경사진 가장자리 구조를 갖는 진공단열판넬용 코어 및 이를 이용한 진공단열판넬{CORE WITH SLANT EDGES USEFUL FOR VACUUM INSULATING PANEL, AND VACUUM INSULATING PANEL MADE BY THE SAME}
본발명은 경사진 가장자리 구조를 갖는 진공단열판넬에 관한 것이다. 구체적으로 본발명은 냉각기기의 외판에 부착된 진공단열판넬의 테두리중 상기 외판에 비평행면이 진공단열판넬과 외판의 부착면에 대해 예각을 이루는 구조를 갖는 진공단열판넬용 코어와 진공단열판넬에 관한 것이다. 일반적으로 진공단열재의 단열성(K-인자값)은 개방셀 코어재로 채워져 있는 면부분값으로 나타내지만, 실제는 진공효과가 없는 라미네이트 필름이 열융착되어 있는 테두리부에서의 단열성 저하까지 고려해야한다. 따라서, 진공단열재를 냉장고에 적용할 경우에 가능한 히트 브리지가 적도록 진공단열재 판넬을 설계하여야 한다. 진공단열판넬(VIP)는 코어재를 알루미늄 필름으로 포장하여 진공후 완전히 밀봉한 상태의 판넬을 말한다(도 1 과 5). 냉장고상에서 진공단열판넬의 적용은 외판혹은 단열벽면의 한쪽 내벽에 진공단열판넬를 부착하고 그 벽면사이에 폴리우레탄폼원액을 충진하여 단열효율을 높이는 것이다(도 2). 도 4중 a)면의 알루미늄을 통하여 방출되는 열과 폴리우레탄폼원액이 채워질때 원액의 흐름속도에 따라 진공단열판넬의 모서리 부위에 공극이 발생하여 이 부위에서 K-인자값이 높고(도 3), 진공단열판넬이 부착된 가장자리면을 따라 이슬맺힘현상이 발생하기 쉽다. 종래의 직각 모서리 구조를 갖는 진공단열판넬은 진공단열판넬의 알루미늄 필름을 통하여 열누설이 용이하며, 특히 냉장고에서 진공단열판넬모서리의 4면을 통한 열손실은 본래의 진공단열판넬부착부위의 K-인자보다 약 2.5 내지 3배정도 더 크므로 열손실을 크다. 또한 냉장고벽면에서 진공단열판넬부착 부위의 알루미늄 외막을 통한 열누설로 이슬맺힘현상이 발생하고, 폴리우레탄폼원액주입시 원액의 흐름성에 장애요인이 되어 흐름방향에서 먼쪽의 모서리에 폴리우레탄폼원액의 충진이 불완전할 수 있고, 모서리부위에 공극현상이 발생하여 K-인자값이 증가 및 이슬맺힘현상이 발생한다. 따라서, 진공단열판넬의 모서리부의 구조에 따라 냉장고상에서 전체적인 k-인자값에는 영향이 거의 없지만 국부적으로 열누설 및 폴리우레탄폼흐름성장애등의 영향으로 소비전력증가 및 이슬맺힘현상이 나타날 수 있다. 도 5에서 나타낸 바와 같이 모서리부위를 부착면에 대하여 예각으로 구조를 변경시킴으로써 알루미늄 필름을 통한 열전도를 분산시키고 UP원액의 흐름도 원활히 함을 알 수 있다. 또한, 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, K-인자값은 진공단열판넬를 적용하지 않은 단열벽과 거의 차이가 없을 정도의 단열효과를 나타내므로 국부적으로 K-인자값의 감소효과를 나타낸다 진공단열재 판넬의 금속성 외막을 통하여 열전도되는 현상을 방지하여 전력소비를 줄이고, 모서리부분에 공극의 발생을 방지하고, 부착지점에 이슬맺힘현상을 방지하고자, 본발명은 단열재 코어와 금속성 외막으로 이루어진 진공단열재에 있어서 사면구조의 모서리를 갖는 진공단열재 코어재 및 이를 이용한 진공단열재 판넬을 제공하고자 한다.
본발명은 진공단열판넬의 테두리중 부착되는 냉각기기의 외판에 비평행면이 진공단열판넬과 외판의 부착면에 대해서 예각을 이루는 구조를 갖는 진공단열판넬을 제공하여, 외판에 평행명의 열전도, 모서리 부분의 공극(공극), 진공단열판넬이 부착된 가장자리부분에 이슬맺힘현상을 개선하여 소비전력을 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래의 직각구조 모서리를 갖는 진공단열재 판넬의 형상 및 단면도를 나타낸다. 도 2는 종래의 직각구조 모서리를 갖는 진공단열재 판넬을 냉장고에 부착한 경우에 부착부위에서의 알루미늄 필름을 통한 열전도 및 이슬맺힘현상을 나타내는개략도이다. 도 3는 종래의 직각구조 모서리를 갖는 진공단열재 판넬을 냉장고에 부착한 경우에 단열벽의 단면과 각 부위별 K-인자값을 나타내는 그래프이다. 도 4는 종래의 직각구조 모서리를 갖는 진공단열재 판넬의 열전도 작용이론을 나타내는 개략도와 공극현상을 나타내는 사진이다. 도 5는 본발명의 진공단열재 판넬의 형상 및 단면도를 나타낸다. 도 6는 본발명의 진공단열재 판넬을 냉장고에 부착한 경우에 단열벽의 단면과 각 부위별 K-인자값을 나타내는 그래프이다. 도 7는 종래의 직각구조 모서리를 갖는 진공단열재 판넬의 열전도 작용이론을 나타내는 개략도와 폴리우레탄폼원액의 충진을 나타내는 개략도이다. 도 8은 모서리 각이 예각일 때와 둔각일 때의 단열재의 모양을 나타낸다.
