KR101401153B1 - 축열탱크 및 이를 포함하는 태양열 온수기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양광에 의해 집열판에서 가열되는 열매체에 저장된 열을 시수에 전달하여 열교환할 수 있도록 구성된 축열탱크 및 이를 포함하는 태양열 온수기에 관한 것이다. 상기 축열탱크는, 내부에 수용 공간을 갖는 본체; 상기 집열판에서 가열된 열매체가 유입되도록 상기 본체에 형성되는 열매체 유입관; 상기 본체 내부에 설치되며 상기 열매체 유입관과 연결되는 팽창탱크; 상기 본체 내부에 설치되며 상기 팽창탱크와 연결되어 상기 열매체가 유동하는 열교환기; 상기 열교환기와 연결되고 열교환된 상기 열매체가 유출되도록 상기 본체에 형성되는 열매체 유출관; 을 포함한다.
이러한 구성에 따르면, 축열탱크 내에 팽창탱크가 위치함으로써, 팽창탱크 내에 수용되는 열매체에 의해 열전달 면적이 넓어짐과 동시에 팽창탱크를 통한 열손실을 방지할 수 있어 열효율이 높은 축열탱크 및 이를 포함하는 태양열 온수기를 제공할 수 있다.

Description

축열탱크 및 이를 포함하는 태양열 온수기 {Thermal storage tank and water heating device using solar energy having the same)}
본 발명은 태양광에 의해 집열판에서 가열되는 열매체에 저장된 열을 시수에 전달하여 열교환할 수 있도록 구성된 축열탱크 및 이를 포함하는 태양열 온수기에 관한 것이다.
태양광은 석탄, 석유, 천연가스, 원자력 등의 에너지에 비하여 설비만 갖춰지면 추가적인 비용 없이도 반영구적으로 자급자족이 가능하고, 특히 환경친화적인 이점이 있다. 최근에 이러한 태양열을 이용하여 난방을 하거나 온수를 사용할 수 있는 태양열 온수기에 대한 관심이 높아지고 있다.
태양열 온수기는 태양열을 집열판에 모으고 이러한 열로 물을 고온으로 가열하여 난방 등에 따른 온수를 얻도록 하는 장치이다.
태양열 온수기는 열을 흡수 또는 방출하는 열매체와, 태양열을 흡수하여 상기 열매체를 가열하는 집열판과, 상기 열매체가 이동되는 파이프와, 상기 파이프에 연결되고 상기 열매체로부터 열을 흡수하여 물을 가열하는 열교환기와, 상기 열교환기가 내장되고 물이 담겨지는 축열탱크와, 열매체의 온도 상승에 따른 체적 팽창을 수용하는 팽창탱크로 구성되어 있다.
태양열 온수기는 열매체의 순환 방식에 따라 자연순환식과 강제순환식으로 구분할 수 있다. 자연순환식은 동력원이 없이 온도에 따른 밀도차에 의해 열매체가 순환되는 방식이고, 강제순환식은 순환펌프 등에 의해 열매체를 강제로 순환시키는 방식이다. 자연순환식은 단독 주택이나 비교적 규모가 작은 건물에 사용하고, 강제순환식은 온수를 다량 소비하는 대형의 시설이나 건물에 사용하는 것이 일반적이다.
종래의 태양열 온수기에는 열매체의 온도 상승에 따른 체적 팽창을 수용하기 위한 팽창탱크와, 열매체가 순환하는 파이프 내에 포함될 수 있는 공기를 외부로 배출하기 위한 에어벤트가 필수적으로 설치된다.
이러한 팽창탱크와 에어벤트는 집열판과 축열탱크를 연결하는 파이프 라인에 설치된다. 집열판에서 태양열에 의해 가열된 열매체는 팽창탱크를 지나서 축열탱크로 들어가는데, 겨울철과 같이 외기의 온도가 낮은 경우 태양열에 의해 가열된 열매체는 팽창탱크를 지나면서 상당한 양의 열손실이 발생하게 된다.
또한, 태양열 온수기의 부품들은 집열판, 축열탱크, 파이프 라인, 팽창탱크 등으로 구성되는데, 현장에서 이러한 부품들을 조립하여 설치하는 것은 간단하지 않고 시간이 많이 걸리는 작업이 된다.
