KR102603026B1 - 고체 파티클을 이용하는 이동식 열배터리 - Google Patents

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Abstract

열저장 매체에 의한 열 저장을 통해 축열 또는 방열을 수행할 수 있도록 구성되는 열 배터리는 상기 열저장 매체를 저장하는 하나 이상의 축열조를 포함하는 축열 유닛, 상기 열저장 매체와 열전달 매체 사이의 열교환이 이루어질 수 있도록 구성되는 열교환기, 그리고 상기 열저장 매체를 상기 열교환기와 상기 축열 유닛 사이에서 이송시키는 이송 유닛을 포함한다. 이때, 상기 열저장 매체는 고체 파티클을 포함할 수 있다.

Description

고체 파티클을 이용하는 이동식 열배터리{Heat battery using solid particles}
본 발명은 열을 저장하고 방출할 수 있도록 구성되는 열배터리에 관한 것이다.
폐열과 같은 버려지는 에너지를 회수하는 기술이 다양하게 개발되고 적용되고 있다. 특히 최근에는 탄소중립을 위한 방안 중 하나로 폐열 회수 및 재활용 시스템이 요구되고 있다. 다양한 산업 공정에 필요한 축열 온도는 서로 상이하여 열에너지의 거래가 거의 없다.
기존에 모래와 같은 고체 파티클을 열 저장 매체로 활용하여 폐열을 회수하는 기술이 소개된 바 있다. 그러나 기존의 폐열 회수 시스템은 폐열이 발생하는 다양한 환경에 적응되기 어렵고 회수한 열을 필요한 곳에서 적절히 사용하는 데에 한계를 가졌다. 또한 효율적인 열 교환 구조를 통한 축열과 방열 성능의 향상이 요구되고 있다.
등록특허 제10-1187775호 (2012.10.05.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 비용 효율적이고 간단한 구조를 통해 축열 및 방열을 할 수 있는 열배터리를 제공하는 것이다. 또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 서로 다른 위치에서 축열 및 방열을 할 수 있도록 이동 가능하게 구성된 이동식 열배터리를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 열저장 매체에 의한 열 저장을 통해 축열 또는 방열을 수행할 수 있도록 구성되는 열 배터리는 상기 열저장 매체를 저장하는 하나 이상의 축열조를 포함하는 축열 유닛, 상기 열저장 매체와 열전달 매체 사이의 열교환이 이루어질 수 있도록 구성되는 열교환기, 그리고 상기 열저장 매체를 상기 열교환기와 상기 축열 유닛 사이에서 이송시키는 이송 유닛을 포함한다. 이때, 상기 열저장 매체는 고체 파티클을 포함할 수 있다.
상기 열교환기는 상기 고체 파티클의 낙하 중 열전달 매체와 상기 고체 파티클 사이의 열교환이 이루어지도록 구성될 수 있다.
상기 이송 유닛은 상기 축열조와 상기 열교환기 사이에서 상기 고체 파티클을 이송시킬 수 있도록 구성되는 이송 컨베이어 벨트를 포함할 수 있다.
상기 이송 컨베이어 벨트는 상기 축열조에서 배출된 상기 고체 파티클을 상기 열교환기로 이송하는 제1 이송 컨베이어 벨트, 그리고 상기 열교환기에서 배출된 상기 고체 파티클을 상기 축열조로 이송하는 제2 이송 컨베이어 벨트를 포함할 수 있다.
상기 축열조는 복수로 구비될 수 있고, 상기 복수의 축열조는 상기 열교환기에서의 열교환 후 서로 다른 온도 범위를 갖는 상기 고체 파티클을 각각 저장할 수 있도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 열배터리는 상기 열교환기의 상측에 배치되어 상기 이송 유닛에 의해 이송된 상기 고체 파티클을 분산시켜 상기 열교환기로 투입시킬 수 있도록 구성되는 고체 파티클 트레이를 더 포함할 수 있다.
상기 고체 파티클 트레이는 상기 고체 파티클이 유입되는 공간을 구획하는 하나 이상의 배리어를 구비할 수 있다.
