KR102617725B1 - 진공단열체 및 냉장고 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 진공단열체에는, 진공공간인 제 3 공간을 유지하는 서포팅유닛; 및 제 3 공간에 놓이는 관로가 포함되고, 상기 관로는 상기 서포팅유닛에 지지되어 좌우방향의 움직임이 제한되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 진공단열체의 내부공간에 놓이는 열교환관로를 정확히 지지할 수 있다.

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.
이 문제를 개선하는 것으로서 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 열교환관로가 서로 간에만 열교환하고 열손실을 줄이기 위하여, 상기 열교환관로는 진공단열체의 외벽을 이루는 플레이트에는 접촉되지 않도록 하여야 한다. 이를 위하여, 상기 열교환관로에는 링이 끼워지고, 상기 링은 열교환관로와 플레이트의 내면과의 사이에 개입되어, 상기 열교환관로와 상기 플레이트를 서로 이격시킨다.
상기 링은, 그 내주면 형상은 열교환관로의 외주면 형상과 동일하고, 링의 형상이 폐곡선으로 이루어져 있기 때문에, 상기 링을 상기 열교환관로에 끼우는 작업이 몹시 어렵다.
상기 링은 고체물질로서, 상기 열교환관로와 상기 플레이트와 모두 접촉되어 위치가 지지되기 때문에, 열교환관로의 열이 케이스에 열전도되고 단열손실을 일으킨다.
상기 링은 진공단열체의 조립 전에 진공공간의 내부에 삽입되어야 하고, 조립 후에 상기 열교환관로와 플레이트의 접촉부 발생 시 추가로 가이드 링을 삽입하기가 어렵다. 상기 열교환관로는 강성이 약한 구리를 재질로 하고, 스페이서의 내부에서 벤딩시키기 때문에 더욱 문제가 된다.
상기 링은 고정된 것이 아니기 때문에 작업자가 열교환관로를 핸들링 할 때 요구 위치에서 움직일 가능성이 있고, 상기 링이 이동되었다면 조립 후에 다시 위치를 조정하여야 하는 번거러움이 있다.
등록특허 10-0343719 공개번호 10-2015-0012712 공개번호 10-2013-0049495
본 발명은, 상기 열교환관로와 상기 플레이트의 간격을 이격시키는 이격부재를 상기 열교환관로에 편리하게 체결하도록 하는 것을 과제로 한다.
본 발명은, 상기 열교환관로와 상기 플레이트로부터 이격시켜서 지지할 때, 상기 이격부재와 상기 플레이트와의 접촉을 최소화하여 열전도에 의한 단열손실을 최소화하는 것을 과제로 한다.
본 발명은, 상기 이격부재의 설치가 필요한 위치에서 설치된 다음에 설치위치가 영구적으로 고정될 수 있도록 하는 것을 과제로 한다.
본 발명에 따른 진공단열체에는, 진공공간인 제 3 공간을 유지하는 서포팅유닛; 및 제 3 공간에 놓이는 관로가 포함되고, 상기 서포팅유닛에 의해서 상기 관로의 좌우방향의 움직임이 제한되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 냉매가 유동하는 관로를 진공단열체의 내부 공간에 잘 지지할 수 있다.
본 발명에 따른 냉장고에 적용되는 본체측 진공단열체의 서포팅유닛에는, 플레이트 부재 간의 수축을 지지하는 바; 및 상기 바가 지지되는 지지 플레이트가 포함되고, 상기 서포팅유닛의 내부에는, 냉매가 유동하는 열교환관로의 이동을 제한하기 위하여, 상기 열교환관로를 내부에 수용하는 받침부; 및 상기 받침부에서 연장되고, 상기 바에 지지되는 적어도 하나의 날개가 포함된다. 본 발명에 따르면 열교환관로가 다른 부품과의 접촉 및 간섭없이 안정되게 진공단열체의 내부에 놓일 수 있다.
상기 진공단열체의 외벽을 이루는 플레이트 부재 간의 열전달에 저항하는 열저항유닛에는, 상기 제 3 공간의 벽을 따라 흐르는 열전도에 저항할 수 있는 전도저항쉬트가 포함되고, 상기 전도저항쉬트와 체결되는 사이드 프레임이 더 포함될 수 있다.
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.
본 발명에 따르면, 작업자가 상기 열교환관로의 끝단부터 삽입할 필요가 없이 설정 위치에 바로 상기 이격부재를 설치할 수 있기 때문에, 조립작업이 편리하다.
본 발명에 따르면, 상기 열교환관로와 상기 플레이트의 간접 접촉지점이 최소화됨으로써, 진공단열체의 단열손실을 향상시킬 수 있다.
본 발명은, 진공단열체의 설계요인에 따른 설정위치에서 상기 이격부재가 영구적으로 고정됨으로써, 추가작업이 필요없어 제품의 신뢰성이 향상된다.
본 발명은, 구리 등을 재질로 하는 열교환관로의 예기치 못한 변형에 의해서 상기 이격부재가 추가로 필요할 때, 편리하게 상기 이격부재를 설치할 수 있어서, 제품의 양품 수율을 향상시킬 수 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 진공단열체의 부분 절개도.
도 10은 열교환관로가 진공공간부에서 놓이는 것을 도시하는 도면.
도 11은 이격부재의 한 종류로서 일방향 이격부재의 사시도.
도 12는 다른 실시예에 따른 일방향 이격부재의 사시도.
도 13은 더 다른 실시예에 따른 일방향 이격부재의 사시도
도 14는 한 쌍의 일방향 이격부재가 설치된 상태의 정면도.
도 15는 열교환관로가 설치된 상태에서 진공단열체의 일부 절개도.
도 16은 다른 형태에 따라서 열교환관로가 설치된 상태에서 진공단열체의 일부 절개도.
도 17은 더 다른 실시예에 따른 이격부재의 사용상태를 도시하는 도면.
도 18은 더 다른 실시예에 따른 이격부재를 보이는 사시도.
도 19는 더 다른 실시예에 따른 개방형 양방향 이격부재의 사시도.
도 20은 더 다른 실시예에 따른 개방형 양방향 이격부재의 사시도.
