KR102068096B1 - Co2퍼징을 이용한 진공단열재 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 CO2퍼징을 이용한 진공단열재 제조방법에 관련되며, 이때 CO2퍼징을 이용한 진공단열재 제조방법은 심재가 수용되는 외피재 내부를 CO2 가스로 치환하는 퍼징과정을 거쳐 진공처리한 후, 게터(Getter)를 이용한 흡착작용으로 CO2를 포함하는 잔류가스를 제거하는 방식으로 고도의 진공상태를 조성하므로 현장상황에 즉각 대응하여 비규격 진공단열재의 맞춤 제작이 간소화하기 위해 예비 진공처리단계(S1), CO2퍼징단계(S2), 본 진공처리단계(S3), 실링단계(S4)를 포함하여 주요구성으로 이루어진다.

Description

CO2퍼징을 이용한 진공단열재 제조방법 {Method of manufacturing vacuum insulation using CO2 purging}
본 발명은 CO2퍼징을 이용한 진공단열재 제조방법에 관련되며, 보다 상세하게는 심재가 수용되는 외피재 내부를 CO2가스로 치환하는 퍼징과정을 거쳐 진공처리한 후, 게터(Getter)를 이용한 흡착작용으로 CO2를 포함하는 잔류가스를 제거하여 고도의 진공상태를 조성하는 CO2퍼징을 이용한 진공단열재 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 진공단열재는 다공성 심재를 외피 내부로 삽입하여 진공 처리한 후 외피 입구를 실링 처리하여 내부 진공상태가 유지되는 단열패널로서, 진공상태에서 열을 전달할 물질 자체가 존재하지 않아 열전도율 매우 낮다. 실제로 진공단열재의 열전도율은 0.0025로 EPS의 1/10 수준에 불과하다. 즉, 두께 25mm의 진공 단열재로 240mm의 비드법 단열재를 대체할 수도 있다.
하지만, EPS 단열재 대비 세 배 이상의 높은 가격 및 단열재를 이어 붙일 때 발생하는 선형열교와 현장가공의 어려움, 그리고 시공 중 파손의 위험 등으로 아직까지 적용범위가 냉장고 내장재 등으로 제한되고, 고진공상태를 유지하기 위한 제조공정이 복잡하고 많은 시간이 소요되는 실정이다.
이에 종래에 개시된 등록특허 10-1281287호에서, 일측이 개방된 외피재의 내부에 심재를 삽입하는 단계와, 진공프레스 중에 상기 심재의 표면이 불균일해지는 것을 방지하기 위해, 상기 외피재 및 심재의 표면에 압착지 그를 밀착시키는 단계와, 외피재의 개방된 부분을 실링하는 단계와, 외피재 및 심재를 진공상태로 프레스한 후에 진공을 해제하는 단계를 포함하되, 압착지그를 밀착시키는 단계에서는, 상기 압착지그를 상기 외피재 및 심재의 상하부로 이동되는 한 쌍의 플레이트로 구성하여, 외피재 및 심재의 상면 및 하면을 각각 밀착시키는 기술이 등록된바 있다.
그러나 상기 종래기술은 진공챔버 내에서 상하이송되는 압착지그에 의해 심재와 외피재가 가압된 상태로 가장자리부가 실링처리되는 구성으로서, 물리적인 진공조성방법의 특성상 많은 시간이 소요됨과 더불어 진공처리를 위해 진공챔버설비를 반드시 구축해야 하므로 현장상황에 대응하여 신속하게 맞춤제작이 불가능한 실정이다.
즉, 진공단열재를 건축용 단열재로 시공함에 있어, 먼저 규격화된 진공단열재 패널을 벽면에 연속 시공하고, 벽면 가장자리 빈영역의 비규격 공간은 추후 별도로 비규격별 맞춤 주문 생산과정을 거쳐 재차 시공작업이 수행되므로 공사기간이 크게 지연되는 폐단이 따랐다.
