KR101427147B1 - 히터가 내장된 진공 집열관형 태양열 집열기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히터가 내장된 진공 집열관형 태양열 집열기에 관한 것으로서, 집열탱크를 분할 격벽으로 집열가열실과 히터가 구비된 히터가열실로 분리 형성하여서, 태양열 집열이 이루어지지 않아 히터에 의하여 가열이 이루어지는 야간에 전기 사용량을 최소화할 수 있도 구성된 히터가 내장된 진공 집열관형 태양열 집열에 관한 것이다.

Description

히터가 내장된 진공 집열관형 태양열 집열기{Built-in heater Vacuum Collectors Solar Collectors}

본 발명은 히터가 내장된 진공 집열관형 태양열 집열기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양열 집열기에 있어서, 집열탱크를 히터가 구비된 측을 분할 격벽에 의하여 히터가열실을 분리 형성하여서, 태양열 집열이 이루어지지 않아 히터에 의하여 가열이 이루어지는 야간에 전기 사용량을 최소화할 수 있도록 함을 목적으로 한 것이다.

일반적으로 태양열 집열기는 집열부의 형태에 따라 평판형 태양열 집열기와 진공 집열관형 태양열 집열기로 나누어지는 것이다.

이중 진공 집열관형 태양열 집열기는 상부에 위치하며 일정 체적을 갖는 집열탱크와, 상기 집열탱크의 하부 측에 결합되어 태양열을 흡열하는 진공집열관과, 상기 집열탱크로 가열을 위한 열매체를 공급하는 열매체입수관 및 상기 집열탱크에서 가열된 열매체를 난방부로 공급하는 열매체배출관으로 구성되는 것이다.

한편, 상기한 바와 같은 태양열 집열기는 야간에는 복사열에 의한 열매체의 가열이 이루어지지 않으므로 집열탱크에 별도의 히터를 구비하여 야간에도 안정적인 열매체를 공급할 수 있도록 하고 있다.

그러나, 상기한 바와 같이 집열탱크에 히터를 구비하여 실시하는 경우 상기 히터에 의하여 집열탱크에 저장된 모든 열매체의 가열이 이루어지므로 히터에 의한 열매체의 온도 상승이 충분히 이루어지지 않아 그 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상술한 바와 같이 종래 진공 집열관형 태양열 집열기가 야간에 안정적인 열매체의 공급을 위한 히터가 구비됨에 있어 집열탱크의 전체가 가열되게 구성되어 히터에 의한 열매체가 충분히 가열되지 못하는 문제점을 해결할 수 있도록 한 것이다.

즉, 본 발명은 태양열 집열기에 있어서, 집열탱크를 히터가 구비된 측을 분할 격벽에 의하여 히터가열실을 분리 형성한 것이다.

따라서, 본 발명은 집열탱크에 분리 형성도니 히터가열실을 형성함으로써 야간에 동작되는 히터에 의하여 가열되는 열매체의 가열용량을 최소화하여 충분한 온도로 가열된 열매체를 제공할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 구성을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예를 도시한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 진공 집열관형 태양열 집열기에 있어서 히터에 의한 열매체의 가열용량을 최소화하여 적절한 온도로 가열된 열매체를 제공할 수 있도록 한 것이다.

즉, 본 발명은 상부에 위치하며 일정 체적을 갖는 집열탱크(10)와, 상기 집열탱크(10)의 하부 측에 결합되어 태양열을 흡열하는 진공집열관(20)과, 상기 집열탱크(10)로 가열을 위한 열매체를 공급하는 열매체입수관(30)과 상기 집열탱크(10)에서 가열된 열매체를 난방부로 공급하는 열매체배출관(40) 및 복사열에 의한 열매체의 가열이 이루어지지 않는 야간에 동작되어 열매체를 가열할 수 있게 집열탱크(10)의 일측에 구비되는 히터(50)로 구성한 진공 집열관형 태양열 집열기에 있어서, 집열탱크(10)를 히터(50)가 구비된 측을 분할 격벽(60)에 의하여 히터가열실(70)과 집열가열실(80)로 분리 형성하고, 열매체입수관(30)이 히터가열실(70)로 열매체를 공급하게 연결 형성하며, 상기 분할 격벽(60)에 태양열 집열에 따른 집열가열실(80)의 온도 상승시 열매체가 히터가열실(70)로 유입되어 열매체배출관(40)을 통하여 배출되게 하는 두 개 이상의 통수공(61) 및 집열체크밸브(63)를 구비하며, 상기 열매체입수관(30)에 집열가열실(80)이 태양열 집열에 따른 온도 상승시 개방되어 집열가열실(80)로 열매체를 공급하는 집열온도 공급밸브(32)를 구비하여 구성한 것이다.

