WO2011108771A1

WO2011108771A1 - 태양열을 이용한 각종 물 증류장치 및 증류방법

Info

Publication number: WO2011108771A1
Application number: PCT/KR2010/001306
Authority: WO
Inventors: 홍정호
Original assignee: Hong Jeong-Ho
Priority date: 2010-03-03
Filing date: 2010-03-03
Publication date: 2011-09-09
Also published as: CN102844274A; CN102844274B; US20120318658A1

Abstract

본 발명은 태양열을 이용한 물 증류장치 및 증류방법을 제공하는 것이다. 더욱 구체적으로는 태양광을 반사시켜 태양광을 집속시킬 수 있는 반사면을 가진 태양열집열기의 태양광 반사면 초점 축은 고정시키고 태양광 반사면은 초점 축을 중심으로 좌우로 회전되는 태양추적 형의 원통형포물면경 태양열집열기를 구성사고, 상기 태양열집열기의 초점 축 위치에 태양열로 물을 가열하여 팽창시키는 팽창수관과, 팽창된 물을 냉각시켜 응축시키는 응축수조를 설치하여 구성하고, 또한 상기 태양열집열기의 동일 초점 축 위치에 물을 태양열과 고온수증기로 동시에 가열하여 물을 증발시키는 증발수조와, 증발수조에서 발생한 수증기를 태얄열로 가열하는 수증기 재 가열증기관을 설치하는 구성으로 이루어진 태양열집열기 형의 태양열증발장치를 형성하고, 상기 태양열증발장치와 더불어 증발시킬 물을 예열하고 증류된 증류수는 냉각시키는 열 교환기와, 가동초기에 태양열증발장치에 물을 채울 수 있게 하는 급수용 수동펌프의 구성으로 이루어진 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 유류나 전기와 같은 에너지 없이 태양에너지만을 이용하여 물의 양수, 열 교환, 수증기 재 가열 및 증발의 복합공정으로 해수 또는 각종 물을 고효율로 증류시키는 효과가 있다.

Description

【명세서】

【발명의 명 칭】

태양열을 이용한 각종 물 증류장치 및 증류방법

【기술분야】

본 발명은 태양열을 이용한 각종 물 (본 발명에서 "각종 물"은 "해수" 또는 "폐수와 같은 각종 물"을 말하며 이하 이를 "물"이라고 표기함.)의 증류장치 및 증류방법에 관한 것으로서 , 더욱 상세하게는 원통형포물면경 태양열 집 열기와 같은 고성능 태양열 집 열 기능을 가진 태양열집 열기에서 집 열기의 반사면 초점 축은 고정시키고 원통형포물면경은 반사면 초점 축을 증심으로 좌우로 회 전되 게 하여 태양추적 이 되는 원통형포물면경 태양열 집열기를 구성하고， 상기 태양열집 열기의 반사면 초점축의 고정된 지지 봉 상에 팽창수관과 웅축수조를 각각 설치하여 태양열로 물을 가열하여 팽창 시 키고 또한 웅축수조내의 물로 팽창된 물을 웅축시 키는 작용올 일으켜서 이들 작용으로 물의 가열과 급수기능을 동시에 수행할 수 있게 구성하고， 또한 반사면 초점축의 고정된 지지 봉상에 증발수조와 수증기 재 가열증기관을 설치하여 태양열로 수증기를 가열하고 가열된 고온수증기와 태양열로 증발수조 내의 물을 동시에 가열하여 태양열과 더불어 수증기의 잠열을 물의 증발에 재이용하는 구성으로 태양열증발장치를 형성하고, 상기 태양열증발 장치와 더불어 열 교환기와 수동펌프를 설치하여 증발장치로 유입되는 저온의 물은 예열하고 증발장치에서 배출되는 고온증류수는 넁각시 키는 구성으로 태양열에

대 체용지 (규칙 제 26조) 의하여 물의 양수， 수증기 재 가열 , 증발 및 열 교환의 복합된 기능으로 해수를 포함한 각종 물을 증류하는 방법과 그 장치에 관한 것이다.

