KR102010835B1 - Transportable heat storage systems and vehicles contain the same - Google Patents
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Abstract
축열 시스템 및 이를 포함하는 차량이 개시된다. 구체적으로, 내부에 축열 물질이 수용되고, 외측면(110) 중 어느 하나 이상에 형성되는 다수의 돌출부(112); 및 하나 이상의 관통 홀(120)을 포함하는 축열 시스템 및 이를 운송할 수 있는 차량이 개시된다.A heat storage system and a vehicle including the same are disclosed. Specifically, the heat storage material is accommodated therein, a plurality of protrusions 112 formed on any one or more of the outer surface 110; And a heat storage system including one or more through holes 120 and a vehicle capable of transporting the heat storage system.
Description
본 발명은 축열 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 축열 물질이 수용된 밀폐용기를 수용하는 축열탱크가 차량에 적재되어 운송될 수 있는 운송 가능한 축열 시스템 및 이를 포함하는 차량에 관한 것이다.The present invention relates to a heat storage system, and more particularly, to a transportable heat storage system and a vehicle including the heat storage tank that can be transported mounted on the vehicle storage tank containing the sealed container containing the heat storage material.
에너지 소비 후 버려지는 미활용 에너지(이하 "산업 폐열"이라 함)를 다시 활용하기 위해서는 열 에너지를 저장하고 이를 이동시키는 장비가 요구된다. In order to reuse unutilized energy (hereinafter referred to as "industrial waste heat") that is discarded after energy consumption, equipment for storing and transferring thermal energy is required.
기존에는 산업 현장에서 발생한 산업 폐열을 직접 배관을 연결하여 열을 공급하는 방식으로 산업 폐열을 활용하는 방식이 주로 사용되었다.In the past, the method of utilizing industrial waste heat was mainly used to supply heat by directly connecting pipes of industrial waste heat generated at an industrial site.
그런데, 관을 통해 열을 공급하는 방식은 별도의 배관 장비가 필요하고, 장거리 운송에 불리하며, 배관마다 별도의 단열을 위한 장비가 구비되어야 하기 때문에 산업 폐열 재활용의 효율 및 실효성이 크지 않았다. However, the method of supplying heat through the pipe requires a separate piping equipment, is disadvantageous for long distance transportation, and because the pipe must be equipped with a separate insulation for the efficiency and effectiveness of industrial waste heat recycling was not great.
이에, 최근에는 산업 폐열을 축열 탱크에 저장하였다가 이를 운송하여 열이 필요한 수요처에 공급하는 방식이 많이 사용되고 있다(이하 "운송형 축열 방식"이라 함). Therefore, recently, a method of storing industrial waste heat in a heat storage tank and transporting it to a demanding place that requires heat (hereinafter, referred to as a "transport heat storage method") is used.
운송형 축열 방식은 관을 통해 열을 공급하는 방식에 비해 열을 저장할 수 있는 설비를 갖춘 축열 탱크를 모듈화할 수 있으므로 필요에 따라 축열 용량을 제어할 수 있고, 별도의 배관 등이 요구되지 않으며, 장거리 운송에 유리하다는 장점을 가진다. Transport type heat storage system can modularize the heat storage tank equipped with the facility to store heat, compared to the way of supplying heat through the pipe, it is possible to control the heat storage capacity as needed, no separate piping, etc., It has the advantage of being advantageous for long distance transportation.
한국공개특허문헌 제10-2015-0081739호는 운송형 축열 시스템을 개시한다. 구체적으로, 열매유를 이용하여 컨테이너에 내장된 잠열 축열재에 열을 저장하고, 이 컨테이너를 차량에 장착하여, 산업 폐열의 공급처로부터 수요처로 이동할 수 있는 운송형 축열시스템을 개시한다.Korean Patent Laid-Open No. 10-2015-0081739 discloses a transport type heat storage system. Specifically, the present invention discloses a transport type heat storage system capable of storing heat in a latent heat storage material built into a container using fruit oil, mounting the container on a vehicle, and moving from a source of industrial waste heat to a demand destination.
그런데, 이러한 형태의 운송형 축열 시스템은 오로지 열매유에 의해서만 축열 과정이 진행되고, 컨테이너 내에서의 열매유의 순환을 다양화할 수 없으므로 축열 효율이 떨어질 수 있다는 단점이 있다. However, this type of transportation heat storage system has a disadvantage that the heat storage process is performed only by the fruit oil, and the heat storage efficiency may be reduced because the circulation of the fruit oil in the container cannot be diversified.
일본공개특허문헌 제2009-97746호는 축열 장치를 개시한다. 구체적으로, 전열 벽의 내압성능을 향상시키면서 축열 수단과 전열 벽과의 접촉 면적을 확대해, 열 교환 성능을 향상시킬 수 있는 축열 장치를 개시한다.Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2009-97746 discloses a heat storage device. Specifically, a heat storage device capable of increasing the contact area between heat storage means and heat transfer wall while improving the pressure resistance performance of the heat transfer wall and improving heat exchange performance is disclosed.
그런데, 이러한 형태의 축열 장치는 축열 수단과 전열 벽의 전도에 의한 열 전달만을 고려하고 있기 때문에, 축열 효율 향상에 한계가 있다.However, this type of heat storage device considers only heat transfer by conduction between the heat storage means and the heat transfer wall, and therefore, there is a limit in improving the heat storage efficiency.
