KR101216194B1 - 창호일체형 태양열집열기 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 집열기(10)를 집적한 모듈에 있어서: 상기 다수의 집열기(10)를 수용하는 본체(12); 상기 다수의 본체(12)를 상하에서 지지하는 프레임(21)(22); 및 상기 본체(12) 사이에 입수관(30)과 출수관(40)을 연결하고, 입수관(30)과 출수관(40) 중의 하나에 연장관(35)(45)을 지니는 배관수단;을 포함하여 이루어지고, 상기 본체(12)는 적어도 일측으로 중간체(15)를 더 개재하여 연결되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 건물의 창문에 창호 기능으로 부착이 가능하고 현장 맞춤으로 증감이 용이하며 집열시 열평형을 유지하여 국부 과열을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

창호일체형 태양열집열기 모듈{Window-integrated solar heat collector module}

본 발명은 창호일체형 태양열집열기 모듈에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 건물의 창문에 창호 기능으로 부착이 가능하고 현장 맞춤으로 증감이 용이하며 집열시 열평형을 유지하여 국부 과열을 방지할 수 있는 창호일체형 태양열집열기 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 태양열은 대체에너지 중에서 가장 적용이 쉽고 상대적으로 경제성이 입증된 분야이다. 근래에는 집열량 증대를 위해 창호에 태양열 집열기를 설치하려는 시도가 이어지고 있으며, 다만 창호에 대한 시공 용이성을 위해 집열기를 모듈화하는 방안이 바람직하다. 이와 관련되는 선행특허로서 한국 등록특허공보 제0972459호의 "태양열 집열기", 일본 공개특허공보 소58-110950호의 "태양열 콜렉터 장치" 등이 알려져 있다.

한국 등록특허공보 제0972459호는 원수공급관으로부터 공급된 원수를 태양열을 집열하여 가열시키는 태양열 집열기에 있어서, 프레임과; 상기 프레임에 집열공간이 마련되되, 상기 집열공간에 제 1열전달매체가 수용된 다수의 진공관과; 상기 제 1열전달매체와 열교환하여 상기 원수를 가열하는 원수가열부;를 구비하고, 상기 원수가열부는 상기 집열공간 내에 설치되고, 내부에 제 2열전달매체가 수용되는 수용공간이 마련된 열교환용기와; 상기 제 2열전달매체와 열교환하여 상기 원수를 가열시킬 수 있게 상기 수용공간으로 인입되게 형성된 대류관;을 구비한다.

이는 진공관의 내벽면에 집열된 태양열이 열전달매체를 통해 손실을 최소화하여 태양열의 집열효율을 향상하는 것으로서, 다수의 집열기를 모듈화하기 위한 구성을 개시하지만 창호에 설치하기에 부적합하다.

일본 공개특허공보 소58-110950호는 평행하게 배치되는 2개의 헤더관 사이에 병렬로 복수의 태양열 콜렉터관을 구비하여 모듈을 형성하도록 구성하고, 각 모듈을 헤더의 헤더를 맞대어 관이음을 개재하여 접속하되, 이웃하는 모듈을 반대로 연결하여 직렬 접속을 이루도록 하는 구성을 제안한다. 이에 따라 모듈의 손실수두를 감소하면서 모듈의 상호접속 배관공사를 간단하게 수행할 수 있어 실용적 가치를 높이는 효과를 기대한다.

이는 설계된 집열용량에 따라 필요한 길이로 증감하여 연결할 수 있는 가능성을 보이기는 하지만 병렬과 직렬의 유동이 혼재되어 국부적으로 과열될 우려가 있고 창호용도로 설치시 시공 용이성을 유지하기 미흡하다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 건물의 창문에 창호 기능으로 부착이 가능하고 현장 맞춤으로 증감이 용이하며 집열시 열평형을 유지하여 국부 과열을 방지할 수 있는 창호일체형 태양열집열기 모듈을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다수의 집열기를 집적한 모듈에 있어서: 상기 다수의 집열기를 수용하는 본체; 상기 다수의 본체를 상하에서 지지하는 프레임; 및 상기 본체 사이에 입수관과 출수관을 연결하고, 입수관과 출수관 중의 하나에 연장관을 지니는 배관수단;을 포함하여 이루어지고, 상기 본체는 적어도 일측으로 중간체를 더 개재하여 연결되는 것을 특징으로 한다.

