KR960005780B1 - 튜브리스 평판형 태양열 온수기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

튜브리스 평판형 태양열 온수기

제 1 도는 본 발명의 일부 절개사시도.

제 2 도는 본 발명의 정면도.

제 3 도는 집열기 및 축열조의 단면도 및 상세도,

제 4 도는 본 발명의 사용상태도.

본 발명은 튜브리시 평판형 태양열 온수기에 관한 것으로서 더 상세하게는 일반 구리에 비해 그 열 수송 능력과 열 응답성이 탁월한 서로 다른 두 형태의 열 다이오드를 직렬 조합하여 효과적으로 태양열의 집열 및 축열이 가능하도록 한 태양열 온수기에 관한 것이다.

여기서 사용되는 다이오드라 함은 자연순환의 액체식 튜브리스(tubeless) 평판형 태양열 집열기와 집열된 열에너지를 축열조(물탱크)에 전달하는 히이트 파이프를 지칭한다.

이와 같이 두 형태의 열 다이오드를 직렬 조합한 태양열 온수기의 우수한 점들을 연결해 보면 아래와 같다.

첫째, 기존의 태양열 온수기에비해 집열튜브가 따로 없음으로 그 구조가 매우 간단하고, 둘재, 두개의 열 다이오드를 직렬 형태로 조압하여 태양열의 집열 및 축열조로의 열전달을 이루기 때문에 시스템 효율이 상당히 높으며, 셋째, 열 다이오드를 이용하기 때문에 기존 온수기의 역류에 의한 열손실, 야간 열손실등을 초대한 억제할 수 있고, 넷째, 튜브와 흡열판(absorber plate)의 부착을 위한 용접이 필요없이 제작이 매우 용이하며 내구성이 상당히 높을 뿐만 아니라 결제성이 뛰어난 것이다.

그리고 이미 알려진 일본 실개소 57-9065호는 일반적으로 가는 라이저(RISER) 튜브를 여러개 용접 설치한 구조로서 구조적으로 복잡하고 자연대류 순환에 의한 열교환이 이루어지는 구조가 아니다.

본 발명은 상기와 같은 결점을 제거코져 집열튜브가 따로 없이 흡열판 전체가 집열기능을 발휘하여 축열조로 축열시키는 획기적인 장치인 것이다.

이하 발명의 요지를 첨부도면에 따라 설명하면 다음과 같다.

태양열 온수기는 집열기(1)와 축열조(2)의 두 부분으로 크게 나눌 수 있다. 집열기(1)는 태양열의 효율적인 집열을 위해 선택 흡수막으로 처리한 구리로된 흡열판(3)과 작동유체(4) (부동액)의 자연순환을 유도하기 위해 흡열판(3) 판으로부터 아래쪽으로 일전한 간격(G)를 두고 설치된 분리판(5), 그리고 열 손실을 줄이기 위해 흡열판(3) 윗쪽에 설치된 유리덮개(6) 및 얇은 내열성 투명막(7)으로 구성되는데, 분리판을 단열성 및 내열성이 있는데 테프론 또는 CPVC 등으로 제작하여 횡방향으로 자연대류를 억제하도록 설계되었다. 즉, 분리막(5) 그 상단과 하단이 집열기의 상하단과 각각 일정한 간격(G')을 두고 트여 있으며 종방향으로 배플(baffle)(R)이 다수 설치되었다.

축열조(2)는 원통형의 물탱크로서 그 외피는 단열재(8)로 보강되어 외기로의 열손실을 최대한 억제하도록 하였으며, 집열기(1)와 축열조(2)는 열전달 성능이 매우 뛰어난 히이트 파이프(9)(9')로 양방향에서 연결되어 있었다.

히이트 파이프의 증발부(A)(C) 집열기에 장입된 부분)와 응축부(B)(축열조에 장입된 부분)는 열전달 효율을 높이기 위해 다수의 원형 핀(10)이 각각 부착되어 있으며 외부로 돌출된 부분은 폴리에틸렌, 글라스울 혹은 폴리우레탄 등의 단열제(11)로 피복되었다.

한편, 히이트 파이프(9)(9') 내부의 작동 유체의 원활한 순환유동 및 역방향으로의 열 흐름을 방지하기 위하여 응축부(B)는 일정한 기울기를 주었고(중력을 이용한 응축된 작동유체의 회수), 증발부(A)는 윅(wick)(12) 또는 긴 홈(13) (groove)을 갖도록 하였다. (모세관력을 이용한 작동 유체의 회수), 이와 같이 된 본 발명의 작용효과는 다음과 같다.

태양열의 입사는 우선 집열기(1)의 흡열판(3)과 분리판(5) 사이에 있는 작동유체(4)를 데우게 되며, 이로 인하여 밀도가 가벼워진 작동유체(4)는 부력의 영향으로 부리판(5)를 따라 윗쪽으로 이동하게 되어 집열기(1) 내부의 자연순환(화살표방향)을 유발하게 된다.

반복된 작동유체(4)의 이러한 자연순환은 결과적으로 집열기(1)의 내부의 온도 구배를 형성하여 뜨거워진 작동유체(4)가 상단에 모이도록 한다.

한편, 이와같이 뜨거워진 집열기(1)의 작동유체(4)는 역시 집열기(1)의 상단에 장입된 히이트 파이프(9)(9')의 작동유체(에탄올 등)를 기화시켜 빠른 속도로 축열조(2)로의 열수송이 이루어진다. 축열조(2)에 저장된 물에 열을 빼앗기고 응축된 액상의 히이트 파이프 작동유체는 중력에 의하여 응축부(B) 내부 벽면을 타고 흘러 내리며 증발부(A)로 되돌아 오는데 모세관력에 의하여 증발부 내부를 골고루 적신다.

이와 같이 끊임없이 반복되는 집열기 및 히이트 파이프 내부의 각 작동유체 순환유동은 태양열의 집열수송 및 이의 축열을 대단히 효과적으로 수행할 수 있는데 본 발명은 집열기에 집열튜브가 전혀없어 구조적문제, 중량문제, 경제성 등에 있어서 다른 방식의 태양열 온수기 보다 실용성이 높아 널리 보급할 수 있는 것이다.

Claims (2)

1. 집열기(1)는 흡열판(3)과 그 아래쪽으로 일정한 간격(G)을 두고 설치된 분리판(5)과 집열기 내의 자연순환에 의해 뜨거워진 작동유체를 축열조(2)로 신속히 전달하기 위한 히이트 파이프(9)(9')로 구성되며 이 히이트 파이프의 증발부(A)는 집열기의 상단부에 그리고 응축부(B)는 축열조에 각각 장입되어 서로 다른 두개의 열 다이오드가 직렬 형태로 연결된 것을 특징으로 하는 튜브리스 평판형 태양열 온수기.
2. 제 1 항에 있어서, 집열기(1) 내의 분리판(5)의 횡방향으로서 자연 대류를 억제하기 위하여 다수의 배플(R)이 종방향으로 설치된 특징으로 하는 튜브리스 평판형 태양열 온수기.