KR20110080205A

KR20110080205A - 밀폐공간 내부의 결로를 방지하기 위한 공압평형장치

Info

Publication number: KR20110080205A
Application number: KR1020100000314A
Authority: KR
Inventors: 이성태
Original assignee: 이성태
Priority date: 2010-01-05
Filing date: 2010-01-05
Publication date: 2011-07-13

Abstract

본 발명은 공기공조 분야로서, 밀폐된 공간 내부에 발생하는 결로를 방지하기 위한 무동력 동작 장치로서, 밀폐공간내부의 공기압을 외부와 일치시켜주는 공기저장실을 설치하는 것을 특징으로 한다. 밀폐공간 내부 공기 온도의 변화가 발생하게 되면, 밀폐공간 내부는 상대습도의 변화가 발생하며, 상대습도가 변화하다가 100％를 넘게 되는 경우에는 결로가 발생한다. 상기 밀폐공간의 내부 또는 외부에 한 개 이상의 공기저장실을 설치하고, 공기저장실로 공기의 입출이 자유로이 이루어져서 수축과 팽창이 발생하도록 하면, 밀폐공간 외부와 내부가 압력의 평형이 이루어지도록 하여서 결로를 방지하도록 한 공압평형장치이다. 이러한 공압평형장치는 무게가 가벼우면서도 물, 수증기 또는 공기가 통과하지 않는 얇은 막으로 형성되는 공기저장실, 공기가 상기 공기저장실로 자유로이 왕래할 수 있도록 하여주는 통로인 공기입출구, 상기 밀폐공간의 외벽과 상기 공기저장실을 기계적으로 결합하여주는 결합장치가 설치되는 것을 특징으로 하여 그 목적을 달성하게 된다. 이러한 발명은 무동력으로 동작되기 때문에 장기간 사용하는 수명이 긴 건물, 구조물 또는 밀폐된 공간을 형성하는 다양한 제품의 결로를 방지함으로써 유지 관리비가 거의 들지 않아 경제적이고 건물, 구조물 또는 밀폐공간을 갖는 다양한 제품의 수명을 연장시켜주는 친환경적인 해결방안이다.

Description

밀폐공간 내부의 결로를 방지하기 위한 공압평형장치 { Air Pressure Equalizer for preventing Dew of a closed Inclosure. }

본 발명은 밀폐된 공간 내부에 발생하는 결로를 방지하기 위한 무동력 장치로서, 공기공조분야에 속한다. 밀폐된 공간의 온도가 변화하는 경우에 공간 내부에는 상대습도가 변화하여 결로가 발생할 수 있는 것을 외부공기와 내부 공기의 압력이 자동으로 평형상태가 되도록 하여서 결로의 발생을 방지하는 장치에 관한 것이다.

종래에는 밀폐된 공간에 환기가 제대로 되지 않고, 외벽의 단열성능이 떨어지며, 외부에서 습공기가 유입 및 유출이 되는 공간에는 시간과 기간이 지나면 습기가 차고 결로가 발생하여 결로수에 의한 부폐, 악취 및 곰팡이의 번식 등 여러 가지 불편하고 사람이 거주하기 어렵거나, 결로수에 의한 전기의 합선, 누전 등 전기적인 결함 및 화재 등이 발생할 수 있는 가능성이 높아졌다. 또 공간을 구성하는 물체의 부식속도를 증가시켜 부식에 따른 방청작업, 페이트칠 등의 도포작업 및 부식에 의한 구성체의 수명감소 등 다양한 문제점을 야기시켰다. 특히 부식에 의한 구조물이나 조립 부품 등의 수명감소는 구조물의 안전을 위협하고, 수명의 단축에 따른 유지보수 비용의 증가와 결국 교체나 구조물 전체의 재건축 등 불필요하거나 필요이상의 비용이 발생하여 낭비적인 요인으로 작용하였고, 소비요인과 안전을 위협하는 요인으로 작용하였다.

종래의 결로가 발생하는 건축물이나 구조물에 결로를 억제하거나 방지하기 위해서는 환풍기를 설치하는 방법, 외벽의 단열성능을 강화하는 방법, 그리고 공간 내부의 온도를 높여서 상대습도를 낮추는 방법이 주로 사용되었다. 환풍기를 설치하여 환풍을 강화하는 방법은 어떠한 환경에서는 효율적으로 동작이 되나, 어떤 환경에서는 오히려 결로가 더욱 증대되어 발생하는 요인으로 작용하는 등 결로를 방지하고자 하는 효과를 항상 획득하는 것이 어렵다는 것이 알려져 있다. 외벽의 단열성능을 높이는 것도 어느정도 효과는 있으나 항상 결로를 방지하여 주는 것이 아니며, 끝으로 공간 내부의 온도를 높여서 상대습도를 떨어뜨리는 것은 항상 효과가 있으나 공간 내부와 외부의 환경과 물리적 연결상태 등을 고려할 때 대부분의 경우 유지 관리비용이 많이 들어 비용 대비 효과가 만족스럽지 않다.

