KR20130102582A - 데크 상부 지붕 통기 용품 - Google Patents

데크 상부 지붕 통기 용품 Download PDF

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KR20130102582A
KR20130102582A KR1020137008522A KR20137008522A KR20130102582A KR 20130102582 A KR20130102582 A KR 20130102582A KR 1020137008522 A KR1020137008522 A KR 1020137008522A KR 20137008522 A KR20137008522 A KR 20137008522A KR 20130102582 A KR20130102582 A KR 20130102582A
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air
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KR1020137008522A
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존 에스 에드워즈
프랭크 더블유 클링크
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

본체, 외부 공기가 제1 채널에 들어갈 수 있는 입구를 가지는 상기 본체의 상부 부분 내에 정의되는 제1 채널, 및 상기 본체의 하부 부분에 정의되는 제2 채널을 가지는 지붕 용품. 시트는 제2 채널을 제1 채널로부터 분리시킨다. 외부 공기가 구멍을 통해 제2 채널에 들어갈 수 있도록 제2 채널이 시트에 있는 구멍을 통해 제1 채널에 연결되어 동작한다.

Description

데크 상부 지붕 통기 용품 {ABOVE-DECK ROOF VENTING ARTICLE}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2010년 9월 8일자로 출원된 발명의 명칭이 "데크 상부 지붕 통기 용품, 시스템 및 방법(Above-Deck Roof Venting Article, System and Methods)"인 미국 가특허 출원 제61/380,863호(참조 문헌으로서 그 전체 내용이 본 명세서에 포함됨)를 기초로 우선권을 주장한다.
본 개시 내용은 일반적으로 지붕재에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 개시 내용은 그 안에 공기 흐름 통로를 가지는 지붕 용품에 관한 것이다.
건물 및 주택 구조에 에너지 절약 이점을 제공하는 건축 용품을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 흡수된 태양 에너지는 건물에서의 냉방 에너지 비용을 증가시키며, 태양 방사의 많은 입사를 받을 수 있는 따뜻한 남쪽 기후에서 특히 그렇다. 태양 에너지의 흡수체는 건물 지붕이다. 지붕에 인접해 있거나 그 아래에 있는 다락 또는 공조되지 않은 공간 내의 공기 온도가, 부분적으로 지붕에 의한 태양 에너지의 흡수 또는 지붕을 통한 태양 에너지의 전도로 인해, 주위 공기 온도를 약 22.2℃(40℉) 이상 초과하는 것은 흔한 일이다. 이것으로 인해 건물의 내부 공간을 쾌적한 생활 온도로 냉방하는 데 상당한 에너지 비용이 유발될 수 있다.
일 태양에서, 지붕 데크 상에 설치하기 위한 지붕 용품은 본체, 외부 공기가 제1 채널에 들어갈 수 있는 입구를 가지는 본체의 상부 부분 내에 정의되는 제1 채널, 및 본체의 하부 부분에 정의되는 제2 채널을 포함하고 있다. 시트는 제2 채널을 제1 채널로부터 분리시킨다. 제2 채널은 시트에 있는 구멍을 통해 제1 채널에 연결되어 동작하며, 따라서 외부 공기가 구멍을 통해 제2 채널에 들어갈 수 있다.
일 태양에서, 지붕 용품은 본체 및 본체에 정의되어 있는 공기 통로를 포함하고 있다. 공기 통로는 외부 공기가 공기 통로에 들어갈 수 있는 입구를 포함하고 있다. 지붕 용품은 공기 흐름 차단기가 열에 노출될 때 통로를 적어도 부분적으로 닫기 위해 공기 통로에 제공되는 공기 흐름 차단기를 추가로 포함하고 있다.
일 태양에서, 지붕 패널은 본 개시 내용의 실시 형태에 따른 복수의 지붕 용품을 포함하고 있다.
일 태양에서, 지붕 시스템은 적어도 2개의 지붕 용품을 포함하고 있다. 각각의 지붕 용품은 본체 및 본체의 상부 부분 내에 정의된 제1 채널을 포함하고 있다. 제1 채널은 외부 공기가 제1 채널에 들어갈 수 있는 입구를 포함하고 있다. 지붕 용품은 본체의 하부 부분에 정의되는 제2 채널을 추가로 포함하고, 시트는 제2 채널을 제1 채널로부터 분리시킨다. 외부 공기가 구멍을 통해 제2 채널에 들어갈 수 있도록 제2 채널이 시트에 있는 구멍을 통해 제1 채널에 연결되어 동작한다. 적어도 2개의 지붕 용품 각각의 제2 채널은 적어도 2개의 지붕 용품 사이의 공기 흐름 통로를 생성하기 위해 공기 흐름 연통(airflow communication)되어 있다.
일 태양에서, 지붕 시스템은 적어도 2개의 지붕 용품을 포함하고, 각각의 지붕 용품은 본체, 본체에 정의된 채널 - 채널은 입구 포트와 출구 포트를 포함함 -, 그리고 적어도 2개의 지붕 용품을 상호 연결시키는 제1 및 제2 연결 부재를 포함한다. 적어도 2개의 지붕 용품이 제1 및 제2 연결 부재를 사용하여 연결될 때, 적어도 2개의 지붕 용품 중 한쪽의 지붕 용품의 출구 포트는 적어도 2개의 지붕 용품의 다른쪽의 지붕 용품의 입구 포트와 실질적으로 정렬되어, 적어도 2개의 지붕 용품 사이에 공기 흐름 통로를 생성한다.
본 개시 내용의 발명 요지는, 장치 또는 방법 형태로 되어 있는 그의 다양한 조합에서, 다음과 같은 일련의 실시 형태들에 의해 특징지워질 수 있다:
1. 지붕 데크 상에 설치하기 위한 지붕 용품으로서,
본체;
상기 본체의 상부 부분 내에 정의되는 제1 채널 - 상기 제1 채널은 외부 공기가 상기 제1 채널에 들어갈 수 있는 입구를 포함함 -; 및
상기 본체의 하부 부분에 정의되는 제2 채널을 포함하고, 시트가 상기 제2 채널을 상기 제1 채널로부터 분리시키며, 외부 공기가 상기 구멍을 통해 상기 제2 채널에 들어갈 수 있도록 상기 제2 채널이 상기 시트에 있는 구멍을 통해 상기 제1 채널에 연결되어 동작하는 것인 지붕 용품.
2. 실시 형태 1에 있어서, 상기 제2 채널이 출구 포트를 포함하고, 외부 공기가 상기 출구 포트를 통해 상기 제2 채널을 빠져나갈 수 있는 것인 지붕 용품.
3. 실시 형태 1 또는 실시 형태 2에 있어서, 상기 제2 채널이 입구 포트를 포함하고, 인접한 지붕 용품으로부터의 공기가 상기 입구 포트를 통해 상기 제2 채널에 들어갈 수 있는 것인 지붕 용품.
4. 실시 형태 3에 있어서, 상기 제2 채널이 공조되지 않은 공간과 공기 흐름 연통되어 있고, 공조되지 않은 공간으로부터의 공조되지 않은 공기가 상기 입구 포트를 통해 상기 제2 채널에 들어갈 수 있는 것인 지붕 용품.
5. 실시 형태 4에 있어서, 상기 입구 포트를 통해 상기 제2 채널에 들어가는 공조되지 않은 공기가 상기 구멍을 통해 상기 제2 채널에 들어가는 외부 공기와 혼합되어 혼합된 공기를 형성할 수 있고, 상기 혼합된 공기가 상기 출구 포트를 통해 상기 제2 채널을 빠져나갈 수 있는 것인 지붕 용품.
6. 실시 형태 4 또는 실시 형태 5에 있어서, 공조되지 않은 공간이 다락인 지붕 용품.
7. 실시 형태 1 내지 실시 형태 6 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 상기 제2 채널 아래에 제공된 단열재(insulation)를 추가로 포함하는 지붕 용품.
8. 실시 형태 1 내지 실시 형태 7 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 상기 제1 채널이 제1 채널 상부 내부 표면 및 제1 채널 하부 내부 표면을 포함하고, 상기 제1 채널 상부 및 하부 내부 표면 중 하나 이상이 그에 제공된 복사 차단재(radiant barrier)를 포함하는 것인 지붕 용품.
9. 실시 형태 1 내지 실시 형태 8 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 상기 제2 채널이 제2 채널 상부 내부 표면 및 제2 채널 하부 내부 표면을 포함하고, 상기 제2 채널 상부 및 하부 내부 표면 중 하나 이상이 그에 제공된 복사 차단재를 포함하는 것인 지붕 용품.
10. 실시 형태 1 내지 실시 형태 9 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 상기 본체의 하부 부분에 정의되는 제3 채널을 포함하고, 제2 시트가 상기 제3 채널을 상기 제2 채널로부터 분리시키는 것인 지붕 용품.
11. 실시 형태 10에 있어서, 상기 제3 채널이 공조되지 않은 공간과 공기 흐름 연통되어 있는 것인 지붕 용품.
12. 실시 형태 11에 있어서, 공조되지 않은 공간이 다락인 지붕 용품.
13. 실시 형태 1 내지 실시 형태 12 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 외부 공기를 구멍 내로 보내기 위해 상기 구멍에 근접하여 상기 제1 채널에 제공된 에어 디렉터(air director)를 추가로 포함하는 지붕 용품.
14. 실시 형태 1 내지 실시 형태 13 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 공기 흐름 차단기가 약 177℃(350℉) 이상의 온도에 노출될 때 상기 제1 채널 또는 상기 제2 채널 중 적어도 하나를 적어도 부분적으로 닫기 위해 상기 공기 통로에 제공된 상기 공기 흐름 차단기를 추가로 포함하는 지붕 용품.
15. 실시 형태 14에 있어서, 상기 공기 흐름 차단기가 팽창성 재료를 포함하는 것인 지붕 용품.
16. 실시 형태 1 내지 실시 형태 15 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 상기 입구에 제공된 커버 - 상기 커버는 외부 공기가 그를 통해 상기 제1 채널 내로 유동할 수 있게 해줌 - 를 추가로 포함하는 지붕 용품.
17. 실시 형태 1 내지 실시 형태 16 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 상기 구멍의 단면적에 대한 상기 입구의 단면적의 비가 약 2 내지 약 48인 지붕 용품.
18. 실시 형태 1 내지 실시 형태 17 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 상기 구멍의 단면적에 대한 상기 입구의 단면적의 비가 약 1 내지 약 12인 지붕 용품.
19.
본체;
상기 본체에 정의된 공기 통로 - 상기 공기 통로는 외부 공기가 상기 공기 통로에 들어갈 수 있는 입구를 포함함 -; 및
공기 흐름 차단기가 열에 노출될 때 상기 통로를 적어도 부분적으로 닫기 위해 상기 공기 통로에 제공되는 상기 공기 흐름 차단기를 포함하는 지붕 용품.
20. 실시 형태 19에 있어서, 열이 약 177℃ (350℉) 이상의 온도인 지붕 용품.
21. 실시 형태 18에 있어서, 상기 공기 흐름 차단기가 팽창성 재료를 포함하는 것인 지붕 용품.
22. 실시 형태 19 내지 실시 형태 21 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 상기 입구에 제공된 커버 - 상기 커버는 외부 공기가 그를 통해 상기 공기 통로 내로 유동할 수 있게 해줌 - 를 추가로 포함하는 지붕 용품.
