KR100803614B1 - Non-Glass Solar Collecting Tube - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비유리식 태양열 집열 튜브에 관한 것으로, 그 기술적 요지는 태양열을 집열하여 에너지로 활용하도록 형성되는 태양열 집열기에 있어서, 상기 태양열 집열기의 핵심구성인 진공관을 비유리식 진공관으로 형성하되 진공관 내부로 공기의 침투가 발생되지 않도록 집열기와 별도로 진공챔버(Vacuum Chamber)를 형성하여 진공관 내의 진공도(Outgasing)가 일정하게 유지되도록 조장하는 한편, 상기 비유리식 진공관 외주면상(외피)에 공기의 침투를 방지하도록 가스방벽코팅(Gas barrier coating)이 형성되어 집열에 따른 고효율 진공도가 보장되어 완전유리식 진공관으로 형성되었던 종래 진공튜브에 비해 이동시 파손우려, 설치시 번거로움, 유지관리시 작업공수 및 진공도에 따른 집열효율이 개선되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 비유리식 태양열 집열 튜브에 관한 것이다.The present invention relates to a non-glass solar collector tube, the technical spirit of the solar collector is formed to collect the solar heat to use as energy, forming a vacuum tube which is the core component of the solar collector as a non-glass vacuum tube, but air into the vacuum tube A vacuum chamber is formed separately from the collector to prevent infiltration of gas and promotes a constant outgasing in the vacuum tube, while preventing gas from penetrating the outer surface of the non-glass type vacuum tube. Gas barrier coating is formed to ensure high efficiency vacuum due to heat collection, which is more likely to be damaged when moving compared to conventional vacuum tubes that were formed as full glass vacuum tubes, cumbersome during installation, and labor efficiency during maintenance and heat collection efficiency according to vacuum degree. Non-glass solar collection, characterized in that it is formed to be improved It is about a tube.

이를 위해, 본 발명은 태양열 집열기에 있어서, 일측이 개구되고 타측이 밀폐되는 원형관 형태의 관 일측면에 가스방벽코팅(110:Gas barrier coating)이 형성되고 타측면에 반사코팅(120)이 형성되는 폴리머수지 계열의 진공튜브(100)와; 상기 진공튜브(100)의 개구된 일측으로 수납되어 열교환을 이루도록 IN/OUT 관로에 의해 유체가 순환되는 "U"자형 수관(210)과, 상기 수관(210)의 외주면에 판 형태로 부착되어 수관(210)의 유동을 방지하도록 지지하는 가이드판(220)과, 상기 수관(210)의 개구된 IN/OUT 관로 측에 형성되어 진공튜브(100)와의 밀폐를 조장하되 결합되는 면상에 수관용 관통공(231) 및 진공커넥터(232)가 각각 마련되는 메탈커 버(230)가 조합되어 구성되는 집열부(200)와; 상기 집열부의 진공커넥터(232)가 연결되고 진공센서에 의해 배기펌프(P)가 작동되어 진공튜브(100)의 내부 진공도를 설정값에 대응시켜 일정하게 유지하도록 형성되는 진공챔버(300)가; 구성되어 이루어진다.To this end, the present invention in the solar collector, the gas barrier coating (110: Gas barrier coating) 110 is formed on one side of the tube in the form of a circular tube that is open on one side and the other side is sealed and the reflective coating 120 is formed on the other side A polymer resin-based vacuum tube (100); The “U” shaped water pipe 210 is circulated by an IN / OUT pipe line so as to be exchanged with one side of the open side of the vacuum tube 100, and a water pipe is attached to the outer circumferential surface of the water pipe 210. Guide plate 220 to prevent the flow of the 210 and the water pipe 210 is formed on the side of the open IN / OUT pipe side to facilitate the sealing with the vacuum tube 100, but through the water pipe on the combined surface A heat collecting part 200 configured by combining a metal cover 230 provided with a ball 231 and a vacuum connector 232, respectively; The vacuum connector 300 is connected to the vacuum connector 232 of the heat collecting part and the exhaust pump P is operated by a vacuum sensor so that the vacuum chamber 300 is formed to maintain the internal vacuum degree of the vacuum tube 100 consistently with a set value. ; It is made up.

