KR101658462B1 - Layered type thermal energy storage - Google Patents
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Abstract
본 발명은 브라인의 유로를 형성하도록 일정한 형상의 단면을 가지고 연장되어 형성되고 서로 이격되게 배치되는 복수의 평판관, 및 상기 평판관에 대응하는 단면이 상기 평판관의 연장방향을 따라 연장되어 형성되고 상기 브라인과 열을 교환하여 용융 또는 응고되는 상변화물질을 저장하기 위한 기공을 구비하며 상기 평판관의 외벽과 접촉면을 형성하도록 배치되는 판형 다공성물질을 포함하고, 상기 복수의 평판관은, 방랭 시 상기 접촉면의 형상을 유지하며 상기 판형 다공성물질의 양 측면으로부터 내부로 이동하는 용융경계면을 형성하고 상기 판형 다공성물질의 중앙부에서 상기 상변화물질의 용융을 완료하여 열전달 성능 저하를 제한하도록, 상기 판형 다공성물질의 양측에 대칭적으로 배치되어 상기 다공성물질과 교차적으로 적층되는 것을 특징으로 하는 적층형 축냉기를 제공한다.The present invention relates to a flat panel display device comprising a plurality of flat panel tubes extending in a predetermined cross-sectional shape so as to form a flow path of a brine and spaced apart from each other, and a cross section corresponding to the flat panel tubes extending along the extending direction of the flat panel tubes And a plate-like porous material having pores for storing a phase change material that is melted or solidified by exchanging heat with the brine and arranged to form a contact surface with an outer wall of the plate tube, Shaped porous material to maintain a shape of the contact surface and form a molten interface moving from both sides of the plate-like porous material to the inside thereof, and melting the phase-change material at a central portion of the plate- Are arranged symmetrically on both sides of the material and are stacked alternately with the porous material It provides a multi-layer axial cooling air as claimed.
Description
본 발명은 상변화물질의 응고와 용융의 상변화 특성을 이용하여 냉각에 필요한 냉열을 저장하고 방출하는 용기인 축냉기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
축냉식 냉각기는 사전에 냉각에 필요한 냉열(냉각에 필요한 에너지)을 저장하였다가 필요 시 준비된 냉열을 사용하는 냉각방식의 총칭이다. 즉, 축냉식 냉각기는 간헐적으로 열이 발생할 경우, 냉각에 필요한 냉열을 긴 시간동안 미리 준비하였다가 사용하는 방식이다.A cooling-type cooler is a collective term for a cooling system that stores cold heat (energy required for cooling) required for cooling in advance and uses cold heat prepared when necessary. That is, in the case of intermittently generating heat, the cooling-type cooler is a method of preparing and using cold heat necessary for cooling for a long time in advance.
축냉 방식은 크게 두 가지로 나뉜다. 하나는 상(phase)이 변화할 때 발생하는 잠열을 이용하는 방식이고, 다른 하나는 현열을 이용하는 방식이다. 일반적으로 잠열이 현열보다 크기 때문에 잠열을 이용하는 방식은 상 변화 시 온도가 일정하여 온도변화 없이 열을 저장 및 방출한다는 장점을 갖고 있다. 이와 같은 장점을 이용하고자 축냉식 냉각기에서는 잠열을 이용하는 축냉 방식이 주로 사용되고 있다.There are two main types of cooling methods. One uses the latent heat generated when the phase changes, and the other uses the sensible heat. In general, the latent heat is larger than the sensible heat, so that the method using the latent heat has a merit that the temperature is constant during the phase change and the heat is stored and discharged without changing the temperature. In order to take advantage of these advantages, a cooling system using latent heat is mainly used in a quench type cooler.
이 중 상변화물질을 이용하는 축냉식 냉각기는 고체 또는 액체상태의 상변화물질을 사용하므로 취급이 용이하고, 대기압에서 작동하는 장점이 있어 축냉식 냉각기에서 주로 사용되는 방식이다. 그러나 축냉식 냉각기에서 사용하는 상변화물질의 열전도도가 일반적으로 매우 낮아 이를 이용하는 방식은 열전달 성능이 나쁘다는 단점을 가지고 있다.Among them, the cooler type cooler using the phase change material is mainly used in the cooler type cooler because it uses a solid or liquid phase change material and is easy to handle and operates at atmospheric pressure. However, since the thermal conductivity of the phase change material used in the quench type cooler is generally very low, there is a disadvantage in that the heat transfer performance is poor.
