KR20130106766A - 유체 가열 및 저장 탱크 그리고 시스템 - Google Patents

유체 가열 및 저장 탱크 그리고 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20130106766A
KR20130106766A KR1020127030957A KR20127030957A KR20130106766A KR 20130106766 A KR20130106766 A KR 20130106766A KR 1020127030957 A KR1020127030957 A KR 1020127030957A KR 20127030957 A KR20127030957 A KR 20127030957A KR 20130106766 A KR20130106766 A KR 20130106766A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
inlet
fluid
outlet
storage tank
breathing
Prior art date
Application number
KR1020127030957A
Other languages
English (en)
Inventor
후아지 린
Original Assignee
더블유&이 인터내셔널 (캐나다) 코포레이션
후아지 린
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 더블유&이 인터내셔널 (캐나다) 코포레이션, 후아지 린 filed Critical 더블유&이 인터내셔널 (캐나다) 코포레이션
Publication of KR20130106766A publication Critical patent/KR20130106766A/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/18Water-storage heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0034Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04FPUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F1/00Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped
    • F04F1/06Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped the fluid medium acting on the surface of the liquid to be pumped
    • F04F1/14Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped the fluid medium acting on the surface of the liquid to be pumped adapted to pump specific liquids, e.g. corrosive or hot liquids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04FPUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F10/00Siphons
    • F04F10/02Gravity-actuated siphons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/002Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system
    • F24D11/003Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system combined with solar energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/002Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system
    • F24D11/004Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system with conventional supplementary heat source
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00Details
    • F24H9/02Casings; Cover lids; Ornamental panels
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20Solar thermal
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
  • Central Heating Systems (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Details Of Fluid Heaters (AREA)
  • Floor Finish (AREA)

Abstract

내장된 열 교환기를 구비한 유체 가열/저장 탱크가 제공된다. 상기 탱크는 액체에 해당하는 2차 유체를 위한 두 쌍의 주입구 및 배출구를 포함한다. 상기 탱크는 상기 열 교환기에 연결되는 적어도 하나의 브리딩 포트를 더 포함하고, 액체 증기를 응축/회수하기 위한 장치가 상기 브리딩 포트에 장착된다. 상기 유체 가열/저장 탱크를 포함하는 열 구동 자체순환 유체 가열/저장 시스템에는 하나 또는 두 대의 히터가 마련될 수 있다. 상기 히터는 동일한 또는 서로 다른 에너지원을 사용할 수 있다. 상기 시스템은 임의의 각도를 향하는 (특히 90도 및 180도) 이중 태양열 집열기를 구비할 수 있다. 이들 태양열 난방 시스템은 건물 지붕, 울타리, 베란다 등의 모듈 유닛을 형성하는 데 사용될 수 있다.

Description

유체 가열 및 저장 탱크 그리고 시스템{FLUID HEATING AND STORAGE TANK AND SYSTEM}
본 기술은 유체 가열 및 저장 탱크에 관한 것으로, 특히 내장된 열 교환기를 갖는 유체 가열 및 저장 탱크에 관한 것이다. 또한, 본 기술은 상기 탱크를 사용하고 복수 개의 에너지원을 갖는 저장 시스템과 열 구동의 자체 순환 유체 가열. 특히 태양열 수집기에 관한 것이다.
현재 태양열 응용에 대한 인기가 점차 높아지고 있다. 하드웨어, 소프트웨어, 설치, 운영 및 관리 비용을 절감하기 위해서, 본 출원인은 자가동력 펌프, 액체 열 구동 및 자체 순환 기술을 특허 출원 번호 CA2628605와 PCT 2009000531에 개시한 바 있다. 본 출원인은 또 다른 특허 출원인 출원번호 CA2678584에 몇 가지의 리퀴드 열 구동의 자체 순환 시스템을 추가로 개시하였다. 이들 시스템은 모두 기초 장비(유체 가열 및 저장 탱크)가 필요하다. 상술한 특허 출원에 기재된 탱크는 상술한 시스템과 구조가 상이하다. 이는 제조와 설치 측면에서 편리하지 않다. 본 출원의 목적은 표준 및 모듈화(modularization) 제조를 통한 열 구동 자체순환 태양열 난방/저장 시스템을 개발하는 것이다.
태양 에너지는 계절별, 장소별, 날씨별로 다르다. 따라서 태양열 난방 시스템에 집열된 태양열의 태양 에너지는 일정하지 않다. 태양 에너지 소비자는 유체 가열/저장 탱크가 태양 에너지뿐만 아니라 다른 에너지원에도 사용될 수 있기를 기대한다.
지난 몇십 년 동안 태양열 난방 시스템을 건물에 통합시키기 위한 수많은 노력이 있어왔다. 액체 열 구동/자체 순환 기술은 태양열 난방 시스템과 건물의 통합을 더욱 용이하게 만들었다. 태양열 난방 시스템을 건물의 모듈 유닛의 통합 구성 부분으로 만드는 것이 본 발명의 세 번째 목적이다.
내장된 열 교환기를 구비한 유체 가열 및 저장 탱크는 오랜 시간 사용되어 왔다. 그러나 기존의 탱크는 히터보다 높게 위치하지 않으면 열 구동/자체 순환 시스템에서 사용할 수 없다. 복수 개의 에너지원용 기존의 탱크도 열 구동 자체순환 시스템에서 사용할 수 없다.
액체 증발과 난방액의 누출은 열 구동의 자체 순환 유체 가열 및 저장 시스템의 지속적인 안전 운전에 있어 위험요소가 된다. 이 같은 문제를 해결하기 위한 몇 가지 해결책이 상술한 특허 출원에 기재된 바 있다. 본 명세서에서는 개선된, 보다 효율적인 액체 증기 응축/회수 장치가 제공된다.
본 발명은 태양열 응용의 새로운 요건을 지향하고, 또한 현재 계류 중인 우리의 특허 기술들에 대한 개선점을 포함한다.
제 1 양태에 따르면, 본 명세서는 표준 및 모듈화 제조를 통해 열 구동 자체순환 태양열 난방 및 저장 시스템을 위한, 내장된 열 교환기를 구비한 저장 탱크 및 유체 가열을 제공하는 것이다.
제 2 양태에 따르면, 본 명세서는 상술한 유체 가열/저장 탱크를 채택한 열 구동 자체순환 태양열 난방/저장 시스템을 제공하는 것이다.
제 3 양태에 따르면, 본 명세서는 건물 벽, 울타리 및 베란다 등의 유닛에 선택적으로 사용될 수 있는 태양열 구동 자체순환 태양열 난방/저장 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 자세한 개요는 다음과 같다.
1. 내장된 열 교환기를 구비한 유체 가열/저장 탱크로서,
1차 유체를 위한 주입구 및 배출구, 제 1 주입구 부품, 제 1 배출구 부품과 2차 유체를 위한 제 2 주입구 부품 및 제 2 배출구 부품을 구비하고, 상기 저장탱크는 적어도 하나의 브리딩 부품을 더 구비하는, 상기 1차 유체에 대한 저장 컨테이너;
액체에 해당하는 상기 2차 유체를 상기 저장 탱크를 통해 상기 1차 유체와 별도로 흘려보내기 위한 상기 유체 가열/저장 탱크 내에 배치되고, 제 1 주입구, 제 1 배출구 및 상기 2차 유체를 위한 제 2 주입구 및 제 2 배출구, 및 적어도 하나의 브리딩 포트를 구비하고, 상기 주입구, 배출구 및 브리딩 포트 각각은 상기 저장 탱크의 대응 부품 중 하나에 각각 연결되고, 상기 두 개의 2차 유체 주입구 부품은 상기 두 개의 배출구 부품보다 낮지 않게 위치하며, 상기 브리딩 부품은 상기 주입구 부품보다 낮지 않게 위치하는 열 교환기; 및
브리딩/응축 파이프와 상기 유체 가열/저장 탱크의 브리딩 부품에 연결된 브리딩 파이프를 구비하는, 상기 2차 유체 증기를 응축/회수하기 위한 적어도 하나의 장치를 포함한다.
2.제 1 항에 있어서,
상기 유체 가열/저장 탱크는 분리 가능한 공간을 갖는 열 교환기를 구비하는 탱크이며,
1차 유체를 위한 주입구 및 배출구, 제 1 주입구 부품, 제 1 배출구 부품 및 상기 2차 유체를 위한 제 2 주입구 부품 및 제 2 배출구 부품을 구비하고, 상기 저장 탱크는 적어도 하나의 브리딩 부품을 더 구비하는, 1차 유체에 대한 저장 컨테이너;
액체에 해당하는 상기 2차 유체를 상기 저장 탱크를 통해 상기 1차 유체와 별도로 흘려보내기 위한 상기 유체 가열/저장 탱크 내에 배치되고, 제 1 주입구, 제 1 배출구 및 상기 2차 유체를 위한 제 2 주입구 및 제 2 배출구, 및 적어도 하나의 브리딩 포트를 구비하고, 상기 주입구, 배출구 및 브리딩 포트 각각은 상기 저장 탱크의 대응 부품 중 하나에 각각 연결되고, 상기 두 개의 2차 유체 주입구 부품은 상기 두 개의 배출구 부품보다 낮지 않게 위치하며, 상기 브리딩 부품은 상기 주입구 부품들보다 낮지 않게 위치하는 열 교환기; 및
브리딩/응축 파이프와 브리딩 파이프를 구비하는, 상기 2차 유체의 증기를 응축/회수하기 위한 적어도 하나의 장치를 포함하고,
상기 열 교환기는 내부 액체 분리 도구, 예를 들어 두 개의 제거가능한 마개를 포함하여 액체 공간을 액체가 고립되는 두 개의 하부 공간으로 분리하고, 상기 제 1 주입구/배출구 쌍은 제 1 하부 공간에 연결되고 제 2 주입구/배출구 쌍은 제 2 하부 공간에 연결되고, 상기 열 교환기는 적어도 하나의 브리딩 포트를 구비하고, 상기 브리딩 파이프는 상기 유체 가열/저장 탱크의 브리딩 부품에 연결된다.
