KR101592946B1 - 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치 및 이것의 운용 방법 - Google Patents

전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치 및 이것의 운용 방법 Download PDF

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안성훈
박성익
미노루 타야
김수연
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서울대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 기재인 ITO(indium tin oxide) 또는 FTO(fluorinated tin oxide)가 적층된 투명 유리기판이 거치되는 내부 공간을 형성한 진공 챔버; 상기 진공 챔버에 일정 정도의 진공압을 유지시키는 진공 펌프; 상기 투명 유리기판에 적층된 상기 기재의 표면측으로 WO3(tungsten trioxide) 나노 분말을 공급하는 분말 공급부; 및 상기 분말 공급부를 통하여 공급된 상기 WO3 나노 분말을 상기 기재의 표면에 일정 압력으로 분사하여 일정 두께로 적층시키는 분사 노즐을 포함하며, 상기 WO3 나노 분말은 상온에서 분사되는 것을 특징으로 하여, 상온 환경하에 비교적 낮은 진공 압력으로 전기변색 물질인 WO3 나노 분말 입자를 적층시킬 수 있음은 물론, WO3 나노 분말 입자의 적층 작업 등 일체를 저렴하고 간단한 구성으로 실시할 수 있도록 하는 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치 및 이것의 운용 방법에 관한 것이다.

Description

전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치 및 이것의 운용 방법{TUNGSTEN TRIOXIDE NANO PARTICLE DEPOSITION APPARATUS FOR ELECTROCHROMIC WINDOW MANUFACTURING AND THE OPERATING METHOD OF THIS}
본 발명은 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치 및 이것의 운용 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광투과도를 능동적으로 변화시킬 수 있는 전기변색 스마트윈도우에 관한 것이며, 주된 구성 요소들이 주로 박막으로 이루어져 있으므로 박막제조기술 분야에 적용 가능한 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치 및 이것의 운용 방법에 관한 것이다.
건물 외피에 대한 창의 면적비가 최근 50%를 초과하게 되면서 건물의 에너지 성능 향상에 큰 장애 요인으로 부각되고 있으므로, 냉난방, 조명 에너지 소비 저감 등 능동적 에너지 유입 조절이 가능한 스마트 윈도우 기술에 대한 수요가 증가하는 추세이다.
전기변색 스마트윈도우는 투명유리기판(2쌍), 투명전극 ITO(indium tin oxide)층(2쌍), 전기변색물질인 WO3층, 투명전해질층으로 이루어져 있으며, 소정의 전압을 조절함에 따라, 투명전해질 속에 있는 이온이 WO3층에 접합 혹은 탈착되면서 광투과도를 변화시킨다.
이때, WO3층은 수십~수백 나노미터급의 입자로 이루어져 있으며, 이 전기변색물질 WO3을 투명전극 ITO층에 균일하게 적층하는 기술이 필요하다.
투명전극 ITO층에 전기변색물질 WO3을 적층하기 위해서는 화학기상증착법이나 스퍼터링, 혹은 솔-젤법 등을 사용하였다.
그러나, 이러한 종래의 기술들은 각각 몇 가지 문제점들을 가지고 있다.
즉, 이러한 종래의 기술들은 전구체를 준비해야 하고, 장비가 고가이며, 증착 조건이 매우 까다로울 뿐만 아니라, 후처리 과정이 매우 번거로운 문제점이 있다.
특히, 이러한 종래의 기술들은 고온 환경에서 높은 진공 압력의 고진공도를 요구하므로 공정 비용이 많이 소요되며, 에너지의 과다 사용으로 인한 이산화탄소 배출 등 환경 문제도 뒤따른다.
미국공개특허 US2011/0104369 미국공개특허 US2013/0192519
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 전기변색 물질인 WO3 나노 분말 입자를 상온 환경하에 비교적 낮은 진공 압력으로 적층시킬 수 있도록 하는 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치 및 이것의 운용 방법을 제공하기 위한 것이다.
