KR101544778B1 - 빙해역운항용 내빙 갑판장비 - Google Patents

Abstract

빙해역운항시 갑판의 결빙을 제거하도록 가열되되 열손실이 감소되어 제품의 효율성이 향상되도록, 본발명은 일면에 함몰 형성된 장착홈의 개구부 테두리를 따라 단턱부가 형성되는 갑판장비 몸체; 상기 갑판장비 몸체의 일면과 연속되도록 상기 단턱부에 용접 결합되어 상기 장착홈 내부를 커버하는 안착커버부; 상기 장착홈의 내부를 따라 형성된 장착공간에 구비되는 가열수단; 및 상기 장착홈의 내면을 커버하도록 삽입되어 상기 장착공간을 구획하는 단열재를 포함하는 빙해역운항용 내빙 갑판장비를 제공한다.

Description

빙해역운항용 내빙 갑판장비{anti-icing deck equipment for sailing frozen sea}

본 발명은 빙해역운항용 내빙 갑판장비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 빙해역운항시 갑판의 결빙을 제거하도록 가열되되 열손실이 감소되어 제품의 효율성이 향상되는 빙해역운항용 내빙 갑판장비에 관한 것이다.

일반적으로, 극지방과 같이 외기의 온도가 낮은 저온지역을 운항하는 선박의 경우에 갑판의 상부에 마련된 통로, 계단, 배수로, 난관 손잡이 등 외부로 노출된 부분은 낮은 외기의 영향을 직접적으로 받을 수밖에 없으므로 눈이나 수분, 물기 등이 쉽게 결빙되고 매우 미끄러운 상태가 되어 선원이나 탑승객의 이동이나 작업에 많은 지장을 주고 있다.

이처럼, 갑판이 미끄러운 상태에서는 보행시 미끄러짐으로 인한 부상, 선적이나 하적시 물품 파손을 유발할 뿐만 아니라, 선적된 물품이 결빙으로 인해 갑판에 붙어버리는 등 여러가지 문제점을 유발하게 된다.

도 1은 종래의 갑판장비(100)를 나타낸 단면도이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 종래의 갑판장비(100)는 통로를 따라 배치되는 데크플레이트(1)의 하부에 코일형태의 히터(2)를 배치하고, 상기 히터(2)에서 발생되는 열을 통해 상기 데크플레이트(1)를 가열하여 결빙을 방지하도록 구비된다.

이때, 상기 데크플레이트(1)는 하방이 개구된 사각함제 형상으로 구비되며, 개구된 공간에 히터(2)를 삽입하고, 상기 데크플레이트(1)를 지지하는 선체가 히터(2)의 열로 인해 손상되지 않도록 단열재(3)를 결합하게 된다.

그러나, 종래에는 상기 히터(2)의 상부와 상기 데크플레이트(1)의 하면에 접착하거나 상기 단열재(3)의 상면에 지지부재(미도시)를 배치함으로써 상기 히터(2)를 상기 데크플레이트(1)의 하면측으로 지지하여, 상기 히터(2)와 상기 데크플레이트(1) 사이가 완전하게 밀착되지 못하는 문제점이 있었다.

즉, 상기 히터(2)와 상기 데크플레이트(1) 사이의 접촉면이 좁아 열전달이 원활하게 이루어지지 못하고, 상기 히터(2)와 상기 데크플레이트(1) 사이가 이격되는 경우가 많아 공기층으로 인해 손실되는 열량이 많았다.

더욱이, 손실되는 열량을 상쇄하고 히터의 데크플레이트(1) 하면과의 접촉면적을 증가시키기 위해 히터(2)의 용량을 증가시키는 경우에는 히터(2)의 직경이 증가됨에 따라 굴곡 형성시 곡률반경이 커지게 되고, 상기 데크플레이트(1)의 하면 전체로 열을 전달하도록 구불구불한 형태로 휘어진 히터(2) 사이의 간격이 넓어져 열보존율이 나빠지는 문제점이 있었다.

이에 따라, 전력소모량에 비해 상기 데크플레이트(1)로 전달되는 열량이 적어 상기 데크플레이트(1)의 상면에 발생된 결빙을 제거하거나 결빙을 방지하는 빙결저항력이 부족한 문제점이 있었다.

또한, 상기 히터(2)의 발열로 인해 상기 데크플레이트(1)와 결합되는 부분이 쉽게 열화되어 상기 히터(2)와 상기 데크플레이트(1) 사이의 간격이 더 벌어지거나 분리되는 경우가 빈번하게 발생 되었으며, 사용기간이 경과 될수록 가열 효율이 감소되는 문제점이 있었다.

