KR101208750B1 - 태양열 시스템용 집열판의 차양장치 및 차양방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양열 시스템용 집열판의 차양장치 및 차양방법에 관한 것으로서, 그 차양장치는 태양열을 집열하는 집열판과; 이 집열판의 상부면을 덮거나 해제하는 차양막으로 이루어지고, 그 차양방법은 상기 집열판의 온도가 설정 온도 이상일 경우, 상기 차양막이 집열판의 상부면을 덮어 과열에 따른 손상을 예방하도록 하는 것을 특징으로 하며, 이에 따라 집열판의 과열이 방지되어 결국 집열판의 손상이 예방되는 효과가 제공된다.

Description

태양열 시스템용 집열판의 차양장치 및 차양방법{Shading device of solar heat collector and shading method}

본 발명은 태양열 시스템용 집열판의 차양장치 및 차양방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양열 시스템의 집열판에 과도한 열이 발생하여 손상되는 것을 예방하기 위한 태양열 시스템용 집열판의 차양장치 및 차양방법에 관한 것이다.

일반적으로, 온수 보일러는 유류, 가스와 같은 화석연료의 연소를 통하여 열을 발생시키고 그 열을 이용한 온수로 온수공급 또는 난방을 이루는 장치이다.

그러나, 종래의 온수 보일러는 연료나 전기 비용이 과다하게 소요됨에 따라 경제적이지 못하고, 이산화탄소 등의 배출에 따른 환경오염도 야기하는 등의 많은 문제점이 있었다.

이에, 최근에는 천연 자원으로서 그 획득에 전혀 비용이 소요되지 않고, 가동에 따른 환경오염도 전혀 유발하지 않는 장점에 의해 태양열로 온수를 생성하는 태양열 온수 시스템이 개발되어 적용되고 있다.

종래의 태양열 온수 시스템의 작동관계를 도 1 및 도 2를 참조하여 간략히 설명하면 다음과 같다.

건축물의 외부에 설치되어 태양열을 집열하도록 마련된 집열판(10)에서 가열된 열매체(18a)는 집열판(10)의 고온부 온도감지센서(11)와 축열조(20)의 저온부 온도감지센서(21)에서 감지되는 온도차에 따라 열매체순환펌프(40)를 자동으로 동작시켜 집열판(10)에서 발생한 열을 열교환기(0)로 이송시키게 되고, 이 열교환기(30) 내에서 축열조(20)의 온수와 열교환을 통해 열을 저장시키게 되는 구성으로 이루어진다.

이때, 집열판(10)의 고온부 온도감지센서(11)와 축열조(20)의 저온부 온도감지센서(21) 및 열매체순환펌프(40)는 자동제어기(50)에 연결되며, 태양열이 부족하면 보조 보일러(60)를 통하여 열을 공급받도록 설치된다.

한편, 도 2는 태양열 온수 시스템에 적용되는 집열판의 단면구성도로서, 도시된 바와 같이, 상부면에 태양으로부터 발산되는 태양열을 수집하기 위한 평판타입의 투명한 유리(12)를 장착시킨 바디(14)를 포함한다. 바디(14)의 내측에는 반사면을 가진 반원형상의 반사체(16)를 구비함과 함께 반사체(16)의 내부에는 열매체(18a)가 채워져서 순환되는 일정한 직경으로 이루어진 열매체 파이프(18)를 설치하여 구성된다.

따라서, 집열판(10)에서 태양으로부터 발산되는 직사광선을 유리(12)를 통해 열매체 파이프(18)에 직접적으로 수집되거나 또는 반사체(16)를 통해 반사된 태양열이 간접적으로 열매체 파이프(18)에 전달되어 집열이 이루어지게 되며, 이와 같이 집열이 이루어진 열매체(18a)는 축열조(20)로 공급되어 축열조(20)에 저장된 물의 온도를 높이게 된다

그러나, 상기와 같은 종래의 태양열 온수 시스템은, 동절기와 같이 온수 및 난방을 수시로 사용할 경우에는 큰 문제가 없으나, 하절기와 같이 온수 및 난방을 실시하지 않을 경우에는 집열판(10)에 과도한 열이 집중되어 집열판(10)의 손상을 초래하게 되는 문제점이 발생될 수 있다.