대한민국 특허 출원 제10-2003-0099489호
따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 열매체와 시수와의 열교환이 이루어지는 축열탱크 내에 팽창탱크를 배치함으로써, 팽창탱크를 통한 열전달 면적이 넓어짐과 동시에 열손실을 방지하고 설치가 간편한 축열탱크 및 이를 포함하는 태양열 온수기를 제공하고자 함에 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 태양광에 의해 집열판에서 가열되는 열매체가 시수와 열교환되는 축열탱크는, 내부에 수용 공간을 갖는 본체; 상기 집열판에서 가열된 열매체가 유입되도록 상기 본체에 형성되는 열매체 유입관; 상기 본체 내부에 설치되며 상기 열매체 유입관과 연결되는 팽창탱크; 상기 본체 내부에 설치되며 상기 팽창탱크와 연결되어 상기 열매체가 유동하는 열교환기; 상기 열교환기와 연결되고 열교환된 상기 열매체가 유출되도록 상기 본체에 형성되는 열매체 유출관; 을 포함한다.
또한, 상기 팽창탱크의 측부에 연결되고 상기 열매체가 유동할 수 있는 유로가 형성되어 상기 본체의 내부에서 외부로 연장되는 열매체 점검구; 상기 유로를 개폐할 수 있도록 상기 열매체 점검구에 형성되는 점검 밸브; 를 더 포함한다.
또한, 상기 팽창탱크와 상기 열교환기를 연결하는 연결관; 을 더 포함하고, 상기 열교환기는, 상기 집열판에서 가열된 상기 열매체가 모이는 제1 본관; 상기 제1 본관으로부터 분배되는 복수의 열교환배관; 상기 복수의 열교환배관을 통과하여 열교환된 상기 열매체가 모이는 제2 본관; 을 포함하고, 상기 연결관은 상기 제1 본관과 연결되고, 상기 열매체 유출관은 상기 제2 본관과 연결되며, 상기 연결관은 상기 열매체의 자연 순환을 위해 상기 열매체 유출관보다 상부에 위치한다.
또한, 상기 제1 본관의 바닥면은 상기 복수의 열교환배관보다 하부에 위치하고, 상기 제2 본관의 바닥면은 상기 열매체 유출관보다 하부에 위치한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 의하면, 태양열 온수기는 상기 축열탱크; 일측은 상기 열매체 유출관과 유체 연통되고, 타측은 상기 열매체 유입관과 유체 연통되는 집열판; 을 포함한다.
본 발명에 따르면, 축열탱크 내에는 팽창탱크가 위치함으로써, 팽창탱크 내에 수용되는 열매체에 의해 열전달 면적이 넓어짐과 동시에 팽창탱크를 통한 열손실을 방지할 수 있어 열효율이 높은 축열탱크 및 이를 포함하는 태양열 온수기를 제공할 수 있다.
또한, 축열탱크 내에 팽창탱크가 위치함으로써 사용자가 팽창탱크를 추가로 조립하는 공정이 생략함으로써 조립과 설치가 간단하여 사용자의 편의성이 향상될 수 있는 축열탱크 및 이를 포함하는 태양열 온수기를 제공할 수 있다.
또한, 팽창탱크에는 열매체 점검구가 연결되고 열매체 점검구에는 점검 밸브가 설치됨으로써, 팽창탱크 내의 열매체의 수위를 확인할 수 있는 축열탱크 및 이를 포함하는 태양열 온수기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양열 온수기의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 축열탱크의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 도 2의 축열탱크에서 열교환기의 일 측 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 도 2의 축열탱크에서 열교환기의 타 측 구성을 도시하는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 도 2의 축열탱크에서 팽창탱크 내의 열매체의 수위를 점검하는 일 실시예를 순차적으로 도시하는 도면이다.
도 6은 도 2의 축열탱크에서 팽창탱크 내의 열매체의 수위를 점검하는 다른 실시예를 도시하는 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 도 2의 축열탱크에서 팽창탱크 내에 열매체를 충전하는 일 실시예를 순차적으로 도시하는 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양열 온수기의 구성을 도시하는 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 축열탱크의 구성을 도시하는 도면이다. 도 3은 도 2의 축열탱크에서 열교환기의 일 측 구성을 도시하는 도면이다. 도 4는 도 2의 축열탱크에서 열교환기의 타 측 구성을 도시하는 도면이다.