한국 등록특허 제10-0558290호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 빙해역운항시 갑판의 결빙을 제거하도록 가열되되 열손실이 감소되어 제품의 효율성이 향상되는 빙해역운항용 내빙 갑판장비를 제공하는 것을 해결과제로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 일면에 함몰 형성된 장착홈의 개구부 테두리를 따라 단턱부가 형성되는 갑판장비 몸체; 상기 갑판장비 몸체의 일면과 연속되도록 상기 단턱부에 용접 결합되어 상기 장착홈 내부를 커버하는 안착커버부; 상기 장착홈의 내부를 따라 형성된 장착공간에 구비되는 가열수단; 및 상기 장착홈의 내면을 커버하도록 삽입되어 상기 장착공간을 구획하는 단열재를 포함하는 빙해역운항용 내빙 갑판장비를 제공한다.

여기서, 상기 장착홈은 상기 가열수단의 열원이 공급되는 상기 갑판장비 몸체의 일측 및 타 갑판장비 몸체의 일측과 대향 배치된 타측을 연결하도록 연장되되 상기 갑판장비 몸체의 일면 전체를 순회하도록 기설정된 배열라인을 따라 형성되며, 상기 가열수단은 상기 안착커버부의 하부에 일체로 돌출 형성되어 상기 단열재에 의해 외면이 커버되도록 상기 장착공간에 삽입되는 돌출부의 내부에 인서트 몰드되는 시즈히터로 구비됨이 바람직하다.

이때, 상기 장착홈은 상기 가열수단의 열원이 공급되는 상기 갑판장비 몸체의 일측과 타 갑판장비 몸체의 일측과 대향 배치되는 타측을 연결하도록 연장되되 상기 갑판장비 몸체의 일면 전체를 순회하도록 기설정된 배열라인을 따라 형성되며, 상기 가열수단은 상기 장착공간을 따라 유동되는 가열된 핫오일을 포함함이 바람직하다.

그리고, 상기 안착커버부의 하부에는 일체로 돌출되어 상기 단열재에 의해 외면이 커버되도록 상기 장착공간에 삽입되는 돌출부가 형성되되, 상기 돌출부 내부를 따라 진공 상태로 밀폐된 중공이 형성되며, 상기 가열수단은 상기 중공을 따라 이상 유동되는 가열유체와, 상기 가열유체의 응축시 모세관 현상을 통해 일방향으로 흡입하도록 상기 중공의 내주를 따라 배치된 모세관부재와, 응축되어 일방향으로 흡입된 상기 가열유체를 가열하는 가열부를 포함함이 바람직하다.

한편, 상기 안착커버부의 테두리면과 상기 단턱부의 측면은 용접되어 결합되고, 상기 안착커버부의 상면과 상기 갑판장비 몸체의 상면은 상호 연속되는 표면을 갖도록 기설정된 높이범위를 따라 가공되어 평탄화됨이 바람직하다.

상기의 해결 수단을 통해서, 본 발명의 빙해역운항용 내빙 갑판장비는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 상기 안착커버부는 하부에 일체로 돌출부가 형성되고 상기 시즈히터가 돌출부의 내부에 인서트 몰드되어 구비되므로 시즈히터의 외주가 돌출부와 빈틈 없이 밀착되어 시즈히터의 열이 돌출부 및 이와 일체로 구비된 안착커버부로 손실 없이 원활하게 전달되므로 제품의 가열효율이 향상될 수 있다.

둘째, 상기 안착커버부에 의해 커버된 장착홈의 내부 장착공간을 따라 핫오일 내지 가열유체가 순환되도록 하되 상기 핫오일 내지 가열유체의 가열원으로 배기가스의 폐열을 사용하는 경우에, 열 공급을 위한 에너지를 절감하면서도 폐열의 부족시 가열온도를 센싱하여 연동되는 자체발열부를 통해 안정적인 가열이 가능하여 제품의 효율성과 신뢰성이 향상될 수 있다.

셋째, 상기 안착커버부의 테두리가 마찰교반 용접을 통해 갑판장비 몸체에 결합된 후 상호 용접된 부분을 정삭하여 평탄화하므로 내부 장착공간이 밀폐되어 수분침투로 인한 부식이나 침투된 수분의 결해빙에 따른 동파 손상을 원천적으로 차단함과 아울러 용접된 두 부재의 외관이 연속적인 일체감을 형성하여 제품이 한층 고급화될 수 있다.

도 1은 종래의 갑판장비를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 빙해역운항용 내빙 갑판장비를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 빙해역운항용 내빙 갑판장비에서 갑판장비 몸체를 나타낸 평면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 빙해역운항용 내빙 갑판장비의 가열수단을 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 빙해역운항용 내빙 갑판장비를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 빙해역운항용 내빙 갑판장비를 나타낸 예시도.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 빙해역운항용 내빙 갑판장비를 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 빙해역운항용 내빙 갑판장비를 나타낸 예시도.
도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 빙해역운항용 내빙 갑판장비를 나타낸 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 빙해역운항용 내빙 갑판장비를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 빙해역운항용 내빙 갑판장비를 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 빙해역운항용 내빙 갑판장비에서 갑판장비 몸체를 나타낸 평면도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 빙해역운항용 내빙 갑판장비의 가열수단을 나타낸 단면도이다.

