KR20240062780A - Solar collector with reverse circulation of water - Google Patents
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Abstract
본 발명은 물이 거꾸로 순환되어 집열되도록 함으로써 집열효율과 온수 생산량이 크게 향상될 수 있도록 개선되고 집열관내의 압력이 자동으로 조절되게 함으로써 안전성이 확보될 수 있는 태양열 집열장치에 관한 것이다.
본 발명은 상,하부지지캡(12,12')이 상,하단부에 각각 고정되어 경사지게 구비되는 집열관(11)과, 상기 하부지지캡(12')에 고정되고 집열관(11) 내부 중앙에 길이방향으로 구비되어 집열관(11) 내,외부공기가 출입되는 압력조절관(13) 및 상기 압력조절관(13) 일측에서 하부지지캡(12')에 고정되고 집열관(11) 길이방향으로 내부에 구비되어 냉수가 집열관(11) 내부로 공급되게 하는 입수관(15)과, 상기 압력조절관(13) 일측에서 하부지지캡(12')내에 매립되게 고정되고 집열관(11)내의 온수가 배수되는 퇴수관(16)과, 상기 집열관(11) 상부 내주면에 구비되는 수위감지센서(14)를 갖는 집열모듈(10)을 포함하고, 상기 입수관(15)에 냉수가 공급되게 하는 냉수분배관(20)과, 상기 퇴수관(16)으로 배수되는 온수가 집수되는 온수집수관(23)을 포함하여 구성되도록 이루어진 것이다. The present invention relates to a solar heat collection device that can greatly improve heat collection efficiency and hot water production by allowing water to circulate backwards and collect water, and ensure safety by automatically adjusting the pressure in the heat collector.
The present invention includes a heat collecting tube 11 in which upper and lower support caps 12 and 12' are respectively fixed to the upper and lower ends and provided at an angle, and is fixed to the lower support cap 12' and located in the inner center of the heat collecting tube 11. A pressure regulating pipe (13) is provided in the longitudinal direction through which air enters and exits the inside and outside of the collecting pipe (11), and is fixed to the lower support cap (12') on one side of the pressure regulating pipe (13) and extends the length of the collecting pipe (11). A water intake pipe (15) is provided inside the direction to allow cold water to be supplied into the collector pipe (11), and is fixed to be embedded in the lower support cap (12') on one side of the pressure control pipe (13) and collects the collector pipe (11). ) includes a water collection module (10) having a water discharge pipe (16) through which hot water is drained, and a water level detection sensor (14) provided on the upper inner peripheral surface of the collection pipe (11), and cold water is supplied to the water intake pipe (15). It is configured to include a cold water distribution pipe 20 that supplies cold water, and a hot water collection pipe 23 that collects hot water drained to the discharge pipe 16.
Description
본 발명은 태양열 집열장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 물이 거꾸로 순환되어 집열되도록 함으로써 집열효율과 온수 생산량이 크게 향상될 수 있도록 개선된 물이 거꾸로 순환되는 태양열 집열장치에 관한 것이다.The present invention relates to a solar heat collecting device, and more specifically, to a solar heat collecting device in which water is circulated backwards and collected, which has been improved to greatly improve heat collection efficiency and hot water production.
선행기술문헌의 특허문헌으로 제시된 선행기술과 같이 태양열 집수관으로 흐르는 물이 다수의 집수관을 지그재그식으로 순환하여 태양열을 집열하도록 하고 있는것이 일반적이다.Like the prior art presented in the patent literature of the prior art literature, it is common for water flowing through a solar heat collection pipe to circulate in a zigzag manner through a plurality of water collection pipes to collect solar heat.
그러나 상기한 선행기술은 물이 다수의 집수관을 지그재그식으로 순환하기 때문에 물이 흐르는 상태에서 태양열을 받게 되므로 집열효율이 그다지 높지 않은 문제점을 수반하고 있다.However, the above-described prior art involves the problem that the heat collection efficiency is not very high because the water circulates in a zigzag manner through a plurality of water collection pipes, so solar heat is received while the water is flowing.
본 발명은 물이 거꾸로 순환되어 집열되도록 함으로써 집열효율과 온수 생산량이 크게 향상될 수 있도록 개선된 태양열 집열장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.The purpose of the present invention is to provide an improved solar heat collection device that can greatly improve heat collection efficiency and hot water production by allowing water to be collected by circulating backwards.
본 발명의 다른 목적은, 집열관내의 압력이 자동으로 조절되게 함으로써 안전성이 확보될 수 있는 태양열 집열장치를 제공하려는데 있다.Another object of the present invention is to provide a solar heat collection device that can ensure safety by automatically adjusting the pressure in the heat collector.
본 발명은, 상,하부지지캡이 상,하단부에 각각 고정되어 경사지게 구비되는 집열관과, 상기 하부지지캡에 고정되고 집열관 내부 중앙에 길이방향으로 구비되어 집열관 내,외부공기가 출입되는 압력조절관 및 상기 압력조절관 일측에서 하부지지캡에 고정되고 집열관 길이방향으로 내부에 구비되어 냉수가 집열관 내부로 공급되게 하는 입수관과, 상기 압력조절관 일측에서 하부지지캡내에 매립되게 고정되고 집열관내의 온수가 배수되는 퇴수관과, 상기 집열관 상부 내주면에 구비되는 수위감지센서를 갖는 집열모듈을 포함하고, 상기 입수관에 냉수가 공급되게 하는 냉수분배관과, 상기 퇴수관으로 배수되는 온수가 집수되는 온수집수관을 포함하여 구성되게 이루어지는 것을 그 특징으로 한다.The present invention includes a heat collecting tube in which upper and lower support caps are fixed to the upper and lower ends respectively and provided at an angle, and a heat collecting tube that is fixed to the lower support cap and provided longitudinally at the center of the inside of the heat collecting tube to allow air inside and outside the heat collecting tube to enter and exit. A pressure regulating pipe and a water intake pipe fixed to the lower support cap on one side of the pressure regulating pipe and provided inside in the longitudinal direction of the collecting pipe to allow cold water to be supplied into the interior of the collecting pipe, and embedded in the lower supporting cap on one side of the pressure regulating pipe. It includes a water discharge pipe that is fixed and drains the hot water in the water collection pipe, a water collection module having a water level detection sensor provided on an upper inner peripheral surface of the water collection pipe, a cold water distribution pipe that supplies cold water to the water intake pipe, and a water discharge pipe to the discharge pipe. It is characterized in that it is comprised of a hot water collection pipe through which hot water to be drained is collected.
