KR20140143904A - 진공단열재가 적용된 열수기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 높은 단열성능을 가진 진공단열재를 열수기의 본체하우징 내에 적용함에 따라, 상온과의 온도 차에 따른 온수의 온도 저하를 최소화시킬 수 있도록 한 진공단열재가 적용된 열수기에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 내부에 수납공간이 마련되는 본체하우징(100); 및 상기 본체하우징(100)의 내주면에 부착되는 진공단열재(200);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 높은 단열성능을 가진 진공단열재를 열수기의 본체하우징 내에 부착 적용함에 따라, 상온과의 온도 차에 따른 온수의 온도 저하를 최소화시킬 수 있으며, 전기를 통해 온수가 데워지는 열수기의 전력효율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 내부에 수납공간이 마련되는 본체하우징(100); 및 상기 본체하우징(100)의 내주면에 부착되는 진공단열재(200);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 높은 단열성능을 가진 진공단열재를 열수기의 본체하우징 내에 부착 적용함에 따라, 상온과의 온도 차에 따른 온수의 온도 저하를 최소화시킬 수 있으며, 전기를 통해 온수가 데워지는 열수기의 전력효율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 열수기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주택이나 가정용, 상업용으로 사용되는 열수기의 본체하우징 내에 높은 단열성능을 가진 진공단열재를 적용함에 따라, 상온과의 온도 차에 따른 온수의 온도 저하를 최소화시킬 수 있는 진공단열재가 적용된 열수기에 관한 것이다.
일반적으로, 진공단열재(V-Panel, Vacuum Insulation Panel)는 가스투과율이 낮은 외피재와 진공상태를 부여한 심재로 구성되는 것으로, 이러한 진공단열재는 10Pa 이하의 고진공을 부여함으로써 열 차단 효과가 매우 우수하다.
아울러 진공단열재는 폴리우레탄이나 스티로폼 같은 기존 단열재보다 단열성능이 8배 이상 높아 최근 수요가 증가하고 있는 첨단소재이다. 이와 같은 진공단열재를 냉장고 및 냉/온수기 등 가전기기에 적용하는 경우, 적용 면적에 따라 최대 30%까지의 전력효율 상승 효과를 누릴 수 있다.
현재 상용되고 있는 일반적인 온수기는 단열재를 사용하지 않거나, 글라스울, 락울, PU Foam 및 Phenol Foam, EPS 등의 유/무기 단열재를 적용하여 사용하고 있다.
그러나 50℃ 이상의 온수를 보관하는 경우에는 유/무기 단열재가 적용된 온수기는 단열성능에 한계가 있어 전력효율에 문제가 제기되고 있다.
이처럼 종래에 사용되는 일반 유/무기 단열재의 경우 단열성능 한계로 인해 전력효율을 개선하는데 어려움이 있다. 또한 우수한 단열성능을 가진 진공단열재를 적용하기에는 원통 및 홀 가공 등 구조상 제약이 따르게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 높은 단열성능을 가진 진공단열재를 열수기의 본체하우징 내에 적용함에 따라, 상온과의 온도 차에 따른 온수의 온도 저하를 최소화시킬 수 있도록 한 진공단열재가 적용된 열수기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 진공단열재가 적용된 열수기는, 내부에 수납공간이 마련되는 본체하우징; 및 상기 본체하우징의 내주면에 부착되는 진공단열재;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이 경우 상기 본체하우징은 상측이 개구되고, 상기 개구에는 상부커버이 결합되되, 상기 상부커버에는, 상기 수납공간에 물을 공급하거나 또는 수납된 물을 인출할 수 있도록 복수의 파이프가 관통 설치되고, 상기 상부커버에 부착되는 진공단열재에는 상기 파이프가 설치될 수 있도록 복수의 관통홀이 대응되게 구비된 것을 더 포함한다.
또한 상기 진공단열재는, 심재; 및 상기 심재를 감싸 감압 밀봉해주는 외피재;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 심재는, PE, PP, EPS, PS, NBR, PU Foam, 글라스울, 흄드실리카, 에어로겔, 무기소재 및 유/무기 혼합물 또는 화합물 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 심재는, 직경 1 ~ 10㎛의 유리섬유를 집면시킨 유리섬유보드를 적어도 2층 이상 적층 형성한 것을 특징으로 한다.