여기서, 상기 갑판장비는 쇄빙선 등의 선박 혹은 극지 환경 관측 등을 위해 설치된 해양구조물 등에서 저온 환경에 노출된 갑판을 형성하는 부품장비를 의미하는 것으로 이해함이 바람직하다. 이때, 상기 갑판장비는 갑판의 통행로/계단 및 수하물 선적면을 형성하도록 평탄하게 구비된 데크플레이트 혹은 갑판의 가드레일을 따라 구비된 입체 형상의 손잡이 등을 포함할 수 있다.

도 2 내지 도 4에서 보는 바와 같이, 빙해역운항용 내빙 갑판장비(200)는 갑판장비 몸체(10), 안착커버부(20), 가열수단(30), 그리고 단열재(40)를 포함한다.

여기서, 상기 갑판장비 몸체(10)는 일면에 함몰 형성된 장착홈(11)의 개구부(11b) 테두리를 따라 단턱부(11a)가 형성된다. 이때, 상기 갑판장비는 선체의 종강도를 지지하되 선체의 상면을 수밀하여 선박 내부의 침수를 방지하도록 갑판보(deck beam) 위에 설치되어 선체를 덮는 갑판을 형성하는 데크플레이트를 의미하는 것으로 이해할 수 있다.

그리고, 상기 데크플레이트는 선체의 종강도를 지지하도록 금속 재질의 판재로 구비될 수 있으며, 해수나 비 등에 의한 부식을 방지하도록 알루미늄 재질로 구비되는 것이 더욱 바람직하다. 이때, 상기 데크플레이트는 상면이 선체 외부로 노출되며, 수하물을 적재하거나 선원들이 통행하는 갑판의 작업공간을 형성할 수 있다.

이때, 상기 갑판장비 몸체(10)는 장착홈(11)의 내부에 가열수단(30) 및 단열재(40)가 구비되고, 상기 장착홈(11)에 상기 안착커버부(20)를 결합함에 따라 상기 데크플레이트를 형성할 수 있다.

여기서, 상기 장착홈(11)은 상기 갑판장비 몸체(10)에서 선체 외부로 노출되는 상면에 하측으로 함몰되어 형성되며, 상기 장착홈(11)의 내부에는 단턱부(11a)가 형성되어 상부측 개구부(11b)는 넓고 하부측이 좁은 형태로 구비된다.

한편, 상기 안착커버부(20)는 상기 갑판장비 몸체(10)의 일면과 연속되도록 상기 단턱부(11a)에 용접 결합되어 상기 장착홈(11) 내부를 커버한다. 여기서, 상기 안착커버부(20)는 상기 갑판장비 몸체(10)와 동일한 소재로 형성되는 것이 바람직하며, 알루미늄 소재로 구비될 수 있다.

그리고, 상기 안착커버부(20)는 상기 개구부(11b)로부터 상기 단턱부(11a)의 상면까지의 높이와 동일한 두께로 구비되어 단턱부(11a) 안착시 상기 갑판장비 몸체(10)의 상면과 상기 안착커버부(20)의 상면이 연속될 수 있다.

또한, 상기 안착커버부(20)는 상기 장착홈(11)의 개구부(11b)를 통해 삽입되어 상기 단턱부(11a)에 안착될 수 있으며, 상기 개구부(11b)의 폭과 실질적으로 동일한 폭으로 구비됨이 바람직하다. 이에 따라, 상기 안착커버부(20)의 테두리면은 상기 단턱부(11a)의 측면과 밀착된 상태에서 용접되어 결합 될 수 있으며, 용접시 상기 장착홈(11)의 내부를 커버하여 밀폐할 수 있다.

여기서, 상기 안착커버부(20)와 상기 단턱부(11a)는 마찰교반 용접(friction stir welding)에 의해 결합될 수 있다.

즉, 상기 개구부(11b)와 연결된 상기 단턱부(11a)의 측면에 접하는 상기 안착커버부(20)의 테두리면의 상부에 마찰교반 용접 툴을 접촉시킨 상태에서 툴이 고속회전된다. 다시 말해, 상기 툴은 상기 안착커버부(20)와 상기 갑판장비 몸체(10)의 경계선의 상측에 배치되어 회전되며, 상기 경계선을 따라 이동되면 용접 작업을 수행할 수 있다.

그리고, 상기 툴이 접촉된 부분을 따라 가소영역이 형성되고 상기 가소영역이 상기 안착커버부(20)와 상기 단턱부(11a)의 측면을 따라 하측으로 확장되며 상기 안착커버부(20)와 상기 단턱부(11a)의 측면이 용접 결합될 수 있다.

이때, 상기 안착커버부(20)의 상면 및 상기 갑판장비 몸체(10)의 상면에는 용접된 부분을 따라 툴이 압입된 압입홈과 툴의 회전마찰로 인한 물고기 비늘형태의 용접비드가 형성될 수 있다.

