(57)【要約】本発明はソーラー・ボイラー用半円筒型太陽熱集熱装置に関し、当該装置には、半円筒状に形成され、それによって太陽熱集熱効率を大いに向上させる複数の太陽熱集熱板が設けられており、当該装置は、前記複数の太陽熱集熱板によって加熱されるように構成される複数の熱交換管を補助管で地下熱交換管に接続するので、循環ポンプによって水がよく循環でき、それによって前記熱交換管や前記循環管の凍結による破裂問題を完全に解消することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソーラー・ボイラー用半円筒型太陽熱集熱装置（１）であって、半円筒状に形成され、その両端部が側壁（３）によって閉じられている少なくとも１つの太陽熱集熱器（２）と；
前記少なくとも１つの太陽熱集熱器（２）の内面に沿って配置され、太陽光反射鏡からなる太陽熱集熱板（２ａ）と；
前記少なくとも１つの太陽熱集熱器（２）の前面を閉じるように構成される透明カバー（３）と；
前記少なくとも１つの太陽熱集熱器（２）の軸方向に貫装される熱交換管（５）と；
循環水の温度を検出するように前記少なくとも１つの太陽熱集熱器（２）の前記熱交換管（５）に埋設される熱センサー（６）と；
各熱交換管（５）の上下端部を前記貯蔵タンク（２０）に接続するように貯蔵タンク（２０）の片側に接続される上下循環管（７）と；
前記熱センサー（５）の検出信号に応答して作動するように前記貯蔵タンク（２０）に接続された前記下部循環管（７）の片側に設置される循環ポンプ（８）と；
太陽光を検出するように前記少なくとも１つの太陽熱集熱器（２）内に配置される光センサー（９）と；
前記熱センサー（６）と前記光センサー（９）の検出信号に応答して開閉するような形で前記貯蔵タンク（２０）に接続された前記上下循環管（７）のそれぞれの端部に設置される第１電子バルブ（１０）と；
上下補助管（１２）に接続するような形で地下に設置できるように構成される地下熱交換管（１１）であり、前記上部補助管（１２）が前記電子バルブ（１０）に隣接するような形で前記上部循環管（７）の一端側から下方に延びることを特徴とする地下熱交換管（１１）と；
前記下部循環管（７）に装着された前記電子バルブ（１０）と前記循環ポンプ（８）との間に位置するような形で前記下部循環管（７）の一端側から下方に延びる前記下部補助管（１２）と；
前記熱センサー（６）と前記光センサー（９）の検出信号に応答して開閉するような形で前記上下補助管（１２）のそれぞれに（その半円形の上部と底部において）装着される第２電子バルブ（１３）と；
前記熱センサー（６）、前記光センサー（９）、前記循環ポンプ（８）、並びに前記第１及び第２電子バルブ（１０，１３）の動作を制御するコントローラ（１４）と、からなることを特徴とするソーラー・ボイラー用半円筒型太陽熱集熱装置（１）。
【請求項２】
請求項１に係るソーラー・ボイラー用半円筒型太陽熱集熱装置であって、前記熱交換管（５）が前記少なくとも１つの太陽熱集熱器（２）の上端部の両端Ａ及びＢを接続する（Ａ-Ｂ）上の中心点（Ｃ）に対して垂直に、垂線（Ｃ-Ｄ）の長さの半分に対応する位置に配置されることを特徴とし、前記少なくとも１つの太陽熱集熱器（２）を上から見ると、前記垂線（Ｃ-Ｄ）は直線（Ａ-Ｃ）と同じ長さを有することを特徴とするソーラー・ボイラー用半円筒型太陽熱集熱装置。
【請求項３】
請求項１に係るソーラー・ボイラー用半円筒型太陽熱集熱装置であって、太陽熱収集誘導板（１５）が前記少なくとも１つの太陽熱集熱器（２）両前側から斜め前方に延びることを特徴とし、前記太陽熱収集誘導板（１５）が９０度以下の内角（α）を有することを特徴とするソーラー・ボイラー用半円筒型太陽熱集熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はソーラー・ボイラー用半円筒型太陽熱集熱装置に関し、特に、建物の壁面や屋根に設置されて高い集熱効率を提供し、冬季には地熱を利用して配管の凍結による破裂問題を解消するソーラー・ボイラー用半円筒型太陽熱集熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ソーラー・ボイラーは代替エネルギー源の１つである太陽エネルギーを集めるために用いられ、集めた太陽エネルギーを加熱目的に利用するものである。前記ソーラー・ボイラーは、太陽熱を直接集熱方式で集熱する場合、直列型ではなく並列型で太陽熱を吸収し、次いで、その太陽熱を利用して水を加熱する。
