JP2012042190A - 太陽エネルギーを活用した流体加熱装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】太陽エネルギーを活用した流体加熱装置を提供する。
【解決手段】窓を備えた２階以上の建物の内部に設けられるものであって、比較的に上階の底に設けられ、内部に流体を貯蔵するように密閉空間を形成するが、流体を供給／排出するための出口／入口を形成し、保温性を備えた材質からなる水槽と、比較的に下階の窓に設けられ、表面積増大のために多数折り曲げられた中空管の形態を取り、内部に流体が循環される場合、窓に入射された太陽光及び太陽熱で内部の流体が加熱されるように光透過性または熱伝導性を備えた材質からなる加熱チャンネルと、水槽の下部と加熱チャンネルの下部とを連結して、水槽の流体を加熱チャンネルに移送させ、水槽の上部と加熱チャンネルの上部とを連結して、加熱チャンネルで加熱された温水を水槽に移送させる連結管と、を含む太陽エネルギーを活用した流体加熱装置。
【選択図】図１
【解決手段】窓を備えた２階以上の建物の内部に設けられるものであって、比較的に上階の底に設けられ、内部に流体を貯蔵するように密閉空間を形成するが、流体を供給／排出するための出口／入口を形成し、保温性を備えた材質からなる水槽と、比較的に下階の窓に設けられ、表面積増大のために多数折り曲げられた中空管の形態を取り、内部に流体が循環される場合、窓に入射された太陽光及び太陽熱で内部の流体が加熱されるように光透過性または熱伝導性を備えた材質からなる加熱チャンネルと、水槽の下部と加熱チャンネルの下部とを連結して、水槽の流体を加熱チャンネルに移送させ、水槽の上部と加熱チャンネルの上部とを連結して、加熱チャンネルで加熱された温水を水槽に移送させる連結管と、を含む太陽エネルギーを活用した流体加熱装置。
【選択図】図１
Description
本発明は、太陽エネルギーを活用した流体加熱装置に係り、より詳細には、太陽エネルギーを用いて流体を加熱し、これを暖房水及び生活用水として使えるようにする太陽エネルギーを活用した流体加熱装置に関する。
現在、地球上の人類は、解決しなければならない二つの問題に直面している。第１は、人類が使う石油、石炭など化石エネルギーの枯渇問題であり、第２は、化石エネルギーの使用増加による地球温暖化を阻むための気候変化協約の移行問題である。
人類が永遠に使えると思った化石エネルギーは、今のような量で使い続ければ、石油は４０年、石炭は２百１０年、天然ガス６５年、ウラニウムは５０年後であれば、枯渇されると言う。
このように難しい問題の解決に、いわゆる、‘未来エネルギー’または‘グリーンエネルギ’と呼ばれる清浄代替エネルギーが脚光を浴びており、これにより、各国は、代替エネルギーの開発と普及とに莫大な投資をしている。
代替エネルギーは、太陽光、太陽熱、風力調節、地熱、燃料電池、水素エネルギー、廃棄物エネルギーなどを挙げることができるが、本発明では、太陽光と太陽熱とを利用したものに焦点を合わせようとする。
太陽は、表面温度が６，０００℃であり、中心部の温度は、約１，５００万℃に至るので、莫大な量の熱と光とを出すが、その量は、実に９．２×１０２２ｋｃａｌに至るが、地球は、太陽から約１億５，０００万ｋｍ離れているために、地球に至る太陽輻射エネルギーの量（太陽定数）は、約２ｃａｌに過ぎない。
このような太陽輻射エネルギーは、我々の日常生活に必要なエネルギーの根源であるだけではなく、さまざまな気象現象や海での海流の原動力となり、それ以外に太陽エネルギーを利用したものとしては、太陽電池を含めて太陽熱温水装置、太陽熱住宅、太陽炉、太陽熱発電機などさまざまな装置が提案された。
本発明は、太陽エネルギーを用いて水を加熱させることによって、既存に生活用の温水及び暖房水を供給されるために支出した燃料費及び電気料金を節減しながらも、生活に必要な温水を供給されることができる太陽エネルギーを活用した流体加熱装置を提供することにその目的がある。
また、流体の対流現象を利用するように複階に設けられて、下階で加熱された流体が上階で使われることによって、エネルギー効率の増加のための特殊装置を追加設置せずとも、自然現象を用いて太陽エネルギーを高効率で活用することができる太陽エネルギーを活用した流体加熱装置を提供することに他の目的がある。
