KR200273591Y1 - Heat exchanger for regenerative air-conditioning unit using phase change material - Google Patents
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Abstract
본 고안은 상변화물질을 통하여 온도차에 따른 잠열을 이용하여 적은 비용으로 우수한 냉방효과를 얻을 수 있도록 하는데 사용되는 상변화물질을 이용하는 냉축열식 냉방장치에 사용되는 열교환기에 관한 것으로, 본체케이스, PCM개체 및 냉각라디에이터로 구성되며, 상기 본체케이스는 냉각수배관과 연통하는 인입배관과 인출배관을 구비하고, 냉각기와 연통하는 냉매배관을 구비하며, 상기 PCM개체는 중공형상체로서 내부에 상변화물질이 충진되며, 상기 본체케이스 내부의 냉각수에 다수개가 구비되며, 상기 냉각라디에이터는 간격을 두고 이격되는 다수의 주름관으로 형성된 방열장치로, 상기 냉매배관을 통하여 냉각기와 연통되는 것을 특징으로 하며, 간단한 구조를 통하여 생산 및 보수운용에 필요한 경제적, 시간적 부담을 저감함은 물론 보다 우수한 열교환 효율이라는 효과를 얻을 수 있다.The present invention relates to a heat exchanger used in a cold storage type air conditioner using a phase change material that is used to obtain excellent cooling effect at a low cost by using latent heat according to a temperature difference through a phase change material. And a cooling radiator, wherein the main body case includes an inlet pipe and an outlet pipe communicating with the cooling water pipe, and a refrigerant pipe communicating with the cooler, wherein the PCM is a hollow body filled with a phase change material therein. A plurality of cooling water is provided in the main body case, and the cooling radiator is a heat dissipation device formed of a plurality of corrugated pipes spaced at intervals, and is in communication with a cooler through the refrigerant pipe. In addition to reducing the economic and time burden required for production and maintenance operations, Effect can be obtained that suhan heat exchange efficiency.
Description
본 고안은 냉축열식 냉방장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상변화물질을 통하여 온도차에 따른 잠열을 이용하여 적은 비용으로 우수한 냉방효과를 얻을 수 있도록 하는데 사용되는 상변화물질을 이용하는 냉축열식 냉방장치에 사용되는 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a cold storage type air conditioner, and more particularly, to a cold storage type air conditioner using a phase change material used to obtain an excellent cooling effect at a low cost by using latent heat according to a temperature difference through a phase change material. It relates to a heat exchanger used.
일반적으로 냉방장치(Air Conditioner)는 증발하여 기체로 된 냉매를 회수하여 다시 액체로 되돌리는 사이클이 필요하게 된다. 이와 같이 증발한 냉매를 원래의 액체로 되돌려 순환시켜 사용하는 기구를 냉동사이클이라고 하고, 이러한 방법에는 압축식과 흡수식 등의 2가지가 있다. 압축식은 압축기를 사용해서 기계적으로 하는 방식이고, 흡수식은 냉매를 화학적으로 액화하는 방식이다.In general, an air conditioner needs a cycle of recovering a gaseous refrigerant by evaporation and returning it to a liquid. A mechanism for returning and circulating the refrigerant evaporated in this manner to the original liquid is called a refrigeration cycle. There are two methods, such as a compression type and an absorption type. The compression type is a mechanical method using a compressor, and the absorption type is a method of chemically liquefying a refrigerant.
상기 냉방장치의 냉동사이클은 압축식 냉동기를 사용한다. 압축기는 모터부와 압축부가 일체로 되어 있으며, 이들은 밀폐 용기 속에 넣어져 완전 밀폐되는 방식으로 되어 있고, 누설되지 않도록 용접 등에 의해 접속되어 있으며, 그 속에는 프레온 등의 냉매가 봉입되어 있다. 상기 냉매는 가스상으로서 압축기에 의해서 고온 고압으로 압축되어 응축 액화된다. 액화된 냉매는 모세관을 통해서 압력이 강화되어 증발기 내로 유입됨과 동시에 증발기 주위에서 열을 빼앗아 증발한다. 증발한 냉매는 가스로 되어 다시 압축기에 흡입되며, 이러한 순환작용이 반복 수행된다. 상기 증발기에 근접하는 위치에는 송풍기가 설치되어, 실내의 더운 공기를 통과시켜 찬 공기로 전환시키고 이를 다시 실내로 송풍한다. 이러한 동작을 반복하면서 실내를 냉각시키는 것이 냉방장치이다.The refrigeration cycle of the cooling device uses a compressed refrigerator. The compressor is integrally formed with a motor and a compression unit, which are enclosed in a hermetic container to be completely sealed, and are connected by welding or the like so as not to leak, and a refrigerant such as Freon is enclosed therein. The refrigerant is compressed in high temperature and high pressure by a compressor as a gas phase to liquefy condensation. The liquefied refrigerant flows through the capillary and flows into the evaporator and at the same time takes heat away from the evaporator and evaporates. The evaporated refrigerant turns into gas and is sucked back into the compressor, and this circulation is repeatedly performed. A blower is installed at a position close to the evaporator, passing hot air in the room, converting it into cold air, and blowing it back to the room. Cooling the room while repeating these operations is a cooling device.
