KR102462587B1 - 원통형 물탱크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스테인리스판과 보온재 및 단열커버판이 적층 형성된 벽체판의 내부 이음부에 항균시트가 부착되어 세균 번식을 방지 및 방수 처리할 수 있고, 벽체판에 보강띠와 보강앵글이 결합되어 벽체판의 비틀림 휨 변형을 방지할 수 있으며, 보강수단에 수직으로 결합됨에 따라 물탱크의 전체적 변형을 방지하는데 목적이 있는 것이다.

Description

원통형 물탱크{cylinder type water storage tank}

본 발명은 많은 용량의 물을 저장할 수 있는 원통형 물 저장용기에 관한 것으로, 상세하게는 기초판 위에 바닥판과 벽체판, 덮개판으로 이루어져 내부에 대 용량의 물을 안전하게 저장할 수 있는 물탱크에 관한 것이다.

일반적으로 사무용 건물, 아파트 및 공공건물 등 대부분의 주거용 및 상업용 건물에는 물을 공급하기 위한 물탱크가 옥상 또는 지하에 설치되고, 공장 등에서는 산업용 용수를 공급하기 위한 용도로 물탱크가 설치되고 있다.

이러한 물탱크는 다양한 재질로 만들어지며, 일예로는 스테인리스(Stainless), SMC(Sheet Molding Compound), FRP(Fiber Reinforced Plastic) 및 콘크리트(Concrete) 등이 사용된다.

이러한 물탱크와 관련된 기술 중 스테인리스 등과 같은 금속을 주재료로 하는 물탱크가 있고 이러한 물탱크는 주로 소형으로 사용되고 있으며, 대형 물탱크의 경우에는 주로 콘크리트 구조물로 제작되고 있다.

이러한 물탱크와 관련된 기술 중, 금속을 주재료로 하는 물탱크와 관련된 기술의 예로는 특허문헌 1이 있고, 콘크리트 구조물로 이루어진 물탱크와 관련된 기술의 예로는 특허문헌 2 내지 4가 있다.

이러한 종래의 조립식 물탱크나 콘크리트 물탱크의 경우에는 물탱크의 내부에 저장된 물이 누출되는 것을 방지하고, 내벽의 부식을 방지하기 위해 다양한 기술이 사용되고 있다.

그러나 이러한 종래의 물탱크는 바닥과 지면 사이에 고정되어 있으므로 일정한 크기 이상의 수평진동이 발생하였을 경우, 물탱크의 하부 벽체판이 배부름 현상이 발생하여 파괴되어 물이 유출되는 손상이 발생되는 문제가 있다.

대한민국 공개실용신안 제20-1998-062809호 대한민국 특허등록 제10-0564697호 대한민국 특허등록 제10-1084955호 대한민국 특허등록 제10-1164495호

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본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 개발된 것으로, 물탱크의 벽체판을 스테인리스 판, 보온재, 단열커버판으로 적층하여 형성하고, 적층된 벽체판을 상하로 복수로 연결하며, 하부에는 바닥판을 형성하며, 상부에는 덮개판을 결합하여 원통형 물탱크를 형성하는 것을 목적으로 한다.

상하로 복수 연결된 벽체판의 내측면에는 방수 처리하여, 물탱크 내부에 균이 번식하는 것을 방지함은 물론, 연결부분으로 누수가 발생하지 않게 할 수 있다. 또한 기초판과 벽체판이 맞닿는 부분에는 보강수단과 보강띠를 결합함으로서 진동이 발생하였을 때 진동에 저항하고, 이와 연결되는 다른 구조물의 손상을 방지할 수 있게 한 물탱크를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 이루기 위한 본 발명에 따른 원통형 물탱크는 기초판, 기초판 위에 결합되는 바닥판, 바닥판의 상부에 결합되는 벽체판, 벽체판에 의해 형성된 물 수용공간의 개방된 상부를 덮는 덮개판으로 형성된다.