그리고, 본 발명은 WO3 나노 분말 입자의 적층 작업 등 일체를 저렴하고 간단한 구성으로 실시할 수 있도록 하는 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치 및 이것의 운용 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기재인 ITO(indium tin oxide) 또는 FTO(fluorinated tin oxide)가 적층된 투명 유리기판이 거치되는 내부 공간을 형성한 진공 챔버; 상기 진공 챔버에 일정 정도의 진공압을 유지시키는 진공 펌프; 상기 투명 유리기판에 적층된 상기 기재의 표면측으로 WO3(tungsten trioxide) 나노 분말을 공급하는 분말 공급부; 및 상기 분말 공급부를 통하여 공급된 상기 WO3 나노 분말을 상기 기재의 표면에 일정 압력으로 분사하여 일정 두께로 적층시키는 분사 노즐을 포함하며, 상기 WO3 나노 분말은 상온에서 분사되는 것을 특징으로 하는 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치는, 상기 진공 챔버에 내장되고, 상기 투명 유리기판을 거치하여 전, 후, 좌, 우 또는 상, 하, 전, 후, 좌, 우로 위치 조정 가능한 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치는, 상기 진공 챔버에 내장되어 상기 투명 유리기판이 거치되는 스테이지와,
상기 스테이지와 전기적으로 연결되고, 상기 분사 노즐로부터 상기 WO3 나노 분말이 상기 기재의 표면에 분사됨에 따라 상기 투명 유리기판을 전, 후, 좌, 우 또는 상, 하, 전, 후, 좌, 우로 이동시키는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 진공압은 -80 kPa 내지 -100 kPa인 것을 특징으로 한다.
그리고, 분말 공급부는, 에어 컴프레서와, 상기 에어 컴프레서와 연결되며 상기 WO3 나노 분말이 일시 수용되는 분말 공급기를 포함하며, 상기 분말 공급기는 상기 분사 노즐과 배관 연결되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 분말 공급부는, 상기 분말 공급기와 상기 분사 노즐 사이의 배관에 장착되어 상기 WO3 나노 분말이 상기 분말 공급기측으로 역류하는 것을 차단하는 체크밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 분말 공급부는, 상기 에어 컴프레서와 상기 분말 공급기 사이의 배관에 장착되어 먼지나 오일 또는 습기를 제거하는 기능을 구비한 필터 어셈블리를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 분사 노즐은, 상기 분말 공급부와 배관 연결되는 양단 관통의 노즐 몸체와, 상기 노즐 몸체의 일단부에 형성되어 상기 분말 공급부와 연통되고, 제1 길이의 직경을 가진 원 형상의 입구 포트와, 상기 노즐 몸체의 타단부에 형성되어 상기 기재의 표면측과 대면하고, 상기 제1 길이의 가로부와, 상기 제1 길이보다 작은 제2 길이의 세로부를 형성하는 출구 포트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 분사 노즐은, 상기 분말 공급부측의 일단부로부터 상기 기재 표면측의 타단부로 갈수록 점차 폭이 좁아지는 내부 유로를 형성하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치는, 상기 진공 펌프 및 상기 분말 공급부와 전기적으로 연결되어 상기 진공압 및 상기 WO3 나노 분말의 분사를 위한 상기 일정 압력의 조절이 가능한 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 일정 압력은 0.1 내지 0.5 MPa인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 컨트롤러는, 초당 0.01 내지 0.1mm의 속도로 상기 투명 유리기판을 이송하여 상기 WO3 나노 분말의 적층 속도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은 에어 컴프레서와 진공 펌프와 분말 공급기와 필터 어셈블리와 진공 챔버 내부의 스테이지의 작동 여부와 함께, 분사 노즐의 막힘 여부를 점검하는 제1 단계; 기재인 ITO(indium tin oxide) 또는 FTO(fluorinated tin oxide)가 적층된 투명 유리기판을 상기 스테이지에 장착하고, WO3(tungsten trioxide) 나노 분말을 상기 분말 공급기에 적재하는 제2 단계; 상기 진공 펌프를 가동시켜 상기 진공 챔버를 진공 상태로 만드는 제3 단계; 상기 에어 컴프레서를 가동하여 상기 WO3 나노 분말이 상기 분말 공급기로부터 상기 분사 노즐을 통해 상기 투명 유리기판측으로 분사되게 함과 동시에, 상기 스테이지를 전, 후, 좌, 우 또는 상, 하, 전, 후, 좌, 우로 이동시켜 상기 WO3 나노 분말을 상기 투명 유리기판의 상기 기재의 표면에 적층시키는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치의 운용 방법을 제공할 수도 있다.
