KR100687284B1 - Double glass tube concentrator using heatpipe - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 기술구성을 도시한 단면 개략도1 is a schematic cross-sectional view showing the technical configuration of the present invention
도 2는 도 1의 "A"부인 다중 집열기구의 확대도FIG. 2 is an enlarged view of a multiple heat collecting mechanism of "A" part of FIG.
도 3은 본 발명의 다중 집열기구를 도시한 사시도3 is a perspective view showing a multi-collecting mechanism of the present invention
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **** Explanation of symbols for main parts of drawings **
10 : 이중 유리관 11 : 제1흡열실10: double glass tube 11: first endothermic chamber
111,151 : 압력계 112,152 : 온도센서111,151 Pressure gauge 112,152 Temperature sensor
113,114,153,154 : 전극봉 12 : 보온실 113,114,153,154: electrode 12: heat insulation chamber
13 : 집열실 14 : 제1진공실13: collection room 14: the first vacuum room
15 : 제2흡열실 16 : 제2진공실15: 2nd heat absorption room 16: 2nd vacuum room
18 : 체크밸브 20 : 다중 집열기구18: check valve 20: multiple heat collecting mechanism
21 : 제1히트파이프 22 : 제2히트파이프21: first heat pipe 22: second heat pipe
23 : 제3히트파이프 24 : 제1웨이브형 그물망23: third heat pipe 24: first wave-type netting
25 : 제2웨이브형 그물망 26 : 제3그물망25: second wave net 26: third net
27 : 장착구 28 : 응축기27
30 : 축열조 40 : 히트파이프30: heat storage tank 40: heat pipe
50 : 발열체 60 : 태양광 전지50: heating element 60: solar cell
70 : 연결구 80 : 조임밴드70: connector 80: tightening band
본 발명은 집열장치에 관한 것으로, 특히 히트파이프를 이용한 이중 유리관 집열장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heat collecting device, and more particularly, to a double glass tube heat collecting device using a heat pipe.
현재 가정이나 산업용으로 사용되는 보일러로서 기름이나 가스를 열원으로 하는 기름보일러 또는 가스보일러 등이 사용되고 있다.Currently, oil boilers or gas boilers using oil or gas as a heat source are used as boilers used in homes or industries.
그런데 기름 또는 가스보일러는 그 열원의 손실이 많으므로 열원을 효율적으로 이용하고 있지 못하고, 또한 기름이나 가스는 전량 수입에 의존하고 있기 때문에 우리나라의 실정에서는 효율적인 보일러 시스템이라고 할 수 없다.However, since oil or gas boilers have a lot of loss of their heat source, they do not use the heat source efficiently, and since oil or gas depends on the total amount of imports, it is not an efficient boiler system in our country.
따라서 태양열을 에너지원으로 이용하는 보일러를 기름 또는 가스보일러의 대체 보일러 시스템으로 설치하고 있다.Therefore, a boiler using solar heat as an energy source is installed as an alternative boiler system for oil or gas boilers.
그러나 태양열 보일러 시스템은 태양열 집열판의 면적이 커 설치장소가 한정되어 있고, 또한 무게가 많이 나가는 단점이 있으며, 더군다나 열손실을 최소화하는 시스템이 아니기 때문에 아직도 널리 보급되지 못하고 있다.However, the solar boiler system has a large installation area of the solar heat collecting plate is limited, and also has a disadvantage of a lot of weight, and is still not widely used because it is not a system that minimizes heat loss.
즉, 설치장소가 넓어야만 설치할 수가 있어 아파트 베란다나 창문 등에는 설치할 수가 없고, 무겁기 때문에 차량 등에는 설치할 수가 없는 단점이 있다.That is, it can be installed only when the installation place is wide, and can not be installed on the apartment porch or windows, etc., and because it is heavy, it cannot be installed on the vehicle.
