KR100692251B1 - 축열구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축열구조에 관한 것으로, 부동액의 주된 흐름에 관계없이 축열조 내부의 축열구조가 전체가 유동되지 않고 일관되면서 고르게 빙축열 기능을 하도록 하는 데 목적이 있다. 이를 위해 축열조에 충진되어 빙축열의 냉방목적으로 사용되는 축열구조에 있어서, 측부에 요철이 형성된 봉형상의 축열봉;과 상기 축열봉이 삽입되도록 내측 중앙에 삽입공이 관통되고 측부에 요철이 형성되는 축열도넛을 포함하여 이루어지고, 축열봉이 하나 이상의 축열도넛에 삽입되는 것을 특징으로 한다.

Description

축열구조 {STRUCTURE FOR STORING HEAT}

도 1은 종래의 축열구가 충진된 축열조의 구성상태도.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 축열봉의 제1,2실시예의 구성상태도.

도 3은 본 발명에 따른 축열도넛의 구성상태도.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 축열봉이 삽입된 축열도넛이 그룹화프레임에 탑재된 상태의 사시도 및 저면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

40,50. 축열봉 60. 축열도넛

70. 그룹화프레임 80. 축열볼

본 발명은 빙축열시스템의 축열조에 충진되어 냉각효율 및 축열량을 향상시키는 축열구조에 관한 것이다.

일반적으로 빙축열 냉각시스템이란, 심야의 값싼 전기를 이용하여 낮 시간 동안의 냉방을 가능하게 하는 냉방시스템의 일종으로서, 심야에 냉동기를 가동시켜서 얼음을 얼리고, 이를 보존하였다가 낮 시간에 이 얼음을 이용하여 냉방을 하는 축열식 열교환시스템을 말한다.

따라서 국가적으로는 전력수요의 격차를 줄일 수 있고, 개인적으로는 주간요금의 1/4 수준인 심야전력을 사용하기 때문에 냉방시스템의 운영비를 대폭 절감할 수 있는 것이다.

또한 빙축열 냉각시스템은 다른 냉방시스템에 비해 연속적으로 정격용량의 운전이 가능하여 시스템이 매우 안정적이고, 고효율이며, 얼음을 축열의 매개체로 사용하는 환경친화적인 냉방시스템이므로 최근 매우 각광받는 첨단의 냉방시스템이다.

이러한 빙축열 냉각시스템의 원리는, 먼저 값싼 심야전력을 사용하여 심야시간대(22:00 ~ 08:00)에 냉동기를 가동하여 부동액을 냉각시키고, 이를 다수개의 축열구가 수용된 축열조에 통과시켜서 상기 축열구에 담긴 결빙액을 얼음 상태로 얼린다.

이어서 상기 냉동기를 멈추고, 낮 시간이 되면, 상기 축열조를 통과하면서 상기 얼음 상태의 결빙액에 의해 차가워진 부동액의 냉기를 열교환기를 통해 물 또는 공기에 전달시켜서 건물을 냉방시킴으로써 주간의 최대부하시 냉방전력의 사용을 줄이거나 피할 수 있게 하는 것이다.

이러한 종래의 빙축열 냉각시스템의 축열조는, 도 1에 도시된 바와 같이, 통상 단열처리된 건물 지하의 내벽(12)으로 둘러싸여 이루어지는 것으로서, 상기 내 벽으로 둘러싸인 내부에는 동일한 직경의 다수개의 주축열구(20)로 이루어지는 구성이다.

여기서 상기 축열조(10)의 내벽(12)에는 부동액(1)이 흐를 수 있도록 일측에 상기 부동액(1)이 투입되는 부동액주입관(16)이 설치되고, 타측에는 상기 주축열구(20)들을 거친 부동액(1)이 외부로 배출되는 부동액배출관(18)이 설치된다.

내벽(12)의 상방에는 설치시 상기 주축열구(20)가 내부로 투입될 수 있도록 개구가 형성되고, 상기 주축열구(20)의 투입 후 상기 개구가 밀폐되도록 상기 개구에는 뚜껑(14)이 설치된다.

