KR102629209B1 - 극지 운항 선박의 윈도우 프레임 결빙 방지 장치 - Google Patents

극지 운항 선박의 윈도우 프레임 결빙 방지 장치 Download PDF

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Abstract

극지 운항 선박의 윈도우 프레임 결빙 방지 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 프레임 결빙 방지 장치는 극지 운항 선박의 네비게이션 데크에 구비되는 윈도우 프레임의 결빙을 방지하는 장치로서, 상기 윈도우 프레임의 메인 프레임 하부에 설치되는 발열부; 및 상기 발열부를 수용하는 발열부 수용공간이 형성된 보온재를 포함할 수 있다.

Description

극지 운항 선박의 윈도우 프레임 결빙 방지 장치{Arctic vessel window frame freeze prevention apparatus}
본 발명은 극지 운항 선박의 윈도우 프레임 결빙 방지 장치에 관한 것이다.
극지방(또는 추운 지역-발트해(Baltic sea) 등)을 운항하는 선박(이하 '극지 운항 선박'이라 칭함)의 경우, 추운 외기 온도와 따뜻한 실내 온도 차이로 인하여 선실 내부 벽에 이슬이 맺히고 결빙되므로, 열전도율이 낮고 두꺼운 보온재가 시공되어야 한다.
하지만, 선박의 운항을 담당하는 네비게이션 데크(Navigation Deck)의 윈도우 프레임은 물리적인 공간 제약으로 인해 보온재 시공이 불가능하다.
도 1은 네비게이션 데크의 윈도우 프레임을 나타낸 도면이다.
도 1의 (a)는 윈도우 프레임(10)의 정면도이고, (b)는 (a)의 A-A선에 따른 단면도이다. 도 1에는 윈도우 프레임(10), 메인 프레임(11), 글래스 스토퍼(12), 글래스 고정 프레임(13), 윈도우 글래스(14), 패킹(15), 스크류(16), 깊이 설정부(17)가 도시되어 있다.
메인 프레임(11)의 경우 금속 계열로 이루어져 열전도율이 높다. 따라서, 차가운 외기에 노출될 경우, 글래스 고정 프레임(13)에 결빙이 발생하게 된다. 결빙 구역 발생으로 인해 실내의 따뜻한 공기가 차단되고, 이로 인해 메인 프레임(11)의 온도 하강이 저속적으로 이루어질 수 있으므로 고사양의 자재가 사용되어야 했다.
한국등록특허 제10-1615008호 (2016.04.18. 등록) - 플랜트 또는 선박의 방한시스템
본 발명은 전열선(Electric Heating Cable)을 이용하여 윈도우 프레임을 데움으로써 결빙을 방지하여 실내의 따뜻한 공기가 윈도우 프레임과 접촉하는 것을 유지시켜 줄 수 있는 극지 운항 선박의 윈도우 프레임 결빙 방지 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 극지 운항 선박의 네비게이션 데크에 구비되는 윈도우 프레임의 결빙을 방지하는 장치로서, 상기 윈도우 프레임의 메인 프레임 하부에 설치되는 발열부; 및 상기 발열부를 수용하는 발열부 수용공간이 형성된 보온재를 포함하는 윈도우 프레임 결빙 방지 장치가 제공된다.
한편 본 발명의 다른 측면에 따르면, 극지 운항 선박의 네비게이션 데크에 구비되는 윈도우 프레임의 결빙을 방지하는 장치로서, 상기 윈도우 프레임의 메인 프레임 하부에 설치되는 발열부; 상기 발열부를 수용하는 발열부 수용공간이 형성되고, 상기 발열부에서 발산되는 열을 상방으로 방향 전환시키는 열 전달부; 및 상기 열 전달부를 수용하는 수용공간이 형성된 보온재를 포함하는 윈도우 프레임 결빙 방지 장치가 제공된다.
상기 열 전달부는 윗변이 아랫변보다 긴 역사다리꼴 형상을 가질 수 있다.
상기 발열부는 직사각형 단면을 가지며, 상기 발열부는 전열선이거나 혹은 내부에 유체 타입의 발열물질이 유동하는 채널일 수 있다.
상기 보온재를 수용하는 보온재 수용공간에 형성되고, 상기 보온재를 상기 메인 프레임의 하부에 고정시키는 고정채널을 더 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전열선을 이용하여 윈도우 프레임을 데움으로써 결빙을 방지하여 실내의 따뜻한 공기가 윈도우 프레임과 접촉하는 것을 유지시켜 줄 수 있는 효과가 있다.