상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 히트파이프를 이용한 이중 유리관 집열장치를 소형으로 구성하되, 외부열원의 열 에너지 손실을 최소화하면서 그 열원을 단시간 내에 신속하면서도 최대로 집열하여 가정 및 산업용 동력원으로 사용할 수 있도록 하는 것을 그 기술적 과제로 하고 있다.The present invention for solving the above-mentioned problems is to configure a double glass tube heat collecting device using a heat pipe to a small size, while minimizing the heat energy loss of the external heat source to heat and maximize the heat source in a short time to maximize the home and industrial power source The technical problem is to make it possible to use it.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 열전달 매체가 충진되는 제1흡열실이 내설된 보온실 및 작동 유체가 충진되는 집열실이 내설된 제1진공실으로 이루어진 이중 유리관과; 다수의 제1히트파이프와, 이 제1히트파이프가 내설되는 제2히트파이프와, 이 제2히트파이프의 외주에 설치되는 다수의 제3히트파이프와, 이 제3히트파이프가 내설되는 길이방향으로 웨이브진 제1웨이브형 그물망(mesh)과, 이 제1웨이브형 그물망이 내설되는 길이방향으로 웨이브진 제2웨이브형 그물망과, 이 제2웨이브형 그물망이 내설되는 제3그물망으로 이루어져 상기 집열실에 내설되어 열원에 의해 발생된 열에너지를 방출하는 다중 집열기구; 및 상기 다중 집열기구에서 방출된 열에너지를 저장하는 축열조를 포함하는 히트파이프를 이용한 이중 유리관 집열장치에 의해 달성된다.The present invention for achieving the above technical problem is a double glass tube consisting of a first vacuum chamber in which the heat storage chamber is filled with the first heat absorbing chamber filled with the heat transfer medium and the heat collecting chamber filled with the working fluid; A plurality of first heat pipes, a second heat pipe on which the first heat pipe is built, a plurality of third heat pipes provided on an outer periphery of the second heat pipe, and a longitudinal direction in which the third heat pipe is built The house is composed of a first wave-shaped mesh (mesh) waved in a wave, a second wave-shaped net in the longitudinal direction in which the first wave-shaped net is installed, and a third net mesh in which the second wave-shaped net is embedded. A multi-collecting mechanism built in the heat chamber and emitting heat energy generated by the heat source; And a heat storage tank including a heat storage tank storing heat energy emitted from the multiple heat collecting devices.
본 발명의 제3그물망은 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하고, 제1웨이브형 그물망 또는 제2웨이브형 그물망에 엠보싱 처리한 것을 특징으로 한다.The third net of the present invention is characterized in that at least one, characterized in that the embossed to the first wave-type net or the second wave-type netting.
본 발명의 제1흡열실과 집열실 사이에 열전달 매체가 충진되는 제2흡열실을 설치하되, 제1흡열실 및 제1진공실과 차단설치하고, 상기 제2흡열실 외주에 제2진공실을 설치한 것을 특징으로 한다.The second heat absorbing chamber is installed between the first heat absorbing chamber and the heat collecting chamber of the present invention, the second heat absorbing chamber is installed in the first heat absorbing chamber and the first vacuum chamber, and the second vacuum chamber is installed on the outer periphery of the second heat absorbing chamber. It is characterized by.
본 발명에 있어서, 열원은 연소(燃燒)열, 태양열, 전기 또는 고주파이거나 연소(燃燒)열, 태양열, 전기 또는 고주파를 포함하는 것 중 하나 이상인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the heat source is characterized by at least one of combustion heat, solar heat, electricity or high frequency, or combustion heat, solar heat, electricity or high frequency.
본 발명의 보온실 안에 제1흡열실로 상기 연소열의 열에너지를 전달받는 히트파이프를 설치한 것을 특징으로 한다.A heat pipe receiving heat energy of the combustion heat to the first heat absorbing chamber is installed in the heat insulating chamber of the present invention.
본 발명의 이중 유리관 외주면에 상기 태양열의 열에너지를 전달받는 발열체를 코팅한 것을 특징으로 하고, 또한 상기 발열체는 투명 발열체인 것을 특징으로 한다. The outer circumferential surface of the double glass tube of the present invention is characterized by coating a heating element to receive the heat energy of the solar heat, and the heating element is characterized in that the transparent heating element.
본 발명의 발열체에 태양광 전지를 설치한 것을 특징으로 하고, 또한, 보온실에 고온에 의한 과 팽창 방지용 체크밸브를 설치한 것을 특징으로 한다.A solar cell is provided in the heating element of the present invention, and a check valve for preventing overexpansion due to high temperature is provided in the insulating chamber.
본 발명의 제3그물망의 외주연에 비스듬히 상향 굴곡진 날개 그물망을 설치한 것을 특징으로 한다.It characterized in that the wing net is bent obliquely upward on the outer periphery of the third net of the present invention.
본 발명에 있어서, 이중 유리관과 축열조를 결합시키는 연결구를 더 포함하고, 상기 연결구에는 상기 다중 집열기구의 장착구와 결합되어 집열실을 외부와 차단시키는 내관이 설치되고, 상기 내관은 연성금속인 것을 특징으로 한다.In the present invention, it further comprises a connector for coupling the double glass tube and the heat storage tank, the connector is coupled to the mounting hole of the multi-collecting mechanism is installed an inner tube for blocking the heat collecting chamber from the outside, the inner tube is a soft metal It is done.
본 발명의 축열조에 삽입설치되는 제1히트파이프에 응축기를 설치한 것을 특징으로 한다.A condenser is installed in the first heat pipe inserted into the heat storage tank of the present invention.
또한, 본 발명은 제1흡열실과 제2흡열실에 전기를 인가하는 한 쌍의 전극봉을 내설하는 한편, 상기 제1흡열실과 제2흡열실에 압력계와 온도센서를 설치한 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized by the installation of a pair of electrode rods for applying electricity to the first heat absorbing chamber and the second heat absorbing chamber, a pressure gauge and a temperature sensor in the first heat absorbing chamber and the second heat absorbing chamber.
