制造真空绝缘结构的方法与流程

制造真空绝缘结构的方法


背景技术：

1.本公开内容总体上涉及一种真空绝缘结构，并且更具体地说，涉及一种用于制造该真空绝缘结构的方法。


技术实现要素：

2.根据本公开内容的一个方面，一种用于制造真空绝缘结构的方法包含加热抽空室内的微调断路器。通过可操作地耦合至所述抽空室的第一真空泵对所述经加热的微调断路器除气，以在所述抽空室内限定真空。将金属涂层施加至所述微调断路器。将所述微调断路器通过粘合剂粘附至第一面板和第二面板，以限定绝缘结构，并且热被施加至所述绝缘结构以固化所述粘合剂。通过端口用绝缘材料填充所述绝缘结构，所述绝缘材料然后被密封。将所述经加热的绝缘结构定位在所述抽空室内。所述绝缘结构通过所述第一真空泵并且凭借第二真空泵抽空，所述第一真空泵可操作地耦合至所述抽空室，所述第二真空泵可操作地耦合至所述绝缘结构。
3.根据本公开内容的另一方面，一种用于制造真空绝缘结构的方法包含将金属涂层施加至微调断路器。所述微调断路器通过粘合剂粘附至第一面板和第二面板，以限定绝缘结构，并且所述粘合剂通过热固化。将绝缘材料沉积在所述第一面板与所述第二面板之间限定的绝缘腔内。将所述绝缘结构定位在抽空室中。所述抽空室通过第一泵抽空，并且所述绝缘结构通过第二泵抽空。
4.根据本公开内容的又另一方面，一种用于制造真空绝缘结构的方法，包含通过粘合剂将微调断路器粘附至包装材料和衬里，以限定绝缘结构。将所述绝缘结构定位在靠近第一加热器和第二加热器的抽空室内。通过所述第一加热器和所述第二加热器加热所述绝缘结构和所述抽空室。所述抽空室通过第一真空泵抽空，并且所述绝缘结构通过第二真空泵抽空。
5.通过参考以下说明书，权利要求书和附图，本领域技术人员将进一步理解和领会本公开内容的这些和其它特征、优点和目的。
附图说明
6.在附图中：
7.图1是本公开内容的器具的正面透视图；
8.图2是本公开内容的真空绝缘结构的扩展顶部透视图；
9.图3是本公开内容的真空绝缘结构的顶部透视图；
10.图4是沿线iv
‑
iv截取的图2的真空绝缘结构的横截面视图；
11.图5a是在区域va处截取的图4的真空绝缘结构的微调断路器的放大的横截面视图；
12.图5b是在区域vb处截取的图4的真空绝缘结构的连接器的放大的横截面视图；
13.图6是本公开内容的抽空室的横截面视图，该抽空室包含安置在支撑框架之间的
真空绝缘结构；并且
14.图7是用于形成本公开内容的真空绝缘结构的方法的流程图。
15.附图中的组件不一定按比例绘制，相反重点放在示出本文所描述的原理上。
具体实施方式
16.当前示出的实施例主要驻留在与用于制造真空绝缘结构的方法相关的方法步骤的组合中。因此，在适当的情况下，方法步骤已经由附图中的常规符号表示，仅示出了与理解本公开内容的实施例相关的那些具体细节，以便不会用受益于本文的描述的本领域普通技术人员显而易见的细节来模糊本公开内容。进一步，在说明书和附图中相同的附图标记表示相同的元件。
17.出于本文描述的目的，术语“上部”、“下部”、“右”、“左”、“后面”、“正面”、“竖直”、“水平”及其派生词将涉及图1中定向的公开内容。除非另外说明，术语“正面”是指更靠近预期观察者的元件表面，并且术语“后面”是指更远离预期观察者的元件表面。然而，应了解，本公开内容可采用各种可选的定向，除非另有明确相反说明。还应了解，附图所示的以及下面说明书中描述的特定装置和过程均仅为附录权利要求书中限定的本发明概念的示例性实施例。因此，与本文公开的实施例有关的特定尺寸和其它物理特性不应视为限制性的，除非权利要求书中另有明确说明。
