KR19990035730A - 태양에너지 이용씨스템 및 가스보일러 내장형 축열조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광을 일측전개 포물선형반사체를 집광수단으로 집광하여 히트파이프를 열전달수단으로 하여 열이용하거나 또는 빛자체를 조명용에 조사하는 겸용기능을 갖는 태양에너지 이용씨스템과, 집열씨스템 필수요소로 구비되는 축열조내에 가스보일러가 내장된 장치발명이다.

집광 집열하여 히트파이프를 열전달수단으로 하므로 열응답성이 빠르고, 누수등의 하자가 없으며, 열유체 관로가 단축되므로 집열열 손실이 방지되며, 동파방지용 부동액 첨가가 불필요할 뿐만 아니라, 고온집열되므로 난방은 물론 산업공정열 용도에 사용케된다.

보다 고온집열을 위해 추적집광식과 상하전개형 포물선형반사체를 동시 설치하는 이용씨스템도 구성된다.

축열조내에 가스보일러가 내장 설치되므로 고가의 축열조와 보일러를 별도로 설치할 필요없어 매우 경제적인 열설비가 실현되는 발명이다.

Description

태양에너지 이용씨스템 및 가스보일러 내장형 축열조

제 1 도는 공기 가열용 태양에너지 이용씨스템의 실시 사시도.

제 2 도는 제1도 집, 방열부 상세 사시도.

제 3 도는 건축물 벽체에 구성한 태양에너지 이용씨스템의 실시사시도.

제 4 도는 제3도의 A-A부 확대 단면도.

제 5, 6 및 7 도는 건축물에 구성한 태양에너지 이용씨스템의 실시단면도.

제 8 도는 건축물 벽체에 구성한 태양에너지 이용씨스템의 실시사시도.

제 9 도 및 10 도는 축열조 직접가열형 태양에너지 이용씨스템의 실시단면도.

제 11 도는 가스보일러 내장형 축열조 씨스템구성 계통도.

제 12 도는 추적형 태양에너지 이용씨스템의 실시단면도.

[발명의 목적]

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]

본 발명은 태양복사에너지를 집속하여 열에너지 및 빛에너지 형태로 가정 및 산업용에 이용코자 하는 것으로, 집열이용시 보조열원 수단으로 가스보일러가 내장된 축열조에 관한 것이다.

태양광을 집광하는 수단은 본인이 선출원한 발명(출원번호 97-38445, (97. 8. 12), 96-31887 (96. 7. 31), 96-16331 (96. 5. 16) 및 96-21138 (96. 6. 13) 들에 적용한 광학씨스템을 구성요소로 하였고, 집열기술과 집열열전달 및 열이용기술이 개선된 신규의 진보발명이다.

평판형집열기를 포함 공지의 집열장치는 열유체 관로나 휜부착 관로를 직접 태양에너지가 가열하는 방식으로, 동절기에 동파방지를 위해 부동액을 열유체에 첨가하였고, 열전달 응답성이 느렸으며, 집열열 손실이 많았을 뿐만 아니라, 사용중 열유체 누수등으로 인한 하자가 많았고, 저온 집열되므로 급탕용엔 사용하나 난방 및 산업공정열등의 목적에 적용하기 곤란하였다.

본 발명은 상기한 결점을 해결하고 보다 저렴한 가격과 건축물 구조재로 대체 설치되는 특징이 있다.

열전달 수단으로 적용한 히트파이프(Heat Pipe)는 단일의 관체로 가열부(집열부, 증발부)에 열작용되면 신속히 방열부(응축부)로 열전달하는 열 응답성이 일반 도체에 비해 월등히 높은 특징을 갖는 것으로, 근간에 매우 저렴한 가격으로 다양한 재질로 넓은 범위의 온도조건에 맞게 생산되게 있다.

