KR101374390B1 - 베란다용 태양열 집열 난간 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 베란다용 태양열 집열 난간에 관한 것으로서, 베란다 외부에 노출되며, 상호 이격되게 배열되되, 상하방향으로 연장형성되고, 태양열에 의해 열교환 매체를 가열할 수 있도록 내부에 열교환 매체가 유동되는 유동공간이 마련된 다수의 집열관과, 집열관들에 의해 가열된 상기 열교환 매체를 저장하는 것으로서, 집열관들의 배열방향을 따라 집열관들의 상단에서 집열관들과 연통되게 접속된 상부탱크와, 집열관들의 배열방향을 따라 집열관들의 하단에서 집열관들과 연통되게 접속된 하부탱크가 마련된 축열부와, 상부탱크 및 하부탱크 내의 열교환 매체를 강제순환시키는 순환부와, 축열부에 설치되어 원수공급부로부터 공급된 물과 축열부에 저장된 고온의 열교환 매체를 열교환시켜 물을 가열시키는 열교환기를 구비한다.
본 발명에 따른 베란다용 태양열 집열 난간은 베란다의 난간 대용으로 설치할 수 있기 때문에 관상의 태양열 집열관을 설치하기 위한 별도의 공간 및 설치 구조물이 요구되지 않아 설치비용이 절약되는 장점이 있다.

Description

베란다용 태양열 집열 난간{Solar collecting apparatus having railings for a veranda}
본 발명은 베란다용 태양열 집열 난간에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 외부로 노출되는 베란다의 가장자리에 설치되어 난간 기능을 수행하며, 태양열에 의해 물을 가열시키는 베란다용 태양열 집열 난간에 관한 것이다.
일반적으로 무한한 양의 에너지와 무공해 등의 이점으로 인하여 태양열은 주택과 같은 건축물 등의 난방과 온수 공급을 위해 많이 사용되고 있다.
태양열의 이용원리를 간략하게 설명하면, 먼저 건물 외부에 설치된 태양열 집열기에서 가열된 열매체는 축열탱크로 이송되고 열교환을 통해 축열탱크 내의 무을 가열하게 된다. 축열탱크 내에 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 축열탱크 내의 물을 가열하여 난방 및 온수공급을 위해 사용하게 된다.
한국공개특허공보 제1999-0039418호에는 태양열 난방 및 온수 공급장치가 개시되어 있다.
상기 태양열 난방 및 온수공급장치는 태양으로부터의 열원을 흡수하기 위해 마련된 집열기와, 상기 집열기에서 발생한 열원을 열교환을 통해 저장하는 축열조, 상기 축열조에 저장된 열원을 이송하여 실내를 난방하고 온수를 공급하는 태양열 난방 및 온수공급 장치에 있어서, 상기 축열조는 외부케이스와 내부케이스의 구성되는 이중탱크방식으로 형성되고, 상기 내부케이스는 온수저탕조로 작용하며, 상기 내부 및 외부케이스 사이에는 열매체로 충진된다.
그러나 상기 태양열 난방 및 온수공급장치는 집열기가 집광셀 또는 진공유리관식 집열판을 다수개 배열하여 평판형으로 구성된다. 따라서, 평판형의 집열기를 설치하기 위해서는 평판형의 부피로 인해 건물의 옥상에 설치되어야 하므로 설치장소의 제약을 받는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 건축물의 베란다의 가장자리에 설치되어 별도의 설치공간이 요구되지 않으며, 베란다에서 사람이나 사물이 떨어지는 것을 방지하도록 난간 기능을 수행하는 베란다용 태양열 집열 난간을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 베란다용 태양열 집열 난간은 베란다 외부에 노출되며, 상호 이격되게 배열되되, 상하방향으로 연장형성되고, 태양열에 의해 열교환 매체를 가열할 수 있도록 내부에 상기 열교환 매체가 유동되는 유동공간이 마련된 다수의 집열관과, 상기 집열관들에 의해 가열된 상기 열교환 매체를 저장하는 것으로서, 상기 집열관들의 배열방향을 따라 상기 집열관들의 상단에서 상기 집열관들과 연통되게 접속된 상부탱크와, 상기 집열관들의 배열방향을 따라 상기 집열관들의 하단에서 상기 집열관들과 연통되게 접속된 하부탱크가 마련된 축열부와, 상기 상부탱크 및 하부탱크 내의 열교환 매체를 강제순환시키는 순환부와, 상기 축열부에 설치되어 원수공급부로부터 공급된 물과 상기 축열부에 저장된 고온의 상기 열교환 매체를 열교환시켜 상기 물을 가열시키는 열교환기를 구비한다.
