KR870000514B1

KR870000514B1 - Solar heating panel arrangement

Info

Publication number: KR870000514B1
Application number: KR8200912A
Authority: KR
Inventors: 장무광
Original assignee: 장무광
Priority date: 1981-05-26
Filing date: 1982-03-03
Publication date: 1987-03-13
Also published as: KR830009445A; JPS57196044A

Abstract

A solar heating device(20) has staged apparatus as a body (26). A heated liquid tank(30) is established in the most upper stage(28). The other portion of the body is filled with insulating material (32) . Four semi-sphere hollowed portions(40) are established with a constant distance on each stage. Plates for fluid circulation(46,48,50), which have good conductivity, are assembled on the stages. Semi-sphere fluid passages(62) are arranged between the hollowed portion (40) of the body and the semi-sphere hollowed portion of the plate. Fluid passage pipe(64) is connected to the upper portion and the lower center portion of the passage(62).

Description

Solar Heated Liquid Heater

제1도는 본발명에 따른 태양열 이용 액체가열장치의 사시도.1 is a perspective view of a solar heating liquid heating apparatus according to the present invention.

제2도는 제1도의 장치를 분해한 사시도.2 is an exploded perspective view of the apparatus of FIG.

제3도는 동 장치의 평면도.3 is a plan view of the apparatus.

제4도는 제3도의 4-4선의 단면도.4 is a cross-sectional view taken along line 4-4 of FIG.

제5도는 제4도의 평면도.5 is a plan view of FIG.

제6도는 태양광선이 본 발명에 따른 장치에 입사하는 상태를 나타내는 제4도와 동일한 단면도.FIG. 6 is a cross-sectional view similar to FIG. 4 showing a state in which sunlight is incident on the device according to the present invention. FIG.

제7도는 제6도의 7-7선의 단면도.7 is a cross-sectional view taken along line 7-7 of FIG.

본 발명은 본 출원인이 1980.8.23일에 출원하여 등록된 실용신안 등록제25452호 "태양열의 수열장치"의 수열원리를 이용한 태양열 이용 가열장치에 관한 것이다.The present invention relates to a solar-powered heating apparatus using the heat-heating principle of Utility Model Registration No. 25452, "Thermal Heat-Heater", filed by the applicant on August 23, 1980.

상기 실용신안등록에서는 여러개의 반구형요부(半球形凹部)를 가지는 상부시이트상부재와 이 부재의 하측에 액체통로로서의 소정의 간격을 두고 설한 하부시이트부재로, 상기 반구형요부에 대하여 동심상으로된 반구형 요부를 가지는 하부시이트부재와 상부시이트 상부재위에 중첩시켜 반구형요부에 대응하는 원형개구를 가지는 투명시이트 상부재와, 상기 원형개구중에 하반부분이 삽입되어서 투명시이트 상부재에 계합되고 상부시이트상 반구형요부에 동심상으로 위치시킨 다수의 구형렌즈를 가지며, 태양광선을 상기반구형요부의 면에 집속(集束)시키는 것에 의하여 그 면을 고온으로 가열하여 액체통로중의 액체를 가열하도록 한 태양열 이용의 액체가열장치가 제시되었다.In the utility model registration, an upper sheet upper member having a plurality of hemispherical recesses and a lower sheet member provided at a predetermined interval as a liquid passage on the lower side of the member are hemispherical concentric with the hemispherical recess. A transparent sheet upper member having a circular opening corresponding to a hemispherical recess, overlapping a lower sheet member having a recess and an upper sheet upper member, and a lower half of the circular opening being inserted into the transparent sheet upper member and engaged with the upper sheet; Liquid heating using solar heat, which has a plurality of spherical lenses positioned concentrically on the surface, and heats the surface to a high temperature by concentrating sunlight to the surface of the hemispherical recess. The device is presented.

이 장치에서는 종래의 이러한 장치에 비하여 열효율이 양호할 수 있고 액체를 상당히 고온으로 가열할 수 있다.In this device, the thermal efficiency can be good compared to such a conventional device, and the liquid can be heated to a considerably high temperature.

