KR101308074B1 - Free installation angle type single evacuated solar collector with heat pipe - Google Patents

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Abstract

본 발명은 설치위치에 제약을 받지 않는 히트파이프식 단일 진공관형 태양열 집열기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 집열판과 히트파이프가 내부에 포함된 진공관이 헤더부의 양측에 구비되고, 상기 헤더부가 설치면의 법선방향으로 이격되어 진공관이 경사지게 형성되며, 상기 진공관이 헤더부의 길이방향으로 또 한번 경사지게 형성됨으로써 수평면에 대한 히트파이프 각도가 항상 일정한 각도를 유지하여 히트파이프 작동이 원활하며, 진공관 집열기의 설치면 각도가 어떠한 각도 즉, 수평 및 수직이라도 설치할 수 있어 안정적인 설치가 가능하고, 설치면의 각도에 제약이 없으므로 진공관의 열원이 헤더부에 원활하게 이송되어 태양열 집열기가 효율적으로 작동되며, 상기 진공관 집열기의 설치각도가 어떠한 각도로 설치되더라도 집열판의 경사각도를 원하는 각도로 맞춰 형성할 수 있어 최상의 조건으로 집열이 가능하고, 그에 따른 집열효율이 높아지며, 건물의 의장적인 측면을 고려해서 집열기를 설치할 수 있으며, 집열기를 낮은 각도로 설치하더라도 집열판의 각도를 높게 설치하여 동절기에 집열을 최대한 많게 하고 하절기에 과열되는 것을 방지하는 특징이 있다.The present invention relates to a single heat pipe type vacuum tube solar collector which is not limited by the installation position, and more particularly, a vacuum tube including a heat collecting plate and a heat pipe are provided on both sides of the header portion, The vacuum tube is formed to be inclined spaced apart in the normal direction, and the vacuum tube is formed to be inclined once more in the longitudinal direction of the header part, so that the heat pipe angle with respect to the horizontal surface is always maintained at a constant angle, so that the heat pipe operation is smooth, and the installation surface angle of the vacuum tube collector Can be installed at any angle, that is, horizontal and vertical, stable installation is possible, and since there is no restriction on the angle of the installation surface, the heat source of the vacuum tube is smoothly transferred to the header unit so that the solar collector is operated efficiently, and the installation of the vacuum tube collector No matter what angle is installed The square can be formed at the desired angle, so it can be collected under the best conditions, and the efficiency of heat collection can be increased accordingly, and the collector can be installed in consideration of the design aspect of the building. By installing the high to increase the heat collection as much as possible in the winter and to prevent overheating in the summer.

Description

설치위치에 제약을 받지 않는 히트파이프식 단일 진공관형 태양열 집열기{Free installation angle type single evacuated solar collector with heat pipe}Free installation angle type single evacuated solar collector with heat pipe}

본 발명은 설치위치에 제약을 받지 않는 히트파이프식 단일 진공관형 태양열 집열기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 집열판과 히트파이프가 내부에 포함된 진공관이 헤더부의 양측에 구비되고, 상기 헤더부가 설치면의 법선방향으로 이격되어 진공관이 경사지게 형성되며, 상기 진공관이 헤더부의 길이방향으로 또 한번 경사지게 형성됨으로써 수평면에 대한 히트파이프 각도가 항상 일정한 각도를 유지하여 히트파이프 작동이 원활하며, 진공관 집열기의 설치면 각도가 어떠한 각도 즉, 수평 및 수직이라도 설치할 수 있어 안정적인 설치가 가능하고, 설치면의 각도에 제약이 없으므로 진공관의 열원이 헤더부에 원활하게 이송되어 태양열 집열기가 효율적으로 작동되며, 상기 진공관 집열기의 설치각도가 어떠한 각도로 설치되더라도 집열판의 경사각도를 원하는 각도로 맞춰 형성할 수 있어 최상의 조건으로 집열이 가능하고, 그에 따른 집열효율이 높아지며, 건물의 의장적인 측면을 고려해서 집열기를 설치할 수 있으며, 집열기를 낮은 각도로 설치하더라도 집열판의 각도를 높게 설치하여 동절기에 집열을 최대한 많게 하고 하절기에 과열되는 것을 방지하는 설치위치에 제약을 받지 않는 히트파이프식 단일 진공관형 태양열 집열기에 관한 것이다.
The present invention relates to a single heat pipe type vacuum tube solar collector which is not limited by the installation position, and more particularly, a vacuum tube including a heat collecting plate and a heat pipe are provided on both sides of the header portion, The vacuum tube is formed to be inclined spaced apart in the normal direction, and the vacuum tube is formed to be inclined once more in the longitudinal direction of the header part, so that the heat pipe angle with respect to the horizontal plane is always maintained at a constant angle, so that the heat pipe operation is smooth, and the installation surface angle of the vacuum tube collector Can be installed at any angle, that is, horizontal and vertical, stable installation is possible, and since there is no restriction on the angle of the installation surface, the heat source of the vacuum tube is smoothly transferred to the header unit so that the solar collector is operated efficiently, and the installation of the vacuum tube collector No matter what angle is installed The square can be formed at the desired angle, so it can be collected under the best conditions, and the efficiency of heat collection can be increased accordingly, and the collector can be installed in consideration of the design aspect of the building. Heat pipe type single tube type solar collector which is not restricted by the installation location to install as high as possible to collect as much as possible in winter and prevent overheating in summer.

일반적으로 태양열을 이용한 집열기는 크게 평판형과 진공관형으로 크게 구분되는데, 이때, 모든 종래의 집열기의 설치각도는 동절기 위주로 집열되는 난방용 시스템인 경우 집열기 각도는 60도 전후가 되어야 동절기 집열을 많게 할 수 있으며, 하절기 위주로 집열되어야 할 시스템은 하절기 집열에 적합한 10도 전후로 설치되어야 한다.In general, solar collectors are largely divided into flat type and vacuum tube type. In this case, the installation angle of all conventional collectors is a heating system that is collected mainly in winter, and the collector collector angle should be around 60 degrees to increase the amount of winter collectors. The system to be collected mainly in summer should be installed around 10 degrees suitable for summer collection.

