KR100469557B1 - Self Energy Storage System - Google Patents

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KR100469557B1
KR100469557B1 KR10-2002-0053046A KR20020053046A KR100469557B1 KR 100469557 B1 KR100469557 B1 KR 100469557B1 KR 20020053046 A KR20020053046 A KR 20020053046A KR 100469557 B1 KR100469557 B1 KR 100469557B1
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Abstract

본 발명은 상변화물질의 잠열을 이용한 고밀도 자연축열장치에 관한 것으로, 냉동기 등의 인위적인 열원을 사용하지 않고 주간과 야간의 기온 차이와 같이 온도변화가 있는 주위 환경으로부터 온열 혹은 냉열의 선택적 자연축열이 가능하도록 한 것이다. 본 발명은 축열용기의 벽면구조를 열전달 방향을 일정한 방향으로만 제한함으로써 내부와 외부의 온도차이가 존재하는 축열용기의 벽면을 통해 상변화 물질로 된 축열재로 온열 혹은 냉열이 잠열 형태로 저절로 이루어진다.The present invention relates to a high-density natural heat storage device using latent heat of a phase change material, and does not use an artificial heat source such as a freezer, so that selective natural heat storage of hot or cold heat from ambient environment such as temperature difference between day and night is possible. It is possible. According to the present invention, heat or cold heat is spontaneously formed into a heat storage material made of a phase change material through a wall surface of a heat storage container having a temperature difference between the inside and the outside by limiting the heat transfer direction to a certain direction. .

Description

자연축열장치{Self Energy Storage System}Natural Heat Storage Device {Self Energy Storage System}

본 발명은 상변화물질의 잠열을 이용한 고밀도 자연축열장치에 관한 것으로, 특히 별도의 열원이나 기구를 사용하지 않고 주간과 야간의 기온차이와 같이 온도변화가 존재하는 주위 환경으로부터 온열 혹은 냉열의 선택적인 자연 축열이 가능한 자연축열장치에 관한 것이다.The present invention relates to a high-density natural heat storage device using latent heat of phase change material, and in particular, it is possible to selectively heat or cool heat from the surrounding environment where temperature changes exist such as day and night temperature differences without using a separate heat source or device. It relates to a natural heat storage device capable of natural heat storage.

최근에 전력의 부하평준화 등과 관련하여 축열기술의 필요성이 급증하고 있다. 근래의 발전설비들이 부하추종형으로 운전하기 곤란한 대용량화 및 원자력발전의 증가 추세이고, 산업의 발전 및 국민소득의 향상에 따른 하절기 냉방수요의 급격한 증가는 발전설비의 비효율적 운전을 초래하는 주된 원인이 되고 있다.Recently, the necessity of heat storage technology is rapidly increasing in connection with load leveling of electric power. In recent years, capacity generation and nuclear power generation, which are difficult to operate by load-following type, are increasing, and the rapid increase in cooling demand in summer due to industrial development and improvement of national income is the main cause of inefficient operation of power generation facilities. have.

이러한 발전설비의 부하 조절을 위하여, 축냉식 냉방시스템은 상대적으로 전력수요가 적은 심야 시간대에 냉동기를 운전하여 냉열을 축열하고 주간에는 심야에 축열된 냉열을 냉방에 이용하여 주간 시간대의 냉방용 전력수요를 감소시킬 수 있다. 특히 빙축열시스템은 심야시간대에 냉동기를 운전하여 물을 얼음으로 만듦으로써 고밀도의 잠열축열이 가능하다. 이때 물의 잠열량은 약 80kcal/kg이며 0℃에서 고체-액체 상변화시의 잠열이 다른 물질에 비하여 매우 높기 때문에 축열밀도가 높아서 축열조의 용량을 최소화할 수 있다. 그러나 사용하고자 하는 온도가 물의 상변화 온도인 0℃보다 낮거나 높은 경우에는 이에 적합한 상변화 온도를 갖는 적합한 상변화 물질을 축열재로 사용하여야 한다.In order to control the load of the power generation facilities, the air-cooled cooling system operates the refrigerator during the late-night hours when the electric power demand is relatively low to accumulate the cooling heat, and during the daytime, it uses the cooling heat stored in the mid-night to cool the day-time cooling power demand. Can be reduced. In particular, the ice heat storage system enables the high-density latent heat storage by operating the freezer during the night time to make water into ice. At this time, the amount of latent heat of water is about 80 kcal / kg, and since the latent heat at the time of solid-liquid phase change at 0 ° C. is much higher than that of other materials, the heat storage density is high, thereby minimizing the capacity of the heat storage tank. However, if the temperature to be used is lower or higher than the phase change temperature of water, 0 ° C, a suitable phase change material having a suitable phase change temperature should be used as the heat storage material.

