KR20160061249A - 진공단열패널 및 진공단열패널을 사용한 냉장고 - Google Patents

Abstract

본 발명은 장기간에 걸쳐 단열성능을 유지할 수 있는 진공단열패널 및 이를 사용한 냉장고를 제공한다.
본 발명은 봉지형상을 이루고 있고 내부가 감압되어 있는 외부포장재(54)와, 외부포장재(54)에 수용되고 단열성을 갖는 심재(52)를 구비하며, 심재(52)는 히드록실기를 부여하는 처리가 실시되어 있다.

Description

진공단열패널 및 진공단열패널을 사용한 냉장고{VACUUM ISOLATION PANNEL AND REFRIGERATOR USING THE SAME}

본 실시형태는 진공단열패널, 및 상기 진공단열패널을 사용한 냉장고에 관한 것이다.

종래부터 냉장고는 외부상자와 내부상자 사이에 발포단열재를 충전한 단열상자체에 의해 구성되고, 그 단열상자체의 내부에 저장실을 형성하고 있다. 냉장고에서는, 한층 더 단열성능을 향상시켜 소비전력량을 감소시키거나, 또는 단열상자체의 벽두께를 얇게 하여 고내 용적률을 향상시키기 위해, 외부상자와 내부상자의 사이에 충전하는 발포단열재의 일부를 바꾸어 진공단열패널이 설치되어 있다.

이러한 종류의 진공단열패널은 예를 들어 특허문헌 1에 도시한 바와 같이, 심재와 외부 포장재를 구비하고 있다. 심재는 가는 유리 섬유의 솜 형상물인 글래스울 등으로 형성되고, 외부 포장재는 알루미늄박 등을 갖는 라미네이터 필름의 봉지 등으로 형성되어 있다. 이 진공단열패널은 심재를 외부포장재에 수용하고, 외부 포장재 내를 감압하고 개구를 폐쇄하여, 외부 포장재 내를 감압 상태로 유지하여 구성되어 있다.

진공단열패널은 패널제조시나 캐비넷으로의 조립시에 봉지체의 외부포장재가 손상되면, 외부의 공기가 외부 포장재의 내부에 들어가서, 단열성능이 현저하게 악화된다. 특히, 외부 포장재의 손상에 의해 미세한 구멍이 생기면, 그 구멍이 수 ㎛를 하회하는 정도의 미세한 구멍이어도, 외부의 공기나 수분이 외부 포장재의 내부로 들어간다. 외부포장재에 발생한 구멍의 크기에도 따르지만, 예를 들어 수십일 내지 수년 정도의 긴 시간에 걸쳐 서서히 진공단열패널의 단열성능이 악화되는 슬로우 리크(slow leak)가 발생하고, 최종적으로는 외부포장재의 내부가 대기압이 되어 단열성능이 현저하게 악화된다. 그 때문에, 진공단열패널의 제조시에는 충분한 단열성능이 확인되어도, 그 후 상기와 같은 슬로우 리크에 의해 서서히 단열성능이 악화되는 경우가 있고, 장기간에 걸친 단열성능의 신뢰성 확보가 어렵다는 문제가 있다.

이에 대하여, 산화칼슘(CaO) 등과 같은 외부포장재의 내부에 들어간 물을 흡착하는 흡착재를 심재에 혼합하는 것도 생각되지만, 비용이 증대되고 또한 흡착재의 사용량에 한계가 있다.

일본 공개특허공보 제2005-106094호

그래서, 장기간에 걸쳐 단열성능을 유지할 수 있는 진공단열패널을 사용한 냉장고를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 실시형태에 관한 진공단열패널은, 봉지 형상을 이루고 있고 내부가 감압되는 외부포장재와, 상기 외부포장재에 수용되어 단열성을 갖는 심재를 구비하고, 상기 심재는 히드록실기를 부여하는 처리가 실시되어 있는 것이다.

