KR200457082Y1 - 난방수 및 온수 공급이 가능한 열교환식 태양열 보일러 - Google Patents

난방수 및 온수 공급이 가능한 열교환식 태양열 보일러 Download PDF

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Abstract

본 고안은 태양열 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양열 집열용 히트파이프가 내장된 진공관을 통해 집열탱크와 집열탱크 내부에 설치된 코일형상의 열교환식 파이프에 채워진 물을 가열시켜 난방수와 생활온수로 각각 사용되도록 한 난방수 및 온수 공급이 가능한 열교환식 태양열 보일러에 관한 것이다.
이를 위해 본 고안은, 태양열에 의해 집열탱크 내부에 채워진 물이 데워져 온수 및 난방수로 이용되도록 한 태양열 보일러에 있어서, 상기 태양열 보일러는, 삼각 형상을 갖는 고정 프레임(101)의 경사부(102)에 고정된 태양광 집열ㆍ반사판(170)의 상부면에 수직방향으로 다수개가 배치되되, 중공부(中空部, 111)를 갖는 유리재질로 제작되며, 일측이 상기 집열탱크(130)에 형성된 다수개의 결합공(131)에 끼워지는 진공관(110)과; 상기 진공관(110)의 중공부(111)에 삽입되며, 내부에 열전달매체(122)가 채워질 수 있도록 양측의 어느 한부분만 개방되도록 하여 개방된 부분이 상기 집열탱크의 결합공(131) 방향으로 향하도록 하고, 열전도율(혹은 태양열 회수율)이 우수한 동(Cu)재질로 제작되는 히트파이프(120)와; 상기 고정 프레임(101)의 상부에 고정ㆍ설치되며, 길이방향으로 형성된 다수개의 결합공(131)에 끼워진 상기 진공관(110) 및 히트파이프(120)로부터 집열된 열에 의해 내부에 채워진 물이 데워져 난방수로 사용되도록 한 원통 형상의 집열탱크(130)와; 상기 집열탱크 내부에 설치된 지지대(136)에 의해 고정ㆍ설치되며, 집열탱크 내부에 채워진 물과 열교환 작용을 하여 생활온수로 사용되도록 한 코일형상을 갖는 열교환용 파이프(140) 및; 상기 집열탱크(130) 및 열교환용 파이프(140) 각각에 물을 공급하는 물공급용 탱크(150)로 구성되며, 또한, 상기 태양광 집열ㆍ반사판(170)은 상기 진공관(110)의 양측면과 일정간격으로 이격거리를 두되 볼록하게 라운드 진 반사부(171)와, 상기 진공관(110)의 후면과 일정간격으로 이격거리를 두되 오목하게 라운드 지며 다수개의 치(齒, 173)를 갖는 "
Figure 112011075459017-utm00004
" 형상의 집열부(172)가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 난방수 및 온수 공급이 가능한 열교환식 태양열 보일러를 제공한다.
따라서 본 고안에 의하면, 열전달매체가 채워진 태양열 집열용 히트파이프가 내장된 진공관을 통해 집열탱크와 집열탱크 내부에 설치된 코일형상의 열교환용 파이프에 채워진 물을 가열시켜 난방수와 생활온수로 각각 사용되도록 하며, 반사부와 집열부가 각각 형성된 태양광 집열ㆍ반사판을 둠으로써, 온수용 보일러의 추가 설치 없이 난방수와 생활온수를 각각 공급 받을 수 있어 설치비용 및 유지보수 비용을 절감시킬 수 있으며, 코일형상의 열교환용 파이프를 통해 열교환 효율을 높일 수 있고, 또한, 히트파이프와 진공관 및 태양광 집열ㆍ반사판을 통해 태양열 집열효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

난방수 및 온수 공급이 가능한 열교환식 태양열 보일러{HEAT EXCHANGE TYPE SOLOR HEAT BOILER FOR SUPPLYING HEATING-WATER AND HOT-WATER}
본 고안은 태양열 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양열 집열용 히트파이프가 내장된 진공관을 통해 집열탱크와 집열탱크 내부에 설치된 코일형상의 열교환식 파이프에 채워진 물을 가열시켜 난방수와 생활온수로 각각 사용되도록 한 난방수 및 온수 공급이 가능한 열교환식 태양열 보일러에 관한 것이다.
