KR20130028842A

KR20130028842A - 진공 단열재 및 이것을 사용한 기기

Info

Publication number: KR20130028842A
Application number: KR1020120016357A
Authority: KR
Inventors: 유우지 아라이; 구니나리 아라끼; 와따루 에찌고야; 야스히또 데라우찌; 다이고로오 가모또
Original assignee: 히타치 어플라이언스 가부시키가이샤
Priority date: 2011-09-12
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2013-03-20
Also published as: CN102996978A; KR101368009B1; CN102996978B; JP5798942B2; JP2013076459A

Abstract

본 발명은 흡착제의 흡착 성능을 향상시켜 단열 성능이 높은 진공 단열재 및 냉장고를 제공하는 것을 목적으로 한다.
섬유 집합체의 코어재와, 가스를 흡착하는 흡착제와, 코어재를 수납하는 외피재를 구비한 진공 단열재에 있어서, 상기 흡착제는, 알루미나와 실리카를 주성분으로 한 천연 혹은 합성의 제올라이트와, 상기 제올라이트를 고형화하기 위한 바인더를 갖고, 상기 바인더는 산화 칼슘을 포함하고, 상기 산화 칼슘의 함유량은 10.4 내지 16.6wt％로 한다.

Description

진공 단열재 및 이것을 사용한 기기 {VACUUM HEAT INSULATION MATERIAL AND APPARATUS USING THE SAME}

본 발명은, 진공 단열재 및 진공 단열재를 적용한 냉장고에 관한 것이다.

지구 온난화 방지에 대한 사회의 대처로서, CO₂의 배출 억제를 도모하기 위해, 여러 가지 분야에서 에너지 절약화가 추진되고 있다. 최근의 전기 제품, 특히 냉열 관련의 가전 제품에 있어서는 소비 전력량 저감의 관점으로부터, 진공 단열재를 채용하여 단열 성능을 강화한 것이 주류가 되어 있다.

일반적으로 사용되는 진공 단열재에는, 진공 단열재를 구성하는 코어재나 내포재가 반입하는 수분이나, 장기간 사용하는 사이에 외피재의 외측으로부터 침입하는 수분이나 가스에 의한 단열 성능의 열화를 억제하기 위해, 흡착제가 사용되고 있다. 흡착제에는, 화학 흡착제나 물리 흡착제가 사용되고 있다. 화학 흡착제에 있어서는, 흡착 성능으로서 수분의 흡습량이 많고, 흡습은 화학 반응이기 때문에, 진공 단열재로서 내부에 투입해도, 한번 흡습한 수분은 진공 상태에서도 흡착제로부터 나오는 일은 없다.

그러나 화학 흡착제는 흡착 원리가 화학 반응이기 때문에, 흡착 시에 대량의 열이 발생하므로 취급 시나, 리사이클의 해체 시에 수분이 부착되면 발열한다. 또한, 화학 흡착제에서는, 흡착할 수 있는 가스는 한정되어 있고, 주로 수분밖에 흡습할 수 없다.

한편, 물리 흡착제에서는, 화학 흡착제보다도 수분의 흡습량은 떨어지지만, 수분 이외에도 질소나 산소 등의 가스를 흡습할 수 있고, 흡착 원리도 흡착제의 구멍부에 가스를 흡착시키므로 반응열도 적다고 하는 이점이 있다.

그러나 물리 흡착제에서는 구멍부에 가스를 흡착시키므로, 분위기의 온도나 진공도 등으로 흡착 성능이 저하되어 버린다.

특허 문헌 1에 개시된 진공 단열재에서는, 흡착제에 소수성 흡착제와 친수성 흡착제의 복수의 물리 흡착제를 사용하고 있다. 복수의 흡착제를 사용함으로써, 소수성 흡착제가 가스 성분을 흡착하고, 친수성 흡착제가 수분을 흡습하여 진공 단열재의 성능을 향상시키고 있다.

일본 특허 출원 공개 제2009-293708호 공보

그러나 특허 문헌 1의 구성에서는, 진공 단열재의 성능은 높아지지만, 복수의 흡착제를 사용하고 있으므로, 대폭으로 제조 비용이 높아진다. 또한, 복수의 흡착제를 사용하는 경우에는, 각각을 진공 단열재에 투입하지 않으면 안 되고, 투입량의 조정 등으로부터 제조 공정에서 시간이 들었다. 또한, 흡착제의 양이 많아질수록, 진공 단열재로 했을 때에 흡착제의 체적분이 코어재를 밀어 올림으로써, 표면에 흡착제의 볼록부가 발생해 버리고, 진공 단열재를 평면으로 하기 위해 압축 롤 공정을 행해도 표면성이 요철 형상이 되어 버릴 우려가 있었다.

