KR100915902B1 - 태양열 집열시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양열 집열시스템에 관한 것으로서, 상호 평행하게 이격 배치되는 상부프레임 및 하부프레임을 갖는 프레임과; 상기 상하프레임 사이에 상호 평평한 위치와 상호 평행하게 대향하는 위치간을 회동 가능하게 설치되어 태양열을 집열하는 복수의 집열셀과; 상기 상하프레임 중 어느 하나에 마련되며, 상기 집열셀에서 집열된 열에너지를 수집하는 열순환매체를 수용하는 메니폴드와, 상기 열순환매체를 상기 메니폴드로부터 상기 축열조로 순환시키는 열순환관을 갖는 열순환수단과; 상기 상하프레임 중 다른 하나에 마련되며, 집열셀을 회동시키는 크랭크와, 상기 크랭크를 구동시키는 크랭크구동기를 갖는 셀회동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 건물 내외부에서 공간의 제약 없이 설치가 가능하고, 집열성능이 향상되는 태양열 집열시스템이 제공된다.

태양열, 집열, 진공, 열전도, 집열셀, 회동

Description

태양열 집열시스템{A solar heating system}

본 발명은 태양열 집열시스템에 관한 것이다.

일반적으로 태양열 집열시스템은 다수의 사각 평판형 집열셀들과, 집열셀들로부터 전달되는 열원을 수집하는 메니폴드와, 메니폴드로부터 전달되는 열원을 축열하는 축열조로 구성되어 있다.

이 중 집열셀들은 외형틀과, 외형틀 내에 평면적으로 설치되며 태양열을 흡수하도록 표면이 특수하게 화공 처리된 판상의 집열판과, 집열판의 배면에 접하도록 설치되며 열전달매체가 흐르는 다수의 열전도관과, 외형틀을 덮는 투명한 유리덮개로 이루어져 있다.

이들 집열셀들은 건물의 옥외에 마련되는 사각의 평면공간에 상호 인접하게 배치되며, 집열판들에서 집열된 태양열이 열전도관을 통해 메니폴드로 전달한다. 그리고, 메니폴드에 수집된 열원은 축열조에 저장되었다가 건물의 난방이나 온수에 이용된다.

종래 평판형 집열셀은 유리덮개를 구비하고 있음에도 불구하고 대류현상에 의해 집열판에서 외부로의 열손실이 많이 발생하여 집열효율이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 평판형 집열셀들은 대류현상에 의한 열손실이 많이 발생하여 집열효율이 저하되는 문제점이 있으며, 비교적 큰 면적과 유리재질의 덮개 구조를 갖는 집열셀들의 운반 및 설치 시공 등에 있어 취급이 용이하지 못한 문제점이 있었다.

특히, 종래 사각평판형 집열셀을 이용한 태양열 집열시스템에 있어서는, 집열셀들의 구조상 집열셀들의 설치 공간이 건물 외부로 제한되고, 설치 공간이 크게 마련되어야 하는 등의 제약이 따르는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 집열성능이 향상되고, 건물 내부 및 외부에 설치가 가능하고, 취급이 용이한 태양열 집열시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라서, 태양에너지를 집열하여 축열조로 순환시키는 태양열 집열시스템에 있어서, 상호 평행하게 이격 배치되는 상부프레임 및 하부프레임을 갖는 프레임과; 상기 상하프레임 사이에 상호 평평한 위치와 상호 평행하게 대향하는 위치간을 회동 가능하게 설치되어 태양열을 집열하는 복수의 집열셀과; 상기 상하프레임 중 어느 하나에 마련되며, 상기 집열셀에서 집열된 열에너지를 수집하는 열순환매체를 수용하는 메니폴드와, 상기 열순환매체를 상기 메니폴드로부터 상기 축열조로 순환시키는 열순환관을 갖는 열순환수단과; 상기 상하프레임 중 다른 하나에 마련되며, 집열셀을 회동시키는 크랭크와, 상기 크랭크를 구동시키는 크랭크구동기를 갖는 셀회동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 집열시스템에 의해 달성된다.

