KR101572823B1 - 진공단열패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단열소재로 이용되는 진공단열패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 외피 내부에 심재가 채워진 진공단열패널의 단열특성을 향상시키기 위한 진공단열패널의 구조개선에 관한 것으로서, 진공공간에 스페이서를 장착하여 외피의 구조가 대기압 하중을 지지하도록 함과 동시에 전도에 의한 열전달이 최소가 되도록 하며, 패널 내부 진공도가 10-3torr 이하가 항구적으로 유지되도록 패널내면에 확산 또는 비확산게터를 형성한 진공단열패널에 관한 것으로서,
내부 공간에 진공이 형성되는 진공단열패널에 있어서, 외측으로 볼록하게 다수의 볼록부 또는 오목부가 형성되는 상판; 상기 상판의 가장자리를 따라 서로 결합되며, 외측으로 볼록하게 다수의 볼록부 또는 오목부가 형성되는 하판; 상기 상판과 상기 하판에 의해 형성되는 진공공간; 상기 상판과 하판의 평탄면에 장착되어 상기 공간을 유지하기 위한 스페이서; 및 상기 상판 또는 하판의 내측면의 일부면 또는 전면에 게터물질이 도포된 게터부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 진공단열패널을 제공한다.

Description

진공단열패널{vacuum insulation panel}
본 발명은 단열소재로 이용되는 진공단열패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 외피 내부에 심재가 채워진 진공단열패널의 단열특성을 향상시키기 위한 진공단열패널의 구조개선에 관한 것으로서, 진공공간에 스페이서를 장착하여 외피의 구조가 대기압 하중을 지지하도록 함과 동시에 전도에 의한 열전달이 최소가 되도록 하며, 패널 내부 진공도가 10-3torr 이하가 항구적으로 유지되도록 패널내면에 확산 또는 비확산게터를 형성한 진공단열패널에 관한 것이다.
환경비용을 최소화하는 것이 기업과 국가의 핵심 경쟁력이라는 것을 인식하고 모든 건축물에 대해서 에너지 고효율설계가 필수적으로 시행되고 있고, 더 나아가 외부 에너지에 의존하지 않는 제로 에너지 건축물을 실현할 수 있는 기술들을 선점하기 위해 전 세계적으로 치열한 기술경쟁이 이루어지고 있다. 현재는 친환경건축물인증 에너지효율등급인증 등 에너지 절약을 권고하는 단계를 지나 창호 및 벽의 단열성능기준이 강화되는 상황이다. 또한, 건축물 에너지소비 총량제 도입이 머지 않아 시행될 뿐만 아니라 제로에너지 건축물을 의무화하는 안이 예정되어 있는 상황이 세계적 흐름인 것을 감안한다면, 친환경·녹색산업은 부가가치가 높은 산업임과 동시에 미래성장을 위해서는 관련기술들을 반드시 확보해야되는 것으로 인식되고 있다.
건축물의 냉난방 에너지 손실방지는 건물외피 단열, 창호의 단열을 통해서 전체 에너지 절약의 50% 이상 실현할 수 있다고 알려져 있으며 건물외피 단열, 창호 단열은 건축물 에너지 절약에서 가장 비중 있게 다루어지고 있다.
기존의 건물 단열재로 쓰이는 재료는 폴리우레탄 폼의 발포제인 CFC, 스티로폼, 유리섬유(glass wool) 등이 이용되었으나 이보다 더욱 단열성능이 뛰어난 진공단열패널(VIP, Vacuum Insulation Panel)과 에어로겔(Aerogel)이 제시되고 있다. 유리섬유를 심재로 채운 진공단열패널의 단열성능은 유리섬유의 16배 이상, 폴리우레탄 폼이나 스티로폼의 10배 이상으로 평가받고 있다.
진공단열패널의 구조는 내부의 진공도를 유지하기 위한 차폐재로서 금속 박판 또는 내산성 플라스틱을 이용하고 패널형상을 유지하기 위한 심재를 채워넣어 내부진공이 유지되도록 하는 구조를 가진다. 패널형상을 유지하기 위한 심재로는 유기질 또는 무기질의 분말형·섬유형 혹은 고분자 수지류 성형체가 이용되기도 하였으나, 폐기시 발생되는 환경문제와 장기간 사용시 심재 자체에서 발생되는 가스로 인한 압력상승으로 단열성능이 저하되는 단점이 있다. 심재로 무기섬유질인 유리섬유를 이용하면 고분자 수지류보다 단열성능을 향상시킬 수 있는 것으로 알려져 있다.
