专利名称：真空隔热板以及应用该真空隔热板的制冷器隔热结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及真空隔热板，更具体涉及可通过增加强度防止密封外壳受损和可通过防止在密封外壳的接合部产生针孔来提高真空隔热能力以及可通过选择适当厚度和材料的气体屏蔽层来减少热损失的真空隔热板。
背景技术：
如图1所示，通常，制冷器1是用于低温储存食物的设备，其包括构成储存空间的箱室10(例如冷藏室和冷冻室)、打开和关闭冷藏室和冷冻室的门(未示出)以及包括制冷剂循环和将所储存的食物维持在低温的机械部分(未示出)。箱室10具有在形成外形的外表面与限定储存空间的内表面之间填充的隔热材料，由此增加隔热效果。为此，如图2所示，将聚氨酯泡沫30填充在组装状态下的箱室的内表面20和外表面10之间，这是通过将聚氨酯泡沫溶液注入到内表面20和外表面10之间， 然后加热并使其发泡来形成的。但是，由于在聚氨酯泡沫30中渗透有传热的空气和由于聚氨酯本身的导热特性，因此在提高隔热性能方面存在限制。因此，为了通过进一步阻止制冷器中的储存空间与制冷器外部空气之间的热交换来提高制冷效率和能量效率，近来已经开始使用改进的隔热结构，如图3所示，除了由聚氨酯泡沫形成的隔热部分30之外，该隔热结构还包括在箱室外表面10和箱室内表面20之间的真空隔热板。具体地，如图4和5所示，真空隔热板40包括芯材41、密封外壳42和吸气剂43， 其中芯材41具有由玻璃纤维编织形成的层叠板，并且在所述板之间形成真空，密封外壳42 由铝复合膜形成，用于密封和覆盖芯材41以保持芯材41的真空，吸气剂43形成用以通过除去穿过隔热密封外壳42流入的气体成分来将所述真空隔热板的隔热性能保持足够长的时间。如图6所示，密封外壳42通过层叠均由抗外部冲击材料形成的最外层421和保护层422、防止外部气体或湿气渗透进入芯材41中的A1234材料(在日本称为1N30)的气体屏蔽层423以及由基于具有四个碳(C)的丁烷的LLDP形成的热熔接层4M而形成。真空隔热板40在真空条件下利用密封外壳42覆盖芯材41，然后将密封外壳42的下表面42b上的热熔接层似4与密封外壳42的上表面42a的上热熔接层似4热熔接，两个热熔接层接合在一起，由此将芯材41与外部隔离。为了使芯材41与外部更加完全地隔离，密封外壳42的上表面4 和下表面42b 在稍长的长度上热熔接。因此，形成从芯材41侧面伸出的接合部4 和42b(42)。通过将接合部42折叠并将它们嵌入，从而将由此形成的真空隔热板40安装在适当位置，例如制冷器箱室中，形状如图7所示。但是，如图8所示，当将接合部42折叠并安装在预定位置时，在穿透由真空形成的芯材41的方向98上提供了高的隔热性能，但是在密封外壳42中包含有由导热系数为芯材 41的几千到几万倍的铝薄片形成的气体屏蔽层423。因此，通过气体屏蔽层423的传热量在密封外壳42的板表面方向99上增加，由此使得隔热性能劣化。如图9所示，在将所构建的密封外壳42嵌入并安装到制冷器箱室42中时，必须将从芯材41伸出并热熔接的接合部42折叠。在折叠过程中，在气体屏蔽层423中产生针孔 99，因此外部空气通过该针孔流入从而降低芯材41的真空度，由此随着时间的推移急剧劣化真空隔热板40的隔热性能。此外，由此构建的密封外壳42的气体屏蔽层423存在甚至由于轧制(rolling)过程所导致的残余应力所引起的轻微弯曲而产生裂纹的问题，并且有效防止外部气体或湿气渗透进入真空隔热板40中的优点也存在问题。因此，随着油价的急剧升高以及节能的必要性，对于可应用于各种产品(包括冷冻器、制冷器)并且具有更加优异的隔热性能的真空隔热板40的需求日益增加。
发明内容
技术问题本发明旨在解决现有技术中的一些问题，并且本发明的第一目的在于通过增加形成密封外壳的膜的强度来防止由于膜损伤而导致的真空隔热板的隔热性能劣化。本发明的第二目的在于通过最大可能地抑制针孔的产生来防止外部空气或湿气渗透进入真空隔热板中，即使在将真空隔热板安装到制冷器箱室中的过程中折叠真空隔热板的接合部也如此，使得可以在长时期内保持优异的隔热性能。本发明的第三目的在于提供一种真空隔热板以及应用该真空隔热板的隔热结构， 所述真空隔热板防止由于沿真空隔热板的厚度方向穿过在密封外壳中叠置在铝薄片上的气体屏蔽层的热传递而导致隔热性能劣化。本发明的第四目的在于以低成本并且容易地实现用于防止沿着密封外壳的传热量增加的装置。本发明的第五目的在于以更廉价且更简单的方式实现上述目的。技术解决方案为了实现上述目的，提供一种根据本发明的真空隔热板，所述真空隔热板包括芯材；用于覆盖芯材的密封外壳，所述密封外壳包括暴露于外部的最外层、接触芯材的热熔接层和在所述最外层与所述热熔接层之间的由铁(Fe)含量为0. 7wt% 1. 3wt%的材料形成的铝层。所述铝层也称为气体屏蔽层。与由含有0.65wt%铁(Fe)的材料A1234形成的常规铝层相比，本发明通过增加铁(Fe)含量使得产生更细的晶粒并且减少在产品精加工例如轧制(rolling)时晶粒之间的滑移，由此甚至在折叠时抑制在铝层中产生针孔。如果铁(Fe)含量小于0.7wt%，则在折叠时针孔产生的频率急剧增加。如果铁(Fe)含量大于1.3wt%，则伸长率的增加受到限制。因此，当铁(Fe)含量保持在0. 7wt% 1. 3wt%之间时可以保持最优状态。
5
