KR930008821B1 - 흡착식 축열장치 및 이를 포함하는 시스템 - Google Patents

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도시야 오니시
신이찌 오꾸무라
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히로끼 나까노
마사오 마쓰시다
아쓰시 모리가와
모도시 요시하라
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니시요도 구우쬬오기 가부시끼가이샤
히라마쓰 도시기
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Abstract

내용 없음.

Description

흡착식 축열장치 및 이를 포함하는 시스템
제 1a 도 및 제 1b 도는 본 발명에 다른 흡착식 축열 장치의 한 실시예를 나타내는 개략도로서, 각각 그 측단면도 및 부분 절개한 정면도이며,
제 1c 도 및 제 1d 도는 제 1a 도 및 제 1b 도 도시된 흡착식 축열 장치의 다른 실시예의 개략도로서, 각각의 그 측단면도 및 부분 절개한 정면도이며,
제 2a 도 및 제 2b 도는 각각 본 발명에 따른 흡착식 축열 장치의 또다른 실시예의 개략도로서, 각각 그 내부 평면도 및 일부 단면의 내부 정면도이며,
제 3 도 내지 제 7 도는 본 발명에 따른 흡착식 축열 시스템의 한 구체적 실시예의 개략적 배관도로서, 각각 시스템 운전자의 축열모드, 냉방모드, 고능력 냉방모드, 온방모드, 고능력 온방모드를 나타낸 것이며,
제 8 도 내지 제 10 도는 본 발명에 따른 흡착식 축열 시스템의 다른 구체적 실시예의 개략적 배관도로서, 각각 시스템 운전시의, 축열모드, 냉방모드, 및 온방모드를 나타낸 것이며,
제 11 도 내지 제 13 도는 본 발명에 다른 흡착식 축열 시스템의 또 다른 구체적 실시예의 개략적 배관도로서, 각각 시스템 운전시의, 축열모드, 냉방모드 및 온방모드를 나타낸 것이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
A : 흡착식 축열장치 a : 흡착재 가열, 냉각부
b : 냉매 응축, 증발부 1 : 진공용기
2, 12 : 핀(fin) 3, 6 : 전열관
4 : 흡착재 20 : 압축식냉동기
21 : 압축기 22 : 응축기
23 : 증발기 24 : 냉각탑(cooling tower)
25 : 공기조화기 28 : 공냉코일
V1, V2, V3, V4, V5, V6: 밸브
본 발명은 흡착식 축열 장치 및 그 장치를 포함하는 흡착식 축열 시스템에 관한 것으로, 특히 야간 전력을 이용하여 전력 이용의 평활화를 추진하는데 특히 적합한 상기 장치 및 축열 시스템에 관한 것이다. 최근 전력수요의 증대가 현저하여, 특히 전력 수요가 주간에 집중되는 경향을 보여서 사회적 문제를 일으키고 있다.
이러한 경향에 대처하고 전력의 이용을 평활화하기 위하여, 공기 정화 장치 분야에서 비교적 전력에 여유가 있는 야간에 냉동기를 운전하여 축열하고, 전력수요가 높은 주간에 냉열(저온열) 및 온열(고온열)의 형태로 이용하는 축열 시스템이 주목 받고 있다.
여기서, 명세서 및 특허청구의 범위를 통해, "냉열" 및 "온열"이란 용어는 주위 온도보다 각각 낮은 온도 및 높은 온도의 열을 의미하는 것으로 사용된다.
현재, 이러한 축열 시스템으로는, 예로서 물의 감열(sensible heat)을 이용하여 축여하는 수(水)축열 시스템, 얼음의 용융 잠열을 이용하여 축열하는 냉축열 시스템, 축열재를 이용하는 축열 시스템, 등이 알려져 있다.
각각의 축열 시스템들은, 장, 단점을 가지는데, 따라서 이들 시스템들은 소정의 목적에 따라서 적절히 선택적으로 이용된다.
그러나, 수 축열 시스템에서의 난점은 필요한 내, 온열을 얻을려면 축열을 위해서 대량의 물을 필요로하며, 따라서 상당히 큰 축열 탱크를 필요로 하게 되어, 그 결과로서 전체 시스템이 대형화된다는 것이다. 냉축열 시스템은 그러한 대형 탱크를 하지는 않으나, 0℃의 얼음 형태로 축열되므로 냉동기의 증발 온도를 상당히 내려야 하며, 따라서 축의 효율의 저하를 면하기 어렵다.
게다가, 온열의 축열량이 냉열의 축열량에 비해 1/4-1/5 배로 크게 낮으므로, 시스템이 양자를 동등하게 축열하는데 적합치 않다.
한편, 축열재를 이용하는 시스템은 축열재 자체가 고가이고 수평이 짧고, 온열과 냉열용으로 별도의 축열재를 사용해야 하며, 배관등이 복잡하게된다.