상기 고체 파티클 트레이는 상기 배리어의 하부에 위치하며 상기 배리어에 의해 구획된 공간을 연결하는 방향으로 연장되는 하나 이상의 함몰홈을 구비할 수 있다.
상기 함몰홈에는 상기 고체 파티클이 통과할 수 있는 복수의 관통홀이 형성될 수 있다.
상기 고체 파티클 트레이는 경사지게 배치될 수 있고, 상기 배리어는 상기 고체 파티클 트레이에 수직으로 배향되어 계단식 구조를 이루도록 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 열배터리는 상기 고체 파티클 트레이의 하부에 배치되며 수평으로 배치되는 하부 고체 파티클 트레이를 더 포함할 수 있다.
상기 배리어는 높이 조절이 가능하게 설치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 열배터리는 상기 축열 유닛, 상기 열교환기 그리고 상기 이송 유닛을 탑재하고 이동 가능하게 구성되는 차체를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 고체 파티클에 의한 열 저장을 통해 축열 또는 방열을 수행할 수 있도록 구성되는 열 배터리는 상기 고체 파티클을 저장하는 축열 유닛, 상기 고체 파티클과 열전달 매체 사이의 열교환이 이루어질 수 있도록 구성되는 열교환기, 그리고 상기 고체 파티클을 상기 열교환기와 상기 축열 유닛 사이에서 이송시키는 이송 유닛을 포함한다. 상기 이송 유닛은 상기 고체 파티클이 자유 낙하에 의해 상기 열교환기로 하방향으로 투입될 수 있도록 상기 축열 유닛에서 배출된 상기 고체 파티클을 상기 열교환기의 상부로 이송하도록 구성된다.
본 발명에 의하면, 열배터리를 이동식으로 구성함으로써 서로 다른 사이트 사이의 열에너지의 이동이 쉽게 이루어질 수 있다.
또한 모래와 고체 파티클을 축열재로 이용하기 때문에 축열재 비용을 크게 줄일 수 있으며 축열재의 작동온도 범위의 확대로 인하여 극저온, 초고온 영역의 축열이 가능하다.
또한 열교환기 상부에 배치되는 고체 파티클 트레이를 통해 고체 파티클을 골고루 분산시켜 열교환기로 투입함으로써 고체 파티클의 흐름의 공간성 균일성이 향상되어 열교환 효율이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동식 열배터리를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동식 열배터리의 열교환 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동식 열배터리의 고체 파티클 트레이를 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 절개한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이동식 열배터리의 고체 파티클 트레이의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동식 열배터리의 고체 파티클 트레이의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동식 열배터리의 고체 파티클 트레이의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동식 열배터리의 고체 파티클 트레이의 단면도이다.
아래에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 설명된 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 이동식 열배터리는 열저장 매체에 의한 열 저장을 통해 축열 또는 방열을 수행할 수 있도록 구성된다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이동식 열배터리(1)는 축열 유닛(10), 이송 유닛(20) 그리고 열교환기(30)를 포함한다. 이동식 열배터리(1)는 외부 열원과의 열교환을 통해 열을 흡수하여 저장하거나 저장된 열을 외부로 방출할 수 있도록 구성되며, 이에 의해 폐열을 흡수하여 저장하고 필요한 경우에 열을 방출할 수 있도록 구성된다. 본 발명의 실시예에 따른 이동식 열배터리(10)에서는 이러한 축열 및 방열을 담당하는 열저장 매체로 고체 파티클(2), 예를 들어 모래가 사용될 수 있다. 고체 파티클(2)의 흡열 및 방열은 열교환기(30)에서 이루어지고, 열교환기(30)에서 열을 흡수한 고체 파티클(2)은 축열 유닛(10)에 저장된다. 이때, 이송 유닛(20)은 축열 유닛(10)에 저장된 고체 파티클(2)을 열교환기(30)로 이송시키거나 열교환기(30)에서 배출된 고체 파티클(2)을 축열 유닛(10)으로 이송시키는 기능을 한다.