또한 상기 유리섬유는, 습식 제조 공법(Mesh Belt), 열압착법, 무기 바인더 접착법, 니들링(Needling) 가공법 중 어느 하나에 의해 성형되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 외피재는, 내측에서 외측으로 열융착층, 가스배리어층, 표면보호층의 적층구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 상기 열융착층은, PE, PP 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 상기 가스배리어층은, VM-PET, Al-Foil 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 상기 표면보호층은, 나일론, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), VM-PET, 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC)가 코팅된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(K-PET) 중 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 상기 진공단열재는, 게터(Getter)로서 산화칼슘, 제올라이트, 실리카겔, 알루미나, 산화마그네슘 중 하나 이상을 사용한 것을 포함한다.
또한 상기 게터는, 제올라이트, Ta, Cb, Zr,Th, Mg, Ba, Ti, Al, Nb, Fe, Li, Pd, Pt, Au 중 하나 이상의 무기소재 및 금속/금속산화물을 더 포함한 것을 특징으로 한다.
또한 상기 본체하우징은, 원통 또는 다각기둥 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 진공단열재에는, 복수의 벤딩용 홈부가 이격되게 형성된 것을 더 포함한다.
또한 상기 본체하우징 내에는, PE, EPS, PS, NBR Foam, 글라스울, 락울 중 하나 이상이 상기 진공단열재와 함께 단열재로 적용된 것을 더 포함한다.
이상과 같은 구성에 따른 본 발명은, 높은 단열성능을 가진 진공단열재를 열수기의 본체하우징 내에 부착 적용함에 따라, 상온과의 온도 차에 따른 온수의 온도 저하를 최소화시킬 수 있으며, 전기를 통해 온수가 데워지는 열수기의 전력효율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 진공단열재가 적용된 열수기의 외관을 보여주는 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 본체하우징을 상측으로 바라본 평단면도,
도 3은 본 발명에 따른 진공단열재의 적층구조,
도 4는 도 3의 'A'부분 상세도,
도 5는 본 발명에 따른 진공단열재에 벤딩용 홈부가 구비된 실시예,
도 6은 본 발명에 따른 열수기에 적용되는 진공단열재의 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 본체하우징을 상측으로 바라본 평단면도,
도 3은 본 발명에 따른 진공단열재의 적층구조,
도 4는 도 3의 'A'부분 상세도,
도 5는 본 발명에 따른 진공단열재에 벤딩용 홈부가 구비된 실시예,
도 6은 본 발명에 따른 열수기에 적용되는 진공단열재의 사진이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 진공단열재가 적용된 열수기의 외관을 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 본체하우징을 상측으로 바라본 평단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 진공단열재의 적층구조이고, 도 4는 도 3의 'A'부분 상세도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 진공단열재가 적용된 열수기(1)는, 본체하우징(100)과, 상기 본체하우징(100)의 내주면에 부착되는 진공단열재(200)를 포함하여 구성된다.
이러한 본 발명의 구성에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본체하우징(100)은 온수를 수납할 수 있도록 내부에 수납공간이 마련되되, 적어도 상측이 개구되고, 개구에는 상부커버(110)가 결합된다. 이러한 본체하우징(100)은 원통 또는 다각기둥 형상으로 형성될 수 있으나, 최소한의 공간에서 최대의 물을 보관할 수 있으며 내압성능이 뛰어난 원통 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 물론 이에 한정되는 것은 아니다.
이 경우 상부커버(110)는 용접 또는 기타 고정구조를 매개로 일체 또는 탈부착 가능하게 설치될 수 있다. 이러한 상부커버(110)에는 수납공간에 물을 공급하거나, 또는 수납된 물을 인출할 수 있도록 복수의 파이프(120)가 관통 설치된다.
진공단열재(200)는 열수기(1)의 본체하우징(100) 및 상부커버(110)의 내주면에 부착되는 것으로, 높은 단열성능을 가지고 있어 상온과의 온도 차에 따른 온수의 온도 저하를 최소화시켜주는 역할을 한다. 이 경우 상기 상부커버(110)에 부착되는 진공단열재(200)는 복수의 파이프(120)가 설치될 수 있도록 복수의 관통홀(201)이 대응되게 구비된다.
