KR20160035905A - Thermal storage tank using phase change material - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a heat storage tank using a phase change material. The present invention comprises: a heat storage tank filled with a phase change material (PCM); a thermal medium circulating pipe installed inside the heat storage tank, of which both end parts comprise an inlet and an outlet for a thermal medium supplied from an external heat source, and heating the PCM through the thermal medium inserted inside; and a heat exchange water circulating pipe installed inside the heat storage tank, of which both end parts comprise an inlet and an outlet for heat exchange water supplied from an external heat exchanger, and heating the heat exchange water, inserted from the heat exchanger, by making contact between the water and heat emitted from the PCM. The thermal medium, supplied through the thermal medium circulating pipe, heats the PCM in the heat storage tank to form a heat storage state, and the heat exchange water, circulating along the inside of the heat exchange water circulating pipe, is heated by the heat, emitted from the PCM, and then is used for heating or as hot water.

Description

상변화물질을 이용하는 축열탱크{THERMAL STORAGE TANK USING PHASE CHANGE MATERIAL}[0001] THERMAL STORAGE TANK USING PHASE CHANGE MATERIAL [0002]

본 발명은 상변화물질을 이용하는 축열탱크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부에 상변화물질(PCM)이 채워지는 축열탱크와; 상기 축열탱크의 내부에 설치되며, 양측 단부는 각각 외부 열원으로부터 공급되는 열매체의 입구 및 출구로 구성되고, 내부에 투입되는 열매체를 통해 상기 상변화물질을 가열하는 열매체 순환관과; 상기 축열탱크의 내부에 설치되며, 양측 단부는 각각 외부 열교환기로부터 공급되는 열교환수의 입구 및 출구로 구성되고, 상기 열교환기로부터 투입되는 열교환수를 상기 상변화물질로부터 방출되는 열과 접촉시켜 가열하는 열교환수 순환관;를 포함하여 이루어지며, 상기 열매체 순환관을 통해 공급되는 열매체가 축열탱크 내의 상변화물질을 가열하여 축열 상태를 이루도록 하고, 상기 열교환수 순환관 내부를 따라 순환하는 열교환수가 상변화물질로부터 방출되는 열을 통해 가열되어 난방 또는 온수로 사용되는 것을 특징으로 하는 상변화물질을 이용하는 축열탱크에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat storage tank using a phase change material, and more particularly to a heat storage tank in which a phase change material (PCM) is filled therein. A heat medium circulation tube which is installed in the interior of the heat storage tank and has both side ends thereof each made of an inlet and an outlet of a heating medium supplied from an external heat source and which heats the phase change material through a heating medium inserted therein; The heat exchange water supplied from the heat exchanger is brought into contact with the heat emitted from the phase change material to heat the heat exchange water. The heat exchange water is supplied to the heat storage tank through the inlet and the outlet of the heat exchange water supplied from the external heat exchanger. Wherein the heat medium supplied through the heat medium circulation pipe causes the phase change material in the heat accumulation tank to heat up to form a heat storage state and the heat exchange water circulating along the heat exchange water circulation pipe is phase- Characterized in that the heat storage tank is heated by heat emitted from the material and used as heating or hot water.

일반적으로 잠열(latent heat)이란 어떤 물질이 상전이 될 때, 즉 고체에서 액체(또는 액체에서 고체), 액체 에서 기체(또는 기체에서 액체)가 될 때 흡수하거나 방출하는 열을 의미하며, 상전이가 일어나지 않은 상태에서 온도 변화에 따라 흡수 또는 방출하는 열인 현열(sensible heat)보다 축열용량이 매우 크다는 특징이 있다.In general, latent heat is the heat that a material absorbs or releases when it transitions from liquid to solid (or liquid to solid), liquid to gas (or gas to liquid), and phase transitions The heat storage capacity is much larger than the sensible heat, which is the heat absorbed or emitted according to the temperature change.

예를 들어, 물의 경우 섭씨 0도 얼음(고체)에서 물(액체)로 바뀔 때 1g당 80cal(335J)의 열을 흡수하고, 이러한 열은 같은 양의 섭씨 0도의 물을 80도까지 올릴 때 필요한 열량과 같다.For example, when water changes from 0 degrees Celsius (solid) to water (liquid), it absorbs 80 cal (335 J) of heat per gram, which is needed to raise the same amount of 0 degree Celsius to 80 degrees Celsius It is the same as calories.

이처럼, 잠열의 큰 열흡수/방출 효과를 이용하여 에너지를 저장하거나 온도를 일정하게 유지시키는 목적으로 사용되는 물질을 잠열 저장물질, 상전이 물질 또는 상변화물질(Phase Change Material, PCM)이라 한다.As described above, a substance used for storing energy or maintaining a constant temperature by utilizing a large heat absorption / release effect of latent heat is called latent heat storage material, phase change material or phase change material (PCM).

