KR200306466Y1 - Fin Tube installed Energy Storage-and-Recovery Device using Latent Heat of Fusion of Water and Air-Conditioning System with the Device - Google Patents
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Abstract
본 고안은 유휴전력을 이용하여 얼음을 생성하고 상기 생성된 얼음을 이용하여 냉방을 하는 빙축기 및 이를 이용한 냉방시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 빙축기의 내부에 열교환수단으로 외부에 핀이 형성된 핀튜브를 설치하여 열전달능력을 향상시킴으로써 얼음생성 및 해빙의 효율을 높게한 핀튜브형 빙축기 및 이를 이용한 냉방시스템에 관한 것이다. 이를 위해 내부에 공간이 형성된 케이스; 상기 케이스의 내부공간에 설치되며 관의 외부에 복수개의 외부핀이 형성된 복수개의 핀튜브; 및 상기 케이스의 일측에 형성되고 상기 핀튜브와 연결되는 냉매가 유출입 하는 복수개의 매니폴드로 구성되며; 상기 복수개의 핀튜브는 상호 연통되어 있고, 상기 케이스의 내부에는 물이 채워진 것을 특징으로 하는 핀튜브를 이용한 빙축기 및 이를 이용한 냉방시스템이 제공된다.The present invention relates to an ice accumulator for generating ice using idle power and cooling using the generated ice and a cooling system using the same. More specifically, an external fin is formed as a heat exchanger inside the ice accumulator. The present invention relates to a fin tube type ice accumulator having a high efficiency of ice production and thawing by installing a fin tube to improve heat transfer capacity, and a cooling system using the same. For this purpose, a space formed inside; A plurality of fin tubes installed in the inner space of the case and having a plurality of outer fins formed on the outside of the tube; And a plurality of manifolds formed at one side of the case and flowing in and out of the refrigerant connected to the fin tube; The plurality of fin tubes are in communication with each other, the inside of the case is provided with an ice accumulator using a fin tube and a cooling system using the same.
Description
본 고안은 빙축기 및 이를 이용한 냉방시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 빙축기의 내부에 열교환수단으로 외부에 핀이 형성된 핀튜브를 설치하여 열전달능력을 향상시킴으로써 얼음생성 및 해빙의 효율을 높게한 핀튜브형 빙축기 및 이를 이용한 냉방시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an ice accumulator and a cooling system using the same. More specifically, by installing a fin tube with a fin formed on the outside as a heat exchange means inside the ice accumulator, the efficiency of ice production and thawing is enhanced by improving the heat transfer capacity. It relates to a fin tube type ice storage machine and a cooling system using the same.
여름철에는 일상의 활동이 이루어지는 낮시간과 밤시간의 필요 전력량에 큰 차이가 있다. 이에 따라 발전소에서 전력을 생산하는 과정은 크게 두 가지로 되어 있는데 하나는 기본 전력생산기준(Base Line Power Level)에 따른 방식이고, 다른 하나는 최대 전력생산기준(Peaking Power Level)에 따른 방식이다. 기본 전력생산기준에 따른 방식은 원자력이나 석탄 등에 의하여 전력을 생산하는 것으로 일정한 양의 전력을 생산하는데 적합하다.In the summer, there is a big difference in the amount of power needed during the daytime and nighttime activities. Accordingly, there are two main processes for generating power in a power plant, one based on a base line power level and the other based on a peaking power level. The method according to the basic electricity production standard is to generate electric power by nuclear power or coal, and is suitable for producing a certain amount of electric power.
최대 전력생산기준에 따른 방식은 전력사용이 급격히 증가하는 여름철의 한낮의 전력요구량을 목표로 하며 주로 가스터빈이나 디젤엔진을 이용하여 생산하기때문에 그 생산비가 기본전력생산의 경우보다 높다. 이런 이유로 밤과 낮의 전기요금이 차별적으로 책정되는 것이다. 밤과 낮의 전력사용량이 비슷하면 기본전력생산량을 높여 전력생산비를 낮게 할 수 있다.The method based on the maximum power production targets the midday power requirements in the summer, when the power usage is rapidly increasing, and the production cost is higher than that of the basic power production mainly because it is produced by gas turbine or diesel engine. This is why night and day electricity rates are set differently. If the power usage is similar at night and day, the basic power production can be increased to lower the power production cost.
최대요구전력의 문제를 해결하려는 노력이 세계적으로 이루어지고 있으며, 대책의 하나로서 낙차가 큰 두 댐을 건설하여 밤에는 아래쪽 댐의 물을 높은쪽 댐으로 끌어올리고 낮에는 수력으로 발전하는 것이다. 이 방법은 매우 효과적이지만 큰 규모의 댐의 건설이 필요하다.Efforts are being made globally to solve the problem of maximum demand, and as one of the countermeasures, two dams with large drops are constructed to draw water from the lower dam to the higher dam at night and to generate hydropower during the day. This method is very effective but requires the construction of large dams.
한편, 규모는 작지만 쉽게 사용할 수 있는 것이 빙축기를 이용한 빙축열식 냉각시스템이다. 밤의 여유전력을 이용하여 얼음을 얼리고 낮에 이 얼음을 녹이면서 냉방을 하는 것이다. 0℃의 물 1㎏을 얼리면 잠열로 소요되는 80㎉의 에너지를 축적할 수 있다. 따라서 효과적으로 얼음을 얼리고 녹이는 방법이 개발되면 널리 사용될 수 있는 에너지 절약수단이 된다.On the other hand, the ice storage type cooling system using ice storage machine is small but easy to use. By using the extra power of the night to freeze the ice and melting the ice during the day to cool. By freezing 1 kg of water at 0 ° C, 80 kW of energy required for latent heat can be accumulated. Thus, the development of an effective method of freezing and melting ice is an energy-saving means that can be widely used.
도 8은 종래의 빙축열식 냉방시스템의 냉동사이클을 나타낸 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 종래의 빙축열식 냉방시스템의 1차냉동사이클(99)은 압축기(92)와 응축기(93)를 거쳐 응축된 고압의 냉매가 빙축기(95)로 유입된다. 빙축기(95)는 냉동사이클의 증발기의 역할과 물을 얼리는 빙축기의 역할을 동시에 하는 것으로서, 냉매는 빙축기(95)의 물로부터 기화열을 흡수하여 기화되고 물은 냉각되어 얼게 된다.8 is a view showing a refrigeration cycle of a conventional ice heat storage cooling system. As illustrated in FIG. 8, in the primary refrigeration cycle 99 of the conventional ice storage cooling system, high-pressure refrigerant condensed through the compressor 92 and the condenser 93 is introduced into the ice accumulator 95. The ice accumulator 95 functions as an evaporator of the refrigerating cycle and a ice accumulator to freeze water. The refrigerant absorbs heat of vaporization from the water of the ice accumulator 95 and vaporizes, and the water is cooled and frozen.
2차냉방사이클(98)에서는 빙축기(95)에서 생성된 얼음이 녹거나 또는 얼음에 의해 냉각된 물을 순환시키는 것이다. 순환펌프(미도시)에 의해 빙축기(95)로 유입된 물은 냉각된 후에 실내기(96)로 들어가서 실내의 공기와 열교환을 한 후 온도가 상승하여 다시 빙축기(95)로 돌아오는 사이클을 반복한다.In the secondary cooling cycle 98, the ice produced by the ice accumulator 95 melts or circulates water cooled by the ice. After the water flowing into the ice accumulator 95 by the circulation pump (not shown) is cooled, the water enters the indoor unit 96, heat exchanges with the air in the room, and then rises in temperature to return to the ice accumulator 95. Repeat.
이 때 2차냉방사이클은 얼음과 같이 포함된 빙축기 내부의 물을 순환시키는 것이므로, 2차냉방사이클을 작동하기 위해서는 빙축기의 물이 완전히 결빙되지 않아야 한다. 따라서 빙축기 내부의 물을 100% 얼린 상태에서는 2차냉방사이클을 작동할 수 없고, 결국 일부만이 결빙된 물을 사용하여 2차냉방사이클을 작동하므로 빙축기의 냉각효율이 떨어지는 문제가 있었다.At this time, since the secondary cooling cycle is to circulate the water in the ice accumulator contained with ice, the water of the ice accumulator should not be completely frozen in order to operate the secondary cooling cycle. Therefore, the secondary cooling cycle can not operate in the state of the ice inside the ice accumulator 100%, after all, only a part of the ice cooling system to operate the secondary cooling cycle has a problem that the cooling efficiency of the ice accumulator falls.
