KR100986295B1 - Solar heat collector - Google Patents

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KR100986295B1
KR100986295B1 KR1020100054072A KR20100054072A KR100986295B1 KR 100986295 B1 KR100986295 B1 KR 100986295B1 KR 1020100054072 A KR1020100054072 A KR 1020100054072A KR 20100054072 A KR20100054072 A KR 20100054072A KR 100986295 B1 KR100986295 B1 KR 100986295B1
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이한출
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이한출
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Abstract

PURPOSE: A solar heat collector is provided to maintain the connection of a main pipe and a branch pipe by the formation of the main pipe as a unit transfer pipe. CONSTITUTION: A solar heat collector comprises a main body and a heat exchange unit(20). The main body comprises a housing(11) and a light-permeable cover. The light-permeable cover is installed on the upper part of the housing and seals an internal space. The heat exchange unit comprises a first main pipe, a second main pipe(23), and multiple branch pipes(24). The first main pipe and the second main pipe are installed on an inner space and are formed on the upper part and the lower part of the housing. The multiple branch pipes connect the first pipe and the second pipe and moves the thermal medium.

Description

태양열 집열장치 {Solar heat collector}Solar Heat Collector {Solar heat collector}

본 발명은 태양열 집열장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 집열기의 내부에 장착되어 열매체가 이송되는 주관과 지관이 열팽창 및 수축에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있는 태양열 집열장치에 관한 것이다.The present invention relates to a solar heat collector, and more particularly, to a solar heat collector that can be installed inside the collector to prevent breakage of the main pipe and branch pipe to which the heat medium is transferred by thermal expansion and contraction.

화석 에너지의 고갈과 환경오염 문제로 인해 점차 신재생 에너지에 관한 관심이 고조되고 있다. 신재생 에너지는 태양, 풍력, 연료전지, 수소, 소수력, 지열 에너지와 같이 자연에서 쉽게 얻을 수 있으며, 무한한 공급이 가능한 에너지를 말한다.Due to the depletion of fossil energy and environmental pollution, interest in renewable energy is increasing. Renewable energy refers to energy that can be easily obtained from nature such as solar, wind, fuel cell, hydrogen, hydrophobic energy and geothermal energy, and can be infinitely supplied.

태양에너지는 태양광 에너지와 태양열 에너지로 나눌 수 있는데, 현재 태양광을 이용한 발전 시스템에 관한 연구 개발이 활발하게 이루어지고 있으며, 태양열 에너지에 대한 연구 개발 역시 활발하게 진행중이다.Solar energy can be divided into solar energy and solar energy. Currently, research and development on power generation system using solar is being actively conducted, and research and development on solar energy is also actively underway.

태양으로부터 오는 복사에너지를 생활에 사용될 수 있는 열에너지로 변환하기 위한 시스템은 집열장치, 축열장치, 제어 및 설계와 같은 분야로 나뉠 수 있다. Systems for converting radiant energy from the sun into thermal energy that can be used for living can be divided into areas such as heat collectors, heat storage devices, control and design.

태양열의 집열은 보통 집열모듈을 통해 이루어진다. 집열모듈의 대표적인 예가 평판형 집열모듈인데, 평판형 집열모듈은 윗부분이 투명한 유리로 덮여 있고, 그 내부에는 태양열의 집열을 통해 뜨거워진 열매체가 흐르는 관이 설치되어 있다. 집열모듈에 햇빛이 비치면 온실효과가 일어나고, 그 결과 열매체에 태양열이 전달되면 이 열매체의 열에너지를 축열한 뒤 이를 난방 또는 온수공급에 사용하게 된다.The collection of solar heat is usually achieved through a collecting module. A representative example of the collecting module is a flat plate collecting module, the top plate of which is covered with a transparent glass, the inside of which is installed a tube through which the heat medium heated by the heat of solar heat flows. When sunlight is collected in the heat collecting module, a greenhouse effect occurs. As a result, when solar heat is transferred to the heat medium, the heat energy of the heat medium is accumulated and used for heating or hot water supply.

