KR101882972B1 - 열전도를 이용한 단열 창호 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발열부 또는 냉각부에 의한 열이 하나의 유리패널에 전도되도록 하여 공기에 의한 대류보다 열전도율이 더 월등해지도록 하고, 전도된 유리패널과 다른 유리패널을 이격설치하여 공기층이 형성되도록 한 구성을 통해 전체적으로 균일한 공기층과 신속한 가열 또는 냉각을 이루게 되어, 냉난방 시에 발생하는 열 손실을 감소시킬 수 있는 열전도를 이용한 단열 창호 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 본 발명은 공기층을 형성하도록 일정거리 이격된 제1 유리패널과 제2 유리패널을 구비한 유리패널부; 그리고 발열 또는 냉각기능을 수행하며, 열전도를 통해 상기 제1 유리패널이 가열 또는 냉각되도록 온도를 조절하는 온도조절수단을 포함하고, 상기 열전도를 통해 가열 또는 냉각된 제1 유리패널이 상기 공기층을 가열 또는 냉각하여 단열이 이루어지도록 구성한 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명에 따른 열전도를 이용한 단열 창호 시스템은 발열부 또는 냉각부에 의한 열이 하나의 유리패널에 전도되도록 하여 공기에 의한 대류보다 열전도율이 더 월등해지도록 하고, 전도된 유리패널과 다른 유리패널을 이격설치하여 공기층이 형성되도록 한 구성을 통해 전체적으로 균일한 공기층과 신속한 가열 또는 냉각을 이루게 되어, 냉난방 시에 발생하는 열 손실을 감소시킬 수 있고, 이에 따라, 건물 구조물의 냉난방 효율을 극대화할 수 있는 장점이 있다.

Description

열전도를 이용한 단열 창호 시스템{INSULATION WINDOW SYSTEM USING THERMAL CONDUCTION}
본 발명은 열전도를 이용한 단열 창호 시스템에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 발열부 또는 냉각부에 의한 열이 하나의 유리패널에 전도되도록 하여 공기에 의한 대류보다 열전도율이 더 월등해지도록 하고, 전도된 유리패널과 다른 유리패널을 이격설치하여 공기층이 형성되도록 한 구성을 통해 전체적으로 균일한 공기층과 신속한 가열 또는 냉각을 이루게 되어, 냉난방 시에 발생하는 열 손실을 감소시킬 수 있는 열전도를 이용한 단열 창호 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 아파트나 빌라 등의 베란다와 거실을 구분하는 내부창문턱과 상기 베란다의 외부창문턱, 그리고 고층빌딩 등 건물의 외부창문턱과 출입도어의 경우 통상적으로 유리창이 사용되고 있다.
상기 유리창의 경우 계절에 따른 여러 가지 문제점이 도출되게 되는데, 먼저 유리창의 구조 특성상 바람이나 우박, 폭설 등 자연현상에 매우 취약한 구조로 이루어져 있을 뿐만 아니라, 여름철이나 겨울철에는 유리창으로부터 발생되는 열 손실에 의해 추가적인 냉, 난방용 에너지 소비가 증가하게 되고, 이에 따라, 발생되는 유지비용이 크게 상승하게 되는 등의 문제점이 있었다.
이에, 상기 유리창의 열손실 증가에 따른 실내의 냉, 난방의 증가를 방지하기 위해 유리판넬 즉, 2장의 유리를 이격시켜 중간에 공기층으로 이루어진 복층유리판넬이 많이 사용되고 있다.
이러한 복층유리판넬을 유리창으로서 창틀에 끼운 창문을 미닫이 및 여닫이 형태로 창문틀에 설치하거나, 또는 도어로 형성하여 미닫이 및 여닫이 형태로 문틀에 설치할 경우, 유리창 자체가 2장의 유리로 이루어진 복층유리판넬이라고 하지만 창틀에 1장의 복층유리판넬만을 끼워 창문이나 도어로 사용되기 때문에 단층의 유리창을 사용하는 것에 비해서는 실내온도의 열손실이 적다.
그러나 실외온도가 30도 이상의 여름철이나 -10℃ 이하의 겨울철에는 이 역시 외기와 직접 접촉되는 유리창으로부터 열손실이 발생하게 되어 실내 냉, 난방을 수행하기 위해 냉, 난방기를 추가로 가동해야하는 번거로움이 있다.
상기와 같은 문제점들에 착안한 기술로 한국 공개특허번호 제10-2014-0052538호("열전소자를 이용한 유체 가열 및 냉각 방식을 갖춘 창호 시스템")가 개시되어 있다.