따라서 본 발명은, 흡착제의 흡착 성능을 향상시켜 단열 성능이 높은 진공 단열재 및 냉장고를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 예를 들어 특허 청구 범위에 기재된 구성을 채용한다. 그 일례를 들면, 섬유 집합체의 코어재와, 가스를 흡착하는 흡착제와, 코어재를 수납하는 외피재를 구비한 진공 단열재에 있어서, 상기 흡착제는, 알루미나와 실리카를 주성분으로 한 천연 혹은 합성의 제올라이트와, 상기 제올라이트를 고형화하기 위한 바인더를 갖고, 상기 바인더는 산화 칼슘을 포함하고, 상기 산화 칼슘의 함유량은 10 내지 16wt％로 한다.

본 발명에 따르면, 흡착제의 흡착 성능을 향상시켜 단열 성능이 높은 진공 단열재 및 냉장고를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 있어서의 냉장고의 정면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예를 도시하는 냉장고의 종단면도(도 1의 A-A 단면도).
도 3은 본 발명의 제1 실시예를 도시하는 진공 단열재의 개략 단면도.
도 4는 본 발명의 제1, 제2 실시예와 제1 비교예의 비교표도.
도 5는 본 발명의 실시예에 있어서의 냉장고의 측단면도.
도 6은 흡착제를 진공 단열재의 코어재 사이에 배치하는 제조 방법의 일례를 도시하는 도면.
도 7은 흡착제를 진공 단열재의 코어재 사이에 배치하는 제조 방법의 일례를 도시하는 도면.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해, 도 1 내지 도 3을 사용하여 설명한다. 도 1은 본 실시 형태를 도시하는 냉장고의 정면도이며, 도 2는 도 1의 A-A 단면도를 도시하고 있다.

도 1에 도시하는 본 실시 형태를 구비한 냉장고(1)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 상부로부터 냉장실(2), 좌우로 병행 설치한 제빙실(3a)과 상단 냉동실(3b), 하단 냉동실(4), 야채실(5)을 갖고 있다. 도 1의 부호는, 상기 각 실의 전방면 개구부를 폐색하는 도어이며, 상부로부터 힌지(10) 등을 중심으로 회전하는 냉장실 도어(6a, 6b), 서랍식의 제빙실 도어(7a), 상단 냉동실 도어(7b), 하단 냉동실 도어(8), 야채실 도어(9)를 배치한다. 이들 서랍식 도어(6 내지 9)는 도어를 인출하면, 각 저장실을 구성하는 용기가 도어와 함께 인출되어 나온다. 각 도어(6 내지 9)에는, 도어 폐쇄 시에 냉장고(1) 본체와 밀착하는 패킹(11)이, 각 도어(6 내지 9)의 실내측 외주연에 설치되어 있다.

또한, 냉장실(2)과 제빙실(3a) 및 상단 냉동실(3b) 사이를 구획 단열하기 위해 단열 칸막이(12)를 배치하고 있다. 이 단열 칸막이(12)는 두께 30 내지 50㎜ 정도의 단열벽이고, 스티로폼, 발포 단열재(경질 우레탄 폼), 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 칸막이 단열벽이 아닌, 패킹(11) 수용면을 형성한 칸막이 부재(13)를 설치하고 있다. 또한, 하단 냉동실(4)과 야채실(5) 사이에는 구획 단열하기 위한 단열 칸막이(14)를 설치하고 있고, 단열 칸막이(12)와 마찬가지로 30 내지 50㎜ 정도의 단열벽이고, 스티로폼, 혹은 발포 단열재(경질 우레탄 폼), 진공 단열재 등으로 만들어져 있다.

기본적으로 냉장, 냉동 등의 저장 온도대가 다른 방의 구획에는 단열 칸막이를 설치하고 있다. 또한, 상자체(20) 내에는 상부로부터 냉장실(2), 제빙실(3a) 및 상단 냉동실(3b), 하단 냉동실(4), 야채실(5)의 저장실을 각각 구획 형성하고 있지만, 각 저장실의 배치에 대해서는 특별히 이에 한정하는 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 분할수 등, 특별히 한정하는 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)와 내부 상자(22) 사이의 공간에 진공 단열재(50)를 배치하고, 진공 단열재(50) 이외의 공간에는 경질 우레탄 폼 등의 발포 단열재(23)가 충전되어 있다.

또한, 냉장고의 각 저장실을 소정의 온도로 냉각하기 위해 제빙실(3a), 상단 냉동실(3b), 하단 냉동실(4)의 배면측에는 냉각기(28)가 구비되어 있다. 이 냉각기(28)와 압축기(30)와 응축기(30a), 도시하지 않은 모세관 튜브를 접속하여, 냉동 사이클을 구성하고 있다. 냉각기(28)의 상방에는 이 냉각기(28)에서 냉각된 냉기를 냉장고 내에 순환하여 소정의 저온 온도를 유지하는 송풍기(27)가 배치되어 있다.

