KR930005472B1 - 진공 단열판넬 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

진공 단열판넬

제1도는 본 발명에 의한 진공 단열판넬의 제1실시예를 개략적으로 표시하는 단면도이다.

제2도는 제1실시예의 진공 단열판넬에 사용되는 라미네이트필름의 예를 표시하는 사시도이다.

제3도는 제2실시예를 개략적으로 표시하는 단면도이다.

제4도는 제2실시예의 진공 단열판넬에 사용되는 성형용기를 표시하는 사시도이다.

제5도는 액부(額部)에 금속이 없는 진공 단열판넬에서의 시간의 경과에 따른 진공도의 변화를 표시하는 그래프이다.

제6도는 진공 단열판넬의 진공도와 열전도율과의 관계를 표시하는 그래프이다.

제7도는 제1도에 표시된 진공 단열판넬의 변형예를 개략적으로 표시하는 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 진공 단열판넬 3 : 심재

4 : 금속막 6 : 라미네이트필름

A : 직교면 B : 액부

본 발명은 단열성능이 우수한 진공 단열판넬에 관한 것이다.

플라스틱품 단열재를 훨씬 능가하는 단열성능이 있는 단열재로, 최근에는 진공 단열재가 사용되기 시작하였다.

이 진공 단열체는 퍼얼라이트 분말, 규산칼슘 분말 등의 무기질 분말체, 플라스틱 분말 등의 유기질 분말체, 규산칼슘 성형체 등의 무기질 다공성 성형체, 연속 기포 구조의 플라스틱폼 등의 유기질 다공성 성형체나 유리섬유, 세라믹섬유 등의 섬유질 등의 심재를 금속 혹은 플라스틱 등의 피복재로 피복하고, 그 내부의 공기를 배출시켜서 진공상태로 한 후 밀봉시켜서 이루어지는 것으로, 열전도율이 0.007kcal/m·Hr℃이하, 최저 열전도율이 0.003kcal/m·Hr℃인, 우수한 단열재이다.

그런데, 이 진공단열재는 그 단열성능이 내부의 진공동에 의존하는 것이므로, 진공도의 저하에 따라서 단열 성능도 저하하게 딘다.

상기한 피복재에 금속재료를 사용하면, 금속재료는 가스를 거의 투과하지 않으므로 진공도 유지성이 양호하여서 단열성능의 저하가 없는 것이 얻어진다.

그러나 열류(熱流)와 평행하는 측면부의 금속 피복재가 열교(熱橋)를 구성해버리기 때문에 판넬로 하였을 경우, 작은 크기에서는 피복재에 기인하는 열류 방향에 평행한 측면 액부에서의 열전도가 크게 되어 전체의 단열성이 저하하는 불편이 있었다.

이것에 대하여, 피복재에 플라스틱재를 사용하면 열의 전도를 초래하는 금속재료가 사용되지 않으므로, 열교를 구성하는 일은 없으나, 플라스틱재는 가스 투과성이 금속에 비하여 현저하게 커서 진공 보존성이 뒤떨어진다는 문제가 있었다.

그래서, 폴리비닐알코올, 폴리염화비닐리덴 등의 가스 투과성이 낮은 플라스틱 필름에 알루미늄 박막이나 알루미늄 증착막 등의 금속막을 복수층 적층시킨 플라스틱-금속막 라미네이트필름(이하 라미네이터필름이라고 부른다)을 사용하여 단열판넬 등의 진공 단열재를 제작하고 있다.

그러나, 이와같은 라미네이트필름을 피복재로 한 진공 단열판넬에 있어서는 열류 방향에 평행한 측면 액부의 라미네이트 필름 중의 금속막이 열교를 구성하여서 높은 단열성능을 얻는 것 이외에, 여기로부터의 전열(傳熱)에 의한 열손실도 무시할 수 없는 것으로 된다.