Description

비유리식 태양열 집열 튜브{Non-glass solar vacuum tube collector}Non-glass solar vacuum tube collector

도 1은 종래 평판형 태양열 집열기의 구조도1 is a structural diagram of a conventional flat solar collector

도 2a는 종래 단일 진공관형 태양열 집열기의 구조도Figure 2a is a structural diagram of a conventional single vacuum tube solar collector

도 2b는 종래 이중 진공관형 태양열 집열기의 구조도Figure 2b is a structural diagram of a conventional double vacuum tube solar collector

도 3a는 종래 "U"자관을 이용한 이중 진공관형 태양열 집열기의 구조도Figure 3a is a structural diagram of a double vacuum tube solar collector using a conventional "U" magnetic tube

도 3b는 종래 히트파이프를 이용한 이중 진공관형 태양열 집열기의 구조도Figure 3b is a structural diagram of a double vacuum tube solar collector using a conventional heat pipe

도 4는 본 발명의 비유리식 진공관을 나타낸 분해사시도,Figure 4 is an exploded perspective view showing a non-glass vacuum tube of the present invention,

도 5는 본 발명에 따른 진공튜브의 일측단면도,5 is a side cross-sectional view of a vacuum tube according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 비유리식 진공관형 태양열 집열기의 시스템 개략도이다.6 is a system schematic diagram of a non-glass vacuum tube solar collector according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>      <Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 ... 진공튜브 110 ... 가스방벽코팅100 ... vacuum tube 110 ... gas barrier coating

120 ... 반사코팅 200 ... 집열부120 ... reflective coating 200 ... heat collector

210 ... 수관 220 ... 가이드판210 ... water pipe 220 ... guide plate

230 ... 메탈커버 231 ... 관통공230 ... metal cover 231 ... through hole

232 ... 진공커넥터 300 ... 진공챔버232 ... vacuum connector 300 ... vacuum chamber

P ... 배기펌프P ... exhaust pump

본 발명은 비유리식 태양열 집열 튜브에 관한 것으로, 그 기술적 요지는 태양열을 집열하여 에너지로 활용하도록 형성되는 태양열 집열기에 있어서, 상기 태양열 집열기의 핵심구성인 진공관을 비유리식 진공관으로 형성하되 진공관 내부로 공기의 침투가 발생되지 않도록 집열기와 별도로 진공챔버(Vacuum Chamber)를 형성하여 진공관 내의 진공도(Outgasing)가 일정하게 유지되도록 조장하는 한편, 상기 비유리식 진공관 외주면상(외피)에 공기의 침투를 방지하도록 가스방벽코팅(Gas barrier coating)이 형성되어 집열에 따른 고효율 진공도가 보장되어 완전유리식 진공관으로 형성되었던 종래 진공튜브에 비해 이동시 파손우려, 설치시 번거로움, 유지관리시 작업공수 및 진공도에 따른 집열효율이 개선되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 비유리식 태양열 집열 튜브에 관한 것이다.The present invention relates to a non-glass solar collector tube, the technical spirit of the solar collector is formed to collect the solar heat to use as energy, forming a vacuum tube which is the core component of the solar collector as a non-glass vacuum tube, but air into the vacuum tube A vacuum chamber is formed separately from the collector to prevent infiltration of gas and promotes a constant outgasing in the vacuum tube, while preventing gas from penetrating the outer surface of the non-glass type vacuum tube. Gas barrier coating is formed to ensure high efficiency vacuum due to heat collection, which is more likely to be damaged when moving compared to conventional vacuum tubes that were formed as full glass vacuum tubes, cumbersome during installation, and labor efficiency during maintenance and heat collection efficiency according to vacuum degree. Non-glass solar collection, characterized in that it is formed to be improved It is about a tube.

일반적으로 태양열을 이용한 태양열 집열기는 외형적인 구조와 적용성을 고려하여 크게 두 가지로 평판형과 진공관형 태양열 집열기로 구분된다.Generally, solar collectors using solar heat are classified into two types of flat panel and vacuum tube solar collectors in consideration of their external structure and applicability.