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또, 본 발명에 따르면 상기 프레임은 적어도 일측에 레일을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 배관수단은 유로의 단속이 가능한 입수관과 출수관을 구비하고, 각각의 유로단속 위치에 관이음구를 개재하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 관이음구는 양면에 테이퍼를 지닌 신축성 소재의 패킹을 사용하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 건물의 창문에 창호 기능으로 부착이 가능하고 현장 맞춤으로 증감이 용이하며 집열시 열평형을 유지하여 국부 과열을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 집열기 모듈을 투시하여 나타내는 모식도
도 2는 도 1의 A-A를 종단하여 나타내는 단면 구성도
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 집열기 모듈을 투시하여 나타내는 모식도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 다수의 집열기(10)를 집적한 모듈에 관련되는 것으로, 태양열 집열기(10)는 다양한 방식의 적용이 가능하도록 구성된다. 이와 같은 집열기(10)의 모듈화 설계에 있어서 특히 건물의 외벽에 도어 또는 창문과 함께 설치되는 창호용의 구조를 반영해야 한다.

본 발명에 따르면 본체(12)를 개재하여 다수의 집열기(10)를 수용하는 구조이다. 본체(12)는 3~6개 범위에서 정해진 수량의 집열기(10)를 하나의 몸체에 일체로 수용한다. 도 1에는 4개의 집열기(10)를 수용한 본체(12)를 도시하며, 이와 같은 본체(12)는 모듈을 구성하는 하나의 셀에 해당한다.

또, 본 발명에 따르면 프레임(21)(22)이 상기 다수의 본체(12)를 상하에서 지지하는 구조이다. 도 1처럼 6개의 본체(12)를 횡으로 이웃하게 배열한 상태로 상부프레임(21)과 하부프레임(22)을 이용하여 일체로 지지한다. 상부프레임(21)과 하부프레임(22)은 알루미늄 프로파일을 사용하는 것이 좋으나 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.

이때, 본 발명에서 상기 프레임(21)(22)은 적어도 일측에 레일(25)을 구비하는 것도 가능하다. 본 발명의 모듈을 도어(창문)의 하부에 배치하는 경우 상부프레임(21)에 레일(25)을 구비하고, 상부네 배치하는 경우 하부프레임(22)에 레일(25)을 형성한다. 레일(25)은 도어(창문)를 개폐하도록 지지하는 부분으로서 알루미늄 프로파일 방식을 택하면 일체로 생성하기 용이하다.

또, 본 발명에 따르면 배관수단이 상기 본체(12) 사이에 입수관(30)과 출수관(40)을 연결하고, 입수관(30)과 출수관(40) 중의 하나에 연장관(35)(45)을 지니는 구조이다. 배관수단의 입수관(30), 출수관(40), 연장관(35)(45)은 본체(12)의 연결 방식에 따라 크게 2가지로 구현된다.

첫째, 별도의 노출된 배관이 없는 본체(12)를 형성한 다음 프레임(21)(22)을 이용하여 기구적으로 연결한 후에 각각의 배관수단을 연결하는 구성이 있다. 도 1처럼 연장관I(35) 없이 입수관(30)을 각각의 본체(12)에 연결하는 경우 출수관(40)을 연결할 때에 반드시 연장관(45)을 사용한다. 반대로 연장관(45) 없이 출수관(40)을 연결하는 경우에는 입수관(30)에 연장관I(35)을 사용한다. 이와 같이 하면 각각의 본체(12) 상에 작용하는 유로저항이 일정하게 유지되므로 태양열 집열시 열평형을 유지하여 국부 과열을 방지하는데 유리하다. 이러한 방식은 본체(12)에 배관수단까지 모듈화하는 것이므로 시공이 편리한 반면 현장 상황에 따라 본체(12)의 수량을 조절하기 곤란하다.