또한, 다른 실시형태에 관한 냉장고는 외부상자와 내부상자 사이에 진공단열패널이 설치된 단열상자체를 구비한 냉장고에 있어서, 상기 진공단열패널이 봉지 형상을 이루고 있고 내부가 감압되는 외부포장재와, 상기 외부포장재에 수용되고 단열성을 갖는 심재를 구비하며, 상기 심재는 히드록실기를 부여하는 처리가 실시되어 있는 것이다.

도 1은 제1 실시형태에 관한 냉장고의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 냉장고에 사용되는 진공단열패널의 주요부 확대 단면도이다.
도 3은 실시예 및 비교예의 진공단열패널의 열전도율의 시간변화를 도시한 그래프이다.

이하, 도면에 기초하여 본 발명의 일 실시형태에 대해서 설명한다.

본 실시형태의 냉장고(10)는 도 1에 도시한 바와 같이, 강판으로 이루어진 외부상자(12)와, 외부상자(12)의 내부에 수납되고 저장공간을 형성하는 내부상자(14)와의 사이에 단열공간을 설치한 냉장고(10)의 외각을 이루는 캐비넷(18)을 구비하고, 상기 캐비넷(18)에 도시하지 않은 냉동사이클 등을 조립하여 구성되어 있다.

단열공간을 형성하는 외부상자(12)나 내부상자(14)의 단열 공간 측에는, 진공단열패널(50)이, 접히지 않고 외부상자(12)나 내부상자(14)를 따라서 거의 평면형상이 되도록 핫멜트 등의 접착제에 의해 접합되어 있다. 또한, 여기에서 말하는 핫멜트에는 열가소성 수지만을 사용하는 접착제뿐만 아니라, 열가소성 수지에 열경화성 수지를 혼합하여 사용하는 접착제도 포함된다. 또한, 캐비넷(18)은 단열공간에서 진공 단열패널(50) 이외의 곳에 간극이 생기는 경우가 있다. 이 간극에는 필요에 따라서 우레탄폼 등으로 이루어진 발포단열재(20)나, 냉동 사이클의 일부를 구성하는 방열 파이프 등의 냉매 파이프가 설치되고, 외부상자(12) 및 내부상자(14)가 일체화된다. 특히, 방열 파이프 등의 냉매 파이프의 일부는 진공단열패널(50)의 외부상자(12)측에 오목홈을 형성하고, 그 오목홈에 냉매 파이프를 수납함으로써 배치한다. 그 때문에, 냉장고(10)의 배면이나 측면에 배치한 진공단열패널(50)에 있어서는, 냉매 파이프와 진공단열패널(50)이 접촉되는 구성이 된다.

캐비넷(11)의 내부에 설치된 저장공간은, 단열 칸막이벽(22)에 의해 상방의 냉장공간과 하방의 냉동공간으로 구획되어 있다. 냉장공간은 또한 칸막이벽(24)에 의해 상하로 구획되고, 상부 공간에 복수단의 얹음선반을 설치한 냉장실(26)이 설치되며, 하부 공간에 서랍식 수납용기를 배치하는 야채실(28)이 설치되어 있다. 냉장공간에는 비교적 소용적의 자동제빙기를 구비한 제빙실(30)과 소형 냉동실(32)을 좌우에 나란히 설치하고, 그 하방에는 냉동실(34)이 설치되어 있다.

도 2에 진공단열패널(50)의 단부의 단면을 도시하지만, 진공단열패널(50)은 부착되는 벽부의 형상에 맞추어 성형된 직사각형 판형상의 심재(52)와, 심재(52)를 수용하는 외부포장재(54)를 구비한다. 또한, 진공단열패널의 형상은 직사각형 판형상에 한정되지 않고, 직사각형의 각(角)부를 모따기(chamfering)한 다각형상이나, 부위에 따라서 두께가 다른 단차 형상 등 자유로운 형상의 패널이 사용 가능하다.

심재(52)는 단열성이 높은 재료로 이루어진 적층재(52a)를, 예를 들어 폴리에틸렌 등의 합성수지필름으로 이루어진 내부봉지(52b)에 수납한 후, 직사각형 판형상으로 압축 경화되어 성형된 것이다. 이 예에서는 적층재(52a)는 글래스울이나 실리카 알루미나 등의 무기 섬유를 시트 형상으로 성형한 무기 섬유 시트(52a1)를 복수매 적층하여 이루어진다.