여기서, 상기 평판형 태양열 집열기는 몸체가 사각형상의 평판 형태로 이루어진 것으로, 구리나 알루미늄 등을 이용하여 제작된 얇은 금속판에 태양 광선을 최대한 흡수할 수 있도록 표면을 특수 화공처리한 집열판을 형성하는 한편, 상기 집열판의 일측 표면에 동재질인 다수개의 가는 지관을 일정간격으로 용접시켜서 사각형상의 틀체 내에 삽입시키고 그 상부로 투명덮개를 씌어 일체의 집열기를 형성하게 된다.Here, the flat solar collector is formed in the shape of a rectangular flat plate, the surface of the thin metal plate made of copper or aluminum to form a heat collecting plate with a special chemical treatment on the surface so that the maximum absorption of the sun's rays, A plurality of thin paper tubes made of the same material are welded to a surface of one side of the heat collecting plate at regular intervals to be inserted into a rectangular frame and a transparent cover is formed thereon to form an integral heat collector.

이러한 종래의 평판형 태양열 집열기는 태양 광선이 일차적으로 집열판을 가열시키게 되고, 가열된 집열판은 일측에 형성된 지관 내부 열매체에 열에너지를 전달하게 되며, 상기 열교환된 열매체는 집열기의 본관에서 합류되어 축열조나 열교환기에 집열된 열에너지를 제공하도록 형성된다.In the conventional flat solar collector, solar rays primarily heat the heat collecting plate, and the heated heat collecting plate transmits thermal energy to the heat medium inside the branch pipe formed on one side, and the heat exchanged heat medium is joined in the main pipe of the heat collector to store heat storage tank or heat exchange. It is formed to provide heat energy collected in the group.

한편, 종래의 히트파이프식 진공관형 태양열 집열기는 유리튜브 형상을 하고 있으며 태양열 집열 표면과 접하는 폐쇄된 공간을 진공 처리하여 대류에 의한 열손실을 차단시킬 수 있게 형성된다.Meanwhile, the conventional heat pipe type vacuum tube solar collector has a glass tube shape and is formed to block heat loss due to convection by vacuuming a closed space in contact with the solar collector surface.

이때, 상기 히트파이프식 진공관형 태양열 집열기는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 유리튜브(2)를 사용하는 방법과 2개의 유리튜브를 사용하는 이중 진공관 형태의 방법으로 구분된다.In this case, the heat pipe type vacuum tube solar collector is divided into a method of using one glass tube 2 and a double vacuum tube type using two glass tubes, as shown in FIGS. 1 and 2.

먼저, 하나의 유리튜브(2)를 사용하는 방법은 유리튜브(2) 내부에 히트파이프(3)가 장착된 집열판(4)을 삽입시키고, 상기 유리튜브(2)의 상단으로 히트파이프(3)를 돌출시킨 상태에서 금속 재질의 마개로 밀폐시키고, 그 내부를 진공 처리함으로써 집열판 표면으로부터 집열된 태양열이 대류에 의해 외부로 손실되는 것을 차단시키게 된다.First, a method of using one glass tube 2 inserts a heat collecting plate 4 equipped with a heat pipe 3 inside the glass tube 2, and heat pipe 3 to the top of the glass tube 2. ) Is sealed with a metal stopper in a protruding state, and the inside thereof is vacuumed to prevent solar heat collected from the surface of the heat collecting plate from being lost to the outside by convection.

이와 같은 형태의 히트파이프식 진공관형 태양열 집열기(1)는 유리튜브(2)의 상단을 금속재질의 마개로 밀봉시킴에 있어서 유리와 금속의 접합문제로 인하여 상당히 복잡한 공정이 요구되며 이로 인한 내구성 및 경제성의 문제가 발생되고 있다.In this type of heat pipe type vacuum tube solar collector 1, the sealing of the upper end of the glass tube 2 with a metal stopper requires a complicated process due to the bonding problem between the glass and the metal. Economic problems are occurring.

또한, 2개의 유리튜브(2)를 이중 진공관의 형태로 사용하는 방법은 외부튜브와 태양열 집열을 위해 특수 표면 처리된 집열튜브 사이공간을 진공으로 처리한 이중관을 형성하고, 상기 집열튜브의 내측으로 물을 채우며 이중관의 상부를 단열마개로 밀봉시켜 집열튜브 내측에 채워진 물을 데우도록 형성됨으로써 태양에너지를 집열하는 방식이다.In addition, the method of using the two glass tubes (2) in the form of a double vacuum tube forms a double tube by vacuum-processing the space between the outer tube and the special surface-treated heat collecting tube for solar heat collection, and to the inside of the heat collecting tube It fills the water and seals the upper part of the double tube with an insulating cap to heat the water filled inside the heat collecting tube.

여기서, 상기 외부튜브와 집열튜브 사이 공간에는 진공 처리로 인해 공기의 대류에 의한 외부로의 열손실을 차단 시키게 된다.Here, the space between the outer tube and the collecting tube to block the heat loss to the outside due to the convection of air due to the vacuum treatment.

그런데, 상기 히트파이프(3) 적용 단일진공관형 집열기(1)의 경우 항상 도면 1과 같이, 응축부가 있는 집열기(1)의 헤더부(5) 부분이 상단부에 위치되도록 설치되어야 한다. 따라서 난방용과 같이 하절기 집열을 최소화하고 동절기 집열을 많게 하기 위해서는 집열기(1)의 설치각도를 60도 이상으로 하여야 한다. 이 경우 지붕에 설치할 경우 외관상 문제가 될 수 있을 뿐만 아니라 설치하기도 어렵다.However, in the case of the single vacuum tube collector 1 to which the heat pipe 3 is applied, as shown in FIG. 1, the header part 5 of the collector 1 having the condenser should be installed at the upper end. Therefore, in order to minimize summer heat collection and increase winter heat collection, such as for heating, the installation angle of the heat collector 1 should be 60 degrees or more. In this case, when installed on the roof can not only be an appearance problem, but also difficult to install.

