KR20040036855A

KR20040036855A - 아이스슬러리용 교반제빙기 및 그 제빙기를 이용한 빙축열시스템

Info

Publication number: KR20040036855A
Application number: KR1020020065531A
Authority: KR
Inventors: 박기원
Original assignee: 대한민국(여수대학교)
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2004-05-03
Also published as: KR100489933B1

Abstract

본 발명은 아이스슬러리용 교반제빙기 및 그 제빙기를 이용한 빙축열 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 축열재가 저장되는 축열탱크의 내부에 그 단면이 타원 형태로 되는 다수 개의 교반기를 회전가능하게 설치하고, 그 교반기의 회전축 내부를 통하여 브라인과 같은 냉매를 유동시킬 수 있도록 하므로서, 축열탱크의 내부에서 발생하는 아이스슬러리간의 부착현상를 방지하여 아이스슬러리에 의한 냉방성능을 더욱 향상시킴과 동시에 하나의 제빙기만으로도 여러 가지 용도에 부합되는 다양한 입자 크기의 아이스슬러리를 생성시킬 수 있고, 제빙기 자체가 교반기의 역할을 수행하도록 하여 제빙기를 포함하는 빙축열 시스템의 설치공간을 최소화시킬 수 있도록 한 아이스슬러리용 교반제빙기 및 그 제빙기를 이용한 빙축열 시스템에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 압축기(31)와 응축기(32) 및 팽창밸브(33)와 증발기(34)로 이루어지는 냉동기(30)와, 브라인(35a)이 저장되는 몸체의 내부에 상기 냉동기(30)의 증발기(34)가 삽입 설치되는 브라인탱크(35)로 이루어지는 것에 있어서, 상기 브라인탱크(35)는 브라인펌프(36)를 구비하는 냉매유입관(20a)과, 냉매배출관(20b)에 의하여 교반제빙기(20)의 축열탱크(21)와 연결 설치되고, 상기 축열탱크(21)는 슬러리펌프(37)를 구비하는 배출관(38)과, 회수관(39)에 의하여 열교환기(40)와 연결 설치되며, 상기 교반제빙기(20)는 축열탱크(21)의 상부에 구동기어(23)를 출력축에 구비하는 구동모터(22)가 고정 설치되고, 그 내부에는축열재(21a)를 교반시키는 날개 형태의 교반기(25)가 교반기어(27)와 함께 회전축(26)상에 고정 설치되며, 상기 각 교반기(25)의 회전축(26) 사이에는 축열탱크(21)의 상부면을 관통하는 기어축(24)이 설치되어 그 상단부에 상기 구동모터(22)의 구동기어(23)와 치합되는 제 1종동기어(24a)가 고정 설치되고, 상기 기어축(24)의 하단부에는 기어축(24)을 둘러싸는 2개 내지 6개의 교반기어(27)와 치합되어 각각의 교반기(25)를 회전시키기 위한 제 2 종동기어(24b)가 고정 설치되며, 상기 교반기(25)의 회전축(26) 내부에는 축열탱크(21)의 상하면에 설치된 냉매분배부(28)와 냉매회수부(29)를 연통시키는 냉매유동관(26a)이 회전축(26)을 따라 관통 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

아이스슬러리용 교반제빙기 및 그 제빙기를 이용한 빙축열 시스템{Apparatus for making ice-slurry with stirring type, and ice thermal storage system using thereof}

최근에 와서는 사무실이나 각종 작업장을 포함하여 일반 가정에서도 하절기에 냉방장치를 사용하는 곳이 급증하고 있으며, 기간상으로는 7월 중순에서 8월 중순 사이의 약 한달 동안 그리고, 시간상으로는 오후 1시부터 7시까지의 약 6시간 동안 냉방장치의 사용에 의한 전력수요가 전력공급의 한계점에 도달하는 최대전력부하상태가 발생하게 되며, 이러한 현상은 국가적인 에너지 관리 차원에서 매우 심각한 문제점으로 대두되고 있다.

