KR100545040B1 - Method and apparatus of cooling system using ice slurry as second coolant - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아이스슬러리형 축냉시스템을 통해 만들어진 아이스슬러리를 냉각장치 내 열교환기로 직접수송하여 2차냉매로 활용하는 냉각 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 아이스슬러리를 생산하는 제빙기와; 아이스슬러리를 교반하면서 저장하는 축열조와; 상기 축열조 내부 또는 외부에 아이스슬러리 중 액체인 물 또는 수용액만을 저장하도록 형성된 공간과; 상기 축열조로부터 개개의 냉각장치로 아이스슬러리를 공급시키는 공급배관과; 상기 공급배관과 하나 이상의 냉각장치 내 열교환기와 연결된 하나 이상의 분배관과; 상기 축열조 내부의 아이스슬러리를 공급배관을 통해 냉각장치로 공급시키는 제1펌프와; 상기 액체인 물 또는 수용액만을 저장하도록 형성된 공간의 액체를 공급배관에 공급하는 제2펌프와; 상기 액체인 물 또는 수용액만을 저장하도록 형성된 공간의 액체를 상기 제빙기에 공급하는 제3펌프와; 상기 분배관에 설치되어 냉각장치 내 열교환기로의 아이스슬러리의 공급을 조절하는 개폐변과; 상기 분배관에 설치되어 개폐변과 연동되어 작동하면서 아이스슬러리를 냉각장치 내 열교환기로 공급하는 제4펌프와; 상기 냉각장치 내부에서 온도를 측정하기 위하여 마련된 온도센서와; 냉각장치의 분배관에 설치되어 분배관이나 열교환기내 압력을 검지하기 위한 압력계로 이루어져 냉매직팽식 냉각방식과 간접냉각방식의 장점을 모두 갖는 냉각 시스템의 구성 및 그 제어방법을 기술적 사상의 특징으로 한다.The present invention relates to a cooling system and a control method for directly transporting an ice slurry made through an ice slurry type refrigerating system to a heat exchanger in a cooling apparatus and utilizing the secondary refrigerant, and more particularly, an ice making machine for producing an ice slurry. A heat storage tank for storing the ice slurry with stirring; A space formed inside or outside of the heat storage tank to store only water or an aqueous solution of ice slurry; A supply pipe for supplying ice slurries from the heat storage tank to individual cooling devices; At least one distribution pipe connected to the supply pipe and at least one heat exchanger in the cooling device; A first pump for supplying an ice slurry in the heat storage tank to a cooling device through a supply pipe; A second pump for supplying a liquid in a space formed to store only water or an aqueous solution as a liquid to a supply pipe; A third pump for supplying a liquid in a space formed to store only water or an aqueous solution as the liquid to the ice maker; An opening and closing valve installed at the distribution pipe to control the supply of ice slurries to the heat exchanger in the cooling device; A fourth pump installed in the distribution pipe and supplying the ice slurry to the heat exchanger in the cooling device while operating in conjunction with the open / close valve; A temperature sensor provided to measure a temperature inside the cooling device; It is installed in the distribution pipe of the cooling system and consists of a pressure gauge for detecting the pressure in the distribution pipe or the heat exchanger, and features the structure and control method of the cooling system having both the advantages of the direct cooling type and the indirect cooling method. .
