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KR102341101B1 - 열교가 없는 조립체 - Google Patents

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KR102341101B1
KR102341101B1 KR1020197000945A KR20197000945A KR102341101B1 KR 102341101 B1 KR102341101 B1 KR 102341101B1 KR 1020197000945 A KR1020197000945 A KR 1020197000945A KR 20197000945 A KR20197000945 A KR 20197000945A KR 102341101 B1 KR102341101 B1 KR 102341101B1
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KR
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parts
layer
insulating
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thermal insulation
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KR1020197000945A
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파브리스 쇼파르
보리스 쇼베
세드릭 위이예
Original Assignee
허친슨
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Publication date
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Abstract

본 발명은, 제 1 공간(7)과 제 2 공간(9) 사이에, 상기 제 1 공간에 대해 열적으로 관리되도록 개재되는, 단열 시스템에 관한 것으로, 이 시스템(10)은 부품들 사이에 열교들(thermal bridges)을 제공하는 일련의 부품들(1)을 포함하고, 상기 부품들은:
- 두께 및 제 1 공간 및 제 2 공간을 통과하는 방향을 따라 복수의 층들(13a, 13b)에 배열되고, 및/또는,
- 상기 방향과 두께를 가로질러, 하나의 층으로부터 인접하는 층으로 교차하는 방향으로 2개씩 오프셋되고, 및/또는,
- 적어도 2개씩 맞물려서, 상기 방향과 두께를 가로질러, 상기 방향으로 전공간으로 제공된 열 유동(F)을 가하여, 열교들을 따라서 등온선(isotherm)(11)을 향하여 방향을 전환하도록 한다.

Description

열교가 없는 조립체
본 발명은 열 관리 분야에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 제 1 공간과 제 1 공간에 대하여 열 관리되는 제 2 공간 사이에 개재된 단열 부품(thermal insulation part) 및 단열 시스템(thermal insulation system)에 관한 것으로, 상기 시스템은 기본 벽돌들(elementary bricks)과 같이 조립되거나 배열된 일련의 상기 부품들을 포함한다.
종래 기술에서, 제어된 분위기 하의 단열 부품들(특히 진공 단열 부품들; 진공 단열 패널(Vacuum Insulated Panel)(VIP))이 공지되어 있다.
VIP 또는 VIP 구조(진공 단열 패널; VIP)는 이러한 텍스트에서 외장이 “제어 대기(controlled atmosphere)”즉, 대기(ambient air)(26mW/m.K)보다 열 전도율이 더 낮은 가스로 충진되거나, 105Pa보다 낮은 압력 하에 있는 구조를 지칭한다. 외장 내에서 10-2Pa 내지 104Pa의 압력이 특히 적합할 수 있다.
US 2003/002134는 일련의 단열 부품들을 포함하는 단열 시스템을 제공하며, 상기 단열 부품들은 적어도 일부 경우들에는 그들 사이에 열교들(thermal bridges)을 제공하며, 상기 부품들은 다음과 같다:
- 각 부품이 갖는 두께에 따라 여러 층들로 배열되며, 상기 두께는 상기 두께에 대해 교차하는 방향으로 각각의 상기 부품이 갖는 길이에 따라 변하며, 상기 길이를 따라 각각의 상기 부품은 함몰부와 인접한 적어도 하나의 돌출부를 외부적으로 포함하며,
- 상기 단열 부품들은 상기 층들 중 하나의 층으로부터 인접하는 층으로 교차하는 방향으로 2개씩 오프셋되고 맞물리며(interlocked), 이로써, 상기 하나의 층의 하나의 돌출부는 상기 인접한 층의 하나의 상기 함몰부에 맞물리며, 이로써 상기 열교들을 따라서 두께에 따라 전공간으로(generally) 제공된 열 유동(heat flow)을 가하여 등온선(isotherm)을 향하여 열 유동의 방향을 전환하고, 이어서, 실질적으로 반대 방향으로의 국부적인 배향에 의해 열 유동이 차단되도록 한다.
그러나, 제조될 수 있는, 상기 언급된 유형의 이러한 부품들 및 시스템들의 효율성에 문제가 있다.
실제로, 이러한 시스템들이 설치될 때 부품들 사이의 열교 문제들이 계속 발생한다.
그러나, 열교들은 이러한 시스템들의 열 전도성에 매우 해로울 수 있으며, 예를 들어, 이러한 부품들을 갖는 시스템이 제 1 공간(외부 대기일 수 있음)과 제 1 공간에 대하여 열적으로 관리될 제 2 공간 사이에 삽입될 때, 공간들 간의 온도 차들은 50℃ 초과, 또는 심지어 100℃를 초과할 수 있다.
이러한 열교 문제들을 충분히 관리하지 않으면 공간들 간의 불완전한 열 관리를 야기할 수 있다.
또한, 큰 단열 구조들 또는 큰 단열 공간들을 만드는 방법에 관한 문제도 발생한다.
단열재가 저온들(공기 가스들이 액화될 때, -100℃미만, 또는 심지어 -150℃미만)에서 제공되어야 하는 경우, 적어도 절연 벽들(특히 외부)의 일 측면 상에 특정 부품들이 서리로 덮이도록(frost) 야기하는 국부적인 냉점들(cold spots)을 방지하는 것이 바람직할 수도 있다.
