KR101771318B1 - 진공단열재 제조 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가운데 부분이 천공되어 구멍이 형성된 진공단열재를 제조하는 진공단열재 제조 장치 및 방법에 관한 것으로, 구멍이 천공된 심재와 이를 감싸는 외피재로 구성된 진공단열재에 가열된 실링돌기와 가압돌기를 상기 진공단열재의 상하측에서 각각 적용시켜서 상기 외피재를 가열하여 외피재를 융착시키고, 상기 실링돌기가 가압돌기에 대해 상기 외피재를 가압한 상태에서 외피재를 절단하는 것이다.

Description

진공단열재 제조 장치 및 방법{Apparatus and Method for Manufacturing Vacuum Insulation Panel}

본 발명은 진공단열재를 제조하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가운데 부분이 천공되어 구멍이 형성된 진공단열재를 제조하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

단열재란 전도, 대류, 복사에 의한 열의 흐름을 크게 줄일 수 있는 단일 재료 또는 여러 재료의 조합을 말한다. 이러한 단열재 중 진공단열재는 다공심재의 외부에 여러겹의 얇은 막으로 감싼 것으로 그 내부의 압력을 감소시키고 밀봉처리한 단열재를 말한다.

진공단열재는 통상 무기물로 이루어진 단열 성형체와 이를 감싸는 외피재로 구성되며, 단열 성형체의 내부가 진공으로 만들어지는 것을 가장 큰 특징으로 한다. 진공단열재의 내부를 채우는 단열 성형체를 심재(Core)라 부른다. 상기 심재는 유리섬유 압축물로 만들어지는 경우와 실리카 분말을 포함하는 분말 압축물로 만들어지는 두가지 경우가 있다.

한편 통상적인 진공단열재의 제조공정은, 폴리머 필름(알루미늄 호일 점착된 것 포함) 외피재를 일정한 형상(타일형태)의 외피로 만든 다음 내부에 각종 단열성능을 지닌 단열재를 심재로 삽입한 후에 외피 내부를 감압하여 원하는 진공도까지 펌핑한 후에 외피의 입구부를 히트실링(가압융착) 하는 것으로 공정이 마무리된다.

이러한 진공단열재는 통상적으로 사각형의 패널 형태로 만들어져 사용되고 있지만, 진공단열재가 적용되는 냉장고나 패키징 박스 등 제품의 디자인과 종류가 다양화됨에 따라 1개 이상의 모서리 부분이 모따기된 패널 형태, 가운데 부분에 구멍이 형성된 패널 형태, 일정 각도(예를 들어 90°)로 절곡된 패널 형태 등 다양한 형태의 패널로 제작되는 것이 요구되고 있다.

그런데 종래의 진공단열재 제조 장치로는 진공단열재의 가운데 부분에 구멍을 천공할 수 없기 때문에 구멍을 갖는 진공단열재를 제작하기가 어려운 문제가 있다.

한국 공개특허 제10-2012-0117336호(2012.10.24.) 한국 등록특허 제10-1148869호(2012.05.16.) 한국 공개특허 제10-2015-0061092호(2015.06.04.)

본 발명은 천공된 구멍을 갖는 진공단열재를 용이하게 제조할 수 있는 진공단열재 제조 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 진공단열재 제조 장치는, 구멍이 천공된 심재와 이를 감싸는 외피재로 구성된 진공단열재가 재치되며, 작업공이 상하로 관통되게 형성되어 있는 스테이지와, 상기 심재의 구멍보다 작은 크기를 가지며, 상기 스테이지의 하부에서 스테이지의 작업공을 통과하여 심재의 구멍 내측의 외피재 하부면을 지지하는 가압돌기를 구비한 서포트블록과, 상기 스테이지의 상부에 승강수단에 의해 상하로 이동하도록 설치되는 실링블록과, 상기 실링블록의 하단부에 하측으로 돌출되게 형성되며, 상기 가압돌기와 대응하는 크기와 형태를 갖도록 되어 상기 심재의 구멍 내측의 외피재 상부면을 상기 가압돌기에 대해 하측으로 가압하면서 가열하여 외피재를 융착시키는 실링돌기와, 상기 서포트블록의 가압돌기 내측에 커터승강수단에 의해 상하로 이동 가능하게 설치되어 심재의 구멍 내측의 외피재를 절단하는 커터를 포함하는 것이다.

상기 실링돌기는 실링블록의 하단부에 설치되는 금속 재질의 실링베이스에 하측으로 돌출되게 형성되고, 상기 실링베이스에 메인히터가 접촉하도록 설치되어 메인히터에 의해 실링베이스 및 실링돌기가 가열될 수 있다.