또한, 내부봉지(52b)를 사용하지 않고 심재(52)를 구성해도 좋다. 즉, 적층재(52a)를 내부봉지(52b)에 수납하지 않고, 직접 외부포장재(54)의 내부에 수납해도 좋다. 이 외부 포장재(54)에 적층재(52a)를 수납한 상태에서 내부를 감압하여 진공상태로 함으로써, 적층재 진공단열패널(50)을 구성한다.

무기섬유시트(52a1)에는, 버너 등으로부터 분사한 불꽃을 무기섬유시트(52a1)의 표면에 분사하여 히드록실기를 부여하는 화염처리가 실시되어 있다. 또한, 적층재(52a)를 구성하는 무기섬유시트(52a1)에 히드록실기를 부여하는 처리로 하고, 상기의 화염처리 이외에도 예를 들어 플라즈마 처리, 코로나 처리, 또는 수산화나트륨 수용액의 함침처리이어도 좋다.

또한, 적층재(52a)는 이를 구성하는 모든 무기섬유시트(52a1)에 상기와 같은 히드록실기를 부여하는 처리를 실시해도 좋고, 또한 히드록실기를 부여하는 처리를 실시한 무기섬유시트(52a1)와 히드록실기를 부여하는 처리를 실시하기 전의 무기섬유시트(52a1)를 혼합하여 적층해도 좋다. 히드록실기를 부여하는 처리를 실시한 무기섬유시트(52a1)와 히드록실기를 부여하는 처리를 실시하기 전의 무기섬유시트(52a1)를 혼합함으로써, 장기간에 걸쳐 높은 단열성능을 확보할 수 있는 진공단열패널을 저렴한 비용으로 제조할 수 있다.

외부포장재(54)는 외측으로부터 내측을 향하여 표면보호층(54a)과 가스배리어층(54b)과 열용착층(54c)이 적층된 3층 구조의 적층필름을 구비한다. 표면보호층(54a)은 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 비교적 열에 강한 합성수지로 구성되어 있다. 가스배리어층(54b)은 금속증착물(예를 들어 알루미늄을 수지 필름상에 증착한 알루미늄 증착물), 또는 금속박(예를 들어 알루미늄박)으로 형성되어 있다. 열용착층(54c)은 예를 들어 고밀도 폴리에틸렌 등의 열용착성을 갖는 합성수지로 구성되어 있다.

외부포장재(54)는 2매의 적층필름의 열용착층(54c)을 마주보도록 서로 겹치고, 주위부를 가압 및 가열하여, 2매의 적층필름이 열용착되어 밀봉됨으로써, 개구부를 갖는 봉지 형상으로 형성되어 있다. 외부포장재(54)는 개구부로부터 심재(52)를 내부에 수용한 후, 내부가 진공 배기되어 감압된 상태에서 외부포장재(54)의 개구부가 열용착에 의해 밀폐되어 있다.

외부포장재(54)의 둘레가장자리부는 2매의 적층 필름을 열용착하므로, 심재(52)로부터 주위에 불거져 있고, 이 불거진 부분이 심재(52)의 가장자리부에서 접혀져, 한쪽의 적층 필름에 겹쳐진 되접기부(62)를 이루고 있다.

이상과 같은 본 실시형태의 냉장고(10)에서는, 외부포장재(54)에 수용된 심재(52)를 구성하는 무기 섬유 시트(52a1)에 대해서 히드록실기를 부여하는 처리가 실시되어 있으므로, 외부포장재(54)의 내부로 들어가는 외부의 수분을 무기섬유시트(52a1)가 흡착하여, 장기간에 걸쳐 높은 단열성능을 확보할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 시트 형상의 무기섬유시트(52a)의 표면에 히드록실기를 부여하는 처리를 실시하고, 이를 복수매 적층하여 심재(52)를 형성하고 있으므로, 심재(52)의 내부까지 균일하게 히드록실기를 부여할 수 있고, 외부포장재(54)의 내부로 들어가는 수분의 흡착능력을 대폭 향상시킬 수 있다.