근래에 들어 고유가와 화석에너지 자원의 고갈 및 이들의 사용에 의한 대기오염이 심각한 문제로 대두되면서 그 대책의 일환으로서 대체 에너지의 활용방안이 각광을 받기 시작했으면, 그 다양한 활용방안 중의 하나가 무한정한 무공해 에너지원인 태양열을 이용하는 것으로 태양열 발전소, 태양열 보일러, 태양열 차량, 태양열 주택 등 여러 분야에 응용되고 있다.
일반적으로 상기 태양열 보일러는 태양광 조사량이 많은 건물의 옥상 및 지붕에 설치되는 집열판(solor collector) 및 집열관을 통해 집열된 열을 이용하여 집열탱크 내부에 채워진 물을 가열시켜 난방수로 이용하도록 한 난방위주 방식의 보일러를 사용하고 있다.
하지만 위 난방위주 방식의 태양열 보일러는 집열탱크로부터 배출된 난방수를 생활온수로 사용하기에는 더럽게 때문에 그 이용에 제약에 따르며, 따라서 온수를 공급받기 위해서는 별도의 온수 보일러를 마련해야하는 문제점이 있었다.
이를 해결하고자 대한민국 등록실용신안공보 제10-0319209호(2003. 07. 10)에는, 집열판(2)에서 공급되는 열로 내부의 물을 데워줄 수 있도록 된 원통형의 열매체탱크(3)가 설치되고, 상기 열매체탱크(3)의 상부에 열매체탱크(3)로 난방용 물을 공급할 수 있도록 물 공급호스(4)를 통해 급수통(5)이 설치되며, 상기 급수통(5)의 일측에 온수용 물을 공급할 수 있도록 된 공급관(6)이 설치되고, 상기 공급관(6)의 선단에 온수 파이프(7)가 연결됨과 더불어 상기 열매체탱크(3)의 내부에 온수 파이프(7)가 배치되어, 상기 열매체탱크(3) 내부에서 데워진 난방용 물에 의해 온수 파이프(7)를 흐르는 물이 데워져 외부로 온수를 공급할 수 있도록 된 난방 및 온수공급 겸용 태양열보일러가 제안된 바 있다(도 1 참조).
그러나, 상기 제안된 기술은 집열탱크 내부에 부가적으로 온수 파이프를 두어 종래 난방위주 방식의 태양열 보일러의 사용상 제약이 따른 생활온수 공급이 가능하도록 개선되었으나, 집열탱크 내부의 일부 선상으로만 설치되는 지그재그형의 온수 파이프로 인한 집열탱크 내의 열교환 효율이 떨어지며, 태양열 집열판의 하부면에 별도의 반사판이 구비되지 않고 집열판의 상부면만 태양광이 집열되도록 하고, 또한 금속재질의 집열판으로만 태양열이 집열되도록 설계됨으로 인해 태양열 집열효율이 떨어지는 문제점이 여전히 남아있다.