아울러 전체적으로 구형상의 외곽을 갖고, 상대적으로 직경이 작은 보조축열구(30)가 포함되어 이루어지며, 상기 보조축열구(30)는 상기 주축열구(20)와 인접하는 또 다른 주축열구(20)가 서로 맞닿았을 때 형성되는 공극을 설치될수 있을 정도의 작은 크기를 가진다.

여기서 종래의 상기 축열조(10)는 제작사에 따라 형태의 미차가 다소 있을 수는 있지만 부동액(1)의 흐름이 용이하도록 전체적으로는 구형상의 외곽을 갖는 축열구(20,30)를 갖는 것으로서, 이러한 축열구는 상기 내벽의 내부에 다수개가 적층 혼합되어 충만되는 구조이다.

이러한 상기 축열구(20,30)는 그 내부에 중공부가 형성된 용기(22,32) 및 상기 중공부에 수용되는 결빙액(24,34)을 구비하여 이루어지는 것으로서, 상기 결빙액은 상기 부동액(1)에 의해 빙점 이하의 온도로 냉각되면 결빙되면서 상기 부동액(1)의 냉기를 결빙액의 얼음 형태로 축열(열저장)할 수 있는 것이다.

따라서 심야에 냉동기(도시하지 않음)가 가동되면 냉각된 부동액(1)이 상기 부동액주입관(16)을 통해 상기 내벽(12) 내부로 유입되어 상기 축열구(20,30)들의 틈새 사이로 흐르게 되고, 상기 축열구(20,30)의 결빙액이 상기 부동액(1)의 냉기로 인해 결빙되면서 축열이 이루어지는 것이고, 상기 축열구들과 접촉하면서 흐르는 부동액(1)은 상기 부동액배출관(18)을 통해 다시 냉동기로 순환되는 것이다.

이어서 상기 결빙과정이 끝나면 상기 결빙된 축열구를 단열상태의 내벽(12) 내부에서 보관되었다가 낮시간 동안에 부동액(1)을 순환시켜서 열교환기(도시하지 않음)로 상기 결빙된 축열구의 냉기를 냉방에 활용하는 것이다.

여기서 빙축열 냉각시스템의 상기 냉방용량은 상기 축열조(10)에 충전되는 축열구의 부피, 즉 얼음의 부피와 밀접한 관계를 갖는 것으로서, 상기 축열조(10)의 내부면적에서 차지하는 축열구의 부피(충전율)가 크면 클수록 축열량이 많아진다.

그러나 이러한 냉방용량을 크게 하기 위하여 무한정 상기 축열조(10)의 크기를 넓히는 것은 건물의 크기와, 제작비의 한계로 인해 불가능하다.

또한 충전율을 높이기 위해 상기 축열구를 매우 미세한 크기로 제작하는 것도 고려해 볼 수 있으나, 일정한 체적에서의 동일한 직경의 구체가 차지하는 부피는 그 구체의 직경 또는 개수와는 관계없이 항상 일정(충전율이 항상 동일)하다는 것은 이미 알려진 사실로서 이 또한 상기 축열구(20)의 충전율을 높일 수 없는 것이다.

따라서 이러한 종래의 축열구를 갖는 빙축열 냉각시스템의 축열조는 상기 축 열구의 충전율을 향상시킬수 없었으므로 빙축열 냉각시스템의 냉방용량이 적고, 이로 인하여 종래의 빙축열 냉각시스템의 축열조는 대형화되어 건물에서 차지하는 부피, 즉 동일한 높이에서 축열조가 차지하는 바닥면적이 매우 클 수밖에 없었던 문제점이 있었다.

