KR100431074B1

KR100431074B1 - Hot water-heating system using solar heat and electric heat energy

Info

Publication number: KR100431074B1
Application number: KR10-2001-0006663A
Authority: KR
Inventors: 윤상용
Original assignee: 윤상용
Priority date: 2001-02-12
Filing date: 2001-02-12
Publication date: 2004-05-20
Also published as: KR20020066472A

Abstract

본 발명은 태양열 및 전열에너지를 이용한 온수난방장치에 관한 것으로,The present invention relates to a hot water heating device using solar and electrothermal energy,

특히 자연계의 무궁무진한 태양의 복사열에너지를 에너지원으로 이용할 뿐만 아니라 최소한의 전력을 사용하여 순환수를 가열/순환시킴으로써 연료 및 전력을 절약시킬 수 있는 온수난방장치에 관한 것이다.In particular, the present invention relates to a hot water heating device that can save fuel and power by heating / circulating circulating water using minimal power as well as using radiant heat energy of the infinite sun of the natural world as an energy source.

또한 전열장치로 사용되는 백열등은 순환수를 가열시키는 것을 주(主)로 하고 있으나, 어둡거나 저녁시간에는 실내를 환하게 밝힐 수 있는 보조전등으로써의 역할을 할 수 있으며, 넓은 장소뿐만 아니라 협소한 장소, 유동적인 장소, 침대, 의자 등의 장소에 제약을 받지 않고 설치/사용할 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the incandescent lamp used as a heating device mainly heats the circulating water, but it can serve as an auxiliary lamp to brighten the room in the dark or in the evening. It can be installed / used without being restricted by a place such as a flexible place, a bed or a chair.

Description

Hot water heating system using solar and electrothermal energy {HOT WATER-HEATING SYSTEM USING SOLAR HEAT AND ELECTRIC HEAT ENERGY}

일반적으로 종래의 온수난방장치인 보일러는 가정에서뿐만 아니라 산업현장 및 공공장소에 널리 이용되는데, 그 사용원료에 따라 기름보일러, 가스보일러, 전기보일러, 태양열보일러 등으로 구분된다.In general, the boiler, which is a conventional hot water heating device, is widely used not only in homes but also in industrial sites and public places. The boilers are classified into oil boilers, gas boilers, electric boilers, solar boilers, etc.

일예로 가정에서 많이 사용되는 기름보일러는 보일러를 설치하기 위한 일정량의 공간을 필요로 하며, 많은 양의 순환수를 가열하기 위해 그 만큼의 연료비의 비중이 커지고 이에 따른 시간의 소비도 늘어나게 된다.For example, the oil boilers used in homes require a certain amount of space for installing a boiler, and the amount of fuel costs increases to heat a large amount of circulating water, thereby increasing the time consumption.

또한 보일러를 가동중이거나 순환펌프에 의한 반복적인 소음이 발생하게 되며, 이는 노후화된 보일러일수록 소음의 발생빈도는 높아진다.In addition, the boiler is running or a repeated noise is generated by the circulation pump, which is more frequent generation of older boilers.

또한, 대기로 배출되는 가스는 인체에 유해한 가스로 공해를 유발시키게 되는 등 여러 가지 결점을 가지고 있다.In addition, the gas discharged to the atmosphere has a number of drawbacks, such as causing harmful pollution to the human body.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써,The present invention has been made to solve the above problems,

본 발명의 제1목적은 자연계의 무궁무진한 태양의 복사열에너지를 에너지원으로 이용하거나, 최소한의 전력과 순환수를 사용하여 연료와 전력에 따른 운행비를 감소(절약)시킬 뿐 아니라 그에 따른 시간적 손실을 줄이고 소음 및 공해를 감소시키는 것을 특징으로 한다.The first object of the present invention is to use the radiant heat energy of the infinite sun of the natural system as an energy source, or to reduce (saving) the operating cost according to fuel and power by using a minimum amount of power and circulating water, and to reduce the time loss accordingly. And to reduce noise and pollution.