태양열 온수기는 태양열에 의해 가열된 열매체를 시수와 열교환하여 온수를 사용하거나 온수를 난방에 이용하도록 하는 장치이다. 여기서, "시수"는 열매체와 열교환하기 위해 축열탱크 내로 공급되는 물을 말한다.
본 실시예의 태양열 온수기(200)는 집열판(210), 공급관(230), 축열탱크(100), 환수관(220) 등을 포함한다.
집열판(210)은 태양열을 효과적으로 받을 수 있도록 구조물에 경사지게 설치되면서 내부에는 열매체가 충진된다. 집열판(210)은 태양 에너지를 잘 흡수할 수 있도록 가정의 옥상 등과 같이 야외에 설치되므로, 외기의 온도가 저하되는 겨울철에는 열매체의 온도가 영하로 떨어질 수 있다. 열매체는 겨울철에 동결되는 것을 방지하기 위해 일반적으로 부동액을 사용하게 된다. 예를 들어, 열매체는 물에 프로필렌글리콜(propylene glycol)을 혼합한 것을 사용할 수 있다.
집열판(210)은 하부 본관(211), 연결 지관(212), 상부 본관(213)을 포함할 수 있다. 환수관(220)을 통해 집열판(210)에 들어온 열매체는 하부 본관(211)으로 들어간다. 태양열을 흡수한 열매체는 온도가 올라가서 하부 본관(211)과 연결된 각각의 연결 지관(212)을 통해 상부 본관(213)으로 유동하게 된다.
공급관(230)은 집열판(210)에서 온도가 상승된 열매체가 축열탱크(100) 내로 들어갈 수 있도록 집열판(210)과 축열탱크(100)을 연결하는 관이다. 상부 본관(213)으로 들어간 열매체는 온도 상승에 따른 밀도 차이에 의해 공급관(230)을 통해 축열탱크(100)로 들어간다.
축열탱크(100)는 열매체와 시수의 열교환이 일어나는 곳이다. 축열탱크(100)는 집열판(210)의 상부에 위치할 수 있다. 축열탱크(100) 내로 들어간 열매체는 열교환기(130)를 통해 유동하면서 시수와 열교환되어 온도가 낮아지게 된다. 한편, 시수는 열매체로부터 열을 흡수하여 온수로 된다. 시수에 열을 전달하고 온도가 낮아진 열매체는 환수관(220)을 통해 다시 집열판(210)으로 들어가게 된다. 시수는 시수관(160)을 통해 축열탱크(100) 내로 들어가고, 열매체와 열교환되어 온도가 올라가면 상부의 온수관(150)을 통해 축열탱크(100)로부터 나온다.
본 실시예의 태양열 온수기(200)는 열매체의 온도 변화에 의해 열매체가 집열판(210), 공급관(230), 축열탱크(100), 환수관(220)을 지나 다시 집열판(210)으로 자연순환하도록 구성된다. 이러한 태양열 온수기(200)는 열매체가 자연순환되는 방식으로 구성되지만, 펌핑 수단에 의해 열매체가 강제순환되는 방식에도 채용될 수 있다.
이하에서는 도 1과 도 2를 참조하여 본 실시예의 태양열 온수기(200)에 채용되는 축열탱크(100)의 구성에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 실시예의 축열탱크(100)는 본체(101), 열매체 유입관(110), 팽창탱크(120), 열매체 점검구(125), 점검 밸브(126), 열교환기(130), 열매체 유출관(140)을 포함한다.
본체(101)는 내부에 수용 공간을 갖고, 대략 긴 원통형으로 형성될 수 있다. 본체(101) 내에는 각종 부품들이 위치하고, 시수가 시수관(160)을 통해 본체(101) 내로 유입되어 열매체와 열교환된 후 온수관(150)을 통해 본체(101)를 빠져나가게 된다. 시수관(160)은 도 1에서는 설명을 위해 환수관(220)[도 2에서는 열매체 유출관(140)]의 아래에 위치하는 것으로 도시하였지만, 실제로 시수관(160)은 원통형의 본체(101) 내에서 열매체 유출관(140)과 비슷한 높이에 위치할 수 있다.
