KR102631593B1 - A heat storage pipe using phase change - Google Patents

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Abstract

외부관과, 외부관의 내부에 설치되며 열매체를 이송시키는 내부관 및 내부관과 외부관 사이에 설치되며 상변화물질이 수용된 상변화 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화를 이용한 축열 전송파이프가 개시된다.A heat storage transfer pipe using phase change is characterized by comprising an outer pipe, an inner pipe installed inside the outer pipe to transfer the heat medium, and a phase change module installed between the inner pipe and the outer pipe and containing a phase change material. It begins.

Description

상변화를 이용한 축열 전송파이프{A HEAT STORAGE PIPE USING PHASE CHANGE}Heat storage transfer pipe using phase change {A HEAT STORAGE PIPE USING PHASE CHANGE}

본 발명은 열을 전송하기 위한 파이프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상변화물질(PCM:Phase Change Material)을 이용하여 열을 저장하고 방출하여 전송할 수 있는 상변화를 이용한 축열 전송파이프에 관한 것이다.The present invention relates to a pipe for transmitting heat, and more specifically, to a heat storage transmission pipe using phase change that can store, release, and transmit heat using a phase change material (PCM).

일반적으로, 작물을 재배하기 위한 재배시설 즉, 하우스 시설은 저렴한 비용으로 원하는 장소에 용이하게 설치하여 작물을 재배할 수 있는 이점이 있다.In general, cultivation facilities for growing crops, that is, house facilities, have the advantage of being able to grow crops easily by installing them in a desired location at a low cost.

이러한 재배시설은 겨울철과 여름철 작물 재배에 필요한 온도를 일정하게 유지시켜 주기 위해서 별도의 냉난방설비가 요구된다. 그런데 기존의 냉난방 시설은 화석연료를 사용하거나, 전기에너지를 사용해야 하기 때문에 설비비용이 증가하고, 유지관리 비용이 증가하는 단점이 있다.These cultivation facilities require separate heating and cooling equipment to maintain a constant temperature necessary for crop cultivation in winter and summer. However, existing heating and cooling facilities have the disadvantage of increasing facility costs and maintenance costs because they require the use of fossil fuels or electric energy.

이러한 점은 감안하여 최근에는 태양에너지를 시설농업에 적극적으로 이용하는 방안이 제안되고 있다. 이와 같이 태양에너지를 이용하기 위해서는, 주간에 태양에너지를 축열하여 기온이 내려가는 야간에 축열된 에너지를 사용해야 한다. Taking this into account, plans to actively use solar energy for facility agriculture have recently been proposed. In order to use solar energy in this way, solar energy must be stored during the day and the stored energy must be used at night when the temperature drops.

그런데 열에너지는 끊임없이 고온에서 저온으로 전달되는 동적 특성을 가지고 있으므로, 시차를 두고 이를 사용하기 위해서는 에너지를 저장하기 위한 저장시스템과 그 매체가 필요하게 된다.However, since thermal energy has a dynamic characteristic of being constantly transferred from high temperature to low temperature, a storage system and its media are needed to store the energy in order to use it over time.

종래의 기술로는, 저밀도 에너지를 주로 물, 토양 등을 이용한 소위 현열축열법을 이용하여 열을 저장하기 때문에 방열시 일정한 온도의 열 공급이 불가능한 단점이 있다.Conventional technology has the disadvantage of not being able to supply heat at a constant temperature during heat dissipation because heat is stored using the so-called sensible heat storage method using low-density energy mainly using water, soil, etc.

또한, 지상에서 열매체를 통해 흡수한 열을 지하의 축열시스템에 저장하거나, 축열시스템의 열을 지상의 시설물로 전달할 때 열매체의 이송과정에서 열손실이 많아지는 단점이 있다.In addition, there is a disadvantage that heat loss increases during the transfer process of the heat medium when storing heat absorbed through the heat medium on the ground in an underground heat storage system or transferring heat from the heat storage system to facilities on the ground.