이하, 본 발명의 기술구성을 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 기술하기에 앞서 도면의 이해를 돕기 위해 도면을 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, the drawings will be described in order to help the understanding of the drawings before describing the technical configuration of the present invention in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 기술구성을 도시한 단면 개략도이고, 도 2는 도 1의 A부인 다중 집열기구의 확대도이며, 도 3은 본 발명의 다중 집열기구를 도시한 사시도이다.Figure 1 is a schematic cross-sectional view showing the technical configuration of the present invention, Figure 2 is an enlarged view of a multi-collecting mechanism is a portion A of Figure 1, Figure 3 is a perspective view showing a multi-collecting mechanism of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 열전달 매체가 충진되는 제1흡열실(11)이 내설된 보온실(12) 및 작동유체가 충진되는 집열실(13)이 내설된 제1진공실(14)으로 이루어진 이중 유리관(10)과; 다수의 제1히트파이프(21)와, 이 제1히트파이프가 내설되는 제2히트파이프(22)와, 이 제2히트파이프의 외주에 설치되는 다수의 제3히트파이프(23)와, 이 제3히트파이프가 내설되는 길이방향으로 웨이브진 제1웨이브형 그물망(mesh)(24)과, 이 제1웨이브형 그물망이 내설되는 길이방향으로 웨이브진 제2웨이브형 그물망(25)과, 이 제2웨이브형 그물망이 내설되는 제3그물망(26)으로 이루어져 상기 집열실(13)에 내설되어 열원에 의해 발생된 열에너지를 방출하는 다중 집열기구(20); 및 상기 다중 집열기구에서 방출된 열에너지를 저장하는 축열조(30)를 포함하는 히트파이프를 이용한 이중 유리관 집열장치이다.As shown in FIG. 1, the present invention includes a
본 발명의 이중 유리관 구조의 보온실(12)과 제1진공실(14)에 의해 제1흡열실(11)로 전달되는 열의 손실과 제1흡열실(11)에 의해 집열실(13)로 전달된 열의 손실이 최소화된다. Loss of heat transferred to the first
여기서 제1흡열실(11)의 열전달 매체는 액체나 기체 등이 가능하다. 예를 들면, 액체는 물, 기체는 공기일 수 있다.The heat transfer medium of the first
상기 집열실(13)에 충진되는 작동유체로는 작동온도에 따른 온도범위에 따라 다음과 같은 일반적으로 공지된 유체를 사용하면 된다.As the working fluid filled in the
-70 ~ 200℃의 저온에서는 물, 프레온계 냉매, 암모니아, 아세톤, 메탄올, 에탄올이 사용되고, 200 ~ 500℃의 중온에서는 나프탈렌, 유황, 수은이 사용된다.At low temperatures of -70 to 200 ° C, water, freon refrigerants, ammonia, acetone, methanol, and ethanol are used. At medium temperatures of 200 to 500 ° C, naphthalene, sulfur and mercury are used.
한편, 본 발명은 도 2와 3에 나타낸 바와 같이, 다수의 제1히트파이프(21), 제2히트파이프(22), 다수의 제3히트파이프(23), 제1웨이브형 그물망(24), 제2웨이브형 그물망(25), 제3그물망(26)으로 된 다중 집열기구(20)와 집열실(유리관)(13)로 이루어지는 다중 집열구조로 구성된다.On the other hand, the present invention, as shown in Figures 2 and 3, the plurality of
제1,2,3히트파이프(21)(22)(23)에는 도면에서처럼 위크(wick) 구조인 그물망(29)이 설치되어 있다.The first, second and
그리고 다중 집열기구(20)의 일측에는 이 다중 집열기구(20)를 집열실(13)내에 설치함과 아울러 축열조(30)에 설치되는 장착구(271)가 마련되어 있다.On the one side of the multiple
또한, 상기 축열조(30)에 삽입설치되는 제1히트파이프(21)에는 방열을 더욱 신속하면서도 효과적으로 향상하기 위한 별도의 응축기(28)가 설치되어 있다.In addition, the
상기 다수의 제1히트파이프(21)와 제3히트파이프(23)에는 작동유체를 주입, 교체 및 점검할 수 있는 개폐밸브(도시안됨)가 달린 유로관(도시안됨)이 또한 설치된다. 제2히트파이프(22)에도 제1,2히트파이프(21)(23)와 마찬가지의 유로관이 설치되는데, 이 유로관(271)은 상기 장착구(27)에 설치되어 제2히트파이프(22)와 연결된다.The plurality of
이와 같은 다중 히트파이프 구조, 즉 제1,2,3히트파이프(21)(22)(23)에 의해 열원의 열이 신속하게 이동하고, 최대의 집열을 이룩할 수 있다. 다시 말해서, 상기 이중 유리관(10)과 다중 집열기구(20)에 의해 신속하면서도 열손실을 최소화하여 집열하게 되는 것이다.Such multiple heat pipe structures, that is, the first, second and
여기서, 제1웨이브형 그물망(24)과 제2웨이브형 그물망(25)은 그 웨이브에 의해 태양광의 산란과 반사를 최대한 방지하게 된다.Here, the
이렇게 태양광의 산란과 반사를 방지하는 제1웨이브형 그물망(24) 또는 제2웨이브형 그물망(25)을 본 발명에서는 엠보싱처리하여 그 돌기(241)(251)에 의해 효과적인 열 반사를 통한 에너지 손실을 최소화하고 있다.Thus, in the present invention, the
물론, 도 1과 도 2에 도시된 것처럼, 제1웨이브형 그물망(24)과 제2웨이브형 그물망(25)을 모두 엠보싱 처리하여 돌기(241)(251)를 형성하는 것도 바람직하다.Of course, as shown in Figures 1 and 2, it is also preferable to form the projections (241, 251) by embossing both the first wave-
