KR101348250B1 - Multipurpose cooling system by controlling flow of brine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 브라인 유량 분배를 이용한 다목적 축냉시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 전기 사용량이 적은 심야 시간대의 전기를 이용하여 축냉조의 상변화 물질(phase-change material, 이하 'PCM'이라 함)에 축냉하고, 이를 이용하여 복수의 냉각장치에 분배 공급하되, 냉각 온도대가 가장 낮은 냉각장치에 먼저 공급하여 냉각하고 배출되는 브라인을 중간 및 그 이상의 냉각 온도대인 냉각장치에 다시 재사용함으로써 냉각 온도대가 가장 낮은 냉각장치를 냉각시키는 축냉조 설비만으로 냉각 온도대가 상이한 복수의 냉각장치를 추가의 설비 없이 냉각할 수 있는 다목적 축냉시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 냉동/냉장/냉방 제품은 냉매의 압축, 응축, 팽창, 증발하면서 상변화가 이루어지며 이에 따른 열교환에 의하여 그 내부를 냉각시키는 냉동 사이클의 원리를 적용한 것이다.In general, the refrigeration / refrigeration / cooling products are applied to the principle of the refrigeration cycle that the phase change is made by the compression, condensation, expansion, evaporation of the refrigerant, and thereby cooling the inside by heat exchange.
따라서 각각의 제품에는 냉매를 압축하는 콤프레셔, 응축하는 콘덴서, 팽창시키는 팽창밸브, 대기의 열을 흡수하는 증발기 등이 필수 부품들이며 각각의 제품들이 작동 시 소비하는 전력량이 많이 발생한다.Therefore, each product includes a compressor that compresses refrigerant, a condenser that condenses, an expansion valve that expands, and an evaporator that absorbs heat from the atmosphere, and each product consumes a lot of power during operation.
편의점이나 슈퍼마켓 등 저온식품을 보관하는 곳이 증가하고, 지구 온난화가 가속되어 실내 냉방을 하는 에어콘의 사용량이 늘어나고 있기 때문에 전기에너지의 소비를 증가시킬 뿐만 아니라 하절기 주간 피크 부하를 더욱 심화시켜 국가의 예비 전력량이 부족하고, 원자력 발전소 등의 가동 중단 등으로 블랙아웃과 같은 에너지 대란이 해마다 발생하고 있다.As the number of places to store low-temperature foods such as convenience stores and supermarkets increases and global warming accelerates to increase the use of air conditioners for indoor air conditioning, it not only increases consumption of electric energy but also deepens summer peak load, Energy shortages such as blackouts are occurring every year due to shortage of electric power and shutdown of nuclear power plants.
이에 따라 빙축열을 이용한 에너지 절감 방안 등의 연구가 활발히 진행되고 있으나 현재까지는 활성화되지 못하고 있으며 주간전력 소비를 효과적으로 줄이지 못하고 있는 실정이다.Accordingly, researches on energy savings using ice heat storage have been actively conducted, but they have not been activated until now and have not effectively reduced daytime power consumption.
또한 앞서 기술한 것처럼 냉각제품 각각에 냉동 사이클을 적용하고 있어 에너지 소비 전력량이 많이 발생하고 있고 실내에 설치된 냉각제품의 냉동 사이클이 작동 시에 콤프레셔 및 팬의 작동 소음, 응축기에서 발생하는 열기로 인하여 실내 온도 및 에너지 열 관리 등의 효율이 저하되고 있다.In addition, as described above, refrigeration cycles are applied to each of the cooling products, resulting in a large amount of energy consumption, and when the refrigeration cycle of the cooling products installed in the room is operated, the operation noise of the compressor and the fan and the heat generated by the condenser Efficiency, such as temperature and energy thermal management, is falling.
그러므로 열 관리 효율이 높은 동시에 저렴한 심야 전력을 이용 가능한 다목적 축냉시스템의 개발이 필요하다.Therefore, there is a need for the development of a multi-purpose refrigeration system that can provide high thermal management efficiency and use low-cost late night power.
