KR100462033B1 - 다이나믹형 얼음축열 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

수용액의 동결 진행에 따른 수용액의 농도 증가를 물의 적절한 보급에 의해 효과적으로 억제하고, 그럼으로써 냉동기의 성적계수의 저하를 방지하여, 얼음 결정의 생성을 위해 소요되는 동력의 감소를 이룰 수 있는 다이나믹형 얼음축열 방법 및 장치가 제공된다. 냉각용 열교환기를 포함하는 동결기 내의 수용액의 온도는 온도계에 의해 측정되며, 동결진행에 따른 액체 온도의 저하에 따라 펌프에 의해 융해수 탱크로부터 동결기내에 융해수를 보급하여, 냉각용 열교환기의 동결온도를 거의 일정하게 유지한다.

Description

다이나믹형 얼음축열 방법 및 장치 {DYNAMIC TYPE ICE COLD STORAGE METHOD AND SYSTEM}

본 발명은, 수용액의 동결에 의해 형성되는 얼음결정을 아이스 슬러리 (iceslurry) 로서 다이나믹형 얼음축열에 이용하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

여름철 낮과 밤 사이의 전력 수요 격차를 조절 또는 제거하기 위한 수단으로서, 밤동안의 잉여 전력을 이용하는 얼음 축열수단이 효과적인 것으로 평가된다. 이와 관련하여, 수용액을 동결시키고 이에 의해 생성된 얼음 결정을 아이스 슬러리로서 냉열 수요지까지 운송할 수 있는 다이나믹형 얼음축열 장치는, 얼음 결정 생성시의 냉각성능에서나 장치의 소형화 측면에서 우수하지만, 수용액의 동결이 진행됨에 따라, 수용액의 농도 증가에 의해 동결온도가 점차적으로 감소하기 때문에, 이에 따라 냉동기의 성적계수가 떨어지고, 얼음 결정 생성을 위해 소요되는 전력이 증가한다고 하는 결점이 지적되고 있다.

본 발명의 목적은, 수용액의 동결 진행에 따른 수용액의 농도 증가를 적절한 물의 보급에 의해 효과적으로 억제하며, 그럼으로써 동결기의 성적계수 저하를 방지하여 얼음 결정 생성에 소요되는 전력량을 감소시킬 수 있는 다이나믹형 얼음축열 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 이루기 위해, 본 발명의 제 1 태양은, 냉각용 열교환기를 포함하는 동결기 내에 수용액을 유입하여, 상기 동결기 내에 얼음결정을 포함하는 아이스 슬러리를 생성하는 때에, 상기 동결기 내의 동결온도를 거의 일정하게 유지하기 위해, 상기 동결기 내의 액체 온도의 저하에 대응하여 상기 동결기 내에 연속적으로 물을 보급하는 다이나믹형 얼음축열 방법이 제공된다.

본 발명의 제 2 태양은, 상기 제 1 태양과 결합하여, 동결기 내에 연속적으로 보급되는 물로서, 이전의 냉열 회수시에 상기 동결기 내의 얼음 결정을 융해시켜 얻은 융해수를 사용하는 다이나믹형 얼음축열 방법이 제공된다.

그러므로, 이전의 냉열 회수시에 있어서의 동결기 내의 얼음 결정을 융해시켜 얻은 융해수를 저장하여 사용하면, 이 융해수는 실질적으로 거의 용질을 포함하지 않는 순수한 물의 상태이므로, 적절히 반복하여 사용될 수 있다.

본 발명의 제 3 태양은, 냉열 회수용 열교환기로서도 겸용될 수 있는 냉각용 열교환기와, 상기 냉각용 열교환기를 포함하며 융해기로서도 겸용될 수 있는 동결기와, 이 동결기 내의 액체의 온도를 측정하기 위한 온도계와, 상기 동결기 내의 액체를 교반시키기 위해 동결기의 바닥에 제공된 교반기와, 상기 교반기보다 다소 높은 위치에서 동결기 내에 수평으로 펼쳐진 메쉬 (mesh) 와, 밸브를 구비하는 파이프 및 수용액 펌프를 통해 상기 동결기의 바닥에 연결된 수용액 탱크와, 밸브를 구비하는 파이프 및 융해수 펌프를 통해 상기 동결기의 바닥에 연결된 융해수 탱크를 포함하는 다이나믹형 얼음축열 장치가 제공된다.