종래의 태양열 집열모듈은 상기 열매체가 이동하도록 상기 태양열 집열모듈의 내부를 통과하는 내부이동관과, 가열된 열매체를 축열장치까지 공급할 수 있도록 내부이동관의 단부에 연결되는 외부이동관의 연결을 통해 열매체의 전달이 이루어졌다.Conventional solar heat collecting module is the transfer of the heat medium through the connection of the inner movable pipe passing through the inside of the solar heat collecting module so that the heat medium and the outer heat pipe connected to the end of the inner heat pipe to supply the heated heat medium to the heat storage device This was done.

그런데 상기 열매체가 이동하는 관들 중 특히 태양열 집열모듈의 내부에서 연장되는 열교환관은 집열모듈의 상부와 하부에 나란하게 연장되는 주관과, 이 주관들을 주관의 연장방향과 교차하는 방향으로 연장되어 연결하는 지관들을 포함하는데, 열교환관이 태양열의 집열이 용이하도록 열전도율이 높은 금속재로 제작되기 때문에 주간에는 열매체의 온도 상승 및 태양광의 흡수로 인해 팽창하고, 야간에는 냉각에 의해 수축이 이루어지기 때문에 주관과 지관의 연결부분에서 파손이 발생하는 문제가 있다.However, the heat exchanger tube, which extends inside the solar heat collecting module, among the tubes to which the heat medium moves, is connected to the main pipe extending in parallel with the upper and lower portions of the heat collecting module, and the main pipes extend in a direction crossing the extension direction of the main pipe. It includes branch tubes, which are made of metal with high thermal conductivity to facilitate the collection of solar heat, which expands during the day due to the temperature rise of the thermal medium and absorption of sunlight, and shrinks due to cooling at night. There is a problem that breakage occurs at the connection of the.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 집열모듈의 내부에 설치되는 열교환유닛이 열팽창 및 수축이 발생하더라도 주관과 지관의 연결부분에서 파손이 발생하는 것을 방지할수 있도록 형성된 태양열 집열장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and provides a solar heat collecting device formed to prevent breakage in the connection portion between the main pipe and the branch pipe even if the heat exchange unit installed inside the heat collecting module has thermal expansion and contraction. Its purpose is to.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양열 집열장치는 내부공간을 갖는 하우징과, 상기 하우징의 상부에 설치되어 상기 내부공간을 밀폐시키며 투광가능한 재질로 형성된 투광커버를 포함하는 본체와, 상기 내부공간에 설치되는 것으로 열매체가 이송할 수 있도록 상기 하우징의 상부와 하부에 나란하게 연결되는 제1, 제2 주관과, 상기 제1, 제2 주관을 열매체가 이동 가능하도록 연결하는 복수개의 지관들을 포함하는 열교환유닛을 포함하되, 상기 제1, 제2 주관 중 선택된 어느 하나 또는 양측 모두는 열팽창 또는 수축에 의한 파손이 방지되도록 상호 분리된 두 개 이상의 단위이송관들을 포함한다.The solar heat collecting apparatus according to the present invention for achieving the above object is a main body including a housing having an inner space, a transparent cover installed on an upper portion of the housing and formed of a light-transmissive material to seal the inner space, and the inner space. It is installed in the first and second main pipe which is connected in parallel to the upper and lower parts of the housing to transfer the heat medium, and a plurality of branch pipes for connecting the first and second main pipe so that the heat medium is movable Including a heat exchange unit, any one or both selected of the first, second main pipe includes two or more unit transfer pipes separated from each other to prevent breakage by thermal expansion or contraction.

태양열 집열장치는 상기 단위이송관들을 열매체가 이송 가능하도록 연결하며, 신축변형이 가능한 신축관과, 상기 신축관에 설치되어 신축관의 관로를 개폐하는 개폐밸브를 더 구비할 수 있다.The solar heat collecting device may further include an opening and closing valve that connects the unit transfer pipes so that the heat medium can be transferred, and expands and contracts the expansion and contraction, and is installed in the expansion pipe to open and close the pipe of the expansion pipe.

