KR100400435B1 - Thermal expansion absorbing apparatus of double vacuum tube type solar collector - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양열 집열기로 태양열의 열적 성능을 효과적으로 활용하고 태양열 이용의 경제성과 편의성을 제공하기 위한 이중 진공관형 태양열 집열기의 열팽창 흡수장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 외부튜브와 집열튜브 사이가 진공처리된 유리제 이중관의 내측으로 얇은 금속판으로 몸체를 형성되고 상부에 통기파이프가 장착된 사각실린더를 삽입시키되 집열튜브와 사각실린더 사이에 부동액을 채우고 사각실린더의 통기파이프 외주연으로 그루브가 음각된 마개를 밀봉시키고 집열튜브의 상단 내측과 마개 사이에는 오링으로 밀봉시켜 돌출된 마개부를 축열조 및 열교환장치의 파이프 내부로 삽입시켜서 태양열의 집열효과를 극대화시킨 것으로 외부튜브(45)와 검정색이 외부튜브(45)측으로 도색된 집열튜브(46) 사이가 진공처리된 유리제 이중관을 이용하는 태양열 집열기에 있어서, 이중관의 집열튜브(46) 내측으로 얇은 금속판으로 사각몸체를 형성하고 상부에 통기파이프(2)가 장착된 사각실린더(1)를 삽입시키되 집열튜브(46)와 사각실린더(1) 사이에 부동액(3)을 채우고 사각실린더(1)의 상단 통기파이프(2)에 그루브(4)가 음각되고 통기파이프 삽입공(9)이 천공된 금속재질의 마개(5)를 집열튜브(46)의 상단으로 돌출되게 밀봉시키는데 집열튜브(46)의 상단 내측과 마개(5) 사이에는 오링(6)으로 밀봉시켜 돌출된 마개부를 축열조(7) 및 열교환장치의 파이프(8) 내부로 삽입시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 이중 진공관형 태양열 집열기의 열팽창 흡수장치.The present invention relates to a thermal expansion absorber of a double vacuum tube solar collector for effectively utilizing the thermal performance of solar heat as a solar collector and providing economical and convenience of solar heat use. The body is formed of a thin metal plate inside the glass double tube, and a square cylinder with a ventilation pipe is inserted in the upper part. O-ring is sealed between the upper inner side of the collecting tube and the stopper to insert the protruding stopper into the pipe of the heat storage tank and the heat exchanger to maximize the solar heat collecting effect. The outer tube 45 and the black are painted on the outer tube 45 side. Glass teeth vacuumed between the collected collector tubes (46) In the solar collector using a tube, a square body is formed by a thin metal plate inside the collecting tube 46 of the double tube, and a square cylinder 1 having a ventilation pipe 2 mounted therein is inserted into the collecting tube 46 and the square. Fill the antifreeze (3) between the cylinder (1) and the metal stopper (5) in which the groove (4) is engraved in the upper vent pipe (2) of the square cylinder (1) and perforated pipe insertion hole (9) Sealing protruded to the upper end of the collecting tube 46, between the upper inner side of the collecting tube 46 and the stopper (5) sealed by the O-ring (6) protruding plug portion of the heat storage tank (7) and the pipe (8) of the heat exchanger Thermal expansion absorbing device of a double vacuum tube solar collector, characterized in that it can be inserted into the interior.
Description
본 발명은 태양열 집열기로 태양열의 열적성능을 효과적으로 활용하고 태양열 이용의 경제성과 편의성을 제공하기 위한 이중 진공관형 태양열 집열기의 열팽창 흡수장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 외부튜브와 집열튜브 사이가 진공처리된 유리제 이중관의 내측으로 얇은 금속판으로 몸체를 형성하고 상부에 통기파이프가 장착된 사각 실린더를 삽입시키되 집열튜브와 사각실린더 사이에 부동액을 채우고 사각실린더의 통기파이프 외주연으로 그루브가 음각된 마개를 밀봉시키고 집열튜브의 상단 내측과 마개 사이는 오링으로 밀봉시켜 돌출된 마개부를 축열조 및 열교환장치의 파이프 내부로 삽입시켜서 태양열의 집열효과를 극대화시킨 것이다.The present invention relates to a thermal expansion absorber of a double vacuum tube solar collector for effectively utilizing the thermal performance of solar heat as a solar collector and to provide economic efficiency and convenience of solar heat. Form a body with a thin metal plate inside the glass double pipe, insert a square cylinder with a ventilation pipe on the top, fill the antifreeze between the collecting tube and the square cylinder, and seal the grooved plug with the outer periphery of the ventilation cylinder of the square cylinder. Between the top and the top of the collecting tube is sealed with an O-ring to insert the protruding plug into the pipe of the heat storage tank and the heat exchanger to maximize the solar heat collection effect.