도 1은 상기 종래기술의 구성을 나타낸 도면으로서, 상기 종래기술은 도 1을 참조하여, 유체가 순환 유동할 수 있도록 내부공간(S)을 갖는 복층유리판넬(11)이 창호프레임(12)에 일체로 구비되는 창호(10)와, 상기 복층유리판넬(11)의 내부공간(S)에 채워진 유체를 가열 또는 냉각시키는 열전소자(20)와, 상기 열전소자(20)에 전원을 공급 및 차단하는 제어수단(30)으로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 종래기술에 따르면, 복층유리판넬의 내부공간에 채워지는 유체를 열전소자를 이용해 가열 또는 냉각할 수 있어, 복수의 창호들을 개별적으로 가열 또는 냉각할 수 있어 건물 등에 이와 같은 창호의 설치 및 관리가 용이하고, 유체를 창호 내에서 순환하며 가열 또는 냉각하게 되어 유체의 가열 또는 냉각시 열 손실을 줄일 수 있다는 장점이 있다.
그러나 상기 종래기술은 가열 또는 냉각되어 순환하는 유체에 의존하는 대류방식을 사용하여 창호의 가열 및 냉각효과를 도모하는데, 순환 도중 열 손실이 발생하며, 이에 따라, 가열 및 냉각효과가 적용되는 부분이 국부적이라는 측면에서 냉난방 효율을 개선하지 못하는 문제점이 있다.
특히, 유체 중에서도 기체(공기)는 도체(예컨대, 유리)보다 열전도율이 상대적으로 낮은 특성을 지니고 있기 때문에 가열 또는 냉각작용에 있어서, 비효율적인 문제점이 있다.
또한 가열 또는 냉각된 유체를 전체적으로 순환시키기 위한 별도의 수단이 필요하게 되므로, 구조가 복잡해지는 동시에 그 부피가 커질 수 있고, 더불어, 생산단가가 상승하게 되는 문제점을 가지고 있다.
한국 공개특허번호 제10-2014-0052538호(발명의 명칭: 열전소자를 이용한 유체 가열 및 냉각 방식을 갖춘 창호 시스템)
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 발열부 또는 냉각부에 의한 열이 하나의 유리패널에 전도되도록 하여 공기에 의한 대류보다 열전도율이 더 월등해지도록 하고, 전도된 유리패널과 다른 유리패널을 이격설치하여 공기층이 형성되도록 한 구성을 통해 전체적으로 균일한 공기층과 신속한 가열 또는 냉각을 이루게 되어, 냉난방 시에 발생하는 열 손실을 감소시킬 수 있는 열전도를 이용한 단열 창호 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 공기층을 형성하도록 일정거리 이격된 제1 유리패널과 제2 유리패널을 구비한 유리패널부; 그리고 발열 또는 냉각기능을 수행하며, 열전도를 통해 상기 제1 유리패널이 가열 또는 냉각되도록 온도를 조절하는 온도조절수단을 포함하고, 상기 열전도를 통해 가열 또는 냉각된 제1 유리패널이 상기 공기층을 가열 또는 냉각하여 단열이 이루어지도록 구성한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 제1 유리패널은 실내측에 위치하고, 상기 제2 유리패널은 실외측에 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 유리패널부는, 공기층을 부가적으로 형성하도록 상기 제1 유리패널을 기준으로 실내측에 일정거리 이격된 제3 유리패널을 더 포함하고, 상기 열전도를 통해 가열 또는 냉각된 제1 유리패널이 상기 부가적으로 형성된 공기층을 가열 또는 냉각하여 단열효과를 상승시키도록 구성한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 온도조절수단은, 임의의 전원부로부터 전원을 공급받아, 난방 또는 냉방 제어신호를 출력하는 제어부; 상기 제1 유리패널과 접촉하고, 상기 제어부의 난방 제어신호에 따라 발열기능을 수행하여 상기 제1 유리패널이 열전도를 통해 가열되도록 하는 발열부; 그리고 상기 제1 유리패널과 접촉하고, 상기 제어부의 냉방 제어신호에 따라 냉각기능을 수행하여 상기 제1 유리패널이 열전도를 통해 냉각되도록 하는 냉각부로 구성한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 전원부는, 상용전원, 태양전지(Solar cell) 모듈, BIPV(Building Integrated Photovoltaic) 시스템을 이용한 전원, 지열발전 시스템을 이용한 전원 중 적어도 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 발열부는 제1 유리패널의 하부에 설치하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 냉각부는 열전소자인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 냉각부는 제1 유리패널의 상부에 설치하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 냉각부와 접촉하여 상기 냉각부에서 발생되는 열을 흡수하고, 상기 흡수된 열을 외부로 방출하는 