KR102610622B1

KR102610622B1 - 볼텍스링의 충돌을 이용한 디퓨져 및 이를 포함하는 축열조 시스템

Info

Publication number: KR102610622B1
Application number: KR1020230064594A
Authority: KR
Inventors: 권성건; 한재연
Original assignee: (주)에프티에너지; (주)에스앤지엔지니어링
Priority date: 2023-05-18
Filing date: 2023-05-18
Publication date: 2023-12-06

Abstract

디퓨져 및 이를 이용한 축열조 시스템이 개시된다. 온수와 냉수가 성층화를 이루는 내부 공간이 형성된 축열 탱크; 상기 축열 탱크의 상부 공간에 위치하며, 물을 공급하는 상부 디퓨져; 및 상기 축열 탱크의 하부 공간에 위치하며, 물을 공급하는 하부 디퓨져를 포함하되, 상기 상부 디퓨져와 상기 하부 디퓨져 각각은, 일 면에 물을 토출하는 제1 토출구가 형성된 제1 노즐; 및 상기 제1 노즐과 소정 거리 이격하여 배치되며, 상기 제1 토출구가 형성된 상기 제1 노즐의 일 면과 마주하는 일 면에 제2 토출구가 형성된 제2 노즐을 포함하는 축열조 시스템이다.

Description

볼텍스링의 충돌을 이용한 디퓨져 및 이를 포함하는 축열조 시스템{A diffuser using the collision of a vortex ring and a heat storage tank system including the same}

본 발명은 디퓨져 및 이를 이용한 축열조 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간단한 제작과 설치로 높은 효율을 가질 수 있는 디퓨져 및 이를 이용한 축열조 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 축열조 시스템은 축열 탱크에 저장된 물을 압축기, 증발기 및 팽창 밸브로 구성된 냉각 사이클에서 순환시키고 열교환으로 가열 또는 냉각된 물을 저장하여 부하 측에 냉방 또는 난방을 위해 공급하도록 제공된다. 이러한 축열조 시스템은 대개 심야전력을 이용하여 야간에 축열을 행하여 저장한 후에, 이를 주간에 부하 측에 공급함에 따라 전력 피크를 감소시킴과 동시에 에너지를 절약할 수 있다.

데이터 센터는 일정한 온도의 공조가 필수인 시설로, 정전 시에도 공조시스템이 정지 없이 연속 운전되어야 하므로 백업장치를 함께 제공하고 있는데, 백업장치의 축냉 효율 증대를 위해서 축열조 시스템이 이용되고 있다.

이러한 축열조 시스템은 축열 탱크의 온수와 냉수가 빠른 성층화를 이루고, 얇은 변온층이 형성될수록 축냉 및 방냉 손실이 최소화되며 높은 축열 효율을 갖는다.

종래에는 개방계용 및 밀폐계용 축열 탱크 내 온수와 냉수의 성층화를 이루기 위해 레디얼타입 디퓨져와 파이프 슬로트 8각형 디퓨져가 사용되고 있으나, 냉방플랜트가 대형화됨에 따라 저장용량 및 순간 방열량 또한 대형화되는 추세이다.

순간 방열량이 증가하면 높은 축열 효율을 위해 디퓨져의 직경이 커져야 하는데, 이로 인한 많은 제작 비용과 설치 시간이 소요되는 문제가 발생하고 있다. 이를 해결하기 위해 간단한 제작과 설치로 높은 효율을 가지는 디퓨져 및 축열조 시스템에 대한 연구가 요구된다.

본 발명은 볼텍스 링의 충돌을 이용해 온수와 냉수를 성층화 할 수 있는 디퓨져 및 이를 이용한 축열조 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 간단한 제작과 설치로 높은 축열 효율을 가질 수 있는 디퓨져 및 이를 이용한 축열조 시스템을 제공한다.

본 발명에 따른 축열조 시스템은 온수와 냉수가 성층화를 이루는 내부 공간이 형성된 축열 탱크; 상기 축열 탱크의 상부 공간에 위치하며, 물을 공급하는 상부 디퓨져; 및 상기 축열 탱크의 하부 공간에 위치하며, 물을 공급하는 하부 디퓨져를 포함하되, 상기 상부 디퓨져와 상기 하부 디퓨져 각각은, 일 면에 물을 토출하는 제1토출구가 형성된 제1 노즐; 및 상기 제1 노즐과 소정 거리 이격하여 배치되며, 상기 제1토출구가 형성된 상기 제1 노즐의 일 면과 마주하는 일 면에 제2 토출구가 형성된 제2 노즐을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 토출구와 상기 제2 토출구는 직경이 동일한 원형 홀로 제공될 수 있다.

