KR101560355B1 - 진공 단열재, 냉장고, 진공 단열재를 사용한 기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단열 성능을 향상시킨 진공 단열재 및 냉장고를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위해 진공 단열재는, 섬유 집합체의 심재(51)와, 심재(51)를 덮는 가스 배리어성을 갖는 외피재(53)를 구비한 진공 단열재(50)에 있어서, 섬유 집합체에 소정 하중을 가했을 때의 두께(㎜)를 섬유 집합체의 1㎡당의 중량(㎏/㎡)으로 나눈 값인 압축 강도(㎜/(㎏/㎡))가 23 이상인 것을 특징으로 한다.

Description

진공 단열재, 냉장고, 진공 단열재를 사용한 기기{VACUUM INSULATION MATERIAL, REFRIGERATOR, EQUIPMENT USING VACUUM INSULATION MATERIAL}

본 발명은 진공 단열재, 냉장고, 진공 단열재를 사용한 기기에 관한 것이다.

최근, 지구 환경 보호의 관점 또한 에너지 절약화의 관점에서 가전 제품이나 산업 기기의 단열성 향상이 검토되고 있다. 기기를 단열하는 단열재로서는, 수지폼이나 유기, 무기의 섬유가 사용되고 있지만, 단열성을 향상하고자 했을 경우, 단열재의 두께를 두껍게 할 필요가 있다. 단열재의 두께가 두꺼워지면 기기 전체의 용적이 증대하고, 용적을 변경하지 않을 경우에는 부품 등을 실장할 수 있는 스페이스의 비율이 낮아지게 된다. 이에 따라, 수지폼이나 무기 섬유 등보다 단열성이 뛰어난 진공 단열재가 제안되고 있다. 진공 단열재는 가스 배리어성을 갖는 외피재를 자루 형상으로 하고, 내부에 섬유 집합체로 이루어지는 심재(芯材) 및 가스 흡착용 게터제를 넣고, 자루 내부를 감압한 후, 자루의 단부를 봉지하여 제작한다. 종래의 수지폼이나 무기 섬유 등의 단열재와 비교하여, 20∼40배의 단열성을 가지므로, 단열재의 두께를 얇게 해도 충분한 단열을 행하는 것이 가능하다.

또한, 진공 단열재의 단열성 향상, 기능성을 높이기 위한 검토가 다양하게 행해지고 있다.

본 기술 분야의 배경 기술로서, 일본 특개2006-38122호 공보(특허문헌 1), 일본 특개2011-236953호 공보(특허문헌 2)가 있다.

특허문헌 1에는, 심재와 수분 흡착제와 상기 심재와 상기 수분 흡착제를 피복하는 가스 배리어성을 갖는 외포재로 이루어지고, 상기 심재가 평균 섬유 직경 3∼5㎛의 유리 단섬유(短纖維)를 유리의 융점보다 낮은 450℃에서 5분간 가열 프레스하여 보드(board) 형상으로 성형된 진공 단열재가 기재되어 있다.

특허문헌 2에는, 「무기계 혹은 유기계의 섬유 적층체의 섬유 직경이 평균 3㎛ 이상 8㎛ 이하임과 함께 섬유 길이가 평균 2㎜ 이상 10㎜ 이하로 형성되는 심재와, 상기 심재를 덮는 가스 배리어성 필름을 갖는 진공 단열재로서, 상기 진공 단열재는, 그 넓어지는 방향인 연장 방향 단면의 공극률이 80% 이상 85% 이하이며, 또한 그 단열 방향인 두께 방향 단면의 공극률이 85% 이상 100% 미만인 것을 특징으로 하는 진공 단열재」라고 기재되어 있다.

일본 특개2006-38122호 공보 일본 특개2011-236953호 공보

그러나, 특허문헌 1에 기재된 진공 단열재는, 열 프레스법을 사용하고 있어, 글라스 울의 섬유 직경이 3∼5㎛로 가늘고 섬유가 용해하기 쉽다.

또한, 프레스에 의한 압력이 섬유 간의 접촉점에 작용함으로써, 섬유끼리가 용착하게 된다.

또한, 용착한 부분은 단열재 중에서 열을 전파하는 열 패스가 되기 때문에, 진공 단열재의 열 전도율이 저하하게 된다.

이와 같이, 종래의 진공 단열재에 사용하는 심재를 구성하는 섬유는, 용착에 의해 일어나는 열의 전파, 및 섬유의 파단에 의해 일어나는 열의 전파, 즉 진공 단열재에 있어서의 열 전도율의 악화가 문제가 된다.

또한, 특허문헌 2에 기재된 진공 단열재는, 섬유 길이가 평균 2㎜ 이상 10㎜ 이하로 형성되는 심재이며, 섬유 길이가 짧다. 그 때문에, 섬유의 배향성을 제어하는 것이 어렵고, 일측의 평면으로부터 타측의 평면에 이르는 두께 방향을 따라 존재하는 섬유의 비율이 높아진다. 그러면, 이 두께 방향을 따르는 섬유에 의해, 일측의 평면으로부터 타측의 평면으로 열이 전해지기 쉬워지고, 결과적으로 열 전도율이 높아진다.

이에 따라 본 발명은 단열 성능을 향상시킨 진공 단열재 및 냉장고를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 예를 들면 특허청구범위에 기재된 구성을 채용한다. 본원은 상기 과제를 해결하는 수단을 복수 포함하고 있지만, 그 일례를 들면, 섬유 집합체의 심재와, 상기 심재를 덮는 가스 배리어성을 갖는 외피재를 구비한 진공 단열재에 있어서, 상기 섬유 집합체에 소정 하중을 가했을 때의 두께(㎜)를 섬유 집합체의 1㎡당의 중량(=평량)(㎏/㎡)으로 나눈 값인 압축 강도(㎜/(㎏/㎡))가 23 이상인 것을 특징으로 한다.

또한, 섬유 적층체의 심재와, 상기 심재를 덮는 외피재를 갖는 진공 단열재에 있어서, 상기 섬유 적층체의 섬유 직경의 평균D, 섬유 길이의 평균L이라고 했을 경우, D가 4.5㎛ 이상이며, L/D로 얻어지는 애스펙트 값이 48000 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 단열 성능을 향상시킨 진공 단열재 및 냉장고를 제공할 수 있다.

도 1은 본 실시형태에 따른 냉장고를 나타낸 정면도.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도.
도 3은 진공 단열재를 나타낸 사시도.
도 4는 도 3의 C-C선 단면도.
도 5는 유리 섬유의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 6은 본 실시형태에 따른 히트 펌프 급탕기를 나타낸 정면도.
도 7은 본 발명의 실시예1∼2 및 비교예1∼2의 측정 결과표의 도면.
도 8은 비교예에 있어서의 외피재의 주름 발생을 설명하는 도면.
도 9a는 실시예에 있어서의 외피재의 주름 발생 억제를 설명하는 도면.
도 9b는 도 9a의 상태로부터의 시간 경과 후를 설명하는 도면.
도 10은 본 발명의 실시예1∼2 및 비교예1∼2의 측정 결과표의 도면.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

(냉장고(1)의 구성)

도 1은 실시형태에 따른 냉장고(1)를 나타낸 정면도이다. 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.