방열부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 제1 유리패널이 일정 기준 온도까지 냉각될 경우, 상기 제1 유리패널과 방열부를 선택적으로 연결하는 바이메탈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 방열부의 내측에 설치되어, 상기 방열부의 내측으로 방출되는 열을 차단하는 단열재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 열전도를 이용한 단열 창호 시스템은 발열부 또는 냉각부에 의한 열이 하나의 유리패널에 전도되도록 하여 공기에 의한 대류보다 열전도율이 더 월등해지도록 하고, 전도된 유리패널과 다른 유리패널을 이격설치하여 공기층이 형성되도록 한 구성을 통해 전체적으로 균일한 공기층과 신속한 가열 또는 냉각을 이루게 되어, 냉난방 시에 발생하는 열 손실을 감소시킬 수 있고, 이에 따라, 건물 구조물의 냉난방 효율을 극대화할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 냉각부에서 발생할 수 있는 열이 외부로 방출되도록 방열부를 구성함으로써, 제품의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 유리패널이 일정 기준 온도까지 냉각될 경우, 냉각된 유리패널의 열이 방열부로 전도되도록 하는 구성을 통해 방열부의 냉각효율을 개선할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 방열부가 내측에 대해 방출하는 열을 차단하도록 단열재를 구성함으로써, 냉방기능에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 전체적인 구성을 고정하는 고정부가 다양한 규격으로 이루어진 창틀에 자유롭게 결합 및 분리 가능하도록 한 구성을 통해 설계 자유도를 향상시킬 수 있으며, 신규뿐만 아니라 기존의 설치물에도 교체가 용이한 장점이 있다.
도 1 은 종래기술에 따른 냉난방 창호 시스템의 구성을 나타낸 도면.
도 2 는 본 발명에 따른 열전도를 이용한 단열 창호 시스템의 구성을 나타낸 도면.
도 3 은 본 발명에 따른 열전도를 이용한 단열 창호 시스템의 전자적인 구성을 나타낸 블록도.
도 4 는 본 발명에 따른 열전도를 이용한 단열 창호 시스템의 부분적인 분해를 나타낸 도면.
도 5 는 본 발명에 따른 열전도를 이용한 단열 창호 시스템이 창틀에 적용되는 모습을 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 열전도를 이용한 단열 창호 시스템의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 열전도를 이용한 단열 창호 시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 열전도를 이용한 단열 창호 시스템의 전자적인 구성을 나타낸 블록도이며, 도 4는 본 발명에 따른 열전도를 이용한 단열 창호 시스템의 부분적인 분해를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 열전도를 이용한 단열 창호 시스템이 창틀에 적용되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명은 건물 구조물의 창틀(A)에 설치되어, 실내외측에 대한 열전도를 이용한 단열 창호 시스템(100)으로서, 유리패널부(110), 전원부(120), 온도조절수단(130), 방열부(140) 및 단열재(150)를 포함하여 구성된다.
상기 유리패널부(110)는 복수의 유리 기판으로 이루어지는 구성으로, 임의의 공기층을 형성하도록 일정거리 이격된 제1 유리패널(110a)과 제2 유리패널(110b)을 구비하여 구성한다.
상기 제1 유리패널(110a)은 열전도 대상이 되는 유리 기판으로서, 실내측에 설치되고, 후술되는 온도조절수단(130)에 의한 열전도를 통해 가열 또는 냉각된다.
이를 위해 상기 제1 유리패널(110a)은 상기 온도조절수단(130)의 발열부(132) 및 냉각부(133)와 열 접촉이 이루어지도록 설치되는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는, 상기 발열부(132) 및 냉각부(133)의 접촉 플레이트(133a)와 열 접촉하도록 설치한다.
즉, 상기 제1 유리패널(110a)은 발열부(132)의 발열기능 또는 냉각부(133)의 냉각기능 수행에 따라 발생하는 열을 전도받게 되는 것이며, 이러한 설명은 상기 온도조절수단(130)의 설명에서 더 구체적으로 후술하기로 한다.
여기서 상기 유리와 같은 재질은 공기, 액체 등의 유체보다 상대적으로 열전도율이 높은 열전도체로서, 이러한 열전도성을 갖는 유리 재질의 상기 제1 유리패널(110a)은 상기 발열부(132)의 발열 및 상기 냉각부(133)의 흡열(냉각)에 의해 가열/냉각 전도가 더욱 신속하게 이루어질 수 있다.
