KR101429164B1

KR101429164B1 - 브라인 열교환형 축냉모듈.

Info

Publication number: KR101429164B1
Application number: KR1020130002820A
Authority: KR
Inventors: 박혜원; 성 준 박
Original assignee: 박혜원
Priority date: 2013-01-10
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2014-08-14
Also published as: KR20140090783A

Abstract

본 발명은 브라인 열교환형 축냉모듈에 관한 것으로, 상태변화를 거치며 저온잠열을 저장하는 P.C.M(Phase Change Material)이 충진되어 있는 축냉모듈에 있어서, 축냉모듈에는 냉매순환관이 위치할 수 있도록 냉매순환관 삽입 홀(hole)이 형성 되어 있고, 냉매순환관 삽입 홀(hole)과는 별도로 브라인(Brine)순환관 이 위치할 수 있도록 브라인(Brine)순환관 삽입 홀(hole)이 형성 되어 있으며, 축냉모듈에서 자연방냉 되는 냉기가 이동할 수 있도록 냉기이동 홀(hole)이 형성되어 있고, 축냉모듈의 하부 4모서리에는 고정 홀(hole)이, 상부 4모서리에는 고정돌기가 형성되어 있으며, 우측면 중앙에는 직사각형 형태의 볼록한 돌기가, 좌측면 중앙에는 직사각형 형태의 오목한 홈이 형성 되어 있어서 다수의 축냉모듈을 가로 또는 세로방향으로 결합 시 조립 편의성 및 작업효율성이 증대 되고, 야간에 AC냉동기 가동 시 증발기 역할을 하는 냉매순환관 과의 열교환을 통해 축냉모듈 내부에 충진된 저온잠열 P.C.M(Phase Change Material)이 상변화(액체에서 고체)를 거치며 저온 열에너지를 저장하고, 주간에 저장된 저온열에너지와 열교환을 통해 냉각되는 브라인순환관 내부의 브라인(Brine)을 브라인 순환펌프를 사용하여 전열핀으로 구성된 브라인순환 열교환 코일(Coil)로 순환시켜 송풍기를 사용하여 공기와 열교환을 통해 공기를 냉각시킴에 따라 열교환 효율 및 활용도가 상승되는 것을 특징으로 하는 브라인 열교환형 축냉모듈에 관한 것이다.

심야전력, AC 냉동기, 적재함, 축냉실, 축냉모듈(Cold storage Module), 냉매 순환관 삽입홀(hole) ,브라인(Brine)순환관 삽입홀(hole), 냉기 이동홀(hole), 브라인(Brine)순환 열교환 코일(Coil), 저온잠열PCM, 고정돌기, 고정홈, 볼록한 돌기, 오목한 홈

Description

브라인 열교환형 축냉모듈.{Brine heat exchange type Cold Storage Module.}

본 발명은 브라인 열교환형 축냉모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 축냉모듈 내부에 충진 된 저온잠열 P.C.M(Phase Change Material)이 야간에 AC냉동기 가동 시 증발용 냉매순환관 과 열교환을 통해 상태변화(액체에서 고체)를 거치며 저온 열에너지를 저장 하고, 주간에 저온잠열 P.C.M(Phase Change Material)에 저장된 저온 열에너지와 축냉모듈에 부착되어 있는 브라인(Brine)순환관 내부를 순환하는 브라인(Brine)이 열교환을 하며, 열교환을 통해 냉각된 브라인(Brine)을 매개체로 공기를 냉각시키는 브라인 열교환형 축냉모듈에 관한 것이다.