본 발명에서는 상기의 장치를 재차 계량하여 태양열을 보다 유효하게 이용하여 고온가열을 할 수 있도록 한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한 것이다.An object of the present invention is to provide a device capable of high-temperature heating by measuring the above-mentioned device again and using solar heat more effectively.

본 발명에서는 상기 실용신안등록에 따른 장치를 이용하고 있으나, 구형렌즈의 태양광선입사로에서 벗어난 위치에다 이 입사로외의 태양광선을 반사시켜 구형렌즈에 입사하는 반사경체를 설치하는 것을 특징으로 한다. 이 반사경체는 대략수직으로 된 여러개의 평면경체를 구형렌즈의 일부주위에 간격을 두고 그 구형렌즈의 일부를 감싸도록 설치하여 형성하는 것이 바람직하다. 따라서 본 발명에서는 구형렌즈에 의하여 액체통로 상면에 있는 반구형요부에 접속되는 태양광선이 렌즈에 직접입사한 것과 반사경체로 반사된 광선이 2개 이상으로 된다. 그러므로 상술한 실용신안등록에 따른 장치보다도 그 기술구성을 보다 고열로 가열할 수 있게하는 것이다.In the present invention, the apparatus according to the utility model registration is used, but the reflection body which is incident on the spherical lens by reflecting the sun rays other than the incident path at the position away from the solar incidence path of the spherical lens is installed. The reflecting body is preferably formed by arranging a plurality of planar bodies of approximately vertical shape so as to surround a part of the spherical lens at intervals around a part of the spherical lens. Therefore, in the present invention, the solar light connected to the hemispherical recesses on the upper surface of the liquid passage by the spherical lens is directly incident on the lens, and the light reflected by the reflector is two or more. Therefore, the technical configuration can be heated at a higher temperature than the apparatus according to the utility model registration mentioned above.

또한 본 발명에서는 구형렌즈의 약중앙부분 주위를 감싸고 상기 시이트상 부재의 반구형요부의 상부개구를 폐쇄하도록 배치시킨 액체통로를 설하고, 가열하는 액체를 먼저 이 액체통로를 통과시킨 다음 상부 및 하부의 시이트상 부재사이의 액체통로로 흐르도록 하고 있다. 그러므로 상술한 실용신안등록에 따른 장치에서는 고온 가열된 상부 시이트상부재의 반구형요부에서 상부의 대기로 발산되고 있든 열에너지를 액체의 가열(예열)에 사용할 수 있을뿐만 아니라 이점에서도 효율이 양호하게 가열을 할 수 있게되는 것이다.In addition, in the present invention, the liquid passage is wrapped around the central portion of the spherical lens and arranged to close the upper opening of the hemispherical recess of the sheet-like member, and the heating liquid is first passed through the liquid passage, The liquid flows between the sheet-like members. Therefore, in the apparatus according to the utility model registration described above, whether or not the heat energy is radiated from the hemispherical recess of the high-temperature-heated upper sheet member to the upper atmosphere, the heat energy can be used for heating (preheating) the liquid, and in this case, the heating can be efficiently performed. You can do it.

본 발명의 내용을 첨부도면에 도시한 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.When the content of the present invention will be described in detail based on the embodiment shown in the accompanying drawings.

제1도에는 본 발명에 따른 태양열이용 액체가열장치(20)가 도시되어 있다. 이 장치에는 가열되는 액체를 공급하기 위한 저장탱크(22)가 접속되어 있으며 또 그 장치(20)내에서 가열된 액체는 배출관(24)으로 배출시키도록 되어 있다.1 shows a solar heating liquid heating apparatus 20 according to the present invention. The apparatus is connected with a storage tank 22 for supplying the liquid to be heated, and the liquid heated in the apparatus 20 is discharged to the discharge pipe 24.