상기 제2 유리패널(110b)은 제1 유리패널(110a)을 기준으로 실외측에 설치되는 유리 기판으로서, 상기 열전도된 제1 유리패널(110a)과 공기층을 이루는 이격공간(S)이 형성되도록 상기 제1 유리패널(110a)을 기준으로 실외측에 일정 간격을 두고 설치하는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 창호 시스템(100)은 제1 유리패널(110a)과 제2 유리패널(110b)의 구성에 의해 2개의 유리 기판으로 이루어진 이중 구조의 모듈이 적용될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 창호 시스템(100)의 상기 유리패널부(110)는 단열효과를 상승시키기 위해 제3 유리패널(110c)을 더 포함하여 구성할 수 있다.
상기 제3 유리패널(110c)은 제1 유리패널(110a)을 기준으로 실내측에 설치되는 유리 기판으로서, 상기 열전도된 제1 유리패널(110a)과 부가적인 공기층을 이루는 이격공간(S)이 더 형성되도록 상기 제1 유리패널(110a)을 기준으로 보다 실내측에 일정 간격을 두고 설치하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 창호 시스템(100)은 제3 유리패널(110c)을 부가적으로 더 설치함으로써, 3개의 유리 기판으로 이루어져 3중 구조를 갖는 트리플렉스 글라스(Triplex Glass) 모듈이 될 수도 있는 것이다.
본 발명의 도 2, 도 4 및 도 5에서는 상기 제3 유리패널(110c)을 포함한 3중 구조의 모습을 도시한 것이며, 이중 구조의 모습은 생략하기로 한다.
이러한 상기 제1,2,3 유리패널(110a, 110b, 110c)의 3중 구성에 의해 형성되는 공기층은 상기 열전도된 제1 유리패널(110a)과 열 접촉하여 차가워지거나 데워질 수 있으며, 이에 따라, 상기 창호 시스템(100)은 실내외측에 대해 열이 비교적 느리게 교환 및 이동하게 되는 단열효과를 달성할 수 있게 된다.
상기 전원부(120)는 후술되는 온도조절수단(130)에 전원을 공급하는 전원 공급원으로서, 건물 구조물 내에서 통상적으로 사용되는 상용전원이 적용되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않고, 태양전지(Solar cell) 모듈, BIPV(Building Integrated Photovoltaic) 시스템을 이용한 전원, 지열발전 시스템을 이용한 전원 등이 적용될 수도 있다.
이때, 상기 BIPV(Building Integrated Photovoltaic, 건물 일체형 태양광 발전) 시스템은 태양광 에너지를 이용한 전기 생산 시스템으로서, 이를 적용하기 위하여 본 발명에 따른 열전도를 이용한 단열 창호 시스템(100)은 후술되는 적어도 어느 하나의 구성에 태양 전지판(미도시)이 부착되도록 구성할 수 있다.
더불어, 상기 창호 시스템(100)은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 실내 또는 실외의 온도와 습도를 검출하여 상기 온도조절수단(130)이 난방 또는 냉방 제어신호를 출력하기 위한 기준 값을 제공하는 센서부(121)를 더 포함하여 구성할 수 있다.
이러한 상기 센서부(121)는 공지의 온도센서, 습도센서 등이 취급될 수 있다.
또한 상기 창호 시스템(100)은 사용자가 수동으로 상기 전원부(120)의 전원 공급을 ON/OFF 하거나, 상기 온도조절수단(130)의 제어값을 미리 설정할 수 있도록 입력부(122)를 더 포함하여 구성할 수도 있다.
이러한 상기 입력부(122)는 마우스, 키보드, 키패드, 스위치(버튼) 등이 바람직하나, 이에 한정되지 않고, 다양한 공지의 입력수단이 적용될 수 있음은 물론이다.
상기 온도조절수단(130)은 발열 또는 냉각기능을 수행하며, 열전도를 통해 상기 유리패널부(110)의 제1 유리패널(110a)이 가열 또는 냉각되도록 온도를 조절하는 구성으로, 제어부(131), 발열부(132) 및 냉각부(133)를 포함하여 구성된다.
상기 제어부(131)는 전원부(120)로부터 전원을 공급받아, 난방 또는 냉방을 제어하는 신호를 출력하는 구성으로서, 후술될 발열부(132) 또는 냉각부(133)에 선택적으로 전류가 흐르도록 제어하여 상기 발열부(132)의 발열기능 수행 및 상기 냉각부(133)의 냉각기능 수행을 유도한다.
