KR20210100447A - 진공단열재, 진공단열재의 제조방법 및 진공단열재를 포함하는 냉장고 - Google Patents

진공단열재, 진공단열재의 제조방법 및 진공단열재를 포함하는 냉장고 Download PDF

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Abstract

냉장고가 개시된다. 개시된 냉장고는 외관을 형성하는 외상, 외상의 내부에 마련되고, 저장실을 형성하는 내상 및 외상 및 내상 사이에 마련되는 진공단열재를 포함하고, 진공단열재는 직경이 5㎛ 이상 8㎛ 이하인 유리섬유(Glass Fiber)로 마련되는 심재, 열 전달매체를 흡착하는 흡착제 및 심재 및 흡착제를 수용하는 외피재를 포함한다.

Description

진공단열재, 진공단열재의 제조방법 및 진공단열재를 포함하는 냉장고{VACUUM HEAT INSULATING MATERIAL, THE METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND REFRIGERATOR INCLUDING THE SAME}
본 발명은 진공단열재, 진공단열재의 제조방법 및 진공단열재를 포함하는 냉장고에 관한 것으로, 상세하게는 단열성능을 향상시킬 수 있도록 개선된 구조를 가지는 진공단열재, 진공단열재의 제조방법 및 진공단열재를 포함하는 냉장고에 관한 것이다.
냉장고는 저장실을 갖는 본체와, 상기 저장실에 냉기를 공급하는 냉기 공급 시스템을 구비하여 식품을 신선하게 보관하는 기기이다. 저장실은 대략 섭씨 0 ~ 5 도로 유지되어 식품을 냉장 보관하는 냉장실과, 대략 섭씨 0 ~ 영하 30도로 유지되어 식품을 냉동 보관하는 냉동실을 포함한다. 일반적으로, 저장실은 식품 출납을 위해 전면이 개방되도록 마련되고, 저장실의 개방된 전면은 도어에 의해 개폐된다.
최근에는 냉장고의 열손실에 대한 연구가 주를 이루고 있고, 냉장고의 단열성능을 강화하여 에너지 효율을 높이려는 시도가 많이 이루어지고 있다. 기존에 단열재로 사용되는 폴리우레탄의 열전도도는 20mK/mK이고, 이를 사용할 경우, 냉장고 외벽의 두께가 두꺼워져 냉장고의 저장 용량을 확보할 수 없다는 문제가 있었다. 또한, 전세계적으로 가전 제품에 대한 에너지 규제가 강화되면서 적은 에너지로 최대의 효율을 확보하는 것이 요구된다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하고 에너지 효율을 높이기 위하여 단열성능이 향상된 진공단열재의 개발이 요구된다.
본 발명은 가스 및 수분을 효과적으로 제거하여 고진공 상태를 지속적으로 유지할 수 있도록 개선된 구조를 가지는 진공단열재, 진공단열재의 제조방법 및 진공단열재를 포함하는 냉장고를 제공한다.
본 발명의 사상에 따른 냉장고는 외관을 형성하는 외상; 상기 외상의 내부에 마련되고, 저장실을 형성하는 내상; 및 상기 외상 및 상기 내상 사이에 마련되는 진공단열재;를 포함하고, 상기 진공단열재는, 직경이 5㎛ 이상 8㎛ 이하인 유리섬유(Glass Fiber)로 마련되는 심재; 열 전달매체를 흡착하는 흡착제; 및 상기 심재 및 상기 흡착제를 수용하는 외피재;를 포함한다.
상기 심재는, 길이가 150mm 이하인 유리섬유를 포함할 수 있다.
상기 심재의 공극률은 80% 이상일 수 있다.
유리섬유 간 공극은 50㎛ 이상 110㎛ 이하일 수 있다.
상기 진공단열재는, 상기 심재로 적층되어 마련되고, 평량은 60g/m2 이하인 심재 패널을 포함할 수 있다.
상기 진공단열재는, 상기 심재로 적층되어 마련되고, 적재층수가 10층 이상 60층 이하인 심재 패널을 포함할 수 있다.
진공단열재의 열전도율은 1.1 내지 1.45mW/mK일 수 있다.