대한민국 등록특허 제10-1329886호Republic of Korea Patent No. 10-1329886

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 상변화가 일어날 때 온도 변화없이 출입하는 열인 잠열을 이용하여 열 에너지를 저장하고 공급할 수 있는 상변화를 이용한 축열 전송파이프를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was created in consideration of the above points, and its purpose is to provide a heat storage transmission pipe using phase change that can store and supply thermal energy using latent heat, which is heat that flows in and out without temperature change when a phase change occurs. there is.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 상변화를 이용한 축열 전송파이프는, 외부관; 상기 외부관의 내부에 설치되며, 열매체를 이송시키는 내부관; 및 상기 내부관과 상기 외부관 사이에 설치되며, 상변화물질이 수용된 상변화 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.The heat storage transmission pipe using phase change of the present invention to achieve the above object includes an external pipe; an inner tube installed inside the outer tube and transporting a heat medium; and a phase change module installed between the inner tube and the outer tube and containing a phase change material.

이로써, 태양 발열장치 등으로부터 얻은 열에너지를 지하의 호흡관이나 축열장치, 재배시설 등으로 열손실을 최소화하면서 이송할 수 있다.As a result, heat energy obtained from solar heating devices, etc. can be transferred to underground breathing pipes, heat storage devices, cultivation facilities, etc. while minimizing heat loss.

여기서, 상기 내부관은 상기 외부관의 중앙에 위치하는 내부관 몸체; 상기 내부관 몸체의 일단에서 연장되어 상기 외부관의 외측으로 돌출되는 제1내부관 결합부; 및 상기 내부관 몸체의 타단에서 연장되어 상기 외부관의 내측으로 돌출되며, 직렬연결되는 축열 전송파이프의 내부관 몸체의 제1내부관 결합부와 결합되는 제2내부관 결합부;를 포함하는 것이 좋다.Here, the inner tube includes an inner tube body located at the center of the outer tube; a first inner tube coupling portion extending from one end of the inner tube body and protruding to the outside of the outer tube; And a second inner tube coupling portion extending from the other end of the inner tube body, protruding inside the outer tube, and coupled to the first inner tube coupling portion of the inner tube body of the heat storage transmission pipe connected in series. good night.

이로써, 복수의 축열 전송파이프를 용이하게 연결하여 사용할 수 있다.As a result, a plurality of heat storage transmission pipes can be easily connected and used.

또한, 상기 외부관은 단열재질로 형성된 것이 좋다.Additionally, the external pipe is preferably made of an insulating material.

또한, 상기 상변화모듈은, 내부에 상변화물질이 채워지는 챔버를 가지며, 외력에 의해 관형상으로 변형되어 상기 내부관과 외부관 사이에 설치 가능하며, 합성수지 재질로 형성된 매트를 포함하는 것이 좋다.In addition, the phase change module has a chamber filled with a phase change material inside, is transformed into a tubular shape by an external force, can be installed between the inner tube and the outer tube, and preferably includes a mat made of a synthetic resin material. .

이로써, 상변화모듈을 내부관과 외부관 사이에 용이하게 설치할 수 있다.As a result, the phase change module can be easily installed between the inner tube and the outer tube.

또한, 상기 매트는 비닐 재질로 형성되며, 상기 챔버는 상기 파이프의 길이방향으로 나란하게 복수가 구획되어 나란하게 형성된 것이 좋다.In addition, the mat is made of a vinyl material, and the chamber is preferably formed in a plurality of sections parallel to each other in the longitudinal direction of the pipe.

따라서, 내부관과 외부관 사이에 상변화물질을 균일하게 배치할 수 있다.Therefore, the phase change material can be uniformly disposed between the inner tube and the outer tube.

본 발명의 상변화를 이용한 축열 전송파이프에 따르면, According to the heat storage transmission pipe using phase change of the present invention,

상변화물질을 이용하여 축열 하우징 내부에서 외부로부터 순환되는 열매체를 통해 전달되는 열에너지를 축열할 수 있고, 축열된 열에너지를 일정하게 방출하여 제공할 수 있다. By using a phase change material, heat energy transmitted through a heat medium circulating from the outside can be stored inside the heat storage housing, and the stored heat energy can be released and provided at a constant rate.

특히, 대표적인 현열재인 물에 비하여 4 내지 5배 큰 축열용량을 가질 수 있으므로, 축열시스템의 용적을 축소할 수 있는 이점이 있다.In particular, it can have a heat storage capacity that is 4 to 5 times greater than that of water, a representative heat storage material, and thus has the advantage of being able to reduce the volume of the heat storage system.

