KR102177103B1 - 가스 보온 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스저장소의 온도를 일정하게 유지하는 가스 보온 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스저장소를 감싸는 형태로 가스저장소의 온도를 일정하게 유지시켜 다양한 제조 공정에서 사용되는 가스를 제조 공정상에서 설정된 온도를 유지한 상태로 공급될 수 있도록 하며, 나아가 가스저장소의 외형에 맞게 말린 형상이 변화되면서 다양한 사양의 가스저장소에 범용적으로 적용할 수 있는 가스 보온 장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 내피와 외피에 의하여 구성된 발열부 및 상기 발열부의 일 측에 구비된 장착부를 포함하는 바디, 그리고 상기 발열부에 구비된 발열체, 상기 장착부에 구비된 온도센서 및 상기 온도센서로부터 측정된 온도에 따라 상기 발열체의 발열 온도를 제어하는 제어모듈을 포함하는 보온수단, 그리고 상기 바디의 일단과 타단을 연결하여, 상기 바디가 가스저장소의 외형에 상응하도록 상기 바디를 말린 상태로 유지시키는 체결수단을 포함하여 구성된다.

Description

가스 보온 장치{Gas thermostat}

본 발명은 가스저장소의 온도를 일정하게 유지하는 가스 보온 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스저장소를 감싸는 형태로 가스저장소의 온도를 일정하게 유지시켜 다양한 제조 공정에서 사용되는 가스를 제조 공정상에서 설정된 온도를 유지한 상태로 공급될 수 있도록 하며, 나아가 가스저장소의 외형에 맞게 말린 형상이 변화되면서 다양한 사양의 가스저장소에 범용적으로 적용할 수 있는 가스 보온 장치에 관한 것이다.

반도체 공정, LED 제조 공정, 기타 첨단산업용 부품 제조 공정들 중 대부분은 그 공정을 진행하기 위해 다양한 종류의 가스(Gas)들이 사용된다. 이러한 가스들은 소정 형태의 가스저장소에 보관된다. 저장된 가스는 각 제조 공정에서 설정된 온도를 유지한 상태로 공급된다. 이를 위하여 상기한 가스저장소에는 가스의 온도가 설정된 온도로 유지시키며, 가스저장소의 온도를 상승시킴으로써 저장장소의 내부의 압력을 높여 가스를 효율적으로 사용할 수 있도록 될 수 있도록 가스 보온 장치가 구비된다.

이러한 가스 보온 장치는 일반적으로 열을 발생시키는 발열수단과 단열을 제공하는 단열수단을 포함한다.

가스 보온 장치에 관한 종래의 기술로, 등록특허 제10-1906268호(2018년10월02일)(이하 종래기술) 등이 있는데, 종래기술은 가스용기의 온도를 가스 발화에 적합한 온도로 유지시켜줌으로써, 온도 저하 시 가스 압력이 저하되고 이로 인한 분출되는 가스량 감소로 화력이 떨어지는 문제를 해결할 수 있는 기술을 제시하고 있다.

그러나 종래기술을 포함하는 종래의 가스 보온 장치는 고정 작업이 매우 불편할 뿐만 아니라 가스저장소에 균일하게 밀착된 상태로 유지되어 고정되기 어려운 단점이 있다. 또는 그 구성이 복잡하여 비용이 비싸거나 장착 및 분리가 용이하지 않다는 단점이 있다. 이러한 이유들에 의하여 종래의 가스 보온 장치는 가스의 온도를 정밀하게 제어하여 제조 라인에 공급하기 어렵다는 한계가 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 가스저장소를 감싸는 형태로 가스저장소의 온도를 일정하게 유지시켜 다양한 제조 공정에서 사용되는 가스를 제조 공정상에서 설정된 온도를 유지한 상태로 공급될 수 있도록 하며, 나아가 가스저장소의 외형에 맞게 말린 형상이 변화되면서 다양한 사양의 가스저장소에 범용적으로 적용할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

나아가 가스저장소에의 밀착성을 보장하여 정밀한 온도 제어를 제공하고, 구조의 단순화를 통해 제조 용이성 및 비용절감을 제공하며, 장착 및 분리의 간편성을 제공함을 통해, 작업성을 개선할 수 있도록 하는 것을 추가적인 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 목적으로 하는 본 발명은 내피와 외피에 의하여 구성된 발열부 및 상기 발열부의 일 측에 구비된 장착부를 포함하는 바디, 그리고 상기 발열부에 구비된 발열체, 상기 장착부에 구비된 온도센서 및 상기 온도센서로부터 측정된 온도에 따라 상기 발열체의 발열 온도를 제어하는 제어모듈을 포함하는 보온수단, 그리고 상기 바디의 일단과 타단을 연결하여, 상기 바디가 가스저장소의 외형에 상응하도록 상기 바디를 말린 상태로 유지시키는 체결수단을 포함하여 구성된다.