실시형태의 냉장고(1)는, 위에서부터 냉장 온도로 냉각하는 냉장실(2), 제빙한 얼음을 저장하는 제빙(저빙(貯氷))실(3a), 냉동 온도로 냉각하는 상단 냉동실(전환실 또는 급냉동실)(3b) 및 하단 냉동실(4), 야채를 수납하는 야채실(5)을 갖고 있다.

냉장실문(6a, 6b), 제빙(저빙)실문(7a), 상단 냉동실문(7b), 하단 냉동실문(8), 야채실문(9)은, 각각 냉장실(2), 제빙실(3a), 상단 냉동실(3b), 하단 냉동실(4), 야채실(5)의 각 실 앞쪽의 전면 개구부를 개폐한다. 각 문 내에는, 발포 단열재(23)와 진공 단열재(50)가 배치되어 있다.

도 1에 나타낸 냉장실문(6a, 6b)은, 힌지(10) 등을 중심으로 회동하는 문이며, 이 이외의 제빙실문(7a), 상단 냉동실문(7b), 하단 냉동실문(8), 야채실문(9)은, 전부 인출식 문이다.

인출식의 제빙실문(7a), 상단 냉동실문(7b), 하단 냉동실문(8), 야채실문(9)을 인출하면, 각 실을 구성하는 용기가 문과 함께 인출된다.

각 냉장실문(6a, 6b), 제빙실문(7a), 상단 냉동실문(7b), 하단 냉동실문(8), 야채실문(9)에는, 냉장고 본체(1H)(도 2 참조)와의 사이를 밀폐하기 위한 패킹(도시 생략)이, 냉장고 본체(1H) 측의 외주연부에 부착되어 있다.

냉장 온도의 냉장실(2)과 냉동 온도의 제빙(저빙)실(3a) 및 상단 냉동실(3b)과의 사이에는, 각각을 구획하여 단열하기 위한 칸막이 단열벽(12)을 배치하고 있다. 칸막이 단열벽(12)은 두께 30∼50㎜ 정도의 단열벽으로, 스티로폼, 발포 단열재(경질 우레탄폼), 진공 단열재 등, 각각을 단독 사용, 혹은 이들 복수의 단열재를 조합하여 형성되어 있다.

제빙실(3a) 및 상단 냉동실(3b)과 하단 냉동실(4) 사이는, 같은 냉동 온도대이며 온도차가 같거나 또는 작기 때문에, 구획하여 단열하는 칸막이 단열벽이 아니라, 패킹 수용면을 형성한 칸막이 부재(13)를 설치하고 있다.

냉동 온도의 하단 냉동실(4)과 야채 보존 온도의 야채실(5) 사이에는, 각각을 구획하여 단열하기 위한 칸막이 단열벽(14)을 설치하고 있다. 칸막이 단열벽(14)은, 칸막이 단열벽(12)과 같이 30∼50㎜ 정도의 단열벽이며, 마찬가지로 스티로폼, 혹은 발포 단열재(경질 우레탄폼), 진공 단열재 등으로 만들어져 있다. 이와 같이, 기본적으로 냉장 온도와 냉동 온도의 저장 온도대가 다른 저장실의 칸막이에는 단열성이 있는 칸막이 단열벽(12, 14)을 설치하고 있다.

칸막이 단열벽(12, 14)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 발포 폴리스티렌(33)과 진공 단열재(50b)를 사용하여 구성해도 되며, 특별히 한정되지 않는다.

또, 냉장고 본체(1H)의 내부는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 위에서부터 냉장실(2), 제빙실(3a) 및 상단 냉동실(3b), 하단 냉동실(4), 야채실(5)의 저장실을 각각 구획 형성하고 있지만, 각 저장실의 배치에 대해서는 특별히 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 냉장실문(6a, 6b), 제빙실문(7a), 상단 냉동실문(7b), 하단 냉동실문(8), 야채실문(9)에 관해서도 회전에 의한 개폐, 인출에 의한 개폐 및 문의 분할 수 등, 특별히 한정되지 않는다.

도 2에 나타낸 냉장고 본체(1H)는, PCM(Pre-Coated-Metal) 강판 등의 강판제 외측 케이스(21)와, ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 수지 등의 수지제 내측 케이스(22)를 구비하고 있다. 내측 케이스(22)는 냉장실(2), 제빙실(3a) 및 상단 냉동실(3b), 하단 냉동실(4), 야채실(5)을 형성하고 있다.

외측 케이스(21)와 내측 케이스(22) 사이에 형성되는 공간은, 단열 공간(1s)으로서 단열부를 설치하고, 냉장고 본체(1H) 내의 각 저장실과 외부 공간을 단열하고 있다.

이 외측 케이스(21)와 내측 케이스(22) 사이의 단열 공간(1s)에, 진공 단열재(50)를 배치하고, 진공 단열재(50) 이외의 단열 공간(1s)에는 경질 우레탄폼 등의 발포 단열재(23)를 충전하고 있다. 진공 단열재(50)에 대해서는 후기하지만, 도시하지 않은 고정 부재, 지지 부재 등으로 외측 케이스(21) 또는 내측 케이스(22)에 고정 지지되거나, 접착제로 외측 케이스(21) 또는 내측 케이스(22)에 고정되어 있다.

또한, 냉장실(2), 제빙실(3a), 상단 냉동실(3b), 하단 냉동실(4), 야채실(5) 등의 각 실을 소정의 온도로 냉각하기 위해서 제빙실(3a), 하단 냉동실(4)의 배측에는 냉각기(28)(도 2 참조)가 구비되어 있다.

이 냉각기(28)와, 압축기(30)와, 응축기(31)와, 도시하지 않은 캐필러리 튜브를 접속하여, 냉동 사이클을 구성하고 있다.

냉각기(28)의 상방에는, 냉각기(28)에서 냉각된 냉기를 냉장고(1)의 내부를 순환시켜서 소정의 저온 온도로 유지하는 송풍기(27)가 배설(配設)되어 있다.

또한, 도 2에 나타낸 냉장고 본체(1H)의 상면(1H1) 후방부에는, 전기 부품(41)이 실장된 전원 기판 등을 수납하기 위한 오목부(40)가 형성되어 있다. 전기 부품(41)이 실장된 전원 기판 등의 제어 수단에 의해, 냉장고(1)의 각종 냉각 운전이나 다양한 기능의 구동/정지 등을 제어하고 있다. 또한, 오목부(40)의 상방에는, 전기 부품(41)을 덮는 커버(42)가 설치되어 있다. 커버(42)의 높이는 외관 의장(意匠)성, 냉장고(1)의 내(內)용적 확보, 및 내열성을 고려하여, 냉장고 본체(1H)의 상면(1H1)과 거의 같은 높이가 되도록 배치하고 있다. 특별히 한정되는 것은 아니지만, 커버(42)의 높이가 냉장고 본체(1H)의 상면(1H1)보다 외측으로 돌출할 경우는, 10㎜ 이내의 범위로 들어가는 것이 바람직하다.

