KR100538854B1 - 휴대 정보 기기 - Google Patents

Abstract

내부의 발열부와 장치 케이스 사이의 열 전달을 차단할 수 있는 고성능인 단열재를 구비하며, 장치 표면의 온도 상승을 억제하는 노트북형 컴퓨터 등의 휴대 정보 기기를 제공한다. 또한, 발열부와 확장 기기 장착 케이스 사이의 열 전달을 차단하는 고성능인 단열재를 구비하며, 외부 확장 기기의 온도 상승을 억제하여 오동작을 방지하는 휴대 정보 기기를 제공한다. 그 정보 기기는 내부의 발열부와 장치 케이스 사이를 차단하는 단열재와, 발열부와 확장 기기 장착 케이스 사이를 차단하는 단열재와, 방열판을 구비한다. 단열재는 진공 단열재이며, 심재(芯材)로서 무기 섬유가 사용된다.

Description

휴대 정보 기기{PORTABLE INFORMATION EQUIPMENT}

본 발명은 노트북형 컴퓨터 등의 휴대 정보 기기에 관한 것으로, 특히 내부에서 발생한 열이 이용자에게 전달되지 않고 오동작을 방지하는 휴대 정보 기기에 관한 것이다.

최근 노트북형 컴퓨터 등의 정보 휴대 기기의 내부에서 발생한 열이 장치 케이스의 표면에 전달되어, 장치 케이스 표면의 온도가 상승했을 때, 장치 이용자의 신체와 상기 장치 케이스 표면이 장시간 접촉하는 부분의 열이, 장치 이용자에게 불쾌감을 부여한다. 컴퓨터 내부에서의 발열원은, 주로 CPU, 전원이며, 특히 CPU의 표면 온도는 약 100℃을 넘는 온도에 달한다.

이러한 가운데, 최근의 기술로서, 장치 내부의 발열부와 장치 케이스 사이를 단열재를 이용하여 차단하는 기술이 제안되어 있다.

예컨대, 일본 특허 공개 평성 제 11-202978 호 공보에 나타낸 바와 같이, 장치 내부의 발열부와 장치 케이스 사이를 차단하는 단열재와, 표시부의 이면에 마련된 방열판과, 장치 내부에서 발생한 열을 가열판에 전달하는 열 파이프와, 통풍구를 갖는 구성의 노트북형 컴퓨터가 제안되어 있다. 일본 특허 공개 평성 제 11-202978 호 공보에 있어서 나타내어지는 기술을 활용하는 것에 의해, 본체부 케이스 표면의 온도 상승을 어느 정도 억제할 수 있다.

그러나, 단열재의 단열 성능이 낮은 경우, 장치 케이스 표면에 전달되는 열량의 억제 효과가 작고, 효과를 얻기 위해서는 단열재의 두께를 늘릴 필요가 있다. 한편, 최근, 노트북형 컴퓨터는, 박형화, 경량화가 요망되고 있고, 단열재도 또한, 소형·경량일 필요가 있다.

한편, 장치 내부에서 발생한 열이, 랜덤 액세스 메모리(RAM) 카드나 로컬 에어리어 네트워크(LAN) 카드 등의 외부 확장 단자에 악 영향을 미치게 하여, 오동작을 초래할 가능성이 있다.

일반적인 단열재로서는, 글래스 울(glass wool) 등의 섬유체나 우레탄 포움(urethane foam) 등의 발포체가 이용되고 있다. 그러나, 이들 단열재의 단열성을 향상하기 위해서는 단열재의 두께를 늘릴 필요가 있고, 단열재를 충전할 수 있는 공간에 제한이 있어 공간 절약이나 공간의 유효 이용이 필요한 경우에는 적용할 수 없다.

이러한 과제를 해결하는 하나의 수단으로서, 공간을 유지하는 심재(芯材)와, 공간과 외기를 차단하는 외피재에 의해서 구성되는 진공 단열재가 있다. 그 심재로서, 일반적으로, 분체 재료, 섬유 재료, 연통화한 발포체 등이 이용되고 있지만, 최근에는 한층 더 고성능인 진공 단열재가 요구되고 있다.

그래서, 심재의 고성능화를 목적으로, 일본 특허 공개 소화 제 60-33479 호 공보에서는, 퍼라이트 분말 중에 분말 형상 카본이 균일 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 단열재를 제안하고 있다. 또한, 분말 형상 카본이, 카본 블랙인 것을 특징으로 하는 진공 단열재가 개시되어 있고, 퍼라이트 중에 카본 블랙을 균일 분산시키는 것에 의해, 최적 조건에 있어서 단열 성능이 20% 개선된다.

또한, 일본 특허 공개 소화 제 61-36595 호 공보에서는, 각종 분체에 카본 분말이 균일 분산되어 있는 것을 특징으로 한 진공 단열재를 제안하고 있다. 실시예에서는, 단입자 직경 100㎚의 실리카에, 카본 블랙을 균일 분산시키는 것에 의해, 최적 조건에 있어서 단열 성능이 20% 개선된다.

또한, 일본 특허 공고 평성 제 8-20032 호 공보에서는, 페로실리콘(ferrosilicon) 생산에서 발생하는 흄(fume)으로부터 생성되는 미분말을 이용한 진공 단열재를 개시하고 있다. 또한, 그 미분말에는 적어도 탄소가 1wt% 이상 함유되어 있는 진공 단열재가 개시되어 있다. 이 단열재에서는 23%의 단열 성능의 개선이 나타내어져 있다.

그러나, 특허 공개 소화 제 60-33479 호 공보에 있어서의 퍼라이트나, 일본 특허 공개 소화 제 61-36595 호 공보에 있어서의 단입자 직경 100㎚의 실리카, 일본 특허 공개 평성 제 8-20032 호 공보에 있어서의 페로실리콘 생산에서 발생하는 흄에, 분말 형상 카본이나 탄소를 함유한 사양에서는, 모재로서 이용하는 퍼라이트나, 단입자 직경 100㎚의 실리카, 페로실리콘 생산에서 발생하는 흄이, 진공 단열재의 심재로서 특별히 우수한 성능을 나타내지 않는다. 따라서, 분말 형상 카본이나 탄소를 함유한 고도화를 겨냥한 수단에 있어서도 다른 진공 단열재와 비교하여 비약적으로 단열 성능은 향상하지 않고 단열 성능 개선 효과는 20% 정도로 머문다.

또한, 분말 형상 카본으로서 카본 블랙을 이용하는 사양에서는, 카본 블랙은, 일반적으로, 기름 성분을 불완전 연소함으로써 얻어지는 그을음 형상 생성물이기 때문에, 그 불순물로서 유기 가스를 함유하고 있는 것으로부터, 경시적으로 가스가 발생하여, 그 때문에 진공 단열재의 내압이 증가, 단열 성능이 악화한다고 하는 문제가 있었다. 또한, 카본 블랙의 분자 구조 말단에 존재하는 카보닐기 등의 반응 활성기가, 공기 중의 수분 등과 반응하여, 역시 시간 경과에 따라 가스를 발생하고, 마찬가지로, 진공 단열재의 내압이 증가, 단열 성능이 악화한다.

심재로서는 일반적으로 다공체가 이용되며, 크게 분류하면, 연통 포움, 섬유계, 분말계로 분류된다.

이들 중, 분말계 진공 단열재로서 실리카 분말이 자주 이용된다. 실리카 분말을 이용한 진공 단열재는 초기 단열 성능은 섬유계에는 미치지 않지만, 경시 단열 성능에 우수하다.

그러나, 분말이기 때문에, 작업성이 나쁘고, 분말을 내측 박스에 봉입하여 사용하기 때문에 이형화(異形化)가 곤란하다. 또한 폐기시에 분말이 비산하여 작업 환경이 나빠진다. 그것을 개선하기 위해서 실리카 분말을 성형체로 하는 시도가 행해지고 있다. 그러나, 실리카 분말을 단독으로 다공체에 성형하는 것은 곤란하기 때문에, 각종 바인더가 이용된다.

예컨대, 일본 특허 공고 평성 제 4-46348 호 공보에서는, 습식 실리카와 섬유 강화재를 혼합하여 압축한 성형체를 이용한 진공 단열재를 개시하고 있다.

이것은, 습식 실리카와 섬유 강화재, 및 진공 단열재를 사용하는 벽 사이의 온도차가 큰 경우에는 복사 방지재를 첨가·혼합하고, 압축 성형하여 성형체를 형성하는 것이다.

또한, 일본 특허 공개 평성 제 5-66341 호 공보에서는, 건식 실리카, 습식 실리카, 및 섬유 강화재를 혼합 분산시켜 압축한 성형체를 이용한 진공 단열재를 제공하고 있다.

이것은, 건식 실리카의 장점인 저 열전도율, 및 습식 실리카의 장점인 프레스 작업의 용이성을 보완하고, 또한 섬유 강화재를 혼합함으로써 성형체를 형성하는 것이다.

그러나 실리카 분말을 단독으로 성형하는 것은 곤란하다.