종래에 가장 널리 보급된 평판형 태양열 집열기는 사각형 모양의 평판 형태 로 구성된 것으로 도 1에서와 같이 구리나 알루미늄 등으로 제작된 얇은 금속판에 태양광선을 최대한 흡수할 수 있도록 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 panel solar collector is a rectangular flat plate, which has a special heat treatment plate whose surface is specially chemically treated so as to absorb solar rays to a thin metal plate made of copper or aluminum as shown in FIG. 31) was formed and welded to the surface of one side of the heat collecting plate 31, a plurality of thin paper tubes 32 (32 ') of the same material at regular intervals, 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 외부로 열손실이 많이 발생하여 집열효율이 약 50% 이하로 떨어지는 등 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 from the heat collecting plate 31 to the outside due to convection from the heat collecting plate 31 is large. There was a problem such that the heat collection efficiency drops to about 50% or less.

그리고 진공관형 태양열 집열기(V)는 유리튜브 형상을 하고 있으며 태양열 집열 표면과 접하는 폐쇄된 공간을 진공처리하여 대류에 의한 열손실을 차단시킬 수 있게한 것으로, 도 2의 (a),(b)에서와 같이 하나의 유리튜브를 사용하는 방법과 두 개의 유리튜브를 이중진공관의 형태로 사용하는 방법이 있다.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. FIGS. 2A and 2B. As in, there is a method using one glass tube and two glass tubes in the form of a double vacuum tube.

하나의 유리튜브를 사용하는 방법은 유리튜브(41)의 내부에 집열판(43)이 장착된 히트파이프(42)를 삽입시키고 유리튜브(41)의 상단으로 히트파이프(42)를 돌출 설치시킨 상태에서 금속재질의 마개(44)로 밀폐시키고 그 내부를 진공처리하여 집열판(43) 표면에서 집열된 태양열을 대류에 의한 외부로의 열손실을 차단시키는 것이다.In the method of using one glass tube, a heat pipe 42 having a heat collecting plate 43 mounted therein is inserted into the glass tube 41, and the heat pipe 42 is protruded and installed at an upper end of the glass tube 41. In the metal stopper 44 is sealed and the inside of the vacuum treatment to prevent the heat loss to the outside due to convection solar heat collected from the heat collecting plate 43 surface.

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 열매체(액체,물 등)을 채우고 이중관의 상부를 단열마개(47)로 밀봉시켜 집열튜브(46) 내측에 채워진 열매체를 가열시켜 열에너지를 순환시키는 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. To form a heat medium (liquid, water, etc.) inside the heat collecting tube 46 and seal the upper portion of the double tube with a heat insulating plug 47 to heat the heat medium filled inside the heat collecting tube 46 to circulate heat energy. The vacuum between the outer tube 45 and the collecting tube 46 was vacuumed to block heat loss to the outside due to convection of air.

상기의 방식은 집열기 본체의 제작에는 문제가 없으나 열매체(물)를 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 파 손되면 축열조의 물이 파손된 튜브로 누수되는 위험성이 있다. 또한, 이 방식은 직접 물을 집열튜브(46) 내에서 가열하므로 물의 열용량이 큰 관계로 집열튜브(46)의 크기를 증가시켜 집열면적을 확대시킬 수 없는 설계상의 문제를 가지고 있었다.The above method does not have a problem in the production of the collector body, but if the heating medium (water) is filled directly into the heat collecting tube 46 and heated, if the water suddenly flows into the heat collecting tube 46 heated by winter heat and cold weather and solar heat There is a problem that the heat collecting phenomenon of the heat collecting tube 46 is damaged due to thermal stress, 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. If damaged, the water in the heat storage tank may leak into the broken tube. In addition, since this method directly heats the water in the heat collecting tube 46, the heat capacity of the water has a large design problem in that the size of the heat collecting tube 46 is not increased to increase the heat collecting area.

상기와 같은 문제점을 보완하기 위하여 근래에는 도 3의(a)(b)경우와 같이 유리제 이중관을 사용하여 태양열을 집열하고 있다.In order to supplement the above problems, the solar heat is collected by using a glass double tube as in the case of FIG. 3 (a) and (b).