상기와 같은 하절기 냉방에 따른 최대전력 부하상태를 방지하기 위한 것으로서, 야간의 값싼 심야전력(주간 전기요금의 1/4)으로 열원기기를 작동시켜 물과 같은 상변화물질인 축열재를 결빙시킨 다음, 이와 같이 결빙된 축열재를 일정시간동안 축열조에 저장하여 두었다가 냉방부하를 많이 필요로 하는 주간에 공조기기를 가동(열원기기를 부분적으로 가동할 수도 있다)시키므로서 축열조에 저장된 얼음이나 냉수가 보유하고 있는 냉열 즉, 잠열을 회수하여 건물의 냉방에 이용할 수 있도록 한 빙축열 시스템이 개발되어 사용되고 있다.

상기와 같은 빙축열 시스템의 키포인트에 해당하는 것은 축열재를 결빙시키는 제빙방식으로서, 축열조의 내부에 설치되는 코일 주위에 얼음을 부착시키는 관외착빙(Ice on coil)형과, 축열조의 내부에 캡슐을 충진시키고 그 캡슐의 주위로 브라인을 유동시켜 캡슐 내부의 축열재를 결빙시키는 캡슐(Ice capsule)형과, 제빙판으로 공급되는 냉매를 유동방향을 변화시켜 제빙판에 착빙된 얼음이 축열조로 분리되어 떨어지도록 하는 빙박리(Ice harvest)형 및 0.1 ~ 0.001mm의 입자경을 가지는 얼음분말을 유동성이 우수한 슬러리 형태로 공급하는 아이스슬러리형(Ice slurry) 등과 같은 다양한 방식이 적용되고 있다.

상기와 같은 제빙방식 중에서 아이스슬러리형의 경우에는 각 얼음분말의 외부표면적이 모두 열교환면적이 되기 때문에 그 냉방성능이 매우 우수하게 될 뿐만 아니라, 냉방을 필요로 하는 장소까지 아이스슬러리를 직접 반송할 수 있고, 이로 인하여 빙축열 시스템의 전체적인 설치부피 또한 축소시킬 수 있는 것과 같은 많은 장점을 가지고 있는 것이므로 현재 미국이나 일본 등과 같은 선진국에서 그 연구가 매우 활발하게 진행되고 있다.

상기와 같이 아이스슬러리를 이용한 종래의 빙축열 시스템은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 압축기(1)와 냉각탑(2) 및 팽창밸브(3)와 제빙기(10)로 이루어지는 냉동시스템이 설치되고, 상기 냉동시스템의 제빙기(10)가 슬러리펌프(4)를 구비하는 배관에 의하여 축열조(5)와 연결되며, 상기 축열조(5)는 순환펌프(6) 및 삼방밸브(7)를 구비하는 배관에 의하여 열교환기(9)와 연결 설치되고, 이 열교환기(9)가 냉방을 목적으로 하는 부하측 열교환기(8)와 연결 설치되며, 상기 삼방밸브(7)에는 축열조(5) 및 제빙기(10)의 회수관측에 연결되는 바이패스라인(7a)이 설치되고, 축열조(5) 내부로 연장되는 회수관에는 스프레이 노즐(5a)이 설치된 구성으로 이루어진다.

또한, 상기 제빙기(10)는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 파이프 형태의 몸체 상부에 종동기어(13)를 구비하고 그 몸체의 외주면에 스크레이퍼(12)가 나선형으로 형성된 수 개 내지 수 십개의 스크레이퍼 축(11)이 냉매의 유동실(17)을 형성하는 각 격벽(16)의 사이에 회전가능하게 삽입 설치되며, 상기 스크레이퍼 축(11)의 내부에는 축열재를 격벽(17)측으로 분사시키기 위한 유동관(14)과 노즐(15)이 관통 형성된 구성으로 이루어진다.