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 거의 동일한 높이가 되도록 배치하고 있다. 특별히 한정하는 것은 아니지만, 커버(42)의 높이가 외부 상자의 천장면보다도 돌출되는 경우에는 10㎜ 이내의 범위로 하는 것이 바람직하다. 이에 수반하여, 오목부(40)는 단열재(23)측에 전기 부품(41)을 수납하는 공간만큼 오목한 상태로 배치되기 때문에, 단열 두께를 확보하기 위해 필연적으로 내용적이 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) 중에 진공 단열재(50a)를 배치하여 단열 성능을 확보, 강화하고 있다. 본 실시예에서는, 진공 단열재(50a)를 상술한 고내등(45)의 케이스(45a)와 전기 부품(41)에 걸치도록 대략 Z 형상으로 성형한 1매의 진공 단열재(50a)로 하고 있다. 또한, 상기 커버(42)는 내열성을 고려하여 강판제로 하고 있다.

또한, 상자체(20)의 배면 하부에 배치된 압축기(30)나 응축기(31)는 발열이 큰 부품이기 때문에, 고 내로의 열침입을 방지하기 위해, 내부 상자(22)측으로의 투영면에 진공 단열재(50d)를 배치하고 있다.

여기서, 진공 단열재(50)에 대해, 도 3을 사용하여 그 구성을 설명한다. 진공 단열재(50)는, 코어재(51)와, 코어재(51) 내에 배치한 흡착제(54)와, 코어재(51)를 압축 상태로 유지하기 위한 내포재(52)와, 내포재(52)로 압축 상태로 유지한 코어재(51)를 피복하는 가스 배리어층을 갖는 외피재(53)로 구성되어 있다.

외피재(53)는 진공 단열재(50)의 양면에 배치되고, 동일한 크기의 라미네이트 필름의 능선으로부터 일정한 폭의 부분을 열용착에 의해 접합한 주머니 형상으로 구성되어 있다.

또한, 본 실시예에 있어서, 코어재(51)에 대해서는 바인더 등으로 접착이나 결착하고 있지 않은 섬유 집합체의 적층체로서 평균 섬유 직경 4㎛의 글래스 울을 사용했다. 코어재(51)에 대해서는, 무기계 섬유 재료의 적층체를 사용함으로써 아웃 가스가 적어지기 때문에, 단열 성능적으로 유리하지만, 특별히 이에 한정하는 것은 아니고, 예를 들어 세라믹 섬유나 암면, 글래스 울 이외의 유리 섬유 등의 섬유 집합체 등이어도 된다. 본 실시예에 있어서는 섬유 집합체를 사용하고 있지만, 유기계 수지 섬유 재료로 하는 것도 가능하다. 유기계 수지 섬유의 경우, 내열 온도 등을 클리어하고 있으면 특별히 사용 시에는 제약되는 것은 아니다. 구체적으로는, 폴리스티렌이나 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 등을 멜트 블로운법이나 스판 본드법 등으로 1 내지 30㎛ 정도의 섬유 직경으로 되도록 섬유화하는 것이 일반적이지만, 섬유화할 수 있는 유기계 수지나 섬유화 방법이면 특별히 상관없다.

내포재(52)에는 저밀도 폴리에틸렌으로 이루어지는 필름을 사용하고 있지만, 코어재를 덮고 열용착 가능하면 폴리프로필렌이나 폴리에스테르 등도 사용 가능하고, 특별히 한정하는 것은 아니다.

외피재(53)의 라미네이트 구성에 대해서는 가스 배리어성을 갖고, 열용착 가능하면 특별히 한정하는 것은 아니지만, 본 실시 형태에 있어서는, 표면 보호층, 제1 가스 배리어층, 제2 가스 배리어층, 열용착층의 4층 구성으로 이루어지는 라미네이트 필름으로 하고, 표면층은 보호재의 역할을 갖는 수지 필름으로 하고, 제1 가스 배리어층은 수지 필름에 금속 증착층을 형성하고, 제2 가스 배리어층은 산소 배리어성이 높은 수지 필름에 금속 증착층을 형성하고, 제1 가스 배리어층과 제2 가스 배리어층은 금속 증착층끼리가 마주 보도록 접합하고 있다.