도 3의 (a)와 (b)의 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 FIGS. 3A and 3B, the copper plate 48 is rolled into the collecting tube 46 and inserted into and adhered to the inner surface of the collecting tube 46. Then, the “U” shaped copper tube 42 ′ or heat is inserted into the collecting tube 46. The method in which the pipe 42 is sandwiched between the collecting tube 46 and the inserted copper plate 48 is applied.

상기 (a),(b)와 같이 구리판(48)을 삽입하는 방식은 시스템 이용의 복잡성과 함께 제작비용의 증가 및 구리판(48)과 "U"자형구리관(42') 또는 히트 파이프(42) 사이의 접촉불량으로 인한 열저항의 증가와 이로 인한 집열효율이 저하되는 문제가 있었다.Inserting the copper plate 48 as shown in (a) and (b) increases the manufacturing cost with the complexity of using the system and the copper plate 48 and the "U" copper pipe 42 'or the heat pipe 42. There was a problem that the heat resistance is increased due to poor contact between the) and the heat collection efficiency is reduced thereby.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 기술적 요지는 태양열을 집열하여 에너지로 활용하도록 형성되는 태양열 집열기에 있어서, 상기 태양열 집열기의 핵심구성인 진공관을 비유리식 진공관으로 형성하되 진공관 내부로 공기의 침투가 발생되지 않도록 집열기와 별도로 진공챔버(Vacuum Chamber)를 형성하여 진공관 내의 진공도(Outgasing)가 일정하게 유지되도록 조장하는 한편, 상기 비유리식 진공관 외주면상(외피)에 공기의 침투를 방지하도록 가스방벽코 팅(Gas barrier coating)이 형성되어 집열에 따른 고효율 진공도가 보장되어 완전유리식 진공관으로 형성되었던 종래 진공튜브에 비해 이동시 파손우려, 설치시 번거로움, 유지관리시 작업공수 및 진공도에 따른 집열효율이 개선되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 비유리식 태양열 집열 튜브를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.The present invention is to solve such a conventional problem, the technical gist of the solar collector is formed to collect the solar heat to use as energy, forming a vacuum tube which is the core component of the solar collector as a non-glass type vacuum tube inside the vacuum tube In order to prevent the infiltration of air into the furnace, a vacuum chamber is formed separately from the collector, so that the outgasing in the vacuum tube is kept constant, and the air is prevented from penetrating the outer surface of the non-glass type vacuum tube. Gas barrier coating is formed to ensure high efficiency vacuum due to heat collection, which is more likely to be damaged when moving compared to the conventional vacuum tube which was formed as a full glass vacuum tube, troublesome during installation, workmanship during maintenance and vacuum degree. Non-glass type, characterized in that formed to improve the heat collection efficiency To provide a heat collecting tube is in its purpose.

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 태양열 집열기에 있어서, 일측이 개구되고 타측이 밀폐되는 원형관 형태의 관 일측면에 가스방벽코팅(110:Gas barrier coating)이 형성되고 타측면에 반사코팅(120)이 형성되는 폴리머수지 계열의 진공튜브(100)와; 상기 진공튜브(100)의 개구된 일측으로 수납되어 열교환을 이루도록 IN/OUT 관로에 의해 유체가 순환되는 "U"자형 수관(210)과, 상기 수관(210)의 외주면에 판 형태로 부착되어 수관(210)의 유동을 방지하도록 지지하는 가이드판(220)과, 상기 수관(210)의 개구된 IN/OUT 관로 측에 형성되어 진공튜브(100)와의 밀폐를 조장하되 결합되는 면상에 수관용 관통공(231) 및 진공커넥터(232)가 각각 마련되는 메탈커버(230)가 조합되어 구성되는 집열부(200)와; 상기 집열부의 진공커넥터(232)가 연결되고 진공센서에 의해 배기펌프(P)가 작동되어 진공튜브(100)의 내부 진공도를 설정값에 대응시켜 일정하게 유지하도록 형성되는 진공챔버(300)가; 구성되어 이루어진다.In order to achieve the above object, the present invention is a solar heat collector, the gas barrier coating (110: Gas barrier coating) is formed on one side of the tube in the form of a circular tube which is open at one side and the other side is sealed and the reflective coating (on the other side) 120 and the polymer resin-based vacuum tube 100 is formed; The “U” shaped water pipe 210 is circulated by an IN / OUT pipe line so as to be exchanged with one side of the open side of the vacuum tube 100, and a water pipe is attached to the outer circumferential surface of the water pipe 210. Guide plate 220 to prevent the flow of the 210 and the water pipe 210 is formed on the side of the open IN / OUT pipe side to facilitate the sealing with the vacuum tube 100, but through the water pipe on the combined surface A heat collecting part 200 formed by combining a metal cover 230 provided with a ball 231 and a vacuum connector 232, respectively; The vacuum connector 300 is connected to the vacuum connector 232 of the heat collecting part and the exhaust pump P is operated by a vacuum sensor so that the vacuum chamber 300 is formed to maintain the internal vacuum degree of the vacuum tube 100 consistently with a set value. ; It is made up.