상기 집열관 하부의 입수관를 통해 물이 공급되고, 물이 가온된 온수도 물이 공급된 방향으로 거꾸로 되돌아서 집열관 하부의 퇴수관을 통해 퇴수되도록 구성되게 이루어지는 것을 다른 특징으로 한다.Another feature is that water is supplied through an intake pipe at the bottom of the collector pipe, and the heated water is configured to reverse in the direction in which the water was supplied and discharged through a discharge pipe at the bottom of the collector pipe.
상기 집열관의 수위감지센서까지 냉수가 공급되어 물이 채워져서 형성되는 수위최고상승선 상부에 상부공기층이 형성되게 구성되고, 상기 상부공기층에 압력조절관 상단부가 위치되게 구비되어 상부공기층의 내부공기와 외부공기가 연통하도록 구성되게 이루어지는 것을 또 다른 특징으로 한다.An upper air layer is formed above the highest water level line formed by supplying cold water to the water level detection sensor of the collector pipe and filling it with water. The upper air layer is provided with the upper end of the pressure regulator located in the upper air layer, so that the internal air of the upper air layer and Another feature is that it is configured to communicate with external air.
상기 온수집수관의 온수배관의 전자개폐밸브를 컨트롤제어부의 제어명령으로 차폐시켜 집열관내에 물이 공급되게 하고, 냉수분배관과 연결된 냉수배관의 전자개폐밸브를 차폐시켜 집열관내의 물이 태양열로 가온되게 하고, 상기 온수배관에 있는 온도감지센서에 의해 감지되는 물 가온온도신호를 컨트롤제어부로 인가되게 하여 컨트롤제어부의 제어명령에 의해 전자개폐밸브를 개방시켜 집열관의 온수가 퇴수 되도록 구성되게 이루어지는 또 다른 특징으로 한다.The electromagnetic open/close valve of the hot water pipe of the hot water collection pipe is shielded by a control command from the control unit to supply water into the collector pipe, and the electromagnetic open/close valve of the cold water pipe connected to the cold water distribution pipe is shielded so that the water in the collector pipe is converted to solar heat. The water heating temperature signal detected by the temperature sensor in the hot water pipe is applied to the control unit, and the electronic opening/closing valve is opened according to a control command from the control control unit, so that the hot water in the collector pipe is discharged. Another feature is:
본 발명은 물이 집열관 하부를 통해 공급된 다음에 물이 가온된 후에는 다시 집열관 하부를 통해서 온수가 퇴수되는 것이므로 집열관으로 드나드는 물이 한방향이 아니고 거꾸로 순환되는 것이고, 그로 인해 물의 가온효율이 향상되고 온수 생산량이 크게 증대되는 효과가 있다.In the present invention, after water is supplied through the lower part of the collecting pipe and the water is heated, the hot water is discharged again through the lower part of the collecting pipe, so the water flowing in and out of the collecting pipe is circulated in the reverse direction instead of in one direction, resulting in the heating of the water. Efficiency is improved and hot water production is greatly increased.
특히, 본 발명은 집열관 내부에 물이 갇혀 있게 되는 상태에서 태양열을 조사받게 되므로 가령 흐르는 물 보다는 상대적으로 더욱 신속하게 가열되는 상태가 되는 효과가 있을 뿐만 아니라 그로 인해 물이 순환되면서 태양열을 받게 되는 종래보다는 더욱 신속하게 가열되기 때문에 고온의 온수 생산량이 증대되는 효과가 있는 것이다.In particular, the present invention is irradiated with solar heat while the water is trapped inside the collector pipe, so not only does it have the effect of being heated relatively more quickly than flowing water, but it also receives solar heat as the water circulates. Because it is heated more quickly than before, the production of high-temperature hot water is increased.
또한, 본 발명은 압력조절관을 통해서 집열관 내부로 공기가 자동으로 유입되거나 배기될 수 있기 때문에 집열관으로의 냉수 공급 및 온수 퇴수가 신속하고 원활하게 도모되는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of quickly and smoothly supplying cold water and discharging hot water to the collector pipe because air can be automatically introduced or exhausted into the collector pipe through the pressure regulating pipe.
그리고 본 발명은 집열관 내부의 물이 태양열에 의해서 증발되어도 상부쪽의 공기층으로 증기가 상승하게 되어 압력조절관을 통해서 외부로 배출되므로 집열관 내부 압력이 상승되지 않게 됨에 따라 집열관의 파손 및 폭발 위험성이 완전히 배제되어 안전성이 보장되는 효과가 있는 것은 물론이거니와 제품 신뢰성을 크게 향상시키는 효과를 제공하게 되는 것이다.In addition, in the present invention, even if the water inside the collector tube is evaporated by solar heat, the steam rises to the air layer at the top and is discharged to the outside through the pressure control pipe, so the pressure inside the collector pipe does not increase, preventing damage and explosion of the collector tube. Not only does it have the effect of guaranteeing safety by completely eliminating risks, but it also provides the effect of greatly improving product reliability.