현재 상변화물질을 이용한 축열기술의 현황을 보면 잠열축열식 온수 및 난방 보일러가 보급되여 있고, 태양열 또는 히트펌프와 연계한 축열공조, 폐열회수, 바닥난방, 온실난방 및 건축소재로서의 단열판, 그리고 각종 냉장 및 냉동식품보관에의 이용 등이 있다. 이러한 경우에는 물이 아닌 적합한 상변화 온도를 가지는 유기물 및 무기물 등이 축열재로 이용되고 있다.The current state of the heat storage technology using phase change materials is the latent heat storage type hot water and heating boilers, heat storage air conditioning, waste heat recovery, floor heating, greenhouse heating and insulation materials as a building material, and various refrigeration and Frozen food storage, and the like. In this case, organic materials and inorganic materials having suitable phase change temperatures other than water are used as heat storage materials.

최근의 상변화물질 축열기술 응용분야로는 이동통신 및 광통신을 위한 기지국 및 중계기의 냉각시스템을 들 수 있다. 세계적으로 급격히 증가하고 있는 각종 통신수단의 수요에 따라 설치되고 있는 기지국 및 중계기는 고성능화 및 고집적화로 인하여 기기의 발열 밀도가 매우 커지고 있으며, 설치장소는 주택가, 빌딩가, 산속 및 사막 등으로 그 용도에 따라 다양하여 냉각시스템의 선택에도 많은 제한 조건이 따른다.Recent applications for phase change material heat storage technology include cooling systems in base stations and repeaters for mobile and optical communications. Base stations and repeaters installed in accordance with the rapidly increasing demands of various communication means in the world are increasing the heat generation density of equipment due to high performance and high integration, and the installation places are residential, building, mountain and desert according to their purpose. Because of the variety, the choice of cooling system also has many limitations.

이러한 통신산업에서는 높은 신뢰성을 요구하므로, 기기의 냉각을 위하여 냉동기를 장시간 지속적으로 운전하는 경우에는 냉동기의 내구성이 문제가 된다. 냉동기를 이용한 냉각시스템은 특히 설치장소가 산 속이나 사막인 경우에는 전기의 공급이 용이하지 않을 뿐만 아니라 냉동기의 고장시에 접근이 용이하지 않아서 단 시간내의 대처에 어려움이 있다. 설치장소가 주택가인 경우는 냉동기의 소음으로 인한 주민의 불편도 초래하게 된다.Since the communication industry requires high reliability, durability of the refrigerator becomes a problem when the refrigerator is continuously operated for a long time for cooling the device. The refrigeration system using the freezer is not easy to supply electricity especially when the installation place is in the mountains or deserts, and it is difficult to cope within a short time because the freezer is not easily accessible. If the place of installation is a residential area, the residents will be inconvenienced by the noise of the freezer.

이러한 문제점에 대한 대안으로, 종래에는 도 1 및 도 2와 같이 적합한 상변화 온도를 가지는 축열재를 이용한 자연공조식 냉각시스템이 도입되고 있다.As an alternative to this problem, a conventional air-conditioning cooling system using a heat storage material having a suitable phase change temperature as shown in Figures 1 and 2 has been introduced.

이 시스템은 쉘터형 냉각시스템으로, 도 1은 야간 축열운전시의 상황을 나타낸 것으로서, 야간에는 상대적으로 저온인 외기(1)를 팬(2)으로 끌어들여서 상변화 물질 즉, 축열재(3)를 냉각하여 잠열형태로 냉열을 저장한다. 이 축열 운전시에도, 축열재(3)로부터의 냉기(7)의 일부가 전자장치(4)의 냉각에 사용되지만, 야간에는 상대적으로 작은 부하로 인하여 전자장치(4)로부터의 고온 공기(5)의 발생도 작다.This system is a shelter-type cooling system, and FIG. 1 shows a situation during night heat storage operation. At night, a relatively low temperature outside air 1 is attracted to the fan 2 so that a phase change material, that is, heat storage material 3 Cool it and store cold heat in latent heat form. Even during this heat storage operation, a part of the cold air 7 from the heat storage material 3 is used for cooling the electronic device 4, but at night, the hot air 5 from the electronic device 4 due to a relatively small load is applied. ) Is also small.