축냉기는 축냉식 냉각기에서 용융 또는 응고 시 발생하는 상변화물질의 잠열을 이용하여 냉각에 필요한 냉열을 저장하는 용기로 축냉식 냉각기의 핵심 구성품 중 하나이다. 현재 다양한 형태의 축냉기가 사용되고 있다. The cold air cooler is one of the core components of the cooler type cooler, which stores the cold heat required for cooling by utilizing the latent heat of the phase change material generated during melting or solidification in the cooling type cooler. Currently, various types of axial coolers are being used.
종래의 실시예들의 경우, 상변화물질의 낮은 열전도도에 의하여 브라인과 상변화물질 사이의 열전달 성능이 낮아 관 주위의 일부 상변화물질만이 브라인 냉각에 사용되었다. 따라서 브라인 냉각에 참여하지 못하는 상변화물질 즉, 불용부피(dead volume)가 존재하게 된다. 이러한 불용부피는 축냉기의 중량을 무겁게하고 상변화물질의 낭비를 초래한다.In the prior art embodiments, only a small number of phase change materials around the tube were used for brine cooling due to the low heat transfer performance between the brine and the phase change material due to the low thermal conductivity of the phase change material. Therefore, a phase change material that does not participate in the brine cooling, that is, a dead volume, exists. This insoluble volume weighs the weight of the freezing unit and causes waste of the phase change material.
또 다른 종래의 실시예의 경우, 브라인과 상변화물질 사이의 열전달 성능을 향상시키기 위하여 핀, 확장 구조물, 다공성물질 등이 사용된다. 다공성물질을 예로 들면, 다공성물질 내에 존재하는 수 많은 기공에 상변화물질을 저장하고, 다공성물질을 통하여 상변화물질과 브라인은 열을 교환한다.In another conventional embodiment, fins, expansion structures, porous materials, etc. are used to enhance the heat transfer performance between the brine and the phase change material. As an example of a porous material, a phase change material is stored in numerous pores present in the porous material, and the phase change material and the brine exchange heat through the porous material.
도 1은 다수의 원형 관(11)이 상변화물질(12)에 삽입되어 있는 축냉기(10)의 구조를 나타낸 단면도이다. 이러한 구조하에서, 원형 관(11) 주변의 상변화물질(12)은 원형 관(11)을 흐르는 브라인과 열을 교환하여 용융되고, 용융된 상변화물질(12)은 원형 관(11) 주위를 둘러싸게 된다. 상변화물질(12)의 용융경계면(13)은 원형의 형상을 유지하며 관(11)의 반경방향으로 이동한다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a
그러나 용융경계면(13)이 확장되고 도 1과 같이 이웃한 용융경계면(13)이 접촉하게 되면, 용융경계면(13)의 면적이 급격히 감소하게 된다. 이는 고체 상변화물질(12)로의 실질적인 열전달 면적이 감소함을 의미하며, 축냉기(10) 내 열전달 성능이 저하됨을 의미한다. 이러한 구조하에서도 여전히 상변화물질(12)의 불용부피(14)가 존재하게 된다.However, if the
본 발명의 일 목적은 축냉기 내에 존재하는 불용부피를 줄여 축냉기 내부에 충진된 상변화물질을 효율적으로 사용함으로써, 소형 및 경량의 축냉기를 제공함과 동시에 열전달 성능의 급격한 저하를 제한하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide a compact and lightweight freezing chamber by effectively reducing the amount of insolubles present in the freezing chamber to thereby effectively reduce the heat transfer performance .
본 발명의 다른 일 목적은 용량을 용이하게 증가시킬 수 있는 축냉기의 구조를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a structure of a cooling and cooling machine capable of easily increasing a capacity.
본 발명의 또 다른 일 목적은 제작 과정이 간단한 축냉기를 제공하기 위한 것이다.Still another object of the present invention is to provide a cold storage device that is simple to manufacture.