23. 실시 형태 1 내지 실시 형태 22 중 어느 한 실시 형태의 복수의 지붕 용품으로 이루어진 패널을 포함하는 지붕 패널.
24. 실시 형태 23에 있어서, 복수의 지붕 용품의 적어도 일부분이 일체로 형성되어 있는 것인 지붕 패널.
25. 적어도 2개의 지붕 용품을 포함하는 지붕 시스템으로서, 각각의 지붕 용품이
본체;
상기 본체의 상부 부분 내에 정의되는 제1 채널 - 상기 제1 채널은 외부 공기가 상기 제1 채널에 들어갈 수 있는 입구를 포함함 -; 및
상기 본체의 하부 부분에 정의되는 제2 채널을 포함하고, 시트가 상기 제2 채널을 상기 제1 채널로부터 분리시키며, 외부 공기가 상기 구멍을 통해 상기 제2 채널에 들어갈 수 있도록 상기 제2 채널이 상기 시트에 있는 구멍을 통해 상기 제1 채널에 연결되어 동작하고,
적어도 2개의 지붕 용품 각각의 제2 채널이 적어도 2개의 지붕 용품 사이의 공기 흐름 통로를 생성하기 위해 공기 흐름 연통되어 있는 것인 지붕 시스템.
26. 실시 형태 25에 있어서, 적어도 2개의 지붕 용품 각각의 제2 채널이 출구 포트를 포함하고, 외부 공기가 상기 출구 포트를 통해 상기 제2 채널을 빠져나갈 수 있는 것인 지붕 시스템.
27. 실시 형태 25 또는 실시 형태 26에 있어서, 적어도 2개의 지붕 용품 각각의 제2 채널이 입구 포트를 포함하고, 인접한 지붕 용품으로부터의 공기가 상기 입구 포트를 통해 상기 제2 채널에 들어갈 수 있는 것인 지붕 시스템.
28. 실시 형태 27에 있어서, 적어도 2개의 지붕 용품 각각의 제2 채널이 공조되지 않은 공간과 공기 흐름 연통되어 있고, 공조되지 않은 공간으로부터의 공조되지 않은 공기가 상기 입구 포트를 통해 상기 제2 채널에 들어갈 수 있는 것인 지붕 시스템.
29. 실시 형태 27 또는 실시 형태 28에 있어서, 상기 입구 포트를 통해 적어도 2개의 지붕 용품 각각의 상기 제2 채널에 들어가는 공조되지 않은 공기가 상기 구멍을 통해 적어도 2개의 지붕 용품의 상기 제2 채널에 들어가는 외부 공기와 혼합되어 혼합된 공기를 형성할 수 있고, 상기 혼합된 공기가 상기 출구 포트를 통해 적어도 2개의 지붕 용품의 상기 제2 채널을 빠져나갈 수 있는 것인 지붕 시스템.
30. 실시 형태 25 내지 실시 형태 29 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 적어도 2개의 지붕 용품 각각이 상기 본체의 하부 부분에 정의된 제3 채널을 추가로 포함하고, 제2 시트가 상기 제3 채널을 상기 제2 채널로부터 분리시키는 것인 지붕 시스템.
31. 실시 형태 25 내지 실시 형태 30 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 공기 흐름 차단기가 약 177℃(350℉) 이상의 온도에 노출될 때 상기 제1 채널 또는 상기 제2 채널 중 적어도 하나를 적어도 부분적으로 닫기 위해 상기 공기 흐름 통로에 제공된 상기 공기 흐름 차단기를 추가로 포함하는 지붕 시스템.
32. 실시 형태 31에 있어서, 상기 공기 흐름 차단기가 팽창성 재료를 포함하는 것인 지붕 시스템.
33. 적어도 2개의 지붕 용품을 포함하는 지붕 시스템으로서, 각각의 지붕 용품이
본체;
상기 본체에 정의된 채널 - 상기 채널은 입구 포트 및 출구 포트를 포함함 -; 및
상기 적어도 2개의 지붕 용품이 제1 및 제2 연결 부재를 사용하여 연결될 때, 적어도 2개의 지붕 용품 중 한쪽의 지붕 용품의 출구 포트가 적어도 2개의 지붕 용품의 다른쪽의 지붕 용품의 입구 포트와 실질적으로 정렬되어, 적어도 2개의 지붕 용품 사이에 공기 흐름 통로를 생성하도록, 상기 적어도 2개의 지붕 용품을 상호 연결시키는 제1 및 제2 연결 부재를 포함하는 것인 지붕 시스템.
34. 실시 형태 33에 있어서, 상기 제1 연결 부재가 탭(tab)을 포함하고, 상기 제2 연결 부재가 리세스(recess)를 포함하는 것인 지붕 시스템.
35. 실시 형태 33에 있어서, 상기 본체에 정의된 상부 채널 - 상기 상부 채널은 외부 공기가 상기 상부 채널에 들어갈 수 있는 외부 공기 입구를 포함함 - 을 추가로 포함하고, 시트가 상기 채널을 상기 상부 채널로부터 분리시키며, 외부 공기가 상기 구멍을 통해 상기 채널에 들어갈 수 있도록 상기 채널이 상기 시트에 있는 구멍을 통해 상기 상부 채널에 연결되어 동작하는 것인 지붕 시스템.
이러한 개요는 발명의 상세한 설명에서 추가로 후술되는 개념들의 선택을 단순한 형태로 소개하기 위해 제공되었다. 이 요약은 청구된 발명 요지의 주요 특징 또는 본질적인 특징을 확인하기 위한 것이 아니고, 청구된 발명 요지의 각각의 개시된 실시 형태 또는 모든 구현 형태를 기술하기 위한 것이 아니며, 청구된 발명 요지의 범위를 정하는 데 보조 수단으로 사용되기 위한 것이 아니다. 많은 다른 신규한 이점, 특징, 및 관계가 이러한 설명이 진행됨에 따라 명백해질 것이다 이어지는 도면 및 설명은 예시적인 실시 형태를 보다 상세히 예시한다.
개시된 발명 요지가 여러 도면 전체에서 동일한 구조물이 동일한 도면 부호로 지칭되어 있는 첨부 도면을 참조하여 추가로 설명될 것이다.
<도 1>
도 1은 도 4의 라인 1-1을 따라 절취한 제1 실시 형태에 따른 지붕 용품의 개략 측단면도.
<도 2>
도 2는 도 4의 라인 2-2를 따라 절취한 도 1의 지붕 용품의 제2 개략 측단면도.
<도 3>
도 3은 도 4의 라인 3-3을 따라 절취한 도 1의 지붕 용품의 제3 개략 측단면도.
<도 4>
도 4는 패널 형태로 되어 있는 도 1의 지붕 용품의 절단 개략 평면도.
<도 5>
도 5는 도 1의 지붕 용품 3개를 그 위에 가지는 경사진 지붕의 부분 개략 측단면도.
<도 6>
도 6은 도 1의 지붕 용품 3개를 그 위에 가지는 경사진 지붕의 제2 부분 개략 측단면도.
<도 7>
도 7은 도 4의 라인 2-2를 따라 절취한 도 1의 지붕 용품 2개를 그 위에 가지는 경사진 지붕은 물론, 설치 기부(installation base) 또는 스타터 유닛(starter unit)의 부분 개략 측단면도.
<도 8>
도 8은 도 4의 라인 1-1을 따라 절취한 도 1의 지붕 용품 3개가 그 위에 조립되어 있는 경사진 지붕은 물론, 용마루 벤트(ridge vent) 및 캡(cap)의 부분 개략 단면도.
<도 9>
도 9는 지붕 용품의 열 에너지 전달을 추가로 나타내고 있는, 도 4의 라인 1-1을 따라 절취한 도 1의 지붕 용품의 개략 단면도.
<도 10>
도 10은 공기 흐름 패턴을 추가로 나타내고 있는, 도 4의 라인 1-1을 따라 절취한 도 1의 지붕 용품 5개를 그 위에 가지는 경사진 지붕의 부분 개략 단면도.
<도 11>
도 11은 공기 흐름 패턴을 추가로 나타내고 있는, 도 1의 복수의 지붕 용품의 부분 절단 개략 평면도.
<도 12>
도 12는 다른 공기 흐름 패턴을 추가로 나타내고 있는, 도 4의 라인 1-1을 따라 절취한 도 1의 지붕 용품 5개를 그 위에 가지는 경사진 지붕의 부분 개략 단면도.
<도 13>
도 13은 제2 실시 형태에 따른 지붕 용품의 개략 단면도.
<도 14>
도 14는 도 13의 지붕 용품 2개가 그 위에 조립되어 있는 경사진 지붕은 물론, 설치 기부 또는 스타터 유닛의 부분 개략 단면도.
<도 15>
도 15는 도 16의 라인 15-15를 따라 절취한 제3 실시 형태에 따른 지붕 용품의 개략 단면도.
<도 16>
도 16은 도 15의 지붕 용품의 절단 개략 평면도.
<도 17>
도 17은 도 15의 지붕 용품 3개를 그 위에 가지는 경사진 지붕의 부분 개략 단면도.
<도 18>
도 18은 2개의 테스트 플랫폼, (1) 본 개시 내용에 따른 지붕 용품을 갖는 플랫폼 및 (2) 아스팔트-기반 슁글을 갖는 플랫폼으로부터 수집된 데이터는 물론 외부 온도의 그래프.
<도 19>
도 19는 제4 실시 형태에 따른 지붕 용품의 개략 단면도.
앞서 언급한 도면들이 개시된 발명 요지의 몇몇 실시 형태를 기재하고 있지만, 본 개시 내용에서 살펴보는 것들과 같은 다른 실시 형태도 생각되고 있다. 모든 경우에, 본 개시 내용은 개시된 발명 요지를 제한하는 것이 아니라 대표적인 것으로서 제시하고 있다. 도면은 개략적인 표현이며, 그 때문에 상이한 구조물의 구성은 물론 그의 상대 치수는 단지 예시를 위한 것이다. 많은 다른 변형 및 실시 형태들이 기술 분야의 당업자에 의해 고안될 수 있고, 이들 다른 변형 및 실시 형태는 본 개시 내용의 원리의 범주 및 사상에 속한다.
이하에서, "상부" 및 "하부", "상단" 및 "하단", "우측" 및 "좌측", 또는 유사한 상대적 표현 등의 용어가 사용될 때, 이들 용어는 첨부 도면을 지칭할 뿐이고, 꼭 실제 사용 상황을 말하는 것은 아니다.
본 개시 내용은 광의적으로 데크 상부 지붕 통기 시스템에 사용하기 위한 공기 흐름 통로를 갖는 지붕 용품, 및 이러한 지붕 용품을 설치하는 방법에 관한 것이다. 본 개시의 다양한 예시적 실시 형태에 대해 이제부터 도면을 구체적으로 참조하여 기술할 것이다. 본 개시의 실시 형태는 본 개시의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 다양한 수정 및 변경을 가질 수 있다. 따라서, 본 개시의 실시 형태가 이하의 기술된 예시적인 실시 형태로 한정되지 않고 특허청구범위 및 임의의 그 등가물에 기재된 제한에 의해 규제되어야 한다는 것을 잘 알 것이다.
