KR100213405B1 - 고진공 단열방법 및 이에 이용되는 진공 단열재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공 단열 이중배관, 진공단열 이중용기의 진공단열 이중각체의 내외각 사이를 진공 단열하는 고진공 단열방법 및 거기에 이용되는 진공 단열재에 관한것으로 다음의 (a)(b)의 구성을 하고 있다.

(a) 편측면에 세라믹 입자점부 착층이 형성된 비알루미늄 금속박을 이용하여, 이 비알루미늄금속박을 그 세라믹 입자점 부착증이 내측을 향한 상태에서 이중 각체의 내각의 바깥 둘레면에 다층으로 감는다.

(b) 상기 다층 감감층의 바깥 둘레에 외각을 씌워 외각과 내각과의 사이를 밀봉하고, 외각과 내각과의 사이를 진공 배기한다.

본 발명은 상기 구성에 의해 다음과 같은 효과(I)(II)를 발휘한다.

(I) 진공 단열재로서 편측면에 세라믹입자점부 착층을 형성한 비 알루미늄 금속박을 이용하기 때문에 상기 금속박을 고습도 분위기하에서 시공하여도 진공 배기에 장시간을 필요로 하지 않고, 또 진공배기를 고온에서 행함으로 이중 각체 구성재료의 흡장가스 배출시간의 단축도 실현할 수 있다.

(II) 상기 세라믹 입자점부 착층에서는 세라믹입자의 각 압자 사이에 틈이 형성되어있다.

따라서 상기 진공 단열재를 다층으로 감아 진공배기할때, 상기 틈이 공기의 유로가 되어 효율 좋게 진공배기할 수 있다.

Description

고진공 단열방법 및 이에 이용되는 진공 단열재

제1도는 본 발명의 한 실시예를 이용한 고진공 단열 이중 배관의 설명도.

제2도는 진공 단열재를 구성하는 비알루미늄 금속박의 사시도.]

제3도는 진공 단열재의 단면도.

제4도는 제3도를 밑에서 본 사시도이고.

제5도는 종래예의 내관과 외관 사이를 확대한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

2 : 내관 3 : 외관

6 : 진공 단열재 7 : 배기관

8 : 필터

본 발명은 진공 단열이중배관, 진공 단열 이중 용기 등의 진공단열 이중각체(二重殼體)의 내, 외각 사이를 진공단열하는 고진공 단열방법 및 이에 이용되는 진공 단열재에 관한 것이다.

일반적으로 액체 질소 등의 초저온 유체를 수송하는 액체 수송관에는 단열성의 관점에서 진공단열 비중배관이 이용되고 있다.

그리고, 이 진공단열 이중배관의 내,외관 사이를 진공단열하는 방법으로서 일반적으로 다층 진공단열법(슈퍼 인슐레이션)이 채용되고 있다.

이 다층 진공단열법은 진공단열 이중배관의 내관(11)의 바깥 둘레면에 진공단열재인 알루미늄박(13)과 석면지(14)를 번갈아 다층 (25~50층 정도)으로 감고, 이어서 상기 적층체의 가장 바깥층에 공간을 두고 외관(12)으로 감싸고, 이 상태에서 외관(12)과 내관(11)사이의 공간을 고진공(10^-4Torr 이하)으로 진공 흡인하는 것이다. 이와 같이 하여 얻어진 진공단열 이중배관의 내관(11)과 외관(12)과의 사이를 확대하여 제5도에 나타내었다.

상기 도면에 있어서, 내관(11)과 외관(12) 사이가 진공상태로 되고, 이 사이의 공간에 알루미늄박(13)과 석면지(14)가 번갈아 감겨있는 다층 감김층이 설치되어 있다. 그러나 , 상기 방법에 있어서 진공단열재로서 알루미늄박(13)과 석면지(14)를 이용하고 이것을 다층으로 감을 경우에는 석면지(14) 자체가 흡수성이 풍부하기 때문에 예를 들어 다층으로 감을 경우에는 시공중에 고습도 분위기에 노출되어 있는 동안에 석면지(14)가 공기중의 수분을 흡수하여 수분을 많이 함유한 고함수 상태가 된다.

이와 같이 고함수 상태가 되면 진공배기하여도 그 수분이 진공배기의 저항으로 되기 때문에 진공배기에 장시간(예를 들면 480시간 이상)을 필요로 하게 된다.이러한 경우에 상기 진공배기에 앞서 이중배관 전체를 가열하여 석면지(14)에 흡수된 수분을 증발시키도록 하고 있으며, 이에 따라 진공배기에 필요한 시간을 다소 단축 시킬 수 있다.

