KR101092393B1 - Cold energy storage container with auxiliary expansion structures - Google Patents
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Abstract
본 발명은 축냉식 냉각장치가 작동하는 동안 열전달 성능이 일정하게 유지되어 축냉용기 출구에서의 브라인 온도가 일정하게 유지될 수 있는 팽창 보조 구조물을 갖는 축냉용기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 팽창 보조 구조물을 갖는 축냉용기는, 열전도 가능한 벽을 경계로 브라인과 열 접촉하는 상변화물질의 응고와 용융의 상변화를 통해, 냉각에 필요한 냉열을 저장하거나 방출하는 축냉식 냉각장치의 축냉용기에 있어서, 상기 벽을 통해 흡수한 브라인의 열에 의해 상기 상변화물질이 고체에서 액체로 상변화 할 때, 상기 벽과 고체 상변화물질 사이에 일시적으로 존재하는 액체 상변화물질이 압착·제거될 수 있도록, 고체 상변화물질을 상기 벽 쪽으로 밀착시키는 팽창 보조 구조물이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a cold storage container having an expansion auxiliary structure in which the heat transfer performance is kept constant during operation of the cold storage cooling device so that the brine temperature at the outlet of the cold storage container can be kept constant.
The cold storage container having an expansion auxiliary structure according to the present invention stores or discharges the cold heat required for cooling through the solidification of the phase change material and the melting of the phase change material in thermal contact with the brine at the boundary of the heat conductive wall. In the cold storage container, when the phase change material is changed from solid to liquid by the heat of brine absorbed through the wall, the liquid phase change material temporarily present between the wall and the solid phase change material is compressed and removed. In order to be able to, it is characterized in that the expansion auxiliary structure is further provided to adhere the solid phase change material toward the wall.
Description
본 발명은 팽창 보조 구조물을 갖는 축냉용기에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 축냉식 냉각장치에 있어서, 상변화물질(Phase Change Material, 편의상 PCM이라고도 한다)의 응고(solidification)와 용융(melting)의 상변화를 이용하여 냉각에 필요한 냉열(cold energy)을 저장하거나 방출하는 용기로서, 상대적으로 온도가 더 높은 브라인(brine)이 금속벽을 통해 상대적으로 온도가 낮은 PCM에 열을 전달할 때, 금속벽 근처에 머물러 있는 용융된 액체 PCM을 외부로 배출하여, 고체 PCM이 금속벽에 밀착되도록 함으로써, 종래보다 열전달 성능이 더 우수하고, 또한 냉각장치가 작동하는 동안 열전달 성능이 일정하게 유지되어 용기 출구에서의 브라인 온도가 일정하게 유지될 수 있는, 팽창 보조 구조물을 갖는 축냉용기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
축냉식 냉각장치는, 냉각에 필요한 냉열(즉, 냉각에 필요한 에너지)을 미리 저장하였다가 필요할 때 이 냉열을 사용하는 냉각장치의 총칭이다. 예컨대, 도 1에 도시된 것처럼, 간헐적으로 열이 발생할 경우, 냉각에 필요한 냉열을 장시간 동안 미리 준비하였다가 필요할 때 사용하는 방식이다.A refrigeration cooler is a generic term for a chiller that stores the cold heat required for cooling (i.e., the energy required for cooling) in advance and uses this cold heat when needed. For example, as shown in FIG. 1, when heat is intermittently generated, cold heat required for cooling is prepared in advance for a long time and used when needed.
일반적으로, 비(非)축냉식 냉각장치는, 정해진 일을 수행하는 시스템에서 발생하는 열을 실시간으로 시스템 외부로 배출해야 하므로 시스템의 최대 발열량에 대응할 수 있는 용량을 가진 냉동기가 필요하지만, 이와는 대조적으로, 축냉식 냉각장치는 상대적으로 장시간 동안 냉열을 준비해서 보유하므로 비축냉식 냉각장치의 냉동기보다는 작은 용량의 냉동기를 사용할 수 있다. 이처럼 축냉식 냉각장치는 열부하(thermal load)를 평균화하여 상대적으로 작은 용량의 냉동기를 사용하므로, 전기 피크 부하(peak load)를 감소시키는 장점도 있다.In general, a non-cooled cooling device requires a refrigerator having a capacity that can cope with the maximum calorific value of the system because the heat generated by the system performing the work must be discharged to the outside of the system in real time. In this case, the refrigeration chiller prepares and retains the cold heat for a relatively long time so that a smaller capacity chiller can be used than the freezer of the refrigeration chiller. As such, the cold storage device uses a relatively small capacity refrigerator by averaging thermal loads, thereby reducing the electric peak load.
