KR101223375B1

KR101223375B1 - 김서림 방지 냉장 도어 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101223375B1
Application number: KR1020077008965A
Authority: KR
Inventors: 크리스토퍼 알 코딩
Original assignee: 에이지씨 플랫 글래스 노스 아메리카, 인코퍼레이티드
Priority date: 2004-09-20
Filing date: 2005-09-20
Publication date: 2013-01-16
Also published as: US20110165399A1; JP2008513727A; CN102032747B; US20060265979A1; CN102032747A; EP1809523A2; AU2005287016B2; US8613179B2; WO2006034068A3; CA2580774C; EP1809523B1; CA2580774A1; WO2006034068A2; NZ554581A; BRPI0515510A; MX2007003260A; MY158104A; JP4663729B2; HK1157002A1; EP1809523A4

Abstract

에너지 소비가 없는 본원의 냉장 도어는, 저방사율 코팅을 구비한 유리 패널로 이루어진 도어에 열적 절연을 제공함으로써 냉장 유닛의 도어가 개방되는 경우에도 응축을 제어하는 방법을 제공한다. 도어는 도어 프레임 하우징과 내측, 중간 및 외측 유리 시트로 이루어진 절연 유리 유닛을 포함한다. 내측 및 중간 유리 시트의 주변에 배치된 제 1 실란트 조립체는 내측 및 중간 유리 시트 사이에 제 1 챔버를 형성한다. 중간 및 외측 유리 시트의 주변에 배치된 제 2 실란트 조립체는 중간 및 외측 유리 시트 사이에 제 2 챔버를 형성한다. 크립톤, 공기 또는 아르곤 등의 가스가 제 1 및 제 2 챔버에 수용된다. 외측 유리 시트와 내측 유리 시트는 각각 중간 유리 시트를 향하는 비노출면을 갖는다. 내측 및 외측 유리 시트의 비노출면에 저방사율 코팅이 배치되어, 도어를 가열하는 전기의 공급 없이도, 유리 도어가 전체로서 외측 유리 시트의 외측 표면에 응축물의 형성을 방지하는 U 값을 갖게 되며, 동시에 유리 도어의 내측 시트의 내측면으로부터 응축물의 원하는 기화율을 또한 제공한다. 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅은 유리 시트들 중 한 표면에 포함될 수도 있다.

냉장고, 도어, 김서림 방지, 성에 방지

Description

김서림 방지 냉장 도어 및 그 제조 방법{ANTI-FOG REFRIGERATION DOOR AND METHOD OF MAKING THE SAME}

본 발명은, 일반적으로 냉장 도어 (refrigeration door), 절연 유리 유닛 및 냉장 시스템에 관한 것으로, 특히 응축 제어, 열적 절연 및 원하는 양의 가시적 투과를 제공하는 에너지 소비가 없는 김서림 방지 (anti-fog) 또는 성에 방지 (anti-frost) 냉장 도어에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명의 냉장 도어는 저방사율 코팅 (low-emissivity coating) 의 적용을 통하여, 도어의 전기적 가열 없이, 김서림 방지/성에 방지 코팅 또는 필름을 적용함으로써 달성된다. 본 명세서에서, "냉장 도어" 라는 용어는 냉동기, 냉장고 및 이와 유사한 장치 및 캐비넷에 사용되는 도어를 의미한다. 추가로, 본 명세서에서, "에너지 소비가 없는" (에너지 소비가 없는 냉장 도어에서처럼) 이라는 말은, 유리를 가열하기 위하여 유리에 전기가 공급되지 않는다는 의미이다. "김서림 방지" 및 "성에 방지" 는 냉장 도어, 절연 유리 유닛 (IGU) 또는 본 명세서에 기재된 다른 장치의 세척 시간 (clearing time) 을 줄이거나 없애는 코팅 또는 필름을 의미한다.

여기에 언급된 모든 미국 특허 및 미국 특허출원 공개공보는 그 전체를 참조 인용하고 있다. 상충되는 경우에는, 정의 (definition) 를 포함하는 본 명세서 에서 조정할 것이다.

시판되는 냉동기, 냉장고 등에 사용되는 냉장 도어는, 통상 유리로 제조되어 구매자로 하여금 그 안에 놓인 제품이 도어를 열지 않고도 보이게끔 하고 있다. 그러나, 유리에 응축물이 형성되면 (때때로 "김서림" 이라고도 함), 구매자가 내부의 제품을 확인하기 위하여 도어를 통해서 볼 수 없기 때문에, 구매자 및 상점 주인이나 소매상들에게도 바람직하지 못하다. 성에의 형성도 유사한 문제를 유발한다.

냉동기 또는 냉장고의 더 차갑게 냉각된 내부로 인해 유리의 외부 표면온도가 상점 내부의 주변 온도보다 낮아지기 때문에, 유리 냉장 도어의 외부에서 수증기가 응축하게 된다. 유리 표면의 온도가 상점 내부 공기의 노점 (dew point) 보다 낮아지게 되면, 수증기가 유리 표면에서 응축하게 된다. 추가적으로, 습윤한 환경에서 도어가 개방되는 경우에는, 도어의 내부를 형성하는, 최내각 유리 시트가 또한 순간적으로 상점의 주변 공기에 노출되어, 도어의 내부에 응축물이 형성될 수 있다. 유리 도어 내부에서의 응축은 또한, 유리 도어 내부의 온도가 그 도어가 노출되는 상점의 주변 공기의 노점보다 낮기 때문에 발생한다.

앞서 지적한 바와 같이, 성에가 될 수 있는 유리 도어의 응축물은 구매자로 하여금 판매 제품을 유리 도어를 통해 볼 수 없도록 한다. 결과적으로, 유리 도어에 응축물 또는 성에가 있는 경우에는, 구매자가 그 내용물을 확인하기 위하여 냉장 도어를 열어야 하는 달갑지 않을 일을 해야만 한다. 구매자의 입장에서는 모든 냉장 도어를 개방하는 것이 지루하고 시간 소비적인 것일 뿐만 아니라, 소매 상의 냉동기 및 냉장고의 에너지 소비를 상당히 증가시켜 소매상에게 더 비싼 에너지 비용을 초래하기 때문에 소매상의 입장에서도 바람직하지 못하다.

냉장 도어가 따라야 하는 성능에 대한 산업별 허용 기준이 여럿 있다. 미국의 경우, 많은 산업에서, 외부 온도가 화씨 80도 (80F), 외부 상대 습도가 60%이며, 내부 온도가 화씨 -40도 (-40F) 인 환경에서 사용될 때, 외부적 응축을 방지하는 냉동기 도어 (냉장고 도어는 아님) 를 요구하고 있다. 다른 나라에서의 요구 조건은 다르다.

본 기술분야에서 잘 알려진 바와 같이, 전형적인 냉장 도어는 도어 프레임에 수용된 절연 유리 유닛 (IGU) 으로 이루어진다. 냉장 도어의 IGU는, 통상, 모서리 시일 (edge) 로 통칭되는 실란트 (sealant) 조립체에 의해 그 주변 모서리가 시일링된 2장 또는 3장의 유리 시트로 구성된다. 3장의 유리 시트로 구성된 IGU에서는, 2개의 절연 챔버가 3장의 유리 사이에 형성된다. 2장의 유리 시트로 구성된 IGU에서는, 단일 절연 챔버가 형성된다. 전형적으로, 냉장고용 IGU는 2장의 유리 시트로 구성되는 반면, 냉동기용 IGU에는 3장의 유리 시트가 배치된다. 일단 시일링을 하고나면, IGU의 열적 성능을 개선하기 위하여, 종종 아르곤, 크립톤 등의 불활성 가스, 또는 다른 적절한 가스로 그 챔버를 채운다.

냉장 도어에서의 응축을 방지하거나 줄이고자 하는 종래의 접근법 대부분은, 유리의 전기적 가열을 위하여 IGU의 1면 이상의 유리 표면에 전도성 코팅을 포함함으로써 도어에 대한 에너지의 공급을 수반하게 된다. 유리의 가열 목적은, 유리의 온도를 상점 안의 더 온화한 주변 공기의 노점보다 높게 유지하기 위함이다. 노점 이상으로 유리를 가열함으로써, 도어의 유리에 원치않는 응축물 및 성에의 형성이 방지되어, 그 유리를 통해 냉장 격실의 내부에 대한 깨끗한 시야가 확보된다.

3중창 (three-paned) IGU로 구성된 도어에서는, 유리 시트 1장 또는 2장의 비노출면을 전도성 물질로 코팅한다. 전도성 코팅은, 유리의 반대편 모서리에 장착된 다른 전기적 커넥터 또는 2개의 버스 바 (bus bar) 에 의해 전력원으로 연결된다. 전류가 코팅을 통과함에 따라, 코팅이 가열되어, 유리 시트를 가열함으로써 응축이 일어나지 않는 표면이 제공된다. 냉장 도어의 IGU 상의 코팅은, 보통 최외각 유리 시트의 비노출면에 제공된다. 그러나, 응축물은 때때로 내측 유리 시트의 내면에서 형성되기 때문에, 응축을 방지하기 위하여 최내각 유리 시트의 비노출면에도 가열을 위한 코팅을 또한 할 수 있다.

종래 기술의 이러한 종래 방식으로 가열하는 냉장 도어와 관련된 결점 및 문제점이 다수 존재한다. 첫째, 도어의 가열은 냉각 시스템의 에너지 비용을 초과하는 추가적인 에너지 비용을 유발한다. 시판되는 표준 크기의 냉동기에서, 냉동기 도어를 가열하는데 드는 추가 비용은, 현재의 전기 사용료에 기초할 때, 상당하며, 그러한 추가 비용은 각 냉동기당 1년에 $100 이상이 될 수 있다. 많은 상점에서 다수의 냉동기를 이용하는 것을 고려할 때, 심지어 일부 슈퍼마켓과 다른 식료품 소매상들은 수백 개의 냉동기를 이용하며, 그러한 냉동기 도어의 가열과 관련된 누적 비용은 어마어마하다.

둘째, 종래의 가열된 냉장 도어로부터 나온 잉여 열은 냉장 격실로 전달되 어, 냉각 시스템에 추가적인 부담을 주게되고, 결국 훨씬 더 많은 에너지 비용을 초래할 것이다. 셋째, 가열을 위하여 도어에 공급되는 전원이 너무 낮거나, 전원이 꺼지거나, 또는 정전으로 인하여 차단되는 경우에는, 유리 위에 응축물 및/또는 성에가 형성될 것이다. 전력 손실이 너무 클경우, 불필요한 추가적인 에너지 비용이 유발될 것이다. 이러한 문제의 발생을 감소시키기 위하여, 그렇게 가열된 유리 도어는 종종 도어 가열 시스템의 정교한 제어를 요구한다. 도어 가열 시스템의 필수적이고 정교한 제어를 달성하기 위하여, 전기적 제어 시스템이 요구되는데, 이 시스템은 설계 및 제조 비용의 증가와 더불어 상당한 가동 및 유지 비용의 증가를 초래한다.

넷째, 이러한 전기적으로 가열된 유리 도어는, 구매자에게 안전 위협을, 소매상 및 냉장 시스템 제조업자에게 신뢰성 및 노출 (exposure) 의 잠재적 위험을 제공한다. 유리 도어의 코팅에 제공되는 전압은, 통상 AC 115 볼트이다. 상점에서 구매자가 사용하는 쇼핑 카트는 무거우며 금속으로 되어있다. 쇼핑 카트가 유리 도어를 타격하여 깨뜨리는 경우에는, 카트를 통해 구매자에게 전기가 흐르게되어, 심각한 부상이나 심지어 사망을 초래할 수 있다.

