KR101238481B1 - 태양열 집열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공 집열관의 내부관을 냉수통로와 온수통로로 양분되게 하여 생산된 온수가 냉수에 의해 흐름 저항을 받지 않게 하는 한편, 태양열에 의한 뜨거워진 매체가 집중적으로 냉수와 열을 교환하게 하여 열효율이 향상되게 하는 태양열 집열장치에 관한 것이다.

Description

태양열 집열장치{CENTRALIZATION THERMAL APPARATUS SUN THERMAL UTILIZE}

본 발명은 태양열 집열장치에 관한 것으로, 특히, 진공 집열관의 내부관을 냉수통로와 온수통로로 양분되게 하여 생산된 온수가 냉수에 의해 흐름 저항을 받지 않게 하는 한편, 태양열에 의한 뜨거워진 매체가 집중적으로 공급수와 열을 교환하게 하여 열효율이 향상되게 하는 태양열 집열장치에 관한 것이다.

일반적으로 우리나라의 신 에너지 및 재생 에너지 개발, 이용, 보급촉진법 제2조의 규정에 재생 에너지로 정의되어 있는 태양광은 태양의 복사광선을 흡수해서 열에너지로 변환(필요시 저장)시켜 건물의 냉난방 및 급탕, 산업공정열, 열 발전 등에 활용되고 있다.

그런데 태양열 에너지는 에너지 밀도가 낮고 계절별, 시간별 변화가 심하며, 태양을 마주하는 면의 반대편 쪽은 음지가 되는 단점에 의해 집열과 축열이 가장 근본이 되는 기술로 대두되고 있다.

상기 태양열 에너지의 집열은 도 1 도시와 같이 물탱크(13)에 다수개의 진공 집열관(11)이 설치되게 하는 것이 상용화되고 있는데, 상기 진공집열관(11)은 외부관(12)은 투명하게 되고, 내부관(14)은 태양열 흡수막이 코팅되며, 외부관(12)과 내부관(14)의 사이에는 진공공간(16)이 형성된다.

따라서 빛을 흡수하는 내부관(14)을 투명한 외부관(12)이 둘러싼 형태로 온실효과를 일으키게 된다.

즉, 태양으로부터 오는 복사광선이 외부관(12)을 통해 들어오면 내부관(14)에 부딪혀서 적외선으로 바뀌게 되고, 적외선은 투명한 외부관(12)을 통과하지 못하게 됨으로 진공공간(16)은 점점 더 뜨거워지게 되며, 이렇게 뜨거워진 내부에는 열을 흡수하였다가 전달하는 매체가 흐르게 되는데, 이 뜨거워진 매체는 내부관(14)의 공급수와 열을 교환하여 온수를 생산하게 된다.

종래 상기와 같은 진공 집열관(11)은 내부관(14)에서 냉수와 온수가 혼합되는 단점에 의해 온수가 흐름 저항을 받게 되고, 적외선에 의한 뜨거워진 매체가 집중적으로 냉수와 열을 교환하지 못하게 되어 열효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 진공 집열관의 내부관을 냉수통로와 온수통로로 양분되게 하여 생산된 온수가 냉수에 의해 흐름 저항을 받지 않게 하는 한편, 태양열에 의한 뜨거워진 매체가 집중적으로 공급수와 열을 교환하게 하여 열효율이 향상되게 하는 태양열 집열장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양열 집열장치는 물탱크(140)의 내부로 원형을 이루면서 버링 된 결합부(142)에 외부관(112)과 내부관(114)의 사이공간이 진공상태로 되는 진공 집열관(110)이 삽입되어 결합되는 태양열 집열장치를 구성함에 있어서, 저면에 끼움홈(123)이 형성되는 끼움원통(122)이 상부에 형성되는 한편, 동일 중심을 이루면서 하부에 원형의 결합링(121)이 형성되고, 상기 끼움원통(122)과 결합링(121)이 1/4 원호상의 리브(124) 다수개에 의해 연결되며, 상기 끼움원통(122)의 내주면이 상기 물탱크(140) 내부에 위치하는 결합부(142) 외주면에 삽입되어 결합되는 격벽소켓(120); 및 상기 끼움원통(122)의 끼움홈(123)에 상단부가 삽입되며, 하부가 상기 내부관(114)에 삽입되어 상기 내부관(114)에 냉수통로(C)와 온수통로(H)가 구획되게 하는 격벽(116);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 진공 집열관(110)은 상기 물탱크(140)의 외부로 버링 된 끼움원통(130) 내주면에 삽입되어 결합되게 하되, 상기 끼움원통(130)에 대면하는 끼움절개홈(132)이 형성되게 하여 상기 격벽(116)의 상단부가 삽입되어 결합되게 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 온수통로(H)는 태양을 마주하게 위치하고, 외부관(112)의 외주면, 내부관(114)의 내주면, 격벽(116)의 저면에 단열재(116a)(114a)(112a)가 각각 결합되게 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 진공 집열관(110)의 내부관(114)을 냉수통로(C)와 온수통로(H)로 양분되게 하여 생산된 운수가 냉수에 의해 흐름 저항을 받지 않게 하는 한편, 태양열에 의한 뜨거워진 매체가 집중적으로 공급수와 열을 교화하게 하여 열효율이 향상되게 하는 효과가 있는 것이다.