벽체판은 수용공간의 내부에서 순차적으로 스테인리스 판, 보온재, 단열커버판으로 적층 형성되고, 이와 같이 적층 형성된 벽체판을 상하부로 복수로 결합하여 물 수용공간을 형성하며, 상하부로 용접 또는 볼트로 결합 고정된 벽체판의 수용공간 측면에는 항균시트를 부착하여 방수 처리함에 의해 물탱크 내부에 세균이 번식하는 것을 방지함은 물론, 연결부분으로 누수가 발생하지 않게 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 벽체판을 구성하는 스테인리스 판의 상하부에는 보강앵글이 서로 마주보도록 결합 형성되어 스테인리스 판의 결합부를 보강하고 지지하는 역할을 하게되고, 보강앵글 사이에 보강재가 내장 결합되고, 보강재 상부에는 단열커버판이 결합되어 스테인리스 판을 보호하게 된다. 바닥판과 접하는 벽체판의 스테인리스 판에는 보강수단이 형성되어 스테인리스 판의 강성을 보강하여 지진과 같은 수평방향으로 과도한 진동이 물탱크에 전달될 경우 물탱크에서 벽체판의 버클링(buckling)과 같은 비틀림 휨 변형을 방지하고, 물탱크 내부에 수용된 물의 과도한 유동에 따른 물탱크 자체의 전도 붕괴를 방지하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스테인리스 판, 보온재, 단열커버판으로 적층 형성된 벽체판으로 이루어져 물탱크 내부에 수용된 물을 안전하게 보호하고, 상하 복수 결합된 벽체판의 연결부에는 항균시트가 결합됨에 따라 물탱크 결합부의 방수 및 세균이 번식하는 것을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 벽체판을 구성하는 스테인리스 판의 상하부에는 보강앵글이 서로 마주보도록 결합 형성되어 스테인리스 판의 결합부를 보강하고 지지하는 역할을 하게되고, 보강앵글 사이에 보강재가 내장 결합되고, 보강재 상부에는 단열커버판이 결합되어 스테인리스 판을 보호하게 된다. 바닥판과 접하는 벽체판의 스테인리스 판에는 보강수단이 형성되어 스테인리스 판의 강성을 보강하여 지진과 같은 수평방향으로 과도한 진동이 물탱크에 전달될 경우 물탱크에서 벽체판의 버클링(buckling)과 같은 비틀림 휨 변형을 방지하고, 물탱크 내부에 수용된 물의 과도한 유동에 따른 물탱크 자체의 전도 붕괴를 방지하는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 보강수단을 구비하여 지중의 진동이 물탱크에 전달되는 것에 대하여 효과적으로 보강할 수 있을 뿐만 아니라, 플렉시블 조인트를 이용하여 배관이 연결됨으로써 물탱크가 진동에 의해 흔들려도 배관이 손상되지 않게 할 수 있으며, 입수관의 내부에 스크류날개를 설치하여 물탱크의 내부로 공급되는 물이 분산되어 공급됨으로써 산소를 포함하는 공기의 함량을 높일 수 있는 효과도 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 물탱크의 일예의 사시도
도 2는 본 발명에 따른 물탱크에서 보강수단 설치구조의 전체 단면도
도 3은 본 발명에 따른 물탱크에서 보강수단 설치구조의 일예의 사시도
도 4는 본 발명에 따른 물탱크에 구비된 입구관의 사시도
도 5는 본 발명에 따른 물탱크에 구비된 플렉시블조인트의 사시도

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명의 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여, 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 물탱크는 콘크리트 재료로 이루어진 기초판(100)과 기초판(100)의 상부면에 결합 고정되는 바닥판(200) 및 바닥판(200)의 상부로 복수로 결합 고정되는 벽체판(300), 벽체판(300)에 의해 둘러싸여 사각 형상 또는 원통 형상으로 수용공간이 형성되고, 수용공간 내부에 물이 수용 및 저장되며, 수용공간의 상부는 개방되어져 개방된 수용공간의 상부를 덮는 덮개판(400)을 포함한다. 물탱크의 수용공간을 형성하도록 상하로 복수개 결합된 벽체판(300)의 내벽 이음부는 용접 또는 볼트로 고정되고, 용접 고정되는 경우 내벽 이음부에 항균시트(10)가 부착된다.

상기 항균시트(10)는 벽체판(300)의 내벽 이음부에 부착됨으로써 내벽 이음부를 통한 물의 누수를 방지하고, 항균시트(10)에 포함된 항균제에 의해 물탱크 내부의 유입된 세균이 번식하는 것을 방지하여 저장된 물의 오염을 방지할 수 있다. 이러한 물탱크의 내벽에 다수의 시트를 설치하여 이루어지는 물탱크의 방수구조로, 상기 항균시트(10)는 항균제(12)를 포함하는 PE부직포(11)로 만들어진 PE항균시트이다. 또한, 본 발명은 도면에 도시되어 있지 않지만 물탱크의 내벽 이음부에 도포된 프라이머(30); 상기 프라이머의 표면에 도포된 접착제(20); 및 상기 접착제에 의해 접착된 항균시트(10)를 이용하여 물탱크 내벽에 부착 고정시키되, 내벽 이음부에 배열 접착된 다수의 항균시트(10)들 중 일부 항균시트(10) 일단의 내부접착부(10i)는 접착제와 고정용 볼트 또는 핀에 의해 벽에 밀착 고정될 수 있고, 항균시트(10) 일단의 외부접착부(10o)는 상기 내부접착부를 덮도록 겹쳐 접착될 수 있다.

또한, 상기 내부접착부(10i)와 외부접착부(10o)의 서로 대향되는 면을 열융착하여 접착하고, 외부접착부(10o)의 단부를 용접하여 다수의 PE항균시트(10)들을 물탱크의 내벽에 접착 고정시할 수 있다. 특히 물탱크의 내벽에 다수의 비정형홈(30g)을 형성하고, 이 비정형홈(30g)에 프라이머와 접착제가 스며들게 하여 비정형홈에 스며든 접착제 또는 프라이머가 앵커의 역할을 하여 바깥에 부착된 향균시트가 벽으로 분리되지 않게 할 수 있다.

