KR200242411Y1 - 축열식 냉방기기용 축열조구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 축열식 냉방기기용 축열조구조에 관한 것으로서,

종래의 축열식 냉방기기의 축열조는 실내기 동작시 실내기로부터 공급되는 상온의 냉각수가 축열조의 일측으로만 계속해서 공급됨에 따라 축열조 내부에 얼어있는 얼음이 전체적으로 균등하게 녹아내리지 않고 상온의 냉각수가 유입되는 부분 즉, 도 2 의 B 부분이 먼저 녹아내리게되고, 이후 그 뒷 부분이 녹아내리게되는 문제점이 발생하였고, 이에의해 축열조 내부에서 상온의 냉각수가 잘 섞이지 않게됨에 따라 충분하게 냉각되지 않은 상태의 냉각수가 실내기로 재공급되면서 실내기의 냉방성능이 하락하게되는 문제점이 발생하고 있었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 고안은 실내기를 순환한 상온의 냉각수가 축열실의 내부에 전체적으로 골고루 공급되도록 하여 냉각파이프의 주변에 얼어있는 결빙체가 전체적으로 균일하게 녹아내리도록 하는 수단을 형성하므로서, 냉각파이프에 얼어있는 결빙체가 전체적으로 균등하게 녹아내리도록 함에 따라 축열조 내에서의 냉각수 냉각효율이 월등히 향상됨은 물론 실내기의 냉방효율 또한 향상되도록 한 축열식 냉방기기용 축열조구조에 관한 것이다.

Description

축열식 냉방기기용 축열조구조{Ice storage tank apparatus for ice storage type air conditioner}

본 고안은 축열식 냉방기기용 축열조구조에 관한 것으로서, 특히 축열조 내에 설치되는 냉각파이프에 얼어있는 결빙체가 전체적으로 균등하게 녹아내리도록 함에 따라 냉각효율이 월등히 향상되도록 한 축열식 냉방기기용 축열조구조에 관한 것이다.

일반적으로 축열식 냉방장치는 심야전기를 이용하여 축열조에 얼음을 얼려놓고, 낮시간에는 축열조에서 얼음이 녹아내리면서 발생하는 냉각수를 실내기측으로 순환시켜 실내공기를 냉방하는 장치이다.

도 1 은 종래의 축열식 냉방기기를 도시한 것으로서,

심야에 냉매를 압축, 응축, 팽창시켜 저온, 저압의 액체 냉매를 축열조(60)로 공급하는 실외기(50)와, 상기 실외기(50)로부터 공급되는 냉매를 이용하여 내부에 충진되어있는 냉각수를 결빙시켜 냉열을 축적하는 축열조(60)와, 낮시간에 동작하며, 상기 축열조(60)로부터 공급되는 저온의 냉각수를 공급받아 이 냉각수와 더운공기를 열교환시켜 차가운 공기를 실내에 공급하는 실내기(70)로 구성된다.

이와같이 구성된 종래의 축열식 냉방장치는 심야시간에 저가의 심야전기를 이용하여 실외기(50)가 동작한다.

상기 실외기(50)에는 콤프레서, 응축부, 팽창부 등이 구성되어 있어서 축열조(60) 내부를 순환한 저온, 저압의 기체 냉매를 고온, 고압의 기체로 가압한 후 이 기체냉매가 응축부와 팽창부를 통과하면서 저온, 저압의 액체로 변화되어 축열조(60)로 공급된다.

축열조(60)로 공급된 냉매는 축열조(60) 내부를 순환하면서 냉각수를 결빙시키게되며, 이 축열조(60)의 결빙체들은 낮시간에 녹아내리면서 차가운 냉각수를 실내기(70)측으로 공급한다.

상기 실내기(70)는 축열조(60)로부터 공급되는 냉각수를 이용하여 공기를 냉각시켜 실내로 공급하여 실내를 냉방하게되는 것이다.

도 2 는 상기 축열조(60)의 내부구성을 도시한 것으로서,

축열조(60)의 일측으로는 실내기(70)와 연결되기 위한 냉각수 유입구(62)와 냉각수 배출구(63)가 상하측에 각각 형성되어 있고, 또 축열조(60) 내에 충진되는 냉각수를 보충하기위한 급수구(64)가 냉각수 유입구(62)의 하측으로 형성되며,

축열조(60)의 내부에는 입구측과 출구측이 각각 실외기(50)의 팽창밸브과 콤프레서에 연결되고, 그 중간부분이 축열조(60)의 내부를 지그재그로 순환하도록 냉각파이프(65)가 배선된 구조이다.

