KR200239333Y1

KR200239333Y1 - 태양열 및 전열에너지를 이용한 온수난방장치

Info

Publication number: KR200239333Y1
Application number: KR2020010003346U
Authority: KR
Inventors: 윤상용
Original assignee: 윤상용
Priority date: 2001-02-12
Filing date: 2001-02-12
Publication date: 2001-09-25

Abstract

본 고안은 태양열 및 전열에너지를 이용한 온수난방장치에 관한 것으로,

특히 자연계의 무궁무진한 태양의 복사열에너지를 에너지원으로 이용할 뿐만 아니라 최소한의 전력을 사용하여 순환수를 가열/순환시킴으로써 연료 및 전력을 절약시킬 수 있는 온수난방장치에 관한 것이다.

또한 전열장치로 사용되는 백열등은 순환수를 가열시키는 것을 주(主)로 하고 있으나, 어둡거나 저녁시간에는 실내를 환하게 밝힐 수 있는 보조전등으로써의 역할을 할 수 있으며, 넓은 장소뿐만 아니라 협소한 장소, 유동적인 장소, 침대, 의자 등의 장소에 제약을 받지 않고 설치/사용할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

태양열 및 전열에너지를 이용한 온수난방장치{HOT WATER-HEATING SYSTEM USING SOLAR HEAT AND ELECTRIC HEAT ENERGY}

일반적으로 종래의 온수난방장치인 보일러는 가정에서뿐만 아니라 산업현장 및 공공장소에 널리 이용되는데, 그 사용원료에 따라 기름보일러, 가스보일러, 전기보일러, 태양열보일러 등으로 구분된다.

일예로 가정에서 많이 사용되는 기름보일러는 보일러를 설치하기 위한 일정량의 공간을 필요로 하며, 많은 양의 순환수를 가열하기 위해 그 만큼의 연료비의 비중이 커지고 이에 따른 시간의 소비도 늘어나게 된다.

또한 보일러를 가동중이거나 순환펌프에 의한 반복적인 소음이 발생하게 되며, 이는 노후화된 보일러일수록 소음의 발생빈도는 높아진다.

또한, 대기로 배출되는 가스는 인체에 유해한 가스로 공해를 유발시키게 되는 등 여러 가지 결점을 가지고 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써,

본 고안의 제1목적은 자연계의 무궁무진한 태양의 복사열에너지를 에너지원으로 이용하거나, 최소한의 전력과 순환수를 사용하여 연료와 전력에 따른 운행비를 감소(절약)시킬 뿐 아니라 그에 따른 시간적 손실을 줄이고 소음 및 공해를 감소시키는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 제2목적은 전열장치로 사용되는 백열등은 순환수를 가열시키는 것을 주(主)로 하고 있으나, 어둡거나 저녁시간에는 실내를 환하게 밝힐 수 있는 보조전등으로써의 역할을 할 수 있는 것이다.

본 고안의 마지막 목적은 넓은 장소뿐만 아니라 협소한 장소, 유동적인 장소, 침대, 의자 등의 장소에 제약을 받지 않고 설치/사용할 수 있는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구체적인 수단은,

투명한 플라스틱재를 이용 사각형상으로된 순환수 케이스(11)와,

상기 순환수 케이스(11)의 상부면 중앙끝단에는 컨트롤박스(14)가 설치되어 있으며, 하부면 중앙에는 히터(12)를 설치할 수 있도록 히터 케이스(13)를 일체로 구비한 온열기(10)와;

상기 히터 케이스(13)의 저면부에는 순환수(1)의 출/입구를 갖는 연결관이각각 구비되어 있으며, 온열기 출구관(H1)에서 나온 순환수(1)는 1차 전환밸브(V1)를 통과하여 난방기(30)를 순환하고 2차 전환밸브(V2)를 통과하여, 온열기 입구관(H2)을 통해 순환수 케이스(11)로 되돌아오는 반복적 순환을 하게 된다.