상기 구성을 갖는 본 발명은 바디가 가스저장소를 감싸는 형태로 장착되고 체결수단에 의해 장착 상태가 유지되며, 보온수단을 통해 가스의 온도를 일정하게 유지시킴으로써, 다양한 제조 공정에서 사용되는 가스를 제조 공정상에서 설정된 온도를 유지한 상태로 공급될 수 있도록 하고, 아울러 바디가 가스저장소의 외형에 맞게 말린 형상이 변화되면서 다양한 사양의 가스저장소에 범용적으로 적용할 수 있다는 효과를 갖는다.

나아가 바디가 가스저장소의 외면에 밀착될 수 있도록 함으로써 보다 정밀한 온도 제어를 제공하고, 바디, 보온수단, 체결수단으로 구성되는 단순화된 구조를 통해 제조 용이성 및 비용절감을 제공하며, 특히 가스저장소를 감싸는 바디와 그 상태를 유지시키는 체결수단의 구성을 통해 장착 및 분리의 간편성을 제공한다는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 외형을 도시한 도면.
도 2는 제1실시예에 따른 펼침 상태에서의 외면과 내면을 도시한 도면.
도 3은 제2실시예에 따른 펼침 상태에서의 외면과 내면을 도시한 도면.
도 4는 온도센서 및 케이블에 관한 구체적인 일 실시예.
도 5는 본 발명의 추가 실시예.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명은 가스저장소의 온도를 일정하게 유지하는 가스 보온 장치에 관한 것이다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 가스 보온 장치(이하 본 장치)에 대해 상세하게 설명하기로 한다.

본 장치는 크게 가스저장소를 감싸는 바디(1), 바디(1)의 온도를 유지시켜 가스저장소의 온도를 유지시키는 보온수단 및 바디(1)를 가스저장소를 감싼 상태로 유지시키는 체결수단(3)을 포함한다.

상기한 바와 같이, 이러한 본 장치는 바디(1)가 가스저장소를 감싸는 형태로 가스저장소의 온도를 일정하게 유지시켜, 다양한 제조 공정에서 사용되는 가스를 제조 공정상에서 설정된 온도를 유지한 상태로 공급될 수 있도록 한다.

특히 본 장치는 가스저장소의 외형에 맞게 바디(1)의 말린 형상이 변형되면서 다양한 사양의 가스저장소들에 적용할 수 있다는 장점을 갖는다.

각 구성 별로 구체적으로 설명하면, 먼저 바디(1)는 가스저장소를 감싸는 구성으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 발열부(1A)와 발열부(1A)의 일 측에 구비된 장착부(1B)를 포함한다.

발열부(1A)는 가스저장소의 온도 유지를 위해 발열되는 부분이고, 이 발열부(1A)에는 후술하는 보온수단을 구성하는 발열체가 구비된다.

장착부(1B)는 후술하는 온도센서가 설치되는 부분이다. 특히 장착부(1B)는 발열부(1A)의 일 측에 구비되는데, 발열체와는 중첩되지 않는 위치에 구비되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되지 않으며, 그 위치 역시 바디(1)의 어느 한 위치면 족하고 특별히 어느 한 위치로 특정되지 않는다.

바디(1)의 외면을 도시한 도 2[A], 도 3 [A]와 내면을 도시한 도 2[B], 도 3[B]를 참고하면, 발열부(1A)는 내피(11)와 외피(12)로 구성될 수 있는데, 용어 그대로 내피(11)는 내면에 해당하는 부분이고, 외피(12)는 외부로 노출되는 부분이며, 내피(11)는 가스저장소에 밀착되어 접촉되게 된다. 따라서 내피(11)는 열전도율이 좋은 소재로 구성되는 것이 바람직하고, 외피(12)는 단열성능이 좋은 소재로 구성되는 것이 바람직하다.