상기 항균시트(10)는 항균제를 포함하는 시트로, 다양한 종류의 시트 및 항균제가 사용될 수 있으나, 내구성 및 내수성이 우수한 재질로 만드는 것이 바람직하다.

이를 위한 상기 항균시트(10)는 폴리에틸렌 섬유를 평행 또는 부정방향(不定方向)으로 배열하여 접착한 PE부직포(11)에 항균제(12)를 함침시켜 만든 것이 바람직하다.

상기 항균제(12) 역시 다양한 것이 사용될 수 있으나, PE와의 결합력이 우수한 것이 바람직하고, 그 예로는 무기 항균제를 사용하는 것이 바람직하다.

무기항균제의 일예로는 습식 분쇄 처리 및 표면 젖음(wetting) 처리 후 건조된 분말로, 규산염 광물 50~95중량%, 점토 광물 1~40중량% 및 금속 이온 0.1~10중량%를 포함하는 것이다.

이러한 항균제(12)를 PE 용융액에 혼합한 후, 이를 사출하여 PE섬유를 만들고, 만들어진 PE 항균섬유를 평행 또는 부정방향(不定方向)으로 배열한 후, 바인더를 뿌려 굽힘에 의해 항균시트(10)가 만들어진다.

상기 항균시트(10)를 물탱크의 벽체판 내벽에 부착시키기 위한 수단으로, 상기한 프라이머(30)와 접착제(20)가 사용된다.

상기 프라이머(30)는 물탱크의 벽체판 내벽의 부식이나 물리적인 충격으로부터 보호하며 이후의 도포되는 접착제(20)의 도포가 원활하게 이루어지도록 하기 위해 도포된 것으로, 물탱크의 벽체판 내벽에 형성된 미세한 기공을 메우고, 접착제(20)의 접착력을 보강하는 접착제의 역할을 한다.

상기 프라이머의 종류로는 인체에 무해하고, 상온에서 경화하며, 물에 접촉이 되어도 핀홀이 생성되지 않고, 팽창되지 않는 1액형 분산형 폴리우레탄계 중 어느 하나를 사용할 수 있다.

상기 접착제(20)는 실제로 PE 항균시트(10)를 물탱크의 벽체판 내벽에 부착시키기 위한 수단으로, 인체에 무해한 것을 사용하여야 한다.

상기 항균시트(10)를 물탱크의 벽체판 내벽에 고정시키기 위한 다른 하나로 상기 고정앙카(40)를 더 사용하는 것이 바람직하다.

물탱크는 물이 저장되는 공간으로 기온의 변화나 물과 물탱크의 온도 차이에 의해 물탱크의 벽체판 내벽과 항균시트(10) 사이에 물이 흐를 수 있고, 이렇게 흐르는 물에 의해 접착제에 의해 접착된 부분의 PE항균시트가 물탱크의 내벽으로부터 분리될 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 상기 고정용 앵커 또는 핀을 설치한 것이다.

또한, 상기 PE 항균시트(10) 일측 단부의 외부접착부(10o)의 단부는 PE용접에 의해 용접부(50)가 더 형성되는 것이 바람직하다.

물탱크에 저장되는 물의 수압이 높으면, PE 항균시트의 외부접착부(10o)의 단부에 작은 틈이 있어도 물이 스며들고, 작은 틈으로 스며든 물은 틈을 넓혀 다른 부분까지 내부접착부(10i)로부터 분리시키게 된다.

이에 따라 상기 용접부(50)를 형성하여 외부접착부(10o)의 단부가 내부접착부(10i)에 견고하게 접착되게 함에 의해 외부접착부의 분리를 방지할 수 있는 것이다.

또한, 도면에 도시하지 않았지만 항균시트(10)의 서로 겹쳐지는 단부는 아래측의 항균시트(10)의 상단부가 위쪽 항균시트(10)의 하단부와 벽 사이에 접착되게 하였다.

이렇게 위쪽에 설치되는 항균시트(10)의 하단부가 아래쪽에 설치되는 항균시트(10)의 상단부를 덮은 형태로 설치됨에 따라 물탱크에 채워진 물에 수압이 항균시트(10)의 단부에 가해지는 것을 방지하여 항균시트(10)의 단부가 분리되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 벽체판과 바닥판 및 덮개판을 결합하기 위한 수단으로서 용접부의 용접이 완벽하게 이루어졌는지 여부를 확인할 수 있게 하는 것이 바람직하고, 이를 위해 상기 용접부와 대향되는 물탱크의 벽체판과 바닥판 및 덮개판 각각의 내벽에는 용접이 제대로 이루어졌는지 여부를 스파크 테스트하기 위한 스파크테스트패널(미도시)을 더 설치하였다.