온수관(150)은 열매체로부터 열을 흡수하여 본체(101)의 상부로 올라간 온수를 사용할 수 있도록 본체(101)의 상부에 위치한다. 다만, 온수관(150) 내의 온수가 외기와 열교환되어 열을 잃는 것을 최소화하기 위해 온수관(150)은 본체(101)의 상부에서 굴곡되어 본체(101)의 하부로 연장된 후, 다시 굴곡되는 형태가 될 수 있다. 이는 온수관(150)이 비교적 고온으로 유지되는 본체(101) 및 본체(101)의 외부를 둘러싸고 있는 단열재(170)를 통과하여 일정 길이만큼 이동하도록 함으로써, 온수관(150) 내의 온수가 온수 사용처까지 가는 동안 외기에 노출되는 것을 최소화하여 열손실을 줄이기 위함이다.
열매체 유입관(110)은 집열판(210)에서 가열된 열매체가 본체(101) 내로 유입되도록 본체(101)에 형성된다. 열매체 유입관(110)은 본체(101)의 외부에서 내부로 연장될 수 있다. 열매체 유입관(110)은 도 1에 도시된 공급관(230)과 연결된다.
팽창탱크(120)는 열매체 유입관(110)과 연결되어, 열매체의 온도 상승에 따른 체적 팽창을 흡수하는 역할을 한다. 팽창탱크(120)의 용량은 집열판(210)에 충전된 열매체의 양에 따라 정해질 수 있다.
열매체가 집열판(210)과 축열탱크(100) 내를 순환하는 동안, 배관 내에는 공기가 들어갈 수 있고 이러한 공기는 배출되지 않으면 열매체의 순환을 방해하게 된다. 본 실시예에서 팽창탱크(120)에는 배관 내의 공기를 배출하기 위한 여유 공간이 형성된다. 따라서, 열매체가 순환하는 배관 내에 포함된 공기는 열매체가 팽창탱크(120)를 지나는 동안 팽창탱크(120)의 상부로 모이게 된다.
팽창탱크(120)의 상부에 모아진 공기는 점검 밸브(126)를 개방함으로써 열매체 점검구(125)를 통해 배출될 수 있다. 따라서, 본 실시예의 태양열 온수기(100)에는 종래의 태양열 온수기에서 열매체가 순환하는 배관 내의 공기를 배출하기 위해 설치되는 에어벤트와 같은 부품이 필요하지 않게 된다.
종래의 태양열 온수기에서 팽창탱크는 집열판과 축열탱크를 연결하는 배관 라인에 설치된다. 그러나, 겨울철과 같이 외기의 온도가 낮은 경우 태양열에 의해 가열된 열매체는 팽창탱크를 지나면서 상당한 양의 열손실이 발생하게 된다.
본 실시예에서, 팽창탱크(120)는 축열탱크(100) 내에 배치됨으로써 팽창탱크(120)는 축열탱크(100) 내로 유입된 시수와 접촉하게 된다. 따라서, 외기와 접촉되는 종래의 팽창탱크와 비교할 때, 팽창탱크(120) 내의 열매체의 열을 시수에 전달함으로써 열전달 면적을 넓힐 수 있음과 동시에 팽창탱크(120)를 통한 열손실을 방지하게 되어 축열탱크 및 태양열 온수기의 효율이 향상된다.
또한, 본 실시예의 축열탱크(100)는 내부에 이미 팽창탱크(120)가 조립된 상태로 출고될 수 있다. 또한, 축열탱크(100)는 종래의 에어벤트의 역할을 하는 열매체 점검구(125) 및 점검 밸브(126)가 설치된 상태로 출고될 수 있다. 본 실시예의 태양열 온수기(200)를 구입하는 사용자는 축열탱크(100), 집열판(210), 환수관(220), 공급관(230) 정도만 조립하면 설치가 완료된다. 따라서, 종래의 태양열 온수기에서와 같이 팽창탱크와 에어벤트를 따로 배관 라인에 설치할 필요가 없어서 조립과 설치가 간단해지므로, 본 실시예의 태양열 온수기(200)의 상품성이 향상될 수 있다.
열매체 점검구(125)는 팽창탱크(120) 내의 열매체의 수위를 점검할 수 있도록 팽창탱크(120)의 측부에 연결된다. 열매체 점검구(125)는 팽창탱크(120)의 중간 지점에 인접하는 측부에 연결될 수 있다. 열매체 점검구(125)가 연결되는 위치는 팽창탱크(120)의 용량, 충전되는 열매체의 양 등에 따라 변경될 수 있다. 열매체 점검구(125)에는 열매체가 유동할 수 있도록 팽창탱크(120)와 연통된 유로가 형성되어 본체(101)의 내부에서 외부로 연장된다. 또한, 열매체 점검구(125)에는 열매체 점검구(125)의 유로를 개폐할 수 있도록 점검 밸브(126)가 형성된다.