여기서, 상기 안착커버부(20) 및 상기 갑판장비 몸체(10)를 상기 압입홈이 압입된 높이범위를 따라 절삭 및 정삭 공정을 수행하여 두 부재가 상호 연속되는 표면을 갖도록 평탄화하여 일체감 있는 연속된 표면을 형성할 수 있다.

이에 따라, 두 부재 사이가 밀폐되어 습기 침투 및 습기의 결해빙에 따른 동파 손상이 원천적으로 방지됨과 더불어 두 부재의 외관이 마치 하나의 부재처럼 일체감을 제공하여 한층 고급화된 제품을 생산할 수 있다.

물론, 상기 안착커버부(20)의 테두리측 상면 및 상기 개구부(11b)의 테두리 상면에는 상측으로 돌출된 용접융기면이 형성되는 것도 가능하다.

상세히, 상기 용접융기면을 따라 상기 마찰교반 용접 툴을 회전시켜 두 부재를 용접 결합하면, 상기 툴과의 마찰로 인해 용접융기면의 표면에 물고기 비늘 형상의 비드가 형성될 수 있으며, 상기 툴의 압입으로 인해 압입홈이 형성될 수 있다. 이때, 페이스커터나 엔드밀 등의 공구를 통해 상기 용접융기면을 절삭하여 상기 안착커버부(20)와 상기 갑판장비 몸체(10)의 상면을 평탄하게 정리할 수 있다.

또한, 상기 안착커버부(20)의 테두리면 및 상기 갑판장비 몸체(10)의 단면부(11a) 측면 사이의 결합은 일반 용융용접 및 기계적 체결에 의해 이루어지는 것도 가능하다.

여기서, 일반 용융용접이란 상기 안착커버부(20) 및 상기 갑판장비 몸체(10)의 경계에 불활성기체 및 용가재를 공급하며 아크 등을 통한 고열로 용가재 및 각 부재를 녹여 접합시키는 용접방법을 말하며, TIG 용접, MIG 용접, 저항접용점 등을 포함할 수 있다.

그리고, 기계적 체결이란 상기 안착커버부(20)에 상기 갑판장비 몸체(10)의 일부를 덮는 결합부를 형성하여 볼트나 피스 등을 통해 결합시키는 방법을 의미한다.

한편, 상기 가열수단(30)은 상기 장착홈(11)의 내부를 따라 형성된 장착공간에 구비된다. 여기서, 상기 가열수단(30)은 상기 안착커버부(20)의 하면으로 열을 공급하고, 공급된 열이 상기 안착커버부(20) 전체로 확산되어 상기 안착커버부(20)의 온도가 상승된다. 이에 따라, 상기 안착커버부(20) 상면에 눈이 쌓이거나 수분이 결빙되는 것을 방지하고, 쌓인 눈이나 얼음을 녹여 제거할 수 있다.

그리고, 상기 단열재(40)는 상기 장착홈(11)의 내면을 커버하도록 삽입되어 상기 장착공간을 구획한다. 여기서, 상기 단열재(40)는 세라믹이나 카본, 실리콘 등 고온에서 안정성을 지니며 열전도성이 낮은 소재로 구비됨이 바람직하다.

이때, 상기 단열재(40)는 상기 장착홈(11)의 하부 측면과 하면을 커버하도록 구비될 수 있으며, 상기 가열수단(30)의 열이 상기 장착홈(11)의 하부나 측부로 유동되지 않도록 장착공간을 구획하여 단열할 수 있다. 이에 따라, 상기 가열수단(30)의 열이 상기 안착커버부(20)측으로 집중되어 원활하게 유동될 수 있다.

한편, 도 3을 참조하면, 상기 장착홈(11)은 상기 가열수단(30)의 열원이 공급되는 상기 갑판장비 몸체(10)의 일측 및 타 갑판장비 몸체의 일측과 대향 배치된 타측을 연결하도록 연장됨이 바람직하다. 여기서, 상기 열원은 전도를 통해 열에너지를 직접 공급하는 에너지원과 전기적 발열을 위한 전력원을 포함하는 개념으로 이해함이 바람직하다.

이때, 상기 갑판장비 몸체(10)의 일측과 타측은 상호 대향되는 위치에 형성됨이 바람직하다. 이에 따라, 복수개의 갑판장비 몸체(10)를 배열하여 갑판장비를 형성할 때 하나 갑판장비 몸체의 타측에 타 갑판장비 몸체의 일측이 연결되어 각 가열수단(30)의 단부가 용이하게 연결될 수 있으므로 제품의 조립성이 개선될 수 있다.

또한, 상기 장착홈(11)은 상기 갑판장비 몸체(10)의 일면 전체를 순회하도록 기설정된 배열라인을 따라 형성됨이 바람직하다. 여기서, 상기 배열라인은 상기 가열수단(30)이 배열되는 형상을 의미한다.

