KR100340625B1 - Integral plate type absorber plate of flat plate solar collector and manufacturing method of it - Google Patents
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Abstract
본 발명은 평판형 태양열 집열기의 일체식 판형 집열판에 관한 것으로, 기존 집열판의 형태, 용접방식 및 지관수 제한과 달리 열 성능 향상을 꾀하고자 다양한 형태로 흡열판, 라이져 튜브 및 헤더를 일체 대칭으로 구성한 금형을 프레스로 2짝인 흡열 상부판과 흡열 하부판를 제작하여 상기 흡열 상부판 및 하부판을 서로 맞대어 외곽은 누수방지를 위해 심용접으로 하고, 내부는 라이져 튜브 회로 확보 및 압력에 의한 확관을 막기 위해 점 용접으로 자동 용접하는 제조방법과 상기의 제작 방법으로 제작된 집열판이다.The present invention relates to an integrated plate-type heat collecting plate of a flat plate solar collector, in which the heat absorbing plate, riser tube, and header are integrally symmetrically configured in various forms in order to improve thermal performance, unlike conventional heat collecting plate's shape, welding method, and limit of branch pipe number. The heat absorbing top plate and the heat absorbing bottom plate were made by pressing a mold into a press, and the heat absorbing top plate and the bottom plate were faced to each other, and the outer part was seam welded to prevent leakage, and the inside was spot welded to secure the riser tube circuit and prevent expansion by pressure. It is a heat collecting plate produced by the manufacturing method and the above manufacturing method of automatic welding.
Description
본 발명은 평판형 태양열 집열기의 일체식 판형 집열판에 관한 것으로, 더 상세하게는 기존 집열판의 형태, 용접방식 및 지관수 제한과 달리 열 성능 향상을 꾀하고자 원형, 삼각형, 사각형의 형상으로된 흡열판, 흡열상부판과 흡열하부판으로 구성된 라이져 튜브 및 헤더 일체를 대칭으로 구성한 금형을 프레스로 2짝을 찍어 서로 맞대게 조립함에 있어서 외곽은 누수방지를 위해 심용접으로 하고, 내부는 라이져 튜브 회로 확보 및 압력에 의한 확관을 막기 위해 점용접으로 자동 용접하는 제조방법으로 제작하는 집열판에 관한 것이다.The present invention relates to an integrated plate-type heat collecting plate of the flat plate solar collector, more specifically, the heat absorbing plate in the shape of a circular, triangular, square in order to improve the thermal performance unlike the limitation of the shape, welding method and branch water of the existing heat collecting plate In order to assemble a mold consisting of an endothermic upper plate and an endothermic lower plate and a mold composed of a single header in a symmetrical form, press the two pairs together to press each other outwards, and the outside is deep welded to prevent leakage, and the inside of the riser tube circuit is secured and It relates to a heat collecting plate manufactured by a manufacturing method of automatic welding by spot welding in order to prevent expansion by pressure.
대체에너지 개발은 미래에너지원 확보 및 환경보호 차원의 환경 친화적 에너지자원 개발과 활용이라는 측면과 GR, TR, WTO등 국제환경관련 조약에 능동적으로 대처하기 위해 그 중요성이 매우 증가하고 있다. 대체 에너지 자원 중 무한정, 무 공해한 태양에너지의 이용기술 개발 및 실용화는 시급하며 그 활용도가 매우 높은 것이 현 실정이다.The development of alternative energy is increasing in importance in order to proactively cope with international environmental treaties such as GR, TR, and WTO in terms of developing and utilizing environmentally friendly energy resources to secure future energy sources and protect the environment. Among the alternative energy resources, the development and practical use of unlimited and pollution-free solar energy is urgent and the utilization is very high.
지금까지 연구 개발되어 보급된 평판형 태양열 집열기는 중온 이하의 온도를 얻는 데 적합하여 가정용 온수 급탕이나 난방 등에 활용되고 있다. 최근 3 년 동안 태양열온수기의 보급은 폭발적으로 증가하였으며 더욱이 적용범위가 농어촌 및 산업분야에 대한 대용량 태양열 온수 및 난방시스템의 요구가 점차 늘어가고 있는 것이 현실정이다.Flat solar collectors, which have been researched and distributed so far, are suitable for obtaining a temperature below mid-temperature and are used for domestic hot water supply and heating. The spread of solar water heaters has exploded in the last three years, and the scope of application is increasingly increasing in demand for large-scale solar hot water and heating systems for farming and fishing villages and industries.
