KR101464869B1 - Solar energy collecting vacuum panel and solar energy collecting module using the same - Google Patents

Solar energy collecting vacuum panel and solar energy collecting module using the same Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양열 진공집열패널 및 이를 이용한 태양열 집열모듈에 관한 것으로, 상부가 개방되며 내부 공간이 형성된 케이스(110); 상기 케이스의 내측에 구비되고, 내부가 진공인 진공집열패널(130); 상기 진공집열패널과 상기 케이스 사이에 배치되어 열전달을 차단하는 단열재(120); 상기 진공집열패널 내부에 구비되어 태양열을 흡수하는 흡열판(135)과 열매체순환관(137);을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 진공집열패널은, 태양열을 집열하는 내부공간이 진공으로 이루어져 전도에 의한 열손실을 방지하여 내부 진공공간에 존재하는 흡열판 및 열매체순환관으로 열이 효과적으로 전달되는 효과가 있고, 또한 본 발명의 상기 구성에 따른 진공집열패널은 그 구조 및 형상이 내부 진공압에 충분히 견디게 되는 효과가 발생한다.The present invention relates to a solar heat collecting panel and a solar heat collecting module using the solar heat collecting panel, comprising: a case (110) having an open top and an internal space; A vacuum heat collecting panel (130) disposed inside the case and having a vacuum inside; A heat insulating material disposed between the vacuum heat collecting panel and the case to block heat transfer; And a heat absorbing plate 135 and a heat medium circulation pipe 137 provided inside the vacuum heat collecting panel to absorb solar heat.
The vacuum heat collecting panel according to the present invention has an effect that heat is effectively transferred to a heat absorbing plate and a heat medium circulation tube existing in an internal vacuum space by preventing heat loss due to conduction by forming an internal space for collecting solar heat in vacuum, In addition, the structure of the vacuum heat collecting panel according to the above-described constitution of the present invention has an effect that the structure and shape can withstand the internal vacuum pressure sufficiently.

Description

태양열 진공집열패널 및 이를 이용한 태양열 집열모듈{SOLAR ENERGY COLLECTING VACUUM PANEL AND SOLAR ENERGY COLLECTING MODULE USING THE SAME}SOLAR ENERGY COLLECTING VACUUM PANEL AND SOLAR ENERGY COLLECTING MODULE USING THE SAME [0002]

본 발명은 태양열 에너지를 집열하는 패널 및 모듈에 관한 것이며, 구체적으로는 유리로 된 진공집열패널을 이용하여 내부에서 집열한 태양열 에너지를 최소한의 손실로 효율적으로 흡열하고 열매체로 전달하도록 한 태양열 집열모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a panel and a module for collecting solar energy, and more particularly, to a solar panel having a solar collecting panel which uses a glass vacuum panel to efficiently absorb heat from the inside of the solar panel, Module.

일반적으로 태양열을 에너지원으로 이용하기 위한 방법으로, 태양열을 집광하여 전기에너지를 생성하는 솔라셀을 이용하는 방법이 널리 알려져 있다. 이와 같이 태양열을 전기에너지로 변환하여 이용하는 방식 이외에 태양열을 이용하는 방법으로서, 태양의 복사열을 효율적으로 집열하여 간접 또는 직접 가열원으로 사용할 수 있는 다양한 형태의 집열장치가 있다.Generally, as a method for using solar heat as an energy source, a method of using a solar cell that generates electric energy by condensing solar heat is widely known. As a method of using solar heat in addition to a method of converting solar heat into electrical energy, there are various types of heat collecting apparatuses that can efficiently collect solar radiation of sun and use it as an indirect or direct heating source.

즉, 태양으로부터 오는 복사광선을 집열판이 흡수한 후 이 열에너지를 열매체가 열전달을 통하여 흡수하도록 하고 이 뜨거워진 열매체를 유동시키는 방법 등을 통해서 하여 온수를 생산하여 건물의 냉난방 및 급탕에 이용하거나, 산업공정열, 열발전 등에 활용되고 있다. 태양열 이용 기술의 핵심은 태양열의 집열, 축열, 시스템 제어 등에 있는데, 태양열 에너지는 에너지 밀도가 낮고 계절별, 시간별 변화가 심한 에너지로 집열과 축열이 가장 근본이 되는 기술이며, 집열 축열을 위한 다양한 시도들이 있었다.That is, after the heat collecting plate absorbs the radiation ray from the sun, the heat energy is absorbed by the heat transfer through the heat transfer, and the hot water is produced by flowing the hot heat medium, and the hot water is used for the cooling and heating of the building, Heat generation, heat generation and so on. At the core of solar thermal technology is the collection, storage, and system control of solar heat. Solar energy is the energy with the lowest energy density, seasonal and time-varying energy, and heat and storage are the most fundamental technologies. there was.

도 1은 종래에 사용되는 태양열 집열패널의 하나의 예이다.1 is an example of a conventional solar heat collecting panel.