상기의 본 발명에 따른 다이나믹형 얼음축열 장치에서는, 얼음축열시에, 먼저 수용액 펌프에 의해 수용액이 수용액 탱크로부터 동결기 내로 공급되며, 냉각용 열교환기의 동결작용 및 교반기의 교반작용에 의해 얼음 결정을 포함하는 아이스 슬러리가 생성된다. 이 경우, 온도계에 의해 얻어진 동결기 내의 액체 온도의 측정치에 따라 그리고 동결온도 저하의 방지를 위해, 이전의 냉열 회수시에 저장된 융해수를 융해수 펌프에 의해 융해수 탱크로부터 동결기 내로 보급하여, 수용액의 농도를 표준상태로 유지할 수 있으므로, 아이스 슬러리의 생성이 효율적으로 이루어질 수 있다.

또한, 냉열 회수시에는, 동결기가 융해기로서 사용되며, 냉각용 열교환기가 냉열회수용 열교환기로서 사용된다. 이 경우, 아이스 슬러리 내에 포함된 수용액은 먼저 메쉬를 통해 여과되어 수용액 탱크에 저장되므로, 상기 수용액 및 융해수를 반복적으로 사용할 수 있다.

본 발명의 제 4 태양은, 냉각용 열교환기를 포함하는 동결기와, 동결기의 바닥에 제공된 교반기와, 상기 동결기 내의 액체의 온도를 측정하기 위한 온도계와, 펌프를 구비하는 파이프를 통해 동결기에 연결되며 냉열회수용 열교환기를 포함하는 융해기와, 이 융해기의 바닥에 수평으로 펼쳐진 메쉬를 포함하고, 밸브를 구비하는 파이프 및 수용액 펌프를 통해 수용액 탱크가 상기 동결기에 연결되며, 밸브를 구비하는 파이프 및 융해수 펌프를 통해 융해수 탱크가 동결기에 연결되고, 또한 융해기의 바닥을 수용액 탱크에 연결하기 위한, 밸브를 구비하는 파이프 및 융해기의 바닥을 융해수 탱크에 연결하기 위한, 밸브를 구비하는 파이프가 설치된 다이나믹형 얼음축열 장치가 제공된다.

이와 같이, 다이나믹형 얼음축열 장치에 있어서 동결기 및 융해기가 별개로 제공되며, 밸브를 구비하는 파이프를 통하여 서로가 연결되는 이러한 구성에서도, 동결기가 융해기를 겸하는 전술한 구성의 경우와 마찬가지로, 얼음축열 시에, 수용액 펌프를 통해 수용액 탱크로부터 수용액이 동결기 내로 공급되며, 냉각용 열교환기의 동결작용 및 교반기의 교반작용에 의해 얼음 결정을 포함하는 아이스 슬러리가 동결기 내에 생성된다. 이 경우, 온도계에 의해 검출된 동결기 내의 액체 온도의 측정치에 따라 그리고 동결온도의 강하를 방지하기 위해, 이전의 냉열 회수시에 저장된 융해수를 융해수 펌프에 의해 융해수 탱크로부터 동결기 내에 보급할 수 있으므로, 상기 아이스 슬러리의 생성이 효율적으로 이루어질 수 있다.

냉열회수시에는, 융해기 내에 포함된 상기 냉열회수용 열교환기가 사용된다. 이 경우, 아이스 슬러리 내에 포함된 수용액은 먼저 메쉬를 통해 여과되어 수용액 탱크 내에 저장되고, 잔여 얼음 결정은 냉열회수용 열교환기에 의해 융해되고 이에 의한 융해수는 융해수 탱크 내에 저장되므로, 수용액 및 융해수를 반복적으로 사용할 수 있다.

한편, 동결기 및 융해기가 펌프를 구비하는 파이프를 통해 상호 연결되므로, 냉열 수요지가 동결기로부터 멀다고 하여도, 상기 펌프를 구비하는 파이프를 충분한 보냉층으로 덮는 경우에는, 상기 펌프를 구비하는 파이프를 통해 아이스 슬러리를 공급하는 것이 가능하다.