그리고, 상기 집열기(1)의 설치각도를 60도 이상으로 설치하였다 하더라도 하절기에는 높은 온도의 태양열을 많이 받아 과열되고, 그로 인해 진공관(2) 및 히트파이프(3)가 팽창되어 파손되는 문제점이 발생한다.
In addition, even if the installation angle of the collector 1 is set to 60 degrees or more, the summer season receives a lot of high-temperature solar heat, thereby overheating the tube 2 and the heat pipe 3, thereby causing a problem of breakage. do.

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art,

집열판과 히트파이프가 내부에 포함된 진공관이 헤더부의 양측에 구비되고, 상기 헤더부가 설치면의 법선방향으로 이격되어 진공관이 경사지게 형성되며, 상기 진공관이 헤더부의 길이방향으로 또 한번 경사지게 형성됨으로써 수평면에 대한 히트파이프 각도가 항상 일정한 각도를 유지하여 히트파이프 작동이 원활하며, 진공관 집열기의 설치면 각도가 어떠한 각도 즉, 수평 및 수직이라도 설치할 수 있어 안정적인 설치가 가능하고, 설치면의 각도에 제약이 없으므로 진공관의 열원이 헤더부에 원활하게 이송되어 태양열 집열기가 효율적으로 작동되는 설치위치에 제약을 받지 않는 히트파이프식 단일 진공관형 태양열 집열기를 제공하는데 목적이 있다.Vacuum tubes including a heat collecting plate and heat pipes are provided on both sides of the header portion, the header portions are spaced apart in the normal direction of the installation surface, and the vacuum tube is inclined, and the vacuum tube is formed to be inclined once more in the longitudinal direction of the header portion, Since the heat pipe angle of the heat pipe is always maintained at a constant angle, the heat pipe operation is smooth, and the installation surface angle of the tube collector can be installed at any angle, that is, horizontal and vertical, so that stable installation is possible. It is an object of the present invention to provide a heat pipe type single tube type solar collector which is smoothly transferred to the header part of the tube and is not restricted by the installation position where the solar collector is efficiently operated.

또한, 진공관 집열기의 설치각도가 어떠한 각도로 설치되더라도 집열판의 경사각도를 원하는 각도로 맞춰 형성할 수 있어 최상의 조건으로 집열이 가능하고, 그에 따른 집열효율이 높아지며, 건물의 의장적인 측면을 고려해서 집열기를 설치할 수 있으며, 집열기를 낮은 각도로 설치하더라도 집열판의 각도를 높게 설치하여 동절기에 집열을 최대한 많게 하고 하절기에 과열되는 것을 방지하는 설치위치에 제약을 받지 않는 히트파이프식 단일 진공관형 태양열 집열기를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
In addition, even if the installation angle of the vacuum tube collector is installed at any angle, the inclination angle of the heat collecting plate can be formed at a desired angle, so that the heat can be collected under the best conditions, and the heat collecting efficiency is increased accordingly. Even if the collector is installed at a low angle, the collector plate is installed at a high angle to provide the heat pipe type single tube type solar collector which is not restricted by the installation position to maximize the collection in winter and prevent overheating in the summer. There is another purpose.

상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 태양에너지를 집열하도록 형성되는 집열판과, 상기 집열판에 일체형으로 부착되어 집열판으로부터 집열된 태양에너지의 열이 내부의 작동유체로 흡수되어 열을 전달하는 히트파이프와, 내부에 진공이 형성되도록 상기 집열판 및 히트파이프를 감싸는 진공관과, 상기 진공관을 고정하면서 히트파이프의 응축부가 내부에 구비되어 히트파이프의 열을 전달받아 외부에 전달하는 헤더부를 포함하여 구성되는 히트파이프식 진공관형 태양열 집열기에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention is a heat collecting plate formed to collect solar energy, and a heat pipe that is integrally attached to the heat collecting plate and the heat of the solar energy collected from the heat collecting plate is absorbed into the working fluid therein, and transfers heat; A heat pipe type including a vacuum tube surrounding the heat collecting plate and the heat pipe to form a vacuum therein, and a header unit configured to receive the heat of the heat pipe and to receive the heat from the heat pipe while fixing the vacuum tube. In the vacuum tube solar collector,

상기 진공관은 집열기의 설치가 용이하도록 수평으로 설치되되, 진공관의 끝단부가 헤더부의 길이방향으로 경사지게 형성되고,The vacuum tube is installed horizontally to facilitate the installation of the collector, the end of the vacuum tube is formed to be inclined in the longitudinal direction of the header portion,