여기서, 상기 제4 단계는, 상기 WO3 나노 분말이 소망하는 적층 경로를 따라 상기 투명 유리기판의 상기 기재의 표면에 적층 완료되면, 에어 컴프레서의 가동을 중지시키는 과정과, 상기 진공 챔버와 연결된 상기 진공 펌프의 가동을 중지시켜 상기 진공 챔버를 대기압 상태로 만드는 과정과, 상기 WO3 나노 분말이 적층된 상기 투명 유리기판을 상기 진공 챔버로부터 꺼내는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제4 단계는, 상기 WO3 나노 분말이 적층된 상기 투명 유리기판과, 기재인 ITO(indium tin oxide) 또는 FTO(fluorinated tin oxide)가 적층된 별도의 투명 유리기판 사이에 전해질을 채우는 과정과, 상기 투명 유리기판과 별도의 투명 유리기판을 접착제로 패키징하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.
우선, 본 발명은 전기변색물질인 WO3 나노 분말을 상온, 저 진공에서 투명 유리기판에 직접 분사하여 증착시키는 방법을 통해, 기존의 방법들이 요구하는 고온, 고 진공에 따른 고가의 설비비용과 공정비용을 획기적으로 절감할 수 있다.
따라서, 본 발명은 공정을 지연시키고 복잡하게 만드는 전구체 준비나 열처리 등의 후처리 공정이 불필요하므로, 제조 공정에 따른 시간 및 비용을 대폭 절감할 수 있다.
그리고, 본 발명은 공정 에너지 사용 절감에 따른 이산화탄소 발생량도 함께 줄일 수 있으므로, 환경친화적으로 스마트윈도우를 제작할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치 및 이것의 운용 방법을 적용하여 제작된 전기변색 윈도우를 보급함으로써, 빌딩의 소요 에너지를 40% 이상 절약하거나, 냉난방시스템의 용량을 25%까지 줄일 수 있으며, 빌딩관리비를 25% 이상 절감할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치의 전체적인 구성을 나타낸 개념도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치를 운용하는 방법을 순차적으로 나타낸 블록 선도
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치에 의하여 기재의 표면에 WO3 나노 분말 입자가 적층된 상태를 촬영한 전자 현미경 사진
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치에 의하여 투명 유리기판의 기재 표면에 WO3 나노 분말 입자가 적층된 단면 구조를 촬영한 전자 현미경 사진
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치의 전체적인 구성을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치를 운용하는 방법을 순차적으로 나타낸 블록 선도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치에 의하여 기재의 표면에 WO3 나노 분말 입자가 적층된 상태를 촬영한 전자 현미경 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치에 의하여 투명 유리기판의 기재 표면에 WO3 나노 분말 입자가 적층된 단면 구조를 촬영한 전자 현미경 사진이다.
본 발명은 도시된 바와 같이 진공 챔버(100)와 진공 펌프(200)와 분말 공급부(300)와 분사 노즐(400)을 포함하는 구성임을 파악할 수 있다.
진공 챔버(100)는 기재(600, 이하 도 5 참조)인 ITO(indium tin oxide) 또는 FTO(fluorinated tin oxide)가 적층된 투명 유리기판(500)이 거치되는 내부 공간을 형성한 것이다.