열용착층에 대해서는 표면층과 마찬가지로 흡습성이 낮은 필름을 사용했다. 구체적으로는, 표면층을 2축 연신 타입의 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 각 필름, 제1 가스 배리어층을 알루미늄 증착된 2축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 제2 가스 배리어층을 알루미늄 증착된 2축 연신 에틸렌비닐알코올 공중합체 수지 필름 또는 알루미늄 증착된 2축 연신 폴리비닐알코올 수지 필름, 혹은 알루미늄박으로 하고, 열용착층을 미연신 타입의 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 각 필름으로 했다.

이 4층 구성의 라미네이트 필름의 층 구성이나 재료에 대해서는 특별히 이들에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어 제1 가스 배리어층 및 제2 가스 배리어층으로서, 금속박, 혹은 수지계의 필름에 무기 층상 화합물, 폴리아크릴산 등의 수지계 가스 배리어 코트재, DLC(다이아몬드 라이크 카본) 등에 의한 가스 배리어막을 형성한 것이나, 열용착층에는 예를 들어 산소 배리어성이 높은 폴리부틸렌테레프탈레이트 필름 등을 사용해도 된다.

표면층에 대해서는, 제1 가스 배리어층의 보호재이지만, 진공 단열재의 제조 공정에 있어서의 진공 배기 효율을 좋게 하기 위해서도, 바람직하게는 흡습성이 낮은 수지를 배치하는 것이 좋다. 또한, 통상, 제2 가스 배리어층에 사용하는 금속박 이외의 수지계 필름은, 흡습함으로써 가스 배리어성이 현저하게 악화되어 버리기 때문에, 열용착층에 대해서도 흡습성이 낮은 수지를 배치함으로써, 가스 배리어성의 악화를 억제함과 동시에, 라미네이트 필름 전체의 흡습량을 억제하는 것이다. 이에 의해, 상술한 진공 단열재(50)의 진공 배기 공정에 있어서도, 외피재(53)가 반입하는 수분량을 작게 할 수 있게 때문에, 진공 배기 효율이 대폭으로 향상되고, 단열 성능의 고성능화에 연결된다. 또한, 각 필름의 라미네이트(접합)는, 2액 경화형 우레탄 접착제를 통해 드라이 라미네이트법에 의해 접합하는 것이 일반적이지만, 접착제의 종류나 접합 방법에는 특별히 이에 한정하는 것은 아니고, 웨트 라미네이트법, 서멀 라미네이트법 등 다른 방법에 의한 것이라도 전혀 상관없다.

흡착제(54)는, 알루미나와 실리카를 주성분으로 한 천연 혹은 합성의 제올라이트와, 상기 제올라이트를 고형화하기 위한 바인더를 갖는다.

(제1 실시예)

본 발명의 제1 실시 형태에 대해 도 3을 참조하면서 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시 형태의 진공 단열재(50)의 단면도이다. 진공 단열재(50)의 구성은, 코어재(51)를 형성하는 섬유 집합체의 글래스 울 섬유와, 코어재(51)의 표면에 배치된 흡착제(54)인 물리 흡착제와, 코어재(51)와 흡착제(54)를 둘러싸는 내포재(52)인 저밀도 폴리에틸렌과, 내포재(52)를 수납하는 외피재(53)로 구성되어 있다.

본 실시예에 있어서의 코어재(51)는, 섬유 집합체인 글래스 울을 단위 면적당 중량 1155g/m²로 하여 3층 포개어 사용하고, 치수는 세로 300㎜×가로 300㎜를 사용한다.

흡착제의 제작 방법의 일례로서는, 알루민산 칼슘 수용액에 실리카 졸을 넣어 교반하여 혼합한다. 혼합한 용액을, 110℃에서 5시간 건조한 것을 열수 세정한 것을 더욱 건조함으로써 얻고 있고, 본 실시예에 있어서는, 흡착제(54)를 과립화한 것을 사용하고 있다.

흡착제의 세공 직경에 대해서는 0.3㎚보다도 크게 함으로써, 수분이나 헬륨 등의 가스를 흡착할 수 있다. 단, 0.3㎚ 이하에서는 이산화탄소 등의 가스를 흡착할 수 없으므로, 0.3㎚보다도 크게 하는 것이 바람직하고, 0.5㎚ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 세공 직경이 흡착 물질에 대하여 큰 경우에는, 보다 많은 가스 종류를 흡착하는 것이 가능하지만, 세공 직경이 큰 경우에는 수분 등의 분자가 작은 가스는 빠지기 쉬워지는 경우가 있다. 세공 직경을 크게 하는 이유로서는, 코어재(51)로부터 발생하는 가스나, 외피재(53)를 라미네이트할 때에 사용하는 접착제로부터 발생하는 가스를 흡착하기 위해서이다.