상기 순환부는 상기 상부탱크 및 하부탱크 사이에 연통되게 연결된 순환관과, 상기 순환관에 설치되어 상기 상부탱크에 저수된 고온의 상기 열교환 매체를 펌핑하여 상기 하부탱크로 공급하는 순환펌프와, 상기 상부탱크에 설치되어 상기 상부탱크 내에 수용된 상기 열교환 매체의 온도를 측정하는 제1온도센서와, 상기 제1온도센서로부터 측정된 온도정보를 통해 상기 상부탱크 내에 수용된 상기 열교환 매체의 온도가 기설정된 온도를 초과할 경우 고온의 상기 열교환매체가 상기 하부탱크로 유입되도록 상기 순환펌프를 작동시키는 제어부를 구비한다.
한편, 상기 열교환기는 상기 하부탱크 내로 유입되는 고온의 상기 열교환매체와 상기 물을 열교환시키기 위해 상기 하부탱크 내부에 설치되고, 상기 순환부는 상기 상부탱크 및 하부탱크 사이에 연통되게 연결된 순환관과, 상기 순환관에 설치되어 상기 상부탱크에 저수된 고온의 상기 열교환 매체를 펌핑하여 상기 하부탱크로 공급하는 순환펌프와, 상기 하부탱크에 설치되어 상기 하부탱크 내에 수용된 상기 열교환 매체의 온도를 측정하는 제2온도센서와, 상기 제2온도센서로부터 측정된 열교환 매체의 온도가 기설정된 온도 이하일 경우 상기 상부탱크 내에 수용된 고온의 상기 열교환매체가 상기 하부탱크로 유입되도록 상기 순환펌프를 작동시키는 제어부를 구비할 수도 있다.
이때, 상기 집열관은 태양광의 입사량을 증가시킬 수 있도록 상단이 하단보다 상기 베란다 내측으로 인입되도록 경사지게 형성될 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 베란다용 태양열 집열난간은 상기 집열관들에 대해 상기 베란다의 내측으로 이격된 위치에 마련되고, 상기 집열관과 나란하게 상하방향으로 연장형성되며, 외부로부터 인가되는 외력에 의해 상기 집열관을 보호하기 위해 상기 집열관의 외주면을 감싸도록 형성되되, 상기 베란다의 외부로 상기 집열관의 일부분이 노출되도록 형성된 다수의 보호부재를 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 보호부재는 입사되는 태양광을 반사하여 상기 집열관에 집광시킬 수 있도록 상기 집열관에 대향되는 일측면에 반사층이 형성된다.
또한, 본 발명에 따른 베란다용 태양열 집열난간은 외부로부터 인가되는 외력으로부터 상기 반사층이 변형되는 것을 방지할 수 있도록 상기 보호부재를 보호하기 위해 상기 보호부재에 대해 상기 베란다의 내측으로 이격된 위치에 마련되고, 상기 보호부재와 나란하게 상하방향으로 연장되며, 상기 보호부재의 둘레를 따라 상호 이격되게 상기 상부탱크 및 하부탱크에 설치되는 다수의 보강바;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 베란다용 태양열 집열 난간.