또한 상기 빙축열 냉각시스템의 냉방성능은 얼음이 녹기 시작하면서 발휘되는 것으로서, 종래의 직경이 동일한 다수개의 축열구들은 동일한 부피의 얼음이 동시에 그 표면부터 녹기 시작하기 때문에 얼음의 표면적을 늘릴 수 있는 방법이 없으므로 얼음의 녹는 속도를 더욱 빨리 할 수 없어서 냉방성능을 향상시킬 수 없었던 문제점이 있었다.

특히 상기와 같은 축열구로 이루어진 축열조는, 주축열구와 보조축열구가 처음 충진될 때 고르게 혼합 분포되도록 충진되더라도 후에 부동액이 흐르면서 축열구가 유동하여 축열조 내의 주축열구와 보조축열구가 일측으로 같은 직경의 축열구끼리 모인다. 그러므로 주축열구 사이에 주축열구보다 작은 직경의 보조축열구를 위치시키지 못하여 부동액의 접촉면적을 증가시키는 목적을 달성할 수 없는 문제점이 있었다.

그리고 부동액이 흐르는 초기에 부동액이 흐르면서 축열구 사이가 벌어져 생긴 경로가 추후 부동액이 흐를 때에도 부동액이 흐르는 경로로 작용한다. 그러므로 부동액이 축열조 내부에서 전체적으로 작용하지 못하고 정해진 부분 위주로 작용하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명에서 이루고자하는 기술적 과제는, 부동액의 주된 흐름에 관계없이 축열조 내부의 축열구조가 전체가 유동되지 않고 일관되면서 고르게 빙축열 기능을 하는 축열구조를 제공하는 데 있다.

축열봉의 요철, 축열도넛의 요철, 축열볼에 의해 부동액의 접촉면적을 최대한 증가시키고, 축열봉이 삽입된 축열도넛을 그룹화프레임에 적재하여 운반 및 설치가 용이한 축열구조를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 축열구조은, 축열조에 충진되어 빙축열의 냉방목적으로 사용되는 축열구조에 있어서, 측부에 요철이 형성된 봉형상의 축열봉;과 상기 축열봉이 삽입되도록 내측 중앙에 삽입공이 관통되고 측부에 요철이 형성되는 축열도넛을 포함하여 이루어지고, 축열봉이 하나 이상의 축열도넛에 삽입되는 것을 특징으로 한다.

축열봉의 요철이 나사산형상으로 고르게 형성되어 부동액의 접촉면적을 증가시키는 것을 특징으로 하는 축열구조를 제공한다.

축열봉의 요철은 돌출부가 일정한 간격을 두고 나선형으로 형성되어 부동액의 접촉면적을 증가시키는 것을 특징으로 하는 축열구조를 제공한다.

축열봉의 돌출부는 평면부와, 평면부 양측에 형성되는 경사부로 이루어져 부동액의 접촉면적을 증가시키는 것을 특징으로 하는 축열구조를 제공한다.

돌출부의 경사부는 중간에 각이 져서 둘로 나뉘어 부동액의 접촉면적을 증가시키는 것을 특징으로 하는 축열구조를 제공한다.

축열도넛에는 상하부에 다수의 이격돌기가 돌출 형성되어 부동액의 접촉면적을 증가시키는 것을 특징으로 하는 축열구조를 제공한다.

축열봉이 하나 이상의 축열도넛에 삽입된 형태가 그룹화 되도록 그룹화프레임에 다수 탑재되는 것을 특징으로 하는 축열구조를 제공한다.

그룹화프레임에 탑재된 축열도넛들 사이에 축열봉과 축열볼 중 어느 것 하나가 충진되어 부동액의 접촉면적을 증가시키는 것을 특징으로 하는 축열구조를 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면을 참고하여 상세히 설명하고자 한다.

도 2a 내지 도 4b에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 축열구조는 축열조에 충진되어 빙축열의 냉방목적으로 사용되는 것으로, 축열봉이 삽입된 다수의 축열도넛이 그룹화프레임에 다수 그룹화 되는 구조이다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 축열봉의 제1,2실시예의 구성상태도이다.