상기 진공단열재는, 상기 심재의 외측에 배치되는 제 1외피재; 상기 심재 및 상기 제 1외피재 사이에 배치되는 차단층; 및 상기 제 1외피재와 결합하여 내부에 상기 심재 및 상기 차단층이 수용되는 수용공간을 형성하는 제 2외피재;를 더 포함할 수 있다.
상기 진공단열재는, 상기 제 1외피재 및 상기 제 2외피재는 융착 또는 점착에 의해 서로 접착되어 상기 수용공간의 외측방향으로 연장되는 연장부;를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1외피재는 알루미늄 호일 외피재를 포함하고, 상기 제 2외피재는 알루미늄 또는 무기 산화물 증착 외피재를 포함할 수 있다.
상기 흡착제는 산화칼슘(CaO), 탄산마그네슘(MgCO3), 산화바륨(BaO), 몰레큘러시브(Molecular sieve), 산화마그네슘(MgO), 염화칼슘(CaCl2), 활성탄, 실리카겔(silica gel), 활성 알루미나 및 제올라이트 중 어느 하나로 마련될 수 있다.
상기 흡착제는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 바나듐(V), 은(Ag), 바륨(Ba), 니켈(Ni), 코발트(Co), 팔라듐(Pd), 니오븀(Nb) 및 철(Fe) 중 어느 하나로 마련될 수 있다.
상기 차단층은 금속호일, 무기증착필름 및 고분자수지 중 어느 하나로 마련될 수 있다.
다른 측면에서 본 발명의 사상에 따른 진공단열재의 제조방법은 직경이 5㎛ 이상 8㎛ 이하인 유리섬유(Glass Fiber)를 적층하고, 500 내지 800℃에서 압착하여 심재를 마련하는 단계; 및 상기 마련된 심재 및 흡착제를 외피재 수용 공간에 장입하고, 내부기압 10-2　torr이하의 조건에서 20분 이상 감압 처리하는 단계;를 포함한다.
이 때, 200kPa 이하로 압착하여 심재를 마련할 수 있다.
유리 섬유의 적층 층수는, 10층 이상 60층 이하일 수 있다.
감압 후, 진공도는 0.01torr이하일 수 있다.
감압 처리 전, 진공단열재를 형상화하는 것을 더 포함할 수 있다.
또한, 다양한 형상의 지그(jig)를 사용하여 진공단열재를 형상화할 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 단열성능을 향상시킬 수 있도록 개선된 구조를 가지는 진공단열재, 진공단열재의 제조방법 및 진공단열재를 포함하는 냉장고를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 외관을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 일 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 4는 진공단열재의 단면도이다.
도 5는 기존 진공단열재의 열 전도를 나타낸 도면이다.
도 6은 개시된 실시예에 따른 진공단열재의 열 전도를 나타낸 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물 또는 변형예들도 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 할 것이다.
설명 중 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 뜻하지 않은 이상 복수의 표현을 포함할 수 있다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등의 명확한 설명을 위해 과장된 것일 수 있다.
본 명세서에서 '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지칭하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 외관을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고를 도시한 단면도이다. 도 3은 도 2의 일 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 냉장고(1)는 외관을 형성하는 본체(10) 및 본체(10)의 내부에 전면이 개방되도록 마련되는 저장실(20)을 포함할 수 있다.
본체(10)는 저장실(20)을 형성하는 내상(11)과, 외관을 형성하는 외상(13)을 포함하며, 저장실(20)에 냉기를 공급하는 냉기공급장치를 포함할 수 있다.
냉기공급장치는 압축기(C)와, 응축기(미도시)와, 팽창밸브(미도시)와, 증발기(26)와, 송풍팬(27) 등을 포함하여 구성될 수 있고, 본체(10)의 내상(11)과 외상(13) 사이에는 저장실(20)의 냉기 유출을 방지하도록 발포단열재(15)가 발포될 수 있다.
본체(10)의 후방 하측에는 냉매를 압축하고 압축된 냉매를 응축시키는 압축기(C)와 응축기가 설치되는 기계실(23)이 마련될 수 있다.
저장실(20)은 격벽(17)에 의해 좌우로 구획되며, 본체(10)의 우측에는 냉장실(21)이 마련되고, 본체(10)의 좌측에는 냉동실(22)이 마련될 수 있다.
냉장고(1)는 저장실(20)을 개폐하는 도어(30)를 더 포함할 수 있다.