아이스슬러리, 직접수송, 열교환기, 저장조, 격벽Ice Slurry, Direct Transport, Heat Exchanger, Storage Tank, Bulkhead
Description
도 1a는 종래의 기술에 따른 냉매직팽식 냉각 시스템을 도시한 개략도이고, Figure 1a is a schematic diagram showing a refrigerant direct cooling system according to the prior art,
도 1b는 종래의 기술에 따른 간접냉각방식 냉각 시스템을 도시한 개략도이며,Figure 1b is a schematic diagram showing an indirect cooling system according to the prior art,
도 2a는 본 발명에 따른 냉각 시스템 중 축열조 내부에 격벽을 설치한 냉각 시스템을 도시한 개략도이고,Figure 2a is a schematic diagram showing a cooling system having a partition installed inside the heat storage tank of the cooling system according to the present invention,
도 2b는 본 발명에 따른 냉각 시스템 중 축열조 외부에 별도의 저장조를 설치한 냉각 시스템을 도시한 개략도이며,Figure 2b is a schematic diagram showing a cooling system in which a separate reservoir is installed outside the heat storage tank of the cooling system according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 냉각 시스템에서 아이스슬러리의 얼음입자 비율(IPF, Ice Packing Factor)에 따른 압력강하 실험값을 나타낸 그래프이고,Figure 3 is a graph showing the pressure drop test value according to the ice particle ratio (IPF, Ice Packing Factor) of the ice slurry in the cooling system according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 냉각 시스템에서 아이스슬러리의 유량과 얼음입자 비율(IPF, Ice Packing Factor)에 따른 열전달계수 실험값을 나타낸 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the heat transfer coefficient experimental value according to the ice slurry flow rate and ice particle ratio (IPF, Ice Packing Factor) in the cooling system according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
(10) : 냉열원기기 (11) : 냉각장치(10): cold heat source equipment (11): cooling device
(12) : 증발기 (13) : 팽창밸브(12): evaporator (13): expansion valve
(14) : 냉매 공급배관 (15) : 냉매환 수배관(14): refrigerant supply pipe (15): refrigerant ring water pipe
(16) : 냉각팬 (17) : 냉수배관의 펌프(16): cooling fan (17): pump for cold water piping
(18) : 온도센서(18): Temperature sensor
(20) : 2차냉매 축열조 (21) : 2차냉매 공급펌프(20): secondary refrigerant storage tank (21): secondary refrigerant supply pump
(22) : 2차냉매 공급배관 (23) : 2차냉매 환수배관(22): secondary refrigerant supply piping (23): secondary refrigerant return piping
(24) : 2차냉매 개폐변 (25) : 2차냉매 펌프(24): secondary refrigerant opening and closing valve (25): secondary refrigerant pump
(26) : 2차냉매 열교환기 (27) : 분배관 (26): secondary refrigerant heat exchanger (27): distribution pipe
(101) : 아이스슬러리 축열조 (102) : 제빙기(101): ice slurry heat storage tank 102: ice maker
(103) : 교반기 (104) : 격벽103: stirrer 104: partition wall
(105) : 저장조 (106) : 아이스슬러리 공급배관(105): reservoir (106): ice slurry supply piping
(107) : 아이스슬러리 환수배관 (108) : 제1펌프(107): ice slurry return piping (108): first pump
(109) : 제2펌프 (110) : 제3펌프(109): second pump 110: third pump
(120) : 아이스슬러리 열교환기 (121) : 개폐변120: ice slurry heat exchanger 121: opening and closing valve
(122) : 제4펌프 (123) : 압력계(122): fourth pump 123: pressure gauge
(124) : 전기히터124: electric heater
본 발명은 아이스슬러리를 2차냉매로 이용하는 냉각 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 특히, 물 또는 수용액 내에 작은 얼음입자가 섞여있는 아이스슬러리가 단위유량당 냉열 수송량이 많고 냉열의 전달이 이루어진 후에도 온도변화가 거의 없어 열전달특성이 뛰어나다는 특징을 이용하여, 이를 냉각장치 내 열교환기의 2차냉매로 이용하는 냉각 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling system using the ice slurry as a secondary refrigerant, and a control method thereof. In particular, an ice slurry containing small ice particles in water or an aqueous solution has a large amount of cold heat transportation per unit flow rate, and even after cold heat is transferred. The present invention relates to a cooling system and a control method using the same as a secondary refrigerant of a heat exchanger in a cooling apparatus by using a feature of having almost no change and having excellent heat transfer characteristics.