진공단열패널의 장점은 기존의 단열재보다 높은 단열효과 및 내화성과 내열성이 우수하고, 자재의 재활용성이 높으며 방음력이 우수한 것이다. 그러나 기존의 진공단열패널의 문제점은 비싼 가격, 무거운 중량, 패널사이즈의 한계(현재 30cm x 30cm) 및 이로 인해 용도에 따른 다양한 사이즈에 대한 대응력의 부재, 내·외장재로 사용할 경우 시공 시간이 장시간 소요된다는 점, 패널 간 조인트(Joint) 부문의 단열성능이 상대적으로 떨어지는 점 등이다.
진공단열패널과 관련하여 제시된 기존 선행기술들은 다음과 같다.
대한민국 특허 제0253841호는 저온성장치의 단열재킷 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 유리 솜(glass wool), 합성수지 및 폴리우레탄, 유기 중합체 또는 다층물(multi-layers) 등과 같은 단열재를 재킷 내의 진공공간에 삽입하여 외형의 형상을 구성하고, 산화팔라듐(PdO)을 진공공간에 장착하여 수소를 효과적으로 흡수하도록 하고 게터재(getter material)를 이용하여 가스가 화학적으로 흡수되도록 하였으며, 제올라이트를 장착하여 수분이 흡수되도록 하는 기술을 제시하고 있다.
대한민국 특허 제0188443호는 진공단열체에 관한 것으로서, 진공공간에 심재를 외피재 내에 삽입하여 외형의 형상을 구성하고 게터재로 바륨-리튬합금재를 심재의 한편에 삽입하여 가스가 흡착되도록 한 기술을 제시하고 있다. 또한, 상기 특허발명은 진공도를 실용적으로 달성 가능한 진공도로 0.1~10mmHg로 제시하였다.
대한민국 특허출원 제10-1998-0710788호는 진공단열용기 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 납땜 성형물이 구비된 진공 배기구를 포함하는 금속 외피 재킷과, 재킷 내부의 진공공간에는 유리 섬유와 같은 단열매체를 심재로 채움과 아울러 게터시스템(SAES GETTERS사의 ST301)을 장착하여 가스가 흡착되도록 한 기술을 제시하고 있다.
대한민국 특허 제0466614호는 개방셀 경질 폴리우레탄 폼의 제조방법 및 진공단열패널에 관한 것으로서, 경질 폴리우레탄 폼을 내부 심재로 하여 금속-라미네이트 필름속에 삽입한 후 진공 배기하는 기술을 제시하고 있다.
대한민국 특허 제0540522호는 진공 단열재와 이것을 이용한 기기에 관한 것으로서, SiO2를 주성분으로 하고 Al2O3, CaO, MgO를 함유한 무기 섬유로 이루어지는 시트를 다수 매 적층한 심재를 가스 차폐성을 갖는 외피재 내에 채우고, 가스 차폐성을 갖는 외피재는 알루미늄-라미네이트 필름으로서 내부에 심재를 삽입하고, 가스 흡착제가 내부에 심재와 함께 장착되어 진공 배기하는 기술을 제시하고 있다.
대한민국 특허출원 제10-2004-7019549호는 진공 단열재와 그 제조 방법, 그것을 이용한 냉장고에 관한 것으로서, 섬유결합제로 판 형상으로 성형된 심재를 외부 공기의 차단이 가능한 외피재에 채우고, 수분을 흡착하기 위한 물리 흡착제와 화학 흡착제를 심재와 함께 장착하며, 가스를 흡착하기 위한 화학 흡착제로 비증발형 게터를 장착한 기술을 제시하고 있다. 상기 특허발명에서 외피재는 스테인리스 스틸, 알루미늄, 철 등의 금속박과 플라스틱 필름과 같은 라미네이트재 형태로 이용되는 것이 특징이다.
대한민국 특허 제0775716호는 진공 단열재 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 진공 단열재는 정팔각형 형상의 유리 섬유로 이루어진 복수의 심재로 형성되어 있고, 가스 차폐성을 갖는 외피재로 덮여 있으며, 내부가 진공배기에 의해 감압되어 있다. 상기 발명의 제조방법은 외피재 사이의 심재를 대기압 하의 형상으로 감압하면서, 심재 부분을 포함하는 외피재를 가열 가압하여 심재와 외피재를 열용착하는 공정을 실시한다. 그에 따라 열용착부는 심재의 형상을 따라 형성되고, 심재가 없는 부분은 외피재 사이에 용착되는 것이 특징이다.
대한민국 특허출원 제10-2006-0037124호는 진공단열재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 열용착층을 갖는 가스 배리어성 필름을 외피재로 하고, 그 내부에 심재를 체우고 진공배기하여 감압상태에서 밀봉하는 기술을 제시하고 있다.