따라서, 냉방을 수행하고 열교환기(9)로부터 회수된 축열재가 제빙기(10)의 내부로 유입되어 스크레이퍼 축(11)의 유동관(14)과 노즐(15)을 통하여 유동실(17)의 격벽(16)측으로 분사되면, 유동실(17) 내부를 유동하는 냉매에 의하여 분사된 축열재가 격벽(16)의 내측에서 동결되고, 이와 같이 동결된 축열재가 스크레이퍼(12)에 긁혀서 아이스슬러리의 형태로 제빙기(10)의 하부공간에 떨어지게 되며, 이와 같이 형성된 아이스슬러리를 슬러리펌프(4)에 의하여 축열조(5)에 저장하여 놓았다가 필요시 열교환기(9)로 순환시켜 냉방을 수행하게 되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 제빙기(10)는 스크레이퍼(12)와 격벽(16) 사이의 간격이 항상 일정하게 고정되어 특정한 크기의 입자경을 가지는 아이스슬러리만을 형성시킬 수 있게 되고, 이로 인하여 하나의 제빙기(10)로는 각 냉방장치의 목적에 부합되는 다양한 입자경의 아이스슬러리를 형성시킬 수 없는 문제점이 있었으며, 수 개 내지 수 십개로 이루어지는 상기 스크레이퍼(12)가 격실로 이루어지는 냉매의 유동실(17) 사이에 삽입되는 복잡한 구조를 가지기 때문에 제빙기(10)의 가격이 고가일 뿐만 아니라, 냉매의 누설과 같은 고장발생시 제빙기(10)에 대한 수리와 유지보수에 많은 어려움이 따르는 문제점이 있었다.

특히, 제빙기(10)에서 형성시킨 아이스슬러리가 즉시 냉방에 이용되지 못하고 축열조(5)에 일정시간 동안 저장되어져야 하는 데, 아이스슬러리가 축열조(5)의 내부에서 저장되는 시간이 길어지게 되면, 아이스슬러리를 이루는 얼음분말이 서로 부착되어 다소 큰 입자의 덩어리를 형성하면서 축열조(5)의 상부로 부유하는 현상이 발생하게 되고, 이로 인하여 축열조(5)의 하부에 저장된 냉수만이 미량의 아이스슬러리와 함께 열교환기(9)로 공급되므로서 종래의 제빙기(10)를 사용한 빙축열 시스템의 냉방효율이 요구되는 효율보다 낮아지는 문제점이 있었다.

상기와 같이 축열조(5)의 내부에서 발생하는 아이스슬러리간의 부착현상을 방지하기 위해서는 도시되지 않은 별도의 교반기를 축열조(5)의 내부에 설치하여야 하는 데, 이와 같은 경우에는 축열조(5)의 외부에 설치되는 제빙기(10)와 축열조(5)의 내부에 설치되는 교반기로 인하여 빙축열 시스템의 전체적인 구조가 매우 복잡하게 되고, 이로 인하여 빙축열 시스템의 전체적인 설치비용과 그 설치부피 또한 동반하여 상승하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에 의한 아이스슬러리용 교반제빙기 및 그 제빙기를 이용한 빙축열 시스템은 축열재가 저장되는 축열탱크의 내부에 그 단면이 타원 형태로 되는 다수 개의 교반기를 회전가능하게 설치하고, 그 교반기의 회전축 내부를 통하여 브라인과 같은 냉매를 유동시킬 수 있도록 하므로서, 축열탱크의 내부에서 발생하는 아이스슬러리간의 부착현상를 방지하여 아이스슬러리에 의한 냉방성능을 더욱 향상시킴과 동시에 하나의 제빙기만으로도 여러 가지 용도에 부합되는 다양한 입자 크기의 아이스슬러리를 생성시킬 수 있고, 제빙기 자체가 교반기의 역할을 수행하도록 하여 제빙기를 포함하는 빙축열 시스템의 설치공간을 최소화시킬 수 있도록 하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 압축기와 응축기 및 팽창밸브와 증발기로 이루어지는 냉동기와, 브라인이 저장되는 몸체의 내부에 상기 냉동기의 증발기가 삽입 설치되는 브라인탱크로 이루어지는 것에 있어서, 상기 브라인탱크는 브라인펌프를 구비하는 냉매유입관과 냉매배출관에 의하여 교반제빙기의 축열탱크와 연결 설치되고, 상기 축열탱크는 슬러리펌프를 구비하는 배출관과 회수관에 의하여 열교환기와 연결 설치되며, 상기 교반제빙기는 축열탱크의 상부에 구동기어를 출력축에 구비하는 구동모터가 고정 설치되고, 그 내부에는 축열재를 교반시키는 날개 형태의 교반기가 교반기어와 함께 회전축상에 고정 설치되며, 상기 각 교반기의 회전축 사이에는 축열탱크의 상부면을 관통하는 기어축이 설치되어 그 상단부에 상기 구동모터의 구동기어와 치합되는 제 1종동기어가 고정 설치되고, 상기 기어축의 하단부에는 기어축을 둘러싸는 2개 내지 6개의 교반기어와 치합되어 각각의 교반기를 회전시키기 위한 제 2 종동기어가 고정 설치되며, 상기 교반기의 회전축 내부에는 축열탱크의 상하면에 설치된 냉매분배부와 냉매회수부를 연통시키는 냉매유동관이 회전축을 따라 관통 형성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 아이스슬러리용 제빙기가 빙축열 시스템에 설치된 상태를 나타내는 개략적인 장치도.