이러한 문제점을 더욱 적극적으로 해결하기 위하여 여러 가지 동력을 활용하는 방안이 시도되었다. 공간 내부에 에어컨이나, 제습기 또는 항온항습기를 설치하여서 유입되는 습기를 제거하는 방안이 시도 되었으나, 결로가 발생하는 제품 또는 공간의 수명이 몇 년 또는 몇 십년을 넘는 경우를 생각하면 이러한 동력을 사용하는 방안은 운영유지 비용을 고려할 때 그리 효율적인 방법이라 할 수 없다. 결론적으로 주어지는 상황과 환경에 의한 영향을 받지 않으며, 비용 대 효과도 뛰어나고 장기간에 걸쳐서 효율성이 높은 결로를 방지하고 해결하는 방법은 지금까지는 획득을 하지 못한 상태이다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하고, 외벽으로 둘러쌓여 밀폐공간을 형성하는 건축물의 공간, 구조물 또는 밀폐공간을 확보하고 있는 제품의 내부에 발생하는 결로를 방지하기 위한 무동력적 방법을 제시하고자 한다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 상기 밀폐공간 내부의 온도 변화에 따른 압력의 변화가 발생한다 하더라도 이러한 압력의 변화를 외부와 연동하여서 내부와 외부의 압력의 평형을 자동으로 이루어지도록 하는 장치를 제시한다.

이러한 것을 위하여 상기 밀폐공간의 외부나 내부에 한 개 이상의 공기저장실을 설치하는 것을 특징으로 한다. 공기저장실은 가벼우면서 물, 수증기 또는 공기가 통과하지 않는 얇은 막으로 형성된 것으로서, 밀폐공간 내부의 공기 또는 밀폐공간 외부의 공기가 상기 공기저장실을 자유로이 왕래할 수 있도록 하여주는 공기입출구를 설치하는 것을 특징으로 한다. 이때 한 개의 공기저장실에 여러개의 공기입출구를 설치하는 것이 가능하다.

상기 밀폐공간의 외벽과 상기 공기저장실을 기계적으로 결합하여주며 동시에 공기가 새는 것을 방지하여 주는 결합장치가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 공기저장실은 가볍고 얇은 막으로 형성되어 있으므로 잘못 관리를 하거나 실수로 날카로운 물체에 부딪히는 경우 막이 찢어지거나 손상을 입을 수가 있기 때문에 이러한 공기저장실의 외부를 감싸서, 공기저장실의 얇은 막이 수축 팽창시 필요한 공간을 확보하고 보호해주는 보호덮개를 설치하는 것을 특징으로 한다.

이때 보호덮개의 벽면에는 기압평형구멍이 한 개 이상 설치되어서, 밀폐공간 내부에 압력의 변화가 발생할 때 공기저장실의 외부로부터 가해지는 공기의 압력이 손실없이 전달할 수 있도록 기압평형구멍을 설치하는 것을 특징으로 한다.

또 공기저장실의 얇은 막에 공기주입구를 설치하여서 원하는 시점에서 공기저장실에 입력되어 있는 공기의 양을 강제로 빠른 시간에 조절할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 공기입출구 밑 부분에 배수장치를 설치하여 공기저장실 내부에서 생기는 결로수를 밖으로 배출할 수 있도록 하며, 동시에 외부로부터 벌래나 먼지 등이 공기저장실로 입력되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 밀폐된 공간 내부에 발생하는 결로를 방지하기 위한 무동력 동작 장치로서, 밀폐공간이라 함은 완벽하게 밀폐되어 공기의 흐름이 완전하게 차단된 상태를 말하는 것이 아니라 일반적으로 통용하는 개념의 밀폐를 말하는 것으로, 사람이 출입문을 통하여 입출이 가능하기도 하고, 결합부위 등에는 약간의 틈새도 존재하나 동물이나 벌래 등이 손쉽게 입출이 가능한 상태는 아닌 그러한 정도의 밀폐공간을 의미한다. 밀폐공간이 자연상태에 놓여 있으면 밀폐공간은 자연상태에 의하여서도 온도의 변화가 발생하게 되며(일교차, 계절에 의한 변화), 밀폐공간 내부에 인위적인 에너지원이 있는 경우(지중 설치 전등, 야외 LED등 및 기타)에도 인위적인 에너지원의 사용여부에 의하여 밀폐공간 내부의 온도는 변화하게 된다. 이러한 온도의 변화에 의하여 밀폐공간 내부에는 상대습도의 변화가 발생하고, 상대습도가 변화하다가 100％를 넘게 되는 경우에는 결로가 발생한다. 이러한 결로수는 밀폐공간을 형성하여 주는 외벽을 부식하는 주원인으로 작용하며, 또 내부에 설치되거나 저장되는 물건의 부패를 촉진시키고 습기에 의한 전자장비의 고장, 전기의 누전 및 합선 등 다양한 문제점을 야기한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 밀폐공간 내부에 들어 있는 공기의 온도가 변화하여서 공기 부피의 수축 및 팽창이 발생한다 하더라도 이러한 공기의 수축과 팽창에 의하여 발생하는 압력을 외부와 자동으로 평형상태가 되도록 하여 주어서 밀폐공간 내부에 발생하는 결로를 방지하는 장치를 제공한다. 이러한 결로를 방지하기 위한 공압평형장치는 무동력으로 동작되기 때문에 장기간 사용하는 수명이 긴 건물, 구조물 또는 밀폐된 공간을 형성하는 다양한 제품의 결로를 방지함으로써 경제적이고 친환경적인 해결방안을 제공한다.