일반적으로 냉각장치는 냉열을 생산하는 냉열원기기와 연계되어 냉각 시스템을 구성하는데, 물과 같은 액체를 냉각시켜 건물이나 공장의 냉방 및 제습에 이용하거나 식품 또는 기타의 물건을 냉각시켜 장기간 신선하게 저장할 수 있도록 하는 장치로써, 각종 산업공정의 냉각 시스템, 저온창고, 쇼케이스 등에 광범위하게 활용되는 장치이며, 크게 냉매직팽식 냉각방식과 간접냉각방식으로 구분된다.In general, a cooling system is connected to a cold heat source device that produces cold heat to form a cooling system, which is used for cooling and dehumidifying buildings and factories by cooling liquids such as water, or cooling food or other objects for long-term fresh storage. It is a device that can be widely used in cooling systems, low-temperature warehouses, showcases, etc. of various industrial processes, and is largely classified into a refrigerant direct cooling type and an indirect cooling method.
도 1a는 종래의 일반적인 냉매직팽식 냉각 시스템의 개략도로서, 냉열을 생산하는 냉열원기기(10)와 하나 또는 그 이상의 냉각장치(11)로 구성되고 그 사이는 냉매배관(14, 15)으로 연결된다. FIG. 1A is a schematic diagram of a conventional refrigerant direct expansion cooling system, comprising a cold
상기 냉각장치(11)는 그 내부에 냉매가 흐르는 열교환기인 증발기(12)가 있으며 냉매배관(14)과는 팽창밸브(13)를 거쳐 연결되는데, 제어는 냉각장치에 설치된 온도센서(18)의 온도값과 설정온도값을 비교하여 설정온도 이상이어서 냉각이 필요한 경우에는 팽창밸브(13)를 열어 냉매를 냉각장치 내 열교환기인 증발기(12)로 공급하면서 동시에 필요한 경우 증발기에서 발생되는 냉기를 순환시키기 위한 냉각팬(16)을 구동하거나 물과 같은 액체를 냉수배관 펌프(17)로 공급하여 냉각을 수행하고, 온도센서(18)에서 측정된 온도가 설정치 이하이어서 냉각이 더 이상 필요하지 않은 경우에는 팽창밸브(13)가 닫힘으로써 냉매가 증발기로 유입되는 것을 차단하여 더 이상의 냉각을 수행하지 않도록 이루어진다.The
도 1b는 종래의 일반적인 간접냉각방식 냉각 시스템의 개략도로서, 냉열을 생산하여 브라인과 같은 2차냉매를 냉각시키는 냉열원기기(10)와 냉각된 2차냉매를 저장하는 축열조(20)와 하나 또는 그 이상의 냉각장치(11)로 구성되고, 축열조와 냉각장치 사이는 2차냉매 배관(22, 23)과 분배관(27)으로 연결되며 2차냉매 공급펌프(21)에 의해 2차냉매가 각 분배관으로 공급된다. Figure 1b is a schematic diagram of a conventional general indirect cooling system, a cold
상기 냉각장치(11)는 그 내부에 2차냉매가 흐르는 열교환기(26)가 있으며 2차냉매 공급배관(22)과는 분배관(27)으로 연결되는데, 분배관(27)에는 개폐변(24)과 이 개폐변과 연계되어 구동하는 2차냉매 펌프(25)가 설치되며, 제어는 냉각장치에 설치된 온도센서(18)의 온도값과 설정온도값을 비교하여 설정온도 이상이어서 냉각이 필요한 경우에는 개폐변(24)을 열고 2차냉매 펌프(25)를 작동시켜 2차냉매를 냉각장치 내 열교환기(26)로 공급하면서, 동시에 필요한 경우 열교환기에서 발생되는 냉기를 순환시키기 위한 냉각팬(16)을 구동하거나 물과 같은 액체를 냉수배관 펌프(17)로 공급하여 냉각을 수행하고, 온도센서(18)에서 측정된 온도가 설정치 이하이어서 더 이상 냉각이 필요하지 않은 경우에는 2차냉매 펌프(25)를 정지시키고 개폐변(24)을 닫으로써 2차냉매가 냉각장치 내 열교환기(26)로 유입되는 것을 차단하여 더 이상의 냉각을 수행하지 않도록 이루어진다.The
