WO2020085599A1 - 2차원 진공단열패널을 접어서 단열밀폐공간을 형성하는 방법 및 그 방법으로 제조된 진공단열 파우치 및 보냉상자 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 장측변과 단측변을 갖는 직사각형의 진공단열패널을 접어서 단열밀폐공간을 형성하는 방법으로서, 상기 단측변에 평행하고, 상기 장측변의 중심선(C)에서 소정 거리 이격된 기준접이선(1,3)이 존재하고, 상기 기준접이선에 의해 진공단열패널은 제1영역(130)과 제2영역(140,150)으로 나뉘어지고, 상기 제2영역(140,150)은, 상기 진공단열패널이 상기 기준접이선을 기준으로 접힌 상태에서, 상기 제1영역(130)과 겹치는 제2-1영역(140)과 상기 제1영역(130)과 겹치지 않는 제2-2영역(150)으로 이루어지는 경우에, 상기 기준접이선을 기준으로 상기 진공단열패널을 접는 제1단계;와 상기 제1단계에서 겹쳐진 제1영역(130)과 제2-1영역(140)의 외곽 접착부(10)를 접착하는 제2단계;를 포함하는 단열 밀폐공간을 형성하는 방법에 관한 것이다.

Description

2차원 진공단열패널을 접어서 단열밀폐공간을 형성하는 방법 및 그 방법으로 제조된 진공단열 파우치 및 보냉상자

본 발명은 2차원 형상의 진공단열패널을 접어서 내부 밀폐공간을 갖도록 하는 방법 및 이 방법으로 제조된 파우치에 관한 것이며, 상기 파우치를 보냉상자나 기타 단열 컨테이너 내측에 배치하여 단열 성능을 발휘하도록 하는 기술에 관한 것이다. 즉, 진공단열패널은 통상 평면 2차원 형상을 이루는데 평면 형상의 한 장의 진공단열패널을 접어서 내부 밀폐공간을 형성할 수 있게 하여 내외부 단열효과를 극대화하는 기술에 관한 것이다.

종래기술의 보냉상자 또는 단열상자는 내부에 스티로폼이나 기타 진공단열재를 배치하여 단열 성능을 부여한 제품들은 있으나, 진공단열재가 하나의 패널로 이루어지는 것이 아니고 복수 개의 패널이 각각 모서리가 마주 접하면서 배치되는 형상이어서 단열 성능 발휘에는 많은 문제가 있었다.

진공단열패널을 활용한 단열기술로는 등록특허 제10-1752669호(2017. 06. 30. 공고)에서 개시된 바와 같이 냉장고 내부 격벽에 진공단열재를 구비하는 기술 등이 알려져 있다.

종래기술 중에는 진공단열패널을 단열 상자 내부에 배치하여 단열 성능을 부여한 보냉 상자 등의 제품들도 있으나, 진공단열패널이 전체적으로 하나의 형태에서 출발하여 접힌 것이 아니고 복수 개의 별도의 패널이 각각의 보냉 상자 상하면과 측면에 배치되는 형태이었다. 이 경우, 보냉 상자의 모서리에서는 진공단열패널의 끝단이 마주 접하면서 배치되는 형상이 되므로, 모서리가 서로 접하는 부위에서 단열 저하, 기체 교환 등으로 인하여 완전한 단열을 확보할 수 없어서 본연의 완벽한 단열 성능 발휘에는 많은 문제가 있었다.

이렇게, 진공단열패널은 그 자체 단열 성능은 매우 우수하나 육면체 상자의 내면에 별개의 진공단열패널이 장착되면 상자 모서리 부위 단열 성능확보에 문제가 있게 된다. 또한, 진공단열재의 특성상 모든 제품이 기계처럼 정확한 치수로 제작되기 어렵고, 일반적으로 ±1mm 수준의 치수 공차가 감안되는 바, 상자를 구성하기 위한 진공단열재의 수량이 늘어날수록 정확한 단열 시공이 어려워진다.

본 발명은 2차원 형상의 하나의 진공단열패널을 접어서 내부 밀폐공간을 형성하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 이를 통해 육면체 형상의 내부 밀폐공간의 모서리 부위에서 발생하는 열교 현상을 차단하여 단열 성능을 극대화하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 장측변(X)과 단측변(Y)을 갖는 직사각형의 진공단열패널을 접어서 단열밀폐공간을 형성하는 방법으로서,

상기 단측변(Y)에 평행하고, 상기 장측변(X)의 중심선(C)에서 소정 거리 이격된 기준접이선(1,3)이 존재하고, 상기 기준접이선에 의해 진공단열패널은 제1영역(130)과 제2영역(140,150)으로 나뉘어지고,

상기 제2영역(140,150)은, 상기 진공단열패널이 상기 기준접이선을 기준으로 접힌 상태에서, 상기 제1영역(130)과 겹치는 제2-1영역(140)과 상기 제1영역(130)과 겹치지 않는 제2-2영역(150)으로 이루어지는 경우에,

상기 기준접이선을 기준으로 상기 진공단열패널을 접는 제1단계;와 상기 제1단계에서 겹쳐진 제1영역(130)과 제2-1영역(140)의 외곽 접착부(10)를 접착하는 제2단계;를 포함하여, 2차원 진공단열패널을 접어서 육면체의 단열 밀폐공간을 형성하는 방법을 제공한다.