[도 1] 도 1은 본 발명에 따른 공압평형장치의 설치예로서, 공기저장실 하나가 밀폐공간 내부에 지지대를 사용하여 설치되는 경우로서 밀폐공간 내부에 양압이 걸린 상태를 나타내는 측면도.
[도 2] 도 2는 본 발명에 따른 공압평형장치의 설치예로서, 공기저장실 하나가 밀폐공간 내부에 지지대를 사용하여 설치되는 경우로서 밀폐공간 내부에 음압이 걸린 상태를 나타내는 측면도.
[도 3] 도 3은 도 1과 도 2에서 원 A를 확대한 확대 단면도.
[도 4] 도 4는 본 발명에 따른 공압평형장치의 설치예로서, 공기저장실 하나가 밀폐공간 내부에 보호덮개를 사용하여 설치되는 경우로서 밀폐공간 내부에 양압이 걸린 상태를 나타내는 측면도.
[도 5] 도 5는 본 발명에 따른 공압평형장치의 설치예로서, 공기저장실 하나가 밀폐공간 내부에 보호덮개를 사용하여 설치되는 경우로서 밀폐공간 내부에 음압이 걸린 상태를 나타내는 측면도.
[도 6] 도 6은 도 4와 도 5에서 원 B를 확대한 확대 단면도.
[도 7] 도 7은 본 발명에 따른 공압평형장치의 설치예로서, 공기저장실 두 개가 밀폐공간 외부에 보호덮개를 사용하여 설치되는 경우로서 밀폐공간 내부에 양압이 걸린 상태를 나타내는 측면도.
[도 8] 도 8은 본 발명에 따른 공압평형장치의 설치예로서, 공기저장실 두 개가 밀폐공간 외부에 보호덮개를 사용하여 설치되는 경우로서 밀폐공간 내부에 음압이 걸린 상태를 나타내는 측면도.
[도 9] 도 9는 본 발명에 따른 공압평형장치의 설치예로서, 공기저장실 한 개는 밀폐공간 외부에 또 한 개는 밀폐공간 내부에 보호덮개를 사용하여 설치되는 경우로서 밀폐공간 내부에 음압이 걸린 상태를 나타내는 측면도.
[도 10] 도 10은 본 발명에 따른 공압평형장치의 설치예로서, 공기저장실 한 개는 밀폐공간 외부에 또 한 개는 밀폐공간 내부에 보호덮개를 사용하여 설치되는 경우로서 밀폐공간 내부에 양압이 걸린 상태를 나타내는 측면도.
[도 11] 도 11은 도 9에서 원 C를 확대한 확대 단면도.
[도 12] 도 12는 본 발명에 따른 공압평형장치의 설치예로서, 공기저장실 한 개는 밀폐공간 외부에 또 한 개는 밀폐공간 내부에 보호덮개를 사용하여 설치되는 경우를 예시한 단면도로서, 한 개의 공기저장실에 두 개의 공기입출구가 설치된 예를 보여주는 단면도.

대기상태에서 어떤 공간을 차지하는 건축물, 구조물 또는 제품의 경우 완벽할 정도의 진공이 아니라면, 그 내부에는 공기를 내포하고 있다. 공간 내부에는 공기가 있고, 공기에는 습기가 존재한다. 이러한 공간에 온도의 변화가 발생하면, 내부 공간의 상대습도는 변화하게 된다. 내부공간의 상대습도가 100％가 넘지 않는 상태에서 온도와 습도의 변화가 있다면 결로가 발생하지 않으나, 상대습도가 100％를 넘는 경우에는 결로가 발생하여 결로수가 흐르게 된다.

또한 철성분이 포함된 금속의 부식속도는 상대습도가 60％이하인 경우에는 상당히 느리지만 상대습도가 70％ 이상인 경우에는 상당히 빠른 속도로 부식하게 되는데 그 부식속도의 차이가 약 80∼90배에 해당된다. 상대습도 60％ ∼ 70％ 사이는 부식속도의 급격한 변화가 발생하는 변곡지역이 된다. 만일 습도 상태가 변화하지 않고 지속되어 부식속도가 일정하다면, 동일한 제품이나 구조물 또는 건축물의 경우, 상대습도 60％이하인 경우에 80∼90년을 사용할 수 있던 것이 상대습도가 70％ 이상이 되면 1년밖에는 사용할 수 없다는 것이다. 따라서 부식을 방지하거나 부식속도를 낮추어 부식에 의한 피해를 억제하고자 한다면, 상대습도를 가능하면 60％ 이하로 유지하는 것이 필수적이다.

또 상대습도가 100％가 넘으면 결로가 발생하여 결로수가 흐르기 시작한다. 결로수가 흐르기 시작하면, 부식문제를 비롯하여 악취, 곰팡이 번식, 전기적 누전이나 합선 등의 현상들이 나타나서 문제가 되기 시작한다. 따라서 최대한 상대습도 60％이하로 유지하는 것이 필요하나, 최소한 결로수가 발생하여 흘러내리는 것은 방지하여야 한다.