도 1은 본발명에 따른 태양열 집열장치를 나타낸 전체 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 집열모듈을 나타낸 종단면 구성도,
도 3은 본 발명의 집열모듈의 평단면도,
도 4는 본 발명의 태양열 집열장치의 전체 시스템도이다.1 is an overall perspective view showing a solar heat collecting device according to the present invention;
Figure 2 is a longitudinal cross-sectional diagram showing the heat collection module according to the present invention;
Figure 3 is a plan cross-sectional view of the heat collection module of the present invention;
Figure 4 is an overall system diagram of the solar heat collecting device of the present invention.
본 발명을 첨부된 바람직한 실시도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described in more detail based on the attached preferred embodiment drawings as follows.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명은 모듈지지대(B)에 기다란 형태의 다수의 집열모듈(10)이 경사지도록 설치되는 것이다.Referring to Figures 1 and 2, in the present invention, a plurality of elongated heat collecting modules (10) are installed at an angle on a module support (B).
그리고 본 발명을 크게 구분하면, 상,하부지지캡(12,12')이 상,하단부에 각각 고정되어 경사지게 구비되는 집열관(11)과, 상기 하부지지캡(12')에 고정되고 집열관(11) 내부 중앙에 길이방향으로 구비되어 집열관(11) 내,외부공기가 출입되는 압력조절관(13) 및 상기 압력조절관(13) 일측에서 하부지지캡(12')에 고정되고 집열관(11) 길이방향으로 내부에 구비되어 냉수가 집열관(11) 내부로 공급되게 하는 입수관(15)과, 상기 압력조절관(13) 일측에서 하부지지캡(12')내에 매립되게 고정되고 집열관(11)내의 온수가 배수되는 퇴수관(16)과, 상기 집열관(11) 상부 내주면에 구비되는 수위감지센서(14)를 갖는 집열모듈(10)을 구비한다.The present invention can be roughly divided into a heat collecting tube 11 in which the upper and lower support caps 12 and 12' are respectively fixed to the upper and lower ends and provided at an angle, and a heat collecting tube 11 fixed to the lower support cap 12' and having a heat collecting tube. (11) A pressure regulator pipe (13) is provided in the longitudinal direction at the center of the interior through which air enters and exits the collector pipe (11), and the pressure regulator pipe (13) is fixed to the lower support cap (12') on one side and collects the collector pipe (11). A water intake pipe (15) is provided inside the heat pipe (11) in the longitudinal direction to supply cold water into the inside of the heat collection pipe (11), and the pressure control pipe (13) is fixed to be embedded in the lower support cap (12') on one side. It is provided with a water collection module (10) having a water discharge pipe (16) through which the hot water in the heat collection pipe (11) is drained, and a water level sensor (14) provided on the upper inner peripheral surface of the heat collection pipe (11).
그리고 입수관(15)에 냉수가 공급되게 하는 냉수분배관(20)과, 상기 퇴수관(16)으로 배수되는 온수가 집수되는 온수집수관(23)을 구비하여 구성되도록 이루어진 것이다. In addition, it is configured to include a cold water distribution pipe 20 that supplies cold water to the water intake pipe 15, and a hot water collection pipe 23 that collects hot water drained to the discharge pipe 16.
집열모듈(10)은, 도 2에 나타낸 바와 같이 기다란 형태의 집열관(11)이 있고, 상기 집열관(11) 상,하부에는 각각 상부지지캡(12) 및 하부지지캡(12')이 각각 고정되도록 구성된다. 집열관(11)은 투명 또는 반투명한 유리관이 바람직하고, 상,하부지지캡(12,12')은 플라스틱 재질로 구성하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 2, the heat collection module 10 has an elongated heat collector 11, and an upper support cap 12 and a lower support cap 12' are provided on the top and bottom of the heat collector 11, respectively. Each is configured to be fixed. The heat collecting tube 11 is preferably a transparent or translucent glass tube, and the upper and lower support caps 12 and 12' are preferably made of plastic.
집열관(11) 중앙에는 하부지지캡(12')에 하단부가 지지되는 압력조절관(13)이 내장되도록 구성된다. 이때, 압력조절관(13) 하단부는 외부로 노출되게 하여 외부공기가 통하도록 하고 상단부는 상부지지캡(12) 내주면에 설치되는 수면감지센서(14) 보다 상대적으로 더 높은 지점에 위치하도록 구성되는 것이다.The pressure regulating pipe 13, the lower end of which is supported by the lower support cap 12', is built into the center of the collector pipe 11. At this time, the lower part of the pressure regulator pipe (13) is exposed to the outside to allow external air to pass through, and the upper end is configured to be located at a relatively higher point than the water surface detection sensor (14) installed on the inner peripheral surface of the upper support cap (12). will be.
도 2 및 도 3을 참조하면, 압력조절관(13) 양측에는 입수관(15) 및 퇴수관(16)을 각각 구비하여 집열관(11) 내부로 물이 입수된 후 다시 퇴수될 수 있도록 구성된다.Referring to Figures 2 and 3, the pressure regulator pipe (13) is provided with an inlet pipe (15) and a discharge pipe (16) on both sides, respectively, so that water can enter the inside of the collection pipe (11) and then be discharged again. do.
입수관(15) 하단부는 하부지지캡(12')에 고정되고 상단부는 압력조절관(13)의 상단부 위치보다는 상대적으로 낮은 지점에 위치하도록 구성되고, 퇴수관(16)은 몸체가 하부지지캡(12') 내부에 내장되어 고정되도록 하면서 집열관(11) 내부와 연통되도록 구성되는 것이다.The lower end of the water intake pipe (15) is fixed to the lower support cap (12') and the upper end is configured to be located at a relatively lower point than the upper end of the pressure control pipe (13), and the body of the discharge pipe (16) is attached to the lower support cap. It is configured to be built and fixed inside (12') and communicate with the inside of the collecting tube (11).
