KR101081390B1 - 진공 유리 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 진공유리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 판유리 사이의 공간이 진공상태가 되도록 복수의 판유리를 겹쳐서 만든 진공유리 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 진공유리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 판유리를 저 융점 프릿(frit) 유리를 사용한 밀봉 접합시킴에 있어 수축 팽창이 자유로운 형상의 금속 박판을 삽입함으로써 복수의 판유리 양단의 온도차이에 의해 양단의 판유리가 서로 달리 수축과 팽창을 하더라도 stress가 발생치 않아, 진공 유리 양단에서의 온도 차이가 크더라도 양단 유리의 수축과 팽창 stress를 금속박판이 흡수함으로써 진공 유리의 휨(deflexion) 및 깨짐(crack) 현상이 발생하지 않도록 할 수 있고, 저 융점 유리의 밀봉접합을 고 진공 분위기에서 수행함으로 산화에 의해 기능이 쉽게 상실되는 소프트 로이유리(soft type low-E glass), 반사유리, 색 변환(electrochromatic) 유리, 또는 태양전지기판이 형성된 유리 중 어느 하나의 기능성 판유리를 적용하여도 기능이 상실되지 않는 진공유리 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 진공유리에 관한 것이다.

진공유리, 단열, 프릿실 부재, 소프트 로이유리(soft low-E glass)

Description

진공 유리 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 진공유리 {Vacuum glazing manufacturing method and Vacuum glazing using it}

본 발명은 판유리 사이의 공간이 진공상태가 되도록 복수의 판유리를 겹쳐서 만든 진공유리 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 진공유리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진공 분위기에서 복수의 판유리를 저 융점 frit 유리를 사용한 밀봉 접합시킴에 있어 수축 팽창이 자유로운 형상의 금속 박판을 삽입함으로써 복수의 판유리 양단의 온도차이에 의해 양단의 판유리가 서로 달리 수축과 팽창을 하더라도 stress가 발생치 않아, 진공 유리 양단에서의 온도 차이가 크더라도 양단 유리의 수축과 팽창 stress를 금속박판이 흡수함으로써 진공유리의 휨(deflexion) 및 깨짐(crack) 현상이 발생하지 않도록 할 수 있는 진공유리 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 진공유리에 관한 것이다.

요즘 신축하는 아파트, 주상복합, 사무용 빌딩 등 크고 작은 모든 건축물은 그 외관을 미려하게 함과 동시에 확 트인 전망을 확보하기 위해 건물 외벽 전체를 또는 대부분을 유리로 마감 처리하는 추세에 있다.

이처럼 유리는 건축물에 있어서 건물의 외형을 아름답고 다양하게 해 줄 수 있는 재료이나, 건축물에 있어서 유리는 몇 가지 치명적인 약점을 가지고 있다.

즉, 상기 유리는 단열율이 떨어짐으로 인하여 콘크리트 벽에 비해 에너지의 소모를 증가시키게 되고, 이로 인해 건축물에서 유리의 비중이 높을수록 태양을 가 릴 블라인드, 버티컬, 커튼과 같은 차양장치를 겸비해야 하기 때문에 부대비용이 증가한다는 단점을 갖는 것이다.

특히, 유리는 태양으로부터 뜨거운 직사광선을 그대로 받아들일 뿐만 아니라 실내의 열을 그대로 밖으로 유출시킴으로써 건물 내에서 에너지 손실의 주요 원인 중 하나로 작용하게 된다.

즉, 겨울철에는 유리로 인한 실내의 열이 밖으로 그대로 유출되기 때문에 난방비가 올라가고, 여름철에는 외부의 열이 유리를 통과하여 그대로 실내로 유입되기 때문에 냉방비가 상승하는 원인으로 작용하는 것이다.

다시 말해, 통상 유리를 이용한 (window)는 건물 내외부를 관통하는 중요한 매개체이나 이 는 벽체에 비해 열전도율이 10 배 이상 취약하다고 할 수 있다.

특히, 국내 건물 부분에서 이루어지는 국가 에너지 총 소비는 전체 에너지 소비의 약 30 %를 차지하고, 건물의 에너지 소모분의 약 40 %가 창을 통해 손실되는 바, 우리나라와 같이 에너지 수입이 98 %에 이르고 있는 현실을 살펴볼 때, 를 통한 건축물의 단열율을 높이는 것은 에너지 절약의 지름길이며, 나아가 국가 경제의 경쟁력을 근본적으로 강화하는 데 직결된다 할 수 있을 것이다.

이에 최근에는 단겹(혹은 단층)의 유리에서 복겹(혹은 복층)의 유리로 변경되는 추세에 있다.

복겹의 유리란 판유리와 판유리 사이에 인장력이 큰 필름을 넣고 압착시키거나 판유리와 판유리 사이에 건조한 공기층을 형성한 것을 이르며, 특히 후자의 경우 내부에 형성하는 건조한 공기층으로서 진공을 형성한 것을 진공유리라고 한다. 이러한 복층유리는 두 겹의 유리판 사이에 1cm 정도의 공간을 둔 이중 유리로 태양광 차단과 방음 및 단열 효과가 높아 고급 건축물의 창문 자재로 많이 쓰인다.

도 1은 종래 기술에 따른 진공 유리를 도시한 사시도(a) 및 단면도(b)이다.