예컨대, 태양열이 강하게 내리쬐는 하절기의 경우, 온수 및 난방을 사용하지 않아 시스템이 작동되지 않도록 오프(Off) 시켜놓게 되는데, 이때 집열판(10)의 열매체 파이프(18)에 존재하는 열매체(18a)가 강한 태양열에 의해 과도하게 고온으로 집열을 이루게 되어 과열됨으로써, 액상에서 기상으로 변화되어 급격히 팽창하게 되고, 이에 따라 열매체 파이프(18) 및 유리(12)가 파손되는 등 집열판(10)의 손상을 초래할 수 있게 된다.

다시 말해서, 온수와 난방을 사용하기 위하여 시스템을 가동할 경우에는 집열판(10)에 의해 집열된 고온의 열매체(18a)가 축열조(20) 내의 물과 열교환을 이루어 과도하게 고온으로 과열되지 않게 되나, 하절기와 같이 시스템을 가동하지 않는 경우에는 집열판(10)에 의해 집열된 고온의 열매체(18a)가 열교환을 이루지 못하여 그대로 과열됨에 따라 상기와 같이 집열판(10)의 손상을 초래하게 되는 문제점이 발생된다.

이에, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 집열판(10)에서 집열된 열을 축적하기 위한 열축적장치를 별도로 설치하는 경우도 있으나, 이의 경우에는 열축적장치의 설치에 따른 비용이 증가되는 문제점이 있게 된다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점에 착안하여 안출된 것으로서, 태양열 시스템이 가동되지 않는 경우에 집열판에 차양막을 씌워 과도한 열이 발생되지 않도록 함으로써, 그 손상을 예방하도록 한 태양열 시스템용 집열판의 차양장치 및 차양방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양열 시스템용 집열판의 차양장치는, 태양열을 집열하는 집열판과; 상기 집열판의 온도가 설정 온도 이상일 경우, 상기 집열판의 상부면을 덮어 과열에 따른 손상을 예방하도록 하는 차양막을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 집열판의 온도를 감지하여 상기 차양막의 설치여부를 판단하는 제어유닛과; 상기 제어유닛의 판단에 따라 상기 차양막을 설치 또는 해제시키는 구동유닛을 더 포함하는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 제어유닛은, 상기 집열판의 상면 일측에 설치되어, 집열판의 온도를 감지하는 온도감지센서와; 상기 온도감지센서에 의해 감지된 온도를 입력받아 미리 입력된 설정 온도와 대비한 후, 차양막의 설치여부에 따라 구동유닛을 작동시켜서, 입력된 온도가 설정 온도 이상일 경우 차양막이 집열판의 상부면을 덮도록 하고, 입력된 온도가 설정 온도 이하일 경우 차양막이 집열판의 상부면을 덮지 않도록 하는 제어부를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 구동유닛은, 상기 집열판의 선단 일측에 설치된 모터 구동부 및 모터와; 상기 모터의 축과 연결되어 연동되는 제1스프로켓과; 상기 집열판의 후단 일측에 설치되되, 상기 제1스프로켓과 체인 또는 벨트로 연결되어 연동되는 제2스프로켓과; 상기 체인 또는 벨트 상에 고정,설치되어 상기 모터의 구동에 따라 전후진되되, 상기 차양막의 선단과 고정 연결된 가이더 및; 상기 차양막이 수납되도록 집열판의 일측에 설치되는 차양막 와인더를 포함하여 구성될 수 있다.

이 경우, 상기 차양막 와인더는, 차양막을 감는 회전축과, 상기 회전축이 항상 한쪽방향으로 회전하도록 하는 힘을 부여하여 차양막을 감도록 하는 탄성수단 및, 상기 회전축과 탄성수단을 감싸고 차양막이 출입되는 수납구를 갖는 케이스를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 차양막의 끝단에는 파지봉이 설치되고, 상기 파지봉의 양쪽 단부가 상기 가이더와 고정,연결되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 태양열 시스템용 집열판의 차양방법은, 상기한 구성의 태양열 시스템용 집열판의 차양장치를 이용하여 집열판을 차양하는 방법에 있어서, (a) 상기 집열판의 온도를 감지하는 단계; (b) 상기 집열판의 온도가 설정 온도 이상일 경우, 상기 제어유닛이 차양막의 설치여부를 판단하는 단계; (c) 상기 차양막이 설치되지 않은 경우, 상기 제어유닛이 상기 구동유닛에 작동신호를 인가하여 집열판의 상면부에 차양막이 설치되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 (b) 단계에서 상기 차양막이 설치된 것으로 판단된 경우, 그대로 종료되도록 하는 것이 바람직하다.

