KR101203042B1 - Double Vacuum Tube Type Solar Collector - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A solar collector with a dual vacuum tube is provided to maximize the efficiency of collecting sunlight by constantly maintaining the amount of solar incidence as uneven portions are formed on an outer pipe. CONSTITUTION: A solar collector comprises a dual pipe with inner and outer pipes(10,20). The gap between the inner and outer pipes is maintained in a vacuum state. The inner pipe is filled with a thermal medium(12). The circumference of the outer pipe is divided in half, and uneven portions(24) are formed on the outer pipe. A reflecting layer(26) is formed on the opposite surface to the outer pipe which receives the sunlight.

Description

이중 진공관형 태양열 집열기 {Double Vacuum Tube Type Solar Collector}Double Vacuum Tube Type Solar Collector

본 발명은 이중 진공관형 태양열 집열기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 빛이 입사되는 쪽의 외관 표면의 반에는 요철을 형성하고 외관 표면의 반대쪽 반에는 반사층을 형성하여 집열효율을 크게 증대시킨 이중 진공관형 태양열 집열기에 관한 것이다.The present invention relates to a double vacuum tube solar collector, and more particularly, a double vacuum tube type in which unevenness is formed on one half of an exterior surface of the light incident side and a reflective layer is formed on the opposite side of the exterior surface, thereby greatly increasing heat collection efficiency. It relates to a solar collector.

최근 화석연료의 고갈과 환경오염에 따른 문제로 자연 에너지의 활용에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있으며, 특히 무한 에너지원으로 알려진 태양열, 풍력, 파력, 지열 등에 대한 연구와 활용이 활발해지고 있다.Recently, research on the utilization of natural energy has been actively conducted due to the depletion of fossil fuels and environmental pollution. In particular, research and utilization of solar heat, wind power, wave power, and geothermal heat, known as infinite energy sources, have been actively conducted.

태양열의 경우에는 열손실을 최소화하고 집열효율을 높이기 위하여 이중진공관을 사용하는 기술이 널리 사용되고 있다.In the case of solar heat, a technique using a double vacuum tube is widely used to minimize heat loss and increase heat collection efficiency.

종래 태양열을 집열하기 위한 이중진공관은 열매체의 열교환이 이루어지는 내관과, 상기 내관과 간격을 두고 설치되는 외관으로 이루어지고, 상기 내관과 외관 사이에는 진공을 형성하여 이루어진다.The conventional double vacuum tube for collecting solar heat is composed of an inner tube through which heat exchange of the heat medium is performed, and an outer tube provided at intervals, and a vacuum is formed between the inner tube and the outer tube.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0066303호, 제10-2010-0067519호, 제10-2008-0031308호 등에는 진공관을 사용하는 다양한 태양열 집열기가 공개되어 있다.Korean Unexamined Patent Publication Nos. 10-2011-0066303, 10-2010-0067519, 10-2008-0031308 and the like disclose various solar collectors using vacuum tubes.

그런데, 종래 태양열 집열기의 경우 구조적으로 집열효율을 극대화하는데 한계가 있다.However, there is a limit in maximizing the heat collecting efficiency in the case of a conventional solar collector.

본 발명은 상기와 같은 점에 조감하여 이루어진 것으로서, 외관의 원둘레를 반으로 나누어 한쪽에는 요철을 형성하고 나머지에는 반사층을 형성하여 집열효율을 극대화한 이중 진공관형 태양열 집열기를 제공하는데, 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above point, by dividing the outer circumference in half to form a concave-convex on one side and a reflective layer on the other to provide a double vacuum tube solar collector, which maximizes the heat collection efficiency, the object is to .

본 발명의 실시예에 따른 이중 진공관형 태양열 집열기는 내관과 외관의 이중관으로 이루어지고, 상기 내관과 외관 사이는 진공상태를 유지하며, 상기 내관에는 열매체가 채워지고, 상기 외관에는 원둘레를 반으로 나누어 태양광을 받는 쪽에는 다수의 요철을 형성하여 이루어진다.The double vacuum tube solar collector according to the embodiment of the present invention is composed of a double tube of the inner tube and the outer tube, and maintains a vacuum state between the inner tube and the outer tube, the inner tube is filled with a heat medium, and the outer tube is divided in half On the side receiving the sunlight is formed by forming a plurality of irregularities.

상기 외관의 태양광을 받는 반대쪽(지면쪽)에는 반사층을 형성하는 것도 가능하다.It is also possible to form a reflective layer on the opposite side (ground side) which receives the sunlight of the said appearance.