이러한 내피(11)와 외피(12)는 단부가 상호 접합됨으로써 내부에 공간을 형성하고, 내부 공간에는 단열재, 절연재, 그리고 후술하는 발열체 등이 구비된다. 일 실시예로, 바디(1)는 가장 내측에 내피(11)가 구비되고, 내피(11)의 외측에는 절연재가 구비되고 절연재의 내부에는 후술하는 발열체가 구비되고, 절연재의 외측에는 단열재가 구비되며, 단열재의 외측에는 외피(12)가 구비되도록 구성될 수 있다.

또는 절연재를 2개로 분리 구성하여, 내피(11)의 외측에 제1절연재가, 제1절연재의 외측에는 발열체가, 발열체의 외측에는 제2절연재가 구비되도록 실시할 수도 있다.

본 장치의 또 다른 구성인 보온수단은 바디(1)의 온도를 유지시켜 가스저장소의 온도를 유지시키는 구성으로, 발열부(1A)에 구비된 발열체, 장착부(1B)에 구비된 온도센서 및 온도센서로부터 측정된 온도에 따라 발열체의 발열 온도를 제어하는 제어모듈을 포함한다.

각 구성 별로, 발열체는 전기가 인가되면 발열하는 구성으로, 특별히 어느 한 형태의 발열 방식으로 한정되지는 않으나, 바디(1)가 전개도 형태로 펼쳐져 가스저장소의 외면에 상응하는 형태로 말릴 수 있도록 구성된다는 점을 감안할 때, 발열체는 내피(11)와 외피(12)의 사이에, 보다 명확하게는 절열체와 절연체 사이에 구비되는 열선을 포함하는 것이 바람직하다. 열선은 자명하게도 저항이 높은 소재로 구성되어 전기 인가에 따라 발열하도록 구성되어야 한다.

다음으로, 온도센서는 바디(1)의 장착부(1B)에 구비되며, 발열체에 의하여 가열된 현재 가스저장소의 온도를 측정하는 구성이다. 이러한 온도센서는 가스저장소의 온도를 측정함으로써 결과적으로 가스저장소 내부에 수용된 가스의 온도를 측정하는 것이다.

일 실시예로, 온도센서를 장착부(1B)에 구비하면서도 센싱부를 발열체 측으로 삽입하기 위한 수단으로, 발열부(1A)에는 외피(12)에 결합되고 발열체가 구비된 위치까지 연통된 통공을 구비한 케이블그랜드(13)가 구비되고, 아울러 이 케이블그랜드(13)에 결합되고 통공에 연통된 삽입공을 구비한 커넥터(14)가 더 구비될 수 있다.

또한 온도센서는 전단에 센싱부가 구비되는 케이블(20)을 포함하는데, 케이블(20)은 상기한 커넥터(14)의 삽입공을 통과한 후 케이블그랜드(13)의 통공까지 통과하게 되고, 이에 전단의 센싱부가 발열체까지 도달하게 되는 것이다. 이를 통해 온도센서는 장착부(1B)에 구비되면서도 발열체에 접촉 또는 그 인접 위치에서 온도를 측정할 수 있다.

케이블그랜드(13)는 온도센서의 센싱부를 발열체의 구비 위치까지 삽입하기 위해 구비되는 구성으로, 도 2 및 도 3과 같이 외피(12)에 구비되는 것이 바람직하다. 특히 케이블그랜드(13)는 발열체의 구비 위치까지 연통된 통공을 구비하는데, 이 통공을 통해 케이블(20)이 삽입됨으로써 온도센서의 센싱부가 발열체의 구비 위치까지 삽입된다.

그리고 커넥터(14)는 케이블그랜드(13)와 결합하여 케이블(20)의 외부 배선을 보다 용이하게 하는 구성으로, 케이블그랜드(13)에 결합되고 통공에 연통된 삽입공을 구비한다. 이 때 케이블(20)은 삽입공 및 통공을 통과하여 전단의 센싱부가 발열체가 구비된 위치 또는 그 인접 위치에 내장되는데, 다시 말해 삽입공, 통공, 바디(1) 내부 순으로 케이블이 삽입되게 된다는 것이다.