【배경기술】

종래 이용되고 있는 증류 또는 증발기술은 대표적으로 다중효용증발

(Multi-Effect Distillation)시스템과 다단플래시 (Multi-Stage Flashing)증발 시스템 이 있다. 이들 증발시스템은 수증기로 물을 가열하여 물올 증발 시 키고 이때 발생한 수증기를 증발 열원으로 재사용하는 과정에서 발생수증기의 온도는 증발기 한 단을 거 칠 때마다 수증기의 온도가 점 점 낮아지 게 된다. 이 낮은 온도의 수증기로 물을 증발시 키 기 위해서 감압펌프를 사용하여 증발실의 기압을 낮추어야 한다. 이로 인하여 감압용 동력비용과 이 에 따른 부대시설 비용이 많이 들뿐만 아니라 운전비용 역시 많이 드는 문제가 있었다. 또한 증기압축 (Mechanical Vapor Compression)증발방법 역시 증기 압축을 위한 동력비용과 부대시설비용과 운전비용이 많이 드는 문제점 이 있다.

【발명의 상세한 설명】

【기술적 과제】

따라서 , 본 발명의 목적은， 운전비용이 들지 않고 장치비용이 저가인 태양열을 이용한 물 증류장치 및 증류방법을 제공하는 것이다.

또한， 본 발명의 다른 목적은， 태양열 집 열기에 물의 팽창， 응축， 수증기 재 가열， 및 증발과 같은 복합된 기능을 태양열 집 열기의 반사면 초점 축에 구성하여 이들 복합된 기능으로 물을 태양열만으로 고효을로 증류시 키는 효과가 있는 태양열을 이용한 물 증류장치 및 증류방법을 제공하는 것이다.

【기술적 해결방법】

본 발명에 따라， 상기 목적은， 태양광을 반사시켜 태양광이 집속되는 초점 축을 형성하는 태양광반사 면을 가지는 원통형포물면경의 태양열 집 열기와;

상기 태양열집 열기의 초점 축 상에 배치되어， 외부로부터의 물이 유입 되는 웅축수조와; 상기 태양열 집 열기의 초점 축 상에 배치되어， 상기 웅축 수조의 물을 태양열에 의해 가열 및 팽창시 키는 팽창수관과;

상기 웅축수조를 관통하며， 상기 팽창수관에서 가열 및 팽창된 물을 상기 응축수조로 유입된 물과 열 교환하여 넁각 및 웅축시키는 응축수관과; 상기 태양열 집 열기 의 초점 축 상에 배치되어， 상기 웅축수관에서 웅축된 물을 태양열에 의해 증발시켜 저온의 수증기를 발생하는 증발수조와; 상기 태양열집 열기의 초점 축 상에 배치되어， 상기 증발수조에서 발생된 저온의 수증기를 태양열에 의해 재 가열하여 고온의 수증기를 발생시키는 수중기 재 가열증기관과;

상기 증발수조를 관통하며， 상기 수증기 재 가열증기관에서 발생된 고온의 수증기를 상기 증발수조로 유입된 물과 열 교환하여 웅축시켜 , 증류수를 발생시 키는 가열수증기관을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 증류장치에 의해 달성 된다. 여기서， 상기 태양열 집 열기의 초점 축 상에 배치되어， 상기 응축수조와 상기 팽창수관과 상기 증발수조와 상기 수증기 재 가열증기관을 지지하는 고정 지지 봉을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 웅축수조와 상기 팽창수관을 연결하는 배관과, 상기 팽창수관과 상기 웅축수관을 연결하는 배관과， 상기 웅축수관과 상기 증발수조를 연결 하는 배관에는 각각 체크벨브가 마련되어 물의 흐름 방향을 조종할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 응축수조와 상기 팽창수관과 상기 증발수조와 상기 수증기 재 가열증기관은 흑체표면 처 리된 것을 특징으로 한다.