모든 물질은 온도가 변화하면 수축과 팽창을 한다. 모든 물질에 대해서 단위길이(1m)를 1℃ 온도상승시 길이가 팽창하는 정도의 크기는 비교해놓은 값이 있는데 이를 선팽창 계수라고 한다. 만약 물질의 열팽창 면적을 구하려면, 가로 팽창과 세로 팽창을 따로 구하여 곱하면 면적 팽창이 되며, 3차원 공간에서 물질의 팽창한 부피를 구하려면 가로 팽창과 세로 팽창과 높이 팽창을 각각 따로 구해서 계산한다. 고체의 경우 체적 팽창계수는 선 팽창계수의 3배가 된다.

열팽창공식을 보면

길이팽창 : L = Lo(1+α△T)

여기서, Lo는 팽창전 길이, α는 선팽창계수, △T는 온도 변화량입니다.

같은 방법으로

면적팽창 : S = So(1+2α△T)

여기서, So는 팽창전 면적, 2α는 면적팽창계수, △T는 온도 변화량입니다.

체적팽창 : V = Vo(1+3α△T)

여기서, Vo는 팽창전 체적, 3α=β는 체적팽창계수, △T는 온도 변화량입니다.

강철의 선팽창계수는 1.21x 10^-5/℃이며, 체적팽창계수는 3.63x10^-5/℃ 이다. 이상기체의 경우는 기체의 종류에 관계없이 약 1/273( = 3.6x10^-3/℃) 이 된다. 기체의 팽창률은 매우 커서 고체의 100배, 액체의 10배 이상이다. 기체는 액체나 고체와는 달리 압력에 의해서 부피가 크게 변하므로 그 팽창은 보통 일정한 압력 하에서 취급한다. 압력이 극히 높을 때를 제외하면 기체 종류에 관계없이 어느 기체(이상기체)나 대략 일정한 팽창계수를 가지는데 그 값이 0.0036(1/273)이다. 공기도 기체이므로 대기압 하에서의 공기의 체적팽창계수도 0.0036이며, 이것은 철의 체적팽창율의 100배에 해당하는 팽창율이므로 외벽(10)을 구성하는 재질에 관계없이 내부 공기의 팽창과 수축이 주요 원인으로 밀폐된 건물, 구조체, 또는 제품 등의 공기의 입출을 결정하는 요인으로 작용한다는 것이다.

본 발명의 결로를 방지하기 위한 공압평형장치를 첨부도면에 의하여 설명한다.

제 1도는

본 발명에 의한 결로를 방지하기 위한 공압평형장치의 적용 예시도이다. 밀폐 또는 거의 밀폐에 가까운 정도로 공기의 흐름이 작은 공간을 형성하는 외벽(10)에 의하여 공간이 외부와 내부로 구분된다. 외벽(10)으로 둘러 쌓여 있는 폐공간이 내부공간이 되며, 외벽(10)의 외측에 있는 공간이 외부공간이 된다. 공간을 구분하는 물리적 분리수단인 외벽(10)은 철판, 금속판, 콘크리트판, 목판 뿐만이 아니라 합금판, 센드위치판넬 등 다양한 물질로 구성된 판형의 구조를 갖는 경우가 대부분이다. 이렇게 밀폐 또는 거의 밀폐에 가까운 건축물로는 베란다, 지하실, 창고 등 일반건축에 다양하게 있으며, 구조물로는 다리나 고가도로를 받쳐주는 가더박스, 지하 통신구 등이 있고, 제품으로는 콘테이너박스 등이 있고, 전기제품으로는 지중이나 수중에 설치하는 전등, 실외에 설치하는 LED 전등 등을 예로 들 수 있으나, 이러한 열거된 대상 외에도 외벽에 의하여 공기가 밀폐가 되는 다양한 대상에 적용 가능함을 밝혀둔다.

외벽(10)의 온도나 외벽(10)의 내부에 있는 공기의 온도는 변화될 수 있다. 외벽은 태양에 의한 빛에너지에 의하여 온도가 상승하거나, 주위의 물체와의 열적 연결에 의한 열전달, 외부 공기의 온도 변화에 의하여 외벽(10)의 온도는 상승하거나 하강하게 된다. 외벽(10)은 질량도 크고 비열도 크기 때문에 외벽(10)의 온도가 상승하게 되면 내부 공기의 온도도 상승하게 되고, 외벽(10)의 온도가 하강하게 되면 내부 공기의 온도도 내려가게 된다. 밀폐된 공간의 온도가 상승하게 되면 내부 공기의 체적이 증가하게 되어 내부에는 양압이 걸리게 되며, 하강하게 되면 내부 공기가 수축하게 되어 체적이 감소하게 됨으로 내부에 음압이 걸리게 된다. 양압이 걸리면 내부의 공기는 외부로 나가려 하며, 음압이 걸리면 외부의 공기가 내부로 들어가려 하게 될 것이다.