상기와같은 구조의 축열조(60)는 심야에 실외기(50)가 구동하면서 공급되는 저온, 저압의 액체냉매가 냉각파이프(65)를 통과하게되고, 이 냉매가 냉각파이프(65)를 통과하면서 주변의 열을 흡수함에 따라 냉각파이프(65) 주변에 일정두께의 얼음(T)이 얼게되는 것이다.

이후 시간이 경과하여 낮시간에 실내기(70)가 동작하면 축열조(60) 내부에 얼지않고 남아있는 냉각수가 펌핑되어 실내기(70)로 공급되어 실내기(70)의 냉방동작에 사용된다.

이때, 실내기(70)를 통과하면서 온도가 상승한 냉각수가 축열조(60)의 냉각수유입구(62)로 유입되고, 축열조(60) 내부로 유입된 상온의 냉각수가 축열조(60) 내부에 얼어있는 얼음(T)에 의해 다시 냉각된 후 실내기(70)로 재공급되므로서 실내기(70)가 낮시간동안 안정적으로 냉방동작을 실행할 수 있게되는 것이다.

그러나, 종래의 축열식 냉방기기의 축열조는 실내기 동작시 실내기로부터 공급되는 상온의 냉각수가 축열조의 일측으로만 계속해서 공급됨에 따라 축열조 내부에 얼어있는 얼음이 전체적으로 균등하게 녹아내리지 않고 상온의 냉각수가 유입되는 부분 즉, 도 2 의 B 부분이 먼저 녹아내리게되고, 이후 그 뒷 부분이 녹아내리게되는 문제점이 발생하였고, 이에의해 축열조 내부에서 상온의 냉각수가 잘 섞이지 않게됨에 따라 충분하게 냉각되지 않은 상태의 냉각수가 실내기로 재공급되면서 실내기의 냉방성능이 하락하게되는 문제점이 발생하고 있었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 고안은 실내기를 순환한 상온의 냉각수가 축열실의 내부에 전체적으로 골고루 공급되도록 하여 냉각파이프의 주변에 얼어있는 결빙체가 전체적으로 균일하게 녹아내리도록 하는 수단을 형성하므로서, 냉각파이프에 얼어있는 결빙체가 전체적으로 균등하게 녹아내리도록 함에 따라 축열조 내에서의 냉각수 냉각효율이 월등히 향상됨은 물론 실내기의 냉방효율 또한향상되도록 한 축열식 냉방기기용 축열조구조를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 고안은,

공급되는 냉각수를 이용하여 공기를 냉각시켜 실내에 공급하는 실내기와;

심야에 일정양의 얼음을 얼려서 냉기를 축적하고, 낮시간에는 심야에 얼려진 얼음이 녹아내리면서 발생하는 냉각수를 상기 실내기 측으로 순환시켜 냉방이 구현되도록 하는 축열조; 를 포함하여 구성된 축열식 냉방장치에 있어서,

상기 축열조의 축열실 내부에는 냉매의 순환을 위한 냉각파이프를 세로방향으로 세워 설치하며,

축열실 내부 상단과 중단에는 각각의 냉각파이프가 삽입되기위한 복수개의 삽입홀과 냉각수의 균일흐름을 위한 복수의 유동홀이 형성되어 있는 상판과 하판을 일정간격으로 수평설치하고,

축열실의 내부 상단에는 실내기를 순환한 상온의 냉각수가 축열실의 전체면적에 골고루 퍼지도록 분배하는 적어도 1개 이상의 분배홀을 구비한 분배파이프가 냉각수 유입구로부터 분기되도록 형성하며,

축열실의 내부 하단에는 축열실 내부를 순환한 저온의 냉각수를 전체 적으로 골고루 흡입하기위한 다수의 흡입홀을 구비한 배출파이프가 냉각수 배출구에 연결 형성하되,

상기 분배파이프의 분배홀은 분배파이프의 양측면으로 서로 대향되게 형성된 것을 특징으로 한다.