그러나 코어재(51)는 바인더를 포함하지 않는 무기 섬유층이므로, 바인더로 용착한 코어재와 비교하면 발생하는 가스의 양은 극단적으로 적게 할 수 있다. 또한, 코어재(51)를 진공 포장 전에 건조함으로써 수분이나 가스의 반입량을 저감할 수 있고, 마찬가지로 외피재에 있어서도 건조 공정을 설치함으로써, 수분이나 가스의 반입량를 저감할 수 있다. 본 실시예에 있어서는 코어재(51)를 200℃에서 30분 건조하고, 외피재(53)를 100℃에서 2시간 건조하고 있다. 이에 의해, 바인더나 외피재로부터 발생하는 가스를 적게 할 수 있고, 세공 직경을 최소한의 크기로 함으로써, 수분 등의 분자가 작은 가스가 빠지기 쉬워지는 것을 억제할 수 있다.

또한, 코어재(51)에 사용하는 무기 섬유와는 다른 경우에 있어서는, 세공 직경을 바꾸는 것이 바람직하다. 예를 들어, 섬유 집합체에 수지의 섬유를 사용하는 경우에 있어서는, 수지 섬유로부터는 가스가 발생할 우려가 있다. 수지 섬유로서는, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등이 있다. 그로 인해, 수지 섬유로부터 발생하는 가스를 흡착하기 위해, 제올라이트의 세공 직경을 크게 하는 것이 필요하다. 세공 직경을 크게 함으로써 보다 다종의 가스를 흡착하는 것이 가능해지고, 진공 단열재로 했을 때의 진공도 열화를 억제할 수 있다. 한편, 섬유 집합체에 바인더를 함유시킨 경우에 있어서도, 제올라이트의 세공 직경을 변경하는 것이 필요해진다. 예를 들어, 바인더로서 붕산을 사용한 경우에 있어서는, 바인더인 붕산이 수분을 흡습하기 쉬우므로, 진공 단열재(50)로 했을 때에 수분이 잔존하는 양이 많아진다. 그로 인해, 흡착제의 세공 직경을 수분을 흡습할 수 있는 0.3㎚에 근접함으로써, 가스 성분을 흡습하기 어려워지지만, 보다 많은 수분을 흡습할 수 있게 된다. 또한, 바인더 성분으로서 페놀을 사용한 경우에 있어서는 가스 성분도 발생하므로, 흡착제(54)의 세공 직경은 1.0㎚에 근접하는 것이 바람직하다.

또한, 흡착제와 수분이나 가스를 결부시키기 위해, 양이온으로서 칼슘 이온을 사용하고 있다. 세공 직경을 0.5㎚로 하고, 산화 칼슘을 주성분으로 한 바인더로 성형하고, 흡착제의 산화 칼슘의 중량비를 16.6wt％로 했다.

종래, 고형화로서, 과립화나 펠릿 형상으로 성형 혹은, 제올라이트를 압축하여 성형한 태블릿 형상이나 시트 형상으로 성형하는 것이 일반적이고, 고형화하기 위해 흡착제의 바인더로서는 20％ 전후의 원료 분말을 사용하고 있었다. 여기서, 흡착제의 기초로 되는 원료의 분말은, 분말인 채로 사용함으로써, 양호한 성능을 얻을 수 있지만, 흡착제가 분말이기 때문에 표면적이 커진다. 그러면, 외기와의 접촉면적이 많아져, 흡습이 빨라 진공 단열재 제조 시에 흡습해 버린다. 또한, 진공 단열재의 제조 시나 진공 포장하는 진공 팩 시에 분말이 날려 버리는 등, 취급이 곤란하다. 그로 인해, 흡착제의 고형화가 필요해진다. 그러나 바인더로서 20％를 사용한 경우, 고형화한 흡착제의 80％로만 가스를 흡착할 수 밖에 없다. 따라서, 바인더의 20％에 가스 흡착 물질로서 산화 칼슘을 넣음으로써, 종래의 흡착제보다도 흡착 능력을 향상시키고 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 세공 직경이 0.5㎚, 산화 칼슘(CaO)이 16.6wt％인 흡착제를 진공 단열재에 5g 투입했을 때의 열전도율을 측정한 바, 초기가 1.8㎽/m·K라고 하는 결과였다. 또한, 70℃의 환경에 방치하여 가속 시험을 행한 바, 7일 경과 후의 열전도율은 2.3㎽/m·K, 14일 후의 열전도율은 2.7㎽/m·K였다.

(제2 실시예)

도 4에 나타내는 바와 같이, 세공 직경이 0.8㎚, 산화 칼슘(CaO)이 10.4wt％인 흡착제를 진공 단열재에 5g 투입했을 때의 열전도율을 측정한 바, 초기가 1.9㎽/m·K라고 하는 결과였다. 또한, 70℃의 환경에 방치하여 가속 시험을 행한 바, 7일 경과 후의 열전도율은 2.7㎽/m·K, 14일 경과 후의 열전도율은 3.0㎽/m·K였다.

