KR101292247B1 - 진공단열 수조 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 진공단열 수조는 일측이 개방되어 물이 수용되는 내통의 외면과의 사이에 진공 상태가 유지되는 공간부를 형성하면서 전술한 내통을 감싸는 외통을 포함하는 몸체부와, 전술한 몸체부를 마감하는 커버와, 전술한 커버의 가장자리와 전술한 몸체부의 가장자리가 밀착되게 상호 결합하면서 기밀 상태를 유지하는 기밀 유지부와, 전술한 공간부의 잔류 에어가 배출되게 전술한 외통의 하부측에 마련되는 진공 유지부를 포함하며, 전술한 외통의 외면에는 전술한 잔류 에어가 배출되면 전술한 내통 및 전술한 외통의 형상을 유지하기 위한 내압력구가 형성되고, 전술한 진공 유지부는 전술한 외통의 저면에 형성되어 전술한 공간부와 연통되는 에어 배출관과, 전술한 외통의 하부측과 탈착 결합되어 전술한 에어 배출관을 보호하는 보호커버를 포함한다.

Description

진공단열 수조{VACUUM INSULATING WATER TANK}

본 발명은 진공단열 수조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 몸체부와 커버를 용이하게 조립할 수 있으며, 기밀 유지 기능을 향상시킴과 동시에 몸체부를 형성하는 내통과 외통 사이에 공간부를 형성하여 단열 성능을 향상시키도록 한 진공단열 수조에 관한 것이다.

외부로부터 공급되는 물을 가열 또는 냉각하여 원하는 온도의 물 또는 음료를 취수할 수 있도록 하기 위한 냉온수기, 정수기, 자동판매기 등과 같은 장치에는 통상 수조가 내장된다.

전술한 수조는 내열성, 내부식성, 내충격성, 내구성 및 성형의 편의를 위하여 통상 스테인리스 스틸 또는 알루미늄 등의 금속재로 이루어지는 것이 일반적이다.

전술한 수조는 통상 통 형상의 몸체부와 커버가 상호 결합되어 내부 공간을 형성함으로써 제작되고, 몸체부와 커버 상호간의 기밀 유지를 위하여 용접을 실시하는 경우가 있다.

그러나, 전술한 구조의 수조는 몸체부와 커버 사이에 단순히 용접만 실시한 부위를 따라 취성이 발생하여 균열 또는 누수 현상이 발생할 수 있으며, 장시간 사용시 누수 현상이 발생되는 부위의 주변부가 부식으로 인하여 인체에 유해한 물질이 발생될 우려도 있다.

그리고, 전술한 수조는 금속재로 이루어지는 경우가 많으므로, 높은 열전도율로 인한 외부로의 열 방출이 쉽게 이루어지는 바, 수조 내의 물을 원하는 온도로 가열 또는 냉각하더라도 곧 수조 내의 수온이 상온과 비슷해지기 때문에 지속적으로 수조 내의 물을 가열 또는 냉각하기 위한 에너지 소모가 불가피하다.

또한, 전술한 수조는 열손실을 최소화하기 위하여 외측에 별도로 마련된 난연성 또는 불연성의 단열재로 감싸는 번거로운 작업이 수반되어야 하며, 단열재의 효과가 기대에 미치지 못하는 문제도 있었다.

상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 본 발명은 확실한 기밀 유지가 이루어지도록 하는 진공단열 수조를 제공하는 것과 관련된다.

그리고, 본 발명은 단열 성능을 높여 수조 내의 물을 가열 또는 냉각시키기 위한 에너지 소모량을 최소화할 수 있도록 하는 진공단열 수조를 제공하는 것과 관련된다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 진공단열 수조는 일측이 개방되어 물이 수용되는 내통의 외면과의 사이에 진공 상태가 유지되는 공간부를 형성하면서 전술한 내통을 감싸는 외통을 포함하는 몸체부와, 전술한 몸체부를 마감하는 커버와, 전술한 커버의 가장자리와 전술한 몸체부의 가장자리가 밀착되게 상호 결합하면서 기밀 상태를 유지하는 기밀 유지부와, 전술한 공간부의 잔류 에어가 배출되게 전술한 외통의 하부측에 마련되는 진공 유지부를 포함하며, 전술한 외통의 외면에는 전술한 잔류 에어가 배출되면 전술한 내통 및 전술한 외통의 형상을 유지하기 위한 내압력구가 형성되고, 전술한 진공 유지부는 전술한 외통의 저면에 형성되어 전술한 공간부와 연통되는 에어 배출관과, 전술한 외통의 하부측과 탈착 결합되어 전술한 에어 배출관을 보호하는 보호커버를 포함하는 구조를 적용할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 진공단열 수조는, 하부가 개방된 내통과 내통의 외면과의 사이에 진공 상태가 유지되는 공간부를 형성하면서 내통을 감싸는 외통으로 이루어지는 몸체부와, 몸체부를 마감하는 커버와, 커버의 가장자리와 몸체부의 가장자리가 밀착되게 상호 결합하면서 기밀 상태를 유지하는 기밀 유지부와, 내통의 내부로 물이 유입되도록 커버에 형성되는 입수부와, 내통에 수용된 물이 유출되도록 몸체부의 상부에 형성되는 출수부와, 출수부에 형성되는 스팀벤트관을 포함하는 구조를 적용할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 진공단열 수조는, 하부가 개방된 내통과 내통의 외면과의 사이에 진공 상태가 유지되는 공간부를 형성하면서 내통을 감싸는 외통으로 이루어지는 몸체부와, 몸체부를 마감하는 커버와, 커버의 가장자리와 몸체부의 가장자리가 밀착되게 상호 결합하면서 기밀 상태를 유지하는 기밀 유지부와, 내통의 내부로 물이 유입되도록 커버에 형성되는 입수부와, 내통에 수용된 물이 유출되도록 몸체부의 상부에 형성되는 출수부와, 커버에 관통하여 내통의 내부 상측으로 연장 형성되는 스팀벤트관을 포함하는 구조를 적용할 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 진공단열 수조는 아래와 같은 이점을 갖는다.