도 1을 보면, 종래의 집열패널은 상부가 개방되고 내부 공간을 갖는 형태의 금속케이스(1)와 상기 금속케이스(1)의 상부를 덮고 있는 투과유리창(2)으로 이루어진다. 상기 유리창은 투명하여 태양빛을 통과시킬 수 있도록 하여 태양 복사에너지가 상기 집열패널 내부로 투입되도록 한다. 집열패널의 내부에는 금속케이스(1)의 상측에는 단열재(3)와 집열판(4)이 차례로 적층된다. 상기 집열판(4)은 상기 투과유리창(2)을 투과하여 들어온 태양열의 에너지가 집열되는 곳이며 집열에 적절한 소재를 이용한다. 상기 단열재(3)는 상기 집열판과 금속케이스 사이에 구비되어 이들 사이에 열전달이 일어나지 않도록 열을 차단하는 역할을 한다. 그리고, 상기 집열판과 단열재 사이에는 열매체가 흘러서 유동할 수 있도록 한 열매체 관(5)이 나란히 배치된다. 상기 열매체 관(5)은 상기 집열판(4)이 집열한 태양의 열에너지를 전달받아 내부에 유동하는 열매체로 열을 전달하고, 이러한 과정을 통해 뜨거워진 열매체가 열을 필요로 하는 곳으로 흘러가서 다양한 곳에 열이 사용되도록 하는 구조이다.1, the conventional heat collecting panel comprises a metal case 1 having an open top and an inner space, and a transparent window 2 covering the top of the metal case 1. The glass window is transparent and allows sunlight to pass therethrough so that solar radiation energy is injected into the heat collecting panel. In the interior of the heat collecting panel, a heat insulating material 3 and a heat collecting plate 4 are stacked on the upper side of the metal case 1 in order. The heat collecting plate 4 is a place where energy of solar heat received through the transparent glass window 2 is collected and a material suitable for heat collection is used. The heat insulating material (3) is provided between the heat collecting plate and the metal case and serves to cut off heat to prevent heat transfer therebetween. A heat medium pipe (5) is arranged between the heat collecting plate and the heat insulating material so that the heat medium flows and flows. The heat medium pipe 5 receives the heat energy of the solar heat collected by the heat collecting plate 4 and transfers the heat to the heat medium flowing inside. Through this process, the heated heat medium flows to a place requiring heat, It is a structure that allows heat to be used in place.

그런데, 종래의 이러한 집열패널은 다음과 같이 태양 열에너지가 효과적으로 열매체로 전달되지 못하고 손실되는 문제가 있었다.However, in the conventional heat collecting panel, there is a problem that the solar thermal energy can not be efficiently transferred to the heating medium and is lost as follows.

즉, 상기 투과유리창 표면에서 반사되어 손실되는 에너지(a)가 발생하고, 또한 상기 집열판 표면에서 반사되거나 투과유리창(2)과 집열판(4)의 내부에 존재하는 내부 공기층 자체의 대류 등에 의해 손실되는 에너지(b)가 발생한다. 이때 손실되는 에너지(b)의 양이 유입되는 전체 태양열 에너지의 약 23%에 달하는 등 집열패널 내부에 존재하는 공기층으로 인한 매우 많은 에너지 손실이 있었다.That is, energy (a) reflected and lost on the surface of the transparent glass window is generated and is lost due to reflection on the surface of the heat collecting plate or convection of the inner air layer itself existing in the transparent glass window 2 and the heat collecting plate 4 Energy (b) is generated. In this case, the amount of energy (b) lost is about 23% of the total solar energy flowing into the solar cell.

또한, 상기 단열재(3)가 완전한 단열 기능을 할 수는 없으므로 상기 집열판(4)이 집열한 열에너지가 전도에 의해 상기 단열재(3) 및 금속케이스(1)를 통해 빠져나가서 손실되는 에너지(c) 등이 발생하였다.
Since the heat insulating material 3 can not perform a complete heat insulating function, the energy c that the thermal energy collected by the heat collecting plate 4 passes through the heat insulating material 3 and the metal case 1 by conduction and is lost, .

본 발명은, 태양열 집열장치로서 집열장치 내부에 존재하는 공기층 대류에 의해 발생하는 에너지 손실을 방지하기 위해 내부가 진공으로 된 진공집열패널을 제공하는 것을 목적으로 하며, 이를 통해 집열 효율을 높인 태양열 집열모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a vacuum heat collecting panel having an internal vacuum to prevent energy loss caused by air layer convection existing in a heat collecting device as a solar heat collecting device, Modules. ≪ / RTI >

또한, 본 발명은 태양열 집열모듈에 사용되는 부재로서 내부 진공에 대한 대기압 하중을 견딜 수 있는 충분한 강도를 갖도록 고안된 진공집열패널의 형상 및 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
It is another object of the present invention to provide a shape and structure of a vacuum heat collecting panel designed to have sufficient strength to withstand an atmospheric pressure load against an internal vacuum as a member used in a solar heat collection module.

본 발명은, 상부가 개방되며 내부 공간이 형성된 케이스(110); 상기 케이스의 내측에 구비되고, 내부가 진공인 진공집열패널(130); 상기 진공집열패널과 상기 케이스 사이에 배치되어 열전달을 차단하는 단열재(120); 상기 진공집열패널 내부에 구비되어 태양열을 흡수하는 흡열판(135)과 열매체순환관(137);을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 집열모듈을 제공한다.According to the present invention, there is provided an electronic apparatus comprising: a case having an upper portion opened and an internal space formed therein; A vacuum heat collecting panel (130) disposed inside the case and having a vacuum inside; A heat insulating material disposed between the vacuum heat collecting panel and the case to block heat transfer; And a heat absorbing plate 135 and a heat medium circulation pipe 137 provided inside the vacuum heat collecting panel to absorb solar heat.