이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르는 축냉기는, 브라인의 유로를 형성하도록 일정한 형상의 단면을 가지고 연장되어 형성되고 서로 이격되게 배치되는 복수의 평판관; 및 상기 평판관에 대응하는 단면이 상기 평판관의 연장방향을 따라 연장되어 형성되고 상기 브라인과 열을 교환하여 용융 또는 응고되는 상변화물질을 저장하기 위한 기공을 구비하며 상기 평판관의 외벽과 접촉면을 형성하도록 배치되는 판형 다공성물질;을 포함한다. 이때 상기 복수의 평판관은, 방랭 시 상기 접촉면의 형상을 유지하며 상기 판형 다공성물질의 양 측면으로부터 내부로 이동하는 용융경계면을 형성하고 상기 판형 다공성물질의 중앙부에서 상기 상변화물질의 용융을 완료하여 열전달 성능 저하를 제한하도록, 상기 판형 다공성물질의 양측에 대칭적으로 배치되어 상기 다공성물질과 교차적으로 적층된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a refrigerator including: a plurality of flat tubes extending in a predetermined shape to form a flow path of a brine and spaced apart from each other; And a pore for storing a phase change material that is melted or solidified by exchanging heat with the brine, the pore having a cross section corresponding to the flat plate and extending along the extending direction of the flat plate, And a plate-like porous material disposed to form the porous plate. At this time, the plurality of flat tubes maintains the shape of the contact surface at the time of cooling, forms a molten interface moving from both sides of the plate-like porous material to inside, and melts the phase-change material at the center of the plate- Are arranged symmetrically on both sides of the plate-like porous material and are stacked alternately with the porous material so as to limit heat transfer performance degradation.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 복수의 평판관은 세장비가 큰 직사각형의 단면을 가질 수 있다.According to an example of the present invention, the plurality of flat tubes may have a rectangular section with a large slenderness ratio.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 복수의 평판관은 상기 평판관 내에서 브라인의 유동을 분배하고 구조적 안정성을 확보할 수 있도록 브라인의 유로를 복수로 구비하는 다중 채널을 구비한다.According to another embodiment of the present invention, the plurality of flat tubes are provided with multiple channels having a plurality of brine channels so as to distribute the brine flow in the flat tube and ensure structural stability.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 복수의 평판관은 상기 평판관 내의 열전달 성능을 향상시키기 위하여 1㎛ 내지 9㎜ 크기의 높이를 갖는 미세유로를 복수로 구비하는 다중 채널일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the plurality of flat tubes may be multichannels having a plurality of fine channels having a height of 1 to 9 mm in order to improve the heat transfer performance in the flat tubes.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 판형 다공성물질은 구리, 알루미늄 및 그라파이트 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the plate-like porous material may be formed of any one of copper, aluminum, and graphite.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 판형 다공성물질은 복수로 구비되고 상기 복수의 평판관과 교차적으로 적층되어 용량 확장이 가능할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the plurality of plate-shaped porous materials are stacked and cross-stacked with the plurality of flat tubes to enable capacity expansion.
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상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 상변화물질의 용융경계면의 형상은 두 개의 용융경계면이 만나 용융이 완료될 때까지 변화가 적고 열전달 성능의 급격한 저하가 없으므로, 다공성물질 내부에 있는 상변화물질을 방랭에 모두 참여시킬 수 있어 불용부피가 없는 소형 및 경량의 축냉기가 제공될 수 있다.According to the present invention having the above-described structure, since the shape of the melting interface of the phase change material meets two melting interfaces, the change is small until the melting is completed, and there is no sharp decrease in heat transfer performance, It is possible to provide both small and lightweight freezers with no insoluble volume.
복수의 평판관과 판형 다공성물질을 교차적으로 다중 적층시킴으로써 축냉기의 용량을 확장시키는 것이 용이하다.It is easy to expand the capacity of the cooler by cross-stacking the plurality of flat plate tubes and the plate-like porous material.
본 발명에 의한 축냉기는 평판관과 판형 다공성물질을 포함하므로 제작 공정이 간단하다.The cold storage device according to the present invention includes a flat plate and a plate-like porous material, and thus the manufacturing process is simple.