냉장실(21) 및 냉동실(22)은 각각 본체(10)에 대해 회동 가능하게 결합되는 냉장실 도어(31) 및 냉동실 도어(33)에 의해 개폐되며, 냉장실 도어(31) 및 냉동실 도어(33)의 배면에는 음식물 등을 수납할 수 있도록 복수의 도어가드(35)가 마련될 수 있다.
저장실(20)에는 복수의 선반(24)이 마련되어 저장실(20)을 복수 개로 구획할 수 있으며, 선반(24)의 상부에는 음식물 등의 물품이 적재된다.
또한, 저장실(20)에는 복수의 저장박스(25)가 슬라이딩 방식에 의해 인입 및 인출되도록 마련될 수 있다.
냉장고(1)는 도어(30)가 본체(10)에 회전 가능하게 결합되도록 하는 상부 힌지(41) 및 하부 힌지(43)를 포함하는 힌지모듈(40)을 더 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 저장실(20)을 형성하는 내상(11) 및 내상(11)의 외측에 결합되어 외관을 형성하는 외상(13)의 사이에는 발포공간(S)이 마련되며, 발포공간(S)에 발포단열재(15)가 충진된다.
발포단열재(15)의 단열성을 보강하기 위해 발포단열재(15)와 함께 진공단열재(Vacuum Insulation Panel, VIP)(100)를 충진시킬 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 냉장고는 외관을 형성하는 외상, 외상의 내부에 마련되고, 저장실을 형성하는 내상 및 외상 및 내상 사이에 마련되는 진공단열재를 포함하고, 진공단열재는 직경이 5㎛ 이상 8㎛ 이하인 유리섬유(Glass Fiber)로 마련되는 심재, 열 전달매체를 흡착하는 흡착제 및 심재 및 흡착제를 수용하는 외피재를 포함한다.
도 3을 참조하면, 진공단열재(100)는 외피재(130,140), 흡착제(120) 및 심재(core material)(110)로 구성된다.
외피재(130,140)는 진공상태의 내부로 침투하는 미세한 기체 및 수분을 차단하여 진공단열재(100)의 수명을 유지하는 역할을 한다. 진공단열재(100)의 외피재(130,140)는 제 1외피재(130) 및 제 2외피재(140)를 포함할 수 있다.
제 1외피재(130)는 심재(110)의 외측에 배치될 수 있다. 제 2외피재(140)는 제 1외피재(130)와 결합하여 내부에 심재(110)가 수용되는 수용공간(160)을 형성할 수 있다. 또한, 제 2외피재(140)는 제 1외피재(130)와 결합하여 내부에 심재(110) 및 상온보다 높은 온도에서 활성화되는 흡착제(120)를 수용하는 수용공간(160)을 형성할 수 있다.
제 1외피재(130) 및 제 2외피재(140)는 융착 또는 점착에 의해 서로 접착될 수 있다. 제 1외피재(130) 및 제 2외피재(140)가 융착 또는 점착에 의해 서로 접착되는 경우, 기체 및 수분 중 적어도 하나가 이동할 수 있는 틈 내지 통로가 폐쇄되기 때문에 심재(110)를 향한 기체 및 수분 중 적어도 하나의 침투가 어려워질 수 있다. 따라서, 진공단열재(100)의 단열성 및 내구성이 향상될 수 있다.
제 1외피재(130) 및 제 2외피재(140)는 서로 동일하거나 서로 다른 열전달율을 가진 소재로 마련될 수 있다.
제 1외피재(130) 및 제 2외피재(140)가 서로 다른 열전달율을 가지는 경우, 작은 열전달율을 가지는 제 1외피재(130)는 외상(13)의 내면과 마주하도록 심재(110)의 외측에 배치될 수 있다. 큰 열전달율을 가지는 제 2외피재(140)는 내상(11)의 외면과 마주하도록 심재(110)의 외측에 배치될 수 있고, 제 1외피재(130)와 결합하여 내부에 심재(110)가 수용되는 수용공간(160)을 형성할 수 있다.
제 1외피재(130)는 외상(13)의 내면에 접착될 수 있다. 작은 열전달율을 가지는 제 1외피재(130)가 외상(13)의 내면에 접착됨으로써, 단열성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 외부의 수분 및 가스가 진공단열재(100)의 내측으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 다만, 제 1외피재(130)가 외상(13)의 내면에 접착되는 것에 한정하지 않고, 제 1외피재(130) 대신 제 2외피재(140)가 외상(13)의 내면에 접착되는 것도 가능하다.