따라서, 본 명세서에 걸쳐 "일 실시 형태", "실시 형태들", "하나 이상의 실시 형태", 또는 "한 실시 형태"라고 말하는 것은, "실시 형태"라는 용어 앞에 "예시적인"이라는 용어를 포함하든 그렇지 않든 간에, 그 실시 형태와 관련하여 기술된 특정의 특징, 구조, 재료 또는 특성이 본 개시 내용의 예시적인 실시 형태들 중 적어도 하나의 실시 형태에 포함되어 있다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서에 걸쳐 여러 곳에서 나오는 "하나 이상의 실시 형태에서", "실시 형태들에서", "일 실시 형태에서" 또는 "한 실시 형태에서"라는 문구가 반드시 본 개시 내용의 예시적인 실시 형태들 중 동일한 실시 형태를 말하는 것은 아니다. 또한, 특정의 특징, 구조, 재료, 또는 특성은 하나 이상의 실시 형태에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 개시 내용의 제1 실시 형태에 따른 지붕 용품은 하단 시트(103), 하단 시트(103)의 적어도 일부분을 덮고 있는 중간 시트(104), 및 중간 시트(104)의 적어도 일부분을 덮고 있는 상단 시트(106)을 가지는 기부(102)를 가지는 본체와, 그 안에 제공되어 있는 하나 이상의 채널을 포함할 수 있다. 실시 형태들에서, 제1 공기 채널(108)이 상단 시트(106)와 중간 시트(104) 사이에 정의 또는 제공되고, 제2 공기 채널(110)이 중간 시트(104)와 하단 시트(103) 사이에 정의 또는 제공된다. 제1 채널(108) 및 제2 채널(110)은 개구부 또는 구멍(120)에 의해 상호연결되어 있거나 다른 방식으로 유체 또는 공기 흐름 연통되어 있으며, 이에 대해서는 이하에서 더 상세히 기술한다.
기후에 따라, 지붕 용품은 혼합된 공기가 제2 채널 통로에 머무르는 것을 보장하거나 최적화하도록 설계될 수 있다. 이것은 제2 채널 통로의 저항에 대해 개구부를 통한 저항을 증가시키기 위해 제1 채널과 제2 채널 사이의 개구부의 크기를 최소화함으로써 행해질 수 있다. 혼합된 공기가 제2 채널 통로에 머무르는 것을 보장하거나 최적화하는 것이 바람직할 수 있는 어떤 기후는 추운 기후를 포함한다. 혼합된 따뜻한 공기를 제2 채널 통로에 보유함으로써, 전체 지붕을 난방하는 데 도움을 줄 수 있고, 그 결과, 전체 지붕 위에 있는 눈을 녹이는 데 도움을 줄 수 있다.
또한, 지붕 용품은 공기가 지붕 용품들 중 하나에 포함되어 있는 공기 입구 밖으로 다시 나갈 수 있게 해주도록 설계될 수 있다. 이것은 제2 채널 통로의 저항에 대해 개구부를 통한 저항을 감소시키기 위해 제1 채널과 제2 채널 사이의 하나 이상의 개구부의 크기를 최대화함으로써 행해질 수 있다. 공기를 제2 채널 통로로부터 배출시키는 것이 바람직할 수 있는 어떤 기후는 따뜻한 기후를 포함한다. 공기가 배출될 수 있게 해줌으로써, 지붕을 시원하게 유지하는 데 도움을 줄 수 있다.
지붕의 전체 길이(하단부터 상단까지)를 따라 공기 흐름을 유지하는 것(즉, 따라서 공기가 지붕 용품을 빠져나가는 것이 방지되도록 하는 것)이 요망되는 실시 형태에서, 개구부(120)의 단면적은 약 0.32 ㎠ 내지 약 4.52 ㎠(약 0.05 제곱인치 내지 약 0.70 제곱인치)[여기서 개구부(120)의 단면적에 대한 공기 흡입구(124)의 단면적의 비는 약 2.0 내지 약 48.0임]일 수 있다. 바람직하게는, 이 단면적은 약 0.97 ㎠ 내지 약 2.26 ㎠(약 0.15 제곱인치 내지 약 0.35 제곱인치)[여기서 개구부(120)의 단면적에 대한 공기 흡입구(124)의 단면적의 비는 약 5.0 내지 약 16.0임]일 수 있다. 최적으로는, 이 단면적은 약 0.97 ㎠ 내지 약 1.61 ㎠ (약 0.15 제곱인치 내지 약 0.25 제곱인치)[여기서 개구부(120)의 단면적에 대한 공기 흡입구(124)의 단면적의 비는 약 8.0 내지 약 16.0임]일 수 있다. 이러한 실시 형태는, 예를 들어, 시원하거나 추운 기후대 4 내지 기후대 7에서 사용될 수 있다.
지붕의 길이(하단부터 상단까지)를 따라 있는 하나 이상의 지점을 따라 공기 흐름을 통기시키는 것이 요망되는 실시 형태에서, 이 단면적은 약 1.29 ㎠ 내지 약 8.06 ㎠ (약 0.20 제곱인치 내지 약 1.25 제곱인치)[여기서 개구부(120)의 단면적에 대한 공기 흡입구(124)의 단면적의 비는 약 1.0 내지 약 12.0임]일 수 있다. 바람직하게는, 이 단면적은 약 1.94 ㎠ 내지 약 5.16 ㎠ (약 0.30 제곱인치 내지 약 0.80 제곱인치)[여기서 개구부(120)의 단면적에 대한 공기 흡입구(124)의 단면적의 비는 약 2.0 내지 약 8.0임]일 수 있다. 최적으로는, 이 단면적이 약 2.93 ㎠ 내지 약 4.52 ㎠ (약 0.45 제곱인치 내지 약 0.70 제곱인치)일 수 있다. 이러한 공기 흐름에 대해 이하에서 더 상세히 기술한다[여기서 개구부(120)의 단면적에 대한 공기 흡입구(124)의 단면적의 비는 약 2.0 내지 약 5.5임]. 이러한 실시 형태는, 예를 들어, 따뜻하거나 더운 기후대 1 내지 기후대 4에서 사용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 개구부(120)가 형상이 원형인 것으로 도시되어 있지만, 본 개시 내용의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 다른 형상들이 사용될 수 있다. 하단 시트(103), 중간 시트(104), 및 상단 시트(106)는 다양한 형성 방법(예를 들어, 사출 성형 또는 열성형 등)을 사용하여 열가소성 중합체(열가소성 폴리올레핀 등), 또는 플루오로 또는 클로로 중합체(폴리비닐리덴 플루오라이드, 플루오르화된 에틸렌 프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 폴리비닐 클로라이드 등) 등의 다양한 고온 및 난연 재료로 형성될 수 있지만, 폴리카보네이트, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 강철(예를 들어, 아연 도금 강), 콘크리트, 점토, 및 방부목 기반 제품 등의 다른 재료들이 이들 구성요소 각각을 형성하는 데 사용될 수 있다. 다른 형성 방법은, 예를 들어, 금속 스탬핑, 프레스 성형(press forming), 팬 성형(pan forming), 및 다양한 구성요소 및 편부 조립 방법을 포함할 수 있다. 그에 부가하여, 하단 시트(103), 중간 시트(104) 및 상단 시트(106)는 일체로 형성되거나, 분리되어 형성된 다음에 서로 부착, 고정 또는 다른 방식으로 결합될 수 있다. 상단 시트(106)는 그 위에 제공된 지붕 그래뉼(roofing granule)의 층 또는 층들 - 예를 들어, 미국 특허 제7,455,899호, 제7,648,755호, 및 제7,919,170호(이들 각각은 참조 문헌으로서 그 전체 내용이 본 명세서에 포함됨)에 기술된 것 등 - 을 포함할 수 있다. 상단 시트(106) 및/또는 그 위에 제공된 지붕 그래뉼의 층 또는 층들은 교체가능할 수 있고, 따라서 지붕 용품(110)의 다른 부분 없이 이 부분이 교체될 수 있다.
하단 시트(103), 중간 시트(104) 및/또는 상단 시트(106)를 포함하는 본체의 일부분은 어두운 외관을 주기 위해 어두운 재료(흑색 등)를 사용하여 형성되거나 다른 방식으로 코팅될 수 있다. 색상은, 일반적으로, "Lab 색 공간 또는 성분 색" 또는 CIE 1976 (L*, a*, b*)에 의해 정의될 수 있고, 여기서 L*는 흑색에 대해 0이고 백색에 대해 100이다(a는 적색에 대해 플러스(+)이고 녹색에 대해 마이너스(-)이며, b는 황색에 대해 플러스(+)이고 청색에 대해 마이너스(-)임). 이 방법은 색상을 정의하는 3차원 방식이다. 일반적으로, "어두운" 색상은 L* 스케일에서 0 내지 약 30일 수 있다.
도 1을 참조하면, 단열층(112)이 선택적으로(예를 들어, 기후대에 따라) 지붕 용품 상에 - 예컨대, 하단 시트(103) 상에 또는 그에 인접하여 - 포함되거나, 하단 시트(103)의 아래쪽에 포함되거나 그에 접착되어 있을 수 있다. 단열층(112)은 XPS(extruded polystyrene foam)로 형성될 수 있지만, EPS(expanded polystyrene foam), 폴리아이소시아네이트, 폴리우레탄, 또는 2.54 ㎝(인치) 두께당 2 내지 8의 범위의 R 값을 가지는 다른 유형의 단열재 등의 다른 재료가 사용될 수 있다. 단열층(112)은 인접한 지붕 용품을 지붕 데크(12)(예를 들어, 도 5 내지 도 8, 도 10 및 도 12 참조) 상에 배열할 때 사용하기 위한 쐐기 또는 이음쇠 지점(lock point)(114) - 지붕 용품의 주 또는 보조 이음부로서 기능할 수 있음 - 을 포함할 수 있다. 도 2, 도 6 및 도 7을 참조하면, 단열층(112)은 지붕 용품을 지붕 데크(12)에 체결시키거나 부착시키는 데 도움을 주기 위해 그 위에 제공되어 있거나 그를 통해 뻗어 있는 카운터 보어 리세스(counter bore recess) 등의 하나 이상의 장착 개구부(115) 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 기부(102)는 그의 가장자리를 따라 제공된 플랜지(flange)(116)를 포함할 수 있고, 이 플랜지(116)는 지붕 데크 상에 배열될 때 인접한 지붕 용품 상에 제공되는 탭(144)을 수납하는 동작을 하는 탭 포켓(tab pocket) 또는 리세스(118)를 포함할 수 있다. 각각의 지붕 용품(100)의 플랜지(116) 상에 포함될 수 있는 보어(bore)(117)는 각각의 지붕 용품(100)의 단열층(112)의 보어(115)와 정렬되어 있다. 탭 포켓(118)은 제2 채널(110)로부터 습기를 배출시키기 위해 형성된 배출 개구부(drainage aperture)를 가질 수 있다. 이러한 개구부는 약 0.32 ㎝ 내지 약 0.39 ㎝(약 0.125 인치 내지 약 0.155 인치)의 직경을 포함할 수 있다. 탭(116) 및 지붕 데크 상에서의 인접한 지붕 용품의 배열에 대해 이하에서 더 상세히 기술한다.
