KR20100027938A

KR20100027938A - 진공 단열재, 진공 단열재를 사용한 냉장고 및 진공 단열재를 사용한 급탕 기기 및 진공 단열재의 제조 방법

Info

Publication number: KR20100027938A
Application number: KR1020090013189A
Authority: KR
Inventors: 와따루 에찌고야; 구니나리 아라끼; 도시미쯔 쯔루가; 다이고로 가모또; 다까시 이세끼
Original assignee: 히타치 어플라이언스 가부시키가이샤
Priority date: 2008-09-03
Filing date: 2009-02-18
Publication date: 2010-03-11
Also published as: CN101666415A; JP4778996B2; KR101087395B1; CN101666415B; JP2010060044A

Abstract

본 발명의 과제는 단열 성능과 리사이클성이 높고, 제조 공정의 에너지를 저감시킬 수 있는 적층된 섬유 집합체로 이루어지는 진공 단열재, 이를 사용한 냉장고를 제공하는 것이다.

섬유 집합체로 이루어지는 코어재(51)와, 가스 배리어성을 갖는 외피재(53)를 구비한 진공 단열재(60)에 있어서, 코어재는 그 중앙층에 배치한 수지 섬유 집합체(51c)와, 수지 섬유 집합체의 양측 표면층에 배치한 섬유 집합체(51a, 51b)를 갖고, 표면층의 섬유 집합체는 그 연화 온도가 중앙층의 수지 섬유 집합체의 연화 온도보다도 높은 재료인 것이다. 표면층의 섬유 집합체(51a, 51b)가 신디오택틱 구조의 폴리스티렌 수지이고, 중앙층(51c)의 수지 섬유 집합체가 어택틱 구조의 폴리스티렌 수지인 것이다. 또한, 표면층의 섬유 집합체가 무기계 재료이고, 중앙층의 수지 섬유 집합체가 폴리스티렌 수지인 것이다. 외부 상자(21)와 내부 상자(22) 사이에 형성되는 공간에 발포 단열재(23)와 함께 배치되는 진공 단열재(50)를 구비한 냉장고이다.

발포 단열재, 진공 단열재, 섬유 집합체, 어택틱 구조, 신디오택틱 구조

Description

진공 단열재, 진공 단열재를 사용한 냉장고 및 진공 단열재를 사용한 급탕 기기 및 진공 단열재의 제조 방법 {VACCUM HEAT INSULATING MATERIAL, REFRIGERATOR USING THE SAME, BOILER USING THE SAME AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 진공 단열재, 진공 단열재를 적용한 냉장고 및 진공 단열재를 적용한 급탕 기기, 및 진공 단열재의 제조 방법에 관한 것이다.

지구온난화 방지에 대한 사회의 대처로서, CO₂의 배출 억제를 도모하기 위해 다양한 분야에서 에너지 절약화가 추진되고 있다. 최근 전기 제품, 특히 냉열 관련의 가전 제품에 있어서는 소비 전력량 저감의 관점에서, 진공 단열재를 채용하여 단열 성능을 강화한 것이 주류로 되어 있다. 또한, 각종 원재료로부터 제품의 제조 공정에 이르기까지의 모든 에너지 소비량을 억제하기 위해, 원재료에 대해서는 리사이클화의 추진, 제조 공정에 있어서는 연료값이나 전기세의 억제 등 에너지 절약화가 추진되고 있다.

현재, 시장에 유통되고 있는 에너지 절약 제품에 채용되어 있는 진공 단열재 의 종래예로서는 특허문헌 1에 개시된 것이 있지만, 이 진공 단열재는 글라스 섬유인 글라스울을 코어재로 하여 가스 배리어성의 외피재로 덮어 내부를 감압 상태로 한 것이다. 코어재인 글라스울은 일정 두께가 되도록 유리 섬유가 열변형되기 시작하는 고온에서 가압 프레스를 실시하여 성형하는 것이며, 코어재에 바인더를 포함하지 않으므로 단열 성능이 양호한 진공 단열재를 얻을 수 있는 것이다. 이 진공 단열재의 적용예로서, 냉장고 등 우레탄 발포 단열재와 함께 사용되는 예가 도시되어 있다.

한편, 리사이클성을 고려한 진공 단열재의 종래예로서, 특허문헌 2에 개시된 것이 있지만, 이 진공 단열재는 섬유 굵기 1 내지 6데니어의 폴리에스테르 섬유를 50중량% 이상 함유하는 시트 형상 섬유 집합체를 코어재로 한 것이다. 이 섬유 직경으로 함으로써, 종래의 연속 기포 우레탄폼을 상회하는 단열 성능을 실현하는 동시에, 사용 후의 리사이클성이 매우 우수하다고 되어 있다.

또한, 특허문헌 3에 개시되는 진공 단열재는, 융점이 다른 2 종류의 폴리에스테르 섬유를 포함하는 섬유 집합체를 시트 형상으로 가공하여 이루어지는 코어재를 사용한 것이다. 이에 의해, 환경 부하가 적을 뿐만 아니라, 시트 형상으로 가공하기 쉬워, 종래의 우레탄폼 판 형상 코어재로 손색없는 레벨의 단열 성능을 실현하는 것이다.

[특허문헌 1] 일본 특허 출원 공개 제2005-220954호 공보

[특허문헌 2] 일본 특허 출원 공개 제2006-29505호 공보

[특허문헌 3] 일본 특허 출원 공개 제2006-57213호 공보

그러나, 특허문헌 1 내지 특허문헌 3의 진공 단열재는 다음과 같은 과제를 갖고 있다. 즉, 특허문헌 1의 진공 단열재에 대해서는, 글라스울을 코어재로 하고 있으므로, 우레탄 발포시에 상승하는 온도를 견딜 수 있는 것은 물론, 단열 성능도 양호하여 기기의 에너지 절약의 하나로 되어 있지만, 진공 단열재를 제조할 때까지의 공정에 있어서는, 글라스를 용융하여 섬유화하여 얻을 수 있는 글라스울 제조 공정이나, 고온으로 가압 프레스함으로써 얻을 수 있는 코어재의 제조 공정에 있어서 열에너지의 소비량이 방대해지므로, 종합적으로 코스트 퍼포먼스 및 환경 배려성에 과제가 있다.

폴리에스테르 섬유를 코어재에 사용한 특허문헌 2의 진공 단열재에 대해서는, 냉장고 등의 우레탄 발포 등으로 상승하는 온도에의 내열성은 갖고 있어, 코어재 제조시의 에너지 소비량의 면에서는 특허문헌 1의 발명보다도 환경 배려는 하고 있지만, 니들 펀치법에 의해 시트 형상 가공을 실시하고 있으므로, 폴리에스테르 섬유가 부분적으로 묶임으로써 열전도하기 쉬워져, 단열 성능면에서는 특허문헌 1 등의 글라스울을 코어재로 한 진공 단열재에 대해 대폭으로 떨어지는 것이다.

또한, 특허문헌 3의 진공 단열재에 대해서도, 저융점 섬유가 바인더의 역할을 담당하므로 시트 형상으로 가공하기 쉬운 점은 있지만, 저융점 섬유가 구겨져 섬유끼리의 접촉이 커져 열전도하기 쉬워, 단열 성능면에서 특허문헌 1 등의 글라스울을 코어재로 한 진공 단열재에 대해 대폭으로 떨어지는 것이다. 이상 설명한 바와 같이, 종래 공지의 진공 단열재는 제조시의 에너지 소비량과 단열 성능의 밸런스가 나빠, 일장일단을 갖고 있었다.

이상과 같이, 글라스울을 코어재로서 사용한 종래의 진공 단열재의 경우, 단열 성능은 양호하지만, 제조시의 열에너지가 커, 환경에 대한 배려나 코스트 퍼포먼스가 결여되어 있었다.

또한, 종래의 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(이하,「PET 섬유」라 함은) 혹은 PET 섬유와 저융점 섬유를 혼합한 것을 코어재로 하는 진공 단열재의 경우, PET 섬유가 갖는 탄성률의 영향, 혹은 저융점 수지가 개재하는 것에 의한 영향으로, 섬유끼리의 접촉이 많아 진다. 이에 의해, 각 섬유를 열전도하여 단열 성능이 저하되는 문제가 있었다.