热熔接层由基于具有八个碳(C)的辛烷的线性低密度聚乙烯(LLDPE)形成。传统热熔接层由基于具有四个碳(C)的丁烷的LLDPE形成，而根据本发明的真空隔热板的热熔接层由基于具有八个碳(C)的辛烷的LLDPE形成，因此与常规热熔接层相比，根据本发明的热熔接层具有增强的耐热性和密封强度。换言之，在将密封外壳的上侧和下侧彼此接合以保持真空隔热板芯材的真空度的过程中，真空隔热板的真空度根据热熔接层的热密封强度而定。根据实验结果，当在160°C下通过万能材料试验机(UTM)将LLDPE拉伸IOmm并且对其施加对应于3kgf/cm2的拉伸应力时，根据本发明的基于具有八个碳(C)的辛烷的 LLDPE表现出4. 99kgf/10mm的热密封强度，而常规的基于具有四个碳(C)的丁烷的LLDPE 表现出4. 39kgf/10mm的热密封强度。亦即，可见与常规LLDPE相比，根据本发明的LLDPE 的热密封强度增加了 16.3%。根据本发明的真空隔热板的最外层由具有优异拉伸性的两层尼龙形成。S卩，在最外层上形成另一保护层。它们的厚度分别为15 μ m和25 μ m，通过这些层，防止密封外壳在处理或安装过程中由于外部冲击而受损。所述最外层可以由K-PET形成，即通过模内涂布(inline coating)法将聚偏二氯乙烯(PVDC)涂覆在厚度为12 μ m 13 μ m的PET基材上而形成。K-PET的气体屏蔽性能是常规PET的10倍或更高。此时，PVDC层成本高并且柔软性不足以用作最外层，因此必须经涂覆来使用以确保最佳的气体屏蔽性能和耐久性。PVDC层通过模内涂布法涂覆在PET层上，使得通过拉伸效应使涂覆量的偏差最小化，由此避免各种剥离可能性。为了实现上述两种性能，所述最外层可以由暴露于外表面的K-PET和尼龙保护层形成。由A8079材料形成铝层。常规A1234材料和本发明的A8079材料的成分如下。表 1
SiFeCuMnMgZnTiCrAlA12350.65 丄0.65 丄0.05 丄0.0510.05|0.1010.06|99.35 最小A80790.05-0. 300.70-1. 300.05 丄-0.104.--剩佘量亦即，与常规A1235相比，A8079具有更高的铁(Fe)含量，因此形成的晶粒更细，使得在产品精加工时晶粒之间的滑移变得更小，这使其能够实现减少针孔数目的有益效果。 此外，由于A8079具有除铁(Fe)之外的其他成分的含量分布，因此与A1235相比，它具有十分优异的作为力学性能的拉伸强度和伸长率。因此，当制造封袋(pouch)时，在弯曲部或接合部处产生的小尺寸裂纹更少，由此提高芯材的密封度。此外，A8079由于其材料本身而具有数量少的针孔，因此适合用于适用于真空隔热板的铝薄膜。优选的是，铝层具有5 10 μ m的厚度。如果铝层的厚度小于5 μ m,则在轧制过程中产生裂纹或缺陷的可能性变大，这导致废品率增加的问题。如果铝层厚度大于ΙΟμπι，则热沿着具有高热导率的铝层传递，这将导致隔热效果降低的问题。根据本发明的制冷器隔热结构包括制冷器箱室的钢制外表面；制冷器箱室的塑料制内表面；和设置在制冷器箱室的外表面和内表面之间的真空隔热板。制冷器隔热结构还可以包括在制冷器箱室的外表面和内表面之间的由泡沫制成的制冷器隔热部分。此外，为了实现上述目的，提供一种根据本发明的真空隔热板，包括芯材；以覆盖芯材的方式形成的具有接合部的密封外壳，该接合部的某些部分彼此接合以使芯材与外部隔离；和从接合部之间的芯材延伸的延伸隔热部。通过提供在接合部之间延伸的延伸隔热部，即使为了在制冷器箱室中安装真空隔热板而折叠从芯材伸出的接合部，也通过延长从真空隔热板的厚度方向到密封外壳的板表面方向的热传递路径降低了传热率，由此有效地防止沿密封外壳的板表面方向在真空隔热板的厚度方向上的热传递。优选的是，所述延伸隔热部由真空形成，以使得制造容易并且成本低。就此而言，延伸隔热部的厚度为0. Imm 0.3mm。如果延伸隔热部的厚度小于 0. 1mm，则热通过传导和辐射传递通过延伸隔热部与密封外壳之间的真空部分，由此降低隔热性能。如果延伸隔热部的厚度大于3mm，则难于将从芯材侧面伸出的接合部折叠以将其安装在预定位置。延伸隔热部的长度(L)为接合部的长度(L)的10 90%。如果延伸隔热部的长度(L)小于接合部的长度(L)的10%，则使热传递路径的旁路程度低，导致隔热性能降低。 如果延伸隔热部的长度(L)大于接合部的长度(L)的90%，则接合部的接合能力降低。根据本发明的制冷器隔热结构还包括制冷器箱室的钢制外表面；制冷器箱室的塑料制内表面；和设置在制冷器箱室的外表面和内表面之间的真空隔热板，所述真空隔热板设置有具有延伸隔热部的芯材。制冷器隔热结构还可以包括在制冷器箱室的外表面和内表面之间的由泡沫制成的制冷器隔热部分。此外，为了实现上述目的，提供一种根据本发明的真空隔热板，包括芯材；用于覆盖芯材的密封外壳，所述密封外壳具有层叠的保护层、气体屏蔽层和热熔接层；和在所述密封外壳上由防止气体渗透的材料形成的防气体渗透层。即使在由层叠在密封外壳中的铝薄膜所形成的气体屏蔽层上产生针孔的情况下， 通过在密封外壳上形成防气体渗透层也防止外部气体或湿气渗入芯材中。用防气体渗透层覆盖芯材的拐角是有效的。由于在折叠过程中很可能在由层叠在密封外壳中的铝薄膜所形成的气体屏蔽层上的拐角处产生针孔，因此即使产生针孔，也可以使防止气体渗透的效果最大化。甚至在从密封外壳伸出并热熔接合的接合部处形成防气体渗透层也是有效的。由于当芯材嵌入真空隔热板中并且热熔接真空隔热板时所产生的接合部在将真空隔热板安装到制冷器箱室中等过程中被折叠，因此即使在折叠部分处在气体屏蔽层上产生针孔，也可以防止外部气体流入芯材。防气体渗透层在芯材的拐角处以对应于芯材宽度(W)或长度(L)的5 20%的宽度Dl-d和D2-d形成。这可以减少由于形成防气体渗透层所引起的成本，尽管也可以相对于密封外壳的整个面积来形成防气体渗透层。如果防气体渗透层形成为小于芯材的宽度或
