KR101613504B1 - 배관용 반사형 금속단열재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자력 발전소 등에 설치되는 각종 배관의 외주에 설치되는 금속 소재의 단열장치에 관한 것이다. 그 구성은; 상기 배관의 외주를 감싸도록 하는 케이싱 형태로 되어 있으며; 상기 케이싱은 상기 배관의 외주면의 원주방향을 따라 일부를 감싸는 제1단위케이싱과 나머지를 감싸는 제2단위케이싱으로 구성되며; 상기 제1단위케이싱은 상기 배관의 연장방향을 따라 다수개로 구성되며; 상기 제2단위케이싱은 상기 배관의 연장방향을 따라 다수개로 구성되며; 상기 제1단위케이싱과 제2단위케이싱은 제1클램프기구에 의해 서로 결합되며, 상기 다수의 제1단위케이싱 사이는 제2클램프기구에 의해 서로 연결되고, 제2단위케이싱 사이는 제3클램프기구에 의해 서로 연결되며; 상기 제1,2단위케이싱 내부에는 복수 개의 단열판이 간격유지수단에 의해 간격을 두고 적층되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

배관용 반사형 금속단열재{Reflective Metal Insulation for pipes}

본 발명은 배관용 반사형 금속단열재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원자력 발전소 등에 설치되는 각종 배관의 외주에 설치되는 배관용 반사형 금속단열재에 관한 것이다.

원자로 냉각재 계통 주요기기 및 배관에는 원자로의 정상적인 작동시 단열 배관 또는 설비 내에서 열에너지를 보관하기 위하여 단열재가 설치된다. 종래의 단열재는 섬유 블록 또는 블랭킷 형태의 단열재들이 사용되었지만 근래에는 냉각재 상실 사고(LOCA; Loss of Coolant Accident)의 경우에 이물질에 의한 재순환 집수조 스크린 막힘 현상을 방지할 수 있는 대안으로 금속단열재 적용이 확대되고 있는 추세이다. 금속단열재는 재사용이 가능하고 부스러기(debris)가 발생하는 것을 방지하며 내충격성을 가지므로 종래 섬유상 단열재의 적절한 대체수단이 된다.

종래 해외 업체로부터 금속단열재가 제안되기는 하였지만, 구조가 복잡하고 설치시 고비용이 소요되는 문제가 있다.

대한민국 특허출원 제10-2013-0058242호

위와 같은 문제에 대한 본 발명의 목적은, 원자력 발전소의 배관에 사용 가능한 배관용 반사형 금속단열재를 제공하는 것에 있다. 좀더 구체적으로는 단열효과가 우수하며, 구조가 간단하여 제작비용이 적게 소모되며, 설치 및 해체가 용이하여 발전소 설비의 보수가 용이한 배관용 반사형 금속단열재를 제공하는 것에 있다.

위와 같은 목적은, 원자력 발전소 등에서 사용되는 각종 배관의 외주에 설치되어 열출입을 방지하도록 하는 금속단열재에 있어서;

상기 배관의 외주를 감싸도록 하는 케이싱 형태로 되어 있으며; 상기 케이싱은 상기 배관의 외주면의 원주방향을 따라 일부를 감싸는 제1단위케이싱과 나머지를 감싸는 제2단위케이싱으로 구성되며;

상기 제1단위케이싱은 상기 배관의 연장방향을 따라 다수개로 구성되며;

상기 제2단위케이싱은 상기 배관의 연장방향을 따라 다수개로 구성되며;

상기 제1단위케이싱과 제2단위케이싱은 제1클램프기구에 의해 서로 결합되며, 상기 다수의 제1단위케이싱 사이는 제2클램프기구에 의해 서로 연결되고, 제2단위케이싱 사이는 제3클램프기구에 의해 서로 연결되며;

상기 제1,2단위케이싱 내부에는 복수 개의 단열판이 간격유지수단에 의해 간격을 두고 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 배관용 반사형 금속단열재에 의해 달성된다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 간격유지수단은 상기 단열판으로부터 일방향 또는 양방향으로 돌출 형성된 다수의 간격유지돌기일 수 있다.