3.제 1 항에 있어서,
상기 유체 증기를 응축/회수하기 위한 장치는:
기저부와 상면을 구비하고, 액체 증기를 응축하기 위한 내부 도구, 예를 들어 내부 열전도벽과 해당 벽에 선택적으로 설치된 응축편 셋트을 더 구비하는, 상기 유체 가열/저장 탱크에 해당하는 유체 증기 소스로부터 누출된 가열 액체 및 증기를 담아두기 위한 밀봉 컨테이너;
일 단이 상기 밀봉 컨테이너 내부로 상방 연장되고 그 바닥에서 상기 밀봉 컨테이너로 장착되며, 타 단이 상기 유체 가열/저장 탱크의 브리딩 부품에 해당하는 상기 유체 증기 소스에 연결되는 브리딩 파이프; 및
예를 들어 선택적으로 U자형 파이프 및 W자형 파이프의 형상을 갖고, 상방을 향해 상기 밀봉 컨테이너 내부로 연장되고, 일 단이 상기 밀봉 컨테이너 내부에 위치하며 상기 밀봉 컨테이너의 내부 상측보다 낮게 위치하며, 타 단이 상기 누출된 증기를 응축하고 회수를 위해 응축된 증기의 액체를 일시적으로 저장하기 위해 상기 밀봉 컨테이너의 외부에 위치하는 굴곡 브리딩/응축 파이프를 포함한다.
4.제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
배출 밸브, 드레인 밸브, 보호 양극 및 적어도 하나의 전기 히터를 선택적으로 더 포함한다.
5.제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 열 교환기는 세라믹, 금속, 예를 들어 구리, 스테인리스 스틸, 법랑으로 칠한 스틸 및 유리로 구성된 그룹으로부터 각각 선택된 물질로 제작된다.
6.제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 두 개의 배출구는 저장 컨테이너의 상기 벽에 180도로 배치되고, 상기 두 개의 주입구도 저장 컨테이너의 상기 벽에 180도로 배치되며, 상기 주입구/배출구 각 쌍은 선택적으로 수직으로 지향된다.
7.제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 두 개의 배출구는 저장 컨테이너의 상기 벽에 90도로 배치되고, 상기 두 개의 주입구도 저장 컨테이너의 상기 벽에 90도로 배치되며, 주입구/배출구 각 쌍은 선택적으로 수직으로 지향된다.
8.제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 주입구 및 배출구 부품을 덮기 위한 두 개의 백업 볼트 캡과 상기 브리딩 부품이 사용되지 않는 경우에 해당 부품을 덮기 위한 하나의 백업 볼트 캡을 더 포함한다.
9.제 1항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 열 교환기는 튜브 열 교환기, 평판 열 교환기, 코일 열 교환기, 핀 튜브 열 교환기, 나선형 튜브 열 교환기 및 상술한 열 교환기를 조합한 열 교환기를 포함하는 그룹으로부터 각각 선택된다.
10.제 2 항에 있어서,
상기 열 교환기는 평판 열 교환기이고, 상기 열 교환기 내의 액체 분리 구조는 상기 2차 유체 공간을 그 내부의 액체를 격리시키기 위한 두 개의 하부 공간으로 분리하는, 열 교환기의 챔버에 설치된 분리기이고, 상기 두 쌍의 주입구/배출구는 상기 두 개의 하부 공간의 벽에 배치되고, 상기 두 개의 하부 공간 중 적어도 한 개는 브리딩 부품을 구비하고, 상기 브리딩 부품은 상기 하부 공간의 상부 벽에 배치된다.
11.제 2 항에 있어서,
상기 열 교환기는 튜브 열 교환기, 평판 열 교환기, 코일 열 교환기, 핀 튜브 열 교환기, 나선형 튜브 열 교환기 및 상술한 열 교환기를 조합한 열 교환기를 포함하는 그룹으로부터 선택되고, 상기 튜브의 두 개의 접점(joint point)에 위치한 두 개의 제거가능한 마개에 의해 유동적으로 격리되는 두 개의 분리 가능한 하부 공간을 갖는다.
12. 열 구동 자체순환 유체 가열/저장 시스템으로서,
내부에 열 교환기가 설치된 유체 가열/저장 탱크를 포함하고, 탱크는,
1차 유체를 위한 주입구 및 배출구, 제 1 주입구 부품, 제 1 배출구 부품과 2차 유체를 위한 제 2 주입구 부품 및 제 2 배출구 부품을 구비하고, 상기 저장탱크는 적어도 하나의 브리딩 부품을 더 구비하는, 상기 1차 유체에 대한 저장 컨테이너;
액체에 해당하는 상기 2차 유체를 상기 저장 탱크를 통해 상기 1차 유체와 별도로 흘려보내기 위한 상기 유체 가열/저장 탱크 내에 배치되고, 제 1 주입구, 제 1 배출구 및 상기 2차 유체를 위한 제 2 주입구 및 제 2 배출구, 및 적어도 하나의 브리딩 포트를 구비하고, 상기 주입구, 배출구 및 브리딩 포트 각각은 상기 저장 탱크의 대응 부품 중 하나에 각각 연결되고, 상기 두 개의 2차 유체 주입구 부품은 상기 두 개의 배출구 부품보다 낮지 않게 위치하며, 상기 브리딩 부품은 상기 주입구 부품보다 낮지 않게 위치하는 열 교환기;
브리딩/응축 파이프와 상기 유체 가열/저장 탱크의 브리딩 부품에 연결된 브리딩 파이프를 구비하는, 상기 2차 유체 증기를 응축/회수하기 위한 적어도 하나의 장치;
주입구와 배출구를 구비하고, 상기 주입구는 상기 배출구보다 낮지 않게 위치하며, 액체에 해당하는 상기 2차 유체를 가열하기 위한 히터;
일 단이 상기 히터의 배출구에 연결되고 타 단이 상기 히터의 배출구보다 낮지 않게 위치하는, 상기 유체 가열/저장 탱크의 제 1 주입구에 연결되는 제 1 도관;
일 단이 상기 히터의 주입구에 연결되고 타 단이 상기 유체 가열/저장 탱크의 제 1 배출구에 연결되는 제 2 도관; 및
상기 유체 가열/저장 탱크의 상기 주입구/배출구 쌍을 막기 위해 위치하는 두 개의 캡을 포함한다.
13.열 구동 자체순환 유체 가열/저장 시스템으로서,
내부에 열 교환기가 설치된 유체 가열/저장 탱크를 포함하고, 탱크는,
1차 유체를 위한 주입구 및 배출구, 제 1 주입구 부품, 제 1 배출구 부품과 2차 유체를 위한 제 2 주입구 부품 및 제 2 배출구 부품을 구비하고, 상기 저장탱크는 적어도 하나의 브리딩 부품을 더 구비하는, 상기 1차 유체에 대한 저장 컨테이너;
액체에 해당하는 상기 2차 유체를 상기 저장 탱크를 통해 상기 1차 유체와 별도로 흘려보내기 위한 상기 유체 가열/저장 탱크 내에 배치되고, 제 1 주입구, 제 1 배출구 및 상기 2차 유체를 위한 제 2 주입구 및 제 2 배출구, 및 적어도 하나의 브리딩 포트를 구비하고, 상기 주입구, 배출구 및 브리딩 포트 각각은 상기 저장 탱크의 대응 부품 중 하나에 각각 연결되고, 상기 두 개의 2차 유체 주입구 부품은 상기 두 개의 배출구 부품보다 낮지 않게 위치하며, 상기 브리딩 부품은 상기 주입구 부품보다 낮지 않게 위치하는 열 교환기;
브리딩/응축 파이프와 상기 유체 가열/저장 탱크의 브리딩 부품에 연결된 브리딩 파이프를 구비하는, 상기 2차 유체 증기를 응축/회수하기 위한 적어도 하나의 장치;
액체에 해당하는 2차 유체를 위한, 2차 액체 주입구 및 배출구를 구비하는 제 1 히터;
액체에 해당하는 2차 유체를 위한, 2차 액체 주입구 및 배출구를 구비하는, 제 2 히터;
일 단이 상기 제 1 히터의 배출구에 연결되고 타 단이 상기 제 1 히터의 배출구보다 낮지 않게 위치하는, 상기 유체 가열/저장 탱크의 제 1 주입구 부품에 연결되는 제 1 도관;
일 단이 상기 제 1 히터의 주입구에 연결되고 타 단이 상기 유체 가열/저장 탱크의 제 1 배출구에 연결되는 제 2 도관;
일 단이 상기 제 2 히터의 배출구에 연결되고 타 단이 상기 제 2 히터의 배출구보다 낮지 않게 위치하는, 상기 유체 가열/저장 탱크의 제 2 주입구에 연결되는 제 3 도관; 및
일 단이 상기 제 2 히터의 주입구에 연결되고 타 단이 상기 유체 가열/저장 탱크의 제 2 배출구에 연결되는 제 4 도관을 포함하고,
상기 두 개의 히터의 주입구는 상기 배출구보다 높지 않게 위치한다.
14.열 구동 자체순환 유체 가열/저장 시스템으로서,
내부에 열 교환기가 설치된 유체 가열/저장 탱크를 포함하고, 탱크는
1차 유체를 위한 주입구 및 배출구, 제 1 주입구 부품, 제 1 배출구 부품과 2차 유체를 위한 제 2 주입구 부품 및 제 2 배출구 부품을 구비하고, 상기 저장탱크는 적어도 하나의 브리딩 부품을 더 구비하는, 상기 1차 유체에 대한 저장 컨테이너;
액체에 해당하는 상기 2차 유체를 상기 저장 탱크를 통해 상기 1차 유체와 별도로 흘려보내기 위한 상기 유체 가열/저장 탱크 내에 배치되고, 제 1 주입구, 제 1 배출구 및 상기 2차 유체를 위한 제 2 주입구 및 제 2 배출구, 및 적어도 하나의 브리딩 포트를 구비하고, 상기 주입구, 배출구 및 브리딩 포트 각각은 상기 저장 탱크의 대응 부품 중 하나에 각각 연결되고, 상기 두 개의 2차 유체 주입구 부품은 상기 두 개의 배출구 부품보다 낮지 않게 위치하며, 상기 브리딩 부품은 상기 주입구 부품보다 낮지 않게 위치하는 열 교환기;
브리딩/응축 파이프와 상기 유체 가열/저장 탱크의 브리딩 부품에 연결된 브리딩 파이프를 구비하는, 상기 2차 유체 증기를 응축/회수하기 위한 적어도 하나의 장치;
주입구 및 배출구를 구비하고, 상기 주입구는 상기 배출구보다 높지 않게 위치하고, 액체에 해당하는 2차 유체를 위한 히터;
상기 2차 유체를 위한 주입구 및 배출구를 구비하고, 상기 유체 가열/저장 탱크의 배출구 및 주입구에 연결되는 예를 들어 열 라디에이터인 난방 기구;
일 단이 상기 히터의 배출구에 연결되고 타 단이 상기 히터의 배출구보다 낮지 않게 위치하는, 상기 유체 가열/저장 탱크의 제 1 주입구에 연결되는 제 1 도관;
일 단이 상기 히터의 주입구에 연결되고 타 단이 상기 유체 가열/저장 탱크의 제 1 배출구에 연결되는 제 2 도관;
일 단이 상기 난방 기구의 주입구에 연결되고 타 단이 상기 유체 가열/저장 탱크의 제 2 배출구에 연결되는 제 3 도관; 및
일 단이 상기 난방 기구의 배출구에 연결되고 타 단이 상기 유체 가열/저장 탱크의 제 2 주입구에 연결되는 제 4 도관을 포함하고, 상기 제 2 주입구는 상기 유체 가열/저장 탱크의 상기 배출구보다 높지 않게 위치한다.