미국 특허 제5,852,284호 및 제6,148,563호에는, 유리 도어의 외부 표면에 응축물의 형성을 제어하는 전도성 코팅 (저방사율 코팅이 될 수도 있음) 이 도포된 유리에 전압을 인가하는 것이 개시되어 있다. 저방사율 코팅 등의 전도성 코팅은, 전기력에 대하여 열을 생성하는 저항을 제공함과 동시에, 바람직한 열적 특성을 제공한다. 그러나, 이들 특허를 통해 개시된 냉장 도어는, 전기적으로 가열 된 냉장 도어와 관련된 전술한 모든 단점 및 문제점을 겪게 된다. 유리 유닛, 냉장 유닛 등은 미국특허 제6,367,223호, 제6,606,832호, 및 제6,606,833호에도 개시되어 있다. 지적한 바와 같이, 이들 및 다른 미국 특허 및 특허출원은 본원에 그 전체로 참조인용되고 있다.

전도용으로 사용되는 것과 더불어, 이러한 저방사율 코팅은 냉장 도어 상의 응축물의 제거를 위한 또 다른 수단으로서 사용되어 왔다. 구체적으로, 유리의 절연 값 (insulating value, "R 값") 의 증가 방법 및 냉장 격실로부터의 열 손실의 감축 방법은, 유리에 저방사율 (로우 E) 코팅을 제공하는 것이다. 로우 E 코팅은, 미시적으로 박막이며, 유리를 통한 복사 열 유동을 억제함으로써 방사율을 저감하기 위하여 유리 표면에 도포된, 실제로는 보이지 않는 금속 또는 금속 산화물의 층이다. 방사율은, 흑체 또는 표면에 의해 방출되는 복사율 및 플랑크 법칙에 의해 예측되는 이론적 복사율을 말한다. 방사율이라는 용어는, 미국 재료 시험 협회 (ASTM) 의 기준에 따라 적외선 영역에서 측정한 방사율 값을 의미하는 것으로 사용된다. 방사율은, 방사 측정법 (radiometric measurement) 을 이용하여 측정되며, 반구 방사율 및 노말 방사율로서 보고된다. 방사율은 코팅에 의해 방출되는 장파장 적외선의 백분율로 표시된다. 더 낮은 방사율은, 유리를 통해 더 적은 열이 전달됨을 의미한다. 결과적으로, 유리 또는 IGU 시트의 방사율은 유리 또는 IGU의 절연값은 물론 유리 또는 IGU의 열절도성 ("U 값") 에도 강한 영향을 미친다. 유리 또는 IGU 시트의 U 값은, 그 R 값의 역수이다.

다중창 IGU에서, IGU를 형성하는 여러 유리 시트의 방사율이 조합된 IGU의 방사율은, 모든 유리 시트의 방사율을 함께 곱하여 짐작될 수 있다. 예를 들어, 유리 시트 각각의 방사율이 0.5 인 2장짜리 IGU의 총 방사율은 0.5의 0.5배 또는 0.25가 될 것이다.

IGU에 제공된 로우 E 코팅이 전기 가열식 도어와 함께, 또 전기 가열식 도어 없이 냉장 도어에 사용되는 반면에, 그러한 코팅 및 IGU에는 도어를 가열하는 전기의 공급 없이 그러한 냉장 도어가 이용되는 광범위한 온도 및 환경을 통해 응축을 제어하고, 요구되는 열적 절연을 제공하는 능력이 없다. 더욱 구체적으로, 그러한 로우 E 코팅의 사용에도 불구하고, 가열되지 않은 냉장 도어는, 냉장 격실의 내부 온도가 실질적으로 빙점 근처이거나 그 이하로 사용될 경우에 응축을 제어하지 못해왔다.

나아가, 전형적인 김서림 방지/성에 방지 코팅, 필름 등과 이들의 제공 방법에는 한계가 있다. 예를 들어, 필름은 여전히 김서림으로 나타나며 시야를 흐리게하는 수적 (water droplet) 의 생성을 허용한다. 또한, 김서림 방지 특성은 종종 단순한 물의 스밈 (water soak) 또는 반복된 세척작업 후에 상실된다. 나아가, 응축물을 흡수하는 기능을 하는 공지의 김서림 방지 제품은, 적어도 수분을 많이 흡수한 상태에서는, 포화되어 매우 습윤한 조건하에서 작동하지 않을 수 있다. 또한, 이들 제품은 쉽게 긁히고 더렵혀지며, 일반적인 용매에 대한 충분한 내성 또는 저항성이 없다. 더욱이, 드립 (drip), 런 (run), 포획된 먼지 및 화학적 크레이징 (crazing) 등의 일반적인 코팅 문제가 전형적인 김서림 방지 제품에서 발생할 수 있다.

따라서, 전기적으로 가열되고 저방사율 코팅된 유효한 냉장 도어 및 필름 및 코팅과 같은 유효한 김서림 방지 및 성에 방지 제품에도 불구하고, (1) 광범위한 온도 및 환경하에서 필수적인 응축물의 제어 및 열적 절연을 제공하고, (2) 원하는 만큼의 가시적 투과성을 갖춘, (3) 도어를 가열하기 위하여 전력을 제공할 필요성을 제거함으로써 냉각 시스템에 대한 불필요한 에너지 비용 및 과도한 부담을 회피하며, (4) 고비용의 복잡한 전기 제어 시스템을 요구하지 않기 때문에, 설계, 제조, 작동, 및 유지 비용을 최소화하며, 그리고 (5) 구매자에게는 안전의 위협을 제공하지 않고, 소매상에게는 신뢰성 및 노출의 잠재적 위험을 제공하지 않으며, 전술한 문제점을 극복하거나 감소시키는 냉장 도어가 필요하다.

본 발명의 목적은, 응축물의 제어, 열적 절연 및 원하는 만큼의 가시적 투과성을 갖춘, 에너지 소비가 없는 냉장 도어를 제공함으로써 전술한 종래 기술의 단점을 극복하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 유리 위의 응축물을 제거하기 위하여 전기 에너지를 사용하지 않는 냉장 도어를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 응축을 제어하고, 냉동기 또는 냉장고의 내부로 상당한 열을 전달하지 않기 때문에, 냉각 시스템에 더욱 부담을 주지 않아 에너지 비용을 증가시키지 않는 냉장 도어를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 종래 기술의 냉장 도어 및 시스템에 비하여, 제조, 작동 및 유지가 더욱 간이하고 더욱 경제적인 응축 제어를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 설계, 작동 및 유지가 더욱 간이한 응축 제어를 수반하는 냉장 도어를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 응축을 제어하기 위하여 유리의 가열에 전기를 이용하지 않는 응축 제어를 수반하는 냉장 도어의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 방사율이 0.04 미만인 냉장 도어를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 방사율이 약 0.0025 인 냉장 도어를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, U 값이 0.2 BTU/hr-sq ft-F 미만인 냉장 도어를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, U 값이 약 0.16 BTU/hr-sq ft-F 인 냉장 도어를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 세척 시간을 0 또는 0 가까이로 감축시키는 부가적 김서림 방지 및 성에 방지 특성을 갖춘 냉장 도어를 제공하는 것이다.

추가적인 목적으로는, 냉장 도어에 사용되는 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅 또는 필름, 냉장 시스템 및 기재 표면에 이러한 필름을 포함하는 IGU가 포함된다.

본 발명은, 특히 에너지 소비가 없는 냉장 도어 및 이의 제조 방법을 통해서 이러한 목적들을 달성한다. 일 양태에서, 본 발명은 내측, 중간, 외측 유리 시트로 구성된 절연 유리 유닛을 수용하는 도어 프레임으로 이루어진다. 내측 및 중간 유리 시트의 주변에 배치된 제 1 실란트 조립체는, 내측 및 중간 유리 시트의 사이에 제 1 챔버를 형성한다. 중간 및 외측 유리 시트의 주변에 배치된 제 2 실란트 조립체는, 중간 및 외측 유리 시트의 사이에 제 2 챔버를 형성한다. 크립톤, 공기 또는 아르곤 등의 가스가 제 1 및 제 2 챔버 내에 수용된다. 외측 유리 시트와 내측 유리 시트는 중간 유리 시트를 향하는 비노출면을 갖는다. 저방사율 코팅은, 내측 및 외측 유리 시트의 비노출면에 배치되어, 그 도어를 가열하기 위하여 전기를 이용하지 않으면서도, 유리 도어의 내측 시트의 내측으로부터 원하는 응축물의 기화량을 제공함과 동시에 유리 도어가 전체로서 유리 도어의 외측 시트의 외측 표면에 응축물의 형성을 방지하는 U 값을 가지게 된다. 김서림 방지/성에 방지 코팅 또는 필름은, 유리 시트 중 1장의 표면에, 바람직하게는 내측 시트의 노출면에 배치된다.

일 양태에서, 본 발명은 새로운 김서림 방지/성에 방지 코팅을 또한 제공한다.

김서림 방지/성에 방지 코팅은 다양한 응용분야에서 유용한데, 예컨대 다중창을 갖는 절연 유리 유닛, 냉장 및 냉동기 디스플레이 케이스용 냉장 및 냉동기 도어, 자동차용 거울, 특히 외부 거울, 사우나, 증기실, 샤워 도어, 매표소 창, 욕실 창, 욕실 거울, 다습 또는 비에 노출되는 외부 냉각기 및 냉동기 및 김서림 방지/성에 방지 코팅 또는 필름이 요구되는 기타 응용분야를 들 수 있다. 따라서, 본 발명의 김서림 방지/성에 방지 코팅은 에너지 소비가 없는 냉장 및 냉동기 도어과 관련하여 사용되는 것이 바람직하지만, 또한 전기 가열식 도어 등의 에너지가 제동되는 도어를 포함하는 다른 다양한 응용분야에도 매우 적합하다.

이하, 본 발명의 추가적인 기능 및 장점은 물론, 본 발명의 다양한 실시형태의 구조 및 작동에 대하여, 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본원에 첨부되어 명세서의 일부를 이루는 첨부 도면은, 본 발명의 다양한 실시형태를 도시적으로 설명하며, 발명의 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하여, 당업자로 하여금 본 발명을 제조 및 사용할 수 있도록 하고 있다. 도면에서, 유사한 도면부호는 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 나타낸다.

이하의 실시예를 첨부 도면과 관련지어 고려해 봄으로써, 본 발명 및 그에 수반된 장점을 더욱 완벽하게 이해할 수 있을 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 일 실시형태를 나타내는 냉장 시스템이다.

도 2 는 본 발명에 따른 냉장 도어를 나타낸다.

도 3 은 본 발명에 따른 냉장 도어의 부분 단면도를 나타낸다.

도 4 는 본 발명에 따른 냉장 도어의 부분 단면도를 나타낸다.

제한이 아니라 설명을 목적으로 하는 이하의 설명에서, 구체적 세부 사항은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제공되며, 특정 코팅, 코팅 절차, 시트 및 필름의 두께, 시일 조립체, 시트의 개수, 시트 이격, 및 도어의 조립 방법 등이다. 그러나, 본 발명이 이러한 구체적인 세부 사항에서 출발한 다른 실시형태에도 적용될 수 있다는 점은 당업자에게 명백할 것이다. 잘 알려진 코팅, 코팅 절차, 실란 트 조립체, 및 도어의 조립 방법에 관한 상세한 설명은, 본 발명에 대한 설명을 모호하게 하지 않기 위하여 생략하였다. 본 발명의 이러한 설명을 위하여, 외부, 내부, 외측 및 내측 등의 용어는, 도면에서 명백하게 알 수 있듯이, 냉동기 또는 냉장고 격실의 내부의 관점에서 설명한 것이다.