제2도에 분해하여 도시한 바와같이 본 발명의 액체가열장치(20)는 시이트상부재를 계단형으로 성형하여 구성시킨 기체(基體)(26)을 가진다. 이 기체(26)의 최상단부(28)의 내부에는 가열된 액체를 수용하는 가열액조(30)가 설치되여 있으며 또 기체(26)의 잔여부분에는 단일부재(32)가 충전되어 있다. 밑에서부터 제1단, 제2단 및 제3단의 각 단층위(34, 36, 38)에는 각각 4개의 반구형요부(40)가 소정의 간격을 두고 설하여 있다.As shown in FIG. 2 and disassembled, the liquid heating device 20 of the present invention has a base 26 formed by forming a sheet-like member in a stepped shape. Inside the upper end 28 of the base 26, a heating bath 30 containing a heated liquid is provided, and the remaining portion of the base 26 is filled with a single member 32. As shown in FIG. Four hemispherical recesses 40 are provided at predetermined intervals on each of the tomographic layers 34, 36, and 38 of the first, second, and third stages from the bottom.

상기 기체(26)의 각 단층(34, 36, 38)상에는 각각 열전도성이 우수한 동판으로 형성된 액체통로 형성판(46, 48, 50)은 제2도의 세번째 분해사시도와 같이 각각 형성되여 놓여진다. 이 판에는 각각 상기 각 단층(34, 36, 38)의 반구형요부(40)와 동심상으로 하여 일정한 간격을 두고 설정된 반구형요부(54)가 형성되어 있다. 이반구형요부(54)는 기체(26)에 대응하여 형성한 반구형요부(40)와의 사이에 반구형액체통로(62)(제4도참조)를 형성하고 있다. 또 각 단층(34, 36, 38)의 상에 요입되게 형성된 반구형 액체통로(62)들은 L형 관상액체통로(64)에 의하여 접속 되어있다. 즉 L형 관상액체통로(64)는 그 하단이 반구형 액체통로(62)의 상연부부근에 접속되고(제5도 참조), 상단은 반구형 액체통로(62)의 저부 중심에 접속되어 있다(제4도 참조). 제3의 단층(38)에 형성되어 있는 각 반구형액체통로(62)는 관상 액체통로(67)에 의해서 가열액조(30)에 접속되어 있다. 또한 액체통로 형성판은 고무등의 시일재(68)(제4도 부호만 표시함)을 개재하여 기체(26)의 각 단층상에 놓여져 나사(69)에 의하여 각 단층에 체착되여 상기 반구형 액체통로(62)를 밀봉하게 된다.On each of the monolayers 34, 36, 38 of the base 26, liquid passage forming plates 46, 48, and 50 formed of copper plates each having excellent thermal conductivity are formed and placed as shown in the third exploded perspective view of FIG. The plates are formed with hemispherical recesses 54 set at regular intervals concentrically with the hemispherical recesses 40 of the respective monolayers 34, 36, and 38, respectively. The hemispherical recess 54 forms a hemispherical liquid passage 62 (see FIG. 4) between the hemispherical recess 40 formed corresponding to the base 26. As shown in FIG. In addition, the hemispherical liquid passages 62 formed to be recessed on each of the monolayers 34, 36, and 38 are connected by an L-shaped tubular liquid passage 64. That is, the lower end of the L-shaped tubular liquid passage 64 is connected near the upper edge of the hemispherical liquid passage 62 (see FIG. 5), and the upper end thereof is connected to the center of the bottom of the hemispherical liquid passage 62 (second). See also 4). Each hemispherical liquid passage 62 formed in the third single layer 38 is connected to the heating liquid tank 30 by a tubular liquid passage 67. In addition, the liquid passage forming plate is placed on each single layer of the substrate 26 via a sealing material 68 (shown only with reference to FIG. 4), such as rubber, and adhered to each single layer by a screw 69 to form the hemispherical liquid. Seal passage 62.