또한, 상기 제1 토출구의 중심과 상기 제2 토출구의 중심을 잇는 기준선은 상기 축열 탱크의 중심축과 수직할 수 있다.

또한, 상기 축열 탱크의 중심축은 제1 토출구 중심과 제2 토출구의 중심을 잇는 기준선 상에 위치할 수 있다.

또한, 상기 제1 노즐과 소정 거리 이격하여 배치되며, 일 면에 제3 토출구가 형성된 제3 노즐; 및 상기 제3 노즐과 소정 거리 이격하여 배치되며, 상기 제3 토출구가 형성된 상기 제3 노즐의 일면과 마주하는 일 면에 제4 토출구가 형성된 제4 노즐을 더 포함하되, 상기 제1 토출구의 중심과 상기 제2 토출구의 중심을 잇는 제1기준선과 상기 제3토출구의 중심과 상기 제4토출구의 중심을 잇는 제2 기준선은 서로 나란하게 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1기준선과 상기 제2기준선은 상기 축열 탱크의 중심축을 사이에 두고, 상기 중심축으로부터 동일한 거리만큼 될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 디퓨져는 축열 탱크 내에 배치되어 물을 공급하는 디퓨져에 있어서, 일 면에 제1토출구가 형성된 제1 노즐; 및 제1 토출구가 형성된 상기 제1 노즐의 일 면과 마주하는 일 면에 제2 토출구가 형성된 제2 노즐; 을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 토출구 중심과 상기 제2 토출구의 중심을 잇는 기준선은 상기 축열 탱크의 중심축에 위치할 수 있다.

또한, 상기 제1 노즐과 소정 거리 이격하여 배치되며, 일 면에 제3 토출구가 형성된 제3 노즐; 및 상기 제3 노즐과 소정 거리 이격하여 배치되며, 상기 제3 토출구가 형성된 상기 제3 노즐의 일면과 마주하는 일 면에 제4 토출구가 형성된 제4 노즐을 더 포함하되, 상기 제1 토출구의 중심과 상기 제2 토출구의 중심을 잇는 제1 기준선과 상기 제3 토출구의 중심과 상기 제4 토출구의 중심을 잇는 제2기준선은 서로 나란하게 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1 기준선은 상기 축열 탱크의 중심축으로부터 소정 거리 이격되어 제공되며, 상기 제2 기준선은 상기 제1 기준선이 이격된 거리와 동일한 거리로 상기 축열 탱크의 중심축으로부터 이격되어 제공될 수 있다.

본 발명에 의하면, 축열조 시스템은 볼텍스 링의 충돌을 이용해 온수와 냉수를 성층화 하므로, 빠른 시간에 안정적인 성층화가 가능하고, 얇은 변온층 생성으로 축열 효율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 축열조 시스템은 디퓨져를 소형화하여 높은 저장 효율을 유지할 수 있고, 간단한 제작 및 설치로 비용 절감이 가능하며 높은 순간방열량을 가질 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 축열조 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2은 도 1의 A-B선에 따른 단면도이다.
도 3은 도 2의 제1 및 제2 토출구를 나타내는 도면이다.
도 4은 본 발명의 실시 예에 따른 축열조 시스템의 구동을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명이 실시 예에 따라 제1 노즐과 제2 노즐에서 토출된 물에 의해 생성된 볼텍스링을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 축열 탱크 내부에서 온수와 냉수의 온도 분포를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 상부 디퓨져를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7의 상부 디퓨져를 나타내는 정면도이다.
도 9는 도 7의 상부 디퓨져의 구동 과정을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 상부 디퓨져를 나타내는 도면이다.
도 11은 도 10의 상부 디퓨져의 구동 과정을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 축열조 시스템(10)을 나타내는 도면이고, 도 2은 도 1의 A-B선에 따른 단면도이고, 도 3은 도 2의 제1 및 제2 노즐(210,220)를 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 축열조 시스템(10)은 온수와 냉수를 저장하고, 필요 시 온수와 냉수를 외부로 공급할 수 있다. 구체적으로, 축냉 시에 온수를 냉동기측으로 순환하여 냉각시키고, 냉각된 냉수(30)를 회수한다. 그리고 방냉 시에 냉수를 외부로 공급하고, 열교환으로 온도가 높아진 냉수를 회수한다. 이러한 축열조 시스템(10)은 다양한 시설의 냉난방용으로 사용될 수 있다. 실시 예에 의하면, 축열조 시스템(10)은 데이터 센터용 백업장치로 사용될 수 있다. 축열조 시스템(10)은 데이터 센터 정전 시 공조 시스템이 정지 없이 연속 운전이 가능하도록 냉수(30)를 공급할 수 있다.

