KR101967119B1 - 열택배 공급 장치 및 열택배 공급 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열택배 공급 장치와 열택배 공급 시스템 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열택배 사업에 사용할 수 있도록 폐열을 축열하여 이동 후 사용 장소에서 방열할 수 있는 장치와 이를 운용하는 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 의한 열택배 공급 장치는, 열택배 사업에 이용되는 축열 장치가 저장된 열을 열 사용처에 공급하고, 방열이 완료된 축열 장치를 쉽게 교체할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 열택배 공급 시스템은, 방열이 완료된 축열 장치를 파악하여 축열 장치를 자동적으로 교체하도록 하여 열택배 공급의 편의성 및 접근성을 증가시키는 효과가 있다.

Description

열택배 공급 장치 및 열택배 공급 시스템{Apparatus for Heat Delivery and System for Heat Delivery}

본 발명은 열택배 공급 장치와 열택배 공급 시스템 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열택배 사업에 사용할 수 있도록 폐열을 축열하여 이동 후 사용 장소에서 방열할 수 있는 장치와 이를 운용하는 시스템에 관한 것이다.

제철소와 같은 공장에서 발생하는 폐열을 저장하여 온실이나 주택에 공급하는 열택배 사업이 시도되어 최근에 일부 사용되고 있다.

이와 같은 열택배 사업은 제철소와 같은 공장의 가열로나 소각로 굴뚝에서 발생하는 폐열을 저장하여 사용한다. 이와 같은 폐열을 저장하는 매개체로는 잠열축열재라는 상변화 물질(PCM; Phase Change Material) 또는 화학적 축열재를 사용한다. 이와 같은 상변화 물질이 저장된 축열 컨테이너에 폐열로 가열된 열매유와 같은 유체를 경유시키면 상변화 물질이 액상으로 변하면서 열이 저장된다.

이와 같은 상변화 물질을 이용하여 열을 저장하는 장치를 축열 장치라 한다. 축열 장치는 내부에 충진된 상변화 물질을 통해 열을 저장하는 장치이다.

축열 장치를 통해 온실이나 주택에 열을 공급하기 위해서는 축열 장치가 설치되어 축열 장치의 열을 전달하는 장치가 필요하다. 축열 장치가 널리 사용되려면 축열 장치를 쉽게 교체할 수 있는 열택배 공급 장치의 개발이 필수적이다.

한편, 축열 장치는 방열이 완료된 후 교체가 필요하다. 축열 장치의 방열이 완료되었는지 여부를 사용자가 직접 파악하여 교체를 요청하게 되면 열택배 사업의 접근성이 현저히 떨어지게 된다. 따라서, 축열 장치의 방열이 완료되면 축열 장치의 교체가 자동적으로 이루어질 수 있는 열택배 공급 솔루션이 필요하다.

본 발명은 상술한 바와 같은 필요성을 해결하기 위해 위하여 안출된 것으로, 축열 장치의 쉬운 교체가 가능한 열택배 공급 장치와 축열 장치의 자동적인 교체가 수행될 수 있는 열택배 공급 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열택배 공급 장치는, 열을 저장하는 복수의 축열 유닛과, 상기 복수의 축열 유닛을 수용하는 열교환 챔버와, 상기 열교환 챔버와 통하도록 형성되는 유입구 및 유출구를 구비하는 축열 모듈; 상기 축열 모듈을 통해 열을 전달받는 열 사용처와 상기 축열 모듈의 유입구를 연결하는 순환 배관과, 상기 순환 배관의 경로 상에 설치되어 상기 열 사용처의 공기를 상기 순환 배관을 통해 상기 축열 모듈의 유입구로 이동시키는 순환 펌프를 포함하는 순환 유닛; 및 상기 열 사용처와 상기 축열 모듈의 유출구를 연결하는 공급 배관과, 상기 공급 배관의 경로 상에 설치되어 상기 축열 모듈을 경유한 상기 열 사용처의 공기를 상기 공급 배관을 통해 상기 열 사용처로 이동시키는 공급 펌프를 포함하는 공급 유닛;을 포함하는 점에 특징이 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열택배 공급 시스템은, 열을 저장하는 복수의 축열 유닛과, 상기 복수의 축열 유닛을 수용하는 열교환 챔버와, 상기 열교환 챔버와 통하도록 형성되는 유입구 및 유출구를 구비하는 축열 모듈; 상기 축열 모듈을 통해 열을 전달받는 열 사용처와 상기 축열 모듈의 유입구를 연결하는 순환 배관과, 상기 순환 배관의 경로 상에 설치되어 상기 열 사용처의 공기를 상기 순환 배관을 통해 상기 축열 모듈의 유입구로 이동시키는 순환 펌프를 포함하는 순환 유닛; 상기 열 사용처와 상기 축열 모듈의 유출구를 연결하는 공급 배관과, 상기 공급 배관의 경로 상에 설치되어 상기 축열 모듈을 경유한 상기 열 사용처의 공기를 상기 공급 배관을 통해 상기 열 사용처로 이동시키는 공급 펌프를 포함하는 공급 유닛; 상기 축열 모듈을 수용하도록 형성되는 축열 탱크; 상기 축열 탱크에 설치되는 온도 센서와, 상기 온도 센서가 측정한 상기 축열 탱크의 온도 정보를 송신하는 통신부를 포함하는 관리 모듈; 및 상기 관리 모듈의 통신부가 송신한 온도 정보를 수신하는 수신부와, 상기 온도 정보가 교체 온도 이하로 감소하면 상기 축열 모듈이 교체되도록 상기 축열 모듈을 운송하는 운송 시스템에 교체 요청 신호를 송신하는 요청부를 포함하는 관제 모듈;을 포함하는 점에 특징이 있다.

