KR200294567Y1 - 빙축열냉방시스템의 스크류아이스캡슐 - Google Patents

Abstract

본 고안은 본원인이 선출한 바 있는 실용신안등록출원 제2002-13215호 "빙축열냉방시스템의 스크류아이스캡슐"의 개량 고안에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전열면적의 확대 및 와류에 따른 보다 상승된 열교환 효율과 충진량의 증대 효과를 가지면서 제빙 및 해빙에 따른 캡슐의 인장강도 및 압축강도에 의한 내구성 향상을 기할 수 있도록 함으로써 캡슐 수명의 지속성 및 안전성을 확보할 수 있도록 한 빙축열냉방시스템의 스크류아이스캡슐에 관한 것으로서, 이는 양단이 막히고 길이가 긴 중공의 관체 형태로 몸체(1)를 형성하여 그 몸체(1) 내부로 충진공간부(2)가 형성되고, 상기 몸체(1)의 양단에는 반구형의 등압면(3)이 일체로 형성되며, 상기 등압면(3) 사이의 몸체(1) 상에는 주름부(4)가 형성된 것에 있어서, 상기 주름부(4)는 다수의 요부(41)와 철부(42)를 연이어 형성하면서 몸체(1)의 길이방향을 따라 나선(43)을 이루도록 형성하고, 상기 요부(41)와 철부(42)는 상호 대칭되는 반원형태의 라운드(R1)(R2)로 형성하며, 상기 요철부(41)(42)와 등압면(3) 사이에 상기 철부(42)와 동일 직경의 여백접촉면(44)(45)을 형성함으로써 전열면적의 확대 및 와류에 따른 보다 상승된 열교환 효율과 충진량의 증대 효과를 가지면서 제빙 및 해빙에 따른 캡슐의 인장강도 및 압축강도에 의한 내구성 향상을 기할 수 있게 되고, 이로인해 캡슐 수명의 지속성 및 안전성을 확보할 수 있는 효과도 갖게 된다.

Description

빙축열냉방시스템의 스크류아이스캡슐{Ice screw capsul for accumulation of ice heat air conditioner}

본 고안은 본원인이 선출한 바 있는 실용신안등록출원 제2002-13215호 "빙축열냉방시스템의 스크류아이스캡슐"의 개량 고안에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전열면적의 확대 및 와류에 따른 보다 상승된 열교환 효율과 충진량의 증대 효과를 가지면서 제빙 및 해빙에 따른 캡슐의 인장강도 및 압축강도에 의한 내구성 향상을 기할 수 있도록 함으로써 캡슐 수명의 지속성 및 안전성을 확보할 수 있도록 한 빙축열냉방시스템의 스크류아이스캡슐에 관한 것이다.

일반적으로 빙축열냉방시스템은 전기요금이 싼 심야전기로 야간에 저온냉동기를 가동시켜 냉열을 축열시킨 후 주간에 상기 저온냉동기의 가동을 정지시킨 상태에서도 그 축열된 냉열을 이용하여 냉방이 이루어질 수 있도록 된 공조기로 주로 대형건물에 설치 및 운용된다.

이러한 빙축열냉방시스템은 축열조 내부에 열을 쉽게 흡수하는 캡슐을 충전하고 그 물질에 고온의 브라인(brine; 에칠렌그리콜)을 통과시켜 1차 열교환이 이루어지게 한 후 열원을 저장하고, 저장된 열원을 브라인을 통해 폐회로를 구성한열교환기 측으로 보내 상기 열교환기에서 또 다른 폐회로를 구성한 냉수순환수와 2차 열교환이 이루어지게 하고, 다시 이 열교환된 순환수를 팬코일유니트 등의 방열기로 보내 3차 열교환, 즉 냉방이 이루어질 수 있게 구성되어 있으며, 축열조 내부의 물질은 보편적으로 아이스캡슐(ice ball; 빙축볼)이 사용되고, 상기 아이스캡슐은 구 형상의 플라스틱 용기에 물과 조핵재가(상온결빙재) 희석된 용액을 캡슐에 넣어 밀봉한 것으로 구성되어 있다.

도 4a 및 도 4b는 일반적인 빙축열냉방시스템의 일 례를 보인 것으로서, 도 4a는 냉방상태의 회로도이다.