여기서, 상기 집열셀은 열전도성을 갖는 타원형, 각형, 원형 중 어느 하나의 금속관상체로 마련되는 집열관본체와, 상기 집열관본체로부터 열전달 가능하게 상기 집열관본체 내에 마련되며 내부가 진공 유지되고 열전달매체가 주입된 열전도관을 갖는 집열관과; 상기 집열관을 소정의 간격을 두고 둘러싸는 광투과성 플라스틱 재질의 외부케이싱과; 상기 집열관의 양단부가 기밀하게 결합되는 집열관결합부와, 상기 외부케이싱이 기밀하게 결합되는 케이싱결합부를 가지며, 상기 상부프레임과 하부프레임에 회동 가능하게 결합되는 회동축을 갖는 한 쌍의 밀폐캡과; 상기 열전도관과 연결되며 상기 매니폴드에 기밀 회동 가능하게 연결되는 열전달봉을 갖는 것이 바람직하다.

이때, 상기 열전달매체는 메탄올, 에탄올, 프레온, 암모니아수, 아세톤, 탄산가스 중 어느 하나인 것이 효과적이다.

그리고, 열순환수단은 상기 메니폴드의 열순환매체의 온도를 감지하는 온도감지센서와, 상기 열순환관의 일 영역에 설치되어 상기 열순환매체를 순환시키는 열순환펌프와, 상기 온도감지센서에서 감지된 열순환매체의 온도가 미리 설정된 온 도 이상일 때 상기 열순환펌프를 구동시키고, 상기 온도감지센서에서 감지된 열순환매체의 온도가 미리 설정된 온도 이하일 때 상기 열순환펌프를 정지시키는 펌프제어기를 포함하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 상기 셀회동수단은 상기 크랭크가 수평방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 메인크랭크와, 일측이 상기 메인크랭크에 회동 가능하게 연결되고 타측이 상기 집열셀의 회동축에 결합된 회동크랭크를 가지며; 상기 크랭크구동기의 구동을 제어하는 셀회동제어기를 포함하는 것이 보다 효과적이다.

이에 의해, 집열성능이 향상되고, 건물 내부 및 외부에 설치가 가능하고, 취급이 용이한 태양열 집열시스템이 제공된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대해 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 태양열 집열시스템의 사시도이고, 도 2는 도 1의 태양열 집열시스템에 이용되는 집열셀의 사시도이며, 도 3은 도 2의 집열셀 분해사시도이며, 도 4는 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 부분단면도이고, 도 5는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 부분단면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양열 집열시스템(101)은 태양열을 집열하는 복수의 집열셀(1)과, 집열셀(1)을 회동 가능하게 지지하는 프레임(120)과, 집열셀(1)에서 집열된 열원을 축열조(150)로 순환시키 는 열순환수단(130)과, 집열셀(1)을 회동시키는 셀회동수단(140)을 포함한다.

집열셀(1)은 태양열을 흡수하는 집열관(10)과, 집열관(10)을 보호하도록 둘러싸는 광투과성 재질의 외부케이싱(20)과, 집열관(10)과 외부케이싱(20) 사이공간을 진공상태로 기밀하게 밀폐하는 밀폐캡(30)과, 집열관(10)에서 발생된 열에너지를 후술할 집열시스템(도 1의 101)의 매니폴드(131)로 전달하는 열전달봉(40)으로 이루어져 있다.

집열관(10)은 태양열을 흡수하는 집열관본체(11)와, 집열관본체(11)로부터 열전달 가능하도록 집열관본체(11) 내에 마련된 열전도관(13)을 가지고 있다. 집열관본체(11)와 열전도관(13)은 중공체로서 열전달성능이 우수한 알루미늄이나 구리 등의 금속재를 이용하여 상호 일체로 형성되어 있다.