일반적으로 태양열을 이용하기 위한 태양열 집열기는 외형적인 구조와 적용성을 고려하여 크게 두가지로 평판형과 진공관형 태양열 집열기로 구분된다.In general, a solar collector for using solar heat is classified into two types, a flat panel and a vacuum tube solar collector, in consideration of its external structure and applicability.
종래에 가장 널리 보급된 평판형 태양열 집열기(P)는 도 7 에 도시된 바와같이 사각형 모양의 평판 형태로 구성된 것으로 구리나 알루미늄 등으로 제작된 얇은 금속판에 태양광선을 최대한 흡수할 수 있게 표면을 특수 화공처리한 집열판(31)을 형성하고 이 집열판(31)의 일측 표면에 동재질의 다수의 가는 지관(32)(32')을 일정간격으로 용접시켜서 사각 틀체 내에 삽입시키고 투명덮개를 씌워서 제작하였다.The most widely used flat plate type solar collector (P) is formed in the shape of a rectangular flat plate, as shown in FIG. 7, and the surface is specially made to absorb the sun's rays on a thin metal plate made of copper or aluminum. A chemically processed heat collecting plate 31 was formed, and a plurality of thin paper tubes 32 and 32 'of the same material were welded at a predetermined interval on one surface of the heat collecting plate 31, inserted into a rectangular frame, and covered with a transparent cover. .
상기와 같은 평판형 태양열 집열기(P)는 태양광선이 일차적으로 집열판(31)을 가열시키고 가열된 집열판(31)으로부터 지관(32)(32') 내부에 열전달매체(또는 물)가 열에너지를 전달받아 상단의 본관(33)에서 합류하여 축열조(34)나 열교환기로 흐르는 것이다.In the flat solar collector P as described above, a solar heat beam primarily heats the heat collecting plate 31, and a heat transfer medium (or water) transfers heat energy from the heated heat collecting plate 31 to the inside of the branch pipes 32 and 32 ′. Receives to join in the main building 33 of the upper flows to the heat storage tank 34 or heat exchanger.
상기 평판형 집열기(P)는 물을 직접 집열기에서 가열하여 이용하는 경우도 있지만 동절기 혹한기가 존재하는 지역에서는 물보다는 부동액을 열매체로 사용하여 집열기를 통과하면서 가열된 부동액이 이차적으로 물을 가열시키는 방식을 적용하고 있다.The plate-type collector P may be used by directly heating water in the collector, but in an area where the cold weather is present, an antifreeze is used as a heat medium rather than water, and the antifreeze heated while passing through the collector heats the water secondarily. It is applied.
상기 평판형 집열기(P)는 주로 낮은 온도범위 즉, 80℃ 이하의 태양열을 이용하고 있으며 집열판(31)의 상부에 투명덮개를 사용함에도 집열판(31)으로부터 대류현상에 의해 외부로의 열손실이 많이 발생하여 집열효율이 약 50%이하로 낮은 등여러가지 기능적 문제점이 있었다.The flat plate collector P mainly uses solar heat of a low temperature range, that is, 80 ° C. or less, and heat loss to the outside due to convection from the heat collecting plate 31 is achieved even when a transparent cover is used on the top of the heat collecting plate 31. There were many functional problems, such as low collection efficiency of about 50% or less.
그리고 진공관형 태양열 집열기(V)는 유리튜브 형상을 하고 있으며 태양열 집열 표면과 접하는 폐쇄된 공간을 진공처리하여 대류에 의한 열손실을 차단시킬수 있게한 것으로,In addition, the vacuum tube solar collector (V) has a glass tube shape and is capable of blocking heat loss due to convection by vacuuming a closed space in contact with the solar collector surface.
도 8 의 (a),(b)에서와 같이 하나의 유리튜브를 사용하는 방법과 두 개의 유리튜브를 이중진공관의 형태로 사용하는 방법이 있다.As shown in (a) and (b) of FIG. 8, there is a method of using one glass tube and a method of using two glass tubes in the form of a double vacuum tube.
하나의 유리튜브를 사용하는 방법은 유리튜브(41)의 내부에 히트파이프(42)가 장착된 집열판(43)을 삽입시키고 유리튜브(41)의 상단으로 히트파이프(42)를 돌출,설치시킨 상태에서 금속재질의 마개(44)로 밀폐시키고 그 내부를 진공처리하여 집열판(43) 표면에서 집열된 태양열이 대류에 의해 외부로 손실되는 것을 차단시키는 것이다.In the method of using one glass tube, a heat pipe 42 having a heat pipe 42 mounted therein is inserted into the glass tube 41, and the heat pipe 42 protrudes and is installed at the top of the glass tube 41. In the state is sealed with a metal stopper 44 and the inside thereof is vacuumed to prevent the solar heat collected on the surface of the heat collecting plate 43 from being lost to the outside by convection.