진공 펌프(200)는 진공 챔버(100)에 일정 정도의 진공압을 유지시키기 위한 것이다.
분말 공급부(300)는 투명 유리기판(500)에 적층된 기재(600)의 표면측으로 WO3(tungsten trioxide) 나노 분말을 공급하는 것이다.
분사 노즐(400)은 분말 공급부(300)를 통하여 공급된 WO3 나노 분말을 기재(600)의 표면에 일정 압력으로 분사하여 WO3 나노 분말 입자(800, 이하 도 3 내지 도 5 참조)를 기재(600)의 표면 위에 일정 두께로 적층시키는 것이다.
이러한 WO3 나노 분말은 상온에서 분사된다.
따라서, 본 발명은 전기변색물질인 WO3 나노 분말을 상온, 저 진공에서 투명 유리기판(500)에 직접 분사하여 증착시키는 방법을 통해, 기존의 방법들이 요구하는 고온, 고 진공에 따른 고가의 설비비용과 공정비용을 줄일 수 있다.
따라서, 본 발명은 공정을 지연시키고 복잡하게 만드는 전구체 준비나 열처리 등의 후처리 공정이 불필요하므로, 제조 공정에 따른 시간 및 비용을 절감할 수 있다.
그리고, 본 발명은 공정 에너지 사용 절감에 따른 이산화탄소 발생량도 함께 줄일 수 있게 된다.
본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며, 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.
본 발명은 진공 챔버(100)에 내장되고, 투명 유리기판(500)을 거치하여 전, 후, 좌, 우 또는 상, 하, 전, 후, 좌, 우로 위치 조정 가능한 스테이지(110)를 더 포함하는 실시예의 적용이 가능하다.
즉, 이러한 스테이지(110)는, 스테이지(110)와 전기적으로 연결되고 분사 노즐(400)로부터 WO3 나노 분말이 기재(600)의 표면에 분사됨에 따라 투명 유리기판(500)을 전, 후, 좌, 우 또는 상, 하, 전, 후, 좌, 우로 이동시키는 컨트롤러(700)에 의하여 이동이 제어되는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치에 있어서, 진공 챔버(100) 내부의 진공 압력은 -80 kPa 내지 -100 kPa의 비교적 낮은 진공도를 유지하는 정도로 충분하며, 더욱 바람직하게는 -90 kPa 내외로 유지토록 한다.
한편, 분말 공급부(300)는, 에어 컴프레서(310)와, 에어 컴프레서(310)와 연결되며 WO3 나노 분말이 일시 수용되는 분말 공급기(320)를 포함하며, 분말 공급기(320)는 분사 노즐(400)과 배관 연결된다.
여기서, 분말 공급부(300)는 WO3 나노 분말이 분말 공급기(320)측으로 역류하는 것을 차단하기 위하여, 분말 공급기(320)와 분사 노즐(400) 사이의 배관에 체크밸브(330)를 더 장착하는 것이 바람직하다.
이때, 분말 공급부(300)는 WO3 나노 분말에 포함된 먼지나 오일 또는 습기를 제거하여 균일하게 기재(600) 표면측으로 분사될 수 있도록, 에어 컴프레서(310)와 분말 공급기(320) 사이의 배관에 필터 어셈블리(340)를 장착하는 것이 바람직하다.
한편, 분사 노즐(400)은 일정한 압력으로 WO3 나노 분말을 분사하여 균일한 두께로 적층시키기 위한 것이며, 노즐 몸체(410)에 입구 포트(421)와 출구 포트(422)가 형성된 구조임을 파악할 수 있다.
노즐 몸체(410)는 분말 공급부(300)와 배관 연결되는 양단 관통의 부재이다.
입구 포트(421)는 노즐 몸체(410)의 일단부에 원 형상으로 형성되어 분말 공급부(300)와 연통되고, 제1 길이(L1)의 직경을 가진 것이다.