그러나, 상기한 종래의 냉방장치는 주간과 심야의 구분 없이 동일한 작용을 하도록 구성되어 있고, 냉열을 별도로 저장하여 두는 냉열 저장수단이 마련되어 있지 않기 때문에 값 싼 심야의 전력을 활용하지 못하는 한계성을 가지고 있었다.However, the above-described conventional air conditioner is configured to perform the same function without distinguishing between day and night, and has a limitation in that it cannot use cheap midnight power because there is no cold heat storage means for storing cold heat separately. .
이에 종래의 냉방장치의 문제점을 개선하여 냉열 저장수단을 구비하는 냉방장치의 개발 요구가 있었다.Accordingly, there is a need to develop a cooling device having a cooling heat storage means by improving the problem of the conventional cooling device.
도 7은 종래 기술에 의한 냉축열식 냉방장치를 개략적으로 도시하는 구성도로서, 도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 종래 기술에 의한 냉축열식 냉방장치(100)소정의 수납 공간이 형성된 본체 케이스(110)와, 상기 본체 케이스(110) 내부에 위치하며 그 내부에 액상의 냉축열재(122)가 저장되는 냉축열조(冷蓄熱槽)(120)와, 상기 냉축열재(122) 내부에 매설되는 증발코일(130)과, 증발코일(130) 내부로 냉매를 강제 순환시켜 상기 냉축열재(122)를 소정온도로 냉각시키는 압축기(140)와, 냉각된 액상의 냉축열재(122)가 순환될 수 있도록 상기 냉축열조(120)에 연결되는 순환관(150)과, 상기 냉축열재(122)가 상기 순환관(150) 내부를 흐르면서 냉기를 방열할 수 있도록 상기 순환관(150)의 중간에 형성되는 냉방열기(160)와, 상기 순환관(150) 내부의 냉축열재(122)를 강제 순환시킴과 동시에 상기 냉방열기(160) 주위의 냉기를 상기 본체 케이스의 외부 전방으로 송풍시킬 수 있도록 상기 순환관(150)의 중간에 설치되는 팬코일(170)로 구성된다.FIG. 7 is a configuration diagram schematically showing a cooling heat storage air conditioner according to the prior art. As shown in the drawing, the main body case 110 in which a predetermined storage space is formed is provided in the cooling heat storage air conditioner 100 according to the prior art. And a cold storage tank 120 positioned inside the main body case 110 and storing a liquid cold storage material 122 therein, and evaporation embedded in the cold storage material 122. The coil 130, the compressor 140 for forcibly circulating the refrigerant into the evaporation coil 130 to cool the cold storage material 122 to a predetermined temperature, and the cooled liquid cold storage material 122 is circulated A circulation pipe 150 connected to the cold storage tank 120 and the cold storage material 122 flow in the circulation pipe 150 to radiate cold air in the middle of the circulation pipe 150. Forcibly circulating the cooling radiator 160 and the cold storage material 122 formed in the circulation pipe 150. At the same time, the fan coil 170 is installed in the middle of the circulation pipe 150 so as to blow the cool air around the cooling radiator 160 to the outside front of the main body case.
그러나 상기와 같은 종래 기술에 의한 냉열 저장수단을 구비하는 냉방장치에 있어서는 단순히 값 싼 심야전력대를 이용하여 상변화물질의 온도를 저하시킨 후, 이를 활용하는데 불과하며, 겨울은 물론 봄이나 가을 등의 외기의 낮은 온도를 활용하는 것은 아니므로 에너지의 효율적 활용에 있어서 부족한 점이 많았다. 특히 통신기기 등이 설치된 부스와 같이 열발생이 많으나 발생열에 따른 오작동을 방지하기 위하여 겨울에도 냉방장치를 가동하여야 하는 경우에도 단순하게 냉방장치의 동작에 의해서만 냉방하여야 하므로 자연의 냉기를 제대로 활용하지 못하는 문제가 있었다.However, in the cooling apparatus having the cold heat storage means according to the prior art as described above, the temperature of the phase change material is lowered by simply using a low-cost midnight power band, and then used only. Because it does not utilize the low temperature of the outside air, there were many deficiencies in the efficient use of energy. In particular, there is a lot of heat generation like a booth equipped with communication equipment, but even if the air conditioner is to be operated even in winter to prevent malfunction due to heat generated, it must be cooled only by the operation of the air conditioner. There was a problem.