본 명세서에서 정의된 방법은 상기 제시된 단열 시스템이 다음과 같아야 함을 제공한다:
- 상기 시스템은 제 1 공간(first volume)(7)과 2 공간(9) 사이에, 상기 제 1 공간에 대해 열적으로 관리되도록 개재되며,
- 상기 층들(13a, 13b, 13c)은 상기 제 1 공간 및 제 2 공간을 통과하는 방향(D)으로 배열되며, 두께들 및 길이(들)는 각각 상기 방향(D), 및 상기 방향(D)에 교차하는 방향으로 규정되며,
- 상기 층들(13a, 13b, 13c)의 적어도 제 1 층(13b) 상에, 상기 2개의 부품들 각각이 하나의 상기 돌출부를 갖는, 상기 층의 2개의 인접하고 연속적인 부품들(1, 10, 16)의 길이방향 단부들에서, 상기 제 1 층(13b)의 두 부품들 사이의 상기 열교들은 다음과 같이 제공된다:
-- 상기 돌출부들(21)의 두께에 걸쳐서, 및
-- 두께 방향으로의 인접하는 제 2 층(13a, 13c) 상에서의, 제 1 층(13b)의 2개의 길이방향의, 인접하며, 연속적인 부품들에 대하여 교차하는 방향으로 오프셋된 하나의 상기 부품의 하나의 상기 함몰부(23)의 길이방향 중간 부분을 마주하며 제공된다. 따라서, 이러한 단열 시스템은:
- 일련의 기본 벽돌들로 만들어질 뿐만 아니라, 단열 시스템 각각은 단열성이며, 조립되고, 조립의 용이성, 및 다양한 형상들을 형성하기 위해 상당한 모듈성(modularity)을 보장하며,
- 그러나 상기 단열 시스템은 반대편 에지에 도달하는 유동의 양을 상당히 제한할 것이다.
도 24 및 이하의 연관된 설명은 "등온선으로의 방향 전환"에 대한 세부사항들을 제공한다.
또한 모듈성 및 열 손실들의 방지를 위해 다음과 같이 제안된다:
- 층의 상기 부품의 돌출부는 인접한 층의 단일 상기 부품의 하나의 상기 함몰부에 맞물려져야 하며/하거나,
- 층의 2개의 인접하고 연속적인 부품들의 길이방향 단부들에서, 이러한 2개의 부품들의 상기 인접한 돌출부들은 인접한 층의 단일 상기 부품의 하나의 상기 함몰부 내에 함께 맞물린다.
상기 인접한 층의 단일 부품의 단일 함몰부 내에서의 이러한 맞물림(들)에 의해, 제어될 유동들의 통과는 최적화된 방식으로 차단된다.
유리하게, 단열재의 공간들 또는 두께들을 제한하며/제한하거나 열적으로 관리되는 부품에서 가능한 내부 공간을 확장하거나, 심지어 생성된 설비의 무게를 제한하기 위하여, 상기 단열 부품들 또는 벽돌들은 각각 VIP 구조를 가져야 한다고 제안되어 있다.
열 관리와 관련하여 여전히 우수한 성능을 유지하면서 취급이 용이한 부품들로 모듈성을 촉진하기 위하여, 상기 변경된 방향(도 24의 방향 100)으로, 또는 생성된 유동을 차단하는 방향으로, 부품은 500mm 이하의 거리(R)에 걸쳐 인접한 부품을 교차하는 방향으로 덮으며/덮거나 상기 각 부품의 기본 표면적은 2.5㎡ 이하여야 함이 권고된다.
등온선으로의 열 유동의 방향의 변경들을 생성하도록, 상기 부품들 또는 벽돌들 중 적어도 일부는 외장 및 상기 외장이 적어도 국부적으로 둘러싸는 적어도 하나의 단열 요소를 포함하며, 상기 외장 및 상기 단열 요소는 각각 외면 상에 수 개의 연속적인 굴곡부들을 구비하여 상기 함몰부들에 인접한 돌출부들을 형성한다.
이러한 구부러진 형상들은 반드시 상기 열 유동들이 여러 번 기울어지도록 강제할 것이다.
방향들(D 및 e)을 가로지르는 상기 등온선의 배향을 촉진시키기 위해, "방향의 변경"은 직각들로 수행되거나, 적어도 이러한 방향들(D 및 e)에 수직인 재배향(reorientation)을 유도할 것이다(도 24의 방향(100)).
이러한 방향의 변화들과 관련하여, 적어도 부품의 외장은 적어도 하나의 T자형, 또는 Π형, 또는 H자형, 또는 I자형 단면을 갖거나, 일 방향으로의 이러한 단면들의 여러 조합, 또는 이러한 단면들 중 적어도 하나의 반복을 갖는다.
코너들 또는 단열 부품의 끝에서의 열 손실들을 고려하기 위해, 상기 일련의 부품들은, 적어도 2개의 측면들 상에, 각각 적어도 하나의 단열 요소를 포함하는 단부 블록의 정합 홈 형상(또는 정합 돌출 형상)을 갖는, 소정의 상기 맞물림 부품들의 돌출부들(또는 함몰부들)을 가질 단면을 갖는 패널을 형성하는 것이 제안된다.