다음은 첨부된 도면을 참조하며 본 발명의 구성을 보다 상세히 설명하겠다.Next, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은 태양열 집열기에 있어서, 집열기(200)에 대해 보다 안정적이면서 원활한 진공효율이 확보되도록 비유리식 진공튜브(100)와 상기 진공튜브(100)의 내부에서 일정한 진공도가 유지되도록 별도의 진공챔버(300) 및 배기펌프(P)가 구성되어 이루어진다.First, as shown in Figures 4 to 6, the present invention is a solar collector, the non-glass type of the vacuum tube 100 and the vacuum tube 100 to ensure a more stable and smooth vacuum efficiency for the collector 200 Separate vacuum chamber 300 and exhaust pump (P) is configured to maintain a constant degree of vacuum therein.

이에 상기 진공튜브(100)는 일측이 개구되고 타측이 밀폐되는 원형관 형태의 관으로써 일측 벽면(외주면)에 가스방벽코팅(110:Gas barrier coating)이 형성되고, 타측 벽면(외주면)에 반사코팅(120)이 형성되도록 형성된다.Accordingly, the vacuum tube 100 is a circular tube-shaped tube in which one side is opened and the other side is sealed, and a gas barrier coating 110 is formed on one side wall (outer circumferential surface) and the reflective coating on the other side wall (outer circumferential surface). 120 is formed to be formed.

이때, 상기 진공튜브(100)는 재질이 폴리머(Polymer)수지 계열인 것이 바람직하다. At this time, the vacuum tube 100 is preferably made of a polymer (Polymer) resin material.

또한, 상기 가스방벽코팅(110)은 진공튜브(100) 외주면(외피)으로 하여금 외부 공기가 내부로 침투하지 못하도록 방벽을 형성하게 된다.In addition, the gas barrier coating 110 forms a barrier to prevent the outside air from penetrating into the outer circumferential surface (shell) of the vacuum tube 100.

이러한 가스방벽코팅(110)은 기체투과 방지막이라고 하는데, 고분자 필름의 특성 중 기체투과 방지막 특성은 기술적으로 도전적인 특성이다. 즉, 유리 기판의 기체투과특성이 10-6g/m2/ day 이하를 보이는 반면, 고분자 필름은 10-100의 특성을 보이기 때문에 달성하기 힘든 기술적인 어려움이 존재한다. The gas barrier coating 110 is referred to as a gas permeation prevention film. Among the properties of the polymer film, the gas permeation prevention film property is a technically challenging property. That is, while the gas permeation characteristics of the glass substrate shows less than 10-6g / m2 / day, the polymer film has a technical difficulty of difficult to achieve because of the characteristics of 10-100.

이에 상기 가스방벽코팅(110)은 고분자 필름의 특성 중 부족한 특성은 표면 처리나 코팅을 통하여 해결하는 것이 일반적인 접근법이다. The gas barrier coating 110 is a general approach to solve the lack of the characteristics of the polymer film through the surface treatment or coating.

