KR20050089172A

KR20050089172A - Ice ball with air pocket included

Info

Publication number: KR20050089172A
Application number: KR1020040014463A
Authority: KR
Inventors: 한화택; 염철민
Original assignee: 한화택; 염철민
Priority date: 2004-03-04
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2005-09-08

Abstract

본 고안은 빙축열 냉방시스템 등에 사용되는 축열용기에 관한 것으로서 결빙 및 해빙시 발생하는 결빙액의 부피변화를 효과적으로 흡수할 수 있도록 하기 위하여 축열용기내에 신축성이 있는 재질로 만들어진 공기주머니를 내장함으로써 축열용기의 파손을 방지하고 신뢰성을 높일 수 있도록 하는 고안이다. 공기주머니를 축열용기내 중심부에 위치시킴으로써 전열면적을 증가시키고 균일한 상변화 과정을 유도함으로써 전열속도 및 전열용량을 증가시키는 장점이 있다. The present invention relates to a heat storage container used for an ice heat storage cooling system, etc., in order to effectively absorb the volume change of the freezing liquid generated during freezing and thawing, an air bag made of a flexible material is built into the heat storage container. It is designed to prevent breakage and increase reliability. By placing the air bag in the center of the heat storage container, the heat transfer area is increased and the heat transfer speed and heat transfer capacity are increased by inducing a uniform phase change process.

Description

Ice storage container with air bag {Ice ball with air pocket included}

일반적으로 빙축열 냉방 시스템은 전기료가 저렴한 심야 시간대에 냉동기를 가동하여 얼음을 얼려두었다가 낮 시간 동안에 이 얼음을 해빙시켜 냉방에 이용하는 축열식 열교환 시스템을 말한다. 국가적으로 전력 수요의 시간대별 불균형과 피크 부하를 줄일 수 있고, 개인적으로는 상대적으로 저렴한 심야 전력을 사용함으로써 냉방 시스템의 운영비를 대폭 절감 할 수 있는 것이다. In general, ice heat storage cooling system refers to a heat storage heat exchange system that uses a freezer during a late night time when electricity is low and freezes the ice and then thaws the ice during the daytime for cooling. Nationally, it is possible to reduce the time-base imbalance and peak load of electric power demand, and personally, the use of relatively inexpensive midnight power can drastically reduce the operating cost of the cooling system.

여기서 종래의 빙축열 냉방 시스템의 축열용기는 통상 구형이나 봉형이고 결빙액의 결빙 시 부피 팽창을 흡수하기 위하여 용기 표면에 딤플(적당히 움푹 들어간 곳)이나 주름 등을 두고 있으며 완충 효과를 보완하기 위하여 통상 용기 내에 결빙액을 꽉 채우지 않고 5~10% 정도의 공간을 비워두고 있다. 용기 내의 상단부에 존재하는 자유 공기층 때문에 축열용기에 결빙액이 직접 접촉하지 않는 면적이 상당부분 발생하여 순환액으로부터의 열전달량을 감소시킨다. 또한 결빙액의 위아래가 비대칭이기 때문에 얼음이 얼어가는 과정에서 결빙 상태가 불균일하여 부분적으로 축열용기에 과도한 압력을 작용시켜 용기의 파손 원인이되고 있으며, 이를 고려하여 용기의 두께를 과도하게 하면 전열 속도가 저하되어 순간 냉방 부하량을 맞추기 위해 더 큰 용량의 축열조가 필요하게 된다. Here, the heat storage container of the conventional ice heat storage cooling system is generally spherical or rod-shaped, and has a dimple (appropriately recessed) or wrinkles on the surface of the container to absorb the volume expansion during freezing of the freezing liquid. 5 ~ 10% of the space is left empty without filling the freezing liquid inside. Due to the free air layer present at the upper end of the vessel, a large portion of the area where the freezing liquid does not directly contact the heat storage container is generated, which reduces the amount of heat transfer from the circulating fluid. In addition, because the freezing liquid is asymmetrical, the freezing state is uneven during the freezing of ice, which causes excessive pressure on the heat storage container, causing damage to the container. Is lowered and a larger capacity heat storage tank is needed to meet the instant cooling load.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 고안에서는 축열용기 내에 공기주머니를 내장하여 결빙 시 발생하는 부피 변화를 흡수할 수 있도록 한다. 부피변화에 따른 용기내 압력변화를 효율적으로 분배함으로써 재질의 피로를 감소시키고 파손을 방지할 수 있도록 하기 위한 것이다. In order to solve the above problems, the present invention incorporates an air bag in the heat storage container to absorb a volume change generated during freezing. By efficiently distributing the pressure change in the container according to the volume change to reduce the fatigue of the material and to prevent breakage.