컴퓨터 모델링 등의 시험을 통해서, 냉장고 도어가 전술한 미국 산업의 성능적 요구 사항 하에서 유리의 외측에서의 응축을 방지하기 위해서는, 약 0.2 BTU/hr-sq ft-F의 U 값 (유리를 통한 열 전도성) 이 필요하다. 그러나, 논의한 바와 같이, 도어가 개방되면, 시트의 내측 표면의 온도가 그 면이 노출되는 더욱 습윤한 상점의 주변 공기의 노점보다 낮기 때문에, 도어의 유리 시트의 내면의 내측에서는 응축물이 형성될 수 있다. 그러나, 일단 도어가 폐쇄되면, 수분이 냉동기 또는 냉장고 격실 안으로 기화됨에 따라, 응축물이 사라질 것이다.

도어의 내측에 응축물이 존재하는 동안에는, 냉동기 또는 냉장고의 내용물을 도어를 통해 볼 수 없다. 결과적으로, 응축물이 존재하는 시간의 길이를 결정하는 기화의 속도 ("세척 시간"이라 칭함) 는, 중요한 설계 기준이다. 유리 도어를 통해 유리 도어의 내측 표면으로 전달되는 열이 많을수록, 도어 내측의 응축물은 더욱 빨리 기화될 것이다. 그러나, 도어를 통해 열전달이 증가하면 냉각 시스템의 에너지 비용이 또한 증가하게 된다. 결과적으로, 유리 도어의 최적 U 값은, 내외부의 온도차, 유리의 두께, 이격 (spacing), IGU의 챔버에 사용된 가스, 시트의 개수, 스페이서의 소재, 주변 습도, 원적외선 스펙트럼에서의 코팅의 흡수 계수 및 응축물의 기화에 소요되는 바람직한 시간을 포함하는 많은 인자로부터 유도될 것이다. 게다가, 선택된 구성요소 (즉, 가스, 실란트 조립체, 유리 등) 와 관련된 비용, 에너지 비용 및 기타 인자들도 설계시 고려사항이다. 이하 설명하는 바람직한 실시형태는, 적합한 시간 내에 기화시켜 도어 내부에서 응축이 일어나도록 하기 위하여, 주변 외부 환경으로부터 충분한 열의 도어를 통한 침투를 허용하면서, 도어 외부에서의 응축을 방지하는 0.16 BTU/hr-sq ft-F의 U 값을 제공한다. 몇몇 냉장 시스템 제조업자는, 수 분 내에 기화할 것을 요구하며, 다른 이들은 1분 내에 기화를 요구한다. 대체 실시형태에서, U 값은 실질적으로 0.16 BTU/hr-sq ft-F 이하가 될 것이다. 응축물의 기화에 요구되는 시간은, 도어가 개방된 시간의 양, 상점의 습도, 냉장 시스템의 격실 온도, 냉장 시스템의 내용물, 도어를 통해 전달된 열 (이는 U 값에 의존함) 및 기타 인자에 따라 변화한다.

본 발명의 실시형태에서, 도 1 에 도시된 바와 같이, 냉장 시스템 (5) 은 핸들 (11) 을 각각 구비한 복수의 투명한 냉장 도어 (10) 를 포함한다. 이하, 더욱 상세하게 살펴보는 바와 같이, 각 냉장 도어 (10) 는 프레임 (55) 에 장착된 IGU (50) 를 포함한다. 냉장 시스템의 내부는, 도어를 통해 보여지는 상품을 유지하기 위한 복수의 슬리브 (6) 를 포함한다. 도 2 를 보면, 본 실시형태의 냉장 도어 (10) 는, 도어가 바깥쪽으로 개방되도록 하는 힌지를 통해 냉장 시스템의 개구에 장착된다.

앞서 살펴본 바와 같이, 냉장 도어 (10) 는 프레임 (55) 에 수용된 IGU (50) 를 포함한다. 도 3 에서 보는 바와 같이, IGU (50) 는 외측 유리 시트 (60), 중간 유리 시트 (65), 및 내측 유리 시트 (70) 로 구성된다. IGU (50) 는 프레 임 (55) 에 수용되며, 또한 외측 유리 시트 (60) 의 내측 표면 (62) 과 중간 유리 시트 (65) 의 외측 표면 사이에서 연장되고, 실질적으로 밀봉 절연된 외부 챔버 (92) 를 형성하는 제 1 실란트 조립체 (90) 를 포함한다. 유사하게, 제 2 실란트 조립체 (95) 는 내측 유리 시트 (70) 의 외측 표면 (72) 과 중간 유리 시트 (65) 의 내측 표면 사이에서 연장되고, 실질적으로 밀봉 절연된 내부 챔버 (94) 를 형성한다.

외측 유리 시트 (60) 의 외측 표면 (61) 은 외부 주변 환경 (7) 과 인접하게 배치된다. 환언하면, 외측 시트 (60) 의 외측 표면 (61) 은, 냉장고 또는 냉동기가 놓인 환경으로 노출된다. 외측 시트 (60) 의 내측 표면 (62) 은 외부 챔버 (92) 의 일부를 형성하며, 외부 챔버 (92) 로 노출된다.

본 바람직한 실시형태의 예에서, 외측 시트 (60) 는 1/8 인치 두께로 강화 (tempering) 되며, 외측 시트 (60) 의 내측 표면 (62) 은 저방사율 코팅 (63) 으로 코팅된다. 구체적으로, 본 실시형태에서, 로우 E 코팅은, 높은 수준의 열적 성능과 가시적 고투광성을 확보하기 위하여, 바닥층 (base layer) 으로서 초경질 티타니아를 포함하는, 스퍼터 코팅식 (sputter coated) 로우 E 코팅이다. 이러한 특정 스퍼터 코팅식 유리는, 코팅 후에 강화되어 높은 수준의 컬러 틴팅 (tinting) 이 없는 높은 가시관성 투광성을 제공한다. 외측 시트 (60) 의 외측 표면 (61) 은 코팅되지 않는다. 이 실시형태에서, 외측 시트 (60) 는, 예컨대 0.05 의 투과성을 제공하는 로우 E 코팅 처리된, 테네시 (Tennessee) 주 킹스포트 (Kingsport) 소재, AFG Industries (주) 제조의 1/8 인치 두께의 Comfort Ti-PS 유 리 시트가 될 수 있다 (이것으로 제한되는 것은 아님). 본 기술분야에서 잘 알려져 있듯이, Comfort Ti-PS 는 IGU (50) 안으로 일체화되기에 앞서 적절한 크기로 절단되고, 강화 및 에지 (edge) 처리된다. 여기에서 언급되는 로우 E 코팅은 상기 구체적으로 거명된 제품으로 한정되지는 않지만, 스퍼터 코팅식 및 열분해 코팅식 (pyrolytic coated) 로우 E 코팅을 제한없이 포함하는 임의의 적절한 로우 E 코팅이 될 수 있다.

중간 유리 시트 (65) 는 외측 유리 시트 (60) 와 내측 시트 (70) 사이에 배치되어, 외부 챔버 (92) 와 내부 챔버 (94) 의 일부를 형성한다. 중간 시트 (65) 는 외측 시트 (60) 와 내측 시트 (70) 로부터 1/2 인치 이격된, 1/8 인치 두께의 코팅되지 않은 강화된 유리 시트이다.

내측 유리 시트 (70) 는 냉동기 또는 냉장 격실 (9) 의 내부에 인접하게 배치되며, 그 내측 표면 (71) 이 격실 (9) 의 내부로 노출된다. 내측 시트 (70) 의 외측 표면 (72) 은 내부 챔버 (94) 의 일부를 형성하고, 내부 챔버 (94) 에 노출된다. 내측 유리 시트 (70) 의 외측 표면 (72) 도 역시 저방사율 코팅 (73) 으로 코팅된다. 이 실시형태에서, 내측 시트 (70) 의 외측 표면 (72) 위의 저방사율 코팅 (73) 은, 전술한 외측 시트 (60) 의 내측 표면 (62) 의 코팅 (63) 과 동일하다. 바람직한 실시형태에서, 내측 표면 (71) 에는 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅이나 필름이 제공되는데, 이로써 유닛의 작동시에 세척 시간이 상당하게, 바람직하게는 실제로 0 으로 (즉, 가시적 김서림이 발생하지 않음) 감소된다.

바람직한 김서림 방지 코팅 또는 필름은, Film Specialities (주) 의 Vistex ® 및 Visgard® 과 같은 본 기술분야에서 공지인 것을 포함한다. 이러한 필름은 설치를 위해 그 이면에 광학 접착제를 포함할 수 있다. 예를 들어, Vistex는 광학적으로 클리어 (clear) 한 접착제를 그 이면에 구비한 클리어 폴리에스테르 필름 상에서 경화된 폴리머를 포함한다. Vistex 및 Visgard® 은 플라스틱 필름 상에서 또는 액체로서 구입할 수 있다. 이 필름은 모든 온도 및 습도 조건에서 김서림을 제거한다. 더욱이, 재보충 (restock) 등으로 냉장고 또는 냉동기 도어가 기울여져 비교적 장시간 개방된다 할지라도 김서림 및 응축물의 형성이 방지된다. 이러한 제품의 경우 응축물을 흡수함으로써, 단순한 (brief) 물의 흡수 또는 반복된 세척 후에도 김서림 방지 특성은 상실되지 않으며, 매우 습한 조건하에서도 코팅이 포화되거나 고장 (fail) 나지 않는다. 본 발명에 이용되는 김서림 방지 필름은 친수성이기 때문에, 수분이 김서림으로 현시되어 시야를 흐리게하는 액적을 형성하기보다는, 코팅 표면에 비가시적으로 넓게 퍼지게 (sheet out) 된다. 나아가, 바람직한 필름은 내스크래치성이며, 그 이면에 아크릴 접착제를 포함한다. 이 접착제는 전형적으로 태양광 제어 필름 (solar control film) 에 사용되는 형태이며, 필름이 평면 또는 원통면에 사용될 수 있도록 한다. 접착 시스템은 광학적으로 클리어한, 압력 민감형 또는 비점착화된 (detackified) 압력 민감형이 될 수 있다. 다양한 두께의 필름이 사용될 수 있으며, 당업자는 필요한 응용범위에 따라 적절한 두께를 쉽게 결정할 수 있을 것이다. 바람직한 두께는 4 mil 이다. 필름은, 스퀴지 (squeegee) 를 이용하여 유리 표면에 장착될 수 있다.

바람직한 필름은, 친수성 폴리머 기술에 기초한 영구적 김서림 방지 또는 성에 방지 필름이다. 김서림 방지/성에 방지 코팅은, 응축물의 넓게 퍼짐 (sheet out) 을 유발하는 물의 표면 장력을 감소시킴으로써 기능을 발휘하며, 이로써 모든 온도 및 습도 조건하에서 김서림을 제거한다. 바람직한 코팅은, 대부분의 처리되지 않은 플라스틱보다 상당히 많은 사용량을 버텨낸다. 습기에 노출되면, 김서림 방지 필름에 발생한 경미한 표면 스크래치가 실제로 자체적으로 치유될 것이다. 나아가, 바람직한 코팅은 상당한 수준의 화학적 저항성을 보이며, 이소프로필 알코올, 톨루엔 또는 아세톤 등의 용매에도 저항하여, 용매의 침투로부터 기재를 보호할 것이다. 필요한 경우, 보통의 유리 클리너를 사용할 수도 있다.

바람직한 필름은 물에 비가용성이며, 공지기술의 다른 김서림 방지 코팅과 달리, 젖을 경우에도 얼룩지거나 해리되지 않을 것이다. 바람직한 필름은 제어된 조건하에서 경화되기 때문에, 드립 (drip), 런 (run), 먼지 포획 및 화학적 크레이징 등의 통상의 코팅 문제점이 제거된다. 나아가, 필름에는 내스크래치성 및 코팅이 제공되는 유리에 대한 분쇄 (shatter) 저항성의 척도가 부가된다. 접착제는, 유리 또는 임의의 플라스틱, 심지어 내스크래치 처리된 경질의 표면에도 결합할 것이다.