도 4를 참조하면, 제 1외피재(130) 및 제 2외피재(140)는 서로 결합하여 수용공간(160)의 외측방향으로 연장되는 연장부(150)를 형성할 수 있다. 연장부(150)는 심재(110)의 양 측면으로부터 외측방향을 향하여 연장되도록 형성될 수 있다. 제 1외피재(130) 및 제 2외피재(140)는 연장부(150)에서 서로 접착되어 심재(110)가 수용되는 수용공간(160)을 진공상태로 유지할 수 있다.
진공단열재(100)는 수용공간(160) 내부에 존재하는 가스 및 수분 중 적어도 하나를 제거할 수 있도록 수용공간(160)에 배치되는 흡착제(120)를 포함한다.
흡착제(Getter, 120)는 진공단열재(100) 내부에 존재하거나 진공단열재(100) 외부로부터 유입되는 열 전달매체(가스 및 수분 등)를 흡착하여 진공단열재(100) 내부의 진공상태를 유지한다.
흡착제(120)는 수용공간(160)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 흡착제(120)는 외피재(130,140)와 이격되도록 수용공간(160)에 배치될 수 있다. 이는, 흡착제(120)가 활성화되는 과정에서 발생하는 열에 의해 외피재(130,140)가 손상되는 것을 방지하기 위함이다.
도 3을 참조하면, 흡착제(120)는 심재(110) 사이에 배치 또는 삽입될 수 있다.
흡착제(120)는 활성화되어 수용공간(160)에 존재하거나 외부로부터 수용공간(160)으로 침투하는 가스 및 수분 중 적어도 하나를 제거할 수 있다. 이 때, 흡착제(120) 표면의 산화막이 제거되고, 주변의 가스 및 수분 중 적어도 하나와 반응하여 이들을 흡착한다.
흡착제(120)는 산화칼슘(CaO), 탄산마그네슘(MgCO3), 산화바륨(BaO), 몰레큘러시브(Molecular sieve), 산화마그네슘(MgO), 염화칼슘(CaCl2), 활성탄, 실리카겔(silica gel), 활성 알루미나 및 제올라이트 중 어느 하나로 마련되어 수분을 흡착할 수 있다.
또한, 흡착제(120)는 금속 소재로 마련될 수 있다. 구체적으로, 흡착제(120)는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 바나듐(V), 은(Ag), 바륨(Ba), 니켈(Ni), 코발트(Co), 팔라듐(Pd), 니오븀(Nb) 및 철(Fe) 중 어느 하나로 마련되어 질소나 산소 등을 흡착할 수 있다.
흡착제(120)의 함량은 진공단열재(100) 내부의 초기 진공도에 따라 달라질 수 있으나, 외피재(130,140)의 단위면적(0.1m2)당 0.05g이상 5g이하가 바람직하다.
심재(Core Material, 110)는 진공 단열재의 형태를 유지하는 역할을 하고, 다공성의 소재로 마련된다. 심재(110)는 단열 성능이 우수한 유리 섬유로 마련될 수 있다.
유리섬유는 초기성능이 우수하나, 섬유 사이사이의 공간(porosity)가 커 장기 내구성이 미흡하다는 단점이 있다. 진공 단열재에 사용 되는 유리섬유는, 크게 직경 7 내지 12㎛의 chopped long glass fiber, 직경 4 내지 6㎛의 glass wool,　직경 0.3 내지 3㎛의 micro fiber 등이 있다.
진공단열재 심재로 사용되는 유리섬유는 일반적으로 여러 겹으로 적층되어 있는 구조를 갖는데, 이는 섬유의 배향성을 향상시켜 섬유간 열전도도를 개선하기 위함이다.
종래에는, 심재의 소재로 Glass wool를 주로 사용하였다. 도 5는 기존 진공단열재의 열 전도를 나타낸 도면이다. 도 5에 도시된 실선 화살표는 상대적으로 온도가 높은 부분의 열이 온도가 낮은 부분으로 전도되는 경로이며, 열 전달 경로가 증가하는 것은 열 저항성이 크고, 결국 단열성이 향상되는 것을 의미한다.