그리고 도 2에 나타낸 바와 같이 입수관(15)은 하부쪽에 구비되는 냉수분배관(20)에 연통되도록 연결되고, 퇴수관(16)은 온수집수관(23)과 연통되도록 연결된다. 부호 17은 연결니플를 나타낸 것이다.And, as shown in FIG. 2, the water intake pipe 15 is connected to communicate with the cold water distribution pipe 20 provided at the lower part, and the discharge pipe 16 is connected to communicate with the hot water collection pipe 23. Code 17 indicates a connection nipple.
냉수분배관(20) 일측에는 냉수배관(20a)이 연결되며, 상기 냉수배관(20a) 중간에는 전자개폐밸브(21)를 구비한다. 또한, 냉수분배관(20)의 타측과 연결되는 냉수배관(20a) 중간에는 압력감지센서(22) 및 전자개폐밸브(21')를 각각 구비하도록 구성된다. 또한, 상기 냉수배관(20a) 직경에 비해 냉수분배관(20)의 직경이 상대적으로 더 큰 직경을 갖도록 구성된다.A cold water pipe (20a) is connected to one side of the cold water distribution pipe (20), and an electronic open/close valve (21) is provided in the middle of the cold water pipe (20a). In addition, a pressure sensor 22 and an electronic opening/closing valve 21' are provided in the middle of the cold water pipe 20a connected to the other side of the cold water distribution pipe 20. In addition, the cold water distribution pipe 20 is configured to have a relatively larger diameter compared to the diameter of the cold water pipe 20a.
퇴수관(16)과 연결되는 온수집수관(23) 일측으로 연통되게 구비되는 온수배관(23a) 중간에는 온도감지센서(24) 및 전자개폐밸브(21")가 각각 설치되도록 구성된다. 여기서도 온수집수관(23)의 직경이 온수배관(23a) 직경보다 상대적으로 더 큰 직경을 갖도록 하는 것이 바람직하다.A temperature sensor 24 and an electronic open/close valve 21" are installed in the middle of the hot water pipe 23a, which is provided in communication with one side of the hot water collection pipe 23 connected to the water discharge pipe 16. Here, too, the temperature sensor 24 and the electronic open/close valve 21" are installed. It is desirable that the diameter of the water collection pipe 23 be relatively larger than the diameter of the hot water pipe 23a.
집열모듈(10)의 상부지지캡(12)은, 도 1에 나타낸 집열모듈(10)의 상부쪽에 구비되는 상부케이스(25) 내부에 은폐되게 내장되는 것이고, 집열모듈(10)의 하부지지캡(12') 및 냉수분배관(20)과 온수집수관(23)은 도 1에 나타낸 집열모듈(10)의 하부쪽에 구비되는 하부케이스(25') 내부에 은폐되게 내장되어 지지되게 하는 것이 바람직하다.The upper support cap 12 of the heat collection module 10 is concealed and built into the upper case 25 provided on the upper side of the heat collection module 10 shown in FIG. 1, and the lower support cap of the heat collection module 10 (12'), the cold water distribution pipe 20, and the hot water collection pipe 23 are preferably embedded and supported in a concealed manner within the lower case 25' provided on the lower side of the heat collection module 10 shown in FIG. do.
도 4를 참조하면, 본 발명은 상수도와 냉수배관(20a)이 연결되어서 냉수가 냉수분배관(20)으로 공급되는 것이며 전자개폐밸브(21)가 개방되게 동작된 상태에서 냉수가 공급되는 것이다. 그리고 상기 전자개폐밸브(21)는 컨트롤제어부(40)에 의해 제어되게 동작되는 것이며, 이와 같이 제어하는 컨트롤제어부(40)의 제어회로는 이미 알려진 것이므로 상세한 도면과 설명은 생략하는 것으로 한다.Referring to FIG. 4, in the present invention, cold water is supplied to the cold water distribution pipe 20 by connecting the water supply and the cold water pipe 20a, and cold water is supplied with the electronic open/close valve 21 operated to be open. In addition, the electronic opening/closing valve 21 is controlled and operated by the control control unit 40, and since the control circuit of the control control unit 40 that controls this is already known, detailed drawings and descriptions will be omitted.
따라서, 본 발명은 냉수배관(20a) 직경에 비해 냉수분배관(20)의 직경이 상대적으로 더 큰 직경을 갖도록 구성되어 있기 때문에 냉수배관(20a)의 좁은 직경에서 냉수분배관(20)의 상대적으로 큰 직경으로 냉수가 흐르게 되면 벤츄리 효과에 의해 유속이 상대적으로 빨라지면서 냉수분배관(20)에서 미처 물이 채워지지 않은 빈 공간에 일정한 압력이 생겨서 냉수분배관(20) 내에서 가령 어느 한쪽으로 물이 치우치지 않고 수평적으로 서서히 차 오르게 됨에 따라 다수의 집열모듈(10)의 각각의 입수관(15)으로 동시적으로 냉수가 유입되는 상태가 된다.Therefore, since the present invention is configured to have a relatively larger diameter of the cold water distribution pipe 20 compared to the diameter of the cold water pipe 20a, the relative difference of the cold water distribution pipe 20 in the narrow diameter of the cold water pipe 20a When cold water flows to a large diameter, the flow rate is relatively fast due to the Venturi effect, and a certain pressure is generated in the empty space that is not yet filled with water in the cold water distribution pipe (20), so that it flows to one side within the cold water distribution pipe (20). As the water gradually fills up horizontally without being biased, cold water flows simultaneously into each water intake pipe 15 of the plurality of heat collection modules 10.