도 1은 종래의 실시예와 관련된 축냉기의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 축냉기의 사시도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예와 관련된 축냉기의 사시도.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예와 관련된 축냉기의 사시도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예와 관련된 축냉기의 사시도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view of a cooling and cooling device according to a conventional embodiment;
2 is a perspective view of a cooling and cooling device according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is a perspective view of a cold air cooler in accordance with another embodiment of the present invention.
Figure 4 is a perspective view of a shaft cooler in accordance with another embodiment of the present invention;
5 is a perspective view of a shaft cooler in accordance with another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명과 관련된 축냉기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a cooling / cooling device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. In the present specification, the same or similar reference numerals are given to different embodiments in the same or similar configurations. Furthermore, the singular < RTI ID = 0.0 > terms < / RTI > used herein include plural referents unless the context clearly dictates otherwise.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 축냉기(200)의 사시도이다.2 is a perspective view of a cooling and
도 2를 참조하면, 축냉기(200)는 복수의 평판관(210)과 판형 다공성물질(220)을 포함한다. 구체적으로, 본 실시예에서의 축냉기는 두 개의 평판관(210)과 하나의 판형 다공성물질(220)을 포함한다. 열을 운반하는 매개체인 브라인은 평판관(210)의 관로를 통하여 흐를 수 있다.Referring to FIG. 2, the
이를 위하여 평판관(210)은 일정한 형상의 단면을 가지고 연장되어 형성된다. 브라인은 이 연장방향을 따라서 흐르며 열을 운반한다. 본 실시예에서는 평판관(210)의 단면이 직사각형으로 도시되어있지만, 서로 마주보고 실질적으로 평행한 두 면을 갖는 형상이라면 본 실시예에 따르는 평판관(210)의 단면이 될 수 있다. For this purpose, the
또한 복수의 평판관(210)은 세장비가 큰 직사각형의 단면을 가질 수 있다.Also, the plurality of
또한 복수의 평판관(210)은 높이가 낮은 미세유로(1㎛ 내지 9㎜)를 형성할 수 있다. 이 경우 열전달을 지배하는 등가유로, 즉 수력직경이 작아지는 효과가 있어서 관 내의 열전달 성능이 향상되는 부가적인 효과를 얻을 수 있다.In addition, the plurality of
두 개의 평판관(210)은 서로 이격되게 배치된다. 보다 구체적으로 살펴보면, 두 개의 평판관(210)은 각각 외벽(211)을 구비하며, 각각의 외벽(211)이 서로 마주보도록 배치된다. 평판관(210)의 사이에는 판형 다공성물질(220)이 배치될 수 있도록 평판관(210)은 서로 이격되게 배치된다.The two
판형 다공성물질(220)은 평판관(210)에 대응하는 단면이 평판관(210)의 연장방향을 따라 연장되어 형성된다. 평판관(210)에 대응하는 단면이란 폭이나 높이를 조절한다면 평판관(210)의 단면의 형상과 실질적으로 동일한 형상을 갖게 되는 단면을 의미한다.The plate-like
또한 판형 다공성물질(220)은 브라인과 열을 교환하여 용융 또는 응고되는 상변화물질을 저장하기 위한 기공을 구비한다. 판형 다공성물질(220)의 기공은 수십 내지 수백㎛의 크기를 갖는다. The plate-like
판형 다공성물질(220)은 평판관(210)의 외벽(211)과 접촉면을 형성하도록 배치된다. 즉, 평판관(210)의 외벽(211)과 판형 다공성물질(220)의 외측면(221)은 접촉하게 배치되며, 결과적으로 판형 다공성물질(220)의 양 외측면(221)에는 평판관(210)이 접촉하도록 위치하게 된다. 이때 판형 다공성물질(220)의 외측면(221)은 평판관(210)의 외벽(211)의 형상과 실질적으로 동일하다. 따라서 접촉면의 형상도 판형 다공성물질(220)의 외측면(221) 또는 평판관(210)의 외벽(211)의 형상과 실질적으로 동일하게 된다.The plate-shaped