본 발명의 축열조 시스템(10)은 축열 탱크(100), 상부 디퓨져(200), 하부 디퓨져(300), 상부 공급관(290), 그리고 하부 공급관(390)을 포함한다.

축열 탱크(100)는 내부에 물이 저장될 수 있는 공간을 제공한다. 일 실시 예에 의하면, 축열 탱크(100)는 원통 형상으로 제공될 수 있다. 축열 탱크(100)의 중심축(40)은 지면으로부터 수직하게 위치한다. 다른 실시 예에 의하면, 축열 탱크(100)는 바디, 상부 돔, 그리고 하부 돔의 결합된 압력 탱크 구조로 제공될 수 있다. 바디는 소정 직경을 갖는 원통 형상으로 상면과 하면이 개방되고, 상부 돔은 위로 볼록한 반구 형상으로 바디의 개방된 상면을 덮는다. 하부 돔은 아래로 볼록한 반구 형상으로 바디의 개방된 하면을 덮는다. 아래 실시 예에서는 축열 탱크(100)가 원통 형상으로 제공되는 것을 예를 들어 설명한다.

축열 탱크(100)의 내부 공간은 상부 공간(110)과 하부 공간(120)으로 구분되며, 상부 공간(110)에는 온수가 저장되고, 하부 공간(120)에는 냉수가 저장된다. 온수와 냉수는 경계층을 사이에 두고 성층화를 이룬다. 온수와 냉수는 상온보다 낮은 온도로 유지된다. 냉수는 온수보다 낮은 온도로 유지된다. 실시 예에 의하면, 온수는 15

내외의 온도일 수 있고, 냉수는 5

내외의 온도일 수 있다.

상부 디퓨져(200)는 축열 탱크(100)의 상부 공간(110)에 위치하고, 상부 순환 라인(290)과 연결된다. 상부 디퓨져(200)는 상부 공간(110)에 저장된 온수를 외부로 배출하거나, 상부 순환 라인(290)을 따라 공급된 온수를 상부 공간(110)으로 공급한다.

하부 디퓨져(300)는 축열 탱크(100)의 하부 공간(120)에 위치하고, 하부 순환 라인(390)과 연결된다. 하부 디퓨져(300)는 하부 공간(120)에 저장된 냉수를 외부로 배출하거나, 하부 순환 라인(390)을 따라 공급된 냉수를 하부 공간(120)으로 공급한다.

상부 디퓨져(200)와 하부 디퓨져(300)는 동일한 구조로 제공된다. 이하 설명의 편의를 위하여 상부 디퓨져(200)를 예를 들어 설명한다.

상부 디퓨져(200)는 제1 노즐(210), 제2 노즐(220) 그리고 공급관(400)을 포함한다.

제1 노즐(210)은 상부에서 바라볼 때, 축열 탱크(100)의 중앙 영역에 위치한다. 제1 노즐(210)은 소정 직경을 갖는 원통형으로 제공된다. 제1 노즐(210)의 중심 축은 그 길이 방향이 지면과 나란하게 배치되며, 축열 탱크(100)의 중심축(40)과 수직하게 교차한다. 제1 노즐(210)의 일 면은 원형으로 제공되고, 중앙 영역에 온수가 토출되는 제1 토출구(211)가 형성된다. 제1 토출구(211)는 소정 직경을 갖는 원형 홀로 제공된다. 제1 토출구(211)의 중심은 축열 탱크(100)의 중심축(40)과 소정 거리 이격하여 위치한다.

제2 노즐(220)은 제1 노즐(210)과 소정 거리 이격하여 배치되며, 제1 노즐(210)과 동일한 크기와 형상으로 제공된다. 제2 노즐(220)의 중심 축은 제1 노즐(210)의 중심 축과 동일 선상에 위치한다. 제2 노즐(220)의 일 면은 원형으로 제공되고, 중앙 영역에 온수가 토출되는 제2 토출구(222)가 형성된다. 제2 토출구(222)는 제1 토출구(211)가 형성된 제1 노즐(210)의 일 면과 마주하는 제2 노즐(220)의 일 면에 형성된다.

