KR101430795B1 - 축열기능을 갖는 실 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축열기능을 갖는 실이나 직물 및 이를 이용한 바닥재 등에 관한 것으로, 상전이물질이 구비되는 중앙부(11); 및 상기 중앙부의 외곽 주변을 감싸며 수지재질로 이루어지는 외측부(12);를 포함하는 것을 특징으로 하는 축열기능을 갖는 실을 포함하는 것이 특징이다. 또한, 본 발명은 겔 상태의 수지물질을 일정량씩 이송하는 제1기어펌프(140): 상전이물질을 일정량씩 이송하는 제2기어펌프(155); 및 상기 제1기어펌프 및 제2기어펌프로부터 수지물질과 상전이물질을 공급받아서, 중앙부에 상전이물질이 배치되고 외측부에 수지물질이 배치된 실을 배출하는 노즐(160);을 포함하고, 상기 노즐은, 제1노즐관(161) 및 상기 제1노즐관(161)과 일정 간격 이격되어 상기 제1노즐관을 감싸도록 형성된 제2노즐관(162)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 축열기능 실 제조장치를 제공하는 것이 특징이다.
본 발명에 따르면 상전이물질을 내부에 구비하여 축열기능을 갖는 실이나 직물을 생산하고 또한 이를 이용하여 바닥재 등을 생산하는 경우 실내 냉난방 등의 면에서 에너지절약의 효과가 발생하는 유리한 점이 있다.

Description

축열기능을 갖는 실 및 이의 제조방법{HEAT CONTAINING YARN AND APPARATUS FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 축열 기능을 갖는 실이나 이를 이용하는 직물 또는 이들을 이용한 바닥재나 천정재 또는 벽재 등에 관한 것이며, 구체적으로는 실의 내부에 상전이 물질을 함유시켜서 이들 상전이물질이 열을 흡수하거나 방출하는 원리를 이용하여에너지를 절약할 수 있게 해주는 실이나 직물 등에 관한 것이다.

종래의 기술에 따른 건축물의 난방방식은 장시간에 걸쳐 바닥이나 실내로 에너지를 직접적으로 공급하여야 하기 때문에 에너지의 소비량이 많아서 상당한 부담이 되고 있고, 또한 과다한 에너지를 사용함으로써 발생하는 환경적인 면에서의 문제 등이 존재한다.

그러므로, 에너지를 절약하기 위한 단열 기술이 중시되고 있으며 단열기술을 적절히 활용하면 실내에너지의 상당부분을 줄일 수 있는 효과가 있다. 한편, 과잉의 열이 존재하는 경우에 이를 흡수하여 있다가, 필요할 때 방출할 수 있다면 에너지 절약의 면에서 더욱더 도움이 될 것이다.

통상적인 바닥재의 모습을 보면, 다수의 수지층으로 이루어져 있으며, 그라비아인쇄 또는 전사 방식에 의해 인쇄한 인쇄층을 가지고 그 위에 투명층을 적층한 한 것이며, 추가적으로 질감 및 표면 입체감을 부여하고 표면 처리제로 코팅함으로써 내오염성과 내마모성 등을 부여한 것이 일반적이다. 그러나, 이러한 수지층 등을 단순 적층한 바닥재는 실내 냉난방과 같은 에너지의 효율적 이용이라는 측면에서는 위에서 설명한 것처럼 불리한 점이 있어 개선할 필요가 있었다.

본 발명은 과잉의 열이 존재하는 경우에는 열을 흡수하고, 열을 필요로 할 때에는 열을 방출하여 사용할 수 있도록 함으로써 에너지 효율을 높일 수 있는 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 이를 위해서 상전이물질을 내부에 구비한 실을 제조하는 방법을 제공하여 이러한 실을 이용하여 직물을 생산하고 또한 이를 이용하여 차양막이나 벽재 등을 생산하는 방법을 제공하도록 한다.

본 발명은 상전이물질을 이용하여 실내 인테리어 자재를 사용함으로써 실내의 온도를 상대적으로 일정하게 유지시켜서 쾌적한 생활을 할 수 있게 하고, 더울 때 열을 흡수하고 추울 때 열을 방출함으로써 실내에 소비되는 에너지를 절약하도록 하는 것을 목적으로 한다.

상전이물질이 구비되는 중앙부(11); 및 상기 중앙부의 외곽 주변을 감싸며 수지재질로 이루어지는 외측부(12);를 포함하는 것을 특징으로 하는 축열기능을 갖는 실을 제공한다.