도 1 은 종래의 축열식 냉방기기를 보인 도면.

도 2 는 종래의 축열식 냉방기기에 적용되는 축열조를 보인 단면도.

도 3 은 본 고안의 축열조구조가 적용된 냉방기기를 보인 도면.

도 4 는 본 고안의 동작상태를 보인 단면도.

도 5 는 본 고안에 적용된 하판을 보인 평면도.

도 6 는 본 고안에 적용된 상판을 보인 평면도.

도 7 은 본 고안에 적용된 축열조를 보인 사시도.

도 8 은 본 고안에 적용된 분배파이프를 보인 평단면도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 실내기, 2: 축열조,

3: 연결파이프, 4: 축열실,

5: 기계실, 11: 냉각파이프,

12: 상판, 13: 하판,

12a,13a: 삽입홀, 12b,13b: 유동홀,

14: 분배파이프, 15: 분배홀,

16: 급수부, 21: 콤프레서,

22: 응축코일, 23: 팽창밸브,

이하, 첨부된 도면 도 3 내지 도 8 을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

상기 도면에 의하면, 본 고안은 실내기(1)와 축열조(2)로 대별 구성된다.

실내기(1)는 축열조(2)로부터 공급되는 저온의 냉각수를 이용하여 실내의 공기를 차게 냉각시켜 재공급하는 것이고, 축열조(2)는 심야전기를 이용하여 냉기를 축적시킨 후 낮시간에 저온의 냉각수를 실내기(1)에 공급하는 기능을 가지며, 상기 실내기(1)와 축열조(2)는 별도의 연결파이프(3)에 의해 연결된다.

본 고안의 가장큰 특징은 상기 축열조(2)에 축열실(4)과 기계실(5)을 일체로 형성하고, 상기 기계실(5) 내부에는 실외기의 기능을 가지는 콤프레서(21), 응축코일(22), 팽창밸브(23), 팬(24)등을 설치한 것이다.

여기서 상기 축열조(2)의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

축열조(2)의 케이스(2a)를 양분하여 일측으로 축열실(4)이 형성되고, 타측은 기계실(5)이 형성되도록 한다.

축열실(4)내부에는 냉매의 순환을 위한 냉각파이프(11)가 세로방향으로 입설되어 있고, 축열실(4)의 내부 상단과 중단에는 각각 상판(12)과 하판(13)이 수평 설치된다.

상기 상판(12)과 하판(13)은 축열실(4) 내부에 세워진 다수의 냉각파이프(11)를 고정 지지해주면서 냉각수가 균등하게 유동되도록 하기위한 것으로서, 도 5 와 도 6 에 도시된 바와같이 상판(12)에는 냉각파이프(11)의 상측부분이 삽입될 수 있도록하는 삽입홀(12a)이 복수개 형성되고, 상기 삽입홀(12a)의 사이사이에는 냉각수의 유동을 위한 유동홀(12b)이 형성되어 있다.

또 하판(13)에는 냉각파이프(11)의 중간부분이 삽입되기 위한 원형의 삽입홀(13a)이 복수개 형성되고, 상기 삽입홀(13a)의 사이사이에 냉각수의 균등 유동을 위한 유동홀(13b)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 상판(12)과 하판(13)에 의해 냉각파이프(11)가 고정됨에 따라 냉각파이프(11)의 외주면상에 얼어붙은 얼음이 자체 부력에 의해 부상하는 것을 방지하는 기능을 가진다.

상기 상판(12)과 하판(13)은 별도의 지지대(19)에 의해 상호 볼트 결합되어 지지된다.

그리고, 축열실(4)의 최상단에는 실내기(1)로부터 공급되는 상온의 냉각수를 축열실(4)의 전체면적에 골고루 배분하기위한 분배파이프(14)가 형성된다.

상기 분배파이프(14)는 도 8 에 도시된 바와같이 축열실(4)의 일측에 형성되는 냉각수 유입구(17)로부터 분기되어 복수개소에 형성되며, 분배파이프(14)의 양측면으로는 서로 대향되게 복수개의 분배홀(15)이 일정간격으로 형성되어 분배파이프(14)로 공급된 냉각수가 상기 분배홀(15)을 통해 균등하게 배출되도록 하였다.

