KR20200120257A - 상변화물질을 이용한 열저장 장치 - Google Patents

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구재회
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Abstract

본 발명은 상변화물질을 이용한 열저장 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 열저장 장치는, 열을 저장하기 위해 내부에 수용공간이 형성되고, 상기 수용공간에 상변화물질이 저장되는 하나 이상의 저장본체; 상기 저장본체의 내부에 배치되고, 열전달매체가 이동하도록 형성된 하나 이상의 전열튜브; 상기 하나 이상의 저장본체의 일 측에 배치되며, 상기 하나 이상의 전열튜브를 통해 상기 저장본체에 열을 공급하는 열공급 헤더; 상기 하나 이상의 저장본체의 타 측에 배치되고, 상기 하나 이상의 전열튜브를 통해 상기 저장본체에 저장된 열이 배출되는 열배출 헤더를 포함하고, 상기 상변화물질은 상기 하나 이상의 전열튜브의 외측에 배치되어, 상기 하나 이상의 전열튜브에서 전달된 열을 저장할 수 있다. 본 발명에 의하면, 열저장 장치의 본체를 모듈화하여 제조하고, 단일 모듈의 본체만 이용하여 열을 저장 및 이용할 수 있고, 여러 개의 본체와 팩킹을 이용하여 연결함으로써, 본체들 간의 열이 손실되는 것을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

상변화물질을 이용한 열저장 장치{HEAT STORAGE DEVICE USING PHASE CHANGE MATERIALS}
본 발명은 상변화물질을 이용한 열저장 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상변화물질이 충진된 열저장 장치에 폐열을 저장하여 다른 장소에서 저장된 폐열을 이용할 수 있는 이동식 모듈형 열저장 장치에 관한 것이다.
소각장이나 산업장에서 발생된 폐열은 그대로 버리지 않고, 다른 수요처에서 이용하기 위해 수요처로 이송할 수 있다. 이를 위해 폐열을 저장하기 위한 열저장 장치가 이용되는데, 이러한 열저장 장치는 폐열을 저장하여 열수요처로 이동시켜 열수요처에서 저장된 폐열을 이용할 수 있는 장치이다.
이때, 폐열을 열저장 장치에 저장하기 위해 매개체가 이용되는데, 이러한 매개체는 상변화물질(PCM; phase change material)이 이용된다. 상변화물질은 폐열로 가열하면 액상으로 상변화가 일어나면서 열이 저장된다.
이렇게 상변화물질에 의해 열이 저장된 열저장 장치는, 온실이나 주택, 수영장 등과 같은 열수요처로 이동하여 공기나 물을 가열하는 용도로 이용될 수 있다. 열수요처로 이동된 열저장 장치는 상변화물질이 액체 상태에서 고체 상태로 변화하면서 잠열을 방열한다. 그에 따라 열저장 장치는, 상변화물질에서 방열된 잠열에 의해 공기나 물을 가열할 수 있다.
그런데, 종래의 열저장 장치는, 단일 종류로 제작되기 때문에 용량에 따라 다른 열저장 장치를 별도로 생산하여야 하므로 비용에 대한 문제가 발생한다.
그리고 단일 모듈로 제작된 열저장 장치는, 직렬이나 병렬로 연결할 수 있지만, 직렬이나 병렬로 연결하여 조립하는 방식은 장치의 크기가 커지는 문제가 있다. 작은 크기의 단일 모듈을 직렬이나 병렬로 연결하는 경우, 단일 모듈 간의 공극이 발생할 수 있고, 이로 인해, 단열의 문제가 발생할 수 있으며, 또한, 각 단일 모듈을 고정하는 고정 장치로 인해 구조가 복잡해지는 문제가 있다.
더욱이, 복잡한 구조의 고정 장치에 의해 열저장 장치에 물리적인 손상이 발생할 가능성이 높고, 배관 구성이 복잡하게 배치되어, 제작비용이 높고, 유지관리에 사용되는 비용이 높아질 수 있는 문제가 있다.
게다가 작은 단일 모듈에 각각 상변화물질을 충전하기 때문에 상변화물질 충전장치가 별도로 구성되어야 하고, 상변화물질의 충전 시간이 많이 소요되는 문제가 있다.
