KR101714569B1 - 진공단열재 및 이를 구비한 냉장고 및 진공단열재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공단열재 및 이를 구비한 냉장고 및 진공단열재의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은, 진공단열재의 심재인 코어재에 미리 접힘홈을 형성한 후 그 코어재의 표면을 외피재로 감싸 형성함에 따라 상기 진공단열재를 접어 형성할 때 상기 코어재를 쉽게 접을 수 있다. 이를 통해 상기 코어재를 접을 때 상기 외피재가 손상되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 접힘부위에서의 주름이 발생되는 것을 방지하여 대상물과의 접촉성이 개선되어 단열효과가 향상될 수 있다. 또, 상기 진공단열재를 구비한 냉장고의 조립시 진공단열재의 불량에 따른 제조비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 단열효과를 높여 냉장고의 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

진공단열재 및 이를 구비한 냉장고 및 진공단열재의 제조방법{VACUUM INSULATION PANEL, REFRIGERATOR WITH VACUUM INSULATION PANEL AND MANUFACTURING METHOD FOR VACUUM INSULATION PANEL}

본 발명은 진공단열재 및 이를 구비한 냉장고 및 진공단열재의 제조방법에 관한 것으로, 특히 성형 작업이 용이한 진공단열재 및 이를 구비한 냉장고 및 진공단열재의 제조방법에 관한 것이다.

최근 지구 환경 보호에 대한 적극적인 시도가 중요한 것으로 인식되고 있다. 냉장고와 같은 가전제품 분야에서는 단열 성능의 향상을 통한 에너지 절약화가 중요한 과제로 요구되고 있다. 이를 위한 단열재의 고성능화가 필요불가결하게 되고 있다.

진공단열재는 내부 공간을 감압하여 진공으로 하여 진공의 낮은 열전도도 특성을 이용하는 고성능 단열재의 일종이다. 이러한 진공단열재는 통상 소정의 두께를 가지는 패널(PANEL)의 형태로 구현되고 있다.

진공단열패널은 내부에 소정의 공간을 형성하는 외피재(envelope)와, 상기 외피재의 내부에 수용되어 상기 외피재가 소정의 공간을 유지하도록 지지하는 심재 또는 코어재(core)로 구성될 수 있다.

상기 외피재는 진공단열재의 내부 진공도를 일정한 수준으로 유지하기 위한 것으로 다층의 폴리머(polymer)와 알루미늄을 라미네이팅한 필름 등으로 구성될 수 있다.

상기 코어재는 소위 글래스 파이버(glass fiber)라고 하는 유리섬유 또는 실리카(silica) 등이 이용되고 있다. 이 중에서 유리섬유는 초기성능이 우수하고 재료가격이 저렴하여 널리 사용되고 있으나 전처리 공청에 많은 장비 및 시간을 필요로 하고 내구성이 미흡한 단점이 있다. 실리카는 장기 신뢰성이 좋은 반면 재료가격이 높은 단점이 있다.

한편, 상기 외피재의 내부에는 외피재의 내부 공간의 가스를 흡수하기 위한 게터(getter)(제)가 구비될 수 있다. 상기 게터는 상기 외피재의 내부 공간에 잔존하거나 새로 유입되는 가스 또는 수분을 흡수하기 위한 흡기, 흡습제의 일종이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 진공단열재에 있어서는, 제작이 완료된 진공단열재를 냉장고와 같은 완제품에 적용하는 경우 냉장고의 형상에 따라 제작이 완료된 진공단열재를 접을 때 그 진공단열재의 외피재에 심각한 손상이 유발되어 진공단열재 자체의 성능과 신뢰성에 악영향을 미치게 될 뿐만 아니라 상기 진공단열재를 적용한 냉장고의 성능이 저하될 수 있었다.

또, 제작이 완료된 진공단열재를 접을 때 그 진공단열재의 외피재가 접힘부위에 주름이 불룩하게 튀어나와 냉장고의 표면에 밀착되지 못하면서 진공단열재의 부착정도가 저하될 수 있었다.