이에 도시된 바와같이 통상의 빙축열냉방시스템은 다수의 아이스 볼이 내장되고 제1 개폐밸브(113)를 갖는 브라인흡입관(111) 및 브라인토출관(112)이 상.하로 (노출)형성되어 있는 축열조(110)와; 냉각탑(121) 및 냉각수펌프(122)와 함께 폐회로를 구성하는 저온냉동기(120)와; 상기 축열조(110)의 브라인토출관(112)에서 저온냉동기(120) 사이를 연결하고 브라인펌프(131)가 구비되는 제1 브라인순환로(130)와; 상기 저온냉동기(120)와 축열조(110)의 브라인흡입관(111) 및 브라인토출관(112) 사이를 연결하고 상기 축열조(110)의 브라인흡입관(111)과 브라인토출관(112) 사이의 배관 상에 제2 개폐밸브(141)가 구비된 제2 브라인순환로(140)와; 상기 제1 브라인순환로(130)에 일측 브라인유입관(151) 및 브라인배출관(152)이 각각 연결되고, 타측에는 냉수유입관(153) 및 냉수배출관(154)을 갖는 열교환기(150)와; 상기 열교환기(150)의 브라인배출관(152)과 제1 브라인순환로(130) 사이에 구비되는 삼방밸브(160)로 구성되어 있다.

다음은 상기한 바와같이 구성된 종래의 빙축열냉방시스템의 작동과정을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 4a는 냉방상태의 회로도로서, 이는 제1 브라인순환로(130) 상의 브라인펌프(131) 작동에 의해 축열조(110)의 브라인토출관(112)으로부터 저온의 브라인이 토출되고, 이 토출된 브라인은 제1 브라인순환로(130)를 통해 열교환기(150)의 브라인유입관(151) 측으로 유입되는 것이며, 이 유입된 저온의 브라인은 상기 열교환기(150)를 통과하는 동안 냉수유입관(153)을 통해 열교환기(150) 측으로 유입되어 냉수배출관(154)을 통해 배출되는 냉수와 열교환이 이루어지게 되어 냉방이 이루어지게 되는 것이다.

그리고 상기 열교환기(150)의 브라인배출관(152)을 통해 배출되는 고온의 브라인은 다시 제1 브라인순환로(130)를 통해 작동이 정지된 저온냉동기(120)로 유입된 후 다시 제2 브라인순환로(140)를 통해 축열조(110)의 브라인흡입관(111)으로 유입되어 상기 축열조(110)에 고온의 브라인이 흡입되는 것이다. 이때 축열조(110)의 브라인흡입관(111) 상에 구비되는 제1 개폐밸브(113)는 개방되고, 제2 브라인순환로(140) 상에 구비된 제2 개폐밸브(141)는 폐쇄되는 것이며, 삼방밸브(160)는 열교환기(150)의 브라인배출관(152)과 제1 브라인순환로(130) 사이는 개방시키고, 열교환기(150)의 브라인유입관(151)과 브라인배출관(152) 사이로 경유하는 제1 브라인순환로(130)는 폐쇄시키게 되는 것이다.

도 4b는 제빙상태의 회로도로서, 이는 제1 브라인순환로(130) 상의 브라인펌프(131) 작동에 의해 축열조(110)의 브라인토출관(112)으로부터 고온의 브라인이토출되고, 이 토출된 브라인은 제1 브라인순환로(130)를 통해 작동중인 저온냉동기(120) 측으로 유입되어 열교환되어 저온의 브라인으로 상태변화되는 것이며, 이 저온의 브라인은 다시 제2 브라인순환로(140)와 축열조(110)의 브라인흡입관(111)을 통해 축열조(110) 내부로 저온 상태의 브라인이 공급됨으로써 축열조(110) 내부의 아이스 볼에 대한 제빙이 이루어지게 되는 것이다.

이때 상기 축열조(110)의 브라인흡입관(111) 상의 제1 개폐밸브(113)와 제2 브라인순환로(140) 상의 제2 개폐밸브(141)는 모두 개방되고, 삼방밸브(160)는 제1 브라인순환로(130)와 열교환기(150)의 브라인배출관(152) 사이를 폐쇄하고 제1 브라인순환로(130)는 개방상태가 되게 한다.