상기 팽창수관과 상기 수증기 재 가열증기관은 상기 고정 지지 봉의 외주에 나선형으로 감기어 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 웅축수조로 외부의 물을 공급하는 펌프와; 상기 펌프로부터 토출된 물올 상기 웅축수조로 안내하는 송수관과; 상기 송수관을 유동하는 물과 상기 가열수증기관으로부터 증류된 증류수를 상호 열 교환하는 열 교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 분야에 따르면， 상기 목적은, 태양광을 반사시켜 태양광이 집속되는 초점 축을 형성하는 태양광반사 면을 가지는 원통형 포물면 경의 태양열 집 열기를 마련하는 단계와; 상기 초점 축 상에 마련된 팽창수관에 물을 공급하여 태양열로 물을 가열 및 팽창시키는 단계와; 상기 초점 축 상에 마련된 웅축수조에 내장된 응축수관을 통해 상기 팽창수관에 의해 가열 및 팽창된 물을 웅축시 키는 단계와; 상기 초점 축 상에 마련된 증발수조를 통하여 상기 웅축수관에서 웅축된 물을 태양열에 의해 증발시켜 저온의 수증기를 발생하는 단계와; 상기 초점 축 상에 마련된 수증기 재 가열증기관을 통하여 상기 증발수조에서 발생된 저온의 수증기를 태양열에 의해 재 가열하여 고온의 수증기를 발생하는 단계와; 상기 증발수조에 내장된 가열수증기관을 통해 상기 90 수증기 재 가열증기관에서 발생된 고온의 수증기를 상기 증발수조로 유입된 물과 열 교환하여 웅축시켜， 증류수가 발생되는 단계를 포함하는 태양열을 이용한 물 증류방법에 의해서도 달성된다.

여기서， 상기 팽창수관으로 공급되는 물과 상기 가열수증기관으로부터 증류된 증류수를 상호 열 교환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

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【유리한 효과】

본 발명을 통하여 , 태양열만을 이용하여 적은 량의 태양열에너지로 많은 량의 해수를 포함한 각종 물을 운전인력 없이 증류할 수 있게 하여 기존의 인공적 에너지를 이용하는 고비용의 증발장치를 대체할 수 있고 해수담수화 100 분야는 물론 폐수처 리와 같은 환경 분야에도 기 여할 수 있을 것이며 또한 미 래의 물 부족에 대비하여 생활 폐수의 재활용에 이용될 수 있으며， 이에 따른 경제적 효과도 기대할 수 있다.

【도면의 간단한 설명】

105 도 1 은 태양열을 이용한 물 증류장치 전체구성을 나타낸 정면도，

도 2 는 도 1 의 A1— A2 단면도，

도 3 은 도 1 의 B1-B2 단면도, 도 4 는 도 1 의 C1-C2 단면도, 도 5 는 도 1 의 D1-D2 단면도 도 6 은 도 1 의 평면도， 도 7 은 도 1 의 우측면도， 도 8 은 도 1 의 좌측면도이다. 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 1： 태양열 증발장치

2： 이중관식 열 교환기

3: 수동펌프

4： 물 공급 수조

5: 증류수 집수수조

10： 강화유리

1 1： 포울면경 측면 판

1 2： 원통형 포물면경

1 3: 태양열 증발장치 지 지 봉 14: 팽창수관

15： 원통형 응축수조

16： 원통형 증발수조

1 7： 수증기 재 가열증기관 18： 회전 구동 축 21： 열 교환기 내관

22： 열 교환기 외관

31： 펌프 실린더

101, 102， 103, 302, 303： 체크밸브

104： 배기밸브

105： 스팀트랩

111： 지지 봉 고정측면 판

112： 포울면경 측면 판 결합레일

131： 태양열 증발장치 받침대

151： 응축수관

152： 응축수조 배수관

161： 가열 수증기관

162： 수위조절용 배수관

163： 수증기실

181： 구동 축 걸이

601， 602， 603， 604, 605， 606, 607： 송수관 a: 열 교환기 외관 배수구

b: 열 교환기 외관 입수구

c: 열 교환기 내관 입수구

d: 열 교환기 내관 배수구

e: 실린더 배기공 150 【발명의 실시를 위한 최선의 형 태】

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 전체구성요소를 보여주는 대표도 이다. 본 발명의 주요 구성요소는 태양추적 이 가능한 구조로 된 좌우회전 형의 태양광집광 반사면과 이 반사면의 초점중심축에 태양열에 의하여 물의 팽창， 웅축， 증발 및