상기와 같은 태양열시스템의 기본요소는 태양열을 집열하는 집열기로 대표적인 집열기는 평판형 태양열 집열기이다. 또한 열 손실을 줄이기 위한 진공관형 집열기도 있다. 집열기는 투과체, 집열판, 외함상자로 구성되며, 이 중 집열기 성능에 가장 영향을 미치는 핵심기술은 집열판 제조기술로 집열판 선택 흡수막처리 및 집열판과 집열관의 용접기술이 여기에 속한다.The basic element of such a solar system is a collector that collects solar heat, and a typical collector is a flat solar collector. There is also a vacuum tube collector to reduce heat loss. The collector consists of a permeable body, a collector plate, and an enclosure box. Among the core technologies that affect the collector performance, the collector plate manufacturing technology includes the absorber film selection and the welding technology of the collector plate and the collector tube.
국외의 경우 롤 본딩(Roll-Bonding), 전기 용접등의 자동접합기술이 상용화되어 있는 실정에서 국내의 경우 집열판 선택 흡수막 처리기술은 개발되어 적용이 확대되고 있으나 집열판과 집열관의 용접기술은 접착테이프, 납땜, 압착 등의 수작업 수준을 못 벗어나고 있다.Overseas, automatic bonding technologies such as roll-bonding and electric welding are commercially available. In Korea, the heat-absorbing plate selective absorption film treatment technology has been developed and expanded in application. It's falling beyond the manual level of tape, soldering and crimping.
그러므로, 보급이 급성장하고 있는 현시점에서 집열판을 대량생산하기 위한 제조공정개발을 통해 고효율 저가의 일체식 판형 태양열 집열기의 개발이 절실히 필요하다.Therefore, the development of a high-efficiency low-cost integrated plate solar collector is urgently needed through the development of a manufacturing process for mass production of the heat collecting plate at a time when the spread is rapidly growing.
일반적인 태양열 집열기의 종류는 전열 매체의 종류에 따라 구분하면 액체식 및 공기식의 두가지로 구분된다. 집열기의 집열 방법 및 집열기의 형태에 의해서 구분하면 평판형(flatplate collector), 진공관식(evacuated tubular collector), 집중식(concentrating or focusing collector)등의 집열기가 있다. 평판형 태양열 집열기는 태양열 난방 및 온수 급탕 시스템에 사용되는 기본적인 태양열 기기이다.The general types of solar collectors are classified into two types, liquid and air, according to the type of heating medium. The collectors may be classified into a collector type, a collector type, and a collector such as a flat plate collector, an evacuated tubular collector, and a concentrating or focusing collector. Flat panel solar collectors are the basic solar equipment used in solar heating and hot water hot water systems.
상기의 평판형 태양열 집열기 및 구조 중 평판형 태양열 집열기의 열전달 메카니즘을 살펴보면 다음과 같다.The heat transfer mechanism of the planar solar collector and the structure of the planar solar collector is as follows.
집열기로 입사된 태양 에너지는 흑색으로 도장된 흡수판에 열에너지로 대부분 흡수되며, 흡수된 열에너지는 순환되는 열전달 매체에 전달되고 일부는 주위로 손실된다. 열전달 매체에 옮겨진 열에너지는 가용 집열량으로 저장되거나 열 부하에 직접 공급된다.Most of the solar energy incident on the collector is absorbed as heat energy in a black absorbing plate, and the absorbed heat energy is transferred to the circulating heat transfer medium, and part of it is lost to the surroundings. Heat energy transferred to the heat transfer medium is stored as available heat collection or supplied directly to the heat load.
평판형 집열기의 필수적인 구성품은 투명 덮개(transparent cover), 흡열판(absorber plate),열전달 매체 도관(riser), 단열재(thermal insulation) 및 집열기틀(housing)로 이루어진다.An essential component of a flat plate collector consists of a transparent cover, an absorber plate, a heat transfer medium conduit, a thermal insulation and a housing.
