KR102543420B1

KR102543420B1 - 진공단열체 및 냉장고

Info

Publication number: KR102543420B1
Application number: KR1020180074164A
Authority: KR
Inventors: 정원영; 김대웅; 남현식; 윤덕현
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-06-27
Filing date: 2018-06-27
Publication date: 2023-06-14
Also published as: CN111971516A; US20210055037A1; CN111971516B; US20240159449A1; KR20200001335A; KR20230087432A; US20230116713A1; AU2019292212B2; EP3814701A1; WO2020004943A1; US11428456B2; AU2019292212A1; US11913706B2; EP3814701A4

Abstract

본 발명에 따른 진공단열체에는, 제 1 플레이트 부재 및 제 2 플레이트 부재를 통과하여, 내외 공간으로 냉매가 이동하도록 하는 적어도 두 개의 관로가 포함되는 열교환관로; 및 상기 열교환관로가 상기 제 3 공간에 접하지 않고, 상기 제 1 플레이트 부재의 제 1 지점 및 상기 제 2 플레이트 부재에서 상기 제 1 지점과 인접하는 제 2 지점을 관통하도록 하는 관통실링부가 포함된다.

Description

진공단열체 및 냉장고{Vacuum adiabatic body and refrigerator}

본 발명은 진공단열체 및 냉장고에 관한 것이다.

진공단열체는 몸체의 내부를 진공으로 유지하여 열전달을 억제하는 물품이다. 상기 진공단열체는 대류 및 전도에 의한 열전달을 줄일 수 있기 때문에 온장장치 및 냉장장치에 적용되고 있다. 한편, 종래 냉장고에 적용되는 단열방식은 냉장과 냉동에 따라서 차이는 있지만 대략 30센티미터가 넘는 두께의 발포 폴리우레탄 단열벽을 제공하는 것이 일반적인 방식이었다. 그러나, 이로써 냉장고의 내부 용적이 줄어드는 문제점이 있다.

냉장고의 내부 용적을 늘리기 위하여 상기 냉장고에 진공단열체를 적용하고자 하는 시도가 있다.

먼저, 본 출원인의 등록특허 10-0343719(인용문헌 1)가 있다. 상기 등록특허에 따르면 진공단열패널(Vacuum adiabatic panel)을 제작하고, 상기 진공단열패널을 냉장고의 벽에 내장하고, 상기 진공단열패널의 외부를 스티로폼인 별도 성형물로 마감하는 방식이다. 상기 방식에 따르면 발포가 필요 없고, 단열성능이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 이 방식은 비용이 상승하고 제작방식이 복잡해지는 문제가 있다. 다른 예로서 공개특허 10-2015-0012712(인용문헌 2)에는 진공단열재로 벽을 제공하고 그에 더하여 발포 충전재로 단열벽을 제공하는 것에 대한 기술에 제시되어 있다. 이 방식도 비용이 증가하고 제작방식이 복잡한 문제점이 있다.

본 발명의 출원인은 국내 공개특허 10-2013-0049495(인용문헌 3)를 출원한 바가 있다. 상기 기술은, 내부에 별도의 단열재가 제공되지 않고 비어 있는 진공상태로 진공단열체를 제공한다. 뿐만 아니라, 본 기술은 상기 진공단열체의 내부에 열교환관로를 배치하는 기술이 제공된다. 상기 열교환관로는 증발기의 인입관과 증발기의 인출관인 두 개의 관로가 서로 접촉하는 관로이다. 상기 열교환관로는, 상기 두 개 관로의 내부를 흐르는 냉매가 서로 열교환이 되도록 함으로써, 냉동사이클의 성능을 향상시키도록 하는 관로이다.

상기 열교환관로는 진공공간부의 내부를 통과하고 냉장고의 고내와 고외로 연장된다. 이에 따르면, 상기 진공공간부의 진공상태를 유지하기 위하여, 상기 열교환관로가 상기 진공공간부와 냉장고의 고내측 플레이트를 통과하는 곳, 및 상기 열교환관로가 상기 진공공간부와 냉장고의 고외측 플레이트를 통과하는 곳이, 각각 밀봉되어야 한다. 이에 대한 목표를 달성하기 위하여, 본 발명의 출원인은 출원번호 10-2017-0171596호(인용문헌 4)의 도 17과 도 18에서 분지되는 열교환관로의 개별 관로의 실링을 위한 구조를 개시한 바가 있다.

상기 인용문헌 4에 따르면, 기밀유지를 위하여 열교환관로를 이루는 두 관로가 분지되어 상기 진공공간부를 관통하도록 하여, 네 군데의 관통부분이 발생된다. 그러나, 상기 관통부분이 많으면 많을수록 열손실이 발생하고, 어느 한 곳이라도 밀봉에 문제가 있으면 진공공간부의 진공유지에 어려움이 있으므로 바람직하지 않다. 또한 두 관로의 용접부가 상기 진공공간부에 드러나서 상기 용접부에서 발생하는 가스가 진공공간부의 진공상태를 파괴하는 문제가 있다.

뿐만 아니라, 상기 열교환관로를 이루는 두 관로의 분지지점에서의 급격한 벤딩각도로 인하여 냉매의 압력손실을 발생시키는 문제가 있다. 상기 열교환관로의 벤딩각도는 서포팅유닛을 이루는 바의 피치간격(대략 20mm)으로 인하여 더 커지는 문제점이 있다. 또한, 상기 관통부분에서는, 진공공간부를 이루는 스테인레스 재질과 열교환관로를 이루는 동 재질 간의 이종접합이 이루어지기 때문에, 작업의 어려움이 있다.

한편, 상기 인용문헌들은, 상기 열교환관로는 진공단열체의 내부에 놓여서 단열이 유지된다. 이를 위하여 열교환관로의 많은 관로들은 진공단열체의 내부의 정하여진 위치에 놓이도록 하기 위하여, 진공단열체의 진공밀봉 전에 정하여진 위치에 놓여야 하기 때문에 작업이 어렵다. 또한, 많은 관통부분을 밀봉하는 것으로 인하여 진공단열체의 진공상태를 파괴할 우려가 높고, 이는 진공단열체를 폐기해야 하는 큰 문제로 이어질 수 있다.

등록특허 10-0343719 공개번호 10-2015-0012712 공개번호 10-2013-0049495 출원번호 10-2017-0171596호의 도 17과 도 18

본 발명은 열교환관로가 진공공간부를 관통하는 부분에서의 작업의 어려움을 해소하고, 관통부분의 개소를 줄이는 것을 목표로 한다.

본 발명은 열교환관로를 이루는 두 관로의 용접부분의 가스 발생이 진공공간부의 내부 공간에 영향을 미치지 않도록 하는 것을 목표로 한다.

본 발명은 열교관관로의 급격한 벤딩으로 인한 냉매의 압력손실을 줄이는 것을 목표로 한다.

본 발명은 열교환관로와 진공공간부의 이종용접 시에 발생할 수 있는 누설 및 작업의 어려움을 해소하는 것을 목표로 한다.

본 발명은 열교환관로의 설치작업이 편리해지고, 진공단열체 내부의 진공파괴를 애초에 없애는 것을 목표로 한다.

본 발명에 따른 진공단열체 및 냉장고에는, 제 1 공간 및 제 2 공간 중의 적어도 하나에 놓이는 열교환관로; 상기 제 1 플레이트 부재 및 상기 제 2 플레이트 부재 중의 적어도 하나에 제공되어 상기 열교환관로를 형성하는 냉매관이 통과하는 관통부; 및 상기 열교환관로의 적어도 일부가 위치하는 공간이며 단열재로 충전되는 제 4 공간이 더 포함되고, 상기 제 4 공간의 체적은 상기 제 3 공간의 체적에 비하여 작고, 상기 인입관과 상기 인출관이 상기 제 4 공간에서 열교환하는 면적이 상기 제 3 공간에서 열교환하는 면적보다 큰 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 열교환관로는 진공공간부의 내부에 미리 매립하여 용접하는 등의 작업불편이 없고, 수리에 있어서도 편리한 장점을 얻을 수 있다. 또한, 상기 열교환관로가 상기 진공공간부에 노출되지 않기 때문에 진공공간부에 악영향을 미치지 않는다.

다른 측면에 따른 본 발명의 진공단열체 및 냉장고에는, 제 1 플레이트 부재 및 제 2 플레이트 부재를 통과하여, 상기 제 1 공간 및 상기 제 2 공간 간에 냉매가 이동하도록 하는 적어도 두 개의 관로가 포함되는 열교환관로; 및 상기 열교환관로가 상기 제 3 공간에 접하지 않고, 상기 제 1 플레이트 부재의 제 1 지점 및 상기 제 2 플레이트 부재에서 상기 제 1 지점과 인접하는 제 2 지점을 관통하도록 하는 관통실링부가 포함된다. 이에 따르면 단열손실에 미치는 악영항이 없다.

상기 열교환관로는 상기 관통실링부와 인접하는 상기 제 1 공간 및 상기 제 2 공간 중의 적어도 한 곳에서 모여서 상기 적어도 두 개의 관로가 열교환을 수행할 수 있다. 이에 따르면 별도의 공간에서 열교환관로는 충분한 열교환작용을 이끌어 낼 수 있다.

상기 관통실링부에 따르면 열교환관로가 진공공간부에 미치는 영향을 차단할 수 있다.

상기 플레이트 부재 간의 열전달에 저항하는 열저항유닛에는, 상기 진공공간부의 벽을 따라 흐르는 열전도에 저항할 수 있는 전도저항쉬트가 포함되고, 상기 전도저항쉬트와 체결되는 사이드 프레임이 더 포함될 수 있다.

또한, 상기 열저항유닛에는 상기 진공공간부 내부에 판상으로 제공되는 적어도 하나의 복사저항쉬트를 포함하거나 상기 진공공간부 내부에 상기 제 2 플레이트 부재와 상기 제 1 플레이트 부재 간의 복사열전달에 저항하는 다공성물질이 포함될 수 있다.

본 발명에 따르면, 열교환관로가 진공공간부를 관통하는 관통부분의 수가 하나로 줄어들고, 관통부 또한 별도의 전도저항쉬트에 의해서 밀봉이 된다. 따라서 열손실이 줄어들 뿐만 아니라, 진공공간부의 진공파괴의 우려가 없어지는 장점이 있다.

본 발명에 따르면, 열교환관로가 진공공간부로 드러나지 않기 때문에, 열교환관로에 의한 진공공간부 내부의 가스 증가를 방지하고, 결국 제품의 수명을 증가시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 진공공간부 내부에서 무리하게 열교환관로를 벤딩할 필요가 없기 때문에, 냉매관로의 예상치 못한 변형으로 인한 냉매의 압력손실을 줄일 수 있다.

본 발명에 따르면, 열교환관로의 설치 작업이 편리해지고, 상기 진공공간부의 밀봉유지에 대한 신뢰성이 향상되는 장점이 있다.

도 1은 실시예에 따른 냉장고의 사시도.
도 2는 냉장고의 본체 및 도어에 사용되는 진공단열체를 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 진공공간부의 내부구성에 대한 다양한 실시예를 보이는 도면.
도 4는 각 수지에 대하여 검토한 결과를 설명하는 도표.
도 5는 수지의 진공유지능력을 실험한 결과를 설명하는 도면.
도 6은 PPS와 low outgassing PC에서 방출되는 가스의 성분을 분석한 그래프.
도 7은 고온 배기시에 대기압에 의해서 파손되는 최대변형온도를 측정한 그래프.
도 8은 전도저항쉬트 및 그 주변부의 다양한 실시예를 보이는 도면.
도 9는 실시예에 따른 열교환관로 설치부의 구성을 보이는 도면.
도 10은 도 9의 실시예에 따른 열교환관로의 설치부가 적용되는 냉장고를 보이는 도면.
도 11은 도 10의 실시예를 열교환관로의 경로를 중심으로 보다 명확하게 개념화해서 보이는 도면.
도 12는 다른 실시예에 따른 열교환관로의 설치부가 적용되는 냉장고를 보이는 도면.
도 13은 도 12의 실시예를 열교환관로의 경로를 중심으로 보다 명확하게 개념화해서 보이는 도면.
도 14는 더 다른 실시예에 따른 열교환관로의 설치부가 적용되는 냉장고를 보이는 도면.
도 15는 도 14의 실시예를 열교환관로의 경로를 중심으로 보다 명확하게 개념화해서 보이는 도면.
도 16은 도 15에 제시되는 실시예의 사시도.
도 17은 도 16의 문제를 개선한 열교환관로의 배치를 보이는 도면.
도 18은 도 17에 제공되는 열교환관로의 단열구조를 설명하는 도면.
도 19는 도 17에 제시되는 열교환관로의 다른 예에 따른 단열구조를 설명하는 도면.
도 20은 관통실링부의 구성을 보이는 단면도.
도 21 및 도 22는 관통실링부의 제작공정을 보이는 도면.
도 23내지 도 26은 관통실링부와 관로단열부의 상호관계를 보이는 도면.
도 27 및 도 28은 관통실링부의 다른 실시예를 보이는 도면.
도 29 내지 도 40은 진공단열체가 적용되는 다양한 냉장고에 따라서 상기 열교환관로가 설치되는 다양한 실시형태를 설명하는 도면.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 제안한다. 그러나, 본 발명의 사상이 이하에 제시되는 실시예에 제한되지는 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

이하에 제시되는 도면은 실제 물품과는 다르거나 과장되거나 간단하거나 세밀한 부품은 삭제하여 표시될 수 있으나, 이는 본 발명 기술사상 이해의 편리를 도모하기 위한 것으로서, 도면에 제시되는 크기와 구조와 형상과 수로로 제한되어 해석되지 않아야 한다.

도면과 함께 제시되는 각 구성요소의 번호는 기능적으로 동일하거나 유사한 구성은 같거나 유사한 번호를 부여함으로써 발명 사상의 이해에 대한 편의를 도모하였다. 마찬가지로, 실시예가 달라지더라도 기능에 있어서 같거나 유사한 기능을 수행하는 경우에는 같거나 유사한 번호를 부여하여 발명 사상의 이해의 편의를 도모하였다.

도면은 발명의 사상을 이해하는데 도움을 주기 위한 것으로서, 실시예 간에 동일한 번호를 부여하기로 한다. 이는 발명 사상의 이해에 있어서 중복적인 설명을 피하고, 실시예 간의 차이점을 중점적으로 설명하기 위한 것이다.

이하의 설명에서 진공압은 대기압보다 낮은 그 어떤 압력상태를 의미한다. 그리고, A가 B보다 진공도가 높다는 표현은 A의 진공압이 B의 진공압보다 낮다는 것을 의미한다.

