KR20020039580A - Vacuum heat storage tank - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양열 진공 축열 탱크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 축열 탱크 내의 온수 온도를 장기간 일정하게 유지시킬 수 있는 태양열 진공 축열 탱크에 관한 것이다.The present invention relates to a solar vacuum heat storage tank, and more particularly, to a solar vacuum heat storage tank capable of maintaining a constant long-term temperature of the hot water in the heat storage tank.
태양열은 석탄이나 석유와 같은 화석류의 에너지 자원과는 달리 공해 발생이 없는 청정 에너지원인 동시에 거의 무제한적인 에너지 공급량을 가지기 때문에 예로부터 이러한 태양열 에너지를 산업용이나 자동차용 등의 에너지원으로 활용하기 위한 시도가 많이 있어 왔다. 그리고 가옥의 난방 또는 온수공급 등에도 태양열을 이용한 시스템들이 사용되어지고 있다.Unlike solar energy sources like fossils such as coal and oil, solar heat is a clean energy source with no pollution and almost unlimited energy supply. Therefore, attempts to utilize solar energy as an energy source for industrial or automobile use have been made. There have been a lot. In addition, solar heating systems are being used to heat houses or supply hot water.
이러한 태양열의 열 에너지화는 대부분 집열체로 조사되는 태양열에 의해, 그 집열체의 내부를 순환하는 물이나 열매체유가 가온되게 하는 방법이 사용된다.The heat energy of the solar heat is mostly used by the solar heat irradiated to the heat collector to heat the water or the heat medium oil circulating in the heat collector.
이 때문에 태양열 시스템은 열매체 순환용 관체, 이 관체를 외부와 격리시켜 흡수된 태양열의 손실을 막는 집열판, 상기 관체로 열매체를 순환시키는 펌프 등으로 구성된다.For this reason, a solar thermal system consists of a heat medium circulation tube, a heat collecting plate which isolates this tube from the outside, and prevents the loss of absorbed solar heat, and a pump which circulates the heat medium to the said tube body.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 종래 방식의 태양열 온수기에서는, 태양열 집열판(1)에 모아진 햇빛은, 집열판(1)의 관체(2) 내부에 있는 열매체유를 가온시키며, 상기 가온된 열매체유는 대류 현상에 의하여 상부에 위치한 저장탱크(3)쪽으로 흐르게 된다.As shown in FIG. 1, in the conventional solar water heater, sunlight collected in the solar heat collecting plate 1 warms the heat medium oil inside the tubular body 2 of the heat collecting plate 1, and the heated heat medium oil is By the convection phenomenon it flows toward the upper storage tank (3).
상기 저장탱크(3)에는 저장탱크(3)로 유입된 열매체유가 이동하는 가열관(4)이 원통의 길이 방향으로 형성되어 있으며, 그 내부에는 급수 공급관(5)과 급수된 물이 온수로 데워져 배출되는 온수 배출부(6)가 마련되며, 그 경계로 내부에 격벽(7)이 설치된다. 이처럼 상기 가열관(4)에서는 탱크 내면의 낮은 온도의 물이 급수 공급관(5)으로 공급되면 가열관(4)내의 가온된 열매체유 열과 열교환 되어 내관의 물을 따뜻하게 데워주게 된다. 그리고 가열관(4)의 외주면에는 보온재로 폴리우레탄(8)이 설치된다.The storage tank (3) is formed with a heating tube (4) for moving the heat medium oil introduced into the storage tank (3) in the longitudinal direction of the cylinder, and the water supply pipe (5) and the water supplied to the inside of the hot water The warm water discharge part 6 is discharged and provided therein, and the partition wall 7 is installed inside the boundary. In this way, in the heating tube 4, when water of a low temperature on the inner surface of the tank is supplied to the water supply pipe 5, it heat-exchanges with the heated heat medium oil heat in the heating tube 4 to warm the water of the inner tube. And the polyurethane 8 is installed in the outer peripheral surface of the heating tube 4 as a heat insulating material.