상기와 같은 형태의 진공관형 태양열 집열기(V)는 유리튜브(41)의 상단을 금속재질의 마개(44)로 밀봉시킴에 있어 유리와 금속의 접합문제로 인하여 상당히 복잡한 공정이 요구되며 이로 인한 내구성 및 경제성의 문제가 있었다.Vacuum tube solar collector (V) of the type described above requires a fairly complicated process due to the glass and metal bonding problem in sealing the upper end of the glass tube 41 with a metal stopper 44, resulting in durability And economics.
또한 두 개의 유리튜브를 이중진공관의 형태로 사용하는 방법의 진공관형 태양열 집열기(V)는 외부튜브(45)와 태양열 집열을 위해 특수표면 처리된 집열튜브(46)사이를 진공으로 처리한 유리제 이중관을 형성하고 집열튜브(46)의 내측으로 물을 채우고 이중관의 상부를 단열마개(47)로 밀봉시켜 집열튜브(46) 내측에 채워진 물을 데우도록 하므로써 태양에너지를 집열하는 방식으로 외부튜브(45)와 집열튜브(46) 사이를 진공으로 처리하여 공기의 대류에 의한 외부로의 열손실을 차단시켰다.In addition, the vacuum tube-type solar collector (V), which uses two glass tubes in the form of a double vacuum tube, is a glass double tube vacuum-treated between the outer tube 45 and a special surface-treated collector tube 46 for solar heat collection. And fill the water into the inner side of the collecting tube 46 and seal the upper portion of the double tube with a heat insulating plug 47 to heat the water filled inside the collecting tube 46 to collect the solar energy. 45) and the collection tube 46 was vacuumed to block heat loss to the outside due to convection of air.
상기의 방식은 집열기 본체의 제작에는 문제가 없으나 물을 집열튜브(46) 내에 직접 채워서 가열하면 동절기,혹한기의 동파 문제와 태양열에 의해 가열된 집열튜브(46) 내에 물이 갑자기 유입되면 열응력에 의해 집열튜브(46)가 열쇼크 현상이 발생하여 파손되는 문제가 있으며 또한 외부튜브(45)와 집열튜브(46)의 재질이 유리제로 제작되어 축열조와 직접 접속되어 있어 튜브중 어느 하나가 파손되면 축열조의 물이 파손된 튜브로 누수되는 위험성이 있을 뿐만아니라 물 자체의 열용량이 커 집열튜브를 크게 만들어 보다 더 뜨거운 물을 얻을 수 있는 방법이 전혀 없었다.The above method does not have a problem in the fabrication of the collector body, but if water is directly filled in the heat collecting tube 46 and heated, the water is suddenly introduced into the heat collecting tube 46 which is heated by the freezing problem of the winter season and the cold season and the solar heat. When the heat collecting tube 46 is damaged due to heat shock, and the material of the outer tube 45 and the heat collecting tube 46 is made of glass and is directly connected to the heat storage tank. Not only is there a risk of water leaking into the damaged tube, but the heat capacity of the water itself is so large that there is no way to get hotter water by making the collection tube larger.
그리고 집열튜브(46)의 내부로 도 8 의 (a)에서와 같이 히트 파이프등의 집열장치를 장착할 수도 있으나 이 경우 집열면〔집열투브(46)의 내측면〕으로부터 전열장치로 열에너지가 잔달될 때 집열면과 전열장치가 완벽하게 접촉이 되지않아 열저항이 발생하고 집열효율이 저하되는 문제점이 있었다.In addition, a heat collecting device such as a heat pipe may be mounted inside the heat collecting tube 46 as shown in FIG. 8A, but in this case, heat energy is collected from the heat collecting surface (inside surface of the collecting tube 46) to the heat transfer device. There was a problem that the heat resistance is generated and the heat collection efficiency is lowered because the collecting surface and the heat transfer device is not in perfect contact with each other.
상기와 같은 문제점을 보완하기 위하여 근래에는 도 9 의(a)(b)(c)경우와 같이 형편에 따라 유리제 이중관을 사용하는 방법으로 태양열을 집열하고 있다.In order to supplement the above problems, recently, solar heat is collected by using a glass double tube according to circumstances as shown in FIG. 9 (a) (b) (c).
