KR20170117181A - 단열재, 코어재, 냉장고, 단열재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 실시형태의 단열재는 마이크로 오더 내지 나노 오더의 섬유 직경을 갖는 가는 직경 섬유재에 의해 구성되는 코어재와, 상기 코어재의 강도를 보강하는 보강 수단을 구비한다.

Description

단열재, 코어재, 냉장고, 단열재의 제조방법

본 발명의 실시형태는 단열재, 단열재를 구성하는 코어재, 단열재를 구비하는 냉장고, 단열재의 제조방법에 관한 것이다.

종래부터 단열 기능을 갖는 코어재를 외부 포장재 내에 수용함으로써 구성되는 단열재가 생각되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 최근에는, 이러한 종류의 단열재의 코어재를, 섬유재에 의해 구성하는 것이 생각되고 있다. 그리고, 코어재를 구성하는 섬유재의 섬유 직경을 작게 함으로써, 섬유재끼리 접촉되는 접촉면적이 감소되어, 단열성능의 향상을 도모할 수 있다. 그 때문에, 코어재를 구성하는 섬유재의 섬유 직경을 작게 하는 시도가 이루어지고 있다. 그러나, 코어재를 구성하는 섬유재의 섬유 직경을 작게 하면, 섬유재 자체의 강도가 부족하고, 더 나아가 코어재의 강도가 부족하다. 그 때문에, 예를 들어 코어재가 수용된 외부 포장재 내를 감압할 때 섬유재가 압축되고, 단열재의 두께가 저하됨과 동시에, 섬유재끼리의 접촉면적이 증가하여 단열성능이 저하된다.

또한, 이러한 종류의 단열재에 관한 기술 분야에서, 최근에는 섬유재에 의해 부직포를 형성하고, 다수의 부직포를 적층함으로써 단열재의 코어재를 구성하는 것이 생각되고 있다. 그러나, 다수의 부직포를 적층하는 작업은 수고가 든다. 또한 1매 1매의 부직포가 시트 형상인 점에서, 그 취급이 곤란하다. 그 때문에, 다수의 부직포를 적층함으로써 코어재를 구성하는 단열재에서는, 그 생산성의 향상이 요구된다. 또한, 시트 형상의 부직포는 강성이 부족하다. 그 때문에, 예를 들어 코어재를 외부 포장재 내에 수용하여 진공화함으로써 진공 단열재를 형성할 때에는 부직포가 압축되어 섬유끼리의 접촉면적이 증가하여, 단열성능의 저하를 초래한다.

또한, 종래의 단열재는 비교적 단단하여 자유로운 성형이 곤란한 코어재를 외부 포장재 내에 수용하는 것이다. 그 때문에, 평판형상의 단열재는 용이하게 얻을 수 있지만, 복잡한 형상, 예를 들어 3차원적인 형상을 갖는 단열재를 얻기는 곤란하다.

또한, 종래부터 단열재의 코어재를, 짧은 유리 섬유에 의해 구성하는 것이 생각되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 2에는 이러한 종류의 짧은 유리 섬유의 평균 섬유 직경을 3~5 ㎛로 하는 것이 개시되어 있다. 그러나, 평균 섬유 직경이 3~5 ㎛인 섬유에서는 다른 섬유끼리 접촉되는 접촉면적이 많아져 접촉 열저항, 즉 열 전달의 어려움이 작아진다. 그 때문에, 충분한 단열성능을 얻을 수 없다.

일본 공개특허공보 제2006-105286호 일본 공개특허공보 제2009-299764호

본 실시형태는 가는 섬유 직경의 섬유재에 의해 코어재를 구성하는 경우에도, 코어재의 강도 부족을 보완할 수 있고, 단열성능의 저하를 억제할 수 있는 단열재, 이 단열재를 구비하는 냉장고, 이 단열재의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 실시형태는 생산성의 향상을 도모할 수 있고, 또한 단열성능의 저하를 억제할 수 있는 단열재, 이 단열재를 구성하는 코어재, 이 단열재를 구비하는 냉장고, 이 단열재의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 실시형태는 전체의 형상을 자유롭게 설계할 수 있는 단열재, 이 단열재를 구비하는 냉장고, 전체의 형상을 자유롭게 설계할 수 있는 단열재의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 실시형태는 무기재료로 이루어진 섬유에 의해 구성되는 단열재에 관하여, 그 단열성능의 향상을 도모하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 실시형태는 단열재를 구성하는 코어재, 이 단열재를 구비하는 냉장고를 제공한다.

본 실시형태에 관한 단열재는 마이크로 오더 내지 나노 오더의 섬유 직경을 갖는 가는 직경 섬유재로 구성되는 코어재와, 상기 코어재의 강도를 보강하는 보강수단을 구비한다.

본 실시형태에 관한 단열재의 제조방법은 마이크로 오더 내지 나노미터의 섬유 직경을 갖는 가는 직경 섬유재에 의해 구성되는 코어재에, 상기 코어재의 강도를 보강하는 보강수단을 구비하는 공정을 포함한다.

또한, 본 실시형태에 관한 단열재는 띠 형상으로 연속되는 부직포를 연속된 상태로 권회함으로써 구성된 코어재를 구비한다. 상기 부직포는 수지섬유에 의해 구성되어 있다.

본 실시형태에 관한 단열재의 제조방법은 코어재를 구비하는 단열재를 제조하는 방법으로, 수지섬유에 의해 띠형상으로 연속되는 부직포를 형성하고, 이 부직포를, 연속된 상태로 권회함으로써 상기 코어재를 형성한다.

또한, 본 실시형태에 관한 단열재는 섬유에 의해 구성되는 코어재와, 상기 코어재를 구성하는 것으로, 상기 코어재의 형상을 유지하는 지지재를 구비한다. 상기 지지재는 상기 코어재의 단열면에 대응하는 단열면 대응부를 갖고, 또한 이 단열면 대응부 중 적어도 2개에서의 법선방향이 서로 교차하는 형상으로 되어 있다.

본 실시형태에 관한 단열재의 제조방법은 섬유에 의해 구성되는 코어재를 구비하는 단열재를 제조하는 방법으로, 상기 외부 포장재 내에 상기 코어재를 구성하는 지지재를 수용하는 지지재 수용공정을 포함한다. 상기 지지재는 상기 코어재의 형상을 유지하는 것으로, 상기 코어재의 단열면에 대응하는 단열면 대응부를 갖고, 또한 이 단열면 대응부 중 적어도 2개에서의 법선 방향이 서로 교차하는 형상으로 되어 있다.

또한, 본 실시형태에 관한 단열재는 무기재료로 이루어진 섬유에 의해 구성되는 코어재를 구비한다. 상기 섬유는 동일한 섬유끼리 접촉되는 부분을 적어도 1개소 갖는 긴 섬유이다. 상기 섬유의 평균 섬유 직경은 1 ㎛ 이하인 가는 섬유이다.

도 1은 제1 실시형태에 관한 단열재의 구성예를 도시한 단면도이다.
도 2는 섬유재의 일부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 섬유재의 구성예를 도시한 도면이다(그 1).
도 4는 섬유재의 구성예를 도시한 도면이다(그 2).
도 5는 단열재의 제조방법의 일례를 도시한 플로우차트(그 1)이다.
도 6은 단열재의 제조방법의 일례를 도시한 플로우차트(그 2)이다.
도 7은 냉장고의 본체부의 구성예를 도시한 종단 측면도이다.
도 8은 냉장고의 본체부의 구성예를 도시한 종단 정면도이다.
도 9는 제2 실시형태에 관한 단열재의 구성예를 도시한 단면도이다.
도 10은 코어재의 구성예를 도시한 단면도이다.
도 11은 부직포의 구성예를 도시한 단면도이다.
도 12는 단열재의 제조방법의 일례를 도시한 도면이다.
도 13은 냉장고의 단열 상자체를 도시한 모식적인 사시도이다.
도 14는 냉장고의 진공 단열 패널 세트를 도시한 모식적인 사시도이다.
도 15는 단열재의 변형예를 도시한 도면이다.
도 16은 제3 실시형태에 관한 단열재의 구성예를 도시한 단면도(그 1)이다.
도 17은 단열재의 구성예를 도시한 단면도(그 2)이다.
도 18은 지지재의 구성예를 도시한 단면도(그 1)이다.
도 19는 지지재의 구성예를 도시한 단면도(그 2)이다.
도 20은 섬유의 구성예를 도시한 단면도(그 1)이다.
도 21은 섬유의 구성예를 도시한 사시도이다.
도 22는 섬유의 구성예를 도시한 단면도(그 2)이다.
도 23은 단열재의 제조방법의 일례를 도시한 플로우차트(그 1)이다.
도 24는 단열재의 제조방법의 일례를 도시한 플로우차트(그 2)이다.
도 25는 냉장고용 지지재의 구성예를 도시한 사시도이다.
도 26은 냉장고용 단열재의 구성예를 도시한 단면도이다.
도 27은 냉장고의 구성예를 도시한 단면도이다.
도 28은 지지재의 변형예를 도시한 단면도이다.
도 29는 제4 실시형태에 관한 단열재의 구성예를 도시한 단면도이다.