본 발명의 목적은, 제작이 완료된 진공단열재를 냉장고 등에 적용할 때 외피재의 손상 없이 용이하게 접어 진공단열재와 이를 적용한 냉장고의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 진공단열재 및 이를 구비한 냉장고 및 진공단열재의 제조방법을 제공하려는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 제작이 완료된 진공단열재를 접을 때 그 접힘부위에 주름이 발생되지 않도록 하여 진공단열재의 부착정도를 높일 수 있는 진공단열재 및 이를 구비한 냉장고 및 진공단열재의 제조방법을 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 내부에 소정의 감압 공간을 형성하는 외피재; 및 상기 외피재의 감압 공간에 수용되는 코어재;를 포함하고, 상기 코어재는 적어도 일측면에 소정의 깊이를 갖는 접힘홈(bending groove)이 형성되는 진공단열재가 제공된다.

또, 앞서 설명한 진공단열재를 구비한 냉장고가 제공된다.

또, 가스 배리어성을 가지는 외피재와 소정의 경도를 가지는 평판 모양의 코어재를 각각 형성하는 단계; 상기 코어재의 적어도 일측면에 소정의 깊이를 갖는 접힘홈을 형성하는 단계; 및 상기 코어재의 외측면에 감싸지는 외피재의 내부를 감압하여 그 외피재가 상기 코어재의 표면에 밀착되면서 상기 접힘홈에 대응되는 외피홈이 형성되도록 하는 단계;를 포함하여, 상기 코어재를 접을 때 상기 코어재의 접힘홈 사이에 외피재가 개재되도록 하는 진공단열재의 제조방법이 제공된다.

본 발명에 의한 진공단열재 및 이를 구비한 냉장고 및 이 진공단열재의 제조방법은, 상기 진공단열재의 심재인 코어재에 미리 접힘홈을 형성한 후 그 코어재의 표면을 상기 외피재로 감싸 수용함에 따라 상기 진공단열재를 접어 형성할 때 상기 코어재를 쉽게 접을 수 있다. 이에 따라 상기 코어재를 접을 때 상기 외피재가 손상되는 것을 방지하여 진공단열재의 내구성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 접힘부위에서의 주름이 발생되는 것을 방지하여 대상물과의 접촉성이 개선되어 단열효과가 향상될 수 있다. 또, 상기 진공단열재를 구비한 냉장고의 조립시 진공단열재의 불량에 따른 제조비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 단열효과를 높여 냉장고의 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 진공단열재를 보인 사시도,
도 2는 도 1에 따른 진공단열재의 코어재를 보인 단면도,
도 3은 도 1에 따른 진공단열재에서 외피재를 감싼 상태에서 접은 모양을 보인 단면도,
도 4는 도 3의 "A"부를 보인 확대도,
도 5 및 도 6은 도 1에 따른 진공단열재의 접힘홈 형성방법을 설명하기 위해 보인 개략도,
도 7은 도 2에 따른 진공단열재의 코어재를 복층으로 구성한 예를 보인 단면도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공단열재를 구비한 냉장고의 단면도.

이하, 본 발명에 의한 진공단열재 및 이를 구비한 냉장고 및 진공단열재의 제조방법을 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 진공단열재를 보인 사시도이고, 도 2는 도 1에 따른 진공단열재의 코어재를 보인 단면도이며, 도 3은 도 1에 따른 진공단열재에서 외피재를 감싼 상태에서 접은 모양을 보인 단면도이고, 도 4는 도 3의 "A"부를 보인 확대도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 진공단열재(100)는, 가스 배리어성을 가지고 내부에 소정의 감압 공간을 형성하는 외피재(110)와, 상기 외피재(110)의 내부에 수용되는 코어재(120)를 포함한다. 여기서, 감압 공간은 내부의 압력이 대기압보다 낮아지게 소정 감압된 공간을 의미한다.

상기 외피재(110)는 내부에 소정의 진공도를 가지는 감압 공간을 형성할 수 있게 내 투기(透汽)성 또는 가스 배리어(gas barrier)성을 구비하게 구성될 수 있다. 상기 외피재(110)는 서로 적층된 복수의 필름을 구비할 수 있다. 상기 외피재(110)의 적어도 일 측에는 상기 코어재(120)를 수용한 후 상 하측 필름의 테두리를 열접합하여 형성될 수 있다.