도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 상변화를 이용한 축열 전송파이프를 나타내 보인 사시도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 내부관을 나타내 보인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 상변화를 이용한 축열 전송파이프의 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 상변화물질 수용모듈을 나타내 보인 사시도이다.
도 4 및 도 5는 복수의 축열 전송파이프를 연결하는 과정을 설명하기 위한 사시도이다.Figure 1a is a perspective view showing a heat storage transmission pipe using phase change according to an embodiment of the present invention.
Figure 1b is a perspective view showing the inner tube shown in Figure 1a.
FIG. 2 is a plan view of the heat storage transmission pipe using phase change shown in FIG. 1.
Figure 3 is a perspective view showing the phase change material accommodation module shown in Figure 2.
Figures 4 and 5 are perspective views for explaining the process of connecting a plurality of heat storage transmission pipes.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 상변화를 이용한 축열 전송파이프를 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a heat storage transmission pipe using phase change according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 상변화를 이용한 축열 전송파이프(100)는 외부관(110)과, 상기 외부관(110)의 내부에 설치되며 열매체를 이송시키는 내부관(120) 및 외부관(110)과 내부관(120) 사이에 설치되며 상변화물질이 수용된 상변화 모듈(130)을 구비한다.Referring to Figures 1 to 5, the heat storage transfer pipe 100 using phase change according to an embodiment of the present invention is installed inside the outer tube 110 and the external tube 110 and has an inner tube for transporting the heat medium. It is installed between the tube 120 and the outer tube 110 and the inner tube 120 and includes a phase change module 130 containing a phase change material.

상기 외부 관(110)은 소정 두께를 가지면서, 소정 길이의 파이프 형상을 가진다. 이러한 외부관(110)은 내부에 설치되는 내부관(120)과 상변화 모듈(130)을 외부와 차단하여 열손실을 방지하기 위한 단열재질로 형성되는 것이 좋다.The external pipe 110 has a predetermined thickness and a pipe shape of a predetermined length. This outer tube 110 is preferably formed of an insulating material to prevent heat loss by blocking the inner tube 120 and the phase change module 130 installed inside from the outside.

상기 내부관(120)은 유연하면서도 열전도율이 합성수지 재질로 형성되는 것이 좋다. 이러한 내부관(120)을 통해서 물, 공기와 같은 열매체 이동된다. 이러한 내부관(120)은 상기 외부관(110)의 중앙에 위치하는 내부관 몸체(121)과, 상기 내부관 몸체(121)의 일단에서 연장되어 상기 외부관(110)의 외측으로 돌출되는 제1내부관 결합부(123) 및 상기 내부관 몸체(121)의 타단에서 연장되어 상기 외부관(110)의 내측으로 돌출되는 제2내부관 결합부(125)를 가진다.The inner tube 120 is preferably made of a synthetic resin material that is flexible and has high thermal conductivity. Heat media such as water and air are moved through this inner tube 120. This inner tube 120 includes an inner tube body 121 located in the center of the outer tube 110, and an inner tube body 121 that extends from one end of the inner tube body 121 and protrudes to the outside of the outer tube 110. It has a first inner tube coupling portion 123 and a second inner tube coupling portion 125 extending from the other end of the inner tube body 121 and protruding inside the outer tube 110.

내부관 몸체(121)는 외부관(110)에 대응되는 길이를 가지며, 외부관(110)의 중앙에 설치된다. 제1내부관 결합부(123)는 내부관 몸체(121)에서 연장되어 외부관(110)의 일단에서 외부로 돌출되며, 바람직하게는 내부관 몸체(121)와 동일한 직경을 가지는 것이 좋다. 상기 제2내부관 결합부(125)는 내부관 몸체(121)의 타단에서 연장되어 외부관(110)의 타단으로 돌출되게 형성된다. 이러한 제2내부관 결합부(125)는 내부관 몸체(121)보다 작은 직경을 가지며, 바람직하게는 제1내부관 결합부(123)의 내경에 대응되는 외경을 가진다.The inner tube body 121 has a length corresponding to the outer tube 110 and is installed in the center of the outer tube 110. The first inner tube coupling portion 123 extends from the inner tube body 121 and protrudes outward from one end of the outer tube 110, and preferably has the same diameter as the inner tube body 121. The second inner tube coupling portion 125 extends from the other end of the inner tube body 121 and is formed to protrude to the other end of the outer tube 110. This second inner tube coupling portion 125 has a smaller diameter than the inner tube body 121, and preferably has an outer diameter corresponding to the inner diameter of the first inner tube coupling portion 123.