7长度的5%，则存在形成的防气体渗透层没有覆盖拐角的可能性。如果防气体渗透层超过芯材的宽度或长度的20%，则成本高。特别地，因为由金属颗粒形成的层具有防止气体或湿气渗透的效果，因此优选利用金属颗粒涂覆防气体渗透层。在所述金属颗粒中，有效的是，利用选自等离子体涂覆、 PVD (物理气相沉积)和蒸发中的任意一种方法来涂覆具有优异的防止气体渗透效果的铝颗粒。由金属颗粒形成的防气体渗透层具有0. 5 2 μ m的厚度。如果防气体渗透层的厚度小于0. 5 μ m，则防止气体或湿气渗透的性能降低。如果防气体渗透层的厚度大于2 μ m, 则形成防气体渗透层的过程所花费的时间长并且防气体渗透层的材料成本增加。就此而言，虽然密封外壳中的铝薄片在通过轧制所制造的薄片结构处通常具有缺陷，即使它具有远远小于约7 μ m的0. 5 2. 0 μ m的厚度也是如此，但是由于根据本发明的防气体渗透层涂覆有金属颗粒，因此即使厚度小也不会在其中产生针孔，由此有效地防止气体或湿气渗透。同时，可以利用陶瓷隔热涂料而不是金属颗粒(例如铝等)来涂覆防气体渗透层。 这样，与涂覆金属颗粒相比，制造成本大大降低，并且防止气体或湿气渗透。但是，涂料的厚度通常大于2 μ m，这可能导致与当折叠从芯材延伸的接合部时相比更大的阻抗。同样，可以通过利用粘胶带的粘合来形成防气体渗透层。这可以容易地防止气体或湿气的渗透而不需要用于形成的防气体渗透层的设备。根据本发明的制冷器隔热结构还包括制冷器箱室的钢制外表面；制冷器箱室的塑料制内表面；设置在制冷器箱室的外表面和内表面之间的真空隔热板，所述真空隔热板设置有防气体渗透层。该制冷器隔热结构还可以包括在制冷器箱室的外表面和内表面之间的由泡沫制成的制冷器隔热部分。此外，为了实现上述目的，提供一种根据本发明的真空隔热板，包括芯材；和用于覆盖芯材的密封外壳，所述密封外壳具有暴露于外部的最外层、与芯材接触的热熔接层、 和在最外层与热熔接层之间的一些区域处由金属薄片形成且在最外层与热熔接层之间的其它区域处由金属沉积膜形成的气体屏蔽层。通过轧制过程制造的金属薄片或金属复合膜通常由于弯曲而产生针孔，并且由于高热导率而沿着该膜出现大量热传导，但是，在没有产生针孔的部位可以有效地防止外部气体或湿气的渗透。另一方面，虽然金属沉积膜由于弯曲不产生针孔并且热导率低因而通过沿膜热传递所导致的热泄漏较少，但是与金属薄片相比，其防止外部气体或湿气渗透的性能降低。因此，对于金属薄片而言，可能产生针孔的部分由金属沉积膜形成，并且可能不产生针孔的部分由金属薄片形成，由此使得防气体渗透层的隔热性能最大化。而且，由于金属沉积膜的传热率远小于金属薄片，因此在长方体芯材的情况下，沿着真空隔热板的拐角或侧面的板表面方向的传热率可以较大程度地降低。通过层叠具有在最外层与热熔接层之间并排布置的金属薄片和金属沉积膜的密封外壳，可以容易地制造上述结构的密封外壳。由铝形成的金属薄片具有6 10 μ m的厚度，通过沉积铝形成的沉积膜具有1 3μπι的厚度。
针孔倾向于在具有角的区域中产生，例如拐角处，因此，以覆盖真空隔热板的拐角的方式形成由金属沉积膜形成的气体屏蔽层。通常，考虑到形成为长方体的芯材的尺寸，优选由金属沉积膜形成的气体屏蔽层从芯材拐角延伸的长度Dl和D2对应于芯材宽度(W)或长度(L)的5-35%。由于金属沉积膜的传热率远小于金属薄片，因此在长方体芯材的情况下，沿着拐角或侧面的覆盖膜的板表面方向的传热率可以大幅度地降低。同时，提供一种根据本发明的真空隔热板，包括芯材；和用于覆盖芯材的密封外壳，所述密封外壳具有暴露于外部的最外层、与芯材接触的热熔接层、用于覆盖芯材部分区域的由金属沉积膜在最外层与热熔接层之间形成的第一气体屏蔽层和由金属薄片形成的第二气体屏蔽层。通过将金属薄片交叠布置在针孔产生的可能性较小的区域中，同时将金属沉积膜预先层叠在最外层和热熔接层之间来制造具有高隔热性能的密封外壳，而无需将金属沉积膜和金属薄片并排布置。金属沉积膜不必相对于最外层与热熔接层之间的全部区域来层叠。即使金属沉积膜和金属薄片局部交叠，也因为它们的厚度为10 20 μ m,因此隔热性能不会由于覆盖真空隔热板的密封外壳的厚度而劣化，或者对于将真空隔热板安装在适当位置例如制冷器箱室中不存在困难。同样，由于金属沉积膜的传热率远小于金属薄片，因此在长方体芯材的情况下，通过仅仅在芯材的拐角或侧表面形成第一气体屏蔽层可以大幅度地减小沿密封外壳的板表面方向的传热率。金属薄片也称为金属复合膜。如果折叠金属薄片则很可能产生针孔。因此，有效的是形成由金属薄片形成的第二气体屏蔽层以覆盖不包括芯材拐角的中心部分。就此而言，有效的是所述中心部分是由与芯材拐角的间隔距离为对应于芯材宽度 (W)或长度(L)的5 35%的长度Dl和D2的部分所包围的部分。由于金属沉积膜的传热率远小于金属薄片，因此在长方体芯材的情况下，可以大幅度地减小沿密封外壳拐角或侧表面的板表面方向的传热率。同时，提供一种根据本发明的真空隔热板，包括芯材；第一密封外壳，所述第一密封外壳具有暴露于外部的最外层、与芯材接触的热熔接层和在最外层之间形成的金属沉积膜；和第二密封外壳，所述第二密封外壳具有暴露于外部的最外层、与芯材接触的热熔接层和在最外层和热熔接层之间形成的金属薄片。第一密封外壳和第二密封外壳接合并连接以覆盖芯材。就此而言，所述接合并连接的部分不限于其中第一密封外壳和第二密封外壳的侧面相互配合的结构，而是包括其中第一密封外壳和第二密封外壳的侧面接合并连接以使预定区域交叠的结构。