그리고 본 발명에서 제3그물망(26)을 적어도 하나 이상으로 설치하여 모세관 현상의 강화에 의한 작동유체의 귀환을 신속하게 하는 것도 바람직하다.In the present invention, it is also preferable to provide at least one third
상기 제3그물망의 외주연에는 비스듬히 상향 굴곡진 날개 그물망(261)이 설치되어 태양열의 반사판 역할을 하게 된다.On the outer periphery of the third net is an obliquely upwardly
그리고 본 발명에 있어서, 열원은 연소(燃燒)열, 태양열, 전기 또는 고주파중 어느 하나일 수 있고, 또한 연소(燃燒)열, 태양열, 전기 또는 고주파를 포함하는 것 중 하나 이상일 수 있다. 즉, 상기 열원중 하나만 사용할 수도 있고, 적어도 2개 이상을 혼합하여 사용할 수도 있는 것이다. 연소열을 발생하는 연소연료로는 연탄,목재,석유,가스 등 상황에 따라 여러 가지가 사용될 수 있다.And in the present invention, the heat source may be any one of combustion heat, solar heat, electricity or high frequency, and may be one or more of those including combustion heat, solar heat, electricity or high frequency. That is, only one of the heat sources may be used, or at least two or more may be mixed and used. Combustion fuel generating combustion heat can be used in various ways depending on the situation such as briquettes, wood, oil, gas.
고주파 발생장치로는 마그네트론(도시 안됨)이 바람직하고, 전기를 사용하는 경우는 한 쌍의 전극봉이 바람직하다.A magnetron (not shown) is preferable as the high frequency generator, and a pair of electrodes is preferable when electricity is used.
열원이 이렇게 마그네트론에 의한 고주파일 경우는 열전달 매체와 작동유체는 액체인 물이 바람직하고, 한 쌍의 전극봉(113)(114)(153)(154)에 의한 전기일 경우는 열전달 매체로는 물 등 기타 액체를 사용할 수 있다.In the case where the heat source is a high frequency by the magnetron, the heat transfer medium and the working fluid are preferably liquid water, and in the case of electricity by a pair of
한편, 연소(燃燒)열, 태양열, 전기 또는 고주파 중에서 하나 이상을 조합하여 사용하는 경우에 고주파를 포함함에 따라 작동유체로 물을 사용하게 되면 일반적으로 200 ~ 500℃의 중온에서 사용되는 작동유체인 나프탈렌, 유황, 수은은 아니지만 본 발명은 일반적인 히트파이프가 아닌 다중 히트파이프 구조에 의한 다중 집열기구(20)를 사용하기 때문에 동일하거나 그 이상으로 히트파이프의 작동을 수행하게 된다.On the other hand, in the case of using a combination of one or more of combustion heat, solar heat, electricity or high frequency, when using water as the working fluid according to the high frequency, naphthalene which is a working fluid generally used at a medium temperature of 200 ~ 500 ℃ Although not sulfur, mercury, or the like, the present invention uses the multiple
상술한 본 발명의 이중 유리관 집열장치의 이해를 돕기 위해 히트파이프에 대해서 기술하면 아래와 같다.Referring to the heat pipe to help the understanding of the double glass tube heat collecting device of the present invention described above is as follows.
일반적으로 히트파이프는 증발부(가열부), 단열부, 응축부(냉각부)로 구분되고, 구성요소로는 밀폐용기, 위크(Wick)구조, 작동유체, 증기공간으로 구성되어 있으며, 증발부로 열이 가해지면 작동유체가 동작하며 기화하여 단열부를 지나 응축부로 열을 전달하고 작동유체는 액화되어 위크를 통하여 다시 증발부로 되돌아 오게 된다. 즉, 히트 파이프는 밀폐된 용기내에 작동유체를 주입한 후 진공배기한 것인데, 한쪽 끝을 가열하면 내부의 작동유체가 기화되어 압력차에 의해 다른쪽으로 이동하고 주변으로 열을 방출한 후 다시 응축의 과정을 거쳐 증발부로 귀환하는 구조로 되어 있다.In general, heat pipe is divided into evaporation unit (heating unit), heat insulation unit, condensation unit (cooling unit), and the components are composed of a sealed container, a wick structure, a working fluid, and a vapor space. When heat is applied, the working fluid operates and vaporizes to transfer heat past the thermal insulation to the condenser, and the working fluid is liquefied to return back to the evaporator through the wick. In other words, the heat pipe is evacuated after injecting working fluid into a sealed container. When one end is heated, the working fluid inside is vaporized, moved to the other side by the pressure difference, and heat is released to the surrounding area. The process returns to the evaporator.