본 발명의 목적은, 산업 폐열의 공급처로부터 수요처로 이동이 가능하면서도, 다양한 형태의 열 전달을 통해 축열 효율을 향상시킬 수 있는 축열 시스템 및 이를 포함하는 차량을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a heat storage system and a vehicle including the same, which can move from a source of industrial waste heat to a demand destination, and can improve heat storage efficiency through various types of heat transfer.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 내부에 축열 물질이 수용되고, 외측면(110) 중 어느 하나 이상에 형성되는 다수의 돌출부(112); 및 하나 이상의 관통 홀(120)을 포함하는 밀폐 용기를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, the heat storage material is accommodated therein, a plurality of
또한, 상기 관통 홀(120)에 직교하는 방향으로 독립적으로 관통 형성되는 결합 홀(130)을 더 포함할 수 있다.In addition, the
또한 본 발명은, 상기한 복수 개의 밀폐 용기(100); 및 내부에 상기 밀폐 용기(100)가 적재되는 축열 탱크(200)를 포함하며, 상기 축열 탱크(200)는, 내부에 열 매체유가 유동하는 공간이 형성되고, 열 교환 배관(210)을 더 포함하는, 축열 시스템을 제공한다.In addition, the present invention, the plurality of sealed
또한, 상기 밀폐 용기(100)의 상기 결합 홀(130)은 상기 열 교환 배관(210)에 관통 결합될 수 있다.In addition, the
또한, 상기 열 교환 배관(210)에는 복수 개의 상기 밀폐 용기(100)가 서로 인접하도록 관통 결합되며, 상기 밀폐 용기(100)의 돌출부(112) 및 상기 밀폐 용기(100)에 인접한 다른 밀폐 용기(100)의 돌출부(112)가 맞닿아 형성되는 유동 공간(S)에서 상기 열 매체유가 유동할 수 있다.In addition, a plurality of the hermetically sealed
또한, 상기 다수의 돌출부(112)가 외측면(110) 상에 격자로 배치되고, 상기 유동 공간(S)는 종 방향 및 횡 방향의 유로를 갖도록 형성되어 상기 열 매체유가 격자형으로 유동할 수 있다.In addition, the plurality of
또한, 상기 열 매체유는 상기 밀폐 용기(100)의 상기 관통 홀(120) 및 상기 유동 공간(S) 중 어느 하나 이상을 유동할 수 있다.In addition, the thermal medium oil may flow through any one or more of the through
또한, 상기 밀폐 용기(100)의 상기 결합 홀(130)의 내경은 상기 열 교환 배관(210)의 외경보다 크게 형성될 수 있다.In addition, the inner diameter of the
또한, 상기 열 교환 배관(210) 내부에는 물이 유동하는 유로가 형성될 수 있다.In addition, a flow path through which water flows may be formed in the
또한 본 발명은, 상기한 축열 시스템(10)을 포함하는 축열 시스템 운송용 차량을 제공한다.The present invention also provides a vehicle for transporting a heat storage system including the
본 발명에 따르면, 열 교환 배관에 유동하는 열 전달 유체가 열 매체유뿐만 아니라 축열 물질이 수용된 밀폐 용기와도 직접 열 전달할 수 있으므로 축열 효율 및 방열 효율이 향상될 수 있다.According to the present invention, since the heat transfer fluid flowing in the heat exchange pipe can directly transfer heat not only to the heat medium oil but also to the sealed container containing the heat storage material, the heat storage efficiency and the heat radiation efficiency can be improved.
또한, 밀폐 용기의 외측면에 형성된 돌출부로 인해 밀폐 용기와 열 매체유의 접촉 표면적이 넓어지고, 복수 개의 밀폐 용기가 열 교환 배관에 관통 결합될 경우 밀폐 용기 사이에 유동 공간이 형성되어 열 매체유가 통과할 수 있으므로, 열 매체유에 의한 축열 효율이 더욱 향상될 수 있다.In addition, the protrusion formed on the outer surface of the airtight container widens the contact surface area of the airtight container and the heat medium oil, and when a plurality of airtight containers are coupled through the heat exchange pipe, a flow space is formed between the airtight containers, and the heat medium oil passes therethrough. Since it is possible, the heat storage efficiency by the heat medium oil can be further improved.
또한, 열 교환 배관 내부에 유동하는 유체로서 물을 사용하여 유체 유출시에도 환경 오염을 방지할 수 있다.In addition, water may be used as the fluid flowing inside the heat exchange pipe to prevent environmental pollution even when the fluid is leaked.
또한, 축열 시스템을 차량에 적재하거나 하역할 수 있으므로 필요에 따라 차량에 싣고 이동이 가능하며, 축열 시스템을 구성하는 컨테이너의 설치 방향을 다양하게 할 수 있으므로, 효율적인 공간 활용이 가능하다.In addition, since the heat storage system can be loaded or unloaded in a vehicle, the heat storage system can be loaded and moved as needed, and the installation direction of the containers constituting the heat storage system can be varied, thereby enabling efficient space utilization.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 축열 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1의 축열 탱크 내에 수용되는 밀폐 용기의 사시도이다.
도 3은 도 2의 밀폐 용기의 정면도이다.
도 4는 도 2의 밀폐 용기의 평면도이다.
도 5는 도 1의 축열 탱크를 보이는 사시도이다.
도 6은 도 1의 축열 탱크의 내부를 보이는 측면도이다.
도 7은 도 1의 축열 탱크의 내부를 보이는 정면 단면도이다.
도 8은 도 2의 밀폐 용기에 의해 형성되는 유로의 측면도(a) 및 평면도(b)이다.
도 9는 도 1의 축열 시스템이 운송용 차량에 적재된 모습을 보이는 도면이다.
도 10은 도 1의 축열 시스템의 설치 예를 보이는 도면이다.1 is a schematic diagram of a heat storage system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a sealed container accommodated in the heat storage tank of FIG. 1. FIG.
3 is a front view of the closed container of FIG. 2.
4 is a plan view of the closed container of FIG.
5 is a perspective view illustrating the heat storage tank of FIG. 1.
6 is a side view showing the inside of the heat storage tank of FIG.