도 7은 종래의 나관을 이용한 빙축기를 나타낸 분해사시도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 종래의 빙축열식 냉방시스템에 사용된 빙축기(95)는 핀이 형성되지 않은 나관(101; bare tube)을 사용한 것이었다. 따라서 빙축기(95) 내부의 물이 나관(101)의 외면에서부터 얼기 시작하고, 나관(101)의 외면을 얼음이 덮개되면 얼음을 통해 열전달이 이루어져야 했다.Figure 7 is an exploded perspective view showing an ice shaft using a conventional tube. As shown in FIG. 7, the ice accumulator 95 used in the conventional ice heat storage cooling system used a bare tube 101 having no fin. Therefore, the water inside the ice accumulator 95 starts to freeze from the outer surface of the tube 101, and if the ice is covered on the outer surface of the tube 101, heat transfer must be made through the ice.
한편, 얼음의 열전도율은 약 2 W/㎡℃ 로서 알루미늄의 열전도율이 220 W/㎡℃ 인 것과 비교하면 열전도율이 대략 1/100에 불과하므로 빙축기의 냉각의 효율이 급격히 감소하는 문제가 있었다. 따라서 빙축기의 냉각능력을 높이기 위해 빙축기의 크기가 커지게 되는 문제가 있었다.On the other hand, the thermal conductivity of the ice is about 2 W / ㎡ ℃ and the thermal conductivity of aluminum is only about 1/100 compared with the thermal conductivity of 220 W / ㎡ ℃, there was a problem that the cooling efficiency of the ice accumulator is sharply reduced. Therefore, in order to increase the cooling capacity of the ice pack there was a problem that the size of the ice pack is increased.
또한, 실내기에서 돌아온 물을 나관의 외벽에 덮인 얼음 위로 흘러내리도록 빙축기 상단에서 하단을 향해 분사시키는 방법을 사용하였다. 이는 이전의 해빙사이클에서 얼음이 부분적으로 녹은 경우에, 다음의 결빙사이클에서 일부 나관의 주변에는 모두 결빙이 되어 그 부분은 해빙사이클에서 순환능력이 거의 상실되어 에너지 회수를 할 수 없는 문제점이 있었다. 이로 인해 나관 사이의 간격을 크게 하면 빙축기가 커지는 문제가 있었다.In addition, a method of spraying water returned from the indoor unit from the top of the ice shaft to the bottom to flow down the ice covered with the outer wall of the tube was used. When the ice is partially melted in the previous thaw cycle, in the next freezing cycle, all of the ice around the part of the tube is frozen, the portion of the circulation capacity is almost lost in the thaw cycle was unable to recover the energy. Because of this, if the gap between the tube is larger, there was a problem that the ice axis is larger.
또 다른 방법으로 관의 외부에서 얼음이 어는 것은 도 8에 예시된 빙축기와 같으나, 실내기를 순환하는 유체를 물이 아니라 부동액을 사용하는 점이 다르다. 실내기로부터 유입되는 고온의 부동액이 해빙을 하게되므로, 도 8의 빙축기에서 나관 사이가 모두 결빙되어 해빙이 안되는 문제는 해결할 수 있으나 여전히 관과 얼음 사이에 물이 생성되고 물의 열전도도가 얼음보다 낮기 때문에 열전달 효율이 낮아지는 문제가 있었다.Another way to freeze ice outside the tube is the same as the ice accumulator illustrated in FIG. 8, except that the fluid circulating the indoor unit uses antifreeze instead of water. Since the high-temperature antifreeze flowing from the indoor unit thaws, the problem of not freezing due to freezing between all the tubular tubes in the ice accumulator of FIG. 8 can be solved. Therefore, there was a problem that the heat transfer efficiency is lowered.
본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 빙축열식 냉방시스템에서 빙축기의 내부에 열교환수단으로, 외부에 열전달면적을 증대시켜주는 핀이 형성된 핀튜브를 설치하여 열전달능력을 향상시킴으로써 얼음생성 및 해빙의 효율을 높게한 핀튜브형 빙축기 및 이를 이용한 냉방시스템을 제공하는 것이다.The present invention was devised to solve the above problems, the object of the present invention is to heat transfer by the heat exchange means inside the ice storage in the heat storage cooling system, by installing a fin tube formed with a fin to increase the heat transfer area to the outside heat transfer It is to provide a fin tube type ice accumulator and a cooling system using the same that improve the efficiency of ice production and thawing by improving the capacity.
상기한 본 고안의 목적은 내부에 공간이 형성된 케이스; 상기 케이스의 내부공간에 설치되며 관의 외부에 복수개의 외부핀이 형성된 복수개의 핀튜브; 및 상기 케이스의 일측에 형성되고 상기 핀튜브와 연결되는 부동액(물 75% + 에티렌 글리콜 25%)이 유출입 하는 복수개의 매니폴드로 구성되며; 상기 복수개의 핀튜브는 상호 연통되어 있고, 상기 케이스의 내부에는 물이 채워진 것을 특징으로 하는 핀튜브를 이용한 빙축기에 의해 달성될 수 있다.The above object of the present invention is a case formed with a space therein; A plurality of fin tubes installed in the inner space of the case and having a plurality of outer fins formed on the outside of the tube; And a plurality of manifolds formed at one side of the case and flowing in and out of antifreeze (75% water + 25% ethylene glycol 25%) connected to the fin tube; The plurality of fin tubes are in communication with each other, it can be achieved by the ice storage using a fin tube, characterized in that the inside of the case is filled with water.
상기 목적을 달성하기 위해 상기 복수개의 외부핀은 각각 관의 외면에서 방사상으로 연장된 원형의 형상으로 폭에 비해 두께가 얇은 판으로 이루어지는 것이 바람직하다.In order to achieve the above object, the plurality of outer pins are preferably formed in a plate having a thickness thinner than the width in a circular shape extending radially from the outer surface of the tube, respectively.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 상기 복수개의 외부핀은 각각 사각의 형상으로 폭에 비해 두께가 얇은 판이 평행하게 배치되어 이루어지고, 상기 각각의 외부핀마다 상기 복수개의 관이 관통하여 형성되는 것이 바람직하다.In addition, in order to achieve the above object, the plurality of outer pins may be formed in parallel with plates having a thickness thinner than the width of each in a rectangular shape, and the plurality of pipes may be formed through the respective outer pins. Do.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 상기 핀튜브는 각각 U자관에 의해 상호 연통되어 있는 것이 바람직하다.Further, in order to achieve the above object, the fin tubes are preferably communicated with each other by a U-tube.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 상기 복수개의 핀튜브는 상기 케이스 내에 복수개의 열을 이루어 배치되고, 상기 각각의 열을 구성하는 핀튜브는 인접한 열의 상기 핀튜브 사이의 공간에 대향하여 배치되는 것이 바람직하다.Further, in order to achieve the above object, the plurality of fin tubes are arranged in a plurality of rows in the case, and the fin tubes constituting each row are disposed to face the space between the fin tubes in adjacent rows. Do.