도 1은 실시예에 따른 냉장고의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 냉장고(1)에는, 저장물을 저장할 수 있는 캐비티(9)가 제공되는 본체(2)와, 상기 본체(2)를 개폐하도록 마련되는 도어(3)가 포함된다. 상기 도어(3)는 회동할 수 있게 배치되거나 슬라이드 이동이 가능하게 배치되어 캐비티(9)를 개폐할 수 있다. 상기 캐티비(9)는 냉장실 및 냉동실 중의 적어도 하나를 제공할 수 있다.

상기 캐비티에 냉기를 공급하는 냉동사이클을 이루는 부품이 마련된다. 바람직한 예로서는, 냉매를 압축하는 압축기(4)와, 압축된 냉매를 응축하는 응축기(5)와, 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창기(6)와, 팽창된 냉매를 증발시켜 열을 빼앗는 증발기(7)가 포함된다. 전형적인 구조로서, 상기 증발기(7)가 인접하는 위치에 팬을 설치하고, 팬으로부터 송풍된 유체가 상기 증발기(7)를 통과한 다음에 캐비티(9)로 송풍되도록 할 수 있다. 상기 팬에 의한 송풍량 및 송풍방향을 조정하거나 순환 냉매의 양을 조절하거나 압축기의 압축률을 조정함으로써 냉동부하를 조절하여, 냉장공간 또는 냉동공간의 제어를 수행할 수 있다.

도 2는 냉장고의 본체 및 도어에 사용되는 진공단열체를 개략적으로 나타내는 도면으로서, 본체 측 진공단열체는 상면과 측면의 벽이 제거된 상태로 도시되고, 도어 측 진공단열체는 전면의 벽 일부가 제거된 상태의 도면이다. 또한, 전도저항쉬트(60)(63)가 제공되는 부분의 단면을 개략적으로 나타내어 이해가 편리하도록 하였다.

도 2를 참조하면, 진공단열체에는, 저온공간의 벽을 제공하는 제 1 플레이트 부재(10)와, 고온공간의 벽을 제공하는 제 2 플레이트 부재(20)와, 상기 제 1 플레이트 부재(10)와 상기 제 2 플레이트 부재(20)의 사이 간격부로 정의되는 진공공간부(50)가 포함된다. 상기 제 1, 2 플레이트 부재(10)(20) 간의 열전도를 막는 전도저항쉬트(60)(63)가 포함된다. 상기 진공공간부(50)를 밀폐상태로 하기 위하여 상기 제 1 플레이트 부재(10)와 상기 제 2 플레이트 부재(20)를 밀봉하는 밀봉부(61)가 제공된다.

냉장고 또는 온장고에 상기 진공단열체가 적용되는 경우에는, 고 내 공간의 벽을 제공하는 상기 제 1 플레이트 부재(10)는 이너케이스라고 할 수 있고, 고 외 공간에 접하는 상기 제 2 플레이트 부재(20)는 아웃케이스라고 할 수 있다.

본체 측 진공단열체의 하측 후방에는 냉동사이클을 제공하는 부품이 수납되는 기계실(8)이 놓이고, 상기 진공단열체의 어느 일측에는 진공공간부(50)의 공기를 배기하여 진공상태를 조성하기 위한 배기포트(40)가 제공된다. 또한, 제상수 및 전기선로의 설치를 위하여 진공공간부(50)를 관통하는 관로(64)가 더 설치될 수 있다.

상기 제 1 플레이트 부재(10)는, 제 1 플레이트 부재 측에 제공되는 제 1 공간을 위한 벽의 적어도 일부를 정의할 수 있다. 상기 제 2 플레이트 부재(20)는, 제 2 플레이트 부재 측에 제공되는 제 2 공간을 위한 벽의 적어도 일부를 정의할 수 있다. 상기 제 1 공간과 상기 제 2 공간은 온도가 서로 다른 공간으로 정의할 수 있다. 여기서, 각 공간의 위한 벽은, 공간에 직접 접하는 벽으로서의 기능을 수행하는 경우뿐만 아니라, 공간에 접하지 않는 벽으로서의 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어 각 공간에 접하는 별도의 벽을 더 가지는 물품의 경우에도 실시예의 진공단열체가 적용될 수 있는 것이다.

상기 진공단열체가 단열효과의 손실을 일으키는 요인은, 제 1 플레이트 부재(10)와 제 2 플레이트 부재(20) 간의 열전도와, 제 1 플레이트 부재(10)와 제 2 플레이트 부재(20) 간의 열복사, 및 진공공간부(50)의 가스전도(gas conduction)가 있다.

이하에서는 상기 열전달의 요인과 관련하여 단열손실을 줄이기 위하여 제공되는 열저항유닛에 대하여 설명한다. 한편, 실시예의 진공단열체 및 냉장고는 진공단열체의 적어도 어느 한쪽에 또 다른 단열수단을 더 가지는 것을 배제하지 않는다. 따라서, 다른 쪽 일면에 발포 등을 이용하는 단열수단을 더 가질 수도 있다.

상기 열저항유닛에는 상기 제 3 공간의 벽을 따라 흐르는 열전도에 저항할 수 있는 전도저항쉬트가 포함되고, 상기 전도저항쉬트와 체결되는 사이드 프레임이 더 포함될 수 있다. 상기 전도저항쉬트와 상기 사이드 프레임은 이하의 설명에 의해서 명확해 질 수 있다.

또한, 상기 열저항유닛에는 상기 제 3 공간 내부에 판상으로 제공되는 적어도 하나의 복사저항쉬트를 포함하거나 상기 제 3 공간 내부에 상기 제 2 플레이트 부재와 상기 제 1 플레이트 부재 간의 복사열전달에 저항하는 다공성물질이 포함될 수 있다. 상기 복사저항쉬트와 상기 다공성물질은 이하의 설명에 의해서 명확히 이해될 수 있다.

도 3은 진공공간부의 내부구성에 대한 다양한 실시예를 보이는 도면이다.

먼저, 도 3a를 참조하면, 상기 진공공간부(50)는 상기 제 1 공간 및 상기 제 2 공간과는 다른 압력, 바람직하게는 진공 상태의 제 3 공간으로 제공되어 단열손실을 줄일 수 있다. 상기 제 3 공간은 상기 제 1 공간의 온도 및 상기 제 2 공간의 온도의 사이에 해당하는 온도로 제공될 수 있다. 상기 제 3 공간은 진공 상태의 공간으로 제공되기 때문에, 상기 제 1 플레이트 부재(10) 및 상기 제 2 플레이트 부재(20)는 각 공간의 압력차만큼의 힘에 의해서 서로 접근하는 방향으로 수축하는 힘을 받는다. 따라서, 상기 진공공간부(50)는 플레이트 부재 간의 간격이 좁아지는 방향으로 변형될 수 있다. 이 경우에는 진공공간부의 수축에 따른 복사전달량의 증가, 상기 플레이트 부재(10)(20)의 접촉에 따른 전도전달량의 증가에 따른 단열손실을 야기할 수 있다.

상기 진공공간부(50)의 변형을 줄이기 위하여 서포팅유닛(30)이 제공될 수 있다. 상기 서포팅유닛(30)에는 바(31)가 포함된다. 상기 바(31)는 제 1 플레이트 부재와 제 2 플레이트 부재의 사이 간격을 지지하기 위하여 상기 플레이트 부재에 대하여 실질적으로 수직한 방향으로 연장될 수 있다. 상기 바(31)의 적어도 어느 일단에는 지지 플레이트(35)가 추가로 제공될 수 있다. 상기 지지 플레이트(35)는 적어도 두 개 이상의 바(31)를 연결하고, 상기 제 1, 2 플레이트 부재(10)(20)에 대하여 수평한 방향으로 연장될 수 있다. 상기 지지 플레이트는 판상으로 제공될 수 있고, 격자형태로 제공되어 상기 제 1, 2 플레이트 부재(10)(20)와 접하는 면적이 작아져서 열전달이 줄어들도록 할 수 있다. 상기 바(31)와 상기 지지 플레이트는 적어도 일 부분에서 고정되어, 상기 제 1, 2 플레이트 부재(10)(20)의 사이에 함께 삽입될 수 있다. 상기 지지 플레이트(35)는 상기 제 1, 2 플레이트 부재(10)(20) 중 적어도 하나에 접촉하여 상기 제 1, 2 플레이트 부재(10)(20)의 변형을 방지할 수 있다. 또한, 상기 바(31)의 연장방향을 기준으로 할 때, 상기 지지플레이트(35)의 총단면적은 상기 바(31)의 총단면적보다 크게 제공하여, 상기 바(31)를 통하여 전달되는 열이 상기 지지 플레이트(35)를 통하여 확산될 수 있다.

상기 서포팅유닛(30)의 재질에 대하여 설명한다.

상기 서포팅유닛(30)은, 진공압에 견디기 위하여 압축강도가 높아야 하고, 진공상태를 유지할 수 있도록 아웃게싱(outgassing) 및 물흡수율이 작아야 하고, 플레이트 부재 간의 열전도를 줄이기 위하여 열전도율이 작아야 하고, 고온 배기공정에 견딜 수 있도록 고온에서 압축강도가 확보되어야 하고, 성형을 할 수 있도록 가공성이 좋아야 하고, 비용이 저렴하여야 한다. 여기서 상기 배기공정의 수행시간은 수 일(several days) 정도에 이를 수 있기 때문에 그 시간을 줄이는 것은 제조비용 및 생산성에 큰 장점을 줄 수 있다. 따라서 고온에서 압축강도가 확보되어야 하는 것은 배기공정의 수행온도가 높으면 높을수록 배기속도가 증가하기 때문이다. 상기되는 조건 하에서 발명자는 다양한 검토를 수행하였다.

먼저, 세라믹 및 유리재질은 아웃게싱율(outgassing rate)과 물흡수율이 작지만 가공성이 현저하게 떨어지므로 사용할 수 없다. 따라서, 수지를 재질로 검토할 수 있다.

도 4는 각 수지에 대하여 검토한 결과를 설명하는 도표이다.

도 4를 참조하면, 본 발명자는 다양한 수지재료를 검토한 바가 있으나, 대부분의 수지가 아웃게싱율 및 물흡수율이 현저히 높아서 사용할 수 없었다. 이에 대략적으로 아웃게싱율과 물흡수율의 조건을 만족하는 수지를 검토하였다. 그 결과 PE재질은 아웃게싱율이 높고 압축강도가 낮아서 사용하기가 부적절하고, PCTFE재질은 가격이 현저하게 높아서 사용하기에 바람직하지 않고, PEEK재질은 아웃게싱율이 높아서 사용하기가 부적절하였다. 이에, 상기 서포팅유닛은 PC(polycarbonate), glass fiber PC, low outgassing PC, PPS(poly phenylene sulfide), 및 LCP(liquid-crystal polymer) 중에서 선택되는 수지를 그 재질로 사용할 수 있을 것으로 판단하였다. 그러나 PC의 경우에도 아웃게싱율은 0.19로 낮은 수준이기 때문에, 열을 가하면서 배기하는 베이킹 시간을 일정수준 길게 함으로써 사용할 수 있을 것이다.

상기 진공공간부의 내부에 사용이 가능할 것으로 예상되는 수지의 재질에 대하여 다양한 연구를 수행하여 최적의 재질을 알아내었다. 이하에서는 수행된 각 연구활동의 결과물을 도면을 참조하여 설명한다.

도 5는 수지의 진공유지능력을 실험한 결과이다.

도 5를 참조하면, 상기 서포팅유닛을 각각의 수지를 사용하여 제작한 다음에 진공을 유지할 수 있는 성능을 시험한 결과를 나타내는 그래프이다. 먼저, 선택된 재질을 사용하여 제작된 서포팅유닛을 에탄올로 세척하고, 저압에서 48시간을 방치하고, 2.5시간 동안 외기에 노출한 다음에 진공단열체에 넣고 90도씨에서 대략 50시간 동안 배기과정을 진행한 다음에 진공유지성능을 측정하였다.

상기 LCP의 경우에는 초기 배기성능은 가장 좋지만 진공유지성능이 나쁜 것을 볼 수 있다. 이는 온도에 민감한 것에 기인한 것으로 예상할 수 있다. 또한, 그래프의 특성을 보건데 5×10^-3torr를 최종허용압력이라고 할 때 0.5년 정도의 시간동안 유지할 수 있을 것으로 예상된다. 따라서, 서포팅유닛의 재질로는 다른 재질에 비하여 불리하다.

상기 glass fiber PC(G/F PC)는 배기속도가 빠르지만 진공유지성능이 떨어지는 것을 볼 수 있었다. 이는 첨가물의 영향이 있을 것으로 판단된다. 또한, 그래프의 특성을 보건데 동일조건에서 8.2년 정도의 시간동안 진공성능을 유지할 수 있을 것으로 예상된다. 따라서, 서포팅유닛의 재질로는 다른 재질에 비하여 불리하다.

상기 low outgassing PC(O/G PC)는 상기 두 재질에 비해서는 진공유지성능이 뛰어나고, 동일조건에서 34년 정도의 시간동안 진공성능을 유지할 수 있을 것으로 예상된다. 그러나, 초기 배기성능이 떨어져서 제작효율이 떨어지는 단점을 볼 수 있다.

상기 PPS의 경우에는 진공유지성능이 월등히 뛰어나고 배기성능도 우수한 것을 알 수 있다. 따라서, 진공유지성능을 기준으로 할 때에는 PPS의 재질을 서포팅유닛의 재질로 하는 것이 가장 바람직하게 고려된다.

도 6은 PPS와 low outgassing PC에서 방출되는 가스의 성분을 분석한 결과로서, 수평축은 가스의 분자량이고, 수직축은 농도를 나타낸다. 도 6a는 low outgassing PC의 방출가스를 분석한 것으로서, H₂계열(Ⅰ), H₂O계열(Ⅱ), N₂/CO/CO₂/O₂계열(Ⅲ), 및 탄화수소계열(Ⅳ)이 골고루 방출되는 것을 볼 수 있다. 도 6b는 PPS의 방출가스를 분석한 것으로서, H₂계열(Ⅰ), H₂O계열(Ⅱ), 및 N₂/CO/CO₂/O₂계열(Ⅲ)이 약한 정도로 방출되는 것을 볼 수 있다. 도 6c는 스테인레스 스틸의 방출가스를 분석한 것으로서, PPS와 유사한 가스가 방출되는 것을 볼 수 있다. 결국, PPS는 스테인레스 스틸과 비슷한 가스의 방출량을 보이는 것을 확인할 수 있었다.

상기 분석결과, PPS가 상기 서포팅유닛의 재질로서 우수한 것을 다시 한번 확인할 수 있었다.