따라서 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 보다 상세하게는 열전달매체가 채워진 태양열 집열용 히트파이프가 내장된 진공관을 통해 집열탱크와 집열탱크 내부에 설치된 코일형상의 열교환용 파이프에 채워진 물을 가열시켜 난방수와 생활온수로 각각 사용되도록 하며, 반사부와 집열부가 각각 형성된 태양광 집열ㆍ반사판을 두어 태양열 집열효율이 향상되도록 한 난방수 및 온수 공급이 가능한 열교환식 태양열 보일러를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징에 의하면, 태양열에 의해 집열탱크 내부에 채워진 물이 데워져 온수 및 난방수로 이용되도록 한 태양열 보일러에 있어서, 상기 태양열 보일러는, 삼각 형상을 갖는 고정 프레임(101)의 경사부(102)에 고정된 태양광 집열ㆍ반사판(170)의 상부면에 수직방향으로 다수개가 배치되되, 중공부(中空部, 111)를 갖는 유리재질로 제작되며, 일측이 상기 집열탱크(130)에 형성된 다수개의 결합공(131)에 끼워지는 진공관(110)과; 상기 진공관(110)의 중공부(111)에 삽입되며, 내부에 열전달매체(122)가 채워질 수 있도록 양측의 어느 한부분만 개방되도록 하여 개방된 부분이 상기 집열탱크의 결합공(131) 방향으로 향하도록 하고, 열전도율(혹은 태양열 회수율)이 우수한 동(Cu)재질로 제작되는 히트파이프(120)와; 상기 고정 프레임(101)의 상부에 고정ㆍ설치되며, 길이방향으로 형성된 다수개의 결합공(131)에 끼워진 상기 진공관(110) 및 히트파이프(120)로부터 집열된 열에 의해 내부에 채워진 물이 데워져 난방수로 사용되도록 한 원통 형상의 집열탱크(130)와; 상기 집열탱크 내부에 설치된 지지대(136)에 의해 고정ㆍ설치되며, 집열탱크 내부에 채워진 물과 열교환 작용을 하여 생활온수로 사용되도록 한 코일형상을 갖는 열교환용 파이프(140) 및; 상기 집열탱크(130) 및 열교환용 파이프(140) 각각에 물을 공급하는 물공급용 탱크(150)로 구성되며, 또한, 상기 태양광 집열ㆍ반사판(170)은 상기 진공관(110)의 양측면과 일정간격으로 이격거리를 두되 볼록하게 라운드 진 반사부(171)와, 상기 진공관(110)의 후면과 일정간격으로 이격거리를 두되 오목하게 라운드 지며 다수개의 치(齒, 173)를 갖는 "
Figure 112011075459017-utm00001
" 형상의 집열부(172)가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 난방수 및 온수 공급이 가능한 열교환식 태양열 보일러를 제공한다.
바람직하게는, 상기 진공관(110)의 내부면은 열전도율이 우수한 동(Cu, 112)으로 도금되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 진공관(110)은 중공부(111)에 상기 히트파이프(120)를 내장한 다음 중공부가 밀폐되도록 밀폐용 캡(113)이 체결되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 진공관(110)의 중공부(111)에는 단열성능이 우수한 비활성 기체인 아르곤 가스(Argon gas)가 충진되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 히트파이프(120)는 내부에 채워진 열전달매체(122)가 집열탱크 내부로 누출되지 않도록 상기 열전달매체를 채운 다음 개방된 부분에 누출방지용 캡(121)이 체결되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 히트파이프(120)는 집열탱크 내부에 일정길이가 돌출되어 내장되도록 상기 진공관(110)보다 10~20cm 길게 제작되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 집열탱크(130)는 상기 물공급용 탱크(150)로부터 집열탱크 내부로 물이 공급되도록 하는 제1 공급구(132)와, 상기 열교환용 파이프(140)로 물이 공급되도록 하는 제2 공급구(133)와, 집열탱크 내부의 데워진 물이 배출되도록 한 난방수 배출구(134)와, 열교환용 파이프 내부의 열교환된 물이 배출되도록 한 생활온수 배출구(135)가 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 태양광 집열ㆍ반사판(170)의 집열부(172)는 오목하게 라운드 진 알루미늄판(174)의 상부면에 다수개의 치(齒, 173)가 형성된 구리판(175)이 부착되어 제작되는 것을 특징으로 한다.