일반적으로 가스방벽코팅(기체투과 방지막) 공정으로 많이 사용되는 진공 코팅 공정은 스퍼터링 방식이다. 스퍼터링은 유리 등에 다양한 용도의 무기막을 코팅 하는 공정으로 상용되고 있다. 우수한 전도성을 요구하는 도전막이 그 대표적인 예라 할 수 있으며 ITO (indiumtin oxide)가 대부분 사용된다. In general, a vacuum coating process, which is widely used as a gas barrier coating (gas permeation barrier) process, is a sputtering method. Sputtering is commonly used in the process of coating inorganic films of various uses, such as glass. A conductive film that requires excellent conductivity is a typical example, and indium tin oxide (ITO) is mostly used.

또한, AR(anti-reflec- tion) 코팅, Low-E(low-emissivity) 코팅, 정전기 방지 코팅 등도 상용되고 있다. 하지만 고분자 필름 상에 기체투과 방지막을 코팅하는 경우에는 금속산화물을 코팅하는 것이 일반적이며 RF 마그네트론 스퍼터링을 사용하거나 반응성 DC 마그네트론 스퍼터링 등을 사용하여 코팅막을 형성하게 된다. In addition, anti-reflection (AR) coating, low-e (ivity) coating, antistatic coating and the like are also commercially available. However, in the case of coating the gas permeation barrier on the polymer film, it is common to coat the metal oxide, and the coating layer is formed by using RF magnetron sputtering or reactive DC magnetron sputtering.

또한 고분자 필름을 고진공 하에서 공정을 진행하게 되는데 고분자 필름은 자체 수분을 함유하고 있어 공정 중에 압력 변화를 가져와 코팅 공정을 안정적으로 유지하는 데 어려움이 있다. 반응성 스퍼터링을 이용하는 경우 일반적으로 10-1g/m2/day 수준의 수분투과방지 효과를 얻을 수 있는 것으로 알려지고 있다. In addition, the polymer film is processed under a high vacuum, and the polymer film contains water of its own, thus making it difficult to maintain a stable coating process due to a change in pressure during the process. In the case of using reactive sputtering, it is generally known that a water permeation prevention effect of 10-1 g / m 2 / day can be obtained.

이때, 상기 반사코팅(120)은 집열된 태양열을 후술되는 집열부에 집중하여 반사시키도록 형성된다.At this time, the reflective coating 120 is formed to reflect the concentrated solar heat to the heat collecting portion described later.

다시 말해, 상술한 가스방벽코팅(110)은 폴리머로 형성된 진공튜브의 내측으로 태양광이 조사되도록 투명창 역활을 하되, 상기 태양광 외에 공기가 동시에 유입되어 진공도를 불안정하게 만드는 것을 사전에 차단하도록 하는 것이며, 이에 상기 반사코팅(120)은 투명창처럼 형성된 가스방벽코팅 면으로 하여금 유입된 태양광이 집열부를 향해 다시 반사되어 상기 집열부(200)를 신속하게 가열시키도록 형성된다.In other words, the above-described gas barrier coating 110 acts as a transparent window so that sunlight is irradiated into the inside of the vacuum tube formed of a polymer, but in order to prevent the air from being simultaneously introduced in addition to the sunlight to destabilize the vacuum degree. In this regard, the reflective coating 120 is formed so that the gas barrier coating surface formed as a transparent window reflects the incoming sunlight back toward the heat collecting portion to quickly heat the heat collecting portion 200.

한편, 상기 집열부(200)는 수관(210)과, 가이드판(220)과, 메탈커버(230)로 크게 구성된다.On the other hand, the heat collecting part 200 is largely composed of a water pipe 210, a guide plate 220, and a metal cover 230.

이때, 상기 수관(210)은 진공튜브(100)의 개구된 일측으로 수납되어 열교환을 이루도록 IN/OUT 관로에 의해 유체가 순환되도록 "U"자형으로 형성된다.At this time, the water pipe 210 is received in one open side of the vacuum tube 100 is formed in a "U" shape so that the fluid is circulated by the IN / OUT pipe to form a heat exchange.

즉, 축열조에 연결된 수관의 일측 단부에는 물이 유입되는 IN 관로가 형성되고, 타측에는 물이 배수되는 OUT 관로가 형성되어 가열된 물이 순환되도록 형성된다.That is, an IN pipe through which water is introduced is formed at one end of the water pipe connected to the heat storage tank, and an OUT pipe through which water is drained is formed at the other side, so that the heated water is circulated.