상기 서포팅유닛의 강도를 더 보강하기 위하여 PPS와 함께 Glass fiber(G/F)가 수십%, 바람직한 일 예로서 G/F가 40%가 첨가된 재질을 사용할 수도 있다. 서포팅유닛에 사용되는 PPS+G/F 40%의 재질은 강도를 더욱 증가시키기 위하여, 사출 후에 후처리 과정으로 결정화공정(150℃ 이상의 분위기에서 1시간 방치)을 더 거칠 수 있다.

도 7은 고온 배기시에 대기압에 의해서 파손되는 최대변형온도를 측정한 결과이다. 이때 상기 바(31)는 2㎜직경으로 30㎜간격으로 제공하였다. 도 7을 참조하면 PE의 경우에는 60도씨에서 파단이 발생하고 low outgassing PC의 경우에는 90도씨에서 파단이 발생하고 PPS의 경우에는 125도씨에서 파단이 발생하는 것을 확인할 수 있었다.

상기되는 각 분석의 결과 진공공간부의 내부에 사용되는 수지의 재질로는 PPS가 가장 바람직한 것을 알 수 있었다. 그러나, 제조비용의 면에 있어서는 low outgassing PC를 사용할 수도 있을 것이다.

상기 진공공간부(50)를 통한 상기 제 1, 2 플레이트 부재(10)(20) 간의 열복사를 줄이는 복사저항쉬트(32)에 대하여 설명한다. 상기 제 1, 2 플레이트 부재(10)(20)는 부식방지와 충분한 강도를 제공할 수 있는 스테인레스 재질로 제공될 수 있다. 상기 스테인레스 재질은 방사율이 0.16으로서 비교적 높기 때문에 많은 복사열 전달이 일어날 수 있다. 또한, 수지를 재질로 하는 상기 서포팅유닛의 방사율은 상기 플레이트 부재에 비하여 낮고 제 1, 2 플레이트 부재(10)(20)의 내면에 전체적으로 마련되지 않기 때문에 복사열에 큰 영향을 미치지 못한다. 따라서 상기 복사저항쉬트는 제 1 플레이트 부재(10)와 제 2 플레이트 부재(20) 간의 복사열 전달의 저감에 중점적으로 작용하기 위하여, 상기 진공공간부(50)의 면적의 대부분을 가로질러서 판상으로 제공될 수 있다. 상기 복사저항쉬트(32)의 재질로는, 방사율(emissivity)이 낮은 물품이 바람직하고, 실시예에서는 방사율 0.02의 알루미늄 박판이 바람직하게 사용될 수 있다. 또한, 한 장의 복사저항쉬트로는 충분한 복사열 차단작용을 얻을 수 없기 때문에, 적어도 두 장의 복사저항쉬트(32)가 서로 접촉하지 않도록 일정 간격을 두고 제공될 수 있다. 또한, 적어도 어느 한 장의 복사저항쉬트는 제 1, 2 플레이트 부재(10)(20)의 내면에 접하는 상태로 제공될 수 있다.

다시 도 3b를 참조하면, 서포팅유닛(30)에 의해서 플레이트 부재 간의 간격을 유지하고, 진공공간부(50)의 내부에 다공성물질(33)을 충전할 수 있다. 상기 다공성물질(33)은 제 1, 2 플레이트 부재(10)(20)의 재질인 스테인레스보다는 방사율이 높을 수 있지만, 진공공간부를 충전하고 있으므로 복사열전달의 저항효율이 높다.

본 실시예의 경우에는, 복사저항쉬트(32)가 없이도 진공단열체를 제작할 수 있는 효과가 있다.

도 3c를 참조하면, 진공공간부(50)를 유지하는 서포팅유닛(30)이 제공되지 않는다. 이를 대신하여 다공성물질(33)이 필름(34)에 싸인 상태로 제공되었다. 이때 다공성물질(33)은 진공공간부의 간격을 유지할 수 있도록 압축된 상태로 제공될 수 있다. 상기 필름(34)은 예시적으로 PE재질로서 구멍이 뚫려있는 상태로 제공될 수 있다.

본 실시예의 경우에는, 상기 서포팅유닛(30)이 없이 진공단열체를 제작할 수 있다. 다시 말하면, 상기 다공성물질(33)은 상기 복사저항쉬트(32)의 기능과 상기 서포팅유닛(30)의 기능을 함께 수행할 수 있다.

도 8은 전도저항쉬트 및 그 주변부의 다양한 실시예를 보이는 도면이다. 도 2에는 각 전도저항쉬트가 구조가 간단하게 도시되어 있으나, 본 도면을 통하여 더 상세하게 이해될 수 있을 것이다.

먼저, 도 8a에 제시되는 전도저항쉬트는 본체 측 진공단열체에 바람직하게 적용될 수 있다. 상세하게, 상기 진공단열체의 내부를 진공으로 유지하기 위하여 상기 제 2 플레이트 부재(20)와 상기 제 1 플레이트 부재(10)는 밀봉되어야 한다. 이때 두 플레이트 부재는 각각이 온도가 서로 다르므로 양자 간에 열전달이 발생할 수 있다. 종류가 다른 두 플레이트 부재 간의 열전도를 방지하기 위하여 전도저항쉬트(60)가 마련된다.

상기 전도저항쉬트(60)는 상기 제 3 공간을 위한 벽의 적어도 일부를 정의하고 진공상태를 유지하도록 그 양단이 밀봉되는 밀봉부(61)로 제공될 수 있다. 상기 전도저항쉬트(60)는 상기 제 3 공간의 벽을 따라서 흐르는 열전도량을 줄이기 위하여 마이크로미터 단위의 얇은 박판으로 제공된다. 상기 밀봉부(610)는 용접부로 제공될 수 있다. 즉, 전도저항쉬트(60)와 플레이트 부재(10)(20)가 서로 융착되도록 할 수 있다. 서로 간의 융착 작용을 이끌어내기 위하여 상기 전도저항쉬트(60)와 플레이트 부재(10)(20)는 서로 같은 재질을 사용할 수 있고, 스테인레스를 그 재질로 할 수 있다. 상기 밀봉부(610)는 용접부로 제한되지 않고 코킹 등의 방법을 통하여 제공될 수도 있다. 상기 전도저항쉬트(60)는 곡선 형상으로 제공될 수 있다. 따라서, 상기 전도저항쉬트(60)의 열전도의 거리는 각 플레이트 부재의 직선거리보다 길게 제공되어, 열전도량은 더욱 줄어들 수 있다.

상기 전도저항쉬트(60)를 따라서 온도변화가 일어난다. 따라서, 그 외부와의 열전달을 차단하기 위하여, 상기 전도저항쉬트(60)의 외부에는 차폐부(62)가 제공되어 단열작용이 일어나도록 하는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 냉장고의 경우에 제 2 플레이트 부재(20)는 고온이고 제 1 플레이트 부재(10)는 저온이다. 그리고, 상기 전도저항쉬트(60)는 고온에서 저온으로 열전도가 일어나고 열흐름을 따라서 쉬트의 온도가 급격하게 변한다. 그러므로, 상기 전도저항쉬트(60)가 외부에 대하여 개방되는 경우에는 개방된 곳을 통한 열전달이 심하게 발생할 수 있다. 이러한 열손실을 줄이기 위하여 상기 전도저항쉬트(60)의 외부에는 차폐부(62)가 제공되도록 한다. 예를 들어, 상기 전도저항쉬트(60)가 저온공간 또는 고온공간의 어느 쪽에 노출되는 경우에도, 상기 전도저항쉬트(60)는 노출되는 양만큼 전도저항의 역할을 수행하지 못하기 때문에 바람직하지 않게 된다.

상기 차폐부(62)는 상기 전도저항쉬트(60)의 외면에 접하는 다공성물질로 제공될 수도 있고, 상기 전도저항쉬트(60)의 외부에 놓이는 별도의 가스켓으로 예시가능한 단열구조물로 제공될 수도 있고, 본체 측 진공단열체가 도어 측 진공단열체에 대하여 닫힐 때 대응하는 전도저항쉬트(60)와 마주보는 위치에 제공되는 진공단열체의 일 부분으로 제공될 수도 있다. 상기 본체와 상기 도어가 개방되었을 때에도 열손실을 줄이기 위하여, 상기 차폐부(62)는 다공성물질 또는 별도의 단열구조물로 제공되는 것이 바람직할 것이다.

도 8b에 제시되는 전도저항쉬트는 도어 측 진공단열체에 바람직하게 적용될 수 있고, 도 8a에 대하여 달라지는 부분을 상세하게 설명하고, 동일한 부분은 동일한 설명이 적용되는 것으로 한다. 상기 전도저항쉬트(60)의 바깥쪽으로는 사이드 프레임(70)이 더 제공된다. 상기 사이드 프레임(70)은 도어와 본체와의 실링을 위한 부품과 배기공정에 필요한 배기포트와 진공유지를 위한 게터포트 등이 놓일 수 있다. 이는 본체 측 진공단열체의 경우에는 부품의 장착이 편리할 수 있지만, 도어측은 위치가 제한되기 때문이다.

도어 측 진공단열체의 경우에는 상기 전도저항쉬트(60)는 진공공간부의 선단부, 즉 모서리 측면부에 놓이기 어렵다. 이는 도어(3)의 모서리 에지부는 본체와 달리 외부로 드러나기 때문이다. 더 상세하게 상기 전도저항쉬트(60)가 진공공간부의 선단부에 놓이면, 상기 도어(3)의 모서리 에지부는 외부로 드러나기 때문에, 상기 전도저항쉬트(60)의 단열을 위하여 별도의 단열부를 구성해야 하는 불리함이 있기 때문이다.

도 8c에 제시되는 전도저항쉬트는 진공공간부를 관통하는 관로에 바람직하게 설치될 수 있고, 도 8a 및 도 8b에 대하여 달라지는 부분을 상세하게 설명하고, 동일한 부분은 동일한 설명이 적용되는 것으로 한다. 관로(64)가 제공되는 주변부에는 도 8a와 동일한 형상으로 제공될 수 있고, 더 바람직하게는 주름형 전도저항쉬트(63)가 제공될 수 있다. 이에 따르면 열전달경로를 길게 할 수 있고, 압력차에 의한 변형을 방지할 수 있다. 또한 전도저항쉬트의 단열을 위한 별도의 차폐부도 제공될 수 있다.

다시 도 8a를 참조하여 제 1 플레이트 부재(10)와 제 2 플레이트 부재(20) 간의 열전달경로를 설명한다. 진공단열체를 통과하는 열에는, 상기 진공단열체의 표면, 더 상세하게 상기 전도저항쉬트(60)를 따라서 전달되는 표면전도열(①)과, 상기 진공단열체의 내부에 제공되는 서포팅유닛(30)을 따라서 전도되는 서포터전도열(②)과, 진공공간부의 내부 가스를 통한 가스전도열(③)과, 진공공간부를 통하여 전달되는 복사전달열(④)로 구분할 수 있다.

상기 전달열은 다양한 설계 수치에 따라서 변형될 수 있다. 예를 들어 제 1, 2 플레이트 부재(10)(20)가 변형되지 않고 진공압에 견딜 수 있도록 서포팅유닛을 변경할 수도 있고, 진공압을 변경할 수 있고, 플레이트 부재의 간격길이를 달리할 수 있고, 전도저항유닛의 길이를 변경할 수 있고, 플레이트 부재가 제공하는 각 공간(제 1 공간 및 제 2 공간)의 온도차를 어느 정도를 하는지에 따라서 달라질 수 있다. 실시예의 경우에는 총열전달량이 종래 폴리우레탄을 발포하여 제공되는 단열구조물에 비하여 열전달량이 작아지도록 하는 것을 고려할 때 바람직한 구성을 알아내었다. 여기서, 종래 폴리우레탄을 발포하는 냉장고에서의 실질열전달계수는 19.6mW/mK으로 제시될 수 있다.

이에 따른 실시예의 진공단열체의 열전달량을 상대적으로 분석하면, 가스전도열(③)에 의한 열전달이 가장 작아지게 할 수 있다. 예를 들어, 전체 열전달의 4%이하로 이를 제어할 수 있다. 상기 표면전도열(①) 및 상기 서포터전도열(②)의 합으로 정의되는 고체전도열에 의한 열전달이 가장 많다. 예를 들어 75%에 달할 수 있다. 상기 복사전달열(③)은 상기 고체전도열에 비해서는 작지만 가스전도열에 의한 열전달보다는 크게 된다. 예를 들어, 상기 복사전달열(③)은 전체 열전달량의 대략 20%를 차지할 수 있다.

이러한 열전달분포에 따르면, 실질열전달계수(eK: effective K)(W/mK)는 상기 전달열(①②③④)을 비교할 때 수학식 1의 순서를 가질 수 있다.

여기서 상기 실질열전달계수(eK)는 대상 물품의 형상과 온도차를 이용하여 측정할 수 있는 값으로서, 전체 열전달량과 열전달되는 적어도 하나의 부분의 온도를 측정하여 얻어낼 수 있는 값이다. 예를 들어 냉장고 내에 정량적으로 측정이 가능한 가열원을 두고서 발열량을 알고(W), 냉장고의 도어 본체와 도어의 테두리를 통하여 각각 전달되는 열을 도어의 온도분포를 측정하고(K), 열이 전달되는 경로를 환산값으로 확인함으로써(m), 실질열전달계수를 구할 수 있는 것이다.

전체 진공단열체의 상기 실질열전달계수(eK)는 k=QL/A△T로 주어지는 값으로서, Q는 열전달량(W)으로서 히터의 발열량을 이용하여 획득할 수 있고, A는 진공단열체의 단면적(m²)이고, L은 진공단열체의 두께(m)이고, △T는 온도차로서 정의할 수 있다.

상기 표면전도열은, 전도저항쉬트(60)(63)의 입출구의 온도차(△T), 전도저항쉬트의 단면적(A), 전도저항쉬트의 길이(L), 전도저항쉬트의 열전도율(k)(전도저항쉬트의 열전도율은 재질의 물성치로서 미리 알아낼 수 있다)를 통하여 전도열량을 알아낼 수 있다. 상기 서포터전도열은, 서포팅유닛(30)의 입출구의 온도차(△T), 서포팅유닛의 단면적(A), 서포팅유닛의 길이(L), 서포팅유닛의 열전도율(k)을 통하여 전도열량을 알아낼 수 있다. 여기서, 상기 서포팅유닛의 열전도율은 재질의 물성치로서 미리 알아낼 수 있다. 상기 가스전도열(③)과 상기 복사전달열(④)의 합은 상기 전체 진공단열체의 열전달량에서 상기 표면전도열과 상기 서포터전도열을 빼는 것에 의해서 알아낼 수 있다. 상기 가스 전도열과 상기 복사전달열의 비율은 진공공간부의 진공도를 현저히 낮추어 가스 전도열이 없도록 하였을 때의 복사전달열을 구하는 것으로서 알아낼 수 있다.