도 21 내지 도 23은 상기 도 18 내지 도 20의 개방형 양방향 이격부재가 바 및 열교환관로에 설치된 정면도.
도 24는 개방형 양방향 이격부재의 설치상태를 보이는 도면.
도 25는 개방형 이격부재의 정면도.
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.
또한, 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.
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 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 추후의 설명에 의해서 명확해 질 수 있다.
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 추후의 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.
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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.
상기 진공단열체의 내부 공간, 즉, 상기 진공공간부(50)에는 열교환관로가 놓일 수 있다. 상기 열교환관로는 냉장고의 고내에 놓이는 증발기로 냉매가 인입되는 인입관(171)과 증발기에서 인출되는 냉매의 인출관(172)이 서로 접촉되어 이루어진다. 상기 인입관(171)과 인출관인(172) 두 개의 관로가 용접 등의 방식으로 서로 접합된다. 상기 인입관과 인출관의 내부를 유동하는 각 냉매가 서로 열교환을 수행하여 냉동 사이클의 효율을 증진시킬 수 있다.
상기 열교환관로가 상기 진공공간부에 놓이는 작용과 구성을 설명한다.
먼저, 도 3b 및 도 3c의 경우와 같이 상기 제 3 공간의 내부에 다공성물질(33)을 충전하는 실시예의 경우를 설명한다. 이 경우에는 상기 열교환관로(117)를 상기 제 3 공간의 내부에 먼저 삽입하고, 그 이후에 다공성물질을 상기 제 3 공간의 내부에 충전할 수 있다. 이 때, 상기 다공성물질은 상기 제 3 공간의 내부에서 상기 열교환관로(117)를 제외하는 그 외의 영역에 채워져 단열성능을 향상시킬 수 있다. 특히 도 3c의 경우에 상기 다공성물질은 상기 열교환관로(117)의 위치를 지지하는 역할과 함께, 서포팅유닛으로서 제 3 공간의 간격을 유지하는 기능을 수행할 수 있다.
다른 방법으로서, 상기 다공성물질이 소정의 형상을 가지는 물건으로 외부에서 가공되는 경우에는, 상기 다공성물질과 상기 열교환관로가 먼저 단일체로 제공될 수 있다. 이후에, 상기 다공성물질과 상기 열교환관로의 단일체가 상기 제 3 공간의 내부로 삽입될 수 있다.
한편, 도 3b의 경우에는 상기 진공공간부가 상기 다공성물질에 의해서 열교환관로의 위치고정 및 서포팅유닛의 기능을 수행할 뿐 아니라, 상기 바가 포함되는 서포팅유닛이 별도로 제공된다.
이하에서는 도 3a 및 도 3b와 같이 바가 포함되는 서포팅유닛이 제공되는 경우에 바람직하게 적용이 가능한 실시형태로서, 상기 진공공간부에서 상기 열교환관로가 놓이는 작용과 구성을 설명한다.
도 9는 진공단열체의 부분 절개도이고, 도 10은 열교환관로가 진공공간부에서 놓이는 것을 도시한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 플레이트 부재(10)(20)의 사이에 서포팅 유닛(30)이 놓인다. 상기 서포팅 유닛(30)에는, 상기 플레이트 부재에 접하는 지지패널(35)과, 상기 플레이트 부재(10)(20)의 사이 간격을 지지하는 적어도 두 개 이상, 바람직하게는 다수 개의 바(31)가 포함된다.
상기 바(31)는 도면을 기준으로 하측부가 상측부에 비하여 지름이 크게 제공될 수 있다. 이에 따르면 높은 성형가공성을 확보할 수 있다.
상기 열교환관로(117)는, 상기 진공공간부(50)의 내부에서 다른 부재와의 접촉을 가급적 피하는 것이 바람직하다. 금속, 예를 들어 구리로 제공되는 관로가 타부재에 접하게 되면 열전도에 의해서 열교환효율이 낮아지고, 나아가서, 단열이 되지 않기 때문이다. 특히, 플레이트 부재와 열교환관로의 금속 간의 접합은 급속한 열손실을 일으킬 우려가 있다.
상기 열교환관로(117)는, 상하방향으로는 상기 플레이트 부재(10)(20)의 사이 공간에서, 좌우방향으로는 상기 바(31)들 간의 사이 간격에서, 어느 부재에도 접하지 않게 놓이도록 안내하는 것이 바람직하다. 이로써, 상기 열교환관로(117)가 다른 부재에 접촉하여 열손실이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상기 열교환관로(117)는 구리로 예시할 수 있는 비교적 강성이 낮은 재료가 사용될 수 있고, 외부의 충격이나 힘에 약한 성질을 가진다. 상기 열교환관로(117)의 벤딩 시에 의도하지 않은 어느 일 방향의 힘은 관로의 변형으로 이어져서 진공공간부(50)의 내부 부품에 대한 접촉을 야기할 수 있다. 이 문제는 외부로부터의 충격에 의해서도 마찬가지로 발생할 수 있다. 따라서, 열교환관로(117)는 다른 가이드 부재에 의해서 설치위치가 지지되는 것이 바람직하다.
상기 열교환관로(117)가 타 부재와 이격되는 것을 가이드 하기 위하여, 상기 진공공간부(50)의 내부에는 이격부재가 마련된다. 상기 이격부재는, 열교환관로(117)의 전체 위치에서 벤딩되는 부분에 제공되는 것이 바람직할 수 있다. 도 9에서 A와 B의 영역이 그에 해당할 수 있다.
이하에서는 이격부재에 대하여 설명한다.
도 11은 이격부재의 한 종류로서 일방향 이격부재의 사시도이다.
도 11을 참조하면, 상기 일방향 이격부재(100)에는, 상기 열교환관로(117)의 어느 일방향의 이동을 제한하기 위하여 일방향으로 부드럽게 함몰되어 상기 열교환관로를 수용하는 받침부(110)와, 상기 받침부(110)의 양측 단부에서 연장되는 날개(120)(121)가 포함된다. 상기 날개(120)(121)에는 상기 바(31)가 삽입되는 삽입공(130)(131)이 제공될 수 있다.