도 3을 참조하면, 이러한 진공단열재(200)는 심재(210)와, 상기 심재(210)를 감싸 감압 밀봉해주는 외피재(220)를 포함하여 이루어진다.
먼저, 심재(210)는 PE, PP, EPS, PS, NBR, PU Foam, 글라스울, 흄드실리카, 에어로겔, 무기소재 및 유/무기 혼합물 또는 화합물 중 하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있다.
일례로, 유리섬유를 이용하여 심재(210)를 형성하는 경우를 설명해보기로 한다. 먼저, 유리섬유를 소정의 길이로 형성하는 한편, 상기 유리섬유를 수평으로 배열한 후 유리섬유보드 형태로 성형한다.
이때, 상기 유리섬유는 평균 직경이 1 ~ 10㎛으로 형성될 수 있다. 즉 유리섬유의 직경이 1㎛ 미만으로 형성될 경우 습식제조법으로 형성되는 심재(210)의 기공율이 너무 작아져 단열성능이 저하된다. 유리섬유의 평균 직경이 10㎛를 초과할 경우에는 기공 크기가 커지기 때문에 장기 내구성이 저하될 수 있는 우려가 있다.
상기 유리섬유는 습식 제조 공법(Mesh Belt), 열압착법, 무기 바인더 접착법, 니들링(Needling) 가공법 중 어느 하나에 의해 심재(210)로 제조될 수 있다.
이상과 같은 복수의 제조 공법 중 습식 제조 공법을 설명해보면, 먼저 탱크에 상수를 충수하고, 이 상수에 바인더를 혼합하여 점착 용액을 조성한다. 그리고 상기 용액에 유리섬유를 투입하여 유리섬유들의 점착이 이루어지도록 교반시킨다.
그런 다음, 상기 점착된 유리섬유를 적어도 한 쌍의 롤러 사이에 통과시켜 시트 또는 보드 형태로 압착형성함과 아울러 수분을 제거한 다음, 수분이 제거된 유리섬유를 메쉬벨트를 통해 건조기에 투입하여 건조한다. 이때, 건조기의 온도는 약 300℃ 전후가 적당하다.
아울러 상기 유리섬유의 수분제거 및 건조단계는, 강제 배기시스템이 구비된 진공챔버 내에서 이루어지게 된다. 건조과정이 완료되면 건조된 유리섬유를 소정의 크기로 절단 형성한 다음, 복수로 적층해주면 본 발명에 따른 심재(210)가 완성된다.
도 4를 참조하면, 외피재(220)는 상기와 같은 공정을 통해 제조된 심재(210)를 진공 포장해주는 역할을 한다. 여기서, 바람직하게는 이와 같은 외피재(220)는 내측에서 외측으로 열융착층(221), 가스배리어층(223), 표면보호층(225)의 적층구조를 가진다.
이 경우 열융착층(221)은 히트 실링에 의해 열융착되는 층으로, 진공상태를 유지시켜주는 역할을 한다. 이와 같은 열융착층(221)은 PE, PP로 이루어질 수 있다. 좀더 구체적으로 열융착층(221)은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 미연신 폴리프로필렌(CPP), 연신 폴리프로필렌(OPP), 폴리염화비닐리덴(PVDC), 폴리염화비닐(PVC), 에틸렌-아세트산비닐공중합체(EVA) 및 에틸렌-비닐알코올 공중합체(EVOH) 중 선택된 하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있다.
이러한 열융착층(221)의 상부에는 가스 차단 및 심재(210)를 보호하기 위한 가스배리어층(223)이 적층된다. 여기서, 바람직하게는 가스배리어층(223)은 VM-PET 또는 알루미늄 호일 재질로 이루어질 수 있다.
