KR102603027B1 - 고체 파티클을 이용하는 이동식 열배터리 - Google Patents

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Abstract

고체 파티클에 의한 열 저장을 통해 축열 또는 방열을 수행할 수 있도록 구성되고는 열 배터리는 상기 고체 파티클을 저장하는 하나 이상의 축열조를 포함하는 축열 유닛, 상기 고체 파티클과 열전달 매체 사이의 열교환이 이루어질 수 있도록 구성되는 열교환기, 그리고 상기 고체 파티클을 상기 열교환기와 상기 축열 유닛 사이에서 이송시키는 이송 유닛을 포함한다. 상기 열교환기는 상기 열전달 매체가 흐르는 열전달 파이프가 내장된 열전달 컨테이너, 그리고 상기 열전달 컨테이너에 채워진 상기 고체 파티클을 유동시키기 위해 상기 고체 파티클 사이로 공기를 공급하는 공기 공급부를 포함한다.

Description

고체 파티클을 이용하는 이동식 열배터리{Heat battery using solid particles}
본 발명은 열을 저장하고 방출할 수 있도록 구성되는 열배터리에 관한 것이다.
폐열과 같은 버려지는 에너지를 회수하는 기술이 다양하게 개발되고 적용되고 있다. 특히 최근에는 탄소중립을 위한 방안 중 하나로 폐열 회수 및 재활용 시스템이 요구되고 있다. 다양한 산업 공정에 필요한 축열 온도는 서로 상이하여 열에너지의 거래가 거의 없다.
기존에 모래와 같은 고체 파티클을 열 저장 매체로 활용하여 폐열을 회수하는 기술이 소개된 바 있다. 그러나 기존의 폐열 회수 시스템은 폐열이 발생하는 다양한 환경에 적응되기 어렵고 회수한 열을 필요한 곳에서 적절히 사용하는 데에 한계를 가졌다. 또한 효율적인 열 교환 구조를 통한 축열과 방열 성능의 향상이 요구되고 있다.
등록특허 제10-1187775호 (2012.10.05.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 비용 효율적이고 간단한 구조를 통해 축열 및 방열을 할 수 있는 열배터리를 제공하는 것이다. 또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 서로 다른 위치에서 축열 및 방열을 할 수 있도록 이동 가능하게 구성된 이동식 열배터리를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 고체 파티클에 의한 열 저장을 통해 축열 또는 방열을 수행할 수 있도록 구성되고는 열 배터리는 상기 고체 파티클을 저장하는 하나 이상의 축열조를 포함하는 축열 유닛, 상기 고체 파티클과 열전달 매체 사이의 열교환이 이루어질 수 있도록 구성되는 열교환기, 그리고 상기 고체 파티클을 상기 열교환기와 상기 축열 유닛 사이에서 이송시키는 이송 유닛을 포함한다. 상기 열교환기는 상기 열전달 매체가 흐르는 열전달 파이프가 내장된 열전달 컨테이너, 그리고 상기 열전달 컨테이너에 채워진 상기 고체 파티클을 유동시키기 위해 상기 고체 파티클 사이로 공기를 공급하는 공기 공급부를 포함한다.