그러나 상기와 같은 종래의 냉매직팽식 냉각 시스템은 냉매의 증발잠열을 이용하기 때문에 냉각능력은 뛰어나지만, 냉각용량의 제어가 어렵고 부하변동에 대한 대응능력이 떨어지며, 냉열원기기의 작동과 멈춤이 빈번하여 냉열원기기의 수명이 단축되고 에너지소비가 많으며, 냉열원기기와 냉각장치 사이가 고압 냉매배관으로써 높은 기밀을 요구하며, 하나의 냉열원기기에 여러 대의 냉각장치를 연결하는 경우 각 냉각장치로의 냉배분배도 어려우며, 특히 CFC계통이나 HCFC계통의 냉매를 냉열원기기는 물론 모든 배관 및 열교환기에 사용함으로써 누출시 오존층 파괴나 지구온난화에 심각한 문제점을 야기할 수 있는 단점을 갖고 있다.However, the conventional refrigerant direct cooling system as described above has excellent cooling capability because it uses the latent heat of evaporation of the refrigerant, but it is difficult to control the cooling capacity, and the ability to cope with load fluctuation is low, and the operation and stopping of the cold heat source equipment are frequent. The lifespan of a cold heat source device is shortened and energy consumption is high.A high pressure refrigerant pipe is required between the cold heat source device and the cooling device to require high airtightness. It is also difficult to distribute cold, and in particular, CFC system or HCFC system refrigerant is used in all pipes and heat exchangers as well as the cold heat source equipment, which has a disadvantage of causing serious problems in ozone layer destruction or global warming in case of leakage.
또한 상기와 같은 종래의 간접냉각방식 냉각 시스템은, 일반배관을 통한 2차냉매의 수송이 가능하며 여러 대의 냉각장치를 연결하는 경우 각 냉각장치로의 2차냉매 분배가 용이하고 CFC계통이나 HCFC계통의 냉매를 배관 및 열교환기에서는 사용하지 않는다는 장점은 있지만, 현열에 의한 열수송 및 열전달이 이루어지기 때문에 냉각능력이 극히 낮고, 충분한 냉열 전달을 위해서는 많은 양의 2차냉매 수송이 필요하여 펌프동력 및 배관크기가 커지며, 열교환기 입구 및 출구에서의 온도차가 크게 나타나 균일한 냉각이 어렵기 때문에 사용처가 제한되는 단점을 갖고 있다.In addition, the conventional indirect cooling system as described above, it is possible to transport the secondary refrigerant through the general pipe, and when connecting a plurality of cooling devices it is easy to distribute the secondary refrigerant to each cooling device, CFC system or HCFC system Is not used in pipes and heat exchangers, but the cooling capacity is extremely low due to heat transport and heat transfer by sensible heat, and a large amount of secondary refrigerant transport is required for sufficient cooling heat transfer. The pipe size is large, the temperature difference at the inlet and outlet of the heat exchanger is large, so that uniform cooling is difficult, and thus the use is limited.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 제빙기로부터 생산되 는 아이스슬러리를 축열조에 저장하고 교반하였다가, 축열조에 저장된 아이스슬러리를 배관에 설치된 펌프를 통하여 각 냉각장치 내부의 열교환기로 공급하여 냉각장치에서 냉각을 수행하도록 하는 아이스슬러리를 2차냉매로 이용하는 냉각 시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.
