KR101290110B1

KR101290110B1 - 태양열 판형상 집열기를 이용한 캡형 온수공급장치

Info

Publication number: KR101290110B1
Application number: KR1020110051870A
Authority: KR
Inventors: 백기영
Original assignee: 백기영
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2013-07-26
Also published as: KR20120133278A

Abstract

본 발명은 태양열을 집열 반사시켜 공급수를 가열하여 온수를 공급할 수 있도록 하는 온수공급장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양열을 집열하여 반사시키는 반사판을 오목형상으로 형성시켜 유입되는 태양열을 반사시키고 그 반사되는 태양열에 의해 공급되는 물이 급속하게 가열되면서 공급될 수 있도록 하는 태양열 판형상 집열기를 이용한 캡형 온수공급장치에 관한 것이다.

Description

태양열 판형상 집열기를 이용한 캡형 온수공급장치{a hotwater supply device of the solar energy}

본 발명은 태양열을 집열 반사시켜 공급수를 가열하여 온수를 공급할 수 있도록 하는 온수공급장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양열을 집열하여 반사시키는 반사판을 오목한 접시형상으로 형성시켜 유입되는 태양열을 반사시키고 그 반사되는 태양열에 의해 공급되는 물이 급속하게 가열되면서 공급될 수 있도록 하는 태양열 판형상 집열기를 이용한 캡형 온수공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 근래에 이르러 화석연료의 부족으로 인해 풍력이나 태양열 및 지열 등과 같은 대체에너지를 이용하여 발전을 하거나 물을 가열하여 난방장치에 활용하는 사례가 점차 증가하는 추세에 있다.

특히 주택 등과 같은 건축물에는 태양열을 집열하는 집열판이나 집열기 등을 설치하여 온수장치를 구성하고 필요한 온수를 태양열을 이용하여 공급할 수 있도록 하는 동시에 난방도 가능하도록 하여 난방에너지를 절감할 수 있도록 하고 있다.

이와 같은 종래의 태양열을 이용한 온수 공급장치(50)는 도 6에 도시되어 있는 바와 같이,

접시형상을 이루면서 그 내부면에 태양광을 받아 일정각도로 반사시킬 수 있도록 하는 반사판(60)을 설치한 접시형집열기(70)와, 상기 접시형집열기(70)로 반사된 태양열을 한곳으로 집중 반사시키고 그 반사되어 집중된 위치에 물이 공급되면서 가열될 수 있도록 물공급파이프(80)가 설치된 구조로 되어 있다.

따라서, 상기와 같은 종래의 태양열을 이용한 온수 공급장치(50)는 상기 접시형집열기(70)에서 반사되어 한곳으로 모아지는 태양열에 의해 상기 물공급파이프(80)를 가열하게 되고 이어 상기 물공급파이프(80)의 내부로 흐르는 물이 가열되게 된다.

이와 같이 가열된 상기 물공급파이프(80)의 내부의 온수는 겨울철 생활용수로 사용할 수 있고 또 비닐하우스 등과 같이 온수가 필요한 곳에 사용하게 된다.

또한, 겨울철 온수공급시스템으로 1차 가열된 온수가 공급될 수 있도록 함으로써, 가스보일러 또는 석유보일러 등을 통해 사용되는 에너지를 절감할 수 있는 경제적인 효과를 얻을 수 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 태양열을 이용한 온수 공급장치(50)는 상기 접시형집열기(70)에서 반사되어 한곳으로 모아지는 태양열에 의해 상기 물공급파이프(80)를 가열하게 되는데, 이때 상기 물공급파이프(80)로 반사되는 태양열에 의해 파이프 구조를 가열시키기에는 그 구조가 원형의 관형상으로 되어 있어 동일한 태양열에 의해 물을 가열시키기에는 판형상에 비해 그 열효율이 상당히 떨어진다고 하는 구조상 문제가 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 태양열이 오목형상의 집열기를 통해 반사되도록 하고 반사되는 태양열에 의해 공급되는 물이 급속히 가열될 수 있도록 두께가 매우 얇은 판형상을 곡면으로 하여 형성된 집열관을 설치 구비하고, 그 양단에 물공급관과 배출관을 연결 구비하는 동시에 상기 집열관의 상부측으로 단열재를 설치 구성하여, 상기 집열관 내부로 흐르는 물이 오목형집열기에서 반사되는 태양열에 의해 집중적으로 급속 가열될 수 있도록 함으로써, 온수가열효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 태양열 판형상 집열기를 이용한 캡형 온수공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오목한 형상을 이루면서 태양광을 받아 일정각도를 따라 반사시킬 수 있도록 그 내부에 반사판(110)이 설치된 집열기(120)의 상부에 설치 구비되어 공급수를 반사판(110)에 의해 반사되는 태양열을 집열하여 온수로 가열 공급하는 캡형상의 온수공급장치에 있어서,