본 발명에 의한 열택배 공급 장치는, 열택배 사업에 이용되는 축열 장치가 저장된 열을 열 사용처에 공급하고, 방열이 완료된 축열 장치를 쉽게 교체할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 열택배 공급 시스템은, 방열이 완료된 축열 장치를 파악하여 축열 장치를 자동적으로 교체하도록 하여 열택배 공급의 편의성 및 접근성을 증가시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열택배 공급 장치의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열택배 공급 시스템의 개념도이다.
도 3은 도 1에 도시된 축열 모듈의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 축열 유닛의 사시도이다.
도 5은 도 4에 도시된 축열 유닛의 정면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 축열 유닛의 Ⅵ-Ⅵ선 단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 열택배 공급 장치에 대해 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 열택배 공급 장치는 축열 모듈(200)과 순환 유닛(10)과 공급 유닛(20)과 축열 탱크(30)를 포함하여 이루어진다. 본 실시예에 따른 열택배 공급 장치는 축열 모듈(200)에 저장된 열을 순환 유닛(10) 및 공급 유닛(20)을 통해 열 사용처에 전달하는 장치이다. 여기서 열 사용처는 주택이나 온실과 같이 난방이 필요한 건물이나 시설물을 의미한다.

축열 모듈(200)은 복수의 축열 유닛(100)과 열교환 챔버(201)와 유입구(210) 및 유출구(220)를 포함한다.

축열 유닛(100)은 열을 저장하고 방출하는 최소 단위로써 내부에 축열 물질이 충진된다. 본 실시예에 사용되는 축열 유닛(100)의 상세 구조에 대해서는 후술하기로 한다.

열교환 챔버(201)는 축열 유닛(100)을 수용할 수 있도록 형성된다. 본 실시예의 경우, 축열 모듈(200)의 열교환 챔버(201)는 직육면체 형태로 형성된다. 열교환 챔버(201)에는 축열 유닛(100)과 열을 교환하는 열교환 유체가 열교환 챔버(201)로 유입 또는 유출될 수 있도록 유입구(210)와 유출구(220)가 형성된다.

순환 유닛(10)은 순환 배관(12)과 순환 펌프(11)를 포함한다.

순환 배관(12)은 열 사용처와 축열 탱크(30)를 연결하는 관이다. 열 전달 효율을 고려하여 순환 배관(12)은 단열 처리되는 것이 좋다. 순환 배관(12)을 통해 열 사용처의 공기가 축열 탱크(30)를 경유하여 축열 모듈(200)의 유입구(210)로 유입된다. 순환 펌프(11)는 순환 배관(12)의 경로 상에 설치된다. 순환 펌프(11)는 열 사용처의 공기가 순환 배관(12)을 통해 축열 모듈(200)의 유입구(210)로 유입되도록 공기 흐름을 생성한다.

공급 유닛(20)은 공급 배관(22)과 공급 펌프(21)를 포함한다.

공급 배관(22)은 열 사용처와 축열 탱크(30)를 연결하는 관이다. 순환 유닛(10)의 순환 배관(12)과 마찬가지로 열 전달 효율을 고려하여 공급 배관(22)은 단열 처리되는 것이 좋다. 축열 모듈(200)을 경유하여 열 교환이 이루어진 열 사용처의 공기가 축열 모듈(200)의 유출구(220)로 유출되고 이 공기는 축열 탱크(30)를 경유하여 공급 배관(22)을 통해 열 사용처에 공급된다. 공급 펌프(21)는 공급 배관(22)의 경로 상에 설치된다. 공급 펌프(21)는 축열 모듈(200)을 경유한 공기가 공급 배관(22)을 통해 열 사용처로 공급되도록 공기 흐름을 생성한다. 또한, 공급 펌프(21)는 외기 유로(23)를 포함한다. 공급 펌프(21)는 외기 유로(23)를 통해 외부 공기를 흡입하여 상술한 공기 흐름에 외부 공기를 추가할 수 있다.

축열 탱크(30)는 축열 모듈(200)을 수용할 수 있도록 형성된다. 상술한 바와 같이, 축열 모듈(200)은 직육면체 형태로 형성되므로 축열 탱크(30)도 직육면체 형태로 형성된다.

축열 탱크(30)에는 슬라이드 도어(31)와 로울러(32)가 설치된다. 슬라이드 도어(31)는 축열 탱크(30)의 한쪽 면을 개폐한다. 슬라이드 도어(31)가 상승하여 축열 탱크(30)가 개방된 상태에서 축열 모듈(200)이 축열 탱크(30)에 탑재되거나 제거될 수 있다. 로울러(32)는 축열 탱크(30)의 저면에 설치된다. 로울러(32)는 축열 탱크(30)에 대해 회전 가능하게 설치된 복수의 바(Bar)이다. 로울러(32)는 축열 모듈(200)과 접촉하며 회전하여 축열 모듈(200)의 탑재 및 제거를 용이하게 한다.

한편, 축열 탱크(30)는 순환 유로(33)와 공급 유로(34)를 구비한다. 순환 유로(33)는 순환 유닛(10)의 순환 배관(12)과 후술하는 순환 도킹 유닛(40)의 순환관(41)을 연결하도록 형성된다. 공급 유로(34)는 공급 배관(22)의 공급 배관(22)과 후술하는 공급 도킹 유닛(50)의 공급관(51)을 연결하도록 형성된다.

순환 도킹 유닛(40)은 순환관(41)과 순환 작동부(42)와 순환 기밀부(43)를 포함한다.

순환관(41)은 축열 모듈(200)의 유입구(210)와 연결되도록 형성된 관이다. 본 실시예의 경우, 순환관(41)은 길이 변형이 가능하도록 주름관 형태로 제작된다. 순환관(41)의 직경은 유입구(210)의 직경보다 크다. 순환 작동부(42)는 순환관(41)의 길이를 변형시킨다. 순환 작동부(42)의 작동에 의해 순환관(41)은 축열 모듈(200)의 유입구(210)에 대해 전진하거나 후진한다. 순환 기밀부(43)는 순환관(41)의 말단에 형성된다. 순환 기밀부(43)는 순환관(41)이 축열 모듈(200)의 유입구(210)와 연결된 상태에서 순환관(41)과 유입구(210) 사이를 기밀한다.