또한, 수지를 코어재에 사용한 진공 단열재의 경우, 온도가 높은 환경에서 사용하면, 수지로부터의 가스 발생량이 많아져, 단열 성능이 악화되는 문제가 있었다.

본 발명은 진공 단열재 제조시의 에너지 소비량을 억제하여, 환경 부하가 작고, 단열 성능면에서도 높은 레벨을 실현할 수 있어, 일정한 내열 온도를 확보한 진공 단열재를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 적어도 코어재의 일부에 수지계 재료를 섬유화한 것을 포함한 진공 단열재를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 주로 다음과 같은 구성을 채용한다.

섬유 집합체로 이루어지는 코어재와, 가스 배리어성을 갖는 외피재를 구비한 진공 단열재에 있어서, 상기 코어재는 그 중앙층에 배치한 수지 섬유 집합체와, 상기 수지 섬유 집합체의 양측 표면층에 배치한 섬유 집합체를 갖고, 상기 표면층의 섬유 집합체는 그 연화 온도가 상기 중앙층의 수지 섬유 집합체의 연화 온도보다도 높은 재료인 진공 단열재.

또한, 상기 진공 단열재가, 상기 표면층의 섬유 집합체가 신디오택틱 구조의 폴리스티렌 수지이며, 상기 중앙층의 수지 섬유 집합체가 어택틱 구조의 폴리스티렌 수지인 것. 또한, 상기 진공 단열재가, 상기 표면층의 섬유 집합체가 무기계 재료이며, 상기 중앙층의 수지 섬유 집합체가 폴리스티렌 수지인 것.

또한, 상기 진공 단열재에 있어서, 상기 코어재는 바인더 성분을 포함하지 않는 평균 섬유 직경 2 내지 6㎛의 글라스 섬유 집합체가 평균 섬유 직경 1 내지 30㎛의 폴리스티렌 수지 섬유 집합체를 사이에 끼운 샌드위치 구조이며, 상기 코어재에 차지하는 폴리스티렌 수지 섬유 집합체의 비율이 50 내지 80%인 것.

또한, 상기한 진공 단열재가 외부 상자와 내부 상자에 의해 형성되는 공간에 발포 단열재와 함께 설치되는 냉장고, 또한 상기한 진공 단열재가 압축기, 제어 또는 전원 기판, 방열 파이프를 포함하는 발열 부품과 대향하는 공간에 발포 단열재와 함께 설치되는 냉장고.

또한, 수지 재료를 용융하여 섬유화하는 섬유화 공정, 상기 섬유화한 수지 섬유 집합체를 중앙층에 배치하고, 상기 수지 섬유 집합체의 양측 표면층에 상기 중앙부의 수지 섬유 집합체의 연화 온도보다도 높은 재료인 섬유화한 섬유 집합체를 배치하도록 상기 수지 섬유 집합체와 상기 섬유 집합체를 적층하는 적층 공정, 적층한 것을 제조 사이즈로 절단하는 절단 공정으로 이루어지는 코어재 제조 공정과, 상기 코어재 중 또는 코어재 표면에 부착한 수분 또는 가스 성분을 이탈시키는 코어재 건조 공정과, 건조한 코어재를 주머니 형상의 외피재에 투입하는 주머니 포장 공정과, 외피재 내부를 감압 상태로 하여 밀봉하는 진공 팩 공정으로 이루어지는 진공 단열재의 제조 방법.

또한, 상기한 진공 단열재를 저탕 탱크의 외측에 직접 설치하는 것을 특징으로 하는 급탕 기기.

또한, 상기한 진공 단열재를 저탕 탱크의 외측에 설치한 스티로폼, 우레탄폼, 또는 글라스울을 통해 설치하는 것을 특징으로 하는 급탕 기기.

또한, 상기한 진공 단열재를, 상기 한쪽측 표면층에 배치한 섬유 집합체가 저탕 탱크의 외면과 접하도록 설치한 것을 특징으로 하는 급탕 기기.

또한, 상기한 진공 단열재를, 상기 한쪽측 표면층에 배치한 섬유 집합체가 저탕 탱크의 외부에 설치한 스티로폼, 우레탄폼, 또는 글라스울과 접하도록 설치한 것을 특징으로 하는 급탕 기기.

본 발명에 따르면, 코어재의 일부에 수지 섬유 재료를 채용함으로써, 진공 단열재 및 그 재료의 제조 공정에서 소비되는 전기ㆍ열에너지를 대폭으로 삭감할 수 있다. 또한, 종래, 수지 섬유 재료를 사용한 진공 단열재는 단열 성능에서 글라스울만을 코어재로 한 것보다도 열화되어 있었지만, 본 발명에 따르면, 글라스울만을 코어재로 한 진공 단열재와 동등한 단열 성능을 실현할 수 있어, 일정한 내열 온도를 확보할 수 있는 것이다.

또한, 수지 재료로서는, 폐가전 등으로부터 회수한 리사이클 수지를 사용할 수 있으므로, 리사이클성이 높은 진공 단열재, 냉장고 및 급탕 기기를 제공할 수 있는 것이다.

본 발명의 실시 형태에 관한 진공 단열재에 있어서의, 구성예, 사용예, 적용예 및 비교예에 대해 도면을 참조하면서 이하 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 진공 단열재의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 2는 본 실시 형태에 관한 진공 단열재의 사용예를 나타내는 도면이다. 도 3은 본 실시 형태에 관한 진공 단열재를 적용한 냉장고의 정면도이다. 도 4는 본 실시 형태에 관한 진공 단열재를 적용한 냉장고의 단면도로, 도 3의 A-A선 단면도이다. 도 5는 본 실시 형태에 관한 진공 단열재의 구성을 도시하는 복수의 실시예와 비교예의 대비를 나타내는 도면이다.

도면에 있어서, 1은 냉장고, 2는 냉장실, 3a는 제빙실, 3b는 상단 냉동실, 4는 하단 냉동실, 5은 야채실, 6a은 냉장실 도어, 6b는 냉장실 도어, 7a는 제빙실 도어, 7b는 상단 냉동실 도어, 8은 하단 냉동실 도어, 9는 야채실 도어, 10은 도어용 힌지, 11은 패킹, 12, 14는 단열 구획부, 13은 구획 부재, 20은 상자체, 21은 외부 상자, 21a는 천장판, 21b은 후방판, 22는 내부 상자, 23은 단열재, 27은 송풍기, 28은 냉각기, 30은 압축기, 31은 응축기, 33은 스티로폼, 40은 오목부, 41은 전기 부품, 42는 커버, 45는 고내등(庫內燈), 45a는 케이스, 50은 진공 단열재, 51 은 코어재, 51a, 51b는 섬유 집합체, 52c는 수지 섬유 집합체, 53은 외피재, 54는 내부 주머니를 각각 나타낸다.

[제1 실시예]

도 1에 도시하는 진공 단열재(50)의 구성을 도시하는 제1 실시예는 외피재(53), 내부 주머니(54), 코어재(51), 흡착제(도시 없음)로 구성되어 있다. 외피재(53)는 가스 배리어성을 갖는 것이면 특별히 한정하는 것은 없지만, 제1 실시예에서는 표면층, 방습층, 가스 배리어층, 열용착층의 4개의 층으로 구성된 라미네이트 필름으로 하였다.

구체적으로는, 표면층으로서는 흡습성이 낮은 폴리프로필렌 필름을, 방습층으로서 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름에 알루미늄 증착층을 마련하고, 가스 배리어층은 에틸렌비닐알코올 공중합체 필름에 알루미늄 증착층을 마련하여, 방습층의 알루미늄 증착층과 마주 향하도록 부착하였다. 열용착층에는 범용성이 높은 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌 필름을 사용하였지만, 특별히 한정하는 것은 아니므로, 고밀도 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 열용착 가능한 필름이면 된다. 여기서, 표면층에는 내천공 강도가 우수한 폴리아미드 필름이나 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 등을 사용해도 된다.