또한, 시스템의 최대 발열량이 일시적으로 증가하는 경우, 축냉식 냉각장치는 저장되어 있는 냉열의 사용량을 증가시킴으로써 이러한 일시적인 최대 발열량의 변화에 대응할 수 있으나, 비축냉식 냉각장치는 냉동기를 더 설치해야 하므로 이러한 일시적인 열부하의 변동에 대응하기가 쉽지 않다.In addition, when the maximum calorific value of the system is temporarily increased, the quenching chiller can cope with such a temporary maximum calorific value change by increasing the amount of stored cold heat, but the non-cold chiller needs to install more freezers. It is not easy to cope with fluctuation of heat load.
축냉방식에는 2종류가 있는데, 그 중 하나는 물질의 상(phase)이 변할 때 발생하는 잠열(latent heat)을 이용하는 방식이고, 다른 하나는 현열(sensible heat)을 이용하는 방식이다. 일반적으로, 잠열은 현열보다 크고, 온도변화 없이 열을 저장하거나 방출할 수 있다는 장점이 있어, 대다수 축냉식 냉각장치에서는 잠열을 이용한 축냉방식이 주로 사용된다.There are two types of quenching methods, one of which uses latent heat generated when the phase of a material changes, and the other uses sensible heat. In general, latent heat is larger than sensible heat, and there is an advantage in that heat can be stored or released without a change in temperature. In most regenerative cooling devices, a latent heat storage type is mainly used.
그 중, 고체-액체 상변화를 이용한 PCM 축냉식 냉각장치는, PCM이 고체 또는 액체 상태로 취급하기 용이하고, 대기압에서 작동 가능한 장점이 있어, 축냉식 냉각장치에서 주로 사용되고 있다. 그러나 PCM의 열전도도가 일반적으로 매우 낮아 열전달 성능이 나쁘기 때문에 개선할 필요가 있다.Among them, the PCM axial cooling system using a solid-liquid phase change has advantages in that the PCM can be easily handled in a solid or liquid state and can be operated at atmospheric pressure, and thus is mainly used in the axial cooling system. However, the thermal conductivity of the PCM is generally very low, and the heat transfer performance is poor. Therefore, there is a need for improvement.
PCM 축냉식 냉각장치의 핵심 구성요소 중 하나인 축냉용기는, PCM의 용융 또는 응고 시의 상변화 잠열을 이용하여 냉각에 필요한 냉열을 저장하는 용기이다.The cold storage container, which is one of the core components of the PCM cold storage device, is a container for storing the cold heat required for cooling using the phase change latent heat during melting or solidification of the PCM.
현재, 다양한 형태의 축냉용기가 사용되고 있지만, 특히, 도 2와 도 3에 각각 도시된 것처럼, 브라인이 흐르는 냉각관(2) 주변에 PCM(3)이 채워져 있는 축냉용기(1)와, 캡슐(6) 내에 PCM(7)이 있고 캡슐(6) 주변에 브라인(8)이 흐르는 축냉용기(5)가 주로 사용되고 있다.Currently, various types of cold storage containers are used, but in particular, as illustrated in FIGS. 2 and 3, the
시스템에서 발생한 열을 냉각시킨 후 축냉용기로 흘러드는 브라인의 온도는, 도 4에 도시된 것처럼, PCM의 온도보다 상대적으로 더 높다. 또한, PCM은 전도금속(즉, 금속벽)에서 멀리 떨어져 있을수록 온도가 낮다. 따라서 전도금속을 통해, 상대적으로 온도가 높은 브라인에서 온도가 낮은 PCM에 열이 전달되어, 브라인의 온도가 낮아진다. 이와 대조적으로, 전도금속을 통해 열을 흡수한 PCM은 고체에서 액체로 상변화를 하게 되며, 이때, 브라인으로부터 PCM에 전달된 대부분의 열은 상(phase)경계면에서 용융 열(고체-액체 상변화 잠열)의 형태로 흡수된다. 시간이 지남에 따라, 용융된 PCM(즉, 액체 PCM)의 양이 증가하여, 고체 PCM과 액체 PCM의 상경계면이 전도금속(예컨대, 금속벽)으로부터 멀어지면서 열전달 경로가 길어지기 때문에, 열전달 성능이 감소한다.The temperature of brine flowing into the cold storage vessel after cooling the heat generated in the system is relatively higher than the temperature of the PCM, as shown in FIG. In addition, the farther the PCM is from the conductive metal (ie, the metal wall), the lower the temperature. Therefore, heat is transferred from the relatively high temperature brine to the lower temperature PCM through the conductive metal, thereby lowering the temperature of the brine. In contrast, the PCM, which has absorbed heat through the conducting metal, changes its phase from solid to liquid, with most of the heat transferred from the brine to the PCM in terms of melting heat (solid-liquid phase change). Absorbed in the form of latent heat). Over time, the amount of molten PCM (i.e., liquid PCM) increases, and the heat transfer performance is increased because the phase boundaries of the solid PCM and the liquid PCM become farther away from the conducting metal (e.g., metal walls). This decreases.