제2 토출구(222)는 제2 노즐(220)의 일면 중앙 영역에 제공되며, 제1 토출구(211)와 동일한 크기와 형상으로 제공된다. 제2 토출구(222) 중심은 제1 토출구(211) 중심과 동일선상에 위치한다. 제2 토출구(222) 중심과 제1 토출구(211) 중심을 잇는 제1 기준선(41)은 축열 탱크(100)의 중심축(40)과 수직하게 교차하고, 축열 탱크(100)의 중심축(40)은 제1 기준선(41) 상에 위치한다.

공급관(400)은 소정 길이로 제공되며, 각 영역이 동일한 직경을 갖는다. 실시 예에 의하면, 공급관(400)은 대체로 U자 형상을 갖는다. 공급관(400)의 일 단에는 제1 노즐(210)이 연결되고, 타 단에는 제2 노즐(220)이 연결된다. 공급관(400)은 상부 순환 라인(290)과 연결되며, 상부 순환 라인(290)으로부터 공급된 온수를 제1 노즐(210)과 제2 노즐(220)에 공급한다. 공급관(400)은 각 영역이 동일한 직경을 가지므로, 제1 노즐(210)과 제2 노즐(220) 각각에는 온수가 동일한 유량과 압력으로 공급될 수 있다.

상술한 바와 같이, 상부 디퓨져(200)는 제1 노즐(210), 제2 노즐(220), 그리고 공급관(400)의 연결에 의해 대체로 U자 형상을 가질 수 있다.

이하 상술한 축열조 시스템(10)을 통해 축열 탱크(100) 내에 온수와 냉수가 성층화가 이루어지는 과정에 대해 자세하게 설명한다.

도 4은 본 발명의 실시 예에 따른 축열조 시스템(10)의 구동을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명이 실시 예에 따라 제1 노즐(210)과 제2 노즐(220)에서 토출된 물에 의해 생성된 볼텍스링(50)을 나타내는 도면이다.

도 4 내지 도 5를 참조하면, 상부 순환 라인(290)을 통해 공급된 온수는 상부 디퓨져(200)의 제1 토출구(211)와 제2 토출구(222)에서 각각 원기둥 형상으로 토출되며, 두 개의 볼텍스링(50)을 형성한다. 두 개의 볼텍스링(50)은 축열 탱크(100)의 중심 영역에서 충돌하며, 재결합한 후 여러 개의 2차 링(52)을 만든다. 이 2차 링(52)은 제1 기준선(41)을 중심으로 방사상으로 흩어진다. 방사상으로 흩어진 2차 링(52)은 축열 탱크(100)의 상부 공간(110)에서 상방, 하방, 그리고 측방으로 균일하게 흩어진다. 이 과정에서 온수는 밀도에 따라 축열 탱크(100)의 상부 공간(110)에서 성층화를 이룬다.

하부 순환 라인(390)을 통해 공급된 냉수는 하부 디퓨져(300)의 제1 토출구(211)와 제2 토출구(222)에서 각각 원기둥 형상으로 토출되며, 두 개의 볼텍스링(50)을 형성한다. 두 개의 볼텍스링(50)은 축열 탱크(100)의 중심 영역에서 충돌하며, 재결합한 후 여러 개의 2차 링(52)을 만든다. 이 2차 링(52)은 제1 기준선(41)을 중심으로 방사상으로 흩어진다. 방사상으로 흩어진 2차 링(52)은 축열 탱크(100)의 하부 공간(120)에서 상방, 하방, 그리고 측방으로 균일하게 흩어진다. 이 과정에서 냉수는 밀도에 따라 축열 탱크(100)의 하부 공간(120)에서 성층화를 이룬다.

상술한 바와 같이, 온수와 냉수는 밀도에 따라 축열 탱크(100)의 상부 공간(110)과 하부 공간(120)에서 성층화를 이루어 높은 효율을 가질 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 축열 탱크(100) 내부에서 온수와 냉수의 온도 분포를 나타내는 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 축열 탱크(100)는 내부에서 온수(20)와 냉수(30)가 성층화를 이루고 온수(20)와 냉수(30) 사이의 변온층(23)이 얇게 형성되며 온도 분포가 뚜렷하게 나타남을 확인할 수 있다.

이하 본 발명의 축열조 시스템(10)이 작동하는 과정에 대해 자세하게 설명한다.

