KR20190096059A

KR20190096059A - 내부 심재 및 이에 적합한 게터 화합물을 적용한 진공단열패널

Info

Publication number: KR20190096059A
Application number: KR1020180015538A
Authority: KR
Inventors: 하호
Original assignee: 주식회사 세종소재; 하호
Priority date: 2018-02-08
Filing date: 2018-02-08
Publication date: 2019-08-19

Abstract

내부심재;
상기 내부심재에 재치된 게터용기;
상기 게터용기 안에 충진된 게터화합물;
상기 내부심재와 상기 게터화합물이 충진된 게터용기를 진공용포장재에 삽입하여 진공밀봉하는 것을 특징으로 하는 내부 심재 및 이에 적합한 게터 화합물을 적용한 진공단열패널에 관한 것이다.

Description

내부 심재 및 이에 적합한 게터 화합물을 적용한 진공단열패널{The vacuum insulation panel with inner core and suitable getter compound}

본 발명은 진공단열패널에 관한 것으로서, 특히 내부 심재는 왕겨, 질석(蛭石; vermiculite), 볏짚, 보릿짚, 목분(나무를 가공할 때 부산물로 나오는 톱밥 및 분말: 이하 목분이라 칭함) 유리섬유, 미네랄 울(Mineral wool), 세라믹 울(Ceramic wool), 일반섬유, 부직포 등을 혼합 적용하여 불연성, 난연성으로 제조할 수 있게 하였을 뿐 아니라, 경우에 따라서는 가연성의 정도를 낮출 수 있게 하였고. 무엇보다 가격이 아주 저렴한 질석, 왕겨, 볏짚, 보릿짚, 목분 등을 적용하여 제조비용을 저렴하게 고안하였을 뿐 아니라, 무게 또한 가볍게 제조할 수 있는 장점을 갖게 하였다. 또한 실온에서 수분 흡수성능과 가스 흡수성능이 뛰어난 게터 화합물을 상기 심재와 적합하게 제조 적용하여 성능이 아주 우수하고 가격이 저렴한 진공단열패널을 제조할 수 있도록 고안한 내부 심재 및 이에 적합한 게터 화합물을 적용한 진공단열패널에 관한 것이다.

진공단열패널(vacuum insulation panel)은 다공성 충진물(내부 심재)이 진공용 포장재(외피)에 의해 밀봉되는 것으로서, 외피 내부의 기체를 제거하여 진공상태를 유지함으로써 매우 낮은 열전도도를 갖게 된다.

이러한 진공단열패널은 그 단열성능이 내부의 진공에 의존하는 것이므로 내부 진공도의 유지가 중요한 관건이 된다.

진공단열패널을 만들 때, 진공 펌프에 의해 완전히 배기되지 못하고 남아 있는 수분 및 공기와 심재 자체에서 나오는 수분과 가스로 인해 진공단열패널 내부의 진공도는 시간이 지날수록 나빠지게 되고, 그 결과 진공단열패널의 단열 성능은 시간이 지날수록 떨어지게 된다.

이러한 경시적 진공도의 저하를 방지하고 진공단열패널의 내부 진공도를 고진공 상태로 유지하기 위하여 게터(getter)화합물을 사용하는 것이 알려져 있다.

예를 들어, US Patent No. 6,200,494와 대한민국 특허 1997-0009874에서는 BaLi4, Cobalt oxide(Co3O4), Copper oxide(CuO), Palladium(Pd)과 Calcium oxide(CaO), Barium oxide(BaO), Strontium oxide(SrO), Phosphorous & Phosphorous combination 등으로 이루어진 게터 화합물이 사용되고 있다.

또 대한민국 특허 2003-0072717은 상기 US Patent No. 6,200,494와 대한민국 특허 1997-0009874에서 고안된 게터 화합물을 그대로 사용하고, 심재로서 유리섬유를 사용하여 고안한 진공 단열재 Panel 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.

대한민국 특허 2003-0072717에 개시된 진공단열패널은 심재로서 유리섬유(Glass wool)를 사용하면 가연성이 낮고 단열성이 높지만, 유리섬유 자체 가격이 높고, Wool 상태이기 때문에 전체적으로(진공단열패널) 일정한 두께를 맞추기 어렵고, Bulky(부피가 큼) 하기 때문에 제조공정이 상당히 번거롭다. 이와 같은 요인들은 생산성을 저하시키는 요인이 되어 결국은 제조 단가를 높이는 문제점을 야기 시킨다.