도 1은 네비게이션 데크의 윈도우 프레임을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 윈도우 프레임 결빙 방지 장치가 설치된 윈도우 프레임의 단면도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 윈도우 프레임 결빙 방지 장치가 적용된 윈도우 프레임의 단면도,
도 4는 윈도우 프레임 결빙 방지 장치들의 단면도,
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 윈도우 프레임 결빙 방지 장치를 나타낸 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 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.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 윈도우 프레임 결빙 방지 장치가 설치된 윈도우 프레임의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 윈도우 프레임 결빙 방지 장치(100)는 극지 운항 선박의 네비게이션 데크에 마련되는 윈도우 프레임(10) 내에서 결빙이 발생될 것으로 예상되는 지점에 설치되어 열을 가함으로써 결빙을 방지하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에 따른 윈도우 프레임 결빙 방지 장치(100)가 적용될 윈도우 프레임(10)은 윈도우 글래스(14)를 지지하기 위한 메인 프레임(11), 윈도우 글래스(14)의 외측을 지지하며 윈도우 글래스(14)의 밀림을 방지하는 글래스 스토퍼(12), 메인 프레임(11)의 내측면에 설치되며 윈도우 글래스(14)를 고정시키는 글래스 고정 프레임(13), 글래스 스토퍼(12)와 글래스 고정 프레임(13) 사이의 공간에 단부가 끼움 결합하는 윈도우 글래스(14)를 포함한다. 윈도우 글래스(14)의 단부에는 패킹(15)이 설치되어, 윈도우 글래스(14)의 단부가 설치되는 공간을 통한 이물, 공기의 유입을 차단한다.
본 실시예에 따른 윈도우 프레임 결빙 방지 장치(100)는 메인 프레임(11), 글래스 스토퍼(12), 글래스 고정 프레임(13)에 의해 만들어지는 윈도우 글래스(14)의 단부가 설치되는 공간 내에 존재하는 틈새 공간에 설치되는 발열부(110)를 포함한다.
일례로 발열부(110)는 전열선(Electric Heating Cable)일 수 있다. 또는 발열부(110)는 내부 빈 공간에 발열물질이 흐르는 통로를 가지는 채널일 수 있다. 발열부(110)를 통해 흐르는 발열물질에는 고온수 혹은 고온공기가 적용될 수 있다.
발열부(110)에서 발생된 열은 주변으로 전달될 수 있다.
발열부(110)의 실내측 및 실외측에는 각각 보온재(121, 122)가 배치될 수 있다. 보온재(121, 122)로는 PUF, EPS, EPP, aeroflex, 글래스 울(Glass Wool), 실리콘 등이 있을 수 있다.
윈도우 프레임(10)을 기준으로 할 때 실외측에서 실내측 방향으로, 제1 보온재(121), 발열부(110), 제2 보온재(122)가 차례대로 배치될 수 있다.
따라서, 발열부(110)에 의해 발생된 열은 좌우로의 전달은 차단되어 상하 방향으로만 전달될 수 있다. 즉, 윈도우 글래스(14)의 단부와 메인 프레임(11)으로 열이 전달됨에 따라 열손실을 최소화하면서 차가운 외기와 직접 만나는 부분에 대해 전기에 의해 발생된 열을 공급할 수 있다.
본 실시예에 따른 윈도우 프레임 결빙 방지 장치(100)는 윈도우 프레임(10)에 존재하는 틈새 공간을 활용함으로써 외형적인 부분에서는 종래 윈도우 프레임(10)과 차별점이 없는 장점이 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 윈도우 프레임 결빙 방지 장치가 적용된 윈도우 프레임의 단면도이고, 도 4는 윈도우 프레임 결빙 방지 장치들의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 윈도우 프레임 결빙 방지 장치(200)는 윈도우 프레임(10)의 내부가 아닌 외부에 설치되어 결빙 구역의 발생을 방지한다. 이 경우 윈도우 프레임(10)에 대한 변화를 최소화함으로써, 건조가 완료되거나 현재 운항 중인 선박의 윈도우 프레임에 대해서도 바로 적용 가능한 것을 특징으로 한다.
본 실시예에 따른 윈도우 프레임 결빙 방지 장치(200)는 메인 프레임(11)의 실내측 하부에 설치된다. 특히 메인 프레임(11)에서 윈도우 글래스(14)를 지지하는 지점의 직하방에 윈도우 프레임 결빙 방지 장치(200)가 설치되게 함으로써, 윈도우 프레임 결빙 방지 장치(200)에서 발생된 열이 윈도우 글래스(14)의 단부 및 그 주변부로 전달되는 경로를 최소화할 수 있다.