상기 받침부(110)는 부드럽게 벤딩된 단면형상으로 제공될 수 있다. 이에 따르면, 상기 열교환관로(117)가 하측방향으로 이동하는 것을 받침부(110)가 제한할 수 있다. 또한, 높은 성형성을 확보할 수 있다.
한편, 상기 받침부(110)는 좌우방향으로 이격될 수 있는 것도 일정한 수준의 범위 내에서, 제한할 수 있다. 이러한 경우는 상기 열교환관로의 배치 상태로 볼 때 많이 있는 경우는 아니고, 상기 열교환관로는 도면을 기준으로 상하방향 이동의 경우에 열손실에 큰 영향을 미치게 된다. 이에, 상하를 각각 일방향이라고 정의하고, 좌우는 큰 영향을 미치지 않는 방향으로서 모든 이격부재에서 방향을 제한하는 것으로 이해할 수 있다.
상기 날개(120)(121)는 받침부(110)의 설치위치가 상기 바(31)에 대하여 지지될 수 있도록 한다. 이를 위하여 상기 날개(120)(121)는 상기 바(31)가 놓이는 위치로까지 연장되도록 할 수 있다. 다시 말하면, 상기 열교환관로(117)를 지지하는 힘은 상기 바(31)에 의해서 제공된다고 할 수 있다. 물론, 이때에 지지하는 힘은 받침부(110)와 날개(120)(121)를 경유하여 제공되는 것도 이해할 수 있다.
상기 삽입공(130)(131)에는 상기 바(31)가 끼워지고, 삽입공(130)(131)의 내경이 상기 바(31)의 외경과 일치되는 부분에서 상기 일방향 이격부재(100)의 상하 이동은 정지될 수 있다. 상기 바(31)의 단면 지름은 하측으로 갈수록 커지는 것으로서, 가장 큰 단면지름(A1)과 가장 작은 단면지름(A2)의 사이에서 상기 날개(120)(121)는 위치가 지지될 수 있다.
도 11의 실시예에 따른 상기 일방향 이격부재는, 도면을 기준으로 하측(다시 말하면 바의 직경이 두꺼운 쪽을 하측으로 정의한다), 열교환관로(117)의 하측 이동을 제한할 수 있다.
도 12는 다른 실시예에 따른 일방향 이격부재의 사시도이다. 본 실시예는 도 11에 제시되는 일방향 이격부재와 거의 동일하고, 버팀돌기가 제공되는 것에 있어서만 차이가 있다. 이에, 도 11과 동일한 설명은 도 12의 설명에 있어서도 마찬가지로 적용되는 것으로 한다.
도 12를 참조하면, 받침부(110)의 가장 낮은 위치에는 버팀돌기(140)가 더 제공된다. 상기 버팀돌기(140)는 상기 받침부(110)의 지나친 이동을 제한하는 용도로 사용될 수 있다. 상기 버팀돌기(140)는 상기 받침부(110)에서 소정의 높이로 돌출되어 있다. 상기 받침부(110)는, 상기 열교환관로(117)가 받침부(110)를 밀 때, 지지 플레이트(35)에 접하여, 상기 열교환관로(117)의 이동이 제한되도록 할 수 있다. 그러나, 상기 버팀돌기(140)가 항상 지지 플레이트(35)에 접하는 것은 않아서, 이는 전도 열손실을 일으키는 일 요인이 되기 때문이다. 상기 버팀돌기(140)의 설계시에는 상기 이격부재가 장착되었을 때 버팀돌기(140)가 지지 플레이트(35)와 같은 주변의 다른 부재에 접하지 않는 형상 및 길이로 제공될 수 있다. 물론, 열교환관로(117)의 설치 시에 과도하게 밀리는 경우에는 버팀돌기(140)가 지지 플레이트(35)에 접할 수도 있지만, 이 또한 이격부재의 복원력에 의해서 복원되어, 접촉하지 않도록 할 수 있다.
상기 버팀돌기(140)가 제공되는 것과 달리, 상기 바(31)의 외주면에 소정의 지지구조를 가공하거나, 별도의 걸림부재를 더 부여하여 날개(120)(121)와 바(31) 간의 걸림작용이 부여되도록 할 수도 있다. 그러나, 작업의 편의를 위하여 단일의 부재에 버팀돌기(140)를 부여하는 것이 더욱 편리할 수 있다. 이는 이하의 모든 실시예에도 적용될 수 있다.
상기 일방향 이격부재(100)의 재질로는, 서포팅유닛(30)과 같은 재질의 수지가 사용될 수 있다. 구체적인 일 예로서, 강도를 보강하기 위하여, 상기 서포팅유닛의 재질로서 PPS+G/F 40%이 사용되는 경우에는, 상기 결정화공정은 일방향 이격부재(100)에 대해서는 적용되지 않도록 할 수 있다. 이는, 이격부재의 경우에는, 열교환관로(117)로부터 가하여지는 외력을 일정량 흡수하는 작용과, 변형 후 복원력을 얻기 위한 목적을 가진다. 상기 변형복원력은 밑에서 설명될 개방형 양방향 이격부재의 경우에 더 명확하게 이해될 수 있다.
상기 이격부재의 재질은, 추가적인 설명이 없더라도 이하의 모든 이격부재에 대하여 마찬가지로 적용될 수 있다.
도 14 및 도 15를 참조하여, 일방향 이격부재(100)의 작용을 설명한다.
도 14는 한 쌍의 일방향 이격부재가 설치된 상태의 정면도이고, 도 15는 열교환관로가 설치된 상태에서 진공단열체의 일부 절개도이다.
한 쌍의 일방향 이격부재가 설치된 상태에서, 어느 하나의 일방향 이격부재는 상기 열교환관로의 어느 일방향의 이동을 제한하고, 다른 하나의 일방향 이격부재는 상기 열교환관로의 다른 일방향의 이동을 제한할 수 있다.