前記目的を果たすための本発明は、２階以上の建物の内部に設けられるものであって、比較的に上階の底に設けられ、内部に流体を貯蔵するように密閉空間を形成するが、流体を供給／排出するための出口／入口を形成し、保温性を備えた材質からなる水槽と、比較的に下階の窓に設けられ、表面積増大のために多数折り曲げられた中空管の形態を取り、内部に流体が循環される場合、前記窓に入射された太陽光及び太陽熱で内部の流体が加熱されるように光透過性または熱伝導性を備えた材質からなる加熱チャンネルと、前記水槽の下部と前記加熱チャンネルの下部とを連結して、水槽の流体を加熱チャンネルに移送させ、前記水槽の上部と前記加熱チャンネルの上部とを連結して、加熱チャンネルで加熱された温水を水槽に移送させる連結管と、を含み、前記水槽に供給された温水は、生活用水として使われる太陽エネルギーを活用した流体加熱装置を提供する。
また、前記水槽の出口は、水槽の上部に形成され、底の配管と連結されて暖房水として使われる太陽エネルギーを活用した流体加熱装置を提供する。
また、前記水槽は、直方体の形態を取り、上面には、カバーを形成して椅子または棚として使えるようにする太陽エネルギーを活用した流体加熱装置を提供する。
また、前記装置は、前記加熱チャンネルを昇降させる昇降部を備える太陽エネルギーを活用した流体加熱装置を提供する。
また、前記加熱チャンネルは、回動可能に前記窓または壁面とヒンジで固定されたことを特徴とする。
本発明は、流体の対流現象を利用するように複階に設けられて、下階で加熱された流体が上階で使われることによって、エネルギー効率の増加のための特殊装置を追加設置せずとも、自然現象を用いて太陽エネルギーを高効率で活用することができ、太陽エネルギーを用いて水を加熱させることによって、既存に生活用の温水及び暖房水を供給されるために支出した燃料費及び電気料金を節減しながらも、生活に必要な温水を供給されることができる。
以下、添付した図面によって本発明による太陽エネルギーを活用した流体加熱装置の構成及び作用をさらに詳しく説明すれば、次の通りである。
図１は、本発明による太陽エネルギーを活用した流体加熱装置の断面図であり、図２は、本発明による太陽エネルギーを活用した流体加熱装置の正面図であり、前記図１ないし図２に示したような発明は、窓３０を備えた２階以上の建物の内部に設けられるものであって、比較的に上階の底４０に設けられ、内部に流体２０を貯蔵するように密閉空間を形成するが、流体を供給／排出するための出口／入口１１０、１２０を形成し、保温性を備えた材質からなる水槽１００と、比較的に下階の窓３０に設けられ、表面積増大のために多数折り曲げられた中空管の形態を取り、内部に流体２０が循環される場合、前記窓３０に入射された太陽光及び太陽熱で内部の流体２０が加熱されるように光透過性または熱伝導性を備えた材質からなる加熱チャンネル２００と、前記水槽１００の下部と前記加熱チャンネル２００の下部とを連結して、水槽１００の流体２０を加熱チャンネル２００に移送させ、前記水槽１００の上部と前記加熱チャンネル２００の上部とを連結して、加熱チャンネル２００で加熱された温水を水槽に移送させる連結管３００と、を含み、前記水槽１００に供給された温水は、暖房水及び生活用水として使われることを構成上の特徴とする。
まず、前記水槽１００は、比較的に上階の底４０に設けられ、内部に流体２０を貯蔵するように密閉空間を形成するが、流体を供給／排出するための出口／入口１１０、１２０を形成し、保温性を備えた材質からなる。
まず、前記水槽１００は、比較的に上階の底４０に設けられ、内部に流体２０を貯蔵するように密閉空間を形成するが、流体を供給／排出するための出口／入口１１０、１２０を形成し、保温性を備えた材質からなる。
ここで、前記水槽１００に供給された温水は、暖房水及び生活用水として使われるが、前記水槽１００に供給された温水を保温できるように断熱性能に優れた公知の多様な断熱材を用いて、水槽１００の内壁または外壁に保温層１３０をさらに備えることができる。
また、前記水槽１００の形状は、直方体のボックス状を含めた球状及び多様な形態を取ることができ、ガラス、アクリルなどの素材を含めて、金属、非金属材質で設けられうる。
加熱チャンネル２００は、比較的に下階の窓３０に設けられ、表面積増大のために多数折り曲げられた中空管の形態を取り、内部に流体２０が循環される場合、前記窓３０に入射された太陽光及び太陽熱で内部の流体２０が加熱されるように光透過性または熱伝導性を備えた材質からなる。
また、前記水槽１００の形状は、直方体のボックス状を含めた球状及び多様な形態を取ることができ、ガラス、アクリルなどの素材を含めて、金属、非金属材質で設けられうる。