예컨대 500×500×20mm의 판넬을 상정(想定)하고 액부를 거쳐서 발산되는 열량을 산출하면 다음과 같이 된다.

금속막으로 두께 20㎛의 알루미늄 박막을 사용하였다고 하면 알루미늄의 전도율이 200kcal/m·Hr℃이므로,

Q₁=200×20×10^-6×0.5×4×△T×H/0.02

=0.4kcal/Hr℃로 된다.

한편, 판넬 자체를 통해서 전달되는 열량은, 판넬의 전도율을 0.007~0.003kcal/m·Hr℃로 하면,

Q₂=7~3×10^-3×0.5×0.5×△T×H/0.02

=8.75~3.75×10kcal/Hr℃로 된다.

이 계산에서도 명백한 바와 같이, 액부를 통해서 전달되는 열량은 판넬 자체를 통해서 전달되는 열량의 약 5배~10배 이상으로 되는 것을 알 수 있다.

이 현상은 단열판넬이 소형화 되면 더욱 현저하게 되는 경향이 있다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 액부 측으로부터의 열손실을 적게 하여, 단열성능이 더욱 우수한 진공 단열판넬을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명의 진공 단열판넬은 라미네이트필름의 금속막이 한 쪽 면으로부터 다른 쪽면까지 액부 측면에서 불연속되게 한 것을 특징으로 하는 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 의한 진공 단열판넬의 제1실시예를 표시하는 것으로, 진공 단열판넬의 액부 측면에 금속막을 형성하지 않은 형태이며, 도면중 (1)은 진공 단열 판넬이다.

이 진공 단열판넬(1)은 라미네이트필름으로 만들어진 주머니(2)의 내부에 심재(3)를 충전하고, 그 내부를 진공상태로 하여 만들어진 것으로, 진공 단열판넬(1)의 열류 방향과 직각으로 교차하는 직교면(A)에 상당하는 주머니(2)의 라미네이트필름(6)에는 금속막(4)이 피복되어 있으며, 진공 단열판넬(1)의 열류 방향과 평행하는 액부(B)에 상당하는 부분에는 금속막(4)이 피복되지 않았다.

또, 이 경우에, 금속막(4)은 라미네이트필름(6)의 외면이나 내면, 또는 중간의 어느 곳에 있어도 좋으며, 이 의미로서 제1도에서는 금속막(4)을 실선으로 표시하고, 플라스틱필름(5)을 점선으로 표시하고 있다.

이러한 형태의 진공 단열판넬(1)을 만들기 위해서는 다음과 같은 방법이 있다.

먼저, 제1방법으로, 제2도에 표시한 바와 같이, 라미네이트필름(6)을 이루는 플라스틱필름(5)의 직교면(A)으로 되는 부분에 미리 금속막(4)을 형성한다.

금속막(4)으로는 두께가 30㎛ 이상인 금속박막이나 1㎛ 이상의 증착막이 사용된다.

플라스틱필름(5)에 대해서 금속막(4)을 형성하는 면은 판넬로 하였을 때의 내면이나 외면중 어느 면이라도 좋으며, 또, 다층필름인 경우에는 층과 층 사이에 형성할 수도 있는 등, 제조상의 편리한 위치에 임의로 형성할 수 있다.

금속막(4)으로 금속박막을 사용하는 경우에는 일반적인 건식 라미네이트법, 습식 라미네이트법, 융착접합법 등의 여러가지 접합방법이 채용된다.

또한, 플라스틱필름(5)의 전체 면에 금속막(4)을 형성한 후, 액부(B)로 되는 부분을 산(酸)으로 세척하여 제거하는 방법도 있다.

이와 같이 하여 직교면(A)으로 되는 부분에만 금속막(4)이 형성되어서 만들어진 라미네이트필름(6)은 직교면(A)으로 되는 부분이 직교면(A)으로 되도록 주머니 형상으로 제작되며, 그 내부에 심재(3)를 충전하고 감압시켜서 진공상태로 한 후, 가열 밀봉장치 등을 사용하여 밀봉시키므로써, 목적하는 진공 단열판넬(1)이 만들어 진다.