[발명의 구성 및 작용]

전술한 선출원 집광기술과 본출원 기본 기술내용을 첨부도면에 의거 설명하면; 축선(CL) 기준 일측으로만 전개되는 포물선형반사체(2)를 태양광 집광수단으로 상기 반사체의 정점(V)을 포함 림각 30도 이하의 임의단부를 중심점으로 초점(F) 외측 축선(C L, Center Line, Axis Line)을 기점으로 전개되는 호상의 구형반사체(3)를 집광광 광로변환수단으로 결합 구성되는 집광용 광학씨스템에 있어서, 그 집광광 진행 광로상에 다수의 히트파이프(1) 가열부(증발부)가 태양광 수광면 흑색처리된 성형 집열재(6)에 삽입 고착된 상태로 집열부(가열부)구성하고, 히트파이프 방열부(응축부)는 열용도부하측(기,액열유체 및 고체축열재등의 피가열 물질 및 용기)에 설치한것을 집열열 열전달 수단으로 하고, 상기 구형반사체(3)와 포물선형반사체(2) 단부는 집열재(6)에 집광광이 외부재반사 되지않고 최종 작용토록 연장반사체(3E) 구성하고, 전면 수광부투과체(27)와 집열재 주변부투과체(28)로 이중 설치한 것으로 전면투과체는 먼지 강우등의 외부물질 유입방지기능을 하며, 집열재주변부 투과체(28)는 집열열 대류방열 손실을 방지키 위한 단면특징을 갖는 것이다.

제 1 도와 제 2 도는 벽기능을 갖는 구조물로 제작되어 실내공기 가열, 난방목적을 갖는 것으로, 히트파이프(1) 방열부에 방열휜(Fin 9)을 고착하여 그 방열열로 주변 유체 가열케한 것이다.

공기출입용 통로(8)를 통하여 대류작용이 발생되며, 집, 방열부가 단일체로 구성된 특징이 있다.

제 3 도의 좌측도 5, 8, 9, 10, 11 및 12도는 히트파이프(1) 방열부를 유체도관(Vent Stack 제 8 도, 헤다(Header) 제 5 도 및 제 3 도 좌측도)을 포함하는 용기(축열조, 제 9, 10, 11 및 12 도)속으로 내단이 폐쇄된 삽입관(10)에 히트파이프(1)를 삽입 설치하여 용기내 피가열 물질을 가열토록하는 집열용도의 태양에너지 이용씨스템이다.

제 5 도의 헤다(14)관은 편심은 외피관(15)을 구성하고, 그 사이를 진공(Evacuated Area)으로 하여 단열상태를 좋게한 것이며, 별도 도시한 "K" 부분은 집열용만을 설명한 것이다.

제 3 도의 우측도, 4 도 및 6 도는 건축물 또는 구조물등이 벽체(36) 또는 방바닥 등을 가열할 목적으로 히트파이프(1) 방열부를 황토, 세라믹(Ceramic)재, 콘크리트 및 입상탄소재(활성탄등) 등의 고체축열재(7)로 제작되는 적층부에 매립 설치하여 축열열을 적외선 상태로 방열케한 이용씨스템이다.

태양에너지는 항상 필요한 것이 아니며, 특히 하절기에는 난방이 필요치 않으므로 제1도 및 6도에서, 포물선형반사체(2) 임의 단부에 이르는 구형반사체(3)의 현을 분리 구성하고 일측은 회동절(22)로 광댐퍼(4) 구성하고, 가요성줄(23-1)과 볼체인(Ball Chain 23) 결합 외부로 인출하여

Claims (11)