상기 진공집열패널은, 서로 일정 간격 이격되어 배치되는 상부투과창(131)과 하부지지판(132) 및 상기 상부투과창과 하부지지판 사이에 간격을 유지시키는 측면지지판(133)을 더 포함한다.The vacuum heat collecting panel further includes an upper transmission window 131 and a lower support plate 132 spaced apart from each other by a predetermined distance and a side support plate 133 for maintaining a gap between the upper transmission window and the lower support plate.

상기 진공집열패널과 일정 간격을 두고 그 상측에 구비되는 단열투과창(240);을 더 포함한다.And an adiabatic transmission window (240) provided at an upper side thereof with a predetermined gap from the vacuum heat collecting panel.

상기 상부투과창과 하부지지판 중 적어도 하나는 가운데 부분이 위로 볼록한 라운드 형상으로 이루어지며, 상기 라운드 형상은 상기 상부투과창과 하부지지판 중 적어도 하나에서 복수 개 형성될 수 있다.At least one of the upper transmission window and the lower support plate may have a round shape with the center portion thereof being convex upward, and the round shape may be formed from at least one of the upper transmission window and the lower support plate.

상기 상부투과창과 하부지지판 사이에 구비되어 내부 진공에 대한 대기압 하중을 견딜 수 있도록 강도 보강용의 스페이서(139, 139-1)를 더 포함할 수 있다.And may further include spacers 139 and 139-1 provided between the upper transmission window and the lower support plate to reinforce the atmospheric pressure against the internal vacuum.

상기 열매체순환관은 상기 흡열판과 접합되어 장착되고, 내부에 열매체가 순환할 수 있다. 또는, 상기 흡열판은 일정 간격을 두고 볼록한 부분(열매체 순환 통로 홈)을 복수개 갖는 형상의 부재가 서로 마주보도록 배치되어 접합된 것이며, 상기 열매체순환관은 상기 접합된 흡열판의 볼록한 부분일 수 있다.The heat medium circulation pipe is connected to the heat absorbing plate, and the heat medium can circulate inside the heat medium circulation pipe. Alternatively, the heat absorbing plate may be formed by joining and joining members having a shape having a plurality of convex portions (heat medium circulating passage grooves) at regular intervals so as to face each other, and the heat medium circulating tube may be a convex portion of the bonded heat absorbing plate .

또한, 본 발명은, 서로 일정 간격 이격되어 배치되는 상부투과창(131)과 하부지지판(132); 및 상기 상부투과창과 하부지지판 사이에 간격을 유지시키는 측면지지판(133);으로 이루어진 내부 진공공간을 포함하고, 상기 내부 진공공간에는 태양열을 흡수하는 흡열판(135)과 열매체순환관(137), 내부진공에 대한 대기압 하중을 효과적으로 견딜 수 있도록 복수개의 스페이서(139,139-1)가 구비되고, 진공패널 봉입 후 10-3 torr의 진공도가 지속적으로 유지 되도록 진공패널 내부에 게터를 장착 또는 도포하는 것을 특징으로 하는 태양열 진공집열패널을 제공한다.
In addition, the present invention may include an upper transmission window 131 and a lower support plate 132 spaced apart from each other by a predetermined distance; And a side support plate 133 for maintaining a gap between the upper transmission window and the lower support plate. The internal vacuum space includes a heat absorbing plate 135 for absorbing solar heat, a heat medium circulation pipe 137, A plurality of spacers 139 and 139-1 are provided to effectively withstand the atmospheric pressure load on the inner vacuum and the getter is mounted or applied inside the vacuum panel so that the degree of vacuum of 10 -3 torr is maintained after the vacuum panel is sealed To provide a solar heat vacuum panel.

본 발명에 따른 진공집열패널은, 태양열을 집열하는 내부공간이 진공으로 이루어져 대류 및 전도에 의한 열손실을 방지하여 내부 진공공간에 존재하는 흡열판 및 열매체순환관으로 열이 효과적으로 전달되는 효과가 있고, 또한 본 발명의 상기 구성에 따른 진공집열패널은 그 구조 및 형상이 내부 진공압에 대한 대기압 하중을충분히 견디게 되는 효과가 있고, 진공내부에 장착되거나 도포된 게터에 의해 진공봉입 후 10-3 torr 이하의 진공압력이 지속적으로 유지되는 효과가 있다.In the vacuum heat collecting panel according to the present invention, the internal space for collecting solar heat is vacuumed to prevent heat loss due to convection and conduction, thereby effectively transmitting heat to the heat absorbing plate and the heat medium circulation tube existing in the internal vacuum space and, also, and the vacuum heat collection panel is effective is sufficiently withstand the atmospheric pressure load on the vacuum pressure inside its structure and shape corresponding to the configuration of the present invention, and then vacuum sealed by the mount in a vacuum coating or internal getter 10 -3 the vacuum pressure below torr is continuously maintained.