따라서, 축냉용기 출구에서의 온도는, 도 5에 도시된 그래프에서 알 수 있듯이, 비록 축냉용기 입구에서의 브라인의 온도가 일정하다고 해도 시간이 지남에 따라 높아진다.Therefore, the temperature at the outlet of the cold storage container increases with time, even if the temperature of the brine at the inlet of the cold storage container is constant, as can be seen from the graph shown in FIG.
앞에서 설명된 바와 같이, 도 2와 도 3에 도시된 종래 구성의 축냉용기는, 작동 시간이 길어짐에 따라, 고체 PCM과 액체 PCM의 상경계면이 전도금속(금속벽)으로부터 멀어지면서 열전달 경로가 길어진다. 그 결과, 열전도도가 낮은 액체 PCM을 통해 열이 전달되므로, 축냉식 냉각장치 또는 축냉용기의 냉각성능이 저하된다.As described above, the conventional cold storage container shown in FIGS. 2 and 3 has a long heat transfer path as the operating surface of the conventional cold storage container becomes far from the conductive metal (metal wall) of the solid PCM and the liquid PCM. Lose. As a result, heat is transmitted through the liquid PCM having low thermal conductivity, so that the cooling performance of the cold storage cooling device or the cold storage container is lowered.
따라서, 축냉용기의 성능을 확보하기 위해 최종 작동 시점에서의 축냉용기의 열 저장 및 방출 능력을 감안하여 축냉용기를 설계·제작하면, 축냉용기의 크기가 과도하게 커지게 된다.Therefore, in order to secure the performance of the cold storage container, when the cold storage container is designed and manufactured in consideration of the heat storage and releasing capacity of the cold storage container at the final operation time, the size of the cold storage container becomes excessively large.
또한, 상술한 것처럼, 시간이 지남에 따라 열전달 성능이 저하하기 때문에, PCM의 상변화를 통해 온도변화 없이 열을 저장하고 방출한다는 장점이 충분히 발휘되지 않는다.In addition, as described above, since the heat transfer performance decreases over time, the advantage of storing and dissipating heat without temperature change through the phase change of the PCM is not sufficiently exhibited.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출된 것으로서, PCM의 고체-액체 상변화를 이용하여 냉각에 필요한 냉열을 저장하거나 방출하는 축냉식 냉각장치에 있어서, 브라인 냉각 시, 상대적으로 온도가 더 높은 브라인이 금속벽을 통해 상대적으로 온도가 낮은 PCM에 열을 전달할 때, 금속벽 근처에 머물러 있는 액체 PCM을 외부로 밀어내어 고체 PCM이 금속벽에 밀착되도록 함으로써, 축냉식 냉각장치가 작동하는 동안 열전달 성능이 일정하게 유지될 수 있는 축냉용기를 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and in a regenerative cooling device that stores or releases the cold heat required for cooling by using a solid-liquid phase change of PCM, the brine is cooled at a relatively high temperature during the brine cooling. When heat is transferred to a relatively low temperature PCM through the wall, the liquid PCM remaining near the metal wall is pushed outward so that the solid PCM is in close contact with the metal wall, so that the heat transfer performance is kept constant during the operation of the cold storage cooling system. It is an object to provide a cold storage container that can be maintained.