이하, 복수의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 각 실시형태에서 실질적으로 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

(제1 실시형태)

도 1에 예시하는 단열재(10)는 그 주체부를 구성하는 코어재(11)를 외부 포장재(12) 내에 수용한 구성이다. 코어재(11)는 섬유재(13)에 의해 구성되어 있다. 외부 포장재(12)는 단열재(10)의 표면부를 구성한다. 외부 포장재(12)는 예를 들어 1층 또는 2층 이상의 수지필름에 금속 또는 금속산화물을 증착시킨 소위 라미네이트재이고, 기체의 투과성이 낮고, 높은 기밀성을 갖는다. 이 경우, 외부 포장재(12)는 코어재(11)를 수용 가능한 봉지 형상으로 구성되어 있다. 코어재(11)를 수용한 외부 포장재(12)는 내부가 진공에 가까운 압력까지 감압된 후, 밀봉된다. 이에 의해, 코어재(11)를 수용한 외부 포장재(12)는 진공 단열재(10)로서 형성된다.

섬유재(13)는 랜덤으로 얽힌 수지 섬유재로 형성되어 있다. 이 경우, 섬유재(13)는 일렉트로스피닝법으로 성형되어 있다. 일렉트로스피닝법으로 생성된 섬유재(13)는 그 섬유 직경이 0.1 ㎚~10 ㎛ 정도가 되는 가는 섬유가 되고, 또한 길이가 외부 직경의 예를 들어 1000배 이상이 되는 긴 섬유가 된다. 또한, 일렉트로스피닝법으로 생성된 섬유재(13)는 전체적으로 직선 형상이 아니고, 랜덤으로 만곡된 구불구불한 형상을 이룬다. 이에 의해, 도 2에 예시한 바와 같이, 섬유재(13)는 각각 동일한 섬유끼리 접촉되는 부분(C)을 적어도 1개소 갖는 구성이 된다. 그 때문에, 섬유재(13)는 섬유끼리의 얽힘이 많아진다.

이 경우, 섬유재(13)는 유리보다 밀도가 작은 유기계의 폴리머로 형성되어 있다. 섬유재(13)를 유리보다도 밀도가 작은 폴리머로 형성함으로써 섬유재(13)의 경량화를 도모할 수 있다. 섬유재(13)는 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리메타크릴산메틸, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부티렌테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리옥시메틸렌, 폴리아미드이미드, 폴리이미드, 폴리설판, 폴리에테르설판, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리페닐렌설파이드, 변성 폴리페닐렌에테르, 신디오택틱폴리스티렌, 액정 폴리머, 우레아 수지, 불포화 폴리에스테르, 폴리페놀, 멜라민 수지, 에폭시 수지나 이들을 포함하는 공중합체 등으로부터 선택되는 1종류, 또는 2종류 이상의 폴리머의 혼방에 의해 형성할 수 있다.

섬유재(13)를 일렉트로스피닝법으로 형성하는 경우, 상기 폴리머를 용액화한다. 용매로서는 예를 들어 이소프로판올, 에틸렌글리콜, 시클로헥사논, 디메틸포름아미드, 아세톤, 아세트산에틸, 디메틸아세토아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 헥산, 톨루엔, 자일렌, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤, 아세트산 부틸, 테트라히드로푸란, 디옥산, 피리딘 등의 휘발성의 유기 용제나 물을 사용할 수 있다. 또한, 용매로서는 상기 용매로부터 선택되는 1종이어도 좋고, 또한 복수 종류가 혼재해도 상관없다. 본원 발명은 상기 용매에 한정되는 것은 아니고, 상기는 예시이다.

섬유재(13)는 일렉트로스피닝법으로 형성하는 경우, 섬유끼리의 얽힘을 많게 할 수 있으므로, 방사함과 동시에, 부직포 형상의 섬유 시트를 형성하는 것이 가능하다. 또한, 섬유재(13)를 일렉트로스피닝법으로 형성함으로써 마이크로 오더 내지 나노 오더의 섬유 직경을 얻을 수 있으므로, 1매당의 섬유시트의 두께를 매우 ?瘠? 하는 것이 가능하다. 단열재(10)는 이와 같이 부직포 형상의 섬유시트로 한 섬유재(13)를 적층함으로써 코어재(11)를 구성하고 있다.

또한, 얽힌 섬유재 사이의 공극의 체적을 작게 함으로써 공극의 수가 증가하여 단열성이 보다 좋아진다. 그 때문에, 섬유재(13)의 섬유 직경은 약 5 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 ㎛ 이하, 즉 나노 오더의 섬유 직경으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 섬유재(13)에는 예를 들어 규소 산화물, 금속의 수산화물, 탄산염, 황산염, 규산염 등 각종의 무기 필러를 첨가해도 좋다. 섬유재(13)에 무기 필러를 첨가함으로써, 단열성을 유지하면서 강도의 향상을 도모할 수 있다. 첨가하는 무기 필러로서는 월라스토나이트, 티탄산 칼륨, 조노틀라이트, 석고 섬유, 알루미늄포레이트, MOS (염기성 황산 마그네슘), 아라미드 섬유, 탄소 섬유, 유리 섬유, 탈크, 운모, 유리 플레이크 등으로부터 1종류 또는 2종류 이상을 첨가해도 좋다.

다음에, 단열재(10) 중 특히 섬유재(13)에 관한 구성예에 대해서 설명한다. 도 3에 예시하는 구성예에서는 섬유재(13)는 시트 형상의 복수의 섬유층을 구성하고 있다. 섬유재(13)는 예를 들어 수백 층 내지 수천 층 이상의 섬유층을 적층하면 좋다. 이 경우, 섬유재(13)는 가는 직경의 섬유층(13A) 및 굵은 직경의 섬유층(13B)을 구성하고 있다. 가는 직경의 섬유층(13A)은 마이크로 오더 내지 나노 오더의 섬유 직경을 갖는 가는 직경 섬유재에 의해 구성된 시트 형상의 섬유층이다. 굵은 직경 섬유층(13B)은 가는 직경 섬유재보다 굵은 직경 섬유재에 의해 구성된 시트 형상의 섬유층이다. 이 경우, 굵은 직경 섬유재는 적어도, 가는 직경 섬유재의 2~3배의 섬유 직경을 갖는다.

가는 직경 섬유재는 상기 용매에 예를 들어 폴리아미드이미드를 용해시킨 용액을, 예를 들어 10~40wt%로 작성하고, 도시하지 않은 일렉트로스피닝 장치에 의해 전계의 힘에 의해 방사함으로써 얻을 수 있다. 그리고, 이 방사와 동시에 가는 직경 섬유층(13A)을 얻을 수 있다. 또한, 굵은 직경 섬유재는 상기 용매에 예를 들어 폴리아미드이미드를 용해시킨 용액을, 예를 들어 10~40 wt%로 작성하고, 도시하지 않은 일렉트로스피닝 장치에 의해 전계의 힘에 의해 방사함으로써 얻을 수 있다. 그리고, 이 방사와 동시에 굵은 직경 섬유층(13B)을 얻을 수 있다. 또한, 가는 직경 섬유재 및 굵은 직경 섬유재, 가는 직경 섬유층(13A) 및 굵은 직경 섬유층(13B)의 제법은 이들에 한정되는 것은 아니고, 다양한 제법을 채용할 수 있다.

그리고, 이 경우, 단열재(10)는 가는 직경 섬유층(13A)과 굵은 직경 섬유층(13B)이 1매씩 번갈아 적층된 구성으로 되어 있다. 이 때, 가는 직경 섬유층(13A) 및 굵은 직경 섬유층(13B)의 적층 매수는 합계로 적어도 100매 이상으로 하면 좋다. 굵은 직경 섬유층(13B)은 가는 직경 섬유층(13A)을 구성하는 가는 직경 섬유재보다 굵은 굵은 직경 섬유재로 구성되어 있는 점에서, 가는 직경 섬유층(13A)보다도 강성, 강도가 높아져 있다. 따라서, 이 굵은 직경 섬유층(13B)은 가는 직경 섬유층(13A), 더 나아가서는 코어재(11)의 강성, 강도를 보강한다. 그리고, 이와 같이 코어재(11)의 강성, 강도가 보강됨으로써, 단열재(10) 전체로서의 강성, 강도도 높아진다. 그 때문에, 예를 들어 코어재(11)가 수용된 외부 포장재(12) 내를 감압할 때, 섬유재(13)가 압축되기 어려워진다. 따라서, 섬유재(13)끼리의 접촉면적의 증가를 억제할 수 있고, 더 나아가서는 단열성능을 향상시킬 수 있다.