상기 상전이물질은 파라핀, 지방산 또는 염수화물 중 어느 하나이며, 상기 외측부의 수지재질은, 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 나일론으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상을 포함한다.

또한, 본 발명은 겔 상태의 수지물질을 일정량씩 이송하는 제1기어펌프(140): 상전이물질을 일정량씩 이송하는 제2기어펌프(155); 및 상기 제1기어펌프 및 제2기어펌프로부터 수지물질과 상전이물질을 공급받아서, 중앙부에 상전이물질이 배치되고 외측부에 수지물질이 배치된 실을 배출하는 노즐(160);을 포함하고, 상기 노즐은, 제1노즐관(161) 및 상기 제1노즐관(161)과 일정 간격 이격되어 상기 제1노즐관을 감싸도록 형성된 제2노즐관(162)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 축열기능 실 제조장치를 제공한다.

상기 제조장치는, 상기 제1노즐관을 통해서는 상전이물질이 배출되고, 제1노즐관과 제2노즐관 사이의 공간을 통해서는 수지물질이 배출되고, 노즐에서 배출되는 실을 냉각시키는 냉각조(170); 및 상기 냉각조에서 냉각된 실을 권취하는 권취부(180);를 더 포함한다.

또한, 본 발명은 순차적으로 적층된 이면층, 직물층 및 표면처리층을 포함하고, 상기 직물층은 상기 축열기능을 갖는 실을 포함하는 것을 특징으로 하는 바닥재를 제공하며, 발포층 및 유리섬유층을 더 포함할 수도 있다.

본 발명에 따르면 상전이물질을 내부에 구비한 실을 효과적으로 제조하는 방법을 제공하게 되며, 이러한 실을 이용하여 직물을 생산하고 또한 이를 이용하여 바닥재 등을 생산하는 경우 실내 냉난방 등의 면에서 에너지절약의 효과가 발생한다.

또한, 본 발명은 실내의 바닥재 등 장식물에 상전이물질을 가진 직물을 이용함으로써, 직물자체가 주는 표면촉감과 외관 디자인 등의 면에서 고급스런 이미지를 주는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 상전이물질을 내부에 포함한 실의 모습이며,
도 2는 상기 도 1에 도시된 실을 이용하여 직물을 직조한 것이며,
도 3은 상기 도 2의 직물이 적층된 바닥재의 모습이며,
도 4는 본 발명에 따른 실을 제조하는 장치의 개략적인 모습이며,
도 5a는 도 4의 장치 중 노즐의 단면도이며,
도 5b는 상기 노즐의 측단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 이용하여 본 발명에 대해서 설명하도록 한다.

본 발명에서는 상전이물질을 이용한 실(yarn)이나 직물을 이용하여 건축용 내장재로 사용하는 것에 관한 것이며 먼저 상전이물질에 대해 살펴본다.

상전이물질(PCM : Phase Changing Materials)이란 상이 변화하는 물질로서 물처럼 그 상태가 온도에 따라 변하는 물질을 말하는데, 이러한 상전이물질은 고온에서 과잉 열기를 저장하면서 액체가 되고, 저온에서는 저장했던 열기를 방출하면서 고체가 되는 것이다. 이것은 고체에서 액체, 또는 액체에서 고체로 상이 전이 되면서 상전이물질이 열을 흡수하거나 방출하는 잠열을 이용하는 것으로, 마치 파라핀이 고온에서 녹았다가 저온에서 굳는 것과 같은 원리이다. 상전이물질은 이러한 잠열이 큰 물질로서 열을 흡수하거나 방출하는 효과를 이용하여 에너지를 저장하거나 실내의 온도를 일정하게 유지할 목적으로 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상전이물질을 구비한 실(10)의 단면을 도시하고 있으며, 도 2는 본 발명에 따른 실을 직조하여 만든 직물의 모습이며, 도 3은 도 2의 직물의 일부 단면모습이다.

