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DE19814271A1 - Vacuum insulation panel for domestic refrigerator - Google Patents

Vacuum insulation panel for domestic refrigerator

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Publication number
DE19814271A1
DE19814271A1 DE19814271A DE19814271A DE19814271A1 DE 19814271 A1 DE19814271 A1 DE 19814271A1 DE 19814271 A DE19814271 A DE 19814271A DE 19814271 A DE19814271 A DE 19814271A DE 19814271 A1 DE19814271 A1 DE 19814271A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
insulation panel
vacuum insulation
gas
panel according
coating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19814271A
Other languages
German (de)
Inventor
Karl-Heinz Sautner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Uvt Umwelt und Verfahrens Tech
Original Assignee
Uvt Umwelt und Verfahrens Tech
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Uvt Umwelt und Verfahrens Tech filed Critical Uvt Umwelt und Verfahrens Tech
Priority to DE19814271A priority Critical patent/DE19814271A1/en
Priority to DE29823140U priority patent/DE29823140U1/en
Priority to DE29823139U priority patent/DE29823139U1/en
Publication of DE19814271A1 publication Critical patent/DE19814271A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

A vacuum insulation panel has an edge-welded and evacuated multilayer casing including a gas impervious layer (13) which is formed by covering or vapor coating a backing foil (14) layer and which has the same size as the backing foil. The impervious layer is made of a metal oxide such as Aluminum Oxide or Titanium Oxide.

Description

Die Erfindung betrifft ein Vakuumisolationspaneel (VIP) mit den Merk­ malen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a vacuum insulation panel (VIP) with the Merk paint the preamble of claim 1.

VIP und deren Umhüllungen sind aus der Anwendung, z. B. in hochwertigen Haushaltskühlgeräten bekannt und zeichnen sich durch sehr geringe Wärmeleitfähigkeit aus; sie werden daher technisch in verschiedenen Bereichen als Isolationsmaterialien oder als Be­ standteile von Isolationsmaterialien eingesetzt. Es handelt sich dabei um Füllkörper geringer Wärmeleitfähigkeit, die in einer evakuierten Umhüllung (Kammer) verschlossen verpackt sind. Diese Kombination von schlecht wärmeleitenden Füllstoffen in evakuierten Kammern bewirkt wesentlich erst die hervorragenden Isolationswerte solcher VIP (λ-Werte von 6-8 mW/(mK) gegenüber herkömmlichen, guten Isolationsstoffen wie PUR-Schaum mit 20-25 mW/(mK)).VIP and their wrappings are from the application, e.g. B. in high-quality household refrigerators known and are characterized by very low thermal conductivity; they are therefore technically in different areas as insulation materials or as Be components of insulation materials used. These are to fillers with low thermal conductivity, which are evacuated in a Wrapping (chamber) are packed sealed. This combination of poorly heat-conducting fillers in evacuated chambers essential is the excellent insulation values of such VIPs (λ values of 6-8 mW / (mK) compared to conventional, good ones Insulation materials such as PUR foam with 20-25 mW / (mK)).

Als Füllkörper kommen dabei z. B. Materialien wie Glaswolle, mineralische Stoffe, verschiedenen Kunststoffe oder Kombinationen dieser Stoffe zur Anwendung. Für die Funktionseigenschaften eines VIP wesentlich ist der Aufbau und der Erhalt des in der Umhüllung vorhandenen Vakuums. Hierzu werden üblicherweise die Umhüllungen nach Einbau des Füllkörpers evakuiert und die Hüllen nach erreichen des gewünschten Enddrucks gasdicht verschlossen.As packing material come z. B. materials such as glass wool, mineral substances, various plastics or combinations of these substances for use. For the functional properties of a VIP What is essential is the structure and maintenance of the in the casing existing vacuum. Usually the wrappings are used for this evacuated after installing the packing and the envelopes after reaching the desired final pressure sealed gas-tight.

Je nach Füllkörpers bestehen bisher bekannte Umhüllungen
Depending on the packing, there are previously known envelopes

  • - komplett aus Metall (z. B. Edelstahl), bei denen Oberseite und Unterseite üblicherweise durch Verschweißen oder Löten miteinander gasdicht verbunden sind.- Made entirely of metal (e.g. stainless steel), with top and Bottom usually by welding or soldering are connected to each other in a gas-tight manner.