An object of the present invention for solving the above problems is to store and stir the ice slurries produced from the ice maker in the heat storage tank, by supplying the ice slurries stored in the heat storage tank to the heat exchanger inside each cooling device through a pump installed in the pipe. The present invention provides a cooling system using a ice slurry to perform cooling in a cooling apparatus as a secondary refrigerant, and a control method thereof.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 냉각 시스템에서, 물 또는 수용액에 작은 얼음입자가 섞인 아이스슬러리를 생산하는 제빙기와; 아이스슬러리를 교반하면서 저장하는 축열조와; 상기 축열조 내부 또는 외부에 아이스슬러리 중 액체인 물 또는 수용액만을 저장하도록 형성된 저장수단과; 상기 축열조로부터 개개의 냉각장치로 아이스슬러리를 공급시키는 공급배관과; 상기 공급배관과 하나 이상의 냉각장치 내 열교환기와 연결된 하나 이상의 분배관과; 상기 축열조 내부의 아이스슬러리를 냉각장치로 공급시키는 제1펌프와; 상기 액체인 물 또는 수용액만을 저장하도록 형성된 저장수단의 액체를 공급배관에 공급시키는 제2펌프와; 상기 액체인 물 또는 수용액만을 저장하도록 형성된 저장수단의 액체를 상기 제빙기에 공급하는 제3펌프와; 상기 분배관에 설치되어 냉각장치 내 열교환기로의 아이스슬러리 공급을 조절하는 개폐변과; 상기 분배관에 설치되어 개폐변과 연동되어 작동하면서 아이스슬러리를 냉각장치 내 열교환기로 공급하는 제4펌프와; 상기 냉각장치 내부에서 온도를 설정하기 위하여 마련된 온도센서와; 냉각장치의 분배관에 설치되어 열교환기 내 압력을 검지하기 위한 압 력계로 이루어진 것을 특징으로 한다. The present invention to achieve the object as described above and to perform the problem for eliminating the conventional defects, an ice making machine for producing an ice slurry in which small ice particles are mixed with water or an aqueous solution in a cooling system; A heat storage tank for storing the ice slurry with stirring; Storage means configured to store only water or an aqueous solution of ice slurry in or inside the heat storage tank; A supply pipe for supplying ice slurries from the heat storage tank to individual cooling devices; At least one distribution pipe connected to the supply pipe and at least one heat exchanger in the cooling device; A first pump for supplying an ice slurry in the heat storage tank to a cooling device; A second pump for supplying a liquid of a storage means formed to store only water or an aqueous solution as a liquid to a supply pipe; A third pump for supplying the liquid of the storage means formed to store only the water or the aqueous solution as the liquid to the ice maker; An opening and closing valve installed in the distribution pipe to control an ice slurry supply to a heat exchanger in a cooling device; A fourth pump installed in the distribution pipe and supplying the ice slurry to the heat exchanger in the cooling device while operating in conjunction with the open / close valve; A temperature sensor provided to set a temperature in the cooling device; It is installed in the distribution tube of the cooling device, characterized in that consisting of a pressure gauge for detecting the pressure in the heat exchanger.
아이스슬러리는 물 또는 수용액 내에 작은 얼음입자가 섞여 있는 고체-액체의 2상유체로서, 냉열수송량이 많고 해빙능력이 뛰어나 각종 냉각 시스템의 2차냉매로 활용이 가능하다. 특히 아이스슬러리는 얼음입자가 남아 있는 한에는 열교환 후에도 온도변화가 거의 없기 때문에 열교환기 입구 및 출구에서의 온도차이가 거의 나타나지 않아 열교환기 설계 및 적용에 있어서 매우 유리한 특성도 함께 갖고 있다.Ice slurry is a solid-liquid two-phase fluid in which small ice particles are mixed in water or an aqueous solution. The ice slurry has a large amount of cold heat transportation and has excellent thawing ability, and thus can be utilized as a secondary refrigerant of various cooling systems. In particular, ice slurry has very advantageous characteristics in heat exchanger design and application because there is almost no temperature change after heat exchange as long as ice particles remain.
