KR101187867B1 - 태양열 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양열 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 간단한 구조로 형성하여 제조비용을 절감하고, 특히 작은 면적을 갖도록 형성하여 주택 및 아파트의 외벽이나 난간에 설치하여 사용할 수 있는 태양열 보일러에 관한 것이다.
본 발명은 주택 및 아파트의 외벽이나 난간에 설치되어 태양열을 집열하여 공급된 원수를 가열하는 태양열 보일러에 있어서, 상기 태양열을 집열하도록 관상으로 형성되어 상기 외벽과 난간 중 어느 한 곳에 고정 설치된 집열관(20); 상기 집열관(20)의 상부 또는 하부에 구비되어 인접되는 집열관(20)을 연결하여 하나의 통로를 갖도록 일렬로 형성시키고, 상기 집열관(20)을 진공상태로 형성하는 연결관(25); 상기 연결관(25)에 의해 일렬로 형성된 상기 집열관(20)의 내부에 나선형상으로 말아져 형성되고, 일단을 통해 공급되는 원수가 대류하면서 가열되어져 타단을 통해 배출되는 대류관(30); 및 상기 집열관(20)의 내부에서 상기 대류관(30)의 외부를 감싸도록 나선형상으로 형성되고, 상기 대류관(30)을 통과하는 원수를 가열하도록 내부에 열매체가 내장된 히팅관(35)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

태양열 보일러{SOLAR HEAT BOILER}

본 발명은 태양열 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 간단한 구조로 형성하여 제조비용을 절감하고, 특히 작은 면적을 갖도록 형성하여 주택 및 아파트의 외벽이나 난간에 설치하여 사용할 수 있는 태양열 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 무한한 에너지와 무공해 등의 이점으로 인하여 태양열은 주택과 같은 건물 등의 난방과 온수공급을 위해 많이 이용되고 있다.

태양의 이용원리를 간략하게 설명하면, 먼저 건물 외부에 설치된 태양열 집열기에서 가열된 열매체는 축열탱크로 이송되고 열교환을 통해 축열탱크내의 물을 가열하게 된다. 축열탱크내에 가열된 온수는 실내온도에 높고 낮음에 따라 온/오프되는 온도조절기와 같이 연동하는 난방순환펌프에 의해 실내에 공급되어 실내를 난방하는 난방용과 온수공급용으로 사용된다. 그러나 일기에 따라 태양열의 일사량이 부족한 경우에는 보조열원에 의한 보일러를 이용하여 일정온도까지 축열탱크내의 물을 가열하여 난방 및 온수공급을 위해 사용하게 된다.

특히, 대부분의 아파트 난간은 베란다 및 옥상에 설치되고, 일조량이 좋은 동남쪽을 향하고 있어, 태양열을 집열하기에 최적의 조건을 가지고 있다. 그러나, 현재로는 아파트 베란다 난간 및 옥상의 난간을 제대로 활용하지 못하고 있는 실태이다.

이와 같이, 태양열을 이용한 난방 및 온수공급 시스템에 관한 종래기술로는 대한민국 공개특허공보 제1999-0039418호 및 대한민국 등록실용신안공보 제20-0269572호에 개시되어 있다.

종래기술에 따른 태양열을 이용한 난방 및 온수공급 시스템은 구조물의 외부에 태양열을 집열하도록 마련된 집열기에서 가열된 열매체는 열매체 온도센서에 따라 순환펌프가 자동으로 작동되어 집열기에서 발생한 열을 축열탱크로 이송시키며 축열탱크내에서 열교환을 통해 저장된 물을 가열하게 된다.

그러나, 종래 기술에서의 태양열을 집열하는 집열기는 집광셀 또는 진공유리관식 집열판을 다수개 배열하여 평판형으로 구성하였다. 따라서, 평판형의 집열기를 설치하기 위해서는 평판형의 부피와 차지하는 면적으로 인해 건물의 옥상에 설치되거나, 집열기를 장착하기 위한 별도의 설치기구를 설치하였기 때문에 집열기의 설치에 있어서 많은 제약이 따랐다.

또한, 종래기술에 따른 베란다형 태양열 집열기의 구조는 단열재로 사용되는 우레탄판넬 위에 열반사 단열재와, 흡열판과, 유로관이 각각 부착되어 있으며, 흡열판은 일사각에 따라 각도조절이 가능하도록 되어 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 양열 집열기를 베란다에 설치할 경우에는 베란다의 일부분 또는 전부를 차폐하기 때문에 태양열의 집열은 가능할지 모르나, 베란다 난간의 본래 기능인 통풍과 조망의 기능이 상실되는 문제점이 있었다. 또한, 베란다의 일부분에 설치될 경우에는 베란다 난간의 일부분에 집중하중을 받게 되어 베란다 난간의 안전성에도 문제가 발생되었다.