상기한 커넥터(14)의 구비에 따라, 케이블그랜드(13)는 바디(1)의 장착 위치 및 방향에 맞게 조정할 수 있도록 두 개의 분체가 상호 회전 가능하게 결합된 형태로 구성될 수 있으며, 이 때 두 분체의 회전 가능 범위는 약 90도 ~ 270도인 것이 바람직한데, 반드시 이에 한정되지는 않으나, 케이블그랜드(13)의 회전 범위가 360도가 되면 케이블의 단선이 발생할 수 있으므로 이는 반드시 피하는 것이 바람직하다. 이때 상기한 케이블그랜트(13)와 커넥터(14) 간의 결합에서, 케이블그랜드(13)의 일 분체에 커넥터(14)를 결합하거나 또는 케이블그랜트(13)의 일 분체 자체를 커넥터(14)로 구성할 수도 있다.

특히 도 4와 같이 배선을 바디(1)의 배치 방향과 평행하게 하고자 할 때에는 커넥터(14)가 굴곡부를 구비할 수도 있다. 케이블그랜드(13)와 커넥터(14)는 강성을 갖는 소재로 구성되는 것이 바람직하며, 케이블그랜드(13)와 커넥터(14)는 케이블(20)의 결합 안정성은 물론 케이블(20)의 보호를 통한 단선 방지 효과를 제공할 수 있다.

다음으로, 제어모듈은 온도센서로부터 측정된 온도에 따라 발열체의 발열 온도를 제어하는 구성으로, 자명하게도 가스의 온도가 목표치보다 낮을 경우에는 발열체에 전기를 인가하여 발열시키고, 가스의 온도가 목표치보다 높을 경우에는 발열체에 인가되는 전기 공급을 중단함으로써 발열을 중지시킨다. 이러한 제어모듈의 온도 목표치는 기 설정되는 일종의 셋팅값으로서 입력되고, 사용자의 선택에 따라 조정이 가능하도록 구비되는 것이 바람직하다.

첨부된 도면에는 발열체를 제외한 발열수단의 구성들, 즉 온도센서 및 제어모듈의 도시는 생략하였으나, 통상의 기술자가 발열체의 구성과 보온 장치의 개념으로부터 온도센서, 제어모듈 등의 구성을 유추하는 것은 어려움이 없을 것이다.

본 장치의 또 다른 구성인 체결수단(3)은 바디(1)의 일단과 타단을 연결하여, 바디(1)가 가스저장소의 외형에 상응하도록 바디(1)를 말린 상태로 유지시키는 구성으로, 본 장치의 장착 및 분리를 용이하게 하는 역할을 한다.

구체적으로, 체결수단(3)은 바디(1)의 일 단부에 구비된 결합체(31) 및 바디(1)의 타 단부에 구비된 피결합체(32)를 포함한다. 상기와 같은 체결수단(3)은 결합체(31)와 피결합체(32) 간의 결합으로 인해 바디(1)의 말림 상태를 유지하는데, 바디(1)가 말린 상태에서는 바디(1)의 일 단부와 타 단부가 서로 인접한 위치에 배치되거나 또는 서로 접하도록 배치되고, 이 상태에서 결합체(31)에 피결합체(32)가 체결되면서 바디(1)의 일 단부와 타 단부가 벌어지지 않도록 말림 상태를 유지시킨다.

일 실시예로, 도 3에 도시된 바와 같이, 체결수단(3)은 캠버클로 구성될 수 있고, 이 때 결합체(31)는 밴드와 조우와 걸쇠를 포함하며, 피결합체(32)는 밴드와 링을 포함할 수 있다. 상기 캠버클은 바디(1)의 말림 상태에서, 피결합체(32)의 밴드를 결합체(31)의 조우가 물어줌과 더불어 링에 걸쇠가 삽입된 형태로 고정되어 상호 결합된다.

한편, 외피(12)는 그 구비 위치 상, 충격, 자상 등과 같은 외부요인에 상시 노출되고, 또 세척이나 습기 등에 의한 침습의 가능성에 노출되기 때문에 적절히 보호될 필요성이 있다.

본 발명은 이러한 보호수단으로서 외피(12) 상에 구비되는 보호막을 제시하고자 한다. 특히 보호막은 그 구비가 간편하게 이루어질 수 있어야 하고, 구조적 안정성 및 작업 용이성을 갖는 것이 바람직하다.