본 발명의 제2목적은 전열장치로 사용되는 백열등은 순환수를 가열시키는 것을 주(主)로 하고 있으나, 어둡거나 저녁시간에는 실내를 환하게 밝힐 수 있는 보조전등으로써의 역할을 할 수 있는 것이다.The second object of the present invention is the incandescent lamp used as a heat transfer device mainly to heat the circulating water, it can serve as an auxiliary lamp that can brighten the room in the dark or evening time.

본 발명의 마지막 목적은 넓은 장소뿐만 아니라 협소한 장소, 유동적인 장소, 침대, 의자 등의 장소에 제약을 받지 않고 설치/사용할 수 있는 것이다.The final object of the present invention is to be able to install / use without being restricted to a wide place as well as a narrow place, a fluid place, a bed, a chair and the like.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,Specific means of the present invention for achieving the above object,

투명한 플라스틱재를 이용 사각형상으로된 순환수 케이스(11)와,Circulating water case 11 having a rectangular shape using a transparent plastic material,

상기 순환수 케이스(11)의 상부면 중앙끝단에는 컨트롤박스(14)가 설치되어 있으며, 하부면 중앙에는 히터(12)를 설치할 수 있도록 히터 케이스(13)를 일체로 구비한 온열기(10)와;The control box 14 is installed at the central end of the upper surface of the circulating water case 11, and the heater 10 integrally provided with the heater case 13 so as to install the heater 12 at the center of the lower surface. ;

상기 히터 케이스(13)의 저면부에는 순환수(1)의 출/입구를 갖는 연결관이각각 구비되어 있으며, 온열기 출구관(H1)에서 나온 순환수(1)는 1차 전환밸브(V1)를 통과하여 난방기(30)를 순환하고 2차 전환밸브(V2)를 통과하여, 온열기 입구관(H2)을 통해 순환수 케이스(11)로 되돌아오는 반복적 순환을 하게 된다.The bottom part of the heater case 13 is provided with connecting pipes having outlets / inlets of the circulation water 1, respectively, and the circulation water 1 from the heater outlet pipe H1 is the primary switching valve V1. After passing through the heater 30 is circulated through the secondary switching valve (V2), through the heater inlet pipe (H2) it is to be repeated circulation to return to the circulating water case (11).

이와 더불어 태양열 에너지를 이용한 순환 관계는In addition, the circulation relationship using solar energy

실외에 설치되는 태양열 집열기(20)는 빛을 투과하는 투명의 플라스틱재를 전면부에 이중으로 설치하여 만든 집열기 케이스(21)의 내부에 외경관(23)을 설치하며, 집열기 케이스(21) 저면부의 한쪽 끝단면에 출/입구를 갖는 연결관이 각각 구비되어 있으며, 집열기 출구관(h1)에서 나온 순환수(1')는 1차 전환밸브(V1)를 통과하여 난방기(30)를 순환하고 2차 전환밸브(V2)를 통과 집열기 입구관(h2)을 통해 집열기 케이스(21)로 되돌아오는 반복적 순환을 하는 것을 특징으로 한다.The solar collector 20 to be installed outdoors installs an outer diameter tube 23 inside the collector case 21 made by installing a transparent plastic material that transmits light in a double portion on the front side, and the bottom of the collector case 21. Connection pipes having outlets / inlets are provided at one end surface of the unit, and the circulating water 1 'from the collector outlet pipe h1 circulates through the heater 30 through the primary switching valve V1. It is characterized in that the repetitive circulation to return to the collector case 21 through the collector inlet pipe (h2) passing through the secondary switching valve (V2).

도1은 본 발명의 구성에 따른 사용상태 사시도.Figure 1 is a perspective view of the use state according to the configuration of the present invention.

도2는 본 발명의 온열기의 정단면도.Figure 2 is a front sectional view of the warmer of the present invention.

도3은 본 발명의 태양열 집열기의 평단면도.Figure 3 is a plan sectional view of the solar collector of the present invention.