종래의 기술로서, 특허문헌 1은 축냉시스템을 가진 냉동 쇼케이스에 관한 것으로서, 냉동기로 PCM을 축냉하고 브라인을 순환하여 열교환 통로로 냉각하는 냉동 쇼케이스를 제안하고 있으나, 축냉조와 쇼케이스가 분리되지 않아 보관 체적이 작고 냉각기로 인한 소음 및 방열로 쾌적한 환경을 유지할 수 없다.As a prior art,
본 발명은 상기와 같은 필요성에 따라 안출된 것으로서, 종래의 PCM을 이용한 냉각장치의 한계를 극복하고자 분산되어 설치된 냉동/냉장/냉방기기 또는 복수의 냉장기기, 냉동기기 또는 냉방기기의 자체 냉동기를 제거하고 하나의 PCM 축냉조 냉기를 각 분산된 기기에 분배 공급하되, 냉각 온도대가 가장 낮은 냉각장치에 공급하여 냉각하고 배출되는 브라인을 중간 및 그 이상의 냉각 온도대인 냉각장치에 다시 재사용함으로써 냉각 온도대가 가장 낮은 냉각장치를 냉각시키는 축냉조 설비만으로 냉각 온도대가 상이한 복수의 냉각장치를 추가의 설비 없이 냉각할 수 있는 브라인 유량 분배를 이용한 다목적 축냉시스템에 관한 것이다.The present invention has been made in accordance with the necessity as described above, to remove the refrigeration / refrigeration / cooling equipment or a plurality of refrigeration equipment, refrigeration equipment or air conditioners installed in order to overcome the limitations of the conventional cooling device using a PCM. And supply and distribute one PCM cold storage tank cold air to each of the distributed devices, and supply it to the cooling device having the lowest cooling temperature zone to cool it, and reuse the discharged brine again in the cooling device of intermediate and higher cooling temperature zones. The present invention relates to a multi-purpose storage cooling system using a brine flow rate distribution system capable of cooling a plurality of cooling devices having different cooling temperature ranges without additional equipment by only an storage cooling tank facility for cooling a low cooling device.
상기의 해결하고자 하는 과제를 위한 본 발명에 따른 브라인 유량 분배를 이용한 다목적 축냉시스템은, AC 냉동기로 냉각된 냉매의 냉각력을 축냉조의 열교환기를 통하여 PCM(phase-change material)에 전달하고, 상기 축냉조의 냉기를 브라인을 통하여 냉각 온도대가 상이한 복수의 냉각장치에 분배 공급하되, 상기 축냉조에서 공급되는 브라인 유량의 전량이 공급되는 제1 냉각장치 및 상기 제1 냉각장치에서 배출되는 브라인 유량의 일부가 분배 공급되는 적어도 하나의 제2 냉각장치를 포함하고, 상기 제2 냉각장치의 냉각 온도대는 상기 제1 냉각장치의 냉각 온도대보다 높은 것을 특징으로 한다.The multi-purpose storage cooling system using the brine flow rate distribution according to the present invention for the above problem to be solved, transfers the cooling power of the refrigerant cooled by the AC refrigerator to the phase-change material (PCM) through the heat exchanger of the storage tank, The cold air of the cold storage tank is distributed and supplied to the plurality of cooling devices having different cooling temperature ranges through brine, and the first cooling device and the brine flow rate discharged from the first cooling device are supplied with the entire amount of the brine flow rate supplied from the cold storage tank. At least one second cooling device which is partly supplied and supplied, wherein the cooling temperature zone of the second cooling unit is higher than the cooling temperature zone of the first cooling unit.
본 발명의 일 실시예로서, 상기 제1 냉각장치에서 브라인이 배출되는 브라인관에 설치하여 상기 제2 냉각장치에 공급되는 브라인 유량을 조절하는 3방향 밸브를 더 포함하고, 상기 제1 냉각장치에서 배출되는 브라인 중에 상기 제2 냉각장치에 공급되지 않은 브라인은 축냉조로 바로 유입되는 것을 특징으로 한다.As an embodiment of the present invention, the apparatus further includes a three-way valve installed in a brine tube through which brine is discharged from the first cooling device to adjust a flow rate of brine supplied to the second cooling device. Among the brine discharged, the brine which is not supplied to the second cooling device is introduced directly into the storage tank.
본 발명의 일 실시예로서, 상기 제2 냉각장치의 냉각이 필요 없는 경우 상기 3방향 밸브를 조절하여 상기 제1 냉각장치에서 배출되는 브라인 유량의 전량이 축냉조로 바로 유입되는 것을 특징으로 한다.As an embodiment of the present invention, when the cooling of the second cooling device is not necessary, the entire amount of the brine flow rate discharged from the first cooling device by adjusting the three-way valve is directly introduced into the storage cooling tank.
본 발명의 일 실시예로서, 상기 축냉조 내부에 위치하고 PCM의 온도를 측정하는 온도 측정부 및 상기 온도 측정부로부터 측정된 PCM의 온도가 설정온도보다 높은 경우 제2 냉각장치에 공급되는 브라인의 유량을 증가시키고, 설정온도보다 낮은 경우 제2 냉각장치에 공급되는 브라인의 유량을 감소하도록 상기 3방향 밸브의 개폐도를 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the flow rate of the brine supplied to the second cooling device when the temperature of the PCM measured in the temperature measuring unit and the temperature measuring unit located inside the storage cooling tank is higher than the set temperature It further comprises, and the control unit for adjusting the opening and closing degree of the three-way valve to reduce the flow rate of the brine supplied to the second cooling device when the temperature is lower than the set temperature.
본 발명의 일 실시예로서, 상기 축냉조는 내부에 순환펌프에 의하여 브라인이 순환되는 브라인관과 AC 냉동기에 의하여 냉매가 이송되는 냉매관이 교대로 설치되어 냉기를 교환하는 것을 특징으로 한다.As an embodiment of the present invention, the storage tank is characterized in that the brine tube circulated brine by the circulation pump therein and the refrigerant pipe to which the refrigerant is transferred by the AC refrigerator are alternately installed to exchange cold air.