우선, 커버와 몸체부 사이가 가공 과정에서 흔들림없이 견고하게 고정된 상태에서 커링 가공에 의한 기밀 유지력을 향상시킬 수 있다.

그리고, 몸체부가 진공인 공간부가 형성된 내통 및 외통의 이중 구조로 이루어지므로 단열성이 향상되어 물을 가열 또는 냉각하기 위한 전력 소모를 줄일 수 있다.

그리고, 내통과 외통 사이에 진공인 공간부가 마련된 구조를 채택함에 따라 별도의 단열재를 추가할 필요가 없으므로, 단열 성능을 향상시킬 수 있음은 물론, 원자재 비용을 절감할 수 있다.

또한, 외통의 외면과 탈착 결합이 가능한 진공 유지부의 구조를 채택함에 따라 수시로 내통과 외통 사이의 공간부를 진공 상태로 만들면서 단열 성능을 유지할 수 있게 된다.

한편, 출수부가 몸체부의 상부에 형성되고 입수부가 몸체부의 하부측 커버에 형성되는 진공단열 수조의 구조에서는 수조 내부로 물의 유입 및 유출이 원활하게 이루어진다.

그리고, 수조 내부에서 물 유입 위치와 유출 위치를 최대한 원거리에 있게 함으로써 유입되고 있는 온도 조절이 되지 않은 물이 유출되고 있는 가열 또는 냉각된 물과 함께 섞여 배출되는 것을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

그리고, 스팀벤트관이 출수부에 형성되거나 커버에서 내통 내부로 관통 형성됨으로써 스팀 배출의 효율성 및 수조의 제조 편의성이 향상되는 이점이 있다.

그리고, 출수부의 하부가 수조에 수용된 물에 잠겨진 상태로 유지되도록 하는 경우에는 스팀벤트관을 통해 배출되지 못하는 고온의 잔류 스팀층이 내통 내부에서 유지되고, 이를 통해 수조의 열 효율이 향상되는 이점이 있다.

또한, 커버가 몸체부에 분리 장착 가능하게 나사결합되는 경우에는 수조 내부의 세척이 가능할 뿐 아니라 세척 작업이 편리하게 이뤄질 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공단열 수조의 전체적인 구조를 나타낸 사시도
도 2 내지 도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 진공단열 수조의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공단열 수조의 전체적인 구조를 나타낸 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공단열 수조의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 진공단열 수조는 크게 몸체부(10)와 커버(300)와 기밀 유지부(400) 및 진공 유지부(500)를 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

몸체부(10)는 전체적으로 내통(100)과 외통(200)으로 이루어진 이중 구조로서, 더욱 상세하게는 일측이 개방되어 물이 수용되는 내통(100)과, 내통(100)의 외면과의 사이에 진공 상태가 유지되는 공간부(900)를 형성하면서 내통(100)을 감싸는 외통(200)으로 이루어지는 구조로 된 부분이다.

커버(300)는 몸체부(10)를 마감하는 부분으로, 외부로부터 공급되는 열원에 의하여 내통(100)에 수용된 물을 가열 또는 냉각시키는 온도제어구(301)와, 온도제어구(301)로 조절되는 수온을 감지하는 온도센서(306) 등이 장착된다.

온도제어구(301)는 외부로부터 공급되는 전원으로 내통(100)에 수용된 물을 가열시키는 히터가 될 수 있고, 외부로부터 공급되어 순환하는 냉각 사이클의 냉매가 유동하는 냉각관이 될 수도 있을 것이다.

커버(300)에 장착된 것에서 미설명 부호로 303은 고정용 브라켓, 304는 입수관, 305는 출수관을 각각 나타낸다.

기밀 유지부(400)는 커버(300)의 가장자리와 몸체부(10)의 가장자리가 밀착되게 상호 결합하면서 기밀 상태를 유지하는 것으로, 후술시 다양한 실시예에 관하여 상세하게 언급하고자 한다.

진공 유지부(500)는 공간부(900)의 잔류 에어가 배출되게 외통(200)의 하부측에 마련되는 것으로, 도 2와 같이 외통(200)의 저면에 형성되어 공간부(900)와 연통되는 에어 배출관(510)과, 외통(200)의 하부측과 탈착 결합되어 에어 배출관(510)을 감싸 보호하는 보호커버(520)를 포함하는 구조이다.

여기서, 외통(200)의 외면에는 에어 배출관(510)을 통하여 잔류 에어가 배출되면 공간부(900) 내외측의 압력이 균형을 이루고 내통(100) 및 외통(200)의 형상을 유지하기 위한 내압력구가 형성되는 것이 바람직하며, 상세한 구조에 대하여는 뒤에서 설명하고자 한다.

본 발명은 상기와 같은 실시예에 의하여 적용이 가능하며, 보다 상세한 설명을 위하여 본 발명의 주요부에 대하여 더욱 자세히 살펴보기로 한다.