이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 심재가 수용되는 외피재 내부를 CO2 가스로 치환하는 퍼징과정을 거쳐 진공처리한 후, 게터(Getter)를 이용한 흡착작용으로 CO2를 포함하는 잔류가스를 제거하여 고도의 진공상태를 조성하는 CO2퍼징을 이용한 진공단열재 제조방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 외피재(10) 내부로 심재(20)와 게터(30)를 투입하고 내부공기를 배기하는 예비 진공처리단계(S1); 상기 외피재(10) 내부로 CO2를 주입하는 CO2퍼징단계(S2); 상기 외피재(10) 내부에 충진된 CO2를 포함하는 내부공기를 배기하는 본 진공처리단계(S3); 상기 외피재(10) 입구를 밀봉처리하는 실링단계(S4);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 예비 진공처리단계(S1) 이전 단계로서, 진공단열재가 설치될 구획의 사이즈를 검출하는 과정과, 검출 값을 반영하여 심재(20)를 재단하는 과정으로 이루어진 심재준비단계(S0)를 더 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 예비 진공처리단계(S1) 및 본 진공처리단계(S3)에서, 외피재(10) 입구에 진공펌프(100)의 흡기관(110)이 연결되고, 흡기관(110)에는 CO2 탱크(200)가 공급되는 주입관(210)이 연결되며, 흡기관(110)과 주입관(210)은 각각의 밸브(120)(220)에 의해 개폐작동되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 밸브(120)(220)는 제어부(300)에 의해 개폐작동되어, 예비 진공처리단계(S1)에서 흡기관(110) 개방작동 및 주입관(210) 폐쇄작동이 이루어지고, CO2퍼징단계(S2)에서 흡기관(110) 폐쇄작동 및 주입관(210) 개방작동이 수행되며, 본 진공처리단계(S3)에서 흡기관(110) 개방작동 및 주입관(210) 폐쇄작동이 수행되도록 설정되는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 심재가 수용되는 외피재 내부를 CO2 가스로 치환하는 퍼징과정을 거쳐 진공처리한 후, 게터(Getter)를 이용한 흡착작용으로 CO2를 포함하는 잔류가스를 제거하는 방식으로 고도의 진공상태를 조성하므로 현장상황에 즉각 대응하여 비규격 진공단열재의 맞춤 제작이 간소화되는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 퍼징을 이용한 진공단열재 제조방법을 계략적으로 나타내는 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 CO2퍼징을 이용한 진공단열재 제조방법으로 제조되는 진공단열재를 나타내는 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명은 현장에서 벽면에 규격화된 진공단열재 패널을 시공한 후, 벽면 가장자리 빈영역의 비규격 공간에 시공되는 비규격 진공단열재를 현장에서 제조하는 CO2퍼징을 이용한 진공단열재 제조방법에 관련되며, 이때 CO2퍼징을 이용한 진공단열재 제조방법은 심재가 수용되는 외피재 내부를 CO2 가스로 치환하는 퍼징과정을 거쳐 진공처리한 후, 게터(Getter)를 이용한 흡착작용으로 CO2를 포함하는 잔류가스를 제거하는 방식으로 고도의 진공상태를 조성하므로 현장상황에 즉각 대응하여 비규격 진공단열재의 맞춤 제작이 간소화하기 위해 예비 진공처리단계(S1), CO2퍼징단계(S2), 본 진공처리단계(S3), 실링단계(S4)를 포함하여 주요구성으로 이루어진다.
도 1은 본 발명에 따른 CO2퍼징을 이용한 진공단열재 제조방법을 계략적으로 나타내는 블록도이다.
1. 예비 진공처리단계(S1)
본 발명에 따른 예비 진공처리단계(S1)는, 외피재(10) 내부로 심재(20)와 게터(30)를 투입하고 내부공기를 배기하는 단계이다. 외피재는 2장의 단열필름을 포갠상태로 가장자리부 3면이 접합되고, 나머지 일면이 미접합 개방된 상태로 준비된다.
그리고, 상기 외피재 입구를 통하여 심재(20)와 게터(30)를 투입하고 입구를 통하여 외피재 내부공기를 배기하여 진공상태를 조성하는바, 이때 진공도는 진공단열재 최종 진공도 대비 저진공도(예컨대, 최종 진공도 대비 80~120배 저진공도)로 처리되므로 고압진공펌프장치를 사용하지 않고도 짧은 시간에 예비 진공처리단계가 수행된다.
2. CO2퍼징단계(S2)
본 발명에 따른 CO2퍼징단계(S2)는, 상기 외피재(10) 내부로 CO2를 주입하는 단계이다. 상기 예비 진공처리단계(S1)를 거친후 진공펌프와 연결된 흡기관을 폐쇄하고, 흡입관에 연결된 주입관을 개방하면 CO2탱크에 저장된 CO2가 상대적으로 압력이 낮은 외피재 내부로 짧은 시간에 신속하게 충진된다. 이때 외피재 내부의 진공상태로 인해 주입된 CO2가 심재 사이 및 외피재 내부 전영역에 고르게 분산된다.
