KR20100013576A

KR20100013576A - 태양열 집열장치용 집열관 결합구조

Info

Publication number: KR20100013576A
Application number: KR1020080075158A
Authority: KR
Inventors: 이귀현; 송양희
Original assignee: 강원대학교산학협력단; 삼양이엔피주식회사
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2010-02-10
Also published as: KR100999494B1

Abstract

본 발명은 히트파이프의 단부를 집열탱크의 내부로 연장시켜 열교환 효율을 극대화시키고, 또한 히트파이프와 이중집열관과의 사이에는 댐퍼수단이 결합되어 이중집열관의 파손을 방지하며, 또한 이중집열관은 집열탱크에 실리콘 밀봉시켜 충격흡수와 함께 열손실을 최소화한 태양열 집열장치용 집열관 결합구조에 관한 것으로, 이를 위해 집열탱크에 경사지게 다수 설치되는 이중집열관으로 구성되는 태양열 집열장치에 있어서, 다수의 결합공이 길이방향을 따라 형성되는 집열탱크와, 내부에 히트파이프가 축설되어 상기 집열탱크의 각 결합공 삽입되는 다수의 이중집열관으로 구성되되, 상기 히트파이프는 이중집열관의 파손방지를 위해 이중집열관의 삽입 단부로 댐퍼수단이 결합되고, 상기 이중집열관은 단부에는 캡이 결합되며, 캡이 결합된 단부는 결합공에 삽입되어 실리콘 밀봉되는 것을 특징으로 한다.

댐퍼, 실리콘, 이중집열관, 집열탱크, 히트파이프

Description

태양열 집열장치용 집열관 결합구조{a connecting structure for collective glass tube of Solar collection device}

본 발명은 집열탱크에 경사지게 다수 설치되는 이중집열관으로 구성되는 태양열 집열장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 히트파이프의 단부를 집열탱크의 내부로 연장시켜 열교환 효율을 극대화시키고, 또한 히트파이프와 이중집열관과의 사이에는 댐퍼수단이 결합되어 이중집열관의 파손을 방지하며, 또한 이중집열관은 집열탱크에 실리콘 밀봉시켜 충격흡수와 함께 열손실을 최소화한 태양열 집열장치용 집열관 결합구조에 관한 것이다.

일반적으로 태양열 집열장치는 태양광을 수집하여 집열탱크에 있는 열매체와 열교환하는 장치이다.

이러한 태양열 집열장치는 통상 집열탱크와, 프레임을 통해 상기 집열탱크에 경사지게 다수 설치되는 이중집열관으로 구성된다.

이 때 이중집열관의 내부에는 히트파이프가 축설되어 있어 집열탱크 내의 열매체와 열교환이 이루어질 수 있도록 구성된다.

상기 이중집열관은 통상 2개의 내/외부 유리관으로 구성되며, 상기 내부관에는 히트파이프가 축설되는 구조이다.

하지만 이러한 구조는 조립 또는 분해 또는 이동할 때 외부 충격에 의해 히트파이프가 내부관을 타격하여 유리관이 파손되는 문제점이 있었다.

또한 히트파이프가 이중집열관 내부에만 배치되어 있어 집열탱크와의 열교환 효과가 떨어지는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로 본 발명의 목적은, 히트파이프의 단부를 집열탱크의 내부로 연장시켜 열교환 효율을 극대화시키고, 또한 히트파이프와 이중집열관과의 사이에는 댐퍼수단이 결합되어 이중집열관의 파손을 방지하며, 또한 이중집열관은 집열탱크에 실리콘 밀봉시켜 열매체의 누수 방지 및 충격흡수와 함께 열손실을 최소화한 태양열 집열장치용 집열관 결합구조를 제공하는데 있다.

더 나아가 본 발명의 목적은, 집열탱크에 경사지게 다수 설치되는 이중집열관으로 구성되는 태양열 집열장치에 있어서, 다수의 결합공이 길이방향을 따라 형성되는 집열탱크와, 내부에 히트파이프가 축설되어 상기 집열탱크의 각 결합공 삽입되는 다수의 이중집열관으로 구성되되, 상기 히트파이프는 이중집열관의 파손방지를 위해 이중집열관의 삽입 단부로 댐퍼수단이 결합되고, 상기 이중집열관은 단부에는 캡이 결합되며, 캡이 결합된 단부는 결합공에 삽입되어 실리콘 밀봉되는 것을 특징으로 하는 태양열 집열장치용 집열관 결합구조를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 태양열 집열장치용 집열관 결합구조에 따르면, 히트파이프의 단부를 집열탱크의 내부로 연장시켜 열교환 효율을 극대화시키고, 또한 히트파이프와 이중집열관과의 사이에는 댐퍼수단이 결합되어 이중집열관의 파손을 방지하며, 또한 이중집열관은 집열탱크에 실리콘 밀봉시켜 충격흡수와 함께 열손실을 최소화할 수 있는 특징이 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 태양열 집열장치용 집열관 결합구조에 관하여 첨 부되어진 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.