그리고 입수관(15)으로 유입되는 냉수는 도 2에 나타낸 바와 같이 집열관(11) 상부쪽에서 출수가 되면서 하부쪽 방향으로 낙하되는 상태가 되기 때문에 집열관(11) 내부에 물(W)이 서서히 차오르면서 채워지는 상태가 된다. 물론 이때는 컨트롤제어부(40)의 제어명령에 의해 전자개폐밸브(21',21")가 차폐되게 한 상태에서 입수관(15)으로 냉수가 공급 되도록 하는 것이다.And, as shown in FIG. 2, the cold water flowing into the water intake pipe 15 flows out from the upper part of the collector pipe 11 and falls toward the bottom, so the water (W) gradually flows inside the collector pipe 11. It fills up as it fills up. Of course, at this time, cold water is supplied to the water intake pipe 15 with the electronic opening/closing valves 21' and 21" shielded by a control command from the control unit 40.
그리고 상기와 같이 입수관(15)의 상단부를 집열관(11)의 상단부 지점까지 위치하도록 하여 냉수가 공급되도록 하는 것은 집열관(11) 내부로 차 오르는 물(W) 압력을 최대한 적게 받도록 함으로써 입수관(15)을 통한 물 공급을 원활하게 하기 위한 것이다.In addition, as described above, the upper end of the water intake pipe 15 is positioned to the upper end of the collector pipe 11 to ensure that cold water is supplied by reducing the pressure of the water (W) rising inside the collector pipe 11 as much as possible. This is to facilitate water supply through the pipe (15).
본 발명의 이해를 돕기 위해, 가령 입수관(15)의 상단부가 집수관(11) 아래쪽에 위치하게 되면 점차 차 오르는 물 압력이 점차 커져서 입수관(15)에서 나오게 되는 냉수를 가압하게 됨에 따라 원활하게 출수하지 못하게 되는 것인데, 본 발명은 입수관(15)의 상단부를 집열관(11)의 상단부 지점까지 위치하도록 구성함에 따라 집열관(11) 내부에 먼저 채워져 있던 물 압력을 최대한 적게 받게 함으로써 원활한 물 공급이 도모될 수 있도록 하는 것이다.To facilitate understanding of the present invention, for example, when the upper end of the water intake pipe 15 is located below the water collection pipe 11, the pressure of the gradually rising water gradually increases and pressurizes the cold water coming out of the water intake pipe 15, thereby smoothly Water cannot be discharged easily, but in the present invention, the upper part of the water intake pipe (15) is configured to be located up to the upper end of the collector pipe (11), thereby reducing the pressure of the water that was first filled inside the collector pipe (11) as much as possible, thereby ensuring smooth operation. This is to ensure water supply.
따라서, 입수관(15)으로 냉수가 공급됨에 따라 집열관(11) 내부의 물(W)이 수위감지센서(14)까지 점차적으로 차 오르게 되면 수위감지센서(14)가 컨크롤제어부(40)로 감지신호를 인가하게 되면 컨트롤제어부(40)가 전자개폐밸브(21)에 제어명령을 보내서 전자개폐밸브(21)가 차폐상태가 되도록 하고, 이러한 상태가 되면 물(W)이 순환되지 않고 집열관(11) 내부에 갇혀 있게 되는 상태가 된다.Therefore, as cold water is supplied to the water intake pipe 15, the water (W) inside the collector pipe 11 gradually rises to the water level sensor 14, and the water level sensor 14 is connected to the control unit 40. When a detection signal is applied, the control unit 40 sends a control command to the electronic opening/closing valve 21 so that the electronic opening/closing valve 21 is in a shielded state. In this state, water (W) does not circulate and collects the water. It becomes trapped inside the heat pipe 11.
그러므로 집열관(11) 내부에 물(W)이 갇혀 있게 되는 상태에서 태양열을 조사받게 되므로 가령 흐르는 물 보다는 상대적으로 더욱 신속하게 가열되는 상태가 되는 것일 뿐만 아니라 그로 인해 물이 순환되면서 태양열을 받게 되는 종래보다는 더욱 신속하게 가열되기 때문에 고온의 온수 생산량이 증대되는 것이다.Therefore, since the water (W) is trapped inside the heat collector 11 and is irradiated with solar heat, it is not only heated relatively more quickly than flowing water, but also receives solar heat as the water circulates. Because it is heated more quickly than before, the production of high-temperature hot water increases.
한편, 집열관(11) 내부에 물(W)이 갇혀 있는 상태에서 태양열을 조사받게 되므로 집열관(11) 내부의 물(W)이 증발될 수 있고, 이러한 경우에는 증기압력이 점차 높아짐에 따라 집열관(11)이 증기압에 버티지를 못하고 약한 부위가 일부 파손되거나 또는 심한 경우에는 유리재질의 집열관(11)이 폭발할 수도 있게 되는 위험성이 있다.On the other hand, since water (W) is trapped inside the collector pipe (11) and is irradiated with solar heat, the water (W) inside the collector pipe (11) may evaporate. In this case, as the vapor pressure gradually increases, There is a risk that the collector tube 11 may not be able to withstand the vapor pressure and some weak parts may be damaged, or in severe cases, the collector tube 11 made of glass may explode.
그러므로 본 발명은 집열관(11)의 수위감지센서(14)까지 냉수가 공급되어 물(W)이 채워져서 형성되는 수위최고상승선(S) 상부에 상부공기층(11a)이 형성되게 구성하고, 상기 상부공기층(11a)의 내부공기와 외부공기가 연통하도록 구성되게 한 것이다.Therefore, the present invention is configured to form an upper air layer (11a) on the upper part of the highest water level rise line (S) formed by supplying cold water to the water level sensor (14) of the collector pipe (11) and filling it with water (W), It is configured so that the internal air and external air of the upper air layer 11a communicate.