한편, 축열조(2)의 내부 하단에는 축열조(2) 내부를 순환한 냉각수를 전체적으로 골고루 흡입하기 위한 배출파이프(14a)가 배출구(18)에 연결되도록 형성되는데, 이 배출파이프(14a) 상에는 도 3 에 도시된 바와같이 복수개의 흡입홀(15a)이 형성되어 있어 축열조(2) 내부의 냉각수를 전체적으로 골고루 흡입하게 된다.

축열실(4)에는 일정양의 냉각수가 충진되어 있게되는데, 이 냉각수를 보충해주기 위한 급수부(16)가 축열조(2)의 일측 상단에 형성되며, 축열실(4) 내부에 충진되는 냉각수의 수위는 상기 급수부(16)의 형성높이를 넘지 못한다.

그리고, 축열조(2)의 일측 하단에는 냉각수를 실내기(1)로 공급하기 위한 냉각수 배출구(18)가 형성되며, 상기 냉각수 유입구(17)와 냉각수 배출구(18)에는 별도의 연결파이프(3)가 결합되어 냉각수가 실내기(1) 측으로 순환된다.

축열조(2)의 케이스(2a)에는 열의 손실을 최소화할 수 있도록 하는 단열구조를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 기계실(5)에는 냉각파이프(11)를 순환하면서 열교환하여 저온, 저압의 기체상태로 변환된 냉매를 고온, 고압의 기체상태로 가압하는 콤프레서(21)가 냉각파이프(11)의 출구측에 연결 설치되고, 상기 콤프레서(21)의 출구측에는 고온, 고압의 기체냉매를 중온, 고압의 액체상태로 변환시켜주는 응축코일(22)이 지그재그 모양으로 배선되며, 상기 응축코일(22)의 끝부분에는 중온, 고압의 액체냉매를 저온, 저압의 액체냉매로 변환시켜 냉각파이프(11)로 공급하는 팽창밸브(23)가 형성되어 있다.

상기 팽창밸브(23)의 출구측은 냉각파이프(11)의 입구측과 연결되며, 기계실(5)의 상측에는 응축코일(22)에서의 냉매의 발열동작을 촉진시키기 위한 팬(24)이 설치된다.

상기 설명과같이 축열조(2)에 일체로 형성된 기계실(5) 내부에 냉매의 순환을 위한 콤프레서(21), 응축코일(22), 팽창밸브(23)등이 형성되면, 축열조(2)를 생산할때 생산라인에서 콤프레서(21), 응축코일(22), 축열조(2)에 적정압의 냉매를충분히 충진시킬 수 있으며, 연결파이프의 길이가 최소한으로 설계되어 저압측의 압력강하를 방지할 수 있고, 이에의해 냉각성능향상을 기대할 수 있으며, 또한, 냉방장치 설치 현장에서 냉각파이프(11)를 상호 연결하는 작업을 하지 않아도 됨에 따라 작업공수를 줄일 수 있게된다.

이와같이 구성되는 본 고안의 동작을 설명하면 다음과 같다.

심야시간이 되어 기계실(5)에 설치되어있는 콤프레서(21)가 동작하게되면 냉각파이프(11)를 통과하면서 저온, 저압의 상태로 변환된 기체상태의 냉매가 콤프레서(21)에 의해 가압되어 고온, 고압의 기체냉매로 변환된 후 응축코일(22)과 팽창밸브(23)를 통과하면서 저온, 저압의 액체 냉매로 변환되어 축열실(4) 내부의 냉각파이프(11)로 공급된다.

냉각파이프(11)를 순환하는 저온, 저압의 액체 냉매는 주변의 열(축열실에 충진되어있는 냉각수의 열)을 흡수하면서 기화하게되고, 이과정이 반복되면서 냉각파이프(11) 상에는 도 3 에 도시된 바와같이 냉각파이프(11)의 외측으로 얼음이 얼게되어 결빙체(R)가 형성된다.

심야시간 동안 계속해서 냉매가 냉각파이프(11)를 순환하게되면 전체적인 냉각파이프(11) 상에 일정두께의 결빙체(R)가 형성되게 된다.