또한, 종래에 열저장 장치에 이용되는 전열튜브는, 튜브 측에 상변화물질을 주입하기 때문에 에너지 밀도가 떨어져 효율이 낮은 문제가 있다. 그리고 열저장 장치에 이용되는 튜브와 동일한 방향으로 핀(또는 배플)이 설치되어, 상변화물질의 용융 시 대류에 의한 열전달 흐름을 방해하는 현상이 발생할 수 있는 문제가 있다.
그리고 종래에 축열을 위한 열원으로 스팀이나 온수를 사용하는 경우, 각각의 배관을 별도로 구성함에 따라 배관구성이 복잡하고, 그에 따라 열저장 장치의 무게가 증가하는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1935717호 (2018.12.28) 대한민국 등록특허 제10-1935718호 (2018.12.28)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 상변화물질을 이용하여 열을 저장할 수 있으며, 차량 등으로 이동할 때 조립이 용이한 이동식 모듈형 열저장 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열저장 장치는, 열을 저장하기 위해 내부에 수용공간이 형성되고, 상기 수용공간에 상변화물질이 저장되는 하나 이상의 저장본체; 상기 저장본체의 내부에 배치되고, 열전달매체가 이동하도록 형성된 하나 이상의 전열튜브; 상기 하나 이상의 저장본체의 일 측에 배치되며, 상기 하나 이상의 전열튜브를 통해 상기 저장본체에 열을 공급하는 열공급 헤더; 상기 하나 이상의 저장본체의 타 측에 배치되고, 상기 하나 이상의 전열튜브를 통해 상기 저장본체에 저장된 열이 배출되는 열배출 헤더를 포함하고, 상기 상변화물질은 상기 하나 이상의 전열튜브의 외측에 배치되어, 상기 하나 이상의 전열튜브에서 전달된 열을 저장할 수 있다.
상기 하나 이상의 전열튜브는, 내부에 중공이 형성된 튜브본체; 및 상기 튜브본체의 외주면에 배치된 다수의 열전달 핀을 포함할 수 있다.
상기 열전달 핀은 판의 형상으로 형성되고, 상기 튜브본체가 상기 열전달 핀을 관통하도록 배치될 수 있다.
상기 열전달 핀은 바(bar)의 형상으로 형성되고, 상기 바 형상의 열전달 핀이 상기 튜브 본체의 외주면에 수직하게 배치될 수 있다.
상기 하나 이상의 저장본체와 상기 열공급 헤더 사이 및 상기 하나 이상의 저장본체와 상기 열배출 헤더 사이에 배치되는 팩킹을 더 포함할 수 있다.
상기 팩킹은 상기 하나 이상의 전열튜브와 열공급 헤더 및 상기 하나 이상의 전열튜브와 열배출 헤더를 이동하는 열전달매체를 밀폐할 수 있다.
상기 하나 이상의 저장본체는 다수 개이고, 상기 다수 개의 저장본체 사이에 상기 팩킹이 배치될 수 있다.
상기 저장본체에 상변화물질을 공급하는 상변화물질 공급기를 더 포함하고, 상기 상변화물질 공급기는 상기 저장본체에 형성된 상변화물질 공급부를 통해 상기 저장본체에 상변화물질을 공급할 수 있다.
상기 저장본체에는, 상기 저장본체에 저장된 상변화물질에 의해 발생된 압력을 조절하는 압력조절부가 배치될 수 있다.
상기 압력조절부에는 상기 저장본체의 압력을 조절하기 위한 압력조절 밸브가 설치될 수 있다.
상기 열공급 헤더에는 열원이 공급되는 열원 공급배관이 설치될 수 있다.
상기 열배출 헤더에는 열원이 배출되는 열원 배출배관이 설치될 수 있다.
본 발명에 의하면, 열저장 장치의 본체를 모듈화하여 제조하고, 단일 모듈의 본체만 이용하여 열을 저장 및 이용할 수 있고, 여러 개의 본체를 팩킹과 함께 연결함으로써, 본체들 간의 열이 손실되는 것을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 열저장 장치의 본체에 이용되는 전열튜브의 튜브본체에 설치된 열전달 핀을 튜브본체에 수직하게 설치하여 에너지 밀도를 높일 수 있고, 불필요한 공극을 배제하여 열저장 장치의 크기를 최적화할 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 열저장 장치에 스팀, 온수, 열풍 또는 폐가스 등과 같은 다양한 열전달매체를 사용할 수 있으며, 열수요처에 열을 공급하는 경우에도 다양한 열이용매체를 이용할 수 있는 효과가 있다. 또한, 저압에서 고압에 이르는 스팀을 이용하여 열을 저장할 수 있는 효과가 있다.