도 1을 참조하면, 제1 채널(108)은 그의 제1 단부에 공기 입구(124)를 포함할 수 있다. 공기 입구(124)는 눈, 곤충, 새, 작은 동물, 쓰레기, 강수(예컨대, 비, 눈, 진눈깨비, 우박)가 공기 입구(124)에 들어가는 것을 억제하기 위해 방화형 피복을 갖는 천공된 경성 재료, 차폐물, 스크림(scrim), 부직포 웨브, 또는 다른 구조물 등의 커버(126)를 포함할 수 있다. 커버는 바람직하게는 UV에 안정적이다. 실시 형태들에서, 커버(126)는 화재의 경우 등에 공기 입구, 따라서 임의의 통기로 통로(airway path) 또는 연통을 닫기 위해 폴리에스테르 직물 등의 용융가능 재료로 형성될 수 있다. 실시 형태들에서, 차폐물 등의 커버(126)는 구리 또는 아연 스트립 또는 다른 형태를 차폐물에 포함할 수 있고, 따라서 스트립으로부터 방출된 구리 이온이 커버에서의 조류 및 다른 균류 물질의 성장을 억제시킬 수 있다.
커버(126)는 상단 시트(106) 및 중간 시트(104)와 일체로 형성될 수 있거나, 분리되어 형성된 다음에 상단 시트(106) 및/또는 중간 시트(104)에 부착, 연결 또는 다른 방식으로 결합될 수 있다. 공기 입구(124) 및 커버(126)를 포함하는 제1 채널(108)의 제1 단부는 미적인 목적으로 선택된 색상을 포함할 수 있다. 본 명세서에 논의되는 바와 같이, 어두운 색상이 종종 선호된다. 이것은 지붕 데크 표면 아래에 서 있는 누군가가 볼 때 어두운 외관의 지붕을 제공하기 위해 공기 입구(124) 및 커버(126)를 포함하는 제1 채널(108)의 제1 단부에 비교적 어두운 색상을 사용함으로써 달성될 수 있다. 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 조립될 때, 2개의 일반적인 노출된 표면 - 상단 시트(106)의 상부 표면과 공기 입구(124) 및 커버(126)를 포함하는 제1 채널(108)의 제1 단부 - 이 있다. 지붕 데크 표면 아래에 서 있는 누군가가 지붕을 볼 때, 그 사람은 대체로 제1 채널(108)의 제1 단부를 본다.
도 1을 참조하면, 배면(129)이 제1 채널(108)의 제2 단부에 형성될 수 있고, 상단 시트(106)부터 중간 시트(104)까지 뻗어 있을 수 있다. 앞서 논의된 바와 같이, 개구부(120)는 제1 채널(108)과 제2 채널(110)을 상호 연결시킨다(또는 유체 또는 공기 흐름 연통시킨다). 개구부(120)는 중간 시트(104)를 통해 뻗어 있을 수 있거나, 중간 시트(104)의 가장자리를 따라 또는 중간 시트(104)의 단부에 다른 방식으로 형성될 수 있다.
도 4 및 도 11을 참조하면, 제1 채널(108)(도 4 및 도 11에서 번호가 부기되어 있지 않음)은 자유 및 강제 대류를 방향 전환시킬 수 있는 하나 이상의 리브(rib)(128) 또는 에어 가이드(air guide)(2개가 도시되어 있음)를 추가로 포함할 수 있다. 리브(128)는 테이퍼져 있는 방식으로 배열될 수 있고, 지붕 용품(100)에 추가적인 구조적 일체성을 제공하기 위해 상단 시트(106)와 중간 시트(104) 사이에 뻗어 있을 수 있다. 도 1을 다시 참조하면, 제1 채널(108)은 또한 들어오는 외부 흡입 공기 흐름을 아래쪽으로 개구부를 통해 제2 공기 채널 내로 안내하거나 지나가게 할 수 있는, 개구부(120)에 근접하여 배치된 에어 디렉터 공기 흐름 편향 부재(130)를 포함할 수 있다. 공기 흐름 편향 부재(130)는, 예를 들어, 하단 시트(103), 중간 시트(104) 및 상단 시트(106)와 관련하여 앞서 기술한 재료 및 형성 방법 등의 다양한 재료로 형성될 수 있지만, 플라스틱 코팅된 팽창성 방화 재료, 세라믹, 및 다른 비부식성 재료 등의 다른 재료가 사용될 수 있다. 또한, 공기 흐름 편향 부재(130)는 제1 채널(108) 내에 상단 시트(130) 등과 일체로 형성될 수 있다. 대안적으로, 공기 흐름 편향 부재(130)는 분리되어 형성된 다음에, 예를 들어, 접착제, 스냅락(snap lock), 후크 앤 루프(hook and loop), 열 용접(thermal weld) 및 다른 기계적 체결구를 사용하여 제1 채널(108) 내에 상단 시트(130) 등과 부착, 연결 또는 다른 방식으로 결합될 수 있다. 게다가, 공기 흐름 편향 부재(130)가 절단구(cutoff sphere)로서 형성되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 본 개시 내용의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 다른 3차원 형상들이 사용될 수 있다. 실시 형태들에서, 폴리에스테르 등의 용융가능한 재료로 이루어진 차폐물이 개구부(120) 상에 제공될 수 있고, 따라서, 화재의 경우에, 차폐물이 용융되어 개구부(120)를 적어도 부분적으로 닫을 것이다.
도 1을 참조하면, 제2 채널(110)은 그의 제1 가장자리를 따라 있는 제1 공기 입구 포트(132) 및 그의 제2 가장자리를 따라 있는 제2 공기 출구 포트(134)를 포함할 수 있다. 도 4 및 도 11을 참조하면, 제2 채널(110)은 그 안에 제공되어 있는 공기 흐름 베인(airflow vane)(136) - 지붕 용품(100)에 추가적인 구조적 일체성을 제공하기 위해 중간 시트(104)와 하단 시트(103) 사이에 뻗어 있을 수 있음 - 을 추가로 포함할 수 있다. 공기 흐름 베인(136)은 하나의 헤드 베인(head vane) 부재(138) 및 2개의 테일 베인(tail vane) 부재(140)를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제2 채널(110)은 지붕 용품(100)의 전면(142) 및 전면(142)으로부터 뻗어 있는 하나 이상의 탭(144)을 추가로 포함할 수 있다. 또한, 실시 형태들에서, 제2 채널(110)은 하단 시트(103)에 대해 직교 방향으로 측정될 때 좁아져서, 공기 입구 포트(132)에서는 보다 넓고 공기 출구 포트(134)에서는 보다 좁게 테이퍼져 있을 수 있다.
도 1을 참조하면, 제1 채널(108) 및 제2 채널(110) 각각은 하나 이상의 복사 차단재 필름층 또는 저방사면(low emissivity surface)(146)을 포함할 수 있다. 복사 차단재 필름층은 알루미늄 등의 고반사성 재료의 박층, 은 금속을 입힌 내후성 아크릴 필름(예를 들어, 3M Solar Mirror Film 1100으로서 구매가능한 필름)으로, 또는 흑체로 형성되어 있을 수 있다. 실시 형태들에서, 복사 차단재 필름층의 방사율(emittance)은 약 0.1 미만(ASTM C1371에 의해 측정됨)이다. 도시된 바와 같이, 제1 채널(108)은 상단 시트(106)의 아래쪽에 복사 차단재 필름층(146)을 포함하고 중간 시트(104)의 위쪽에 또 하나의 복사 차단재 필름층을 포함하고 있다. 제2 채널(110)은 중간 시트(104)의 아래쪽에 복사 차단재 필름층(146)을 포함하고 하단 시트(103)의 위쪽에 또 하나의 복사 차단재 필름층을 포함하고 있다.
지붕 용품은 팽창성 재료 부분(148)을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 팽창성 재료 부분(148)은 열 또는 화염에 노출될 때 화학적 변화를 겪어 단열 형태로 팽창될 수 있다. 이것은 화재 및 유독 가스의 봉쇄를 가능하게 해주고, 화염 침투, 열 전달 및 유독 가스의 이동을 억제시킨다. 본 개시 내용 전체에 걸쳐 사용되는 바와 같이, "팽창성 재료"는, 가연성 재료에 적용되거나 포함되는 경우, 재료가 열 또는 화염에 노출될 때 발화되는 경향을 감소시키거나 없애주는 물질을 말하며, 일반적으로, 화염에 노출될 때, 팽창성 물질은 탄화를 유발하고 불연성 가스를 유리시켜, 매트릭스를 보호하고 산소 공급을 차단하며 적하를 방지하는 탄화 발포체(carbonific foam)를 형성한다. 이러한 열은 약 177℃ (350℉) 이상일 수 있다. 팽창성 재료는 산 공급원(acid source), 차르 형성제(char former), 및 발포제(blowing agent)를 포함할 수 있다. 팽창성 재료의 예는 3M™ Fire Barrier Wrap Ultra GS 및 Chemtura(이전에는 Great Lakes Chemical Corporation이었음)로부터의 REOGARD 1000를 포함한다. 도시된 바와 같이, 팽창성 재료는 공기 입구 포트(132)에 근접하여 제2 채널(110)에 포함되어 있지만, 이러한 팽창성 재료 부분(148)은 지붕 용품(110)에서 몇몇 다른 위치에 - 예를 들어, 공기 출구 포트(134)에 근접하여 또는 공기 흐름 편향 부재(130) 또는 구멍(120)에 근접하여, 제1 채널(108)의 후방에 근접하여, 배면에 근접하여[도 4에서 129의 둥근 후방 단부(radiused back end) 등에], 또는 커버(126)에 근접하여 등 - 포함될 수 있다.
그에 부가하여, PCM(phase change material, 상변화 재료)이 지붕 용품(110)에서의 하나 이상의 위치에 - 예를 들어, 단열재(110) 등에 - 포함될 수 있다. 이러한 PCM은 연관된 대량의 열의 흡수 및 방출에 의해 고체/고체 상전이를 겪을 수 있다. 마찬가지로, 팽창성 재료 부분(148)은 열 또는 화염에 노출될 때 변화를 겪어 단열 형태 또는 형상으로 팽창될 수 있다. PCM의 예는 PCM Products Limited으로부터 구매가능한 것을 포함한다.
도 5는 3개의 지붕 용품(100)(도 4에서의 라인 1-1을 따라 절취한 단면)이 지붕 상에[지붕 보드(12) 및 펠트(16)의 상부에] 배열 및 설치되어 있는 것을 나타내고 있다. 이 구성에서, 가장 좌측의 지붕 용품(100)의 배면(129)은 중간의 지붕 용품(100)의 전면(142)에 인접하여 그에 접하고 있다. 가장 좌측의 지붕 용품(100)의 출구 포트(134)는 중간 지붕의 용품(100)의 입구 포트(132)와 짝을 이루거나 일반적으로 그와 정렬되어 있도록 배열되어 있다. 마찬가지로, 중간의 지붕 용품(100)의 배면(129)은 가장 우측의 지붕 용품(100)의 전면(142)에 인접하여 그에 접하고 있고, 중간의 지붕 용품(100)의 출구 포트(134)는 가장 우측의 지붕 용품(100)의 입구 포트(132)와 짝을 이루도록 배열되어 있다. 이 배열은 공기가 가장 좌측의 지붕 용품(100)의 제2 채널(110)을 통해 그리고 이로부터 중간의 지붕 용품(100)의 제2 채널(110) 내로 그리고 이를 통해 가장 우측의 지붕 용품(100)의 제2 채널(110) 내로 그리고 이를 통해 유동할 수 있게 해준다. 이하에서 더 상세히 기술할 것인 바와 같이, 공기는 또한 각각의 지붕 용품(100)의 각자의 개구부(120) 각각을 통해 각각의 지붕 용품(100)의 제1 채널(108)로부터 각각의 지붕 용품(100)의 제2 채널(110)에 들어갈 수 있다. 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 각각의 지붕 용품(100) 상의 단열층(112)은 그 상에 제공되거나 그를 통해 뻗어 있는 카운터 보어(counter bore) 등의 장착 구멍(115) - 지붕 용품(100)을 지붕 보드(12)에 장착하는 데 사용될 수 있음 - 을 포함할 수 있다. 그에 부가하여, 각각의 지붕 용품(100)의 단열층(112) 상의 이음쇠 지점(114)은 인접한 지붕 용품(100)과 결합하는 데 사용될 수 있다[중간의 지붕 용품 및 가장 우측의 지붕 용품 각각은 인접한 지붕 용품(100) 상의 단열재(112)와 결합하는 이음쇠 지점(114)을 가진다].