본발명은 경사진 가장자리 구조를 갖는 진공단열판넬에 관한 것으로서, 구체적으로 진공단열판넬의 테두리중 부착되는 냉각기기의 외판에 비평행면이 진공단열판넬과 외판의 부착면에 대해서 예각을 이루는 구조를 갖는 진공단열판넬에 관한 것이다. 본발명의 진공단열재 코어 및 판넬의 형상은 진공단열재의 코어재 모서리형상에 따라 알루미늄 필름을 통한 열전도를 분산시켜 K-인자값이 낮아 열누설이 적다. 종래의 알루미늄 필름을 통한 집중적인 열누설로 이슬맺힘형성이 발생하였으나 이를 방지할 수 있다. 또한 진공단열판넬모서리 각도는 작게 함으로써 폴리우레탄폼원액의 흐름성을 호전시켜 모서리 부위의 공극발생을 방지할 수 있다. 공극은 K-인자값과 이슬맺힘현상에 직접적인 영향을 미친다. 히트 브리지(히트 브리지)라 함은 진공단열재의 필름 및 필름의 열 융착부에서의 열 손실을 의미하는 것으로서, 가능한한 히트 브리지 효과가 적게 되도록 크기, 형상, 및 모서리부 처리등을 고려하여 코어재 및 판넬을 설계함과 동시에, 히트 브리지부는 단열을 요하는 부위와 멀리 떨어지게 하여 단열손실을 최소화해야한다. 이론적 히트 브리지의 계산치는 다음 표 1 및 2에서 나타내는 것과 같다.
금속성 필름을 통한 열전도, 즉 히트 브리지효과는 진공단열판넬 판넬이 작을수록 커지지만, 전체적인 금속성외막을 통한 히트 브리지효과는 0.00079, 0.0023 kcal/mhr℃로 K-인자에 영향을 미칠 정도는 아니다. 그러나, 금속성외막의 4면을 통해 방출되는 열은 상대적으로 큰 영향을 미친다. 이 4면을 통해 방출되는 열은 알루미늄 외막의 열전도율이 0.4300kcal/mhr℃와 같으므로 진공단열판넬의 모서리로 누설되는 열이 K-인자에 악영향을 미치고 이슬맺힘현상을 초래한다. 본발명은 또한 냉각기기의 외판에 대한 비평행면이 진공단열판넬과 외판의 부착면에 대해 30°- 55°를 이루는 구조를 갖는 진공단열판넬에 관한 것이다. 본발명에서 진공단열판넬모서리 각도의 효과는 약 30 내지 55°정도에서 대체로 양호한 K-인자값이 확인되지만, 폴리우레탄폼원액의 흐름도를 보면 모서리 각도는 더욱 작을 수록 좋은 것을 알 수 있다. 진공단열판넬 코어재의 형상은 모서리부가 직각에 가까울 숭록 열전도율이 높은 알루미늄 필름이 단열벽과 수직에 가깝게 위치하므로 열이 누설되는 속도와 그 거리가 가까워져 단열벽이 그만큼 줄어드는 것을 의미한다. 따라서 모서리형상은 적정한 각도로 예각을 이루어여 한다. 실제로 그 각도는 약 30 -50도일 때 효과적이며 그 형상은 외판 부착면에 비평행면이 진공단열재와 외판의 부착면에 대해서 예각일 때가 상기 비평행면이 진공단열재와 외판의 부착면에 대해 둔각일 때보다 효과적이다. 구체적으로 둔각이 경우에는 폴리우레탄폼원액의 주입 방향이 화살표 방향으로만 주입되어야 반대쪽 모서리에 공극이 생기기 때문에 부적합 하며, 단면이 사다리꼴인 경우에는 폴리우레탄폼원액을 어느 방향으로 주입하더라도 공극이 발생하지 않는다. 본발명의 진공단열재 코어 및 판넬의 형상은 진공단열재의 코어재 모서리형상에 따라 알루미늄 필름을 통한 열전도를 분산시켜 K-인자값이 낮아 열누설이 적다. 종래의 알루미늄 필름을 통한 집중적인 열누설로 이슬맺힘형성이 발생하였으나 이를 방지할 수 있다. 또한 진공단열판넬모서리 각도는 작게 함으로써 폴리우레탄폼원액의 흐름성을 호전시켜 모서리 부위의 공극발생을 방지할 수 있다.
본발명은 진공단열판넬의 테두리중 부착되는 냉각기기의 외판에 비평행면이 진공단열판넬과 외판의 부착면에 대해서 예각을 이루는 구조를 갖는 진공단열판넬을 제공하여, 외판에 평행명의 열전도, 모서리 부분의 공극(공극), 진공단열판넬이 부착된 가장자리부분에 이슬맺힘현상을 개선하여 소비전력을 감소시킬 수 있다. ` |