FIG. 7 is a front sectional view of the heat storage tank of FIG. 1.
8 is a side view (a) and a plan view (b) of a flow path formed by the closed container of FIG.
FIG. 9 is a view showing a heat storage system of FIG. 1 loaded on a transport vehicle.
10 is a view showing an installation example of the heat storage system of FIG.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 축열 시스템 및 이를 포함하는 차량을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a heat storage system and a vehicle including the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1. 축열 시스템의 구성의 설명1. Description of configuration of heat storage system
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 축열 시스템은 밀폐 용기(100) 및 축열 탱크(200)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a heat storage system according to an embodiment of the present invention includes a sealed
(1) 밀폐 용기의 설명(1) Description of airtight containers
이하의 설명에서 사용되는 "전방", "후방", "좌측", "우측", "상측", "하측"이라는 용어는 도 2에 도시된 좌표계를 통해 이해될 것이다.The terms "front", "rear", "left", "right", "upper", and "lower" used in the following description will be understood through the coordinate system shown in FIG.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 축열 시스템은 밀폐 용기(100)를 포함한다.2 to 4, a heat storage system according to an embodiment of the present invention includes a sealed
밀폐 용기(100)는 후술될 축열 탱크(200) 내에 수용되는 열 교환 배관(210)에 관통 결합된다. 밀폐 용기(100) 내부에는 축열 물질이 수용되어 밀폐 용기(100)의 외측으로부터 전달된 열을 저장할 수 있다.The sealed
축열 물질은 단위 질량당의 축열량이 큰, 즉 비열이 큰 물질인 것이 바람직하다. 물이나 쇄석 등이 사용될 수 있으며, 열을 저장할 수 있는 어떠한 물질로도 구비될 수 있다.The heat storage material is preferably a material having a large heat storage amount per unit mass, that is, a large specific heat. Water or crushed stone may be used, and may be made of any material capable of storing heat.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 밀폐 용기(100)는 직육면체 형상으로 형성되며, 축열 물질을 내부에 수용하고 외측으로부터 열을 전달받을 수 있는 여타 형상으로 형성될 수 있다.2 to 4, the sealed
밀폐 용기(100)는 다양한 재료로 제조될 수 있다. 다만, 밀폐 용기(100)의 주 용도가 내부에 수용된 축열 물질에 열을 전달하고, 축열 물질에 저장된 열을 다시 외측으로 전달하는 것임을 고려하면 열 전달에 유리한 재료로 제조되는 것이 바람직하다.The
밀폐 용기(100)는 외측면(110), 관통 홀(120) 및 결합 홀(130)을 포함한다.The
외측면(110)은 밀폐 용기(100)의 외측을 형성한다. 도시된 실시 예에서, 외측면(110)은 밀페 용기(100)의 전방 측 일면과 후방 측 일면을 가리킨다.The
외측면(110)에는 복수의 돌출부(112)가 형성된다. 돌출부(112)는 외측면(110)으로부터 일부 돌출되어 외측면(110)의 표면적을 증가시킨다.A plurality of
도시된 실시 예에서, 돌출부(112)는 외측면(110)에 엠보싱(embossing) 처리되어 형성되며, 요철 등 기타 외측면(110)의 표면적을 증가시킬 수 있는 다양한 방식으로 형성될 수 있다.In the illustrated embodiment, the
돌출부(112)는 밀폐 용기(100)의 전방 측 일면과 후방 측 일면으로부터 일부 돌출되어 형성되며, 대안적으로 밀폐 용기(100)의 상면, 하면, 좌측면 및 우측면 등 어느 하나 이상의 측면에도 형성될 수 있다.The
돌출부(112)의 형성 방향 및 배열 방법은 변경될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 돌출부(112)는 외측면(110) 상에 격자로 배치된다.The formation direction and the arrangement method of the
관통 홀(120)에는 후술될 열 매체유가 유동하여 열 매체유와 밀폐 용기(100) 사이의 열 전달 효율이 증가된다. 즉, 관통 홀(120)에 의해 열 매체유와 밀폐 용기(100)의 접촉 면적이 증가될 수 있다.The heat medium oil, which will be described later, flows through the through
도시된 실시 예에서, 관통 홀(120)은 밀폐 용기(100)의 좌측 및 우측에 상하 방향으로 관통 형성되며, 관통 홀(120)의 형상, 형성 방향, 위치 및 개수는 변경 가능하다.In the illustrated embodiment, the through
결합 홀(130)은 후술될 축열 탱크(200)의 열 교환 배관(210)과의 결합을 위해 관통 형성된다. 도시된 실시 예에서, 결합 홀(130)은 관통 홀(120)에 직교하는 방향으로 독립적으로 밀폐 용기(100)의 전방 측 및 후방 측으로 관통 형성되며, 결합 홀(130)의 형상, 형성 방향, 위치 및 개수는 변경 가능하다.The
결합 홀(130)의 내경은 후술될 축열 탱크(200)의 열 교환 배관(210)의 직경보다 크도록 형성되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 결합 홀(130)은 두 개의 열 교환 배관(210)이 관통 결합될 수 있는 크기로 형성된다.The inner diameter of the
이는 후술될 바와 같이, 축열 탱크(200) 내에서 열 교환 배관(210)이 축열 탱크(200)의 길이 방향으로 왕복하도록 위치되는데, 이 때 밀폐 용기(100)의 결합 홀(130)에 두 개의 열 교환 배관(210)이 삽입되어 안정적으로 적재함과 동시에 열 교환 배관(210)과의 열 교환을 통해 열 교환 효율이 증가되기 위함이다.As will be described later, the
복수 개의 밀폐 용기(100)는 각각 열 교환 배관(210)에 관통 결합되어 서로 인접하게 위치될 수 있다. 이 때, 인접한 각 밀폐 용기(100)의 외측면(110)에 형성된 돌출부(112)끼리 접하게 되어, 외측면(110) 중 돌출부(112)가 형성되지 않은 부분에 의해 열 매체유가 유동할 수 있는 공간(이하 "유동 공간(S)"라 한다.)이 형성된다. The plurality of hermetically sealed
대안적으로, 복수 개의 밀폐 용기(100)는 서로 접하지 않고 소정 거리 이격되어 각각 열 교환 배관(210)에 관통 결합될 수 있고, 이 경우에도 각 밀폐 용기(100) 사이의 소정 거리에 의해 유동 공간(S)이 형성된다.Alternatively, the plurality of hermetically sealed
즉, 돌출부(112)는 밀폐 용기(100)의 외측면(110)의 표면적을 증가시킬 뿐만 아니라, 복수의 밀폐 용기(100)가 서로 인접하게 배치될 경우 열 매체유가 유동할 수 있는 유동 공간(S)을 제공한다. 이를 통해 열 매체유로부터 밀폐 용기(100)로의 열 전달 효율이 증가될 수 있다.That is, the
유동 공간(S)에서 열 매체유가 유동하여 발생하는 열 전달 과정에 대해서는 후술하기로 한다.The heat transfer process generated by the flow of the heat medium oil in the flow space (S) will be described later.
