KR100673784B1 - 유로가 균일한 난방용 패널의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자체의 내부 유로를 갖는 플레이트식 난방패널의 상, 하부 플레이트에 대하여 각각 금형을 제작한 후 사출성형을 이용하여 사출 반제품을 제작한 다음 상, 하부 두개의 사출 반제품을 융착에 의해 전면 접합함으로써, 난방패널 전체의 유로 형상이 일정하고 유체의 정체부분이 없는 난방패널을 제조하는 방법에 관한 것으로, 사출에 의해 균일한 유로형상을 제조할 수 있으므로 난방패널 전면에 막힘 현상이 없고 균일한 유체흐름성을 확보할 수 있으며, 또한 사출에 의해 균일한 두께의 상, 하부 플레이트를 제조할 수 있으므로 난방패널의 정밀성형이 가능하여 일정한 치수관리 및 품질생산이 가능하다.

난방패널, 내부 유로, 균일, 사출성형

Description

유로가 균일한 난방용 패널의 제조방법{Method for making plate-shaped heating panel of uniform flow path}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 유로를 갖는 플레이트식 난방패널의 사시도,

도 2는 도 1의 확대 절개사시도,

도 3은 도 1의 A-A선 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 난방패널의 개략적인 제조공정도,

도 5는 본 발명에 따라 균일한 내부 유로를 갖는 난방패널의 단면 사진,

도 6은 종래의 불균일한 내부 유로를 갖는 난방패널의 단면 사진이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2: 난방패널 4: 상부 플레이트

4a: 상부 접합부재 6: 하부 플레이트

6a: 하부 접합부재 8: 유체연결부

10: 패널연결부 12: 내부 유로

14: 상부 금형 16: 하부 금형

18: 사출성형기 20: 융착기

본 발명은 자체의 내부 유로를 갖는 난방용 패널의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플레이트식 난방패널의 내부에 형성된 내부 유로를 균일하게 형성함으로써 난방성능과 유체흐름성을 개선한 난방패널의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 단독주택, 빌라, 아파트와 같은 주거용 건축물에 적용되는 난방시스템은 습식공법으로서, 콘크리트 바닥에 파이프를 매설하고 이 파이프에 온수와 같은 난방유체를 공급하여 바닥을 가열하는 구조가 통상적으로 사용되어 왔다. 그러나 상기 습식 난방시스템은 열효율이 낮아 열손실이 크고, 콘크리트의 양생에 많은 시간이 소요되어 공기가 길어지며, 추후 파이프의 누수시에 모르타르층을 파괴해야 하므로 난방시스템의 보수가 어려워질 뿐만 아니라 보수비용도 많이 든다.

상기 습식 난방시스템의 문제점을 해결하고자, 콘크리트, 합성수지, 황토와 같은 재질의 패널에 온수파이프를 내장하거나 온수파이프를 삽입하기 위한 요홈 또는 고정부재를 구비한 건식 난방패널이 개발되었다. 상기 건식 난방패널은 조립식 난방시스템으로서, 미리 제작된 건식 패널을 현장에서 간단하게 조립하여 시공하므로 공기가 단축되고 유지 및 보수가 개선된 장점이 있다. 그러나 온수파이프가 설치된 부위에 복사열이 집중하는 온도편차가 발생하여 난방효율 면에서 비효율적이며, 금속 또는 합성수지 소재의 배관 자체가 고가이고 배관에 의한 열손실이 발생하며, 또한 배관 표면에 결로현상이 발생하여 패널이 습윤화되는 문제가 있었다.

