KR101161540B1 - 이중 진공관형 태양열 집열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중 진공관 내부에 구성된 열매체관으로 유입되는 열매체에 태양열 집열 효율을 상승시키며, 특히 겨울철 이중 진공관형 태양열 집열장치의 집열 효율을 상승시키고, 열매체관의 온도상승에 의한 열매체관의 수직하부 방향 신장현상을 효과적으로 완화하는 열매체관이 구성된 이중 진공관형 태양열 집열장치에 관한 발명이다.
본 발명은 상부에 유입관과 배출관이 구성되고, 상기 유입관과 배출관의 하부에는 다수개의 열매체관을 구성하되, 상기 열매체관의 일측은 사선 연결관를 통해 유입관과 연결되고, 타측은 사선 연결부를 통해 배출관과 연결되어, 열매체가 U자형 열매체관을 2번 통과하면서 집열을 극대화한 후 배출관으로 배출되어 이중 진공관형 태양열 집열장치의 집열효과를 극대화하고, 열매체의 온도상승에 의한 열매체관의 길이방향 신장현상을 완화하는 것을 특징으로 한다.

Description

이중 진공관형 태양열 집열장치{double vacuum tube type solar heat collector}

본 발명은 이중 진공관형 태양열 집열장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열매체가 이중 진공관 내부를 순환하는 과정에서 태양열 집열 효율을 상승시키며, 특히 겨울철 이중 진공관형 태양열 집열장치의 집열 효율을 상승시키고, 열매체관의 온도상승에 의한 열매체관의 수직하부 방향 신장현상을 효과적으로 완화하는 열매체관이 구성된 이중 진공관형 태양열 집열장치에 관한 발명이다.

주지된 바와 같이 태양열 집열장치는 태양광선을 이용하는 태양에너지 광열학적 이용분야로서, 태양열의 흡수, 저장, 열변환 등을 통하여 건물의 냉난방 및 급탕 등에 활용하는 기술이며, 대표적인 예로서는 진공관식 집열장치가 있다.

상기한 진공관식 집열장치는 빛을 흡수하는 검은색 관체 속으로 유체를 흐르게 하는 평판 집열관으로서, 빛을 투과하는 투명한 외부층이 빛을 흡수하는 검은색의 내부 구성물을 둘러싼 형태로 이루어져 온실효과를 일으키는 방식이다.

상기한 방식을 더욱 상세하게 살펴보면, 빛이 집열판 속으로 들어오면 검은색의 내부에 부딪혀 적외선으로 변환되고, 적외선은 투명층을 통과하지 못하므로 내부는 점점 더 뜨거워지고, 이렇게 뜨거워진 내부에는 열을 흡수하였다가 전달하는 열매체가 흐르는데, 이러한 뜨거워진 열매체는 물과 열을 교환하여 난방용 또는 온수용 물을 생산하게 되는 것이다.

상기한 종래 이중 진공관형 집열장치의 구성을 살펴보면, 상부에 유입관과 배출관이 구성되고, 상기 유입,배출관의 하부에는 이중 진공관이 다수개 구성되되, 상기 이중 진공관의 내부에는 열전도관이 구성되고, 열전도관의 내부에는 U자형 열매체관이 구성되며, 상기 U자형 열매체관의 상부 일측은 유입관과 연결되고, 상부 타측은 배출관과 연결되어, 유입관을 통해 유입된 열매체가 U자형 열매체관을 통과하며 집열된 후, 배출관으로 유입되며 배출되는 구성이다.

상기한 종래 진공관식 집열장치는 계절이나 기온에 따른 변화없이 집열이 이루어지고, 이에 따라 태양광의 온도가 매우 낮은 겨울에는 효과적인 집열이 어려우며, 이에 따라 열매체의 온도가 매우 저조하여 진공관식 집열장치의 효율성이 매우 저하되는 단점이 문제점으로 지적되고 있다.

또한 상기한 종래 진공관식 집열장치는 열매체의 온도상승에 의해 열매체관의 수직하부 방향 신장현상이 발생하는데, 상기한 열매체관의 신장현상은 열매체관을 둘러싸고 있으며 하부가 막혀있는 이중진공관의 손상 및 파손으로 연결되는 일이 잦아 이 또한 사용상의 문제점으로 지적되고 있다.

등록특허공보 제10-0983887호(2010.09.27.) 일본 공개특허공보 특개소56-168056호(1981.12.24.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 이중 진공관 내부에 구성된 열매체관으로 유입되는 열매체에 태양열 집열과정을 두번 실시하여 집열 효율을 상승시키고, 특히 겨울철 이중 진공관형 태양열 집열장치의 집열 효율을 상승시키며, 열매체관의 온도상승에 의한 열매체관 신장현상을 효과적으로 완화하여 이중 진공관의 손상 및 파손을 방지할 수 있는 이중 진공관형 태양열 집열장치를 제공하는 그 목적이 있다.

본 발명은 상부에 유입관과 배출관이 구성되고, 상기 유입관과 배출관의 하부에는 다수개의 열매체관을 구성하되, 상기 열매체관의 일측은 사선 연결관를 통해 유입관과 연결되고, 타측 또한 사선 연결부를 통해 배출관과 연결되도록 하며, 특히 열매체가 통과하는 열매체관은 U자형의 1차순환관과 연결관부 및 2차순환관으로 구성되어 이중진공관을 2번 통과하는 형태가 되도록 하여 집열을 극대화한 후, 배출관으로 연결되도록 함으로써 이중 진공관형 태양열 집열장치의 집열효과를 극대화함과 아울러 열매체의 온도상승에 의한 열매체관의 수직하부 방향 신장현상을 완화하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 열매체의 집열효과 상승을 위해 열매체가 2번의 U자형 열매체관을 통과하는 형식으로 집열 후 배출되도록 구성하여, 태양광의 온도가 매주 낮은 겨울철에도 이중 진공관형 태양열 집열장치의 집열효율이 극대화되는 효과가 있다.