평판형 집열기는 열전달 매체의 취득 온도를 외기 온도 이상 100℃이하의 범위로 보며, 이 집열기의 장점은 전 일사량, 즉 직달 및 분산 일사 성분 모두를 아용할 수 있다는 점과 태양광을 추적하지 않아도 된다는 점이다. 일반적인 액체식 집열기에서 투과체와 흡열판 사이의 간격은 약 2.5㎝이다. 흡열판과 집열기 바닥 사이에는 5∼10㎝정도로 단열 한다. 흡열판 재료로는 구리나 강철 또는 알루미늄 등이 사용된다.The plate collector sees the temperature of the heat transfer medium in the range of more than 100 ° C outside the ambient temperature, and the advantage of this collector is that it can use all the solar radiation, namely direct and dispersive solar components, and do not need to track sunlight. Is the point. In a typical liquid collector, the distance between the permeate and the heat absorbing plate is about 2.5 cm. Insulate between 10 and 10 cm between the heat absorbing plate and the bottom of the collector. Copper, steel, aluminum, etc. are used as a heat absorbing plate material.
종래의 평판형 태양열 집열기는 도 5와 같은 형상을 취하고 있으며 집열판은 태양열을 흡열하는 흡열판(absorber plate)(100), 열매체가 흐르는 지관(riser)(102) 및 지관이 모아지는 모음관(header)(104)으로 구성되어 흡열판과 지관의 용접과 지관과 모음관의 용접을 통해 집열판이 완성되기 때문에 성능인자인 지관수의 제한 및 용접의 비경제성을 가져오는 등 문제점이 발생하였다.The conventional flat solar collector has a shape as shown in FIG. 5, and the heat collecting plate has an absorber plate 100 for absorbing solar heat, a riser 102 through which a heat medium flows, and a collection tube in which the paper tubes are collected. ), The heat collecting plate is completed by welding the heat absorbing plate and the branch pipe and welding the branch pipe and the collection pipe.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 평판형 태양열 집열기의 일체식 관형 집열판의 원형, 삼각형, 사각형 등의 형상으로된 흡열판, 흡열상부판과 흡열하부판으로 구성된 라이져 튜브 및 헤더 일체를 대칭으로 구성한 금형을 프레스로 2짝을 찍어 서로 맞대어 외곽은 누수방지를 위해 심용접으로 하고, 내부는 라이져 튜브 회로 확보 및 압력에 의한 확관을 막기 위해 점용접으로 자동용접하는 제조방법으로 집열판을 제작하고자 하는데 그 목적이 있는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, the riser tube and header consisting of a heat absorbing plate, a heat absorbing upper plate and a heat absorbing lower plate in the shape of a circular, triangular, square, etc. of the integrated tubular heat collecting plate of the flat solar collector. Molds composed of symmetrical parts are pressed with two pairs of presses to face each other, and the outer part is seam welded to prevent leakage, while the inner part is welded by spot welding to secure the riser tube circuit and prevent expansion by pressure. The purpose is to produce.
상기의 목적 달성을 위해 원형, 삼각형, 사각형등의 형상으로 된 흡열판, 흡열상부판과 흡열하부판으로 구성된 라이져 튜브 및 헤더를 일체로 대칭으로 구성한 금형을 프레스로 2짝을 찍어 서로 맞대어 외곽은 누수방지를 위해 심용접으로 하고, 내부는 라이져 튜브 회로 확보 및 압력에 의한 확관을 막기 위해 점용접으로 자동 용접하는 제조방법으로 제작된 평판형 태양열집열기의 일체식 판형 집열판을 제공함에 있다.In order to achieve the above object, a mold consisting of a heat absorbing plate in the shape of a circle, a triangle, a square, etc., an endotherm upper plate and a heat absorbing lower plate, and a mold integrally symmetrically formed with a pair of presses are pressed against each other, and the outer surface is leaked. In order to prevent the core welding, the inside is to provide a plate-type heat collecting plate of the plate-type solar collector manufactured by the manufacturing method of the automatic welding by spot welding to prevent the riser tube circuit and pressure expansion.
