KR102138712B1 - 축방열 부재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 축방열 부재에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 의한 축방열 부재의 일 양태는, 열교환 유체에 잠입되어 열교환 유체와 열교환되는 축방열 부재에 있어서: 상기 축방열 부재는, 고체와 액체 사이에서의 상변화에 의하여 축열 또는 방열하는 상변화 물질; 상기 상변화 물질이 투입되는 투입구가 형성되고, 그 내부에 상기 투입구를 통하여 투입되는 상기 상변화 물질의 저장되는 저장 공간이 정의되는 케이스; 및 상기 투입구를 차폐하는 커버; 를 포함하고, 상기 축방열 부재는, 상기 투입구가 하방을 향하도록 열교환 유체에 잠입된다.

Description

축방열 부재{THERMAL STORAGE/RELEASE MEMBER}
본 발명은 축방열 부재에 관한 것이다.
상변화 물질(Phase Change Material, PCM)이란, 고체에서 액체 또는 액체에서 고체로의 상변화에 따라서 축열 또는 방열하는 물질이다. 일반적으로 상변화 물질은 케이스의 내부에 저장되는 형태로 구성되는데, 상변화 과정에서의 상변화 물질의 부피의 가변을 고려하여 케이스의 내부에 여유 공간이 형성되도록 상변화 물질을 케이스의 내부에 저장한다. 따라서 실질적으로 케이스의 내부에는 공기가 존재하고, 이와 같이 잔존하는 공기가 케이스의 위치나 방향에 따라서 상변화 물질을 케이스의 내부에 투입하기 위한 투입구에 집중되는 경우에는, 케이스가 잠입되는 지하수 등과 같은 열교환 유체에 의한 수압 및 상변화 물질의 상변화에 따른 부피의 가변에 기인하는 압력이 투입구 및 이를 차폐하는 커버에 집중됨으로써, 케이스가 손상될 우려가 있다.
대한민국 등록특허공보 제0989992호(발명의 명칭: 다수개의 지중 열 교환기를 사용하는 지열원 히트 펌프 시스템의 운전 제어방법) 대한민국 등록특허공보 제1519340호(발명의 명칭: 축열식 히트 펌프 시스템) 대한민국 등록특허공보 제1109115호(발명의 명칭: 상변화물질이 충전된 이중 파형통을 이용한 축열식 보일러)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 상변화 물질이 저장되는 케이스의 손상을 방지할 수 있도록 구성되는 축방열 부재을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의한 축방열 부재의 일 양태는, 열교환 유체에 잠입되어 열교환 유체와 열교환되는 축방열 부재에 있어서: 상기 축방열 부재는, 고체와 액체 사이에서의 상변화에 의하여 축열 또는 방열하는 상변화 물질; 상기 상변화 물질이 투입되는 투입구가 형성되고, 그 내부에 상기 투입구를 통하여 투입되는 상기 상변화 물질의 저장되는 저장 공간이 정의되는 케이스; 및 상기 투입구를 차폐하는 커버; 를 포함하고, 상기 축방열 부재는, 상기 투입구가 하방을 향하도록 열교환 유체에 잠입된다.
본 발명의 실시예의 일 양태는, 상기 투입구에 대향되는 상기 저장 공간의 일측에 비하여 상대적으로 상기 투입구에 인접되도록 상기 저장 공간의 일측에 구비되는 웨이트부를 더 포함한다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 케이스는, 상기 투입구를 지나는 가상의 평면에 대하여 대칭되는 중공의 구 또는 다면체 형상으로 형성되고, 상기 케이스에는, 기설정된 제1방향으로 길게 형성되도록 그 외면 일부가 상기 저장 공간의 내부로 함몰되어 정의되고, 상기 가상의 평면에 대하여 대칭되게 배치되는 적어도 2개의 보강홈이 형성된다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 케이스에는, 상기 보강홈을 제외한 그 외면 일부가 기설정된 제2방향으로 길게 형성되는 다수개의 요홈부와 돌출부가 교호되게 배치되어 정의되는 요철부가 형성된다.
본 발명의 실시예의 일 양태는, 상기 상변화 물질과 함께 상기 저장 공간에 저장되고, 상기 저장 공간의 내부 압력에 따라서 수축 또는 이완되는 적어도 1개의 완충재를 더 포함한다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 완충재는, 상기 상변화 물질 및 공기에 비하여 상대적으로 작은 열팽창률의 재질로 성형된다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 완충재는, 상기 상변화 물질에 비하여 상대적으로 작은 비중의 재질로 성형된다.
본 발명의 일 실시예에 의한 축방열 부재에서는, 투입구가 하방에 위치되도록 축방열 부재가 열교환 유체에 잠입된다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는, 케이스의 내부에 잔존하는 공기가 투입구로부터 이격되게 위치됨으로써, 축열시 상변화 물질의 상변화 과정에서의 부피의 증가에 따라서 케이스의 내부 압력, 즉 공기의 압력이 증가되더라도 이에 의한 투입구 및 이를 차폐하는 커버의 손상이 방지될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에서는, 케이스의 저장 공간에 상변화 물질과 함께 완충재가 저장된다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상변화 물질의 부피 가변에 의하여 저장 공간의 압력이 증가되더라도, 증가되는 압력에 비례하여 완충재가 수축됨으로써, 투입구 및 커버의 손상이 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 축방열 부재를 보인 사시도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 축방열 부재가 열교환 유체에 잠입된 상태를 보인 단면도.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 의한 축방열 부재를 보인 단면도.