대한민국 특허출원 제10-2009-0076463호는 진공 단열재 및 이것을 사용한 단열 상자체 및 냉장고에 관한 것으로서, 유기섬유 집합체로 이루어지는 심재를 가스 차폐성을 갖는 외피재에 체우고, 가스 또는 수증기를 흡착하는 게터재를 외피재 내에 장착하여 진공밀봉하는 기술을 제시하고 있다. 상기 특허발명은 심재로 범용의 폴리스티렌 수지를 제시하였다.
대한민국 특허출원 제10-2006-0037124호는 진공단열재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 둘레 가장자리에 형성되는 가스 배리어성 필름끼리의 적층 부분(둘레 가장자리부)을 접어 넣어서 사용하는 진공단열재의 사용 형태를 고려하여 둘레 가장자리부를 접어 넣었을 때 필름에 미소한 구멍이나 균열이 생겨도 외부로부터 가스가 침입하여 내부의 진공도가 저하되어 단열 성능이 악화되거나 하지 않고, 또한 파이프 등이 통과되고 있는 복잡한 형상인 곳에도 장착할 수 있는 진공단열재와 그 제조방법을 제시하고 있다.
대한민국 특허 제0753720호는 진공 단열재 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 가스 차폐성을 갖는 외피재 내에 바인더를 포함하지 않는 무기 섬유 중합체로 이루어진 폐재를 갖는 심재를 채우고, 폐재의 둘레에는 내포재를 채우며, 가스 흡착제는 내포재에 내장되고, 내포재 내부와 외포재 내부는 진공배기로 감압되어 밀봉하는 기술을 제시하고 있다.
대한민국 특허 제0781010호는 진공 단열재 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 유리섬유 등을 필름 외피재에 체우고, 그 내부를 진공배기로 감압하고, 굽힘부분은 단열재의 필름 표면 및 심재가 굽힐 수 있도록 성형하여 단열재의 입체 형상을 구성할 수 있도록 하는 기술을 제시하고 있다.
대한민국 등록실용신안 제0414340호 및 대한민국 등록실용신안 제0415600호는 진공단열패널에 관한 것으로서, 파형의 골이 연속하여 다수개 성형된 판과 또는 엠보싱형 상하요철이 일정간격으로 주기적으로 배열된 판을 평판과 겹치게 놓고, 사면은 봉재로 조합하여 판재와 사면의 봉재 접촉면은 실링부재로 밀봉 마감 하여 파형의 골 또는 엠보싱 상하요철이 진공공간을 형성하는 기술을 제시하고 있다. 상기 기술들은 진공배기를 위한 배기구는 별도로 장치되어 있지 않고 측면 봉재 일부를 실리콘으로 마감하여 실리콘 부분에 주사 바늘을 통과시켜 배기관의 기능을 대신하도록 한 것을 특징으로 한다.
진공단열패널과 관련되어 제시 또는 실시되고 있는 선행기술들은 위에 제시한 바와 같고, 단열효과를 개선하기 위해서 해결해야되는 기술적 문제들은 다음과 같다.
단열매체를 심재로 채우는 목적은 외피의 형상이 유지되도록 하면서 단열의 기능이 발휘되도록 하는 것임에도 불구하고 단열매체를 심재로 채움으로써 발생되는 문제는 단열기능을 발휘함과 동시에 단열기능을 제한하는 문제들을 파생시킨다는 점이다.
또한, 기존의 선행기술에서 봉입 후 진공유지를 위해서 비확산게터를 장착하였고 별도의 수분흡착제를 함께 장착한 기술도 있다. 그러나 비확산게터를 장착하는데 있어서 제한된 사이즈의 게터 성형체를 심재와 함께 장착을 했을 때 진공부하를 발생시키는 부피와 내부단면적(심재가 내장되어 있어서 매우 큼) 및 봉입 후의 압력에 비해 흡착단면적이 충분치 않고, 압력이 높아 포화상태에 도달되어 재흡착이 이루어지기 위한 활성화비율이 낮아 진공유지에 유효하지 못한 상황이다.
따라서 봉입 후의 일정압력을 유지하기 위해서는 장착되는 게터의 구조가 일정압력(10-3torr) 이하로 유지될 수 있는 구조가 필요하다.