또한 용기 상단에 공기층을 제거할 수 있으므로 결빙액이 접촉하는 전열 면적을 확대하여 열전달량을 증가시키고, 공기주머니까지의 결빙거리를 감소시켜 속응력을 증대시킨 빙축열 시스템용 축열용기를 제공하는 것이다.In addition, it is possible to remove the air layer on the top of the container to expand the heat transfer area in contact with the freezing liquid to increase the amount of heat transfer, to reduce the freezing distance to the air bag to provide a heat storage container for the ice storage system to increase the rapid stress.

용기의 두께를 줄이고 값 싼 재질을 이용하여 용기를 제작하여도 파손의 우려가 적어지기 때문에 재료비용의 절감 및 전열 속도의 증가를 이룰 수 있다. Reducing the thickness of the container and making the container using a cheaper material reduces the risk of breakage, thereby reducing the material cost and increasing the heat transfer rate.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 고안의 구성을 실시 예에 따라 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration of the present invention according to the embodiment.

도 1의 (a)는 기존의 축열용기중 구형의 단면 구조를 보인 도면이고 도 1의 (b)는 기존의 축열용기중 봉형의 단면구조를 보인 도면으로서 용기(1)내에 결빙액(2)이 채워져 있고 상단에 결빙 시 부피 변화를 흡수할 수 있도록 공기층(3)을 둔 것을 보인다. 공기층(3)이 존재하므로 결빙액이 접촉하지 못하는 표면적(4)이 발생한다. 통상적으로 용기 내체적의 10%의 공기층을 둘 경우 이 표면적은 용기의 전체 내표면적의 15%에 해당한다. 공기층은 열전도율이 낮아 축열용기로의 열전달량을 감소시키는 문제점이 발생한다. 또한 공기층 부근의 결빙액이 먼저 결빙되는 경우 공기층이 충분하게 압력을 흡수하지 못하므로 과도한 압력이 용기에서 발생하여 용기를 파손 시킬 수 있다. Figure 1 (a) is a view showing a cross-sectional structure of the spherical shape of the existing heat storage container and Figure 1 (b) is a view showing a cross-sectional structure of a rod shape of the existing heat storage container as the freezing liquid (2) in the container (1) It is shown that it is filled and has an air layer 3 to absorb the volume change upon freezing at the top. The presence of the air layer 3 results in the surface area 4 which the icing liquid cannot come into contact with. Typically, with an air layer of 10% of the interior volume of the vessel, this surface area corresponds to 15% of the total internal surface area of the vessel. The air layer has a low thermal conductivity, causing a problem of reducing heat transfer to the heat storage container. In addition, if the icing liquid near the air layer is first frozen, the air layer does not absorb enough pressure, and excessive pressure may occur in the container, thereby destroying the container.