따라서, 팽창탱크(120) 내의 열매체의 수위를 점검할 때는 점검 밸브(126)를 개방하면 된다. 팽창탱크(120) 내의 열매체의 수위가 열매체 점검구(125)의 위치보다 높으면 점검 밸브(126)를 개방할 때 높은 수위 만큼의 열매체가 열매체 점검구(125)를 통해 배출된다. 따라서, 본 실시예에서 열매체의 적정 수위는 열매체 점검구(125)를 설치하는 위치가 되고, 점검 밸브(126)를 개방하여 열매체가 배출되는 것을 확인함으로써 열매체의 수위가 적정 수위에 있음을 확인할 수 있다.
팽창탱크(120) 내의 열매체의 수위가 열매체 점검구(125)의 위치보다 낮으면 점검 밸브(126)를 개방할 때 열매체가 배출되지 않는다. 다만, 이때 팽창탱크(120)의 상부에 위치된 공기는 열매체 점검구(125)를 통해 배출될 수 있다. 점검 밸브(126)를 개방할 때 열매체가 배출되지 않으면, 열매체가 열매체 점검구(125)를 통해 배출될 때까지 열매체를 충전함으로써 열매체의 적정 수위를 유지할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예의 축열탱크(100) 및 태양열 온수기(200)에서는 팽창탱크(120)에 연결된 열매체 점검구(125) 및 점검 밸브(126)를 통해 열매체의 수위를 확인할 수 있고, 수위가 부족할 경우 열매체 점검구(125)를 통해 열매체를 충전함으로써 열매체의 수위를 일정한 수준으로 유지할 수 있게 된다.
열교환기(130)는 본체(101) 내부에 설치되며 연결관(135)을 통해 팽창탱크(120)와 연결된다. 열매체는 열교환기(130) 내로 유동하면서 시수와 열교환한다. 열교환기(130)는 제1 본관(131), 열교환배관(132), 제2 본관(133)을 포함할 수 있다.
제1 본관(131)은 연결관(135)을 통해 팽창탱크(120)와 연결된다. 집열판(210)에서 가열된 열매체는 팽창탱크(120)를 지나 제1 본관(131)에 모이게 된다.
복수의 열교환배관(132)은 제1 본관(131)으로부터 분배된다. 제1 본관(131)에 모인 열매체는 각각의 열교환배관(132)을 통해 분배된다. 각각의 열교환배관(132)에는 열전달 효율을 향상시키기 위해 핀이 부착될 수 있다. 열매체는 각각의 열교환배관(132)을 지나면서 시수에 열을 전달하고 자신은 온도가 낮아지게 된다.
제2 본관(133)은 복수의 열교환배관(132)과 연결된다. 그에 따라, 복수의 열교환배관(132)을 통과하여 열교환된 열매체는 제2 본관(133)에 다시 모이게 된다.
다시 모아진 열매체는 제2 본관(133)과 연결된 열매체 유출관(140)을 통해 축열탱크(100)를 빠져나가게 된다.
제1 본관(131)과 연결되는 연결관(135)의 높이는 제2 본관(133)과 연결되는 열매체 유출관(140)의 높이보다 높게 위치된다. 따라서, 열교환배관(132)을 통과하면서 온도가 저하된 열매체는 연결관(135)과 열매체 유출관(140)의 높이 차이에 따른 위치 에너지에 의해 자연 순환이 가능하게 된다.
도 3을 참조하면, 제1 본관(131)은 대략 원통형을 갖고, 열교환배관(132)은 제1 본관(131)의 일 측에 이격되어 연결될 수 있다. 제1 본관(131)의 바닥면(131a)은 최하부의 열교환배관(132)보다 낮게 위치한다. 따라서, 태양열 온수기(200)를 순환하는 열매체 중에 포함된 이물질 등은 제1 본관(131)을 지나면서 바닥면(131a)에 침전될 수 있다.