또한, 일본 특허 공개 평성 제 4-46348 호 공보와 같이, 습식 실리카를 섬유 재료와 혼합 교반, 압축 성형하여 성형체를 얻은 경우에도, 그 성형체는 손에 취하면 뭉개질 만큼 무른 것이다. 또한, 가루 생성도 심하고, 작업성이나 취급성이 나쁘다. 또한, 예컨대, 원통형으로 하려고 해도 무르기 때문에 곧 뭉개져 버리게 되어, 가동성이 없고, 따라서 적용 개소에 한계가 있다.

또한, 일본 특허 공개 평성 제 5-66341 호 공보와 같이, 습식 실리카, 건식 실리카, 섬유 재료를 혼합 교반, 압축 성형하여 성형체를 얻고자 하는 경우에도, 습식 실리카가 혼입되어 있기 때문에, 성형체로 되기 어렵고, 무른 것이다. 또한, 가루 생성도 심하고, 가동성이 없다.

발명의 개시

박형화를 저해하지 않고, 내부의 발열부와 장치 케이스 사이의 열 전달을 차단하는 고성능인 단열재를 구비하는, 노트북형 컴퓨터 등의 휴대 정보 기기를 제공한다. 이 정보 기기는 장치 표면의 온도 상승이 억제되고 이용자에게 불쾌감을 부여하지 않는다. 또한, 그 정보 기기는 내부의 발열부와 내장되는 외부 확장 기기 장착 케이스 사이의 열 전달을 차단하는 고성능인 단열재를 구비하며, 외부 확장 기기의 온도 상승을 억제하여 오동작을 방지한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 노트북형 컴퓨터의 모식도,

도 2는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 노트북형 컴퓨터의 모식도,

도 3은 본 발명의 실시 형태 3에 따른 노트북형 컴퓨터의 모식도,

도 4의 (a)와 도 4의 (b)는 본 발명의 실시 형태 4에 따른 확장 기기 장착 케이스의 모식도,

도 5는 본 발명의 실시 형태 5에 따른 진공 단열재의 단면도,

도 6은 본 발명의 실시 형태 6에 따른 진공 단열재의 단면도,

도 7은 본 발명의 실시 형태 7에 따른 진공 단열재의 단면도,

도 8은 본 발명의 실시 형태 8에 따른 진공 단열재의 단면도,

도 9는 본 발명의 실시 형태 9에 따른 노트북형 컴퓨터의 모식도,

도 10은 본 발명의 실시 형태 10에 따른 진공 단열재의 단면도,

도 11은 본 발명의 실시 형태 11에 따른 진공 단열재의 단면도,

도 12는 본 발명의 실시 형태 12에 따른 진공 단열재의 단면도,

도 13은 본 발명의 실시 형태 13에 따른 진공 단열재의 단면도,

도 14는 본 발명의 실시 형태 14에 따른 진공 단열재의 단면도,

도 15는 본 발명의 실시 형태 15에 따른 노트북형 컴퓨터의 단면도,

도 16은 본 발명의 실시 형태 16에 따른 혼합 용기를 나타내는 도면.

도 17은 본 발명의 실시 형태 17에 따른 혼합 용기를 나타내는 도면,

도 18은 본 발명의 실시 형태 18 내지 23, 실시 형태 25에 따른 진공 단열재의 단면도,

도 19는 본 발명의 실시 형태 24에 따른 진공 단열재의 단면도,

도 20은 본 발명의 실시 형태 26에 따른 노트북형 컴퓨터의 단면도,

도 21은 비교예 3.1의 진공 단열재의 단면도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

(실시 형태 1)

도 1은 실시 형태 1에 따른 노트북형 컴퓨터(101)를 나타낸다. 컴퓨터(101)는 내부의 메인보드(102)상의 발열부(103)와 장치 케이스(104) 바닥부 사이를 차단하는 진공 단열재(105)와, 방열판(106)을 구비한다. 이 컴퓨터는, 바닥면으로의 열 전달을 효과적으로 차단할 수 있기 때문에, 장치 표면의 온도 상승을 억제하여 이용자에게 열을 전하지 않는다.

(실시 형태 2)

도 2는 실시 형태 2에 따른 노트북형 컴퓨터(101)를 나타낸다. 컴퓨터(101)는 내부의 메인 보드(102)상의 발열부(103)와 장치 케이스(104) 사이를 바닥부에서 차단하는 진공 단열재(105)와, 방열판(106)을 구비한다. 본 형태에서는, 진공 단열재는 HDD와 발열부를 차단하기 위해서, L 형으로 성형되어 있다. 이 컴퓨터는, 바닥면으로의 열 전달을 효과적으로 차단하기 때문에, 장치 표면의 온도 상승을 억제하여 이용자에게 열을 전하지 않는다. 또한 장치내의 HDD(107) 등 열에 약한 부품을 보호한다.

(실시 형태 3)

도 3은 실시 형태 3에 따른 노트북형 컴퓨터(101)를 나타낸다. 컴퓨터(101)는 내부의 메인보드(102)상의 발열부(103)와 장치 케이스(104) 바닥부 사이를 차단하는 진공 단열재(105)와, 발열부(103)와 확장 기기 장착 케이스(108) 사이를 차단하는 진공 단열재(109)와, 방열판(106)을 구비한다. 이 컴퓨터는, 바닥면으로의 열 전달을 효과적으로 차단하기 때문에, 장치 표면의 온도 상승을 억제하여 이용자에게 열을 전하지 않는다. 또한 외부 확장 기기로의 열 전달을 효과적으로 차단하기 때문에, 외부 확장 기기의 온도 상승을 억제하여, 오동작을 발생하는 일이 없다.

(실시 형태 4)

도 4의 (a)는, 실시 형태 4에 따른 확장 기기 장착 케이스의 사시도, 도 4의 (b)는, 케이스의 측면도이며, 확장 기기 장착 케이스(108)에, 진공 단열재(109)가 첨부되어 있는 것이다.

(실시 형태 5)

도 5는, 실시 형태 5에 따른 진공 단열재(105 또는 109)의 단면도이며, 박스재(110)에, 무기 분말(111)로 이루어지는 심재가 충전되어 있는 것이다.

(실시 형태 6)

도 6은, 실시 형태 6에 따른 진공 단열재(105 또는 109)의 일부를 잘라 낸 모식도이며, 박스재(110)에, 무기 섬유(112)로 이루어지는 심재가 충전되어 있는 것이다.

(실시 형태 7)

도 7은, 실시 형태 7에 따른 진공 단열재(105 또는 109)의 단면도이며, 박스재(110)에, 무기 분말(111)과 무기 섬유(112)로 이루어지는 심재가 충전되어 있는 것이다.

(실시 형태 8)

도 8은, 실시 형태 8에 따른 진공 단열재(105 또는 109)의 단면도이며, 박스재(110)에, 폴리우레탄(polyurethane) 연통 포움(113)으로 이루어지는 심재가 충전되어 있는 것이다.

(실시 형태 9)

도 9는 실시 형태 9에 따른 노트북형 컴퓨터(101)를 나타낸다. 컴퓨터(101)는 내부의 메인보드(102)상의 발열부(103)와 장치 케이스(104) 사이를 차단하는 건조 겔로 이루어지는 미세 다공체(114)와, 방열판(106)을 구비한다.

본 발명의 이상의 실시 형태에 따른 진공 단열재는 심재와 박스재로 이루어지고, 감압 하에서 심재를 박스재에 봉입한 것이다. 내압은 100 torr 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 torr 이하이다. 또한, 흡착제를 사용하더라도 좋다. 또한, 진공 단열재의 두께는, 노트북형 컴퓨터의 박형화에 의해, 5㎜ 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는, 2㎜ 이하이다.

진공 단열재의 심재로서는, 폴리스티렌이나 폴리우레탄 등 폴리머 재료의 연통 기포체나, 무기 및 유기의 분말, 무기 및 유기의 섬유 재료 등을 이용할 수 있다. 특히, 무기 분말, 및 무기 섬유, 이들의 혼합물이 바람직하다.

박스재는 표면 보호층, 가스 배리어층, 및 열 용착층에 의해서 구성하고, 각각 1 종류 이상의 막을 적층하고 있다. 표면 보호층으로서는, 폴리에틸렌텔레프탈레이트막, 폴리프로필렌막의 연신(延伸) 가공품 등이 이용된다. 가스 배리어층으로서는 금속 증착막, 무기질 증착막, 금속박 등이 이용된다. 열 용착층으로서는 저 밀도 폴리에틸렌막, 고 밀도 폴리에틸렌막, 폴리프로필렌막, 폴리아크릴로니트릴막, 무연신 폴리에틸렌텔레프탈레이트막 등이 이용된다.

무기 분말은 응집 실리카 분말, 발포 퍼라이트 분쇄 분말, 규조토 분말, 계산 칼슘 분말, 탄산 칼슘 분말, 탄산 칼슘 분말, 클레이, 탈크 등, 분말화된 무기 재료를 이용할 수 있다. 특히, 응집 실리카 분말로서, 이차 응집 입자 직경이 20㎛ 이하의 것이 바람직하다.