본 발명에 따른 베란다용 태양열 집열 난간은 베란다의 난간 대용으로 설치할 수 있기 때문에 관상의 태양열 집열관을 설치하기 위한 별도의 공간 및 설치 구조물이 요구되지 않아 설치비용이 절약되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 베란다용 태양열 집열 난간에 대한 사시도이고,
도 2는 도 1의 베란다용 태양열 집열 난간의 단면도이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 베란다용 태양열 집열 난간의 단면도이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 베란다용 태양열 집열 난간의 단면도이고,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 베란다용 태양열 집열 난간의 단면도이고,
도 6는 도 1의 베란다용 태양열 집열난간의 집열관 및 보호부재에 대한 평면도이고,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 베란다용 태양열 집열 난간의 측면도이고,
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 베란다용 태양열 집열 난간의 분리 사시도이고,
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 베란다용 태양열 집열 난간의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 베란다용 태양열 집열 난간을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 2에는 본 발명의 실시 예에 따른 베란다용 태양열 집열 난간(10)이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 베란다용 태양열 집열 난간(10)은 베란다(11) 외부에 노출되며, 상호 이격되게 배열되되, 태양열에 의해 열교환 매체를 가열하는 다수의 집열관(20)과, 집열관(20)들에 의해 가열된 열교환 매체를 저장하는 것으로서, 상부탱크(31)와 하부탱크(32)가 마련된 축열부(30)와, 상부탱크(31) 및 하부탱크(32) 내에 수용된 열교환매체를 강제순환시키는 순환부(60)와, 축열부(30)에 설치되어 원수공급부(미도시)로부터 공급된 물과 상기 축열부(30)에 저장된 고온의 열교환 매체를 열교환시켜 물을 가열하는 열교환기(40)와, 집열관(20)에 대해 베란다(11) 내측으로 이격되게 설치되어 집열관(20)을 보호하는 보호부재(50)를 구비한다.
집열관(20)은 후술되는 축열부(30)의 상부탱크(31) 및 하부탱크(32)에 양단이 설치되며, 다수개가 베란다(11) 가장자리를 따라 상호 이격되게 배열된다. 집열관(20)은 내부에 열교환매체가 유입되어 유동할 수 있도록 유동공간이 마련된 원통형으로 형성되고, 베란다(11)에서 외부로 사람이나 사물이 떨어지는 것을 방지할 수 있도록 상하방향으로 소정길이 연장형성된다. 또한, 집열관(20)은 태양광이 내부의 유동공간으로 용이하게 조사될 수 있도록 투명한 소재의 유리로 이루어지는 것이 바람직하다.
도면에 도시되진 않았지만, 집열관(20)은 내부에 유동하는 열교환매체가 외부공기와 열교환되어 열손실이 발생되는 것을 감소시키기 위해 벽면 내부에 진공공간이 형성될 수 있게 이중관 구조로 형성된다. 즉, 집열관(20)은 최외관에 마련된 제1원통관과 제1원통관에 대해 내측으로 소정거리 이격된 위치에 설치된 제2원통관으로 형성되어 상기 제1 및 제2원통관 사이에 진공공간이 형성된다.
이때, 집열관(20) 내에 유동하여 태양열에 가열된 열교환매체는 높은 열용량을 갖고, 동절기에 열교환매체가 얼어 집열관(20)이 동파되는 것을 방지할 수 있도록 에틸렌 글리콜이나 프로필렌 글리콜을 물과 혼합한 물질 또는 모노프로필렌글리세를 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 열교환기(40)에 공급되는 물보다 열용량이 높은 물질을 사용한다.
축열부(30)는 집열관(20)들의 배열방향을 따라 집열관(20)의 상단에서 집열관(20)들과 연통되게 접속된 상부탱크(31)와, 상기 집열관(20)들의 배열방향을 따라 집열관(20)들의 하단에서 집열관(20)들과 연통되게 접속된 하부탱크(32)를 구비한다.
상부탱크(31)는 내부에 열교환매체가 수용될 수 있는 저수공간이 마련되며, 집열관(20)들의 배열방향과 나란하게 연장형성된다. 도면에 도시되진 않았지만, 상부탱크(31)는 양단부가 브라켓에 의해 베란다(11)의 내벽면에 각각 고정된다.
또한, 상부탱크(31)는 베란다(11)에서 사람이나 사물이 떨어지는 것을 차단할 수 있도록 소정의 강도를 갖는 스테인레스 스틸이나 알루미늄소재로 형성된다. 상부탱크(31)는 도면에 도시되진 않았지만, 내부에 유입된 고온의 열교환매체가 외부 공기와 열교환하는 것을 감소시킬 수 있도록 내벽면 또는 외벽면에 단열재가 설치되는 것이 바람직하다.
하부탱크(32)는 내부에 열교환 매체가 수용될 수 있는 저수공간이 마련되며, 상부탱크(31)의 연장방향과 나란하게 연장형성된다. 도면에 도시되진 않았지만, 상부탱크(31)는 양단부가 각각 브라켓에 의해 베란단의 내벽면에 고정된다.