상기 공기 공급부는 상기 열전달 컨테이너에 채워진 상기 고체 파티클의 하측에 배치될 수 있고, 상기 공기 공급부는 상기 고체 파티클의 통과를 차단하면서 공기를 통과시킬 수 있도록 구성되는 메쉬 부재, 그리고 상기 메쉬 부재의 하측에 배치되고 상기 고체 파티클의 유동을 위해 공급되는 상기 공기의 유량을 조절할 수 있도록 구성되는 제1 조절 플레이트와 제2 조절 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 제1 조절 플레이트와 상기 제2 회전 플레이트는 서로에 대해 상대 회전하여 상기 공기의 유량을 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 제1 조절 플레이트와 상기 제2 조절 플레이트는 상기 공기가 통과하는 하나 이상의 공기 구멍을 각각 포함할 수 있고, 상기 제1 및 제2 조절 플레이트의 상기 공기 구멍은 상기 제1 및 제2 조절 플레이트의 상대 회전 시 중첩 정도가 변하면서 상기 공기의 유량을 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 메쉬 부재는 상기 열전달 컨테이너 내에서 이동 가능하도록 설치될 수 있고, 상기 제1 및 제2 조절 플레이트는 상기 열전달 컨테이너에 채워진 상기 고체 파티클의 질량에 의해 상기 메쉬 부재에 가해진 힘에 의한 상기 메쉬 부재의 변위의 크기에 따라 상기 공기의 유량을 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 공기 공급부는 상기 메쉬 부재를 탄성적으로 지지하는 탄성 부재를 더 포함할 수 있고, 상기 제1 및 제2 조절 플레이트는 상기 고체 파티클의 질량에 의해 상기 메쉬 부재에 가해진 힘에 의한 상기 탄성 부재의 변위의 크기에 따라 상기 공기의 유량을 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 조절 플레이트는 상기 탄성 부재의 변위가 클수록 상기 공기의 유량이 커지도록 상기 공기의 조절하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 고체 파티클에 의한 열 저장을 통해 축열 또는 방열을 수행할 수 있도록 구성되는 열 배터리는 상기 고체 파티클을 저장하는 하나 이상의 축열조를 포함하는 축열 유닛, 상기 고체 파티클과 열전달 매체 사이의 열교환이 이루어질 수 있도록 구성되는 열교환기, 그리고 상기 고체 파티클을 상기 열교환기와 상기 축열 유닛 사이에서 이송시키는 이송 유닛을 포함한다. 상기 열교환기는 상기 열전달 매체가 흐르는 열전달 파이프가 내장된 열전달 컨테이너, 그리고 상기 열전달 컨테이너에 채워진 상기 고체 파티클을 유동시키기 위해 상기 고체 파티클 사이로 공기를 공급하는 공기 공급부를 포함한다. 상기 공기 공급부는 상기 열전달 컨테이너에 채워진 상기 고체 파티클의 질량에 따라 상기 고체 파티클을 유동시키기 위해 공급되는 상기 공기의 유량을 가변적으로 조절할 수 있도록 구성된다.
상기 공기 공급부는 상기 열전달 컨테이너에 채워진 상기 고체 파티클의 하측에 배치되어 상기 고체 파티클 사이로 상기 공기를 공급할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 공기 공급부는 상기 고체 파티클의 통과를 차단하면서 공기를 통과시킬 수 있도록 구성되는 메쉬 부재, 상기 메쉬 부재의 하측에 배치되고 상기 고체 파티클의 유동을 위해 공급되는 상기 공기의 유량을 조절할 수 있도록 구성되는 제1 조절 플레이트와 제2 조절 플레이트, 그리고 상기 고체 파티클의 질량에 의한 힘이 가해진 상기 메쉬 부재를 탄성적으로 지지하는 탄성 부재를 포함할 수 있다.
상기 공기 공급부는 상기 탄성 부재의 변위의 크기에 따라 상기 공기의 유량을 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 열배터리를 이동식으로 구성함으로써 서로 다른 사이트 사이의 열에너지의 이동이 쉽게 이루어질 수 있다.
또한 모래와 고체 파티클을 축열재로 이용하기 때문에 축열재 비용을 크게 줄일 수 있으며 축열재의 작동온도 범위의 확대로 인하여 극저온, 초고온 영역의 축열이 가능하다.
또한 공기 공급부를 통해 열교환기 내부에 쌓인 고체 파티클의 질량에 따라 고체 파티클을 유동시키기 위한 공기의 유량을 조절함으로써, 에너지 효율적인 방법으로 최적의 열교환이 이루어지도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동식 열배터리를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동식 열배터리의 열교환 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동식 열배터리의 고체 파티클 트레이를 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 절개한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이동식 열배터리의 고체 파티클 트레이의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동식 열배터리의 고체 파티클 트레이의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동식 열배터리의 고체 파티클 트레이의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동식 열배터리의 고체 파티클 트레이의 단면도이다.
