KR20160131528A

KR20160131528A - 태양열 보일러의 축열탱크

Info

Publication number: KR20160131528A
Application number: KR1020150064063A
Authority: KR
Inventors: 임미경
Original assignee: 주식회사 썬빅대성에너텍
Priority date: 2015-05-07
Filing date: 2015-05-07
Publication date: 2016-11-16

Abstract

본 발명은 보충수 탱크가 외부로 노출되어 있지 아니하여 보충수 탱크에 의한 열손실을 방지하고 구성을 간단히 하여 제작비용을 절감할 수 있는, 태양열 보일러의 축열탱크에 관한 것이다. 본 발명의 축열탱크 본체는; 원통형태의 중간통체, 상기 중간통체의 상부에 용접으로 고정되는 돔형태의 상부덮개판, 및 상기 중간통체의 하부에 용접으로 고정되는 돔형태의 하부덮개판으로 구성되되; 적어도 상기 상부덮개판의 내표면은 내식성을 갖는 소재로 되어 있으며; 상기 축열탱크의 상부에는 오버플로우관이 연결되어 외부로 연장되며; 상기 오버플로우관의 관로 상에는 용수가 외부로 유출되는 방향으로만 흐를 수 있도록 체크밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

태양열 보일러의 축열탱크{Heat Storage Tank For Solar-Powered Boiler}

본 발명은 태양열 보일러의 축열탱크에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 보충수 탱크가 외부로 노출되어 있지 아니하여 보충수 탱크에 의한 열손실을 방지하고 구성을 간단히 하여 제작비용을 절감할 수 있는, 태양열 보일러의 축열탱크에 관한 것이다.

태양열 등과 같은 천연에너지의 활용이 널리 권장되고 있으며, 초기 설치비용의 일부를 국가 또는 지방자치단체에서 제공해주기도 한다. 태양열 보일러는 도 1에 도시된 것처럼 지붕이나 옥상 위에 태양열로부터 열전달을 받기 위한 집열부(100)와, 이 집열부(100)가 집적한 열을 저장하였다가 이를 수용가에 공급하는 축열부(200)로 구성된다. 집열부(100)와 축열부(200) 사이에는 열매체순환관(110)이 연결되어 있음으로써 열매체가 순환하면서 열을 전달하도록 되어 있다.

집열부(100)는 넓은 표면적을 갖도록 판상으로 설치되며 태양을 향하여 고정 설치되는 집열판(120)을 포함한다. 축열부(200)는 대용량의 물을 저장할 수 있는 구조로 된 축열탱크(210)를 포함한다.

축열탱크(210)에는 집열부(100)와의 열교환을 위한 열매체관이 순환구조로 설치되며, 용수유입관과 용수배출관이 각각 연결된다. 용수는 주택의 난방을 위한 난방수와 목욕 등의 용도록 사용하기 위한 급탕 온수로 각각 사용된다.

축열탱크(210)는 열을 보유하고 있는 보온기능을 필요로 한다. 그렇지 않으면 열을 대기에 빼앗겨 집열부(100)에서 얻은 열이 무용지물이 되기 때문이다. 따라서 도 1에 도시된 바와 같이 축열탱크(210)를 단열케이싱(220) 내부에 보관하는 것이 일반화되어 있다. 단열케이싱(220)에 의하면 축열탱크(220)를 단열하여야 하는 불편함을 없애고 단열효과를 높일 수 있어서 유리하다. 단열케이싱(220) 내부에 열매체 탱크(230) 및 각종 부속품을 함께 설치할 수 있으므로 단열효과의 상승과 더불어 장치의 내구성까지 높일 수있다. 단열케이싱(220)은 박스형 본체와 도어(221)로 구성되며 단열판재로써 제작된다.

한편 축열탱크(220) 내부의 용수는 축열탱크(220)에 가득 채워져 있는 것이 부식방지를 위해 바람직하다. 그리고 축열탱크(220) 내부를 용수로 가득 채워야 하는 경우에는 보충수탱크(240)가 구비되어야 한다. 보충수탱크(240)는 축열탱크(220)내의 용수의 부피 변화에 대응하여 축열탱크(220)에 물을 공급하기고 하고 그로부터 오버플로우되는 용수를 임시 저장하기도 한다.