또한, 하부탱크(32)는 베란다(11)에서 난간기능을 수행할 수 있도록 소정의 강도를 갖는 스테인레스 스틸이나 알루미늄소재로 형성된다. 하부탱크(32)는 도면에 도시되진 않았지만, 내부에 유입된 고온의 열교환 매체가 외부 공기와 열교환하는 것을 감소시킬 수 있도록 내벽면 또는 외벽면에 단열재가 설치되는 것이 바람직하다.
순환부(60)는 상부탱크(31) 및 하부탱크(32) 사이에 연통되게 연결된 제1순환관(61)과, 제1순환관(61)에 설치되어 상부탱크(31)에 저수된 열교환 매체를 펌핑하여 하부탱크(32)로 공급하는 순환펌프(62)와, 상기 상부탱크(31)에 설치되어 상부탱크(31) 내에 수용된 열교환 매체의 온도를 측정하는 제1온도센서(63)와, 제1온도센서(63)을 통해 측정된 온도정보를 토대로 상기 순환펌프를 작동시키는 제어부(64)를 구비한다.
제1순환관(61)은 내부에 열교환 매체가 유동할 수 있는 유로가 형성되며, 일단이 상부탱크(31)의 일단부에 연통되게 연결되고, 타단은 일단에 대향되는 위치의 하부탱크(32)에 일단에 연통되게 연결된다.
한편, 제1순환관(61)은 도면에 도시되진 않았지만, 내부에 형성된 유로를 통해 유동하는 열교환 매체가 외부공기와 열교환하는 것을 감소할 수 있도록 내주면 또는 외주면에 단열코팅층이 형성되는 것이 바람직하다.
제어부(64)는 제1온도센서(63)로부터 측정된 온도정보를 통해 상부탱크(31) 내에 수용된 열교환 매체의 온도가 기설정된 온도를 초과할 경우 고온의 열교환 매체가 하부탱크(32)로 유입되도록 순환펌프(62)를 작동시킨다.
집열관(20)들 내부에 수용되어 태양열에 의해 가열된 열교환 매체는 대류에 의해 상측으로 이동하여 상부탱크(31)에 수용된다. 상부탱크(31)에 수용된 열교환 매체의 온도가 기설정된 온도를 초과할 경우, 제어부는 순환펌프(62)를 작동시켜 상부탱크(31) 및 하부탱크(32) 사이의 열교환 매체를 순환시킨다.
상기 언급된 바와 같이 순환부(60)는 열교환 매체의 온도에 따라 선택적으로 강제 순환시키므로 가열효율을 향상시켜 집열관 및 축열부에 수용된 열교환 매체가 전체가 기설정된 온도에 도달하는 시간을 단축시킨다. 또한, 상부탱크(31)에 수용된 열교환 매체가 필요 이상의 높은 온도가 되는 것을 방지하고, 하부탱크(32)에 설치된 열교환기(40)를 가열하기에 적합한 온도의 열교환 매체를 신속하게 하부탱크(32)로 공급할 수 있다.
한편, 도 3에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 순환부(160)가 도시되어 있다.
앞서 도시된 도면에서와 동일한 기능을 하는 요소는 동일 참조부호로 표기한다.
도면을 참조하면, 순환부(160)는 상부탱크(31) 및 하부탱크(32) 사이에 연통되게 연결된 제1순환관(61)과, 제1순환관(161)에 설치되어 상부탱크(31)에 저수된 열교환 매체를 펌핑하여 하부탱크(32)로 공급하는 순환펌프(162)와, 상기 하부탱크(32)에 설치되어 하부탱크(32) 내에 수용된 열교환 매체의 온도를 측정하는 제2온도센서(163)와, 제2온도센서(163)을 통해 측정된 온도정보를 토대로 상기 순환펌프를 작동시키는 제어부(164)를 구비한다.
제1순환관(161) 및 순환펌프(162)는 도 2에 도시된 제1순환관(61) 및 순환펌프(62)와 구성이 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. .
제어부(164)는 제2온도센서(163)로부터 측정된 온도정보를 통해 하부탱크(32) 내에 수용된 열교환 매체의 온도가 기설정된 온도 이하일 경우 상부탱크(31)의 고온의 열교환 매체가 하부탱크(32)로 유입되도록 순환펌프(62)를 작동시킨다.