15.제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 2차 유체를 위한 상기 히터는 평판 태양열 집열기, 열 튜브를 구비한 평판 태양열 집열기, 진공 튜브 태양열 집열기, 열 튜브를 구비한 진공 튜브 태양열 집열기 및 U자형 파이프 태양열 집열기로 구성된 그룹으로부터 선택된 태양열 집열기이다.
16.제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 히터는 태양 에너지를 제외한 다른 에너지원을 사용하는 히터이고, 상기 히터는:
단열재 내에 위치한, 상기 2차 유체를 위한 하부 주입구 및 상부 배출구를 구비하는, 액체에 해당하는 상기 2차 유체를 위한 밀봉 컨테이너를 포함하고, 상기 밀봉 컨테이너는 상기 밀봉 컨테이너 내의 액체를 가열하기 위한, 상기 단열재의 내측 하부에 위치하는 또 다른 에너지원을 구비하고,
상기 밀봉 컨테이너는 세라믹, 유리 및 금속, 예를 들어 구리 또는 스틸로 구성된 그룹으로부터 선택된 열전도 물질로 제작되고 선택적으로 실린더 형상 또는 관 형상이며,
상기 또 다른 에너지원은 화석연료, 바이오매스, 천연가스, 지구, 대기 및 전기 에너지를 포함한다.
17.제 13 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2차 유체를 가열하기 위한 상기 히터는 상기 2차 액체를 펌핑하기 위한 파워 펌프를 구비하고, 상기 2차 액체를 위한 상기 제 2 컨테이너는 상기 히터에 연결된 적어도 하나의 공간을 구비하고, 상기 공간은 브리딩 기능을 갖지 않고, 예를 들어 브리딩 포트를 갖지 않고, 상기 브리딩 부품은 캡에 의해 선택적으로 폐쇄된다.
18.제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 태양열 집열기를 구비한 상기 열 구동 자체순환 유체 가열/저장 시스템은 건물 벽, 울타리 및 베란다를 선택적으로 포함하는 다양한 건물 요소들을 위한 태양열 난방 모듈 유닛들을 형성하기 위해 사용되고, 180도로 배치된 상기 두 개의 태양열 집열기와 함께 형성된 상기 모듈 유닛들은 각각 상기 건물 벽, 울타리 및 베란다의 평면(plane) 유닛이고, 180도 미만으로 배치된 상기 두 개의 태양열 집열기를 구비한 유닛들은 각각 상기 건물 벽, 울타리 및 베란다의 코너 유닛이다.
19.제 15 항에 있어서,
상기 난방 기구는 열 라디에이터로서,
튜브 셋트와 상기 2차 유체를 위한 주입구 및 배출구를 적어도 하나의 조절 밸브와 함께 구비하는 유체 라디에이터를 가지는 가열 공기 발생기를 포함하고,
상기 라디에이터는 가열된 공기를 특정 방향으로 안내하기 위한, 창을 갖는 크러스트를 구비하고 상기 가열된 공기를 방향성 있게 전달하기 위한 컨트롤러를 갖는 하나 또는 그 이상의 팬을 더 구비하고, 상기 라디에이터의 배출구 및 주입구는 상기 유체 가열/저장 탱크의 주입구 및 배출구에 각각 연결된다.
본 발명의 또다른 양태와 특징들은 첨부된 도면과 함께 본 발명의 특정 실시예에 대해 상술한 설명에 대한 고찰로부터 당업자들에게 명백할 것이다.
20.제 1 항에 있어서,
유체 증기 응축/회수를 위한 상기 장치는:
기저부와 상면을 구비하고, 액체 증기를 응축하기 위한 내부 도구, 예를 들어 내부 열 전도벽과 해당 벽에 각각 설치된 응축편 셋트를 더 구비하는, 상기 유체 가열/저장 탱크에 해당하는 유체 증기 소스로부터의 가열된 2차 액체 및 증기인,누출된 가열 액체 및 증기를 담아두기 위한 밀봉 컨테이너;
일 단이 상기 밀봉 컨테이너 내부로 상방 연장되고 그 바닥에서 상기 밀봉 컨테이너에 장착되며, 타 단이 상기 유체 가열/저장 탱크의 브리딩 부품에 해당하는 상기 유체 증기 소스에 연결되는 브리딩 파이프; 및
예를 들어 선택적으로 U자형 파이프 및 W자형 파이프의 형상을 갖고, 상기 밀봉 컨테이너 내부로 상방 연장되고, 일 단이 상기 밀봉 컨테이너 내부에 위치하며 상기 밀봉 컨테이너의 내부 상측보다 낮게 위치하며, 타 단이 상기 누출된 증기를 응축하고, 회수를 위해 응축된 증기의 액체를 일시적으로 저장하기 위해 상기 밀봉 컨테이너의 외부에 위치하는 굴곡 브리딩/응축 파이프를 포함한다.
본 발명이 바람직한 실시예와 함께 도시 및 설명되었으나, 본 발명의 정신 또는 필수적인 속성을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함이 자명하며, 따라서 한정은 첨부된 클레임에 기재된 바에 따라서만 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예를 도시하는 도면에 있어서:
도 1은 내장된 코일 열 교환기를 구비한 유체 가열 및 저장 탱크를 도시한 개략도;
도 2는 내장된 더블 핀-튜브(fin-tube) 열 교환기를 구비한 유체 가열/저장 탱크를 도시한 개략도;
도 3은 액체 증기 응축/회수 장치를 도시한 개략도;
도 4는 다른 종류의 액체 증기 응축/회수 장치를 도시한 개략도;
도 5는 하나의 태양열 집열기와 내장된 열 교환기를 구비한 유체 가열/저장 탱크를 채택한 열 구동 자체 순환 유체 가열/저장 시스템을 도시한 개략도;
도 6은 두 개의 태양열 집열기와 내장된 열 교환기를 구비한 유체 가열/저장 탱크를 채택한 열 구동 자체 순환 유체 가열/저장 시스템을 도시한 개략도;
도 7은 태양열 히터, 액체 히터 및 내장된 열 교환기를 구비한 유체 가열/저장 탱크를 채택한 열 구동 자체 순환 유체 가열/저장 시스템을 도시한 개략도;
도 8은 하나의 태양열 집열기, 라디에이터(radiator) 및 내장된 열 교환기를 구비한 유체 가열/저장 탱크를 채택한 열 구동 자체 순환 유체 가열/저장 시스템을 도시한 개략도이다.
도 1은 온수 탱크(30)에 해당하는 유체 가열/저장 탱크를 도시한다. 상기 탱크는 물 저장용 컨테이너(301)를 구비한다. 냉수 주입구(313)와 온수 배출구(312)가 있다. 상부 벽에는 보호 양극(313, protective anode)과 배출 밸브(314,release valve)가 있다. 측벽에는 드레인 밸브(drain valve)와 전기 히터가 있다. 컨테이너(301)의 외부에는 단열재(heat insulation)와 크러스트(crust)(318)가 있다.
탱크(30)의 벽(301)에는 두 개의 주입구 부품(321, 322, inlet fittings), 두 개의 배출구 부품(323, 324, outlet fittings)이 배치된다. 더 나아가, 탱크(30)의 상부에는 브리딩 포트(325, breathing port)가 있다.
액체에 해당하는 2차 유체를 물과는 별도로 저장 탱크를 통해 흘려보내기 위해 열 교환기(330)가 유체 가열/저장 탱크(30) 내에 배치된다. 열 교환기(330)는 상기 2차 유체를 위해 제 1 주입구(3210), 제 1 배출구(3220), 제 2 주입구(3230) 및 제 2 배출구(3240)를 구비하고 적어도 하나의 브리딩 포트(3250)를 구비한다. 주입, 배출 포트와 브리딩 포트 각각은 대응하는 연결 부품들 중 하나에 장착되며(즉, 각각은, 321/3210, 322/3220, 323/3230/324/3240, 325/3250), 도면에 3210, 3220, 3230 및 3240은 나타나 있지 않다. 두 개의 2차 유체 주입구(321,322)는 두 개의 배출구(323,324)보다 높게 위치한다. 브리딩 부품은 주입구 부품보다 낮지 않게 위치한다.
열 교환기(330)는 코일 튜브(3301)와 몇 개의 직선 튜브와 결합한다. 물론 코일 튜브(3301)는 핀 튜브, 나선 튜브 또는 직선 튜브일 수 있다. 열 교환기(330)는 또한 박스일 수 있어 사각 또는 타원 형상을 갖는 평판 열 교환기로 불릴 수 있다. 중요한 것은 두 개의 주입구(3310, 3320)가 대응하는 주입 부품(321 ,322)에 각각 연결(또는 장착)되고, 다른 두 개의 배출구(3330, 3340)는 대응하는 배출 부품(323, 324)에 연결(또는 장착)된다는 점이다. 하나의 브리딩 포트(3250)가 대응하는 브리딩 부품(325)에 연결(또는 장착)된다. 포트(331, 332, 333, 334, 335)는 유동적으로(liquidly) 연통된다. 주입구(331 및 332)는 가열된 액체의 자체 순환을 확실하게 하기 위해서 배출구(333 및 334)보다 낮지 않게 위치한다.
2차 유체 응축/회수 장치(51)가 부품(325)에 연결된다. 도 3은 장치(51)를 도시한 개략도이다.