또 액체통로 형성판(46, 48, 50)상에는 제2도의 두번째 분해사시도와 같이 각각 환상액체통로(76)를 직선상의 액체통로(72)에 연결하여 형성시킨 액체통로부재(74)를 형성하여, 이들은 환상으로 된 4개의 액체통로(70)에 의하여 접속되어 있다. 각 환상액체통로(70)는 액체통로 형성판(46, 48, 50)의 각 반구형 요부(54)의 상연부분에 따라 환상으로 설치한 단턱(80)에 놓여지게 되여 있다(제4도 참조). 그 중심의 원형개방부(82)에는 후에 설명하는 구형랜즈(84)의 하반부분이 삽입되도록 되어 있다. 또한 직선상의 액체통로(72)는 액체통로 형성판(46, 48, 50)의 각 반구형요부(54)의 양측에 설치되여 있는 요홈(86)내에 끼워지는 한편 기체(26)의 각 단층(34, 36, 38)에는 액체통로 형성판(46, 48, 50)의 상기 요홈(86)에 대응하여 아래쪽으로 나와있는 부분을 수납하기 위한 요홈(88)이 설치되어 있다. 상기한 바와같이 서로 연결시킨 액체통로부재(74)중 최상단의 것은 그 일단이 파이프(90)에 의하여 저장탱크(22)에 접속되어 있고, 최하단이 파이프(92)에 의하여 최하단(기체26의 제1단층 34)상에 형성되어 있는 각 반구형액체통로(62)에 연결되어 있다.On the liquid passage forming plates 46, 48, and 50, a liquid passage member 74 formed by connecting the annular liquid passage 76 to the linear liquid passage 72 is formed as shown in the second exploded perspective view of FIG. These are connected by four annular liquid passages 70. Each annular liquid passage 70 is placed on an end step 80 provided in an annular manner along the upper edge portion of each hemispherical recess 54 of the liquid passage forming plates 46, 48, and 50 (see FIG. 4). . The lower half of the spherical lens 84 described later is inserted into the circular open portion 82 at the center thereof. In addition, the linear liquid passage 72 is fitted in the groove 86 provided on both sides of the hemispherical recesses 54 of the liquid passage forming plates 46, 48, and 50, while each monolayer 34 of the base 26 is formed. , 36 and 38 are provided with grooves 88 for accommodating downwardly corresponding portions of the grooves 86 of the liquid passage forming plates 46, 48, and 50. As described above, the uppermost end of the liquid passage members 74 connected to each other is connected at one end to the storage tank 22 by a pipe 90, and the lowermost end is connected to the storage tank 22 by the pipe 92. It is connected to each hemispherical liquid passage 62 formed on the first single layer 34.

또한 이상과 같이 구성된 액체통로 형성판 및 액체통로 부재상에는 석면등의 단열재시이트를 계단형으로 성형하여 구성한 단열재층(96)을 깔아놓고 있다. 이 단열층(96)의 각 단부(98)는 각각 액체통로부재(74)의 환상액체통로(70)의 각 원형개방부(82)와 대응하여 그것과 동심상으로 배치되는 렌즈받침개방부(100)를 설치하여 된다. 렌즈받침 개방부(100)에는 제4도에서와 같이 구형렌즈(84)의 하반부분이 삽입되어 개방부(100) 및 액체통로 부재(74)의 개방부(82)의 주벽과 계합하여 고정되어 있다. 그리고 여기에 끼워진 렌즈(84)는 입사하는 평행광선을 액체통로 형성판(46, 48, 50)상의 반구형요부의 상면에 접속시키게 하는 초점거리를 가지게 되는 것이다. 또 단열재층(96)의 각 단층상부에는 각 렌즈의 일부를 감싸도록 위치하여 태양광선을 각 렌즈에 반사시키기 위한 반사경체(102)가 설하여 있다.Moreover, the heat insulating material layer 96 comprised by shape | molding heat insulating material sheets, such as asbestos, etc. in step shape is laid on the liquid channel | path formation board and liquid path member comprised as mentioned above. Each end portion 98 of the heat insulating layer 96 corresponds to each circular opening portion 82 of the annular liquid passage 70 of the liquid passage member 74, and is disposed concentrically with the lens support opening portion 100. ) Is installed. As shown in FIG. 4, the lower half of the spherical lens 84 is inserted into the lens support opening 100 so as to be engaged with the circumferential wall of the opening 100 and the opening 82 of the liquid passage member 74. have. The lens 84 fitted therein has a focal length for connecting the incident parallel light to the upper surface of the hemispherical recess on the liquid passage forming plates 46, 48, and 50. In addition, a reflector 102 is provided on each tomographic part of the heat insulating material layer 96 so as to surround a part of each lens to reflect sunlight to each lens.

