KR101471961B1 - 태양열 집열기의 진공관 거치대 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양열 집열기의 진공관 거치대에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진공관의 외주연에 설치되는 지지링이 고정링의 중앙홀 내에서 진공관의 설치각도에 맞춰 각도가 변경됨으로써, 진공관의 설치면 각도가 어떠한 각도 즉, 수평 및 수직 또는 다각도로 설치할 수 있어 안정적인 설치가 가능하고, 설치면의 각도에 제약이 없으므로 진공관의 열원이 헤더부에 원활하게 이송되어 태양열 집열기가 효율적으로 작동되며, 상기 진공관의 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 방지하고, 태양열 집열기의 프레임에 거치대의 탈부착이 간단하고, 상기 진공관에 거치대의 탈부착도 간단하여 진공관을 고정하는데 용이한 특징이 있다.

Description

태양열 집열기의 진공관 거치대{Vacuum tube lock of solar collector}

본 발명은 태양열 집열기의 진공관 거치대에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진공관의 외주연에 설치되는 지지링이 고정링의 중앙홀 내에서 진공관의 설치각도에 맞춰 각도가 변경됨으로써, 진공관의 설치면 각도가 어떠한 각도 즉, 수평 및 수직 또는 다각도로 설치할 수 있어 안정적인 설치가 가능하고, 설치면의 각도에 제약이 없으므로 진공관의 열원이 헤더부에 원활하게 이송되어 태양열 집열기가 효율적으로 작동되며, 상기 진공관의 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 방지하고, 태양열 집열기의 프레임에 거치대의 탈부착이 간단하고, 상기 진공관에 거치대의 탈부착도 간단하여 진공관을 고정하는데 용이한 태양열 집열기의 진공관 거치대에 관한 것이다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

여기서, 상기 외부튜브와 집열튜브 사이 공간에는 진공 처리로 인해 공기의 대류에 의한 외부로의 열손실을 차단 시키게 된다.

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.

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.

또한, 상기 헤더부(5)에 연결된 진공관(2)의 끝단부는 진공관(2)의 설치각도가 경사지게 형성됨으로써, 고정하기가 매우 어렵고, 어렵게 고정하더라도 진공관(2)의 파손 등에 의해 수리 교체시, 다수개의 진공관(2)을 다 분리해야하기 때문에 착탈에 어려움이 많다.

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,

진공관의 외주연에 설치되는 지지링이 고정링의 중앙홀 내에서 진공관의 설치각도에 맞춰 각도가 변경됨으로써, 진공관의 설치면 각도가 어떠한 각도 즉, 수평 및 수직 또는 다각도로 설치할 수 있어 안정적인 설치가 가능하고, 설치면의 각도에 제약이 없으므로 진공관의 열원이 헤더부에 원활하게 이송되어 태양열 집열기가 효율적으로 작동되는 태양열 집열기의 진공관 거치대를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 진공관의 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 태양열 집열기의 진공관 거치대를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 태양열 집열기의 프레임에 거치대의 탈부착이 간단하고, 상기 진공관에 거치대의 탈부착도 간단하여 진공관을 고정하는데 용이한 태양열 집열기의 진공관 거치대를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 태양열 집열기의 진공관을 지지하는 거치대에 있어서,

상기 진공관의 끝단부에 위치되어 태양열 집열기의 프레임에 연결되는 고정대와;

상기 고정대의 상부측에 형성되고, 상기 진공관이 관통되도록 중앙홀이 형성되는 고정링과;

상기 고정링의 중앙홀 내에 설치되어 진공관의 외주연에 구비되고, 상기 진공관의 설치각도에 따라 고정링에 지지되도록 진공관에 맞춰 각도가 변경되는 지지링;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양열 집열기의 진공관 거치대에 관한 것이다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 태양열 집열기의 진공관 거치대는 진공관의 외주연에 설치되는 지지링이 고정링의 중앙홀 내에서 진공관의 설치각도에 맞춰 각도가 변경됨으로써, 진공관의 설치면 각도가 어떠한 각도 즉, 수평 및 수직 또는 다각도로 설치할 수 있어 안정적인 설치가 가능하고, 설치면의 각도에 제약이 없으므로 진공관의 열원이 헤더부에 원활하게 이송되어 태양열 집열기가 효율적으로 작동되는 효과가 있다.