도 1은 종래기술에서 사용되던 태양열 집열패널의 측단면도이며,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 태양열 집열모듈의 측단면도이며,
도 3은 도 2에 도시된 집열모듈의 분리된 모습이며,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 태양열 집열모듈의 측단면도이며,
도 5 내지 도 10은 본 발명에 따른 태양열 집열모듈에 사용되는 진공집열패널 및 그 구성품의 여러가지 모습이다.1 is a side cross-sectional view of a solar heat collecting panel used in the prior art,
2 is a side cross-sectional view of the solar heat collection module according to the first embodiment of the present invention,
Fig. 3 is an exploded view of the heat collecting module shown in Fig. 2,
4 is a side cross-sectional view of a solar heat collection module according to a second embodiment of the present invention,
5 to 10 illustrate various views of the vacuum heat collecting panel and its components used in the solar heat collecting module according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

다만, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 실험자 및 측정자와 같은 사용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 태양열 집열모듈의 측단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 집열모듈의 분리된 모습이다.FIG. 2 is a side cross-sectional view of the solar heat collecting module according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an exploded view of the heat collecting module shown in FIG.

도 2 내지 도 3을 보면, 본 발명에 따른 태양열 집열모듈(100)은 대략 상부가 개방되고 측면과 하부면을 갖는 내부 공간이 형성된 금속재질의 케이스(110)와 상기 케이스(110)의 내측면에 구비되어 금속재질과 진공집열패널(이하, 설명) 사이에 열전달을 차단하는 단열재(120)를 포함한다. 상기 단열재(120)는 상기 케이스의 하부면과 측면 안쪽에 배치되는 형상이며, 내측에 배치되는 진공집열패널(130)을 감싸는 형태이다.2 to 3, the solar collecting module 100 according to the present invention includes a metal case 110 having an upper portion opened and an inner space having a side surface and a lower surface, And a heat insulating material 120 interposed between the metal material and the vacuum heat collecting panel (to be described below) to block heat transfer. The heat insulating material 120 is disposed on a lower surface and a side surface of the case and surrounds the vacuum heat collecting panel 130 disposed inside.

상기 진공집열패널(130)은 본 발명의 가장 큰 특징 부분이며, 상기 진공집열패널(130)은 내부진공(10-3 torr)에 대한 대기압 하중을 지지할 수 있는 구조로 이루어지며, 햇빛이 투과하는 상부투과창(131)과 하부에서 지지하는 하부지지판(132) 그리고 상부투과창과 하부지지판 사이에 게재되어 이들 사이에 간격을 유지하도록 하는 측면지지판(133)을 포함하며, 내부공간(s)은 10-3 torr 이하의 진공상태를 유지하도록 한다. The vacuum heat collecting panel 130 is the most significant feature of the present invention. The vacuum collecting panel 130 has a structure capable of supporting an atmospheric pressure load against an internal vacuum (10 -3 torr) And a side support plate 133 disposed between the upper transmission window and the lower support plate to maintain a gap between the upper transmission window and the lower support plate, Maintain a vacuum of 10 -3 torr or less.

상기 상부투과창(131)은 태양열 투과율이 높은 붕산유리 또는 저금속 유리를 사용하는 것이 좋다. 붕산유리는 일반적인 유리 조성물에 산화붕소(B2O3)를 첨가한 것이며 보통의 유리보다 열에 의한 팽창률이 적은 유리가 되므로, 일반적으로 온도 변화가 심한, 예를 들면 방전관, 연소관, 실험 기구 등에 사용되는 유리이다. 상부투과창 표면에는 광투과율을 높이고 반사율을 낮추기 위해 금속, 무기질, 유기질 등으로 코팅을 할 수도 있다. 그리고, 상기 하부지지판(132)과 측면지지판(133)은 유리 또는 금속 등의 적절한 재질로 이루어진다. The upper transparent window 131 is preferably made of boric acid glass or low-metal glass having a high solar transmittance. Boric acid glass is a glass which is added to boron oxide (B2O3) in a general glass composition and becomes a glass having a thermal expansion coefficient lower than that of ordinary glass, and therefore is generally used for a discharge tube, a combustion tube, . On the surface of the upper transmissive window, metal, inorganic, organic or the like may be coated to increase the light transmittance and lower the reflectance. The lower support plate 132 and the side support plate 133 are made of a suitable material such as glass or metal.

상기 상부투과창(131)과 하부지지판(132) 및 측면지지판(133) 등은 브레이징 또는 유리접합 금속 브레이징으로 접합되어 내부 진공을 유지하도록 하며, 상기 내부공간(s)는 대략 10-3 torr 정도의 진공도를 유지하는 것이 바람직하다. 또한 진공도 유지를 위해서, 상부투과창의 가장자리 또는 측면지지판이나 하부지지판의 표면의 일부 또는 전체면에는 비확산게터를 도포할 수 있고, 또는 적절한 위치에 확산케터를 박막으로 도포할 수도 있을 것이다. The upper transparent window 131, the lower support plate 132, the side support plate 133 and the like are joined by brazing or glass bonding metal brazing to maintain the internal vacuum, and the internal space s is about 10 -3 torr It is preferable to maintain the degree of vacuum. In order to maintain the degree of vacuum, a non-diffuse getter may be applied to the edge of the upper transmission window or a part or all of the surface of the side support plate or the lower support plate, or a diffusion kettle may be applied as a thin film at a proper position.