도 4의 (a)를 참조하면, 제2 실시예에 따른 윈도우 프레임 결빙 방지 장치(200A)의 단면도가 도시되어 있다.
윈도우 프레임 결빙 방지 장치(200A)는 크게 발열부(210a)와 보온재(230a)를 포함한다.
발열부(210a)는 직사각형 단면을 가질 수 있다. 직사각형 단면의 각 꼭지점은 라운드되게 제작될 수 있다.
발열부(210a)의 일면, 특히 상대적으로 길이가 긴 변에 해당하는 면이 메인 프레임(11)의 하면과 직접 접촉하도록 배치된다.
발열부(210a)는 전열선 혹은 내부에 고온수 혹은 고온공기와 같은 유체 타입의 발열물질이 유동하는 채널일 수 있다.
그리고 고정 테이프(220)를 이용하여 발열부(210a)를 메인 프레임(11)의 하면에 부착시킨다. 이 때 고정 테이프(220)는 알루미늄 테이프일 수 있다.
발열부(210a)의 나머지 3개 면을 감싸도록, 발열부(210a)의 둘레에는 소정 두께를 가지는 보온재(230a)가 배치된다. 보온재(230a)는 발열부(210a)에서 발생한 열이 외부로 유출되는 것을 방지한다.
보온재(230a)의 일면에는 발열부(210a)가 수용될 수 있는 직사각형 단면의 발열부 수용공간이 음각 형성된다.
보온재(230a)는 고정 채널(240a)에 의해 메인 프레임(11)의 하부에 부착될 수 있다. 고정 채널(240a)은 메인 프레임(11)을 향하는 면이 개구된 보온재 수용공간을 가지며, 보온재 수용공간에 보온재(230a)가 수용될 수 있다.
고정 채널(240a)은 금속 재질로 이루어질 수 있다.
고정 채널(240a)의 보온재 수용공간의 양측에는 부착면이 마련된다. 부착면의 고정에는 용접, 스터드, 볼트 및 너트, 리벳 등 다양한 고정 방법이 적용될 수 있다. 부착면의 부착에 의해 고정 채널(240a)은 메인 프레임(11)의 하면에 고정될 수 있다.
발열부(210a)가 전열선인 경우 발열부(210a)에 전원이 공급되어 열이 발생되거나 발열부(210a)가 발열물질이 유동하는 채널인 경우 발열물질이 공급되어 열이 발생되면, 보온재(230a)에 둘러싸인 발열부(210a)의 구조적 특징으로 인해 해당 열이 상방의 메인 프레임(11)과 윈도우 글래스(14)의 단부로 전달되어, 결빙 구역의 발생을 방지할 수 있다.
도 4의 (b)를 참조하면, 제3 실시예에 따른 윈도우 프레임 결빙 방지 장치(200B)의 단면도가 도시되어 있다.
제2 실시예와 비교할 때 제3 실시예의 경우 발열부(210b)를 고정시키는 고정 테이프가 생략된다.
고정 테이프가 생략되더라도, 보온재(230b)에 형성된 발열부 수용공간 내에 발열부(210b)가 수용되면서 발열부(210b)의 메인 프레임(11)에 대한 접촉을 유지하여 열이 전달될 수 있게 할 수 있을 것이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 윈도우 프레임 결빙 방지 장치를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 제4 실시예에 따른 윈도우 프레임 결빙 방지 장치(200C)는 열 전도가 가능한 자재로 발열부를 감싸 열 전달 효율을 향상시킨 것을 특징으로 한다.
제4 실시예에 따른 윈도우 프레임 결빙 방지 장치(200C)는 발열부(210c), 열 전달부(260), 보온재(230c)를 기본 골격으로 포함한다.
발열부(210c)는 직사각형 단면을 가지며, 상대적으로 길이가 긴 변에 해당하는 면이 메인 프레임(11)의 하면과 같이 가열이 필요한 구역에 접촉한다.
발열부(210c)의 나머지 3개 면은 열 전달부(260)에 의해 둘러싸인 구조를 가진다. 열 전달부(260)는 열 전도율이 높은 재질로 구성될 수 있다. 예를 들면, 구리, 알루미늄 등으로 제작될 수 있다.
열 전달부(260)는 사다리꼴 단면을 가진다. 아랫변의 길이가 윗변의 길이보다 짧은 역사다리꼴 형상을 가질 수 있다. 길이가 긴 윗변이 메인 프레임(11)의 하면에 접촉하도록 배치된다.