이와 더불어 태양열 에너지를 이용한 순환 관계는

실외에 설치되는 태양열 집열기(20)는 빛을 투과하는 투명의 플라스틱재를 전면부에 이중으로 설치하여 만든 집열기 케이스(21)의 내부에 외경관(23)을 설치하며, 집열기 케이스(21) 저면부의 한쪽 끝단면에 출/입구를 갖는 연결관이 각각 구비되어 있으며, 집열기 출구관(h1)에서 나온 순환수(1')는 1차 전환밸브(V1)를 통과하여 난방기(30)를 순환하고 2차 전환밸브(V2)를 통과 집열기 입구관(h2)을 통해 집열기 케이스(21)로 되돌아오는 반복적 순환을 하는 것을 특징으로 한다.

도1은 본 고안의 구성에 따른 사용상태 사시도.

도2는 본 고안의 온열기의 정단면도.

도3은 본 고안의 태양열 집열기의 평단면도.

도4는 본 고안의 밸브 조작에 따른 순환수 흐름도로써,

도4a는 온열기의 순환수 흐름도이고,

도4b는 태양열 집열기의 사용에 따른 순환수 흐름도임.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 온열기 1, 1' : 순환수

11 : 순환수 케이스 12 : 히터

13 : 히터 케이스 14 : 컨트롤박스

15 : 온도조절기 16 : 히터 전원표시등

17a : 전구스위치 17b: 히터스위치

19 : 패킹 18 : 전구

20 : 태양열 집열기 24 : 혼합액

30 : 난방기 32 : 난방관

T1 : 보충관 T2 : 수위조절관

H1 : 온열기 출구관 H2 : 온열기 입구관

h1 : 집열기 출구관 h2 : 집열기 입구관

H3 : 난방기 입구관 h3 : 난방기 출구관

V1 : 1차 전환밸브 V2 : 2차 전환밸브

P : 순환펌프 C1,C2,C3 : 전원 플러그

이하 첨부된 도면에 의거 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 보다 상세히 살펴보기로 한다.

도1,2는 본 고안의 구성에 따른 상세도 및 온열기(10)의 정단면도로써,

투명한 플라스틱재를 이용 사각형상으로된 순환수 케이스(11)와;

상기 순환수 케이스(11)는 순환수(1)를 보충하기 위해 순환수 케이스(11)의 상부면에 보충관(T1)을 구비하였으며, 일측면에는 순환수(1)의 수위를 조절하기 위한 수위조절관(T2)이 설치되어 있다.

상기 순환수 케이스(11)의 상부면 중앙 끝단에는 컨트롤박스(14)가 설치되어 있어 전면부에는 전구(18) 및 히터(12)의 전기적 온/오프를 제어함과 동시에히터(12)의 과열을 방지하기 위한 온도조절장치(15)와 히터 전원표시등(16) 그리고 각각의 전구스위치(17a) 및 히터스위치(17b)가 위치하며, 전구(18)는 통상 4개가 설치되어 지는데 100W는 2개, 60W 및 30W는 각각 1개씩 사용하며, 한 선의 전원 플러그(C1)로 연결된다.

상기 전구스위치(17a)는 전구(18)의 조합이 가능한 것을 특징으로 하는데, 일예로 30W,60W,90W,...290W 등과 같이 변형된 조작으로 사용이 가능하며,

이는 순환수(1)를 짧은 시간 내에 가열하는 것으로써, 순환수 케이스(11)의 내부 저면부에 부착된 히터(12)를 같이 작동시켜 효율을 증대시켜 사용할 수 도 있으며, 히터(12)의 과열을 방지하기 위해 온도조절장치(15)가 사용된다.

상기 컨트롤박스(14) 내부에는 전구스위치(17a)와 연결된 4개의 전구(18)가 배치되고, 이 전구(18)들은 순환수 케이스(11)의 내부에 위치되어 전구(18)의 상부가 순환수(1)에 2/3가 잠기도록 설치되며, 순환수(1)는 순환수 케이스(11)의 4/5이상 잠기도록 보충하고, 순환수 케이스(11) 하부면 중앙에는 히터(12)를 설치할 수 있도록 히터 케이스(13)와 히터 전원 플러그(C2)를 일체로 구비한 온열기(10)이다. 상기 히터 케이스(13)의 저면부에는 순환수(1)의 출/입구를 갖는 연결관(H1,H2)이 각각 구비되어 있으며, 순환수 케이스(11)와 상기 연결관(H1,12)은 패킹(19)을 사용하여 기밀을 유지하도록 구성되고, 온열기 출구관(H1)에서 나온 따뜻한 순환수(1)는 1차 전환밸브(V1)를 통과하여 순환펌프(P)에 의해 난방기(30)의 입구측면에 도달하도록 구성된다.

