KR100757450B1 - 진공 단열재 및 이를 적용한 냉장고의 단열 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공 단열재 및 이를 적용한 냉장고 단열 구조에 관한 것으로, 코어재와, 상기 코어재를 감싸도록 형성되고 상기 코어재를 외부와 격리시키기 위하여 일부분이 상호 봉합된 봉합부를 구비한 밀봉 덮개와, 상기 봉합부 사이에 상기 코어재로부터 연장 형성된 연장 단열부를 포함하여, 상기 진공 단열재를 냉장고 캐비넷의 단열재 용도로 그 안에 설치하기 위하여 상기 코어재로부터 돌출 형성된 봉합부를 접더라도, 진공 단열재의 두께 방향의 덮개 필름의 판면 방향으로의 열전달 경로를 길게 하는 것에 의하여 열전달률을 낮추어, 진공 단열재의 두께 방향으로의 단열 성능이 향상된 단열 성능이 향상된 진공 단열재 및 이를 이용한 냉장고 캐비넷의 단열 구조를 제공한다.

진공 단열재, 연장 단열부, 진공, 단열 성능

Description

진공 단열재 및 이를 적용한 냉장고의 단열 구조{VACUUM ISOLATION PANEL AND ISOLATION STRUCTURE APPLYING SAME}

도1은 냉장고 캐비넷의 사시도

도2는 도1의 절단선 X-X에 따른 종래의 단열 구조의 단면도

도3은 도1의 진공 단열재의 구성을 도시한 단면도

도4는 도3의 진공 단열재의 구성을 도시한 사시도

도5는 도3의 덮개 필름의 적층 구성을 도시한 도면

도6은 도3의 "A"부분이 접힌 상태를 도시한 단면도

도7은 진공 단열재의 열전달 경로를 설명하기 위한 도3의 부분 단면도

도8 및 도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 단열재에 관한 것으로,

도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 단열재의 구성을 도시한 부분 단면도

도9는 도8의 봉합부를 접은 형상을 도시한 도면

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1: 냉장고 캐비넷 100: 진공 단열재

110: 코어재 120: 덮개 필름

120': 봉합부 130: 연장 단열부

본 발명은 진공 단열재 및 이를 적용한 냉장고 캐비넷의 단열 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 덮개 필름 내의 알루미늄 박판을 통하여 진공 단열재의 두께 방향을 통해 열전달됨에 따라 단열 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 진공 단열재 및 이를 적용한 냉장고 캐비넷의 단열 구조에 관한 것이다.

도1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 냉장고(1)는 식품을 저온 저장하기 위한 장치로서, 식품을 수납하도록 냉장실이나 냉동실 등과 같은 수납 공간(20)을 형성하는 캐비넷(10)과, 냉장실과 냉동실을 개폐하는 도어(미도시)와, 냉매 사이클로 구성되어 수납된 식품을 저온 상태로 유지하는 기계부(미도시)로 구성된다.

여기서, 캐비넷(10)은 외형을 형성하는 외면과 수납 공간을 형성하는 내면 사이에 단열재가 충전되어 보냉 효과를 증대시킨다. 이를 위하여, 조립된 상태의 캐비넷의 내면(20)과 외면(10)의 사이에 폴리우레탄 발포액을 주입한 후 가열하여 발포시켜 형성된 폴리우레탄 발포폼(30)이 충전된다. 그러나, 폴리우레탄 발포폼(30)에는 열을 전달하는 공기가 함입되고 폴리우레탄 자체의 열전도 특성으로 인하여 단열 성능을 향상시키는 데 제약이 있었다.

따라서, 냉장고 내부의 수납 공간과 냉장고의 외기 사이에 열교환을 보다 차단하여 냉장 효율과 에너지 효율을 향상시키기 위하여, 도2에 도시된 바와 같이, 최근에는 캐비넷 외면(10)과 캐비넷 내면(20) 사이에 폴리우레탄 발포폼으로 형성 된 단열부(30) 이외에 진공 단열재(40)를 더 포함하여 구성된 개선된 형태의 단열 구조가 사용되기 시작되었다.

