KR101620397B1 - 진공단열재 및 진공단열재를 구비한 냉장고 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진공단열재, 진공단열재를 구비한 냉장고 및 진공단열재의 제조방법에 관한 것이다. 본 진공단열재는, 소정 형상을 가지며 내부에 감압 공간이 형성되는 코어와, 이 코어의 표면에 가스 배리어성을 가지게 소정의 물질을 코팅하여 형성되는 가스배리어층을 구비하여 구성된다. 이에 의해, 외피(필름) 사용을 배제하여 신뢰도를 제공할 수 있으며, 전처리 공정에 많은 장비 및 시간이 소요되는 유리섬유 코어의 사용을 배제할 수 있다.
진공단열재, 코어, 가스배리어층, 충전재

Description

진공단열재 및 진공단열재를 구비한 냉장고{VACUUM INSULATION PANEL AND REFRIGERATOR WITH VACUUM INSULATION PANEL}
본 발명은 진공단열재, 진공단열재를 구비한 냉장고 및 진공단열재의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 필름의 사용을 배제할 수 있도록 한 진공단열재, 진공단열재를 구비한 냉장고 및 진공단열재의 제조방법에 관한 것이다.
진공단열재는 내부 공간을 감압하여 진공으로 함으로써, 진공의 낮은 열전도도 특성을 이용하는 단열재의 일 종이다. 이러한 진공단열재는 통상 소정의 두께를 가지는 패널(PANEL)의 형태로 구현될 수 있다.
이러한 진공단열재(패널)는, 내부에 소정의 공간을 형성하는 외피(envelope)(재)와, 상기 외피의 내부에 수용되어 상기 외피가 소정의 공간을 유지하도록 지지하는 심재 또는 코어(core)를 구비하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 외피의 내부에는 외피의 내부의 가스를 흡수하기 위한 게터(getter)(제)가 구비될 수 있다.
상기 외피(필름제)는 진공단열재의 내부 진공도를 일정한 수준으로 유지하기 위한 것으로서 다층의 폴리머(polymer)와 알루미늄을 라미네이팅한 필름 등으로 구성될 수 있다.
상기 코어는 소위 글래스 파이버(glass fiber)라고 하는 유리섬유 또는 실리카코어 등이 이용되고 있다. 이중 유리섬유는 그 초기성능이 우수하고 가격이 저렴하여 널리 이용되고 있으나 전처리 공청을 필요로 하고 내구성이 미흡하다고 하는 단점이 있다.
상기 게터는 상기 외피의 내부에 잔존하거나 새로 유입되는 가스 및/또는 수분을 흡수하기 위한 흡기, 흡습제의 일종이다.
그런데, 이러한 종래의 진공단열재에 있어서는, 내부에 진공을 형성하기 위해 가스 배리어성을 가지는 외피를 필름을 이용하도록 되어 있어 사용시 필름의 특성상 강도가 미흡하기 때문에 외력에 의해 필름의 터짐이 발생될 수 있다. 이에 의해 수명이 단축되는 문제점이 있다.
또한, 코어가 유리섬유로 되어 있어 취급이 용이하지 아니하며 외피의 내부에 삽입하기 위해서는 코어의 부피 및 크기를 줄이는 전처리 과정(예를 들면 핫 프레스(hot press) 또는 니들 펀치(needle punch) 공법 등)을 거쳐야만 하는 문제점이 있다. 이에 기인하여 많은 비용 및 시간이 소요되고 생산성이 저하될 수 있다.
또한, 유리섬유 코어를 사용하는 진공단열재의 경우, 외피의 내부를 진공으로 한 후, 진공단열재의 두께 편차가 커서 진공단열재의 두께가 고르지 못하게 되는 문제점이 있다. 이에 기인하여 진공단열재의 두께가 가장 얇은 부분을 기준으로 단열벽의 전체 두께를 설정 및 형성하므로 전체 단열벽(체)의 두께가 전반적으 로 증가하게 되는 문제점이 있다.