더욱이, 기존의 베란다에 설치되는 태양열 보일러는 좁은 면적에 설치됨에 따라 태양열의 집열량이 적어 효율이 극히 낮을 수밖에 없으며, 단순히 열매체를 가열하는 구조이므로 필수적으로 축열탱크가 필요하며, 또한 열매체의 가열시간 및 가열면적이 적어 높은 효율을 기대하기가 어려웠다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 열교환탱크 등 별도의 구성없이 간단한 구조로 형성하여 제조비용을 절감하고, 특히 각각의 집열관을 일렬로 하나의 통로를 갖도록 형성함으로써 기존의 태양열 보일러와 비교하여 동일한 설치면적 대비 가열시간 및 가열면적을 증가시켜 기존의 태양열 보일러에 비해 3~4배 이상 월등히 높은 효율을 얻을 수 있게 되는 태양열 보일러를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 좁은 면적으로도 높은 효율을 얻을 수 있어 주택 및 아파트의 외벽이나 난간에 설치하여 사용하는 등 현대사회에 적당한 도시형 타입으로 제작할 수 있는 태양열 보일러를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 대류관의 외부에 별도로 히팅관을 구비하여 이중관 구조로 형성함으로써 대류관을 통과하는 원수를 보다 효과적으로 가열할 수 있는 태양열 보일러를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 주택 및 아파트의 외벽이나 난간에 설치되어 태양열을 집열하여 공급된 원수를 가열하는 태양열 보일러에 있어서, 상기 태양열을 집열하도록 관상으로 형성되어 상기 외벽과 난간 중 어느 한 곳에 고정 설치된 집열관(20); 상기 집열관(20)의 상부 또는 하부에 구비되어 인접되는 집열관(20)을 연결하여 하나의 통로를 갖도록 일렬로 형성시키고, 상기 집열관(20)을 진공상태로 형성하는 연결관(25); 상기 연결관(25)에 의해 일렬로 형성된 상기 집열관(20)의 내부에 나선형상으로 말아져 형성되고, 일단을 통해 공급되는 원수가 대류하면서 가열되어져 타단을 통해 배출되는 대류관(30); 및 상기 집열관(20)의 내부에서 상기 대류관(30)의 외부를 감싸도록 나선형상으로 형성되고, 상기 대류관(30)을 통과하는 원수를 가열하도록 내부에 열매체가 내장된 히팅관(35)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

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상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 열교환탱크 등 별도의 구성없이 간단한 구조로 형성하여 제조비용을 절감함과 아울러 작은 면적으로도 높은 효율을 얻을 수 있어 주택 및 아파트의 외벽이나 난간에 설치하여 사용하는 등 현대사회에 적당한 도시형 타입으로 제작할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 태양열 보일러의 사시도,
도 2는 본 발명에 의한 집열관 내부를 보인 단면상태도,
도 3은 본 발명에 의한 히팅관으로 감싸여진 대류관을 보인 상태도,
도 4는 도 3의 A-A선에 따른 단면도,
도 5는 본 발명에 의한 난간에 설치된 상태의 태양열 보일러를 보인 상태도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 태양열 보일러를 상세히 설명한다.

상기 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 태양열 보일러는 주택 및 아파트의 난간에 부착하거나 또는 난간대용으로 설치할 수도 있으며, 난간외에도 건물의 외벽 등에 설치할 수 있는 등 설치위치에 제약이 없어 어느 곳이나 설치가 용이하다.

본 발명의 태양열 보일러는 태양열을 집열하여 이를 별도의 축열탱크에 저장하지 않은 채 집열된 상태의 태양열을 이용하여 공급된 원수를 가열하는 시스템으로써, 기존의 태양열 보일러에서 필수적으로 필요로 하는 축열탱크를 구비할 필요가 없으며, 기존의 구조 및 부품 구성에 비해 그 구조 및 부품을 절감시킬 수 있어 획기적인 도시형 보일러로서 사용이 가능하게 된다.

이와 같은 본 발명의 태양열 보일러는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 태양열을 집열하도록 일정 길이의 관상으로 형성된 다수개의 집열관(20)관, 상기 집열관(20)의 상부 또는 하부에 구비되어 인접되는 집열관(20)을 연결하여 하나의 통로를 갖도록 일렬로 형성시키는 연결관(25)과, 상기 연결관(25)에 의해 일렬로 형성된 상기 집열관(20)의 내부에 나선형상으로 말아져 형성되는 대류관(30)으로 이루어져 있다.

상기 집열관(20)은 태양열을 집열하여 상기 대류관(30)을 가열하기 위한 관으로서, 유리관 등으로 제조되며, 상기 연결관(25)이 연결됨에 따라 진공관으로 형성되어 진다.

이때, 상기 집열관(20)은 서로 일정 간격으로 이격된 채 상기 연결관(25)으로 연결되어 지도록 하여 베란다 등의 난간에 설치된 경우 각각의 집열관(20) 사이로 통풍 및 조망이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 집열관(20)을 난간에 설치하기 위한 수단으로는, 걸림고리를 구비하여 상기 난간의 상단 가로프레임에 걸쳐놓을 수 있고, 또는 고정클램프 등으로 난간의 세로프레임에 고정시킬수도 있으며, 이 외에도 물건을 외벽에 고정시키기 위해 통상 사용되는 고정방법을 통해 고정시킬 수 있는 것으로, 본 발명에서는 새로운 방식의 도시형 타입의 태양열 보일러에 관한 것으로서, 보일러의 고정방식, 구체적으로 집열관(20)의 고정방식은 공지의 어느 방법을 사용하여도 무방하다.