이에 본 고안자는 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 2001년 7월 24일자로 상변화물질을 이용하는 냉축열식 냉방장치에 대하여 대한민국에 특허(출원번호 : 10-2001-44456)와 실용신안등록(출원번호 20-2001-22349)을 출원하였다.In this regard, the inventors have registered a patent (application number: 10-2001-44456) and utility model registration in the Republic of Korea for a cold storage cooling device using a phase change material as of July 24, 2001 in order to solve the above problems. No. 20-2001-22349.
도 8은 상기한 출원에서 제시된 상변화물질을 이용하는 냉축열식 냉방장치를개략적으로 도시하는 구성도로서, 상변화물질을 이용하는 냉축열식 냉방장치에 있어서, 상변화물질(24)이 저장된 저장탱크(20)와, 상기 상변화물질(24)에 매립된 상태로 상기 저장탱크(20)의 내외측을 관통하여 설치되는 열교환배관(26)과, 상기 열교환배관(26)의 일측단과 연결되어 대상체(10)의 내측에 설치되는 실내 열교환기(22)와, 상기 실내 열교환기(22)와 배관으로 연결되는 순환펌프(38)와, 상기 순환펌프(38)와 배관으로 연결되는 조절밸브(40)와, 상기 조절밸브(40)에서 분기되는 제1 냉각수 배관(42)과, 상기 조절밸브(40)에서 분기되며, 실외 열교환기(48)를 구비하는 제2 냉각수 배관(44)을 포함하여 구성되며, 상기 제1 냉각수 배관(42)과 제2 냉각수 배관(44)이 합기하여 냉각기(46)를 통과하여 상기 열교환배관(26)과 연결되며, 대상체(10)의 온도를 감지하는 제1 온도감지기(52)와, 실내 열교환기(22)를 거쳐서 나온 냉각수의 온도를 감지하는 제2 온도감지기(54)와, 대상체(10) 실외의 온도를 감지하는 제3 온도감지기(56)와, 저장탱크(20) 안에 저장된 상변화물질(24)의 온도를 감지하는 제4 온도감지기(58)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하고 있다.FIG. 8 is a block diagram schematically illustrating a cooling storage type air conditioner using a phase change material as described in the above application. In the cooling storage type cooling device using a phase change material, a storage tank 20 in which a phase change material 24 is stored is shown. ), A heat exchange pipe 26 installed through the inside and the outside of the storage tank 20 in a state of being embedded in the phase change material 24, and connected to one side end of the heat exchange pipe 26. The indoor heat exchanger 22 is installed inside the), the circulation pump 38 is connected to the indoor heat exchanger 22 and the pipe, the control valve 40 is connected to the circulation pump 38 and the pipe And a first cooling water pipe 42 branched from the control valve 40 and a second cooling water pipe 44 branched from the control valve 40 and having an outdoor heat exchanger 48. The first coolant pipe 42 and the second coolant pipe 44 are agitated to cool the cooler 46. Passed through and connected to the heat exchange pipe 26, the first temperature sensor 52 for sensing the temperature of the object 10, and the second temperature sensor for sensing the temperature of the cooling water exited through the indoor heat exchanger 22 ( 54, a third temperature sensor 56 for sensing a temperature outside the object 10, and a fourth temperature sensor 58 for sensing a temperature of the phase change material 24 stored in the storage tank 20. Characterized in that made.
그러나, 상기한 바와 같은 본 고안자에 의한 상변화물질을 이용하는 냉축열식 냉방장치는 상변화물질(24)이 저장된 저장탱크(20)와 상기 상변화물질(24)에 매립된 상태로 상기 저장탱크(20)의 내외측을 관통하여 설치되는 열교환배관(26)을 구성함에 있어서, 열전달 면적의 증대를 위해서는 상기 열교환배관(26)의 중첩 굴절도를 최대화시켜 접촉 면적을 증가시켜야 했으므로 그에 따른 제작상의 공정수과 비용의 증가라는 문제가 있었으며, 장치의 설치 이후에도 보수나 정비 및 효율적기기관리에 문제점이 있었다.However, the cold storage type cooling apparatus using the phase change material according to the present inventors as described above is stored in the storage tank 20 and the phase change material 24 in which the phase change material 24 is stored. In constructing the heat exchange pipes 26 installed through the inside and the outside of 20), in order to increase the heat transfer area, the contact area should be increased by maximizing the overlapping refractive index of the heat exchange pipes 26, and accordingly, There was a problem of increased cost, and there was a problem in maintenance, maintenance, and efficient device management even after installation of the device.
또한, 상변화물질의 열전달 효율을 최적화해야 한다는 요구가 있었다.In addition, there was a demand to optimize the heat transfer efficiency of the phase change material.