이에 따라, 오목부(40)는 발포 단열재(23) 측(고내(庫內) 측)에 전기 부품(41)을 수납하는 공간의 오목부(40)만큼 오목한 상태로 배치되기 때문에, 단열 두께를 확보하고자 할 경우, 고내 측으로 돌출하고, 필연적으로 냉장고(1)의 내용적이 희생되게 된다. 한편, 냉장고(1)의 내용적을 보다 크게 취할 경우에는, 오목부(40)와 내측 케이스(22) 사이의 발포 단열재(23)의 두께가 얇아지게 된다. 이 때문에, 도 2에 나타낸 바와 같이, 오목부(40)에 대향하는 발포 단열재(23) 중에 진공 단열재(50a)를 배치하여 단열 성능을 확보, 강화하고 있다. 본 실시형태에서는, 진공 단열재(50a)를 도시하지 않은 고내등(燈)의 케이스와 전기 부품(41)에 걸치도록 대략 Z형상으로 성형한 1매의 진공 단열재(50a)로 하고 있다.

또한, 도 2에 나타낸 냉장고 본체(1H)의 배면 하부(도 2의 냉장고 본체(1H)의 오른쪽 아래)의 기계실에 배치된 압축기(30)나 응축기(31)는 발열이 큰 부품이기 때문에, 고내의 내측 케이스(22)로의 열 침입을 방지하기 위해서, 압축기(30)나 응축기(31)의 내측 케이스(22) 측으로의 투영면에 진공 단열재(50c)를 배치하고 있다. 또, 도 2에 있어서 진공 단열재(50)는 복수로 분할되어 있지만, 단일의 진공 단열재(50c)를 복수 개소 절곡(折曲)하여 기계실 전방과 야채실(5) 후방 사이의 열 이동을 차단하는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 진공 단열재(50)의 외피재(상세는 후술)를 통한 열 이동, 소위 히트 브리지 현상이 억제되어, 단열 성능이 향상된다.

(진공 단열재(50)의 기본 구성)

다음에, 진공 단열재(50(50a, 50b, 50c))의 구성에 대해서, 도 3, 도 4를 사용하여 설명한다. 도 3은 진공 단열재를 나타낸 사시도이다. 도 4는 도 3의 C-C선 단면도이다.

진공 단열재(50)는, 진공의 스페이스를 형성하기 위한 심재(51)와, 당해 심재(51)를 압축 상태로 유지하기 위한 내포재(52)와, 수분이나 가스 등을 흡착하는 흡착제(54)와, 내포재(52)에 의해 압축 상태로 유지된 심재(51)를 피복하는 가스 배리어층을 갖는 외피재(53)를 갖고 구성되어 있다. 또, 도 4에 있어서는, 흡착제(54)를 강조하여 나타내고 있다.

외피재(53)는 진공 단열재(50)의 양면 외측에 배치되며, 동등한 크기의 라미네이트 필름의 외연으로부터 일정한 폭의 부분을 열 용착에 의해 첩합(貼合)한 자루 형상으로 구성되어 있다. 또, 첩합 개소(50h)는, 중앙 측으로 꺾여 히트 브리지를 형성하는 것을 방지하고 있다.

진공 단열재(50)의 심재(51)에 대해서는, 바인더 등으로 접착이나 결착되어 있지 않은 무기 섬유의 적층체로서, 평균 섬유 직경이 이하의 실시예의 글라스 울을 사용하고 있다.

심재(51)에 대해서는, 무기계 섬유 재료의 적층체를 사용함으로써 아웃 가스(가스의 발생)가 적어지기 때문에, 단열 성능적으로 유리하지만, 특별히 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 세라믹 섬유나 록 울, 글라스 울, 글래스 파이버, 알루미나, 실리카알루미나, 실리카, 록 울, 탄화규소 등의 무기 섬유 등이어도 된다. 심재(51)의 종류에 따라서는 내포재(52)가 불필요한 경우도 있다.

또한, 심재(51)에 대해서는, 무기계 섬유 재료 외에, 유기계 수지 섬유 재료를 사용할 수 있다. 유기계 수지 섬유의 경우, 내열 온도 등의 심재(51)로서의 성능을 클리어하고 있으면 특별히 사용에 있어서는 제약되는 것은 아니다. 구체적으로는, 폴리스티렌이나 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 등을 멜트블로운법이나 스펀본드법 등으로 이하의 실시예의 섬유 직경이 되도록 섬유화하지만, 섬유화할 수 있는 유기계 수지나 섬유화 방법이면 특별히 한정되지 않는다.

섬유 집합체는 무기 섬유 또는 유기 섬유로 이루어지고 부피 밀도가 낮은 것이 바람직하며, 섬유 집합체의 압축 강도는 이하와 같이 측정한다. 섬유 집합체를 소정의 크기(100㎜×100㎜)로 절단하고, 100㎟당 25g이 되도록 하중을 가한다. 가중을 가한 상태에서 섬유 집합체의 두께(단위 : ㎜)를 측정한 후, 평량(섬유 집합체의 1㎡당의 중량, 단위 : ㎏/㎡)으로 나눈 값을 압축 강도(단위 : ㎜/(㎏/㎡))로 한다. 이 압축 강도가 높을수록 가중에 대한 저항력이 커지고, 형상 유지에 적합한 심재가 된다. 또한, 섬유끼리를 접착하는 방법으로서 바인더제의 사용, 열 프레스 등이 있고, 이들 방법을 사용하면 섬유끼리가 접착함으로써 압축 강도가 높아지지만, 섬유를 접착하고 있는 점(点)이 열 패스가 되어 열 전도율이 악화되므로 바람직하지 못하다.

섬유 직경의 측정 방법은, 섬유를 방사하여 섬유 집합체로 한 것을, 현미경으로 확대하여 30개의 측정값의 평균값으로 했다.

또, 본 실시예에 있어서는, 현미경으로 확대 측정을 행하는 방법이나, 마이크로네어 측정기에 의한 측정 방법이 있다. 마이크로네어 측정기는, 면 등의 섬유 섬도(纖度)를 측정하는 계기이며, 일정량의 섬유덩어리의 공기류에 대한 저항을 측정하여, 섬유 섬도를 측정하는 것이다. 구체적으로는, 일정 중량의 섬유를 일정 용적이 되도록 시료 홀더에 수납하여, 일정 압력의 공기를 송풍한다. 그리고, 그때의 공기 유량을 읽어냄으로써, 섬유 직경을 μ오더로 측정하는 것이다.