Verbundfolien mit üblicherweise mehreren Kunststoffschichten und einer Metallfolie (i.d.R. Aluminium), wobei die innerste Schicht aus einem schweißbaren Kunststoff (z. B. PE, PP) besteht, durch den Oberseite und Unterseite miteinander verschweißt werden. Da diese Kunststoffschweißung nicht vollständig gasdicht ausgeführt werden kann, werden zusätzlich Gettermaterialien als Sorptionsmittel mit in das VIP eingebaut, die so dimensioniert sind, daß sie die Gasmengen, die während der erwarteten Lebensdauer eines VIP eindringen, auf­ nehmen können. Die Verbundfolien-Umhüllungen werden in den derzeit üblichen technischen Anwendungen als Schlauchfolien oder als ge­ trennte Ober- und Unterfolie hergestellt, aus denen den Geometrien der Füllkörper angepaßte Beutel u. dgl. zur Verpackung gefertigt werden.Composite films with usually several plastic layers and a metal foil (usually aluminum), with the innermost layer made of a weldable plastic (e.g. PE, PP), through which Top and bottom are welded together. This one Plastic welding should not be completely gas-tight  can, getter materials are also used as sorbents in the VIP installed, which are dimensioned so that they the gas quantities, that invade during the expected lifespan of a VIP can take. The composite film wrappings are currently in the usual technical applications as tubular films or as ge separated top and bottom film made from which the geometries of Packing adapted bags u. Like. Be made for packaging.

Bei den derzeitigen technischen Anwendungen haben sich folgende Problemstellungen gezeigt:
The following problems have emerged in current technical applications:

  • 1) Bei Kunststoffolien können Gase durch die Oberflächen oder durch die Schweißnähte in die evakuierten Paneelen eindringen, somit den Druck erhöhen und bei entsprechenden Gasmengen mit der Zeit durch Zerstörung des eingebauten Vakuums die Isolationseigenschaften entscheidend verschlechtern. Versuche haben gezeigt, daß hierbei insbesondere Wasserdampf den hauptsächlichen und wesentlichen Anteil der eindringenden Gase ausmacht. Soweit bisher Getter­ materialien in VIP zum Einsatz kommen, werden durch Reaktionen die eindringenden Gase, insbesondere Wasser bzw. Wasserdampf, gebunden und nicht physikalisch adsorbiert. Der bereits bekannte Zusatz bzw. die Beimischung von physikalischen, d. h. adsorbierenden Mittel, z. B. Kieselsäure, zu den Füllermaterialien als offenes Pulver hat den Nachteil, daß dieses Pulver bereits vor dem Evakuiervorgang mit dem in den Füllkörpern vorhandenen Wassermengen reagiert bzw. diese adsorbiert und es kann somit nach dem Evakuieren nicht mehr als Adsorptionsmittel wirken. Dies kann insbesondere dann ge­ schehen, wenn diese Füllkörper z. B. durch Vermischung mit wasser­ haltigen Reaktions- bzw. Klebemittel hergestellt bzw. bearbeitet werden.1) With plastic films, gases can pass through the surfaces or through the Penetrate welds in the evacuated panels, thus the Increase pressure and with the appropriate amounts of gas over time Destruction of the built-in vacuum the insulation properties deteriorate significantly. Experiments have shown that water vapor in particular the main and essential Proportion of the penetrating gases. So far getter materials used in VIP are reacted to penetrating gases, especially water or water vapor, bound and not physically adsorbed. The already known Addition or admixture of physical, i.e. H. adsorbing Means, e.g. B. silica, to the filler materials as an open powder has the disadvantage that this powder before the evacuation reacts with the amount of water present in the packing or this adsorbs and it can therefore no longer after evacuation act as an adsorbent. This can especially ge happen when these packing z. B. by mixing with water Reactive or adhesive containing manufactured or processed become.
  • 2) Gut leitende Metallfolien können zu einem wärmetechnischen Kurz­ schluß an den Rändern des Paneels zwischen Oberseite und Unterseite führen, woraus ein starker Wärmefluß zwischen Oberseite und Unter­ seite entsteht. Dieser Wärmefluß verschlechtert die Isolations­ eigenschaften des Paneel erheblich (Randeffekt). Diese Probleme können in Umhüllungen auftreten, die komplett aus Metallfolien bestehend (z. B. Edelstahl) verschweißt sind und in Folien, die als Kombinationen von Metallfolien (z. B. Aluminium) und Kunststoffolien bestehen.2) Well conductive metal foils can lead to a short heat close at the edges of the panel between the top and bottom result in a strong heat flow between the top and bottom side arises. This heat flow deteriorates the insulation properties of the panel considerably (edge effect). These problems can occur in wrappings made entirely of metal foils existing (e.g. stainless steel) are welded and in foils that as Combinations of metal foils (e.g. aluminum) and plastic foils consist.