한편, 상기 CO2퍼징단계(S2)를 거친 외피재 내부공기 중 CO2가 차지하는 비율은 전체 대비 95%이상을 차지하고, 이후 후술하는 본 진공처리단계(S3)를 거치고 나면 외피재 내부에 잔류하는 1% 미만의 공기 중에 95%이상을 CO2가 차지하므로, 이후 게터에 의해 CO2가 흡착제거되면서 고도의 진공도가 단시간에 저비용으로 조성된다.
3. 본 진공처리단계(S3)
본 발명에 따른 본 진공처리단계(S3)는, 상기 외피재(10) 내부에 충진된 CO2를 포함하는 내부공기를 배기하는 단계이다. 본 진공처리단계(S3)는 상기 CO2퍼징단계(S2)를 통하여 CO2 주입이 완료되면, 주입관 폐쇄작동과 더불어 흡기관이 개방되어 진공펌프에 의해 외피내 내부공기가 배기된다. 이때 내부공기 중 CO2가 95%이상을 차지하므로 본 진공처리단계(S3)를 거쳐 진공도 조성 후에도 잔류하는 미량의 공기 중 95%이상이 CO2로 존재하고 이는 게터에 의해 흡착제거된다.
일실시예로서, 본 진공처리단계(S3)를 거쳐 10-1 torr로 진공도가 조성된 상태로 후술하는 실링단계(S4)를 거쳐 외피재(10) 입구가 밀봉처리된 후, 외피재 내부에 잔류하는 CO2는 게터에 흡착 제거되면서 10-3 torr정도의 고진공상태에 도달하게 된다.
4. 실링단계(S4)
본 발명에 따른 실링단계(S4)는, 상기 외피재(10) 입구를 밀봉처리하는 단계이다. 상기 본 진공처리단계(S3)가 완료됨과 동시에 외피재(10) 입구를 융착하여 밀봉처리하고, 이후 흡기관을 제거하면 진공단열재 제조공정이 완료된다.
도 2는 본 발명에 따른 CO2퍼징을 이용한 진공단열재 제조방법을 계략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2에서, 상기 예비 진공처리단계(S1) 이전 단계로서, 진공단열재가 설치될 구획의 사이즈를 검출하는 과정과, 검출 값을 반영하여 심재(20)를 재단하는 과정으로 이루어진 심재준비단계(S0)를 더 수행하게 된다. 일예로서 진공단열재를 건축용 단열재로 시공함에 있어, 먼저 규격화된 진공단열재 패널을 벽면에 연속 시공한 후, 벽면 가장자리 빈영역의 비규격 공간 사이즈를 검출하고, 그 사이즈를 반영하여 현장에서 재단된 심재를 적용하여 비규격 사이즈의 진공단열재를 즉각 형성하도록 구비된다.
이처럼 임의의 설치영역에 대한 비규격 사이즈의 진공단열재 제작이 현장에서 즉각 이루어짐에 따라 별도의 비규격 사이즈의 진공단열재 주문 및 운반과정이 생략되어 공사기간이 크게 단축됨과 더불어 작업자에 의한 현장 상황이 반영되어 진공단열재 시공 정밀도가 향상되는 이점이 있다.
이때, 상기 심재준비단계(S0) 이후에 수행되는 예비 진공처리단계(S1), CO2퍼징단계(S2), 본 진공처리단계(S3), 실링단계(S4)는 상기 일실시예와 동일하므로 중량 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명에 따른 CO2퍼징을 이용한 진공단열재 제조방법으로 제조되는 진공단열재를 나타내는 구성도이다.
상기 실시예들의 예비 진공처리단계(S1) 및 본 진공처리단계(S3)에서, 외피재(10) 입구에 진공펌프(100)의 흡기관(110)이 연결되고, 흡기관(110)에는 CO2 탱크(200)가 공급되는 주입관(210)이 연결되며, 흡기관(110)과 주입관(210)은 각각의 밸브(120)(220)에 의해 개폐작동되도록 구비된다. 일실시예로서 도 3에서 흡기관(110)이 외피재(10) 입구에 삽입 연결되고, 주입관(210)은 흡기관(110) 측면에 연통되도록 가지관으로 연결된 상태를 도시하고 있지만, 이에 국한되지 않고 흡기관(110)과 주입관(210)을 독립적으로 외피재(10) 입구에 삽입 연결하는 구성도 가능하다.
