KR101456376B1 - 조립식 왕복 지지체를 가지는 진공 단열체의 구조 - Google Patents

조립식 왕복 지지체를 가지는 진공 단열체의 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단열 성능을 향상시키기 위한 조립식 왕복 지지체를 가지는 진공 단열체의 내부구조에 관한 것이다. 진공 단열체의 구조는 상부 판재와 하부 판재, 상부 판재와 하부 판재 사이에 수직으로 설치된 왕복 지지체를 포함하며 왕복 지지체는 중실축, 중공축, 받침판으로 조립 가능한 지지체이다. 이를 통해 상기의 진공 단열체 구조는 외부 대기압을 견디고, 길어진 열전달 경로로 인하여 단열 성능이 향상된다.

Description

조립식 왕복 지지체를 가지는 진공 단열체의 구조{STRUCTURE OF VACUUM INSULATOR WITH A ASSEMBLY RECIPROCATING SUPPORT}
본 발명은 단열 성능을 향상시키기 위한 조립식 왕복 지지체를 가지는 진공 단열체의 구조에 관한 것이다.
전세계적으로 에너지 소비의 대략 절반은 주거 및 상업용 건물에 이용되고 있고, 그 중에서 건물의 냉난방에 소비되는 에너지가 큰 비중을 차지하고 있다. 냉난방 에너지를 절감하기 위한 방법에는 최근에는 진공 단열체라는 혁신적인 방법이 주목 받고 있다.
진공 단열체는 종래의 단열재인 폴리우레탄 폼, 글라스 울 등에 비해 10배 이상의 단열성능을 갖고 있는 단열재로서 내부를 진공상태로 유지시켜 기체에 의한 열전달을 억제시키는 단열재이다. 진공 단열체는 높은 단열성능으로 인해 에너지 손실을 효과적으로 줄일 수 있고 단열재가 차지하는 공간이 줄어들기 때문에 건물 내부의 공간 활용도가 커지는 장점이 있다. 이러한 장점 때문에 최근에는 건물 및 냉장고, LNG 운반선 등을 대상으로 폭 넓게 연구되고 있다.
진공 단열체에 관련하여 한국공개특허 제2011-0049363호가 공개되어 있지만, 종래의 진공 단열체는 내부의 심재와 외피재로만 구성되어 있어 외부 대기압이 내부 심재에 직접적으로 작용하는 문제점이 있다. 즉, 심재 자체가 대기압을 견디는 지지체의 역할을 수행하기 때문에 압축에 견딜 수 있는 재료로 한정된다. 또한 압축에 의해 심재의 밀도가 변화하며 단열성능이 감소하는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 외부 대기압을 견디고, 긴 열전달 경로를 가지는 지지체가 삽입된 진공 단열체의 구조를 제공한다.
본 발명은 진공 단열체의 상부와 하부에 작용하는 대기압을 지지체가 견딤으로써 내부 심재가 파손되거나 단열성능이 떨어지는 것을 억제하고, 열전달 경로를 통해 단열성능을 향상시키는 구조를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 진공 단열체의 단열 성능을 향상시키기 위한 진공 단열체 구조에 있어서, 상부 판재, 하부 판재, 상기 상부 판재 및 상기 하부 판재 사이에 중실축, 중공축 및 받침판으로 구성된 조립식 왕복 지지체를 포함하는 진공 단열체 구조를 제공한다.
일측에 따르면, 표면이 평평한 판재로 구성된 상부 판재 및 하부 판재는 상기 상부 판재와 상기 하부 판재가 상기 조립식 왕복 지지체의 크기에 맞는 간격으로 평행하게 위치되고, 상기 조립식 왕복 지지체는 평행하게 위치된 상기 상부 판재와 상기 하부 판재 사이에 수직으로 설치되는 진공 단열체의 구조를 제공한다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 중실축은 상기 받침판의 가운데 오목한 부위에 놓이고, 상기 받침판은 상기 중공축 위에 걸쳐 놓음으로써 대기압을 견디는 진공 단열체 구조를 제공한다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 진공 단열체 소재는 재료의 성능 지수를 고려하여 선정하고, 상기 성능 지수는 소재의 항복강도에 비례하고 열전도계수에 반비례하는 진공 단열체 구조를 제공한다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 상부 판재, 상기 하부 판재, 상기 중실축, 상기 중공축 및 상기 받침판은 항복 강도와 열전도 계수를 고려하여 소재를 선정하는 진공 단열체 구조를 제공한다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 진공 단열체의 소재는 상기 상부 판재, 상기 하부 판재, 상기 중실축 및 상기 중공축은 폴리카보네이트를 사용하고, 상기 받침판은 스테인레스스틸을 사용하는 진공 단열체 구조를 제공한다.
또 다른 일측에 따르면, 복사 열전달을 최소화하기 위해 상기 상부 판재, 상기 하부 판재 및 상기 조립식 왕복 지지체는 반사율과 방사율을 고려한 금속으로 코팅하는 진공 단열체 구조를 제공한다.
본 발명은 진공 단열체에 삽입된 지지체가 외부 대기압을 견딜 수 있는 긴 열전달 경로를 가지는 왕복 형상이므로 단순한 원기둥 형상보다 열전달을 낮출 수 있고, 종래의 진공 단열체보다 단열 성능이 뛰어난 단열체를 제작할 수 있다.
본 발명은 진공 단열체의 내부 심재에 작용하는 외부 대기압을 차단할 수 있어 변형에 관계없이 다양한 재질의 내부 심재를 이용할 수 있으며, 압축으로 인한 내부 심재의 열전도계수의 증가를 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진공 단열체의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조립식 왕복 지지체의 형상과 단면을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에서 제안하는 진공 단열체의 구조를 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진공 단열체의 구조를 나타낸 도면이다.
도 1에서 진공 단열체는 상부판재(110), 하부판재(120), 조립식 왕복 지지체(130)을 포함한다. 상부판재(110)와 하부판재(120)는 표면이 평평한 편재이며, 소정의 간격을 두고 서로 평행하게 위치한다. 조립식 왕복 지지체는 상부판재(110)와 하부판재(120) 사이에 수직으로 설치된다.
진공 단열체는 상부판재(110)와 하부판재(120)에 대기압이 작용하고 조립식 왕복 지지체(130)가 상기의 대기압을 견디는 것을 원리로 한다. 진공 단열체에 이용되는 내부 심재가 대기압을 받지 않기 때문에 파손될 염려가 없으므로 재료 선택의 폭이 넓어지며, 밀도와 함께 열전도계수 또한 증가되지 않아 종래의 진공 단열체보다 뛰어난 단열 성능을 얻을 수 있다.
진공 단열체 구조의 소재는 재료의 성능 지수를 계산하여 선정할 수 있다. 성능 지수는 다음 식으로 표현할 수 있다.
수학식 1:
Figure 112013036002863-pat00001
여기서 Z는 성능 지수,
Figure 112013036002863-pat00002
는 소재의 항복강도, k는 소재의 열전도계수를 의미한다. 성능 지수 값이 높을수록 단열 성능이 뛰어난 소재이다. 따라서 상부판재(110), 하부판재(120), 중실축(131), 중공축(132)은 성능 지수가 높은 폴리카보네이트를 사용하고, 받침판(133)은 스테인레스스틸을 사용한다. 폴리카보네이트가 스테인레스스틸보다 성능 지수는 뛰어나지만 받침판(133)의 경우, 내구성을 고려하여 금속 중에서 성능 지수가 높은 스테인레스스틸이 적합하다.
또한 전도 열전달을 줄이는 것과 함께 복사 열전달을 줄이는 것 또한 중요하다. 복사 열전달은 상부판재(110), 하부판재(120), 조립식 왕복 지지체(130)에 반사율이 크고 방사율이 작은 금속을 코팅함으로써 효과적으로 줄일 수 있다.
도 2-a는 본 발명의 실시예에 따른 조립식 왕복 지지체의 형상을 나타낸 도면이다.
도 2-a에서 조립식 왕복 지지체는 중실축(231), 중공축(232), 받침판(233)으로 구성되어 있으며, 상부판재와 하부판재 사이에 수직으로 설치된다. 중식축(231)은 받침판(233)의 가운데 오목한 부위에 놓이고 받침판(233)은 중공축(232) 위에 걸쳐 놓음으로써 조립식 왕복 지지체를 완성한다. 상기의 왕복 지지체는 일체형에 아닌 조립식이기 때문에 작은 크기도 제작이 용이하다. 중실축(231), 중공축(232), 받침판(233)의 크기는 재질의 항복응력과 대기압에 의해 조립식 왕복 지지체가 받는 응력을 고려하여 설계한다.
도 2-b는 본 발명의 실시예에 따른 조립식 왕복 지지체의 단면을 나타낸 도면이다.
조립식 왕복 지지체는 중실축(231), 중공축(232), 받침판(233)으로 구성되어 있으며, 상부판재와 하부판재 사이에 수직으로 설치된다. 중식축(231)은 받침판(233)의 가운데 오목한 부위에 놓이고 받침판(233)은 중공축(232) 위에 걸쳐 놓음으로써 조립식 왕복 지지체를 완성한다.
조립식 왕복 지지체는 중실축(231)에서 중공축(232), 마지막으로 받침판(233)으로 왕복되는 형상이기 때문에 단순한 원기둥 형상보다 열전달 경로가 길어진다. 또한 접촉면에서 발생하는 접촉 저항으로 인하여 전도 열전달이 감소하므로 단열 성능을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
110: 상부판재
120: 하부판재
130: 조립식 왕복 지지체