일반적으로 축냉식 냉동시스템은 상대적으로 전력수요가 적고 전력비용이 저렴한 심야시간에 냉동기를 가동하여 냉열을 축열하고, 주간에 심야에 축열된 냉열을 이용하여 냉장·냉동 차량 및 저온저장고의 적재함 내부의 적정 온도를 유지 시키는 방식의 냉동시스템 이다. 축냉식 냉동시스템은 전력 피크 부하 절감 및 냉동기 가동을 위한 유류비용, 전력비용이 절감됨에 따라 저온운송용 트럭과 소형 저온창고용으로 개발되어 보급되고 있다. 도 1 에는 종래기술에 의한 저온잠열 P.C.M(Phase Change Material)의 저장용 축냉모듈이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 내부에 저온잠열 P.C.M(Phase Change Material)이 충진되어 있는 기존 축냉모듈은 좌,우 본체가 있고, 좌,우 본체에는 단면 반지름이 일정하도록 형성되는 곡면부가 구비되어 있어서 좌,우 본체를 결합 시 냉매 이동관이 삽입 되는 원형 공간이 구성되어, 설치된 냉매 이동관과 축냉모듈이 밀착되어 심야시간에 AC 냉동기를 가동시켜 저온열에너지를 다수의 축냉모듈에 충진된 저온잠열 P.C.M(Phase Change Material)과 열교환을 통해 저장한 후, 주간에 축냉모듈 표면에서 자연방냉되는 저온열에너지를 사용하여 적재함 내부를 냉장·냉동을 위한 적정 온도로 유지 하게 된다. 저온잠열 P.C.M(Phase Change Material)이 충진 되어 있는 축냉모듈의 구조 및 축냉모듈을 사용한 냉각 시스템에 대한 대표적인 것은 [문헌 1]을 예로 들 수 있다. 이를 간략하게 살펴보면 축냉모듈은 좌,우측 모듈본체를 포함하여 구성되고, 상기 좌,우측 모듈본체 사이에는 냉매이동관이 위치할 수 있도록 냉매이동관 안착 홈이 형성되고, 상기 냉매이동관 안착 홈을 기준으로 상기 좌,우측 모듈본체의 단면 반지름이 일정하도록 형성되는 곡면부가 구비되어 있다. 또한 다수의 축냉모듈을 축냉실에 설치 후 송풍기를 사용하여 축냉모듈에서 자연방냉되는 저온열에너지와 적재함내부 공기를 열교환 시켜 적재함 내부의 냉장·냉동적정 온도를 유지하게 된다.

삭제

이러한 [문헌 1]은 전기료가 저렴한 심야전력을 이용하여 냉장·냉동 트럭 및 소형 냉장·냉동 저온창고 내부의 적정온도를 유지할 수 있게 되어, 전력부하를 저감하고 유류비용과 전력비용이 절감되며, 유해가스의 배출을 감소시킬 수 있다.

[문헌 1] KR 10-0888760 2009.03.09
그러나, 상기 [문헌 1]은 좌,우 축냉모듈 본체를 결합하여 다수를 병렬로 세로 및 가로형태로 고정부착 하여, 냉매관을 연결되게 설치함에 있어서, 냉매관을 각각의 좌,우 축냉모듈 본체 사이에 부착 후 별도의 고정 고리를 사용하여 밀착고정 시킴에 따라 다수의 좌,우 축냉모듈을 결합, 고정부착함에 있어서 효율적인 결합을 할 수 없는 구조로 구성되어 있으며, 축냉모듈의 외부표면에서 자연방냉 되는 저온 열에너지와 적재함 내부 공기와의 열교환을 통해 적재함 내부의 공기를 냉각시켜 적정온도를 유지하게 되나, 시간이 지남에 따라 축냉모듈 외부표면에 두껍게 성애가 생성되어 단열층을 형성함에 따라 열교환 효율이 급격히 떨어져 적재함 내부를 냉장·냉동을 위한 적정온도를 유지하는 시간이 단축되는 문제점이 발생되어 축냉시스템 효율저하에 따른 저장물품의 신선도 유지에 악영향을 미치고 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 다수의 축냉모듈 결합체 내부에 냉매관을 연결되게 부착하고, 가로 및 세로로 병렬 결합하는데 있어서 작업효율을 증대시키고, 축냉모듈 내부에 충진된 저온잠열 P.C.M(Phase Change Material)에 저장되어 있는 저온열에너지를 사용하는 열교환 방식을 바꾸어 에너지의 손실 없이 열교환 효율을 극대화 시켜 장시간 냉장·냉동차량 및 저온 저장고 적재함 내부의 적정 온도를 유지시킬 수 있게 되는 브라인 열교환형 축냉모듈의 구조를 제공하는데 있다.