상기 외피재(110)는 가스 배리어성을 가질 수 있게 합성수지필름의 표면에 금속(예를 들면, 알루미늄(Al)) 또는 무기계 물질(예를 들면, 실리카)을 증착하여 증착층을 형성될 수 있다. 여기서, 상기 합성수지필름은 가스 차단성능(가스 배리어성)이 우수한 에틸렌 비닐 알콜로 구성될 수 있다. 상기 증착층의 외측 또는 내측에는 내약품성이 우수한 수지필름들이 더 구비될 수 있다. 상기 수지필름은 내약품성이 우수한 폴리프로필렌으로 구성될 수 있다.

상기 외피재(110)의 내부에는 잔존하는 가스 성분 또는 상기 외피재(110)의 외부에서 내부로 유입되는 가스 성분을 흡수하는 게터(getter)(미도시)가 더 구비될 수 있다. 상기 게터는 흡습제로 CaO, 제올라이트(zeolite)를 포함하여 구성될 수 있다. 또, 상기 게터는 산소, 수소, 질소, 이산화탄소 및 수증기 등을 흡수하기 위한 BaLi,CoO, BaO, CaO 등을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 게터는 소정의 블럭 또는 직육면체 형상을 가지게 구성될 수 있다. 또, 상기 게터는 상기 외피재(110)의 내면 또는 상기 코어재(120)의 표면에 코팅하는 방법으로 구성될 수도 있다.

상기 코어재(120)는 유리섬유 또는 실리카를 이용하여 평판모양으로 형성될 수 있으나, 경우에 따라서는 이산화규소(SiO₂), 이산화티탄(TiO₂), 또는 산화알루미늄(알루미나,Al₂O₃) 중 적어도 어느 하나를 포함하거나 또는 에어로겔(Aerogel) 또는 훈증 실리카(Fumed silica) 중 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 코어재(120)의 양 측면 중에서 적어도 어느 한 쪽 면에는 상기 진공단열재(100)를 냉장고와 같은 완제품에 조립할 때 그 완제품의 형상에 따라 용이하면서도 외피재의 손상 없이 접(bending)을 수 있도록 소정의 깊이를 갖는 접힘홈(bending groove)(121)이 형성될 수 있다.

상기 접힘홈(121)은 평면투영시 그 양단이 상기 코어재(120)의 양단 사이를 종단하도록 형성되거나 또는 폐곡선 모양으로 띠를 이루도록 형성될 수 있다. 이를 통해 상기 접힘홈(121)은 그 깊이가 길이보다 작게 형성될 수 있다.

그리고 상기 접힘홈(121)은 도 2에서와 같이, 쐐기단면 형상, 즉 접힘부위에서 서로 만나는 제1 경사면(122)과 제2 경사면(123)을 가지고 상기 제1 경사면(122)과 제2 경사면(123)이 서로 대칭되도록 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제1 경사면(122)과 제2 경사면(123)은 평면으로 형성될 수 있다.

이에 따라, 도 1 및 도 3 및 도 4에서와 같이, 상기 외피재(110)는 상기 코어재(120)의 접힘홈(121)과 대응되도록 외피홈(111)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 외피홈(111)은 상기 코어재(120)가 접힐 때 그 접힘홈(121)을 이루는 제1 경사면(122)과 제2 경사면(123) 사이에서 외피재(120)가 겹쳐져 개재되도록 형성되고, 상기 외피홈(111)는 상기 외피재(110)의 내부를 감압할 때 그 내측면이 상기 접힘홈(121)을 이루는 제1 경사면(122)과 제2 경사면(123)에 밀착되도록 형성될 수 있다.