윗변의 길이에 따라 열 전달부(260)와 메인 프레임(11)의 접촉면적이 결정되며, 윗변의 길이를 충분히 길게 해줌으로써 열 전달부(260)를 통한 열 전달이 충분히 이루어지게 할 수 있다. 또한, 윗변의 길이에 따라 빗변(265)의 경사가 변경되고 열 전달 방향을 결정하게 되는 바, 빗변(265)의 경사가 너무 완만해지지 않도록 윗변의 길이를 결정해 줄 수도 있다.
열 전달부(260)의 아랫변은 발열부(210c)에서 상대적으로 길이가 긴 변에 대응되는 길이를 가질 수 있다.
발열부(210c)는 사방으로 열을 발산할 수 있다. 이 경우 제2 및 제3 실시예에서는 상방으로 발산되는 열만이 결빙 방지에 이용되고, 좌우 방향 및 하방으로 발산되는 열은 보온재(230c)에 의해 차단되어 단순 소비되는 부분이 있었다.
본 실시예에서는 열 전달부(260)를 통해 발열부(210c)의 좌우 방향 및 하방으로 발산되는 열에 대해서도 윈도우 프레임의 가열에 활용할 수 있게 하고자 한다.
발열부(210c)의 좌우 방향 및 하방으로 발산되는 열은 열 전달부(260)에서 윗변의 부착면으로 전달된다. 열 전달부(260)가 역사다리꼴 형상을 가지고 있어 소정 경사를 가지는 빗변(265)을 가지고 있기 때문에 발열부(210c)에서 발산된 열이 상방으로 전달되도록 그 방향을 전환시켜 줄 수 있게 된다.
열 전달부(260)는 보온재(230c)에 의해 둘러싸일 수 있다. 보온재(230c)에는 PUF, EPS, EPP, 글래스 울, 실리콘 등이 적용될 수 있다.
보온재(230c)는 메인 프레임(11)과 접촉하는 면에 역사다리꼴 단면을 가지는 열 전달부 수용공간이 음각으로 형성될 수 있다.
보온재(230c)의 접촉면 양측에는 부착부가 마련된다. 부착부의 고정에는 용접, 스터드, 볼트 및 너트, 리벳 등 다양한 고정 수단(270)을 이용한 고정 방법이 적용될 수 있다. 부착부의 부착에 의해 보온재(230c)는 메인 프레임(11)의 하면에 견고하게 고정될 수 있다.
본 실시예에서 보온재(230c)의 외부에는 고정 채널과 같은 별도의 고정 장치가 부가될 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 윈도우 프레임 11: 메인 프레임
12: 글래스 스토퍼 13: 글래스 고정 프레임
14: 윈도우 글래스 15: 패킹
16: 스크류 17: 깊이 설정부
100: 윈도우 프레임 결빙 방지 장치 110: 발열부
120: 보온재
200, 200A, 200B, 200C: 윈도우 프레임 결빙 방지 장치
210a, 210b, 210c: 발열부 230a, 230b, 230c: 보온재
240a, 240b: 고정 채널 220: 고정 테이프
260: 열 전달부 270: 고정 수단

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 극지 운항 선박의 네비게이션 데크에 구비되는 윈도우 프레임의 결빙을 방지하는 장치로서,
    상기 윈도우 프레임의 메인 프레임 하부에 설치되는 발열부;
    상기 발열부를 수용하는 발열부 수용공간이 형성되고, 상기 발열부에서 발산되는 열을 상방으로 방향 전환시키는 열 전달부; 및
    상기 열 전달부를 수용하는 수용공간이 형성된 보온재를 포함하되,
    상기 열 전달부는 윗변이 아랫변보다 긴 역사다리꼴 형상을 가지고,
    상기 윗변과 상기 아랫변의 길이에 따라 경사가 변경되는 빗변에 의해 상기 발열부로부터 발상되는 열의 방향을 전환시켜 상방으로 전달되게 하는 윈도우 프레임 결빙 방지 장치.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 발열부는 직사각형 단면을 가지며,
    상기 발열부는 전열선이거나 혹은 내부에 유체 타입의 발열물질이 유동하는 채널인 윈도우 프레임 결빙 방지 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 보온재를 수용하는 보온재 수용공간에 형성되고, 상기 보온재를 상기 메인 프레임의 하부에 고정시키는 고정채널을 더 포함하는 윈도우 프레임 결빙 방지 장치
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