반대로, 상기 (a) 단계에서, 상기 집열판의 온도가 설정 온도 이하일 경우, (b-1) 상기 제어유닛이 차양막의 설치여부를 판단하는 단계; (b-2) 상기 차양막이 설치된 경우, 상기 제어유닛이 상기 구동유닛에 작동신호를 인가하여 집열판의 상면부에 설치되는 차양막을 해제시켜 상기 집열판의 상면부가 개방되도록 하는 단계로 이루어질 수도 있다.

이때, 상기 (b-1) 단계에서 상기 차양막이 설치되지 않은 것으로 판단된 경우, 그대로 종료되도록 하는 것이 바람직하다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 태양열 시스템용 집열판의 차양장치 및 차양방법에 따르면, 태양열 시스템이 가동되지 않는 경우에 집열판에 차양막이 씌워짐으로써, 집열판의 과열이 방지되어 결국 집열판의 손상이 예방되는 효과가 제공된다.

도 1은 종래의 태양열 온수 시스템의 개략적인 구성도.
도 2는 도 1에서 집열판의 내부 구성을 나타낸 단면 구성도.
도 3은 본 발명의 태양열 시스템용 집열판의 차양장치 설치상태 사시도.
도 4a 및 도 4b는 도 3의 측면도로서, 도 4a는 차양막이 씌워진 상태의 측면도이고, 도 4b는 차양막이 씌워지지 않은 상태의 측면도.
도 5는 본 발명에 따른 태양열 시스템용 집열판의 차양장치 작동관계를 설명하기 위한 블록도.
도 6은 본 발명에 따른 차양장치의 작동순서를 나타낸 순서도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따라 태양열 시스템용 집열판에 차양장치가 설치된 상태의 사시도이고, 도 4a 및 도 4b는 도 3의 측면도로서, 도 4a는 차양막이 씌워진 상태의 측면도이고, 도 4b는 차양막이 씌워지지 않은 상태의 측면도이다.

또한, 도 5는 본 발명에 따른 태양열 시스템용 집열판의 차양장치 작동관계를 설명하기 위한 블록도이고, 도 6은 본 발명에 따른 차양장치의 작동순서를 나타낸 순서도이다.

먼저, 도 3 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양열 시스템용 집열판의 차양장치는, 집열판(10)의 일측에 수평방향으로 설치되고 차양막(100)이 수납되는 차양막 와인더(110)를 포함한다.

차양막 와인더(110)는 차양막(100)을 감는 회전축(112)과, 이 회전축이 항상 한쪽방향으로 회전하도록 하는 힘을 부여하여 차양막(100)을 감도록 하는 탄성수단(미도시됨) 및, 회전축(112)과 탄성수단을 감싸고 차양막(100)이 출입되는 수납구(114)를 갖는 케이스(116)를 포함하여 이루어져 있다.

또한, 차양막(100)의 끝단에는 파지봉(102)이 설치되어 있으며, 이 파지봉(102)의 양쪽 단부는 구동유닛에 의해 전후방향으로 이동하게 되는 가이더(130)와 고정되게 연결,설치되어 있다.

구동유닛은, 집열판(10)의 양쪽 측면 선단과 후단에 각각 설치되는 제1스프로켓(122) 및 제2스프로켓(124)과, 제1스프로켓(122) 및 제2스프로켓(124)을 연결하는 체인 또는 벨트(126)와, 제1스프로켓(122) 및 제2스프로켓(124) 중, 어느 하나의 스프로켓과 축 연결되어 해당 스프로켓을 회전시키는 구동수단과 이 이 구동수단의 작동을 인가,제어하는 제어유닛을 포함하여 구성된다.