또한, 유리섬유 코어를 사용하는 진공단열재의 경우, 진공단열패널의 제조후 외피의 표면에 주름이 발생되어 외피의 표면이 고르지 못하기 때문에 대상물에 부착시 주름에 의한 틈새로 발포액이 유입되어 팽창하게 됨으로써 진공단열재의 분리가 발생되는 소위 부착불량을 유발하게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은, 필름 사용을 배제하여 신뢰도를 제공할 수 있는 진공단열재, 진공단열재를 구비한 냉장고 및 진공단열재의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 유리섬유 코어의 사용을 배제할 수 있는 진공단열재, 진공단열재를 구비한 냉장고 및 진공단열재의 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 균일한 단열두께를 확보할 수 있는 진공단열재, 진공단열재를 구비한 냉장고 및 진공단열재의 제조방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 외면의 주름 발생을 억제할 수 있으며 부착불량을 저감할 수 있는 진공단열재, 진공단열재를 구비한 냉장고 및 진공단열재의 제조방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 목적 달성을 위해, 소정 형상을 가지며 내부에 감압 공간이 형성되는 코어; 및 상기 코어의 표면에 가스 배리어성을 가지게 소정의 물질을 코팅하여 형성되는 가스배리어층을 포함하는 진공단열재를 제공한다.
여기서, 상기 코어의 내부의 진공도는 10-5 내지 10-2 Torr로 구성될 수 있 다.
이때, 상기 가스배리어층을 형성하는 물질은 금속으로 구성될 수 있다. 즉, 금속(예를 들면 알루미늄)을 코어의 표면에 소정 두께로 라미네이팅하여 구성될 수 있다.
미세 공극을 가지는 분말로 형성되어 상기 코어의 내부에 충전되는 충전재를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 코어의 내부의 진공도는 10-1 내지 10 Torr로 구성될 수 있다.
이때, 상기 가스배리어층을 형성하는 물질은 금속 또는 무기계 물질로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 무기계 물질은, 이산화규소, 이산화티탄 및 산화알류미늄 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 상기 코어의 표면을 금속 또는 무기계 물질로 소정의 두께로 증착하여 구성될 수 있다.
상기 충전재는 이산화규소, 이산화티탄 및 산화알류미늄 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 충전재는 에어로겔 및 훈증 실리카 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 코어는 직육면체 형상을 가지게 구성될 수 있다.
상기 코어의 내부에 배치되어 가스 성분을 흡수하는 게터를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 코어의 내부에는 상기 코어의 두께방향으로 배치되는 리브가 구비되게 구성될 수 있다.
상기 리브에는 열전달이 억제될 수 있게 관통부가 형성되게 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 상기 진공단열재를 구비한 냉장고가 제공된다.
또한, 본 발명의 또 다른 분야에 따르면, 소정 형상을 가지며 내부에 빈 공간이 형성되는 코어를 형성하는 단계; 상기 코어의 표면에 소정의 물질을 코팅하여 가스배리어층을 형성하는 단계; 및 상기 코어의 내부가 소정의 진공도를 유지하도록 감압하는 단계를 포함하는 진공단열재의 제조방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 또 다른 분야에 따르면, 소정 형상을 가지며 내부에 빈 공간이 형성되는 코어를 형성하는 단계; 상기 코어의 표면에 소정의 물질을 코팅하여 가스배리어층을 형성하는 단계; 상기 코어의 내부에 미세 공극을 가지는 분말로 된 충전재를 삽입하는 단계 및 상기 코어의 내부가 소정의 진공도를 유지하도록 감압하는 단계를 포함하는 진공단열재의 제조방법이 제공된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 소정 형상을 가지고 내부에 빈 공간을 형성하는 코어의 외면에 가스배리어층이 형성되도록 함으로써, 필름으로 구성되는 외피의 사용을 배제할 수 있다. 이에 의해, 진공단열재의 터짐(손상)이 발생될 염려가 없어 신뢰도를 제고할 수 있다.
또한, 소정 형상을 가지는 코어와 코어의 외면에 형성되는 가스배리어층을 구비하도록 함으로써, 많은 장비 및 시간이 소요되는 전처리 공정을 거치는 유리 섬유 코어의 사용을 배제할 수 있다. 이에 의해 제조가 용이하고 제조비용을 저감할 수 있다.
또한, 소정 형상을 가지는 코어와 코어의 외면에 형성되는 가스배리어층을 구비하도록 함으로써, 완성된 진공단열재의 두께를 균일하게 할 수 있다. 이에 의해 균일한 단열성능을 확보할 수 있으며, 진공단열재를 포함하는 단열벽의 두께가 전반적으로 감소될 수 있다.