본 발명의 실시형태에 사용되기에 적합한 공지의 몇몇 김서림 방지 및 성에 방지 필름/코팅과 함께, 김서림 방지 또는 성에 방지 필름의 적용에 앞서, 유리에 경화된 프라이머 (primer) 가 제공된다. 전형적인 코팅, 앞서 지적한 바와 같이 Film Specialities (주) 로부터 입수 가능한 공지의 Visgard® 는 100:40 의 혼합비로 "파트 A" : "파트 B" 화학물질을 포함한다. Visgard® 파트 A 성분은, 디아세톤 알코올 (46%), N-메틸 피롤리돈 (4%), t-부탄올 (4%), 시클로헥산 (8%), 2,4-펜탄디온 (6%) 및 방향족 화합물 150 (2%) 를 포함한다. Visgard® 파트 B 성분은 폴리이소시아네이트 (66%), 자유 단량체 이소시아네이트 (1%), 크실렌 (11%), n-부틸 아세테이트 (11%), 및 톨루엔 (11%) 을 포함한다. 지적한 바와 같이, Visgard® 파트 A 및 파트 B 성분은 쉽게 입수가능하다. 나아가, 공지의 필름은, 혼합물을 희석하기 위하여 디아세톤 알코올 및 터셔리 부틸 알코올의 추가량 등의 추가적인 용매를 통상 함유한다. 더욱이, 공지의 필름의 제조 공정은, 종종 2 단계의 분리된 코팅단계 및 2 단계의 경화 사이클을 요구한다. 경화 시간, 온도 및 방법론은 김서림 방지 및 성에 방지 특성에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 과도한 경화는 그 특성을 상당히 저감시킬 것이다. 강제 대류는 가장 느린 방법으로, 필름의 얇은 스킨의 과도한 경화를 유발하여, 김서림 방지 및/또는 성에 방지 특성에 손상을 야기할 수 있다. 방사 에너지가 과도한 경화를 피하는 빠르고 효과적인 방법이다.

몇몇 적절한 코팅, 필름 및 이들의 양태가 미국 특허 제4,467,073호, 제5,262,475호, 제5,877,254호, 및 미국 특허출원 공개공보 US2003/0205059 A1, US2005/0064101, US2005/0064173, 및 US2005/0100730에 개시되어 있으며, 이들은 모두 본원에 참조 인용되고 있다. 본원에 제공된 이들 및 기타 특허 및 특허출원은, 당업자로 하여금 본 발명을 쉽게 실시하는데 충분한 길잡이가 될 것이다.

그러나, 본 발명은 전술한 다른 공지의 필름을 뛰어넘어 보다 개선된 성능을 발휘하는 새로운 김서림 방지 및 성에 방지 코팅/필름을 또한 제공한다. 본 발명은 나아가 이러한 개선된 필름을 제조 및 적용하는 새로운 방법을 제공한다. 예를 들어, 화학물질 파트 A 와 파트 B 의 혼합물 (상기 Visgard®와 관련하여 설명함) 의 비율이 약 100 유닛의 파트 A 와 약 25 ~ 45 유닛의 파트 B 일 때, 공지의 필름보다 우수한 개선된 김서림 방지 및 성에 방지의 결과를 낳는다는 놀라운 사실을 발견하였다. 파트 B 성분 (경화제의 기능을 함) 의 양이 상기 범위 내에서 적어질수록, 필름의 내스크래치성을 유지하면서 성에 방지 특성이 더욱 개선된다. 양호한 김서림 방지 특성은, 파트 B 성분의 백분위가 더욱 높을 때 달성될 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 그 비율은 약 100 유닛의 파트 A 성분과 약 30 ~ 33 유닛의 파트 B 성분이다. 특히 바람직한 실시형태에서, 그 비율은 약 100 유닛의 파트 A 와 약 30 유닛의 파트 B 이다.

또한 놀랍게도, 추가적인 디아세톤 알코올 및 터셔리 부틸 알코올 등의 추가적인 용매의 사용 (특히 추가적인 디아세톤 알코올) 을 고려하지 않는 것이, 김서림 방지 및/또는 성에 방지 성능을 향상시킨다는 점을 발견하였다. 특히, 이러한 용매의 제거는 김서림 방지 성능을 향상시킨다. 그러나, 이러한 용매 1종 이상 (터셔리 부틸 알코올) 을 첨가하는 것이 성에 방지 성능을 방해하지 않는다는 것을 발견하였다. 더욱이, 본 발명의 실시형태에서, 기존의 공지된 필름에 통상 포함된 경화된 프라이머는, 유리 기판을 실란으로 예비처리 (pre-treatment) 하고 김서림 방지/성에 방지 믹스 (mix) 에 다른 실란을 첨가함으로써 제거되었다. 예를 들어, 실란 예비처리는, 극한 화학적 조건 또는 장기간의 습기 흡수 하에서 폴리머 코팅이 기판에 접착하는 것을 보조할 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 혼합물에 첨가되는 실란은 3-글리시드옥시프로필 트리메톡시실란이다. 놀랍게도, 이 실란을 포함하는 경우, 내마모성 (즉, 내스크래치성) 이 향상되고 접착성 및 내후성 (weatherability) 이 증진된다는 점을 알아내었다. 또한, 몇몇 실란과 달리, 3-글리시드옥시프로필 트리메톡시실란은 황변현상 (yellowing) 을 증진하지 않는다. 바람직한 실시형태에서, 3-글리시드옥시프로필 트리메톡시실란은 약 1 % ~ 약 8 %, 가장 바람직하게는 약 6 %의 양으로 존재한다. 동일한 효과를 위하여 다른 실란 첨가제를 사용할 수도 있다. 나아가, 다른 적절한 첨가제 및 프라이머는, 유리 등의 무기 화합물에 대한 우레탄의 접착을 증진할 수 있는 것이다. 이들 소재에는, 유리에 대한 친화성을 갖는 폴리머가 포함되며, 이에 제한되지 않는다.

본 발명은 상기 필름의 새로운 제조 및 적용 방법을 또한 제공한다. 일 양태에서, 본 발명은 단일 경화 사이클을 구비한 단일 코팅으로 코팅 단계를 감소시킬 수 있는 방법을 제공한다. 다른 장점들 중에서도, 이것으로 과도한 경화로 인한 손상의 기회가 줄어든다. 나아가, 본 발명의 실시형태에서는, 커튼 코터를 이용하여 코팅 또는 필름을 제공한다. 반-와류 (semi-turbulent) 및 와류 유동 레짐을 피하기 위하여, 커튼에서의 과도하게 높은 레이놀즈 수를 방지하는 조정을 한다. 예를 들어, 실시형태에서, 원하는 층류 (laminar flow) 를 제공하기 위하여 표준 위어형 (weir-type) 커튼 코터를 개조할 수 있다. 이러한 개조에는, 반-와류 유동 레짐을 피하기 위한 위어 립의 크기 제한이 포함될 수 있다.

대체 실시형태에서, 기재, 바람직하게는 유리는 실란 (바람직하게는 Silquest A-1106 아미노 알킬 실리콘) 으로 예비처리 되어 웨팅 (wetting) 및 접착을 증진할 수 있다. 유리 워셔 (washer) 의 세척수 (rinse water) 에 약 1 %의 실란을 혼합함으로써, 특별한 실란이 제공된다. 이러한 방법은, 종래의 공지 방법에서 요구하는 몇몇 추가적인 단계를 제거한다. 따라서, 공지된 몇몇 김서림 방지 및 성에 방지 코팅 또는 필름은 본원에 기재된 발명의 다른 양태와 병용될 수 있으며, 본 발명은 또한 종래의 기술에서 보던 것보다 개선된 신규한 김서림 방지 및 성에 방지 코팅/필름, 및 이의 신규한 제조 및 제공 방법을 제공한다. 실시형태에서, 본 발명은 믹스에서 파트 A 및 파트 B 화학물질 (상기에서 언급한 것) 의 비율이 수정된 김서림 방지 및 성에 방지 필름/코팅 및 통상 사용되는 특정 용매를 포함하지 않는 코팅/필름을 제공한다. 더욱이, 본 발명의 실시형태에서, 경화 사이클을 개조함으로써 필름의 특성을 향상시킬 수 있다. 또한 기재를 예비처리하여 웨팅 및 접착을 증진할 수 있다.

따라서, 일 양태로, 본 발명은 건조 또는 경화시에 김서림 방지 및 성에 방지 특성을 갖는 폴리머 조성물을 제공한다. 바람직한 실시형태에서, 이 조성물의 파트 A 와 파트 B 화학물질 (본원에 기재) 의 화학적 혼합 비율은 약 100 : 30 이며, 유리 기재에 제공되는 경화 프라이머, 용매, 또는 희석제를 포함하지 않는다. 대체 실시형태에서, 믹스는 실란, 바람직하게는 3-글리시드옥시프로필 트리메톡시실란을 포함한다. 바람직한 조성물은 내스크래치성, 접착 및 내후성을 증진한다.

또 다른 양태에서, 본 발명은 적어도 그 일부에 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅을 갖는 실질적으로 투명한 기재로 이루어진 냉장 도어를 제공하며, 그 부분이 초기 표면 온도를 가진 후 그 표면 온도 이상의 노점을 갖는 습윤한 주변 공기에 일정 시간 노출되었을 때, 그 기재의 일부에는 실질적으로 김서림 또는 성에가 형성되지 않는다. 표면 온도는 0 ℃ 미만, 시간은 6 초 이상이 될 수 있다.

본 발명은 또한 실질적으로 투명한 기재를 갖는 냉장 도어의 제조 방법을 제공하며, 이 방법은 기재의 적어도 일부에 본원에 기재된 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅을 형성하는 것을 포함하며, 기재는 냉장 도어의 부재이거나 냉장 도어의 제조에 사용된다. 실시형태에서, 이 방법은 파트 A 및 파트 B 화학물질을 혼합하여 혼합물을 형성하고, 그 혼합물을 기재의 적어도 일부에 제공하여, 그 기재를 경화하는 것을 포함한다. 본 발명은, 본원에 기재된 바와 같이 적어도 그 일부에 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅을 갖는 기재를 포함하는 IGU, 이러한 IGU를 포함하는 냉장 도어, 냉장 도어를 포함하는 냉장 시스템을 또한 제공한다. 더욱이, 추가적인 실시형태에서, 본 발명은, 적어도 그 일부에 코팅을 갖는 실질적으로 투명한 기재로 이루어진 냉장 도어를 제공하는데, 이 코팅은 약 -28 ℃의 온도의 상기 일부가 약 25 ℃의 온도에서 12 초 이상 노출되는 경우, 그 위에서 물의 응축을 방지한다. 응축된 액적의 방지를 통해 광산란 김서림 또는 성에의 형성이 방지된다.

도 3 에 도시된 실시형태에서, 내측 시트 (70) 는, 예컨대 전술한 특성 및 코팅을 갖는, AFG Industries (주) 제조의 1/8 인치 두께의 Comfort Ti-PS 가 될 수 있으며, 이에 제한되지는 않는다.

이 예시된 실시형태에서, 챔버 (92, 94) 는 모두 공기로 채워진다. 대체 실시형태에서, 각 챔버는 동일하거나 또는 다른 가스로 채워질 수 있으며, 챔버는 크립톤, 아르곤 또는 다른 적절한 가스로 채워질 수 있다.