본 발명에서 제안되는 팽창 보조 구조물을 갖는 축냉용기는, 열전도(熱傳導) 가능한 벽을 경계로 브라인과 열 접촉하는 상변화물질의 응고와 용융의 상변화를 통해 냉각에 필요한 냉열을 저장하거나 방출하는 축냉식 냉각장치의 축냉용기로서, 상기 벽을 통해 흡수한 브라인의 열에 의해 상기 상변화물질이 고체에서 액체로 상변화할 때, 상기 벽과 고체 상변화물질 사이에 일시적으로 존재하는 액체 상변화물질을 압착·제거하여 상기 고체 상변화물질이 상기 벽에 밀착될 수 있도록, 상기 고체 상변화물질을 상기 벽 쪽으로 압착하는 팽창 보조 구조물이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.A cold storage container having an expansion auxiliary structure proposed in the present invention is a cold storage type for storing or releasing cold heat required for cooling through solidification and melting of phase change materials in thermal contact with a brine on a thermally conductive wall. A refrigerating container of a cooling device, wherein when a phase change material changes from solid to liquid by heat of brine absorbed through the wall, the liquid phase change material temporarily present between the wall and the solid phase change material is compressed. And an expansion auxiliary structure for pressing the solid phase change material toward the wall so that the solid phase change material can adhere to the wall by removing the solid phase change material.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 팽창 보조 구조물을 갖는 축냉용기는 브라인이 흐르는 복수의 냉각관 주변에 상변화물질이 채워져 있는 축냉용기이며, 상기 팽창 보조 구조물은 각각의 냉각관 주위에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the storage refrigeration container having the expansion auxiliary structure is a storage refrigeration container filled with a phase change material around the plurality of cooling pipes flowing through the brine, the expansion auxiliary structure is installed around each cooling tube It is characterized by.
본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 팽창 보조 구조물을 갖는 축냉용기는 브라인이 흐르는 복수의 냉각관 주변에 상변화물질이 채워져 있는 축냉용기이며, 상기 팽창 보조 구조물은 냉각관 사이에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the cold storage container having the expansion auxiliary structure is a cold storage container filled with a phase change material around the plurality of cooling tubes flowing through the brine, wherein the expansion auxiliary structure is installed between the cooling tubes. It is done.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 상기 팽창 보조 구조물을 갖는 축냉용기는 캡슐 내에 상변화물질이 있고 상기 캡슐 주변에 브라인이 흐르는 축냉용기이며, 상기 팽창 보조 구조물은 상기 캡슐 내에서 체적이 변할 수 있는 용기 형태로 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the cold storage container having the expansion auxiliary structure is a cold storage container having a phase change material in the capsule and a brine flows around the capsule, wherein the expansion auxiliary structure may be changed in volume within the capsule. Characterized in that the container is installed.
또한, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 팽창 보조 구조물은 고무 또는 금속 재질의 밀폐형 용기 형태로서, 레귤레이터를 통해 조절되는 공기압 또는 유압에 의해 체적이 팽창되거나 수축될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, in one embodiment of the present invention, the expansion auxiliary structure is in the form of a rubber or metal sealed container, characterized in that the volume is configured to be expanded or contracted by air pressure or hydraulic pressure controlled through a regulator.
또한, 본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 팽창 보조 구조물은 고무 또는 금속 재질의 용기로서, 공기압 또는 유압에 의해 작동되는 실린더 기구가 용기의 내벽에 설치되어 상기 실린더 기구의 피스톤 운동에 의해 체적이 팽창되거나 수축될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.Further, in another embodiment of the present invention, the expansion auxiliary structure is a container made of rubber or metal, and a cylinder mechanism actuated by air pressure or hydraulic pressure is installed on the inner wall of the vessel to expand the volume by the piston movement of the cylinder mechanism. Or configured to be retractable.
또한, 본 발명의 또 다른 실시형태에서, 상기 팽창 보조 구조물은 고무 또는 금속 재질의 용기로서, 모터의 회전구동에 연동하여 직선운동을 하는 스크류 기구가 용기의 내벽에 설치되어 상기 스크류 기구의 스크류에 직선운동에 의해 체적이 팽창되거나 수축될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, in another embodiment of the present invention, the expansion auxiliary structure is a rubber or metal container, a screw mechanism for linear movement in conjunction with the rotational drive of the motor is installed on the inner wall of the container to the screw of the screw mechanism Characterized in that the volume is configured to be expanded or contracted by the linear motion.
한편, 아래의 실시예에 나타나 있는 것처럼, 본 발명의 기술 사상 또는 범위로부터 벗어남이 없이, 많은 변형과 수정이 본 발명에 따라 만들어질 수 있다는 것은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 것이다. 그러므로 아래의 실시예는, 모든 점에서 예시일 뿐 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아닌 것으로 고려되어야 한다.On the other hand, it will be understood by those skilled in the art that many variations and modifications can be made in accordance with the present invention without departing from the spirit or scope of the invention, as shown in the following examples. will be. Therefore, the following examples are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive of the invention.
본 발명의 팽창 보조 구조물을 갖는 축냉용기는 다음과 같은 효과가 있다.The cold storage container having an expansion auxiliary structure of the present invention has the following effects.