상기 헤더부는 진공관을 고정하면서 상기 진공관이 설정각도로 경사지게 구비되도록 형성되어 히트파이프의 응축부가 증발부보다 높게 형성되며, 상기 히트파이프의 응축부가 내부에 구비되는 것을 특징으로 하는 설치위치에 제약을 받지 않는 히트파이프식 단일 진공관형 태양열 집열기에 관한 것이다.
The header part is formed such that the vacuum tube is inclined at a set angle while fixing the vacuum tube so that the condensation part of the heat pipe is formed higher than the evaporation part, and the condensation part of the heat pipe is not limited to the installation position. Heat pipe type single tube type solar collector.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 설치위치에 제약을 받지 않는 히트파이프식 단일 진공관형 태양열 집열기는 집열판과 히트파이프가 내부에 포함된 진공관이 헤더부의 양측에 구비되고, 상기 헤더부가 설치면의 법선방향으로 이격되어 진공관이 경사지게 형성되며, 상기 진공관이 헤더부의 길이방향으로 또 한번 경사지게 형성됨으로써 수평면에 대한 히트파이프 각도가 항상 일정한 각도를 유지하여 히트파이프 작동이 원활하며, 진공관 집열기의 설치면 각도가 어떠한 각도 즉, 수평 및 수직이라도 설치할 수 있어 안정적인 설치가 가능하고, 설치면의 각도에 제약이 없으므로 진공관의 열원이 헤더부에 원활하게 이송되어 태양열 집열기가 효율적으로 작동되는 효과가 있다.As described above, the heat pipe type single vacuum tube solar collector, which is not limited by the installation position of the present invention, has a heat collecting plate and a vacuum tube including heat pipes provided at both sides of the header portion, The vacuum tube is formed to be inclined spaced apart in the normal direction, and the vacuum tube is formed to be inclined once more in the longitudinal direction of the header part, so that the heat pipe angle with respect to the horizontal surface is always maintained at a constant angle, so that the heat pipe operation is smooth, and the installation surface angle of the vacuum tube collector Can be installed at any angle, that is, horizontal and vertical, stable installation is possible, and since there is no restriction on the angle of the installation surface, the heat source of the vacuum tube is smoothly transferred to the header portion, so that the solar collector can operate efficiently.

또한, 진공관 집열기의 설치각도가 어떠한 각도로 설치되더라도 집열판의 경사각도를 원하는 각도로 맞춰 형성할 수 있어 최상의 조건으로 집열이 가능하고, 그에 따른 집열효율이 높아지며, 건물의 의장적인 측면을 고려해서 집열기를 설치할 수 있으며, 집열기를 낮은 각도로 설치하더라도 집열판의 각도를 높게 설치하여 동절기에 집열을 최대한 많게 하고 하절기에 과열되는 것을 방지하는 효과가 있다.
In addition, even if the installation angle of the vacuum tube collector is installed at any angle, the inclination angle of the heat collecting plate can be formed at a desired angle, so that the heat can be collected under the best conditions, and the heat collecting efficiency is increased accordingly. It can be installed, even if the collector is installed at a low angle to install a high angle of the heat collecting plate has the effect of preventing the overheating in the summer to increase the number of collection as much as possible.

도 1은 종래의 태양열 집열기를 나타낸 사시도이고,
도 2는 종래의 진공관을 나타낸 개략도이고,
도 3과 본 발명의 일실시예에 따른 태양열 집열기를 나타낸 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 태양열 집열기를 나타낸 설치 사시도이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 태양열 집열기를 나타낸 평면도이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 태양열 집열기를 나타낸 정면도이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 태양열 집열기를 나타낸 측면도이다.1 is a perspective view showing a conventional solar collector,
2 is a schematic view showing a conventional vacuum tube,
3 and a perspective view showing a solar collector according to an embodiment of the present invention,
Figure 4 is a perspective view of the installation showing a solar collector according to an embodiment of the present invention,
5 is a plan view showing a solar collector according to an embodiment of the present invention,
6 is a front view showing a solar collector according to an embodiment of the present invention,
Figure 7 is a side view showing a solar collector according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.The present invention has the following features to achieve the above object.

본 발명은 태양에너지를 집열하도록 형성되는 집열판과, 상기 집열판에 일체형으로 부착되어 집열판으로부터 집열된 태양에너지의 열이 내부의 작동유체로 흡수되어 열을 전달하는 히트파이프와, 내부에 진공이 형성되도록 상기 집열판 및 히트파이프를 감싸는 진공관과, 상기 진공관을 고정하면서 히트파이프의 응축부가 내부에 구비되어 히트파이프의 열을 전달받아 외부에 전달하는 헤더부를 포함하여 구성되는 히트파이프식 진공관형 태양열 집열기에 있어서,The present invention provides a heat collecting plate which is formed to collect solar energy, a heat pipe that is integrally attached to the heat collecting plate and the heat of solar energy collected from the heat collecting plate is absorbed by the working fluid therein to transfer heat, and a vacuum is formed therein. In the heat pipe type vacuum tube solar heat collector comprising a vacuum tube surrounding the heat collecting plate and the heat pipe, and a header portion which is provided inside the condensation portion of the heat pipe while fixing the vacuum tube to receive heat from the heat pipe and transmit it to the outside. ,

상기 진공관은 집열기의 설치가 용이하도록 수평으로 설치되되, 진공관의 끝단부가 헤더부의 길이방향으로 경사지게 형성되고,The vacuum tube is installed horizontally to facilitate the installation of the collector, the end of the vacuum tube is formed to be inclined in the longitudinal direction of the header portion,

상기 헤더부는 진공관을 고정하면서 상기 진공관이 설정각도로 경사지게 구비되도록 형성되어 히트파이프의 응축부가 증발부보다 높게 형성되며, 상기 히트파이프의 응축부가 내부에 구비되는 것을 특징으로 한다.
The header part is formed such that the vacuum tube is inclined at a set angle while fixing the vacuum tube so that the condensation part of the heat pipe is formed higher than the evaporation part, and the condensation part of the heat pipe is provided therein.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.The present invention having such characteristics can be more clearly described by the preferred embodiments thereof.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.Before describing the various embodiments of the present invention in detail with reference to the accompanying drawings, it can be seen that the application is not limited to the details of the configuration and arrangement of the components described in the following detailed description or shown in the drawings. will be. The invention may be embodied and carried out in other embodiments and carried out in various ways. It should also be noted that the device or element orientation (e.g., "front," "back," "up," "down," "top," "bottom, Expressions and predicates used herein for terms such as "left," " right, "" lateral, " and the like are used merely to simplify the description of the present invention, Or that the element has to have a particular orientation. Also, terms such as " first "and" second "are used herein for the purpose of the description and the appended claims, and are not intended to indicate or imply their relative importance or purpose.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 3과 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 태양열 집열기를 나타낸 설치 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 태양열 집열기를 나타낸 평면도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 태양열 집열기를 나타낸 정면도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 태양열 집열기를 나타낸 측면도이다.3 and 4 is a perspective view showing a solar collector according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a plan view showing a solar collector according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is an embodiment of the present invention Figure 7 is a front view showing a solar collector according to, Figure 7 is a side view showing a solar collector according to an embodiment of the present invention.