다시, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 외피(12)가 외면에 소정 간격으로 구비되는 다공층(G1), 이 다공층(G1) 상부에 구비되는 발열층(G2) 및 다공층(G1), 발열층(G2)을 포함하여 외면 전체를 덮는 보호층(G3)을 포함하는 보호막(G)을 포함할 수 있음을 특징으로 한다.

구체적으로, 다공층(G1)은 보호막(G)에 완충성을 부가하는 구성으로, 발포폴리스티렌 100 중량부 대비, 안티모니 트리옥사이드(Sb₂O₃) 5 중량부, 멜라민 폴리포스페이트 7 중량부 및 팽창 흑연 10 중량부를 포함한다.

각 조성물 별로, 발포폴리스티렌(Expanded Polystyrene)은 난연성에 취약하다는 단점이 있지만 단열성능이 뛰어나고 제조단가가 저렴하다는 장점 때문에 사용되었다. 다공층(G1)의 각 조성물은 발포스트렌의 100중량부를 기준으로 결정된다.

그리고 안티모니 트리옥사이드(Sb₂O₃)는 휘안석으로부터 취득되는 금속산화물로, 기타 난연재에 비해 우수한 난연성을 갖는다는 장점에 사용되었다. 이러한 안티모니 트리옥사이드는 발포스티렌 100 중량부 대비, 5 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 이를 초과하여 사용되는 경우 연소 시에 발생하는 라디칼 화합물이 인체에 유해할 수 있고, 상대적으로 고가인 이유로 경제성이 저하된다.

그리고 멜라민 폴리포스페이트(Melamine Polyphosphate)는 폴리인산화??물의 일종으로, 유리도막을 형성하여 산소접근을 차단하는 기능을 위해 첨가된다. 반복 실험 결과, 유리도막의 적정 두께 형성을 위한 최적의 사용량은 발포스티렌 100 중량부 대비, 7 중량부가 포함되는 것이다.

그리고 팽창 흑연(Expanded Graphite)은 연소 시 탄화물을 생성함으로써 난연 기능을 부가하는 흑연화합물로서 첨가되며, 바람직한 사용량은 10 중량부가 포함되는 것인데, 반복 실험 결과 상기한 멜라민 폴리포스페이트와의 중량 비율이 0.7 : 1로 사용될 때 난연 효과가 최대로 발현되었으며, 이 결과 10 중량부가 포함되는 것이 바람직하다는 결론을 내렸다.

상기 다공층(G1)은 상기 구성들을 물을 용매로 하여 분산시킨 후 소정의 경화 작업을 거쳐 제조된다. 여기에서, 다공층(G1)의 경화에 관한 사항은 본 발명의 범위를 벗어나는 것으로 기 공지된 기술 및 통상의 기술자의 일반 상식을 따르는 것으로 한다.

다음으로, 발열층(G2)은 다공층(G1)의 상부에 구비되어, 태양광을 받아 자체 발열하여 상기한 다공층(G1)과 보호층(G3) 간의 융화와 혼련이 자체적으로 이루질 수 있도록 하기 위해 부가되며, 상온에서는 이 혼련 시간이 24시간 이상으로 길기 때문에, 약 40 ~ 60℃의 온도 조건을 제공하여 혼련 시간을 30분 이내로 단축시키기 위해 구비되는 구성이다. 이러한 발열층(G2)은 테트라클로로금(Ⅲ)산 100 중량부 대비, 이산화망간 5 중량부 및 실리카겔 3 중량부를 포함한다.

각 조성물 별로, 테트라클로로금(Ⅲ)산(HAuCl₄)은 금을 왕수(王水)에 녹이거나 염화금(Ⅲ)을 염산에 용해시켜 취득하는 담황색의 결정으로, 입경에 따라 발열 효율이 다르기 때문에 평균 입경이 15 ~ 30nm인 것이 사용되는 것이 바람직하다. 발열층(G2)을 구성하는 이하의 조성물은 테트라클로로금(Ⅲ)산 100 중량부를 기준으로 결정된다.