본 발명의 진공단열재 제조 장치는 상기 서포트블록의 가압돌기를 가열하는 보조히터를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 커터의 상단부에는 톱니 형태의 커터날이 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 진공단열재를 제조하는 방법은, 구멍이 천공된 심재와 이를 감싸는 외피재로 구성된 진공단열재에 가열된 실링돌기와 가압돌기를 상기 진공단열재의 상하측에서 각각 적용시켜서 상기 외피재를 가열하여 외피재를 융착시키고, 상기 실링돌기가 가압돌기에 대해 상기 외피재를 가압한 상태에서 외피재를 절단하는 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 심재의 구멍은 고압의 워터젯을 분사하여 천공할 수 있다.

그리고 상기 가압돌기를 가열하여 실링돌기와 가압돌기가 함께 외피재를 가열하여 융착할 수 있다.

본 발명에 따르면, 진공단열재 심재의 구멍의 내주연부와 인접한 외피재를 가열하여 융착시킴과 동시에 융착된 부분 바로 안쪽을 절단함으로써 진공단열재에 구멍을 천공할 수 있게 된다. 따라서 한번의 융착 및 절단 작업으로 구멍을 신속하고 용이하게 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공단열재를 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공단열재 제조 장치를 나타낸 정면도이다.
도 3은 도 2의 제조 장치의 측면도이다.
도 4는 도 2의 제조 장치의 평면도이다.
도 5는 도 2의 부분 확대도이다.
도 6은 본 발명의 진공단열재가 제조되는 과정의 일부를 나타낸 도면으로 진공단열재에 구멍이 천공되기 이전 상태를 나타낸다.
도 7은 도 2의 제조 장치에 의해 진공단열재에 구멍이 천공되는 상태를 확대하여 나타낸 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 진공단열재 제조 장치 및 방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 진공단열재를 나타낸 것으로, 본 발명의 진공단열재(1)는 단열성 재료로 된 심재(1a)(도 6 참조)를 알루미늄이 점착된 폴리머 필름 등으로 된 외피재(1b)(도 6 참조)에 투입하고 게터 삽입 후 외피재(1b) 내부를 진공 상태로 하여 봉지함으로써 만들어진다. 상기 진공단열재(1)의 중간 부분에는 구멍(2)이 천공되어 있다. 상기 진공단열재(1)의 구멍(2)의 내측에 위치하는 외피재(1b)는 열융착되어 실링될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 진공단열재는 심재(1a)에 구멍(2)을 천공한 상태에서 심재(1a)를 외피재(1b)에 삽입하여 진공으로 봉지하고, 심재(1a)의 구멍(2) 내측에 존재하는 외피재(1b)를 절단함과 동시에 절단된 부분을 열융착하여 실링함으로써 만들어질 수 있다.

이러한 진공단열재(1)를 제조하기 위한 본 발명의 진공단열재 제조 장치는 다음과 같이 구성된다.

도 2 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 진공단열재 제조 장치는, 진공단열재(1)가 재치되는 스테이지(20)를 구비한 본체(10)와, 상기 스테이지(20)의 하부에 설치되는 서포트블록(30), 상기 스테이지(20)의 상부에 승강수단에 의해 상하로 이동하도록 설치되는 실링블록(40), 상기 서포트블록(30)의 내측에서 커터승강수단에 의해 상하로 이동 가능하게 설치되어 심재(1a)의 구멍 내측의 외피재(1b)를 절단하는 커터(50)를 포함한 구성으로 이루어진다.

상기 스테이지(20)는 선형운동장치에 의해 본체(10)에 수평하게 이동 가능하게 설치되어 진공단열재(1)의 구멍(2)이 형성될 부분을 상기 서포트블록(30) 및 실링블록(40)과 정렬한다. 상기 선형운동장치의 예로는 리니어모터, 또는 서보모터와 볼스크류를 포함하는 선형운동장치, 서보모터와 풀리 및 벨트를 포함하는 선형운동장치 등이 적용될 수 있다.

상기 스테이지(20)의 상부면에는 아직 구멍이 형성되지 않은 진공단열재(1)가 재치되는데, 상기 진공단열재(1)는 구멍(2)이 천공된 심재(1a)가 외피재(1b)에 삽입된 상태에서 진공으로 봉지된 상태이다. 상기 스테이지(20)에는 작업공(22)이 상하로 관통되게 형성되어 있다.