아래에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 설명된 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 이동식 열배터리는 열저장 매체에 의한 열 저장을 통해 축열 또는 방열을 수행할 수 있도록 구성된다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이동식 열배터리(1)는 축열 유닛(10), 이송 유닛(20) 그리고 열교환기(30)를 포함한다. 이동식 열배터리(1)는 외부 열원과의 열교환을 통해 열을 흡수하여 저장하거나 저장된 열을 외부로 방출할 수 있도록 구성되며, 이에 의해 폐열을 흡수하여 저장하고 필요한 경우에 열을 방출할 수 있도록 구성된다. 본 발명의 실시예에 따른 이동식 열배터리(10)에서는 이러한 축열 및 방열을 담당하는 열저장 매체로 고체 파티클(2), 예를 들어 모래가 사용될 수 있다. 고체 파티클(2)의 흡열 및 방열은 열교환기(30)에서 이루어지고, 열교환기(30)에서 열을 흡수한 고체 파티클(2)은 축열 유닛(10)에 저장된다. 이때, 이송 유닛(20)은 축열 유닛(10)에 저장된 고체 파티클(2)을 열교환기(30)로 이송시키거나 열교환기(30)에서 배출된 고체 파티클(2)을 축열 유닛(10)으로 이송시키는 기능을 한다.
한편, 상기한 축열 유닛(10), 이송 유닛(20) 그리고 열교환기(30)는 이동 가능한 차체(40)에 탑재되며, 이에 의해 이동식 열배터리(1)의 이동성이 구현된다. 도 1에 예시적으로 도시된 바와 같이, 차체(40)는 이동을 위한 휠(41)을 구비하며, 축열 유닛(10), 이송 유닛(20) 그리고 열교환기(30)를 탑재할 수 있도록 구성된다. 차체(40)는 수동으로 이동될 수 있도록 구성될 수도 있고, 엔진이나 모터와 같은 동력원을 구비하여 자동으로 이동 가능하도록 구현될 수도 있다. 또한 차체(40)는 자동차와 같은 외부 이동 수단에 연결되어 이동될 수 있도록 구성될 수도 있다.
축열 유닛(10)은 열을 흡수한 고체 파티클(2)을 저장하는 축열조(11, 12, 13)를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 축열조(11, 12, 13)가 구비될 수 있으며, 각 축열조(11, 12, 13)는 상이한 온도 범위에서 사용할 수 있도록 각각 다른 온도의 고체 파티클을 저장하도록 구성될 수 있다. 상이한 온도 범위의 고체 파티클을 저장하는 복수의 축열조(11, 12, 13)가 구비됨으로써, 회수하는 열원의 온도 범위에 따라 열을 흡수한 고체 파티클을 적절한 축열조(11, 12, 13)에 저장할 수 있다. 이에 의해 활용 범위가 확대될 수 있고 축열 효율을 높일 수 있다. 도면에 명시되지 않았으나, 축열조(11, 12, 13)는 개폐 가능한 도어(도시되지 않음)가 상부에 구비될 수 있으며, 도어가 개방된 상태에서 고체 파티클의 투입이 이루어지며 고체 파티클의 투입이 종료된 후에는 도어를 폐쇄하여 단열이 이루어지도록 할 수 있다. 축열조(11, 12, 13)는 단열재를 통해 양호한 단열 특성을 갖도록 형성될 수 있다. 또한 축열조(11, 12, 13)로의 고체 파티클(2)의 투입은 상측을 통해 이루어질 수 있고 축열조(11, 12, 13)로부터의 고체 파티클(2)의 배출은 하측을 통해 이루어질 수 있다. 즉 이송 유닛(20)을 통해 열교환기(30)로부터 이송된 고체 파티클(20)은 축열조(11, 12, 13)의 상측을 통해 축열조(11, 12, 13)로 투입되고, 고체 파티클(20)은 축열조(11, 12, 13)의 하측을 통해 배출된 후 이송 유닛(20)을 통해 열교환기(30)로 이송될 수 있다.
열교환기(30)는 축열 유닛(10)으로부터 이송된 고체 파티클과 열전달 매체 사이의 열교환을 통해 열전달 매체의 열이 고체 파티클로 전달될 수 있도록 구성된다. 다른 한편으로, 열교환기(30)는 고체 파티클의 열이 열전달 매체로 전달될 수 있도록 작용할 수도 있다. 이러한 열전달의 방향은 고체 파티클과 열전달 매체의 온도에 따라 결정된다. 열전달 매체는 공기, 스팀, 오일 등 열을 함유할 수 있는 임의의 매체일 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이동식 열배터리는 고온의 열전달 매체의 열을 저온의 고체 파티클로 전달하여 축열이 이루어지도록 하는 축열 운전 모드, 그리고 고온의 고체 파티클의 열을 저온의 열전달 매체로 전달하여 방열이 이루어지도록 하는 방열 운전 모드 중 어느 하나로 선택적으로 작동할 수 있다. 이에 의해 열에너지를 회수하여 필요한 곳에서 사용할 수 있다.