155 수증기 재 가열기능을 가진 관 또는 원통을 설치 한 구성으로 이루어진 태양열 집열기로 된 증발장치와， 이 증발장치로 유입되는 물을 증발장치에서 배출되는 증류수와 열 교환시 키는 열 교환기와 초기가동 때 사용되는 급수용 수동펌프의 구성으로 이루어진 것이다. 태양열증류장치의 태양열 집 열 방법은 높은 온도까지 태양열을 집 열 할 160 수 있는 태양광 반사면을 가진 태양열집 열기를 이용한다. 이와 같은 태양열 집 열기는 기존에 상용화되고 있는 원통형포물면경 태양열집 열기， PTC (Parabolic Trough Concentration)형 태양열집 열기 및 CPC(Compound Parabolic Concentration)형 태양열집 열기와 같은 여 러 종류의 태양열집 열기 가 있으나， 본 발명의 구성에서는 원통형포물면경 태양열집 열방식을 대표로 165 이용하였고 열 교환기는 이중관식 열 교환방식을 대표로 이용하였다. 따라서 본 발명의 주요 구성은 도 1 에서 물의 팽창, 응축， 증발 및 수증 기 재 가열기능을 태양열집 열기의 반사면 초점 축에 구성 한 태양열증발장치 (1)와 더불어 이중관식 열 교환기 (2)， 수동펌프 (3), 물 공급수조 (4)， 및 증류수 집수수조 (5)를 구성하여서 각종 물을 태양열로 가열하여 증류시 키는 것이다. 170 더욱 상세하게는 상기의 태양열증발장치 (1)는 태양광 반사면으로 태양광 을 반사시켜 반사면 초점 축에 태양광을 집속 (集束， Focusing)시키고 또한 태양광 반사면 만을 반사면 초점 축을 중심으로 좌우로 회전할 수 있게 하여 태양추적 이 되는 원통형포물면경 (12)과， 상기 원통형포물면경 (12)초점 축에 있는 고정된 지지 봉상에는 태양열을 흡수하는 팽창수관 (14)， 원통형웅축수조

175 (15), 원통형증발수조 (16)， 및 수증기 재 가열증기관 (17)을 설치하여 태양열 증발장치 (1)를 구성 한다.

상기 태양열증발장치의 원통형포물면경 (12) 개구면 (開口面， Aperture) 에는 파장이 짧은 광선과 적외선은 통과되고 복사열에 의한 긴 파장의 적외선 은 차단하여 반사경 (12)의 초점 축에 집 열 된 열이 다시 외부로 복사되어

180 나가지 못하게 복사열을 차단하는 강화유리 (10)를 개구면 (開口面， Aperture) 상부에 덮은 형 태로 된 원통형포물면경 태양열집 열기 (1)를 구성한다. (이하 "원통형포물면경 태양열집열기 (1)"를 "태양열증발장치 (1)" 또는 단순히 "증발장치 " 이라고도 표기함.)

더욱 상세하게는 태양열증발장치 (1)의 지지 봉 (13)은 반사면 초점 축

185 위치에 지지 봉 (13)양단을 양쪽받침대 (131)에 설치하여 지지 봉 (13)을 고정 시 키고, 원통형포물면경 (12)의 양쪽 포물면경측면판 (11)은 결합레일 (112)로 고정된 지지 봉 (13)양단의 고정 측면판 (111)과 결합시켜서 원통형 포물면경 (12)이 반사면 초점 축에 고정된 지지 봉 (13)을 중심으로 좌우로 회 전되는 태양열증발장치 (1)를 구성하고, 190 상기 태양열증발장치 (1)의 반사면 초점 축의 고정지지 봉 (13)상에 혹체표면 처 리한 팽창수관 (14)을 설치하고， 또한 상기 반사면 초점 축의 고정지지 봉 (13)상에 웅축수관 (151)과 웅축수조배수관 (152)이 내장된 혹체표면 처리한 원통형웅축수조 (15)를 설치한다. 팽창수관 (14)과 웅축수관 (151)의 양단과 중간에는 유체의 흐름방향을 조정하는 체크밸브 (101)，(102)，(103)를 195 각각 결합시 키고， 웅축수조배수관 (152)과 팽창수관 (14)은 체크밸브 (101)로 결합하여 물이 팽창수관 (14)으로 유입될 수 있게 구성 한다. 상기의 구성으로 팽창수관 (14)내의 물의 팽창작용과 웅축수관 (151)내의 물의 웅축작용을 발생 시켜서 물의 가열과 급수기능을 동시에 수행할 수 있게 하는 팽창수관 (14)과 원통형응축수조 (15)를 구성 한다.

