KR20120034512A - 진공단열재 및 이를 구비한 냉장고 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공단열재 및 이를 구비한 냉장고에 관한 것이다. 본 발명은, 진공단열재의 외피재 내부에 수용되는 코어재가 유리섬유와 실리카를 함께 사용하여 형성됨으로써, 실리카만으로 코어재를 제작하는 것에 비해 재료비용은 낮추면서도 유리섬유로만 제작된 코어재에 비해 장기 신뢰성이 개선되어 진공단열재의 단열성능이 향상되고 이 진공단열재가 적용된 냉장고의 효율이 향상될 수 있다.

Description

진공단열재 및 이를 구비한 냉장고{VACUUM INSULATION PANEL, REFRIGERATOR WITH VACUUM INSULATION PANEL}

본 발명은 진공단열재 및 이를 구비한 냉장고에 관한 것으로, 특히 신뢰성이 높으면서도 저렴한 진공단열재 및 이를 구비한 냉장고에 관한 것이다.

최근 지구 환경 보호에 대한 적극적인 시도가 중요한 것으로 인식되고 있다. 냉장고와 같은 가전제품 분야에서는 단열 성능의 향상을 통한 에너지 절약화가 중요한 과제로 요구되고 있다. 이를 위한 단열재의 고성능화가 필요불가결하게 되고 있다.

진공단열재는 내부 공간을 감압하여 진공으로 하여 진공의 낮은 열전도도 특성을 이용하는 고성능 단열재의 일종이다. 이러한 진공단열재는 통상 소정의 두께를 가지는 패널(PANEL)의 형태로 구현되고 있다.

진공단열패널은 내부에 소정의 공간을 형성하는 외피재(envelope)와, 상기 외피재의 내부에 수용되어 상기 외피재가 소정의 공간을 유지하도록 지지하는 심재 또는 코어재(core)로 구성될 수 있다.

상기 외피재는 진공단열재의 내부 진공도를 일정한 수준으로 유지하기 위한 것으로 다층의 폴리머(polymer)와 알루미늄을 라미네이팅한 필름 등으로 구성될 수 있다.

상기 코어재는 소위 글래스 파이버(glass fiber)라고 하는 유리섬유 또는 실리카(silica) 등이 이용되고 있다. 이 중에서 유리섬유는 초기성능이 우수하고 재료가격이 저렴하여 널리 사용되고 있으나 전처리 공청에 많은 장비 및 시간을 필요로 하고 내구성이 미흡한 단점이 있다. 실리카는 장기 신뢰성이 좋은 반면 재료가격이 높은 단점이 있다.

한편, 상기 외피재의 내부에는 외피재의 내부 공간의 가스를 흡수하기 위한 게터(getter)(제)가 구비될 수 있다. 상기 게터는 상기 외피재의 내부 공간에 잔존하거나 새로 유입되는 가스 또는 수분을 흡수하기 위한 흡기, 흡습제의 일종이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 진공단열재에 있어서는, 앞서 설명한 바와 같이 코어재가 유리섬유 또는 실리카로 된 제품이 주로 알려져 있으나, 유리섬유된 코어재의 경우는 실리카에 비해 상대적으로 장기 신뢰성이 좋지 않고 게터가 필요하지만 가격이 저렴하여 널리 이용되는 반면 실리카로 된 코어재의 경우는 유리섬유에 비해 상대적으로 장기 신뢰성이 우수하고 게터가 필요 없으나 가격이 비싸다는 단점이 있었다.

본 발명의 목적은, 장기 신뢰성이 개선되고 가격이 저렴해질 수 있는 진공단열재 및 이를 구비한 냉장고를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 내부에 소정의 감압 공간을 형성하는 외피재; 및 상기 외피재의 감압 공간에 수용되는 코어재;를 포함하고, 상기 코어재는 실리카(silica)와 유리섬유(glass fiber)로 이루어지는 진공단열재가 제공된다.

또, 앞서 설명한 진공단열재를 아우터 케이스와 이너 케이스 사이에 구비한 냉장고가 제공된다.