열교환기(30)는 고체 파티클과 열전달 매체 사이의 열교환이 이루어질 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 열교환기(30)는 적층된 고체 파티클(2)의 하부에서 고체 파티클(2)을 유동시키기 위한 공기를 공급하여 고체 파티클의 유동을 일으키고 이 과정에서 열전달이 이루어지도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 열교환기(30)는 열전달 매체가 흐르는 열전달 파이프(31)가 내부에 설치된 열교환 컨테이너(32), 그리고 고체 파티클(2)의 유동을 야기하기 위해 열교환 컨테이너(32)의 하부에서 공기를 공급하는 공기 공급부(50)를 구비할 수 있다. 고체 파티클(2)은 공급된 공기에 의해 유동하게 되고 열전달 파이프(31)를 흐르는 열전달 매체와 열교환을 수행한 후 배출구(321)를 통해서 배출된다. 이때, 이송 유닛(20)은 축열 유닛(10)에서 배출된 고체 파티클(2)을 열교환 컨테이너(32)의 상측으로 이송하여 열교환 컨테이너(32) 내로 투입될 수 있도록 하고 열교환 컨테이너(32)의 하측의 배출구(321)에서 배출된 고체 파티클을 축열 유닛(10)으로 이송할 수 있도록 구성된다. 이때, 도면에는 도시되지 않았으나, 열전달이 완료된 후 열전달 컨테이너(32) 내의 고체 파티클(2)을 배출하기 위한 배출 장치, 예를 들어 컨베이어 벨트가 구비될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 이송 유닛(20)은 축열 유닛(10)과 열교환기(30) 사이의 고체 파티클의 이송을 수행할 수 있도록 구성된다. 즉 이송 유닛(20)은 한편으로 축열 유닛(10)에서 배출된 고체 파티클(2)을 열교환기(30)로 이송하고 다른 한편으로 열교환기(30)에서 배출된 고체 파티클(2)을 축열 유닛(10)으로 이송한다. 이송 유닛(20)은 컨베이어 벨트 방식, 압축 공기를 이용한 이송 방식 등 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 도 1에는 컨베이어 벨트 방식의 이송 유닛(20)이 예시적으로 도시되어 있다. 이하에서는 컨베이어 벨트 방식의 이송 유닛(20)에 대해 예시적으로 설명한다.
구체적으로, 도 1을 다시 참조하면, 이송 유닛(20)은 축열 유닛(10)에서 배출된 고체 파티클(2)을 열교환기(30)로 이송하기 위한 제1 이송 컨베이어 벨트(21)와 열교환기(30)에서 배출된 고체 파티클(20)을 축열 유닛(10)으로 이송하기 위한 제2 이송 컨베이어 벨트(22)를 포함한다. 이해를 돕기 위해 도 1에는 제1 이송 컨베이어 벨트(21)와 제2 이송 컨베이어 벨트(22) 모두에 고체 파티클(20)이 올려진 상태가 도시되어 있다.
예를 들어, 제1 이송 컨베이어 벨트(21)는 축열조(11, 12, 13)의 하단에 구비되는 배출구(111, 121, 131)를 통해서 배출되는 고체 파티클(2)을 수평방향으로 이송할 수 있도록 구성되는 수평 컨베이어 벨트(211), 수평 컨베이어 벨트(211)에 이어지며 고체 파티클(2)을 상측으로 경사진 방향으로 이송할 수 있도록 구성되는 경사 컨베이어 벨트(212), 그리고 경사 컨베이어 벨트(212)에 이어지며 고체 파티클(2)을 수평방향으로 이송하여 열교환 컨테이너(32)의 상측의 개구로 이송시키는 수평 컨베이어 벨트(213)를 포함할 수 있다. 제2 이송 컨베이어 벨트(22)는 열교환 컨테이너(32)의 하단에 구비되는 배출구(321)를 통해서 배출되는 고체 파티클(2)을 상측으로 경사진 방향으로 이송할 수 있도록 구성되는 경사 컨베이어 벨트(222), 그리고 경사 컨베이어 벨트(222)에 이어지며 고체 파티클(2)을 수평방향으로 이송하여 축열조(11, 12, 13)의 상측의 개구로 이송시키는 수평 컨베이어 벨트(223)를 포함할 수 있다. 제1 이송 컨베이어 벨트(21)와 제2 이송 컨베이어 벨트(22)를 예시적으로 설명하였으나 이들은 고체 파티클을 이송할 수 있는 임의의 다른 구조로 구현될 수도 있다.
