用于提高真空绝缘结构中粉末绝缘材料的包装效率的真空辅助加热螺旋进料器

本申请为分案申请，其母案的申请号为：2017800962427，发明名称为：用于提高真空绝缘结构中粉末绝缘材料的包装效率的真空辅助加热螺旋进料器。

技术领域

本公开总体上涉及生产绝缘结构，更具体地，涉及一种用于填充真空绝缘结构的真空腔的真空加热螺旋钻。

背景技术

冰箱和冰柜可能占住宅总能耗的很大百分比。压缩机、热绝缘材料、热交换器、电机以及风扇方面的技术进步提高了冰箱的能效。尽管可以通过不断改进部件技术和系统优化来增加收益，但该行业需要重大的技术突破来满足不断变化的能源标准。

目前已经开发出包括真空绝缘板(VIP)的冰箱机壳。VIP可以包括低热导率的芯材料，该芯材料被真空密封在由复合阻挡膜制成的封套中。VIP可以放置在聚氨酯泡沫绝缘材料的机壳壁内。由于过去二十年在阻挡膜、芯材料以及制造技术方面的进步，VIP技术正慢慢成为提高冰箱能效的商业可行的解决方案，尽管为了使绝缘技术在冰箱和冰柜市场发挥最大潜力，仍有许多问题必须解决。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供了一种螺旋进料器。所述螺旋进料器包括料斗，具有内料斗壁和外料斗壁，其中所述内料斗壁包括透气表面；空间，定位在所述内料斗壁和所述外料斗壁之间；以及加热器，联接到所述内料斗壁的外边缘或所述外料斗壁的外边缘。所述螺旋进料器进一步包括进料螺杆，沿着所述内料斗壁的内边缘定位；抽空器，联接到定位在所述外料斗壁中的真空口；以及孔出口，定位在所述内料斗壁和所述外料斗壁的底部。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于干燥填充绝缘材料并将所述填充绝缘材料装载到真空绝缘结构中的方法。所述方法包括提供螺旋进料器。所述螺旋进料器包括料斗，具有内料斗壁和外料斗壁，其中所述内料斗壁包括透气表面；空间，定位在所述内料斗壁和所述外料斗壁之间；加热器，联接到所述内料斗壁的外边缘或所述外料斗壁的外边缘；进料螺杆，沿着所述内料斗壁的内边缘定位；抽空器，联接到定位在所述外料斗壁中的真空口；以及孔出口，定位在所述内料斗壁和所述外料斗壁的底部。所述方法进一步包括将所述真空绝缘材料装载到所述料斗中；将所述真空绝缘材料与所述进料螺杆混合；向所述真空绝缘材料施加热量和第一真空以形成干燥且脱气的真空绝缘材料；通过所述孔出口和装载口将所述干燥且脱气的真空绝缘材料装载到所述真空绝缘结构中；移除所述螺旋进料器并向所述真空绝缘结构的所述装载口施加第二真空；以及密封所述装载口以形成所述真空绝缘结构。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于干燥填充绝缘材料并将所述填充绝缘材料装载到真空绝缘结构中的设备。所述设备包括料斗，具有内料斗壁和外料斗壁，其中所述内料斗壁包括透气表面；空间，定位在所述内料斗壁和所述外料斗壁之间；以及加热器，联接到所述内料斗壁的外边缘或所述外料斗壁的外边缘。所述设备进一步包括进料螺杆，沿着所述内料斗壁的内边缘定位；抽空器，联接到定位在所述外料斗壁中的真空口；以及孔出口，定位在所述内料斗壁和所述外料斗壁的底部。