그러나 상기 폴리우레탄(8)으로는 가열관(4)내의 데워진 온수를 보온하기에는, 외기 온도의 영향에 따라 태양열로부터 집열된 열매체의 온도와 축열 탱크의 저장 온도가 직접적으로 영향을 받아 열손실이 너무 많이 발생된다.However, with the polyurethane 8, in order to insulate the warmed hot water in the heating tube 4, the temperature of the heat medium collected from the solar heat and the storage temperature of the heat storage tank are directly affected by the influence of the outside temperature, so that the heat loss is too high. It happens a lot.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 축열탱크에서 열교환으로 얻어진 온수의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있도록 진공단열탱크내에 진공 공간부가 형성된 태양열 진공 축열 탱크를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the conventional problems as described above, to provide a solar vacuum heat storage tank in which a vacuum space is formed in the vacuum heat insulating tank to maintain a constant temperature of the hot water obtained by heat exchange in the heat storage tank. have.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 태양열 집열판에 의해 집열된 열에너지를 열교환기를 통해 흡수하여 가열된 온수를 저장하는 축열 탱크에 있어서; 상기 온수가 저장되는 온수저장 탱크와, 상기 온수저장 탱크를 감싸는 형태로 설치되며 내부가 진공을 유지하는 진공단열 탱크로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양열 진공 축열 탱크를 제공하는데 그 특징이 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides a heat storage tank for storing heated hot water by absorbing heat energy collected by a solar heat collecting plate through a heat exchanger; The hot water storage tank for storing the hot water, and installed in the form surrounding the hot water storage tank, there is provided a solar thermal heat storage tank, characterized in that consisting of a vacuum insulation tank for maintaining a vacuum inside.
도 1은 종래 태양열 축열 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 구성도.1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a conventional solar heat storage system.
도 2는 본 발명에 따른 태양열 진공 축열 탱크의 개략적인 구성도.Figure 2 is a schematic configuration diagram of a solar vacuum heat storage tank according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 태양열 진공 축열 탱크의 단면도.3 is a cross-sectional view of a solar vacuum heat storage tank according to the present invention.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
10 : 집열판 20 : 열교환기10: heat collecting plate 20: heat exchanger
30,32 : 펌프 40 : 순환유로30,32: pump 40: circulation passage
42 : 유입밸브 44 : 배출밸브42: inlet valve 44: outlet valve
46 : 오토밴팅밸브 48, 49 : 에어밸브46: auto-venting valve 48, 49: air valve
50 : 진공단열 탱크 52 : 진공 공간부50: vacuum insulation tank 52: vacuum space part
60 : 온수저장 탱크 62 : 지지대60: hot water storage tank 62: support
70 : 급수구 100 : 축열 탱크70: water supply port 100: heat storage tank
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 태양열 진공 축열 탱크의 개략적인 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 태양열 진공 축열 탱크의 단면도이다.2 is a schematic configuration diagram of a solar vacuum heat storage tank according to the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view of the solar vacuum heat storage tank according to the present invention.