기존의 선행기술에서 제시한 진공단열패널의 외피의 재료는 스테인리스 스틸, 알류미늄, 철 등의 얇은 판재(라미네이팅재) 또는 플라스틱 필름 등을 사용하였고, 얇은 판재를 쓰고 있기 때문에 심재 삽입 후 진공배기를 하면 심재의 형상대로 압착이 된다. 또는 별도의 접합을 위한 압착공정(라미네이팅)을 통하여 외피와 심재를 접합되도록 한다. 외피의 진공기밀유지를 위해서는 가장자리 접합부위에 밀봉 마감재를 이용하거나 가장자리를 접어서 압착하는 방법들을 쓰고 있다. 그러나 밀봉 마감재를 쓰는 경우에는 마감재의 탈가스로 인해 진공도를 떨어뜨리고 외부 환경에 노출되었을 때 접착력 저하로 진공기밀이 누설되는 상황이 발생된다. 또한 외피의 가장자리를 접어서 압착하는 경우에는 진공기밀이 누설되는 경우가 흔하게 발생되므로 방법자체가 진공기밀을 유지하기 위한 방법으로는 적절하지 않다고 볼 수 있다.
따라서 외피의 가장자리를 접합할 때 진공기밀을 완벽하게 유지하기 위한 접합방법이 요구된다.
또한, 심재가 채워지는 상황에서는 대류에 의한 열손실의 원인이 되는 압력을 낮추는데 한계가 있고, 심재 자체의 열전도에 의한 열손실을 피할 수가 없기 때문에 심재를 채우지 않고 진공공간 및 외피의 형상을 유지하는 구조가 요구된다. 즉, 진공배기 후 대기압 하중을 견딜 수 있는 외피의 형상 및 스페이서 구조가 필요하며, 또한 심재를 채우지 않고 스페이서에 의해 진공공간 및 외피의 형상을 유지하는 경우 스페이서를 통한 열전달이 최소가 되도록 하는 스페이서의 구조가 필요하다.
또한, 외피의 가장자리를 밀봉하는데 있어서 진공기밀의 내구성이 보장되는 접합 방법이 요구된다. 따라서, 진공배기 봉입후 10-3torr 이하의 진공압력이 유지될 수 있도록 내부 탈가스량을 줄이기 위한 제조 공정이 필요하므로, 진공 봉입 후 10-3torr 이하의 진공압력이 유지될 수 있는 시스템이 요구된다.
상기와 같은 조건을 충족하기 위해 본 출원인은 특허출원 제10-2010-0073704호를 출원하여 등록받은 바 있다. 상기 출원의 경우 패널의 형상을 일정하게 절곡하고 내부에 스페이서를 장착하여 구조를 견고하게 하고 있으나, 제조가 어렵고 스페이서의 고정 장착이 쉽지 않은 문제점이 있었다.
본 발명은 기존 진공단열패널보다 단열성능을 더욱 향상시키고, 기존 진공단열패널의 단점들을 해결하고 개선할 수 있는 구조로서 심재를 채우지 않는 진공단열패널의 구조를 제공하는 것과 패널공간의 진공을 향상시키기 위한 게터 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 구조가 간단하고 상판 및 하판의 제조가 용이할 뿐만 아니라 스페이서의 장착 및 고정이 용이한 진공단열패널을 제공함으로 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 진공배기 봉입 후 10-3torr 이하의 진공압력이 유지될 수 있는 진공단열패널을 제공함을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 내부 공간에 진공이 형성되는 진공단열패널에 있어서, 엠보싱 형태로 외측으로 볼록한 볼록부가 다수로 형성되는 상판; 상기 상판의 가장자리를 따라 서로 결합되며, 엠보싱 형태로 외측으로 볼록한 볼록부가 다수로 형성되고, 볼록부가 없는 평탄면에는 안착홈이 형성되는 하판; 상기 상판과 상기 하판에 의해 형성되는 진공공간; 상기 상판의 평탄면과 상기 하판의 안착홈에 장착되어 상기 공간을 유지하기 위한 스페이서; 상기 상판의 가장자리와 상기 하판의 가장자리를 따라 서로 결합되도록 설치되는 'ㄷ'자형의 가장자리 스페이서; 및 상기 상판 또는 하판의 내측면의 일부면 또는 전면 및 가장자리 스페이서의 내측면에 게터물질이 도포된 게터부;로 구성되고, 상기 스페이서의 상단 평면과 하단 평면에는, 내측에서 외측으로 끝이 뾰족한 링형태의 V자형 절곡부가 다수로 형성되는 것을 특징으로 하는 진공단열패널을 제공한다.
본 발명에서 상판 또는 하판 중 어느 하나의 내측면에는 상기 스페이서의 안착을 위한 안착홈이 형성될 수 있다. 안착홈이 형성됨으로써 스페이서의 설치 및 고정이 용이해진다는 장점이 있다.