또한 내부관(114)이 냉수통로(C)와 온수통로(H)로 구획되게 하는 격벽(116)을 진공 집열관(110)을 물탱크(140)에의 결합과 정확하고 신속하며 안정되게 결합되게 하는 효과도 있다.

도 1은 일반적인 집열장치의 단면도,
도 2는 본 발명의 단면도,
도 3은 도 2의 일부 단면 분해사시도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예의 단면도,
도 5는 도 4의 일부 단면 분해사시도,
도 6 내지 도 9는 본 발명에 따른 진공 집열관의 단면도이다.

다음 본 발명을 도면에 의거하여 설명하겠다.

도 2 및 도 3 에는 본 발명에 따른 태양열 집열장치가 도시되어 있는데, 이 태양열 집열장치 본체(100)는 진공 집열관(110)과, 격벽(116)과, 격벽소켓(120)과, 물탱크(140)로 구성된다.

상기 진공 집열관(110)은 외부관(112)의 내부에 내부관(114)이 동일 중심을 이루면서 형성되고, 외부관(112)과 내부관(114)의 사이공간은 진공 상태가 되며, 외부관(112)은 투명체로, 내부관(114)은 태양열 흡수막이 코팅된다.

따라서 태양열 흡수막에 의해 빛을 흡수하는 내부관(114)을 투명한 외부관(112)이 둘러싼 형태로 온실효과를 일으키게 되고, 태양의 복사광선이 외부관(112)을 통해 들어오면 내부관(14)에 부딪혀서 적외선으로 바뀌게 되며, 적외선은 투명한 외부관(112)을 통과하지 못하게 됨으로 내, 외부관(114)(112) 사이의 진공공간은 점점 더 뜨거워지게 된다.

상기 격벽(116)은 두께가 얇은 직사각의 판체로 형성되는데, 가로(폭)의 길이는 상기 내부관(114)의 내경과 같게 되고, 세로(높이)는 내부관(114)의 길이 보다는 짧게 되며, 상기 내부관(114)의 내부에 삽입되어 결합되어, 내부관(114)이 냉수통로(C)와 온수통로(H)로 구획되게 한다.

상기에 있어 내부관(114)에 맞닿게 되는 격벽(116)의 모서리에는 쿠션재(116b)가 결합되어 내부관(114)으로의 결합시 격벽(116)에 의해 내부관(114)이 손상되는 것이 예방되게 한다.

상기 격벽소켓(120)은 상기 격벽(116)의 상단부가 결합되게 하는데, 상부에는 끼움원통(122)이, 하부에는 결합링(121)이 이격 되어 위치하게 되고, 끼움원통(122)과 결합링(121)은 1/4 원호상의 리브(124) 다수개에 의해 연결되는데, 상기 끼움원통(122)과 결합링(121)은 동일중심을 이루면서 형성되며, 상기 리브(124)의 사이마다 에는 통수부(125)가 자연스럽게 형성된다.

상기 물탱크(140)는 내부로 원형을 이루면서 버링 된 결합부(142)가 등간격을 이루면서 다수개 형성되고,

상기 결합부(142)의 내주면에 상기 진공 집열관(110)의 상부가 삽입되어 결합됨으로써, 상기 격벽소켓(120)에 결합된 격벽(116)이 진공 집열관(110)의 내부관(114) 중심에 삽입된다.

상기에 있어 격벽(116)이 내부관(114)에 삽입됨에 의해 냉수통로(C)와 온수통로(H)가 형성되는데, 상기 냉, 온수통로(C)(H)는 "∪"자 형상을 이루면서 연결된다.

그리고 상기 진공 집열관(110)이 삽입되는 결합부(142)의 내주면에는 완충재(142a)가 개재되어 상기 진공 집열관(110)에 가해지는 충격이 완화되게 한다.

도 4 및 도 5 에는 본 발명에 따른 다른 실시예의 태양열 집열장치가 도시되어 있는데, 이 태양열 집열장치 본체(100a)는 물탱크(140)에 형성된 결합부(142)를 외부로 버링 되게 하여서 끼움원통(130)이 형성되게 하고, 이 끼움원통(130)에 대면하는 끼움절개홈(132)이 형성되게 하여서 된다.

