KR102093046B1

KR102093046B1 - 자동 습기조절기능을 갖는 태양열 집열기

Info

Publication number: KR102093046B1
Application number: KR1020180174243A
Authority: KR
Inventors: 박종일
Original assignee: 주식회사 에스앤지에너지
Priority date: 2018-12-31
Filing date: 2018-12-31
Publication date: 2020-03-24

Abstract

본 발명은 집열기 내부의 온도변화에 따라 외부의 공기를 자유롭게 통풍시킬 수 있도록 한 자동 습기조절기능을 갖는 태양열 집열기(1)로, 상기 집열기(1)는 직사각 형상을 가지는 케이스(10); 및 상기 케이스(10) 내부 바닥면에 설치되는 단열재(20); 및 상기 단열재(20) 상에 설치되며 다수의 지관(32)과 주관(31)으로 구성되는 집열관(30), 흡수판(40), 유리덮개판(50)이 순차적으로 적층되는 구조를 가지며, 상기 케이스(10)의 내 측면 네모서리 부근에 자동공기개폐수단(100)이 구비되어 집열기(1) 내부의 온도변화에 따라 내, 외부의 공기를 자유롭게 개폐시킬 수 있도록 구성되고, 상기 자동공기개폐수단(100)은 상기 케이스(10) 측면에 형성되어 내, 외부의 공기가 순환되도록 한 통기구(12); 및 상기 통기구(12)의 내측에 주변에 설치되는 가이드 레일(110); 및 상기 가이드레일(110)에 삽입되어 전후 동작을 하며 상기 통기구(12)를 개폐하기 위한 개폐판(120); 및 상기 개폐판(120)의 일측에 연장형성되며 타측이 주관(31) 양단에 각각 연결되는 고정부(130); 및 상기 주관(31)을 고정하는 고정부(130)의 일부가 걸쳐지게 설치되며 장공 형상으로 이루어진 개구(11);를 포함하며, 상기 집열기(1) 내의 온도에 의해 지관(32)이 열 팽창됨에 따라 주관(31)이 개구(11) 면을 따라 신장되고, 이어 고정부(130)에 일체로 형성된 개폐판(120)이 가이드 레일(110)을 따라 개폐되도록 구성된다.

Description

자동 습기조절기능을 갖는 태양열 집열기{SOLAR COLLECTOR HAVING AUTOMATIC OPENING AND CLOSING MEANS}

본 발명은 자동 습기조절기능을 갖는 태양열 집열기에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 집열기 내부의 온도변화에 따라 내, 외부의 공기를 자유롭게 통풍시킬 수 있도록 한 자동 습기조절기능을 갖는 태양열 집열기에 관한 것이다.

일반적으로, 태양열 집열기의 케이스 측벽판에는 개구가 형성되어 있고, 그 개구에는 열매체의 주관이 관통되도록 되어 있다. 예컨대 특허문헌에는, 도 2에 도시된 바와 같이 태양열 집열기(1)의 케이스의 측벽 판에 개구(11)가 형성되고, 이 개구(11)를 통해 엔드관(2)이 관통되어 나오는 구조가 개시되어 있다. 이 엔드관(2)은, 주름관(도시하지 않음)에 에워싸인 채로 집열기(1)의 케이스에 고정되어 있다. 이 엔드관(2)은, 연결부재를 개재하여 연결관(3)의 일단에 연결되고, 이 연결관(3)의 타단은 다른 집열기(1)의 엔드관(2)에 연결된다. 이로써, 두 집열기(1) 사이의 매체의 유로가 연통된다.

따라서, 도 1과 같이, 다수의 태양열 집열기를 배치하여 온수 난방시스템을 구축하는 경우가 있다. 이때, 이웃하는 집열기끼리 유로의 연결이 필요하다.

또한, 도 2와 같이, 4개의 집열기(A, B, C, D)가 배치된 경우를 생각하면, 상단 및 하단에 케이스를 관통해 뻗은 열매체 유로가 이웃 집열기끼리 연결된다.

각 집열기 내부에서는, 집열기의 하측으로 유입된 열매체가, 집열기의 상측을 향해 흐른다. 또한, 집열기 하측을 횡으로 흐른 열매체는, 이웃 집열기의 하측으로 흐르고, 집열기 상측을 횡으로 흐른 열매체는, 이웃 집열기의 상측으로 흐른다.