200 또한 상기 태양열증발장치 (1)의 반사면 초점 축의 고정지지 봉 (13)상에 혹체표면 처리한 원통형증발수조 (16)와 혹체표면 처 리 한 수증기 재 가열증기관 (17)을 설치 한다. 상기 원통형증발수조 (16)후단 상부에는 수증기실 (Steam Room)(163)을 구비하고, 원통형증발수조 (16)내부는 배기 밸브 (104)와 스팀트랩 (Steam Trap)(105)을 결합한 가열수증기관 (161)과 원통형증발수조 (16) 내부의

205 수위 조절용 배수관 (Overflow Drain Tube)(162)을 설치하여 구성 한다. 원통형 증발수조 (16) 후단의 수증기 실 (163)과 원통형증발수조 (16)내의 가열수증기관 (161)은 수증기 재 가열증기관 (17)의 양단에 각각 결합하여 구성 한다. 상기와 같은 구성으로 팽창수관 (14)과 원통형웅축수조 (15)는 태양열에 의하여 물의 가열， 양수 및 급수기능을 하고， 원통형증발수조 (16)와 수증기 재 210 가열증기관 (17)은 원통형증발수조 (16)내의 물을 태양열과 더불어 가열수증기관 (161)에 공급된 고온수증기로 동시에 가열하는 기능을 하는 태양열과 수증기의 잠열을 증발에 재이용하는 태양열증발장치 (1)를 형성한다. 상기 팽창수관 (14), 웅축수관 (151), 가열수증기관 (161)과 수증기 재 가열 증기관 (17)을 설치하는데 여 러 가지 방법 이 있으나 본 발명에서는 팽창수관

215 (14)， 원통형웅축수조 (15)， 원통형증발수조 (16) 및 수증기 재 가열증기관 (17) 의 금속 표면은 혹체표면 처 리를 하여 태양열을 최대로 흡수할 수 있게 한다. 설치방법에 있어서는 팽창수관 (14)과 수증기 재 가열증기관 (17)은 혹체표면 처리된 금속관을 고정지지 봉 (13)을 중심으로 나선형으로 감아서 설치하고 응축수관 (151)과 가열수증기관 (161) 또한 나선형으로 감아서 원통형

220 웅축수조 (15)와 원통형증발수조 (16)내부에 설치하는 방식을 본 발명 의 대표적 수단으로 구성한다. 이와 같이 구성 한 태양열증발장치 (1)와 물 공급수조 (4) 및 증류수 집수 수조 (5)사이에 증발장치 (1)에서 배출되는 고온 웅축수와 증발장치로 유입되는 저온해수를 열 교환시 키는 열 교환기 (2)를 설치하여 구성하고， 증발장치 의 225 초기 구동에 팽창수관 (14)， 웅축수관 (151)， 원통형웅축수조 (15) 및 원통형 증발수조 (16)에 물을 채우기 위 한 수동펌프 (3)를 구성하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 상기와 같이 구성된 본 발명의 동작 원리를 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 태양열증발장치 (1)를 태양추적방식으로 운영할 경우에는 230 태양추적용 구동축을 원통형포물면경 회전구동축 (18)의 구동축걸이 (181)에 결합시 키고 태양열증발장치 (1)를 고정방식으로 운영할 경우에는 태양열증발 장치 (1)의 개구면 (開口面， Aperture)을 하늘을 향해 수직되 게 고정시킨다. 본 발명의 태양열증류장치 (1)는 태양추적기능을 제공할 뿐 태양추적 장치는 본 발명에서 제외한다.