(2) 축열 탱크의 설명(2) Description of the heat storage tank
이하의 설명에서 사용되는 "전방", "후방", "좌측", "우측", "상측", "하측"이라는 용어는 도 5에 도시된 좌표계를 통해 이해될 것이다.The terms "front", "rear", "left", "right", "upper", and "lower" used in the following description will be understood through the coordinate system shown in FIG.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 축열 시스템은 축열 탱크(200)를 포함한다.5 to 7, a heat storage system according to an embodiment of the present invention includes a
축열 탱크(200)의 내부에는 열 매체유가 유동하는 공간이 형성된다. 또한, 밀폐 용기(100)가 복수 개 적재되어 열 매체유로부터 밀폐 용기(100)로의 열 전달이 발생하여, 밀폐 용기(100) 내부에 수용되는 축열 물질에 열이 저장될 수 있다.In the
열 매체유는 열을 저장하고 운반할 수 있는 어떠한 유체로도 구비될 수 있다. 다만, 열 매체유는 열 안정성, 산화 안정성이 좋고 증기압이 낮으며 인화점, 발화점 및 자연 발화점이 높은 것이 바람직하다. 또한, 열 팽창 계수가 작은 것이 바람직하다.Thermal medium oil may be provided with any fluid capable of storing and transporting heat. However, the heat medium oil is preferably thermal stability, oxidation stability, low vapor pressure, high flash point, flash point and spontaneous flash point. It is also desirable that the coefficient of thermal expansion is small.
축열 탱크(200)는 열 교환 배관(210), 단열 벽(220), 프레임(230), 체결부(240), 유입구(250), 배출구(260) 및 분배기(270)를 포함한다.The
열 교환 배관(210)은 축열 탱크(200) 내부에 수용되어 산업 폐열을 포함하고 있는 열 전달 유체가 흐를 수 있는 유로를 형성한다. 또한, 밀폐 용기(100)에 수용된 축열 물질 및 열 매체유가 저장하고 있던 열을 열 수요처에 공급하기 위한 열 전달 유체가 흐를 수 있는 유로를 형성한다.The
도시된 실시 예에서, 열 교환 배관(210)은 하측으로부터 상측을 향하는 방향으로 열 전달 유체가 유입되며, 축열 탱크(200)의 전후 방향으로 반복되어 형성된다.In the illustrated embodiment, the
일 실시 예에서, 열 교환 배관(210) 내에서 유동하는 열 전달 유체는 물일 수 있다. 열 전달 유체의 종류는 이에 제한되지 않고 기름(thermo oil) 등 유체로 구비될 수 있는데, 열 전달 유체가 외부로 유출될 경우 환경 오염의 발생 가능성을 최소화하기 위해서는 물이 유동하는 것이 바람직하다.In one embodiment, the heat transfer fluid flowing in the
열 전달 유체가 물로서 구비될 경우, 열 수요처에서 별도의 열 교환기 없이도 바로 축열 탱크(200) 내부에 저장되어 있던 열 전달 유체를 난방에 적용할 수 있는 장점이 있다.When the heat transfer fluid is provided as water, there is an advantage that the heat transfer fluid stored in the
또한, 열 교환 배관(210)은 복수 개 구비되어 축열 탱크(200) 내부에 좌측 및 우측으로 배열될 수 있다.In addition, the
열 교환 배관(210)은 밀폐 용기(100)의 결합 홀(130)에 관통 결합될 수 있다. 이를 통해, 열 교환 배관(210) 내부를 유동하는 열 전달 유체로부터 밀폐 용기(100)를 향한 열 전달이 발생할 수 있고, 밀폐 용기(100)가 축열 탱크(200) 내부에 안정적으로 적재될 수 있다.The
열 교환 배관(210)의 외경은 밀폐 용기(100)의 결합 홀(130)의 내경보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 열 교환 배관(210)은 밀폐 용기(100)로의 열 전달 효율이 증가될 수 있도록, 열 전도성이 높은 물질로 형성되는 것이 바람직하다. The outer diameter of the
열 교환 배관(210)에는 복수 개의 밀폐 용기(100)가 서로 인접하도록 관통 결합된다. 상술한 바와 같이, 각 밀폐 용기(100)의 외측면(110)에 형성된 다수의 돌출부(112)로 인해, 각 밀폐 용기(100) 사이에는 열 매체유가 유동할 수 있는 유동 공간(S)이 형성된다. The plurality of hermetically sealed
열 교환 배관(210)에 복수 개의 밀폐 용기(100)가 관통 결합됨으로써, 열 교환 배관(210) 내부에서 유동하는 열 전달 유체와 복수 개의 밀폐 용기(100) 내에 수용되는 축열 물질 간의 열 전달 효율이 향상될 수 있다.As the plurality of hermetically sealed