도 9 의 (a)경우 외부튜브(45)와 집열튜브(46)로 구성된 완전 유리식 진공관형 태양열 집열기(V)는 물을 직접 집열튜브(46)내에 채워서 가열하며,(b)(c)경우 집열튜브(46)내에 구리판(48)를 말아서 집열튜브(46)의 내면에 밀착하여 삽입한 후 "U"자형의 구리관(42')이나 히트 파이프(42)를 집열튜브(46)와 삽입된 구리판(48) 사이에 끼워넣는 방식을 적용하고 있다.In the case of (a) of FIG. 9, the fully glass evacuated solar collector V composed of the outer tube 45 and the collecting tube 46 is heated by directly filling the collecting tube 46 with water, and (b) (c). The copper plate 48 is rolled into the collecting tube 46 to be in close contact with the inner surface of the collecting tube 46, and then the “U” shaped copper pipe 42 ′ or the heat pipe 42 is inserted into the collecting tube 46. The method of sandwiching between the used copper plates 48 is applied.
상기 (a)의 방식은 도 8 의 (b)와 동일한 문제점을 가지는 기능적 및 설계상의 문제가 있고,(b)(c)와 같이 구리판(48)을 삽입하는 방식은 시스템 이용의 복잡성과 함께 제작비용의 증가 및 구리판(48)과 "U"자형 구리관(42') 또는 히트 파이프(42) 사이의 접촉불량으로 인한 열저항의 증가와 이로 인한 집열효율이 저하되는 문제가 있고 또한 상기 (a)방식은 직접 물을 집열튜브(46) 내에서 가열하므로 물의 열용량이 큰 관계로 집열튜브(46)의 크기를 증가시켜 집열면적을 확대시킬 수 없는 설계상의 문제를 가지고 있는 것이다.The method of (a) has a functional and design problem having the same problem as that of FIG. 8 (b), and the method of inserting the copper plate 48 as shown in (b) (c) is manufactured with the complexity of using a system. There is a problem of an increase in heat resistance due to an increase in cost and a poor contact between the copper plate 48 and the "U" -shaped copper pipe 42 'or the heat pipe 42, and the resulting heat collecting efficiency is lowered. Since the method directly heats the water in the collecting tube 46, the heat capacity of the water is large, so the size of the collecting tube 46 is increased so that the collection area cannot be expanded.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 목적으로 창출된 것으로 히트 파이프,구리판 및 "U"자형 구리관을 별도로 제작할 필요가 없으며 집열튜브에서 직접 부동액을 가열시켜 열저항을 극소화시킬 수 있을 뿐만아니라열매체인 부동액과 태양열 에너지를 이용하여 가열하고자 하는 유체(물 등)가 분리되어 열쇼크 현상이 발생하지 않음은 물론, 집열튜브가 파손되더라도 시스템 전체에 영향을 미치지 않으며 내부에 장착된 사각실린더 또는 원통형 주름관을 통하여 부동액의 양을 조절하므로써 열매체의 가열온도와 열응답성 뿐만아니라 집열튜브의 태양열 집열면적 조절이 가능하여 시스템의 설계사양을 필요에 따라 임의로 변화시킬 수 있는 기능적으로 적용성이 뛰어난 이중 진공관형 태양열 집열기의 열팽창 흡수장치를 제공하기 위한 것이다.Therefore, the present invention has been created for the purpose of solving the conventional problems as described above, there is no need to separately manufacture the heat pipe, copper plate and the "U" shaped copper tube, and can minimize the thermal resistance by heating the antifreeze directly from the heat collecting tube In addition, heat shock does not occur due to separation of the fluid (water, etc.) to be heated by using antifreeze, which is a thermal medium, and solar energy, and also does not affect the entire system even if the heat collecting tube is damaged. By controlling the amount of antifreeze through the cylinder or cylindrical corrugated pipe, not only the heating temperature and heat response of the heat medium, but also the solar heat collecting area of the heat collecting tube can be adjusted. Provides thermal expansion absorber of excellent double tube type solar collector It is to.