본 발명의 제 5 태양은, 상기 제 3 또는 제 4 태양과 결합하여, 온도계로부터 제공된 검출신호에 따라, 동결기 내에 포함된 수용액의 농도를 조절하기 위해, 융해수 펌프에 의한 상기 동결기 내로의 물공급을 자동적으로 제어하는 제어장치를 추가로 포함하는 다이나믹형 얼음축열 장치가 제공된다.

이러한 구성에 따르면, 동결기 내에 포함된 액체의 온도를 검출하는 온도계로부터 제공된 검출신호에 따라 동결기 내의 수용액의 농도를 조절하기 때문에, 만약 융해수 펌프에 의한 동결기 내로의 물공급이 제어장치에 의해 자동적으로 수행된다면, 다이나믹형 얼음축열장치의 작동 및 관리가 높은 효율로써 정확히 수행된다.

일반적으로, 동결에 의한 수용액의 농도 증가 및 이에 의한 동결온도의 강하는, 특히 수용액을 이용하는 다이나믹형 얼음축열 장치에 고유한, 전체적인 성능 저하 요인으로 널리 인식되고 있다. 이러한 불리함을 회피하기 위한 방책으로서, (1) 사용되는 수용액의 초기 농도를 낮추거나, 또는 (2) 생성되는 얼음 결정의 양을 작게 유지하는 것과 같은 소극적이고 전제가 되는 수단들이 강구된다. 그러나, 전자의 경우 아이스 슬러리 (용액 및 얼음 결정의 혼합물:유동성을 지니는 얼음 결정) 의 생성이 어려워, 얼음 결정 생성을 위한 새로운 기술의 개발과 에너지가 필요시되는 문제를 안고 있다. 후자의 경우, 냉열축열용기 내에 포함된 얼음 결정의 비율의 저하, 즉 냉열 저장량의 저하가 유발되어, 다이나믹형 얼음축열 장치의 장점이 퇴색될 수 있는 문제점을 포함하게 된다.

현재, 수용액의 동결에 따른 수용액의 농도증가로 인해 유발되는 문제점을 해결하기 위한 어떠한 구체적인 기술도 개발되어 있지 않다. 이러한 이유로 인해, 다이나믹형 얼음축열 장치는 아직 보편화 되지는 않았다. 상기된 바와 같이, 수용액의 동결을 이용하는 다이나믹형 얼음축열 장치의 성능저하는, 수용액의 동결에 의한 용질 농축 효과에 기초한다.

본 발명은, 상기의 현상을 반대로 이용하여 다이나믹형 얼음축열 장치의 성능저하를 억제하고 있다. 더욱 자세하게는, 수용액의 동결과 함께 용질 농축 효과에 의해 수용액의 농도가 증가하는 한편, 거의 용질을 포함하지 않는 얼음 결정이 생성된다. 이 얼음결정을 냉열 회수시에 융해하면, 실질적으로 순수한물이 얻어지므로, 이러한 순수한 물을 저장하고, 냉열축열시에 수용액 내로 순수한 물을 공급하면서 수용액을 동결시키면, 수용액의 농도를 일정하게 유지하는 것이 가능하게 된다. 이것이 본 발명의 원리이다.

본 발명의 가장 큰 특징은, 수용액의 동결시에 자연적으로 발생하는 용질 농축 효과를 이용함으로써, 어떠한 부가적인 장치 또는 에너지의 사용 없이 동결온도 강하에 의한 다이나믹형 얼음축열 장치의 성능 저하를 억제할 수 있다는 점이다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 다이나믹형 얼음축열 장치를 개략적으로 도시하는 다이어그램이다.

도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 다이나믹형 얼음축열 장치를 개략적으로 도시하는 다이어그램이다.

도 3 은 본 발명에 따른 방법 및 장치의 성능을 종래 기술에 따른 방법 및 장치의 성능과 비교하기 위해 사용되는 동결기의 성적계수를 도시하는 그래프이다.

도 4 는 종래 기술에 따른 얼음축열 장치의 특성을 도시하는 그래프이다.

도 5 는 본 발명에 따른 다이나믹형 얼음축열 장치의 특성을 도시하는 그래프이다.