내통(100)은 전술한 바와 같이 물이 수용되는 공간이 마련된 것으로, 저면에는 수용되는 용량 이상으로 물이 수용되거나 오래된 물을 배출시킬 필요가 있을 때 사용되는 드레인관(101)이 장착되도록 한다.

외통(200)은 전술한 바와 같이 내통(100)의 외면을 감싸면서 진공 상태를 유지하기 위한 공간부(900)를 형성하는 것으로, 외통(200)의 외면을 따라 내압력구가 형성되도록 한다는 것을 앞에서 기술한 바가 있다.

한편, 전술한 내압력구는 공간부(900) 내외측의 압력이 균형을 이루고 내, 외통(100, 200)의 형상을 유지하기 위하여 마련된 것으로, 제1 돌기링(210)과 제2 돌기링(534)을 포함하는 구조이다.

내압력구는 후술할 진공 유지부(500)를 통하여 공간부(900)의 진공 상태 유지를 위하여 잔류 에어를 배출시키는 과정에서 공간부(900) 내외측의 압력 불균형으로 인하여 내, 외통(100, 200)의 형상이 변형되는 것을 방지하는 목적 이외에도 전체적으로 구조적인 강도를 향상시키기 위하여서도 마련된다.

제1 돌기링(210)은 외통(200)의 외면에 상하 방향으로 적어도 하나 이상 외주면을 따라 링 형상으로 돌출된 것이며, 제2 돌기링(534)은 내통(100)의 저면 중앙으로부터 연통된 드레인관(101)이 중앙에 관통되는 외통(200)의 저면(530)에 마련되며 전술한 드레인관(101)을 중심으로 하여 동심원 형상으로 적어도 하나 이상 돌출된 것이다.

제1, 2 돌기링(210, 534)은 같은 단위 면적당 돌출 구조나 주름이 잡힌 구조가 없이 매끈하고 평평한 패널에 비하여 실질적인 면적이 주름 구조 등에 의하여 증가된 패널이 구조적 강도가 더욱 높은 것에 기인하여 외통(200)의 외주면 및 저면에 각각 마련된다.

한편, 커버(300)는 전술한 바와 같이 몸체부(10)를 마감하는 것으로, 도 1 내지 도 3과 같이 가장자리를 따라 몸체부(10)의 내측으로 함몰된 골(307)이 링 형상으로 형성되고, 후술할 기밀 유지부(400)는 골(307)의 가장자리로부터 연장되어 몸체부(10)의 가장자리에 골(307)이 끼움 결합된 후 커링 가공, 패킹재(P)의 충진 또는 용접 등의 방법으로 견고하게 기밀 상태가 유지되는 것이다.

골(307)은 커버(300)가 몸체부(10)와 최초 결합되는 과정부터 견고하게 체결되고, 전술한 내압력구와 같이 커버(300)에 장착된 각종 부재들의 하중을 효율적으로 분산 지지할 수 있으며 구조적 강도를 향상시키기 위하여 마련되는 것으로, 일측벽(307')과, 바닥(307")과, 타측벽(307'")으로 이루어진다.

일측벽(307')은 커버(300)의 가장자리로부터 연장되어 몸체부(10)의 내측으로 커버(300)와 직각을 이루게 절곡되고, 바닥(307")은 일측벽(307')의 단부로부터 연장되어 커버(300)와 평행하게 절곡되며, 타측벽(307'")은 바닥(307")으로부터 연장되어 일측벽(307')과 평행하게 절곡되어 형성된다.

여기서, 후술할 기밀 유지부(400)는 타측벽(307'")의 가장자리로부터 연장되고, 타측벽(307'")의 외면은 내통(100)의 내벽과 접촉되는 것이다.

이때, 커버(300)에는 스팀벤트관(308)이 관통되는 것이 바람직하며, 스팀벤트관(308)은 몸체부(10)가 온수조로써 사용될 때 내통(100) 내의 물이 가열되면 발생되는 스팀이 출수관(305)에 혼입되거나 역류하는 것을 방지하고자 스팀을 상부측으로 강제 배출시키기 위하여 마련된다.

한편, 기밀 유지부(400)는 전술한 바와 같이 몸체부(100)와 커버(300) 상호간의 기밀 상태를 유지하기 위하여 마련된 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 절곡부(45)와 제2 절곡부(65) 및 용접 결합부(W)와 패킹재(P)를 포함하는 구조를 적용할 수 있다.

제1 절곡부(45)는 내통(100)의 개방된 측 가장자리와 외통(200)의 개방된 측 가장자리가 상호 접하여 이루어진 결합면이 외통(200)의 외측을 향하여 플랜지 형상으로 절곡되어 마련된 부분이다.

제2 절곡부(65)는 커버(300)의 가장자리, 즉 골(307)의 타측벽(307'") 가장자리로부터 연장되어 전술한 결합면의 상, 하부를 '⊂' 또는 '⊃' 형상으로 감싸도록 형성되는 부분으로 실질적인 기밀 상태가 유지되는 부분이다.

용접 결합부(W)는 제1 절곡부(45)의 단부, 즉 내통(100) 및 외통(200)의 단부가 접촉되는 부위를 따라 용접을 실시하여 마련된 부분으로 공간부(900)로 외부의 에어가 유입되는 것을 방지하기 위하여 형성된다.