도 1 은 본 발명에 따른 일체식 판형 태양열 집열판의 전체 구성도1 is an overall configuration diagram of an integrated plate-type solar heat collecting plate according to the present invention
도 2는 도 1의 A-A선 단면도2 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
도 3은 도 1의 B-B선 단면도3 is a cross-sectional view taken along the line B-B of FIG.
도 4 는 본 발명에 따른 일체식 판형 태양열 집열판의 성능실험 결과를Figure 4 shows the results of the performance test of the integrated plate-shaped solar heat collecting plate according to the present invention
나타낸 그래프Graph shown
도 5은 종래 집열판의 일부 절개를 한 사시도5 is a perspective view of a partial incision of the conventional heat collecting plate
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
(10) : 심용접 (12) : 점 용접(10): seam welding (12): spot welding
(14) : 라이져 튜브 (16) : 집열판14: riser tube 16: heat collecting plate
(18) : 흡열 상부판 (20) : 흡열 하부판18: endothermic top plate 20: endothermic bottom plate
(22) : 고정관 (24) : 상부 헤더22: fixed tube 24: the upper header
(26) : 하부 헤더26: lower header
첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the configuration and operation of the present invention in detail based on the accompanying drawings as follows.
도 1 은 본 발명에 따른 일체식 판형 태양열 집열판의 전체 구성도,1 is an overall configuration diagram of an integrated plate-type solar heat collecting plate according to the present invention,
도 2는 도 1의 A-A선 단면도,2 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
도 3은 도 1의 B-B선 단면도,3 is a cross-sectional view taken along the line B-B of FIG.
도 4 는 본 발명에 따른 일체식 판형 태양열 집열판의 성능실험 결과를 도시한 것이다.Figure 4 shows the performance test results of the integrated plate-shaped solar heat collecting plate according to the present invention.
원형, 삼각형, 사각형 등의 형상으로된 흡열판, 흡열상부판과 흡열하부판으로 구성된 라이져 튜브 및 헤더를 일체로 대칭으로 구성한 금형을 프레스로 흡열 상부판(18)과 하부판(20)를 제작하여 제작된 흡열 상부판(18)과 흡열 하부판(20)을 서로 맞대어 외곽은 누수방지를 위해 심용접(10)을 하고, 내부는 라이져 튜브(14) 회로 확보 및 압력에 의한 확관을 막기 위해 점 용접(12)으로 자동 용접하는 것으로 구성되어진 평판형 태양열 집열기의 일체식 판형 집열판과Heat-absorbing plate in the shape of a circle, triangle, square, etc., a mold formed by symmetrically forming a riser tube and a header composed of an endothermic upper plate and an endothermic bottom plate, are manufactured by manufacturing a heat absorbing upper plate 18 and a lower plate 20 by pressing. The endothermic top plate 18 and the endothermic bottom plate 20 are brought into contact with each other, and the outer portion of the endothermic upper plate 18 is seam-welded to prevent leakage, and the inside of the riser tube 14 circuit is secured and the spot welding is performed to prevent expansion by pressure. 12) Integral plate collector of flat solar collector consisting of automatic welding
흡열 상부판(18) 및 하부판(20)가 대칭인 일체형 흡열판 사이를 부동액인 에틸렌 그리콜 또는 플로필렌 그리콜의 열전달 매체가 라이져 튜브(14)는 물론 흡열 상부판(18)와 흡열 하부판(20) 사이를 점 용접(12)을 함으로써 공간을 따라 자유로이 통과할 수 있도록 하는 것과,The heat transfer medium of ethylene glycol or propylene glycol as an antifreeze between the heat absorbing upper plate 18 and the heat absorbing lower plate between the heat absorbing upper plate 18 and the lower plate 20 symmetric integral heat absorbing plate 20) by spot welding 12 between them to allow free passage along the space,
집열판(16)의 제작 및 용접시 휨 방지를 위해서 집열판 양 측면 끝단부에 삽입되는 고정관(22)을 흡열 상부판(18)과 흡열 하부판(20)와 결합 일체형으로 설치하는 것으로 구성되어진 것이다.In order to prevent bending during fabrication and welding of the heat collecting plate 16, the fixing pipe 22 inserted into both ends of the heat collecting plate is integrally installed with the heat absorbing upper plate 18 and the heat absorbing lower plate 20.