이때, 집열관본체(11)는 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 반원형의 관상체 형상을 가질 수 있으며, 도 6과 같이, 원형 관상체 형상을 가질 수도 있다. 물론 집열관본체(11)는 다각형이나 타원 등의 관상체 형상을 가질 수도 있다.

그리고, 열전도관(13)은 도 3과 같이 집열관본체(11)와 직접적으로 접하도록 집열관본체(11) 내에 형성될 수도 있으며, 도 6과 같이, 열전달판(15)에 의해 집열관본체(11)에 대해 열전달 가능하도록 집열관본체(11) 내에 배치될 수도 있다. 이 열전도관(13) 내부에는 열전달매체(17)가 수용되는데 열전달매체(17)는 메탄올, 에탄올, 프레온, 암모니아수, 아세톤, 탄산가스 중 어느 하나를 사용할 수 있다.

이러한 열전도관(13)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 일측이 열전달 봉(40)과 연결되며, 타측에는 열전도관(13) 내부의 진공과 열전달매체(17)의 주입을 위한 진공유니온(13a)이 마련되어 있다. 진공유니온(13a)은 열전도관(13) 내부의 진공 및 열전달매체(17) 주입 후 기밀하게 밀폐된다.

또한, 집열관(10)은 진공유니온(13a) 측의 집열관본체(11)와 열전도관(13) 사이 영역이 밀폐되며, 열전달봉(40) 연결 측의 집열관본체(11)와 열전도관(13) 사이 영역은 공기유동홀(13c)이 형성되어 있는 차단판(13b)에 의해 차단된다.

차단판(13b)의 공기유동홀(13c)은 열전달봉(40)과 밀폐캡(30)의 관통구(35) 사이의 간극으로 유입되는 외부의 공기가 집열관본체(11)와 열전도관(13) 사이공간으로 유입되도록 함으로써, 집열관본체(11)와 열전도관(13) 사이공간의 공기압력을 완화시켜주고, 열전달봉(40)의 열이 밀폐캡(30)으로 전달되는 것을 방지함과 동시에, 열전도관(13) 내부에 주입된 열전달매체(17)의 온도상승 효율을 향상시킨다.

이러한 구조의 집열관(10)은 그 양단부가 후술할 밀폐캡(30)의 집열관결합부(31)에 기밀하게 결합 고정된다.

외부케이싱(20)은 집열관(10)을 둘러싸는 중공체로서 외부충격 등에 대한 강성을 갖는 투명플라스틱 재료로 마련된다. 이 외부케이싱(20)은 집열관(10)과의 사이에 소정의 간격을 유지하면서 집열관(10)을 둘러싸는 크기로 형성되어 있으며, 그 양단부가 후술할 밀폐캡(30)의 케이싱결합부(33)에 기밀하게 결합 고정된다. 그리고, 집열관(10)과 외부케이싱(20) 사이의 공간은 진공을 유지하게 된다. 이때, 외부케이싱(20)은 산화방지제나 자외선안정제 등을 포함하여 산화와 자외선에 의한 손상을 방지하는 것이 바람직하다.

밀폐캡(30)은 외부케이싱(20)과 집열관(10)이 상호 동심적으로 배치된 상태에서 이들 사이의 공간을 밀폐시키는 것으로서, 그 내측에는 집열관(10)의 양단부가 기밀하게 결합되는 집열관결합부(31)가 형성되어 있으며, 외측에는 외부케이싱(20)이 기밀하게 결합되는 케이싱결합부(33)가 형성되어 있다. 이때, 집열관결합부(31)와 집열관(10) 사이는 단열재료(31a)에 의해 단열처리되어 열손실이 방지되며, 케이싱결합부(33)와 집열관(10) 및 케이싱결합부(33)와 외부케이싱(20)은 접착제(33a) 등에 의해 상호 기밀하게 결합된다.