通常，密封外壳本身的厚度为50 100 μ m。因此，即使它们被接合并连接以使预定区域交叠，这也不会导致密封和接合的芯材的隔热性能严重劣化。同样，包括金属沉积膜的第一密封外壳即使在折叠时产生针孔的可能性也较小， 因此形成它以覆盖除了不包括芯材拐角的中心部分之外的部分。就此而言，有效的是所述中心部分是由与芯材拐角间隔距离为对应于芯材宽度(W)或长度(L)的5 35%的长度Dl和D2的部分所包围的部分。金属薄片是铝薄片，金属沉积膜由铝沉积膜形成，这是因为铝具有高热导率并且具有优良的防止气体或湿气渗透的效果。优选的是，铝薄片具有5 ΙΟμπι的厚度。如果铝薄片的厚度小于5 μ m,则在轧制过程中产生裂纹或缺陷的可能性变高，由此增加废品率。 如果铝薄片的厚度大于 ο μ m，则热沿着具有高热导率的铝薄片传递，由此降低隔热效果。同时，提供一种根据本发明的制冷器隔热结构，包括制冷器箱室的钢制外表面； 制冷器箱室的塑料制内表面；设置在制冷器箱室的外表面和内表面之间的真空隔热板。制冷器隔热结构还可以包括在制冷器箱室的外表面和内表面之间的由泡沫制成的制冷器隔热部分。
图1是制冷器箱室的透视图；图2是沿着图1的切割线X-X的常规隔热结构的截面图；图3是沿着图1的切割线X-X的另一形式的常规隔热结构的截面图；图4是表示图1的真空隔热板的结构的截面图；图5是表示图4的真空隔热板的结构的透视图；图6是表示图4的密封外壳的层叠结构图；图7是表示安装在制冷器箱室上的图4的真空隔热板的截面图；图8是图4的部分截面图，用于说明图4的真空隔热板的热传递路径；图9是表示折叠状态的图4的部分A的截面图；图10是表示根据本发明第一实施方案的真空隔热板结构的截面图；图11是表示图10的外部形状的透视图；图12是表示图10的密封外壳结构的图；图13是表示图10的气体屏蔽层结构的结构图；图14是表示针孔数目分布随图12的气体屏蔽层的厚度而变化的图；图15是表示强度分布随图12的气体屏蔽层的厚度而变化的图；图16是表示伸长率分布随图12的气体屏蔽层的厚度而变化的图；图17是表示根据本发明第二实施方案的真空隔热板结构的部分截面图；图18是表示折叠形式的图17的接合部的图；图19是表示根据本发明第三实施方案的真空隔热板结构的示意图；图20是图19的平面图；图21是表示折叠状态的图19的真空隔热板的接合部的结构图；图22是表示常规真空隔热板与根据本发明第三实施方案的真空隔热板之间的传热数差异的实验数据；图23是表示根据本发明第四实施方案的密封外壳的层叠结构图；图M是图23的侧视图；图25是根据图23的改进实施方案的真空隔热板的密封外壳的侧视图；图沈是根据图23的另一改进实施方案的真空隔热板的密封外壳的侧视图；图27是表示由图M到沈的密封外壳上铝薄片所占据的区域的示意图。
具体实施例方式下文中，将参考附图具体说明根据本发明第一实施方案的真空隔热板。图10是表示根据本发明第一实施方案的真空隔热板结构的截面图。图11是表示图10的外形的透视图。图12是表示图10的密封外壳的结构的图。图13是表示图10的气体屏蔽层结构的结构图。图14是表示针孔数目分布随图12的气体屏蔽层的厚度变化的图。图15是表示强度分布随图12的气体屏蔽层的厚度变化的图；图16是表示伸长率分布随图12的气体屏蔽层的厚度变化的图。如图10和11所示，根据本发明第一实施方案的真空隔热板包括芯材110、密封外壳120和吸气剂115，其中芯材110具有层叠的由玻璃纤维编织形成的板并且在所述板之间形成真空，密封外壳120形成为密封和覆盖芯材110以保持芯材110的真空，吸气剂115 以层的形式插入在芯材110之间，用以通过除去穿过隔热密封外壳120流入的气体成分而使真空隔热板的隔热性能保持足够长的时间。芯材110由已知具有最优异隔热性能的玻璃纤维形成，并且由于它是通过由尽可能细的玻璃纤维编织的板层叠形成的，因此可实现高隔热效果。如图12所示，密封外壳120包括暴露于真空隔热板100的外表面的由尼龙形成的最外层121、层叠在最外层121的底表面上的保护层122、层叠在保护层122的底表面上铝层123、以及层叠在铝层123的底表面上并与芯材110接触的热熔接层124。最外层121由具有优异拉伸性的尼龙形成，其厚度为约25 μ m。保护层122也由具有优异拉伸性的尼龙形成，其厚度为约15 μ m。这可以防止在真空隔热板110的组装或安装过程中产生的外部冲击所引起的损伤。特别地，考虑到近来已经制造大尺寸的真空隔热板以提高用于制冷器的真空隔热板的效率(这使得在制造过程中发生缺陷的可能性更高)， 可以通过防止由外部冲击或刮擦所导致的损伤来预先避免缺陷。铝层123是层叠的气体屏蔽层，以防止外部气体或湿气渗透进入芯材110，并且铝层123具有铁(Fe)含量为0. 7 1. 3 %的A8000材料，更优选A8079材料。如图13所示，与常规的A1235相比，A8079材料的晶粒更细，所以晶粒之间的滑移减少，并且由于材料本身能接受的可允许应力变得较大，因此增加柔软性，所以可以抵抗诸如轧制的精加工 (finishing)过程。因此，如图14所示，如果厚度为10 μ m，则根据本发明的铝层123的抗针孔性能是常规铝层的三倍。此外，如图15所示，A8079材料具有比A1235更优异的强度和伸长率。因此，应用 A8079的真空隔热板100的铝层123可以通过适当地分散在处理时由外部施加的应力来防止在铝层123中产生针孔。与常规的基于具有四个碳(C)的丁烷的LLDPE (线性低密度聚乙烯)不同，由基于具有八个碳(C)的辛烷的LLDPE形成厚度为约50 μ m的热熔接层124，该热熔接层IM具有增强的耐热性能以及密封强度。