아이스슬러리를 2차냉매로 이용하는 열교환기는 아이스슬러리의 냉열수송량이 많고 해빙특성이 뛰어나기 때문에, 기존의 냉매직팽식 냉각 시스템의 장점인 우수한 냉각능력을 유지하면서도 냉각능력의 제어가 용이하고 부하변동에 대한 대응능력이 우수하다는 장점을 갖고 있다. 또한, 하나의 냉열원기기에 여러 대의 냉각장치를 연결하여 사용하는 냉매직팽식 냉각 시스템인 경우에는 냉매의 분배가 어려운 문제인데, 아이스슬러리를 2차냉매로 활용하는 경우에는 분배도 쉬우며, 냉각장치의 열교환기 입구까지는 일반배관을 이용할 수 있으므로 유지관리도 용이하다는 장점을 갖고 있다. 즉, 아이스슬러리를 2차냉매로 활용하는 냉각 시스템은 기존 냉매직팽식 냉각 시스템과 간접냉각방식 냉각 시스템의 각 장점을 모두 갖는 냉각 시스템이다.Heat exchangers using ice sludge as a secondary refrigerant have a large amount of cold heat transportation and excellent thawing characteristics, making it easy to control the cooling capacity while maintaining excellent cooling capacity, which is an advantage of the conventional refrigerant cooling system. It has the advantage of excellent response ability. In addition, in the case of a refrigeration type direct cooling system using a plurality of cooling devices connected to a single cold source device, it is difficult to distribute the refrigerant. When the ice slurry is used as a secondary refrigerant, it is also easy to distribute and cool. General piping can be used up to the heat exchanger inlet of the device, which has the advantage of easy maintenance. That is, the cooling system utilizing the ice slurry as the secondary refrigerant is a cooling system having all the advantages of the conventional refrigerant direct cooling system and the indirect cooling system.
이하 본 발명의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the configuration and the operation of the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a는 본 발명에 따른 냉각 시스템 중 축열조 내부에 격벽을 설치한 냉각 시스템을 도시한 개략도이며, 도 2b는 본 발명에 따른 냉각 시스템 중 축열조 외부에 별도의 저장조를 설치한 냉각 시스템을 도시한 개략도인데, 이를 설명하자면 냉열원기기(10)와 제빙기(102)를 이용하여 물 또는 수용액으로부터 작은 얼음입자(수십 ㎛ ∼ 수mm)가 섞인 아이스슬러리를 생산하여 축열조(101)에 저장하고, 축열조 내에 설치된 교반기(103)를 작동하여 아이스슬러리를 교반하며, 제 1펌프(108)와 아이스슬러리 공급배관(106)을 통하여 개개의 냉각장치(11)가 있는 분배관(27)으로 아이스슬러리를 공급하며, 각 냉각장치의 냉각이 필요한 조건에서 분배관(27)에 설치된 개폐변(121)과 제 4펌프(122)에 의하여 냉각장치 내부 열교환기(120)로 아이스슬러리를 공급하여 필요한 냉각을 수행한 후에, 다시 환수배관(107)을 통하여 축열조(101)로 환송된다. Figure 2a is a schematic diagram showing a cooling system in which a partition is installed inside the heat storage tank of the cooling system according to the present invention, Figure 2b is a schematic diagram showing a cooling system having a separate reservoir installed outside the heat storage tank of the cooling system according to the present invention. To explain this, using the cold