도 2는 종래의 아이스슬러리용 제빙기를 나타내는 일부 측단면도.

도 3은 본 발명에 의한 아이스슬러리용 교반제빙기를 나타내는 측단면도.

도 4의 (가) 및 (나)는 본 발명에 의한 교반제빙기를 나타내는 평단면도 및 배면단면도.

도 5는 본 발명의 교반제빙기를 이용한 빙축열 시스템을 나타내는 개략적인 장치도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

20 : 교반제빙기 20a : 냉매유입관 20b : 냉매배출관

21 : 축열탱크 21a : 축열재 22 : 구동모터

23 : 구동기어 24 : 기어축 24a : 제 1종동기어

24b : 제 2종동기어 25 : 교반기 26 : 회전축

26a : 냉매유동관 27 : 교반기어 28 : 냉매분배부

29 : 냉매회수부 30 : 냉동기 31 : 압축기

32 : 응축기 33 : 팽창밸브 34 : 증발기

35 : 브라인탱크 35a : 브라인 36 : 브라인펌프

37 : 슬러리펌프 38 : 배출관 39 : 회수관

40 : 열교환기

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 아이스슬러리용 교반제빙기를 나타내는 측단면도이고, 도 4의 (가) 및 (나)는 본 발명에 의한 교반제빙기를 나타내는 평단면도 및 배면단면도이며, 도 5는 본 발명의 교반제빙기를 이용한 빙축열 시스템을 나타내는 개략적인 장치도이다.

본 발명에 의한 아이스슬러리용 교반제빙기는 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 물 또는 프로필렌글리콜(Propylene Glycol)이나 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol)의 수용액으로 이루어지는 축열재(21a)가 내부에 저장되는 직육면체 형상의 축열탱크(21)가 설치되고, 상기 축열탱크(21)의 상하 내측면에는 냉매유입관(20a)과 연결되는 냉매분배부(28)와 냉매배출관(20b)이 연결되는 냉매회수부(29)가 각각 형성되어 있다.

상기 축열탱크(21)의 내부에 저장되는 축열재(21a)로서 물을 사용할 경우에는 축열재(21a)의 단가가 저렴한 장점은 있지만 물의 빙점이 0℃로 비교적 높아 대용량의 냉동기를 필요로 하게 되고, 프로필렌글리콜이나 에틸렌글리콜의 수용액을 축열재(21a)로 사용할 경우에는 그 빙점이 -5 ~ -10℃ 정도로 비교적 낮기 때문에 적은 용량의 냉동기로도 우수한 냉방효과를 달성할 수는 있으나 축열재(21a)의 단가가 상승하는 단점이 있다.

따라서, 상기 축열탱크(21)를 냉동싸이클과 직접 연결하여 사용하는 경우에는 축열재(21a)로서 물을 사용하는 것이 바람직하고, 축열탱크(21)의 내부로 2차 냉매인 브라인(Brine)을 유동시킬 경우에는 축열재(21a)로서 프로필렌글리콜이나 에틸렌글리콜의 수용액(최적 사용농도는 5 ~ 40% 범위가 된다)을 사용하는 것이 바람직하며, 상기한 축열재(21a) 이외에도 동결과 해빙이 가능한 다른 종류의 상변화물질을 축열재(21a)로 사용할 수 있다.