18.术语“包含”、“包括(comprises)”、“包括(comprising)”或其任何其它变体旨在覆盖非排他性包括，使得包括一系列要素的过程、方法、物品或设备不仅仅包括那些要素，而是可以包括其它未清楚地列出的或这种过程、方法、物品或设备固有的其它要素。在没有更多约束的情况下，..前面带有“包括
……”
的要素不排除在包括该要素的过程、方法、物品或装置中存在另外的相同要素。
19.参考图1至图7，附图标记10通常指定用于器具12的真空绝缘结构，该真空绝缘结构包含通过微调断路器18耦合至第二面板16的第一面板14。将绝缘腔20限定在第一面板14与第二面板16之间，使得绝缘材料22可以分配在绝缘腔20内。真空绝缘结构10形成在抽空室24中，并且在抽空室24的抽空期间由支撑框架26支撑，以下将更详细地描述。
20.参考图1至图4，器具12被示出为制冷器具，但是也可以设想，本文所描述的真空绝缘结构10可以与各种器具使用或用于除了在器具内之外的绝缘目的。此外，真空绝缘结构10可以呈真空绝缘结构柜或真空绝缘面板的形式，该真空绝缘结构柜或真空绝缘板可以用作器具12的绝缘构件。根据各种实例，真空绝缘结构10包含以上提到的可以分别形成衬里和包装材料的第一面板14和第二面板16。第一面板14和第二面板16各自具有内表面28和外表面30，使得内表面28限定绝缘材料22安置在其中的绝缘腔20。第一面板14和第二面板16通常由金属材料形成，这最小化了绝缘腔20对空气分子的潜在暴露。
21.通常设想了绝缘材料22可以是玻璃型材料、碳基粉末、氧化硅基材料、绝缘气体和本领域已知的其它标准绝缘材料。绝缘材料22通过端口32安置，以基本填充绝缘腔20，在第一面板14与第二面板16之间形成基本连续的层。一旦绝缘腔20基本上被填充，端口32被密封以在抽空之前关闭绝缘结构10，这将在以下进一步详细描述。
22.参考图2至图5b，绝缘腔20进一步由将第一面板14耦合至第二面板16的微调断路器18和布置在由第一面板14和第二面板16中的每一个限定的孔42周围的连接器40限定。连
接器40提供了空间，用于器具12的电线和其它管道可以通过该空间穿过。如图5a所示出的，将第一面板14安置在微调断路器18的第一凹槽44内，并且将第二面板16安置在微调断路器18的第二凹槽46内。此外，将第一面板14安置在连接器40的第一周向凹槽48内，并且将第二面板16安置在连接器40的第二周向凹槽50内，如图5b所示出的。将粘合剂52安置在第一凹槽44、第二凹槽46、第一周向凹槽48和第二周向凹槽50中的每一个内，以将第一面板14和第二面板16分别牢固地耦合至微调断路器18和连接器40。
23.通常设想了微调断路器18和连接器40由如塑料等聚合材料形成。常规的微调断路器和连接器通常是多孔的，使得随着时间的推移，空气分子可以穿过常规的微调断路器和连接器进入到绝缘腔20中。因此，本公开内容的微调断路器18和连接器40被抽空，以去除存在的空气分子，这将在以下进一步详细描述。此外，金属涂层54被施加至已抽空的微调断路器18和已抽空的连接器40，以最小化空气分子将来进入到绝缘腔20中的渗透。也可以设想无论微调断路器18和连接器40是否被抽空，都可以施加金属涂层54。金属涂层54可以捕集存在于微调断路器18和连接器40中的潜在空气分子，使得未来的空气渗透被金属涂层54最小化。