通过研究以下说明书、权利要求书以及附图，本领域技术人员将进一步理解和领会本装置的这些和其它特征、优点以及目的。

附图说明

在附图中，

图1是根据本公开的一个方面的包括真空绝缘机壳结构的冰箱的前等距视图；

图2是根据本公开的一个方面的制冷结构的分解侧等距视图；

图3是根据本公开的一个方面的附接到绝缘热桥的冰箱衬里和冰柜衬里的后侧等距视图；

图4是根据本公开的一个方面的真空绝缘机壳结构的后等距视图；

图5是根据本公开的一个方面的螺旋进料器的示意性剖视图，该螺旋进料器具有定位在填充真空绝缘机壳结构的外料斗壁上的加热器；

图6是根据本公开的一个方面的螺旋进料器的示意性剖视图，该螺旋进料器具有联接到填充真空绝缘机壳结构的内料斗壁的加热器；

图7是根据本公开的一个方面的螺旋进料器的前等距视图；以及

图8是根据本公开的一个方面的用于干燥填充绝缘材料并将该填充绝缘材料装载到真空绝缘结构中的方法的流程图。

具体实施方式

为了本文描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“竖直”、“水平”及其派生词应与如图1所定向的装置相关。然而，应当理解，除非明确相反地指出，否则装置可以采取各种替代取向和步骤顺序。还应当理解，附图中示出的以及以下说明书中描述的特定装置和过程仅仅是所附权利要求中限定的发明构思的示例性实施例。因此，除非权利要求另外明确说明，否则与本文公开的实施例相关的特定尺寸和其它物理特性不应被认为是限制性的。

如本文所使用的，当术语“和/或”用于两个或多个项目的列表时，意味着可以单独采用所列项目中的任何一个，或者可以采用所列项目中的两个或多个的任意组合。例如，如果组合物被描述为含有组分A、B和/或C，则组合物可以单独含有A；单独含有B；单独含有C；含有A和B的组合；含有A和C的组合；含有B和C的组合；或者含有A、B和C的组合。

参考图1至图7，螺旋进料器10包括料斗14，该料斗具有内料斗壁18和外料斗壁22，其中内料斗壁18包括透气表面26。空间30定位在内料斗壁18和外料斗壁22之间。加热器34联接到内料斗壁18的外边缘38或外料斗壁22的外边缘42，同时进料螺杆46沿着内料斗壁50的内边缘定位。螺旋进料器10此外包括抽空器，该抽空器联接到定位在外料斗壁22中的真空口58。螺旋进料器10还包括孔出口62，该孔出口定位在内料斗壁18和外料斗壁22的底部66。

现在参考图1，真空绝缘结构70包括外套74、衬里78以及将外套74和衬里78互连的热桥82(图2)。衬里78可以包括单一的一体衬里，或者衬里78可以包括两个或多个部件，诸如冷藏箱衬里78a和冷冻箱衬里78b。图1中描绘的真空绝缘冰箱结构70是法式门底安装冰箱，但是应当理解，在不脱离本文提供的教导的情况下，本公开同样可以应用于冰柜、步入式冷藏库等。真空绝缘结构70可以包括一个或多个电器门86，该电器门可以被打开以允许真空绝缘结构70的使用者通过一个或多个入口98将物品放置在冷藏室90和/或冷冻室94内或将该物品从该冷藏室和/或该冷冻室内移除。空腔100形成在位于外套74和衬里78之间的空间中，其中可以如下所述添加绝缘材料。

制冷系统106冷却冷藏室90和/或冷冻室94。制冷系统106可以包含已知的系统，包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、导管和其它相关部件(未示出)。另选地，制冷系统106可以包含热电部件(未示出)，或者取决于期望的用途或应用的其它合适的装置。

现在参考图2，真空绝缘结构70在组装时(图1)包括衬里78，冷藏箱衬里78a和冷冻箱衬里78b都设置在外套74中。外套74和衬里78(或衬里78a和78b)联接到绝缘热桥82上。外套74在第一边缘114处连接到绝缘热桥82。第一边缘114围绕外套74的第一开口118延伸或环绕该外套的该第一开口。冷藏箱衬里78a和冷冻箱衬里78b包括分别环绕分别代表冷藏室90和冷冻室94的第二开口126a和126b的第二边缘122a和122b。第二边缘122a和122b联接到绝缘热桥82。

现在参考图3，冷藏箱衬里78a和冷冻箱衬里78b在第二边缘122a和122b处联接到绝缘热桥82(亦参见图2)。在一些实施例中，真空口138可以定位在冷藏箱衬里78a中，以抽空具有填充绝缘材料146(图5)的空腔100(图1)。