섬유 직경에 대해서는 가는 편이 바람직하지만, 환경에의 배려, 공업적인 생산성을 고려해 10㎛ 이하인 것이 바람직하고, 또한 5.2㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.

외피재(53)의 라미네이트 구성에 대해서는 가스 배리어성을 갖고, 열 용착 가능하면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 실시형태에 있어서는, 표면(보호)층, 제1 가스 배리어층, 제2 가스 배리어층, 열 용착층의 4층 구성으로 이루어지는 라미네이트 필름으로 한다.

표면층은 보호재의 역할을 갖는 수지 필름으로 하고, 제1 가스 배리어층은 수지 필름에 금속 증착층을 설치하고, 제2 가스 배리어층은 산소 배리어성이 높은 수지 필름에 금속 증착층을 설치하고, 제1 가스 배리어층과 제2 가스 배리어층은 금속 증착층끼리가 마주보도록 첩합하고 있다. 열 용착층에 대해서는 표면층과 같이 흡습성이 낮은 필름을 사용했다.

구체적으로는, 외피재(53)는, 표면층을 2축 연신(延伸) 타입의 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 각 필름, 제1 가스 배리어층을 알루미늄 증착 부착의 2축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 제2 가스 배리어층을 알루미늄 증착 부착의 2축 연신 에틸렌비닐알코올 공중합체 수지 필름 또는 알루미늄 증착 부착의 2축 연신 폴리비닐알코올 수지 필름, 혹은 알루미늄박으로 하고, 열 용착층을 미연신 타입의 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 각 필름으로 했다.

이 4층 구성의 라미네이트 필름의 층 구성이나 재료에 대해서는 특별히 이들에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 제1과 제2 가스 배리어층으로서, 금속박, 혹은 수지계의 필름에 무기층상 화합물, 폴리아크릴산 등의 수지계 가스 배리어 코팅재, DLC(다이아몬드 라이크 카본) 등에 의한 가스 배리어막을 설치한 것이나, 열 용착층에는 예를 들면 산소 배리어성이 높은 폴리부틸렌테레프탈레이트 필름 등을 사용해도 된다. 표면층에 대해서는 제1 가스 배리어층의 보호재이지만, 진공 단열재(50)의 제조 공정에 있어서의 진공 배기 효율을 좋게 하기 위해서도, 바람직하게는 흡습성이 낮은 수지를 배치하는 것이 좋다.

또한, 통상, 제2 가스 배리어층에 사용하는 금속박 이외의 수지계 필름은, 흡습함으로써 가스 배리어성이 현저하게 악화하게 되기 때문에, 열 용착층에 대해서도 흡습성이 낮은 수지를 배치함으로써, 가스 배리어성의 악화를 억제함과 함께, 라미네이트 필름 전체의 흡습량을 억제하는 것이다. 이에 따라, 먼저 설명한 진공 단열재(50)의 진공 배기 공정에 있어서도, 외피재(53)가 함유하는 수분량을 적게 할 수 있기 때문에, 진공 배기 효율이 대폭 향상하고, 단열 성능의 고성능화로 이어진다.

또, 각 필름의 라미네이트(첩합)는, 2액의 반응열로 경화시키는 2액 경화형 우레탄 접착제를 통해 드라이 라미네이트법에 의해 첩합하는 것이 일반적이지만, 접착제의 종류나 첩합 방법에는 특별히 이것에 한정되는 것은 아니며, 웨트 라미네이트법, 써멀 라미네이트법 등의 다른 방법에 의한 것이어도 된다.

또한, 내포재(52)에 대해서는 본 실시형태에서는 열 용착 가능한 폴리에틸렌 필름을 사용하고, 흡착제(54)에 대해서는 물리 흡착 타입의 합성 제올라이트를 사용했지만, 모두 이들 재료에 한정되는 것은 아니다. 내포재(52)에 대해서는 폴리프로필렌 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리부틸렌테레프탈레이트 필름 등, 흡습성이 낮고 열 용착할 수 있으며, 아웃 가스가 적은 것이면 된다.

흡착제(54)에 대해서는, 수분이나 가스를 흡착하는 것이며, 물리 흡착, 화학 반응형 흡착 모두 되며, 실리카겔, 산화칼슘, 합성 제올라이트, 활성탄, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화리튬 등을 사용할 수 있다.

(섬유 집합체(유리 섬유)의 제조 방법)

진공 단열재(50)에 사용하는 심재(51)로서, 섬유 집합체의 글라스 울을 사용할 경우에 대해서 설명한다. 글라스 울은, 바인더 결합이나 열 프레스에 의해 열경화시키지 않고, 보드 형상으로 굳지 않고 유연성을 가지며, 압축 방향에 대한 반발성을 갖는 상태에서, 내포재(52)(일례로서 고밀도 폴리에틸렌)로 포장 후에 탈기한다. 이 내포재(52)로 가압축된 심재(51)를, 자루 형상의 외피재(53) 내에 삽입하여 개봉 후, 내포재(52)와 외피재(53) 내를 함께 진공 포장함으로써, 진공 단열재(50)로서 형성된다. 글라스 울을 형성하는 유리는, 붕규산 유리를 사용한다.

여기서, 도 5는 유리 섬유의 제조 방법을 설명하는 도면이다. 중공 원통 형상의 회전체(스피너)(100)의 저부를 향하여, 유리 용융로(100)에 접속한 노즐(101)로부터 용융 유리(G)가 투입된다. 중공 원통 형상의 회전체(100)는 회전축(103) 둘레로 고속으로 회전하여 있고, 투입된 용융 유리(G)는 원심력의 작용에 의해, 회전체(100) 측벽부에서 상승한다. 그리고, 회전체(100)의 측벽에 복수 형성된 세공(細孔)(105)으로부터 용융 유리(G)가 분출된다. 분출된 용융 유리(G)는, 화살표 H방향으로 가열하는 가열 수단(102)(버너 등의 화염 방사 수단)에 의해 가열된다. 여기서, 화살표 H방향은, 회전체(100) 측벽에 설치된 복수의 세공(105)의 상하 방향을 따르는 방향이다.

또한, 가열 수단(102)의 토출구(화살표 H의 화살촉 근방)의 외주에는, 회전체(100)의 측벽 주위에 동심원 형상으로, 연속 또는 간격을 두고 배치되어서 기체를 토출하는 기체 토출 수단(104)을 갖는다.

이 구성에 있어서, 복수의 세공(105)으로부터 회전체(100)의 외부로 토출된 용융 유리(G)는, 선조(線條)의 섬유에 형성된다. 이 섬유는, 가열 수단(102)의 가열 방향 H로 안내되어 세경(細徑)화되면서 아래쪽으로 진행되고, 기체 토출 수단(104)으로부터 토출되는 화살표 F방향의 기체에 의해, 섬유의 길이, 섬유 집합체의 밀도 등이 조정된다.