여기서, 구동수단은 모터(120)와 모터 구동부로 구성된다.

참고로, 본 발명의 실시 예에서 집열판(10)의 양쪽 측면 선단에 설치된 스프로켓을 제1스프로켓(122)으로 하고, 후단에 설치된 스프로켓을 제2스프로켓(124)으로 하여 제1스프로켓(122)에 모터(120)의 축이 연결된 것으로 하였으나, 제2스프로켓(124)에 모터(120)의 축이 연결되도록 할 수도 있음은 물론이다.

또한, 본 발명의 실시 예에서 집열판의(10) 상부면을 덮거나 해제하는 차양막(100)의 구동유닛은, 모터(120)와 제1,제2스프로켓(122,124) 및 체인 또는 벨트(126), 가이더(130)의 구성을 포함하는 것으로 설명하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니고 차양막(100)이 집열판(10)의 상부면을 덮거나 해제하도록 하는 구성이면 어떠한 구성도 채택하여 적용할 수 있음을 밝혀둔다.

한편, 제어유닛은 집열판(10)의 일측에 설치되어 이 집열판(10)의 온도를 측정하는 온도감지센서(미도시됨)와, 이 온도감지센서에 의해 감지된 온도를 입력받아 미리 입력된 설정 온도와 대비한 후, 차양막(100)의 설치여부에 따라 구동유닛을 작동시켜서, 입력된 온도가 설정 온도 이상일 경우 차양막(100)이 집열판(10)의 상부면을 덮도록 하고, 입력된 온도가 설정 온도 이하일 경우 차양막(100)이 집열판(10)의 상부면을 덮지 않도록 하는 제어부를 포함한다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 태양열 시스템용 차양장치의 작동관계에 따른 차양방법을 설명하면 다음과 같다.

집열판(10)에 태양광이 조사되어 집열판(10)의 온도가 설정 온도 이상이어서, 이를 온도감지센서가 제어부에 송신하게 되면, 제어부는 차양막(100)의 설치여부를 판단한다.

이때, 차양막(100)이 도 4b와 같이 집열판(10)을 덮은 상태로 설치되어 있으면, 제어부는 구동유닛에 작동신호를 인가하지 않고 그대로 종료시키게 된다. 반대로 차양막(100)이 도 4a와 같이 집열판(10)을 덮지 않은 상태로 설치되어 있으면, 제어부는 구동유닛에 작동신호를 인가하여 모터 구동부와 모터(120)를 구동시킨다.

이에 따라 모터(120)가 정회전을 하게 되고, 동시에 모터(120)의 축과 연결된 제1스프로켓(122)이 정회전을 하게 됨으로써, 체인 또는 벨트(126)로 연결되어 쌍을 이루는 제2스프로켓(124)도 정회전을 하게 되는바, 상기 체인 또는 벨트(126) 상에 고정되게 연결,설치된 가이더(130)가 직선방향 즉 후단쪽으로 이동을 한다.

따라서, 가이더(130)에 고정,연결된 차양막(100) 끝단의 파지봉(102) 또한 직선방향 즉 후단쪽으로 이동을 하게 되는바, 도 4b와 같이 차양막(100)이 집열판(10) 상부면에 펴진 상태로 설치가 되어 집열판(10)을 덮어 차양시키게 된다.

이때, 차양막(100)은 차양막 와인더(110)의 수납구(114)를 통해 케이스(116) 내부에서 풀려져 나와 집열판(10) 상부면을 덮게 된다.

한편, 집열판(10)의 온도가 설정 온도 이상이 아니어서, 이를 온도감지센서가 제어부에 송신하게 되면, 이 경우에도 제어부는 차양막(100)의 설치여부를 판단한다.

이때, 차양막(100)이 도 4a와 같이 집열판(10)을 덮지 않은 상태로 설치되어 있으면, 제어부는 구동유닛에 작동신호를 인가하지 않고 그대로 종료시키게 된다. 반대로 차양막(100)이 도 4b와 같이 집열판(10)을 덮은 상태로 설치되어 있으면, 제어부는 구동유닛에 작동신호를 인가하여 구동유닛을 이루는 모터 구동부와 모터(120)를 구동시킨다.