现在参考图4，真空绝缘结构70包括通过第一侧边114联接到热桥82的外套74。填充孔142被示出定位在外套74的顶面中，在该顶面，螺旋进料器10的孔出口62可以被联接以将干燥且脱气的填充绝缘材料装载到真空绝缘结构70的空腔100(图1)(如图5至图6所示)。填充孔142的定位并不意味着是限制性的，而是可以定位在外套74或衬里78的任何表面上，以使用螺旋进料器10装载干燥且脱气的填充绝缘材料。在一些实施例中，填充孔142可以定位在外套74的顶壁、后壁和/或侧壁中。在一些实施例中，可以有一个以上的填充孔142，例如，分别用于冷藏室90和冷冻室94的单独的填充孔142。

现在参考图5至图6，螺旋进料器10被示出具有料斗14，该料斗具有内料斗壁18和外料斗壁22。内料斗壁18配置成支撑填充绝缘材料146。填充绝缘材料146可以经历烘烤过程，以在将干燥的填充绝缘材料插入真空绝缘结构70之前去除水分。螺旋进料器10可以包括定位在内料斗壁18内的进料螺杆46，该进料螺杆配置成混合填充绝缘材料146并将该填充绝缘材料移向螺旋进料器10底部66的孔出口62。内料斗壁18可以是透气的，使得抽空器可以通过真空口58被吸至螺旋进料器10。填充绝缘材料146上的水分可以通过内料斗壁18被吸至内料斗壁18和外料斗壁22之间的空间30中。内料斗壁18包括透气表面26，并且此外可以包括透气膜和/或过滤器，以防止填充绝缘材料146穿过内料斗壁18。加热器34被描绘为联接到外料斗壁22。加热器34可以配置成将填充绝缘材料146加热到大约100℃或更高的温度，以防止填充绝缘材料146吸收水分并去除任何与其表面联结的残留水分。螺旋进料器10可以通过孔出口62联接到真空绝缘结构70，使得加热并脱水的填充绝缘材料146(或干燥的填充绝缘材料)可以通过填充孔142(图4)经过孔出口62直接进入真空绝缘结构70。

本文所用的术语“抽空器”定义为包括用于施加真空的任何工具或装置。在一些实施例中，抽空器可以包括例如渗透泵、旋转叶片泵、隔膜泵、活塞泵、涡旋泵、抽吸泵或本领域技术人员已知的任何其它提供真空的方法。

填充绝缘材料146可以由各种多孔/可渗透的填充材料形成，诸如开孔泡沫、玻璃纤维、二氧化硅或其它合适的材料。在一些方面，填充绝缘材料146可以是气相二氧化硅或硅粉。在室温或其它非环境受控条件下储存后，填充绝缘材料146将在气相二氧化硅或其它填充绝缘材料146的表面和孔上具有一定量的吸附水。在用于真空绝缘结构70的典型包装过程中，填充绝缘材料146在运输到真空绝缘结构70的空腔100(图1)时直接从包装中添加，并且带有热量的真空被施加到真空绝缘结构70本身。此类装载或包装过程低效且花费相当长的时间，因为在可以获得期望的真空水平之前，必须将填充绝缘材料146上的装载水排出。本文公开的加热真空螺旋进料器10可以极大地改进将填充绝缘材料146装载到真空绝缘结构70中的过程，因为在填充绝缘材料146插入空腔100之前它可以帮助去除该填充绝缘材料中的吸附水。与没有加热真空螺旋进料器10相比，可以在更短的时间对真空绝缘结构70的空腔100随后施加真空。

由定位在内料斗壁18上的加热器34(如图6所示)和/或外料斗壁22(如图5所示)施加到填充绝缘材料146上的温度可以大于约75℃、大于约100℃、大于约125℃、大于约150℃、大于约175℃、大于约200℃、大于约250℃或大于约300℃。由螺旋进料器10中的抽空器施加到填充绝缘材料146上的第一真空可以小于约1.0atm、小于约0.75atm、小于约0.50atm、小于约0.25atm、小于约0.1atm、小于约0.01atm或小于约0.001atm。在一些方面，由螺旋进料器10中的抽空器施加到填充绝缘材料146上的第一真空可以在大约1.0atm和大约0.1atm之间、在大约1.0atm和大约0.01atm之间、在大约1.0atm和大约0.001atm之间、在大约1.0atm和大约0.0001atm之间、在大约0.1atm和大约0.01atm之间或者在大约0.01atm和大约0.001atm之间。在一些方面，施加到填充绝缘材料146的温度和减压可以大于约100℃和小于1.0atm。在其它方面，施加到填充绝缘材料146的温度和减压可以大于约200℃和小于.25atm。