첫째, 열전도 가능한 금속벽 근처에서 PCM의 상변화, 즉 용융이 일어나므로, 브라인과 상변화물질 사이의 열전달 경로가 짧아져, 종래 구성의 축냉용기보다 열전달이 촉진된다.First, since the phase change, ie, melting of the PCM occurs near the heat conductive metal wall, the heat transfer path between the brine and the phase change material is shortened, thereby facilitating heat transfer than the conventional cold storage container.
둘째, 작동시간 동안, 축냉용기의 열전달 성능이 일정하게 유지되므로, 일정한 온도에서 용융되는 상변화물질과 브라인 사이의 온도차가 동일하게 유지되어 축냉용기 출구에서의 브라인 온도가 일정하게 유지된다.Second, during the operation time, since the heat transfer performance of the cold storage container is kept constant, the temperature difference between the phase change material and the brine melted at a constant temperature is kept the same, so that the brine temperature at the outlet of the cold storage container is kept constant.
셋째, 종래 구성의 축냉용기와 비교하여, 열전달이 촉진되므로, 축냉용기의 소형화가 가능하다.Third, since the heat transfer is promoted as compared with the conventional cold storage container, it is possible to miniaturize the cold storage container.
도 1은 축냉식 냉각장치의 작동 개념도.
도 2는 종래 구성에 따른 일 실시형태의 축냉용기를 나타낸 것으로서, 냉각관군(cooling pipe group) 주변에 PCM이 있는 축냉용기의 개략 구성도.
도 3은 종래 구성에 따른 다른 실시형태의 축냉용기를 나타낸 것으로서, 캡슐 내에 PCM이 있고 캡슐 주변으로 브라인이 흐르는 축냉용기의 개략 구성도.
도 4는 열전도(熱傳導) 가능한 금속벽을 경계로 브라인과 PCM이 열 접촉할 때의 온도분포와 열전달 방식을 나타낸 개념도.
도 5는 시간에 따른 냉각관의 위치별 브라인 온도변화를 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 팽창 보조 구조물을 갖는 축냉용기의 작동 개념도.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 팽창 보조 구조물이 냉각관 주위에 설치된 상태를 나타내는 개략 구성도.
도 8은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 팽창 보조 구조물이 냉각관 사이에 설치된 상태를 나타내는 개략 구성도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 팽창 보조 구조물이 캡슐 내에 설치된 상태를 나타낸 것으로서, 팽창 보조 구조물의 팽창이 공기압에 의해 이루어지는 경우를 나타낸 개략 구성도.
도 10은 도 9에 대응되는 도면으로서, 팽창 보조 구조물의 팽창이 실린더 기구에 의해 행해지는 경우를 나타낸 개략 구성도.
도 11은 도 9에 대응되는 도면으로서, 팽창 보조 구조물의 팽창이 모터로 구동하는 스크류에 의해 행해지는 경우를 나타낸 개략 구성도.1 is a conceptual view of the operation of the cold storage cooling device.
FIG. 2 is a schematic view illustrating a storage container of a cooling device of one embodiment according to a conventional configuration, in which a PCM is present around a cooling pipe group. FIG.
Figure 3 shows a cold storage container of another embodiment according to the conventional configuration, a schematic configuration diagram of the cold storage container with the PCM in the capsule and the brine flows around the capsule.
4 is a conceptual diagram illustrating a temperature distribution and a heat transfer method when the brine and the PCM are in thermal contact with a metal wall capable of heat conduction.
5 is a graph showing the brine temperature change of each position of the cooling tube with time.
6 is an operation conceptual view of a cold storage container having an expansion auxiliary structure according to the present invention.
Figure 7 is a schematic configuration diagram showing a state in which the expansion auxiliary structure according to an embodiment of the present invention is installed around the cooling tube.
8 is a schematic configuration diagram showing a state in which an expansion auxiliary structure according to another embodiment of the present invention is installed between cooling tubes.
9 is a view illustrating a state in which an expansion auxiliary structure according to another embodiment of the present invention is installed in a capsule, and schematically illustrating a case in which expansion of the expansion auxiliary structure is performed by air pressure.
FIG. 10 is a view corresponding to FIG. 9, wherein a schematic configuration diagram showing a case in which expansion of the expansion auxiliary structure is performed by a cylinder mechanism; FIG.
FIG. 11 is a view corresponding to FIG. 9, showing a schematic configuration in which the expansion of the expansion auxiliary structure is performed by a screw driven by a motor; FIG.