通过将伸出的同时与芯材110的顶表面和底表面接触的接合部120的热熔接层IM相互接合，可以更加有效地保持芯材110的真空度。如上所述，通过层叠最外层121、保护层122、铝层123和热熔接层IM而构建的根据本发明第一实施方案的密封外壳120表现出如下性能在0%的相对湿度和23°C的环境下在48小时内的0. 005cc/m2的氧渗透率以及在在100%的相对湿度和38 °C的环境下在48小时内的0. 005g/m2的水蒸气透过率。因此，可见密封外壳120在防止外部气体或湿气渗透方面具有优异的性能。另外，即使在将真空隔热板100安装在预定位置的过程中折叠接合部120，针孔的产生也得到抑制，由此在长时间内保持优异的隔热性能。下文中，将参考附图详细说明根据本发明的第二实施方案。图17是表示根据本发明第二实施方案的真空隔热板结构的部分截面图；图18是表示折叠形式的图17的接合部的图。如图17所示，根据本发明第二实施方案的真空隔热板包括芯材110、密封外壳 120、延伸隔热部130和吸气剂115，其中芯材110具有层叠的由玻璃纤维编织形成的板并且在所述板之间形成真空，密封外壳120形成为密封和覆盖芯材110以保持芯材110的真空， 延伸隔热部130从接合密封外壳120的接合部120之间的芯材110侧面延伸，吸气剂115 以层的形式插入在芯材110之间，用以通过除去穿过隔热密封外壳120流入的气体成分而使真空隔热板的隔热性能保持足够长的时间。芯材110由已知具有最优异隔热性能的玻璃纤维形成，并且由于它是通过由尽可能细的玻璃纤维编织的板层叠形成的，因此可实现高隔热效果。密封外壳120包括暴露于真空隔热板100的外表面的由尼龙形成的最外层(未示出)和保护层(未示出)、在保护层的底表面上层叠成厚度为7μπι的铝薄片的气体屏蔽层(未示出)、以及层叠在气体屏蔽层的底表面上并与芯材110接触的热熔接层(未示出)。 虽然在附图中没有示出密封外壳的详细结构，但是最外层、保护层、气体屏蔽层和热熔接层分别对应于图12的附图标记121、122、123和124。最外层和保护层用于防止由于在真空隔热板100的制造或安装过程中所产生的外部冲击而受损，气体屏蔽层用于防止外部气体或湿气渗透进入芯材110中，而热熔接层通过加热接合并用于使760torr的外部环境与小于0. OOltorr的真空状态的芯材相互隔
1 O延伸隔热部130在密封外壳120的热熔接层之间由真空形成，厚度为0. 1 3mm。 为此，当将一端开口的密封外壳120和芯材110放入真空室中时，对除了希望在相互面对的密封外壳120内侧的热熔接层(对应于图5的附图标记4 和42b的内表面)中间处形成延伸的隔热部130的部分之外的部分上施加热。这样，施加热的热熔接层相互紧密接触并接合，而没有施加热的部分处于相互非紧密接触的真空状态，由此形成延伸隔热部130。为了有意识地精确调整延伸隔热部130的厚度，在密封外壳120上形成具有预定阶梯部分的沟槽。或者，热熔接层可以通过将仅对没有形成沟槽的区域施加热来接合。随后延伸隔热部130的厚度可以形成为对应于沟槽深度的深度。为了将根据本发明第二实施方案所构成的真空隔热板100安装在适当位置例如制冷器箱室中，如图18所示，尽管从芯材110侧面伸出的接合部120被折叠，但是热传递路径也被从芯材110侧面伸出的延伸隔热部130所阻挡。因此，除非在由附图标记199所示的方向上绕过真空隔热板100，否则不会穿过真空隔热板100的厚度方向实现热传递。因此，尽管在密封外壳120中由铝形成气体屏蔽层，沿着密封外壳120的板表面方向的热传递也可以最小化。
虽然本发明第二实施方案举例说明了其中在密封外壳120的接合部120之间形成的延伸隔热部130形成为真空状态的情况，但本发明的范围并不限于此，而是可以在延伸隔热部130中插入具有优异隔热性能的材料或者可以填充具有优异隔热性能的气体。下文中，将参考附图详细说明本发明的第三实施方案。图19是表示根据本发明第三实施方案的真空隔热板结构的示意图。图20是图19 的平面图。图21是表示折叠状态的图19的真空隔热板的接合部的结构图。图22是表示传统真空隔热板与根据本发明第三实施方案的真空隔热板之间的传热系数差异的实验数据。如图19所示，根据本发明的第二实施方案的真空隔热板包括芯材110、密封外壳 120、防气体渗透层125和吸气剂115，其中芯材110具有由玻璃纤维编织形成的板并且在所述板之间形成真空，密封外壳120形成为密封和覆盖芯材110以保持芯材110的真空，涂覆有铝颗粒的防气体渗透层125形成在密封外壳110的一些表面上以防止气体或湿气渗透， 并且吸气剂115以层的形式插入在芯材110之间，用以通过除去穿过隔热密封外壳120流入的气体成分而使真空隔热板的隔热性能保持足够长的时间。但是，通常在利用密封外壳120覆盖形成为长方体形状的芯材110的过程中，如图 9所示，存在如下问题在芯材110的拐角以及接合部120的折叠部分处在由铝薄片423形成的气体屏蔽层中产生针孔。因此，如图19所示，在密封外壳110的表面上形成涂覆有铝颗粒的防气体渗透层125以覆盖拐角和接合部120。防气体渗透层125形成在覆盖芯材110的密封外壳120的折叠部分(包括拐角) 周围。因此参考图20，在两侧接合和一端封闭而仅在另一端打开的密封外壳120中，优选防气体渗透层125不形成在边缘部分(d)处，因为边缘部分(d)不是折叠部分而仅仅形成芯材110的侧面。通常，考虑到长方体形状的芯材110，期望的是从密封外壳120的边缘到防气体渗透层125的边缘部分(d)是芯材110的侧面高度的1/2，例如，芯材120的宽度(W)或长度 (L)的2 5%，使得防气体渗透层125不形成在芯材110的侧面。