Bei bisher in Gebrauch befindlichen Folien sind die einzelnen Schichten jeweils komplett über die gesamte Fläche einheitlich geschichtet. Insbesondere liegen die darin als Diffusionssperre eingebauten Metallfolien über die gesamte Folienfläche auf. Mit der Überdeckung der gesamten Folienfläche - und somit der gesamten Außenflächen des VIP - wird versucht die unter 1) beschriebenen Probleme der Diffusion zu lösen, gleichzeitig entsteht dadurch der unter 2) beschriebene Wärmefluß und vermindert dadurch die Isolationsfähigkeit des VIP insgesamt teilweise erheblich (Versuche haben hier gezeigt, daß z. B. bei einem VIP mit 40×40 cm Kantenlänge und einer Höhe von 2,5 cm von einer Verbesserung der Isolationswirkung bis zu 75% durch diese Randeffekte verloren gehen).In the case of films that have been in use to date, the individual layers are each layered completely over the entire area. In particular, they are built into it as a diffusion barrier Metal foils over the entire surface of the foil. With the coverage of the entire film surface - and thus the entire outer surface of the VIP tries the problems of diffusion described in 1) solve, at the same time this creates the one described under 2) Heat flow and thereby reduces the insulation ability of the VIP Overall, in some cases considerably (tests have shown here that e.g. for a VIP with 40 × 40 cm edge length and a height of 2.5 cm from an improvement in the insulation effect of up to 75% Edge effects are lost).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vakuumisolationspaneel zu schaffen das die unter 1) beschriebenen Probleme der Gasdiffusion - und dabei insbesondere der Wasserdampfdiffusion - löst und gleich­ zeitig die unter 2) beschriebenen bisher in damit in Zusammenhang auftretenden Randeffekte vermeidet. Hierzu ist eine Folie erforderlich, der über die erwartete Lebensdauer des Paneels soweit gasdicht und insbesondere wasserdampfdicht ist, daß die eindringenden Gasmengen unterhalb der zulässigen bzw. technisch akzeptablen Menge bleibt.The invention has for its object a vacuum insulation panel to create the problems of gas diffusion described in 1) - and in particular water vapor diffusion - dissolves and immediately timely the previously described in 2 in connection therewith avoids occurring edge effects. This requires a film the so far gas-tight over the expected life of the panel and is particularly water vapor tight that the penetrating gas quantities remains below the permissible or technically acceptable amount.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen. Gemäß einer Ausführungsform wird die einzusetzende Folie so ausgeführt, daß diese bereichsweise mit Metall bedampft bzw. beschichtet ist. Diese bedampften Bereiche entsprechen den Flächen der Ober- und Unterseite des VIP während die Randbereiche (parallel zur Wärmeflußrichtung) nicht wärmeleitend ausgeführt sind. Diese Folie kann als Einzelfolie oder als Folienverbund ausgeführt werden, wobei idealerweise eine nicht leitende Trägerschicht für die Metallbedampfung zu verwenden ist und eine ggf. zusätzliche, verschweißbare Folie mit verwendet wird. Zusätzlich können die weiteren Schichten mit gasadsorbierenden Mittel dotiert werden. Als Metall zur Bedampfung bzw. Beschichtung kommen u. a. vor allem Aluminium, Silber u. dgl. zur Anwendung. Vorteilhaft ist auch die Bedampfung bzw. Beschichtung mit Metalloxiden wie z. B. Alu­ miniumoxid (z. B. Al2O3) und/oder Titanoxid. This object is solved by the features of claim 1. The subclaims contain advantageous developments. According to one embodiment, the film to be used is designed such that it is partially vapor-coated or coated with metal. These steamed areas correspond to the surfaces of the top and bottom of the VIP, while the edge areas (parallel to the direction of heat flow) are not heat-conducting. This film can be designed as a single film or as a film composite, ideally a non-conductive carrier layer should be used for the metal vapor deposition and an additional, weldable film may also be used. In addition, the further layers can be doped with gas adsorbing agents. As a metal for vapor deposition or coating come mainly aluminum, silver and. Like. For application. Evaporation or coating with metal oxides such as. B. aluminum oxide (z. B. Al 2 O 3 ) and / or titanium oxide.