상기 온수공급장치는, 상기 집열기(120)의 상부중심측에 설치되고 상기 집열기(120)에 설치된 상기 반사판(110)를 통해 반사된 태양열이 집열되면서 그 내부로 유입되는 물이 가열될 수 있도록 판형상으로 된 집열관(130)과, 상기 집열관(130)으로 공급수가 유입될 수 있도록 그 일단부에 연통 설치되는 공급수유입관(140)과, 상기 집열관(130)으로 유입된 공급수가 반사되어 집열된 태양열에 의해 가열된 후 이를 배출 공급 할 수 있도록 그 타단부에 연통 설치되는 온수배출관(150)과, 상기 집열관(130)의 외측에 일정각격을 두고 설치되되 일단은 상기 공급수유입관(150)에 고정 설치되고 타단은 상기 온수배출관(150)에 고정 설치되는 캡형상의 집열관커버(160), 및 상기 집열관커버(160)의 내벽에 고정 설치되고 상기 집열관(130)과 일정 간격의 공간부(170)가 형성되면서 상기 집열관(130)의 열손실을 차단할 수 있도록 된 단열재(180)로 구성되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명에 따른 태양열 판형상 집열기를 이용한 캡형 온수공급장치는 태양열을 집열하는 반사판을 오목한 접시형상으로 하여 유입되는 태양열을 반사되도록 하고 반사되는 태양열에 의해 공급수가 가열될 수 있도록 박판곡면형으로 된 판형상의 집열관을 설치하여 상기 집열관을 통과하는 공급수가 태양열에 의해 순식간에 가열될 수 있도록 함으로써 열효율을 획기적으로 향상시킬 수 있어 경제성이 좋아지게 되는 장점이 있고,

또한 뜨거운 온수를 필요처에 신속하게 공급할 수 있도록 함으로써, 활용효용성이 획기적으로 향상되게 된다.

또한 태양열을 이용하는 열효율이 향상됨으로써 그 만큼 화석연료를 절감할 수 있어 환경친화적인 온수공급 시스템을 구축할 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 태양열 판형상 집열기를 이용한 캡형 온수공급장치에 있어 접시형 집열기를 이용한 개략적인 사용상태도이고,
도 2는 본 발명에 따른 태양열 판형상 집열기를 이용한 캡형 온수공급장치에 있어 터널형 집열기를 이용한 개략적인 사용상태도이고,
도 3은 본 발명에 따른 태양열 판형상 집열기를 이용한 캡형 온수공급장치의 개략적인 상태 단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 태양열 판형상 집열기를 이용한 캡형 온수공급장치의 개략적인 평면 상태도이고,
도 5는 본 발명에 따른 태양열 판형상 집열기를 이용한 캡형 온수공급장치가 적용되어 열교환기에 온수가 공급되는 개략적인 계통상태도이고,
도 6은 종래의 태양열 집열기를 이용한 온수공급장치의 개략적인 상태도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.

본 발명의 태양열 판형상 집열기를 이용한 캡형 온수공급장치(100)는 도 1 내지 도 3에 도시되어 있는 바와 같이,

아래로 오목한 접시형상을 이루면서 태양광을 받아 일정각도를 따라 반사시킬 수 있도록 그 내부에 반사판(110)이 설치된 오목한 접시형 또는 오목한 반원통형 집열기(120)의 상부에 설치 구비되되,

상기 집열기(120)의 상부중심측에 설치되고 상기 집열기(120)에 설치된 상기 반사판(110)를 통해 반사된 태양열이 집열되면서 그 내부로 유입되는 물이 가열될 수 있도록 된 얇은 곡면판형상의 집열관(130)과,

상기 집열관(130)으로 공급수가 유입될 수 있도록 그 일단부에 연통 설치되는 공급수유입관(140)과,

상기 집열관(130)으로 유입된 공급수가 반사되어 집열되는 태양열에 의해 가열된 후 이를 배출 공급 할 수 있도록 그 타단부에 연통 설치되는 온수배출관(150)과,