열 교환 배관(210)의 외측에서는 열 매체유가 유동한다. 열 매체유는 열 교환 배관(210) 및 밀폐 용기(100)와의 열 전달 과정을 통해 열 교환 배관(210) 내부에 유동하는 열 전달 유체로부터 밀폐 용기(100)에 수용된 축열 물질에 열을 전달한다. The heat medium oil flows out of the
또한, 열 수요처에 열을 공급하는 경우, 열 매체유는 밀폐 용기(100)에 수용된 축열 물질의 열을 전달받고, 전달받은 열을 열 교환 배관(210) 내부에 유동하는 열 전달 유체에 전달한다.In addition, when supplying heat to the heat demand source, the heat medium oil receives the heat of the heat storage material contained in the sealed
단열 벽(220)은 열 교환 배관(210)의 외측에 열 교환 배관(210)을 둘러 싸도록 형성된다. 단열 벽(220)의 내측에는 열 교환 배관(210)이 수용되고, 열 교환 배관(210)에 관통 결합되는 복수의 밀폐 용기(100)가 적재된다. 또한, 단열 벽(220)은 열 매체유가 유동할 수 있는 공간을 구획한다.The
단열 벽(220)에 의해, 축열 탱크(200) 내의 열 전달은 열 매체유, 밀폐 용기(100) 내에 수용된 축열 물질 및 열 교환 배관(210) 내부에서 유동하는 열 전달 유체 사이에서만 발생할 수 있다.By the
단열 벽(220)은 열 전달을 차단할 수 있는 어떤 재질로도 형성될 수 있다.Insulating
프레임(230)은 축열 탱크(200)의 외측을 형성한다. 프레임(230) 내측에는 단열 벽(220)이 위치하여 프레임(230)으로의 열 전달이 차단된다.The
프레임(230)은 후술될 바와 같이 축열 탱크(200)가 운송되거나 서로 다른 방향으로 설치되더라도 형태를 유지할 수 있도록 충분히 강한 소재로 제작되는 것이 바람직하다.
체결부(240)는 축열 탱크(200)의 측면을 체결한다. 도시된 실시 예에서, 체결부(240)는 전방 내측 및 후방 내측에 위치하며, 축열 탱크(200)의 전방 측면 및 후방 측면을 체결한다.The
밀폐 용기(100) 내부에 수용된 축열 물질의 수명이 다한 경우, 체결부(240)에 개방하여 내부에 적재된 밀폐 용기(100)를 꺼내어 축열 물질을 교환할 수 있다.When the life of the heat storage material accommodated in the
체결부(240)는 축열 탱크(200) 내부를 밀봉하도록 축열 탱크(200)와 체결될 수 있다.The
체결부(240)는 축열 탱크(200)의 측면을 체결할 수 있는 여타 체결 부재로 구비될 수 있으며, 개수 및 위치 또한 변경 가능하다.The
유입구(250)는 열 교환 배관(210) 내에서 유동하는 유체를 공급하는 통로를 형성한다. 이를 위해, 유입구(250)는 축열 탱크(200)의 일측 면에 유체 소통 가능하도록 개구부로 형성된다. The
도시된 실시 예에서, 유입구(250)는 축열 탱크(200)의 전방 측면의 우측 아래쪽에 원형으로 형성되며, 유입구(250)의 위치 및 형상은 변경될 수 있다.In the illustrated embodiment, the
배출구(260)는 열 교환 배관(210) 내에서 유동을 마친 유체가 축열 탱크(200)의 외부로 배출되는 통로를 형성한다. 이를 위해, 배출구(260)는 축열 탱크(200)의 일측 면에 유체 소통 가능하도록 개구부로 형성된다.The
도시된 실시 예에서, 배출구(260)는 축열 탱크(200)의 전방 측면의 좌측 위쪽에 원형으로 형성되며, 배출구(260)의 위치 및 형상은 변경될 수 있다.In the illustrated embodiment, the
분배기(270)는 유입구(250)를 통해 유입된 유체를 각 열 교환 배관(210)에 분배하며, 각 열 교환 배관(210)에서의 유동을 마친 유체를 취합하여 배출구(260)로 배출한다.The
상술한 바와 같이, 축열 탱크(200)의 단열 벽(220) 내측에는 복수의 열 교환 배관(210)이 좌우 방향으로 복수 개 배치된다. 따라서, 각 열 교환 배관(210) 내에서 유체가 유동하기 위해서는 각각의 열 교환 배관(210)에 유입구(미도시) 및 배출구(미도시)가 형성되어야 한다. As described above, a plurality of
이 때, 축열 탱크(200)의 전방 측면에 각각의 열 교환 배관(210)에 필요한 별도의 유입구(미도시) 및 배출구(미도시)를 구비하기 위한 개구부를 형성하는 것은 축열 탱크(200)의 내구성 측면, 제조 단가 측면 및 열 교환 배관(210)에서의 열 전달 효율 측면에서 바람직하지 못하다.At this time, to form an opening for providing a separate inlet (not shown) and outlet (not shown) required for each
따라서, 도시된 실시 예의 축열 탱크(200)는 분배기(270)를 포함한다. 구체적으로, 축열 탱크(200)의 전방 측면에는 유입구(250) 및 배출구(260)를 각각 하나씩만 형성하여 유입구(250)를 통해 유입된 유체를 분배기(270)가 각 열 교환 배관(210)에 공급하고, 각 열 교환 배관(210)에서 유동을 마친 유체는 분배기(270)가 취합하여 배출구(260)를 통해 배출한다.Thus, the
이를 위해, 유체가 유입되는 열 교환 배관(210)의 일측 및 유체가 배출되는 열 교환 배관(210)의 다른 일측은 분배기(270)와 유체 소통 가능하게 연결된다. 또한, 분배기(270)는 유입구(250) 및 배출구(260)와도 유체 소통 가능하게 연결된다.To this end, one side of the