무기 섬유는, 글래스 울, 세라믹 파이버, 로크 울 등, 섬유화된 무기 재료를 이용할 수 있다. 또한, 부직포 형상, 직물 형상, 면 형상 등 형상은 상관하지 않는다. 또한 무기 섬유를 집합체로 하기 위해서, 유기 바인더를 이용하더라도 좋다.

건조 겔로 이루어지는 미세 다공체는 실리카 에어로 겔, 알루미나 에어로 겔 등의 무기 산화물 에어로 겔이나, 폴리우레탄 에어로 겔, 폴리이소시아네이트에어로겔, 페놀계 에어로 겔 등의 유기 에어로 겔 등, 양호한 단열성을 나타내는 미세 다공체를 적용할 수 있다. 또한, 2종 이상의 에어로 겔의 혼합물이더라도 좋다. 또한, 형상은, 입자 형상, 또는 모노리스 형상 중 어느 하나라도 사용 가능하다.

이상의 실시 형태에 있어서는, 내부의 발열부와 장치 케이스 사이의 열 전달을 차단하는 단열재와, 발열부와 확장 기기 장착 케이스 사이의 열 전달을 차단하는 단열재는, 각각 단독으로 사용하더라도 좋고, 함께 이용하더라도 좋다.

이하에 단열재의 실시예를 나타낸다. 단, 단열재는 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1.1)

진공 단열재의 심재로는 폴리우레탄 연통 포움을 이용하였다. 박스재는, 표면 보호층이 폴리에틸렌텔레프탈레이트막, 가스 배리어층이 알루미늄 박, 열 용착층이 무연신 폴리프로필렌의 것을 사용하였다. 박스재에 폴리우레탄 연통 포움을 충전하고, 압력 0.1 torr에서 봉지하여, 진공 단열재로 하였다. 진공 단열재의 두께는 1.5㎜이다. 진공 단열재를 도 1과 같이 노트북형 컴퓨터에 장전하여, 바닥면의 온도를 측정한 바, 46℃이고, 블랭크보다도 4℃ 저하하고 있어, 단열 효과를 확인하였다.

(실시예 1.2)

진공 단열재의 심재로는, 응집 실리카 분말을 이용하였다. 박스재는 실시예 1.1과 마찬가지의 것을 사용하였다. 박스재에 응집 실리카 분말을 충전하고, 압력 0.1 torr에서 봉지하여, 진공 단열재로 하였다. 진공 단열재의 두께는 1.5㎜이다. 진공 단열재를 도 1과 같이 노트북형 컴퓨터에 장전하여, 바닥면의 온도를 측정한 바, 블랭크보다도 4℃ 저하하고 있어, 단열 효과를 확인하였다. 또한, 가동성을 갖기 때문에, 실시예 1.1보다도 장전이 용이하였다.

(실시예 1.3)

진공 단열재의 심재로는, 실리카·알루미나로 이루어지는 무기 섬유를 이용하였다. 박스재는 실시예 1.1과 마찬가지의 것을 사용하였다. 박스재에 무기 섬유를 충전하고, 압력 0.1 torr에서 봉지하여, 진공 단열재로 하였다. 진공 단열재의 두께는 1.5㎜이다. 진공 단열재를 도 1과 같이 노트북형 컴퓨터에 장전하여, 바닥면의 온도를 측정한 바, 블랭크보다도 5℃ 저하하고 있어, 단열 효과를 확인하였다. 또한, 섬유 재료이기 때문에 가루 생성이 없고, 실시예 1.2보다 취급성이 좋았다. 또한, 가동성을 갖기 때문에, 실시예 1.1보다도 장전이 용이하였다.

(실시예 1.4)

진공 단열재의 심재로는, 응집 실리카 분말과, 실리카·알루미나로 이루어지는 무기 섬유를 미리 혼합, 성형한 것을 이용하였다. 박스재는 실시예 1.1과 마찬가지의 것을 사용하였다. 박스재에 심재를 충전하고, 압력 0.1 torr에서 봉지하여, 진공 단열재로 하였다. 진공 단열재의 두께는 1.5㎜이다. 진공 단열재를 도 1과 같이 노트북형 컴퓨터에 장전하여, 바닥면의 온도를 측정한 바, 블랭크보다도 5.5℃ 저하하고 있어, 단열 효과를 확인하였다. 또한, 분말과 섬유를 혼합하고 있기 때문에, 공간 직경이, 실시예 1.2 및 실시예 1.3보다 작게 되어, 단열 성능은 향상하였다. 또한, 가루 생성이 없고, 실시예 1.2보다 취급성이 좋았다. 또한, 가동성을 갖기 때문에, 실시예 1.1보다도 장전이 용이하였다.

(실시예 1.5)

건조 겔로 이루어지는 미세 다공체에는, 두께 2㎜의 실리카 에어로 겔의 모노리스체를 이용하였다. 이 실리카 에어로 겔을 도 6과 같이 노트북형 컴퓨터에 장전하여, 바닥면의 온도를 측정한 바, 블랭크보다도 4℃ 저하하고 있어, 단열 효과를 확인하였다. 또한, 실리카 에어로 겔은, 진공 배기하지 않고, 단열 효과가 얻어지기 때문에, 진공 단열재와 비교하여, 제조 부하가 작았다.

(비교예 1.1)

단열재를 장전하지 않고 있는, 노트북형 컴퓨터의 바닥면의 온도는 50℃이었다.

(비교예 1.2)

두께 1.5㎜의 발포 우레탄 포움을 단열재로서 이용하여, 실시예 1.5와 마찬가지로 노트북형 컴퓨터에 장전했을 때의 바닥면의 온도는, 블랭크보다도 1℃ 저하하고 있었지만, 단열 효과는 작았다.

(실시 형태 10)

도 10은 실시 형태 10에 따른 진공 단열재(201)의 단면도이며, 금속박층과 열 가소성 폴리머층을 갖는 피복재(202)에, 흄 실리카(203)와, 분말 형상 카본 재료(204)가 균일 분산되어, 충전되어 있는 것이다.

진공 단열재에서는, 감압 하에서 심재가 피복재에 봉입된다. 또한 합성 제올라이트(zeolite), 활성탄, 활성 알루미나, 실리카겔, 도소나이트, 하이드로 탈사이트 등의 물리 흡착제, 및 알칼리 금속이나 알칼리토류 금속의 산화물 및 수산화물 등의 화학 흡착제 등의 수분 흡착제나 가스 흡착제를 사용하더라도 좋다. 또한, 심재를 부직포에 봉입한 후, 또한 그것을 피복재에 봉입하더라도 좋다. 또한, 진공 봉지 전에, 심재를 건조시키더라도 좋다.

흄 실리카로서는, 아크법에 의해 제조된 규산, 열 분해에 의해 제조된 규산 등의 건식에 의해 제조된 각종 입경을 갖는 산화 규소 화합물이 사용 가능하다. 또한, 각종 입경 흄 실리카의 혼합물도 이용 가능하다. 예컨대, 입경을 규정한 양산품 A와 양산품 B의 생산 전환시에 생성하는 입경이 A로부터 B의 사이에서 제어되어 있지 않은 정규 로트 외품이더라도 이용하는 것이 가능하고, 그 경우에는 보다 저 비용으로 진공 단열재를 제조하는 것이 가능하다. 단열 성능을 가장 중시하는 것이면, 평균 1차 입자 직경이 50㎚ 이하의 것을, 또한 고 성능을 요구하는 경우에는 10㎚ 이하의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

분말 형상 카본 재료로서는, 카본 블랙, 흑연화 탄소 분말, 활성탄, 아세틸렌 블랙 등, 분말 형상의 카본 재료이면 사용 가능하다. 범용성이 있고 염가이므로, 카본 블랙의 사용이 간편하다. 그러나, 카본 블랙을 이용할 때에는 경시적인 가스 발생을 제어하여 장기간에 걸쳐 우수한 단열 성능을 유지하기 위해서, 비표면적 100m²/g 미만의 것이 바람직하다. 또한, 마찬가지의 이유에 의해, 흑연화 탄소 분말의 이용도 바람직하다.

피복재로서는, 심재와 외기를 차단하는 것이 가능한 것을 이용할 수 있다. 예컨대, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 철 등의 금속박판이나, 금속박판과 플라스틱막과의 적층재 등이다. 적층재는, 표면 보호층, 가스 배리어층, 및 열 용착층에 의해서 구성되는 것이 바람직하다. 표면 보호층으로서는, 폴리에틸렌텔레프탈레이트막, 폴리프로필렌막의 연신 가공품 등을 이용할 수 있다. 또한, 외측에 나일론막 등을 마련하면 가동성이 향상하여, 내절곡성 등이 향상한다. 가스 배리어층으로서는, 알루미늄 등의 금속박막이나 금속 증착막이 이용 가능하지만, 보다 열 리크를 억제하여, 우수한 단열 효과를 발휘하기 위해서는 금속 증착막이 바람직하다. 폴리에틸렌텔레프탈레이트막, 에틸렌·비닐 알콜 공중합체 수지막, 폴리에틸렌나프탈레이트막 등에 금속을 증착한 것이 바람직하다. 또한, 열 용착층으로서는, 저 밀도 폴리에틸렌막, 고 밀도 폴리에틸렌막, 폴리프로필렌막, 폴리아크릴로니트릴막, 무연신 폴리에틸렌텔레프탈레이트막 등이 사용 가능하다.