본 발명의 일 실시예로서, 상기 복수의 냉각장치는 튜브형 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 제2 냉각장치에서 브라인이 배출되는 브라인관에 위치하고 상기 축냉조로 유입되는 브라인의 역유동을 방지하는 체크 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the plurality of cooling devices are characterized in that it comprises a tubular heat exchanger, the second cooling device is located in the brine tube discharged to prevent the reverse flow of brine flowing into the storage tank It characterized in that it further comprises a check valve.
본 발명의 다른 실시예로서, 상기 제2 냉각장치에서 배출되는 브라인 유량이 분배되어 공급되고 냉각 온도대가 상기 제2 냉각장치보다 높은 적어도 하나의 제3 냉각장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the brine flow rate discharged from the second cooling device is distributed and supplied, characterized in that it further comprises at least one third cooling device having a cooling temperature band higher than the second cooling device.
본 발명은 PCM 축냉조에 축냉된 냉기를 이용하여 냉각된 브라인을 펌프를 이용하여 냉각장치에 분배 공급함으로써, 전력 수요의 불균형을 해소하여 전력수요의 평준화를 달성할 수 있다.According to the present invention, by supplying a brine cooled by using cold air stored in a PCM cold storage tank to a cooling device using a pump, an unbalance of power demand can be solved to achieve leveling of power demand.
또한, 종래의 냉각장치에 설치된 압축기, 응축기, 팽창 밸브 등의 작동 소음과 열교환기에 의한 방열 손실이 없어 쾌적한 실내 환경을 유지할 수 있으며 에너지 효율의 향상이 가능하고, 장치를 간소화하여 소형화 또는 내부 보관 면적을 극대화시킬 수 있다.In addition, there is no operating noise of the compressor, condenser, expansion valve, etc. installed in the conventional cooling device, and there is no heat dissipation loss due to the heat exchanger, so that a pleasant indoor environment can be maintained, energy efficiency can be improved, and the device can be simplified to have a small size or an internal storage area. Can be maximized.
또한, 냉각 온도대가 가장 낮은 냉각장치에 공급하여 냉각하고 배출되는 브라인을 중간 및 그 이상의 온도대인 냉각장치에 다시 재사용함으로써 온도대가 가장 낮은 냉각장치를 냉각시키는 축냉조 설비만으로 냉각 온도대가 상이한 복수의 냉각장치를 추가의 설비 없이 냉각할 수 있다.In addition, a plurality of cooling units having different cooling temperature ranges are provided only by an accumulator, which cools the cooling unit having the lowest temperature range by re-using the brine discharged to the cooling unit having the lowest cooling temperature range and reusing the discharged brine again to the cooling unit having an intermediate or higher temperature range. The device can be cooled without additional equipment.
도 1은 본 발명에 따른 브라인 유량 분배를 이용한 다목적 축냉시스템을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 브라인 유량 분배를 이용한 다목적 축냉시스템을 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 다목적 축냉시스템의 축냉조 냉각 시스템을 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 다목적 축냉시스템의 축냉조를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 브라인 유량 분배를 이용한 다목적 축냉시스템을 나타낸 구성도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 냉각장치의 온도대에 따른 브라인 유량 분배를 나타낸 도면.1 is a block diagram showing a multi-purpose storage cooling system using the brine flow distribution in accordance with the present invention.
Figure 2 is a block diagram showing a multi-purpose storage cooling system using the brine flow distribution according to another embodiment of the present invention.
Figure 3 is a block diagram showing a cold storage tank cooling system of the multi-purpose cold storage system according to the present invention.
4 is a cross-sectional view showing a cold storage tank of the multi-purpose cold storage system according to the present invention.
Figure 5 is a block diagram showing a multi-purpose storage cooling system using the brine flow distribution according to another embodiment of the present invention.
6 is a view showing the brine flow rate distribution according to the temperature zone of the cooling apparatus according to another embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 도면을 참고하여 설명한다. 예시된 도면은 발명의 명확성을 위하여 핵심적인 내용만 확대 도시하고 부수적인 것은 생략하였으므로 도면에 한정하여 해석하여서는 아니 된다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings illustrate only the essential features of the invention in order to facilitate clarity of the invention and are not to be construed in a limiting sense since they are not shown in the accompanying drawings.
본 발명의 다목적 축냉시스템은 사용목적 및 온도에 따라 냉동/냉장/냉방장치로 구분할 수 있으나, 대표적인 표현으로 '냉각장치'로 기재한다.Multi-purpose storage refrigeration system of the present invention can be classified into a refrigeration / refrigeration / cooling device according to the purpose of use and temperature, it is described as a 'cooling device' as a representative expression.