블록들의 블라인드 홈들(blind grooves)은 열교들의 경로들의 종점(dead ends)을 형성할 것이다.
필요하다면, 본 발명은 이하의 설명을 불완전한 예로서 첨부된 도면들을 참조하여 읽음으로써 보다 용이하게 이해될 것이고, 본 발명의 다른 특징들, 세부사항들, 및 장점들이 명백해질 것이다:
- 도 1은 본 발명에 따른 부품의 도면이며, 도 2는 평면(II-II)에 따른 단면도이다,
- 도 3은 단열재만을 포함하는, 도 1 및 도 2의 실시예의 조립 이전의 분해도를 도시한다,
- 도 4는 조립 이전의 대안적인 방법의 유사한 도면이다.
- 도 5는, 도 7과 같이 2개의 연속된 상태들의 도 1, 도 2, 및 도 3에서와 같은 부품들의 부분 시스템을 도시한 사시도이다,
- 도 6은 그러한 시스템의 대안적인 실시예를 개략적으로 도시한다,
- 도 8 및 도 9는 상기 유형들의 부품들의 시스템들로 제작된 단열 하우징들의 2개의 수평 단면들을 도시한다,
- 도 10은 본 발명을 따르는 부품들로 제조된 하우징의 분해도이다,
- 도 11은 그러한 조립된 부품들로 이루어진 이러한 하우징의 패널을 도시한다,
- 도 12, 도 13, 및 도 14는 이러한 패널에 대한 3가지 유형의 단부 블록들을 개략적으로 도시한다,
- 도 15는 도 12의 조립된 하우징의 내부도이다,
- 도 16은 상기 단열 벽돌들이 제공된 벽을 갖는, 예를 들어 화학 제품, LNG, 또는 LPG 운송 용도의 선체(ship hull)의 수직 단면도이다,
- 도 17은 이러한 "등온선으로의 유동 방향의 변화"를 보다 자세하게 도시한다.
이는 본 단계에서 명시된다, 본원에서:
- "부품(part)"은 임의의 형상을 갖는 평면적이거나 그렇지 않는(3차원인) 부품, 요소, 또는 기본 벽돌을 지칭한다.
- "교차하는 방향(transverse)" 및 "교차하는 방향으로(transversely)"는, 본 명세서에서 두께 e 및 방향 D인 기준 축 또는 방향과 교차하는 방향(반드시 수직으로 교차하는 것은 아님)으로 배향되었음을 의미한다; 그러나, 수직 교차 각도 또는 이러한 수직 교차 각도에 대해서 30° 미만의 각도가 권장된다;
- "부압(negative pressure)"은 주변 압력보다 더 낮은 압력(따라서 <105Pa)을 의미한다.
따라서, 본 발명의 목적은 외면 상에 적어도 굴곡부들(bends)(5)을 갖는 외장(3)을 포함하는 부품(1)을 생성하는 것이다. 도 6 내지 도 8, 또는 도 16에 도시된 바와 같이, 부품들(1)의 두께(e) 및 제 1 및 제 2 공간들을 통과하는 방향(D)에 따라(도 8 참조), 일련의 그러한 부품들이 제 1 공간(7)과 상기 제 1 공간에 대하여 열적으로 관리되는 제 2 공간(9) 사이에 개재되면(interposed), 부품들 사이에 제공된 열교들(thermal bridges)을 따라, 뒤따를 방향을 따라 전공간으로 제공되는 열 유동(heat flow)(F)은 다시 등온선(isotherm)(11)을 향해야 한다.
이러한 등온선은 일반적으로 부품들(1)의 2개의 단들(stages) 사이(예를 들어, 도 16), 또는 도 11에 도시된 단일-단(single-stage)의 예에서와 같이 굴곡부(bend)를 지난 후(해당 부품(들)(1)의 방향 전환)에 제공될 것이다.
따라서, 도 6 내지 도 8의 예들에서와 같이, 부품들(1)은 공간들(7, 9) 사이에 배열될 수 있고, 각 부품(1)은 방향(D)와 평행한 두께를 가지므로, 이러한 방향 및 두께에 대해 교차하는 방향으로, 부품들(1)은 이러한 두께(e) 및 방향(D)을 따라 13a, 13b와 같은 수 개의 층들 상에 배열됨으로써, 하나의 상기 층으로부터 인접한 층으로 교차하는 방향으로 2개씩(two by two) 오프셋된다.
차량에서, 제 1 공간(7)은 외부 환경일 수 있고, 제 2 공간(9)은 내부 공간일 수 있다.
도 9의 13a, 13b와 같은, 2개의 층들만 있는 경우, 부품들(1)의 레이아웃은 엇갈리게(staggered), 또는 절반이 엇갈리게(half staggered) 배치될 수 있다.
도 10의 예에 도시된 대안적인, 또는 보완적인 방법은, 두께(e) 및 방향(D)에 대하여, 부품들(1)은 15a, 15b로 표시된 영역들의 위치에서 상기 방향 및 두께에 대해 교차하는 방향으로(본 예에서는 수직으로) 적어도 2개씩 맞물려야 함(interlocked)을 제공한다.