24.参考图3至图5b，金属涂层54密封微调断路器18和连接器40，以防止气体穿过进入到绝缘腔20中。金属涂层54可以由铝形成，并且可以使用物理气相沉积施加至微调断路器18和连接器40。金属涂层54可以在物理气相沉积下以气相施加至微调断路器18和连接器40，然后在微调断路器18和连接器40上缩合形成膜。
25.虽然金属涂层54可以由铝基形成，但是也可以设想金属涂层54可以是铬、钛或任何其它通常用于物理气相沉积的金属。另外或可选地，金属涂层54可以使用电镀方法施加至微调断路器18。电镀是一种工艺，其中微调断路器18和连接器40镀有金属涂层54，与使用物理气相沉积相比，这通常导致更厚的涂层。使用用于形成金属涂层54的金属形成屏障，使得气体进入到绝缘结构10中的可能性最小化。
26.进一步参考图3至图5b，金属涂层54在真空下被施加，以将金属涂层54固定至微调断路器18和连接器40，这将在以下进一步详细描述。金属涂层54被施加至微调断路器18和连接器40中的每一个的内通道56和外表面58。将金属涂层54施加至内通道56和外表面58两者进一步减小了气体渗透到绝缘结构10中的速率。因此，绝缘结构10的完整性，无论是真空绝缘结构柜还是面板都可以被维持，最终增加绝缘结构10的使用寿命。因此，涂覆微调断路器18和连接器40通常使进入绝缘腔20的除气最小化。
27.现在参考图6，将示出为绝缘面板的绝缘结构10，安置在抽空室24内，并定位在支撑框架26之间，以下所描述的。盖子70和主体72形成真空室24，其中将绝缘结构10安置在该真空室中。使用沿着主体72的上部部分76安置的垫圈74将盖子70密封至主体72。盖子70和垫圈74限定了抽空室24的密封，使得当抽空室24内抽吸真空时，抽空室24内限定的真空得以维持。为了抽吸真空，通常设想将第一真空泵78和第二真空泵80耦合至抽空室24的主体72。第一真空泵78被配置成抽空抽空室24的内腔82，使得定位在抽空室24内的绝缘结构10也在抽空室24的内腔82内被抽空。
28.第二真空泵80延伸穿过抽空室24的主体72，并通过阀84耦合至绝缘结构10。将阀84耦合至绝缘结构10的端口32，使得第二真空泵80通过阀84在绝缘腔20内抽吸真空。随着第二真空泵80抽吸真空，存在于绝缘腔20内的空气被抽出或抽空。通常设想第一真空泵78
和第二真空泵80可以同时激活，使得抽空室24的内腔82和绝缘结构10的绝缘腔20大致同时被抽空。
29.参考图4至图6，第一加热器90和第二加热器92可以沿着抽空室24的底表面94定位。另外或可选地，第一加热器90和第二加热器92可以沿着抽空室24内靠近绝缘结构10的任何表面定位。也可以设想使用单个加热器90。调节第一加热器90和第二加热器92以固化粘合剂52以便将第一面板14和第二面板16粘附至微调断路器18和连接器40，以形成绝缘结构10。第一加热器90和第二加热器92也提高了绝缘结构10被抽空以及微调断路器18和连接器40被除气的速度。例如，当绝缘材料22被第一加热器90和第二加热器92加热时，绝缘材料22通常被更多地通电，并且因此，空气分子更容易从绝缘材料22中去除。类似地，由于由第一加热器90和第二加热器92施加的热，粘合剂52中存在的空气分子被更快地去除。
30.总的来说，通过使用第一加热器90和第二加热器92将绝缘结构10保持在高温下，提高了抽空过程的效率。通过实例而非限制的方式，第一加热器90和第二加热器92可以生成大约60摄氏度至65摄氏度的温度。然而，40摄氏度至49摄氏度、50摄氏度至59摄氏度范围内的温度以及其它温度范围也是类似设想的。虽然较高的温度提高了整体效率，但是第一加热器90和第二加热器92维持在高温下，如65摄氏度，这也可以维持粘合剂52和形成微调断路器18和连接器40的聚合材料的完整性。
