KR200214839Y1 - Phase change solar collector including heat exchanger - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열교환기가 내장되어 있는 태양열 집열기에 관한 것으로 특히 상변화형 집열기의 열매체관 제작방법에 있어서 상부에 축열조나 그밖에 별도의 열 교환기가 필요 없고, 집열기의 연결방식에 있어서 집열기 사이에 조립할 수 있는 간격이 필요 없어 단위 면적당 설치 밀도의 극대화가 가능한 집열기에 관한 것이다.The present invention relates to a solar heat collector having a heat exchanger, and in particular, in a method of manufacturing a heat pipe of a phase change collector, a heat storage tank or other heat exchanger is not required at the top, and can be assembled between collectors in a connection method of the heat collector. The present invention relates to a collector that can maximize installation density per unit area because no gap is required.
본 발명의 집열기의 구성은 단열이 시행되어 있는 집열기 프레임과, 상변화 물질이 들어있어 태양열을 흡수하여 열교환부로 이송시키는 태양열 수집부와, 상변화형 집열기의 상부에 위치하며 이중 자켓식 열 교환기의 원리를 적용하여 내부에 위치한 관과 외부에 위치한 관 사이의 자켓에는 고온의 상변화 증기있고, 내부에 위치한 관(나선관이나 핀부착 관 혹은 핀부착 나선관)에는 저온의 유체가 흐를수 있도록 한 열교환부와, 최소 설치 간격이 필요 없도록 집열기의 배면 쪽에서 집열기 상호간에 연결이 가능하며 열교환부에서 작동유체로 전달된 열을 다음 장치로 이송시키는 역할을 하는 집열기의 연결부로 구성된다.The collector of the present invention comprises a collector frame that is insulated, a solar collector that contains phase change material to absorb solar heat and transfers it to the heat exchanger, and is located on the top of the phase change collector and the double jacket type heat exchanger. The principle is applied to allow the jacket between the inner and outer tubes to have high-temperature phase-change steam and to allow the low-temperature fluid to flow into the inner tubes (spiral, pinned or pinned spiral). It consists of a heat exchanger and a connection part of the collector, which can be connected between the collectors on the rear side of the collector so that a minimum installation interval is not necessary, and transfers the heat transferred from the heat exchanger to the working fluid to the next device.
Description
본 발명은 열교환기가 내장되어 있는 태양열 집열기에 관한 것으로 특히 상변화형 집열기의 열매체관 제작방법에 있어서 상부에 축열조나 그밖에 별도의 열 교환기가 필요 없고, 집열기의 연결방식에 있어서 집열기 사이에 조립할 수 있는 간격이 필요 없어 단위 면적당 설치 밀도의 극대화가 가능한 집열기에 관한 것이다.The present invention relates to a solar heat collector having a heat exchanger, and in particular, in a method of manufacturing a heat pipe of a phase change collector, a heat storage tank or other heat exchanger is not required at the top, and can be assembled between collectors in a connection method of the heat collector. The present invention relates to a collector that can maximize installation density per unit area because no gap is required.
일반적으로 태양열 집열기는 집열기의 측면(보통은 집열기의 좌·우측 프레임에서 연결)에 위치한 집열기 연결구에 의해 서로 연결되어 있으며, 이러한 연결구의 길이로 인하여 집열기 사이에 조립할 수 있는 최소 간격이 필요하기 때문에 단위 면적당 설치 밀도가 저하될 수 밖에 없다. 또한 상용화된 태양열 온수기의 경우 집열기의 상부에 축열조가 위치하기 때문에, 전체적인 구조물에 하중분포가 고르지 못하고 집열기 상호간에 축열조에 의한 간섭이 생겨 상-하로 여러 단을 설치하기가 곤란한 문제가 있다.In general, solar collectors are connected to each other by collector connectors located on the sides of the collector (usually connected to the left and right frames of the collector), and because of the length of these connectors, the unit requires a minimum distance to be assembled between the collectors. Installation density per area is inevitably lowered. In the case of commercially available solar water heaters because the heat storage tank is located on the top of the collector, there is a problem that it is difficult to install a plurality of stages up and down due to the interference caused by the heat storage tank between the collectors, even load distribution in the overall structure.
본 발명은 위와 같은 종래의 문제점들의 해결을 목적으로 하여, 집열기 사이에 최소 설치간격이 필요 없고 집열기 상부에 축열조나 기타 별도의 열교환기가 필요 없어 축열조의 위치를 자유로이 구성할 수 있도록 하여 상기한 문제점들을 대폭 보완하였다.The present invention for the purpose of solving the above problems, there is no minimum installation interval between the collector and do not need a heat storage tank or other heat exchanger on the top of the collector to freely configure the position of the heat storage tank to solve the above problems It was greatly complemented.