따라서, 외장들(envelopes)(3) 및 단열재들(25)의 상기 예시된 단면들의 바람직한 예들은 다음과 같다: 특정 방향으로 T자 모양(도 16의 부품(1a)), 또는 П모양(도 7), 또는 H자 모양(특히, 도 9), 또는 I자(기울어진 H) 모양, 이러한 단면들의 여러 개의 조합, 또는 이러한 단면들 중 적어도 하나의 반복.
따라서, 예를 들어, 도 6의 실시예의 부품들의 H자 모양 단면(두께에 수직)은 그들의 수직 막대들의 자유 단부들에서 접하는 2개의 T자들로 구성될 수 있다.
하나의 상기 층으로부터 인접한 층으로의, 상기 두께(e) 및 방향(D)에 대해 교차하는 방향인, 부품들(1)간의 2개씩의 오프셋들이 도 6의 실시예 및 조립 방법과 연관된다면(사인형태의 경로(sinuous path) 참조), 맞물림(interlocking)은 특히 단열과 관련하여 예상되는 열 관리의 효율성을 추가로 증가시키고, 부품들이 서로 지탱하고 고정되는 것을 가능하게 한다.
이러한 점에 있어서, 본 발명에서 다음을 유의하여야 한다:
- 적어도 하나의 층들 상에서, 이러한 2개의 부품들 각각이 하나의 상기 돌출부(21)를 갖는, 층의 2개의 인접하고 연속적인 부품들의 길이방향 단부들에서, 도 8의 도면 부호 15a, 15b에서, 도 8의 16a, 16b와 같은 열교들이, 상기 층의 2개의 부품들 사이에 제공된다(열교(16a)는 열교(16b) 반대편에 있음):
-- 돌출부들(21)의 두께 전체에 걸쳐서,
-- 인접한 층 상에서, 23b와 같은 길이방향의 중간 부분을 마주하여, 상기 중간 부분의 함몰부(depression)(23)가 (방향(D) 및 두께(e)에 대하여) 교차하는 방향으로 오프셋됨.
층의 하나의 상기 부품의 하나의 상기 돌출부는 인접한 층의 단일 부품의 함몰부(depression), 예를 들어 일체형 부품(1b)의 더 얇은 길이방향 중간 부분(intermediate part)(23b)(두께 e2<e1)에 의해 형성된 함몰부(23a) 내의 돌출부(21a)와 같이 맞물려져야 한다.
또한, 층의 2개의 인접하고 연속적인 부품들(1)의 길이방향 단부들에서 여전히, 인접한 층의 단일 부품(1)의 길이방향 중간 부분의 하나의 상기 함몰부(23c) 내에서 이러한 2개의 부품들의, 도 8의 15b1, 15b2와 같은 인접한 돌출부들이 함께 맞물리는 것이 더욱 바람직하다.
따라서, 예를 들어, 열교(16c)(도 8)를 지나는 방향(D)으로의 국부적인 열 유동(F)은 전환(diverted)될 뿐만 아니라 긴 길이에 걸쳐 차단될 것이다; F1, F2 참조.
부품(1)의 굴곡부 형상(5)이 무엇인지를 명확하게 나타내기 위해, 이러한 굴곡부는 상이한 도면들에서 50으로 식별되었다. 외장들(3) 상에서, 각 굴곡부(5)는 플레이트 또는 금속 시트와 같은 시트의 접힘부(fold)에 의해 선험적으로 정의될 것이다. "금속"이란 표현은 합금을 포함한다.
상기 두께(e) 및 방향(D)에 따라, 다음과 같이 추천된다:
- 상기 굴곡부들(5, 50)은 각 부품 상에 적어도 부분적으로 외부로 오목한 제 2 영역(23)으로부터 외부로 돌출하는 상기 제 1 영역(21)을 규정해야 한다,
- 제 1 영역들(21)의 적어도 일부가 제 2 공간(9)을 향하도록 부품들(1)이 배열되어야 한다.
특히 도 2 내지 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 각 단열 부품은 외장(3) 및 적어도 국부적으로 외장으로 둘러싸인 적어도 하나의 단열 요소(thermal insulation element)(25)를 포함한다.
실제로, 그룹으로서 도 1 내지 도 6은 특히, 각 외장(3)이 각각 하나 이상의 부품들로 이루어진 제 1 벽 및 제 2 벽(31a, 31b)에 의해 각각 형성된 2개의 반대편 면들을 갖고, 적어도 1개의 상기 접힘부(33)를 갖는 적어도 제 1 벽(31a)은 대응하는 굴곡부(5, 50)를 규정함을 시각화하는 것을 돕는다; 특히 도 3 및 도 4 참조.
상기 굴곡부 또는 각 굴곡부를 형성하기 위해, 일반적으로 용접부들(welds)(브레이징 포함)의 위치인 45에서, 실질적으로 서로 연장되어 배열된 2개의 기본 플레이트들(특히 도 1 및 도 2 참조)의 2개의 접힌 에지들(folded edges)(39)은 최종 획득된 외장의 제어된 분위기 설정과 호환되는 벽들(31a, 31b)의 신속하고, 신뢰성있는 산업적 제조를 보장한다.
제 1 벽 및 제 2 벽(31a, 31b)은 예를 들어 도 5에서 37로 표시된 바와 같이 서로 부착될 것이다.
부품(1)(외장+코어 재료(25))는 바람직하게는 20℃ 및 대기압 하의 환경에서 100mW/m.K 미만의 열 전도율을 가질 것이다.