이때 내부에서 외부로 나가거나 들어가게 되는 공기의 부피는 전체 공기의 부피에 비례하여 결정된다. 만일 온도가 상승하여 공기가 팽창하는 경우, 공기의 체적이 팽창되어 증가한 체적 V = Vo(1+0.0036△T)가 되며 이때 Vo가 외벽(10)에 둘러쌓인 내부 공간의 체적이다. 이때 온도변화량인 △T값은 양수이다. 만일 온도가 하강하여 공기가 수축하는 경우에는 공기의 체적이 수축하게 되는데 변화하는 공기의 체적은 위 식과 같이 결정되며, 이때 △T값은 음수가 된다. 따라서 밀폐된 건물, 구조체 또는 제품 등이 설치되거나 사용되는 위치, 환경에 따라 △T값이 결정될 것이며, 이것에 의하여 최대한의 V값을 결정하여 공기저장실(20)의 최대 체적을 결정하여 설치하여야 한다.

공기저장실(20)은 질량이 적어서 무게가 가볍고 물이나 습기 또는 공기가 통과하지 않는 얇은 막으로 형성되어 있다. 이러한 공기저장실(20)은 결합장치(40)를 통하여 외벽(10)에 고정되어 설치되며, 결합장치(40)와 외벽(10)의 사이에 굵고 긴 철사로

와 같은 형태를 갖춘 지지대(70)를 끼이도록 결합하여 설치한다. 지지대(70) 하단의 고리를 외벽(10)의 구멍에 일치시켜 설치한다. 공기저장실(20)은 고정고리(90)를 통하여 지지대(70)에 매달려서 무게에 의한 압력이 발생하지 않도록 한다. 공기저장실(20)을 구성하는 얇은 막 자체의 무게가 상당히 적다하더라도 중력에 의하여 무게가 공기의 압력으로 작용하는 것을 방지하기 위하여 고정고리(90)를 통하여 지지대(70)에 매달아 두면 공기저장실(20)은 거의 대부분이 공기의 압력에 의하여 수축하거나 팽창하게 되는 것이다.

온도가 올라가서 공기가 팽창하게 되면 내부공간에 양압이 걸리고, 내부공간에 양압이 발생하면 파스칼의 원리에 의하여 외벽(10)에 의하여 밀폐된 내부 공간의 모든 면에 동일한 크기의 압력이 걸리게 된다. 따라서 공기저장실(20)의 얇은 막에는 이점쇄선으로 그려진 화살표 방향으로 압력이 작용하게 된다. 공기저장실(20) 얇은 막의 외부에 압력이 걸리고 압력이 걸린 공기 저장실은 결합장치(40) 내부를 관통하여 공기가 흐를 수 있도록 되어 있는 공기입출구(30)를 통하여 공기저장실(20) 내부에 있던 공기를 외벽(10)의 외부로 배출하게 된다. 그림에 점선으로 그려진 화살표 방향으로 공기가 공기저장실(20)에서 외벽(10)의 내부공간으로 흐르게 되는 것이다. 이러한 과정을 통하여 공기저장실(20)의 체적은 작아지고 찌그러려서 그림에 나타나 있는 바와 같은 형태를 갖게 된다. 공기저장실(20)의 얇은 막을 공기가 새지 않게 외벽(10)에 고정하는 방법은 그림3에서 자세히 설명한다.

공기저장실(20)의 외부에 설치된 공기주입구(80)는 공기저장실(20) 내부의 공기를 강제로 빼내거나 충전할 때 사용하는 장치이다. 이것은 마치 축구공이나 배구공의 공기를 에어펌프를 사용하여 주입할 때 사용하는 주입구와 같은 형태와 기능을 하는 것으로 공기저장실(20)의 초기상태를 원하는 형태로 빨리 만들기 위하여 공기저장실(20)에 공기를 강제로 주입하거나 강제로 빼내기 위하여 설치한 것이다.

그림2는

외벽(10)의 온도가 하강하여 외벽(10) 내부의 공기가 수축한 상태를 보여주고 있다. 외벽(10) 내부의 공기 온도가 낮아지면 샤를의 법칙에 의하여 공기의 체적이 줄어들게 되고 밀폐가 된 외벽(10) 내부의 공기는 수축하여 음압이 생성된다. 음압이 생성되면 파스칼의 원리에 의하여 모든 내부의 면에 음압이 형성되고, 공기저장실(20)의 얇은 막에도 음압이 걸리게 되어 상대적으로 압력이 높은 외벽(10) 외부의 공기는 공기입출구(30)를 통하여 공기가 공기저장실(20) 내부로 입력되며 이러한 공기의 유입으로 인하여 공기저장실(20)은 팽창하여 그림 2에서와 같이 공기저장실(20)의 체적이 커지게 된다. 이러한 공기의 흐름은 점선으로 된 화살표로 표시하였으며, 압력의 방향은 이점쇄선으로 된 화살표로 그림에 표시하였다. 이때에도 공기저장실(20)의 얇은 막에 의한 무게의 영향을 최소로 하기 위하여 공기저장실(20)의 얇은 막이 고정고리(90)를 통하여 지지대(70)에 매달려 있는 상태로 되어 있는 것을 볼 수 있다.

그림3은

그림 1과 그림2에서 A로 표시된 점선으로 그려진 원형내부를 확대하여 자세하게 그린 확대도로 공기저장실(20)의 얇은 막과 결합장치(40) 그리고 외벽(10)이 어떻게 결합되며, 공기입출구(30)를 통하여서 만 공기가 흐르게 되고 다른 곳으로는 공기나 습기의 흐름이 차단되는 가를 보여준다.