이때, 상기 가이드판(220)은 수관(210)의 외주면에 판 형태로 부착되어 수관(210)의 유동을 방지하도록 지지하게 된다.At this time, the guide plate 220 is attached to the outer peripheral surface of the water pipe 210 in the form of a plate to support to prevent the flow of the water pipe 210.

즉, 상기 진공튜브(100) 내경에 대해 대응되는 폭 넓이로 삽입되어 수관이 일방향 또는 타방향으로 흔들리지 않도록 안정적인 고정을 도모하게 된다.That is, the vacuum tube 100 is inserted into a width corresponding to the inner diameter of the vacuum tube 100 so that the water pipe is stably fixed in one direction or the other direction.

이때, 상기 메탈커버(230)는 수관(210)의 개구된 IN/OUT 관로 측에 형성되어 진공튜브(100)와의 밀폐를 조장하되 결합되는 면상에 수관용 관통공(231) 및 진공커넥터(232)가 각각 마련되도록 형성된다.At this time, the metal cover 230 is formed on the open IN / OUT pipe side of the water pipe 210 to facilitate the sealing with the vacuum tube 100, the water pipe through-hole 231 and the vacuum connector 232 on the surface coupled Are respectively provided.

다시 말해, 상기 메탈커버(230)는 진공튜브(100)의 개구된 단부측과 결합되어 내부 진공상태를 위한 밀폐를 조장하도록 형성되고, 상기 진공튜브(230)의 내부 공간은 후술되는 진공챔버(300)와 진공도가 연통되며 일정하게 유지될 수 있도록 별도의 진공커넥터(232)가 부설되어 배기펌프(P)로 하여금 진공챔버(300)와 함께 진공튜브(100)의 내부공간이 일정한 진공도를 유지하도록 형성된다.In other words, the metal cover 230 is coupled to the open end side of the vacuum tube 100 to form a seal for the internal vacuum state, the internal space of the vacuum tube 230 is a vacuum chamber (to be described later) A separate vacuum connector 232 is installed so that the vacuum degree is communicated with the 300 and is kept constant so that the exhaust pump P maintains a constant degree of vacuum in the inner space of the vacuum tube 100 together with the vacuum chamber 300. It is formed to.

이때, 상기 메탈커버(230) 면상에는 진공커넥터(232)와 이격된 위치에 수관용 관통공(231)이 형성되어 수관(210)의 IN/OUT 관로가 각각 분기되어 축열조와 연 결되도록 형성된다. At this time, the through-hole 231 for the water pipe is formed on the surface of the metal cover 230 spaced apart from the vacuum connector 232, so that the IN / OUT pipe of the water pipe 210 is branched to connect with the heat storage tank. .

이에 상기 진공챔버(300)는 집열부의 진공커넥터(232)가 연결되고 진공센서에 의해 배기펌프(P)가 작동되어 진공튜브(100)의 내부 진공도를 설정값에 대응시켜 일정하게 유지하도록 형성된다.The vacuum chamber 300 is formed so that the vacuum connector 232 of the heat collecting portion is connected and the exhaust pump P is operated by the vacuum sensor to maintain the internal vacuum degree of the vacuum tube 100 in correspondence with the set value. do.

즉, 상기 진공챔버(300)는 진공튜브(100) 내의 진공상태를 일정하게 유지하도록 함으로써 태양열 집열에 따른 열교환이 최적화되도록 형성된다.That is, the vacuum chamber 300 is formed to optimize the heat exchange according to solar heat collection by maintaining a constant vacuum state in the vacuum tube 100.

이러한 본 발명은 비유리식으로 진공튜브를 형성함으로써, 완전유리식에 비해 운반, 설치, 유지관리, 작업공수가 개선되는 한편, 비유리식 진공튜브(진공관)의 문제가 되었던 태양열 집열, 공기 침투 등의 진공도 확보에 따른 집열효율이 개선되는 장점이 있다.In the present invention, by forming a vacuum tube in a non-glass type, the transportation, installation, maintenance and workmanship are improved compared to a full glass type, and the degree of vacuum of solar heat collection, air penetration, etc., which has become a problem of the non-glass type vacuum tube (vacuum tube) There is an advantage that the heat collecting efficiency is improved by securing.