상전이 온도 및 잠열량 등은 그 물질의 고유한 특성이어서, 물질마다 다르며 사용 목적에 따라 적당한 물질을 선택할 경우 일상 생활에 유용하게 쓰일 수 있다.The phase transition temperature and the amount of latent heat are inherent characteristics of the material. Therefore, they may be useful for daily life if they are selected according to the purpose of use.

현재 국내 가정에서 가장 널리 사용되는 난방시스템은 보일러에 의한 가열 방식으로, 실내의 바닥에 파이프를 깔고 보일러에 의해 가열된 물이 배열된 파이프를 순환하며 열이 공급되어 실내의 온도를 높이게 되는 원리이다.Currently, the most widely used heating system in domestic households is the heating method by boiler, the principle is that the pipe is laid on the floor of the room and the pipe arranged with the water heated by the boiler circulates and the temperature is increased by supplying heat .

상기 보일러는 사용되는 에너지원이나 작동 방식에 따라 기름보일러, 가스보일러, 전기보일러 등으로 그 종류가 구분되고, 심각한 에너지난과 고유가 문제를 해결하기 위해 열효율을 최대한 높일 수 있는 에너지 절약형 보일러들이 꾸준히 개발되고 있다.The boilers are classified into oil boilers, gas boilers, electric boilers, etc. according to the energy source and the operating method used. In order to solve the problem of serious energy loss and high oil price, energy-saving boilers capable of maximizing thermal efficiency are continuously developed .

상기한 보일러 중에는 심야 시간대에 남아도는 전기를 이용하여 낮은 요금으로 보일러를 사용할 수 있도록 함으로써, 주간 시간대에 편중되어 있는 전력생산 설비의 효율성을 높이고 전력수요의 평준화를 목적으로 하는 심야 전기보일러가 있다.Among the above-mentioned boilers, there is a late-night electric boiler for improving the efficiency of the electric power production facility concentrated in the daytime time zone and leveling the electric power demand by making it possible to use the boiler at a low rate by using the electricity remaining in the night time zone .

상기 심야전기보일러는 심야 시간대에 히터를 작동시켜 저장 탱크 내에 저수되어 있는 많은 양의 물을 가열하였다가 저장된 열을 주간 시간대에 사용하도록 구성되어, 고유가 시대의 기름보일러에 비해 난방비를 크게 줄이고 전기에너지 효율성을 높일 수 있다는 장점이 있다.The night-time electric boiler is configured to operate a heater in the night time zone to heat a large amount of water stored in the storage tank, and to use the stored heat during the weektime, thereby significantly reducing the heating cost compared to the oil boiler in the high oil price era, It has the advantage of being able to increase efficiency.

하지만 기존의 심야전기보일러는 물의 현열을 이용하는 수축열식 난방으로, 저장되는 물의 양에 따라 탱크의 규모가 대형화되고 그에 따른 설치비와 운전비가 증가하는 단점이 있어, 이를 보완하고자 상변화물질(PCM)을 매개체로 하여 부피가 축소되고 더욱 높은 열효율을 얻을 수 있는 잠열 축열식 보일러가 개발되고 있다.However, the existing nighttime electric boiler has the disadvantage that the size of the tank is enlarged according to the amount of water to be stored, and the installation cost and the operating ratio are increased according to the amount of water to be stored. A latent heat storage type boiler is being developed which can reduce the volume and obtain a higher thermal efficiency.