본 발명에 의한 진공단열재 및 이를 구비한 냉장고는, 진공단열재의 외피재 내부에 수용되는 코어재가 유리섬유와 실리카를 함께 사용하여 형성됨으로써, 실리카만으로 코어재를 제작하는 것에 비해 재료비용은 낮추면서도 유리섬유로만 제작된 코어재에 비해 장기 신뢰성이 개선되어 진공단열재의 단열성능이 향상되고 이 진공단열재가 적용된 냉장고의 효율이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 진공단열재를 보인 사시도,
도 2는 도 1에 따른 진공단열재의 코어재를 "I-I"선 단면하여 보인 단면도,
도 3 내지 도 8은 도 1에 따른 진공단열재의 코어재에 대한 다른 실시예들을 보인 도면들,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공단열재를 구비한 냉장고의 단면도.

이하, 본 발명에 의한 진공단열재 및 이를 구비한 냉장고를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 진공단열재를 보인 사시도이고, 도 2는 도 1에 따른 진공단열재의 코어재를 "I-I"선 단면하여 보인 단면도이며, 도 3 내지 도 8은 도 1에 따른 진공단열재의 코어재에 대한 다른 실시예들을 보인 도면들이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 진공단열재(100)는, 가스 배리어성을 가지고 내부에 소정의 감압 공간을 형성하는 외피재(110)와, 상기 외피재(110)의 내부에 수용되는 코어재(120)를 포함한다. 여기서, 감압 공간은 내부의 압력이 대기압보다 낮아지게 소정 감압된 공간을 의미한다.

상기 외피재(110)는 내부에 소정의 진공도를 가지는 감압 공간을 형성할 수 있게 내 투기(透汽)성 또는 가스 배리어(gas barrier)성을 구비하게 구성될 수 있다. 상기 외피재(110)는 서로 적층된 복수의 필름을 구비할 수 있다. 상기 외피재(110)의 적어도 일 측에는 상기 코어재(120)를 수용한 후 상 하측 필름의 테두리를 열접합하여 형성될 수 있다.

상기 외피재(110)는 가스 배리어성을 가질 수 있게 합성수지필름의 표면에 금속(예를 들면, 알루미늄(Al)) 또는 무기계 물질(예를 들면, 실리카)을 증착하여 증착층을 형성될 수 있다. 여기서, 상기 합성수지필름은 가스 차단성능(가스 배리어성)이 우수한 에틸렌 비닐 알콜로 구성될 수 있다. 상기 증착층의 외측 또는 내측에는 내약품성이 우수한 수지필름들이 더 구비될 수 있다. 상기 수지필름은 내약품성이 우수한 폴리프로필렌으로 구성될 수 있다.

상기 코어재(120)는 유리섬유 또는 실리카를 각각 평판(board) 모양으로 형성하여 2겹으로 겹치도록 배열할 수 있다.

여기서, 도 2에서와 같이 상기 유리섬유(121)와 실리카(122)를 동일한 두께로 형성하여 복층으로 형성할 수도 있으나, 경우에 따라서는 어느 한 쪽 부재를 더 두껍게 형성할 수 있다. 이 경우 상기 유리섬유(121)와 실리카(122) 중에서 어느 쪽 부재를 더 두껍게 할 것인지는 제품의 적용목적에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 장기 신뢰성이나 단열성능을 고려하면 실리카(122)의 두께를 더 두껍게 형성하는 반면, 제조비용 등을 고려하면 유리섬유(121)의 두께를 더 두껍게 형성할 수 있다.

또, 도 3에서와 같이 상기 유리섬유(121)와 실리카(122)를 적어도 3층 이상의 복층으로 형성할 수도 있다. 이 경우 상기 유리섬유(121)와 실리카(122) 중에서 어느 한 쪽 부재가 양쪽 외곽측에 위치하도록 배열할 수도 있고 상기 유리섬유(121)와 실리카(122)가 양쪽 외곽측에 각각 위치하도록 배열할 수도 있다.

또, 도 4에서와 같이 상기 유리섬유(121)와 실리카(122)가 동일 평면상에서 측면에 위치하도록 배열할 수도 있다. 이 경우에도 상기 유리섬유(121)와 실리카(122)의 넓이는 서로 동일하게 형성할 수도 있지만, 장기 신뢰성이나 단열성능 또는 비용 등 제품의 적용목적에 따라 서로 상이하게 할 수도 있다.