삭제

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명의 브라인 열교환형 축냉모듈은 내부에 저온잠열 P.C.M(Phase Change Material)이 충진되어 있으며, 축냉모듈에는 냉매순환관이 위치할 수 있도록 냉매순환관 삽입 홀(hole)이 형성되어 있고, 냉매순환관 삽입 홀(hole)과는 별도로 브라인(Brine)순환관 이 위치할 수 있도록 브라인(Brine)순환관 삽입 홀(hole)이 형성 되어 있으며, 축냉모듈에서 자연방냉되는 냉기가 이동할 수 있도록 냉기이동 홀(hole)이 형성되어 있고, 축냉모듈의 하부 4모서리에는 고정 홀(hole)이, 상부 4모서리에는 고정돌기가 형성되어 있으며, 우측면 중앙에는 직사각형 형태의 볼록한 돌기가, 좌측면 중앙에는 직사각형 형태의 오목한 홈이 형성 되어 있어서, 다수의 축냉모듈 결합 시 고정 및 부착이 용이하며, 야간에 AC냉동기 가동 시 증발기 역할을 하는 냉매순환관 과의 열교환을 통해 축냉모듈 내부에 충진된 저온잠열 P.C.M(Phase Change Material)이 상변화(액체에서 고체)를 거치며 저온 열에너지를 저장하고, 주간에 저장된 저온열에너지와 열교환을 통해 냉각되는 브라인순환관 내부의 브라인(Brine)을 브라인 순환펌프를 사용하여 전열핀으로 구성된 브라인순환 열교환 코일(Coil)내부로 순환시키며 송풍기를 사용하여 공기와 1차 열교환시킨 후 다수의 축냉모듈 결합체 하부로 연결된 냉기이동 홀(hole)를 통해 자연방냉되는 저온열에너지와 2차 열교환을 통해 멀티 냉각시켜 배출함으로써 적재함 내부를 적절한 온도로 유지시키는 열교환구조로 되어있어, 다수의 축냉모듈을 가로 및 세로방향으로 결합시켜 축냉모듈 결합체를 형성 시, 축냉모듈 간 조립 편의성 및 작업효율성이 증대 되고, 열교환 효율을 높여 오랜 시간동안 적재함 내부를 적정 온도로 유지시킬 수 있도록 한 매우 유용한 발명인 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 브라인 열교환형 축냉모듈에 의하면, 다수의 축냉모듈을 가로 및 세로 방향으로 병렬부착 하여 결합체 형성 시에 각각의 축냉모듈간 부착이 용이하고 축냉모듈 결합체 내부에 세로방향으로 냉매 순환관 삽입 홀(hole)이 연결되게 형성되어 손쉽게 냉매 순환관을 고정 설치 할 수 있으며, 냉매 순환관과 별도로 세로방향으로 브라인(Brine)순환관 삽입 홀(hole) 및 냉기 이동 홀(hole)이 연결되게 형성되어, P.C.M에 저장된 저온열에너지와 열교환을 통해 냉각되는 브라인(Brine) 및 축냉모듈에서 자연방냉되는 저온열에너지를 사용하여 공기와의 멀티 열교환이 가능해짐에 따라 다수의 축냉모듈의 결합체를 형성하는 작업효율이 증가하고, 열교환 효율을 높일 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 종래기술에 의한 저온잠열 P.C.M(Phase Change Material)(2)이 충진 되어 있는 축냉모듈(1)을 도시한 사시도.

도 2 은 본 발명에 따른 저온잠열 P.C.M(Phase Change Material)(2)이 충진 되어 있는 브라인 열교환형 축냉모듈(1)을 도시한 사시도.

도 3 은 본 발명에 따른 저온잠열 P.C.M(Phase Change Material)(2)이 충진 되어 있는 브라인 열교환형 축냉모듈(1)을 도시한 투영도.