또한, 외피의 사용을 배제함으로써, 내부 진공 후, 외면에 주름이 발생될 염려가 없다. 이에 의해, 진공단열재의 표면이 평탄하게 되어 진공단열재의 부착시 외피의 주름에 의한 틈새로 발포액이 유입되어 팽창함에 기인하여 진공단열재가 대상물의 표면으로부터 분리되는 부착불량 발생을 현저하게 줄일 수 있다.
또한, 소정 형상을 가지는 코어와 코어의 외면에 형성되는 가스배리어층을 구비하고, 코어의 내부에 미세공극을 가지는 분말로 된 충전재를 구비하도록 함으로써, 내부 진공도를 상대적으로 낮게 유지할 수 있다. 이에 의해, 고진공도를 유지하기 위해 많은 장비 및 시간이 소요됨이 없이 제조비용을 줄일 수 있고 제작을 신속하고 용이하게 할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
[1]
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 진공단열재의 단면도이고, 도 2는 도 1의 단턱부 영역의 확대도이며, 도 3은 도 1의 가스배리어층을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 진공단열재(10a)는, 소정 형상을 가지며 내부에 감압 공간이 형성되는 코어(20); 및 상기 코어(20)의 표면에 가스 배리어성을 가지게 소정의 물질을 코팅하여 형성되는 가스배리어층(30)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 감압 공간은 내부의 압력이 대기압보다 낮아지게 소정 감압된 공간을 의미한다.
상기 코어(20)는 내부에 빈 공간이 형성되는 직육면체 형상으로 구성될 수 있다. 이에 의해, 유리섬유 코어의 사용을 배제할 수 있고, 유리섬유 코어의 사용에 기인한 유리섬유 코어의 크기 및 부피를 줄이기 위해 많은 장비 및 시간이 소요되는 전처리 공정(예를 들면 핫 프레스(hot press) 또는 니들 펀치(needle punch) 공법 등)을 배제할 수 있다.
또한, 상기 코어(20)의 높이(두께) 편차를 줄일 수 있어, 진공단열재(10a)의 균일한 단열두께의 확보가 가능하게 된다. 즉 종래의 유리섬유 코어의 사용시 외피의 내부 공간의 감압(진공) 후 진공단열재의 두께 변화가 매우 큰(대략 30% 정도) 반면, 본 발명의 진공단열재(10a)는 두께 변화가 거의 없어 균일한 두께를 확보할 수 있다.
상기 코어(20)는 합성수지부재로 형성될 수 있다.
상기 코어(20)는, 일 측이 개구되고 내부에 빈 공간이 형성된 직육면체 형상의 바디(21)와, 상기 바디(21)의 개구를 개폐하는 커버(23)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 바디(21)와 상기 커버(23)의 상호 접촉영역에는 단턱부(25)가 형성될 수 있다. 이에 의해 상호 접촉면이 증대되어 밀폐력이 증대될 수 있다. 상기 바디(21)의 단턱부(26a) 및 커버(23)의 단턱부(26b) 사이에는 내외를 기밀적으로 유지할 수 있게 실링부재(27)가 개재될 수 있다. 이에 의해 밀폐력이 더욱 증대되어 내부 진공 유지가 용이하게 될 수 있다.
한편, 상기 코어(20)의 표면에는 가스 배리어성이 구비될 수 있게 소정의 물질을 코팅한 가스배리어층(30)이 형성될 수 있다. 이에 의해, 필름(합성수지부재)으로 구성되는 외피의 사용을 배제할 수 있다. 이에 따르면 외피의 터짐(손상) 등에 의해 내부 진공이 파괴될 염려가 없어 진공단열재의 수명이 연장될 수 있다. 또한, 외피의 주름에 기인한 부착불량을 방지할 수 있다. 본 실시예에서는 상기 코어(20)의 내면 및 외면에 각각 형성된 외부배리어층(31a) 및 내부배리어층(31b)을 구비한 경우를 예시하고 있다.
상기 코어(20)의 내부 진공도는 10-5 내지 10-2 Torr로 구성될 수 있다.
이때, 상기 가스배리어층(30)을 구성하는 물질은 높은 진공도를 유지할 수 있게 금속(예를 들면 알루미늄)으로 구성될 수 있다. 상기 가스배리어층(30)은 무기계물질(예를 들면 실리카)을 코팅하여 형성될 수도 있다.