또한, 외피재(53)의 라미네이트 구성에 대해서는, 상술한 특성을 갖고 있으면 특별히 4층 구성에 한정되는 것이 아니고, 5층, 3층이라도 좋다. 각 층은 2액 경화형 우레탄 접착제를 통해 드라이 라미네이트법에 의해 부착되지만, 접착제나 부착 방법에 대해서는 특별히 이에 한정되는 것이 아니다.

내부 주머니(54)에 대해서는, 제1 실시예에서는 열용착 가능한 폴리에틸렌 필름을, 도시하지 않은 흡착제에 대해서는 물리 흡착 타입의 합성 제올라이트를 사용하였지만, 어떠한 재료도 이에 한정되는 것이 아니다. 내부 주머니(54)에 대해서는 폴리프로필렌 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리부틸렌테레프탈레이트 필름 등, 흡습성이 낮아 열용착할 수 있고, 아웃 가스가 적은 것이면 좋고, 도시하지 않은 흡착제에 대해서는 수분이나 가스를 흡착하는 것이면 가는 구멍 직경의 다른 합성 제올라이트나 실리카겔 등의 물리 흡착 타입이나, 산화칼슘, 염화칼슘, 산화스트론튬 등의 화학 반응형 흡착 타입 등을 사용할 수 있다.

코어재(51)에 대해서는 신디오택틱 구조의 폴리스티렌 수지를 섬유화한 섬유 집합체(51a), 무기 섬유 집합체인 바인더를 포함하지 않는 글라스울(51b), 어택틱 구조의 폴리스티렌 수지를 섬유화한 섬유 집합체(51c)를 적절하게 조합하여 사용하면 된다. 구체적으로 제1 실시예에서는, 도 5에 도시한 바와 같이 신디오택틱 폴리스티렌의 섬유 집합체(51a)와 어택틱 폴리스티렌의 섬유 집합체(51c)를 사용한다.

여기서, 신디오택틱 구조라 함은 입체 화학 구조가 탄소-탄소 결합으로 형성되는 주쇄에 대해 측쇄인 페닐기가 교대로 반대 방향에 위치하는 입체 구조를 갖는 것으로, 연화 온도로서는 110℃ 전후, 융점이 270℃ 전후이다. 또한, 어택틱 구조라 함은 통상 일반적으로 폴리스티렌이라 불리는 것은 이 구조이고, 입체 화학 구조가 탄소-탄소 결합으로 형성되는 주쇄에 대해 측쇄인 페닐기가 불규칙(랜덤)하게 위치하는 입체 구조를 갖는 것으로, 연화 온도는 일반적으로 80℃ 전후이다. 또 한, 여기서 말하는 연화 온도는 하중 변형 온도를 나타낸다.

섬유 집합체(51a)는 신디오택틱 구조의 폴리스티렌 수지를 290℃로 용융하여 멜트 블로운법으로 평균 10㎛가 되도록 섬유화한 것이며, 섬유 집합체(51c)에 대해서는 어택틱 구조의 폴리스티렌 수지를 270℃로 용융하여 마찬가지로 멜트 블로운법으로 평균 10㎛로 섬유화한 것이다. 폴리스티렌 수지에 대해서는 버진(virgin) 재료를 사용할 수 있는 것은 물론이지만, 어택틱 구조의 폴리스티렌 수지에 대해서는, 폐가전품이나 그 밖의 다 사용한 제품으로부터 회수된 리사이클 재료에 대해서도 사용할 수 있다.

리사이클 재료에 대해, 바람직하게는 조분쇄 후에 선별, 세정한 것을 펠릿 형상 혹은 5㎜ 이하 정도로 잘게 분쇄한 것이 좋지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 신디오택틱 구조의 폴리스티렌 수지에 대해서는 이에 한정하지 않고, 아이소택틱 구조의 폴리스티렌으로도 사용할 수 있다. 또한, 글라스울(51b)에 대해서는 평균 섬유 직경 4㎛의 것을 사용하였다. 제1 실시예에서는, 도 1의 (a)의 구성이 되도록 섬유 집합체(51a)로 섬유 집합체(51c)를 사이에 끼워 사용, 그 사용 비율을 4 : 6으로 하였다(도 5에 도시하는 제1 실시예를 참조).

이들 재료 구성으로, 코어재(51)를 70 내지 90℃에서 충분히 건조하여, 내부 주머니(54)로 덮은 후, 일단부 압축하여 밀봉 상태로 하고, 이를 외피재(53)에 삽입 후, 내부 주머니의 밀봉을 해제하여 진공 포장기에 세트하였다. 그 후, 대기압으로부터 진공도 2.2㎩까지 한번에 감압하여, 진공도 2.2㎩ 이하에서 일정 시간 유지 후, 외피재(53)를 밀봉하였다. 또한, 내부 주머니의 밀봉 해제 방법은 커터나 가위 등으로 행하는 것이지만, 특별히 지정하는 것은 아니다. 이에 의해 얻어진 진공 단열재의 열전도율을 에이꼬 세이끼사제 열전도율 측정기 오토 □HC-074로 측정한 결과, 초기값으로 1.9 내지 2.1(mW/mㆍK)로 양호한 값을 얻을 수 있었다. 이를 70℃ 분위기 하에서의 10년 상당 경과 후의 열전도율을 검증한 결과, 10 내지 11(mW/mㆍK)이라는 값이 되었다. 10년 상당 경과 후에도 글라스울이나 경질 우레탄폼 등보다도 단열 성능이 좋은 결과를 얻을 수 있었다.

또한, 냉장고에의 사용을 상정하여, 도 2에 도시하는 바와 같은 강판제의 외부 상자(21)에 진공 단열재(50)를 부착하고, 냉장고의 내부 상자(22)와의 사이에 경질 우레탄폼(23)을 충전하여 진공 단열재(50)의 단열 성능 영향을 검증하였다. 경질 우레탄폼(23)은 충전시에 자신의 반응열에 의해 70 내지 100℃의 범위에서 온도 상승하므로, 범용적인 폴리스티렌 수지의 내열 온도를 초과해 버리는 경우가 있다. 이로 인해, 경질 우레탄폼(23)의 충전시에 진공 단열재(50)가 변형되거나, 섬유끼리의 융착 등의 발생에 의해 단열 성능이 악화되는 것을 생각할 수 있다.

본 제1 실시예의 진공 단열재(50)에 있어서는, 경질 우레탄폼(23)의 충전에 의해 진공 단열재(50)의 표면 온도가 일시적으로 약 98℃까지 상승하였지만, 코어재(51)를 구성하는 섬유 집합체(51a, 51c)가 변형되는 일은 없었다. 또한, 발포 후에 진공 단열재(50)를 취출하여 열전도율을 측정한 결과, 초기 성능과 같은 값을 나타냈으므로, 발포열의 영향이 없는 것을 확인하였다.

또한, 이상의 설명은, 도 1의 (a)에 도시하는 구조를 기초로 설명하였지만, 진공 단열재(50)의 구조로서, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이 수지 섬유 집합 체(51c)의 한쪽측, 즉 우레탄폼(23)측의 표면층에 섬유 집합체(51a) 또는 섬유 집합체(51b)를 배치하는 구성예로 해도 좋다. 이 진공 단열재(50)를 도 2에 도시하는 사용예와 마찬가지로 함으로써, 수지 섬유 집합체(51c)는 섬유 집합체(51a)를 개재시키지 않고 외피재(53)를 지나 강판 외부 상자(21)에 설치되게 된다.

[제2 실시예]

도 1에 도시하는 진공 단열재(50)의 구성을 나타내는 제2 실시예에 있어서는, 제1 실시예의 코어재(51)의 섬유 집합체(51a)를, 바인더를 포함하고 있지 않은 평균 섬유 직경 4㎛의 글라스울로 한 섬유 집합체(51b)로 한 이외는 모두 제1 실시예와 동일하게 하고, 도 1의 (a)의 구성이 되도록 섬유 집합체(51b)로 섬유 집합체(51c)를 사이에 끼워 사용, 그 사용 비율을 5 : 5로 하였다(도 5의「제2 실시예」를 참조).