제2방법으로는, 금속막(4)을 형성하지않은 플라스틱필름(5)으로 만든 주머니(2)를 준비하고, 이 주머니(2)의 내부에 심재(3)를 충전하고 감압시켜서 진공상태로 한 후, 밀봉시켜서 판넬을 미리 제작한다.

그리고, 이 진공 단열판넬의 직교면(A)만을 용융 알루미늄 등의 용융 금속에 순간적으로 침지시켜서 직교면(A)에 금속막(4)을 형성하므로써, 이 진공 단열판넬의 직교면(A)만을 라미네이트필름(6)으로 하는, 제7도에 표시된 바와 같은 진공 단열 판넬(1c)을 제작하는 방법이 있다.

제3도는 본 발명에 의한 진공 단열판넬의 제2실시예를 표시하는 것으로서, 진공 단열판넬(1)의 액부(B)에서 금속막(4)이 파단하여 불연속의 상태로 되어 있다.

이러한 형태의 진공 단열판넬(1)은 예컨데 다음과 같은 방법에 의하여 만들 수 있다.

먼저, 전체 면에 금속막(4)이 형성된 라미네이트필름(6)을 준비한다.

이 라미네이트필름(6)을 제4도에 표시한 바와 같이 디이프드로잉(deep-drawing)의 성형가공을 실시하여 트레이형 용기(7)로 가공한다.

이러한 디이프드로잉의 성형가공시에 금속막(4)의 연신이 플라스틱필름(5)의 연신과 비교하여 적으므로, 연신율이 큰 라미네이트필름(6)의 용기(7)의 테투리(7a), 즉, 진공 단열판넬(1)로 하였을 때의 액부(B)로 되는 부분이 제4도에 표시된 바와 같이, 금속막(4)이 용기(7)의 밑바닥면에 대하여 평행하게 파단된다.

이 용기(7)에 심재(3)를 충전하고, 평판 형상의 라미네이트필름(6)을 사용하여 용기(7)를 덮은 후, 용기(7)의 테두리(7b)를 가열밀봉하므로써, 목적하는 진공 단열 판넬(1)이 제작된다.

여기에서, 플라스틱필름의 열전도율은 0.2kcal/m·Hr℃인데 반하여, 알루미늄에서는 200kcal/m·Hr℃라고 하는 1000배의 차가 있기 때문에, 예컨데, 2mm의 파단길이는 알루미늄의 2m만큼의 전열길이에 상당한다.

제1실시예의 진공 단열판넬(1)에서는 그 액부(B)에 금속막(4)이 없고, 제2실시예의 진공 단열판넬(1)에서는 그 액부(B)에서 금속막(4)이 파단되어 있기 때문에, 한 쪽의 직교면(A)과 다른 쪽의 직교면(A)을 연결하는 금속막(4)에 의한 열교가 형성되지 않으며, 따라서, 액부(B)를 거쳐서 발산되는 열량이 극히 미약하게 되어서 진공 단열판넬(1)의 전열량은 아주 근소하게 된다.

또, 액부(B)보다도 면적이 월등하게 넓은 직교면(A)에는 금속막(4)이 형성되어 있으므로, 가스 투과가 적고 내부의 진공도를 장기간동안 유지할 수 있으며, 따라서, 시간의 경과에 따른 단열성능의 저하는 거의 없다.

특히, 제2실시예의 진공 단열판넬(1)에서는 액부(B)에도 금속막(4)이 있기 때문에 진공 단열판넬(1)의 전체 표면적의 대부분에 금속막이 존재하는 것으로 되어서, 가스 투과량은 더욱 감소되면서 높은 진공도를 장기간동안 유지할 수 있고, 또, 애구(B)에서의 열교가 파단되어 있으므로, 액부(B)로부터의 전열도 없어서, 진공 단열판넬(1) 전체에서 대단히 높은 단열성능이 장기간에 걸쳐서 유지된다.