31.虽然可以设想，在组装绝缘结构10之前，微调断路器18和连接器40可以在加热条件下除气，但是也可以设想，微调断路器18和连接器40在与第一面板14和第二面板16组装之后被加热和除气。例如，微调断路器18和连接器40的内通道56和外表面58通过第一真空泵78和第二真空泵80两者被抽空，这通过第一加热器90和第二加热器92被进一步加速。
32.与对绝缘材料22以及微调断路器18和连接器40的内通道56的潜在干扰相比，微调断路器18和连接器40的外表面58通常由于最小的阻力而被更有效地抽空。因此，通过加热并同时抽空抽空室24的内腔82和绝缘结构10的隔热腔20，可以提高抽空过程的整体效率。此外，金属涂层54可以在真空下施加，以密封已抽空的微调断路器18和连接器40。金属涂层54通常在粘合剂52固化期间通过来自第一加热器90和第二加热器92的热而固化。
33.仍参考图4至图6，当抽空室24的内腔82被第一真空泵78抽空时，绝缘结构10由支撑框架26支撑。支撑框架26包含第一框架部分96和第二框架部分98，当内腔82被抽空时，该第一框架部分和该第二框架部分稳定绝缘结构10。该稳定最小化了由于第一真空泵78生成的真空压力导致的绝缘结构10的潜在向外弯曲。支撑框架26被配置成支撑绝缘结构10的每一侧，使得第一面板14和第二面板16支撑在外表面30上。例如，图6所示出的绝缘结构10是支撑在第一框架部分96与第二框架部分98之间的绝缘面板，使得第一框架部分96支撑第一面板14，并且第二框架部分98支撑第二面板16。支撑框架26也可以被配置成当绝缘结构10由衬里和包装材料形成时支撑该绝缘结构，使得第一框架部分96和第二框架部分98可以被形成以分别类似地对应于衬里和包装材料中的每一个。
34.参考图1至图7，用于制造真空绝缘结构10的方法200可以从加热抽空室24内的微调断路器18开始(步骤202)。应当理解，在不脱离本文所提供的教导的情况下，该方法的步骤可以以任何顺序、同时和/或省略来执行。在对微调断路器18除气之前，第一真空泵78可操作地耦合至抽空室24，以在抽空室24内限定第一真空泵78(步骤204)。随后，至少使用第一真空泵78对经加热的微调断路器18除气(步骤206)。金属涂层54然后可以被施加至微调
断路器18(步骤208)。当加热、除气和将金属涂层54施加至连接器40时，使用类似的过程，这通常在以上中描述(步骤210)。例如，可以使用铝的物理气相沉积将金属涂层54施加至微调断路器18和连接器40(步骤212)。另外或可选地，金属涂层54可以通过电镀微调断路器18和连接器40来施加(步骤214)。
35.将第一面板14和第二面板16耦合至微调断路器18以形成绝缘结构10(步骤216)。如以上提到的，使用粘合剂52将第一面板14和第二面板16粘附至微调断路器18(步骤218)，该粘合剂通过向绝缘结构10施加热而固化(步骤220)。另外或可选地，粘合剂52、微调断路器18和连接器40可以在粘合剂52通过加热而固化的同时被抽空(步骤221)。以上所描述的，绝缘腔20通过安置在第一面板14和/或第二面板16上的端口32用绝缘材料22填充(步骤222)。一旦绝缘腔20被填充，端口32被密封(步骤224)。将绝缘结构10放置在抽空室24内(步骤226)，将该抽空室可操作地耦合至第一真空泵78。将绝缘结构10定位在支撑框架26内，该支撑框架介于抽空室24内的第一框架部分96与第二框架部分98之间(步骤230)。一旦绝缘结构10定位在支撑框架26内，第二真空泵80可操作地耦合至绝缘结构10(步骤232)。第一真空泵78抽空抽空室24的内腔82和绝缘结构10的外表面30(步骤234)，并且第二真空泵80抽空绝缘结构10的绝缘腔20(步骤236)。