상기한 이중 진공관형 태양열 집열기의 열팽창 흡수장치를 제공하기 위하여 외부튜브와 검정색이 외부튜브측으로 도색된 집열튜브 사이가 진공처리된 유리제 이중관을 이용하는 태양열 집열기에 있어서 집열튜브의 내측으로 얇은 금속판으로몸체를 형성되고 상부에 통기파이프가 장착된 사각실린더를 삽입시키되 집열튜브와 사각실린더 사이에 부동액을 채우며 사각실린더의 통기파이프 외주연으로 그루브가 음각된 마개를 집열튜브의 상단으로 약 10cm 정도 돌출되게 밀봉시키는데,집열튜브의 상단 내측과 마개 사이는 오링으로 밀봉시켜 돌출된 마개부를 축열조 및 열교환장치의 파이프로 삽입시켜서 태양열의 집열효과를 극대화시킬 수 있는 장치를 제공할 수 있고 또한 상기의 사각실린더의 기능을 수행할 수 있는 얇은 금속판으로 원통형 주름관을 형성하여 금속재질의 마개에 중앙 하단으로 주름관 안내봉을 설치하여 열팽창을 흡수할 수 있게 하였다.In order to provide the thermal expansion absorbing device of the double vacuum tube solar collector, the solar collector uses a glass double tube vacuumed between the outer tube and the black-colored painted tube toward the outer tube side. Insert a square cylinder formed in the upper part with a ventilation pipe, but fills the antifreeze between the collecting tube and the square cylinder, and seals the grooves engraved with grooves by the outer circumference of the square cylinder to protrude about 10 cm into the top of the collecting tube. , Between the upper inner side of the collecting tube and the stopper is sealed with an O-ring to insert the protruding stopper into the heat storage tank and heat exchanger pipe to provide a device that can maximize the heat collection effect of the solar heat and also the function of the square cylinder Cylindrical pleats with thin metal plates that can be performed A corrugated pipe and to install the guide bar to the bottom center of the cap of a metallic material formed was able to absorb the thermal expansion.
도 1 은 본 발명의 전체구조를 도시한 분리사시도1 is an exploded perspective view showing the overall structure of the present invention;
도 2 는 본 발명의 전체단면 구조도2 is a cross-sectional structural view of the present invention
도 3 은 도 2 의 A-A단면 구조도3 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
도 4 는 본 발명의 원통형 주름관을 이용한 단면 구조도Figure 4 is a cross-sectional structural diagram using a cylindrical corrugated pipe of the present invention
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 사용상태도5 is a state diagram used in accordance with an embodiment of the present invention
도 6 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사용상태도6 is a state diagram used in accordance with another embodiment of the present invention
도 7 은 종래의 평판형 태양열 집열기의 구조도7 is a structural diagram of a conventional flat solar collector
도 8의 (a)는 종래 단일 진공관형 태양열 집열기의 구조도Figure 8 (a) is a structural diagram of a conventional single vacuum tube solar collector
(b)는 종래 이중 진공관형 태양열 집열기의 구조도(b) is a structural diagram of a conventional double vacuum tube solar collector
도 9 의 (a)(b)(c)는 히트파이프를 이용한 종래 이중 진공관형 태양열 집열기의 구조도9 (a), (b) and (c) are structural diagrams of a conventional double vacuum tube solar collector using a heat pipe.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
(1) 사각실린더 (2) 통기파이프(1) Square cylinder (2) Ventilation pipe
(3) 부동액 (4) 그루브(3) Antifreeze (4) Groove
(5) 금속재질의 마개 (6) 오링(5) Stoppers made of metal (6) O-rings
(7) 축열조 (8) 열교환장치의 파이프(7) Heat storage tanks (8) Pipes for heat exchangers
(9) 통기파이프의 삽입공 (10) 원통형 주름관(9) Insertion hole of vent pipe (10) Cylindrical corrugated pipe
(10') 주름관 안내홈 (11) 주름관 안내봉(10 ') corrugated pipe guide groove (11) corrugated pipe guide rod
(12) 무게중심체 (45) 외부튜브(12) Center of gravity (45) Outer tube
(46) 집열튜브(46) collecting tube
이하 발명의 요지를 첨부된 도면에 연계시켜 그 구성과 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 본 발명의 전체구조를 도시한 분리사시도로서 이중관,사각실린더 및 금속재질 마개가 분리된 상태를 도시하였으며,도 2 는 본 발명의 전체단면 구조도로서 이중 진공관형 태양열 집열기의 열팽창 흡수장치의 결합된 상태의 단면과 사각실린더의 작용을 도시하였으며,도 3 은 도 2 의 A-A단면 구조도이고,도 4 는 본 발명의 원통형 주름관을 이용한 단면 구조도이고,도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 사용상태도로서 축열조에 장착된 상태이고,도 6 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사용상태도 파이프(열교환장치)내에 장착된 상태를 도시한 것이다.1 is a separated perspective view showing the entire structure of the present invention showing a state in which a double tube, a square cylinder and a metal plug are separated, and FIG. 2 is a full cross-sectional structure diagram of a double vacuum tube solar collector of the thermal expansion absorber. The combined state of the cross section and the square cylinder is shown, Figure 3 is a cross-sectional view of the AA cross-sectional structure of Figure 2, Figure 4 is a cross-sectional structural diagram using a cylindrical corrugated tube of the present invention, Figure 5 according to an embodiment of the present invention As a use state diagram, it is a state mounted in the heat storage tank, and FIG. 6 shows a state in which the use state according to another embodiment of the present invention is mounted in a pipe (heat exchange apparatus).