도 1은 본 발명에 따른 브라인 유량 분배를 이용한 다목적 축냉시스템을 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명에 다른 실시예에 의한 다목적 축냉시스템을 나타낸 구성도로서, 다목적 축냉시스템은 축냉조(100), 제1 냉각장치(210), 제2 냉각장치(220)를 포함한다.1 is a block diagram showing a multi-purpose storage cooling system using a brine flow distribution according to the present invention, Figure 2 is a block diagram showing a multi-purpose storage cooling system according to another embodiment of the present invention, the multi-purpose
축냉조(100)는 AC 냉동기로 냉각된 냉매의 냉각력을 축냉조(100)의 열교환기를 통하여 PCM에 전달하고, 상기 축냉조(100)의 냉기를 브라인을 통하여 냉각 온도대가 상이한 복수의 냉각장치에 분배 공급한다.The
제1 냉각장치(210)는 복수의 냉각장치 중에 냉각 온도대가 가장 낮고, 축냉조(100)에서 공급되는 브라인 유량의 전량이 공급된다. 축냉조(100)에서 브라인이 배출되는 브라인관(300)은 1개로 구성되고 제1 냉각장치(210)에 직접 연결되어 축냉조(100)에서 배출되는 브라인 유량의 전량이 공급될 수 있다. PCM 및 PCM을 축냉하기 위한 설비는 냉각 온도대가 가장 낮은 제1 냉각장치(210)를 효율적으로 냉각할 수 있는 사양으로 구성될 수 있고, 브라인은 제1 냉각장치(210)를 효율적으로 냉각할 수 있는 유량이 축냉조에서 배출될 수 있다.The
제2 냉각장치(220)는 냉각 온도대가 상기 제1 냉각장치(210)보다 높고, 상기 제1 냉각장치(210)에서 배출되는 브라인이 분배되어 유량의 일부가 공급된다. 하나 이상의 제2 냉각장치(220)를 포함한다. 제1 냉각장치(210)에서 브라인이 배출되는 1개의 브라인관(300)은 하나 이상의 제2 냉각장치(220)와 축냉조(100)에 연결되도록 복수개가 파생되고, 제2 냉각장치(220)에 각각 연결되어 제1 냉각장치(210)에서 배출되는 브라인이 분배되어 유량의 일부가 공급될 수 있다.The
브라인 유량 분배를 이용하여 냉각 온도대가 가장 낮은 냉각장치를 냉각시키는 축냉조 설비만으로 냉각 온도대가 상이한 복수의 냉각장치를 추가의 설비 없이 냉각할 수 있다. 제2 냉각장치(220)의 냉각 온도대는 제1 냉각장치(210)의 냉각 온도대에 비하여 높아 제1 냉각장치(210)를 냉각하고 배출되는 브라인을 공급하여 냉각하여도 충분히 냉각할 수 있다. 도 1과 같이, 제1 냉각장치(210)의 냉각 온도대보다 높은 제2 냉각장치(220) 하나를 포함한다. 또는, 도 2와 같이, 냉각 온도대가 동일한 복수의 제2 냉각장치(220)가 구성될 수 있고, 냉각 온도대가 상이한 제2 냉각장치(220)가 각각 구성될 수 있다. 복수의 제2 냉각장치(220)를 포함하는 경우, 복수의 제2 냉각장치(220)가 필요로 하는 유량이 제1 냉각장치(210)에서 배출되는 유량을 상회할 수 없다. 즉, 제2 냉각장치(220)의 냉각에 필요한 유량이 제1 냉각장치(210)에서 배출되는 유량의 30%인 경우, 제2 냉각장치(220)는 3개까지 포함한다.The brine flow rate distribution can be used to cool a plurality of chillers having different cooling temperature ranges without additional equipment only by the cold storage facility that cools the chiller having the lowest cooling temperature range. The cooling temperature range of the
다목적 축냉시스템은 3방향 밸브(310)를 더 포함한다. 3방향 밸브(310)는 상기 제1 냉각장치(210)에서 브라인이 배출되는 브라인관(300)에 설치하여 상기 제2 냉각장치(220)에 공급되는 브라인 유량을 조절할 수 있다. 즉 제1 냉각장치(210)에서 배출되는 브라인을 분배하여 제2 냉각장치(220)에 필요한 유량을 공급할 수 있다. 상기 제2 냉각장치(220)에 공급되지 않은 브라인 유량은 축냉(100)조로 바로 유입될 수 있다.The multi-purpose refrigerating system further includes a three-
상기 제2 냉각장치(220)의 냉각이 필요 없는 경우 상기 3방향 밸브(310)를 조절하여 제1 냉각장치(210)에서 배출되는 브라인 유량의 전량이 축냉조로 바로 유입될 수 있다. 복수의 제2 냉각장치(220)를 포함하는 경우 냉각이 불필요한 냉각장치를 각각 차단할 수 있고 포함한 복수의 제2 냉각장치(220) 전부를 차단할 수도 있다. 제2 냉각장치(220)에 브라인 공급이 차단되는 경우 브라인은 유량의 전량이 축냉조(100)로 바로 유입될 수 있다.When the cooling of the