이 단열재(10)는 단열성능의 향상을 도모하기 위해, 기본적으로는 가는 직경 섬유층(13A)에 의해 코어재(11)를 구성하는 구성 형태에서, 추가로 굵은 직경 섬유층(13B)을 구비한다. 그리고, 이 굵은 직경 섬유층(13B)은 가는 직경 섬유재보다 굵은 굵은 직경 섬유재에 의해 구성되어 있고, 코어재(11)의 강도를 보강하는 보강수단으로서의 기능을 구비한다. 이 구성에 따르면, 가는 섬유 직경의 섬유재에 의해 코어재(11)를 구성하는 경우에도, 코어재(11)의 강도 부족을 보완할 수 있다. 그 때문에, 예를 들어 외부 포장재(12) 내를 감압했다고 해도, 섬유재(13)가 압축되기 어렵고, 따라서 단열 성능을 향상시킬 수 있다.

다음에, 섬유재(13)의 변형 구성예에 대해서 설명한다. 도 4에 예시하는 구성예에서는 섬유재(13)는 시트 형상의 복수의 섬유층을 구성하고 있다. 이 경우, 섬유재(13)는 혼합 섬유층(13C)을 구성하고 있다. 혼합 섬유층(13C)은 상술한 가는 직경 섬유층(13A)에 굵은 직경 섬유재를 혼합한 섬유층이다. 그리고, 이 경우, 단열재(10)는 복수의 혼합 섬유층(13C)이 적층된 구성으로 되어 있다. 이와 같은 혼합 섬유층(13C)은 예를 들어 가는 직경 섬유재 형성용으로 조정한 용액과 굵은 직경 섬유재 형성용으로 조정한 용액을, 도시하지 않은 일렉트로스피닝 장치가 구비하는 다른 노즐로부터 각각 동시에 사출하여 방사함으로써 얻을 수 있다. 또한, 혼합 섬유층(13C)의 제법은 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 제법을 채용할 수 있다.

혼합 섬유층(13C)은 가는 직경 섬유층(13A)에 굵은 직경 섬유재를 포함하는 구성인 점에서, 단독의 가는 직경 섬유층(13A)보다 강성, 강도가 높아져 있다. 따라서, 이 혼합 섬유층(13C)은 그 일부를 구성하는 굵은 직경 섬유재에 의해 코어재(11)의 강성, 강도를 보강한다. 그리고, 이와 같이 코어재(11)의 강성, 강도가 보강됨으로써, 단열재(10) 전체로서의 강성, 강도도 높아진다.

이 단열재(10)에 따르면, 단열성능의 향상을 도모하기 위해, 기본적으로는 가는 직경 섬유층(13A)에 의해 코어재(11)를 구성하는 구성 형태에서, 그 가는 직경 섬유층(13A)에 굵은 직경 섬유재를 혼합함으로써 혼합 섬유층(13C)을 구성하고 있다. 그리고, 이 혼합 섬유층(13C)은 가는 직경 섬유재보다 굵은 굵은 직경 섬유재를 포함하고 있고, 코어재(11)의 강도를 보강하는 보강 수단으로서의 기능을 갖춘다. 따라서, 가는 섬유 직경의 섬유재에 의해 코어재(11)를 구성하는 경우이어도, 코어재(11)의 강도 부족을 보완할 수 있다. 그 때문에, 예를 들어 외부 포장재(12) 내를 감압했다고 해도, 섬유재(13)가 압축되기 어렵고, 따라서 단열성능을 향상시킬 수 있다.

다음에, 상술한 단열재(10)의 제조방법의 일례에 대해서 설명한다. 여기에서는 2개의 제조방법을 설명한다.

(적층형 단열재의 제조방법)

이 제조방법은 가는 직경 섬유층(13A)과 굵은 직경 섬유층(13B)을 적층한 적층형의 단열재(10)의 제조방법의 일례이다. 도 5에 예시한 바와 같이, 우선 일렉트로스피닝법에 의해 복수매의 가는 직경 섬유층(13A) 및 복수매의 굵은 직경 섬유층(13B)을 형성한다(A1). 그리고, 가는 직경 섬유층(13A) 및 굵은 직경 섬유층(13B)을 번갈아 적층한다(A2). 이에 의해, 가는 직경 섬유층(13A) 및 굵은 직경 섬유층(13B)이 적층된 코어재(11)가 형성된다. 또한, 이와 같이 형성되는 코어재(11)는 보강수단으로서의 기능을 발휘하기 위한 굵은 직경 섬유재를 포함하는 것이 된다. 즉, 이 단계(A2)는 코어재(11)에 보강 수단을 구비하는 공정의 일례이다. 다음에, 이와 같이 형성된 코어재(11)를 봉지 형상의 외부 포장재(12) 내에 수용한다(A3). 그리고, 단열재(10)를 진공 단열재로서 제조하는 것이면, 외부 포장재(12) 내에 코어재(11)를 수용한 후에 상기 외부 포장재(12) 내를 감압하는 진공화 공정이 실시된다.

또한, 가는 직경 섬유층(13A) 및 굵은 직경 섬유층(13B)은 1매씩 번갈아 적층해도 좋고, 복수매씩 번갈아 적층해도 좋다. 또한, 가는 직경 섬유층(13A)의 적층매수와 굵은 직경 섬유층(13B)의 적층 매수를 다르게 해도 좋다. 또한, 코어재(11)에 도시하지 않은 지지재를 구비하는 경우에는, 그 지지재의 적층면에, 우선 적어도 1층 이상의 굵은 직경 섬유층(13B)을 적층하고, 그 후 굵은 직경 섬유층(13B)에 가는 직경 섬유층(13A)을 적층해도 좋다. 이 구성에 따르면, 보강수단으로서의 기능을 갖는 굵은 직경 섬유층(13B)이 지지재측에 집중적으로 배치되는 구성이 되고, 지지재를 보다 강고하게 보강할 수 있다.

(혼합형 단열재의 제조방법)

이 제조방법은 혼합 섬유층(13C)을 적층한 혼합형의 단열재(10)의 제조방법의 일례이다. 도 6에 예시한 바와 같이, 우선 일렉트로스피닝법에 의해 혼합섬유층(13C)을 형성한다(B1). 그리고, 복수매의 혼합섬유층(13C)을 적층한다(B2). 이에 의해, 혼합섬유층(13C)이 적층된 코어재(11)가 형성된다. 또한, 이와 같이 형성되는 코어재(11)는 보강 수단으로서의 기능을 발휘하기 위한 굵은 직경 섬유재를 포함하는 것이 된다. 즉, 이 단계(B2)는 코어재(11)에 보강 수단을 구비하는 공정의 일례이다. 다음에, 이와 같이 형성된 코어재(11)를 외부 포장재(12) 내에 수용한다(B3). 그리고, 단열재(10)를 진공 단열재로서 제조하는 것이면, 외부 포장재(12) 내에 코어재(11)를 수용한 후에 상기 외부 포장재(12) 내를 감압하는 진공화 공정이 실시된다.

이상은 단열재(10)의 구성의 일례 및 제조방법의 일례에 대해서 설명했다. 다음에, 상술한 본 실시형태에 관한 사상을 냉장고에 적용하는 경우의 일 실시형태에 대해서 설명한다. 즉, 도 7 및 도 8에 예시한 바와 같이, 냉장고(100)의 외각(外殼)을 구성하는 본체부(101)는 외부판(102)과 내부판(103)을 조합시킨 구성이고, 천장벽부(104), 저벽부(105), 배벽부(106), 좌측벽부(107), 우측벽부(108), 기계실 벽부(109)를 구비한다. 외부판(102)은 예를 들어 금속제이고, 내부판(103)은 예를 들어 수지제이다.

각 벽부(104~109)에는 각각 단열재(10)가 편성되어 있다. 이 경우, 단열재(10)는 외부 포장재(12) 내가 감압된 진공 단열 패널로 되어 있다. 천장 벽부(104), 저벽부(105), 기계실 벽부(109)는 외부판(102)와 내부판(103) 사이에, 단열재(10) 이외에, 예를 들어 발포 우레탄 등으로 이루어진 발포 단열재(110)를 구비한다. 한편, 배벽부(106), 좌측 벽부(107), 우측 벽부(108)는 외부판(102)과 내부판(103) 사이에, 단열재(10)만을 구비한다. 기계실 벽부(109)의 배면측에는 기계실(111)이 형성되고, 이 기계실(111)에는 냉장고(100)의 동작 전반을 제어하는 도시하지 않은 제어장치나, 냉동 사이클을 구성하는 도시하지 않은 압축기 등이 배치된다. 냉장고(100)의 고내는 도시하지 않은 칸막이벽에 의해 복수의 저장실로 구획되고, 각 저장실에는 도시하지 않은 문이 부착된다. 이에 의해, 냉장고(100)가 구성된다.