Claims (7)

  1. 진공 단열체의 단열 성능을 향상시키기 위한 진공 단열체 구조에 있어서,
    상부 판재;
    하부 판재; 및
    상기 상부 판재 및 상기 하부 판재 사이에 중실축, 중공축 및 받침판으로 구성된 조립식 왕복 지지체
    를 포함하고,
    상기 상부 판재, 상기 하부 판재, 상기 중실축 및 상기 중공축은 소재의 항복강도에 비례하고 열전도계수에 반비례하는 성능 지수를 고려하여 폴리카보네이트가 이용되고,
    상기 받침판은 상기 성능 지수 및 내구성을 고려하여 스테인레스스틸이 이용되고,
    상기 상부 판재, 상기 하부 판재 및 상기 조립식 왕복 지지체는 복사 열전달을 최소화하기 위해, 반사율 및 방사율을 고려한 금속으로 코팅되는,
    진공 단열체 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    표면이 평평한 판재로 구성된 상부 판재 및 하부 판재는 상기 상부 판재와 상기 하부 판재가 상기 조립식 왕복 지지체의 크기에 맞는 간격으로 평행하게 위치되고, 상기 조립식 왕복 지지체는 평행하게 위치된 상기 상부 판재와 상기 하부 판재 사이에 수직으로 설치되는,
    진공 단열체 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조립식 왕복 지지체에서,
    상기 중실축은 상기 받침판의 가운데 오목한 부위에 놓이고, 상기 받침판은 상기 중공축 위에 걸쳐 놓음으로써 대기압을 견디는,
    진공 단열체 구조.
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