또한, 진공관의 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.

또한, 태양열 집열기의 프레임에 거치대의 탈부착이 간단하고, 상기 진공관에 거치대의 탈부착도 간단하여 진공관을 고정하는데 용이한 효과가 있다.

도 1은 종래의 태양열 집열기를 나타낸 사시도이고,
도 2는 종래의 진공관을 나타낸 개략도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 태양열 집열기를 나타낸 측면도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 거치대에 지지된 진공관의 다양한 각도를 나타낸 측면도이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 거치대에 지지된 진공관의 다양한 각도를 나타낸 평면도이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 거치대를 나타낸 사시도이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 거치대를 나타낸 정면도이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.

본 발명은 태양열 집열기의 진공관을 지지하는 거치대에 있어서,

상기 진공관의 끝단부에 위치되어 태양열 집열기의 프레임에 연결되는 고정대와;

상기 고정대의 상부측에 형성되고, 상기 진공관이 관통되도록 중앙홀이 형성되는 고정링과;

상기 고정링의 중앙홀 내에 설치되어 진공관의 외주연에 구비되고, 상기 진공관의 설치각도에 따라 고정링에 지지되도록 진공관에 맞춰 각도가 변경되는 지지링;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.

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.

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.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 태양열 집열기를 나타낸 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 거치대에 지지된 진공관의 다양한 각도를 나타낸 측면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 거치대에 지지된 진공관의 다양한 각도를 나타낸 평면도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 거치대를 나타낸 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 거치대를 나타낸 정면도이다.

도 3 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 태양열 집열기의 진공관 거치대(50)는 상기 진공관(2)의 끝단부에 위치되어 태양열 집열기의 프레임(6)에 연결되는 고정대(10)와, 상기 고정대(10)의 상부측에 형성되고, 상기 진공관(2)이 관통되도록 중앙홀(21)이 형성되는 고정링(20)과, 상기 고정링(20)의 중앙홀(21) 내에 설치되어 진공관(2)의 외주연에 구비되고, 상기 진공관(2)의 설치각도에 따라 고정링(20)에 지지되도록 진공관(2)에 맞춰 각도가 변경되는 지지링(30)으로 구성된다.

상기 고정대(10)는 도 3 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 태양열 집열기를 받쳐주는 프레임(6)에 결합되는데, 상기 고정대(10)의 하단부가 프레임(6)에 결합되도록 결합돌기(11)가 형성되고, 상기 결합돌기(11)에 맞춰 프레임(6)에 결합홈(미도시)이 형성된다.

여기서, 상기 고정대(10)는 도 3 내지 도 4 및 도 6에서처럼, 프레임(6)에 결합이 용이하면서 일체형으로 부착되는 고정링(20)에 진공관(2)이 결합시, 쉽게 결합되도록 중앙부가 절개되고, 양측으로 벌어진다.

상기 고정링(20)은 도 3 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 고정대(10)의 상부측에 형성되는데, 상기 고정대(10)와 일체형으로 연결되고, 상기 고정링(20)의 일단부는 절개되어 양측으로 벌어지며, 상기 절개부위(미도시)에 결합부재(40)에 의해 상호 결합됨으로써, 미리 설치된 진공관(2)의 외주연에 탈부착 가능하다. 이때, 상기 고정링(20)이 탈부착되는 진공관(2)의 외주연에는 지지링(30)이 설치된 상태에서 고정링(20)이 탈부착된다.

즉, 미리 설치된 진공관(2)의 상태에서 고정링(20)의 절개부위가 벌어져서 진공관(2)을 끼워 중앙홀(21)에 위치시키고, 그 상태에서 절개부위에 볼트, 너트 등의 결합부재(40)에 의해 절개부위를 상호 연결하여 진공관(2)과 결합되는 것이다.

그리고, 상기 절개부위는 도 6과 도 7에서처럼, 고정링(20)의 상측, 하측, 좌, 우 중 어느 한 곳 이상에 형성될 수 있게 설계변경이 가능하다. 이때, 본 발명에서는 고정링(20)의 절개부위는 상측과 하측에 형성되고, 상기 절개부위가 하측에 형성됨으로써, 상기 고정대(10)와 고정링(20)은 수직 단면상 "Ω" 형태로 형성된다. 즉, 상기 고정대(10)와 고정링(20)이 일체형으로 연결된 부위가 수직으로 절개된다.