다목적 축냉시스템은 온도 측정부와 제어부를 더 포함한다. 온도 측정부는 상기 축냉조(100) 내부에 위치하고 PCM의 온도를 측정할 수 있고, 제어부는 측정된 PCM의 온도에 따라 상기 3방향 밸브(310)의 개폐도를 조절하여 상기 제2 냉각장치(220)에 공급되는 브라인 유량의 가감을 조절할 수 있다. 상기 온도 측정부로부터 측정된 PCM의 온도가 설정온도보다 높은 경우 제2 냉각장치(220)에 공급되는 브라인의 유량을 증가시키고 설정 온도보다 낮은 경우 제2 냉각장치(220)에 공급되는 브라인 유량을 감소시킬 수 있다. 즉, 시간 경과에 따라 PCM의 잠열이 감소되는 경우 축냉조에 설치된 온도 측정부의 센서를 감지하여 3방향 밸브(310)의 개폐도가 자동 조절되어 공급되는 브라인의 유량을 가감할 수 있다. PCM의 잠열이 감소되는 경우 냉각장치가 필요한 냉각기준을 유지하기 위해서 유량을 증가시키는 것이다.The multipurpose refrigeration system further includes a temperature measuring unit and a control unit. The temperature measuring unit may be located in the
도 3은 본 발명에 따른 다목적 축냉시스템의 축냉조 냉각시스템을 나타낸 구성도로서, 축냉조(100)는 AC 냉동기로 냉각된 냉매의 냉각력을 축냉조(100)의 열교환기를 통하여 PCM에 전달한다. AC 냉동기는 압축기(410)에 압축된 고온고압의 기체 냉매가 응축기(430)로 가서 저온고압의 액체 냉매로 변하게 되고 팽창변(460)에서 저온저압이 된다. 갑자기 좁아지는 팽창변(460)을 강제로 통과하는 액체 냉매는 팽창변(460) 출구에서 갑자기 넓어지는 관로를 만나면서 증발하기 용이한 상태로 되고 실내에 있는 증발기를 통해 증발하면서 기체 상태로 변화하면서 냉매를 냉각시킨다.3 is a configuration diagram showing a cooling tank cooling system of the multipurpose storage cooling system according to the present invention, the
전기 사용량이 적은 심야 시간대의 전기를 이용하여 AC 냉동기를 가동하고, 축냉조(100)에 축냉시킴으로써 주간 시간대에 필요한 냉기를 사용 가능하게 함으로써 에너지 분산 이용효율이 높아 전력수요의 불균형으로 인한 과부화 시간대의 블랙아웃을 극복할 수 있다. 또한, 냉각장치 외부에 축냉조(100)를 따로 설치함으로써, 주간에도 필요에 따라 PCM을 축냉하고 냉각장치로 냉기를 이송함으로써 시간에 따른 제약이 없다.The AC refrigerator is operated by using electricity in the late-night time zone where the electricity consumption is low, and the
PCM은 물질이 상변화를 할 때 열을 흡수하거나 방출하는 특성을 이용하는 것으로서 단위 질량당 열량이 클수록 유리하다. PCM의 예로서 물(잠열:67~80kcal) 또는 유기물 또는 무기염의 수화물 등을 사용할 수 있으며, 물보다 잠열이 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서는 상변화 온도가 0℃ ~ -46℃, 또는 그 이하의 초 저온인 PCM 물질로 과립(granule), 분말(dust), 구슬(beads) 등의 형태로 상용화된 제품 중 하나 또는 그 조합으로 선택하여 사용할 수 있다.PCM utilizes the property of absorbing or releasing heat when a material undergoes a phase change, and it is advantageous that the heat quantity per unit mass is large. Water (latent heat: 67 to 80 kcal) or a hydrate of an organic or inorganic salt can be used as an example of the PCM, and a substance having a larger latent heat than water is preferable. In the present invention, one or a combination of products commercially available in the form of granules, powders, beads, etc., which are PCM materials having a phase change temperature of 0 ° C. to −46 ° C. or lower. Can be selected and used.
브라인(brine)은 낮은 동결점을 갖는 냉각력 전달 부동액으로 염화칼슘계, 염수화물계 또는 염화나트륨계 등의 저온유체를 사용할 수 있으며, 에틸렌글리콜(E.G) 또는 프로필렌 글리콜(P.G) 등 동결방지제를 사용할 수 있고, 냉매는 R-125,R-143a,R-134a 를 혼합한 3중 혼합냉매인 R-404A를 사용할 수 있다.Brine is a cooling power transmission antifreeze having a low freezing point, and can use a low temperature fluid such as calcium chloride, chloride or sodium chloride, and a cryoprotectant such as ethylene glycol (EG) or propylene glycol (PG). In addition, the refrigerant | coolant can use R-404A which is a triple mixed refrigerant which mixed R-125, R-143a, and R-134a.
