KR19990076428A - 히트파이프를 이용한 태양열집열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 집열판 내부에 히트파이프를 설치하여 열효율을 높인 태양열집열장치에 관한 것이다.

본 발명은 태양열을 렌즈를 통하여 집열시켜 히트파이프를 가열하고 이 히트파이프의 열로 온수를 가열시키되 히트파이프를 나선형으로 감고 그 하부에 온수관을 나선형으로 감아 외부에서 유입된 물이 온수관을 통해 흐르면서 예비가열된후 태양열이 집중되는 초점부에서 최고로 가열된후 집열탱크로 유입되도록하여 온수를 만들로록 한 것이다.

이와 같은 구조의 태양열집열장치는 온수를 빨리 생산할뿐만 아니라 열효율도 뛰어나 보다 빠른 시간안에 난방이나 온수를 얻을 수 있다.

Description

히트파이프를 이용한 태양열집열장치

본 발명은 내부에 히트파이프를 장착한 태양열집열장치로 열전달을 신속하게 하고 열효율을 극대화시킨 장치이다.

고도로 발달한 산업사회와 인구증가로 인하여 현재의 시대는 많은 에너지를 필요로하고 있으나 이에 반하여 에너지자원은 한정 되어있다. 특히 우리나라의 경우 에너지자원이 풍부하지 못하여 거의 전량을 외국에서 수입해서 쓰고 있는 실정이다.

이러한 현실에서 무한정으로 이용가능하면서 환경은 보호할 수 있는 자연에너지 개발은 이미 선진국에서 많은 연구 및 투자를 하였고 그 결과 태양, 조력, 풍력 등 여러분야에서 연구 성과가 있으며 특히 태양을 이용한 제품들은 타분야 보다 실용성있게 우리의 생활에 쓰이고 있다. 이러한 자연에너지의 활용은 자원이 부족한 우리나라에서는 가장 적합한 기술이다.

하지만 이러한 태양열장치는 온수를 가열시킬때 시간이 많이 소비되고 또한 흐린날과 같이 태양이 비치지 않은 날은 제기능을 발휘하지 못하는 문제점이 발생하였다.

그래서 태양열집열판을 많이 설치하여 좀더 많은 태양열을 흡수하게 하였는데 이것 또한 설치면적이 넓어지고 설치비가 많이 소비되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 보완하고자 안출된 것으로, 빠른 시간안에 태양의 열을 흡수하여 난방 및 발전을 할수있게 하고 설치면적도 줄여 적은 설치비로 사용할 수 있게 하고 또한 태양이 이동함에 따라 집열판의 렌즈도 자동으로 이동하여 항상 태양열을 집열할 수 있는 장치를 제공하는데 주안점을 두고있다.

도 1 은 본 발명 태양열집열장치의 사시도,

도 2 는 본 발명 태양열집열장치의 단면도,

도 3 은 집열판의 정단면도,

도 4 는 집열판의 다른 실시예.

*** 도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

10 … 태양열집열장치 12 … 집열판

14 … 렌즈 16 … 프레임

18 … 모터박스 20 … 센서

22 … 제어부 32 … 온수관

34 … 히트파이프

상기 목적을 달성하기 본 발명의 구성은, 베이스와;

상기 베이스의 상부에 수직으로 회전가능하게 축설된 주축과;

상기 주축의 상부에 고정설치된 반원형 형상의 프레임과;

반구형으로 형성되어 양측이 상기 프레임에 회동가능하게 축결합되고 열전도율이 높은 재질의 집열판과;

상기 집열판의 내측상부에 빠른 열전도 특성을 지닌 나선형으로 배설된 히트파이프와;

상기 히트파이프의 하부에 나선형으로 배관되고 집열판의 상부에 온수유입구 및 중앙부에 온수배출구를 갖는 온수관과;

상기 주축과 연결되어 주축을 수평으로 회전시키는 수평회전수단과;

상기 프레임의 일측 단부에 설치되어 상기 프레임을 회동시키는 수직회전수단과;

상기 프레임에 설치되어 태양의 방향을 추적하는 센서와;

상기 센서에 의해 렌즈가 태양을 바라볼 수 있도록 수평회전부 및 수직회전부를 제어하는 제어부로 구성하였다.

이하, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 과 도 2 에서 보이는 것과 같이 본 발명의 태양열집열장치(10)는 상부에 렌즈(14)를 설치하고 렌즈를 집열판(12)에 고정하여 집열판과 렌즈가 항상 같이 움직이게 하였다. 집열판(12)은 도 3 에서 보이는 것과 같이 이중으로 구성하여 상부에는 히트파이프(34)를 설치하고 하부에는 온수관(32)을 나선형으로 휘감아 설치하였다. 히트파이프는 내부에는 열전도 효율이 뛰어난 열매체가 충진되어 있어 이 열매체유의 유동에 의하여 열을 전달하는 것으로 열전도 효율을 극대화 할 수 있다.

집열판(14)은 중앙하부에 주축(17)이 형성된 반원형의 프레임(16)에 고정되는 것으로 프레임(16)의 측면에 모터박스(18)를 구성하여 내부에 모터(19)와 기어부(30)를 구성하여 집열판(14)을 지지하는 축과 기어로 연결시켰다. 또한 프레임(16)의 하측 중앙에 형성된 주축(17)도 모터박스(24)에 설치된 모터(25)와 기어부(36)에 의하여 회전되게 하였다.