한편, 상기한 본 고안의 목적은 압축기, 응축기 및 감압밸브가 구비된 제1냉방시스템을 포함하여 구성되는 빙축열식 냉방시스템에 있어서, 칠러; 내부에 공간이 형성되고 물이 채워진 케이스, 상기 케이스의 내부공간에 설치되며 관의 외부에 복수개의 외부핀이 형성된 복수개의 핀튜브 및 상기 케이스의 일측에 형성되고 상기 핀튜브와 연결되는 냉매가 유출입 하는 복수개의 매니폴드로 구성되며, 상기 복수개의 핀튜브는 상호 연통되어 있는 빙축기; 및 상기 칠러와 상기 빙축기를 통과하며 내부에 부동액이 순환하는 제1폐경로;로 이루어진 제1순환시스템; 상기 빙축기, 실내기 및 상기 빙축기와 상기 실내기를 통과하며 내부에 상기 부동액이 순환하는 제2폐경로로 이루어지는 제2순환시스템; 상기 제1순환시스템과 상기 제2순환시스템을 일체로 연결하기 위해 상기 빙축기를 사이에 두고 양측에 형성된 제1교차부와 제2교차부; 상기 빙축기와 상기 제2교차부 사이에 설치된 순환펌프; 상기 제1교차부와 상기 칠러 사이에 설치된 제1스위치밸브; 및 상기 제1교차부와 상기 실내기 사이에 설치되는 제2스위치밸브를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 칠러를 이용한 빙축열식 냉방시스템에 의해서도 달성될 수 있다.On the other hand, the object of the present invention is an ice heat storage cooling system comprising a first cooling system having a compressor, a condenser and a pressure reducing valve, chiller; A case having a space formed therein and filled with water, a plurality of fin tubes installed in the inner space of the case and having a plurality of external fins formed outside of the tube, and refrigerant formed at one side of the case and connected to the fin tubes It is composed of a plurality of manifolds, the plurality of fin tubes are in communication with each other; And a first closed path through which the chiller and the ice accumulator pass and the antifreeze circulates therein. A second circulation system configured to pass through the ice accumulator, the indoor unit and the ice accumulator and the indoor unit, and a second closed path through which the antifreeze circulates; First and second intersecting parts formed on both sides with the ice accumulator interposed therebetween to integrally connect the first circulation system and the second circulation system; A circulation pump installed between the ice accumulator and the second intersection; A first switch valve installed between the first crossing portion and the chiller; And a second switch valve installed between the first crossing unit and the indoor unit. The cooling system may be achieved by an ice storage type cooling system using a chiller.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 상기 칠러는, 관의 외면에 복수개의 외부핀이 형성되고 상기 관의 내부에 복수개의 내부핀이 형성되며 내부로 냉매가 흐르는 복수개의 핀튜브; 및 상기 핀튜브가 내부에 배치되고 상기 부동액이 통과할 수 있도록 입구와 출구가 구비된 케이스로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, in order to achieve the above object, the chiller may include a plurality of outer fins formed on an outer surface of the tube, a plurality of inner fins formed on the inside of the tube, and a plurality of fin tubes through which refrigerant flows; And it is preferable that the pin tube is disposed inside and made of a case provided with an inlet and an outlet so that the antifreeze can pass.
본 고안의 그밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the preferred embodiments associated with the accompanying drawings.
도 1은 본 고안의 제1실시예에 따른 핀튜브를 이용한 빙축기의 일부의 분해사시도,1 is an exploded perspective view of a part of an ice accumulator using a fin tube according to a first embodiment of the present invention;
도 2는 본 고안의 제1실시예에 따른 핀튜브를 이용한 빙축기의 핀튜브의 사시도,2 is a perspective view of a fin tube of an ice accumulator using a fin tube according to a first embodiment of the present invention;
도 3는 본 고안의 제2실시예에 따른 핀튜브를 이용한 빙축기의 일부의 분해사시도,3 is an exploded perspective view of a portion of an ice accumulator using a fin tube according to a second embodiment of the present invention;
도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 핀튜브를 이용한 빙축기를 이용한 냉방시스템의 도면,4 is a view of a cooling system using an ice accumulator using a fin tube according to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 고안의 일실시예에 따른 핀튜브를 이용한 빙축기를 이용한 냉방시스템을 구성하는 칠러를 나타낸 사시도,5 is a perspective view showing a chiller constituting a cooling system using an ice accumulator using a fin tube according to an embodiment of the present invention,
도 6은 본 고안의 일실시예에 따른 핀튜브를 이용한 빙축기를 이용한 냉방시스템의 칠러를 구성하는 핀튜브를 나타낸 사시도,6 is a perspective view showing a fin tube constituting a chiller of a cooling system using an ice storage machine using a fin tube according to an embodiment of the present invention;
도 7은 종래의 나관을 이용한 빙축기를 나타낸 분해사시도,7 is an exploded perspective view showing an ice accumulator using a conventional tube;
도 8은 종래의 빙축열식 냉방시스템의 냉동사이클을 나타낸 도면이다.8 is a view showing a refrigeration cycle of a conventional ice heat storage cooling system.
* 주요 도면 부호의 설명 *Explanation of the Main References
1,31: 빙축기 2: 케이스1,31: Ice Shaker 2: Case
6,36: 유입 매니폴드 3,33: 유출 매니폴드6,36: inlet manifold 3,33: outlet manifold
20: 핀튜브 23: 외부핀20: pin tube 23: outer pin
28: 부동액 67: 냉매28: antifreeze 67: refrigerant
이하에서는 본 고안의 일실시예에 따른 칠러를 이용한 빙축열식 냉방시스템의 구성에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter will be described the configuration of the ice heat storage cooling system using a chiller according to an embodiment of the present invention.
도 1은 본 고안의 제1실시예에 따른 핀튜브를 이용한 빙축기의 일부의 분해사시도이고, 도 2는 본 고안의 제1실시예에 따른 핀튜브를 이용한 빙축기의 핀튜브의 사시도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 핀튜브를 이용한 빙축기(1)는 박스형의 케이스(2)에 외부핀(23)이 형성된 핀튜브(20)가 빼곡히 설치되고, 케이스(2)의 내부공간에 물(59)이 채워져 있는 것이다. 이 물은 자연대류에 의한 섞임현상을 제외하고는 강제적인 흐름은 없다.1 is an exploded perspective view of a part of an ice accumulator using a fin tube according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of a fin tube of an ice accumulator using a fin tube according to a first embodiment of the present invention. As shown in Figure 1 and 2, the ice storage device (1) using a fin tube according to the present invention is provided with a fin tube 20, the outer pin 23 is formed in a box-shaped case (2), Water (59) is filled in the internal space of (2). This water has no compulsory flow except for mixing by natural convection.
빙축기(1)의 케이스(2)는 박스형으로서 전면이 밀폐되는 것이 특징이며, 상기 케이스(2)의 내부에는 복수개의 핀튜브(20)가 합쳐진 핀튜브(20)의 번들이 수용된다. 케이스(2)를 이루는 6개의 면은 단열판으로 형성되며, 이 중에 핀튜브(20)의 축선상에 위치하는 1개의 면이 유출입 매니폴드(3, 6)가 형성된 유출입유도판(15)이 된다. 유출입유도판(15)은 일면으로 상하단에 부동액(28)이 유출입하는 유입관(7)과 유출관(5)이 형성되고, 반대면에 상기 유입관(7)과 유출관(5)을 핀튜브(20)의 관(26)과 연결하는 유입 매니폴드(6) 및 유출 매니폴드(3)가 형성되어 있다.The case 2 of the ice accumulator 1 is characterized in that the front surface is sealed as a box shape, and the bundle of the fin tubes 20 in which the plurality of fin tubes 20 are combined is accommodated in the case 2. The six surfaces constituting the case 2 are formed by a heat insulating plate, and one surface positioned on the axis of the fin tube 20 is the inflow and induction plate 15 having the inflow and outflow manifolds 3 and 6. . The inflow and outflow guide plate 15 is formed with an inflow pipe 7 and an outflow pipe 5 through which the antifreeze 28 flows in and out on one side thereof, and pins the inflow pipe 7 and the outflow pipe 5 on opposite sides thereof. An inlet manifold 6 and an outlet manifold 3 are formed which connect with the tube 26 of the tube 20.
유입 매니폴드(6)는 일측에서 상기 유출입유도판(15)의 유입관(7)과 연결되며 타측에서 핀튜브(20)의 번들의 하단에 위치하는 핀튜브(20)의 단부와 결합된다. 유출 매니폴드(3)는 유입 매니폴드(6)와 동일한 구조이며 유입 매니폴드(6)와 대향하도록 유출입유도판(15)의 상단에서 유출관(5)에 연결되고 핀튜브(20)의 번들의 상단에 위치하는 핀튜브(20)의 단부에 결합된다.The inlet manifold 6 is connected to the inlet tube 7 of the outlet inlet plate 15 on one side and is coupled to the end of the fin tube 20 located at the lower end of the bundle of the fin tube 20 on the other side. The outlet manifold 3 has the same structure as the inlet manifold 6 and is connected to the outlet tube 5 at the top of the outlet inlet plate 15 so as to face the inlet manifold 6 and to bundle the fin tube 20. It is coupled to the end of the fin tube 20 located at the top of the.
핀튜브(20)의 번들은 복수개의 외부핀(23)이 형성된 핀튜브(20)가 2개의 튜브유도판(10)의 사이에 빼곡히 설치되고, 각 핀튜브(20)의 양단은 튜브유도판(10)을 관통하고 있으며 각 핀튜브(20)는 단부끼리 U자관(21)에 의해 연결되어 있다.Bundle of the fin tube 20 is a fin tube 20 formed with a plurality of outer pins 23 is installed between the two tube guide plate 10, both ends of each fin tube 20 is a tube guide plate It penetrates 10, and each fin tube 20 is connected by the U-shaped tube 21 with the edge parts.