상기 기준접이선이 바닥부의 가운데에 위치한 상태에서, 상기 겹쳐진 제1영역(130)과 제2-1영역(140)을 외측으로 돌출시키면서 육면체의 내부 공간을 형성하는 제3단계;와, 상기 제2-2영역(150)을 접어서 상기 육면체 내부 공간의 뚜껑을 형성하는 제4단계:를 더 포함한다.

상기 뚜껑은, 상기 제1영역(130)이 형성하는 육면체 측면 상단부와 소정 폭 만큼 겹쳐져서 내부 단열을 확보한다.

상기 진공단열패널은, 외부면에 부직포가 구비되어 진공단열패널의 외피재를 접이 과정 및 사용과정에서 보호하도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 육면체의 단열 밀폐공간을 형성하는 방법에 의해 제조된 진공단열 파우치 또는 보냉상자를 제공한다.

본 발명은 상기 접이 방법을 통해, 2차원 형상의 한 장의 진공단열패널을 접어서 내부 육면체 단열 밀폐공간을 제공함으로써, 파우치나 보냉상자의 모서리 부위에서 발생하던 열전달을 완벽하게 차단함으로써, 진공단열패널 본래의 단열 성능을 발휘하도록 하여 파우치나 보냉상자의 단열효과를 극대화되는 효과가 발생한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 형상의 진공단열패널의 표면에 접이선이 표시된 모습이다.

도 2는 본 발명의 진공단열패널에서 내부에 심재가 위치하는 부위의 외곽선을 도시한 모습이다.

도 3 내지 도 9는 2차원 형상의 진공단열패널을 접어서 육면체 형상의 단열 공간을 형성하는 과정을 도시하고 있다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

진공단열패널은 대기압의 힘을 견뎌내고 내부 공간을 형성하여 실질적으로 단열을 하는 심재와, 심재를 감싸며 진공을 유지하도록 외부 공기를 차단하는 외피재, 그리고 잔류 가스나 침투 가스를 화학적으로 흡착, 제거하여 진공도 파괴를 지연시키는 흡착제로 구성된다.

본 발명에서의 심재는 글라스울, 흄드 실리카, 유기섬유 (폴리에스터, 폴리프로필렌 등) 중 하나로 구성될 수 있으나, 용도가 식품 포장일 경우에는 유기섬유가 바람직하다. 진공단열재가 외부 힘으로 강제 파괴되면 내부 심재가 노출될 수 있기 때문이다. 외피재는 알루미늄 호일 (6~7 micron)이 포함된 호일 외피재와, 알루미늄이 50 ~ 100nm (0.05~0.1 micron) 증착 코팅된 증착 외피재와, 알루미늄 없이 무기투명증착, 유기투명증착 등으로 기체를 차단하는 비금속 투명 외피재 중 1개 이상을 채택하여 구성된다.

알루미늄 호일 외피재는 두꺼운 알루미늄 차단층이 존재하여, 기체를 아주 강력하게 차단할 수 있는 장점이 있다. 하지만 양면을 모두 알루미늄 호일 외피재로 구성할 경우, 알루미늄의 높은 열전도도로 인해 외피재를 타고 열이 내측에서 외측으로 흘러가 버리는 ‘열교 현상＇이 심하게 발생하여, 진공단열재의 의미가 퇴색되기 때문에 바람직하지 않다. 하지만 단일 진공단열패널의 크기가 상당히 커지는 경우에는 열교 현상이 상당히 많이 줄어들기 때문에, 면적 1m ² 이상의 패널에서는 필요 시 사용할 수도 있다.

알루미늄 증착 외피재나 비금속 투명 외피재는 알루미늄 호일의 부재로 인해 상대적으로 기체 차단능이 떨어지나, ‘열교 현상＇을 거의 완벽하게 차단할 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 한 쪽면은 알루미늄 호일 외피재로, 나머지 한 쪽면은 증착 외피재 혹은 비금속 투명 외피재로 구성하여, 기체 차단과 열교 현상 제거를 모두 확보할 수 있다. 결국, 외피재의 구성은 제품의 요구 성능과, 내구성, 신뢰성 등을 모두 종합적으로 고려하여 적절히 결정하여야 한다.