본 발명의 작용은 다음과 같다.The operation of the present invention is as follows.
원형, 삼각형, 사각형 등의 형상으로된 형태의 흡열판, 라이져 튜브(14), 헤더를 일체로 집열판 전체를 구성하여 제작된 집열판(16)은 태양열을 이용하여 축열조로부터 유입되고 하부 헤더(26) 내측과 라이져 튜브(14) 내에 위치되는 열 전달 매체(에틸렌 그리콜, 플로필렌 그리콜 등의 부동액)를 흡열판에서 흡열 가열하여 모음관인 상부 헤더(24)를 통해 축열조 등으로 보내서 열을 이용할 수 있는 것이다.상기와 같은 형상으로 장착되는 흡열 상부판(18) 및 하부판(20)의 재질은 기존의 라이져 튜브(14)의 재질인 동관에서 벗어나 철 구리 알루미늄, 플라스틱 등 여러 가지의 재질로 라이져 튜브(14)를 제작할 수 있으며 라이져 튜브(14)의 두께 및 형태는 사용처와 사용재질에 따라 라이져 튜브(14)의 형상을 원형, 마름모, 사각형 등으로 설계 제작될 수 있으며, 라이져 튜브 간격, 수 및 형태도 자유롭게 설계되어 제작될 수 있는 것이다.The heat collecting plate 16 manufactured by constituting the entire heat collecting plate integrally with the heat absorbing plate, riser tube 14, and header in the shape of a circle, triangle, square, etc. is introduced from the heat storage tank using solar heat and the lower header 26 The heat transfer medium (antifreeze such as ethylene glycol, flofilene glycol, etc.) located inside the riser tube 14 can be endothermic heated in a heat absorbing plate and sent to the heat storage tank through the upper header 24, which is a collection tube, to use heat. The material of the heat absorbing upper plate 18 and the lower plate 20 mounted in the shape as described above is different from the copper tube which is the material of the conventional riser tube 14, and the riser tube is made of various materials such as iron, copper, aluminum, and plastic. (14) can be manufactured and the thickness and shape of the riser tube 14 can be designed and manufactured in the shape of the riser tube 14 in a circle, rhombus, square, etc., depending on the purpose and material used. Becomes apparently is to freely design the tube spacing, number and shape can be manufactured.
또한 라이져 튜브(14)를 형성하되 상·하부 대칭인 흡열판을 점 용접(12)으로 접합하기 때문에 열 전달매체가 점 용접(12) 사이의 공간을 통해 라이져 튜브는 물론 판과 판 사이를 자유로이 통과할 수 있도록 되어 있는 것이다.In addition, since the riser tube 14 is formed and the upper and lower symmetric heat absorbing plates are joined by the spot welding 12, the heat transfer medium freely connects the plate and the plate as well as the riser tube through the space between the spot welding 12. It is intended to pass.
집열판 양 측면에는 라이져 튜브(14)가 아닌 고정관(22)을 삽입 설치하는데, 이것은 판의 제작 및 용접시 집열판(16)의 휨 방지를 방지하고자 설치하는 것이다.On both sides of the heat collecting plate, a fixed tube 22 is inserted and installed instead of the riser tube 14, which is installed to prevent bending of the heat collecting plate 16 when the plate is manufactured and welded.
그러므로 본 발명은 여러 형태의 흡열판, 라이져 튜브 및 헤더를 일체로 대칭으로 서로 맞대게 설치하여 외곽은 누수방지를 위해 심용접으로 하고, 내부는 라이져 튜브 회로 확보 및 압력에 의한 확관을 막기 위해 점용접을 함으로써 적은 공정으로도 쉽게 집열판을 제작할 수 있는 발명인 것이다.Therefore, in the present invention, various types of heat absorbing plate, riser tube, and header are integrally and symmetrically installed to each other so that the outside is seam welded to prevent leakage, and the inside of the riser tube circuit is secured to prevent expansion by pressure. By welding, it is an invention that can easily produce a heat collecting plate in a small process.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
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