상기 스파크테스트패널은 스파크테스터기를 이용하여 용접부의 용접 상태를 확인할 때, 스파크테스터기로부터 출력되는 전기에 대응하여 스파크가 발생되게 함에 따라 용접부에 틈이 생겼는지 여부를 감지한다.

즉, 용접부에 틈이 생기지 않으면 스파크테스터기로부터 발생된 전기가 스파크테스트패널측으로 유도되지 않아 스파크가 발생하기 않으나, 틈이 있으면 틈으로 전기가 흘러 스파크테스트패널과 상호 작용하여 스파크가 발생하는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 물탱크에 항균시트를 시공하는 방법은 아래와 같다.

전체적인 항균시트를 이용한 물탱크 방수구조를 시공하는 방법은 물탱크의 내부에 방수용 시트를 설치하는 방법으로, 방수가 필요한 물탱크의 내부를 실측하여 구조를 파악하고, 돌출부분이나 균열 부분의 유무를 확인하는 현장실측 단계와; 물탱크 내부의 돌출부를 제거하거나, 균열 부분을 메운 후, 표면의 이물질을 제거하고 연마하여 물탱크의 내벽을 정리하는 면작업 단계와; 물탱크의 내벽에 프라이머를 고르게 도포하는 프라이머작업 단계와; 시트를 부착할 수 있도록 물탱크 내벽에 접착제를 고르게 도포하는 접착제도포 단계와; PE 항균시트를 접착제 표면에 부착하는 시트 부착 단계를 포함한다.

이러한 과정은 일반적으로 시트를 벽에 시공하는 과정과 유사하다.

다만 본원 발명은 물탱크의 내벽에 설치되는 시트를 항균시트(10)로 사용하고, 서로 인접한 시트들 사이로 누수가 발생하지 않게 시트들 사이를 연결한 경결 부분의 시공 방법에 특징이 있다.

본 발명의 특징이 되는 상기 시트 부착 단계는 물탱크(100)의 내벽의 일측 단부로부터 PE 항균시트(10)를 접착하되, 기 설치된 PE 항균시트(10) 일단의 내부접착부(10i)의 표면에 이웃하는 PE 항균시트의 일측 단부의 외부접착부(10o)가 겹쳐지도록 접착한다.

더욱이 본 발명에 따른 물탱크는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 상기 물탱크의 벽체판(300)은 물을 저장하는 수용공간을 형성하여 물과 직접적으로 접하는 스테인리스판(310)이 포함되고, 상기 스테인리스판(310)에는 보온재(320)가 적층되고, 상기 보온재(320)의 상부에는 단열커버판(330)이 적층되어 일체로 형성된다.

상기 스테인리스판(310)은 상기 바닥판(200)으로부터 상부로 복수로 결합 이음 형성될 수 있다. 상기 스테인리스판(310)은 위치에 따라 두께가 다르게 형성될 수 있다. 도면 1에 도시된 바와 같이 최하부에 형성된 상기 최하부 스테인리스판의 두께 t1이 가장 두껍고, 그 위에 형성된 중간부 스테인리스판의 두께 t2는 t1보다 작은 두께로 형성되며, 최상부 스테인리스판의 두께 t3가 가장 얇은 판으로 형성될 수 있다. 즉, 스테인리스판의 두께는 최하부에서 상부로 갈수록 t1 > t2 > t3의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 물론 스테인리스판의 두께 t1 = t2 = t3가 일 수 도 있다.

상기와 같이 스테인리스판의 두께 t1 > t2 > t3로 하는 이유는 물탱크 전체로 봤을 때 물탱크에 작용하는 힘은 물탱크의 최하부에 가장 큰 힘이 작용하고, 물탱크의 최상부에는 가장 작은 힘이 작용하므로, 물탱크에 작용하는 힘은 삼각형 형태로 힘이 작용됨으로 동일한 두께의 스테인리스판으로 물탱크를 제작하는 것에 비해 힘이 가장 많이 작용하는 부분은 두꺼운 스테인리스판으로 하고 상부로 갈수록 스테인리스판의 두께를 작게 얇게 함으로써 물탱크의 안전성을 확보화고, 제조상의 재료비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한 상기 스테인리스판(310)의 상부와 하부에는 보강앵글(340)이 서로 마주보게 결합되고, 상기 보강앵글(340) 사이에 상기 보온재(320)가 적층 결합되고, 보온재(320)의 상부에 단열커버판(330)이 일체로 적층 결합된다. 상기 벽체판(300)이 상하로 복수로 형성됨에 따라서 상기 보강앵글(340)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 보강앵글(340)의 일면이 접하여 결합 고정된다. 상기 스테인리스판(310)의 내부면 또는 외부면에는 스테인리스판(310)의 비틀림 좌굴 변형(buckling)을 방지하기 위해 보강띠(500)가 하나 이상 결합된다. 상기 보강띠(500)는 일정 넓이의 폭을 갖고 길이 방향으로 길게 형성되어 물탱크를 형성하는 스테인리스판(310)의 내부면 또는 외부면을 둘러 감싸는 형태로 부착 결합되고, 보강띠(500)의 양끝단이 접하는 부분은 완전 결합되거나 결합 장치에 의해 고정될 수 있다.