이때, 상기 배열라인은 상기 갑판장비 몸체(10)의 하면으로부터 동일한 높이를 따라 배치되되, 갑판장비 몸체(10)의 일측 및 타측을 연결하는 방향을 따라 기설정된 간격으로 이격되어 중첩 배치된 수직라인과 각 수직라인의 상부 및 하부를 교번하여 라운드지게 연결하는 곡선라인을 포함하여 형성될 수 있다.

즉, 상기 배열라인은 상기 갑판장비 몸체(10)의 일면 전체를 구불구불한 파장 형상으로 순회하여 갑판장비 몸체(10)의 일측 및 타측 사이를 연결한다.

이에 따라, 상기 갑판장비 몸체(10)는 가열수단(30)을 따라 상하 방향으로 가열되면서도 좌우로 이격되어 중첩된 가열수단(30) 사이의 열교환을 통해 좌우 및 상하 방향으로 원활한 열확산이 이루어져 빠르고 균일하게 가열될 수 있으므로 제품의 내빙 성능이 향상될 수 있다.

또한, 상기 장착홈(11)이 교차되는 부분 없이 단순한 형상으로 이루어져 절삭 가공 혹은 몰드를 통한 성형이 용이하게 이루어질 수 있어 제품의 생산성이 향상될 수 있다.

한편, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 안착커버부(20)의 하부에는 상기 단열재(40)에 의해 외면이 커버되도록 상기 장착공간에 삽입되는 돌출부(21)가 일체로 돌출 형성되고, 상기 가열수단(30)은 상기 돌출부(21)의 내부에 인서트 몰드되는 시즈히터(sheath heater)로 구비됨이 바람직하다.

여기서, 상기 돌출부(21)는 상기 단열재(40)가 삽입될 공간을 고려하여 장착홈(11)의 하부에 삽입되는 크기로 형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 돌출부(21)의 외면과 장착홈(11) 하부의 내면 사이에 상기 단열재(40)가 삽입될 공간이 형성되도록 상기 돌출부(21)는 상기 장착홈(11) 하부의 장착공간보다 작은 크기로 형성될 수 있다.

이때, 상기 단열재(40)는 상기 돌출부(21)의 외면과 이격되는 것도 가능하지만, 상기 돌출부(21)로 전달된 시즈히터의 열이 상기 돌출부(21)의 외면과 상기 단열재(40) 사이의 공간으로 방출되지 않고 상기 안착커버부(20)의 상부측으로 집중 유동될 수 있도록 상기 단열재(40)는 상기 돌출부(21)의 외면 및 상기 장착홈(11) 하부의 내면과 밀착되는 것이 더욱 바람직하다.

상세히, 상기 안착커버부(20)는 다음과 같은 과정으로 형성될 수 있다. 먼저, 상기 장착홈(11)의 내면 프로파일에 대응되는 형상의 몰드를 세팅한다. 이때, 상기 몰드의 상부는 상기 장착홈(11)의 개구부(11b) 및 단턱부(11a)의 내면 프로파일에 대응되도록 형성되며, 상기 몰드의 하부는 상기 장착홈(11) 하부의 내면 프로파일에 대응되도록 형성되되 상기 단열재(40)가 삽입될 공간이 형성되도록 상기 장착홈(11)의 하부보다 협소화된 공간으로 형성됨이 바람직하다.

그리고, 상기 장착공간에 삽입되는 돌출부(21)의 내부에 배치되도록 상기 시즈히터(30)를 상기 몰드의 하면으로부터 이격 배치하고, 상기 시즈히터(30)를 감싸도록 상기 몰드의 내부에 금속 주물을 주입한다.

여기서, 상기 금속 주물은 상기 안착커버부(20)가 상기 갑판장비 몸체(10)와 동일한 재질로 형성되도록 알루미늄 주물로 구비됨이 바람직하다.

이때, 상기 시즈히터(30)는 내부에 코일 형상의 전열선(32)이 구비되고, 상기 전열선(32)의 외부에는 상기 전열선(32)과 이격된 상태로 상기 전열선(32)을 감싸는 외부관(31)이 구비되며, 상기 외부관(31)의 내부에는 절연재(33)가 충진될 수 있다.

여기서, 상기 외부관(31)은 상기 안착커버부(20)의 소재보다 용융점이 높은 소재로 구비됨이 바람직하며, 상기 안착커버부(20)가 알루미늄으로 구비된 경우에 상기 알루미늄보다 용융점이 높되 열전도성이 뛰어난 구리를 소재로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 절연재(33)는 상기 전열선(32)의 전기를 절연하되, 상기 전열선(32)에서 발생된 열을 상기 외부관(31)측으로 원활하게 전달하도록 전기절연성을 갖되 열전도도가 높은 산화 마그네슘 분말 등으로 구비됨이 바람직하다.

이에 따라, 상기 시즈히터(30)는 상기 장착홈(11)이 배열된 형상을 따라 용이하게 구부러질 수 있으며, 상기 장착홈(11)의 형상으로 구부러진 상태에서 상기 몰드 내부에 배치된 후 상기 알루미늄 주물을 주입함에 따라 상기 돌출부(21)의 내부에 형합되어 설치될 수 있다.