또한, 본 발명에 따른 진공집열패널(130)은, 내부공간(s)에서 태양열을 흡수하는 흡열판(135)과 열매체순환관(137)을 포함한다. 상기 흡열판(135)은 광흡수율을 높이고 반사율을 낮추기 위해 금속, 무기질, 유기질 등으로 코팅을 할 수도 있다. 그리고, 상기 흡열판(135)은 상기 열매체순환관(137)과 브레이징접합으로 결합되어 접하도록 연결되어서, 흡열판이 흡수한 열이 열매체순환관으로 열이 전달되도록 한다. 브레이징이란, 접합하고자 하는 양모재 용융점 이하에서 용가재를 첨가하여 접합하는 방법으로 모재가 상하지 않고 접합하는 방식이며, 다만, 브레이징 기법 자체는 통상적으로 알려진 방법을 이용하는 것이므로 이것에 대한 구체적인 방식은 생략하도록 한다.The vacuum heat collecting panel 130 according to the present invention includes a heat absorbing plate 135 and a heat medium circulation pipe 137 that absorb solar heat in the internal space s. The heat absorbing plate 135 may be coated with a metal, an inorganic material, an organic material, or the like in order to increase the light absorptivity and lower the reflectance. The heat absorbing plate 135 is connected to the heat medium circulation pipe 137 by a brazing connection so that the heat absorbed by the heat absorbing plate is transferred to the heat medium circulating tube. The brazing is a method in which the base material is bonded without adding any impurities by joining and adding a filler at a melting point or lower of the wool material to be joined. However, since the brazing technique itself uses a conventionally known method, .

본 발명에서 상기 흡열판(135)과 열매체순환관(137)이 10-3 torr 상태의 진공분위기의 내부공간(s)에 장착되어 있어서 집열된 에너지가 대류로 손실되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 단열재(120)는 복사된 열이 전도에 의해 케이스(110)를 통해 손실되는 것을 방지한다.In the present invention, the heat absorbing plate 135 and the heat medium circulation pipe 137 are installed in the internal space s in a vacuum atmosphere of 10 -3 torr, so that the heat energy can be prevented from being lost as convection. In addition, the heat insulating material 120 prevents the radiated heat from being lost through the case 110 by conduction.

상기 흡열판(135)은 상부투과창을 투과하여 내부로 들어온 태양열의 에너지가 집열되는 곳이며 이를 위해 집열에 적절한 소재를 이용하며, 흡열판(135)의 상면에는 태양열 흡수율을 높이고 반사를 방지하기 위한 막(미도시)이 도포될 수도 있다. 상기 반사방지막은 태양 복사열을 흡수하여 열을 발생시키고, 태양빛이 반사되는 것을 방지하는 역할을 하는 막이며, 일반적으로 흑색 크롬 도막, 흑색 티타늄 코팅(이산화티탄 박막)을 사용할 수 있다. 이는 밀도가 높고 흑색을 나타내는 금속을 사용하여 태양 복사열의 흡수와 열전도가 용이하도록 한 것이다. 이 외에 흑연분말을 추가로 코팅하여 형성할 수도 있다.The endothermic plate 135 is an area through which the energy of solar heat that enters the inside through the upper transmission window is collected. For this purpose, a material suitable for the heat collection is used. On the upper surface of the endothermic plate 135, (Not shown) may be applied. The antireflection film absorbs solar radiation heat to generate heat and prevent sunlight from being reflected. In general, a black chromium film and a black titanium coating (titanium dioxide thin film) can be used. This is to make the absorption of solar radiation heat and the heat conduction easy by using metal which shows high density and black color. In addition, it may be formed by further coating a graphite powder.

상기 열매체순환관(137)은 열전달을 위한 열매체가 흐르는 관이며, 상기 열매체는 상기 흡열판을 통해 전달된 태양의 열에너지를 전달받고, 이러한 과정을 통해 뜨거워진 열매체가 열을 필요로 하는 곳으로 흘러가서 다양한 곳에 열을 전달하여 사용되도록 한다.
The heat medium circulation pipe 137 is a tube through which the heat medium for heat transfer flows. The heat medium receives the heat energy of the sun transmitted through the heat absorbing plate, and through this process, the heat medium flows into the heat- Go to various places to transfer heat to be used.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 태양열 집열모듈(200)의 측단면도이다.4 is a side cross-sectional view of a solar heat collection module 200 according to a second embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 태양열 집열모듈(200)은 금속재질의 케이스(210)와 상기 케이스(210)의 내측면에 구비되는 단열재(220) 및 상기 단열재의 내측에 구비되는 진공집열패널(130)을 포함하는 점은 위 제1실시예에서 설명한 바와 유사하므로 이에 대한 설명은 중복을 피하기 위해 생략하도록 한다.The solar heat collection module 200 according to the present embodiment includes a case 210 made of a metal material, a heat insulating material 220 provided on an inner surface of the case 210 and a vacuum heat collecting panel 130 provided inside the heat insulating material The points included are similar to those described in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted in order to avoid duplication.