도면에는 도시되지 않았지만, 상기 보강띠(500)가 상기 스테인리스판(310)의 일면에 상하로 복수 형성되고, 상하로 복수 형성된 보강띠(500)에는 상부 보강띠(510)와 하부 보강띠(520) 사이 공간에 상부 보강띠와 하부 보강띠를 결합하기 위한 결합 보강띠(530)가 결합 고정될 수 있다. 상기 결합 보강띠(530)는 상/하부 보강띠(510,520)를 중심으로 수직으로 형성되어 사다리 형태로 형성되거나 상/하부 보강띠를 중심으로 30° ~ 60° 각도로 경사지게 형성된 트러스(Truss) 형태로 결합 고정될 수 있다. 상기 결합 보강띠(530)가 트러스 형태로 결합 고정된 경우에는 외부 힘이 물탱크의 스테인리스판(310)에 전달될 경우 트러스 형태로 결합 고정된 결합 보강띠(530)에 의해 보강띠(500)로 효과적으로 힘이 분산되어 물탱크의 스테인리스판(310)의 휨 변형 및 비틀림 좌굴 변형을 방지할 수 있는 효과가 있다.

상기 보강앵글(340)은 스테인리스판(310)의 상부와 하부에 둘러져 결합 고정되고, 상부와 하부에 결합되는 보강앵글(340)은 ‘L’자 또는 ‘ㄷ’ 자 또는 ‘□’자, ‘○’자 형상 중 어느 한 가지 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 형상 중 일 형상인 ‘L’자 형상으로 형성되는 것이 가장 바람직하다.

‘L’자 형상의 보강앵글(340)을 일예로 설명하면 다음과 같다. 상기 보강앵글(340)은 스테인리스판(310)의 내부면 또는 외부면 중 일면에 상하부에 결합되고, 스테인리스판(310)을 중심으로 마주보는 형태로 결합되어 ‘⌞_⌟’ 형상으로 결합 고정될 수 있다. 스테인리스판(310)이 상하로 결합 이음되는 경우 도면 2에 도시된 바와 같이 스테인리스판(310)의 상하부에 결합된 보강앵글(340)에 의해 보강앵글의 일면들이 접하여 결합 고정될 수 있다. 일면이 맞주하게 접합 결합된 보강앵글의 일면은 용접되거나 볼트에 의해 결합 고정될 수 있다.

더욱이 본 발명에 따른 물탱크는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 상기 보강수단(600)은 상기 벽체판(300)을 지지하고 수평방향 진동에 저항하기 위해 상기 기초판(100)에 고정되고, 상기 벽체판(300)의 높이 방향으로 일면이 고정되는 지지프레임(610)이 하나 이상 결합될 수 있다.

상기 하나 이상의 지지프레임(610) 사이에는 상기 지지프레임(610)의 변형을 방지하고, 강성을 보강하기 위한 보강판(620)이 결합되고, 상기 보강판(620) 중 최하단에 결합되는 보강판(620)에는 통공이 형성되어 통공을 통해 기초판(100)에 일단이 고정된 정착앵커(630)가 끼워져 결합 고정될 수 있다.

또한, 상기 보강앵글(340)의 상부와 하부에 지지프레임(610)이 결합되어 상하로 수직방향으로 일직선으로 결합 고정될 수 있다.

상기 지지프레임(610)이 상기 스테인리스판(310)과 접합되는 부분에는 상기 보강띠(500)가 스테인리스판(310)의 외부면을 둘러 감쌀 수 있도록 지지프레임(610)과 상기 스테인리스판(310)의 접합면에 관통홀(640)이 형성될 수 있다. 상기 관통홀(640)은 상기 보강띠(500) 보다 크게 형성되어 보강띠(500)가 상기 관통홀(640)을 통해 상기 스테인리스판(310)을 둘러 감쌀 수 있게 크게 형성된다.

상기 지지프레임(610)은 한 쌍으로 형성되어 상기 스테인리스판(310)에 수직방향으로 길게 결합되고, 한 쌍의 지지프레임(610) 사이에는 상기 지지프레임(610)의 비틀림 변형을 방지하기 위해 한 쌍의 지지프레임(610)의 폭과 넓이와 동일한 크기로 보강판(620)이 복수 개 결합 될 수 있다.