한편, 본 발명의 이중 유리관 구조에 있어서, 제1흡열실(11)과 집열실(13) 사이에 열전달 매체가 충진되는 제2흡열실(15)을 설치하되, 이 제2흡열실(15)을 제1흡열실(11) 및 제1진공실(14)과 차단설치하고, 상기 제2흡열실(15) 외주에 제2진공실(16)을 설치하여 이중 유리관을 구성하는 것도 본 발명의 또 다른 실시예가 된다.Meanwhile, in the double glass tube structure of the present invention, a second
이러한 본 발명의 이중 유리관 구조는 제2흡열실(15)의 유체에 의한 열전달 효과를 향상시키고, 제2진공실(16)에 의한 보온을 통해 열 손실을 최소화할 수 있는 구성이다. The double glass tube structure of the present invention improves the heat transfer effect due to the fluid in the second
이미 상술했듯이, 제1흡열실(11)과 마찬가지로 상기 제2흡열실(15)에도 열전달 매체로 액체(물)나 기체(공기) 등이 가능한데, 휘발성 물질일 수도 있다.As described above, as in the first
그리고 제1,2흡열실(11)(15)내에 각각 한 쌍의 전극봉(113)(114)(153)(154)이 설치되어 열원으로서 전기가 사용되는 한편, 제1,2흡열실(11)(15)내에 각각 압력계(111)(151) 및 온도센서(112)(152)가 설치되어 사용자가 제1,2흡열실(11)(15)의 압력 및 온도를 감지하여 적절한 압력 및 온도를 유지할 수 있도록 되어 있다.In addition, a pair of
이렇게 전극봉을 사용하는 경우 상기 한 쌍의 전극봉(113)(114)(153)(154)이 제1,2흡열실(11)(15)내에 설치되어 물 등 기타 액체인 열전달 매체에 전류를 흘려보내 열전달 매체를 직접 가열하는 방식이다. In this case, when the electrode is used, the pair of
이와 같은 이중 유리관 구조에 있어서, 도 1에 도시된 바처럼 제1흡열실(11)과 제2흡열실(15)에 열전달 매체를 충진할 수 있는, 개폐밸브(도시 안됨)가 달린 유로관(17)이 설치되어 있다. 이 유로관(17)에 의해 열전달 매체를 주입, 교체 및 점검이 가능하다.In such a double glass tube structure, as shown in Figure 1, the first heat absorbing chamber (11) and the second
선택가능한 열원중 연소열을 이용하기 위해서 보온실(12) 안에 별도의 히트파이프(40)가 설치된다. 이 히트파이프(40)에 연소열이 가해지면, 히트파이프(40)가 제1흡열실(11)의 열전달 매체를 가열하게 된다.A
이렇게 보온실(12)에 열원으로써 히트파이프(40)를 설치하면, 보온실(12)이 고온상태를 유지하여 보온실(12)이 팽창되게 되는데, 이를 방지하는 체크밸브(18)가 보온실(12)에 설치되어 있다. 이 체크밸브(18)에 의해 보온실(12)이 고온에 의한 과 팽창시 그 고온을 외부로 방출시켜준다.When the
또한, 선택가능한 열원중 태양열을 이용하기 위해서 이중 유리관(10) 외주면에 태양열의 열에너지를 전달받는 발열체(50)가 코팅되어 있다.In addition, in order to use solar heat among selectable heat sources, a
이 발열체가 태양열을 흡수하여 발열하면서 발생되는 열에너지가 보온실, 제1,2진공실에 전달되고, 보온실을 통해 제1흡열실, 제2진공실을 통해 제2흡열실, 제1진공실을 통해 집열실로 전달되는 한편, 제1흡열실→제2흡열실→집열실로 전달되어 최종적으로 작동유체가 동작하여 다중 집열기구에 의해 축열조로 열을 방출하게 되는 것이다.The heat energy generated by the heating element absorbs solar heat is transferred to the insulation chamber and the first and second vacuum chambers, and is collected through the second absorption chamber and the first vacuum chamber through the first absorption chamber and the second vacuum chamber. On the other hand, it is transferred to the first heat absorbing chamber → the second heat absorbing chamber → the heat collecting chamber and finally the working fluid is operated to release heat to the heat storage tank by the multiple heat collecting devices.