마치 병의 주둥이 부분만을 도려낸 것과 같은 형태를 갖으며 외측에 숫나사가 형성된 결합볼트(45)를 공기저장실(20)의 얇은 막이 내부에서 외부로 통과하며 감싼다. 결합장치(40)의 윗 부분은 구멍이 뚫려 있으면서 내부로 나사산이 형성된 암나사의 형태를 갖으며 이러한 암나사와 결합볼트(45)의 수나사가 결합하게 되어 공기저장실(20)의 막은 공기가 새지 않으며 오직 결합장치(40) 내부에 형성된 구멍인 공기입출구(30)를 통하여서만 공기가 공기저장실(20)로 들어가거나 나오게 된다.

결합장치(40)는 위에는 넓은 원통형 밑은 좁은 원통형으로 형성되어 턱이 졌으며 이러한 턱을 이용하여 외벽(10)과 결합하게 된다. 결합장치(40)의 턱 밑에는 공기저장실(20)을 매달기 위한 굵은 철사 등으로 만들어진 지지대(70)가 고리 형태로 결합되며, 그 밑부분에 바킹(패킹)의 역할을 하는 고무판(60)이 결합되어서 공기가 새는 것을 방지하게 된다. 또한 외벽(10)에 뚫린 구멍을 통하여 외부로 돌출된 결합장치(40)의 밑부분은 숫나사가 형성되어 있으며 이러한 숫나사에 결합너트(50)를 사용하여 조이게 되면 결합장치(40)를 통하여 공기저장실(20)과 외벽(10) 그리고 지지대(70)가 기계적으로 결합하여서 위치와 형태를 갖추게 된다. 외벽(10)의 밑부분을 결합장치(40)를 통하여 체결할 때에도 바킹의 역할을 하는 고무판(60)을 사용하여 공기가 새는 것을 막아서 공기는 공기입출구(30)를 통하여서만 공기저장실(20)로 흡입 및 배출 되도록 하며, 공기가 외벽(10)의 내부 공간과 외부 공간 사이를 통제없이 입출되는 것은 막도록 하여야 한다. 이때 결합볼트(45)는 플라스틱, PE, 아크릴 등 약간 신축성이 있는 것을 사용하는 것이 공기저장실(20)의 얇은 막을 공기가 새지 않도록 결합하면서도 얇은 막이 찢어지는 것을 방지할 수 있게 된다.

그림 4는

그림 1과 동일한 상태인데, 다만 지지대(70)를 사용하지 않고 보호덮개(100)를 사용하여 공기저장실(20)을 고정고리(90)에 매달 수 있도록 하였다. 공기저장실(20)의 얇은 막은 얇고 가벼우며 손상을 받기가 쉽기 때문에 외부적인 접촉을 최대한 제한하면서 제 기능을 발휘하게 하기 위하여 공기저장실(20)의 전면을 감싸도록 한 보호체인 샘이다. 보호덮개(100)는 가능하면 가벼우며 단단하고 또 내부가 들여다 보이는 투명한 플라스틱이나 아크릴 등으로 설치하는 것이 바람직하다. 그림 4는 그림1과 같이 외벽(10)의 내부에 양압이 걸려서 공기저장실(20)이 줄어든 상태를 보여주고 있다.

보호덮개(100)는 벽면에 한 개 이상의 기압평형구멍(110)을 형성하여 놓게 된다. 이러한 기압평형구멍(110)은 외벽(10)에 의하여 형성된 밀폐공간 내부에 형성된 양압 또는 음압이 손실없이 공기저장실(20)의 얇은 막에 그대로 전달되게 하기 위하여 형성하여 놓은 것으로 공기는 저항없이 통과하되 사람의 손이나 날카로운 물체 등이 손쉽게 통과하지 않도록 설치하는 것이 효과적이다.

그림 5는

그림 4화 같이 보호덮개(100)를 사용하여 공기저장실(20)을 고정고리(90)에 매달 수 있도록 한 것이다. 또 그림2와 같이 밀폐공간 내부에 음압이 걸려서 외부로부터 공기가 공기저장실(20)로 유입되어 공기저장실(20)이 팽창한 형태로 있는 상태를 보여준다.

그림 6은

그림 4와 그림5에서 B로 표시된 점선으로 그려진 원형내부를 확대하여 자세하게 그린 확대도로 공기저장실(20)의 얇은 막과 결합장치(40), 보호덮개(100) 그리고 외벽(10)이 어떻게 결합되며, 공기입출구(30)를 통하여서만 공기가 흐르게 되고 다른 곳으로는 공기나 습기의 흐름이 차단되는 가를 보여준다.

외벽(10)의 밑부분과 보호덮개(100)의 밑부분에 형성된 구멍을 통하여 결합장치(40)가 통과하면서 결합장치(40)의 밑부분에 형성된 숫나사에 결합너트(50)의 암나사가 결합되어서 공기저장실(20)과 보호덮개(100) 그리고 외벽(10)이 결합되는데 외벽(10) 외부의 공기만 공기입출구(30)를 통하여 공기저장실(20)로 흡입 및 배출되도록 하며 동시에 외벽(10) 외부의 공기가 내부로 새어 들어가고 나가는 것을 방지하여야 한다. 이러한 기능을 위하여 결합장치(40)가 관통하는 보호덮개(100)와 외벽(10)의 구멍에 바킹의 역할을 하는 고무판(60)을 각각 설치하여서 공기가 원하지 않는 방향으로 흐르거나 새는 것을 방지하도록 하여야 한다.