본 고안은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 간단한 구성으로 생산비용의 저감을 이룰 수 있음은 물론 열전달효율을 극대화할 수 있는 상변화물질을 이용하는 냉축열식 냉방장치의 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the problems described above, to provide a heat exchanger of a cold storage type cooling device using a phase change material that can reduce the production cost with a simple configuration as well as maximize the heat transfer efficiency. For the purpose of
도 1은 본 고안에 의한 상변화물질을 이용하는 냉축열식 냉방장치를 개략적으로 도시하는 구성도,1 is a schematic view showing a cooling heat storage cooling device using a phase change material according to the present invention;
도 2는 본 고안에 의한 열교환기를 나타내는 사시도,2 is a perspective view showing a heat exchanger according to the present invention,
도 3은 본 고안에 의한 열교환기의 다른 실시예를 나타내는 사시도와 일부 확대도,3 is a perspective view and a partially enlarged view showing another embodiment of a heat exchanger according to the present invention;
도 4는 본 고안에 의한 열교환기의 또 다른 실시예를 나타내는 사시도,Figure 4 is a perspective view showing another embodiment of the heat exchanger according to the present invention,
도 5는 본 고안에 의한 열교환기의 또 다른 실시예를 나타내는 사시도,5 is a perspective view showing another embodiment of a heat exchanger according to the present invention;
도 6은 본 고안에 의한 열교환기의 또 다른 실시예를 나타내는 단면도,6 is a cross-sectional view showing another embodiment of a heat exchanger according to the present invention;
도 7은 종래 기술에 의한 냉축열식 냉방장치를 개략적으로 도시하는 구성도,7 is a configuration diagram schematically showing a cold storage type cooling device according to the prior art,
도 8은 상변화물질을 이용하는 냉축열식 냉방장치를 개략적으로 도시하는 구성도.8 is a schematic view showing a cooling heat storage cooling device using a phase change material.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10...대상체, 22...실내 열교환기,10 ... object, 22 ... indoor heat exchanger,
24...상변화물질, 38...순환펌프,24 phase change material, 38 circulating pump,
40...조절밸브, 42...제1 냉각수 배관,40 ... control valve, 42 ... 1st coolant piping,
44...제2 냉각수 배관, 46...냉각기,44 second coolant piping, 46 chiller,
48...실외 열교환기, 70...열교환기,48 ... outdoor heat exchanger, 70 ... heat exchanger,
71...본체케이스, 73...인입배관,71 body case, 73 incoming piping,
75...인출배관, 77...PCM개체,75 ... withdrawal pipe, 77 ... PCM object,
79...냉매배관, 81...냉각라디에이터,79 refrigerant refrigerant, 81 radiator,
82...실내 열교환기, 83...주름관,82 ... indoor heat exchanger, 83 ...
85...분산팬, 87...모터,85 ... dispersion fan, 87 ... motor,
89...교반기, 91...냉각수배관,89 agitator, 91 chilled water piping,
93...기체부.93.
본 고안은 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 상변화물질을 이용하는 냉축열식 냉방장치의 열교환기에 있어서, 상기 열교환기는 본체케이스, PCM개체 및 냉각라디에이터로 구성되며, 상기 본체케이스는 냉각수배관과 연통하는 인입배관과 인출배관을 구비하고, 냉각기와 연통하는 냉매배관을 구비하며, 상기 PCM개체는 중공형상체로서 내부에 상변화물질이 충진되며, 상기 본체케이스 내부의 냉각수에 다수개가 구비되며, 상기 냉각라디에이터는 간격을 두고 이격되는 다수의 주름관으로 형성된 방열장치로, 상기 냉매배관을 통하여 냉각기와 연통되는 것을 특징으로 한다.The present invention, in order to achieve the object as described above, in the heat exchanger of a cold storage type air conditioner using a phase change material, the heat exchanger is composed of a body case, a PCM object and a cooling radiator, the body case is in communication with the cooling water pipe And a refrigerant pipe communicating with the cooler, wherein the PCM object is a hollow body filled with a phase change material therein, and a plurality of cooling water inside the body case are provided. The cooling radiator is a heat dissipation device formed of a plurality of corrugated pipes spaced apart from each other, and is in communication with the cooler through the refrigerant pipe.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 고안의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 1은 본 고안에 의한 상변화물질을 이용하는 냉축열식 냉방장치를 개략적으로 도시하는 구성도이고, 도 2는 본 고안에 의한 열교환기를 나타내는 사시도이다.1 is a configuration diagram schematically showing a cooling heat storage cooling device using a phase change material according to the present invention, Figure 2 is a perspective view showing a heat exchanger according to the present invention.