그리고 축열조(110)의 브라인흡입관(111)과 브라인토출관(112) 사이의 제2 브라인순환로(140)를 통해 저온상태의 브라인이 상기 브라인토출관(112)을 통해 토출되는 고온의 브라인과 합쳐지도록 구성됨으로써 제빙 효율을 향상시키도록 하고 있다. 한편, 상기 저온냉동기(120)는 냉각탑(121)과 냉각수펌프(122) 등으로 폐회로를 구성하는 것에 의해 작동이 이루어진다.

도 5는 종래 빙축열냉방시스템의 아이스캡슐 구조를 보인 것으로서, 상기 아이스캡슐(170)은 고밀도 폴리에틸렌 재질로 된 속이 빈 구형의 몸체(171)로 형성되고, 상기 몸체(1)의 중앙부에는 결빙시 몸체(171)의 외측 변형을 방지하기 위해 관통공(172)이 상.하로 관통 형성되어 있으며, 상기 몸체(171)의 내측면과 관통공(172)의 외측면 사이에는 물 등과 같은 축열재가 밀봉되어지는 공간부(173)가 형성되어 있다.

그리고 냉방 및 제빙과정에서 몸체(171)의 수축 및 팽창에 대응하기 위한 수단으로서 상기 몸체(171)의 외측면에는 다수의 주름부(175)가 몸체(171)의 상.하에 걸쳐 형성되어 있다.

그러나 이러한 종래의 빙축열냉방시스템의 아이스캡슐은 상기한 바와같이 구형의 몸체로 형성되어 있어 제한된 축열조의 내부공간에 충진시 사각지역발생으로 내부공간 대비 아이스캡슐의 충진량이 충분하지 않아 공간활용의 효율성 저하를 초래하고, 또한 아이스캡슐 간의 공극이 크게 발생함으로써 브라인이 상기 아이스캡슐과 충분한 접촉면적을 확보하지 못하게 됨으로써 열교환 효율이 저하되는 문제점과 축냉조 설치면적증대에 따른 어려움을 초래하는 문제점이 있었다.

이에 따라 본원인은 상기한 바와같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 실용신안등록 제2002-13215호 "빙축열냉방시스템의 스크루아이스캡슐"이 제안된 바 있는 것으로, 이는 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와같다.

이에 도시된 바와같이 상기 빙축열냉방시스템의 스크루아이스캡슐은, 양단이 막히고 길이가 긴 중공의 관체 형태로 몸체(1)를 형성하여 그 몸체(1) 내부로 충진공간부(2)가 형성되고, 상기 몸체(1)의 양단에는 반구형의 등압면(3)이 일체로 형성되며, 상기 등압면(3) 사이의 몸체(1) 상에는 환형의 돌부 형태로 주름부(4)가 형성되며, 상기 주름부(4)는 적어도 2개 이상의 복수개로 형성된 것으로 구성되어 있는 것으로서, 이는 수평의 적층식으로 축열조 내부에 충진된다.

이러한 종래 빙축열냉방시스템의 스크루아이스캡슐은 길이가 긴 막대 형상으로 축열조 내부에 수평 적층되므로 구 형상으로 된 종래의 아이스캡슐에 비해 축열조 내부에 보다 많은 량의 캡슐을 충진할 수 있을 뿐만 아니라 브라인과의 접촉면적 확대 및 공극 축소에 따른 열교환 효율의 향상을 기대할 수 있는 장점이 있다.

그러나, 또다른 관건은 제빙 및 해빙에 따른 캡슐의 인장강도 및 압축강도를 포함하는 내구성에 있으며, 또한 전열면적의 확대에 따른 보다 상승된 열교환 효율과 충진량 증대에 있다.

이에 본 고안은 상기한 바와같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 안출된 것으로, 그 목적은 전열면적의 확대 및 와류에 따른 보다 상승된 열교환 효율과 충진량의 증대 효과를 가지면서 제빙 및 해빙에 따른 캡슐의 인장강도 및 압축강도에 의한 내구성 향상을 기할 수 있도록 함으로써 캡슐 수명의 지속성 및 안전성을 확보할 수 있도록 하는데 있다.