반면, 평판관(210)의 외벽(211)의 형상과 판형 다공성물질(220)의 외측면(221)의 형상이 서로 다른 경우가 있을 수 있으며, 이러한 경우 생성되는 접촉면의 형상은 평판관(210)의 외벽(211)의 형상 및 판형 다공성물질(220)의 외측면(221)의 형상과 다를 수 있다. 그러나 효과적인 열전달을 위하여 바람직하게는 평판관(210)의 외벽(211), 판형 다공성물질(220)의 외측면(221) 및 접촉면의 형상은 실질적으로 동일해야 할 것이다.On the other hand, the shape of the
본 실시예에 따르면, 열은 평판관(210)의 관로를 따라 흐르는 브라인에서, 평판관(210)의 내벽(212), 평판관(210)의 외벽(211), 판형 다공성물질(220)의 외측면(221) 및 판형 다공성물질(220) 내부에 저장된 상변화물질로 순차적으로 이동한다. 또한 열은 역방향으로도 이동 가능하다.The heat is transferred to the
이와 같은 열의 교환으로 평판관(210)의 관로를 따라 흐르는 브라인은 냉각 또는 가열된다. 이에 대응하여 판형 다공성물질(220) 내부에 저장된 상변화물질은 용융 또는 응고 된다. 구체적으로 방랭 시, 브라인은 냉각되며 상변화물질은 용융된다.The brine flowing along the channel of the
상변화물질의 용융이 진행되면, 판형 다공성물질(220)의 내부에서 상변화물질의 용융경계면(222)이 형성된다. 이러한 용융경계면(222)은 브라인으로부터 전달된 열이 처음으로 통과하는 판형 다공성물질(220)의 외측면(221)에서부터 생성된다. 따라서 용융경계면(222)은 판형 다공성물질(220)의 외측면(221)의 형상과 실질적으로 동일한 형상을 가진다. As the melting of the phase change material proceeds, a
앞서 언급한 것과 마찬가지로, 판형 다공성물질(220)의 외측면(221)의 형상은 평판관(210)과 판형 다공성물질(220)의 접촉면의 형상과 실질적으로 동일하므로, 용융경계면(222)의 형상은 접촉면의 형상과도 실질적으로 동일하다.The shape of the
또한 평판관(210)의 외벽(211)의 형상, 판형 다공성물질(220)의 외측면(221)의 형상 및 접촉면의 형상이 서로 다른 경우에는, 용융경계면(222)의 형상은 실질적으로 열이 전달되는 접촉면의 형상과 실질적으로 동일할 것이다.When the shape of the
열전달이 진행됨에 따라, 판형 다공성물질(220) 내부의 상변화물질은 더 많이 용융된다. 즉 열전달 초기에는 판형 다공성물질(220)의 외측면(221)에 가까이 저장된 상변화물질만이 용융되지만 열전달이 계속 진행됨에 따라 판형 다공성물질(220)의 중앙부에 저장된 상변화물질까지도 용융이 된다. 다시 말하면, 판형 다공성물질(220)의 외측면(221)으로부터 형성된 용융경계면(222)은 판형 다공성물질(220)의 중앙부로 이동한다.As the heat transfer progresses, the phase change material inside the plate-like
이때 판형 다공성물질(220)의 양 외측면(221)에는 서로 다른 평판관(210)이 각각 접촉되어 있으므로, 용융경계면(222)은 판형 다공성물질(220)의 양 외측면(221)으로부터 각각 발생하고, 결과적으로 하나의 판형 다공성물질(220) 내부에는 두 개의 용융경계면(222)이 존재한다. Since the
판형 다공성물질(220)의 양측면으로부터 내부로 이동하는 용융경계면(222)을 형성하고 판형 다공성물질(220)의 중앙부에서 상변화물질의 용융경계면(222)이 만나 용융이 종료되도록, 두 개의 평판관(210)은 판형 다공성물질(220)의 양측에 대칭적으로 배치되어 판형 다공성물질(220)과 교차적으로 적층된다. Shaped
즉, 위와 같이 배치됨으로써, 판형 다공성물질(220)의 외측면(221)으로부터 형성되고 외측면(221)과 실질적으로 동일한 형상을 갖는 용융경계면(222)은 용융이 완료될때까지 그 형상의 변화가 적어 열전달 성능의 급격한 저하를 제한한다. 이는 용융경계면(222)이 판형 다공성물질(220)의 외측면(221)에 실질적으로 평행을 유지하면서 판형 다공성물질(220)의 내부로 이동하기 때문이다.That is, the
또한 판형 다공성물질(220)의 중앙부에서 두 용융경계면(222)이 만나 용융이 완료됨에 따라 용융되지 않은 상변화물질이 거의 존재하지 않게 된다. 결과적으로, 판형 다공성물질(220) 내부에 불용부피가 거의 존재하지 않게 된다.In addition, as the melting interface is completed at the center of the plate-like
이하에서는 본 발명과 관련된 축냉기의 다른 실시예에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, another embodiment of the cooling and cooling device related to the present invention will be described in more detail.