본 고안의 난방수 및 온수 공급이 가능한 열교환식 태양열 보일러에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
열전달매체가 채워진 태양열 집열용 히트파이프가 내장된 진공관을 통해 집열탱크와 집열탱크 내부에 설치된 코일형상의 열교환용 파이프에 채워진 물을 가열시켜 난방수와 생활온수로 각각 사용되도록 하며, 반사부와 집열부가 각각 형성된 태양광 집열ㆍ반사판을 둠으로써,
(1) 온수용 보일러의 추가 설치 없이 집열탱크와 열교환용 파이프를 통해 난방수와 생활온수를 각각 공급 받을 수 있어 태양열 보일러의 설치비용 및 유지보수 비용을 절감시킬 수 있다.
(2) 열전달매체가 채워지며 열전도율 및 집열성능이 우수한 동(Cu) 재질의 태양열 집열용 히트파이프와, 내부면에 동(Cu)이 도금처리된 진공관을 통해 태양열 집열효율을 높일 수 있다.
(3) 진공관의 중공부에 단열성능이 우수한 아르곤 가스(Argon gas)를 충진하여 히트파이프에 집열된 태양열의 열손실을 줄일 수 있다.
(4) 집열탱크 내부에 코일형상으로 형성된 열교환용 파이프를 통해 열교환 면적을 넓힘으로써, 열교환 효율을 높일 수 있다.
(5) 태양광 집열ㆍ반사판에 형성된 알루미늄 소재의 반사부를 통해 진공관의 측면에도 태양광이 향하도록 하며, 동(Cu) 소재의 집열부를 통해 집열된 태양열이 진공관의 하부면에 복사열로 향하도록 하여 진공관의 집열면적을 넓힘으로써, 집열효율을 높일 수 있다.
도 1은 종래의 난방 및 온수공급 겸용 태양열보일러를 나타낸 도면
도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 난방수 및 온수 공급이 가능한 열교환식 태양열 보일러의 전체 구성을 나타낸 도면
도 3은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 난방수 및 온수 공급이 가능한 열교환식 태양열 보일러의 측면부를 나타낸 도면
도 4는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 집열탱크와 진공관의 결합구조를 나타낸 도면
도 5는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 진공관 및 히트파이프의 단면도를 나타낸 도면
도 6은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 오목형 반사부가 형성된 태양광 반사판을 나타낸 도면
도 7의 (가) (나)는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 난방수 및 온수 공급이 가능한 열교환식 태양열 보일러가 설치된 모습을 나타낸 사진
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야하며 비록 종래기술과 동일한 부호가 표시되더라도 종래기술은 그 자체로 해석하여야 한다. 또한, 본 고안을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 난방수 및 온수 공급이 가능한 열교환식 태양열 보일러의 주요 기술적 구성은, 진공관(110), 히트파이프(120), 집열탱크(130), 열교환용 파이프(140), 물공급용 탱크(150), 태양광 집열ㆍ반사판(170)으로 이루어진다.
먼저 도 2 및 도 5를 참조하여 상기 진공관(110)은, 태양열 집열수단으로 삼각 형상을 갖는 고정 프레임(101)의 경사부(102)에 고정된 태양광 집열ㆍ반사판(170)의 상부면에 수직방향으로 다수개가 배치되되, 중공부(中空部, 111)를 갖는 유리재질로 제작되며, 일측이 상기 집열탱크(130)에 형성된 다수개의 결합공(131)에 끼워지도록 한다.
여기서, 상기 진공관(110)의 중공부(111)에는 상기 히트파이프(120)가 삽입되며, 진공관의 내부면은 열전도율이 우수한 동(Cu, 112)으로 도금 처리하여 진공관 및 히트파이트를 통해 집열된 태양열이 상기 집열탱크(130) 내부로 용이하게 전도(傳導)되도록 한다.
또한, 상기 진공관은 양측의 어느 한부분만 개방되도록 하여 상기 히트파이프(120)가 개방된 부분을 통해 용이하게 삽입되도록 하며, 히트파이프를 삽입 후 진공관의 개방된 부분에 밀폐용 캡(113)을 체결하여 진공관의 중공부(111)가 밀폐되도록 한다. 이때 상기 밀폐용 캡(113)은 상기 히트파이트의 외부면에 밀착되도록 진공관의 외부 직경과 동일하도록 홀(hole, 미도시)이 형성되며, 상기 홀에는 내열성이 우수한 합성고무 또는 실리콘으로 패킹(packing)처리하여 진공관의 중공부(111)가 완전히 밀폐되도록 한다(도 5 참조).