도4는 본 발명의 밸브 조작에 따른 순환수 흐름도로써,Figure 4 is a flow chart of the circulation water according to the valve operation of the present invention,

도4a는 온열기의 순환수 흐름도이고,Figure 4a is a flow chart of the circulation water of the warmer,

도4b는 태양열 집열기의 사용에 따른 순환수 흐름도임.4b is a circulating water flow diagram according to the use of a solar collector.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 온열기 1, 1' : 순환수10: warmer 1, 1 ': circulating water

11 : 순환수 케이스 12 : 히터11: circulating water case 12: heater

13 : 히터 케이스 14 : 컨트롤박스13: heater case 14: control box

15 : 온도조절기 16 : 히터 전원표시등15: temperature controller 16: heater power indicator

17a : 전구스위치 17b: 히터스위치17a: bulb switch 17b: heater switch

19 : 패킹 18 : 전구19: Packing 18: Bulb

20 : 태양열 집열기 24 : 혼합액20: solar collector 24: mixed solution

30 : 난방기 32 : 난방관30: heater 32: heating tube

T1 : 보충관 T2 : 수위조절관T1: Supplement pipe T2: Water level control pipe

H1 : 온열기 출구관 H2 : 온열기 입구관H1: Warmer outlet tube H2: Warmer inlet tube

h1 : 집열기 출구관 h2 : 집열기 입구관h1: collector outlet tube h2: collector inlet tube

H3 : 난방기 입구관 h3 : 난방기 출구관H3: radiator inlet tube h3: radiator outlet tube

V1 : 1차 전환밸브 V2 : 2차 전환밸브V1: Primary switching valve V2: Secondary switching valve

P : 순환펌프 C1,C2,C3 : 전원 플러그P: circulation pump C1, C2, C3: power plug

이하 첨부된 도면에 의거 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 보다 상세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1,2는 본 발명의 구성에 따른 상세도 및 온열기(10)의 정단면도로써,1 and 2 are detailed cross-sectional views of the heater and the heater 10 according to the configuration of the present invention,

투명한 플라스틱재를 이용 사각형상으로된 순환수 케이스(11)와;A circulating water case 11 having a rectangular shape using a transparent plastic material;

상기 순환수 케이스(11)는 순환수(1)를 보충하기 위해 순환수 케이스(11)의 상부면에 보충관(T1)을 구비하였으며, 일측면에는 순환수(1)의 수위를 조절하기 위한 수위조절관(T2)이 설치되어 있다.The circulating water case 11 was provided with a supplementary pipe (T1) on the upper surface of the circulating water case 11 to replenish the circulating water (1), on one side for adjusting the water level of the circulating water (1) Level control tube (T2) is installed.

상기 순환수 케이스(11)의 상부면 중앙 끝단에는 컨트롤박스(14)가 설치되어 있어 전면부에는 전구(18) 및 히터(12)의 전기적 온/오프를 제어함과 동시에히터(12)의 과열을 방지하기 위한 온도조절장치(15)와 히터 전원표시등(16) 그리고 각각의 전구스위치(17a) 및 히터스위치(17b)가 위치하며, 전구(18)는 통상 4개가 설치되어 지는데 100W는 2개, 60W 및 30W는 각각 1개씩 사용하며, 한 선의 전원 플러그(C1)로 연결된다.The control box 14 is installed at the central end of the upper surface of the circulating water case 11 so that the front part controls the electric on / off of the light bulb 18 and the heater 12 and at the same time overheats the heater 12. The temperature control device 15 and the heater power indicator 16 and the bulb switch 17a and the heater switch 17b are positioned to prevent the lamp, and the bulb 18 is usually provided with four bulbs. Dog, 60W and 30W are used one by one, respectively, and are connected by one line power plug C1.

상기 전구스위치(17a)는 전구(18)의 조합이 가능한 것을 특징으로 하는데, 일예로 30W,60W,90W,...290W 등과 같이 변형된 조작으로 사용이 가능하며,The bulb switch 17a is characterized in that the combination of the bulb 18 is possible, for example can be used in a modified operation such as 30W, 60W, 90W, ... 290W,

이는 순환수(1)를 짧은 시간 내에 가열하는 것으로써, 순환수 케이스(11)의 내부 저면부에 부착된 히터(12)를 같이 작동시켜 효율을 증대시켜 사용할 수 도 있으며, 히터(12)의 과열을 방지하기 위해 온도조절장치(15)가 사용된다.This is to heat the circulating water 1 in a short time, it is also possible to increase the efficiency by operating the heater 12 attached to the inner bottom portion of the circulating water case 11 can be used, The thermostat 15 is used to prevent overheating.

