KR100950834B1

KR100950834B1 - 진공 단열재, 진공 단열재를 이용한 급탕 기기 및 전기식수가열 기기

Info

Publication number: KR100950834B1
Application number: KR1020070016488A
Authority: KR
Inventors: 와따루 에찌고야; 구니나리 아라끼; 가쯔미 후꾸다; 도시미쯔 쯔루가; 다이고로오 가모또
Original assignee: 히타치 어플라이언스 가부시키가이샤
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2007-02-16
Publication date: 2010-04-02
Also published as: JP2007263335A; KR20070098486A; JP4671897B2; CN101046271B; CN101046271A

Abstract

본 발명의 과제는 고온 환경하에 있어서도 높은 단열 성능을 유지 가능한 진공 단열재를 제공하는 것이다. 또한, 높은 단열 성능을 갖는 급탕 기기를 제공하는 것이다.

무기 섬유 집합체로 이루어지는 코어재(51)와, 표면 보호층과 가스 배리어층과 열용착층을 갖는 외포재(52)와, 코어재(51) 및 외포재(52)의 수분이나 가스 성분을 흡착하는 흡착제(53)를 구비한 진공 단열재에 있어서, 외포재(52)의 가스 배리어층이 적어도 2층의 금속층의 금속면이 마주보도록 적층되어, 제1 가스 배리어층, 제2 가스 배리어층으로 하고, 열용착층으로서 융점 150 ℃ 이상의 수지 필름을 사용함으로써, 고온 환경하에 있어서도 장기간에 걸쳐서 단열 성능을 유지할 수 있다.

외포재, 코어재, 가스 배리어층, 흡착제, 열용착층, 진공 단열재

Description

진공 단열재, 진공 단열재를 이용한 급탕 기기 및 전기식 수가열 기기 {VACUUM HEAT INSULATING MATERIAL, HOT WATER SUPPLY APPARATUS USING VACUUM HEAT INSULATING MATERIAL, AND ELECTRIC WATER HEATING APPARATUS}

도1은 진공 단열재의 단면도.

도2는 외포재 필름의 확대 설명도.

도3은 외포재 필름의 확대 설명도.

도4는 열전도율을 측정하는 진공 단열재를 도시하는 단면도.

도5는 진공 단열재를 구비한 열펌프 급탕기의 저탕 탱크부의 설명도.

도6은 도5의 A-A 단면도.

도7은 진공 단열재를 구비한 전기 포트의 설명도.

도8은 도7의 B-B 단면도.

도9는 종래의 진공 단열재 적용 제품의 진공 단열재 배치부의 단면도.

도10은 도9에 있어서의 고온측 필름의 일반적인 구성을 도시하는 단면도.

도11은 도9에 있어서의 저온측 필름의 일반적인 구성을 도시하는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 진공 단열재

52 : 외포재

53 : 흡착제

56 : 제1 가스 배리어층

56a : 수지 필름

56b : 금속 증착층

57, 59 : 제2 가스 배리어층

58 : 열용착층

59a : 수지 필름

59b : 금속 증착층과 수지 코팅층으로 이루어지는 층

200 : 저탕 탱크

201 : 열 교환기

301 내지 304, 501, 502 : 진공 단열재

310 : 진공 단열재 단부

400 : 전기 포트

401 : 저수 용기

402 : 덮개부

[문헌 1] 일본 특허 공개 평11-309069호 공보

[문헌 2] 일본 특허 공개 제2001-8828호 공보

본 발명은 진공 단열재, 진공 단열재를 이용한 급탕 기기 및 전기식 수가열 기기에 관한 것이다.

최근, 지구 온난화에 대한 관점에서 가전 기기에 있어서 소비 전력량 삭감의 필요성이 요구되고 있다. 예를 들어 냉장고는 가전품 중에서 소비 전력량을 높이는 제품이고, 냉장고의 소비 전력량 삭감은 지구 온난화 대책으로서 필요 불가결한 상황에 있다. 이와 같은 상황하에, 진공 단열재를 채용한 냉장고가 제품화되어, 외부와의 불필요한 열의 교환을 억제하여 단열 효율을 현저히 향상시키고 있다.

현재의 진공 단열재의 주된 적용 분야로서는, 냉장고를 비롯하여, 극저온 프리저, 수송용 보냉 상자(保冷箱), 보냉 컨테이너 등의 비교적 온도대가 낮은 제품이 중심이 되고 있다. 그러나, 진공 단열재는 단열 성능이 양호하기 때문에, 최근에는 욕조나 자동 판매기 등의 비교적 온도대가 높은 제품에의 적용도 검토되기 시작하고 있다.

이와 같은 비교적 온도가 높은 제품 분야에의 적용을 위해서는, 진공 단열재를 구성하는 재료가 그 온도대에 있어서 충분히 견딜 수 있는 것이 요구된다. 진공 단열재에 사용되고 있는 외포재의 내열 온도도 그 일례이며, 종래예로서는 문헌 1 및 2에 개시하는 것이 있다.

(종래기술 1)

문헌 1에 개시되는 진공 단열재는, 전기 수가열기에 진공 단열재를 적용한 예이지만, 코어재를 배치한 내열성의 라미네이트 필름 사이를 진공으로 밀봉한 진 공 단열재의 라미네이트 필름이 밀봉층과 가스 배리어층과 보호층으로 이루어지고, 열 밀봉 부분을 전기 수가열기의 외측 근방이 되도록 절곡하여 배치한 것이다. 전기 수가열기는 100 ℃ 정도까지 온도가 오르기 때문에, 종래부터 임의의 우레탄 등의 유기계 단열재는 열화되어 단열성이 매우 악화되는 문제가 있다. 문헌 1의 진공 단열재는 이들을 해결하기 위해, 상기 구성의 외포재에서 밀봉층에 무연신 폴리프로필렌을 이용하고 있다. 이를 이용함으로써 내열성을 갖도록 구성되고, 열 밀봉 부분을 수가열기의 외측 근방이 되도록 하여 열 밀봉부로부터의 열화를 억제하는 구성으로 하고 있다.

(종래기술 2)

또한, 문헌 2에 개시되는 전기 수가열기의 예는, 저수 용기 외주에 진공 단열재를 설치하여 보온 전력을 매우 적게 한 것이다. 이는, 진공 단열재를 구성하는 적층 필름 중 가스 배리어층에 있어서, 고온이 되는 측에 금속박을 이용하고, 저온측은 증착층을 이용하는 것으로, 고온측은 100 ℃ 정도의 온도에 있어서 가스 배리어성이 양호하여 진공 상태를 유지할 수 있어, 단열성을 장기간 유지할 수 있다. 또한, 저온측에서는 증착층을 이용함으로써, 금속박을 거쳐서 유입하는 열을 억제하여 진공 단열재 전체의 성능을 향상시킨 것으로, 소비 전력량을 낮게 하고 있다.

문헌 1에 개시되는 진공 단열재는, 가스 배리어성과 내열성의 향상을 위해 각각 알루미늄박과 무연신 폴리프로필렌을 이용하지만, 6 ㎛ 등의 두께가 얇은 알 루미늄박에는 핀 홀이 보여 이에 의한 가스 배리어성의 악화가 우려된다. 또한, 무연신 폴리프로필렌을 이용한 것에 의한 가스 배리어성의 악화에 대해 구체적인 대처 방법의 제시가 없어, 신뢰성의 면에서 문제가 있는 구성으로 되어 있다.

또한, 문헌 2에 개시되는 진공 단열재는, 고온측에 금속박층, 저온측에 증착층을 이용함으로써, 증착층을 거쳐서 유입되는 열(열교)을 억제하고 있지만, 증착층은 금속박에 비교하여 가스 배리어성이 떨어지기 때문에, 저온측의 증착층으로부터의 가스 침입량이 커져 버린다. 즉, 신뢰성의 면에서 과제가 있었다.

또한, 고온 환경하에서의 사용에 있어서의 새로운 문제로서, 라미네이트 필름으로부터 발생하는 유기계 가스의 영향이 있다. 발명자들의 실험에 따르면, 2액 경화형의 우레탄계 등의 접착제를 사용하여 라미네이트된 필름은 80 ℃ 정도로 승온하였을 때부터 메틸알코올, 에틸아세테이트, 톨루엔, 스틸렌 등의 용제계의 가스가 탈리하는 것을 확인하였다. 이에 의해, 성분이나 분해에 의해 생성되는 성분 등의 유기 가스 성분이 탈리하는 현상이 발생한다. 알루미늄박 등의 가스 배리어성이 높은 재료가 있는 경우, 내측층에서 발생한 가스가 외층측으로 빠져나오기 어렵기 때문에, 내장측인 열용착층을 투과해 버린다. 냉장고 등 저온 환경하에서 종래부터 일반적으로 사용되고 있는 수분ㆍ가스 흡착제는 이들 유기 용제계 가스를 흡착할 수 없기 때문에 , 진공 단열재의 진공도를 유지할 수 없다. 따라서, 결과적으로 단열 성능의 열화를 초래하게 된다.