이와 같이 방사된 유리 섬유는, 집면(集綿) 장치(도시 생략)에 의해 균등한 밀도가 되도록 적층된다. 그러나, 방사의 누계 시간이 길어짐에 따라, 회전체(100)의 세공(105)은 마찰 등에 의해 점차 커진다. 그 때문에, 섬유 직경도 점차 커지는 경향이 된다.

섬유 직경이 커지면 개체 열 전도가 하기 쉬워지고, 열 전도 저항이 작아진다. 그리고, 진공 단열재로서 이 섬유를 적용했을 경우, 단열 성능으로서는 악화하는 경향이 된다.

이 단열 성능의 악화를 방지하기 위해서는, 회전체(100)의 세공(105)이 어느 일정한 크기에 달한 시점에서, 새로운 회전체(100)로 교환하면 되지만, 회전체(100)를 단기간에 빈번히 교환하면, 가격이 높아지고 생산성이 손상되기 때문에, 바람직하지 못하다.

여기서, 진공 단열재(50)에 있어서, 진공 단열재(50) 단면에 있어서의 내포재(52) 내부의 심재(51)와 심재(51) 이외의 진공 상태가 되는 스페이스 중 당해 스페이스가 차지하는 비율인 공극률의 측정 방법을 이하에 나타낸다.

우선, 소정의 섬유 직경, 섬유 길이로 조제한 글라스 울 섬유를 제작하고, 그들을 코어재(심재(51))로서 사용한 공극률 측정용 진공 단열재(50)(코어재 사이즈 20×20×10t(㎜))를 제작한다. 다음에, 내부를 관찰할 때에 진공 단열재(50)의 형상 변형을 방지하기 위해서, 에폭시 수지 중에 진공 단열재를 메우고, 그 후 절단하고 연마를 행하여, 공극률 측정용 시료를 제작한다.

제작한 시료에 대해서, 주사형 전자 현미경(히타치제 형식S-4200)을 사용하여 2차 전자상 촬영을 실시하고, 촬영한 2차 전자상에 대해서 화상 해석을 행하고, 내포재(52)의 내부에 있어서의 일정 면적 중에 있어서 글라스 울 섬유가 존재하지 않는 면적(스페이스 면적)을 백분율로 산출하여 공극률로 한다.

본 실시예의 진공 단열재의 공극률은 90% 이상으로 한다. 이에 따라, 섬유끼리의 접점으로부터의 열 전도가 억제되어, 단열 성능이 향상된다.

이하, 본 발명에 의한 실시예에 대해서 도면을 사용하여 상세히 설명한다. 또, 이 실시예에 의해 발명이 한정되는 것은 아니다.

(실시예1)

실시예1의 진공 단열재(50)는 심재(51)로서 글라스 울을 사용한다. 글라스 울은 유리를 용융 방사하여 제작한 것이다. 글라스 울을 형성하는 유리는 붕규산 유리를 사용했다. 유리를 용융로에서 약 1300℃의 온도로 용융한 후, 금속제의 회전체(100)를 사용한 원심법으로 방사를 행했다. 방사한 섬유는 흡인 기구를 갖는 컨베이어 상에 평량이 1400g/㎡가 되도록 모았다. 평량이란, 단위로부터 알 수 있듯이 모은 섬유를 1㎡의 크기로 했을 때의 중량을 규정한 것이다. 또한, 방사한 섬유의 굵기를 조사하기 위해서, 마이크로네어 측정기로 측정한 바, 평균 섬유 직경은 3.5㎛였다.

또한, 회전체(100) 직하에서 채취한 섬유의 길이를 측정한 바, 평균으로 약350㎜가 되어 있었다. 또한, 압축 강도를 측정한 바 25.7이 되었다.

이와 같이 하여 얻어진, 글라스 울을 폭 500㎜×길이 1000㎜의 크기로 절단 후, 200℃의 건조로에서 30분간 건조한 후, 평량 1400g/㎡의 것을 2매 적층하고, 게터제(유니온쇼와제, 몰레큘러 시브스 13X)를 글라스 울의 층간에 산재시킴과 함께, 3방을 철하여 자루 형상으로 한 외피재 중에 넣고, 자루의 내부를 로터리 펌프로 10분간 진공 흡입한 후, 확산 펌프로 10분 진공 흡입 후, 자루의 단부를 히트 시일로 봉지했다.

얻어진 진공 단열재(두께 : 약 12㎜)에 대해서 단열 특성을, 에이코세이키(주)제의 AUTO-λ를 사용하여 10℃에서 측정했다. 단열 특성은 116(지수)이었다. 단열 특성은 지수로 나타내고, 높을수록 단열 특성은 양호해진다.

이 결과로부터, 단열성이 매우 뛰어난 진공 단열재가 얻어지는 것이 밝혀졌다.

또한 같은 방법으로 다양한 크기의 진공 단열재(50)를 제작하고, 이것을 사용하여 도 2의 냉장고(1)에 적용했다. 이 냉장고(1)의 소비 전력을 측정한 바, 종래의 진공 단열재를 사용하여 제작했을 경우와 비교하여, 약 3% 낮은 결과가 되었다. 이것으로부터, 본 실시예의 진공 단열재를 사용함으로써, 냉장고(1)(저온부와 고온부의 단열을 요하는 기기)의 소비 전력을 낮게 억제할 수 있는 것이 밝혀졌다.

(실시예2)

실시예2의 진공 단열재는, 실시예1과 같이 심재로서 글라스 울을 사용하고 있다. 방사한 섬유의 굵기를 마이크로네어 측정기로 측정한 바, 평균 섬유 직경은 3.5㎛였다. 또한, 회전체(100) 직하에서 채취한 섬유의 길이를 측정한 바 평균으로 약 180㎜가 되어 있었다. 또한, 압축 강도를 측정한 바 23.4가 되었다.

이와 같이 하여 얻어진, 글라스 울을 폭 500㎜×길이 1000㎜의 크기로 절단 후, 200℃의 건조로에서 30분간 건조한 후, 평량 1400g/㎡의 것을 2매 적층하고, 게터제(유니온쇼와제, 몰레큘러 시브스 13X)와 함께, 3방을 철하여 자루 형상으로 한 외피재 중에 넣고, 자루의 내부를 로터리 펌프로 10분간 진공 흡입한 후, 확산 펌프로 10분 진공 흡입 후, 자루의 단부를 히트 시일로 봉지했다.

얻어진 진공 단열재(두께 : 약 12㎜)에 대해서 단열 특성을, 에이코세이키(주)제의 AUTO-λ를 사용하여 10℃에서 측정했다. 단열 특성은 120(지수)이었다.

이 결과로부터, 단열성이 매우 뛰어난 진공 단열재가 얻어지는 것이 밝혀졌다.