이때에 축열조(101) 내부의 격벽(104) 또는 외부에 설치된 별도의 저장조(105)에 의해 액체만이 존재하는 공간을 유지하도록 하며, 상기 공간에는 얼음입자가 거의 없는 액체상태의 물 또는 수용액만이 존재하며, 이곳의 액체를 필요한 경우 제 2펌프(109)를 통하여 공급배관(106)으로 공급되도록 하여 냉각장치로 공급되는 아이스슬러리 내 얼음입자의 비율을 조절하고, 공급배관을 통한 아이스슬러리의 수송이 종료된 후 제 2펌프(109)만 적당시간 동작시켜 공급배관(106) 내부에 있는 얼음입자가 포함된 아이스슬러리를 제거함으로써 얼음입자가 응집하여 발 생하는 배관밀폐를 방지하도록 하며, 아이스슬러리 제빙시에는 제 3펌프(110)를 동작시켜 상기 공간에 있는 액체상태의 물 또는 수용액 만이 제빙기(102)로 유입하도록 함으로써, 얼음입자가 제빙기(102)로 유입할 때 발생할 수 있는 제빙의 불안정성을 해소하도록 하는 것이다.At this time, by the
도 3은 아이스슬러리의 IPF 변화에 따른 배관 내부에서 발생하는 압력강하의 변화를 나타내며, 도 4는 아이스슬러리의 유량과 IPF 변화에 따른 냉각장치 내 열교환기에서의 열전달계수 변화를 나타낸 실험값으로써, 이를 살펴보면 아이스슬러리의 유량과 IPF가 증가하면 열전달이 증가하지만, IPF가 너무 높은 경우 압력강하가 증가하여 펌프동력이 증가하고 자칫 배관밀폐를 유발할 수 있기 때문에 매우 유의해야 하는 것을 알 수 있다. Figure 3 shows the change in the pressure drop generated inside the pipe according to the IPF change of the ice slurry, Figure 4 is an experimental value showing the heat transfer coefficient change in the heat exchanger in the cooling apparatus according to the flow rate and the IPF change of the ice slurry, this It can be seen that the heat transfer increases as the ice slurry flow rate and IPF increase, but if the IPF is too high, the pressure drop increases, which increases the pump power and may cause pipe closure.
도 2a 및 도 2b에 의하면, 축열조(101)내에 설치된 교반기(103)는 하단부에 설치하여 축열조 내부 아이스슬러리를 교반하면서도 수면층 상부면에 부유되어 있는 얼음입자의 교반은 방지하도록 하는 것이며, 수면층 상부면에 부유되어 있는 얼음입자는 굳은 얼음덩어리로 쉽게 변하므로 이것이 공급배관(106)을 통해 수송될 경우 배관밀폐를 유발하기 쉽기 때문에 교반기(103)를 이용하여 교반하지 않고 냉각장치(11)에 냉열을 전달하고 환수배관(107)을 통해 축열조(101)로 되돌아오는 물 또는 수용액을 이용하여 융해 또는 교반시키는 것이 바람직하다. 2A and 2B, the
공급배관(106)에는 하나 또는 그 이상의 분배관(27)을 연결하고 각 분배관(27)에 개폐변(121), 제 4펌프(122)를 설치하여 냉각장치 내 열교환기(120)와 연결하도록 한다. 분배관에는 전기히터(124)를 설치하여 얼음입자가 분배관에 응집되어 배관이 밀폐되는 경우 이를 해소하도록 하며, 열교환기(120)와 인접한 부근에도 전기히터(124)을 설치하여 필요시에 제상하도록 한다.One or
냉각장치(11)에서 냉각을 위하여 내부 열교환기(120)에 아이스슬러리가 순환되어야 하는 조건에서는 그 열교환기(120)와 연결된 분배관(27)의 개폐변(121)이 열리고 동시에 또는 약간의 시차를 두고 제 4펌프(122)가 작동하여 아이스슬러리를 냉각장치 내부 열교환기(120)로 순환시킨다. 또한, 냉각을 중지하기 위하여 2차냉매인 아이스슬러리의 순환이 정지되어야 하는 조건에서는 제 4펌프(122)가 정지하고 개폐변(121)이 닫히도록 하여 냉각장치의 냉각효율을 향상시키도록 하고자 하는 것이다.In the condition that ice slurries must be circulated in the
일반적으로 냉각장치 내 열교환기(120) 외부에 설치된 냉각팬(16)이나 냉수배관의 펌프(17)는 항상 동작하므로, 아이스슬러리의 순환이 정지된 후에도 냉각장치 내 열교환기(120)에 정체되어 있는 아이스슬러리의 얼음입자를 모두 융해시켜 열교환기(120) 내부에 정지되어 있는 얼음입자에 의한 배관밀폐는 방지될 수 있으나, 그렇지 않을 경우에는 아이스슬러리 순환이 정지된 후 냉각팬(16)이나 냉수배관의 펌프(17)를 적당시간 더 동작시킨 후 정지시켜 열교환기(120) 내부 아이스슬러리의 얼음입자가 모두 융해되도록 제어한다.In general, since the cooling