또, 도 5 내지 도 8에서와 같이 상기 유리섬유(121)와 실리카(122)는 어느 한 쪽 부재가 다른 쪽 부재에 삽입되어 형성될 수도 있다. 도 6에서와 같이 유리섬유(121)의 중앙에 삽입구멍(121a)을 형성하고 그 삽입구멍(121a)에 상기 실리카(122)가 삽입되도록 하여 코어재(120)를 형성될 수도 있고, 도 7에서와 같이 상기 유리섬유(121)에 소정의 깊이를 갖는 삽입홈(121b)을 형성하여 그 삽입홈(121b)에 상기 실리카(122)가 삽입되도록 하여 코어재(120)를 형성할 수도 있다. 그리고 도 8에서와 같이 상기 유리섬유(121)에 복수 개의 삽입구멍 또는 삽입홈을 형성하고 그 삽입구멍 또는 삽입홈에 각각 실리카(122)를 삽입하여 코어재(120)를 형성할 수도 있다.

물론, 도면으로 도시하지는 않았으나, 상기 코어재의 테두리부를 실리카로, 그리고 삽입물을 유리섬유로 형성할 수도 있다.

상기와 같은 진공단열재(100)는 그 외피재(110)의 내부에 수용되는 코어재(120)가 유리섬유(121)와 실리카(122)를 함께 사용하여 형성됨으로써 실리카만으로 코어재를 제작하는 것에 비해 재료비용은 낮추면서도 유리섬유로만 제작된 코어재에 비해 장기 신뢰성이 개선되어 진공단열재의 단열성능이 향상될 수 있다.

여기서, 상기 유리섬유(121)와 실리카(122)의 넓이를 다르게 조합하는 경우, 예를 들어, 상기 실리카(122)의 넓이를 더 넓게 형성하면 장기 신뢰성을 높이면서 게터를 배제할 수 있으나 재료비용은 상대적으로 상승할 수 있다. 하지만, 상기 유리섬유(121)의 넓이를 더 넓게 형성하면 재료비용을 낮출 수 있지만 상기 외피재(110)의 내부에 잔존하는 가스 성분 또는 상기 외피재(110)의 외부에서 내부로 유입되는 가스 성분을 흡수하도록 상기 외피재(110)의 내부에 게터를 더 구비하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 게터는 흡습제로 CaO, 제올라이트(zeolite)를 포함하여 구성될 수 있다. 또, 상기 게터는 산소, 수소, 질소, 이산화탄소 및 수증기 등을 흡수하기 위한 BaLi,CoO, BaO, CaO 등을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 게터는 소정의 블럭 또는 직육면체 형상을 가지게 구성될 수 있다. 또, 상기 게터는 상기 외피재(110)의 내면 또는 상기 코어재(120)의 표면에 코팅하는 방법으로 구성될 수도 있다.

한편, 본 발명에 의한 진공단열재를 냉장고에 적용하는 경우 냉장고의 제조비용을 낮추면서도 단열성능이 향상될 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공단열재를 구비한 냉장고의 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 진공단열재를 구비한 냉장고는, 내부에 냉각실(15)을 형성하는 냉장고 본체(1)와, 상기 냉각실(15)을 개폐하는 도어(2)와, 상기 냉장고 본체(1) 또는 도어(2)에 구비되는 진공단열재(100)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 진공단열재(100)는 도 1 내지 도 7와 관련하여 전술한 진공단열재(100)의 구성을 구비하게 구성될 수 있다.

상기 냉장고 본체(1)는 외관을 형성하는 아우터 케이스(11)와, 상기 아우터 케이스(11)의 내측에 단열재(13)의 충전간격을 두고 이격 배치되어 내부에 냉각실(15)을 형성하는 이너 케이스(12)를 구비하여 구성될 수 있다.

상기 냉장고 본체(1)에는 상기 냉각실(15)에 냉기를 제공하기 위한 냉동사이클이 구비되고, 상기 냉장고 본체(1)의 후방 하부영역에는 기계실(16)이 형성될 수 있다. 상기 기계실(16)의 내부에는 압축기(5) 등을 포함하는 냉동사이클의 일부 구성이 설치되고, 상기 냉각실(15)의 내부 일 측에는 증발기(6)가 구비되며, 상기 증발기(6)의 일 측에는 냉각팬(7)이 구비될 수 있다.