도 1을 보면 본 발명에 따른 실(10)은 실의 길이방향을 따라 내부 중앙부(11)에는 상전이물질이 위치하고, 상기 상전이물질의 외곽 주변부를 감싸서 실의 형태를 이루는 외측부(12)는 수지재질로 이루어진다. 상기 실(10)의 단면 형상이 대략 원형이므로 상기 중앙부(11)와 외측부(12) 역시 단면이 대략 원형으로 형성된다. 본 발명에 사용되는 상전이물질의 예로는 파라핀(paraffin), 지방산(fatty acid), 염수화물(salt hydrate) 등의 물질일 수 있다. 그리고, 상기 외측부에 사용되는 수지재질의 물질로는 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 나일론 등의 물질일 수 있다.

이와 같은 형상으로 만들어진 실(10)을 직조하여 직물(20)을 만들고 이러한 직물을 이용하여 차양막이나 벽재, 천정재, 바닥재 등의 용도로 사용하여 더울 땐 온도를 낮추는 역할을 하고 추울 땐 온도를 높이는 역할을 함으로써 쾌적한 온도를 유지하도록 하고 결과적으로 에너지를 절약할 수 있도록 하는 것이다.

도 3에서는 본 발명의 직물을 사용하여 형성된 바닥재를 하나의 예로서 도시하고 있다. 상기 바닥재는 아래쪽에서부터 이면층(50), 발포층(60), 유리섬유층(70), 직물층(80) 및 표면처리층(90) 등으로 이루어질 수 있다.

상기 표면처리층(90)은 바닥재의 표면을 보호하기 위한 것으로 내오염성 및 내마모성, 내열성 등을 부여한 것으로 특수한 도료 등을 사용할 수 있다. 상기 직물층(80)은 본 발명에 따른 직물을 이용하여 직조한 직물을 포함하고 이를 특수 함침용 처리제로 함침 및 코팅시킨 것이다. 그러므로, 상기 직물층의 직물에는 가운데 부분에 상전이물질을 가진 실을 이용하여 제작된 것이다.

상기 바닥재의 직물층에 함유된 상전이물질이 겔(Gel) 상태에서 고상으로 또는 고상에서 겔 상태로 변화되는 과정에서 열을 방출하거나 흡수하게 됨으로써, 실내 난방 내지 냉방에 소요되는 에너지를 절감할 수 있게 되는 것이다. 즉, 상전이물질(PCM)의 상태와 관련하여 온도를 저온, 상온, 고온의 3가지 범위로 분류할 수 있고, 저온의 경우 하절기에 흡열함으로써 시원하게 하며 동절기에는 고온의 PCM 물질이 잠열을 장시간 방출함으로써 난방비를 절감할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 상전이물질을 함유하는 실을 제조하는 제조장치(100)의 개략적인 모습이다. 구체적으로 보면, 본 발명에 따른 실(도 1의 10)의 외측 수지부(12)를 이루는 수지물질이 투입되는 호퍼(110)와 상기 호퍼(110)로부터 배출된 수지물질이 유입되고 내부에 장착된 스크루가 회전함으로써 수지물질을 이동시키는 압출관(120), 상기 압출관의 일측에 배치되어 상기 스크루를 회전시키는 회전력을 전달하는 모터(130), 상기 수지물질을 일정량씩 노즐(160)로 공급하는 제1기어펌프(140) 등을 포함한다. 본 발명의 제조장치(100)는 또한 본 발명에 따른 실(10)의 가운데 부분에 위치하는 상전이물질을 일시 보관하는 저장용기(150) 및 상기 저장용기(150)에 저장된 상전이물질을 일정량씩 정량 배출하여 노즐(160)로 공급하는 제2기어펌프(155)를 구비한다. 본 발명에 따른 노즐(160)에는, 제1기어펌프(140)에 의해서 수지물질을 공급되고, 제2기어펌프(155)에 의해서 상전이물질이 공급된다. 상기 제1기어펌프 및 제2기어펌프는 이송량을 정밀하게 제어하면서 이송할 수 있는 이송장치이다.

도 5a는 상기 노즐을 정면에서 바라본 단면도이며, 도 5b는 상기 노즐의 길이방향의 측단면도이다. 상기 노즐(160)은, 가운데 작은 직경을 갖는 제1노즐관(161) 및 상기 제1노즐관(161)과 일정 간격 이격된 상태에서 상기 제1노즐관을 감싸도록 형성되는 제2노즐관(162)으로 이루어진다. 즉, 상기 노즐(160)은 작은 직경의 제1노즐관(161)이 큰 직경의 제2노즐관(612) 내부에 배치되어 이중관 형태로 이루어져 있다. 그리고, 제1노즐관(161)의 내부공간(165, 이하 '제1공간'이라 함)을 통해서 상전이물질이 배출되고, 제1노즐관과 제2노즐관 사이의 공간(167, 이하 '제2공간'이라 함)을 통해서는 수지물질이 배출된다.