하부탱크(32) 내에 설치된 열교환기(20)는 하부탱크(32) 내에 수용된 열교환 매체와 열교환한다. 이때, 하부탱크(32) 내에 수용된 열교환 매체의 온도는 하강하고, 상기 온도가 기설정된 온도 이하로 하강할 경우, 제어부(164)는 순환펌프(162)를 작동시켜 상부탱크(32) 내의 고온의 열교환 매체를 하부탱크(32) 내로 주입하여 하부탱크(32) 내의 온도를 상승시켜 열전달 효율을 향상시킨다.
열교환기(40)는 수도관 또는 물이 저수된 저수조에 일단이 연통되게 연결되며, 하부탱크(32)에 수용된 고온의 열교환 매체와 물을 열교환 시킬 수 있도록 하부탱크(32) 내에 설치된다. 열교환기(40)는 내부에 물이 유동하는 유로가 마련된 파이프형으로 형성된다. 열교환기(40)는 건축구조물의 바닥부에 매설된 배관라인에 용이하게 연결될 수 있도록 하부탱크(32) 내에 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 열교환기(40)는 하부탱크(32) 내의 열교환 매체와의 열접촉면적을 향상시키기 위해 나선형으로 형성되는 것이 바람직하다.
상부탱크(31)에 수용된 고온의 열교환 매체는 순환펌프(34)에 의해 펌핑되어 제1순환관(61)을 통해 하부탱크(32)로 유입된다. 하부탱크(32)로 유입된 열교환 매체는 후술되는 열교환기(40)와 열교환하며, 열교환기(40)과 열교환하여 저온상태가 된 열교환 매체는 집열관(20)으로 유입되어 태양열에 의해 가열된다.
한편, 열교환기(40)는 도 5에 도시된 바와 같이 상부탱크(31)에 수용된 고온의 열교환 매체와 물을 열교환 시킬 수 있도록 상부탱크(31) 내에 설치될 수도 있다.
보호부재(50)는 집열관(20)들에 대해 베란다(11)의 내측으로 이격된 위치의 상부탱크(31) 및 하부탱크(32)에 양단이 각각 고정되며, 집열관(20)의 연장방향과 나란하게 연장형성된다. 보호부재(50)는 외부로부터 인가되는 외력에 의해 집열관(20)을 보호하기 위해 집열관(20)의 외주면을 감싸도록 형성되되, 베란다(11)의 외부로 집열관(20)의 일부분이 노출되도록 베란다(11) 내측으로 오목한 반원형으로 단면을 갖는다. 보호부재(50)는 견고하게 집열관(20)을 보호할 수 있도록 소정의 강도를 갖는 스틸이나 알루미늄 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 도 6을 참조하면, 보호부재(50)는 입사되는 태양광을 반사하여 집열관(20)에 집광시킬 수 있도록 집열관(20)에 대향되는 일측면에 반사층(51)이 형성되어 있다. 반사층(51)은 반사율이 우수한 Ag계 합금으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 언급된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 베란다용 태양열 집열 난간(10)의 작동을 상세히 설명하면 다음과 같다.
집열관(20)들 내부에 수용된 열교환 매체는 태양열에 의해 가열되고, 대류현상에 의해 상측으로 이동하여 상부탱크(31)에 유입된다. 상부탱크(31)에 수용된 고온의 열교환 매체는 순환펌프(62)에 의해 펌핑되어 제1순환관(61)을 통해 하부탱크(32)로 유입된다. 하부탱크(32)로 유입된 열교환매체는 열교환기(40)를 통해 유동하는 물과 열교환한다. 열교환기(40)와 열교환하여 저온상태가 된 열교환매체는 집열관(20)에 유입되어 태양열에 의해 가열된다. 열교환기(40)에 의해 가열된 온수는 욕실 및 주방과 같이 온수가 요구되는 곳에 공급된다.
이때, 집열관(20), 상부탱크(31) 및 하부탱크(32) 내에는 새로운 열교환매체가 공급되는 것이 아니라 소정 양의 열교환매체가 충진되어 태양열에 의해 가열되므로 고온 상태를 유지하는 열교환매체에 열교환기(40)를 통해 저온의 물을 열교환시켜 가열시키므로 비교적 큰 온도차에 의해 열전달율이 향상되어 물의 가열시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 열교환매체로서 물보다 열용량이 큰 물질을 사용할 경우, 다량의 열에너지를 저장한 다음, 열교환기(40)를 통해 물에 공급하므로 열효율이 향상된다.