외부튜브(45)와 검정색이 외부튜브(45)측으로 도색된 집열튜브(46) 사이가 진공처리된 유리제 이중관을 이용하는 태양열 집열기에 있어서,In the solar heat collector using a glass double tube vacuumed between the outer tube 45 and the collecting tube 46 painted black to the outer tube 45 side,
이중관의 집열튜브(46) 내측으로 얇은 금속판으로 사각몸체를 형성하고 상부에 통기파이프(2)가 장착된 사각실린더(1)를 삽입시키되 집열튜브(46)와 사각실린더(1) 사이에 부동액(3)을 채우며 사각실린더(1)의 상단 통기파이프(2)에 그루브(4)가 음각되고 통기파이프 삽입공(9)이 천공된 금속재질의 마개(5)를 집열튜브(46)의 상단으로 돌출되게 밀봉시키는데 집열튜브(46)의 상단 내측과 마개(5) 사이에는 오링(6)으로 밀봉시켜 돌출된 마개부를 축열조(7) 및 열교환장치의 파이프(8)로 삽입시켜서 된 구조이다.Form a square body with a thin metal plate inside the collecting tube 46 of the double pipe and insert a square cylinder (1) equipped with a ventilation pipe (2) at the top, but the antifreeze between the collecting tube (46) and the square cylinder (1) 3) Filling the metal stopper (5) in the groove (4) engraved in the upper vent pipe (2) of the square cylinder (1) and perforated pipe insertion hole (9) to the top of the heat collecting tube (46) The protrusion is sealed by the O-ring 6 between the inside of the upper end of the heat collecting tube 46 and the stopper 5 so as to insert the protruding stopper into the heat storage tank 7 and the pipe 8 of the heat exchanger.
상기한 사각실린더(1)는 원형이 아닌 삼각,오각 및 육각형 등의 구조로도 가능하며 금속재질의 마개(5)는 집열튜브(46)의 높이 보다 약 10cm 정도 돌출되게 설치하는데 그루브(4)가 음각된 마개(5)의 상단 단턱이 형성된 구성은 이중관 집열튜브(46)의 내경에 따라 단턱을 제거하고 동일한 직경으로 형성하여 일측 상하방향 전체에 그루브(4)를 설치할 수도 있는 것이다.The square cylinder (1) may be of a triangular, pentagonal and hexagonal structure, not circular, and the stopper (5) of the metal material is installed to protrude about 10 cm from the height of the collecting tube (46) grooves (4) The upper stepped portion of the indented stopper 5 is formed by removing the stepped in accordance with the inner diameter of the double pipe collecting tube 46 and may be formed in the same diameter to install the grooves 4 in one vertical direction.
또한 이중관의 집열튜브(46) 내측으로 상부는 주름관 안내홈(10')이 형성되고 내측 하단으로 무게중심체(12)가 삽입된 얇은 금속판으로 형성한 원통형 주름관(10)의 주름관 안내홈(10')을 마개(5)에 설치된 주름관 안내봉(11)에 삽입시키고 집열튜브(46)의 상단 내측과 마개(5) 사이에는 오링(6)으로 밀봉시켜 돌출된 마개부를 축열조(7) 및 열교환장치의 파이프(8)로 삽입시켜서 된 구조이다.In addition, a corrugated pipe guide groove 10 'of a cylindrical corrugated pipe 10 formed of a thin metal plate having a corrugated pipe guide groove 10' formed at an upper portion of the heat collecting tube 46 of a double tube and a center of gravity 12 inserted at an inner lower end thereof. ) Is inserted into the corrugated pipe guide rod (11) installed in the stopper (5) and sealed between the upper end of the heat collecting tube 46 and the stopper (5) with an O-ring (6) protruding plug portion heat storage tank (7) and heat exchanger The structure was inserted into the pipe (8).
이와같이된 본 발명은 일조시간대에 태양에너지가 외부튜브(45)를 통하여 검정색이 도색된 집열튜브(46)에 조사되면 집열튜브(46)가 가열되고 이로 인하여 내측의 부동액(3)에 열에너지가 전달되어 부동액(3)이 가열되며 가열된 부동액(3)은집열튜브(46)의 상단을 통하여 마개(5)의 내측 상단부까지 이동항 뿐만아니라 자연순환에 의하여 전체 부동액(3)의 온도가 상승되면 부피가 팽창하여 집열튜브(46) 내의 압력이 상승하게 되고 이 압력은 도 3 에 도시된 바와같이 사각실린더(1)를 압박하게 되는데 사각실린더(1)의 각 표면이 일점쇄선과 같이 함몰되면서 이를 흡수하여 집열튜브(46) 내의 과도한 압력상승을 억제시킨다.In the present invention as described above, when the solar energy is irradiated to the black-colored collecting tube 46 through the outer tube 45 during the sunshine time, the collecting tube 46 is heated, thereby transferring heat energy to the inner antifreeze 3. When the antifreeze (3) is heated and the heated antifreeze (3) is moved not only through the top of the collecting tube 46 to the inner upper end of the stopper (5) but also the temperature of the total antifreeze (3) by natural circulation As the volume expands, the pressure in the collecting tube 46 rises, and this pressure pushes the square cylinder 1 as shown in FIG. 3, as each surface of the square cylinder 1 is recessed like a dashed line. Absorbs and suppresses excessive pressure rise in the collecting tube 46.