또한, 본 발명은 발열체(50)의 발열효과를 높이기 위해서 상기 발열체(50)에 태양광 전지(60)를 설치한다. 이 태양광 전지(60)에 의해 발생된 전기가 발열체(50)를 더욱 신속하면서도 효과적으로 발열시키게 된다.In addition, in the present invention, in order to increase the heating effect of the
이와 같이 구성된 이중 유리관의 집열실에 다중 집열기구가 삽입설치되는데, 도 1에 도시된 바와 같이, 연결구(70)가 상기 다중 집열기구(20)를 포함하여 이중 유리관(10)과 축열조(30)를 단단하게 결합시킨다.Multiple collection mechanism is inserted into the heat collecting chamber of the double glass tube configured as described above, and as shown in FIG. 1, the
상기 연결구(70)에는 상기 다중 집열기구(20)의 장착구(27)와 결합되어 집열실(13)을 외부와 차단시키는 내관(71)이 설치되어 있고, 또한 집열실(13)로 동작유체를 주입하기 위한 개폐밸브(도시 안됨)가 달린 유로관(72)이 내관(71)을 관통하여 설치되어 있다. 상기 유로관(72)을 통해 작동유체의 주입뿐만아니라 교체 및 점검이 가능하다.The
그 결합순서는 이중 유리관(10)에 연결구(70)가 결합되고, 연결구(70)를 통하여 집열실(13)에 다중 집열기구(20)가 삽입설치된다. 이때, 다중 집열기구(20)의 장착구(27)가 연결구(70)의 내관(71)과 맞대어 결합된다. 이어서 연결구(70)와 축열조(30)가 나사결합된다.The coupling sequence is a
여기서 내관(71)은 연결구(70)의 재질과 다른 연성금속이다. 그 이유는 다중 집열기구(20)의 발열에 의한 이중 유리관(10)의 팽창에 대비하기 위한 것이다.Here, the
즉, 이중 유리관(10)이 팽창할 경우에 이에 대응하여 동시에 팽창이 가능하게 하기 위해서인 것이다. 다시 말해서 이중 유리관(10)과 동시 신축을 가능하게 하기 위한 배려인 것이다. 연성금속으로는 예를 들면, 금, 은, 알루미늄 등과 연질의 금속이면 된다.In other words, when the
이렇게 다중 집열기구(20)가 설치되면, 그 제1히트파이프(21)와 응축기(28)가 축열조(30)로 내설되게 되어 축열조(30)로 열을 방출하게 된다. 물론, 응축기(28)만 축열조(30)로 내설되게 하는 구성도 가능하다.When the multiple
이상 기술한 바와 같이 연결구에 의해 다중 집열기구(20)가 설치된 이중 유 리관(10)과 축열조(30)가 결합된 상태에서 그 결합상태를 단단하게 유지함과 아울러 그 결합부위에서의 기밀누설을 방지하기 위해서 이중 유리관(20)과 연결구(70)의 결합부위에 금속성 접착제를 도포한 후에 조임밴드(80)로 단단하게 고정결합시킨다.As described above, in the state in which the
지금까지 본 발명의 기술구성과 그 특징을 상세하게 기술하였는데, 이제부터는 그 작용에 대해서 살펴보기로 한다.The technical configuration and features of the present invention have been described in detail, but the operation thereof will now be described.
사용되는 열원으로서는 상기했듯이 연소(燃燒)열, 태양열, 전기 또는 고주파중 어느 하나를 선택사용할 수 있고, 또한 연소(燃燒)열, 태양열, 전기 또는 고주파를 포함하는 것 중 하나 이상을 조합하여 사용할 수도 있다. As the heat source to be used, any one of combustion heat, solar heat, electricity or high frequency may be selected and used as described above, and one or more combinations including combustion heat, solar heat, electricity or high frequency may be used. have.
먼저, 열원으로써 연소열을 사용하는 경우에 대해서 기술하기로 한다.First, the case where combustion heat is used as a heat source will be described.