패킹재(P)는 전술한 결합면의 상면과 제2 절곡부(65) 사이에 채워지는 것으로, 통상 실리콘 등과 같은 재질을 사용하며 더욱 상세하게는 제2 절곡부(65) 및 전술한 결합면의 형성방향을 따라 각각 실리콘을 도포하여 응고되면 커버(300)와 몸체부(10)를 상호 결합시킨 후 제2 절곡부(65)를 커링 가공 등의 방법을 통해 형성하게 된다.

그리고, 기밀 유지부(400)는 도 3과 같이 제1 결합부(46)에 별도의 보강편(55)을 결합시키고, 용접하고 패킹재(P)를 충진한 다음, 제2 절곡부(65)를 형성하는 구조의 실시예를 적용할 수 있다.

즉, 제1 결합부(46)는 내통(100)의 개방된 측 가장자리와 외통(200)의 개방된 측 가장자리가 상호 접하여 이루어진 결합면에 의하여 형성되는 부분으로 후술할 보강편(55)과 용접 결합부(W)가 형성되는 부분이다.

보강편(55)은 전술한 결합면의 외측 가장자리를 따라 결합되는 링 형상의 것으로, 통상 용접이 이루어질 수 있도록 내통(100) 및 외통(200)과 같은 계열의 재질을 적용하는 것이 바람직하다.

용접 결합부(W)는 제1 결합부(46)와 보강편(55)이 접하는 부위를 따라 링 형상으로 용접을 실시함으로써 마련된 부분으로 제1 결합부(46)의 형성 방향을 따라 공간부(900)측으로 외부의 에어가 유입되는 것을 차단하고 후술할 제2 절곡부(65)가 형성되는 공간을 제공하는 보강편(55)이 결합되도록 하기 위하여 형성된다.

제2 절곡부(65)는 전술한 결합면의 내측면을 따라 접하는 커버(300)의 가장자리, 즉 골(307)의 타측벽(307'") 가장자리로부터 연장되어 전술한 결합면의 단부와 보강편(55)의 상, 하부를 감싸도록 형성되며 보강편(55)의 상부와 제2 절곡부(65) 사이에는 패킹재(P)가 채워진다.

여기서, 도 2(커버(300)의 상면으로부터 연장된 점선 표시의 가상선 참조) 및 도 3에 도시된 제2 절곡부(65)의 상면은 골(307)을 기준으로 물이 누수되는 일이 발생하더라도 커버(300) 상면에 장착된 전기장치들에 물이 접촉되지 않도록 온도센서(306) 등 전기장치가 장착된 커버(300)의 상면에 비하여 같거나 낮게 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 기밀 유지부(400)는 도 4와 같이 제1 결합부(46)에 보강편(55)을 결합하여 커버(300)의 가장자리와 용접을 실시함으로써 형성되는 실시예를 적용할 수도 있다.

즉, 제1 결합부(46)는 내통(100)의 개방된 측 가장자리와 외통(200)의 개방된 측 가장자리가 상호 접하여 이루어진 결합면에 의하여 형성되는 부분으로 후술할 보강편(55)과 용접 결합부(W)가 형성되는 부분이다.

보강편(55)은 전술한 결합면의 외측 가장자리를 따라 결합되는 링 형상의 것으로, 통상 용접이 이루어질 수 있도록 내통(100) 및 외통(200)과 같은 계열의 재질을 적용하는 것이 바람직하다.

제2 결합부(66)는 커버(300)의 가장자리와 보강편(55)이 면접촉하여 형성되는 부분으로, 제1 결합부(46)와 보강편(55)이 접하는 부위를 따라 링 형상으로 용접을 실시하여 제1 용접 결합부(W1)가 마련되고, 제1 결합부(46)와 제2 결합부(66)의 단부를 따라 링 형상으로 용접을 실시하여 제2 용접 결합부(W2)가 마련된다.

여기서, 제1 용접 결합부(W1)는 제1 결합부(46)의 형성 방향을 따라 공간부(900)측으로 외부의 에어가 유입되는 것을 차단하기 위하여 형성된다.

이때, 제2 용접 결합부(W2)는 최종적으로 몸체부(10)와 커버(300) 상호간을 밀봉함으로써 기밀 상태를 유지하기 위하여 형성된다.

또한, 커버(300)의 상면에는 제2 결합부(66)가 형성되는 보강편(55)의 내측 가장자리를 따라 돌출되는 보강용 링돌기(308)가 형성되도록 하는 구조를 적용할 수 있으며, 보강용 링돌기(308)는 골(307)과 같이 구조적 강도를 향상시키기 위한 목적으로 마련된다.

한편, 진공 유지부(500)는 전술한 바와 같이 지속적인 단열 효과를 유지하기 위해서는 몸체부(10)의 열전도율을 최대한 낮추는 것이 관건이고 이를 위하여는 공간부(900)가 진공 상태에 가깝도록 할 필요가 있으므로, 마련된 것이라 할 수 있다.

이에, 보호커버(520)를 도 1 및 도 2를 참고로 살펴 보면 에어 배출관(510)을 통해 공간부(900) 내의 잔류 에어를 배출시키고 별도의 마감구(미도시)로 에어 배출관(510)을 밀봉한 후, 전술한 에어 배출관(510)을 보호하는 다음과 같은 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

즉, 보호커버(520)는 외통(200)의 하부측 외면과 탈착 결합되는 통벽(521)과, 통벽(521)의 하단부 가장자리로부터 내통(100)의 저면 중앙으로부터 연통된 드레인관(101)측을 향하여 연장되고 중앙이 관통된 바닥면(521')과, 바닥면(521')의 관통된 중앙의 가장자리로부터 외통(200)의 저면(530)을 향하여 연장되고 외통(200)의 저면(530)에 밀착되는 접촉혼(523)을 포함하는 구조를 적용할 수 있다.