도면에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 진공 유리(90)는 두 겹의 판유리(91, 92) 사이에 스페이서(spacer; support pillar, 94)가 배치된 공간을 진공으로 기밀하기 위해 그 둘레가 실링재(93)로 밀봉되고, 일면의 판유리에 형성된 배기튜브(95)를 통해 그 내측 공기를 배기하여 감압상태로 제조된다.

그러나, 이러한 진공유리(90)는 로이유리(low-E glass)를 적용하는 경우 하드(hard type) 로이유리는 단판으로 적용 가능하지만, 하드 로이유리에 비해 복사열 차폐도가 우수한 소프트(soft type) 로이유리를 적용하는 데는 어려움이 있었다. 이는 진공 유리를 만드는 과정에서 두 겹의 판유리(91, 92) 사이의 실링재(93)를 용융시키기 위해 대기 중에서 통상 450 ℃까지 판유리(91, 92)를 가열해야 하는데, 이때 소프트 로이유리의 Ag 금속 코팅막이 산화되어 변색되고 복사열 차폐 기능을 상실하기 때문이다.

또한, 색변환(electrochromatic) 유리 또는 태양전지 기판이 형성된 유리를 적용하는 데 있어서도 상기 소프트 로이 유리와 마찬가지로 그에 따른 금속 코팅막이 산화되는 문제점이 있었다.

이를 회피하기 위해 상기 진공 유리(90)의 실링재(93)로서 저 융점의 인듐(indium) 또는 인듐 합금을 사용하여 약 200 ℃에서 두 겹의 판유리를 밀봉하기도 하였으나, 이 경우의 진공 유리(90)는 상기 인듐 또는 인듐 합금으로 인해 가격이 상승함은 물론, 저온 접합으로 인해 상기 배기튜브(95)를 통해 충분히 배기되지 않고 남아 있던 가스가 서서히 탈 가스화되면서 내부 진공이 약해질 수 있으며, 이로 인해 수 년 만에 단열 기능을 상실하기도 하는 문제점이 있었다.

또한, 상기 진공 유리(90)는 내부 진공을 위해 별도의 배기 과정을 거쳐야 하므로 제조 과정이 까다롭고, 배기를 위해 형성된 배기튜브(95)가 돌출되어 있으므로 대량 적재에도 어려움이 있었다.

이러한 단점을 극복하기 위하여 본원 발명의 출원인은 KR 10-2007-0101888 에서 진공 분위기에서 판유리와 판유리의 밀봉 접합 및 그 내측 공기를 배출시키는 공정이 동시에 이루어지도록 하여 별도의 배기 공정과 그에 따른 배기공 및 배기튜브의 형성 단계가 필요 없는 진공유리 제조방법을 제공하고 있다.

이러한 제조방법에 의하여 제작된 진공유리는 제조 공정 및 대량 적재에 분명히 용이한 구조이기는 하나, 2m 내지 3m 크기의 대형 유리인 경우에는 내부 및 외부 온도 편차에 의하여 유리 자체의 변동, 즉 휨(deflexion) 변형이 생기게 되고 이러한 휨 변동은 깨짐(crack)을 유발시켜 유리의 균열 및 깨짐을 가져오게 된다. 그리고, 온도 편차가 크면 클수록, 또 유리 사이즈가 크면 클수록 유리 간 열팽창 차이가 커져 심각한 문제점으로 대두될 여지가 크다 할 것이다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 소프트 로이유리(soft type low-E glass), 색변환(electrochromatic) 유리, 반사유리, 또는 태양전지 기판이 형성된 유리 중 어느 하나의 기능성 판유리를 적용하여도 기능이 상실되지 않으면서, 진공 유리 양단에서의 온도 차이가 커 양 유리의 열 팽창 정도 차이가 크더라도 수축팽창이 용이한 형상의 금속 박판이 그를 흡수함으로 인해 휨(deflexion) 및 깨짐(crack) 현상이 발생하지 않도록 하는 진공 유리를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명은 진공 분위기에서 판유리와 판유리의 밀봉 접합 및 그 내측 공기를 배출시키는 공정이 동시에 이루어지도록 하여 별도의 배기공정과 그에 따른 배기공 및 배기튜브의 형성 단계가 필요 없는 진공 유리를 제공함에 다른 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 진공유리 제조 방법은, 상판유리와 하판유리가 일정한 간격으로 이격되도록 하고 그 내측이 진공상태가 되도록 밀봉하되, 상기 상판유리 및 하판유리가 진공으로 인해 서로 달라 붙지 않도록 내측 공간으로 구비되는 마이크로 스페이서를 포함하는 진공유리 제조방법에 있어서, 세정된 상기 하판유리를 준비하는 제1 단계; 상기 하판유리 상면에 다수 스페이서를 구성하는 제2 단계; 상기 스페이서 상면에 세정된 상판유리를 안착시키는 제3 단계; 상기 상판유리 및 하판유리 일면에 저융점 솔더 유리로 성형된 프릿실(frit seal)부재를 안착시키는 제4 단계; 상기 프릿실 부재 상면에 금속 박판을 안착시키는 제5 단계; 상기 단계들을 거친 결과물을 정렬하고 정렬이 흐트러지지 않도록 클램프로 각 부위를 고정하는 제6 단계; 상기 고정된 결과물을 진공챔버 내부로 투입한 후 챔버 배기 및 가열 공정을 진행하는 제7 단계; 상기 금속 박판 부위를 프릿 용융 밀봉 후 냉각시키는 제8 단계; 및 상기 하판유리에 배기구가 있는 경우 배기구 밀봉 후 상온으로 냉각시키는 제9 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 제5 단계와 제6 단계 사이에, 상기 금속 박판 위 실(seal) 부위에 성형된 프릿실 부재를 안착시키고 상기 프릿실 부재 위에 덮개유리를 안착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 제4 단계와 제5 단계 사이에, 상기 하판유리 상면 프릿실 부재 상면에 높이보정유리를 안착하고 상기 높이보정유리 상면에 프릿실 부재를 안착시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 제5 단계 및 제6 단계 사이에, 금속박판 위 실(seal) 부위에 성형된 프릿실 부재 및 덮개유리를 순서적으로 적층한 것을 특징으로 한다.