상기 제1, 제2 주관과 상기 지관이 상호 결합될 수 있도록 상기 제1, 제2 주관과 상기 지관에 각각 마련된 제1, 제2 결합부를 더 구비하되, 상기 제1 결합부는 상기 제1, 제2 주관에 외주면으로부터 내측으로 소정깊이 인입되게 형성된 인입홈과, 상기 인입홈의 바닥면에 외주면과 내주면을 관통하며 상기 지관의 직경에 대응하는 직경으로 천공된 연통홀을 가지며, 상기 제2 결합부는 상기 지관의 단부에 외주면으로부터 방사상으로 확장된 확장테두리를 포함하도록 형성되는 것이 바람직하다.The first and second main bodies and the branch pipes may be further provided with first and second coupling parts respectively provided on the first and second main pipes and the branch pipes. 2 has an inlet groove formed in the main pipe to be penetrated inwardly from the outer circumferential surface, and a communication hole perforated with a diameter corresponding to the diameter of the branch pipe through the outer circumferential surface and the inner circumferential surface on the bottom surface of the inlet groove; It is preferable that the end portion of the branch is formed to include an extension border extending radially from the outer peripheral surface.

본 발명에 따른 태양열 집열장치는 주관과 지관 사이에서 열변형에 의한 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있다.The solar heat collecting apparatus according to the present invention can prevent breakage due to thermal deformation between the main pipe and the branch pipe.

도 1은 본 발명에 따른 태양열 집열장치의 바람직한 일 실시예를 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 열교환유닛을 도시한 평면도,
도 3은 열교환유닛의 다른 실시예를 도시한 평면도,
도 4 및 도 5는 주관 및 지관의 결합부분을 도시한 분리사시도와 단면도이다.1 is a perspective view showing a preferred embodiment of the solar heat collector according to the present invention,
Figure 2 is a plan view showing a heat exchange unit of Figure 1,
3 is a plan view showing another embodiment of the heat exchange unit,
4 and 5 are exploded perspective and cross-sectional views showing the coupling portion of the main pipe and the branch pipe.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 태양열 집열장치를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the solar heat collector according to the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 태양열 집열장치(100)는 본체(10)와, 본체(10)의 내부에 설치되는 열교환유닛(20)을 포함한다.1 and 2, the solar heat collecting apparatus 100 includes a main body 10 and a heat exchange unit 20 installed inside the main body 10.

본체(10)는 소정의 내부공간을 갖는 하우징(11)과, 하우징(11)의 상부를 폐쇄하며 투광 가능한 재질로 형성되는 투광커버(12)를 갖는다. 그리고 도시되지는 않았으나, 하우징(11)의 내부에는 단열을 위한 단열재가 마련되어 있다.The main body 10 has a housing 11 having a predetermined internal space, and a transparent cover 12 formed of a light-transmissive material closing the upper portion of the housing 11. And although not shown, the inside of the housing 11 is provided with a heat insulating material for heat insulation.

상기 열교환유닛(20)은 태양열을 통해 열매체를 가열하기 위한 것으로서, 제1, 제2 주관(21,23)과, 제1, 제2 주관(21,23)을 연결하는 복수개의 지관(24)을 포함하며, 도시되지는 않았으나, 지관(24)의 상부에는 집열판이 설치되어 집열효율을 높일 수 있게 되어 있다.The heat exchange unit 20 is for heating the heat medium through solar heat, and the plurality of branch pipes 24 connecting the first and second main pipes 21 and 23 and the first and second main pipes 21 and 23. It includes, but is not shown, the heat collecting plate is installed on the upper portion of the branch pipe 24 is to increase the heat collection efficiency.