도 6 은 본 발명 및 종래 기술의 전체 성적계수 사이의 비교를 도시하는 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시형태로서의 다이나믹형 얼음축열 방법 및 장치를 첨부도면을 참고하여 설명하면, 도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 장치를 개략적으로 도시하는, 설명을 위한 다이어그램이며, 도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 장치를 개략적으로 도시하는, 설명을 위한 다이어그램이며, 도 3 은 본 발명에 따른 방법 및 장치를 이용하여 얻어지는 동결기의 성적계수를 도시하는 그래프이며, 도 4 는 종래 기술에 따른 얼음축열 장치의 특성을 도시하는 그래프이며, 도 5 는 본 발명에 따른 다이나믹형 얼음축열 장치의 특성을 나타내는 그래프이며, 도 6 은 본 발명과 종래 기술 사이의 전체 성적계수를 비교하는 그래프이다.

본 발명의 제 1 실시형태에 대해 설명한다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 냉열회수용 열교환기 (4) 로서도 겸용되는, 냉각용 열교환기 (2) 가, 융해기 (3) 로서도 겸용되는 동결기 (1) 내에 포함될 수 있도록 제공된다. 동결기 (1) 내에 포함된 수용액 (5) 의 온도를 측정하기 위해 온도계 (14) 가 제공되며, 상기 수용액 (5) 은 통상적인 유형의 염류 또는 에틸렌 그리콜이다. 동결기 (1) 의 바닥에는, 동결기 (1) 내에 포함된 액체를 교반시키기 위한 교반기 (13) 가 제공되며, 상기 교반기 (13) 보다 다소 높은 위치에서, 동결기 (1) 의 내부에 수평으로 메쉬 (mesh) (예를 들면, 와이어 네트) (6) 가 펼쳐진다.

수용액 탱크 (7) 가, 밸브 (9) 를 구비하는 파이프 (9A) 및 수용액 펌프 (11) 를 통해 동결기 (1) 의 바닥에 연결되고, 또한 융해수탱크 (8) 역시, 밸브 (10) 를 구비하는 파이프 (10A) 및 융해수펌프 (12) 를 통해 동결기 (1) 의 바닥에 연결된다.

또한, 융해수펌프 (12) 에 의한 동결기 (1) 내로의 물공급을 자동적으로 제어하는 제어장치 (17) 가 제공되며, 그리하여 동결기 (1) 내의 수용액 (5) 의 농도가, 온도계 (14) 로부터 제공된 신호의 검출에 따라 조절될 수 있다.

본 발명에 의한 방법에 따르면, 냉각용 열교환기 (2) 를 포함하는 동결기 내로 수용액 (5) 이 유입되고, 동결기 (1) 내에서 열교환기 (2) 에 의해 얼음 결정을 포함하는 아이스 슬러리 (ice slurry) 가 생성될 경우, 동결온도 강하에 따라 물이 동결기 (1) 내로 보급되며, 그리하여 동결기 (1) 내의 동결온도는 거의 일정하게 유지될 수 있다. 이러한 물로써, 이전의 냉열 회수시에 동결기 (1) 내의 얼음 결정의 융해로 인해 얻어진 융해수가 융해수펌프 (12) 에 의해 융해수탱크 (8) 로부터 보급된다.

상기와 같이 구성된 장치에서, 동결기 (1), 수용액 탱크 (7), 융해수탱크 (8) 및 파이프들 모두는 그 외면이 단열층 (heat insulting layer) 으로 덮혀진다.

상기 실시형태의 동적 얼음축열 방법 및 장치에서, 얼음축열시에, 냉각용 열교환기 (2) 에 의해 동결기 (1) 내의 수용액 (5) 을 동결시켜, 얼음 결정을 포함하는 아이스 슬러리를 생성함과 동시에 연속적으로 물을 동결기 (1) 내로 보급하므로, 동결기 (1) 내의 수용액 (5) 의 농도 증가를 방지하는 것이 가능해져, 동결기 (1) 내의 동결온도를 거의 일정하게 유지할 수 있어, 동결기의 성적계수 저하가 억제되며, 얼음 결정의 형성을 위한 소요동력이 감소된다.

또한, 상기된 바와 같이, 얼음축열시에 동결기 (1) 내로 보급되는 물로서, 이전의 냉열회수 시에 얻은 동결기 내의 얼음결정의 융해수를 융해수탱크 (8) 내에 저장하여둔 것을 이용함으로써, 상기 융해수는 거의 용질을 포함하지 않는 실질적으로 순수한 물의 상태이기 때문에, 이 물은 적절히 반복하여 사용될 수 있다.