当填充绝缘材料146暴露于螺旋进料器10的真空和热量时，填充绝缘材料146上的吸附水的量减少。在一些方面，通过施加由螺旋进料器10传输的热量和真空，填充绝缘材料146上的吸附水的量可以减少至少25重量％、至少50重量％、至少75重量％、至少80重量％、至少90重量％、至少95重量％、至少98重量％和/或至少99重量％。在暴露于螺旋进料器10的真空和热量之后，处理过的填充绝缘材料146可以被归类为干燥且脱气的填充绝缘材料。干燥且脱气的真空绝缘材料可以具有小于2重量％、小于1重量％、小于0.1重量％、小于0.01重量％或小于0.001重量％的水分和/或水含量。

当填充绝缘材料146暴露于螺旋进料器10的真空和热量时，吸附在填充绝缘材料146上的气体的量减少。在一些方面，通过施加由螺旋进料器10传输的热量和真空，填充绝缘材料146上吸附气体的量可以减少至少25重量％、至少50重量％、至少75重量％、至少80重量％、至少90重量％、至少95重量％、至少98重量％和/或至少99重量％。在暴露于螺旋进料器10的真空和热量之后，处理过的填充绝缘材料146可以被归类为干燥且脱气的填充绝缘材料。

现在参考图7，提供了螺旋进料器10的一个方面。螺旋进料器10包括料斗14，该料斗具有内料斗壁18和外料斗壁22，该内料斗壁和该外料斗壁围成一个可应用抽空器的空间30。内料斗壁18包括透气表面26，该透气表面在一些方面可以包括多个孔，如图所示。进料螺杆46联接到螺旋进料器10，以混合填充绝缘材料146并将该填充绝缘材料驱动到孔出口62，使得所得的干燥填充绝缘材料可以装载到真空绝缘结构70的空腔100(图1)中。在一些方面，透气表面26中的多个孔可以具有小于750μm、小于500μm、小于400μm、小于300μm、小于200μm、小于100μm或小于50μm的平均直径。

现在参考图8，同时继续参考图1至图7，示出了用于干燥填充绝缘材料146并将该填充绝缘材料装载到真空绝缘结构70的方法200。方法200可以从步骤204开始，该步骤包括提供具有料斗14的螺旋进料器10，该料斗包括内料斗壁18和外料斗壁22，其中内料斗壁18包括透气表面26。螺旋进料器10此外包括定位在内料斗壁18和外料斗壁22之间的空间30，以及联接到内料斗壁18的外边缘38或外料斗壁22的外边缘42的加热器34。螺旋进料器10此外包括沿着内料斗壁50的内边缘定位的进料螺杆46和联接到定位在外料斗壁22中的真空口58的抽空器。最后，螺旋进料器10包括定位在内料斗壁18和外料斗壁22的底部66的孔出口62。

接下来是将真空绝缘材料146装载到料斗14中的步骤208。在一些方面，真空绝缘材料146可以包括气相二氧化硅。

接下来是将真空绝缘材料146与进料螺杆46混合的步骤212。在一些方面，进料螺杆46可以是混合桨，并且在其它方面，进料螺杆46可以是沿着内料斗壁18定位的螺旋叶片。不管进料螺杆46的形状和机械结构如何，真空绝缘材料146沿着内料斗壁18混合，以便与透气表面26接触。