(제3 실시예)

도 5는 냉장고(1)에 측면 배치되는 진공 단열재(50)를, 측면으로부터 본 도면이다. 이 진공 단열재(50)의 흡착제(54)를 배치하는 방법으로서, 도 3에 도시하는 바와 같이, 코어재(51)와 코어재(51) 사이이며, 흡착제(54)를 진공 단열재(50)의 상부의 냉장실 측면에 배치하고 있다.

여기서, 흡착제(54)가 배치되어 있는 장소에는, 통상의 유리 섬유 이외에 흡착제(54)가 있음으로써, 열의 전달이 좋아져 진공 단열재(50)의 열전도율이 높아져 버린다. 따라서, 냉장고(1)에 있어서의 실외와의 온도차가 가장 큰 상단 냉동실(3b)과 하단 냉동실(4)의 측면의 단열은 중요해지게 된다. 상단 냉동실(3b)과 하단 냉동실(4)의 단열 부분에 흡착제(54)가 배치된 경우에는, 진공 단열재(50)의 단열 성능이 높아져 버리므로, 실외와의 열이동이 쉬워지고, 보다 상단 냉동실(3b)과 하단 냉동실(4)의 온도가 오르기 쉬워져 냉장고(1)의 냉각 효율이 나빠져 버린다.

그로 인해, 흡착제(54)를 배치하는 위치는 실외와의 온도차가 적은 야채실(5)의 단열측에 배치하는 것이 바람직하다. 단, 야채실(5)의 배면에는 압축기(30)가 있으므로, 진공 단열재(50)의 형상은 절결부를 형성한 오각형의 형상으로 되어 있다. 그로 인해, 야채실(5)의 측면에 흡착제(54)를 배치할 수 있는 면적이 적게 되어 있으므로, 흡착제(54)를 적은 면적에 배치하면 진공 단열재(50)의 표면에 흡착제(54)의 볼록 형상이 나와 버린다.

따라서, 야채실(5) 다음으로 실외와의 온도차가 적은 냉장실(2)의 측면에 배치하는 것이 바람직하다. 냉장실(2)의 측면으로 함으로써 흡착제(54)를 배치하는 면적이 커 표면에 볼록 형상이 나오는 것을 적게 할 수 있다.

또한, 흡착제(54)를 진공 단열재(30)의 코어재(51)와 코어재(51) 사이에 배치하는 제조 방법의 일례로서, 도 6을 도시한다. 이 예에 있어서는, 제올라이트를 입상으로 한 흡착제(54)를, 흡착제 투입 호스(60)에 흡착제(54)를 투입할 수 있는 구멍부(61)를 형성하여 투입하는 방법이다. 이것은, 호스의 선단으로 갈수록 구멍부(61)의 구멍수, 구멍 직경을 크게 함으로써, 한번에 흡착제(54)를 코어재(51)에 배치할 수 있다.

또한, 다른 배치 수단으로서, 도 7에 도시하는 바와 같은 흡착제 투입 호스(60)의 선단에 분산 수단(62)을 설치하는 것도 가능하다. 이에 의해, 통상의 투입 수단인 호스의 선단으로부터 투입하는 방법이나, 스푼으로 계량하여 투입하는 방법에서는, 투입했을 때에 흡착제(54)가 산 형상으로 되어 겹치는 것을 방지할 수 있다. 또한, 산 형상으로 된 흡착제(54)를 그대로 진공 단열재(50)로 한 경우에는 볼록 형상으로 되어 버리지만, 흡착제(54)를 분산시키는 공정으로서, 도 6이나 도 7의 제조 방법을 사용함으로써 흡착제(54)를 투입 후에 분산하는 공정을 생략할 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서는 과립화한 제올라이트를 사용하고 있지만, 펠릿 형상으로 할 수도 있다. 입자 형상의 크기로서는, 보다 작은 쪽이 흡착할 수 있는 표면적이 커지므로, 작은 쪽이 바람직하다. 또한, 입자 형상이 크면 코어재(51)와 코어재(51) 사이에 배치해도 표면에 흡착제(54)의 볼록 형상이 나와 버릴 우려가 있다. 그 때문에 제올라이트의 입자 형상은 제올라이트를 배치하는 진공 단열재(50)로 했을 때의 코어재(51)의 두께의 절반 이하로 하는 것이 바람직하다. 이것은, 코어재(51)의 두께 방향의 중간에 배치했을 때에 코어재(51)가 흡착제(54)의 크기를 전부 흡수할 수 없게 되어, 표면에 볼록 형상이 나오는 것을 방지하기 위해서이다.