축열봉(40,50)은 측부에 요철이 형성된 봉형상이다. 축열봉의 상하부는 반구형상으로 형성되어 원기둥형상 보다 부동액의 접촉면적을 증가시킨다.

축열봉(40)의 제1실시예를 보면, 축열봉의 측부에는 요철이 나사산형상으로 고르게 형성되어 부동액의 접촉면적을 증가시킨다. 나사산의 형상은 요부와 철부로 이루어지고 철부(42)는 단면상 직사각형으로 이루어지는 3면으로 형성된다. 요부(41)는 철부와 철부 사이에 상대적으로 요홈 형성된다. 나사산의 형상은 다수의 면일수록 부동액의 접촉면적이 넓어짐은 물론이다.

축열봉(50)의 제2실시예를 보면, 축열봉 측부의 요철은 돌출부(51)가 일정한 간격을 두고 나선형으로 형성되어 부동액의 접촉면적을 증가시킨다.

돌출부는 평면부(51a)와, 평면부 양측에 형성되는 경사부(51b)로 이루어져 부동액의 접촉면적을 증가시킨다(도 2b의 A). 경사부는 중간에 각이 져서 둘(51ba, 51bb)로 나뉘어 부동액의 접촉면적을 더욱 더 증가시킬 수 있다(도 2b의 B).

도 3은 본 발명에 따른 축열도넛의 구성상태도이다.

축열도넛(60)은 축열봉이 삽입되도록 내측 중앙에 삽입공(61)이 관통되고 측부에 요철(62)이 형성된다. 축열도넛의 삽입공은 축열봉의 지름보다 큰 내경으로 이루어져 축열도넛에 축열봉이 용이하게 삽입되면서 축열도넛의 삽입공 내측면도 부동액이 접촉될 수 있도록 한다. 요철은 나선형이 아닌 다수의 원형상의 고리모양으로 형성된다. 축열도넛의 측부에 다수의 요철이 형성되어 부동액의 접촉면적을 증가시킨다.

축열도넛에는 상하부에 다수의 이격돌기(63)가 돌출 형성되어 부동액의 접촉면적을 증가시킨다. 이격돌기는 축열도넛과 축열도넛 사이를 이격시킨다.

축열구조는 축열봉이 하나 이상의 축열도넛에 삽입된다.

도 4a는 본 발명에 따른 축열봉이 삽입된 축열도넛이 그룹화프레임에 탑재된 상태의 사시도이다.

도 4a에서 보는 바와 같이 축열봉이 하나 이상의 축열도넛에 삽입된 형태가 그룹화 되도록 그룹화프레임(70)에 다수 탑재된다.

그룹화프레임은 봉형상의 축열봉에 삽입된 도넛형상의 축열도넛을 축열조에 다수 충진하기 위해 운반 및 배열에 용이하도록 한다. 그룹화프레임은 프레임(71)에 의해 육면체를 이루고, 프레임구조의 측부 4면에 강선(72)이 X모양으로 설치된다.

도 4b는 본 발명에 따른 축열봉이 삽입된 축열도넛이 그룹화프레임에 탑재된 상태의 저면도이다.

프레임구조의 바닥면에는 도 4b에서 보는 바와 같이 강선(73)이 가로와 세로의 바둑판 형상으로 다수 연결되고, 강선이 가로와 세로로 연결되어 이루어지는 사각형은 축열도넛의 지름보다 작게 형성되어 강선 사이로 축열도넛이 빠지지 않고 지지된다. 도 4a 및 도 4b에서는 그룹화프레임의 일예를 보인 것으로 축열봉이 삽입된 다수의 축열도넛을 그룹화 시킬 수 있다면 상기의 일예 외에 다른 구조도 가능함은 물론이다.

도 4a에서 보는 바와 같이 그룹화프레임에 탑재된 축열도넛들 사이에 축열볼(80)이 충진되어 부동액의 접촉면적을 증가시킨다. 축열볼의 직경은 그룹화프레임에 탑재된 축열도넛의 사이공간의 크기보다 작게 형성됨이 바람직하다. 여기서 축열도넛들 사이에 축열볼 대신 축열봉이 삽설될 수도 있다.