따라서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 축열 전송파이프(100,100')를 직렬 연결시, 서로 대응되는 제1내부관 결합부(123)와 제2내부관 결합부(125)를 상보적으로 결합하여 용이하게 연결할 수 있다. 즉, 제2내부관 결합부(125)가 제1내부관 결합부(123)의 내주에 압입 결합하여 복수의 축열파이프들을 원하는 길이로 용이하게 연결하여 사용할 수 있다.Therefore, as shown in FIGS. 4 and 5, when connecting a plurality of heat storage transmission pipes 100 and 100' in series, the first inner tube coupling portion 123 and the second inner tube coupling portion 125 corresponding to each other are connected. They can be easily connected by combining in a complementary manner. That is, the second inner tube coupling portion 125 is press-fitted to the inner circumference of the first inner tube coupling portion 123, so that a plurality of heat storage pipes can be easily connected to a desired length.

상기 상변화 모듈(130)은 내부에 상변화물질이 채워지는 챔버(131)를 가지며, 외력에 의해 관형상으로 변형되어 상기 내부관(120)과 외부관(110) 사이에 설치된다. 이러한 상변화 모듈(130)은 나일론, 비닐 등의 합성수지 재질로 형성되어 내부에 상변화물질이 채워지는 챔버(131)가 형성되는 매트를 포함하는 것이 좋다.The phase change module 130 has a chamber 131 filled with a phase change material inside, and is transformed into a tubular shape by an external force and installed between the inner tube 120 and the outer tube 110. This phase change module 130 preferably includes a mat that is made of a synthetic resin material such as nylon or vinyl and has a chamber 131 filled with a phase change material therein.

상기 매트는 비닐 매트로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 챔버(131)는 상기 축열파이프(100)의 길이방향으로 나란하게 복수가 구획되어 나란하게 형성된 것이 좋다. 따라서 도 3에 도시된 바와 같이, 매트 구조의 상변화모듈을 원통형으로 말아서 도 2에 도시된 바와 같이, 외부관(110)과 내부관(120) 사이에 끼워넣어서 결합할 수 있다. 여기서, 상기 챔버들(131)은 서로 격리된 구조를 가짐으로써, 챔버들(131)마다 수용된 상변화물질이 매트 전체적으로 균일하게 수용되도록 할 수 있으며, 이로써 외부관(110)과 내부관(120) 사이에 상변화물질이 균일하게 배치되도록 할 수 있어서, 축열효율을 높이고 열매체의 이동시에 외부로의 열손실을 방지할 수 있게 된다.The mat is a vinyl mat, and as shown in FIG. 3, the chamber 131 is preferably formed in a plurality of sections parallel to each other in the longitudinal direction of the heat storage pipe 100. Therefore, as shown in FIG. 3, the phase change module of the mat structure can be rolled into a cylindrical shape and inserted between the outer tube 110 and the inner tube 120 as shown in FIG. 2 to be combined. Here, the chambers 131 have a structure that is isolated from each other, so that the phase change material contained in each chamber 131 can be uniformly accommodated throughout the mat, and thus the outer tube 110 and the inner tube 120 By allowing the phase change material to be uniformly disposed between the two, heat storage efficiency can be increased and heat loss to the outside can be prevented when the heat medium moves.

상기 상변화물질은 내부관(120)을 통해 이동되는 열매체의 열에 의해 상변화되면서 온열을 축열하거나, 냉열을 축열할 수 있다. 따라서, 열매의 이송시 외부로의 열손실을 최소화할 수 있게 된다. The phase change material changes phase by the heat of the heat medium moving through the inner tube 120 and can store hot heat or cold heat. Therefore, heat loss to the outside can be minimized when transporting the fruit.