그리고, 밀폐캡(30)의 중앙에는 관통구(35)가 형성되어 있는데, 이 관통구(35)는 집열관(10)의 진공유니온(13a) 측에 결합되는 밀폐캡(30)에 형성된 관통구(도 5의 35)는 집열관본체(11)와 외부케이싱(20) 사이의 진공 형성을 위한 진공구 역할을 하게 되며, 이를 위해 체크밸브(13d)가 설치되어 있다. 또한, 이 관통구(도 5의 35)의 둘레는 후술할 집열시스템(101)의 하부프레임(123)에 회동 가능하게 지지되기 위한 하부회동축(35f)으로 이용된다.

한편, 열전달봉(40) 연결 측의 집열관(10)과 외부케이싱(20)에 결합되는 밀폐캡(30)의 경우에는 관통구(도 4의 35)가 열전달봉(40)을 결합하기 위한 결합구 역할을 함과 동시에 열전달봉(40)과의 사이에 간극을 형성하여 외부의 공기가 집열관본체(11)와 열전도관(13) 사이공간으로 유입되도록 한다. 또한, 관통구(도 4의 35) 둘레는 후술할 집열시스템(101)의 상부프레임(121)에 회동 가능하게 지지되기 위한 상부회동축(35g)으로 이용된다.

열전달봉(40)은 열전도성이 우수한 알루미늄이나 구리 등의 금속재로 마련되 며, 집열관(10)의 일측에서 열전도관(13)과 기밀하게 결합된 상태에서 밀폐캡(30)의 관통구(도 4의 35)를 통과하여 외부로 노출되어 있다. 외부로 노출된 열전달봉(40)은 후술할 집열시스템(101)의 메니폴드(131)의 열전달구(도 7의 131a)에 회동 가능하면서 기밀하게 삽입된다.

한편, 프레임(120)은 적어도 집열셀(1)들의 상하부에 상호 평행하게 대향 배치되어 집열셀(1)들을 회동 가능하게 지지하는 상부프레임(121)과 하부프레임(123)을 갖는다.

상부프레임(121)은 그 내부에 메니폴드(131)를 수용하기 위한 메니폴드수용공간(121b)을 가지고 있는데, 이 메니폴드수용공간(121b)에 수용되는 메니폴드(131)는 단열재(미도시)에 의해 단열처리되어 있다. 이 상부프레임(121)의 길이방향 양측으로는 메니폴드(131)로부터 축열조(150)로 순환되는 열순환관(133)이 통과된다. 또한, 상부프레임(121)의 하부에는 집열셀(1)의 상부회동축(35g)이 회동 가능하게 결합되어 있다.

그리고, 하부프레임(123)은 그 내부에 후술할 셀회동수단(140)의 구성부품을 수용하기 위한 부품수용공간(123a)을 가지고 있으며, 그 상부에는 집열셀(1)의 하부회동축(35f)이 회동 가능하게 결합되어 있다.

한편, 열순환수단(130)은 집열셀(1)들로부터 전달되는 열에너지를 수집하는 메니폴드(131)와, 메니폴드(131)에 수집된 열을 축열조(150)로 순환시키는 열순환 관(133)과, 메니폴드(131) 내부의 열순환매체(미도시) 온도를 감지하는 온도감지센서(도 9의 135)와, 소정의 온도에서 메니폴드(131)의 열순환매체(미도시)를 열순환관(133)을 통해 축열조(150)로 순환시키는 열순환펌프(도 9의 137)와, 온도감지센서(135)에서 감지된 열순환매체(미도시)의 온도에 따라서 열순환펌프(137)의 구동을 제어하는 펌프제어기(도 9의 139)를 포함한다.

메니폴드(131)의 양측에 열순환관(133)이 연결되며, 메니폴드(131)의 하부에는 길이방향을 따라 집열셀(1)들의 열전달봉(40)이 회동 가능하면서 기밀하게 삽입되는 열전달구(131a)들이 형성되어 있다. 이 메니폴드(131)와 열순환관(133)에는 집열셀(1)의 열전달봉(40)을 통해 전달되는 열에너지에 의해 가열되어 순환하는 열순환매체(미도시)가 수용되어 있는데, 이 열순환매체(미도시)는 겨울철에 대비한 부동액인 것이 바람직하다. 물론, 열순환매체(미도시)는 부동액 외에도 물이나 기타 액체를 사용할 수도 있다.