출구 포트(422)는 노즐 몸체(410)의 타단부에 형성되어 기재(600)의 표면측과 대면하고, 제1 길이(L1)의 가로부와, 제1 길이(L1)보다 작은 제2 길이(L2)의 세로부를 형성하는 것이다.
즉, 분사 노즐(400)은 분말 공급부(300)측의 일단부인 입구 포트(421)로부터 기재(600) 표면측의 타단부인 출구 포트(422)측으로 갈수록 점차 폭이 좁아지는 내부 유로(430)를 형성하는 것이다.
한편, 컨트롤러(700)는 진공 펌프(200) 및 분말 공급부(300)와도 전기적으로 연결되어 진공압 및 WO3 나노 분말의 분사를 위한 분사 압력의 조절이 가능하게 된다.
이러한 분사 압력은 0.1 내지 0.5 MPa의 범위 내에서 적절히 조절할 수 있으며, 바람직하게는 0.3 MPa 내외의 압력으로 분사되도록 한다.
이러한 컨트롤러(700)는, 초당 0.01 내지 0.1mm의 속도로 투명 유리기판(500)을 장착한 스테이지(110)의 이송 속도를 조절할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 초당 0.05mm의 속도로 투명 유리기판(500)을 이송하여 WO3 나노 분말의 적층 속도를 적절히 조절할 수 있을 것이다.
상기와 같은 구성의 본 발명의 일 실시예에 따른 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치를 운용하는 방법에 관하여 도 2를 참조로 설명한다.
우선, 작업자는 에어 컴프레서(310)와 진공 펌프(200)와 분말 공급기(320)와 필터 어셈블리(340)와 진공 챔버(100) 내부의 스테이지(110)의 작동 여부와 함께, 분사 노즐(400)의 막힘 여부를 점검한다(S1: 제1 단계).
그리고, 작업자는 기재(600)인 ITO(indium tin oxide) 또는 FTO(fluorinated tin oxide)가 적층된 투명 유리기판(500)을 스테이지(110)에 장착하고, WO3(tungsten trioxide) 나노 분말을 분말 공급기(320)에 적재한다(S2: 제2 단계).
계속하여, 작업자는 진공 펌프(200)를 가동시켜 진공 챔버(100)를 진공 상태로 만든다(S3: 제3 단계).
다음으로, 작업자는 에어 컴프레서(310)를 가동하여 WO3 나노 분말이 분말 공급기(320)로부터 분사 노즐(400)을 통해 투명 유리기판(500)측으로 분사되게 함과 동시에, 스테이지(110)를 전, 후, 좌, 우 또는 상, 하, 전, 후, 좌, 우로 이동시켜 WO3 나노 분말을 투명 유리기판(500)의 기재(600)의 표면에 적층시키는 작업을 실시한다(S4: 제4 단계).
여기서, 제4 단계(S4)에서는 WO3 나노 분말이 소망하는 적층 경로를 따라 투명 유리기판(500)의 기재(600)의 표면에 적층 완료되면, 에어 컴프레서(310)의 가동을 중지시키는 작업을 추가적으로 실시할 수 있다.
그리고, 제4 단계(S4)에서는 진공 챔버(100)와 연결된 진공 펌프(200)의 가동을 중지시켜 진공 챔버(100)를 대기압 상태로 만드는 작업을 추가적으로 실시할 수도 있다.
그리고, 제4 단계(S4)에서는 다음 공정을 위하여 WO3 나노 분말이 적층된 투명 유리기판(500)을 진공 챔버(100)로부터 꺼내는 작업을 추가적으로 실시할 수도 있음은 물론이다.
또한, 제4 단계(S4)에서는, WO3 나노 분말이 적층된 투명 유리기판(500)과, 기재(600)인 ITO(indium tin oxide) 또는 FTO(fluorinated tin oxide)가 적층된 별도의 투명 유리기판(500) 사이에 전해질을 채우는 작업을 추가적으로 실시할 수도 있다.
또한, 제4 단계(S4)에서는 투명 유리기판(500)과 별도의 투명 유리기판(500)을 접착제로 패키징하는 작업을 더 실시할 수도 있을 것이다.