为了充分地覆盖芯材110的拐角，防气体渗透层125的宽度Dl-d和D2_d形成为芯材110的宽度(W)或长度(L)的5 20%。例如，在用于制冷器箱室的真空隔热板的情况下，适当的是防气体渗透层125的宽度Dl-d和D2-d形成为约60 70mm。同时，当将芯材110放入密封外壳120中并处于真空状态时，如果对热熔接层加热以使其与外部隔离，则形成在真空隔热板100的一个方向上延伸的接合部120。就此而言， 在将具有接合部120的真空隔热板100安装在适当位置例如制冷器箱室中的过程中，接合部120被折叠，如图21所示。因此，优选防气体渗透层125形成在形成接合部120的密封外壳120的开口端，其中接合部120形成为覆盖接合部120或覆盖接合部120的折叠位置，如果真空隔热板100 的使用目的确定的话。因此，参考图20，形成在密封外壳120开口端的表面上的防气体渗透层125的宽度D3-d与其它区域相比是足够厚的。通过物理气相沉积(PVD)法、电子束蒸发法、和溅射法来涂覆从而在密封外壳120 上由细微铝颗粒形成防气体渗透层125。图22表示在下列情况下真空隔热板100的热导系数的实验数据基于上述技术概念通过铝颗粒蒸发法形成厚度约为Imm的防气体渗透层125(芯材由玻璃纤维形成，没有相对于两个样品插入和安装吸气剂)。由此可以看出，即使防气体渗透层125形成为仅1 μ m 的厚度，真空隔热板100的隔热性能也提高了 20 30%。特别地，使用的时间越长，根据本发明的真空隔热板100所保持的隔热性能越高。虽然根据本发明第三实施方案已经说明了将铝颗粒涂覆在防气体渗透层125上以防止气体或湿气渗透进入芯材100，即使在密封外壳120的气体屏蔽层中产生针孔亦如此，本发明还涉及能够防止气体或湿气渗透的具有任意种类的金属颗粒的涂层。另外，防气体渗透层125不限于仅涂覆金属，而是可以通过以尽可能小的厚度对其施加具有优异隔热性能的涂料而形成，并且更容易的是可以通过对其粘贴粘胶带而形成。下文中，将参考附图更详细地说明根据本发明的第四实施方案。图23是表示根据本发明第四实施方案的密封外壳的层叠结构图。图M是图23 的侧视图。图25是根据图23的改进实施方案的真空隔热板的密封外壳的侧视图。图沈是根据图23的另一改进实施方案的真空隔热板的密封外壳的侧视图。图27是表示由图M 到沈的密封外壳上铝薄片所占据的区域的示意图。如图23和M所示，根据本发明第四实施方案的真空隔热板100的密封外壳120包括暴露于真空隔热板100的外表面的由尼龙形成的最外层121、层叠在最外层121的底表面上的保护层122、具有在保护层122的底表面上并排层叠的铝薄片123a和铝沉积膜12 的气体屏蔽层123、以及层叠在铝层123的底表面上并与芯材110接触的热熔接层124。最外层121由具有优异拉伸性的尼龙形成，厚度为约25 μ m。保护层122也由具有优异拉伸性的尼龙形成，厚度为约15 μ m。这可以防止由于在真空隔热板110的组装或安装过程中产生的外部冲击所引起的损伤。特别地，考虑到近来已经制造大尺寸的真空隔热板以提高用于制冷器的真空隔热板的效率(这使得在制造过程中发生缺陷的可能性加大)，可以通过防止由外部冲击或刮擦所导致的损伤来预先避免缺陷。层叠气体屏蔽层123，以防止外部气体或湿气渗透进入芯材110，气体屏蔽层123 形成为使得由铝沉积膜12 形成的区域覆盖图11的真空隔热板的拐角103和侧面102。 这样，如果该区域由铝薄片形成，则可能产生针孔的区域由金属沉积膜12 形成，并且可能不形成针孔的区域由金属薄片123a形成，由此使得防止气体渗透层125的隔热性能最大化。而且，铝沉积膜12 具有的基于热导率的传热率远小于铝薄片。因此，由于铝沉积膜12 的传热率远小于铝薄片，因此在长方体芯材110的情况下，沿着覆盖膜的板表面方向的传热率可以通过在芯材110的拐角或侧表面上形成铝沉积膜12 而大幅度地降低。对此，考虑到用于制冷器箱室隔热的长方体芯材的尺寸，如图27所示，优选铝薄片123a形成为覆盖真空隔热板100的顶表面和底表面101的中心部分(A)，所述中心部分 (A)被由与芯材110的拐角间隔距离为对应于芯材宽度(W)或长度(L)的5 35%的长度 Dl和D2的部分所包围。通过以这种方式来均勻地设置由铝薄片123a所覆盖的区域，大量生产采用芯材110的真空隔热板的密封外壳120变得更容易，其中所述芯材110的尺寸各异但是各拐角的比例类似于长方体的各拐角。在将铝薄片123a应用于真空隔热板的过程中，虽然铝薄片123a越厚，防止气体或湿气渗透的效果越好，但问题是由沿着板表面方向的热传导所引起的传热率变大。但是，由具有低热传递性能的铝沉积膜12 形成真空隔热板100的侧面102，因此通过形成厚的铝薄片123a可以更有效地防止外部气体或湿气渗透到真空隔热板100中。通过在保护层122和热熔接层IM之间层叠并排布置的铝薄片123a和铝沉积膜 123b，容易地制造如此结构的密封外壳120。与常规的基于具有四个碳(C)的丁烷的LLDPE (线性低密度聚乙烯)不同，由基于具有八个碳(C)的辛烷的LLDPE形成热熔接层124，该热熔接层IM具有约50 μ m的厚度并且具有增强的耐热性能以及密封强度。通过将伸出同时与芯材110的顶表面和底表面接触的接合部120的热熔接层IM相互接合，可以更加有效地保持芯材110的真空度。下文中，将说明根据本发明第四实施方案的一个改进的实施例。图25是根据本发明第四实施方案的一个改进实施例的真空隔热板的密封外壳 120的侧视图。