상기 진공공간부(50)의 내부에 다공성물질이 제공되는 경우에, 다공성물질전도열은 상기 서포터전도열(②)과 복사열(④)을 합한 양으로 고려할 수 있다. 상기 다공성물질전도열은 다공성물질의 종류와 양 등의 다양한 변수에 의해서 변경될 수 있다.

실시예에 따르면, 서로 인접하는 바(31)가 이루는 기하학적 중심과 바가 위치하는 곳과의 온도차(△T₁)는 0.5도씨 미만으로 제공되는 것이 바람직하다. 또한, 인접하는 바가 이루는 기하학적 중심과 진공단열체의 에지부와의 온도차(△T₂)는 5도씨 미만으로 제공되는 것을 바람직하게 제안할 수 있다. 또한, 상기 제 2 플레이트 부재에 있어서, 상기 전도저항쉬트(60)(63)를 통과하는 열전달 경로가 제 2 플레이트 부재와 만나는 지점에서, 제 2 플레이트 부재의 평균온도와의 온도차이가 가장 클 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 공간이 상기 제 1 공간에 비하여 뜨거운 영역인 경우에는, 상기 전도저항쉬트를 통과하는 열전달 경로가 제 2 플레이트 부재와 만나는 제 2 플레이트 부재의 지점에서 온도가 최저가 된다. 마찬가지로, 상기 제 2 공간이 상기 제 1 공간에 비하여 차가운 영역인 경우에는, 상기 전도저항쉬트를 통과하는 열전달 경로가 제 2 플레이트 부재와 만나는 제 2 플레이트 부재의 지점에서 온도가 최고가 된다.

이는 전도저항쉬트를 통과하는 표면전도열을 제외하는 다른 곳을 통한 열전달량은 충분히 제어되어야 하고, 표면전도열이 가장 큰 열전달량을 차지하는 경우에 비로소 전체적으로 진공단열체가 만족하는 전체 열전달량을 달성할 수 있는 이점을 얻는 것을 의미한다. 이를 위하여 상기 전도저항쉬트의 온도변화량은 상기 플레이트 부재의 온도변화량보다 크게 제어될 수 있다.

상기 진공단열체를 제공하는 각 부품의 물리적 특징에 대하여 설명한다. 상기 진공단열체는 진공압에 의한 힘이 모든 부품에 가하여진다. 따라서, 일정한 수준이 강도(strength)(N/m²)를 가지는 재료가 사용되는 것이 바람직하다.

이러한 배경하에서, 상기 플레이트 부재(10)(20)와 상기 사이드 프레임(70)은 진공압에도 불구하고 파손되지 않는 충분한 강도(strength)가 있는 재질로 제공되는 것이 바람직하다. 예를 들어 서포터전도열을 제한하기 위하여 바(31)의 개수를 작게 하는 경우에는 진공압에 의한 플레이트 부재의 변형이 발생하여 외관이 좋지 않은 영향을 줄 수 있다. 상기 복사저항쉬트(32)는 방사율이 낮으면서 용이하게 박막가공이 가능한 물품이 바람직하고, 외부충격에 변형되지 않은 정도의 강도가 확보되어야 한다. 상기 서포팅유닛(30)은 진공압에 의한 힘을 지지하고 외부충격에 견딜 수 있는 강도로 제공되고 가공성이 있어야 한다. 상기 전도저항쉬트(60)는 얇은 판상이면서도 진공압을 견딜 수 있는 재질이 사용되는 것이 바람직하다.

실시예에서는 상기 플레이트 부재, 사이드 프레임, 및 전도저항쉬트는 동일한 강도인 스테인레스 재질을 사용할 수 있다. 상기 복사저항쉬트는 스테인레스보다는 약한 강도인 알루미늄을 사용할 수 있다. 상기 서포팅유닛은 알루미늄보다 약한 강도인 수지를 그 재질로 사용할 수 있다.

상기되는 바와 같은 재질의 측면에서 바라본 강도와 달리, 강성 측면에서의 분석이 요청된다. 상기 강성(stiffness)(N/m)은 쉽게 변형되지 않는 성질로서 동일한 재질을 사용하더라도 그 형상에 따라서 강성이 달라질 수 있다. 상기 전도저항쉬트(60)(63)는 강도가 있는 재질을 사용할 수 있으나, 열저항을 높이고 진공압이 가하여질 때 거친면이 없이 고르게 펼쳐져 방사열을 최소화하기 위하여 강성이 낮은 것이 바람직하다. 상기 복사저항쉬트(32)는 변형으로 다른 부품에 닿지 않도록 하기 위하여 일정 수준의 강성이 요청된다. 특히, 상기 복사저항쉬트의 테두리 부분은 자중에 따른 처짐이 발생하여 전도열을 발생시킬 수 있다. 그러므로, 일정 수준의 강성이 요청된다. 상기 서포팅유닛(30)은 플레이트 부재로부터의 압축응력 및 외부충격에 견딜 수 있는 정도의 강성이 요청된다.

실시예에서는 상기 플레이트 부재, 및 사이드 프레임은 진공압에 의한 변형을 방지하도록 가장 강성이 높은 것이 바람직하다. 상기 서포팅유닛, 특히 바는 두번째로 큰 강성을 가지는 것이 바람직하다. 상기 복사저항쉬트는 서포팅유닛보다는 약하지만 전도저항쉬트보다는 강성을 가지는 것이 바람직하다. 마지막으로 상기 전도저항쉬트는 진공압에 의한 변형이 용이하게 일어나는 것이 바람직하여 가장 강성이 낮은 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 진공공간부(50) 내부를 다공성물질(33)로 채우는 경우에도 전도저항쉬트가 가장 강성이 낮도록 하는 것이 바람직하고, 플레이트 부재 및 사이드 프레임이 가장 큰 강성을 가지는 것이 바람직하다.

상기 진공공간부는, 서포팅유닛(30)에 의해서만 열전달에 저항할 수도 있고, 진공공간부(50)의 내부에 서포팅유닛과 함께 다공성물질(33)이 충전되어 열전달에 저항할 수도 있고, 서포팅유닛은 적용하지 않고 다공성물질로 열전달에 저항할 수도 있다.

이상의 설명에서 서포팅유닛에 적합한 재질로는 PPS의 수지를 제시한 바가 있다. 상기 바(31)는 지지 플레이트(35) 상에서 2~3센티미터 간격으로 촘촘히 마련되고, 그 높이는 1~2센티미터로 제공된다. 이 수지는 성형 시에 수지의 유동성이 좋지 못하여, 성형된 물품이 설계된 값을 가지지 못하는 경우가 많다. 특히, 액상의 수지 주입구에 멀리 떨어진 부분에는 수지의 불균일 주입으로 인하여, 바의 길이가 짧아지는 등의 성형품의 형상이 제대로 제공되지 못하는 일이 잦다.

이는 추후에 서포팅유닛의 파손이나, 진공단열체의 불량의 원인이 된다.

상기 서포팅유닛(30)은 대략 2차원 구조물이지만 그 면적이 상당히 크다. 따라서, 어느 한 부분에서 불량이 발생하게 되면, 전체 구조물을 폐기해야 하는 어려움이 있다. 냉장고 및 온장고는 소비자의 니즈에 맞추어서 대형화를 거듭하고 있기 때문에, 이 문제는 더욱 크게 대두 된다.

본 발명의 실시예에서는 열교환관로가 진공공간부, 즉 상기 제 3 공간의 외부에 놓이는 것을 일 특징으로 한다. 좁은 상기 진공공간부의 내부에 열교환관로가 놓이지 않도록 함으로써, 열교환관로가 진공공간부에 미치는 많은 악영향을 없앨 수 있고, 좁은 진공공간부에 열교환관로를 설치하기 위한 많은 수고가 필요 없다.

이하의 실시예에서 열교환관로는 냉매관의 열교환을 위하여 집약적으로 인입관과 인출관이 접촉되는 관로영역을 지칭하는 것으로서, 공학적인 마진의 범위 내에서 추가적인 열교환을 위하여 다른 영역에서도 열교환이 수행될 수 있지만, 그 열교환량은 상대적으로 작은 것으로 이해할 수 있다. 경우에 따라서는, 다른 곳에 추가적으로 열교환관로를 제공할 수도 있지만, 실시예에서는 열교환관로라고 칭하는 영역에 열교환을 위한 관로가 놓이는 것을 말하는 것으로 이해할 수 있다.

도 9은 실시예에 따른 열교환관로 설치부의 구성을 보이는 도면이다.

도 9를 참조하면, 상기 제 1 플레이트 부재(10)와 상기 제 2 플레이트 부재(20)가 제공되고, 상기 플레이트 부재(10)(20)의 사이에는 진공공간부(50)가 제공된다. 상기 제 1 플레이트 부재(10)는 냉장고의 경우에 저온측의 벽으로 사용될 수 있고, 상기 제 2 플레이트 부재(20)는 냉장고의 경우에 고온측의 벽으로 사용될 수 있다.

상기 열교환관로(117)는 상기 진공단열체의 벽을 관통하여 통과한다. 다시 말하면, 상기 열교환관로(117)는, 상기 제 1 플레이트 부재(10), 상기 진공공간부(50), 및 상기 제 2 플레이트 부재(20)를 모두 직선으로 관통하여, 진공단열체를 경계로 하는 어느 일 공간으로부터 다른 일 공간으로 인출된다. 상기 열교환관로가 통과하는 상기 플레이트 부재(10)(20)는 상기 진공단열체를 기준으로 할 때, 동일한 지점일 수 있다. 상기 열교환관로(117)는 상기 진공공간부(50)의 내부에 놓이지 않는다. 바람직하게, 상기 진공단열체가 냉장고에 적용되는 경우에는 고내로부터 고외로 인출될 수 있다.

상기 열교환관로(117)가 상기 진공단열체의 벽을 관통하는 곳은 관통실링부(300)에 의해서 실링이 될 수 있다. 상기 관통실링부(300)에 의해서 상기 진공공간부(50)의 진공파괴가 없고 단열손실이 없이 상기 열교환관로(117)가 진공단열체를 관통될 수 있다. 상기 관통실링부(300)는 상기 진공단열체의 벽체에 형성되는 관통부의 하나로서, 상기 관통부가 실링되는 경우를 지칭한다. 상기 관통실링부(300)의 위치는 상기 진공단열체가 관통되기 위하여 제거되는 부분을 지칭할 수 있다.

상기 관통실링부(300)는 상기 열교환관로(117)가 상기 플레이트 부재(10)(20)에 직접 접하지 않도록 할 수 있다. 이로써 불필요한 열전달에 기인하는 단열손실을 줄일 수 있다. 상세하게 설명하면, 상기 열교환관로는 고내에서 고외로 갈수록 저온에서 고온으로 바뀌게 된다. 즉, 제 1 플레이트 부재(10)는 저온이고 제 2 플레이트 부재(20)는 고온인데 비하여, 상기 열교환관로(117)는 모두 저온이다. 따라서 상기 열교환관로(117)와 상기 제 2 플레이트 부재(20)가 열교환을 하면 단열손실을 일으키는데, 이러한 문제를 미연에 방지할 수 있는 것이다.

상기 관통실링부(300)는 이후에 다른 도면을 통하여 더 상세하게 설명할 것이다.

외부로 인출된 상기 열교환관로(117)는, 관로단열케이스(302)에 의해서 외부와 구획되는 소정의 공간 내부에서, 상기 인입관(171) 및 상기 인출관(172)과의 열교환작용이 수행된다. 상기 관로단열케이스(302)의 내부에서 상기 열교환관로(117)가 집약적으로 열교환이 수행될 수 있도록, 상기 열교환관로는 벤딩되거나 말리거나 절곡되는 양상을 가질 수 있다.

상기 관로단열케이스(302)의 내부는 관로단열부(301)로 제공되어, 상기 열교환관로(117)를 이루는 인입관(171) 및 인출관(172) 서로 간의 열교환이 일어나서, 외부와의 열교환에 의한 단열손실이 발생하지 않도록 할 수 있다. 상기 관로단열부(301)는 진공, 단열폼, 및 외부와 차단된 공기에 의해서 수행될 수 있을 것이다. 물론 상기 관로단열케이스(302)는 그 자체에 의해서 안과 밖이 서로 구획되어 있기 때문에, 차폐에 의한 단열작용이 수행될 수 있는 것도 물론이다.

상기 관로단열케이스(302)에 따르면, 상기 관로단열부(301)가 진공인 경우에는 상기 관로단열부(301)의 진공을 유지하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 플레이트 부재(20)와 밀봉구조를 이루는 것으로써 상기 관로단열부(301)를 진공상태고 유지할 수 있도록 한다. 상기 관로단열케이스(302)는 수분이 상기 관로단열부(301)의 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있다. 예를 들어 상기 관로단열부(301)로 들어오는 수분은 관로단열부(301) 내부 부재의 열화를 이끌어낼 수 있는데, 상기 관로단열케이스(302)에 의하면, 외부의 수분침입이 애초에 차단될 수 있는 것이다. 상기 관로단열케이스(302)의 진공유지작용 및 수분침입방지작용에 따르면, 단열성능의 저하를 방지하여 열교환성능을 더 향상시킬 수 있고, 제품성능을 향상시킬 수 있다.

상기 관로단열케이스(302)는 상기 제 2 플레이트 부재(20)에 설치되고, 상기 관로단열부(301)는 상기 제 2 플레이트 부재(20)의 외면을 어느 일 벽으로 하는 것으로 도시되지만, 이에 제한되지 않는다. 상기 관로단열케이스(302)가 상기 제 1 플레이트 부재(10) 측에 설치되고, 상기 관로단열부(301)도 상기 제 1 플레이트 부재(10)의 내면을 어느 일 벽으로 할 수도 있다. 그러나, 이 경우에는 고내 공간이 좁아지는 문제가 있으므로 바람직하지 않다.

상기 관로단열부(301) 및 상기 관로단열케이스(302)는 적어도 상기 관통실링부(300)를 안쪽에 두는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 상기 관통실링부(300)가 외부로 드러나지 않고, 상기 관로단열부(301) 및 상기 관로단열케이스(302)에 의해서 차폐되도록 하는 것이 바람직하다.

더 상세하게 설명한다. 상기 열교환관로(117)가 놓이는 공간을 제 4 공간으로 정의할 수 있다. 상기 제 4 공간에는 상기 관로단열부(301)가 포함될 수 있고, 상기 관로단열케이스(302)에 의해서 외부의 제 1 공간 또는 제 2 공간과 구획될 수 있다. 그러나, 상기 관로단열케이스(302)가 필수라고는 할 수 없다.