통상 보충수탱크(240)는 도 1에 도시된 바와 같이 단열케이싱(220)의 상부에 설치된다. 이에 의하면 보충수탱크(240)는 단열기능이 없이 외부에 노출되게 되는데, 이 보충수탱크(240)에 의해 상당한 양의 열량이 손실되게 된다. 보충수탱크(240)까지 포함하도록 단열케이싱(220)을 제작하는 경우도 생각해볼 수 있겠으나 이 경우 단열케이싱의 크기가 너무 커져서 비효율적이다.

대한민국 특허출원 제10-2008-0026761호 대한민국 특허출원 제10-2000-0017495호

위와 같은 문제에 대하여 본 발명의 목적은, 축열탱크에 부수적으로 설치되는 보충수탱크에 의한 열손실을 방지할 수 있는 태양열 보일러의 축열탱크를 제공하는 것에 있다. 본 발명의 좀 더 구체적인 목적은 위의 보충수탱크를 없애는 대신 축열탱크가 그 기능을 수행하도록 함으로써 구성이 단순해지고 경제적으로도 유리한 효과를 얻을 수 있는 태양열 보일러의 축열탱크를 제공하는 것에 있다.

위와 같은 목적은, 집열부가 집적한 열을 저장하였다가 이를 수용가에 공급하는 태양열 보일러의 축열탱크에 있어서;

상기 축열탱크의 본체는;

원통형태의 중간통체, 상기 중간통체의 상부에 용접으로 고정되는 돔형태의 상부덮개판, 및 상기 중간통체의 하부에 용접으로 고정되는 돔형태의 하부덮개판으로 구성되되; 적어도 상기 상부덮개판의 내표면은 내식성을 갖는 소재로 되어 있으며;

상기 축열탱크의 상부에는 오버플로우관이 연결되어 외부로 연장되는 것을 특징으로 하는 태양열 보일러의 축열탱크에 의해 달성된다.

본 발명의 특징에 의하면 상기 오버플로우관의 관로 상에는 용수가 외부로 유출되는 방향으로만 흐를 수 있도록 체크밸브가 설치될 수 있다.

본 발명의 특징에 의하면, 상기 상부덮개판은 바닥이 둥글게 되어 있는 움푹한 용기 형태로서 저장 용량이 15 ~ 100리터일 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 체크밸브는 판체크밸브일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 저장수의 수위는 상기 상부덮개판까지 다다를 수 있도록 유지되며;

상기 상부덮개판의 중심에는 수위센서가 끼워져 직립 설치되며, 상기 수위센서는 상기 상부덮개판과 중간통체의 경계부위 이상의 수위를 감지할 수 있게 설치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 상부덮개판의 내표면에는 부식방지를 위한 표면 코팅이 이루어질 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 상부덮개판은 부식방지 기능을 갖춘 스테인리스 또는 그의 합금으로 되어 있을 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 중간통체의 상부를 관통하여 일단은 상기 상부덮개판의 내부 공간까지 연장되고, 타단은 상기 일단으로 유입된 물이 외부로 자연적으로 흘러나갈 수 있도록 상기 일단보다 낮은 위치에 있도록 상기 축열탱크 본체의 외부로 하향 연장된다.

본 발명에 따르면, 축열탱크 본체가 보충수탱크의 기능을 수행하기 위한 여유공간을 가지며 그의 최상부가 부식방지 기능을 가진 소재로 되어 있기 때문에, 축열탱크 내부에 용수를 가득 채우고 있지 않아도 된다. 즉 여유공간으로 하여금 용수의 부피팽창에 대하여 용수를 수용하도록 할 수 있다. 따라서 종래의 보충수탱크를 필요로 하지 않게 되는 것이며, 결국 보충수탱크의 설치에 따른 열손실 등 각종 손실을 없앨 수 있게 되는 것이다.

도 1은 종래기술에 의한 태양열 보일러의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 태양열 보일러의 축열탱크 본체의 개략 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 태양열 보일러의 축열탱크의 단면구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 태양열 보일러의 축열탱크 본체의 개략 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 상부덮개판의 단면도이다.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 4를 동시에 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 상세하게 설명한다. 도 5는 필요한 곳에서 설명하기로 한다.

본 발명의 태양열 보일러의 축열탱크는 집열부가 집적한 열을 저장하였다가 이를 수용가에 공급하는 구성요소이다. 집열부는 언급한 것처럼 옥상이나 지붕에 경사지게 설치되는 집열판을 포함하여 구성된다. 본 발명의 특징은 축열탱크에 있으므로 이하에서는 축열탱크의 주된 구성요소로서의 축열탱크 본체에 대해 설명하기로 한다.