이러한 일련의 과정을 거쳐서 기재(600)의 표면에 도 3 및 도 4와 함께 도 5와 같이 WO3 나노 분말 입자(800)가 균일하게 분산 적층된 것을 파악할 수 있다.
참고로, 도 3에서 기재(600)는 ITO(indium tin oxide)가 사용되었으며, 도 4 및 도 5에서 기재(600)는 FTO(fluorinated tin oxide)가 사용되었으며, 분사 노즐(400)의 단부, 즉 노즐 본체(410)의 타단부인 출구 포트(422)로부터 기재(600)의 표면까지 이격 거리는 3 mm였으며, 진공 챔버(100)의 진공 압력은 -90 kPa이고, 투명 유리기판(500)을 장착한 스테이지(110)의 이송 속도는 0.05 mm/s였으며, WO3 나노 분말 입자(800)의 분사 압력은 0.3 MPa을 유지하였다.
이상과 같이 본 발명은 전기변색 물질인 WO3 나노 분말 입자를 상온 환경하에 비교적 낮은 진공 압력으로 적층시킬 수 있음은 물론, WO3 나노 분말 입자의 적층 작업 등 일체를 저렴하고 간단한 구성으로 실시할 수 있도록 하는 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치 및 이것의 운용 방법을 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.
그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.
100...진공 챔버
110...스테이지
200...진공 펌프
300...분말 공급부
310...에어 컴프레서
320...분말 공급기
330...체크밸브
340...필터 어셈블리
400...분사 노즐
410...노즐 몸체
421...입구 포트
422...출구 포트
430...내부 유로
500...투명 유리기판
600...기재
700...컨트롤러
800...WO3 나노 분말 입자
L1...제1 길이
L2...제2 길이
S1...제1 단계
S2...제2 단계
S3...제3 단계
S4...제4 단계

Claims (15)

  1. 기재인 ITO(indium tin oxide) 또는 FTO(fluorinated tin oxide)가 적층된 투명 유리기판이 거치되는 내부 공간을 형성한 진공 챔버;
    상기 진공 챔버의 진공압을 -80 kPa 내지 -100 kPa로 유지시키는 진공 펌프;
    상기 투명 유리기판에 적층된 상기 기재의 표면측으로 WO3(tungsten trioxide) 나노 분말을 공급하는 분말 공급부; 및
    상기 분말 공급부를 통하여 공급된 상기 WO3 나노 분말을 상기 기재의 표면에 분사하여 적층시키는 분사 노즐을 포함하며,
    상기 WO3 나노 분말은 상온에서 분사되는 것을 특징으로 하는 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치는,
    상기 진공 챔버에 내장되고, 상기 투명 유리기판을 거치하여 전, 후, 좌, 우 또는 상, 하, 전, 후, 좌, 우로 위치 조정 가능한 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치는,
    상기 진공 챔버에 내장되어 상기 투명 유리기판이 거치되는 스테이지와,
    상기 스테이지와 전기적으로 연결되고, 상기 분사 노즐로부터 상기 WO3 나노 분말이 상기 기재의 표면에 분사됨에 따라 상기 투명 유리기판을 전, 후, 좌, 우 또는 상, 하, 전, 후, 좌, 우로 이동시키는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    분말 공급부는,
    에어 컴프레서와,
    상기 에어 컴프레서와 연결되며 상기 WO3 나노 분말이 일시 수용되는 분말 공급기를 포함하며,
    상기 분말 공급기는 상기 분사 노즐과 배관 연결되는 것을 특징으로 하는 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 분말 공급부는,
    상기 분말 공급기와 상기 분사 노즐 사이의 배관에 장착되어 상기 WO3 나노 분말이 상기 분말 공급기측으로 역류하는 것을 차단하는 체크밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 분말 공급부는,
    상기 에어 컴프레서와 상기 분말 공급기 사이의 배관에 장착되어 먼지나 오일 또는 습기를 제거하는 기능을 구비한 필터 어셈블리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 분사 노즐은,