도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 고안에 의한 냉축열식 냉방장치의 열교환기(70)는 본체케이스(71)와 PCM개체(77)와 냉각라디에이터(81)로 구성된다.As shown in the figure, the heat exchanger 70 of the cold storage type air conditioner according to the present invention is composed of a main body case 71, a PCM object 77 and a cooling radiator 81.
상기 본체케이스(71)는 일단에 인입배관(73)을, 타단에 인출배관(75)을 구비하는 중공체로서, 상기 인입배관(73)과 인출배관(75)은 냉방장치의 냉각수가 흐르는 냉각수배관(91)과 연통되어, 인입배관(73), 인출배관(75) 및 본체케이스(71)의 내부공동에는 냉각수가 충진되어 있다.The main body case 71 is a hollow body having an inlet pipe 73 at one end and an outlet pipe 75 at the other end, wherein the inlet pipe 73 and the outlet pipe 75 are cooling water in which cooling water of a cooling device flows. In communication with the pipe 91, the cooling water is filled in the internal cavity of the drawing pipe 73, the drawing pipe 75, and the main body case 71.
또한 상기 본체케이스(71)의 적소에는 냉매배관(79)이 구비되어, 냉각기(46)와 연통된다.In addition, a coolant pipe 79 is provided in place of the main body case 71 to communicate with the cooler 46.
상기 PCM개체(77)는 중공형상체로서, 내부에 상변화물질(24)이 충진되어 있는 바, 상기 상변화물질(24)은 물질의 상이 변할 때 등온에서 흡수, 방출되는 잠열축열을 이용하기 위한 물질로서, 저장재의 전이온도가 원하는 온도영역이고, 열용량과 잠열이 크며, 과냉각 현상이 작으며, 또한 화학적으로 안정하여 반복 사용이 가능하고 재현성이 좋다는 조건을 만족하는 물질로서 무기염, 파라핀왁스, 지방산 등으로 구성된다. 또한 어는점에 있어서 상기 무기염, 파라핀왁스, 지방산 등과는 차이가 많이 발생하나, 일정한 상변화를 이루며, 잠열에 있어서 우수한 효과를 갖는 물도 또한 상변화물질이라 할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명에 있어서의 상변화물질에는 물도 포함하여 해석할 수 있다.The PCM object 77 is a hollow body, and the phase change material 24 is filled therein, and the phase change material 24 uses latent heat storage absorbed and released at an isothermal temperature when the phase of the material changes. As the material for the storage material, the transition temperature of the storage material is the desired temperature range, the heat capacity and the latent heat is large, the supercooling phenomenon is small, and it is chemically stable. , Fatty acids and the like. In addition, the inorganic salt, paraffin wax, fatty acids, etc. in the freezing point occurs a lot, but a constant phase change, water having an excellent effect on the latent heat will also be a phase change material. Therefore, the phase change material in this invention can also be interpreted including water.
상기 PCM개체(77)의 상변화물질(24)을 포위하는 외피는 냉각수와의 열전달을 우수하게 수행하고 상변화물질이 누설되지 않는 조건이 충족되는 한, 금속류나플라스틱류 등 어느 것이라도 무방하다. 또한 상기 PCM개체(77)의 상변화물질(24)을 포위하는 외피는 민자형으로 구성할 수도 있으나, 다수의 주름을 갖는 형태로 구성할 수도 있다. 이는 상기 PCM개체(77)의 열전달면적을 증대시키는 효과를 얻기 위함이다.The envelope surrounding the phase change material 24 of the PCM object 77 may be any of metals and plastics as long as the heat transfer with the coolant is excellent and the condition that the phase change material does not leak is satisfied. . In addition, the outer shell surrounding the phase change material 24 of the PCM individual 77 may be configured in a slit, but may also be configured in a form having a plurality of wrinkles. This is to obtain the effect of increasing the heat transfer area of the PCM object 77.
또한 본 실시예에서는 상기 PCM개체(77)의 형상을 구형상으로 하였으나, 내부에 공동이 구비된 형태이면, 반구형이나 각면체 등 어떠한 형상이라도 무방하다.In addition, in this embodiment, the shape of the PCM object 77 is spherical, but any shape such as a hemispherical shape or a tetrahedron may be used as long as the cavity is provided therein.
상기 PCM개체(77)는 상기 본체케이스(71)의 내부 공동부에 충진된 냉각수에 다수개가 구비되는 상태로서, PCM개체(77)의 크기와 개수는 필요로 하는 냉방효율과 상변화물질이 갖는 잠열의 양 등을 고려하여 조정가능하도록 구성된다.The PCM object 77 is provided with a plurality of cooling water filled in the internal cavity of the main body case 71, the size and number of the PCM object 77 has the required cooling efficiency and phase change material It is configured to be adjustable in consideration of the amount of latent heat and the like.