도 2에는 축열탱크 본체가 도시되어 있다. 축열탱크 본체는 내압용기의 형태로 되어 있으나 이는 예시에 지나지 아니한다. 축열탱크 본체에는 내부에 저장된 용수의 온도 및 수위를 계측하기 위한 계측수단과, 난방용 온수의 유입 및 유출관, 열매체의 유입 및 유출관, 급탕온수의 유입 및 유출관이 각각 연결된다. 이들의 설치를 위해 축열탱크 본체에는 다수의 구멍들(7,9,11,13,15,17,19,21,25)이 마련된다. 이들의 설치 위치와 설치 방법은 종래기술에 해당하는 사항이므로 상세한 설명을 생략한다. 이 구멍들의 위치과 크기 및 개수는 충분히 변형될 수 있는 것으로서 본 발명의 권리범위를 제한하지 못한다.

본 발명의 축열탱크 본체는 원통형태의 중간통체(1), 상기 중간통체(1)의 상부에 용접으로 고정되는 돔형태의 상부덮개판(3), 및 상기 중간통체(1)의 하부에 용접으로 고정되는 돔형태의 하부덮개판(5)으로 구성된다.

본 발명의 특징에 의하면 적어도 상부덮개판(3)의 내표면(3a, 도 4 참조)은 내식성을 갖는 소재로 되어 있다. 내식성을 부여하는 방법은 상부덮개판의 내표면(3a)에 부식방지를 위한 표면 코팅을 하는 것이 선택될 수도 있다. 그러나 좀 더 바람직한 것은 상부덮개판(3) 전체를 부식방지 기능을 갖춘 스테인리스 또는 그의 합금으로 선택하는 것이다. 축열탱크 본체의 전체를 내식성 소재로 할 수 있겠으나 이 경우 비용이 크게 상승되므로 바람직하지 못하다. 상부덮개판(3)은 바닥이 둥글게 되어 있는 움푹한 용기 형태로서 저장 용량이 15 ~ 100리터(liter)일 수 있다. 상부덮개판(3)은 도 5에 도시된 것처럼 부가적 용량을 갖도록 외부를 향해 돌출된 부위(3b)를 갖도록 구성될 수도 있다. 저장용량은 예시에 해당하며 축열탱크 본체의 용량에 따라 결정될 것이다.

본 발명에 의하면 축열탱크 본체의 용량은 외부에 표시되는 표준용량(정격용량)보다 15 ~100리터가 더 많게끔 설정된다. 즉 본 발명에 의하면 축열탱크 본체는 부가용량을 가지고 있으며, 이 부가용량은 종래기술에 의한 보충수탱크(240, 도 1 참조)의 저장용량에 대응된다. 결국 종래기술에 의한 보충수탱크(240)가 축열탱크 본체에 흡수되어 있는 격이 되는 것이다. 축열탱크 본체가 가지는 부가용량은 중간통체(1)를 좀 더 길게 하거나 상부덮개판(3)이 좀 더 움푹한 것으로 함으로써 마련될 수 있다. 경우에 따라 도 5에 도시된 것처럼 돌출 부위(3b)를 형성하여 마련할 수도 있다.

본 발명에 의한 축열탱크 본체 내부의 용수의 수위(L, 도 3 참조)는 부식이 일어나지 않는 부분 내에서 유지된다. 즉 상부덮개판(3)만 부식방지 조치가 취해졌다면 용수의 수위(L)는 상부덮개판의 높이차(K) 안에서 유지되어야 할 것이다.

축열탱크 본체 내부의 용수는 냉각 및 가열에 따라 부피의 변화가 생기게 된다. 가열에 의해 용수는 100℃ 까지 승온되기도 하고 때로는 비등현상이 있기도 하다. 이 경우 축열탱크 본체 내부의 용수의 부피가 증가되는 것은 물론 압력도 높아지게 될 것이다. 이렇게 여유분의 용수와 내부압력은 외부로 배출되는 것이 좋다. 이를 위해 축열탱크의 상부에는 오버플로우(overflow)관(29)이 연결되어 외부로 연장된다. 도시된 바에 의하면 오버플로우관(29)이 중간통체(1)의 상단에 설치된다. 그리고 오버플로우관(29)의 관로 상에는 용수가 외부로 유출되는 방향으로만 흐를 수 있도록 체크밸브(31)가 더 설치될 수 있다. 체크밸브(31)는 판체크밸브일 수 있다.