加熱チャンネル２００は、比較的に下階の窓３０に設けられ、表面積増大のために多数折り曲げられた中空管の形態を取り、内部に流体２０が循環される場合、前記窓３０に入射された太陽光及び太陽熱で内部の流体２０が加熱されるように光透過性または熱伝導性を備えた材質からなる。
前記加熱チャンネル２００は、空間活用面や表面積増大のために中空管を‘２’字状または‘Ｓ’字状に折り曲げるか、それ以外にも、多数回折曲を施行して多数の折曲部２１０を備えるようにする範囲で多様な形態で備えられることができ、太陽光及び太陽熱を最大限で受けることができるように透明でありながらも、光透過性または熱伝導性を備えるガラス、アクリルなどの素材からなり、それ以外にも、軟質樹脂、ゴムのような非金属材質と、アルミニウム、ステンレススチールのような金属材質からなりうる。
連結管３００は、前記水槽１００の下部と前記加熱チャンネル２００の下部とを連結して、水槽１００の流体２０を加熱チャンネル２００に移送させ、前記水槽１００の上部と前記加熱チャンネル２００の上部とを連結して、加熱チャンネル２００で加熱された温水を水槽１００に移送させる役割を果たす。
詳細には、前記加熱チャンネル２００で暖かく加熱された温水は、上部に移送しようとする対流現象で加熱チャンネル２００の上部と連結された連結管３００を通じて水槽１００の上部に移送され、逆に、前記水槽１００で冷たくなった液体は、対流現象によって下降するので、水槽１００の下部と連結された連結管３００を通じて加熱チャンネル２００の下部に移送されて循環する過程で太陽エネルギーによって加熱され、該加熱された温水は、再び加熱チャンネル２００の上部と連結された連結管３００を通じて水槽１００の上部に移送される。
参考までに、前記連結管３００は、加熱チャンネル２００と同様に、太陽光及び太陽熱を最大限で受けることができるように透明でありながらも、光透過性または熱伝導性を備えるガラス、アクリルなどの素材からなり、それ以外にも、軟質樹脂、ゴムのような非金属材質と、アルミニウム、ステンレススチールのような金属材質からなりうる。
一方、図３は、本発明による加熱チャンネルが回動する形状を示した断面図であり、図４は、本発明による加熱チャンネルが昇降する形状を示した断面図であり、図５は、本発明による水槽の一実施形態を示した断面図であり、図６は、本発明による水槽の他の実施形態を示した断面図である。
本発明の望ましい実施形態によれば、前記水槽１００の出口１１０は、水槽の上部に形成され、底４０の配管６０と連結されて暖房水として使われる。
前記水槽１００の上部には、対流現象によって温水が集中されている。したがって、前記温水を出口１１０を通じて外部に排出することができるが、前記出口１１０と底４０の配管６０とを連結して、前記温水が即座に暖房水として使われるようにする。
前記水槽１００の上部には、対流現象によって温水が集中されている。したがって、前記温水を出口１１０を通じて外部に排出することができるが、前記出口１１０と底４０の配管６０とを連結して、前記温水が即座に暖房水として使われるようにする。
本発明の望ましい実施形態によれば、前記水槽１００は、直方体の形態を取り、上面１００ａには、カバー４００を形成して椅子または棚として使えるようにする。
水槽１００の上面１００ａの上部には、クッション材質または木、合成樹脂、織物などのような材質で作られたカバー４００を積層するか、被せて、前記水槽１００が室内の底４０に接するように下降して室内の底４０によって支持される場合、前記水槽１００を椅子及び棚として活用させる。
本発明の望ましい実施形態によれば、前記装置１０は、前記加熱チャンネル２００を昇降させる昇降部５００を備える。
前記昇降部５００は、大きく手動方式と駆動方式とがあるが、まず駆動方式の場合、公知の多様な昇降手段が適用可能である。
具体的には、モータと連結されたプーリー及びベルトで構成されて、プーリーが正・逆転すれば、ベルトが巻き付けられて解ける過程でベルトと連結された加熱チャンネル２００が昇降されることができ、モータのような動力発生部の出力軸に噛み合うが、窓３０の両側に設けられるピニオンギアー及び前記ピニオンギアーと噛み合って昇降するラックギアーとを含んで前記ラックギアーと加熱チャンネル２００がブラケットで連結されて、前記ラックギアーが昇降する過程で、前記加熱チャンネル２００が昇降されうる。