대한민국 특허청 특허공개번호 1997-0009874(1997.03.27) 대한민국 특허청 특허등록번호 2003-0072717(2003.09.19)

본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 내부 심재로 왕겨, 질석, 볏짚, 보릿짚, 목분, 유리섬유, 미네랄 울, 세라믹 울, 일반섬유, 부직포 등을 혼합 적용시켜 불연성 및 난연성의 진공단열패널과, 경우에 따라서는 가연성이어도 무게가 가벼운 진공단열패널을 제조할 수 있게 하였으며, 무엇보다 가격이 아주 저렴한 질석, 왕겨, 볏짚, 보릿짚, 목분 등을 적용시켜 제조비용이 저렴한 진공단열패널을 생산하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 왕겨, 질석, 볏짚, 보릿짚, 목분, 유리섬유, 미네랄 울, 세라믹 울, 일반섬유, 부직포 등으로 혼합 구성된 내부 심재와, 이 내부 심재로부터 발생되어 나오는 가스들을 화학적으로(화학반응으로) 잘 흡수 제거시키는 게터 화합물, 즉 구성된 내부 심재와 게터 화합물이 잘 합치되게끔 게터 화합물을 적용시켜 제조되는 진공단열패널의 내부 진공도가 양호하게 그리고 지속적으로 유지되게 하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 하기와 같은 구성을 둔다.

내부심재;

상기 내부심재에 재치된 게터용기;

상기 게터용기 안에 충진된 게터화합물;

상기 내부심재와 상기 게터화합물이 충진된 게터용기를 진공용포장재에 삽입하여 진공밀봉하여 내부 심재 및 이에 적합한 게터 화합물을 적용한 진공단열패널을 구성하는 것이다.

여기서 상기 내부심재는 왕겨, 질석, 볏짚, 보릿짚, 목분, 유리섬유, 미네랄 울, 세라믹 울, 일반섬유, 부직포 가운데 하나 또는 그 이상을 혼합한 것을 사용한다.

여기서 상기 게터화합물은 가스흡수제와 수분흡수제 가운데 하나 또는 둘의 조합으로 구성한다.

여기서 상기 가스흡수제는 CuO, CeO2, Co3O4, ZrMn와 Zr성분 중 하나 또는 그 이상을 혼합하여 구성한다.

여기서 상기 수분흡수제는 CaO와 BaO 성분 중 하나 또는 두개의 구성요소를 혼합하여 구성한다.

여기서 CaO:BaO를 중량%비로 (70~100):(0~30)로 혼합하여 구성한다.

여기서 상기 게터 용기는 상기 게터 화합물이 압입 충진되는 금속 용기로

상기 금속용기는 스테인레스 또는 니켈이 코팅된 철 재질로,

상기 금속용기의 밑면은 엠보싱 타입, 홀타입,원형으로 두줄이 안쪽위로 올라온 타입 가운데 하나로 구성하는 것이 좋다.

여기서 상기 금속용기의 직경은 3~100㎜, 높이는 2~50㎜로 낮은 원통형의 Cup 형상으로 구성하는 것이 좋다.

여기서 상기 게터 용기는 부직포나 통기성 필름에 상기 게터 화합물을 충진 및 밀봉하여 구성되는 파우치 형상으로 구성한다.

여기서 상기 내부심재는 분말, 그래뉼(Granule)및 칩(Chip) 형상 중 하나 또는 그 이상의 형태를 가지도록 구성한다.

여기서 상기 게터 화합물은 가스 흡수제와 수분 흡수제를 포함하되

상기 가스흡수제와 상기 수분흡수제는 0.7~84wt% 와 16~99.3wt%의 무게비로 혼합하여 구성하는 것이 좋다.

여기서 상기 가스흡수제는 CuO, CeO2, Co3O4 성분 중 하나 또는 그 이상으로 혼합된 것과 상기 수분흡수제는 CaO, BaO 성분 중 하나 또는 둘로 혼합되도록 구성한다.

상기 가스흡수제와 상기 수분흡수제는 1.9~88.3wt% 와 11.7~98.1wt%의 무게비로 혼합하여 구성하는 것이 좋다.

여기서 상기 가스흡수제는 CuO, CeO2, Co3O4 성분 가운데 하나 또는 그 이상의 것으로 혼합된 것 0.6~82.7wt%와 ZrMn, Zr 성분 중 하나 또는 둘로 혼합된 것 0.5~70.5wt% 와 CaO, BaO 성분 중 하나 또는 혼합된 것 11.7~98.1wt% 의 중량비를 가지도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 가스흡수제와 상기 수분흡수제는0.7~72wt% 와 28~99.3wt%의 무게비로 혼합하여 구성하는 것이 바람직하다.