상기 코어(20)의 내부에는 가스성분을 흡수할 수 있게 게터(getter)(제)(40)가 구비될 수 있다. 상기 게터(40)는 흡습제로 CaO, 제올라이트(zeolite)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 게터(40)는 산소, 수소, 질소, 이산화탄소 및 수증기를 흡수하기 위한 BaLi,CoO, BaO, CaO 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 게터(40)는 소정의 블럭(block) 또는 직육면체 형상을 가지게 구성될 수 있다. 또한, 상기 게터(40)는 상기 외피의 내면 또는 코어(20)의 표면에 코팅하는 방법으로 구비되게 구성될 수도 있다.
이러한 구성에 의하여, 상기 코어(20)가 형성되면 상기 코어(20)의 외면에 소정의 물질을 코팅하여 가스배리어층(30)이 형성되도록 한다. 상기 코어(20)의 내부에는 게터(40)가 삽입되도록 한다. 다음, 상기 코어(20)의 내부가 소정의 진공도를 유지할 수 있게 상기 코어(20)의 내부를 감압하고, 밀봉한다.
[2]
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 진공단열재의 단면도이고, 도 5는 도 4의 가스배리어층을 도시한 도면이다. 이하, 전술 및 도시한 구성과 동일 및 동일 상당부분에 대해서는 도면 설명의 편의상 동일한 참조부호를 부여하고, 일부 구성에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 진공단열재(10b)는, 소정 형상을 가지며 내부에 감압 공간이 형성되는 코어(20); 및 상기 코어(20)의 표면에 가스 배리어성을 가지게 소정의 물질을 코팅하여 형성되는 가스배리어층(60)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 코어(20)는 내부에 빈 공간이 형성되는 직육면체 형상으로 구성될 수 있다. 이에 의해, 유리섬유 코어의 사용을 배제할 수 있다. 또한, 상기 코어(20)의 높이(두께) 편차를 줄일 수 있어, 진공단열재(10b)의 균일한 두께의 확보가 가능하게 된다.
상기 코어(20)는 합성수지부재로 형성될 수 있다. 상기 코어(20)는, 일 측이 개구되고 내부에 빈 공간이 형성된 직육면체 형상의 바디(21)와, 상기 바디(21)의 개구를 개폐하는 커버(23)를 구비하여 구성될 수 있다. 상기 바디(21)와 상기 커버(23)의 상호 접촉영역에는 단턱부(25)가 형성될 수 있다. 상기 단턱부(25)에는 밀봉을 위해 실링부재(27)가 개재될 수 있다.
상기 코어(20)의 내부에는 가스성분을 흡수할 수 있게 게터(40)(getter)(제)가 구비될 수 있다. 상기 게터(40)는 소정의 블럭(block) 또는 직육면체 형상을 가지게 구성되거나, 상기 코어(20)의 내면에 코팅하거나 부착하는 방법으로 구비되게 구성될 수도 있다.
한편, 상기 코어(20)의 내부에는 미세 공극을 가지는 분말로 형성된 충전재(50)가 구비될 수 있다. 이에 의해, 상기 코어(20)의 내부 공간의 복사 및/또는 대류에 의한 열전달을 억제할 수 있다.
상기 충전재(50)는 무기계 물질, 예를 들면 이산화규소(SiO2), 이산화티탄(TiO2), 또는 산화알루미늄(알루미나,Al2O3) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 충전재(50)는 에어로겔(Aerogel) 또는 훈증 실리카(Fumed silica) 중 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 상기 코어(20)의 내부 공간을 무기계 화합물 분말로 된 충전재(50)를 충전함으로써 전도에 의한 열전달 경로를 길게할 수 있고, 대류 및 복사에 의한 열전달을 억제할 수 있다.
이에 의하면, 상기 코어(20)의 표면에 상대적으로 낮은 가스 배리어성을 가 지는 가스배리어층(60)이 형성될 수 있다.
상기 외피의 내부 진공도는 10-1 내지 10 Torr를 유지하게 구성될 수 있다.