또한, 상판유리와 하판유리가 일정한 간격으로 이격되도록 하고 그 내측이 진공상태가 되도록 밀봉하되, 상기 상판유리 및 하판유리가 진공으로 인해 서로 달라 붙지 않도록 내측 공간으로 구비되는 마이크로 스페이서를 포함하는 진공유리 제조방법에 있어서, 세정된 상기 하판유리를 준비하는 제01 단계; 상기 하판유리 상면에 다수 스페이서를 구성하는 제02 단계; 상기 하판유리 일면에 저융점 솔더 유리로 성형된 프릿실(frit seal)부재를 안착시키는 제03 단계; 상기 프릿실 부재 상면에 금속 박판을 안착시키는 제04 단계; 상기 금속 박판과 상판유리 실(seal) 부위에 프릿실 부재를 안착시키는 제05 단계; 상기 제05 단계를 마친 결과물에 세정된 상판유리를 안착시키는 제06 단계; 상기 단계들을 거친 결과물을 정렬하고 정렬이 흐트러지지 않도록 클램프로 각 부위를 고정하는 제07 단계; 상기 고정된 결과물을 진공챔버 내부로 투입한 후 챔버 배기 및 가열 공정을 진행하는 제08 단계; 상기 금속 박판 부위를 프릿 용융 밀봉 후 냉각시키는 제09 단계; 및 상기 하판유리에 배기구가 있는 경우 배기구 밀봉 후 상온으로 냉각시키는 제10 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 제06 단계 및 제07 단계 사이에 상기 하판유리 양측 끝단 상부에 위치한 프릿실 부재 위에 덮개유리를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 진공유리는, 상판유리와 하판유리가 일정한 간격으로 이격되도록 하고 그 내측이 진공상태가 되도록 밀봉하되, 상기 상판유리 및 하판유리가 진공으로 인해 서로 달라 붙지 않도록 내측 공간으로 구비되는 마이크로 스페이서를 포함하는 진공유리 제조방법에 있어서, 상기 상판유리 및 하판유리 일측 끝단 사이에 위치하는 프릿실 부재 사이러 게터를 더 설치하고, 상기 게터에 연장되는 게터 리드선을 더 구성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하판유리 일측 하면에 배기구가 형성되어 있는 경우에는 상기 배기구에 인접하는 하부 방향으로 배기구 밀봉 부재를 더 설치하여 가열 압착하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 상판유리 및 하판유리 중 적어도 어느 하나는 강화유리, 로이유리, 반사유리, 색변환 유리, 및 태양전지기판이 형성된 유리 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상판유리 및 하판유리의 적어도 내측 한 면에는 대기압 공정의 산화에 취약한 기능성 박막층을 더 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상판유리 및 하판유리의 적어도 외측 일면에는 대기압 공정의 산화에 취약한 기능성 박막층을 더 형성하고, 상기 기능성 박막층 외부를 다시 복층화한 구조로 형성하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 진공 유리는 소프트 로이유리(soft type low-E glass), 색변환(electrochromatic) 유리, 반사유리, 또는 태양전지 기판이 형성된 유리 중 어느 하나의 기능성 판유리를 적용하여도 기능이 상실되지 않으면서, 진공 유리 양단에서의 온도 차이가 커 양 유리의 열 팽창 정도 차이가 크더라도 수축팽창이 용이한 형상의 금속 박판이 그를 흡수함으로 인해 휨(deflexion) 및 깨짐 (crack) 현상이 발생하지 않도록 하여 내구성을 증대시키며 안정성 및 수명을 연장하는 효과를 가진다.

또한, 본 발명에 따른 진공 유리는 별도의 배기공정과 그에 따른 배기공 및 배기튜브의 형성 단계 또는 배기튜브의 형성 단계를 실행할 필요가 없어져 공정이 보다 간단하고 용이해지는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 진공 유리는 배기공 및 배기튜브가 없거나 배기공이 있더라도 배기튜브가 없어짐으로 인해 표면이 편평해져 보다 안정적으로 대량 적재 할 수 있으며, 내부의 진공도가 장기간 유지되어 수명이 길어지는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 제1 실시 예를 도시한 단면도, 도 3은 본 발명에 따른 제2 실시 예를 도시한 단면도, 도 4는 본 발명에 따른 제3 실시 예를 도시한 단면도, 도 5는 본 발명에 따른 제4 실시 예를 도시한 단면도, 도 6은 본 발명에 따른 제5 실시 예를 도시한 단면도, 도 7은 본 발명에 따른 제6 실시 예를 도시한 단면도, 도 8은 본 발명에 따른 제7 실시 예를 도시한 단면도, 도 9는 본 발명에 따른 제8 실시 예를 도시한 단면도, 도 10은 본 발명에 따른 제9 실시 예를 도시한 단면도, 도 11은 금속박판 원리 및 다양한 설명 도시한 도면이다.