여기서 가스흡수제는 ZrMn, Zr 성분 중 하나 또는 둘로 혼합되어 구성한다.

본 발명에 따른 진공단열패널 심재는 왕겨, 질석, 볏짚, 보릿짚, 목분, 미네랄 울, 유리섬유, 세라믹 울, 일반섬유, 부직포 등을 요하는 특성에 맞게 혼합 적용시켜 불연성, 난연성으로 제조할 수 있게 하였고, 또한 경우에 따라서는 가연성이어도 무게를 가볍게 제조할 수 있게 하였으며. 무엇보다 가격이 아주 저렴한 질석, 왕겨, 볏짚, 보릿짚, 목분 등을 사용하여 제조비용을 저렴하게 고안하였다.

뿐만 아니라, 본 발명에서 진공단열패널 심재로 왕겨, 질석, 볏짚, 보릿짚, 목분, 미네랄 울, 유리섬유, 세라믹 울, 일반섬유, 부직포 등을 택하여 이들을 혼합 적용(경우에 따라서는 각각 적용)시켜 만든 진공단열패널 심재와, 이에 적합하게 고안된 게터 화합물은 서로 잘 합치되어, 즉 진공단열패널 제조 공정 시, 진공펌프가 배기하지 못하고 남아있는 잔류 공기와 심재 자체에서 발생되어 나오는 수분 및 가스를 탁월하게 흡수 제거시켜, 제조된 진공단열패널의 내부 진공도(10^-4torr 이상)를 아주 양호하게 장기간(수년~수십년) 유지시킨다. 이와 같이 제조된 진공단열패널은 단열성이 뛰어나고, 또 가볍고, 가격이 저렴하여 여러 분야에서 에너지 절감 용도로 광범위하게 확대 적용될 수 있는 효과를 갖는다.

도 1a,1b는 본 발명에 따른 진공단열패널의 구조를 보이는 단면도이다.
도 2a,2b는 본 발명에 따른 판재의 단면과 심재 구성을 보이는 단면도이다.
도 3a,3b,3c,3d 도는 본 발명에 따른 진공단열패널에 적용된 홀더(Holder) 게터 용기의 실시 예들을 도시한다.
도 4a,4b,4c는 본 발명에 따른 진공단열패널에 적용된 파우치(Pouch) 게터의 실시 예를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 게터화합물을 구성하는 수분흡수제의 수분 흡수 성능을 보이는 도이다.
도 6은 본 발명에 따른 파우치 타입(Pouch type) 게터화합물과 구성을 달리한 심재를 적용시켜 게터 화합물과 구성된 심재 간의 일치성 및 단열성의 정도를 진공도로 보이는 도이다.
도 7은 본 발명에 따른 심재 구성과 홀더타입(Holder type) 게터 화합물의 활성 정도에 따른 게터 화합물의 흡수 성능을 진공도로 보이는 도이다.
도 8은 본 발명에 따라 구성된 심재 및 파우치 타입(Pouch type), 홀더타입(Holder type) 게터 화합물이 적용되어 제조된 진공단열패널의 열전도율 성능을 시뮬레이션한 결과를 보이는 도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 동작을 상세히 설명하기로 한다.

도1a,1b는 본 발명에 따른 진공단열패널의 구조를 보이는 단면도이다.

도1a,1b를 참조하면, 본 발명에 따른 진공단열패널(100)은 내부심재(110), 게터 (130) 그리고 진공용포장재(120)를 포함하여 구성된다.

내부심재(110)는 왕겨, 질석, 볏짚, 보릿짚, 목분, 미네랄 울, 유리섬유, 세라믹 울, 일반섬유, 부직포 등을 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 완전 건조시켜 만들어지는 것이다.

도 2a,2b는 본 발명에 따른 진공단열패널에 적용된 내부심재 구성을 보이는 단면도이다. 도 2a,2b를 참조하여 보면, 얇은 두께의 미네랄 울, 유리섬유, 세라믹 울, 일반섬유, 부직포 등의 시트(Sheet)가 심재상면(114), 심재하면(112)으로 구성되고, 그 사이 가장자리에 만들고자 하는 진공단열패널의 두께가 되도록 미네랄 울, 세라믹 울, 일반섬유, 부직포 등의 시트(Sheet)를 심재 길이와 같게 일정한 폭(0.5~5.0㎝)으로 좁고 길게 잘라 사각 가장자리에 위치시켜 테두리 턱이 형성되도록 한 것이다.