제 1 벽 및 제 2 벽(31a, 31b)은 도 1의 도면 부호(43a 내지 43d)와 같은 일부 기본 플레이트들로 이루어질 수 있으며, 기본 플레이트들의 2개의 반대편 에지들은 39에서 동일한 방향으로 구부러져 있다.
부품들(1)의 두께(e), 및 따라서 제 1 공간 및 제 2 공간을 통과하는 방향(D)에 따라, 제 1 공간(7)에 대하여 제 2 공간(9)를 열적으로 관리하기 위해, 일련의 부품들(1)을 포함하는 단열 시스템(10)이 그러므로 이러한 공간들(7 및 9) 사이에 개재될 것이다.
이는 도 8 및 도 9에서 더 잘 보일 수 있으며, 단열 시스템(10)은 그러므로 부품들(1)의 상이한 실시예들과 함께 도 5의 평면(A)에서 만들어질 수 있는 수평 단면들로 고려되어야 한다.
따라서, 예를 들어, 중앙 공간(7)을 완전히 둘러싸는 평행육면체 하우징(parallelepipedic housing)(50)을 제조하기 위해, 부품들(1)의 하나 이상의 층들(여기에서는 3개의 13a, 13b, 13c)은 4개의 연속적인 측면들 상에 배열될 것이며, 이들은 예를 들어 이러한 각 측면들 상에서 하나의 시스템(10)으로 맞물릴 것이다. 각도(51)에서, 2개의 인접한 시스템들(10)은 외장이 수밀 방식(watertight manner)으로 둘러쌀 블록으로서 세워진 단열 요소(25) 둘레에 접혀진 금속 시트와 같은, VIP 유형일 수 있는 단열 코너 필러(thermally insulating corner pillar)(53)에 의해 접속될 것이다.
기본 부품들(1)의 모듈성(modularity)은 예를 들어 도시된 바와 같이 이러한 모서리 영역들(d)을 용이하게 생성할 수 있게 한다. 위와 아래의 2개의 나머지 면들은 2개의 역시 단열성인 커버들을 수용할 수 있으며, 각 커버는 상기 면들 중 하나로서 형성될 수 있다. 따라서, 모든 측면들 상에서, 각 측면 상에서, 임의의 열 유동(F)(상기 국부적인 방향(D)으로 전역적으로 제공됨)을 적어도 부품들(1) 사이의 등온선(11)을 향하는 방향으로 변화시키도록 하는 효과가 획득될 것이다.
이를 더 자세히 설명하기 위해, 도 17은 열 유동(F)이 다음과 같이 생성되었음을 보여준다:
- 도시된 바와 같이, 에지 투 에지(edge to edge) 조립된 단열 부품들(1)의 시스템(10)의 외면(예를 들어, 25℃에서 공간과 접하는)으로부터,
- 그의 온도가 -195℃에서 유지되어야 하는 내부 공간과 접하는 상기 시스템의 내면을 향하여.
따라서, 2개의 인접한 부품들(1) 사이의 열교를 따라, 방향(D)으로 순환하는 유동(F)은 그의 계면 자체가 방향이 바뀐 10a에서 이러한 부품들 사이의 교차하는 방향 계면에서 방향이 변한다(F1/F2). 유동(F)이 막 새어나온(seeped) 부품들(1) 상에서, 일부 등온선들(11a, 11b, 11c)이 도식화되었다. 등온선들은 11c라고 표시된 부분에 대하여 110c와 같이 축방향 계면(방향 D)에서 편향되며, 이는 단열 부품들(1) 내의 부분이 양 측면들 상에서보다 온도가 더 따뜻하기 때문이다. 유동(F)이 F1/F2로 분할되는 10a에서, 등온선(11)은 일반적으로 방향(D)에 대해 교차하는 방향이며, 이는 교차하는 방향 계면에 위치하기 때문이다.
도 5 및 도 9에 도시된 바와 같이, 취급의 용이함을 위해, 또는 심지어 금속 보호(외장(3)의 뚫림(piercing)에 대한 예방)를 위하여, 부품들(1)의 시스템(10)은 유리하게는 2개의 측면 플레이트들(55, 57) 사이에 위치될 것이며, 2개의 측면 플레이트들(55, 57)은 필요하다면, 각 측면 상에서, 편평할 수 있으며, A에 수직이며, 상기 두께(e) 및 방향(D)에 대하여 수직인 대략적인 평면(B)에서 그려질 수도 있다.
형상에 관해서는, 도 9에 도시된 바와 같이 튜브(59) 둘러싸는 형상과 같은, 임의의 형상이 선험적으로 형성될 수 있거나, 기본 부품들(1)은 축(61)을 갖는 원통형 튜브(59)의 원주를 따르는, 그들의 단면의 형상(여기서는 П또는 U))에 부가하여, C에서 각각 만곡되거나 구부러진다. 공간(7)으로부터의, 또는 공간(7)으로의 유동들(F)은 실질적으로 반경방향이 될 것이다.
튜브(59)는 바닥에 의해 일 측면이 폐쇄되고, 다른 면은 각각 예를 들어 원통형일 수 있는 탱크를 구성하도록 적절한 버전의 기본 벽돌들(10)로 이루어진 시스템(1)과 같은, 단열재가 제공된 커버에 의해 폐쇄될 수 있다.