본 제2실시예에서 태양열 집열모듈(200)은 상기 진공집열패널의 상측에서 진공집열패널과 일정 간격을 두고 단열투과창(240)이 배치된다. 상기 단열투과창(240)은 진공집열패널 내부의 흡열판(135)에서 상부투과창으로 복사된 열이 전도및 대류에 의해 외기로 손실되는 것을 방지하는 역할을 한다.In the second embodiment, the heat insulating transmission window 240 is disposed at a certain distance from the vacuum heat collecting panel on the upper side of the vacuum heat collecting panel. The heat insulating transmission window 240 serves to prevent heat radiated from the heat absorbing plate 135 inside the vacuum heat collecting panel to the upper transmission window from being lost to the outside air by conduction and convection.

상기 단열투과창(240)은 상기 케이스(210)의 양측 상단부에 유기용제 접합 또는 밀착결합 등의 기법으로 접합되어, 단열투과창과 진공집열패널 사이에는 공기가 존재하는 대기압공간(250)을 형성한다.
The heat insulating transmission window 240 is bonded to both upper ends of the case 210 by an organic solvent bonding or a close adhesion technique to form an atmospheric pressure space 250 in which air is present between the heat insulating transmission window and the vacuum heat collecting panel .

도 5 내지 도 10은 본 발명에 따른 태양열 집열모듈에 사용되는 진공집열패널 및 그 구성품의 여러가지 모습들을 도시하고 있으며, 이하에서는 이들에 대해 설명하도록 한다.5 to 10 illustrate various aspects of the vacuum heat collecting panel and its components used in the solar heat collecting module according to the present invention. Hereinafter, these will be described.

도 5에서 도시된 본 발명의 진공집열패널(230)은 햇빛이 투과하는 상부투과창(231)과 하부에서 지지하는 하부지지판(232) 그리고 상부투과창과 하부지지판 사이에 게재되어 이들 사이에 간격을 유지하도록 하는 측면지지판(233)이 측면 결합되며, 내부공간(s)은 진공상태(10-3torr)가 유지되도록 하고, 내부 진공공간(s)에는 흡열판(235), 열매체 순환관(237)이 포함된다. 상기 상부투과창(231)은 태양광 투과율이 높은 붕산유리 또는 저금속 유리로 이루어지고, 하부지지판(232) 및 측면지지판(233)은 유리 또는 금속등의 적절한 재질로 이루어진다. 상부투과창(231), 하부지지판(232) 및 측면지지판(233)은 유리접합 및 브레이징 등의 기법으로 결합되어 내부공간(s)이 대략 10-3 torr 정도의 진공도를 유지하고 게터가 장착 또는 도포는 것 등은 위에서 설명한 것과 동일하므로 중복 설명은 생략하도록 한다. 또한, 내부에 흡열판(235) 및 열매체순환관(237) 등을 구비하는 점 역시 동일하다. The vacuum heat collecting panel 230 of the present invention shown in FIG. 5 includes an upper transparent window 231 through which sunlight is transmitted and a lower supporting plate 232 supporting the lower transparent window 231, and a gap between the upper transparent window and the lower supporting plate The inner space s is maintained in a vacuum state (10 -3 torr), and the internal vacuum space s is provided with a heat absorbing plate 235, a heat medium circulation pipe 237 ). The upper support window 232 and the side support plate 233 are made of a suitable material such as glass or metal. The upper support window 231, the lower support plate 232 and the side support plate 233 are joined by a technique such as glass bonding and brazing so that the inner space s maintains a degree of vacuum of about 10 -3 torr, And the like are the same as those described above, so redundant explanations are omitted. In addition, the heat absorbing plate 235 and the heat medium circulation pipe 237 are also provided inside.

다만, 도 5에서는 상기 상부투과창(231)과 하부지지판(232)은 가운데 부분이 볼록한 형태가 되도록 임의의 R 로 라운딩 되는 형상을 이루도록 한 것이 제1실시예 및 제2실시예에 설명한 진공집열패널(130)과 다른 특징이며, 이하에서는 이를 편의상 "라운드형 진공집열패널"이라 한다. 이것은 내부 진공에 따른 대기압 하중을 효과적으로 견딜 수 있도록 하기 위함이다.
5, the upper transmission window 231 and the lower support plate 232 are formed so as to be rounded at an arbitrary radius R so that the center portion of the upper transmission window 231 is convex. However, in the vacuum transmission system according to the first and second embodiments, And is different from the panel 130. Hereinafter, it is referred to as a " round type vacuum heat collecting panel " This is to effectively withstand the atmospheric pressure load due to the internal vacuum.

도 6에서 도시된 진공집열패널(130')은 상부투과창(131)과 하부지지판(132)과 측면지지판(133) 그리고, 흡열판(135) 및 열매체순환관(137) 등을 포함하는 점 등은 위 제1실시예에서 설명한 바와 동일하다.The vacuum heat collecting panel 130 'shown in FIG. 6 includes the upper transmission window 131, the lower support plate 132, the side support plate 133, the heat absorbing plate 135, the heat medium circulation pipe 137, Etc. are the same as those described in the first embodiment.