본 발명의 특징에 의하면, 오버플로우관(29)은 중간통체(1)의 상부를 관통하여 일단(29a)은 상부덮개판(3)이 만드는 상부 공간까지 연장되고, 타단(29b)은 일단(29a)을 통해 유입된 물이 외부로 자연적으로 흘러나갈 수 있도록, 즉 일단(29a)보다 낮은 위치에 있도록 축열탱크 본체의 외부로 하향 연장된다.

한편 상부덮개판(3)의 중심에는 수위센서(27)가 끼워져 직립 설치된다. 수위센서(27)는 상부덮개판(3)과 중간통체(1)의 경계(B) 이상의 범위 내에 있는 수위를 감지할 수 있게 설치될 수 있다.

언급한 것처럼 저장수의 수위(L)는 상부덮개판(3)까지 다다를 수 있도록 유지된다. 수위센서(27)가 저(低)수위를 판단하게 되면 수위가 적정선을 유지할 때까지 전자밸브(35)를 가동시켜 상수원(33) 등으로부터 용수를 공급받게 된다.

본 발명에 의하면 축열탱크 본체가 부가용량을 가짐으로써 그 스스로 보충수탱크의 역할을 수행하게 되는 것이다. 오버플로우관(29)에서 배출되는 배출수는 열을 품고 있으므로 축열탱크 본체 내부로 환수되도록 조치하거나 온수유입관을 예열하는데 사용될 수 있다.

도면부호 37은 열매체가 순환하는 열매체관을 나타내며, 39는 급탕온수용 배관을 나타낸다.

위에 도시 및 설명된 구성은 본 발명의 기술적 사상에 근거한 바람직한 실시예에 지나지 아니한다. 당업자는 통상의 기술적 상식을 바탕으로 다양한 변경실시를 할 수 있을 것이지만 이는 본 발명의 보호범위에 포함될 수 있음을 주지해야 할 것이다.

1 : 중간통체 3 : 상부덮개판
3b : 돌출된 부위 5 : 하부덮개판
27 : 수위센서 29 : 오버플로우관
31 : 체크밸브 35 : 전자밸브
100 : 집열부 200 : 축열부
240 : 보충수탱크

Claims

집열부가 집적한 열을 저장하였다가 이를 수용가에 공급하는 태양열 보일러의 축열탱크에 있어서;
상기 축열탱크의 본체는;
원통형태의 중간통체, 상기 중간통체의 상부에 용접으로 고정되는 돔형태의 상부덮개판, 및 상기 중간통체의 하부에 용접으로 고정되는 돔형태의 하부덮개판으로 구성되되; 적어도 상기 상부덮개판의 내표면은 내식성을 갖는 소재로 되어 있으며;
상기 축열탱크의 상부에는 오버플로우관이 연결되어 외부로 연장되며; 상기 오버플로우관의 관로 상에는 용수가 외부로 유출되는 방향으로만 흐를 수 있도록 체크밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 태양열 보일러의 축열탱크.
제1항에 있어서,
상기 상부덮개판은 바닥이 둥글게 되어 있는 움푹한 용기 형태로서 저장 용량이 15 ~ 100리터인 것을 특징으로 하는 태양열 보일러의 축열탱크.
제1항에 있어서,
상기 축열탱크 본체 내의 용수의 수위는 상기 상부덮개판까지 다다를 수 있도록 유지되며;
상기 상부덮개판의 중심에는 수위센서가 끼워져 직립 설치되며, 상기 수위센서는 상기 상부덮개판과 중간통체의 경계부위 이상의 수위를 감지할 수 있게 설치되는 것을 특징으로 하는 태양열 보일러의 축열탱크.
제1항에 있어서,
상기 상부덮개판은 부식방지 기능을 갖춘 스테인리스 또는 그의 합금으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 태양열 보일러의 축열탱크.
제1항에 있어서, 상기 오버플로우관은;
상기 중간통체의 상부를 관통하여 일단은 상기 상부덮개판의 내부 공간까지 연장되고, 타단은 상기 일단으로 유입된 물이 외부로 자연적으로 흘러나갈 수 있도록 상기 일단보다 낮은 위치에 있도록 상기 축열탱크 본체의 외부로 하향 연장되는 것을 특징으로 하는 태양열 보일러의 축열탱크.