235 상기와 같이 태양열증발장치 (1)의 모든 구성 이 완성되면 초기가동에서는 수동펌프 (3)를 작동하여 증류시킬 물을 원통형웅축수조 (15)， 팽창수관 (14)， 웅축수관 (151)， 및 원통형증발수조 (16)에 순차적으로 채운다. 물이 채워진 다음 넘치는 물은 원통형증발수조 (16)의 배수관 (Overflow Drain Tube)(162)을 통하여 배수된다. 이때 수동펌프 (3)작동올 멈추고 잠금 밸브 (301)를 잠근다.

240 증류시킬 물이 채워지는 과정은 다음과 같다.

처음 펌프의 손잡이를 당겨내면 열 교환기 (2)쪽의 체크밸브 (303)는 닫히고 물 공급수조 (4)쪽의 체크벨브 (302)는 열려서 해수는 물 공급수조 (4)에서 송수관 (605), 체크밸브 (302)， 잠금벨브 (301)를 거쳐 펌프실린더 (31) 안으로 흘러간다. 이 때 펌프손잡이를 펌프실린더 (31) 안으로 밀어 넣으면 물 공급수조 (4)쪽의 245 체크밸브 (302)는 닫히고 열 교환기 (2)쪽의 체크밸브 (303)는 열려서 물은 펌프 실린더 (31)에서 태양열증발장치 (1)쪽으로 홀러 들어간다. 실린더 배기공 (e)은 공기를 소통시켜서 펌프작동을 원활하게 한다.

증류할 물이 흐르는 경로는 물 공급수조 (4)에서 송수관 (605)， 체크밸브 (302), 송수관 (606)， 잠금밸브 (301)， 수동펌프 (3), 잠금밸브 (301), 송수관 (606), 250 체크밸브 (303)， 송수관 (607)， 열 교환기외관 입수구 (a), 열 교환기외관 (22)， 열 교환기외관 배수구 (b), 송수관 (601), 원통형응축수조 (15)， 응축수조배수관 (152)， 체크밸브 (101)， 팽창수관 (14)， 체크밸브 (102)， 웅축수관 (151)， 체크밸브 (103)， 및 원통형증발수조 (16)순으로 물이 홀러 채워지고 원통형 증발수조 (16) 가 채워지면 넘치는 물은 수위조절용 배수관 (162)과 송수관 (603)을 거쳐 물

255 공급수조 (5)로 홀러 들어간다.

이와 같이 물이 태양열증류장치 (1)에 채워지면 증발과정은 다음과 같다. 태양열증류장치 (1)의 고정된 초점 축에 태양 직사광과 원통형포물면경 (12)의 태양반사광을 층분히 받으면 원통형포물면경 (12)의 초점 축 상에 있는 팽창 수관 (14)， 원통형응축수조 (15)， 원통형증발수조 (16), 및 수증기 재 가열증기관

260 (17) 모두가 가열된다. 팽창수관 (14)내부의 물이 충분히 가열되어 수증기가 생성되면 수증기의 부피팽창으로 팽창수관 (14)내부의 압력 이 상승하여 관내의 물과 수증기는 웅축수조배수관 (152)쪽의 체크벨브 (101)가 있는 방향으로는 역방향이므로 흐르지 못하고 웅축수관 (151)쪽의 체크밸브 (102)가 있는 방향 으로는 순방향이므로 물과 수증기는 체크벨브 (102)를 통하여 원통형웅축수조

265 (15)내의 웅축수관 (151)으로 유입된다. 웅축수관 (151)으로 유입된 물과 수증기 는 원통형웅축수조 (15)내부의 물에 의해 웅축되어 웅축수관 (151)내의 물과 수증기는 수축되어 웅축수관 (151)내부는 감압작용으로 원통형증발수조 (16)쪽의 체크벨브 (103)는 닫히고 팽창수관 (14)쪽의 체크밸브 (102)는 열려서 물과 수증 기는 수축력으로 팽창수관 (₁₄)쪽의 체크벨브 (102)를 거 쳐서 웅축수관 (151)으로