따라서, 저온의 외기(1)로부터 축열재(3)에 흡수된 냉열의 양이 전자장치(4)로부터의 고온 공기(5)를 식히고도 여분의 냉열이 남는다. 이 여분의 냉열은 축열재(3)를 식혀서 고체로 응고시키고 잠열형태로 저장된다.Therefore, even if the amount of cold heat absorbed by the heat storage material 3 from the low temperature outside air 1 cools the hot air 5 from the electronic device 4, the extra cold heat remains. This extra cold heat cools the heat storage material 3 to solidify it into a solid and store it in latent heat form.

도 2는 주간 방열운전시의 상황을 나타낸 것으로, 외기의 온도가 상대적으로 높은 주간에는 팬(2)의 운전을 정지하고 야간동안에 축열재(3)에 저장된 냉열을 이용하여 발열 전자장치(4)를 냉각한다. 이 때는 전자장치(4)로부터 다량의 고온 공기(5)가 발생하고 외기로부터의 냉열의 도입이 없으므로 전자장치(4)의 냉각을 위하여 축열재(3)에 저장된 냉열(7)을 많이 사용되고 축열재(3)는 녹아서 액체상태로 상변화하게 된다.FIG. 2 shows the situation during the daytime heat dissipation operation. In the daytime when the temperature of the outside air is relatively high, the operation of the fan 2 is stopped and the heat generation electronic device 4 is used by using the cold heat stored in the heat storage material 3 during the night. To cool. In this case, since a large amount of hot air 5 is generated from the electronic device 4 and there is no introduction of cold heat from the outside air, the cold heat 7 stored in the heat storage material 3 is used a lot to cool the electronic device 4. Ash 3 is melted and phase-changed into a liquid state.

다시 야간이 되면, 도 1과 같은 상황을 되풀이하여 냉열을 축열한다. 이렇게 하면 냉동기 없는 냉각시스템을 구성하여 전자장치를 냉각할 수 있다.When it is night again, the situation as shown in FIG. 1 is repeated to accumulate cold heat. This creates a refrigeration-free cooling system to cool the electronics.

이러한 시스템에서는, 통상의 전자부품의 작동 한계온도가 약 65℃에서 90℃ 정도인 것을 감안하여 고-액 상변화 온도가 약 40℃인 파라핀계 유기물질을 축열재로 많이 채용하고 있다. 이 시스템은 산 속이나 사막 등과 같이 주야간의 기온 차이가 큰 경우에 더욱 유효하며, 냉동기를 사용하지 않기 때문에 고신뢰성의 경제적인 에너지 절약형 냉각시스템이 된다.In such a system, a paraffin-based organic material having a high-liquid phase change temperature of about 40 ° C is employed as a heat storage material in consideration of the operating limit temperature of a typical electronic component of about 65 ° C to about 90 ° C. This system is more effective when the temperature difference between day and night is large, such as in the mountains and deserts, and because it does not use a freezer, it is a highly reliable and economical energy-saving cooling system.

그러나, 이러한 쉘터형 구조의 자연공조식 냉각시스템은 축열량에 제한이 있기 때문에 최근의 발열량이 큰 고용량의 중계기 냉각시스템에의 적용에는 한계가 있다. 특히 설치장소의 주간과 야간의 기온차가 상대적으로 작은 주택가인 경우에는 그 한계가 현저하다.However, the natural air conditioning cooling system having a shelter structure has a limitation in the heat storage amount, and thus, there is a limit to the application to a high capacity repeater cooling system having a large amount of heat generation in recent years. Especially, in the case of residential area where the temperature difference between day and night is relatively small, the limit is remarkable.

또한, 축열시에 저온 외기의 도입을 위한 전기구동 팬(2)이 필수적으로 필요한 단점이 있다. 또한 냉열의 축열이 끝난 후에는 특별한 단열장치가 없으므로 축열재로부터의 열손실이 크다는 것이 단점이다.In addition, there is a disadvantage that the electric drive fan (2) for the introduction of low-temperature outdoor air at the time of heat storage is necessary. In addition, after the end of the heat storage of the cold heat is not a special insulation device is a disadvantage that the heat loss from the heat storage material is large.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 전기구동 팬을 필요로 하지 않고 축열재 용기의 벽면 구조를 열전달 방향을 제한할 수 있는 특징을 이용하여 대기의 자연대류 열전달에 의한 축열이 가능하며 냉열 혹은 온열이 선택적으로 자연 축열될 수 있는 자연축열장치를 제공함에 있다.The present invention devised to solve the above problems is possible to heat storage by natural convection heat transfer of the atmosphere by using a feature that can limit the heat transfer direction of the wall structure of the heat storage material container without the need of an electric drive fan. The purpose of the present invention is to provide a natural heat storage device in which cold heat or heat heat can be selectively stored.