축냉 시 냉동기로부터 공급된 냉수(30)는 축열 탱크(100)의 하부 순환 라인(390)을 통해 하부 디퓨져(300)로 공급되어 제1 토출구(211)와 제2 토출구(222)로 토출되며, 볼텍스링(50)을 형성한다. 각각의 볼텍스링(50)은 충돌 및 재결합을 거쳐 흩어지며 주변 온수(20)와의 밀도 차이로 하부로 내려간다. 이 과정에서 온수(20)는 축열 탱크(100)의 상부로 밀려 올라가 상부 디퓨져(200)의 제1 노즐(210)의 제1 토출구(211)와 제2 노즐(220)의 제2 토출구(222)로 유입되고, 상부 순환 라인(290)을 통해 냉동기로 공급된다.

방냉 시 축열 탱크(100) 외부에서 공급된 온수(20)는 축열 탱크(100)의 상부 순환 라인(290)을 통해 상부 디퓨져(200)로 공급되어 제1 토출구(211)와 제2 토출구(222)로 토출되며, 볼텍스링(50)을 형성한다. 각각의 볼텍스링(50)은 충돌 및 재결합을 거쳐 흩어지며 주변 냉수(30)와의 밀도 차이로 상부로 밀려 올라간다. 이 과정에서 냉수(30)는 축열 탱크(100)의 하부로 내려가며 하부 디퓨져(300)의 제1 노즐(210)의 제1 토출구(211)와 제2 노즐(220)의 제1 토출구(211)로 유입되고, 하부 순환 라인(390)을 통해 공조기로 공급된다.

상술한 과정에 의해 온수(20)와 냉수(30)의 경계층이 균일하고 신속하게 그리고 얇게 형성될 수 있다. 그리고 온수(20)와 냉수(30)의 혼합에 의한 축냉 및 방냉 손실이 최소화될 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 상부 디퓨져(200)를 나타내는 도면이고, 도 8은 도 7의 상부 디퓨져(200)를 나타내는 정면도이고, 도 9는 도 7의 상부 디퓨져(200)의 구동 과정을 나타내는 도면이다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 상부 디퓨져(200)는 제1 노즐(210), 제2 노즐(220), 제3 노즐(230), 제4 노즐(240) 그리고 공급관(400)을 더 포함할 수 있다.

제1 노즐(210)과 제2 노즐(220)은 도 3에서 설명한 구조와 동일하게 제공된다. 상부에서 바라볼 때, 제1 토출구(211)의 중심과 제2 토출구(222)의 중심을 잇는 제1 기준선(41)은 축열 탱크(100)의 중심축(40)의 일측에서 축열 탱크(100)의 중심축(40)으로부터 소정 거리 이격하여 위치한다.

제3 노즐(230)은 제1 노즐(210)과 소정 거리 이격하여 배치되며, 제1 노즐(210)과 동일한 크기와 형상으로 제공된다. 제3 노즐(230)의 중심 축은 그 길이 방향이 제1 노즐(210)의 중심 축과 나란하게 배치된다. 제3 노즐(230)의 일 면은 원형으로 제공되며, 중앙 영역에 온수(20)가 토출되는 제3 토출구(233)가 형성된다.

제3 토출구(233)는 제1 토출구(211)와 동일한 크기와 형상으로 제공된다. 제3 토출구(233)의 중심과 제1 토출구(211)의 중심은 축열 탱크(100)의 중심축(40)으로부터 동일한 거리만큼 이격하여 위치한다.

제4 노즐(240)은 제3 노즐(230)과 소정 거리 이격하여 배치되며, 제3 노즐(230)과 동일한 크기와 형상으로 제공된다. 제4 노즐(240)의 중심 축은 제3 노즐(230)의 중심 축과 동일선상에 위치한다. 제4 노즐(240)의 일 면은 제3 노즐(230)의 일 면과 동일한 형태로 제공되며, 중앙 영역에 온수(20)가 토출되는 제4 토출구(244)가 형성된다. 제4 토출구(244)는 제3 토출구(233)가 형성된 제3 노즐(230)의 일 면과 마주하는 제4 노즐(240)의 일 면에 형성된다.

제4 토출구(244)는 제3 토출구(233)와 동일한 크기와 형상으로 제공된다. 제4 토출구(244)의 중심은 제3 토출구(233)의 중심과 동일선상에 위치한다. 제4 토출구(244)의 중심과 제3 토출구(233)의 중심을 잇는 제2 기준선(42)은 제1 기준선(41)과 나란하게 배치된다. 제2 기준선(42)과 제1 기준선(41)은 축열 탱크(100)의 중심축(40)을 사이에 두고 축열 탱크(100)의 중심축(40)으로부터 동일한 거리만큼 이격하여 위치한다.