상기 온수파이프형 건식 난방패널의 문제점을 해결하고자, 미국특허 제 5,080,166호 및 대한민국 공개특허 제2002-95733호에서 개시된 바와 같이, 난방유체가 흐를 수 있는 자체의 내부 유로를 갖는 플레이트식 난방패널이 개발되었다. 이러한 내부 유로형 난방패널은 파이프형 난방패널과 비교하여 난방유체가 국부적이 아닌 패널 전체에 분포하여 흐르므로 난방효율이 매우 높고 그에 따라 연료비를 절감할 수 있으며, 파이프가 필요없으므로 복잡한 배관작업이 필요없고 배관 비용이 절감되고 배관에 의한 열손실 및 결로현상이 없으며, 또한 패널의 경량화를 이룰 수 있고 시공과 보수가 매우 용이한 장점이 있다.

종래에는 상기한 자체의 내부 유로를 갖는 플레이트식 난방패널을 중공성형에 의해 제조하였다. 중공성형(Blow Molding)은 취입성형이라고도 하며, 분할금형 내에 가열 용융한 열가소성 플라스틱 성형재료를 삽입하여 가열 연화시킨 뒤 그 내부에 공기를 취입하여 중공제품을 성형하는 방법으로서, 구체적으로 중공성형의 기본공정은 크게 3단계, 즉 i) 플라스틱 원료로부터 튜브상으로 예비성형한 패리슨(Parison) 또는 프리폼(Preform)을 만들고, ⅱ) 이것을 캐비티(Cavity) 내에 위치시킨 후 패리슨의 내부에 공기를 불어 넣어 플라스틱의 내부 용적을 팽창시켜 부풀게 하고, ⅲ) 팽창된 수지가 닫혀진 금형 벽면에 닿으면 냉각 고화시킨 후 금형을 개방하여 최종 성형품을 얻는 공정으로 이루어진다.

그러나, 이러한 중공성형 방법을 이용하여 자체의 내부 유로를 갖는 플레이트식 난방패널을 제조할 때에는, 중공성형의 특성상 패리슨 전면에서 취입되는 고온공기(Hot Air)의 압력이 균일하지 않기 때문에, 최종 성형된 난방패널에서 좌, 우, 상, 하의 유로면적이 서로 상이하게 되고, 공기의 압력이 미치지 못하거나 또 는 수지의 흐름성이 높아지면 일부 유로에 막힘 현상이 발생함에 따라 난방패널 내부의 유체흐름이 원활하지 않게 되며, 또한 난방패널의 상, 하부 플레이트에 두께편차가 발생한다.

이와 같이 난방패널 내부의 유체흐름이 균일하지 않거나 난방패널의 상, 하부 플레이트의 두께편차가 발생될 경우 바닥난방성능이 저하된다. 즉 바닥의 온도편차가 발생될 수 있으며, 실내난방시 일정온도까지 도달하는데 소요되는 시간이 길어지고, 난방패널 내부의 유체가 저항을 받아 유체흐름속도가 저하된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 두께편차가 없고 유로가 일정하고 균일하여 원활한 유체흐름성과 난방성능을 확보할 수 있는 난방패널의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 난방유체가 흐르는 내부 유로를 갖도록 마주하여 일체로 성형된 상, 하부 플레이트와, 어느 하나의 플레이트로부터 다른 하나의 플레이트를 향하여 상하 대칭적으로 연장되어 상, 하부 플레이트를 연결하는 다수의 접합부재와, 상기 다수의 접합부재에 의해 플레이트 내부에 형성된 자체의 내부 유로와, 난방 유체의 공급과 배출이 이루어지는 2개의 유체 연결부를 구비하는 난방패널을 제조함에 있어서,

상기 상, 하부 플레이트의 형상에 맞는 금형을 각각 제작하는 단계; 상기 금형을 이용하여 플라스틱 원료를 사출성형함으로써 상, 하부 플레이트 각각의 사출 반제품을 제조하는 단계; 및 상기 상, 하부 플레이트 각각의 사출 반제품을 진동융착공법에 의해 전면 접합하는 단계를 포함하는 난방패널의 제조방법을 제공한다.