즉, 전술한 보호커버(520)의 구조는 장시간 사용에 따라 공간부(900)의 진공 상태가 약화되는 경우 에어 배출관(510)을 통하여 진공 펌프 등으로 공간부(900) 내의 잔류 에어를 배출시킬 필요가 있을 때에 대하여 탈착 결합이 가능하도록 된 구조라 할 수 있다.

여기서, 접촉혼(523)의 단부 가장자리는 외통(200)의 저면(530)으로부터 드레인관(101)을 중심으로 하여 링 형상으로 돌출된 접촉 링돌기(532)에 밀착되어 고정되는 것이 바람직하다.

이때, 보호커버(520)의 구조를 더욱 상세히 살펴보면 외통(200)의 하부측 외면을 따라 단차로 형성된 결합턱면(220)에 탈착 결합되는 것을 알 수 있다.

도 2에서 미설명 부호로 230은 제2 돌기링(534)이 형성된 외통(200)의 저면(530)을 외통(200)의 외주면과 결합하기 위하여 마련된 마감 슬리브를 나타낸다.

보호커버(520)의 통벽(521)에는 결합턱면(220)측을 향하여 외주면을 따라 함몰된 제1 걸림링 홈(522)이 마련되고, 결합턱면(220)에는 제1 걸림링 홈(522)에 대응하는 위치에 내통(100)측을 향하여 함몰된 제2 걸림링 홈(222)이 마련되어 제1, 2 걸림링 홈(522, 222)이 상호 결합되어 밀폐되는 구조인 것이다.

한편, 도 5 내지 8에서는 본 발명의 다른 실시예에 관하여 도시하고 있다.

본 실시예는, 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예에서 설명된 내통(100) 및 외통(200)으로 이루어지는 몸체부(10)와, 커버(300)와, 기밀 유지부(400)를 포함한다. 이때 내통(100)은 하부가 개방되며, 커버(300)는 몸체부(10)의 개방된 하부를 덮어 마감하게 된다.

기밀 유지부(400)는 도 1 내지 도 4에 도시된 예에서 설명된 수단이 제시될 수 있다. 다만, 도 5 내지 도 8에서는 기밀 유지부(400)의 일 예로 도 2에 도시된 예에서 제시된 제1 절곡부(45), 제2 절곡부(65), 용접 결합부(W) 및 패킹재(P)로 이루어진 기밀 유지부(400)의 예가 제시된다.

도 5 내지 도 8에 도시된 예에서 내통(100)은 커버(300)와 몸체부(10)의 조립 편의성을 향상시키고자 내통(100) 하부의 내주면을 따라 커버(300)의 가장자리가 걸려질 수 있는 단턱 링돌기(102)가 돌출 형성될 수도 있다.

도 5에 도시된 예를 좀더 구체적으로 설명하면, 내통(100)의 내부에 수용된 물이 유출될 수 있는 출수부(150)가 몸체부(10)의 상부에서 형성된다. 출수부(150)의 구체적인 일 예로는 도시된 바와 같이 내통(100)의 내부로 연통하도록 몸체부(10)의 상부에 형성되는 제1 출수관(151)과, 제1 출수관(151)의 물 유출 방향의 단부에 연결되는 제2 출수관(152)으로 이루어진 일 예가 제시된다.

커버(300)에는 도 1 내지 4의 실시예에서 설명된 바와 같이 히터가 장착될 수 있고 히터에 의한 가열로 인해 내통(100) 내에 스팀이 발생할 수 있다. 이렇게 발생된 스팀이나 내통(100) 내부에 존재했던 에어가 내통(100) 내부의 압력 변화에 따라 출수부(150) 이외의 경로를 통해 진공단열 수조의 외부로 배출될 수 있도록 출수부(150)에는 스팀벤트관이 형성될 수 있다. 스팀벤트관이 형성되는 구체적인 일 예로 도시된 바와 같이 제2 출수관(152)의 일측에서 제2 출수관(152)의 물 유출 방향과 다른 방향을 향하도록 형성되는 스팀벤트관(153)의 예가 제시될 수 있다.

커버(300)에는 내통(100) 내부로 물이 유입될 수 있도록 입수부가 형성되며, 입수부의 구체적인 예로는 도 1 내지 도 4의 예에서처럼 커버(300)에서 내통(100) 내부로 연통하도록 관통 형성되는 입수관(311)의 예가 제시될 수 있다.

내통(100)에 수용된 물의 온도를 측정하기 위한 온도센서가 포함될 수 있는데, 구체적으로 도 5에서는 출수부(150)에 부착되는 온도센서(154)의 예가 제시된다. 좀더 구체적으로 제1 출수관(151)의 측면이면서 내통에 근접하는 위치에 부착된 온도센서(154)의 예가 제시되고 있다.

물 섞임 방지구(600)는 입수관(311)으로부터 물이 유입되는 부위를 바라보도록 커버(300)의 상면에 형성되어, 유입되는 물이 물 섞임 방지구(600)의 하면에 의해 직상향 이동하지 못하고 횡방향으로 그 흐름이 안내된다. 이러한 물 섞임 방지구(600)에 의하면 입수관(311)을 통해 유입된 온도조절이 되지 않은 물이 직상향으로 이동하면서 출수부(150)를 통한 냉각 또는 가열된 물의 유출시에 함께 섞여 유출되는 것을 방지할 수 있다. 물 섞임 방지구(600)의 구체적인 일 예로 도시된 예에서는 종단면상 대략

형상이면서 전후로 개방된 형상으로 이루어져 커버(300)의 상면에 고정되는 물 섞임 방지구(600)의 예가 제시된다. 이 예에서는 입수관(311)을 통해 유입된 물이 물 섞임 방지구(600)의 하면에 의해 개방된 전후 방향, 즉 횡방향으로 흐름이 유도된다.