상기와 같이 사각실린더(1) 각 면이 함몰되면서 내부의 공기도 부동액(3)의 가열과 함께 온도와 압력이 상승하게 되는데 되고 이 공기는 사각실린더(1)의 상단에 장착된 통기파이프(2)를 통하여 집열기 외부로 나온 후 마개(5)의 일측에 형성된 그루브(4)를 따라 외부로 배출되므로써 사각실린더(1)의 내부는 항상 대기압을 유지하게 되는 것이며 일몰 후에는 부동액(3)이 냉각되어 부피가 원상태로 복귀되면 사각실린더(1)의 각 면도 금속 특유의 탄성으로 인하여 원상태로 복귀되는 것이다.As described above, each surface of the square cylinder 1 is recessed, and thus the temperature of the inside of the square cylinder 1 increases with the heating of the antifreeze 3, and the air is aeration pipe 2 mounted on the top of the square cylinder 1. After coming out of the collector through the groove (4) formed on one side of the stopper (5) is discharged to the outside, the interior of the square cylinder (1) will always maintain the atmospheric pressure and after sunset the antifreeze (3) is cooled When the volume is returned to its original state, it is returned to its original state due to the elasticity peculiar to each shaving metal of the square cylinder 1.
한편,집열튜브(46)의 내측 상단의 가열된 부동액(3)은 마개(5)의 내측 상단부까지 이동하게 되어 금속재질의 마개(5)를 가열시키는데 이 마개(5)가 축열조(7) 또는 열교환장치의 파이프(8) 내부에 삽입되면 유체(물 등)에 열에너지를 전달하는 것이다.On the other hand, the heated antifreeze (3) of the inner upper end of the heat collecting tube 46 is moved to the inner upper end of the stopper (5) to heat the stopper (5) of the metallic material, the stopper (5) is the heat storage tank (7) or When inserted into the pipe (8) of the heat exchanger is to transfer heat energy to the fluid (water, etc.).
이때 마개(5)는 도 5,6 에서와 같이 집열튜브(46)를 이용하여 가열하고자 하는 유체와 직접 접촉되지 않도록 하여야 하는데 이는 상기의 사각실린더(1) 상부에 장착된 통기파이프(2)가 마개(5)의 삽입공(9)과 그루브(4)를 따라 사각실린더(1)의 내부공기와 대기중의 외부공기와 상호 배출 및 인입될 수 있게 하기 위한 것이다.At this time, the stopper 5 should not be in direct contact with the fluid to be heated by using the collecting tube 46 as shown in FIGS. 5 and 6, which is provided with the ventilation pipe 2 mounted on the upper portion of the rectangular cylinder 1. Along the insertion hole (9) and the groove (4) of the stopper (5) is to enable the mutual discharge and introduction of the internal air of the square cylinder (1) and the external air in the atmosphere.
그리고 상기 사각실린더(1)를 그 단면이 삼각,오각 및 육각형 등 다른 비원형의 실린더 형태로 대체하여도 집열튜브(46) 내의 압력변화에 따라 각 면이 함몰 또는 복원되면서 집열튜브(46) 내의 압력조절 기능을 수행할 수 있으며 금속재질의 마개(5)는 집열튜브(46)의 높이 보다 약 10cm 정도 돌출되도록 설치하여 축열조(7) 및 열교환장치의 파이프(8)의 내부로 삽입,장착을 용이하게 하였는데 그루브(4)가 음각된 마개(5)의 상단 단턱이 형성된 구성은 이중관 집열튜브(46)의 내경크기에 따라 단턱을 제거하고 동일한 직경으로 형성하여 삽입,장착하게 할 수 있으며 공기의 통기를 위하여 마개(5)의 일측 상하방향 전체에 그루브(4)를 설치하여 통기가 원활히 일어날 수 있는 것이다.In addition, even when the square cylinder 1 is replaced with a non-circular cylinder shape such as a triangle, a pentagon, a hexagon, and the like, each surface is recessed or restored according to the pressure change in the collecting tube 46, and thus, the inside of the collecting tube 46 Pressure stop function can be performed and the metal stopper (5) is installed to protrude about 10cm higher than the height of the heat collecting tube 46 to insert, install into the heat storage tank (7) and the pipe (8) of the heat exchanger. The upper stepped portion of the stopper 5 in which the groove 4 is engraved can be easily removed according to the inner diameter size of the double pipe collecting tube 46 and formed into the same diameter so as to be inserted and installed. One side of the stopper (5) for the ventilation by installing the groove (4) is to be able to smoothly occur.