프레임(16)의 측면과 하측에 형성된 모터는 센서(20)와 제어부(22)에 의하여 작동되는데 센서(20)는 태양의 빛을 계속 추적하여 제어부(22)로 그 신호를 보내고 제어부는 센서(20)의 신호를 받아 그 신호에 따라 각 모터를 구동시켜 아침·저녁 및 계절별로 변하는 태양의 각도에 따라 렌즈가 항상 태양을 향하도록 하므로써 최상의 조건으로 태양열을 받을 수 있도록 하였다.

본 발명의 태양열집열장치(10)는 태양이 지구가 회전함에 따라 위치가 항상 변할때 센서(20)가 제어부(22)를 작동시켜 각각의 모터(19,25)를 회전시키고 모터의 축에 연결된 감속기어를 회전시키게 하였다.

프레임(16)의 일측에 설치된 모터(19)는 집열판(12)을 상하로 이동시키는 모터이고 프레임(16)의 하부에 설치된 모터(25)는 프레임을 좌우로 회전시키는 모터로 태양이 이동함에 따라 렌즈도 함께 이동하여 항상 태양의 초점과 일치하도록 하였다.

이때 제어부 및 각 모터를 구동시키는 것은 외부의 전원을 연결하여 사용할수도 있으나 바람직하게는 태양전지를 이용하여 구동시키는 것이 바람직하다.

집열판의 상부에 형성된 입수관(321)을 통하여 입수된 물은 온수관(32)으로 입수되는데 이때 렌즈(14)를 통하여 수집된 태양열의 초점부는 히트파이프(34)를 가열시키고 가열된 히트파이프는 열매체에 의하여 파이프전면에 열을 전도한다. 이렇게 가열된 히트파이프(34)는 외부에서 입수관(321)을 통하여 입수된 물을 온수관(32)을 통하여 중앙부로 이송될때 예비가열되고 중앙부 즉, 렌즈초점부에서는 상온의 온도로 가열된후 배출관(323)을 통하여 축열탱크(40)의 온수유입관(331)으로 유입된다. 축열탱크(40)는 가열된 온수의 온도를 양호하게 유지시키고 온수배출관(332)을 통하여 온수를 보내 난방이나 온수로 사용하게 하였다.

축열탱크(40)에는 장마철등 태양이 구름에 가려 보이지 않을 경우를 대비하여 전기로 작동하는 가열장치를 설치하여 온수를 얻게 하였고 야간에는 가격이 저렴한 심야전기를 사용하여 온수를 얻을 수 있게 하였다.

본 발명의 다른 실시예로 도 4 와 같이 집열판에 설치되는 히트파이프(34)사이에 온수관(32)을 설치하여 히트파이프에서 발생되는 열을 온수관(32)에 직접 전달하여 열효율을 높이게 하였다.

이상 서술한 것과 같이 본 발명의 장치는 집열판내부에 히트파이프를 장착하여 빠른 시간안에 태양열을 흡수하여 난방 및 발전을 하게 하여 종래의 장치보다 열효율을 높였고 또한 태양의 이동을 감지하여 회전 및 높낮이 조절이 가능하여 최대로 태양열을 흡수하게 한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 베이스(26)와;

   상기 베이스(26)의 상부에 수직으로 회전가능하게 축설된 주축(17)과;

   상기 주축(17)의 상부에 고정설치된 반원형 형상의 프레임(16)과;

   반구형으로 형성되어 양측이 상기 프레임(16)에 회동가능하게 축결합되고 열전도율이 높은 재질의 집열판(12)과;

   상기 집열판(12)의 상부에 중앙부로 촛점이 맞도록 설치된 렌즈(14)와;

   상기 집열판(12)의 내측 상부에 나선형으로 배설된 히트파이프(34)와;

   상기 히트파이프(34)의 하부에 나선형으로 배관되고, 집열판의 상부에 입수관(321) 및 중앙부에 배수관(323)을 갖는 온수관(32)과;

   상기 주축(17)과 연결되어 주축을 수평으로 회전시키는 수평회전수단과;

   상기 프레임(16)의 일측 단부에 설치되어 상기 프레임을 회동시키는 수직회전수단과;

   상기 프레임(16)에 설치되어 태양의 방향을 추적하는 센서(20)와;

   상기 센서(20)에 의해 렌즈(14)가 태양을 바라볼 수 있도록 수평회전부 및 수직회전부를 제어하는 제어부(22)로 구성된 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 태양열집열장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 회전수단은 프레임(16)의 일측에 설치되어 집열판(12)을 수직으로 회전시키는 모터(19)와 기어부(30)를 구비하고 프레임(16)의 하부중앙에 형성된 주축(17)에 연결되어 프레임(16)을 수평으로 회전시키는 모터(25)와 기어부(36)로 구성된 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 태양열집열장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 집열판(12)의 내부에 히트파이프(34)를 설치하고 히트파이프사이에 온수관(32)을 형성한 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 태양열집열장치.