도 6은 또한 3개의 지붕 용품(100)(도 4에서의 라인 2-2를 따라 절취한 단면)이 지붕 상에[지붕 보드(12) 및 펠트(16)의 상부에] 배열 및 설치되어 있는 것을 나타내고 있다. 이 구성에서, 중간의 지붕 용품(100)의 탭(144)은 가장 좌측의 지붕 용품(100)의 탭 포켓(118) 내에 배치돼 수납되어 있다. 마찬가지로, 이 구성에서, 가장 우측의 지붕 용품(100)의 탭(144)은 중간의 지붕 용품(100)의 탭 포켓(118) 내에 배치돼 수납되어 있다. 다시 말하지만, 각각의 지붕 용품(100)의 단열층(112) 상의 이음쇠 지점(114)은 인접한 지붕 용품(100)과 결합하는 데 사용될 수 있다[중간의 지붕 용품 및 가장 우측의 지붕 용품 각각은 인접한 지붕 용품(100) 상의 단열재(112)와 결합하는 이음쇠 지점(114)을 가진다].
도 7을 참조하면, 설치 기부 또는 스타터 유닛(150)이 포함되고, 일련의 지붕 용품(100)이 직렬로 조립되어 있는 기부로서 사용될 수 있다[2개의 지붕 용품(100)이 도 7에 도시되어 있음 - 도 4에서의 라인 2-2를 따라 절취한 단면 -]. 스타터 유닛은 카운터 보어 등의 하나 이상의 장착 개구부(154) 및 캡(156)을 가지는 하부 부분(152)을 포함한다. 하부 부분(152)은 탭 슬롯(tab slot)(155)을 추가로 포함할 수 있다. 스타터 유닛(150)의 하부 부분(152)은 다수의 기계적 체결 구조물(볼트, 나사 또는 못 등) 중 임의의 것을 사용하여 [도시된 바와 같이, 펠트(16) 및 지붕 보드(12) 상에서] 지붕에 결합되어 동작할 수 있다. 제자리에 있는 경우, 지붕 용품(100)의 탭(144)은 탭 슬롯(155)에 배치될 수 있다. 그 다음에, 지붕 용품(100)은 이어서 그의 탭(144)이 아래쪽의 인접한 지붕 용품(100)의 탭 포켓(118)에 있도록 배치될 수 있다. 이 배열에서, 지붕 보드(12)에 있는 개구부(20)는 지붕 용품(100) 상의 입구 포트(132)와 정렬될 수 있어, 다락 공간 공기가 다락 또는 공조되지 않은 공간으로부터 지붕 용품(100)의 제2 채널(110)(도 6에 도시되지 않음) 내로 그리고 위쪽으로 용마루 벤트(26)를 통해 그 밖으로 유동할 수 있게 해준다(도 8에 도시됨).
도 8을 참조하면, 용마루 벤트(26) 및 용마루 캡(ridge cap)(28)이 도시되어 있다. 이 도면에서, 3개의 지붕 용품(100)(도 4에서의 라인 1-1을 따라 절취한 단면)이 경사진 지붕 상에[지붕 보드(12) 및 펠트(16) 상에] 배열 및 설치되어 있다. 이 구성에서, 가장 좌측의 지붕 용품(100)의 배면(129)은 중간의 지붕 용품(100)의 전면(142)에 인접하여 그에 접하고 있다. 가장 좌측의 지붕 용품(100)의 출구 포트(134)는 중간의 지붕 용품(100)의 입구 포트(132)와 결합하고 일반적으로 그와 정렬되어 있도록 배열되어 있다. 마찬가지로, 중간의 지붕 용품(100)의 배면(129)은 가장 우측의 지붕 용품(100)의 전면(142)에 인접하여 그에 접하고 있고, 중간의 지붕 용품(100)의 출구 포트(134)는 가장 우측의 지붕 용품(100)의 입구 포트(132)와 결합하고 일반적으로 그와 정렬되어 있도록 배열되어 있다. 이 배열은 공기가 가장 좌측의 지붕 용품(100)의 제2 채널(110)로부터 중간의 지붕 용품(100)의 제2 채널(110) 내로 그리고 이를 통해 가장 우측의 지붕 용품(100)의 제2 채널(110) 내로 유동할 수 있게 해준다. 공기가 가장 우측의 지붕 용품(100)의 공기 출구(134)를 빠져나가고, 따라서, 지붕의 상부 또는 용마루(26)에 도달할 때, 공기는 출구 포트(134)를 빠져나갈 것이다. 이러한 공기는 이어서 벤트(26)/캡(28)을 통해 배출될 것이다.
도 9는 본 명세서에서의 다양한 실시 형태(제1 실시 형태가 도시되어 있음)에 따른 지붕 용품(100)의 열 에너지 전달을 나타낸 것이다. 각각의 에너지 성분 "q"는 다음과 같다:
Figure pct00001
에너지 평형 방정식은 다음과 같다:
qs - q1 - q2 - q3 - q4 + q5 - q6 - q7 - q8 - q9 - q10 - q11 + q12 - q13 - q14 = 0
도 9를 참조하면, qs는 태양으로부터의 태양 에너지를 나타낸다. 이 에너지 중에서, 에너지(q2)의 일부가 전도에 의해 제1 채널(108) 내로 전달되고, 에너지(q1)의 일부가 반사 및 대류에 의해 다시 대기 내로 전달된다. 자유 및/또는 강제 대류로 인해 부가의 에너지가 공기 입구(124)를 통해 지붕 용품(100)에 들어갈 수 있다(q5). 제1 채널(108)에 있는 에너지 중에서, 일부는 자유 대류(q3 및 q6) - 즉, 온도 경사 및/또는 밀도차의 존재에 의해 야기되는 흐름 - 로 인해 이동할 수 있다. 제1 채널에서의 순 복사는 q4로서 전달된다. 이 중에서, 일부는 전도에 의해 제2 채널(110) 내로 전달되고(q8), 일부는 자유 및/또는 강제 대류에 의해 개구부(120)를 통해 전달된다. 자유 및/또는 강제 대류로 인해 부가의 에너지가 공기 입구(142)를 통해 제2 채널(110)에 들어갈 수 있다(q12). 제2 채널(108)에 있는 에너지 중에서, 일부는 자유 대류로 인해 이동할 수 있다(q9 및 q11). 제2 채널에서의 순 복사는 q10으로서 전달된다. 이 중에서, 대부분은 전도에 의해 출구 포트(134) 밖으로(인접한 지붕 용품으로 또는 위쪽으로 용마루 벤트 밖으로) 전달된다(q13). 나머지(q14)는 전도에 의해 다락 또는 공조되지 않은 공간 내로 전달된다.
도 10은 일련의 지붕 용품(100)을 통한 공기 흐름을 나타낸 것이다. 공기가 2가지 방식으로 가장 좌측의 지붕 용품(100)에 들어가는 것으로 도시되어 있다. 첫째, 외부 공기가 공기 입구(124)에 들어가고, 위쪽으로 제1 채널(108)에서 개구부(120) 쪽으로 이동한다. 이 공기가 공기 흐름 디렉터(airflow director)(130)를 만날 때, 공기 흐름 디렉터(130)는 공기를 아래쪽으로 개구부(120)를 통해 제2 채널(110) 내로 방향 전환하거나 지나가게 한다 [도 7에 도시된 바와 같이, 스타터 유닛(150) 등을 통해 다락 또는 공조되지 않은 공간으로부터 올 수 있는] 공기가 또한 입구 포트(132)를 통해 가장 좌측의 지붕 용품에 들어갈 수 있다. 이 공기는 개구부(120)를 통해 제2 채널 내로 방향 전환되었던 공기와 혼합된다. 이 혼합된 공기는 이어서 위쪽으로 일련의 지붕 용품(100)을 따라 그 각자의 제2 채널(100)에서 마지막의 가장 위쪽의 지붕 용품(100)에 이르기까지 진행한다. 이 지점에서, 공기는 가장 우측의 지붕 용품의 출구 포트(134)를 빠져나간다(인접한 지붕 용품으로 또는 위쪽으로 용마루 벤트 밖으로 나간다). 각각의 지붕 용품에서, 공기 입구(124)에 들어간 다음에 아래쪽으로 개구부(120)를 통해 제2 채널(110) 내로 지나가게 되는 공기는 위쪽으로 일련의 지붕 용품(100)을 따라 그 각자의 제2 채널에서 진행하는 공기와 혼합된다.
도 11은 지붕 용품을 통한 공기 흐름 메커니즘을 다른 도면(절단 개략 평면도)에 도시한 것이다. 외부 공기(긴 파선으로 나타내어져 있음)가 공기 입구(124)를 통해 지붕 용품(100)에 들어간다. 이 공기는 리브들(128) 사이 또는 그 주위를 지나 개구부(120) 쪽으로 진행한다. 공기 흐름 디렉터(도 11에 도시되지 않음)는 공기를 아래쪽으로 개구부(120)를 통해 제2 채널 내로 방향 전환시키거나 지나가게 한다. 이 외부 공기는 제2 채널(110)의 공기 흐름과 혼합될 수 있다(이제 실선으로 나타내어져 있음). 혼합된 공기 흐름은 제2 채널을 통해 진행하고, 공기 흐름 베인(136) 주위에서 - 구체적으로는, 공기 흐름 베인(136)의 헤드 베인 부재(138)의 양측에서 - 방향 전환된다. 궁극적으로, 부가의 공기가 후속하는 인접한 지붕 용품 상의 개구부를 통해 제2 채널 내로 방향 전환되고, 이 공기와 혼합되어 채널 혼합된 공기(짧은 파선으로 도시되어 있음)를 생성한다.