그림 7.

이제까지는 공기저장실(20)이 외벽(10)의 내부에 설치된 상태를 설명하였는데, 그림 7은 공기저장실(20)이 외벽(10)의 외부에 설치된 상태를 보여준다. 또 그림 7은 외벽(10)의 내부에 있는 공기가 팽창하여 내부에 양압이 걸리면 내부의 공기가 공기입출구(30)를 통하여 공기저장실(20)로 입력되어서 공기저장실(20)이 팽창되어 있는 상태를 보여주고 있다.

또한 공기저장실(20) 두 개가 각각 보호덮개(100) 내부에 설치되어서 외벽(10)의 외부에 설치된 형태를 보여주는 것으로, 이와 같이 공기저장실(20)은 외벽(10)의 내부와 외부에 한 개 이상 설치하여 사용하는 것이 가능함을 보여주고 있다. 이때 여러개의 공기저장실(20)의 체적을 모두 합한 총 체적(부피)은 외벽(10)에 의하여 밀폐된 공간의 공기가 팽창하여 증가하는 최대 체적보다 크게 제작하여야 한다.

그림 8은

공기저장실(20)이 외벽(10)의 외부에 두 개 설치된 것을 보여주는데, 그림7과는 다르게 외벽(10)에 의하며 밀폐된 내부의 공기가 수축하여서 외벽(10) 내부에 음압이 걸린 상태를 보여주고 있다. 외벽(10) 내부에 음압이 걸리기 때문에 외부에 노출되어 있는 공기저장실(20)의 얇은 막 외부로부터 압력을 받게 되고 공기저장실(20)은 수축하고 찌그러져서 그림과 같이 체적이 줄어든 상태로 있게 된다.

그림 9는

공기저장실(20)이 하나는 외벽(10)의 외부에 설치되고(a-타입), 하나는 외벽(10)의 내부에 설치되어 있는(b-타입) 상태를 보여주는 것으로 이와 같이 외벽(10)의 내부와 외부에 혼합하여 설치한다 하더라도 그 효과는 내부에 두 개를 설치한 것과 동일하며, 또 외벽(10)의 외부에 두 개를 모두 설치한 것과 동일하다. 여기서는 두 개를 설치한 것만 도시하였으나, 두 개 이상 다수 설치를 하여도 그 동작 원리와 효과는 동일함을 밝혀둔다. 이때에도 여러 개의 공기저장실(20)의 체적을 모두 합한 총 체적(부피)은 외벽(10)에 의하여 밀폐된 내부의 공기가 팽창하여 증가하는 최대 체적보다 크게 제작하여야 한다. 또한 그림 9에 그려져있는 것과 같이 공기저장실(20)을 주름관 형태로 제작하는 것이 가능함을 보여주고 있으며, 공기저장실(20)은 여러 가지 방법에 의하여 수축과 팽창이 진행되면서 공기의 압력에 저항으로 작용하지 않는 방법을 활용하여 사용하는 것이 가능함을 밝혀둔다.

공기저장실(20)을 외벽(10)의 외부에 설치하는 경우에는 외벽(10)의 상부, 측면 또는 하부 어느 위치에든 설치하는 것이 가능하며, 공기저장실(20)을 외벽(10)의 내부에 설치하는 경우에는 결로수의 배출을 고려하여 외벽(10)의 하부나 측면에 설치하는 것이 바람직하다.

그림9의 경우는 외벽(10)의 내부에 음압이 걸려 있는 상태를 보여주고 있는 것으로 외벽(10)의 온도가 변화하는 온도의 평균온도보다 낮은 경우에 해당한다. 따라서 외벽(10)의 외부에 설치된 a-타입의 공기저장실(20)은 수축하여 체적이 줄어든 상태이고, 반대로 외벽(10)의 내부에 설치된 b-타입의 공기저장실(20)은 팽창하여서 체적이 커진 상태이다.

외벽(10)의 내부에 설치된 공기저장실(20)의 경우(b-타입)에는 결합장치(40) 하부에 배수장치(200)가 추가적으로 결합되었다. 배수장치(200)는 공기입출구(30)를 감싸면서 공기저장실(20)의 내부에 생성되는 결로수를 외부로 배출시킬 수 있도록 하여 주는 장치이다. 배수장치(200) 벽면에는 통기구멍(210)을 여러개 형성되어 공기는 자유로이 입출가능하여서 공기저장실(20)의 공기입출구(30)에 외부 공기가 저항없이 도달하도록 하여준다. 배수장치(200)의 벽면에 설치된 한 개 이상의 통기구멍(210)은 벌레나 먼지 등이 손쉽게 공기저장실(20) 내부로 입력될 수 있다. 이러한 것을 방지하면서 동시에 공기가 자유로이 입출되도록 하기 위해서 배수장치(200)의 내부에 스펀지(220)를 충진하여 주는 것이 효과적이다.

그림 9에서 C로 표시된 점선으로 그려진 원형내부를 확대하여 자세하게 그린 확대도는 그림 11에 나타내었다.

