ из части 50 с вакуумной областью выкачивается вакуумным насосом при испарении скрытого газа, остающегося в частях части 50 с вакуумной областью за счет прогревания. Однако, если вакуум достигает конкретного уровня или выше, существует точка, в которой уровень давления вакуума больше не увеличивается (Δt1). После этого газопоглотитель активируется путем отсоединения части 50 с вакуумной областью от вакуумного насоса и подачи тепла в часть 50 с вакуумной областью (Δt2). Если газопоглотитель активирован, давление в части 50 с вакуумной областью уменьшается в течение конкретного периода времени, но затем нормализуется для поддержания давления вакуума конкретного уровня. Вакуум, который поддерживает конкретный уровень после активации газопоглотителя, составляет приблизительно 1,8×10-6 торр.
[109] В варианте осуществления точка, в которой вакуум, по существу, больше не уменьшается, даже если газ выкачен путем приведения в действие вакуумного насоса, установлена для самого нижнего предела давления вакуума, используемого в вакуумном адиабатическом элементе, таким образом, устанавливая минимальное внутреннее давление части 50 с вакуумной областью на 1,8×10-6 торр.
[110] На фиг.13 показаны кривые, полученные путем сравнения давлений вакуума и проводимостей газа.
[111] Как показано на фиг.13, проводимости газа относительно вакуумов в зависимости от размеров зазора в части 50 с вакуумной областью, представлены в виде кривых коэффициентов (eK) эффективной передачи тепла. Коэффициенты (eK) эффективной передачи тепла были измерены, когда зазор в части 50 с вакуумной областью имеет три размера 2,76 мм, 6,5 мм и 12,5 мм. Зазор в части 50 с вакуумной областью определен следующим образом. Когда препятствующий излучению лист 32 находится внутри части 50 с вакуумной областью, зазор является расстоянием между препятствующим излучению листом 32 и пластиной, расположенной смежно ему. Когда препятствующий излучению лист 32 не находится внутри части 50 с вакуумной областью, зазор является расстоянием между первой и второй пластинами.
[112] Можно видеть, что, поскольку размер зазора является небольшим в точке, соответствующей типичному коэффициенту эффективной передачи тепла 0,0196 Вт/(м⋅К), который рассчитан для адиабатического материала, полученного путем вспенивания полиуретана, вакуум составляет 2,65×10-1 торр, даже когда размер зазора составляет 2,76 мм. При этом, можно видеть, что точка, в которой уменьшение адиабатического эффекта, вызванное теплом проводимости газа, нейтрализовано, даже если вакуум уменьшен, является точкой, в которой вакуум составляет приблизительно 4,5×10-3 торр. Вакуум 4,5×10-3 торр может быть определен как точка, в которой уменьшение адиабатического эффекта, вызванное теплом проводимости газа, нейтрализовано. Также, когда коэффициент эффективной передачи тепла равен 0,1 Вт/(м⋅К), вакуум составляет 1,2×10-2 торр.
[113] Когда часть 50 с вакуумной областью не содержит опорный узел, а содержит пористый материал, размер зазора изменяется от нескольких микрометров до нескольких сотен микрометров. В этом случае величина передачи тепла излучением является небольшой благодаря пористому материалу, даже когда вакуум является относительно высоким, т.е., когда степень вакуумирования является низкой. Следовательно, используется соответствующий вакуумный насос для регулировки давления вакуума. Вакуум, подходящий для соответствующего вакуумного насоса, составляет приблизительно 2,0×10-4 торр. Также, вакуум в точке, в которой нейтрализовано уменьшение адиабатического эффекта, вызванного теплом проводимости газа, составляет приблизительно 4,7×10-2 торр. Также, давление, при котором уменьшение адиабатического эффекта, вызванного теплом проводимости газа, достигает типичного коэффициента эффективной передачи тепла 0,0196 Вт/(м⋅К), равно 730 торр.
[114] Когда опорный узел и пористый материал используются вместе в части с вакуумной областью, вакуум может быть создан и использован, который является средним между вакуумом, когда используется только опорный узел, и вакуумом, когда используется только пористый материал.
[115] Фиг.14 - схематичный вид в разрезе вакуумного адиабатического элемента в соответствии с другим вариантом осуществления.
[116] Как показано на фиг.14, этот вариант осуществления предпочтительно может быть применен, когда прокладка 80 непосредственно закреплена на вакуумном адиабатическом элементе, таком как когда трудно обеспечить часть 75 зазора в соответствии с размером и объемом элемента, установленного на периферийном участке вакуумного адиабатического элемента. В этом случае можно обеспечить конструкцию, в которой отдельная канавка для установки прокладки 80 образована в закрепляющей части 100. Когда вакуумный адиабатический элемент, предназначенный для двери, закрыт относительно крепежной части 100, прокладка 80 предпочтительно служит в качестве защитной части 62 посредством закрытия по меньшей мере препятствующего проводимости листа 60.