제4도 내지 제7도에 도시한 실시예에서는 이 반사경체(102)는 대략 수직으로 되어 각각 렌즈에 대하여 방향을 다르게 한 3개의 평면경(104)을 연설하고 있으며, 중앙의 평면경(104)에 고정한 지지체(106)에 의하여 단열재층(96)위에 고정되어 있다.In the embodiments shown in Figs. 4-7, the reflecting body 102 is approximately vertical and has three planar mirrors 104 in different directions with respect to the lens, respectively. It is fixed on the heat insulating material layer 96 by the fixed support body 106.

단열재층(96)의 각 단층에는 도시하지 않고 있으나 투명카버를 설하여 구형렌즈(84) 및 반사경체(102)가 오손되거나, 손상되는 것을 방지할 수 있다.Although not shown in each single layer of the heat insulating material layer 96, a transparent cover is installed to prevent the spherical lens 84 and the reflector 102 from being damaged or damaged.

본 발명에 따른 가열장치는 이상과 같이 구성되는 것이어서, 제6도 및 제7도에 표시하는 바와같이 태양(S)에서 구형렌즈로 직접 입사되는 광선은 반구형요부(54)의 상면에 접속되고(제6도에서는 그 접속점을 A로 표시함), 또 반사경(104)으로 들어온 태양광선도 반사(그 반사점을 C로 표시함)되어서 그 렌즈에 입사되어 반구형 요부(54)의 상면에 접속되게 된다(제6도에서 그 접속점을 B로 표시함). 실험결과 각 접속점(또는 초점) A, B의 온도는 300℃ 내지 500℃로 되는 것이 판명되었다. 또 도시한 실시예에 따른 장치에서는 1일중 약 1시간 반에서 2시간에 걸쳐서는 4개의 접속점(A, B)이 그리고 약 2시간 동안에는 3개의 접속점을 또 다시 남어지 2시간내에서는 2개의 접속점등을 얻을 수 있었다. 또한 반구형요부의 상면에는 열홉수성의 코팅 혹은 착색을 하는 것이 바람직하다.Since the heating apparatus according to the present invention is configured as described above, as shown in FIGS. 6 and 7, light rays directly incident on the spherical lens from the sun S are connected to the upper surface of the hemispherical recess 54. In FIG. 6, the connection point is denoted by A, and the sunlight that enters the reflector 104 is also reflected (denoted by the reflection point as C) and is incident on the lens to be connected to the upper surface of the hemispherical recess 54. (In FIG. 6 the connection point is marked B). As a result of the experiment, the temperature of each connection point (or focal point) A and B was found to be 300 ° C to 500 ° C. In the apparatus according to the illustrated embodiment, four connection points (A, B) are left for about one and a half to two hours per day, and three connection points are left for another two hours. Could get In addition, it is preferable to coat or color heat-separated water on the upper surface of the hemispherical recess.

한편, 본 발명의 장치에 의하여 가열될 액체는 먼저 저장탱크(22)에 저장되며, 여기서 파이프(90)을 통하여 3개의 액체통로부재(74)중 최상단의 것에서 최하단의 것으로 순차 흐르고 최하단의 액체통로부재를 통한후 파이프(92)를 통하여 상하방향으로 각각 연통된 각 L형 관상액체통로(64)를 통하여 4열의 반구형액체통로(92)를 그 하단의 것에서 상단의 것으로 가열상승하여 가열액조(30)에 이르게 되며 배출관(24)에 의해서 소요장소로 배출된다. 이 액체의 흐름은 주로 중력에 의한 것이며 따라서 저장탱크(22)내에 저장되는 액체는 항상 배출관(24)보다 높은 수위를 유지하게 된다.On the other hand, the liquid to be heated by the apparatus of the present invention is first stored in the storage tank 22, where the pipe 90 flows sequentially from the uppermost to the lowest of the three liquid passage members 74 and the lower liquid passage. After the member is heated up and down, the four rows of hemispherical liquid passages 92 are heated from the lower ones to the upper ones through the respective L-shaped tubular liquid passages 64 each connected in the vertical direction through the pipe 92. ) Is discharged to the required place by the discharge pipe (24). This liquid flow is mainly due to gravity, so that the liquid stored in the storage tank 22 always maintains a higher water level than the discharge pipe 24.