그리고 본 발명에 따른 베란다용 태양열 집열 난간(10)은 베란다(11)의 난간 대용으로 설치할 수 있기 때문에 관상의 태양열 집열관(20)을 설치하기 위한 별도의 공간 및 설치 구조물이 요구되지 않아 설치비용이 절약되는 장점이 있다.
한편, 도 4에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 축열부(130)가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 축열부(130)는 집열관(25)들의 배열방향을 따라 집열관(25)의 상단에서 집열관(25)들과 연통되게 접속된 상부탱크(131)와, 집열관(25)들의 하측에 설치된 하부탱크(132)를 구비한다. 이때, 순환부(60)는 상부탱크(131) 및 하부탱크(132)의 일단에 각각 연통되게 연결된 제1순환관(61) 뿐 아니라 상부탱크(131) 및 하부탱크(132)의 타단에 각각 연통되게 연결된 제2순환관(134)를 더 구비한다.
이때, 집열관(25)은 내부에 유동하는 열교환매체가 하방으로 배출되는 것을 차단할 수 있도록 하단부가 폐쇄되도록 형성되어 있다.
상부탱크(131)는 내부에 열교환매체가 수용될 수 있는 저수공간이 마련되며, 집열관(25)들의 배열방향과 나란하게 연장형성된다. 도면에 도시되진 않았지만, 상부탱크(131)는 양단부가 브라켓에 의해 베란다(11)의 내벽면에 각각 고정된다.
또한, 상부탱크(131)는 베란다(11)에서 사람이나 사물이 떨어지는 것을 차단할 수 있도록 소정의 강도를 갖는 스테인레스 스틸이나 알루미늄소재로 형성된다. 상부탱크(131)는 도면에 도시되진 않았지만, 내부에 유입된 고온의 열교환매체가 외부 공기와 열교환하는 것을 감소시킬 수 있도록 내벽면 또는 외벽면에 단열재가 설치되는 것이 바람직하다.
하부탱크(132)는 내부에 열교환 매체가 수용될 수 있는 저수공간이 마련되며, 상부탱크(131)의 연장방향과 나란하게 연장형성된다. 도면에 도시되진 않았지만, 상부탱크(131)는 양단부가 각각 브라켓에 의해 베란단의 내벽면에 고정되며, 상면에는 상기 집열관(25)의 하단부가 삽입될 수 있도록 집열관(25)들에 대향되는 위치에 각각 삽입홈(미도시)이 형성된다. 하부탱크(132) 내부에는 고온의 열교환매체와 물을 열교환시킬 수 있도록 열교환기(40)가 설치된다.
또한, 하부탱크(132)는 베란다(11)에서 난간기능을 수행할 수 있도록 소정의 강도를 갖는 스테인레스 스틸이나 알루미늄소재로 형성된다. 하부탱크(132)는 도면에 도시되진 않았지만, 내부에 유입된 고온의 열교환 매체가 외부 공기와 열교환하는 것을 감소시킬 수 있도록 내벽면 또는 외벽면에 단열재가 설치되는 것이 바람직하다.
제2순환관(134)은 내부에 열교환 매체가 유동할 수 있는 유로가 형성되며, 일단은 제1순환관(61)의 일단에 대향되는 위치의 상부탱크(131)의 타측에 연통되고, 타단은 제1순환관(61)의 타단에 대향되는 위치의 하부탱크(132)의 타측에 연통되게 연결된다.
집열관(25)들 내부에 수용되어 태양열에 의해 가열된 열교환 매체는 대류에 의해 상측으로 이동하여 상부탱크(131)에 수용된다. 상부탱크(131)에 수용된 고온의 열교환 매체는 순환펌프(135)에 의해 펌핑되어 제1순환관(61)을 통해 하부탱크(132)로 유입된다. 하부탱크(132)로 유입된 열교환 매체는 후술되는 열교환기(40)와 열교환하며, 열교환기(40)과 열교환하여 저온상태가 된 열교환 매체는 제2순환관(134)을 통해 상부탱크(131)로 유입된다. 상부탱크(131)로 유입된 저온의 열교환 매체는 대류현상에 의해 집열관(25)에 유입되고, 태양열에 의해 가열된다.
이때에도 순환부(60)의 제1온도센서(63) 및 제어부(64)에 의해 상부탱크(131)의 온도에 따라 선택적으로 고온의 열교환 매체가 하부탱크(132)로 유입된다.