본 실시형태에 관한 단열재는 마이크로 오더 내지 나노 오더의 섬유 직경을 갖는 가는 직경의 섬유재에 의해 구성되는 코어재와, 상기 코어재의 강도를 보강하는 보강수단을 구비한다. 본 실시형태에 따르면, 가는 섬유 직경의 섬유재에 의해 코어재를 구성하는 경우에도, 코어재의 강도 부족을 보완할 수 있고, 단열성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태에 관한 단열재는 냉장고 이외에도 적용 가능하다. 또한, 섬유재는 수지 섬유재가 아니고, 유리 섬유재이어도 좋다. 또한, 단열재는 진공화되어 있지 않은 것이어도 좋다.

(제2 실시형태)

도 9에 예시하는 단열재(210)는 그 주체부를 구성하는 코어재(211)를 외부 포장재(212) 내에 수용한 구성이다. 도 10에 예시한 바와 같이, 코어재(211)는 띠 형상으로 연속되는 긴 부직포(213)를 권회함으로써 구성되어 있다. 외부 포장재(212)는 단열재(210)의 표면부를 구성한다. 외부 포장재(212)는 예를 들어 1층 또는 2층 이상의 수지 필름에 금속 또는 금속산화물을 증착시킨 소위 라미네이트재이고, 기체의 투과성을 없앤 기밀성을 갖는다. 이 경우, 외부 포장재(212)는 코어재(211)를 수용 가능한 봉지 형상으로 구성되어 있다. 코어재(211)를 수용한 외부 포장재(212)는 내부가 진공에 가까운 압력까지 감압된 후, 밀봉된다. 이에 의해, 코어재(211)를 수용한 외부 포장재(212)는 진공 단열재(210)로서 형성된다.

도 11에 예시한 바와 같이, 부직포(213)는 제1 부직포층(213a) 및 제2 부직포층(213b)을 적층한 구성이다. 제1 부직포층(213a)은 예를 들어 펠트 등이라는 비교적 경질의 섬유로 이루어진 시트 형상의 부직포층이다. 제2 부직포층(213b)은 수지 섬유로 이루어진 시트 형상의 부직포층이다. 이 경우, 부직포(213)는 1매의 제1 부직포층(213a)을 2매의 제2 부직포층(213b)에 의해 끼운 구성으로 되어 있다. 제1 부직포층(213a)은 제2 부직포층(213b)보다 단단하고, 강성을 갖고 있다. 부직포(213)는 제1 부직포층(213a)을 주체로 하여, 그 제1 부직포층(213a)에 제2 부직포층(213b)을 부가한 구성으로 되어 있다.

제2 부직포층(213b)은 랜덤으로 얽힌 수지섬유로 형성되어 있다. 이 경우, 제2 부직포층(213b)은 일렉트로스피닝법으로 성형되어 있다. 일렉트로스피닝법으로 생성된 수지섬유는 그 섬유 직경이 0.1 ㎚~10 ㎛ 정도가 되는 가는 섬유가 되고, 또한 길이가 외부직경의 예를 들어 1000배 이상이 되는 긴 섬유가 된다. 또한, 일렉트로스피닝법으로 생성된 수지섬유는 전체적으로 직선 형상은 아니고, 랜덤으로 만곡된 구불구불한 형상을 이룬다. 그 때문에, 수지섬유는 섬유끼리의 얽힘이 많아진다.

수지섬유를 일렉트로스피닝법으로 형성하는 경우, 섬유끼리의 얽힘을 많게 할 수 있으므로, 방사함과 동시에, 부직포 형상의 섬유시트, 즉 제2 부직포층(213b)을 형성하는 것이 가능하다. 또한, 수지섬유를 일렉트로스피닝법으로 형성함으로써 마이크로 오더 내지 나노 오더의 섬유 직경을 얻을 수 있으므로, 1매 당의 제2 부직포층(213b)의 두께를 매우 얇게 하는 것이 가능하다. 단열재(210)는 이와 같은 시트형상의 제2 부직포층(213b)이 권회된 구조를 코어재(211) 내에 갖고 있다.

또한, 얽힌 섬유 사이의 공극의 체적을 작게 함으로써 공극의 수가 증가하여 단열성이 보다 좋아진다. 그 때문에, 수지섬유의 섬유 직경은 약 5 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 ㎛ 이하, 즉 나노 오더의 섬유 직경으로 하는 것이 바람직하다. 그리고, 제2 부직포층(213b)의 공극률을, 적어도 60~90%로 유지하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 단열성을 유지하면서 강도의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 수지 섬유로 형성되는 단열 패널의 열전도율은 2.2 mW/mK 이하, 보다 바람직하게는 1.1 mW/mK 이하로 하는 것이 바람직하다.

다음에, 상술한 단열재(210)의 제조방법의 일례에 대해서 설명한다. 즉, 도 12에 예시한 바와 같이, 제1 부직포층(213a) 및 제2 부직포층(213b)을 구비하는 띠 형상의 긴 부직포(213)를 형성한다. 그리고, 이 부직포(213)를 단부로부터 권회함으로써 코어재(211)를 형성한다. 이 때, 부직포(213)는 적어도 100회 이상, 보다 바라직하게는 수백 회 이상, 또는 수천 회 이상 권회하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 부직포(213)가 적어도 100층 이상의 층을 형성한 코어재(211)를 얻을 수 있고, 단열성능의 향상을 도모할 수 있다.

그리고, 부직포(213)를 권회함으로써 얻어진 코어재(211)를 외부 포장재(212) 내에 수용한다. 이 때, 부직포(213)는 그 주체부를 어느 정도의 강성을 갖는 제1 부직포층(213a)에 의해 구성하고 있다. 그 때문에, 권회된 부직포(213)는 어느 정도의 탄성, 즉 원통 형상으로 되돌아가려고 하는 성질을 갖고 있다. 따라서, 권회된 부직포(213)는 그 자체 무게로는 평탄하게 찌그러지지 않고, 중앙부에 공동이 형성된 상태를 유지한다.

그리고, 코어재(211)를 수용한 외부 포장재(212) 내를 진공화한다. 이에 의해, 코어재(211)가 압축되어, 평탄한 단열재(210)가 얻어진다. 이 때, 상술한 바와 같이 코어재(211)를 구성하는 부직포(213)는 어느 정도의 탄성을 갖는다. 그 때문에, 외부 포장재(212) 내의 진공화는 부직포(213)의 탄성에 저항하여 진행된다. 따라서, 부직포(213)가 지나치게 압축되는 것, 더 나아가 제2 부직포층(213b)이 지나치게 압축되어 공극률이 저하되는 것을 피할 수 있다.

본 실시형태에 관한 단열재(210)에 따르면, 띠 형상으로 연속되는 긴 부직포(213)를, 절단하지 않고 연속된 채의 상태로 권회함으로써 코어재를 구성하고 있다. 그리고, 이와 같이 권회되는 부직포(213)는 수지섬유를 포함하고 있다. 즉, 단열재(210)에 따르면, 부직포(213)를 권회함으로써 코어재(211)를 구성한다. 그 때문에 다수의 부직포를 적층하는 구성과는 달리, 생산성의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 부직포(213)를 권회함으로써 구성한 코어재(211)는 어느 정도의 탄성을 갖고 있다. 그 때문에, 부직포(213)의 과압축에 의한 단열성능의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 단열재(210)에 따르면, 부직포(213)를 100회 이상 권회함으로써, 다시 말하면 100층 이상의 층을 형성하여 코어재(211)를 구성함으로써, 단열성능의 한층 더한 향상을 도모할 수 있다. 또한, 단열재(210)에 따르면, 부직포(213)를 구성하는 수지섬유는 일렉트로스피닝법에 의해 성형되어 있다. 따라서, 극히 단열성능이 높은 부직포(213)를 실현할 수 있고, 더 나아가 단열재(210)의 단열성능의 한층 더한 향상을 도모할 수 있다.

또한, 단열재(210)에 따르면, 부직포(213)를 구성하는 수지 섬유로 형성되는 단열 패널이고, 열전도율이 2.2 mW/mK 이하로 함으로서 단열성능의 한층 더한 향상을 도모할 수 있다.

다음에, 상기의 단열재(210)를 사용한 냉장고에 대해서 도 13 및 도 14에 기초하여 설명한다.