즉, 본 발명은 유류나 주간전력을 이용하지 않고, 전력요금이 저렴한 심야시간에 AC냉동기를 가동하여 증발기 역할을 하는 냉매 순환관(3)과의 열교환을 통해 저온 열에너지를 저장한 후, 주간에 AC냉동기의 가동 없이 냉장·냉동차량, 저온저장고와 같은 냉장·냉동물품을 보관하는 적재함 내부의 적정 냉각온도를 유지하기 위한 축냉모듈(1)에 있어서, 축냉모듈(1) 내부에는 저온잠열 P.C.M(Phase Change Material)(2)이 충진되어 있고, 상기 축냉모듈(1)에는 세로방향으로 냉매 순환관(3)이 위치 할 수 있도록 냉매 순환관 삽입 홀(hole)(5)이 형성되어 있으며, 냉매 순환관 삽입 홀(hole)(5)과는 별도로 브라인(Brine)순환관(4)이 위치 할 수 있도록 브라인(Brine)순환관 삽입 홀(hole)(6)이 형성되어 있고, 축냉모듈(1)에서 자연방냉되는 저온열에너지가 이동할 수 있도록 냉기이동홀(hole)(7) 형성되어 있으며, 다수의 축냉모듈(1)을 세로방향으로 병렬 결합시킬 수 있도록 축냉모듈(1)의 하부 4모서리에는 고정 홀(hole)(9)이, 상부 4모서리에는 고정 돌기(8)가 구성되어 있으며, 가로방향으로 다수 병렬 결합시킬 수 있도록 우측면 중앙에는 볼록한 돌기(10)가, 좌측면 중앙에는 오목한 홈(11)이 같은 형태 및 크기로 구성되어 있어서, 각각의 축냉모듈(1)의 고정 돌기(8)를 고정 홀(hole)(9)에, 볼록한 돌기(10)부분을 오목한 홈(11)부분에 끼워 넣음으로서 밀착되게 고정 부착 시킬 수 있어, 다수의 축냉모듈(1)을 가로 및 세로로 병렬결합 하여 결합체를 형성 시 축냉모듈(1) 결합체에는 세로방향으로 냉매순환관 삽입 홀(hole)(5) 및, 브라인(Brine)순환관 삽입 홀(hole)(6) 과 냉기이동 홀(hole)(7)이 연결되게 형성되며, 냉매순환관 삽입 홀(hole)(5)에 위치되게 부착된 증발용 냉매순환관(3)과 열교환을 통해 저온 열에너지를 저장한 축냉모듈(1)에 충진된 저온잠열 P.C.M(Phase Change Material)(2)이 브라인(Brine)순환관 삽입 홀(hole)(6)에 위치되게 부착된 브라인(Brine)순환관(4) 내부의 브라인(Brine)과 열교환을 통해 브라인(Brine)을 냉각 시키고, 냉각된 브라인(Brine)을 브라인 순환펌프(12)를 사용하여 전열핀으로 구성된 브라인(Brine)순환 열교환 코일(Coil)(13)내부로 순환시키며 송풍기(14)를 사용하여 공기와 1차 열교환 시킨 후 다수의 축냉모듈 결합체 하부로 냉기이동 홀(hole)(7)를 통해 자연방냉되는 저온열에너지와 2차 열교환을 통해 멀티 냉각시켜 배출함으로써 적재함 내부를 적절한 온도로 유지시키는 열교환구조로 되어 있어, 다수의 축냉모듈(1)을 병렬로 연결 설치하는 작업의 효율을 증대시키며, 열교환 효율을 높여 오랜 시간동안 적재함 내부를 적정 온도로 유지 하게 되는 것이다.

도 4 은 본 발명에 따른 저온잠열 P.C.M(Phase Change Material)(2)이 충진 되어 있는 다수의 브라인 열교환형 축냉모듈(1)이 병렬 및 수직 직렬로 고정,부착 되는 형태를 나타내는 상태도.

도 5 은 본 발명에 따른 축냉실에 설치되는 다수의 브라인 열교환형 축냉모듈(1)을 이용한 열교환 시스템을 대략적으로 나타내는 구성도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1. 축냉모듈 2. P.C.M(Phase Change Material)

3. 냉매 순환관 4. 브라인(Brine) 순환관

5. 냉매 순환관 삽입홀(hole) 6. 브라인(Brine) 순환관 삽입홀(hole)

7. 냉기이동 홀(hole) 8. 고정 돌기

9. 고정 홀(hole) 10. 볼록한 돌기

11. 오목한 홈 12. 브라인순환펌프(Pump)

13. 브라인 순환 열교환 코일(Coil) 14. 송풍기

Claims

유류나 주간전력을 이용하지 않고, 전력요금이 저렴한 심야시간에 AC냉동기를 가동하여 증발기 역할을 하는 냉매 순환관(3)과의 열교환을 통해 저온 열에너지를 저장한 후, 주간에 AC냉동기의 가동 없이 냉장·냉동차량, 저온저장고 내부의 적정 냉각온도를 유지하기 위한 축냉모듈(1)에 있어서,;