본 발명에 앞서 등록실용신안 제20-0316469호에서는 난방용 수조에 난방 지역을 경유하는 난방관이 배관 되는 순환수 유출구와 순환수 유입구 및 용수를 보충하는 보충수관이 배관된 전기보일러에 있어서, 난방용 수조의 내측 중앙에는 축열물질이 충진된 축열조를 상, 하단이 난방용 수조의 바닥과 천장에 맞닿게 고정 설치하되, 축열조의 상, 하부에는 공기유로에 의해 연결되는 공기실이 형성되며, 공기유로와 직각 방향으로는 난방용 수조의 용수가 유동할 수 있는 용수이동구멍을 공기유로와 엇갈리게 형성하되, 난방용 수조의 하측과 축열조의 하측 공기실에는 각각 적어도 한 개소 이상의 전기히터를 설치하며, 난방용 수조와 축열조에는 각각 온도감지센서를 설치하되, 이들은 난방용 수조 외부에 부착되며 상기 전기히터를 제어하는 컨트롤박스와 전기적으로 연결하여 난방용 수조내의 용수나 축열조 내의 축열물질이 일정온도 이상에서 전기히터를 OFF시키고 일정온도 이하에서는 전기히터를 ON시키도록 한 것을 특징으로 하는 축열물질을 이용한 전기보일러를 제시하였다. Prior to the present invention, the registered utility model No. 20-0316469 discloses an electric boiler in which a circulation water outlet through which a heating pipe is connected to a heating water tank, a circulating water inlet, and a replenishing water pipe supplementing water are piped, The upper and lower ends of the heat storage tank are fixed to the bottom and the ceiling of the heating water tank so that the upper and lower portions of the heat storage tank are formed with air chambers connected to each other by an air flow path, And at least one or more electric heaters are provided in the lower air chamber of the heating water tank and the lower air chamber of the heat storage tank, respectively, and the water heating water tank and the heat storage tank Each of the temperature sensors is provided with a control box attached to the outside of the heating water tank and controlling the electric heater The electric heater is turned off at a temperature higher than a certain temperature and the electric heater is turned on when the temperature of the heat storage material in the heating water tank is lower than a predetermined temperature.

또한, 등록실용신안 제20-0428527호에서는 지지대의 상측으로 외부가 보온재로 감싸지며 내부에 열매체유가 충진된 매체조와, 매체조에 설치한 소켓과, 소켓에 결합되어 열매체유에 침지되는 전기히터 및 온도센서와, 전기히터 및 온도센서와 전기적으로 연결되는 제어부와, 매체조의 상부에 설치되며 열매체유가 가온 팽창되는 것을 수용하는 팽창조와, 매체조의 내측에 설치되는 축열물질이 충진되어 있는 축열조와, 축열조의 좌우측에 배치되며 난방지역을 경유하는 난방관이 배관되도록 유입구 및 유출구가 각각 구비되고 순환관으로 연결 구성되는 온수조와, 팽창조와 축열조 및 온수조에 각각 설치된 감압밸브를 포함하는 것으로서, 축열조에 충진되어 있는 흡열 및 축열 효과가 우수한 축열물질이 열매체유를 통해서 가열되고, 열매체유에 잠열을 지속적으로 제공하여 온수조 내의 용수를 가열 난방하는 전기보일러를 제시하였다.In addition, in Registration Practical Utility Model No. 20-0428527, there is disclosed a recording medium in which an outer side is wrapped with a heat insulating material on the upper side of a support and a heat medium oil is filled in the inside, a socket provided in the medium tank, an electric heater, A control unit electrically connected to the electric heater and the temperature sensor; an expansion tank installed at an upper portion of the media tank to accommodate expansion of the heating medium oil by heating; a heat storage tank filled with a heat storage material provided inside the media tank; And a pressure reducing valve disposed in the expansion tank, the heat storage tank, and the hot water tank, respectively, wherein the heat storage tank is disposed in the heat storage tank, And the heat storage material having excellent heat storage effect is heated through the heat oil, and latent heat is generated in the heat oil And provide the electric boiler for heating and heating the water in the hot water tank.

상기의 전기보일러들은 축열물질을 이용하여 잠열을 통해 기존의 수축열식 보일러 방식보다 훨씬 높은 열효율을 갖도록 하였으나 그 구조에 있어서, 상기 보일러 내부에서 축열물질을 저장하기 위해 별도로 구비되는 축열조를 단일하게 구성하여 전열면적이 협소하고 구성이 복잡하며, 상기 축열물질의 상전이에 따른 부피 변화에 대해 유연한 대처 수단이 구비되지 못하여 상기 축열조의 파손이 잦고 교체 및 수리시 많은 노동력과 비용이 소모된다는 구성의 한계가 있다.
The electric boilers have a much higher thermal efficiency than latent heat storage boiler using latent heat using a heat storage material. However, in the structure, the heat storage tank separately provided for storing the heat storage material in the boiler There is a limitation in the structure that the heat storage area is narrow, the structure is complicated, the flexible means for coping with the volume change due to the phase transition of the heat storage material is not provided, the thermal storage tank is frequently damaged, .

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 잠열 및 축열 효과를 갖는 상변화물질(PCM)을 내부에 충전하고, 열매체를 투입하여 상변화물질을 가열시켜 축열상태를 이루게 하며, 외부 열교환기로부터 투입되는 열교환수가 상변화물질로부터 방출되는 열을 통해 가열되도록 하여 난방 또는 온수로 사용할 수 있도록 하는 상변화물질을 이용하는 축열탱크를 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a phase change material (PCM) having a latent heat and a heat storage effect, filling a heat medium therein, heating a phase change material, And a heat storage tank using the phase change material that can be used as heating or hot water by heating the heat exchange water supplied from the heat exchanger through heat emitted from the phase change material.