공급 도킹 유닛(50)은 공급관(51)과 공급 작동부(52)와 공급 기밀부(53)를 포함한다.

공급관(51)은 축열 모듈(200)의 유출구(220)와 연결되도록 형성된 관이다. 본 실시예의 경우, 공급관(51)은 상술한 순환관(41)과 마찬가지로 길이 변형이 가능하도록 주름관 형태로 제작된다. 공급관(51)의 직경은 유출구(220)의 직경보다 크다. 공급 작동부(52)는 공급관(51)의 길이를 변형시킨다. 공급 작동부(52)의 작동에 의해 공급관(51)은 축열 모듈(200)의 유출구(220)에 대해 전진하거나 후진한다. 공급 기밀부(53)는 공급관(51)의 말단에 형성된다. 공급 기밀부(53)는 공급관(51)이 축열 모듈(200)의 유출구(220)와 연결된 상태에서 공급관(51)과 유출구(220) 사이를 기밀한다.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 열택배 공급 장치를 이용하여 열 사용처에 난방을 제공하는 과정에 대해 설명한다.

먼저, 축열된 상태의 축열 모듈(200)을 축열 탱크(30)에 설치하는 과정에 대해 설명한다.

축열 탱크(30)의 슬라이드 도어(31)가 상승하면 축열 탱크(30)가 개방된다. 축열 탱크(30)가 개방된 상태에서 축열 모듈(200)을 축열 탱크(30)로 밀어 넣는다. 이때, 축열 모듈(200)의 저면이 축열 탱크(30)에 설치된 로울러(32)와 접촉한다. 로울러(32)가 회전하며 축열 모듈(200)이 축열 탱크(30) 내부로 진입한다.

축열 탱크(30) 내부에 축열 모듈(200)이 안착되면, 축열 탱크(30)의 슬라이드 도어(31)가 상승하여 축열 탱크(30)가 폐쇄된다. 이와 같은 상태에서, 순환 도킹 유닛(40)의 순환 작동부(42)가 작동하여 순환관(41)이 축열 모듈(200)의 유입구(210)를 향해 전진한다. 순환 도킹 유닛(40)의 순환 작동부(42)는 순환 기밀부(43)가 축열 모듈(200)의 유입구(210)와 인접한 면에 완전히 접촉될 때까지 순환관(41)을 전진시킨다. 도 1에 도시된 바와 같이, 순환관(41)의 직경은 유입구(210)의 직경보다 크므로, 순환관(41)이 완전히 전진된 상태에서 순환관(41)이 유입구(210)를 완전히 덮게 된다. 이와 동시에 공급 도킹 유닛(50)의 공급 작동부(52)가 작동하여 공급관(51)이 축열 모듈(200)의 유출구(220)를 향해 전진한다. 공급 도킹 유닛(50)의 공급 작동부(52)는 공급 기밀부(53)가 축열 모듈(200)의 유출구(220)와 인접한 면에 완전히 접촉될 때까지 공급관(51)을 전진시킨다. 공급관(51)의 직경은 유출구(220)의 직경보다 크므로, 공급관(51)이 완전히 전진된 상태에서 공급관(51)이 유출구(220)를 완전히 덮게 된다.

위와 같은 과정을 통해 축열 모듈(200)은 축열 탱크(30)에 설치된다. 순환관(41)과 유입구(210)의 연결 및 공급관(51)과 유출구(220)의 연결은 자동으로 수행되므로, 축열 모듈(200)은 축열 탱크(30)에 간편하게 설치될 수 있다.

다음으로, 열 사용처에 난방이 실시되는 과정에 대해 설명한다.

순환 유닛(10)의 순환 펌프(11)가 작동된다. 순환 펌프(11)의 작동으로 열 사용처의 공기가 순환 유닛(10)의 순환 배관(12)을 통해 축열 탱크(30)로 전달된다. 축열 탱크(30)로 전달된 공기는 축열 탱크(30)의 순환 유로(33)를 통해 순환관(41)으로 이동된다. 상술한 바와 같이, 순환관(41)은 축열 모듈(200)의 유입구(210)와 연결되므로 공기는 축열 모듈(200)의 유입구(210)를 통해 축열 모듈(200) 내부로 흐른다. 축열 모듈(200) 내부로 유입된 열 사용처의 공기는 축열 유닛(100)과 열 교환을 통해 가열된다. 이와 같이 축열 모듈(200)을 경유하여 가열된 공기는 축열 모듈(200)의 유출구(220)를 통해 축열 모듈(200)에서 유출된다.

공급 유닛(20)의 공급 펌프(21)가 작동된다. 공급 펌프(21)의 작동으로 가열된 공기는 축열 모듈(200)의 유출구(220)에서 유출구(220)와 연결된 공급관(51)을 따라 이동된다. 공급관(51)은 축열 탱크(30)의 공급 유로(34)를 경유하여 공급 유로(34)와 연결된 공급 유닛(20)의 공급 배관(22)으로 흐른다. 가열된 공기는 공급 배관(22)을 통해 열 사용처로 전달되고 이 공기가 열 사용처에 온도를 상승시킨다. 한편, 공급 유닛(20)의 공급 펌프(21)는 외기 유로(23)를 통해 외부 공기도 함께 흡입한다. 이 외부 공기는 축열 모듈(200)을 경유하여 가열된 공기와 혼합된다. 결과적으로 열 사용처에는 외부 공기와 가열된 공기가 혼합되어 공급된다. 외부 공기는 가열된 공기를 적절한 온도로 낮추는 역할을 한다. 외부 공기와 가열된 공기의 비율에 따라 난방온도가 결정될 수 있다. 이러한 방법으로 본 실시예에 따른 열택배 공급 장치는 적절한 온도로 열 사용처를 난방할 수 있다.

온실과 같은 시설물은 농작물의 재배를 위해 일정한 온도로 유지될 필요가 있다. 이 경우, 열 사용처에 설치된 온도계와 열택배 공급 장치가 연동되어 동작될 수도 있다. 즉, 열 사용처에서 설정한 희망 온도에 따라 공급 펌프(21)의 작동 정도와 공급 펌프(21)가 흡입하는 외부 공기의 양이 가변될 수 있다. 이처럼 열 사용처의 희망 온도를 목표 값으로 본 실시예에 따른 열택배 공급 장치가 제어되도록 구성하면, 열 사용처의 온도가 희망 온도로 계속 유지될 수 있다.

축열 모듈(200)의 열 방출이 완료되면, 축열 모듈(200)은 축열 탱크(30)에서 제거된다. 축열 모듈(200)의 제거는 설치의 역순으로 진행된다. 먼저, 순환 도킹 유닛(40)의 순환 작동부(42)가 작동하여 순환관(41)이 축열 모듈(200)의 유입구(210)에 대해 후퇴한다. 순환관(41)의 후퇴로 유입구(210)와 순환관(41)이 분리된다. 마찬가지로 공급 도킹 유닛(50)의 공급 작동부(52)가 작동하여 공급관(51)이 축열 모듈(200)의 유출구(220)에 대해 후퇴한다. 공급관(51)의 후퇴로 유출구(220)와 공급관(51)이 분리된다. 이와 같은 상태에서, 축열 탱크(30)의 슬라이드 도어(31)가 상승하여 축열 탱크(30)가 개방된다. 축열 모듈(200)은 축열 탱크(30)의 로울러(32)에 의해 축열 탱크(30) 밖으로 이동된다.

계속적인 난방이 필요한 경우에는, 축열 모듈(200)을 교체하여 난방이 계속되도록 할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에 따른 열택배 공급 장치는 축열 모듈(200)을 쉽게 교체하여 난방을 수행할 수 있도록 구성된 장점을 갖는다.

다음으로 도 2를 참조하여 본 실시에에 따른 열택배 공급 시스템의 작동에 대해 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 열택배 공급 시스템은 관리 모듈(2000)과 관제 모듈(1000)을 포함한다. 관리 모듈(2000)과 관제 모듈(1000)을 제외한 구성들은 앞에서 설명한 본 실시예에 따른 열택배 공급 장치와 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.

관리 모듈(2000)은 온도 센서(2100)와 통신부(2200)를 포함한다. 온도 센서(2100)는 축열 탱크(30)에 설치되어 축열 탱크(30) 내부의 온도를 측정한다. 온도 센서(2100)가 측정한 온도 정보는 통신부(2200)를 통해 송신한다.

관제 모듈(1000)은 수신부(1100)와 요청부(1200)와 감지부(1300)를 포함한다.

관제 모듈(1000)의 수신부(1100)는 관리 모듈(2000)의 통신부(2200)가 송신하는 온도 정보를 수신한다. 관제 모듈(1000)의 요청부(1200)는 수신부(1100)가 수신한 온도 정보가 교체 온도 이하로 감소되면 운송 시스템에 교체 요청 신호를 송신한다. 운송 시스템은 축열 모듈(200)을 운송하는 운송 수단을 관리하는 시스템이다. 관제 모듈(1000)의 요청부(1200)가 운송 시스템에 교체 요청 신호를 송신하면, 운송 시스템은 축열 모듈(200)을 해당 열 사용처로 운송한다. 운송 시스템에서 관리하는 운송 수단은 축열된 상태로 저장된 축열 모듈(200)을 열 사용처로 운송할 수 있고, 공장의 폐열로 축열된 축열 모듈(200)을 공장에서 열 사용처로 운송할 수도 있다.

효율적인 시스템 운용을 위해서 관제 모듈(1000)의 요청부(1200)는 위치 정보를 활용할 수도 있다. 관제 모듈(1000)의 요청부(1200)는 교체 온도 이하로 감소된 온도 정보를 송신하는 관리 모듈(2000)과 인접한 공장이나 축열 모듈(200) 저장소에서 축열 모듈(200)을 운송하도록 위 운송 시스템에 교체 요청 신호를 송신할 수도 있다. 이 경우, 열 사용처에서 축열 모듈(200) 교체가 보다 신속하게 이루어질 수 있다.

관제 모듈(1000)의 감지부(1300)는 수신부(1100)가 수신한 온도 정보가 정상 온도를 초과하면 해당 온도 정보를 보내온 관리 모듈(2000)이 설치된 축열 탱크(30)의 위치를 확인한다. 감지부(1300)는 정상 온도를 초과한 축열 탱크(30)와 인접한 소방서 및 경찰서에 위험 신호를 송신한다. 이로 인해, 본 실시예에 따른 열택배 공급 시스템은 사고를 예방할 수 있고, 사고 발생시 피해를 최소화할 수 있다.

다음으로, 도 3 내지 도 6를 참조하여, 앞에서 설명한 축열 유닛(100) 및 축열 모듈(200)의 상세한 구조에 대해 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 축열 유닛이 축열 모듈에 설치된 상태의 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 축열 유닛의 사시도이며, 도 5은 도 4에 도시된 축열 유닛의 정면도이다.

본 발명의 축열 유닛은 도 3에 도시된 것과 같은 축열 모듈(200)에 설치되어 사용된다. 축열 모듈(200)에는 본 발명의 축열 유닛(100)이 복수개 설치된다. 축열 모듈(200)은 밀폐된 용기 형태로 형성되거나, 복수의 축열 모듈(200)이 서로 연결되어 밀폐된 용기 형태를 구성한다. 축열 모듈(200)에는 물, 공기와 같은 유체가 흐를 수 있는 유로가 형성되고, 외부로부터 유체가 유입되는 유입구(210)와 외부로 유체가 유출되는 유출구(220)가 형성된다. 고온의 유체가 축열 모듈(200)에 유입되어 흐르면서 본 발명의 축열 유닛(100)과 열교환을 하여 열을 축열 유닛(100)에 저장한다. 이와 같은 축열 모듈(200)을 에너지가 필요한 곳에 배달하면 축열 유닛(100)에 저장된 열을 사용하게 된다. 앞서 설명한 것과 반대로 축열 모듈(200)에 유체를 유입시키면 유로를 흐르면서 축열 유닛(100)과 접촉하여 축열 유닛(100)에 저장된 열을 전달 받아 유체가 가열된다.

본 발명의 축열 유닛(100)은 이와 같은 열택배 서비스에 있어서 열을 저장하고 방열하는 최소 단위이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예의 축열 유닛(100)은 유닛 본체(110)와 축열 물질(120)과 내부 핀(130)과 외부 핀(140)과 가이드 부재(150)를 포함한다.

유닛 본체(110)는 길이 방향으로 연장되도록 형성된 원통 형태로 형성된다 유닛 본체(110)의 내부에는 밀폐 공간으로 형성된 축열 챔버(111)가 형성된다. 유닛 본체(110)에는 캡 부재(160)가 설치되어 축열 챔버(111)를 개폐하도록 형성된다. 유닛 본체(110)의 축열 챔버(111)에는 축열 물질(120)이 채워진다.

축열 물질(120)은 일반적으로 상변화 물질(PCM; Phase Change Material)로 알려진 물질들이 사용된다. 축열 물질(120)로 상변화 물질 이외에 화학적 축열 물질을 사용하는 것도 가능하다. 축열 물질(120)이 외부 열을 흡수하여 고온인 경우, 축열 물질(120)은 액체 상태가 된다. 축열 물질(120)에 저장된 열을 외부로 방출하여 축열 물질(120)의 온도가 낮아지면 축열 물질(120)은 고체 상태가 된다.

캡 부재(160)를 유닛 본체(110)로부터 제거하여 축열 챔버(111)를 개방한 상태에서 축열 물질(120)을 축열 챔버(111)에 주입한다. 캡 부재(160)를 유닛 본체(110)에 결합하여 유닛 본체(110)의 축열 챔버(111)를 폐쇄한다.

유닛 본체(110)의 축열 챔버(111)에는 복수의 내부 핀(130)이 설치된다. 내부 핀(130)은 축열 챔버(111) 내면에서 축열 챔버(111)의 중심을 향해 돌출되어 연장되도록 형성된다. 본 실시예의 경우 도 6에 도시한 것과 같이, 내부 핀들(130)은 유닛 본체(110)에 대해 방사상으로 배열되어 돌출되도록 형성된다. 이와 같이 내부 핀(130)이 축열 챔버(111)의 중심 근처까지 연장되도록 형성되면, 축열 챔버(111) 내부까지 효과적으로 축열 및 방열을 가능하게 하는 장점이 있다. 또한, 도 6에 도시한 것과 같이 내부 핀(130)은 표면에 다수의 요철이 형성되도록 세레이션(serration) 가공하면, 축열 물질(120)과 내부 핀(130)의 접촉 면적을 증가시켜, 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

유닛 본체(110)의 외면에는 복수의 외부 핀(140)이 설치된다. 외부 핀(140)은 유닛 본체(110)의 외면을 따라 원주 방향으로 배열되어 방사상으로 돌출되도록 형성된다. 이와 같이 복수의 외부 핀(140)이 유닛 본체(110)의 외면에 돌출되어 형성되면, 유체와의 접촉 면적이 증가하여 열교환 효율을 향상시키는 장점이 있다.

유닛 본체(110)의 외면에는 가이드 부재(150)가 형성된다. 가이드 부재(150)는 본 실시예의 축열 유닛(100)을 축열 모듈(200)에 설치하는 것을 용이하게 한다. 가이드 부재(150)는 본 실시예의 축열 유닛(100)을 축열 모듈(200)에 슬라이드 방식으로 끼워서 거치할 수 있도록 한다. 축열 모듈(200)에는 길이 방향으로 연장되는 가이드 돌기(230)가 형성되고, 본 실시예의 축열 유닛(100)의 가이드 부재(150)는 유닛 본체(110)의 외면에 유닛 본체(110)의 길이 방향을 따라 연장되도록 형성된다. 가이드 부재(150)에는 가이드 홈(151)이 형성된다. 사용자는 가이드 돌기(230)가 가이드 부재(150)의 가이드 홈(151)에 끼워지도록 하여, 본 실시예의 축열 유닛(100)을 축열 모듈(200)에 밀어 넣는 방법으로 본 실시예의 축열 유닛(100)을 축열 모듈(200)에 설치한다.

상술한 바와 같은 유닛 본체(110)와 내부 핀(130)과 외부 핀(140)과 가이드 부재(150)는 모두 금속 재질로 형성된다. 바람직하게는 알루미늄 합금, 구리 합금, 스테인리스 스틸 등이 유닛 본체(110), 내부 핀(130), 외부 핀(140) 및 가이드 부재(150)의 재료로 사용될 수 있다.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 축열 유닛(100)의 작동에 대해 설명한다.

먼저, 유닛 본체(110)로부터 캡 부재(160)를 분리하고, 유닛 본체(110)의 축열 챔버(111) 내부에 축열 물질(120)을 채워 넣는다. 본 실시예의 축열 유닛(100)은 캡 부재(160)를 이용하여 축열 챔버(111)를 개폐할 수 있으므로, 필요에 따라 축열 챔버(111)에 축열 물질(120)을 보충하거나 축열 물질(120)을 교체하는 것이 가능하다.

본 실시예의 축열 유닛(100)을 사용하는 중에 축열 유닛(100)에서 축열 물질(120)이 누출될 수도 있는데, 본 실시예의 축열 유닛(100)은 캡 부재(160)를 이용하므로, 누출된 축열 물질(120)을 보충하는 것이 가능하다.

또한, 축열 물질(120)로 사용되는 상변화 물질의 변경이 필요한 경우에 캡 부재(160)를 이용하여 축열 챔버(111)를 개방하고 축열 물질(120)을 교체할 수 있는 장점이 있다. 본 실시예의 축열 유닛(100)을 사용하는 축열 및 방열 환경에 따라 더 적절한 특성을 가지는 상변화 물질로 축열 챔버(111)를 채울 필요가 있는 경우에 이와 같이 축열 물질(120)을 교체하면 된다. 또한, 본 실시예의 축열 유닛(100)을 장기간 사용하는 중에, 더 우수한 성능의 축열 물질(120)이 개발되는 경우, 본 실시예의 축열 유닛(100)은 언제든지 축열 물질(120)을 교체하여 사용할 수 있는 장점이 있다. 축열 유닛(100) 전체를 교체할 필요 없이 축열 챔버(111) 내부의 축열 물질(120)만 교체할 수 있으므로 경제성이 향상되는 효과가 있다.

이와 같이 축열 챔버(111) 내부에 축열 물질(120)이 채워진 축열 유닛(100)은 도 3 및 도 5를 참조하여, 슬라이딩 방식으로 축열 모듈(200)에 설치한다. 상술한 바와 같이 축열 모듈(200)의 가이드 돌기(230)가 가이드 부재(150)의 가이드 홈(151)에 끼워지도록 하여, 축열 유닛(100)을 밀어 넣는 방식으로 용이하게 축열 유닛(100)을 축열 모듈(200)에 설치하는 것이 가능하다. 이와 같이 본 실시예의 축열 유닛(100)은 축열 모듈(200)에 설치하는 것과 분리하는 것이 용이한 구조로 되어 있으므로, 축열 유닛(100)이 파손되거나 축열 물질(120)이 누출된 경우에 쉽게 새로운 축열 유닛(100)으로 교체하여 축열 모듈(200)에 설치하는 것이 가능하다. 따라서, 본 실시예의 축열 유닛(100)은 유지 보수가 편리하고 비용이 저렴한 장점이 있다.

축열 모듈(200)에 유체를 흐르게 하여 축열 또는 방열하는 경우에 본 실시예의 축열 유닛(100)은 외부 핀(140)과 내부 핀(130)에 의해 열교환 효율을 향상시킬 수 있다. 외부 핀(140)은 유체와 축열 유닛(100)의 접촉 면적을 증가시키므로 더욱 빠르게 열을 저장하거나 배출하는 것이 가능하게 한다.

통상적으로 축열 챔버(111) 내부에 채워진 상변화 물질은 축열 챔버(111)의 내벽에 가까운 부분부터 고체로 변하기 시작하거나 반대로 고체가 액체로 변하기 시작한다. 축열 유닛(100)이 방열 용도로 사용되는 경우 축열 챔버(111)의 내벽 근처부터 상변화 물질이 열을 방출하고 고체로 변하기 시작한다. 이와 같이 고체 상태로 변한 상변화 물질이 일종의 단열 작용을 하여 축열 챔버(111) 중앙부의 상변화 물질이 열을 배출하는 것을 방해할 수 있다. 본 실시예에 따른 축열 유닛(100)의 경우 축열 챔버(111)의 내면에서 중앙부로 연장되도록 형성되는 내부 핀(130)이 복수개 마련되어 있으므로, 이와 같은 경우에도 방열 효율을 저하시키지 않는 장점이 있다. 즉, 축열 챔버(111)의 내벽 근처의 상변화 물질이 고체로 변하더라도, 내부 핀(130)이 축열 챔버(111) 중앙부의 액체 상태의 상변화 물질과 접촉하여 열을 축열 챔버(111)의 외부로 전달하는 역할을 한다. 반대로, 축열 유닛(100)이 축열 용도로 사용되는 경우에도 축열 유닛(100)의 외부로부터 유체에 의해 전달 받은 열을 내부 핀(130)을 통해 축열 챔버(111) 중앙부까지 빠르게 전달한다. 따라서, 축열 챔버(111) 중앙부의 고체 상태의 상변화 물질에 효과적으로 열을 전달하여 축열 물질(120)을 빠르게 액체 상태로 변화시키면서 축열 작업을 수행할 수 있는 장점이 있다. 이와 같이, 내부 핀(130)의 작용으로 인해, 본 실시예에 따른 축열 유닛(100)은 축열 및 방열 공정에 있어서, 더욱 효과적으로 열 에너지를 저장하고 방출할 수 있다. 또한 본 실시예에 따른 축열 유닛(100)은 전체적으로 축열 유닛(100)에 저장되고 사용되는 열 에너지의 용량을 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 특히, 본 실시예의 축열 유닛(100)은 축열 챔버(111) 중앙부까지 연장되는 내부 핀(130)에 의해, 축열 챔버(111) 내부의 열용량이 얼마 남지 않은 경우에도 축열 유닛(100)의 방열 효율을 저하시키지 않고 높은 수준으로 유지할 수 있는 장점이 있다.

이상 본 발명에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 범위가 앞에서 설명하고 도시한 형태로 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 앞에서 설명한 열택배 공급 장치의 경우, 축열 탱크(30)를 생략하는 것이 가능하다. 이 경우, 축열 모듈의 유입구와 순환 유닛의 순환 배관이 직접 연결되고, 축열 모듈의 유출구와 공급 유닛의 공급 배관이 직접 연결될 수 있다.