한편, 상기한 축열 유닛(10), 이송 유닛(20) 그리고 열교환기(30)는 이동 가능한 차체(40)에 탑재되며, 이에 의해 이동식 열배터리(1)의 이동성이 구현된다. 도 1에 예시적으로 도시된 바와 같이, 차체(40)는 이동을 위한 휠(41)을 구비하며, 축열 유닛(10), 이송 유닛(20) 그리고 열교환기(30)를 탑재할 수 있도록 구성된다. 차체(40)는 수동으로 이동될 수 있도록 구성될 수도 있고, 엔진이나 모터와 같은 동력원을 구비하여 자동으로 이동 가능하도록 구현될 수도 있다. 또한 차체(40)는 자동차와 같은 외부 이동 수단에 연결되어 이동될 수 있도록 구성될 수도 있다.
축열 유닛(10)은 열을 흡수한 고체 파티클(2)을 저장하는 축열조(11, 12, 13)를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 축열조(11, 12, 13)가 구비될 수 있으며, 각 축열조(11, 12, 13)는 상이한 온도 범위에서 사용할 수 있도록 각각 다른 온도의 고체 파티클을 저장하도록 구성될 수 있다. 상이한 온도 범위의 고체 파티클을 저장하는 복수의 축열조(11, 12, 13)가 구비됨으로써, 회수하는 열원의 온도 범위에 따라 열을 흡수한 고체 파티클을 적절한 축열조(11, 12, 13)에 저장할 수 있다. 이에 의해 활용 범위가 확대될 수 있고 축열 효율을 높일 수 있다. 도면에 명시되지 않았으나, 축열조(11, 12, 13)는 개폐 가능한 도어(도시되지 않음)가 상부에 구비될 수 있으며, 도어가 개방된 상태에서 고체 파티클의 투입이 이루어지며 고체 파티클의 투입이 종료된 후에는 도어를 폐쇄하여 단열이 이루어지도록 할 수 있다. 축열조(11, 12, 13)는 단열재를 통해 양호한 단열 특성을 갖도록 형성될 수 있다. 또한 축열조(11, 12, 13)로의 고체 파티클(2)의 투입은 상측을 통해 이루어질 수 있고 축열조(11, 12, 13)로부터의 고체 파티클(2)의 배출은 하측을 통해 이루어질 수 있다. 즉 이송 유닛(20)을 통해 열교환기(30)로부터 이송된 고체 파티클(20)은 축열조(11, 12, 13)의 상측을 통해 축열조(11, 12, 13)로 투입되고, 고체 파티클(20)은 축열조(11, 12, 13)의 하측을 통해 배출된 후 이송 유닛(20)을 통해 열교환기(30)로 이송될 수 있다.
열교환기(30)는 축열 유닛(10)으로부터 이송된 고체 파티클과 열전달 매체 사이의 열교환을 통해 열전달 매체의 열이 고체 파티클로 전달될 수 있도록 구성된다. 다른 한편으로, 열교환기(30)는 고체 파티클의 열이 열전달 매체로 전달될 수 있도록 작용할 수도 있다. 이러한 열전달의 방향은 고체 파티클과 열전달 매체의 온도에 따라 결정된다. 열전달 매체는 공기, 스팀, 오일 등 열을 함유할 수 있는 임의의 매체일 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이동식 열배터리는 고온의 열전달 매체의 열을 저온의 고체 파티클로 전달하여 축열이 이루어지도록 하는 축열 운전 모드, 그리고 고온의 고체 파티클의 열을 저온의 열전달 매체로 전달하여 방열이 이루어지도록 하는 방열 운전 모드 중 어느 하나로 선택적으로 작동할 수 있다. 이에 의해 열에너지를 회수하여 필요한 곳에서 사용할 수 있다.
열교환기(30)는 고체 파티클과 열전달 매체 사이의 열교환이 이루어질 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 열교환기(30)는 고체 파티클이 낙하하면서 열전달 매체와의 열교환이 이루어지는 방식, 소위 파티클 낙하 방식을 통해 열교환이 이루어지도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 열교환기(30)는 열전달 매체가 흐르는 열전달 파이프(31)가 내부에 설치된 열교환 컨테이너(32)를 구비할 수 있으며, 고체 파티클(2)은 열교환 컨테이너(32)의 상측에서 투입된 후 자유 낙하하면서 열전달 파이프(31)를 흐르는 열전달 매체와 열교환을 하고 이 과정을 통해 열을 흡수한 고체 파티클은 열교환 컨테이너(32)의 하부 공간에 쌓이면서 외부로 배출될 수 있다. 이때, 이송 유닛(20)은 축열 유닛(10)에서 배출된 고체 파티클(2)을 열교환 컨테이너(32)의 상측으로 이송하여 열교환 컨테이너(32) 내로 투입될 수 있도록 하고 열교환 컨테이너(32)의 하측에서 배출된 고체 파티클을 축열 유닛(10)으로 이송할 수 있도록 구성된다.