상술한 바와 같이, 본 발명은 PCM의 응고와 용융을 이용하여 냉각에 필요한 냉열을 저장 및 방출하는 축냉식 냉각장치의 축냉용기로서, 열전도 가능한 벽과 고체 PCM 사이의 용융된 액체 PCM을 제거하여 열전달 성능을 향상시킴으로써 소형화가 가능한 축냉용기이다. 또한, 본 발명은 상기 벽과 고체 PCM 사이의 용융된 액체 PCM을 압착에 의해 제거함으로써, 작동시간 동안, 열전달 경로를 일정하게 유지시켜 브라인과 PCM 사이의 열전달 량을 일정하게 하므로 축냉용기 출구에서의 브라인 온도를 항상 동일한 온도로 유지시키는 축냉용기이다.As described above, the present invention is a cold storage container of a cold storage cooling device that uses the solidification and melting of the PCM to store and release the cold heat required for cooling. It is a cold storage container that can be miniaturized by improving the efficiency. In addition, the present invention by pressing the molten liquid PCM between the wall and the solid PCM by pressing, the heat transfer path is kept constant during the operation time, so that the amount of heat transfer between the brine and PCM is constant at the outlet of the cold storage container It is a cold storage container that keeps the brine temperature at the same temperature at all times.
본 발명에 따른 축냉용기의 특징은, 후술하는 실시예의 설명을 통해 더욱 명확해질 것이지만, 설명의 편의상, 그에 관한 작동원리를 개괄적으로 살펴보면 다음과 같다.Features of the cold storage container according to the present invention will be more clear through the description of the following embodiments, but for convenience of description, the operation principle related thereto will be described as follows.
본 발명에서 제안되는 축냉용기는, 체적 팽창이 가능한 1개 또는 2개 이상의 팽창 보조 구조물을 포함한다. PCM(12,13) 내에 설치되는 팽창 보조 구조물(14)은, 도 6에 도시된 것처럼, 금속벽(11)과 고체 PCM(13) 사이에 액체 PCM(12)이 생겨 있을 때, 금속벽(11) 쪽으로 고체 PCM(13)을 압착해 금속벽(11)과 고체 PCM(13) 사이의 액체 PCM(12)이 제거될 수 있도록 팽창한다.The cold storage container proposed in the present invention includes one or two or more expansion auxiliary structures capable of volume expansion. As shown in FIG. 6, the expansion
팽창 보조 구조물의 팽창에 의해 고체 PCM(13)이 금속벽(11) 쪽으로 압착되면, 그 사이에 있던 액체 PCM(12)이 주위로 빠져나감과 동시에 금속벽(11) 쪽으로 고체 PCM(13)이 이동하여 접촉하게 된다. 따라서 브라인(10)과 고체 PCM(13) 사이의 열전달 경로는 처음처럼 다시 짧아지고, 이러한 일이 작동기간 내내 반복해서 일어나므로, 종래 구성의 축냉용기와 비교하여, 열전달이 촉진된다.When the
실시예들Examples
이하, 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
또한, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에, 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.In addition, in describing the embodiments of the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
먼저, 도 7과 도 8은, 냉각관(15,19) 또는 냉각관군(群) 주위에 PCM이 있는 경우의 각(各) 실시예를 나타낸 것이다.First, FIG. 7 and FIG. 8 show each embodiment in the case where there is a PCM around the