아이스슬러리 수송 중 분배관(27)이나 열교환기(120) 내 배관밀폐 여부는 분배관에 설치된 압력계(123)를 이용하여 감지되도록 하며, 압력이 정상적인 상태 이상으로 상승하는 경우에는 배관밀폐가 발생한 것이며, 얼음입자에 의한 배관밀폐가 감지되면 전기히터(124)를 작동시켜 분배관이나 열교환기 내부 얼음을 녹여줌으로 써 배관밀폐를 해소할 수 있다. 상기 전기히터(124)는 열교환기의 제상과정에도 활용할 수 있다.Whether the pipe is sealed in the
냉각장치(11) 내부에 장착된 온도센서(18)는 설정된 온도를 기준으로 하는 제어장치와 연결되어 분배관(27)에 설치된 개폐변(121)과 제4펌프(122)를 제어하도록 한다.The
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.
상기와 같은 본 발명 아이스슬러리를 2차냉매로 이용하는 냉각 시스템은 아이스슬러리의 냉열수송량이 많고 해빙특성이 뛰어나다는 특징을 이용하는 것으로, 기존의 냉매직팽식 냉각 시스템의 장점인 우수한 냉각능력을 유지하면서도 냉각능력의 제어가 용이하고 부하변동에 대한 대응능력이 우수하다는 장점과,The cooling system using the present invention ice slurry as a secondary refrigerant as described above uses a feature that a large amount of cold heat transportation of the ice slurry is excellent and the thawing characteristics, while maintaining the excellent cooling ability of the conventional refrigerant direct expansion cooling system while cooling It is easy to control the capability and excellent ability to cope with load fluctuations.
하나의 냉열원기기에 여러 대의 냉각장치를 연결하여 사용하는 냉매직팽식 냉각 시스템인 경우에는 냉매의 분배가 어려운 문제인데, 본 발명 아이스슬러리를 2차냉매로 활용하는 경우에는 분배도 쉬우며, 냉각장치의 열교환기 입구까지는 일반배관을 이용할 수 있으므로 유지관리도 용이하다는 장점을 가져 아이스슬러리를 2차냉매로 활용하는 본 발명의 냉각 시스템은 기존 냉매직팽식 냉각 시스템과 간접냉각방식 냉각 시스템의 각 장점을 모두 갖는 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명이다.
Refrigerant direct cooling system using a plurality of cooling devices connected to a single cold heat source equipment is difficult to distribute the refrigerant, when using the ice slurry of the present invention as a secondary refrigerant is easy to distribute, cooling Since the general pipe can be used to the heat exchanger inlet of the device, the maintenance is also easy, and thus the cooling system of the present invention utilizing the ice slurry as the secondary refrigerant has advantages of the conventional refrigerant direct cooling system and the indirect cooling system. It is a useful invention having all of them is an invention that is expected to be greatly used in industry.
Claims (7)
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KR100984130B1 (en) | 2010-04-01 | 2010-09-28 | 주식회사삼원기연 | Ice slurry storage & direct delivery device without mechanical agitation device |
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