시트 (60, 65) 는, 유리 시트를 평행하게 유지하는 시트 (60, 65) 의 주변으로 연장된 제 1 실란트 조립체 (90) 에 의해 이격되어 유지되며, 시트 (60, 65) 사이에 공간 이격 관계를 형성하는 챔버 (92) 가 형성됨과 동시에 외부 환경으로부터 챔버 (92) 가 시일링된다. 유사하게, 시트 (65, 70) 는, 유리 시트를 평행하게 유지하는 시트 (65, 70) 의 주변으로 연장된 제 2 실란트 조립체 (95) 에 의해 이격되어 유지되며, 시트 (65, 70) 사이에 공간 이격 관계를 형성하는 챔버 (94) 가 형성됨과 동시에 외부 환경으로부터 챔버 (94) 가 시일링된다. 실란트 조립체 (90, 95) 는, 외측 시트 (60) 와 중간 시트 (65) 사이 및 내측 시트 (70) 와 중간 시트 (65) 사이에서 각각 1/2 인치의 간격을 유지한다.

본 실시형태의 실란트 조립체 (90, 95) 는 웜 에지 시일 (warm edge seal) 이 바람직하다. "웜 에지" 는, 종래의 알루미늄 스페이서 및 실란트 조립체보다 열손실을 더욱 감소시킨 절연 유리 시일링 조립제를 기술하기 위하여 사용한다. 본 실시형태의 각 실란트 조립체 (90, 95) 는, 개별 실란트, 금속 스페이서 및 데시칸트 (desiccant) 의 필요성을 대체하는, 그 자체의 스페이서 및 데시칸트를 포함하며, 0.84 BTU/hr-sq ft-F (종종 K 값이라 칭함) 의 열전달율을 갖는다. 본 실시형태의 실란트 조립체 (90, 95) 는, 폴리이소부틸렌 실란트, 고온 용융 부 틸 실란트, 데시칸트 매트릭스, 고무 심 (shim) 및 수증기 벽을 포함하는 복합 압출성형품이다. 이 형태의 적절한 실란트 조립체는, 오하이오 (Ohio) 주의 비치우드 (Beachwood) 소재 TruSeal Technologies 에서 제조 판매하는 상품명 "Comfort Seal" 이다.

도 3 에 IGU (50) 가 도시되어 있다. IGU (50) 는, 실란트 조립체 (90, 95) 에 의해 일체화된 유리 시트 (60, 65, 70) 로 구성된다. IGU (50) 는 당업자에게 잘 알려진 임의의 적절한 방법으로 프레임 (55) 에 설치된다. 프레임 (55) 은 압출 플라스틱 또는 압출 알루미늄, 파이버 글라스 (fiber glass) 또는 다른 소재 등의 잘 알려진 다른 적절한 프레임 소재로 제조된다. 어떤 대체 실시형태에서, 프레임 (55) 이 알루미늄 또는 기타 소재로 형성되는 경우, 도어의 모서리 주위에서의 응축 제어를 확실히 하기 위하여, 그 모서리를 따라서 그 도어를 가열할 필요가 있을 수 있다.

도 1 에는 냉장 시스템 (5) 이 도시되어 있다. 도어 프레임 (55) 은, 단일 도어 롱 (long) 힌지, 다중 힌지, 또는 도어가 활주하여 개방 및 폐쇄되는 슬롯 등의, 기술분야에서 잘 알려진 방법으로 냉장 격실 (8) 에 결합된다. 추가로, 프레임은 도어 핸들 (11) 또는 응용에 적합한 다른 적절한 작동 수단을 포함할 수 있다. 냉장 도어 (10) 가 그 일부를 이루는 냉장 시스템 (5) 은, 본원에 참조인용된 미국특허 제6,148,563호에 개시된 바와 같은 격실의 냉각에 사용되는 임의의 시스템이 될 수 있다.

상기 바람직한 실시형태는 0.16 BTU/hr-sq ft-F 의 U 값 (방사율은 0.0025) 을 갖는 냉장 도어를 제공하며, 이는 상기 규정된 미국 산업계의 성능 기준이 적용되는 냉동기 도어의 적용에 있어 적절한 것으로 알려진 것이다. 0.16 BTU/hr-sq ft-F 의 U 값은, 냉장 도어으로 하여금 요구되는 성능 기준을 쉽게 충족하도록 하며, 동시에 합리적인 시간 동안 도어 내부에 형성된 응축물의 기화를 위하여 도어를 통한 외부 주변 환경으로의 충분한 열의 침투를 허용한다. 추가로, 바람직한 실시형태는 66 %의 가시광선 투과성을 제공한다. 설명한 김서림 방지/성에 방지 코팅 또는 필름을 포함하는, 상기 바람직한 실시형태의 경우에는 유리 위에서 김서림 또는 성에의 형성이 관찰되지 않는다.

Comfort Ti-PS 유리의 대체용으로, 예컨대 Comfort Ti-PS와 유사한, 티타니아/은 (silver) 계 로우 E 코팅 유리인 Comfort Ti-R, Comfort Ti-AC, Comfort Ti-RTC 및 Comfort Ti-ACTC (모두 AFG Industries (주) 로부터 입수가능) 등의 다른 로우 E 코팅 유리를 사용할 수도 있다. 또 다른 적절한 종류의 유리는, AFG Industries (주) 제조의 1/8 인치 두께의 열분해 공정으로 코팅되어 불소 첨가 (doped) 주석 산화물 로우 E 코팅 유리인, Comfort E2 이다. Comfort E2 는, 높은 방사율 때문에, 몇몇의 덜 엄격한 성능 기준에 적합하다. 본원에서 언급하는 로우 E 코팅은 상기 구체적으로 거명된 제품으로 한정되지는 않으나, 전술한 것들 및 다른 스퍼터 코팅 및 열분해 코팅 로우 E 유리를 제한없이 포함하는 임의의 적절한 로우 E 유리가 될 수 있다.

냉장 도어 (10) 의 U 값은, 유리 시트의 개수, 시트의 두께, IGU의 방사율, 시트 사이의 이격 및 챔버 내의 가스를 포함하는 다수의 설계 인자들에 의해 결정 된다. 전술한 바람직한 실시형태의 3중창 냉장 도어 (10) 에서, 0.16 BTU/hr-sq ft-F 의 U 값은, 챔버 내에 수용되는 가스로서 공기를 이용하며, 모든 시트의 두께는 1/8 인치이고, 1/2 인치의 이격 및 0.0025 의 방사율에 의해 달성된다. 그러나, 이들 인자 각각은, 동일한 U 값을 제공하기 위하여 결합 될 수 있는 값들의 수많은 순열을 이루도록 다양해 질 수 있다. 추가로, 다른 적용에 있어서는 환경, 비용적 제약 및 기타 요구사항 또는 고려사항에 따라 더 작거나 더 큰 U 값을 요구할 수 있다.

다수의 컴퓨터 시뮬레이션을 실행하여, 냉장 도어 (10) 에 사용되는 다양한 IGU의 U 값을, 서로 다른 순열로 조합된 다양한 설계 파라미터 각각의 범위 내에서 결정한다. 이하의 표에는, 다양한 3중창 IGU 구성의 설계 파라미터 및 계산된 해당 U 값이 포함되어 있다. 이하의 표 1 에 기재된 설계 파라미터와 더불어, 각 창은 1/8 인치 두께이며, 3중창의 양 측면 모두가 로우 E 코팅된, 3중창 IGU의 U 값을 계산하였다. 유리의 강화는 산출된 성능 값에 큰 영향을 미치지 못하였다. 더욱이, 본 발명에 따른 김서림 방지/성에 방지 코팅 또는 필름의 부가는 이 값들에 큰 영향을 미치지 못하였다.

본원에 포함된 각 표에서, "Ti-PS" 는 AFG Industries 사의 Comfort Ti-PS 유리의 로우 E 코팅을 말하며, "CE2" 는 AFG Industries 사의 Comfort E2 유리의 로우 E 코팅을 말하고, 양자는 모두 전술하였다. 추가로, 컴퓨터 시뮬레이션은 실란트 조립체를 고려할 능력이 없기 때문에, 표에 기재된 U 값은 "유리의 중심" 값으로서 산출되었다. 결과적으로, 표에는 실란트 조립체의 데이터 또는 설계 기준이 없다.

도 4 에 도시된 본발명의 대체 2중창 실시형태에서, IGU (50) 는 외측 유리 시트 (60) 와 내측 시트 (70), 프레임 (55) 및 실란트 조립체 (90) 를 포함한다. 이 2중창 실시형태에서, 외측 시트 (60) 와 내측 시트 (70) 는 모두 두께가 1/8 인치이며, 티타니아계 은의 로우 E 코팅인 상기 제 1 실시형태와 동일한 로우 E 코팅을 포함한다. 재차, 외측 시트 (60) 와 내측 시트 (70) 는 예컨대 AFG Industries (주) 에서 제조한 1/8 인치 두께의 Comfort Ti-PS 유리 시트가 될 수 있다. 시트 (60, 70) 의 코팅면은 시트의 비노출면인, 챔버 (92) 의 일부를 이루는 측면 (62, 72) 에 각각 위치한다. 추가로, 상기와 동일한 실란트 조립체 (90) (Comfort Seal) 가 사용되어, 외측 유리 시트 (60) 와 내측 시트 (70) 사이에서 1/2 인치 이격된 거리를 제공하는 역할을 할 수 있다. 재차, 김서림 방지/성에 방지 코팅 또는 필름 (75) 은 내측 시트 (70) 의 노출면 (71) 에 배치된다.

이하의 표 2 에는, 다수의 2중창 IGU에 해당하는 설계 파라미터와 이에 해당하는 U 값 산출치가 포함되어 있다. 이하의 표에 기재된 설계 파라미터와 더불어, 모든 2중창에 대한 계산은, 각 창의 두께가 1/8 인치이며, 2중창의 양 측면이 모두 로우 E 코팅된 것으로 행하였다. 유리의 강화는 물론 본원에 기재된 김서림 방지/성에 방지 코팅 또는 필름의 부가도 산출된 성능값에 큰 영향을 미치지 못하였다.

대체 실시형태에서, 종종 화학 기상 성장법 (CVD) 라고 불리는 열분해 (예컨대, Comfort E2에서와 같음), 스프레이, 및 스퍼터 코팅 (예컨대, Comfort Ti-PS에서와 같음) 을 포함하는, 로우 E 코팅을 위한 임의의 적절한 종류의 코팅 방법을 사용할 수 있다. 나아가, 이 방법들은 생산 및 공정의 양과 종류에 따라 적절하고 적합한, 잘 알려진 오프라인 또는 온라인 제조 방법을 이용하여 적용될 수도 있다. 유사하게, 임의의 적절한 로우 E 코팅은, 은계 또는 불소 첨가 주석 산화물 코팅을 포함하여 적용될 수도 있다.

비록 상기 실시형태가 양 유리 시트 표면의 비노출면에서 로우 E 코팅을 포함한다 하더라도, 본 발명의 다른 실시형태는 유리 시트 1장의 한 면 또는 양 면에 제공된 로우 E 코팅을 포함할 수도 있다. 유사하게, 다른 실시형태에서, (3중창 실시형태의) 중간 유리 시트는, 내측 유리 시트 (70) 와 외측 시트 (60) 의 코팅 대신에, 또는 그에 더하여, 한 측면 (또는 양 측면) 에 로우 E 코팅을 포함할 수 있다.

또 다른 3중창 실시형태에서, 내측 유리 시트 (70) 는 그 한 면에 로우 E 코팅을 포함하지 않는다. 유사하게, 상기 2장짜리 시트의 실시형태에 대한 대안으로, 로우 E 코팅은 단 1장의 시트에 또는 양 시트의 양 측면에 존재할 수 있다. 일반적으로, 로우 E 코팅을 갖는 시트 및 코팅을 갖는 측면의 개수는 설계시의 선택사항이다. 다른 인자들과 함께 도어의 U 인자를 결정하는 IGU의 총 방사율은, 열적 성능의 관점에서 시트의 어느 측면이 코팅되는가 하는 것보다 더 중요하다. 추가로, 비록 냉장 도어에 적용되는 본원에 기재된 실시형태의 방사율은 0.04 이하이지만, 몇몇 환경에서 필요한 응축물의 제어를 제공하기 위하여 고성능 가스 (크립톤 등) 를 사용함으로써 IGU가 0.04 를 약간 상회하는 방사율을 갖게끔 할 수 있다.