상기 기초판(100)과 상기 벽체판(300)을 구성하는 스테인리스판(310)이 결합되는 물탱크의 가장 아래의 하부판에 결합되는 한 쌍의 지지프레임(610) 사이에 결합 되는 보강판(620)에는 통공이 형성되고, 상기 통공을 통해 상기 기초판(100)에 일단 고정된 정착앵커(630)가 끼워져 상기 정착앵커(630)의 끝단에는 나사산이 형성되고, 나사산에 너트가 결합되어 고정될 수 있다. 상기 정착앵커(630)의 기초판(100)에 매립 고정되는 일단 끝에는 정착앵커의 수직 인발력에 의해 뽑힐 수 있기 때문에 이를 방지하기 위해 도면 2에 도시된 바와 같이 인발 방지용 돌기부가 결합 형성될 수 있다. 상기 정착앵커(630)는 양 단부보다 지름이 작에 형성된 아령 형상으로 이루어져 정착앵커에 극한적인 수직 인발력이 발생할 경우 인장파괴를 유도할 수 있도록 형성될 수 있다.

또한, 도면에는 도시되지 않았지만 정착앵커(630)의 일 끝단을 고정하기 위한 보강판(620)과 너트 사이에는 탄성체가 결합될 수 있다. 상기 탄성체는 고압축 고탄성 성질을 갖는 폴리우레탄 화합물, 고감쇠 고무 재료(high damping rubber, HDR), 천연고무, 스프링 등이 결합될 수 있다.

상기의 탄성체는 각종 충격 흡수재, 진동 흡수재로서 사용 가능하고, 특히 건축, 토목 분야에서의 구조물의 진동이나 변위를 수용 흡수하는 점탄성 감쇠 성능을 갖는 재료로서 고감쇠 성능을 갖는 폴리우레탄 화합물 또는 고감쇠 고무 재료로 이루어진 것이 바람직하다

상기 탄성체의 실시 예는 설명하면, 고감쇠 폴리우레탄 화합물은 등가감쇠계수(Heq)가 0.2 이상을 가지는 것이고, 폴리이소시아네이트 화합물과 활성 수소화합물로서 2 관능 폴리올 화합물, 3 관능 폴리올 화합물 및 알킬렌 옥사이드 부가 비스페놀 화합물을 포함하는 화합물을 혼합하여 얻을 수 있다. 또, 폴리이소시아네이트 화합물, 폴리올 화합물 및 아스팔트를 포함한 성분을 혼합 반응하여 얻을 수 있다. 이소시아네이트 인덱스(NCO/H)가 0.2 내지 0.8에서 반응시켜 얻을 수 있고, 상기 알킬렌 옥사이드 부가 비스페놀 화합물이 폴리우레탄 화합물 중의 비스페놀 농도가 5 내지 30 중량% 이내가 되도록 배합된다. 활성 수소화합물 100 중량부 중 3 관능 폴리올 화합물이 5 내지 30 중량부 포함되어 있는 화합물이다.

상기 탄성체의 또 다른 실시 예는 탄성물질이 고감쇠 고무(HDR)인 경우이다. 고무자체에 진동에너지를 열로 변환시킴으로서 진동에너지를 감쇠하는 성능을 갖는 고감쇠 고무는 등가감쇠계수(Heq)가 0.2 이상인 고감쇠 고무 조성물이다. 분자 중에는 2개의 스틸렌계 단량체 집합체와 상기 스틸렌계 단량체 집합체 사이의 1, 2 중합 폴리아이소프렌을 주성분으로 하는 폴리디엔 단위를 가지는 블록 공중합체를 포함한다. 고무재료를 포함한 등가감쇠계수는 0.2 이상인 것을 특징으로 한다. 고무재료로서는 폴리 부타디엔 고무를 사용한다. 블록 공중합체는 평균 분자량이 30000 내지 300000이며, 디엔 집합체는 평균 분자량이 10000 내지 200000, 이소프렌 혹은 이소프렌과 부타디엔을 디엔 계 단량체의 주성분으로서 비닐 중합체의 함유량이 40% 이상이며, 비닐 방향족 단량체 중합 단위는 평균 분자량이 2500 내지 40000인 고감쇠성 고무 조성물이다.

본 발명에 따른 물탱크의 벽체판에는 보온재(320)가 스테인리스판(310)과 단열커버판(330) 사이에 삽입 결합된다. 상기 보온재(320)는 벽체판(300)의 보온 및 단열성을 확보하여 물탱크의 온도가 일정하게 유지할 수 있어 결로 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.

상기 보온재(320)는 폴리에틸렌 폼 등 합성수지로 형성될 수 있다. 또한, 폴리에틸렌 폼에 축열재시트가 보온재와 동일한 크기로 형성되어 밀착되고 견고하게 고정될 수 있다.

상기 보온재(320)는 일예로 축열재시트에 인접하여 접합되고, 스티로폼, 우레탄폼, 우레아폼, 에어캡 필름 등 공지된 보온 단열재의 구성으로서 그 구조나 소재 등이 다양하며, 본 발명은 특정 구조나 소재의 보온재(320)에 한정되지 않는다.

상기 축열재시트는 기재에 상변화물질로 제조된 축열재가 함침 된다. 또한 상기 기재는 부직포, 직조된 섬유, 메쉬, 금속 스펀지, 다공성 종이, 폴리머 시트와 같은 재료 중 하나를 선택하여 기재로 사용된다. 본 발명에서는 부직포를 기재로 사용한 실시예가 있다. 여기에서 부직포는 알루미늄 스펀지와 같은 금속 스펀지, 비 표면적이 큰 다공성 종이 또는 직조된 섬유 중 어느 하나를 선택하여 대체 사용가능하다.