본 발명의 다목적 축냉시스템은 냉각 온도대가 상이한 복수의 냉각장치를 포함하나 PCM 및 PCM을 축냉하기 위한 설비는 냉각 온도대가 가장 낮은 냉각장치를 효율적으로 냉각할 수 있는 사양으로 구성될 수 있고, 브라인은 냉각 온도대가 가장 낮은 냉각장치를 효율적으로 냉각할 수 있는 유량이 축냉조(100)에서 배출될 수 있다.The multipurpose storage cooling system of the present invention includes a plurality of cooling devices having different cooling temperature ranges, but the equipment for accumulating the PCM and the PCM may be configured to a specification capable of efficiently cooling the cooling device having the lowest cooling temperature range. A flow rate capable of efficiently cooling the cooling device having the lowest cooling temperature range may be discharged from the
도 4는 본 발명에 따른 다목적 축냉시스템의 축냉조를 나타낸 단면도로서, 상기 축냉조(100)는 내부에 순환펌프에 의하여 브라인이 순환되는 브라인관(120)과 AC 냉동기에 의하여 냉매가 이송되는 냉매관(110)이 교대로 설치되어 냉기를 교환할 수 있다.Figure 4 is a cross-sectional view showing a storage tank of the multi-purpose storage cooling system according to the present invention, the
상기 복수의 냉각장치는 튜브형 열교환기를 포함한다. 핀을 사용하지 않는 튜브형 열교환기를 사용하여 제작이 간단하고 튜브내 유체의 압력이 높은 경우에도 사용할 수 있다.The plurality of chillers includes a tubular heat exchanger. Finless tubular heat exchanger makes it simple to manufacture and can be used even when the pressure in the fluid is high.
다목적 축냉시스템은 도 1 또는 도 2와 같이, 체크 밸브(340)를 더 포함한다. 체크 밸브(340)는 상기 제2 냉각장치(220)에서 브라인이 배출되는 브라인관(300)에 위치하고 상기 축냉조(100)로 유입되는 브라인의 역유동을 방지할 수 있다. 즉, 제2 냉각장치(220)를 냉각한 후 축냉조(100)로 유입되는 브라인관(300)에 체크 밸브(340)를 설치함으로써 브라인이 역유동을 방지한다.The multipurpose refrigeration system further includes a
보다 구체적으로 도 5 내지 도 7과 실시예들을 통해 본 발명에 따른 다목적 축냉시스템을 설명하면 다음과 같다. More specifically, the multi-purpose storage cooling system according to the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 7 as follows.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 브라인 유량 분배를 이용한 다목적 축냉시스템을 나타낸 구성도로서, 다목적 축냉시스템은 적어도 하나의 제3 냉각장치(230)를 더 포함한다. 제3 냉각장치(230)는 냉각 온도대가 상기 제2 냉각장치(220)보다 높고 상기 제2 냉각장치(220)에서 배출되는 브라인 유량이 분배되어 공급된다.제3 냉각장치(230)를 하나 이상 포함할 수 있다. 제2 냉각장치(220)에서 브라인이 배출되는 1개의 브라인관(300)은 하나 이상의 제3 냉각장치(230)와 축냉조(100)와 연결되도록 복수개가 파생되고, 제3 냉각장치(230)에 각각 연결되어 제2 냉각장치(220)에서 배출되는 브라인이 분배되어 유량의 일부가 공급될 수 있다.5 is a block diagram showing a multi-purpose refrigeration system using a brine flow rate distribution according to another embodiment of the present invention, the multi-purpose refrigeration system further includes at least one third cooling device (230). The
또한, 3방향 밸브(320)를 더 포함할 수 있다. 3방향 밸브(320)는 상기 제2 냉각장치(220)에서 브라인이 배출되는 브라인관(300)에 위치하고 상기 제3 냉각장치(230)에 공급되는 브라인 유량을 조절할 수 있다. 즉. 제2 냉각장치(220)에서 배출되는 브라인을 분배하여 제3 냉각장치(230)에 필요한 유량을 공급할 수 있다. 상기 제3 냉각장치(230)에 공급되지 않은 브라인 유량은 축냉조(100)로 바로 유입될 수 있다.In addition, the three-