또한, 앞에서 설명한 축열 유닛(100)은 하나의 예이며 열을 저장하고 방출할 수 있는 다양한 형태의 축열 유닛이 열택배 공급 장치에 활용될 수 있다.

또한, 앞에서 열택배 공급 장치의 공급 유닛(20)의 공급 펌프(21)는 외부 공기가 유입되도록 외기 유로(23)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 외기 유로(23)는 생략 가능하다.

또한, 앞에서 설명한 열택배 공급 장치의 순환 도킹 유닛(40)과 공급 도킹 유닛(50)은 다양한 변형이 가능하다. 순환 도킹 유닛과 공급 도킹 유닛은 축열 탱크에 수용된 축열 모듈을 순환 배관 및 공급 배관에 연결시키기 위한 구성이므로, 축열 모듈과 순환 배관 및 공급 배관이 연결되는 다양한 방법으로 순환 도킹 유닛과 공급 도킹 유닛을 변형할 수 있다.

또한, 앞에서 설명한 열택배 공급 시스템의 관제 모듈(1000)은 감시부(1300)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 감시부(1300)를 생략하는 것도 가능하다.

또한, 앞에서 설명한 축열 유닛의 가이드 부재(150)는 가이드 홈(151)을 구비하고 축열 모듈(200)에는 가이드 돌기(230)가 형성되어 서로 슬라이드 결합되는 것으로 설명하였으나, 반대로 구성하는 것도 가능하다. 즉, 축열 유닛의 가이드 부재에 가이드 돌기를 형성하고, 축열 모듈에 가이드 홈을 형성하여 슬라이드 결합되도록 할 수도 있다.

또한, 앞서 설명한 것과 같이 슬라이드 방식으로 본 실시예의 축열 유닛이 축열 모듈에 설치되는 것이 아니라 클립 체결 방식으로 축열 모듈에 설치되도록 구성하는 것도 가능하다. 판 스프링 형태의 클립을 축열 모듈에 형성하고 본 발명의 축열 유닛의 가이드 부재가 클립에 끼워지는 방식으로 축열 모듈에 설치되도록 구성할 수도 있다.

또한, 사용환경과 용도 및 상변화 물질의 종류에 따라서는 외부 핀(140)과 내부 핀(130) 중 어느 하나를 구비하지 않는 구조의 축열 유닛을 구성하는 것도 가능하다.

또한, 앞에서 유닛 본체(110)가 원통 형태로 형성되는 것으로 설명하였으나, 유닛 본체는 육각 기둥이나 팔각 기둥 등 다각형 기둥의 형태로 형성된 구조를 사용하는 것도 가능하다.

10: 순환 유닛 11: 순환 펌프
12: 순환 배관 20: 공급 유닛
21: 공급 펌프 22: 공급 배관
23: 외기 유로 30: 축열 탱크
31: 슬라이드 도어 32: 로울러
33: 순환 유로 34: 공급 유로
40: 순환 도킹 유닛 41: 순환관
42: 순환 작동부 43: 순환 기밀부
50: 공급 도킹 유닛 51: 공급관
52: 공급 작동부 53: 공급 기밀부
100: 축열 유닛 110: 유닛 본체
111: 축열 챔버 120: 축열 물질
130: 내부 핀 140: 외부 핀
150: 가이드 부재 151: 가이드 홈
160: 캡 부재 171: 온도 센서
172: 통신부 173: 열전 소자
200: 축열 모듈 210: 유입구
220: 유출구 230: 가이드 돌기
1000: 관제 모듈 1100: 수신부
1200: 요청부 1300: 감지부
2000: 관리 모듈 2100: 온도 센서
2200: 통신부

Claims (10)