상기한 바와같이 흐르게 되는 액체는 먼저 액체통로부재(74)의 환상액체통로(70)에서 가열된다. 즉 액체통로형성판(46, 48, 50)의 각 반구형요부(54)는 앞에서 설명한 바와같이 고온으로 가열됨으로 이 요부의 상면 및 구형렌즈 사이의 간격내의 공기도 가열될 뿐만아니라 이 간격의 상부를 통하는 환상액체통로(70)내를 흐르는 액체도 가열되는 것이다. 이와같이 가열된 액체는 다시 상기 반구형액체통로(62)에서 가열된다. 도시한 장치에서는 각 단층에 4개의 반구형 액체통로(62)를 포함한 것을 도시하였으나, 일반가정용으로 사용되는 장치로서는 4개 혹은 그 이상을 포함한 것이 바람직하며 이러한 장치로 물을 가열하였을 경우, 약 100℃까지 가열할 수가 있다. 반구형액체통로의 수는 가열하는 액체의 량, 가열하는 온도등에 의하여 결정되는 것이나, 가열하는 온도가 액체의 비점(沸點)가까이 되었을 때에는 도입관(90) 및 배출관(24)에 적당한 밸브를 설하여 액체통로내를 일정압이상으로 유지시킴으로서 액체의 비등을 방지하는 것이 바람직하다.The liquid flowing as described above is first heated in the annular liquid passage 70 of the liquid passage member 74. That is, each of the hemispherical recesses 54 of the liquid passage forming plates 46, 48, and 50 is heated to a high temperature as described above, so that the air in the gap between the upper surface of the recess and the spherical lens is heated as well as the upper part of the gap. The liquid flowing in the annular liquid passage 70 is also heated. The liquid thus heated is heated again in the hemispherical liquid passage (62). In the illustrated apparatus, four single-spherical liquid passages 62 are included in each single layer. However, the apparatus used for general home use includes four or more. When the apparatus is heated with water, it is about 100 ° C. It can be heated to. The number of hemispherical liquid passages is determined by the amount of liquid to be heated and the temperature to be heated. However, when the heating temperature is close to the boiling point of the liquid, appropriate valves are provided in the inlet pipe 90 and the discharge pipe 24. It is desirable to prevent boiling of the liquid by keeping the inside of the liquid passage above a certain pressure.

이상 설명한 바와같이 본 발명에 따른 가열장치는 종래의 이런 종류의 장치에 비하여 훨씬 그 효율이 양호하여 액체가열효과를 크게 증진시키는 것이다.As described above, the heating apparatus according to the present invention is much more efficient than the conventional apparatus of this type, and greatly enhances the liquid heating effect.

Claims

In the hemispherical concave recessed inner surface of the hemispherical recess, a hemispherical liquid passage with a constant interval is formed, and the liquid passage member and the incident solar ray, which are annular liquid passages placed on the upper jaw of the hemispherical recess formed of the sheet material, And a reflector which reflects sunlight outside the incident path to a spherical lens at a position deviated from the sunlight incident path of the spherical lens incident on the inner surface of the hemispherical liquid passage.

The method according to claim 1, wherein at least one of the planar mirrors is provided over the entire time period at which sunlight can be incident by installing several vertically planar mirrors so as to surround the reflecting bodies at a part of the spherical lens at some intervals. Solar heating heater which reflects light rays to spherical lenses.