전술한 축열 시스템들이 갖는 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명을 하게 되었으며, 본 발명은 개선된 축열 장치 및 이 장치를 포함하는 개선된 축열 시스템을 제공하며, 이 시스템은 전체 시스템을 콤팩터화 시키고, 야간 전력의 이용시 축열 효율을 향상시키고, 및 냉, 온열을 동등하게 축열 가능하게 한다.
전술한 목적들에 적합한 본 발명의 한 측면에 따라서, 냉매, 및 서로 연결 설치되는 흡착재 가열 냉각부의 냉매 응축 증발부를 내부에 포함하는 진공용기로 형성되며, 흡착재 가열, 냉각부는 흡착재 및 위에 흡착재를 지지하고 이를 통해 흡착재를 가열, 냉각하는 전열면을 가진 제 1 전열 장치를 포함하며, 제 1 전열 장치는 흡착재 가열용 온열원, 방열원 및 이용 장치에 적절히 연결되며, 냉매 응축, 증발부는 냉매액을 담고, 이를 통해 냉매를 응축 또는 증발시키는 전열면을 가진 제 2 전열 장치를 포함하며, 제 2 전열 장치는 냉매 응축용 냉원, 흡열원, 및 이용 장치에 적절히 연결되는 개선된 흡착식 축열 장치를 제공하며, 이 장치는 제 1 전열 장치를 통해 흡착재를 가열하여 냉매를 가스 상태로 탈착시키고 제 2 전열 장치를 통해서 가스 상태의 냉매를 응축하여서 열 에너지가 저장되고 여기서 내열은 제 2 전열장치를 통해서 냉매액의 증발 잠열에 의해 생성되고, 온열은 제 1 전열 장치를 통해서 탈착된 흡착재의 흡착열에 의해 생성되고, 및 냉열 및 온열은 단독으로 또는 동시에 이용 가능하도록 구성된다.
본 발명의 다른 측면에 따라서, 냉매, 및 서로 연결 설치되는 흡착재 가열 냉각부에 냉매 응축, 증발부를 내부에 포함하는 진공용기로 형성되며, 흡착재를 가열, 냉각부는 흡착재 및 위에 흡착재 지지하고 이를 통해 흡착재를 가열, 냉각하는 전열면을 가진 제 1 전열 장치를 포함하며, 냉매 응축, 증발부는 냉매 액을 담고 이를 통해 냉매를 응축 또는 증발시키는 전열면을 가진 제 2 전열 장치를 포함하여서 된 흡착식 축열장치 ; 제 1 전열장치에 적절히 연결되는, 흡착재 가열용 온열원 ; 제 2 전열장치에 적절히 연결되는, 냉매 응축용 냉열원 ; 제 1 전열 장치에 적절히 연결되는, 흡착재 냉각용 방열원 ; 제 2 전열 장치에 적절히 연결되는, 냉매증발용 흡열원 ; 및 제 1 및 제 2 전열장치에 적절히 연결되는 이용장치로 이루어지며, 흡착식 축열장치, 온열원, 냉열원, 방 열원, 흡열원, 및 이용장치가 상호 연결되어, 시스템이 작동되면, 축열 주기 동안은, 온열원 및 냉열원을 각각 제 1 및 제 2 전열 장치에 연결시켜 놓고, 그에 의해 냉매를 가스 상태로 흡착하고, 및 냉매를 액체 상태로 응축하여 열 에너지가 저장되고, 여기서 이용 주기 동안은, 냉열은 방열원과 이용장치를 각각 제1 및 제 2 전열 장치에 연결시켜 놓고서 생성되고, 온열은 흡열원과 이용 장치를 각각 제 2 및 제 1 전열장치에 연결시켜 놓고 이에 의해 냉매액을 증발시키고 이를 액체상태로 흡착시켜서 생성되며, 냉열 및 온열은 단독으로 또는 동시에 이용가능하도록 되어있는 흡착식 축열 시스템을 제공한다.
전술한 바와같이 흡착식 축열 시스템에서 다른 하나의 구체적 실시에 따라서, 이용 주기 동안은, 축열 주기를 가진 경우로서 온열원과 냉열원이 각각 제 1 및 제 2 전열장치에 연결되고, 그에 의해 더 낮은 온도의 냉열 및 더 높은 온도의 온열이 생성되어 단독으로 또는 동시에 이용될 수 있다.
온열원과 냉열원이 압축 냉동기, 그 각각의 응축기 및 증발기 이고, 압축 냉동기가 야간 전력에 의해 구동되는 곳에서는 특히, 야간에 열 에너지를 저장하고 주간에 냉열 및 온열을 생성하여 이용하는 것이 바람직하다.
따라서, 그러한 시스템은 전력 소비의 평활화를 추진하고 야간 전력 요금이 싸므로 시스템의 운전 코스트를 줄인다는 경제적 관점에서 잇점이 있다.
냉열 또는 온열을 이용하는 이용장치로는 공간을 따뜻하게 하거나 차게하는 공기 조화기, 냉수 공급장치 또는 온수 공급장치가 있다.