이들 재료 구성에서, 코어재(51) 중 섬유 집합체(51c)를 70 내지 90℃에서 충분히 건조하고, 섬유 집합체(51b)에 대해서는 180 내지 230℃에서 충분히 건조를 행하였다. 이들 섬유 집합체(51b, 51c)는 적층하여 내부 주머니(54)로 덮은 후, 일단부 압축하여 밀봉 상태로 하고, 이를 외피재(53)에 삽입 후, 내부 주머니(54)의 밀봉을 해제하여 진공 포장기에 세트하였다. 내부 주머니(54)의 밀봉을 해제하는 이유는 내부 주머니(54)의 내부를 감압하기 위해서이다.

그 후, 대기압으로부터 진공도 2.2㎩까지 한번에 감압하여, 진공도 2.2㎩ 이하로 일정 시간 유지한 후, 외피재(53)를 밀봉하였다. 또한, 내부 주머니(54)의 밀봉 해제 방법은 커터나 가위 등으로 행하는 것이지만, 특별히 지정하는 것은 아 니다. 이에 의해 얻어진 진공 단열재의 열전도율을 에이꼬 세이끼사제 열전도율 측정기 오토 □HC-074로 측정한 결과, 초기값으로 1.8 내지 2.0(mW/mㆍK)으로 양호한 값을 얻을 수 있었다. 이를 70℃ 분위기 하에서의 10년 상당 경과 후의 열전도율을 검증한 결과, 9 내지 10(mW/mㆍK)이라는 값이 되었다. 10년 상당 경과 후도 글라스울이나 경질 우레탄폼 등보다도 단열 성능이 좋은 결과를 얻을 수 있었다.

또한, 냉장고에의 사용을 상정하여, 도 2에 도시하는 바와 같은 강판제의 외부 상자(21)에 진공 단열재(50)를 부착하고, 냉장고의 내부 상자(22)와의 사이에 경질 우레탄폼(23)을 충전하여 진공 단열재(50)의 단열 성능 영향을 제1 실시예와 마찬가지로 검증하였다. 본 제2 실시예의 진공 단열재(50)에 있어서는, 경질 우레탄폼(23) 충전에 의해 진공 단열재(50)의 표면 온도가 일시적으로 약 97℃까지 상승하였지만, 코어재(51)를 구성하는 섬유 집합체(51b, 51c)는 변형되지 않았다. 또한, 발포 후에 진공 단열재(50)를 취출하여 열전도율을 측정한 결과, 초기 성능과 같은 값을 나타냈으므로, 발포열의 영향이 없는 것을 확인하였다.

[제3 실시예]

진공 단열재(50)의 구성을 도시하는 제3 실시예에 있어서는, 제2 실시예에 있어서 섬유 집합체(51b)와 섬유 집합체(51c)의 사용 비율을 3 : 7로 한 것 이외는 동일하다(도 5에 도시하는「제3 실시예」를 참조).

제3 실시예에서 얻게 된 진공 단열재의 열전도율을 에이꼬 세이끼사제 열전도율 측정기 오토 □HC-074로 측정한 결과, 초기값으로 1.9 내지 2.2(mW/mㆍK)로 양호한 값을 얻게 되었다. 이를 70℃ 분위기 하에서의 10년 상당 경과 후의 열전 도율을 검증한 결과, 11 내지 12(mW/mㆍK)라는 값이 되었다. 10년 상당 경과 후도 글라스울이나 경질 우레탄폼 등보다도 단열 성능이 좋은 결과를 얻을 수 있었다.

또한, 냉장고에의 사용을 상정하여, 도 2에 도시하는 바와 같은 강판제의 외부 상자(21)에 진공 단열재(50)를 부착하고, 냉장고의 내부 상자(22)와의 사이에 경질 우레탄폼(23)을 충전하여 진공 단열재(50)의 단열 성능 영향을 제1 실시예와 마찬가지로 검증하였다. 본 제2 실시예의 진공 단열재(50)에 있어서는, 경질 우레탄폼(23) 충전에 의해 진공 단열재(50)의 표면 온도가 일시적으로 약 97℃까지 상승하였지만, 코어재(51)를 구성하는 섬유 집합체(51b, 51c)는 변형되는 일은 없었다. 또한, 발포 후에 진공 단열재(50)를 취출하여 열전도율을 측정한 결과, 초기 성능과 같은 값을 나타냈으므로, 발포열의 영향이 없는 것을 확인하였다.

[제4 실시예]

제4 실시예에 있어서는, 제2 실시예에 있어서 섬유 집합체(51b)와 섬유 집합체(51c)의 사용 비율을 2 : 8로 한 것 이외는 동일하다(도 5에 도시하는 [제4 실시예]를 참조).

제4 실시예에서 얻어진 진공 단열재의 열전도율을 에이꼬 세이끼사제 열전도 율 측정기 오토 □HC-074로 측정한 결과, 초기값으로 2.0 내지 2.4(mW/mㆍK)로 양호한 값을 얻을 수 있었다. 이를 70℃ 분위기 하에서의 10년 상당 경과 후의 열전도율을 검증한 결과, 12 내지 13(mW/mㆍK)이라는 값이 되었다. 10년 상당 경과 후도 글라스울이나 경질 우레탄폼 등보다도 단열 성능이 좋은 결과를 얻을 수 있었다.

[제1 비교예]

본 실시 형태에 관한 진공 단열재의 실시예와 대비하기 위한 제1 비교예(도 5의「제1 비교예」를 참조)에서는, 제1 실시예에 있어서, 섬유 집합체(51a)와 섬유 집합체(51c)의 사용 비율을 0 : 10으로 하였다. 즉, 어태틱 폴리스티렌 수지인 섬유 집합체(51c)만으로 한 것 이외는 모두 제1 실시예와 동일하게 하였다[제1 실시예의 신디오태틱 폴리스티렌의 섬유 집합체(51a)를 사용하지 않는 예임].

제1 비교예에서 얻어진 진공 단열재(50)의 열전도율을 에이꼬 세이끼사제 열전도율 측정기 오토 □HC-074로 측정한 결과, 초기값으로 2.0 내지 2.4(mW/mㆍK)로 양호한 값을 얻을 수 있었다. 이것을 70℃ 분위기 하에서의 10년 상당 경과 후의 열전도율을 검증한 결과, 12 내지 13(mW/mㆍK)이라는 값이 되었다. 10년 상당 경과 후도 글라스울이나 경질 우레탄폼 등보다도 단열 성능이 좋은 결과를 얻을 수 있었다.

또한, 냉장고에의 사용을 상정하여, 도 2에 도시하는 바와 같은 강판제의 외부 상자(21)에 진공 단열재(50)를 부착하고, 냉장고의 내부 상자(22)와의 사이에 경질 우레탄폼(23)을 충전하여 진공 단열재(50)의 단열 성능 영향을 제1 실시예와 마찬가지로 검증하였다.

본 제1 비교예의 진공 단열재(50)에 있어서는, 경질 우레탄폼(23) 충전에 의해 진공 단열재(50)의 표면 온도가 일시적으로 약 97℃까지 상승하고, 코어재(51)를 구성하는 섬유 집합체(51c)가 연화되어 휘어짐이 발생하였다. 진공 단열재(50)를 취출하여 열전도율을 측정한 결과, 초기 성능에 대해 약 30% 악화되어 있는 것을 확인하였다. 또한, 진공 단열재(50)에 열이 가해지지 않은 경우는 양호한 단열 성능을 유지하고 있었다.

[제2 비교예]

제2 비교예에서는, 제2 실시예에 있어서 섬유 집합체(51b)와 섬유 집합체(51c)의 사용 비율을 10 : 0으로 하였다(도 5의 [제2 비교예]를 참조). 여기서 사용한 섬유 집합체(51b)는 글라스울을 450 내지 500℃로 가열 프레스하여, 일정 두께가 되도록 성형한 것으로 한 것 이외는 모두 제2 실시예와 동일하게 하였다.

제2 비교예에서 얻어진 진공 단열재(50)의 열전도율을 에이꼬 세이끼사제 열전도율 측정기 오토 □HC-074로 측정한 결과, 초기값으로 1.6 내지 1.9(mW/mㆍK)로 양호한 값을 얻을 수 있었다. 이것을 70℃ 분위기 하에서의 10년 상당 경과 후의 열전도율을 검증한 결과, 7 내지 10(mW/mㆍK)이라는 값이었다.