본 실시예에서도 도 1 내지 도 4의 예와 관련하여 설명된 내압력구가 외통(200)의 외면을 따라 형성될 수 있다. 구체적으로 도 5에서는 도 2 내지 도 4에서 도시된 제2 돌기링(534)과 같은 돌기링(534′)이 외통(200)의 상면에서 형성되는 예가 제시된다. 이때 출수부(150)는 몸체부(10)의 상부 중앙에 형성될 수 있고, 돌기링(534′)은 출수부(150)를 중심으로 동심원 형상으로 형성될 수 있다.

도 5에 도시된 부호 중 구체적으로 설명되지 않은 303′는 진공단열 수조의 고정을 위한 고정볼트이고, 101′는 도 1 내지 도 4의 예에서 설명된 드레인관이 커버(300)에 형성된 것을 나타낸 것이며, 330은 과승방지용 온도센서이고, 510은 도 2 내지 도 4의 예에서 설명된 에어 배출관을 나타내는 것이다.

도 6에 도시된 예는 도 5에 도시된 온도센서(154)의 예와 다른 예가 제시된다. 구체적으로 내부에 삽입 공간이 형성된 온도센서관(321)이 내통(100)의 내부 공간으로 연장되도록 커버(300)에서 형성되고, 온도센서관(321) 내부에 삽입된 온도센서(322)의 예가 제시된다. 온도센서(322)의 일 예로 써미스터(thermistor) 온도센서가 사용될 수 있다.

한편, 도 5 및 도 6에 도시된 예에서 출수부(150)의 하부는 내통(100)의 내측 상단으로부터 내통(100) 내부로 하방 돌출되어 있다. 이와 관련된 자세한 설명은 아래 도 7에 도시된 실시예에 관한 설명에서 자세히 다루어진다.

도 7에 도시된 예는 도 5 및 6에 도시된 스팀벤트관(153)의 다른 예가 제시된다. 본 실시예는 출수부(150)에 스팀벤트관이 형성되는 것이 아니라 커버(300)에서 관통 형성되며, 내통(100) 내부의 상부까지 연장되는 스팀벤트관(309)이 제시된다. 스팀벤트관(309)은 설계시 그 상부 끝단의 높이가 내통(100) 내부의 상측에 머물게 되는 잔류 스팀층의 폭을 고려하여 정해질 수 있다. 구체적으로, 내통(100) 내부의 물이 가열될 때 발생된 스팀은 그 압력으로 스팀벤트관(309)을 통해 배출되지만, 가열 상태에 따라 배출 가능 압력에 이르지 못한 스팀은 배출되지 못하고 계속 내통(100) 내부의 상측에 머물게 되면서 잔류 스팀층을 형성하게 된다. 따라서, 통상 유지되는 잔류 스팀층의 상하 폭을 고려하여 스팀벤트관(309)의 필요한 길이를 설계할 수 있는 것이다.

한편, 본 예에서 출수부(150)는 그 하부가 내통(100)의 상단으로부터 내통(100) 내부로 하방 돌출되도록 형성될 수 있다. 돌출 정도는 상술한 잔류 스팀층의 상하 폭을 고려하여 출수부(150)의 하부 끝단이 내통(100) 내부에 수용된 물의 상면 높이 보다 낮게 위치하도록 정해질 수 있다. 이와 같이 됨으로써 출수부(150)의 하부는 수용된 물에 잠겨진 상태로 있게 되고, 물 유출시 잔류 스팀이 출수부(150)를 통해 물과 혼입 배출되는 것이 방지된다. 그리고, 잔류 스팀층이 유지 됨으로써 이 잔류 스팀층의 열에 의해 수용된 물의 수온 유지 효율, 그리고 상측 방향에 대한 단열 효율이 향상되는 등 전체적으로 진공단열 수조의 열효율이 향상되는 이점이 있다.

상기한 구조적 특징, 즉 출수부(150)의 하부가 내통의 내부로 돌출됨으로써 상술한 효과를 얻을 수 있는 특징은 도 5 및 도 6에 도시된 실시예에서도 적용될 수 있다.

본 예에서의 온도센서는 도 5의 예에서 설명된 온도센서(153)의 예와 같이 출수부(150)의 일측에 부착되는 온도센서(154′)의 예가 제시되고 있다.

도 8에 도시된 예는 도 7의 예에서 설명된 온도센서(153′)의 다른 예로서, 도 6의 예에서 설명된 온도센서관(321) 및 온도센서(322)와 같은 온도센서관(321′) 및 온도센서(322′)를 구비한 예가 제시되고 있다.

이상과 같이 본 발명은 확실한 기밀 유지가 이루어지고, 단열 성능을 높여 수조 내의 물을 가열 또는 냉각시키기 위한 에너지 소모량을 최소화할 수 있도록 하는 진공단열 수조를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

한편, 도 5 내지 도 8에 도시된 실시예에서도 도 1 내지 도 4의 예에서 설명되었던 보호커버(520)와 같은 보호커버(미도시)가 더 포함될 수 있음은 물론이며, 이에 관한 자세한 설명은 도 1 내지 도 4의 예에 관한 설명으로 대신한다.