전술한 바와같이 구성된 흡착식 축열 시스템에 있어서, 축열 주기동안 온열원과 제 1 전열 장치를 연결하여서 제 1 전열 장치를 통해서 흡착재가 흡착재 가열, 냉각부에서 가열되고, 냉매 증기가 흡착재로 부터 탈착되고 동시에 제 2 전열장치를 냉열원에 연결하여서 냉매를 액체 상태로 전열판상에서 응축시켜서 제 2 전열장치를 통해서 냉매 응축, 증발부 내에서 냉매 증기가 냉각된다.
이용 주기동안, 냉매 응축, 증발부에서, 제 2 전열장치를 이용 측 온열원에 연결하여서 냉매액이 증발되어 증발잠열을 생성시키므로서 냉열이 이용 가능하게 되고, 반면에 흡착재 가열, 냉각부에서는 제 1 전열장치를 이용측 냉열원(방열원 또는 가열을 위한 이용장치)에 연결하여서 탈착된 흡착재가 냉각되어 흡착재 상에서 탈착된 냉매증기를 흡수하고 흡착열을 방출하므로서 온열이 이용 가능하게 된다.
여기서, 냉열과 온열은 단독으로 또는 동시에 이용될 수 있다.
냉열과 온열이 동시에 이용되는 곳에서는 냉각용 이용 장치와 방열원의 조합 또는 흡열원과 가열용 이용장치의 조합이 가능하며, 전자의 방열원과 후자의 흡열원은 각각 가열용 이용장치와 냉각용 이용 장치의 역할을 한다.
그러한 냉각 및 가열의 결합된 실시예로서 냉방용 공기조화기 및 온수 공급장치 ; 온방용 공기 조화기 및 냉수 공급장치 ; 등을 포함한다.
반면에, 냉열 및 온열이 단독으로 이용되는 곳에서는, 전자의 방열원과 후자의 흡열원에서 얻어지는 나머지 냉열 및 온열을 사용되지 않고 버려진다.
흡열원과 방열원의 실시예로서, 각각 공냉 코일 또는 폐온수 ; 및 냉각탑을 포함한다.
특히, 흡착재 가열용 온열원과 냉매 응축용 냉열원이 압축식 냉동기, 그 각각의 응축기 및 증발기인 곳에서는, 야간에는 시스템을 작동시켜 야간 전력에 의해 열 에너지를 축적하도록 하고, 주간에는 압축식 냉동기를 중지시키고, 열에너지를 냉열 및/또는 온열로서 이용한다.
따라서, 더욱 효율적인 에너지의 이용 및 주간과 야간 전력간의 소비의 평활화를 도모하게 된다.
흡착재 가열용 온열원 및 냉매 응축용 냉열원으로서 폐온수 및 냉각탑 같은 폐열을 이용할 수 있으므로, 온열 및 냉열은 더욱 경제적으로 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 흡착식 축열 장치 및 흡착식 축열 시스템의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 아래에 상세히 설명하기로 한다.
제 1 도 및 제 2 도는 본 발명에 관계되는 흡착식 축열 장치의 각각의 주요부를 나타낸 것이다.
제 1a 도 및 제 1b 도에 있어서, 장치는 내부가 진공상태로 유지되고 냉매로 밀봉되어 측면으로 연장된 원통형 용기(1)로 형성된다. 용기(1)의 상부는 흡착재 가열 냉각부(a)로 형성되며, 그 내부에는 축방향으로 병렬로 및 전열관에 직각으로 배열된 다수의 핀(2)들을 가진 다수의 전열관(3)이 소정 간격으로 수직열로 배설되어 전열면을 구성하고 있으며, 흡착재(4)는 각 열의 핀(2)들 사이에 충진 보유된다.
사이에 흡착재(4)를 개재한 각열의 핀(2)들을 흡착재를 지지하고 유지하기 위하여(점선으로 도시된 바와같이)네트로 덮혀 있다.
한편, 진공용기(1)의 하부는 냉매 응축, 증발부(b)로 구성되며, 이는 축방향으로 연장된 접시형태의 냉매 보유면(5) 및, 접시내에 위치되는 다수의 전열관(6)으로 이루어지며, 이 전열과(6)은 핀들을 가지거나 가지지 않을 수 있다.
흡착재 가열, 냉각부(a)와 냉매 응축, 증발부(b)는 서로 통과하도록 설치되어, 냉매가 양쪽구성부(a) 및 (b)를 통해 흐를수 있도록되어 있다.
양 구성부(a)(b)들은 어떤 분리 또는 분할 장치없이 용기(1)내에 형성될 수 있고(제 1a 도 및 제 1b 도), 분리기 또는 분할벽(S)으로 분리될 수도 있다(제 1c 도 및 제 1d 도).
후자인 경우, 양 구성부(a)(b)는 용기(1)의 외부에 위치하는 냉매 증기(제 1d 도)를 유통시키기 위해 개폐밸브(VA)가 설치된 파이프 라인을 통해서 서로 적절히 연결된다.