270 유입된다. 상기의 과정이 반복되면 팽창수관(₁₄)내부의 물은 팽창하여 웅축수조 배수관 (152)쪽의 체크밸브 (101)는 닫히고 팽창수관 (14)쪽의 체크벨브 (102)와 원통형증발수조 (16)쪽의 체크밸브 (103)는 열려서 물은 팽창수관 (14)에서 응축수관 (151)을 거 쳐 원통형증발수조 (16)로 흘러 들어간다.

275 웅축수관 (151) 내부의 물과 수증기가 웅축되면 웅축수조배수관 (152)쪽의 체크벨브 (101)와 팽창수관 (14)쪽의 체크벨브 (102)는 열리고 원통형증발수조 (16)쪽의 체크벨브 (103)는 닫혀서 물은 외부에서 웅축수조배수관 (152)쪽의 체크밸브 (101)를 통하여 팽창수관 (14)으로 유입된다.

이와 같이 팽창수관 (14)과 원통형웅축수관 (15)의 팽창과 웅축작용으로

280 물을 외부에서 양수하여 원통형증발수조 (16)로 급수하는 기능을 가지게 된다.

일반적으로 물을 가열하여 수증기를 발생시 키 면 수증기의 부피는 약 1600 배로 팽창하여 팽창압력 이 생기고 반면에 수증기를 넁각시키면 부피는 약 1600 분의 1 로 수축되어 수축력 이 발생되는데 이 러한 팽창과 수축현상을 이용한 양수방법 이다.

285 상기와 같이 물이 원통형증발수조 (16)로 유입 되면 증발수조 (16)내의 물은 태양열에 의하여 가열되어 증발수조내의 물은 끓게 된다. 이때 끓어서 발생한 수증기는 수증기실 (163)에 모이 게 되고 수증기실 (163)에 모인 수증기는 수증기 재 가열증기관 (17)으로 공급되고 수증기 재 가열증기관 (17)으로 공급된 수증기는 태양열에 의해 가열되어 고온수증기가 되고 이 고온 수증기는 290 원통형증발수조 (16)내의 가열수증기관 (161)으로 공급되어 이 때부터는 원통형 증발수조 (16)내의 물은 태양열과 더불어 재 가열된 고온수증기로 가열하여 증발을 더욱 신속하게 촉진시킨다.

이와 같이 원통형증발수조 (16)내의 물을 태양열과 고온수증기로 증발 시 키고 이 때 증발된 수증기는 태양열로 가열하여 수증기의 온도를 높여서

295 증발열원으로 다시 이용하는 증발 방법 이다. 증발열원으로 이용된 수증기는 물 가열에 이용된 다음에는 웅축되어 증류수가 되고 이 증류수는 스팀트랩 (105)올 통과한 다음 송수관 (602)， 열 교환기내관 입수구 (c), 열 교환기내관 (21)， 열 교환기내관 배수구 (d) 및 송수관 (604)을 거쳐 증류수 집수수조 (5)로 배수된다. 이때 배기벨브 (104)는 수증기내에 있던 공기를 외부로 방출시 킨다.

300 태양열 증발장치 (1)로 유입되는 물과 태양열증발장치 (1)에서 배출되는 증류수는 열 교환되고 증발시 킬 물은 예열하여서 열효율올 높이고 증발장치 에서 생성된 증류수는 넁각되는 효과를 얻을 수 있다.