이때, 상기 외부관(31)의 용융온도가 상기 알루미늄 주물의 온도보다 높으므로 상기 외부관(31)이 손상되지 않고 인서트 몰드 될 수 있다.

이처럼, 상기 안착커버부(20)는 하부에 일체로 돌출부(21)가 형성되고, 상기 시즈히터(30)가 상기 돌출부(21)의 내부에 형합되어 삽입되므로 상기 시즈히터(30) 및 상기 돌출부(21) 사이의 접촉면적이 최대화됨과 함께, 이격된 공간 없이 정확하게 밀착하여 접촉저항이 최소화될 수 있다.

이에 따라, 상기 시즈히터(30)의 열이 상기 돌출부(21)로 손실 없이 원활하게 전달될 수 있어 상기 시즈히터(30)의 발열을 통한 상기 안착커버부(20)의 가열 효율이 현저하게 향상될 수 있다.

물론, 상기 몰드의 내부에 주물을 주입하는 단계는 상기 시즈히터(30)의 외부관(31)이 기설정된 예열온도 이상으로 가열된 상태에서 이루어질 수 있다. 이때, 상기 외부관(31)의 예열로 인해 상기 시즈히터(30)의 주변으로 주입된 알루미늄 주물이 급속하게 응고되지 않고 응고 속도가 조절됨에 따라 내부 기포 등이 금속결함이 현저히 감소될 수 있다. 이에 따라, 시즈히터(30)와 돌출부 사이의 열전달이 더욱 원활하게 이루어질 수 있다.

또한, 상기 시즈히터(30) 및 상기 돌출부(21) 사이로 외부의 해수가 유입되거나 온도차에 의한 습기가 발생되는 것이 원천적으로 차단되므로 침습한 수분에 의한 부식이나 결해빙의 반복에 따른 동파 손상이 방지되어 제품의 내구성이 향상될 수 있다.

그리고, 상기 안착커버부(20)가 상기 장착홈(11)에 형합되는 형상으로 형성되고 상기 장착홈(11)의 배치된 상태에서 마찰교반 용접에 의해 결합되므로 직접 상기 장착홈(11)에 주물을 주입하여 상기 안착커버부(20)를 형성하는 것과는 달리 상기 단열재(40)에 의한 돌출부(21)와 장착홈(11) 사이의 단열이 더욱 정확하게 이루어질 수 있다.

물론, 상기 안착커버부(20)는 상기 갑판장비 몸체(10)의 상면으로부터 돌출되도록 구비될 수 있으며, 돌출된 상기 안착커버부(20)의 상면에는 절삭가공을 통해 복수개의 요철홈이 형성됨이 바람직하다.

이에 따라, 상기 시즈히터(30)의 가열시 상기 안착커버부(20)의 눈이나 얼음이 녹아 발생된 수분이 상기 요철홈을 따라 상기 갑판장비 몸체(10)측으로 유동 배출될 수 있어 작업시 미끄러짐 등의 안전사고를 예방하여 제품의 안전성이 향상될 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 빙해역운항용 내빙 갑판장비를 나타낸 단면도이며, 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 빙해역운항용 내빙 갑판장비를 나타낸 예시도이다. 본 실시예에서는 가열수단을 제외한 기본적인 구성은 상술한 일실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 5 내지 도 6에서 보는 바와 같이, 상기 가열수단은 상기 장착공간(312)을 따라 유동되는 가열된 핫오일(308)을 포함함이 바람직하다. 여기서, 상기 안착커버부(320)는 상기 단턱부(311a)에 용접 결합되어 상기 장착홈(311) 내부를 커버할 수 있다.

이때, 상기 갑판장비 몸체(310)의 개구부(311b)에 연결된 상기 단턱부(311a)의 측면 및 상기 안착커버부(320)의 테두리면은 마찰교반 용접에 의해 결합됨이 바람직하다.

그리고, 상기 장착홈(311)의 내부에는 단열재가 구비되며, 상기 단열재는 상기 장착공간(312)에서 유동되는 핫오일(308)을 상기 장착홈(311)으로부터 구획하여 단열할 수 있다. 이때, 상기 장착공간(312)은 상기 안착커버부(320)의 하면과 연통되어 상기 핫오일(8)이 상기 장착공간(312)을 따라 유동되며 상기 안착커버부(320)를 가열할 수 있다.

한편, 상기 가열수단은 핫오일 순환라인(307), 순환펌프(303), 자체발열부(306), 그리고 온도센서(305)를 더 포함함이 바람직하다. 여기서, 상기 핫오일 순환라인(307)은 상기 장착홈(311)의 일측과 연결되어 상기 핫오일(308)을 공급하는 공급라인(307b)과, 상기 장착홈(311)의 타측과 연결되어 배출되는 상기 핫오일(308)이 유입되는 배출라인(307a)을 포함함이 바람직하다.