게다가 상변화물질을 전열튜브의 외부에 배치시키기 때문에 유기성 또는 무기성 상변화물질을 이용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 열전달매체를 공급하는 열공급 헤더 및 배출하는 열배출 헤더가 저장본체와 별개의 구성으로 제작할 수 있어, 상변화물질이 저장되는 저장본체의 설계압력을 낮출 수 있으며, 모듈화된 각 저장본체를 연결 및 조립함으로써, 다양한 용량(크기로)으로 조립할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열저장 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열저장 장치의 저장본체 두 개를 연결한 것을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열저장 장치의 저장본체 다수 개를 연결한 것을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열저장 장치의 전열튜브를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열저장 장치의 전열튜브에 대한 변형예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열저장 장치가 온수가 이용되는 열수요처에 열을 공급하는 것을 도시한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열저장 장치가 열풍이 이용되는 열수요처에 열을 공급하는 것을 도시한 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 열저장 장치가 간접 열전달 방식으로 열수요처에 열을 공급하는 것을 도시한 예시도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열저장 장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열저장 장치(100)는, 저장본체(110), 열공급 헤더(120), 열배출 헤더(130) 및 팩킹(140)을 포함한다.
저장본체(110)는, 내부에 수용공간이 형성되고, 일면 및 타면이 개방되며, 개방된 일면 및 타면을 덮도록 덮개가 배치된다. 저장본체(110)의 내부 수용공간에 다수의 전열튜브(112)가 배치된다. 이때, 다수의 전열튜브(112)는 각각 서로 소정의 거리가 이격되어 배치될 수 있으며, 전열튜브(112)의 일단 및 타단은 각각 저장본체(110)의 양측 덮개에 고정될 수 있다.
본 실시예에서, 전열튜브(112)는 세 개가 구비된 것으로 도시하였지만, 전열튜브(112)의 개수는 필요에 따라 달라질 수 있다. 이러한 전열튜브(112)에 대해 자세한 사항은 후술한다.
저장본체(110)의 외주면에 상변화물질 공급부(114) 및 압력조절부(116)가 배치될 수 있다. 상변화물질 공급부(114)는, 저장본체(110)의 외주면에 배치되고, 상변화물질 공급기(150)와 연결될 수 있다. 상변화물질 공급기(150)는, 저장본체(110)의 외부에 배치되고, 상변화물질 공급부(114)를 통해 저장본체(110) 내부에 상변화물질을 공급할 수 있다.
상변화물질 공급기(150)는, 상온에서 고체 상태를 갖는 상변화물질을 스크류 방식 또는 로타리 방식으로 공급한다. 이때, 스팀, 온수, 열풍 등의 열전달매체를 이용하여 상변화물질이 용융 온도 이상으로 유지시켜 액상으로 변화된 상변화물질이 저장본체(110)에 쉽게 충전되도록 할 수 있다.
이때, 저장본체(110)에 공급되는 상변화물질은, 유기계 또는 무기계 상변화물질을 이용할 수 있고, 부식성이 있는 상변화물질이 이용되는 경우, 저장본체(110)의 내부 및 전열튜브(112)에 부식을 방지할 수 있는 코팅재가 도포될 수 있다.
저장본체(110)에 공급된 상변화물질은, 저장본체(110)의 내부 수용공간에 저장되며, 그에 따라 전열튜브(112)의 외면과 상변화물질이 접촉될 수 있다. 즉, 본 실시예에서, 상변화물질은 전열튜브(112)의 내부가 아닌 외부에 배치되도록 하여, 저장본체(110)에 상변화물질이 수용되는 양을 증가시킴으로써 열저장 용량을 증가시켜, 에너지밀도를 높일 수 있다.
저장본체(110)는 내부의 열이 외부로 배출되어 손실되는 것을 방지하기 위해 내부에 방열 코팅재나 단열재가 설치될 수 있으며, 외부에 단열재가 설치될 수 있다. 그리고 저장본체(110)는, 열전도도 및 열 보유 용량이 높은 알루미늄 재질로 제조되거나 또는 알루미늄-구리 합금강으로 제조될 수 있다.