그리고 그 테두리 안에 분말, 그래뉼(Granule), 칩(Chip) 형태로 완전 건조시켜 만든 왕겨, 질석, 볏짚, 보릿짚, 목분 등을 게터 화합물과 같이 채우는 것으로 심재가 구성된다. 여기서 최종 진공단열패널이 불연성이 되어야 할 경우에는 Holder 게터 용기(금속)에 충진된 게터 화합물과 질석을 같이 채우고, 난연성이 되어야 할 경우에는 Holder 게터 용기에 충진된 게터 화합물과 왕겨, 볏짚, 보릿짚, 목분이 일부 섞인 질석 혼합물을 같이 채우고, 가연성이어도 가벼운 제품을 요할 경우에는 Pouch에 충진된 게터 화합물과 요구되는 특성에 맞게 왕겨, 질석, 볏짚, 보릿짚, 목분 중에서 가급적 가벼운 재질부터 택하여 혼합한 혼합물을 같이 채운다.

즉, 최종적으로 제조되는 진공단열패널의 요구 특성, 즉 무게, 성능, 가격 등에 따라 왕겨, 질석, 볏짚, 보릿짚, 목분을 각각 또는 그에 맞게 혼합하여 채운다는 것이다.(왕겨, 질석, 볏짚, 보릿짚, 목분을 혼합하는 비율은 너무 광범위해서 정할 수가 없음)

게터용기(130)는 본 발명의 게터 화합물(135)이 게터용기(130)인 Holder type 용기(132,134,136)에 압입되거나 Pouch type (138)포대에 넣어진 것이다.

홀더타입 용기에는 용기 밑면의 형상에 따라 엠보싱타입(Embossing type), 홀타입(Hole type), 원형으로 두 줄이 안쪽 위로 올라온 타입(Two hollows of circle type)으로 제조될 수 있다.

내부심재;(110)

상기 내부심재에 재치된 게터용기;(130)

상기 게터용기 안에 충진된 게터화합물;(135)

상기 내부심재와 상기 게터화합물이 충진된 게터용기를 진공용포장재(120)에 삽입하여 진공밀봉하여 내부 심재(110) 및 이에 적합한 게터 화합물을 적용한 진공단열패널을 구성하는 것이다.

도 3a,3b,3c,3d 도는 본 발명에 따른 진공단열패널에 적용된 Holder type 게터 용기의 실시 예들을 도시한다. 도 3을 참조하면, 게터 용기(130)는 Stainless steel나 Nickel이 Coating된 Stainless steel 재질로 만들어지며, 직경이 3~100㎜, 높이가 2~50㎜의 원통형의 Cup 모양으로, 용기 밑면의 형상에 따라 Embossing type, Hole type, Two hollows of circle type(원형으로 두 줄이 안쪽 위로 올라온 타입)으로 제조될 수 있다.

여기서 상기 게터 용기(130)는 상기 게터 화합물이 압입 충진되는 금속 용기로

상기 금속용기는 스테인레스 또는 니켈이 코팅된 철재질로,

상기 금속용기의 밑면은 엠보싱 타입(132), 홀타입(134),원형으로 두줄이 안쪽위로 올라온 타입(136) 가운데 하나로 구성하는 것이 좋다.

여기서 상기 게터 용기는 부직포나 통기성 필름에 상기 게터 화합물을 충진 및 밀봉하여 구성되는 파우치 타입(138)으로 구성한다.

여기서 상기 게터화합물(135)은 가스흡수제와 수분흡수제 가운데 하나 또는 둘의 조합으로 구성한다.

게터용기(130)에 압입되는 게터화합물(135)은 수분을 흡수하는 수분흡수제 분말 그리고 수분과 가스를 같이 흡수하도록 한, 수분 흡수제와 가스흡수제의 혼합 분말을 이 게터용기(130)에 압입 충진시켜 최종 게터 화합물이 제조되는 것이다.

본 발명의 게터화합물을 구성하는 수분 흡수제는 CaO, BaO를 주요 성분으로 하고, 가스 흡수제는 CuO, CeO2, Co3O4, ZrMn, Zr을 주요 성분으로 하여 구성된다.

본 발명에 있어서, 게터 화합물의 혼합 구성 비율은 상기에 적용된 수분, 가스 흡수제인 게터 화합물은 설명을 돕기 위해, 가스 흡수제인 A, B군과, 수분 흡수제인 C 군으로 분류해서, 다음과 같이 혼합 제조되는 것을 사용한다.