(실시 형태 11)

도 11은 실시 형태 11에 따른 진공 단열재(201)의 단면도이며, 금속박층과 열 가소성 폴리머층을 갖는 피복재(202)에, 평균 1차 입자 직경 50㎚ 이하인 흄 실리카(205)와 분말 형상 카본 재료(204)가 균일 분산되어, 충전되어 있는 것이다.

(실시 형태 12)

도 12는 실시 형태 12에 따른 진공 단열재(201)의 단면도이며, 금속 증착막층과 열 가소성 폴리머층을 갖는 피복재(202)에, 평균 1차 입자 직경 50㎚ 이하인 흄 실리카(205)와, 비표면적 100m²/g 미만의 카본 블랙(206)이 균일 분산되어, 충전되어 있는 것이다.

(실시 형태 13)

도 13은 실시 형태 13에 따른 진공 단열재(201)의 단면도이며, 금속 증착막층과 열 가소성 폴리머층을 갖는 피복재(202)에, 평균 1차 입자 직경 50㎚ 이하인 흄 실리카(205)와, 흑연화 탄소 분말(207)이 균일 분산되어, 충전되어 있는 것이다.

(실시 형태 14)

도 14는 실시 형태 14에 따른 진공 단열재(201)의 단면도이며, 금속 증착막층과 열 가소성 폴리머층을 갖는 피복재(202)에, 미리 부직포(208)에 의해 피복된 평균 1차 입자 직경 50㎚ 이하인 흄 실리카(205)와, 비표면적 100m²/g 미만의 카본 블랙(206)이 균일 분산되어, 충전되어 있는 것이다.

(실시 형태 15)

도 15는 실시 형태 15에 따른 노트북형 컴퓨터(216)의 단면도이며, 장치 내부의 메인보드(217)상의 발열부(218)와 장치 케이스(219) 바닥부 사이를 차단하는, 실시 형태 14에 있어서의 진공 단열재(201)와, 방열판(220)을 구비한다. 단열재(201)에서는, 단열 성능이 우수한 흄 실리카를 모재로 하고, 또한 모체에 분말 형상 카본이 균일하게 분산되는 것에 의해, 흄 실리카만을 심재로서 이용한 경우보다도 한층 더 우수한 단열 성능을 갖는다. 또한, 금속 증착막층을 갖는 피복재의 사용에 의해 열 리크가 억제되어 있기 때문에, 바닥면으로의 열 전달을 효과적으로 차단한다. 따라서 장치 표면의 온도 상승을 억제하여 이용자에게 열이 전해지지 않는다. 또한, 적절한 분말 형상 카본 재료에 의해, 내압 증가에 의한 단열 성능의 열화나 경시 열화가 없다.

노트북형 컴퓨터는, 동작 온도대인 상온으로부터 80℃ 부근까지의 범위에서 단열을 필요로 하는 기기의 대표로서 기재한 것이며, 특히 이것에 한한 것이 아니다. 예컨대, 액정 패널을 갖는 카 네비게이션 시스템의 액정 부분과 CPU에 의한 발열 부분의 단열에도 본 실시 형태를 적용할 수 있다.

(실시 형태 16)

도 16은 실시 형태 16에 따른 진공 단열재의 제조 방법에 있어서의, 교반 날개(232)을 갖는 혼합 용기(233)를 나타낸다. 분체를 균일하게 분산되기 위한 교반 날개가 원료 중에 존재하는 흄 실리카의 2차, 혹은, 3차 응집체를 해쇄한다. 그 결과, 흄 실리카와 분말 형상 카본 재료는, 균일하게 분산 가능해지기 때문에, 부분적인 분산도의 저하에 의한 단열 성능의 악화를 억제할 수 있다.

(실시 형태 17)

도 17은 실시 형태 17에 따른 진공 단열재의 제조 방법에 있어서의, 교반 날개(232)를 갖는 혼합 용기(233)를 나타낸다. 용기(233)에서는 날개(232)이 회전하고, 또한 혼합 용기가 스스로 회전, 또는 바닥부의 로터(rotor)(234)가 회전한다. 이것에 의해 분체를 회전 혼합한다. 원료 중에 존재하는 흄 실리카의 2차, 혹은, 3차 응집체를 해쇄하는 데 요하는 시간이 실시 형태 16에 따른 혼합 용기보다 단축되어, 보다 효율이 좋은 균일 분산이 가능해진다.

진공 단열재의 제조 방법에 있어서의 교반 날개를 갖는 혼합 용기로서는, 원료 중에 존재하는 흄 실리카의 2차, 혹은, 3차 응집체를 해쇄할 수 있는 교반 날개를 갖고 있는 것을 사용할 수 있다. 혼합 용기는, 원통 형상·구·입방체이더라도, 특히 형상에 상관하지 않는다.

이하에 이들 상기 실시 형태에 따른 실시예를 나타낸다. 본 발명은 이들만으로 한정되는 것이 아니다.

(실시예 2.1)

각종 평균 1차 입자 직경의 흄 실리카 89wt%, 분말 형상 카본 재료로서 비표면적 50m²/g의 카본 블랙 10wt%, 기타 1%를, 교반 날개를 갖는 혼합 용기내에서 균일 혼합시킨 것을 심재로서 이용한다. 심재를, 폴리에스테르제 부직포로 이루어지는 박스에 충전하고, 또한, 표면 보호층이 폴리에틸렌텔레프탈레이트막, 가스 배리어층이 에틸렌·비닐 알콜 공중합체 수지막에 알루미늄 증착을 실시한 것, 열 용착층이 무연신 폴리프로필렌의 적층 박스의 피복재에 충전하여, 압력 133Pa에서 열 용착 장치에서 봉지하여, 진공 단열재를 얻는다.

각각의 진공 단열재의 열 전도율을 측정한 결과를 표 1에 나타낸다.

표 1로부터 명백한 바와 같이, 각종 평균 1차 입자 직경의 흄 실리카에 대해, 카본 블랙을 첨가하는 것에 의해, 무첨가의 흄 실리카와 비교하면 열 전도율이 30%로부터 47%까지 개선되어 있다. 또한, 흄 실리카의 평균 1차 입자 직경이 50㎚ 이하의 경우에는, 이 개선 효과는 40% 이상으로 되어, 특히 효과적이다.

(실시예 2.2)

평균 1차 입자 직경이 7㎚의 흄 실리카 89wt%, 분말 형상 카본 재료로서 각종 비표면적의 카본 블랙 10wt%, 기타 1%를, 교반 날개를 갖는 혼합 용기 내에서 균일 혼합시킨 것을 심재로서 이용한다. 심재를, 폴리에스테르제 부직포로 이루어지는 박스에 충전하고, 또한, 표면 보호층이 폴리에틸렌텔레프탈레이트막, 가스 배리어층이 에틸렌·비닐 알콜 공중합체 수지막에 알루이늄 증착을 실시한 것, 열 용착층이 무연신 폴리프로필렌의 적층 박스의 피복재에 충전하고, 압력 133Pa에서 열 용착 장치에서 봉지하여, 진공 단열재를 얻는다.

각각의 진공 단열재의 열 전도율을 측정한 결과를 표 2에 나타낸다.

표 2로부터 명백한 바와 같이, 각종 비표면적의 카본 블랙을 흄 실리카에 10wt% 첨가하는 것에 의해, 무첨가의 흄 실리카와 비교하면 열 전도율이 43%로부터 51%까지 개선되어 있다.

또한, 카본 블랙의 비표면적의 보다 큰 것이 열 전도율 개선 효과는 크다. 그러나, 비표면적이 100m²/g 이상의 카본 블랙을 첨가한 경우, 경시 10일 후의 열 전도율이 약간 낮다. 이것은, 카본 블랙으로부터 발생하는 기체에 의한 내압 증가에 의한다. 비표면적이 100m²/g 이상의 카본 블랙을 사용한 경우이더라도, 첨가량이 10% 이기 때문에, 열 전도율은 크게는 낮추어지지 않는다.

(실시예 2.3)

평균 1차 입자 직경이 7㎚의 흄 실리카 59wt%, 분말 형상 카본 재료로서 각종 비표면적의 카본 블랙 40wt%, 기타 1%를, 교반 날개를 갖는 혼합 용기 내에서 균일 혼합시킨 것을 심재로서 이용한다. 심재를, 폴리에스테르제 부직포로 이루어지는 박스에 충전하고, 또한, 표면 보호층이 폴리에틸렌텔레프탈레이트막, 가스 배리어층이 에틸렌·비닐 알콜 공중합체 수지막에 알루미늄 증착을 실시한 것, 열 용착층이 무연신 폴리프로필렌의 적층 박스의 피복재에 충전하고, 압력 133Pa에서 열 융착 장치에서 봉지하여, 진공 단열재를 얻는다.