다른 실시형태에서, 예컨대 열전도율이 약 1.51 BTU/hr-ft-F 인 Edge Tech (주) 제조의 Super Spacer 등의 비금속 조립체, 올-폼 (all foam) 을 포함하는 다른 실란트 조립체를 사용할 수도 있다. 다른 적절한 실란트 조립체로는, 열전도율이 약 1.73 BTU/hr-ft-F 인 Lenhardt Maschinenbau Gmbh 제조의 ThermoPlastic Spacersystem (TPS) 가 있다.

상기 실시형태에서의 이격 거리는 1/2 인치이다. 그러나, 바람직한 이격 범위가 5/16 ~ 1/2 인치인 반면에, 본 발명의 다른 실시형태에서는 3/4 인치 까지의 이격거리를 사용할 수도 있다. 추가로, 상기 실시형태가 강화된 1/8 인치 두께의 유리를 사용하는 반면 (중간시트는 제외), 다른 실시형태는 비강화유리 또는 1/8 인치 이외의 두께를 갖는 유리를 사용할 수도 있다.

본 발명의 실시형태의 설계 파라미터는, 그 실시형태의 응용분야 또는 의도된 용도에 따라 부분적으로 결정될 것이다. 더욱 구체적으로, 외부 주변 온도, 내부 온도, 및 외부 주변 습도 (및 관련된 노점) 가 설계에 필요한 U 값을 결정하는데 중요한 인자가 되며, 다음으로 U 값이 설계 파라미터 (유리의 종류, 방사율, 시트의 개수, 가스 등) 를 결정한다.

이하의 표 3 의 왼쪽 5개 열에는, 의도된 용도에 따른 다양한 적용을 위한 산출된 U 값이 제공되어 있으며, 외부 온도, 내부 온도, 외부 습도, 및 각 U 값에 따라 산출된 노점이 포함된다. 추가로, 표 3 의 오른쪽 3개 열에는, 필요한 U 값을 제공하는 본 발명의 실시형태가 제공되어 있다.

표 3 의 설계 파라미터는 유리 (1/8 인치 두께) 의 종류, 시트 사이의 거리, 및 챔버 내의 가스이다. 추가로, 표 3 의 IGU는, 1/8 인치 두께의 제 3 의 코팅되지 않은 유리 시트를 포함하며, 이 시트는 표에 규정된 2장의 유리 시트 사이에 배치된다. 표 3 의 CE1은 Comfort E1을 뜻하며, 그 방사율은 0.35 이며 AFG Industries (주) 에서 판매한다.

따라서, 일 양태로서, 본 발명은 냉장 격실에 사용되기에 적합한 냉장 도어를 제공하며, 이 도어는 냉장 격실의 내부에 인접하게 배치된 제 1 표면과 제 2 표면을 포함하는 내측 유리 시트, 냉장 격실의 외부 환경에 인접하게 배치된 제 1 표면과 제 2 표면을 포함하는 외측 유리 시트, 상기 내측 유리 시트와 외측 유리 시트 사이에 배치된 중간 유리 시트, 상기 내측 유리 시트와 상기 중간 유리 시트 주변에 배치되어 상기 내측 시트와 상기 중간 시트를 서로 이격된 관계로 유지시키는 제 1 실란트 조립체, 상기 중간 유리 시트의 주변과 상기 외측 유리 시트 주변에 배치되어 상기 중간 시트와 상기 외측 시트를 서로 이격된 관계로 유지시키는 제 2 실란트 조립체, 상기 내측 유리 시트의 제 2 표면에 인접한 제 1 저방사율 코팅, 상기 외측 유리 시트의 제 2 표면에 인접한 제 2 저방사율 코팅을 포함하며, 상기 내측 시트, 외측 시트, 중간 시트, 제 1 실란트 조립체, 제 2 실란트 조립체, 및 상기 제 1 및 제 2 저방사율 코팅은 상기 외측 유리 시트의 상기 제 1 표면을 가열하기 위한 전기의 공급 없이 상기 외측 유리 시트의 제 1 표면에서의 응축물의 형성을 실질적으로 방지하는 실질적으로 0.2 BTU/hr-sq ft-F 이하의 U 값을 갖는 절연 유리 유닛을 형성하며, 상기 도어는 내측 시트 표면의 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅, 및 상기 절연 유리 유닛의 주변에 고착된 프레임을 또한 포함한다.

본 발명은 냉장 격실에 사용되기에 적합한 냉장 도어를 또한 제공하며, 이 도어는 냉장 격실의 내부에 인접하게 배치된 제 1 표면과 제 2 표면을 포함하는 내측 유리 시트, 냉장 격실의 외부 환경에 인접하게 배치된 제 1 표면과 제 2 표면을 포함하는 외측 유리 시트, 상기 내측 유리 시트와 외측 유리 시트 사이에 배치된 중간 유리 시트, 상기 내측 유리 시트의 주변과 상기 중간 유리 시트 주변에 배치되어 상기 내측 시트와 상기 중간 시트를 서로 이격된 관계로 유지시키는 제 1 실란트 조립체, 상기 중간 유리 시트와 상기 외측 유리 시트 주변에 배치되어 상기 중간 시트와 상기 외측 시트를 서로 이격된 관계로 유지시키는 제 2 실란트 조립체, 상기 내측 유리 시트의 제 2 표면에 인접한 제 1 저방사율 코팅, 상기 외측 유리 시트의 제 2 표면에 인접한 제 2 저방사율 코팅을 포함하며, 상기 내측 시트, 외측 시트, 중간 시트, 제 1 실란트 조립체, 제 2 실란트 조립체, 및 상기 제 1 및 제 2 저방사율 코팅은 상기 외측 유리 시트의 상기 제 1 표면을 가열하기 위한 전기의 공급 없이 상기 외측 유리 시트에서의 응축물의 형성을 실질적으로 방지하는 실질적으로 0.04 이하의 방사율을 갖는 절연 유리 유닛을 형성하며, 상기 도어는 내측 시트의 표면의 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅, 및 상기 절연 유리 유닛의 주변에 고착된 프레임을 또한 포함한다.

실시형태에서, 냉장 격실의 내부 온도는 실질적으로 -20 ℉ 이하이며; 외부 환경의 온도는 실질적으로 70 ℉ 이상이며; 외부 환경의 습도는 실질적으로 60 % 이상이고, 외측 유리 시트의 제 1 표면에는 실질적으로 응축물이 없기 때문에 내측 시트에는 김서림 또는 성에가 형성되지 않는다.

추가적인 실시형태에서, 냉장 격실의 내부 온도는 실질적으로 0 ℉ 이하이며, 외부 환경의 온도는 실질적으로 72 ℉ 이상이며, 외부 환경의 습도는 실질적으로 60 % 이상이고, 외측 유리 시트의 제 1 표면에는 실질적으로 응축물이 없기 때문에 내측 시트에는 김서림 또는 성에가 형성되지 않는다.

본 발명은 외측 표면을 가지며 냉장 격실에 사용되기에 적합한 냉장 도어 (및 IGU, 및 이들을 포함하는 냉장 시스템) 를 추가로 제공하며, 이 도어는 제 1 유리 시트, 제 2 유리 시트, 제 1 유리 시트의 주변과 제 2 유리 시트 주변에 배치되어 상기 제 1 시트와 상기 제 2 시트를 서로 이격된 관계로 유지시키는 제 1 실란트 조립체, 제 1 유리 시트 또는 제 2 유리 시트의 표면에 인접한 제 1 저방사율 코팅을 포함하며, 제 1 유리 시트 및 제 2 시트, 제 1 실란트 조립체, 및 제 1 저방사율 코팅은 실질적으로 0.2 BTU/hr-sq ft-F 이하의 U 값을 갖는 절연 유리 유닛을 형성하며, 상기 도어는 시트들 중 한 표면의 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅, 및 상기 절연 유리 유닛의 주변에 고착된 프레임을 또한 포함한다.

본 발명은 외측 표면을 가지며 냉장 격실에 사용되기에 적합한 냉장 도어 (및 IGU, 및 이들을 포함하는 냉장 시스템) 를 추가로 제공하며, 도어는 제 1 유리 시트, 제 2 유리 시트, 제 1 유리 시트의 주변과 제 2 유리 시트 주변에 배치되어 상기 제 1 시트와 상기 제 2 시트를 서로 이격된 관계로 유지시키는 제 1 실란트 조립체, 제 1 유리 시트 또는 제 2 유리 시트의 표면에 인접한 제 1 저방사율 코팅을 포함하며, 제 1 유리 시트 및 제 2 시트, 제 1 실란트 조립체, 및 제 1 저방사율 코팅은 실질적으로 0.04 이하의 방사율을 갖는 절연 유리 유닛을 형성하며, 상기 도어는 시트들 중 한 표면의 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅, 및 상기 절연 유리 유닛의 주변에 고착된 프레임을 또한 포함한다.

본 발명은 외측 표면을 갖는 냉장 도어 요소의 제조 방법을 또한 제공하며, 상기 방법은 제 1 유리 시트를 제공하는 단계; 제 2 유리 시트를 제공하는 단계; 상기 제 1 유리 시트 또는 상기 제 2 유리 시트의 표면과 인접하게 제 1 저방사율 코팅을 제공하는 단계; 상기 제 1 유리 시트와 상기 제 2 유리 시트 주변에 배치되어 상기 제 1 시트와 상기 제 2 시트를 서로 이격된 관계로 유지시키는 제 2 실란트 조립체를 배치하는 단계; 유리 시트들 중 하나에 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅을 제공하는 단계를 포함하며; 상기 제 1 유리 시트, 상기 제 2 유리 시트, 및 상기 제 1 실란트 조립체는 도어 요소를 가열하기 위한 전기의 공급 없이 냉장 도어 요소의 외측 표면에서의 응축물의 형성을 실질적으로 방지하는 실질적으로 0.2 BTU/hr-sq ft-F 이하의 U 값을 갖는 절연 유리 유닛을 형성한다. 대체 실시형태에서, 이 방법은, 그 표면들 중 하나 이상에 인접한 로우 E 코팅을 포함하는 제 3 유리 시트를 제공하는 단계; 상기 제 2 유리 시트와 상기 제 3 유리 시트 주변에 배치되어 상기 제 2 시트와 상기 제 3 시트를 서로 이격된 관계로 유지시키는 제 2 실란트 조립체를 배치하는 단계를 포함하며; 상기 절연 유리 유닛은 상기 제 3 유리 시트와 상기 제 2 실란트 조립체를 추가로 포함한다.

본 발명은 외측 표면을 갖는 냉장 도어 요소의 제조 방법을 또한 제공하며, 상기 방법은 제 1 유리 시트를 제공하는 단계; 제 2 유리 시트를 제공하는 단계; 상기 제 1 유리 시트 또는 상기 제 2 유리 시트의 표면과 인접하게 제 1 저방사율 코팅을 제공하는 단계; 상기 제 1 유리 시트와 상기 제 2 유리 시트 주변에 배치되어 상기 제 1 시트와 상기 제 2 시트를 서로 이격된 관계로 유지시키는 제 1 실란트 조립체를 배치하는 단계; 유리 시트들 중 하나에 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅을 제공하는 단계를 포함하며; 상기 제 1 유리 시트, 상기 제 2 유리 시트, 및 상기 제 1 실란트 조립체는 도어 요소를 가열하기 위한 전기의 공급 없이 냉장 도어 요소의 외측 표면에서의 응축물의 형성을 실질적으로 방지하는 실질적으로 0.04 이하의 방사율을 갖는 절연 유리 유닛을 형성한다. 대체 실시형태에서, 이 방법은, 그 표면들 중 하나 이상에 인접한 로우 E 코팅을 포함하는 제 3 유리 시트를 제공하는 단계; 상기 제 2 유리 시트와 상기 제 3 유리 시트 주변에 배치되어 상기 제 2 시트와 상기 제 3 시트를 서로 이격된 관계로 유지시키는 제 2 실란트 조립체를 배치하는 단계를 포함하며; 상기 절연 유리 유닛은 상기 제 3 유리 시트와 상기 제 2 실란트 조립체를 추가로 포함한다.