본 실시예는 상기 본체케이스(71)의 내부 공간에 PCM개체(77)를 가득 충진시켜서 구성한 것이다. 상기한 바와 같은 상태에서도 각 PCM개체(77) 사이에는 일정한 공간이 형성되며, 상기 공간에 냉각수가 개재되거나 상기 공간을 통하여 냉각수가 이동하게 된다.This embodiment is configured by filling the PCM object 77 in the inner space of the main body case 71. Even in the above state, a certain space is formed between each PCM object 77, and the cooling water is interposed in the space or the cooling water moves through the space.
도 2에서는 냉각라디에이터(81)에 의하여 구획되는 본체케이스(71)의 내부 공간 중 좌측 공간에만 PCM개체(77)를 가득 충진한 상태만을 도시하고 있으나, 이는 도면상에서 냉각라디에이터(81)의 구성을 나타내기 위한 것일 뿐이며, 좌우측 양 공간에 PCM개체(77)를 가득 충진시켜서 구성된다.In FIG. 2, only the state in which the PCM object 77 is filled in the left side of the inner space of the main body case 71 partitioned by the cooling radiator 81 is shown. However, the configuration of the cooling radiator 81 is illustrated in the drawing. It is only for illustration, and it is comprised by filling the PCM object 77 in both left and right spaces.
상기 본체케이스(71)의 중앙 적소에는 냉각라디에이터(81)가 구비된다. 상기 냉각라디에이터(81)는 다수의 주름관(83)을 갖는 방열장치로서, 상기 냉매배관(79)을 통하여 냉각기(46)와 연통된다. 또한 냉각라디에이터(81)의 주름관(83) 사이사이는 냉각수가 유동가능하도록 적당한 간격을 갖는 상태로 이격되어 있다.A cooling radiator 81 is provided at the center of the main body case 71. The cooling radiator 81 is a heat radiation device having a plurality of corrugated pipes 83, and communicates with the cooler 46 through the refrigerant pipe 79. In addition, between the corrugated pipe 83 of the cooling radiator 81 is spaced apart at a suitable interval to allow the cooling water to flow.
전술한 바와 같이, 본체케이스(71)의 내부에 충진해야 하는 PCM개체(77)의 크기와 개수는 필요로 하는 냉방효율과 상변화물질이 갖는 잠열의 양 등을 고려하여 조정가능하다. 만약 냉방필요정도가 적거나 상변화물질의 잠열의 양이 과대한 경우에는 상기 본체케이스(71) 내부에 충진하는 PCM개체(77)의 수를 줄일 수 있다. 이 경우에는 상기 본체케이스(71) 내부의 냉각수에 PCM개체(77) 각각의 산포되어 있어야 한다. 이는 열전달효율의 증대를 위함이다.As described above, the size and number of PCM objects 77 to be filled in the main body case 71 can be adjusted in consideration of the required cooling efficiency and the amount of latent heat of the phase change material. If the required degree of cooling is small or the amount of latent heat of the phase change material is excessive, the number of PCM objects 77 filled in the main body case 71 can be reduced. In this case, each of the PCM objects 77 should be dispersed in the cooling water inside the main body case 71. This is to increase the heat transfer efficiency.
한편, 상변화물질(phase change material)은 물보다 비중이 큰 것이 일반적이므로, 상기한 바와 같은 구성하에서는 상변화물질로 충진된 PCM개체가 냉각수 내부에서 충분히 산포되지 아니하고 하단부에 가라앉아있는 상태로 존재할 가능성이 크다.On the other hand, the phase change material (phase change material) is usually greater than the specific gravity, so under the above-described configuration, the PCM object filled with the phase change material is present in a state that is sinking in the lower end without being sufficiently dispersed in the cooling water. high portential.