또한, 상기 진공관(130)에는 별도의 진공용 홀(미도시)을 형성시켜 진공흡입기와 같은 장비를 이용하여 진공관의 중공부에 잔존하는 공기를 제거하여 진공상태가 되도록 함으로써 히트파이프 및 진공관에 집열된 태양열의 열전도율 속도를 높이도록 한다. 이때 상기 진공용 홀은 진공흡입기 작업 완료 후 내열성이 우수한 합성고무 또는 실리콘으로 밀봉처리 되도록 한다.
한편, 상기 진공관의 중공부에는 단열성능이 우수한 비활성 기체인 아르곤 가스(Argon gas)를 충진 시킴으로써, 상기 히트파이프에 집열된 태양열이 진공관의 외부온도(대기온도)에 의해 온도가 낮아지는 것을 방지하여 열손실을 줄일 수도 있다.
또한, 상기 진공관(130)은 상기 고정프레임으로부터 이탈되지 않도록 고정프레임의 경사부(102) 하부에 고정ㆍ설치된 진공관 지지대(103)에 상기 진공관의 일부분이 각각 끼워지도록 하며, 이를 위해 상기 진공관 지지대에는 다수개의 홀(hole)이 형성되도록 한다.
다시 도 5를 참조하여, 상기 히트파이프(120)는 상기 진공관(110)의 중공부(111)에 삽입되는 파이프(pipe)로, 내부에 열전달매체(122)가 채워질 수 있도록 양측의 어느 한부분만 개방되도록 하여 개방된 부분이 상기 집열탱크의 결합공(131) 방향으로 향하도록 하고, 열전도율(혹은 태양열 회수율)이 우수한 동(Cu)재질로 제작된다.
여기서 상기 히트파이프(120) 내부에 채워지는 열전달매체(122)는 특정 열매체에 한정하지 않으며, 비등점(끓는점)이 높아 저압력에서도 높은 온도의 열을 발생시키며, 열안정성이 우수한 액체라면 모두 사용가능하다.
예를들어, 상기 열전달매체는 물보다 비등점이 높은 다우섬(dowtherm)과 써미놀(therminol) 55/66과 같은 합성 열매체유, 절연유, 수은 등과 같은 액체를 사용할 수 있으며, 이러한 열전달매체는 이 분야에서 널리 사용ㆍ보급 되어지는 것이므로 이에 대해 더 이상 설명하지 않도록 한다.
또한, 상기 히트파이프(120)는 내부에 채워진 열전달매체(122)가 집열탱크 내부로 누출되지 않도록 열전달매체를 채운 다음 개방된 부분에 누출방지용 캡(121)이 체결되도록 하며, 상기 누출방지용 캡과 히트파이프의 접촉면은 내열성이 우수한 합성고무 또는 실리콘으로 패킹(packing) 처리하여 열전달매체의 누출을 확실히 방지토록 한다.
또한, 상기 히트파이프(120)는 상기 집열탱크 내부에 일정길이가 돌출되어 내장되도록 상기 진공관(110)보다 10~20cm 길게 제작되도록 하여 히트파이프를 통해 집열된 태양열이 상기 집열탱크 내부로 용이하게 전도(傳導)되도록 한다.
또한, 상기 진공관의 중공부(111)에 내장되는 상기 히트파이프(120)가 외부 힘에 의한 흔들림으로 인해 유리재질의 진공관이 파손되지 않도록 상기 진공관의 내부면 하부측에 내열성 우수하며 완충작용을 갖는 합성고무 또는 실리콘 재질의 완충수단(114)이 형성 되도록 제작한다.