핀튜브(20)는 원형의 관(26)으로서, 관(26)의 외면(22)에는 길이방향으로 25.4mm 당 6개 내지 10개의 원판형의 외부핀(23)이 형성되어 있다. 관(26)의 재질은 동으로 하고 외부핀(23)의 재질은 알루미늄으로 한다.The fin tube 20 is a circular tube 26. The outer surface 22 of the tube 26 is formed with six to ten disc shaped outer fins 23 per 25.4 mm in the longitudinal direction. The material of the pipe 26 is copper and the material of the outer pin 23 is aluminum.
구체적으로 핀튜브(20)는 관(26)의 외경이 25.4mm정도이고 핀튜브(20)의 외경이 62.2mm정도로 형성할 수 있고, 관(26)의 길이 25.4mm마다 외부핀(23)을 6개를 형성하는 경우 각각의 외부핀(23) 사이의 간격은 3.83mm가 되며, 각각의 핀튜브(20)의 중심축선은 간격이 76mm가 되도록 배치할 수 있다.Specifically, the fin tube 20 may have an outer diameter of the tube 26 of about 25.4 mm and an outer diameter of the fin tube 20 of about 62.2 mm, and the outer fin 23 may be formed every 25.4 mm of the length of the tube 26. In the case of forming six, the interval between each outer pin 23 is 3.83mm, the central axis of each fin tube 20 can be arranged so that the interval is 76mm.
이러한 핀튜브(20)를 이용하여 만든 빙축조(1)의 크기를 길이 1300mm정도, 폭 770mm정도, 높이 1207mm정도로 하면 내부 용적이 1.2㎥가 되고, 빙축기(1)의 내부에는 1200mm길이의 핀튜브(20)가 135개 설치될 수 있다. 이 때 핀튜브(20)가 차지하는 용적은 빙축기(1) 내부공간의 10.6%이며 외부핀(23) 사이에 위치하는 물의 양은 빙축기(1) 내부에 채워진 전체 1톤 물중 0.39톤이고, 나머지 0.61톤은 핀튜브(20)의 외부에 위치한다. 그러나 본 고안의 일실시예에 따른 빙축기의 크기는 이에 한정되지 않으며 용도에 따라 다양한 변화가 가능한 것이다.When the size of the ice storage tank 1 made using the fin tube 20 is about 1300 mm long, about 770 mm wide, and about 1207 mm high, the internal volume becomes 1.2 m 3, and the inside of the ice accumulator 1 has a length of 1200 mm. 135 tubes 20 may be installed. At this time, the volume occupied by the fin tube 20 is 10.6% of the inner space of the ice accumulator 1, and the amount of water located between the outer fins 23 is 0.39 tons of the total 1 ton of water filled in the ice accumulator 1, 0.61 tons is located outside the fin tube 20. However, the size of the ice storage device according to an embodiment of the present invention is not limited thereto and may be variously changed according to a use.
도 3은 본 고안의 제2실시예에 따른 핀튜브를 이용한 빙축기의 일부의 분해사시도이다.도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안의 제2실시예에 따른 핀튜브를 이용한 빙축기(31)는 밀폐된 박스형의 케이스(32) 안에 외부핀으로서 복수개의 금속판(53)이 일정 간격으로 평행하게 배치되고 복수개의 관(56)이 각 금속판(53)을 관통하여 형성된 핀코어형 핀튜브(70)가 내장된 것이다.3 is an exploded perspective view of a portion of an ice accumulator using a fin tube according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, an ice accumulator 31 using a fin tube according to a second embodiment of the present invention is shown. ) Is an outer fin in a sealed box-shaped case 32, wherein a plurality of metal plates 53 are arranged in parallel at regular intervals and a plurality of tubes 56 are formed through the metal plates 53 to form a pin-core fin tube ( 70) is built-in.
본 고안의 제2실시예에 따른 핀튜브를 이용한 빙축기(31)는 제1실시예에 따른 핀튜브를 이용한 빙축기(1)와 유사하나 다만 외부핀이 금속판으로 이루어진 점에 차이가 있다.The ice accumulator 31 using the fin tube according to the second embodiment of the present invention is similar to the ice accumulator 1 using the fin tube according to the first embodiment except that the outer pin is made of a metal plate.
케이스(32)를 이루는 6개의 면은 단열판으로 이루어지고, 이 중에핀코어(70)의 관(56)의 축선상에 위치하는 1개면은 하단에 유입 매니폴더(36)가 형성되고 상단에 유출 매니폴더(33)가 형성된 유출입유도판(45)으로 이루어진다.The six faces constituting the case 32 are made of a heat insulating plate, and one face on the axis of the tube 56 of the pin core 70 has an inflow manifold 36 formed at the bottom thereof and an outlet at the top thereof. The manifold 33 is formed of the outflow guide plate 45 is formed.
핀코어형 핀튜브(50)는 복수개의 외부핀에 해당하는 금속판(53)과 상기 금속판(53)을 관통하여 결합된 복수개의 관(56)으로 이루어지는데, 금속판(53)에 형성된 관유도공(54)을 통해 핀코어형 핀튜브(50)의 관(56)은 나란히 열을 지어 배치된다. 핀코어형 핀튜브(50)의 복수개의 금속판(53) 중에서 가장 전면과 후면에 형성된 금속판(53)에서 관유도공(54))을 통해 노출된 핀코어형 핀튜브(50)의 관(56)의 단부는 다음열의 핀코어형 핀튜브(50)의 관(56)의 단부와 U자관(51)에 의해 연결된다. 상단의 핀코어형 핀튜브(50)의 관(56)은 유출 매니폴드(33)에 연결되며 하단의 핀코어형 핀튜브(50)의 관(56)은 유입 매니폴드(36)에 연결된다.The pin core-type fin tube 50 is composed of a metal plate 53 corresponding to a plurality of external pins and a plurality of pipes 56 coupled through the metal plate 53, and the pipe induction coating formed on the metal plate 53 ( 54, the tubes 56 of the fincore finned tube 50 are arranged side by side. Tube 56 of the pin-core fin tube 50 exposed through the pipe guide hole 54 in the metal plate 53 formed on the most front and rear of the plurality of metal plate 53 of the fin-core fin tube 50 The end of is connected by the U-shaped tube 51 and the end of the tube 56 of the next row of fin-core fin tube 50. The tube 56 of the upper fin cored fin tube 50 is connected to the outlet manifold 33 and the tube 56 of the lower fin cored fin tube 50 is connected to the inlet manifold 36. .
이외에도 다양한 형태로 핀튜브의 열전달 면적을 높이는 수단을 채택할 수 있다. 그 효과는 상기 본 고안의 실시예에 따른 빙축기의 효과와 같은 것이므로 본 고안은 상기한 두가지 핀튜브에 한정되지 않는다.In addition, it is possible to adopt a means for increasing the heat transfer area of the fin tube in various forms. Since the effect is the same as the effect of the ice accumulator according to the embodiment of the present invention, the present invention is not limited to the two fin tubes described above.
도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 핀튜브를 이용한 빙축기를 이용한 냉방시스템의 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 고안의 일실시예에 따른 핀튜브를 이용한 냉방시스템은 크게 압축기(70), 응축기(71), 증발기(이하 “칠러(60)”라 함), 빙축기(1) 및 실내기(85)로 구성되는 3개의 서브시스템으로 구성된다.4 is a view of a cooling system using an ice accumulator using a fin tube according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 4, the cooling system using a fin tube according to an embodiment of the present invention is largely a compressor 70, a condenser 71, an evaporator (hereinafter referred to as "chiller 60"), ice storage ( 1) and the indoor unit 85, which consists of three subsystems.
상기 3개의 서브시스템은 제1냉방시스템(81), 제1순환시스템(82) 및 제2순환시스템(83)으로 이루어진다.The three subsystems consist of a first cooling system 81, a first circulation system 82 and a second circulation system 83.
구체적으로, 제1냉방시스템(81)은 일반적인 냉동사이클의 구성과 유사하며압축기(70), 응축기(71), 감압밸브(72) 및 칠러(60)(증발기)와 각각을 연결하며 내부에 냉매(67)가 흐르는 폐회로로 구성된다.Specifically, the first cooling system 81 is similar to the configuration of a general refrigeration cycle and connects the compressor 70, the condenser 71, the pressure reducing valve 72 and the chiller 60 (evaporator), respectively, and the refrigerant therein. It consists of a closed circuit through which 67 flows.