아울러 가스배리어층(223)의 상부에는 표면보호층(225)이 적층된다. 표면보호층(225)은 가스배리어층(223)의 접힘 시 크랙 발생을 방지해주는 역할을 한다. 여기서, 바람직하게는 상기 표면보호층(225)은 나일론, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), VM-PET, 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC)가 코팅된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(K-PET) 중 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
또한 진공단열재(200)는 게터(Getter)로서 산화칼슘, 제올라이트, 실리카겔, 알루미나, 산화마그네슘으로 이루어진 흡습제를 단독으로 사용할 수 있다. 또는 상기 게터에 제올라이트, Ta, Cb, Zr,Th, Mg, Ba, Ti, Al, Nb, Fe, Li, Pd, Pt, Au 중 하나 이상의 무기소재 및 금속/금속산화물 중 어느 하나 또는 복수를 더 포함하여 사용할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 진공단열재(200)는 본체하우징(100)이 다각기둥 형상으로 형성되는 경우 그 내주면에 용이하게 부착될 수 있도록 그 표면에 복수의 벤딩용 홈부(230)가 이격되게 형성될 수 있다.
아울러 도 6에 도시된 바와 같이, 진공단열재(200)가 원통 형상으로 형성되는 경우에도 원활한 벤딩 가공이 이루어질 수 있도록 벤딩용 홈부(230)가 구비될 수 있음은 물론이다.
이상과 같은 구조로 이루어진 열수기(1)는, 상기 본체하우징(100) 내에 PE, EPS, PS, NBR Foam, 글라스울, 락울 중 하나 이상이 상기 진공단열재(200)와 함께 단열재로 적용되어 사용될 수도 있다.
<단열 성능 실험 및 평가 >
적용평가를 위한 열수기(1)는 지름이 480㎜의 상부커버(110)와 높이 660㎜의 본체하우징(100)을 준비하였다. 소비전력은 450W이고, 온수는 최대 82℃를 유지하도록 설정한 후, 상온과의 온도차에 따른 각각의 예에 따라 내부 손실 열량을 비교하였다.
<
실시예
>
본 발명에 따른 진공단열재(200)를 제조하기 위해서, 직경 1 ~ 10㎛의 유리섬유를 집면시켜 유리섬유보드를 형성한 후, 이를 적어도 2층 이상으로 적층하여 심재(210)로 사용하였다. 게터(Getter)로서 산화칼슘(CaO) 또는 메탈계 가스흡수제를 사용한 후 외피재(220)를 감싸 감압 밀봉하였다.
이 경우 외피재(220)는 열융착층(221)으로 약 50㎛의 폴리에틸렌계 수지인 LLDPE를 사용하고, 가스배리어층(223)으로 약 7㎛의 알루미늄 호일을 사용하였으며, 표면보호층(225)으로 약 25㎛의 나일론 필름과 약 12㎛의 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC)가 코팅된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(K-PET)을 사용하였다.
이렇게 제조된 진공단열재를 130℃에서 10분 동안 열처리한 후, 복수의 관통홀(201)이 구비된 상부커버(110)를 본체하우징(100)의 상부에 적용하였다. 아울러 표면에 구비된 벤딩용 홈부(230)를 통해 다면 벤딩 가공된 진공단열재를 본체하우징(100) 내주면에 적용하였으며, 이때 적용된 진공단열재의 두께는 10㎜이다.
이렇게 완성된 진공단열재는 본체하우징(100) 내에 PU Foam 20㎜와 같이 적용하여 열수기(1)의 단열재로 사용하였으며, 4시간 동안의 내부 손실열량을 확인한 결과, 평균 20.60W/㎡로 확인되었다.
<
비교예
>
PU Foam 단열재 30㎜를 본체하우징(100)의 상부 및 바디 내주면에 적용하였다. 이때 단열재의 두께는 총 30㎜이다. 이러한 단열재를 적용한 열수기(1)에 대하여 4시간 동안의 내부 손실열량을 확인한 결과, 평균 33.16W/㎡로 확인되었다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경과 수정이 가능함은 물론이다.
1 : 열수기 100 : 본체하우징
110 : 상부커버 120 : 파이프
200 : 진공단열재 210 : 심재
220 : 외피재 221 : 열융착층
223 : 가스배리어층 225 : 표면보호층
230 : 벤딩용 홈부
110 : 상부커버 120 : 파이프
200 : 진공단열재 210 : 심재
220 : 외피재 221 : 열융착층
223 : 가스배리어층 225 : 표면보호층
230 : 벤딩용 홈부
Claims (15)
- 내부에 수납공간이 마련되는 본체하우징(100); 및
상기 본체하우징(100)의 내주면에 부착되는 진공단열재(200);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 진공단열재가 적용된 열수기.