상기 발열부(132)는 전기 에너지를 열에너지로 변환시키는 것으로, 상기 제1 유리패널(110a)과 접촉하고, 상기 제어부(131)에서 출력되는 난방 제어신호에 따라 발열기능을 수행하여, 상기 제1 유리패널(110a)이 가열되도록 한다.
여기서 상기 발열부(132)는 제1 유리패널(110a)의 하부에 설치되는 것이 바람직하며, 이는 고온의 열이 아래에서 위로 이동하는 원리를 적용한 것으로, 이에 따라, 상기 발열부(132)는 제1 유리패널(110a)에 대한 열전도율을 향상시킬 수 있다.
이러한 상기 발열부(132)는 고유 저항이 비교적 큰 코일, 니크롬선 등의 열전달 물질이 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 다양한 공지의 금속 발열체 또는 비금속 발열체가 적용될 수 있다.
상기 냉각부(133)는 제1 유리패널(110a)과 접촉하고, 상기 제어부(131)에서 출력되는 냉방 제어신호에 따라 냉각기능을 수행하여, 상기 제1 유리패널(110a)이 냉각되도록 하는 것으로, 본 발명에 따르면, '펠티어 효과'를 이용한 열전소자가 바람직하다.
여기서 상기 열전소자는 열에너지와 전기에너지의 변환을 행하는 반도체 소자로서, 주로 전자 냉각에 활용되며, 서로 다른 금속을 결합시키거나 N형 반도체와 P형 반도체를 상호 접합시켜서 구성될 수 있고, 직류전류를 가하면 일 측면에서는 흡열반응이 일어날 수 있으며, 타 측면에서는 발열반응이 일어날 수 있다.
또한 상기 펠티어 소자는 전기적으로는 직렬, 열적으로는 평행인 두 개나 더 많은 반도체 커플(P형 반도체, N형 반도체)로 구성될 수 있으며, 전기한 2종류의 금속 대신 전기전도 방식이 다른 비스무트, 텔루륨 등의 반도체를 사용함으로써, 효율성 높은 흡열 및 발열 작용을 달성할 수 있다.
더불어, 열을 흡열면에서 방열면으로 이동시키는 열 대체 부품이기도 하며, 열전방향의 역전에 의해 냉각, 가열의 변환이 가능하고 전압, 전류 컨트롤에 의해서 ±0.05℃ 수준의 온도제어가 가능하다.
단, 본 발명의 실시 예에서, 상기 냉각부(133)는 이러한 열전소자를 통해 냉각기능만을 수행하기 위한 것으로, 이를 위해 상기 냉각부(133)는 서로 구획되어 반대 작용을 하는 접촉 플레이트(133a) 및 비접촉 플레이트(133b)로 구성될 수 있다.
상기 접촉 플레이트(133a)는 제1 유리패널(110a)과 열 접촉하도록 위치하여 흡열하는 것으로, 상기 흡열을 통해 상기 제1 유리패널(110a)이 냉각되도록 하는 기능을 수행한다.
반면, 상기 비접촉 플레이트(133b)는 제1 유리패널(110a)과 비접촉하도록 상기 접촉 플레이트(133a)와 제1 유리패널(110a)이 접촉하는 면의 반대측에 위치하여 발열한다.
이러한 상기 냉각부(133)는 제1 유리패널(110a)의 상부에 설치되는 것이 바람직하며, 이는 저온의 열이 위에서 아래로 이동하는 원리를 적용한 것으로, 이에 따라, 상기 냉각부(133)는 제1 유리패널(110a)에 대한 열전도율을 향상시킬 수 있다.
더 구체적으로는, 상기 건물 구조물 내에서 난방을 이루고자 할 경우, 상기 제어부(131)는 발열부(132)로 전류가 흐르도록 하는 난방 제어신호를 출력하고, 상기 발열부(132)는 제어부(131)에서 출력되는 난방 제어신호에 의해 발열한다.
상기 발열부(132)에서 발생하는 열은 상기 제1 유리패널(110a)이 가열되도록 전도되고, 상기 제1,2,3 유리패널(110a, 110b, 110c) 사이의 공기층은 상기 가열전도된 상기 제1 유리패널(110a)에 의해 전체적으로 균일하게 데워진다.
이에 따라, 상기 건물 구조물 내의 온기는 상기 창호 시스템(100)의 단열효과에 의해 외부(실외)에 대한 열 손실(교류)을 감소시킬 수 있게 된다.