상기 제 4 공간은 상기 열교환관로(117)가 열교환기능을 수행하는 공간으로서, 이후에 상세하게 설명되는 바와 같이 냉기의 누설을 위하여 별도의 단열재로 충전될 수 있다. 상기 제 4 공간은 상기 열교환관로(117)를 이루는 적어도 두 냉매관이 충분한 열교환을 수행하기에 적합한 공간으로서, 상기 제 3 공간에 비하여 작은 공간으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 3 공간에는 서포팅유닛의 간섭 등으로 인하여 좁은 공간에 이차원으로 집약적으로 열교환관로(117)를 배치하기가 어렵다. 이에 반하여, 실시예에 따르면 간섭이 없는 상태로 다양한 집약된 형태로 열교환관로(117)를 배치할 수 있는 장점이 있다. 뿐만 아니라, 상기 제 4 공간은 삼차원 공간에 집약되어 모일 수 있어서, 상기 열교환관로(117) 간에만 열교환될 수 있다. 따라서, 상기 제 4 공간은 제 3 공간에 비하여 작더라도, 상기 열교환관로(117)가 전체적으로 충분하게 열교환할 수 있다.

상기 관통실링부(300)가 상기 냉매관을 별도의 단열재로 감싸서 단열하더라도(도 20을 참조), 상기 제 4 공간에 놓이는 상기 단열재의 열전도도는 진공인 상기 제 3 공간의 열전도도보다 크다. 상기 관통실링부(300)를 통한 열전달을 제한하기 위하여, 상기 제 4 공간은 상기 관통실링부를 덮는 것이 바람직하다. 이로써 상기 제 1 공간인 본체 내부 공간의 냉기누설을 차단할 수 있다.

상기 열교환관로(117)는 이미 설명한 바와 같이, 상기 인입관과 인출관이 서로 접하여 열교환하는 것에 의해서 열교환작용이 수행될 수 있다. 이때, 상기 인입관과 상기 인출관이 접하는 부분은 실제로 상기 제 4 공간에 놓인다. 다시 말하면, 상기 열교환관로의 열교환하는 면적은 상기 제 3 공간에서 열교환하는 면적보다 크게 제공될 수 있다. 또한, 진공단열체의 외부 공간, 즉 냉장고의 경우에 본체 내부의 공간활용성을 높이고, 본체 외부의 규격을 만족시키기 위하여, 상기 열교환관로의 열교환면적은 다른 공간에 비하여 제 4 공간에 그 대부분이 놓이는 것이 바람직할 것이다.

상기 열교환관로(117)를 따라서 전파되는 열이 단열손실을 일으킬 수 있다. 예를 들어, 상기 관통실링부(300)에 의해서 상기 진공공간부(50)의 진공파괴가 없고, 고내외로의 공기흐름을 차단하여 단열손실을 줄일 수 있다. 다만, 상기 열교환관로(117)를 타고 제 1 플레이트 부재를 경계로 하는 고내로 전도되는 열을 충분히 차단할 수 없는 경우가, 냉동 시스템의 설계시에 발생할 수 있다. 이 경우에는 상기 제 1 플레이트 부재(10) 측에도 상기 관로단열부(301) 및 상기 관로단열케이스(302)를 더 설치할 수도 있을 것이다. 경우에 따라서는 상기 관로단열부(301) 및 상기 관로단열케이스(302)에 이르는 대규모의 구성이 아니라 소규모의 단열부재를 마련할 수도 있다. 양 플레이트 부재(10)(20) 측에 단열부재를 제공할 수 있는 것은 이하의 다른 실시에에서도 마찬가지로 이해할 수 있다.

다만, 충분한 냉동시스템의 검토를 통하여, 상기 제 2 플레이트 부재(20) 측에 마련되는 관로단열부(301) 및 관로단열케이스(302)만에 의해서 고내에 미치는 단열손실을 줄일 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이다.

본 실시예에 따르면, 상기 열교환관로(117)가 진공공간부(50)에 미치는 영향을 애초에 없앨 수 있고, 진공단열체의 밀폐에 의해서 이후에 수리가 불가능한 등의 문제를 해소할 수 있다.

도 10은 도 9의 실시예에 따른 열교환관로의 설치부가 적용되는 냉장고를 도시한다. 도 10의 냉장고는 단일의 진공단열체가 격벽(350)에 의해서 두 개의 공간으로 구획되고, 두 공간은 별개의 도어에 의해서 개폐가 허용되고, 단일의 증발기가 마련되어 상기 두 공간 모두에 냉기를 공급하는 형태이다.

도 10을 참조하면, 단일의 진공단열체에 의해서 제공되는 단일의 본체(2)가, 격벽(350)에 의해서 두 공간으로 구획되고, 상기 두 공간은 개별적인 도어(3)에 의해서 개폐될 수 있다. 상기 두 공간은 상냉장 하냉동방식으로 동작될 수 있다. 상기 격벽(350)은 발포부재로 예시되는 단열수단이 채워지는 방식 및 내부의 공간이 외부와는 차폐되는 차벽방식 중의 적어도 하나의 방식으로 제공될 수 있다.

상기 두 공간 중의 냉동 공간에는 증발기(7)가 놓일 수 있다. 상기 증발기(7)로 공급되는 냉기는, 압축기(4) 및 응축기(5)를 거치고, 인입관(171)으로부터 공급될 수 있다. 상기 인깁관(171)은 팽창기의 역할을 수행할 수도 있다. 상기 증발기(7)에서 증발된 냉매는 인출관(172)를 통하여 인출된다. 상기 인입관(171) 및 상기 인출관(172)이 서로 열교환되는 열교환관로(117)가 고외의 제공되는 것은 이미 설명된 바가 있다.

상기 열교환관로(117)는 상기 냉장고의 벽을 이루는 진공단열체의 외부에서, 상기 진공단열체의 외면을 따라서 연장되는 일 면을 실질적으로 벽으로 하는 별도로 마련되는 공간에 놓인다. 상기 열교환관로(117)는 상기 관로단열부(301) 및 상기 관로단열케이스(302)에 의해서 단열이 가능한 것은 이미 설명한 바와 동일하다.

상기 격벽(350)에는 냉기유로(351)가 형성될 수 있다. 상기 냉기유로(351)는 상기 증발기(7)에서 발생하는 냉기가, 증발기가 놓이는 공간에서 다른 공간으로 전달되도록 하는 유로이다. 상기 증발기(7)에서 발생되는 제상수가 상기 본체(2)의 외부로 제거되도록 하기 위하여, 상기 진공단열체에는 제상수관로(352)가 더 마련될 수 있다.

상기 열교환관로(117)가 상기 본체(2)를 통과하는 위치에는, 상기 관통실링부(300)가 마련되어 고내 및 고외의 열전달을 차단하는 것을 설명한 바가 있다. 또한, 상기 관로단열부(301) 및 상기 관로단열케이스(302)는 상기 관통실링부(300)를 차폐할 수 있도록 하여, 혹시나 있을 수 있는 냉기손실을 더 확실하게 차단되도록 할 수 있다.

한편 도 10에서 굵은 실선은 구리배관으로서 내경이 3밀리미터 이상의 관로이다. 얇은 실선은 모세관으로서 1밀리미터 이하의 얇은 관로를 나타낸다.

도 11은 도 10의 실시예를 열교환관로의 경로를 중심으로 보다 명확하게 개념화해서 보이는 도면이다.

도 11을 참조하면, 진공단열체의 외면에 놓이는 관로단열부(301) 및 관로단열케이스(302)에 의해서 열교환관로(117)가 외부와 차폐된다. 이 상태에서 열교환관로(117)을 이루는 인입관(171) 및 인출관(172)는 서로 간에만 열교환이 수행되도록 하고, 단열손실을 줄일 수 있다.

상기 관통실링부(300)는 상기 관로단열부(301) 및 상기 관로단열케이스(302)에 의해서 차폐되고 보호될 수 있다.

상기되는 구성에 따르면, 응축기(C) 및 증발기(E)의 사이에서 열교환관로(117)는 열에너지를 충분히 재생하여 사용할 수 있다.

상기 진공공간부(50)의 내부에 열교환관로가 놓이지 않기 때문에, 진공공간부의 진공파괴문제, 열교환관로 및 수리의 어려움을 미연에 방지할 수 있다.

도 12는 다른 실시예에 따른 열교환관로의 설치부가 적용되는 냉장고를 도시한다. 도 12의 실시예는 열교환관로 및 그 주변부의 설치에 있어서만 차이가 있고, 다른 구성은 도 10의 실시예와 동일하므로, 구체적인 설명이 없는 부분은 도 10의 실시예의 설명이 마찬가지로 적용되는 것으로 한다.

도 12를 참조하면, 본 실시예에서 상기 열교환관로(117)는 상기 격벽(350)에 놓인다. 예를 들어, 상기 격벽(350)의 내부에 놓일 수 있다. 상기 격벽(350)은 상기 본체(2) 내부의 두 공간이 서로 단열되는 구성이기 때문에, 상기 열교환관로(117)만의 별도 단열구성, 예를 들어, 관로단열부(301) 및 관로단열케이스(302)가 따로 제공되지 않을 수 있다. 상기 격벽(350)의 구성이 상기 열교환관로(117)의 단열구성으로서 제공될 수 있다.

상기 증발기(7)와 연결되는 열교환관로(117)는, 상기 격벽(350)에서 인입관(171) 및 인출관(172) 과의 사이에서 열교환을 수행한 다음에, 관통실링부(300)를 통과하여 본체(2)의 외부로 인출된다.

본 실시예의 경우에는 고 외에 별도로 관로단열부(301) 및 관로단열케이스(302)를 제공할 필요가 없다. 따라서, 냉장고의 내부 및 외부 공간을 더 효율적으로 사용할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 격벽(350)의 단열구성을 열교환관로(117)의 단열구성으로 함께 사용할 수 있기 때문에, 공간활용성이 높아지는 이점을 얻을 수도 있다.

도 13은 도 12의 실시예를 열교환관로의 경로를 중심으로 보다 명확하게 개념화해서 보이는 도면이다.

도 13를 참조하면, 상기 격벽(350)의 각 구성이 열교환관로(117)의 단열구성으로 작용하는 것을 볼 수 있다. 상기 격벽(350)의 외면구조로서 수지재질의 외면 케이스가 상기 관로단열케이스(302)로 작용하고, 상기 격벽(350)의 내부에 제공되는 발포수지재질의 단열부재가 관로단열부(301)로 작용할 수 있는 것이다.

상기 열교환관로(117)을 이루는 인입관(171) 및 인출관(172)는 서로 간에만 열교환이 수행되도록 하고 단열손실을 줄일 수 있다.

상기 관통실링부(300)는 상기 격벽(350)에 의해서 차폐되고 보호될 수 있다. 상기 관통실링부(300)와 인접되는 상기 제 2 플레이트 부재(20) 측에 별도의 다른 단열구조를 제공할 수 있는 이미 설명된 바와 같다.

본 구성에 따르면, 냉장고의 외부에 별도로 열교환관로의 설치를 위한 구성이 요구되지 않기 때문에, 구성이 간단해지지고 냉장고의 크기가 줄어드는 이점이 있다. 물론,상기 진공공간부(50)에 열교환관로가 놓이지 않음으로 인한 다양한 장점은 이전의 실시예와 마찬가지로 얻을 수 있다.

도 14는 더 다른 실시예에 따른 열교환관로의 설치부가 적용되는 냉장고를 도시한다. 도 14의 실시예는 열교환관로 및 그 주변부의 설치에 있어서만 차이가 있고, 다른 구성은 도 10 및 도 12의 실시예와 동일하므로, 구체적인 설명이 없는 부분은 도 10 및 도 12의 실시예의 설명이 마찬가지로 적용되는 것으로 한다.

도 14를 참조하면, 본 실시예에서 상기 열교환관로(117)는 기계실(8)의 내부에 놓인다. 상기 기계실(8)의 내부 공간에 놓이므로, 상기 관로단열부(301) 및 상기 관로단열케이스(302)가 제공되어 상기 열교환관로(117)에 놓이는 두 관로의 열교환이 충실히 수행되도록 하는 것이 바람직하다.

본 실시예의 경우에는, 상기 증발기(7)의 운전에 필요한 제상수관로(352)와 관통실링부(300)가 단일의 관통구조에 의해서 달성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 진공단열체를 통과하는 단일의 관통실링부(300)에 인입관(171), 인출관(172), 및 제상수관로(352)가 함께 통과할 수 있다. 이에 따르면 다른 실시예에서 서로 두 곳에 이격되어 놓이는 관통부가 단일의 관통부로 충분하기 때문에, 단열손실이 줄어들고 진공파괴에 의한 고장의 우려가 줄어드는 이점이 있다.

본 실시예의 경우에는, 기계실의 내부 공간에 상기 열교환관로(117)를 설치함으로써, 기계실의 효율적인 이용이 가능하고, 냉장고의 외부가 커지지 않는 장점을 기대할 수 있고, 냉장고의 고 외 공간을 더 효율적으로 사용할 수 있다.

도 15는 도 14의 실시예를 열교환관로의 경로를 중심으로 보다 명확하게 개념화해서 보이는 도면이다.

도 15를 참조하면, 기계실(8)의 내북 공간에 상기 열교환관로(117)가 놓인다. 상기 열교환관로(117)는 상기 관로단열케이스(302) 및 관로단열부(301)에 의해서 기계실의 열적 상태와는 무관하게 인입관 및 인출관 간의 열교환작용이 수행될 수 있다.

상기되는 구성에 따르면, 응축기(C) 및 증발기(E)의 사이에서 열교환관로(117)는 열에너지를 충분히 재생하여 사용할 수 있다. 특히, 증발기(E)와 응축기(C)간의 거리가 짧아질 수 있다. 이에 따르면 불필요한 관로 길이로 인한 압력강하 등의 비가역적 손실을 줄여서 냉동 시스템의 효율을 상승시킬 수 있고, 불필요한 관로의 단열을 위한 추가적인 구성품이 요구되지 않는 장점을 기대할 수 있다.

도 16은 도 15에 제시되는 실시예가 실제로 구현되는 사시도이다.

도 16을 참조하면, 상기 기계실(8)의 내부에 관로단열부(301) 및 관로단열케이스(302)가 놓이고, 상기 관로단열케이스(302)의 안에 열교환관로(117)이 놓인다. 상기 열교환관로(117)는 지그재그형상으로 벤딩되고, 상기 플레이트 부재의 평면방향으로 길게 연장되어 열교환을 위한 경로를 확보할 수 있도록 한다.

상기 관통실링부(300)가 진공단열체를 관통하여 제공되고, 그 내부로는 열교환관로(117)가 통과하여 놓인다. 상기 관통실링부(300)에는 제상수관로가 통과할 수도 있지만, 도면에는 도시되지 않았다.