상기 축열재는 통상으로 상변화물질을 사용한다. 상변화물질은 파라핀, 스테아린산, 밀랍, 글리세린, 폴리에스테르 검 또는 폴리에틸렌글리콜 중 어느 선택된 하나의 상변화물질을 이용한다. 상변화물질의 열저장용량은 배합설계 양에 따라 다르나 열저장용량은 100kJ/kg 내지 250kJ/kg인 것을 특징으로 한다.

상기 축열재시트에 대한 구체적인 내용은 다음과 같다. 상기의 축열재시트는 부직포와 같은 기재에 상변화물질(Phase Change Material; PCM)로 제조된 축열재를 함침하여 형성된다. 함침이란 축열재와 점착성을 갖는 수성의 수지를 액체 상태로 혼합하여 기재 안에 침투시키는 것으로, 함침된 축열재는 수성의 수지와 함께 경화되어 연질의 시트형상이 된다. 이때 상변화물질의 함침량은 부직포 단위면적당 1kg에서 3kg의 범위에서 사용목적에 따라 배합을 선택하여 조정할 수 있다. 본 발명의 축열재시트는 기재에 상변화물질로 제조된 축열재를 함침하여 형성된 상변화물질의 특징이 포함된다. 상변화물질이란 온도가 변화함에 따라 물질의 상태가 고체에서 액체로 또는 액체에서 고체로 변하면서 열을 저장하거나 열을 방출하는 물질을 의미한다. 상변화물질은 녹는점보다 낮은 온도에서 고체 상태로 존재하며, 열에너지가 가해지면 고체 상태는 변하지 않으면서 온도만 높아지게 된다. 마찬가지로, 상변화물질은 녹는점보다 높은 온도에서 액체 상태로 존재하며, 열에너지가 가해지면 액체 상태는 변하지 않으면서 온도만 높아지게 된다. 이와 같이 온도의 상승을 수반할 때 소요되는 열을 현열(sensible heat)이라 한다. 또한, 상변화물질은 녹는점에 해당하는 온도에서 고체와 액체가 공존하는 상태이며, 열에너지가 가해지더라도 이 열은 상태의 변화에만 쓰일 뿐 온도변화는 일어나지 않는다. 이러한 열을 잠열(latent heat)이라 한다.

이와 같이 잠열은 어떤 물질의 상태가 전이될 때(즉, 고체에서 액체, 액체에서 고체, 액체에서 기체, 기체에서 액체로 전이될 때) 흡수하거나 방출하는 열을 의미한다. 일반적으로 잠열은 현열(즉, 상전이가 일어나지 않은 상태에서 온도변화에 따라 흡수 또는 방출하는 열)보다 크다. 예를 들어 물의 경우 0℃ 얼음(고체)에서 물(액체)이 될 때 1g당 80㎈(335J)의 열을 흡수하는데, 이는 같은 양의 물을 0℃에서 80℃까지 올리는데 소요되는 열량과 같다.

본 발명은 이러한 발열금속 재료와 상변화물질을 조립식 물탱크의 단위패널에 조합 이용함으로써 물탱크의 보온열용량을 높이되, 선형적으로 열을 저장하거나 방출하는 것이 아니라, 잠열의 특성을 이용하여 특정 온도(즉, 상전이온도)에서 온도변화를 지연시켜 실내온도가 쾌적한 조건으로 유지되도록 하는 것이다.

물탱크 내부에 저장된 물과 같은 액체의 최적 저장온도는 규정되어 있지 않으나, 사용 장소 및 용도가 변경될 경우 적절한 온도는 다양하므로 온도를 변경 적용할 필요가 있다. 상변화물질의 상전이온도 및 열저장용량은 그 물질의 고유한 특성이어서, 물질마다 다르며 사용 목적에 따라 적당한 물질을 선택하여 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 물탱크의 축열구조는 축열재시트의 축열재로 주로 파라핀 계열의 상변화물질을 사용한다. 파라핀 계열의 상변화물질은 다양한 녹는점, 응결점 및 열저장용량을 가지고 있으므로 상황에 따라 알맞은 물질을 선택하여 사용할 수 있다.

본 발명의 물탱크의 벽체판 보온재에 사용되는 상변화물질의 축열 특성을 확인하기 위하여 상변화물질을 축열재시트 형태로 혼입한 단위패널을 제작하고 챔버를 이용하여 실험을 실시하였다. 실험 결과, 축열재시트를 설치한 PCM 단위패널은 챔버 온도가 상승할 때는 일반 보드에 비해 1.5℃ 가량 온도가 낮고, 챔버 온도가 하강할 때는 일반 보드에 비해 온도가 서서히 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같이, 축열재시트가 없는 일반 단위패널은 선형적으로 열을 저장하거나 방출하므로 온도변화가 급속히 일어나지만, 축열재시트를 설치한 PCM 단위패널은 상변화물질이 상전이온도에서 잠열의 형태로 열을 저장하거나 방출하므로 온도변화가 지연되는 효과가 있다. 즉, PCM 단위패널로 조립된 물탱크는 상대적으로 보온축열 온도가 일정하게 유지하는 유리한 점이 있다.