여기서, 상기 고정링(20)은 진공관(2)의 외주연에 직접적으로 접촉되는 것은 아니고, 상기 고정링(20)과 진공관(2) 사이에 지지링(30)이 설치되어 진공관(2)을 고정하는 것이다.

상기 지지링(30)은 도 3 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 고정링(20)의 중앙홀(21) 내에 구비되는데, 진공관(2)의 외주연에 설치된 상태에서 고정링(20)의 중앙홀(21) 내에 결합된다. 즉, 상기 진공관(2)이 고정링(20)의 절개부위를 통해 결합시, 그 전에 지지링(30)의 진공관(2)의 외주연에 결합된 상태에서 고정링(20)의 중앙홀(21)에 결합되는 것이다.

여기서, 상기 지지링(30)은 고정링(20)의 중앙홀(21) 내에서 진공관(2)의 설치각도에 따라 각도가 변경되도록 외부면이 곡선지게 형성된다. 즉, 도 4의 (a),(b)에서처럼, 진공관(2)이 상측으로 경사지거나 수평이거나 도 5의 (c),(d)에서처럼, 평면상 좌, 우로 경사지게 형성시, 그에 맞춰 지지링(30)이 각도 조절이 용이하여 진공관(2)의 설치에 제약이 없어 효율적이다.

그렇기에 상기 고정링(20)의 중앙홀(21)의 내주연도 외부면이 곡선진 지지링(30)이 삽입되어 진공관(2)의 설치각도에 따라 지지링(30)의 각도 변경이 용이하도록 곡선지게 형성되며, 상기 고정링(20)의 중앙홀(21) 내주연이 곡선지게 형성되어야 지지링(30)이 외부로 쉽게 이탈되는 것을 방지도 하면서 각도 조절이 용이하다.

또한, 상기 지지링(30)의 외주연에는 고정링(20)의 중앙홀(21) 내에서 쉽게 이탈되지 않도록 연결부재(미도시)가 더 형성되고, 상기 연결부재는 고무링과 같은 것으로 지지링(30)과 고정링(20) 사이를 밀착시켜 지지링(30)이 이탈되는 것을 최소한 막아준다.

10 : 고정대 20 : 고정링
21 : 중앙홀 30 : 지지링
40 : 결합부재 50 : 거치대

Claims (7)

1. 태양열 집열기의 진공관(2)을 지지하는 거치대(50)에 있어서,
   상기 진공관(2)의 끝단부에 위치되어 태양열 집열기의 프레임(6)에 연결되는 고정대(10)와;
   상기 고정대(10)의 상부측에 형성되고, 상기 진공관(2)이 관통되도록 중앙홀(21)이 형성되는 고정링(20)과;
   상기 고정링(20)의 중앙홀(21) 내에 구비되어 진공관(2)의 외주연에 설치되고, 상기 진공관(2)의 설치각도에 따라 고정링(20)에 지지되도록 진공관(2)에 맞춰 각도가 변경되는 지지링(30);
   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양열 집열기의 진공관 거치대.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 지지링(30)은 고정링(20)의 중앙홀(21) 내에서 진공관(2)의 설치각도에 따라 각도가 변경되도록 외부면이 곡선지게 형성되는 것을 특징으로 하는 태양열 집열기의 진공관 거치대.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 고정링(20)의 중앙홀(21)은 외부면이 곡선진 지지링(30)이 삽입되어 진공관(2)의 설치각도에 따라 지지링(30)의 각도 변경이 용이하도록 내주연이 곡선지게 형성되는 것을 특징으로 하는 태양열 집열기의 진공관 거치대.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 고정링(20)은 일단부가 절개되어 분리되고, 상기 절개부위가 결합부재(40)에 의해 상호 결합됨으로써, 지지링(30)이 설치된 진공관(2)의 외주연에 탈부착 가능한 것을 특징으로 하는 태양열 집열기의 진공관 거치대.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 고정대(10)와 고정링(20)은 상호 일체형으로 연결되는 것을 특징으로 하는 태양열 집열기의 진공관 거치대.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 고정대(10)와 고정링(20)은 수직 단면상 "Ω" 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양열 집열기의 진공관 거치대.
7. 삭제

Images