그리고 상변화물질 공급부(114)에는 상변화물질 공급밸브(PV)가 배치될 수 있다. 따라서 상변화물질 공급기(150)에서 상변화물질이 공급된 이후에 상변화물질 공급밸브(PV)를 폐쇄하여 저장본체(110) 내부에 저장된 상변화물질이 외부로 배출되는 것을 차단할 수 있다. 이때, 상변화물질 공급기(150)는 상변화물질 공급부(114)와 분리할 수 있도록 설치되므로, 저장본체(110)에 상변화물질의 공급이 완료되면, 상변화물질 공급기(150)를 분리할 수 있다.
이때, 별도로 도시하지 않았지만, 저장본체(110)에는 상변화물질을 배출할 수 있는 상변화물질 배출부가 구비될 수 있다. 상변화물질 배출부는 상변화물질을 다른 종류로 변경하기 위해 저장본체(110) 내에 수용된 상변화물질을 외부로 배출할 수 있고, 상변화물질 배출부에는 배출밸브가 구비될 수 있다. 여기서, 경우에 따라 상변화물질 배출부는, 상변화물질 공급기(150)가 분리된 상변화물질 공급부(114)가 이용될 수 있다.
압력조절부(116)는 저장본체(110)의 내부 압력을 조절하기 위해 구비된다. 저장본체(110)의 내부에 수용된 상변환물질에 열을 저장할 때, 상변화물질은 용융 시 부피가 팽창하여 내부 압력이 증가할 수 있다. 이때, 압력조절부(116)는 내부 압력이 상압 또는 저압으로 유지되도록 조절한다.
이를 위해 압력조절부(116)에는 압력조절 밸브(RV)가 설치될 수 있다. 즉, 상온에서 고체 상태의 상변화물질이 열을 저장하는 과정에서 액체 상태로 상변화가 일어나는데, 이때, 상변화물질의 부피가 팽창하고, 저장본체(110)의 내부 압력이 증가한다. 그에 따라 압력조절부(116)는, 저장본체(110)의 내부 압력을 낮출 수 있다.
또한, 압력조절부(116)는 도시된 바와 같이, 소정의 공간이 형성된 열팽창 방지 장치가 구비될 수 있으며, 열팽창 방지 장치는, 저장본체(110)에 수용된 상변화물질이 일부 이동될 수 있다. 그에 따라 액체 상태의 상변화물질의 일부가 열팽창 방지 장치로 이동하여 저장본체(110)의 내부 압력이 고압 또는 저압 상태로 유지될 수 있다. 이때, 열팽창 방지 장치에는 상변화물질과 공기가 혼합되어 존재할 수 있으며, 저장본체(110)의 내부 압력을 조절할 때, 상변화물질이 배출되지 않을 수 있다.
열공급 헤더(120)는, 저장본체(110)의 일 측에 배치되며, 내부에 열전달매체가 수용될 수 있는 수용공간이 형성되고, 저장된 열전달매체에 의해 저장본체(110)에 배치된 전열튜브(112)로 열이 전달될 수 있다.
열공급 헤더(120)는 금속으로 제조될 수 있으며, 예컨대, 스테인리스 재질로 제조될 수 있는데, 축열 시간의 단축이 불필요한 경우, 알루미늄 재질 대신 스테인리스 재질 또는 열교환재질의 탄소강을 사용할 수도 있다. 이때, 열공급 헤더(120)의 내부에 방열로 인한 손실을 막기 위해 방열 코팅재 또는 내부 단열재 등이 설치될 수 있다.
또한, 열공급 헤더(120)에는, 스팀, 온수 및 열풍(또는 폐가스) 등과 같은 열원이 공급되는 열원 공급배관(122)이 배치될 수 있으며, 열원 공급배관(122)에 열원 공급여부를 제어할 수 있는 열공급 밸브(SV)가 설치될 수 있다. 이때, 열원으로 스팀이 이용되는 경우, 스팀의 압력을 일정하게 유지할 수 있도록 열공급 밸브(SV)는, 스팀의 압력을 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.
그리고 온수나 열풍을 열전달매체로 하여 열원을 공급하는 경우, 열공급 밸브(SV)는, 열원이 유입되는 유입밸브로 구성될 수 있다.
즉, 본 실시예에서, 열공급 헤더(120)로 공급되는 열원은 스팀, 온수, 열풍 또는 폐가스 중 한 가지 종류만 단독으로 이용된다.