제1도는 본 발명의 집열기의 사시도1 is a perspective view of the collector of the present invention
제2a도 및 제2b도는 제1도에 도시된 집열기의 A-A'단면도 및 B-B'단면도2A and 2B are cross-sectional views taken along line A-A 'and B-B' of the collector shown in FIG.
제3a도 및 제3b도는 제1도에 도시된 집열기의 열교환부 상세도 및 C-C'단면도3a and 3b are detailed views of the heat exchanger and C-C 'cross section of the collector shown in FIG.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of symbols for main parts of drawing
11 : 태양열 흡열판 12 : 상변화 라인11: solar heat absorbing plate 12: phase change line
13 : 응축부 14 : 집열기 연결구13: condenser 14: collector connection port
15 : 집열기 열교환부 16 : 핀 부착 나선관15: heat exchanger heat collector 16: spiral tube with a fin
21 : 알미늄 프로파일 22 : 집열창 지지바21: aluminum profile 22: collection window support bar
23 : 방수커버용 요철부 24 : 집열기 고정용 볼트 취입부23: uneven part for waterproof cover 24: bolt insertion part for fixing the collector
25 : 집열기 바닥판 26 : 열교환부 커버25: collector bottom plate 26: heat exchanger cover
31 : 저철분 강화유리 32 : 유리 보강용 감봉31: low iron tempered glass 32: glass reinforcement rod
33 : 집열기 보온부33: collector warmer
본 발명의 집열기의 구성은 단열(33)이 시행되어 있는 집열기 프레임(21)과, 상변화 물질이 들어있어 태양열을 흡수하여 열교환부로 이송시키는 태양열 수집부와, 상변화형 집열기의 상부에 위치하며 이중 자켓식 열 교환기의 원리를 적용하여 내부에 위치한 관과 외부에 위치한 관 사이의 자켓에는 고온의 상변화 증기있고, 내부에 위치한 관(나선관이나 핀부착 관 혹은 핀부착 나선관,16)에는 저온의 유체가 흐를수 있도록 한 열교환부(15)와, 최소 설치 간격이 필요 없도록 집열기의 배면에 위치하며 집열기의 외부 폭보다 짧게 가공되어 집열기 상호간에 연결이 가능하며 열교환부에서 작동유체로 전달된 열을 다음 장치로 이송시키는 역할을 하는 집열기의 연결부(14)로 구성된다.The collector of the present invention comprises a collector frame 21 having a heat insulator 33, a solar collector for absorbing solar heat and transporting it to a heat exchanger, containing a phase change material, and located above the phase change collector. By applying the principle of the double jacketed heat exchanger, there is a high temperature phase change steam in the jacket between the inner tube and the outer tube, and the inner tube (spiral tube, pinned tube or finned tube) The heat exchanger 15 allows the low temperature fluid to flow, and is located on the rear of the collector so that a minimum installation interval is not required, and is processed shorter than the outer width of the collector so that the collectors can be connected to each other and transferred from the heat exchanger to the working fluid. It consists of a connection part 14 of the collector, which serves to transfer heat to the next device.
제1도는 본 발명의 집열기의 사시도를 나타낸 것이다. 일반적으로 상용화 되어있는 태양열 온수기에 필요한 상부의 축열탱크가 필요 없도록 집열기 내부에 열교환기를 위치시킨다. 또한 집열기 사이에 최소설치간격이 필요 없도록 집열기 연결구(14)를 집열기의 배면으로 이동시키고, 집열기의 전체 폭 보다 짧게 제작하여, 배면 쪽에서 집열기의 배관연결이 가능하도록 한다.Figure 1 shows a perspective view of the collector of the present invention. In general, the heat exchanger is placed inside the collector so that the upper heat storage tank required for the commercially available solar water heater is not needed. In addition, the collector connector 14 is moved to the rear of the collector so that a minimum installation interval is not required between the collectors, and made shorter than the entire width of the collector, so that the pipe connection of the collector is possible on the rear side.
제2a도 및 제2b도는 제1도에서 도시된 집열기의 A-A' 단면도 및 B-B' 단면도를 나타낸 것이다.2A and 2B show sectional views A-A 'and B-B' of the collector shown in FIG.