그리고, 상기 축열탱크(21)의 상부에는 축열탱크(21)의 길이방향을 따라 다수 개의 구동모터(22)가 설치되고, 상기 구동모터(22)의 출력축에는 구동기어(23)가 고정 설치되며, 상기 축열탱크(21)의 내부에는 냉매분배부(28)와 냉매회수부(29)의 사이에 회전가능하게 삽입되는 회전축(26)이 축열탱크(21)를 따라 2열로 배열 설치되고, 상기 회전축(26)의 중앙부와 상부에는 축열재(21a)를 교반시키기 위한 날개 형태의 교반기(25)와 교반기어(27)가 각각 고정 설치되며, 그 회전축(26)의 내부에는 냉매분배부(28)와 냉매회수부(29)를 연통시키기 위한 냉매유동관(26a)이 회전축(26)을 따라 관통 형성되어 있다.

또한, 상기 축열탱크(21)의 상부면에는 축열탱크(21)를 따라 2열로 배열되는 회전축(26)의 사이에 기어축(24)이 냉매회수부(29)를 관통하여 회전가능하게 설치되며, 그 기어축(24)의 상단부에는 상기 구동모터(22)의 구동기어(23)와 치합되는 제 1종동기어(24a)가 고정 설치되고, 그 하단부에는 기어축(24)을 둘러싸는 회전축(26)의 교반기어(27)와 치합되는 제 2종동기어(24b)가 고정 설치된다.

본 발명의 도면상에는 하나의 제 2종동기어(24b)가 4개의 교반기어(27)와 치합되는 것으로 되어 있으나, 이는 본 발명의 바람직한 실시예에 해당하는 것으로서 제 2종동기어(24b)와 치합되는 교반기어(27)의 개수는 축열탱크(21)의 크기에 따라 그 내부에 삽입되는 교반기(25)의 개수 및 교반기(25)의 설치위치에 따라 다양하게 적용할 수 있으며, 교반제빙기(20) 구조의 단순화와 아이스슬러리 생성의 효율성을 동시에 고려할 경우 제 2종동기어(24b)와 치합되는 교반기어(27)의 개수는 2개 내지 6개 정도가 가장 바람직하다.

또한, 구동기어(23)와 제 1종동기어(24a)가 설치되는 위치는 축열탱크(21)의 외부이기 때문에 각 기어 구동장치에 대한 별도의 보호케이스가 필요치 않으나, 교반기어(27)와 제 2종동기어(24b)가 설치되는 위치는 축열탱크(21)의 내부이기 때문에 기어 구동장치의 보호적인 측면에서 상기 냉매회수부(29)의 하측에 교반기어(27)와 제 2종동기어(24b)가 삽입될 수 있는 케이싱을 격실의 형태로 형성시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 교반기(25)는 그 수평단면이 타원형태로 이루어지고 그 중앙부를 회전축(26)이 관통하는 날개 형태의 몸체로 형성시키는 것이 아이스슬러리의 효율적인 생성면에서 바람직하고, 그 타원의 장축부에 해당하는 교반기(25)의 양측단을 10 ~ 20°각도의 예각으로 형성시키게 되면, 각 교반기(25)의 회전과정에서 교반기(25)의 양측단부가 인접하여 회전하는 교반기(25)에 대한 스크레이퍼의 역할까지 수행하게 되므로서 아이스슬러리의 생성효율을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 교반제빙기(20)를 이용한 본 발명의 빙축열 시스템은 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 압축기(31)와 응축기(32) 및 팽창밸브(33)와 증발기(34)로 이루어지는 냉동기(30)가 설치되고, 상기 냉동기(30)의 증발기(34)가 코일의 형태로 삽입되는 몸체의 내부에 브라인(35a)이 저장되는 브라인탱크(35)가 설치되며, 상기 브라인탱크(35)는 브라인펌프(36)를 구비하는 냉매유입관(20a)과 냉매배출관(20b)에 의하여 상기 교반제빙기(20)의 축열탱크(21)와 연결 설치되고, 상기 교반제빙기(20)의 축열탱크(21)는 슬러리펌프(37)를 구비하는 배출관(38)과 회수관(39)에 의하여 열교환기(40)와 연결 설치된 구성으로 이루어진다.