장치(51)는 밀봉 컨테이너이다. 이는 상면(511), 바닥(512)과 측벽(513)을 구비한다. 일 단이 바닥으로부터 컨테이너로 상방 연장되는 주입 파이프(52)가 상기 컨테이너의 바닥에 장착된다. 도 3에서, 주입구 파이프(52)는 중공 볼트이다. 주입구 파이프(52)의 타 단(522)은 상기 탱크 상부의 브리딩 부품 속으로 직접 회전 삽입될 수 있다.
굴곡 U자형 파이프(53)(많은 다른 형상의 파이프, 예를 들어 W자형 파이프 등일 수 있음)가 그 일 단(531)이 컨테이너(51) 측벽으로부터 컨테이너(51) 내부 및 상부 벽(511) 아래로 연장된다. 굴곡 U자형 파이프(53)의 상단은 상부 벽으로부터 이격된다. 상기 파이프의 하부를 포함한 기타 부분들은 상기 탱크의 외부에 위치한다. 상기 파이프의 타 단은 일단 하방으로 연장되다가 상방으로 연장된다. 따라서 파이프(53)의 타 단은 상방을 향하고 그 하부(533)는 상기 컨테이너의 바닥 부근에 위치한다.
도 4를 참조하면, 다른 실시예의 유체 증기 응축/회수 장치가 도시된다. U자형 튜브(63)를 제외하고는 본 제 2 실시예의 다른 부분들은 상술한 장치(51)와 유사하다. 본 도면에서의 참조 번호의 첫 번째 자릿수 5가 6으로 변경된다. 그 외의 구조는 상술한 장치(51)와 유사하다.
U자형 튜브(63)는 그 일 단(634)이 컨테이너(61)의 바닥(612)으로부터 컨테이너(61) 내부 및 상부 벽(611) 아래로, 위쪽으로 연장된다. 상기 단부와 상부 벽 사이에 갭(gap)이 있다. 도 6에서, 장치는 확장과 수축에 기인하여 브리딩(breathing)을 액체에 제공한다. 적은 양의 응축된 액체가 장치(61)의 바닥에 함유되고, 이로 인해 더 많은 증기가 U 자형 튜브(63)를 통과하여 대기로 탈출하는 것을 방지한다.
도 4는 또 다른 종류의 액체 증기 응축과 회수 장치를 도시하며;
U자형 튜브(63)는 한쪽 끝(634)이 컨테이너(61)의 바닥(612)으로부터 컨테이너(61) 내부로 그리고 상부 벽(611) 아래로, 위쪽으로 연장된다. 끝부분과 상부 벽 사이에는 갭이 있다.
상술한 컨테이너의 특징은 컨테이너 내부의 액체 증기를 응축하여 응축된 액체를 히터로 되돌려보내는 것이다. 일반적으로 100도 미만의 온도일 때 컨테이너의 모든 내벽은 증기 응축을 가능케 한다. 일반적으로 금속, 또는 플라스틱, 유리, 중합물(polymeric material) 등의 물질이 상기 컨테이너를 제작하는 데 사용될 수 있다. 시스템 및 주변 온도(environment temperature)가 높은 경우에, 응축 과정을 가속화하기 위해서 몇 개의 응축편이 상기 컨테이너 내에 설치될 수 있다(도 3 및 4에 미도시). 굴곡 파이프(63) 역시 튜브에서 증기가 응축되도록 할 필요가 있다. 더 나아가, 파이프의 U자형 하부에, 응축된 액체 일부가 일시적으로 저장될 수 있어서 증기의 누출을 막을 수 있다. 굴곡 파이프는 예를 들어 유리, 금속, 플라스틱, 중합물 등의 많은 다양한 물질들로 제조될 수 있다. 파이프의 형상은 가변적이며, 예를 들어 U자형, W자형 등과 같이 파이프 바닥 부분에 응출된 액체를 저장할 수 있다. 응축된 액체에 대한 시각적 모니터링을 위해 투명 파이프가 사용될 수 있다.
예를 들어 태양열 난방 시스템과 같은 열 구동 자체순환 유체 가열/저장 탱크 운영의 중요 관심 사항 중 하나는, 브리딩 포트를 통한 유체 증발 및 증기 누출이다. 이는 시스템 작동의 결함을 초래할 수 있다. 상술한 유체 응축/회수 장치의 적용은 이 문제를 완전히 해결한다. 일반적으로 장치의 컨테이너는 투명 물질, 예를 들어 투명 유리, 플라스틱 또는 중합물 등으로 제조되어 열 교환기의 액체 수위가 시각적으로 모니터링 가능하고 필요하다면 브리딩 포트를 통해 더 많은 액체가 첨가될 수 있다.
미사용된 주입구와 배출구를 닫기 위한 두 개의 여분 볼트 캡과 미사용된 브리딩 부품을 닫기 위한 하나의 여분 볼트가 있다. 필요하다면 모든 브리딩 포트를 닫을 수 있다. 이 경우에, 상기 탱크는 열 교환기를 구비한 일반 탱크로 사용되거나 자가동력 펌프 또는 전기 펌프와 함께 사용될 수 있다.
도 2는 다른 종류의 유체 가열/저장 탱크로서, 도 1에 도시된 바와 같은 온수 탱크(40)를 도시한다.
도 1에 도시된 유체 가열/저장 탱크(40)는 물 탱크이다. 유체 가열/저장 탱크(40)는 냉수 주입구(413) 및 온수 배출구(412)를 포함하는 수조(401)를 구비하고, 탱크 상부에는 배출 밸브(414)(측벽에도 있을 수 있음), 드레인 밸브(416) 및 하나의 전력 히터(415)가 있다. 물론, 필요하다면 두개의 전력 히터가 추가될 수 있다. 상기 탱크는 단열층(417) 및 크러스트(418)를 더 포함한다. 상기 탱크의 측벽(401) 상에는 두 개의 주입구(421,422), 두 개의 배출구(423,424) 및 브리딩 부품(425)이 배치된다.
도 2에 상기 탱크의 서로 다른 부품들이 자세히 나열된다. 이들 부품들이 모두 필수적인 것은 아니다. 예를 들어, 크러스트는 단열재가 세라믹 소재인 경우 필요하지 않을 수 있다. 전기 히터의 수는 하나, 둘 또는 영일 수 있다. 배출 밸브는 상기 탱크의 상부 또는 측벽에 설치될 수 있다.
액체에 해당하는 2차 유체를 물과는 별도로 유체 가열/저장 탱크(40)를 통해 흘려보내기 위한 열 교환기(330)가 유체 가열/저장 탱크(40) 내에 배치된다. 상기 열 교환기는 제 1 주입구, 제 1 배출구, 2차 유체용 제 2 주입구 및 제 2 배출구 및 적어도 하나의 브리딩 포트를 구비하고, 주입구와 배출구의 각 포트 및 브리딩 포트는 관련 연결 부품 중 하나, 즉 저장 탱크의 제 1 주입구 부품, 제 1 배출구 부품, 제 2 주입구 부품, 제 2 배출구 부품 및 적어도 하나의 브리딩 부품에 각각 장착되고, 두 개의 2차 유체 주입구는 상기 두 개의 배출구보다 낮지 않게 위치하며 브리딩 부품은 주입구 부품들보다 낮지 않게 위치한다.
도 1과 비교하여, 도 2의 열 교환기는 움직이는 이격 구조에 의해 유동적으로 이격되는 서브 시스템(4310, 4320)으로 분리될 수 있다. 본 구조는 튜브들(4306 및 4307) 사이에 위치한 제거가능한 이격 플러그(4309)와 튜브들(4303 및 4304) 사이에 위치한 제 2 이격 플러그(4308)이다. 이들 두 위치에서의 직경은 튜브들의 직경 보다 약간 작다. 두 개의 플러그들은 포트(421,423)를 통해 삽입된다. 상기 플러그들은 기용접된(pre-welded) 이격 캡일 수도 있다. 여기서 서브 시스템(4310)은 횡단 튜브들(4303,4306)과 핀 튜브(4301)로 형성된다. 서브 시스템(4302)은 횡단 튜브들(4304,4307), 핀 튜브(4302) 및 브리딩 파이프(4305)로 형성된다.
2차 유체 응축/회수 장치(51)는 부품(126)에 연결된다. 도 3은 장치(51)를 도시하는 개략도이다.
장치(51)는 밀폐 컨테이너이다. 이는 상면(511), 바닥(512)과 측벽(513)을 구비한다. 주입 파이프(52)는 그 일 단이 상기 바닥으로부터 상기 컨테이너 내부로 상방으로 연장되고, 상기 컨테이너의 바닥에 장착된다. 도 3에서, 주입 파이프(52)는 중공 볼트이다. 주입 파이프(52)의 타 단(522)은 상기 탱크 상부의 브리딩 부품 속으로 직접 회전 삽입될 수 있다.
굴곡 U자형 파이프(53)(많은 다른 형상의 파이프, 예를 들어 W자형 파이프 등일 수 있음)가 그 일 단(531)이 컨테이너(51) 측벽으로부터 컨테이너(51) 내부 및 상부 벽(511) 아래로 연장된다. 상기 일 단과 상부 벽 사이에 갭이 있다. 상기 파이프의 하부를 포함한 기타 부분들은 상기 탱크의 외부에 위치한다. 상기 파이프의 타 단은 일단 하방으로 연장되다가 상방으로 연장된다. 따라서 파이프(53)의 타 단은 상방을 향하고 그 하부(533)는 상기 컨테이너의 바닥 부근에 위치한다.
도 4를 참조하면, 다른 실시예의 유체 증기 응축/회수 장치가 도시된다. U자형 튜브(63)를 제외하고는 도 4에 도시된 다른 구성요소는 도 3과 동일하다. 각 부분의 참조 번호에 있어서, 첫 번째 자릿수 5가 6으로 변경되고, 도 4에 도시된 구성요소의 이름은 모두 도 3과 동일하다.
U자형 튜브(63)는 그 일 단(634)이 컨테이너(61)의 바닥(612)으로부터 컨테이너(61) 내부 및 상부 벽(611) 아래로 연장된다. 상기 일 단과 상부 벽 사이에 갭이 있다.