상기 코어재(120)의 접힘홈(121)은 도 5에서와 같이 워터젯(weter jet)과 같은 절단도구를 이용하여 절단 형성하거나 또는 도 6에서와 같이 메탈팁(metal tip)과 같은 가압도구를 이용하여 가압 형성할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 의한 진공단열재는, 상기 코어재(120)에 미리 접힘홈(121)을 형성한 후 그 코어재(120)의 표면을 상기 외피재(110)로 수용함에 따라 대상물의 부착부위 형상에 맞춰 상기 진공단열재(100)를 접어 형성할 때 상기 코어재(120)를 쉽게 접을 수 있다. 이에 따라 상기 코어재(120)를 접을 때 상기 외피재(110)가 손상되거나 또는 접힘부위에서의 주름이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

즉, 상기 코어재(120)의 표면에 미리 접힘홈(121)을 형성한 후 상기 코어재(120)의 표면에 외피재(110)를 감싸고 그 외피재(110)가 상기 코어재(120)의 표면에 밀착되도록 상기 외피재(110)의 내부를 감압함으로써 본 발명의 진공단열재(100)를 형성하게 된다. 이에 따라 제작이 완료된 진공단열재(100)를 냉장고 등의 형상을 따라 접을 때 그 접힘부위에서 외피재(110)가 손상되는 것을 미연에 방지하여 진공단열재(100)의 성능과 신뢰성을 높일 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 진공단열재(100)의 외피재(110)가 코어재(120)의 접힘홈(121) 사이로 삽입됨에 따라 접힘부위에서 외피재(110)가 주름지는 것을 방지하여 대상물(예를 들면 냉장고 본체의 벽면 또는 복수 개의 진공단열재를 겹칠 때 그 진공단열재의 대응면)에 주름으로 인한 진공단열재(100)의 부착불량이 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

한편, 상기 코어재(120)는 도 2에서와 같이 단층으로 형성될 수도 있지만, 도 7에서와 같이 복층으로 형성될 수도 있다. 이 경우 상기 제1 코어재(2110)와 제2 코어재(2120)들은 그 일측면, 즉 접히는 방향으로 각각의 접힘홈(2111)(2121)들이 형성된다. 그리고 상기의 접힘홈(2111)(2121)들은 접히는 방향으로 갈수록 홈의 각도가 작으면서 접히는 방향으로 갈수록 홈의 단면폭(L1)(L2)이 작게(대략 1/2) 형성되는 것이 복층으로 된 코어재(2110)(2120)들을 일괄적으로 접을 때 그 접힘홈(2111)(2121)들이 밀착될 수 있어 바람직하다. 이 경우에도 본 실시예에 의한 진공단열재의 작용 효과는 전술한 실시예와 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

본 발명에 의한 진공단열재를 냉장고에 적용하는 경우 냉장고의 단열성능이 향상될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공단열재를 구비한 냉장고의 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 진공단열재를 구비한 냉장고는, 내부에 냉각실(15)을 형성하는 냉장고 본체(1)와, 상기 냉각실(15)을 개폐하는 도어(2)와, 상기 냉장고 본체(1) 또는 도어(2)에 구비되는 진공단열재(100)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 진공단열재(100)는 도 1 내지 도 7와 관련하여 전술한 진공단열재(100)의 구성을 구비하게 구성될 수 있다.

상기 냉장고 본체(1)는 외관을 형성하는 아우터 케이스(11)와, 상기 아우터 케이스(11)의 내측에 단열재(13)의 충전간격을 두고 이격 배치되어 내부에 냉각실(15)을 형성하는 이너 케이스(12)를 구비하여 구성될 수 있다.

상기 냉장고 본체(1)에는 상기 냉각실(15)에 냉기를 제공하기 위한 냉동사이클이 구비되고, 상기 냉장고 본체(1)의 후방 하부영역에는 기계실(16)이 형성될 수 있다. 상기 기계실(16)의 내부에는 압축기(5) 등을 포함하는 냉동사이클의 일부 구성이 설치되고, 상기 냉각실(15)의 내부 일 측에는 증발기(6)가 구비되며, 상기 증발기(6)의 일 측에는 냉각팬(7)이 구비될 수 있다.

상기 기계실(16)의 적어도 일 측벽에는 상기와 같은 본 발명의 진공단열재(100)가 구비될 수 있다. 이에 의해, 상기 기계실(16)에서 발생되는 열이 냉각실(15)로 전달되는 것을 효과적으로 방지하여 냉장고의 성능이 향상될 수 있다.

상기 도어(2)는 외관을 형성하는 도어외판(21)과, 상기 도어외판(21)의 내측에 단열재(23)의 충전 간격을 두고 이격 배치되는 도어내판(22)을 구비하여 구성될 수 있다.