36.抽空期间，绝缘结构10抵靠支撑框架26支撑，同时抽空室24的内腔82由第一真空泵78抽空(步骤238)。将第一加热器90和第二加热器92靠近绝缘结构10定位(步骤240)，使得绝缘结构10被第一加热器90和第二加热器92加热，以更有效地对绝缘结构10除气(步骤242)。
37.仍参考图1至图7，绝缘腔20由第一面板14、第二面板16和金属涂层54的金属限定。因此，第一面板14和第二面板16的金属与微调断路器18上的金属涂层54一起形成了抗气体渗透的材料包络。进一步，绝缘结构10在由第一加热器90和第二加热器92生成的热下的抽空加速了粘合剂52和金属涂层54两者的固化过程。因此，形成绝缘结构10的整体效率得到提高和改善。
38.根据各种实例，绝缘结构10可以用于各种器具，包含但不限于冰箱、冰柜、冷却器、烤箱、洗碗机、洗衣器具、热水器以及家庭环境和商业环境中的其它类似器具和固定装置。另外，绝缘材料22可以是自由流动的材料，该材料可以被倾倒、吹制、压实或以其他方式安置在绝缘腔20内。此自由流动的材料可以呈各种二氧化硅基材料的形式，如气相二氧化硅、沉淀二氧化硅、纳米尺寸和/或微侧面的气凝胶粉末、稻壳灰粉末、珍珠岩、玻璃球、中空玻璃球、空心微珠、硅藻土、其组合以及其它类似的绝缘颗粒材料。
39.本文所公开的发明在以下段落中进一步总结，并且其特征进一步在于在其中描述的任何和所有各个方面的组合。
40.根据本公开内容的一个方面，一种用于制造真空绝缘结构的方法包含加热抽空室内的微调断路器。所述方法进一步包含通过可操作地耦合至所述抽空室的第一真空泵对所述经加热的微调断路器除气，以在所述抽空室内限定真空。所述方法进一步包含将金属涂层施加至所述微调断路器；通过粘合剂将所述微调断路器粘附至第一面板和第二面板，以限定绝缘结构；将热施加至所述绝缘结构以固化所述粘合剂；通过端口用绝缘材料填充所述绝缘结构，密封端口；将所述经加热的绝缘结构定位在所述抽空室中；并且通过可操作地耦合至所述抽空室的所述第一真空泵和可操作地耦合至所述绝缘结构的第二真空泵抽空
所述绝缘结构。
41.根据另一方面，抽空经加热的绝缘结构包含通过第一真空泵抽空绝缘结构的外表面和抽空室的内腔。
42.根据另一方面，所述方法包含通过第二真空泵抽空绝缘结构的绝缘腔。
43.根据另一方面，所述方法包含用支撑框架支撑绝缘结构的外表面。
44.根据另一方面，施加金属涂层包含在微调断路器上使用铝的物理气相沉积。
45.根据另一方面，所述方法包含将金属涂层施加至耦合至由第一面板和第二面板中的每一个限定的孔的连接器。
46.根据另一方面，抽空绝缘结构包含向抽空室内的绝缘结构施加另外的热。
47.根据本公开内容的另一方面，一种用于制造真空绝缘结构的方法包含：将金属涂层施加至所述微调断路器；通过粘合剂将所述微调断路器粘附至第一面板和第二面板，以限定绝缘结构；通过热固化所述粘合剂；在所述第一面板与所述第二面板之间限定的绝缘腔内沉积绝缘材料；将所述绝缘结构定位在抽空室中；通过第一泵抽空所述抽空室；并且通过第二泵抽空所述绝缘结构。