본 발명을 설명하기에 앞서, 태양열 집열장치는 크게 3부분으로 구성되는데, 이는 집열탱크(10)와, 프레임(80)을 통해 상기 집열탱크(10)에 경사지게 다수 설치되는 이중집열관(20)으로 구성된다.

도 1은 태양열 집열장치용의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 도 1에서 발췌된 태양열 집열장치용 집열관 결합구조를 나타내는 단면구성도이고, 도 3은 도 2에서 발췌된 히트파이프의 사이도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 히트파이프(30)의 단부를 집열탱크(10)의 내부로 연장시켜 열교환 효율을 극대화시키고, 또한 히트파이프(30)와 이중집열관(20)과의 사이에는 댐퍼수단이 결합되어 이중집열관(20)의 파손을 방지하며, 또한 이중집열관(20)은 집열탱크(10)에 실리콘(50) 밀봉시켜 열매체의 누수방지 및 충격흡수와 함께 열손실을 최소화한 태양열 집열장치용 집열관 결합구조에 관한 것이다.

여기서 태양열 집열장치용 집열관 결합구조는 다수의 결합공(11)이 길이방향을 따라 형성되는 집열탱크(10)와, 내부에 히트파이프(30)가 축설되어 상기 집열탱크(10)의 각 결합공(11) 병렬로 삽입되는 다수의 이중집열관(20)으로 구성된다.

여기서 다수의 이중집열관(20)은 프레임에 경사지게 설치되어 있는 알루미늄 반사판(미도시) 위에 설치된다. 이중집열관(20)은 유리관 사이가 진공으로 되어 있는 2개의 유리관으로 이루어지며, 보다 상세하게는 외부관(21)과, 상기 외부관(21) 내부에 용착된 내부관(22)으로 내/외부관 사이가 진공으로 이루어진 하나의 이중진 공관으로 일체화된 구성품이지만, 본 발명에서는 이중집열관(20)으로 통칭한다. 특히 내부관의 외 표면은 선택적 흡수막 코팅처리가 되어 있어 태양 복사열을 최대로 흡수하게 되어있다.

상기 히트파이프(30)는 이중집열관(20)의 파손방지를 위해 이중집열관(20)에 밀착됨이 없이 축설되어 고정되는 구조이다.

이를 위해 상기 히트파이프(30)는 이중집열관(20)의 삽입 단부로 댐퍼수단이 결합된다.

상기에서 댐퍼수단은 히트파이프(30)가 삽입되는 단부에 결합되는 고무패킹(32)과, 상기 고무패킹(32)과 히트파이프(30)의 결합부위에 감기되, 이중집열관(20)의 내단부에 밀착되도록 연장되는 코일스프링(33)으로 구성된다.

이러한 구성은 외부충격에 의해 축방향으로 작용하는 히트파이프(30)를 코일스프링(33)을 통해 1차로 상쇄하고, 2차로 고무패킹(32)을 통해 상쇄하여 히트파이프(30)가 이중집열관(20)을 직접적으로 타격하는 것을 방지하여 이중집열관(20)의 파손을 방지하기 위함이다.

또한 상기 히트파이프(30)는 외주면에 일정간격으로 두고 금속코일(31)이 외장된 구조이다.

이러한 구성은 히트파이프(30)가 원주면 방향으로 이동하여 이중집열관(20)과의 충격을 방지하고, 히트파이프(30)로의 열전달을 용이하게 하기 위함이다.

한편 상기 히트파이프(30)는 태양복사열 회수 효율이 좋은 M15 동관으로 구성된다.

이러한 히트파이프(30)는 이중집열관(20)이 집열탱크(10)에 결합되면, 집열탱크(10)의 내부로 노출될 수 있도록 상기 이중집열관(20) 보다 상대적으로 긴 길이를 갖는 구조이다.

이는 히트파이프(30)가 상기 집열탱크(10)의 내부에 들어있는 열매체를 직접적으로 열을 전달하여 열교환효율을 극대화시키기 위함이다.