상기 도어(2)에는 상기와 같은 본 발명의 진공단열재(100)가 구비될 수 있다. 상기 진공단열재(100)는 상기 도어외판(21) 및 상기 도어내판(22) 사이에 구비될 수 있다. 이에 의해, 외기의 열이 도어를 통해 냉각실 내부로 전달되는 것을 효과적으로 방지하여 냉장고의 성능을 높일 수 있다.

즉, 상기와 같은 냉장고에 적용되는 진공단열재(100)는 그 외피재(110)의 내부에 수용되는 코어재(120)에 접힘홈(121)이 미리 형성됨에 따라 상기 기계실(16)의 벽면 또는 도어(2)의 벽면 형상을 따라 진공단열재(100)를 접을 때 그 진공단열재(100)의 외피재(110)가 손상되는 것을 방지하여 진공단열재(100)의 단열성능을 높일 수 있고 이를 통해 냉장고의 조립시 진공단열재의 불량에 따른 제조비용을 절감할 수 있고 냉장고의 단열성능이 향상될 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 진공단열재(100)를 접을 때 접힘부위에서 주름이 발생되지 않아 아우터 케이스(11)와 이너 케이스(12)의 사이로 발포액을 주입할 때 발포액이 진공단열재(100)와 대상물 사이로 유입되는 것이 방지되고 이를 통해 진공단열재(100)가 대상물로부터 분리되는 부착불량 발생이 억제될 수 있다.

100 : 진공단열재 110 : 외피재
111 : 외피홈 120 : 코어재
121 : 접힘홈

Claims (14)

1. 삭제
2. 내부에 소정의 감압 공간을 형성하는 외피재; 및
   상기 외피재의 감압 공간에 수용되고, 복수 개의 코어재가 두께방향으로 적층되며, 상기 각 코어재의 두께방향 일측면에는 동일한 방향으로 소정의 깊이를 가지는 접힘홈이 각각 형성되는 코어재들;를 포함하고,
   상기 각 접힘홈들 중에서 접히는 방향 쪽에 위치하는 코어재의 접힘홈이 그 접히는 방향 쪽에서 상대적으로 먼 쪽에 위치하는 코어재의 접힘홈보다 단면폭이 작게 형성되는 진공단열재.
3. 제2항에 있어서,
   상기 접힘홈들은 접히는 방향의 접힘홈으로 갈수록 홈의 각도가 작게 형성되는 진공단열재.
4. 삭제
5. 제2항에 있어서,
   상기 접힘홈은 쐐기단면 형상으로 형성되는 진공단열재.
6. 제2항에 있어서,
   상기 외피재는 상기 코어재의 접힘홈과 대응되어, 상기 코어재의 접힘홈과 밀착되도록 외피홈이 형성되는 진공단열재.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 제2항 내지 제3항, 제5항 내지 제6항의 어느 한 항의 진공단열재를 구비한 냉장고.
12. 가스 배리어성을 가지는 외피재와 소정의 경도를 가지는 평판 모양으로 된 복수 개의 코어재를 각각 형성하는 단계;
    상기 복수 개의 코어재들의 적어도 일측면에 소정의 깊이를 갖는 접힘홈을 각각 형성하되, 상기 접힘홈들은 단면폭이 상이하게 형성되는 단계;
    상기 복수 개의 코어재들을 두께방향으로 적층하되, 접히는 방향쪽에는 접힘홈의 단면폭이 작은 코어재가 위치하는 반면 접히는 방향의 반대쪽에는 접힘홈의 단면폭이 상대적으로 큰 코어재가 위치하도록 하여 적층하는 단계; 및
    상기 코어재의 외측면에 감싸지는 외피재의 내부를 감압하여 그 외피재가 상기 코어재의 표면에 밀착되면서 상기 접힘홈에 대응되는 외피홈이 형성되도록 하는 단계;를 포함하여,
    상기 코어재를 접을 때 상기 코어재의 접힘홈 사이에 외피재가 개재되도록 하는 진공단열재의 제조방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 코어재의 접힘홈은 절단도구를 이용하여 절단 형성하는 진공단열재의 제조방법.
14. 제12항에 있어서,
    상기 코어재의 접힘홈은 가압도구를 이용하여 가압 형성하는 진공단열재의 제조방법.

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