다만, 도 6에 도시된 진공집열패널(130')은 내부 진공공간에 스페이서(139)를 더 포함하도록 한다. 상기 스페이서(139)는 진공집열패널의 내부공간에서 상기 흡열판(135)에 형성된 개구를 관통하여 상부투과창(131)과 하부지지판(132) 사이에 장착하여 이들을 지지하는 역할을 한다. 즉, 상기 스페이서(139)는 진공집열패널이 대면적화 되었을 때 상부투과창(131)과 하부지지판(132)이 집열패널 내부 진공에 따른 대기압 하중을 효과적으로 견딜 수 있도록 하기 위함이다.However, the vacuum heat collecting panel 130 'shown in FIG. 6 further includes a spacer 139 in the internal vacuum space. The spacer 139 penetrates through an opening formed in the heat absorbing plate 135 in the inner space of the vacuum heat collecting panel and is mounted between the upper transmission window 131 and the lower support plate 132 to support the spacer 139. That is, the spacer 139 is provided to effectively withstand the atmospheric pressure load due to the vacuum in the interior of the heat collecting panel when the vacuum heat collecting panel is large-sized, that is, the upper transparent window 131 and the lower supporting plate 132.

도 6에서는 상기 스페이서의 형상으로 원통 형상을 도시하고 있으나 이것은 예시적인 형태일 뿐이며 사각 기둥형상, 볼, 관 등 다양한 형태로 상기 상부투과창(131)과 하부지지판(132) 사이에 게재되어 이들을 지지할 수 있을 것이다. 스페이서(139,139-1,239) 의 재료는 유리, 세라믹을 포함한 금속, 유기.무기물 등 다양한 재질이 적용된다. 7에서는 스페이서(139-1)의 또 다른 예로서 긴 사각 막대 형상이 횡방향으로 배치된 것을 도시하고 있다.6, a cylindrical shape is shown in the shape of the spacer, but this is only an exemplary form and is disposed between the upper transmission window 131 and the lower support plate 132 in various shapes such as a square columnar shape, a ball, You can do it. The spacers 139, 139-1, and 239 may be made of various materials such as glass, ceramics, metal, organic or inorganic materials. 7 shows another example of the spacer 139-1 in which the long rectangular bar shape is arranged in the lateral direction.

도 8에 도시된 진공집열패널(230')은 도 5에서 도시된 라운드형 진공집열패널로서 대면적화 되었을 때의 일부 변형 예이다.The vacuum heat collecting panel 230 'shown in FIG. 8 is a partial modification when the round type vacuum heat collecting panel shown in FIG. 5 is large-sized.

도 5에 도시된 라운드형 진공집열패널은 상기 상부투과창(231)과 하부지지판(232)이 가운데 부분이 볼록한 형태로 라운딩 된 형상이 하나로 이루어져 있었으나, 도 8에서 도시된 진공집열패널(230')은 가운데 부분이 볼록한 곳이 복수개의 부위에서 연속적으로 형성된 것이다. 즉, 상부투과창(231)과 하부지지판(232) 사이의 간격이 증가하다가 감소하는 영역이 반복되어 나타나는데, 이들 사이 간격이 최소로 되는 지점에 스페이서(239)가 배치되어 상부투과창(231)과 하부지지판(232)을 지지하도록 한다. 상기 스페이서(239)의 형상은 다양한 형태일 수 있으며, 그 일예로서는 도 6 내지 도 7에서 도시되고, 설명된 것과 유사한 형태일 수 있을 것이다. 상기 스페이서(239) 역시 라운드형 진공집열패널이 대면적화 되었을 때 내부 진공에 따른 대기압 하중을 효과적으로 견딜 수 있도록 하기 위함은 당연하다.
5, the upper transparent window 231 and the lower support plate 232 are rounded in the shape of a convex center. However, the vacuum heat collecting panel 230 'shown in FIG. ) Is formed continuously at a plurality of sites where the center portion is convex. The spacer 239 is disposed at a position where the interval between the upper transmission window 231 and the lower support plate 232 is minimized to increase the distance between the upper transmission window 231 and the lower support plate 232. The upper transmission window 231, And the lower support plate 232 are supported. The shape of the spacer 239 can be in various forms, one example of which is shown in Figs. 6 to 7 and may be similar to that described. The spacer 239 is also intended to effectively withstand the atmospheric pressure load due to the internal vacuum when the round type vacuum heat collecting panel is large-sized.

도 9 내지 도 10은 실시 예1과 실시 예2 에서 설명한 진공집열패널(130)에 장착되는 흡열판(135) 및 열매체순환관(137)의 변형된 모습이다.Figs. 9 to 10 are views showing a modified form of the heat absorbing plate 135 and the heat medium circulation pipe 137 mounted on the vacuum heat collecting panel 130 described in the first and second embodiments.