이에 의해, 상기 코어(20)의 내부 진공 시 설비(진공펌프 등) 투입을 현저하게 줄일 수 있고 작업 시간(tact time)을 현저하게 단축시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 코어(20)의 내부 진공도를 10-2 Torr 이하(10-4 내지 10-2 Torr)로 하기 위해서는 매우 큰 펌핑용량이 소요되며 이를 위해 적어도 3개의 펌프를 직렬(다단)으로 연결하여야 하는데, 이들 펌프 중에는 용량이 크고 가격이 매우 고가인 펌프가 소요될 뿐만 아니라 요구 수준의 진공도에 도달할때까지 소요되는 시간(tact time)이 매우 길어지게 되어 생산성이 저하되는 문제점이 있다. 이에 반해, 본 실시예의 진공단열재(10b)의 내부 진공도인 10-1 Torr 이상(10-1 내지 10 Torr)를 유지하기 위해서는 고용량의 고가의 펌프가 필요하지 아니하며 비교적 짧은 시간에 요구 수준의 진공도에 도달할 수 있다.
한편, 상기 가스배리어층(60)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 코어(20)의 표면, 보다 구체적으로 상기 코어(20)의 외면에 형성될 수 있다. 이에 의해, 필름으로 구성되는 외피의 사용을 배제할 수 있다. 이에 따르면 외피의 터짐(손상) 등에 의해 내부 진공이 파괴될 염려가 없어 수명이 연장될 수 있다. 또한, 외피의 주름에 기인한 부착 불량이 발생되지 아니한다. 여기서, 상기 가스배리어층(60)은 상기 코어(20)의 내면 및 외면 모두에 형성될 수도 있다.
상기 가스배리어층(60)은, 무기계 물질을 증착(또는 코팅)하여 형성될 수 있다. 이에 의해, 가스배리어층(60)에 상대적으로 열전달이 억제될 수 있는 무기계 물질을 이용함으로써 가스배리어층(60)을 통한 열전달을 억제할 수 있다. 상기 증착에 의한 가스배리어층(60)은 금속을 라미네이팅하여 형성되는 금속 라미네이팅층에 비해 매우 얇은 두께로 형성될 수 있다. 이에 의해, 가스배리어층(60)을 금속을 증착하여 형성하더라도 열전달이 더욱 억제될 수 있다.
여기서, 코팅 방법으로는 딥코팅(deep coating), 스프레이 등이 이용될 수 있다.
상기 가스배리어층(60)을 형성하는 무기계 물질은, 이산화규소, 이산화티탄 및 산화알류미늄 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 상기 코어(20)가 형성되면 상기 코어(20)의 외면에 소정의 물질을 코팅하여 가스배리어층(60)이 형성되도록 한다. 상기 코어(20)의 내부에는 충전재(50) 및 게터(40)가 삽입되도록 한다. 다음, 상기 코어(20)의 내부가 소정의 진공도를 유지할 수 있게 상기 코어(20)의 내부를 감압하고, 밀봉한다.
[3]
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 진공단열재의 단면도이고, 도 7은 도 6의 리브를 설명하기 위한 부분사시도이며, 도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 진공단열재의 단면도이고, 도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ선에 따른 단면도이며, 도 10은 도 9의 관통부의 변형례이다. 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 진공단열재(10c)는, 소정 형상을 가지며 내부에 감압 공간이 형성되는 코어(70); 및 상기 코어(70) 의 표면에 가스 배리어성을 가지게 소정의 물질을 코팅하여 형성되는 가스배리어층(60)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 코어(70)는 내부에 빈 공간이 형성되는 직육면체 형상으로 구성될 수 있다.
이에 의해, 유리섬유 코어의 사용을 배제할 수 있다. 또한, 상기 코어(70)의 높이(두께) 편차를 줄일 수 있다.
상기 코어(70)는 합성수지부재로 형성될 수 있다. 상기 코어(70)는, 일 측이 개구되고 내부에 빈 공간이 형성된 직육면체 형상의 바디(72)와, 상기 바디(72)의 개구를 개폐하는 커버(74)를 구비하여 구성될 수 있다. 상기 바디(72)와 상기 커버(74)의 상호 접촉영역에는 단턱부가 형성될 수 있다. 상기 단턱부에는 밀봉을 위해 실링부재가 개재될 수 있다. 상기 코어(70)의 내부에는 가스성분을 흡수할 수 있게 게터(40)(getter)(제)가 구비될 수 있다.