A: [CuO, CeO2, Co3O4]

1. A의 3물질 각각

2. CuO와 CeO2가 (20~70wt%)와 (30~80wt%)로 혼합된 것

3. CuO와 Co3O4가 (30~80wt%)와 (20~70wt%)로 혼합된 것

4. CeO2와 Co3O4가 (30~80wt%)와 (20~70wt%)로 혼합된 것

5. CuO와 CeO2와 Co3O4가 (26~42wt%)와 (26~42wt%)와 (16~48wt%)로 혼합된 것

B: [ZrMn, Zr]

1. B의 2물질 각각

2. ZrMn과 Zr이 (21~45wt%)와 (55~79wt%)로 혼합된 것

C: [CaO, BaO]

1. C의 2물질 각각

2. CaO와 BaO가 (75~98wt%)와 (2~25wt%)로 혼합된 것

제1실시예로는 하기와 같은 구성을 가진다.

이들 성분들을 다음과 같은 무게비 범위로 구성한다.

제1실시예로는 A군과 C군의 결합한 구성에 관한 실시예이다.

이들 성분들을 다음과 같은 무게비 범위로 하여 게터 화합물은 하기와 같다.

A의 1,2,3,4,5 중의 하나와 C의 1,2 중의 하나가 (0.7~84wt%)와 (16~99.3wt%)로 혼합된 것으로 구성한다.

바람직하기로는, A의 3성분 중 하나 또는 둘이상의 혼합된 것(10~25wt%) + C의 2성분 중 하나 또는 둘로 혼합된 것 (75~90wt%)로 구성한다.

제 2실시예로는 하기와 같다.

A군과 B군과 C군을 결합하여 구성하는 것이다.

A의 1,2,3,4,5 중의 하나와 B의 1,2 중의 하나와 C의 1,2 중 하나가 (4.5~14wt%)와 (2.5~9wt%)와 (77~93wt%)로 혼합된 것으로 구성한다.

바람직하기로는, A의 3성분 중 하나 또는 둘 이상이 혼합된 것(6~18wt%) + B의 2성분 중 하나 또는 둘로 혼합된 것(5~13wt%) + C의 2성분 중 하나 또는 둘로 혼합된 것(69~89wt%)로 구성한다.

제3실시예로는 하기와 같다.

B군과 C군을 결합하는 것이다.

B의 1,2 중 C의 1,2 중 하나가 (0.7~72wt%)와 (28~99.3wt%)로 혼합된 것으로 구성한다.

바람직하기로는,B의 2성분 중 하나 또는 둘로 혼합된 것(17~25wt%) + C의 2성분 중 하나 또는 둘로 혼합된 것(75~83wt%)으로 구성한다.

제4실시예로는 하기와 같다.

C군만으로 구성하는 것이다.

C의 1,2 중 하나로 구성된 것으로 구성한다.

한편, 게터 화합물에 사용된 C 군의 수분 흡수제인 CaO와 BaO는 그 흡수 성능을 좋게 하기 위해 시중에 판매되는 일반 CaO와 BaO를 그대로 사용하지 않고, 850℃에서 3시간 Calcination 반응시킨 것을 사용하였다. 시중에서 판매되는 일반 CaO와 BaO에는 Ca(OH)2와 Ba(OH)2가 일부 같이 존재하고, 또 유기물 성분이 함유되는 경우가 있어, 수분 흡수 성능을 저하시키는 Ca(OH)2와 Ba(OH)2 그리고 유기물 성분을 다음과 같이 제거시켜 사용한 것이다.

Ca(OH)2 → CaO + H2O (유기물 성분은 태워 없앰)

Ba(OH)2 → BaO + H2O (유기물 성분은 태워 없앰)

이 게터 화합물이 도 3에 도시된 3개 모형의 게터 용기들 중의 하나에 압입된다.

앞에서 살핀바와 같이 상기 가스흡수제는 CuO, CeO2, Co3O4, ZrMn와 Zr성분 중 하나 또는 그 이상을 혼합하여 구성한다.

도4a,4b,4c도는 본 발명에 따른 진공단열패널에 적용된 게터 용기(Pouch)의 다른 실시 예를 도시한다.

도4a,4b,4c도에 도시된 작은 포대(Pouch)는 게터 화합물을 부직포나 통기성 필름으로 만든 봉투 같은 작은 포대에 넣어 밀봉하여 제조되는 것이다. 포대의 사이즈는 가로;1~20cm, 세로;1~20cm 정도의 것이 바람직하며, 여기에 앞에서 4가지[(1), (2), (3), (4)]로 기술되어 혼합된 게터 화합물을 넣어 제조되는 것이다.