여기서 간격유지돌기는 상기 단열판에 점형태로 마련되되 원뿔, 다각뿔 또는 반구 형태로 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 배관과 인접하게 되는 상기 제1,2단위케이싱의 내판에는 상기 배관을 향하여 스페이서가 돌출 형성됨으로써 상기 배관과 상기 내판 간에 간격이 마련될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 단열판과 단열판 사이에 지지벽체가 개입되어 단열판 적층체의 강도를 높일 수 있다.

위와 같은 구성에 의하면, 금속만으로 구성된 배관용 단열장치가 제공되며, 케이싱 내부에 적층 설치된 단열판 사이의 공기층이 단열기능을 발휘하게 된다. 본 발명에 의한 단열장치는 클램프기구를 체결 또는 해체함으로써 용이하게 배관으로부터 탈거하거나 또는 배관에 설치할 수 있으며, 오랜 시간을 사용하여도 단열기능의 저하가 없으며, 폐기시 전량 재활용이 가능하여 환경보호에 유익하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 단열장치가 배관에 설치된 상태를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 단열장치가 배관에서 분리된 상태를 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 단열장치의 횡단면 구조를 설명하기 위한 정면도이다.
도 4는 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 단열장치의 단열판의 적층 구조를 나타내는 구성도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 단열장치의 단열판의 적층 구조를 나타내는 케이싱의 단면 구성도이다.
도 7a,7b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 지지벽체의 사시도이다.

이하, 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 도 1 내지 도 3을 기본적으로 참조하겠으며 나머지 도면은 필요한 곳에서 인용하기로 한다.

본 발명은 원자력 발전소 등에서 사용되는 각종 배관(100)의 외주에 설치되어 열출입을 방지하도록 하는 배관용 반사형 금속단열재에 관한 것이다. 그러나 비단 원자력 발전소가 아닌 각종 산업분야에도 본 발명의 단열장치가 적용될 수 있다. 그리고 배관(100)과 유사한 형태를 갖는 각종 시설에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.

본 발명의 단열장치는 배관(100)의 외주를 감싸도록 하는 케이싱 형태로 제공된다. 즉 다수의 단위단열체(10,10',20,20')가 케이싱 형태로 배관(100)을 감싸고 있는 것이다. 단위단열체(10,10',20,20')는 금속을 주재료로 제작되는 것으로서 내부에 열전달을 저지하기 위한 다수의 공기층을 마련하고 있다. 단위단열체(10,10',20,20')는 각각 단위케이싱(11,11',21,21')과 그 내부에 설치되는 단열판(30)을 가진다.

외적 형태에 주목하여 이하에서는 단위케이싱(11,11',21,21')을 위주로 설명한다. 단위케이싱(11,11',21,21')은 배관(100)의 길이방향을 따라 연속적으로 연결된다. 따라서 단열장치는 배관(100)의 길이와 직경, 굴곡 부위의 곡률 또는 분기 연장된 부위의 형태에 맞게끔 다양하게 설계될 수 있다. 즉 도면에 도시된 형태는 예시에 불과할 뿐이다.

단위케이싱(11,11',21,21')은 배관의 외주면의 원주방향을 따라 외주면의 일부를 감싸는 제1단위케이싱(11,11')과 외주면의 나머지를 감싸는 제2단위케이싱(21,22')으로 구성된다. 도시된 바에 의하면 제1단위케이싱(11,11')과 제2단위케이싱(21,21')은 반원통의 형태로서 각각 배관(100)의 외주면을 180°씩 나누어 감싸고 있다. 도시된 것처럼 단위케이싱(11,11',21,21')은 직선구간에는 직선 형태로 되어 있으며, 곡선구간에는 곡선 형태로 되어 있게 될 것이다.