더 상세하게는, 도 14 및 도 15에서 전방에 놓이는 제 1 일방향 이격부재는 열교환관로(117)의 하측 이동을 제한할 수 있고, 후방에 놓이는 제 2 일방향 이격부재는 열교환관로(117)의 상측 이동을 제한할 수 있다. 상기 제 1 일방향 이격부재는 버팀돌기(140)가 없는 부재로서, 삽입공(130)(131)과 바(31)의 상호 지지작용에 의해서 열교환관로(117)의 이동을 제한할 수 있다. 상기 제 2 일방향 이격부재는 버팀돌기(140)가 있는 부재로서, 열교환관로(117)가 밀더라도 상기 버팀돌기(140)가 지지 플레이트(35)에 접하여 지지함으로써, 추가적인 열전도를 억제할 수 있다.
상기 일방향 이격부재(100)는 도 15에 제공되는 바와 같이, 어느 일 위치에서 상측 및 하측 모든 방향에 대하여 열교환관로(117)를 지지하는 것이 아닐 수 있다. 다시 말하면, 어느 일 위치에서는 상기 열교환관로(117)의 하측 이동을 제한하고, 상기 어느 일 위치에서 이격되는 다른 위치에서는 상기 열교환관로(117)의 상측 이동을 제한하도록 할 수 있는 것이다.
상기 열교환관로(117)가 좌우방향으로 요동하는 경우에는, 벤딩되는 형상으로 제공되는 받침부(110)가 이를 안내하여 열교환관로(117)와 바(31)와의 접촉을 방지할 수 있는 것도 물론이다. 이는 바(31)와 일방향 이격부재(100)가 서로 위치 고정되기 때문에 달성될 수 있다.
상기 일방향 이격부재(100)는 수지를 베이스로 하고 비금속을 재질로 할 수 있기 때문에 얇은 판상으로 가공하는 것이 어렵다. 따라서, 상기 서포팅유닛의 사이 간격에 복사저항쉬트(32)와 함께 판상으로 설치하는 것이 어렵다. 이와 같은 사정을 감안하여, 상기 삽입공(130)(131)이 상기 바(31)를 둘러싸도록 제공된다.
상기 진공공간부(50)의 내부에는 복사저항쉬트(32)가 더 설치될 수 있다. 상기 복사저항쉬트(32)는 상기 일방향 이격부재와 접하지 않도록 하기 위하여 절개되는 절개부가 제공될 수 있다.
상세하게 설명하면, 상기 일방향 이격부재(100)는 바(31)에 지지되지만, 상기 바(31)를 따라서 적어도 일방향으로 이동할 수 있다. 이 때문에, 상기 복사저항쉬트(32)와 상기 일방향 이격부재(100)가 중첩하여 설치되면, 상기 일방향 이격부재(100)에 의해서 상기 복사저항쉬트(32)가 파손될 수 있다. 따라서, 상기 일방향 이격부재(100)가 설치되는 일부 공간에서는 상기 복사저항쉬트(32)가 절개되는 것이 바람직하다.
상기 복사저항쉬트(32)의 절개부의 설명은, 별도의 지적이 없더라도 이하의 다른 이격부재의 실시예에도 적용될 수 있다. 상기 복사저항쉬트는 단열부하가 작은 진공단열체의 경우에는 적용되지 않을 수도 있다.
도 16은 다른 형태에 따라서 열교환관로가 설치된 상태에서 진공단열체의 일부 절개도이다.
도 16을 참조하면, 상기 열교환관로(117)의 상측방향 및 하측방향이 모두 버팀돌기(140)가 있는 형태로 제공되는 진공단열체의 일부를 도시한다. 본 실시형태에 따르면, 단일의 이격부재를 제공할 수 있기 때문에, 작업이 편리해지는 이점을 기대할 수 있다. 상기 삽입공(130)(131)의 내경과 상기 바(31)의 외경과의 관계에 의해서 상기 일방향 이격부재(100)의 위치가 고정되더라도, 상기 버팀돌기(140)에 의해서 보다 견고하게 열교환관로(117)의 설치위치를 고정할 수 이다.
도 13은 더 다른 실시예에 따른 일방향 이격부재의 사시도이다.
도 13을 참조하면, 버팀돌기(150)는 받침부(110)의 최저점에 설치되지 않고 날개(120)(121)에 설치되는 것이 원래 실시예와 다르다.
도 13과 같은 실시예의 경우에도 받침부(110)의 이동을 제한하여, 열교환관로(117)의 설치 위치를 안정하게 유지할 수 있다. 도면에서는 어느 일측에 버팀돌기(150)가 있는 것을 도시하지만, 이에 제한되지 아니하고, 양 측의 날개(120)(121)에 모두 버팀돌기가 제공되도록 할 수도 있다.
상기 일방향 이격부재가 상기 진공단열체에 설치되는 다양한 방법을 설명한다.
첫째방법은 다음과 같다. 먼저, 상기 일방향 이격부재와 상기 서포팅유닛과 상기 열교환관로를 조립하여 조립체를 제작한다. 별도로 상기 제 1 플레이트 부재 및 상기 제 2 플레이트 부재가 가조립된 상태에서, 상기 조립체를 상기 플레이트 부재 들의 간격에 상기 조립체를 삽입한다. 이후에는 상기 제 3 공간을 외부의 다른 공간과 밀봉한 다음에, 상기 제 3 공간을 배기할 수 있다.
둘째방법은 다음과 같다. 먼저, 상기 일방향 이격부재와 상기 서포팅유닛과 상기 열교환관로를 조립하여 조립체를 제작한다. 상기 조립체를 어느 하나의 플레이트 부재에 안착한 다음에, 다른 하나의 플레이트 부재를 상기 어느 하나의 플레이트 부재와 체결하고, 상기 제 3 공간을 외부의 다른 공간과 밀봉한다. 그 다음에, 상기 제 3 공간을 배기할 수 있다.
상기 첫째방법 및 상기 둘째방법 모두 상기 조립체를 제작하는 방법은 다음과 같은 방법을 수행할 수 있다. 먼저, 하측의 상기 일방향 이격부재를 서포팅유닛에 장착하고, 상기 열교환관로를 하측의 상기 일방향 이격부재에 안착한다. 그 다음에 상측의 상기 일방향 이격부재를 서포팅유닛에 안착할 수 있다.