제1순환시스템(82)은 부동액(28)을 냉각하는 칠러(60)와, 상기 부동액(28)을 순환시키는 순환펌프(76) 및 내부에 물(59)이 채워져 있는 빙축기(1), 그리고 칠러(60)와 빙축기(1)를 연결하며 내부에는 부동액(28)이 흐르는 제1폐경로(82a)로 구성된다. 부동액(28)은 CaCl2또는 NaCl의 수용액으로 이루어지는 브라인(brine)이 사용된다. 칠러(60)는 제1냉방시스템(81)과 제1순환시스템(82)이 공유하고 있는 것으로서 상세한 구조는 이후에 설명한다.The first circulation system 82 includes a chiller 60 for cooling the antifreeze 28, a circulation pump 76 for circulating the antifreeze 28, and an ice accumulator 1 having water 59 filled therein, The chiller 60 and the ice accumulator 1 are connected to each other, and the chiller 60 is formed of a first closed path 82a through which an antifreeze 28 flows. As the antifreeze 28, brine made of an aqueous solution of CaCl 2 or NaCl is used. The chiller 60 is shared between the first cooling system 81 and the first circulation system 82, and a detailed structure thereof will be described later.
제2순환시스템(83)은 얼음이 생성되는 빙축기(1), 제1순환시스템(82)과 공유하는 순환펌프(76) 및 부동액(28)과 실내공기의 열교환을 위해 팬(미도시)과 방열판(미도시)으로 구성되는 실내기(85) 및 빙축기(1)와 실내기(85)를 연결하고 내부에는 상기 제1순환시스템(82)과 같은 부동액(28)이 흐르는 제2폐경로(83a)로 구성된다.The second circulation system 83 is a fan (not shown) for heat exchange between the ice accumulator 1 in which ice is generated, the circulation pump 76 shared with the first circulation system 82, and the antifreeze 28 and the indoor air. And a second closed path through which the indoor unit 85 and the ice storage unit 1 and the indoor unit 85 which are configured as a heat sink (not shown) are connected, and an antifreeze 28 such as the first circulation system 82 flows therein ( 83a).
제1순환시스템(82)을 구성하는 제1폐경로(82a)는 빙축기(1)의 양측에 형성된 제1교차부(87) 및 제2교차부(88)에서 제2순환시스템(83)의 제2폐경로(83a)와 합쳐진다. 따라서 제1폐경로(82a)와 제2폐경로(83a)는 제1교차부(87)로부터 빙축기(1)를 거쳐 제2교차부(88)에 이르는 폐경로를 공유하고 있다.The first closed path 82a constituting the first circulation system 82 is the second circulation system 83 at the first crossing portion 87 and the second crossing portion 88 formed at both sides of the ice accumulator 1. It is combined with the second closed path (83a) of. Therefore, the first closed route 82a and the second closed route 83a share the closed route from the first cross section 87 to the second cross section 88 via the ice accumulator 1.
제1순환시스템(82)과 제2순환시스템(83)은 통상적으로 동시에 가동하지 않기 때문에, 제1폐경로(82a)와 제2폐경로(83a)를 선택적으로 순환하기 위해스위치밸브(77, 78) 및 순환펌프(76)가 구비되어 있다. 순환펌프(76)는 상기한 제1폐경로(82a)와 제2폐경로(83a)가 공유하는 부분 중에서 빙축기(1)와 제2교차부(88) 사이의 폐경로 상에 설치되어 있다. 스위치밸브는 2개가 설치되는데, 제1교차부(87)와 칠러(60) 사이에 제1스위치밸브(78)가 설치되고 제1교차부(87)와 실내기(85) 사이에 제2스위치밸브(77)가 설치된다. 따라서 스위치밸브(77, 78)를 선택하여 개폐함으로써 가동될 순환시스템을 선택할 수 있다.Since the first circulation system 82 and the second circulation system 83 do not normally operate at the same time, the switch valve 77, for selectively circulating the first closed path 82a and the second closed path 83a, 78) and the circulation pump 76 is provided. The circulation pump 76 is provided on the closed route between the ice accumulator 1 and the second crossing portion 88 among the portions shared by the first closed route 82a and the second closed route 83a. . Two switch valves are installed, and a first switch valve 78 is installed between the first intersecting part 87 and the chiller 60 and a second switch valve is provided between the first intersecting part 87 and the indoor unit 85. 77 is installed. Accordingly, the circulation system to be operated can be selected by selecting and opening the switch valves 77 and 78.
도 5는 본 고안의 일실시예에 따른 핀튜브를 이용한 빙축기를 이용한 냉방시스템을 구성하는 칠러를 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 고안의 일실시예에 따른 핀튜브를 이용한 빙축기를 이용한 냉방시스템의 칠러를 구성하는 핀튜브를 나타낸 사시도이다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 냉방시스템에 사용되는 칠러(60)는 부동액(28)이 유출입할 수 있도록 입구(68)와 출구(69)가 형성된 케이스(61)의 내부에 복수개의 외부핀(113)과 내부핀(114)이 형성된 핀튜브(110)가 빼곡히 설치되어 있다. 각 핀튜브(110)는 유출입유도판(64)의 외부에서 U자관(66)에 의해 연결되어 있고 케이스(61)의 양측에 냉매가 유입하고 유출되는 매니폴드(62, 63)가 형성되어 있다.5 is a perspective view showing a chiller constituting a cooling system using an ice accumulator using a fin tube according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is cooling using an ice accumulator using a fin tube according to an embodiment of the present invention It is a perspective view which shows the fin tube which comprises the chiller of a system. 5 and 6, the chiller 60 used in the cooling system according to the present invention is the case 61 of the inlet 68 and the outlet 69 is formed so that the antifreeze 28 can flow in and out. The fin tube 110 having a plurality of external pins 113 and internal pins 114 formed therein is rotatably installed. Each fin tube 110 is connected to the outside of the inflow and outflow guide plate 64 by a U-shaped tube 66, and manifolds 62 and 63 are formed on both sides of the case 61 to allow refrigerant to flow in and out. .
핀튜브(110)는 원형의 관(116)으로서, 관(116)의 내부를 5등분 하도록 중심축선상에서 관(116)의 내면(115)까지 연장된 5개의 내부핀(114)이 형성되고, 관(116)의 외면(112)에는 원판형의 외부핀(113)이 형성되어 있다.Fin tube 110 is a circular tube 116, five inner fins 114 extending from the central axis to the inner surface 115 of the tube 116 to be divided into five equal parts of the tube 116, The outer surface 112 of the tube 116 is formed with a disk-shaped outer pin 113.
외부핀(113)의 높이는 높을수록 좋으나, 본 실시예에서는 관(116)의 외경을 25.4mm로 하는 경우 외부핀(113)은 높이를 19mm로할 수 있고, 외부핀(113)의 수는관(116)의 길이 25.4mm 당 6개를 형성하는 것이 적절하다. 그러나 관(116)의 외경 및 외부핀(113)의 높이는 이에 한정되지 않으며 관(116)의 외경을 작게 하는 경우 외부핀(113)의 높이도 작아진다.The higher the height of the outer pin 113 is better, but in the present embodiment, when the outer diameter of the tube 116 is 25.4 mm, the outer pin 113 may have a height of 19 mm, and the number of the outer pins 113 is the tube. It is appropriate to form six per 116 mm length 25.4 mm. However, the outer diameter of the tube 116 and the height of the outer pin 113 is not limited thereto, and when the outer diameter of the tube 116 is reduced, the height of the outer pin 113 is also reduced.
이하에서는 본 고안의 제1실시예에 따른 핀튜브를 이용한 빙축기의 작동방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter will be described the operation method of the ice shaft using a fin tube according to the first embodiment of the present invention.
먼저 빙축기(1)에서 수행되는 얼음을 얼리는 결빙사이클을 설명한다. 칠러(60)를 거쳐서 냉각된 부동액(28)이 빙축기(1)의 하단에 형성된 유입관(7)을 통해 빙축기(1)로 유입한다. 빙축기(1)의 핀튜브(20)로 유입된 부동액(28)은 핀튜브(20)와 U자관(21)을 통해 빙축기(1) 내부를 모두 거쳐서 빙축기(1) 내부의 물과 열교환을 한 후에 빙축기(1)의 상단에 형성된 유출 매니폴드(3)를 통해 빙축기(1)를 빠져나간다.First, the freezing cycle for freezing the ice performed in the ice accumulator 1 will be described. The antifreeze 28 cooled through the chiller 60 flows into the ice accumulator 1 through an inlet pipe 7 formed at the lower end of the ice accumulator 1. The antifreeze 28 introduced into the fin tube 20 of the ice accumulator 1 passes through both the ice accumulator 1 through the fin tube 20 and the U-shaped tube 21 and the water inside the ice accumulator 1. After the heat exchange, the ice accumulator 1 exits through the outlet manifold 3 formed at the upper end of the ice accumulator 1.