상기의 축열봉, 축열도넛 그리고 축열볼은 내부에 결빙액이 충진되는 축열구조이다.

상기와 같이 구성된 축열봉의 요철, 축열도넛의 요철, 축열볼에 의해 부동액의 접촉면적을 최대한 증가시킨다. 축열봉의 요철이 나사산형상으로 이루어지거나 돌출부가 나선형으로 형성됨으로써, 부동액이 나사산형상이나 나선형의 돌출부를 따라 나선형의 이동경로를 형성하면서 보다 효율적으로 이동한다.

축열봉이 축열도넛에 삽입되어 축열도넛이 정렬되고, 축열봉이 삽입된 축열도넛이 그룹화프레임에 의해 정렬되며, 축열볼 또한 축열도넛 사이에 위치 정렬된다. 따라서 부동액의 주된 흐름에 관계없이 축열조 전체가 일관된 빙출열 기능을 한다.

축열봉이 삽입된 축열도넛을 그룹화프레임에 적재하여 운반 및 설치가 용이하도록 한다.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 축열구조는 축열봉이 축열도넛에 삽입되어 축열봉과 축열도넛이 결합되고, 축열봉이 삽입된 축열도넛이 그룹화프레임에 의해 정렬되며, 축열볼 또한 축열도넛 사이에 위치 정렬시킴으로써, 부동액의 주된 흐름에 관계없이 축열조 내부의 축열구조가 전체가 유동되지 않고 일관되면서 고르게 빙축열 기능을 할 수 있다.

축열봉과 축열도넛의 측부에 다수의 요철을 형성시키고 축열도넛의 사이에 축열볼을 위치시킴으로써, 부동액의 접촉면적을 최대한 증가시키고, 축열봉의 요철이 나사산형상으로 이루어지거나 돌출부가 나선형으로 형성됨으로써, 부동액이 나사산형상이나 나선형의 돌출부를 따라 나선형의 이동경로를 형성하면서 보다 효율적으로 이동한다. 또한 축열봉이 삽입된 축열도넛을 그룹화프레임에 적재함으로써, 운반 및 설치가 용이하게 할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

Claims (8)

1. 축열조에 충진되어 빙축열의 냉방목적으로 사용되는 축열구조에 있어서,

   측부에 요철이 형성된 봉형상의 축열봉; 및

   상기 축열봉이 삽입되도록 내측 중앙에 삽입공이 관통되고 측부에 요철이 형성되는 축열도넛을 포함하여 이루어지고,

   축열봉이 하나 이상의 축열도넛에 삽입되는 것을 특징으로 하는 축열구조.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 축열봉의 요철이 나사산형상으로 고르게 형성되어 부동액의 접촉면적을 증가시키는 것을 특징으로 하는 축열구조.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 축열봉의 요철은 돌출부가 일정한 간격을 두고 나선형으로 형성되어 부동액의 접촉면적을 증가시키는 것을 특징으로 하는 축열구조.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 돌출부는 평면부와, 평면부 양측에 형성되는 경사부로 이루어져 부동액의 접촉면적을 증가시키는 것을 특징으로 하는 축열구조.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 경사부는 중간에 각이 져서 둘로 나뉘어 부동액의 접촉면적을 증가시키는 것을 특징으로 하는 축열구조.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 축열도넛에는 상하부에 다수의 이격돌기가 돌출 형성되어 부동액의 접촉면적을 증가시키는 것을 특징으로 하는 축열구조.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 축열봉이 하나 이상의 축열도넛에 삽입된 형태가 그룹화 되도록 그룹화프레임에 다수 탑재되는 것을 특징으로 하는 축열구조.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 그룹화프레임에 탑재된 축열도넛들 사이에 축열봉과 축열볼 중 어느 것 하나가 충진되어 부동액의 접촉면적을 증가시키는 것을 특징으로 하는 축열구조.

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