상기와 같은 목적을 위하여 본 발명은 내부에 상변화물질(PCM)이 채워지는 축열탱크와; 상기 축열탱크의 내부에 설치되며, 양측 단부는 각각 외부 열원으로부터 공급되는 열매체의 입구 및 출구로 구성되고, 내부에 투입되는 열매체를 통해 상기 상변화물질을 가열하는 열매체 순환관과; 상기 축열탱크의 내부에 설치되며, 양측 단부는 각각 외부 열교환기로부터 공급되는 열교환수의 입구 및 출구로 구성되고, 상기 열교환기로부터 투입되는 열교환수를 상기 상변화물질로부터 방출되는 열과 접촉시켜 가열하는 열교환수 순환관;을 포함하여 이루어지며, 상기 열매체 순환관을 통해 공급되는 열매체가 축열탱크 내의 상변화물질을 가열하여 축열 상태를 이루도록 하고, 상기 열교환수 순환관 내부를 따라 순환하는 열교환수가 상변화물질로부터 방출되는 열을 통해 가열되어 난방 또는 온수로 사용되는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a heat storage tank filled with a phase change material (PCM) therein; A heat medium circulation tube which is installed in the interior of the heat storage tank and has both side ends thereof each made of an inlet and an outlet of a heating medium supplied from an external heat source and which heats the phase change material through a heating medium inserted therein; The heat exchange water supplied from the heat exchanger is brought into contact with the heat emitted from the phase change material to heat the heat exchange water. The heat exchange water is supplied to the heat storage tank through the inlet and the outlet of the heat exchange water supplied from the external heat exchanger. Wherein the heat medium supplied through the heat medium circulation pipe causes the phase change material in the heat accumulation tank to heat up to form a heat storage state and the heat exchange water circulating along the heat exchange water circulation pipe is phase- And is heated by heat emitted from the material and used as heating or hot water.

또한, 본 발명에서 상기 열매체 순환관 및 열교환수 순환관은 열매체 및 열교환수가 상기 축열탱크 내부에서 장시간 체류할 수 있도록 스파이럴 형태로 설치되되 상하 지그재그 형상으로 설치되는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the heat medium circulation pipe and the heat exchange water circulation pipe are installed in a spiral shape so as to allow the heat medium and the heat exchange water to stay in the heat storage tank for a long time, and are installed in a zigzag shape.

또한, 본 발명에서 상기 열매체 순환관 및 열교환수 순환관은 열전도율이 높고 내식성이 우수하며 신축성이 뛰어난 스텐레스 주름관인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the heat medium circulation pipe and the heat exchange water circulation pipe are stainless steel corrugated pipes having high thermal conductivity, excellent corrosion resistance, and excellent stretchability.

또한, 본 발명은 상기 열매체 순환관 및 열교환수 순환관이 삽입되는 형태로 이루어져 열매체 순환관과 상변화물질 및 상변화 물질과 열교환수 순환관 간의 전열면적과 전열속도를 증대시킬 수 있도록 동 재질의 열전달망이 설치되는 것을 특징으로 한다. In addition, the present invention is characterized in that the heat medium circulation pipe and the heat exchange water circulation pipe are inserted. In order to increase the heat transfer area and heat transfer rate between the heat medium circulation pipe, the phase change material and the phase change material, And a heat transfer network is installed.

또한, 본 발명에서 상기 열전달망은 상기 축열탱크 내에 상하 다단으로 일정간격을 두고 복수개로 배열설치되는 것을 특징으로 한다.
Further, in the present invention, the heat transfer nets are arranged in the heat storage tank in a plurality of upper and lower stages at predetermined intervals.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 축열탱크 내부에 충전되는 상변화물질(PCM)을 열매체 순환관을 통해 순환하는 열매체가 가열하여 축열상태를 이루도록 하고, 외부 열교환기로부터 투입되는 열교환수가 상변화물질로부터 방출되는 열을 통해 가열되어 난방 또는 온수로 사용할 수 있다. According to the present invention as described above, the heat medium circulating through the heat medium circulation tube is heated by the phase change material (PCM) charged in the heat accumulation tank to make the heat accumulation state, and the heat exchange water introduced from the external heat exchanger is discharged Heat can be used as heating or hot water.

또한, 상기 열매체 순환관 및 열교환수 순환관을 스테인레스 재질로 형성하여 열전도율이 우수하고 내부식성이 우수한 장점이 있다. In addition, the heat medium circulation pipe and the heat exchange water circulation pipe are made of a stainless steel material, which is excellent in thermal conductivity and excellent in corrosion resistance.