그림 10은

그림 9와 동일한 장치들의 배치 상태를 보여주는데 단지 그림9의 온도 상태와 비교할 때, 그림10은 외벽(10)의 온도가 온도 변화의 평균온도보다 높은 상태를 보여주고 있는 것으로, 외벽(10)에 의하여 둘러쌓인 내부 공간에 양압이 형성되어 있는 것을 보여주고 있다. 외벽(10)의 내부 공간에 양압이 걸린 상태이므로 a-타입의 공기저장실(20)에는 공기가 유입되고, b-타입의 공기저장실(20)은 공기가 배출되는 상황을 점선으로 된 화살표로 표시하여 그렸다.

그림 11은

그림9의 점선으로 그려진 원 C를 확대하여 자세하게 그린 그림이다. 배수장치(200)와 관련된 부분을 제외하고는 원 B를 확대한 그림6과 동일하다. 배수장치(200)는 결합장치(40)의 아래 끝부분에 결합너트(50)를 결합한 후 배수장치(200)에 형성된 암나사를 사용하여 결합하는데, 배수장치(200)의 벽면은 한 개 이상의 통기구멍(210)이 뚫려 있어서 결로수가 외부로 배출되거나 증발할 수 있도록 되어 있으며, 동시에 공기는 자유로이 입출이 가능하도록 하였고, 공기저장실(20)이 압력을 받는 방향으로 공기가 유입 또는 배출되는 것은 방해하지 않도록 되었다. 또한 배수장치(200)의 내부에는 스펀지(220)가 충진되어 있는 것을 볼 수 있는데 이는 통기구멍(210)을 통하여 공기가 공기저장실(20)로 입출되는 과정에서 벌래나 곰팡이 또는 먼지 등 불필요한 것들이 입력되는 것을 방지하기 위함이다.

그림 12는

하나의 공기저장실(20)에 여러개의 공기입출구(30)를 형성하여 놓을 수 있음을 보여주기 위하여 그린 그림으로, c-타입은 공기저장실(20)이 외벽(10)의 외부에 설치된 것으로 하나의 공기저장실(20)에 두 개의 공기입출구(30)를 갖는 경우를 보여주며, d-타입은 공기저장실(20)이 외벽(10)의 내부에 설치된 것으로 하나의 공기저장실(20)에 두 개의 공기입출구(30)를 설치한 것을 예시한 것이다. 그림에서 예시한 바와 같이 공기저장실(20)로 공기를 입출시키는 공기입출구(30)는 외벽(10)의 동일한 면에 여러개 설치하는 것도 가능하며, d-타입과 같이 외벽(10)의 상이한 면에 설치하는 것도 가능하다.

＜ 부호의 설명 ＞

10 : 외벽 20 : 공기저장실

30 : 공기입출구 40 : 결합장치

45 : 결합볼트 50 : 결합너트

60 : 고무판 70 : 지지대

80 : 공기주입구 90 : 고정고리

100 : 보호덮개 110 : 기압평형구멍

200 : 배수장치 210 : 통기구멍

220 : 스펀지

: 압력 방향

: 공기흐름 방향

Claims

온도의 변화가 발생하는 밀폐공간;
상기 밀폐공간의 외부에 한 개 이상 설치되며, 공기의 입출에 의하여 수축과 팽창이 발생하여도 압력이 발생하지 않으며, 물, 수증기 또는 공기가 통과하지 않는 얇은 막으로 형성된 공기저장실;
상기 공기저장실에 밀폐공간 내부의 공기가 자유로이 입출 가능하도록 하여주는 통로인 공기입출구;
상기 밀폐공간의 외벽과 상기 공기저장실을 기계적으로 결합하여주는 결합장치가 설치되는 것을 특징으로 하는 결로를 방지하기 위한 공압평형장치.
온도의 변화가 발생하는 밀폐공간;
상기 밀폐공간의 내부에 한 개 이상 설치되며, 공기의 입출에 의하여 수축과 팽창이 발생하여도 압력이 발생하지 않으며, 물, 수증기 또는 공기가 통과하지 않는 얇은 막으로 형성된 공기저장실;
상기 공기저장실에 밀폐공간 외부의 공기가 자유로이 입출이 가능하도록 하여주는 통로인 공기입출구;
상기 밀폐공간의 외벽과 상기 공기저장실을 기계적으로 결합하여주는 결합장치가 설치되는 것을 특징으로 하는 결로를 방지하기 위한 공압평형장치.
제 1, 2항에 있어서, 상기 공기저장실 외부를 감싸서 공기저장실의 얇은 막이 수축 팽창시 필요한 공간을 확보 제공하고 얇은 막의 손상을 방지하며, 벽면에 기압평형구멍이(한 개 이상 설치 가능) 형성되어 있는 보호덮개를 설치하는 것을 특징으로 하는 결로를 방지하기 위한 공압평형장치.
제 1, 2항에 있어서, 상기 공기저장실의 얇은 막에 공기주입구를 설치하는 것을 특징으로 하는 결로를 방지하기 위한 공압평형장치.
제 2항에 있어서, 상기 공기입출구에 배수장치를 설치하는 것을 특징으로 하는 결로를 방지하기 위한 공압평형장치.