이하에서는 본 발명의 제1실시예에 의한 축방열 부재를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 축방열 부재를 보인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 축방열 부재가 열교환 유체에 잠입된 상태를 보인 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 축방열 부재(1001)는, 열교환 유체에 잠입되어 열교환 유체와 열교환된다. 본 실시예에서는, 상기 축방열 부재(1001)가, 상변화 물질(1100), 케이스(1200), 커버(1300) 및 웨이트부(1400)를 포함한다.
보다 상세하게는, 상기 상변화 물질(1100)은, 고체와 액체 사이에서의 상변화에 의하여 축열 또는 방열한다. 이와 같은 상기 상변화 물질(1100)은, 공지된 다양한 것들 중에 선택적으로 사용될 수 있고, 그 종류에 따라서 상변화, 즉 축열 또는 방열되는 온도를 가변할 수 있을 것이다.
상기 케이스(1200)는, 상기 상변화 물질(1100)이 저장되는 곳이다. 예를 들면, 상기 케이스(1200)에는, 투입구(1210)가 형성된다. 상기 투입구(1210)는, 상기 상변화 물질(1100)이 투입되는 곳이다. 예를 들면, 상기 투입구(1210)는, 상기 케이스(1200)의 외면 일측에서 돌출되는 보스 형상으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 케이스(1200)의 내부에는, 저장 공간(1220)이 정의된다. 상기 저장 공간(1220)은, 상기 투입구(1210)를 통하여 투입되는 상기 상변화 물질(1100)의 저장되는 곳이다.
본 실시예에서는, 상기 케이스(1200)가, 상기 투입구(1210)를 지나는 가상의 평면에 대하여 대칭되는 중공의 구 형상으로 형성될 수 있다. 물론, 상기 케이스(1200)가, 중공의 다면체 형상으로 형성되어도 무방할 것이다.
그리고 본 실시예에서는, 상기 케이스(1200)에 4개의 보강홈(1230)이 형성된다. 상기 보강홈(1230)은, 상기 케이스(1200)의 보강을 위한 것으로, 도면상 상하 방향으로 길게 형성되도록 상기 케이스(1200)의 외면 일부가 상기 저장 공간(1220)의 내부로 함몰되어 정의된다. 또한 상기 보강홈(1230)은, 상기 가상의 평면에 대하여 대칭되게 배치된다.
한편, 상기 케이스(1200)에는 요철부(1240)가 형성된다. 상기 요철부(1240)는, 상기 보강홈(1230)을 제외한 상기 케이스(1200)의 외면 일부가 도면상 수평 방향으로 길게 형성되는 다수개의 요홈부와 돌출부가 교호되게 배치되어 정의된다. 상기 요철부(1240)는, 상기 케이스(1200), 실질적으로 상기 저장 공간(1220)에 저장된 상기 상변화 물질(1100)과 열교환 유체와의 접촉 면적, 즉 열교환 면적을 증가시키는 역할을 한다.
상기 커버(1300)는, 상기 투입구(1210)를 차폐한다. 상기 커버(1300)는, 상기 투입구(1210)에 형합되는 원통 형상으로 형성되어 그 내부에 상기 투입구(1210)가 압입되어 상기 투입구(1210)를 차폐할 수 있다. 물론, 상기 커버(1300) 및 투입구(1210) 사이에 별도의 접착제 등이 도포될 수도 있을 것이다.
상기 웨이트부(1400)는, 상기 케이스(1200)의 일측, 예를 들면, 상기 저장 공간(1220)의 내부에 구비될 수 있다. 상기 웨이트부(1400)는, 상기 축방열 부재(1001)가 열교환 유체에 잠입된 상태에서, 상기 투입구(1210)가 하방을 향하도록 하는 역할을 한다. 예를 들면, 상기 웨이트부(1400)는, 상기 투입구(1210)에 대향되는 상기 저장 공간(1220)의 일측, 즉 도면상 상기 저장 공간(1220)의 하부에 구비될 수 있다. 상기 웨이트부(1400)는, 상기 케이스(1200)에 비하여 밀도가 높은 재질로 성형되어 상기 저장 공간(1220)에 구비되거나, 상기 케이스(1200)의 일부의 두께가 상대적으로 증가되어 정의될 수 있을 것이다.
따라서, 상기 축방열 부재(1001)가, 상호 열교환하는 열교환 유체에 잠입된 상태에서, 상기 웨이트부(1400)에 의하여 상기 투입구(1210)가 하방을 향하게 된다. 따라서, 상기 축방열 부재(1001)가 열교환 유체에 잠입되면, 상기 케이스(1200)의 내부, 즉 상기 저장 공간(1220)에 잔존하는 공기가 상기 투입구(1210)에 대향되게 위치된다.