<제1 실시예 내지 제4 실시 예>

먼저, 이에 대한 제조방법은 다음과 같다.

도 2a에서와 같이, 제1 실시 예의 경우, 먼저, 세정된 상기 하판유리(120)를 준비하는 제1 단계를 실시하고, 상기 하판유리(120) 상면에 다수 스페이서(500)를 구성하는 제2 단계를 실시한다. 이어서, 상기 스페이서(500) 상면에 세정된 상판유리(110)를 안착시키는 제3 단계 및 상기 상판유리(110) 및 하판유리(120) 일면에 저융점 솔더 유리로 성형된 프릿실(frit seal)부재(200)를 안착시키는 제4 단계, 상기 프릿실 부재(200) 상면에 금속 박판(300)을 안착시키는 제5 단계, 상기 단계들을 거친 결과물을 정렬하고 정렬이 흐트러지지 않도록 클램프로 각 부위를 고정 하는 제6 단계, 상기 고정된 결과물을 진공챔버 내부로 투입한 후 챔버 배기 및 가열 공정을 진행하는 제7 단계, 상기 금속 박판(300) 부위를 프릿 용융 밀봉 후 냉각시키는 제8 단계 및 상기 하판유리(120)에 배기구(610)가 있는 경우 배기구 밀봉 후 상온으로 냉각시키는 제9 단계를 연속적으로 실행한다.

상기 제7 단계에서는, 진공챔버 내부 진공분위기에서 가열압착하여 그 내부의 가스를 배기시킴과 동시에 상하 판유리(11, 120)와 금속 박판(300)의 밀봉 접합을 통한 진공의 밀봉 접합이 용이하게 이루어지도록 한다.

도 2b는, 상기 제1 실시 예 중 하판유리(120)에 배기구(610)가 없는 경우만 제외하고는 제1 실시 예와 동일하다.

도 3a에서와 같이, 제2 실시 예는, 상기 제5 단계와 제6 단계 사이에, 상기 금속 박판(300) 위 실(seal) 부위에 성형된 프릿실 부재(200)를 안착시키고 상기 프릿실 부재(200) 위에 덮개유리를(130) 안착하는 단계를 더 포함한다.

도 3b는, 상기한 제2 실시 예 중, 하판유리(120)에 배기구(610)가 없는 경우만 제외하고는 제2 실시 예와 동일하다.

도 4a에서와 같이, 제3 실시예는 상기 제1 실시 예에서, 상기 제4 단계와 제5 단계 사이에, 상기 하판유리(120) 상면 프릿실 부재(200) 상면에 높이보정유리(140)를 안착하고 상기 높이보정유리(140) 상면에 프릿실 부재(200)를 안착시키는 단계를 더 포함한다.

도 4b는, 상기한 제3 실시 예 중, 하판유리(120)에 배기구(610)가 없는 경우만 제외하고는 제3 실시 예와 동일하다.

상기 제3 실시 예에 의할 경우에는, 높이보정유리(140) 적용에 따라서 제조된 진공유리(100)의 전체 두께를 줄일 수 있어 슬림화가 가능하며, 금속박판(300) 및 프릿실 부재(200) 부착 공정이 제1 실시 예에 비하여 작업이 수월하게 된다.

도 5a에서와 같이, 제4 실시예는 상기 제1 실시 예에서, 상기 제5 단계 및 제6 단계 사이에, 금속박판(300) 위 실(seal) 부위에 성형된 프릿실 부재(200) 및 덮개유리(130)를 순서적으로 적층하는 단계를 더 포함한다.

도 5b는, 상기한 제4 실시 예 중, 하판유리에 배기구(610)가 없는 경우만 제외하고는 제4 실시 예와 동일하다.

여기에서, 상기 프릿실(frit seal) 부재(200)는 원재료가 되는 프릿 내에 포함되어 있던 바인더 및 가스가 제거되어 탈 가스화된 상태의 것을 사용함이 바람직하다.

예를 들어, 탈 가스화된 프릿실 부재(200)는 파우더(powder)나 페이스트(paste) 형태의 프릿을 진공 챔버 내의 도가니나 지그(jig)에 넣은 후 가열하여 탈 가스, 탈 바인더를 실행한 후 유동성이 있는 상태에서 소정의 형상으로 성형하여 제작된다. 즉, 상기 프릿실 부재(200)를 제작하기 위해서는 노즐을 통하여 유동성 있는 프릿을 압출하여 솔더 형태로 성형시킨다. 또는 상기 프릿실 부재(200)는 유동성이 있는 상태의 프릿을 성형 틀에 부어 성형시킴으로 인해 제작된다. 이에 따라서, 접착성 있는 저융점 솔더 유리인 프릿실 부재(200)를 준비할 수 있는데, 이 때, 상기 프릿실 부재(200)의 모양은 솔더 형태로만 제한되지 않음은 물론이다.