제3 냉각장치(230)의 냉각 온도대는 제2 냉각장치(220)의 냉각 온도대에 비하여 높아 제2 냉각장치(220)를 냉각하고 배출되는 브라인을 공급하여 냉각하여도 충분히 냉각할 수 있다. 제2 냉각장치(220)의 냉각 온도대보다 높은 제3 냉각장치(230)는 하나 이상 포함할 수 있으며, 냉각 온도대가 동일한 복수의 제3 냉각장치(230)가 구성될 수 있고, 냉각 온도대가 상이한 제3 냉각장치(230)가 각각 구성될 수 있다. 복수의 제3 냉각장치(230)를 포함하는 경우, 복수의 제3 냉각장치(230)가 필요로 하는 유량이 제2 냉각장치(220)에서 배출되는 유량을 상회할 수 없다. 즉, 제3 냉각장치(230)의 냉각에 필요한 유량이 제2 냉각장치(220)에서 배출되는 유량의 30% 전/후인 경우, 제3 냉각장치(230)는 3개까지 포함한다.The cooling temperature range of the
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 냉각장치의 냉각 온도대에 따른 브라인 유량 분배를 나타낸 도면으로서, 상기 제1 냉각장치(210)는 냉각 온도대가 영하 20도 이하의 냉동 장치이고, 상기 제2 냉각장치(220)는 영하 5도에서 0도의 냉장 장치이고, 상기 제3 냉각장치는 0도에서 영상 5도의 냉방 장치일 수 있다. 6 is a view illustrating a brine flow rate distribution according to a cooling temperature range of a cooling apparatus according to another embodiment of the present invention, wherein the
이 경우, 상기 제2 냉각장치(220)에는 상기 제1 냉각장치(210)에서 배출되는 브라인 유량의 20 ~ 30%가 공급되고, 상기 제3 냉각장치(230)에는 상기 제2 냉각장치(220)에서 배출되는 브라인 유량의 30 ~ 40%가 공급된다. 즉, 축냉조(100)에서 냉동 열교환기(210)로 유동되고 냉동 열 교환 후 배출되는 브라인의 온도는 냉장 장치에 공급하여 재사용가능할 만큼 충분히 낮다. 냉동 장치에서 배출되는 브라인 전체 유량 100% 중 약 20 ~ 30%는 3방향 밸브(310)에 의해 유량 분배 후 냉장 열교환기(220)로 분기 유동하여 냉장 열 교환을 하고, 나머지 약 70 ~ 80% 정도의 브라인은 축냉조(100)로 바로 유입된다. 또한, 냉장 장치에서 냉장 열 교환 된 배출되는 브라인 온도는 냉방 장치에 공급하여 재사용가능할 만큼 충분히 낮다. 냉장 장치에서 배출되는 브라인 중 약 30 ~ 40%이고 전체 브라인 유량 중 8 ~ 12%인 브라인은 위와 동일한 작동 방법으로 냉방 열교환기(230)로 분기 유동하여 냉방 열 교환 후 축냉조(100)로 최종 유입되고, 나머지 약 60 ~ 70% 이고 전체 브라인 유량 중 15 ~ 20% 의 브라인은 축냉조(100)로 바로 유입된다.In this case, 20 to 30% of the brine flow rate discharged from the
표 1은 가동 냉각장치에 따른 브라인 유량 분배를 나타낸 것으로서, 제2 냉각장치(220) 및 제3 냉각장치(230)의 냉각이 필요 없는 경우, 3방향 밸브(310)(320)를 차단하여 브라인 유량의 전량이 축냉조(100)로 바로 유입될 수 있다. Table 1 shows the brine flow rate distribution according to the movable chiller, and when the cooling of the
또한, 제3 냉각장치(230)의 냉각이 필요 없는 경우, 상기 제2 냉각장치(220)에서 브라인이 배출되는 브라인관(300)에 위치한 3방향 밸브(320)를 차단하여 브라인 유량의 전량이 축냉조로 바로 유입될 수 있다. 복수의 제3 냉각장치(230)를 포함하는 경우 냉각이 불필요한 냉각장치를 각각 차단할 수 있고 포함한 복수의 제3 냉각장치(230) 전부를 차단할 수도 있다. 제3 냉각장치(230)에 브라인 공급이 차단되는 경우 브라인은 유량의 전량이 축냉조(100)로 바로 유입될 수 있다. In addition, when the cooling of the
하지만 제2 냉각장치(220)의 냉각이 필요없어 브라인의 공급을 차단할 경우 제3 냉각장치(230)의 브라인 공급 또한 차단되어 냉각할 수 없다. 그러므로 제1 냉각장치(210)가 냉동 장치이고, 제2 냉각장치(220)는 냉장 장치이고, 제3 냉각장치는 냉방 장치인 경우, 도 6과 같이, 냉동 장치만 가동하거나, 냉동/냉장 장치를 가동하거나, 냉동/냉장/냉방 장치를 모두 가동하는 것이 가능하여 브라인 유량을 분배할 수 있다. 더불어, 냉방 장치의 브라인의 공급을 차단하는 경우 블로우 팬(240)도 중지할 수 있다.However, when the supply of the brine is blocked because the cooling of the
이상에서는 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be possible.