도 5를 참조하면, 종래의 진공단열재에서는 섬유의 형태 및 길이가 무작위로 되어 있어, Z축 방향으로 배향된 섬유가 다수 존재하고, 불균일한 pore를 가지고 있음을 확인할 수 있다.
본 발명에서는, 직경이 5㎛ 이상 8㎛ 이하로 상대적으로 작은 유리섬유를 적층하여 균일하고 촘촘한 기공을 갖는 진공단열재를 구현하고자 하였다. 유리섬유간의 공극(pore size)이 작을수록 단열 성능인 복사(Radiation)의 영향을 최소화 할 수 있으므로 단열성을 향상시킬 수 있다.
도 6은 개시된 실시예에 따른 진공단열재의 열 전도를 나타낸 도면이다.
본 발명에서는 직경이 상대적으로 작은 유리섬유로 직조된 패널이 적층된 구조를 형성함으로써 유리섬유간의 공극을 최소화 할 수 있을 뿐만 아니라, Z축 방향으로 배향된 섬유를 최소화함으로써 열 전달 경로를 증가시켜 단열성을 향상시킬 수 있다.
유리섬유의 직경은 직경이 5㎛ 이상 8㎛이하일 수 있다.
유리섬유의 직경이 클수록 열전도도가 크다. 다시 말해, 유리섬유의 직경이 작을수록 단열성능이 우수하다. 유리섬유의 직경이 작을수록, 유리섬유 간 공극(Pore Size)이 감소하고, 이에 따라 유리섬유를 통해 열 전달이 진행되는 경로가 증가하여 단열 성능을 향상시킬 수 있기 때문이다. 본 발명에서는 심재에 적용되는 유리섬유의 단열성능을 확보하기 위해, 유리섬유 직경의 상한을 8㎛로 한정하였다.
단열 측면만을 고려한다면 유리섬유의 직경은 작을수록 좋다. 그러나, 유리섬유의 직경이 지나치게 작을 경우, 진공단열재(100) 내부의 진공성 확보가 어려워질 수 있다. 구체적으로, 유리섬유의 직경이 지나치게 작을 경우, 유리섬유는 수용공간(160)에 지나치게 빽빽하게 배치될 수 있다. 수용공간(160)에 빽빽하게 배치된 유리섬유는 표적물질에 대한 흡착제(120)의 흡착작용을 방해하는 점을 고려하여, 유리섬유 직경의 하한을 5㎛로 한정하였다.
한편, 유리섬유를 적층하여 심재를 제작하는 경우, 유리섬유의 길이가 길수록 유리섬유를 적층하기 어려워 적층 층수를 확보하기 어렵고, 균일한 격자를 만들기 어려운 점을 고려하여 유리섬유의 길이를 150mm 이하로 한정하고자 하였다.
개시된 실시예에 따르면, 직경이 상대적으로 작은 유리섬유로 직조된 패널이 적층된 구조를 형성함으로써 유리섬유 간 공극(Pore Size)을 최소화 할 수 있다. 구체적으로, 유리섬유 간 공극은 50㎛ 이상 110㎛ 이하일 수 있다.
전술한 직경 및 길이를 갖는 유리섬유를 적층하여, 심재 패널을 형성할 수 있다. 예를 들어, 단열성능 및 진공단열재의 두께를 고려하여 유리섬유를 10층 내지 60층의 범위에서 적층하여 심재 패널을 형성할 수 있다. 유리섬유로 적층되어 마련되는 심재 패널의 평량은 60g/m2 이하일 수 있다.
한편, 진공단열재(100)는 차단층(170)을 더 포함할 수 있다.
차단층은 수분 및 가스가 수용공간(160) 내부로 침투하는 것을 방지하도록 제 1외피재(130) 및 제 2외피재(140) 중 적어도 하나 및 심재(110) 사이에 마련될 수 있다.
바람직하게는, 차단층(170)은 가스 및 수분 중 적어도 하나의 투과가 상대적으로 용이한 외피재(130,140)의 내면에 설치될 수 있다. 즉, 차단층(170)은 가스 및 수분 중 적어도 하나가 제 1외피재(130)를 통과하여 수용공간(160) 내부로 침투하는 것을 방지하도록 심재(110) 및 제 1외피재(130) 사이에 배치될 수 있다.