또한 같은 방법으로 크기 800㎜×1200㎜, 두께 15㎜의 진공 단열재를 제작하고, 히트 펌프 급탕기의 저탕 탱크의 단열재로서 적용했다. 단면 모식도를 도 6에 나타낸다. 히트 펌프 급탕기의 저탕 탱크(60)에는, 히트 펌프 유닛에서 덥혀진 온수가 저장되어 있다. 온수를 사용하지 않을 경우에 탱크 내의 탕온이 저하하면 다시 끓일 필요가 있기 때문에, 급탕기의 성적계수(COP : Coefficient of Performance)가 저하하게 된다. 본 실시예의 진공 단열재(50)를 적용했을 경우와, 종래의 진공 단열재를 사용했을 경우의 COP를 비교한 바, 약 10%의 개선이 확인되었다. 이것으로부터, 히트 펌프 급탕기(고온부의 단열을 요하는 기기)의 소비 전력이 낮게 억제되는 것이 밝혀졌다.

(비교예1)

비교예1은, 실시예1, 2와 같이 심재로서 글라스 울을 사용하고 있다. 방사한 섬유의 굵기를 마이크로네어 측정기로 측정한 바, 평균 섬유 직경은 6.0㎛였다. 또한, 회전체(100) 직하에서 채취한 섬유의 길이를 측정한 바 평균으로 약 250㎜가 되어 있었다. 또한, 압축 강도를 측정한 바 21.7이 되었다.

이와 같이 하여 얻어진 글라스 울을 폭 500㎜×길이 1000㎜의 크기로 절단 후, 200℃의 건조로에서 30분간 건조한 후, 평량 1400g/㎡의 것을 2매 적층하고, 게터제(유니온쇼와제, 몰레큘러 시브스 13X)와 함께, 3방을 철하여 자루 형상으로 한 외피재 중에 넣고, 자루의 내부를 로터리 펌프로 10분간 진공 흡입한 후, 확산 펌프로 10분 진공 흡입 후, 자루의 단부를 히트 시일로 봉지했다.

얻어진 진공 단열재(두께 : 약 12㎜)에 대해서 단열 특성을, 에이코세이키(주)제의 AUTO-λ를 사용하여 10℃에서 측정했다. 단열 특성은 100(지수)이었다.

이 결과로부터, 실시예1, 2와 비교하여 섬유 직경이 굵고, 압축 강도가 낮을 경우는 단열 특성이 낮아진다고 하는 것이 밝혀졌다.

(비교예2)

비교예2는, 비교예1과 같이 심재로서 글라스 울을 사용하고 있다. 방사한 섬유의 굵기를 마이크로네어 측정기로 측정한 바, 평균 섬유 직경은 4.2㎛였다. 또한, 회전체(100) 직하에서 채취한 섬유의 길이를 측정한 바 평균으로 약 250㎜가 되어 있었다. 또한, 본 비교예에서는 글라스 울을 450℃에서 5분간 열 프레스 가공했다. 이 섬유 집합체의 압축 강도를 측정한 바 6.3이 되었다.

이와 같이 하여 얻어진 글라스 울을 폭 500㎜×길이 1000㎜의 크기로 절단 후, 200℃의 건조로에서 30분간 건조한 후, 평량 1400g/㎡의 것을 2매 적층하고, 게터제(유니온쇼와제, 몰레큘러 시브스 13X)와 함께, 3방을 철하여 자루 형상으로 한 외포재 중에 넣고, 자루의 내부를 로터리 펌프로 10분간 진공 흡입한 후, 확산 펌프로 10분 진공 흡입 후, 자루의 단부를 히트 시일로 봉지했다.

얻어진 진공 단열재(두께 : 약 12㎜)에 대해서 단열 특성을, 에이코세이키(주)제의 AUTO-λ를 사용하여 10℃에서 측정했다. 단열 특성은 90(지수)이었다.

이 결과로부터, 실시예1, 2와 비교하여 섬유 직경이 굵고, 압축 강도가 낮을 경우는 단열 특성이 낮아진다고 하는 것이 밝혀졌다.

(비교예3)

비교예3은, 비교예1, 2와 같이 심재로서 글라스 울을 사용하고 있다. 방사한 섬유의 굵기를 마이크로네어 측정기로 측정한 바, 평균 섬유 직경은 4.5㎛였다. 또한, 회전체(100) 직하에서 채취한 섬유의 길이를 측정한 바 평균으로 약 200㎜가 되어 있었다. 또한, 압축 강도를 측정한 바 18.7이 되었다.

이와 같이 하여 얻어진 글라스 울을 폭 500㎜×길이 1000㎜의 크기로 절단 후, 200℃의 건조로에서 30분간 건조한 후, 평량 1400g/㎡의 것을 2매 적층하고, 게터제(유니온쇼와제, 몰레큘러 시브스 13X)와 함께, 3방을 철하여 자루 형상으로 한 외포재 중에 넣고, 자루의 내부를 로터리 펌프로 10분간 진공 흡입한 후, 확산 펌프로 10분 진공 흡입 후, 자루의 단부를 히트 시일로 봉지했다.

얻어진, 진공 단열재(두께 : 약 12㎜)에 대해서 단열 특성을, 에이코세이키(주)제의 AUTO-λ를 사용하여 10℃에서 측정했다. 단열 특성은 95(지수)이었다.

이 결과로부터, 실시예1, 2와 비교하여 섬유 직경이 굵고, 압축 강도가 낮을 경우는 단열 특성이 낮아진다고 하는 것이 밝혀졌다.

이상의 결과를 정리하면, 도 7로부터, 섬유 직경이 작아지면 열 전도성도 낮아지고, 진공 단열재의 단열 성능은 향상하는 경향이 된다.

또한, 압축 강도가 작으면 단열 성능의 대폭적인 향상은 예상할 수 없기 때문에, 섬유 길이를 길게 하여 압축 강도가 23 이상이 되도록 제어한다. 이에 따라, 단열성이 뛰어난 진공 단열재를 얻을 수 있다.

다음에, 외피재의 주름 발생 억제에 대해서 설명한다. 도 8은 비교예에 있어서의 외피재의 주름 발생을 설명하는 도면이다. 도 9a는 실시예에 있어서의 외피재의 주름 발생 억제를 설명하는 도면이다. 도 9b는 도 9a의 상태로부터의 시간 경과 후를 설명하는 도면이다. 또, 각 도면에 있어서의 심재(51)는, 섬유의 방향을 파악하기 쉽게 하기 위해서, 모식적으로 나타내고 있다.

도 8에 있어서, 섬유 길이가 짧을 경우의 비교예를 나타낸다. 심재(51)의 섬유 길이가 짧을 경우, 외피재(53)에 수납한 섬유 집합체는, 섬유의 배향성이 불균일하며, 두께 방향을 따르는 섬유가 평면 방향을 따르는 섬유에 대하여 상당한 비율로 존재한다. 이 경우, 외피재 내(53)를 감압하면, 두께 방향으로 연장되는 섬유가 비교적 다수 존재하는 위치에 있어서, 외피재(53)가 심재(51) 측으로 인입된다. 그러면, 인입된 부분의 외피재(53)에 주름(53a)이 발생한다. 비교예의 진공 단열재(50)에 있어서 주름(53a)이 발생하면, 섬유가 짧고 반발력이나 탄성력이 약한 심재(51)에서는, 주름(53a)을 감압력에 저항하여 되미는 힘을 구비하고 있지 않다. 그러면, 한번 발생한 외피재(53)의 주름(53a)을 수복할 방법이 없다.