또한, 코어재(51)가 바인더를 포함하지 않음으로써, 흡착제(54)가 코어재(51)의 유리 섬유 사이에 들어갈 수 있기 때문에, 보다 표면으로의 영향을 적게 할 수 있다. 본 실시예에 있어서는, 진공 단열재(50)의 두께가 15㎜에 대하여, 흡착제(54)를 과립화한 직경이 2.5㎜ 이하의 것을 사용하고 있다. 이들에 의해, 냉장고(1)의 단열 영향이 적은 곳에, 표면 요철이 적고 부착면과의 간극을 억제할 수 있는 진공 단열재를 제작, 배치할 수 있고, 냉장고(1)의 상자체로서의 단열 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 진공 단열재(50)에 있어서는, 굽힘이나 홈 가공을 행하는 것도 있으므로, 상기 제조 방법으로 함으로써, 굽힘이나 홈부를 피해 배치하는 것이 가능하다. 굽힘이나 홈부에 흡착제(54)가 배치된 경우, 가공 시에 흡착제(54)가 외면으로 압출되어 외피재(53)가 갈라져 버리는 경우가 있다. 또한, 흡착제(54)가 배치된 장소에 굽힘이나 홈 가공을 행함으로써, 흡착제(54)가 눌려 파괴되어 버려 성능이 저하되어 버릴 우려가 있는 것이나, 코어재(51)에 사용하고 있는 섬유도 부서짐으로써 섬유가 짧아져 열전도를 하는 요인으로 되어 진공 단열재(50)로서의 성능이 저하되어 버린다.

또한, 본 실시예에는 냉장고(1)에 사용했을 때의 진공 단열재(50)에 배치되는 흡착제(54)의 위치를 실외와의 온도차가 적은 곳에 배치하는 것으로 하고 있지만, 냉장고 이외에 사용되는 진공 단열재(50)에 있어서도 마찬가지로 적용할 수 있다. 예를 들어, 급탕기의 급탕 탱크에 진공 단열재를 부착하여 사용하는 경우에 있어서도, 실외와의 온도차가 적은 장소에 흡착제(54)를 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 급탕 탱크의 경우에 있어서는, 통상, 탱크의 바닥으로부터 온수를 사용하기 때문에, 탱크 상부에는 온수가 가득 채워진 상태 이외에는 온수가 없는 상태로 된다. 그로 인해, 부착하는 진공 단열재(50)의 흡착제(54)를 탱크 상부의 위치에 배치하는 것이 바람직하다.

이러한 예 외에도, 차량, 건축 건재, 자동차, 의료용 기기 등에 사용되는 진공 단열재(50)에도 실외와의 온도차가 가장 높은 개소 이외에 설치함으로써, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 특히, 열교환부를 포함하여 단열성이 필요한 기기 전반에 유효하다. 냉장고 등에는, 가정용이나 업무용의 냉장 냉동고, 자동 판매기, 상품 진열장, 보냉고, 쿨러박스 등이 포함되고, 흡착제의 배치를 실외와의 온도차가 작은 장소에 배치하는 등의 최적화함으로써 단열 영향을 억제할 수 있다.

(제4 실시예)

본 실시예에 있어서는, 냉장고(1)의 단열 부분에 진공 단열재(50)를 부착하여 사용하고 있다. 그로 인해, 냉장고 측면의 단열재 부분에는, 압축기(30)로부터의 열교환을 행한 냉매 배관이 배치되고, 고온(40 내지 50℃)의 냉매가 통과하는 구조로 되어 있다. 그로 인해, 냉장고 측면의 단열재 부분은, 냉장고 내부는 차가워지고 있지만, 단열 외측은 뜨거워져, 외측에 부착하고 있는 진공 단열재(50)도 마찬가지로 가열되게 된다. 진공 단열재(50)가 가열됨으로써, 코어재(51)의 내부나 외피재(53)로부터 가스가 발생하는 경우가 있으므로, 실제로 배치되는 온도 환경에 의해 흡착제(54)를 변경하는 것이 바람직하다. 이것은, 온도가 높을수록 코어재(51)의 내부나 외피재(53)로부터 발생하는 가스가 다종류로 되기 때문에, 흡착제(54)의 세공 직경을 크게 하는 것이 바람직하고, 0.8 내지 1.0㎚로 함으로써 보다 다종류의 가스를 흡착할 수 있고, 보다 바람직하게는 세공 직경을 1.0㎚로 함으로써 가스를 흡착할 수 있다.