제1단위케이싱(11,11')은 배관(100)의 연장방향을 따라 다수개로 구성될 수 있으며, 제2단위케이싱(21,21') 역시 배관(100)의 연장방향을 따라 다수개로 구성될 수 있다. 다만 도면에는 각각 2개씩만 도시되었다.

제1단위케이싱(11,11')과 제1단위케이싱(21,21')은 가장자리에 설치되어 있는 제1클램프기구(12',22', 도 3 참조)에 의해 서로 밀착된 상태로 연결되어 배관(100)의 외주면을 온전하게 감싸게 된다.

제1단위케이싱(11,11') 사이는 자신들의 가장자리에 마련된 제2클램프기구(12)에 의해 서로 밀착하여 연결된다. 제2단위케이싱(21,21') 역시 자신들의 가장자리에 마련된 제3클램프기구(22)에 의해 서로 밀착하여 연결된다.

결국 배관(100)의 형상과 구조에 따라 설계, 제작된 제1,2단위케이싱(11,11',21,21')이 배관(100)의 외표면에 조립설치될 수 있는 것이다. 이러한 조립식 구조는 단열장치를 설치하는데 소요되는 시간을 크게 줄일 수 있고, 설치현장도 어지럽히지 않고 깔끔하게 마무리할 수 있게 한다.

제1,2,3클램프기구(12',22',12,22)는 도시된 바와 같이 각종 산업분야 및 일상에서 뚜껑 또는 도어를 개폐할 때 널리 사용되는 형태의 것을 이용할 수 있다. 따라서 각 도면에는 제1,2,3클램프기구(12',22',12,22)가 개략적으로 도시되었다. 제1,2,3클램프기구(12',22',12,22)의 개수는 제1,2단위케이싱(11,11',21,21')을 안전하게 지지할 수 있는 정도면 되므로 배관(100)의 직경, 단열장치 자체의 중량 등에 의해 결정될 수 있다.

제1,2단위케이싱(11,11',21,21')의 가장자리는 연결부위의 틈새를 최소화하기 위하여 리드(13,23, lid)가 돌출 형성되어 있다(도 2 참조). 이 리드(13,23)는 연결하고자 하는 상대방의 단부의 일부 구간을 덮게 되어 있다. 따라서 미세하게 있을 수 있는 제1,2단위케이싱(11,11',21,21')의 연결부위 틈새를 없앨 수 있게 된다. 이 리드(13,23)는 단열장치의 조립 설치시 위치를 잡는데 활용될 수도 있어 조립을 용이하게 하는 수단이 되기도 한다. 이미 설치된 단위케이싱에 있는 리드(13,23)에 설치하고자 하는 단위케이싱의 단부를 걸쳐놓은 상태에서 클램프기구를 채우기만 하면 되기 때문이다.

본 발명의 실시예에 의하면, 배관(100)과 가장 인접하게 되는 제1,2단위케이싱(11,11',21,21')의 내판(11c,21c)에는 배관을 향하여 스페이서(14,24)가 돌출 형성되어 있다. 스페이서(14,24)에 의하여 배관(100)과 케이싱의 내판(11c,21c) 간에 간격, 즉 공기층이 마련될 수 있게 된다. 이 스페이서(14,24)는 배관(100)의 진동을 흡수하여 소음을 줄이는 작용을 하기도 하며, 공기층을 형성하여 단열에 도움을 주기도 한다. 그리고, 직접 접촉을 최소화하여 열전도에 의한 성능저하를 최소화시킬 수 있다. 스페이서(14,24)의 설치 개수는 클램프기구와 마찬가지로 상황에 따라 조정될 수 있다.

스페이서(14,24)의 형태 또한 여러 설계조건에 따라 선택될 수 있다. 스페이서(14,24) 역시 금속 소재를 원칙으로 하나 반드시 이에 한정될 것은 아니나, 스테인리스 스틸을 사용할 수 있다. 스페이서(14,24)는 배관(100)에서 단열장치로 전달되는 진동을 감쇄시키는 완충작용을 하도록 탄성체(예를 들어 판스프링 등)로 구성될 수도 있다.