그러나, 알루미늄은 융해 온도가 낮기 때문에 상기 가열시에 170~180℃까지 밖에 온도 상승시킬 수 없다. 또한, 스테인레스 내관 및 외관에 흡착 및 흡장하고 있는 H₂,O₂,N₂수분 등을 배출하는데 장시간을 필요로 하는 동시에 석면지에 흡수된 물을 신속히 증발시켜 배기할 수 없기 때문에 상기 가열에 의해서도 충분한 시간 단축이 이루어지고 있지 않은 실정이다.

본 발명은 이러한 사정을 감안한 것으로서, 진공배기에 필요한 시간을 단축 할 수 있고, 그 밖에도 단열성능을 장시간 유지할 수 있는 고징공 단열방법 및 이에 이용되는 진공단열재의 제공을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 한쪽면에 세라믹입자 점부착층(点附着層)이 형성된 비알루미늄 금속박을, 세라믹입자 점부착층이 내측을 향한 상태에서 내각의 바깥둘레면에 다층으로 감은 후, 이 다층 감김층의 바깥 둘레에 외각을 씌우고 외각과 내각과의 사이를 밀봉하고, 그 상태에서 외각과 내각과의 사이를 진공배기하는 고진공 단열방법을 제1 요지로 하고, 비알루미늄 금속박의 한쪽면에 세라믹입자 점부착층이 형성되어 있는 진공단열재를 제2요지로 한다.

여기서, 세라믹 입자 점부착층이라고 하는것은 세라믹입자를 상호 소정간격으로 부착하여 이루어지는 층을 말하며, 각 세라믹입자는 인접하는 세라믹입자와 소정 간격을 두고 금속박 위에 부착 고정되어 있다.

즉, 본 발명은 진공단열재로서 한쪽면에 세라믹입자 점부착층을 형성한 비알루미늄 금속박을 이용하고, 이것을 상기 세라믹입자 점부착층이 내측을 향한 상태에서 내각의 바깥 둘레면에 다층을 감고, 그 바깥둘레에 공간을 두고 외각을 씌우고 외각과 내각과의 사이를 밀봉하고, 그 상태에서 외각과 내각과의 사이를 진공배기한다.

이와같이 할 경우에는 상기 세라믹입자 점부착층이 상기 석면지에 비해서 흡수성이 매우 작기 때문에 상기 금속박을 고습도 분위기하에서 감김시공하여도 진공배기에 장시간을 요하는 일이 없다.

또한, 상기 세라믹입자 점부착층에 있어서, 세라믹입자는 점부착 상태로 부착 고정되어 있기 때문에 상기 비알루미늄 진공단열재를 다층으로 감아 진공배기할때에 세라믹입자간의 틈이 공기의 유로로 되어 진공배기가 효율좋게 행해진다.

다음으로 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에 있어서, 비알루미늄 금속박이라고 하는 것은 알루미늄 이외에 각종의 금속박(감김시공 가능하면 20~50㎛ 정도의 것이라도 좋다)을 의미한다.

특히 비알루미늄 금속박으로서 스테인레스박, 동박 또는 니켈박과 같이 융해온도가 높고 , 또한 복사 효율이 좋은금속박을 이용하는 것이 가장 바람직하다.

상기 금속박의 한쪽면에 형성되는 세라믹입자 점부착층은 일반적으로 띠모양의 금속박을 길이방향으로 이동시키면서 그 이동하는 면에 대해 용사 노즐을 상기 이동방향과 직교하는 방향으로 왕복이동시켜 세라믹입자를 용사함으로써 형성된다.

이와같이 하여 형성된 세라믹입자 점부착층에 있어서 점부착된 세라믹입자의 입자직경은 통상 5~50㎛정도 (따라서 상기 점부착층의 두께는 그것과 대략 같게 됨)이며, 각 입자 사이의 간격은 50~500㎛ 정도로 설정된다. 가장 바람직한 세라믹입자의 입자직경은 10~30㎛이고, 입자간격은 100~200㎛이다.

본 발명의 진공단열재를 이용한 고진공 단열은 예를 들면 다음과 같이 행해진다. 즉, 먼저 진공단열 이중배관 등의 진공단열 이중각체의 내각의 바깥둘레면에 한쪽면에 세라믹입자 점부착층을 형성시킨 비알루미늄 금속박을 점부착층을 내각측으로 하여 다층을 감는다. 이에 따라 내각의 바깥 둘레면에 상기 금속박과 세라믹입자 점부착층이 번갈아 적충되는 동시에 겹쳐지는 상기 금속박 사이의 접촉이 개재하는 점부착층으로 인해 방지된다. 계속해서 상기 적층제의 최외층의 바깥둘레면에 공간을 두고 외각을 씌우고, 내각과 외각 사이를 밀봉하고 내외각 사이를 진공배기한다. 이에 따라, 진공단열 이중각체가 얻어진다.