얼음축열시에는, 먼저 수용액 펌프 (11) 에 의해 수용액이 수용액 탱크 (7) 로부터 동결기 (1) 내로 공급되고, 냉각용 열교환기 (2) 의 동결작용 및 교반기 (13) 의 교반작용 하에 동결기 (1) 내에 얼음 결정을 포함하는 아이스 슬러리가 생성된다. 이 경우, 온도계 (14) 에 의해 측정된 동결기 (1) 내의 수용액 (5) 의 온도수치에 따라, 동결온도 저하를 방지하기 위해, 이전의 냉열회수시에 저장된 융해수가 융해수펌프 (12) 에 의해 융해수탱크 (8) 로부터 동결기 (1) 내로 보급되며, 그리하여 수용액 (5) 의 농도를 표준상태로 유지될 수 있도록 하여 아이스 슬러리의 효율적인 생산을 가능케한다.

냉열회수 시에는, 동결기 (1) 가 융해기 (3) 로서 사용되며, 냉각용 열교환기 (2) 가 냉열회수용 열교환기 (4) 로서 사용된다. 이 경우, 아이스 슬러리 내에 포함된 수용액은 메쉬 (6) 를 통하여 먼저 여과되고 수용액 탱크 (7) 내에 저장되며, 한편 잔여 얼음 결정들은 냉열회수용 열교환기 (4) 에 의해 융해되며, 이로인한 융해수는, 밸브 (10) 를 구비하는 파이프 (10A) 및 융해수 펌프 (12) 를 통해 융해수 탱크 (8) 내에 저장된다. 그리하여, 수용액 및 융해수는 반복적으로 사용될 수 있다.

또한, 동결기 (1) 내의 액체 온도를 검출하는 온도계 (14) 로부터 제공된 검출신호에 따라 동결기 (1) 내의 수용액 (5) 의 농도를 자동적으로 조절하기 위해, 융해수 펌프 (12) 에 의한 동결기 (1) 내로의 물공급은 제어장치 (17) 에 의해 자동적으로 수행된다. 결과적으로, 상기 다이나믹형 얼음축열 장치의 작동 및 관리는 효율적이고 정확하게 이루어진다.

본 발명의 제 2 실시형태에 따른 다이나믹형 얼음축열 장치에 관한 설명이 개시된다. 도 2 에 도시되는 바와 같이, 본 제 2 실시형태에서, 냉각용 열교환기 (2) 를 포함하는 동결기 (1) 및 냉열회수용 열교환기 (4) 를 포함하는 융해기 (3) 는 서로 각각 분리되어 제공되며, 펌프 (15) 를 구비하는 파이프 (16) 를 통해 서로 연결된다. 동결기 (1) 내에 포함된 수용액 (5) 의 온도 측정을 위한 온도계 (14) 가 제공되며, 동결기 (1) 내의 액체를 교반시키기 위한 교반기 (13) 가 동결기 (1) 의 바닥부에 제공된다.

동결기 (1) 바닥부에는, 밸브 (9a) 를 구비하는 파이프 (9A) 및 수용액 펌프 (11) 를 통하여 수용액 탱크 (7) 가 연결되고, 또한 밸브 (10a) 를 구비하는 파이프 (10A) 및 융해수 펌프 (12) 를 통해 융해수 탱크 (8) 가 연결된다.

융해기 (3) 내부에는 냉열회수용 열교환기 (4) 가 제공되며 융해기 (3) 바닥부에는 메쉬 (6) 가 수평으로 펼쳐진다.

융해기 (3) 의 바닥은, 밸브 (9b) 를 구비하는 파이프 (9B) 를 통해 수용액 탱크 (7) 에 연결되고 또한 밸브 (10b) 를 구비하는 파이프 (10B) 를 통해 융해수 탱크 (8) 에도 연결된다.

또한, 융해수 펌프 (12) 에 의한 동결기 (1) 내로의 물공급을 자동적으로 조절하기 위해 제어장치 (17) 가 제공되어, 동결기 (1) 내부에 포함된 수용액 (통상적인 유형의 염 또는 에틸렌 그리콜 수용액) 의 농도가 온도계 (14) 로부터 제공된 신호 검출에 따라 조절될 수 있다.