각각의 진공 단열재의 열 전도율의 측정 결과를 표 3에 나타낸다.

표 3으로부터 명백한 바와 같이, 각종 비표면적의 카본 블랙을 흄 실리카에 40wt% 첨가하는 것에 의해, 무첨가의 흄 실리카와 비교하면 열 전도율이 37%로부터 43%까지 개선되어 있다.

그러나, 비표면적이 100m²/g 이상의 카본 블랙을 첨가한 경우, 경시 10일 후의 열 전도율이 낮다. 이것은, 카본 블랙의 첨가량이 40wt%이기 때문에, 카본 블랙으로부터 발생하는 기체에 의해 내압이 증가하여, 열 전도율에 10wt% 첨가의 경우보다 현저하게 열 전도율에 영향을 미치게 하고 있기 때문이다.

(실시예 2.4)

평균 1차 입자 직경이 7㎚의 흄 실리카 59wt%, 분말 형상 카본 재료로서 2종의 비표면적의 흑연화 탄소 분말 40wt%, 기타 1%를, 교반 날개를 갖는 혼합 용기 내에서 균일 혼합시킨 것을 심재로서 이용한다. 심재를, 폴리에스테르제 부직포로 이루어지는 박스에 충전하고, 또한, 표면 보호층이 폴리에틸렌텔레프탈레이트막, 가스 배리어층이 에틸렌·비닐 알콜 공중합체 수지막에 알루미늄 증착을 실시한 것, 열 용착층이 무연신 폴리프로필렌의 적층 박스의 피복재에 충전하고, 압력 133 Pa에서 열 용착 장치에서 봉지하여, 진공 단열재를 얻는다.

각각의 진공 단열재의 열 전도율을 측정한 결과를 표 4에 나타낸다.

표 4로부터 명백한 바와 같이, 2종의 비표면적의 흑연화 탄소 분말을 흄 실리카에 40wt% 첨가하는 것에 의해, 무첨가의 흄 실리카와 비교하면 열 전도율이 39%로부터 41%까지 개선되어 있다.

또한, 흑연화 탄소 분말의 비표면적의 보다 큰 쪽이 열 전도율 개선 효과는 크다.

또한, 흑연화 탄소 분말에서는, 경시 10일 후의 열 전도율에 변화가 없다. 이것은, 흑연화 탄소 분말로부터는 경시적으로 발생하는 기체에 의한 내압 변화가 없기 때문이다.

(실시예 2.5)

평균 1차 입자 직경이 7㎚의 흄 실리카 89wt%, 분말 형상 카본 재료로서 비표면적 50m²/g의 카본 블랙 10wt%, 기타 1%를, 교반 날개를 갖는 혼합 용기 내에서 균일 혼합시킨 것을 심재로서 이용한다. 심재를, 폴리에스테르제 부직포로 이루어지는 박스에 충전하고, 또한, 표면 보호층이 폴리에틸렌텔레프탈레이트막, 가스 배리어층이 알루미늄박, 열 용착층이 무연신 폴리프로필렌의 적층 박스의 피복재에 충전하고, 압력 133Pa에서 열 용착 장치에서 봉지하여, 진공 단열재를 얻는다.

이 진공 단열재의 열 리크를 예상한 실질 열 전도율의 열류계에 의한 측정 결과는 0.0033kcal/mh℃/mK이다.

(실시예 2.6)

심재인 흄 실리카, 분말 형상 카본 재료와, 그 혼합비, 혼합 방법은 실시예2.5와 마찬가지이다. 심재를, 폴리에스테르제 부직포로 이루어지는 박스에 충전하고, 또한, 표면 보호층이 폴리에틸렌텔레프탈레이트막, 가스 배리어층이 에틸렌·비닐 알콜 공중합체 수지막에 알루미늄 증착을 실시한 것, 열 용착층이 무연신 폴리프로필렌의 적층 박스의 피복재에 충전하고, 압력 133Pa에서 열 용착 장치에서 봉지하여, 진공 단열재를 얻는다.

이 진공 단열재의 열 리크를 예상한 실질 열 전도율의 열류계에서의 측정 결과는 0.0028kcal/mh℃이며, 실시예 2.5에 있어서의 가스 배리어층이 알루미늄박 사양의 것보다 열 전도율이 개선된다. 이것은, 피복재의 가스 배리어층이 에틸렌·비닐 알콜 공중합체 수지막에 알루미늄 증착을 실시한 것이기 때문에, 열 리크가 억제되었기 때문이다.

(실시예 2.7)

평균 1차 입자 직경이 7㎚의 흄 실리카 89wt%, 분말 형상 카본 재료로서 비표면적 50m²/g의 카본 블랙 10wt%, 기타 1%를, 교반 날개를 갖고, 또한 바닥부의 로터를 회전시키는 것에 의해, 혼합 용기 내에서 균일 혼합시킨 것을 심재로서 이용한다. 심재를 폴리에스테르제 부직포로 이루어지는 박스에 충전하고, 또한, 표면 보호층이 폴리에틸렌텔레프탈레이트막, 가스 배리어층이 에틸렌·비닐 알콜 공중합체 수지막에 알루미늄 증착을 실시한 것, 열 용착층이 무연신 폴리프로필렌의 적층 박스의 피복재에 충전하고, 압력 133Pa에서 열 용착 장치에서 봉지하여, 진공 단열재를 얻는다.

이 진공 단열재의 열 리크를 예상한 실질 열 전도율의 열류계에 의한 측정 결과는 0.0028kcal/mh℃이며, 실시예 2.6과 동등하다.

그러나 교반 날개를 갖고, 또한 바닥부의 로터를 회전시켜 심재를 혼합하기 때문에, 혼합 시간이 실시예 2.6과 비교하여 20% 단축된다.

(실시예 2.9)

실시예 2.1에 있어서의 흄 실리카 평균 1차 입자 직경이 7㎚의 진공 단열재를 도 15와 같이 장전된 노트북형 컴퓨터의 바닥면의 온도는, 진공 단열재를 적용하지 않고 있는 것보다도 5℃ 저하되어 있다. 또한 가속 시험에 의한 단열재의 열화 평가에서는 10년 경과 조건에서의 단열 성능의 열화는 확인할 수 없다.

(비교예 2.1)

진공 단열재의 심재로는, 평균 입경 8㎛의 퍼라이트 분말 90wt%와, 분말 형상 카본 재료로서 비표면적 50m²/g의 카본 블랙 10wt%를 교반 날개를 갖는 혼합 용기 내에서 균일 혼합시킨 것을 이용한다. 심재를, 폴리에스테르제 부직포로 이루어지는 박스에 충전하고, 또한, 표면 보호층이 폴리에틸렌텔레프탈레이트막, 가스 배리어층이 알루미늄박, 열 용착층이 무연신 폴리프로필렌의 적층 박스의 피복재에 충전하고, 압력 133Pa에서 열 용착 장치에서 봉지하여, 진공 단열재를 얻는다.

이 진공 단열재의 열 전도율은 0.0052kcal/mh℃이다.

퍼라이트 분말 단독의 진공 단열재의 열 전도율은 0.0065kcal/mh℃이다. 따라서, 카본 블랙을 퍼라이트 분말에 10wt% 첨가하는 것에 의해 20% 저하할 뿐이며, 본 실시 형태와 비교하여 단열 성능 개선 효과가 작다.

(비교예 2.2)

진공 단열재의 심재로는, 평균 입경 24㎛의 퍼라이트 분말 90wt%과, 분말 형상 카본 재료로서 비표면적 50m²/g의 카본 블랙 10wt%을 교반 날개를 갖는 혼합 용기 내에서 균일 혼합시킨 것을 이용한다. 심재를, 폴리에스테르제 부직포로 이루어지는 박스에 충전하고, 또한, 표면 보호층이 폴리에틸렌텔레프탈레이트막, 가스 배리어층이 알루미늄박, 열 용착층이 무연신 폴리프로필렌의 적층 박스의 피복재로 충전하고, 압력 133Pa에서 열 용착 장치에서 봉지하여, 진공 단열재를 얻는다.

이 진공 단열재의 열 전도율은 0.0050kcal/mh℃이다.

퍼라이트 분말 단독의 진공 단열재의 열 전도율은 0.0058kcal/mh℃이다. 카본 블랙을 퍼라이트 분말에 10wt% 첨가하는 것에 의해 15% 전도율이 저하할 뿐이며, 본 실시 형태와 비교하여 단열 성능 개선 효과가 작다.

(비교예 2.3)

진공 단열재의 심재로는, 평균 1차 입자 직경 20㎚의 습식 실리카 90wt%와, 분말 형상 카본 재료로서 비표면적 50m²/g의 카본 블랙 10wt%을 교반 날개를 갖는 혼합 용기 내에서 균일 혼합시킨 것을 이용한다. 심재를, 폴리에스테르제 부직포로 이루어지는 박스에 충전하고, 또한, 표면 보호층이 폴리에틸렌텔레프탈레이트막, 가스 배리어층이 알루미늄박, 열 용착층이 무연신 폴리프로필렌의 적층 박스의 피복재에 충전하고, 압력 133Pa에서 열 용착 장치에서 봉지하여, 진공 단열재를 얻는다.