고려된 모든 경우들에서, 단열재(25)는 발포체(foam) 또는 (유리 또는 암면(rock wool)과 같은) 섬유질 물질일 수 있다.
도 10 내지 도 15는 본 발명에 따른 부품들로 제조된 예시적인 하우징(50) 또는 하우징에 속하는 요소들을 나타낸다.
따라서, 예로서 도 4 내지 도 6의 전술한 바와 같이 퍼즐에 조립된 일련의 부품들(1)은, 적어도 2개의 측면들 상에(여기서는 그의 4개의 측면들 상에; 도시된 패널은 직사각형임), 일반적으로 적어도 하나의 단열 요소(또는 재료)(76)를 포함하는 단부 블록(75a, 75b, 또는 75c)의 정합 홈 형상(matching grooved shape)(73)과 각각 맞물리도록 상기 부품들(1) 중 일부의 돌출부(71)가 존재하는 단면(69)(도 11)을 갖는 대체적으로 평평한 패널(67)을 형성한다는 것이 이러한 도면들로 이해된다.
반대로, 패널(67)의 연관 부품들(1)은 홈들을 형성할 수 있고, 단부 블록들(75a, 75b, 75c)의 정합 형상들은 돌출될 수 있다.
이러한 경우, 각 패널(67)의 단면의 각 측면을 마주하는 단부 블록(75a, 75b, 또는 75c)이 존재한다. 그리고, 패널들(67)의 적어도 일부, 및 따라서 단부 블록들은 평평하지 않을 수 있다.
도 11의 예에서, 2개의 반대편 측면들(여기서는 상단 및 하단) 상에서, 양 측면들 상에 위치된 다른 2개의 층들(13a, 13c)의 단면들에 대하여, 가변 단면의 팁(tip)과 같은, 중심 층(13b)의 I자(또는 기울어진 H자) 단면을 갖는 부품들(1)이 돌출한다. 2개의 중심 측면 단부 부품들(1)의 I자형의 중심 코어(111)에 의해 여기에 형성된 다른 2개의 측면들(여기서는 좌우) 상의 2개의 돌출부들(71)의 단일 혀(tongue) 형상에 대해서도 마찬가지이다.
사실상, 본 예에서, 이러한 2개의 중심 측면 단부 부품들(1)의 단면은 T자형으로 절단되었다(truncated).
이러한 다양한 형상들을 고려하면, 본 예에서, 고려되는 단면들(69)을 갖는 부품들에 따라, 홈들(73)을 갖는 2가지 유형의 단부 블록들(75a, 75b)이 요구된다.
패널들과 같은 단열재를 형성하는 단부 블록들(75a, 75b, 75c)은 열교들의 경로를 차단하는 데 사용된다. 실제로, 열교 경로들에 대한 분리없이, 패널들의 열교들의 경로들이 끝나는 차단 홈들(73)을 갖는 하단들을 갖는 단일 블록으로서의 그들의 구조는 예상 단열을 강화할 것이다.
도 10은 도시된 평행육면체 하우징에 대한 각각의 번호가 12 및 6인 단부 블록들(75a, 75b, 75c)과 패널들(67)의 상대 위치들을 도시한다.
교차하는 방향으로 배열된 패널들(67)의 I자(또는 경사진 H자) 모양의 돌출부들(71)을 갖는 2개의 측면들 사이에 제공된 각 단부 블록(75a)(도 12) 상에서, 그와 함께 제공된 2개의 인접한 길이방향 면들의 홈들(73)은 동일하며, 고려되는 패널(67)의 부품들(1)의 상단 및 하단에서의 중심 층(13b)의 I자(또는 경사진 H자) 모양의 단면들과 일치한다.
교차하는 방향으로 배열된 패널들(67)의 2개의 중심 코어(111) 측들 사이에 제공된 각각의 단부 블록(75c)(도 14) 상에서, 그와 함께 제공된 인접한 2개의 길이방향 면들의 홈들(73)은 동일하며, 연관 중심 층들(13b)의 중심 코어들(111)과 일치한다.
중심 코어(111) 측과 이전 것을 가로지르는 패널(67)의 I자(또는 기울어진 H자) 모양의 돌출부들을 갖는 측 사이에 제공된 단부 블록들(75a, 75c) 사이의 각 하이브리드 단부 블록(75b)(도 13) 상에서, 그와 함께 제공된 2개의 인접한 길이방향 면들의 홈들(73)은 동일하며, 이러한 중심 코어들(111) 및 I자(또는 경사진 H자) 모양의 돌출부들(71)과 각각 일치한다.
따라서, 하우징(50)의 코너들에서 각 패널(67)을 함께 연결하고 유지하면서, 단부 블록들(75a, 75b, 75c)은 각 패널(67)의 전체 단면을 프레임화하는 다중-부품(multi-part) 프레임들을 형성한다, 특히 도 15 참조.
평행육면체 단면을 가지며, 이러한 단부 블록들은 각각 내부적으로 및 외부적으로 측면 플레이트들(55, 57)을 지지하기에 적합한 견고한 벽들을 다른 두 측면들 상에 가질 수 있다. 따라서, 각 패널(67)은 단부 블록들에 부착된 이러한 2개의 측벽들 사이에서 가압될 수 있다.