도 17은 더 다른 실시예에 따른 이격부재의 사용상태를 도시한다. 본 실시예에 따른 이격부재는 밀폐형 양방향 이격부재이다. 상기 밀혜형 양방향 이격부재는 단일의 이격부재가 열교환관로의 양방향 이동을 함께 제한할 수 있는 것이 이전 실시예와 특징적으로 다르고, 다른 설명은 도 14의 실시예와 동일하므로 그 설명이 그대로 적용되는 것으로 한다.
도 17을 참조하면, 상기 밀폐형 양방향 이격부재(160)에는, 단면이 폐속선인 부드럽게 벤딩된 형상으로 제공되어 열교환관로(117)을 받치는 받침부(110)와, 받침부(110)의 양측방향으로 연장되는 날개(120)(121)와, 상하방향으로 연장되는 버팀돌기(140)이 포함된다.
상기 밀폐형 양방향 이격부재(160)에는 열교환관로(117)가 받침부(110)를 통과하여 제공된 다음에, 상기 밀폐형 양방향 이격부재(160)가 바(31)에 지지되는 순서로 설치될 수 있다. 이는 상기 받침부(110)가 밀폐형, 즉 폐곡선의 단면으로 제공되기 때문이다.
본 실시예에 따른 버팀돌기(140)는 하측방향으로는 삽입공과 바와의 걸림작용에 의해서 제공되지 않을 수도 있을 것이다. 그러나, 동일부재의 호환성을 통한 제고관리의 용이성을 위하여 상하방향 모두에 제공될 수도 있을 것이다.
본 실시예의 경우에는, 열교환관로(117)와 밀폐형 양방향 이격부재(160)를 미리 체결시켜(필요한 개수 만큼의 열교환관로(117)의 받침부(110)를 열교환관로(117)에 삽입해 두어야 하는 것을 이른다) 두어야 하는 불편함은 있다. 그러나, 바와 이격부재 간의 고정에 의해서, 일단 설치된 위치에서 이격부재가 요동하는 일은 없으므로 추후 작업이 편리해지는 이점을 기대할 수 있다. 상기 열교환관로가 상기 이격부재에 지지되어서, 상기 바(31) 및 상기 플레이트 부재(10)(20)과는 상대적인 위치가 정확히 고정될 수 있는 장점을 기대할 수 있는 것은 다른 실시예와 마찬가지이다.
상기 밀폐형 양방향 이격부재(160)는, 상기 열교환관로(117)를 상기 받침부(110)에 각각 삽입하여야 하는 불편이 있다. 이러한 불편을 개선하는 이격부재의 더 다른 실시예를 이하에 개시한다.
상기 밀폐형 양방향 이격부재가 상기 진공단열체에 설치되는 다양한 방법을 설명한다.
첫째방법은 다음과 같다. 먼저, 상기 밀폐형 양방향 이격부재와 상기 서포팅유닛과 상기 열교환관로를 조립하여 조립체를 제작한다. 별도로 상기 제 1 플레이트 부재 및 상기 제 2 플레이트 부재가 가조립된 상태에서, 상기 조립체를 상기 플레이트 부재 들의 간격에 상기 조립체를 삽입한다. 이후에는 상기 제 3 공간을 외부의 다른 공간과 밀봉한 다음에, 상기 제 3 공간을 배기할 수 있다.
둘째방법은 다음과 같다. 먼저, 상기 밀폐형 양방향 이격부재와 상기 서포팅유닛과 상기 열교환관로를 조립하여 조립체를 제작한다. 상기 조립체를 어느 하나의 플레이트 부재에 안착한 다음에, 다른 하나의 플레이트 부재를 상기 어느 하나의 플레이트 부재와 체결하고, 상기 제 3 공간을 외부의 다른 공간과 밀봉한다. 그 다음에, 상기 제 3 공간을 배기할 수 있다.
상기 첫째방법 및 상기 둘째방법 모두 상기 조립체를 제작하는 방법은 다음과 같은 방법을 수행할 수 있다. 먼저, 하측의 상기 밀폐형 양방향 이격부재를 상기 열교환관로에 삽입한다. 상기 밀폐형 양방향 이격부재를 적정한 위치로 이동하여 서포팅유닛에 안착할 수 있다.
도 18은 더 다른 실시예에 따른 이격부재를 보이는 사시도이다. 본 실시예에 따른 이격부재는 개방형 양방향 이격부재이다. 상기 개방형 양방향 이격부재는 단일의 이격부재가 열교환관로의 양방향 이동을 함께 제한할 수 있지만, 받침부의 소정 간격이 개방되어 있는 것이 밀폐형 양방향 이격부재돠는 특징적으로 다르다. 그외 다른 설명은 도 17을 포함하는 그 외의 실시예와 동일하므로 그 설명이 그대로 적용되는 것으로 한다.
도 18을 참조하면, 상기 개방형 양방향 이격부재(200)에는, 받침부(210), 날개(220)(221), 삽입공(230), 및 버팀돌기(231)가 이전의 실시예와 마찬가지로 제공되어 있다.
상기 받침부(210)는 도면을 기준으로 상측이 개방되기는 하지만, 일방향 이격부재(100)와 달리 개방되는 부분이 좁다. 이와 같은 형상은 상기 열교환관로(117)가 개방된 부분을 자유롭게 통과하지 못하도록 하는 구성이다. 다시 말하면, 상기 개방된 부분은, 상기 열교환관로(117)가 상기 받침부(210)의 안으로 들어갈 때에는 확장되고, 상기 열교환관로(117)가 상기 받침부(210)의 안으로 들어간 다음에는 축소된다. 이로써, 일단 받침부(210)의 내부로 들어간 열교환관로(117)가 빠지지 않도록 한다.
