KR200242346Y1 - 관외착빙형 빙축조의 착빙관 프레임 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 심야전력을 이용한 빙축식 냉방시스템에 있어서 관외착빙형 빙축조의 착빙용 튜브를 지탱해 주는 프레임의 구조에 관한 것으로써, 착빙용 튜브와 근접하는 다른 튜브의 거리는 서로 평행을 유지하여야 하는데 이를 위하여 종래에는 수직 개별 프레임에 일정한 간격마다 튜브를 결속하고 각 수직 개별 프레임을 수평 프레임으로 결속한 뒤 다시 각 수평프레임을 횡단프레임으로 결속하여야 하는 등 작업상 불편한 폐단과 프레임끼리 결속이 부족하면 프레임이 뒤틀리는 폐단이 있었다.

본 고안은 판재에 구멍을 형성하고 착빙 튜브를 삽설한 것으로써 작업상 매우 편리하고 지탱해 주는 힘도 강하며 금속 판재로 구성하였을 경우에는 방열할 때 상하 간 신속하게 열적 평형을 이루게 되어 판재 프레임에 착상한 얼음은 다른 곳 보다 먼저 해빙이 됨에 따라 얼음의 표면적이 넓어지는 효과로 인하여 방열 성능이 향상되는 효과도 있는 고안이다.

Description

관외착빙형 빙축조의 착빙관 프레임 구조{A Frame For tube Of Ice On Coil Type Freezer Storage Tank}

본 고안은 심야전력을 이용한 빙축식 냉방시스템에 있어서 관외착빙형 빙축조의 착빙용 튜브를 지탱해 주는 프레임의 구조에 관한 것으로써, 착빙용 튜브와 근접하는 다른 튜브의 거리는 서로 평행을 유지하여야 하는데 대체로 착빙용 튜브는 연질의 동관으로써 프레임에 결속하기 전에는 매우 휘청거리는 편이고, 결속하였다고 하더라도 외부의 어느 한 방향으로부터 어떠한 힘이 가해지면 휘어지는 성질이 있고, 휘어지거나 정해진 튜브의 간격보다 서로 근접하게 결속하면 튜브 외 표면에 형성되는 얼음이 인접한 다른 튜브의 얼음과 서로 맞붙게 되고, 맞붙게 되면 얼음의 표면적이 상대적으로 작아짐에 따라 방열할 때 방열 성능이 저하되는 폐단이 생긴다. 따라서 튜브를 결속할 때는 가급적 일정한 간격 유지와 휘어지지 않도록 조밀하게 결속하는 것이 이 작업상 중요한 부분을 차지한다.

종래의 이 분야 기술을 살펴보면,

도1a와 도1b는 종래의 착빙 튜브(1)(11) 결속의 한 방법들인데 대체로 수십 내지 수백 개로 구성되는 수직프레임(2)(12)의 각 측 벽면에 튜브를 밀착시키고 결속부재(3)(13)로 튜브를 감싸서 수직프레임에 취부한 것으로써, 미리 수직프레임에 취부공을 형성시켜 두어야 하며 결속부재와 수직 프레임을 취부할 때는 볼트 혹은 스폿 용접으로 취부하여야 하는 작업 과정을 요하는 구조인데 빙축조의 용량에 따라 차이가 있겠지만 수백 내지 수천 회의 반복 작업을 요하는 폐단이 있고, 대체로 수평프레임(4)(14)은 상부와 하부에 각각 2개 내지 4개로 구성하여야 하고 각 수평프레임에 각 수직 프레임을 상부와 하부에 고정시켜야 하는 작업을 요하며 각 수평프레임을 고정하기 위해서는 상부와 하부에 적어도 각 2개로 구성되는 횡단프레임(5)(15)은 필연적이다.

이렇듯 착빙 튜브를 결속시키는 수직프레임을 수평프레임에 결속시키고 다시 수평프레임을 횡단프레임에 결속시키는 종래의 프레임 구조의 제작 방법은 많은 작업을 요하는 폐단이 있다.

그리고 이러한 프레임과 프레임의 각 결속부위는 2개 이상의 볼트 작업을 요하거나 용접에 의한 결속 작업을 요하는데 이를 지키지 아니하고 한 개의 볼트 작업만으로 이들을 결속시키게 되면 각 프레임은 수직과 수평의 균형을 잃게 되는 것으로써 튼튼하지 못한 폐단이 있다.