도 3 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 설치위치에 제약을 받지 않는 히트파이프식 단일 진공관형 태양열 집열기는 집열판(10)과, 히트파이프(20)와, 진공관(30)과, 헤더부(40)로 구성된다.As shown in Figs. 3 to 7, the heat pipe type single vacuum tube solar collector which is not restricted by the installation position of the present invention has a heat collecting plate 10, a heat pipe 20, a vacuum tube 30, and a header. It is comprised by the part 40.

상기 집열판(10)은 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 태양에너지를 집열하기 위한 것으로서, 태양열을 받아 히트파이프(20) 내의 작동유체를 가열·증발시키기 위한 열을 모으고, 상기 집열판(10)은 히트파이프(20)의 외주면에 초음파 용접 등으로 부착되며, 상기 집열판(10)의 그 단면 형상은 평판이거나 집열 면적을 증가시키기 위하여 굴곡진 형태 등 다양한 형태로 형성된다.As shown in FIGS. 3 and 4, the heat collecting plate 10 collects solar energy, collects heat for receiving and heating heat for operating and evaporating a working fluid in the heat pipe 20, and the heat collecting plate 10. ) Is attached to the outer circumferential surface of the heat pipe 20 by ultrasonic welding, etc. The cross-sectional shape of the heat collecting plate 10 is formed in various forms such as a flat plate or a curved shape to increase the heat collecting area.

여기서, 상기 집열판(10)은 진공관(30)의 내부에 설치되고, 상기 진공관(30)은 집열기(50)의 설치위치 즉, 경사가 완만한 지붕 또는 수직 벽면 등에 따라 집열기(50)의 설치가 용이하도록 수평으로 설치되며, 상기 진공관(30)은 수평 이외에 수직으로도 설치가 가능하다. 이렇게 집열기(50)의 설치위치에 따라 설치된 진공관(30)의 집열판(10)은 도 6에서처럼 설치위치 면을 중심하여 원하는 각도로 설치되게 된다. 예로 동절기 집열을 최대로 하고 태양열이 크게 필요치 않는 하절기 집열량을 적게하기 위해서는 60 ~ 90도의 경사각으로 경사지게 형성된다.Here, the heat collecting plate 10 is installed in the interior of the vacuum tube 30, the vacuum tube 30 is installed in the collector 50 according to the installation position of the heat collector 50, that is, the inclined roof or vertical wall, etc. It is installed horizontally to facilitate, and the vacuum tube 30 can be installed vertically in addition to horizontal. The heat collecting plate 10 of the vacuum tube 30 installed according to the installation position of the collector 50 is installed at a desired angle with respect to the installation position surface as shown in FIG. 6. For example, in order to maximize the winter heat collection and to reduce the amount of summer heat that does not require much solar heat, it is formed to be inclined at an inclination angle of 60 to 90 degrees.

그 이유는 상기 진공관(30)이 설치위치의 일단면에 맞춰 설치됨으로써, 종래에는 그런 진공관(30)에 설치된 집열판(10) 또한 설치위치의 일단면과 평행을 이루고, 그로 인해 집열판의 경사각을 최적의 각도로 설치할 수가 없어 열부하에 맞는 집열량을 흡수할 수가 없게 된다. 즉, 일예로 상기 집열기(50)가 수직벽면에 설치되면 수직으로 설치되고, 그에 따라 집열판(10)의 경사각도도 수직이 된다. 그렇게 되면 동절기에 집열이 많이 될 수 있는 각도인 50~60도보다 태양열의 집열이 적어지게 되는데, 본 발명은 이런 상태로 설치된 집열기(50)에서 원하는 계절에 태양열의 열 흡수량을 높이기 위해 집열판(10)을 진공관(30) 내에서 집열기(50)의 각도와는 별개로 집열판의 각도로 형성하거나 태양열의 열을 제일 많이 흡수할 수 있는 최적의 각도로 경사지게 형성하는 것이다. The reason is that the vacuum tube 30 is installed in accordance with one end of the installation position, so that the heat collecting plate 10 installed in such a vacuum tube 30 is also parallel to one end of the installation position, thereby optimizing the inclination angle of the heat collecting plate. Since it cannot be installed at an angle of, the amount of heat collected according to the heat load cannot be absorbed. That is, for example, when the collector 50 is installed on the vertical wall surface, the collector is installed vertically, and the inclination angle of the collector plate 10 is also vertical. Then, the solar heat collection is less than 50-60 degrees the angle that can be collected in the winter, the present invention is the heat collector 50 installed in this state to increase the heat absorption of the solar heat in the desired season (10) ) Is formed at the angle of the heat collecting plate separately from the angle of the collector 50 in the vacuum tube 30 or to be inclined at an optimum angle that can absorb the heat of the solar most.

여기서, 상기 수직벽면에 대해서만 설명한 것이지 경사가 심하거나 완만한 경사벽면에 설치시에도 집열판(10)을 최적의 각도로 경사지게 형성하여 설치할 수 있다. 이런 상기 집열판(10)은 공장에서 집열기(50)의 설치위치에 따라 진공관(30) 내에 최적의 각도로 일체형 제작하여 현장에서 바로 설치가 가능하다.
Here, only the vertical wall surface described above may be installed by inclining the heat collecting plate 10 at an optimal angle even when installed on a severely inclined or gentle inclined wall surface. The heat collecting plate 10 can be installed directly in the field by integrally manufacturing at an optimal angle in the vacuum tube 30 according to the installation position of the heat collector 50 in the factory.