제 1a 도 및 제 1b 도에 도시된 제 1 실시예에, 흡착재, 가열, 냉각부(a) 내의 전열관(3), 및 냉매 응축, 증발부(b)내의 전열관(6)은 각각 예를들어 원통형 용기(1) 양쪽에서 물 탱크에 함께 통합된다.
전열관(3)은 온열원축 및 이용축 상의 전열 매체를 위하여 용기(1)외부에 설치되는 온열원 유입구(7) 및 온열원 유출구(8)에 연결된다.
또한, 전열관(6)은 냉열원측 및 이용측상의 전열 매체를 위하여 물탱크를 통하여 용기(1) 외부에 설치되는 냉수 유입구(9) 및 냉수 유출구(10)에 연결된다.
제 1c 도 및 제 1d 도 제 1a 도 및 제 1b 도에 도시된 상기 실시예의 다른 실시예를 도시한 것이다.
하부에 설치된 흡착재 가열, 냉각부(a)내에서, 전열관(3)은 전열 매체의 유입 및 유출을 위해 포트(7')에 연결된다.
한편, 상부에 설치된 냉매 응축, 증발부(b)내에서, 응축 및 증발을 위하여, 구별되는 전열관들, 즉, 접시(5)내에서 위치되는, 응축 전용으로는 전열관(6') 및 증발전용으로 전열관(6")을 사용한다.
응축용 전열관(6')은 응축용 전열 매체의 유입 및 유출을 위해 포트(9')에 외부 연결되고, 증발용 전열관(6")은 증발용 전열매체의 유입 및 유출을 위해 포트(9")에 외부 연결된다.
흡착재 가열, 냉각부(a) 및 냉매 응축, 증발부(b) 둘다는, 내열 및/또는 온열의 이용이 중지되어 밸브(VA)가 폐쇄되는 것을 제외하고는, 통상적으로 밸브(VA)가 개방되어 서로 연결되어 있다.
밸브(VA)를 구비하므로써, 과잉 열 에너지를 축적하여 낭비적인 이용을 피할수 있다.
제 2 도에 도시된 축열 장치는 제 1 도의 것과 동일한 원리의 것이나 분리된 전열관(3) 및 (6) 대신에, 통합적으로 형성되어 수직으로 신장된 다수의 진공 튜브(11)로 구성되며, 각각의 진공 튜브(11)는 흡착재 가열, 냉각부(a) 및 냉매 응축, 증발부(b)를 가진다.
전열관(11)은 상부측상의 용기(1a)와 하부측상의 용기(1b)내에 수납된다.
각각의 진공튜브 또는 배출튜브(11)의 내벽상에는 다수의 핀(12)들이 위, 아래로 구비되며, 그 상반부에는 상부핀(12)들 사이에 흡착재(4)로 충진되고, 그 하반부에는 하부핀(12)들로 냉매 보유면을 구비하고 있다.
따라서, 상부핀(12)과 진공튜브(11)의 상부벽은 이를 통하여 흡착재를 가열, 냉각하는 전열관을 형성하고, 반면에 하부핀(12)과 진공튜브(11)의 하부벽은 이를 통하여 냉매를 응축, 증발하는 전열면을 형성한다.
한편, 제 1a 도 및 제 1b 도에 도시된 바와같이, 상부 용기(1a)는, 축열 주기 또는 이용주기동안 열원 등이 전열면을 통해 흡착재(4)를 가열, 냉각시킬 수 있도록 온 열원 유입구(7)에 연결되고, 반면에 하부 용기(1b)는, 축열주기 또는 이용주기 동안 온열원 등이 전열면을 통해 배출튜브(11)내에서 냉매를 응축, 증발시킬 수 있도록 냉수 유입구(9) 및 냉수 유출구(10)에 연결된다.
전술한 바와같은 흡착식 축열 장치의 구성에 있어서, 통상적으로 사용되는 흡착재로는 예를들어 입자 형태 또는 소정형태의 실리카겔, 활성화 탄(charcoal), 활성화 알루미나, 제올라이트 등을 들 수 있고, 사용될 수 있는 냉매로는, 예를들어 물, 프레온, 알코올등을 들 수 있다.
또한, 제 1 전열장치를 온열원에 연결시켜서 흡착재를 가열하여 냉매를 가스 상태로 방출시키고, 동시에 제 2 전열 장치를 냉열원에 연결시켜서 냉매를 응축시켜서 열에너지를 저장하고, 따라서 냉매액의 증발 잠열에 의해 냉열을 발생시키고, 가스 상태의 냉매가 액체상태로 흡착될 때의 흡착열에 의해 온열을 발생시켜서, 냉열 및 온열이 단독으로 또는 동시에 이용될 수 있도록 전술한 장치가 구성된다.
제 3 도 내지 제 13 도는 전술한 바와같이 흡착식 축열장치(A)를 각각 포함하는 흡착식 축열시스템을 도시한 것으로, 예로서, 야간 전력을 이용하는 압축식 냉동기에 의해 경제적, 효율적인 운전을 행하는 다양한 운전 모드들을 나타낸다.