상기 컨트롤박스(14) 내부에는 전구스위치(17a)와 연결된 4개의 전구(18)가 배치되고, 이 전구(18)들은 순환수 케이스(11)의 내부에 위치되어 전구(18)의 상부가 순환수(1)에 2/3가 잠기도록 설치되며, 순환수(1)는 순환수 케이스(11)의 4/5이상 잠기도록 보충하고, 순환수 케이스(11) 하부면 중앙에는 히터(12)를 설치할 수 있도록 히터 케이스(13)와 히터 전원 플러그(C2)를 일체로 구비한 온열기(10)이다. 상기 히터 케이스(13)의 저면부에는 순환수(1)의 출/입구를 갖는 연결관(H1,H2)이 각각 구비되어 있으며, 순환수 케이스(11)와 상기 연결관(H1,12)은 패킹(19)을 사용하여 기밀을 유지하도록 구성되고, 온열기 출구관(H1)에서 나온 따뜻한 순환수(1)는 1차 전환밸브(V1)를 통과하여 순환펌프(P)에 의해 난방기(30)의 입구측면에 도달하도록 구성된다.Four light bulbs 18 connected to the light bulb switch 17a are disposed in the control box 14, and the light bulbs 18 are located inside the circulating water case 11 so that the upper portion of the light bulb 18 is circulated. 2/3 is immersed in the water 1, and the circulating water 1 is refilled to be immersed in at least 4/5 of the circulating water case 11, and the heater 12 is disposed at the center of the lower surface of the circulating water case 11. It is a heater 10 which is integrally provided with a heater case 13 and a heater power plug (C2) to be installed. The bottom part of the heater case 13 is provided with connecting pipes H1 and H2 having outlets / inlets of the circulating water 1, respectively, and the circulating water case 11 and the connecting pipes H1 and 12 are It is configured to maintain the airtight by using the packing 19, the warm circulating water (1) from the heater outlet pipe (H1) passes through the primary switching valve (V1) to the heater (30) by the circulation pump (P). It is configured to reach the inlet side of.

상기 난방기(30)는 사용목적 및 이용에 따라 레자 및 천 또는 열강판의 재질을 사용하며, 상/하부면의 내부에는 내경6mm의 연질의 합성고무수지를 이용한 난방관(32)이 지그재그형상으로 배열되어 있고, 이 난방관(32)은 보온재질로 덮어 싸여져 보온 효과를 나타낸다.The heater 30 uses a material of leather and cloth or hot steel sheet according to the purpose of use and use, and the heating tube 32 using soft synthetic rubber resin having an inner diameter of 6 mm is zigzag in the upper and lower surfaces. The heating tube 32 is arranged to be covered with a heat insulating material to exhibit a heat insulating effect.

상기 난방기(30)를 순환한 차가운 순환수(1)는 2차 전환밸브(V2)를 통과하여 순환수 케이스(11)로 되돌아오는 반복적 순환을 하게 된다.The cold circulating water 1 circulated through the heater 30 undergoes a repetitive circulation passing through the secondary switching valve V2 and returning to the circulating water case 11.

위의 과정을 첫 번째 사이클로써,The above process is the first cycle,

전구(18)와 히터(12)를 사용하여 알맞은 온도조절이 가능케 하고 순환수 케이스(11)의 순환수(1)만을 순환시킬 수 있으면 되므로 소형의 순환펌프(P)를 하나만 설치함으로써 소음공해를 크게 줄일 수 있는 것이다.By using a light bulb 18 and a heater 12, it is possible to adjust the temperature appropriately and to circulate only the circulating water 1 of the circulating water case 11, so that only one small circulating pump P is installed to prevent noise pollution. It can be greatly reduced.