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삭제
또한 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 내부 공간에 진공이 형성되는 진공단열패널에 있어서, 엠보싱 형태로 외측으로 볼록한 볼록부가 다수로 형성되는 상판; 상기 상판의 가장자리를 따라 서로 결합되며, 엠보싱 형태로 외측으로 볼록한 볼록부가 다수로 형성되고, 볼록부가 없는 평탄면에는 안착홈이 형성되는 하판; 상기 상판과 상기 하판에 의해 형성되는 진공공간; 상기 상판의 평탄면과 상기 하판의 안착홈에 장착되어 상기 공간을 유지하기 위한 스페이서; 상기 상판의 가장자리와 상기 하판의 가장자리를 따라 서로 결합되도록 설치되는 주름진 형태의 가장자리 스페이서; 및 상기 상판 또는 하판의 내측면의 일부면 또는 전면 및 가장자리 스페이서의 내측면에 게터물질이 도포된 게터부;로 구성되고, 상기 스페이서는 봉형상의 하부몸체와 포켓 형상으로 확관된 상부몸체가 결합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 진공단열패널을 제공한다.
본 발명의 스페이서는 봉형상의 하부몸체와 포켓 형상으로 확관된 상부몸체가 결합되어 형성될 수 있다. 상부와 하부의 직경이 다름으로써, 스페이서의 고정 및 안정적인 지지를 할 수 있다는 장점이 있다. 스페이서에 의한 열전달을 줄이기 위해 하부몸체의 하단과 상부 몸체의 상단은 가장자리에서 내측으로 경사져 형성되도록 할 수 있다. 그에 따라 스페이서와 상판 및 하판은 서로 선접촉을 할 수 있다. 또한 하부몸체의 하단과 상부 몸체의 상단은 평면으로 형성될 수도 있다.
삭제
본 발명에 따른 진공단열패널은 패널 내부에 스페이서의 장착이 용이하고, 고정할 수 있는 구조를 취하고 있기 때문에 패널의 형상의 변형을 방지하고 진공특성을 향상시킴으로써 방음력이 우수한 특성을 가진다.
또한, 본 발명은 심재를 사용하지 않으므로, 심재를 사용할 때 발생되는 환경오염 문제를 제거할 수 있어 친환경적이며, 심재를 사용할 때보다 폐기자재에 대한 재활용도가 높다.
또한, 본 발명에 따른 진공단열패널은 쉽게 제조가 가능하기 때문에 제조비용을 줄일 수 있는 장점이 있으며, 다수의 볼록부 또는 오목부를 형성함으로써 구조의 견고성을 추구할 수 있는 장점이 있다.
또한, 건축 및 산업 단열소재로 활용하는 경우 열전도도를 획기적으로 줄일 수 있어 에너지절감 효과가 매우 크며, 건축물의 단열과 냉장고, 냉장시설 등 그 밖의 단열 소재로도 활용할 수 있다는 장점을 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 진공단열패널의 제1실시예의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 진공단열패널의 제1실시예의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 진공단열패널의 제1실시예의 스페이서 장착도.
도 4는 본 발명에 따른 진공단열패널의 제1실시예의 스페이서의 다른 장착도.
도 5는 본 발명에 따른 진공단열패널의 스페이서의 제1실시예의 사시도 및 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 진공단열패널의 스페이서의 제2실시예의 사시도 및 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 진공단열패널의 스페이서의 제3실시예의 사시도 및 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 진공단열패널의 스페이서의 제4실시예의 사시도 및 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 진공단열패널의 스페이서의 제5실시예의 사시도 및 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 진공단열패널의 제2실시예의 스페이서의 다른 장착도.
도 10은 본 발명에 따른 진공단열패널의 가장자리 스페이서의 제1실시예의 단면도.
도 11은 본 발명에 따른 진공단열패널의 가장자리 스페이서의 제2실시예의 단면도.
도 12는 본 발명에 따른 진공단열패널의 제2실시예의 단면도.
도 13은 본 발명에 따른 진공단열패널의 제3실시예의 사시도.
도 14는 본 발명에 따른 진공단열패널의 제4실시예의 사시도.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하는 것은 아니다.
우선, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기에 앞서, 본 발명의 여러 실시예에 있어서 기술적 특징이 동일한 구성에 대하여는 동일한 부호를 사용함을 미리 밝혀둔다.