본 발명은 평면 형상인 하나의 진공단열패널을 접어서 내부가 갇힌 공간을 구현하는 새로운 방법으로, 1장의 진공단열재로 안정적인 사각 상자를 만들어 낼 수 있는 방법이다. 즉, 종래 기술에서는 진공단열재를 여러 장 사용해서 상자를 만들게 되는데, 이 경우 단열재가 만나는 선마다 선형 열교가 생기고 동시에 치수 부정합으로 인한 기체 누설 및 교환이 이루어지게 된다. 본 발명은 여러 장의 단열재가 모서리에서 만나는 것이 아니라, 1장의 진공단열패널로 이루어지므로 진공단열재 본연의 초단열 성능을 충분히 발휘할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 위에서 언급한 바와 같이, 한 장의 진공단열패널을 접어서 육면체 파우치로 제작하게 방법이며, 여기서 진공단열패널이 접이는 선을 '접이선'이라 하고 부르도록 한다. 도 1에는 본 발명에 따른 2차원 형상의 진공단열패널의 표면에 접이선이 표시된 모습이며, 설명 편의상 이들을 1 내지 6의 숫자로 표기해 두었다. 도 2는 도 1에 도시된 진공단열패널의 일부로서 도 1에서 실선으로 표시된 부분만을 별도의 도면으로 도시한 것인데, 이것은 진공단열패널에서 내부에 심재가 위치하는 부위만을 참고로 도시한 모습이다.

도 1에 도시된, 본 발명에 따른 진공단열패널(100)을 보면 위에서 본 모습이 직사각형 형상을 이루고 있으며, 이때 상대적으로 긴 변을 장측변(X)이라 하고, 상대적으로 짧은 변을 단측변(Y)이라 부르기로 한다.

본 발명에서는 직육면체 파우치를 형성하기 위해 먼저 1번과 3번으로 표시한 선을 기준으로 접게 되는데, 이 선을 '기준접이선(1,3')이라 한다. 본 발명의 상기 기준접이선(1,3)은 직사각형에서 상기 단측변(Y)에 평행한 선이고, 상기 장측변(X)의 중심선(C)에서 소정 거리(도 1의 d)만큼 이격된 선이다. 즉, 본 발명에서 진공단열패널을 접는 최초의 기준이 되는 기준접이선이 장측변(X)에 수직한 선이되, 가운데 지점이 아닌 한쪽으로 이격된 위치에 존재하는 것이 특징이다. 이격되는 거리(d)는 최종적인 파우치의 형상에 따라 적절히 선택될 수 있다.

상기 기준접이선(1,3)에 의해 진공단열패널은 좌우 두 개의 영역으로 나뉘어진다. 이 중 상대적으로 작은 영역을 제1영역(130)이라 하고, 상대적으로 큰 영역을 제2영역(140,150)이라 한다. 상기 기준접이선을 기준으로 진공단열패널을 접게 되면, 상기 제2영역(140,150)은 상기 제1영역(130)과 겹치는 부위와 겹치지 않는 부위가 존재하는데, 상기 제2영역(140,150)에서 상기 제1영역(130)과 겹치는 부위를 제2-1영역(140)이라 하고, 상기 제1영역(130)과 겹치지 않는 부위를 제2-2영역(150)이라 한다. 도 1에서 110으로 표시된 선은 진공단열패널 내부에 심재가 위치하는 부위의 외곽선이며, 도 2에서는 이해를 돕기 위해, 외곽선만을 도시한 것이다.

도 3은 도 1에서 상기 기준접이선을 기준으로 제2영역을 회동시켜 제1영역 위에 포갠 그림이며, 좌측에 기준접이선(1,3)이 위치하는 모습이다. 즉, 상기 기준접이선을 기준으로 상기 진공단열패널을 접는 제1단계가 진행된 모습이며, 이 상태에서 상기 제1영역(130)과 제2-1영역(140)이 서로 접하게 된다.

이후, 겹쳐진 제1영역(130)과 제2-1영역(140)의 외곽 접착부(도 1의 10)를 서로 접착하는 제2단계를 수행하게 된다. 상기 외곽 접착부(10)는 진공단열재 내부에 심재가 존재하지 않는 외피재만이 존재하는 부위이다. 제1영역(130)과 제2-1영역(140)의 외곽 접착부(도 1의 10)의 접착은 접착제를 사용할 수도 있고 양면테이프를 사용하여 부착할 수도 있는 등 부착방법에 특별한 제한은 없다.

그리고, 상기 기준접이선(1,3)이 바닥부의 가운데에 위치한 상태에서 상기 겹쳐진 제1영역(130)과 제2-1영역(140)을 외측으로 돌출시키면서 육면체의 내부 공간을 형성하는 제3단계(도 5, 도 6)와, 상기 제2-2영역(150)을 접어서 상기 육면체 내부 공간의 뚜껑을 형성하는 제4단계(도 7)를 진행하게 된다.