또한, 냉장고에의 사용을 상정하여, 도 2에 도시한 바와 같은 강판제의 외부 상자(21)에 진공 단열재(50)를 부착하고, 냉장고의 내부 상자(22)와의 사이에 경질 우레탄폼(23)을 충전하여 진공 단열재(50)의 단열 성능 영향을 제1 실시예와 마찬가지로 검증하였다.

본 제2 비교예의 진공 단열재(50)에 있어서는, 경질 우레탄폼(23) 충전에 의해 진공 단열재(50)의 표면 온도가 일시적으로 약 98℃까지 상승하고, 코어재(51)를 구성하는 섬유 집합체(51b)는 변형되는 일은 없었다. 또한, 발포 후에 진공 단열재(50)를 취출하여 열전도율을 측정한 결과, 초기 성능과 같은 값을 나타냈으므로, 발포열의 영향이 없는 것을 확인하였다. 그러나, 섬유 집합체(51b)를 가열 프레스하는 것, 및 글라스울의 제조 단계에서의 열에너지 소비량이 큰 구성이다.

도 5에 있어서, 이상 설명한 제1 실시예 내지 제4 실시예와 제1 비교예, 제2비교예에 대해, 코어재의 사용 비율과, 진공 단열재의 열전도율과, 우레탄 발포시의 변형과, 제조시 에너지 소비의 수치 또는 성상(性狀)을 나타내고 있다. 이들의 수치나 성상은 상술한 바와 같고, 도 5에서는 상술한 내용을 정리하여 기재하여 설명하고 있다.

[적용예]

다음에, 본 발명의 실시 형태에 관한 진공 단열재를 냉장고에 적용한 적용예에 대해 설명한다. 도 3은 상술한 본 실시예를 적용한 냉장고의 정면도이며, 도 4는 도 3의 A-A 단면도를 도시하고 있다.

도 3에 도시하는 냉장고(1)는, 도 4에 도시한 바와 같이 위에서부터 냉장실(2), 제빙실(3)(과 절환실), 냉동실(4), 야채실(5)을 갖고 있다. 도 3의 부호 는, 상기 각 실의 전방면 개구부를 폐색하는 도어로, 위에서부터 힌지(10) 등을 중심으로 회전하는 냉장실 도어(6a, 6b), 냉장실 도어(6a, 6b) 이외는 모두 인출식 도어이며, 제빙실 도어(7a)와 상단 냉동실 도어(7b), 하단 냉동실 도어(8), 야채실 도어(9)를 배치한다. 이들 인출식 도어(6 내지 9)는 도어를 인출하면, 각 실을 구성하는 용기가 도어와 함께 인출되어 온다. 각 도어(6 내지 9)에는 냉장고 본체(1)를 밀폐하기 위한 패킹(11)을 구비하고, 각 도어(6 내지(9)의 실내측 외주연에 설치되어 있다.

또한, 냉장실(2)과 제빙실(3a) 및 상단 냉동실(3b)의 사이를 구획 단열하기 위해 구획 단열벽(12)을 배치하고 있다. 이 구획 단열벽(12)은 두께 30 내지 50㎜ 정도의 단열벽이고, 스티로폼, 발포 단열재(우레탄폼), 진공 단열재 등, 각각을 단독 사용 또는 복수의 단열재를 조합하여 만들어져 있다. 제빙실(3a) 및 상단 냉동실(3b)과 하단 냉동실(4) 사이는, 온도대가 동일하므로 구획 단열하는 구획 단열벽이 아닌, 패킹(11) 수용면을 형성한 구획 부재(13)를 설치하고 있다. 하단 냉동실(4)과 야채실(5) 사이에는 구획 단열하기 위한 구획 단열벽(14)을 설치하고 있고, 구획 단열벽(12)과 마찬가지로 30 내지 50㎜ 정도의 단열벽에서, 이것 또한 스티로폼, 혹은 발포 단열재(우레탄폼), 진공 단열재 등으로 만들어져 있다. 기본적으로 냉장, 냉동 등의 저장 온도대가 다른 방의 구획에는 구획 단열벽을 설치하고 있다.

또한, 상자체(20) 내에는 위에서부터 냉장실(2), 제빙실(3a) 및 상단 냉동실(3b), 하단 냉동실(4), 야채실(5)의 저장실을 각각 구획 형성하고 있지만, 각 저 장실의 배치에 대해서는 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 냉장실 도어(6a, 6b), 제빙실 도어(7a), 상단 냉동실 도어(7b), 하단 냉동실 도어(8), 야채실 도어(9)에 관해서도 회전에 의한 개폐, 인출에 의한 개폐 및 도어의 분할 수 등, 특별히 한정되는 것은 아니다.

상자체(20)는 외부 상자(21)와 내부 상자(22)를 구비하고, 외부 상자(21)와 내부 상자(22)에 의해 형성되는 공간에 단열부를 설치하여 상자체(20) 내의 각 저장실과 외부를 단열하고 있다. 이 외부 상자(21)측 또는 상기 내부 상자(22)측의 어느 하나에 진공 단열재(50)를 배치하고, 진공 단열재(50) 이외의 공간에는 경질 우레탄폼 등의 발포 단열재(23)를 충전하고 있다.

또한, 냉장고의 냉장실(2), 냉동실(3a, 4), 야채실(5) 등의 각 실을 소정의 온도로 냉각하기 위해 냉동실(3a, 4)의 배면측에는 냉각기(28)가 구비되어 있고, 이 냉각기(28)와 압축기(30)와 응축기(30a), 도시하지 않은 캐필러리 튜브를 접속하여 냉동 사이클을 구성하고 있다. 냉각기(28)의 상방에는 이 냉각기(28)로 냉각된 냉기를 냉장고 내에 순환하여 소정의 저온 온도를 유지하는 송풍기(27)가 배치되어 있다.

또한, 냉장고의 냉장실(2)과 제빙실(3a) 및 상단 냉동실(3b), 냉동실(4)과 야채실(5)을 구획하는 단열재로서, 각각 단열 구획부(12, 14)를 배치하고, 스티로폼(33)과 진공 단열재(50)로 구성되어 있다. 이 단열 구획부(12, 14)에 대해서는 경질 우레탄폼 등의 발포 단열재(23)를 충전해도 좋고, 특별히 스티로폼(33)과 진공 단열재(50)에 한정되는 것은 아니다.

또한, 내부 상자(22)의 천장면의 일부에, 단열재(23)측으로 돌출된 케이스(45a)를 갖는 고내등(45)을 배치하고, 냉장고의 도어를 열었을 때의 고내를 밝게 하여 보이기 쉽게 한 것이다. 고내등(45)에 대해서는, 전구, 형광등, 크세논 램프등, 특별히 한정되는 것은 아니다. 고내등(45)의 배치에 의해, 케이스(45a)와 외부 상자(21) 사이의 단열재(23)의 두께가 얇아져 버리므로, 진공 단열재(50)를 배치하여 단열 성능을 확보하고 있다. 이 고내등(45)에 대해서는 특별히 도시 위치에 배치하는 것을 규정한 것은 아니다.

또한, 도 4에는 도시 생략하지만, 상자체(20)의 천장면측에 있는 외부 상자(21) 하면에는 방열 파이프가 설치되어 있다. 그렇게 하면, 상술한 고내등 케이스(45a)에 의한 점유 공간과 천장면측 외부 상자(21) 하면에 설치되는 방열 파이프에 의한 점유 공간 및 열방출 영향을 고려하여, 케이스(45a)와 외부 상자(21) 천장면측 사이에 진공 단열재를 배치하여 단열 성능을 확보한다.