연소열을 발생하는 연료로는 널리 알려진 연탄,목재,석유,가스 등을 상황에 따라 선택사용하면 된다. 연소열을 사용할 경우는 필히 보온실(12)에 도 1과 같이 히트파이프(40)가 설치되어야 한다.As fuel for generating heat of combustion, briquettes, wood, oil, gas, etc., which are widely known, may be selected and used according to circumstances. In the case of using the heat of combustion, the
이 히트파이프(40)에 연소연료에 의해 열을 가하면 히트파이프(40)의 증발부로 열이 가해져 작동유체가 동작하며 기화하여 단열부를 지나 응축부로 열을 전달하고 작동유체는 액화되어 위크를 통하여 다시 증발부로 되돌아 오게 되어 순환작동되는데, 이때, 응축부에 열을 방출하게 된다.When heat is applied to the
이렇게 방출된 열은 제1흡열실(11)의 열전달 매체에 전달되고, 이 열전달 매체의 열은 제2흡열실(15)의 열전달 매체에 전달되며, 이 열전달 매체의 열은 집열실(13)의 작동유체로 전달된다.The heat thus released is transferred to the heat transfer medium of the first
이 작동유체가 흡수한 열은 다시 다수의 제3히트파이프(23)와 제2히트파이프(22)에 전달된다. 그리고 제2히트파이프(22)에 전달된 열은 그 내부의 작동유체로 전달되어 다시 다수의 제1히트파이프(21)에 전달되게 된다. The heat absorbed by the working fluid is again transferred to the plurality of
밀폐용기인 집열실(13)과 다중 집열기구(20)가 1차 히트파이프 역할을 하게 되는데, 이것은 제1,2,3히트파이프(21)(22)(23)를 포함하는 개념이다. 여기서 제2,3히트파이프(22)(23)의 위크구조 역할은 제1,2웨이브형 그물망(24)(25)이 하게 된다.The
그리고 다수의 제3히트파이프(23)가 2차 히트파이프 역할을 하게 되고, 제2히트파이프(22)가 3차 히트파이프 역할을 하게 되며, 제2히트파이프(22)에 내설된 다수의 제1히트파이프(21)가 4차 히트파이프 역할을 하게 된다.In addition, the plurality of
이에 따라 동시 및 순차적으로 집열실(13), 제3히트파이프(23), 제2히트파이프(22) 그리고 제1히트파이프(21)의 작동유체가 동작하면서 히트파이프의 원리인 증발↔발열작용에 의해 제1히트파이프(21)의 응축기(28)를 통하여 축열조(30)로 열을 방출하게 된다.Accordingly, the working fluid of the
이렇게 방출되는 열은 일반 히트파이프와는 달리 본 발명의 상술한 바와 같은 다중 히트파이프 구조, 즉 4차 히트파이프 구조에 의해 연소연료의 열을 순간적으로 신속하게 전달받아 최대로 집열하여 효율적으로 응축기(28)를 통해 축열조(30)로 방출하게 되는 것이다.Unlike the heat pipe, the heat is discharged by the multi-heat pipe structure as described above of the present invention, that is, the fourth heat pipe structure. 28 is to be discharged to the heat storage tank (30).
이러한 다중 히트파이프 구조에 의한 다중 집열기구(20)의 집열구조는 일반 히트파이프에서는 달성할 수 없고, 대형으로 히트파이프를 구성해야만 달성할 수 있는 것을 소형의 구조로 대형 구조와 거의 동일한 집열구조를 이루면서도 대형이기 때문에 달성할 수 없는 신속한 열전달 체계에 의한 집열을 신속하게 이룩해낼 수 있는 구조인데에 특징이 있는 것이다.The heat collecting structure of the multiple
이렇게 방출된 열이 축열조(30)에 저장되게 되고, 이 저장된 열을 이용하여 가정용이나 많은 에너지를 필요로 하는 산업용 동력원으로 이용할 수 있다.The heat released in this way is to be stored in the
이어서, 열원으로써 태양열을 사용하는 경우에 대해서 기술하기로 한다.Next, the case where solar heat is used as a heat source will be described.
도 1에서와 같이 본 발명에서는 태양열을 이용하기 위해서 이중 유리관(10)의 외주면에 발열체(50)를 도포하고, 이 발열체(50)에 태양광 전지(60)를 설치하였다.In the present invention, as shown in Figure 1 in order to use solar heat, the
이 발열체(50)가 태양열을 흡수하면 그 발열에 의한 열에너지가 1차로 보온실(12)과 제1,2진공실(14)(16)에 전달되는데, 보온실(12)을 통해서는 제1흡열실(11)로, 제2진공실(16)을 통해서는 제2흡열실(15)로, 제1진공실(14)을 통해서는 집열실(13)로 전달된다.When the
(1) 제1흡열실(11)로 전달된 열에너지는 그 열전달 매체에 의해 제1흡열실(11)→제2흡열실(15)→집열실(13)로 전달되어 최종적으로 집열실(13)의 작동유체에 전달된다.(1) The heat energy transferred to the first
(2) 제2흡열실(15)로 전달된 열에너지는 그 열전달 매체에 의해 제2흡열실(15)→집열실(13)로 전달되어 최종적으로 집열실(13)의 작동유체에 전달된다.(2) The heat energy transferred to the second
(3) 집열실(13)로 전달된 열에너지는 곧바로 그 작동유체에 전달된다.(3) The heat energy transferred to the
이렇게 (1),(2),(3)의 열전달에 의해 집열실로 태양에너지를 최대로 집중 전 달할 수 있게 된다. Thus, the heat transfer of (1), (2), (3) can maximize the transfer of solar energy to the collection chamber.