차단층(170)은 심재(110)와 함께 수용공간(160) 내부에 수용되고, 제 1외피재(130) 및 제 2외피재(140) 중 적어도 하나에 접착되어 제 1외피재(130) 및 제 2외피재(140) 중 적어도 하나와 일체를 이룰 수 있다. 바람직하게는, 차단층(170)은 제 1외피재(130)에 접착되어 제 1외피재(130)와 일체를 이룰 수 있다.
차단층(170)은 금속호일, 무기증착필름 및 고분자수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전술한 심재, 흡착제를 외피재 수용 공간에 장입하고, 내부기압 10-2　torr이하의 조건에서 20분 이상 진공 펌핑하여 진공단열재를 제조할 수 있다.
제조된 진공단열재의 열전도율은, 300*300mm 크기 기준으로 1.1 내지 1.45mW/mK로, 냉장고에 적용할 경우 세트 에너지효율을 1.0 내지 2.0% 개선할 수 있다.
다음으로, 진공단열재의 제조 방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 다른 일 측면에 따른 진공단열제의 제조 방법은, 직경이 5㎛ 이상 8㎛ 이하인 유리섬유(Glass Fiber)를 적층하고, 500 내지 800℃에서 압착하여 심재를 마련하고(S1), 봉투 형상의 외피재를 마련하고, 상기 마련된 심재 및 흡착제를 외피재에 삽입하고(S2), 내부기압 10-2　torr이하의 조건에서 20분 이상 감압 처리하는 것(S3)을 포함할 수 있다.
개시된 실시예에 따르면, 심재를 제조하는 과정에서는 직경이 5㎛ 이상 8㎛ 이하인 유리섬유(Glass Fiber)를 10층 내지 60층의 범위에서 적층하여 500 내지 800℃ 온도에서, 200kPa 이하로 압착하는 핫프레스 공정을 적용하여 심재 패널을 제조한다.
다음으로, 봉투 형상의 외피재를 마련하고, 건식 타입의 심재 및 흡착제를 외피재에 삽입하고, 외피재 내부를 감압처리하는 단계를 거쳐 외피재 내부를 고진공상태로 형성한다.
일 예로써, 감압처리과정은 진공 챔버에서 수행될 수 있다.
구체적으로, 내부기압 10-2　torr이하의 조건에서 20분 이상의 진공 펌핑을 통하여 감압처리과정을 거친 외피재의 내부는 0.01torr이하의 진공도를 가질 수 있다.
진공단열재 제조과정은 다양한 입체적 형상을 가지도록 진공단열재를 형상화하는 것(S4)을 더 포함할 수 있다. 진공단열재의 형상화 과정은 감압처리하기 전에 수행될 수 있다. 이 때, 다양한 입체적 형상을 가지는 진공단열재를 형성하기 위해 다양한 형상의 지그(jig)가 사용될 수 있다. 진공단열재를 완성한 후, 즉, 외피재 내부를 고진공상태로 형성한 후에 진공단열재를 형상화할 경우, 외피재가 손상되기 쉽다. 따라서, 진공단열재를 완성한 후에는 다양한 입체적 형상을 가지는 진공단열재를 형상화하기 어렵다.
진공단열재(100)의 형상화 과정이 완료되면 외피재를 밀봉처리하고, 500 내지 800℃ 온도에서 감압하여 외피재 내부를 고진공상태로 형성할 수 있다.
개시된 실시예에 따른 냉장고는 직경이 5㎛ 이상 8㎛ 이하로 상대적으로 작은 유리섬유를 적층하여 진공단열재를 제조하므로, 종래와 달리, 유리섬유간의 공극을 최소화 할 수 있을 뿐만 아니라, Z축 방향으로 배향된 섬유를 최소화함으로써 열 전달 경로를 증가시켜 단열성을 향상시킬 수 있다.
아울러, 개시된 실시예에 따른 진공단열재를 포함하는 냉장고는 심재 적층 시, 건식 적층 방법을 도입하므로, 진공 단열재의 두께를 얇게 확보할 수 있다.