상술한 컨테이너의 특징은 컨테이너 내부의 액체 증기를 응축하여 응축된 액체를 히터로 되돌려보내는 것이다. 일반적으로 100도 미만의 온도일 때 컨테이너의 모든 내벽은 증기 응축을 가능케 한다. 일반적으로 금속, 또는 플라스틱, 유리, 중합물(polymeric material) 등의 물질이 상기 컨테이너를 제작하는 데 사용될 수 있다. 시스템 및 주변 온도(environment temperature)가 높은 경우에, 응축 과정을 가속화하기 위해서 몇 개의 응축편이 상기 컨테이너 내에 설치될 수 있다(미도시). 상기 굴곡 파이프 역시 그 튜브 내부에서 증기가 응축되도록 할 필요가 있다. 더 나아가, 상기 파이프의 하부에, 응축된 액체 일부가 일시적으로 저장될 수 있어서 증기의 누출을 막을 수 있다. 상기 굴곡 파이프는 예를 들어 유리, 금속, 플라스틱, 중합물 등의 많은 다양한 물질들로 제조될 수 있다. 상기 파이프의 바닥 부분에 응축된 액체 일부를 저장할 수 있다면 상기 파이프의 형상은 예를 들어 U자형, W자형 등과 같이 변형가능하다. 물론 투명 파이프가 더 바람직하다.
도 6은 내장된 열 교환기(430)와 두 개의 태양열 집열기를 구비한 유체 가열/저장 탱크(40)를 채택한 열 구동 자체 순환 유체 가열/저장 시스템을 도시한 개략도이다. 도 6에 도시된 두 개의 태양열 집열기는 평판 태양열 집열기이다. 그러나 각각의 태양열 집열기는 어떠한 종류의 태양열 집열기, 예를 들어 평판 태양열 집열기(열 튜브를 구비하는 형태 또는 구비하지 않는 형태), 진공 튜브 태양열 집열기(열 튜브를 구비하는 형태 또는 구비하지 않는 형태) 및 U자형 태양열 집열기 등일 수 있다.
도 6에 도시된 태양열 집열기(760)는 2차 유체 주입구(7611) 및 배출구(7612)를 구비한다. 제 1 도관(762)은 그 일 단이 상기 탱크의 주입구(422)에 연결되고 그 타 단은 태양열 집열기(761)의 배출구(7611)에 연결된다. 제 2 도관(763)의 일 단은 상기 탱크의 배출구에 연결되고 타 단(7632)은 태양열 집열기(760)의 주입구에 연결된다. 태양열 집열기(780)는 유사한 연결 배치를 갖는다.
응용 요건(application requirement)을 토대로 하여, 두 쌍의 주입구 및 배출구(721/722 및 723/724)가 90 내지 180도 범위의 각도로 측벽에 배치될 수 있다. 열 구동 자체순환 액체 가열 시스템이 건물의 요소, 예를 들어 지붕, 울타리, 베란다 등의 유닛 요소로 사용될 때, 180도 각도로 배치된 두 개의 태양열 집열기를 구비한 유닛은 건물 벽, 울타리, 베란다의 평면 유닛이다. 90도 각도로 배치된 두 개의 태양열 집열기를 구비한 유닛은 코너 유닛이다.
건물의 구성 유닛으로서 열 구동 자체순환 태양열 난방/저장 시스템은 컴팩트한(compacted) 구성 요소이다. 도 6에 있어서, 태양열 집열기(780,760)를 유체 난방/저장 탱크에 가깝게 이동시키고 해당 태양열 집열기의 크기를 키우면, 콤팩트한 태양열 난방/저장 시스템을 얻을 수 있다.
도 5에 도시된 것과 유사하게, 두 쌍의 주입구/배출구 포트 각각은 추선(plumb line) 내에 있다. 그러나 태양열 집열기의 각도는 지구 표면에 대해 경사각(즉 90도가 아닌 각도)으로 맞출 수 있다. 상기 주입구/배출구 포트가 추선 내에 있더라도, 연결 도관(762, 763, 782 ,783)의 배열을 조정해서 태양열 집열기가 지구 표면에 대해 경사각(90도가 아닌 각도)이 되게 하여 태양광의 직사량(a point blank amount of sunlight)을 받을 수 있다. 상기 태양열 집열기와 상기 탱크의 전체 유닛이 지구에 대해 경사각을 유지하도록 할 수도 있다. 이 경우에, 상기 탱크는 대각선 방향에 위치하게 된다. 추락을 방지하기 위해, 상기 시스템을 지지하는 데 특별한 디자인이 필요하다.
설치 후에, 열 구동 자체 순환 태양열 난방/저장 시스템(100)은 두 개의 유동적으로 분리된, 그러나 열적으로 연결된 액체 공간으로 나타난다. 제 1 공간은 탱크(40) 내부의 공간으로 가열될 액체, 예를 들어, 물, 공기 또는 기타 유체들로 채워질 수 있다. 제 2 공간은 열 교환기, 두 개의 태양열 집열기(760,780)의 두 개의 합류(conflux) 튜브(761,781), 연결 도관(762, 763, 782, 783) 및 유체 응축/회수 장치(61)의 내부 공간에 의해 형성되는 공간이다.(마개(4307 및 4308)가 제거된다). 이러한 폐 루프 시스템은 U자형 튜브(63)를 통해 간접적으로 대기와 연통된다. 상기 시스템의 설치 후, 해당 시스템은 열전도성 액체, 예를 들어 물 또는 글라이콜(glycol) 등으로 채워질 것이다. 상기 탱크 내의 액체 수위는 상기 브리딩 부품보다 낮을 것이다.
태양광 조사가 태양열 집열기(760, 780) 내의 액체를 가열하면, 합류 튜브(761, 781) 내의(도면에 도시되지 않은 단열재 내부) 액체가 가열되고 상방으로 흐르려는 경향을 보인다. 가열된 액체는 연결 도관(762,782)을 통해 열 교환기(430)로 흐르고, 가열된 액체는 자신의 열을 상기 탱크 내의 액체에 전달한다. 그리고 상기 액체의 온도는 떨어지고 상기 액체의 부피 역시 감소한다. 배출구(424) 및 도관 파이프(763)를 통해 냉각된 액체가 가열되기 위해 태양열 집열기(760) 내부로 다시 흘러들어온다. 이러한 과정은 상기 태양열 히터를 통해 상기 탱크 내의 물을 가열시키기 위해 반복적으로 지속된다. 이러한 공정에 있어 태양열은 순환하는 액체를 구동시키고 에너지 교환을 완성하는 유일한 에너지원이다. 따라서, 태양열을 제외하고는, 예를 들어 전력과 같은 다른 에너지원은 필요하지 않다. 이러한 공정에 있어서, 햇빛이 강해지면, 열 순환이 빨라지는 한편, 햇빛이 약해지면 열 순환이 더뎌진다. 햇빛이 전혀 없는 경우에, 열 순환은 완전히 멈추게 될 것이다. 액체 순환을 제어하기 위해 컨트롤러를 추가적으로 제공할 필요는 없다. 본 헤드 구동(head driven) 시스템은 자체 구동, 자체 제어 및 자체 순환 기능을 구비한다.
상기 시스템이 작동 중일 때, 브리딩 포트(425)는 몇 가지 중요한 기능을 수행한다. 먼저, 시스템 압력을 대기압과 비슷하게 유지하기 위해 가열된 액체 팽창에 의해 발생한 상기 시스템 내의 압력을 배출한다. 또한, 액체의 호흡(즉, 팽창과 수축)을 위한 공간을 제공함으로써 자체 순환 공정을 용이하게 한다. 히터가 작동 중일 때, 가열된 액체는 일부 액체와 증기가 컨테이너(51) 내부로 흘러들어가도록 한다. 상기 증기의 일부는 컨테이너(51) 내에서 냉각 응축되고, 상기 열 교환기로 되돌아간다. 일부 증기는 상기 U자형 튜브로 이탈하여 액화될 수 있고, 이렇게 생긴 액체는 상기 튜브의 하부에 머무르게 될 것이다. 튜브에 모인 액체는 증기의 추가 이탈을 방지하고 더 많은 증기가 튜브 내에서 응축될 수 있도록 한다. 히터가 작동을 중지하면, 컨테이너(51)와 열 교환기 내의 액체는 냉각되고 수축함으로써 상기 시스템은 음압을 생성하여 상기 U자형 튜브 내에 모인 모든 액체를 회수하여 상기 열 교환기 내부로 되돌아가도록 한다. 가열된 액체를 저장하는 공간이 대기와 직접 또는 간접적으로 연통되고, 시스템 동작 온도는 높더라도, 그러나 증발을 통한 이차 액체의 손실은 크지 않다. 따라서, 상기 시스템은 지속적으로 안전하게 동작한다.
공간 또는 다른 이유로, 상기 태양열 난방 시스템은 때때로 단일 태양열 집열기만을 구비할 수 있다. 이 경우에, 도 5에 도시된 바와 같이, 태양열 집열기(780)는 제거되고 여분의 주입 및 배출 포트(421 및 423)는 폐쇄된다. 또 다른 대안으로, 우리는 상기 단일 태양열 집열기를 다른 에너지원을 이용해서 동작하는 다른 형태의 히터와 교체할 수도 있다.
도 7은 내장된 열 교환기를 갖는 탱크(40)를 사용하는 열 구동 자체 순환 액체 가열/저장 시스템(11)을 도시한다. 도 6과 비교해서, 도 7에서는 태양열 집열기(760)가 다른 에너지원의 히터와 교체된다. 도시된 시스템은 석탄수(coal water) 히터이다.
도 7은 내장된 열 교환기를 갖는 탱크(40)를 사용하는 열 구동 자체 순환 액체 가열/저장 시스템(120)을 도시한다. 도 6과 비교해서, 태영열 집열기(760)와 다른 에너지원 히터이다. 상기 도면은 화석 연료 히터(1200)를 도시한다.
도 7에서, 탱크(40), 태양열 집열기(760) 및 이들의 연결은 도 6에 도시된 바와 유사하다. 여기서 석탄 히터(1200)는 중공(central vacant) 실린더(또는 기타 형상, 예를 들어 테이퍼, 사각형 등의 형상) 금속(또는 세라믹 등 소재인) 탱크(1201)를 포함한다. 탱크(1201)는 내벽(1202) 및 외벽(1204)을 추가로 포함한다. 금속 코일 튜브(1203)가 단열재에 위치한다. 상기 튜브의 일 단은 탱크(1201)의 바닥에 위치한다. 상기 튜브의 타 단은 상기 탱크의 상부(1205)에 위치한다. 상기 히터의 바닥은 내부에서의 석탄 연소를 위한 난로이다. 상기 시스템이 작동 중일 때, 석탄이 난로(1210) 속에서 연소하여 워터 튜브(1203)를 가열한다. 튜브 내 물은 가열되고 튜브(1207)을 통해 열 교환기(430)를 향해 상방으로 움직이게 된다. 열 교환기 내에서, 물은 열을 내놓고, 재가열되기 위해 배출구(424)와 튜브(1206)를 통해 튜브(1203)로 되돌아간다. 상술한 공정은 반복적으로 지속되고, 상기 탱크 내의 물은 가열될 것이다. 본 히터 시스템에서의 공정은 태양열 집열기 시스템의 공정과 유사하다. 히터를 사용하지 않는 경우에 히터와의 연결을 차단하기 위한 밸브(1109) 시리즈가 튜브(1207)에 연결된다. 동일한 밸브가 동일한 이유로 바닥 도관(1208)에 연결될 수도 있다.