따라서 도3에서 도시하고 있는 바와 같이, PCM개체(77)를 구성함에 있어서, 상기 PCM개체(77) 내부의 공동 전부에 상변화물질(24)을 충진하는 완전충진상태를 이루지 아니하고 일정한 부피까지만 충진하여 기체부(93)를 형성하도록 함이 바람직하다. PCM개체(77) 내의 상기 기체부(93)는 중성부력을 가능하게 하는 정도면 충분하며, 이로써 본체케이스(71)의 하단부에 가라앉지 아니하고, 일정 높이 이상으로 떠오른 상태에서 냉각수의 흐름에 의하여 상기 본체케이스(71) 내부를 쉽게 이동하면서 전체적으로 다수의 PCM개체(77)가 본체케이스(71) 내부에서 산포된 상태를 이루게 된다. 또한 상기한 바와 같은 기체부(93)를 갖는 PCM개체(77)는 내부의 상변화물질(24)이 어는 경우의 부피 팽창에 대한 여유부로서 기능하는 효과도 얻을 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 3, in constructing the PCM object 77, the entire cavity inside the PCM object 77 is filled up to a certain volume without filling the phase change material 24 in the entire cavity. It is preferable to form the base portion 93 to form. The gas portion 93 in the PCM object 77 is sufficient to enable the neutral buoyancy, thereby not sinking to the lower end of the main body case 71, by the flow of the coolant in the state of rising above a certain height While easily moving inside the main body case 71, a plurality of PCM objects 77 are generally dispersed in the main body case 71. In addition, the PCM object 77 having the gas part 93 as described above can also obtain the effect of acting as a margin for volume expansion when the phase change material 24 therein is frozen.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 고안에 의한 열교환기(70)가 상변화물질을 이용하는 냉축열식 냉방장치에 설치되는 구성에 대하여 설명한다. 도 1에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 열교환기(70)의 인출배관(75)은 대상체(10)의 내측에 설치되는 실내 열교환기(22)와 연통하며, 상기 실내 열교환기(22)와 배관으로 연결되는 순환펌프(38)와, 상기 순환펌프(38)와 배관으로 연결되는 조절밸브(40)와, 상기 조절밸브(40)에서 분기되는 제1 냉각수 배관(42)과, 상기 조절밸브(40)에서 분기되며, 실외 열교환기(48)를 구비하는 제2 냉각수 배관(44)을 포함하여 구성되며, 상기 제1 냉각수 배관(42)과 제2 냉각수 배관(44)이 합기하여 상기 열교환기(70)의 인입배관(73)과 연통된다.A configuration in which the heat exchanger 70 according to the present invention having the configuration as described above is installed in a cold storage type air conditioner using a phase change material will be described. As shown in FIG. 1, the withdrawal pipe 75 of the heat exchanger 70 communicates with an indoor heat exchanger 22 installed inside the object 10, and is connected to the indoor heat exchanger 22. Circulating pump 38 connected to the control valve, a control valve 40 connected to the circulation pump 38 and a pipe, a first cooling water pipe 42 branched from the control valve 40, and the control valve ( Branched at 40, and comprises a second cooling water pipe 44 having an outdoor heat exchanger (48), wherein the first cooling water pipe 42 and the second cooling water pipe 44 are combined to the heat exchanger. In communication with the inlet pipe 73 of (70).
또한 상기 냉각기(46)는 냉매배관(79)을 통하여 상기 열교환기(70)의 냉각라디에이터(81)와 연통하게 된다.In addition, the cooler 46 is in communication with the cooling radiator 81 of the heat exchanger 70 through the refrigerant pipe (79).
본 실시예에서는 상기 열교환기(70)를 대상체의 외부에 설치하였으나, 대상체(10)의 크기나 내부의 냉방을 요하는 기기의 배치 등 대상체(10)의 현장 조건이나 설치 조건 등을 고려하여 내부 또는 외부 어느 쪽에 설치되어도 무방하다.In the present embodiment, the heat exchanger 70 is installed outside of the object, but the inside of the object 10 is considered in consideration of field conditions or installation conditions of the object 10, such as the size of the object 10 or the arrangement of devices that require internal cooling. Or it may be installed on either side.
도 4는 본 고안에 의한 열교환기의 다른 실시예를 나타내는 사시도로서, 본 실시예는 상기 PCM개체(77)의 내부에 상변화물질을 완전 충진한 상태이거나 일부 충진상태라 하더라고 보다 나은 산포상태를 이루기 위하여 분산수단을 구비한 것이다.Figure 4 is a perspective view showing another embodiment of the heat exchanger according to the present invention, this embodiment is a state in which the phase change material completely filled or partially filled state of the PCM object 77, even if it is a better dispersion state It is provided with a dispersion means to achieve.
첨부된 도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 상기 본체케이스(71)의 하단에 분산팬(85)을 설치하고, 이를 회전구동시키는 모터(87)가 구비된다.As shown in the accompanying drawings, according to the present embodiment, a distribution fan 85 is installed at the lower end of the main body case 71, and a motor 87 is provided to rotate it.
상기 분산팬(85)과 모터(87)는 냉각라디에이터(81)로 구획되는 좌우측에 2개 설치할 수도 있으며, 분산팬(85)과 모터(87)의 용량에 따라 상기 본체케이스(71) 하단 적소에 1개를 설치할 수도 있다.The distribution fan 85 and the motor 87 may be installed on the left and right sides partitioned by the cooling radiator 81, and according to the capacity of the distribution fan 85 and the motor 87, the lower portion of the main body case 71 You can also install one.
도 5는 본 고안에 의한 열교환기의 또 다른 실시예를 나타내는 사시도로서, 도 4의 실시예에서 채용한 분산수단으로서의 분산팬(85) 대신에 교반기(89)를 채용한 것이다.FIG. 5 is a perspective view showing still another embodiment of the heat exchanger according to the present invention, in which a stirrer 89 is employed instead of the dispersion fan 85 as the dispersing means employed in the embodiment of FIG. 4.