도 3은 본 발명과 관련된 축냉기(300)의 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.3 is a perspective view showing another embodiment of the
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따르는 축냉기(300)는 복수의 평판관(310)과 복수의 판형 다공성물질(320)을 포함한다. 복수의 평판관(310)은 판형 다공성물질(320)의 양측에 대칭적으로 배치되므로, 평판관(310)의 수가 판형 다공성물질(320)의 수보다 더 많은 것이 일반적이라 할 수 있다.Referring to FIG. 3, the
도 3에서는 다섯 개의 평판관(310)과 네 개의 판형 다공성물질(320)이 교차적으로 적층 된 것을 도시하고 있으나, 이에 한정될 것이 아니고 이보다 많거나 적을 수 있다.In FIG. 3, five
도 2에서 도시하고 있는 일 실시예를 단일 적층이라 하고, 도 3에서 도시하고 있는 다른 실시예를 다중 적층이라 한다면, 다중 적층을 함으로써 축냉기(300)의 용량 확장이 가능하다. 즉, 본 발명에 따르는 축냉기(300)는 적층 수에 비례하여 용량이 확장된다. If one embodiment shown in Fig. 2 is referred to as a single stack and another embodiment shown in Fig. 3 is referred to as a multi-stack, it is possible to expand the capacity of the
단일 적층의 경우와 마찬가지로, 열은 평판관(310)의 관로를 따라 흐르는 브라인에서, 평판관(300)의 내벽(312), 평판관(300)의 외벽(311), 판형 다공성물질(320)의 외측면(321) 및 판형 다공성물질(320) 내부에 저장된 상변화물질로 순차적으로 이동한다. 또한 단일 적층의 경우와 마찬가지로 열은 역방향으로도 이동 가능하다. 도 3에 도시된 화살표는 열의 이동을 나타내고 있다.The heat is transferred to the
또한 복수의 판형 다공성물질(320)의 양 외측면(321)에는 서로 다른 평판관(310)이 각각 접촉되어 있으므로, 용융경계면(322)은 판형 다공성물질(320)의 양 외측면(321)으로부터 각각 발생하고, 결과적으로 하나의 판형 다공성물질(320) 내부에는 두 개의 용융경계면(322)이 존재한다.Since the
판형 다공성물질(320)의 양측면으로부터 내부로 이동하는 용융경계면(322)을 형성하고 판형 다공성물질(320)의 중앙부에서 상변화물질의 용융경계면(322)이 만나 용융이 종료되도록, 복수의 평판관(310)은 복수의 판형 다공성물질(320)의 양측에 대칭적으로 배치되어 복수의 판형 다공성물질(320)과 교차적으로 다중 적층된다.A plurality of
이 경우에도, 용융경계면(322)은 판형 다공성물질(320)의 외측면(321)과 실질적으로 동일한 형상을 갖고, 판형 다공성물질(320)의 외측면(321)에 실질적으로 평행을 유지하면서 내부로 이동한다.In this case, the
이하에서는 본 발명과 관련된 축냉기의 또 다른 실시예에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, another embodiment of the cooling and cooling device related to the present invention will be described in more detail.