상기 제 2 실시형태에서는 또한, 냉각용 열교환기 (2) 를 포함하는 동결기 (1) 내로 수용액이 유입되고 냉각용 열교환기 (2) 에 의해 동결기 (1) 내에서 얼음 결정을 포함하는 아이스 슬러리가 형성될 경우, 동결온도 저하에 대응하여 동결기 (1) 내로 물이 보급되어, 동결기 (1) 내의 동결온도는 거의 일정하게 유지될 수 있다. 이전의 냉열 회수시에 동결기 (1) 내의 얼음 결정 융해로 인해 얻어진 융해수는 융해수 펌프 (12) 에 의해 융해수 탱크 (8) 로부터 보급된다.

본 실시형태의 장치에서는 또한, 동결기 (1), 융해기 (3), 수용액 탱크 (7) 및 파이프들 모두의 외면이 단열층으로 덮인다.

제 2 실시형태에 따른 다이나믹형 얼음축열 방법 및 장치에서, 동결기 (1) 및 융해기 (3) 는 각각 별개로 제공되며 펌프 (15) 를 구비하는 파이프 (16) 를 통해 서로 연결된다. 또한 이 경우에, 상기 제 1 실시형태의 경우와 같이, 냉열 저장시에, 먼저, 수용액 펌프 (11) 에 의해 수용액이 수용액 탱크 (7) 로부터 동결기 (1) 내로 공급되며, 냉각용 열교환기 (2) 의 동결작용 및 교반기 (13) 의 교반작용 하에 얼음 결정을 포함하는 아이스 슬러리가 동결기 (1) 내에서 생성된다. 이 경우, 동결온도강하 방지를 위해, 온도계 (14) 에 의해 얻어진 동결기 (1) 내의 온도 측정치에 따라, 융해수 펌프 (12) 에 의해 융해수 탱크 (8) 로부터 동결기 (1) 내로 이전의 냉열 회수시에 저장된 융해수가 보급되어, 아이스 슬러리의 형성이 효율적으로 이루어진다.

냉열회수를 위하여, 융해기 (3) 내에 설치된 냉열회수용 열교환기 (4) 가 사용되지만, 이경우 아이스 슬러리 내에 포함된 수용액은 먼저 메쉬 (6) 를 통해 여과되어 융해수 탱크 (8) 내에 저장되며, 잔여 얼음 결정들은 냉열회수용 열교환기 (4) 에 의해 융해되고 이로 인한 융해수는 융해수 탱크 (8) 내에 저장된다. 그리하여, 상기 수용액 및 융해수는 반복적으로 사용될 수 있다. 밸브 (15) 를 구비하는 파이프 (16) 를 통하여 동결기 (1) 및 융해기 (3) 서로가 연결되었으므로, 비록 냉열 수요지가 동결기 (1) 로부터 멀리 떨어져 있다 하더라도, 펌프 (15) 를 구비하는 파이프 (16) 를 통한 아이스 슬러리의 공급은, 파이프 (16) 의 외주를 충분한 보냉층으로 덮음으로써 실현될 수 있다.

또한, 동결기 (1) 내에 포함된 액체의 온도를 검출하는 온도계 (14) 로부터의 검출신호에 따라, 동결기 (1) 내의 수용액의 농도를 조절하기 위해, 융해수 펌프 (12) 에 의한 동결기 (1) 내로의 물공급은 제어장치 (17) 에 의해 자동적으로 수행된다. 결과적으로, 상기 다이나믹형 얼음축열 장치의 작동 및 관리는 효율적이고 정확하게 수행된다.

다음으로, 냉동기의 효율 (성적계수:COP) 및 증발기 온도 (냉각온도) 사이의 실제적인 관계 (도 3 참조) 를 이용하여, 종래 기술에 기초한 다이나믹형 얼음축열 장치와 본 발명에 따른 얼음축열 장치가 비교된다. 본 비교에서, 장치 내에 저장된 냉열의 양, 동결기에 소요되는 동력, 용액 농도의 변화, 동결온도의 변화를 예측한 결과는 도 4 및 도 5 에 도시된다.