[117] В случае основного корпуса, в котором область для хранения образована в холодильнике, или холодильник оснащен множеством дверей, крепежная часть 100 может быть выполнена в виде внутренней двери.
[118] Фиг.15 - схематичный вид в разрезе, показывающий случай, в котором вакуумный адиабатический элемент используется в холодильнике с двумя дверьми в соответствии с вариантом осуществления, фиг.15a изображает случай, в котором используется типичный вспененный уретан, и фиг.15b изображает случай, в котором используется вакуумный адиабатический элемент.
[119] Как показано на фиг.15, холодильник с двумя дверьми включает в себя первую дверь 300 или 301, расположенную на его наружной стороне, и вторую дверь 200 или 201, расположенную на его внутренней стороне. Типичный вспененный уретан используется в первой двери 301, и, следовательно, ширина в направлении вперед-назад, в котором расположена прокладка, может быть уменьшена. С другой стороны, первая дверь 300 варианта осуществления может быть изготовлена в виде тонкой двери, и, следовательно, можно ожидать, что ширина в направлении вперед-назад, в котором расположена прокладка, будет увеличена. Для максимизации такого преимущества тонкой двери, предпочтительно считать, что ширина второй двери 200 в направлении вперед-назад выполнена большой. Например, расширяющаяся часть 250 двери может быть выполнена с возможностью компенсации ширины второй двери 200, соответствующей ширине, уменьшенной, когда дверь, использующая типичный вспененный уретан, заменена тонкой дверью варианта осуществления. Расширяющаяся часть 250 двери может содержать части, необходимые для ее работы. В качестве альтернативы, дополнительный адиабатический материал может быть использован в расширяющейся части 250 двери для получения адиабатического эффекта.
[120] В описании настоящего изобретения часть для осуществления одного и того же действия в каждом варианте осуществления вакуумного адиабатического элемента может применяться в другом варианте осуществления посредством соответствующего изменения формы или размера другого варианта осуществления. Соответственно, может быть легко предложен еще один вариант осуществления. Например, в подробном описании в случае вакуумного адиабатического элемента, пригодного в качестве вакуумного адиабатического элемента на стороне двери вакуумный адиабатический элемент может использоваться в качестве вакуумного адиабатического элемента на стороне основного корпуса посредством соответствующего изменения формы и конструкции вакуумного адиабатического элемента.
[121] Хотя варианты осуществления были описаны со ссылкой на ряд их иллюстративных вариантов осуществления, следует понимать, что множество других модификаций и вариантов осуществления может быть осуществлено специалистами в данной области техники, которые будут находиться в пределах сущности и объема принципов настоящего изобретения. Более конкретно, различные изменения и модификации возможны в комплектующих частях и/или расположениях устройства с комбинациями признаков в пределах объема изобретения, чертежей и прилагаемой формулы изобретения. В дополнении к изменениям и модификациям в комплектующих частях и/или расположениях альтернативные использования также будут понятны для специалистов в данной области техники.
[122] Вакуумный адиабатический элемент, предложенный в настоящем изобретении, предпочтительно может использоваться в холодильниках. Однако, применение вакуумного адиабатического элемента не ограничивается холодильниками и может использоваться в различных устройствах, таких как криогенные холодильные устройства, нагревательные устройства и вентиляционные устройства.
[123] В соответствии с настоящим изобретением вакуумный адиабатический элемент может применяться в промышленности в различных адиабатических устройствах. Адиабатический эффект может быть улучшен, так что можно повысить эффективность использования энергии и увеличить эффективный объем устройства.
Реферат
Вакуумный адиабатический элемент содержит первую пластину, образующую по меньшей мере один участок стенки для первой области, вторую пластину, образующую по меньшей мере один участок стенки для второй области, имеющей температуру, отличную от температуры первой области, уплотнение первой и второй пластины для образования третьей области, опору, установленную в третьей области для поддержания зазора, теплоизолятор, выпускное отверстие газа, боковую раму, расположенную на боковом участке третьей области, периферийную раму, закрепленную на боковой раме. Холодильник содержит корпус, дверь, компрессор, конденсатор, расширитель, испаритель. Корпус или дверь содержит вакуумный диабатический элемент. Использование данной группы изобретений обеспечивает эффективность использования энергии и увеличение полезного объема холодильника. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 15 ил.