예를 들어, 접착제(glue)(77) 또는 나사들의 층으로 고정하는 것이 가능하다.
위에서 제시된 기본 벽돌(1) 단열 시스템들(10)의 전부 또는 일부에 대한 적용은, 예를 들어 해외 운송(transoceanic transport) 중에 약 -190℃에서 유지되는 LNG 또는 LPG(도 16)와 같은 특정 온도 및/또는 압력에서 유지되는 화학 제품(85)을 함유하는 탱크(83)의 제한 벽(limitation wall)(80)을 고려할 수 있다.
열적으로 관리되는 제 2 공간(9)은 탱크(83)의 공간이며, 제 1 공간(7)은 해수와 같은 물일 수 있다.
벽(80)은 위에서 제시된 방법에 부합하는 유형들 중 적어도 하나에 따른 시스템(10), 다시 말하면, 단열재(25)를 갖는 일련의 상기 부품들(1)을 구비한다.
시스템(10)은 본 예에서 여러 층들을 갖는 이러한 부품들, 여기에서는 맞물림 부품들(T자형 및 Π자형)의 조합을 포함하며, 이러한 부품들은 이미 설명된 바와 같이 방향(F1/F2)을 변화시킴으로써 굴곡부들을 통해 유동(F)을 차단한다.
벽(80)은 시스템(10)을 통합, 포함하거나, 또는 시스템(10)에 의해 라이닝될 수 있다(lined).
본 예에서와 같이, 탱크 제한 벽(80)은 2개의 격실들 사이에 격벽(bulkhead)을 형성할 수 있거나, 보트(89)의 선체(87)의 전부 또는 일부를 형성하거나 또는 이에 속할 수 있다.
보트(89)는 선박이 될 수 있으므로 해양 항해를 목적으로 한다.
기본 벽돌들(1)과 같은 방법을 사용하면 선체의 아치형 형상을 따를 수 있다.
하나 이상의 시스템(들)(10)으로 오목한 측면 상에 보트(89)의 기초 벽(base wall)(91)을 제공함으로써 예상되는 열 관리 성능을 보장하며, 내부의 선체의 만곡된 형상을 따르는 것이 가능할 것이다.
내부에서, 이러한 시스템(들)(10)은 함유된 제품(85)과 호환가능한 적어도 하나의 벽으로 라이닝될 수 있다.
또 다른 용도는 액화 가스 제조 챔버 둘레에 단열 상자를 제조하는 것일 수 있으며, 예를 들어 내부 공간(9)는 -196℃에서 열적으로 관리되고, 외부 대기(7)는 대기 온도, 그러므로 -30℃ 내지 45℃에서 열적으로 관리된다.
또한 목표로 삼은 모듈 구조와 관련하여 또 다른 문제, 즉 크기와 무게가 고려되었다는 점에 유의해야 한다.
따라서, (도 17의 방향과 같은) 초기 유동(F)으로부터의 유동들의 “방향전환된” 방향(F1/F2)으로, 부품들(1, 1a, 1b), 그러므로 단열재를 포함하는, 500mm 이하의 인접한 부품에 의한 부품(1)의 교차하는 방향 중첩(R)(도 17의 방향(100)으로, 도 10, 도 11, 도 24 참조)이 존재한다.
전체 두께(e)는 바람직하게는 300mm보다 작아야 한다.
각 공간(1)의 기본 표면적은 바람직하게는 2.5m² 이하여야 한다.
각 부품(1)의 외장(3)의 벽은 바람직하게는 1.2mm 미만의 스테인리스 강(또는 다른 경량 금속 또는 합금)으로 만들어져야 한다.

Claims (16)

  1. 일련의 단열 부품들(thermal insulation parts)(1, 1a, 1b)을 포함하는 단열 시스템(thermal insulation system)으로서,
    상기 단열 부품들(1, 1a, 1b) 중 적어도 일부에 대해서, 단열 부품들(1, 1a, 1b) 사이에 열교들(thermal bridges)을 제공하고,
    상기 일련의 단열 부품들은,
    - 각 부품이 가지는 두께(e)에 따라서 두께 방향으로 다수의 층들(13a, 13b, 13c)을 이루어 배열되고, 각 부품은 상기 두께 방향과 교차하는 방향으로 상기 각 부품이 갖는 길이에 따라 변화하는 두께들(e1, e2)을 가지고, 상기 각 부품은 상기 길이를 따라 함몰부(depression)(23)에 외측으로 인접한 적어도 하나의 돌출부(protrusion)(21)를 포함하며;
    - 상기 층들 중 하나의 층으로부터 인접하는 층으로 교차하는 방향으로 2개씩 오프셋되고 맞물려서(interlocked), 하나의 층의 하나의 돌출부가 인접하는 층의 하나의 함몰부에 맞물림으로써, 상기 열교들을 따라서 두께에 따라 전공간으로(generally) 제공된 열 유동(heat flow)(F)을 가하여 등온선(isotherm)(11)을 향하여 열 유동의 방향을 전환하고, 이어서 반대 방향으로의 국부적인 배향에 의해 열 유동이 차단되도록 하는, 단열 시스템에 있어서,
    - 상기 시스템은 제 1 공간(7)과 제 2 공간(9) 사이에, 상기 제 1 공간에 대해 열적으로 관리되도록 개재되며,
    - 상기 층들(13a, 13b, 13c)은 상기 제 1 공간 및 제 2 공간을 통과하는 방향(D)으로 배열되고, 두께들 및 길이(들)가 각기 상기 방향(D), 및 상기 방향(D)에 교차하는 방향으로 규정되며,
    - 상기 층들(13a, 13b, 13c)의 적어도 제 1 층(13b) 상에, 각각 하나의 돌출부를 갖는 상기 제 1 층의 2개의 인접하고 길이방향으로 연속적인 부품들(1, 10, 16)의 길이방향 단부들에서, 상기 제 1 층(13b)의 두 부품들 사이의 열교들이,
    - 돌출부들(21)의 두께에 걸쳐, 및