이상과 같이, 본 발명은 태양열을 집열하여 에너지로 활용하도록 형성되는 태양열 집열기에 있어서, 상기 태양열 집열기의 핵심구성인 진공관을 비유리식 진공관으로 형성하되 진공관 내부로 공기의 침투가 발생되지 않도록 집열기와 별도로 진공챔버(Vacuum Chamber)를 형성하여 진공관 내의 진공도(Outgasing)가 일정하게 유지되도록 조장하는 한편, 상기 비유리식 진공관 외주면상(외피)에 공기의 침투를 방지하도록 가스방벽코팅(Gas barrier coating)이 형성되어 집열에 따른 고효율 진공도가 보장되어 완전유리식 진공관으로 형성되었던 종래 진공튜브에 비해 이동시 파손우려, 설치시 번거로움, 유지관리시 작업공수 및 진공도에 따른 집열효율이 개선되도록 형성되는 효과가 있다.As described above, the present invention, in the solar collector which is formed to collect the solar heat to utilize as energy, forming a vacuum tube which is the core component of the solar collector as a non-glass type vacuum tube, but separately from the collector to prevent the penetration of air into the vacuum tube A vacuum chamber is formed to encourage constant outgasing in the vacuum tube, while a gas barrier coating is formed to prevent air from penetrating the outer surface of the non-glass type vacuum tube. Since the high efficiency vacuum degree according to the heat collection is guaranteed, compared to the conventional vacuum tube formed as a full glass vacuum tube, it is more likely to be damaged when moving, and has the effect of improving the heat collecting efficiency according to the labor time and vacuum during installation and maintenance.

Claims (1)

태양열 집열기에 있어서,In solar collectors, 일측이 개구되고 타측이 밀폐되는 원형관 형태의 관 일측면에 가스방벽코팅(110:Gas barrier coating)이 형성되고 타측면에 반사코팅(120)이 형성되는 폴리머수지 계열의 진공튜브(100)와;The polymer resin-based vacuum tube 100 having a gas barrier coating (110: gas barrier coating) is formed on one side of the circular tube-shaped tube on which one side is opened and the other side is sealed, and the reflective coating 120 is formed on the other side. ; 상기 진공튜브(100)의 개구된 일측으로 수납되어 열교환을 이루도록 IN/OUT 관로에 의해 유체가 순환되는 "U"자형 수관(210)과, 상기 수관(210)의 외주면에 판 형태로 부착되어 수관(210)의 유동을 방지하도록 지지하는 가이드판(220)과, 상기 수관(210)의 개구된 IN/OUT 관로 측에 형성되어 진공튜브(100)와의 밀폐를 조장하되 결합되는 면상에 수관용 관통공(231) 및 진공커넥터(232)가 각각 마련되는 메탈커버(230)가 조합되어 구성되는 집열부(200)와;The “U” shaped water pipe 210 is circulated by an IN / OUT pipe line so as to be exchanged with one side of the open side of the vacuum tube 100, and a water pipe is attached to the outer circumferential surface of the water pipe 210. Guide plate 220 to prevent the flow of the 210 and the water pipe 210 is formed on the side of the open IN / OUT pipe side to facilitate the sealing with the vacuum tube 100, but through the water pipe on the combined surface A heat collecting part 200 formed by combining a metal cover 230 provided with a ball 231 and a vacuum connector 232, respectively; 상기 집열부의 진공커넥터(232)가 연결되고 진공센서에 의해 배기펌프(P)가 작동되어 진공튜브(100)의 내부 진공도를 설정값에 대응시켜 일정하게 유지하도록 형성되는 진공챔버(300)가;The vacuum connector 300 is connected to the vacuum connector 232 of the heat collecting part and the exhaust pump P is operated by a vacuum sensor so that the vacuum chamber 300 is formed to maintain the internal vacuum degree of the vacuum tube 100 consistently with a set value. ; 구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 비유리식 태양열 집열 튜브.Non-glass solar collector tube, characterized in that consisting of.
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