둘째, 각각의 입수관(30)과 출수관(40)을 구비한 본체(12)를 형성한 다음 프레임(21)(22)을 이용하여 기구적으로 연결하는 동시에 배관연결을 수행하는 구성이 있다. 이는 본체(12)에서 양단의 2개를 제외하고 중간의 것들을 동일한 규격으로 양산할 수 있고, 시공시에도 중간의 것에 대한 수량만 결정하면 증설이 매우 용이한 구조이다. 물론 후자의 방식은 전자에 비하여 배관연결 작업을 추가로 수행하는 차이가 있기는 하지만 각각의 본체(12) 상에 작용하는 유로저항이 일정하게 유지되는 점에 있어서는 기능적으로 동일하다.

이때, 후자의 경우 상기 배관수단은 유로의 단속이 가능한 입수관(30)과 출수관(40)을 구비하므로 각각의 유로단속 위치에 관이음구(50)를 개재하는 구성을 필요로 한다. 관이음구(50)는 이웃하는 본체(12) 사이의 입수관(30), 출수관(40), 연장관(35)(45)에 개재되어 기밀을 확보하는 구성이다.

한편, 상기 관이음구(50)는 양면에 테이퍼(56)를 지닌 신축성 소재의 패킹(55)을 사용하는 것이 좋다. 패킹(55)의 양면에 형성되는 테이퍼(56)는 입수관(30), 출수관(40), 연장관(35)(45)의 단부에 형성되는 테이퍼(51)와 긴밀하게 맞물린다. 패킹(55)은 내마모성과 내후성은 물론 탄성적 신축성을 지니는 소재를 선택하는 것이 중요하다.

관이음구(50)는 패킹(55)에만 국한되는 것은 아니며 퀵커플러와 같은 다양한 방식의 관이음쇠를 사용할 수도 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제2실시예로서 상기 본체(12)는 적어도 일측으로 중간체(15)를 더 개재하여 연결되는 구성도 가능하다. 이는 전술한 후자에 대한 변형 실시예로서 본체(12)의 구성을 더욱 단순화할 수 있는 반면 관이음구(50)의 수량이 늘어나므로 기밀성은 불리하다. 이러한 구성에 의하면 필요한 길이로 절단된 프레임(21)(22) 상에 본체(12)와 중간체(15)를 교대로 고정하면서 패킹(55)을 개재하여 동시에 배관연결할 수 있다. 본체(12)의 최후단에는 중간체(15)의 일부 유로를 변경(폐쇄)하거나, 이와 같이 변경된 유로를 지닌 별도의 말단프레임(17)을 사용하여 배관연결할 수도 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 집열기 12: 본체
15: 중간체 21: 상부프레임
22: 하부프레임 25: 레일
30: 입수관 35: 연장관
40: 출구관 45: 연장관
50: 관이음구 51: 테이퍼
55: 패킹 56: 테이퍼

Claims (5)

1. 다수의 집열기(10)를 집적한 모듈에 있어서:
   상기 다수의 집열기(10)를 수용하는 본체(12);
   상기 다수의 본체(12)를 상하에서 지지하는 프레임(21)(22); 및
   상기 본체(12) 사이에 입수관(30)과 출수관(40)을 연결하고, 입수관(30)과 출수관(40) 중의 하나에 연장관(35)(45)을 지니는 배관수단;을 포함하여 이루어지고,
   상기 본체(12)는 적어도 일측으로 중간체(15)를 더 개재하여 연결되는 것을 특징으로 하는 창호일체형 태양열집열기 모듈.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 프레임(21)(22)은 적어도 일측에 레일(25)을 구비하는 것을 특징으로 하는 창호일체형 태양열집열기 모듈.
4. 제1항에 있어서,
   상기 배관수단은 유로의 단속이 가능한 입수관(30)과 출수관(40)을 구비하고, 각각의 유로단속 위치에 관이음구(50)를 개재하는 것을 특징으로 하는 창호일체형 태양열집열기 모듈.
5. 제4항에 있어서,
   상기 관이음구(50)는 양면에 테이퍼(56)를 지닌 신축성 소재의 패킹(55)을 사용하는 것을 특징으로 하는 창호일체형 태양열집열기 모듈.

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