한편, 도 7에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 집열관(22)이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 집열관(22)은 태양광의 입사량을 증가시킬 수 있도록 상단이 하단보다 상기 베란다(11) 내측으로 인입되도록 경사지게 형성된다. 상기 언급된 바와 같이 집열관(22)이 경사지게 형성되므로 태양광의 입사각이 증가하여 비교적 많은 양의 태양열이 조사되어 집열관(25)의 집열효율을 향상시킨다.
한편, 도 8에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 베란다용 태양열 집열 난간이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 베란다용 태양열 집열 난간은 보호부재(150)가 상부탱크(31) 및 하부탱크(32)에 분리결합 가능하게 설치되고, 각 집열관(20)들에 대해 베란다(11)의 내측으로 이격된 위치의 상부탱크(131) 하면에 설치된 다수의 상측브라켓(153)과, 각 상측브라켓(153)들에 대향되는 위치의 상부탱크(131) 상면에 설치된 다수의 하측브라켓(154)과, 상측브라켓(153)과 하측브라켓(154)에 보호부재(150)를 고정시키는 다수의 고정볼트(155)를 더 구비한다.
상측브라켓(153)은 상부탱크(131) 하면에 하방으로 돌출형성되며, 베란다(11)의 내측에 노출된 내측면에 보호부재(150)의 상부가 결합될 수 있도록 보호부재(150)의 단면에 대응되게 베란다(11) 내측으로 오목하게 형성된다.
상측브라켓(153)은 상호 이격된 위치의 외주면에 고정볼트(155)의 단부가 삽입되어 나사결합될 수 있도록 내주면에 나사산이 형성된 복수의 제1체결홀(156)이 형성된다.
하측브라켓(154)은 하부탱크(32) 상면에 상방으로 돌출형성되며, 베란다(11)의 내측에 노측된 내측면에 보호부재(150)의 하부가 결합될 수 있도록 보호부재(150)의 단면에 대응되게 베란다(11) 내측으로 오목하게 형성된다.
하측브라켓(154)은 상호 이격된 위치의 외주면에 고정볼트(155)의 단부가 삽입되어 나사결합될 수 있도록 내주면에 나사산이 형성된 복수의 제2체결홀(157)이 형성된다.
이때, 보호부재(150)는 상측브라켓(153)에 결합시, 제1체결홀(156)들에 대향되는 위치의 상측 외주면에 각각 상기 고정볼트(155)가 관통되게 삽입될 수 있도록 제1관통구(151)가 형성된다. 또한, 보호부재(150)는 하측브라켓(154)에 결합시, 제2체결홀(157)들에 대향되는 위치의 하측 외주면에 각각 상기 고정볼트(155)가 관통되게 삽입될 수 있도록 제2관통구(152)가 형성된다.
작업자는 상부탱크(131) 및 하부탱크(32) 사이에 보호부재(150)를 설치할 경우, 보호부재(150)의 상하부가 각각 상측브라켓(153) 및 하측브라켓(154)에 결합되도록 보호부재(150)를 상부탱크(131) 및 하부탱크(32) 사이에 위치시킨다. 고정볼트(155)을 제1관통구(151)에 관통시켜 제1체결홀(156)에 나사결합시켜 보호부재(150)의 상부를 상측브라켓(153)에 고정시키고, 고정볼트(155)를 제2관통구(152)에 관통시켜 제2체결홀(157)에 나사결합시켜 보호부재(150)의 하부를 하측브라켓(154)에 고정시킨다.
상기 언급된 바와 같이 보호부재(150)는 상측브라켓(153), 하측브라켓(154) 및 고정볼트(155)에 의해 상부탱크(131) 및 하부탱크(32)에 탈부착가능하게 결합되므로 외력에 의해 보호부재(150)가 파손되거나 변형이 발생할 경우, 용이하게 보호부재(150)를 교환할 수 있는 장점이 있다.
한편, 도 9에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 베란다용 태양열 집열 난간이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 외부로부터 인가되는 외력으로부터 보호부재(50)의 반사층(51)이 변형되는 것을 방지할 수 있도록 다수의 보강바(250)를 구비한다.