100: 축냉조 110: 냉매관
120: 브라인관 200: 냉각장치
210: 제1 냉각장치 220: 제2 냉각장치
230: 제3 냉각장치 240: 블로우 팬
300: 브라인관 310, 320: 3방향 밸브
330: 브라인 펌프 340: 체크 밸브
410: 압축기 430: 응축기
460: 팽창변100: cold storage tank 110: refrigerant pipe
120: brine tube 200: chiller
210: first cooling device 220: second cooling device
230: third cooling device 240: blow fan
300:
330: brine pump 340: check valve
410: compressor 430: condenser
460: expansion valve
Claims (7)
상기 축냉조에서 공급되는 브라인 유량의 전량이 공급되는 제1 냉각장치 및
상기 제1 냉각장치에서 배출되는 브라인 유량의 일부가 분배 공급되는 적어도 하나의 제2 냉각장치를 포함하고,
상기 제2 냉각장치의 냉각 온도대는 상기 제1 냉각장치의 냉각 온도대보다 높은 것을 특징으로 하는 브라인 유량 분배를 이용한 다목적 축냉시스템.A cold storage system that delivers the cooling power of the refrigerant cooled by the AC refrigerator to the PCM (phase-change material) through the heat exchanger of the cold storage tank, and distributes and supplies the cold air of the cold storage tank to a plurality of cooling devices having different cooling temperature ranges through brine. To
A first cooling device supplied with the entire amount of brine flow rate supplied from the cold storage tank;
At least one second cooling device in which a part of the brine flow rate discharged from the first cooling device is distributed and supplied;
The cooling temperature zone of the second cooling device is higher than the cooling temperature zone of the first cooling device.
상기 제1 냉각장치에서 브라인이 배출되는 브라인관에 설치하여 상기 제2 냉각장치에 공급되는 브라인 유량을 조절하는 3방향 밸브를 더 포함하고, 상기 제1 냉각장치에서 배출되는 브라인 중에 상기 제2 냉각장치에 공급되지 않은 브라인은 축냉조로 바로 유입되는 것을 특징으로 하는 브라인 유량 분배를 이용한 다목적 축냉시스템.The method of claim 1,
And a three-way valve installed in the brine pipe from which the brine is discharged from the first cooling device to adjust the flow rate of brine supplied to the second cooling device, and the second cooling of the brine discharged from the first cooling device. The brine is not supplied to the device is a multi-purpose refrigeration system using the brine flow distribution, characterized in that the flow directly into the cold storage tank.
상기 제2 냉각장치의 냉각이 필요 없는 경우 상기 3방향 밸브를 조절하여 상기 제1 냉각장치에서 배출되는 브라인 유량의 전량이 축냉조로 바로 유입되는 것을 특징으로 하는 브라인 유량 분배를 이용한 다목적 축냉시스템.3. The method of claim 2,
When the cooling of the second cooling device is not necessary, the multi-purpose storage cooling system using the brine flow rate distribution, characterized in that the entire amount of the brine flow rate discharged from the first cooling device flows directly into the storage tank by adjusting the three-way valve.
상기 축냉조 내부에 위치하고 PCM의 온도를 측정하는 온도 측정부 및
상기 온도 측정부로부터 측정된 PCM의 온도가 설정온도보다 높은 경우 제2 냉각장치에 공급되는 브라인의 유량을 증가시키고, 설정온도보다 낮은 경우 제2 냉각장치에 공급되는 브라인의 유량을 감소하도록 상기 3방향 밸브의 개폐도를 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 브라인 유량 분배를 이용한 다목적 축냉시스템.3. The method of claim 2,
A temperature measuring unit located inside the storage tank and measuring a temperature of the PCM;
3 to increase the flow rate of brine supplied to the second cooling device when the temperature of the PCM measured from the temperature measuring unit is higher than the set temperature; and to decrease the flow rate of brine supplied to the second cooling device when the temperature of the PCM is higher than the set temperature. Multi-purpose storage cooling system using the brine flow distribution, characterized in that it further comprises a control unit for adjusting the opening and closing of the directional valve.
상기 축냉조는 내부에 순환펌프에 의하여 브라인이 순환되는 브라인관과 AC 냉동기에 의하여 냉매가 이송되는 냉매관이 교대로 설치되어 냉기를 교환하는 것을 특징으로 하는 브라인 유량 분배를 이용한 다목적 축냉시스템.The method of claim 1,
The storage cooling tank is a multi-purpose storage cooling system using a brine flow distribution, characterized in that the brine is circulated by the circulation pump inside the refrigerant pump and the refrigerant pipe to which the refrigerant is transferred by the AC cooler are alternately installed.
상기 제2 냉각장치에서 브라인이 배출되는 브라인관에 위치하고 상기 축냉조로 유입되는 브라인의 역유동을 방지하는 체크 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 브라인 유량 분배를 이용한 다목적 축냉시스템.The method of claim 1,
And a check valve positioned in a brine tube through which brine is discharged from the second cooling device and preventing a reverse flow of brine introduced into the storage tank.
상기 제2 냉각장치에서 배출되는 브라인 유량이 분배되어 공급되고 냉각 온도대가 상기 제2 냉각장치보다 높은 적어도 하나의 제3 냉각장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 브라인 유량 분배를 이용한 다목적 축냉시스템.The method of claim 1,
And at least one third cooling device having a brine flow rate discharged from the second cooling device being distributed and being supplied and having a cooling temperature range higher than that of the second cooling device.
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KR102450950B1 (en) * | 2022-05-03 | 2022-10-06 | 국방과학연구소 | Cooling system using cold storage for high-heat power apparatus |
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-
2013
- 2013-11-06 KR KR1020130134043A patent/KR101348250B1/en active IP Right Grant
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