도 4는 본 발명과 관련된 또 다른 실시예를 따르는 축냉기(400)의 사시도이다.4 is a perspective view of a
본 실시예에 따르는 축냉기(400)는 다채널 평판관(410)을 포함한다. 즉, 다채널 평판관(410)은 그 내부에 브라인이 흐르는 유로가 복수 개 구비되어 있다. 따라서 브라인은 하나의 평판관(410) 내에 구비된 다수의 채널(411)을 통하여 각각 흐르며 열교환을 하고 이에 따라 냉각 또는 가열된다.The
위와 같이 다채널 평판관(410)을 사용함으로써 평판관(410) 내의 유동을 분배시키고, 구조적 안정성을 확보할 수 있다. 이때 각각의 채널(411)은 높이가 낮은 미세유로(1㎛ 내지 9㎜)를 형성할 수 있다. 이 경우 열전달을 지배하는 등가유로, 즉 수력직경의 크기가 작아서 관 내의 열전달 성능이 향상되는 부가적인 효과를 얻을 수 있다.By using the multi-channel
도 4는 단일의 평판관(410) 내에 복수의 채널(411)을 구비하는 예를 도시하고 있지만, 각각의 채널을 높이 방향으로 적층하여 다채널 평판관을 형성할 수도 있다.Although FIG. 4 shows an example in which a plurality of
이하에서는 본 발명과 관련된 축냉기의 또 다른 실시예에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, another embodiment of the cooling and cooling device related to the present invention will be described in more detail.
도 5는 본 발명과 관련된 축냉기(500)의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.Fig. 5 is a perspective view showing still another embodiment of the
본 실시예에 따르는 축냉기(500)는 복수의 다채널 평판관(510)과 복수의 판형 다공성물질(520)을 포함한다. 복수의 다채널 평판관(510)은 판형 다공성물질(520)의 양측에 대칭적으로 배치되므로, 평판관(510)의 수가 판형 다공성물질(520)의 수보다 더 많은 것이 일반적이라 할 수 있다.The
도 5에서는 다섯개의 다채널 평판관(510)과 네개의 판형 다공성물질(520)이 교차적으로 적층된 것을 도시하고 있으나, 이에 한정될 것은 아니고 이보다 많거나 적을 수 있다.5, five multi-channel
다채널 평판관(510)과 판형 다공성물질(520)을 다중 적층을 함으로써 축냉기의 용량 확장이 가능하다. 즉, 본 발명에 따르는 축냉기(500)는 적층 수에 비례하여 용량이 확장된다. By stacking the multi-channel
단일 채널 평판관과 판형 다공성물질을 적층한 경우와 마찬가지로, 열은 평판관의 관로를 따라 흐르는 각각의 브라인에서, 평판관(510)의 내벽, 평판관(510)의 외벽, 판형 다공성물질(520)의 외측면 및 판형 다공성물질(520) 내부에 저장된 상변화물질로 순차적으로 이동한다. 또한 열은 역방향으로도 이동 가능하다.As in the case of stacking the single channel flat plate and the plate type porous material, heat is applied to the inner wall of the
이상에서 설명한 판형 다공성물질은 구리, 알루미늄 및 그라파이트 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다. 즉, 판형 다공성물질은 다른 금속에 비하여 열 전도도가 비교적 큰 물질로 이루어질 수 있다.The plate-like porous material described above may be formed of any one of copper, aluminum, and graphite. That is, the plate-like porous material may be made of a material having a relatively high thermal conductivity as compared with other metals.
특히, 그라파이트는 결정 방향에 따라서 열전도도가 달라지는 특성을 갖고 있다. 따라서 판형 다공성물질이 그라파이트 재질로 형성된 경우, 그라파이트의 여러 결정 방향 중 가장 열전도도가 큰 방향으로 배치될 수 있도록 해야한다.In particular, graphite has a characteristic that the thermal conductivity varies depending on the crystal direction. Therefore, when the plate-like porous material is formed of a graphite material, it must be arranged in a direction having the highest thermal conductivity among the various crystal directions of the graphite.
또한 평판관과 상변화물질이 저장된 판형 다공성물질은 브레이징, 기계적 체결에 의한 압착, 써말 그리스 또는 써말 패이스트 등의 접착법을 사용하여 조립될 수 있다.In addition, the plate-like porous material in which the plate-like tube and the phase-change material are stored can be assembled by using an adhesive method such as brazing, compression by mechanical fastening, thermal grease or thermal paste.