태양열 집열기와 다른 에너지 소스를 구비한 열 구동 자체순환 유체 가열/저장 시스템에 있어서, 다른 부분은 두 개의 태양열 집열기를 구비한 시스템에서 언급된 것과 유사한 작동 공정을 갖는다.
도 7에 도시된 제 2 히터가 석탄 히터라고 설명되었으나, 이는 다른 비-태양열 히터 종류, 예를 들어 화석 원료(즉 석탄) 히터, 천연가스 히터, 바이오매스 에너지 히터(바이오매스 가스화 히터를 포함), 지열 히터(earth energy heater), 대기열 히터(air energy heater) 등일 수도 있다. 이러한 종류의 액체 히터의 차이는 해당 히터의 가열 액체 저장 공간이 다른 종류의 액체 히터보다 많이 작다는 점이다. 예를 들어, 하나의 금속 튜브가 상기 히터 내에서 가열될 액체의 저장 컨테이너일 수 있다. 단열 및 부식 방지와 같은 이유로, 예를 들어, 내화 벽돌이나 세라믹 보호막 등이 제공될 수 있다. 더 나아가, 이러한 히터는 지열 또는 대기열 에너지를 이용한 히터일 수 있다. 이러한 종류의 히터들은 대개 강제 순환을 필요로 하기 때문에, 이들 히터는 액체를 두 개의 서브 시스템으로 분리하기 위해 분리기(separator)(예를 들어, 도 2의 분리기(4308.4309))를 필요로 한다. 이 경우에, 태양열 집열기와 연결된 서브 시스템에만 브리딩 포트가 구비된다. 또 다른 서브 시스템에는 브리딩 포트가 구비되지 않거나 해당 포트가 여분의 캡으로 폐쇄된다.
도 8은 열 기기(여기서는 라디에이터(970)이나 반드시 그런 것은 아니다)를 구비한 열 구동 자체순환 유체 가열/저장 시스템(140)을 도시한다. 상기 시스템은 태양열 히터(760), 라디에이터(970) 및 내장된 열 교환기(330)를 구비한 액체 가열/저장 탱크(30)를 포함한다. 도 8에서, 탱크(10)와 라디에이터 및 이들의 연결 구조는 도 7에 도시된 실시예와 동일하다. 상기 라디에이터는 핀 파이프(771)(이는 코일 튜브, 나선형 튜브, 직선 튜브 또는 평판 열 교환기 등일 수도 있다)를 포함한다. 두 개의 파이프가 상기 라디에이터의 주입구(773) 및 배출구(774)를 상기 탱크의 주입구(123) 및 배출구(124)로 각각 연결한다. 두 개의 밸브(777, 778)는 필요한 경우에 라디에이터를 탱크와 분리하기 위한 것이다.
태양열 집열기(76)는 태양 에너지를 받아 이를 탱크(30)로 전달하여 상기 탱크 내의 온도가 주변 대기 온도보다 높다. 가열된 공기가 필요한 경우에, 탱크의 밸브(777,778)가 개방되어 온수가 밸브(777)로 순환하고 핀 튜브(771)를 지나감으로써 따뜻한 공기가 배출된다. 따뜻한 공기의 배출 후에 냉수가 밸브(778)를 지나서 탱크(30)의 바닥으로 되돌아간다. 생성되는 가열 공기의 양을 증가시키고 해당 공기를 계획된 방향으로 보내기 위해서, 액티브 창(770)을 갖는 커버(721)가 마련될 수 있다(도 8에 도시된 바와 같이, 상기 창은 상방으로 개방된다). 실제로 상기 창의 방향은 가변적이다. 상기 핀 튜브로부터의 열 침투(heat pervasion)를 가속화하기 위해서 상기 커버에는 하나 또는 그 이상의 팬(fan)이 마련될 수 있다(상기 팬은 도면에 도시되어 있지 않다). 커버(721)의 창에 수로가 부가되면, 가열된 공기가 원하는 위치로 전달될 수 있다(상기 수로는 도면에 도시되어 있지 않다).
상기 탱크의 부품(322)은 히터에 연결되는 경우에는 주입구이나, 라디에이터에 연결되는 경우에는 배출구가 되는 반면 부품(324)은 히터에 연결되는 경우에 배출구지만 라디에이터에 연결되는 경우엔 주입구가 된다는 점에 주목할 필요가 있다.
두 개의 태양열 집열기 또는 하나의 태양열 집열기와 또 다른 하나의 열원을 구비한 열 구동 자체순환 시스템 내에도 상기 라디에이터 또는 기타 다른 난방 기구들을 설치할 수 있다. 이 경우에, 유체 가열/저장 탱크는 세 쌍의 주입구 및 배출구를 필요로 한다.
본 명세서에 기재된 발명의 기타 양태 및 특징들은 첨부된 도면을 연계로 한 본 발명의 특정 실시예에 대한 상세한 설명으로부터 당업자에게 자명하게 될 것이다.

Claims (20)

  1. 내장된 열 교환기를 구비한 유체 가열/저장 탱크에 있어서,
    1차 유체를 위한 주입구 및 배출구, 제 1 주입구 부품, 제 1 배출구 부품과 2차 유체를 위한 제 2 주입구 부품 및 제 2 배출구 부품을 구비하고, 상기 저장탱크는 적어도 하나의 브리딩 부품을 더 구비하는, 상기 1차 유체에 대한 저장 컨테이너;
    액체에 해당하는 상기 2차 유체를 상기 저장 탱크를 통해 상기 1차 유체와 별도로 흘려보내기 위한 상기 유체 가열/저장 탱크 내에 배치되고, 제 1 주입구, 제 1 배출구 및 상기 2차 유체를 위한 제 2 주입구 및 제 2 배출구, 및 적어도 하나의 브리딩 포트를 구비하고, 상기 주입구, 배출구 및 브리딩 포트 각각은 상기 저장 탱크의 대응 부품 중 하나에 각각 연결되고, 상기 두 개의 2차 유체 주입구 부품은 상기 두 개의 배출구 부품보다 낮지 않게 위치하며, 상기 브리딩 부품은 상기 주입구 부품보다 낮지 않게 위치하는 열 교환기; 및
    상기 유체 가열/저장 탱크의 브리딩 부품에 연결된 브리딩 파이프와 브리딩/응축 파이프를 구비하는, 상기 2차 유체 증기를 응축/회수하기 위한 적어도 하나의 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 가열/저장 탱크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 가열/저장 탱크는 분리 가능한 공간을 갖는 열 교환기를 구비하는 탱크이며,
    1차 유체를 위한 주입구 및 배출구, 제 1 주입구 부품, 제 1 배출구 부품 및 상기 2차 유체를 위한 제 2 주입구 부품 및 제 2 배출구 부품을 구비하고, 상기 저장 탱크는 적어도 하나의 브리딩 부품을 더 구비하는, 1차 유체에 대한 저장 컨테이너;
    액체에 해당하는 상기 2차 유체를 상기 저장 탱크를 통해 상기 1차 유체와 별도로 흘려보내기 위한 상기 유체 가열/저장 탱크 내에 배치되고, 제 1 주입구, 제 1 배출구 및 상기 2차 유체를 위한 제 2 주입구 및 제 2 배출구, 및 적어도 하나의 브리딩 포트를 구비하고, 상기 주입구, 배출구 및 브리딩 포트 각각은 상기 저장 탱크의 대응 부품 중 하나에 각각 연결되고, 상기 두 개의 2차 유체 주입구 부품은 상기 두 개의 배출구 부품보다 낮지 않게 위치하며, 상기 브리딩 부품은 상기 주입구 부품들보다 낮지 않게 위치하는 열 교환기; 및
    브리딩/응축 파이프와 브리딩 파이프를 구비하는, 상기 2차 유체의 증기를 응축/회수하기 위한 적어도 하나의 장치를 포함하고,
    상기 열 교환기는 내부 액체 분리 도구, 예를 들어 두 개의 제거가능한 마개를 포함하여 액체 공간을 액체가 고립되는 두 개의 하부 공간으로 분리하고, 상기 제 1 주입구/배출구 쌍은 제 1 하부 공간에 연결되고 제 2 주입구/배출구 쌍은 제 2 하부 공간에 연결되고, 상기 열 교환기는 적어도 하나의 브리딩 포트를 구비하고, 상기 브리딩 파이프는 상기 유체 가열/저장 탱크의 브리딩 부품에 연결되는 것을 특징으로 하는 유체 가열/저장 탱크.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 증기를 응축/회수하기 위한 장치는:
    기저부와 상면을 구비하고, 액체 증기를 응축하기 위한 내부 도구, 예를 들어 선택적으로 내부 열전도벽과 해당 벽에 설치된 응축편 셋트을 더 구비하는, 상기 유체 가열/저장 탱크에 해당하는 유체 증기 소스로부터 누출된 가열 액체 및 증기를 담아두기 위한 밀봉 컨테이너;
    일 단이 상기 밀봉 컨테이너 내부로 상방 연장되고 그 바닥에서 상기 밀봉 컨테이너로 장착되며, 타 단이 상기 유체 가열/저장 탱크의 브리딩 부품에 해당하는 상기 유체 증기 소스에 연결되는 브리딩 파이프; 및
    예를 들어 선택적으로 U자형 파이프 및 W자형 파이프의 형상을 갖고, 상방을 향해 상기 밀봉 컨테이너 내부로 연장되고, 일 단이 상기 밀봉 컨테이너 내부에 위치하며 상기 밀봉 컨테이너의 내부 상측보다 낮게 위치하며, 타 단이 상기 누출된 증기를 응축하고 응축된 증기의 액체를 일시적으로 저장하여 회수하기 위해 상기 밀봉 컨테이너의 외부에 위치하는 굴곡 브리딩/응축 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 가열/저장 탱크.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    배출 밸브, 드레인 밸브, 보호 양극 및 적어도 하나의 전기 히터를 선택적으로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 가열/저장 탱크.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 열 교환기는 세라믹, 금속, 예를 들어 구리, 스테인리스 스틸, 법랑으로 칠한 스틸 및 유리로 구성된 그룹으로부터 각각 선택된 물질로 제작되는 것을 특징으로 하는 유체 가열/저장 탱크.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 두 개의 배출구는 저장 컨테이너의 상기 벽에 180도로 배치되고, 상기 두 개의 주입구도 저장 컨테이너의 상기 벽에 180도로 배치되며, 상기 주입구/배출구 각 쌍은 선택적으로 수직으로 지향되는 것을 특징으로 하는 유체 가열/저장 탱크.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 두 개의 배출구는 저장 컨테이너의 상기 벽에 90도로 배치되고, 상기 두 개의 주입구도 저장 컨테이너의 상기 벽에 90도로 배치되며, 주입구/배출구 각 쌍은 선택적으로 수직으로 지향되는 것을 특징으로 하는 유체 가열/저장 탱크.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 주입구 및 배출구 부품을 덮기 위한 두 개의 백업 볼트 캡과 상기 브리딩 부품이 사용되지 않는 경우에 해당 부품을 덮기 위한 하나의 백업 볼트 캡을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 가열/저장 탱크.