상기 열교환관로(117)의 일 관로를 이루는 인입관(171)은 모세관으로서 기계실 내의 응축기(5)와 연결되고, 다른 일 관로를 이루는 인출관(172)은 직경이 큰 구리배관으로서 압축기(4)와 연결될 수 있다.

도 16에 제시되는 실시예는 상기 관로단열부(301)의 온도분포를 관찰할 때, 상기 관통실링부(300)의 측은 온도가 낮고, 상기 열교환관로(117)가 상기 관로단열부(301) 안에서 연장되어 갈수록 온도가 높아질 수 있다. 상세하게는, 도 16에서 상기 관통실링부(300)가 놓이는 관로단열부(301)의 오른쪽 아래의 온도가 가장 낮고, 왼쪽 아래의 온도가 가장 뜨거울 수 있다. 상기되는 열적 배치는 관로단열부(301)의 안에서 불균등한 온도분포를 만들어 내어, 열교환 관로의 열교환효율을 떨어뜨리고 열 누설을 크게 만드는 문제가 있다.

도 17은 도 16의 문제를 개선하는 열교환관로의 배치를 보이는 도면이다.

도 17을 참조하면, 열교환관로(117)의 배치를 볼 때, 상기 관통실링부(300)는 상기 열교환관로(117)의 중앙에 배치될 수 있다. 상기 관통실링부(300)를 통하여 증발기와 연결되는 관로가 이동할 수 있다. 상기 열교환관로(117)가 상기 관로단열부(301)의 외부와 연결되는 또 다른 지점은, 열교환관로(117)의 배치를 볼 때 가장 바깥쪽에 놓일 수 있다. 상기 열교환관로(117)는 상기 관통실링부(300)를 중심으로 하여 직경이 커지면서 감겨져 있다. 상기되는 구성에 따르면, 상기 열교환관로(117)의 중앙부가 가장 온도가 낮고 바깥쪽으로 갈수록 온도가 높아질 수 있다. 따라서 상기 관로단열부(301)는 균등한 온도분포를 가질 수 있고, 열교환관로의 열교환효율을 높이고 열 누설을 줄일 수 있는 장점이 있다.

상기 열교환관로(117)는 인입관 및 인출관이 서로 대향류를 이루기 때문에, 인접하는 이격하는 열교환관로의 원하지 않는 열교환을 막기 위하여, 열교환관로(117)의 사이 간격부는 관로단열부(301)에 의해서 단열되는 것이 바람직할 것이다.

화살표는 온도가 낮은 증발기에서 인출되는 인출관(172)의 내부를 흐르는 증발된 냉매의 유동과정을 보이고 있다.

도 17에 제시되는 실시예는, 온도가 가장 낮은 중앙부(인출관(172)의 열적영향이 가장 지배적인 곳) 및 온도가 가장 높은 최외각부(인입관(171)의 열적영향이 가장 지배적인 곳)의 배치가 최적화될 수 있다. 이에 더해서, 상기 관통실링부(300)가 중앙부에 배치되고, 상기 열교환관로(117)는 회전하면서 외부로 인출되어 점차로 직경이 커진다. 상기되는 열교환관로(117)의 배치에 따르면, 상기 관로단열부(301)의 온도 분포는 방사상으로 중심에서 볼 때 균등하게 이루어질 수 있다. 이에 따르면 열교환 효율을 높이고 열 누설을 줄일 수 있다.

도 17에 제시되는 열교환관로의 배치가 최고의 효율을 얻기 위해서는 관로단열부(301)가 단열되는 것이 바람직하다.

도 18은 도 17에 제공되는 열교환관로의 단열구조를 설명하는 단면도이다.

도 18을 참조하면, 상기 관로단열부(301)는 상기 관로단열케이스(302)의 내부 공간을 폴리스티렌 발포 등의 방식에 의해서 채우도록 제공된다. 상기 관로단열부(301)는 상기 열교환관로(117)를 이루는 인입관(171) 및 인출관(172)이, 정해진 위치에서 정확하게 대향류 열교환을 할 수 있도록 한다. 뿐만 아니라, 상기 열교환관로(117)가 바깥으로 갈수록 직경이 커지게 감겨서 열적평형을 이룰 수 있다.

한편, 도면에서는 한층으로 감져지는 것으로 도시되지만, 2층 및 3층의 방식으로 감져지는 것을 배제하지는 않는다.

도 19는 도 17에 제시되는 열교환관로의 다른 예에 따른 단열구조를 설명하는 도면이다.

도 19를 참조하면, 상기 관로단열부(301)는 진공상태로 제공되어 관로진공부(3011)을 이룰 수 있다. 상기 관로단열케이스(302)에 추가적으로 제 2 플레이트 부재(20) 측에 진공 플레이트(3012)를 부가하여, 관로진공부(3011)의 내부를 진공으로 유지할 수 있도록 한다. 상기 진공 플레이트(3012)는 관통실링부(300)을 덮어서 실링을 유지하도록 함으로써, 고 내의 냉기만이 아니라, 고 내의 공기압도 상기 관로진공부(3011)에 영향을 주지 않도록 한다.

이하에서는 상기 관통실링부(300)에 관하여 설명한다.

상기 관통실링부(300)는 상기 열교환관로(117)가 진공단열체를 통과하는 지점에 설치되는 구성으로서, 진공단열체에 의해서 구획되는 안과 밖의 열전달을 차단하기 위하여 제공되는 것이다.

도 20은 상기 관통실링부의 구성을 보이는 단면도이다.

도 20을 참조하면, 상기 플레이트 부재(10)(20)의 사이 간격부에 상기 진공공간부(50)가 제공된다. 상기 플레이트 부재(10)(20)가 관통되는 관통부를 덮는 구성으로서 상기 도 8c에 도시되는 주름형 전도저항쉬트(63)가 제공될 수 있다. 상기 주름형 전도저항쉬트(63)는 플레이트 부재 간의 열전도에 저항할 수 있고, 상기 진공공간부(50)의 진공압과 대기압 간의 압력차에 의한 부재의 파손을 막을 수 있는 것은 이미 설명한 바와 같다. 상기 주름형 전도저항쉬트(63)는 양 단이 플레이트 부재(10)(20)에 용접될 수 있고, 주름에 의해서 열전도는 더 차단될 수 있다.

상기 주름형 전도저항쉬트(63)의 안쪽 공간에는 상기 열교환관로(117)가 통과하여 지나간다. 상기 열교환관로(117)의 상하단에는 블럭(310)(320)이 마련되어 개구된 곳을 막을 수 있다. 상기 블럭은 고무와 같은 연질의 열전도계수가 낮은 물질이 바람직하게 적용될 수 있다.

상기 블럭에 대하여 상세하게 설명한다. 상기 블럭은 동일한 기능을 수행하는 한 쌍의 부재라 마련되는 것이므로, 어느 하나의 부재에 대하여 설명하지만, 다른 부재에 대하여도 마찬가지로 적용되는 것으로 한다.

상기 제 1 플레이트 부재(10) 쪽, 바람직하게 고내 쪽에 마련되는 제 1 블럭(310)에는, 상기 제 1 플레이트 부재(10)의 외면에 접하여 부재 간의 간격을 밀폐시키는 외측서포터(311)가 마련된다. 상기 외측서포터(311)의 안쪽에는 상기 주름형 전도저항쉬트(63)의 단면형상과 대응되는 형상으로 내측푸셔(312)가 더 마련된다.

상기 내측푸셔(312)는 기밀부재(330)를 압착하여 주름형 전도저항쉬트(63)의 내부 공간이 채워지도록 한다. 상기 기밀부재(330)는 액상 실리콘 등과 같이 유동체로서 소정의 시간이 경과한 다음에 경화되는 물질이 적용될 수 있다. 상기 기밀부재(330)에 따르면, 상기 주름형 전도저항쉬트(63)의 내부 공간 중에서, 내부푸셔(312)(322)와 열교환관로(117)을 제외하는 간격 전체가 밀폐될 수 있다.

상기 외측서포터(311)의 설명은 제 2 블럭(320)의 외측서포터(321)에 대하여도 마찬가지로 적용되고, 상기 내측푸셔(312)의 설명은 제 2 블럭(320)의 내측푸셔(322)에 대하여도 마찬가지이다.

상기되는 구성을 가지는 관통실링부(300)에 의해서, 상기 열교환관로(117)가 진공단열체를 관통하더라도 진공단열체의 내부와 외부를 통과하는 기체의 유동 및 열전달은 차폐될 수 있다.

도 21 및 도 22는 상기 관통실링부의 제작공정을 보이는 도면이다.

먼저, 도 21을 참조하면, 도 21의 상측부는 측면도이고, 도 21의 하측부는 평면도로 이해할 수 있다.

상기 블럭(310)(320)은 일측 블럭(3101)(3201)과 블럭(3102)(3202)으로 나뉘어 질 수 있다. 상기 제 1 블럭(310)을 예로 들어 설명하고, 동일한 설명이 제 2 블럭(320)에 대하여도 마찬가지로 적용되는 것으로 한다.

상기 제 1 블럭(310)이 상기 열교환관로(117)을 에워싸기 위하여 일측블럭(3101) 및 타측블럭(3102)로 분리되어야 한다. 상기 제 1 블럭(310)이 단일체로 제공되는 경우에는, 상기 열교환관로(117)의 끝단에서 삽입되어 바른 위치로 안내될 수 있지만, 작업의 어려움을 야기하기 때문에 바람직하지 않다. 도 21에서 화살표는 일측 블럭(3101) 및 타측 블럭(3102)가 상기 열교환관로(117)를 향하여 에워싸도록 접근하는 것을 나타낸다. 상기 일측 블럭 및 상기 타측 블럭이 열교환관로(117)를 에워쌀 수 있도록 블럭의 내부에는 소정의 홈(3103)(3104)이 형성될 수 있다.

도면의 하측에서 점선은 수직단면 및 수평단면의 대응되는 위치를 나타내는 것으로서, 상기 열교환관로(117)와 상기 블럭(310)(320)의 상대적인 위치를 함께 이해할 수 있을 것이다.

상기 주름형 전도저항쉬트(63)의 내부 간격부에는 유동체로서 기밀부재(330)가 삽입되어 있을 수 있다. 상기 기밀부재(330)는 상기 열교환관로(117)의 외면을 둘러싸서 제공될 수 있다. 상기 기밀부재(330)는 상기 열교환관로(117)와 상기 주름형 전도저항쉬트(63)의 접촉을 차단하여 전도저항쉬트에 의한 열전도저항의 역할이 충실히 수행되도록 할 수 있다. 이후에는 블럭(310)(320)이 상기 주름형 전도저항쉬트(63)의 안쪽으로 밀려들어 간다. 도면을 바꾸어서 설명한다.

도 22를 참조하면, 도 22의 상측부는 측면도이고, 도 22의 하측부는 평면도로 이해할 수 있다.

상기 제 1, 2 블럭(310)(320)은 상기 주름형 전도저항쉬트(63)의 안쪽으로 삽입된다. 화살표는 블럭의 이동방향을 설명한다.

상기 제 1, 2 블럭(310)(320)이 상기 주름형 전도저항쉬트(63)의 안쪽으로 삽입되면서, 상기 기밀부재(330)는 변형되고, 각 부재 간의 간격부로 이동하여 체워질 수 있다. 이때 상기 내측푸셔(312)(322)는 상기 기밀부재(330)를 밀어서 압착하는 플런저의 역할을 수행할 수 있을 것이다.

상기 블럭(310)(320)이 상기 주름형 전도저항쉬트(63)의 안으로 충분히 삽입되면, 상기 블럭의 홈(3103)(3104)과 상기 열교환관로(117)의 사이 간격부에 상기 기밀부재(330)가 채워질 수 있을 것이다. 상기 열교환관로(117)는 한 쌍의 관(171)(172)으로 이루어지기 때문에, 그 외형에 맞추어서 상기 홈(3013)(3104)를 제공하는 것이 어렵다. 이 문제로 인하여, 상기 홈과 상기 열교환관로의 사이 간격이 발생하는 것을 기밀부재(330)를 적용하여 막는 것이 생산의 차원에 있어서는 편리하다고 할 수 있다. 다만, 단일의 관로가 있는 경우에도 실시예와 같은 관통실링부(300)가 적용될 수 있고, 이 경우에는 상기 기밀부재(330)가 채우는 간격이 더욱 좁아져서 더 우수한 기밀효과를 얻을 수도 있을 것이다.

도 22에서 화살표는 상기 내측푸셔(312)(322)가 기밀부재(330)를 밀면서 상기 주름형 전도저항쉬트(63)의 내부가 기밀되는 것을 보여주고 있다.

상기 관통실링부(300)에 따르면, 상기 열교환관로(117)가 진공단열체를 관통하여 지나가는 부분의 안과 밖에 대한 밀폐작용을 수행할 수 있고, 진공단열체의 안과 밖에 대한 열전달을 축소할 수도 있다.

상기 관통실링부(300)는 상기 관로단열부(301)와 함께, 상기 진공단열체의 관통부를 통하여 전달되는 열을 차단하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 관통실링부(300)와 상기 관로단열부(301)의 상호관계에 대하여 도면을 바꾸어서 설명한다.

도 23 내지 도 26은 상기 관통실링부와 상기 관로단열부의 상호관계를 보이는 도면이다.

먼저 도 23을 참조하면, 상기 관로단열부(301)는 상기 관통실링부(300)를 중앙에 가지고, 플레이트 부재의 평면을 따르는 전방향에 대하여 확장되어 전방향 관로단열부(341)를 제공할 수 있다. 상기 전방향 관로단열부(341)는 상기 도 17에 제시되는 열교환관로에 대하여 바람직하게 적용될 수 있을 것이다.

상기 전방향 관로단열부(341)는 상기 제 2 블럭(320) 및/또는 제 2 플레이트 부재(20) 및/또는 열교환관로(117)에 부착되거나 소정의 케이스의 내부공간에 발포될 수 있을 것이다.

도 24를 참조하면, 상기 관로단열부(301)는 상기 관통실링부(300)의 일방향으로 연장되는 일방향 관로단열부(342)를 제공할 수 있다. 상기 일방향 관로단열부(342)는 상기 도 16에 제시되는 열교환관로에 대하여 바람직하게 적용될 수 있을 것이다.

상기 일방향 관로단열부(341)는 상기 제 2 블럭(320) 및/또는 제 2 플레이트 부재(20) 및/또는 열교환관로(117)에 부착되거나 소정의 케이스의 내부공간에 발포될 수 있을 것이다.

도 25를 참조하면, 상기 관로단열부(301)는 상기 관통실링부(300)와는 별대로 상기 열교환관로(117)를 따라서 일측에 제공되는 일측단열부(344)를 제공할 수 있다. 상기 일측단열부(344)는 상기 블럭(320) 및/또는 상기 열교환관로(117) 및/또는 제 2 플레이트 부재에 고정될 수 있을 것이다.