그리고, 온도감지센서(135)는 도 9에 도시된 바와 같이, 메니폴드(131)와 인접한 영역에 설치되어 메니폴드(131)의 열순환매체(미도시) 온도를 감지하고, 감지된 신호를 펌프제어기(139)로 전달한다. 한편, 펌프제어기(139)는 온도감지센서(135)에서 감지된 온도가 미리 설정된 열순환펌프(137) 구동 온도일 경우 열순환펌프(137)를 구동시켜서 열순환매체(미도시)가 열순환관(133)을 통해 축열조(150)와 메니폴드(131)로 순환되도록 하거나, 온도감지센서(135)에서 감지된 온도가 미리 설정된 열순환펌프(137) 구동 온도보다 낮을 경우에는 열순환펌프(137)를 정지 시킨다. 여기서, 펌프제어기(139)는 후술할 셀회동제어기(145)와 함께 별도의 콘트롤박스(147)에 마련될 수 있다.

한편, 셀회동수단(140)은 집열셀(1)들을 회동시키는 크랭크(141)와, 크랭크(141)를 구동시키는 크랭크구동기(143)와, 크랭크구동기(143)의 구동을 제어하는 셀회동제어기(145)를 갖는다.

크랭크(141)는 하부프레임(123)의 부품수용공간(123a)에 길이방향을 따라 수평방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 메인크랭크(141a)와, 일측에 형성된 장공(141e)에 메인크랭크(141a)가 상대 회동 가능하게 연결되고 타측이 집열셀(1)의 하부회동축(35f)에 결합된 회동크랭크(141b)들로 이루어져 있다. 이 크랭크(141)는 크랭크구동기(143)로부터 전달되는 힘에 의해 메인크랭크(141a)가 수평방향으로 왕복이동하면, 회동크랭크(141b)가 집열셀(1)의 하부회동축(35f)을 회동시킴으로써, 집열셀(1)을 회동시킨다. 이때, 집열셀(1)의 회동각은 90도인 것이 바람직하다.

크랭크구동기(143)는 정역감속모터로 마련될 수도 있으며, 유,공압실린더로 마련될 수도 있다. 크랭크구동기(143)가 정역감속모터로 마련될 경우에는 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환하여야 하기 때문에, 크랭크구동기(143)와 크랭크(141)의 메인크랭크(141a) 간에 래크(141c)와 피니언(141d) 등의 운동방향을 변환할 수 있는 구성이 필요하다. 반면에, 크랭크구동기(143)가 유,공압실린더로 마 련되는 경우에는 크랭크(141)의 메인크랭크(141a)와 크랭크구동기(143)를 직접 연결할 수 있다.

그리고, 셀회동제어기(도 9의 145)는 사용자의 조작에 따라서 크랭크구동기(143)를 구동시킬 수 있는 조작버튼 등으로 마련될 수 있다. 이때, 셀회동제어기(145)는 별도의 콘트롤박스(147)를 마련하여 전술한 펌프제어기(139)와 함께 사용자의 조작이 간편한 위치에 설치할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 태양열 집열시스템(101)은 태양열을 흡수할 때는 도 7에 도시된 바와 같이, 집열셀(1)들이 평평하게 배치되어 태양열을 흡수하게 되며, 사용자의 선택에 따라서, 태양열을 흡수하지 않을 때는 도 8과 같이, 집열셀(1)들이 90도 회동하게 된다.

예컨대, 도 9와 같이, 본 발명에 따른 태양열 집열시스템(101)을 아파트 베란다의 조망창이나 건물 내부의 조망창에 설치할 경우, 사용자가 외부 조망을 하고자 할 때는 셀회동제어기(145)를 조작하여 크랭크구동기(143)를 구동시키면, 크랭크(141)의 움직임에 의해 집열셀(1)들이 도 8과 같이, 90도로 회전하여 외부를 조망할 수 있도록 한다.