상기 진동융착은 상, 하부 접합부재의 융착시 용융되는 수지가 내부유로로 빠져나와 장기간 사용하는 경우 수지 조각들이 적재되어 유로가 막히는 현상이 발생하지 않도록, 융착깊이 0.3 ㎜ 이상, 융착압력 800 ㎏/㎠ 이상, 융착시간 10초 이상, 진동 50 ㎐ 이상의 조건으로, 바람직하게는 융착깊이 0.3 내지 1.0 ㎜, 융착압력 800 ㎏/㎠ 이상, 융착시간 10 내지 30초, 진동 50 내지 150 ㎐의 조건에서 수행함이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 방법에 따라 제조되는 균일한 내부 유로를 갖는 난방패널을 제공한다.

본 발명은 자체의 내부 유로를 갖는 플레이트식 난방패널을 종래에 중공성형을 이용하여 제조한 것과 달리 사출성형 방법을 이용하여 제조한 것을 특징으로 한다.

사출성형이란 플라스틱에 열을 가하여 가소화시킨 용융수지를 유압으로 틀(금형)에 쏘아 넣어 제품을 만들어 내는 것을 말한다. 사출성형은 생산성이 높고, 큰 부피의 제품 성형이 가능하며, 자동화가 가능하고, 제품의 별도 마무리 작업이 필요 없으며, 자유로운 형상을 만들 수 있고, 성형품에 다른 재료를 인서트하여 가공할 수 있으며, 수지에 보강재(유리섬유, 탄소 등)를 혼합할 수 있고, 특히 정밀성을 요하는 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 장점을 가지고 있다.

본 발명은 이러한 사출성형을 이용하여 내부 유로를 갖는 플레이트식 난방패 널을 제조함으로써, 제조된 난방패널의 두께편차가 없고 유로가 일정하고 균일하여 원활한 유체흐름성과 난방성능을 확보할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트식 난방패널의 사시도이고, 도 2는 확대 절개사시도로서, 상기 난방패널(2)은 난방유체가 흐르는 내부 유로(12)를 갖도록 마주하는 상, 하부 플레이트(4, 6)가 일체로 성형된 패널로서, 제작과 성형이 용이하도록 열가소성 플라스틱 소재로 제작되며, 난방유체가 보다 넓은 면적으로 건축물의 바닥(벽이나 천정에도 적용 가능)과 접하도록 상기 바닥에 대해 최대한의 면적을 갖는 평탄한 플레이트 형상으로 이루어진다.

상기 난방패널(2)은 도면에 도시된 바와 같이, 실질적으로 한쌍의 장변과 단변을 갖는 장방형 구조이나, 난방시스템 시공시 난방패널(2)의 보다 용이한 연속 배열을 고려하여 육각형, 팔각형 등 다각형 구조도 가능하다.

상기 난방패널(2)의 어느 하나의 대각 방향으로 마주하는 두곳의 모서리에는 난방유체의 공급과 배출이 이루어지는 2개의 유체연결부(8)가 각각 난방패널(2)과 일체로 형성되어 있다. 상기 유체연결부(8)는 별도의 접속부재를 사용하여 다른 난방패널의 유체연결부와 연결된다.

상기 난방패널(2)간의 체결은 별도의 체결부재를 사용하여 난방패널(2)의 각 변에 형성된 패널연결부(10)를 서로 연결함으로써 이루어진다.

도 3은 도 1의 A-A선 단면도로서, 상, 하부 플레이트(4, 6)는 다수의 접합부 재(4a, 6a)와 내부 유로(12)에 의해서 정의된다. 상기 접합부재(4a, 6a)는 각각 상부 플레이트(4)에서 하부 플레이트(6)를 향하여 그리고 반대로 하부 플레이트(6)에서 상부 플레이트(4)를 향하여 상하 대칭적으로 연장되어 상, 하부 플레이트를 연결한다.