빙축기(1)의 내부에서 일어나는 핀튜브(20)와 물 사이의 열교환은 2단계로 이루어진다. 1단계는 핀튜브(20)의 외부핀(23)과 상기 외부핀(23)의 사이에 위치하는 물 사이에서 일어나는 열교환이고, 2단계는 핀튜브(20)의 외부핀(23) 사이의 물이 모두 결빙된 후에 외부핀(23)의 바깥쪽에서 외부핀(23)의 바깥쪽에 위치한 물과 얼음으로 덮힌 핀튜브(20) 사이에 일어나는 열교환이다.The heat exchange between the fin tube 20 and the water occurring inside the ice accumulator 1 consists of two stages. The first stage is heat exchange between the outer fin 23 of the fin tube 20 and the water located between the outer fin 23, and the second stage is water between the outer fin 23 of the fin tube 20. After all of this is frozen, heat exchange occurs between the fin tube 20 covered with ice and water located outside the outer fin 23 at the outside of the outer fin 23.
1단계에서는 관(26)과 외부핀(23)을 통해 물과 열교환이 이루어지고, 관(26)의 외면(22)에서부터 물이 얼기 시작하여 마지막에는 외부핀(23)의 끝단에서 결빙이 이루어진다. 2단계에서는 핀튜브(20)의 외부핀(23) 사이의 물이 모두 결빙된 상태이므로, 이 때는 관(26)의 외면(22)부터 핀튜브(20)의 외경까지는 얼음의 열전도도와 외부핀(23)의 열전도도를 합성한 등가 열전달계수(keff;Effective thermal conductivity)에 의해 열전달이 이루어지고, 핀튜브(20)의 외경을 벗어나서는 얼음을 통해서 열전달이 이루어진다.In the first step, heat exchange with water is made through the pipe 26 and the outer fin 23, and water starts to freeze from the outer surface 22 of the tube 26, and finally freezes at the end of the outer fin 23. . In the second step, since all the water between the outer fins 23 of the fin tube 20 is frozen, in this case, the thermal conductivity and the outer fin of ice are from the outer surface 22 of the tube 26 to the outer diameter of the fin tube 20. The heat transfer is performed by the equivalent thermal conductivity (k eff ; effective thermal conductivity) obtained by synthesizing the heat conductivity of (23), and heat transfer is performed through ice outside the outer diameter of the fin tube 20.
이 때 keff= (tf·kf+ 2s·ki)/(tf+ 2s) (1)Where k eff = (t f k f + 2 s k i ) / (t f + 2 s) (1)
tf(외부핀 두께)= 0.4mm , 2s(외부핀 사이의 간격)= 4mm , kf(알루미늄 외부핀의 열전도도)= 230 W/m℃ , ki(얼음의 열전도도)= 2 W/m℃ 일 때 keff= 22.3 W/m℃가 된다. 이는 얼음의 열전도도의 약 11배가 되는 것이다.t f (external pin thickness) = 0.4mm, 2s (interval between external pins) = 4mm, k f (thermal conductivity of aluminum external pins) = 230 W / m ℃, k i (thermal conductivity of ice) = 2 W k eff = 22.3 W / m C at / m C. This is about 11 times the thermal conductivity of ice.
이 때 열전달계수는 다음과 같이 주어진다.The heat transfer coefficient is then given by
h = 2/Di{ln(Df/Dt)/keff+ ln(Di/Df)/ki}-1 h = 2 / D i {ln (D f / D t ) / k eff + ln (D i / D f ) / k i } -1
Df(핀튜브 외경)= 64mm, Dt(관의 외경)= 25.4mm, Di(얼음의 최종외경; 핀튜브의 중심축선 사이의 간격)= 76mm 로 하면 h = 206.6 W/㎡℃가 된다.D f (pin tube outer diameter) = 64mm, D t (tube outer diameter) = 25.4mm, D i (final outer diameter of the ice; the distance between the center axis of the fin tube) = 76mm h = 206.6 W / ㎡ ℃ do.
다음으로, 빙축기(1)에서 얼음이 녹는 해빙사이클을 설명한다. 실내기(85)를 거쳐서 열을 흡수한 고온의 부동액(28)이 빙축기(1)의 하단에 형성된 유입관(7)을 통해 빙축기(1)로 유입한다. 상기 유입 매니폴드(6)를 통해 빙축기(1)의 핀튜브(20)의 내부로 유입된 부동액(28)은 핀튜브(20)와 U자관(21)을 통해 빙축기(1) 내부를 모두 거쳐서 빙축기(1) 내부의 물과 열교환을 한 후에 빙축기(1)의 상단에 형성된 유출 매니폴드(3)를 통해 빙축기(1)를 빠져나간다.Next, a thaw cycle in which ice melts in the ice accumulator 1 will be described. The high temperature antifreeze 28 which absorbs heat via the indoor unit 85 flows into the ice accumulator 1 through an inflow pipe 7 formed at the lower end of the ice accumulator 1. The antifreeze 28 introduced into the fin tube 20 of the ice accumulator 1 through the inlet manifold 6 passes through the fin tube 20 and the U-shaped tube 21 to the inside of the ice accumulator 1. After the heat exchange with the water in the ice accumulator 1 through all, it exits the ice accumulator 1 via the outflow manifold 3 formed in the upper end of the ice accumulator 1.
외부핀(23) 사이에 위치하는 얼음이 녹을 때는 역시 전도에 의해 열이 전달되므로 결빙사이클에서 얼음이 얼 때와 열교환의 효율이 같다. 그러나 외부핀(23) 사이의 얼음이 완전히 녹은 후에는 핀튜브(20)의 외경보다 큰 원통형 공간이 생기며 이 공간에 핀튜브(20)와 녹은 물이 차게 된다. 이후에는 나머지 얼음과 핀튜브(20)의 표면의 온도차에 의해 대류가 일어나고 열은 대류에 의해 전달된다.When the ice located between the outer fins 23 is melted, heat is also transmitted by conduction, so the efficiency of heat exchange is the same as when ice is frozen in the freezing cycle. However, after the ice between the outer fins 23 is completely melted, a cylindrical space larger than the outer diameter of the fin tube 20 is formed, and the fin tube 20 and the melted water are filled in the space. Thereafter, convection occurs due to the temperature difference between the remaining ice and the surface of the fin tube 20, and heat is transferred by the convection.
이 때의 열전달계수는 다음과 같다.The heat transfer coefficient at this time is as follows.
h = Nu·kw/s , 여기서 kw(물의 열전도도)= 0.57 W/㎡℃ 이고, Nusselt Number Nu는,h = N u k w / s, where k w (thermal conductivity of water) = 0.57 W / m 2 ° C, and Nusselt Number N u is
Nu =Ra/12π{2 - exp[-(C1/Ra)3/4] - exp[-C2·(C1/Ra)3/4]} 이며,N u = R a / 12π {2-exp [-(C 1 / R a ) 3/4 ]-exp [-C 2 · (C 1 / R a ) 3/4 ]},
Rayleigh Number Ra는,Rayleigh Number R a is
Ra={(g·β(Ts- Tw)·S3)/(ν·α)}·(s/D) 로 주어지고, C1= 0.17Z + exp(-4.8Z), C2= [ 23.7 -1.1·(1+ 152Z2)1/2]4/3로 주어진다.(참고, W.M. Rohsenow, J.P. Hastnett and E.N. Ganic, Handbook of Heat Transfer Fundamentals, 2ndEd. McGraw Hill Book Company 1983)R a = {(g · β (T s -T w ) · S 3 ) / (να)} · (s / D), and C 1 = 0.17Z + exp (-4.8Z), C 2 = [23.7 -1.1 · (1+ 152Z 2 ) 1/2 ] 4/3 (see WM Rohsenow, JP Hastnett and EN Ganic, Handbook of Heat Transfer Fundamentals, 2 nd Ed.McGraw Hill Book Company 1983 )
Ts(금속 표면온도) - Tw(물의 온도) = 1℃, g(중력가속도)= 9.8㎨, β(물의 팽창계수)= 5.374×10-5/℃, ν(동점성계수)= 1.75×10-6, α(열확산계수)= 1.734×10-7, Z=Dt/Df일 때 Ra= 10.92, Nu= 0.383으로 계산되며 h= 60.2 W/㎡℃가 된다.T s (metal surface temperature)-T w (water temperature) = 1 ℃, g (gravity acceleration) = 9.8㎨, β (water expansion coefficient) = 5.374 × 10 -5 / ℃, ν (kinetic viscosity coefficient) = 1.75 When Rx = 10 -6 , α (thermal diffusion coefficient) = 1.734 x 10 -7 , Z = D t / D f , R a = 10.92, N u = 0.383, and h = 60.2 W / m 2.