도 1은 본 발명에 따른 진공단열패널의 제1실시예의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 진공단열패널의 제1실시예의 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 진공단열패널의 제1실시예의 스페이서 장착도이고, 도 4는 본 발명에 따른 진공단열패널의 제1실시예의 스페이서의 다른 장착도이고, 도 5는 본 발명에 따른 진공단열패널의 스페이서의 제1실시예의 사시도 및 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 진공단열패널의 스페이서의 제2실시예의 사시도 및 단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 진공단열패널의 스페이서의 제3실시예의 사시도 및 단면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 진공단열패널의 스페이서의 제4실시예의 사시도 및 단면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 진공단열패널의 스페이서의 제5실시예의 사시도 및 단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 진공단열패널의 제2실시예의 스페이서의 다른 장착도이고, 도 10은 본 발명에 따른 진공단열패널의 가장자리 스페이서의 제1실시예의 단면도이고, 도 11은 본 발명에 따른 진공단열패널의 가장자리 스페이서의 제2실시예의 단면도이고, 도 12는 본 발명에 따른 진공단열패널의 제2실시예의 단면도이고, 도 13은 본 발명에 따른 진공단열패널의 제3실시예의 사시도이고, 도 14는 본 발명에 따른 진공단열패널의 제4실시예의 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 진공단열패널(1)의 제1실시예에 대한 구성을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명에 따른 진공단열패널(1)의 제1실시예는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 외측으로 볼록하게 다수의 엠보싱(12)이 형성되는 상판(10)과, 상기 상판(10)의 가장자리를 따라 서로 결합되며, 외측으로 볼록하게 다수의 엠보싱(22)이 형성되는 하판(20)과, 상기 상판(10)과 상기 하판(20)에 의해 형성되는 진공공간(S)과, 상기 상판(10)과 하판(20)의 평탄면(11)에 장착되어 상기 공간(S)을 유지하기 위한 스페이서(30)로 구성된다.
상판(10)은 하판(20)과 함께 진공공간(S)을 형성하고, 상판(10)과 하판(20)의 가장자리는 브레이징 용접 등을 이용하여 접합되며, 가장자리에는 가장자리 스페이서(40)를 이용하여 접합된다. 상판(10) 및 하판(20)은 알루미늄 판재, 스테인레스스틸 판재, 카본스틸 판재, 유리판재, 테프론 판재 또는 플라스틱 판재를 사용할 수 있으며, 또한 강도가 우수한 고강도 합성수지 판재를 사용할 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 상판(10)에 엠보싱(12)을 형성하고, 하판(20)에도 엠보싱(22)을 형성한다. 양측에 엠보싱을 형성함으로써 형상에 따른 질량관성모멘트가 크지기 때문에 강도가 강해지는 장점을 가진다. 또한, 엠보싱(12, 22)에 의한 내부 공간(S)을 크게 할 수 있다는 장점도 있다. 엠보싱(12, 22)과 엠보싱(12, 22) 사이의 평탄면(11, 21)에는 스페이서(30)가 장착된다. 스페이서(30)에 의해 상판(10)과 하판(20)을 지지하게 하여 내부 진공공간(S)을 확보한다.
도 3에 도시된 바와 같이 평탄면(11, 21)에는 스페이서(30)가 장착된다. 도 3의 (a)도면에는 하판(20)에만 스페이서 안착홈(23)이 형성된 것을 도시하고 있다. 안착홈(23)이 형성됨으로써, 안착홈에는 스페이서(30)를 쉽게 고정 장착할 수 있으며, 스페이서(30)가 외측으로 이탈되는 등의 문제점을 방지할 수 있다. 도 3의 (b)는 스페이서(30)를 없앤 상태의 도면을 도시하고 있다. 상판(10)에는 게터부(14)가 형성된다.
도 4에 도시된 바와 같이 평탄면(11, 21)에는 스페이서가(30)가 장착된다. 도 4의 (a)도면에 도시된 바와 같이 상판 및 하판 모두에 안착홈(13, 23)이 형성된 상태에서 스페이서(30)가 장착된 것을 도시하고 있다. 상판 및 하판 모두에 안착홈이 형성됨으로써, 스페이서(30)의 장착 및 고정이 더 쉬워진다. 상판(10)에는 게터부(14)가 형성된다.
도 5 내지 도 9는 스페이서의 실시예들을 도시하고 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 스페이서의 제1실시예(30a)는 봉형상의 스페이서로 구성된다. 봉형상의 스페이서(30a)로서, 상단 및 하단이 평면(31a)으로 형성된다.
도 6은 스페이서의 제2실시예(30b)를 도시하고 있다. 제2실시예(30b)에서는 상단 및 하단이 가장자리에서 경사져 형성되어 가장자리가 하나의 원으로 된 선을 형성하고 있다. 따라서 상판 및 하판과 선접촉을 할 수 있어서 스페이서에 의한 열전달을 줄일 수 있다는 장점이 있다.