또한, 동 재질의 열전달망을 상하 다단으로 설치함으로써 전열면적과 열전도율을 증대시켜 열효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. In addition, by providing the heat transfer net of the same material as the upper and lower ends, it is possible to increase the heat transfer area and the thermal conductivity, thereby improving the thermal efficiency.

또한, 최근 보급되고 있는 히트펌프 심야전기 보일러, 축열탱크, 태양열보일러 축열탱크, 축열식 온수탱크 등 시간차를 두고 축열이 이루어지는 곳에 유용하며, 물에 1/3부피로 축열함으로서 축열탱크의 부피를 줄일 수 있어 설치공간을 효율적으로 활용할 수 있고, 방열손실이 줄어 에너지를 절약할 수 있는 장점이 있다.
In addition, it is useful in the place where heat is accumulated with time difference such as late night electric boiler, heat storage tank, solar heat boiler heat storage tank, regenerative hot water tank, and the like, which are being popularized recently, and it is possible to reduce the volume of heat storage tank Therefore, it is possible to utilize the installation space efficiently and to save the energy loss by reducing the heat radiation loss.

도 1은 본 발명에 따른 상변화물질을 이용하는 축열탱크의 예시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열매체 및 열교환수가 순환되는 방법을 나타내는 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 열전달망이 설치된 상태를 나타내는 예시도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is an illustration of a storage tank utilizing a phase change material in accordance with the present invention.
FIG. 2 is an exemplary view showing a method of circulating a heating medium and heat exchange water according to an embodiment of the present invention; FIG.
3 is an exemplary view showing a state in which a heat transfer network according to the present invention is installed.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 상변화물질을 이용하는 축열탱크에 대하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. Hereinafter, a heat storage tank using the phase change material according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명에 따른 축열탱크(100)는 내부에 상변화물질(PCM,110)이 채워진다. 상기 축열조(100) 내부에 채워지는 상변화물질(110)은 물과 비교하였을 때 4배의 열을 저장할 수 있는 것으로, 잠열 및 축열 효과가 우수하고 축열된 열을 서서히 방출하는 효과를 갖는 특성으로 이미 많은 분야에서 널리 상용화되어 있는 화합물이므로 본 발명에서는 그에 대한 상세한 구성 및 성분의 설명은 생략하도록 한다.First, the heat storage tank 100 according to the present invention is filled with a phase change material (PCM) 110 therein. The phase change material 110 filled in the heat storage tank 100 is capable of storing four times heat as compared with water. The phase change material 110 is excellent in latent heat and heat storage effect and has a characteristic of releasing heat gradually Since it is a compound which has been widely commercialized in many fields, detailed description of components and components thereof will be omitted in the present invention.

또한, 상기 축열탱크(100) 내부에는 상기 상변화물질(110)을 가열하기 위한 열매체가 투입되는 열매체 순환관(200)이 설치된다. 상기 열매체 순환관(200)은 양측 단부가 각각 열매체의 입구(210) 및 출구(220)로 이루어진다. 상기 열매체 순환관의 입구(210) 및 출구(220)는 상기 열원(300)과 연통되도록 설치되며, 상기 열원(300)으로는 태양열 발전설비 또는 히트펌프 등으로 구성될 수 있고, 열매체는 온수, 고온의 열풍(또는 가스)으로 이루어질 수 있다. In addition, a heat medium circulation pipe 200 into which the heating medium for heating the phase change material 110 is inserted is installed in the heat storage tank 100. The heat medium circulation pipe 200 has both ends at the inlet 210 and the outlet 220 of the heating medium. The inlet 210 and the outlet 220 of the heating medium circulation pipe are installed to communicate with the heat source 300. The heat source 300 may be a solar thermal power plant or a heat pump. (Or gas) at a high temperature.

또한, 상기 축열탱크(100) 내부에는 외부의 열교환기(500)로부터 공급되는 열교환수를 투입하기 위한 열교환수 순환관(400)이 설치된다. 상기 열교환수 순환관(400)은 양측 단부가 각각 열교환수의 입구(410) 및 출구(420)로 이루어지며, 상기 열교환수 순환관의 입구(410) 및 출구(420)는 상기 열교환기(500)와 연통되도록 설치된다. A heat exchange water circulation pipe 400 for introducing heat exchange water supplied from an external heat exchanger 500 is installed in the heat storage tank 100. The inlet 410 and the outlet 420 of the heat exchange water circulation pipe 400 are connected to the heat exchanger 500 As shown in Fig.