如图25所示，除了密封外壳120的结构之外，根据本发明第四实施方案的一个改进实施例的真空隔热板具有与第四实施方案的真空隔热板100相同的构造。亦即，将铝沉积膜12 层叠为第一气体屏蔽层，使得密封外壳120的气体屏蔽层 123占据保护层122和热熔接层IM之间的整个区域，以及仅相对于图27的中心部分(A)， 在铝沉积膜12 的底表面上层叠铝薄片123a作为第二气体屏蔽层。通过将铝薄片123a交叠布置在针孔产生的可能性较小的区域中、同时将铝沉积膜12 预先层叠在保护层122和热熔接层IM之间来制造具有高隔热性能的密封外壳，而不需将铝沉积膜12 和铝薄片123a并排布置。与图25不同，即使铝沉积膜12 没有覆盖中心部分(A)的全部区域也没有问题。 即，也可以在铝沉积膜12 中相对于小于与中心部分(A)对应的区域的面积来形成通孔， 并用叠铝薄片123a局部覆盖它。由相互交叠的铝薄片123a和铝沉积膜12 所形成的阶梯部分的高度(hi)对应于叠铝薄片123a的高度。通常，用于真空隔热板的铝薄片123a形成的厚度小于IOym,以降低沿板表面方向的传热率，因此这种轻微的阶梯部分的高度(hi) 没有对真空隔热板的隔热性能产生不利影响。类似于上述第四实施方案，铝薄片123a仅形成在真空隔热板的顶表面和底表面 101的中心部分(A)处，不包括其侧面102或拐角103，有利的是可以应用小于100 μ m但比常规铝薄片厚的铝薄片123a。类似于图M所示的第四实施方案，如果铝薄片123a折叠，则很可能产生针孔，为了使沿真空隔热板100的侧面的板表面方向的传热率最小化，由铝薄片123a构成的第二气体屏蔽层形成为覆盖顶表面和底表面101的中心部分(A)而不包括真空隔热板100的拐角 103。下文中，将说明根据本发明第四实施方案的另一个改进的实施例。图沈是根据本发明第四实施方案的另一个改进的实施例的真空隔热板的密封外壳侧视图。如图沈所示，除了密封外壳120的结构之外，根据本发明第四实施方案的另一个改进的实施例的真空隔热板具有与图M的第四实施方案的真空隔热板100相同的构造。亦即，通过将在保护层122和热熔接层IM之间的由铝沉积膜12 形成的第一密封外壳120a与在保护层122和热熔接层IM之间的由铝薄片123a形成的第二密封外壳 120b的一部分相互接合和连接，从而构成密封外壳120。
此时，如果折叠铝薄片123a，则更可能产生针孔，为了使沿真空隔热板100的侧面的板表面方向的传热率最小化，包括铝薄片123a的第二密封外壳120b形成为仅覆盖顶表面和底表面101的中心部分(A)而不包括真空隔热板100的拐角103和侧面102，其它区域 (B)则由第一密封外壳120a形成。在这种情况下，由第二密封外壳120b的厚度(M)形成阶梯部分。由于第二密封外壳120b的厚度(h2)小于100 200 μ m,由此可忽略阶梯部分的高度(h2)对真空隔热板的隔热性能产生不利影响。虽然出于示例性目的对本发明的优选实施方案进行了说明，但是本发明的范围并不限于所述的特定实施方案。相反，可以在如所附权利要求所限定的本发明的实质和范围内做出各种变化和修改。显然，根据上述实施方案的真空隔热板可应用于如图1和2所示的制冷器箱室的隔热结构，并且具有这种构造的制冷器箱室的隔热结构也落入本发明的范围内。工业实用性如上所述，根据本发明，提供一种真空隔热板以及应用该真空隔热板的制冷器隔热结构。所述真空隔热板包括芯材和密封外壳，所述密封外壳具有暴露于外部的最外层、与所述芯材接触的热熔接层、和在所述最外层与所述热熔接层之间由具有0. 7wt% 1.3wt%铁(Fe)含量的材料形成且与铝层叠的气体屏蔽层，所述气体屏蔽层形成为覆盖所述芯材并且其通过最大可能地抑制针孔的产生(即使在将真空隔热板安装在制冷器箱室中的过程中折叠真空隔热板的接合部亦如此)来防止外部空气或湿气渗透进入真空隔热板，使得可以在长时间内保持优异的隔热性能。本发明通过在最外层处提供由两层尼龙形成的覆盖膜来防止由于在将作为隔热材料的真空隔热板安装在制冷器箱室中等过程中所产生的损伤或缺陷而导致隔热性能劣化。在本发明中，热熔接层由基于具有八个碳(C)的辛烷的LLDPE形成并且与常规热熔接层相比具有增强的耐热性和密封强度。根据本发明，提供一种真空隔热板以及应用该真空隔热板的制冷器隔热结构。所述真空隔热板包括芯材；以覆盖芯材的方式形成的具有接合部的密封外壳，该接合部的某些部分彼此接合以将芯材与外部隔离；和从接合部之间的芯材延伸的延伸隔热部，并且即使为了将真空隔热板安装到制冷器箱室中而折叠从芯材伸出的接合部，该延伸隔热部也通过延长从真空隔热板的厚度方向到密封外壳的板表面方向的热传递路径从而降低了传热率，因此沿密封外壳的板表面方向在真空隔热板厚度方向上具有增强的隔热性能。此外，本发明提供一种通过形成厚度小的真空延伸隔热部来增强隔热性能的真空隔热板。根据本发明，提供一种真空隔热板以及应用该真空隔热板的制冷器隔热结构。所述真空隔热板包括芯材；用于覆盖芯材的密封外壳，所述密封外壳具有层叠的保护层、气体屏蔽层和热熔接层；和在所述密封外壳上由防止气体渗透的材料形成的防气体渗透层， 通过形成在密封外壳上的防气体渗透层有效地防止外部气体或湿气渗透进入芯材中，即使在层叠在密封外壳中的由铝薄膜形成的气体屏蔽层上产生针孔亦如此，由此提供远比常规现有技术更优异的可靠性。