그리고, 상기 제2-2영역(150)은 파우치의 뚜껑을 이루는 부위이다. 도 3에 도시된 외곽 접착부(20)를 접어서 상기 2번 접이선이 가장자리에 오게 한 상태에서(도 4), 상기 제2-2영역(150)을 접어서 뚜껑을 형성하게 된다.

그리고, 하부 바닥부에서 양측으로 돌출된 면을 접고 상기 뚜껑을 씌우게 되면 본 발명에 따른 육면체 형상의 내부 단열공간을 가진 파우치가 완성된다(도 8, 도 9). 이때, 상기 뚜껑은, 상기 제1영역(130)이 형성하는 육면체 측면 상단부와 소정 폭(도 9의 S)만큼 겹쳐져서 내부 단열을 확보한다.

진공단열패널은 내부에 심재를 구비하고 외부에는 외피재가 존재하는 일반적인 형태를 그대로 사용할 수도 있으나, 외피재의 외측에 부직포를 부착하여 사용할 수도 있다. 부직포를 부착하는 이유는, 1)진공단열재를 접는 과정과, 2)파우치(또는 보냉상자) 사용과정에서 편의를 위함이다.

즉, 진공단열재를 상기 접이선을 따라 접는 과정에 외피재의 접힌 모서리 부위에서 날까롭게 접힌 면을 가지게 되어 제조과정이나 사용에 불리한 점이 있고, 파우치를 보냉상자에 삽입한 상태에서 사용하는 과정에서 상기 외피재가 직접적으로 외부와 닿게 되어 외피재가 훼손되어 단열에 문제가 생길 수도 있기 때문이다. 이를 방지하기 위해 진공단열패널을 부직포로 감싸게 되면, 진공단열패널 접힌 부위가 라운드 형상을 이루고, 사용과정에서도 외피재 훼손을 방지하는 효과가 발생하게 된다.

이상, 본 발명에서 설명한 바와 같이 진공단열패널을 접어서 육면체의 단열 밀폐공간을 형성하게 되면 모서리 부위의 열교 현상을 완전히 차단하게 된다. 이를 이용하여 제작된 진공단열 파우치를 냉장(냉동) 보관을 요하는 식품 등 상품의 보냉 상자에 적용하면 보냉상자의 단열효과를 극대화되는 효과가 발생한다.

Claims (6)

1. 장측변(X)과 단측변(Y)을 갖는 직사각형의 진공단열패널을 접어서 단열밀폐공간을 형성하는 방법으로서,

   상기 단측변(Y)에 평행하고, 상기 장측변(X)의 중심선(C)에서 소정 거리(d) 이격된 기준접이선(1,3)이 존재하고, 상기 기준접이선에 의해 진공단열패널은 제1영역(130)과 제2영역(140,150)으로 나뉘어지고,

   상기 제2영역(140,150)은,

   상기 진공단열패널이 상기 기준접이선을 기준으로 접힌 상태에서, 상기 제1영역(130)과 겹치는 제2-1영역(140)과 상기 제1영역(130)과 겹치지 않는 제2-2영역(150)으로 이루어지고,

   상기 기준접이선을 기준으로 상기 진공단열패널을 접는 제1단계; 및

   상기 제1단계에서 겹쳐진 제1영역(130)과 제2-1영역(140)의 외곽 접착부(10)를 접착하는 제2단계;를 포함하는,

   2차원 진공단열패널을 접어서 육면체의 단열 밀폐공간을 형성하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 겹쳐진 제1영역(130)과 제2-1영역(140)을 외측으로 돌출시키면서 육면체의 내부 공간을 형성하는 제3단계;를 더 포함하는,

   2차원 진공단열패널을 접어서 육면체의 단열 밀폐공간을 형성하는 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제2-2영역(150)을 접어서 단열 밀폐공간의 뚜껑을 형성하는 제4단계:를 더 포함하는,

   2차원 진공단열패널을 접어서 육면체의 단열 밀폐공간을 형성하는 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 뚜껑은, 상기 제1영역(130)이 형성하는 육면체 측면 상단부와 소정 폭(S)만큼 겹쳐져서 단열을 확보하는 것을 특징으로 하는,

   2차원 진공단열패널을 접어서 육면체의 단열 밀폐공간을 형성하는 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 진공단열패널은, 외부면에 부직포가 구비되어 진공단열패널의 외피재를 보호하는 것을 특징으로 하는,

   2차원 진공단열패널을 접어서 육면체의 단열 밀폐공간을 형성하는 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 육면체의 단열 밀폐공간을 형성하는 방법에 의해 제조된 진공단열 파우치 또는 보냉상자.

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