그 중, 도 7은, 팽창 보조 구조물(17)이 각각의 냉각관(15) 외곽에 설치된 경우로서, 팽창 보조 구조물(17)과 냉각관(15) 사이에는 PCM(16)이 채워져 있다. PCM(16)의 용융 시, 팽창 보조 구조물(17)의 체적을 팽창시켜, 냉각관(15)의 외면에 PCM(16)을 밀착시킨다.7 is a case where the expansion
다음으로, 도 8은, 냉각관(19) 사이의 공간에, 팽창 보조 구조물(20)이 설치된 경우로서, 실린더 형태의 PCM(18)이 각각의 냉각관(19)을 둘러싸고 있고, 실린더 형태로 된 PCM(18) 사이의 공간에 팽창 보조 구조물(20)이 설치된 것을 나타낸다. PCM(18)의 용융 시, 체적 팽창이 가능한 팽창 보조 구조물(20)을 팽창시켜, 냉각관(19)의 외면에 PCM(18)을 밀착시킨다.Next, FIG. 8 is a case where the expansion
이에 대해, 첨부된 도 9는, 캡슐(21) 내에 PCM(22)이 있는 경우의 실시예로서, 캡슐(21) 중앙에, 기둥 형태로 팽창 가능한 팽창 보조 구조물(23)이 설치된 것을 나타낸다. PCM(22)의 용융 시, 체적 팽창이 가능한 팽창 보조 구조물(23)을 팽창시켜, 캡슐(21)의 내면에 PCM(22)을 밀착시킨다.On the other hand, FIG. 9 is an embodiment when the
한편, 상술한 도 9와 함께, 아래에서 구체적으로 설명하는 도 10과 도 11은, 본 발명에 따른 팽창 보조 구조물(23,27,31)의 각(各) 실시예를 나타낸 것이다.Meanwhile, FIG. 10 and FIG. 11, which will be described in detail below, together with FIG. 9 described above, illustrate respective embodiments of the expansion
그 중, 도 9에 도시된 팽창 보조 구조물(23)로서는 고무나 금속으로 된 밀폐용기가 사용 가능하다. 체적을 팽창시키는 데는 공기압을 사용할 수 있으며, 이 경우, 팽창 보조 구조물(23)의 체적 팽창량은 레귤레이터(25)를 통해 조절되는 공기압으로 조절된다. 체적 팽창에 필요한 공기압은, 실린더(26)에 충전된 공기나 압축기를 통해 얻을 수 있다. 체적 팽창이 종료된 후에는 추기 밸브(24)를 사용해서 팽창 보조 구조물(23) 내의 압력을 낮춘다. 또한, 공기를 대신하여, 질소 등의 기체나, 물과 기름 등의 유체를 사용해도 무방하다.Among them, as the expansion
다음으로, 도 10에 도시된 팽창 보조 구조물(27)은 고무나 금속으로 된 용기 형태로서, 공기압 또는 유압에 의해 작동되는 실린더 기구가 팽창 보조 구조물(27)의 내벽에 설치된 것을 나타낸다. 이들 실린더 기구는 팽창 보조 구조물(27)의 중앙에 있는 써포트(S)에 지지되어 있다. PCM의 용융 시, 내벽에 설치된 1개 또는 2개 이상의 실린더(28)로부터 피스톤(29)이 돌출되도록 하여 팽창 보조 구조물(27)의 내벽을 바깥쪽으로 불룩하게 팽창시킴으로써, 열전도 가능한 벽(도시하지 않음)에 PCM을 밀착시킨다. 또, 국부적인 변형을 방지하기 위해, 피스톤(29)의 단부에는 보강재(30)를 설치하는 것이 바람직하다. 한편, PCM의 용융량이 적어 팽창 보조 구조물(27)의 체적 팽창량이 적을 경우에는, 압전소자를 이용해도 좋다.Next, the expansion
다음으로, 도 11에 도시된 팽창 보조 구조물(31)은 고무나 금속으로 된 용기 형태로서, 스크류(33)가 모터(32)의 회전구동에 연동하여 직선운동을 하는 스크류 기구가 팽창 보조 구조물(31)의 내벽에 설치된 것을 나타낸다. 이들 스크류 기구는 팽창 보조 구조물(31)의 중앙에 있는 써포트(S)에 지지되어 있다. PCM의 용융 시, 팽창 보조 구조물(31)의 내벽에 설치된 1개 또는 2개 이상의 스크류(33)를 회전구동하여 팽창 보조 구조물(31)의 내벽을 바깥쪽으로 불룩하게 팽창시킴으로써, 열전도 가능한 벽(도시하지 않음)에 PCM을 밀착시킨다. 또한, 국부적인 변형을 방지하기 위해, 스크류(33)의 단부에는 보강재(34)를 설치하는 것이 바람직하다. PCM의 용융량이 적을 경우에는, 압전소자를 이용해도 좋다.Next, the expansion
1...축냉용기 2...냉각관
3...PCM(상변화물질) 5...축냉용기
6...캡슐 7...PCM
8...브라인 10...브라인
11...금속벽 12...액체 PCM
13...고체 PCM 14...팽창 보조 구조물
15...냉각관 16...PCM
17...팽창 보조 구조물 18...PCM
19...냉각관 20...팽창 보조 구조물
21...캡슐 22...PCM
23...팽창 보조 구조물 24...추기 밸브
25...레귤레이터 26...실린더
27...팽창 보조 구조물 28...실린더
29...피스톤 30...보강재
31...팽창 보조 구조물 32...모터
33...스크류 34...보강재
S...써포트1 ... cooling
3 ... PCM (phase change material) 5 ...
6 ...
8 ...
13 ...
17 ... Expansion
19 ... cooling
21 ...
23 ...