상기 집열관(130)의 외측에 일정각격을 두고 설치되되 일단은 상기 공급수유입관(140)에 고정 설치되고 타단은 상기 온수배출관(150)에 고정 설치되는 캡형상의 집열관커버(160), 및

상기 집열관커버(160)의 내벽에 고정 설치되고 상기 집열관(130)과 일정 간격의 공간부(170)가 형성되면서 상기 집열관(130)의 열손실을 차단할 수 있도록 된 단열재(180, 또는 보온재)로 구성되어 있다.

여기서 상기 공급수유입관(140)과 상기 온수배출관(150)에는 그 내부로 공급 배출되는 공급수와 온수를 각각 공급 또는 차단할 수 있도록 개폐밸브(미도시)가 설치 구비되어 있다.

그리고 상기 집열관커버(160)는 볼록 형상의 접시모양으로 형성되되, 반원형의 접시형상이나 반마름모 형상이나 ∩자 형상,

형상, 터널형상 등으로 필요에 따라 적절한 모양으로 변형시켜 구성할 수 있다.

이는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 상기 집열관(130)과 상기 집열관커버(160)를 '∩' 형상으로 하여 설치 구성되는 것을 보여주고 있다.

또한 상기 집열관(130)에는 반사되어 집열되는 태양열의 손실을 막아줄 수 있도록 흡열재(131)가 코팅되어 있고 또 상기 단열재(180)에도 상기 공간부(170)로 태양열이 더욱 많이 흡열되어 열효율이 향상될 수 있도록 흡열재(181)가 코팅 구비되는 구조로 되어 있다.

그리고 상기 집열관커버(160)의 중앙 상단부에는 상기 집열관(130)까지 관통되면서 이들을 연결 고정시킬 수 있도록 하는 체결부재(190)가 고정되어 있다.

또한 본 발명의 중요한 특징 중의 하나는 도 4에도시되어 있는 바와 같이, 상기 공급수유입관(140)과 상기 온수배출관(150)의 직경(물이 흐르는 너비 )'a'에 비하여 집열된 태양열에 의해 공급수가 가열되는 부분인 상기 집열관(130)의 너비'b'가 더 크게 형성(a<b)되는 구조로 되어 있다.

또한 상기 집열관(130)의 두께 T는 상기 온수배출관(150)의 두께 t에 비하여 얇게 형성(T<t)되는 구조로 되어 있다.

따라서, 상기 집열관(130)으로 반사되는 태양열의 집열량이 상기 공급수유입관(140)에 비해 획기적으로 많고 상기 집열관(130) 내로 흐르는 공급수는 더욱 넓게 흩어져 흐르기 때문에 공급수가 급속히 가열 공급될 수 있게 된다.

또한 상기 집열관(130)의 구성을 모세혈관 등과 같은 작은 직경의 관을 다수개 병열로 연결 설치하여 구성할 수도 있다.

또한 본 발명에 따른 상기 집열관(130)은 도 1과 도2에 도시되어 있는 바와 같이, 태양열을 보다 효율적으로 집열할 수 있도록 위쪽으로 볼록한 여러가지 형상으로 변형하여 설치 구성할 수 있는바, 도 1에 도시된 집열관은 그 외형이 접시형상으로 구성된 것이고 , 도 2에 도시된 집열관은 그 외향이 터널형상으로 구성된 것을 그 실시예로 도시된 것이며, 집열 환경이나 조건에 따라 그 이외의 다른 형상으로 변형할 수 있음은 당연하다.

이와 같이 상기 집열관(130)의 구조를 직경이 극히 작은 모세혈관을 다수개 병열로 연결 구성하게 되면 직경이 큰 단일관인 상기 공급수유입관(140)을 통해 유입되는 공급수가 상기 집열관(130)을 통해 넓게 퍼져 흐르면서 집열되는 태양열에 의해 급속 가열될 수 있게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 태양열 판형상 집열기를 이용한 캡형 온수공급장치(100)는 도 1, 2에서와 같이,

태양열은 상기 집열기(120)에서 받아 상기 반사판(110)을 통해 일정한 각도를 따라 상기 집열관(130)으로 반사된다.