작동상에 있어서, 상기 밸브(120)(220)는 제어부(300)에 의해 개폐작동되도록 구비되는바, 이에 먼저 예비 진공처리단계(S1)에서 흡기관(110) 개방작동 및 주입관(210) 폐쇄작동되어 외피재(10) 내부공기가 배기되어 진공도가 조성되고, 이어서 CO2퍼징단계(S2)에서 흡기관(110) 폐쇄작동 및 주입관(210) 개방작동에 의해 외피재(10) 내부로 CO2가 주입되면서 진공도가 해제되고, 이후 본 진공처리단계(S3)에서 흡기관(110) 개방작동 및 주입관(210) 폐쇄작동되어 외피재(10) 내부에 CO2를 포함하는 공기가 배기되면서 진공도가 조성된다.
이러한 단계별 작동은 제어부(300)에서 진공센서 및 타이머에 의해 각각의 밸브(120)(220) 및 진공펌프(100) 작동이 제어되어 자동으로 연속 수행되므로 현장에서의 진공단열재 제조공정이 간편하게 이루어지고, 특히 실링단계(S4)를 완료한 후에 내부 잔류 CO2가 게터(30)에 흡착제거되면서 고진공도에 도달하므로, 현장에서 실질적으로 진공단열재 제조단계에 소요되는 작업시간이 크게 단축된다.
따라서, 본 발명은 진공펌프(100)에 의한 물리적인 압력으로 1차 진공도를 조성하고, 이후 게터(30)를 이용한 화학적방식으로 CO2를 흡착제거하여 2차 진공도를 조성하면서 고진공상태에 도달하므로, 기존에 진공챔버설비를 구축하지 않고도 현장에서 간단한 설비에 의해 짧은 시간에 고진공상태의 진공단열재 생산이 가능한 이점이 있다.
한편, 상기 진공단열재 규격에 따라 상기 외피재(10) 내부로 CO2를 주입하는 CO2퍼징단계(S2)와, 외피재(10) 내부에 충진된 CO2를 포함하는 내부공기를 배기하는 본 진공처리단계(S3)를 수회 반복 수행하여 외피재(10) 내부에 잔류하는 공기 중 CO2비중을 극대화하여 진공도 향상을 도모하는 구성도 가능하다.
10: 외피재 20: 심재
30: 게터 100: 진공펌프
200: CO2탱크 300: 제어부

Claims (4)

  1. 현장에서 벽면에 규격화된 진공단열재 패널을 시공한 후, 벽면 가장자리 빈영역의 비규격 공간에 시공되는 비규격 진공단열재를 현장에서 제조하는 CO2퍼징을 이용한 진공단열재 제조방법에 있어서,
    상기 벽면 가장자리 빈영역의 비규격 공간 사이즈를 검출하는 과정과, 비규격 공간 사이즈 검출 값을 반영하여 심재(20)를 재단하는 과정으로 이루어지는 심재준비단계(S0);
    외피재(10) 내부로 심재(20)와 게터(30)를 투입하고 내부공기를 배기하는 예비 진공처리단계(S1);
    상기 외피재(10) 내부로 CO2를 주입하는 CO2퍼징단계(S2);
    상기 외피재(10) 내부에 충진된 CO2를 포함하는 내부공기를 배기하는 본 진공처리단계(S3);
    상기 외피재(10) 입구를 밀봉처리하는 실링단계(S4);를 포함하여 이루어지고,
    상기 예비 진공처리단계(S1) 및 본 진공처리단계(S3)에서, 외피재(10) 입구에 진공펌프(100)의 흡기관(110)이 연결되고, 흡기관(110)에는 CO2 탱크(200)가 공급되는 주입관(210)이 연결되며, 흡기관(110)과 주입관(210)은 각각의 밸브(120)(220)에 의해 개폐작동되도록 구비되는 구성을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 CO2퍼징을 이용한 진공단열재 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 밸브(120)(220)는 제어부(300)에 의해 개폐작동되어, 예비 진공처리단계(S1)에서 흡기관(110) 개방작동 및 주입관(210) 폐쇄작동이 이루어지고, CO2퍼징단계(S2)에서 흡기관(110) 폐쇄작동 및 주입관(210) 개방작동이 수행되며, 본 진공처리단계(S3)에서 흡기관(110) 개방작동 및 주입관(210) 폐쇄작동이 수행되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 CO2퍼징을 이용한 진공단열재 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3935556B2 (ja) * 1997-05-20 2007-06-27 大日本印刷株式会社 断熱材及びその製造方法
KR101260557B1 (ko) * 2010-01-05 2013-05-06 엘지전자 주식회사 진공 단열 패널 및 이를 제조하는 방법

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