상기 연결관(25)은 유리관이나 투명 아크릴 등의 재질로 제조할 수 있으며, 상기 집열관(20)을 각각 연결함과 아울러 집열관(20)을 진공관으로 형성하게 된다.

이때, 상기 집열관(20)의 내부에는 나선형상으로 상기 대류관(30)이 형성되는데, 이러한 대류관(30)에 연결되어 대류관(30) 내부의 원수를 이동시키도록 별도의 대류관연결구(27)가 구비된다.

상기 대류관(30)은 일단이 원수공급부(40)와 연결되고, 타단이 원수배출부(45)와 연결되어 있으며, 일단의 원수공급부(40)를 통해 공급되는 원수가 대류하면서 가열되어져 타단을 통해 상기 원수배출부(45)로 배출되어 지게 된다.

상기 대류관(30)은 나선형상으로 말아져 형성됨으로써 집열관(20) 내부에서의 가열시간이 매우 길어지게 되고, 또한 일단에서 타단까지 상당한 길이를 가짐으로써 대류관(30)을 통과하는 것만으로 가열되어져 온수가 배출되게 되는 것이다.

한편, 본 발명의 태양열 보일러는 도 3 및 도 4와 같이, 대류관을 이중구조로 하여 효율을 월등히 높일 수 있다.

즉, 상기 집열관(20)의 내부에는 상기 대류관(30)의 외부를 감싸도록 나선형상으로 형성되는 히팅관(35)이 더 구비되고, 상기 히팅관(35)은 상기 대류관(30)을 통과하는 원수를 효과적으로 가열하도록 내부에 열매체가 내장되게 된다.

상기 히팅관(35)의 내부에 내장된 열매체는 별도의 유입이나 유출없이 히팅관(35)에 내장되어 있는 상태로 태양열에 의해 가열되어지고, 이 상태로 상기 대류관(30)을 통과하는 원수를 가열하게 되는 것이다.

이와 같이, 상기 히팅관(35)이 구비됨으로써 열전도율을 획기적으로 높임으로써 열효율을 배가시킬 수 있게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용효과를 살펴보면,대류관(30)은 나선형상으로 집열관(20)의 내부에 구비되어 있는데, 이 상태에서 원수공급부(40)를 통해 원수를 공급시켜 상기 대류관(30)으로 유입시키게 되면 대류관(30)을 통과하면서 집열관(20)에 집열된 태양열에 의해 가열되어 지고, 이 상태로 계속해서 가열되면서 대류관(30)을 따라 이동하게 되며, 상기 대류관(30)이 상당한 길이를 갖음에 따라 원수가 이동과정에서 가열되어져 온수로 변환되어 진 후 대류관(30)의 타단을 통해 배출되어져 원수배출부(45)로 이동하게 된다.

상기 원수배출부(45)를 통해 배출되는 온수는 생활용수로 사용하거나 난방지역을 난방하기 위한 난방용으로 사용되어 진다.

이와 같은 본 발명의 태양열 보일러는 기존의 보일러에서 필수적으로 구비되어야 하는 축열탱크를 구비하지 않은 채 원수의 이동만으로 원수를 가열하여 온수로 변환시키도록 한 구조로서, 고층건물 및 아파트가 많은 지역에 적합하게 사용되도록 현대사회의 도시형 타입으로 제조할 수 있게 되며, 특히 좁은 면적에서도 최대의 효율을 얻을 수 있게 되어 다른 에너지의 소비를 줄일 수 있게 된다.

10: 난간 15: 고정부
20: 집열관 25: 연결관
27: 대류관연결구 30: 대류관
35: 히팅관 40: 원수공급부
45: 원수배출부

Claims (2)

1. 주택 및 아파트의 외벽이나 난간에 설치되어 태양열을 집열하여 공급된 원수를 가열하는 태양열 보일러에 있어서,
   상기 태양열을 집열하도록 관상으로 형성되어 상기 외벽과 난간 중 어느 한 곳에 고정 설치된 집열관(20);
   상기 집열관(20)의 상부 또는 하부에 구비되어 인접되는 집열관(20)을 연결하여 하나의 통로를 갖도록 일렬로 형성시키고, 상기 집열관(20)을 진공상태로 형성하는 연결관(25);
   상기 연결관(25)에 의해 일렬로 형성된 상기 집열관(20)의 내부에 나선형상으로 말아져 형성되고, 일단을 통해 공급되는 원수가 대류하면서 가열되어져 타단을 통해 배출되는 대류관(30); 및
   상기 집열관(20)의 내부에서 상기 대류관(30)의 외부를 감싸도록 나선형상으로 형성되고, 상기 대류관(30)을 통과하는 원수를 가열하도록 내부에 열매체가 내장된 히팅관(35)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양열 보일러.
   
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