제2a도와 같이 집열기의 연결구(14)를 집열기의 배면 쪽으로 이동시키고, 집열기의 전체 폭 보다 짧게 제작하여, 배면 쪽에서 집열기의 배관연결이 가능하도록 한다. 또한 집열창(31)을 고정하는 집열창 지지바(22)에는 방수커버를 끼울 수 있도록 요철부(23)가 위치하여 다수의 집열기를 설치할 때 집열기 사이를 수밀한 구조로 만들 수 있게된다. 집열기 프레임(21)에는 설치시 집열기를 고정할 수 있도록 고정 볼트 취입부(24)가 위치한다.As shown in Figure 2a, the connector 14 of the collector is moved to the rear side of the collector, and made shorter than the full width of the collector, so that the pipe connection of the collector is possible at the rear side. In addition, the heat collecting window support bar 22 fixing the heat collecting window 31 is provided with a concave-convex portion 23 so that the waterproof cover can be fitted, thereby making it possible to make a watertight structure between the heat collectors when installing a plurality of heat collectors. The collector frame 21 is provided with a fixing bolt blown part 24 to fix the collector at the time of installation.
제2b도와 같이 집열기의 열교환부(15)는 열 교환이 가능하도록 2중자켓식으로 설계되어 내부에는 나선관이나 핀 부착관 혹은 핀 부착 나선관(16)이 배치되고 외부에는 상변화라인(12) 및 응축부(13)가 위치한다.As shown in FIG. 2B, the heat exchanger 15 of the collector is designed in a double jacketed manner so that heat exchange is possible, such that a spiral tube, a pin attaching tube, or a pinned spiral tube 16 is disposed inside and a phase change line 12 is disposed outside. ) And the condensation unit 13 are located.
제3a도 및 제3b도는 제1도에서 도시된 집열기의 열 교환부 상세도 및 제3a도에 도시된 열교환부 C-C' 단면도를 나타낸 것이다.3a and 3b show the heat exchanger detailed view of the collector shown in FIG. 1 and the heat exchanger section C-C 'shown in FIG. 3a.
제3a도와 같이 집열기의 흡열판을 통해 흡수된 태양열은 상변화 라인(12)에 있는 상변화 물질을 고온의 증기로 변환시키며, 이때 생성된 고온의 증기는 상변화 라인을 통하여 집열기 상부의 열교환부 외부관(15)과 내부 나선관(16)사이의 공간으로 이동하게 된다. 한편 열교환부의 내부에 위치한 핀 부착 나선관(16)에는 저온의 열매유체가 냉각수 작용을 하게되어 내부관과 외부관 사이에 있는 상변화된 고온의 증기를 응축되어 응축라인(13)을 통하여 다시 집열판의 하부로 보내게 되어 계속해서 순환하게 되며, 고온의 증기로부터 열교환이 된 열매유체는 집열기의 연결구(14)를 통하여 다음의 연속되는 집열기나 장치로 이동하게 된다.Solar heat absorbed through the heat absorbing plate of the collector as shown in FIG. 3a converts the phase change material in the phase change line 12 into high temperature steam, and the generated high temperature steam is exchanged through the phase change line. The space moves between the outer tube 15 and the inner spiral tube 16. On the other hand, in the spiral tube (16) attached to the inside of the heat exchanger, the low-temperature fruit fluid acts as a coolant, condensing the phase-changed high-temperature steam between the inner tube and the outer tube, and again through the condensation line (13). It is sent to the lower portion and continues to circulate, heat exchanged heat fluid from the hot steam is moved to the next continuous collector or device through the connector 14 of the collector.
제3b도와 같이 상변화 라인(12)을 통해 들어온 고온의 증기는 핀 부착 나선관(16) 내부에서 난류를 이루며 흐르는 저온의 열매유체에 의해 냉각되어 나선관 외벽에서 응축하게 되며, 설치각도로 기울어진 응축라인(13)의 내벽을 타고 집열기의 하부로 흘러 내려가게 된다.As shown in FIG. 3B, the high temperature steam introduced through the phase change line 12 is cooled by a low temperature fruit fluid flowing in a turbulent flow inside the finned spiral tube 16 to condense on the outer wall of the spiral tube, and tilted at an installation angle. The inner wall of the true condensation line 13 flows down to the bottom of the collector.
본 발명은 기존에 상용화 되어있는 태양열 집열기 및 온수기들의 문제점을 개선하여, 집열기 사이에 최소 설치간격이 필요 없어 수밀한 구조로 설치가 가능하고 단위 면적당 설치 밀도를 높일 수 있으며, 집열기 상부에 축열조나 기타 별도의 열교환기가 필요 없어 축열조의 위치를 자유로이 구성할 수 있게 된다.The present invention improves the problems of the existing solar collectors and water heaters that are commercially available, there is no minimum installation interval between collectors can be installed in a watertight structure and increase the installation density per unit area, the heat storage tank or other There is no need for a separate heat exchanger to freely configure the location of the heat storage tank.
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