상기 열교환관로(117)가 통과하는 다른 공간은 개방단열부(343)을 제공하여 진공공간 및 타 공간과는 관로단열케이스(302)에 의해서 분리되어 단열작용을 수행할 수도 있을 것이다.

도 26을 참조하면, 도 25의 경우와는 다르게 상기 일측단열부(344)는 상기 블럭(320)과는 분리되는 형태로 제공되어 있다. 본 경우는 상기 열교환관로(117)의 열교환작용이 부족할 때 인입과과 인출관의 추가적인 열교환이 필요한 경우에 적용될 수 있을 것이다.

도 25와 도 26의 경우는, 상기 제 1 플레이트 부재 측에 대한 단열이 필요한 경우에 간단한 구성으로서 단열효과를 얻기 위하여 바람직하게 적용될 수 있을 것이다.

도 27 및 도 28은 관통실링부의 다른 실시예를 보이는 도면이다.

도 27을 참조하면, 본 실시에는 도 20의 실시예와 달리 블럭이 암수관계의 치합을 하고, 상기 기밀부재(330)가 오링 등과 같은 실러로 바뀌는 것이 특징적으로 다르다. 구체적인 설명이 없는 부분은 도 20과 관련되는 설명이 그대로 적용될 수 있다.

상기 제 1 플레이트 부재(10) 측에는 제 1 블럭(360)이 놓이고, 상기 제 2 플레이트 부재(20) 측에는 제 2 블럭(370)이 놓일 수 있다. 상기 블럭(360)(370)은 서로 유사하므로 하나를 설명하고, 동일한 설명이 다른 블럭에 대해서도 마찬가지로 적용되는 것으로 한다.

상기 제 1 블럭(360)에는 외측 서포터(361)가 상기 제 1 플레이트 부재(10)에 걸려서 지지되고, 상기 외측 서포터(361)의 안쪽에는 내측 인서트부(362)가 더 마련되어 상기 주름형 전도저항쉬트(63)의 안쪽으로 삽입된다. 상기 내측 인서트부(362)의 안쪽 바깥쪽 중 적어도 한 곳에서는 제 1 체결부(363)가 마련된다.

상기 제 2 블럭(370)에는 외측 서포터(371) 및 내측 인서트부(372)가 더 마련된다. 상기 내측 인서트부(372)의 안쪽 바깥쪽 중 적어도 한 곳에서는 제 2 체결부(373)이 마련된다.

상기 외측 서포트(361)(371)는 상기 플레이트 부재(10)(20)의 외면에 걸려서 블럭과 플레이트 부재의 접촉면이 실링되도록 한다. 실링작용의 신뢰성을 위하여 블럭(360)(370) 및 플레이트 부재(10)(20)의 접촉면에는 외면실러(365)(375)가 개입할 수 있다. 상기 외측 서포터(361)(371)의 내면과 상기 열교환관로(117)의 외면과의 접촉면에는 내면실러(364)(374)가 개입되어, 고내외로 유체가 유동하지 않도록 한다. 상기 내면실러(364)(374)는 상기 열교환관로(117)의 외면형상과 유사한 단면형상으로 제공되어 접촉면의 실링작용이 완벽하게 수행되도록 할 수 있다. 이 경우에, 상기 열교환관로가 단일 원형의 형상으로 제공되는 경우에는 상기 내면실러(364)(374)에 의한 완벽한 실링작용을 담보할 수 있다.

상기 실러는 고무로 예시되는 탄성재질의 물체가 블럭의 외면을 둘러싸는 방식으로 제공될 수 있다.

상기 체결부(363)(373)은 서로 대응되는 면에 제공되는 체결수단으로서 제공될 수 있다. 예시로서, 암나사와 숫나사가 제공되어 서로 회전작용에 의해서 체결될 수 있다. 상기 체결부(363)(373)의 체결작용에 의해서 상기 실러(364)(365)(374)(375)의 상호접촉면이 근접하여 밀폐될 수 있다.

상기 블럭(360)(370)은 고무 또는 플라스틱을 재질로 하여, 상기 주름형 전도저항쉬트(63)의 열전도저항의 작용을 해하지 않도록 할 수 있다. 상기 주름형 전도저항쉬트(63)와 상기 블럭(369)(370)의 사이 간격부는 비어 있거나 기밀부재(330)가 더 개입하여 전도열전달의 발생에 저항하고, 유체의 이동에 저항하도록 할 수 있다.

도 28을 참조하면, 상기 블럭(360)(370)은 각각 일체형으로도 가능하지만, 도 20의 실시예와 마찬가지로 두 개의 부재가 분리된 상태에서 서로 일체화되는 구성으로 제공될 수도 있다. 각각의 블럭이 일체화된 다음에는, 상기 열교환관로(117)의 외면에 체결된 상태에서 블럭(360)(370)이 서로 체결되도록 함으로써 상기 관통실링부(300)의 체결이 완료될 수 있다.

화살표의 방향은 상기 블럭(360)(370)의 이동방향 및 회전방향을 나타내고 있다.

도 29 내지 도 40은 진공단열체가 적용되는 다양한 냉장고에 따라서 상기 열교환관로가 설치되는 다양한 실시형태를 설명한다. 예를 들어 도 10, 도 12, 및 도 14에 보이는 냉장고의 형태는, 단일의 진공단열체가 격벽에 의해서 구획되어 두 개의 저장실을 제공하는 냉장고로서, 단일의 증발기에 의해서 상기 두 개의 저장실에 냉기를 공급하는 형태이다. 이하에서는 다양한 냉장고의 형태에 따르는 열교환관로의 실시형태를 제시한다. 냉장고의 구성에 대하여 구체적인 언급이 없는 구성은 이미 설명된 바가 있는 설명이 그대로 적용되는 것으로 한다.

도 29 및 도 30는, 단일의 진공단열체가 단일의 저장실을 제공하는 냉장고로서, 단일의 증발기에 의해서 상기 단일의 저장실에 냉기를 공급하는 형태이다.

도 29를 참조하면, 상기 열교환관로(117)는 상기 제 2 플레이트 부재(20)의 바깥족에 놓이고, 상기 열교환관로(117)는 관로단열부(301) 및/또는 관로단열케이스(301)에 의해서 단열될 수 있다.

상기 열교환관로(117) 및 상기 증발기(7)를 연결하는 냉매관로가 통과하는 관통실링부(300)가 마련될 수 있다. 상기 관통실링부(300)와는 별개로, 상기 진공단열체에는 상기 증발기(7)의 동작 중에 발생하는 제상수가 배출되기 위한 제상수관로(352)가 더 마련될 수 있다.

도 30을 참조하면, 다른 부분은 상기 도 29와 같고, 상기 제상수관로(352)와 상기 관통실링부(300)가 공용화되는 것에 그 일 특징이 있다. 구체적으로는 단일의 관통실링부(300)를 통하여 냉매관로가 모두 통과할 뿐만 아니라, 상기 제상수관로(352)도 통과하도록 한다.

본 실시예의 경우에는 진공단열체에 제공되는 개구의 수가 줄어들기 때문에, 단열손실의 저감을 더 줄이고, 진공파괴의 우려가 줄어드는 이점을 기대할 수도 있다.

본 실시예의 경우에는 상기 기계실(8)의 내부 공간에 열교환관로(117)가 놓일 수 있기 때문에, 공간활용성이 더 높아지고 냉장고의 외부가 더 간소해지고, 그 부피가 축소되는 이점을 기대할 수도 있다.

도 31 내지 도 33은, 단일의 진공단열체가 격벽에 의해서 구획되는 적어도 두 개의 저장실을 제공하는 냉장고로서, 각 저장실에는 각각의 증발기가 마련되어 상기 적어도 두 개의 저장실에 냉기를 공급하는 형태이다.

도 31을 참조하면, 상기 열교환관로(117)는 상기 제 2 플레이트 부재(20)의 바깥쪽에 놓이고, 상기 열교환관로(117)는 관로단열부(301) 및/또는 관로단열케이스(301)에 의해서 단열될 수 있다.

상기 열교환관로(117) 및 상기 증발기(71)(72)를 연결하는 냉매관로가 통과하는 관통실링부(300)가 마련될 수 있다. 상기 관통실링부(300)와는 별개로, 상기 진공단열체에는 상기 증발기(71)(72)의 동작 중에 발생하는 제상수가 배출되기 위한 제상수관로(352)가 더 마련될 수 있다. 상기 제상수관로(352)는 상기 증발기(71)(72)에서 발생되는 제상수가 함께 유동할 수 있을 것이다.

상기 증발기는 두 개가 제공되어 각 증발기에 제공되어야 하는 냉력에 따라서 각 증발기로 인입되는 냉매의 양이 조절된다. 이를 위하여 응축기(5)의 후단에는 냉매분배부(401)가 제공될 수 있다. 상기 냉매분배부(401)에서 분배된 냉매는 상기 열교환관로(117)에 의해서 열교환이 된 다음에 각각의 증발기(71)(72)로 인입될 수 있다.

상기 증발기(71)(72)에서 증발된 냉매는 냉매합류부(402)에서 합류된 다음에 상기 열교환관로(117)에서 열교환이 수행될 수 있다. 상기 냉매합류부(402)는 고내의 어느 지점에 제공될 수 있다. 상기 냉매합류부(402)를 이루는 인출관(172)는 직경이 큰 관로이기 때문에, 두 개의 인출관(172)이 상기 관통실링부(300)를 통과하도록 하는 것은 관통실링부(300)의 단면이 커지기 때문에 바람직하지 못하다. 따라서, 상기 냉매합류부(402)는 상기 진공단열체의 내부, 즉 고내의 어느 지점에 제공될 수 있다.

이에 반하여, 상기 인입관(171)은 모세관이기 때문에, 두 개의 관로가 함께 상기 관통실링부(300)를 통과하도록 할 수 있다. 또한, 냉매의 개별제어를 위하여 개별적인 열교환량 제어가 바람직하기 때문에, 상기 관통실링부(300)에는 두 개의 인입관이 개별적으로 통과하도록 할 수 있다.

본 실시예에 따른 냉장고는 각 저장실의 독립적인 제어가 필요한 경우에 바람직하게 적용될 수 있을 것이다.

도 32를 참조하면, 본 실시예는 도 12의 실시예와 유사하게 상기 격벽(350)의 내부에 열교환관로(117)이 놓이는 것이 특징적으로 다르다.

본 실시예에 따르면, 도 31의 특징에 더해서, 고 외에 별도로 관로단열부(301) 및 관로단열케이스(302)를 제공할 필요가 없다. 따라서, 냉장고의 고 외 공간을 더 효율적으로 사용할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 격벽(350)의 단열구성을 열교환관로(117)의 단열구성으로 함께 사용할 수 있기 때문에, 고내 공간의 공간활용성이 높아지는 이점을 얻을 수도 있다.

본 실시예에 있어서, 상기 냉매합류부(402)는 상기 격벽의 내부에 제공될 수 있을 것이다.

도 33을 참조하면, 본 실시예는 도 14의 실시예와 유사하게 상기 열교환관로(117)가 상기 기계실(8)의 내부에 놓이는 것이 특징적으로 다르다. 본 실시예에서 상기 냉매합류부(402)는 고내 공간에 제공되도록 할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 도 31의 특징에 더해서, 상기 증발기(71)(72)의 운전에 필요한 제상수관로(352)와 관통실링부(300)가 단일의 관통구조에 의해서 달성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 진공단열체를 통과하는 단일의 관통실링부(300)에 두 개의 인입관(171), 인출관(172), 및 제상수관로(352)가 함께 통과할 수 있다. 이에 따르면 다른 실시예에서 서로 두 곳에 이격되어 놓이는 관통부가 단일의 관통부로 충분하기 때문에, 단열손실이 줄어들고 진공파괴에 의한 고장의 우려가 줄어드는 이점이 있다.

본 실시예의 경우에는, 기계실의 내부 공간에 상기 열교환관로(117)를 설치함으로써, 기계실의 효율적인 이용이 가능하고, 냉장고의 외부가 커지지 않는 장점을 기대할 수 있고, 냉장고의 고외 공간을 더 효율적으로 사용할 수 있다.

도 34 내지 도 36은, 단일의 진공단열체가 격벽에 의해서 구획되는 적어도 두 개의 저장실을 제공하는 냉장고로서, 각 저장실에는 각각의 증발기가 마련되어 상기 적어도 두 개의 저장실에 냉기를 공급하는 형태로서, 도 31 내지 도 33에 도시되는 형태와 유사하다. 다만, 두 대의 압축기가 구비되어 압축효율을 높이고 더 고압에 이를 수 있도록 하는 구성이 특징적으로 다르다. 두 대의 압축기가 제공됨으로써, 두 대의 증발기의 냉매에 적극적으로 대응할 수 있다.

한편, 도 34 내지 도 36의 실시형태는 압축기와 관련되는 구성을 제외하고는 도 31 내지 도 33과 동일하므로 관련되는 설명이 그대로 적용되는 것으로 한다.

도 34를 참조하면, 본 실시예에 따른 냉장고는 각 저장실의 독립적인 제어가 필요한 경우에 바람직하게 적용될 수 있고, 저압부의 압축기(501)과 고압부의 압축기(502)가 직렬로 제공되어 있다. 상기 두 대의 압축기(501)(502)에 의해서 보다 더 고압에 이를 수 있고, 두 대의 증발기(71)(72)에 충분한 냉력을 공급할 수 있다.

도 35를 참조하면, 본 실시예에 따른 냉장고는 공간활용성이 높아지는 이점을 얻을 수 있다. 뿐만 아니라, 저압부의 압축기(501)과 고압부의 압축기(502)가 직렬로 제공되어 있다. 상기 두 대의 압축기(501)(502)에 의해서 보다 더 고압에 이를 수 있고, 두 대의 증발기(71)(72)에 충분한 냉력을 공급할 수 있다.

도 36을 참조하면, 본 실시예에 따른 냉장고는 진공단열체에 제공되는 개구의 수가 줄어들기 때문에, 단열손실의 저감을 더 줄이고, 진공파괴의 우려가 줄어드는 이점을 기대할 수도 있다. 뿐만 아니라, 저압부의 압축기(501)과 고압부의 압축기(502)가 직렬로 제공되어 있다. 상기 두 대의 압축기(501)(502)에 의해서 보다 더 고압에 이를 수 있고, 두 대의 증발기(71)(72)에 충분한 냉력을 공급할 수 있다.