상기 요철은 삼각형상, 반원형상, 반타원형상, 계단형상 등의 다양한 형상으로 형성하는 것이 가능하다.The irregularities can be formed in various shapes such as triangular shape, semicircular shape, semi-elliptic shape, and staircase shape.

상기 반사층은 상기 외관의 표면에 형성한다.The reflective layer is formed on the surface of the exterior.

상기 외관은 원통형상으로 형성하는 것도 가능하고, 타원통형상이나 포물선의 통형상 등의 다양한 통형상으로 형성하는 것이 가능하다.The external appearance may be formed in a cylindrical shape, and may be formed in various cylindrical shapes such as an elliptic cylindrical shape and a parabolic cylindrical shape.

본 발명의 실시예에 따른 이중 진공관형 태양열 집열기에 의하면, 상기 외관에 다수의 요철을 형성하므로, 태양광의 입사각이 변화되는 경우에도 입사량이 균일하게 유지되어 집열효율을 극대화하는 것이 가능하다.According to the double vacuum tube solar collector according to the embodiment of the present invention, since a plurality of irregularities are formed in the external appearance, even when the incident angle of sunlight is changed, the incident amount is uniformly maintained to maximize the heat collection efficiency.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 이중 진공관형 태양열 집열기에 의하면, 외관의 지면쪽에 반사층을 형성하므로, 외관 내부로 입사된 태양광이 반사층에 반사되어 다시 내관쪽으로 주사되어 집열효율을 증대시키는 것이 가능하다.In addition, according to the double vacuum tube solar collector according to the embodiment of the present invention, since a reflective layer is formed on the ground side of the exterior, the solar light incident into the exterior can be reflected by the reflective layer and scanned again into the inner tube to increase the heat collection efficiency. .

나아가 본 발명의 실시예에 따른 이중 진공관형 태양열 집열기에 의하면, 내관과 외관 사이에 보온충전재를 채우므로, 입사된 태양광의 열이 다시 외부로 방출되어 발생하는 열손실을 최소화하는 것이 가능하고, 집열효율을 증대시키는 것이 가능하다.Furthermore, according to the double vacuum tube solar collector according to the embodiment of the present invention, since the insulation filler is filled between the inner tube and the outer tube, it is possible to minimize the heat loss caused by the heat of the incident sunlight being emitted back to the outside. It is possible to increase the thermal efficiency.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이중 진공관형 태양열 집열기를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 이중 진공관형 태양열 집열기를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 이중 진공관형 태양열 집열기를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 이중 진공관형 태양열 집열기를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 이중 진공관형 태양열 집열기를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a double vacuum tube solar collector according to a first embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing a double vacuum tube solar collector according to a first embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing a double vacuum tube solar collector according to a second embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view showing a double vacuum tube solar collector according to a third embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view showing a double vacuum tube solar collector according to a fourth embodiment of the present invention.

다음으로 본 발명에 따른 이중 진공관형 태양열 집열기의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명은 여러가지 다양한 형태로 구현하는 것이 가능하며, 이하에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Next, a preferred embodiment of the double vacuum tube solar collector according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention can be embodied in various forms and is not limited to the embodiments described below.

이하에서는 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 본 발명과 밀접한 관계가 없는 부분은 상세한 설명을 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이고, 반복적인 설명을 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like numerals refer to like elements throughout.

먼저 본 발명의 제1실시예에 따른 이중 진공관형 태양열 집열기는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 내관(10)과 외관(20)의 이중관으로 이루어진다.First, as shown in FIGS. 1 and 2, the double vacuum tube solar collector according to the first embodiment of the present invention includes a double tube of an inner tube 10 and an outer tube 20.

상기 내관(10)과 외관(20)은 유리재질로 형성하는 것이 가능하고, 유리 이외의 재질(예를 들면 합성수지 재질 등)을 이용하여 형성하는 것도 가능하다.The inner tube 10 and the outer tube 20 may be formed of a glass material, or may be formed using a material other than glass (for example, a synthetic resin material).

상기 외관(20)은 광손실을 최소화하도록 투명한 재질로 형성하는 것이 바람직하다.The exterior 20 is preferably formed of a transparent material to minimize light loss.

상기 내관(10)의 표면에는 태양광 및 태양열의 흡수율을 높이기 위하여 흑체에 가까운 물질을 코팅하는 것도 가능하다.It is also possible to coat a material close to the black body on the surface of the inner tube 10 to increase the absorption rate of sunlight and solar heat.

상기 내관(10)과 외관(20) 사이는 진공상태를 유지한다.A vacuum state is maintained between the inner tube 10 and the outer tube 20.