이 진공 단열재의 열 전도율은 0.0049kcal/mh℃이다.

퍼라이트 분말 단독의 진공 단열재는 0.0062kcal/mh℃이다. 카본 블랙을 습식 실리카에 10wt% 첨가하는 것에 의해 20% 전도율이 저하할 뿐이며, 본 실시 형태와 비교하여 단열 성능 개선 효과가 작다.

(비교예 2.4)

평균 1차 입자 직경이 7㎚의 흄 실리카 90wt%, 분말 형상 카본 재료로서 비표면적 50m²/g의 카본 블랙 9wt%, 기타 1%를, 교반 날개가 없는, 바닥부에 로터만으로 혼합 교반시킨 것을 심재로서 이용한다. 재료가 균일 혼합되어 있지 않기 때문에 심재에는 흄 실리카의 덩어리가 발생한다. 심재를, 폴리에스테르제 부직포로 이루어지는 박스에 충전하고, 또한, 표면 보호층이 폴리에틸렌텔레프탈레이트막, 가스 배리어층이 에틸렌·비닐 알콜 공중합체 수지막에 알루미늄 증착을 실시한 것, 열 용착층이 무연신 폴리프로필렌의 적층 박스의 피복재에 충전하고, 압력 133Pa에서 열 용착 장치에서 봉지하여, 진공 단열재를 얻는다.

이 진공 단열재의 열 전도율은 0.0048kcal/mh℃이다. 흄 실리카의 2차 응집체가 해쇄되지 않고 카본 블랙과 균일하게 혼합되지 않기 때문에, 단열 성능 개선 효과가 현저히 저하한다.

(비교예 2.6)

비교예 2.3의 진공 단열재를 도 15와 같이 장전된 노트북형 컴퓨터의 바닥면의 온도는, 진공 단열재를 적용하지 않는 것보다도 2℃ 저하할 뿐이며, 실시예 2.8보다 단열 효과는 낮다.

(실시 형태 18)

도 18은 실시 형태 18에 있어서의 진공 단열재의 단면도이다.

진공 단열재(301)는 분말(303)과 섬유 재료(304)를 혼합한 성형체(302)와, 성형체(302)를 피복하는 외피재(305)를 구비하여, 내부는 감압되어 밀봉된다.

성형체(302)는, 평균 1차 입자 직경 7㎚의 건식 실리카 90wt%와, 평균 섬유 직경 7㎛의 글래스 울 10wt%을 커터 밀(cutter mill)에서 균일 혼합하여, 성형형(成形型)에 넣고, 프레스압 1.2N/㎜²에서 가압하여 성형된다. 성형체(302)의 성형 밀도는 대기압 하에서 190kg/m³이며, 대기압 하에서의 열 전도율은, 0.026 W/mK이었다. 또한, 성형체(302)가 굽힘 강도는 0.21N/㎜²이다.

성형체(302)는 110℃에서 1 시간 건조되어, 외피재(305) 중에 삽입되고, 외피재(305) 내부를 20Pa까지 감압하여 봉지한다.

외피재(305)는, 폴리에틸렌텔레프탈레이트(두께 12㎛)의 표면 보호층, 에틸렌 비닐 알콜 공중합체 수지 조성물(두께 15㎛)의 내측에 알루미늄 증착을 실시한 막층, 고 밀도 폴리에틸렌(두께 50㎛)의 열 밀봉층을 구비한다.

외피재(305)는 4방 밀봉되어, 주변부에는 핀(fin)부(306)가 발생한다.

진공 단열재(301)의 열 전도율은 평균 온도 24℃에서 0.0062W/mK이다.

외피재 삽입 전의 성형체의 두께 D301와 진공 단열재 제작 후의 두께 D302에서의 두께 변화율 ΔT는

ΔT=(D302-D301)×100/D301=2%이다.

이들의 결과를 표 5에 나타낸다.

(실시 형태 19)

도 18은 실시 형태 19에 있어서의 진공 단열재의 단면도이다.

진공 단열재(301A)는 성형체(302A)를 구비한다. 평균 1차 입자 직경 7㎚의 건식 실리카 85.5wt%와, 평균 입자 직경 42㎚의 카본 블랙 4.5wt%을 혼합한 분말(303A), 및 섬유 재료(304)로서 평균 섬유 직경 7㎛의 글래스 울 10wt%을 혼합하여 성형체(302A)가 성형된다.

분말(303A)을 커터 밀에서 혼합한 후, 또한 섬유 재료(304)를 부가하여 혼합하고, 성형형에 넣어, 프레스압 1.2N/㎜²에서 가압하여 성형체(302A)를 성형한다. 성형체(302A)의 성형 밀도는 대기압 하에서 190kg/m³이며, 대기압 하에서의 열 전도율은 0.022W/mK이다. 이것은 정지 전기보다 우수한 열 전도율이며, 이 성형체를 진공 단열재에 이용하지 않고, 상압 하에서 그대로 이용하더라도 단열 효과가 있다.

또한, 성형체(302A)의 굽힘 강도는 0.21N/㎜²이다.

성형체(302A)를 110℃에서 1 시간 건조하여, 외피재(305) 중에 삽입하고, 내부를 20Pa까지 감압하여 봉지한다. 외피재(305)는, 실시 형태 18과 동일하다.

진공 단열재(301A)의 열 전도율은 평균 온도 24℃에서 0.005W/mK이다.

외피재 삽입 전의 성형체의 두께 D301과 진공 단열재 제작 후의 두께 D302와의 두께 변화율 ΔT는

ΔT=(D302-D301)×100/D301=2%이다.

이 평가 결과를 표 5에 나타낸다.

실시 형태 18에 기재된 진공 단열재(301)와 비교하여, 카본 블랙을 첨가한 것에 의해, 열 전도율이 대폭 저감된다.

(실시 형태 20)

도 18은 실시 형태 20에 있어서의 진공 단열재의 단면도이다.

진공 단열재(301B)는 성형체(302B)를 구비한다. 평균 1차 입자 직경 7㎚의 건식 실리카 85.5wt%와, 평균 입자 직경 60㎚의 산화 티탄 4.5wt%을 혼합한 분말(303B), 및 섬유 재료(304)로서 평균 섬유 직경 7㎛의 글래스 울 10wt%을 혼합하여 성형체(302B)는 형성된다.

분말(303B)을 커터 밀에서 혼합한 후, 또한 섬유 재료(304)를 부가하여 혼합하고, 성형형에 넣어, 프레스압 1.2N/㎜²에서 가압하여 성형체(302B)를 성형한다. 성형체(302B)의 성형 밀도는 대기압 하에서 180kg/m³이며, 대기압 하에서의 열 전도율은 0.025W/mK이다.

또한, 성형체(302B)의 굽힘 강도는 0.2N/㎜²이다.

성형체(302B)를 110℃에서 1 시간 건조하여, 외피재(305) 중에 삽입하고, 내부를 20Pa까지 감압하여 봉지한다. 외피재(305)는 실시 형태 18과 동일하다.

진공 단열재(301B)의 열 전도율은 평균 온도 24℃에서 0.0062W/mK이다.

외피재 삽입 전의 성형체의 두께 D301과 진공 단열재 제작 후의 두께 D302의 두께 변화율 ΔT는

ΔT=(D302-D301)×100/D301= 2%이다.

이 평가 결과를 표 5에 나타낸다.

실시 형태 18에 기재된 진공 단열재(301)와 비교하여, 고형화 강도에 차이는 없지만, 산화 티탄 첨가에 의해 열 전도율 저감 효과는 거의 없다.

(실시 형태 21)

도 18은 실시 형태 21에 있어서의 진공 단열재의 단면도이다.

진공 단열재(301C)는 성형체(302C)를 구비한다. 분말(303)로서 평균 1차 입자 직경 7㎚의 건식 실리카 90wt%, 섬유 재료(304A)로서 평균 섬유 직경 0.8㎛의 글래스 울 10wt%을 혼합하여 성형체(302C)는 성형된다.

성형체(302C)는, 실시 형태 18과 동일한 방법으로 제작한다. 성형체(302C)의 성형 밀도는 대기압 하에서 180kg/m³, 대기압 하에서의 열 전도율은 0.025W/mK, 굽힘 강도는 0.24N/㎜²이다.

진공 단열재(301C)는 성형체(302C)를 이용하여 실시 형태 18과 동일한 방법으로 제작한다. 외피재(305)도 실시 형태 18과 동일하다.

진공 단열재(301C)의 열 전도율은, 평균 온도 24℃에서 0.0057W/mK이다. 또한 두께 변화율은 1%이다.

이 평가 결과를 표 5에 나타낸다.