이러한 본 고안의 목적을 달성하기 위하여 양단이 막히고 길이가 긴 중공의 관체 형태로 몸체를 형성하여 그 몸체 내부로 충진공간부가 형성되고, 상기 몸체의 양단에는 반구형의 등압면이 일체로 형성되며, 상기 등압면 사이의 몸체 상에는 주름부가 형성된 것에 있어서, 상기 주름부는 다수의 요부와 철부를 연이어 형성하면서 몸체의 길이방향을 따라 나선을 이루도록 형성하고, 상기 요부와 철부는 상호 대칭되는 반원형태의 라운드로 형성하며, 상기 요철부와 등압면 사이에 상기 철부와 동일 직경의 여백접촉면을 형성한 것을 특징으로 한 빙축열냉방시스템의 스크류아이스캡슐이 제공된다.

도 1은 본 고안의 전체적인 구조를 보인 사시도.

도 2는 도 1의 종단면도.

도 3은 본 고안의 사용상태를 보인 축열조의 단면도.

도 4a및 도 4b는 일반적인 빙축열냉방시스템의 일 례를 보인 것으로서,

도 4a는 냉방상태의 회로도.

도 4b는 제빙상태의 회로도.

도 5는 종래 빙축열냉방시스템의 스크류아이스캡슐 구조를 보인 일부 절개 사시도.

도 6a,도 6b는 본원인이 선출원한 빙축열냉방시스템의 스크류아이스캡슐 구조를 보인 것으로서,

도 6a는 사시도.

도 6b는 종단면도.

*도면의주요부분에대한부호의설명

1:몸체 2:충진공간부

3:등압면

4:주름부

41:요(凹)부 42:철(凸)부

43:나선 44,45:여백접촉면

R1,R2:라운드

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 고안의 구성을 실시예에 따라 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 전체적인 구조를 보인 사시도이고, 도 2는 도 1의 종단면도로서, 이 빙축열냉방시스템의 스크류아이스캡슐은 통상에서와 같이 양단이 막히고 소정의 직경을 갖는 중공의 관체 형태로 몸체(1)를 구성하고, 그 몸체(1) 내부로 물 등과 같은 충진재가 충진될 수 있는 충진공간부(2)가 형성된다.

그리고 상기 몸체(1)의 양단에는 몸체(1) 내부 압력의 균일성을 확보하기 위해 반구형의 등압면(3)이 몸체(1)와 일체로 형성되는 것이며, 상기 몸체(1) 상에는 주름부(4)가 형성되어 상기 주름부(4)에 의해 결빙시 몸체(1)의 부피 팽창을 흡수하도록 구성되어 있다.

이러한 빙축열냉방시스템의 아이스캡슐에 있어, 본 고안은 상기 주름부(4)를 스크류(screw) 형태로 형성하여 전열면적 확대 및 와류에 따른 보다 상승된 열교환 효율을 기대할 수 있도록 하면서 상기 스크류의 이끝원의 지름을 몸체(1)의 직경과 동일하게 형성한 것에 의해 적층 충진시 캡슐 간의 스크류 겹침이 발생되지 않도록 구성한 것을 특징으로 한 것이다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면, 상기 주름부(4)는 다수의 요부(41)와 철부(42)를 연이어 형성하면서 몸체(1)의 길이 방향을 따라 나선(43)을 이루도록 형성한 것에 의해 구성되고, 상기 요부(41)와 철부(42)는 상호 대칭되는 반원형태의 라운드(R1)(R2)로 형성한 것이며, 상기 요철부(41)(42)와 등압면(3) 사이에는원주형의 표면 그대로 여백접촉부(44)(45)를 형성한 것이다.

즉, 상기 요부(41)와 철부(42)의 조합에 의해 스크류의 이(齒) 구조를 이루게 되는 것이며, 상기 이가 몸체(1)를 따라 나선(43)을 이루는 것에 의해 스크류 형태를 이루게 되는 것이고, 상기 철부(42)의 끝부분이 스크류의 이끝을 형성하는 것으로서, 철부(42)와 여백접촉부(44)(45)는 동일 직경으로 형성된다.

이같이 상기 철부(42)와 여백접촉부(44)(45)를 동일 직경으로 형성하는 것은, 적층 충진시 캡슐 간의 주름부(4) 겹침에 따른 공극 막힘을 방지하기 위한 것으로서, 철부(42)와 여백접촉부(44)(45)를 동일 직경으로 형성하는 경우에는 이들의 접촉에 의해 일측 캡슐의 철부(42)가 타측 캡슐의 요부(42)로 삽입되어 겹치는 것이 방지되는 것이며, 이로인해 상기 철부(42)와 요부(42) 사이에는 브라인이 통과되는 공극이 생기게 되는 것이다.