반면, 상기 건물 구조물 내에서 냉방을 이루고자 할 경우, 상기 제어부(131)는 냉각부(133)로 전류가 흐르도록 하는 냉방 제어신호를 출력하고, 상기 냉각부(133)의 접촉 플레이트(133a)는 제어부(131)에서 출력되는 냉방 제어신호에 의해 흡열한다.
상기 접촉 플레이트(133a)에서 발생하는 열(흡열작용에 의한 냉각열)은 상기 제1 유리패널(110a)이 냉각되도록 전도되고, 상기 제1,2,3 유리패널(110a, 110b, 110c) 사이의 공기층은 상기 냉각전도된 상기 제1 유리패널(110a)에 의해 전체적으로 균일하게 차가워진다.
이에 따라, 상기 건물 구조물 내의 냉기는 상기 창호 시스템(100)의 단열효과에 의해 외부(실외)에 대한 열 손실(교류)을 감소시킬 수 있게 된다.
나아가, 상기 제1,2,3 유리패널(110a, 110b, 110c) 중 적어도 어느 하나 이상은 효율성 증대를 위해서 전기를 인가함에 따라 투명/불투명 상태 또는 색상이 가변되는 일렉트로크로믹 디스플레이(Electro Chromic Display, ECD) 패널(예를 들면, 매직 글라스)로 구성할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 일렉트로크로믹 디스플레이 패널은 2장의 유리 사이에 다수의 특수 필름과 액정을 함께 넣어 압착한 접합유리 구조로서, 인가되는 전류 또는 전압의 변화에 따라 상기 필름 사이에 분자배열이 변환되어 투명도의 변화를 자유로이 연출할 수 있다.
여기서 상기 분자배열의 변환을 위한 상기 전류 또는 전압의 변화는 상기 제어부(131)에 의해 제어되도록 구성할 수 있으며, 이러한 일렉트로크로믹 디스플레이 패널에 관한 기술은 통상적으로 게재된 일반적인 공지기술이므로, 더 구체적인 설명은 생략한다.
상기 방열부(140)는 냉각부(133)에서 발생되는 열, 더 구체적으로는, 상기 비접촉 플레이트(133b)의 발열에 의한 열을 흡수하고, 상기 흡수된 열을 외부로 방출하도록 구성된다.
이러한 상기 방열부(140)는 냉각부(133)의 비접촉 플레이트(133b)와 열 접촉하도록 위치하는 것이 바람직하며, 본 발명의 실시 예에서는, 상기 냉각부(133)의 비접촉 플레이트(133b)와 접촉하는 하나의 방열부(140)만을 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 상기 발열부(132)와 접촉하는 다른 하나의 방열부(140)를 더 구성할 수도 있다.
또한 상기 방열부(140)는 제품의 부피 감소 및 경량화를 달성할 수 있도록 형성된 평판형 히트 파이프가 바람직하나, 외부(실외)와 접촉하는 면적을 넓혀 외부에 대한 방열기능 및 열 교환 효율이 향상되도록 상기 외부와 접촉하는 면, 즉, 상기 비접촉 플레이트(133b)와 접촉하는 면의 반대측이 요철 형상으로 이루어지는 것이 더 바람직하다.
본 발명의 실시 예에서는, 상기 방열부(140)는 외부와 접촉하는 면을 요철 형상으로 기재 및 도시하고 있으나, 요철이 내부에 들어 있어 표면적으로 보이지 않도록 구성할 수도 있으며, 요철 형상에 한정하지 않고, 방열기능 및 열 교환 효율이 향상되도록 한 본 발명의 기술적 범위 내에서 상기 외부와 접촉하는 면의 면적을 최대화시킨 형상이면 바람직하다.
이러한 상기 방열부(140)의 구성에 의해 상기 냉각부(133)는 원활하게 동작하기 위한 적정 온도를 유지할 수 있으며, 이에 따라, 제품의 내구성을 향상시킬 수 있다.
더불어, 상기 창호 시스템(100)은 냉각부(133)에 대한 상기 방열부(140)의 냉각효율이 개선되도록 상기 제1 유리패널(110a)과 방열부(140)를 선택적으로 연결하는 바이메탈(141)을 더 포함하여 구성할 수 있다.
상기 바이메탈(141)은 제1 유리패널(110a)의 표면에 설치되어, 상기 제1 유리패널(110a)의 냉각된 열이 상기 방열부(140)로 전도되도록 하는 금속으로, 본 발명에 따르면, 상기 제1 유리패널(110a)이 일정 기준 온도까지 냉각될 경우, 상기 방열부(140)와 접촉하도록 휘는 것이 바람직하다.