반면에, 사용자가 태양열을 집열하고자 할 때는 셀회동제어기(145)를 반대로 조작하여 크랭크구동기(143)를 반대로 구동시키면, 크랭크(141)가 반대로 움직이면서 집열셀(1)들이 도 7과 같이, 상호 평평하게 위치하도록 회동하여 외부 조망을 차단하면서, 태양열이 집열셀(1)에 집열될 수 있도록 한다.

이때, 집열셀(1)로 전달되는 태양열은 집열관본체(11)로 흡수되어 열전도관(13)으로 전달되면서 열전도관(13) 내부의 열전달매체(17)를 온도 상승시킨다. 그러면, 온도 상승된 열에너지는 열전달봉(40)을 통해 메니폴드(131)로 전달된다. 그리고, 메니폴드(131)로 전달된 열에너지는 메니폴드(131) 내의 열순환매체(미도시)를 온도 상승시킨다.

한편, 온도감지센서(135)에서 감지되고 있는 메니폴드(131)의 열순환매체(미도시) 온도가 미리 설정된 열순환펌프(137) 구동 온도보다 낮을 경우에 펌프제어기(139)는 열순환펌프(137)의 정지상태를 유지한다.

그리고, 온도감지센서(135)에서 감지되고 있는 메니폴드(131)의 열순환매체(미도시) 온도가 미리 설정된 열순환펌프(137) 구동 온도일 경우 펌프제어기(139)는 열순환펌프(137)를 구동시켜서 열순환매체(미도시)가 열순환관(133)을 통해 축열조(150)와 메니폴드(131)로 순환되도록 한다.

메니폴드(131)로부터 축열조(150)로 전달된 열에너지는 축열조(150)내에 저장된 물을 가열하며, 이렇게 가열된 축열조(150)의 물은 아파트나 개인주택의 난방이나 공공건물, 사무실, 공장 등의 난방히터를 가열시키는 용도로 이용된다.

한편, 본 발명에 따른 태양열 집열시스템(101)은 도 10에 도시된 바와 같이, 건물의 옥상 등의 외부에 설치되는 형태로 제작될 수도 있다. 이 경우 지지대(160)를 마련하여 태양열 집열시스템(101)의 설치 각도를 태양열의 입사각에 대해 최적의 각도를 유지하도록 설치하는 것이 바람직하다. 그리고, 이 경우의 집열 셀은 도 6에 도시된 바와 같이 원형단면을 갖는 집열셀(1')을 이용할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 태양열 집열시스템은 집열셀들의 진공 구조를 이용하여 대류작용을 억제함으로써, 집열 효율을 높이고, 그 부피를 최소화하면서도 우수한 집열효율을 얻을 수 있다. 이에 의해, 태양열 집열시스템의 구성을 위해 다수의 집열셀을 이용하더라도 설치공간을 최소화할 수 있기 때문에, 실내 및 실외 등 설치공간의 제약을 최소화 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 태양열 집열시스템은 집열셀들이 회동되도록 설치됨으로써, 집열시스템을 실내의 조망창에 설치하면 태양에너지의 집열뿐만 아니라 블라인드 기능을 사용하여 실내로 입사되는 태양 빛을 선택적으로 차단 및 허용할 수 있다.

또한, 집열셀들의 외부케이싱을 플라스틱 재료로 구성함으로써, 집열셀들의 운반 및 설치 시공 등에 있어 취급이 용이하고 파손 등으로부터 안전성을 확보할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따르면 집열성능이 우수하고, 구조적으로 공간의 제약 없이 설치와 취급이 용이한 태양열 집열시스템이 제공된다.