제1, 제2 주관(21,23)은 하우징(11)의 상부와 하부에서 각각 좌우방향으로 나란하게 연장되어 있으며, 상호 소정거리 이격되어 있다.The first and second main pipes 21 and 23 extend side by side in the left and right directions at upper and lower portions of the housing 11, respectively, and are spaced apart from each other by a predetermined distance.

특히 상기 제1 주관(21)은 상호 분리되어 있고, 이격된 두 개의 단위이송관(22)으로 구성되는데, 일측 단위이송관(22a)은 열매체가 유입되는 유입관과 연결되어 있고, 타측 단위이송관(22b)은 열교환된 열매체가 배출되는 배출관과 연결되어 있다.Particularly, the first main pipe 21 is separated from each other, and is composed of two unit transport pipes 22 spaced apart from each other. One unit transport pipe 22a is connected to an inflow pipe through which a heat medium is introduced, and the other unit transport pipe 22b. ) Is connected to the discharge pipe through which the heat exchanged heat medium is discharged.

상기 단위이송관(22)들이 상호 분리 및 이격되어 있기 때문에 열매체의 가열과정에서 단위이송관(22)이 열팽창 또는 수축 변형할 때, 이 변형량에 대한 완충구간을 가질 수 있다. 제1 주관(21)이 일체로 연장되는 경우에는 열팽창이 일어날 때, 길이가 신장될 수 있는 여유공간이 없기 때문에 제1 주관(21)의 일측이 좌굴될 수 있으며, 이러한 변형이 발생된 지점에서는 제1 주관(21)에 결합되어 있는 지관(24)들이 분리되는 문제가 발생게 된다.Since the unit transport pipes 22 are separated from each other and spaced apart from each other, when the unit transport pipe 22 thermally expands or contracts during heating of the heating medium, the unit transport pipes 22 may have a buffer section for the amount of deformation. In the case where the first main pipe 21 extends integrally, when thermal expansion occurs, one side of the first main pipe 21 may be buckled because there is no free space to extend the length. The problem is that the branch pipes 24 coupled to the first main pipe 21 are separated.

따라서 열팽창 과정에서 소정길이 길이방향으로 신장될 수 있는 완충구간을 가질 수 있도록 제1 주관(21)을 상호 이격된 단위이송관(22)으로 형성함으로써 제1 주관(21)과 지관(24)의 연결상태가 양호하게 유지되도록 한다.Therefore, the first main pipe 21 is connected to the first main pipe 21 and the branch pipe 24 by forming the first main pipe 21 as a unit transfer pipe 22 spaced apart from each other so as to have a buffer section that can be elongated in a lengthwise direction in the thermal expansion process. Keep the condition in good condition.

본 실시예에서는 제1 주관(21)만 두 개의 단위 이송관으로 이루어진 것으로 도시되었으나, 제2 주관(23)도 단위이송관(22)들로 이루어질 수 있으며, 이 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이 단위이송관(22)들의 사이를 길이방향으로 신축변형이 가능한 신축관으로 연결하여 열매체의 이송이 가능하도록 할 수 있으며, 특히 신축관의 관로를 개폐하는 개폐밸브를 장착하여 이 개폐밸브를 통해 열매체의 이송방향을 필요에 따라 적절히 조절할 수 있다.In the present embodiment, only the first main pipe 21 is shown as consisting of two unit transport pipe, the second main pipe 23 may also be composed of the unit transport pipe 22, in this case as shown in FIG. It is possible to transfer the heat medium by connecting the unit transfer pipes 22 with the flexible pipe that can be deformed in the longitudinal direction, and in particular, it is equipped with an on / off valve for opening and closing the pipe of the expansion pipe. The conveying direction can be adjusted as needed.

그리고 본 실시예에서는 제1 주관(21)이 두 개의 단위이송관(22)으로 이루어진 것으로 도시되었으나, 이와는 달리 세 개 이상의 단위이송관(22)들로 이루어질 수도 있다.
In addition, although the first main body 21 is illustrated as being composed of two unit transport pipes 22 in the present embodiment, alternatively, three or more unit transport pipes 22 may be formed.