  9. 제1항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 열 교환기는 튜브 열 교환기, 평판 열 교환기, 코일 열 교환기, 핀 튜브 열 교환기, 나선형 튜브 열 교환기 및 상술한 열 교환기를 조합한 열 교환기를 포함하는 그룹으로부터 각각 선택되는 것을 특징으로 하는 유체 가열/저장 탱크.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 열 교환기는 평판 열 교환기이고, 상기 열 교환기 내의 액체 분리 구조는 상기 2차 유체 공간을 두 개의 하부 공간에서 내부의 액체를 격리시키기 위해 두 개의 하부 공간으로 분리하는, 열 교환기의 챔버에 설치된 분리기이고, 상기 두 쌍의 주입구/배출구는 상기 두 개의 하부 공간의 벽에 각각 배치되고, 상기 두 개의 하부 공간 중 적어도 한 개는 브리딩 부품을 구비하고, 상기 브리딩 부품은 상기 하부 공간의 상부 벽에 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 가열/저장 탱크.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 열 교환기는 선택적으로 튜브 열 교환기, 평판 열 교환기, 코일 열 교환기, 핀 튜브 열 교환기, 나선형 튜브 열 교환기 및 상술한 열 교환기를 조합한 열 교환기를 포함하는 그룹으로부터 선택되고, 상기 튜브의 두 개의 접점(joint point)에서 두 개의 제거가능한 마개에 의해 유동적으로 격리되는 두 개의 분리 가능한 하부 공간을 갖는 것을 특징으로 하는 유체 가열/저장 탱크.
  12. 열 구동 자체순환 유체 가열/저장 시스템으로서,
    내부에 열 교환기가 설치된 유체 가열/저장 탱크를 포함하고, 탱크는,
    1차 유체를 위한 주입구 및 배출구, 제 1 주입구 부품, 제 1 배출구 부품과 2차 유체를 위한 제 2 주입구 부품 및 제 2 배출구 부품을 구비하고, 상기 저장탱크는 적어도 하나의 브리딩 부품을 더 구비하는, 상기 1차 유체에 대한 저장 컨테이너;
    액체에 해당하는 상기 2차 유체를 상기 저장 탱크를 통해 상기 1차 유체와 별도로 흘려보내기 위한 상기 유체 가열/저장 탱크 내에 배치되고, 제 1 주입구, 제 1 배출구 및 상기 2차 유체를 위한 제 2 주입구 및 제 2 배출구, 및 적어도 하나의 브리딩 포트를 구비하고, 상기 주입구, 배출구 및 브리딩 포트 각각은 상기 저장 탱크의 대응 부품 중 하나에 각각 연결되고, 상기 두 개의 2차 유체 주입구 부품은 상기 두 개의 배출구 부품보다 낮지 않게 위치하며, 상기 브리딩 부품은 상기 주입구 부품보다 낮지 않게 위치하는 열 교환기;
    상기 유체 가열/저장 탱크의 브리딩 부품에 연결된 브리딩 파이프와 브리딩/응축 파이프를 구비하는, 상기 2차 유체 증기를 응축/회수하기 위한 적어도 하나의 장치;
    주입구와 배출구를 구비하고, 상기 주입구는 상기 배출구보다 낮지 않게 위치하며, 액체에 해당하는 상기 2차 유체를 가열하기 위한 히터;
    일 단이 상기 히터의 배출구에 연결되고 타 단이 상기 히터의 배출구보다 낮지 않게 위치하는, 상기 유체 가열/저장 탱크의 제 1 주입구에 연결되는 제 1 도관;
    일 단이 상기 히터의 주입구에 연결되고 타 단이 상기 유체 가열/저장 탱크의 제 1 배출구에 연결되는 제 2 도관; 및
    상기 유체 가열/저장 탱크의 상기 주입구/배출구 쌍을 막기 위해 위치하는 두 개의 캡을 포함하는,
    열 구동 자체순환 유체 가열/저장 시스템.
  13. 열 구동 자체순환 유체 가열/저장 시스템으로서,
    내부에 열 교환기가 설치된 유체 가열/저장 탱크를 포함하고, 탱크는,
    1차 유체를 위한 주입구 및 배출구, 제 1 주입구 부품, 제 1 배출구 부품과 2차 유체를 위한 제 2 주입구 부품 및 제 2 배출구 부품을 구비하고, 상기 저장탱크는 적어도 하나의 브리딩 부품을 더 구비하는, 상기 1차 유체에 대한 저장 컨테이너;
    액체에 해당하는 상기 2차 유체를 상기 저장 탱크를 통해 상기 1차 유체와 별도로 흘려보내기 위한 상기 유체 가열/저장 탱크 내에 배치되고, 제 1 주입구, 제 1 배출구 및 상기 2차 유체를 위한 제 2 주입구 및 제 2 배출구, 및 적어도 하나의 브리딩 포트를 구비하고, 상기 주입구, 배출구 및 브리딩 포트 각각은 상기 저장 탱크의 대응 부품 중 하나에 각각 연결되고, 상기 두 개의 2차 유체 주입구 부품은 상기 두 개의 배출구 부품보다 낮지 않게 위치하며, 상기 브리딩 부품은 상기 주입구 부품보다 낮지 않게 위치하는 열 교환기;
    상기 유체 가열/저장 탱크의 브리딩 부품에 연결된 브리딩 파이프와 브리딩/응축 파이프를 구비하는, 상기 2차 유체 증기를 응축/회수하기 위한 적어도 하나의 장치;
    액체에 해당하는 2차 유체를 위한, 2차 액체용 주입구 및 배출구를 구비하는 제 1 히터;
    액체에 해당하는 2차 유체를 위한, 2차 액체 주입구 및 배출구를 구비하는, 제 2 히터;
    일 단이 상기 제 1 히터의 상기 배출구에 연결되고 타 단이 상기 제 1 히터의 상기 배출구보다 낮지 않게 위치하는, 유체 가열/저장 탱크의 상기 제 1 주입구 부품에 연결되는 제 1 도관;
    일 단이 상기 제 1 히터의 상기 주입구에 연결되고 타 단이 상기 유체 가열/저장 탱크의 상기 제 1 배출구에 연결되는 제 2 도관;
    일 단이 상기 제 2 히터의 상기 배출구에 연결되고 타 단이 상기 제 2 히터의 상기 배출구보다 낮지 않게 위치하는, 상기 유체 가열/저장 탱크의 상기 제 2 주입구에 연결되는 제 3 도관; 및
    일 단이 상기 제 2 히터의 상기 주입구에 연결되고 타 단이 상기 유체 가열/저장 탱크의 상기 제 2 배출구에 연결되는 제 4 도관을 포함하고,
    상기 두 개의 히터의 주입구는 상기 배출구보다 높지 않게 위치하는 것을 특징으로 하는 열 구동 자체순환 유체 가열/저장 시스템.
  14. 열 구동 자체순환 유체 가열/저장 시스템으로서,
    내부에 열 교환기가 설치된 유체 가열/저장 탱크를 포함하고, 탱크는
    1차 유체를 위한 주입구 및 배출구, 제 1 주입구 부품, 제 1 배출구 부품과 2차 유체를 위한 제 2 주입구 부품 및 제 2 배출구 부품을 구비하고, 상기 저장탱크는 적어도 하나의 브리딩 부품을 더 구비하는, 상기 1차 유체에 대한 저장 컨테이너;
    액체에 해당하는 상기 2차 유체를 상기 저장 탱크를 통해 상기 1차 유체와 별도로 흘려보내기 위한 상기 유체 가열/저장 탱크 내에 배치되고, 제 1 주입구, 제 1 배출구 및 상기 2차 유체를 위한 제 2 주입구 및 제 2 배출구, 및 적어도 하나의 브리딩 포트를 구비하고, 상기 주입구, 배출구 및 브리딩 포트 각각은 상기 저장 탱크의 대응 부품 중 하나에 각각 연결되고, 상기 두 개의 2차 유체 주입구 부품은 상기 두 개의 배출구 부품보다 낮지 않게 위치하며, 상기 브리딩 부품은 상기 주입구 부품보다 낮지 않게 위치하는 열 교환기;
    상기 유체 가열/저장 탱크의 브리딩 부품에 연결된 브리딩 파이프와 브리딩/응축 파이프를 구비하는, 상기 2차 유체 증기를 응축/회수하기 위한 적어도 하나의 장치;
    주입구 및 배출구를 구비하고, 상기 주입구는 상기 배출구보다 높지 않게 위치하고, 액체에 해당하는 2차 유체를 가열하기 위한 히터;
    상기 2차 유체를 위한 주입구 및 배출구를 구비하고, 상기 유체 가열/저장 탱크의 배출구 및 주입구에 연결되는 예를 들어 열 라디에이터인 난방 기구;
    일 단이 상기 히터의 상기 배출구에 연결되고 타 단이 상기 제 1 히터의 상기 배출구보다 낮지 않게 위치하는, 상기 유체 가열/저장 탱크의 상기 제 1 주입구에 연결되는 제 1 도관;
    일 단이 상기 히터의 상기 주입구에 연결되고 타 단이 상기 유체 가열/저장 탱크의 상기 제 1 배출구에 연결되는 제 2 도관;
    일 단이 상기 난방 기구의 상기 주입구에 연결되고 타 단이 상기 유체 가열/저장 탱크의 상기 제 2 배출구에 연결되는 제 3 도관; 및
    일 단이 난방 기구의 상기 배출구에 연결되고 타 단이 유체 가열/저장 탱크의 상기 제 2 주입구에 연결되는 제 4 도관을 포함하는
    열 구동 자체순환 유체 가열/저장 시스템.