상기 내관(10)의 내부에는 열매체(12)가 채워진다.The heat medium 12 is filled in the inner tube 10.

상기 열매체(12)가 채워지는 내관(10)은 공조기술분야에서 널리 사용되는 히트파이프의 구성을 적용하여 실시하는 것도 가능하고, U형상 파이프 등의 다양한 구성을 적용하여 실시하는 것도 가능하다.The inner tube 10 filled with the heat medium 12 may be implemented by applying a configuration of a heat pipe widely used in the air conditioning technology field, or may be implemented by applying various configurations such as a U-shaped pipe.

상기 열매체(12)로는 메탄올, 에탄올, 프레온, 암모니아수, 아세톤, 탄산가스, 물 등의 다양한 물질을 사용하는 것이 가능하다.As the heat medium 12, it is possible to use various substances such as methanol, ethanol, freon, ammonia water, acetone, carbon dioxide, water and the like.

상기 외관(20)에는 원둘레를 반으로 나누어 태양광을 받는 쪽에는 다수의 요철(24)을 형성한다.The exterior 20 is divided into half circumference to form a plurality of irregularities 24 on the side to receive sunlight.

상기 요철(24)은 삼각형상(도 1 참조), 반원형상(도 4 참조), 반타원형상, 계단형상(도 5 참조) 등의 다양한 형상으로 형성하는 것이 가능하다.The irregularities 24 can be formed in various shapes such as a triangular shape (see FIG. 1), a semicircle shape (see FIG. 4), a semi-elliptic shape, and a step shape (see FIG. 5).

상기 요철(24)은 도 2에 나타낸 바와 같이, 외관(20)의 길이방향을 따라 길게 형성하는 것도 가능하다.As shown in FIG. 2, the unevenness 24 may be formed long along the longitudinal direction of the exterior 20.

상기 요철(24)은 도 3에 나타낸 바와 같이, 외관(20)의 표면에 올록볼록하게 엠보싱형상으로 형성하는 것도 가능하다.As shown in Fig. 3, the concave-convex 24 can be embossed on the surface of the exterior 20 in a convex shape.

상기와 같이 외관(20)의 표면에 요철(24)을 형성하게 되면, 하루 중에 일출에서 일몰로 시간이 지나거나 1년 중에 춘분에서 하지와 추분, 동지를 거쳐 다시 춘분으로 계절이 바뀜에 따라 태양광의 입사각이 변경되는 경우에도 상기 외관(20)에서 태양광을 받는 표면적의 크기는 크게 변화하지 않고 대략 균일하게 유지되며, 상기 외관(20) 내부로 입사되는 태양광의 입사량이 항상 최대로 유지된다.As described above, when the unevenness 24 is formed on the surface of the exterior 20, the sun passes as time passes from sunrise to sunset during the day, or during the year from the spring equinox to the autumn and the autumn equinox, the winter solstice. Even when the angle of incidence of light is changed, the size of the surface area subjected to sunlight in the exterior 20 is not substantially changed and is maintained substantially uniformly, and the incident amount of sunlight incident into the exterior 20 is always maintained at the maximum.

또한 상기와 같이 외관(20)의 표면에 요철(24)을 형성하게 되면, 볼록렌즈의 효과도 발휘될 수 있으므로 태양광의 집열효과가 크게 증대된다.In addition, when the concave-convex 24 is formed on the surface of the exterior 20 as described above, the effect of the convex lens can also be exhibited, so that the heat collecting effect of sunlight is greatly increased.

그리고, 상기 외관(20)의 태양광을 받는 반대쪽(지면쪽)에는 반사층(26)을 형성한다.The reflective layer 26 is formed on the opposite side of the exterior 20 to receive sunlight.

상기 반사층(26)은 상기 외관(20)에 있어서 요철(24)이 형성되지 않는 부분에 형성한다.The reflective layer 26 is formed in a portion where the unevenness 24 is not formed in the exterior 20.

상기 반사층(26)은 상기 외관(20)의 표면에 형성한다.The reflective layer 26 is formed on the surface of the exterior 20.

상기 반사층(26)은 외관(20)과 접하는 면이 반사면이 되도록 형성한다.The reflective layer 26 is formed such that a surface in contact with the exterior 20 is a reflective surface.

상기 반사층(26)은 태양광의 반사율이 높은 금속박막 등으로 형성하는 것이 가능하다.The reflective layer 26 may be formed of a metal thin film having a high reflectance of sunlight.