1. 열을 저장하는 복수의 축열 유닛과, 상기 복수의 축열 유닛을 수용하는 열교환 챔버와, 상기 열교환 챔버와 통하도록 형성되는 유입구 및 유출구를 구비하는 축열 모듈;
   상기 축열 모듈을 통해 열을 전달받는 열 사용처와 상기 축열 모듈의 유입구를 연결하는 순환 배관과, 상기 순환 배관의 경로 상에 설치되어 상기 열 사용처의 공기를 상기 순환 배관을 통해 상기 축열 모듈의 유입구로 이동시키는 순환 펌프를 포함하는 순환 유닛; 및
   상기 열 사용처와 상기 축열 모듈의 유출구를 연결하는 공급 배관과, 상기 공급 배관의 경로 상에 설치되어 상기 축열 모듈을 경유한 상기 열 사용처의 공기를 상기 공급 배관을 통해 상기 열 사용처로 이동시키는 공급 펌프를 포함하는 공급 유닛;을 포함하고,
   상기 공급 유닛의 공급 펌프는, 외부 공기가 상기 공급 배관을 통해 열 사용처로 이동되도록 외부와 연결되는 외기 유로를 더 포함하고,
   상기 축열 모듈을 수용하도록 형성되는 축열 탱크;를 더 포함하고,
   상기 축열 모듈의 축열 유닛은,
   밀폐 공간으로 형성된 축열 챔버를 구비하고, 길이 방향으로 연장되도록 형성되는 유닛 본체;
   유체에 의해 전달되는 열을 저장하도록 상기 유닛 본체의 축열 챔버에 채워지는 축열 물질;
   상기 축열 물질과 접촉하도록 상기 유닛 본체의 축열 챔버 내면에 돌출되도록 형성되고 표면에 다수의 요철이 형성되는 내부 핀;
   유체와 접촉하도록 상기 유닛 본체의 외면에 돌출되도록 형성되는 외부 핀; 및
   상기 축열 모듈에 슬라이드 방식으로 끼워져 거치될 수 있도록 상기 유닛 본체의 외면에 돌출되도록 형성되어 상기 유닛 본체의 길이 방향을 따라 연장되도록 형성되는 가이드 부재;를 포함하고,
   상기 축열 챔버를 개폐하여 상기 축열 물질을 교환할 수 있도록 상기 유닛 본체에 결합되는 캡 부재;를 더 포함하고,
   상기 가이드 부재는, 상기 축열 모듈에 형성된 가이드 돌기를 따라 끼워져 거치될 수 있도록 길이 방향으로 연장되는 홈 형태로 형성되고,
   상기 유닛 본체는, 원통형으로 형성되고,
   상기 내부 핀과 외부 핀은 각각 복수개 마련되어 유닛 본체의 원주 방향을 따라 배열되고 유닛 본체에 대해 방사상으로 돌출되도록 형성되는 열택배 공급 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 축열 모듈의 유입구에 연결되도록 형성되는 순환관을 포함하는 순환 도킹 유닛; 및
   상기 축열 모듈의 유출구에 연결되도록 형성되는 공급관을 포함하는 공급 도킹 유닛;을 더 포함하고,
   상기 축열 탱크는, 상기 순환 유닛의 순환 배관과 상기 순환 도킹 유닛의 순환관을 연결하는 순환 유로와, 상기 공급 유닛의 공급 배관과 상기 공급 도킹 유닛의 공급관을 연결하는 공급 유로를 포함하는 열택배 공급 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 순환 도킹 유닛은, 상기 순환관을 상기 축열 모듈의 유입구에 대해 전후진시키는 순환 작동부를 더 포함하고,
   상기 공급 도킹 유닛은, 상기 공급관을 상기 축열 모듈의 유입구에 대해 전후진시키는 공급 작동부를 더 포함하는 열택배 공급 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 순환 도킹 유닛은 상기 순환관과 상기 축열 모듈의 유입구 사이를 기밀하는 순환 기밀부를 더 포함하고,
   상기 순환 도킹 유닛의 순환관은 상기 축열 모듈의 유입구보다 큰 직경을 갖도록 형성되고,
   상기 공급 도킹 유닛은 상기 공급관과 상기 축열 모듈의 유출구 사이를 기밀하는 공급 기밀부를 더 포함하고,
   상기 공급 도킹 유닛의 공급관은 상기 축열 모듈의 유출구보다 큰 직경을 갖도록 형성되는 열택배 공급 장치.
7. 삭제
8. 열을 저장하는 복수의 축열 유닛과, 상기 복수의 축열 유닛을 수용하는 열교환 챔버와, 상기 열교환 챔버와 통하도록 형성되는 유입구 및 유출구를 구비하는 축열 모듈;
   상기 축열 모듈을 통해 열을 전달받는 열 사용처와 상기 축열 모듈의 유입구를 연결하는 순환 배관과, 상기 순환 배관의 경로 상에 설치되어 상기 열 사용처의 공기를 상기 순환 배관을 통해 상기 축열 모듈의 유입구로 이동시키는 순환 펌프를 포함하는 순환 유닛;
   상기 열 사용처와 상기 축열 모듈의 유출구를 연결하는 공급 배관과, 상기 공급 배관의 경로 상에 설치되어 상기 축열 모듈을 경유한 상기 열 사용처의 공기를 상기 공급 배관을 통해 상기 열 사용처로 이동시키는 공급 펌프를 포함하는 공급 유닛;
   상기 축열 모듈을 수용하도록 형성되는 축열 탱크;
   상기 축열 탱크에 설치되는 온도 센서와, 상기 온도 센서가 측정한 상기 축열 탱크의 온도 정보를 송신하는 통신부를 포함하는 관리 모듈; 및
   상기 관리 모듈의 통신부가 송신한 온도 정보를 수신하는 수신부와, 상기 온도 정보가 교체 온도 이하로 감소하면 상기 축열 모듈이 교체되도록 상기 축열 모듈을 운송하는 운송 시스템에 교체 요청 신호를 송신하는 요청부를 포함하는 관제 모듈;을 포함하는 열택배 공급 시스템.
9. 제8항에 있어서,
   상기 관제 모듈은, 상기 수신부가 수신한 온도 정보가 정상 온도를 초과하면 인근 소방서 및 경찰서에 위험 신호를 송신하는 감지부를 더 포함하는 열택배 공급 시스템.
10. 제9항에 있어서,
    상기 축열 모듈의 축열 유닛은,
    밀폐 공간으로 형성된 축열 챔버를 구비하고, 길이 방향으로 연장되도록 형성되는 유닛 본체;
    유체에 의해 전달되는 열을 저장하도록 상기 유닛 본체의 축열 챔버에 채워지는 축열 물질;
    상기 축열 물질과 접촉하도록 상기 유닛 본체의 축열 챔버 내면에 돌출되도록 형성되고 표면에 다수의 요철이 형성되는 내부 핀;
    유체와 접촉하도록 상기 유닛 본체의 외면에 돌출되도록 형성되는 외부 핀;
    상기 축열 모듈에 슬라이드 방식으로 끼워져 거치될 수 있도록 상기 유닛 본체의 외면에 돌출되도록 형성되어 상기 유닛 본체의 길이 방향을 따라 연장되도록 형성되는 가이드 부재;
    상기 축열 챔버를 개폐하여 상기 축열 물질을 교환할 수 있도록 상기 유닛 본체에 결합되는 캡 부재;
    상기 가이드 부재는, 상기 축열 모듈에 형성된 가이드 돌기를 따라 끼워져 거치될 수 있도록 길이 방향으로 연장되는 홈 형태로 형성되고,
    상기 유닛 본체는, 원통형으로 형성되고,
    상기 내부 핀과 외부 핀은 각각 복수개 마련되어 유닛 본체의 원주 방향을 따라 배열되고 유닛 본체에 대해 방사상으로 돌출되도록 형성되는 열택배 공급 시스템.

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