이 경우, 메탈 박판(300)는 메탈 합금으로 성형된 박판 구조로 구성하며, 이 는 상판유리(110) 및 하판유리(120) 중 고온 환경에 처해 있는 판유리의 경우 미세하나마 열팽창에 의하여 판유리가 변형이 생기는 경우에 이를 수용할 수 있는 공간을 만듬으로 인하여 휨(deflexion) 혹은 깨짐(crack) 현상을 미연에 방지할 수 있도록 하기 위함이다.

그리고 이러한 금속 박판(300)은 메탈합금 성분으로 구성하는데, 이 경우, 바람직하게는 철(FE) 52%, 니켈(NI) 48% 성분 메탈 합금이거나, 철(FE) 54%, 니켈(NI) 46% 성분 메탈 합금으로 준비한다. 아울러, 상기 금속박판(300)은 플렉시블(flexible)한 메탈 스트립 형상으로 열팽창계수는 판유리와 동일하거나 매우 유사하게 구성하여 판유리의 휨(deflexion) 또는 깨짐(crack) 현상을 방지할 수 있도록 함이 바람직하다.

이 경우, 상기 금속 박판(300)은 메탈 박판 형상으로 플렉시블한 유연성을 가지고 있으며 유리와의 열팽창 계수가 유사하게 될 수 있도록 메탈 합금 성분을 조절하여 구성한다.

또한, 본 발명에 따른 진공유리(100) 제조방법에서는 금속박판 접착단계에서 결과물에 포함된 판유리의 수가 적당한지를 판단하여 적당하지 않다면 단계를 반복하여 더 구비하도록 함이 바람직하다.

이어서, 상기 금속박판(300) 접착 단계의 결과물을 정렬하고 정렬이 흐트러지지 않도록 고정하는 정렬 및 고정단계를 실행한다.

상기 진공유리 제조 과정에서 상기 판유리(110, 120) 중 적어도 어느 하나는 강화유리, 로이유리, 반사유리, 색변환 유리, 및 태양전지기판이 형성된 유리 중 어느 하나로 구성할 수 있다.

그리고, 상기 마이크로 스페이서(500)는 통상의 진공 유리에서와 마찬가지로 상기 판유리와 판유리 사이의 공간이 진공으로 기밀되었을 때 대향하고 있는 판유리가 진공으로 인해 휘어져 달라붙거나 파손되는 문제를 예방하기 위한 것이다. 따라서, 상기 마이크로 스페이서(500)의 배치 모양은 상기 판유리(110, 120)의 휨을 방지할 수 있는 범위 내에서 자유롭게 변형 가능하다.

상기 가열압착 단계에서, 진공 분위기는 진공도가 10^-2 토르(torr) 내지 10^-7 토르의 진공 상태로 배기 가능한 진공 챔버에 의해 형성되는 것으로, 일 예로 500 ℃까지 가열이 가능한 히터(heater)와 압력을 높일 수 있는 가스유입밸브를 갖추고 있다. 여기서, 상기 진공챔버 내부의 진공도가 높을수록 보다 양질의 진공유리를 제조할 수 있음은 자명한 사실이다.

두 겹의 판유리가 대기 상태에서 서로 마주하며 정렬 및 고정됨으로 인해 그 내측에 공기를 포함하고 있는 상태로 상기 진공챔버 내부로 투입되면, 상기 진공챔버는 내부에 유입된 가스를 목표치 만큼 배기시키는 동시에 상기 히터를 가동시킨다. 이때, 상기 두 겹의 판유리 중 어느 하나 판유리 일측에 배기구멍을 형성하여 내측의 공기가 충분히 빠져 나와 고 진공이 형성된다. 바람직하게는 상기 판유리와 판유리 사이의 진공도가 10^-3 토르 내지 10^-6 토르가 되도록 한다.

이와 동시에, 히터가 가동됨에 따라 상기 판유리(110, 120)가 소정의 온도에 도달하게 되면, 상기 판유리(110, 120)에 부착된 다수개의 프릿실 부재(200)에 유 동성이 발생하게 된다. 이때, 상기 모든 판유리(110, 120)를 별도의 가압력 제공이 가능한 클램프(clamp)를 사용하여 일정 시간 동안 밀착 가압하면, 상기 프릿실 부재(200)는 유동성이 생겨 높이가 낮아지는 대신에 옆으로 퍼지면서 상기 판유리(110, 120) 좌우 측면 모서리로부터 가로 내측 방향으로 균일한 두께로 밀봉 접합된다. 그리고 나서 상기 진공챔버 내의 온도를 하강시키면 밀봉 접합 공정이 완료된다.

여기서, 히터에 의해 가열된 진공챔버 내의 온도는 상기 프릿실 부재(200)의 재료에 따라 차이가 있으나 통상 270 ℃ 내지 470 ℃정도에서 행해지며, 바람직하게는 420 ℃ 이상은 되어야 하며, 유지시간은 통상 15분이면 충분하다. 물론 높은 온도에서는 보다 짧은 시간이, 낮은 온도에서는 보다 긴 시간이 소요됨은 자명한 사실이다.