Zusätzlich kann bei Bedarf Kieselsäure in das VIP mit zugegeben werden. Dies kann durch Einbau eines vorgefertigten, wasser­ dampfdurchlässigen Behältnisses (z. B. eines Beutels mit wasser­ dampfdurchlässiger Umhüllung) erfolgen, der mit trockener Kieselsäure als Adsorptionsmittel gefüllt ist und der direkt vor dem Evakuier­ vorgang in eine vorbereitete bzw. dafür vorgesehene Aussparung am VIP-Füllkörper eingelegt wird oder in das VIP in sonstiger Form (z. B. als Flachbeutel) mit verpackt wird.If necessary, silica can also be added to the VIP become. This can be done by installing a pre-made, water vapor-permeable container (e.g. a bag with water vapor-permeable coating) with dry silica is filled as an adsorbent and that directly in front of the evacuator operation in a prepared or provided recess on VIP packing is inserted or in the VIP in any other form (e.g. as a flat bag) is also packed.

Die ökonomischen und technischen Vorteile der Erfindung liegen in den insgesamt verbesserten Isolationseigenschaften der VIP, da Rand­ verluste zum Teil erheblich reduziert werden und dadurch höhere Energieeinsparungen möglich sind. Darüber hinaus wird mit dieser Erfindung die Einsatzmöglichkeit verschiedener VIP erweitert, da nun­ mehr auch kleinere Abmessungen ohne nennenswerte Randverluste eingesetzt werden können.The economic and technical advantages of the invention lie in the overall improved insulation properties of the VIP, because edge losses can be significantly reduced in some cases and therefore higher Energy savings are possible. It also comes with this Invention expanded the use of various VIPs since now even smaller dimensions without significant edge losses can be used.

Anhand der Zeichnung wird der Stand der Technik und die Erfindung anhand von Beispielen gegenüber gestellt.Based on the drawing, the prior art and the invention compared with examples.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Schnitt durch und Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Vakuumpaneel gemäß dem Stand der Technik, Fig. 1 is a sectional and Fig. 2 is a plan view of a vacuum panel according to the prior art,

Fig. 3 den Umhüllungsaufbau gemäß dem Stand der Technik, Fig. 3 shows the enclosure construction according to the prior art,

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Vakuum-Isolationspaneel, Fig. 4 is a plan view of an inventive vacuum insulation panel,

Fig. 5 den Umhüllungsaufbau gemäß der Erfindung. Fig. 5 shows the casing structure according to the invention.

Das in Fig. 1 im Schnitt gezeigte Vakuumisolationspaneel gemäß dem Stand der Technik weist einen Füller 1, eine aus Oberseite 2, Unterseite 4, Randbereich 5 und Verschweißbereich 3 bestehende Umhüllung auf. Die Fig. 2 zeigt dieses Paneel in Draufsicht. Fig. 3 zeigt den Aufbau der Umhüllung 2 der Fig. 1 und zwar einen Ausschnitt links außen. Es sind eine Außenfolie 6, eine Metallfolie 7 und eine Innenfolie 8 vorgesehen. Die Außenfolie 6 und entsprechend die anderen Folien 7 und 8 weisen einen der Oberseite 2 entsprechenden Abschnitt 6a, einen Randbereich 6b und einen Schweißbereich 6c auf. In der Praxis sind diese verschiedenen Folienlagen fest und dicht miteinander verbunden, z. B. durch Verklebung.The vacuum insulation panel shown in section in FIG. 1 according to the prior art has a filler 1 , a covering consisting of top 2 , bottom 4 , edge area 5 and welding area 3 . Fig. 2 shows this panel in plan view. Fig. 3 shows the structure of the casing 2 of Fig. 1 and a section on the left outside. An outer film 6 , a metal film 7 and an inner film 8 are provided. The outer film 6 and correspondingly the other films 7 and 8 have a section 6 a corresponding to the upper side 2 , an edge area 6 b and a welding area 6 c. In practice, these different layers of film are firmly and tightly connected, for. B. by gluing.

Die Draufsicht der Fig. 4 läßt erkennen, daß die Oberseite der Umhüllung nur auf einem Teil 11 einen Metallbelag aufweist, daß die Ränder aber keinen solchen Belag aufweisen. Dies zeigt auch Fig. 5. Hier ist nur der Bereich 14a der Innenfolie mit einer Metallschicht versehen (bedampft). Der Randbereich 14b und der Schweißbereich 14c trägt keine solche Schicht. Über der Schicht 13 bzw. über den Bereichen 14b und 14c der Innenfolie liegt die Außenfolie 12. Die Umhüllung könnte noch weitere Folien aufweisen. Auch diese sind in der Praxis fest miteinander verbunden. Der Metallbelag könnte auch von der Unterseite der Folienschicht 12 in analoger Weise aufgebracht sein.The top view of FIG. 4 reveals that the top of the casing has a metal covering only on part 11 , but that the edges have no such covering. This is also shown in FIG. 5. Here, only region 14 a of the inner film is provided with a metal layer (vapor-deposited). The edge area 14 b and the welding area 14 c do not carry such a layer. The outer film 12 lies over the layer 13 or over the regions 14 b and 14 c of the inner film. The wrapper could have other foils. In practice, these are also closely linked. The metal covering could also be applied in an analogous manner from the underside of the film layer 12 .