상기 접합부재(4a, 6a)는 상, 하부 플레이트(4, 6)를 연결 및 지지하면서 외력에 의한 상, 하부 플레이트(4, 6)의 변형을 방지할 뿐만 아니라, 난방유체가 흐를 수 있는 내부 유로(12)를 제공하면서 동시에 난방유체가 난방패널(2)의 특정 부분에서 집중되거나 정체되지 않고 전체적으로 고르게 분포하도록 난방유체의 흐름에 저항을 주는 역할을 한다.

상기 접합부재(4a, 6a)는 도면에 도시된 바와 같이, 바람직하게는 횡단면이 원형이지만, 사각형, 육각형 등 다각형 구조도 가능하다. 상기 접합부재(4a, 6a)는 소정의 직경과 간격을 갖고 일정한 패턴으로 배치되어 있으며, 상, 하부 플레이트(4, 6)로부터 연장되어 중앙을 향하여 직경이 줄어드는 원통형의 함몰된 음각 구조를 취하고 있다.

본 발명의 난방패널(2)은 상, 하부 플레이트(4, 6)가 일체로 성형된 것이므로, 편의상 횡단면의 중앙축을 기준으로 상, 하부 플레이트(4, 6) 및 상, 하부 접합부재(4a, 6a)로 구분한다. 또한 접합부재(4a, 6a)는 상, 하부 플레이트(4, 6)로부터 연장된 것이므로, 본 발명에서 접합부재(4a, 6a)의 경계는 상, 하부 플레이트(4, 6)로부터 연장되기 시작하는 부분(d)부터 상, 하부 플레이트(4, 6)가 접합된 부분(b)까지로 정의한다.

본 발명의 일 실시예에 따라 내부 유로(12)의 상하부 형상을 원형 내지 타원형화하기 위하여, 상, 하부 플레이트(4, 6)로부터 연장되기 시작하는 부분(d)을 곡면화할 수 있고, 접합부재(4a, 6a)의 평탄한 저면부(b) 중에서 원형의 가장자리(a)가 내부로 더욱 연장된 홈 구조를 취하도록 성형할 수 있으며, 또한 난방패널(2)의 4군데 가장자리에 형성된 돌출형의 패널연결부(10)에도 내부 유로(12)와 인접한 면이 내부로 연장된 직선형의 홈(c)을 형성하도록 성형할 수 있다. 이와 같이 내부 유로(12)의 단면 형상을 원형 내지 타원형화하면, 고압의 중앙난방에 대한 난방패널(2)의 내압성능을 획기적으로 개선할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 난방패널(2)의 개략적인 제조공정도로서, 상기 제조공정은 크게 금형제작단계, 사출성형단계 및 융착단계로 구성되어 있으며, 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저 상, 하부 플레이트(4, 6)의 형상에 맞는 상, 하부 금형(14, 16)을 각각 제작한다. 그런 다음 제작된 상, 하부 금형(14, 16)에 대하여 사출성형기(18)을 이용하여 플라스틱 원료를 사출성형함으로써 상, 하부 플레이트(4, 6) 각각의 사출 반제품을 제조한다. 그런 다음 제조된 상, 하부 플레이트(4, 6) 각각의 사출 반제품을 융착기(20)를 이용하여 전면 접합함으로써 최종적으로 본 발명에 따른 난방패널(2)을 완성한다.

상기 사출성형 단계에서는 사출성형기(18)을 이용하여 플라스틱 수지가 완전히 용융되는 200℃ 이상의 온도에서 100 ㎏f/㎠ 이상의 성형압력으로 50초 동안 냉각수가 흐르는 금형(14, 16) 내에서 냉각시켜 상, 하부 플레이트(4, 6)를 각각 제 조하며, 이후 24시간 이상 충분히 공냉하여 수지의 결정화가 완료된 후 융착시킨다.

상기 융착단계에서 융착법은 상, 하부 접합부재(4a, 6a)의 융착시 용융되는 수지가 내부유로(12)로 빠져나와 장기간 사용하는 경우 수지 조각들이 적재되어 유로가 막히는 현상이 발생하지 않도록 진동융착공법을 적용한다.