상기 난방기(30)는 사용목적 및 이용에 따라 그 표면에 부드러운 가죽이나 부직포가 부착될 수 있고, 그 내측면에 열강판이 배치되고 그 내부에는 내경 6mm의 연질의 합성고무수지를 이용한 난방관(32)이 지그재그형상으로 배열되어 있고, 이 난방관(32)은 보온재질로 덮어 싸여져 보온 효과를 나타낸다.

상기 난방기(30)를 순환한 차가운 순환수(1)는 2차 전환밸브(V2)를 통과하여 순환수 케이스(11)로 되돌아오는 반복적 순환을 하게 된다.여기서 상기 1차 전환밸브(V1)와 2차 전환밸브(V2)는 유로의 방향을 전환시키는 밸브로써, 도 4b와 같이 일측으로 돌리면 화살표가 나타내는 방향으로 유로가 열려 태양열 집열기(20)로부터 가열된 온수는 난방기(30)를 거쳐 다시 태양열 집열기(20)로 재순환하게 되어 있다. 이는 날씨가 좋아 태양빛이 충분할 때 밸브가 조작되는 방향이다.한편, 날씨가 흐리거나 조명을 사용하게 되는 밤에 경우,상기 1차 전환밸브(V1)와 2차 전환밸브(V2)는 도 4a와 같이 화살표 방향으로 절환조작된다. 이렇게 되면 온열기(10)와 난방기(30)와의 유로만 연결되고, 태양열 집열기(20)와 난방기(30)와의 유로는 차단된다.따라서 온열기(10)에서 열 받은 온수가 난방기(30)를 거쳐 다시 온열기(10)로 순환하게 되어 있다.

위의 과정을 첫 번째 사이클로써,

전구(18)와 히터(12)를 사용하여 알맞은 온도조절이 가능케 하고 순환수 케이스(11)의 순환수(1)만을 순환시킬 수 있으면 되므로 소형의 순환펌프(P)를 하나만 설치함으로써 소음공해를 크게 줄일 수 있는 것이다.

또한, 전열장치로 전구(18)를 사용하기 때문에 실내에 설치하는 관계로 어둡거나 저녁시간에는 보조전등으로 사용이 가능하다.

두 번째 사이클로써,

도1과 도3에 의해 본 고안을 설명하면,

실외에 설치하는 태양열 집열기(20)는 빛을 투과하는 투명의 플라스틱재를 전면부에 이중으로 설치하여 일반적인 보온효과를 이용하여 만든 집열기 케이스(21)와;

상기 집열기 케이스(21)의 내부를 감싸 돌고 있는 외경관(23)에 충분히 충진되어 있는 혼합액(24);

상기 혼합액(24)은 빛의 흡수율이 좋은 재료로써 기름과 먹물 그리고 흑연을 섞은 검정색의 물질이며, 이 물질이 충진되어 있는 외경관(23)의 내부로 내경수로관(25)이 같이 감싸 돌고 있어 순환수(1')가 데워지는 구조로써, 외경관(23)의 양끝단은 내경수로관(25)의 양끝단이 노출될 수 있도록 중앙에 홈이 뚫린 마개(22)로 각각 막고 있다.

태양열 집열기(20)에서 데워진 순환수(1')는 집열기 케이스(21) 저면부의 한쪽면에 출/입구를 갖는 형상으로 집열기 출구관(h1)에서 나와 1차 전환밸브(V1)를 통과하여 난방기(30)를 순환하고 2차 전환밸브(V2)를 통과하여, 집열기 입구관(h2)을 통해 집열기 케이스(21)를 순환하여 다시 데워지게 되는 구조이다.

이는 시중에 시판되고 있는 고가의 태양열 집열판보다 훨씬 저렴하며, 일반적으로 널리 사용되는 물질로서 유지보수 또한 큰 어려움이 없다.

또한 설치시 지붕이나 햇볕이 잘드는 아파트의 배란다 등 지면 또는 벽면에 걸어 설치함으로써, 설치가 용이하고 작업이 쉽게 이루어진다.