예컨데, 액부(B)에 금속막(4)이 없는 500×500×20mm의 진공 단열판넬의 시간의 변화에 따른 진공도의 변화를 측정하면 다음과 같다.

라미네이트필름의 금속막(4)이 없는 부분(액부(B))의 가스 투과도를 0.1cc/㎡·Hr·atm으로 하고, 라미네이트필름의 금속막(4)(두께 30㎛의 알루미늄 박막)이 있는 부분(직교면(A))의 가스 투과도를 0으로 하며, 판넬 제작시의 밀봉 진공도를 0.01Torr로 하면, 진공도의 변화는 제5도에 표시하는 그래프와 같이 된다.

한편, 액부(B)와 직교면(A)에 모두 금속막(4)이 있는 진공 단열판넬(1)에서는 가스 투과도가 0이므로 당초의 밀봉 진공도가 그대로 유지된다.

그런데, 심재(3)에 퍼얼라이트 등의 분말을 사용한 진공 단열판넬(1)의 경우, 진공도의 변화에 따른 열전도율의 변화는 대체로 제6도에 표시하는 그래프와 같이 된다.

이 도표에서 명백한 바와 같이, 진공도가 2~3Torr을 경계로 하여 열전도율이 급격하게 높게 되는 것을 알 수 있다.

제5도에 있어서, 액부(B)에 금속막(4)이 없는 진공 단열판넬의 10년 후의 진공도는 약 2.2Torr이므로, 이 진공 단열판넬의 10년 후의 진공도에 의한 단열성능은 제작 당초보다도 약간 저하되어 있는 정도로써, 실질적으로 충분한 단열성능을 보유하고 있는 것을 알 수 있다.

따라서, 액부(B)에 금속막(4)이 없는 판넬에서도 초기의 단열성능은 최소한 10년은 유지되며, 또, 액부(B)로부터의 전열에 의한 열손실은 액부(B)에 금속막(4)이 있는 판넬과 비교하여 현저하게 적으므로, 전체의 단열성능은 극히 우수한 것으로 된다.

또, 제2실시예의 진공 단열판넬에서는 진공 유지성이 더욱 높으므로, 보다 우수한 단열성능을 발휘한다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 진공 단열판넬은 주머니를 구성하는 라미네이트필름의 금속막이 한쪽의 직교면으로부터 다른 쪽의 직교면까지 액부에서 불연속되게 한 것이므로, 액부가 열교를 구성하는 일이 없이 액부로부터의 전열량이 현저하게 감소한다.

또, 액부로부터의 가스 투과에 의한 진공도의 저하도 적어서, 시간의 경과에 따른 진공도의 저하에 의한 단열성능의 저하도 실용적인 면에서 거의 문제되지 않는 정도로 된다.

따라서, 이 진공 단열판넬은 전체의 단열성능이 극히 우수한 것으로 된다.

Claims (1)

1. 무기질 분말, 유기질 분말, 무기질 다공성 성형체, 유기질 다공성 성형체 및 섬유질 등의 심재(3)를 플라스틱-금속막 라미네이트필름(6)으로 피복하고, 그 내부를 감압시켜서 진공상태로 하여 만들어진 진공 단열판넬(1)에 있어서, 상기한 라미네이트필름(6)의 금속막(4)이, 상기한 진공 단열판넬의 열류 방향에 대해서 직각으로 교차하는 한쪽의 직교면(A)으로부터 다른쪽의 직교면(A)까지에 걸쳐서 상기한 진공 단열판넬(1)의 열류 방향과 평행한 액부(B)에서 불연속되게 한 것을 특징으로 하는 진공 단열판넬.

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