위에서 설명한 바와 같이, 이송 유닛(20)은 축열 유닛(10)과 열교환기(30) 사이의 고체 파티클의 이송을 수행할 수 있도록 구성된다. 즉 이송 유닛(20)은 한편으로 축열 유닛(10)에서 배출된 고체 파티클(2)을 열교환기(30)로 이송하고 다른 한편으로 열교환기(30)에서 배출된 고체 파티클(2)을 축열 유닛(10)으로 이송한다. 이송 유닛(20)은 컨베이어 벨트 방식, 압축 공기를 이용한 이송 방식 등 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 도 1에는 컨베이어 벨트 방식의 이송 유닛(20)이 예시적으로 도시되어 있다. 이하에서는 컨베이어 벨트 방식의 이송 유닛(20)에 대해 예시적으로 설명한다.
구체적으로, 도 1을 다시 참조하면, 이송 유닛(20)은 축열 유닛(10)에서 배출된 고체 파티클(2)을 열교환기(30)로 이송하기 위한 제1 이송 컨베이어 벨트(21)와 열교환기(30)에서 배출된 고체 파티클(20)을 축열 유닛(10)으로 이송하기 위한 제2 이송 컨베이어 벨트(22)를 포함한다. 이해를 돕기 위해 도 1에는 제1 이송 컨베이어 벨트(21)와 제2 이송 컨베이어 벨트(22) 모두에 고체 파티클(20)이 올려진 상태가 도시되어 있다.
예를 들어, 제1 이송 컨베이어 벨트(21)는 축열조(11, 12, 13)의 하단에 구비되는 배출구(111, 121, 131)를 통해서 배출되는 고체 파티클(2)을 수평방향으로 이송할 수 있도록 구성되는 수평 컨베이어 벨트(211), 수평 컨베이어 벨트(211)에 이어지며 고체 파티클(2)을 상측으로 경사진 방향으로 이송할 수 있도록 구성되는 경사 컨베이어 벨트(212), 그리고 경사 컨베이어 벨트(212)에 이어지며 고체 파티클(2)을 수평방향으로 이송하여 열교환 컨테이너(32)의 상측의 개구로 이송시키는 수평 컨베이어 벨트(213)를 포함할 수 있다. 제2 이송 컨베이어 벨트(22)는 열교환 컨테이너(32)의 하단에 구비되는 배출구(321)를 통해서 배출되는 고체 파티클(2)을 수평방향으로 이송하는 수평 컨베이어 벨트(221), 수평 컨베이어 벨트(221)에 이어지며 고체 파티클(2)을 상측으로 경사진 방향으로 이송할 수 있도록 구성되는 경사 컨베이어 벨트(222), 그리고 경사 컨베이어 벨트(222)에 이어지며 고체 파티클(2)을 수평방향으로 이송하여 축열조(11, 12, 13)의 상측의 개구로 이송시키는 수평 컨베이어 벨트(223)를 포함할 수 있다. 제1 이송 컨베이어 벨트(21)와 제2 이송 컨베이어 벨트(22)를 예시적으로 설명하였으나 이들은 고체 파티클을 이송할 수 있는 임의의 다른 구조로 구현될 수도 있다.