상기 서포트블록(30)은 상기 스테이지(20)의 하부에 고정되게 설치되며, 그 상부면에는 상기 작업공(22)을 통해 심재(1a)의 구멍 내측의 외피재(1b) 하부면을 지지하는 가압돌기(32)가 돌출되게 형성되어 있다. 상기 가압돌기(32)는 상기 심재(1a)의 구멍(2)과 대응하는 형태를 갖지만 심재(1a)의 구멍(2)보다 약간 작은 크기를 갖는다.

상기 실링블록(40)은 상기 서포트블록(30)의 상측에서 승강수단에 의해 상하로 일정 거리 이동하면서 상기 서포트블록(30)과 함께 심재(1a)의 구멍 내측의 외피재(1b)를 융착하는 작용을 한다. 여기서 상기 승강수단은 외부에서 인가되는 공압에 의해 피스톤이 상하방향으로 운동하면서 실링블록(40)을 상하로 이동시키는 공압실린더(45)로 이루어지지만, 이외에도 리니어모터를 이용한 선형운동장치, 서보모터와 볼스크류를 이용한 선형운동장치 등 다양한 선형운동장치를 이용하여 구성할 수 있다.

상기 실링블록(40)의 하부에는 실링블록(40) 내에 설치되는 메인히터(미도시)에 의해 가열되는 금속 재질의 실링베이스(41)가 설치되고, 상기 실링베이스(41)에는 상기 가압돌기(32)와 대응하는 형태와 크기를 갖도록 되어 상기 외피재(1b)를 가압돌기(32)에 대해 하측으로 가압하는 실링돌기(42)가 하측으로 돌출되게 형성되어 있다. 상기 실링돌기(42)와 가압돌기(32)는 서로 마주보도록 되어 실링블록(40)이 하강시 실링돌기(42)가 가압돌기(32)의 상측에서 진공단열재(1)의 구멍(2)의 내주부와 인접한 외피재(1b)를 가압하면서 열을 전달하여 융착시키는 작용을 하게 된다.

도면에 도시하지는 않았으나, 상기 실링돌기(42)를 가열하는 메인히터(미도시)는 실링베이스(41)의 면에 접촉하도록 설치되는 전열선으로 이루어질 수 있다.

또한 상기 실링돌기(42)가 가압돌기(32)와 협응하여 진공단열재(1)의 구멍(2) 내측의 외피재(1b)를 가압하여 융착시킬 때, 가압돌기(32)에서도 열을 전달하여 융착 성능과 속도를 향상시킬 수 있도록 하기 위하여 상기 가압돌기(32)에도 전열선과 같은 보조히터(미도시)가 추가로 설치될 수 있다.

상기 서포트블록(30)의 중심부는 상하로 관통되어 개구부가 형성되어 있으며, 이 관통된 개구부의 내측에 상기 커터(50)가 상하로 이동하면서 구멍(2) 내측의 외피재(1b)를 절단하도록 구성된다. 이 실시예에서 상기 커터(50)를 상하로 승강시키는 커터승강수단은 공압실린더(55)로 구성되지만, 이외에도 다양한 공지의 선형운동장치를 이용하여 커터승강수단을 구성할 수 있다.

상기 커터(50)는 평상시 상기 가압돌기(32)의 내측에 위치하다가 진공단열재(1)의 천공 작업시 공압실린더(55)에 의해 상승하여 진공단열재 심재(1a)의 구멍(2) 내측의 외피재(1b)를 절단하여 구멍(2)을 형성하게 된다.

상기 커터(50)는 심재(1a)의 구멍(2)과 대응하는 원형(또는 구멍 형태에 따라 타원형이나 다각형 형태를 가질 수 있음)의 링 형태를 가지며, 상단부에는 톱니 형태의 커터날이 형성되어 있다.

상기와 같은 절곡형 진공단열재 제조 장치를 이용한 본 발명의 진공단열재 제조 방법에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 진공단열재의 심재(1a)에 고압의 워터젯을 분사하여 구멍(2)을 천공한다. 그리고 구멍(2)이 천공된 심재(1a)를 외피재(1b) 내부에 삽입하고 게터를 삽입한 후 진공포장기에서 진공으로 봉지하여 진공단열재를 제조한다. 이 때 심재(1a)의 구멍(2)이 형성된 부분의 내측은 외피재(1b)에 의해 막혀 있는 상태이다.