상기 코어(70)의 내부에는 미세 공극을 가지는 분말로 형성된 충전재(50)가 구비될 수 있다. 이에 의해, 상기 코어(70)의 내부 공간의 복사 및/또는 대류에 의한 열전달을 억제할 수 있다. 상기 충전재(50)는 이산화규소(SiO2), 이산화티탄(TiO2), 또는 산화알루미늄(알루미나,Al2O3) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 충전재(50)는 에어로겔(Aerogel) 또는 훈증 실리카(Fumed silica) 중 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
이에 의하면, 상기 가스배리어층(60)은 상대적으로 낮은 가스 배리어성을 가 지게 구성될 수 있다. 상기 외피의 내부 진공도는 10-1 내지 10 Torr를 유지하게 구성될 수 있다. 이에 의해, 상기 코어(70)의 내부 진공 시 설비(진공펌프 등) 투입을 현저하게 줄일 수 있고 작업 시간(tact time)을 현저하게 단축시킬 수 있다.
상기 가스배리어층(60)은 상기 코어(70)의 표면, 보다 구체적으로 상기 코어(70)의 외면에 형성될 수 있다. 이에 의해, 필름으로 구성되는 외피의 사용을 배제할 수 있다.
상기 가스배리어층(60)은, 무기계 물질(예를 들면, 이산화규소, 이산화티탄 및 산화알류미늄 등)을 증착 또는 코팅하여 형성될 수 있다. 이에 의해, 가스배리어층(60)에 상대적으로 열전달이 억제될 수 있는 무기계 물질을 이용함으로써 가스배리어층(60)을 통한 열전달을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.
한편, 상기 코어(70)의 내부에는 상기 코어(70)의 두께(높이) 방향을 따라 배치되는 리브(76)가 구비될 수 있다. 이에 의해, 상기 코어(70)의 두께방향의 변화를 억제할 수 있어 균일한 지지강도를 확보할 수 있다.
상기 리브(76)의 일 단(하단)은 상기 코어(70)의 저부면에 접촉되고 타 단(상단)은 상기 커버(74)에 접촉되게 구성될 수 있다. 상기 리브(76)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 서로 수직으로 배치되게 구성될 수 있다. 이에 의해 내부 공간을 더 작게 구획할 수 있어 균일한 지지강도를 얻을 수 있다.
한편, 상기 리브(76)에는 관통부(80)가 형성될 수 있다. 이에 의해, 상기 리브(76)를 통한 상기 코어(70)의 두께(높이)방향의 열전달을 억제할 수 있다.
상기 관통부(80)는 폭에 비해 긴 길이를 가지는 슬릿(slit)(82)으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 관통부(80)인 슬릿(82)의 길이, 폭 및 개수는 적절히 조절될 수 있다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 복수의 관통공(92)을 구비하게 관통부(90)를 구성할 수도 있다. 여기서, 상기 관통공(92)은 타원형, 다각형으로 형성될 수도 있으며, 그 크기, 모양 및 개수는 적절히 조절될 수 있다.
[4]
이하, 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 진공단열재를 구비한 냉장고에 대해 설명한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공단열재를 구비한 냉장고의 단면도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 본 진공단열재를 구비한 냉장고는, 내부에 냉각실을 형성하는 냉장고 본체(150)와, 상기 냉각실(160)을 개폐하는 도어(170)와, 상기 냉장고 본체(150) 또는 도어(170)에 구비되는 진공단열재(10a)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 냉각실(160)은 냉동실 및 냉장실을 총칭하는 말이며, 상기 냉장고 본체(150)는 냉동실 및 냉장실 중 어느 하나를 구비하여 구성될 수도 있다.
상기 진공단열재(10a)는, 소정 형상을 가지며 내부에 감압 공간이 형성되는 코어(20); 및 상기 코어(20)의 표면에 가스 배리어성을 가지게 소정의 물질을 코팅하여 형성되는 가스배리어층(30)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 진공단열재(10a)는 미세 공극을 가지는 분말로 되고 상기 코어(20)의 내부에 수용되는 충전재(50)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 진공단열재(10a)는 상기 코어(20)의 내부에 배치되어 내부의 가스 성분을 흡수하는 게터(40)를 더 구비하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 진공단열재(10a)는 도 1 내지 도 10과 관련하여 전술한 진공단열재(10a,10b,10c)의 구성을 구비하게 구성될 수 있다.