도 2 내지 도 4를 참조하여, 상기 집열탱크(130)는, 상기 고정 프레임(101)의 상부에 고정ㆍ설치되며, 길이방향으로 형성된 다수개의 결합공(131)에 끼워진 상기 진공관(110) 및 히트파이프(120)로부터 집열된 열에 의해 내부에 채워진 물이 데워져 난방수로 사용되도록 한 원통 형상을 갖는 난방수 공급 수단이며,
상기 열교환용 파이프(140)는, 상기 집열탱크 내부에 설치된 지지대(136)에 의해 고정ㆍ설치되며, 집열탱크 내부에 채워진 물과 열교환 작용을 하여 생활온수로 사용되도록 한 코일형상을 갖는 생활온수 공급 수단이다.
또한, 상기 물공급용 탱크(150)는, 상기 집열탱크(130) 및 열교환용 파이프(140) 각각에 물을 공급하는 수단으로, 지지프레임(106)에 의해 상기 집열탱크(130)의 상부에 고정되도록 한다.
여기서, 상기 집열탱크(130)는 상기 물공급용 탱크(150)로부터 집열탱크 내부로 물이 공급되도록 하는 제1 공급구(132)와, 상기 열교환용 파이프(140)로 물이 공급되도록 하는 제2 공급구(133)와, 집열탱크 내부의 데워진 물이 배출되도록 한 난방수 배출구(134)와, 열교환용 파이프 내부의 열교환된 물이 배출되도록 한 생활온수 배출구(135)가 각각 형성된다.
또한, 상기 물공급용 탱크(150)는 상수도와 같은 외부로부터 물을 공급받는 제1 공급관(160)과, 상기 집열탱크에 형성된 제1 공급구(132)와 연결되는 제2 공급관(162)과, 상기 열교환용 파이프(140)에 물이 공급되도록 상기 집열탱크에 형성된 제2 공급구(133)와 연결되는 제3 공급관(161)이 각각 연결되어 있으며, 상기 제1/제2/제3 공급관(160, 161, 162)은 겨울철 동파 방지를 위해 스티로폼과 같은 단열재로 씌워지도록 한다.
또한, 상기 집열탱크(130)에 형성된 난방수 배출구(134)와 연결된 제1 배출관(163)과, 생활온수 배출구(135)와 연결된 제2 배출관(164)을 통해 난방수와 생활온수가 각각 배출되도록 하여 건물 또는 가정 내에 공급되도록 하며, 상기 제1/제2 배출관(163, 164)은 겨울철 동파 방지를 위해 스티로폼과 같은 단열재로 씌워지도록 한다.
따라서, 온수용 보일러의 추가 설치 없이 집열탱크(130)와 열교환용 파이프(140)를 통해 난방수와 생활온수를 각각 공급 받을 수 있어 태양열 보일러의 설치비용 및 유지보수 비용을 절감시킬 수 있으며, 상기 집열탱크 내부에 코일형상으로 형성된 열교환용 파이프를 통해 열교환 면적이 넓혀짐으로써, 열교환 효율을 높일 수 있어 생활온수의 공급이 용이하도록 한다.
다시 도 2 및 도 6을 참조하여, 상기 태양광 집열ㆍ반사판(170)은 상기 진공관(110)의 양측면과 일정간격으로 이격거리를 두되 볼록하게 라운드 진 반사부(171)와, 상기 진공관(110)의 후면과 일정간격으로 이격거리를 두되 오목하게 라운드 지며 다수개의 치(齒, 173)를 갖는 "
Figure 112011075459017-utm00002
" 형상의 집열부(172)가 각각 형성되어진다.
여기서, 상기 반사부(171)는 반사율이 좋은 알루미늄 소재로 제작하여 상기 반사부로 복사(輻射)된 태양광이 상기 진공관의 측면으로 반사되도록하고, 상기 집열부(172)는 오목하게 라운드 진 알루미늄판(174)의 상부면에 다수개의 치(齒, 173)가 형성된 구리판(175)을 부착하여 제작함으로써 상기 집열부로 복사되어 집열된 태양광(혹은 태양열)이 상기 진공관의 하부면에 복사열로 직접 전달되도록 한다(도 6 참조).