진동융착 공법은 접합면에 일정 압력을 부여함과 동시에, 두개의 접합면을 일정 이상의 진동수로 마찰시켜 발생된 열로 접합시키는 공법으로서, 200 ㎜ 이상의 대형 플라스틱 소재를 짧은 시간에 접합시킬 수 있어, 본 발명에 따른 난방패널의 제조에 가장 적당하다.

열융착공법은 융착시 접합부의 수지가 밀려나오고 작업환경이 열악하므로 최근 다른 융착공법으로 전환되는 경향이고, 초음파 융착의 경우 매우 높은 제조비용이 발생하여 경제성이 떨어지며, 기타 고주파 융착 및 회전융착 방안은 본 발명의 난방패널과 같은 각형의 단위체 융착에는 적합하지 않다.

상기 융착단계에서 융착기(20)를 이용하여 융착깊이는 0.3 ㎜ 내지 1.0 ㎜를 적용하고, 압력은 800 ㎏/㎠ 이상, 시간은 10초 내지 30초, 진동은 약 100 ㎐를 적용하여 접합강도가 우수하고 유로가 균일한 난방패널(2)을 제조할 수 있다.

상기 융착깊이가 0.3 ㎜ 미만 또는 융착시간이 10초 미만일 경우, 접합부재간 접합강도가 떨어질 수 있으므로 난방패널의 내압성능을 저하시키며, 압력과 진동수는 상호 상관관계가 있으나, 난방패널의 경우 압력이 800 ㎏/㎠ 이상, 진동수는 100 ㎐ 조건일 경우, 양호한 생산성을 확보할 수 있다.

본 발명에 따라 사출성형에 의해 제조되는 난방패널은 도 5에서 도시된 바와 같이 균일한 내부 유로를 갖는 반면에, 종래의 중공성형으로 제조되는 난방패널은 도 6에서 도시된 바와 같이 내부 유로가 불균일하게 형성되어 있음을 확인할 수 있다.

본 발명에 따라 자체의 내부 유로를 갖는 플레이트식 난방패널을 제조하면, 사출에 의해 균일한 유로형상을 제조할 수 있으므로 난방패널 전면에 막힘 현상이 없고 균일한 유체흐름성을 확보할 수 있으며, 또한 사출에 의해 균일한 두께의 상, 하부 플레이트를 제조할 수 있으므로 난방패널의 정밀성형이 가능하여 일정한 치수관리 및 품질생산이 가능하다.

Claims (3)

1. 난방유체가 흐르는 내부 유로를 갖도록 마주하여 일체로 성형된 상, 하부 플레이트와, 어느 하나의 플레이트로부터 다른 하나의 플레이트를 향하여 상하 대칭적으로 연장되어 상, 하부 플레이트를 연결하는 다수의 접합부재와, 상기 다수의 접합부재에 의해 플레이트 내부에 형성된 자체의 내부 유로와, 난방 유체의 공급과 배출이 이루어지는 2개의 유체 연결부를 구비하는 난방패널을 제조함에 있어서,

   상기 상, 하부 플레이트의 형상에 맞는 금형을 각각 제작하는 단계;

   상기 금형을 이용하여 플라스틱 원료를 사출성형함으로써 상, 하부 플레이트 각각의 사출 반제품을 제조하는 단계; 및

   상기 상, 하부 플레이트 각각의 사출 반제품을 진동융착공법에 의해 전면 접합하는 단계를 포함하는 난방패널의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 진동융착은 융착깊이 0.3 내지 1.0 ㎜, 융착압력 800 ㎏/㎠ 이상, 융착시간 10 내지 30초, 진동 50 내지 150 ㎐의 조건에서 수행함을 특징으로 하는 난방패널의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항의 방법에 따라 제조되는 균일한 내부 유로를 갖는 난방패널.

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