상기 받침부(210)는 일측이 개방되는 원형으로 제공되고, 개방된 부분에서 상기 받침부(210)의 양단부(211)와 사이 간격은 요입홈(212)을 제공하여 상기 열교환관로(117)가 상기 받침부(210)의 안으로 들어갈 수 있다. 상기 요입홈(212)은 소정 범위 내에서 확장이 허용될 수 있다. 상기 요입홈(212)의 확장이 허용되는 구조로서, 상기 받침부(210)는 탄성변형이 가능한 부품이기 때문에, 탄성변형틀이라고 이름할 수 있다. 상기 이격부재의 재질은 수지이기 때문에, 소정의 탄성변형은 허용될 수 있다.
상기 개방형 양방형 이격부재(200)가 상기 바(31)에 설치된 상태에서나 상기 바(31)에 설치되지 않은 상태에서나, 상기 요입홈(212)를 벌려서 상기 열교환관로(117)를 받침부(210)의 안으로 삽입할 수 있다. 물론, 상기 열교환관로(117)가 삽입된 다음에는 탄성복원력에 의해서 요입홈(212)이 수축되므로, 외력이 없이는 상기 열교환관로(117)는 빠져나올 수 없고, 그 설치위치가 상기 받침부(210)의 내부에서 고정될 수 있다.
도 19는 더 다른 실시예에 따른 개방형 양방향 이격부재의 사시도이다. 본 실시예는 많은 부분에 도 18의 개방형 양방향 이격부재와 동일하고 버팀돌기에 있어서만 차이가 난다. 구체적인 설명이 없는 부분은 도 18의 설명이 그대로 적용된다.
도 19를 참조하면, 상기 받침부(210), 날개(220)(221), 및 삽입공(230)은 도 18의 개방형 양방향 이격부재와 마찬가지로 제공될 수 있다. 다만, 버팀돌기(240)(241)는 받침부(210)가 아닌 날개(220)(221)에 형성된다.
상기 버팀돌기(240)(241)는 상기 날개에서 일측은 상방으로, 타측은 하방으로 연장되어 제공될 수 있다. 본 구성에 따르면, 상방 및 하방의 어느 쪽이더라도 버팀돌기(240)(241)에 의해서 받침부(210)의 이동, 나아가서는 열교환관로(117)의 이동이 정지될 수 있다.
상기 버팀돌기(240)(241)는 상기 날개에서 일측은 상방으로, 타측은 하방으로 제공됨으로써, 상기 이격부재를 통하여 플레이트 부재(10)(20) 간에 발생할 수 있는 열전도를 줄일 수 있다. 다시 말하면, 접촉을 통한 열전도 경로가 일측 버팀돌기(240)의 단부에서 타측 버팀돌기(240)의 단부까지 길어져, 상기 열전도 경로는 받침부(210)를 포함한다. 따라서, 플레이트 부재(10)(20) 간의 열전도는 더욱 줄어들 수 있다.
도 20은 더 다른 실시예에 따른 개방형 양방향 이격부재의 사시도이다. 본 실시예는 많은 부분에 도 18 및 도 19의 개방형 양방향 이격부재와 동일하고 버팀돌기에 있어서만 차이가 난다. 구체적인 설명이 없는 부분은 도 18 및 도 19의 설명이 그대로 적용된다.
도 20을 참조하면, 상기 받침부(210), 날개(220)(221), 및 삽입공(230)은 다른 개방형 양방향 이격부재와 마찬가지이다. 다만, 버팀돌기(251)(252)(253)는, 받침부(210)의 하단부에 하나, 한 쌍의 날개(220)(221)의 상측에 하나씩 형성된다.
상기 버팀돌기(240)(241)는 상기 날개에서 양측이 상방으로 연장되어 제공될 수 있다. 본 구성에 따르면, 상방 및 하방의 어느 쪽이더라도 버팀돌기(251)(252)(253)에 의해서 받침부(210)의 이동, 나아가서는 열교환관로(117)의 이동이 정지될 수 있다.
본 실시예에 따른 개방형 양방향 이격부재는 열교환관로(117)의 이동성이 커서, 이격부재가 상기 열교환관로를 지지하는 힘이 커야 하는 경우에 바람직하게 적용할 수 있다.
상기 이격부재는, 그 종류에 따라서 상기 복사저항쉬트의 설치가 편리해 지는 이점을 기대할 수 있다. 상세하게는, 상기 양방향 이격부재 중에서 버팀돌기 등의 작용에 의해서 바(31)를 따라서 상하로 이동이 모두 제한되는 형태를 구현할 수 있다. 이 경우에는 이격부재와 상기 복사저항쉬를 함께 체결할 수도 있고, 따라서 작업성이 향상된다. 이때에는 복사저항쉬트와 이격부재를 통해 열전도가 용이하게 일어날 수도 있다.
도 21 내지 도 23은 상기 도 18 내지 도 20의 개방형 양방향 이격부재가 바 및 열교환관로에 설치된 정면도이다.
도 21을 참조하면, 상기 개방형 양방향 이격부재의 하방이동은 날개와 바 의 접촉에 의해서 제한될 수 있다. 상기 개방형 양방향 이격부재의 상방이동은 버팀돌기(231)에 의해서 제한될 수 있다.
도 22를 참조하면, 상기 개방형 양방향 이격부재의 하방이동 및 상방이동은 모두 버팀돌기(240)(241)에 의해서 제한될 수 있다. 이 경우에는, 상기 날개와 바의 접촉은 필요없을 수 있고, 삽입공(230)(231)을 바의 지름보다 크게 제공하여 이격부재와 바 간의 접촉에 의한 열전도가 줄어들도록 할 수 있다.
도 23을 참조하면, 상기 개방형 양방향 이격부재의 받침부(210)에 제공되는 버팀돌기(252)(253)에 의해서 제한될 수 있다. 상기 개방형 양방향 이격부재의 상방이동은 날개에 제공되는 버팀돌기(252)(253)에 의해서 제한될 수 있다.
이 경우에도, 상기 날개와 바의 접촉은 필요없을 수 있고, 삽입공(230)(231)을 바의 지름보다 크게 제공하여 이격부재와 바 간의 접촉에 의한 열전도가 줄어들도록 할 수 있다.
도 24는 개방형 양방향 이격부재의 설치상태를 보이는 도면이다.