또한 본 발명에 따르는 축냉기를 제작하는 방법은 종래 기술을 따르는 축냉기를 제작하는 방법에 비해서 간단하다. 즉, 본 발명은 평판관과 판형 다공성물질을 이용하므로, 구멍 작업, 확관 등 냉각관 삽입을 위한 별도의 다공성물질의 가공을 필요로하지 않는다.Further, the method of manufacturing the cold storage device according to the present invention is simpler than the method of manufacturing the cold storage device according to the prior art. That is, since the present invention uses a flat plate and a plate-like porous material, it does not require processing of a separate porous material for insertion of a cooling tube such as a hole operation or an expansion.
이상에서 설명한 적층형 축냉기는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The above-described stacked type axial cooler is not limited to the configuration and the method of the embodiments described above, but all or some of the embodiments may be selectively combined so that various modifications may be made to the embodiments.
Claims (6)
상기 평판관에 대응하는 단면이 상기 평판관의 연장방향을 따라 연장되어 형성되고, 상기 브라인과 열을 교환하여 용융 또는 응고되는 상변화물질을 저장하기 위한 기공을 구비하며, 상기 평판관의 외벽과 접촉면을 형성하도록 배치되는 판형 다공성물질을 포함하고,
상기 복수의 평판관은,
상기 다공성물질과 교차적으로 적층되어 상기 판형 다공성물질의 양측에 대칭적으로 배치되며, 방랭 시 상기 접촉면의 형상이 유지되어 상기 판형 다공성물질의 외측면의 형상과 동일한 형상을 가지는 각각의 용융경계면을 형성하고,
상기 각 용융경계면은,
상기 판형 다공성물질의 양 측면에서 상기 판형 다공성 물질의 내부를 향해 이동되어 상기 판형 다공성물질의 중앙부에서 상호 접촉되며,
상기 평판관의 유로를 따라 흐르는 상기 브라인에서 상기 평판관의 내벽, 상기 평판관의 외벽 및 상기 판형 다공성물질의 외측면을 거쳐 상기 상변화물질에 열이 전달되는 것을 특징으로 하는 적층형 축냉기.A plurality of flat tubes which are formed by extending with a cross section of a certain shape so as to form a flow path of brine and are spaced apart from each other; And
And a pore for storing a phase change material that is melted or solidified by exchanging heat with the brine, the pore having a cross section corresponding to the flat plate and extending along the extending direction of the flat plate, A plate-like porous material disposed to form a contact surface,
The plurality of flat tubes may include:
Like porous material is disposed on both sides of the plate-shaped porous material, and the shape of the contact surface is maintained at the time of coolsing, so that each of the molten interface surfaces having the same shape as the outer surface of the plate- Forming,
Wherein each of the molten interface faces,
Like porous material is moved toward the inside of the plate-like porous material on both sides of the plate-like porous material and is mutually contacted at a central portion of the plate-
Wherein heat is transferred to the phase change material through the inner wall of the flat plate, the outer wall of the flat plate, and the outer side of the plate-like porous material from the brine flowing along the flow path of the flat plate.
상기 복수의 평판관은 상기 평판관 내에서 브라인의 유동을 분배하고 구조적 안정성을 확보할 수 있도록 브라인의 유로를 복수로 구비하는 다중 채널인 것을 특징으로 하는 적층형 축냉기.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of flat tubes are multichannels having a plurality of brine channels so as to distribute the brine flow in the flat tube and to ensure structural stability.
상기 복수의 평판관은 상기 평판관 내의 열전달 성능을 향상시키기 위하여 1㎛ 내지 9㎜ 크기의 높이를 갖는 미세유로를 복수로 구비하는 다중 채널인 것을 특징으로 하는 적층형 축냉기.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of flat tubes are multi-channels having a plurality of micro-channels having a height of 1 to 9 mm in order to improve heat transfer performance in the flat tubes.
상기 판형 다공성물질은 구리, 알루미늄, 그라파이트 중 어느 하나의 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 적층형 축냉기.The method according to claim 1,
Wherein the plate-like porous material is formed of any one of copper, aluminum, and graphite.
상기 판형 다공성물질은 복수로 구비되고, 상기 복수의 평판관과 교차적으로 적층되어 용량 확장이 가능한 적층형 축냉기.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of the plate-like porous materials are stacked and cross-stacked with the plurality of flat tubes to expand the capacity.
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