또한, 상자체(20)의 천장면 후방부에는 냉장고(1)의 운전을 제어하기 위한 기판이나 전원 기판 등의 전기 부품(41)을 수납하기 위한 오목부(40)가 형성되어 있고, 전기 부품(41)을 덮는 커버(42)가 설치되어 있다. 커버(42)의 높이는 외관 의장성과 내용적 확보를 고려하여, 외부 상자(21)의 천장면과 대략 같은 높이가 되도록 배치하고 있다. 특별히 한정되는 것이 아니지만, 커버(42)의 높이가 외부 상자의 천장면보다도 돌출되는 경우에는 10 ㎜ 이내의 범위에 수납하는 것이 바람직하다. 이에 수반하여, 오목부(40)는 단열재(23)측에 전기 부품(41)을 수납하는 공간만큼 오목해진 상태로 배치되므로, 단열 두께를 확보하기 위해 필연적으로 내용 적이 희생되어 버린다. 내용적을 보다 크게 취하면 오목부(40)와 내부 상자(22) 사이의 단열재(23)의 두께가 얇아져 버린다. 이로 인해, 오목부(40)의 단열재(23)측 면에 진공 단열재(50)를 배치하여 단열 성능을 확보, 강화하고 있다.

도 4에 도시하는 적용예에서는, 진공 단열재(50)를 전술한 고내등(45)의 케이스(45a)와 전기 부품(41)에 걸쳐지도록 대략 Z 형상으로 성형한 1매의 진공 단열재(50)로 하였다. 또한, 커버(42)는 외부로부터의 불씨나 어떠한 원인으로 발화한 경우 등을 고려하여 강판제로 하고 있다.

또한, 상자체(20)의 배면 하부에 배치된 압축기(30)나 응축기(31)는 발열이 큰 부품이므로, 고내로의 열 침입을 방지하므로, 내부 상자(22)측에의 투영면에 진공 단열재(50)를 배치하고 있다.

본 적용예에 있어서의 진공 단열재(50)에 대해서는, 앞서 서술한 제2 실시예의 진공 단열재(50)를 사용하였다. 본 적용예에서는, 상술한 도시 생략한 방열 파이프나 전기 부품(41)을 배치한 오목부(40) 등의 고온부측과 우레탄 단열측에 섬유 집합체(51b)가 배치되도록 하여 열영향을 받지 않도록 하였다.

배치 부위에 대해서는 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 압축기(30)나 응축기(31)로부터 발생하는 열이 고내에 침입하는 것을 억제하기 위해, 압축기(30)나 응축기(31)의 내부 상자(22)측에의 투영면에 진공 단열재(50)를 배치할 수도 있다. 진공 단열재(50)의 피복 면적을 크게 하기 위해, 내부 상자(22)의 저면으로부터 압축기(30)와 냉각기(28) 사이까지 일체로 성형한 입체 형상으로 하는 것도 가능하다. 또한, 압축기(30)와 냉각기(28) 사이에 위치하는 진공 단열재(50)의 형상에 대해서는 도시하지 않은 드레인 파이프를 피하기 위한 절결을 마련한 것으로 하였다. 절결의 유무, 혹은 그 형상에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니다.

본 적용예에 있어서의 진공 단열재(50)는 코어재(51)의 두께를 10㎜, 섬유 집합체(51b와 51c)를 조합한 코어재(51)의 밀도를 약 250(kg/㎥)으로 설정한 것을 사용하였다. 천장면부의 진공 단열재(50)의 배치에 의해 전기 부품(41) 및 방열 파이프에 의한 고내로의 열 침입을 저감시킬 수 있고, 또한 방열 파이프의 방열 특성을 향상시킬 수 있고, 또한 저면의 진공 단열재(50)의 배치에 의해 압축기(30) 및 응축기(31)로부터 발생하는 열의 고내로의 침입을 억제할 수 있으므로, 벽 두께를 늘리지 않고 단열 성능을 개선할 수 있었다.

본 발명의 개요에 대해 정리하면, 종래, 글라스울 등의 무기 섬유를 바인더나 가열 프레스에 의해 성형한 코어재를 사용한 진공 단열재는 단열 성능면에서는 우수하고, 기기의 에너지 절약에 공헌하고 있지만, 진공 단열재 및 이를 구성하는 재료의 제조 공정에 있어서 소비되는 에너지가 방대하여, 제조면에 있어서는 환경 배려성이 부족하다는 과제가 있었다. 한편, 코어재를 폴리에스테르 섬유화한 진공 단열재에 있어서는, 상기 과제는 어느 정도 해결할 수 있지만, 단열 성능면에서 대폭으로 열화되어 있어, 단열 성능과 환경 배려의 양면을 모두 갖는 진공 단열재의 개발이 과제로 되어 있었다.

이 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는, 단열 성능을 개선하기 위해 굽힘 탄성률이 큰 폴리스티렌 수지를 섬유화한 코어재를 채용함으로써, 제조시의 에너지소비량을 억제하고, 단열 성능이 양호한 진공 단열재를 제공할 수 있다. 또한, 폴 리스티렌 수지는 내열 온도가 낮기 때문에, 우레탄 발포시의 열영향을 받지 않도록 연화 온도가 다른 (높은) 섬유 재료를 조합함으로써 단열 성능과 환경 배려성을 모두 갖는 진공 단열재로 할 수 있는 것이다.

그래서, 본 발명의 실시 형태에 관한 진공 단열재는, 다음과 같은 구체적인 구성을 구비하여 기능 또는 작용을 발휘하는 것인 것을 특징으로 하고 있다. 즉, 적어도 섬유 집합체로 이루어지는 코어재와, 가스 배리어성을 갖는 외피재로 구성되는 진공 단열재에 있어서, 상기 코어재의 한쪽측 혹은 양측 표면층에 배치한 섬유 집합체의 연화 온도가 표면층 이외의 부분에 배치한 수지 섬유 집합체의 연화 온도보다도 높은 것을 특징으로 한다. 코어재의 일부에 수지 섬유 집합체를 사용함으로써, 종래의 글라스울을 가열 프레스 형성한 것에 대해 종합적으로 제조시의 소비 에너지를 줄일 수 있다. 또한, 상기 섬유 집합체가 신디오택틱 구조의 폴리스티렌 수지, 상기 수지 섬유 집합체가 어택틱 구조의 폴리스티렌 수지인 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 섬유 집합체로서 무기계 재료, 상기 수지 섬유 집합체를 폴리스티렌 수지로 한 것을 특징으로 한다. 무기계 재료로서는, 글라스 섬유, 세라믹 섬유, 글라스울, 로크울 등인데, 특별히 이들에 한정되는 것은 아니지만, 단열 성능면에서 바인더를 포함하지 않는 글라스울을 사용하는 것이 바람직하다. 수지 섬유 집합체로서의 폴리스티렌 수지에 대해서는 섬유화할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 폐가전품 등으로부터 회수한 리사이클재 등도 사용할 수 있다.

또한, 외부 상자와 내부 상자에 의해 형성되는 공간에 발포 단열재와 진공 단열재를 배치하고, 압축기, 제어 기판 및 방열 파이프 등의 발열 부품을 구비한 냉장고에 있어서, 상기 진공 단열재는 적어도 연화 온도가 다른 섬유 집합체를 적층한 것을, 가스 배리어성을 갖는 외피재로 덮고, 그 내부를 감압하여 밀봉한 것으로 하고, 상기 코어재는 연화 온도가 높은 쪽을 발포 단열재와의 접촉측이나 발열 부품측이 되도록 배치한 것을 특징으로 한다. 연화 온도가 다른 섬유 집합체로서는, 같은 종류이고 구조가 다른 수지 섬유 집합체의 조합이나, 무기 섬유 집합체와 수지 섬유 집합체의 조합 등, 특별히 재료를 한정하는 것은 아니지만, 단열 성능의 면에서 글라스울과 폴리스티렌 섬유 집합체의 조합이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제2 실시예, 제3 실시예, 제4 실시예를 통합하면, 진공 단열재의 코어재가 바인더 성분을 포함하지 않는 평균 섬유 직경 2 내지 6㎛의 글라스 섬유 집합체로, 평균 섬유 직경 1 내지 30㎛의 폴리스티렌 수지 섬유 집합체를 샌드위치 구조로 하고, 코어재에 차지하는 폴리스티렌 섬유의 비율이 50 내지 80%인 것을 특징으로 하는 것이다. 단열 성능면을 고려한 경우, 글라스울의 사용 비율이 많은 쪽이 좋지만, 제조에 소요되는 에너지 억제의 관점에서는 폴리스티렌 섬유의 사용 비율이 많은 쪽이 좋고, 용도나 사용 부위에 따라서 사용 비율을 조정하는 것이 바람직하다.