또한, 본 발명에 있어서 게터 화합물은 금속 재질로 만든 Holder type 용기와, 부직포나 통기성 필름과 같은 재질로 만든 Pouch type의 포대에 충진되는데, Holder type 게터화합물 용기는 본 발명인이 이미 고안하여 특허(대한민국 10-2011-0106533호)에 출원한 용기, 즉 게터 화합물 압입 시 밀착력을 크게 하기 위해 용기 밑면을 Embossing type, Hole type, Two hollows of circle type(원형으로 두 줄이 안쪽 위로 올라온 타입)으로 한 것과, 또 수분이나 가스와의 접촉 면적을 크게 하기 위해, 다시 말해서 같은 시간에 많은 양의 수분과 가스를 용이하게 흡수할 수 있도록 용기 밑면에 작은 Hole들을 내어 만든 용기를 그대로 사용하였다.

Pouch type 게터 화합물은 분말은 통과하지 못하고 수분과 가스는 통과하는 부직포나 통기성 필름 같은 재질로 가로 1~20cm, 세로 1~20cm 크기로 만든 포대(작은 봉투 같은 형태)에 넣어 밀봉하여 사용하였다.

도 5는 본 발명에 적용된 CaO, BaO 수분 흡수제와 일반 CaO, BaO를 같은 비율로 항습조(恒濕槽)에 넣고, 시간이 지남에 따라 무게를 측량하여 수분 흡수 성능을 비교한 그래프이다. 도 5에 있어서 초록색으로 도시되는 것은 80:20wt%로 혼합된 일반 CaO와 BaO의 수분 흡수 성능을 도시하는 것이다.

빨강 색으로 도시되는 것은 CaO와 BaO를 80:20wt%으로 혼합하여 Calcination 반응을 시켜 본 발명에 적용시킨 수분 흡수제의 수분 흡수 성능을 도시한 것이다.

그래프에서 보는 바와 같이 본 발명에 적용된 수분 흡수제의 수분 흡수 성능이 아주 우수함을 확인할 수 있다.

CaO, BaO 수분 흡수제의 소성에 대하여는 상기에서 상세히 설명하여 생략하기로 한다.

도 6은 Pouch type 게터 화합물에 내부심재의 구성을 달리 적용하여, 구성된 내부심재와 게터 화합물(구성된 심재로부터 발생되어 나오는 가스를 게터 화합물이 잘 흡수 제거하는지)을 진공 챔버(Chamber)에서 시간에 따른 진공도 변화 표시로 측정한 것이다.

그래프에서 ⓐ는 게터 화합물과 내부심재를 넣지 않은 상태에서 진공 펌프 배기 후의 진공도 변화를 보이는 도이다.

ⓑ는 앞에서 분류한 게터 화합물 A군[CuO+CeO2+Co3O4]+C군[CaO+BaO] 혼합물, 즉 CuO+CeO2+Co3O4+CaO+BaO가 (6: 6: 2 :68.8: 17.2 wt%)로 혼합된 파우치 타입(Pouch type) 게터 화합물과, 미네랄 울(Mineral wool)로 상면(윗면)과 하면(밑면) 그리고 가장자리 테두리 턱을 만들고 그 안에 질석과 왕겨를 50:50 부피비(vol%)로 혼합하여 채운 심재를, 진공 챔버에 넣은 상태에서 진공펌프 배기 후의 진공도 변화를 보이는 것이다.

ⓒ는 ⓑ와 같은 게터 화합물과, 상면과 하면 그리고 테두리 턱만 미네랄 울( Mineral wool) 대신 유리섬유로 하여 ⓑ와 같이 만든 심재를, 진공 챔버에 넣은 상태에서 진공펌프 배기 후의 진공도 변화를 보이는 것이다.

ⓓ는 게터 화합물 A군[CuO+CeO2+Co3O4]+B군[ZrMn+Zr]+C군[CaO+BaO] 혼합물, 즉 CuO+CeO2+Co3O4+ZrMn+Zr+CaO+BaO가 (6.0:6.0:2.0:5.0:5.0:60.8:15.2 wt%)로 혼합된 파우치 타입(Pouch type) 게터 화합물과, 유리섬유로 상면(윗면)과 하면(밑면) 그리고 테두리 턱을 만들고 그 안에 질석만 채운 심재를, 진공 챔버에 넣은 상태에서 진공펌프 배기 후의 진공도 변화를 나타내는 것이다.