흡착제에 대해서는, 문헌 1 및 2에 기재가 없고, 이들 문제에 대해서는 고려되고 있지 않다.

이하에 종래의 진공 단열재의 일례를 도9, 도10에 의해 설명한다.

도9는 진공 단열재를 적용한 제품의 진공 단열재 배치부의 단면도이고, 도면에서는 편의상「고온측」과「저온측」의 표현으로 온도차를 기재하고 있다. 도10, 도11은 각각 고온측에 배치하는 필름(12a)의 구성 단면, 저온측에 배치하는 필름(12b)의 구성 단면의 일례를 나타낸다.

도9에 도시하는 바와 같이, 일반적으로 진공 단열재(10)는 코어재(11)와 외포재(12)로 구성되고, 고온측 벽재(20)에 접착제(도시하지 않음) 등으로 부착되고, 공간(25)을 사이에 두고 저온측 벽재(21)로 단열 부분을 구성하고 있다. 또한, 내부의 진공도의 유지를 위해 흡착제가 이용된다. 공간(25)은 경질 우레탄폼이나 다른 단열재인 경우도 있다.

이 중에서 외포재(12)의 고온측에 배치하는 필름의 구성은 도10에 도시한 바와 같이 표면 보호층(14)과 가스 배리어층(15 및 16)과 열용착층(17)을 구비하여 구성되고, 일반적으로 고온 환경하에서 가스 배리어성이 악화되지 않도록 가스 배리어층(16)에 알루미늄박을 이용하는 케이스가 많다.

또한, 외포재(12)의 저온측에 배치하는 필름의 구성으로서는, 도11에 도시한 바와 같이 가스 배리어층(18)으로서 수지 필름을 기재(基材)로 알루미늄 증착을 하는 경우가 있는 다른 도10의 고온측과 같은 구성이다.

고온측에 있어서는 알루미늄박의 핀 홀의 영향이 우려되고, 저온측에 있어서는 알루미늄 증착층이 원래 알루미늄박보다도 가스 배리어성이 떨어져, 어느 쪽의 구성에 있어서도 가스 배리어성이 저하되기 쉬운 것이었다. 또한, 고온측의 영향 에 의해 외포재(12)의 라미네이트 부분으로부터 접착제나 용제 등으로부터 유기 가스 성분이 발생하지만, 이것을 고려한 것은 아니었다.

본 발명은 상기 과제에 비추어 이루어진 것으로, 고온 환경하에 있어서도 높은 단열 성능을 유지 가능한 진공 단열재를 제공하는 것, 또는 높은 단열 성능을 갖는 급탕 기기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 구성이 갖고 있었던 문제와, 고온하에서 발생하는 새로운 문제에 대해 해결하고자 하는 것이며, 적어도 무기 섬유 중합체로 이루어지는 코어재와, 표면 보호층과 가스 배리어층과 열용착층을 갖는 외포재와, 상기 코어재 및 상기 외포재의 수분이나 가스 성분을 흡착하는 흡착제를 구비한 진공 단열재에 있어서, 상기 외포재의 가스 배리어층이 적어도 2층의 금속층의 금속면이 마주보도록 라미네이트되고, 열용착층으로서 융점 150 ℃ 이상의 수지 필름을 라미네이트한 것을 특징으로 하는 진공 단열재로 함으로써, 외포재의 가스 배리어층을 구성하는 금속층이 서로의 핀 홀에 의한 가스 배리어성 악화 요인을 보충하는 구성과, 열용착층의 고융점화에 의해 110 ℃ 정도까지의 고온하에서 사용이 가능하고, 사용 온도 영역과 가스 배리어성을 대폭으로 개선할 수 있다.

또한, 본 발명의 진공 단열재는 무기 섬유 중합체로 이루어지는 코어재와, 표면 보호층과 가스 배리어층 및 열용착층을 갖는 외포재와, 상기 코어재를 두께 방향으로 압축 상태로 유지하는 내포재와, 상기 코어재나 외포재 및 내포재의 수분이나 가스 성분을 흡착하는 흡착제를 구비한 진공 단열재에 있어서, 상기 외포재의 가스 배리어층이 접착층을 사이에 두고 적어도 2층의 금속부를 갖는 제1 및 제2 가스 배리어층을 갖고, 상기 제1 가스 배리어층이 수지 필름 기재의 한면에 금속막을 성막한 필름으로 이루어지고, 상기 제2 가스 배리어층이 금속박이나 수지 필름 기재의 한면에 금속막을 성막한 필름에, 금속막 상에 가스 배리어성의 수지를 코팅된 필름으로 하고, 각각 수지 필름층/금속막/접착층/금속박, 수지 필름층/금속막/가스 배리어성 수지 코팅층/접착층/금속막/수지 필름층의 조합으로 라미네이트한 것이고, 상기 가스 배리어층의 최내층이 되는 측에 열용착층으로서 융점 150 ℃ 이상의 수지 필름을 상기 가스 배리어층의 외층이 되는 측에 상기 열용착층보다도 융점이 높은 수지 필름을 표면 보호층으로서 라미네이트한 것을 외포재로 하고, 또한 상기 코어재가 바인더를 포함하지 않고 두께 방향으로 복원성을 갖고, 상기 흡착제가 코어재의 표면 또는 두께 방향에 대해 비스듬히 절입되어 설치된 수납부에 수납되고, 상기 수납부의 개구가 서로 겹쳐져 좁혀지는 것을 특징으로 하고 있으므로, 외부로부터의 가스나 수분의 침입을 방지할 수 있다.

또한, 상기 흡착제로서 적어도 소수성 흡착제를 이용함으로써, 고온 분위기하에 있어서도 유기계 가스를 흡착할 수 있으므로, 단열 성능의 열화를 억제하고 장기간에 걸쳐서 진공도를 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 진공 단열재는 상기 어느 하나의 구성을 구비한 진공 단열재에 있어서, 상기 외포재가 제1 및 제2 가스 배리어층으로 이루어지고, 상기 제1 가스 배리어층으로서, 폴리아미드 수지 필름(PA), 에틸렌비닐알코올 공중합체 수지 필름(EV0H), 폴리비닐알코올 수지 필름(PVA), 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 필 름(PET) 중 어느 하나의 수지 필름을 기재로 하여, 그 한면에 알루미늄(AL), 스테인레스(SUS) 중 어느 하나의 금속을 성막한 것을, 상기 제2 가스 배리어층으로서, 알루미늄박(AL), 스테인레스박(SUS), 철박(Fe) 중 어느 하나의 금속박을 이용하여, 상기 제1 및 제2 가스 배리어층의 금속층끼리가 서로 마주보도록 부착한 라미네이트 필름과, 열용착층으로서 무연신 폴리프로필렌 수지 필름(CPP)이나 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지 필름(PBT) 중 어느 하나를 이용하고, 또한 표면 보호층이 열용착층보다도 융점이 높은 수지 필름으로 한 다층 라미네이트 구성으로 함으로써, 금속박 특유의 핀 홀을 금속막이 직접 막는 구성으로 하였으므로, 가스 배리어성이 높아 외부로부터의 가스나 수분의 침입을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 진공 단열재는 상기 어느 하나의 구성을 구비한 진공 단열재에 있어서, 상기 외포재가 제1 및 제2 가스 배리어 층으로 이루어지고, 상기 제1 가스 배리어층으로서, 폴리아미드 수지 필름(PA), 에틸렌비닐알코올 공중합체 수지 필름(EV0H), 폴리비닐알코올 수지 필름(PVA), 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 필름(PET) 중 어느 하나의 수지 필름을 기재로 하여, 그 한면에 알루미늄(AL), 스테인레스(SUS) 중 어느 하나의 금속을 성막한 것을, 상기 제2 가스 배리어층으로서, 에틸렌비닐알코올 공중합체 수지 필름(EVOH), 폴리비닐알코올 수지 필름(PVA), 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 필름(PET) 중 어느 하나의 수지 필름을 기재로 하여, 그 한면에 알루미늄(AL), 스테인레스(SUS) 중 어느 하나의 금속을 성막한 후에 수지계의 코팅층을 형성하고, 이 수지계 코팅층을 사이에 두고 2층의 금속막이 서로 마주보도록 부착한 라미네이트 필름이며, 열용착층으로서 무연신 폴리프로필렌 수 지 필름(CPP), 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지 필름(PBT) 중 어느 하나를 이용하고, 또한 표면 보호층이 열용착층보다도 융점이 높은 수지 필름으로 한 다층 라미네이트 구성으로 함으로써, 외포재의 열교(heat bridge)의 저감과, 수지 코팅층을 2개의 금속막으로 샌드위치한 구성에 의한 가스 배리어성의 향상과, 고성능과 장기 신뢰성을 양립할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 어느 하나의 구성을 구비한 진공 단열재에 있어서, 상기 소수성 흡착제로서, SiO₂/A1₂O₃ 비가 20 이상이고, 불연성인 하이실리카제올라이트를 이용함으로써, 톨루엔, 메탄올 등의 분자 직경이 작고, 비등점이 비교적 낮은 유기 용제계의 가스를 우선적으로 흡착할 수 있다.