또한, 적어도 수지 재료를 용융하여 섬유화하는 섬유화 공정, 섬유화한 것을 적층하는 적층 공정[도 1에 도시하는 수지 섬유 집합체(51c)를 중앙층으로서 형성하고, 그 양측에 섬유 집합체(51b, 51c)를 표면층으로서 형성하는 적층 공정], 적층한 것을 제품 사이즈로 절단하는 절단 공정으로 이루어지는 코어재 제조 공정과, 상기 코어재 중이나 표면에 부착한 수반이나 가스 성분을 이탈시키는 코어재 건조 공정과, 건조한 코어재를 주머니 형상의 외피재에 투입하는 주머니 포장 공정과, 외피재 내부를 감압 상태로 하여 밀봉하는 진공 팩 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

다음에, 본 발명의 진공 단열재를 급탕 기기에 사용한 실시예에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 도 6, 도 7은 본 발명의 실시 형태에 관한 급탕 기기의 저탕 탱크 단면도이다. 도 8은 도 6, 도 7에 있어서의 진동 단열재의 구성예를 나타내는 도면이다.

도면에 있어서, 100, 200은 급탕 기기에 있어서의 저탕 탱크 유닛이다. 101, 201은 저탕 탱크이다. 102, 103, 202, 203은 단열재이다. 110은 진공 단열재이다. 111은 외피재이다. 112는 내부 주머니이다. 113, 114 및 115는 코어재이다. 120은 접착제이다.

[제5 실시예]

저탕 탱크 유닛(100)의 구성의 제5 실시예는, 도 6에 도시한 바와 같이 저탕 탱크(101)를 진공 단열재(110)와, 단열재(102, 103)로 외주를 둘러싸도록 구성되어 있다. 진공 단열재(110)는 단열재(102, 103)의 저탕 탱크(101)측에 설치한 곡면을 따라 굽혀져, 핫멜트 접착재(120)에 의해 접착된다. 단열재(102)와 단열재(103)는 B에 의해 결합하는 형상을 이루고 있다. B는 단열재(102)와 단열재(103)가 결합한 경우에, 진공 단열재(110)가 저탕 탱크(101)의 곡면에 밀착하는 치수로 하였다. 제5 실시예에 사용한 진공 단열재(110)의 구성은 외피재(111), 내부 주머니(112), 코어재(114, 115) 및 도시하지 않은 흡착제로 이루어진다. 외피재(111)는 표면층, 방습층, 가스 배리어층, 열용착층의 4개의 층으로 구성된 라미네이트 필름으로 하였다.

구체적으로는, 표면층은 흡습성이 낮은 폴리프로필렌 필름으로 하여, 방습층은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름에 알루미늄 증착층을 마련하고, 가스 배리어층은 알루미늄박으로 하여, 방습층의 알루미늄 증착층과 부착하였다. 열용착층에는 내열 온도를 고려하여 폴리프로필렌 필름을 사용하였지만, 특별히 한정되는 것은 아니고, 급탕 기기의 사용 온도에 의해 고밀도 폴리에틸렌이나 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 열용착 가능한 필름이면 사용할 수 있다. 여기서, 표면층에는 내천공 강도가 우수한 폴리이미드 필름이나 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 등을 사용해도 좋다.

또한, 외피재(111)의 라미네이트 구성에 대해서는, 상술한 특성을 갖고 있으면 특별히 4개의 층 구성에 한정되는 것은 아니다. 각 층은 2액 경화형 우레탄 접착제를 통해 드라이 라미네이트법에 의해 부착되지만, 접착제나 부착 방법에 대해서는 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.

내부 주머니(112)에 대해서는, 제5 실시예에서는 열용착 가능한 폴리에틸렌 필름을, 도시하지 않은 흡착제에 대해서는 물리 흡착 타입의 합성 제올라이트를 사용하였지만, 어떠한 재료도 이에 한정되는 것은 아니다. 내부 주머니(112)에 대해서는 필요에 따라서 폴리프로필렌 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리부틸렌테레프탈레이트 필름 등, 흡습성이 낮아 열용착할 수 있고, 아웃 가스가 적은 것 이면 되고, 경우에 따라서 내부 주머니(112)는 사용하지 않아도 좋다. 또한, 도시하지 않은 흡착제에 대해서는 수분이나 가스를 흡착하는 것이면 가는 구멍 직경의 다른 합성 제올라이트나 실리카겔 등의 물리 흡착 타입이나, 산화칼슘, 염화칼슘, 산화스트론튬 등의 화학 반응형 흡착 타입 등을 사용할 수 있다.

도 8의 (a)에 도시한 바와 같이, 진공 단열재(110)의 단열재(102, 103)측이 되는 코어재(114)는 폴리스티렌 섬유를 사용하였다. 또한, 저탕 탱크(101)측이 되는 코어재(115)는 평균 섬유 직경 4㎛의 글라스 섬유로 이루어지는 글라스울로 하였다. 또한, 이들에 대해서는 무기계의 섬유이면, 특별히 한정되는 것은 아니다. 코어재(114)의 폴리스티렌 섬유는 가전 리사이클 플랜트 등에서 리사이클 처리되는 가전 제품 등으로부터 회수한 폐폴리스티렌을 원료로 하여, 1 내지 30㎛의 직경이 되도록 섬유화한 것을 사용하였다. 특별히 폐폴리스티렌에 한정되는 것은 아니며, 버진 재료나 폐폴리스티렌과 버진 재료를 혼합한 것이라도 좋다. 제5 실시예에서는 코어재(114)와 코어재(115)의 사용 비율을 1 : 1로 하였다.

또한, 단열재인 102, 103에 대해서는, 제5 실시예에 있어서는 스티로폼을 사용하여 단열재(102)와 단열재(103)가 B부에서 감합하는 형상으로 하였다.

제5 실시예에 있어서는, 저탕 탱크(101)의 표면 온도가 85 내지 90℃가 되므로, 내열 온도가 높은 코어재(115)를 배치하고 있다. 이에 의해, 코어재(115)가 80℃ 내지 90℃의 열을 받으므로, 코어재(114)에는 연화 온도에 도달할 때까지의 온도 상승하는 일이 없어, 코어재(114)를 구성하는 폴리스티렌 섬유 부분이 변형하는 일은 없었다.

진공 단열재(110)를 사용하고 있지 않은 저탕 탱크 유닛과 비교하여, 진공 단열재(110)의 배치에 의해 저탕 탱크(101)로부터의 열누설량을 약 11% 저감할 수 있는 것을 확인하였다.

또한, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 코어재(115)의 내주면과 외주면에 코어재(114)를 배치한, 이른바 샌드위치 구성[코어재(114)와 코어재(115)의 사용 비율은 1 : 1]으로 한 경우도 같은 결과를 얻을 수 있는 것을 확인하였다.

제5 실시예에 있어서, 종래의 글라스울을 코어재로 한 진공 단열재를 배치한 경우에 비해, 진공 단열재 제어시의 열에너지에 대해서도 대폭으로 저감시킬 수 있다.

[제6 실시예]

제6 실시예에 있어서의 저탕 탱크 유닛(200)은, 도 7에 도시한 바와 같이 저탕 탱크(201)의 외주에 단열재(202, 203)를 배치하고, 그 외주에 진공 단열재(110)를 배치한 것이다. 제6 실시예에 있어서는 코어재(115)를 신디오택틱 구조의 폴리스티렌을 섬유 직경 1 내지 30㎛로 섬유화한 것을 사용하였다. 진공 단열재(110)의 그 밖의 구성은 제5 실시예와 마찬가지이다. 코어재(115)에 대해서는 제5 실시예와 마찬가지로 글라스울을 사용해도 좋고, 특별히 한정하는 것은 아니다.

단열재(201, 202)의 배치에 의해, 진공 단열재(110)에 가해지는 온도는 60 내지 70℃ 정도로 억제할 수 있으므로, 코어재(114, 115)가 열에 의해 변형되는 일은 없었다.

또한, 진공 단열재(110)를 사용하고 있지 않은 저탕 탱크 유닛과 비교하여, 진공 단열재(110)를 배치한 경우, 저탕 탱크(201)로부터의 열누설량을 약 9% 저감시킬 수 있는 것을 확인하였다.