상기 히트파이프(20)는 도 4에 도시한 바와 같이, 작동유체가 내부에 구비되어 열이 전달되면 증발되고, 증발된 작동유체는 히트파이프(20)의 길이방향으로 이송된 뒤, 일측에서 열을 발산하면서 응축되는 방식으로, 상기 히트파이프(20)는 내부의 작동유체가 증발되는 증발부(21)와, 상기 증발부(21)를 통해 증발된 작동유체가 응축되는 응축부(22)로 이루어지는 일반적인 히트파이프(20)의 구조이다. 이때, 상기 히트파이프(20)의 응축부(22)는 헤더부(40)의 내부에 구비된다.As shown in FIG. 4, the heat pipe 20 is provided with a working fluid therein and evaporated when heat is transferred, and the evaporated working fluid is transferred in the longitudinal direction of the heat pipe 20, and then heats at one side. The heat pipe 20 is a condensation unit 22 in which the working fluid evaporated through the evaporator 21 and the condensation unit 22 condensed through the evaporation unit 21 are condensed while dissipating the heat pipe 20. It is the structure of the general heat pipe 20 which consists of. At this time, the condensation part 22 of the heat pipe 20 is provided inside the header part 40.

여기서, 상기 히트파이프(20)는 집열판(10)을 통해 집열된 태양에너지의 열이 내부의 작동유체로 흡수될 수 있도록 하며, 이를 위해 상기 집열판(10)과 열전달 가능하게 접합된다. 실일예로서, 상기 히트파이프(20)와 집열판(10)은 초음파 용접에 의해 접합될 수 있는데, 이때, 상기 히트파이프(20)와 집열판(10)의 상호 접합된 면적이 넓을수록 열전달 효율이 증대되고, 상기 집열판(10)의 접합면적을 넓히게 되어 연전달 효율이 높아지며, 상기 히트파이프(20)와 집열판(10)이 더욱 견고하게 결합할 수 있도록 한다.Here, the heat pipe 20 allows the heat of solar energy collected through the heat collecting plate 10 to be absorbed into the working fluid therein, and is heat-bonded with the heat collecting plate 10 for this purpose. As an example, the heat pipe 20 and the heat collecting plate 10 may be joined by ultrasonic welding. In this case, the heat transfer efficiency increases as the area of the heat pipe 20 and the heat collecting plate 10 bonded to each other increases. In addition, the bonding area of the heat collecting plate 10 is widened to increase the transmission efficiency, and the heat pipe 20 and the heat collecting plate 10 may be more firmly coupled.

그리고, 상기 히트파이프(20)는 집열판(10)에 일체형으로 형성되는데, 이때, 상기 진공관(30)과 집열판(10)이 수평으로 설치됨으로써, 종래에는 히트파이프(20)도 수평으로 설치되고, 그로 인해 히트파이프(20)에 수두구배 차가 없어 집열판(10)의 열에 의해 증발된 작동유체가 제대로 순환(증발부(21)와 응축부(22)간에)되지 않아 태양열이 집열되지 않으며, 또한 과열이 발생하고, 그로 인해 히트파이프(20) 내의 열매체 특성이 변하거나 가 파손될 수 있다.In addition, the heat pipe 20 is integrally formed on the heat collecting plate 10. At this time, the vacuum tube 30 and the heat collecting plate 10 are horizontally installed, and thus the heat pipe 20 is also horizontally installed. Therefore, the working fluid evaporated by the heat of the heat collecting plate 10 is not properly circulated (between the evaporation portion 21 and the condensation portion 22) because there is no head gradient in the heat pipe 20, and solar heat is not collected. This may occur, and thus heat medium characteristics in the heat pipe 20 may change or may be broken.

이런 문제점을 해소하기 위해 본 발명의 히트파이프(20)는 상기 집열판(10)에 동일수평선상에서 증발부(21)가 응축부(22)보다 낮도록 경사진 형태로 형성된다. 즉, 상기 히트파이프(20) 내의 증발된 작동유체가 일측(응축부(22))으로 이송되도록 헤더부(40) 측의 히트파이프(20) 끝단부가 진공관(30) 측의 히트파이프(20) 끝단부보다 높게 설치되는 것이다.In order to solve this problem, the heat pipe 20 of the present invention is formed on the heat collecting plate 10 so as to be inclined so that the evaporator 21 is lower than the condenser 22 on the same horizontal line. That is, the heat pipe 20 end of the heat pipe 20 on the header portion 40 side is transferred to the vacuum pipe 30 side so that the evaporated working fluid in the heat pipe 20 is transferred to one side (condensation portion 22). It is installed higher than the end.

이때, 상기 집열판(10)이 수평으로 설치됨으로써 아무리 히트파이프(20)를 경사지게 설치되어도 수두구배 차가 발생하지 않지만, 본 발명에서는 상기 수평상태의 집열판(10)이 60 ~ 90도의 경사각(θ)으로 경사지게 형성됨으로써, 히트파이프(20)의 수두구배차(양끝단부의 높이차)가 형성될 수 있다.At this time, even if the heat pipe 20 is inclined so that the heat collecting plate 10 is installed horizontally, the head gradient does not occur, but in the present invention, the heat collecting plate 10 in the horizontal state has an inclination angle θ of 60 to 90 degrees. By being inclined, the head gradient (height difference between both ends) of the heat pipe 20 can be formed.

또한, 상기 히트파이프(20)의 응축부(22)는 히트파이프(20)의 경사각을 높이기 위해 헤더부(40) 내에서 소정각도로 절곡되어 더 경사지게 형성한다.
In addition, the condensation part 22 of the heat pipe 20 is bent at a predetermined angle in the header part 40 to increase the inclination angle of the heat pipe 20 to be formed to be more inclined.