다음으로 본 발명의 실시예에 의거하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 진공단열 이중배관의 한 예를 나타내고 있다.

1은 진공단열 이중배관이며, 그 내관(2)과 외관(3)과의 사이에 진공단열재(6)가 다층으로 감겨있다. 이 진공단열재(6)는 제2도에 나타낸 비알루미늄 금속박(4)의 한쪽면에 세라믹입자 점부착층(5)을 형성하여 이루어져 있다. 상기 비알루미늄 금속박(4)으로서 본 실시예에서는 스테인레스박을 이용하고 있다.

이 스테인레스박(4)은 알루미늄 금속박보다 융해온도가 높으므로, 350~400℃의 고온에서의 가열에 견뎌낼수 있다.

이 스테인레스박(4)에는 제3도,제4도와 같이 그 한쪽면(뒷면)에 입자직경이 50±5㎛인 세라믹입자(5a)로 된 점부착층(5)(입자간격 100±10㎛)이 용사에 의해 형성되어 있다.

이 세라믹 입자 점부착층(5)의 구성재료로는 포스테라이트(2MgO·SiO₂), 마그네시아(MgO)및 알루미나(Al₂O₃) 등의 입자가 이용된다. 그러한 진공단열재(6)를 이용한 진공단열 이중배관(1)의 내관(2)과 외관(3) 사이의 진공단열은 다음과 같이 하여 행히진다. 즉, 액체질소 등의 초저온 유체의 유통용 내관(2)의 바깥 둘레면(2a)에 상기 진공단열재(6)를 다층으로 감는다. 이 경우 이 세라믹입자 점부착층(5)이 내측으로 향하게 된다.

다음으로 상기 적층체의 최외층에 공간을 두고 외관(3)을 씌우고 내관과 외관사이를 밀봉한다. 계속해서, 이 상태로 내관(2)과 외관(3) 사이가 배기관(7)에서 고징공으로 (10^-4Torr 이하로) 진공흡인(24~50h)된다. 부호 8은 배기관(7)에 부착된 필터이다.

이상과 같이 본 발명의고진공 단열방법은 진공단열재로서 한쪽면에 세라믹입자 점부착층을 형성한 비알루미늄 금속박을 이용하며. 상기 세라믹입자 점부착층은 흡수성이 작기 때문에 상기 금속박을 고습도 분위기하에서 시공하여도 진공배기에 장시간을 요하는 일이 없다.

또한, 진공단열재로서 상기와 같이 세라믹입자를 비알루미늄 금속박에 설치하여 구성한 것을 이용하기 때문에 진공배기를 고온에서 행하여도 금속박의 융해를 일으키지 않고, 따라서 이중각체를 구성하는 스테인레스 내관 및 외관이 흡장되어 있는 H₂,O₂,N₂등을 단시간에 배출할 수 있게 된다.

상기 세라믹입자 점부착층은 세라믹입자를 거칠게 붙여 고정한 것이므로, 각 입자 사이에 틈이 형성되어 있다. 따라서, 상기 진공단열재를 다층으로 감아 진공배기 할때, 상기 틈이 공기의 유로가 되어 효율좋게 진공배기할 수 있다.

Claims (3)

1. 한쪽면에 세라믹입자 점부착층이 형성된 비알루미늄 금속박을, 세라믹입자 점부착층이 내측을 향한 상태로 내각의 바깥둘레면에 다층으로 감은 후, 이 다층 감김층의 바깥 둘레에 외각을 씌우고 외각과 내각과의 사이를 밀봉하고, 그 상태에서 외각과 내각과의 사이를 진공배기하며, 상기 세라믹입자 점부착층의 세라믹입자간 간격을 50~500㎛으로 설정하고 상기 배기온도의 상한치를 350~400℃로 설정한 것을 특징으로 하는 고진공 단열방법.
2. 비알루미늄 금속박의 한쪽면에 세라믹입자 점부착층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공단열재.
3. 제2항에 있어서, 상기 세라믹입자 점부착층이 용사에 의해 형성된 세라믹입자 점부착층인 것을 특징으로 하는 진공단열재.