도시된 실시 예에서, 분배기(270)는 두 개로 구비된다. 하측의 분배기(270)는 유체가 유입되는 열 교환 배관(210)의 일측 및 유입구(250)와 유체 소통 가능하게 연결된다. 또한, 상측의 분배기(270)는 유체가 배출되는 열 교환 배관(210)의 일측 및 배출구(260)와 유체 소통 가능하게 연결된다.In the illustrated embodiment, two
분배기(270)의 형상, 개수 및 위치는 변경 가능하다.The shape, number and position of the
2. 축열 시스템(10) 내의 열 전달 과정의 설명2. Description of heat transfer process in
본 발명의 실시 예에 따른 축열 시스템(10)은 내부에서 다양한 방식으로 열 전달이 발생하여 밀폐 용기(100) 내에 수용된 축열 물질에 열이 저장될 수 있다.In the
이하의 설명에서 "제1 방향"이라는 용어는 축열 탱크(200)의 전방 측으로부터 후방 측을 향하는 방향을 의미하고, "제2 방향"이라는 용어는 축열 탱크(200)의 후방 측으로부터 전방 측을 향하는 방향을 의미한다.In the following description, the term "first direction" refers to a direction from the front side to the rear side of the
이하, 도 6 내지 도 8을 참조하여 축열 시스템(10) 내부의 열 전달 과정을 설명한다. Hereinafter, the heat transfer process inside the
(1) 열 교환 배관(210)에 의한 열 전달 과정의 설명(1) Description of heat transfer process by the
도시된 실시 예에서, 밀폐 용기(100)는 관통 홀(130)에 열 교환 배관(210)이 관통 결합되어 제1 방향 또는 제2 방향으로 복수 개가 서로 인접하게 적재된다.In the illustrated embodiment, the
이 때, 각 열 교환 배관(210)은 제1 방향 및 제2 방향의 연장을 반복하며 배치된다. 열 교환 배관(210)이 제1 방향으로의 연장 및 제2 방향으로의 연장을 각 1회씩 마치면, 열 교환 배관(210)은 축열 탱크(200)의 전방 측 및 후방 측으로 두 개의 부분을 갖게 된다.At this time, each
이 때, 밀폐 용기(100)는 열 교환 배관(210)의 두 개의 부분에 관통 결합된다. 이를 위해, 밀폐 용기(100)의 결합 홀(130)은 두 개의 열 교환 배관(210)이 모두 관통 결합될 수 있도록 충분한 내경 및 높이를 갖도록 형성될 수 있다.At this time, the sealed
밀폐 용기(100)의 결합 홀(130)이 열 교환 배관(210)에 관통 결합되면, 결합 홈(130)과 열 교환 배관(210)은 서로 접하는 면을 복수 개 갖게 된다. When the
먼저, 축열을 위한 열 전달 과정을 설명한다.First, the heat transfer process for the heat storage will be described.
따라서, 열 교환 배관(210) 내부에 유동하는 열 전달 유체에 저장되어 있던 열이 열 교환 배관(210)에 대류를 통해 전달된다. 또한, 열 교환 배관(210)에 전달된 열은 밀폐 용기(100)에 전도를 통해 전달된다. Therefore, heat stored in the heat transfer fluid flowing inside the
밀폐 용기(100)에 전달된 열은 전도를 통해 밀폐 용기(100) 내부에 수용된 축열 물질에 전달되고, 이로서 열 교환 배관(210) 내부에 유동하는 열 전달 유체로부터 축열 물질에의 열 전달 과정이 수행된다.The heat transferred to the sealed
또한, 열 교환 배관(210)에 대류를 통해 전달된 열 교환 배관(210) 내부에 유동하는 열 전달 유체에 저장되어 있던 열은 열 교환 배관(210) 외측에서 유동하는 열 매체유에 대류를 통해 전달된다.In addition, heat stored in the heat transfer fluid flowing inside the
열 매체유에 전달된 열은 밀폐 용기(100)에 대류를 통해 전달되고, 이 열은 다시 전도를 통해 밀폐 용기(100) 내부에 수용된 축열 물질에 전달된다.The heat transferred to the heat medium oil is transferred through convection to the sealed
이 때, 밀폐 용기(100)의 외측면(110)에는 다수의 돌출부(112)가 형성되어 열 매체유과 밀폐 용기(100) 간의 열 전달 효율이 증가된다. At this time, a plurality of
정리하면, 열 교환 배관(210) 내부에 유동하는 열 전달 유체에 저장되어 있던 열은 일차적으로 전도를 통해 밀폐 용기(100)에 직접 전달될 수 있고, 이차적으로 대류를 통해 열 매체유를 거쳐 밀폐 용기(100)에 전달될 수 있다.In summary, the heat stored in the heat transfer fluid flowing inside the
다음으로, 방열을 위한 열 전달 과정을 설명한다.Next, the heat transfer process for heat radiation will be described.
방열을 위한 열 전달 과정은 축열을 위한 열 전달 과정의 반대 방향으로 진행된다. The heat transfer process for heat dissipation proceeds in the opposite direction to the heat transfer process for heat storage.