- 제1항에 있어서,
상기 본체하우징(100)은 상측이 개구되고, 상기 개구에는 상부커버(100)가 결합되되,
상기 상부커버(110)에는,
상기 수납공간에 물을 공급하거나 또는 수납된 물을 인출할 수 있도록 복수의 파이프(120)가 관통 설치되고,
상기 상부커버(110)에 부착되는 진공단열재(200)에는 상기 파이프(120)가 설치될 수 있도록 복수의 관통홀(201)이 대응되게 구비된 것을 더 포함하는 진공단열재가 적용된 열수기.
- 제1항에 있어서,
상기 진공단열재(200)는,
심재(210); 및
상기 심재(210)를 감싸 감압 밀봉해주는 외피재(220);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 진공단열재가 적용된 열수기.
- 제3항에 있어서,
상기 심재(210)는,
PE, PP, EPS, PS, NBR, PU Foam, 글라스울, 흄드실리카, 에어로겔, 무기소재 및 유/무기 혼합물 또는 화합물 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공단열재가 적용된 열수기.
- 제3항에 있어서,
상기 심재(210)는,
직경 1 ~ 10㎛의 유리섬유를 집면시킨 유리섬유보드를 적어도 2층 이상 적층 형성한 것을 특징으로 하는 진공단열재가 적용된 열수기.
- 제5항에 있어서,
상기 유리섬유는,
습식 제조 공법(Mesh Belt), 열압착법, 무기 바인더 접착법, 니들링(Needling) 가공법 중 어느 하나에 의해 성형되는 것을 특징으로 하는 진공단열재가 적용된 열수기.
- 제3항에 있어서,
상기 외피재(220)는,
내측에서 외측으로 열융착층(221), 가스배리어층(223), 표면보호층(225)의 적층구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 진공단열재가 적용된 열수기.
- 제7항에 있어서,
상기 열융착층(221)은,
PE, PP 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 진공단열재가 적용된 열수기.
- 제7항에 있어서,
상기 가스배리어층(223)은,
VM-PET, Al-Foil 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 진공단열재가 적용된 열수기.
- 제7항에 있어서,
상기 표면보호층(225)은,
나일론, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), VM-PET, 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC)가 코팅된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(K-PET) 중 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 진공단열재가 적용된 열수기.
- 제3항에 있어서,
상기 진공단열재(200)는,
게터(Getter)로서 산화칼슘, 제올라이트, 실리카겔, 알루미나, 산화마그네슘 중 하나 이상을 사용한 것을 포함하는 진공단열재가 적용된 열수기.
- 제11항에 있어서,
상기 게터는,
제올라이트, Ta, Cb, Zr,Th, Mg, Ba, Ti, Al, Nb, Fe, Li, Pd, Pt, Au 중 하나 이상의 무기소재 및 금속/금속산화물을 더 포함한 것을 특징으로 하는 진공단열재가 적용된 열수기.
- 제1항에 있어서,
상기 본체하우징(100)은,
원통 또는 다각기둥 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 진공단열재가 적용된 열수기.
- 제1항에 있어서,
상기 진공단열재(200)에는,
복수의 벤딩용 홈부(230)가 이격되게 형성된 것을 더 포함하는 진공단열재가 적용된 열수기.
- 제1항에 있어서,
상기 본체하우징(100) 내에는,
PE, EPS, PS, NBR Foam, 글라스울, 락울 중 하나 이상이 상기 진공단열재와 함께 단열재로 적용된 것을 더 포함하는 진공단열재가 적용된 열수기.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130065625A KR20140143904A (ko) | 2013-06-10 | 2013-06-10 | 진공단열재가 적용된 열수기 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130065625A KR20140143904A (ko) | 2013-06-10 | 2013-06-10 | 진공단열재가 적용된 열수기 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20140143904A true KR20140143904A (ko) | 2014-12-18 |
Family
ID=52674407
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020130065625A KR20140143904A (ko) | 2013-06-10 | 2013-06-10 | 진공단열재가 적용된 열수기 |
Country Status (1)
Country | Link |
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KR (1) | KR20140143904A (ko) |
-
2013
- 2013-06-10 KR KR1020130065625A patent/KR20140143904A/ko not_active Application Discontinuation
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