도 1은 종래의 중계기 냉각시스템의 야간축열 운전 개략도1 is a schematic diagram of the night heat storage operation of the conventional repeater cooling system

도 2는 종래의 중계기 냉각시스템의 주간방열 운전 개략도Figure 2 is a schematic diagram of the daytime heat radiation operation of the conventional repeater cooling system

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 자연축열장치의 기본단위 조감도 및 단면도3a and 3b is a bird's eye view and a cross-sectional view of the basic unit of the natural heat storage device according to the present invention

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 축열용기의 벽면구조 확대도4a and 4b is an enlarged view of the wall structure of the heat storage container according to the present invention

도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 격판 형상을 나타낸 확대도5a to 5c are enlarged views showing the diaphragm shape according to the present invention

도 6a 및 6b는 본 발명에 따른 자연축열장치의 개략도 및 단면도6a and 6b are a schematic view and a cross-sectional view of the natural heat storage device according to the present invention

도 7a 및 7b는 본 발명에 따른 자연축열장치의 기본단위를 병렬 및 직렬로 연결한 개략도7A and 7B are schematic diagrams connecting the basic units of the natural heat storage device according to the present invention in parallel and in series

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

8 : 축열용기 9 : 축열재8: heat storage container 9: heat storage material

10 : 냉매유로 11 : 냉매유동10: refrigerant flow path 11: refrigerant flow

12 : 벽면구조 13 : 단열재12 wall structure 13 insulation

14 : 내벽 15 : 외벽14: inner wall 15: outer wall

16 : 공기 17 : 격판16: air 17: diaphragm

18 : 중력방향 19 : 외벽 핀18: gravity direction 19: outer wall pin

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 열전달방향과 열전달량을 제어할 수 있는 벽면구조를 가지는 축열용기와, 축열용기 내부에 적합한 온도에서 상변화하는 물질이 충진된 축열재를 포함한다. 또한, 축열재 충진공간에 냉매가 흐르는 냉매유로관을 더 포함할 수도 있다.The present invention for achieving the above object includes a heat storage container having a wall structure that can control the heat transfer direction and the heat transfer amount, and a heat storage material filled with a phase change material at a suitable temperature inside the heat storage container. In addition, the refrigerant flow path may further include a refrigerant flow channel through which the refrigerant flows.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 자연축열장치의 기본단위 조감도(사시도) 및 단면도를 나타낸 것이다.3A and 3B show a bird's eye view (perspective view) and a cross-sectional view of the basic unit of the natural heat storage device of the present invention.

도 3a는 자연축열장치의 기본단위 사시도로서, 축열용기(8)의 내부에는 적합한 온도에서 상변화하는 축열재(9)를 충진한다. 본 발명에서는 통상의 전자부품의 작동 한계온도가 약 65℃에서 90℃ 정도인 것을 감안하고 지역의 평균온도를 고려하면, 고체-액체 상변화 온도가 36.4℃이고 융해열이 247kJ/kg인 파라핀계 유기물질(C20H42) 등을 축열재로 사용할 수 있다. 또한 고체-액체 및 고체-기체 상변화물질을 사용할 수 있다. 이 축열재(9)에는 열전도성이 좋은 금속 등의 분말이나 입자를 혼합하여 축열재 공간의 열전달 성능을 높일 수도 있다.3A is a perspective view of the basic unit of the natural heat storage device, and the heat storage container 8 is filled with a heat storage material 9 that changes phase at a suitable temperature. In the present invention, considering that the operating limit temperature of a typical electronic component is about 65 to 90 ° C, and considering the local average temperature, a paraffinic organic material having a solid-liquid phase change temperature of 36.4 ° C and a heat of fusion of 247kJ / kg A substance (C 20 H 42 ) or the like may be used as the heat storage material. Solid-liquid and solid-gas phase change materials can also be used. The heat storage material 9 may be mixed with powders or particles such as metals having good thermal conductivity to improve heat transfer performance of the heat storage material space.

한편, 축열용기(8) 내부의 축열재(9) 충진공간에는 독립된 냉매유로관(10)이 관통하도록 설치하여 냉매유동(11)으로 축열된 에너지를 냉각시스템에서 필요한 곳으로 냉열을 반송하여 이용할 수도 있다.On the other hand, in the heat storage material (9) filling space inside the heat storage container (8) is installed so that the independent refrigerant flow path (10) penetrates to transfer the heat stored in the refrigerant flow (11) to the required place in the cooling system to use the cold heat It may be.