이때, 상기 공급라인(307b)과 상기 배출라인(307a) 사이에는 상기 핫오일(308)을 순환하기 위한 순환펌프(303)가 구비될 수 있으며, 순환펌프(303)의 흡입 및 배출 구동을 통해 상기 핫오일(308)이 상기 핫오일 순환라인(307) 및 상기 장착홈(311)의 내부를 따라 순환 유동될 수 있다.

그리고, 상기 배출라인(307a)에는 상기 선박의 운항시 엔진(301)으로부터 배출되는 배기가스의 폐열을 회수하도록 상기 배기가스가 배출되는 배기관(302)을 나선형으로 감싸는 폐열회수부(304)가 구비됨이 바람직하다.

이때, 상기 장착홈(311)을 따라 유동되며 상기 안착커버부(320)로 열을 방출하여 냉각된 핫오일(308)은 상기 폐열회수부(304)의 내부를 따라 유동되며, 상기 배기관(302)을 통해 유동되는 고온의 배기가스의 열을 흡수하여 가열될 수 있다.

그리고, 상기 폐열회수부(304)에는 상기 배기관(302)의 열을 흡수하여 가열된 핫오일(308)의 온도를 센싱하도록 온도센서(305)가 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 자체발열부(306)는 상기 온도센서(305)와 신호 연결되어, 센싱된 온도에 연동하여 구동될 수 있다.

상세히, 상기 자체발열부(306)는 전기적으로 발열되거나 화석연료의 연소를 통해 발열되는 히터 등으로 구비될 수 있으며, 상기 공급라인(307b) 일측에 구비되어 상기 핫오일(308)을 선택적으로 가열할 수 있다.

이때, 상기 온도센서(305)를 통해 센싱된 온도가 기설정된 기준온도 이상인 경우에는 구동되지 않으며, 센싱된 온도가 기설정된 기준온도 이하인 경우에는 구동되어 상기 핫오일(308)을 가열하게 된다.

이처럼, 상기 가열수단은 배기관(302)을 나선형으로 감싸는 폐열회수부(304)를 통해 상기 선박 운항시 170℃ 이상의 고온으로 배출되는 배기가스의 폐열을 흡수하되 폐열이 부족한 경우에는 자체발열부(306)를 통해 상기 핫오일(308)을 가열하여 순환시킴으로써 내빙에 필요한 에너지를 절감하되 안정적인 가열이 가능하여 제품의 효율성과 신뢰성이 향상될 수 있다.

도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 빙해역운항용 내빙 갑판장비를 나타낸 단면도이다. 본 실시예에서는 가열수단을 제외한 기본적인 구성은 상술한 일실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 7에서 보는 바와 같이, 상기 가열수단(430)은 가열유체(f), 모세관부재(431), 그리고 가열부(미도시)를 포함함이 바람직하다. 이때, 상기 안착커버부(420)는 하부에 일체로 돌출된 돌출부가 형성되되, 상기 돌출부의 내부를 따라 진공 상태로 밀페된 중공(432)이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 돌출부는 상기 단열재(440)가 삽입될 공간을 고려하여 상기 갑판장비 몸체(410)의 장착홈 하부에 삽입되는 크기로 형성됨이 바람직하며, 상기 안착커버부(420)는 다음과 같은 과정으로 형성될 수 있다.

먼저, 상기 장착홈의 내면 프로파일에 대응되는 형상의 몰드를 세팅한다. 이때, 상기 몰드의 상부는 상기 장착홈의 개구부 및 단턱부의 내면 프로파일에 대응되도록 형성되며, 상기 몰드의 하부는 상기 장착홈 하부의 내면 프로파일에 대응되도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 장착공간에 삽입되는 돌출부의 내부에 배치되도록 외부를 따라 이형제가 도포된 중공형성부재를 상기 몰드의 하면으로부터 이격 배치하고, 상기 중공형성부재를 감싸도록 상기 몰드의 내부에 금속 주물을 주입한다.

이때, 주물이 응고되면 상기 중공형성부재를 제거하여 상기 돌출부의 내부에 중공(432)을 형성할 수 있다.

한편, 상기 중공(432)의 일측 단부에는 가열부가 구비되고, 타측 단부는 밀폐됨이 바람직하다. 이때, 타측 단부는 타 갑판장비 몸체의 중공 일측 단부와 결합되어 연결되고 타 갑판장비 몸체의 중공 타측 단부가 밀폐되는 것도 가능하다.

여기서, 상기 중공(432)은 밀폐되어 진공 상태로 유지되므로 상기 가열유체(f)가 쉽게 기화될 수 있으며, 가스/액체의 이상(two-phase) 상태로 유동될 수 있다.

그리고, 상기 중공(432)의 내주에는 모세관부재(431)가 구비되며, 상기 모세관부재(431)는 상기 가열유체(f)가 상기 중공(432)의 내주에 열을 전달하고 응축될 때, 모세관 현상으로 응축된 가열유체(s)를 일방향으로 흡입하게 된다. 이때, 일방향이라는 말은 상기 가열부가 배치된 방향을 의미하는 것으로 이해함이 바람직하다.