이하에서 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 열교환기(30)에 대해 더 상세히 설명한다. 위에서 언급한 바와 같이 파티클 낙하 방식을 통해 고체 파티클(2)과 열교환 파이프(31)를 흐르는 열교환 매체 사이의 열교환이 이루어지도록 구성된다. 즉 도 2를 참조하면, 점선 화살표 방향으로 낙하하는 고체 파티클(2)이 열교환 매체가 흐르는 열교환 파이프(31)에 닿거나 그 주위를 지나면서 고체 파티클과 열교환 매체 사이의 열교환이 이루어진다. 앞에서 설명한 바와 같이, 축열 운전 모드에서는 열이 고온의 열전달 매체에서 고체 파티클(2)로 전달되고, 방열 운전 모드에서는 열이 고온의 고체 파티클(2)에서 저온의 열전달 매체로 전달된다. 모래와 같은 고체 파티클을 축열 수단으로 사용함으로써 제조 비용을 줄일 수 있으며 고체 파티클의 자유 낙하 과정에서 열교환이 이루어지도록 함으로써 간단한 구조를 통한 효율적인 열전달이 이루어질 수 있다.
열교환기(30)의 열교환 컨테이너(32)로 유입되는 고체 파티클(2)이 보다 균일하게 열교환 컨테이너(32)로 투입되도록 하기 위한 고체 파티클 트레이(50)가 구비된다. 도 1을 참조하면, 고체 파티클 트레이(50)는 열교환 컨테이너(32)의 상측에 배치되어 제1 이송 컨테이너(21)에 의해 공급되는 고체 파티클(2)을 골고루 분산하여 열교환 컨테이너(32)로 투입되도록 한다. 즉 제1 이송 컨테이너(21)에 의해 이송된 고체 파티클(2)은 고체 파티클 트레이(50)에 투입되어 골고루 분산된 후에 열교환 컨테이너(32)로 투입된다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 고체 파티클 트레이(50)는 열교환 컨테이너(32)의 단면 형상과 유사한 형상, 예를 들어 사각형 형상을 가질 수 있으며, 제1 이송 컨테이너(21)에 의해 투입되는 고체 파티클(2)이 일차적으로 채워지는 공간(51)을 구획하는 하나 이상의 배리어(barrier)(52)를 구비한다. 예를 들어, 배리어(52)는 미리 정해진 방향, 예를 들어 도 3에서 X축 방향으로 배열되어 고체 파티클(2)이 채워지는 공간(51)을 구획한다. 배리어(52)는 X축 방향과 수직인 Y축 방향으로 연장되어 고체 파티클(2)이 채워지는 공간(51)을 구획하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 배리어(52)는 고체 파티클(2)이 낙하되는 위치, 도 3에서 화살표 방향의 위치에서 미리 정해진 방향으로 차례로 멀어지는 위치에 배치될 수 있다. 배리어(52)에 의해 일측에서 투입된 고체 파티클(2)이 고체 파티클 트레이(50)의 공간(51)에 보다 골고루 퍼질 수 있다.
한편, 고체 파티클 트레이(50)는 고체 파티클(52)이 채워지는 공간(51)을 형성하는 바닥면(53)에 형성되는 함몰홈(54)을 구비한다. 함몰홈(54)은 배리어(52)의 하부를 통과하도록 연장되어 배리어(52)에 의해 구획된 공간(51)을 연결하도록 구성된다. 즉, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 함몰홈(54)은 복수의 배리어(52)가 배열되는 방향, 즉 X축 방향으로 연장되어 배리어(52)에 의해 구획된 공간(51)을 연결하도록 형성된다. 함몰홈(54)의 바닥에는 고체 파티클(2)이 통과할 수 있는 복수의 관통공(55)이 형성될 수 있다. 