한편, 흡열 과정에서는 고체에서 액체로 상변화에 하는 상기 상변화 물질(1100)의 부피가 증가한다. 그런데, 본 실시예에서는, 실질적으로, 상기 저장 공간(1220)에 잔존하는 공기가 상기 투입구(1210)와 대향되게 위치되므로, 상기 상변화 물질(1100)의 부피 증가에 의하여 상기 케이스(1200)의 내부 압력이 증가, 실질적으로 공기의 압력이 증가되더라도, 이에 의하여 상기 투입구(1210) 또는/및 상기 투입구(1210)를 차폐하는 상기 커버(1300)가 손상되는 현상이 방지된다. 따라서, 상기 상변화 물질(1100)의 부피 증가에 따른 상기 케이스(1200), 즉 상기 축방열 부재(1001)의 손상이 방지될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2실시예에 의한 축방열 부재를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 의한 축방열 부재를 보인 단면도이다. 본 실시예의 구성 요소 중 상술한 본 발명의 제1실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는, 도 1 및 도 2의 도면 부호를 원용하고, 이에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 축방열 부재(1002)는, 적어도 1개의 완충재(1500)를 더 포함한다. 상기 완충재(1500)는, 상변화 물질(1100)과 함께 저장 공간(1220)에 저장되고, 상기 저장 공간(1220)의 내부 압력에 따라서 수축 또는 이완된다. 다시 말하면, 상기 상변화 물질(1100)의 고체에서 액체로의 상변화에 따른 부피 증가에 의하여 상기 저장 공간(1220)의 내부 압력이 증가되면, 상기 완충재(1500)가 수축된다. 반대로, 상기 상변화 물질(1100)의 액체에서 고체로의 상변화에 따른 부피 감소에 의하여 상기 저장 공간(1220)의 내부 압력이 감소되면, 상기 완충재(1500)가 이완된다.
본 실시예에서는, 상기 완충재(1500)는, 상기 상변화 물질(1100) 및 공기에 비하여 상대적으로 작은 열팽창률의 재질로 성형된다. 따라서, 상기 축방열 부재(1002)가 잠입되는 열교환 유체의 온도에 따른 상기 완충재(1500)의 부피 가변이 최소화될 수 있고, 이에 따른 상기 저장 공간(1220)의 내부 압력의 가변도 최소화될 수 있다.
또한, 상기 완충재(1500)는, 상기 상변화 물질(1100)에 비하여 상대적으로 작은 비중의 재질로 성형된다. 따라서, 투입구(1210)가 하방을 향하도록 상기 케이스(1200)가 열교환 유체에 잠입된 상태에서, 상기 완충재(1500)가 상기 투입구(1210)에 대향되게 위치될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.
1001, 1002: 축방열 부재 1100: 상변화 물질
1200: 케이스 1210: 투입구
1220: 저장 공간 1230: 보강홈
1240: 요철부 1300: 커버
1400: 웨이트부 1500: 완충재

Claims (7)

  1. 열교환 유체에 잠입되어 열교환 유체와 열교환되는 축방열 부재(1001)(1002)에 있어서:
    상기 축방열 부재(1001)(1002)는,
    고체와 액체 사이에서의 상변화에 의하여 축열 또는 방열하는 상변화 물질(1100);
    상기 상변화 물질(1100)이 투입되는 투입구(1210)가 형성되고, 그 내부에 상기 투입구(1210)를 통하여 투입되는 상기 상변화 물질(1100)의 저장되는 저장 공간(1220)이 정의되는 케이스(1200);
    상기 투입구(1210)를 차폐하는 커버(1300); 및
    상기 투입구(1210)에 대향되는 상기 저장 공간(1220)의 일측에 비하여 상대적으로 상기 투입구(1210)에 인접되도록 상기 저장 공간(1220)의 타측에 구비되는 웨이트부(1400); 를 포함하고,
    상기 케이스(1200)는, 상기 투입구(1210)를 지나는 가상의 평면에 대하여 대칭되는 중공의 구 또는 다면체 형상으로 형성되고,
    상기 케이스(1200의 외면에는, 다수개의 요홈부와 돌출부가 교호되게 배치되어 정의되는 요철부(1240)가 형성되며,
    상기 웨이트부(1400)에 의하여 상기 투입구(1210)가 하방을 향하도록 열교환 유체에 잠입되는 축방열 부재.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스(1200)에는, 그 외면 일부가 상기 저장 공간(1220)의 내부로 함몰되어 정의되는 보강홈(1230)이 형성되는 축방열 부재.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 상변화 물질(1100)과 함께 상기 저장 공간(1220)에 저장되고, 상기 저장 공간(1220)의 내부 압력에 따라서 수축 또는 이완되는 적어도 1개의 완충재(1500)를 더 포함하는 축방열 부재.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 완충재(1500)는, 상기 상변화 물질(1100) 및 공기에 비하여 상대적으로 작은 열팽창률의 재질로 성형되는 축방열 부재.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 완충재(1500)는, 상기 상변화 물질(1100)에 비하여 상대적으로 작은 비중의 재질로 성형되는 축방열 부재.
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