아울러 도 4에는 주관(21,23)과 지관(24)의 연결부분이 상세하게 도시되어 있다.In addition, Figure 4 shows in detail the connecting portion of the main pipe (21, 23) and the branch pipe (24).

주관(21,23)에는 길이방향을 따라 소정간격으로 이격된 다수의 지점에 지관(24)이 연결될 수 있도록 연통홀(33)이 마련된 제1 결합부(31)가 형성되어 있다.The main pipes 21 and 23 are formed with a first coupling part 31 provided with a communication hole 33 so that the branch pipe 24 can be connected to a plurality of points spaced apart at predetermined intervals along the longitudinal direction.

도시된 것처럼 제1 결합부(31)는 주관(21,23)의 외주면으로부터 소정깊이 내측으로 인입된 인입홈(32)을 가지며, 인입홈(32)의 바닥면 중심에 외주면과 내주면을 관통하도록 연통홀(33)이 형성되어 있다. 상기 연통홀(33)은 지관(24)의 외경에 대응한다.As shown in the drawing, the first coupling part 31 has an inlet groove 32 drawn inward from the outer circumferential surfaces of the main pipes 21 and 23, and penetrates the outer circumferential surface and the inner circumferential surface at the center of the bottom surface of the inlet groove 32. The communication hole 33 is formed. The communication hole 33 corresponds to the outer diameter of the branch pipe 24.

상기 인입홈(32)은 연통홀(33)보다 상대적으로 큰 직경을 갖는 원형이고, 주관(21,23)의 외주면으로부터 삽입되는 가장자리 단부로부터 연통홀(33)이 형성된 지점까지 소정영역의 접합면을 제공하게 된다.The inlet groove 32 is a circular shape having a relatively larger diameter than the communication hole 33, and the joining surface of the predetermined region from the edge end inserted from the outer peripheral surface of the main pipe (21, 23) to the point where the communication hole 33 is formed Will be provided.

상기 주관(21,23)에 결합되는 지관(24)에는 상기 제1 결합부(31)와 결합되는 제2 결합부(41)가 형성되어 있다.The branch pipe 24 coupled to the main pipes 21 and 23 is provided with a second coupling part 41 coupled to the first coupling part 31.

제2 결합부(41)는 지관(24)의 끝단으로부터 소정거리 이격된 위치에 방사상의 방향으로 확장된 확장테두리(42)를 포함하는데, 지관(24)이 주관(21,23)에 결합될 때 상기 확장테두리(42)가 제1 결합부(31)에 접촉하게 되고, 이 결합부분에 용접을 함으로써 용접 결합면적을 증가시킬 수 있다.The second coupling portion 41 includes an extension border 42 extending radially in a position spaced a predetermined distance from the end of the branch pipe 24, the branch pipe 24 is coupled to the main pipe (21, 23) When the extension border 42 is in contact with the first coupling portion 31, by welding the coupling portion can increase the welding coupling area.

이렇게 용접면적이 증가됨으로써 지관(24)과 주관(21,23)의 결합력이 증대되어, 주관(21,23)과 지관(24)의 결합부를 통해 열매체가 누출되는 것을 방지한다.As the welding area increases, the coupling force between the branch pipes 24 and the main pipes 21 and 23 is increased to prevent the heat medium from leaking through the coupling portions between the main pipes 21 and 23 and the branch pipes 24.

아울러 연통홀(33)을 통해 주관(21,23)의 내부로 삽입되는 지관(24)의 삽입깊이가 지관(24)의 단부로부터 확장테두리(42)가 형성된 지점까지의 길이로 한정되기 때문에 지관(24)이 지나치게 주관(21,23)의 내부로 삽입되어 주관(21,23)과 지관(24)의 내부를 통해 이동하는 열매체의 유동성을 저하시키는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the insertion depth of the branch pipe 24 inserted into the main pipes 21 and 23 through the communication hole 33 is limited to the length from the end of the branch pipe 24 to the point where the expansion border 42 is formed, the branch pipe It is possible to prevent (24) from being excessively inserted into the main pipes 21 and 23 and lowering the fluidity of the heat medium moving through the inside of the main pipes 21 and 23 and the branch pipe 24.

