KR20070075247A - 태양열 집열 온수 장치용 열 교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양열 집열 온수 장치용 열 교환기에 관한 것으로 보다 구체적으로는, 냉수를 공급하는 순환펌프와, 공급된 냉수를 태양열을 이용해 가열하는 태양열 집열식 열교환기와, 가열된 온수를 저장하는 온수저장탱크로 구성된 공지의 태양열 집열 온수 장치에 있어서,

순환펌프(2)의 연결관(7)으로 연결되는 축열탱크(3)의 양 측면에 다수의 설치부(301)를 일정 간격으로 형성하여, 각 설치부(301)로 배출되도록 가지형으로 다수의 지관(401)을 형성한 급수관(4)을 상기 연결관(7)과 연결하고, 각 지관(401)이 내부에 투입되도록 이중 유리를 진공처리 한 진공집열튜브(5)를 누수방치패킹(501)을 이용해 각각의 설치부(301)에 설치하며, 급수관(4) 일측에는 출수관(6)을 형성함으로써, 축열탱크에 가지형으로 설치된 다수의 진공집열튜브를 이용해 축열탱크 내부의 물을 효과적으로 가열하여, 태양열을 이용한 온수 생산의 효율성과 경제성을 크게 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

축열탱크, 설치부, 급수관, 출수관, 지관, 진공집열튜브

Description

태양열 집열 온수 장치용 열 교환기{Heat exchanger for Hot water apparatus by solar heat absorption}

도 1은 본 발명의 주요 구성을 나타낸 구성도

도 2는 본 발명의 온수 가열부 측면 단면 예시도

도 3은 본 발명의 온수 가열부 평면 단면 예시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1: 온수저장탱크 2: 순환펌프

3: 축열탱크 301: 설치부

4: 급수관 401: 지관

5: 진공집열튜브 501: 누수방지패킹

6: 출수관 7: 연결관

본 발명은 태양열 집열 온수 장치용 열 교환기에 관한 것으로 보다 구체적으로는, 집열탱크에 다수의 진공집열튜브를 설치하여 집열탱크의 물을 태양열로 가열하여 다량의 온수를 생산할 수 있게 한 태양열 집열 온수 장치용 열 교환기에 관한 것이다.

일반적으로 태양열을 이용하여 냉수를 가열하여 온수를 생산하는 태양열 집열 온수 장치는 냉수를 파이프로 순환시키는 과정에서 파이프를 태양열로 가열하여 온수로 데우고, 데워진 온수는 보온이 잘되는 축열탱크 등에 보관했다가 사용하는 구성으로 이루어진다.

따라서, 일반적인 태양열 집열 온수 장치에서 가장 중요한 부분은 냉수가 공급되는 파이프를 태양열로 가열하여 온수로 데우는 열교환기 부분이라 할 수 있는데, 이 열교환기의 효율성에 따라서, 태양열 집열 온수 장치의 효율성이 결정된다 할 수 있다.

그리하여 열교환기의 열효율을 극대화하기 위하여 여러 형태의 열교환기가 개발되었으나, 가장 일반적인 것은 구리나 알루미늄 등으로 제작된 얇은 금속판에 태양광선을 최대한 흡수할 수 있게 표면을 특수 처리한 집열판에 순환관을 지그재그로 순환하도록 배치한 후 집열판 상부에 투명한 유리판을 덮어서, 유리판을 통해 집열판 내부에 태양열을 흡수할 수 있도록 함으로써, 집열판에 배치된 순환관을 가열하여 순환관 내부를 순환하는 물이 냉수에서 온수로 데워지게 하는 구성으로 이 루어져 있다.

그러나 이와 같은 종래의 평판형 열교환기는 보온과 방수가 잘 안 되어 내부의 순환관이 쉽게 산화 부식될 뿐 아니라 야간에는 집열판 내부에 결로 현상이 발생하고, 결로 현상으로 인해 발생한 결로수가 태양열에 의해 증발되면서 열손실이 발생하여 평판형 열교환기는 열효율이 크게 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 위와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로서, 진공집열튜브를 이용하여 태양열을 이용한 온수 가열의 효율성과 경제성을 극대화하는 데 발명의 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 진공 처리된 유리관으로 형성된 진공집열튜브를 축열탱크의 양 측면에 다수 설치하되, 축열탱크 내부에는 가지형으로 분기되는 급수관을 설치하여 각 급수관이 상기 진공집열튜브 내부에 위치하도록 하여 축열탱크의 물이 순화되며 진공집열튜브에 의해 가열되도록 함으로써, 열효율을 극대화하여 태양열 집열 온수 장치의 경제성을 효율성과 경제성을 향상시킬 수 있게 한 것으로 이를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

냉수를 공급하는 순환펌프와, 공급된 냉수를 태양열을 이용해 가열하는 태양 열 집열식 열교환기와, 가열된 온수를 저장하는 온수저장탱크로 구성된 공지의 태양열 집열 온수 장치에 있어서,

순환펌프(2)의 연결관(7)으로 연결되는 축열탱크(3)의 양 측면에 다수의 설치부(301)를 일정 간격으로 형성하여, 각 설치부(301)로 배출되도록 가지형으로 다수의 지관(401)을 형성한 급수관(4)을 상기 연결관(7)과 연결하고, 각 지관(401)이 내부에 투입되도록 이중 유리를 진공처리 한 진공집열튜브(5)를 누수방치패킹(501)을 이용해 각각의 설치부(301)에 설치하며, 급수관(4) 일측에는 출수관(6)을 형성한 구성이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도 1은 본 발명의 주요 구성을 나타낸 정면 단면 예시도로서, 도면과 같이 본 발명은 축열탱크(3)의 양 측면에 다수의 진공집열튜브(5)를 설치하여 축열탱크(3) 내부의 물을 태양열로 가열하게 된다.