본 발명은 외측 표면을 가지며 외부 환경에 놓인 냉장 격실과 사용되며 내부 냉장 격실을 가지는 실질적으로 투명한 절연 유리 유닛 도어를 추가로 제공하며, 상기 절연 유리 유닛 도어는 제 1 유리 시트; 제 2 유리 시트; 상기 제 1 유리 시트와 상기 제 2 유리 시트 주변에 배치되어 상기 제 1 시트와 상기 제 2 시트를 서로 이격된 관계로 유지시키는 제 1 실란트 조립체; 상기 제 1 유리 시트 또는 상기 제 2 시트의 표면에 인접한 제 1 저방사율 코팅; 및 상기 시트들 중 한 표면의 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅을 포함하며, 상기 제 1 유리 시트, 상기 제 2 유리 시트, 및 상기 제 1 실란트 조립체는 냉장 격실의 내부 온도가 실질적으로 0 ℉ 이하이고, 외부 환경의 온도가 실질적으로 70 ℉ 이상이며, 외부 환경의 습도가 60 % 이상인 경우 절연 유리 유닛의 외측 표면을 가열하기 위한 전기의 공급 없이 외측 표면에서의 응축물의 형성을 실질적으로 방지하는데 효과적인 U 값을 갖는 절연 유리 유닛을 제공한다. 대체 실시형태는 제 3 유리 시트; 및 상기 제 2 유리 시트와 상기 제 3 유리 시트 주변에 배치되어 상기 제 1 시트와 상기 제 2 시트를 서로 이격된 관계로 유지시키는 제 2 실란트 조립체를 추가로 포함하며, 상기 제 1 유리 시트, 상기 제 2 유리 시트 또는 상기 제 3 유리 시트에 인접한 제 2 저방사율 코팅을 포함할 수도 있다.

대체 실시형태에서, 절연 유리 유닛은, 냉장 격실의 내부 온도가 실질적으로 -40 ℉ 이하이고, 외부 환경의 온도가 실질적으로 80 ℉ 이상이며, 외부 환경의 습도가 60 % 이상인 경우 외측 표면에서의 응축물의 형성을 실질적으로 방지하는 U 값을 갖는다.

본 발명은 격실을 형성하는 절연 봉입물 (enclosure), 냉각 시스템 및 상기 격실의 개구에 장착되기에 적합한 도어를 포함하는 냉장 유닛을 추가로 제공하며, 외측 표면을 갖는 상기 도어는 제 1 유리 시트, 제 2 유리 시트, 상기 제 1 유리 시트와 상기 제 2 유리 시트 주변에 배치되어 상기 제 1 시트와 상기 제 2 시트를 서로 이격된 관계로 유지시키는 제 1 실란트 조립체, 상기 제 1 또는 제 2 유리 시트에 인접한 제 1 저방사율 코팅을 포함하며, 상기 제 1 시트, 상기 제 2 시트, 제 1 실란트 조립체, 및 상기 제 1 저방사율 코팅은 상기 외측 유리 시트의 상기 제 1 표면을 가열하기 위한 전기의 공급 없이 상기 외측 유리 시트에서의 응축물의 형성을 실질적으로 방지하는 실질적으로 0.2 BTU/hr-sq ft-F 이하의 U 값을 갖는 절연 유리 유닛을 형성하며, 상기 도어는 내측 시트의 표면의 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅, 및 상기 절연 유리 유닛의 주변에 고착된 프레임을 또한 포함한다. 대체 실시형태에서, 도어는 제 3 유리 시트 및 상기 제 2 유리 시트와 상기 제 3 유리 시트 주변에 배치되어 상기 제 2 시트와 상기 제 3 시트를 서로 이격된 관계로 유지시키는 제 2 실란트 조립체를 더 포함한다.

본 발명은 냉동된 디스플레이 케이스용 유리 도어를 추가로 제공하며, 도어는 내측 및 외측 표면을 갖는 제 1 유리 패널, 제 1 유리 패널의 내측 표면의 저방사율 코팅, 내측 및 외측 표면을 갖는 제 2 유리 패널, 제 2 유리 패널의 내측 표면의 저방사율 코팅, 제 1 및 제 2 유리 패널 사이의 중간 유리 패널, 제 1 및 중간 유리 패널 사이의 제 1 스페이서 조립체 및 중간 및 제 2 유리 패널 사이의 제 2 유리 패널을 포함하며, 제 1 및 제 2 스페이서 조립체는 웜 에지 스페이서 조립체로부터 형성되며, 상기 도어는 유리 패널 중 한 표면의 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅 및 유리 패널 중 하나 이상으로 연장되고 지지하는 프레임을 더 포함한다. 실시형태에서, 제 1 및 제 2 유리 패널의 폭과 높이는 동일하다.

이제까지 본발명의 원리, 실시형태 및 작동 모드에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기 특정 실시형태로 제한되는 것으로 해석되어서는 안 되며, 제한하고자 하는 것이 아니라 설명하고자 하는 것으로 이해하여야 할 것이다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 그 실시형태를 변형할 수 있음을 유념하여야 한다.

본 발명의 응용에 대하여는 냉장고 또는 냉동기 도어의 응용에서 기재하였으나, 그 밖의 다른 응용분야로는 자동판매기, 채광창, 또는 냉동 트럭, 자용차용 거울, 특히 외부 거울, 사우나, 증기실, 샤워 도어, 매표소 창, 욕실 창, 욕실 거울, 다습 또는 비에 노출되는 외부 냉각기 및 냉동기, 및 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅/필름이 필요한 기타 다른 응용분야가 포함될 수 있다. 이들 응용분야 중 일부에서, 일정시간 개방되어 냉한 유리를 더욱 습한 환경에 노출시키는 도어에는 유리가 있지 않기 때문에, 유리의 제 2 또는 더 냉한 측면에서의 응축은 쟁점이 아닐 것이다. 결과적으로, 유리의 설계에 있어서의 열쇠는 비용 (즉, 에너지 비용과 유리 및 그 설치 비용), 가시적 투과성, 내구성 및 기타 고려사항들이다.

앞서 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명하였으나, 이는 예시적일 뿐 제한적인 것으로 제공된 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 폭 (breadth) 과 범위는 전술한 예시적 실시형태로 인해 제한되어서는 안 될 것이다.

명백한 것은, 상기 내용의 관점에서 본 발명의 다양한 개조 및 변형이 가능하다는 점이다. 따라서 본 발명은 본원에서 구체적으로 설명한 바에 따르지 않고서도 실시될 수 있음을 이해하여야 한다.

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김서림 방지 또는 성에 방지 코팅으로서,

i) 약 46 %의 디아세톤 알코올, 약 4 %의 N-메틸 피롤리돈, 약 4 %의 t-부탄올, 약 8 %의 시클로헥산, 약 6 %의 2,4-펜탄디온, 및 약 2 %의 방향족 150을 포함하는 제 1 성분; 및

ii) 약 66 %의 폴리이소시아네이트, 약 1 %의 자유 단량체 이소시아네이트, 약 11 %의 크실렌, 약 11 %의 n-부틸 아세테이트, 및 약 11 %의 톨루엔을 포함하는 제 2 성분의 혼합물을 포함하며,

상기 제 1 성분과 제 2 성분의 혼합 비율은 약 100 : 약 30 ~ 33 인 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅.
제 226 항에 있어서,

상기 제 1 성분과 제 2 성분의 혼합 비율은 약 100 : 약 30 인 것을 특징으로 하는 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅.
제 226 항에 있어서,

상기 혼합물은 실란을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅.
제 228 항에 있어서,

상기 실란은 3-글리시드옥시프로필 트리에톡시실란을 포함하는 것을 특징으로 하는 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅.
제 229 항에 있어서,

상기 실란은 약 1 % ~ 약 8 %의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅.
제 230 항에 있어서,

상기 실란은 약 6 %의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅.
적어도 기재 (substrate) 의 일부에 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅을 형성하는 방법으로서, 상기 방법은

제 1 실란으로 기재의 적어도 일부를 예비처리하는 단계;

i) 약 46 %의 디아세톤 알코올, 약 4 %의 N-메틸 피롤리돈, 약 4 %의 t-부탄올, 약 8 %의 시클로헥산, 약 6 %의 2,4-펜탄디온, 및 약 2 %의 방향족 150을 포함하는 제 1 성분; 및

ii) 약 66 %의 폴리이소시아네이트, 약 1 %의 자유 단량체 이소시아네이트, 약 11 %의 크실렌, 약 11 %의 n-부틸 아세테이트, 및 약 11 %의 톨루엔을 포함하는 제 2 성분의 혼합물을 제조하는 단계를 포함하며;

상기 제 1 성분과 제 2 성분의 혼합 비율은 약 100 : 약 30 ~ 33 이며,

상기 방법은,

상기 기재에 상기 혼합물을 제공하는 단계; 및

상기 기재를 경화하는 단계를 추가로 포함하는 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅의 형성 방법.
제 232 항에 있어서,

상기 혼합물은 부가적 용매를 함유하지 않는 것을 특징으로 하는 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅의 형성 방법.
제 232 항에 있어서,

상기 제 1 성분과 제 2 성분의 혼합 비율은 약 100 : 약 30 인 것을 특징으로 하는 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅의 형성 방법.
제 232 항에 있어서,

상기 혼합물은 단일 코팅 단계로 제공되는 것을 특징으로 하는 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅의 형성 방법.
제 232 항에 있어서,

상기 경화는 단일 경화 사이클로 달성되는 것을 특징으로 하는 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅의 형성 방법.
제 232 항에 있어서, 상기 방법은

상기 혼합물에 제 2 실란을 첨가하는 단계를 추가로 포함하며,

상기 제 2 실란은 상기 제 1 실란과 다른 것을 특징으로 하는 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅의 형성 방법.
제 237 항에 있어서,

상기 제 2 실란은 3-글리시드옥시프로필 트리메톡시실란을 포함하는 것을 특징으로 하는 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅의 형성 방법.
제 238 항에 있어서,

상기 제 2 실란은 약 1 % ~ 약 8 %의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅의 형성 방법.
제 239 항에 있어서,

상기 제 2 실란은 약 6 %의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅의 형성 방법.
제 232 항에 있어서,

상기 제 1 실란은 아미노 알킬 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅의 형성 방법.
외측 표면을 가지며 냉장 격실에 사용되기에 적합한 냉장 도어로서, 상기 냉장 도어는

제 1 유리 시트;

제 2 유리 시트;

상기 제 1 유리 시트와 상기 제 2 유리 시트의 주변에 배치되어 상기 제 1 시트와 상기 제 2 시트를 서로 이격된 관계로 유지시키는 제 1 실란트 조립체;

상기 제 1 유리 시트 또는 상기 제 2 유리 시트의 표면에 인접한 제 1 저방사율 코팅;

상기 유리 시트들 중 한 시트의 표면에 인접한 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅을 포함하고,