그리고 이산화망간(MnO₂)은 망간과 상소가 결합한 화합물로, 발열층(G2)의 분산을 용이하게 하고 태양광 파장의 활용 영역을 최적화하기 위해 첨가되며, 티타늄, 크롬, 니켈, 구리 등 4주기의 전이금속 중 원적외선 영역에서의 복사율 및 복사에너지 효율이 좋아 채택되었다. 이러한 이산화망간은 산소 존재 하에서 약 1000℃로 소결시켜 제조되며, 입경이 작을수록 유도 가열 효과가 증대되므로 평균 입경이 10 ~ 100nm인 것이 사용되는 것이 바람직하고, 그 사용량은 반복 실험 결과 최적의 열전도 효율을 보였던 5 중량부인 것이 바람직하다.

그리고 실리카겔(Silica Gel)은 발열층(G2)의 발열 효과를 지속시키고 발열 포화 시간을 단축시키기 위해 첨가되며, 반복 실험 결과 3 중량부가 포함될 때 최적의 발열 효율을 보이는 것으로 확인되었다.

상기 발열층(G2)은 테트라클로로금(Ⅲ)산 수용액을 약 100℃에서 10분간 가열한 후에 소량의 구연산을 첨가하여 수용액 상태로 만든 다음, 이에 상기 배합 비율로 이산화망간 및 실리카겔을 혼합 및 분산시킨 후, 소정의 건조 과정을 거쳐 제조된다. 여기에서, 건조 과정에 대한 구체적인 내용은 기 공지된 기술 및 통상의 기술자의 일반 상식을 따르는 것으로 한다.

다음으로, 보호층(G3)은 보호막(G)의 기본 구성으로, 상기한 다공층(G1)과 발열층(G2)을 포함한 보호 부위 전체를 덮어서 보호한다. 이러한 보호층(G3)은 테트라에톡시실란 5 중량%와 메틸트리에톡시실란 5 중량%와 잔량의 물을 포함하는 실리카 결합수 100 중량부 대비, 포졸란 10 중량부, 계면활성제 3 중량부, 벤토나이트 1 중량부, 하이드록시에틸아크릴레이트 40 중량부 및 에틸렌디아민테트라아세테이트 3 중량부를 포함한다.

각 구성 별로, 실리카 결합수는 포졸란의 지오 폴리머 반응을 위해 첨가되며, 다량의 실리카(SiO)가 함유된 것이 좋다. 이러한 실리카 결합수는 결합수 전체 중량 대비, 테트라에톡시실란(TEOS) 5 중량%와 메틸트리에톡시실란(MTES) 5 중량%와 잔량의 물을 포함하는데, 테트라에톡시실란은 실리카 분자의 안정된 네트워크 구조를 형성하며, 메틸트리에톡시실란은 네트워크의 유연성을 증가시킨다. 테트라에톡시실란이 상기 조성비 미만으로 첨가되는 경우 보호층(G3)의 경도 저하가 발생하고, 상기 조성비를 초과하여 첨가되는 경우 실리카 전구체 함량이 높아져 건조 시의 크랙 발생 우려가 있다. 또한 메틸트리에톡시실란이 상기 조성비 미만으로 사용되는 경우 유연성이 저하되며, 상기 조성비를 초과하여 사용되는 경우 보호층(G3)의 경도가 저하된다. 보호층(G3)을 구성하는 이하의 조성물은 실리카 결합수 100 중량부를 기준으로 한다.

그리고 포졸란은 지오 폴리머 반응의 주요한 결합재로서, 화산재 등과 같은 천연 포졸란, 슬래그 미분말, 플라이 애쉬, 실리카 흄 등과 같은 인공 포졸란 중 어느 것이 선택되어도 무방하다. 이러한 포졸란은 10 중량부가 사용되는 것이 바람직하며, 너무 과도하지 않는다는 것을 전제할 때 상기 조성비를 초과하여도 무방하나, 상기 조성비 미만인 경우에는 강도 발현이 어렵다는 문제가 발생한다.

그리고 계면활성제는 작업성 개선을 위해 첨가되고, 벤토나이트는 탈락 방지를 위한 점탄성 조절제로서 첨가되어 요변제의 기능을 수행한다. 이러한 계면활성제와 벤토나이트는 공지된 기술 및 일반 상식을 참고하여 시판되는 제품을 상기 조성비로 첨가되면 족하다. 상기 조성비를 벗어나는 경우, 흐름성이 기준치에 과도하거나 또는 미달되게 된다.