이하에서는 본 고안의 제2실시예에 따른 핀튜브를 이용한 빙축기의 작동방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter will be described the operation method of the ice shaft using a fin tube according to a second embodiment of the present invention.
본 고안의 제2실시예에 따른 핀튜브를 이용한 빙축기(31)의 작동방법은 본 고안의 제1실시예에 따른 핀튜브를 이용한 빙축기(1)의 작동방법과 유사하나, 다만 빙축기(31)내에서의 열전달이 관(56) 및 금속판(53)과 물 사이에 이루어진다는 점에 차이가 있다. 핀코어는 두께가 약 0.2mm의 얇은 알루미늄의 금속판(53)에 관유도공(54)을 형성하고 관(56)을 끼운 후에 확관을 함으로써 관(56)과 알루미늄의 금속판(56)을 접착시킨다. 핀코어형 핀튜브(50)는 각각의 관(56) 사이의 간격을 조정하기 어렵지만, 물 전체를 알루미늄 금속판(56)인 외부핀으로 둘러쌀 수 있는 장점이 있다.The operation method of the ice accumulator 31 using the fin tube according to the second embodiment of the present invention is similar to the operation method of the ice accumulator 1 using the fin tube according to the first embodiment of the present invention, except that the ice accumulator is operated. There is a difference in that heat transfer in (31) occurs between the tube 56 and the metal plate 53 and water. The pin core bonds the tube 56 to the aluminum plate 56 of aluminum by forming a pipe induction pipe 54 on a thin aluminum plate 53 having a thickness of about 0.2 mm, inserting the tube 56, and expanding the tube 56. Fin core-type fin tube 50 is difficult to adjust the spacing between each tube 56, but has the advantage that can surround the entire water with an outer fin, an aluminum metal plate (56).
이하에서는 본 고안의 일시시예에 따른 핀튜브를 이용한 빙축기를 이용한 냉방시스템의 작동방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of operating a cooling system using an ice accumulator using a fin tube according to a temporary embodiment of the present invention will be described.
먼저 핀튜브를 이용한 빙축기를 이용한 냉방시스템의 결빙사이클을 구성하는 제 1냉방시스템(81)과 제1순환시스템(82)의 사이클을 설명한다.First, the cycle of the 1st cooling system 81 and the 1st circulation system 82 which comprise the freezing cycle of the cooling system using the ice storage using a fin tube is demonstrated.
제1냉방시스템(81)의 사이클은 냉매(24)가 순환하면서 냉각이 이루어지는 것으로서, 냉매(24)는 압축기(70), 응축기(71), 감압밸브(72) 및 칠러(60)를 거쳐서 순환한다.The cycle of the first cooling system 81 is to cool as the refrigerant 24 circulates, and the refrigerant 24 circulates through the compressor 70, the condenser 71, the pressure reducing valve 72, and the chiller 60. do.
즉, 기화된 상태의 냉매(24)가 압축기(70)로 유입되어 고압으로 압축되고, 다음으로 응축기(71)로 유입된 고압의 기체 냉매(24)는 응축기(71)에서 열을 외부로 방출하여 응축된다. 이 후 응축된 고압의 냉매(24)는 감압밸브(72)를 지나면서 압력이 강하하여 냉매(24)의 일부가 기화된 상태로 칠러(60)로 유입되며 칠러(60)에서 부동액(28)으로부터 열을 흡수하여 기화된 후 일부가 약간의 수퍼히팅(기화점을 넘는 온도로 됨)이 된다. 기화된 냉매(24)는 다시 압축기(70)로 유입되면서 제1냉방시스템(81)의 사이클이 완성된다. 제1냉방시스템(81)의 사이클이 반복되면서 부동액(28)은 냉각되게 된다.That is, the refrigerant 24 in the vaporized state is introduced into the compressor 70 and compressed at high pressure. Next, the high-pressure gas refrigerant 24 introduced into the condenser 71 discharges heat from the condenser 71 to the outside. To condense. Thereafter, the condensed high-pressure refrigerant 24 passes through the pressure reducing valve 72 and the pressure drops, and a portion of the refrigerant 24 flows into the chiller 60 in a vaporized state, and the antifreeze 28 in the chiller 60. After absorbing heat from the vaporization, some of it becomes a slight superheating (at temperatures above the vaporization point). The vaporized refrigerant 24 flows back into the compressor 70 to complete the cycle of the first cooling system 81. As the cycle of the first cooling system 81 is repeated, the antifreeze 28 is cooled.
제1순환시스템(82)의 사이클은 부동액(28)이 순환하여 빙축기(1)의 얼음을 생성하는 것으로서 부동액(28)은 칠러(60), 빙축기(1) 및 순환펌프(76)를 거쳐서 순환하고, 이 때 제1순환시스템(82)의 제1스위치밸브(78)는 열려 있고 제2순환시스템(83)의 제2스위치밸브(77)는 닫힌 상태이다.The cycle of the first circulation system 82 is the antifreeze 28 circulates to produce ice in the ice accumulator 1, and the antifreeze 28 passes the chiller 60, the ice accumulator 1 and the circulation pump 76. At this time, the first switch valve 78 of the first circulation system 82 is open and the second switch valve 77 of the second circulation system 83 is closed.
순환펌프(76)에 의해 칠러(60)로 유입된 부동액(28)은 칠러(60)에 형성된 핀튜브(20)를 순환하는 냉매(67)로 기화열을 공급하고 냉각된 후에, 냉각된 부동액(28)이 순환펌프(76)에 의해 유입 매니폴드(6)를 거쳐 빙축기(1)의 핀튜브(20)로 유입된다. 빙축기(1)의 핀튜브(20)로 유입된 부동액(28)은 핀튜브(20)의 외부핀(23)과 외면(22)을 통하여 상대적으로 고온인 빙축기(1) 내부의 물(59)로부터 열을 흡수하여 온도가 상승하고, 다시 온도가 상승한 부동액(28)이 유출 매니폴드(3)를 거쳐 빙축기(1)를 빠져나와 칠러(60)로 유입되면서 제1순환시스템(82)의 사이클이 완성된다. 이 제1순환시스템(82)의 사이클이 반복되면서 부동액(28)에 열을 빼앗긴 물(59)은 얼게된다.The antifreeze 28 introduced into the chiller 60 by the circulation pump 76 supplies the vaporization heat to the refrigerant 67 circulating through the fin tube 20 formed in the chiller 60 and then cools the cooled antifreeze ( 28 is introduced into the fin tube 20 of the ice accumulator 1 via the inflow manifold 6 by the circulation pump 76. The antifreeze 28 introduced into the fin tube 20 of the ice accumulator 1 is water inside the ice accumulator 1 having a relatively high temperature through the outer fin 23 and the outer surface 22 of the fin tube 20. 59 absorbs heat from the temperature rises, and the antifreeze 28, which has risen again, exits the ice accumulator 1 through the outflow manifold 3 and flows into the chiller 60, thereby introducing the first circulation system 82 ) Cycle is completed. As the cycle of the first circulation system 82 is repeated, the water 59 deprived of heat to the antifreeze 28 is frozen.
이와 같이, 핀튜브를 이용한 빙축기를 이용한 냉방시스템은 제1냉방시스템(81)과 제1순환시스템(82)의 작동에 의해 결빙사이클을 구성하며 빙축기(1)의 물(59)로부터 얼음을 생성한다.As such, the cooling system using the ice accumulator using the fin tube constitutes a freezing cycle by the operation of the first cooling system 81 and the first circulation system 82 and the ice from the water 59 of the ice accumulator 1. Create
이하에서는 핀튜브를 이용한 빙축기를 이용한 냉방시스템의 해빙사이클을 구성하는 제 2순환시스템의 사이클을 설명한다. 제2순환시스템(83)의 사이클은 부동액(28)이 순환하여 실내기(85)의 실내공기를 냉각하는 것으로서 부동액(28)은 빙축기(1), 실내기(85) 및 순환펌프(76)를 거쳐서 순환하고, 이 때 제1스위치밸브(78)는 닫혀 있고 제2스위치밸브(77)는 열린 상태이다.Hereinafter, the cycle of the second circulation system constituting the thawing cycle of the cooling system using the ice storage using the fin tube. The cycle of the second circulation system 83 is the antifreeze 28 is circulated to cool the indoor air of the indoor unit 85, the antifreeze 28 is the ice accumulator (1), the indoor unit 85 and the circulation pump 76 At this time, the first switch valve 78 is closed and the second switch valve 77 is open.