1. 축선기준 일측으로만 전개되는 포물선형 반사체를 태양광 집광수단으로 상기 반사체의 정점을 포함 림각 30도이하 범위의 임의단부를 중심점으로 초점외측 축선을 기점으로 전개되는 호상의 구형반사체를 집광광 광로변환수단으로 결합 구성되는 광학씨스템에 있어서, 집광광 광로상에 다수의 히트파이프 가열부(증발부)가 수광면 흑색처리된 집열재에 삽입 고착된 상태로 집열부 구성하고, 히트파이프 방열부(응축부)는 열용도 부하측에 설치한 것을 집열열 열전달 수단으로, 상기 구형반사체와 포물선형 반사체 단부는 집열재에 집광광 최종 작용토록 연장반사체 구성하고, 전면 수광부와 집열재 주변부에 투과체 설치된 단면 특징으로 갖는 태양에너지 이용씨스템.
2. 제 1 항에 있어서, 히트파이프 방열부에 방열휜을 고착하여 방열열로 유체 가열케하는 특징을 갖는 태양에너지 이용씨스템.
3. 제 1 항에 있어서, 히트파이프 방열부를 유체도관을 포함하는 용기속으로 내단이 폐쇄된 삽입관에 삽입 설치하여 용기내 물질을 가열토록 하는 것을 특징으로 하는 태양에너지 이용씨스템.
4. 히트파이프 방열부를 황토, 세라믹재, 콘크리트 및 입상탄소재등의 고체 축열재로 제작되는 적층부에 매립 설치하여 축열열을 적외선 상태로 방열케하는 특징을 갖는 태양에너지 이용씨스템.
5. 제 1 항 구형반사체에 있어서, 포물선형 반사체 임의 단부에 이르는 구형반사체의 현을 분리하고 일측을 회동절로 광댐퍼 구성하고, 가요성 줄과 볼체인을 결합 외부로 인출하여형 스톱퍼를 볼체인 임의 위치에 삽입하여 개도 조정케하는 특징을 갖는 태양에너지 이용씨스템.
6. 제 1 항에 있어서, 포물선형 반사체 임의단부와 구형반사체에 이르는 길이 이상의 평판형 반사체를 광댐퍼로 구성, 길로틴형으로 광개도 조절케하는 특징을 갖는 태양에너지 이용씨스템.
7. 제 1 항에 있어서, 포물선형반사체와 구형반사체 단부 이후의 광로를 일측엔 반사체 타측엔 광조사용 투과체가 결합된 연장광로를 분기 구성하고, 분기점엔 양면반사체로된 평판형 반사체를 회동형 광댐퍼 구성 광 또는 열이용을 선택적으로 취하는 것을 특징으로 하는 태양에너지 이용씨스템.
8. 제 1 항에 있어서, 히트파이프 삽입고착된 집열재 상부에는 집열재 상방 선단부에 초점이 있고, 동지점 남중광보다 낮은 축선을 갖는 포물선형 반사체가, 하부에는 집열재 하방 선단부에 초점이 있고, 하지점 남중광을 축선으로 하는 하향전개형 포물선형 반사체와 구형반사체 결합된 집광수단이 함께 구성되고, 전면투과체가 경사 설치되는 것을 특징으로 하는 태양에너지 이용씨스템.
9. 제 1 항에 있어서, 임의 설치장소의 동지점 남중광보다 낮은 축선을 갖는 상향전개형과 하지점 남중광을 축선으로 하는 하향전개형 태양에너지 이용씨스템이 단일의 열용도 부하에 함께 구성되고 단일의 경사투과체가 전면에 설치되는 것을 특징으로 하는 태양에너지 이용씨스템.
10. 제 1 항에 있어서, 고도 추적각 이상의 각성분을 갖는 구형반사체와 포물선형반사체가 그 단부를 중심점으로 하는 추적형 집광시스템장치 구성하고, 상기 구형반사체 보다 구경이 큰 동심의 구형반사체와 상기 포물선형 반사체 단부에서 분리된 평판형 고정반사체 연장 설치하여 태양고도에 따라 회전후레임상의 눈금을 지시침에 맞춰 일축 간헐 추적케하고, 전면투과체를 격리설치한 것을 특징으로 하는 태양에너지 이용씨스템.
11. 다수의 히트파이프가 내삽 설치된 축열조에 있어서, 관말 폐쇄되고 심부를 제외한 관로가 격판으로 상하 분리된 관체를 축열조 내돌설케 일측경판에 부착 설치하여 그 심부는 가스버너를 설치하여 연소실로 격판 하부통로는 단열관 씌워진 가스공급관 관로와 연소공기 유로로 사용되고, 격판상부통로는 연소가스 배기구로 사용되는 가스연소설비 구성하고,

    룸온도조정기와 축열조 온도센서에 의한 점화 콘트롤되고, 가스공급용 전자변과 연소실내부 잔류 연소가스 배기용 소공이 가공된 공기댐퍼는 단일의 신호로 동시 조작되는 운전특성과 연소가스 배기구와 연통된 연도는 급수조로 관통시켜 폐열로 급수예열하는 것을 특징으로 하는 태양에너지 이용씨스템.