도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 교반기(89)는 와선상의 봉상체로서, 모터(87)의 구동에 의하여 와선상의 회전운동을 하면서 상기 본체케이스(71) 내부의 냉각수를 회전시키거나 직접적으로 PCM개체(77)와 충돌하면서 산포되도록 한다.As shown in the figure, the stirrer 89 is a spiral rod-shaped body, which rotates or directly cools the cooling water inside the main body case 71 while performing a spiral rotational motion by driving the motor 87. Collisions are allowed to collide with the object 77.
상기 교반기(89)와 모터(87)는 냉각라디에이터(81)로 구획되는 좌우측에 2개 설치된다.The stirrer 89 and the motor 87 are provided on the left and right sides partitioned by the cooling radiator 81.
도 6은 본 고안에 의한 열교환기의 또 다른 실시예를 나타내는 단면도로서, 본 고안의 본체케이스(71)의 형태를 달리하여 구성한 것이다.Figure 6 is a cross-sectional view showing another embodiment of the heat exchanger according to the present invention, is configured by varying the shape of the main body case 71 of the present invention.
도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 본체케이스(71)의 내부에는 각각 상단부에서 하방향으로 연장형성된 상단격벽(95)와 하단부에서 상방향으로 연장형성된 하단격벽(97)을 구비한다. 상기 상, 하단격벽(95,97)은 각각의 연결되어있는본체케이스(71)의 상단부와 하단부로부터 시작하여 일정길이까지만 연장 형성되므로, 각각의 상부 또는 하부로 소정의 개방공간을 형성할 수 있도록 한다.As shown in the figure, the interior of the main body case 71 is provided with a top partition wall 95 extending downward from the upper end and a bottom partition wall 97 extending upward from the lower end, respectively. The upper and lower partition walls 95 and 97 extend only to a predetermined length starting from the upper and lower ends of the main body case 71 connected to each other, so that a predetermined open space can be formed at each upper or lower portion. do.
상기와 같은 상, 하단격벽(95,97)은 일정 길이까지 본체케이스(71)를 구획하는 효과를 주는 한편 냉각수의 유로를 형성하는 역할을 한다. 즉, 격벽이 없는 상태의 본체케이스(71) 내에 냉각수가 통과하는 경우에는 인입배관(73)으로부터 인출배관(75)까지 최단의 거리로 냉각수가 이동하려 하므로, 냉각수와 PCM개체(77)와의 접촉은 제한적이나, 상기 상, 하단격벽(95,97)의 구비로 인하여 일정한 유로가 형성되게 되며, 이로 인하여 냉각수는 상기 형성된 유로를 통해 이동하면서 유로 전체에 고르게 분산되어있는 PCM개체(77)와 접촉하게 되면서 효율적인 열전달이 가능하게 된다.The upper and lower partitions (95, 97) as described above serves to partition the body case 71 to a predetermined length and to form a flow path of the cooling water. That is, when the coolant passes through the main body case 71 without the partition wall, the coolant is about to move the shortest distance from the inlet pipe 73 to the outlet pipe 75, so that the coolant comes into contact with the PCM object 77. Is limited, but the upper and lower partitions 95 and 97 provide a constant flow path, whereby coolant moves in contact with the PCM object 77 evenly distributed throughout the flow path. As a result, efficient heat transfer is possible.
본 고안에 의하면 보다 간단한 구조를 통해서도 종래의 기술에 비하여 상변화물질을 통한 열교환 효율을 증대시킬 수 있음은 물론 제작에 필요한 시간적, 경제적 절감효과를 얻을 수 있다. 또한 설치의 편의성과 보수, 운용의 간편성을 보장받을 수 있다.According to the present invention, it is possible to increase the heat exchange efficiency through the phase change material through a simpler structure as well as to obtain the time and economic savings required for manufacturing. In addition, the convenience of installation, maintenance and simplicity of operation can be guaranteed.
또한 본 고안에 의하면, PCM개체의 일부 충진 구조나 분산팬이나 교반기를 통한 분산, 산포를 이룰 수 있도록 구성함으로써 냉각수 전체에 효과적인 열교환, 즉 열전달 면적의 실질적 증대효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to achieve the effect of heat exchange, that is, a substantial increase in the heat transfer area, of the entire cooling water by configuring the packing structure of the PCM object, or by dispersing and dispersing it through a dispersion fan or agitator.
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WO2006112570A1 (en) * | 2005-02-23 | 2006-10-26 | Chang Jo 21 Co., Ltd. | Air conditioner for communication equipment and controlling method thereof |
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