즉, 상기 가열유체(f)는 상기 가열부에서 가열되어 가스 상태로 상기 중공(432)의 내부를 따라 유동되며, 상기 중공(432)의 내주에 열을 전달하고 응축(s)되면 상기 모세관부재(431)에 의해 다시 가열부측으로 유동되어 가열되는 과정을 반복하여 순환될 수 있다.

이에 따라, 상기 가열유체(f)는 상기 중공(432) 내부의 진공으로 인해 기화가 빠르게 이루어질 수 있으며, 기화된 상기 가열유체를 통해 작은 열구배에서도 신속한 열전달이 가능하며 모세관현상을 통해 냉각되어 응축된 가열유체(s)를 가열부측으로 흡입하여 순환하므로 제품의 구조가 컴팩트화될 수 있다.

도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 빙해역운항용 내빙 갑판장비를 나타낸 예시도이며, 도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 빙해역운항용 내빙 갑판장비를 나타낸 단면도이다. 본 실시예에서는 가열수단을 제외한 기본적인 구성은 상술한 일실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 8 내지 도 9에서 보는 바와 같이, 상기 갑판장비 몸체(510)는 선박 갑판의 가드레일을 따라 구비된 손잡이를 포함함이 바람직하다.

여기서, 상기 갑판장비 몸체(510)는 상기 가드레일의 손잡이를 형성하도록 원통형 부재로 구비되되, 하부에 상기 갑판의 바닥면으로 연장되어 결합되는 지지빔이 구비될 수 있다.

이때, 상기 안착커버부(520)의 상면은 상기 갑판장비 몸체(510)의 외면 곡률과 대응되는 곡률로 형성되어, 상기 장착홈(511)의 개구부(511b)를 통해 삽입되어 상기 단턱부(511a)에 안착되어 결합될 때 상기 안착커버부(520)의 상면과 상기 갑판장비 몸체(510)의 외면이 연속될 수 있다.

여기서, 상기 가열수단(530)은 시즈히터로 구비될 수 있으며, 핫오일 혹은 가열유체가 순환되어 가열되는 구조로 구비되는 것도 가능하다.

물론, 상기 갑판장비 몸체는 상술된 데크플레이트나 가드레일의 손잡이 외에도 해수나 눈, 비 등의 노출되어 결빙이 발생될 수 있는 다양한 갑판장비를 포함하는 개념으로 이해하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구한 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.

100: 종래의 갑판장비 1: 데크플레이트
2: 히터 3: 단열재
200,300,400,500: 내빙 갑판장비 10,310,410,510: 갑판장비 몸체
11,311,511: 장착홈 20,320,420,520: 안착커버부
21: 돌출부 30,430,530: 가열수단
40,440,540: 단열재

Claims (5)

1. 일면에 함몰 형성된 장착홈의 개구부 테두리를 따라 단턱부가 형성되는 갑판장비 몸체;
   상기 갑판장비 몸체의 일면과 연속되도록 상기 단턱부에 용접 결합되어 상기 장착홈 내부를 커버하는 안착커버부;
   상기 장착홈의 내부를 따라 형성된 장착공간에 구비되는 가열수단; 및
   상기 장착홈의 내면을 커버하도록 삽입되어 상기 장착공간을 구획하는 단열재를 포함하되,
   상기 안착커버부의 하부에는 일체로 돌출되어 상기 단열재에 의해 외면이 커버되도록 상기 장착공간에 삽입되는 돌출부가 형성되되, 상기 돌출부 내부를 따라 진공 상태로 밀폐된 중공이 형성되며,
   상기 가열수단은 상기 중공을 따라 이상 유동되는 가열유체와, 상기 가열유체의 응축시 모세관 현상을 통해 일방향으로 흡입하도록 상기 중공의 내주를 따라 배치된 모세관부재와, 응축되어 일방향으로 흡입된 상기 가열유체를 가열하는 가열부를 포함함을 특징으로 하는 빙해역운항용 내빙 갑판장비.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 장착홈은 상기 가열수단의 열원이 공급되는 상기 갑판장비 몸체의 일측과 타 갑판장비 몸체의 일측과 대향 배치되는 타측을 연결하도록 연장되되 상기 갑판장비 몸체의 일면 전체를 순회하도록 기설정된 배열라인을 따라 형성되며,
   상기 가열수단은 상기 장착공간을 따라 유동되는 가열된 핫오일을 포함함을 특징으로 하는 빙해역운항용 내빙 갑판장비.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 안착커버부의 테두리면과 상기 단턱부의 측면은 용접되어 결합되고,
   상기 안착커버부의 상면과 상기 갑판장비 몸체의 상면은 상호 연속되는 표면을 갖도록 기설정된 높이범위를 따라 가공되어 평탄화됨을 특징으로 하는 빙해역운항용 내빙 갑판장비.

Images