열공급 헤더(120)의 내부에서 응축수가 발생하는 경우, 발생된 응축수를 배출하기 위한 드레인 배관(124)이 배치될 수 있으며, 드레인 배관(124)에 드레인 밸브(DV)가 설치될 수 있다.
열배출 헤더(130)는, 저장본체(110)의 타 측에 배치되며, 내부에 열전달매체가 수용될 수 있는 수용공간이 형성된다.
열배출 헤더(130)는 금속으로 제조될 수 있으며, 예컨대, 스테인리스 재질로 제조될 수 있는데, 축열 시간의 단축이 불필요한 경우, 알루미늄 재질 대신 스테인리스 재질 또는 열교환재질의 탄소강을 사용할 수도 있다. 이때, 열공급 헤더(120)의 내부에 방열로 인한 손실을 막기 위해 방열 코팅재 또는 내부 단열재 등이 설치될 수 있다.
또한, 열배출 헤더(130)에는, 온수 및 열풍 등과 같은 열원이 배출되는 열배출 배관(132)이 배치될 수 있고, 열원 배출배관에 열원 배출여부를 제어할 수 있는 열배출 밸브(EV)가 설치될 수 있다.
그리고 열배출 헤더(130)의 내부에서 응축수가 발생하는 경우, 발생된 응축수를 배출하기 위한 응축수 배출배관(134)이 배치될 수 있으며, 응축수 배출배관(134)에 응축수 밸브(CV)가 설치될 수 있다.
팩킹(140)은, 저장본체(110)와 열공급 헤더(120) 사이, 저장본체(110)와 열배출 헤더(130) 사이에 각각 배치될 수 있다. 팩킹(140)은, 다양한 열전달매체를 밀폐할 수 있도록 고온 및 고압에서 이용할 수 있는 소재로 제조되고, 열전달매체의 종류에 따라 다른 종류의 팩킹(140)이 이용될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열저장 장치의 저장본체 두 개를 연결한 것을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열저장 장치의 저장본체 다수 개를 연결한 것을 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 둘 이상의 저장본체(110)를 이용하여 열저장 장치(100)를 구성할 수 있다.
먼저, 도 2를 참조하면, 두 개의 저장본체(110)를 이용할 수 있다. 두개의 저장본체(110)는 사이에 팩킹(140)이 배치될 수 있으며, 두 개의 저장본체(110)는 열이 하나에서 다른 하나로 전달될 수 있다.
그리고 두 개의 저장본체(110) 일 측에 열공급 헤더(120)가 배치되고, 타 측에 열배출 헤더(130)가 배치될 수 있다.
이렇게 두 개의 저장본체(110)가 연결됨에 따라 열저장 용량을 도 1에 도시된 열저장 장치(100)보다 두 배의 용량을 가지도록 할 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 다수 개의 저장본체(110)를 설치할 수도 있다. 이때, 다수 개의 저장본체(110)는 각 사이에 팩킹(140)이 배치될 수 있다. 그리고 다수의 저장본체(110)의 일 측에 열공급 헤더(120)가 배치되고, 타 측에 열배출 헤더(130)가 배치될 수 있다.
상기와 같이, 저장본체(110)를 다수 개를 이용할 수 있어, 열저장 장치(100)를 이송하기 위한 차량의 크기에 맞도록 저장본체(110)의 개수를 조절할 수 있다. 이때, 다수의 저장본체(110)의 조립은 저장본체(110)들 사이에 팩킹(140)을 배치하여 조립하기 때문에 연결이 용이하고, 동일한 형태가 모듈 형태로 조립될 수 있어, 다양한 용량으로 변할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열저장 장치의 전열튜브를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열저장 장치의 전열튜브에 대한 변형 예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 전열튜브(112)는, 튜브본체(112a) 및 열전달 핀(112b)을 포함한다.
튜브본체(112a)는, 내부에 중공이 형성되고, 도시된 바와 같이, 소정의 길이를 가지도록 형성된다. 본 실시예에서, 튜브본체(112a)는, 열공급 헤더(120)에서 공급된 열전달매체가 수용될 수 있다.
본 실시예에서, 튜브본체(112a)는, 열전도도 및 열 보유 용량이 높은 알루미늄 재질로 제조되거나 또는, 알루미늄-구리 합금강으로 제조될 수 있다. 따라서 열전달매체의 열이 튜브본체(112a)를 통해 상변화물질로 효과적으로 전달될 수 있다.