또한, 심재(52)의 전체에 걸쳐서 히드록실기를 부여하는 처리를 실시하는 것이 바람직하지만, 심재(52)의 일부에만 히드록실기를 부여하는 처리를 실시해도 좋다. 즉, 예를 들어 화염처리에 의해 히드록실기를 부여하는 경우, 무기 적층 시트(52a)의 표면의 섬유에만 화염처리가 실시된 상태의 무기섬유시트(52a)를 적층하여 심재(52)를 구성해도 좋다.

이상, 본 발명의 실시형태를 설명했지만, 이들 실시형태는 예로서 제시한 것이고, 발명의 범위를 한정하려는 의도는 없다. 이들 실시형태는 그 밖의 여러가지 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서, 여러가지 생략, 치환, 변경을 실시할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함됨과 동일하게, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함되는 것이다.

[실시예]

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 및 비교예의 진공단열패널은 심재(52) 이외의 구성이 동일하고, 실시예는 외부포장재(54)에 수용하는 심재(52)로서, 화염처리를 실시한 히드록실기를 부여한 무기섬유시트(52a1)를 적층한 적층재(52a)를 사용하여 제작한 예이고, 비교예는 외부 포장재(54)에 수용되는 심재(52)로 하고, 히드록실기를 부여하는 처리를 실시하지 않은 무기섬유시트(52a1)를 적층한 적층재(52a)를 사용하여 제작한 예이다. 또한, 각 진공단열패널의 제작시의 열전도율(초기값)은 모두 2.5mW/mK였다.

실시예 및 비교예의 각 진공단열패널에 대해서, 단열성능의 내구성을 평가했다. 평가방법은 실시예 및 비교예의 2종류의 진공단열패널을 실온 50℃ 습도 80%의 분위기하에 방치하고, 7일간, 14일간, 21일간 및 28일간 방치한 경우의 각 진공단열패널의 열전도율을 측정했다.

결과는 도 3에 도시한 바와 같이, 히드록실기를 부여하는 처리를 실시하지 않은 비교예의 진공단열패널에서는, 열전도율이 2.5mW/mK에서 3.9mW/mK로 악화되었지만, 히드록실기를 부여하는 처리를 실시한 실시예의 진공단열패널에서는, 28일후에 3.0mW/mK가 되어 비교예에 비하여 단열성능을 유지할 수 있었다.

10: 냉장고 12: 외부상자
14: 내부상자 18: 캐비넷
20: 발포단열재 22: 단열 칸막이
50: 진공단열패널 52: 심재
52a: 적층재 52a1: 무기섬유시트
52b: 내부봉지 54: 외부포장재
54a: 표면 보호층 54b: 가스배리어층
54c: 용착층 62: 되접기부

Claims (6)

1. 봉지형상을 이루고 있고 내부가 감압되어 있는 외부포장재와, 상기 외부포장재에 수용되고 단열성을 갖는 심재를 구비하고, 상기 심재에는 히드록실기를 부여하는 처리가 실시되어 있는, 진공단열패널.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 처리가 화염처리인, 진공단열패널.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 처리가 코로나 처리 또는 플라즈마 처리인, 진공단열패널.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 처리가 수산화나트륨 수용액의 함침처리인, 진공단열패널.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 심재가 상기 처리를 실시한 심재와 상기 처리를 실시하기 전의 심재를 혼합하여 이루어진, 진공단열패널.
6. 외부상자와 내부상자의 사이에 진공단열패널이 설치된 단열상자체를 구비한 냉장고에 있어서,
   상기 진공단열패널은 봉지형상을 이루고 내부가 감압되어 있는 외부포장재와, 상기 외부포장재에 수용되고 단열성을 갖는 심재를 구비하며, 상기 심재에는 히드록실기를 부여하는 처리가 실시되어 있는, 냉장고.

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