제1,2단위케이싱(11,11',21,21')은 반경이 큰 곡면 형태의 외판(11a,21a), 반경이 작은 곡면 형태의 내판(11c,21c), 제1,2단위케이싱(11,21) 사이의 연결부위에 있는 평면 형태의 측판(11d,21d), 및 제1,2단위케이싱(11,11',21,21')의 연결부위에 있는 평면 형태의 횡판(11b,21b)으로 구성되어 있다. 외판(11a,21a), 내판(11c,21c), 측판(11d,21d) 및 횡판(11b,21b)은 밀폐된 반원통형 공간을 형성한다. 외판(11a,21a), 내판(11c,21c), 측판(11d,21d) 및 횡판(11b,21b)은 용접, 절곡, 캐닝(canning), 리벳팅, 볼팅, 커링(curling) 등의 다양한 기계적 공작법에 의해 도시된 바와 같은 입체적 형상을 가질 수 있다.

언급한 것처럼 제1,2단위케이싱(11,11',21,21')의 내부에는 밀폐된 공간이 마련되어 있으며 이 공간에는 다수의 단열판(30)이 이격 간격을 두고 적층되어 있다. 각 단열판(30)의 면방향은 배관(100)의 반경방향과 같게끔 되어 있다. 단열판(30)에 의해 다수의 공기층(L)이 마련되고 이 공기층(L)이 배관(100)으로부터 외부로 전달되는 열을 차단하게 된다. 즉 차폐된 다수의 얇은 공기층을 통해 대류, 전도 및 복사에 의한 열전달이 최소한으로 이루어지도록 하는 구조가 되는 것이다.

단열판(30) 사이의 간격은 격유지수단에 의해 일정하게 유지된다. 본 실시예에 의하면 간격유지수단은 경제성을 위하여 각 단열판(30)에 엠보싱 형태로 마련된다. 예를 들면, 간격유지수단은 단열판 본체(31)로부터 일방향 또는 양방향으로 돌출 형성된 다수의 간격유지돌기(32)일 수 있다. 여기서 간격유지돌기(32)는 단열판 본체(31)에 점형태로 마련되되 원뿔(도 4 참조) 또는 다각뿔로 형성될 수 있다. 끝이 뾰족한 형태를 갖는 간격유지돌기(32)는 단열판(30) 사이의 접촉 면적을 최소화하여 전도에 의한 열전달이 최소화될 수 있도록 한다. 도 5는 단열판의 다른 실시예에 관한 것으로서, 본 실시예에 의한 단열판(30')의 단열판 본체(31')에서 돌출된 간격유지돌기(32')는 반구 형태로 되어 있다.

단열판(30)과 단위케이싱(11) 사이의 접촉 면적을 최소화하기 위한 방편으로서 도 6에 도시된 바와 같이 다수의 단열판(30)을 적층시킬 수 있다. 도시된 바에 의하면 단열판(30)의 간격유지돌기(32)는 외판(11a) 및 내판(11c)을 향해 돌출되어 있다. 중간 위치에 설치된 단열판(30")을 서로 등을 지도록 맞붙여 놓으면 간격유지돌기(32)로 하여금 각각 외판(11a) 및 내판(11c)을 향해 돌출되도록 할 수 있는 것이다.

단열판(30)의 개수는 단열성능 및 비용 등을 고려하여 결정될 것이다. 단열판(30)은 케이싱의 벽체에 용접 등으로 고정될 수도 있으나, 제1,2단위케이싱(11,11',21,21') 내부 공간에 끼워질 뿐 고정되지는 않을 수도 있다.