구체적으로는, 상기 진공 단열재(40)는, 도3 및 도4에 도시된 바와 같이, 유리 섬유로 직조된 패널이 적층되고 상기 패널의 사이가 진공으로 형성된 코어재(41)와, 코어재(41)의 진공을 유지하기 위하여 코어재(41)를 밀봉 감싸도록 형성된 밀봉 덮개(42)와, 단열 밀봉 덮개(42)를 투과하여 유입되는 가스 성분을 제거하여 충분한 기간 동안 진공 단열재로서의 단열 성능을 유지하도록 형성된 게터(getter, 43)를 포함하여 구성된다.

여기서, 도5에 도시된 바와 같이, 밀봉 덮개(42)는 외부의 충격에 견딜 수 있는 재질로 형성된 최외곽층(421) 및 보호층(422)과, 외부의 가스나 습기가 코어재(41)로 침투하는 것을 방지하도록 알루미늄 박판으로 형성된 가스 침투 방지층(423)과, 열융착되는 LLDPE 재질로 형성된 열봉합층(424)로 적층되어 형성된다.

따라서, 상기 진공 단열재(40)는, 진공 상태에서 코어재(41)를 밀봉 덮개(42)로 감싼 후에, 밀봉 덮개(42)의 하측면(42b)의 열봉합층(424)과 상측면(42a)의 열봉합층(424)을 상호 접착시킨 상태에서 열융착시킴으로써, 코어재(41)와 외부를 서로 격리시킬 수 있게 된다. 이 때, 외부로부터 코어재(41)를 보다 완전하게 격리시키도록, 덮개 필름(42)의 상하측면(42a,42b)는 어느 정도 긴 길이(L)로 열융착된다. 따라서, 코어재(41)의 측면으로부터 돌출된 봉합부(42a',42b'; 42')가 형성된다. 그리고, 이와 같이 형성된 진공 단열재(40)는 냉장고 캐비넷의 내부와 같은 위치에 도6에 도시된 형상으로 봉합부(42')를 접어 삽입 설치하게 된다.

그러나, 상기와 같이, 봉합부(42')를 접어 소정의 위치에 설치되면, 진공으로 형성되는 코어재(41)를 관통하는 방향(98)으로는 높은 단열 특성을 갖지만, 덮개 필름(42)의 내부에 열전도 계수가 코어재(41)에 비하여 수천배 내지 수만배가 높은 알루미늄 재질의 박판으로 형성된 가스침투 방지층(423)이 포함되어 있어, 덮개 필름(42)의 판면 방향(99)으로는 가스침투 방지층(423)을 통하여 열전달량이 증가하여 단열 특성이 악화되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 덮개 필름 내의 알루미늄 박판을 통하여 진공 단열재의 두께 방향을 통해 열전달됨에 따라 단열 성능이 저하되는 것을 방지하는 진공 단열재 및 이를 적용한 냉장고 캐비넷의 단열 구조를 제공함을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 밀봉 덮개를 따라 열전달량이 증가하는 것을 방지하는 수단을 저렴하고 간편하게 구현하는 것이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 코어재와; 상기 코어재를 감싸도록 형성되고, 상기 코어재를 외부와 격리시키기 위하여 일부분이 상호 봉합된 봉합부를 구비한 밀봉 덮개와; 상기 봉합부 사이에 상기 코어재로부터 연장 형성된 연장 단열부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 진공 단열재를 제공한다.

상기 봉합부 사이에 연장 형성된 연장 단열부를 구비함으로써, 상기 진공 단 열재를 냉장고 캐비넷의 단열재 용도로 그 안에 설치하기 위하여 상기 코어재로부터 돌출 형성된 봉합부를 접더라도, 진공 단열재의 두께 방향의 덮개 필름의 판면 방향으로의 열전달 경로를 길게 하는 것에 의하여 열전달률을 낮추어, 덮개 필름의 판면 방향을 따라 진공 단열재의 두께 방향으로 열전달되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

상기 연장 단열부는 진공으로 형성된 것이, 간단하고 저렴하게 제조할 수 있으므로 바람직하다.

이 때, 상기 연장 단열부는 그 두께가 0.1mm 내지 3mm 로 형성된다. 상기 연장 단열부의 두께가 0.1mm보다 작은 경우에는 덮개 필름 사이의 진공부를 통하여 전도 또는 복사에 의하여 열전달되어 단열 성능이 저하되고, 연장 단열부의 두께가 3mm 이상인 경우에는 소정의 위치에 설치하기 위하여 코어재의 측면으로부터 돌출된 봉합부를 접는 것이 어렵기 때문이다.

한편, 상기 연장 단열부는 상기 봉합부 길이(L)의 10% 내지 90%의 길이(L')로 형성된다. 연장 단열부의 길이(L')가 봉합부의 길이(L)에 비하여 10% 미만이면, 열전달 경로를 우회시키는 정도가 작아 단열 성능이 저하되며, 연장 단열부의 길이(L')가 봉합부(L)의 길이의 90% 이상이면, 열봉합부 자체의 봉합 능력이 저하되기 때문이다.

한편, 본 발명은, 강재로 형성된 냉장고 캐비넷의 외면과; 플라스틱 재질로 형성된 냉장고 캐비넷의 내면과; 상기 냉장고 캐비넷의 외면과 내면 사이에 위치한 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 진공 단열재를; 포함하여 구성된 것을 특 징으로 하는 냉장고 캐비넷의 단열 구조를 제공한다. 이 때, 상기 냉장고 캐비넷의 외면과 내면 사이에 발포폼으로 형성된 냉장고 단열부를 더 포함하여 구성될 수도 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도8 및 도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 단열재에 관한 것으로, 도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 단열재의 구성을 도시한 부분 단면도, 도9는 도8의 봉합부를 접은 형상을 도시한 도면이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 단열재(100)는 유리 섬유로 직조된 패널이 적층되고 상기 패널의 사이가 진공으로 형성된 코어재(110)와, 코어재(110)의 진공을 유지하기 위하여 코어재(110)를 밀봉 감싸도록 형성된 밀봉 덮개(120)와, 밀봉 덮개(120)가 봉합되는 봉합부(120')의 사이에 코어재(110)의 측면으로부터 연장 형성된 연장 단열부(130)와, 밀봉 덮개(120)를 투과하여 유입되는 가스 성분을 제거하여 충분한 기간 동안 진공 단열재로서의 단열 성능을 유지하도록 층상(層狀)으로 코어재(110) 사이에 삽설된 게터(미도시)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 코어재(110)는 가장 단열 특성이 우수한 것으로 알려져 있는 유리 섬유로 형성되며, 가급적 가는 유리 섬유로 직조된 패널이 적층되어 형성되어 높은 단열 효과를 얻을 수 있다.

상기 밀봉 덮개(120)는 진공 단열재(100)의 외면에 드러나도록 나일론 재질 로 형성된 최외곽층(미도시) 및 보호층(미도시)과, 보호층의 저면에 약 7㎛의 두께의 알루미늄 박막으로 적층된 가스 침투 방지층(미도시)과, 가스침투 방지층의 저면에 적층되고 코어재(110)와 접촉하는 열융착층(미도시)으로 구성된다. 여기서, 밀봉 덮개의 상세 구조는 도면에 도시되지는 않았으나, 최외곽층, 보호층, 가스침투 방지층, 열융착층은 각각 도5의 도면 부호 421, 422, 423, 424에 대응한다.

여기서, 최외곽층과 보호층은 진공 단열재(100)의 제작 공정이나 설치 중에 발생되는 외부의 충격에 파손되는 것을 방지하는 역할을 하며, 가스침투 방지층은 외부의 가스나 습기가 코어재(110)의 내부로 침투하는 것을 방지하는 역할을 하고, 열융착층은 열에 의하여 봉합되어 760torr의 외부와 0.001 torr이하의 진공 상태의 코어재를 서로 격리시키는 역할을 한다.

상기 연장 단열부(130)는 덮개 필름(120)의 열융착층의 사이에 진공으로 0.1mm 내지 3mm 정도의 두께로 형성된다. 이를 위하여, 일측단부가 개방단으로 형성된 덮개 필름(120)와 코어재(110)를 진공 챔버에 넣은 상태에서, 마주보는 덮개 필름(120) 내측의 열융착층(도4의 도면부호 42a, 42b의 안쪽면에 대응함) 가운데 연장 단열부(130)를 형성하고자 하는 부분을 제외하고 열을 가한다. 이를 통하여, 열이 가해진 열융착층은 서로 밀착되어 접착되고, 열이 가해지지 않은 부분은 서로 밀착되지 않은 진공 상태로 연장 단열부(130)를 형성하게 된다. 이 때, 연장 단열부(130)의 두께를 의도적으로 정교하게 조절하기 위하여, 덮개 필름(120)에 소정의 단차를 갖는 홈(groove)이 형성되고, 홈이 형성되지 않은 영역에만 열을 가하여 열융착층을 접합시킬 수도 있다. 이로써, 연장 단열부(130)의 두께를 홈의 깊이에 해 당하는 깊이로 형성할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 단열재(100)는, 냉장고 캐비넷과 같은 곳에 설치하기 위하여, 도9에 도시된 바와 같이, 코어재(110)의 측면으로부터 돌출 형성된 봉합부(120')를 접더라도, 코어재(110)의 측면으로부터 돌출 형성된 연장 단열부(130)에 의하여 열전달 경로가 차단되므로, 도면 부호 199로 표시된 방향으로 우회하지 않으면 진공 단열재(100)의 두께 방향을 관통하여 열이 전달되지 않는다. 따라서, 덮개 필름 내의 알루미늄으로 형성된 가스침투 방지층에도 불구하고, 덮개 필름(120)의 판면 방향을 따라 열이 전달되는 것을 최소화시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 일 실시예로서, 덮개 필름(120)의 봉합부(120') 사이에 형성되는 연장 단열부(130)가 진공 상태로 형성되는 것으로 예시하였으나, 본 발명의 범주는 이에 한정되는 것이 아니고, 연장 단열부(130)가 단열 성능이 우수한 재질이 삽입되거나, 단열 성능이 우수한 가스로 충전되는 것을 포함한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절히 변경 가능한 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 코어재와, 상기 코어재를 감싸도록 형성되고 상기 코어재를 외부와 격리시키기 위하여 일부분이 상호 봉합된 봉합부를 구비한 밀봉 덮개와, 상기 봉합부 사이에 상기 코어재로부터 연장 형성된 연장 단열부를 포함하여, 상기 진공 단열재를 냉장고 캐비넷의 단열재 용도로 그 안에 설치하기 위하여 상기 코어재로부터 돌출 형성된 봉합부를 접더라도, 진공 단열재의 두께 방향의 덮개 필름의 판면 방향으로의 열전달 경로를 길게 하는 것에 의하여 열전달률을 낮추어, 진공 단열재의 두께 방향으로의 단열 성능이 향상된 진공 단열재 및 이를 이용한 냉장고 캐비넷의 단열 구조를 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기 연장 단열부가 얇은 두께의 진공으로 형성되도록 하여, 단열 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 취급의 불편함을 야기하지도 않는 진공 단열재를 제공한다.

Claims (5)

1. 코어재와;

   상기 코어재를 감싸도록 형성되며, 일부분이 상호 봉합된 봉합부를 구비한 밀봉 덮개와;

   상기 코어재로부터 상기 봉합부 사이까지 연장되며, 진공으로 형성된 연장 단열부를;

   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 연장 단열부는 그 두께가 0.1mm 내지 3mm 로 형성된 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 연장 단열부는 상기 봉합부 길이(L)의 10% 내지 90%의 길이(L')로 형성된 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
5. 강재로 형성된 냉장고 캐비넷의 외면과;

   플라스틱 재질로 형성된 냉장고 캐비넷의 내면과;

   상기 냉장고 캐비넷의 외면과 내면 사이에 위치한 제1항 또는 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 따른 진공 단열재를;

   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 냉장고 캐비넷의 단열 구조.

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