한편, 실시예의 섬유 길이는, 도 9a, 도 9b에 나타낸 바와 같이 길고, 평면 방향을 따르는 배향성이 얻어지기 쉽다. 이 구성에 있어서 감압하면, 도 9a와 같이 일부에서 외피재(53)가 심재(51) 측으로 인입되어 주름(53a)이 일시적으로 형성되게 된다. 그러나, 심재(51)를 구성하는 섬유 집합체는 섬유 길이가 길고 평면 방향을 따르는 배향성을 가지며, 압축 강도가 23 이상이다. 그 때문에, 감압력에 저항하여 주름(53a)을 바깥 쪽으로 밀어 펴는 힘을 구비하고 있다. 따라서, 도 9b의 상태로 복원하는 힘을 구비하고 있으므로, 외피재(53)의 주름(53a)의 형성을 억제할 수 있다. 외피재(53)의 주름(53a)이 발생하게 되면, 그 부분에 크랙이 생기고, 가스 배리어성이 저하하게 되어, 진공도의 장기 유지가 곤란해진다.

각 실시예에서는, 주름(53a)의 형성이 억제되므로, 외피재(53)의 가스 배리어성을 장기 유지할 수 있고, 단열 성능을 장기간 유지할 수 있다.

또한, 각 실시예의 진공 단열재는, 단열이 필요한 다양한 기기, 건축 부재, 특히 벽재 등에의 적용도 가능하다.

(실시예3)

본 발명의 실시예3에 대해서, 도 3, 도 4, 도 10을 참조하면서 설명한다. 도 10은 본 발명의 실시예3∼4 및 비교예4∼5의 측정 결과표의 도면이다.

실시예3에 있어서는, 진공 단열재의 심재가 되는 섬유 집합체로서, 섬유의 평균 섬유 직경이 5.2㎛, 평균 섬유 길이가 250㎜의 섬유 집합체를 사용했다.

섬유 직경의 측정 방법은, 섬유를 방사하여 섬유 집합체로 한 것을, 현미경으로 확대하여 30개의 측정값의 평균값으로 했다.

또, 본 실시예에 있어서는, 현미경으로 확대 측정을 행했지만, 마이크로네어 측정기에 의한 측정 방법도 있다. 마이크로네어 측정기는, 면 등의 섬유 섬도를 측정하는 계기이며, 일정량의 섬유덩어리의 공기류에 대한 저항을 측정하여, 섬유 섬도를 측정하는 것이다. 구체적으로는, 일정 중량의 섬유를 일정 용적이 되도록 시료 홀더에 수납하여, 일정 압력의 공기를 송풍한다. 그리고, 그때의 공기 유량을 읽어냄으로써, 섬유 직경을 μ오더로 측정하는 것이다.

평균 섬유 길이에 있어서는, 섬유 방사 시에, 섬유화된 직후에 섬유를 집면하고, 섬유끼리가 얽혀 있지 않은 상태의 집면한 섬유 길이의 평균으로부터 평균 섬유 길이로 했다. 또, 한번 섬유화되어 섬유 집합체가 된 글라스 울의 섬유 길이를 측정하기 위해서는, 섬유끼리가 얽혀 있으므로, 한번 섬유를 풀거나, 섬유 1개를 확대하여 측정한다. 또, 섬유를 방사한 직후에 측정하는 편이 측정은 용이하다.

또한, 평균 섬유 직경을 D, 평균 섬유 길이를 L이라고 했을 때에, L/D로 나타낸 애스펙트 값이 큰 섬유는, 섬유 직경에 대한 섬유 길이의 비가 크고 얽히기 쉽기 때문에, 도 4에 나타낸 평면 방향으로 배열되기 쉽다. 바꿔 말하면, 두께 방향으로 섬유가 향하기 어렵기 때문에, 두께 방향에의 열 전도성을 낮게 할 수 있다.

한편, 애스펙트 값(L/D)이 작은 섬유는 섬유 직경에 대한 섬유 길이의 비가 작고, 짧은 섬유는 두께 방향으로 배열되기 쉬워져, 평면 방향으로는 배열되기 어렵다. 그 때문에, 두께 방향에의 열 전도성이 높은 경향이 된다.

이 실시예3의 섬유 집합체는, 섬유의 평균 섬유 직경D가 5.2㎛, 평균 섬유 길이L이 250㎜이며, 애스펙트 값(L/D)이 48077인 섬유 집합체를 사용하여 제작했다.

글라스 울을 폭 500㎜×길이 1000㎜의 크기로 절단 후, 200℃의 건조로에서 30분간 건조한 후, 평량 1400g/㎡의 것을 2매 적층하고, 게터제(유니온쇼와제, 몰레큘러 시브스 13X)를 섬유 집합체층 사이에 산재시켜서, 3방을 철하여 자루 형상으로 한 외피재 중에 넣고, 자루의 내부를 로터리 펌프로 10분간 진공 흡입한 후, 확산 펌프로 10분 진공 흡입 후, 자루의 단부를 히트 시일로 봉지했다. 또, 평량이란, 섬유 집합체의 1㎡당의 중량으로서, 단위는 ㎏으로 나타낸다.

얻어진 진공 단열재(두께 : 약 12㎜)에 대해서 단열 특성을, 에이코세이키(주)제의 AUTO-λ를 사용하여 10℃에서 측정했다. 단열 특성은 200(지수)이었다. 단열 특성은 지수로 나타내고, 높을수록 단열 특성은 양호해진다. 이 결과로부터, 단열성이 매우 뛰어난 진공 단열재를 제작할 수 있는 것이 밝혀졌다.

(실시예4)

실시예4의 진공 단열재는, 섬유의 평균 섬유 직경D가 4.5㎛, 평균 섬유 길이L이 250㎜이며, 애스펙트 값(L/D)이 55556인 섬유 집합체를 사용했다.

실시예3과 비교하면, 섬유의 평균 섬유 직경D는 작고, 평균 섬유 길이L은 동일하기 때문에, 애스펙트 값(L/D)은 커진다.

글라스 울을 폭 500㎜×길이 1000㎜의 크기로 절단 후, 200℃의 건조로에서 30분간 건조한 후, 평량 1400g/㎡의 것을 2매 적층하고, 게터제(유니온쇼와제, 몰레큘러 시브스 13X)와 함께, 3방을 철하여 자루 형상으로 한 외포재 중에 넣고, 자루의 내부를 로터리 펌프로 10분간 진공 흡입한 후, 확산 펌프로 10분 진공 흡입 후, 자루의 단부를 히트 시일로 봉지했다.