또한, 도 5 내지 도 8에 도시된 부호 중 도 1 내지 도 4에 도시된 부호와 동일한 것으로서 설명이 생략된 구성에 대해서도 도 1 내지 도 4의 예와 관련된 설명으로 대신한다.

도 9에서는 진공단열 수조의 또 다른 실시예에 관한 요부 단면도로서 구체적으로 몸체부(10)와 커버(300)의 결합되는 부위를 확대한 단면도를 도시하고 있다.

본 실시예는 앞서 설명된 실시예의 구성과 동일하나, 다만 커버(300)가 몸체부(10)에 나사 결합방식에 의해 착탈 가능하게 결합되는 것에 특징이 있다. 커버(300)가 몸체부(10)로부터 분리 장착 가능하면, 필요시 진공단열 수조 내부의 세척이 가능한 이점을 갖는다. 그리고, 분리 장착의 편의성을 위해 커버(300)의 몸체부(10)에 대한 결합 방식은 나사 결합 방식으로 이뤄지는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로 설명하면, 도시된 바와 같이 몸체부(10)의 개방 쪽인 하단부의 외주면상에 제1 결합링(160)이 형성될 수 있다. 제1 결합링(160)의 외주면에는 후술할 커버(300)의 제2 결합링(340)과 나사 결합되기 위한 나사산(또는 나사홈)이 형성된다. 그리고 커버(300)에는 제1 결합링(160)과 결합될 수 있는 제2 결합링(340)이 형성된다. 제2 결합링(340)의 내주면에는 상기한 제1 결합링(160)의 나사산(또는 나사홈)과 나사 결합될 수 있는 나사홈(또는 나사산)이 형성된다. 제1 결합링(160)은 몸체부(10)와, 그리고 제2 결합링(340)은 커버(300)와 각각 동일한 재질로서 서로 일체로 형성될 수도 있고, 다른 재질로서 몸체부(10)와 커버(300)에서 결합되어 형성될 수도 있다. 결합 형성되는 구체적인 예로는 몸체부(10)와 커버(300)가 스테인레스 스틸 등의 금속재질로 이루어지는 경우에, 제1 결합링(160)과 제2 결합링(340)은 플라스틱 등의 재질로 이루어지면서 제1 결합링(160)은 몸체부(10)와, 그리고 제2 결합링(340)은 커버(300)와 각각 인서트 사출 등의 방식에 의해 결합 될 수 있다. 한편, 본 실시예의 기밀 유지부(400)는 몸체부(10)와 커버(300)의 상호 접촉되는 결합면 사이에 개재되는 패킹재(P)로 이루어지는 예가 제시될 수 있다. 도시된 바에서는 몸체부(10), 구체적으로 내통(100)과 외통(200)의 상호 결합면의 단부가 외향으로 절곡되고 커버(300)의 가장자리도 외향으로 절곡되어, 이 절곡된 각각의 부위가 상호 바라보면서 밀착되는 사이 공간에 패킹재(P)가 개재된 예가 제시되고 있다. 다만, 기밀 유지부(400)는 상술한 예로 한정되지 않으며, 도시되어 있지는 않지만 제1 결합링(160)과 제2 결합링(340)의 상호 접촉되는 결합면 사이에서 패킹재가 개재되는 예 등 다양한 예가 제시될 수 있음은 물론이다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10...몸체부 45...제1 절곡부
46...제1 결합부 55...보강편
65...제2 절곡부 66...제2 결합부
100...내통 101,101′...드레인관
150... 출수부 151...제1 출수관
152... 제2 출수관 153...스팀벤트관
154,154′...온도센서 160...제1 결합링
200...외통 210...제1 돌기링
220...결합턱면 222...제2 걸림링 홈
230...마감 슬리브 300...커버
301...온도 제어구 303...고정용 브라켓
303′...고정용 볼트 304...입수관
305...출수관 306...온도센서
307...골 308, 309...스팀벤트관
311...입수관 321,321′...온도센서관
322,322′...온도센서 330...과승방지용 온도센서
340...제2 결합링 400...기밀 유지부
500...진공 유지부 510...에어 배출관
520...보호커버 521...통벽
521'...바닥면 522...제1 걸림링 홈
523...접촉혼 530...저면
532...접촉 링돌기 534...제2 돌기링
534′...돌기링 600...물 섞임 방지구

Claims (26)