실시 형태 18애 기재된 진공 단열재(301)와 비교하여, 섬유 재료의 섬유 직경을 미세하게 한 것에 의해 열 전도율, 굽힘 강도, 두께 변화율과 함께 향상한다.

(실시 형태 22)

도 18은 실시 형태 22에 있어서의 진공 단열재의 단면도이다.

진공 단열재(301D)는 성형체(302D)를 구비한다. 평균 1차 입자 직경 7㎚의 건식 실리카 85.5wt%와, 평균 입자 직경 42㎚의 카본 블랙 4.5wt%을 혼합한 분말(303A), 및 평균 섬유 직경 0.8㎛의 글래스 울(304A) 10wt%를 혼합하여 성형체(302D)는 성형된다.

성형체(302D)는, 실시 형태 19와 동일한 방법으로 제작한다. 성형체(302D)의 성형 밀도는 대기압 하에서 180kg/m³, 대기압 하에서의 열 전도율은 0.02W/mK, 굽힘 강도는 0.25N/㎜²이다.

진공 단열재(301D)는, 성형체(302D)를 이용하여 실시 형태 19와 동일한 방법으로 제작한다. 외피재(305)도 실시 형태 19와 동일하다.

진공 단열재(301D)의 열 전도율은 평균 온도 24℃에서 0.0044W/mK, 두께 변화율은 1%이다.

이 평가 결과를 표 5에 나타낸다.

실시 형태 18에 기재된 진공 단열재(301)와 비교하여, 카본 블랙을 첨가하고 또한 섬유 재료의 섬유 직경을 미세하게 한 것에 의해, 열 전도율, 굽힘 강도, 두께 변화율과 함께 대폭 향상하였다.

(실시 형태 23)

도 18은 실시 형태 23에 있어서의 진공 단열재의 단면도이다.

진공 단열재(301E)는 성형체(302E)를 구비한다. 평균 1차 입자 직경 7㎚의 건식 실리카 85.5wt%와, 평균 입자 직경 42㎚의 카본 블랙 4.5wt%을 혼합한 분말(303A), 및 섬유 재료(304A)로서 평균 섬유 직경 0.8㎛의 글래스 울 10wt%을 혼합하여 성형체(302E)는 성형된다.

성형체(302E)는, 프레스압을 0.4N/㎜²로 한 것 이외에는 실시 형태 19와 동일한 방법으로 제작한다. 성형체(302E)의 성형 밀도는 대기압 하에서 140kg/m³, 대기압 하에서의 열 전도율은 0.02W/mK, 굽힘 강도는 0.14N/㎜²이다.

진공 단열재(301E)는, 성형체(302E)를 이용하여 실시 형태 19와 동일한 방법으로 제작된다. 외피재(305)도 실시 형태 19와 동일한 사양의 것을 사용하였다.

진공 단열재(301E)의 열 전도율은 평균 온도 24℃에서 0.0042W/mK, 두께 변화율은 3%이다.

이 평가 결과를 표 5에 나타낸다.

실시 형태 22에 기재된 진공 단열재(301D)와 비교하여, 프레스압을 저하시키는 것에 의해, 열 전도율은 개선되지만 굽힘 강도는 저하한다.

(실시 형태 24)

도 19는 실시 형태 24에 있어서의 진공 단열재의 단면도이다.

진공 단열재(301F)는 성형체(302F)를 구비한다. 평균 1차 입자 직경 56㎚의 건식 실리카 85.5wt%와 평균 입자 직경 42㎚의 카본 블랙 9.5wt%을 혼합한 분말(303C), 및 평균 섬유 직경 7㎛의 글래스 울로 이루어지는 섬유 재료(304)를 5wt%을 혼합하여 성형체(302F)는 성형된다.

건식 실리카와 카본 블랙과 글래스 울을 커터 밀에서 동시에 혼합하고, 성형형에 넣어, 프레스압 1.2N/㎜²에서 가압하여 성형체(302F)는 성형된다.

성형체(302F)의 성형 밀도는 대기압 하에서 180kg/m³, 대기압 하에서의 열 전도율은 0.021W/mK, 굽힘 강도는 0.21N/㎜²이다.

성형체(302F)는 110℃에서 1 시간 건조되어, 흡착제(307)와 함께 외피재(305A) 중에 삽입되어, 외피재(305A)의 내부를 20Pa까지 감압하여 봉지한다.

외피재(305A)의 한 면은, 최외층에 나일론막(두께 15㎛), 표면 보호층으로서 폴리에틸렌텔레프탈레이트(두께 12㎛), 중간부에는 알루미늄박(두께 6㎛), 열 밀봉층이 고 밀도 폴리에틸렌(두께 50㎛)으로 이루어지는 적층막이다. 또 한쪽의 면은, 최외층에 나일론막(두께 15㎛), 표면 보호층이 폴리에틸렌텔레프탈레이트(두께 12㎛), 중간부가 에틸렌 비닐 알콜 공중합체 수지 조성물(두께 15㎛)의 내측에 알루미늄 증착을 실시한 막층, 열 밀봉층이 고 밀도 폴리에틸렌(두께 50㎛)으로 이루어지는 적층막이다.

흡착제(307)는 입자 형상 산화 칼슘으로 이루어지는 수분 흡착제를 투습성이 있는 박스에 넣은 것이다.

이상과 같은 진공 단열재(301F)의 열 전도율은, 평균 온도 24℃에서 0.0049 W/mK, 두께 변화율은 1%이다.

이 평가 결과를 표 5에 나타낸다.

실시 형태 19에 기재된 진공 단열재(301A)와 비교하여, 입지 직경 증대에 의해 분말의 열 전도율은 악화하지만, 섬유 재료의 첨가량 감소에 의해 진공 단열재(301A)와 동등한 열 전도율을 갖는다.

흡착제(307)를 첨가하는 것에 의해 경시적인 신뢰성이 향상한다.

(실시 형태 25)

도 18은 실시 형태 25에 있어서의 진공 단열재의 단면도이다.

진공 단열재(301G)는 성형체(302G)를 구비한다. 평균 1차 입자 직경 7㎚의 건식 실리카 64wt%와, 평균 입자 직경 30㎚의 카본 블랙 16wt%을 혼합한 분말(303D), 및 평균 섬유 직경 1.1㎛의 실리카 알루미나 섬유 10wt%와 평균 섬유 직경 8㎛의 글래스 울 10wt%을 혼합한 섬유 재료(304B)를 혼합하여 성형체(302G)는 성형된다.

성형체(302G)는, 프레스압을 1.5N/㎜²로 한 것 이외에는 실시 형태 19와 동일한 방법으로 제작된다. 성형체(302G)의 성형 밀도는 대기압 하에서 200kg/m³, 대기압 하에서의 열 전도율은 0.022W/mK, 굽힘 강도는 0.23N/㎜²이다.

성형체(302G)는 110℃에서 1 시간 건조되어, 외피재(305B) 중에 삽입되고, 외피재(305B)는 내부를 20Pa까지 감압되어 봉지된다.

외피재(305B)의 한 면은 최외층에 나일론(두께 12㎛), 중간부가 폴리에틸렌텔레프탈레이트(두께 12㎛)의 내측에 알루미늄 증착을 실시한 막층, 및 그 내측에 에틸렌 비닐 알콜 공중합체 수지막(두께 12㎛)의 외측에 알루미늄 증착을 실시한 막층, 열 밀봉층이 폴리프로필렌(두께 50㎛)으로 이루어진다. 또 다른 면은 최외층에 나일론(두께 12㎛), 표면 보호층이 폴리에틸렌텔레프탈레이트(두께 12㎛), 중간부가 알루미늄박(두께 6㎛), 열 밀봉층이 폴리프로필렌(두께 50㎛)으로 이루어진다.

진공 단열재(301G)의 열 전도율은 평균 온도 24)℃에서 0.0050W/mK, 두께 변화율은 1%이다.

이 평가 결과를 표 5에 나타낸다.

실시 형태 19에 따른 진공 단열재(301A)와 비교하여, 섬유 직경 미세화에 의한 열 전도율 저감 및 섬유 직경 증대에 의한 비용 삭감의 밸런스를 고려하여 섬유가 혼합된다. 프레스압을 증대하는 것에 의해, 열 전도율은 동등하지만, 굽힘 강도, 두께 변화율과 함께 우수한 진공 단열재가 얻어진다.

(실시 형태 26)

도 20은 실시 형태 26에 있어서의 노트북형 컴퓨터의 단면도이다.

노트북형 컴퓨터(308)는, 장치 내부의 메인보드(309)상의 발열부(310)와 장치 케이스(311) 바닥부 사이를 차단하는, 진공 단열재(301D)와 방열판(312)을 구비한다.

진공 단열재(301D)의 재료, 제작 방법은 실시 형태 22와 마찬가지이다. 진공 단열재(301D) 중의 성형체의 사이즈는 60×60×1㎜이다. 진공 단열재(301D)의 주변에 발생하는 외피재(305)의 핀부(306)는 절곡되어, 절곡된 방향의 면에 방열판(12)이 마련된다.

