KR20100122424A - 스크류타입 방열핀을 가지는 히트파이프를 이용한 태양열 집열장치 - Google Patents

스크류타입 방열핀을 가지는 히트파이프를 이용한 태양열 집열장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양열을 이용한 집열장치에 관한 것으로써 집열부(10)와 응축부(17) 및 온수저장탱크(25)와 히트펌프(heat pump;26)로 구성되고, 상기 집열부(10)는 다수개의 히트파이프(11)를 수용하는 집열판(13)으로 구성되고, 각각의 집열판(13)은 태양광(A)이 최초 통과하는 유리(14)를 바깥쪽에 형성한다.
상기 집열판(13)의 내측에는 히트파이프(11)와 태양광을 반사시켜 복사열을 발생시키는 CPC 세라믹반사판(15)으로 형성하고,
상기 응축부(17)에는 히트파이프 기화부(12)의 열교환을 목적으로 하는 나선형상의 방열핀(16)을 일정간격으로 형성하는 것을 특징으로 하는 스크류타입 방열핀을 가지는 히트파이프를 이용한 태양열 집열장치에 관한 것이다.
상기와 본원 발명은 종래 기술들과 비교하여 동등한 크기의 집열판을 제공함에 있어서도 빠른 시간내에 온수를 지속적으로 공급할 수 있도록 하는 고효율의 태양열 집열장치를 보다 저렴한 비용으로 제공하여 경제적 가치를 높일 수 있는 발명의 것이다.
방열핀, 응축부