상기 기계실(16)의 적어도 일 측벽에는 상기와 같은 본 발명의 진공단열재(100)가 구비될 수 있다. 이에 의해, 상기 기계실(16)에서 발생되는 열이 냉각실(15)로 전달되는 것을 효과적으로 방지하여 냉장고의 성능이 향상될 수 있다.

상기 도어(2)는 외관을 형성하는 도어외판(21)과, 상기 도어외판(21)의 내측에 단열재(23)의 충전 간격을 두고 이격 배치되는 도어내판(22)을 구비하여 구성될 수 있다.

상기 도어(2)에는 상기와 같은 본 발명의 진공단열재(100)가 구비될 수 있다. 상기 진공단열재(100)는 상기 도어외판(21) 및 상기 도어내판(22) 사이에 구비될 수 있다. 이에 의해, 외기의 열이 도어를 통해 냉각실 내부로 전달되는 것을 효과적으로 방지하여 냉장고의 성능을 높일 수 있다.

상기와 같은 냉장고에 적용되는 진공단열재(100)는 그 외피재(110)의 내부에 수용되는 코어재(120)가 유리섬유(121)와 실리카(122)를 함께 사용하여 형성됨으로써 재료비용은 낮추면서도 장기 신뢰성이 향상되어 냉장고의 단열성능이 향상되면서 냉장고 효율이 향상될 수 있다. 상기 코어재(120)의 기본적인 구성과 작용 효과는 전술한 코어재(120)의 실시예와 대동소이하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

다만, 냉장고에 적용되는 진공단열재에 장기 신뢰성이 좋은 실리카를 코어재의 일부로 사용함에 따라 냉장고의 단열성능을 높여 냉장고 효율을 향상시킬 수 있다. 반면, 상기 코어재의 일부로 장기 신뢰성은 낮으나 초기 성능이 우수하고 상대적으로 가격이 저렴한 유리섬유를 사용함에 따라 고성능화로 인한 진공단열재의 가격상승 요인을 일정 정도 줄여 냉장고의 제조비용을 절감할 수 있다.

100 : 진공단열재 110 : 외피재
120 : 코어재 121 : 유리섬유
122 : 실리카

Claims (10)

1. 내부에 소정의 감압 공간을 형성하는 외피재; 및
   상기 외피재의 감압 공간에 수용되는 코어재;를 포함하고,
   상기 코어재는 실리카(silica)와 유리섬유(glass fiber)로 이루어지는 진공단열재.
2. 제1항에 있어서,
   상기 실리카와 유리섬유가 복층을 이루도록 겹치게 배열되어 형성되는 진공단열재.
3. 제2항에 있어서,
   상기 실리카와 유리섬유가 각각 외곽층을 이루는 진공단열재.
4. 제2항에 있어서,
   상기 실리카와 유리섬유가 적어도 3층 이상으로 이루어지고, 양쪽 외곽층에는 유리섬유가 배치되는 진공단열재.
5. 제1항에 있어서,
   상기 실리카와 유리섬유가 동일 평면상에 측면에 서로 배치되는 진공단열재.
6. 제1항에 있어서,
   상기 실리카와 유리섬유 중에서 어느 한 쪽이 다른 쪽에 삽입되어 형성되는 진공단열재.
7. 제6항에 있어서,
   상기 실리카 또는 유리섬유 중에서 어느 한 쪽에는 적어도 한 개 이상의 구멍 또는 홈이 형성되고, 상기 구멍 또는 홈에 다른 쪽이 삽입되어 형성되는 진공단열재.
8. 제6항에 있어서,
   상기 실리카가 유리섬유에 삽입되어 형성되는 진공단열재.
9. 제1항에 있어서,
   상기 외피재의 내부에는 게터(getter)가 더 포함되는 진공단열재.
10. 제1항 내지 제9항의 어느 한 항의 진공단열재를 아우터 케이스와 이너 케이스 사이에 구비한 냉장고.

Images