이렇듯 날씨가 맑고 좋은 낮에는 태양열 에너지를 이용하고, 흐린 날 및 어두운 저녁에는 전열에너지를 사용하며 이를 조절 가능케 하는 것은 1,2차 전환밸브(V1,V2)에 의한 것이다.

상기 1,2차 전환밸브(V1,V2)는 시중에 널리 공개된 주지의 기술이다.

도4는 본 고안의 조작에 따른 순환수 흐름도를 나타낸 것으로,

도4a는 온열기(10)를 사용할 경우의 밸브조작법으로써,

1차 전환밸브(V1)가 a방향으로 열려있고, 2차 전환밸브(V2)는 b방향으로 열려 있을 경우, 앞에서 언급한 바와 같이 첫 번째 사이클로 순환수(1)가 화살표 방향을 따라 순환하게 되어있다.

도4b는 태양열 집열기(20)를 사용할 경우의 밸브조작법으로써,

1차 전환밸브(V1)가 a'방향으로 열려있고, 2차 전환밸브(V2)는 b'방향으로 열려 있을 경우 앞에서 언급한 바와 같이 두 번째 사이클로 순환수(1')가 화살표 방향을 따라 순환하게 되어있다.

이는 난방기(30)의 순환수 경로가 상기 온열기(10)와 상기 태양열 집열기(20)중 어느 하나를 선택하여 이루어지도록 순환수(1,1') 이동경로에 접속된 1/2차 전환밸브(V1,V2)의 조작에 따라 계속적으로 상기 난방기(30)로 온수를 순환시킬수 있으며, 난방기(30)의 순환수입구측에 순환펌프(P)를 설치함으로써 가능하다.

상술한 바와 같이 본 고안에 의하면, 최소한의 전력을 사용하여 순환수를 가열/순환시킴으로써 연료 및 전력을 절약시킬 수 있으며, 일반적으로 사용되는 보일러보다는 경제적이고 효율적이다.

또한, 순환수를 가열하기 위해 사용되는 전구는 보조전등으로써 사용 가능하고, 설치면적이 협소함으로 장소의 제약을 받지 않고 설치할 수 있는 유용한 고안이다.

Claims

순환수(1)에 잠겨지도록 소망하는 전구(18)를 배치하여 전등과 순환수(1)의 가열을 겸용하는 온열기(10)와;

상기 온열기(10)와 난방기(30)를 연결하는 순환수 이동경로에 연결되고, 태양열에 의해 순환수(1')를 가열시키는 태양열 집열기(20)와;

상기 난방기(30)의 순환수 경로가 상기 온열기(10)와 상기 태양열 집열기(20)중 어느 하나를 선택하여 이루어지도록 순환수 이동경로에 접속된 밸브수단; 및

상기 밸브수단의 밸브전환 위치에 따라 계속적으로 상기 난방기(30)로 온수를 순환시키기 위해 난방기측 순환수입구측에 설치된 순환펌프(P)를 포함한것을 특징으로 하는 태양열 및 전열에너지를 이용한 온수난방장치.
제 1항에 있어서, 상기 난방기(30)는,

일정량의 순환수(1)를 저장하고 있는 순환수 케이스(11)와;

상기 순환수 케이스(11)내의 순환수(1)에 일정 깊이로 잠겨진 수개의 전구 (18)와;

상기 전구(18) 및 히터(12)의 전기적 온/오프를 제어함과 동시에 히터(12)의 과열을 방지하기 위한 온도조절장치(15)를 포함한 것을 특징으로 하는 태양열 및 전열에너지를 이용한 온수난방장치.
제 1항에 있어서, 상기 태양열 집열기(20)는,

빛을 투과하는 투명의 플라스틱재를 전면부에 이중으로 설치하여 보온효과를 이용하여 만든 집열기 케이스(21)와;

상기 집열기 케이스(21)의 내부를 감싸 돌고 있는 외경관(23)에 충분히 충진되어 있는 혼합액(24);

이 물질이 충진되어 있는 외경관(23)의 내부를 내경수로관(25)이 같이 감싸 돌고 있어 순환수(1')가 데워지는 구조로써, 외경관(23)의 양끝단은 내경수로관(25)의 양끝단이 노출될 수 있도록 중앙에 홈이 뚫린 마개(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 및 전열에너지를 이용한 온수난방장치.