본 발명은 열매체가 상기 축열탱크 내의 상변화물질(110)을 가열하여 축열 상태를 이루도록 하고, 상기 열교환기(500)로부터 투입되는 열교환수가 상변화물질로부터 방출되는 열을 통해 가열되어 난방 또는 온수로 사용하도록 한다. In the present invention, the heating medium heats the phase change material (110) in the heat storage tank to make the heat storage state, and the heat exchange water introduced from the heat exchanger (500) is heated through the heat released from the phase change material, Use.

다음으로, 본 발명에 따른 상기 열매체 순환관(200) 및 열교환수 순환관(400)은 열매체 및 열교환수가 상기 축열탱크(100) 내부에서 장시간 체류할 수 있도록 스파이럴 형태로 설치되되 상하 지그재그 형상으로 설치되는 것을 특징으로 한다. The heat medium circulation pipe 200 and the heat exchange water circulation pipe 400 according to the present invention are installed in a spiral shape so that heat medium and heat exchange water can stay in the heat storage tank 100 for a long time, .

일반적으로 상변화물질을 이용하는 축열탱크에 있어서, 그 에너지 효율을 높이기 위해서는 상기 상변화물질과 축열탱크 내부에 투입된 열교환수와의 접촉 전열면적을 최대로 하여 상호 열전도율이 높아질 수 있도록 구성됨이 중요하다. In general, in order to increase the energy efficiency of the heat storage tank using the phase change material, it is important that the heat transfer area between the phase change material and the heat exchange water injected into the heat storage tank is maximized to increase the mutual thermal conductivity.

본 발명은 상기 열매체 순환관(200)을 축열탱크 내부에 스파이럴 형태로 설치되되 상하 지그재그 형상으로 설치하여 열매체가 상기 축열탱크(100) 내부에서 장시간 체류하면서 상변화물질을 가열하도록 하고, 열교환수 순환관(400)을 열매체 순환관(200)과 동일한 형태로 설치하여 열교환수가 상변화물질으로부터 방출되는 열과 지속적으로 접촉되도록 한 것으로 체류시간을 증대시키고 전열면적을 증대시켜 열효율을 극대화한다.In the present invention, the heating medium circulation pipe (200) is installed in a spiral shape inside a heat storage tank, and is installed in a zigzag shape in an up-and-down zigzag shape so as to heat the phase change material while staying in the heat storage tank (100) for a long time, The tube 400 is installed in the same shape as the heat medium circulation pipe 200, and the heat exchange water is continuously brought into contact with the heat released from the phase change material, thereby maximizing the heat efficiency by increasing the retention time and increasing the heat transfer area.

또한, 상기 열매체 순환관(200) 및 열교환수 순환관(400)은 상기 축열탱크(100) 내에서 상하 지그재그 형태로서 스파이럴 형태로 설치될 수 있도록 신축성이 뛰어난 스텐레스 주름관을 사용한다. 상기 스텐레스 주름관은 신축성 뿐만 아니라 열전도율이 높고 내부식성이 우수한 장점이 있다. In addition, the heat medium circulation pipe 200 and the heat exchange water circulation pipe 400 are made of a stainless steel pipe having excellent stretchability so that the heat storage tank 100 can be installed in a spiral shape in a zigzag fashion in the heat storage tank 100. The stainless steel corrugated pipe has advantages not only in elasticity but also in high thermal conductivity and corrosion resistance.

다음으로, 본 발명은 상기 열매체 순환관(200) 및 열교환수 순환관(400)이 삽입되는 형태로 이루어져 열매체 순환관과 상변화물질 및 상변화 물질과 열교환수 순환관 간의 전열면적과 전열속도를 증대시키기 위한 열전달망(600)이 설치된다.Next, the present invention is characterized in that the heat medium circulation pipe 200 and the heat exchange water circulation pipe 400 are inserted, and the heat transfer area and the heat transfer rate between the heat medium circulation pipe, the phase change material and the phase change material, A heat transfer net 600 is installed.

상기 열 전달망(600)은 상기 축열탱크(100) 내부에 상하 다단으로 일정간격을 두고 복수개로 배열설치된다. The heat transfer network 600 is arranged inside the heat storage tank 100 in a plurality of upper and lower stages at a predetermined interval.

상기 열 전달망(600)은 열 전도율이 우수한 동 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 상변화물질(110)로부터 방출되는 열을 흡수하고, 흡수된 열을 다시 열매체 순환관(200, 열교환수 순환관(400) 및 상변화물질(110)에 신속하게 전달함으로써 상변화물질(110)의 축열효율을 증대시키고 열교환수 내부를 순환하는 열교환수의 가열효율을 증대시킬 수 있다. Preferably, the heat transfer network 600 is formed of a copper material having a high thermal conductivity. The heat transfer network 600 absorbs the heat released from the phase change material 110 and transfers the heat to the heat transfer circulation tube 200, To the phase change material (400) and the phase change material (110), thereby increasing the heat storage efficiency of the phase change material (110) and increasing the heating efficiency of the heat exchange water circulating in the heat exchange water.