그리고 하이드록시에틸아크릴레이트(Hydroxyethylacrylate)는 부착증진제로서 첨가되며, 특히 경화성이 뛰어나다는 장점이 있어 채용되었다. 반복 실험 결과, 바람직한 사용량은 40 중량부이며, 상기 조성비 미만으로 사용되는 경우 부착 증진 효과 발현이 미미하며, 상기 조성비를 초과하여 사용되는 경우 휘발도가 높아지고 독성이 강해진다.

그리고 에틸렌디아민테트라아세테이트(Ehtylenediaminetetracetate)는 흡착강화제로서 첨가되며, 보호막(G)의 초기 시공 시의 흡착력을 강화하여 결과적으로 부착력을 향상시킨다. 반복 실험 결과, 최적의 흡착 강화 효과를 발현하는 사용량은 3중량부로 확인되었다.

상기 보호층(G3)은 상기 구성들을 교반기에 투입하여 혼합 및 교반한 다음, 소정의 건조 및 경화 과정을 거쳐 제조된다.

상기 보호막(G)의 시공에 관한 실시예로, 외피(12)와 동일한 소재의 시험용 블록에 다공층(G1), 발열층(G2) 및 보호층(G3) 순으로 구비한 다음, 태양광이 조사되는 환경 하에 1시간동안 방치하여 혼련 과정을 거치고, 경화시켜 보호막(G)을 형성하였다. 이 보호막(G)에 크로스-컷(cross-cut) 시험, 스크래칭 시험, 화염 분사를 통한 연소 시험, 물 분사를 통한 내부 침습도 시험을 수행한 결과, 박리율은 1% 미만이었으며, 파손율은 5% 미만이었고, 다공층(G1)의 연소가 발생하지 않았으며, 내부 침습이 검출되지 않았다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 바디
1A: 발열부 1B: 장착부
11: 내피 12: 외피
13: 케이블그랜드 14: 커넥터
20: 케이블
3: 체결수단
31: 결합체 32: 피결합체

Claims (4)

1. 내피와 외피에 의하여 구성된 발열부 및 상기 발열부의 일 측에 구비된 장착부를 포함하는 바디;
   상기 발열부에 구비된 발열체, 상기 장착부에 구비된 온도센서 및 상기 온도센서로부터 측정된 온도에 따라 상기 발열체의 발열 온도를 제어하는 제어모듈을 포함하는 보온수단; 및
   상기 바디의 일단과 타단을 연결하여, 상기 바디가 가스저장소의 외형에 상응하도록 상기 바디를 말린 상태로 유지시키는 체결수단;
   을 포함하고,
   상기 외피는 외면에 소정 간격으로 구비되는 다공층, 상기 다공층 상부에 구비되는 발열층 및 상기 다공층, 발열층을 포함하여 외면 전체를 덮는 보호층을 포함하는 보호막을 포함하고,
   상기 다공층은 발포폴리스티렌 100 중량부 대비, 안티모니 트리옥사이드(Sb₂O₃) 5 중량부, 멜라민 폴리포스페이트 7 중량부 및 팽창 흑연 10 중량부를 포함하고,
   상기 발열층은 테트라클로로금(Ⅲ)산 100 중량부 대비, 이산화망간 5 중량부 및 실리카겔 3 중량부를 포함하고,
   상기 보호층은 테트라에톡시실란 5 중량%와 메틸트리에톡시실란 5 중량%와 잔량의 물을 포함하는 실리카 결합수 100 중량부 대비, 포졸란 10 중량부, 계면활성제 3 중량부, 벤토나이트 1 중량부, 하이드록시에틸아크릴레이트 40 중량부 및 에틸렌디아민테트라아세테이트 3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 보온 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 발열체는 상기 내피와 외피 사이에 삽입되는 열선을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 보온 장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 발열부에는 상기 외피에 결합되고 상기 발열체가 구비된 위치까지 연통된 통공을 구비한 케이블그랜드 및 상기 케이블그랜드에 결합되고 통공에 연통된 삽입공을 구비한 커넥터가 구비되고,
   상기 온도센서는 전단에 센싱부가 구비되는 케이블을 포함하여, 상기 케이블이 상기 삽입공 및 통공을 통과하여 상기 센싱부는 상기 발열체까지 도달하도록 구성되고,
   상기 체결수단은 상기 바디의 일 단부에 구비된 결합체 및 상기 바디의 타 단부에 구비된 피결합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 보온 장치.
   
4. 삭제

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