본 발명에 따른 태양열 진공 축열 탱크는, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 태양열을 충분히 받을 수 있는 위치의 옥외에 집열판(10)이 설치되며, 그 하부에 열매체유를 순환시키는 펌프(30)와, 상기 펌프(30) 상부에 뜨거워진 열매체유가 순환 통과되는 열교환기(20)가 설치된다. 그리고 상기 열교환기(20)에는 열매체유의 순환뿐만 아니라 저온의 물이 열교환을 이루며 통과될 수 있게 물을 순환시키는 펌프(32)와, 순환된 온수가 저장되는 축열 탱크(100)가 설치된다. 상기 도3을 참조하면, 축열 탱크(100)는 2중으로 진공단열 탱크(50)와 그 내부에 온수저장 탱크(60)가 형성되며, 상기 온수저장 탱크(60)는 외주면과 진공단열 탱크(50) 내부면 사이에서 지지하는 다수개의 지지대(62)에 의하여 고정 설치되며, 그 내부에는 물이 채워진다.In the solar vacuum heat storage tank according to the present invention, as illustrated in FIG. 2, a heat collecting plate 10 is installed outdoors at a position capable of sufficiently receiving solar heat, and a pump 30 circulating heat medium oil at a lower portion thereof. The heat exchanger 20 through which the heated heat medium oil circulates is installed at the upper portion of the pump 30. In addition, the heat exchanger 20 is provided with a pump 32 for circulating the water to allow the low temperature water to pass through as well as the circulation of the heat medium oil, and a heat storage tank 100 in which the circulated hot water is stored. Referring to FIG. 3, the heat storage tank 100 has a double vacuum insulation tank 50 and a hot water storage tank 60 therein, and the hot water storage tank 60 has an outer circumferential surface and a vacuum insulation tank 50. ) Is fixedly installed by a plurality of supports (62) between the inner surface, the water is filled therein.
그리고 진공단열 탱크(50) 내면과 온수저장 탱크(60)의 외면 사이에는 대략 10-2Torr의 진공 공간부(52)를 가진다.And between the inner surface of the vacuum insulation tank 50 and the outer surface of the hot water storage tank 60 has a vacuum space 52 of approximately 10 -2 Torr.
그리고 진공단열 탱크(50)의 하부와 상부에는 각각 온수저장 탱크(60) 내부의 물이 펌프(32)에 의하여 흡입되고 배출되는 유입밸브(42)와 배출밸브(44)로 이루어진 순환 유로(40)가 형성된다.In addition, a circulation passage 40 including an inlet valve 42 and a discharge valve 44 in which water in the hot water storage tank 60 is sucked and discharged by the pump 32 is disposed at the lower and upper portions of the vacuum insulation tank 50, respectively. ) Is formed.
또한, 상기 진공단열 탱크(50) 상부면에는 온수저장 탱크(60)에 연결되어 그 내부에서 발생되는 포화증기를 빼내 수 있는 오토밴팅밸브(46)가 설치된다. 그리고 상기 진공 공간부(52)의 에어를 빼내도록 진공단열 탱크(50) 원주면 상단과 하부에 에어밸브(48)(49)가 설치되고, 진공단열 탱크(50)의 하부에는 물이 급수를 이루는급수구(70)가 마련된다.In addition, the upper surface of the vacuum insulation tank 50 is connected to the hot water storage tank 60 is provided with an auto-venting valve 46 which can extract the saturated steam generated therein. In addition, air valves 48 and 49 are installed at upper and lower circumferential surfaces of the vacuum insulation tank 50 so as to extract air from the vacuum space part 52, and water is supplied to the lower portion of the vacuum insulation tank 50. A water supply port 70 is formed.
상기 진공단열 탱크(50)의 재질은 금속재가 사용되며, 강판 두께는 4mm정도이다.The material of the vacuum insulation tank 50 is a metal material, the steel plate thickness is about 4mm.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 태양열 진공 축열 탱크의 작동은 다음과 같다.The operation of the solar vacuum heat storage tank according to the present invention configured as described above is as follows.
태양열을 충분히 받을 수 있는 위치의 옥외에 설치된 집열판(10)에서 햇빛이 모아지게 되면, 그 열은 내부의 열매체유의 온도를 높이게 되고, 온도가 상승된 열매체유는 펌프(30)에 의하여 열교환기(20)로 순환된다.When sunlight is collected from the heat collecting plate 10 installed outdoors where the solar heat is sufficiently received, the heat increases the temperature of the heat medium oil therein, and the heat medium oil whose temperature is raised is heated by a pump 30. 20).