각각의 실시예들에 따라서, 각각의 흡착식 축열 시스템은 본 발명에 따른 제 1 도 또는 제 2 도 도시의 흡착식 축열장치와 ; 흡착재를 가열하는 온열원 및 냉매를 응축하는 냉열원(23)을 포함하는 에너지 공급측 장치(20)와 ; 및 방열원(24), 이용장치(25) 및 흡열원(28)을 포함하는 이용측 장치로 이루어지며, 이들 모두는 파이프 라인을 통해 연결된다.
이하, 각 실시예를 설명하기로 한다.
제 3 도 내지 제 7 도에 도시된 실시예에서, 흡착식 축열 시스템은 흡착식 축열장치(A)와 ; 압축기(21), 응축기(22) 및 증발기(23)를 포함하는 공지 구성의 압축식 냉동기(20)와 ; 및 냉각탑(24), 공기 조화기(25) 및 공냉코일(28)로 이루어진다. 제 3 도는 흡착식 축열 시스템의 운전시의 축열 모드를 나타내는 것으로, 압축식 냉동기(20)의 응축기(22)는 흡착재를 가열하여 냉매를 가스 상태로 탈착시키는 역할을 하고, 동시에 증발기(23)는 냉매 증기를 냉각하여 액체 상태로 응축시킨다.
따라서 굵은 선으로 나타낸 바와같이, 응축기(22)로 부터의 온열과 증발기(23)로 부터의 냉열에 의해 축열된다.
이때, 흡착식 축열 장치(A)의 흡착재 가열, 냉각부(a)에 있는 제 1 전열 장치가 개폐 밸브(V)를 통해 응축기(22)와 통하도록 연결되고, 냉매 응축 증발부(b)내에 있는 제 2 전열 장치가 개폐밸브(V')를 통해 증발기(23)와 통하도록 연결된다.
통상적으로, 이러한 축열 운전은 야간 전력을 이용하여 야간에 이루어지며, 따라서, 냉열과 온열은 생성되어, 주간에 이용된다.
이러한 운전의 구체적 실시로 해서 전력의 이용이 평활화된다.
흡착식 축열장치(A)의 흡착재 가열, 냉각부(a)는 방열측 파이프라인(26)에 개재된 3방 밸브(V1)(V2)같은 전환 밸브를 경유하여 냉각탑(24)에 연결되고, 냉매 응축, 증발부(b)는 흡열측 파이프 라인(27)에 개재된 3방 밸브(V3)(V4)같은 전환 밸브를 통해 공기조화기(25)에 연결된다.
상호 대향되는 3방 밸브(V1)(V2) 및 (V3)(V4)는 각각 서로 연결된다.
펌프(P)는 방열측 파이프라인(26)과 흡열측 파이프라인(27)에 구비되어 있다.
개폐 밸브(V)(V')는 방열측 파이프 라인(26)에 공통인 흡착재 가열, 냉각 파이프라인과, 흡열측 파이프라인(27)에 공통인 냉매 응축, 증발 파이프라인내에 각각 구비되어 있다.
흡열측 파이프라인(27)에서, 폐온수 같은 흡열원(28)이 개재되어 냉매 응축, 증발부(b)에 통하도록 연결되어 있다.
제 4 도는 냉방 운전 모드, 특히 압축식 냉동기(20)가 정지되고 제 3 도에 굵은 선으로 도시된 바와같이 축열 운전에 의해 저장된 열에너지가 이용되는 주간 냉방 운전 모드를 도시하고 있다.
운전시의 파이프라인 연결방법이 굵은선으로 표시되어 있다.
개폐 밸브(V)(V')는 폐쇄되고, 방열측 파이프 라인(26)이 방열원으로서 냉각탑(24)에 통하도록 연결되도록 3방 밸브(V1)(V2)가 조작되고, 및 흡열측 파이프라인(26)이 공기조화기(25)에 통하도록 연결되게 조작된다.
이때, 흡착식 축열 장치(A)의 흡착재 가열, 냉가부(a)에서 흡착이 일어나고, 흡착재(4)로 부터 방출된 흡착열이 냉각탑(24)으로 방출된다.
동시에, 냉매의 증발 잠열에 의해 냉매응축, 증발부(b)에서 냉열이 생성되어, 냉방용으로 운전되는 공기조화기(25)로 공급된다.
이러한 이용 주기동안, 또한 축열운전 모드를 가진 경우와 같이 압축식 냉동기(20)를 동시에 구동시킬 수 있다.
이러한 높은 능력의 냉방 운전 모드는 제 5 도에 도시되어 있다. 이 경우에는, 압축식 냉동기(20)가 통상의 냉동기로서 작용하므로, 냉동기(20)의 냉열원으로부터 공급된 냉열과 저장된 열에너지로부터 생성된 냉열둘다가 공기 조하기(25)에 공급되어, 더욱 효율적인 냉방 운전이 가능하다.
한편, 축열 운전시 저장된 열 에너지로부터 생성된 온열은 온방용으로 이용될 수 있다.
제 6 도는 온방 운전 모드를 도시한 것이다.