도 2의 (a)와 (b)는 본 고안에 따라 공기주머니가 내장된 축열용기의 단면 도면으로서 축열용기(5)내에 공기주머니(6)가 내장되어 있고 그 사이에 결빙액(7)이 충진되어 있다. 공기주머니(6)는 신축성이 있는 합성수지류로 구성되며 결빙액(7) 내에서 부력에 의한 치우침을 방지하고 중심부에 위치하도록 하는 형상이다. 공기주머니의 돌기(8)은 봉형 축열용기에서 공기주머니(6)이 벽면으로 치우침을 방지하기 위한 역할을 한다. 도 3은 공기주머니를 축열용기에 부착하는 기구 없이도 치우침을 방지할 수 있도록 설계된 단순한 형태의 공기주머니의 예를 보인다. 도 3의 (a)는 원통형으로서 길이는 축열용기의 내경에 해당되도록 하고 끝부분은 둥글게 처리한 것이다. 도 3의 (b)는 봉형으로 봉형 축열용기에 사용할 수 있는 형상이다. 공기주머니에 돌기(8)가 달려있어 봉형 축열용기 벽면에 닿지 않도록 한다. 도 3의 (c)는 가운데가 구형(10)으로 되어 있고 양단에 단면이 작은 다리(9)가 붙어 있는 것이다. 이때 전체 길이는 축열용기의 내경에 해당되도록 한다. 다리의 역할은 축열용기로부터 공기주머니가 일정한 거리를 유지 하도록 하여 축열용기 중심부에 머무르게 한다. 도 3의 (d)는 가운데가 구형(12)으로 되어 있고 네 개의 다리(11)가 부착되어 있어서 용기내 중심부에 위치할 수 있도록 한 것이다. 2 (a) and 2 (b) are cross-sectional views of a heat storage container in which an air bag is built according to the present invention, and an air bag 6 is built in the heat storage container 5, and a freezing liquid 7 is disposed therebetween. It is filled. The air bag 6 is composed of a stretchable synthetic resin stream and is shaped to prevent deflection due to buoyancy in the freezing liquid 7 and to be positioned at the center. The projections 8 of the air bag serve to prevent the air bag 6 from being biased to the wall in the rod-type heat storage container. Figure 3 shows an example of a simple type of air bag designed to prevent the bias even without a mechanism for attaching the air bag to the heat storage container. 3 (a) is a cylindrical shape, the length corresponds to the inner diameter of the heat storage container and the end is rounded. Figure 3 (b) is a rod-like shape that can be used in the rod heat storage container. The air pocket has a projection (8) so that it does not touch the wall of the rod-type heat storage container. In FIG. 3 (c), the center is formed into a spherical shape 10 and a leg 9 having a small cross section is attached to both ends. At this time, the entire length corresponds to the inner diameter of the heat storage container. The role of the bridge is to keep the air bag at a constant distance from the heat storage container so that it stays in the center of the heat storage container. 3 (d) is a spherical 12 in the center and four legs 11 are attached to the center of the container.

이와같이 공기주머니를 용기내에 내장함으로써 종래의 공기층을 결빙액으로 채울 수 있어서 전열용량을 향상시키고 전열량을 증가시킬 수 있다. 또한 공기주머니를 용기 중심부에 위치시킴으로써 용기 표면으로부터의 결빙 두께를 감소시켜 결빙액의 내부까지 원활하고 신속하게 열전달이 일어날 수 있으며, 용기 내표면으로부터 중심부 쪽으로 진행되는 결빙 과정을 볼 때 중심부에 위치한 공기주머니가 효과적으로 결빙에 따른 압력 상승을 효과적으로 흡수할 수 있다. By incorporating the air bag into the container as described above, the conventional air layer can be filled with the icing liquid, thereby improving the heat transfer capacity and increasing the heat transfer amount. In addition, by placing the air bag at the center of the container, the thickness of the freezing from the surface of the container can be reduced, so that heat transfer can occur smoothly and quickly to the inside of the freezing liquid. The bag can effectively absorb the pressure rise due to freezing.

본 고안에서는 축열용기 내에 공기주머니를 내장하여 결빙 시 발생하는 결빙액의 부피변화에 따른 용기내 압력변화를 효율적으로 분배함으로써 용기의 파손을 억제하여 축열용기의 수명을 연장할 수 있고, 전열 면적, 전열용량, 전열속도 등 전열성능을 향상시킴으로써 빙축열조의 설치 면적을 줄여서 설치 경비를 줄일 수 있고 빙축열 시스템의 효율을 향상시켜 에너지를 절감할 수 있다. In the present invention, by embedding an air bag in the heat storage container, by effectively distributing the pressure change in the container according to the volume change of the freezing liquid generated during freezing, it is possible to extend the life of the heat storage container by suppressing the breakage of the container. By improving the heat transfer performance such as heat transfer capacity and heat transfer speed, it is possible to reduce the installation cost by reducing the installation area of the ice storage tank and to save energy by improving the efficiency of the ice storage system.

도1.Figure 1.

종래의 축열용기가 충전된 상태를 보이는 단면도. Sectional view showing a state in which the conventional heat storage container is charged.

도2.Figure 2.

본 고안에 따라 공기주머니가 내장된 축열용기의 단면도. Sectional view of a heat storage container with an air bag according to the present invention.

도3.Figure 3.

본 고안에 따른 몇 가지 공기주머니의 예. Examples of some air bags according to the present invention.

Claims

In the heat storage container (5) of the ice heat storage cooling system that accommodates the freezing liquid (7) therein, a heat storage container having a built-in elastic air bag (6) therein.

The heat storage container according to claim 1, wherein the air bag is designed to be positioned at the center of the heat storage container.

The heat storage container according to claim 1, wherein the volume of the air bag is about 10% of the total volume of the heat storage container.