본 고안의 기술적인 목적은 심야전력을 이용한 빙축열 냉방시스템의 빙축조 내 착빙용 튜브를 장치하는 프레임 구조에 있어서, 프레임을 간결하게 구성하고 튜브와 프레임의 결속을 위한 작업 시간을 단축하는 효과와 프레임이 뒤틀리는 폐단을 방지하는 효과를 얻기 위하여 프레임 구조를 개선하는데 있다.

도1a와 도1b는 종래의 빙축조 착빙관 프레임의 일부를 표시한 사시도

도2는 본 고안의 빙축조 착빙관 프레임의 일부를 표시한 일 예시 단면도

도3은 본 고안의 도2와 다른 예시를 보인 부분 사시도

도4는 도3의 구성에 관한 참고도

도5는 본 고안의 프레임으로 장치한 일 예시 빙축조의 측단면도

＜ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1,11,21,31,41H,41L,51 : 착빙튜브 2, 12 : 수직 프레임

3,13 : 결속부재 4,14 : 수평 프레임

5,15 : 횡단프레임 22,32,52 : 판재프레임

23,33,53 : 상부 횡단프레임 24,54 : 하부 횡단프레임

25 : 곡관 26,36,56 : 분배지관

7,17,27,37 : 볼트 28,58 : 냉매수집기

38 : 장공 44,45 : 결속부재

50 : 얼음 55 : 환류구

57 : 취출구 59 : 냉매분배기

100 : 빙축조

이하, 본 고안의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2를 살펴보면, 본 고안의 프레임은 종래의 것과는 달리 판재로 구성한 특징이 있는데 먼저 판재에 튜브가 관통하여야 할 부분에 공을 형성하고 판재의 가장자리를 절곡한 구조로써, 상부와 하부의 각 절곡 면에는 상부와 하부를 횡단하는 각 횡단프레임(23)(24)과 결속이 용이하도록 결속공이 형성되었고 이 결속공을 통하여 판재로 구성한 프레임(22)은 볼트(27)로 각 횡단프레임과 결속되었다.

상기 볼트(27) 체결을 대체하여 용접으로 결속하여도 문제는 없다.

판재는 PVC 등 플라스틱 계통의 화성물질도 좋지만 가공성과 전열성을 고려하여 금속 판재로 구성함이 더욱 좋다.

착빙 튜브(21)는 '⊂'형으로 작업을 한 뒤 판재프레임(22)의 관통구를 통하여 삽설하고 '⊃'형 곡관(25)으로 상하간을 서로 용접으로 냉매입구인 냉매분배지관(26)부터 맨 하측의 튜브까지 연결하고 다시 냉매수집기(28)까지 연결하였다.

만약, 착빙 튜브(21)를 냉매입구인 냉매 분배지관(26) 직후부터 냉매수집기(28) 직전까지 '⊃'형 곡관(25)으로 연결하지 않으며 일체 용접을 하지 않는 연속적인 'S'자형으로 구성된 하나의 튜브로 구성한 경우에는 도3에서 살피는 바와 같이 판재프레임(32)에는 장공(38)을 형성시키고 착빙 튜브(31)의 '⊂'형인 일측을 장공(38)에 삽설시키면 된다. 이때 각 장공 사이를 지나는 상측 튜브는 하중에 의하여 약간 아래로 처지는 경향이 있는데 도4의 (a) 혹은 (b)와 같은 결속부재(44)(45)를 상측 튜브(41H)와 하측 튜브(41L)사이에 삽설하면 결속부재는 상측과 하측의 튜브를 양방향으로 밀면서 지탱하게 된다.

상기 결속부재는 탄성을 가진 것이면 더욱 좋다.

도5는 본 고안에 의한 일 예시 빙축조(100)의 측단면도인데 판재프레임(52)의 상부에는 상부 횡단 프레임(53)이 구성되고 하부에는 하부 횡단프레임(54)이 구성되었으며 판재프레임(52)의 종단면은 착빙 튜브(51)가 통과하는 공이 형성되어 있음을 볼 수 있다.

도상 튜브(51)의 바깥 원(50)은 얼음이 성상한 것을 표시한 것이다.

이상과 같이 구성하고 작용 효과를 살펴보면,

빙축조(100) 내 물 속에 장치되는 점과 가공성과 전열성을 감안하면 판재프레임(22)(32)(52)은 부식에 강한 금속재가 좋다는 결과를 가진다.

판재프레임은 우선 판재를 적합한 크기로 재단한 후 판재에 착빙 튜브가 삽설되는 구멍과 볼트가 채워지는 공을 파공하게 되는데 수작업도 가능하지만 좌표를 인식하는 자동화된 기계를 이용하는 것이 당연하다.