도 3b는 자연축열장치의 기본단위 단면도로서, 축열용기(8)의 벽면구조(12)를 평행사변형의 밀폐공간으로 구성하여 열전달 방향을 일정 방향으로만 제한함으로써, 온도변화가 존재하는 주위로부터 축열재(9)로의 원하는 축열(온열 혹은 냉열)이 저절로 이루어진다.3B is a basic unit cross-sectional view of the natural heat storage device, in which the wall structure 12 of the heat storage container 8 is configured as a parallelogram-shaped closed space to restrict the heat transfer direction only in a predetermined direction, thereby accumulating heat from the surroundings where temperature changes exist. Desired heat storage (heat or cold heat) to ash 9 takes place on its own.

여기서, 벽면구조(12)는 냉열만의 축열을 위한 것이다. 용기(8)의 측벽(12)의 벽면구조는 기본적으로 이중벽으로 구성되며, 그 사이에 경사진 격판(17)을 설치하여 평행사변형 밀폐공간이 형성되게 한다. 여기서 용기의 상하벽(13)은 단열재로 충진된다. 즉, 본 발명의 자연축열장치는 단열재가 충진된 상부벽(13) 및 하부벽(13)과, 상기 상부벽(13)과 하부벽(13)의 가장자리를 연결하여 상변화 물질(9)이 수용된 내부공간을 형성하는 내측벽(14)과, 상기 내측벽에서 일정거리 이격되도록 배치된 외측벽(15)으로 이루어진 이중의 측벽(12)과, 상기 이중의 측벽(12) 사이에 복수의 경사진 밀폐공간을 형성하도록 배치된 복수의 격판(17)과, 상기 내측벽에 의하여 형성된 내부공간에 수용된 상변화 물질(9)로 구성된다.Here, the wall structure 12 is for the heat storage only cold heat. The wall structure of the side wall 12 of the container 8 basically consists of a double wall, and an inclined diaphragm 17 is provided therebetween to form a parallelogram-closed space. Here, the upper and lower walls 13 of the container are filled with a heat insulating material. That is, the natural heat storage device of the present invention connects the upper wall 13 and the lower wall 13 filled with the insulation and the edges of the upper wall 13 and the lower wall 13 to form a phase change material 9. A plurality of inclined walls between the inner sidewalls 14 forming the received inner space, the outer sidewalls 12 arranged to be spaced apart from the inner sidewalls by a predetermined distance, and the plurality of sidewalls 12. It consists of a plurality of diaphragms 17 arranged to form a closed space, and a phase change material 9 accommodated in the inner space formed by the inner wall.

도 4a 및 도 4b는 벽면구조 한 개의 밀폐공간을 확대한 상세도로서, 밀폐공간내의 공기(16)는 벽면 내부와 외부의 온도차에 의한 자연대류현상으로 유동하고, 공기의 유동(16)은 밀폐공간의 격판(17)의 경사각 및 내측벽 및 외측벽(14, 15)의 온도분포에 따라 결정된다. 여기서 축열용기(8)의 상하벽면(도시되지 않음)은 단열재로 충진한다.4A and 4B are detailed views of an enclosed space of one wall structure, wherein air 16 in the enclosed space flows in a natural convection phenomenon caused by a temperature difference between the inside and the outside of the wall, and the air flow 16 is enclosed. The inclination angle of the diaphragm 17 of the space and the temperature distribution of the inner and outer walls 14 and 15 are determined. Here, the upper and lower wall surfaces (not shown) of the heat storage container 8 are filled with a heat insulating material.