상기 냉장고 본체(150)는, 외관을 형성하는 아웃터 케이스(151a)와, 상기 아웃터 케이스(151a)의 내측에 단열재(151c)의 충전간격을 두고 이격 배치되어 내부에 냉각실(160)을 형성하는 이너 케이스를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 냉장고 본체(150)에는 상기 냉각실(160)에 냉기를 제공하기 위한 냉동사이클이 구비될 수 있다. 상기 냉장고 본체(150)의 후방 하부영역에는 기계실(180)이 형성될 수 있다. 상기 기계실(180)의 내부에는 압축기(181), 응축기 등을 포함하는 냉동사이클의 일부 구성이 설치될 수 있고, 상기 냉각실(160)의 내부 일 측에는 증발기(183)가 구비될 수 있다. 상기 증발기(183)의 일 측에는 냉각팬(185)이 구비될 수 있다.
상기 냉장고 본체(150)의 적어도 일 측벽에는 상기 진공단열재(10a)가 구비될 수 있다. 이에 의해, 해당 측벽의 두께를 줄일 수 있으며, 동일한 외관(크기), 즉, 아웃터 케이스(171a)의 크기 및 형상을 변경하지 아니할 때에도 고내 공간을 그만큼 증대시킬 수 있다.
상기 도어(170)는, 외관을 형성하는 도어외판(171a)과, 상기 도어외판(171a)의 내측에 단열재(171c)의 충전 간격을 두고 이격배치되는 도어내판(171b)을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 도어(170)에는 상기 진공단열재(10a)가 구비될 수 있다. 상기 진공단열재(10a)는 상기 도어외판(171a) 및 상기 도어내판(171b) 사이에 구비될 수 있다. 이에 의해, 상기 도어(170)의 두께를 줄일 수 있다.
여기서, 상기 진공단열재(10a)는 소정 형상을 가지는 구조물로 된 코어(20)와, 상기 코어(20)의 표면에 형성되는 가스배리어층(30)을 구비하도록 구성됨으로써, 필름으로 구현되는 외피의 사용을 배제할 수 있다. 이에 의해, 외피의 터짐(손상)에 기인한 진공도 파괴로 수명이 단축되는 문제를 해결할 수 있다.
상기 진공단열재(10a)는 소정 형상을 가지는 구조물로 된 코어(20)와, 상기 코어(20)의 표면에 형성되는 가스배리어층(30)을 구비하도록 구성됨으로써, 제작 완료된 진공단열재(10a)는 균일한 두께를 가질 수 있다. 이에 의해, 균일한 진공단열두께의 확보가 가능하게 되어 냉장고 측벽의 두께를 그만큼 감소시킬 수 있다. 즉 종래의 진공단열재는 두께 편차가 크기 때문에 진공단열재의 두께 중 가장 작은 단열 두께를 기준으로 발포재의 두께를 설정하기 때문에 전반적으로 냉각실(160) 측벽의 두께가 증가하게 되는 문제점이 있는 반면에, 본 진공단열재(10a)는 균일한 두께의 확보가 가능하기 때문에 전반적으로 냉각실(160) 측벽의 두께를 얇게 형성할 수 있고, 이에 의해 고내 공간을 그만큼 증대시킬 수 있다.
또한, 상기 진공단열재(10a)는 소정 형상을 가지는 구조물로 된 코어(20)와, 상기 코어(20)의 표면에 형성되는 가스배리어층(30)을 구비하도록 구성됨으로써, 외피를 사용하지 아니하므로 주름 발생이 없고 평탄한 외면을 얻을 수 있다. 이에 의해, 상기 진공단열재(10a)는 대상물에 부착시 주름 발생에 기인한 부착 불량 발 생이 억제될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 진공단열재(10a)는, 상기 냉장고 본체(150)의 발포 작업 전에 상기 아웃터 케이스(151a) 및 상기 이너 케이스(151b)의 사이에 배치되고 상기 아웃터 케이스(151a) 또는 이너 케이스(151b)중 어느 하나에 고정된다. 상기 진공단열재(10a)가 고정되면 상기 아웃터 케이스(151a)와 상기 이너 케이스(151b)사이에는 발포액(폴리우레탄 등)이 주입된다.