개폐 밸브(V)(V')는 폐쇄되고, 방열측 파이프라인(26)이 공기조화기(25)에 통하도록 연결되도록 3방 밸브(V1)(V2)가 조작되고, 및 흡열측 파이프 라인(27)이 흡열원(28)에 통하도록 연결되도록 3방 밸브(V3)(V4)가 조잘된다.
흡착식 축열장치(A)의 흡착재 가열, 냉각부(a) 내에서 흡착재(4)의 흡착 작용에 의해 생성되어 공기 조화기(25)에 공급되고, 한정된 양의 온열이 흡열원(28)으로부터 냉매 응축, 증발부(b)의 전열관으로 전달되어, 냉매의 증발 잠열로 인한 전열면의 온도 저하를 피하게 된다.
흡열원으로서, 일반적으로 공냉코일이 사용되나, 예를들어, 겨울철에 주변 온도가 떨어지면, 공냉코일을 폐온수 등으로 대체하는 것이 바람직하다.
전술한 바와같이 온방 운전을 하는 동시에 압축식 냉동기(20)를 구동하여, 유사하게 온방 운전의 효율을 더욱 높일 수 있다. 이러한 고능력 운전 모드는 제 7 도에 도시되어 있다.
압축식 냉동기(20)는 통상의 냉동기로서 공기 조화기(25)에 온열을 공급하고, 따라서 저장된 열 에너지에 의해 생성되는 열과함께 양호한 가열 효과를 가질 수 있는 역할을 한다.
전술한 실시예는 제 3 도 내지 제 7 도에 다양한 모드로서 도시되어 있는데, 이들은 냉열 또는 온열이 단독으로 이용되며, 그러나 이들 모드로 한정되는 것은 아니며, 다른 모드들도 역시 가능하다.
예로서, 시스템은 냉각탑(24) 대신에 온수 공급장치(24)로 이루어질 수 있고, 또는 공냉코일(28) 대신에 냉수 공급장치(28)로 이루어질 수 있으며, 이에 의해 온수 공급장치와 온방용 공기 조화기의 결합 또는 냉각수 공급장치와 온방용 공기조화기의 또 다른 결합이 얻어질 수 있다.
냉열 및 온열 양쪽을 이용하는 그러한 모드들은, 제 5 도 및 제 7 도의 경우에서와 같이, 압축식 냉동기가 이용주기에서(예로서, 주간에서) 또한 구동되는 고능력운전시에 특히 적합하다.
흡착식 축열 시스템의 또다른 실시예가 제 8 도 내지 제 10 도에 도시되어 있으며, 진공용기(1)내에 있는 흡착재 가열, 냉각부(a)내에 압축식 냉동기(20)의 응축기(22)를 포함하고, 냉매 응축, 증발부(b)내에 증발기(23)를 포함하는 것이 가능하다. 따라서, 응축기(22)와 증발기(23)는 각각 구성부(a) 및 (b)용의 전열면들을 구비한다.
제 8 도에 도시된 바와같이 압축식 냉동기(20)가 운전되면, 응축기(22)에서 생성된 온열과 증발기(23)에서 생성된 냉열이 장치(A)의 흡착재 가열, 냉각부(b)내의 전열면에 직접 작용하여 방열 및 응축 작용을 일으켜서, 열 에너지의 축적이 수행된다.
따라서, 방열측 파이프 라인(26)과 흡열측 파이프라인(27)의 유입 및 유출 통로들을 차단하는 파이프라인이 필요없다.
제 9 도에 도시된 냉방용 공조운전 및 제 10 도에 도시된 온방용 공조운전은 상기 조작과 유사한 방법으로 3방 밸브(V1)(V2)(V3)(V4)들을 조작하여야만 가능하다.
또한, 흡열원(28)으로서 폐온수를 사용하여 온방 용량을 증강시키는 것도 가능하다.
이러한 구성으로 하면, 시스템 자체가 종래예에 비해 소형화시킬 수 있다.
전술한 바와같이, 압축식 냉동기(20)가 흡착식 축열장치(A)와 결합되는 전술한 구체적 실시예들은 경제적인 야간 전력을 사용하여 축열 운전을 수행하는 것을 가능하게 하므로, 전력소비의 평활화에 기여한다.
물론, 방열원(24), 흡열원(28) 및 이용장치(25)가 전술한 실시예들의, 냉각탑, 공냉코일 및 공기 조화기로 꼭히 한정되는 것은 아니다.
제 3 도에 도시된 흡착식 축열 시스템으로 축적되는 열량을 측정한 결과 흡착재 1Kg 당 냉열은 120 kcal/kg이고 온열은 152 kcal/kg이었다.
이 데이타는 단지 예시적인 것이다. 알려진 바와같이 얼음으로는 80kcal/kg이 축적될 수 있다는 사실을 고려하면, 본 발명에 따른 축열 시스템이 상당히 우수하다는 것을 알 수 있다.
또한, 전술한 실시예의 압축식 냉동기(20) 대신에 흡착재 가열용 온열원 및 냉매 응축용 냉열원으로서 폐온수(20')를 사용하는 것도 또한 가능하다.