이들 각 집열기(A, B, C, D)의 내부구조는, 동일하다. 예컨대 집열기A(1)의 구조는, 도 3과 같다. 케이스(10) 내부 바닥에는, 단열재(20)가 설치되고, 이 단열재(20) 상에 1개 이상의 주관(31)과 1개 이상의 지관(32)이 연통하도록 구비된 집열관(30)이 설치되며, 상기 주관(31)은, 가로방향(케이스(10) 너비 방향)으로 뻗어 있다.

지관(32)은, 상기 주관(31) 사이에 일정한 간격을 두고 수직 즉 세로방향(케이스(10) 길이 방향)으로 뻗어 있다.

이때, 주관(31)은, 케이스(10)에 형성된 개구(11)를 통해 외부의 유로에 연결된다. 지관(32)은 주관(31)에 납땜 등에 의해 고정 연결되어 있다.

또한, 상기 집열관(30) 상에는 흡수판(40), 유리덮개판(50)이 순차적으로 적층되는 구조를 가진다.

한편, 종래로부터 태양열 집열기 측벽판의 개구(11)에 대해 주관 또는 이에 연결용 속이 연결된 결합물(이하, '주관부재'라 함)을 수밀 또는 기밀상태로 밀폐하고자 하는 요구가 있다. 이는, 예컨대 태양열 집열기의 경우에, 개구(11)가 밀폐되어 있지 않으면, 외부 빗물이 유입되어, 수증기막을 형성하거나 내부 부품을 부식시킬 우려가 있고, 효율이 저하될 우려가 있기 때문이다.

그런데 상기와 같이 막혀있는 경우 외부로부터 빗물이 유입되는 것은 방지할 수가 있으나 내외부 온도차에 의해 내부에서 발생하는 결로현상에 의한 습기는 제거하지 못하여 제 기능을 발휘하지 못하였다.

물론 상기와 같은, 문제점을 방지하기 위해 케이스(10)의 양측에 통기구(12)를 뚫어서 외부공기와 내부공기가 서로 교차하여 환기되도록 하는 것을 생각할 수 있으나, 습기가 많은 우기이나 외부와 내부 기온차가 클 때 내부에 설치되어 있는 단열재 및 흡수판이 습기를 많이 흡수함으로써, 제 기능을 발휘하지 못하였다.

1. 한국 등록특허 제10-0287086호 (2001.01.19 공보)

1. 한국 등록특허 제10-1036261호 (2011.05.16 공보)

1. 한국 등록특허 제10-1661904호 (2016.09.27 공보)

1. 한국 등록특허 제10-1923976호 (2018.11.26 공보)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 방안으로, 집열기 내부의 온도변화에 따라 외부의 공기를 자유롭게 통풍 및 습기 차단할 수 있도록 한 자동 습기조절기능을 갖는 태양열 집열기를 제안하게 되었다.

본 발명에 따른 자동 습기조절기능을 갖는 태양열 집열기(1)는;

직사각 형상을 가지는 케이스(10); 및

상기 케이스(10) 내부 바닥면에 설치되는 단열재(20); 및

상기 단열재(20) 상에 설치되며 다수의 지관(32)과 주관(31)으로 구성되는 집열관(30), 흡수판(40), 유리덮개판(50)이 순차적으로 적층되는 구조를 가지며, 상기 케이스(10)의 내 측면 네모서리 부근에 자동공기개폐수단(100)이 구비되어 집열기(1) 내부의 온도변화에 따라 내, 외부의 공기를 자유롭게 개폐시킬 수 있도록 구성된다.

상기 자동공기개폐수단(100)은;

상기 케이스(10) 측면에 형성되어 내, 외부의 공기가 순환되도록 한 통기구(12); 및

상기 통기구(12)의 내측에 주변에 설치되는 가이드 레일(110); 및

상기 가이드레일(110)에 삽입되어 전후 동작을 하며 상기 통기구(12)를 개폐하기 위한 개폐판(120);