도 1은 본 발명에 따른 태양열 집열시스템의 사시도,

도 2는 도 1의 태양열 집열시스템에 이용되는 집열셀의 사시도,

도 3은 도 2의 집열셀 분해사시도,

도 4는 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 부분단면도,

도 5는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 부분단면도,

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양열 집열셀의 사시도,

도 7 및 도 8은 도 1의 태양열 집열시스템의 작동 상태 부분 확대사시도,

도 9는 본 발명에 따른 태양열 집열시스템의 실내 설치상태 및 태양열 집열구성을 간략하게 나타낸 도면,

도 10은 본 발명에 따른 태양열 집열시스템의 실외 설치를 위한 지지대 거치상태의 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 집열관 11 : 집열관본체

13 : 열전도관 17 : 열전달매체

20 : 외부케이싱 30 : 밀폐캡

31 : 집열관결합부 33 : 케이싱결합부

35 : 관통구 40 : 열전달봉

121 : 상부프레임 123 : 하부프레임

130 : 열순환수단 131 : 메니폴드

133 : 열순환관 135 : 온도감지센서

137 : 열순환펌프 140 : 셀회동수단

141 : 크랭크 143 : 크랭크구동기

Claims (5)

1. 태양에너지를 집열하여 축열조로 순환시키는 태양열 집열시스템에 있어서,

   상호 평행하게 이격 배치되는 상부프레임 및 하부프레임을 갖는 프레임과;

   상기 상하프레임 사이에 상호 평평한 위치와 상호 평행하게 대향하는 위치간을 회동 가능하게 설치되어 태양열을 집열하는 복수의 집열셀과;

   상기 상하프레임 중 어느 하나에 마련되며, 상기 집열셀에서 집열된 열에너지를 수집하는 열순환매체를 수용하는 메니폴드와, 상기 열순환매체를 상기 메니폴드로부터 상기 축열조로 순환시키는 열순환관을 갖는 열순환수단과;

   상기 상하프레임 중 다른 하나에 마련되며, 집열셀을 회동시키는 크랭크와, 상기 크랭크를 구동시키는 크랭크구동기를 갖는 셀회동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 집열시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 집열셀은

   열전도성을 갖는 타원형, 각형, 원형 중 어느 하나의 금속관상체로 마련되는 집열관본체와, 상기 집열관본체로부터 열전달 가능하게 상기 집열관본체 내에 마련되며 내부가 진공 유지되고 열전달매체가 주입된 열전도관을 갖는 집열관과;

   상기 집열관을 소정의 간격을 두고 둘러싸는 광투과성 플라스틱 재질의 외부케이싱과;

   상기 집열관의 양단부가 기밀하게 결합되는 집열관결합부와, 상기 외부케이싱이 기밀하게 결합되는 케이싱결합부를 가지며, 상기 상부프레임과 하부프레임에 회동 가능하게 결합되는 회동축을 갖는 한 쌍의 밀폐캡과;

   상기 열전도관과 연결되며 상기 매니폴드에 기밀 회동 가능하게 연결되는 열전달봉을 갖는 것을 특징으로 하는 태양열 집열시스템.
3. 제2항에 있어서,

   상기 열전달매체는 메탄올, 에탄올, 프레온, 암모니아수, 아세톤, 탄산가스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 태양열 집열시스템.
4. 제1항에 있어서,

   열순환수단은

   상기 메니폴드의 열순환매체의 온도를 감지하는 온도감지센서와,

   상기 열순환관의 일 영역에 설치되어 상기 열순환매체를 순환시키는 열순환펌프와,

   상기 온도감지센서에서 감지된 열순환매체의 온도가 미리 설정된 온도 이상일 때 상기 열순환펌프를 구동시키고, 상기 온도감지센서에서 감지된 열순환매체의 온도가 미리 설정된 온도 이하일 때 상기 열순환펌프를 정지시키는 펌프제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 집열시스템.
5. 제1항에 있어서,

   상기 셀회동수단은

   상기 크랭크가 수평방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 메인크랭크와, 일측이 상기 메인크랭크에 회동 가능하게 연결되고 타측이 상기 집열셀의 회동축에 결합된 회동크랭크를 가지며;

   상기 크랭크구동기의 구동을 제어하는 셀회동제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 집열시스템.

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