그리고 이와 같이, 온수저장 탱크(60)안에 급수구(70)를 통하여 유입된 물도 펌프(32)에 의하여 순환유로(40)에 따라 배출밸브(44)에서 나온 저온의 물이 열교환기(20)를 통과하여 유입밸브(42)로 유입된다. 상기 순환되는 저온의 물은 열교환기(20)를 통과하면서 가온된 열매체유와 열교환이 이뤄져 온수로 데워진다. 상기 유입밸브(42)로 온수저장 탱크(60)에 유입된 온수는 대류 현상에 의하여 저온의 물은 아래의 배출밸브(44)로 빠져나가 일정한 온도정도까지 순환하게 된다. 이렇게 데워진 온수는 온수저장 탱크(60) 외기의 진공 공간부(52)는 대략 10-2Torr의 진공 상태를 유지하여 공기의 평균 자유경로가 크기 때문에 분자간의 충돌이 적어 분자 열전도가 작은 관계로 진공 단열 되어 외기 온도와 관계없이 태양열로부터 열교환된 온수의 온도를 일정하게 유지할 수 있다. 그리고 상부면의 오토밴팅밸브(46)는 온수저장 탱크(60)내의 온수 온도가 상승하여 생기는 포화증기를 빼낼 때 사용되고, 에어밸브(48),(49)는 진공 공간부(52)의 에어를 빼내기 위하여 사용되어진다.In this way, the water introduced into the hot water storage tank 60 through the water inlet 70 is pumped by the pump 32 and the low temperature water from the discharge valve 44 along the circulation passage 40 is transferred to the heat exchanger 20. It passes through the inlet valve 42. The low temperature water circulated is heat-exchanged with the heated heat medium oil while passing through the heat exchanger 20 to be heated with hot water. The hot water introduced into the hot water storage tank 60 through the inflow valve 42 is discharged to the discharge valve 44 below by the convection phenomenon to circulate to a constant temperature. The warmed water is vacuumed because the vacuum space portion 52 of the outside air of the hot water storage tank 60 maintains a vacuum state of approximately 10 -2 Torr, so that the average free path of air is large, so that collision between molecules is small and molecular thermal conductivity is small. It is insulated so that the temperature of hot water heat exchanged from solar heat can be kept constant. And the upper side of the auto-venting valve 46 is used to take out the saturated steam generated by the increase in the hot water temperature in the hot water storage tank 60, the air valve 48, 49 is used to remove the air in the vacuum space 52 It is used to extract.
상기와 같은 축열 탱크(100)는 진공단열 탱크(50)의 내면과 온수저장 탱크(50)의 외면 사이의 공간부가 진공 공간부(52)를 형성하여 종래의 폴리우레탄과 같은 별도의 보온재가 필요 없이도 보다 월등한 단열을 이룰 수 있다.In the heat storage tank 100 as described above, a space portion between the inner surface of the vacuum insulation tank 50 and the outer surface of the hot water storage tank 50 forms a vacuum space portion 52 so that a separate heat insulating material such as a polyurethane is required. Better insulation can be achieved without.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하 청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변경실시가 가능할 것이다.Although the present invention has been illustrated and described with respect to certain preferred embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and a person skilled in the art to which the present invention pertains has the present invention set forth in the claims below. Various modifications may be made without departing from the spirit of the invention.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 태양열 진공 축열 탱크에 의하면, 진공단열 탱크와 그 내부의 온수저장 탱크 외면 사이에 진공 공간부를 형성함으로서 온수저장 탱크 내부의 온수가 진공 단열 되어 온수의 온도가 장시간 일정하게 유지되는 효과가 있다.As described above, according to the solar vacuum heat storage tank of the present invention, by forming a vacuum space portion between the vacuum insulation tank and the outer surface of the hot water storage tank therein, the hot water inside the hot water storage tank is vacuum-insulated and the temperature of the hot water is kept constant for a long time. It is effective.
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