그리고 열전달 핀(112b)은 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 중앙에 관통홀이 형성되며, 소정의 너비를 가지는 판의 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 열전달 핀(112b)은, 원형 형상으로 형성될 수 있는데, 이에 한정되지 않고, 열전달 핀(112b)의 형상은 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
열전달 핀(112b)은 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 튜브본체(112a)의 외주면을 감싸도록 다수 개가 배치될 수 있으며, 다수의 열전달 핀(112b)은 서로 이격된 상태로 배치될 수 있다. 따라서 튜브본체(112a)에서 다수의 열전달 핀(112b)으로 전달된 열은 효과적으로 상변화물질로 전달될 수 있다.
그리고 도 5를 참조하면, 본 실시예에의 변형 예에 따른 전열튜브(112)는, 튜브본체(112a) 및 열전달 핀(112b)을 포함한다.
튜브본체(112a)는 도 4에 도시된 튜브본체(112a)와 동일하며, 열전달 핀(112b)의 형상은 변형된다. 도 5의 (a)를 참조하면, 하나의 열전달 핀(112b)은 소정의 너비를 가지는 바(bar)의 형상을 가지며, 다수 개가 튜브본체(112a)의 외주면을 따라 서로 이격된 상태로 튜브본체(112a)에 결합된다.
그리고 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 다수의 열전달 핀(112b)이 튜브본체(112a)에 결합되어 하나의 열을 이루며, 다수의 열을 이루도록 열전달 핀(112b)이 튜브본체(112a)에 결합된다. 이때, 다수의 열전달 핀(112b)이 배치된 다수의 열은 서로 이격된 상태로 배치될 수 있다.
이렇게 다수의 열전달 핀(112b)이 서로 이격된 다수의 열을 이루도록 형성됨에 따라 열전달 핀(112b) 하나마다 튜브본체(112a)에서 열이 전달되고, 각 열전달 핀(112b)으로 전달된 열은 효과적으로 상변화물질로 전달될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열저장 장치가 온수가 이용되는 열수요처에 열을 공급하는 것을 도시한 예시도이다.
도 6을 참조하면, 열수요처(200)에 온수가 이용되는 경우, 열배출 헤더(130)와 열수요처(200)를 연결하여 열수요처(200)로 열을 공급할 수 있으며, 열수요처(200)에서 배출되는 물을 열공급 헤더(120)로 공급하도록 하여 열저장 장치(100)와 열수요처(200) 간에 온수가 순환하는 구조를 통해 열저장 장치(100)의 열을 열수요처(200)로 공급할 수 있다.
이때, 열배출 헤더(130)와 열수요처(200) 사이에 열매체 공급장치(210)가 배치될 수 있다. 열매체 공급장치(210)는, 펌프 등이 이용될 수 있으며, 열배출 헤더(130)에서 배출된 온수를 열수요처(200)로의 공급을 제어할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열저장 장치가 열풍이 이용되는 열수요처에 열을 공급하는 것을 도시한 예시도이다.
도 7을 참조하면, 열수요처(200)에 열풍이 이용되는 경우, 열배출 헤더(130)와 열수요처(200)를 연결하여 열수요처(200)로 열을 공급할 수 있고, 열수요처(200)에서 배출되는 공기를 열공급 헤더(120)로 공급하도록 하여 열저장 장치(100)와 열수요처(200) 간에 열풍이 순환하는 구조를 통해 열저장 장치(100)의 열을 열수요처(200)로 공급할 수 있다.
이때, 열수요처(200)와 열공급 헤더(120) 사이에 열매체 공급장치(210)가 배치될 수 있다. 열매체 공급장치(210)는, 송풍기 등이 이용될 수 있으며, 열수요처(200)에서 열공급 헤더(120)로 이동하는 공기를 제어하여 열수요처(200)의 열공급을 제어할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 열저장 장치가 축열조가 이용되는 열수요처에 열을 공급하는 것을 도시한 예시도이다.
도 8을 참조하면, 별도의 열수요처(200)에 축열조(230)가 구비되는 경우, 축열매체가 이용된다. 따라서 열배출 헤더(130)와 축열조(230)를 연결하고, 축열조(230)에서 배출되는 축열매체가 열공급 헤더(120)에 공급되도록 축열조(230)와 열공급 헤더(120)를 연결한다. 따라서 축열매체가 열저장 장치(100)와 축열조(230)를 순환하여 열저장 장치(100)의 열이 축열조(230)로 공급될 수 있다.