공급관(400)은 소정 길이를 가지며, 각 영역이 동일한 직경을 갖는다. 공급관(400)은 제1 영역(410), 제2 영역(420), 제3 영역(430)을 가진다.

제1 영역(410)은 공급관(400)의 일 영역으로 축열 탱크(100)의 중심축(40)으로부터 소정 거리 이격하여 위치한다. 제1 영역(410)의 일 단은 제1 노즐(210)과 연결되고, 타 단은 제3 노즐(230)과 연결된다. 제1 영역(410)에 의해 제1 노즐(210)과 제3 노즐(230)은 서로 연결된다.

제2 영역(420)은 축열 탱크(100)의 중심축(40)으로부터 제1 영역(410)과 동일한 거리만큼 이격하여 배치되며, 축열 탱크(100)의 중심축(40)을 사이에 두고 제1 영역(410)과 마주한다. 제2 영역(420)은 제1 영역(410)과 동일한 길이를 갖는다. 제2 영역(420)의 일 단은 제2 노즐(220)과 연결되고, 타 단은 제4 노즐(240)과 연결된다. 제2 영역(420)에 의해 제2 노즐(220)과 제4 노즐(240)은 서로 연결된다.

상술한 연결 구조에 의해, 제1 노즐(210), 공급관(400)의 제1 영역(410), 그리고 제3 노즐(230)이 연결된 구조와 제2 노즐(220), 공급관(400)의 제2 영역(420), 그리고 제4 노즐(240)이 연결된 구조는 축열 탱크(100)의 중심축(40)을 중심으로 서로 대칭된다.

제3 영역(430)은 소정 길이로 제공되며, 일 단이 제1 영역(410)과 연결되고, 타 단이 제2 영역(420)과 연결된다. 그리고 제3 영역(430)은 상부 순환 라인(290)과 연결된다. 상부 순환 라인(290)으로부터 공급된 온수(20)는 공급관(400)의 제3 영역(430)을 거쳐 제1 영역(410)과 제2 영역(420)으로 공급되며, 제1 영역(410)으로 공급된 온수(20)는 제1 노즐(210)과 제3 노즐(230)을 통해 축열 탱크(100) 내로 토출되고, 제2 영역(420)으로 공급된 온수(20)는 제2 노즐(220)과 제4 노즐(240)을 통해 축열 탱크(100) 내로 토출된다. 제1 노즐(210)에서 토출된 온수(20)와 제2 노즐(220)에서 토출된 온수(20)는 각각 볼텍스링(50)을 형성하고 서로 충돌하며 재결합 후 여러 개의 2차 링(52)을 형성한다. 그리고 제3 노즐(230)에서 토출된 온수(20)와 제4 노즐(240)에서 토출된 온수(20)는 각각 볼텍스링(50)을 형성하고 서로 충돌하며 재결합 후 여러 개의 2차 링(52)을 형성한다.

제1 노즐(210)과 제2 노즐(220)에 의해 형성된 볼텍스링(50)의 충돌과 제3 노즐(230)과 제4 노즐(240)에 의해 형성된 볼텍스링(50)의 충돌은 그 크기 및 위치가 축열 탱크(100)의 중심축(40)을 기준으로 대칭된다. 이로 인해, 온수(20)가 균일한 밀도로 축열 탱크(100) 내부에서 성층화를 이룰 수 있다.

하부 디퓨져(300)는 상술한 상부 디퓨져(200)와 동일한 구조로 제공될 수 있다. 이로 인해, 축열 탱크(100)의 하부 공간(120)에서 냉수(30)가 균일한 밀도로 성층화를 이룰 수 있다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 상부 디퓨져(200)를 나타내는 도면이고, 도 11은 도 10의 상부 디퓨져(200)의 구동 과정을 나타내는 도면이다.

도 10 내지 도 11을 참조하면, 상부 디퓨져(200)는 제1 내지 제8 노즐(210 내지 280)과 공급관(400)을 포함한다.

제1 내지 제4 노즐(210 내지 240)은 도 7에서 설명한 제1 내지 제4 노즐(210 내지 240)과 동일한 구조로 제공될 수 있다.