축냉모듈(1)내부에는 저온 열에너지를 상태변화(액체에서 고체)를 통해 저장하는 저온잠열 P.C.M(Phase Change Material)(2)이 충진되어 있으며;

축냉모듈(1)에는 세로방향으로 냉매 순환관(3)이 위치할 수 있도록 냉매 순환관 삽입 홀(hole)(5)이 구성되어 있고,;

냉매 순환관 삽입홀(hole)(5)과 별도로 브라인(Brine)순환관(4)이 위치 할 수 있도록 브라인(Brine)순환관 삽입 홀(hole)(6) 및 저온열에너지가 자연방냉되어 이동 할 수 있도록 냉기 이동 홀(hole)(7)이 구성되어 있으며;

축냉모듈(1)을 세로방향으로 다수 병렬 결합시킬 수 있도록 축냉모듈(1)의 상부 4모서리에는 고정 돌기(8)가, 하부 4모서리에는 고정 홀(hole)(9)이 구성되어 있으며,;

축냉모듈(1)을 가로방향으로 다수 병렬 결합시킬 수 있도록 축냉모듈(1)의 우측면 중앙에는 볼록한 돌기(10)가, 좌측면 중앙에는 오목한 홈(11)이 구성되어 있어서,;

다수의 축냉모듈(1)을 결합하는데 있어 세로방향으로 고정돌기(8)를 고정 홀(hole)(9)에 끼워 넣고, 가로 방향으로 우측면 중앙의 볼록한 돌기(10)부분을 좌측면 중앙의 오목한 홈(11)부분에 끼워 넣음으로서;

각각의 축냉모듈(1)을 가로 및 세로로 밀착되게 고정 부착 시킬 수 있어, 축냉모듈(1) 결합체에는 세로방향으로 냉매순환관 삽입 홀(hole)(5) 및 브라인(Brine) 순환관 삽입 홀(hole)(6) 과 냉기이동 홀(hole)(7)이 연결되게 구성되며,;

냉매순환관 삽입 홀(hole)(5)에 위치되게 부착된 증발용 냉매순환관(3)과 열교환을 통해 내부에 충진된 저온잠열 P.C.M(Phase Change Material)(2)에 저온 열에너지를 저장한 축냉모듈(1)이 브라인(Brine)순환관 삽입 홀(hole)(6)에 부착된 브라인(Brine)순환관(4) 내부의 브라인(Brine)과 열교환을 통해 브라인(Brine)을 냉각 시키고,;

냉각된 브라인(Brine)을 브라인 순환펌프(12)를 사용하여 전열핀으로 구성된 브라인(Brine)순환 열교환 코일(Coil)(13)내부로 순환시키며;

송풍기(14)를 사용하여 공기와 1차 열교환 시킨 후 다수의 축냉모듈(1) 결합체 하부로 냉기이동 홀(hole)(7)을 통해 자연방냉되는 저온열에너지와 2차 열교환을 통해 멀티 냉각시켜 배출함으로써 적재함 내부를 적절한 온도로 유지시키는 열교환구조로 되어 있어,;

다양한 크기의 냉장·냉동 차량, 저온저장고 내부를 적정 냉각 온도로 유지하는데 있어서;

다수의 축냉모듈(1)을 가로 및 세로로 병렬 연결 설치하여 축냉모듈(1) 결합체를 구성하는 작업 효율을 증대시키며, 열교환 효율을 높여 오랜 시간동안 적재함 내부를 적정 온도로 유지 하게 되는 것을 특징으로 하는 브라인 열교환형 축냉모듈(1).
청구항 1에 있어서 축냉모듈(1) 우측면의 볼록한 돌기(10)와 좌측면의 오목한 홈(11)은 형태와 크기가 동일하여, 다수의 축냉모듈(1)을 가로방향으로 병렬 부착함에 있어서 퍼즐(Puzzle)과 같이 손쉽게 고정 부착 및 분리 할 수 있는 것을 특징으로 하는 브라인 열교환형 축냉 모듈(1).
청구항 2에 있어서 축냉모듈(1) 우측면의 볼록한 돌기(10)와 좌측면의 오목한 홈(11)은 직사각형 형상 인 것을 특징으로 하는 브라인 열교환형 축냉모듈(1).
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