보강바(250)은 보호부재(50)와 나란하게 상하방향으로 연장형성되며, 상하단이 각각 상부탱크(31)의 하면 및 하부탱크(32)의 상면에 고정된다. 이때, 보강바(250)들은 보호부재(50)에 대해 베란다(11)의 내측으로 이격된 위치에 마련되고, 보호부재(250)의 둘레를 따라 상호 이격되게 설치된다. 보강바(250)는 견고하게 보호부재(50)를 보호할 수 있도록 소정의 강도를 갖는 스틸이나 알루미늄 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 언급된 바와 같이 구성된 보강바(250)에 의해 보호부재(50)는 베란다의 내측으로부터 인가되는 외력에 의해 파손 및 변형되어 반사층(51)이 변형되는 것을 방지하므로 보다 더 안정적으로 태양열을 집열관(20)으로 집열할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 베란다용 집열 난간
11: 베란다
20: 집열관
30: 축열부
31: 상부탱크
32: 하부탱크
40: 열교환기
50: 보호부재
60: 순환부
61: 제1순환관
62: 순환펌프
63: 제1온도센서
64: 제어부

Claims (7)

  1. 베란다 외부에 노출되며, 상호 이격되게 배열되되, 상하방향으로 연장형성되고, 태양열에 의해 열교환 매체를 가열할 수 있도록 내부에 상기 열교환 매체가 유동되는 유동공간이 마련된 다수의 집열관과;
    상기 집열관들에 의해 가열된 상기 열교환 매체를 저장하는 것으로서, 상기 집열관들의 배열방향을 따라 상기 집열관들의 상단에서 상기 집열관들과 연통되게 접속된 상부탱크와, 상기 집열관들의 배열방향을 따라 상기 집열관들의 하단에서 상기 집열관들과 연통되게 접속된 하부탱크가 마련된 축열부와;
    상기 상부탱크 및 하부탱크 내의 열교환 매체를 강제순환시키는 순환부와;
    상기 하부탱크 내에 설치되어 원수공급부로부터 공급된 물과 상기 하부탱크에 저장된 고온의 상기 열교환 매체를 열교환시켜 상기 물을 가열시키는 열교환기;를 구비하고,
    상기 순환부는
    상기 상부탱크 및 하부탱크 사이에 연통되게 연결된 순환관과;
    상기 순환관에 설치되어 상기 상부탱크에 저수된 고온의 상기 열교환 매체를 펌핑하여 상기 하부탱크로 공급하는 순환펌프와;
    상기 상부탱크에 설치되어 상기 상부탱크 내에 수용된 상기 열교환 매체의 온도를 측정하는 제1온도센서와;
    상기 제1온도센서로부터 측정된 온도정보를 통해 상기 상부탱크 내에 수용된 상기 열교환 매체의 온도가 기설정된 온도를 초과할 경우 고온의 상기 열교환매체가 상기 하부탱크로 유입되도록 상기 순환펌프를 작동시키는 제어부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 베란다용 태양열 집열 난간.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 집열관은 태양광의 입사량을 증가시킬 수 있도록 상단이 하단보다 상기 베란다 내측으로 인입되도록 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 베란다용 태양열 집열 난간.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 집열관들에 대해 상기 베란다의 내측으로 이격된 위치에 마련되고, 상기 집열관과 나란하게 상하방향으로 연장형성되며, 외부로부터 인가되는 외력에 의해 상기 집열관을 보호하기 위해 상기 집열관의 외주면을 감싸도록 형성되되, 상기 베란다의 외부로 상기 집열관의 일부분이 노출되도록 형성된 다수의 보호부재;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 베란다용 태양열 집열 난간.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보호부재는
    입사되는 태양광을 반사하여 상기 집열관에 집광시킬 수 있도록 상기 집열관에 대향되는 일측면에 반사층이 형성된 것을 특징으로 하는 베란다용 태양열 집열 난간.
  7. 제6항에 있어서,
    외부로부터 인가되는 외력으로부터 상기 반사층이 변형되는 것을 방지할 수 있도록 상기 보호부재를 보호하기 위해 상기 보호부재에 대해 상기 베란다의 내측으로 이격된 위치에 마련되고, 상기 보호부재와 나란하게 상하방향으로 연장되며, 상기 보호부재의 둘레를 따라 상호 이격되게 상기 상부탱크 및 하부탱크에 설치되는 다수의 보강바;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 베란다용 태양열 집열 난간.


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