도 24를 참조하면, 상기 개방형 양방향 이격부재의 폭(w2)은 지지 플레이트(35)를 이루는 각 격자프레임의 폭(w1) 보다 크다. 이에 따르면, 상기 열교환관로(117)에 의해서 이격부재의 이동이 있더라도, 상기 버팀돌기(231)가 상기 지지 플레이트(35)에 의한 지지가 틀어질 우려가 없다. 물론, 상기 버팀돌기(231)의 폭만을 더 크게 할 수도 있다.
상기 삽입공(230)의 폭(w4)은 바(31)의 지름(w3)보다 크게 할 수 있다. 예를 들어, 상기 삽입공(230)의 폭(w4)은 바(31)의 지름(w3)의 1.2 ~ 2.0배에 이를 수 있다. 이에 따르면, 날개와 바 간의 접촉을 차단하여 열전도를 더 줄일 수 있다. 또한, 상기 개방형 양방향 이격부재가 상기 바에 지지된 상태에서, 상기 열교환관로를 삽입하기 위하여 상기 요입홈(212)의 확장을 확장할 때, 날개의 변형을 받아들일 수 있는 공차로서의 기능을 수행할 수도 있다.
본 도면의 설명은 모든 개방형 양방향 이격부재에 마찬가지로 적용될 수 있다.
도 25는 개방형 이격부재의 정면도이다.
도 25를 참조하면, 상기 날개(220)(221)는 상기 받침부(210)의 기하학적 중심(C)보다 위에 제공될 수 있다. 이에 따르면, 요입홈(212)의 확장에 대응하여 받침부(210)가 탄성 변형구간을 충분히 제공하는 효과가 있다. 다시 말하면, 상기 날개가 제공되는 아래의 받침부는 모두 스프링으로서 작용할 수 있는 것이다. 본 도면의 설명은 모든 개방형 양방향 이격부재에 마찬가지로 적용될 수 있다.
상기 개방형 양방향 이격부재가 상기 진공단열체에 설치되는 다양한 방법을 설명한다.
첫째방법은 다음과 같다. 먼저, 상기 개방형 양방향 이격부재와 상기 서포팅유닛과 상기 열교환관로를 조립하여 조립체를 제작한다. 별도로 상기 제 1 플레이트 부재 및 상기 제 2 플레이트 부재가 가조립된 상태에서, 상기 조립체를 상기 플레이트 부재 들의 간격에 상기 조립체를 삽입한다. 이후에는 상기 제 3 공간을 외부의 다른 공간과 밀봉한 다음에, 상기 제 3 공간을 배기할 수 있다.
둘째방법은 다음과 같다. 먼저, 상기 개방형 양방향 이격부재와 상기 서포팅유닛과 상기 열교환관로를 조립하여 조립체를 제작한다. 상기 조립체를 어느 하나의 플레이트 부재에 안착한 다음에, 다른 하나의 플레이트 부재를 상기 어느 하나의 플레이트 부재와 체결하고, 상기 제 3 공간을 외부의 다른 공간과 밀봉한다. 그 다음에, 상기 제 3 공간을 배기할 수 있다.
상기 첫째방법 및 상기 둘째방법 모두 상기 조립체를 제작하는 방법은 다음과 같은 방법을 수행할 수 있다. 먼저, 상기 열교환관로를 상기 개방형 양방향 이격부재에 끼워 넣는다. 상기 개방형 양방향 이격부재를 적정한 위치로 이동하여 서포팅유닛에 안착할 수 있다. 다른 방법으로서, 상기 개방형 양방향 이격부재를 상기 서포팅유닛에 안착한다. 상기 개방형 양방향 이격부재의 요입홈을 외력으로 벌려서 상기 열교환관로를 받침부의 안으로 밀어 넣을 수 있다.
셋째방법은 다음과 같다. 먼저, 어느 하나의 플레이트 부재에 상기 열교환관로를 둔 상태에서, 상기 개방형 양방향 이격부재의 받침부 안으로 상기 열교환관로를 밀어 넣을 수 있다. 이때 상기 개방형 양방향 이격부재는 상기 서포팅유닛에 체결된 상태일 수도 있고, 추후에 체결될 수도 있다. 이후에는 다른 하나의 플레이트 부재가 상기 어느 하나의 플레이트 부재와 체결하고, 상기 제 3 공간을 외부의 다른 공간과 밀봉한다. 그 다음에 상기 제 3 공간을 배기할 수 있다.
본 발명의 실시예에 제시되는 상기 이격부재는 모두, 상기 서포팅유닛(30)에 의해서 위치가 움직이지 않고 고정될 수 있다. 일 예로, 이격부재에 제공되는 삽입공(231)에 바(31)가 삽입되어, 삽입공이 제공되는 날개(120)(121)를 가지는 이격부재가, 상기 바(31)를 제공하는 서포팅유닛에 의해서 위치가 고정될 수 있는 것이다. 물론, 이 때 부품간의 간극에 의해서 약간량의 위치이동은 있을 수 있다.
상기 열교환관로(117)는 상기 이격부재의 내부에 자리잡을 수 있다. 상기 열교환관로(117)는 이격부재의 받침부(110)의 내부에 놓여서 위치가 고정될 수 있다.
상기 서포팅유닛(30)에 의한 상기 이격부재의 제 1 고정과, 상기 이격부재에 의한 상기 열교환관로(117)의 제 2 고정이 함께 작용한다. 상기 제 1 고정과 상기 제 2 고정에 따르면, 결국 상기 열교환관로(117)는 상기 서포팅유닛(30)에 의해서 그 위치가 고정될 수 있다. 상세하게, 상기 진공단열체가 연장되는 방향을 수평으로 놓을 때, 상기 열교환관로(117)가 상하 및 좌우로 움직이는 것을 서포팅유닛이 제한할 수 있다.
상기 열교환관로(117)가 상하로 움직이지 않도록 함으로써, 상기 열교환관로(117)가 상기 플레이트 부재에 접하여 발생할 수 있는 단열손실을 줄일 수 있다. 상기 열교환관로(117)의 좌우이동이 제한됨으로써, 진공단열체에 충격이 가하여 질 때 제 3 공간 내부에 놓이는 부품과 상기 열교환관로(117)의 충돌을 방지하고, 상기 제 3 공간 내부의 부품을 보호할 수 있다.