아울러 축열조의 열매체가 이중집열관 내부로 유입 되는 것을 방지하기 위해 상기 이중집열관(20)은 단부에는 캡(40)이 결합되며 실리콘 처리되고, 캡(40)이 결합된 이중집열관(20) 단부는 결합공(11)에 삽입되어 실리콘(50) 밀봉처리되는 구조이다.

상기 캡(40)은 이중집열관(20) 내부로의 열매체 유입을 방지하기 위한 것이고, 이중집열관의 내/외부관 사이의 진공은 태양 복사열을 최대로 흡수하고, 열손실을 최소화하여 집열효율을 최대화시킬 수 있게 된다.

이는 주로 평판형 태양열집열기를 사용함으로서 열손실이 컷 던 종래의 집열장치에 비하여, 상기와 같이 이중집열관을 이용함으로써, 복사열 집열효율이 특히 우수하게 되어, 높은 집열효율을 제공할 수 있게 되는 것이다.

아울러 상기 결합공(11)의 내부에는 실링을 위해 캡(40)과 밀착되는 제 1오링(60)이 삽입된다.

그리고 상기 이중집열관(20)의 외주면에는 실링을 위해 상기 집열탱크(10)의 결합공(11) 주변에 밀착되는 제 2오링(70)이 삽입되는 구조이다.

즉 제 1오링(60)은 캡(40)과 결합공(11) 사이를 밀봉하고, 제 2오링(70)은 결합공(11)과 이중집열관(20) 사이를 밀봉하는 구조이다. 마지막으로 결합공(11)에는 실리콘(50)이 충진되어 마감처리되는 구조이다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

도 1은 태양열 집열장치용의 구성도이고,

도 2는 본 발명에 따른 도 1에서 발췌된 태양열 집열장치용 집열관 결합구조를 나타내는 단면구성도,

도 3은 도 2에서 발췌된 히트파이프의 사이도이다.

<도면의 주요부분을 도시한 부호의 설명>

10: 집열탱크 11: 결합공

20: 이중집열관 21: 외부관

22: 내부관

30: 히트파이프 31: 금속코일

32: 고무패킹

33: 코일스프링

40: 캡

50: 실리콘

60; 제 1오링

70: 제 2오링

80: 프레임

Claims

집열탱크(10)에 경사지게 다수 설치되는 이중집열관(20)으로 구성되는 태양열 집열장치에 있어서,

다수의 결합공(11)이 길이방향을 따라 형성되는 집열탱크(10)와,

내부에 히트파이프(30)가 축설되어 상기 집열탱크(10)의 각 결합공(11) 삽입되는 다수의 이중집열관(20)으로 구성되되,

상기 히트파이프(30)는 이중집열관(20)의 파손방지를 위해 이중집열관(20)의 삽입 단부로 댐퍼수단이 결합되고,

상기 이중집열관(20)은 단부에 캡(40)이 결합되며, 캡(40)이 결합된 단부는 결합공(11)에 삽입되어 실리콘(50) 밀봉되는 것을 특징으로 하는 태양열 집열장치용 집열관 결합구조.
제 1항에 있어서,

상기 히트파이프(30)의 외주면에는 열전달을 용이하게 하고 이중집열관(20)과의 충격흡수를 위해 외주면를 따라 다수의 금속코일(31)이 외장 되는 것을 특징으로 하는 태양열 집열장치용 집열관 결합구조.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 히트파이프(30)는 집열탱크(10) 내부로 노출될 수 있도록 상기 이중집열관(20) 보다 상대적으로 긴 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 태양열 집열장치용 집열관 결합구조.
제 1항에 있어서,

상기 댐퍼수단은 히트파이프(30)가 삽입되는 단부에 결합되는 고무패킹(32)과, 상기 고무패킹(32)과 히트파이프(30)의 결합부위에 감기되, 이중집열관(20)의 내단부에 밀착되도록 연장되는 코일스프링(33)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양열 집열장치용 집열관 결합구조.
제 1항에 있어서,

상기 히트파이프(30)는 M15 동관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양열 집열장치용 집열관 결합구조.
제 1항에 있어서,

상기 결합공(11)의 내부에는 실링을 위해 제 1오링(60)이 삽입되는 것을 특 징으로 하는 태양열 집열장치용 집열관 결합구조.
제 1항에 있어서,

상기 이중집열관(20)의 외주면에는 실링을 위해 상기 집열탱크(10)에 밀착되는 제 2오링(70)이 삽입되는 것을 특징으로 하는 태양열 집열장치용 집열관 결합구조.