이러한 상기 바이메탈(141)의 원리 및 구성은 일반적인 공지의 기술로서, 더 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 단열재(150)는 방열부(140)가 내측에 대해 방출하는 열이 상기 공기층으로 이동하는 것을 차단하도록 구성된다.
이러한 상기 단열재(150)는 방열부(140)의 내측, 더 구체적으로는, 상기 비접촉 플레이트(133b)의 둘레측에 설치되어, 상기 건물 구조물 내에서 냉방을 이루고자 할 경우, 상기 방열부(140)가 비접촉 플레이트(133b)의 발열에 의한 열을 흡수하여 내측으로 방출하는 열이 상기 공기층에 영향을 주지 않도록 차단하여 냉방기능에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한다.
또한, 상기 단열재(150)는 열전도율을 작게 하기 위하여 발포시킨 폴리우레탄수지 등이 사용될 수 있으나, 본 발명의 기술적 범위내에서 다양한 공지의 단열재가 적용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 창호 시스템(100)은 전술하여 설명한 상기 제1,2,3 유리패널(110a, 110b, 110c)의 상호 이격된 상태를 고정하는 고정부(160)를 더 포함하여 구성할 수 있다.
상기 고정부(160)는 내부에 중공을 형성한 브라켓의 형태로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 창틀(A)과 결합 및 분리가 가능하도록 외측면에 임의의 돌기(161)를 형성할 수 있다.
상기 돌기(161)는 창틀(A)에 미리 설계된 홈(도면부호 미표시)과 맞물리거나 압착되어 결합될 수 있으며, 이러한 결합구조는 이에 한정되지 않고, 다양한 공지의 기술이 적용될 수 있음은 물론이다.
즉, 상기 창호 시스템(100)은 고정부(160)의 돌기(161)를 통해 다양한 규격으로 형성될 수 있는 창틀(A)에 자유롭게 결합 및 분리가 가능하게 됨으로써, 설계 자유도가 향상되고, 사용자가 손쉽게 교체할 수 있다.
여기서 본 발명에 따르면, 상기 고정부(160)는 제1 고정부(160a) 및 제2 고정부(160b)로 구성될 수 있다.
상기 제1 고정부(160a)는 상기 제1,2,3 유리패널(110a, 110b, 110c)의 상측을 고정하는 프레임으로서, 상기 제1,2,3 유리패널(110a, 110b, 110c)이 형성하는 공기층에 온도적으로 영향을 주지 않기 위해 상기 형성된 중공에 상기 냉각부(133), 방열부(140), 바이메탈(141) 및 단열재(150)를 수용하여 밀폐한다.
또한 상기 제1 고정부(160a)는 제1 유리패널(110a)이 상기 냉각부(133)와 열 접촉될 수 있게, 상기 제1 유리패널(110a)의 상측 일부가 관통하여 삽입되도록 구성할 수 있다.
나아가, 상기 제1 고정부(160a)는 방열부(140)의 요철 형상으로 이루어진 면이 외부(실외)로 노출되어, 열을 방출할 수 있도록 절단부(142)를 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제2 고정부(160b)는 제1,2,3 유리패널(110a, 110b, 110c)의 하측을 고정하는 프레임으로서, 상기 제1,2,3 유리패널(110a, 110b, 110c)이 형성하는 공기층에 온도적으로 영향을 주지 않기 위해 상기 형성된 중공에 상기 발열부(132)를 수용하여 밀폐한다.
또한 상기 제2 고정부(160b)는 제1 유리패널(110a)이 상기 발열부(132)와 열 접촉될 수 있게, 상기 제1 유리패널(110a)의 하측 일부가 관통하여 삽입되도록 구성할 수 있다.
따라서, 본 발명은 발열부 또는 냉각부에 의한 열이 하나의 유리패널에 전도되도록 하여 공기에 의한 대류보다 열전도율이 더 월등해지도록 하고, 전도된 유리패널과 다른 유리패널을 이격설치하여 공기층이 형성되도록 한 구성을 통해 전체적으로 균일한 공기층과 신속한 가열 또는 냉각을 이루게 되어, 냉난방 시에 발생하는 열 손실을 감소시킬 수 있고, 이에 따라, 건물 구조물의 냉난방 효율을 극대화할 수 있게 된다.
더불어, 냉각부에서 발생할 수 있는 열이 외부로 방출되도록 방열부를 구성함으로써, 제품의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 유리패널이 일정 기준 온도까지 냉각될 경우, 냉각된 유리패널의 열이 방열부로 전도되도록 하는 구성을 통해 방열부의 냉각효율을 개선할 수 있다.