제 11 도 내지 제 13 도는 전술한 도면들의 구성부(20)(28)들을 제외하고는 주요 구성부가 전술한 것과 유사한 그러한 실시예들은 보여주는 배관도이다.
제 11 도에 도시된 축열 모드에 따라서, 흡착재 가열, 냉각부(a)내의 흡착재(4)는 방열측 파이프라인(28)를 경유하여 3방 밸브(V6)를 통해 공급되는 폐온수(20')에 의해 가열되고, 동시에, 냉매 응축, 증발부(b)가 3방 밸브(V1)(V2)(V3)(V4)를 통해 방열원(24)에 통하도록 연결되고 냉매는 방열원(24)을 통해 순환하는 전열매체에 의해 냉각된다.
따라서, 구성부(a) 내에서 방출 작용이 생기고 방출된 냉매 가스는 구성부(b)내에서 냉각시 응축되어 열에너지가 축적된다.
제 12 도에 냉방 운전 모드가 도시되어 있는데, 폐온수의 공급이 중지되고 3방 밸브(V1)(V2)(V3)(V4)를 조작하여 흡착재 가열, 냉각부(a)(전열관)가 냉각탑(24)에 통하도록 연결하고 냉매 응축, 증발부(b)(전열관)가 공기 조화기(25)에 통하도록 연결한다.
흡착재 가열, 냉각부(a)가 냉각탑(24)으로 부터, 냉열을 공급받으면, 흡착작용이 일어나고, 동시에 냉매가 구성부(a) 내에서 증발되어 증발 잠열을 발생시킨다.
따라서, 냉열이 냉방용 공기조화기(25)에 공급된다. 이때, 이용장치(25)가 냉각수 공급장치이면, 시스템은 냉각수를 공급하도록 운전될 수 있다.
제 13 도에는 온방 운전 또는 온수 공급운전이 도시되어 있는데, 냉매 응축, 증발부(b)의 전열관은 3방 밸브(V5)를 통해 폐온수(20')에 통하도록 연결되고 가열, 냉각부(a)의 전열관은 3방 밸브(V1)(V2)(V3)(V4)의 스위칭에 의해 공기 조화기 또는 온수 공급 장치(25)에 통하도록 연결된다.
구성부(b)내의 냉매액은 폐온수(20)(온열원)에 의해 증발되어 탈착된 흡착재(4)상에 흡착되어서 흡착열을 발생시켜, 열이 온방용 공기 조화기 또는 온수 공급장치(25)에서 이용 가능하게 된다. 여러가지 구체적 실시예들로서 본 발명을 설명하였지만, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명에 관계되는 흡착식 축열장치 및 흡착식 축열 시스템을 특허청구의 범위를 벗어나지 않고서 다양하게 변형 가능한 것은 물론이다.

Claims (16)

  1. 냉매, 및 서로 연결 설치되는 흡착재 가열, 냉각부(a)와 냉매 응축, 증발부(b)를 내부에 포함하는 진공용기(1)로 형성되며, 흡착재 가열, 냉각부(a)는 흡착재(4) 및 위에 흡착재를 지지하고 이를 통해 흡착재를 가열, 냉각하는 전열면들을 가진 제 1 전열장치(2)(3)를 포함하며, 제 1 전열장치(2)(3)는 흡착재 가열용온열원, 이용측상의 방열원 및 이용장치에 적절히 연결되며, 냉매 응축, 증발부(b)는 냉매액을 담고, 이를 통해 냉매를 응축 또는 증발시키는 전열면을 가진 제 2 전열 장치(5)(6)를 포함하며, 제 2 전열 장치(5)(6)는 냉매 응축용 냉열원, 이용측상의 흡열원 및 이용장치에 적절히 연결되어 있으며, 제 1 전열 장치(2)(3)를 통해 흡착재를 가열하여 냉매를 가스상태로 탈착시키고 제 2 전열장치(5)(6)를 통해서 가스상태의 냉매를 응축하여서 열에너지가 저장되고, 여기서 냉열은 제 2 전열장치(5)(6)를 통해서 냉매액의 증발 잠열에 의해 생성되고, 온열은 제 1 전열 장치(2)(3)를 통해서 탈착된 흡착재의 흡착열에 의해 생성되고, 및 냉열 및 온열은 단독으로 또는 동시에 이용 가능 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 흡착식 축열장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 1 전열장치 및 제 2 전열장치는 분리 설치되며, 제 1 전열장치는 다수의 핀(2)들을 가진 전열관(3)들을 포함하고 제 2 전열 장치는 전열관(6) 들, 및 냉매가 전열관들을 내부에 담기 위한 접시(5)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡착식 축열장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 진공용기(1)는 내부적으로는 흡착재 가열, 냉각부(a)와 냉매 응축, 증발부(b)를 분리하는 분할벽(S)를 또한 포함하고, 외부적으로는 흡착재 가열, 냉각부와 냉매 응축, 증발부간의 연결관계를 중지시킬 수 있는 밸브(VA)가 설치된 파이프라인을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 흡착식 축열장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 제 1 전열장치는 다수의 핀(2)들을 가진 전열관(3)들을 포함하고, 제 2 전열장치는 응축용 전열관(6')과 증발용 전열관(6") 및 내부에 냉매를 담기위한 접식(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡착식 축열장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 다수의 진공 용기들로 이루어진 것을 특징으로 하는 흡착식 축열장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 각각의 제 1 전열장치 및 각각의 제 2 전열장치는 다수의 핀(12)들을 내부적으로 구비한 전열관(11)으로 통하구성되며, 전열관의 본체는 진공 용기를 구성하는 것을 특징으로 하는 흡착식 축열장치.