그리고, 상기 노즐(160)의 출구에서 배출되는 실은 내부 중앙부에 상전이물질을 함유하고 외측부에는 수지물질을 가진 형태로 배출되며, 노즐의 출구에는 냉각조(170)가 있어서 이들을 냉각시키고 최종적으로 실을 권취하는 권취부(180)가 배치된다.

이하에서는 도 4 내지 도 5에서 도시된 실 제조장치를 이용하여 본 발명에 따른 실을 제조하는 방법에 대해서 설명한다.

상기 호퍼(110)에 존재하는 용융되어 겔 상태에 수지물질이 압출관(120)으로 배출되어 나오고, 상기 압출관 내부에 존재하는 수크루가 상기 모터(130)에 의해 회전하면서 압출관의 수지물질이 제1기어펌프(140)쪽으로 이송된다. 상기 제1기어펌프(140)는 일정한 용량씩 정밀하게 수지물질을 상기 노즐(160)로 이송하되, 상기 노즐(160)의 제1노즐관과 제2노즐관 사이의 공간인 제2공간(167)으로 수지물을 이송한다.

그리고, 상기 저장용기(150)에는 상전이물질이 겔 상태로 저장되어 있으며 상기 제2기어펌프(155)를 통해서 저장된 상전이물질이 일정량씩 정량 배출하여 노즐(160)로 공급되되, 노즐의 중앙부 즉 제1공간(165)으로 공급된다. 즉, 본 발명에 따른 노즐의 형태에 의해서 가운데 중앙부는 상전이물질이 배치되고 외곽부에는 수지물질이 배치된 실이 노즐의 출구를 통해서 배출되는 것이다. 그리고, 이렇게 노출의 출구를 통해서 배출된 실은 냉각조(170)에서 냉각되고, 권취부(180)에서 권취됨으로써 제조가 완료된다.

그리고, 이러한 원리로 제조된 실은 내부에 상전이물질을 함유하고 있고 이를 이용하여 직물을 제조하고 실이나 직물을 이용하여 건축물 내부의 바닥재나 벽재 천정재 등을 제작할 수 있게 된다. 상전이물질을 함유한 이러한 제품들은 위에서 설명한 바와 같이, 주변온도에 따라 상전물질의 상태가 변화하면서 열을 흡수하거나 방출하는 과정이 일어나고 이를 이용하여 실내의 에너지 효율을 높일 수 있는 것이다.

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 겔 상태의 수지물질을 일정량씩 이송하는 제1기어펌프(140):
   상전이물질을 일정량씩 이송하는 제2기어펌프(155); 및
   상기 제1기어펌프 및 제2기어펌프로부터 수지물질과 상전이물질을 공급받아서, 중앙부에 상전이물질이 배치되고 외측부에 수지물질이 배치된 실을 배출하는 노즐(160);을 포함하되,
   상기 노즐은, 제1노즐관(161) 및 상기 제1노즐관(161)과 일정 간격 이격되어 상기 제1노즐관을 감싸도록 형성된 제2노즐관(162)으로 이루어지고,
   상기 수지물질은 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 나일론으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상으로 되어 호퍼(110)로부터 노즐(160)측으로 이송되고,
   상기 상전이물질은 파라핀, 지방산, 염수화물 중 어느 하나로 되어 호퍼(110)와 별개인 저장용기(150)로부터 노즐(160)측으로 이송되며,
   상기 제1노즐관(161)의 내부공간(165)을 통해서 호퍼(110)로부터 이송된 상전이물질이 배출되고, 제1노즐관(161)과 제2노즐관(162) 사이의 공간(167)을 통해서 저장용기(150)로부터 이송된 수지물질이 배출됨에 따라 중앙부가 상전이물질로 되고, 외측부가 수지물질로 되는 실을 제조하는 것을 특징으로 하는 축열기능 실 제조장치.
5. 삭제
6. 제 4 항에 있어서,
   노즐에서 배출되는 실을 냉각시키는 냉각조(170); 및
   상기 냉각조에서 냉각된 실을 권취하는 권취부(180);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 축열기능 실 제조장치.
   
7. 삭제
8. 삭제

Images