제5 내지 제8 노즐(250 내지 280)은 제1 내지 제4 노즐(210 내지 240)과 동일한 구조로 제공될 수 있다. 구체적으로, 제5 노즐(250)은 소정 거리 이격하여 제6 노즐(260)과 마주 배치되고, 제7 노즐(270)은 소정 거리 이격하여 제8 노즐(280)과 마주 배치된다. 제5 노즐(250)의 일 면에 형성된 제5 토출구(255)의 중심과 제6 노즐(260)의 일 면에 형성된 제6 토출구(266)의 중심을 잇는 제3 기준선(43)은 제1 및 제2 기준선(41,42)과 소정 거리 이격하여 위치하며, 서로 나란하게 배치된다. 그리고 제7 노즐(270)의 일 면에 형성된 제7 토출구(277)의 중심과 제8 노즐(280)의 일 면에 형성된 제8 토출구(288)의 중심을 잇는 제4 기준선(44)은 제3 기준선(43)과 소정 거리 이격하여 위치하며, 서로 나란하게 배치된다. 축열 탱크(100)의 중심축(40)으로부터 제1 기준선(41)까지의 거리는 제4 기준선(44)까지의 거리와 동일하고, 제2 기준선(42)까지의 거리는 제3 기준선(43)까지의 거리와 동일하다. 그리고 축열 탱크(100)의 중심축(40)으로부터 제2 기준선(42)까지의 거리는 제1 기준선(41)과 제2 기준선(42)의 사이 거리와 동일하다.

공급관(400)은 제1 영역(410)이 제1 노즐(210)과 제3 노즐(230)을 연결하고, 제2 영역(420)이 제2 노즐(220)과 제4 노즐(240)을 연결한다. 그리고 제3 영역(430)이 제1 영역(410)과 제2 영역(420)을 연결한다. 공급관(400)의 제4 영역(440)은 제5 노즐(250)과 제7 노즐(270)을 연결하고, 제5 영역(450)은 제6 노즐(260)과 제8 노즐(280)을 연결한다. 그리고 제6 영역(460)은 제4 영역(440)과 제5 영역(450)을 연결하고, 제7 영역(470)은 제3 영역(430)과 제6 영역(460)을 연결한다. 공급관(400)의 상기 각 영역은 동일한 직경으로 제공된다. 상술한 공급관(400)의 구조에 의해, 제1 내지 제8 노즐(210 내지 280)에는 온수(20)가 동일한 유량 및 압력으로 공급될 수 있다.

제5 토출구(255)에서 토출된 온수(20)와 제6 토출구(266)에서 토출된 온수(20)는 각각 볼텍스링(50)을 형성하고, 서로 충돌하며 재결합 후 여러 개의 2차 링(52)을 형성한다. 그리고 제7토출구에서 토출된 온수(20)와 제8 토출구(288)에서 토출된 온수(20)는 각각 볼텍스링(50)을 형성하고, 서로 충돌하며 재결합 후 여러 개의 2차 링(52)을 형성한다.

상술한 상부 디퓨져(200)는 제1 노즐(210)과 제2 노즐(220)에 의해 형성된 볼텍스링(50)의 충돌과 제7 노즐(270)과 제8 노즐(280)에 의해 형성된 볼텍스링(50)의 충돌은 그 크기 및 위치가 축열 탱크(100)의 중심축(40)을 기준으로 대칭된다. 그리고 제3 노즐(230)과 제4 노즐(240)에 의해 형성된 볼텍스링(50)의 충돌과 제5 노즐(250)과 제6 노즐(260)에 의해 형성된 볼텍스링(50)의 충돌은 그 크기 및 위치가 축열 탱크(100)의 중심축(40)을 기준으로 대칭된다. 이로 인해, 온수(20)가 균일한 밀도로 축열 탱크(100) 내부에서 성층화를 이룰 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

10: 축열조 시스템
20: 온수
23: 변온층
30: 냉수
40: 중심축
41: 제1 기준선
42: 제2 기준선
43: 제3 기준선
44: 제4 기준선
50: 볼텍스링
52: 2차 링
100: 축열탱크
110: 상부 공간
120: 하부 공간
200: 상부 디퓨져
210??280: 제1 노즐??제8 노즐
211??288: 제1 토출구??제8 토출구
290: 상부 순환라인
300: 하부 디퓨져
390: 하부 순환라인
400: 공급관
410...470: 제1 영역...제 7 영역