그리고 상기한 바와같이 철부(42)와 여백접촉부(44)(45)를 동일 직경으로 형성함에 따라 몸체(1)보다 큰 직경을 가지는 돌출 부분이 생기지 않게 되는 것이며, 이로인해 적층 충진시 브라인이 통과되는 공극을 가지면서 전체적으로는 상.하 캡슐 간의 공간이 발생되지 않게 됨으로써 충진량 증대를 기대할 수 있게 되는 것이다.

그리고 상기 몸체(1)는 통상에서와 같이 합성수지를 재질로 하여 원형의 단면을 갖는 관체로 형성되는 것으로서, 그 형태는 이에 국한되지 않고 소정의 직경을 갖는 관체로 형성하면 무방하나, 브라인과의 접촉 효율면에서 상기한 원형의 단면을 갖는 관체로 형성하는 것이 보다 바람직한 것이며, 그 재질은 고밀도 폴리에틸렌(high density polyetylene)을 사용하는 것이 보다 바람직하다.

도 3은 본 고안의 사용상태를 보인 축열조의 단면도이다.

이에 도시된 바와같이 본 고안은 몸체(1)를 수평상태로 축열조(110)의 바닥면에서부터 상부측으로 적층 충진되는 것으로서, 다수의 요철부(41)(42)가 나선(43)을 이루는 상.하 몸체(1)의 주름부(4) 사이로 공극이 생기면서 전체적으로 상.하 몸체(1)가 서로 접하여 공간이 발생되지 않게 되므로 충진량을 보다 증대시킬 수 있게 되는 것이며, 상기 주름부(4)가 상기한 바와같이 나선(43)을 이루는 다수의 요철부(41)(42)로 구성됨으로써 브라인과 접촉되는 전열면적을 보다 확대할 수 있을 뿐만 아니라 상기 나선(43)에 의해 브라인이 와류를 일으키면서 접촉 및 열교환이 이루어지므로 보다 상승된 열교환 효율을 얻을 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기한 바와같이 서로 대칭되는 반원형의 라운드(R1)(R2)로 연이어 형성된 다수의 요철부(41)(42)가 나선(43)을 이루며 몸체(1)에 형성됨으로써 제빙 및 해빙에 따른 인장강도 및 압축강도를 포함하는 내구성 향상을 기할 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와같이 본 고안은 나선을 이루는 다수의 요철부에 의해 전열면적 확대 및 와류를 일으킬 수 있도록 구성함으로써 보다 상승된 열교환 효율을 기대할 수 있을 뿐만 아니라 캡슐 몸체의 양측 표면, 즉 여백접촉부와 철부가 동일 직경으로 형성되게 하여 몸체의 직경보다 큰 돌출부분의 형성이 이루어지지 않게 구성됨으로써 적층 충진시 그 돌출부분으로 인한 공간활용의 비효율성을 해소할 수 있게되고, 이로인해 충진량을 보다 증대시킬 수 있는 효과를 갖게 된다.

또한, 전술한 바와같이 캡슐 몸체를 따라 나선방향으로 다수의 요철부가 연이어 형성됨에 따라 제빙 및 해빙에 따른 캡슐의 인장강도 및 압축강도에 의한 내구성 향상을 기할 수 있을 뿐만 아니라 이로인해 캡슐 수명의 지속성 및 안전성을 확보할 수 있는 효과도 갖게 된다.

Claims (1)

1. 양단이 막히고 길이가 긴 중공의 관체 형태로 몸체(1)를 형성하여 그 몸체(1) 내부로 충진공간부(2)가 형성되고, 상기 몸체(1)의 양단에는 반구형의 등압면(3)이 일체로 형성되며, 상기 등압면(3) 사이의 몸체(1) 상에는 주름부(4)가 형성된 것에 있어서,

   상기 주름부(4)는 다수의 요부(41)와 철부(42)를 연이어 형성하면서 몸체(1)의 길이방향을 따라 나선(43)을 이루도록 형성하고, 상기 요부(41)와 철부(42)는 상호 대칭되는 반원형태의 라운드(R1)(R2)로 형성하며, 상기 요철부(41)(42)와 등압면(3) 사이에 상기 철부(42)와 동일 직경의 여백접촉면(44)(45)을 형성한 것을 특징으로 한 빙축열냉방시스템의 스크류아이스캡슐.