상기와 같이 냉동기(30)와 교반제빙기(20)의 사이에 브라인탱크(35)를 연결하여 축열재(21a)의 냉매로서 브라인(35a)을 사용하는 이유는, 브라인(35a)이 냉동기용 냉매와 축열재(21a)간의 열교환매체로 개입하여 냉동기용 냉매와 축열재(21a)와의 상호 열교환을 촉진시키므로서 적은 용량의 압축기(31)로도 축열재(21a)의 결빙에 필요한 저온을 유지시킬 수 있기 때문이며, 이와 같이 냉동기용 냉매를 1차 냉매로 사용하고 브라인(35a)을 2차 냉매로 사용할 경우 위에서 언급되어진 것과 마찬가지로 상기한 축열재(21a)는 프로필렌글리콜이나 에틸렌글리콜의 수용액을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 슬러리펌프(37)는 그 이송대상이 되는 슬러리가 얼음입자이기 때문에 슬러리의 유동에 의한 임펠러나 메카니컬 실(Mechanical seal)의 마모가 큰 문제점으로 대두되지 않으므로, 수직형 슬러리펌프나 수평형 슬러리펌프 또는 수직형 넌씰펌프(Non-seal pump)와 같은 일반적인 슬러리펌프 중에서 적합한 용량의 것을 선택하여 사용하며, 슬러리펌프(37)에 의하여 이송되는 아이스슬러리를 냉방부하를 필요로 하는 장소에 직접 공급할 수도 있고, 도면상에 도시되어 있는 바와 같이 냉방부하측과 배관으로 연결되는 열교환기(40)를 통하여 간접 냉방을 수행할 수도 있다.

이하, 상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 작용관계를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하며, 본 발명의 작용관계에 대한 설명에서는 교반제빙기(20)가 설치된 빙축열 시스템의 전체적인 작용관계를 설명하는 과정에서 교반제빙기(20) 자체에 대한 세부적인 작용관계를 함께 설명하기로 한다.

먼저, 빙축열 시스템을 이루는 냉동기(30)의 압축기(31)를 작동시키므로서, 압축기(31)에서 고온고압으로 압축된 냉매가스가 냉각탑과 같은 응축기(32)를 거치면서 외부로 열을 방출하고 응축된 다음, 팽창밸브(33)를 거쳐 증발기(34)로 유입되므로서 브라인(35a)을 냉각시키면서 기화되고, 이와 같이 기화된 냉매가스가 다시 압축기(31)로 유입되는 냉동싸이클이 이루어지도록 함과 동시에 교반제빙기(20)에 설치된 구동모터(22)를 작동시켜 각각의 교반기(25)가 축열탱크(21)의 내부에서 회전되도록 한다.

상기와 같은 상태에서 브라인펌프(36)를 가동시키게 되면, 냉동기(30)에 의하여 냉각된 브라인(35a)이 냉매유입관(20a)을 통하여 축열탱크(21) 하부의 냉매분배부(28)로 유입되고, 이와 같이 유입된 브라인(35a)이 회전축(26) 내부의 냉매유동관(26a)을 통하여 축열탱크(21) 상부의 냉매회수부(29)로 유동하는 과정에서 냉매분배부(28)와 회전축(26) 및 냉매회수부(29)에 인접한 축열재(21a)를 동결시키게 되며, 이와 같이 축열재(21a)의 동결에 사용된 브라인(35a)은 냉매배출관(20b)을 통하여 브라인탱크(35)로 회수된다.