1. 일측이 개방되어 물이 수용되는 내통과, 상기 내통의 외면과의 사이에 진공 상태가 유지되는 공간부를 형성하면서 상기 내통을 감싸는 외통으로 이루어지는 몸체부와 상기 몸체부를 마감하며 스팀벤트관이 관통되어 있는 커버와, 상기 커버의 가장자리와 상기 몸체부의 가장자리가 밀착되게 상호 결합하면서 기밀 상태를 유지하는 기밀 유지부를 포함하여 이루어진 진공단열 수조에 있어서,
   상기 외통의 외면에는 상기 공간부 내의 잔류 에어가 배출되면 상기 내통 및 상기 외통의 형상을 유지하기 위한 내압력구가 형성되되, 상기 내압력구는,
   상기 외통의 외면에 상하 방향으로 적어도 하나 이상 외주면을 따라 링 형상으로 돌출된 제1 돌기링과, 상기 내통의 저면 중앙으로부터 연통된 드레인관이 중앙에 관통되는 상기 외통의 저면에 마련되는 것으로, 상기 드레인관을 중심으로 하여 동심원 형상으로 적어도 하나 이상 돌출된 제2 돌기링을 포함하여 이루어지고,
   상기 공간부의 잔류 에어가 배출되게 상기 외통의 하부 측에 마련되는 진공 유지부가 구비되되, 상기 진공유지부는,
   상기 외통의 저면에 형성되어 상기 공간부와 연통되는 에어 배출관과, 상기 외통의 하부측과 탈착 결합되어 상기 에어 배출관을 보호하는 보호커버를 포함하는 진공단열 수조.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 커버의 가장자리를 따라 상기 몸체부의 내측으로 함몰되어 링 형상의 골이 형성되되,
   상기 골은 상기 커버의 가장자리로부터 연장되어 상기 몸체부의 내측으로 상기 커버와 직각을 이루게 절곡된 일측벽과, 상기 일측벽의 단부로부터 연장되어 상기 커버와 평행하게 절곡된 바닥과, 상기 바닥으로부터 연장되어 상기 일측벽과 평행하게 절곡된 타측벽을 포함하여 이루어지고;
   상기 기밀 유지부는 상기 내통의 개방된 측 가장자리와 상기 외통의 개방된 측 가장자리가 상호 접하여 이루어진 결합면이 상기 외통의 외측을 향하여 플랜지 형상으로 절곡되어 마련된 제1 절곡부와, 상기 커버의 가장자리로부터 연장되어 상기 결합면의 상, 하부를 감싸도록 형성되는 제2 절곡부와, 상기 제1 절곡부의 단부를 따라 마련된 용접 결합부와, 상기 결합면의 상면과 상기 제2 절곡부 사이에 채워지는 패킹재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 진공단열 수조.
   
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6. 제 1 항에 있어서, 상기 커버의 가장자리를 따라 상기 몸체부의 내측으로 함몰되어 링 형상의 골이 형성되되,
   상기 골은 상기 커버의 가장자리로부터 연장되어 상기 몸체부의 내측으로 상기 커버와 직각을 이루게 절곡된 일측벽과, 상기 일측벽의 단부로부터 연장되어 상기 커버와 평행하게 절곡된 바닥과, 상기 바닥으로부터 연장되어 상기 일측벽과 평행하게 절곡된 타측벽을 포함하여 이루어지고;
   상기 기밀 유지부는 상기 내통의 개방된 측 가장자리와 상기 외통의 개방된 측 가장자리가 상호 접하여 이루어진 결합면이 형성되는 제1 결합부와, 상기 결합면의 외측 가장자리를 따라 결합되는 링 형상의 보강편과, 상기 제1 결합부와 상기 보강편이 접하는 부위를 따라 링 형상으로 마련된 용접 결합부와, 상기 결합면의 내측면을 따라 접하는 상기 커버의 가장자리로부터 연장되어 상기 결합면의 단부와 상기 보강편의 상, 하부를 감싸도록 형성되는 제2 절곡부와, 상기 제1 결합부의 단부 및 상기 보강편의 상부와 상기 제2 절곡부 사이에 채워지는 패킹재를 포함하는 진공단열 수조.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 기밀 유지부는,
   상기 내통의 개방된 측 가장자리와 상기 외통의 개방된 측 가장자리가 상호 접하여 이루어진 결합면이 형성되는 제1 결합부와,
   상기 결합면의 외측 가장자리를 따라 결합되는 링 형상의 보강편과,
   상기 커버의 가장자리와 상기 보강편이 접촉하여 형성되는 제2 결합부와,
   상기 제1 결합부와 상기 보강편이 접하는 부위를 따라 링 형상으로 마련된 제1 용접 결합부와,
   상기 제1 결합부와 상기 제2 결합부의 단부를 따라 링 형상으로 마련된 제2 용접 결합부를 포함하고;
   상기 커버의 상면에는 상기 제2 결합부가 형성되는 상기 보강편의 내측 가장자리를 따라 돌출되는 보강용 링돌기가 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 진공단열 수조.
   
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10. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호커버는,
    상기 외통의 하부측 외면과 탈착 결합되는 통벽과,
    상기 통벽의 하단부 가장자리로부터 상기 내통의 저면 중앙으로부터 연통된 드레인관측을 향하여 연장되고 중앙이 관통된 바닥면과,
    상기 바닥면의 관통된 중앙의 가장자리로부터 상기 외통의 저면을 향하여 연장되고 상기 외통의 저면에 밀착되는 접촉혼을 포함하며,
    상기 접촉혼의 단부 가장자리는 상기 외통의 저면으로부터 상기 드레인관을 중심으로 하여 링 형상으로 돌출된 접촉 링돌기에 밀착되어 고정되는 진공단열 수조.
    
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호커버는,
    상기 외통의 하부측 외면을 따라 단차로 형성된 결합턱면에 탈착 결합되고,
    상기 보호커버에는 상기 결합턱면측을 향하여 외주면을 따라 함몰된 제1 걸림링 홈이 마련되며,
    상기 결합턱면에는 상기 제1 걸림링 홈에 대응하는 위치에 상기 내통측을 향하여 함몰된 제2 걸림링 홈이 마련되고,
    상기 제1, 2 걸림링 홈이 상호 결합되어 밀폐되는 진공단열 수조.
    
12. 제 2 항 또는 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커버의 상면은 상기 제2 절곡부의 상면에 비하여 높거나 같은 진공단열 수조.
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