또한, 도 4를 참조하면, 제2 본관(133)은 대략 원통형을 갖고, 열교환배관(132)은 제2 본관(133)의 일 측에 이격되어 연결될 수 있다. 제2 본관(133)의 바닥면(133a)은 열매체 유출관(140)보다 낮게 위치한다. 따라서, 열교환배관(132)을 지나 제2 본관(133)에 들어온 열매체 중에 남아있는 이물질 등이 제2 본관(133)을 지나면서 바닥면(133a)에 침전될 수 있어, 추가로 이물질이 걸러질 수 있다. 열매체 중에 포함된 이물질은 배관의 부식을 촉진할 수 있어, 적절하게 걸러지는 바람직하다.
열매체 유출관(140)은 본체(101)에 형성되고 열교환기(130)와 연결된다. 시수와 열교환되어 온도가 저하된 열매체는 열매체 유출관(140)을 통해 축열탱크(100)로부터 유출된다. 열매체 유출관(140)은 본체(101)의 내부에서 외부로 연장될 수 있다. 열매체 유출관(140)은 환수관(220)과 연결되어, 열매체는 열매체 유출관(140) 및 환수관(220)을 지나 다시 집열판(210)으로 유입되어 자연 순환이 이루어진다.
이하에서는, 팽창탱크 내의 열매체의 수위를 점검하는 과정을 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 도 5a 및 도 5b는 도 2의 축열탱크에서 팽창탱크 내의 열매체의 수위를 점검하는 일 실시예를 순차적으로 도시하는 도면이다. 도 6은 도 2의 축열탱크에서 팽창탱크 내의 열매체의 수위를 점검하는 다른 실시예를 도시하는 도면이다. 도 7a 및 도 7b는 도 2의 축열탱크에서 팽창탱크 내에 열매체를 충전하는 일 실시예를 순차적으로 도시하는 도면이다.
도 5a를 참조하면, 팽창탱크(120) 내의 열매체의 수위는 열매체 점검구(125)가 연결된 지점보다 높게 유지되고 있다. 이때, 점검 밸브(126)는 폐쇄된 상태이다.
점검 밸브(126)를 개방하면 도 5b에 도시된 바와 같이 열매체 점검구(125)를 통해 열매체가 배출된다. 열매체의 수위는 열매체 점검구(125)가 연결된 지점까지 낮아지고 더이상 낮아지지 않는다. 이로부터, 팽창탱크(120) 내의 열매체의 수위를 확인할 수 있다. 또한, 점검 밸브(126)를 개방할 때 팽창탱크(120)의 상부에 위치된 공기도 배출될 수 있다. 팽창탱크(120) 내의 공기가 배출되지 않으면 배관 내의 압력이 높아져 배관이 파손될 수 있다.
도 6을 참조하면, 팽창탱크(120) 내의 열매체의 수위는 열매체 점검구(125)가 연결된 지점보다 낮게 유지되고 있다. 이때, 열매체의 수위를 확인하기 위해 점검 밸브(126)를 개방하면 열매체는 배출되지 않고, 이로부터 열매체의 수위가 낮은 상태임을 확인할 수 있다. 다만, 도시된 바와 같이 팽창탱크(120)의 상부에 위치된 공기가 외부로 배출될 수 있다.
도 7a를 참조하면, 팽창탱크(120) 내의 열매체의 수위가 낮아서 열매체 점검구(125)를 통해 열매체가 배출되지 않을 경우, 열매체의 수위가 낮으므로 팽창탱크(120) 내에 열매체를 충전할 필요가 있다.
본 실시예에서, 열매체 점검구(125)는 회전이 가능하게 팽창탱크(120)에 연결될 수 있다. 팽창탱크(120) 내에 열매체를 충전하기 위해 열매체 점검구(125)를 회전시키면 열매체 점검구(125) 단부의 굴곡된 부분이 위로 향하게 된다. 이때, 점검 밸브(126)를 개방하고 열매체 점검구(125) 단부를 통해 열매체를 충전할 수 있다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 열매체 점검구(125) 단부를 통해 열매체를 충전하면, 팽창탱크(120) 내의 열매체의 수위는 열매체 점검구(125)가 연결된 지점까지 올라가게 된다. 추가로 충전되는 열매체는 열매체 점검구(125)를 통해 배출되므로, 열매체 점검구(125)를 통해 열매체가 배출되는 것을 확인한 후 점검 밸브(126)를 폐쇄하여 열매체의 충전을 완료할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에서 팽창탱크(120)는 축열탱크(100) 내에 위치함으로써, 팽창탱크(120) 내에 수용되는 열매체의 열을 축열탱크(100) 내의 시수에 전달할 수 있다. 따라서, 열매체가 시수와 접촉되는 열전달 면적을 증가시킬 수 있음과 동시에 팽창탱크(120)를 통해 열매체의 열이 무효하게 손실되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 축열탱크(100) 및 태양열 온수기(200)의 효율이 높아질 수 있다.