また、シリンダーとピストン、チェーンとスプロケット、外周面と内周面とにそれぞれネジ山が形成されたシャフトとパイプによって昇降部５００が形成される。
手動方式は、滑車及びロープ、チェーンなどのような公知の多様な方式を用いてユーザが直接前記加熱チャンネル２００を昇降させるものである。
本発明の望ましい実施形態によれば、前記加熱チャンネル２００は、回動可能に前記窓３０または壁面５０とヒンジ６００で連結される。
したがって、前記加熱チャンネル２００は、ヒンジ６００の作用で水平方向または垂直方向に回動し、日が暮れた後、雨天時などのように太陽熱を使えない時、窓３０に配された加熱チャンネル２００は、追加の太陽熱を伝達されることができないために、ヒンジ６００を中心に回動させて天井または壁面などに固定させる。この際、前記天井または壁面には、前記加熱チャンネル２００が回転した状態で固定するホルダー及びストッパーが別途に設けられうる。
本発明は、流体の対流現象を利用するように複階に設けられて、下階で加熱された流体が上階で使われることによって、エネルギー効率の増加のための特殊装置を追加設置せずとも、自然現象を用いて太陽エネルギーを高効率で活用することができ、太陽エネルギーを用いて水を加熱させることによって、既存に生活用の温水及び暖房水を供給されるために支出した燃料費及び電気料金を節減しながらも、生活に必要な温水を供給されることができる長所がある。
本発明は、添付した図面に示された一実施形態を参考にして説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の保護範囲は、特許請求の範囲によってのみ決定されるべきである。
本発明は、太陽エネルギーを活用した流体加熱装置関連の技術分野に適用可能である。
１０：太陽エネルギーを活用した流体加熱装置
２０：流体
３０：窓
４０：底
５０：壁面
６０：配管
１００：水槽
１１０、１２０：出口／入口
２００：加熱チャンネル
２１０：折曲部
３００：連結管
４００：カバー
５００：昇降部
６００：ヒンジ
２０：流体
３０：窓
４０：底
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１００：水槽
１１０、１２０：出口／入口
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３００：連結管
４００：カバー
５００：昇降部
６００：ヒンジ
Claims (5)
- 窓を備えた２階以上の建物の内部に設けられるものであって、
比較的に上階の底に設けられ、内部に流体を貯蔵するように密閉空間を形成するが、流体を供給／排出するための出口／入口を形成し、保温性を備えた材質からなる水槽と、
比較的に下階の窓に設けられ、表面積増大のために多数折り曲げられた中空管の形態を取り、内部に流体が循環される場合、前記窓に入射された太陽光及び太陽熱で内部の流体が加熱されるように光透過性または熱伝導性を備えた材質からなる加熱チャンネルと、
前記水槽の下部と前記加熱チャンネルの下部とを連結して、水槽の流体を加熱チャンネルで移送させ、前記水槽の上部と前記加熱チャンネルの上部とを連結して、加熱チャンネルで加熱された温水を水槽に移送させる連結管と、を含み、前記水槽に供給された温水は、暖房水及び生活用水として使われることを特徴とする太陽エネルギーを活用した流体加熱装置。 - 前記水槽の出口は、水槽の上部に形成され、底の配管と連結されて暖房水として使われることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギーを活用した流体加熱装置。
- 前記水槽は、直方体の形態を取り、上面には、カバーを形成して椅子または棚として使えるようにすることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギーを活用した流体加熱装置。
- 前記装置は、前記加熱チャンネルを昇降させる昇降部を備えることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギーを活用した流体加熱装置。
- 前記加熱チャンネルは、回動可能に前記窓または壁面とヒンジで連結されたことを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギーを活用した流体加熱装置。
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