상기 개폐판(120)의 일측에 연장형성되며 타측이 주관(31) 양단에 각각 연결되는 고정부(130); 및

상기 주관(31)을 고정하는 고정부(130)의 일부가 걸쳐지게 설치되며 장공 형상으로 이루어진 개구(11);를 포함하며,

상기 집열기(1) 내의 온도에 의해 지관(32)이 열 팽창됨에 따라 주관(31)이 개구(11) 면을 따라 신장되고, 이어 고정부(130)에 일체로 형성된 개폐판(120)이 가이드 레일(110)을 따라 개폐되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 집열기 내부의 온도변화에 따라 외부의 공기를 자유롭게 통풍시킬 수 있도록 자동공기개폐장치를 설치함으로써, 집열기가 가열되어 지관이 팽창할 때, 상기 지관에 용접되어 있는 주관에 의해 자동공기개폐장치가 개방되어 공기유입 개, 폐량을 조절할 수 있어 습기의 유입을 최소화하고, 내부 습기 발생 시에도 집열기 내의 온도에 따라 빠르게 습기를 배출할 수 있는 장점을 가진다.

또한, 우기 때에는 태양열이 없어 지관이 수축되어 있고 이때 자동공기개폐장치는 완전하게 닫혀져 있으므로 습기의 유입을 막게 된다.

도 1은 일반적인 복수의 태양열 집열기가 나열된 태양열시스템의 예시 사시도이다.
도 2는 4개의 태양열 집열기 사이의 유로배치의 예시 평면도이다.
도 3은 태양열 집열기의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 습기조절기능을 갖는 태양열 집열기를 일부 발췌하여 나타낸 요부확대 사시도이다.
도 5는 본 발명의 통기구에 멤브레인이 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 개폐판의 다양한 실시예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 자동개폐수단이 동작되는 상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 주관의 일단이 고정부에 의해 고정된 상태를 간략하게 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

본 발명 태양열 집열기(1)는 기본적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 직사각 형상을 가지는 케이스(10)와, 상기 케이스(10) 내부 바닥면에 설치되는 단열재(20) 및 상기 단열재(20) 상에 설치되며 다수의 지관(32)과 주관(31)으로 구성되는 집열관(30); 및 흡수판(40), 유리덮개판(50)이 순차적으로 적층되는 구조를 가지는 구성은 종래와 동일한 구조를 갖는다.

다만, 본 발명은 상기 케이스(10)의 일부, 예컨대 내측면 네모서리 부근에 자동공기개폐수단(100)이 구비되어 집열기(1) 내부의 온도변화에 따라 내, 외부의 공기를 자유롭게 개폐시킬 수 있도록 구성한 것을 특장점으로 한다.

상기 자동공기개폐수단(100)은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 케이스(10) 측면 네모서리 부근에 내, 외부의 공기가 순환되도록 한 각각의 통기구(12)와, 상기 각각의 통기구(12)의 내측에 설치되되, 상기 통기구(12) 주위에 간격을 두고 설치되는 가이드 레일(110) 및 상기 가이드레일(110)에 삽입되어 전후 동작을 하며 상기 통기구(12)를 개폐하기 위한 개폐판(120)과, 상기 개폐판(120)의 일측에 연장형성되며 타측이 주관(31) 양단에 각각 연결되는 고정부(130)로 구성된다.

상기 가이드레일(110)은 대략 "ㄷ" 형상으로 이루어지되 개구된 쪽에서 보면 대략 "요(凹)"형상의 홈이 형성되어 있다.

또한, 상기 가이드레일(110)에 삽입되어 열팽창에 의해 전, 후로 동작하는 개폐판(120)은 상기 가이드레일(110)에 형성된 홈에 끼워지기 위한 사각 또는 직사각형상을 가지는 판으로 일측에 실링패드(121)가 설치되어 있어 통기구(12)를 완벽하게 밀폐시킬 수 있도록 하였다.

이때, 개폐시 마찰력을 최소화하기 위해 상기 개폐판(120) 상, 하부에 베어링을 설치할 수도 있다.

또한, 상기 실링패드(121)는 마찰력이 적으며 차단효과가 높은 실리콘이나 우레탄수지로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 통기구(12)의 어느 한쪽에 도 5에 도시된 바와 같이, 멤브레인(140)을 부착하여 외부로부터 유입되는 수분을 차단하고, 내부의 습기 및 열기는 배출할 수 있도록 하였다.

상기 멤브레인(140)은 고어텍스(Gore-tex 상품명)와 같이 열이나 약품에 강한 테플론계 수지계 막을 사용하였다.

또한, 상기 개폐판(120)은 도 6에 도시된 바와 같이, 여러 형태로 변형이 가능하다.