그리고 상기 끼움절개홈(132)에 상기 격벽(116)의 상단부가 삽입되어 결합되게 하여서 된다.

상기에 있어, 격벽(116)에는 도 6 도시와 같이 태양을 마주하지 않는 면에 단열재(116a)가 결합될 수 있고, 상기 진공 집열관(110)의 내부관(114) 내부면에 도 7 도시와 같이 단열재(114a)가 결합될 수 있는데, 상기 단열재(114a)는 상기 격벽(116)에 의해 음지가 되는 부위에 결합될 수 있으며, 상기 진공 집열관(110)의 외부관(112) 외부면에 도 8 도시와 같이 단열재(112a)가 결합될 수 있는데, 상기 단열재(112a)는 태양을 마주하는 반대편쪽 면에 결합될 수 있다.

이렇게 구성되는 본 발명은 물탱크(140)의 내부로 결합부(142)가 버링 된 것과, 외부로 끼움원통(130)이 버링 된 것이 있는데,

a) 결합부(142)인 경우,

a-1) 결합부(142)에 격벽소켓(120)이 결합되게 하되, 격벽소켓(120)의 결합링(121)이 결합부(142)의 외주면을 감싸며 결합되게 하고,

a-2) 격벽소켓(120)의 끼움원통(122)에 형성된 끼움홈(123)에 격벽(116)의 상단부가 결합되게 하며,

a-3) 상기 결합부(142)의 내주면에 진공 집열관(110)의 상단부가 삽입되어 결합되게 하되, 완충재(142a)가 개재되어 결합되게 하면,

a-4) 상기 진공 집열관(110)의 내부관(114)에 상기 격벽(116)이 삽입되어 상기 격벽(116)에 의해 상기 내부관(114)에 냉수통로(C)와 온수통로(H)가 형성되는 것이다. 상기에 있어 온수통로(H)는 태양을 마주하는 면에 위치하게 된다.

b) 끼움원통(130)인 경우,

b-1) 끼움원통(130)의 끼움절개홈(132)에 격벽(116)의 상단부가 결합되게 하고,

b-2) 끼움원통(130)의 외주면에 진공 집열관(110)의 상단부가 삽입되어 결합되게 하면,

b-3) 상기 진공 집열관(110)의 내부관(114)에 상기 격벽(116)이 삽입되어 상기 격벽(116)에 의해 상기 내부관(114)에 냉수통로(C)와 온수통로(H)가 형성되는 것이다. 상기에 있어 온수통로(H)는 태양을 마주하는 면에 위치하게 된다.

이상과 같은 본 발명은 내부관(114)의 냉수통로(C)로는 냉수가, 온수통로(H)로는 온수가 흐르게 되어 온수의 흐름 저항이 없게 되고, 태양열에 의한 뜨거워진 매체가 집중적으로 냉수통로(C)를 경유하여 온수통로(H)로 흐르게 되는 공급수와 열을 교환하게 되어 열효율이 향상되게 한다.

100,100a : 본체 110 : 진공 집열관
112 : 외부관 112a,114a,116a : 단열재
114 : 내부관 116 : 격벽
116b : 쿠션재 120 : 격벽소켓
121 : 결합링 122 : 끼움원통
123 : 끼움홈 124 : 리브
125 : 통수구멍 130 : 끼움원통
132 : 끼움절개홈 140 : 물탱크
142 : 결합부 142a : 완충재
C : 냉수통로 H : 온수통로

Claims (3)

1. 물탱크의 내부로 원형을 이루면서 버링 된 결합부에 외부관과 내부관의 사이공간이 진공상태로 되는 진공 집열관이 삽입되어 결합되는 태양열 집열장치를 구성함에 있어서,
   저면에 끼움홈이 형성되는 끼움원통이 상부에 형성되는 한편, 동일 중심을 이루면서 하부에 원형의 결합링이 형성되고, 상기 끼움원통과 결합링이 1/4 원호상의 리브 다수개에 의해 연결되며, 상기 끼움원통의 내주면이 상기 물탱크 내부에 위치하는 결합부 외주면에 삽입되어 결합되는 격벽소켓; 및
   상기 끼움원통의 끼움홈에 상단부가 삽입되며, 하부가 상기 내부관에 삽입되어 상기 내부관에 냉수통로와 온수통로가 구획되게 하는 격벽; 을 포함하는 태양열 집열장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 진공 집열관은 상기 물탱크의 외부로 버링 된 끼움원통 내주면에 삽입되어 결합되게 하되, 상기 끼움원통에 대면하는 끼움절개홈이 형성되게 하여 상기 격벽의 상단부가 삽입되어 결합되게 함을 특징으로 하는 태양열 집열장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 온수통로는 태양을 마주하게 위치하고, 상기 격벽의 저면에 단열재가 결합되게 함을 특징으로 하는 태양열 집열장치.

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