상기 열교환관로(117)의 좌우이동이 제한됨으로써, 진공단열체의 제조과정에서 열교환관로(117)가 서포팅유닛, 특히 바(31)와의 접촉 및 접근을 막을 수 있다. 이에 따르면 상기 열교환관로(117)를 이루는 인입관 및 인출관 서로 간의 열전달을 촉진할 수 있고, 상기 인입관 및 상기 인출관과 상기 서포팅유닛과의 열전달을 차단하여 단열손실을 줄일 수 있다. 또한, 상기 열교환관로(117)의 좌우이동에 의해서 상기 서포팅유닛, 특히 바(31)에 가하여지는 충격을 방지하여 진공단열체의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은, 냉매를 이용하는 냉동사이클이 적용되는 진공단열체의 단열효율을 한층 더 높이는 방법으로서 열교환관로를 신뢰성있게 지지할 수 있다. 이에 따르면, 편리한 조립작업과 제품의 신뢰성확보, 및 제품의 생산수율을 향상시킬 수 있다.
열교환관로: 117
이격부재: 100, 160, 200

Claims (23)

  1. 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 3 공간에 놓이는 관로; 및
    상기 관로의 적어도 일부분을 둘러싸며, 상기 서포팅 유닛이 통과하도록 배치되는 이격부재를 포함하는 진공단열체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이격부재의 적어도 일부분은 상기 관로와 상기 서포팅유닛의 사이에 개입하도록 배치되는 진공단열체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 서포팅유닛에는 상기 제 1 플레이트 및 상기 제 2 플레이트의 간격을 지지하는 바가 포함되고,
    상기 이격부재에는,
    상기 관로의 이동을 제한하도록 상기 관로를 수용하는 받침부; 및
    상기 받침부에서 연장되어 상기 바에 걸려서 지지되는 적어도 하나의 날개가 포함되는 진공단열체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 받침부는 상기 관로를 일부만 둘러싸도록 형성되는 진공단열체.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 날개는 하나의 받침부에 대하여 적어도 두 개가 제공되는 진공단열체.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 날개에는 상기 바가 삽입되는 삽입공이 제공되고, 상기 삽입공이 상기 바를 둘러싸도록 상기 삽입공의 내경은 상기 바의 외경보다 큰 진공단열체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 삽입공의 내면은 상기 바의 외면과 소정의 간격을 가져서, 상기 받침부의 변형시에 간섭을 방지하는 진공단열체.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 이격부재는, 상기 관로가 상하방향 중의 어느 일방향으로는 자유로운 이동을 허용하도록 상기 받침부가 상기 관로에 비하여 크게 개방되는, 일방향 이격부재인 진공단열체.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 이격부재는, 상기 관로의 모든 방향으로의 자유로운 이동을 허용하지 않는 양방향 이격부재인 진공단열체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 양방향 이격부재는, 상기 받침부의 어느 일측이 상기 관로에 비하여 작게 개방되는 요입홈을 가지고, 상기 받침부는 변형이 가능한 수지를 재질로 하는, 개방형 양방향 이격부재인 진공단열체.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 날개는 상기 요입홈 단부의 인접위치로서, 상기 받침부의 중심에서 볼 때 상측에 형성되는 진공단열체.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 삽입공의 내면은 상기 바의 외면과 소정의 간격을 가져서, 상기 받침부의 변형시에 간섭을 방지하는 진공단열체.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 양방향 이격부재는, 상기 받침부가 밀폐되는 폐곡선 형상으로 제공되는 밀폐형 양방향 이격부재인 진공단열체.
  14. 제 3 항 내지 제 13 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 날개 및 상기 받침부 중의 적어도 하나에는, 상기 제 1 플레이트 부재 및 상기 제 2 플레이트 부재 중의 적어도 하나의 플레이트 부재 측으로 연장되는 버팀돌기가 적어도 하나 형성되는 진공단열체.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 서포팅유닛에는 상기 제 1 플레이트 부재 및 상기 제 2 플레이트 부재 중의 적어도 하나의 플레이트 부재에 접하는 격자형의 지지 플레이트가 더 포함되고,
    상기 이격부재의 폭은 상기 지지 플레이트의 격자프레임의 폭보다 큰 진공단열체.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 공간에는 상기 제 1,2 플레이트 부재 간의 복사열전달을 감소시키는 복사저항쉬트가 포함되고,
    상기 복사저항쉬트는 상기 이격부재와 접하지 않도록 절개되는 진공단열체.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 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 유지하며, 상기 제 1,2 플레이트 부재의 간격을 지지하는 바를 포함하는 서포팅유닛;
    상기 제 1 플레이트 부재와 상기 제 2 플레이트 부재 간의 열전달량을 감소시키는 열저항유닛;
    상기 제 3 공간의 기체를 배출하는 배기포트;
    상기 제 3 공간에 놓이며, 상기 서포팅유닛에 의해서 좌우방향의 움직임이 제한되는 관로; 및
    상기 관로와 상기 서포팅유닛의 사이에 개입되는 비금속재질의 이격부재를 포함하고,
    상기 이격부재는, 상기 관로의 이동을 제한하도록 상기 관로를 수용하는 받침부 및 상기 받침부에서 연장되어 상기 바에 걸려서 지지되는 적어도 하나의 날개를 포함하고,
    상기 바는 상기 적어도 하나의 날개를 통과하는 진공단열체.
  23. 제 1 플레이트 부재;
    제 2 플레이트 부재;
    상기 제 1 플레이트 부재와 상기 제 2 플레이트 부재의 사이에 제공되는 진공공간부;
    상기 진공공간부를 유지하도록 상기 제 1,2 플레이트 부재의 간격을 지지하는 바;
    상기 진공공간부에 놓이는 관로; 및
    상기 관로를 지지하는 받침부 및 상기 받침부로부터 연장하며 상기 바가 삽입되는 삽입공을 형성하는 날개를 가지는 이격부재를 포함하는 진공단열체.
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