이때, 도 6의 (c)나 (d)에 도시된 바와 같이, 통기구(12)와 동일선상에 개폐판(120)을 설치하여 이동거리 꺾임에 따른 부하를 최소화시킬 수 있도록 하였다.

또한, 상기 주관(31)이 삽입되어 있는 개구(11)는 도 8에 도시된 바와 같이, 주관(31)이 팽창력에 의해 일정한 거리만큼 움직일 수 있도록 대략 타원형상을 가지는 장공으로 형성되며, 고정부(130) 또한 단턱부를 가지는 2중의 타원형상으로 하되, 주관(31)의 앤드부분에 대응되는 상기 고정부(130)의 일측은 작은 돌기로 이루어져 개구(11)에 걸쳐져 있고, 상기 일측보다 내측인 상기 고정부(130)의 타측은 상기 개구(11)를 가릴수 있도록 면적이 넓은 형태를 가진다.

따라서, 상기와 같이 구성되는 자동 습기조절기능을 갖는 태양열 집열기(1)는 도 3 또는 도 6에 도시된 바와 같이, 집열기가 가열되어 내부의 온도 상승에 따라 지관(32)이 팽창하게 된다. 이때, 상기 지관(32)에 용접되어 있는 주관(31)도 동시에 상기 지관(32)의 신장 폭만큼 이동함으로써, 자동공기개폐장치(100)가 개방되도록 한 것이다. 더욱 상세하게는 집열기(1)의 내부 가열온도에 따라 가변하는 주관(31)의 위치에 따라 공기유입 개, 폐량을 조절할 수 있어 습기의 유입을 최소화하고, 내부 습기 발생 시에도 집열기(1) 온도에 따라 빠르게 습기를 배출할 수 있는 장점을 가진다.

특히 우기 때에는 태양열이 없어 지관이 수축되어 있고 이때 자동공기개폐장치(100)는 완전하게 닫혀져 있으므로 습기의 유입을 막게 된다.

상기에서 본 발명 자동개폐수단은 금속 또는 비금속으로 하되, 고온에 견딜 수 있는 다양한 재질을 사출물로 제작 가능하며 제작시 이들의 구성 중 일부가 본 발명과 상이할 수는 있으나, 기본적인 구성은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

지금까지 본 발명인 자동 습기조절기능을 갖는 태양열 집열기에 관하여 살펴보았으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그리고 전술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 이 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 태양열 집열기 10 : 케이스
11 : 개구 12 : 통기구
20 : 단열재 30 : 집열관
31 : 주관 32 : 지관
40 : 흡수판 50 : 유리덮개판
100 : 자동공기개폐장치 110 : 가이드레일
120 : 개폐판 121 : 실링패드
130 : 고정부

Claims

케이스의 개구를 통해 외부로 뻗는 한 쌍의 주관과 상기 한 쌍의 주관 사이를 연통하여 잇는 2 이상의 지관이 구비된 태양광 집열기에 있어서,
상기 케이스의 내외부의 공기가 유통되도록 상기 케이스에 구비되는 통기구와,
상기 주관과 상기 개구 사이의 틈새를 밀폐하는 고정부와,
상기 고정부에 고정되어 상기 통기구를 개폐시키는 개폐판
이 구비되고,
상기 지관의 열팽창에 따라 최소길이와 최대길이 사이에서 상기 지관의 길이가 변화될 때,
내측위치와 외측위치 사이에서 상기 주관의 위치가 변화되고,
상기 위치의 변화 동안에, 상기 고정부가 상기 틈새에 대한 밀폐상태를 유지하면서 슬라이딩함에 따라, 상기 통기구에 대한 폐쇄상태와 개방상태 사이에서 상기 개폐판의 개폐상태 변화되도록 이루어짐
을 특징으로 하는 자동 습기조절기능을 갖는 태양열 집열기.
청구항 1에 있어서,
상기 개폐판이 삽입되어 동작되도록 하는 가이드레일이 더 구비됨
을 특징으로 하는 자동 습기조절기능을 갖는 태양열 집열기.
청구항 1에 있어서,
상기 통기구에 맞닿는 상기 개폐판의 부분에 실링패드가 더 구비됨
을 특징으로 하는 자동 습기조절기능을 갖는 태양열 집열기.
청구항 1에 있어서,
상기 통기구에 멤브레인이 더 구비됨
을 특징으로 하는 자동 습기조절기능을 갖는 태양열 집열기.