도 12는 또한 일련의 지붕 용품(100)을 통한 공기 흐름을 나타낸 것이지만, 일부 공기가 지붕 용품들(100) 중 하나의 지붕 용품의 공기 입구(124) 밖으로 다시 나가는 대안의 방식으로 되어 있다. 상기한 바와 같이, 공기가 2가지 방식으로 가장 좌측의 지붕 용품(100)에 들어가는 것으로 도시되어 있다. 첫째, 외부 공기가 공기 입구(124)에 들어가고, 위쪽으로 제1 채널(108)에서 개구부(120) 쪽으로 이동한다. 이 공기가 공기 흐름 디렉터(130)를 만날 때, 공기 흐름 디렉터(130)는 공기를 아래쪽으로 개구부(120)를 통해 제2 채널(110) 내로 방향 전환하거나 지나가게 한다 [도 7에 도시된 바와 같이, 스타터 유닛(150) 등을 통해 다락 또는 공조되지 않은 공간으로부터 올 수 있는] 공기가 또한 입구 포트(132)를 통해 가장 좌측의 지붕 용품에 들어갈 수 있다. 이 공기는 개구부(120)를 통해 제2 채널 내로 방향 전환되었던 공기와 혼합된다. 이 혼합된 공기는 이어서 위쪽으로 일련의 지붕 용품(100)을 따라 그 각자의 제2 채널(100)에서 진행한다. 이 혼합된 공기가 제2 채널(110) 통로를 통해 계속 가는 것에 대한 저항이 자연 부력(natural buoyancy)보다 크게 되고, 혼합된 공기 흐름이 보다 작은 저항으로의 통로를 찾게 되어 다시 제2 채널(110)과 제1 채널(108) 사이의 개구부(120) 밖으로 유동하기 시작할 때[즉, 제1 채널(108)에서의 들어오는 외부 공기에 대한 저항이 제2 채널(110) 통로를 따라 위쪽으로 계속가는 것보다 작을 때], 공기는 가장 작은 저항의 통로를 택하고 다시 그 제1 채널(108) 및 공기 입구(124) 밖으로 나갈 것이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 이것은 좌측으로부터 네번째 지붕 용품(100)에서[또는 우측으로부터 두번째 지붕 용품(100)] 일어난다. 혼합된 공기가 제2 채널 통로에서 계속 진행하는지 다시 공기 입구 밖으로 나가는지에 영향을 미칠 수 있는 인자는 구멍의 크기, 바람, 기압, 및 제2 채널(110) 내부의 유체(공기)의 저항을 포함한다. 예를 들어, 단면적이 증가되고 굴곡/회전이 최소화되면, 유체가 제2 채널(110)을 따라 위쪽으로 진행할 때 공기 흐름은 보다 적은 저항을 갖거나 만나게 될 것이다.
전술한 바와 같이, 기후에 따라, 지붕 용품(100)은 혼합된 공기가 제2 채널(110) 통로에 머무르는 것을 보장하거나 최적화하도록 설계될 수 있다. 이것은 제2 채널(110) 통로의 저항에 대해 개구부(120)를 통한 저항을 증가시키기 위해 제1 채널(108)과 제2 채널(110) 사이의 개구부(120)의 크기를 최소화함으로써 행해질 수 있다. 혼합된 공기가 제2 채널(110) 통로에 머무르는 것을 보장하거나 최적화하는 것이 바람직할 수 있는 어떤 기후는 추운 기후를 포함한다. 혼합된 따뜻한 공기를 제2 채널(110) 통로에 보유함으로써, 전체 지붕을 난방하는 데 도움을 줄 수 있고, 그 결과, 전체 지붕 위에 있는 눈을 녹이는 데 도움을 줄 수 있다.
또한, 지붕 용품은 공기가 지붕 용품들(100) 중 하나 이상에 포함되어 있는 공기 입구(124) 밖으로 다시 나갈 수 있게 해주도록 설계될 수 있다. 이것은 제2 채널(110) 통로의 저항에 대해 개구부(120)를 통한 저항을 감소시키기 위해 제1 채널(108)과 제2 채널(110) 사이의 하나 이상의 개구부(120)의 크기를 최대화함으로써 행해질 수 있다. 공기를 제2 채널 통로로부터 배출시키는 것이 바람직할 수 있는 어떤 기후는 따뜻한 기후를 포함한다. 공기가 배출될 수 있게 해줌으로써, 지붕을 시원하게 유지하는 데 도움을 줄 수 있다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 지붕 용품(100)의 다른 실시 형태가 도시되어 있다. 이 실시 형태에서는, 제3 채널(158)이 하단 시트(103)와 단열층(112) 사이에 포함되어 있다. 제3 채널(158)은 그 안에 하나 이상의 복사 차단재 필름층(146)을 포함할 수 있다. 이 실시 형태는 혼합된 공기가 지붕 용품[제3 채널(158) 통로]에 머무르는 것을 보장하거나 최적화하는 것이 바람직한 추운 기후 등의 기후에서 유용할 수 있다. 혼합된 따뜻한 공기를 제3 채널(158) 통로에 보유함으로써, 전체 지붕을 난방하는 데 도움을 줄 수 있고, 그 결과, 전체 지붕 위에 있는 눈을 녹이는 데 도움을 줄 수 있다.
이 실시 형태의 지붕 용품(100)이 지붕 위에 직렬로 배열될 때, 인접한 지붕 용품 상의 제3 채널들(158)은 일반적으로 정렬되어, 지붕 데크(12) 상에 포함되어 있는 개구부(20)로부터 위쪽으로 지붕 용품(100)의 제3 채널(158)을 따라 출구 지점(용마루 벤트 등)(도 14에 도시되어 있지 않음)까지 뻗어 있을 수 있는 제3 채널(158) 통로를 형성한다. 제3 채널(158) 통로 사이에서 가장 좌측의 지붕 용품(100)의 제2 채널(110) 내로 뻗어 있는 개구부(157)가 스타터 유닛(150) 상에 포함되어 있을 수 있다. 이것은 다락 공간 공기의 제2 채널(110) 통로 내로의 어떤 통기를 가능하게 해주어 진공을 형성하고, 제2 채널(110) 통로 내에서의 공기 이동을 도울 수 있다. 예를 들어, 제3 채널(158)의 온도 차(temperature delta)가 낮아 자연 부력의 효과를 감소시키면, 개구부(157)는 공조되지 않은 공간으로부터의 공기 흐름을 가능하게 해줄 것이다. 제3 채널(158)을 가지는 이 실시 형태는, 예를 들어, 지붕을 가열하고, 그 결과, 전체 지붕 위에 있는 눈을 녹이기 위해 혼합된 따뜻한 공기를 전체 지붕에 대한 지붕 용품(100)에 보유하는 것이 바람직할 수 있는 추운 기후에서 유용할 수 있다.
지붕 용품의 다른 실시 형태가 도 15 내지 도 17에 도시되어 있다. 이 실시 형태에서는, 지붕 용품(200)은 하단 시트(203), 하단 시트(203)의 적어도 일부분을 덮고 있는 중간 시트(204), 및 중간 시트(204)의 적어도 일부분을 덮고 있는 상단 시트(206)를 포함할 수 있다. 제1 공기 채널(208)이 상단 시트(206)와 중간 시트(204) 사이에 정의 또는 제공되고, 제2 공기 채널(210)이 중간 시트(204)와 하단 시트(203) 사이에 정의 또는 제공된다. 제1 채널(208) 및 제2 채널(210)은 개구부 또는 구멍(220)에 의해 상호연결되어 있거나 다른 방식으로 유체 또는 공기 흐름 연통되어 있을 수 있으며, 그의 크기, 형상 및 설계 고려사항에 대해서는 이상에서 상세히 기술하고 있다.
하단 시트(203), 중간 시트(204) 및 상단 시트(206)는 하단 시트(103), 중간 시트(104) 및 상단 시트(106)에 대해 앞서 기술한 다양한 재료로 형성될 수 있지만, 이들 구성요소 각각을 형성하는 데 다른 재료 및 형성 방법이 사용될 수 있다. 그에 부가하여, 하단 시트(203), 중간 시트(204) 및 상단 시트(206)는 일체로 형성되거나, 분리되어 형성된 다음에 서로 부착, 고정 또는 다른 방식으로 결합될 수 있다. 상단 시트(206)는 그 위에 제공된 지붕 그래뉼(roofing granule)의 층 또는 층들 - 미국 특허 제7,455,899호, 제7,648,755호, 및 제7,919,170호(이들 각각은 참조 문헌으로서 그 전체 내용이 본 명세서에 포함됨)에 기술된 것 등 - 을 포함할 수 있다.
도 15를 참조하면, 하단 시트(203)는 그의 가장자리를 따라 제공되어 있는 플랜지(216)를 포함할 수 있고, 이 플랜지(216)는 그 위에 있는 용마루(219)는 물론 하나 이상의 복사 차단재 필름층(146)도 포함할 수 있다. 이하에서 상세히 논의되는 복사 차단재 채널(268)의 형성을 가능하게 해주는 구조물에 부가하여, 용마루(219)는 지붕 용품(200)에 추가의 구조적 일체성을 제공할 수 있다.
도 15를 참조하면, 제1 채널(208)은 그의 제1 단부에 공기 입구(224)를 포함할 수 있다. 공기 입구(224)는 눈, 곤충, 새, 작은 동물, 쓰레기, 강수(예컨대, 비, 눈, 진눈깨비, 우박)가 공기 입구(224)에 들어가는 것을 억제하기 위해 차폐물, 스크림, 부직포 웨브, 또는 다른 구조물 등의 커버(226)를 포함할 수 있다. 커버(226)는 상단 시트(206) 및 중간 시트(204)와 일체로 형성될 수 있거나, 분리되어 형성된 다음에 상단 시트(206) 및/또는 중간 시트(204)에 부착, 연결 또는 다른 방식으로 결합될 수 있다. 배면(229)이 제1 채널(208)의 제2 단부에 형성될 수 있고, 상단 시트(206)부터 중간 시트(204)까지 뻗어 있을 수 있다. 앞서 논의된 바와 같이, 개구부(220)는 제1 채널(208)과 제2 채널(210)을 상호 연결시킨다(또는 유체 또는 공기 흐름 연통시킨다). 개구부(220)는 중간 시트(204)를 통해 뻗어 있을 수 있거나, 중간 시트(204)의 가장자리를 따라 또는 중간 시트(104)의 단부에 다른 방식으로 형성될 수 있다. 실시 형태들에서, 커버(126)는 화재의 경우 등에 공기 입구, 따라서 임의의 통기로 통로 또는 연통을 닫기 위해 폴리에스테르 직물 등의 용융가능 재료로 형성될 수 있다.
도 16을 참조하면, 제1 채널(208)은 테이퍼져 있는 방식으로 배열될 수 있고 지붕 용품(200)에 추가의 구조적 일체성을 제공하기 위해 상단 시트(206)와 중간 시트(204) 사이에 뻗어 있을 수 있는 하나 이상의 리브(228) 또는 에어 가이드(2개가 도시되어 있음)를 추가로 포함할 수 있다. 도 15를 다시 참조하면, 제1 채널(208)은 또한 들어오는 외부 흡입 공기 흐름을 아래쪽으로 개구부(20)를 통해 제2 공기 채널(210) 내로 안내하거나 지나가게 할 수 있는, 개구부(220)에 근접하여 배치된 공기 흐름 편향 부재(230)를 포함할 수 있다. 공기 흐름 편향 부재(230)는 공기 흐름 편향 부재(130)에 대해 앞서 기술한 것과 같은 다양한 재료로 형성될 수 있지만, 다른 재료가 사용될 수 있다. 또한, 공기 흐름 편향 부재(230)는 제1 채널(208) 내에 상단 시트(230) 등과 일체로 형성될 수 있다. 대안적으로, 공기 흐름 편향 부재(230)는 분리되어 형성된 다음에 제1 채널(208) 내에서 상단 시트(230) 등과 부착, 연결 또는 다른 방식으로 결합될 수 있다. 게다가, 공기 흐름 편향 부재(230)가 절단구로서 형성되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 본 개시 내용의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 다른 3차원 형상들이 사용될 수 있다.