25
27 ... expansion
29
31 ... expansion
S ... support
Claims (7)
상기 벽을 통해 흡수한 상기 브라인의 열에 의해 상기 상변화물질이 고체에서 액체로 상변화 할 때, 상기 벽과 고체 상변화물질 사이에 일시적으로 존재하는 액체 상변화물질을 압착·제거함으로써 상기 고체 상변화물질이 상기 벽에 밀착될 수 있도록, 상기 고체 상변화물질을 상기 벽 쪽으로 압착하는 팽창 보조 구조물이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 팽창 보조 구조물을 갖는 축냉용기.In the cold storage container of the cold storage device for storing or releasing the cold heat required for cooling through the solidification of the phase change material and the melting of the phase change material in thermal contact with the brine at the boundary of the heat conductive wall,
When the phase change material is changed from solid to liquid by the heat of the brine absorbed through the wall, the solid phase is compressed and removed by temporarily removing the liquid phase change material between the wall and the solid phase change material. And an expansion auxiliary structure for pressing the solid phase change material toward the wall such that the change material adheres to the wall.
상기 팽창 보조 구조물을 갖는 축냉용기는, 브라인이 흐르는 복수의 냉각관 주변에 상변화물질이 채워져 있는 축냉용기이며,
상기 팽창 보조 구조물은, 각각의 냉각관 주위에 설치되는 것을 특징으로 하는 팽창 보조 구조물을 갖는 축냉용기.The method of claim 1,
The cold storage container having the expansion auxiliary structure is a cold storage container in which a phase change material is filled around a plurality of cooling tubes through which brine flows.
The expansion auxiliary structure, the cold storage container having an expansion auxiliary structure, characterized in that installed around each cooling tube.
상기 팽창 보조 구조물을 갖는 축냉용기는, 브라인이 흐르는 복수의 냉각관 주변에 상변화물질이 채워져 있는 축냉용기이며,
상기 팽창 보조 구조물은, 냉각관 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 팽창 보조 구조물을 갖는 축냉용기.The method of claim 1,
The cold storage container having the expansion auxiliary structure is a cold storage container in which a phase change material is filled around a plurality of cooling tubes through which brine flows.
The expansion auxiliary structure is a cold storage container having an expansion auxiliary structure, characterized in that installed between the cooling tube.
상기 팽창 보조 구조물을 갖는 축냉용기는, 캡슐 내에 상변화물질이 있고 상기 캡슐 주변에 브라인이 흐르는 축냉용기이며,
상기 팽창 보조 구조물은, 상기 캡슐 내에서 체적이 변할 수 있는 용기 형태로 설치되는 것을 특징으로 하는 팽창 보조 구조물을 갖는 축냉용기.The method of claim 1,
The cold storage container having the expansion auxiliary structure, there is a phase change material in the capsule and the brine flows around the capsule is a cold storage container,
The expansion auxiliary structure is a cold storage container having an expansion auxiliary structure, characterized in that installed in the form of a container that can change the volume in the capsule.
상기 팽창 보조 구조물은, 고무 또는 금속 재질의 밀폐형 용기 형태로서, 레귤레이터를 통해 조절되는 공기압 또는 유압에 의해, 체적이 팽창되거나 수축되는 것을 특징으로 하는 팽창 보조 구조물을 갖는 축냉용기.The method according to any one of claims 1 to 4,
The expansion auxiliary structure is in the form of a sealed container made of rubber or metal material, the storage storage container having an expansion auxiliary structure, characterized in that the volume is expanded or contracted by the air pressure or hydraulic pressure controlled through the regulator.
상기 팽창 보조 구조물은, 고무 또는 금속 재질의 용기로서, 공기압 또는 유압에 의해 작동되는 실린더 기구가 용기의 내벽에 설치되어, 상기 실린더 기구의 피스톤 운동에 의해, 체적이 팽창되거나 수축되는 것을 특징으로 하는 팽창 보조 구조물을 갖는 축냉용기.The method according to any one of claims 1 to 4,
The expansion auxiliary structure is a container made of rubber or metal, and a cylinder mechanism actuated by air pressure or hydraulic pressure is installed on the inner wall of the vessel, and the volume is expanded or contracted by the piston movement of the cylinder mechanism. A cold storage container having an expansion auxiliary structure.
상기 팽창 보조 구조물은, 고무 또는 금속 재질의 용기로서, 모터의 회전구동에 연동하여 직선운동을 하는 스크류 기구가 용기의 내벽에 설치되어, 상기 스크류 기구의 스크류에 직선운동에 의해, 체적이 팽창되거나 수축되는 것을 특징으로 하는 팽창 보조 구조물을 갖는 축냉용기.The method according to any one of claims 1 to 4,
The expansion auxiliary structure is a container made of rubber or metal, and a screw mechanism for linear movement in conjunction with a rotational drive of the motor is installed on the inner wall of the vessel, and the volume is expanded by linear movement to the screw of the screw mechanism. A cold storage container having an expansion auxiliary structure, characterized in that the contraction.
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