단열판(30) 사이에는 지지벽체(40)가 중간 중간에 개입되어 적층된 단열판(30), 즉 단열판 적층체의 강도를 높일 수 있다. 지지벽체(40)의 형태 또한 다양할 수 있다. 도 4 내지 도 7a에 도시된 바와 같이 원통형태(40')가 있을 수 있으며, 도 7b에 도시된 바와 같이 띠 형태(40")가 있을 수 있다. 지지벽체(40)와 단열판(30) 사이의 접촉 면적도 최소한으로 하는 것이 단열기능의 향상을 위해 바람직할 것이다. 예를 들어 도 7a, 도 7b와 같이 홈(41,42)이 지지벽체(40)의 상하단에 각각 마련될 수 있다. 지지벽체(40)의 소재는 금속, 테프론, 세라믹 기타 내열소재일 수 있다.

이상에서 설명된 것들은 본 발명의 기술적 사상에 의거한 예시에 불과하다. 당업자는 청구범위를 통해 표현되는 본 발명의 기술적 사상의 범위를 넘지 않는 선에서 예시된 바를 활용하여 다양한 변형실시를 할 수 있을 것이다. 예를 들어 위에 설명된 모든 실시예들은 당업자에 의해 자유롭게 조합되어 실시될 수 있으며 어떠한 조합이든지 본 발명의 권리범위에 포함된다고 해석되어야 한다.

10, 10', 20,20' : 단위단열체
11,11',21,21' : 제1,2단위케이싱
12,12',22,22' : 클램프기구 13,23 : 리드(lid)
14,24 : 스페이서 30 : 단열판
32 : 간격유지돌기 40 : 지지벽체
100 : 배관 L : 공기층

Claims (5)

1. 원자력 발전소 등에서 사용되는 각종 배관의 외주에 설치되어 열출입을 방지하도록 하는 금속 단열재에 있어서;
   상기 배관의 외주를 감싸는 케이싱으로 이루어지고, 상기 케이싱은 상기 배관의 외주면의 원주방향을 따라 일부를 감싸는 제1단위케이싱; 및 상기 제1단위케이싱에 의해 감싸지지 않은 상기 배관의 나머지를 감싸는 제2단위케이싱을 포함하되,
   상기 제1단위케이싱은 상기 배관의 연장방향을 따라 다수 개로 구성되고, 상기 제2단위케이싱은 상기 배관의 연장방향을 따라 다수 개로 구성되고, 상기 제1 및 제2단위케이싱은 제1클램프기구에 의해 서로 결합되고, 상기 다수의 제1단위케이싱 사이는 제2클램프기구에 의해 서로 연결되고, 제2단위케이싱 사이는 제3클램프기구에 의해 서로 연결되고,
   상기 제1 및 제2단위케이싱 내부에는 복수 개의 단열판이 간격유지수단에 의해 간격을 두고 적층되어 있되, 상기 복수 개의 단열판 중 상기 제1 및 제2단위케이싱의 중간 위치에 설치된 2개의 단열판을 경계로 상기 중간 위치에 설치된 2개의 단열판 중 외판에 근접하게 위치된 단열판과 상기 외판 사이에 위치된 단열판들의 간격유지돌기와, 상기 중간 위치에 설치된 2개의 단열판 중 내판에 근접하게 위치된 단열판과 상기 내판 사이에 위치된 단열판들의 간격유지돌기가 서로 반대방향으로 돌출되도록 배치된,
   것을 특징으로 하는 배관용 반사형 금속단열재.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 간격유지수단은 상기 단열판으로부터 일방향 또는 양방향으로 돌출 형성된 다수의 간격유지돌기인 것을 특징으로 하는 배관용 반사형 금속단열재.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 간격유지돌기는 상기 단열판에 점형태로 마련되되 원뿔, 다각뿔 또는 반구 형태인 것을 특징으로 하는 배관용 반사형 금속단열재.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 배관과 인접하게 되는 상기 제1,2단위케이싱의 내판에는 상기 배관을 향하여 스페이서가 돌출 형성됨으로써, 상기 배관과 상기 내판 간에 간격이 마련되는 것을 특징으로 하는 배관용 반사형 금속단열재.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 단열판과 단열판 사이에 지지벽체가 개입되어 단열판 적층체의 강도를 높일 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 배관용 반사형 금속단열재.
   

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