한편, 여기서는 게터가 적용되지 않은 실시 예를 나타낸 것으로서, 설명의 이해를 돕기 위해 판유리를 각각 2 장, 3 장 사용한 예를 나타내고 있을 뿐 본 발명에 따른 진공유리 제조방법에 사용되는 판유리의 수를 한정하는 것이 아니다.

한편, 상기 프릿실 부재(200)는 판형으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것이 아니라 사각기둥과 같은 다각기둥 모양으로도 모두 가능하며, 바람직하게는 상기 판유리(110,120) 및 금속박판(300)의 정렬과 그 제조가 용이한 모양으로 결정하도록 한다.

상기한 실시 예에서는 두 겹의 판유리를 겹친 형상을 개시하였으나, 판유리를 3개 이상 적층하여 진공유리를 만드는 경우에도 동일하게 적용할 수 있음은 자 명하다 할 것이다.

한편, 상기 실시 예에서 결과물 양면 중 적어도 어느 한 면에 위치하는 판유리에는 구멍이 뚫린 것을 사용할 수도 있으며, 이는 별도의 배기구(610)를 형성하고 있는 실시 모습을 의미한다.

즉, 상기 배기구멍(610)은 판유리(110)와 판유리(120) 사이의 진공도가 충분하지 않다고 판단되는 경우 목표치 달성을 위해 그 내측 공기를 추가적으로 더 배기시키기 위한 것으로, 상기 구멍(610)보다 큰 배기구 밀봉부재(620)로 상기 구멍(610)을 막고 가열 압착함으로써 상기 판유리(110, 120) 사이의 공간과 외부를 차단함이 바람직하다. 이때, 상기 덮개유리(130)를 접합시키기 위한 매개체로는 상기 프릿실 부재(200)와 같이 탈 가스화된 프릿 성형물(미도시)을 사용함이 바람직하다.

이하, 도 6 및 도 7을 참조하여 또 다른 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

< 제5 실시 예 및 제6 실시 예 >

먼저, 세정된 상기 하판유리(120)를 준비하는 제01 단계를 실시하고, 이어서, 상기 하판유리(120) 상면에 다수 스페이서(500)를 구성하는 제02 단계를 실시한다. 이어서, 상기 하판유리(120) 일면에 저융점 솔더 유리로 성형된 프릿실(frit seal)부재(200)를 안착시키는 제03 단계, 상기 프릿실 부재(200) 상면에 금속 박판(300)을 안착시키는 제04 단계, 상기 금속 박판(300)과 상판유리(110) 실(seal) 부위에 프릿실 부재(200)를 안착시키는 제05 단계, 상기 제05 단계를 마친 결과물에 세정된 상판유리(110)를 안착시키는 제06 단계, 상기 단계들을 거친 결과물을 정렬하고 정렬이 흐트러지지 않도록 클램프로 각 부위를 고정하는 제07 단계, 상기 고정된 결과물을 진공챔버 내부로 투입한 후 챔버 배기 및 가열 공정을 진행하는 제08 단계, 상기 금속 박판(300) 부위를 프릿 용융 밀봉 후 냉각시키는 제09 단계 및 상기 하판유리(120)에 배기구(610)가 있는 경우 배기구 밀봉 후 상온으로 냉각시키는 제10 단계를 연속적으로 실시한다.

도 6c는 금속 박판(300)의 형태가 일측은 개구되며 타측은 연필심 모양처럼 테이퍼되어 수렴되는 모양을 하고 있는 실시 예를 도시하고 있다. 6d는 배기구가 없는 경우를 도시하고 있다. 이러한 금속 박판의 다양한 형태 구성은 도 11에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.

또한, 도 7에서와 같이, 상기 제06 단계 및 제07 단계 사이에 상기 하판유리(120) 양측 끝단 상부에 위치한 프릿실 부재(200) 위에 덮개유리(130)를 형성하는 단계를 더 포함하도록 구성한다.

여기에서는, 상기 제1 내지 제4 실시 예와 기본적인 제조방법은 동일하며, 그 재료 또한 동일한 바, 상세한 설명은 생략한다.

이어서, 도 8을 참조하여, 또 다른 실시 예인 제 7 실시 예를 설명한다. 여기서는 게터(getter, 410) 혹은 게터(410) 및 게터라인(getter line, 420)을 이용한 구성을 개시하고 있는데, 이는 장기간 진공유리를 사용하는 중 팽창 수축에 의해 탈착되어 나오는 가스를 추가적으로 흡착하여 진공도를 지속적으로 유지하기 위한 구성이다. 또한 미세 누설에 의한 진공 불량 혹은 완전 파괴를 간단히 검증 가능하다. 예를 들어 게터(410)에 일정량(약 20와트 정도)의 파워를 공급하면 진공도 가 양호할 경우 게터(410)는 온도가 상승하여 붉은색으로 변한다. 그러나 외부로부터 누설이 발생되어 진공이 파괴되거나 불량한 경우 상기 게터(410)는 붉게 변하지 않고 검은색으로 산화되어 타버린다.

한편, 게터 라인(420)을 겸비한 경우 외부에서 간단히 전류공급이 가능한 전원장치를 연결하여 가열 가능하고 게터 라인(420)이 없는 경우는 laser 혹은 유도가열 장치를 통해 가열가능 하다.