냉장고는 도 13에 도시한 바와 같이 전면(前面)이 개구된 단열 상자체(241)를 구비하고 있다. 냉장고는 이 단열 상자체(241)에 도시하지 않은 냉동 사이클이 부착되어 있다. 또한, 냉장고는 단열 상자체(241)를 복수의 저장실로 구획하는 도시하지 않은 칸막이판, 저장실의 전면을 덮는 도시하지 않은 단열문, 및 저장실의 내부를 전후로 이동하는 도시하지 않은 서랍 등을 구비하고 있다. 냉장고의 단열 상자체(241)는 외부 상자(242), 내부 상자(243) 및 이들 외부 상자(242)와 내부 상자(243) 사이에 끼워진 진공 단열 패널 세트(250)을 갖고 있다. 외부 상자(242)는 강판으로 형성되고, 내부 상자(243)는 합성수지로 형성되어 있다.

진공 단열 패널 세트(250)는 냉장고의 단열 상자체(241)의 각 벽부에 대응하여 분할되어 있다. 구체적으로는 진공 단열 패널 세트(250)는 도 14에 도시한 바와 같이 좌측벽 패널(251), 우측벽 패널(252), 천장 패널(253), 후측벽 패널(254) 및 저벽 패널(255)로 분할되어 있다. 이들 좌측벽 패널(251), 우측벽 패널(252), 천장 패널(253), 후벽 패널(254) 및 저벽 패널(255)은 모두 상술한 단열재(210)로 구성되어 있다. 좌측벽 패널(251), 우측벽 패널(252), 천장 패널(253), 후측벽 패널(254) 및 저벽 패널(255)은 진공 단열 패널 세트(250)로서 조립되고, 외부 상자(242)와 내부 상자(243) 사이에 끼워 넣어진다. 외부 상자(242)와 내부 상자(243) 사이에서 진공 단열 패널 세트(250)를 구성하는 좌측벽 패널(251), 우측벽 패널(252), 천장 패널(253), 후측벽 패널(254) 및 저벽 패널(255)의 상호간에 형성되는 간극은, 도시하지 않은 단열성의 시일 부재로 밀봉된다. 시일부재는 예를 들어 발포성의 수지 등으로 형성된다.

이와 같이, 냉장고는 단열 상자체(241)를 구성하는 진공 단열 패널 세트(250)를 갖고 있다. 진공 단열 패널 세트(250)는 상술한 단열재(210)로 구성되어 있다. 따라서, 두께나 중량을 더욱 경감시키면서, 높은 단열성능을 확보할 수 있다.

본 실시형태에 관한 단열재는 띠 형상으로 연속되는 부직포를 연속된 상태로 권회함으로써 구성된 코어재를 구비한다. 그리고, 상기 부직포는 수지 섬유에 의해 구성되어 있다. 본 실시형태에 따르면 다수의 부직포를 적층하는 구성에 비하여, 생산성의 향상을 도모할 수 있고, 또한 단열 성능의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 단열재는 복수의 코어재를 구비하는 구성으로 해도 좋다. 도 15에 예시하는 단열재(220)는 하나의 외부 봉지재(222) 내에, 동일한 형상 및 크기의 4개의 코어재(221a~221d)를 구비하는 구성이다. 이들 코어재(221a~221d)는 모두 상술한 코어재(211)와 동일한 구성이다. 이와 같이, 하나의 외부 포장재(222) 내에 짝수개의 코어재를 구비함으로써, 전체로서는 직사각형 형상의 하나로 뭉쳐진 단열재(220)를 얻을 수 있다.

또한, 도 15에 예시하는 단열재(230)는 하나의 외부 봉지재(232) 내에, 동일한 형상 및 크기의 3개의 코어재(231a~231c)를 구비하는 구성이다. 이들 코어재(231a~231d)는 모두 상술한 코어재(211)와 동일한 구성이다. 이와 같이, 하나의 외부 봉지재(232) 내에 홀수개의 코어재를 구비함으로써, 단열재(230) 전체로서의 형상을 직사각형 형상 이외의 형상으로 할 수 있다. 그 때문에, 예를 들어 단열재의 부착 대상 위치의 형상에 맞추어 단열재 전체의 형상을 적절하게 변경할 수 있다.

또한, 도 15에 예시하는 단열재(240)는 하나의 외부 포장재(242) 내에, 다른 형상 및 크기의 복수의 코어재(241a~241c)를 구비하는 구성이다. 이들 코어재(241a~241c)는 모두 상술한 코어재(211)와 동일한 구성이다. 여기에서, 본 실시형태에 관한 코어재는 상술한 바와 같이 탄성을 갖는 것이지만, 그 탄성의 강도는 코어재가 클수록 작고, 코어재가 작을수록 큰 경향이 보인다. 즉, 큰 코어재일수록 찌그러지기 쉽고, 작은 코어재일수록 찌그러지기 어려운 경향이 있다. 그 때문에, 단열재(240)에 따르면, 각 코어재(241a~241c)가 배치되어 있는 부위에 따라, 찌그러지기 어려움 또는 찌그러지기 쉬움이 다르고, 따라서 진공화시의 각 부위에서의 압축률을 다르게 할 수 있다. 그 때문에, 단열재(240)의 두께를, 부위에 따라 다르게 할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 관한 단열재는 냉장고 이외에도 적용 가능하다. 또한, 부직포를 구성하는 섬유는 수지 섬유가 아니고 유리 섬유이어도 좋다. 또한, 단열재는 진공화되어 있지 않은 것이어도 좋다.

(제3 실시형태)

도 16에 예시하는 단열재(310)는 그 주체부를 구성하는 코어재(311)를 외부 포장재(312) 내에 수용한 구성이다. 코어재(311)는 섬유(313)와 지지재(314)를 구비한다. 코어재(311)는 단열면(311a)을 갖는다. 이 단열면(311a)은 단열재(310)가 부착되는 대상물, 예를 들어 냉장고의 내부 또는 외부에 대면하는 면부이고, 부착 대상물의 내부와 외부 사이에서 단열기능을 발휘하는 면부이다. 또한, 도 17에 예시하는 단열재(320)는 그 주체부를 구성하는 코어재(321)를 외부 포장재(322) 내에 수용한 구성이다. 코어재(321)는 섬유(323)와 지지재(324)를 구비한다. 코어재(321)는 단열면(321a)을 갖는다. 이 단열면(321a)은 단열재(320)가 부착되는 대상물의 내부 또는 외부에 대면하는 면부이고, 부착 대상물의 내부와 외부 사이에서 단열 기능을 발휘하는 면부이다. 외부 포장재(312, 322)는 단열재(310, 320)의 표면부를 구성한다. 외부 포장재(312, 322)는 예를 들어 1층 또는 2층 이상의 수지 필름에 금속 또는 금속산화물을 증착시킨 소위 라미네이트재이고, 기체의 투과성을 없앤 기밀성을 갖는다. 이 경우, 외부 포장재(312, 322)는 코어재(311, 321)를 수용 가능한 봉지 형상으로 구성되어 있다.

코어재(311, 321)를 수용한 외부 포장재(312, 322)는 내부가 진공에 가까운 압력까지 감압된 후, 밀봉된다. 이에 의해, 코어재(311, 321)를 수용한 외부 포장재(312, 322)는 진공단열재(310, 320)로서 형성된다. 또한, 이와 같이 구성되는 단열재(310, 320)에서 지지재(314, 324)는 섬유(313, 323)에 의해 덮인다. 또한, 단열재(310, 320)에서는 외부 포장재(312, 322)와 지지재(314, 324) 사이에 섬유(313, 323)가 개재되어 있다. 따라서, 지지재(314, 324)는 외부 포장재(312, 322)의 내면에 접하고 있지 않다.

섬유(313, 323)는 랜덤으로 얽힌 수지섬유로 형성되어 있다. 이 경우, 섬유(313, 323)는 일렉트로스피닝법으로 성형되어 있다. 일렉트로스피닝법으로 생성된 섬유(313, 323)은 외부 직경이 0.1 ㎚~10 ㎛ 정도가 되는 가는 섬유가 되고, 또한 길이가 외부 직경의 예를 들어 1000배 이상이 되는 긴 섬유가 된다. 또한, 일렉트로스피닝법으로 생성된 섬유(313, 323)는 전체적으로 직선형상은 아니고, 랜덤으로 만곡된 구불구불한 형상을 이룬다. 그 때문에, 섬유끼리의 얽힘이 많아진다. 섬유(313, 323)를 다수의 공극을 갖는 구조로 함으로써, 경량화를 도모할 수도 있다.

지지재(314)는 예를 들어 아크릴계의 수지재료로 구성되는 것이고, 진공에 견딜 수 있는 강도를 갖고, 단열재(310)의 코어재(311)의 형상을 유지하는 기능을 갖는다. 또한, 지지재(314)는 다수의 공극을 갖는 구성으로 되어 있고, 단열성을 구비한 구성으로 되어 있다. 이 경우, 지지재(314)는 2개의 직방체 형상의 부위를 각 부위의 단부에서 연결한 바와 같은 형상으로 되어 있고, 따라서 단면이 L자 형상을 이룬다.