【０００３】
前述の構造を有する従来のソーラー・ボイラーによれば、その加熱は太陽熱を吸収して水を加熱することによって行われることから、加熱効率の低下が生じてしまう。
【０００４】
これらの問題に対処し解消するために、直列型太陽光集光ラインを有する新型ソーラー・ボイラーが提案されている（本発明の出願人により出願された韓国特許第０２８４１０３号と第０４０４７５８号で開示されている）。かかるソーラー・ボイラーでは、複数の反射鏡が太陽の移動に合わせて移動され、反射鏡からの反射光が単一の所定位置に集中され、それによって加熱しようとする水を加熱するものである。
【０００５】
従来技術には、太陽熱が単一の所定位置に集中されることから加熱しようとする水を比較的短時間で加熱できるという利点はあるが、前記反射鏡の構造体への配設と組立作業が煩雑になってしまう。また、前記構造体を太陽の位置変動に合わせて駆動する必要があるので、その構造の設置が複雑になるばかりでなく、設置に必要な面積も大きくなってしまい、好ましくない。さらに、太陽熱集熱部を介して家屋外に設置される加熱水の供給配管が冬季に凍結して破裂する可能性もあり、一般住宅での設置と使用は困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
それ故、本発明は従来技術において発生する前述の問題点を解決するためなされたものであり、本発明の目的は、場所的な制約なしに設置することができ、太陽光集光効率を向上させると共に、冬季には屋外配管の凍結による破裂を防止できるソーラー・ボイラー用半円筒型太陽熱集熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明によれば、以下を含むソーラー・ボイラー用半円筒型太陽熱集熱装置が提供される。
半円筒状に形成され、その両端部が側壁によって閉じられている少なくとも１つの太陽熱集熱器と、各太陽熱集熱器の内面に沿って配置され、太陽光反射鏡からなる太陽熱集熱板と、各太陽熱集熱器の前面を閉じるように構成される透明カバーと、前記少なくとも１つの太陽熱集熱器の軸方向に設置されて各太陽熱集熱器を貫通する熱交換管と、循環水の温度を検出するように前記少なくとも１つの太陽熱集熱器の熱交換管に埋設される熱センサーと、各熱交換管の上下端部をその貯蔵タンクに接続するように貯蔵タンクの片側に接続される上下循環管と、前記熱センサーの検出信号に応答して作動するように前記貯蔵タンクに接続された前記下部循環管の片側に設置される循環ポンプと、太陽光を検出するように前記少なくとも１つの太陽熱集熱器内に配置される光センサーと、前記貯蔵タンクに接続された前記熱センサーと前記光センサーとの検出信号に応答して開閉するような形で前記上下循環管のそれぞれの端部に装着される第１電子バルブと、上下補助管に接続するような形で地下に設置できるように構成される地下熱交換管と、前記電子バルブに隣接するような形で前記上部循環管の端側から下方に延びる前記上部補助管と、前記下部循環管に装着された前記電子バルブと前記循環ポンプ間に位置するような形で前記下部循環管の端側から下方に延びる前記下部補助管と、前記熱センサーと前記光センサーとの検出信号に応答して開閉するような形で前記上下補助管のそれぞれに装着される第２電子バルブと、前記熱センサー、前記光センサー、前記循環ポンプ、並びに前記第１及び第２電子バルブの動作を制御するコントローラ。
【発明の効果】
【０００８】
本発明はソーラー・ボイラー用半円筒型太陽熱集熱装置を開示するものであって、当該装置には、半円筒形状を有する複数の太陽熱集熱板が設けられており、それによって太陽熱集熱効率が大いに向上され、当該装置は、前記複数の太陽熱集熱板によって加熱されるように構成される複数の熱交換管を補助管で地下熱交換管に接続するので、循環ポンプによって水がよく循環でき、それによって前記熱交換管や前記循環管の凍結による破裂問題を完全に解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は本発明の第１実施形態に係るソーラー・ボイラー用半円筒型太陽熱集熱装置を示す概略斜視図である。