먼저, 축열 물질로부터 밀폐 용기(100)에 전도를 통해 열이 전달된다.First, heat is transferred from the heat storage material to the
밀폐 용기(100)에 전달된 열 중 일부는 열 매체유에 대류를 통해 전달되고, 일부는 열 교환 배관(210)에 전도를 통해 전달된다. 열 매체유에 전달된 열은 열 교환 배관(210)에 대류를 통해 전달된다.Some of the heat transferred to the sealed
열 교환 배관(210)에 전달된 열은 내부에서 유동하는 열 전달 유체에 대류를 통해 전달된다.Heat transferred to the
정리하면, 축열 물질에 저장된 열은 일차적으로 전도를 통해 열 교환 배관(210)에 직접 전달될 수 있고, 이차적으로 대류를 통해 열 매체유를 거쳐 열 교환 배관(210)에 전달될 수 있다.In summary, heat stored in the heat storage material may be transferred directly to the heat exchange piping 210 primarily through conduction, and secondly, to the heat exchange piping 210 via heat medium oil through convection.
(2) 열 매체유의 유동에 의한 열 전달 과정의 설명(2) Explanation of heat transfer process by flow of heat medium oil
1) 밀폐 용기(100)와의 열 전달 과정의 설명1) Description of the heat transfer process with the
복수의 밀폐 용기(100)는 서로 인접하도록 열 교환 배관(210)에 관통 결합된다. 이 때, 밀폐 용기(100)의 돌출부(112) 및 인접한 다른 밀폐 용기(100)의 돌출부(112)가 서로 접촉되어 유동 공간(S)이 형성된다.The plurality of sealed
따라서, 열 매체유는 각 밀폐 용기(100) 사이에 형성된 유동 공간(S)에서도 유동할 수 있으므로, 열 매체유와 밀폐 용기(100) 간의 접촉 면적이 증가되어 열 매체유와 밀폐 용기(100) 간의 열 전달 효율이 증가된다.Therefore, since the heat medium oil can also flow in the flow space S formed between the respective sealed
또한, 밀폐 용기(100)의 돌출부(112)의 배열을 변경하여 유동 공간(S)에 형성되는 유로의 형태를 변경할 수 있다.In addition, the shape of the flow path formed in the flow space S may be changed by changing the arrangement of the
도시된 실시 예에서, 각 밀폐 용기(100)의 돌출부(112)는 격자형으로 형성되므로(도 2 내지 도 4 참조), 서로 다른 밀폐 용기(100)의 돌출부(112)가 인접하여 형성되는 유동 공간(S) 또한 격자형으로 형성된다. In the illustrated embodiment, the
따라서, 유동 공간(S)에는 열 매체유가 종 방향 및 횡 방향으로 유동할 수 있는 격자형 유로가 형성된다. Therefore, in the flow space S, a lattice flow path through which the heat medium oil can flow in the longitudinal direction and the transverse direction is formed.
더 나아가, 각 밀폐 용기(100)에는 하나 이상의 관통 홀(120)이 형성되어 열 매체유와의 추가 접촉 면적을 제공한다. Furthermore, one or more through
도시된 실시 예에서, 관통 홀(120)은 밀폐 용기(100)의 양 측에 형성되어 열 매체유와의 접촉 면적이 증가되므로, 열 매체유와 밀폐 용기(100) 간의 열 전달 효율이 더욱 증가된다.In the illustrated embodiment, the through
2) 열 교환 배관(210)과의 열 전달 과정의 설명2) Description of heat transfer process with
열 매체유는 열 교환 배관(210)에서 밀폐 용기(100)로, 혹은 밀폐 용기(100)에서 열 교환 배관(210)으로 열이 전달될 때 전도를 통해 전달되지 못한 열을 대류를 통해 전달한다.The heat medium oil transfers heat that is not transmitted through conduction through convection when heat is transferred from the
열 매체유가 각 과정에서 열을 전달받고 다시 열을 전달하는 상세한 과정은 상술한 바와 같다.The detailed process of the heat medium oil receiving heat in each process and transferring heat again is as described above.
3. 축열 시스템의 운송 및 설치 방법의 설명3. Description of transportation and installation method of heat storage system
(1) 축열 시스템(10)의 운송 과정의 설명(1) Description of the transport process of the
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 축열 시스템(10)은 축열 시스템 운송용 차량(20)에 적재되어 다른 장소로 운송될 수 있다. 9, the
보다 구체적으로, 축열 시스템(10)은 트럭, 트랙터 등의 축열 시스템 운송용 차량(20)에 적재되어 운송될 수 있다. 이를 위해, 축열 시스템(10)을 축열 시스템 운송용 차량(20)에 적재하기 위한 별도의 적재 수단(미도시)이 사용될 수 있다.More specifically, the
대안적으로, 축열 시스템(10) 자체가 트레일러 형태로 제작되어 차량에 견인되는 형태로써 운송될 수 있다(미도시).Alternatively, the
따라서, 산업 폐열의 공급처 및 수요처가 다른 경우 공급처에서 열을 축열하고, 수요처로 운송되어 방열할 수 있으므로 별도의 인프라 정비 비용이 감소될 수 있다.Therefore, when the source and the source of industrial waste heat are different, heat may be accumulated at the supply source and transported to the demand source to dissipate heat, thereby reducing additional infrastructure maintenance costs.
또한, 먼 거리까지 열을 공급하는 것이 가능하며, 중저온의 산업 폐열의 활용이 가능해진다.In addition, it is possible to supply heat to a long distance, it is possible to utilize the low-temperature industrial waste heat.