48.根据另一方面，所述方法包含将金属涂层施加至微调断路器的内通道和外表面。
49.根据另一方面，所述方法包含通过第一泵通过抽空室的抽空来抽空微调断路器。
50.根据另一方面，所述方法包含用支撑框架支撑绝缘结构的外表面。
51.根据另一方面，所述方法包含通过将热施加至绝缘结构，对微调断路器除气。
52.根据另一方面，所述方法包含将连接器耦合至由第一面板和第二面板限定的孔。所述方法进一步包含将金属涂层施加至连接器。
53.根据本公开内容的又另一方面，一种用于制造真空绝缘结构的方法，包含通过粘合剂将微调断路器粘附至包装材料和衬里，以限定绝缘结构。所述方法进一步包含将所述绝缘结构定位在靠近第一加热器和第二加热器的抽空室内。所述方法进一步包含通过所述第一加热器和所述第二加热器加热所述绝缘结构和所述抽空室。所述方法进一步包含通过第一真空泵抽空所述抽空室；并且通过第二真空泵抽空所述绝缘结构。
54.根据另一方面，所述方法包含通过第一加热器和第二加热器对微调断路器除气。
55.根据另一方面，所述方法包含通过第一真空泵对微调断路器的外表面除气。所述方法进一步包含通过第二真空泵抽空所述微调断路器的内通道。
56.根据另一方面，所述方法包含将金属涂层施加至微调断路器。
57.根据另一方面，施加金属涂层包含用金属涂料电镀微调断路器。
58.根据另一方面，所述方法包含将第一加热器和第二加热器靠近微调断路器定位。所述方法进一步包含通过所述第一加热器和所述第二加热器将热施加至所述微调断路器。
59.根据另一方面，所述方法包含将绝缘结构定位在支撑框架内，并且通过所述支撑框架支撑所述绝缘结构。
60.本领域普通技术人员应当理解，所描述的公开内容的构造和其它部件不限于任何特定材料。本文公开的本公开内容的其它示例性实施例可由多种材料形成，除非本文另有描述。
61.出于本公开内容的目的，术语“耦合”(以其所有形式：耦合、耦合的、被耦合等其所有形式)通常指两个部件(电力或机械)彼此直接或间接接合。这种接合可为固定性质或可
移动性质。这种接合可通过两个部件(电的或机械的)和整体形成为彼此单独的单个主体的任何附加中间构件或两个部件一起实现。这种接合可为永久性性质或可为可移除或可释放性质，除非另外说明。
62.同样重要的是，应注意，仅说明示例性实施例中所示出的本公开内容的元件的构造和设置。尽管在本公开内容中仅详细描述本创新的几个实施例，但对于审阅本公开内容的本领域技术人员来说，将容易地理解到的是，在不实质上偏离所列举主题的新颖教导和优点的情况下，可能作出许多修改(例如，大小、尺寸、结构的变化、各种元件的形状和比例、参数值、安装装置、材料的使用、颜色、定向等)。例如，示出为一体成型的元件可由多个零件构成，或者示出为多个零件的元件可以一体成型，界面操作可以颠倒或者以其他方式改变，系统的结构和/或构件或连接器或其它元件的长度或宽度可以改变，在元件之间提供的调整位置的性质或数量可以改变。应注意，系统的元件和/或组件可由以多种颜色、质地和组合中的任何一种提供足够强度或耐久性的各种材料中的任一种构造。因此，所有这些修改均包含在本创新的范围内。在不脱离本创新精神的情况下，可以在期望的实施例和其它示例性实施例的设计、操作条件和布置中进行其它替换、修改、改变和省略。
63.应当理解，所述过程中的任何所述过程或步骤均可与其它公开过程或步骤组合形成涵盖在本公开内容范围之内的结构。本文公开的示例性结构和方法是为说明的目的，而不应解释为限制。