도 18에 예시한 바와 같이, 지지재(314)는 코어재(311)에 형성되는 단열면(311a)에 대응하는 단열면 대응부(314a)를 갖는다. 이 단열면 대응부(314a)는 섬유(313)를 통하여 코어재(311)의 단열면(311a)에 내측으로부터 대향한다. 그리고, 지지재(314)는 이 단열면 대응부(314a) 중 적어도 2개에서의 법선 방향이 서로 교차하는 형상으로 되어 있다. 이 경우, 단열면 대응부(314a)는 2개의 면부(314a, 314a2)로 이루어진다. 이 경우, 2개의 면부(314a1, 314a2)가 서로 직각이 되도록 접속됨으로써, L자 형상의 하나의 단열면 대응부(314a)가 형성되어 있다. 그리고, 이 단열면 대응부(314a)가 대향하는 단열면(311a)도 L자 형상이 된다. 그리고, 단열면 대응부(314a)는 한쪽의 면부(314a1)의 법선방향(N1)과 다른쪽 면부(314a2)의 법선방향(N2)이 서로 교차하는 구성으로 되어 있다.

한편, 지지재(324)는 예를 들어 아크릴계의 수지재료로 구성되는 것이고, 진공에 견딜 수 있는 강도를 갖고, 단열재(320)의 코어재(321)의 형상을 유지하는 기능을 갖는다. 또한, 지지재(324)는 다수의 공극을 갖는 구성으로 되어 있고, 단열성을 구비한 구성으로 되어 있다. 이 경우, 지지재(324)는 단면이 원호형상을 이룬다.

도 19에 예시한 바와 같이, 지지재(324)는 코어재(321)로 형성되는 단열면(321a)에 대응하는 단열면 대응부(324a)를 갖는다. 이 단열면 대응부(324a)는 섬유(323)를 통하여 코어재(321)의 단열면(321a)에 내측으로부터 대향한다. 그리고, 지지재(324)는 이 단열면 대응부(324a) 중 적어도 2개에서의 법선방향이 서로 교차하는 형상으로 되어 있다. 이 경우, 단열면 대응부(324a)는 곡면(324a1)을 갖는다. 그리고, 단열면 대응부(324a)는 이 곡면(324a1) 중 적어도 2개에서의 법선방향(N1, N2)이 서로 교차하는 구성으로 되어 있다.

또한, 지지재(314, 324)의 각부(角部)는 둥그스름함을 띤 형상으로 되어 있다. 그 때문에, 예를 들어 지지재(314, 324)를 외부 포장재(312, 322) 내에 삽입할 때나, 지지재(314, 324)를 수용한 외부 포장재(312, 322) 내를 감압할 때, 외부 포장재(312, 322) 중 지지재(314, 324)의 각부에 대향하는 부분에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 외부 포장재(312, 322)의 파괴나 파손을 회피할 수 있다. 또한, 외부 포장재(312, 322) 내에서 지지재(314, 324)의 각부의 주변 부분을 보다 많은 섬유(313, 323)로 덮음으로써, 동일하게 외부 포장재(312, 322)의 파괴나 파손을 피할 수 있다.

본 실시형태에 관한 단열재(310, 320)에 따르면, 코어재(311, 321)의 일부를 구성하고 상기 코어재(311, 321)의 형상을 유지하는 지지재(314, 324)는 단열면(311a, 321a)에 대응하는 단열면 대응부(314a, 324a) 중 적어도 2개에서의 법선방향이 서로 교차하는 형상으로 되어 있다. 즉, 지지재(314, 324)는 평판 형상이 아니고 3차원적인 형상을 갖는다. 이 구성에 따르면, 3차원적인 형상을 갖는 지지재(314, 324)에 의해 코어재(311, 321)의 형상이 지지되므로, 단열재(310, 320) 전체로서의 형상을 3차원적인 형상으로 유지할 수 있다. 따라서, 지지재(314, 324)의 형상을 적절하게 설계함으로써, 단열재(310, 320) 전체의 형상을, 단열재(310, 320)의 부착대상에 따라서 자유롭게 설계할 수 있다.

다음에, 상술한 단열재(310, 320)에서의 섬유(313, 323)의 구체적인 구성예에 대해서 설명한다. 도 20에 예시하는 단열재(310, 320)는 섬유(313, 323)가 복수의 섬유 시트(313a, 323a)를 구성하고 있고, 이들 복수의 섬유 시트(313a, 323a)가 지지재(314, 324)의 주위에 적층된 구성이다. 이 때, 섬유시트(313a, 323a)의 적층매수는 적어도 수백 매 이상 또는 수천 매 이상으로 하면 좋다. 또한, 도 21에 예시하는 단열재(310, 320)는 섬유(313, 323)가 긴 섬유 시트(313c, 323c)를 구성하고 있고, 그 섬유 시트(313c, 323c)가 지지재(314, 324)의 주위에 감긴 구성이다. 이 때, 섬유시트(313c, 323c)의 권회 수는 적어도 100회 이상으로 하면 좋다. 또한, 도 22에 예시하는 단열재(310, 320)는 섬유(313,323)가 지지재(314, 324)에 직접 성막된 섬유막(313d, 323d)로서 구비되어 있는 구성이다. 이 때, 섬유막(313d)의 막 두께는 적어도 섬유 시트(313a, 323a)의 100매분 또는 섬유시트(313c, 323c)의 100 매분에 상당하는 두께로 하면 좋다. 이와 같이, 섬유(313, 323)의 구체적인 구성으로서는 다양한 구성을 채용할 수 있다. 요는 지지재(314, 324)가 전체적으로 또는 부분적으로 섬유(313, 323)에 의해 덮이는 구성이면, 여러 구성을 채용할 수 있다.

다음에, 상술한 단열재(310, 320)의 제조방법의 일례에 대해서 설명한다. 여기에서는 2개의 제조방법을 설명한다.

(수용공정→피복공정형의 제조방법)

도 23에 예시한 바와 같이, 이 제조방법에서는 우선, 외부 포장재(312, 322) 내에 지지재(314, 324)를 수용한다(A1). 그리고, 이 지지재 수용공정 후에, 외부 포장재(312, 322) 내에 수용된 지지재(314, 324)를 섬유(313, 323)에 의해 덮는다(A2). 즉, 이 제조방법에서는 외부 포장재(312, 322)내에서 코어재(311, 321)를 형성한다. 이 경우, 외부 포장재(312, 322) 내에 수용된 지지재(314, 324)에, 섬유 시트(313c, 323c)를 감는 것, 섬유막(313d, 323d)을 직접 성막하는 것은 곤란하다.

그 때문에, 피복공정에서는 외부 포장재(312, 322)와 지지재(314, 324) 사이의 간극에 복수의 섬유 시트(313a, 323a)를 적층시킴으로써, 지지재(314, 324)를 섬유(313, 323)에 의해 덮는 것이 바람직하다. 또한, 섬유 시트(313a, 323a)는 외부 포장재(312, 322) 내에 1매씩 삽입해도 좋고, 2매 이상의 복수매를 동시에 삽입해도 좋다. 또한, 단열재(310, 320)를 진공단열재로서 제조하는 것이면, 피복 공정 후에 외부 포장재(312, 322) 내를 진공화하는 진공화 공정이 실시된다.

(피복 공정→수용공정형의 제조방법)

도 24에 예시한 바와 같이, 이 제조방법에서는 우선 지지재(314, 324)를 섬유(313, 323)에 의해 덮는다(B1). 그리고, 이 피복공정 후에 섬유(313, 323)에 의해 피복된 지지재(314, 324), 즉 코어재(311, 321)를 외부 포장재(312, 322) 내에 수용한다(B2). 즉, 이 제조방법에서는 외부 포장재(312, 322) 밖에서 코어재(311, 321)를 형성하고, 그 후 그 코어재(311, 321)를 외부 포장재(312, 322) 내에 수용한다. 이 경우, 외부 포장재(312, 322) 내에 수용되어 있지 않은 지지재(314, 324)에, 섬유 시트(313c, 323c)를 감는 것, 섬유막(313d, 323d)를 직접 성막하는 것은 용이하다.