ⓔ는 ⓓ와 같은 게터 화합물과, 유리섬유로 상면(윗면)과 하면(밑면) 그리고 테두리 턱을 만들고 그 안에 왕겨만 채운 심재를, 진공 챔버에 넣은 상태에서 진공펌프 배기 후의 진공도 변화를 나타내는 것이다.

도 7은 400℃에서 10분가열한 것은 붉은색의 그래프에 해당하는 것으로 ⓖ로 표기하였다.

30분 가열한 것은 검은색의 그래프에 해당하는 것으로 ⓗ로 표기하였다.

게터용기는 25mm 직경에 5mm 두께의 홀더 타입을 적용하였고 게터화합물은 4.5g으로 A군, B군 및 C군을 혼합하였고 심재는 질석과 유리섬유를 적용하였다.

게터활성온도는 400℃로 하였다.

즉 도 6의 ⓓ와 같은 게터 화합물과, 도 6의 ⓓ와 같은 심재를 구성하였다.

이것을 진공 챔버에 넣고 진공 배기 후, 진공도 변화를 나타낸 것이다.

게터 화합물은 진공 상태에서 열을 가하면 충분히 활성화되어 성능이 훨씬 더 증가되기 때문에 금속 재질로 된 Holder type 게터 화합물을 400℃에서 10분가열한 것은 ⓖ로 , 30분 가열하여 본 발명에 적용한 것은 ⓗ로 표기하였다.

도 7에서 보는 바와 같이 활성이 충분히 된 ⓗ가 ⓖ보다 흡수 성능이 뛰어남을 확인할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따라 도 6의 ⓔ, ⓕ의 심재와 게터 화합물로 만든 진공 단열 패널 ⓘ, ⓙ와, 도 7의 ⓖ, ⓗ의 심재와 게터 화합물로 만든 진공 단열 패널 ⓚ, ⓛ의 열전도율 성능을 시뮬레이션한 결과를 보이는 그래프이다.

본 발명의 진공단열패널은 Holder type 게터 화합물 또는 Pouch type 게터 화합물과 본 발명에서 구성된 심재를 진공 포장용 고분자 재질로 된 진공포장재에 싸이게 하여 진공 챔버에 넣고, 1차로 80℃ 이하에서 진공 펌프로 기계적으로 배기(Suction)하여 진공화시킨 다음, 밀봉하여, 2차로 게터 화합물로 하여금 진공펌프가 배기시키지 못하고 남아있는 잔류 공기와 구성된 내부심재로부터 발생되어 나오는 가스들을 화학적으로(화학반응) 흡수 제거시키게 하여 진공단열패널을 제조한 것이다.

그래프에 있어서, 종축은 열전도율을 표시하고 횡축은 시간을 도시하며, 그래프에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따라 구성된 심재와 그에 적합하게 발명된 게터 화합물이 잘 일치하여 제조된 진공단열패널 모두가 낮은 열전도율 특성을 나타냄을 알 수 있고, 또 본 발명에서 발명된 내부심재와 게터 화합물로 불연성과 난연성 그리고 가연성이어도 무게가 가벼운 진공단열패널 모두를 제조할 수 있음을 확인할 수 있다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

100:진공단열패널 110:내부심재 112:심재하면 114:심재상면
116:심재테두리 122:외피재 접합부 120:진공용포장재
130:게터용기 132:엠보싱타입 134:홀타입
135:게터화합물 136:원형으로 두줄이 안쪽위로 올라온 타입
138:파우치타입 139:접합부위