또한, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 진공 단열재(110)를 이른바 샌드위치 구성[코어재(114)와 코어재(115)의 사용 비율은 1 : 1]으로 한 경우도 같은 결과를 얻을 수 있는 것을 확인하였다.

이와 같이, 본 발명의 실시 형태에 관한 진공 단열재에 대해서는, 종래, 내열 온도가 문제로 냉장고 등의 우레탄 발포 단열재 내부나 고온이 되는 부분, 급탕 기기의 저탕 탱크 등의 고온 부분에의 배치가 모두 곤란한 폴리스티렌 수지를 섬유화하여, 연화 온도가 높은 재료로 조합함으로써, 폴리스티렌 수지의 연화 온도를 초과한 온도대에서도 사용할 수 있는 진공 단열재를 가능하게 하고, 또한 제조 공정에 있어서의 에너지 소비량을 억제한 환경 배려형의 진공 단열재를 제공할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 사용하는 폴리스티렌 수지에 대해서는, 리사이클재의 사용도 가능하므로, 원재료의 제조 공정에 있어서도 에너지 절약화할 수 있을 뿐만 아니라, 자원 절약화에도 크게 공헌할 수 있어, 환경 부하를 대폭으로 경감시킬 수 있는 것이다.

본 실시 형태에 관한 진공 단열재에 대해서는, 냉장고나 급탕 기기 이외에도 고온조, 항온조 등 냉열 기기 전반, 그 밖에 냉난방 효율의 향상을 기대할 수 있는 주택ㆍ건물, 자동차나 전차 등의 차량 분야 등에도 널리 응용 전개할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 관한 진공 단열재를 적용한 냉장고에 대해서는, 제품의 라이프 사이클에 있어서의 에너지 절약뿐만 아니라, 제품의 제조 단계로부터 에너지 절약 화 가능한 진공 단열재를 사용함으로써 환경 부하의 경감을 실현할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 진공 단열재의 구성예를 나타내는 도면.

도 2는 본 실시 형태에 관한 진공 단열재의 사용예를 나타내는 도면.

도 3은 본 실시 형태에 관한 진공 단열재를 적용한 냉장고의 정면도.

도 4는 본 실시 형태에 관한 진공 단열재를 적용한 냉장고의 단면도로, 도 3의 A-A선 단면도.

도 5는 본 실시 형태에 관한 진공 단열재의 구성을 도시하는 복수의 실시예와 비교예의 대비를 나타내는 도면.

도 6은 제5 실시예의 저탕 탱크 유닛의 단면 구성을 도시하는 도면.

도 7은 제6 실시예의 저탕 탱크 유닛의 단면 구성을 도시하는 도면.

도 8은 본 발명의 제5 실시예, 제6 실시예에 관한 진공 단열재의 구성예를 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 냉장고

2 : 냉장실

3a : 제빙실

3b : 상단 냉동실

4 : 하단 냉동실

5 : 야채실

6a : 냉장실 도어

6b : 냉장실 도어

7a : 제빙실 도어

7b : 상단 냉동실 도어

8 : 하단 냉동실 도어

9 : 야채실 도어

10 : 도어용 힌지

11 : 패킹

12, 14 : 단열 구획부

13 : 구획 부재

20 : 상자체

21 : 외부 상자

21a : 천장판

21b : 후방판

22 : 내부 상자

23 : 단열재

27 : 송풍기

28 : 냉각기

30 : 압축기

31 : 응축기

33 : 스티로폼

40 : 오목부

41 : 전기 부품

42 : 커버

45 : 고내등

45a : 케이스

50 : 진공 단열재

51 : 코어재

51a, 51b : 섬유 집합체

52c : 수지 섬유 집합체

53 : 외피재

54 : 내부 주머니

100, 200 : 저탕 탱크 유닛

101, 201 : 저탕 탱크

102, 103, 202, 203 : 단열재

110 : 진공 단열재

111 : 외피재

112 : 내부 주머니

113, 114, 115 : 코어재

120 : 접착제

Claims

섬유 집합체로 이루어지는 코어재와, 가스 배리어성을 갖는 외피재를 구비한 진공 단열재에 있어서,

상기 코어재는 그 중앙층에 배치한 수지 섬유 집합체와, 상기 수지 섬유 집합체의 양측 표면층에 배치한 섬유 집합체를 갖고,

상기 표면층의 섬유 집합체는 그 연화 온도가 상기 중앙층의 수지 섬유 집합체의 연화 온도보다도 높은 재료인 것을 특징으로 하는, 진공 단열재.
제1항에 있어서, 상기 표면층의 섬유 집합체가 신디오택틱 구조의 폴리스티렌 수지이며, 상기 중앙층의 수지 섬유 집합체가 어택틱 구조의 폴리스티렌 수지인 것을 특징으로 하는, 진공 단열재.
제1항에 있어서, 상기 표면층의 섬유 집합체가 무기계 재료이며, 상기 중앙층의 수지 섬유 집합체가 폴리스티렌 수지인 것을 특징으로 하는, 진공 단열재.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수지 섬유 집합체의 양측 표면층에 배치한 섬유 집합체 대신에, 상기 수지 섬유 집합체의 한쪽측 표면층에 배치한 섬유 집합체인 것을 특징으로 하는, 진공 단열재.
제3항에 있어서, 상기 코어재는 바인더 성분을 포함하지 않는 평균 섬유 직경 2 내지 6㎛의 글라스 섬유 집합체가 평균 섬유 직경 1 내지 30㎛의 폴리스티렌 수지 섬유 집합체를 사이에 끼운 샌드위치 구조이며, 상기 코어제에 차지하는 폴리스티렌 수지 섬유 집합체의 비율이 50 내지 80%인 것을 특징으로 하는, 진공 단열재.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 진공 단열재가, 외부 상자와 내부 상자에 의해 형성되는 공간에 발포 단열재와 함께 설치되는 것을 특징으로 하는, 냉장고.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 진공 단열재가, 압축기, 제어 또는 전원 기판, 방열 파이프를 포함하는 발열 부품과 대향하는 공간에 발포 단열재와 함께 설치되는 것을 특징으로 하는, 냉장고.
제4항에 기재된 진공 단열재가, 외부 상자와 내부 상자에 의해 형성되는 공간에 발포 단열재와 함께 설치되고, 상기 한쪽측 표면층에 배치한 섬유 집합체가 상기 발포 단열재와 접촉하도록 설치되는 것을 특징으로 하는, 냉장고.
수지 재료를 용융하여 섬유화하는 섬유화 공정, 상기 섬유화한 수지 섬유 집합체를 중앙층에 배치하고, 상기 수지 섬유 집합체의 양측 표면층에 상기 중앙층의 수지 섬유 집합체의 연화 온도보다도 높은 재료인 섬유화한 섬유 집합체를 배치하도록, 상기 수지 섬유 집합체와 상기 섬유 집합체를 적층하는 적층 공정, 적층한 것을 제품 사이즈로 절단하는 절단 공정으로 이루어지는 코어재 제조 공정과,

상기 코어재 중 또는 코어재 표면에 부착한 수분 또는 가스 성분을 이탈시키는 코어재 건조 공정과,

건조한 코어재를 주머니 형상의 외피재에 투입하는 주머니 포장 공정과,

외피재 내부를 감압 상태로 하여 밀봉하는 진공 팩 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 진공 단열재의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 진공 단열재를 저탕 탱크의 외부에 직접 설치하는 것을 특징으로 하는, 급탕 기기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 진공 단열재를 저탕 탱크의 외부에 설치한 스티로폼, 우레탄폼, 또는 글라스울을 통해 설치하는 것을 특징으로 하는, 급탕 기기.
제4항에 기재된 진공 단열재를, 상기 한쪽측 표면층에 배치한 섬유 집합체가 저탕 탱크의 외부와 접하도록 설치한 것을 특징으로 하는, 급탕 기기.
제4항에 기재된 진공 단열재를, 상기 한쪽측 표면층에 배치한 섬유 집합체가 저탕 탱크의 외부에 설치한 스티로폼, 우레탄폼, 또는 글라스울과 접하도록 설치한 것을 특징으로 하는, 급탕 기기.