따라서, 본 발명은 집열관(11) 내부의 물(W)이 태양열에 의해서 증발되면 상부쪽의 상부공기층(11a)으로 증기가 상승하게 되고 상기 상부공기층(11a)은 압력조절관(13)에 의해서 외부의 대기층과 연통되어 있기 때문에 증기가 압력조절관(13)을 통해서 외부로 배출되면서 집열관(11)의 내부 압력이 상승되지 않게 됨으로써 집열관(11) 파손 및 폭발 위험성이 완전히 배제되기 때문에 안전성이 확실하게 보장되는 것이다.Therefore, in the present invention, when the water (W) inside the collector pipe (11) is evaporated by solar heat, the steam rises to the upper air layer (11a) on the upper side, and the upper air layer (11a) is connected to the pressure control pipe (13). Because it is connected to the external atmospheric layer, the internal pressure of the collector pipe (11) does not increase as the steam is discharged to the outside through the pressure control pipe (13), thereby completely eliminating the risk of damage and explosion of the collector pipe (11). Safety is definitely guaranteed.
또한, 본 발명은 압력조절관(13)에 의해서 집열관(11)의 내부 압력이 상승되지 않게 조절하는 것일 뿐만 아니라 입수관(15)을 통해서 냉수가 공급되는 경우에는 압력조절관(13)을 통해서 집열관(11)의 내부 공기가 외부로 배기되면서 냉수가 투입되기 때문에 매우 신속하고 양호하게 냉수 공급이 도모되는 것이고, 반대로 퇴수관(16)을 통해서 물(온수)이 퇴수될 때에는 외부공기가 압력조절관(13)을 통해서 집열관(11) 상부쪽으로 유입되기 때문에 온수가 매우 원활하고 신속하게 퇴수될 수 있게 되는 것이다.In addition, the present invention not only controls the internal pressure of the collector pipe (11) not to increase by the pressure control pipe (13), but also controls the pressure control pipe (13) when cold water is supplied through the water intake pipe (15). Since the air inside the collector pipe (11) is exhausted to the outside and cold water is introduced, cold water is supplied very quickly and well. Conversely, when water (hot water) is discharged through the discharge pipe (16), the outside air is Since the hot water flows into the upper part of the collector pipe (11) through the pressure regulator pipe (13), the hot water can be discharged very smoothly and quickly.
그리고 본 발명은 집열관((11)과 연결된 온수집수관(23)의 일측에 있는 온도감지센서(24)에 의해서 물(W)이 가온된 온도가 감지된다. 감지온도는 컨트롤제어부(40)에 인가되고, 컨트롤제어부(40)에 사전에 미리 설정되어 있는 온수온도가 되면 컨트롤제어부(40)가 전자개폐밸브(21")에 제어명령 신호를 보내서 전자개폐밸브(21")가 개방되게 하고, 이 상태가 되면 온수집수관(23)의 온수부터 점차 온수배관(23a)으로 배수되면서 집열관(11)내의 가온된 물(W)(온수)이 퇴수관(16)을 통해서 퇴수되는 것이다. 이때 압력조절관(13)을 통해서 외부공기가 집열관(11) 내부로 유입됨으로써 전자개폐밸브(21)를 개방시키지 않아도 온수가 매우 신속하고 원활하게 퇴수되는 것이다.In addition, in the present invention, the temperature at which the water (W) is heated is detected by the temperature sensor 24 on one side of the hot water collection pipe 23 connected to the collector pipe (11). The detected temperature is measured by the control unit 40. When the temperature is applied to the hot water temperature preset in the control unit 40, the control unit 40 sends a control command signal to the electronic opening/closing valve (21") to open the electronic opening/closing valve (21"). , In this state, the hot water in the hot water collection pipe 23 is gradually drained into the hot water pipe 23a, and the heated water W (hot water) in the water collection pipe 11 is discharged through the discharge pipe 16. At this time, external air flows into the heat collector 11 through the pressure control pipe 13, so hot water is discharged very quickly and smoothly even without opening the electronic on-off valve 21.
따라서, 본 발명은 물이 집열관(11) 하부를 통해 공급된 다음에 물이 가온된 후에는 다시 집열관(11) 하부를 통해서 온수가 퇴수되는 것이므로 집열관(11)으로 드나드는 물이 한방향으로 순환되는 것이 아니고 거꾸로 순환되는 것이고, 그로 인해 물(W)의 가온효율이 향상되고 온수 생산량이 크게 증대되는 것이다.Therefore, in the present invention, after water is supplied through the lower part of the collecting pipe 11 and the water is heated, the hot water is discharged again through the lower part of the collecting pipe 11, so that the water entering and leaving the collecting pipe 11 flows in one direction. Instead of circulating backwards, the heating efficiency of water (W) is improved and hot water production is greatly increased.
즉, 본 발명은 집열관(11) 하부의 입수관(15)를 통해 물이 공급되고, 물이 가온된 온수도 물이 공급된 방향으로 거꾸로 되돌아서 집열관(11) 하부의 퇴수관(16)을 통해 퇴수되도록 구성되게 한 것이 가장 큰 특징이라고 할 수 있다.That is, in the present invention, water is supplied through the water intake pipe 15 at the bottom of the collector pipe 11, and the heated water is also turned backwards in the direction in which the water was supplied to the discharge pipe 16 at the bottom of the collector pipe 11. ) can be said to be the biggest feature in that it is structured to drain through.