나아가, 방열부가 내측에 대해 방출하는 열을 차단하도록 단열재를 구성함으로써, 냉방기능에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한 전체적인 구성을 고정하는 고정부가 다양한 규격으로 이루어진 창틀에 자유롭게 결합 및 분리 가능하도록 한 구성을 통해 설계 자유도를 향상시킬 수 있으며, 신규뿐만 아니라 기존의 설치물에도 교체가 용이한 장점이 있다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한 본 발명의 실시 예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
100 : 창호 시스템 110 : 유리패널부
110a : 제1 유리패널 110b : 제2 유리패널
110c : 제3 유리패널 120 : 전원부
121 : 센서부 122 : 입력부
130 : 온도조절수단 131 : 제어부
132 : 발열부 133 : 냉각부
133a : 접촉 플레이트 133b : 비접촉 플레이트
140 : 방열부 141 : 바이메탈
142 : 절단부 150 : 단열재
160 : 고정부 160a : 제1 고정부
160b : 제2 고정부 161 : 돌기
A : 창틀 S : 이격공간

Claims (11)

  1. 공기층을 형성하도록 일정거리 이격된 제1 유리패널(110a)과 제2 유리패널(110b)을 구비한 유리패널부(110);
    열전도를 통해 상기 제1 유리패널(110a)이 가열되도록 동작하는 발열부(132)와, 상기 제1 유리패널(110a)이 냉각되도록 동작하는 냉각부(133)를 구비한 온도조절수단(130);
    상기 냉각부(133)에서 발생되는 열을 흡수하여 외부로 방출하는 방열부(140); 및
    상기 제1 유리패널(110a)이 일정 기준 온도까지 냉각될 경우, 상기 제1 유리패널(110a)과 방열부(140)를 선택적으로 연결하는 바이메탈(141)를 포함하고,
    상기 열전도를 통해 가열 또는 냉각된 제1 유리패널(110a)이 상기 공기층을 가열 또는 냉각하여 단열이 이루어지도록 구성한 것을 특징으로 하는 열전도를 이용한 단열 창호 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 유리패널(110a)은 실내측에 위치하고, 상기 제2 유리패널(110b)은 실외측에 위치하는 것을 특징으로 하는 열전도를 이용한 단열 창호 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유리패널부(110)는,
    공기층을 부가적으로 형성하도록 상기 제1 유리패널(110a)을 기준으로 실내측에 일정거리 이격된 제3 유리패널(110c)을 더 포함하고,
    상기 열전도를 통해 가열 또는 냉각된 제1 유리패널(110a)이 상기 부가적으로 형성된 공기층을 가열 또는 냉각하여 단열효과를 상승시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 열전도를 이용한 단열 창호 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도조절수단(130)은,
    임의의 전원부(120)로부터 전원을 공급받아, 난방 또는 냉방 제어신호를 출력하는 제어부(131);
    상기 제1 유리패널(110a)과 접촉하고, 상기 제어부(131)의 난방 제어신호에 따라 발열기능을 수행하여 상기 제1 유리패널(110a)이 열전도를 통해 가열되도록 하는 발열부(132); 그리고
    상기 제1 유리패널(110a)과 접촉하고, 상기 제어부(131)의 냉방 제어신호에 따라 냉각기능을 수행하여 상기 제1 유리패널(110a)이 열전도를 통해 냉각되도록 하는 냉각부(133)로 구성한 것을 특징으로 하는 열전도를 이용한 단열 창호 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전원부(120)는,
    상용전원, 태양전지(Solar cell) 모듈, BIPV(Building Integrated Photovoltaic) 시스템을 이용한 전원, 지열발전 시스템을 이용한 전원 중 적어도 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 열전도를 이용한 단열 창호 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 발열부(132)는 제1 유리패널(110a)의 하부에 설치하는 것을 특징으로 하는 열전도를 이용한 단열 창호 시스템.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 냉각부(133)는 열전소자인 것을 특징으로 하는 열전도를 이용한 단열 창호 시스템.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 냉각부(133)는 제1 유리패널(110a)의 상부에 설치하는 것을 특징으로 하는 열전도를 이용한 단열 창호 시스템.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 창호 시스템은,
    상기 방열부(140)의 내측에 설치되어, 상기 방열부(140)의 내측으로 방출되는 열을 차단하는 단열재(150)를 더 포함하는 열전도를 이용한 단열 창호 시스템.
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