이하에서 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 열교환기(30)에 대해 더 상세히 설명한다. 위에서 언급한 바와 같이 열교환 파이프(31)가 배치된 열교환 컨테이너(32) 내에 채워진 고체 파티클(2)의 하부에서 공기를 공급하여 고체 파티클(2)의 유동이 야기되고, 고체 파티클(2)의 유동에 의해 고체 파티클(2)과 열교환 파이프(31) 내를 흐르는 열전달 매체 사이의 열교환이 촉진된다. 즉 도 2를 참조하면, 하측에서 공급되는 공기에 의해 고체 파티클(2)이 점선 화살표 방향으로 유동하면서 고체 파티클(2)이 열교환 매체가 흐르는 열교환 파이프(31)에 닿거나 그 주위를 지나면서 고체 파티클과 열교환 매체 사이의 열교환이 촉진된다. 앞에서 설명한 바와 같이, 축열 운전 모드에서는 열이 고온의 열전달 매체에서 고체 파티클(2)로 전달되고, 방열 운전 모드에서는 열이 고온의 고체 파티클(2)에서 저온의 열전달 매체로 전달된다. 모래와 같은 고체 파티클을 축열 수단으로 사용함으로써 제조 비용을 줄일 수 있으며 고체 파티클의 유동에 의해 열교환이 촉진되도록 함으로써 간단한 구조를 통한 효율적인 열전달이 이루어질 수 있다.
도 3을 참조하면, 공기 공급부(50)는 열교환 컨테이너(32)의 내부의 하측에 배치되어 상방향으로 공기를 공급할 수 있도록 구성된다. 공기 공급부(50)는 메쉬 부재(51)와 조절 플레이트(52, 53)를 포함할 수 있다. 메쉬 부재(51)는 고체 파티클(2)를 지지하는 부분으로 공기를 통과시키면서 고체 파티클(2)의 통과는 차단할 수 있는 크기의 메쉬 구조를 가질 수 있다. 조절 플레이트(52, 53)는 공급되는 공기의 유량을 조절할 수 있도록 구성된다. 조절 플레이트(52, 53)는 다수의 통공을 구비하며 공급되는 공기가 열교환 컨테이너(32)의 전체 단면에 걸쳐 골고루 공급될 수 있도록 구성될 수 있다. 한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 두 개의 공기 유량 조절 플레이트(52, 53)를 통해 공기 유량을 가변시킬 수 있도록 구성된다.
도 4는 공기 공급부(50)를 보다 구체적으로 도시한다. 도 4를 참조하면, 서로 밀착되는 제1 조절 플레이트(52)와 제2 조절 플레이트(53)가 메쉬 부재(51)의 하측에 배치된다. 제1 및 제2 조절 플레이트(52, 53)는 서로에 대해 상대 회전을 통해 공급되는 공기의 유량을 조절할 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 제1 조절 플레이트(52)는 고정적으로 설치될 수 있고, 제2 조절 플레이트(53)는 회전 가능하게 설치될 수 있다. 이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 조절 플레이트(52)와 제2 조절 플레이트(53)는 공기가 통과하는 공기 구멍(521, 531)을 각각 구비할 수 있다. 제1 조절 플레이트(52)의 공기 구멍(521)과 제2 조절 플레이트(53)의 공기 구멍(53)은 동일한 위치에 동일한 크기를 갖도록 형성될 수 있으며, 이에 의해 제1 조절 플레이트(52)와 제2 조절 플레이트(53)의 상대 회전 위치에 따라 공기 구멍(521, 531)의 중첩 정도가 달라지며 그에 따라 공기 유량이 조절된다. 예를 들어, 도 6의 (a)에는 제1 조절 플레이트(52)와 제2 조절 플레이트(53)의 공기 구멍(521, 531)이 완전히 중첩되는 상태가 도시되어 있으며, 도 6의 (b)에는 제2 조절 플레이트(53)가 (a)의 상태에서 약간 회전한 상태가 도시되어 있고 도 6의 (c)에는 제2 조절 플레이트(53)가 더 회전한 상태가 도시되어 있다. 도 6은 제2 조절 플레이트(53)의 아래에서 바라본 상태를 도시하는 도면이다. 