즉, 도면과 같이 축열탱크(3)의 양측에는 다수의 설치부(301)를 일정 간격으로 형성하고 상부에는 급수관(4)을 축열탱크(3) 내부에 투입 형성하되, 축열탱크(3) 내부에 투입된 급수관(4)에는 가지형으로 다수의 지관(401)을 형성하여 각각의 지관(401)이 축열탱크(3)에 형성된 설치부(301)를 통해 축열탱크(3)의 외부로 소정 길이만큼 배출되도록 형성하게 되는데, 지관(401)의 외경은 설치부(301)의 직경보다 작게 형성하는 것이 바람직할 것이다.

한편, 돌출된 지관(401)이 덮어 씌워지도록 축열탱크(3)의 각 설치부(301)에는 진공집열튜브(5)를 설치하게 되는데, 이중 유리관의 내부를 진공 처리한 진공집열튜브(5)는 일측이 개방된 구조로 형성되어 있어서, 이 개방부를 통해 지관(401)이 투입되게 한 후 개방부를 축열탱크(3)의 설치부(301)에 누수방지패킹(501)을 이용해 설치하게 된다.

이때, 축열탱크(3)의 설치부(301)에서 외부로 배출되는 지관(401)과 이 지관(401)을 덮어씌운 형태로 설치되는 진공집열튜브(5)의 내면에는 충분한 공간을 형성하여 이 공간을 통해 물의 흐름이 가능하도록 하게 된다.

그리하여 첨부도면 도 3과 같이 온수저장탱크(1)에 일정량의 냉수를 공급하면, 순환펌프(2)를 이용해 운수저장탱크(1)의 물을 축열탱크(3)로 순환시키게 된다.

축열탱크(3)로 공급된 냉수는 축열탱크(3)의 급수관(4)을 통해 공급되어 급수관(4)과 연결된 다수의 지관(401)을 통해 배출되는데, 이때 물은 태양열을 집열하는 진공집열튜브(5)의 내부에서 배출된 후 진공집열튜브(5)의 내부에서 축열탱크(3) 내부로 흘러서 모여지게 되며, 이 과정에서 태양열을 집열하는 진공집열튜브(5)가 그 내부의 물을 가열하게 되는 것이다.

이렇게 가열된 물은 축열탱크(3) 내부에 모여진 후 출수관(6)을 통해 배출되어 다시 온수저장탱크(1)로 모여지게 된다.

여러 칸의 칸막이 구조로 형성되어 각 칸 별로 오버플로우 형태로 물의 소통 이 이루어지는 온수저장탱크(1)에 모여진 물은 순환펌프(2)에 의해 다시 축열탱크(3)로 보내진 후 축열탱크(3)에서 가열되어 다시 온수저장탱크(1)로 모여지는 일련의 동작을 반복적으로 수행함으로써, 태양열을 효과적으로 이용해 온수를 생산할 수 있게 되는 것이다.

한편, 축열탱크(3) 내부에는 온도센서(8)를 설치하여 그 측정값을 제어부(9)로 전달하고, 제어부에서는 축열탱크(3) 내부의 물의 온도가 사전에 설정된 온도만큼 데워진 것이 확인되면, 순환펌프(2)의 작동을 정지시킴으로써, 순환펌프(2)의 효율적인 제어가 가능케 된다.

아울러, 온수를 저장하는 온수저장탱크(1)는 외부에 보온단열재(102)를 감싸서 외부 기온에 의한 내부의 물 온도 저하를 방지하고, 일측에는 사용수배출부(101)를 형성하여 온수저장탱크(1)의 물을 배출하여 사용할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 축열탱크에 가지형으로 설치된 다수의 진공집열튜브를 이용해 축열탱크 내부의 물을 효과적으로 가열함으로써, 태양열을 이용한 온수 생산의 효율성과 경제성을 크게 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 냉수를 공급하는 순환펌프와, 공급된 냉수를 태양열을 이용해 가열하는 태양열 집열식 열교환기와, 가열된 온수를 저장하는 온수저장탱크로 구성된 공지의 태양열 집열 온수 장치에 있어서,

   순환펌프(2)의 연결관(7)으로 연결되는 축열탱크(3)의 양 측면에 다수의 설치부(301)를 일정 간격으로 형성하여, 각 설치부(301)로 배출되도록 가지형으로 다수의 지관(401)을 형성한 급수관(4)을 상기 연결관(7)과 연결하고, 각 지관(401)이 내부에 투입되도록 이중 유리를 진공처리 한 진공집열튜브(5)를 누수방치패킹(501)을 이용해 각각의 설치부(301)에 설치하며, 급수관(4) 일측에는 출수관(6)을 형성한 구성으로 된 태양열 집열 온수 장치용 열 교환기
2. 청구항 1에 있어서, 온수저장탱크(1)는 여러 칸의 칸막이 구조로 형성되어 각 칸 별로 오버플로우 형태로 물의 소통이 이루어지며, 일측에는 사용수배출부(101)를 형성하고 외부에 보온단열재(102)를 입힌 것을 특징으로 하는 태양열 집열 온수 장치용 열 교환기

Images