도 4 및 도 5 에 도시된 바와같이, 종래 기술에 기초한 다이나믹형 얼음축열 장치 (도 4) 에서, 냉열 저장량의 증가에 따라 즉, 용액 내에 포함된 얼음 결정의 농도 증가에 따라, 용액 농도가 증가하며, 이에 의한 동결온도 강하는 동결기의 소요동력의 극적인 증가와 함께 동결기의 효율감소를 유발한다. 한편, 본 발명에 따른 얼음축열 장치에서는 (도 5), 용액농도 및 동결온도가 일정하게 유지되므로, 동결기에 의한 소요동력의 극적인 증가는 발생하지 않으며, 저장되는 냉열의 양에 거의 비례하는 동력을 동결기에 가함으로써 냉열저장이 이루어질 수 있다. 본 발명에 따른 얼음축열 장치에서, 그러나, 수용액이 포함하는 냉열은, 냉열 회수시에 방산되므로, 회수된 냉각열량은 저장된 냉각열량보다 다소 작게된다. 그러나 둘 사이의 차이는 매우 작으며, 도 5 에 도시된 바와같이, 실제적 사용에 있어서는 문제점을 야기하지 않는다.

얼음축열 장치로서의 성능을 직접 비교하기 위해, 종래 기술에 따른 얼음축열장치 내에서 냉열 저장 이후에 회수 가능한 냉열의 양과 본 발명에 따른 얼음축열장치 내에서 냉열 저장 이후에 회수 가능한 냉열의 양은 각각 전체 성적계수를 획득하기 위해 소요되는 동결기 구동동력에 의해 나누어지며, 전체 성적계수는 냉열저장량 (용액 내의 얼음 결정 농도) 에 대해 그래프화된다. 그 결과는 도 6 에 그래프화되어 도시된다. 도 6 의 그래프에서 도시되는 바와 같이, 본 발명에 따른 얼음축열장치는 전술한 냉열 손실로 인해 종래의 장치보다 성능에 있어 열등하여 용액의 단위질량당 냉열저장량이 작지만, 저장되는 냉열의 증가에 있어서는 종래기술을 앞선다. 특히, 본 발명에 따른 장치는, 높은 냉열저장량 부분에서 성능이 저하되지 않는다는 특징이 있다.

그리하여 본 발명에 따르면, 수용액을 사용하는 다이나믹형 얼음축열 장치에서 피할 수 없는 것으로 지금까지 여겨졌던, 얼음 결정 형성에 따른 수용액의 농축에 의한 동결온도강하와 그에 의한 냉동기 효율의 감소를 어떠한 특별한 부가적 장치나 새로운 에너지의 투입없이 방지할 수 있다. 따라서, 높은 성능과 상기 얼음축열 장치의 대중화를 통하여 여름 전력수요의 피크커트 (peak-cut) 에 이바지할 것이 기대된다.

전술한 바와같이, 본 발명에 따른 다이나믹형 얼음축열 방법 및 장치에 의해 다음과 같은 효과가 얻어진다. (1) 본 발명의 방법에 따르면, 얼음 결정을 포함하는 아이스 슬러리를 생산하기 위해, 냉각용 열교환기에 의해 동결기 내의 수용액이 동결됨에 따라, 동결기 내로 물이 연속적으로 보급되어 동결기 내의 수용액의 농도증가를 방지할 수 있고 동결기 내의 동결온도를 거의 일정하게 유지할 수 있어, 냉동기의 성적계수의 감소가 방지되며 얼음 결정 생성을 위해 소요되는 동력의 감소가 이루어진다.

(2) 냉열 저장시에 동결기 내로 보급되는 물로서, 냉열저장 이전에 얻어지고 저장된 얼음 결정 융해수가 사용된다면, 융해수가 실질적으로 용질을 거의 포함하고 있지 않는 순수 물의 상태이므로 융해수가 적절하고도 반복적으로 사용될 수 있다.