이때, 함몰홈(54)은 복수로 구비될 수 있고, 복수의 함몰홈(54)은 복수의 배리어(52)가 배열되는 방향, 즉 X축 방향과 수직인 방향, 즉 Y축 방향을 따라 배열될 수 있다. 이와 같은 배리어(52) 및 함몰홈(54)를 구비하는 고체 파티클 트레이(50)에 의해 제1 이송 컨테이너(21)에 의해 이송된 고체 파티클(2)이 보다 골고루 퍼진 상태로 열교환 컨테이너(32)로 투입될 수 있으며, 이에 의해 고체 파티클(2)과 열전달 매체 사이의 열교환이 전체 영역에 걸쳐 보다 균일하게 이루어질 수 있으며 그에 따라 열교환 효율이 향상될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고체 파티클 트레이의 단면도를 도시한다. 도 6을 참조하면, 고체 파티클 트레이(60)는 경사지게 배치되고, 수직으로 배향되는 배리어(62)가 구비된다. 이때, 고체 파티클 트레이(60)는 고체 파티클(2)이 투입되는 부분, 즉 도 6에서 우측 부분이 높도록 경사지게 배치될 수 있으며, 복수의 배리어(62)가 고체 파티클(2)의 투입 위치, 화살표로 표시된 위치에서 점차로 멀어지는 위치에 차례로 배치될 수 있다. 이에 의해 복수의 배리어(62)가 경사진 고체 파티클 트레이(60)에 계단식 구조로 배치될 수 있다. 따라서 곡선 화살표로 표시된 바와 같이 투입되는 고체 파티클(2)이 배리어(62)에 의해 구획된 공간을 채우면서 배리어(62)를 넘어 투입된 위치의 반대편으로 이동한다. 이러한 구조에 의해 투입된 고체 파티클(2)이 고체 파티클 트레이(60) 내의 공간을 골고루 채우면서 화살표로 표시된 방향으로 하방으로 골고루 낙하한다. 이에 의해 고체 파티클(2)과 열교환 매체 사이의 열교환 효율이 향상될 수 있다. 도 6에 명시되지 않았으나, 고체 파티클 트레이(60)의 바닥에는 고체 파티클(2)이 통과할 수 있는 관통공이 형성된다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고체 파티클 트레이의 단면도를 도시한다. 도 7을 참조하면, 상하로 배치되는 상부 고체 파티클 트레이(71)와 하부 고체 파티클 트레이(73)가 구비된다. 상부 고체 파티클 트레이(71)는 도 6의 실시예와 유사하게 경사지게 배치되며 내부에 수직으로 배향된 하나 이상의 배리어(72)를 구비한다. 한편, 하부 고체 파티클 트레이(73)는 도 3 내지 도 5의 실시예와 유사하게 수평으로 배치되고 내부에 하나 이상의 배리어(74)를 구비한다. 상하로 배치되는 경사진 상부 고체 파티클 트레이(71)와 하부 고체 파티클 트레이(73)의 조합에 의해 투입된 고체 파티클(2)이 더욱 균일하게 분산될 수 있으며, 그에 의해 고체 파티클(2)과 열전달 매체 사이의 열교환 효율이 더욱 향상될 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고체 파티클 트레이의 단면도를 도시한다. 고체 파티클 트레이(80)는 도 6의 실시예와 유사하게 경사지게 배치되며 내부에 수직으로 배향된 하나 이상의 배리어(82)를 구비한다. 이때, 배리어(82)는 상하방향으로 높이 조절이 가능하도록 구성된다. 도 8의 (a)에는 배리어(82)가 상방향으로 이동된 상태가 도시되어 있고 도 8의 (b)에는 배리어(82)가 하방향으로 이동된 상태가 도시되어 있다. 배리어(82)의 높이를 조절함으로써 고체 파티클(2)의 전체 유량 변화에 대응하여 고체 파티클(2)의 적절한 유량이 구현되도록 할 수 있다. 이에 의해 필요한 열교환의 양에 따라 고체 파티클(2)의 흐름을 최적화할 수 있으며 열교환 효율을 높일 수 있다.