도 4a는 축열재의 온도가 외기의 온도보다 높은 경우의 벽면구조로서, 중력 방향(18)이 밑으로 향하고 축열재(9)가 충진된 용기 내부의 온도가 외기의 온도보다 높을 때이다. 고온의 내측벽(14)에서 열을 흡수하고 더워져서 가벼워진 공기는 상향으로 경사진 격판(17)의 벽면을 따라 저온의 외측벽(15)까지 원활하게 이동하여 열을 방출한다. 저온의 외측벽(15)에서 열을 방출하고 차가워져서 무거워진 공기는 하향으로 경사진 격판(17)의 벽면을 따라 다시 고온의 내측벽(14)으로 원활하게 이동하게 된다. 이 때 외측벽(15)으로 이송된 열은 외기의 자연대류에 의해 식혀지고 대기로 소산하게 된다. 이렇게 이중판 사이의 공기(16)는 밀폐공간 내에서 자연대류로 계속 순환하면서 내측벽 및 외측벽(14, 15)을 통하여 외부로의 열전달을 촉진하므로, 축열재(9)의 온도가 낮아지고 축열재(9)의 상변화 온도 이하가 되면 축열재(9)는 응고하여 잠열로서 냉열을 저장하게 된다. 이러한 격판(17)의 경사각을 조정하면 열전달량을 제어할 수도 있다.4A shows a wall structure in which the temperature of the heat storage material is higher than the temperature of the outside air, when the gravity direction 18 faces downward and the temperature inside the container filled with the heat storage material 9 is higher than the temperature of the outside air. The hot air absorbs heat from the inner wall 14 of the high temperature, and the lightened air moves smoothly to the outer wall 15 of the low temperature along the wall surface of the diaphragm 17 which is inclined upward, thereby releasing heat. The cool air, which releases heat from the cold outer wall 15 and cools, moves smoothly back to the hot inner wall 14 along the wall surface of the downwardly inclined diaphragm 17. At this time, the heat transferred to the outer wall 15 is cooled by the natural convection of the outside air and dissipated to the atmosphere. Thus, the air 16 between the double plates promotes heat transfer to the outside through the inner and outer walls 14 and 15 while continuously circulating in the confined space in natural convection, so that the temperature of the heat storage material 9 is lowered and the heat is accumulated. When the phase change temperature of the ash (9) is below, the heat storage material (9) solidifies and stores cold heat as latent heat. By adjusting the inclination angle of the diaphragm 17, the amount of heat transfer can be controlled.

도 4b는 축열재의 온도가 외기의 온도보다 낮은 경우의 축열용기 벽면구조로서, 고온의 외측벽(15)에서 열을 흡수하여 더워져서 가벼워진 공기(16)는 고온의 외측벽(15)을 따라서 상승하지만, 곧 하향으로 경사진 격판(17)에 충돌하여 하강하여 고온 벽면(15) 부근에서만 재순환하는 유동을 형성하게 된다. 마찬가지로, 저온의 내측벽(14)에서 차가워져서 무거워진 공기(16)는 저온벽면(14)을 따라 하강하지만, 곧 상향으로 경사진 격판(17)에 충돌하여 저온의 내측벽(14) 부근에서만 재순환하는 유동을 형성하게된다. 이 때, 밀폐공간내의 넓은 중앙부의 공기(16)는 거의 정체된 상태로 존재한다.4B is a heat storage vessel wall structure when the temperature of the heat storage material is lower than the temperature of the outside air, and the air 16, which is lightened by absorbing heat from the high temperature outer wall 15, rises along the high temperature outer wall 15, In short, it collides with the downwardly inclined diaphragm 17 and descends to form a recirculating flow only near the hot wall surface 15. Similarly, the cold and heavy air 16 in the low temperature inner wall 14 descends along the low temperature wall surface 14, but soon collides with the upwardly inclined diaphragm 17 and only near the low temperature inner wall 14. To form a recirculating flow. At this time, the air 16 in the large central part in the sealed space is almost in a stagnant state.

본래 유동이 없는 공기는 전도에 의해서만 열을 전달하므로, 0.026 정도의 낮은 열전도계수를 가지는 공기는 우수한 단열층의 역할을 한다. 따라서 온도가 높은 외기로부터의 열이 온도가 낮은 내부로 전달되는 것을 차단하게 된다.Inherently flowless air transfers heat only by conduction, so air with a low coefficient of thermal conductivity of around 0.026 acts as a good thermal insulation layer. Therefore, the heat from the high temperature outside air is blocked from being transferred to the low temperature interior.

여기서 축열용기(8)의 이중의 측벽(12)과 같은 벽면구조는 열전달의 방향을 제한하고 열전달량을 제어할 수 있기 때문에 다양한 단열 벽면 및 플랜트 공정의 열기기의 폐열회수에 응용할 수 있다.The wall structure such as the double sidewall 12 of the heat storage container 8 can be applied to the waste heat recovery of the heat insulation of the various heat insulation wall surface and plant process because it can limit the direction of heat transfer and control the amount of heat transfer.