이때, 열배출 헤더(130)와 축열조(230) 사이에 열매체 공급장치(210)가 배치되고, 열매체 공급장치(210)가 축열매체를 열배출 헤더(130)에서 축열조(230)로의 공급을 제어할 수 있다.
그리고 축열조(230)는 열매체를 이용되는 열수요처(220)로 열을 공급할 수 있다. 이때, 축열조(230)에서 열수요처(220)로 열을 공급하는 라인에 열매체 공급장치(210)가 배치될 수 있다. 그리고 열수요처(220)에서 배출된 열매체가 축열조(230)로 다시 공급되어 순환하는 구조를 가질 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이므로, 본 발명이 상기 실시예에만 국한되는 것으로 이해돼서는 안 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어야 할 것이다.
100: 열저장 장치
110: 저장본체
112: 전열튜브
112a: 튜브본체
112b: 열전달 핀
114: 상변화물질 공급부
116: 압력조절부
120: 열공급 헤더
122: 열원 공급배관
124: 드레인 배관
130: 열배출 헤더
132: 열배출 배관
134: 응축수 배출배관
140: 팩킹
150: 상변화물질 공급기
CV: 응축수 밸브
DV: 드레인 밸브
EV: 열배출 밸브
PV: 상변화물질 공급밸브
RV: 압력조절 밸브
SV: 열공급 밸브
200: 열수요처
210: 열매체 공급장치
230: 축열조

Claims (12)

  1. 열을 저장하기 위해 내부에 수용공간이 형성되고, 상기 수용공간에 상변화물질이 저장되는 하나 이상의 저장본체;
    상기 저장본체의 내부에 배치되고, 열전달매체가 이동하도록 형성된 하나 이상의 전열튜브;
    상기 하나 이상의 저장본체의 일 측에 배치되며, 상기 하나 이상의 전열튜브를 통해 상기 저장본체에 열을 공급하는 열공급 헤더;
    상기 하나 이상의 저장본체의 타 측에 배치되고, 상기 하나 이상의 전열튜브를 통해 상기 저장본체에 저장된 열이 배출되는 열배출 헤더를 포함하고,
    상기 상변화물질은 상기 하나 이상의 전열튜브의 외측에 배치되어, 상기 하나 이상의 전열튜브에서 전달된 열을 저장하는 열저장 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 하나 이상의 전열튜브는,
    내부에 중공이 형성된 튜브본체; 및
    상기 튜브본체의 외주면에 배치된 다수의 열전달 핀을 포함하는 열저장 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 열전달 핀은 판의 형상으로 형성되고, 상기 튜브본체가 상기 열전달 핀을 관통하도록 배치된 열저장 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 열전달 핀은 바(bar)의 형상으로 형성되고, 상기 바 형상의 열전달 핀이 상기 튜브 본체의 외주면에 수직하게 배치된 열저장 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 하나 이상의 저장본체와 상기 열공급 헤더 사이 및 상기 하나 이상의 저장본체와 상기 열배출 헤더 사이에 배치되는 팩킹을 더 포함하는 열저장 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 팩킹은 상기 하나 이상의 전열튜브와 열공급 헤더 및 상기 하나 이상의 전열튜브와 열배출 헤더를 이동하는 열전달매체를 밀폐하는 열저장 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 하나 이상의 저장본체는 다수 개이고,
    상기 다수 개의 저장본체 사이에 상기 팩킹이 배치되는 열저장 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 저장본체에 상변화물질을 공급하는 상변화물질 공급기를 더 포함하고,
    상기 상변화물질 공급기는 상기 저장본체에 형성된 상변화물질 공급부를 통해 상기 저장본체에 상변화물질을 공급하는 열저장 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 저장본체에는, 상기 저장본체에 저장된 상변화물질에 의해 발생된 압력을 조절하는 압력조절부가 배치된 열저장 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 압력조절부에는 상기 저장본체의 압력을 조절하기 위한 압력조절 밸브가 설치된 열저장 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 열공급 헤더에는 열원이 공급되는 열원 공급배관이 설치된 열저장 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 열배출 헤더에는 열원이 배출되는 열원 배출배관이 설치된 열저장 장치.
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