이에 따라 모터(120)가 역회전을 하게 되고, 동시에 모터(120)의 축과 연결된 제1스프로켓(122)도 역회전을 하게 됨으로써, 체인 또는 벨트(126)로 연결되어 쌍을 이루는 제2스프로켓(124)도 역회전을 하게 되는바, 상기 체인 또는 벨트(126) 상에 연결,설치된 가이더(130)가 직선방향 즉 선단쪽으로 이동을 하게 된다.

따라서, 가이더(130)에 고정,연결된 차양막(100) 끝단의 파지봉(102) 또한 직선방향 즉 선단쪽으로 이동을 하게 되는바, 차양막(100)이 차양막 와인더(110)의 수납구(114)를 통해 케이스(116) 내부로 인입되어 집열판(10) 상부면을 덮지 않고 개방시키게 된다.

이때, 케이스(116)의 내부에는 토션 스프링 등의 탄성수단에 의해 회전봉(112)이 차양막(100)을 한쪽방향으로 감게 되는바, 차양막(100)은 차양막 와인더(110)의 수납구(114)로 인입되면서 용이하게 감겨지게 된다.

참고로, 본 발명에 따른 차양장치와 차양방법은, 본 실시 예에서 태양열 온수 시스템용 집열판에 적용되는 것으로 한정하여 설명하였으나, 태양발전 시스템용 태양전지 등에도 적용할 수 있을 것이다.

이상에서와 같은 본 발명의 실시 예에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수도 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시 예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

10 : 집열판 100 : 차양막
102 : 파지봉 110 : 차양막 와인더
112 : 회전봉 114 : 수납구
116 : 케이스 120 : 모터
122 : 제1스프로켓 124 : 제2스프로켓
126 : 체인 또는 벨트 130 : 가이더

Claims (8)

1. 태양열을 집열하는 집열판과;
   상기 집열판의 온도가 설정 온도 이상일 경우, 상기 집열판의 상부면을 덮어 과열에 따른 손상을 예방하도록 하는 차양막과;
   상기 집열판의 온도를 감지하여 상기 차양막의 설치여부를 판단하는 제어유닛과;
   상기 제어유닛의 판단에 따라 상기 차양막을 설치 또는 해제시키는 구동유닛을 포함하여 이루어지되,
   상기 제어유닛은,
   상기 집열판의 상면 일측에 설치되어, 집열판의 온도를 감지하는 온도감지센서와;
   상기 온도감지센서에 의해 감지된 온도를 입력받아 미리 입력된 설정 온도와 대비한 후, 차양막의 설치여부에 따라 구동유닛을 작동시켜서, 입력된 온도가 설정 온도 이상일 경우 차양막이 집열판의 상부면을 덮도록 하고, 입력된 온도가 설정 온도 이하일 경우 차양막이 집열판의 상부면을 덮지 않도록 하는 제어부를 포함하며,
   상기 구동유닛은,
   상기 집열판의 선단 일측에 설치된 모터 구동부 및 모터와;
   상기 모터의 축과 연결되어 연동되는 제1스프로켓과;
   상기 집열판의 후단 일측에 설치되되, 상기 제1스프로켓과 체인 또는 벨트로 연결되어 연동되는 제2스프로켓과;
   상기 체인 또는 벨트 상에 고정,설치되어 상기 모터의 구동에 따라 전후진되되, 상기 차양막의 선단과 고정 연결된 가이더 및;
   상기 차양막이 수납되도록 집열판의 일측에 설치되는 차양막 와인더를 포함하여 구성되고,
   상기 차양막 와인더는, 차양막을 감는 회전축과, 상기 회전축에 설치되어 회전축이 항상 한쪽방향으로 회전하도록 하는 힘을 부여하여 차양막을 감도록 하는 토션 스프링 및, 상기 회전축과 토션 스프링을 감싸고 차양막이 출입되는 수납구를 갖는 케이스를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 태양열 시스템용 집열판의 차양장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,
   상기 차양막의 끝단에는 파지봉이 설치되고, 상기 파지봉의 양쪽 단부가 상기 가이더와 고정,연결된 것을 특징으로 하는 태양열 시스템용 집열판의 차양장치.
   
7. 삭제
8. 삭제

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