도 6의 (a) 상태에서는 최대 공기 유량이 형성되고, 도 6의 (b), (c)로 갈수록 공기 유량이 감소한다. 이러한 방식으로 제2 조절 플레이트(53)의 회전을 조절함으로써, 열교환 컨테이너(32)에 채워진 고체 파티클(2)로 공급되는 공기 유량을 조절할 수 있다. 이에 의해 낮은 에너지 소모로 최적의 열교환 조건을 만들 수 있다. 이때, 도면에 도시되지 않았으나, 예를 들어 컴프레셔와 같은 공기를 공급하기 위한 장치가 구비될 수 있으며, 제2 조절 플레이트(53)를 회전시키기 위한 액추에이터도 구비될 수 있다. 도 6에는 이해를 돕기 위해 제1 및 제2 조절 플레이트(52, 53)의 공기 구멍(521, 531)이 확대되어 도시되어 있으며, 제1 및 제2 조절 플레이트(52, 53)는 공기가 통과할 수 있는 다수의 공기 구멍을 갖는 타공판으로 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 메쉬 부재(51) 위에 쌓인 고체 파티클(2)의 질량에 따라 공기 공급부(50)의 공기 유량이 조절되도록 구성할 수도 있다. 이를 위해, 도 4를 참조하면, 메쉬 필터(51)를 탄성 부재(54)에 의해 제1 조절 플레이트(52)에 탄성적으로 지지되도록 배치한다. 탄성 부재(54)는 코일 스프링일 수 있고 복수로 구비될 수 있다. 메쉬 필터(51)가 탄성 부재(54)에 의해 탄성적으로 지지되기 때문에, 메쉬 필터(51) 상에 쌓인 고체 파티클(20)의 질량에 따라 탄성 부재(54)의 변위가 달라진다. 변위 측정 센서(도시되지 않음)를 통해 탄성 부재(54)의 변위를 측정하고, 측정된 탄성 부재(54)의 변위에 기초하여 제2 조절 플레이트(53)의 회전을 조절하여 공기 유량을 자동으로 조절하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 제2 조절 플레이트(53)를 회전 구동할 수 있는 액추에이터(도시되지 않음), 그리고 제2 조절 플레이트(53)를 회전시켜 원하는 공기 유량이 형성되도록 측정된 변위를 기초로 액추에이터를 제어하는 컨트롤러(도시되지 않음)가 구비될 수 있다. 이때, 탄성 부재(54)의 변위가 클수록 메쉬 부재(51) 위에 더 많은 고체 파티클(2)이 쌓여 있는 것으로 판단하여, 더 많은 공기 유량이 공급되도록 제2 조절 플레이트(53)의 회전 위치를 설정할 수 있다.
위에서 본 발명의 실시예에 대해 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
1: 열배터리
10: 축열 유닛
11, 12, 13: 축열조
20: 이송 유닛
21, 22: 이송 컨베이어 벨트
30: 열교환기
31: 열전달 파이프
32: 열교환 컨테이너
50: 공기 공급부
51: 메쉬 부재
52, 53: 조절 플레이트
54: 탄성 부재

Claims (11)

  1. 고체 파티클에 의한 열 저장을 통해 축열 또는 방열을 수행할 수 있도록 구성되는 열 배터리에 있어서,
    상기 고체 파티클을 저장하는 하나 이상의 축열조를 포함하는 축열 유닛,
    상기 고체 파티클과 열전달 매체 사이의 열교환이 이루어질 수 있도록 구성되는 열교환기, 그리고
    상기 고체 파티클을 상기 열교환기와 상기 축열 유닛 사이에서 이송시키는 이송 유닛을 포함하고,
    상기 열교환기는
    상기 열전달 매체가 흐르는 열전달 파이프가 내장된 열전달 컨테이너, 그리고
    상기 열전달 컨테이너에 채워진 상기 고체 파티클을 유동시키기 위해 상기 고체 파티클 사이로 공기를 공급하는 공기 공급부를 포함하고,
    상기 공기 공급부는 상기 열전달 컨테이너에 채워진 상기 고체 파티클의 하측에 배치되고,