또한 본 발명은 유입관 및 배출관을 사선 연결관을 통해 연결하여 열매체의 온도상승에 의한 열매체관의 수직하부 방향 신장현상을 사선 방향 신장현상으로 전환하여 열매체관을 둘러싸고 있는 이중 진공관의 손상 및 파손을 방지하여 이중 진공관형 태양열 집열장치의 내구성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 구성을 보인 사시도
도 2는 본 발명의 구성을 보인 정면도
도 3은 본 발명의 구성을 보인 평면도
도 4는 본 발명의 구성을 보인 좌측면도

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 살펴보면 다음과 같다.

본 발명에 의한 이중 진공관형 태양열 집열장치는 상부에 유입관(1)과 배출관(2)이 구성되고, 상기 유입관(1)과 배출관(2)의 일측에는 굴곡부(5)가 구성되며, 하부에는 다수개의 열매체관(10)이 구성된다.

상기 유입관(1)의 굴곡부(5)와 배출관(2) 끝단의 굴곡부(5)는 뜨거워진 열매체의 의한 유입관(1) 및 배출관(2)의 신장방향을 사선방향으로 전환하기 위한 구성이다.

상기 열매체관(10)의 상부 일측은 제 1 사선 연결관(3-1)을 통해 유입관(1)과 연결되고, 열매체관(10)의 상부 타측은 제 2 사선 연결관(3-2)을 통해 배출관(2)과 연결되어, 열매체의 온도상승에 의한 열매체관의 신장방향이 길이방향으로 작용하지 않고 비스듬하게 전환되도록 구성된다.

상기 열매체관(10)은 첫번째 1차순환관(11)과, 두번째 2차순환관(12)이 연결관(10')으로 연결되어 구성되고, 각각의 1차순환관(11)과, 2차순환관(12)은 이중 진공관(4)의 내부로 유입되는 구성이며, 유입관(1)을 통해 열매체관(10)으로 유입된 열매체는 1차순환관(11)을 지나면서 집열된 후, 연결관(10')을 통해 2차순환관(12)을 지나며 한 번 더 집열되어 배출관(2)으로 배출되도록 구성된다.

이러한 구성으로 된 본 발명의 작용을 살펴보면, 일반적으로 열매체가 열매체관을 순환하면서 태양열에 의해 가열되고, 열매체는 물과 열교환하여 물을 난방이나 온수용 등으로 사용하게 된다.

통상적으로 겨울철 이중 진공관(4)의 내부 온도는 100℃ 정도인데, 본 발명은 열매체가 이중 진공관(4) 내부에서 집열되는 시간을 종래보다 2배 연장시켜 집열 효율이 극대화되는 것이다.

더욱 상세하게 살펴보면, 종래의 이중 진공관형 태양열 집열장치는 열매체가 유입관을 지나 U자형 열매체관을 지나며 집열되고 배출관으로 배출되는 구성이지만, 본 발명은 유입관(1)을 지난 열매체가 열매체관(10)의 1차순환관(11)을 지나며 집열되고, 다시 2차순환관(12)을 지나며 한 번 더 집열된 후, 배출관(2)으로 배출되어 두 번의 집열과정을 거치면서 집열 효율이 극대화되는 것이다.

또한 열매체관(10)을 지나며 가열된 열매체로 인해 온도가 가장 상승되는 부분, 즉 열매체관(10)의 타측 상부와 배출관(2)이 연결되는 부분에는 제 2 사선 연결관(3-2)을 구성하여 열매체관(10)의 연장 방향을 사선 방향으로 전환시켜 이중 진공관(4) 내부에서 열매체관(10)이 길이방향으로 신장에 제한을 받아 손상 및 누출되는 것을 방지하여 이중 진공관형 태양열 집열장치의 내구성 또한 향상되는 것이다.

1: 유입관
2: 배출관
3-1: 제 1 사선 연결관
3-2: 제 2 사선 연결관
5: 굴곡부
10: 열매체관
10': 연결관
11: 1차순환관
12: 2차순환관

Claims (2)

1. 상부에 유입관(1)과, 배출관(2)이 구성되고,
   상기 유입관(1)과 배출관(2)의 하부에는 다수개의 열매체관(10)이 구성되는 이중 진공관형 태양열 집열장치에 있어서,
   상기 열매체관(10)은 1차순환관(11)과 2차순환관(12)이 연결관(10')으로 연결되어 하나로 구성되며,
   상기 열매체관(10)의 일측은 유입관(1)과 연결되고,
   상기 열매체관(10)의 타측은 배출관(2)과 연결되며,
   상기 1차순환관(11)과 2차순환관(12)은 각각 이중 진공관(4)에 삽입되며,
   유입관(1)의 일측에는 굴곡부(5)가 구성되고,
   배출관(2)의 일측에는 골곡부(5)가 구성되며,
   열매체관(10)의 상부 일측은 제 1 사선 연결관(3-1)을 통해 유입관(1)과 연결되고,
   열매체관(10)의 상부 타측은 제 2 사선 연결관(3-2)을 통해 배출관(2)과 연결되는 것을 특징으로 하는 열매체관이 구성된 이중 진공관형 태양열 집열장치.
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