얻어진 진공 단열재(두께 : 약 12㎜)에 대해서 단열 특성을, 에이코세이키(주)제의 AUTO-λ를 사용하여 10℃에서 측정했다. 단열 특성은 218(지수)이었다. 단열 특성은 지수로 나타내고, 높을수록 단열 특성은 양호해진다. 이 결과로부터, 단열성이 매우 뛰어난 진공 단열재를 제작할 수 있는 것이 밝혀졌다.

(비교예4)

비교예4의 진공 단열재는, 섬유의 평균 섬유 직경D가 6.0㎛, 평균 섬유 길이L이 70㎜이며, 애스펙트 값(L/D)이 11667인 섬유 집합체를 사용했다.

실시예3, 4와 비교하면, 섬유의 평균 섬유 직경D는 크고, 평균 섬유 길이L은 작기 때문에, 애스펙트 값(L/D)은 작아진다.

글라스 울을 폭 500㎜×길이 1000㎜의 크기로 절단 후, 200℃의 건조로에서 30분간 건조한 후, 평량 1400g/㎡의 것을 2매 적층하고, 게터제(유니온쇼와제, 몰레큘러 시브스 13X)와 함께, 3방을 철하여 자루 형상으로 한 외포재 중에 넣고, 자루의 내부를 로터리 펌프로 10분간 진공 흡입한 후, 확산 펌프로 10분 진공 흡입 후, 자루의 단부를 히트 시일로 봉지했다.

얻어진 진공 단열재(두께 : 약 12㎜)에 대해서 단열 특성을, 에이코세이키(주)제의 AUTO-λ를 사용하여 10℃에서 측정했다. 단열 특성은 100(지수)이었다.

이것은, 실시예3, 4와 비교하면, 섬유의 평균 섬유 직경D가 크기 때문에 열 전도 저항이 작아짐으로써, 열 전도성이 높아지게 되는 것과, 평균 섬유 길이L이 작기 때문에 두께 방향으로 섬유가 배열되기 쉽고, 평면 방향으로는 배열되기 어렵기 때문에, 두께 방향에의 열 전도성이 높아진 것에 따른다.

또한, 섬유가 짧을 경우, 감압 시에 섬유끼리의 극간을 메우도록 변형하여, 공극이 형성되기 어렵다. 이 때문에, 섬유끼리의 접점이 많아지고, 접점을 통하여 열이 전해지기 쉬워진다.

이 결과로부터, 실시예3, 4와 비교하여 애스펙트 값(L/D)이 작을 경우, 단열 특성이 낮아진다고 하는 것이 밝혀졌다.

(비교예5)

비교예5의 진공 단열재는, 섬유의 평균 섬유 직경D가 6.8㎛, 평균 섬유 길이L이 180㎜이며, 애스펙트 값(L/D)이 26471인 섬유 집합체를 사용했다.

비교예4와 비교하면, 섬유의 평균 섬유 직경D와 평균 섬유 길이L을 크게 하여, 애스펙트 값(L/D)이 커지게 된다.

글라스 울을 폭 500㎜×길이 1000㎜의 크기로 절단 후, 200℃의 건조로에서 30분간 건조한 후, 평량 1400g/㎡의 것을 2매 적층하고, 게터제(유니온쇼와제, 몰레큘러 시브스 13X)와 함께, 3방을 철하여 자루 형상으로 한 외포재 중에 넣고, 자루의 내부를 로터리 펌프로 10분간 진공 흡입한 후, 확산 펌프로 10분 진공 흡입 후, 자루의 단부를 히트 시일로 봉지했다.

얻어진 진공 단열재(두께 : 약 12㎜)에 대해서 단열 특성을, 에이코세이키(주)제의 AUTO-λ를 사용하여 10℃에서 측정했다. 단열 특성은 126(지수)이었다.

이것은, 비교예4와 같이, 실시예3, 4와 비교하여 평균 섬유 직경이 크기 때문에, 열 전도 저항이 작고, 열 전도성이 높아지는 것에 따른다. 또한, 평균 섬유 길이가 짧기 때문에 두께 방향으로 섬유가 배열하여, 두께 방향에의 열 전도성이 높아졌기 때문이다.

이 결과로부터, 실시예3, 4와 비교하여 애스펙트 값(L/D)이 작을 경우, 단열 특성이 낮아진다고 하는 것이 밝혀졌다.

이상을 정리하면, 도 10으로부터, 섬유의 평균 섬유 직경이 4.5㎛ 이상이며 애스펙트 값(L/D)이 48000 이상이 되도록 섬유 길이를 제어함으로써, 단열성이 매우 뛰어난 진공 단열재를 얻을 수 있다.

또한, 방사 시간이 길어지면 회전체의 세공 직경은 마찰 등에 의해 커지고, 방사하는 섬유 직경도 점차 커지는 경향이 된다. 또한, 섬유 직경이 커지면 열 전도 저항이 작아지고, 열 전도성이 높아지게 된다. 이에 따라, 본 실시예에서는 섬유 길이를 제어하여 애스펙트 값을 48000 이상으로 함으로써, 회전체를 장시간 사용하여 섬유 직경이 커져도, 섬유 길이와의 관계인 애스펙트 값을 제어함으로써, 단열 성능의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 애스펙트 값 48000 이상이며 공극률을 90% 이상으로 함으로써, 얽힌 섬유의 접점에서의 열 전도가 억제되어, 단열 성능이 뛰어난 진공 단열재로 할 수 있다.

1 냉장고
50, 50a, 50b, 50c 진공 단열재
51 심재
52 내포재
53 외피재
53a 주름
100 회전체

Claims (7)

1. 섬유 집합체의 심재(芯材)와, 상기 심재를 덮는 가스 배리어성을 갖는 외피재를 구비한 진공 단열재에 있어서,
   상기 섬유 집합체에 소정 하중을 가했을 때의 두께(㎜)를 섬유 집합체의 1㎡당의 중량(㎏/㎡)으로 나눈 값인 압축 강도(㎜/(㎏/㎡))가 23 이상이고,
   상기 섬유 집합체의 섬유 직경의 평균D, 섬유 길이의 평균L이라고 했을 경우, 상기 D가 4.5㎛ 이상이며, L/D로 얻어지는 애스펙트 값이 48000 이상인 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 심재의 공극률은 90% 이상인 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
4. 삭제
5. 삭제
6. 외측 케이스와 내측 케이스 사이에 진공 단열재와 발포 단열재를 배치한 냉장고에 있어서, 상기 진공 단열재는 제1항에 기재된 구성인 것을 특징으로 하는 냉장고.
7. 고온부를 갖는 기기에 있어서, 상기 고온부를 단열하는 제1항에 기재된 상기 진공 단열재를 구비한 것을 특징으로 하는 기기.

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