상기 게터(410)로는 고온 가열 하기 위한 power를 공급하여 활성화 시킬 때 게터(410) 물질이 증발되어 진공유리 내부에 코팅되어 자국을 남기지 않는 비증발성 게터(non-evaporable getter)를 적용함이 바람직하다. 이때, 상기 비증발성 게터는 상기 판유리에 배치된 프릿실 부재(200) 안쪽에 배치하고, 상기 비증발성 게터에 전원을 공급하기 위한 전류인입선(게터라인)은 상기 비증발성 게터로부터 상기 프릿실 부재(200)를 교차하여 배치되도록 함으로써, 추후 완성된 진공유리의 외부로부터 전원을 공급받을 수 있도록 한다.

비록, 케터 및/또는 게터라인이 도시된 진공유리 구조가 한정되어 있는 것처럼 보이지만 이러한 구성은 본 발명에 따른 모든 실시 예에서 적용이 가능함은 물론이다.

도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 제8 및 제9 실시 예 모습을 도시하고 있다.

즉, 상기 상판유리(110) 및 하판유리(120)의 적어도 내측 한 면에는 대기압 공정의 산화에 취약한 기능성 박막층(150)을 더 형성하도록 하고 있다. 이 경우 상기 기능성 박막층(150)은 로이유리, 색 변환 유리 등의 적용이 가능할 것이다.

또는, 상기 상판유리(110) 및 하판유리(120)의 적어도 외측 일면에는 대기압 공정의 산화에 취약한 기능성 박막층(150)을 더 형성하고, 상기 기능성 박막층(150) 외부를 다시 복층화한 구조로 형성할 수도 있을 것이다. 이는 자외선 차단에 용이하고 단열성을 향상시키기 위한 구성이다. 이를 위하여 구조물 저면에는 복층저면유리(170)를 이용하여 마감하며 이를 지지하기 위한 복층지지부(250)가 매개된다.

한편, 상기 판유리(110,120)는 일반적으로 널리 사용되는 투명유리를 사용하고 있으나, 이에 한정되는 것이 아니라 그 목적에 따라 적어도 어느 하나의 판유리로서 강화유리, 로이유리(low-E glass), 반사유리, 색변환(electrochromatic) 유리, 또는 태양전지기판이 형성된 유리 중 어느 하나의 기능성 판유리를 사용할 수도 있다.

도 11은 상기 다양한 실시 예에 있어서, 금속 박판(300)을 삽입하는 이유 및 판유리의 휨 및 크랙을 방지하는 원리에 대하여 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 금속 박판(300)은 일부가 팽창시 상대적으로 다른 부분에서 수축이 일어나게 함으로써 판유리의 크랙 및 휨을 방지할 수 있도록 하고 있으며, 이에 대한 금속 박판(300) 형상은 각형으로 꺾인 모양 뿐만 아니라 반원, 직선형이라도 무방하며, 다양한 형상으로 구성이 가능할 것이다.

특히, 본 발명에 따른 진공유리 제조방법은 상기 판유리로서 하드(hard type) 로이유리보다 복사열 차폐도 및 단열성이 우수한 소프트(soft type) 로이유리의 적용이 가능해진다. 이는 판유리와 판유리의 가열 압착으로 인한 밀봉 접합 공정이 진공분위기에서 이루어지기 때문에 소프트 로이유리의 Ag 금속 코팅막이 산화될 염려가 없기 때문이다.

또한, 본 발명에 따른 진공유리 제조방법은 소프트 로이유리와 마찬가지로 금속코팅막이 형성된 색변환 유리, 반사유리 및 태양전지기판이 형성된 유리에 있어서도 그에 따른 금속코팅막의 산화 및 그 외의 특성변화로 인한 기능 상실의 문제가 없는 범위 내에서 적용이 가능함은 물론이다.

한편, 태양전지기판이 형성된 유리는 태양전지기판이 형성됨으로 인해 반투명 또는 불투명해지기도 하는데, 이 경우 상기 태양전지기판이 형성된 유리는 제조하고자 하는 진공유리의 전체 면적 중 일부분에만 분포하도록 하여 이를 통한 시야를 확보함이 바람직하다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 이상에서 설명된 본 발명에 따른 진공유리 제조방법에 의해 제조된 진공유리를 제시할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 진공유리를 도시한 사시도(a) 및 단면도(b),

도 2는 본 발명에 따른 제1 실시 예를 도시한 단면도

도 3은 본 발명에 따른 제2 실시 예를 도시한 단면도

도 4는 본 발명에 따른 제3 실시 예를 도시한 단면도

도 5는 본 발명에 따른 제4 실시 예를 도시한 단면도

도 6은 본 발명에 따른 제5 실시 예를 도시한 단면도

도 7은 본 발명에 따른 제6 실시 예를 도시한 단면도

도 8은 본 발명에 따른 제7 실시 예를 도시한 단면도

도 9는 본 발명에 따른 제8 실시 예를 도시한 단면도

도 10은 본 발명에 따른 제9 실시 예를 도시한 단면도

도 11은 금속박판 원리 및 다양한 설명 도시한 도면

<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>

110: 상판유리 120: 하판유리

130: 덮개유리 140: 높이보정유리

200: 프릿실부재 300: 금속박판

400: 게터 500: 스페이서

610: 배기구멍 620: 배기구 밀봉부재

Claims (13)