여기서, 상기 집열체크밸브(63)는 집열가열실(80)의 온도 상승에 따라 상승된 압력에 의하여 개방되고, 히터가열실(70)의 히터(50) 동작시 상승된 압력에 의하여 밀폐되는 것으로서, 분할 격벽(60)에 형성한 통수공(61)과 상기 통수공(61)의 히터가열실(70) 측면에 안착되는 밸브판(62) 및 상기 밸브판(62)이 통수공(61)에서의 이격되는 열림을 제한하는 밸브 가이드(62a)로 구성한 것이다.

상기 밸프판(62)은 집열가열실(80)의 온도가 상승되지 않을 경우 닫힘상태가 유지되게 스프링(S)에 의하여 지지되게 구성하여 실시하거나 상기 밸브판(62)이 자중에 의하여 밀착되게 상기 분할 격벽(60)을 상단이 집열가열실(80)로 기울어지게 구성하고, 통수공(61)을 차단하는 밸브판(62)은 상단을 힌지 결합하여 실시할 수 있는 것이다.

이하 본 발명의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 집열탱크(10)가 분할 격벽(60)으로 분할되어 일측은 진공집열관(20)에 의한 집열에 의해 열매체가 가열되도록 집열가열실(80)이 구성되고, 타측은 히터(50)로 열매체가 가열되도록 히터가열실(70)이 형성되어 일조량이 많은 낮시간대와 일조시간대가 아닌 저녁시간대에 전력을 통한 가열을 하도록 구성하여 최소 전력량으로 난방 및 온수를 가열하여 사용할 수 있도록 구성된 것이다.

한편, 상기 집열탱크(10)의 일측으로는 열매체가 공급되는 열매체 입수관(30)이 결합되고, 타측으로는 가열된 열매체가 나가는 열매체 배출관(40)이 구성되어 열매체의 순환이 이루어지게 되는 것으로, 열매체 입수관(30)은 끝단이 분할 격벽(60)을 통과하여 히터가열실(70)에 위치하고, 집열가열실(80)에 위치한 일부분에는 집열온도 공급밸브(32)가 설치되어 있어, 진공집열관(20)의 집열로 열매체를 가열하였을 때 가열된 열매체에 의해 집열온도 공급밸브(32)가 개방되어 열매체입수관(30)관을 통해 유입되는 열매체는 집열가열실(80)로 유입된 후 분할 격벽(60)에 형성된 통수공(61)을 통해 히터가열실(70)에 공급되어 히터가열실(70)에 결합된 열매체 배출관(40)으로 배출되도록 구성된 것이다.

이때, 집열가열실(80) 및 히터가열실(70)에 각기 결합된 진공집열관(20)에 의해 집열탱크(10) 양측은 진공집열관(20)에 의해 가열된 열매체가 전달되어 양측이 열팽창에 의한 압력이 동일하게 되나 열매체배출관(40)을 통한 대류순환에 의해 분할 격벽(60)의 집열체크밸브(63)가 개방되어 열매체의 원활한 순환이 이루어지는 것이다.

한편, 일조량이 없는 때에는 히터가열실(70)에 구성된 히터(50)가 가열되어 열매체를 가열하게 되고, 이와 함께 가열된 열매체는 열매체배출관(40)을 통해 배출되며, 리턴 된 열매체가 열매체입수관(30)을 통해 히터가열실(70)로 공급되는 순환이 이루어지게 되는 것이다.