또한, 전열장치로 전구(18)를 사용하기 때문에 실내에 설치하는 관계로 어둡거나 저녁시간에는 보조전등으로 사용이 가능하다.In addition, since the bulb 18 is used as a heating device, it is possible to use it as an auxiliary lamp in the dark or in the evening because it is installed indoors.

두 번째 사이클로써,As the second cycle,

도1과 도3에 의해 본 발명을 설명하면,1 and 3 illustrate the present invention,

실외에 설치하는 태양열 집열기(20)는 빛을 투과하는 투명의 플라스틱재를 전면부에 이중으로 설치하여 일반적인 보온효과를 이용하여 만든 집열기 케이스(21)와;The solar collector 20 to be installed outdoors includes a collector case 21 made by using a general thermal effect by installing a transparent plastic material that transmits light in a double portion on a front surface thereof;

상기 집열기 케이스(21)의 내부를 감싸 돌고 있는 외경관(23)에 충분히 충진되어 있는 혼합액(24);A mixed liquid 24 that is sufficiently filled in the outer diameter pipe 23 that surrounds the inside of the collector case 21;

상기 혼합액(24)은 빛의 흡수율이 좋은 재료로써 기름과 먹물 그리고 흑연을 섞은 검정색의 물질이며, 이 물질이 충진되어 있는 외경관(23)의 내부로 내경수로관(25)이 같이 감싸 돌고 있어 순환수(1')가 데워지는 구조로써, 외경관(23)의 양끝단은 내경수로관(25)의 양끝단이 노출될 수 있도록 중앙에 홈이 뚫린 마개(22)로 각각 막고 있다.The mixed liquid 24 is a material having a good light absorption rate and is a black material mixed with oil, ink, and graphite, and the inner diameter water pipe 25 is wrapped around the inside of the outer diameter pipe 23 filled with the material. As the water 1 'is warmed, both ends of the outer diameter pipe 23 are respectively blocked by a stopper 22 having a groove formed in the center so that both ends of the inner diameter water pipe 25 can be exposed.

태양열 집열기(20)에서 데워진 순환수(1')는 집열기 케이스(21) 저면부의 한쪽면에 출/입구를 갖는 형상으로 집열기 출구관(h1)에서 나와 1차 전환밸브(V1)를 통과하여 난방기(30)를 순환하고 2차 전환밸브(V2)를 통과하여, 집열기 입구관(h2)을 통해 집열기 케이스(21)를 순환하여 다시 데워지게 되는 구조이다.The circulating water 1 ′ warmed up from the solar collector 20 has an outlet / inlet on one side of the bottom surface of the collector case 21 and exits the collector outlet pipe h1 and passes through the primary switching valve V1 to provide a heater. 30 is circulated and passed through the secondary switching valve (V2), the heat collector case 21 is circulated through the heat collector inlet pipe (h2) to be heated again.

이는 시중에 시판되고 있는 고가의 태양열 집열판보다 훨씬 저렴하며, 일반적으로 널리 사용되는 물질로서 유지보수 또한 큰 어려움이 없다.It is much cheaper than the expensive solar collectors on the market, and is generally a widely used material, and maintenance is also not difficult.

또한 설치시 지붕이나 햇볕이 잘드는 아파트의 배란다 등 지면 또는 벽면에 걸어 설치함으로써, 설치가 용이하고 작업이 쉽게 이루어진다.In addition, the installation is easy to install and easy to work by hanging on the ground or wall surface, such as the roof of the roof or sunny ovanda of the apartment.

이렇듯 날씨가 맑고 좋은 낮에는 태양열 에너지를 이용하고, 흐린 날 및 어두운 저녁에는 전열에너지를 사용하며 이를 조절 가능케 하는 것은 1,2차 전환밸브(V1,V2)에 의한 것이다.As such, it uses solar energy during sunny days and sunny days, and heat energy during cloudy and dark evenings, and it is possible to control them by the first and second switching valves (V1, V2).

상기 1,2차 전환밸브(V1,V2)는 시중에 널리 공개된 주지의 기술이다.The first and second switching valves (V1, V2) are well known in the art.