    상기 공기 공급부는 상기 고체 파티클의 통과를 차단하면서 공기를 통과시킬 수 있도록 구성되는 메쉬 부재, 그리고 상기 메쉬 부재의 하측에 배치되고 상기 고체 파티클의 유동을 위해 공급되는 상기 공기의 유량을 조절할 수 있도록 구성되는 제1 조절 플레이트와 제2 조절 플레이트를 포함하고,
    상기 메쉬 부재는 상기 열전달 컨테이너 내에서 이동 가능하도록 설치되고,
    상기 제1 및 제2 조절 플레이트는 상기 열전달 컨테이너에 채워진 상기 고체 파티클의 질량에 의해 상기 메쉬 부재에 가해진 힘에 의한 상기 메쉬 부재의 변위의 크기에 따라 상기 공기의 유량을 조절할 수 있도록 구성되는 열배터리.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 제1 조절 플레이트와 상기 제2 조절 플레이트는 서로에 대해 상대 회전하여 상기 공기의 유량을 조절할 수 있도록 구성되는 열배터리.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 조절 플레이트와 상기 제2 조절 플레이트는 상기 공기가 통과하는 하나 이상의 공기 구멍을 각각 포함하고,
    상기 제1 및 제2 조절 플레이트의 상기 공기 구멍은 상기 제1 및 제2 조절 플레이트의 상대 회전 시 중첩 정도가 변하면서 상기 공기의 유량을 조절할 수 있도록 구성되는 열배터리.
  5. 삭제
  6. 제1항에서,
    상기 공기 공급부는 상기 메쉬 부재를 탄성적으로 지지하는 탄성 부재를 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2 조절 플레이트는 상기 고체 파티클의 질량에 의해 상기 메쉬 부재에 가해진 힘에 의한 상기 탄성 부재의 변위의 크기에 따라 상기 공기의 유량을 조절할 수 있도록 구성되는 열배터리.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 및 제2 조절 플레이트는 상기 탄성 부재의 변위가 클수록 상기 공기의 유량이 커지도록 상기 공기의 조절하도록 구성되는 열배터리.
  8. 고체 파티클에 의한 열 저장을 통해 축열 또는 방열을 수행할 수 있도록 구성되는 열 배터리에 있어서,
    상기 고체 파티클을 저장하는 하나 이상의 축열조를 포함하는 축열 유닛,
    상기 고체 파티클과 열전달 매체 사이의 열교환이 이루어질 수 있도록 구성되는 열교환기, 그리고
    상기 고체 파티클을 상기 열교환기와 상기 축열 유닛 사이에서 이송시키는 이송 유닛
    을 포함하고,
    상기 열교환기는 상기 열전달 매체가 흐르는 열전달 파이프가 내장된 열전달 컨테이너, 그리고 상기 열전달 컨테이너에 채워진 상기 고체 파티클을 유동시키기 위해 상기 고체 파티클 사이로 공기를 공급하는 공기 공급부를 포함하고,
    상기 공기 공급부는 상기 열전달 컨테이너에 채워진 상기 고체 파티클의 질량에 따라 상기 고체 파티클을 유동시키기 위해 공급되는 상기 공기의 유량을 가변적으로 조절할 수 있도록 구성되고,
    상기 공기 공급부는 상기 고체 파티클의 통과를 차단하면서 공기를 통과시킬 수 있도록 구성되는 메쉬 부재, 상기 메쉬 부재의 하측에 배치되고 상기 고체 파티클의 유동을 위해 공급되는 상기 공기의 유량을 조절할 수 있도록 구성되는 제1 조절 플레이트와 제2 조절 플레이트, 그리고 상기 고체 파티클의 질량에 의한 힘이 가해진 상기 메쉬 부재를 탄성적으로 지지하는 탄성 부재를 포함하는 열배터리.
  9. 제8항에서,
    상기 공기 공급부는 상기 열전달 컨테이너에 채워진 상기 고체 파티클의 하측에 배치되어 상기 고체 파티클 사이로 상기 공기를 공급할 수 있도록 구성되는 열배터리.
  10. 삭제
  11. 제8항에서,
    상기 공기 공급부는 상기 탄성 부재의 변위의 크기에 따라 상기 공기의 유량을 조절할 수 있도록 구성되는 열배터리.
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