이때, 집열가열실(80)과 연결된 진공집열관(20)은 열매체 가열이 이루어지지 않아 집열온도 공급밸브(32)의 작동이 이루어지지 않게 되어 열매체가 히터가열실(70)로 직접 공급되고, 분할 격벽(60)에 형성된 통수공(61)도 히터가열실(70)의 열매체가 가열 팽창된 압력에 의해 집열체크밸브(63)가 개방되지 않게되어 가열되지 않은 집열가열실(80)의 열매체가 공급차단되어 가열 효율을 극대화되게 하는 것이다.

또한, 상기 분할 격벽(60)에 형성된 통수공(61)을 단속하는 집열체크밸브(63)는 집열가열실(80)의 열매체 유입 또는 차단을 효과적으로 유지하도록, 밸브판(62)의 이격 거리를 제한하는 가이드(62a) 또는 스프링(S)을 결합하여 구성하거나, 밸브판(62)의 자중에 의한 차단효율 상승을 갖도록 분할 격벽(60)을 집열가열실(80) 측으로 기울여 구성할 수 있는 것이다.

10 : 집열탱크 20 : 진공집열관
30 : 열매체입수관 32 : 열온도 공급밸브
40 : 열매체배출관
50 : 히터 60 : 분할 격벽
61 : 통수공 62 : 밸브판
62a : 가이드 63 : 집열체크밸브
70 : 히터가열실 80 : 집열가열실

Claims (2)

1. 상부에 위치하며 일정 체적을 갖는 집열탱크(10)와, 상기 집열탱크(10)의 하부 측에 결합되어 태양열을 흡열하는 진공집열관(20)과,상기 집열탱크(10)로 가열을 위한 열매체를 공급하는 열매체입수관(30)과, 상기 집열탱크(10)에서 가열된 열매체를 난방부로 공급하는 열매체배출관(40)으로 구성된 진공 집열관형 태양열 집열기에 있어서;
   상기 집열탱크(10)는 진공집열관(20)을 통한 복사열에 의한 열매체의 가열이 이루어지는 집열가열실(80)과, 진공집열관(20)을 통한 복사열에 의한 가열과 복사열에 의한 열매체의 가열이 이루어지지 않을 때 히터(50)에 의한 가열이 이루어지는 히터가열실(70)이 분할 격벽(60)으로 분할되어 구성되고;
   상기 집열가열실(80)에는 열매체입수관(30)이 결합되되, 열매체입수관(30)의 끝단은 분할 격벽(60)을 관통하여 히터가열실(70)에 위치하고, 집열가열실(80)에 위치한 열매체입수관(30)의 일측에는 집열온도 공급밸브(32)가 구성되며;
   상기 히터가열실(70)에는 복사열에 의한 열매체의 가열이 이루어지지 않는 야간에 작동하는 히터(50)가 구성되고;
   상기 분할 격벽(60)에는 집열가열실(80)의 열매체가 히터가열실(70)로 유입될 수 있도록 다수의 통수공(61)이 형성되되, 히터가열식(70) 측으로 열매체의 유입을 차단할 수 있는 집열체크밸브(63)가 구성되고;
   상기 분할 격벽(60)의 통수공(61)에 구성된 집열체크밸브(63)는
   통수공(61)을 밀폐하는 밸브판(62)과, 밸브판(62)이 통수공(61)에서 이격되는 거리를 제한하는 가이드(62a)로 구성된 것과,
   상기 밸브판(62)과 가이드(62a) 사이에 삽입되며 밸브판(62)을 탄성지지하는 스프링(S)으로 구성된 것과,
   상기 분할 격벽(60)의 통수공(61)을 밸브판(62)이 자중에 의해 차단할 수 있도록 분할 격벽(60)은 집열가열실(80) 측으로 기울어지게 형성하며, 밸브판(62)은 상단이 힌지 결합됨을 특징으로 하는 히터가 내장된 진공 집열관형 태양열 집열기.
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