  7. 냉매, 및 서로 연결 설치되는 흡착재 가열, 냉각부(a)와 냉매 응축, 증발부(b)를 내부에 포함하는 진공용기(1)로 형성되며, 흡착재 가열, 냉각부(a)는 흡착재 및 위에 흡착재를 지지하고 이를 통해 흡착재를 가열, 냉각하는 전열면을 가진 제 1 전열장치를 포함하며, 냉매 응축, 증발부는 냉매 액을 담고 이를 통해 냉매를 응축 또는 증발 시키는 전열면을 가진 제 2 전열 장치를 포함하여서된 흡착식 축열장치(A) ; 제 1 전열장치에 적절히 연결되는, 흡착재 가열용온열원(22) ; 제 2 전열 장치에 적절히 연결되는, 냉매 응축용 냉열원(23) ; 제 1 전열장치에 적절히 연결되는, 흡착재 냉각용 방열원(24) ; 제 2 전열 장치에 적절히 연결되는, 냉매 증발용 흡열원(28) ; 및 제 1 및 제 2 전열 장치에 적절히 연결되는 이용장치(25)가 이루어지며, 흡착식 축열장치(A), 온열원(22), 냉열원(23), 방열원(24) 흡열원(28), 및 이용장치(25)가 상호연결되며, 시스템이 작동되면, 축열 주기 동안은 온열원 및 냉열원을 각각 제 1 및 제 2 전열 장치에 연결시켜 놓고, 그 주기 동안은, 냉열은 방열원과 이용장치를 각각 제 1 및 제 2 전열 장치에 연결시켜 놓고서 생성되고, 온열은 흡열원과 이용장치를 각각 제 1 및 제 2 전열장치에 연결시켜 놓고 이에 의해 냉매를 증발시키고 이를 액체상태로 흡착시켜서 생성되며, 냉열 및 온열은 단독으로 또는 동시에 이용 가능하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 흡착식 축열 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 온열원 및 냉열원이 흡착식 축열장치에 내장된 것을 특징으로 하는 흡착식 축열 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서, 시스템이 작동될때에, 이용주기동안은 온열원 및 냉열원이 각각 제 1 및 제 2 전열장치에 통하도록 연결되어, 그에 의해 더욱 낮은 온도의 냉열과 더욱 놓은 온도의 온열이 생성되고, 단독으로 또는 동시에 이용되도록 된 것을 특징으로 하는 흡착식 축열 시스템.
  10. 제 7 항에 있어서, 방열원(24)이 냉각탑이고 ; 흡열원(28)이 공냉코일 또는 폐온수이고 ; 이용장치(25)가 공기 조화기, 냉수 공급장치 또는 온수 공급장치 이며, 그에 의해 냉열 또는 온열이 이용되는 것을 특징으로 하는 흡착식 축열 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서, 방열원(24), 흡열원(28) 및 이용장치(25)가 각각 냉각탑 또는 온수 공급장치 ; 공냉코일 또는 폐온수, 또는 냉수공급장치 ; 및 공기 조화기이며, 그에 의해 냉열 및 온열이 동시에 이용되는 것을 특징으로 하는 흡착식 축열 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서, 온열원 및 냉열원이 각각 압축식 냉동기(20)의 응축기(22) 및 증발기(23)인 것을 특징으로 하는 흡착식 축열 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서, 온열원 및 냉열원이 각각 압축식 냉동기(20)의 응축기(22) 및 증발기(23)인 것을 특징으로 하는 흡착식 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서, 축열 주기는 야간이고, 이용주기는 주간이고, 및 압축식 냉동기는 야간 전력에 의해 구동되도록 된 것을 특징으로 하는 흡착식 축열 시스템.
  15. 제 13 항에 있어서, 축열 주기는 야간이고, 이용주기는 주간이고, 및 압축기 냉동기는 야간 전력에 의해 구동되도록 된 것을 특징으로 하는 흡착식 축열 시스템.
  16. 제 7 항에 있어서, 온열원 및 흡열원은 각각 폐온수(20')이며 ; 냉열원 및 방열원은 각각 냉각탑(24)이며 ; 및 이용장치(25)는 공기 조화기, 냉수 공급장치 또는 온수 공급장치인 것을 특징으로 하는 흡착식 축열 시스템.
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