【００１０】
【図２】図２は本発明の半円筒型太陽熱集熱装置を示す側面図である。
【００１１】
【図３】図３は本発明の半円筒型太陽熱集熱装置内の太陽熱集熱器の部分斜視図である。
【００１２】
【図４】図４は太陽熱が本発明の半円筒型太陽熱集熱装置内の太陽熱集熱器によって集熱される実施例を示す平面断面図である。
【００１３】
【図５】図５は本発明の第２実施形態に係るソーラー・ボイラー用半円筒型太陽熱集熱装置内の太陽熱集熱器に設置される太陽熱収集誘導板を示す平面断面図である。さらに、
【００１４】
【図６】図６は太陽熱が図５の太陽熱収集誘導板によって集熱される実施例を示す平面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は本発明の第１実施形態に係るソーラー・ボイラー用半円筒型太陽熱集熱装置を示す概略斜視図であり、図２は本発明の半円筒型太陽熱集熱装置を示す側面図であり、図３は本発明の半円筒型太陽熱集熱装置内の太陽熱集熱器の部分斜視図である。以下、本発明に係るソーラー・ボイラー用半円筒型太陽熱集熱装置の構成を添付図面を参照して説明する。
【００１６】
本発明によれば、図示したように、ソーラー・ボイラー用半円筒型太陽熱集熱装置１には、半円筒状に形成され、その両端部が側壁３によって閉じられている少なくとも１つの太陽熱集熱器２と、前記少なくとも１つの太陽熱集熱器２の内面に沿って配置され、太陽光反射鏡からなる太陽熱集熱板２ａと、前記少なくとも１つの太陽熱集熱器２の前面を閉じるように構成され、熱効率を向上させるガラス、アクリルなどの材料からなる透明カバー３と、が含まれる。
【００１７】
もとより、前記太陽熱集熱器２は水加熱用などとして単数設置することもできるが、その加熱面積を考慮して前記太陽熱集熱器２を複数並設するほうが好ましい。
【００１８】
熱交換管５が、前記複数の太陽熱集熱器２のそれぞれを貫通するように前記各太陽熱集熱器の軸方向に設置され、熱センサー６が、循環水の温度を検出するように前記各熱交換管５に埋設される。そこで、上下循環管７が前記各熱交換管５の両端部に接続され、前記上下循環管７は貯蔵タンク２０の片側に接続され、さらに、循環ポンプ８が、前記熱センサー６の検出信号に応答して作動するように前記下部循環管７に配置される。
【００１９】
前記熱交換管５は、好ましくは、前記各太陽熱集熱器２の上端部の両端Ａ及びＢを接続する直線（Ａ-Ｂ）上の中心点（Ｃ）に対して垂直に、垂線（Ｃ-Ｄ）の長さの半分に対応する位置に配置され、そこで、前記太陽熱集熱器２を上から見ると、前記垂線（Ｃ-Ｄ）は直線（Ａ-Ｃ）と同じ長さを有する。
【００２０】
さらに、光センサー９が、太陽光を検出するように前記太陽熱集熱器２の内部に配置され、電子バルブ１０が、前記熱センサー６と前記光センサー９との検出信号に応答して開閉するような形で前記貯蔵タンク２０に接続された前記上下循環管７のそれぞれの端部に装着されている。この時、前記循環ポンプ８は前記熱交換管５に近接して配置される。前記電子バルブ１０は、前記熱交換管５内の循環水の温度が１０℃以下になり、かつ前記光センサーが前記日没後に太陽光を検出すると、前記熱センサー６がその熱を検出するという条件下で作動する。
【００２１】
前記熱センサー６と前記光センサー９とは並設された前記複数の太陽熱集熱器２の任意の１つに設置される。
【００２２】
また、地下に設置できるように構成された地下熱交換管１１が上下補助管１２に接続されている。この場合、前記上部補助管１２は前記電子バルブ１０に隣接するような形で前記上部循環管７の一端側から下方に延び、前記下部補助管１２は前記下部循環管７に装着された前記電子バルブ１０と前記循環ポンプ８との間に位置するような形で前記下部循環管７の一端側から下方に延びる。電子バルブ１３が前記熱センサー６と前記光センサー９の検出信号に応答して開閉するような形で前記上下補助管１２のそれぞれに装着されている。
【００２３】
また、コントローラ１４は前記熱センサー６、前記光センサー９、前記循環ポンプ８、及び前記電子バルブ１０，１３の動作を制御する。