상기와 같이 외관(20)에 반사층(26)을 형성하면, 상기 외관(20)의 요철(24)쪽 면으로 입사한 태양광 중에서 상기 내관(10)과 접하여 흡수되지 않는 태양광 부분은 상기 반사층(26)에서 반사되어 다시 내관(10)과 부딪혀 흡수될 가능성이 증대되어 집열효율을 극대화하는 것이 가능하다.When the reflective layer 26 is formed on the exterior 20 as described above, the sunlight portion which is not absorbed in contact with the inner tube 10 among the sunlight incident on the uneven 24 side of the exterior 20 is the reflective layer. It is possible to maximize the heat collection efficiency by increasing the likelihood of being reflected by the 26 and hitting the inner tube 10 again to be absorbed.

상기 외관(20)은 원통형상으로 형성하는 것도 가능하고, 타원통형상이나 포물곡선의 통형상 등의 다양한 통형상으로 형성하는 것이 가능하다.The exterior 20 can be formed into a cylindrical shape, and can be formed into various cylindrical shapes such as an elliptic cylinder shape or a parabolic curve shape.

상기 외관(20)은 요철(24)을 형성하는 쪽과 반사층(26)을 형성하는 쪽을 서로 다른 통형상으로 형성하고 합체시켜 형성하는 것도 가능하다.The exterior 20 may be formed by forming the concave-convex 24 and the side forming the reflective layer 26 in different cylindrical shapes and coalescing them.

상기 외관(20)의 반사층(26)을 형성하는 쪽의 형상은 초점이 상기 내관(10)의 중심에 있는 타원이나 포물선을 이용한 통형상으로 형성하는 것이 반사되는 태양광이 내관(10)쪽으로 집중되므로 집열효율를 보다 높게 유지하는 것이 가능하다.The shape of the side forming the reflective layer 26 of the exterior 20 is focused to the inner tube 10 toward which the sunlight is reflected to form a focal shape using an ellipse or parabola in the center of the inner tube 10. Therefore, it is possible to maintain the heat collecting efficiency higher.

상기에서는 본 발명에 따른 이중 진공관형 태양열 집열기의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 특허청구범위와 명세서 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.In the above, a preferred embodiment of the double vacuum tube solar collector according to the present invention has been described. It also belongs to the scope of the present invention.

10 - 내관, 12 - 열매체, 20 - 외관, 24 - 요철, 26 - 반사층10-inner tube, 12-heat medium, 20-appearance, 24-unevenness, 26-reflective layer

Claims (7)

내관과 외관의 이중관으로 이루어지고,
상기 내관과 외관 사이는 진공상태를 유지하며,
상기 내관에는 열매체가 채워지고,
상기 외관에는 원둘레를 반으로 나누어 태양광을 받는 쪽의 표면에는 다수의 요철을 형성하고,
상기 외관의 태양광을 받는 반대쪽(지면쪽) 표면에는 반사층을 형성하는 이중 진공관형 태양열 집열기.It consists of a double tube of inner tube and outer tube,
The vacuum is maintained between the inner tube and the outer tube,
The inner tube is filled with a heat medium,
The appearance is divided into half circumference in half to form a plurality of irregularities on the surface of the side receiving sunlight,
And a double tube type solar collector which forms a reflective layer on the opposite (ground side) surface of the exterior sunlight. 청구항 1에 있어서,
상기 요철은 삼각형상, 반원형상, 반타원형상, 계단형상 중에서 선택하여 형성하는 이중 진공관형 태양열 집열기.The method according to claim 1,
The unevenness is a double vacuum tube solar collector is formed by selecting from triangular, semi-circular, semi-elliptic, stepped shape. 청구항 2에 있어서,
상기 요철은 상기 외관의 길이방향을 따라 길게 형성하는 이중 진공관형 태양열 집열기.The method according to claim 2,
The unevenness is a double tube-type solar collector is formed long along the longitudinal direction of the appearance. 청구항 2에 있어서,
상기 요철은 상기 외관의 표면에 올록볼록하게 엠보싱형상으로 형성하는 이중 진공관형 태양열 집열기.The method according to claim 2,
The concave-convex double vacuum tube solar collector is formed in the embossed shape convexly on the surface of the appearance. 삭제delete 삭제delete 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한항에 있어서,
상기 외관은 원통형상, 타원통형상, 포물선의 통형상 중에서 선택하여 형성하는 이중 진공관형 태양열 집열기.The method according to any one of claims 1 to 4,
The outer tube is a double vacuum tube solar collector, which is formed by selecting from a cylindrical shape, an elliptic cylinder shape, and a parabolic cylindrical shape.
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