노트북형 컴퓨터(308)의 바닥면의 온도는, 진공 단열재를 장착하지 않는 노트북형 컴퓨터보다도 5℃ 낮다. 또한, 가속 시험에 의해 10년 경과 조건에서의 단열 성능의 열화는 확인할 수 없다.

(비교예 3.1)

도 21은 비교예 3.1의 진공 단열재의 단면도이다.

진공 단열재(301a)는 분말(303a) 및 섬유 재료(304)를 혼합한 성형체(302a)를 구비한다. 성형체(302a)가 외피재(305) 중에 삽입되어, 외피재(305)는 내부가 감압되어 밀봉된다.

분말(303a)로서 평균 이차 입자 직경 150㎚의 건식 실리카 90wt%, 및 섬유 재료(304)로서 평균 섬유 직경 7㎛의 글래스 울 10wt%을 커터 밀에서 균일 혼합하고, 성형형에 넣어, 프레스압 1.2N/㎜²에서 가압하여 성형체(302a)가 성형된다.

성형체(302a)는 매우 무르고, 손에 취하면 일부 뭉개지며, 가루 생성도 심하다.

성형체(302a)의 성형 밀도는 대기압 하에서 250kg/m³, 대기압 하에서의 열 전도율은 0.032W/mK, 굽힘 강도는 0.03N/㎜²이다.

성형체(302a)는 110℃에서 1 시간 건조되어, 플라스틱판 위에 놓고 외피재(305) 중에 신중히 삽입된다. 플라스틱판이 취출되고 외피재(305)는 내부를 20Pa까지 감압되어 봉지된다. 외피재(305)는 실시 형태 18과 동일하다.

진공 단열재(301a)의 열 전도율은 평균 온도 24℃에서 0.0068W/mK, 두께 변화율은 7%이며, 표면이 거칠다.

따라서, 퍼스널 컴퓨터 등 박형의 진공 단열재를 필요로 하는 기기에는 적용할 수 없다.

진공 단열재(301a)의 평가 결과를 표 6에 나타낸다.

실시 형태 18에 기재된 진공 단열재와 비교하여, 입자 직경이 큰 분말을 이용하고 있기 때문에, 성형체가 얻어지기 어렵고, 굽힘 강도는 작다.

(비교예 3.2)

도 21은 비교예 3.2의 진공 단열재의 단면도이다.

진공 단열재(301b)는 성형체(302b)를 구비한다. 평균 1차 입자 직경 120㎚의 습식 실리카 85.5wt%와, 평균 입자 직경 42㎚의 카본 블랙 4.5wt%을 혼합한 분말(303b), 및 섬유 재료(304)로서 평균 섬유 직경 7㎛의 글래스 울 10wt%을 혼합하여 성형체(302b)는 성형된다.

분말(303b)을 커터 밀에서 혼합한 후, 또한 섬유 재료(304)를 부가하여 혼합하고, 성형형에 넣어, 프레스압 1.2N/㎜²에서 가압하여 성형체(302b)는 성형된다.

성형체(302b)는 매우 무르고, 손에 취하면 일부 뭉개지며, 가루 생성도 심하다.

성형체(302b)의 성형 밀도는 대기압 하에서 250kg/m³, 대기압 하에서의 열 전도율은 0.028W/mK, 굽힘 강도는 0.03N/㎜²이다.

성형체(302b)는 110℃에서 1 시간 건조되어, 플라스틱판의 위에 놓아 외피재(305) 중에 신중히 삽입된다. 외피재(305)는 플라스틱판이 취출되고 내부가 20 Pa까지 감압되어 봉지된다. 외피재(305)는 실시 형태 18과 동일하다.

진공 단열재(301b)의 열 전도율은 평균 온도 24℃에서 0.0053W/mK, 두께 변화율은 7%이며, 표면은 거칠다.

이 평가 결과를 표 6에 나타낸다.

실시 형태 19에 의한 진공 단열재(301A)와 비교하여, 입자 직경이 큰 분말을 이용하고 있기 때문에, 성형체가 얻어지기 어렵고, 굽힘 강도는 작다.

(비교예 3.3)

도 21은 비교예 3.3의 진공 단열재의 단면도이다.

진공 단열재(301c)는 성형체(302c)를 구비한다. 평균 1차 입자 직경 7㎚의 건식 실리카 45wt%와 평균 1차 입자 직경 130㎚의 습식 실리카 45wt%를 혼합한 분말(303c), 및 섬유 재료(304)로서 평균 섬유 직경 7㎛의 글래스 울 10wt%을 혼합하여 성형체(302c)는 성형된다.

분말(303c)을 커터 밀에서 혼합한 후, 또한 섬유 재료(304)를 부가하여 혼합하고, 성형형에 넣어, 프레스압 1N/㎜²에서 가압하여 성형체(302c)는 성형된다.

성형체(302c)는 매우 무르고, 손에 들면 일부 뭉개지며, 가루 생성은 심하다.

성형체(302c)의 성형 밀도는 대기압 하에서 230kg/m³, 대기압 하에서의 열 전도율은 0.028W/mK, 굽힘 강도는 0.05N/㎜²이다.

성형체(302c)는 110℃에서 1 시간 건조되어, 플라스틱판의 위에 놓여져 외피재(305)중에 신중히 삽입된다. 외피재(305)는 플라스틱판이 취출되어 내부가 20 Pa까지 감압되어 봉지된다. 외피재(305)는 실시 형태 18과 동일하다.

진공 단열재(301c)의 열 전도율은 평균 온도 24℃에서 0.0064W/mK, 두께 변화율은 6%이며, 표면은 거칠다.

이 평가 결과를 표 6에 나타낸다.

실시 형태 18에 기재된 진공 단열재(301)와 비교하여, 입자 직경이 큰 습식 실리카가 혼합되어 있기 때문에, 성형체는 얻어지기 어렵고, 굽힘 강도는 작다.

본 발명에 의하면, 내부의 발열부와 장치 케이스 사이의 열 전달을 차단할 수 있는 고성능인 단열재를 구비하여, 장치 표면의 온도 상승을 억제하는 얇은 노트북형 컴퓨터 등의 휴대 정보 기기를 제공한다. 또한 발열부와 확장 기기 장착 케이스 사이의 열 전달을 차단하는 고성능인 단열재를 구비하며, 외부 확장 기기의 오동작과 온도 상승을 억제하는 휴대 정보 기기를 제공한다.

참조 부호의 일람표

101 : 노트북형 컴퓨터 102 : 메인보드

103 : 발열부 104 : 장치 케이스

105 : 진공 단열재 106 : 방열판

107 : HDD 108 : 확장 기긱 장착 케이스

109 : 진공 단열재 110 : 박스재

111 : 무기 분말 112 : 무기 섬유

113 : 폴리우레탄 연통 포움

114 : 건조 겔로 이루어지는 미세 다공체

201 : 진공 단열재 202 : 피복재

203 : 흄 실리카 204 : 분말 형성 카본 재료

205 : 흄 실리카(평균 1차 입자 직경 50㎚)

206 : 카본 블랙(비표면적 100m²/g 분말)

207 : 흑연화 탄소 분말 208 : 부직포

216 : 노트북형 컴퓨터 217 : 메인보드

218 : 발열부 219 : 장치 케이스

220 : 방열판 232 : 조작 날개

233 : 혼합 용기 234 : 로터

301 : 진공 단열재 302 : 성형체

303 : 분말 304 : 섬유 재료

305 : 외피재 306 : 핀부

307 : 흡착제 308 : 노트북형 컴퓨터

309 : 메인보드 310 : 발열부

311 : 장치 케이스 312 : 방열판

Claims (19)

1. 바닥부를 갖는 케이스와,

   상기 케이스내에 배치되는 발열부와.

   상기 케이스의 상기 바닥부와 상기 발열부와의 사이에 배치되어, 두께가 2㎜ 이하의 가동성을 갖는 진공 단열재를 구비하고,

   상기 진공 단열재는,

   표면 보호층과 가스 배리어층과 열 용착층을 갖는 박스재와,

   상기 박스재에 수납된, 무기 분말과 무기 섬유 중 적어도 하나를 포함하는 심재를 포함하는

   휴대 정보 기기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 케이스 내에 배치되어, 상기 발열부에서 발생하는 열을 방열하는 방열판을 더 구비한 휴대 정보 기기.
3. 바닥부를 갖는 케이스와,

   상기 케이스 내에 배치되는 발열부와,

   상기 케이스 내에 배치되는 확장 기기 장착 케이스와,

   상기 케이스의 상기 바닥부와 상기 발열부와의 사이와, 상기 발열부와 상기 확장 기기 장착 케이스와의 사이에 배치되어, 두께가 2㎜ 이하의 가동성을 갖는 진공 단열재를 구비하며,

   상기 진공 단열재는,

   표면 보호층과 가스 배리어층과 열 용착층을 갖는 박스재와,

   상기 박스재에 수납된, 무기 분말과 무기 섬유 중 적어도 하나를 포함하는 심재를 포함하는

   휴대 정보 기기.
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