이와 같이 반사된 태양열은 상기 집열관(130)에서 집열되어 그 내부에서 흐르고 있는 공급수를 가열시키켜 준다.

이때 집열관(130)은 집열되는 태양열의 집열효율을 획기적으로 향상시킬 수 있도록 그 외부에 코팅된 상기 흡열재(181)에 의해 더 많은 태양열이 집열되는 동시에, 상기 공간부(170)와 상기 단열재(180) 및 상기 단열재(180)에 코팅된 상기 흡열재(131)에 의해 상기 집열관(130)으로 집열된 열에너지가 외부로 전달되는 것을 막아 주게 된다.

상기와 같이 태양열이 상기 집열관(130)으로 집열되도록 함으로써 그 내부로 공급되는 공급수를 급속히 가열하여 외부의 열교환기(200) 또는 기타 소요처 등으로 공급된다.

이와 같이 공급되는 온수는 외부의 열교환기(120)에 공급되는 경우 상기 열교환기(200)를 가동할 때 소요되는 화석연료나 전기에너지 등을 절감하여 경제성을 더욱 높혀주는 효과를 얻을 수 있고, 기타 온수가 필요한 비닐하우스나 생활용수 등으로 활용할 수 있어 환경 친화작인 시스템을 구축 운용할 수 있는 장점이 있다.

100:온수공급장치 110:반사판 120:접시형집열기 130:집열관
140:공급수유입관 150:온수배출관 160:집열관커버 170:공간부
180:단열재 190:체결부재 200:열교환기

Claims

삭제
오목한 형상을 이루면서 태양광을 받아 일정각도를 따라 반사시킬 수 있도록 그 내부에 반사판(110)이 설치된 집열기(120)의 상부에 설치 구비되어 공급수를 반사판(110)에 의해 반사되는 태양열을 집열하여 온수로 가열 공급하는 캡형상의 온수공급장치에 있어서,
상기 온수공급장치는,
상기 집열기(120)의 상부중심측에 설치되고 상기 집열기(120)에 설치된 상기 반사판(110)를 통해 반사된 태양열이 집열되면서 그 내부로 유입되는 물이 가열될 수 있도록 판형상으로 된 집열관(130)과,
상기 집열관(130)으로 공급수가 유입될 수 있도록 그 일단부에 연통 설치되는 공급수유입관(140)과,
상기 집열관(130)으로 유입된 공급수가 반사되어 집열된 태양열에 의해 가열된 후 이를 배출 공급 할 수 있도록 그 타단부에 연통 설치되는 온수배출관(150)과,
상기 집열관(130)의 외측에 일정각격을 두고 설치되되 일단은 상기 공급수유입관(140)에 고정 설치되고 타단은 상기 온수배출관(150)에 고정 설치되는 캡형상의 집열관커버(160), 및
상기 집열관커버(160)의 내벽에 고정 설치되고 상기 집열관(130)과 일정 간격의 공간부(170)가 형성되면서 상기 집열관(130)의 열손실을 차단할 수 있도록 된 단열재(180)로 구성되되,
상기 집열관(130)에는 반사되어 집열되는 태양열의 손실을 막아줄 수 있도록 흡열재(131)가 코팅되고, 상기 단열재(180)에도 상기 공간부(170)로 태양열이 흡열되어 열효율이 향상될 수 있도록 흡열재(181)가 코팅되며,
상기 집열관커버(160)의 중앙 상단부에는 상기 집열관(130)까지 관통되면서 이들을 연결 고정시킬 수 있도록 된 체결부재(190)가 구비되어 이루어진 것을 특징으로 하는 태양열 판형상 집열기를 이용한 캡형 온수공급장치.
제2항에 있어서,
상기 집열관(130)은 상기 집열관커버(160)와 일체형으로 연결 고정되며 그 형상은 '∩'형상 또는
형상, 터널형상으로 구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 태양열 판형상 집열기를 이용한 캡형 온수공급장치.
제3항에 있어서,
상기 공급수유입관(140)과 상기 온수배출관(150)의 직경(물이 흐르는 너비 )'a'에 비하여 집열된 태양열에 의해 공급수가 가열되는 부분인 상기 집열관(130)의 너비'b'가 더 크게 형성(a<b)되고,
또 상기 집열관(130)의 두께 T는 상기 온수배출관(150)의 두께 t에 비하여 얇게 형성(T<t)되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양열 판형상 집열기를 이용한 캡형 온수공급장치.