Claims (10)

1. Vakuumisolationspaneel bestehend aus einer Umhüllung und einem Füller, wobei die Umhüllung aus mehreren Schichten besteht, von denen eine gasundurchlässig ist, und wobei die offenen Ränder der Ober- und Unterseite miteinander verschweißt sind und die Umhüllung evakuiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die gasundurchlässige Schicht (13) durch Beschichtung oder Bedampfung auf eine der Schichten (Trägerfolien, 14) aufgebracht ist.1. Vacuum insulation panel consisting of a casing and a filler, the casing consisting of several layers, one of which is gas-impermeable, and wherein the open edges of the top and bottom are welded together and the casing is evacuated, characterized in that the gas-impermeable Layer ( 13 ) is applied to one of the layers (carrier foils, 14 ) by coating or vapor deposition. 2. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der gasundurchlässigen Schicht (13) in gleicher Größe und oder/kleiner als die Trägerfolie (14) ist.2. Vacuum insulation panel according to claim 1, characterized in that the surface of the gas-impermeable layer ( 13 ) is the same size and / or smaller than the carrier film ( 14 ). 3. Vakuumisolationspaneel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zur Wärmeflußrichtung ver­ laufenden Ränder (12b, 14b) und die miteinander verbundenen verschweißten Ränder (12c, 14c) aus nicht wärmeleitenden Schich­ ten bestehen.3. Vacuum insulation panel according to one of claims 1 or 2, characterized in that the ver parallel to the heat flow direction edges ( 12 b, 14 b) and the interconnected welded edges ( 12 c, 14 c) consist of non-thermally conductive layers. 4. Vakuumisolationspaneel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gasundurchlässige Schicht aus einer Be­ schichtung oder Bedampfung (13) mit einem Metall besteht.4. Vacuum insulation panel according to one of claims 1 to 3, characterized in that the gas-impermeable layer consists of a coating or vapor deposition ( 13 ) with a metal. 5. Vakuumisolationspaneel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gasundurchlässige Schicht aus einer Be­ schichtung oder Bedampfung mit einem Metalloxid, insbesondere Aluminiumoxid (z. B. Al2O3) und/oder Titanoxid, besteht.5. Vacuum insulation panel according to one of claims 1 to 3, characterized in that the gas-impermeable layer consists of a coating or vapor deposition with a metal oxide, in particular aluminum oxide (z. B. Al 2 O 3 ) and / or titanium oxide. 6. Vakuumisolationspaneel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der nicht wärmeleitenden Schichten (Folien) mit einem gasadsorbierenden Material versehen (dotiert) ist.6. Vacuum insulation panel according to one of claims 1 to 5, characterized characterized in that at least one of the non-thermally conductive Provide layers (foils) with a gas-adsorbing material (endowed). 7. Vakuumisolationspaneel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Randbereich (10, 12b, 14b, 12c, 14c) nach dem Evakuieren mit einer im wesentlichen gasundurchlässigen oder gasadsorbierenden Zusatzbeschichtung versehen sind.7. Vacuum insulation panel according to one of claims 1 to 6, characterized in that the edge region ( 10 , 12 b, 14 b, 12 c, 14 c) are provided after evacuation with an essentially gas-impermeable or gas-adsorbing additional coating. 8. Vakuumisolationspaneel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Evakuieren physikalisch Wasserdampf adsorbierendes Material eingebracht wird. 8. Vacuum insulation panel according to one of claims 1 to 7, characterized characterized in that before evacuation physically water vapor adsorbent material is introduced.   9. Vakuumisolationspaneel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserdampf adsorbierende Material in wenigstens einem wasserdampfdurchlässigen Behältnis unter­ gebracht ist.9. Vacuum insulation panel according to one of claims 1 to 8, characterized characterized in that the water vapor adsorbing material in at least one water vapor permeable container under brought. 10. Vakuumisolationspaneel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Material Kieselsäure ist.10. Vacuum insulation panel according to one of claims 1 to 9, characterized characterized that this material is silica.
DE19814271A 1997-12-31 1998-03-31 Vacuum insulation panel for domestic refrigerator Withdrawn DE19814271A1 (en)

Priority Applications (3)

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