100; 태양열 집열장치
10; 본체
11; 하우징 12; 투광커버
20; 열교환유닛
21; 제1 주관 22; 단위이송관
23; 제2 주관 24; 지관
31; 제1 결합부
41; 제2 결합부100; Solar collector
10; main body
11; A housing 12; Floodlight cover
20; Heat exchange unit
21; First subject 22; Unit transfer pipe
23; Second subject 24; chanter
31; First coupling part
41; Second coupling part

Claims (3)

내부공간을 갖는 하우징과, 상기 하우징의 상부에 설치되어 상기 내부공간을 밀폐시키며 투광가능한 재질로 형성된 투광커버를 포함하는 본체와;
상기 내부공간에 설치되는 것으로 열매체가 이송할 수 있도록 상기 하우징의 상부와 하부에 좌우방향으로 연장되는 제1, 제2 주관과, 상기 제1, 제2 주관을 열매체가 이동 가능하도록 연결하는 복수개의 지관들을 포함하는 열교환유닛;을 포함하되,
상기 제1, 제2 주관 중 선택된 어느 하나 또는 양측 모두는 열팽창 또는 수축에 의한 파손이 방지되도록 상호 분리된 두 개 이상의 단위이송관들을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 집열장치.A main body including a housing having an inner space, and a light transmitting cover installed on an upper portion of the housing to seal the inner space and formed of a light transmissive material;
A plurality of first and second main pipes extending in the left and right directions on the upper and lower portions of the housing and the first and second main pipes so as to be movable in the inner space so that the heat medium can move; Heat exchange unit comprising a branch pipe; including,
Any one or both of the selected one or both of the first and the second main pipe comprises two or more unit transfer pipes separated from each other to prevent breakage due to thermal expansion or contraction. 제 1항에 있어서,
상기 단위이송관들을 열매체가 이송 가능하도록 연결하며, 신축변형이 가능한 신축관과, 상기 신축관에 설치되어 신축관의 관로를 개폐하는 개폐밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 태양열 집열장치.The method of claim 1,
Connecting the unit transfer pipe so that the heat medium is transportable, and the expansion and contraction of the expansion and contraction, the solar heat collector characterized in that it further comprises an opening and closing valve installed in the expansion pipe for opening and closing the pipe of the expansion pipe. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1, 제2 주관과 상기 지관이 상호 결합될 수 있도록 상기 제1, 제2 주관과 상기 지관에 각각 마련된 제1, 제2 결합부를 더 구비하되,
상기 제1 결합부는 상기 제1, 제2 주관에 외주면으로부터 내측으로 소정깊이 인입되게 형성된 인입홈과, 상기 인입홈의 바닥면에 외주면과 내주면을 관통하며 상기 지관의 직경에 대응하는 직경으로 천공된 연통홀을 가지며,
상기 제2 결합부는 상기 지관의 단부에 외주면으로부터 방사상으로 확장된 확장테두리를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 집열장치.The method according to claim 1 or 2,
Further provided with first and second coupling parts provided in the first and second main pipe and the branch pipe so that the first and second main pipe and the branch pipe can be mutually coupled,
The first coupling part includes an inlet groove formed to penetrate a predetermined depth inwardly from an outer circumferential surface to the first and second main pipes, and penetrates through an outer circumferential surface and an inner circumferential surface on a bottom surface of the inlet groove and has a diameter corresponding to the diameter of the branch pipe. Has a communication hole,
The second coupling portion is a solar heat collector, characterized in that it comprises an extension border radially extended from the outer peripheral surface at the end of the branch pipe.
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