상기 진공관(30)은 도 3 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 집열판(10)과 히트파이프(20)의 외측을 감싸는데, 이때, 상기 히트파이프(20)의 일측이 일정길이 돌출될 수 있도록 한다.3 to 6, the vacuum tube 30 surrounds the outer side of the heat collecting plate 10 and the heat pipe 20, in this case, so that one side of the heat pipe 20 can protrude a predetermined length. do.

여기서, 상기 진공관(30)은 상기 집열판(10)과 히트파이프(20)가 수용된 공간에 진공이 형성될 수 있도록 접합부재(미도시)를 매개로 상기 히트파이프(20)와 접합되는 동시에 진공관(30)의 끝단부가 헤더부(40)의 일단면에 고정 설치된다. Here, the vacuum tube 30 is bonded to the heat pipe 20 through a bonding member (not shown) so that a vacuum can be formed in a space in which the heat collecting plate 10 and the heat pipe 20 are accommodated. 30 is fixed to one end surface of the header portion 40.

그리고, 상기 접합부재로서는 상기 진공관(30)과 히트파이프(20)의 접합부위에 틈새를 방지할 수 있는 것이면 충분하며, 고분자 화합물, 실리콘 등의 고밀폐성을 갖는 재질의 부재가 선택되어 사용될 수 있다.As the joining member, it is sufficient that a gap can be prevented at the joining portion of the vacuum tube 30 and the heat pipe 20, and a member of a material having a high sealing property such as a high molecular compound or silicon may be selected and used.

또한, 상기 진공관(30)은 도 4에서처럼, 하나의 헤더부(40) 양측부에 직각으로 형성되어 하나의 모듈화한다. 즉, 헤더부(40)와 진공관(30)의 전체 형태가 "＋" 형태로 형성되며, 종래에는 하나의 헤더부(40)에 일측에만 진공관(30)이 형성되어 전체적으로 "ㅏ" 형태로 하나의 모듈화된다.In addition, the vacuum tube 30 is formed at right angles to both sides of one header portion 40, as shown in FIG. That is, the entire shape of the header portion 40 and the vacuum tube 30 is formed in the form of "+", and conventionally, the vacuum tube 30 is formed only on one side in one header portion 40, so as to form a whole "ㅏ" Is modularized.

한편, 상기 진공관(30)은 도 5에서처럼, 헤더부(40)의 양측부에 형성되면서 히트파이프(20)의 증발부(21)와 응축부(22)의 구배 차를 주기 위해 설정각도(θ₁)로 경사지게 형성된다. 즉, 상기 헤더부(40)의 길이방향 다시 말해, 도 5상 아래 방향으로 진공관(30)의 끝단부가 형성됨으로써, 상기 태양열 집열기(50)가 수직으로 형성된 설치면(1)에 설치되어도 히트파이프(20)의 증발부(21)와 응축부(22)의 구배 차를 줄 수 있다. 이때, 상기 진공관(30)의 설정각도(θ₁)는 약 10도 정도로 형성된다.
On the other hand, the vacuum tube 30 is formed on both sides of the header portion 40, as shown in Figure 5 in order to give a gradient difference between the evaporation portion 21 and the condensation portion 22 of the heat pipe (20) ) Is formed to be inclined. That is, the heat pipe is formed in the longitudinal direction of the header part 40, that is, the end of the vacuum tube 30 is formed in the vertical direction of FIG. 5, so that the solar heat collector 50 is installed on the installation surface 1 formed vertically. A gradient difference between the evaporator 21 and the condenser 22 of 20 can be given. At this time, the set angle (θ₁) of the vacuum tube 30 is formed to about 10 degrees.

상기 헤더부(40)는 도 3에 도시한 바와 같이, 양측에 설치되는 진공관(30)의 끝단부를 고정하면서 히트파이프(20)의 응축부(22)가 내부에 구비되어 히트파이프(20)의 열을 전달받아 외부에 전달하는 장치이다.As shown in FIG. 3, the header part 40 is provided with a condensation part 22 of the heat pipe 20 while fixing the ends of the vacuum tube 30 installed at both sides thereof, so that the heat pipe 20 is It is a device that receives heat and transfers it to the outside.

여기서, 상기 헤더부(40)는 축열탱크(미도시)에 직접적으로 연결되어 열을 전달하거나 상기 헤더부(40)에서 히트파이프(20)와 열교환된 열원이 직접 열 사용처의 난방용으로 연결되어 전달할 수 있다. 이때, 상기 열 사용처로부터 열 사용이 끝나 상대적으로 온도가 저하된 냉수가 다시 헤더부(40)에 전달된다. Here, the header portion 40 is directly connected to the heat storage tank (not shown) to transfer heat, or the heat source heat exchanged with the heat pipe 20 in the header portion 40 is directly connected to the heating for heating use. Can be. At this time, the cold water from which the heat is used is relatively reduced in temperature, is transferred to the header unit 40 again.

그리고, 상기 헤더부(40)는 도 3과 도 6에서처럼, 상기 진공관(30)을 고정하면서 상기 진공관(30)이 설정각도(θ₂)로 경사지게 구비되어 히트파이프(20)의 응축부(22)가 증발부(21)보다 높게 형성되도록 설치면(1)의 법선방향으로 이격 설치된다. 이때, 상기 진공관(30)의 설정각도(θ₂)는 약 10도 정도로 경사지게 형성시킨다.3 and 6, the header part 40 is provided to be inclined at the set angle θ₂ while fixing the vacuum tube 30, so that the condensation part 22 of the heat pipe 20 is provided. Is spaced apart in the normal direction of the installation surface 1 so as to be formed higher than the evaporator 21. At this time, the set angle (θ₂) of the vacuum tube 30 is inclined to about 10 degrees.

즉, 상기 헤더부(40)와 진공관(30)은 도 6에서처럼, 설치면(1)에서 "∧" 형태로 형성되어 설치면(1)의 각도에 상관없이 히트파이프(20)의 구배가 형성되어 열원이 헤더부(40)에 전달되는 것이다.That is, the header portion 40 and the vacuum tube 30 is formed in the form of "∧" in the mounting surface 1, as shown in Figure 6, the gradient of the heat pipe 20 is formed regardless of the angle of the mounting surface (1) The heat source is delivered to the header portion 40.