또한, 급탕 기기에 있어서의 본 발명은 상기 어느 하나의 진공 단열재를, 적어도 저탕 탱크를 구비한 전기식, 열펌프식 등의 급탕 기기에 있어서, 상기 저탕 탱크의 외주에 따르도록 원호 형상으로 구부려 배치하고, 상기 원호 단부의 단열이 적어도 2중으로 배치된 것을 특징으로 하고 있고, 내열성과 가스 배리어성을 향상시킨 진공 단열재를 간극 없이 배치함으로써 열누설량을 저감시켜 장기간 단열 성능을 유지할 수 있다.

또한, 적어도 수가열 기능과 보온 기능을 갖고, 외곽 용기와 저수용 용기 및 덮개부로 구성된 전기식 수가열 기기에 있어서의 본 발명은 상기 어느 하나의 진공 단열재를 상기 저수용 용기의 외주에 따르도록 구부려 배치하고, 상기 진공 단열재의 굽힘 방향의 단부가 2중으로 배치된 것을 특징으로 하여, 저수 용기로부터의 열 누설을 저감시키고 있다.

이하, 본 발명의 복수의 실시예에 대해 이하 도1 내지 도3을 이용하여 설명한다. 도1은 본 발명의 실시예에 있어서의 진공 단열재의 단면도이며, 도2와 도3은 도1에 있어서의 외포재(52)의 필름 적층 구성의 차이를 설명하기 위한 확대 단면도이다.

도1, 도2에 있어서, 진공 단열재(50)는 무기 섬유 중합체로 이루어지는 코어재(51)와, 표면 보호층(55), 제1 가스 배리어층(56), 제2 가스 배리어층(57) 및 열용착층(58)의 4층을 2액 경화형 우레탄계 등의 접착제(도시하지 않음)에 의해 드라이 라미네이트하여 구성된 외포재(52), 흡착제(53) 및 코어재(51)와 흡착제(53)를 내포하는 내포재(54)로 구성하는 것이다.

여기서 이용하는 무기 섬유 중합체로 이루어지는 코어재(51)는 글래스 섬유(글라스울, 글래스 파이버), 실리카 섬유, 알루미나 섬유, 실리카알루미나 섬유, 세라믹 섬유 등 무기 섬유 중합체가 적합하지만, 특별히 한정되는 것은 아니다.

또한, 외포재(52)의 가스 배리어성은 가스 배리어층(56, 57)을 조합하여 확보되지만, 여기서는 가스 배리어성을 강화하기 위해 제1 가스 배리어층(56)과 제2 가스 배리어층(57)의 양방에 금속층을 형성하였다. 이들 가스 배리어층의 금속층은 금속박이나 수지 필름을 기재로 금속막을 성막한 것을 이용하고 있다. 금속박은 알루미늄박, 스테인레스박, 철박, 구리박, 티타늄박 등 특별히 한정되는 것은 아니다.

금속막의 성막 방법은, 진공 증착, 스퍼터링, 이온 플레이팅 등 막두께가 300 내지 1000 Å의 범위 내이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 또한, 접착제(도시하지 않음)에 대해서도 특정한 부위를 제외하고 특별히 한정하는 것은 아니며, 압출 라미네이트나, 열 라미네이트 등의 접착제 없이도 사용할 수 있다.

흡착제(53)에 대해서는, 진공 단열재(50)가 고온 분위기에서 사용되는 경우에는, 소수성 흡착제를 이용함으로써 외포재(52)의 라미네이트 필름이나 라미네이트용 접착제 및 라미네이트시에 사용한 용제계의 잔류물 등으로부터 발생하는 유기 가스 성분을 우선적으로 흡착할 수 있으므로, 보다 장기간 단열 성능을 유지할 수 있는 것이다.

도3은 도2와 다른 외포재의 구성이며, 제2 가스 배리어층(59)의 금속 증착층의 증착면 상에 수지재를 코팅하고 있다. 구체적으로는 각 실시예의 기재에 있어서 설명한다.

이하, 본 발명에 있어서의 실시예를 상세하게 설명하지만, 각 실시예에 있어서의 동일 부호는 동일물 또는 상당물을 나타내고, 각 실시예의 설명에서 서술하는 점 이외에 대해서는 제1 실시예와 기본적으로는 동일하므로 중복되는 설명을 생략한다.

[표1]

	외포재 필름 구성	흡착제	열전도율(W/ㆍmk)		외관 등의 변화 유무
	외포재 필름 구성	흡착제	초기	5년 상당 경과 후	외관 등의 변화 유무
제1 실시예	ONY/PETvm/AL/CPP	A	0.0022	0.0064	변화 없음
제2 실시예	ONY/PETvm/AL/CPP	B	0.0021	0.0068	변화 없음
제3 실시예	ONY/PETvm/AL/CPP	A + C	0.0022	0.0059	변화 없음
제4 실시예	ONY/PETvm/AL/CPP	B + C	0.0020	0.0058	변화 없음
제5 실시예	ONY/PETvm/emEVOH/CPP	A + C	0.0022	0.0079	변화 없음
제6 실시예	PET/ONYvm/AL/PBT	A + C	0.0023	0.0053	변화 없음
제1 비교예	ONY/PET/AL/HDPE	A	0.0020	0.0098	열용착층이 가볍게 용착
제2 비교예	ONY/PETvm/vmEVOH/HDPE	A	0.0018	0.0152	열용착층이 가볍게 용착
제3 비교예	ONY/PET/AL/CPP	A	0.0026	0.109	변화 없음
제4 비교예	ONY/vmPET/AL/CPP	A	0.0021	0.0074	변화 없음

[표기의 설명]

ONY : 폴리아미드 필름 A : 친수성 합성 제올라이트

PET : 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 B : 산화칼슘

AL : 알루미늄박 C : 소수성 합성 제올라이트

CPP : 무연신 폴리프로필렌 필름

EVOH : 에틸렌비닐알코올 공중합체 수지 필름

PBT : 폴리부틸렌테레프탈레이트 필름(열증착 가능한 다층품)

HDPE : 고밀도 폴리에틸렌필름

vm : 알루미늄 증착

em : 알루미늄 증착 + 수지 코팅

표1은 먼저 설명하는 제1 내지 제6 실시예와 제1 내지 제4 비교예의 개요를 나타낸 것이다. 각 예에 있어서, 각각의 외포재의 필름 구성 및 흡착제에 대해 초기의 열전도율 및 5년 상당 경과 후의 열전도율을 측정하고, 또한 외관 등의 변형 상태에 대해 관찰하였다.

(제1 실시예)

제1 실시예는 도1에 도시하는 진공 단열재(50)에 있어서, 외포재(52)의 필름 구성을 도2에 도시한 바와 같이 구성한 것이다. 코어재(51)에는 평균 섬유 직경 4 ㎛의 바인더를 포함하지 않는 글라스울 적층체를 이용하였다.