이때, 태양광은 발열체(50)를 투명 발열체를 사용하는 경우에는 제1진공실(14)과 집열실(13)을 통해 제1웨이브형 그물망(24)과 제2웨이브형 그물망(25)에도 도달되는데, 그 웨이브의 효과에 의해 태양광의 산란과 반사가 최소화 된다. 또한, 제1웨이브형 그물망(24)과 제2웨이브형 그물망(25)에 형성된 엠보싱 돌기(241)(251)에 의한 열 반사에 의해 에너지 손실이 최소화된다.At this time, the sunlight reaches the first wave-
한편, 제1,2진공실(14)(16)은 제2흡열실(15)과 집열실(13)로 전달된 열의 손실을 최소화하게 된다.Meanwhile, the first and
이렇게 발열체 자체만으로도 태양에너지를 열원으로 이용할 수 있지만, 더욱 효과적으로 발열체(50)의 발열효과를 높이기 위해서 본 발명에서는 상술한 바처럼 상기 발열체(50)에 태양광 전지(60)를 설치하였다. 이 태양광 전지(60)에 의해 발생된 전기가 발열체(50)를 더욱 신속하면서도 효과적으로 발열시켜 상술한 (1),(2),(3)의 열전달을 하게 된다.As described above, the solar energy may be used as the heat source alone, but in order to more effectively increase the heating effect of the
이렇게 집열실(13)로 전달된 열에 의한 다중 집열기구(20)로 된 집열구조의 동작원리는 상술한 연소열을 열원으로 사용한 경우와 동일하므로 생략하기로 한다.Since the operation principle of the heat collecting structure of the multiple
그리고 열원으로써 고주파를 사용하는 경우에 대해서 기술하기로 한다.And the case of using a high frequency as a heat source will be described.
고주파를 이용하는 경우에는 열전달 매체와 작동유체로는 물이 바람직하다. In the case of using a high frequency, water is preferable as the heat transfer medium and the working fluid.
본 발명의 도면에는 도시되어 있지 않지만 고주파에 의해 물 분자가 진동하면서 발생되는 마찰열로 인해 물이 가열되는데, 이 열이 제1,2흡열실(11)(15)과 집열실(13)을 가열시키면 이 열에너지가 다중 집열기구(20)에 전달됨에 따라 상술한 바와 같은 연소열을 열원으로 사용한 경우처럼 축열조(30)로 열을 방출하게 된다.Although not shown in the drawings of the present invention, the water is heated due to the frictional heat generated while the water molecules vibrate by high frequency, which heats the first and second
마지막으로 열원으로써 전기를 사용하는 경우에 대해서 기술하기로 한다.Finally, the case of using electricity as a heat source will be described.
도 1에 도시된 바처럼, 전기를 이용하기 위해서 제1,2흡열실(11)(15)내에 각각 한 쌍의 전극봉(113)(114)(153)(154)이 설치되어 있다.As shown in FIG. 1, a pair of
이것은 전극봉에 의해 직접 물 등 기타 액체에 전류를 가하여 전기에너지를 열 에너지로 변환시키는 것으로, 물 등 기타 액체가 자기 자신이 갖고 있는 저항에 의하여 가열되는 것이다.It converts electrical energy into thermal energy by applying current to other liquids such as water directly by electrodes, and other liquids such as water are heated by their own resistance.
이 전극봉에 전기를 인가하면 열전달 매체인 물 등 기타 액체속에 잠긴 한 쌍의 +,- 전극봉에 전기가 통하면서 물 등 기타 액체가 가열되고, 이 열이 집열실(13)의 작동유체로 전달되어 다중 집열기구(20)에 전달되어 상술한 연소열을 사용하는 경우와 같이 다중 집열기구(20)가 동작되어 축열조(30)에 열이 방출되게 된다.When electricity is applied to this electrode, a pair of + and-electrodes submerged in other liquids such as water, which is a heat transfer medium, heats other liquids such as water, and heat is transferred to the working fluid of the
한편, 이렇게 제1,2흡열실(11)(15)의 물 등 기타 액체인 열전달 매체가 가열되면서 제1,2흡열실(11)(15)의 압력과 온도가 상승하게 되는데, 설치된 압력계(111)(151)와 온도센서(112)(152)에 의해 압력과 온도가 감지되어 사용자는 이에 따라 전극봉에 인가되는 전력을 조절할 수 있다. 이것은 열원이 히트파이프(40)에 의한 연소열, 마그네트론에 의한 고주파인 경우에도 마찬가지이다. Meanwhile, as the heat transfer medium which is other liquid such as water in the first and second
이상 기술한 본 발명의 히트파이프를 이용한 이중 유리관 집열장치의 구성은 소형임과 더불어 열량이 적더라도 열손실을 최소화하면서 최대로 집열하므로 종래 와 달리 차량, 아파트 베란다, 창문 등 설치장소에 구애받지 않을 뿐만 아니라 적은 열에너지로도 최대의 집열효과를 달성할 수 있고, 또한 이중 유리관 집열장치가 통형이므로 수직,수평,45도 등 설치각도를 자유로이 선정하여 설치할 수 있는 장점이 있다.The structure of the double glass tube heat collecting device using the heat pipe of the present invention described above is compact and maximizes heat collection while minimizing heat loss even if the amount of heat is small. In addition, the maximum heat collecting effect can be achieved with a small amount of heat energy, and since the double glass tube heat collecting device is a cylindrical type, there is an advantage that the installation angle can be freely selected and installed such as vertical, horizontal, and 45 degree.
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