또한, 상기 헤더부(40)는 설치면(1)의 법선방향으로 이격 설치되도록 헤더부(40)의 하단면과 설치면(1) 사이에 지지대(41)가 설치된다. 이때, 상기 지지대(41)는 헤더부(40)가 설치면(1)의 법선방향으로 이격될 수 있는 구조로 다양한 형태 및 구성으로 설계변경이 가능하다.
In addition, the header portion 40 is provided with a support 41 between the lower surface and the mounting surface 1 of the header portion 40 so as to be spaced apart in the normal direction of the mounting surface (1). At this time, the support 41 is a structure in which the header portion 40 can be spaced apart in the normal direction of the installation surface (1) it is possible to change the design in various forms and configurations.

10 : 집열판 20 : 히트파이프
21 : 증발부 22 : 응축부
30 : 진공관 40 : 헤더부
41 : 지지대 50 : 태양열 집열기10: heat collecting plate 20: heat pipe
21: evaporator 22: condenser
30: vacuum tube 40: header portion
41: support 50: solar collector

Claims (7)

태양에너지를 집열하도록 형성되는 집열판(10)과, 상기 집열판(10)에 일체형으로 부착되어 집열판(10)으로부터 집열된 태양에너지의 열이 내부의 작동유체로 흡수되어 열을 전달하는 히트파이프(20)와, 내부에 진공이 형성되도록 상기 집열판(10) 및 히트파이프(20)를 감싸는 진공관(30)과, 상기 진공관(30)을 고정하면서 히트파이프(20)의 응축부(22)가 내부에 구비되어 히트파이프(20)의 열을 전달받아 외부에 전달하는 헤더부(40)를 포함하여 구성되는 히트파이프식 진공관형 태양열 집열기(50)에 있어서,
상기 진공관(30)은 집열기(50)의 설치가 용이하도록 수평으로 설치되되, 진공관(30)의 끝단부가 헤더부(40)의 길이방향으로 경사지게 형성되고,
상기 헤더부(40)는 진공관(30)을 고정하면서 상기 진공관(30)이 설정각도(θ₂)로 경사지게 구비되도록 형성되어 히트파이프(20)의 응축부(22)가 증발부(21)보다 높게 형성되며, 상기 히트파이프(20)의 응축부(22)가 내부에 구비되고,
상기 진공관(30)은 하나의 헤더부(40)를 중심으로 양측부에 형성되며,
상기 헤더부(40)는 진공관(30)이 설정각도로 경사지게 구비되도록 설치면(1)의 법선방향으로 이격되어 설치되고, 상기 헤더부(40)와 진공관(30)은 설치면(1)에서 "∧" 형태로 형성되며,
상기 집열판(10)은 집열기(50)의 설치위치에 따라 설치면(1)을 중심하여 경사각으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 설치위치에 제약을 받지 않는 히트파이프식 단일 진공관형 태양열 집열기.
A heat pipe 20 integrally attached to the heat collecting plate 10 and configured to collect solar energy, and heat of solar energy collected from the heat collecting plate 10 is absorbed into an internal working fluid to transfer heat. ), A vacuum tube 30 surrounding the heat collecting plate 10 and the heat pipe 20 to form a vacuum therein, and the condensation unit 22 of the heat pipe 20 while fixing the vacuum tube 30 therein. In the heat pipe type vacuum tube solar collector 50 is provided and comprises a header portion 40 for receiving the heat of the heat pipe 20 to transmit to the outside,
The vacuum tube 30 is installed horizontally to facilitate the installation of the collector 50, the end of the vacuum tube 30 is formed to be inclined in the longitudinal direction of the header portion 40,
The header portion 40 is formed such that the vacuum tube 30 is inclined at a set angle θ₂ while fixing the vacuum tube 30 so that the condensation portion 22 of the heat pipe 20 is higher than the evaporation portion 21. Is formed, the condensation unit 22 of the heat pipe 20 is provided therein,
The vacuum tube 30 is formed at both sides with respect to one header portion 40,
The header portion 40 is installed spaced apart in the normal direction of the installation surface 1 so that the vacuum tube 30 is provided to be inclined at a set angle, the header portion 40 and the vacuum tube 30 in the installation surface (1) Is formed in the form of "∧",
The heat collecting plate 10 is a heat pipe type single tube solar collector, not limited by the installation position, characterized in that the inclined angle formed around the installation surface (1) in accordance with the installation position of the collector (50).
제 1항에 있어서,
상기 히트파이프(20)는 수평설치된 진공관(30)과 집열판(10)에서 내부의 증발된 작동유체가 일측으로 이송되도록 증발부(21)가 응축부(22)보다 낮게 구비되는 경사진 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 설치위치에 제약을 받지 않는 히트파이프식 단일 진공관형 태양열 집열기.
The method of claim 1,
The heat pipe 20 is formed in an inclined form in which the evaporator 21 is lower than the condenser 22 so that the evaporated working fluid is transferred to one side from the horizontally installed vacuum tube 30 and the heat collecting plate 10. Heat pipe type single tube type solar collector is not limited by the installation position, characterized in that.
제 2항에 있어서,
상기 히트파이프(20)의 응축부(22)는 히트파이프(20)의 경사각을 높이기 위해 헤더부(40) 내에서 소정각도로 절곡되어 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 설치위치에 제약을 받지 않는 히트파이프식 단일 진공관형 태양열 집열기.
The method of claim 2,
The condensation unit 22 of the heat pipe 20 is bent at a predetermined angle in the header portion 40 in order to increase the inclination angle of the heat pipe 20, the heat is not restricted by the installation position, characterized in that Single piped tube solar collector.
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