도 15를 참조하면, 제2 채널(210)은 그의 제1 가장자리를 따라 있는 제1 공기 입구 포트(232) 및 그의 제2 가장자리를 따라 있는 제2 공기 출구 포트(234)를 포함할 수 있다(도 16 참조). 도 16을 참조하면, 제2 채널(210)은 그 안에 제공되어 있는 공기 흐름 베인(236) - 지붕 용품(200)에 추가적인 구조적 일체성을 제공하기 위해 중간 시트(204)와 하단 시트(203) 사이에 뻗어 있을 수 있음 - 을 추가로 포함할 수 있다. 공기 흐름 베인(236)은 하나의 헤드 베인 부재(238) 및 2개의 테일 베인 부재(240)를 포함할 수 있다. 도 15를 참조하면, 제2 채널(210)은 지붕 용품(200)의 전면(242) 및 전면(242)으로부터 뻗어 있거나 전면(242) 상에 제공되는 하나 이상의 탭(244)을 추가로 포함할 수 있다. 또한, 실시 형태들에서, 제2 채널(210)은 하단 시트(203)에 대해 직교 방향으로 측정될 때 좁아져서, 공기 입구 포트(232)에서는 보다 넓고 공기 출구 포트(234)에서는 보다 좁게 테이퍼져 있을 수 있다.
도 15를 참조하면, 제1 채널(208) 및 제2 채널(210) 각각은 하나 이상의 복사 차단재 필름층(246)을 포함할 수 있다. 복사 차단재 필름층은 146에 대해 앞서 기술한 바와 같이 형성될 수 있지만, 다른 재료 및 형성 방법이 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 채널(208)은 상단 시트(206)의 아래쪽에 복사 차단재 필름층(246)을 포함하고 중간 시트(204)의 위쪽에 또 하나의 복사 차단재 필름층을 포함하고 있다. 제2 채널(210)은 중간 시트(204)의 아래쪽에 복사 차단재 필름층(246)을 포함하고 하단 시트(203)의 위쪽에 또 하나의 복사 차단재 필름층을 포함하고 있다.
지붕 용품은 팽창성 재료 부분을 추가로 포함할 수 있다. 도시되어 있지는 않지만, 팽창성 재료가 입구 포트(232)에 근접하여 포함되어 있지만, 이러한 팽창성 재료 부분(248)은 지붕 용품(210)에서 몇몇 다른 위치에 - 예를 들어, 공기 출구 포트(234)에 근접하여 또는 공기 흐름 편향 부재(230) 또는 구멍(220)에 근접하여 등 - 포함될 수 있다.
도 17은 실시 형태에 따른 3개의 지붕 용품(200)(도 16에서의 라인 15-15를 따라 절취한 단면)이 지붕 상에[지붕 보드(12) 및 펠트(10)의 상부에] 배열 및 설치되어 있는 것을 나타내고 있다. 이 구성에서, 각각의 지붕 용품의 탭(244)은 탭 포켓(269) 내에 배치되어 있다[탭 포켓(269)이 도 15 또는 도 17에 도시되어 있지 않지만, 도 16에는 도시되어 있음]. 하단 시트(103)의 아래쪽은, 인접한 지붕 용품과의 사이에 복사 차단재 구역(268)을 생성하기 위해, 인접한 지붕 용품의 용마루(219)에 인접하여 움직이지 않게 실시될 수 있다. 이 복사 차단재 구역은 제2 채널(210) 통로에 일반적으로 직교인 방향으로 뻗어 있는 차단재 채널을 생성한다. 차단재 채널은, 특히 따뜻하고 더운 기후대에서, 지붕 데크로의 열 전달을 제한하는 부가의 메커니즘을 제공할 수 있다. 복사 차단재 구역(268)은, 예를 들어, XPS(extruded polystyrene foam), EPS(expanded polystyrene foam), 폴리아이소시아네이트, 폴리우레탄, 또는 2.54 cm(인치) 두께당 2 내지 8의 범위의 R 값을 가지는 다른 유형의 단열재로 형성될 수 있는 그 안에 제공된 단열재 부분을 포함할 수 있다.
도 15 내지 도 17에 도시된 실시 형태에서의 공기 흐름은 제1 실시 형태와 관련하여 기술되어 있고, 상세하게는, 도 10 내지 도 12와 관련하여 도시되고 기술되어 있다.
실시예 - 테스트 플랫폼
본 개시 내용에 따른 지붕 용품을 아스팔트-기반 지붕 슁글과 비교하기 위해 2개의 테스트 플랫폼(테스트 주택)이 건축되었다. 플랫폼은 오크 리지 국립 연구소(Oak Ridge National Laboratory)에서 다락/공조된 방 천장 건축 방법/테스트 플랫폼을 시뮬레이션하도록 설계 및 건축되었다. 플랫폼들의 각자의 지붕의 경사면은 최대 태양 노출을 위해 남향으로 하였다.
플랫폼들의 기본 크기는 공조된 방 높이 1.31 m H를 갖는 2.44 m W × 3.66 m L(4.3' H를 갖는 8' W × 12' L)였다. 지붕은 4/12 물매 및 0.61 m(2') 소핏 오버행(soffit over-hang)을 가졌다. 플랫폼들은 R-19 롤 단열재(rolled insulation)를 갖는 5.08 ㎝ × 15.2 ㎝ (2" × 6") 스터드 벽(stud wall)으로 건축되었고, 단열재는 박공 측벽(gable side wall) 위쪽으로 다락 내로 계속되었다. 후방 벽(지붕 물매의 반대쪽)도 역시 지붕의 꼭대기까지 R-19 단열재가 설치되었다. 테스트 주택의 1.91 ㎝ (¾") OSB 바닥도 역시 5.08 ㎝ × 15.2 ㎝(2" × 6") 바닥 장선들(floor joist) 사이에 R-19 롤 단열재를 가졌다. 바닥 장선의 하부 측면 상에 2.54 ㎝(1")의 외장 합판(exterior plywood)이 있었다. 테스트 플랫폼의 외부는 보호층으로서 흑색의 강철 사이딩(steel siding)을 가졌다.
공조된 방의 천장은 5.08 ㎝ × 15.2 ㎝(2" × 6") 천장 장선들에 고정되어 있는 1.27 ㎝(½")의 석고보드(drywall)로 건축되었다. 5.08 ㎝ × 15.2 ㎝(2" × 6") 천장 장선은 중심에서 중심까지가 40.6 ㎝(16")였다. 장선들 사이에, 2.54 ㎝ (1") XPS(extruded polystyrene) 발포층이 배치되고 목재 장선들 사이에 코오킹(caulk)되었다.
공조된 공간에 있는 석고보드 벽이 마감되고 테이핑되었다. 공조된 방은 벽에 설치된 장치를 사용하여 냉방(또는 난방)되었다. 각자의 방은 일정한 20℃(68 ℉)를 유지하였고 AB 1400 "PLC"를 통해 제어되었다.
종래의 아스팔트-기반 슁글을 갖는 플랫폼은 중심에서 중심까지가 표준 펠트층을 갖는 1.59 ㎝(5/8") OSB 지붕 데크와 함께 40.6 ㎝(16")인 5.08 ㎝ × 15.2 ㎝(2" × 6") 서까래로 건축되었다. 아스팔트 슁글이 지붕 데크에 못으로 고정되었다. 본 개시 내용에 따른 지붕 용품을 갖는 플랫폼은 1.59 ㎝(5/8") OSB 지붕 데크와 함께 중심에서 중심까지가 40.6 ㎝(16")인 5.08 ㎝ × 15.2 ㎝(2" × 6") 서까래로 건축되었다. 지붕 데크는 또한 2.54 ㎝ (1")의 XPS(extruded polystyrene)의 제2 데크 및 "워터 & 아이스(water & ice)" 펠트층을 갖는 1.59 ㎝(5/8") OSB 지붕 데크를 가졌다. (도 15 내지 도 17에 도시된 실시 형태에 따른) 지붕 용품이 아래에 있는 OSB 데크에 나사로 고정되었다. 아스팔트 슁글이 지붕 데크에 못으로 고정되었다.
데이터 수집을 위해, 열전쌍, RTD, 및 열 유속 센서가 플랫폼들에서 서로에 대해 동일한 위치에 배치되었다. 2개의 RTD는 천장(공조된 측면)에 위치되었고, 2개의 RTD는 지붕 데크 보드 바로 아래에 있는 다락의 높은 지점에 위치되었다. 열 유속 센서는 다락의 양쪽 측면(공조된 측면 및 공조되지 않은 측면) 및 다락 구역에서 지붕 데크의 아래쪽에 있는 다양한 장소에 위치되었다. 열전쌍(타입 T)은 지붕 용품의 열 흐름 구역을 통해 위치되었다.
도 18은 2개의 테스트 플랫폼으로부터 수집된 데이터의 그래프이다. 2011년 8월 19일과 2011년 8월 26일 사이의 7일 기간에 걸쳐 데이터가 수집되었다. 데이터 측정치는 그 기간 동안 매 15분마다 수집되었다.
도 19는 제4 실시 형태에 따른 지붕 용품(100)을 나타낸 것이다. 이 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와 달리, 지붕 용품(100)이 제1 채널(108)에 복사 차단재를 포함하고 있지 않다. 이것은 에너지가, 부가의 복사 차단재층을 지나갈 필요없이, 상단 시트(106) 및 중간 시트(104)를 통해 제2 채널(110) 내로 전도할 수 있게 해주며, 이는 태양 전지 모듈의 배면판(back plane) 등에 대한 열 싱크로서의 사용에 대한 적합성을 향상시킬 수 있다. 제2 채널(110)에 열이 있는 경우, 제2 채널(110) 상부에 있는 복사 차단재층(146)은 그 열을 그 채널에 유지시키고 에너지가 다시 제1 채널(108) 내로 전달되는 것을 억제시킬 것이다. 본 명세서에서의 다른 실시 형태들에 따른 지붕 용품도 역시 태양 전지 모듈의 배면판으로서 사용하는 데 적합하다.
본 개시 내용의 다양한 실시 형태들에 대한 지붕 용품을 지붕에 설치하는 것은 다음과 같을 수 있다. 제1 실시 형태와 관련하여 기술되어 있지만, 본 명세서에 기술된 다양한 실시 형태들 중 임의의 실시 형태에 대해 이 설치 방법이 사용될 수 있다.
도 1 내지 도 13을 참조하면, 지붕 펠트(16) 또는 다른 커버 재료가 지붕 데크(12) 상에 설치되고 개구부(20)가 절단된 후에, 시작 또는 기부 유닛(152)이 지붕 데크(12)의 소핏(24)에 근접해 있는 하부 가장자리에 또는 그에 근접하여 고정될 수 있다. 접착제 재료가 시작 또는 기부 유닛(152)의 상부에 기계적으로 또는 다른 방식으로 고정될 수 있다. 이어서, 캡(156)이 시작 또는 기부 유닛(152)에 부착될 수 있다.
좌측 지붕 부분에 대해(즉, 좌측에서 우측으로 위로 향해 경사져 있음), 용품(100)의 설치를 위해 좌측에서 우측으로 작업하면서, 지붕 용품(100)에서 직선 가장자리가 절단될 수 있다. 노출된 제1 및 제2 채널(108, 110)은 발포체(예컨대, 폴리우레탄 발포체) 등의 재료로 충전될 수 있다. 이 발포체로 충전시키는 단계는 가장자리 후레싱(edge flashing)이 설치될 때 행해질 수 있다. 이 발포체로 충전시키는 단계는 각자의 열린 채널을 닫기 위해서는 물론, 용품에 부가의 구조적 일체성 또는 지지를 제공하기 위해 행해질 수 있다. 가장자리 후레싱은 지붕 경사 라인을 따라 지붕 용품(100)의 단부[즉, 박공벽(gable end)]를 덮는 데 사용될 수 있다.