Claims

온수와 냉수가 성층화를 이루는 내부 공간이 형성된 축열 탱크;
상기 축열 탱크의 상부 공간에 위치하며, 물을 공급하는 상부 디퓨져; 및
상기 축열 탱크의 하부 공간에 위치하며, 물을 공급하는 하부 디퓨져를 포함하되,
상기 상부 디퓨져와 상기 하부 디퓨져 각각은,
일 면에 물을 토출하는 제1 토출구가 한 개 형성된 제1 노즐;
상기 제1 노즐과 소정 거리 이격하여 배치되며, 상기 제1 토출구가 형성된 상기 제1 노즐의 일 면과 마주하는 일 면에 제2 토출구가 한 개 형성된 제2 노즐; 및
일 단이 상기 제1 노즐과 연결되고, 타 단이 상기 제2 노즐과 연결되며, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐에 동일한 유량 및 압력으로 물을 공급하는 공급관을 포함하며,
상기 제1 토출구와 상기 제2 토출구는 직경이 동일한 원형 홀로 제공되고, 상기 제1 토출구의 중심과 상기 제2 토출구의 중심은 동일 선상에 위치하며,
상기 제1 토출구에서 토출된 물과 상기 제2 토출구에서 토출된 물은 각각 볼텍스 링을 형성하고 서로 충돌하는 축열조 시스템.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제1 토출구의 중심과 상기 제2 토출구의 중심을 잇는 기준선은 상기 축열 탱크의 중심축과 수직한 축열조 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 축열 탱크의 중심축은 제1 토출구 중심과 제2 토출구의 중심을 잇는 기준선 상에 위치하는 축열조 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 노즐과 소정 거리 이격하여 배치되며, 일 면에 제3 토출구가 형성된 제3 노즐; 및
상기 제3 노즐과 소정 거리 이격하여 배치되며, 상기 제3 토출구가 형성된 상기 제3 노즐의 일면과 마주하는 일 면에 제4토출구가 형성된 제4 노즐을 더 포함하되,
상기 제1 토출구의 중심과 상기 제2 토출구의 중심을 잇는 제1 기준선과 상기 제3 토출구의 중심과 상기 제4 토출구의 중심을 잇는 제2 기준선은 서로 나란하게 배치되는 축열조 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 제1 기준선과 상기 제2 기준선은 상기 축열 탱크의 중심축을 사이에 두고, 상기 중심축으로부터 동일한 거리만큼 이격된 축열조 시스템.
축열 탱크 내에 배치되어 물을 공급하는 디퓨져에 있어서,
일 면에 제1토출구가 한 개 형성된 제1 노즐;
제1 토출구가 형성된 상기 제1 노즐의 일 면과 마주하는 일 면에 제2 토출구가 한 개 형성된 제2 노즐; 및
일 단이 상기 제1 노즐과 연결되고, 타 단이 상기 제2 노즐과 연결되며, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐에 동일한 유량 및 압력으로 물을 공급하는 공급관을 포함하며,
상기 제1 토출구와 상기 제2 토출구는 직경이 동일한 원형 홀로 제공되고, 상기 제1 토출구의 중심과 상기 제2 토출구의 중심은 동일 선상에 위치하며,
상기 제1 토출구에서 토출된 물과 상기 제2 토출구에서 토출된 물은 각각 볼텍스 링을 형성하고 서로 충돌하는 디퓨져.
삭제
제 7 항에 있어서,
상기 제1 토출구의 중심과 상기 제2 토출구의 중심을 잇는 기준선은 상기 축열 탱크의 중심축과 수직한 디퓨져.
제 7 항에 있어서,
상기 제1 토출구 중심과 상기 제2 토출구의 중심을 잇는 기준선은 상기 축열 탱크의 중심축에 위치하는 디퓨져.
제 7 항에 있어서,
상기 제1 노즐과 소정 거리 이격하여 배치되며, 일 면에 제3 토출구가 형성된 제3 노즐; 및
상기 제3 노즐과 소정 거리 이격하여 배치되며, 상기 제3 토출구가 형성된 상기 제3 노즐의 일면과 마주하는 일 면에 제4 토출구가 형성된 제4 노즐을 더 포함하되,
상기 제1 토출구의 중심과 상기 제2 토출구의 중심을 잇는 제1 기준선과 상기 제3 토출구의 중심과 상기 제4 토출구의 중심을 잇는 제2 기준선은 서로 나란하게 배치되는 디퓨져.
제 11 항에 있어서,
상기 제1 기준선은 상기 축열 탱크의 중심축으로부터 소정 거리 이격되어 제공되며,
상기 제2 기준선은 상기 제1 기준선이 이격된 거리와 동일한 거리로 상기 축열 탱크의 중심축으로부터 이격되어 제공되는 디퓨져.