그 다음, 상기 진공단열재(1)를 스테이지(20) 위에 정렬하여 재치한다. 상기 스테이지(20)는 본체(10) 상에서 수평 이동하여 진공단열재(1)의 구멍(2) 부분이 실링블록(40)과 서포트블록(30) 사이에 정확하게 위치되게 한다.

상기와 같이 진공단열재(1)의 구멍(2)이 천공될 부분이 실링블록(40)과 서포트블록(30) 사이에 정렬되면, 실링돌기(42)가 메인히터(미도시)에 의해 가열된 상태에서 승강수단인 공압실린더(45)의 작동에 의해 실링블록(40)이 하강하게 되고, 도 7에 도시한 것과 같이 실링돌기(42)가 가압돌기(32)에 대해 구멍(2)이 천공될 부분의 외피재(1b)의 상부면을 하측으로 가압함과 동시에 외피재(1b)를 가열하여 외피재(1b)의 상하부면을 상호 융착시킨다. 이 때 가압돌기(32)도 보조히터(미도시)에 의해 가열된 상태이므로 가압돌기(32) 또한 외피재(1b)를 가열하여 융착하는 작용을 한다.

이와 동시에 커터(50)가 공압실린더(55)에 의해 상승하여 외피재(1b)를 절단함으로써 구멍(2)을 천공한다. 이 때, 상기 커터(50)는 상기 가압돌기(32)와 실링돌기(42)에 의해 융착된 부분의 바로 안쪽을 절단하기 때문에 절단 작업 후 융착된 부분은 그대로 남아 있게 되고, 실링이 이루어지게 된다.

이와 같이 본 발명의 진공단열재 제조 장치 및 방법에 따르면, 심재(1a)의 구멍(2)의 내주연부와 인접한 외피재(1b)를 가열하여 융착시킴과 동시에 융착된 부분 바로 안쪽을 절단함으로써 진공단열재(1)에 구멍(2)을 천공할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

1 : 진공단열재 2 : 구멍
1a : 심재 1b : 외피재
10 : 본체 20 : 스테이지
30 : 서포트블록 32 : 가압돌기
40 : 실링블록 42 : 실링돌기
50 : 커터 55 : 공압실린더

Claims (7)

1. 구멍이 천공된 심재와 이를 감싸는 외피재로 구성된 진공단열재가 재치되며, 작업공이 상하로 관통되게 형성되어 있는 스테이지와;
   상기 심재의 구멍보다 작은 크기를 가지며, 상기 스테이지의 하부에서 스테이지의 작업공을 통과하여 심재의 구멍 내측의 외피재 하부면을 지지하는 가압돌기를 구비한 서포트블록과;
   상기 스테이지의 상부에 승강수단에 의해 상하로 이동하도록 설치되는 실링블록과;
   상기 실링블록의 하단부에 하측으로 돌출되게 형성되며, 상기 가압돌기와 대응하는 크기와 형태를 갖도록 되어 상기 심재의 구멍 내측의 외피재 상부면을 상기 가압돌기에 대해 하측으로 가압하면서 가열하여 외피재를 융착시키는 실링돌기와;
   상기 서포트블록의 가압돌기 내측에 커터승강수단에 의해 상하로 이동 가능하게 설치되어 심재의 구멍 내측의 외피재를 절단하는 커터를 포함하는 것인 진공단열재 제조 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 실링돌기는 실링블록의 하단부에 설치되는 금속 재질의 실링베이스에 하측으로 돌출되게 형성되고, 상기 실링베이스에 메인히터가 접촉하도록 설치되어 메인히터에 의해 실링베이스 및 실링돌기가 가열되는 것인 진공단열재 제조 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 서포트블록의 가압돌기를 가열하는 보조히터를 더 포함하는 것인 진공단열재 제조 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 커터의 상단부에는 톱니 형태의 커터날이 형성된 것인 진공단열재 제조 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 진공단열재 제조 장치를 이용하여 진공단열재를 제조하는 방법으로,
   구멍이 천공된 심재와 이를 감싸는 외피재로 구성된 진공단열재에 가열된 실링돌기와 가압돌기를 상기 진공단열재의 상하측에서 각각 적용시켜서 상기 외피재를 가열하여 외피재를 융착시키고,
   상기 실링돌기가 가압돌기에 대해 상기 외피재를 가압한 상태에서 외피재를 절단하는 것을 포함하는 진공단열재 제조 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 심재의 구멍은 고압의 워터젯을 분사하여 천공하는 것인 진공단열재 제조 방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 가압돌기를 가열하여 실링돌기와 가압돌기가 함께 외피재를 가열하여 융착하는 것인 진공단열재 제조 방법.

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