그리고 도 4 에 도시된 바와같이 이중관의 집열튜브(46) 내측으로 원통형 주름관(10)의 주름관 안내홈(10')을 마개(5)에 설치된 주름관 안내봉(11)에 삽입,설치하며 원통형 주름관(10)의 내측 하단에는 부동액(3)의 부력에 의해 상부로 뜨는 것을 방지하기 위하여 무게중심체(12)가 삽입된다.And the corrugated pipe guide groove 10 'of the cylindrical corrugated pipe 10 into the corrugated pipe guide rod 11 installed on the stopper 5 into the heat collecting tube 46 of the double pipe into the corrugated pipe guide rod 11 as shown in FIG. At the inner bottom of the (10), the center of gravity (12) is inserted in order to prevent the float from floating upward by the buoyancy of the antifreeze (3).
상기 안내홈(10')의 하단과 안내봉(11)은 일정 간격을 두어 태양에너지에 의하여 부동액(3)의 온도가 상승하게 되면 그 부피가 팽창하여 집열튜브(46) 내의 압력이 상승하게되면 원통형 주름관(10)을 압박하여 얇은 금속판으로 형성된 주름부가 펴지면서 원통형 주름관(10)의 내측 하단에 설치된 무게중심체(12)에 의하여 원통형 주름관(10)이 집열튜브(46)의 하단에 지지되고 상단의 안내홈(10')은 주름관 안내봉(11)을 따라 안내되면서 상승하여 압력상승을 억제시키고 일몰 후 부동액(3)이 냉각되어 부피가 원상태로 복귀되면 원통형 주름관(10)의 펴졌던 얇은 금속판으로 형성된 주름부가 탄성에 의하여 수축되면서 원상태로 복귀되는 것이다.The lower end of the guide groove 10 'and the guide rod 11 are spaced at a predetermined interval when the temperature of the antifreeze 3 rises due to solar energy, the volume thereof expands and the pressure in the heat collecting tube 46 rises. The cylindrical corrugated pipe 10 is supported on the lower end of the heat collecting tube 46 by the center of gravity 12 installed on the inner lower end of the cylindrical corrugated pipe 10 while pressing the cylindrical corrugated pipe 10 to expand the corrugated portion formed of a thin metal plate. Guide groove (10 ') of the corrugated pipe guide rod (11) to rise while suppressing the pressure rise and after sunset the antifreeze (3) is cooled and the volume is returned to the original state of the thin metal plate of the flattened corrugated pipe (10) Wrinkles formed by the contraction by elasticity will be returned to its original state.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.
그러므로 본 발명은 종래의 태양열 집열기에서 장착하는 히트 파이프,구리판 및 "U"자형 구리관 등을 별도로 제작할 필요가 없고 집열튜브에서 직접 부동액을 가열시킴으로써 열저항을 극소화시키고 열매체인 부동액과 태양열 에너지를 이용할려는 유체(물 등)가 분리되어 열쇼크 현상이 발생하지 않을 뿐만아니라 집열튜브가 파손되더라도 시스템 전체에 영향을 미치지 않으며 집열튜브 내부에 장착된 사각실린더 또는 원통형 주름관을 통하여 부동액의 양을 조절함으로써 열매체의 가열온도는 물론 태양열 집열장치로써의 그 열응답성과 집열면적 조절이 가능하여 시스템 설계사양을 필요에 따라 탄력적으로 가변시킬 수 있는 뛰어난 적용성을 지니게 되는 등의 효과가 있는 것이다.Therefore, the present invention does not need to separately manufacture heat pipes, copper plates, and "U" shaped copper pipes mounted in the conventional solar collector, and minimizes the thermal resistance by heating the antifreeze directly in the collector tube, and utilizes the antifreeze and solar energy of the heat medium. Heat shock does not occur due to separation of the fluid (water, etc.), and even if the collecting tube is damaged, it does not affect the whole system and the amount of antifreeze is controlled by adjusting the amount of the antifreeze through the square cylinder or the cylindrical corrugated tube mounted inside the collecting tube. As well as the heating temperature of the solar heat collector as well as its heat response and the heat collecting area can be adjusted, it has the effect of having excellent applicability to flexibly change the system design specification as needed.
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