도 4를 참조하면, 집열관(11)에서 퇴수되는 온수는 보조탱크(41)를 통해서 온수저장탱크(42)에 수용되는 것이고, 필요에 따라 순환펌프(43,43')를 가동시켜서 가정 생활온수로 사용하거나 또는 난방파이프(44)로 공급되게 하여 실내 난방을 하게 되는 것이다. 또한, 보조탱크(41) 내부에 온수가 적거나 없을 때에는 냉수배관(20a)을 통해 냉수를 공급받아서 히터(45)를 가온시켜 만들어진 온수가 온수저장탱크(42)로 공급되도록 하여 생활온수나 난방온수로 사용할 수 있게 한다. 이때, 온도센서밸브(48)에 의해서 미리 설정된 온수온도가 되면 온도센서밸브(48)가 개방되어 온수저장탱크(42)로 온수가 공급되는 것이고, 미리 설정된 온수온도 이하이면 온도센서밸브(48)가 차폐되는 것이다. 야간타임센서밸브(46)는 난방파이프(44)에서 나온 물이 야간에는 보조탱크(41)로 공급되게 하고 주간에는 집열관(11)으로 공급되도록 하는 밸브이다. 역류방지밸브(47)는 냉수가 난방파이프(44)로 역류되지 않도록 하는 기능을 하는 것이다.Referring to Figure 4, the hot water discharged from the collector pipe 11 is stored in the hot water storage tank 42 through the auxiliary tank 41, and the circulation pumps 43 and 43' are operated as needed to maintain home life. It is used as hot water or supplied through the heating pipe 44 to heat the room. In addition, when there is little or no hot water inside the auxiliary tank 41, cold water is supplied through the cold water pipe 20a and the hot water created by heating the heater 45 is supplied to the hot water storage tank 42 to provide household hot water or heating. It can be used as hot water. At this time, when the hot water temperature preset by the temperature sensor valve 48 is reached, the temperature sensor valve 48 is opened and hot water is supplied to the hot water storage tank 42, and when the preset hot water temperature is lower than the temperature sensor valve 48, the temperature sensor valve 48 is opened. is shielded. The night time sensor valve (46) is a valve that allows water from the heating pipe (44) to be supplied to the auxiliary tank (41) at night and to the collector pipe (11) during the day. The backflow prevention valve 47 functions to prevent cold water from flowing back into the heating pipe 44.
전자개폐밸브(21)는 주간과 야간을 구분하여 개폐되도록 컨트롤제어부(40)에 의해 개폐되게 제어된다. 또한, 집열관(11) 내부의 온수가 모두 퇴수되면 내부 압력이 떨어져서 냉수배관(20a) 내의 냉수압력(수압)도 떨어지게 되는 것을 압력감지센서(22)가 감지하여 컨트롤제어부(40)에 감지신호를 인가하게 되면 컨트롤제어부(40)가 전자개폐밸브(21)에 제어명령을 보내서 개방되게 하여 집열관(11)으로 냉수가 공급되도록 하는 것이다. 전자개폐밸브(21,21',21") 및 야간타임센서밸브(46), 역류방지밸브(47) 및 온도센서밸브(48)는 이미 알려진 밸브이므로 상세한 도면과 설명은 생략하는 것으로 한다. 그리고 역류방지밸브(47)를 제외한 모든 밸브들은 컨트롤제어부(40)의 제어명령에 의해서 개폐되는 것이다.The electronic opening/closing valve (21) is controlled to open and close by the control unit (40) so that it is opened and closed separately during the day and at night. In addition, when all the hot water inside the collector pipe 11 is discharged, the internal pressure drops, and the pressure sensor 22 detects that the cold water pressure (water pressure) in the cold water pipe 20a also drops, and sends a detection signal to the control unit 40. When applied, the control unit 40 sends a control command to the electronic opening/closing valve 21 to open it and supply cold water to the collector pipe 11. Since the electronic open/close valves (21, 21', 21"), night time sensor valve (46), backflow prevention valve (47), and temperature sensor valve (48) are already known valves, detailed drawings and descriptions will be omitted. And All valves except the backflow prevention valve 47 are opened and closed by control commands from the control unit 40.
그리고 도 4와 같은 전체적인 난방시스템은 경우에 따라서는 여러가지 형태로 변경될 수도 있는 것이므로 본 발명은 도시되고 설명된 것에 반드시 국한되는 것은 아니고 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해서 여러가지 형태로 변형 실시될 수도 있는 것이므로 청구범위를 크게 벗어나지 않는 한 폭넓게 보호되어야 하는 것은 자명한 것이다.And since the overall heating system as shown in FIG. 4 may be changed into various forms depending on the case, the present invention is not necessarily limited to what is shown and described, and may be modified in various ways by those skilled in the art to which the present invention pertains. Since it can be implemented in a modified form, it is obvious that it should be broadly protected as long as it does not significantly deviate from the scope of the claims.