接下来是向真空绝缘材料146施加热量和第一真空以形成干燥且脱气的真空绝缘材料的步骤216。施加到料斗14中的真空绝缘材料146的第一真空可以小于约1.0atm、小于约0.9atm、小于约0.8atm、小于约0.7atm、小于约0.6atm、小于约0.5atm、小于约0.4atm、小于约0.3atm、小于约0.2atm或小于约0.1atm。在一些方面，由螺旋进料器10的料斗14中的抽空器施加到填充绝缘材料146的第一真空可以在大约1.0atm和大约0.1atm之间、在大约1.0atm和大约0.01atm之间、在大约1.0atm和大约0.001atm之间、在大约1.0atm和大约0.0001atm之间、在大约0.1atm和大约0.01atm之间或者在大约0.01atm和大约0.001atm之间。

接下来是通过孔出口62和填充孔142将干燥且脱气的真空绝缘材料装载到真空绝缘结构70中的步骤220。

接下来是移除螺旋进料器10并向真空绝缘结构70的填充孔142施加第二真空的步骤224。施加到真空绝缘结构70的空腔100的第二真空可以小于约1.0atm、小于约0.9atm、小于约0.8atm、小于约0.7atm、小于约0.6atm、小于约0.5atm、小于约0.4atm、小于约0.3atm、小于约0.2atm、小于约0.1atm、小于约0.01atm或小于约0.001atm。在一些方面，从第一真空施加的压力小于从第二真空施加的压力。

接下来是密封填充孔142以形成真空绝缘结构70的步骤228。在一些方面，填充孔142可以通过夹闭填充孔142、添加塞子、在盖子(未示出)上焊接或者本领域技术人员已知的其它关闭孔的方式来关闭。

应当理解，前面讨论的螺旋进料器10的概述和教导(其可以以任何组合使用)同样适用于用于干燥填充绝缘材料146并将该填充绝缘材料装载到真空绝缘结构70的方法200。

本领域普通技术人员将理解，所描述的装置和其它部件的构造不限于任何特定材料。除非本文另外描述，否则本文公开的装置的其它示例性实施例可以由各种材料形成。

出于本公开的目的，术语“联接(coupled)”(以其所有形式，联接(couple)、联接(coupling)、联接(coupled)等)通常指两个部件(电气的或机械的)彼此直接或间接地接合。此类接合可以是本质上固定的或本质上可动的。此类接合可以通过两个部件(电气的或机械的)和任何附加的中间构件一体地形成为单个整体来实现，或者通过两个部件来实现。除非另外说明，否则此类接合本质上可以是永久的，或者本质上可以是可去除的或可释放的。

同样重要的是要注意，如示例性实施例中所示的装置的元件的构造和布置仅仅是说明性的。尽管在本公开中已经详细描述了本发明的仅若干实施例，但是审阅本公开的本领域技术人员将容易理解，在不实质性脱离所述主题的新颖教导和优点的情况下，许多修改是可能的(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状以及比例的变化、参数值、安装布置、材料的使用、颜色、取向等)。例如，示出为一体地形成的元件可以由多个部分构成，或者示出为多个部分的元件可以一体地形成，界面的操作可以被颠倒或以其它方式改变，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，元件之间提供的调节位置的性质或数量可以改变。应当注意，系统的元件和/或组件可以由提供足够强度或耐久性的各种材料中的任一种以各种颜色、质地以及组合中的的任一种构成。因此，所有此类修改旨在被包括在本发明创新的范围内。在不脱离本发明创新的精神的情况下，可以对期望的和其它示例性实施例的设计、操作条件以及布置进行其它替换、修改、改变以及省略。

将理解，所描述的过程中的任何所描述的过程或步骤可以与其它所公开的过程或步骤组合以形成本装置范围内的结构。本文公开的示例性结构和过程是为了说明的目的，并且不应被解释为限制性的。

还应当理解，在不脱离本装置的构思的情况下，可以对前述结构和方法进行变化和修改，并且应当进一步理解，此类构思旨在由以下权利要求覆盖，除非这些权利要求通过其语言另外明确说明。

以上描述仅被认为是所示实施例的描述。本领域技术人员以及那些制造或使用装置的人将会想到对装置的修改。因此，应当理解，附图中示出的和上文描述的实施例仅仅是为了说明的目的，并不旨在限制装置的范围，该范围由根据专利法的原则(包括等同原则)解释的以下权利要求来限定。