또한, 상기 열 전달망(600)을 상하 다단으로 설치함으로써 열매체로부터 방출되는 열을 상변화물질 전체에 고르게 전달할 수 있다. In addition, by providing the heat transfer network 600 at upper and lower ends, heat emitted from the heating medium can be uniformly transferred to the entire phase change material.

다음으로, 본 발명은 상기 축열탱크의 외부 일측에 컨트롤박스(120)가 구비된다. Next, the control box 120 is provided on one side of the heat storage tank.

상기 컨트롤박스(120)는 축열탱크(100) 내부 온도를 감지하는 온도센서(미도시)와 연결되어 열매체의 순환으로 열교환수가 설정된 온도에 도달하게 되면 열매체의 공급을 차단한다. 또한, 축열탱크 내벽에는 외부로의 열손실을 최소화하기 위한 단열재가 도포된다. 상기 단열재는 단열은 물론 상변화물질(PCM)이 내부에서 팽창할 때 내벽에 가해지는 충격을 완화할 수 있도록 발포단열재를 사용하는 것이 좋다. The control box 120 is connected to a temperature sensor (not shown) that senses the internal temperature of the heat storage tank 100 and cuts off the supply of the heat medium when the heat exchange water reaches a predetermined temperature by circulation of the heat medium. Further, a heat insulating material for minimizing heat loss to the outside is applied to the inner wall of the heat storage tank. It is preferable to use a foamed insulation material so as to mitigate the impact applied to the inner wall when the phase change material (PCM) expands, as well as the heat insulation.

이러한 상태에서 난방을 행하여 열교환수가 축열탱크와 난방지역을 순환경유함으로 인해 손실되는 열량은 상기 축열탱크(100) 내에 충전되어 있는 상변화물질(110)로부터 지속적으로 방열되는 열량으로 보충되며, 예를 들어 심야에 전기를 공급할 때 상변화물질의 온도가 설정치 이하로 내려가면 온도센서가 이를 감지하여 열매체를 재투입하게 된다. The amount of heat lost due to circulation of the heat exchange water through the heat storage tank and the heating region by performing heating in this state is supplemented with the amount of heat that is continuously radiated from the phase change material 110 charged in the heat storage tank 100, When the temperature of the phase change material drops below the set value when the electricity is supplied to the nighttime, the temperature sensor detects the temperature change and re-introduces the heating medium.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 작동 과정을 살펴보면, 열원(300)으로부터 열매체를 투입하여 축열탱크(100) 내부에 충전된 상변화물질(110)을 가열하게 되고, 상변화물질은 그 열을 통해 축열상태를 이루게 된다. In the operation of the present invention configured as described above, a heating medium is introduced from a heat source 300 to heat the phase change material 110 filled in the heat storage tank 100, and the phase change material is heated through the heat A heat storage state is established.

열교환수는 난방 지역을 경유하는 배관을 거쳐 열교환수 순환관의 입구(410)를 통해 투입되어 축열탱크 내부를 순환하면서 상변화물질(110)로부터 방출되는 열을 통해 가열되고, 열교환수 순환관의 출구(420)를 통해 배출되어 난방지역을 경유함으로써 실내의 난방 또는 온수로 활용되며, 경유된 난방수(열교환수)는 다시 열교환수 순환관의 입구(410)를 통해 축열탱크(100) 내부로 유입되는 순환이 이루어진다. 또한, 상기 열매체 순환관(200) 내부로 열매체가 유입되면 상기 열전달망(600)이 그 열을 흡수하여 상변화물질(110)과, 열매체 순환관(200) 및 열교환수 순환관(400)에 그 열을 고르게 전달함으로써 전열면적을 확보할 수 있고 열효율을 증대시킬 수 있다. The heat exchange water is introduced through the inlet 410 of the heat exchange water circulation pipe through the pipe passing through the heating area and is heated through the heat released from the phase change material 110 while circulating inside the heat storage tank, (Heat exchanging water) is circulated through the inlet 410 of the heat exchange water circulation pipe to the inside of the heat storage tank 100 The incoming circulation takes place. When the heating medium flows into the heat medium circulation pipe 200, the heat transfer network 600 absorbs the heat and the heat is transferred to the heat medium circulation pipe 200 and the heat exchange water circulation pipe 400 The heat transfer area can be secured and the thermal efficiency can be increased by uniformly transferring the heat.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구 범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention.