상기 설명과같이 냉각파이프(11) 외각으로 결빙체(R)가 형성됨에 따라 축열실(4) 내부에는 얼어붇은 결빙체(R)와 아직 얼지않은 냉각수가 공존하게 된다.

이후, 시간이 지나 낮시간이 되면 실내기(1)가 동작하게 된다.

실내기(1)가 동작하면 미도시된 순환펌프가 동작하면서 축열실(4) 내부의 냉각수를 펌핑하게되고, 이 펌핑동작에 의해 냉각수가 연결파이프(3)를 통해 실내기(1) 측으로 공급되어 순환하게 된다.

저온의 냉각수가 실내기(1)로 공급되면 실내기(1)는 상기 저온의 냉각수를 이용하여 더운 공기를 냉각시켜 실내로 공급하게되고, 상기과정에서 공기의 열을 흡수한 냉각수는 다시 냉각수 유입구(17)를 통해 분배파이프(14)로 공급되어 분배홀(15)을 통해 축열실(4)로 재공급된다.

이때, 상기 분배홀(15)을 통해 축열실(4)의 전체 면적에 골고루 공급된 상온의 냉각수는 상판(12)에 의해 구획된 상측부분에서 1차적으로 유동하면서 차가운 상태의 냉각수와 골고루 섞인 후 유동홀(12b)을 통해 하측으로 이동하게되고, 하측으로 이동한 냉각수들은 다시 하판(13)의 유동홀(13b)을 통해 축열실(4)의 하측으로 이동하면서 전체 면적에 골고루 퍼지게되는 것이다.

상기 설명과같이 축열실(4)로 재공급되는 상온의 냉각수가 전체적으로 골고루 퍼짐에 따라 냉각파이프(11)의 외각에 얼어있는 결빙체(R)가 균등한 속도로 녹아내리게되고, 또한 축열실(4)의 내부 하단에 형성되어있는 배출파이프(14a)의 흡입홀(15a)을 통해 냉각수가 전체적으로 골고루 흡입되어 냉각수배출구(18)를 통해 실내기(1) 측으로 재공급되므로서, 냉각수의 온도가 항상 일정하게 유지되게되고, 이에의해 실내기(1)의 냉방효율이 높아지는 효과를 기대할 수 있게되는 것이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 고안은 실내기를 순환한 상온의 냉각수가 축열실의 내부에 전체적으로 골고루 공급되도록 하여 냉각파이프의 주변에 얼어있는 결빙체가 전체적으로 균일하게 녹아내리도록 하는 수단을 형성하므로서, 냉각파이프에 얼어있는 결빙체가 전체적으로 균등하게 녹아내리도록 함에 따라 냉각효율이 월등히 향상되도록 한 축열식 냉방기기용 축열조구조를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (1)

1. 공급되는 냉각수를 이용하여 공기를 냉각시켜 실내에 공급하는 실내기와;

   심야에 일정양의 얼음을 얼려서 냉기를 축적하고, 낮시간에는 심야에 얼려진 얼음이 녹아내리면서 발생하는 냉각수를 상기 실내기 측으로 순환시켜 냉방이 구현되도록 하는 축열조; 를 포함하여 구성된 축열식 냉방장치에 있어서,

   상기 축열조의 축열실 내부에는 냉매의 순환을 위한 냉각파이프를 세로방향으로 세워 설치하며,

   축열실 내부 상단과 중단에는 각각의 냉각파이프가 삽입되기위한 복수개의 삽입홀과 냉각수의 균일흐름을 위한 복수의 유동홀이 형성되어 있는 상판과 하판을 일정간격으로 수평설치하고,

   축열실의 내부 상단에는 실내기를 순환한 상온의 냉각수가 축열실의 전체면적에 골고루 퍼지도록 분배하는 복수개의 분배홀을 구비한 분배파이프가 냉각수 유입구로부터 분기되도록 형성하며,

   축열실의 내부 하단에는 축열실 내부를 순환한 저온의 냉각수를 전체 적으로 골고루 흡입하기위한 다수의 흡입홀을 구비한 배출파이프가 냉각수 배출구에 연결 형성하되,

   상기 분배파이프의 분배홀은 분배파이프의 양측면으로 서로 대향되게 형성된 것을 특징으로 하는 축열식 냉방기기용 축열조구조.