(3) 본 발명의 다이나믹형 얼음축열 장치에서, 냉기 저장시에, 먼저 수용액 펌프에 의해 수용액 탱크로부터 수용액이 동결기 내로 공급되며 냉각용 열교환기의 동결작용 및 교반기의 교반작용 하에서 얼음 결정을 포함하는 아이스 슬러리가 동결기 내에서 형성된다. 이 경우, 동결온도 강하 방지를 위해, 온도계에 의해 얻어진 동결기 내의 액체 온도의 측정 수치에 따라, 이전의 냉열 회수시에 저장된 융해수가 융해수 펌프에 의해 융해수 탱크로부터 동결기 내로 보급되어, 수용액의 농도가 정상상태로 유지될 수 있고, 아이스 슬러리의 생성을 효율적으로 이룰 수 있다. 냉열 회수시에, 동결기는 융해기로서 사용되며 냉각용 열교환기는 냉열회수용 열교환기로서 사용된다. 이 경우, 아이스 슬러리 내에 포함된 수용액은 먼저 메쉬를 통해 여과되어 수용액 탱크 내에 저장되고, 잔여 얼음 결정은 냉열회수용 열교환기에 의해 융해되고 융해수는 융해수 탱크 내에 저장되어, 수용액 및 융해수의 반복적인 사용을 가능케 한다.

(4) 동결기 및 융해기가 각각 분리되어 제공되며 펌프를 구비하는 파이프를 통해 연결되는 다이나믹형 얼음축열 장치에서, 동결기가 또한 융해기로서 역할을 하는 이전의 경우와 같이, 냉열 저장시에, 먼저 수용액 펌프에 의해 수용액 탱크로부터 수용액이 동결기 내로 공급되고, 냉각용 열교환기의 동결작용 및 교반기의 교반작용 하에서 얼음 결정을 포함하는 아이스 슬러리가 동결기 내에서 생성된다. 이 경우, 동결온도강하를 방지하기 위해 동결기 내의 액체 온도의 측정치에 따라 냉열 회수 이전에 저장된 융해수가 융해수 펌프에 의해 융해수 탱크로부터 동결기 내로 보급될 수 있어, 아이스 슬러리의 생성이 효율적으로 이루어질 수 있다. 이후, 냉열 회수시에, 융해기 내에 설치된 냉열회수용 열교환기가 사용되지만, 이 경우 아이스 슬러리 내에 포함된 수용액이 먼저 메쉬를 통해 여과되고 수용액 탱크 내에 저장되며, 잔여 얼음 결정들은 냉열회수용 열교환기에 의해 융해되고 융해수가 융해수 탱크 내에 저장되어, 수용액 및 융해수의 반복적인 사용을 가능케 한다. 한편, 동결기 및 융해기가 펌프를 구비하는 파이프를 통해 연결되므로, 비록 냉열수요지 및 융해기 설치 장소가 동결기로부터 멀다고 할지라도, 만약 파이프의 외주가 충분한 보냉층으로 덮혀진다면 펌프를 구비하는 파이프를 통한 아이스 슬러리의 공급은 실현될 수 있다.

(5) 만약 동결기 내의 수용액의 농도를 조절하기 위하여, 융해수 펌프에 의한 동결기 내로의 물공급이, 동결기 내의 액체 온도를 검출하는 온도계로부터 제공된 검출 신호에 따라 제어장치에 의해 자동적으로 이루어진다면, 다이나믹형 얼음축열 장치의 작동 및 관리는 효과적이고 정확히 이루어질 수 있다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 냉열회수용 열교환기로서도 겸용되는 냉각용 열교환기;

   상기 냉각용 열교환기를 포함하며, 융해기로서도 겸용되는 동결기;

   상기 동결기 내의 액체의 온도를 측정하기 위한 온도계;

   상기 동결기 내의 액체의 교반을 위해 상기 동결기의 바닥에 제공되는 교반기;

   상기 교반기보다 다소 높은 위치에서 상기 동결기 내에 수평으로 펼쳐진 메쉬;

   밸브를 구비하는 파이프 및 수용액 펌프를 통해 상기 동결기의 바닥에 연결된 수용액 탱크; 및

   밸브를 구비하는 파이프 및 융해수 펌프를 통해 상기 동결기의 바닥에 연결된 융해수 탱크를 포함하고,

   상기 수용액 탱크로부터 상기 동결기 내로 수용액을 공급하기 위해서, 수용액 펌프를 제어할 뿐만 아니라 상기 온도계로부터 제공된 검출신호에 따라, 상기 동결기 내의 수용액의 농도를 조절하기 위해, 상기 융해수 펌프에 의한 상기 동결기 내로의 물공급을 자동적으로 제어하는 제어장치가 설치되는 것을 특징으로 하는 다이나믹형 얼음축열 장치.
4. 삭제
5. 삭제