도 7은 스페이서의 제3실시예(30c)를 도시하고 있다. 제3실시예(30c)에서는 상단 및 하단의 평면부에 내측에서 외측으로 끝이 뾰족한 요철(31c)을 형성한다. 즉, 내측에서 외측으로 끝이 뾰족하도록 링형태의 다수의 V자형 절곡부를 형성하여 스페이서와 상판 및 하판이 다수의 원을 이루는 선과 접촉을 하게 되어 스페이서에 의한 열전달을 줄일 수 있다.
도 8은 스페이서의 제4실시예(30d)를 도시하고 있다. 제4실시예(30d)에서는 봉형상의 하부몸체(32d)와 포켓이 형성된 상부몸체(33d)로 형성된 스페이서를 도시하고 있다. 스페이서(30d)의 상단 및 하단은 가장자리로부터 내측으로 경사져 형성되도록 하여 스페이서(30d)와 상판 및 하판이 선접촉할 수 있도록 한다. 또한, 상부몸체의 직경이 더 크기 때문에 스페이서가 더 안정적으로 고정 장착될 수 있는 장점을 가진다.
도 9는 스페이서의 제5실시예(30e)를 도시하고 있다. 제5실시예(30e)에서는 봉형상의 하부몸체(32e)와 포켓이 형성된 상부몸체(33e)로 형성된 스페이서를 도시하고 있다. 상부몸체와 하부몸체는 하나의 몸체로 형성될 수도 있다. 스페이서의 상단(34e) 및 하단(31e)은 평면으로 형성되어 있으며, 이 경우에서도 도면에는 도시되지 않았지만 상단 및 하단은 가장자리에서 내측으로 경사져 형성될 수 있다. 또한 도면에 도시되지는 않았지만 스페이서가 하단에서부터 점차적으로 확관되어 상단으로 마무리되는 끝이 잘린 원뿔형으로 유추할 수 있다.
도 10 및 도 11은 상판(10)과 하판(20)의 가장자리에 가장자리 스페이서(40, 40')를 브레이징 용접 등을 이용하여 접합된 것을 도시하고 있다. 가장자리의 접합은 일반적으로 브레이징 용접이 많이 사용된다. 가장자리 스페이서(40, 40')의 내측에는 게터물질을 도포하여 게터부(14)를 더 확장할 수 있다. 도 10의 가장자리 스페이서(40')는 유리판재 등에 적합할 수 있다. 가장자리 스페이서(40')를 유리판재의 양측 가장자리에 삽입하여 형성하거나 브레이징 용접을 이용하여 접합할 수도 있다. 또한, 유리판재가 아닌 경우라도 주름진 형상의 금속재 스페이서를 사용할 수도 있다. 주름진 형상의 스페이서의 경우, 스페이서(40')가 가장자리에서 완충기능을 수행할 수 있기 때문에 내구성이 강하다는 장점이 있다.
도 12는 본 발명에 따른 진공단열패널(1)의 제2실시예를 보여주고 있다. 제2실시예는 엠보싱(12', 22')을 내측으로 오목하게 형성한 것에 특징이 있으며, 다른 구성은 제1실시예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 13 및 도 14는 진공단열패널의 제3 및 제4실시예를 도시하고 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 길이방향으로 길게 형성되는 볼록부와 오목부로 구성되며, 단면은 도 2 및 도 12와 동일하므로 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이하 구체적으로 제1실시예를 기준으로 진공단열패널의 기능을 설명하기로 한다.
상판(10)과 하판(20)에 의해 형성되는 공간은 진공공간(S)으로 형성된다. 진공도는 10-3 torr 이하의 진공압이 유지되도록 형성된다. 진공도를 10-3 torr 이하로 유지하기 위해 상판(10)의 내측면 일부분 또는 전면에 게터부(14)가 형성된다. 게터부(14)는 게터가 도포되어 형성되거나 게터를 시트지에 도포한 후 시트지를 상판(10)에 부착하여 형성할 수 있다. 경우에 따라서는 하판(20)에 도포될 수도 있다. 게터부는 진공공간(S)을 형성하기 위해 진공배기 봉입 후 내부 탈가스로 인해 증가되는 잔류가스를 효과적으로 흡착하기 위해 사용된다. 게터부(14)는 확산 게터 또는 비확산 게터를 사용할 수 있다. 게터의 종류로는 바륨(Ba) 또는 지르코늄(Zr)계 합금, 바륨(Ba)-리튬(Li)계 합금, 지르코늄(Zr)-바나듐(V)-철(Fe)계 합금, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 바륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 티타늄, 지르코늄, 바나듐 등의 물질을 단독 또는 합금화한 물질이 사용될 수 있다.