상기와 같이 냉각된 브라인(35a)에 의하여 축열재(21a)가 동결되는 한편, 액상의 축열재(21a) 자체는 회전하는 교반기(25)에 의하여 그 유동속도의 차이에 따른 상대변위(相對變位)를 일으키게 되고, 이는 액상의 축열재(21a) 내부에 강한 전단력 또는 압력변동 등으로 인한 압괴력(壓壞力: 눌러 부수는 힘)으로 작용하게 되므로서 축열재(21a)의 동결과 동시에 그 동결된 축열재(21a)가 미세한 입자로 분쇄되며, 이와 같이 분쇄된 동결축열재의 미세입자가 교반기(25)의 교반작용에 의하여 동결되지 않은 액상의 축열재(21a) 내부로 균일하게 분산되어 균질화된 아이스슬러리를 형성시킬 수 있게 된다.

뿐만 아니라, 교반기(25)의 회전에 의하여 아이스슬러리가 지속적으로 유동을 하게 되므로서, 아이스슬러리를 비교적 장시간 동안 축열탱크(21)의 내부에 저장하더라도 동결된 축열재(21a)의 미세입자가 서로 부착되어 큰 덩어리 형태로 형성되는 현상이 발생하지 않게 되고, 이로 인하여 슬러리펌프(37)로서 열교환기(40)나 각종 냉방장소로 공급되는 아이스슬러리가 매우 균질화 된 상태로 유지되어 본 발명에 의한 빙축열 시스템을 우수한 냉방효율로서 가동시킬 수 있게 되며, 이와 같이 냉방목적을 수행하고 냉수형태로 형성된 축열재(21a)는 회수관(39)을 통하여 다시 축열탱크(21)로 회수되므로서 아이스슬러리로 재사용하게 된다.

특히, 제 2종동기어(24b)의 회전에 따라 연동회전하는 2개 내지 6개의 교반기(25) 위치, 다시 말해서 각 교반기(25)의 양측 날개가 인접한 다른 교반기(25)의 날개와 엇갈리는 각도를 최초에 어떻게 세팅하느냐에 따라 회전하는 교반기(25) 각 날개 사이의 인접거리를 조정할 수 있게 되며, 이로 인하여 교반제빙기(20)로부터 형성되는 아이스슬러리의 입자 크기 또한 용이하게 조절할 수 있게 되므로서, 하나의 교반제빙기(20)만으로도 여러 가지 목적에 부합되는 다양한 아이스슬러리를 형성시킬 수 있게 되며, 이로 인하여 본 발명의 빙축열 시스템을 다양한 용도와 목적을 가지는 냉방장치에 적용할 수 있게 되는 것이다.

그리고, 본 발명에 의한 교반제빙기(20)는 축열탱크(21)의 내부에 날개 형태를 가지는 다수 개의 교반기(25)를 회전가능하게 설치한 것으로서, 수 개 내지 수 십개의 스크레이퍼가 격실로 이루어지는 냉매의 각 유동실 사이에 삽입되는 종래의 제빙기에 비하여 그 구조를 매우 단순화시키면서도 아이스슬러리의 생성효율은 극대화시킬 수 있고, 이로 인하여 교반제빙기(20)의 생산단가를 저렴하게 할 수 있을 뿐만 아니라 브라인(35a)의 누설과 같은 고장발생시에도 교반제빙기(20)에 대한 수리와 유지보수를 용이하게 수행할 수 있으며, 본 발명에 의한 교반제빙기(20) 자체가 축열재(21a)의 제빙과 교반의 역할을 동시에 수행하게 되므로서 빙축열 시스템의 전체적인 설치부피와 그 설치비용 또한 최소화시킬 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 본 발명에 의한 아이스슬러리용 교반제빙기 및 그 제빙기를 이용한 빙축열 시스템은, 교반기의 회전에 의하여 매우 균질화된 아이스슬러리를 형성시킬 수 있는 효과가 있고, 이와 같이 형성된 아이스슬러리를 축열조의 내부에서 장시간 동안 저장하더라도 아이스슬러리가 부착되는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 이로 인하여 균질화된 아이스슬러리를 냉방장소로 공급하므로서 빙축열 시스템을 매우 우수한 냉방효율로 가동시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 각 교반기 날개 사이의 인접거리를 조정하므로서 하나의 교반제빙기만으로도 다양한 입자 크기를 가지는 아이스슬러리를 형성시킬 수 있는 효과가 있고, 이로 인하여 본 발명의 빙축열 시스템을 다양한 용도와 목적을 가지는 냉방장치에 적용시킬 수 있는 효과가 있으며, 축열재의 제빙과 교반의 역할을 동시에 수행하면서도 그 구조가 매우 단순한 제빙장치를 제공하여 장치의 수리 및 유지보수를 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라 빙축열 시스템의 설치부피와 그 설치비용 또한 최소화시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