본 발명에서의 도 3b와 같은 격판(17)의 배열을 이용하면 축열재(9)로 채워진 내부로부터 외기로만 열전달이 가능하도록 하고 외기로부터 내부 축열재(9)로의 열전달을 차단하도록 열전달 방향을 제한할 수 있다. 즉, 격판(17)에 의하여 형성된 밀폐공간을 외측벽(15)에 근접한 부분의 높이가 내측벽(14)에 근접한 부분의 높이보다 높게 되도록 형성하면 도 4a에 도시된 것과 같이 내측벽(14)의 온도가 높고 외측벽(15)의 온도가 낮으면 공기(16)가 내측벽(14)과 외측벽(15)에 접촉하여 대류하는 현상에 의하여 내측벽(14)에서 외측벽(15)으로 열전달이 이루어지지만, 도 4b에 도시된 것과 같이 내측벽(14)의 온도가 낮고 외측벽(15)의 온도가 높으면 공기(16)가 내측벽(14) 부근과 외측벽(15) 부근에서 순환하는 형태로 대류하도록 되어 있어서 외측벽(15)에서 내측벽(14)으로의 열전달이 차단된다. 따라서, 외기의 온도변화가 존재하더라도 축열용기 내에는 항상 냉열만이 저장된다. 이러한 이중의 측벽(12) 벽면구조로 된 축열용기에 축열재를 충진하여 대기 중에 설치하면, 야간에는 용기내의 축열재가 저온의 외기로 열을 방출하고 응고하여 잠열 형태로 냉열을 저장하며, 주간에는 고온의 외기로부터의 열의 침입을 차단하여 이상적인 냉열 축열장치로 이용할 수 있다.The arrangement of the diaphragms 17 as shown in FIG. 3b in the present invention allows heat transfer only from the inside filled with the heat storage material 9 to the outside air and restricts the heat transfer direction to block heat transfer from the outside air to the internal heat storage material 9. can do. In other words, if the height of the portion close to the outer wall 15 is formed to be higher than the height of the portion close to the inner wall 14, the sealed space formed by the diaphragm 17, as shown in Figure 4a If the temperature is high and the temperature of the outer wall 15 is low, heat is transferred from the inner wall 14 to the outer wall 15 due to the convection of air 16 in contact with the inner wall 14 and the outer wall 15. As shown in FIG. 4B, when the temperature of the inner wall 14 is low and the temperature of the outer wall 15 is high, the air 16 is convex in the form of circulation in the vicinity of the inner wall 14 and the outer wall 15. Heat transfer from the outer wall 15 to the inner wall 14 is blocked. Therefore, only cold heat is always stored in the heat storage container even if there is a temperature change of the outside air. When the heat storage material is filled in the heat storage container having a double sidewall 12 wall structure and installed in the air, the heat storage material in the container releases heat to outside air at low temperature and coagulates and stores cold heat in latent heat form during the day. It can be used as an ideal cold heat storage device by blocking the intrusion of heat from high temperature outside air.

한편, 용기의 이중벽면 사이의 격판(17)의 경사방향을 도 3b와 반대방향으로 설치하게되면, 외기로부터의 열이 내부로는 잘 전달되지만 용기내부로부터 외기로의 열의 방출을 차단하여 우수한 온열 축열장치로 이용할 수 있다.On the other hand, when the inclination direction of the diaphragm 17 between the double wall surface of the container is installed in the opposite direction to FIG. 3B, heat from the outside air is well transmitted to the inside, but excellent heat is generated by blocking the release of heat from the inside of the container to the outside air. It can be used as a heat storage device.

이렇게 자연 축열된 열은, 축열용기를 관통하도록 독립적으로 설치한 냉매유로관(10)을 흐르는 냉매유동(11)을 이용하여 필요시에 뽑아내어 냉각 및 가열을 위한 열원으로 이용할 수 있다.The naturally regenerated heat can be extracted as needed using the refrigerant flow 11 flowing through the refrigerant flow passage 10 independently installed to penetrate the heat storage container, and used as a heat source for cooling and heating.

도 5a 내자 5c는 본 발명의 격판의 모양을 나타낸 것으로서, 축열용기(8)의 이중의 격벽(12) 벽면구조에서 격판(17)을 다양하게 설계하여 우수한 열전달 방향 제한 성능과 원하는 정도의 열전달이 이루어지도록 설계할 수 있다.5a to 5c show the shape of the diaphragm of the present invention, and the various design of the diaphragm 17 in the double partition 12 wall structure of the heat storage container 8 provides excellent heat transfer direction limiting performance and a desired degree of heat transfer. Can be designed to work.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 자연축열장치의 개략도 및 단면도를 나타낸 것이다.6a and 6b show a schematic view and a cross-sectional view of the natural heat storage device of the present invention.

도 6a는 자연축열장치의 개략도로서, 상변화물질이 충진된 축열용기(8)의 외벽에 다양한 형상의 외벽 핀(19)을 설치하여 외기의 자연대류에 의한 열전달을 최대로 활용하여 열전달을 원활하게 할 수 잇다.Figure 6a is a schematic diagram of a natural heat storage device, by installing the outer wall fins 19 of various shapes on the outer wall of the heat storage container (8) filled with the phase change material to maximize the heat transfer by natural convection of the outside air to facilitate heat transfer It can be done.