(제1 비교예)

세공 직경이 1.0㎚이며, 알루미늄과 철을 주성분으로 한 바인더로 성형하여 산화 칼슘(CaO)을 0.9Wt％로 한 흡착제를, 진공 단열재에 5g 투입했을 때의 열전도율을 측정한 바, 초기가 1.9㎽/m·K라고 하는 결과였다. 또한, 70℃의 환경에 방치하여 가속 시험을 행한 바, 7일 경과 후의 열전도율은 2.9㎽/m·K, 14일 경과 후의 열전도율은 3.4㎽/m·K였다.

이상에 의해, 섬유 집합체의 코어재와, 가스를 흡착하는 흡착제와, 코어재를 수납하는 외피재를 구비한 진공 단열재에 있어서, 상기 흡착제는, 알루미나와 실리카를 주성분으로 한 천연 혹은 합성의 제올라이트와, 상기 제올라이트를 고형화하기 위한 바인더를 갖고, 상기 바인더는 산화 칼슘을 포함하고, 상기 산화 칼슘의 함유량은 10.4 내지 16.6wt％로 한다.

이에 의해, 흡착제의 바인더에 산화 칼슘을 함유함으로써, 흡착제의 바인더가 가스를 흡착할 수 있다. 또한, 흡착제의 흡습량을 향상시킬 수 있고, 복수의 흡착제를 사용하는 일 없이, 흡착제의 흡착 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 산화 칼슘이 수분을 흡습함으로써, 진공 단열재의 진공하에서도 흡착제의 흡착 성능을 유지할 수 있다.

또한, 일반적인 천연 제올라이트로 되는, 채굴된 상태의 광물에는 1 내지 5％의 산화 칼슘이 함유되어 있고, 세공 직경은 0.5 내지 0.8㎚ 정도이다. 상기 제올라이트를 사용함으로써 진공 단열재의 열전도율을 저감할 수 있다. 그러나 천연 제올라이트는 불순물이 많으므로, 합성 제올라이트로 함으로써, 불순물을 저감하여 입자나 구조를 균일하게 할 수 있다. 이 흡착제의 바인더에 산화 칼슘을 포함하고, 세공 직경을 0.3 내지 1. 0㎚ 정도로 함으로써, 진공 단열재의 초기 열전도율을 낮게 할 수 있다. 또한, 고온 조건하에 방치한 경우에 있어서도 열전도율의 악화를 억제할 수 있으므로, 보다 단열 성능이 높고, 성능 열화가 적은 진공 단열재를 제공할 수 있다.

1 : 냉장고
2 : 냉장실
3a : 제빙실
3b : 상단 냉동실
4 : 하단 냉동실
5 : 야채실
20 : 상자체
21 : 외부 상자
22 : 내부 상자
50 : 진공 단열재
51 : 코어재
52 : 내포재
53 : 외피재
54 : 흡착제

Claims

섬유 집합체의 코어재와, 가스를 흡착하는 흡착제와, 코어재를 수납하는 외피재를 구비한 진공 단열재에 있어서, 상기 흡착제는, 알루미나와 실리카를 주성분으로 한 천연 혹은 합성의 제올라이트와, 상기 제올라이트를 고형화하기 위한 바인더를 갖고, 상기 바인더는 산화 칼슘을 포함하고, 상기 산화 칼슘의 함유량은 10.4 내지 16.6wt％인 것을 특징으로 하는, 진공 단열재.
제1항에 있어서, 고형화된 상기 제올라이트는, 과립상이나 펠릿 형상이나 태블릿 형상, 혹은 시트 형상으로 성형되는 것을 특징으로 한, 진공 단열재.
제1항에 있어서, 상기 흡착제의 세공 직경이 0.3 내지 1.0㎚인 것을 특징으로 한, 진공 단열재.
외부 상자와, 내부 상자와, 상기 외부 상자와 상기 내부 상자 사이에 설치된 진공 단열재를 구비한 냉장고에 있어서,
상기 진공 단열재는, 섬유 집합체의 코어재와, 가스를 흡착하는 흡착제와, 코어재를 수납하는 외피재를 구비하고, 상기 흡착제는, 알루미나와 실리카를 주성분으로 한 천연 혹은 합성의 제올라이트와, 상기 제올라이트를 과립화하기 위한 바인더를 갖고, 상기 바인더는 산화 칼슘을 포함하고, 상기 산화 칼슘의 함유량은 10.4 내지 16.6wt％인 것을 특징으로 하는, 냉장고.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나에 기재된 진공 단열재를 배치한 기기에 있어서, 실외와의 온도차가 가장 높은 위치 이외에, 상기 흡착제를 배치한, 기기.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나에 기재된 진공 단열재를 배치한 기기에 있어서, 굽힘이나 홈부 이외에, 상기 흡착제를 배치한, 기기.