냉매유입관(20a)과 냉매배출관(20b)이 연결되는 몸체의 내부에 축열재(21a)가 저장되는 축열탱크(21)가 설치된 것에 있어서,

상기 축열탱크(21)의 상부에는 구동기어(23)를 출력축에 구비하는 구동모터(22)가 고정 설치되고, 그 내부에는 축열재(21a)를 교반시키는 날개 형태의 교반기(25)가 교반기어(27)와 함께 회전축(26)상에 고정 설치되며,

상기 각 교반기(25)의 회전축(26) 사이에는 축열탱크(21)의 상부면을 관통하는 기어축(24)이 설치되어 그 상단부에 상기 구동모터(22)의 구동기어(23)와 치합되는 제 1종동기어(24a)가 고정 설치되고,

상기 기어축(24)의 하단부에는 기어축(24)을 둘러싸는 2개 내지 6개의 교반기어(27)와 치합되어 각각의 교반기(25)를 회전시키기 위한 제 2 종동기어(24b)가 고정 설치되며,

상기 교반기(25)의 회전축(26) 내부에는 축열탱크(21)의 상하면에 설치된 냉매분배부(28)와 냉매회수부(29)를 연통시키는 냉매유동관(26a)이 회전축(26)을 따라 관통 형성되는 것을 특징으로 아이스슬러리용 교반제빙기.
제 1항에 있어서, 상기 교반기(25)는 그 단면이 타원 형태로 이루어지고, 타원의 장축부에 해당하는 교반기(25)의 양측단이 10 ~ 20°각도의 예각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 아이스슬러리용 교반제빙기.
압축기(31)와 응축기(32) 및 팽창밸브(33)와 증발기(34)로 이루어지는 냉동기(30)와, 브라인(35a)이 저장되는 몸체의 내부에 상기 냉동기(30)의 증발기(34)가 삽입 설치되는 브라인탱크(35)로 이루어지는 것에 있어서,

상기 브라인탱크(35)는 브라인펌프(36)를 구비하는 냉매유입관(20a)과, 냉매배출관(20b)에 의하여 축열탱크(21)의 상하면에 형성된 냉매분배부(28)와 냉매회수부(29)에 각각 연결 설치되고,

상기 축열탱크(21)는 슬러리펌프(37)를 구비하는 배출관(38)과, 회수관(39)에 의하여 열교환기(40)와 연결 설치되며,

상기 축열탱크(21)의 상부에는 구동기어(23)를 출력축에 구비하는 구동모터(22)가 고정 설치되고, 그 내부에는 축열재(21a)를 교반시키는 날개 형태의 교반기(25)가 교반기어(27)와 함께 회전축(26)상에 고정 설치되며,

상기 각 교반기(25)의 회전축(26) 사이에는 축열탱크(21)의 상부면을 관통하는 기어축(24)이 설치되어 그 상단부에 상기 구동모터(22)의 구동기어(23)와 치합되는 제 1종동기어(24a)가 고정 설치되고,

상기 기어축(24)의 하단부에는 기어축(24)을 둘러싸는 2개 내지 6개의 교반기어(27)와 치합되어 각각의 교반기(25)를 회전시키기 위한 제 2 종동기어(24b)가 고정 설치되며,

상기 교반기(25)의 회전축(26) 내부에는 축열탱크(21)의 상하면에 설치된 냉매분배부(28)와 냉매회수부(29)를 연통시키는 냉매유동관(26a)이 회전축(26)을 따라 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 아이스슬러리용 교반제빙기를 이용한 빙축열 시스템.