도 37 및 도 38은, 단일의 진공단열체로 구성되는 단일의 저장실을 복수개 구비하는 냉장고로서, 단일의 증발기에 각각의 대응되는 상기 단일의 저장실에 냉기를 공급하는 형태이다. 본 실시예는 각각의 저장실이 서로 다른 열상태로 동작되도록 하여 다양한 구성으로 냉장고가 동작되도록 할 수 있다. 한편, 도 29 및 도 30의 냉장고 시스템이 중복하여 적용되는 것이므로 해당되는 설명이 본 실시예에도 마찬가지로 적용될 수 있을 것이다.

도 37을 참조하면, 도 29에 제시된 바가 있는 냉장고가 상하 양측에 적층된 구성으로 볼 수 있다. 본 냉장고의 각 저장실은 서로 다른 온도 상태로 제공됨으로써, 소비자의 니즈에 대응하도록 할 수 있다.

도 38을 참조하면, 도 30에 제시된 바가 있는 냉장고가 상하 양측에 적층된 구성으로 볼 수 있다. 본 냉장고의 각 저장실도 서로 다른 온도 상태로 제공됨으로써, 소비자의 니즈에 적극적으로 대응하도록 할 수 있다.

도 37 및 도 38에 제공되는 각각의 저장실은 서로 혼용되어 사용될 수도 있다. 예를 들어, 어느 하나의 냉장고는 열교환관로(117)가 기계실에 있고, 다른 하나의 냉장고는 열교환관로(117)가 진공단열체의 바깥쪽 후면에 놓이도록 할 수 있다.

도 39는, 적어도 두 개의 진공단열체로 구성되고, 상기 적어도 두 개의 진공단열체는 각각의 저장실을 제공하는, 적어도 두 개의 저장실을 포함하는 냉장고이다. 특히 본 실시예에서는, 상기 적어도 두 개의 저장실 모두가, 단일의 증발기에 의해서 냉기가 공급될 수 있는 것이 특징적으로 다르다.

도 39를 참조하면, 본 실시예는 각각의 진공단열체로 제공되는 제 1 본체(601) 및 제 2 본체(602)를 가진다. 상기 본체(601)(602)는 각각의 도어에 의해서 선택적으로 개폐될 수 있다.

상기 제 2 본체(602)의 주변에는, 압축기(4), 응축기(5), 증발기(7), 열교환관로(117), 및 제상수관로(352) 등의 냉동시스템을 위한 필요 구성이 마련된다. 상기 열교환관로(117)는 상기 관통실링부(300)에 의해서 상기 진공단열체를 통과하여 외부로 나올 수 있다. 상기 제 2 본체(602)의 고내에는 상기 증발기(7)로부터의 냉기가 직접 공급될 수 있다.

상기 제 1 본체(601)과 상기 제 2 본체(602)는 냉기유로(351)에 의해서 서로 연통될 수 있다. 상기 냉기유로(351)는 충분한 냉기공급을 위하여 공급용 및 회수용의 두 개가 제공될 수 있다. 상기 냉기유로(351)는 상기 본체(601)(602)각각을 관통하고 연결되는 통로로서 제공될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 단일의 열교환관로(117)가 제공되는 냉동 시스템이 두 개의 진공단열체로 냉기를 공급할 수 있다. 각각의 진공단열체가 각각의 저장실을 제공하고, 각 저장실을 서로 간의 온도간섭이 전혀 없이 동작될 수 있다.

도 40에 제시되는 실시예는, 적어도 두 개의 진공단열체로 구성되고, 상기 적어도 두 개의 진공단열체는 각각의 저장실을 제공하는, 적어도 두 개의 저장실을 포함하는 냉장고이다. 특히 본 실시예에서는, 하나의 냉동시스템에서 제공되는 냉기가 상기 적어도 두 개의 저장실 각각에 설치되는 증발기에 의해서 냉기가 공급될 수 있는 것이 특징적으로 다르다. 본 실시예는 도 39에 제시되는 실시예에 비하여 각 저장실에 증발기가 제공되는 것이 다르고, 다른 부분 동일하다. 따라서 구체적인 설명이 없는 부분은 도 39의 설명이 그대로 적용되는 것으로 한다.

도 40을 참조하면, 두 개의 증발기(71)(72)에 냉매를 공급하기 위하여, 상기 냉매분배부(401) 및 냉매합류부(402)가 마련된다. 각 본체(601)(602)의 내부에는 증발기가 제공되어, 대응하는 저장실에 냉기를 공급할 수 있다.

상기 제 1 증발기(71)와 연결되는 인입관과 인출관이, 상기 제 1 본체(601) 및 상기 제 2 본체(602)를 통과할 수 있도록 하기 위하여, 상기 제 1 본체(601)와 상기 제 2 본체(602)의 마주보는 고정의 위치에는 관통실링부(300)가 각각 형성될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 단일의 열교환관로(117)가 제공되는 냉동 시스템이 두 개의 진공단열체로 냉기를 공급할 수 있다. 각각의 진공단열체가 각각의 저장실을 제공할 뿐만 아니라, 각각의 저장실에 증발기가 제공되므로, 각 저장실의 간섭의 영향을 배제하고 각 저장실을 완전하게 독립적으로 사용할 수 있다.

본 발명에 따르면, 진공단열체를 사용하는 경우에도 필수적으로 사용되는 열교환관로를, 진공과는 관련이 없는 외부공간에 놓일 수 있으므로, 진공공간부와 열교환관로의 간섭을 배제하여, 실제 제품화에 한층 더 접근하는 효과를 기대할 수 있다.

더 구체적으로는, 관통부를 줄임에 따른 열손실 감소, 작업의 편리성 증진, 및 진공파괴의 우려가 없어지는 효과가 있다.

117: 열교환관로
300: 관통실링부
301: 관로단열부
302: 관로단열케이스

Claims

저장물을 저장할 수 있는 적어도 하나의 제 1 공간을 가지는 적어도 하나의 본체; 및
상기 본체 외부의 제 2 공간으로부터 상기 제 1 공간을 분리하도록, 상기 제 1 공간을 개폐하는 도어가 포함되고,
상기 제 1 공간으로 냉매를 공급할 수 있도록 하기 위하여,
냉매를 압축하기 위하여 기계실에 놓이는 압축기;
압축된 냉매를 응축하기 위하여 기계실에 놓이는 응축기;
응축된 냉매를 팽창시키는 팽창기;
팽창된 냉매를 증발시켜 열을 빼앗는 증발기; 및
상기 증발기에서 증발된 냉매가 흐르는 인출관과, 상기 인출관과 접합되고 증발되기 전의 냉매가 흐르는 인입관을 포함하는 열교환관로가 포함되고,
상기 본체는 진공단열체에 의해서 제공되고,
상기 진공단열체에는,
상기 제 1 공간을 위한 벽의 적어도 일부를 정의하는 제 1 플레이트 부재;
상기 제 2 공간을 위한 벽의 적어도 일부를 정의하는 제 2 플레이트 부재;
상기 제 1 공간의 온도와 상기 제 2 공간의 온도의 사이 온도이며 진공 상태의 공간인 제 3 공간을 제공할 수 있도록 상기 제 1 플레이트 부재와 상기 제 2 플레이트 부재를 밀봉하는 밀봉부;
상기 제 3 공간를 유지하는 서포팅유닛;
상기 제 1 플레이트 부재와 상기 제 2 플레이트 부재 간의 열전달량을 감소시키는 열저항유닛; 및
상기 제 3 공간의 기체를 배출하는 배기포트가 포함되고,
상기 열교환관로는 상기 제 1 공간 및 제 2 공간 중의 적어도 하나에 놓이고,
상기 제 1 플레이트 부재 및 상기 제 2 플레이트 부재 중의 적어도 하나에 제공되어 상기 열교환관로를 형성하는 냉매관이 통과하는 관통부; 및
상기 열교환관로의 적어도 일부가 위치하는 공간이며 단열재로 충전되는 제 4 공간이 더 포함되고,
상기 제 4 공간의 체적은 상기 제 3 공간의 체적에 비하여 작고,
상기 인입관과 상기 인출관이 상기 제 4 공간에서 열교환하는 면적이 상기 제 3 공간에서 열교환하는 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 1 항에 있어서,
상기 관통부를 통해 상기 제 1 공간의 냉기가 제 2 공간으로 누설되는 것을 제한하기 위하여 상기 제 4 공간은 상기 관통부를 덮는 냉장고.
제 1 항에 있어서,
상기 관통부를 통과하는 냉매관을 둘러싸는 단열재의 열전도도는 상기 제 3 공간의 열전도도보다 높고, 상기 단열재를 통한 전도열전달을 제한하기 위하여 상기 제 4 공간은 상기 관통부를 덮는 냉장고.
제 1 항에 있어서,
상기 제 3 공간의 열전도도는 상기 제 4 공간의 열전도도 보다 낮은 냉장고.
제 1 항에 있어서,
상기 제 4 공간에는 집중되어 모이는 상기 열교환관로를 단열시키기 위한 관로단열부가 포함되는 냉장고.
제 5 항에 있어서,
상기 관로단열부는 상기 제 2 플레이트 부재의 외부벽면에 놓이는 냉장고.
제 5 항에 있어서,
상기 관로단열부는 상기 기계실에 놓이는 냉장고.
제 1 항에 있어서,
상기 본체를 구획하는 격벽이 더 포함되고, 상기 열교환관로는 상기 격벽에 제공되는 냉장고.
제 1 항에 있어서,
상기 열교환관로가 상기 제 3 공간에 접하지 않고 상기 진공단열체를 관통하도록 허용하는 관통실링부가 포함되고,
상기 관통실링부에는,
상기 제 1 플레이트 부재의 어느 지점과 상기 어느 지점에서 인접하는 상기 제 2 플레이트 부재의 어느 지점을 관통하도록 상기 진공단열체를 관통하고, 상기 진공 상태의 공간을 외부에 대하여 밀폐하는 전도저항쉬트; 및
상기 제 1 플레이트 부재 또는 상기 제 2 플레이트 부재에 지지되고 적어도 일부는 상기 전도저항쉬트의 내부로 들어가는 블럭이 포함되는 냉장고.
제 1 항에 있어서,
상기 열교환관로는, 상기 관통부와 인접하는 상기 제 1 공간 및 상기 제 2 공간 중의 적어도 한 곳에서 모여서, 적어도 두 개의 관로가 열교환을 수행하는 냉장고.
제 1 항에 있어서,
상기 열교환관로의 단열을 위한 관로단열부; 및
상기 관로단열부를 외부와 차폐하는 관로단열케이스가 더 포함되는 냉장고.
제 1 항에 있어서,
상기 열교환관로는, 상기 제 4 공간에서 상기 플레이트 부재의 평면방향으로 길게 연장되는 냉장고.
제 1 항에 있어서,
상기 열교환관로는, 상기 제 4 공간에서 회전하면서 바깥으로 연장되는 냉장고.
제 1 공간을 위한 벽의 적어도 일부를 정의하는 제 1 플레이트 부재;
상기 제 1 공간과 온도가 다른 제 2 공간을 위한 벽의 적어도 일부를 정의하는 제 2 플레이트 부재;
상기 제 1 공간의 온도와 상기 제 2 공간의 온도의 사이 온도이며 진공 상태의 공간인 제 3 공간을 제공할 수 있도록 상기 제 1 플레이트 부재와 상기 제 2 플레이트 부재를 밀봉하는 밀봉부;
상기 제 3 공간을 유지하는 서포팅유닛;
상기 제 1 플레이트 부재와 상기 제 2 플레이트 부재 간의 열전달량을 감소시키는 열저항유닛;
상기 제 3 공간의 기체를 배출하는 배기포트;
상기 제 1 플레이트 부재 및 상기 제 2 플레이트 부재를 통과하여, 상기 제 1 공간 및 상기 제 2 공간 간에 냉매가 이동하도록 하는 적어도 두 개의 관로가 포함되는 열교환관로; 및
상기 열교환관로가 상기 제 3 공간에 접하지 않고, 상기 제 1 플레이트 부재의 제 1 지점 및 상기 제 2 플레이트 부재에서 상기 제 1 지점과 인접하는 제 2 지점을 관통하도록 하는 관통실링부가 포함되는 진공단열체.
제 14 항에 있어서,
상기 열교환관로는, 상기 관통실링부와 인접하는 상기 제 1 공간 및 상기 제 2 공간 중의 적어도 한 곳에서 모여서, 상기 적어도 두 개의 관로가 열교환을 수행하는 진공단열체.
제 14 항에 있어서,
상기 관통실링부에는,
상기 제 1 지점과 상기 제 2 지점을 연결하여 상기 제 3 공간을 밀봉하여 내부에 상기 열교환관로를 수용하는 서포팅유닛;
상기 제 1 플레이트 부재에 지지되는 제 1 블럭; 및
상기 제 2 플레이트 부재에 지지되는 제 2 블럭이 포함되고,
상기 제 1 블럭 및 상기 제 2 블럭 중의 적어도 하나의 적어도 일부는 상기 서포팅유닛의 내부 공간으로 인입되고,
상기 제 1 블럭과 상기 제 2 블럭의 안쪽에 상기 열교환관로가 놓이는 진공단열체.
제 16 항에 있어서,
상기 제 1 블럭 및 상기 제 2 블럭은 서로 체결되는 진공단열체.
제 16 항에 있어서,
상기 제 1,2 블럭 중의 적어도 하나와 상기 열교환관로가 접하는 부분, 및 상기 제 1,2 블럭 중의 적어도 하나와 상기 제 1,2 플레이트 부재 중 대응되는 플레이트 부재가 접하는 부분 중의 적어도 하나에는 실러가 개입되는 진공단열체.
제 1 공간을 위한 벽의 적어도 일부를 정의하는 제 1 플레이트 부재;
상기 제 1 공간과 온도가 다른 제 2 공간을 위한 벽의 적어도 일부를 정의하는 제 2 플레이트 부재;
상기 제 1 공간의 온도와 상기 제 2 공간의 온도의 사이 온도이며 진공 상태의 공간인 제 3 공간을 제공할 수 있도록 상기 제 1 플레이트 부재와 상기 제 2 플레이트 부재를 밀봉하는 밀봉부;
상기 제 3 공간을 유지하는 서포팅유닛;
상기 제 1 플레이트 부재와 상기 제 2 플레이트 부재 간의 열전달량을 감소시키는 열저항유닛;
상기 제 3 공간의 기체를 배출하는 배기포트;
서로 다른 상태의 유체가 흐르는 적어도 두 개의 관로를 가지는 열교환관로;
상기 열교환관로가 집약되어 놓이고, 단열재가 충전되는 제 4 공간; 및
상기 제 1 플레이트 부재의 제 1 지점 및 상기 제 2 플레이트 부재의 제 2 지점을 관통하고, 그 내부에 상기 열교환관로를 실링하여 수용하는 관통실링부가 포함되는 진공단열체.
제 19 항에 있어서,
상기 제 4 공간은 상기 관통실링부를 덮는 진공단열체.