다시 말해서, 상기 집열부(172)는 태양광이 복사되어 집열되는 부분을 열전도율 및 집열성능이 우수한 구리판(175)으로 하고, 상기 구리판의 하부면에는 반사율이 좋은 알루미늄판(174)을 부착ㆍ형성 함으로써, 상기 구리판에서 집열된 태양열이 알루미늄판에 의해 상기 집열부의 하부 방향으로 전도(傳導)되지 않고 집열부의 상부 방향으로 복사열로써 발산되도록 하여 진공관에 전달되도록 한다.
또한, 상기 집열부(172)에 다수개의 치(173)를 형성시킨 이유는, 종래의 곡선형 또는 직선형의 집열판보다 상기 다수개의 치(172)를 통해 태양광 집열면적을 넓힘으로써, 태양광 집열효율을 높이기 위함이다.
또한, 상기 다수개의 치(172) 사이에 저장된 태양열은 장시간 저장할 수 있으므로, 일조량이 많은 시간대에 집열된 태양열을 일조량이 적은 시간대까지 지속적으로 상기 진공관에 고온의 복사열을 전달할 수 있다.
한편, 도 7의 (가) (나)는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 난방수 및 온수 공급이 가능한 열교환식 태양열 보일러가 설치된 모습을 나타낸 사진이다.
이와 같이, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 난방수 및 온수 공급이 가능한 열교환식 태양열 보일러는, 열전달매체가 채워진 태양열 집열용 히트파이프가 내장된 진공관을 통해 집열탱크와 집열탱크 내부에 설치된 코일형상의 열교환용 파이프에 채워진 물을 가열시켜 난방수와 생활온수로 각각 사용되도록 하며, 반사부와 집열부가 각각 형성된 태양광 집열ㆍ반사판을 둠으로써, 온수용 보일러의 추가 설치 없이 난방수와 생활온수를 각각 공급 받을 수 있어 설치비용 및 유지보수 비용을 절감시킬 수 있으며, 코일형상의 열교환용 파이프를 통해 열교환 효율을 높일 수 있고, 또한, 히트파이프와 진공관 및 태양광 집열ㆍ반사판을 통해 태양열 집열효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 고안의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 고안에 개시된 실시예는 본 고안의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 고안의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 고안의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
2: 집열판 3: 열매체탱크
4: 물 공급호스 5: 급수통
6: 공급관 7: 온수 파이프
101: 고정 프레임 102: 경사부
103: 진공관 지지대 106: 지지 프레임
110: 진공관 111: 중공부
112: 동(Cu) 113: 밀폐용 캡
114: 완충수단 120: 히트파이프
121: 누출방지용 캡 122: 열전달매체
130: 집열탱크 131: 결합공
132: 제1 공급구 133: 제2 공급구
134: 난방수 배출구 135: 생활온수 배출구
136: 지지대 140: 열교환용 파이프
150: 물공급용 탱크 160: 제1 공급관
161: 제2 공급관 162: 제3 공급관
163: 제1 배출관 164: 제2 배출관
170: 태양광 집열ㆍ반사판 171: 반사부
172: 집열부 173: 다수개의 치(齒)
174: 알루미늄판 175: 구리판

Claims (8)

  1. 태양열에 의해 집열탱크 내부에 채워진 물이 데워져 온수 및 난방수로 이용되도록 한 태양열 보일러에 있어서,
    상기 태양열 보일러는, 삼각 형상을 갖는 고정 프레임(101)의 경사부(102)에 고정된 태양광 집열ㆍ반사판(170)의 상부면에 수직방향으로 다수개가 배치되되, 중공부(中空部, 111)를 갖는 유리재질로 제작되며, 일측이 상기 집열탱크(130)에 형성된 다수개의 결합공(131)에 끼워지는 진공관(110)과;
    상기 진공관(110)의 중공부(111)에 삽입되며, 내부에 열전달매체(122)가 채워질 수 있도록 양측의 어느 한부분만 개방되도록 하여 개방된 부분이 상기 집열탱크의 결합공(131) 방향으로 향하도록 하고, 열전도율(혹은 태양열 회수율)이 우수한 동(Cu)재질로 제작되는 히트파이프(120)와;