상기 아웃터 케이스(151a) 및 이너 케이스(151b)의 내부로 주입된 발포액은 상기 아웃터 케이스(151a) 및 이너 케이스(151b)사이의 내부 공간을 유동하면서 팽창하게 된다. 이때, 본 진공단열재(10a)는 외피의 표면에 주름이 거의 형성되지 아니하기 때문에 진공단열재(10a)가 대상물(아웃터 케이스(151a) 또는 이너 케이스(151b))의 표면에 완전히 밀착될 수 있다. 이에 의해 본 진공단열재(10a)는 발포액이 진공단열재(10a)와 대상물 사이로 유입되는 것이 방지되어 진공단열재(10a)가 대상물로부터 분리되는 부착불량 발생이 억제될 수 있다. 이에 반해, 종래의 진공단열재는 외피에 주름이 발생되어 있기 때문에 진공단열재를 대상물(아웃터 케이스(151a) 또는 이너 케이스)의 표면에 부착하면 진공단열재와 대상물 사이에는 주름에 의한 틈새가 발생되며, 발포액이 이 틈새를 통해 유입되어 팽창하기 때문에 진공단열재가 대상물의 표면으로부터 분리되는 부착 불량 문제가 발생된다.
이상에서, 본 발명의 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었다. 그러나, 본 발명은, 그 사상 또는 본질적인 특징에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태로 실시될 수 있으므로, 위에서 설명된 실시예는 그 상세한 설명의 내용에 의 해 제한되지 않아야 한다.
또한, 앞서 기술한 상세한 설명에서 일일이 나열되지 않은 실시예라 하더라도 첨부된 특허청구범위에서 정의된 그 기술 사상의 범위 내에서 넓게 해석되어야 할 것이다. 그리고, 상기 특허청구범위의 기술적 범위와 그 균등범위 내에 포함되는 모든 변경 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 포섭되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 진공단열재의 단면도,
도 2는 도 1의 단턱부 영역의 확대도,
도 3은 도 1의 가스배리어층을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 진공단열재의 단면도,
도 5는 도 4의 가스배리어층을 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 진공단열재의 단면도,
도 7은 도 6의 리브를 설명하기 위한 부분사시도,
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 진공단열재의 단면도,
도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ선에 따른 단면도,
도 10은 도 9의 관통부의 변형례,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공단열재를 구비한 냉장고의 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10a,10b,10c : 진공단열재 20 : 코어
21 : 바디 23 : 커버
25 : 단턱부 27 : 실링부재
30 : 가스배리어층 31a : 외부배리어층
31b : 내부배리어층 40 : 게터

Claims (16)

  1. 소정 형상을 가지며 내부에 감압 공간이 형성되는 코어; 및
    상기 코어의 표면에 가스 배리어성을 가지게 소정의 물질을 코팅하여 형성되는 가스배리어층;을 포함하고,
    상기 코어는 직육면체 형상을 구비하고,
    상기 코어는, 일 측이 개구되고 내부에 빈 공간이 형성된 직육면체 형상의 바디; 및 상기 바디의 개구를 개폐하는 커버;를 구비하고,
    상기 바디와 상기 커버의 상호 접촉영역에는 두께방향으로 맞물림되게 각각 절취된 단턱부가 각각 형성되고,
    상기 바디의 단턱부 및 상기 커버의 단턱부 사이에는 상기 코어의 내외를 기밀적으로 유지할 수 있게 실링부재;가 구비되는 것을 특징으로 하는 진공단열재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코어의 내부의 진공도는 10-5 내지 10-2 Torr인 것을 특징으로 하는 진공단열재.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가스배리어층을 형성하는 물질은 금속인 것을 특징으로 하는 진공단열재.
  4. 제1항에 있어서,
    미세 공극을 가지는 분말로 형성되어 상기 코어의 내부에 충전되는 충전재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공단열재.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 코어의 내부의 진공도는 10-1 내지 10 Torr인 것을 특징으로 하는 진공단열재.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가스배리어층을 형성하는 물질은 금속 또는 무기계 물질인 것을 특징으로 하는 진공단열재.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 무기계 물질은, 이산화규소, 이산화티탄 및 산화알류미늄 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공단열재.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 충전재는 이산화규소, 이산화티탄 및 산화알류미늄 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공단열재.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 충전재는 에어로겔 및 훈증 실리카 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공단열재.
  10. 삭제
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어의 내부에 배치되어 가스 성분을 흡수하는 게터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공단열재.
  12. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어의 내부에는 상기 코어의 두께방향으로 배치되는 리브가 구비되는 것을 특징으로 하는 진공단열재.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 리브에는 관통부가 형성되는 것을 특징으로 하는 진공단열재.
  14. 제1항의 진공단열재를 구비한 냉장고.
  15. 삭제
  16. 삭제
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