도 6b는 자연축열장치의 단면도로서, 상변화물질(9)이 충진된 축열용기(8)의 내벽에 핀 형상의 구조물(20), 혹은 열전도성이 우수한 금속으로 된 다공성 폼 구조물, 스프링 형상의 구조물, 그물망 형상의 구조물 등을 도입하여 축열재(9) 내의 열전달 성능을 향상시킬 수 있다.6B is a cross-sectional view of the natural heat storage device, wherein the inner wall of the heat storage container 8 filled with the phase change material 9 has a fin-shaped structure 20, or a porous foam structure made of a metal having excellent thermal conductivity, and a spring shape. The heat transfer performance in the heat storage material 9 can be improved by introducing a structure, a mesh-shaped structure, or the like.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 자연축열장치의 기본 단위를 병렬 및 직렬로 연결한 개략도로서, 기본단위의 축열용기(8) 여러 개를 병열 또는 직렬로 연결하여 대용량의 방열성능이 요구되는 경우에 사용할 수 있다.7A and 7B are schematic diagrams in which the basic units of the natural heat storage device of the present invention are connected in parallel and in series, in which case a plurality of heat storage containers 8 of the basic unit are connected in parallel or in series to require a large heat dissipation performance. Can be used for

본 발명의 다른 실시예에서는, 도 7a 및 도 7b와 같은 자연축열장치의 외부에 팬을 설치하여 필요한 경우에 외기와의 열전달촉진 기구로 사용하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, a fan is installed outside the natural heat storage device as shown in FIGS. 7A and 7B and used as a heat transfer promoting mechanism to outside air, if necessary.

상기와 같은 본 발명의 자연축열장치는 주간과 야간의 기온과 같이 온도변화가 존재하는 다양한 환경에서 별도의 에너지소비 기구를 이용하지 않고 냉열이나 온열이 선별되어 자연적으로 저장되는 이상적인 자연 축열장치로 이용할 수 있다. 또한, 열전달의 방향을 제한하고 열전달량을 제어할 수 있는 축열용기의 벽면구조는 다양한 단열 벽면 및 플랜트 공정의 열기기의 폐열회수에 응용할 수 있는 장점이 있다.As described above, the natural heat storage device of the present invention can be used as an ideal natural heat storage device in which cold heat or heat is selected and stored naturally without using a separate energy consumption mechanism in various environments such as daytime and night temperature. Can be. In addition, the wall structure of the heat storage container that can limit the direction of heat transfer and control the heat transfer amount has an advantage that can be applied to the waste heat recovery of the heat insulation of the various thermal insulation wall and plant process.

Claims (10)

단열재가 충진된 상부벽과,An upper wall filled with insulation, 단열재가 충진된 하부벽과,A bottom wall filled with insulation, 상기 상부벽과 하부벽의 가장자리를 연결하여 내부공간을 형성하는 내측벽과, 상기 내측벽에서 일정거리 이격되도록 배치된 외측벽으로 이루어진 이중의 측벽과,A double side wall including an inner wall connecting the edges of the upper wall and the lower wall to form an inner space, and an outer wall disposed to be spaced apart from the inner wall by a predetermined distance; 상기 이중의 측벽 사이에 복수의 경사진 밀폐공간을 형성하도록 배치된 복수의 격판과,A plurality of diaphragms arranged to form a plurality of inclined sealed spaces between the double sidewalls; 상기 내측벽에 의하여 형성된 내부공간에 수용된 상변화 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 자연축열장치.And a phase change material contained in the inner space formed by the inner wall. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 경사진 밀폐공간은 외측벽에 근접한 부분의 높이가 내측벽에 근접한 부분의 높이보다 높게 형성된 것을 특징으로 하는 자연축열장치.The plurality of inclined sealed spaces, the natural heat storage device, characterized in that the height of the portion close to the outer wall is formed higher than the height of the portion close to the inner wall. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 경사진 밀폐공간은 평행사변형 형상인 것을 특징으로 하는 자연축열장치.The inclined closed space is a natural heat storage device, characterized in that the parallelogram shape. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 용기의 상부벽과 하부벽을 관통하여 삽입된 냉매유로관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자연축열장치.The natural heat storage device further comprises a refrigerant flow channel inserted through the upper wall and the lower wall of the container. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 외측벽에 외측으로 돌출하도록 고정된 복수의 핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자연축열장치.And a plurality of fins fixed to protrude outward from the outer wall. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 내측벽에 내측으로 돌출하도록 고정된 복수의 핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자연축열장치.And a plurality of fins fixed to protrude inwardly to the inner wall. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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