또한, 축열탱크(100) 내에 팽창탱크(120)가 위치함으로써 팽창탱크(120)는 축열탱크(100)에 조립된 상태로 출고가 가능하다. 이는 태양열 온수기를 설치할 때 각종 부품들의 조립과 설치하는 과정을 간단하게 하여 사용자의 편의성이 향상된다.
또한, 팽창탱크(120)에는 열매체 점검구(125)가 연결되고 열매체 점검구에는 점검 밸브(126)가 설치됨으로써, 팽창탱크(120) 내의 열매체의 수위를 확인하여 부족한 경우에는 충전할 수 있다.
또한, 열매체 점검구(125)를 통해 팽창탱크(120) 내의 공기를 배출할 수 있어, 열매체 점검구(125)는 에어벤트로서의 역할도 하게 된다. 따라서, 본 실시예의 태양열 온수기에는 추가로 에어벤트를 설치할 필요가 없게 되고, 마찬가지로 태양열 온수기를 설치하는 과정을 간단하게 하여 사용자의 편의성이 향상된다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
100 : 축열탱크
101 : 본체
110 : 열매체 유입관
120 : 팽창탱크
125 : 열매체 점검구
126 : 점검 밸브
130 : 열교환기
131 : 제1 본관
132 : 열교환배관
133 : 제2 본관
135 : 연결관
140 : 열매체 유출관
150 : 온수관
160 : 시수관
170 : 단열재
210 : 집열판
220 : 환수관
230 : 공급관

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 태양광에 의해 집열판에서 가열되는 열매체가 시수와 열교환되는 축열탱크에 있어서,
    내부에 수용 공간을 갖는 본체;
    상기 집열판에서 가열된 열매체가 유입되도록 상기 본체에 형성되는 열매체 유입관;
    상기 본체 내부에 설치되며 상기 열매체 유입관과 연결되는 팽창탱크;
    상기 본체 내부에 설치되며 상기 팽창탱크와 연결되어 상기 열매체가 유동하는 열교환기;
    상기 열교환기와 연결되고 열교환된 상기 열매체가 유출되도록 상기 본체에 형성되는 열매체 유출관;
    상기 팽창탱크의 측부에 연결되고 상기 열매체가 유동할 수 있는 유로가 형성되어 상기 본체의 내부에서 외부로 연장되는 열매체 점검구;
    상기 유로를 개폐할 수 있도록 상기 열매체 점검구에 형성되는 점검 밸브;
    상기 팽창탱크와 상기 열교환기를 연결하는 연결관;
    을 포함하고,
    상기 열교환기는,
    상기 집열판에서 가열된 상기 열매체가 모이는 제1 본관;
    상기 제1 본관으로부터 분배되는 복수의 열교환배관;
    상기 복수의 열교환배관을 통과하여 열교환된 상기 열매체가 모이는 제2 본관;
    을 포함하고,
    상기 연결관은 상기 제1 본관과 연결되고, 상기 열매체 유출관은 상기 제2 본관과 연결되며, 상기 연결관은 상기 열매체의 자연 순환을 위해 상기 열매체 유출관보다 상부에 위치하는 축열탱크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 본관의 바닥면은 상기 복수의 열교환배관보다 하부에 위치하고,
    상기 제2 본관의 바닥면은 상기 열매체 유출관보다 하부에 위치하는 축열탱크.
  5. 태양열 온수기에 있어서,
    제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 따른 축열탱크;
    일측은 상기 열매체 유출관과 유체 연통되고, 타측은 상기 열매체 유입관과 유체 연통되는 집열판;
    을 포함하는 태양열 온수기.
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JPS5747164A (en) * 1980-09-05 1982-03-17 Yazaki Corp Solar heat collecting system

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