    - 상기 제 1 층(13b)의 2개의 인접하고 길이방향으로 연속적인 부품들에 대하여 교차하는 방향으로 오프셋된 하나의 부품의 하나의 함몰부(23)의 길이방향 중간 부분을 마주하도록 제공되고, 상기 길이방향 중간 부분은 상기 두께 방향으로 상기 제 1 층(13b)과 인접하는 제 2 층(13a, 13c) 상에 제공되고,
    - 상기 일련의 부품들(1,1a, 1b)은, 적어도 2개의 측면들 상에 맞물린 부품들의 일부의 돌출부들 또는 함몰부들(71, 111)을 갖는 단면을 갖는 패널(67)을 형성하며,
    - 상기 단열 시스템은 하나 이상의 단열 요소(25)와, 상기 부품들의 돌출부들 또는 함몰부들(71, 111)과 암수 형태로 맞물리는 홈 부품 또는 돌출 부품을 포함하는 단부 블록(end block)(75a, 75b, 75c)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 단열 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    하나의 층의 하나의 부품의 하나의 돌출부(21)는 상기 제 1 층(13b)에 인접하는 상기 제 2 층의 단일 부품의 하나의 함몰부(23) 내에 맞물리는, 단열 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    단열 부품(1,1a, 1b)은 개별적으로 내부가 진공 또는 제어된 분위기 하에 있는, 단열 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 단열 부품들 중 적어도 일부는 외장(envelope)(3) 및 상기 외장이 적어도 국부적으로 둘러싸는 하나 이상의 단열 요소(thermal insulation element)(25)를 포함하고, 상기 외장 및 단열 요소는 각각 외면 상에 적어도 하나의 굴곡부(bend)(5, 50)를 가지며;
    상기 두께(e) 및 방향(D)에 따라, 굴곡부들(5, 50)은 각 부품 상에서 하나의 함몰부(23)에 대해 적어도 하나의 돌출부(21)를 형성하는, 단열 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 단열 시스템은 측벽들 및 바닥을 갖는 하우징으로서 제공되며,
    상기 측벽들 및 바닥은 각각 에지에 단부 블록들(75a, 75b, 75c)과 맞물리는 적어도 하나의 패널(67)을 포함하며, 상기 단부 블록들 중 일부는 상기 측벽들 및 바닥에 공통인, 단열 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 패널(67)은 상기 단부 블록들에 부착된 2개의 측부 플레이트들(55, 57) 사이에서 가압되는, 단열 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 유동(F)의 변경된 방향(100)에서, 하나의 부품(1,1a, 1b)은 500mm 이하의 거리만큼 하나의 인접한 부품(1,1a, 1b)을 횡단하여 덮으며(R), 및/또는 상기 부품의 기본 표면적은 2.5m² 이하인, 단열 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 부품은 개별적으로, 외장(3), 및 상기 외장이 적어도 국부적으로 둘러싸는 하나 이상의 단열 요소(25)를 포함하며,
    상기 외장 및 단열 요소(25)는 각각 함몰부들(23)에 인접한 돌출부들(21)을 형성하는 복수의 외부 굴곡부들(bend)(5, 50)을 갖는 것을 특징으로 하는, 단열 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 부품의 외장(3) 및 하나 이상의 단열 요소(25)는 T형, 또는 Π형, 또는 H형, 또는 I형 단면을 갖거나, 또는 한 방향으로 이러한 단면들의 복수의 조합, 또는 이러한 단면들 중 적어도 하나의 반복을 갖는, 단열 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 단열 시스템을 두 개 포함하며, 각각의 시스템은 서로 교차하도록 배열되고, 두 개의 시스템은 적어도 하나의 코너(51)에서 서로 인접하도록 배열되며, 상기 코너에서 두 개의 시스템은 단열 코너 필러(53)에 의해 연결되는, 더블 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 단열 코너 필러(53)는 단부 블록(75a, 75b, 75c) 중 하나에 의해 형성되는, 더블 시스템.
  12. 화학 제품을 수용하는 탱크(83)가 일정 온도 및/또는 압력에서 유지되도록 구획하기 위한 벽(80)으로서, 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 단열 시스템을 갖는, 벽(80).
  13. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 단열 시스템을 갖는 선체(hull)(87)를 포함하는 보트.
  14. 각각이 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 단열 시스템인 복수의 단열 시스템들을 포함하는 단열 하우징.
  15. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 시스템을 포함하는 차량.
  16. 삭제
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