100 : 축열탱크 110 : 상변화물질(PCM)
120 : 컨트롤박스
200 : 열매체 순환관 210 : 입구
220 : 출구
300 : 열원
400 : 열교환수 순환관 410 : 입구
420 : 출구
500 : 열교환기
600 : 열전달망100: heat storage tank 110: phase change material (PCM)
120: Control box
200: heat medium circulation pipe 210: inlet
220: Exit
300: heat source
400: Heat exchange water circulation pipe 410: Entrance
420: exit
500: heat exchanger
600: heat transfer network

Claims (5)

내부에 상변화물질(PCM,110)이 채워지는 축열탱크(100)와;
상기 축열탱크(100)의 내부에 설치되며, 양측 단부는 각각 외부 열원(300)으로부터 공급되는 열매체의 입구(210) 및 출구(220)로 구성되고, 내부에 투입되는 열매체를 통해 상기 상변화물질(110)을 가열하는 열매체 순환관(200)과;
상기 축열탱크(100)의 내부에 설치되며, 양측 단부는 각각 외부 열교환기(500)로부터 공급되는 열교환수의 입구(410) 및 출구(420)로 구성되고, 상기 열교환기로부터 투입되는 열교환수를 상기 상변화물질(110)로부터 방출되는 열과 접촉시켜 가열하는 열교환수 순환관(400);을 포함하여 이루어지며,
상기 열매체 순환관(200)을 통해 공급되는 열매체가 축열탱크 내의 상변화물질(110)을 가열하여 축열 상태를 이루도록 하고, 상기 열교환수 순환관 내부를 따라 순환하는 열교환수가 상변화물질로부터 방출되는 열을 통해 가열되어 난방 또는 온수로 사용되는 것을 특징으로 하는 상변화물질을 이용하는 축열탱크.
A heat storage tank 100 in which a phase change material (PCM) 110 is filled;
The heat storage tank 100 is provided with an inlet 210 and an outlet 220 of a heating medium supplied from an external heat source 300 at both ends, A heating medium circulation pipe 200 for heating the heating medium 110;
The heat exchanger 500 includes an inlet 410 and an outlet 420 for heat exchange water supplied from the external heat exchanger 500. The heat exchanger 500 is provided inside the heat storage tank 100, And a heat exchange water circulation pipe (400) for heating the heat exchange water in contact with heat emitted from the phase change material (110)
The heating medium supplied through the heat medium circulation pipe 200 heats the phase change material 110 in the heat storage tank to make the heat storage state, and the heat exchange water circulating along the heat exchange water circulation pipe is heat Wherein the heat storage tank is used as heating or hot water.
제1항에 있어서, 상기 열매체 순환관 및 열교환수 순환관은 열매체 및 열교환수가 상기 축열탱크 내부에서 장시간 체류할 수 있도록 스파이럴 형태로 설치되되 상하 지그재그 형상으로 설치되는 것을 특징으로 하는 상변화물질을 이용하는 축열탱크.
[Claim 2] The method according to claim 1, wherein the heat medium circulation pipe and the heat exchange water circulation pipe are installed in a spiral shape so as to allow the heat medium and the heat exchange water to stay in the heat storage tank for a long time, Storage tank.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열매체 순환관 및 열교환수 순환관은 열전도율이 높고 내식성이 우수하며 신축성이 뛰어난 스텐레스 주름관인 것을 특징으로 하는 상변화물질을 이용하는 축열탱크.
The heat storage tank according to claim 1 or 2, wherein the heat medium circulation pipe and the heat exchange water circulation pipe are stainless steel tubes having high thermal conductivity and excellent corrosion resistance and excellent stretchability.
제1항에 있어서, 상기 열매체 순환관 및 열교환수 순환관이 삽입되는 형태로 이루어져 열매체 순환관과 상변화물질 및 상변화 물질과 열교환수 순환관 간의 전열면적과 전열속도를 증대시킬 수 있도록 동 재질의 열전달망이 설치되는 것을 특징으로 하는 상변화물질을 이용하는 축열탱크.
The heat transfer pipe according to claim 1, wherein the heat medium circulation pipe and the heat exchange water circulation pipe are inserted, and the heat transfer area and the heat transfer rate between the heat medium circulation pipe, the phase change material, Wherein a heat transfer network of the phase change material is installed.
제4항에 있어서, 상기 열전달망은 상하 다단으로 일정간격을 두고 복수개로 배열설치되는 것을 특징으로 하는 상변화물질을 이용하는 축열탱크.The heat storage tank according to claim 4, wherein the heat transfer nets are arranged in a plurality of rows at a predetermined interval in upper and lower stages.
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