탭(144)이 수납부 포켓(receiver pocket)(152)와 일직선을 이루도록, 지붕 용품(100)이 배치되고 시작 또는 기부 유닛(152)에 대해 견고하게 밀어 붙여질 수 있다. 하나 이상의 기계적 체결구가 보어(116)에 설치될 수 있다. 또다시, 좌측에서 우측으로 작업하면서, 다른 지붕 용품(100)이 설치될 수 있고, 이것은 지붕 데크가 덮여질 때까지 반복될 수 있다. 이들 단계는 지붕의 다른 부분들에 대해 반복될 수 있다. 용마루 벤트 캡(28)이 지붕 용품(100) 및 그 각자의 출구 포트(134) 상에 위치될 수 있다. 이어서, 용마루 캡이 지붕 용품(100)을 통해 지붕 데크(12)에 고정될 수 있다.
명세서가 예시적인 소정 실시 형태를 상세히 기술하고 있지만, 당업자라면 이상의 내용을 이해할 때 이들 실시 형태에 대한 여러 수정, 변형 및 그 등가물을 용이하게 안출할 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 따라서, 본 명세서가 앞서 기술한 예시적인 실시 형태로 부당하게 제한되어서는 안된다는 것을 잘 알 것이다. 특히, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 수치 범위를 종점으로 나타내는 것은 그 범위 내에 포함된 모든 숫자를 포함하고자 하는 것이다(예를 들어, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4, 및 5를 포함함). 그에 부가하여, 본 명세서에 사용된 모든 숫자는 "약"이라는 용어로 수식되는 것으로 가정된다. 다양한 예시적인 실시 형태들에 대해 기술하였다. 이들 및 다른 실시 형태가 이하의 특허청구범위의 범주 내에 속한다.

Claims (35)

  1. 지붕 데크 상에 설치하기 위한 지붕 용품으로서,
    본체;
    상기 본체의 상부 부분 내에 정의되는 제1 채널 - 상기 제1 채널은 외부 공기가 상기 제1 채널에 들어갈 수 있는 입구를 포함함 -; 및
    상기 본체의 하부 부분에 정의되는 제2 채널을 포함하고, 시트가 상기 제2 채널을 상기 제1 채널로부터 분리시키며, 외부 공기가 구멍을 통해 상기 제2 채널에 들어갈 수 있도록 상기 제2 채널이 상기 시트에 있는 구멍을 통해 상기 제1 채널에 연결되어 동작하는 것인 지붕 용품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 채널이 출구 포트를 포함하고, 외부 공기가 상기 출구 포트를 통해 상기 제2 채널을 빠져나갈 수 있는 것인 지붕 용품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 채널이 입구 포트를 포함하고, 인접한 지붕 용품으로부터의 공기가 상기 입구 포트를 통해 상기 제2 채널에 들어갈 수 있는 것인 지붕 용품.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2 채널이 공조되지 않은 공간과 공기 흐름 연통되어 있고, 공조되지 않은(unconditioned) 공간으로부터의 공조되지 않은 공기가 상기 입구 포트를 통해 상기 제2 채널에 들어갈 수 있는 것인 지붕 용품.
  5. 제4항에 있어서, 상기 입구 포트를 통해 상기 제2 채널에 들어가는 공조되지 않은 공기가 상기 구멍을 통해 상기 제2 채널에 들어가는 외부 공기와 혼합되어 혼합된 공기를 형성할 수 있고, 상기 혼합된 공기가 상기 출구 포트를 통해 상기 제2 채널을 빠져나갈 수 있는 것인 지붕 용품.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 공조되지 않은 공간이 다락인 지붕 용품.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 채널 아래에 제공된 단열재(insulation)를 추가로 포함하는 지붕 용품.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 채널이 제1 채널 상부 내부 표면 및 제1 채널 하부 내부 표면을 포함하고, 상기 제1 채널 상부 및 하부 내부 표면 중 하나 이상이 그에 제공된 복사 차단재(radiant barrier)를 포함하는 것인 지붕 용품.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 채널이 제2 채널 상부 내부 표면 및 제2 채널 하부 내부 표면을 포함하고, 상기 제2 채널 상부 및 하부 내부 표면 중 하나 이상이 그에 제공된 복사 차단재를 포함하는 것인 지붕 용품.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 본체의 하부 부분에 정의되는 제3 채널을 추가로 포함하고, 제2 시트가 상기 제3 채널을 상기 제2 채널로부터 분리시키는 것인 지붕 용품.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제3 채널이 공조되지 않은 공간과 공기 흐름 연통되어 있는 것인 지붕 용품.
  12. 제11항에 있어서, 공조되지 않은 공간이 다락인 지붕 용품.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 외부 공기를 구멍 내로 보내기 위해 상기 구멍에 근접하여 상기 제1 채널에 제공된 에어 디렉터(air director)를 추가로 포함하는 지붕 용품.
  14. 공기 흐름 차단기가 약 177℃(350℉) 이상의 온도에 노출될 때 상기 제1 채널 또는 상기 제2 채널 중 적어도 하나를 적어도 부분적으로 닫기 위해 상기 공기 통로에 제공된 상기 공기 흐름 차단기를 추가로 포함하는 지붕 용품.
  15. 제14항에 있어서, 상기 공기 흐름 차단기가 팽창성 재료를 포함하는 것인 지붕 용품.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입구에 제공된 커버 - 상기 커버는 외부 공기가 그를 통해 상기 제1 채널 내로 유동할 수 있게 해줌 - 를 추가로 포함하는 지붕 용품.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구멍의 단면적에 대한 상기 입구의 단면적의 비가 약 2 내지 약 48인 지붕 용품.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구멍의 단면적에 대한 상기 입구의 단면적의 비가 약 1 내지 약 12인 지붕 용품.
  19. 본체;
    상기 본체에 정의된 공기 통로 - 상기 공기 통로는 외부 공기가 상기 공기 통로에 들어갈 수 있는 입구를 포함함 -; 및
    공기 흐름 차단기가 열에 노출될 때 상기 통로를 적어도 부분적으로 닫기 위해 상기 공기 통로에 제공되는 상기 공기 흐름 차단기를 포함하는 지붕 용품.
  20. 제19항에 있어서, 열이 약 177℃ (350℉) 이상의 온도인 지붕 용품.
  21. 제18항에 있어서, 상기 공기 흐름 차단기가 팽창성 재료를 포함하는 것인 지붕 용품.
  22. 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입구에 제공된 커버 - 상기 커버는 외부 공기가 그를 통해 상기 공기 통로 내로 유동할 수 있게 해줌 - 를 추가로 포함하는 지붕 용품.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항의 복수의 지붕 용품으로 이루어진 패널을 포함하는 지붕 패널.
  24. 제23항에 있어서, 복수의 지붕 용품의 적어도 일부분이 일체로 형성되어 있는 것인 지붕 패널.
  25. 적어도 2개의 지붕 용품을 포함하는 지붕 시스템으로서, 각각의 지붕 용품이
    본체;
    상기 본체의 상부 부분 내에 정의되는 제1 채널 - 상기 제1 채널은 외부 공기가 상기 제1 채널에 들어갈 수 있는 입구를 포함함 -; 및
    상기 본체의 하부 부분에 정의되는 제2 채널을 포함하고, 시트가 상기 제2 채널을 상기 제1 채널로부터 분리시키며, 외부 공기가 구멍을 통해 상기 제2 채널에 들어갈 수 있도록 상기 제2 채널이 상기 시트에 있는 구멍을 통해 상기 제1 채널에 연결되어 동작하고,
    적어도 2개의 지붕 용품 각각의 제2 채널이 적어도 2개의 지붕 용품 사이의 공기 흐름 통로를 생성하기 위해 공기 흐름 연통되어 있는 것인 지붕 시스템.
  26. 제25항에 있어서, 적어도 2개의 지붕 용품 각각의 제2 채널이 출구 포트를 포함하고, 외부 공기가 상기 출구 포트를 통해 상기 제2 채널을 빠져나갈 수 있는 것인 지붕 시스템.
  27. 제25항 또는 제26항에 있어서, 적어도 2개의 지붕 용품 각각의 제2 채널이 입구 포트를 포함하고, 인접한 지붕 용품으로부터의 공기가 상기 입구 포트를 통해 상기 제2 채널에 들어갈 수 있는 것인 지붕 시스템.
  28. 제27항에 있어서, 적어도 2개의 지붕 용품 각각의 제2 채널이 공조되지 않은 공간과 공기 흐름 연통되어 있고, 공조되지 않은 공간으로부터의 공조되지 않은 공기가 상기 입구 포트를 통해 상기 제2 채널에 들어갈 수 있는 것인 지붕 시스템.
  29. 제27항 또는 제28항에 있어서, 상기 입구 포트를 통해 적어도 2개의 지붕 용품 각각의 상기 제2 채널에 들어가는 공조되지 않은 공기가 상기 구멍을 통해 적어도 2개의 지붕 용품의 상기 제2 채널에 들어가는 외부 공기와 혼합되어 혼합된 공기를 형성할 수 있고, 상기 혼합된 공기가 상기 출구 포트를 통해 적어도 2개의 지붕 용품의 상기 제2 채널을 빠져나갈 수 있는 것인 지붕 시스템.
  30. 제25항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 2개의 지붕 용품 각각이 상기 본체의 하부 부분에 정의된 제3 채널을 추가로 포함하고, 제2 시트가 상기 제3 채널을 상기 제2 채널로부터 분리시키는 것인 지붕 시스템.
  31. 제25항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 공기 흐름 차단기가 약 177℃(350℉) 이상의 온도에 노출될 때 상기 제1 채널 또는 상기 제2 채널 중 적어도 하나를 적어도 부분적으로 닫기 위해 상기 공기 흐름 통로에 제공된 상기 공기 흐름 차단기를 추가로 포함하는 지붕 용품.
  32. 제31항에 있어서, 상기 공기 흐름 차단기가 팽창성 재료를 포함하는 것인 지붕 용품.
  33. 적어도 2개의 지붕 용품을 포함하는 지붕 시스템으로서, 각각의 지붕 용품이
    본체;
    상기 본체에 정의된 채널 - 상기 채널은 입구 포트 및 출구 포트를 포함함 -; 및
    상기 적어도 2개의 지붕 용품이 제1 및 제2 연결 부재를 사용하여 연결될 때, 적어도 2개의 지붕 용품 중 한쪽의 지붕 용품의 출구 포트가 적어도 2개의 지붕 용품의 다른쪽의 지붕 용품의 입구 포트와 실질적으로 정렬되어, 적어도 2개의 지붕 용품 사이에 공기 흐름 통로를 생성하도록, 상기 적어도 2개의 지붕 용품을 상호 연결시키는 제1 및 제2 연결 부재를 포함하는 것인 지붕 시스템.
  34. 제33항에 있어서, 상기 제1 연결 부재가 탭(tab)을 포함하고, 상기 제2 연결 부재가 리세스(recess)를 포함하는 것인 지붕 시스템.
  35. 제33항에 있어서, 상기 본체에 정의된 상부 채널 - 상기 상부 채널은 외부 공기가 상기 상부 채널에 들어갈 수 있는 외부 공기 입구를 포함함 - 을 추가로 포함하고, 시트가 상기 채널을 상기 상부 채널로부터 분리시키며, 외부 공기가 구멍을 통해 상기 채널에 들어갈 수 있도록 상기 채널이 상기 시트에 있는 구멍을 통해 상기 상부 채널에 연결되어 동작하는 것인 지붕 시스템.
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