实施例A是螺旋进料器，包含：料斗，具有内料斗壁和外料斗壁，其中内料斗壁包括透气表面；空间，定位在内料斗壁和外料斗壁之间；加热器，联接到内料斗壁的外边缘或外料斗壁的外边缘；进料螺杆，沿着内料斗壁的内边缘定位；抽空器，联接到定位在外料斗壁中的真空口；以及孔出口，定位在内料斗壁和外料斗壁的底部。

根据实施例A的螺旋进料器，其中孔出口配置成联接到真空绝缘结构。

根据实施例A或具有任何中间特征的实施例A的螺旋进料器，其中填充绝缘材料被添加到料斗中。

根据实施例A或具有任何中间特征的实施例A的螺旋进料器，其中透气表面包含可渗透膜。

根据实施例A或具有任何中间特征的实施例A的螺旋进料器，其中内料斗壁包含多个直径小于300μm的孔。

根据实施例A或具有任何中间特征的实施例A的螺旋进料器，其中加热器联接到内料斗壁的外边缘。

根据实施例A或具有任何中间特征的实施例A的螺旋进料器，其中加热器联接到外料斗壁的外边缘。

实施例B是一种用于干燥填充绝缘材料并将该填充绝缘材料装载到真空绝缘结构(VIS)中的方法，方法包含：提供螺旋进料器，该螺旋进料器包含：料斗，具有内料斗壁和外料斗壁，其中内料斗壁包括透气表面；空间，定位在内料斗壁和外料斗壁之间；加热器，联接到内料斗壁的外边缘或外料斗壁的外边缘；进料螺杆，沿着内料斗壁的内边缘定位；抽空器，联接到定位在外料斗壁中的真空口；以及孔出口，定位在内料斗壁和外料斗壁的底部。实施例B的方法进一步包括将真空绝缘材料装载到料斗中；将真空绝缘材料与进料螺杆混合；向真空绝缘材料施加热量和第一真空以形成干燥且脱气的真空绝缘材料；通过孔出口和装载口将干燥且脱气的真空绝缘材料装载到真空绝缘结构中；移除螺旋进料器并向真空绝缘结构的装载口施加第二真空；以及密封装载口以形成真空绝缘结构。

根据实施例B的方法，其中施加热量在至少100℃的温度下进行。

根据实施例B或具有任何中间特征的实施例B的方法，其中在大约1.0atm和大约0.01atm之间的压力下施加第一真空。

根据实施例B或具有任何中间特征的实施例B的方法，其中在小于0.001atm的压力下施加第二真空。

根据实施例B或具有任何中间特征的实施例B的方法，进一步包含：当干燥且脱气的真空绝缘材料通过孔出口和装载口装载时，振动真空绝缘结构。

根据实施例B或具有任何中间特征的实施例B的方法，其中干燥且脱气的真空绝缘材料具有小于2重量％的水分含量。

根据实施例B或具有任何中间特征的实施例B的方法，其中透气表面包含多个孔和可渗透膜。

实施例C是一种用于干燥填充绝缘材料并将该填充绝缘材料装载到真空绝缘结构中的设备，包含：料斗，具有内料斗壁和外料斗壁，其中内料斗壁包括透气表面；空间，定位在内料斗壁和外料斗壁之间；加热器，联接到内料斗壁的外边缘或外料斗壁的外边缘；进料螺杆，沿着内料斗壁的内边缘定位；抽空器，联接到定位在外料斗壁中的真空口；以及孔出口，定位在内料斗壁和外料斗壁的底部。

根据实施例C的设备，其中所述透气表面包含可渗透膜。

根据实施例C或具有任何中间特征的实施例C的方法，其中内料斗壁包含多个直径小于300μm的孔。

根据实施例C或具有任何中间特征的实施例C的方法，其中加热器联接到内料斗壁的外边缘。

根据实施例C或具有任何中间特征的实施例C的方法，其中加热器联接到外料斗壁的外边缘。

根据实施例C或具有任何中间特征的实施例C的方法，其中填充绝缘材料是具有5μm的平均粒度的气相二氧化硅。