  15. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    2차 유체를 위한 상기 히터는 평판 태양열 집열기, 열 튜브를 구비한 평판 태양열 집열기, 진공 튜브 태양열 집열기, 열 튜브를 구비한 진공 튜브 태양열 집열기 및 U자형 파이프 태양열 집열기로 구성된 그룹으로부터 선택된 태양열 집열기인 것을 특징으로 하는 열 구동 자체순환 유체 가열/저장 시스템.
  16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터는 태양 에너지를 제외한 다른 에너지원을 사용하는 히터이고, 상기 히터는:
    단열재 내에 위치하여, 상기 2차 유체를 위한 하부 주입구 및 상부 배출구를 구비하는, 액체에 해당하는 상기 2차 유체를 위한 밀봉 컨테이너를 포함하고, 상기 밀봉 컨테이너는 상기 밀봉 컨테이너 내의 액체를 가열하기 위한, 상기 단열재의 내측 하부에 위치하는 또 다른 에너지원을 구비하고,
    상기 밀봉 컨테이너는 세라믹, 유리 및 금속, 예를 들어 구리 또는 스틸로 구성된 그룹으로부터 각각 선택된 열전도 물질로 제작되고 선택적으로 실린더 형상 또는 관 형상이며,
    상기 또 다른 에너지원은 선택적으로 화석연료, 바이오매스, 천연가스, 지구, 대기 및 전기 에너지를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 구동 자체순환 유체 가열/저장 시스템.
  17. 제 13 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2차 유체를 가열하기 위한 상기 히터는 상기 2차 액체를 펌핑하기 위한 파워 펌프를 구비하고, 상기 2차 액체를 위한 상기 제 2 컨테이너는 상기 히터에 연결된 적어도 하나의 공간을 구비하고, 상기 공간은 브리딩 기능을 갖지 않고, 예를 들어 브리딩 포트를 갖지 않고, 상기 브리딩 부품은 캡에 의해 선택적으로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 열 구동 자체순환 유체 가열/저장 시스템.
  18. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 태양열 집열기를 구비한 상기 열 구동 자체순환 유체 가열/저장 시스템은 건물 벽, 울타리 및 베란다를 선택적으로 포함하는 다양한 건물 요소들을 위한 태양열 난방 모듈 유닛들을 형성하기 위해 사용되고, 180도로 배치된 상기 두 개의 태양열 집열기와 함께 형성된 상기 모듈 유닛들은 각각 상기 건물 벽, 울타리 및 베란다의 평면(plane) 유닛이고, 180도 미만으로 배치된 상기 두 개의 태양열 집열기를 구비한 유닛들은 각각 상기 건물 벽, 울타리 및 베란다의 코너 유닛인 것을 특징으로 하는 열 구동 자체순환 유체 가열/저장 시스템.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 난방 기구는 열 라디에이터로서,
    튜브 셋트와 상기 2차 유체를 위한 주입구 및 배출구를 적어도 하나의 조절 밸브와 함께 구비하는 유체 라디에이터를 가지는 가열 공기 발생기를 포함하고,
    상기 라디에이터는 가열된 공기를 특정 방향으로 안내하기 위한, 창을 갖는 크러스트를 구비하고 상기 가열된 공기를 방향성 있게 전달하기 위한 컨트롤러를 갖는 하나 또는 그 이상의 팬을 더 구비하고, 상기 라디에이터의 배출구 및 주입구는 상기 유체 가열/저장 탱크의 주입구 및 배출구에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 열 구동 자체순환 유체 가열/저장 시스템.
  20. 제 1 항을 따르는 유체 가열 및 저장 탱크로서,
    유체 증기 응축/회수를 위한 상기 장치는:
    기저부와 상면을 구비하고, 액체 증기를 응축하기 위한 내부 도구, 예를 들어 내부 열 전도벽과 해당 벽에 각각 설치된 응축편 셋트를 더 구비하는, 상기 유체 가열/저장 탱크에 해당하는 유체 증기 소스로부터 누출된 가열 액체 및 증기를 담아두기 위한 밀봉 컨테이너;
    일 단이 상기 밀봉 컨테이너 내부로 상방 연장되고 그 바닥에서 상기 밀봉 컨테이너에 장착되며, 타 단이 상기 유체 가열/저장 탱크에서 브리딩 부품에 해당하는 상기 유체 증기 소스에 연결되는 브리딩 파이프; 및
    예를 들어 선택적으로 U자형 파이프 및 W자형 파이프의 형상을 갖고, 상기 밀봉 컨테이너 내부로 상방 연장되고, 일 단이 상기 밀봉 컨테이너 내부에 위치하며 상기 밀봉 컨테이너의 내부 상측보다 낮게 위치하며, 타 단이 상기 누출된 증기를 응축하고, 응축된 증기의 액체를 일시적으로 저장하여 회수하기 위해 상기 밀봉 컨테이너의 외부에 위치하는 굴곡 브리딩/응축 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 가열/저장 탱크.
KR1020127030957A 2010-04-26 2010-08-23 유체 가열 및 저장 탱크 그리고 시스템 KR20130106766A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA2,702,472 2010-04-26
CA2702472A CA2702472C (en) 2010-04-26 2010-04-26 Fluid heating and storage tank and system
PCT/CA2010/001296 WO2011134043A1 (en) 2010-04-26 2010-08-23 Fluid heating and storage tank and system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130106766A true KR20130106766A (ko) 2013-09-30

Family

ID=44857003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127030957A KR20130106766A (ko) 2010-04-26 2010-08-23 유체 가열 및 저장 탱크 그리고 시스템

Country Status (10)

Country Link
EP (1) EP2564125A4 (ko)
JP (1) JP5642874B2 (ko)
KR (1) KR20130106766A (ko)
AP (1) AP3708A (ko)
BR (1) BR112012027458A2 (ko)
CA (1) CA2702472C (ko)
EA (1) EA201201467A1 (ko)
MX (1) MX338458B (ko)
WO (1) WO2011134043A1 (ko)
ZA (1) ZA201207677B (ko)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB671012A (en) * 1949-08-30 1952-04-30 Brown Fintube Co Tank heater
DE3105930A1 (de) * 1981-02-18 1982-09-02 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg, 3450 Holzminden Aussenbehaelter mit innenbehaelter sowie verfahren zu deren herstellung
US4898152A (en) * 1984-12-18 1990-02-06 Kahl Karl H Dual sequence solar water heater
JPH09303874A (ja) * 1996-05-10 1997-11-28 Mitsuo Nakayama 多機能蓄熱温水熱交換器の製造方法
JP2001132539A (ja) * 1999-11-01 2001-05-15 Honda Motor Co Ltd エンジンの排熱回収装置
JP4451520B2 (ja) * 1999-11-08 2010-04-14 株式会社日本触媒 竪型熱交換器
GB0124996D0 (en) * 2001-10-18 2001-12-05 Mckay Peter Solar powered pumping system
DK1798486T3 (da) * 2005-12-15 2012-12-10 Vaillant Gmbh Opvarmnings- eller brugsvandsvarmelager med mindst to varmekilder.
JP2008138991A (ja) * 2006-12-05 2008-06-19 Sanyo Electric Co Ltd 加熱タンク及び貯湯タンク
CA2628605C (en) * 2008-05-09 2011-06-28 Huazi Lin Self-powered pump for heated liquid, fluid heating and storage tank and fluid heating system employing same

Also Published As

Publication number Publication date
MX2012012294A (es) 2013-03-18
AP2012006518A0 (en) 2012-10-31
JP2013527419A (ja) 2013-06-27
EA201201467A1 (ru) 2013-04-30
WO2011134043A1 (en) 2011-11-03
BR112012027458A2 (pt) 2017-08-08
JP5642874B2 (ja) 2014-12-17
CA2702472C (en) 2017-08-29
ZA201207677B (en) 2013-06-26
EP2564125A4 (en) 2014-10-01
CA2702472A1 (en) 2011-10-26
EP2564125A1 (en) 2013-03-06
AP3708A (en) 2016-05-31
MX338458B (es) 2016-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI519741B (zh) A thermally driven liquid self-circulation method, a device, and a liquid self-circulation system for applying these devices
US8353286B2 (en) Solar water heater and method
CN102187160B (zh) 具有过热保护的自适应的自泵送太阳能热水系统
EP0043227A2 (en) A heat actuated system for circulating heat transfer fluids
KR20110139227A (ko) 단열 저장 탱크
KR20150082439A (ko) 열 에너지 저장용 배열체를 작동시키는 방법
JP5777702B2 (ja) 熱駆動される自己循環する流体の加熱および貯留のタンクおよびシステム
US20120132195A1 (en) Convection Driven Two-Component Solar Water Heater Using All-Glass Evacuated Tubes with a Heat Separator
MX2012002813A (es) Bomba autopropulsada para liquido calentado y sistema de circulacion automatico de circuito cerrado de liquido impulsado con calor que emplea la misma.
CN202018219U (zh) 多级组合换热装置
CN101929745A (zh) 一种超导平板太阳能热水器
US4116379A (en) Heating apparatus
US4224925A (en) Heating system
CN110214254B (zh) 曲面吸收器型太阳能流体加热器
CN102478366A (zh) 多级组合换热装置
KR20130106766A (ko) 유체 가열 및 저장 탱크 그리고 시스템
AU2017200286A1 (en) Fluid heating and storage tank and system; and pump therefor
JP2013527419A5 (ko)
KR20120108465A (ko) 재생에너지를 이용한 주택 및 대용량 냉난방시스템에서의 온수 배관시스템
KR20120108068A (ko) 재생에너지를 이용한 주택 냉난방시스템에서의 온수 배관시스템
He Design and operation of solar heating system for raw petroleum
LT6312B (lt) Kombinuotas saulės kolektorius šiluminei ir fotoelektrinei energijai gauti
RO132355B1 (ro) Sistem termo-hidraulic hibrid

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid