KR100442740B1 - 빙축열 냉방시스템 축열조의 브라인 유로 제어장치 - Google Patents

빙축열 냉방시스템 축열조의 브라인 유로 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 빙축열 냉방시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상기 빙축열 냉방시스템의 축열조 내부를 고온층과 저온층으로 구분하여 냉방 및 제빙에 상관없이 상기 고온층에서 고온의 브라인만 출입되게 하고, 상기 저온층에서는 저온의 브라인만 출입되게 하여 상호 혼합되지 않도록 구성함으로써 기존에 냉방 및 제빙에 따라 서로 구분없이 고온 및 저온의 브라인이 축열조 내부로 흡입 및 토출되게 구성함에 따른 냉방 및 제빙 효율의 저하를 미연에 방지할 수 있도록 한 빙축열 냉방시스템에 관한 것으로서, 이는 아이스 캡슐을 냉장한 축열조(110) 내부의 브라인이, 제1 개폐밸브(140)가 구비된 제1 브라인순환로(130)를 경유하여 저온냉동기(120)와, 브라인유입관(151) 및 브라인배출관(152),냉수유입관(153) 및 냉수배출관(154)을 포함하는 열교환기(150)를 통해 상호 열교환이 이루어지도록 구성됨에 있어서, 상기 축열조(110)의 일측 및 타측에, 단부측에 다수의 저온입출공(1A) 및 고온입출공(2A)을 갖는 저온입출관(1) 및 고온입출관(2)이 서로 높이차를 두고 평행하게 수평으로 삽입 설치되고; 상기 제1 브라인순환로(130)와 축열조(110)의 저온입출관(1) 사이에 제2 개폐밸브(3A)를 갖는 제2 브라인순환로(3)가 형성되며; 상기 축열조(110)의 저온입출관(1)과 제1 브라인순환로(130) 사이와, 상기 제1 브라인순환로(130)와 브라인배출관(152) 사이에 제1 삼방밸브(4) 및 제2 삼방밸브(5)가 각각 구비됨으로써 축열조 내부를 고온층과 저온층으로 구분하여 냉방 및 제빙에 상관없이 상기 고온층에서 고온의 브라인만 출입되고, 상기 저온층에서는 저온의 브라인만 출입되어 상호 혼합되지 않을 뿐만 아니라 이로인해 기존에 냉방 및 제빙에 따라 서로 구분없이 고온 및 저온의 브라인이 축열조 내부로 흡입 및 토출되게 구성함에 따른 냉방 및 제빙 효율의 저하를 미연에 방지할 수 있고, 또한 냉방 및 제빙 효율 및 기기의 전체적인 성능 향상을 기할 수 있는 효과가 있다.

Description

빙축열 냉방시스템 축열조의 브라인 유로 제어장치{Brine flow conrol apparatus for accumulation of ice heat air conditioner}
본 발명은 빙축열 냉방시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상기 빙축열 냉방시스템의 축열조 내부를 고온층과 저온층으로 구분하여 냉방 및 제빙에 상관없이 상기 고온층에서 고온의 브라인만 출입되게 하고, 상기 저온층에서는 저온의 브라인만 출입되게 하여 상호 혼합되지 않도록 구성함으로써 기존에 냉방 및 제빙에 따라 서로 구분없이 고온 및 저온의 브라인이 축열조 내부로 흡입 및 토출되게 구성함에 따른 냉방 및 제빙 효율의 저하를 미연에 방지할 수 있도록 한 빙축열 냉방시스템의 브라인 유로 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 빙축열 냉방시스템은 전기요금이 싼 심야전기로 야간에 저온냉동기를 가동시켜 냉열을 축열시킨 후 주간에 상기 저온냉동기의 가동을 정지시킨 상태에서도 그 축열된 냉열을 이용하여 냉방이 이루어질 수 있도록 된 공조기로 주로 대형건물에 설치 및 운용된다.
이러한 빙축열 냉방시스템은 축열조 내부에 열을 쉽게 흡수하는 캡슐을 충전하고 그 물질에 고온의 브라인(brine; 에칠렌그리콜)을 통과시켜 1차 열교환이 이루어지게 한 후에 열원을 저장하고, 저장된 열원을 브라인을 통해 폐회로를 구성한 열교환기 측으로 보내 상기 열교환기에서 또 다른 폐회로를 구성한 순환수와 2차열교환이 이루어지게 하고, 다시 이 열교환된 순환수를 팬코일유니트 등의 방열기로 보내 3차 열교환, 즉 냉방이 이루어질 수 있게 구성되어 있으며, 축열조 내부의 물질은 보편적으로 아이스캡슐(ice capsul)이 사용되고, 상기 아이스캡슐은 구 형상의 플라스틱 용기에 물과 조핵재(상온결빙재)가 희석된 용액을 캡슐에 넣어 밀봉한 것으로 구성되어 있다.
도 3a 및 도 3b는 종래 빙축열 냉방시스템의 일 례를 보인 것으로서, 도 3a는 냉방상태의 회로구성도이다.
이에 도시된 바와같이 종래의 빙축열 냉방시스템은 다수의 아이스 캡슐이 내장되고 제1 개폐밸브(113)를 갖는 브라인흡입관(111) 및 브라인토출관(112)이 상.하로 형성되어 있는 축열조(110)와; 냉각탑(121) 및 냉각수펌프(122)와 함께 폐회로를 구성하는 저온냉동기(120)와; 상기 축열조(110)의 브라인토출관(112)에서 저온냉동기(120)를 통과하여 브라인흡입관(111)으로 폐회로를 구성하고 브라인펌프(131) 및 제2 개폐밸브(140)가 구비되는 제1 브라인순환로(130)와; 상기 제1 브라인순환로(130)에 일측 브라인유입관(151) 및 브라인배출관(152)이 각각 연결되고, 타측에는 냉수유입관(153) 및 냉수배출관(154)을 갖는 열교환기(150)와; 상기 열교환기(150)의 브라인배출관(152)과 제1 브라인순환로(130) 사이에 구비되는 삼방밸브(160)로 구성되어 있다.
다음은 상기한 바와같이 구성된 종래의 빙축열 냉방시스템의 작동과정을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 3a는 냉방상태의 회로도로서, 이는 제1 브라인순환로(130) 상의 브라인펌프(131) 작동에 의해 축열조(110)의 브라인토출관(112)으로부터 저온의 브라인이 토출되고, 이 토출된 브라인은 제1 브라인순환로(130)를 통해 열교환기(150)의 브라인유입관(151) 측으로 유입되는 것이며, 이 유입된 저온의 브라인은 상기 열교환기(150)를 통과하는 동안 냉수유입관(153)을 통해 열교환기(150) 측으로 유입되어 냉수배출관(154)을 통해 배출되는 냉수와 열교환이 이루어지게 되어 냉방이 이루어지게 되는 것이다.
그리고 상기 열교환기(150)의 브라인배출관(152)을 통해 배출되는 고온의 브라인은 다시 제1 브라인순환로(130)를 통해 작동이 정지된 저온냉동기(120)로 유입된 후 다시 축열조(110)의 브라인흡입관(111)으로 유입되어 상기 축열조(110)에 고온의 브라인이 흡입되는 것이다. 이때 축열조(110)의 브라인흡입관(111) 상에 구비되는 제1 개폐밸브(113)는 개방되고, 제1 브라인순환로(140) 상에 구비된 제2 개폐밸브(140)는 폐쇄되는 것이며, 삼방밸브(160)는 열교환기(150)의 브라인배출관(152)과 제1 브라인순환로(130) 사이는 개방시키고, 열교환기(150)의 브라인유입관(151)과 브라인배출관(152) 사이로 경유하는 제1 브라인순환로(130)는 폐쇄시키게 되는 것이다.
도 3b는 제빙상태의 회로도로서, 이는 제1 브라인순환로(130) 상의 브라인펌프(131) 작동에 의해 축열조(110)의 브라인토출관(112)으로부터 고온의 브라인이 토출되고, 이 토출된 브라인은 제1 브라인순환로(130)를 통해 작동중인 저온냉동기(120) 측으로 유입되어 열교환되어 저온의 브라인으로 상태변화되는 것이며, 이 저온의 브라인은 다시 축열조(110)의 브라인흡입관(111)을 통해축열조(110) 내부로 저온 상태의 브라인이 공급됨으로써 축열조(110) 내부의 아이스 캡슐에 대한 제빙이 이루어지게 되는 것이다.
이때 상기 축열조(110)의 브라인흡입관(111) 상의 제1 개폐밸브(113)와 제2 개폐밸브(140)는 모두 개방되고, 삼방밸브(160)는 제1 브라인순환로(130)와 열교환기(150)의 브라인배출관(152) 사이를 폐쇄하고 제1 브라인순환로(130)는 개방상태가 되게 한다.
그리고 축열조(110)의 브라인흡입관(111)과 브라인토출관(112) 사이의 제1 브라인순환로(140)를 통해 저온상태의 브라인이 상기 브라인토출관(112)을 통해 토출되는 고온의 브라인과 합쳐지도록 구성됨으로써 제빙 효율을 향상시키도록 하고 있다. 한편, 상기 저온냉동기(120)는 냉각탑(121)과 냉각수펌프(122) 등으로 폐회로를 구성하는 것에 의해 작동이 이루어진다.
그러나 이러한 종래의 빙축열 냉방시스템은 축열조의 브라인흡입관을 통해 냉방시에는 고온의 브라인이 흡입되어 브라인토출관을 통해 저온의 브라인이 토출되고, 제빙시에는 저온의 브라인이 축열조의 브라인흡입관을 통해 흡입되어 브라인토출관을 통해 고온의 브라인이 토출되는 식으로 고온 및 저온의 구분이 없이 고온 및 저온의 브라인이 흡입 및 토출됨으로써 냉방 및 제빙 효율의 저하를 초래하게 되고, 이로인해 기기의 전체적인 성능 저하를 유발시키게 되는 결함이 있었다.
이에 본 발명은 상기한 바와같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 창안된 것으로, 그 목적은 축열조 내부를 고온층과 저온층으로 구분하여 냉방 및 제빙에 상관없이 상기 고온층에서 고온의 브라인만 출입되게 하고, 상기 저온층에서는 저온의 브라인만 출입되게 하여 상호 혼합되지 않도록 구성함으로써 기존에 냉방 및 제빙에 따라 서로 구분없이 고온 및 저온의 브라인이 축열조 내부로 흡입 및 토출되게 구성함에 따른 냉방 및 제빙 효율의 저하를 미연에 방지할 수 있도록 하는데 있다.
이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 아이스 캡슐을 냉장한 축열조 내부의 브라인이, 제1 개폐밸브가 구비된 제1 브라인순환로를 경유하여 저온냉동기와, 브라인유입관 및 브라인배출관,냉수유입관 및 냉수배출관을 포함하는 열교환기를 통해 상호 열교환이 이루어지도록 구성됨에 있어서, 아이스 캡슐을 냉장한 축열조 내부의 브라인이, 제1 개폐밸브가 구비된 제1 브라인순환로를 경유하여 저온냉동기와, 브라인유입관 및 브라인배출관,냉수유입관 및 냉수배출관을 포함하는 열교환기를 통해 상호 열교환이 이루어지도록 구성됨에 있어서, 상기 축열조의 일측 및 타측에, 단부측에 다수의 저온입출공 및 고온입출공을 갖는 저온입출관 및 고온입출관이 서로 높이차를 두고 평행하게 수평으로 삽입 설치되고; 상기 제1 브라인순환로와 축열조의 저온입출관 사이에 제2 개폐밸브를 갖는 제2 브라인순환로가 형성되며; 상기 축열조의 저온입출관과 제1 브라인순환로 사이와, 상기 제1 브라인순환로와 브라인배출관 사이에 제1 삼방밸브 및 제2 삼방밸브가 각각 구비된 것을 특징으로 한 빙축열 냉방시스템의 브라인 유로 제어장치가 제공된다.
도 1a 내지 2b는 본 발명이 적용된 빙축열 냉방시스템의 구성 및 작동상태를 보인 것이다.
도 1a 및 1b는 냉방상태를 보인 것으로서,
도 1a는 전체 흐름을 나타낸 회로구성도.
도 1b는 축열조의 확대 단면도.
도 2a 및 2b는 제빙상태를 보인 것으로서,
도 2a는 전체 흐름을 나타낸 회로구성도.
도 2b는 축열조의 확대 단면도.
도 3a 및 도 3b는 종래 빙축열 냉방시스템의 구성 및 작동상태를 보인 것으로서,
도 3a는 냉방상태의 회로구성도.
도 3b는 제빙상태의 회로구성도.
*도면의주요부분에대한부호의설명
1:저온입출관 1A:저온입출공
2:고온입출관 2A:고온입출공
3:제2 브라인순환로 3A:제2 개폐밸브
4:제1 삼방밸브 5:제2 삼방밸브
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 구성을 실시예에 따라 상세히 설명한다.
도 1a 내지 도 2b는 본 발명이 적용된 빙축열 냉방시스템의 구성을 보인 회로도로서, 도 1a는 냉방상태를 보인 것이다.
이에 도시된 바와같이 본 발명은 다수의 아이스 캡슐(미도시됨)이 내장되는 축열조(110)가 구비되는 것이며, 상기 축열조(110)의 일측 및 타측에는 저온의 브라인만 입출되는 저온입출관(1)과 고온의 브라인만 입출되는 고온입출관(2)이 상호 높이차를 두고 평행하게 수평으로 삽입 설치되는 것으로서, 상기 고온입출관(2)이 저온입출관(1)보다 높게 형성된다.
도 1b는 상기 축열조(110)의 확대도로서, 축열조(110) 내부에는 수평의 저온입출관(1)과 고온입출관(2)이 상호 높이차를 두고 평행하게 삽입 설치되는 것이며, 축열조(110) 내부의 상기 저온입출관(1) 및 고온입출관(2) 상에는 다수의 저온입출공(1A) 및 고온입출공(2A)이 형성된다.
그리고 도 1a에 도시된 바와같이 냉각탑(121)과 냉각수펌프(122) 등으로 폐회로를 구성하는 저온냉동기(120)가 구비되는 것이며, 상기 저온냉동기(120)와 축열조(110)의 저온입출관(1)의 저온입출관(1) 및 고온입출관(2) 사이는 제1 개폐밸브(140)를 갖는 제1 브라인순환로(130)에 의해 폐회로를 구성하는 것이며, 상기 제1 브라인순환로(130) 상에는 브라인펌프(131)가 구비되고, 냉수유입관(153)을 통해 냉수가 내부로 유입된 후 냉수배출관(154)을 통해서 외부로 배출되게 구성된 열교환기(150)의 브라인유입관(151)과 브라인배출관(152)과 각각 연결된다. 또, 상기 제1 브라인순환로(4)와 축열조(110)의 저온입출관(1) 사이는 제2 개폐밸브(3A)를 갖는 제2 브라인순환로(3)에 의해 상호 연결된다.
이와함께 축열조(110)의 저온입출관(1)과 제1 브라인순환로(130) 사이에 제1 삼방밸브(4)가 구비되는 것이며, 제1 브라인순환로(130)와 열교환기(150)의 브라인배출관(152) 사이에는 제2 삼방밸브(5)가 구비되어 브라인의 경로를 제어할 수 있도록 구성되어 있다.
다음은 상기한 바와같이 구성된 본 발명의 작동과정을 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도 1a는 냉방상태의 회로도로서, 이에 도시된 바와같이 제1 브라인순환로(130) 상의 브라인펌프(131)가 작동되면, 축열조(110) 내부의 저온 브라인이 저온입출관(1)을 통해 토출되고, 이 토출된 저온의 브라인은 제1 브라인순환로(130)를 경유하여 작동이 정지된 저온냉동기(120) 측으로 공급된다. 그리고 이 공급된 저온의 브라인은 저온냉동기(120)와 열교환되지 않은 상태로 저온의 브라인은 열교환기(150)의 브라인유입관(151)을 통해 상기 열교환기(150) 측으로 유입된다.
또한 이 유입된 저온의 브라인은 냉수유입관(153) 및 냉수배출관(154)을 통해 열교환기(150) 내부를 순환하는 냉수와 열교환이 이루어지면서 고온의 브라인으로 상태변화된 후 브라인배출관(152)을 통해 다시 제1 브라인순환로(130) 측으로 송출되고, 이 송출된 고온의 브라인은 축열조(110)의 고온입출관(2)을 통해 상기 축열조(110) 내부로 유입되는 식으로 냉방을 위한 브라인의 순환이 연속적으로 이루어지게 되는 것이다.
이때 제1 브라인순환로(130) 상의 제1 개폐밸브(140)는 개방되고, 제2 브라인순환로(6) 상의 제2 개폐밸브(3A)는 폐쇄되어 상기 제2 브라인순환로(6)를 통해 제1 브라인순환로(4)를 경유하는 저온의 브라인이 축열조(110)의 저온입출관(1) 측으로 유입되는 것을 방지하게 된다.