    상기 고정 프레임(101)의 상부에 고정ㆍ설치되며, 길이방향으로 형성된 다수개의 결합공(131)에 끼워진 상기 진공관(110) 및 히트파이프(120)로부터 집열된 열에 의해 내부에 채워진 물이 데워져 난방수로 사용되도록 한 원통 형상의 집열탱크(130)와;
    상기 집열탱크 내부에 설치된 지지대(136)에 의해 고정ㆍ설치되며, 집열탱크 내부에 채워진 물과 열교환 작용을 하여 생활온수로 사용되도록 한 코일형상을 갖는 열교환용 파이프(140) 및;
    상기 집열탱크(130) 및 열교환용 파이프(140) 각각에 물을 공급하는 물공급용 탱크(150)로 구성되며,
    또한, 상기 태양광 집열ㆍ반사판(170)은 상기 진공관(110)의 양측면과 일정간격으로 이격거리를 두되 볼록하게 라운드 진 반사부(171)와, 상기 진공관(110)의 후면과 일정간격으로 이격거리를 두되 오목하게 라운드 지며 다수개의 치(齒, 173)를 갖는 "
    Figure 112011075459017-utm00003
    " 형상의 집열부(172)가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 난방수 및 온수 공급이 가능한 열교환식 태양열 보일러.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 진공관(110)의 내부면은 열전도율이 우수한 동(Cu, 112)으로 도금되는 것을 특징으로 하는 난방수 및 온수 공급이 가능한 열교환식 태양열 보일러.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 진공관(110)은 중공부(111)에 상기 히트파이프(120)를 내장한 다음 중공부가 밀폐되도록 밀폐용 캡(113)이 체결되는 것을 특징으로 하는 난방수 및 온수 공급이 가능한 열교환식 태양열 보일러.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 진공관(110)의 중공부(111)에는 단열성능이 우수한 비활성 기체인 아르곤 가스(Argon gas)가 충진되는 것을 특징으로 하는 난방수 및 온수 공급이 가능한 열교환식 태양열 보일러.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 히트파이프(120)는 내부에 채워진 열전달매체(122)가 집열탱크 내부로 누출되지 않도록 상기 열전달매체를 채운 다음 개방된 부분에 누출방지용 캡(121)이 체결되는 것을 특징으로 하는 난방수 및 온수 공급이 가능한 열교환식 태양열 보일러.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 히트파이프(120)는 집열탱크 내부에 일정길이가 돌출되어 내장되도록 상기 진공관(110)보다 10~20cm 길게 제작되는 것을 특징으로 하는 난방수 및 온수 공급이 가능한 열교환식 태양열 보일러.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 집열탱크(130)는 상기 물공급용 탱크(150)로부터 집열탱크 내부로 물이 공급되도록 하는 제1 공급구(132)와, 상기 열교환용 파이프(140)로 물이 공급되도록 하는 제2 공급구(133)와, 집열탱크 내부의 데워진 물이 배출되도록 한 난방수 배출구(134)와, 열교환용 파이프 내부의 열교환된 물이 배출되도록 한 생활온수 배출구(135)가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 난방수 및 온수 공급이 가능한 열교환식 태양열 보일러.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 태양광 집열ㆍ반사판(170)의 집열부(172)는 오목하게 라운드 진 알루미늄판(174)의 상부면에 다수개의 치(齒, 173)가 형성된 구리판(175)이 부착되어 제작되는 것을 특징으로 하는 난방수 및 온수 공급이 가능한 열교환식 태양열 보일러.
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