Description

스크류타입 방열핀을 가지는 히트파이프를 이용한 태양열 집열장치{Solar collector by using heatpipe have screw type radiator pin}
본 발명은 히트파이프를 이용한 태양열 집열장치에 관한 것으로서;
더욱 상세하게는 집열부와 응축부로 구성되고, 집열부에는 이중진공관으로 둘러싸인 히트파이프를 다수개 구비하고 응축부에는 방열핀을 구성하여 태양열을 이용한 온수의 제공을 목적으로 하는 태양열 집열장치에 관한 것이다.
태양열을 이용한 온수 및 난방을 목적으로 하는 방법에는 평판형 태양열 온수기와 진공관형 태양열 온수기로 나누어 사용되고 있고, 이미 다양한 기술이 적용되어 사용되고 있다.
그 예를 살펴 보면, 평판형 태양열 온수기는 유리, 동판, 알루미늄을 주재료로 하여 저온에서 사용되고 열효율은 낮은 편이어서 겨울철 에너지 절감의 효과가 적고, 특히, 평판형 태양열 온수기는 흐린 날 작동을 정지하고 남향으로 필수적으로 설치하여야 하는 등 다소 오래전부터 사용되는 태양열을 이용한 난방시스템에 해당한다.
이와 비교되는 진공관형 태양열 온수기의 경우 내열강화유리와 동관, 알루미늄을 주요 재질로 사용하고 중,고온에의 온도에 사용되고 높은 압력과 온도에서도 사용가능함은 물론, 구름 낀 날에도 작동되어 우수한 열효율을 지닌 태양열 온수기에 해당한다.
상기 진공관형 태양열 온수기의 경우 첨부된 도 1을 통해서 종래의 구체적 설치형태를 살펴보면;
일정길이의 유리관으로 형성되는 다수개의 집열관(2)을 아래에 형성하고, 집열관(2)의 일측 종단부에는 열매체가 저장되는 열교환탱크(1)로 구성된다.
상기와 같은 종래 집열관(2)과 열교환탱크(1)의 구성에 있어서는 집열관(2)의 내부에 설치된 히트파이프의 일부가 연장되어 열교환탱크(1)의 내부로 인입되고,
상기 열교환탱크(1)의 내부에 인입된 히트파이프의 일부에 의해서 열교환탱크(1) 내의 저장된 열매체가 가열됨으로 온수 및 난방용으로 사용되는 구성이다.
종래의 태양열을 이용한 난방수 공급 시스템을 살펴보면;
집열판을 통해 열원을 확보하고 집열판에 형성된 히트파이프내의 집열된 열이 온수탱크에 담겨진 물을 직접 데워 주는 구조의 시스템으로 열효율이 많이 떨어지거나, 실제 태양광의 양에 따라 효율의 차이가 커서 물을 데우는 데는 상당한 사간이 요구되고 있다.
기타 최근의 태양열 난방수 공급시스템에서 진공관형 히트파이프를 이용하여 개선된 시스템을 적용하여 사용되고 있지만, 이 경우 기존 히트파이프의 형상만으로는 제공되는 열효율이 제한적임으로 실제 계절적으로 늦가을 초여름(장마)에는 태양광이 적은 시간대의 날이 많아 수요자들이 요구하는 온수 및 난방수를 공급하기에는 부족한 점이 있어 대용량의 진공관형 히트파이프를 설치하여야 함으로 막대한 설치비용이 소요되고 있는 실정이다.
상기와 같은 종래의 기술들에 있어서, 평판형 태양열 온수기에 있어서는 흐린날 전혀 작동하지 않아 사용이 불가하다는 점 및 집열판의 설치각도가 30 ~60°로 극히 제한적이고 남향은 필수라고 할 수 있다.
외관상 건물과 조화롭지 않아 미관이 좋지 않으며, 종래 진공관형 태양열 온수기의 경우 고효율과 집열판의 설치 각도가 다소 자유로운 점이 있지만,
흐린 날에는 집광이 부족하여 효율이 떨어지는 점에 있어서 겨울난방에 필요한 온수를 충분히 공급하기 위해서는 대용량의 설치가 꼭 필요한 점은 수요자들로 하여금 상당한 경제적 부담을 주고 있어 제품에 대한 만족이 떨어진다.
이러한 사실에서 본원 발명의 경우 진공관형 히터파이프에서 발생하는 열원을 최대로 활용하기 위하여 히트파이프의 형상을 개선하여 응축부를 각각의 히터파이프에 맞추어 독립적으로 구성함으로써 높은 효율로 물을 데워 줄 수 있도록 구성하여 기존의 제품들과 비교하여 동일한 조건 및 동일한 시간대에 충분한 열원을 제공하여 온수 및 난방수를 공급하도록 하는 것에 본 발명의 목적이 있다.
이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 집열부에 설치 되는 이중진공관으로 둘러싸인 다수개의 히트파이프와 상부의 응축부에 있어서;
상기 응축부에는 히트파이프의 기화부와 방열핀으로 구성되고,
각각의 응축부에 설치되는 방열핀은 물과 접촉함에 있어서 종래의 열교환 면적보다 수십배에 해당하는 열교환 면적이 방열핀을 통해서 제공됨으로 짧은 시간 안에 많은 양의 물을 데울 수 있는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 본원 발명은 종래 기술들과 비교하여 동등한 크기의 집열판을 제공함에 있어서도 빠른시간 내에 다량의 온수를 공급할 수 있도록 하는 고효율의 태양열 집열장치을 제공하게 됨으로 보다 저렴한 비용에서 제품의 제공이 가능함으로 경제적 가치를 높일 수 있는 발명의 것이다.
이하 첨부된 도면과 함께 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성과 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 기술이 적용된 스크류타입 방열핀을 가지는 히트파이프를 이용한 태양열 집열장치의 전체를 도시한 개략도이고, 도 3은 본 발명의 기술이 적용된 스크류타입 방열핀을 가지는 히트파이프를 이용한 태양열 집열장치 응축부의 부분단면도이고, 도 4는 본 발명의 기술이 적용된 스크류타입 방열핀을 가지는 히트파이프를 이용한 태양열 집열장치의 체결상태를 도시한 부분 참고 사시도이고, 도 5는 본 발명의 기술이 적용된 스크류타입 방열핀을 가지는 히트파이프를 이용한 태양열 집열장치의 방열핀과 열차폐제의 부분확대도이고, 도 6은 본 발명의 기술이 적용된 스크류타입 방열핀을 가지는 히트파이프를 이용한 태양열 집열장치 집열부의 단면도로서 함께 설명한다.
본 발명은 집열부(10)와 응축부(17) 및 온수저장탱크(25)와 히트펌프(heat pump;26)로 구성된다.
상기 집열부(10)는 다수개의 집열판(13)을 연결하여 구성되고, 각각의 집열판(13)의 구성은 태양광(A)이 최초 통과하는 유리(14)를 상면에 형성한다.
상기 집열판(13)의 내측에는 통상의 히트파이프(11)와 전도 및 대류에 의한 열손실을 막기 위해 구비되는 히트파이프(11) 외부의 이중진공관(30) 그리고 태양광(A)을 반사시켜 복사열을 발생하기 위한 CPC 세라믹반사판(15)으로 구성한다.
상기 응축부(17)의 구성에는 히트파이프(11) 내의 기화부(12)에 저장된 열의 교환을 목적으로 하는 방열핀(16)을 히트파이프(11) 일부면에 직접 접촉하도록 구성한다.
또한, 상기 응축부(17)를 형성하는 방열핀(16)의 상부에는 냉수공급관(28)을 형성하여 히트펌프(HEAT PUMP;26)로부터 공급되는 냉수가 유입되고, 상기 방열핀(16)의 하단에는 방열핀(16) 내의 열교환이 이루어진 데워진 물을 배출하기 위한 온수배출관(27)을 각각 형성하여 외부에 형성되는 온수저장탱크(35)로 온수를 공급한다.
상기 방열핀(16)의 실례로는 열전도를 용이하도록 하기 위한 나선형 혹은 평판형 등의 구성을 선택적으로 구성하고,
상기 응축부(17) 주변 및 응축부(17)와 집열부(10)의 접촉부(24)에는 방열기 능을 가지는 통상적인 열차폐재(27)를 일정한 크기의 형태로 선택적으로 구성하여 열손실을 최소로 한다.
상기와 같은 본 발명의 기술이 적용된 방열핀을 가지는 히트파이프를 이용한 태양열 집열장치의 작동상태를 살펴보면 다음과 같다.
외부에서 전달되는 태양광(A)은 집열판(13)의 유리(14)를 통과하여 CPC 세라믹반사판(15)에 의해 발생한 복사열이 이중진공관(30) 내부의 히트파이프(11) 내의 기화부(12)에 지속적으로 전달되어 열에너지를 발생시킨다.
상기 과정에서 발생하는 열에너지는 기화부(12)의 열매체를 통해 상부에 형성된 응축부(17)로 이동하게 되고, 상부 히트파이프(11)와 인접한 방열핀(16)이 가열되면서 방열핀(16)의 내부 나선형상을 따라 흐르는 물 등의 매체가 일정한 온도로 가열되고, 설치자는 물 등의 매체를 온수 및 난방용으로 사용하는 구조이다.
상기 과정에서 방열핀(16)을 통과하는 온수물은 온도차를 감지한 히터펌퍼(26)에 의해 온수저장탱크(25)로 지속적으로 배출되고, 이러한 일련의 과정을 반복하면서 온수저장탱크(25)의 온도가 일정온도에 이를 때까지 히터펌프(HEAT PUMP;26)는 온도감지센서에 의해 작동하게 된다.
상기와 같은 본 발멸의 구성에서 집열관의 히트파이프는 이중진공관(30)에 의해 전도 및 대류에 의한 열손실을 최소화하고, 복사 및 기타 열전도에 의해 가열된 후 상단의 방열핀(16)에 열원을 제공한다.
도 1은 종래 기술에 대한 진공관형 태양열집열 장치의 실례를 도시한 참고도
도 2는 본 발명의 기술이 적용된 스크류타입 방열핀을 가지는 히트파이프를 이용한 태양열 집열장치의 전체를 도시한 개략도
도 3은 본 발명의 기술이 적용된 스크류타입 방열핀을 가지는 히트파이프를 이용한 태양열 집열장치 응축부의 부분단면도
도 4는 본 발명의 기술이 적용된 스크류타입 방열핀을 가지는 히트파이프를 이용한 태양열 집열장치의 체결상태를 도시한 부분 참고 사시도
도 5는 본 발명의 기술이 적용된 스크류타입 방열핀을 가지는 히트파이프를 이용한 태양열 집열장치의 방열핀과 열차폐제의 부분확대도
도 6은 본 발명의 기술이 적용된 스크류타입 방열핀을 가지는 히트파이프를 이용한 태양열 집열장치 집열부의 단면도
*도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명*
10; 집열부
11: 히트파이프
12: 기화부
13: 집열판
14: 유리
15: CPC 세라믹반사판
16: 방열핀
17: 응축부
24: 열차폐재
25; 온수저장탱크
26; 히트펌프(heat pump)
27: 온수배출관 27': 온수배출구
28: 냉수공급관 28': 냉수유입구
35: 온수저장탱크
30; 이중진공관