본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 태양열 집열모듈(도2, 도4)에 장착된 진공집열패널(130)의 흡열판(135)과 열매체순환관(137)은 흡열판(135)의 하부에 열매체순환관(137)이 브레이징 접합되어 장착되는 방식이었다. 그러나, 도 9 내지 도 10에서는 열매체 순환을 위한 별도의 관을 요하지 않고 흡열판(135-1)과 동일한 형상의 금속판(135-2)을 흡열판(135-1)과 상하로 배치하여 이를 접합한 형태이다.The heat absorbing plate 135 and the heat medium circulation pipe 137 of the vacuum heat collecting panel 130 mounted on the solar heat collecting module (FIGS. 2 and 4) according to the first and second embodiments of the present invention are connected to the heat absorbing plate 135, And a heat medium circulation pipe 137 is brazed to the lower part of the heat exchanger. However, in Figs. 9 to 10, the metal plate 135-2 having the same shape as that of the heat absorbing plate 135-1 is disposed above and below the heat absorbing plate 135-1 without requiring a separate tube for heat medium circulation, It is a form.

도 9 내지 도 10를 보면, 흡열판은 일정 간격을 두고 볼록한 부분(열매체순환 통로)을 가진 판 형상 즉, 흡열판(135-1)과 금속하판(135-2)의 부재가 서로 마주보도록 상하로 배치되어 접합된 형태이다(도 10은 이를 분리한 형상임). 상기 흡열판의 상하의 부재(135-1, 135-2)는 서로 면상 접합을 이루어서 진공기밀을 이루며, 이를 위해 브레이징 접합을 실시한다. 상기 흡열판 중 볼록한 부분은 유체가 흐를 수 있는 통로가 되는 이곳을 통해서 열매체가 유동할 수 있는 열매체 유동공간(137-1)이 된다. 본 실시예에서는 열매체 유동을 위해 별도의 관 형태의 구성을 요하지 않고 흡열판 자체가 열매체 유동수단이 되는 것이며, 이런 방식으로 흡열판의 열이 직접적으로 열매체로 전달될 수 있어서 유리한 점이 있다.
9 to 10, the endothermic plate has a plate shape having a convex portion (heat medium circulation passage) at a predetermined interval, that is, a member of the heat absorbing plate 135-1 and the lower metal plate 135-2 facing each other (FIG. 10 shows a separated form). The upper and lower members 135-1 and 135-2 of the heat absorbing plate are joined to each other by surface bonding to form a vacuum hermetic seal. The convex portion of the heat absorbing plate becomes a heat medium flowing space 137-1 through which the heating medium can flow through the passage through which the fluid can flow. In this embodiment, the heat absorbing plate itself is not required to have a separate tube-type structure for the heat medium flow, and the heat of the heat absorbing plate can be directly transferred to the heat medium in this manner.

100: 태양열 집열모듈 110: 케이스
120: 단열재 130: 진공집열패널
131: 상부투과창 132: 하부지지판
133; 측면지지판 135: 흡열판
137: 열매체순환관 139: 스페이서
240: 단열투과창100: solar collecting module 110: case
120: Heat insulating material 130: Vacuum heat collecting panel
131: upper transmission window 132: lower support plate
133; Side supporting plate 135: endothermic plate
137: Heat medium circulation pipe 139: Spacer
240: Heat-insulating window

Claims (15)

서로 일정 간격 이격되어 배치되는 상부투과창(231)과 하부지지판(232); 및 상기 상부투과창과 하부지지판 사이에 간격을 유지시키는 측면지지판(233);으로 이루어진 내부 진공공간을 포함하고,
상기 내부 진공공간에는 태양열을 흡수하는 흡열판이 구비되고,
상기 상부투과창과 하부지지판 중 적어도 하나는 가운데 부분이 위로 볼록한 라운드 형상 복수 개가 이웃하여 연속적으로 형성되고,
상기 상부투과창과 하부지지판 사이에 구비되어 강도를 보강하는 막대 형상의 스페이서(239)가 횡방향으로 배치되며,
상기 상부투과창과 하부지지판 사이의 간격은 증가하다가 감소하는 영역이 반복되어 나타나는데, 상기 스페이서는 상부투과창과 하부지지판 사이의 간격이 최소로 되는 지점에 배치되고,
상기 흡열판은 열매체가 순환하는 열매체 유동공간(137-1)을 형성하기 위해서 상하 부재(135-1, 135-2)가 서로 면상 접합된 것을 특징으로 하는 태양열 진공집열패널.
An upper transmission window 231 and a lower support plate 232 which are spaced apart from each other by a predetermined distance; And a side support plate (233) for maintaining a gap between the upper transmission window and the lower support plate,
Wherein the internal vacuum space is provided with a heat absorbing plate for absorbing solar heat,
Wherein at least one of the upper transmission window and the lower support plate is continuously formed with a plurality of rounded convex portions whose center portions are convex upward,
A rod-shaped spacer (239) provided between the upper transmission window and the lower support plate and reinforcing the strength is disposed in the lateral direction,
The spacing between the upper transmission window and the lower support plate is increased and decreased repeatedly. The spacer is disposed at a position where the interval between the upper transmission window and the lower support plate is minimized,
And the upper and lower members (135-1, 135-2) are bonded to each other in a face-to-face fashion to form a heat medium flow space (137-1) through which the heat medium circulates.
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