1. 상판유리와 하판유리가 일정한 간격으로 이격되도록 하고 그 내측이 진공상태가 되도록 밀봉하되, 상기 상판유리 및 하판유리가 진공으로 인해 서로 달라 붙지 않도록 내측 공간으로 구비되는 마이크로 스페이서를 포함하는 진공유리 제조방법에 있어서,

   세정된 상기 하판유리를 준비하는 제1 단계;

   상기 하판유리 상면에 다수 스페이서를 구성하는 제2 단계;

   상기 스페이서 상면에 세정된 상판유리를 안착시키는 제3 단계;

   상기 상판유리 및 하판유리 일면에 저융점 솔더 유리로 성형된 프릿실(frit seal)부재를 안착시키는 제4 단계;

   상기 프릿실 부재 상면에 금속 박판을 안착시키는 제5 단계;

   상기 단계들을 거친 결과물을 정렬하고 정렬이 흐트러지지 않도록 클램프로 각 부위를 고정하는 제6 단계;

   상기 고정된 결과물을 진공챔버 내부로 투입한 후 챔버 배기 및 가열 공정을 진행하는 제7 단계;

   상기 금속 박판 부위를 프릿 용융 밀봉 후 냉각시키는 제8 단계; 및

   상기 하판유리에 배기구가 있는 경우 배기구 밀봉 후 상온으로 냉각시키는 제9 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공유리 제조방법
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제5 단계와 제6 단계 사이에, 상기 금속 박판 위 실(seal) 부위에 성형된 프릿실 부재를 안착시키고 상기 프릿실 부재 위에 덮개유리를 안착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공유리 제조방법
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제4 단계와 제5 단계 사이에, 상기 하판유리 상면 프릿실 부재 상면에 높이보정유리를 안착하고 상기 높이보정유리 상면에 프릿실 부재를 안착시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공유리 제조방법
4. 제 3항에 있어서,

   상기 제5 단계 및 제6 단계 사이에, 금속박판 위 실(seal) 부위에 성형된 프릿실 부재 및 덮개유리를 순서적으로 적층한 것을 특징으로 하는 진공유리 제조방법
5. 상판유리와 하판유리가 일정한 간격으로 이격되도록 하고 그 내측이 진공상태가 되도록 밀봉하되, 상기 상판유리 및 하판유리가 진공으로 인해 서로 달라 붙지 않도록 내측 공간으로 구비되는 마이크로 스페이서를 포함하는 진공유리 제조방법에 있어서,

   세정된 상기 하판유리를 준비하는 제01 단계;

   상기 하판유리 상면에 다수 스페이서를 구성하는 제02 단계;

   상기 하판유리 일면에 저융점 솔더 유리로 성형된 프릿실(frit seal)부재를 안착시키는 제03 단계;

   상기 프릿실 부재 상면에 금속 박판을 안착시키는 제04 단계;

   상기 금속 박판과 상판유리 실(seal) 부위에 프릿실 부재를 안착시키는 제05 단계;

   상기 제05 단계를 마친 결과물에 세정된 상판유리를 안착시키는 제06 단계;

   상기 단계들을 거친 결과물을 정렬하고 정렬이 흐트러지지 않도록 클램프로 각 부위를 고정하는 제07 단계;

   상기 고정된 결과물을 진공챔버 내부로 투입한 후 챔버 배기 및 가열 공정을 진행하는 제08 단계;

   상기 금속 박판 부위를 프릿 용융 밀봉 후 냉각시키는 제09 단계; 및

   상기 하판유리에 배기구가 있는 경우 배기구 밀봉 후 상온으로 냉각시키는 제10 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공유리 제조방법
6. 제 5항에 있어서,

   상기 제06 단계 및 제07 단계 사이에 상기 하판유리 양측 끝단 상부에 위치한 프릿실 부재 위에 덮개유리를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공유리 제조방법
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 진공유리
8. 제 7항에 있어서,

   상기 상판유리 및 하판유리 일측 끝단 사이에 위치하는 프릿실 부재 사이로 게터를 더 설치하는 것을 특징으로 하는 진공유리
9. 제 8항에 있어서,

   상기 게터에 게터 라인을 연장하여 더 설치하는 것을 특징으로 하는 진공유리
10. 제 7항에 있어서,

    상기 하판유리 일측 하면에 배기구가 형성되어 있는 경우에는 상기 배기구에 인접하는 하부 방향으로 배기구 밀봉 부재를 더 설치하여 가열 압착하는 것을 특징으로 하는 진공유리
11. 제 7항에 있어서,

    상기 상판유리 및 하판유리 중 적어도 어느 하나는 강화유리, 로이유리, 반사유리, 색변환 유리, 및 태양전지기판이 형성된 유리 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 진공유리
12. 제 10항에 있어서,

    상기 상판유리 및 하판유리의 적어도 내측 한 면에는 대기압 공정의 산화에 취약한 기능성 박막층을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 진공유리
13. 제 10항에 있어서,

    상기 상판유리 및 하판유리의 적어도 외측 일면에는 대기압 공정의 산화에 취약한 기능성 박막층을 더 형성하고, 상기 기능성 박막층 외부를 다시 복층화한 구조로 형성하는 것을 특징으로 하는 진공유리

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