위에서 본 발명의 실시예에 대해 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
1: 열배터리
10: 축열 유닛
11, 12, 13: 축열조
20: 이송 유닛
21, 22: 이송 컨베이어 벨트
30: 열교환기
31: 열전달 파이프
32: 열교환 컨테이너
50, 60, 71, 73, 80: 고체 파티클 트레이
52, 62, 72, 74, 82: 배리어
54, 64: 함몰홈

Claims (16)

  1. 열저장 매체에 의한 열 저장을 통해 축열 또는 방열을 수행할 수 있도록 구성되는 열 배터리에 있어서,
    상기 열저장 매체를 저장하는 하나 이상의 축열조를 포함하는 축열 유닛,
    상기 열저장 매체와 열전달 매체 사이의 열교환이 이루어질 수 있도록 구성되는 열교환기,
    상기 열저장 매체를 상기 열교환기와 상기 축열 유닛 사이에서 이송시키는 이송 유닛, 그리고
    상기 열교환기의 상측에 배치되어 상기 이송 유닛에 의해 이송된 고체 파티클을 분산시켜 상기 열교환기로 투입시킬 수 있도록 구성되는 고체 파티클 트레이를 포함하고,
    상기 열저장 매체는 고체 파티클을 포함하고,
    상기 열교환기는 상기 고체 파티클의 낙하 중 열전달 매체와 상기 고체 파티클 사이의 열교환이 이루어지도록 구성되고,
    상기 고체 파티클 트레이는 상기 고체 파티클이 유입되는 공간을 구획하는 하나 이상의 배리어를 구비하는 열배터리.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 이송 유닛은 상기 축열조와 상기 열교환기 사이에서 상기 고체 파티클을 이송시킬 수 있도록 구성되는 이송 컨베이어 벨트를 포함하는 열배터리.
  4. 제3항에서,
    상기 이송 컨베이어 벨트는 상기 축열조에서 배출된 상기 고체 파티클을 상기 열교환기로 이송하는 제1 이송 컨베이어 벨트, 그리고 상기 열교환기에서 배출된 상기 고체 파티클을 상기 축열조로 이송하는 제2 이송 컨베이어 벨트를 포함하는 열배터리.
  5. 제1항에서,
    상기 축열조는 복수로 구비되고,
    상기 복수의 축열조는 상기 열교환기에서의 열교환 후 서로 다른 온도 범위를 갖는 상기 고체 파티클을 각각 저장할 수 있도록 구성되는 열배터리.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에서,
    상기 고체 파티클 트레이는 상기 배리어의 하부에 위치하며 상기 배리어에 의해 구획된 공간을 연결하는 방향으로 연장되는 하나 이상의 함몰홈을 구비하는 열배터리.
  9. 제8항에서,
    상기 함몰홈에는 상기 고체 파티클이 통과할 수 있는 복수의 관통홀이 형성되는 열배터리.
  10. 제1항에서,
    상기 고체 파티클 트레이는 경사지게 배치되고,
    상기 배리어는 상기 고체 파티클 트레이에 수직으로 배향되어 계단식 구조를 이루도록 배치되는 열배터리.
  11. 제10항에서,
    상기 고체 파티클 트레이의 하부에 배치되며 수평으로 배치되는 하부 고체 파티클 트레이를 더 포함하는 열배터리.
  12. 제1항에서,
    상기 배리어는 높이 조절이 가능하게 설치되는 열배터리.
  13. 제1항에서,
    상기 축열 유닛, 상기 열교환기 그리고 상기 이송 유닛을 탑재하고 이동 가능하게 구성되는 차체를 더 포함하는 열배터리.
  14. 고체 파티클에 의한 열 저장을 통해 축열 또는 방열을 수행할 수 있도록 구성되는 열 배터리에 있어서,
    상기 고체 파티클을 저장하는 축열 유닛,
    상기 고체 파티클과 열전달 매체 사이의 열교환이 이루어질 수 있도록 구성되는 열교환기,
    상기 고체 파티클을 상기 열교환기와 상기 축열 유닛 사이에서 이송시키는 이송 유닛, 그리고
    상기 열교환기의 상측에 배치되어 상기 이송 유닛에 의해 이송된 상기 고체 파티클을 분산시켜 상기 열교환기로 투입시킬 수 있도록 구성되는 고체 파티클 트레이를 포함하고,
    상기 이송 유닛은 상기 고체 파티클이 자유 낙하에 의해 상기 열교환기로 하방향으로 투입될 수 있도록 상기 축열 유닛에서 배출된 상기 고체 파티클을 상기 열교환기의 상부로 이송하도록 구성되고,
    상기 고체 파티클 트레이는 상기 고체 파티클이 유입되는 공간을 구획하는 하나 이상의 배리어를 구비하는 열배터리.
  15. 삭제
  16. 제14항에서,
    상기 축열 유닛, 상기 열교환기 그리고 상기 이송 유닛을 탑재하고 이동 가능하게 구성되는 차체를 더 포함하는 열배터리.
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