    상기 분말 공급부와 배관 연결되는 양단 관통의 노즐 몸체와,
    상기 노즐 몸체의 일단부에 형성되어 상기 분말 공급부와 연통되고, 제1 길이의 직경을 가진 원 형상의 입구 포트와,
    상기 노즐 몸체의 타단부에 형성되어 상기 기재의 표면측과 대면하고, 상기 제1 길이의 가로부와, 상기 제1 길이보다 작은 제2 길이의 세로부를 형성하는 출구 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 분사 노즐은,
    상기 분말 공급부측의 일단부로부터 상기 기재 표면측의 타단부로 갈수록 점차 폭이 좁아지는 내부 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치는,
    상기 진공 펌프 및 상기 분말 공급부와 전기적으로 연결되어 상기 진공압 및 상기 WO3 나노 분말의 분사를 위한 압력의 조절이 가능한 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 일정 압력은 0.1 내지 0.5 MPa인 것을 특징으로 하는 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치는,
    상기 진공 챔버에 내장되고, 상기 투명 유리기판을 거치하여 전, 후, 좌, 우 또는 상, 하, 전, 후, 좌, 우로 위치 조정 가능한 스테이지와,
    상기 진공 펌프 및 상기 분말 공급부와 전기적으로 연결되어 상기 진공압 및 상기 WO3 나노 분말의 분사를 위한 상기 일정 압력의 조절이 가능한 컨트롤러를 더 포함하며,
    상기 컨트롤러는,
    초당 0.01 내지 0.1mm의 속도로 상기 투명 유리기판을 장착한 상기 스테이지의 이송 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치.
  13. 에어 컴프레서와 진공 펌프와 분말 공급기와 필터 어셈블리와 진공 챔버 내부의 스테이지의 작동 여부와 함께, 분사 노즐의 막힘 여부를 점검하는 제1 단계;
    기재인 ITO(indium tin oxide) 또는 FTO(fluorinated tin oxide)가 적층된 투명 유리기판을 상기 스테이지에 장착하고, WO3(tungsten trioxide) 나노 분말을 상기 분말 공급기에 적재하는 제2 단계;
    상기 진공 펌프를 가동시켜 상기 진공 챔버를 -80 kPa 내지 -100 kPa의 진공압을 가지는 진공 상태로 만드는 제3 단계;
    상기 에어 컴프레서를 가동하여 상기 WO3 나노 분말이 상기 분말 공급기로부터 상기 분사 노즐을 통해 상기 투명 유리기판측으로 분사되게 함과 동시에, 상기 스테이지를 전, 후, 좌, 우 또는 상, 하, 전, 후, 좌, 우로 이동시켜 상기 WO3 나노 분말을 상기 투명 유리기판의 상기 기재의 표면에 적층시키는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치의 운용 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제4 단계는,
    상기 WO3 나노 분말이 소망하는 적층 경로를 따라 상기 투명 유리기판의 상기 기재의 표면에 적층 완료되면, 에어 컴프레서의 가동을 중지시키는 과정과,
    상기 진공 챔버와 연결된 상기 진공 펌프의 가동을 중지시켜 상기 진공 챔버를 대기압 상태로 만드는 과정과,
    상기 WO3 나노 분말이 적층된 상기 투명 유리기판을 상기 진공 챔버로부터 꺼내는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치의 운용 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제4 단계는,
    상기 WO3 나노 분말이 적층된 상기 투명 유리기판과, 기재인 ITO(indium tin oxide) 또는 FTO(fluorinated tin oxide)가 적층된 별도의 투명 유리기판 사이에 전해질을 채우는 과정과,
    상기 투명 유리기판과 별도의 투명 유리기판을 접착제로 패키징하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기변색 윈도우 제작을 위한 삼산화 텅스텐 나노입자 분말 적층 장치의 운용 방법.
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