KR200263373Y1 - 이중 튜브형 열 교환기를 내장한 태양열 집열기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 이중튜브형 열교환기를 내장한 태양열 집열기에 관한 것으로, 특히 상부에 축열조가 필요없이 집열기내에서 집열된 열매체가 열교환기의 내부튜브로 흐르면서 외부튜브에 흐르는 물에 열을 전달하는 방식의 집열기에 관한 것이다.

상기 집열기의 구성은 열을 집열하는 집열판과, 상기 집열판의 뒷면에 설치된(열을 수집하도록 구성된) 열매체유관으로 구성되어 있고, 상부에는 이중튜브형의 열교환기가 연결되어 있다.

또, 집열판의 이면에 설치되는 열매체가 흐르는 열매체유관은 기존 집열판의 헤더와 라이저의 형태가 아닌 지그재그방식으로 형성된 하나의 루프형태이고, 집열판에서 집열된 열이 열매체를 가열하여 이 열매체가 상부에 위치한 이중튜브의 내부튜브를 통하여 흐르면서, 외부튜브와 내부튜브 사이에는 저온의 유체, 즉, 물이 순환하면서 열을 교환하는 열교환기의 연결로 구성된다.

Description

이중 튜브형 열 교환기를 내장한 태양열 집열기{Solar collector having a heat exchanger of double tube type}

본 고안은 이중튜브형 열교환기를 내장한 태양열 집열기에 관한 것으로, 기존의 헤더와 다수의 지관으로 연결된 집열판 과는 달리, 하나의 관이 지그재그 형태로 전 집열면에 연결되게 하고, 상부에는 종래와 같은 축열조나 별도의 열 교환기가 필요없이 헤더에 이중튜브형태의 열교환기가 장착된 정열기로서, 집열기와 집열기의 연결이 용이하고 연결시 집열기 사이의 설치간격을 줄일 수 있어 집열기의 설치효율을 높일 수 있도록 한 태양열 집열기에 관한 것이다.

일반적으로 평판형 태양열 집열기는 중온이하의 온도를 얻는데 적합하여 가정용 온수급탕이나 난방에 활용되고 있다.

또, 이러한 태양열 온수기의 보급은 전기 및 화석에너지가 점차 고갈되어 가는 데다가 많은 수요에 비해 공급이 원활하게 따르지 못하게 됨에 따라 폭발적으로 증가하여 적용범위가 농어촌 및 산업의 전 분야로 넓혀지고 있으며, 태양열을 제대로 이용하면 대용량의 설비형 태양열 온수기 및 난방시스템으로도 활용 가능하다.

한편, 태양열 집열기로 대표적인 것은 평판형 집열기인데, 상기 평판형 집열기는 투과체, 집열판, 집열기 프레임으로 구성되고, 이들 중 집열기 성능에 가장 영향을 미치는 것은 집열판이다.

일반적인 태양열 집열기의 종류를 전열매체의 종류에 따라 구분하면, 액체식 및 공기식의 두 가지로 구분되며, 집열기의 집열 방법 및 집열기의 형태에 의해서 평판형, 진공관식, 집광식으로 나눈다.

집열기로 입사된 태양에너지는 블랙크롬으로 도금된 흡수판에 열에너지로 흡수되며, 흡수된 열에너지는 지관을 흐르는 열전달 매체에 전달되고 일부는 주위로 손실되며 열전달 매체에 전달된 에너지는 열 부하에 공급되어 진다.

기존의 평판형 집열기는 태양열을 집열하는 집열판과 헤더, 열매체가 흐르는 지관으로 연결되어 지관수가 성능인자에 중요한 요소를 차지하게 된다. 그리고 집열기의 상부에 축열조가 설치되어야 함으로 고가의 비용과 함께 구성이 복잡해지고 부피가 커질 수밖에 없는 문제점이 따르게 된다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 집열기 상부에 축열조나별도의 열교환기가 필요없이 축열조의 위치를 자유롭게 할 수 있고, 종래 헤더와 지관으로 구성된 것과는 달리, 하나의 루프형태로 집열면을 구성하며 상부의 열교환기 부분은 내부튜브와 외부튜브로서 이중튜브형 열교환기를 구성하여 간단한 구성으로 된 집열판을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 집열기의 일실시 예를 나타낸 평면도

도 2는 도 1의 A-A' 단면도

도 3은 도 2의 평면 예시도

도 4는 도 1의 B부분에 대한 확대도로서 이중튜브관으로 된 열 교환기를 나타낸 것임

본 고안의 구성은 태양열을 최대로 투과시키며 외부로의 열 손실을 줄일 수 있는 저철분 강화유리(11)와 태양열을 집열하는 태양열 집열판(12), 집열된 열을 열교환기로 이송하기 위해 열매체가 순환 이송하는 열매체 이송관(17)과, 내부관(16)에는 열매체가, 외부관(15)에는 저온의 유체, 즉, 물이 순환하면서 열매체에 의해 가열되게 한 열교환기가 유기적으로 연결 구성되어 집열기를 구성한다.

도 1은 본 발명의 평면도를 나타내는데 상용화된 태양열 온수기에 필요한 축열조가 필요없이 하나의 집열기에서 열매체로부터 저온의 유체로 열교환이 가능하여 설비형 시스템에 적용하는데 장점을 갖는다.

도 2는 도 1의 A-A'선 단면도를 나타낸 것으로 열매체 이송관을 지그재그 방식으로 형성한 것이다.

도 3은 도 1에 도시된 집열기의 열매체 이송관 및 열교환기의 평면도를 나타낸 것으로, 상면에는 집열판이 위치하고 후면에 열매체 이송관이 위치해 열을 이송하게 되며, 이는 하나의 루프로 집열면에서 열을 전달받기 때문에 고효율의 작동온도를 유지하게 된다.

도 4는 도 1의 B부분에 대한 상세도로서 열교환기 구조인 이중튜브관을 나타낸 것이다. 내부관은 집열판에서 열을 이송하는 열매체가 흐르고, 외부관에는 저온의 유체가 흐르면서 열매체가 갖고 있는 열을 전달받게 된다. 그리고 내부관에는 핀형태로 주름을 주어 열전달 면적을 크게 하여 열전달 효율을 향상시킨다. 내부관에서 외부관으로 열을 전달한 열매체는 하강관으로 흘러 내려가게 되어 연속적으로 이동이 일어나게 된다

본 고안은 종래 평판형 태양열 집열기가 헤더와 라이저로 구성되고, 상부에는 축열조나 별도의 열교환기가 필요하던 것을, 하나의 루프로 열매체이송관을 형성하고 상부에는 이중튜브관의 구성으로 형성된 열교환기를 장착하여 집열기 설치밀도를 높일 수 있으며, 위치에 관계없이 축열조를 자유로이 설치할 수 있는 매우 유용한 고안인 것이다.

Claims (1)

1. 태양열을 최대로 투과시키며 외부로의 열 손실을 줄일 수 있는 저철분 강화유리(11)와 태양열을 집열하는 태양열 집열판(12), 집열된 열을 열교환관으로 이송하기 위해 열매체가 이동하는 열매체이송관(17)과, 내부관(16)에는 열매체가, 외부관(15)에는 저온의 유체가 흐르면서 열을 전달하는 열교환관으로 구성되어 하나의 집열기를 구성함을 특징으로 하는 이중튜브형 열교환기를 내장한 태양열 집열기