상판(10)과 하판(20) 사이에는 대기압에 의해 상판 및 하판이 변형되는 것을 방지하기 위해 스페이서(30)가 장착된다. 스페이서(30)는 제조나 설치를 위해 봉형상으로 된 스페이서를 사용할 수 있다. 또한 상판(10)과 하판(20)은 변형방지를 위해 질량관성모멘트가 크질 수 있도록 하기 위해 외측 또는 내측으로 볼록한 엠보싱(12, 22)을 형성할 수 있다. 스페이서(30)는 평탄면(11, 21) 사이에 다수 개가 장착된다. 이 경우 스페이서(30)는 상판과 하판의 평탄면에 장착되며, 하판에는 안착홈(23)을 형성하여 스페이서(30)가 고정 장착될 수 있도록 할 수 있다. 또한 스페이서(30)의 강한 고정을 위해서 상판에도 안착홈(13)을 형성할 수도 있다. 안착홈(23)이 형성되어 있기 때문에 스페이서(30)의 안착이 용이하여 고정 및 설치에도 유리하다.
본 발명에 따른 진공단열패널 다양한 형태로 응용할 수 있다. 또한, 진공단열패널은 건축용 뿐만 아니라, 냉온이나 보온이 필요한 냉장고나 냉장시설 등에서도 유용하게 사용될 수 있다. 현대와 같이 이산화탄소의 저감을 필요로 하는 시기에는 상기와 같은 본 발명에 따른 진공단열패널이 필수적으로 요구된다고 할 것이다.
1 : 진공단열패널
10 : 상판 11 : 평탄면
12 : 엠보싱 13 : 상판 안착홈
14 : 게터부
20 : 하판 21 : 평탄면
22 : 엠보싱 23 : 하판 안착홈
30 : 스페이서
40 : 가장자리 스페이서

Claims (13)

  1. 내부 공간에 진공이 형성되는 진공단열패널에 있어서,
    엠보싱 형태로 외측으로 볼록한 볼록부가 다수로 형성되는 상판;
    상기 상판의 가장자리를 따라 서로 결합되며, 엠보싱 형태로 외측으로 볼록한 볼록부가 다수로 형성되고, 볼록부가 없는 평탄면에는 안착홈이 형성되는 하판;
    상기 상판과 상기 하판에 의해 형성되는 진공공간;
    상기 상판의 평탄면과 상기 하판의 안착홈에 장착되어 상기 공간을 유지하기 위한 스페이서;
    상기 상판의 가장자리와 상기 하판의 가장자리를 따라 서로 결합되도록 설치되는 'ㄷ'자형의 가장자리 스페이서; 및
    상기 상판 또는 하판의 내측면의 일부면 또는 전면 및 가장자리 스페이서의 내측면에 게터물질이 도포된 게터부;
    로 구성되고,

    상기 스페이서의 상단 평면과 하단 평면에는, 내측에서 외측으로 끝이 뾰족한 링형태의 V자형 절곡부가 다수로 형성되는 것을 특징으로 하는 진공단열패널.
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  8. 내부 공간에 진공이 형성되는 진공단열패널에 있어서,
    엠보싱 형태로 외측으로 볼록한 볼록부가 다수로 형성되는 상판;
    상기 상판의 가장자리를 따라 서로 결합되며, 엠보싱 형태로 외측으로 볼록한 볼록부가 다수로 형성되고, 볼록부가 없는 평탄면에는 안착홈이 형성되는 하판;
    상기 상판과 상기 하판에 의해 형성되는 진공공간;
    상기 상판의 평탄면과 상기 하판의 안착홈에 장착되어 상기 공간을 유지하기 위한 스페이서;
    상기 상판의 가장자리와 상기 하판의 가장자리를 따라 서로 결합되도록 설치되는 주름진 형태의 가장자리 스페이서; 및
    상기 상판 또는 하판의 내측면의 일부면 또는 전면 및 가장자리 스페이서의 내측면에 게터물질이 도포된 게터부;
    로 구성되고,

    상기 스페이서는 봉형상의 하부몸체와 포켓 형상으로 확관된 상부몸체가 결합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 진공단열패널.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 스페이서의 하부몸체 하단과 상부 몸체 상단은 끝이 뾰족하도록 가장자리에서 내측으로 경사져 형성되는 것을 특징으로 하는 진공단열패널.
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