Claims

내부심재;
상기 내부심재에 재치된 게터용기;
상기 게터용기 안에 충진된 게터화합물;
상기 내부심재와 상기 게터화합물이 충진된 게터용기를 진공용포장재에 삽입하여 진공밀봉하는 것을 특징으로 하는 내부 심재 및 이에 적합한 게터 화합물을 적용한 진공단열패널.
제1항에 있어서 상기 내부심재는 왕겨, 질석, 볏짚, 보릿짚, 목분, 유리섬유, 미네랄 울, 세라믹 울, 일반섬유, 부직포 가운데 하나 또는 그 이상을 혼합한 것을 특징으로 하는 내부 심재 및 이에 적합한 게터 화합물을 적용한 진공단열패널.
제1항에 있어서 상기 게터화합물은 가스흡수제와 수분흡수제 가운데 하나 또는 둘의 조합인 것을 특징으로 하는 내부 심재 및 이에 적합한 게터 화합물을 적용한 진공단열패널.
제3항에 있어서 상기 가스흡수제는 CuO, CeO2, Co3O4, ZrMn와 Zr성분 중 하나 또는 그 이상을 혼합한 것을 특징으로 하는 내부 심재 및 이에 적합한 게터 화합물을 적용한 진공단열패널.
제3항에 있어서 상기 수분흡수제는 CaO와 BaO 성분 중 하나 또는 두개의 구성요소를 혼합한 것을 특징으로 하는 내부 심재 및 이에 적합한 게터 화합물을 적용한 진공단열패널.
제5항에 있어서 CaO:BaO를 중량%비로 (70~100):(0~30)로 혼합한 것을 특징으로 하는 진공단열패널.
제1항에 있어서 상기 게터 용기는 상기 게터 화합물이 압입 충진되는 금속 용기로 상기 금속용기는 스테인레스 또는 니켈이 코팅된 철 재질로,상기 금속용기의 밑면은 엠보싱 타입, 홀타입,원형으로 두줄이 안쪽위로 올라온 타입 가운데 하나인 것을 특징으로 하는 내부 심재 및 이에 적합한 게터 화합물을 적용한 진공단열패널.
제7항에 있어서 상기 금속용기의 직경은 3~100㎜, 높이는 2~50㎜로 낮은 원통형의 Cup 형상인 것을 특징으로 하는 내부 심재 및 이에 적합한 게터 화합물을 적용한 진공단열패널.
제1항에 있어서 상기 게터 용기는 부직포나 통기성 필름에 상기 게터 화합물을 충진 및 밀봉하여 구성되는 파우치 형상인 것을 특징으로 하는 내부 심재 및 이에 적합한 게터 화합물을 적용한 진공단열패널.
제1항에 있어서 상기 내부심재는 분말, 그래뉼(Granule)및 칩(Chip) 형상 중 하나 또는 그 이상의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 내부 심재 및 이에 적합한 게터 화합물을 적용한 진공단열패널.
제1항에 있어서 상기 게터 화합물은 가스 흡수제와 수분 흡수제를 포함하되
상기 가스흡수제와 상기 수분흡수제는 0.7~84wt% 와 16~99.3wt%의 무게비로 혼합된 것을 특징으로 하는 내부 심재 및 이에 적합한 게터 화합물을 적용한 진공단열패널.
제11항에 있어서 상기 가스흡수제는 CuO, CeO2, Co3O4 성분 중 하나 또는 그 이상으로 혼합된 것과 상기 수분흡수제는 CaO, BaO 성분 중 하나 또는 둘로 혼합된 것을 특징으로 하는 내부 심재 및 이에 적합한 게터 화합물을 적용한 진공단열패널.
제1항에 있어서 상기 게터 화합물은 가스 흡수제와 수분 흡수제를 포함하되
상기 가스흡수제와 상기 수분흡수제는 1.9~88.3wt% 와 11.7~98.1wt%의 무게비로 혼합된 것을 특징으로 하는 내부 심재 및 이에 적합한 게터 화합물을 적용한 진공단열패널.
제13항에 있어서 상기 가스흡수제는 CuO, CeO2, Co3O4 성분 가운데 하나 또는 그 이상의 것으로 혼합된 것 0.6~82.7wt%와 ZrMn, Zr 성분 중 하나 또는 둘로 혼합된 것 0.5~70.5wt% 와 CaO, BaO 성분 중 하나 또는 혼합된 것 11.7~98.1wt% 의 중량비를 가지는 것을 특징으로 하는 내부 심재 및 이에 적합한 게터 화합물을 적용한 진공단열패널.
제1항에 있어서 상기 게터 화합물은 가스 흡수제와 수분 흡수제를 포함하되
상기 가스흡수제와 상기 수분흡수제는0.7~72wt% 와 28~99.3wt%의 무게비로 혼합된 것을 특징으로 하는 내부 심재 및 이에 적합한 게터 화합물을 적용한 진공단열패널.
제15항에 있어서 가스흡수제는 ZrMn, Zr 성분 중 하나 또는 둘로 혼합된 것 을 특징으로 하는 내부 심재 및 이에 적합한 게터 화합물을 적용한 진공단열패널.
제3항 내지 제6항 및 제11항 내지 16항 중 어느 한항에 있어서 상기 수분흡수제는 고온에서 소성반응 시킨 것을 특징으로 하는 내부 심재 및 이에 적합한 게터 화합물을 적용한 진공단열패널.
제17항에 있어서 상기 수분흡수제는 CaO와 BaO로 구성하되 흡수 성능을 좋게 하기 위해 소성온도는 850 ℃에서 3시간 반응시킨 것을 특징으로 하는 내부 심재 및 이에 적합한 게터 화합물을 적용한 진공단열패널.