그 때문에, 피복공정에서는 섬유시트(313c, 323c)를 지지재(314, 324)의 주위에 감는 수법, 또는 지지재(314, 324)에 섬유막(313d, 323d)을 직접 성막하는 수법을 채용하는 것이 가능하다. 또한, 지지재(314, 324)에 섬유시트(313a, 323a)를 적층시키는 것도 가능하다. 따라서, 지지재(314, 324)에 섬유시트(313a, 323a)를 적층시키는 수법에, 섬유시트(313c, 323c)를 지지재(314, 324)의 주위에 감는 수법 또는 지지재(314, 324)에 섬유막(313d, 323d)를 직접 성막하는 수법, 또는 그 쌍방의 수법을 조합하는 것도 가능하다. 또한, 단열재(310, 320)를 진공 단열재로서 제조하는 것이면, 지지재 수용 공정 후에, 외부 포장재(312, 322)내를 진공화하는 진공화 공정이 실시된다.

이상은 단열재(310, 320)의 구성의 일례 및 제조방법의 일례에 대해서 설명했다. 다음에, 상술한 본 실시형태에 관한 사상을 냉장고에 적용하는 경우의 일 실시형태에 대해서 설명한다. 즉, 도 25에 예시한 바와 같이, 냉장고용의 지지재(334)는 한 면이 개방된 거의 직사각형 용기 형상을 이룬다. 이 지지재(334)는 복수의 판형상 단열재를 조합시킨 것이 아니고, 하나의 분리 불가능한 부품으로서 구성된 것이다.

그리고, 도 26에 예시한 바와 같이 봉지 형상의 외부 포장재(332) 내에 섬유(333) 및 지지재(334)로 이루어진 코어재(331)를 수용 또는 형성하고, 내부를 진공에 가까운 압력까지 감압하여 밀봉한다. 이에 의해, 한 면이 개방된 거의 직사각형의 용기 형상을 이루는 단열재(330)를 형성한다. 그리고, 도 27에 예시한 바와 같이 이 단열재(330)의 외측에 예를 들어 금속제의 외부판(340)을 부착하고, 또한 단열재(330)의 내측에 예를 들어 수지제의 내부판(341)을 부착한다. 이에 의해, 냉장고의 본체부를 구성하는 단열 상자체(343)를 형성한다. 그리고, 이 단열 상자체(343)에, 도시하지 않은 칸막이판이나 문 등을 부착함으로써, 냉장고가 제조된다. 이 냉장고에 따르면, 복수의 단열 패널을 조합함으로써 단열재(330)를 구성하는 것은 아니고, 단열재(330)를 분리 불가능한 하나의 부재로서 구성했다. 따라서, 열의 누출이 발생하기 어렵고, 극히 단열 성능이 좋은 냉장고를 얻을 수 있다.

또한, 여기에서는 단열재(330)를 분리 불가능한 하나의 부재로서 구성함으로써, 단열 상자체(343)의 전체를 일괄하여 단열하는 구성예를 설명했다. 그러나, 본 실시형태에 관한 냉장고는 3차원적인 형상의 단열재를 부분적으로 사용하는 구성으로 해도 좋다. 즉, 예를 들어 냉장고의 각부나 도시하지 않은 기계실의 주변부분 등은 3차원적인 형상을 갖는 복잡한 구성으로 되어 있다. 그 때문에, 이와 같은 복잡한 형상으로 되어 있는 부위에 대해서는, 그 형상에 맞춘 3차원적인 형상의 단열재를 개별로 형성하고, 이에 의해 단열하는 구성으로 해도 좋다. 종래의 진공 단열 패널에서는 판형상으로 형성하는 것은 용이하지만, 형상을 3차원적으로 가공하는 것은 곤란했다. 그 때문에, 종래의 판형상의 진공 단열 패널에 의해 3차원적인 형상의 부위를 단열하는 것은 곤란했다. 본 실시형태에 따르면, 3차원적인 복잡한 형상을 갖는 부위에 대해서도, 그 형상에 맞는 단열재를 구비할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 관한 단열재를 사용하면, 경량화를 도모할 수도 있다.

본 실시형태에 관한 단열재는 섬유에 의해 구성되는 코어재와, 상기 코어재를 구성하는 것으로, 상기 코어재의 형상을 유지하는 지지재를 구비한다. 상기 지지재는 상기 코어재의 단열면에 대응하는 단열면 대응부를 갖고, 또한 이 단열면 대응부 중 적어도 2개에서의 법선방향이 상호 교차하는 형상으로 되어 있다. 또한, 본 실시형태에 관한 단열재의 제조방법은 섬유에 의해 구성되는 코어재를 구비하는 단열재를 제조하는 방법으로서, 상기 외부 포장재내에 상기 코어재를 구성하는 지지재를 수용하는 지지재 수용공정을 포함한다. 상기 지지재는 상기 코어재의 형상을 유지하는 것으로, 상기 코어재의 단열면에 대응하는 단열면 대응부를 갖고, 또한 상기 단열면 대응부 중 적어도 2개에서의 법선방향이 서로 교차하는 형상으로 되어 있다. 본 실시형태에 따르면, 3차원적인 형상을 갖는 지지재에 의해 코어재의 형상을 유지할 수 있고, 따라서 원하는 형상을 이루는 지지재를 사용함으로써 단열재 전체의 형상을 자유롭게 설계할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 관한 냉장고에 따르면, 분리 불가능한 하나의 부재로서 구성된 단열재를 사용하고 있다. 따라서, 매우 단열성능이 높은 냉장고를 제공할 수 있다.

또한, 지지재의 형상은 적절하게 변경하여 실시할 수 있다. 예를 들어, 도 28에 예시하는 지지재(344)는 단열면 대응부(344a) 중 적어도 3개소에서의 법선방향(N1, N2, N3)이 서로 교차하는 형상으로 되어 있다. 그 밖에, 본 실시형태에서는 3차원적으로 복잡한 형상을 갖는 지지재를 채용할 수 있다.

또한, 지지재의 재질은 적절하게 변경하여 실시할 수 있다. 또한, 지지재는 공극을 갖지 않는 중실의 구성이어도 좋다. 또한, 본 실시형태에 관한 단열재는 예를 들어 저탕용기, 건재, 보온솥 등이라는 냉장고 이외에도 적용 가능하다. 또한, 섬유는 수지섬유가 아니라, 유리섬유이어도 좋다. 또한, 단열재는 진공화되어 있지 않은 것이어도 좋다.

(제4 실시형태)

도 29에 예시하는 단열재(410)는 그 주체부를 구성하는 코어재(411)를 외부 포장재(412)내에 수용한 구성이다. 코어재(411)는 섬유(413)를 구비한다. 외부 포장재(412)는 단열재(410)의 표면부를 구성한다. 외부 포장재(412)는 예를 들어 1층 또는 2층 이상의 수지 필름에 금속 또는 금속산화물을 증착시킨 소위 라미네이트재이고, 기체의 투과성을 없앤 기밀성을 갖는다. 이 경우, 외부 포장재(412)는 코어재(411)를 수용 가능한 봉지 형상으로 구성되어 있다. 코어재(411)를 수용한 외부 포장재(412)는 내부가 진공에 가까운 압력까지 감압된 후, 밀봉된다. 이에 의해, 코어재(411)를 수용한 외부 포장재(412)는 진공 단열재(410)로서 형성된다.

섬유(413)는 랜덤으로 얽힌 무기섬유로 형성되어 있다. 이 경우, 섬유(413)는 일렉트로스피닝법으로 성형되어 있다. 일렉트로스피닝법으로 생성된 섬유(413)는 그 평균 섬유 직경이 1 ㎛ 이하가 되는 가는 섬유가 되고, 또한 길이가 외부 직경의 예를 들어 1000배 이상이 되는 긴 섬유가 된다. 또한, 일렉트로스피닝법으로 생성된 섬유(413)는 전체적으로 직선형상이 아니라, 랜덤으로 만곡된 구불구불한 형상을 이룬다. 이에 의해, 섬유(413)은 각각 동일한 섬유끼리 접촉되는 부분을 적어도 1개소 갖는 구성이 된다. 그 때문에, 섬유끼리의 얽힘이 많아진다.

이 경우, 섬유(413)는 예를 들어 이산화규소(SiO₂), 이산화티탄(TiO₂), 이산화지르코늄(ZrO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃) 등이라는 무기계의 재료로 형성되어 있다. 섬유(413)는 이와 같은 무기계의 재료로부터 선택되는 1종류의 재료로 형성, 또는 2종류 이상의 재료의 혼방에 의해 형성할 수 있다.

섬유(413)를 일렉트로스피닝법으로 형성하는 경우, 섬유끼리의 얽힘을 많게 할 수 있으므로, 방사함과 동시에, 부직포 형상의 섬유시트를 형성하는 것이 가능하다. 또한, 섬유(413)를 일렉트로스피닝법으로 형성함으로써 마이크로 오더 내지 나노 오더, 이 경우, 적어도 1 ㎛ 이하의 평균 섬유 직경을 얻을 수 있으므로, 1매당의 섬유시트의 두께를 매우 얇게 하는 것이 가능하다. 단열재(410)는 이와 같이 시트형상으로 한 섬유층을 다수매 적층함으로써 코어재(411)를 구성해도 좋다.