또한 제1 삼방밸브(4)는 축열조(110)에서 저온냉동기(120) 측으로 경유하는 브라인의 이동경로는 개방시키고, 제1 브라인순환로(4)에서 축열조(110) 측으로 경유하는 브라인의 이동경로는 차단하게 된다. 또, 제2 삼방밸브(5)는 제1 브라인순환로(4)의 이동경로와 열교환기(150)의 브라인배출관(152)에서 상기 제1 브라인순환로(4)로 통하는 이동경로 모두를 개방시킨 상태를 유지하게 된다.
한편, 도 1b에 도시된 바와같이 축열조(110)의 저온입출관(1)은 일정압력하에서 축열조(110) 내부의 저온 브라인을 저온입출공(1A)을 통해 흡입하여 축열조(110)의 외부로 배출시키게 되고, 고온입출관(2)은 고온입출공(2A)을 통해 일정압력으로 외부에서 유입된 고온의 브라인을 축열조(110) 내부로 토출시키게 되는 것으로서, 이같이 고온층과 저온층이 상.하로 분리됨으로써 고온의 브라인과 저온의 브라인이 축열조(110) 내부에서 혼합되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.
도 2a는 제빙상태의 회로도로서, 이에 도시된 바와같이 제1 브라인순환로(130) 상의 브라인펌프(131)가 작동되면, 축열조(110) 내부의 고온 브라인이 고온입출관(2)을 통해 토출되고, 이 토출된 고온의 브라인은 제1 브라인순환로(130)를 경유하여 작동중의 저온냉동기(120) 측으로 공급된다. 그리고 이 공급된 고온의 브라인은 저온냉동기(120)와 열교환되면서 저온 상태로 변화되는 것이며, 이 저온의 브라인은 다시 제1 브라인순환로(4) 및 제2 브라인순환로(6)를 통해 저온입출관(1) 및 축열조(110) 내부로 유입되는 식으로 연속반복적으로 행해짐으로써 상기 축열조(110) 내부의 아이스 캡슐에 대한 제빙이 이루어지게 되는 것이다.
한편, 도 2b에 도시된 바와같이 축열조(110)의 고온입출관(2)은 일정압력에 의해 축열조(110) 내부의 고온 브라인을 고온입출공(2A)을 통해 흡입하여 축열조(110)의 외부로 배출시키게 되고, 저온입출관(1)은 저온입출공(1A)을 통해 일정압력으로 외부에서 유입된 저온의 브라인을 축열조(110) 내부로 토출시키게 되는 것으로서, 이같이 고온층과 저온층이 상.하로 분리됨으로써 고온의 브라인과 저온의 브라인이 축열조(110) 내부에서 혼합되는 것이 방지되는 것이다.
상술한 바와같이 본 발명은 축열조 내부를 고온층과 저온층으로 구분하여 냉방 및 제빙에 상관없이 상기 고온층에서 고온의 브라인만 출입되게 하고, 상기 저온층에서는 저온의 브라인만 출입되게 하여 상호 혼합되지 않도록 구성함으로써 기존에 냉방 및 제빙에 따라 서로 구분없이 고온 및 저온의 브라인이 축열조 내부로 흡입 및 토출되게 구성함에 따른 냉방 및 제빙 효율의 저하를 미연에 방지할 수 있도록 하고, 이로인해 냉방 및 제빙 효율 및 기기의 전체적인 성능 향상을 기할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 아이스 캡슐을 냉장한 축열조(110) 내부의 브라인이, 제1 개폐밸브(140)가 구비된 제1 브라인순환로(130)를 경유하여 저온냉동기(120)와, 브라인유입관(151) 및 브라인배출관(152),냉수유입관(153) 및 냉수배출관(154)을 포함하는 열교환기(150)를 통해 상호 열교환이 이루어지도록 구성됨에 있어서,
    상기 축열조(110)의 일측 및 타측에, 단부측에 다수의 저온입출공(1A) 및 고온입출공(2A)을 갖는 저온입출관(1) 및 고온입출관(2)이 서로 높이차를 두고 평행하게 수평으로 삽입 설치되고;
    상기 제1 브라인순환로(130)와 축열조(110)의 저온입출관(1) 사이에 제2 개폐밸브(3A)를 갖는 제2 브라인순환로(3)가 형성되며;
    상기 축열조(110)의 저온입출관(1)과 제1 브라인순환로(130) 사이와, 상기 제1 브라인순환로(130)와 브라인배출관(152) 사이에 제1 삼방밸브(4) 및 제2 삼방밸브(5)가 각각 구비된 것을 특징으로 한 빙축열 냉방시스템의 브라인 유로 제어장치.
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