이러한 상변화물질은 공지의 성분들로서, 특정 물질에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.These phase change materials are known components, and the present invention is not limited to specific materials.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 축열 전송파이프(100)의 경우, 복수를 원하는 길이로 연결하여 사용할 수 있으며, 설치장소에 따라서 태양열과 같은 열을 지하의 호흡관이나 축열시스템으로 이송하거나, 축열을 원하는 시설로 이송할 때 외부로의 열손실을 최소화할 수 있다.As described above, in the case of the heat storage transmission pipe 100 of the present invention, multiple heat storage transmission pipes 100 can be used by connecting them to a desired length, and depending on the installation location, heat such as solar heat is transferred to an underground breathing pipe or heat storage system, or heat storage is performed. When transporting to the desired facility, heat loss to the outside can be minimized.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.Although specific embodiments of the present invention have been described and shown above, it is known in the art that the present invention is not limited to the described embodiments, and that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. This is self-evident to those who have it. Accordingly, such modifications or variations should not be understood individually from the technical idea or viewpoint of the present invention, and the modified embodiments should be regarded as falling within the scope of the claims of the present invention.

100,100'..축열 파이프 110..외부관
120..내부관 121..내부관 몸체
123..제1내부관 결합부 125..제2내부관 결합부
130..상변화모듈 131..챔버100,100'..heat storage pipe 110..external pipe
120..inner tube 121..inner tube body
123..First inner pipe joint 125..Second inner pipe joint
130..Phase change module 131..Chamber

Claims (5)

외부관;
상기 외부관의 내부에 설치되며, 열매체를 이송시키는 내부관; 및
상기 내부관과 상기 외부관 사이에 설치되며, 상변화물질이 수용된 상변화 모듈;을 포함하고,
상기 내부관은,
상기 외부관의 중앙에 위치하는 내부관 몸체;
상기 내부관 몸체의 일단에서 연장되어 상기 외부관의 외측으로 돌출되는 제1내부관 결합부; 및
상기 내부관 몸체의 타단에서 연장되어 상기 외부관의 내측으로 돌출되며, 직렬연결되는 복수의 축열 전송파이프의 내부관 몸체의 제1내부관 결합부와 결합되는 제2내부관 결합부;를 포함하고,
복수의 상기 축열 전송파이프를 직렬 연결시, 상기 제2내부관 결합부가 상기 제1내부관 결합부의 내주에 압입 결합하는 것을 특징으로 하는 상변화를 이용한 축열 전송파이프.external tube;
an inner tube installed inside the outer tube and transporting a heat medium; and
It includes a phase change module installed between the inner tube and the outer tube and containing a phase change material,
The inner tube is,
an inner tube body located at the center of the outer tube;
a first inner tube coupling portion extending from one end of the inner tube body and protruding to the outside of the outer tube; and
A second inner tube coupling portion extends from the other end of the inner tube body, protrudes toward the inside of the outer tube, and is coupled to the first inner tube coupling portion of the inner tube body of the plurality of heat storage transmission pipes connected in series. ,
A heat storage transmission pipe using phase change, wherein when the plurality of heat storage transmission pipes are connected in series, the second inner tube coupling portion is press-fitted to the inner circumference of the first inner tube coupling portion. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 외부관은 단열재질로 형성된 것을 특징으로 하는 상변화를 이용한 축열 전송파이프.According to paragraph 1,
A heat storage transmission pipe using phase change, characterized in that the outer pipe is formed of an insulating material. 제1항, 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상변화모듈은,
내부에 상변화물질이 채워지는 챔버를 가지며, 외력에 의해 관형상으로 변형되어 상기 내부관과 외부관 사이에 설치 가능하며, 합성수지 재질로 형성된 매트를 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화를 이용한 축열 전송파이프.According to any one of claims 1 and 3, the phase change module is:
It has a chamber filled with a phase change material inside, is transformed into a tubular shape by an external force, can be installed between the inner tube and the outer tube, and includes a mat formed of a synthetic resin material. pipe. 제4항에 있어서,
상기 매트는 비닐 재질로 형성되며, 상기 챔버는 상기 축열 전송파이프의 길이방향으로 나란하게 복수가 구획되어 나란하게 형성된 것을 특징으로 하는 상변화를 이용한 축열 전송파이프.
According to paragraph 4,
The mat is made of a vinyl material, and the chamber is a heat storage transfer pipe using phase change, wherein a plurality of chambers are divided and formed side by side in the longitudinal direction of the heat storage transfer pipe.
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