(2) 축열 시스템(10)의 설치 방법의 설명(2) Explanation of installation method of
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 축열 시스템(10)은 다양한 형태로 설치될 수 있다.Referring to FIG. 10, the
보다 구체적으로, 축열 시스템(10)이 설치될 공간이 충분한 경우, 축열 시스템(10)은 수평 방향이 더 긴 길이를 갖도록 설치될 수 있다(도 10의 (a) 참조). More specifically, when there is sufficient space for the
또한, 축열 시스템(10)이 설치될 공간이 협소한 경우, 축열 시스템(10)은 수직 방향이 더 긴 길이를 갖도록 설치될 수 있다(도 10의 (b) 참조).In addition, when the space in which the
따라서, 열 공급처의 공간 및 열 수요처의 공간에 따라 축열 시스템(10)의 설치 방법을 다양하게 구성할 수 있으므로, 효율적인 공간의 활용이 가능하다.Therefore, since the installation method of the
이상 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although it has been described above with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. It will be appreciated.
10 : 축열 시스템
20 : 축열 시스템 운송용 차량
100 : 밀폐 용기
110 : 외측면
112 : 돌출부
120 : 관통 홀
130 : 결합 홀
200 : 축열 탱크
210 : 열 교환 배관
220 : 단열 벽
230 : 프레임
240 : 체결부
250 : 유입구
260 : 배출구
270 : 분배기
S : 유동 공간10: heat storage system
20: vehicle for storage of heat storage system
100: sealed container
110: outer side
112: protrusion
120: through hole
130: coupling hole
200: heat storage tank
210: heat exchange piping
220: heat insulation wall
230: frame
240: fastening portion
250 inlet
260 outlet
270 divider
S: flow space
Claims (10)
외측면(110) 중 어느 하나 이상에 형성되는 다수의 돌출부(112);
하나 이상의 관통 홀(120); 및
상기 관통 홀(120)에 직교하는 방향으로 독립적으로 관통 형성되는 결합 홀(130);을 포함하는 복수 개의 밀폐 용기(100)와,
내부에 상기 밀폐 용기(100)가 적재되는 축열 탱크(200)를 포함하는 축열 시스템에 있어서,
상기 축열 탱크(200)는,
내부에 열 매체유가 유동하는 공간이 형성되고, 두 개의 열 교환 배관(210)을 더 포함하며,
상기 밀폐 용기(100)의 상기 결합 홀(130)은 상기 열 교환 배관(210)에 관통 결합되고,
상기 열 교환 배관(210)에는 복수 개의 상기 밀폐 용기(100)가 서로 인접하도록 관통 결합되며,
상기 결합 홀(130)은 상하 방향으로 장축을 갖는 타원 형상이며, 상기 결합 홀(130)의 장축은 상기 두 개의 열 교환 배관(210)의 직경의 합보다 크고,
상기 결합 홀(130)의 상측에 상기 두 개의 열 교환 배관(210)중 어느 하나의 상부면이 지지되고, 상기 결합 홀(130)의 하측에 상기 두 개의 열 교환 배관(210)중 다른 하나의 하부면이 지지되며,
상기 결합 홀(130)에 지지된 상기 두 개의 열 교환 배관(210) 사이에 빈공간이 형성되어 상기 열 매체유가 유동할 수 있고,
상기 밀폐 용기(100)의 돌출부(112) 및 상기 밀폐 용기(100)에 인접한 다른 밀폐 용기(100)의 돌출부(112)가 맞닿아 형성되는 유동 공간(S)에서 상기 열 매체유가 유동할 수 있으며,
상기 다수의 돌출부(112)가 외측면(110) 상에 격자로 배치되고, 상기 유동 공간(S)은 종 방향 및 횡 방향의 유로를 갖도록 형성되어 상기 열 매체유가 격자형으로 유동할 수 있는,
축열 시스템.
The heat storage material is contained inside,
A plurality of protrusions 112 formed on any one or more of the outer surfaces 110;
One or more through holes 120; And
A plurality of hermetically sealed containers 100 including; a coupling hole 130 formed to be independently penetrated in a direction orthogonal to the through hole 120;
In the heat storage system including a heat storage tank 200 in which the sealed container 100 is loaded,
The heat storage tank 200,
A space in which the heat medium oil flows is formed, and further includes two heat exchange pipes 210.
The coupling hole 130 of the sealed container 100 is penetrated through the heat exchange pipe 210,
The heat exchange pipe 210 is coupled through a plurality of the sealed container 100 so as to be adjacent to each other,
The coupling hole 130 is an ellipse shape having a long axis in the vertical direction, the long axis of the coupling hole 130 is larger than the sum of the diameters of the two heat exchange pipes 210,
An upper surface of any one of the two heat exchange pipes 210 is supported at an upper side of the coupling hole 130, and another one of the two heat exchange pipes 210 is provided at a lower side of the coupling hole 130. The lower surface is supported,
An empty space is formed between the two heat exchange pipes 210 supported by the coupling hole 130 to allow the heat medium oil to flow.
The heat medium oil may flow in a flow space S formed by abutting the protrusion 112 of the closed container 100 and the protrusion 112 of the other closed container 100 adjacent to the closed container 100. ,
The plurality of protrusions 112 are arranged in a lattice on the outer surface 110, the flow space (S) is formed to have a flow path in the longitudinal and transverse direction so that the thermal medium oil can flow in a lattice,
Heat storage system.
상기 열 매체유는 상기 밀폐 용기(100)의 상기 관통 홀(120) 및 상기 유동 공간(S) 중 어느 하나 이상을 유동하는,
축열 시스템.
The method of claim 1,
The thermal medium oil flows through at least one of the through hole 120 and the flow space S of the hermetically sealed container 100.
Heat storage system.
상기 열 교환 배관(210) 내부에는 물이 유동하는 유로가 형성되는,
축열 시스템.
The method of claim 1,
In the heat exchange pipe 210 is formed a flow path through which water flows,
Heat storage system.
축열 시스템 운송용 차량.Including a heat storage system 10 according to claim 1,
Heat storage system transport vehicle.
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