상기 제 1 유리 시트 및 제 2 유리 시트, 상기 제 1 실란트 조립체, 및 상기 제 1 저방사율 코팅은 실질적으로 0.2 BTU/hr-sq ft-F 이하의 U 값 또는 실질적으로 0.04 이하의 방사율을 갖는 절연 유리 유닛을 형성하며; 상기 도어는

상기 절연 유리 유닛의 주변에 고착된 프레임을 또한 포함하는 냉장 도어.
제 242 항에 있어서,

상기 김서림 방지 또는 상기 성에 방지 코팅은 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 243 항에 있어서,

상기 폴리머는 친수성인 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 242 항에 있어서,

상기 김서림 방지 또는 상기 성에 방지 코팅은 광학 접착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 245 항에 있어서,

상기 접착제는 아크릴을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 243 항에 있어서,

상기 폴리머는 폴리에스테르 필름에서 경화되는 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 242 항에 있어서,

상기 김서림 방지 또는 상기 성에 방지 코팅은 상기 내측 시트의 표면에 필름으로서 제공되는 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 242 항에 있어서,

상기 김서림 방지 또는 상기 성에 방지 코팅은 상기 내측 시트의 표면에 액체로서 제공되는 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 242 항에 있어서,

상기 김서림 방지 또는 상기 성에 방지 코팅의 두께는 약 4 mil 인 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 242 항에 있어서,

상기 김서림 방지 또는 상기 성에 방지 코팅은 물에서 불용성인 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 242 항에 있어서,

상기 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅을 제공하기 전에 시트의 표면에 제공된 경화된 프라이머를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 242 항에 있어서,

상기 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅은:

i) 약 46 %의 디아세톤 알코올, 약 4 %의 N-메틸 피롤리돈, 약 4 %의 t-부탄올, 약 8 %의 시클로헥산, 약 6 %의 2,4-펜탄디온, 및 약 2 %의 방향족 150을 포함하는 제 1 성분; 및

ii) 약 66 %의 폴리이소시아네이트, 약 1 %의 자유 단량체 이소시아네이트, 약 11 %의 크실렌, 약 11 %의 n-부틸 아세테이트, 및 약 11 %의 톨루엔을 포함하는 제 2 성분의 혼합물을 포함하며,

상기 제 1 성분과 제 2 성분의 혼합 비율은 약 100 : 약 40 인 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 253 항에 있어서,

상기 혼합물의 희석용 용매를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 254 항에 있어서,

상기 용매는 알코올인 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 255 항에 있어서,

상기 알코올은 디아세톤 알코올 또는 터셔리 부틸 알코올인 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 242 항에 있어서,

상기 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅은:

i) 약 46 %의 디아세톤 알코올, 약 4 %의 N-메틸 피롤리돈, 약 4 %의 t-부탄올, 약 8 %의 시클로헥산, 약 6 %의 2,4-펜탄디온, 및 약 2 %의 방향족 150을 포함하는 제 1 성분; 및

ii) 약 66 %의 폴리이소시아네이트, 약 1 %의 자유 단량체 이소시아네이트, 약 11 %의 크실렌, 약 11 %의 n-부틸 아세테이트, 및 약 11 %의 톨루엔을 포함하는 제 2 성분의 혼합물을 포함하며,

상기 제 1 성분과 제 2 성분의 혼합 비율은 약 100 : 약 25 ~ 45 인 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 242 항에 있어서,

상기 제 1 성분과 제 2 성분의 혼합 비율은 약 100 : 약 30 ~ 33 인 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 242 항에 있어서,

상기 제 1 성분과 제 2 성분의 혼합 비율은 약 100 : 약 30 인 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 257 항에 있어서,

상기 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅에 인접한 시트는 제 1 실란으로 예비처리되고, 상기 혼합물은 상기 제 1 실란과 다른 제 2 실란을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 260 항에 있어서,

상기 제 2 실란은 3-글리시드옥시프로필 트리메톡시실란을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 260 항에 있어서,

상기 제 2 실란은 약 1 % ~ 약 8 % 의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 260 항에 있어서,

상기 제 2 실란은 약 6 % 의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 260 항에 있어서,

상기 제 1 실란은 아미노 알킬 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 242 항에 있어서, 상기 도어는

제 3 유리 시트;

상기 제 2 유리 시트와 상기 제 3 유리 시트의 주변에 배치되어 상기 제 2 시트와 상기 제 3 시트를 서로 이격된 관계로 유지시키는 제 2 실란트 조립체를 추가로 포함하며;

상기 절연 유리 유닛은 상기 제 3 유리 시트와 상기 제 2 실란트 조립체를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 242 항에 있어서,

상기 절연 유리 유닛의 U 값은, 상기 냉장 격실의 내부 온도가 실질적으로 0 ℉ 이하이며; 상기 외부 환경의 온도가 실질적으로 72 ℉ 이상이며; 그리고 상기 주변 환경의 습도가 실질적으로 60 % 이상일 때; 상기 외측 표면을 가열하기 위한 전기의 공급 없이 상기 도어의 상기 외측 표면에서의 응축물의 형성을 실질적으로 방지하는데 효과가 있는 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 242 항에 있어서,

상기 제 1 유리 시트, 상기 제 2 유리 시트 및 상기 제 1 실란트 조립체에 의해 형성된 제 1 챔버; 및

상기 제 1 챔버 내에 배치된 가스를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 242 항에 있어서,

상기 제 1 실란트 조립체는 실질적으로 1.73 BTU/hr-ft-F 이하의 열전달율을 갖는 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 242 항에 있어서,

상기 제 1 실란트 조립체는 실질적으로 1.51 BTU/hr-ft-F 이하의 열전달율을 갖는 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 242 항에 있어서,

상기 제 1 실란트 조립체는 실질적으로 0.84 BTU/hr-ft-F 이하의 열전달율을 갖는 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 267 항에 있어서,

상기 가스는 아르곤, 크립톤, 및 공기로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 242 항에 있어서,

상기 절연 유리 유닛은 실질적으로 0.16 BTU/hr-sq ft-F 이하의 U 값을 갖는 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 242 항에 있어서,

상기 절연 유리 유닛은 실질적으로 0.01 이하의 방사율을 갖는 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 242 항에 있어서,

상기 절연 유리 유닛은 실질적으로 0.0025 이하의 방사율을 갖는 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 242 항에 있어서,

상기 냉장 격실의 내부 온도가 실질적으로 -20 ℉ 이하이며; 상기 외부 환경의 온도가 실질적으로 70 ℉ 이상이며; 상기 외부 환경의 습도가 실질적으로 60 % 이상이며; 상기 도어의 외측 표면에는 실질적으로 응축물이 없는 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 242 항에 있어서,

상기 냉장 격실의 내부 온도가 실질적으로 -40 ℉ 이하이며; 상기 외부 환경의 온도가 실질적으로 80 ℉ 이상이며; 상기 외부 환경의 습도가 실질적으로 60 % 이상이며; 상기 도어의 외측 표면에는 실질적으로 응축물이 없는 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
제 242 항에 있어서,

상기 프레임은 압출 플라스틱, 알루미늄, 및 파이버 글라스로 이루어진 군으로부터 선택되는 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉장 도어.
외측 표면을 갖는 냉장 도어 요소의 제조 방법으로서, 상기 방법은

제 1 유리 시트를 제공하는 단계;

제 2 유리 시트를 제공하는 단계;

상기 제 1 유리 시트 또는 상기 제 2 유리 시트의 표면과 인접하게 제 1 저방사율 코팅을 제공하는 단계;

상기 제 1 유리 시트와 상기 제 2 유리 시트 주변에 배치되어 상기 제 1 시트와 상기 제 2 시트를 서로 이격된 관계로 유지시키는 제 1 실란트 조립체를 배치하는 단계;

1개 이상의 상기 유리 시트의 표면에 김서림 방지 또는 성에 방지 코팅을 제공하는 단계를 포함하며;

상기 제 1 유리 시트, 상기 제 2 유리 시트, 및 상기 제 1 실란트 조립체는 상기 도어 요소를 가열하기 위한 전기의 공급 없이 냉장 도어 요소의 외측 표면에서의 응축물의 형성을 실질적으로 방지하는 실질적으로 0.2 BTU/hr-sq ft-F 이하의 U 값을 갖는 절연 유리 유닛을 형성하는 냉장 도어 요소의 제조 방법.
제 278 항에 있어서,

상기 제 1 유리 시트, 상기 제 2 유리 시트 및 상기 제 1 실란트 조립체는 제 1 챔버를 형성하며,

상기 제 1 챔버 내에 가스를 배치하는 단계를 추가로 포함하는 냉장 도어 요소의 제조 방법.
제 278 항에 있어서,

제 3 유리 시트를 제공하는 단계;

상기 제 2 유리 시트와 상기 제 3 유리 시트 주변에 배치되어 상기 제 2 시트와 상기 제 3 시트를 서로 이격된 관계로 유지시키는 제 2 실란트 조립체를 배치하는 단계를 추가로 포함하며;

상기 절연 유리 유닛은 상기 제 3 유리 시트와 상기 제 2 실란트 조립체를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장 도어 요소의 제조 방법.
제 278 항에 있어서,

상기 제 1 실란트 조립체는 실질적으로 1.73 BTU/hr-ft-F 이하의 열전달율을 갖는 것을 특징으로 하는 냉장 도어 요소의 제조 방법.
제 278 항에 있어서,

상기 제 1 유리 시트 및 상기 제 2 유리 시트의 두께는 실질적으로 1/8 인치이며;

상기 제 1 유리 시트 및 상기 제 2 유리 시트의 이격 거리는 실질적으로 1/2 인치인 것을 특징으로 하는 냉장 도어 요소의 제조 방법.
제 278 항에 있어서,

도어 프레임에 상기 절연 유리 유닛을 배치하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장 도어 요소의 제조 방법.
제 279 항에 있어서,

상기 가스는 아르곤, 크립톤 및 공기로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 냉장 도어 요소의 제조 방법.
제 278 항에 있어서,

상기 절연 유리 유닛은 실질적으로 0.16 BTU/hr-sq ft-F 이하의 U 값을 갖는 것을 특징으로 하는 냉장 도어 요소의 제조 방법.
제 278 항에 있어서,

상기 절연 유리 유닛은 실질적으로 0.01 이하의 방사율을 갖는 것을 특징으로 하는 냉장 도어 요소의 제조 방법.
제 278 항에 있어서,

상기 절연 유리 유닛은 실질적으로 0.0025 이하의 방사율을 갖는 것을 특징으로 하는 냉장 도어 요소의 제조 방법.
제 278 항에 있어서,

상기 저방사율 코팅은 티타니아계 은 및 불소 첨가 주석 산화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 냉장 도어 요소의 제조 방법.
제 278 항에 있어서,

상기 저방사율 코팅은 스퍼터 코팅, 열분해 코팅 및 스프레이 코팅으로 이루어진 군으로부터 선택된 방법으로 제공되는 것을 특징으로 하는 냉장 도어 요소의 제조 방법.
제 278 항에 있어서,

상기 제 1 실란트 조립체는 폴리이소부틸렌 실란트, 고온 용융 부틸 실란트, 데시칸트 매트릭스, 고무 심 (shim) 및 수증기 벽 (barrier) 을 포함하는 복합 압출성형품인 것을 특징으로 하는 냉장 도어 요소의 제조 방법.
제 278 항에 있어서,

상기 제 1 실란트 조립체 및 상기 제 2 실란트 조립체 중 하나 이상은 웜 에지 시일 (warm edge seal) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장 도어 요소의 제조 방법.
제 242 항에 있어서,

상기 제 1 실란트 조립체는 폴리이소부틸렌 실란트, 고온 용융 부틸 실란트, 데시칸트 매트릭스, 고무 심 및 수증기 벽을 포함하는 복합 압출성형품인 것을 특징으로 하는 냉장 도어.