한편, 물탱크의 보온열용량이 높으면 물탱크 내부온도가 급격히 변화하지 않고 일정한 시간을 두고 서서히 변화하게 된다. 그러나 열용량이 높은 구조물도 내(內)단열로 설계되면 구조물이 갖고 있는 열용량의 효과를 얻을 수 없다.

지금까지 실시 예를 통하여 본 발명에 따른 상변화물질을 이용한 단위패널과 이를 이용한 조립식 물탱크의 축열 보온구조에 대하여 설명하였다. 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

또한, 본 발명에 따른 물탱크 본체의 상부 일측에는 도면 4 및 도면 5에 도시된 바와 같이 입수관(110)이 구비되고, 하부 일측에는 출수관(120)을 구비하여 물의 입/ 출수가 용이하게 하였으며, 입수관(110)과 출수관(120) 각각에는 플렉시블조인트(112)를 설치하여 외부 배관이 연결된 상태에서 물탱크에 진동이 발생하여도 배관이 끈어지는 것을 방지하였다.

또한, 상기 입수관(110)의 내주면에는 도 4에 도시한 같이, 스크류날개(111)를 더 형성하였다. 상기 스크류날개(111)는 물탱크로 공급되는 물이 물탱크 내부로 유입되는 과정에서 회전력이 발생하여 보다 고속으로 물탱크의 내부로 공급되게 할 뿐만 아니라, 맴돌이 형상이 발생하게 함으로써 물탱크의 내부로 유입된 물이 분산되게 하여 물에 산소를 포함하는 공기가 많이 함유되게 하기 위한 것이다.

물론 본 발명의 물탱크에는 상부 일측에 뚜껑이 개폐 가능하게 설치되어 있고, 뚜껑의 일측에는 사다리(100r)가 설치되어 뚜껑을 통해 작업자가 출입할 수 있게 하였다.

또한, 상부면 일측에는 배기구(100o)가 설치되어 내부의 온도가 상승함에 의해 내부 압력이 높아질 때 공기가 배출될 수 있게 하였다.

100 기초판
200 바닥판
300 벽체판
310 스테인리스판
320 보온재
330 단열커버판
340 보강앵글
400 덮개판
500 보강띠
600 보강수단
610 지지프레임
620 보강판
630 정착앵커
640 관통홀

Claims (7)

1. 기초판(100)의 상부에 바닥판(200)이 형성되고, 바닥판(200)의 상부에 복수로 결합되어 수용공간을 형성하는 벽체판(300) 및 상기 벽체판(300)의 상부를 덮는 덮개판(400)으로 이루어진 원통형 물탱크에 있어서,
   복수로 결합되 벽체판(300)의 내벽 이음부에 부착되는 항균시트(10);
   상기 기초판(100)과 상기 벽체판(300) 사이에 결합되어 벽체판(300)의 수평 방향 진동에 대해 지지하는 보강수단(600);
   상기 벽체판(300)은 스테인리스판(310) 및 상기 스테인리스판(310)에 보온재(320)가 적층되고, 상기 보온재(320)의 상부에 단열커버판(330)이 적층되어 일체로 형성되고,
   상기 스테인리스판(310)의 내부면에는 스테인리스판(310)의 비틀림 좌굴 변형을 방지하기 위한 보강띠(500)가 상하로 복수 형성되고,
   상기 보강띠(500)는 스테인리스판(310)의 상부와 하부에 상부 보강띠(510)와 하부 보강띠(520)가 형성되고,
   상기 상부 보강띠(510)와 하부 보강띠(520) 사이 공간에는 상부 보강띠(510)와 하부 보강띠(520)를 결합하기 위한 결합 보강띠(530)가 수직 또는 경사지게 결합 고정되고,
   상기 보강수단(600)은 하나 이상의 지지프레임(610) 사이에 결합된 보강판(620)에 결합 고정되는 정착앵커(630)가 형성되고, 상기 정착앵커(630)는 기초판(100)에 매립 고정되는 일 끝단에 인발 방지용 돌기부가 결합되고, 정착앵커(630)의 일 끝단을 고정하는 보강판(620)과 너트 사이에는 탄성체가 설치되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 물탱크.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 스테인리스판(310)의 상부와 하부에는 보강앵글(340)이 서로 마주보게 결합되고, 상기 보강앵글(340) 사이에 상기 보온재(320)가 적층 결합되고, 상기 보온재(320)의 상부에 단열커버판(330)이 일체로 적층 결합되는 것을 특징으로 하는 원통형 물탱크.
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