10:집열모듈 11:집열관
11a:상부공기층 12,12':상,하부지지뱁
13:압력조절관 14:수위감지센서
15:입수관 16:퇴수관
17:연결니플 20:냉수분배관
20a:냉수배관 21,21',21":전자개폐밸브
22:압력감지센서 23:온수집수관
23a:온수배관 24:온도감지센서
25,25':상,하부케이스 40:컨트롤제어부
41:보조탱크 42:온수저장탱크
43,43':순환펌프 44:난방파이프
45:히터 46:야간타임센서밸브
47:역류방지밸브 48:온도센서밸브
S:수위최고상승선 B:모듈지지대
W:물10: Collection module 11: Collection tube
11a: Upper air layer 12,12': Upper and lower supports
13: Pressure regulator 14: Water level sensor
15: intake pipe 16: discharge pipe
17: Connection nipple 20: Cold water distribution pipe
20a: Cold water piping 21, 21', 21": Electronic open/close valve
22: Pressure sensor 23: Hot water collection pipe
23a: Hot water pipe 24: Temperature detection sensor
25, 25': upper, lower case 40: control unit
41: Auxiliary tank 42: Hot water storage tank
43,43': Circulation pump 44: Heating pipe
45: Heater 46: Night time sensor valve
47: Backflow prevention valve 48: Temperature sensor valve
S: Highest water level rise line B: Module support
W:water
Claims (4)
상기 하부지지캡(12')에 고정되고 집열관(11) 내부 중앙에 길이방향으로 구비되어 집열관(11) 내,외부공기가 출입되는 압력조절관(13);
상기 압력조절관(13) 일측에서 하부지지캡(12')에 고정되고 집열관(11) 길이방향으로 내부에 구비되어 냉수가 집열관(11) 내부로 공급되게 하는 입수관(15);
상기 압력조절관(13) 일측에서 하부지지캡(12')내에 매립되게 고정되고 집열관(11)내의 온수가 배수되는 퇴수관(16);
상기 집열관(11) 상부 내주면에 구비되는 수위감지센서(14)를 갖는 집열모듈(10)을 포함하고;
상기 입수관(15)에 냉수가 공급되게 하는 냉수분배관(20)과;
상기 퇴수관(16)으로 배수되는 온수가 집수되는 온수집수관(23)을 포함하여 구성되게 이루어지는 것을 특징으로 하는 물이 거꾸로 순환되는 태양열 집열장치.
A heat collecting tube (11) in which upper and lower support caps (12, 12') are fixed to the upper and lower ends, respectively, and are provided at an angle;
A pressure control pipe (13) fixed to the lower support cap (12') and provided longitudinally at the center of the inside of the collector pipe (11) through which air enters and exits the collector pipe (11).
An inlet pipe (15) fixed to the lower support cap (12') on one side of the pressure regulating pipe (13) and provided inside the longitudinal direction of the collecting pipe (11) to allow cold water to be supplied into the collecting pipe (11);
A drain pipe (16) fixed to be embedded in the lower support cap (12') on one side of the pressure control pipe (13) and through which the hot water in the collector pipe (11) is drained;
It includes a heat collection module (10) having a water level detection sensor (14) provided on the upper inner peripheral surface of the heat collector (11);
a cold water distribution pipe (20) that supplies cold water to the water intake pipe (15);
A solar heat collecting device in which water circulates backwards, comprising a hot water collection pipe (23) through which hot water drained into the discharge pipe (16) is collected.
상기 집열관(11) 하부의 입수관(15)를 통해 물이 공급되고, 물이 가온된 온수도 물이 공급된 방향으로 거꾸로 되돌아서 집열관(11) 하부의 퇴수관(16)을 통해 퇴수되도록 구성되게 이루어지는 것을 특징으로 하는 물이 거꾸로 순환되는 태양열 집열장치.
According to claim 1,
Water is supplied through the inlet pipe 15 at the bottom of the collector pipe 11, and the heated water also returns in the direction in which the water was supplied and is discharged through the discharge pipe 16 at the bottom of the collector pipe 11. A solar heat collection device in which water circulates backwards, characterized in that it is configured as possible.
상기 집열관(11)의 수위감지센서(14)까지 냉수가 공급되어 물(W)이 채워져서 형성되는 수위최고상승선(S) 상부에 상부공기층(11a)이 형성되게 구성되고, 상기 상부공기층(11a)에 압력조절관(13) 상단부가 위치되게 구비되어 상부공기층(11a)의 내부공기와 외부공기가 연통하도록 구성되게 이루어지는 것을 특징으로 하는 물이 거꾸로 순환되는 태양열 집열장치.
According to claim 1,
An upper air layer (11a) is formed on the upper part of the highest water level rise line (S) formed by supplying cold water to the water level sensor (14) of the collector pipe (11) and filling it with water (W), and the upper air layer ( A solar heat collecting device in which water circulates backwards, characterized in that the upper part of the pressure regulator pipe (13) is positioned in 11a) so that the internal air of the upper air layer (11a) communicates with the external air.
상기 온수집수관(23)의 온수배관(23a)의 전자개폐밸브(21")를 컨트롤제어부(40)의 제어명령으로 차폐시켜 집열관(11)내에 물이 공급되게 하고, 냉수분배관(20)과 연결된 냉수배관(20a)의 전자개폐밸브(21)를 차폐시켜 집열관(11)내의 물(W)이 태양열로 가온되게 하고, 상기 온수배관(23a)에 있는 온도감지센서(24)에 의해 감지되는 물(W) 가온온도신호를 컨트롤제어부(40)로 인가되게 하여 컨트롤제어부(40)의 제어명령에 의해 전자개폐밸브(21")를 개방시켜 집열관(11)의 온수가 퇴수되도록 구성되게 이루어지는 특징으로 하는 물이 거꾸로 순환되는 태양열 집열장치.According to claim 1,
The electronic opening/closing valve (21") of the hot water pipe (23a) of the hot water collection pipe (23) is shielded by a control command from the control unit (40) to supply water into the collection pipe (11), and the cold water distribution pipe (20) ) is shielded to the electromagnetic opening/closing valve (21) of the cold water pipe (20a) connected to the water collector (11) to heat the water (W) in the solar collector, and to the temperature sensor (24) in the hot water pipe (23a). The water (W) heating temperature signal detected by the sensor is applied to the control unit 40, and the electronic opening/closing valve 21" is opened according to a control command from the control control unit 40 so that the hot water in the collector pipe 11 is discharged. A solar heat collection device in which water is circulated backwards.
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KR (1) | KR20240062780A (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR102328143B1 (en) | 2019-12-10 | 2021-11-17 | 공형식 | Solar boiler using copper pipe |
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2022
- 2022-11-02 KR KR1020220144672A patent/KR20240062780A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR102328143B1 (en) | 2019-12-10 | 2021-11-17 | 공형식 | Solar boiler using copper pipe |
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