제1 실시예의 외포재(52)의 구체적 구성을 나타낸다. 최외층인 표면 보호층(55)에는 폴리아미드 필름(ONY)을 이용하고, 표면 보호층(55)보다 내측에 형성되는 제1 가스 배리어층(56)은 수지 필름(56a)으로서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 금속 증착층(56b)으로서 알루미늄을 400 내지 500 Å의 두께로 증착한 것으로 하였다. 또한, 제2 가스 배리어층(57)은 두께 6 ㎛의 철 함유 알루미늄박(AL)으로 하였다. 그리고, 제1 가스 배리어층(56)의 알루미늄 증착면과 제2 가스 배리어층(57)의 알루미늄박을 마주보며 부착하는 구성으로 하였다. 금속 증착층과 금속박층과의 부착에는 열용착층(58)보다도 융점이 높은 접착제를 이용하는 것으로 하였다. 열용착층(58)에는 무연신 폴리프로필렌 필름을 이용하고, 외포재(52) 전체적으로 내열 온도를 향상시켰다.

코어재(51)의 내부에 수납되는 흡착제(53)에는 평균 세공 직경 9 Å의 친수성 합성 제올라이트를 이용하였다. 친수성 합성 제올라이트는 물리 흡착제이며 세공 직경보다도 작은 분자 직경의 가스를 흡착한다. 또한, 외포재(52)와 코어재(51) 사이에는 내포재(54)를 구비하고, 외포재(52)보다 내측에서 코어재(51)를 둘러싸고 있지만, 내포재(54)는 이용하지 않아도 지장이 없다. 외포재(52)는 코어재(51)와 흡착제(53)를 내포재(54)에 내포된 상태에서 외측으로부터 덮고 있다.

외포재(52)의 가스 배리어성은 알루미늄박에 의한 금속박층과 알루미늄 증착에 의한 금속 증착층을 조합하여 이용함으로써, 금속 증착층이 금속박에 특유의 핀 홀을 막고, 결과적으로 가스 배리어성을 강화할 수 있다. 외포재(52)의 필름 각층간의 접착은 2액 경화 타입의 폴리에스테르형 우레탄계 접착제를 이용하였지만, 증착층과 박층으로 이루어지는 2개의 금속층간을 접착하는 것을 제외하고, 특별히 한정되는 것은 아니다. 또, 접착제에 대해서는 이후에 설명을 부가한다.

진공 단열재(50)는 글라스울 적층체로 이루어지는 코어재(51)를 230 ℃에서 일정 시간 건조시키고, 코어재(51)의 두께 방향에 대해 경사의 절입을 형성하여 흡착제(53)를 투입하고, 이를 내포재(54)에 넣고, 내포재(54)과 함께 코어재(51)의 두께 방향으로 압축하여 내부를 탈기하여 일단 밀봉한다. 이를 건조 처리한 외포재(52)에 투입하고, 내포재(54)의 일단부를 절단하여 개방한 상태에서, 진공도 2.2 ㎩ 이하로 일정 시간 유지 후, 외포재(52)의 일단부를 열용착하여 얻을 수 있다.

흡착제(53)는 복원성을 갖는 코어재(51)에 형성된 경사의 절입 내에 수납되게 되므로, 진공화 후에는 개구가 서로 겹쳐져 좁아지고, 코어재(51) 내부에서 산란 등 하는 일이 없다. 또한, 코어재(51)에 바인더를 이용하고 있지 않으므로, 외포재(52)의 내부의 가스 성분이나 수분을 흡착할 때에 코어재(51)의 존재가 흡착의 저항이 되는 일도 없다.

접착제에 대해 더 덧붙인다. 본 실시예에서는 열용착층(58)이 용착함으로써 외포재(52) 내부의 진공도를 유지하고 있고, 열용착층(58)의 융점은 당연히 진공 단열재가 사용되는 온도(예를 들어 급탕기에서는 110 ℃)보다도 높다. 또한, 열용 착층(58)을 용착하기 위한 열원의 온도는 열용착층(58)의 융점보다도 당연히 높다.

금속층간을 부착하기 위한 접착제는 상술한 바와 같이 열용착층(58)의 융점보다도 높을 뿐만 아니라, 용착 온도보다도 높은 것을 이용하는 것이 필요해진다. 이 때, 제조 공정에 있어서 열용착층(58)을 열용착할 때에도 금속층간의 접착이 떨어질 일은 없어, 높은 가스 배리어성을 유지할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 금속박층과 금속 증착층 사이의 접착에는 열경화성 수지로 이루어지는 접착제를 이용하였다. 열경화성 수지라 함은, 가열하면 고화되는 수지이고, 열경화성의 재료는 한번 경화하면 재가열해도 연화되지 않아, 높은 온도 환경에서 사용되는 경우에 적합하다. 구체적으로는, 폴리에스테르폴리올계/폴리이소시아네이트의 우레탄계 접착제이다. 이 접착제는 폴리에스테르폴리올과 폴리이소시아네이트를 반응시킴으로써 우레탄 결합을 생성하여 접착을 행한다. 즉, 생성된 접착막은 우레탄 결합이 형성된다. 따라서, 폴리우레탄계 접착제 타입 폴리에스테르계의 접착제라고 할 수 있다.

이와 같은 접착제는 임의의 온도에서 우레탄 결합이 끊어지는 경우가 있다. 본 실시예에 있어서의 접착제는, 미시적으로는 200 ℃정도부터 일부의 우레탄 결합이 끊어지기 시작한다고 되어 있지만, 접착이 박리될 정도는 아니다. 실제의 열용착에 필요한 시간은 1 내지 2초 정도이고, 또한 열용착층의 융점은 약 160 ℃이므로, 외포재(52)를 열용착해도 접착이 박리되는 일은 없다.

실제로, 열용착시의 열원의 온도를 180 내지 200 ℃로 하여 외포재(52)를 열용착한 경우에도, 접착이 박리되는 일은 없었다. 또한, 200 ℃ 이상의 열원 온도 에 대해, 1분간의 열용착 동작을 실시한 경우에도 접착층에 열화는 관측되지 않았다.

또한, 소위 열교는 외포재(52)의 각 구성 중에서도, 특히 금속층이 갖는 높은 열전도율에 기인하고 있다. 즉, 실제 사용 태양에 있어서는, 금속층(제1 실시예에서는 알루미늄박과 알루미늄 증착막)의 온도가 높아지기 쉬운 경향이 있다. 따라서, 양 금속층간의 접착은 타층간의 접착과 비교하여 떨어지기 쉬워진다.

본 실시예에서는 상술한 열경화성 수지로 이루어지는 접착제를 사용하고 있으므로, 사용이 장기간에 걸쳐서도 높은 가스 배리어성을 유지할 수 있다. 또한, 열경화성 수지로 이루어지는 접착제를 이용하지 않아도, 열용착층의 융점 및 열용착 온도(열원 온도)보다도 높은 융점을 갖는 접착제를 이용해도 같은 효과를 기대할 수 있다.

이와 같이 하여 얻어진 진공 단열재(50)의 단열 성능을 나타내는 열전도율은 에이꼬오세이끼(가부시끼가이샤)제의 열전도율 측정 장치(AUTO-Λ)로 평균 온도 24 ℃에서 측정하였다. 측정 대상의 진공 단열재(50)에 대해 도4를 이용하여 설명한다. 도4는 열전도율을 측정하는 진공 단열재(50)를 도시하는 단면도이다. 도1에 도시한 예와 마찬가지로, 코어재(51)를 외포재(52)로 덮고, 내부를 감압한 상태에서 밀봉한 것으로 하고 있다. 파선으로 둘러싸인 부분은 외포재(52)의 귀부(52a)이다. 이와 같이, 외포재(52)의 주연부에는 귀부(52a)가 존재하고 있고, 실제 사용 태양에 있어서는 절곡되어 사용되는 경우가 많지만(도1 참조), 도4에 도시한 바와 같이 귀부(52a)를 절곡하지 않는 상태에서 열전도율을 측정하였다.

열전도율을 측정한 결과, 초기치로 0.0022(W/mㆍK)로 양호한 값을 나타냈다. 또한, 고온 환경하에서의 사용에 있어서의 단열 성능의 열화에 대해서는, 최고 사용 온도를 110 ℃로 하여, 일정한 사용 조건을 고려한 5년 상당 경과 후의 열전도율치로 비교하였다. 본 실시예에 있어서의 5년 상당 경과 후의 열전도율치는 0.0064(W/mㆍK)로, 충분한 단열 성능이 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 진공 단열재(50)의 외관적 변화는 특별히 없었다.

(제2 실시예)

제2 실시예는 흡착제(53)를 산화칼슘으로 한 것 이외에는 제1 실시예와 동일한 조건에서 진공 단열재 (50)를 제작하였다. 산화칼슘은 친수성의 화학 흡착제이며, 수분을 흡착하여 수산화칼슘이 되는 것이다.

이와 같이 하여 얻어진 진공 단열재(50)의 단열 성능을 나타내는 열전도율을 제1 실시예와 같이 측정한 결과, 초기치로 0.0021(W/mㆍK), 5년 상당 경과 후의 열전도율치는 0.0068(W/mㆍK)로, 충분한 단열 성능이 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 진공 단열재(50)의 외관적 변화는 특별히 없었다.

(제3 실시예)

제3 실시예는 흡착제(53)를 평균 세공 직경 6 Å 이상의 소수성 합성 제올라이트와 평균 세공 직경 9 Å의 친수성 합성 제올라이트를 병용한 것 이외에는 제1 실시예와 동일한 조건에서 진공 단열재(50)를 제작하였다. 소수성 합성 제올라이트는 물리 흡착제이고, SiO₂/Al₂O₃ 비가 20 이상이고, 또한 불연성인 하이실리카제 올라이트이다.

이와 같이 하여 얻어진 진공 단열재(50)의 단열성을 나타내는 열전도율을 제1 실시예와 동일한 조건에서 측정한 결과, 초기치로 0.0022(W/mㆍK), 5년 상당 경과 후의 열전도율치는 0.0059(W/mㆍK)로 양호하였다. 또한, 진공 단열재(50)의 외관적 변화는 특별히 없었다.

제3 실시예는 친수성 흡착제와 소수성 흡착제를 병용함으로써 친수성 흡착제가 수분을 우선적으로 흡착하는 동시에, 소수성 흡착제가 외포재(52)의 라미네이트 필름이나 라미네이트용 접착제 및 라미네이트시에 사용한 용제계의 잔류물 등으로부터 발생하는 유기 가스 성분을 우선적으로 흡착하기 위해, 제1 실시예와 비교하여 장기간 단열 성능을 높게 유지할 수 있다고 생각된다. 특히, 유기 가스가 발생하기 쉬운 고온 환경하에서는, 양 흡착제를 병용하는 것이 유효하다는 것을 알 수 있었다.

(제4 실시예)

제4 실시예는, 흡착제(53)를 평균 세공 직경 6 Å 이상의 소수성 합성 제올라이트와 산화칼슘을 병용한 것 이외에는 제1 실시예와 동일한 조건에서 진공 단열재(50)를 제작하였다.

이와 같이 하여 얻어진 진공 단열재(50)의 단열성을 나타내는 열전도율을 제1 실시예와 마찬가지로 측정한 결과, 초기치로 0.0020(W/mㆍK), 5년 상당 경과 후의 열전도율치는 0.0059(W/mㆍK)로 양호하였다. 또한, 진공 단열재(50)의 외관적 변화는 특별히 없었다.

제4 실시예는 제3 실시예와 마찬가지로 친수성 흡착제와 소수성 흡착제를 병용하는 것이 유효한 것을 나타내고 있다. 이 효과는 친수성 흡착제가 화학 흡착제라도 유효한 것을 알 수 있었다. 또한, 산화칼슘은 수분만을 흡착하는 화학 흡착제이며, 일단 수분을 흡착하면, 통상의 환경하에서 방출하는 일은 없다.

이와 같은 화학 흡착제를 이용한 경우에도 5년 상당 경과 후에 제3 실시예와 동일 정도의 단열 성능을 유지하고 있는 결과로부터,

(1) 장기 신뢰성의 확보시에는 유기 가스의 흡착이 필요한 것

(2) 유기 가스를 장기간에 걸쳐 흡착하기 위해서는, 유기 가스도 흡착 가능한 친수성 흡착제가 아닌, 유기 가스를 흡착 가능한 소수성 흡착제의 사용이 유효한 것

의 (1), (2)를 알 수 있었다.

(제5 실시예)

제5 실시예는 도1에 도시하는 진공 단열재(50)에 있어서, 외포재(52)의 필름 구성을 도3에 도시한 바와 같이 구성한 것으로, 제2 가스 배리어층(59)을 에틸렌비닐알코올 공중합체 수지 필름(59a)을 기재로, 알루미늄을 400 내지 500 Å의 두께로 증착하여 증착층을 형성하고, 그 증착면 상에 수지재를 코팅하였다[금속 증착층과 수지 코팅층으로 이루어지는 층(59b)]. 흡착제(53)는 제3 실시예와 동일하게 평균 세공 직경 6 Å 이상의 소수성 합성 제올라이트와 평균 세공 직경 9 Å의 친수성 합성 제올라이트를 사용하였다. 다른 조건은 제1 실시예와 동일한 조건이다.

외포재(52)의 제2 가스 배리어층(59)을 알루미늄 증착으로 한 것은, 알루미 늄박보다도 열교를 저감시키기 위해서이며, 또한 가스 배리어성을 보충하기 위해 알루미늄박에 가까운 가스 배리어성을 실현하기 위해 수지재를 코팅한 것이다. 이 수지재의 코팅에 이용하는 재료는, 유연성을 갖는 것이면 좋고, 예를 들어 폴리아크릴산계, 에폭시계 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

이와 같이 하여 얻어진 진공 단열재(50)의 단열 성능을 나타내는 열전도율을 제1 실시예와 같은 방법으로 측정한 결과, 초기치로 0.0022(W/mㆍK), 5년 상당 경과 후의 열전도율치는 0.0079(W/mㆍK)였다. 또한, 진공 단열재(50)의 외관적 변화는 특별히 없었다.

(제6 실시예)

제6 실시예는 도2에 도시하는 외포재 필름 구성에 있어서, 내열성의 향상과 가스 배리어성의 강화를 목적으로 하여, 열용착층(58)에 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)를 이용하였다. 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)는 융점이 무연신 폴리프로필렌필름(CPP)보다도 높아, 내열성의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 그에 맞추어 표면 보호층(55)에도 폴리아미드 필름(ONY)보다도 융점이 높은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 이용하였다.

폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)는 열용착부의 용착 강도를 확보하기 위해서는 200 내지 220 ℃ 정도로 가열할 필요가 있으므로, 표면 보호층(55)을 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 제1 가스 배리어층(56)을 폴리아미드 필름(ONY)에 알루미늄을 400 내지 500 Å의 두께로 증착한 것으로 하였다. 또한, 흡착제(53)에는 제3 실시예와 동일하게 평균 세공 직경 6 Å 이상의 소수성 합성 제올라이트와 평균 세 공 직경 9 Å의 친수성 합성 제올라이트를 사용하였다. 다른 조건은 제1 실시예와 동일하게 하였다.

이와 같이 하여 얻어진 진공 단열재(50)의 단열 성능을 나타내는 열전도율을 제1 실시예와 마찬가지로 측정한 결과, 초기치로 0.0023(W/mㆍK), 5년 상당 경과 후의 열전도율치는 0.0053(W/mㆍK)으로 양호하였다. 또한, 진공 단열재(50)의 외관적 변화는 특별히 없었다.

(제1 비교예)

성능 비교를 위해 제1 실시예와 같은 방법으로 진공 단열재(50)를 제작하였다. 도1에 도시하는 진공 단열재(50)에 있어서, 외포재(52)의 필름을 일반적으로 냉장고 용도로 사용되고 있는 구성으로 하여 비교하였다. 도2에 있어서 표면 보호층(55)을 폴리아미드 필름(ONY), 제1 가스 배리어층(56)을 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 제2 가스 배리어층(57)을 두께 6 ㎛의 철 함유 알루미늄박(AL)으로 하고, 열용착층(58)으로서 고밀도 폴리에틸렌을 이용한 외포재(52)로 하고, 흡착제(53)는 친수성 합성 제올라이트를 이용하였다. 그 밖의 조건은 제1 실시예와 동일하게 하였다.

이와 같이 하여 얻어진 진공 단열재(50)의 단열성을 나타내는 열전도율을 제1 실시예와 마찬가지로 측정한 결과, 초기치로 0.0020(W/mㆍK), 5년 상당 경과 후의 열전도율치는 0.0098(W/mㆍK)로 열화 정도가 큰 결과가 되었다. 또한, 진공 단열재(50)의 외관적 변화로서, 열용착층(58)이 가볍게 용착하고 있는 상태로 되어 있는 것이 관찰되었다.

(제2 비교예)

제2 비교예로서 제1 비교예와 같은 방법으로 진공 단열재(50)를 제작하였다. 도1에 도시하는 진공 단열재(50)에 있어서, 외포재(52)의 가스 배리어성의 강화와 열교의 저감을 한 필름으로서 일반적으로 냉장고 용도로 사용되고 있는 구성을 비교하였다. 도2에 있어서 표면 보호층(55)을 폴리아미드 필름(ONY), 제1 가스 배리어층(56)을 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 기재로 하고, 알루미늄을 400 내지 500 Å의 두께로 증착한 것, 제2 가스 배리어층(57)을 에틸렌비닐알코올 공중합체 수지 필름을 기재로, 알루미늄을 400 내지 500 Å의 두께로 증착한 것으로 하고, 열용착층(58)으로서 고밀도 폴리에틸렌을 이용하였다. 흡착제(53)는 친수성 합성 제올라이트를 이용하였다. 그 밖의 조건은 제1 실시예와 동일하게 하였다.

이와 같이 하여 얻어진 진공 단열재(50)의 단열성을 나타내는 열전도율을 제1 실시예와 마찬가지로 측정한 결과, 초기치로 0.0018(W/mㆍK), 5년 상당 경과 후의 열전도율치는 0.0152(W/mㆍK)로 열화 정도가 큰 결과가 되었다. 또한, 진공 단열재(50)의 외관적 변화로서, 제1 비교예와 마찬가지로 열용착층(58)이 가볍게 용착하고 있는 상태로 되어 있는 것이 관찰되었다.

(제3 비교예)

제3 비교예로서, 도1에 도시하는 진공 단열재(50)에 있어서, 외포재(52)의 열용착층(58)을 무연신 폴리프로필렌 필름으로 한 것 이외에는 제1 비교예와 동일하게 하였다.

이와 같이 하여 얻어진 진공 단열재(50)의 단열성을 나타내는 열전도율을 제 1 실시예와 마찬가지로 측정한 결과, 초기치로 0.0026(W/mㆍK), 5년 상당 경과 후의 열전도율치는 0.0109(W/mㆍK)로 열화 정도가 큰 결과가 되었다. 또, 진공 단열재(50)의 외관적 변화는 특별히 관찰되지 않았다.

(제4 비교예)

제4 비교예로서, 제1 실시예의 구성에 있어서 제1 가스 배리어층(56)의 수지 필름(56a)과 금속 증착층(56b)을 반대로 하여, 금속 증착층(56b)을 표면 보호층(55)측으로 한 것 이외에는 제1 실시예와 동일하게 하였다.

이와 같이 하여 얻어진 진공 단열재(50)의 단열 성능을 나타내는 열전도율을 제1 실시예와 마찬가지로 측정한 결과, 초기치로 0.0021(W/mㆍK), 5년 상당 경과 후의 열전도율치는 0.0074(W/mㆍK)로 제1 실시예보다도 열화 정도가 큰 결과가 되었다. 또, 진공 단열재(50)의 외관적 변화는 특별히 관찰되지 않았다.

여기서, 제5 실시예와 제4 비교예의 관계에 대해 고찰한다. 이미 서술한 바와 같이, 양 예의 열전도율은, 각각 초기치로 0.0022(W/mㆍK), 0.0021(W/mㆍK)이고, 5년 상당 경과 후에 0.0079(W/mㆍK), 0.0074(W/mㆍK)로 되어 있다. 즉, 제5 실시예는 제4 비교예보다도 열전도율에서 열화하는 결과가 되었다.

그런데, 진공 단열재에 있어서의 열전도의 형태는 크게 2개의 태양이 있는 것이 알려져 있다. 제1 태양은 외포재(52) 내부의 코어재(51)를 통하는 열전도이고, 제2 태양은 외포재(52)에 있어서의 주로 금속층을 통하는 열전도이다. 이 제2 태양은 열교라 불리우고 있다. 진공 단열재의 열전도의 전체에 있어서 열교의 영향이 큰 것은 잘 알려져 있다. 따라서, 열교를 저감시킴으로써, 진공 단열재 전체 적인 단열 성능의 향상이 도모된다.

또한, 열교의 영향은 그 성질상 외포재(52) 내의 금속층이 두꺼울수록 커지고, 도1의 파선으로 나타낸 바와 같이 외포재(52)의 귀부가 절곡되면, 그 부분에 열을 갖기 쉬워 열교의 영향이 커지게 된다.

제1 내지 제6 실시예 및 제1 내지 제4 비교예에 있어서, 열전도율의 계측은 도4에 도시한 바와 같이 귀부(52a)를 절곡하지 않게 행하였다. 제5 실시예와 제4 비교예의 구성을 대비하면, 알루미늄박에 의한 금속층을 갖는 제4 비교예에 대해 제5 실시예는 알루미늄의 증착층간에 수지층을 개재시키는 구성이다. 즉, 계측치로서는, 대략 동일 정도의 열전도율로 되어 있지만, 그 중에서 열교의 영향(상기한 제2 태양)의 비율이 크게 다른 것을 생각할 수 있다.

일반적으로, 금속박층은 두께가 마이크로미터 오더인 것에 반해, 금속 증착층에서는 두께가 옹스트롬 오더이며, 열교에 의한 열전도의 영향은 크게 다르다. 이들 고찰로부터, 제5 실시예에 예로 든 구성의 진공 단열재를 귀부(52a)를 절곡하여 사용하는 경우에는, 제4 비교예를 포함하는 각 비교예의 구성보다도 유리하다.

따라서, 실제의 사용 태양에 있어서, 귀부를 절곡하여 사용하는 경우, 예를 들어 냉장고의 단열 하우징에 이용하는 경우나 후술하는 급탕 기기(열펌프 급탕기나 전기 포트)에 이용하는 경우에는 제5 실시예의 구성이 제4 비교예의 구성보다도 유리해진다.

이상, 설명한 제1 내지 제6 실시예와 제1 내지 제4 비교예를 대비하면, 금속 증착층과 금속박층을 부착한 외포재를 이용하면, 장기 신뢰성이 우수한 진공 단열 재의 제공이 가능한 것을 알 수 있었다. 또한, 금속 증착층 사이에 수지 코팅을 실시한 외포재를 이용하는 경우에는, 귀부를 절곡하여 사용할 때에 높은 단열 성능을 확보할 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 흡착제로서 소수성 합성 제올라이트를 병용함으로써 진공 단열재의 장기 신뢰성의 향상을 도모할 수 있는 것이 판명되었다. 또한, 양 금속층간을 부착하는 접착제에 대해서도 열화가 확인되지 않았다.

다음에, 진공 단열재를 이용한 급탕 기기에 대해 설명한다.

[표2]

	외포재 필름 구성	흡착제	열누설(지수)	비고
종래 단열재	-	-	100	도시, 본문 기재 없음
제7 실시예	ONY/PETvm/AL/CPP	A + C	71
제8 실시예	ONY/PETvm/AL/CPP	A + C	65
제9 실시예	ONY/PETvm/AL/CPP	A + C	78

[표기의 설명]

ONY : 폴리아미드 필름 A : 친수성 합성 제올라이트

PET : 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 C : 소수성 합성 제올라이트

AL : 알루미늄박

CPP : 무연신 폴리프로필렌 필름

vm : 알루미늄 증착

표2는 열펌프 급탕기에 진공 단열재를 적용한 제7 내지 제9 실시예의 개요를 나타낸 것이다. 각 예에 있어서는 동일 구성의 진공 단열재를 사용하여 열누설량을 계측하고, 각각 비교, 검토를 행하였다. 이하, 상세하게 서술한다.

(제7 실시예)

진공 단열재의 열펌프 급탕기에의 적용 검토예로서, 도5, 도6을 이용하여 설명한다. 도5는 열펌프 급탕기의 저탕 탱크(200)와 냉매 대 열 교환기(201)를 도시하고 있다. 또한, 도6은 도5에 있어서의 단면 A-A부를 나타낸 것이다.

제7 실시예는 도5에 도시하는 저탕 탱크(200)의 외주와, 응축기(201a)와 급수 전열관(201b)으로 이루어지는 냉매 대 열 교환기(201)의 외주에 진공 단열재(301, 302)를 구비한 것이다. 진공 단열재(301, 302)는 제3 실시예와 같은 사양의 진공 단열재를 이용하고 있다.

제7 실시예에서는 도6의 (a)에 도시한 바와 같이 진공 단열재(301)를 저탕 탱크(200)의 외주의 원호를 따라 구부려 접착하고, 진공 단열재(301)의 굽힘 방향 길이의 단부(310)끼리가 서로 겹치도록 배치하였다. 또한, 진공 단열재(302)를 냉매 대 열 교환기(201)의 외주의 원호를 따라 구부려 부착하고, 진공 단열재(301)의 굽힘 방향 길이의 단부끼리가 서로 겹치도록 배치하였다. 이 때, 단부(310)의 형상은 도6의 (d)에 도시한 바와 같이 판 두께 방향으로 단차 형상으로 하여, 단부(310)끼리의 겹침부의 두께분이 돌출되지 않도록 해도 좋다.

본 실시예에 있어서의 저탕 탱크부의 열누설량을 주택 등의 건축재에 일반적으로 이용되는 단열재(글라스울 단독, 혹은 페놀 폼 등 ; 이하,「종래 단열재」라 함)와 비교하였다. 그 결과, 29 %의 열누설량 저감 효과를 얻을 수 있었다.

(제8 실시예)

본 발명에 있어서의 제8 실시예는 도5에 도시하는 저탕 탱크(200) 외주와 응 축기(201a)와 급수 전열관(201b)으로 이루어지는 냉매 대 열 교환기(201) 외주에 제3 실시예와 같은 사양의 진공 단열재(301 내지 304)를, 도6의(b)에 도시한 바와 같이 진공 단열재(301)를 저탕 탱크(200)의 외주의 원호를 따라 구부려 접착하고, 상기 진공 단열재(301)의 굽힘 방향 길이의 단부끼리가 겹치지 않도록 배치하였다. 이 진공 단열재(301) 상에 다른 진공 단열재(303)를 진공 단열재(301)와 원주 방향으로 180 °회전시킨 상태로 하여 같은 방법으로 부착하였다.

또한, 진공 단열재(302)를 냉매 대 열 교환기(201)의 외주의 원호를 따라 구부려 부착하고, 상기 진공 단열재(301)의 굽힘 방향 길이의 단부끼리가 겹치지 않도록 배치하였다. 이 진공 단열재(302) 상에 다른 진공 단열재(304)를 진공 단열재(302)와 원주 방향으로 180°회전시킨 상태로 하여 동일한 방법으로 부착하였다. 이 때, 각 진공 단열재의 단부(310)의 형상은 도6의 (d)에 도시한 바와 같이 판 두께 방향으로 단차 형상으로 하여, 단부(310)끼리의 겹침부의 두께분이 돌출되지 않도록 해도 좋다.

본 실시예에 있어서의 저탕 탱크부의 열누설량은 종래의 단열재를 사용한 경우와 비교하여 35 %의 저감 효과를 얻을 수 있었다.

(제9 실시예)

제9 실시예로서, 도5에 도시하는 저탕 탱크(200) 외주와 응축기(201a)와 급수 전열관(201b)으로 이루어지는 냉매 대 열 교환기(201) 외주에 제3 실시예와 같은 사양의 진공 단열재(301, 302)를, 도6의 (c)에 도시한 바와 같이 진공 단열재(301)를 저탕 탱크(200)의 외주의 원호를 따라 구부려 부착하고, 상기 진공 단열 재(301)의 굽힘 방향 길이의 단부끼리가 겹치지 않도록 배치하였다. 또한, 진공 단열재(302)를 냉매 대 열 교환기(201)의 외주의 원호를 따라 구부려 접착하고, 상기 진공 단열재(301)의 굽힘 방향 길이의 단부끼리가 겹치지 않도록 배치하였다.

본 실시예에 있어서의 저탕 탱크부의 열누설량은 종래의 단열재를 사용한 경우와 비교하여, 22 %의 저감 효과를 얻을 수 있었다.

상기한 제7 내지 제9 실시예를 고찰하면, 모두 고온 환경하에 있어서도 충분히 단열 성능을 발휘할 수 있는 결과를 확인할 수 있었다. 또한, 제7, 제8 실시예에 비해 제9 실시예는 열누설량 저감 효과가 낮은 결과로 되었다. 이들 결과로부터,

(1) 본 실시예의 진공 단열재는 80 ℃ 이상에 달하는 고온 환경하에 있어서도 충분히 사용에 견딜 수 있는 것(제7 내지 제9 실시예)

(2) 단열층을 두껍게 형성하면 단열 성능이 향상되는 것(제8 실시예와 제9 실시예의 비교)

(3) 사용하는 진공 단열재의 단부끼리를 겹치도록 배치하면 단열 성능이 향상되는 것(제7 실시예와 제9 실시예의 비교)

(4) 단차 형상의 진공 단열재를 이용하는 것도 유효한 것(제8 실시예)

이라는 (1) 내지 (4)를 알 수 있었다.

다음에 진공 단열재를 이용한 급탕 기기의 다른 일례에 대해 설명한다.

[표3]

	외포재 필름 구성	흡착제	보온 시간(지수)	비고
단열 없음	-	-	100	도시, 본문 기재 없음
제10 실시예	ONY/PETvm/emEVOH/CPP	A + C	217
제11 실시예	ONY/PETvm/emEVOH/CPP	A + C	193

[표기의 설명]

ONY : 폴리아미드 필름 A : 친수성 합성 제올라이트

EVOH : 에틸렌비닐알코올 공중합체 수지 필름

CPP : 무연신 폴리프로필렌 필름

vm : 알루미늄 증착

em : 알루미늄 증착 + 수지 코팅

표3은 전기 포트에 진공 단열재를 적용한 제10, 제11 실시예의 개요를 나타낸 것이다. 각 예에 있어서는 동일 구성의 진공 단열재를 사용하여 열누설량을 계측하고, 각각 비교, 검토를 행하였다. 이하, 상세하게 서술한다.

(제10 실시예)

본 발명에 있어서의 진공 단열재의 전기 포트에의 적용 검토예로서, 도7, 도8을 이용하여 설명한다. 도7은 전기 포트(400)를 나타내고, 저수 용기(401)와 덮개부(402)를 구비하고 있다. 또한, 도8은 도7에 있어서의 단면 B-B부를 나타낸 것이다. 본 발명에 있어서의 제10 실시예는, 도7에 있어서 저수 용기(401)의 외주에 제5 실시예와 같은 사양의 진공 단열재(501)를, 도8의 (a)에 도시하는 바와 같이 부착하여 뜨거운 물이 비등한 후에 전원을 오프하고, 그 후 탕온이 80 ℃까지 식을 때까지의 시간으로 보온 시간을 비교하였다. 진공 단열재(501)를 저수 용기(401)의 외주의 원호를 따라 구부려 부착하고, 상기 진공 단열재(501)의 굽힘 방향 길이의 단부끼리가 서로 겹치도록 배치하였다. 또한, 덮개부(402)의 단열 강화로서, 적용할 수 있는 진공 단열재(503)의 사이즈가 작기 때문에, 외포재의 열교 영향이 커지므로 귀부를 절곡되지 않게 배치하였다.

본 실시예에 있어서의 보온 시간은 진공 단열재가 없는 경우를 100으로 한 경우, 217이 되어 단열 성능이 좋아지는 것을 확인하였다.

(제11 실시예)

제11 실시예로서, 도7에 있어서 저수 용기(401)의 외주에 제5 실시예와 같은 사양의 진공 단열재(501)를 도8의 (b)에 도시한 바와 같이 진공 단열재(501)를 저수 용기(401)의 외주의 원호를 따라 구부려 부착하고, 상기 진공 단열재(501)의 굽힘 방향 길이의 단부끼리가 겹치지 않도록 배치하였다.

본 실시예에 있어서의 보온 시간은 진공 단열재가 없는 경우를 100으로 한 경우, 193이 되고, 진공 단열재 단부의 열교 영향에 의해 그 효과는 제10 실시예보다도 약 11 % 낮은 결과가 되었다.

이상과 같이, 본 발명에 관한 진공 단열재는 80 ℃ 이상의 고온 영역에 있어서도 단열 성능의 열화를 억제할 수 있고, 장기간에 걸쳐서 그 단열 성능을 유지하는 것이다. 상기한 각 실시예로부터 적어도 110 ℃ 정도의 고온 영역까지의 사용이 문제없는 것을 확인할 수 있었다.

그 결과, 단열 효과를 발휘 가능한 적용 분야로서는 적어도 상기한 온도대를 상한으로 하여, 실시예에서 서술한 급탕 기기에 한정되지 않고, 냉장고, 보냉 상자는 물론, 욕조, 자동차나 전철 등의 차량, 주택, 주택 설비 기기 등 단열을 필요로 하는 기기, 설비 등에 널리 적용할 수 있다.

또한, 제1 가스 배리어층으로서, 폴리아미드 수지 필름(PA), 에틸렌비닐알코올 공중합체 수지 필름(EVOH), 폴리비닐알코올 수지 필름(PVA), 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 필름(PET) 중 어느 하나의 수지 필름을 기재로 하여, 그 한면에 알루미늄(AL), 스테인레스(SUS) 중 어느 하나의 금속을 성막한 것을 이용하고, 제2 가스 배리어층으로서, 알루미늄박(AL), 스테인레스박(SUS), 철박(Fe) 중 어느 하나의 금속박을 이용하여, 제1 및 제2 가스 배리어층의 금속층끼리가 서로 마주보도록 부착한 라미네이트 필름과, 열용착층으로서 무연신 폴리프로필렌 수지 필름(CPP)이나 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지 필름(PBT) 중 어느 하나를 이용하고, 또한 표면 보호층이 열용착층보다도 융점이 높은 수지 필름으로 한 다층 라미네이트 구성으로 함으로써, 금속박 특유의 핀 홀을 금속막이 직접 막는 구성으로 하였으므로, 가스 배리어성이 높아 외부로부터의 가스나 수분의 침입을 억제할 수 있다.

이 효과는, 수지 코팅층을 2개의 금속 증착막으로 샌드위치한 구성에 의해서도 보유 지지할 수 있고, 특히 귀부를 절곡하여 사용하는 진공 단열재에 있어서는 가스 배리어성의 향상과, 열교의 저감에 의한 높은 단열 성능을 장기간에 걸쳐서 유지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 고온 환경하에 있어서도 높은 단열 성능을 유지 가능한 진공 단열재를 제공할 수 있다. 또한, 고온 환경하에서도 진공 단열재를 이용할 수 있으므로, 높은 단열 성능을 갖는 급탕 기기를 제공할 수 있다.

Claims

무기 섬유 집합체로 이루어지는 코어재와, 표면 보호층과 가스 배리어층과 열용착층을 갖는 외포재와, 상기 코어재 및 상기 외포재의 수분이나 가스 성분을 흡착하는 흡착제를 구비한 진공 단열재에 있어서,

상기 외포재의 가스 배리어층이 적어도 2층의 금속층의 금속면이 마주보며 상기 금속층의 핀홀이 막히도록 적층되어 제1 가스 배리어층, 제2 가스 배리어층으로 하고, 열용착층으로서 융점 150 ℃ 이상의 수지 필름을 사용한 진공 단열재.
무기 섬유 집합체로 이루어지는 코어재와, 표면 보호층과 가스 배리어층과 열용착층을 갖는 외포재와, 상기 코어재를 두께 방향으로 압축 상태로 유지하는 내포재와, 상기 코어재, 외포재 및 내포재의 수분이나 가스 성분을 흡착하는 흡착제를 구비한 진공 단열재에 있어서,

상기 외포재의 가스 배리어층이 접착층을 사이에 두는 2층의 금속층을 갖고 상기 금속층의 핀홀이 막히도록 제1 및 제2 가스 배리어층을 갖고,

상기 제1 가스 배리어층은 수지 필름 기재의 한면에 금속막을 성막한 필름으로 이루어지고,

상기 제2 가스 배리어층은 금속박, 또는 수지 필름 기재의 한면에 금속막을 성막하여 성막된 금속막에 수지를 코팅한 필름 중 어느 하나이고,

상기 외포재의 가스 배리어층은 수지 필름층/금속막/접착층/금속박, 또는 수지 필름층/금속막/수지 코팅층/접착층/금속막/수지 필름층의 조합으로 적층한 것이고,

상기 가스 배리어층의 최내층보다 상기 코어재측에 위치하는 열용착층으로서 융점 150 ℃ 이상의 수지 필름을 이용하고, 상기 가스 배리어층의 최외층보다 외측에 위치하는 표면 보호층으로서 상기 열용착층보다도 융점이 높은 수지 필름을 이용하고,

상기 코어재가 바인더를 포함하지 않고 두께 방향으로 복원성을 갖고, 상기 흡착제가 코어재의 표면 또는 두께 방향에 대해 비스듬히 절입되어 설치된 수납부에 수납되어, 상기 수납부의 개구가 서로 겹쳐져 좁아지는 구성으로 한 진공 단열재.
제1항에 있어서, 상기 흡착제로서 적어도 소수성 흡착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
제2항에 있어서, 상기 흡착제로서 적어도 소수성 흡착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 배리어층이 상기 제1 가스 배리어층으로서, 폴리아미드 수지 필름(ONY), 에틸렌비닐알코올 공중합체 수지 필름(EVOH), 폴리비닐알코올 수지 필름(PVA), 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 필름(PET) 중 어느 하나의 수지 필름을 기재로 하여, 그 한면에 알루미늄(AL), 스테인레스(SUS) 중 어느 하나의 금속막을 성막한 것을 이용하고, 상기 제2 가스 배리어층으로서, 알루미늄박(AL), 스테인레스박(SUS), 철박(Fe) 중 어느 하나의 금속박을 이용하고, 상기 제1 및 제2 가스 배리어층의 금속부끼리가 접착층을 사이에 두고, 서로 마주보며 부착한 라미네이트 필름으로 하고, 이것에 조합하는 열용착층으로서 무연신 폴리프로필렌 수지 필름(CPP)이나 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지 필름(PBT) 중 어느 하나를 이용하고, 또한, 상기 표면 보호층이 상기 열용착층보다도 융점이 높은 수지 필름으로 한 다층 라미네이트 필름으로 이루어지는 외포재를 이용한 진공 단열재.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 배리어층이 제1 및 제2 가스 배리어층으로 이루어지고, 상기 제1 가스 배리어층으로서, 폴리아미드 수지 필름(ONY), 에틸렌비닐알코올 공중합체 수지 필름(EVOH), 폴리비닐알코올 수지 필름(PVA), 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 필름(PET) 중 어느 하나의 수지 필름을 기재로 하여, 그 한면에 알루미늄(AL), 스테인레스(SUS) 중 어느 하나의 금속막을 성막한 것을 이용하고, 상기 제2 가스 배리어층으로서, 에틸렌비닐알코올 공중합체 수지 필름(EVOH), 폴리비닐알코올 수지 필름(PVA), 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 필름(PET) 중 어느 하나의 수지 필름을 기재로, 그 한면에 알루미늄(AL), 스테인레스(SUS) 중 어느 하나의 금속막을 성막한 후에 가스 배리어성의 수지계 코팅층을 형성하고, 상기 제1 가스 배리어층의 금속부와 상기 제2 가스 배리어층의 수지계 코팅층이 접착층을 사이에 두고 서로를 마주보며 부착한 라미네이트 필름으로 한 것, 이것에 조합하는 열용착층으로서 무연신 폴리프로필렌 수지 필름(CPP), 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지 필름(PBT) 중 어느 하나를 이용하고, 또한, 표면 보호층이 열용착층보다도 융점이 높은 수지 필름으로 한 다층 라미네이트 필름으로 이루어지는 외포재를 이용한 진공 단열재.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 가스 배리어층과 상기 제2 가스 배리어층 사이를 접착하는 접착제로서, 열경화성 수지, 또는 상기 열용착층보다도 높은 융점을 갖는 접착제를 이용한 진공 단열재.
제5항에 있어서, 상기 제1 가스 배리어층과 상기 제2 가스 배리어층 사이를 접착하는 접착제로서, 열경화성 수지, 또는 상기 열용착층보다도 높은 융점을 갖는 접착제를 이용한 진공 단열재.
제6항에 있어서, 상기 제1 가스 배리어층과 상기 제2 가스 배리어층 사이를 접착하는 접착제로서, 열경화성 수지, 또는 상기 열용착층보다도 높은 융점을 갖는 접착제를 이용한 진공 단열재.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 소수성 흡착제는, SiO₂/Al₂O₃비가 20 이상이고, 또한, 불연성인 하이실리카제올라이트인 진공 단열재.
적어도 저탕 탱크를 구비한 열펌프식 등의 급탕 기기에 있어서, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 진공 단열재를 상기 저탕 탱크의 외주에 따르도록 원호 형상으로 구부려 배치하고, 상기 원호 단부의 단열이 2중으로 배치된 것을 특징으로 하는 급탕 기기.
적어도 수가열 기능과 보온 기능을 갖고, 외곽 용기와 저수용 용기 및 덮개부로 구성된 전기식 수가열 기기에 있어서, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 진공 단열재를 상기 저수용 용기의 외주에 따르도록 구부려 배치하고, 상기 진공 단열재의 굽힘 방향의 단부가 2중으로 배치된 것을 특징으로 하는 전기식 수가열 기기.