따라서 본 발명은 태양열만으로 물의 양수， 수증기 재 가열 및 증발을 시 키는 기능을 가진 태양열증발장치로서 태양열에 의하여 해수를 포함한 각종

305 물을 고효율로 증류시키는 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

Claims

【청구의 범위】

【청구항 1】

태양광을 반사시켜 태양광이 집속 되는 초점 축을 형성하는 태양광 반사 면을 가지는 원통형포물면경의 태양열집 열기와;

상기 태양열집 열기의 초점 축 상에 배치되어， 외부로부터의 물이 유입되는 웅축수조와;

상기 태양열집 열기의 초점 축 상에 배치되어， 상기 웅축수조의 물을 태양열에 의해 가열 및 팽창시 키는 팽창수관과;

상기 웅축수조를 관통하며 , 상기 팽창수관에서 가열 및 팽창된 물을 상기 웅축수조로 유입된 물과 열 교환하여 넁각 및 웅축시 키는 웅축수관과; 상기 태양열집 열기의 초점 축 상에 배치되어， 상기 웅축수관에서 웅축된 물을 태양열에 의해 증발시켜 저온의 수증기를 발생하는 증발수조와;

상기 태양열집 열기의 초점 축 상에 배치되어， 상기 증발수조에서 발생된 저온의 수증기를 태양열에 의해 재 가열하여 고온의 수증기를 발생하는 수증기 재 가열증기관과;

상기 증발수조를 관통하며， 상기 수증기 재 가열증기관에서 발생된 고온의 수증기를 상기 증발수조로 유입된 물과 열 교환하여 응축시켜， 증류수를 발생시 키는 가열수증기관을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 물 증류장치 .

【청구항 2】

제 1 항에 있어서 ,

상기 태양열집 열기의 초점 축 상에 배치되어， 상기 웅축수조와 상기 팽창수관과 상기 증발수조와 상기 수증기 재 가열증기관을 지지하는 고정 지지 봉을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 물 증류장치 .

【청구항 3】

제 1 항에 있어서，

상기 웅축수조와 상기 팽창수관을 연결하는 배관과， 상기 팽창수관과 상기 웅축수관을 연결하는 배관과， 상기 응축수관과 상기 증발수조를 연결하는 배관에는 각각 체크밸브가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 물 증류장치 .

【청구항 4】

제 1 항에 있어서，

상기 웅축수조와 상기 팽창수관과 상기 증발수조와 상기 수증기 재 가열증기관은 혹체표면 처리된 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 물 증류장치 .

【청구항 5】

제 2 항에 있어서， 상기 팽창수관과 상기 수증기 재 가열증기관은 상기 고정 지지 봉의 외주에 나선형으로 감기며 설치되는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 물 증류장치 .

【청구항 6】

제 1 항에 있어서，

상기 웅축수조로 외부의 물을 공급하는 핍프와;

상기 펌프로부터 토출된 물을 상기 응축수조로 안내하는 송수관과; 상기 송수관을 유동하는 물과 상기 가열수증기관으로부터 증류된 증류수를 상호 열 교환하는 열 교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 물 증류장치 .

【청구항 7】

태양광을 반사시켜 태양광이 집속되는 초점 축을 형성하는 태양광 반사면을 가지는 원통형포물면경의 태양열집 열기를 마련하는 단계와;

상기 초점 축 상에 마련된 팽창수관에 물을 공급하여 태양열로 물을 가열 및 팽창시 키는 단계와;

상기 초점 축 상에 마련된 웅축수조에 내장된 웅축수관을 통해 상기 팽창수관에 의해 가열 및 팽창된 물을 옹축시 키는 단계와;

상기 초점 축 상에 마련된 증발수조를 통해 상기 웅축수관에서 웅축된 물을 태양열에 의해 증발시켜 저온의 수증기를 발생하는 단계와; 상기 초점 축 상에 마련된 수증기 재 가열증기관을 통해 상기 증발수조에서 발생된 저온의 수증기를 태양열에 의해 재 가열하여 고온의 수증기를 발생하는 단계와;

상기 증발수조에 내장된 가열수증기관을 통해 상기 수증기 재 가열증기 관에서 발생된 고온의 수증기를 상기 증발수조로 유입된 물과 열 교환하여 웅축시켜 증류수가 발생되는 단계를 포함하는 태양열을 이용한 물 증류방법 .

【청구항 8】

제 7 항에 있어서 ,

상기 팽창수관으로 공급되는 물과 상기 가열수증기관으로부터 증류된 증류수를 상호 열 교환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 물 증류방법 .