도4는 본 발명의 조작에 따른 순환수 흐름도를 나타낸 것으로,4 is a flowchart illustrating a circulation water according to an operation of the present invention.

도4a는 온열기(10)를 사용할 경우의 밸브조작법으로써,4A is a valve operation method in the case of using the heater 10,

1차 전환밸브(V1)가 a방향으로 열려있고, 2차 전환밸브(V2)는 b방향으로 열려 있을 경우, 앞에서 언급한 바와 같이 첫 번째 사이클로 순환수(1)가 화살표 방향을 따라 순환하게 되어있다.When the primary switch valve V1 is open in the a direction and the secondary switch valve V2 is open in the b direction, as described above, the circulating water 1 circulates in the direction of the arrow in the first cycle. have.

도4b는 태양열 집열기(20)를 사용할 경우의 밸브조작법으로써,Figure 4b is a valve operation method when using the solar collector 20,

1차 전환밸브(V1)가 a'방향으로 열려있고, 2차 전환밸브(V2)는 b'방향으로 열려 있을 경우 앞에서 언급한 바와 같이 두 번째 사이클로 순환수(1')가 화살표 방향을 따라 순환하게 되어있다.If the primary switch valve (V1) is open in the a 'direction and the secondary switch valve (V2) is open in the b' direction, as mentioned earlier, the circulating water (1 ') circulates in the direction of the arrow in the second cycle. It is supposed to be.

이는 난방기(30)의 순환수 경로가 상기 온열기(10)와 상기 태양열 집열기(20)중 어느 하나를 선택하여 이루어지도록 순환수(1,1') 이동경로에 접속된 1/2차 전환밸브(V1,V2)의 조작에 따라 계속적으로 상기 난방기(30)로 온수를 순환시킬수 있으며, 난방기(30)의 순환수입구측에 순환펌프(P)를 설치함으로써 가능하다.This is a 1 / 2th order switching valve connected to the circulating water (1,1 ') moving path so that the circulating water path of the heater 30 is selected by selecting one of the heater 10 and the solar collector 20. The hot water can be continuously circulated to the heater 30 according to the operation of V1 and V2, and it is possible to install the circulation pump P on the circulation inlet side of the heater 30.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 최소한의 전력을 사용하여 순환수를 가열/순환시킴으로써 연료 및 전력을 절약시킬 수 있으며, 일반적으로 사용되는 보일러보다는 경제적이고 효율적이다.As described above, according to the present invention, it is possible to save fuel and power by heating / circulating the circulating water with a minimum amount of power, and it is more economical and efficient than the boilers generally used.

또한, 순환수를 가열하기 위해 사용되는 전구는 보조전등으로써 사용 가능하고, 설치면적이 협소함으로 장소의 제약을 받지 않고 설치할 수 있는 유용한 발명이다.In addition, the bulb used to heat the circulating water is a useful invention that can be used as an auxiliary lamp, and can be installed without restriction of a place due to the narrow installation area.

Claims

In the hot water heating device for supplying and circulating hot water to the heater (30) on which the heating tube 32 is laid,

The circulating water case 11 connected to the pipeline so that the inlet and outlet side of the heating tube 32 and the circulating water can flow, and is immersed in a predetermined depth in the circulating water 1 stored in the circulating water case 11. A heater 10 comprising several bulbs 18;

Heat collector case 21, which includes a transparent plate through which sunlight is transmitted to one side, is disposed in a zigzag manner in the collector case 21, and an inner water pipe is branched to a pipe connecting the circulation water case 11 and the inner water pipe 25. (25), a collector (20) comprising an outer diameter tube (23) filled with a mixed pressure liquid absorbing sunlight from the inner diameter water pipe (25);

Valves (V1, V2) installed at a branch point of a pipe connecting the heating pipe (32) of the heater (30), the heater (10), and the collector (20) to determine a circulation path of the circulating water;

Hot water heating apparatus is installed on the circulating water inlet side of the heating tube 32, comprising a circulation pump (P) for forcibly circulating hot water.

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