상기한 결빙사이클의 작동에 의해 빙축기(1)의 물(59)은 모두 얼음으로 변화된 상태이다. 순환펌프(76)를 구동하여 유입 매니폴드(6)를 통해 빙축기(1)의 핀튜브(20)로 유입된 부동액(28)은 핀튜브(20)의 외면(22)과 외부핀(23)을 통해 빙축기(1)의 얼음으로 열을 방출하여 저온으로 냉각되고 냉각된 부동액(28)이 유출 매니폴드(3)를 통해 빙축기(1)에서 빠져나와 실내기(85)로 유입된다. 실내기(85)로 유입된 부동액(28)은 실내기(85) 주위의 고온의 공기로부터 열을 흡수하여 온도가 상승하고 다시 빙축기(1)로 보내짐으로써 제2순환시스템(83)의 사이클이 완성된다. 상기 제2순환시스템(83)의 사이클이 반복되면서 실내기(85) 주위의 공기는 점차 냉각된다.By the operation of the above-mentioned ice cycle, the water 59 of the ice accumulator 1 is all changed to ice. The antifreeze 28 flowing into the fin tube 20 of the ice accumulator 1 through the inlet manifold 6 by driving the circulation pump 76 is the outer surface 22 and the outer fin 23 of the fin tube 20. By dissipating heat into the ice of the ice accumulator 1 through), the coolant cooled and cooled to a low temperature is discharged from the ice accumulator 1 through the outflow manifold 3 and introduced into the indoor unit 85. The antifreeze 28 introduced into the indoor unit 85 absorbs heat from the hot air around the indoor unit 85, the temperature rises, and is sent to the ice accumulator 1 so that the cycle of the second circulation system 83 is prevented. Is completed. As the cycle of the second circulation system 83 is repeated, the air around the indoor unit 85 is gradually cooled.
본 고안의 바람직한 실시예에서는 빙축기의 얼음을 사용하는 냉방시스템의 구성으로 공기냉각을 위한 실내기를 사용하였으나, 본 고안은 이에 한하지 않고,얼음이 모두 녹을 때까지 빙축기를 나가는 부동액의 온도가 거의 일정하게 0.9℃가 되므로 빙축기의 얼음을 이용하여 물을 냉각하는 칠러시스템을 채택하는 것도 가능하다.In a preferred embodiment of the present invention, but the indoor unit for the air cooling as a configuration of the cooling system using the ice of the ice storage, the present invention is not limited to this, the temperature of the antifreeze leaving the ice storage until the ice melts It is possible to adopt a chiller system that cools water using ice from ice packers, since it is almost constant at 0.9 ° C.
본 고안의 바람직한 실시예에서는 제1순환시스템과 제2순환시스템 중에서 하나를 선택적으로 가동하기 위해 제1스위치밸브를 칠러와 제1교차부 사이에 위치시키고 제2스위치밸브를 제1교차부와 실내기 사이에 위치시켰으나, 본 고안은 이에 한하지 않고, 이와 대칭으로 제1스위치밸브를 칠러와 제2교차부 사이에 위치시키고 제2스위치밸브를 제2교차부와 실내기 사이에 위치시키는 것도 가능하다.In a preferred embodiment of the present invention, in order to selectively operate one of the first circulation system and the second circulation system, the first switch valve is positioned between the chiller and the first intersection, and the second switch valve is positioned between the first intersection and the indoor unit. Although positioned between, the present invention is not limited to this, it is also possible to symmetrically position the first switch valve between the chiller and the second cross-section and the second switch valve between the second cross-section and the indoor unit.
본 고안의 바람직한 실시예에서는 제1순환시스템과 제2순환시스템을 가동하는 냉각유체로서 브라인(brine)을 사용하였으나, 본 고안은 이에 한하지 않고, 냉각유체로서 프레온가스, 암모니아, 클로로메틸 등을 사용하는 것도 가능하다.In a preferred embodiment of the present invention, brine was used as a cooling fluid for operating the first circulation system and the second circulation system. However, the present invention is not limited thereto, and freon gas, ammonia, chloromethyl, and the like are used as the cooling fluid. It is also possible to use.
본 고안의 바람직한 실시예에서는 빙축기의 핀튜브로서 두 종류의 외부핀이 형성된 것을 사용하였으나, 본 고안은 이에 한하지 않고, 다양한 종류의 외부핀 즉, 주름지거나 또는 육각형, 팔각형 등의 외부핀이 형성된 핀튜브를 채택하는 것도 가능하다.In a preferred embodiment of the present invention, but two types of outer pins are used as the fin tube of the ice storage machine, but the present invention is not limited to this, and various kinds of outer pins, that is, corrugated or hexagonal, octagonal outer pins, etc. It is also possible to employ formed fin tubes.
본 고안의 바람직한 실시예에서는 냉방시스템의 칠러의 형태로 부동액이 1번에 칠러를 거쳐가는 1개의 채널이 형성된 칠러를 사용하였으나, 본 고안은 이에 한하지 않고, 칠러의 내부를 칸막이로 구획하여 부동액이 여러번 칠러를 거친 후에 유출하도록 복수개의 채널을 갖는 철러를 사용하는 것도 가능하다.In the preferred embodiment of the present invention, the chiller is formed in the form of a chiller of the cooling system using a chiller having one channel through which the antifreeze passes through the chiller at once, but the present invention is not limited thereto, and the inside of the chiller is partitioned into a partition to form an antifreeze. It is also possible to use an iron pillar having a plurality of channels so as to flow out after this multiple chillers.
상기한 구성을 갖는 본 고안의 일실시예에 따른 핀튜브를 이용한 빙축기 및 이를 이용한 냉방시스템에 의하면, 빙축기에 사용되는 튜브로서 핀튜브를 사용하므로 열전달면적이 크게 증가하여 냉각의 효율이 향상되고 따라서 빙축기의 결빙시간 및 해빙시간을 필요에 따라 원하는 대로 조정할 수 있다.According to the ice accumulator using the fin tube and the cooling system using the same according to an embodiment of the present invention having the above-described configuration, since the fin tube is used as the tube used in the ice accumulator, the heat transfer area is greatly increased, thereby improving cooling efficiency. Therefore, the freezing time and the thawing time of the ice accumulator can be adjusted as desired.
빙축기의 핀튜브에 외부핀이 형성되어 있으므로 외부핀의 높이까지는 외부핀에 의한 열전달이 이루어져 얼음이 쉽게 형성될 수 있으므로 적은 수의 핀튜브를 사용하여 대량의 얼음을 만들 수 있고 따라서 빙축기의 크기가 소형화 되는 장점이 있다.Since the outer fins are formed in the fin tube of the ice accumulator, heat can be transferred to the height of the outer fins so that the ice can be easily formed. Therefore, a small number of fin tubes can be used to make a large amount of ice. There is an advantage that the size is miniaturized.
칠러를 순환하는 부동액을 이용하여 빙축기의 얼음을 생성하고 그 부동액을 순환하여 실내기를 통해 냉방을 하는 것이므로 빙축기의 내부의 물이 전부 결빙된 상태에도 냉방시스템을 가동할 수 있는 현저한 효과가 있다.Since the ice in the ice machine is produced by using the antifreeze circulating in the chiller and the ice is circulated through the chiller to cool through the indoor unit, there is a remarkable effect of operating the cooling system even when all the water inside the ice machine is frozen. .
또한, 빙축기내에서 열전달 효율이 매우 높기 때문에, 얼음이 모두 녹을때까지 약 0.9℃의 냉수 또는 부동액을 일정하게 실내기로 공급할 수 있다.In addition, since the heat transfer efficiency is very high in the ice storage, it is possible to constantly supply about 0.9 ° C. cold water or antifreeze to the indoor unit until all the ice melts.
비록 본 고안이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 고안의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 실용신안등록청구의 범위는 본 고안의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the scope of the utility model registration claims attached will include such modifications or variations that fall within the spirit of the present invention.
Claims (7)
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| KR20-2002-0036345U KR200306466Y1 (en) | 2002-12-05 | 2002-12-05 | Fin Tube installed Energy Storage-and-Recovery Device using Latent Heat of Fusion of Water and Air-Conditioning System with the Device |
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| KR101402106B1 (en) | 2013-02-22 | 2014-06-03 | 주식회사 씨엔제이 | Cold air and the cold wind apparatus using chiller |
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2002
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