또한, 얽힌 섬유 사이의 공극의 체적을 작게 함으로써 공극의 수가 증가하여 단열성이 보다 좋아진다. 그 때문에, 섬유(413)의 평균 섬유 직경은 1 ㎛ 이하, 즉 나노 오더의 섬유 직경으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 섬유(413)의 평균섬유 직경을 60 ㎚보다 작게 하면, 섬유(413) 자체의 강도나 강성이 저하되어 코어재, 더 나아가서는 단열재(410) 전체의 강도나 강성의 저하를 초래한다. 또한, 섬유(413)로 이루어진 부직포 형상의 섬유시트를 다수매 적층함으로써 코어재(411)를 구성하는 경우에는 섬유(413)의 평균 섬유 직경을 60 ㎚보다 작게 하면, 섬유시트 1매당 두께가 지나치게 얇아져, 이에 의해 단열성능의 저하를 초래할 우려가 있다. 그 때문에, 섬유(413)의 평균 섬유 직경은 작을수록 좋다는 것은 아니고, 적어도 60 ㎚ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 섬유(413)는 예를 들어 금속의 수산화물, 탄산염, 황산염, 규산염 등 각종의 무기 필러를 첨가해도 좋다. 섬유(413)에 무기 필러를 첨가함으로써, 단열성을 유지하면서 강도의 향상을 도모할 수 있다. 첨가하는 무기 필러로서는 예를 들어 월라스토나이트, 티탄산 칼륨, 조노틀라이트, 석고 섬유, 알루미늄포레이트, MOS (염기성 황산 마그네슘), 아라미드 섬유, 탄소 섬유, 유리 섬유, 탈크, 운모, 유리 플레이크 등이 생각된다.

본 실시형태에 관한 단열재(410)에 따르면, 무기재료로 이루어진 섬유(413)에 의해 구성되는 코어재(411)를 구비한다. 그리고, 섬유(413)는 동일한 섬유 끼리 접촉되는 부분(C)을 적어도 1개소 갖는 긴 섬유이고, 또한 섬유(413)의 평균 섬유 직경은 1 ㎛ 이하인 가는 섬유이다. 즉, 본 실시형태에 관한 단열재(410)는 종래 기술에 비하여, 섬유(413)의 평균 섬유 직경을 보다 작게 하고 있다. 이 구성에 따르면, 다른 섬유끼리 또는 동일한 섬유끼리 접촉되었다고 해도, 그 접촉면적은 적고, 접촉 열저항의 증가가 억제된다. 따라서, 무기 재료로 이루어진 섬유(413)에 의해 구성되는 단열재(410)에 관하여, 그 단열성능의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 관한 단열재(410)에 따르면, 섬유(413)의 평균 섬유 직경은 60 ㎚ 이상으로 되어 있다. 따라서, 섬유(413) 자체의 강도나 강성이 저하되는 것을 피할 수 있고, 코어재, 더 나아가 단열재(410) 전체의 강도나 강성의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 섬유(413)로 이루어진 부직포 형상의 섬유 시트를 적층함으로써 코어재(411)를 구성하는 경우에는 섬유 시트 1매 당의 단열성능의 저하를 피할 수 있다. 그 때문에, 하나의 단열재(410)에 사용하는 섬유시트의 적층매수를 증가하지 않아도 원하는 단열성능을 얻을 수 있고, 생산성이나 비용면에서도 유리하다.

또한, 본 실시형태에 관한 단열재(410)에 따르면, 섬유(413)의 재료로서 무기계의 재료를 채용하고 있다. 이와 같이 무기계의 재료로 구성되는 섬유(413)는 내열성을 갖고 있다. 그 때문에, 일렉트로스피닝법시에 사용하는 무기 재료의 용매, 예를 들어, 물, 산, 알콜 등을 포함하는 용매를, 섬유(413)의 성형후에 고온 건조에 의해 제거할 수 있다. 따라서, 단열재(410) 내에 용매가 잔류하거나, 단열재(410) 내의 진공도가 저하되는 것을 피할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 관한 단열재(410)에 따르면, 섬유(413)는 각각 동일한 섬유끼리 접촉되는 부분(C)을 적어도 1개소 갖는다. 즉, 섬유(413)는 종래의 짧은 유리 섬유 등의 짧은 섬유와는 달리, 1개의 섬유 길이가 길고, 동일한 섬유끼리 접촉되는 부분을 갖는다. 그리고, 이와 같이 동일한 섬유끼리 접촉되는 부분에는 섬유(413)가 구부러진 부위가 형성된다. 즉, 섬유(413)는 그 일부에 둥그스름함을 갖는 형상이 된다. 그 때문에, 예를 들어 단열재(410)를 제조하거나 해체할 때, 섬유(413)의 미세분말이 비산해도, 석면과 같은 폐해가 생기지 않고, 따라서 안전성의 향상도 도모할 수 있다.

단열재(410)를 냉장고의 벽부에 편성하는 경우에는 단열재(410)는 외부 포장재(412) 내가 진공화된 진공 단열 패널로 하면 좋다. 또한, 각 벽부는 외부판과 내부판 사이에 발포 우레탄과 단열재를 구비하는 구성으로 해도 좋고, 단열재만을 구비하는 구성으로 해도 좋다.

본 실시형태에 관한 단열재는 무기 재료로 이루어진 섬유에 의해 구성되는 코어재를 구비한다. 상기 섬유는 동일한 섬유끼리 접촉되는 부분을 적어도 1개소 갖는 긴 섬유이다. 상기 섬유의 평균 섬유 직경은 1 ㎛ 이하인 미세 섬유이다. 본 실시형태에 따르면, 무기 재료로 이루어진 섬유에 의해 구성되는 단열재에 관하여, 그 단열 성능의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 관한 냉장고에 따르면, 종래 기술에 비하여 단열성능이 향상된 본 실시형태에 관한 단열재를 구비한다. 따라서, 극히 단열성능이 높은 냉장고를 제공할 수 있다.

본 실시형태에 관한 단열재는 냉장고 이외에도 적용 가능하다. 또한, 단열재는 진공화되어 있지 않은 것이어도 좋다.

(그 밖의 실시형태)

상술한 복수의 실시형태를 조합하여 실시해도 좋다.

본 실시형태는 예로서 제시한 것이고, 발명의 범위를 한정하려는 의도는 없다. 이들 신규의 실시형태는 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 실시할 수 있다. 본 실시형태 및 그 변형은 발명의 범위 및 요지에 포함되고, 또한 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.

Claims (9)

1. 마이크로 오더 내지 나노 오더의 섬유 직경을 갖는 가는 직경 섬유재에 의해 구성되는 코어재와, 상기 코어재의 강도를 보강하는 보강수단을 구비하는, 단열재.
2. 띠 형상으로 연속되는 부직포를 연속된 상태에서 권회한 코어재를 구비하고,
   상기 부직포는 수지 섬유에 의해 구성되어 있는, 단열재.
3. 섬유에 의해 구성되는 코어재, 및
   상기 코어재의 형상을 유지하는 지지재를 구비하고,
   상기 지지재는 상기 코어재의 단열면에 대응하는 단열면 대응부를 갖고, 이 단열면 대응부 중 적어도 2개에서의 법선방향이 서로 교차하는, 단열재.
4. 무기재료로 이루어지는 섬유에 의해 구성되는 코어재를 구비하고,
   상기 섬유는 동일한 섬유끼리 접촉되는 부분을 적어도 1개 갖고,
   상기 섬유의 평균 섬유 직경은 1 ㎛ 이하인, 단열재.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 단열재에 구비되는, 코어재.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 단열재를 구비하는, 냉장고.
7. 마이크로 오더 내지 나노 오더의 섬유 직경을 갖는 가는 직경 섬유재에 의해 구성되는 코어재에, 상기 코어재의 강도를 보강하는 보강 수단을 구비하는 공정을 포함하는 단열재의 제조방법.
8. 코어재를 구비하는 단열재를 제조하는 방법으로서,
   수지 섬유에 의해 띠형상으로 연속되는 부직포를 형성하고,
   상기 부직포를 연속된 상태로 권회함으로써 상기 코어재를 형성하는, 단열재의 제조방법.
9. 섬유에 의해 구성되는 코어재를 구비하는 단열재를 제조하는 방법으로서,
   상기 코어재의 형상을 유지하는 것으로, 상기 코어재의 단열면에 대응하는 단열면 대응부를 갖고, 상기 단열면 대응부 중 적어도 2개에서의 법선 방향이 서로 교차하는 지지재를, 상기 외부 포장재 내에 수용하는 지지재 수용 공정을 포함하는, 단열재의 제조방법.

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