【００２４】
図５及び図６は本発明の第２実施形態を示すものであって、太陽熱収集誘導板１５が各太陽熱集熱器２の両前側から斜め前方に延びることを特徴とし、９０度以下の内角αを有する前記太陽熱収集誘導板１５は最適な太陽熱集熱効率を可能にする。
【００２５】
本発明の好適な実施形態では前記太陽熱集熱器２は半円筒型であるが、必要に応じて半球型であってもよい。
【００２６】
前述のように構成された本発明に係るソーラー・ボイラー用半円筒型太陽熱集熱装置１は建物の壁面や屋根に設置される。以下、本発明に係るソーラー・ボイラー用半円筒型太陽熱集熱装置の動作を説明する。
【００２７】
本発明は太陽熱で循環水を加熱して前記貯蔵タンク２０に貯蔵する機器を狙いとし、前記コントローラ１４の制御によってその部品のそれぞれに電力が印加されている状態で太陽光が本発明の太陽熱コレクタ１に供給される場合、前記光センサー９は先ずその太陽光を検出し、それによって前記上下循環管７に配置された前記電子バルブ１０の開口を可能にする。
【００２８】
この状態で、その太陽光は前記半円筒型太陽熱集熱器２の内面に形成された前記太陽熱集熱板２ａに反射し、図４に示すように、その反射光は前記熱交換管５に集中して、前記熱交換管５内の循環水を急速に加熱する。一方、本発明の第２実施形態では、図６に示すように、その太陽光は前記太陽熱収集誘導板１５によって、各太陽熱集熱器２の両前側から斜め前方に延びる前記太陽熱集熱板２ａに誘導されるので、大量の太陽光を前記熱交換管５に集中させることができるようになっている。
【００２９】
前記熱交換管５内の循環水が前記熱センサー６の設定温度値以上に加熱される場合、前記循環ポンプ８は前記コントローラ１４の制御で作動するので、その加熱された循環水が前記貯蔵タンク２０に供給され、加熱されていない冷循環水は前記熱交換管５に供給されるようになっている。前述の動作は定期的に行われ、それによって前記貯蔵タンク２０内の循環水が加熱される。
【００３０】
一方、前記貯蔵タンク２０内の循環水が日中に太陽光で加熱された後、前記光センサー９は日没にその暗さを検知し、前記光センサー９の検出信号に応答して、前記上下循環管７のそれぞれに装着された前記電子バルブ１０は前記コントローラ１４の制御によって閉鎖される。
【００３１】
この状態では、春季や秋季とは異なる冬季には、前記熱交換管５と前記上下循環管７とが凍結して破裂する可能性もあることから、前記循環水の温度が５０℃未満に下がる場合、前記熱センサー６はそれを検出し、その検出信号を前記コントローラ１４に送信する。地下にあり、かつ、前記電子バルブ１０と前記上部循環管７間及び前記電子バルブ１０と前記循環ポンプ８間に接続された前記地下熱交換管１１にそれぞれ接続する前記上下補助管１２に装着された前記電子バルブ１３は開口し、それと同時に前記循環ポンプ８も作動する。この時点で、地熱によって１３℃〜１５℃の温度範囲に維持される前記地下熱交換管１１内の循環水は前記熱交換管５に供給され、それによって前記熱交換管５と前記上下循環管７との凍結による破裂問題が解消される。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
上記のように、本発明に係るソーラー・ボイラー用半円筒型太陽熱集熱装置には、その内面に前記太陽熱集熱板２ａが形成されている前記半円筒型太陽熱集熱器２に軸方向に貫装される前記熱交換管５と、前記熱交換管５の凍結による破裂防止するため地下に配置される前記地下熱交換管１１と、が設けられる。本発明の半円筒型太陽熱集熱装置は場所的な制約なしに建物の壁面や屋根に設置され、図４及び図６に示すように、太陽の高さが変化する場合でさえも、前記半円筒型太陽熱集熱板２ａと前記太陽熱収集誘導板１５の構成により、その太陽熱集熱効率を最適化できる。また、前記太陽熱集熱器２を通過する前記熱交換管５内の循環水は前記地下熱交換管１によって加熱されるので、前記熱交換管５の凍結による破裂問題を完全に解消することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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