이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
1 : 냉장고 10 : 본체
11 : 내상 13 : 외상
15 : 발포단열재 17 : 격벽
20 : 저장실 21 : 냉장실
22 : 냉동실 23 : 기계실
24 : 선반 25 : 저장박스
26 : 증발기 27 : 송풍팬
30 : 도어 31 : 냉장실 도어
33 : 냉동실 도어 35 : 도어가드
40 : 힌지모듈 41 : 상부 힌지
43 : 하부 힌지 110 : 심재
120 : 흡착제 130 : 제 1외피재
140 : 제 2외피재 160 : 수용공간
170 : 차단층 100 : 진공단열재

Claims (19)

  1. 외관을 형성하는 외상;
    상기 외상의 내부에 마련되고, 저장실을 형성하는 내상; 및
    상기 외상 및 상기 내상 사이에 마련되는 진공단열재;를 포함하고,
    상기 진공단열재는,
    직경이 5㎛ 이상 8㎛ 이하인 유리섬유(Glass Fiber)로 마련되는 심재;
    열 전달매체를 흡착하는 흡착제; 및
    상기 심재 및 상기 흡착제를 수용하는 외피재;를 포함하는 냉장고.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 심재는, 길이가 150mm 이하인 유리섬유를 포함하는 냉장고.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 심재의 공극률은 80% 이상인 냉장고.
  4. 제 1항에 있어서,
    유리섬유 간 공극은 50㎛ 이상 110㎛ 이하인 냉장고.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 진공단열재는,
    상기 심재로 적층되어 마련되고, 평량은 60g/m2 이하인 심재 패널을 포함하는 냉장고.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 진공단열재는,
    상기 심재로 적층되어 마련되고, 적재층수가 10층 이상 60층 이하인 심재 패널을 포함하는 냉장고.
  7. 제 1항에 있어서,
    진공단열재의 열전도율은 1.1 내지 1.45mW/mK 인 냉장고.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 진공단열재는,
    상기 심재의 외측에 배치되는 제 1외피재;
    상기 심재 및 상기 제 1외피재 사이에 배치되는 차단층; 및
    상기 제 1외피재와 결합하여 내부에 상기 심재 및 상기 차단층이 수용되는 수용공간을 형성하는 제 2외피재;를 더 포함하는 냉장고.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 진공단열재는,
    상기 제 1외피재 및 상기 제 2외피재는 융착 또는 점착에 의해 서로 접착되어 상기 수용공간의 외측방향으로 연장되는 연장부;를 더 포함하는 냉장고.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1외피재는 알루미늄 호일 외피재를 포함하고,
    상기 제 2외피재는 알루미늄 또는 무기 산화물 증착 외피재를 포함하는 냉장고.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 흡착제는 산화칼슘(CaO), 탄산마그네슘(MgCO3), 산화바륨(BaO), 몰레큘러시브(Molecular sieve), 산화마그네슘(MgO), 염화칼슘(CaCl2), 활성탄, 실리카겔(silica gel), 활성 알루미나 및 제올라이트 중 어느 하나로 마련되는 냉장고.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 흡착제는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 바나듐(V), 은(Ag), 바륨(Ba), 니켈(Ni), 코발트(Co), 팔라듐(Pd), 니오븀(Nb) 및 철(Fe) 중 어느 하나로 마련되는 냉장고.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 차단층은 금속호일, 무기증착필름 및 고분자수지 중 어느 하나로 마련되는 냉장고.
  14. 직경이 5㎛ 이상 8㎛ 이하인 유리섬유(Glass Fiber)를 적층하고, 500 내지 800℃에서 압착하여 심재를 마련하는 단계; 및
    상기 마련된 심재 및 흡착제를 외피재 수용 공간에 장입하고, 내부기압 10-2　torr이하의 조건에서 20분 이상 감압 처리하는 단계;를 포함하는 진공단열재의 제조방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    200kPa 이하로 압착하여 심재를 마련하는 진공단열재의 제조방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    유리 섬유의 적층 층수는, 10층 이상 60층 이하인 진공단열재의 제조방법.
  17. 제 14항에 있어서,
    감압 후, 진공도는 0.01torr이하인 진공단열재의 제조방법.
  18. 제 14항에 있어서,
    감압 처리 전, 진공단열재를 형상화하는 것을 더 포함하는 진공단열재의 제조방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    다양한 형상의 지그(jig)를 사용하여 진공단열재를 형상화하는 것을 특징으로 하는 진공단열재의 제조방법.
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