이후 판재의 가장자리를 절곡하고 각 횡단프레임(23)(24)(53)(54)을 볼트(27)로 체결하거나 용접하게 되면 착빙관용 프레임은 완성된 것인데 종래의 작업과 비교하면 매우 단조롭다.

이 프레임에 착빙 튜브(21)(51)를 삽입하고 각 곡관(25)으로 상하 간 연결을 위한 용접을 한 뒤 냉매 분배지관(26)(56), 냉매분배기(59), 냉매수집기(28)(58) 등의 연결을 위한 용접 작업만 끝내면 빙축조(100) 내 장치할 수 있게 되는 것이다.

만약, 착빙 튜브를 연결함에 있어서 곡관으로 용접하는 것이 냉매 누설에 대한 우려와 용접 부위 작업 개소의 과다로 인한 우려가 있을 경우에는 판재에 장공(38)을 파공한 프레임(32)을 제작하여 횡단프레임(33)을 결속한 뒤 착빙튜브(21)를 곡관(25)으로 연결하지 아니하고 냉매입구인 분배지관(36) 직후부터 냉매출구인 냉매수집기 직전까지 일체로 형성한 착빙튜브(31)의 '⊂'형 일측을 장공(38)을 통하여 삽설하고 각 장공마다 결속부재(44)(45)로 착빙 튜브를 상하로 미는 힘을 이용하여 결속시키면 된다.

상기의 두 가지 방법은 서로 일장일단이 있는 것으로써 제반 여건을 고려하여 선택할 사항인데 장공을 형성한 경우에는 착빙 튜브의 용접 부위가 없는 장점 대신 결속부재(44)(45)를 사용하여야 하는 폐단이 있다.

그렇지만, 착빙 튜브의 횡단 거리가 너무 멀지 않게 구성한다면 착빙 튜브(31) 자체의 힘만으로도 지탱할 수 있기 때문에 굳이 장공(38)용 결속부재(44)(45)의 장치를 생략하여도 무방하다.

판재는 휘청거릴 수 있지만 판재프레임의 가장자리를 절곡하였음에 따라 판재프레임의 그 자체만으로도 휘청거림을 방지할 수 있는 효과가 있다.

착빙 튜브에 얼음이 얼면 판재프레임에도 얼음이 얼게되는데 이 얼음의 해빙에 관한 효과를 살펴보면, 주간에 빙축조(100) 하부 취출구(57)에서 실내기로 냉수를 공급하고 실내기는 실내에서 고온의 공기와 열교환하여 냉수는 온도가 상승한다. 냉수는 빙축조 내 상부의 환류구(55)로 환류하게 되고 빙축조 내 상부에 쏟아지는 온도가 상승된 환류수의 영향으로 금속성 판재프레임(52)의 상부도 온도는 상승하는데 이를 판재프레임은 중, 하부와의 열적 평형을 이루기 위하여 종래의 수직 프레임 보다 전열 면적과 단면적이 더 넓음에 따라 신속하게 전열 시키게 되고, 판재프레임의 중, 하부 양면에 형성된 얼음까지 전열로 인하여 상승된 온도의 영향으로 판재프레임이 접하지 않는 곳 보다 먼저 해빙하게 된다. 따라서 얼음의 표면적은 판재프레임 근방부터 점점 넓어지는 효과가 발생하고 이 효과로 말미암아 빙축 냉방시스템에 있어서 가장 큰 문제점이 될 수 있는 최대 냉방부하가 발생하여도 이를 만족시킬 수 있는 수단의 한 방편이 되는 효과를 가져온다.

이상과 같이 본 고안은 심야전력을 이용한 관외착빙형 빙축조를 구성하는 착빙용 튜브의 프레임을 제작하는 방법에 있어서, 종래의 프레임 구성 방법보다 많이 개선된 고안인데 종래의 수평프레임이 생략된 효과와 작업이 매우 용이함에 따라 제작비용을 절감할 수 있는 효과가 있고 프레임을 튼튼하게 구성할 수 있는 효과 그리고 방열할 때 해빙 성적이 향상되는 효과가 있는 고안이다.

Claims (2)

1. 심야전력을 이용한 관외착빙형 빙축조를 구성하는 착빙 튜브의 프레임에 있어서, 프레임은 판재로 구성하고 판재의 양면 사이로 착빙 튜브를 삽입할 수 있는 공을 형성한 것을 특징으로 하는 관외착빙형 빙축조의 착빙관 프레임 구조.
2. 1항에 있어서, 프레임은 판재의 가장자리를 절곡하고 절곡면에 횡단프레임이 결속되는 것을 특징으로 하는 관외착빙형 빙축조의 착빙관 프레임 구조.