Claims (4)

  1. 집열부(10)와 응축부(17) 및 온수저장탱크(25)와 히트펌프(heat pump;26)로 구성되고, 상기 집열부(10)는 유리(14)와 히트파이프(11) 및 CPC세라믹반사판(15)로 구성되는 집열판(13)으로 구성되고,
    상기 응축부(17)에는 냉수공급관(24)과 온수배출관(27)을 갖춘 방열핀(16)이 히트파이프(11)의 일측 종단부를 감싸도록 구성하는 것을 특징으로 하는 나선형 구조의 방열핀을 가지는 히트파이프를 이용한 태양열 집열장치
  2. 제 1항에 있어서,
    응축부(17)와 집열부(10) 상간에는 열차폐재(24)를 형성하는 것을 특징으로 하는 나선형 구조의 방열핀을 가지는 히트파이프를 이용한 태양열 집열장치
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열핀(16)은 나선형인 것을 특징으로 하는 나선형 구조의 방열핀을 가지는 히트파이프를 이용한 태양열 집열장치
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 히트파이프(11)의 외부면에는 이중진공관(30)을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 나선형 구조의 방열핀을 가지는 히트파이프를 이용한 태양열 집열장치
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CN104482674A (zh) * 2014-12-31 2015-04-01 东莞市羽柏电子有限公司 太阳能翅片热管平板集热装置
CN112833565A (zh) * 2021-01-22 2021-05-25 赣州能创智能科技有限公司 一种高效真空热管集热方法
CN112833566A (zh) * 2021-01-22 2021-05-25 赣州能创智能科技有限公司 一种高效真空热管集热器
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104482674A (zh) * 2014-12-31 2015-04-01 东莞市羽柏电子有限公司 太阳能翅片热管平板集热装置
CN112833565A (zh) * 2021-01-22 2021-05-25 赣州能创智能科技有限公司 一种高效真空热管集热方法
CN112833566A (zh) * 2021-01-22 2021-05-25 赣州能创智能科技有限公司 一种高效真空热管集热器
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