此外，本发明可应用于各种目的的装置，因为即使在真空隔热板中存在针孔，仍可以长时间保持优异的隔热性能，并且通过形成厚度非常小的防气体渗透层使得真空隔热板的延伸部的折叠不困难。根据本发明，提供一种真空隔热板以及应用该真空隔热板的制冷器隔热结构。所述真空隔热板包括芯材和用于覆盖芯材的密封外壳，所述密封外壳具有暴露于外部的最外层、与芯材接触的热熔接层、和由在最外层与热熔接层之间的一些区域处的金属薄片和在最外层与热熔接层之间的另一些区域处的金属沉积膜形成的气体屏蔽层，该真空隔热板预先消除了在密封外壳中的防气体渗透层中产生针孔的可能性，并通过使沿真空隔热板侧面的板表面方向的传热率最小化来增强隔热性能。此外，本发明提供具有优异隔热性能的真空隔热板，通过上述构造，所述真空隔热板制造简单并且成本低。而且，本发明具有如下有优点改善了真空隔热板的寿命以及减少了吸气剂的量， 这是因为如上所述可以通过调节金属沉积膜与金属薄片(或复合膜)的比率来调节热桥 (thermal bridge)、空气渗透性和湿气渗透性从而使外部气体或湿气的渗透最小化。本发明的实施方案还包括以下项目1. —种真空隔热板，包括芯材；和用于覆盖所述芯材的密封外壳，所述密封外壳具有最外层、由基于具有八个碳(C) 的辛烷的线性低密度聚乙烯(LLDPE)形成并与所述芯材接触的热熔接层、和在所述最外层与所述热熔接层之间形成的气体屏蔽层。2.根据前述项目1所述的真空隔热板，其中所述气体屏蔽层由铁(Fe)含量为 0. 7wt% 1. 3wt%的材料形成。3.根据前述项目1所述的真空隔热板，其中所述最外层由PET基材和通过在PET 基材上涂覆PVDC (聚偏二氯乙烯)形成的K-PET形成。4.根据前述项目1所述的真空隔热板，其中所述气体屏蔽层由A8079材料形成。5. 一种制冷器隔热结构，包括制冷器箱室的钢制外表面；所述制冷器箱室的塑料制内表面；和设置在所述制冷器箱室的外表面和内表面之间的真空隔热板，所述真空隔热板具有用于覆盖芯材的密封外壳，所述密封外壳具有最外层、由基于具有八个碳(C)的辛烷的线性低密度聚乙烯(LLDPE)形成并与所述芯材接触的热熔接层、和在所述最外层与所述热熔接层之间形成的气体屏蔽层。
权利要求
1.一种真空隔热板，包括 芯材；以覆盖所述芯材的方式形成的具有接合部的密封外壳，所述接合部的某些部分彼此接合以将所述芯材与外部隔离；和从所述接合部之间的所述芯材延伸的延伸隔热部，所述延伸隔热部的长度足以覆盖所述真空隔热板的邻近拐角。
2.权利要求1所述的真空隔热板，其中所述延伸隔热部由真空形成。
3.一种制冷器隔热结构，包括 制冷器箱室的钢制外表面；所述制冷器箱室的塑料制内表面；和设置在所述制冷器箱室的外表面和内表面之间的真空隔热板，所述真空隔热板具有芯材、以覆盖所述芯材的方式形成的具有接合部的密封外壳和从所述接合部之间的所述芯材延伸的延伸隔热部，所述接合部的某些部分彼此接合以将所述芯材与外部隔离，所述延伸隔热部的长度足以覆盖所述真空隔热板的邻近拐角。
4.一种真空隔热板，包括 芯材；禾口用于覆盖所述芯材的密封外壳，所述密封外壳具有暴露于外部的最外层、与所述芯材接触的热熔接层、和由在所述最外层与所述热熔接层之间的一些区域处的金属薄片和在所述最外层与所述热熔接层之间的其余区域处的金属沉积膜形成的气体屏蔽层。
5.权利要求4所述的真空隔热板，其中由所述沉积膜构成的所述气体屏蔽层形成为覆盖所述芯材的拐角。
6.一种真空隔热板，包括 芯材；禾口用于覆盖所述芯材的密封外壳，所述密封外壳具有暴露于外部的最外层、与所述芯材接触的热熔接层、用于覆盖所述芯材的部分区域的由金属沉积膜在所述最外层与所述热熔接层之间形成的第一气体屏蔽层和由金属薄片形成的第二气体屏蔽层。
7.权利要求6所述的真空隔热板，其中所述第二气体屏蔽层形成为覆盖不包括所述芯材的拐角的中心部分。
8.一种真空隔热板，包括 芯材；第一密封外壳，所述第一密封外壳具有暴露于外部的最外层、与所述芯材接触的热熔接层、和在所述最外层和所述热熔接层之间形成的金属沉积膜；和第二密封外壳，所述第二密封外壳具有暴露于外部的最外层、与所述芯材接触的热熔接层、和在所述最外层和所述热熔接层之间形成的金属薄片，其中所述第一密封外壳和所述第二密封外壳接合并连接以覆盖所述芯材。
9.权利要求8所述的真空隔热板，其中所述第一密封外壳形成为覆盖除了不包括所述芯材拐角的中心部分之外的部分。
10.权利要求4所述的真空隔热板，其中所述金属薄片是铝薄片。
11.权利要求4所述的真空隔热板，其中所述沉积膜是铝沉积膜。
12. —种制冷器隔热结构，包括 制冷器箱室的钢制外表面； 所述制冷器箱室的塑料制内表面；设置在所述制冷器箱室的外表面和内表面之间的真空隔热板，所述真空隔热板具有芯材和用于覆盖所述芯材的密封外壳，所述密封外壳具有暴露于外部的最外层、与所述芯材接触的热熔接层、和由在所述最外层与所述热熔接层之间的一些区域处的金属薄片和在所述最外层与所述热熔接层之间的其余区域处的金属沉积膜形成的气体屏蔽层。
全文摘要
本发明公开了一种真空隔热板以及应用该真空隔热板的制冷器隔热结构。所述真空隔热板包括密封外壳，所述密封外壳具有暴露于外部的最外层、层叠在所述最外层的底表面上并且由金属薄片和金属沉积膜形成气体屏蔽层、和层叠在所述气体屏蔽层的底表面上并且由辛烷基材料形成的热熔接层；由所述密封外壳密封的芯材，所述芯材与所述热熔接层接触并且具有延伸隔热部，所述延伸隔热部的某些部分在密封外壳处形成的各接合部之间延伸；和形成在所述密封外壳上的防气体渗透层，使得可防止外部空气或湿气渗透进入真空隔热板。
文档编号B32B17/02GK102401215SQ2011101848
公开日2012年4月4日 申请日期2006年10月17日 优先权日2005年10月18日
发明者洪尚义, 郑东株, 金庆道, 金荣培 申请人:Lg电子株式会社