KR20120075074A - 과열방지기능이 있는 태양열 집열기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 과열방지기능이 있는 태양열 집열기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 프레임의 일단면에는 내부와 외부가 상호 연통되도록 관통구가 형성되고, 상기 관통구를 개폐하는 과열방지장치가 설치됨으로써, 집열기의 프레임 내부 온도에 따라 과열방지장치가 개폐되어 하절기나 장시간 태양열을 흡수하면 집열기 내부가 과열되고, 상기 과열방지장치가 온도에 따라 개방되어 집열기의 내부 공기가 관통구를 통해 외부로 배출되어 집열기의 내부온도가 낮아져 과열을 방지하며, 과열에 따른 집열판, 지관 등의 집열기 구성품의 파손 등을 방지하는 특징이 있다.

Description

과열방지기능이 있는 태양열 집열기{Solar collector with overheating prevention device}

본 발명은 과열방지기능이 있는 태양열 집열기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 프레임의 일단면에는 내부와 외부가 상호 연통되도록 관통구가 형성되고, 상기 관통구를 개폐하는 과열방지장치가 설치됨으로써, 집열기의 프레임 내부 온도에 따라 과열방지장치가 개폐되어 하절기나 장시간 태양열을 흡수하면 집열기 내부가 과열되고, 상기 과열방지장치가 온도에 따라 개방되어 집열기의 내부 공기가 관통구를 통해 외부로 배출되어 집열기의 내부온도가 낮아져 과열을 방지하며, 과열에 따른 집열판, 지관 등의 집열기 구성품의 파손 등을 방지하는 과열방지기능이 있는 태양열 집열기에 관한 것이다.

일반적으로 태양열 집열기는 옥외에 설치하여 태양열 에너지를 열매체를 이용하여 저장가능한 열에너지로 축척하기 위해 사용한다.

여기서, 태양열을 이용한 집열기는 크게 평판형과 진공관형으로 크게 구분되는데, 상기 평판형 태양열 집열기의 후레임은 상판과 하판 몸체가 사각형상의 박스 형태로 이루어졌으며, 태양열 집열기의 흡수판은 구리나 알루미늄 등을 이용하여 제작된 얇은 금속판에 태양 광선을 최대한 흡수할 수 있도록 표면을 특수 코팅 처리 되었고, 상기 집열판의 일측 표면에 동재질인 다수개의 가는 지관을 일정간격으로 주관에 용접시켜서 사각형상의 틀체 내에 삽입시키고 그 상부로 투명덮개를 씌어 일체의 집열기를 형성하게 된다.

상기 집열기는 프레임의 내부에 흡수판, 이송관 등이 설치되고, 프레임의 상부면에 유리판 등으로 내부를 차단하여 외부로부터 파손 등의 피해를 방지한다.

그런데, 상기 집열기는 하절기에 강력한 태양열을 장시간 받아 프레임의 내부에 과열이 발생하고, 그로 인해 내부에 설치되는 흡수판, 이송관 등이 과열에 의해 파손 및 재기능을 하지 못하는 문제점이 발생한다.

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,

프레임의 일단면에는 내부와 외부가 상호 연통되도록 관통구가 형성되고, 상기 관통구를 개폐하는 과열방지장치가 설치됨으로써, 집열기의 프레임 내부 온도에 따라 과열방지장치가 개폐되어 하절기나 장시간 태양열을 흡수하면 집열기 내부가 과열되고, 상기 과열방지장치가 온도에 따라 개방되어 집열기의 내부 공기가 관통구를 통해 외부로 배출되어 집열기의 내부온도가 낮아져 과열을 방지하며, 과열에 따른 집열판, 지관 등의 집열기 구성품의 파손 등을 방지하는 과열방지기능이 있는 태양열 집열기를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 태양열 집열기에 있어서,

구성품이 구비되도록 내부가 중공되고, 일단면에 내부와 외부가 상호 연통되도록 관통구가 형성되는 프레임과;

상기 프레임의 상부면에 구비되어 프레임의 내부를 차단하면서 태양에너지는 투과되는 유리판과;

상기 프레임의 관통구에 설치되고, 상기 프레임의 내부 온도에 따라 개폐작동되어 프레임 내부를 외부와 연통시키는 과열방지장치;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 과열방지기능이 있는 태양열 집열기에 관한 것이다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 과열방지기능이 있는 태양열 집열기는 프레임의 일단면에는 내부와 외부가 상호 연통되도록 관통구가 형성되고, 상기 관통구를 개폐하는 과열방지장치가 설치됨으로써, 집열기의 프레임 내부 온도에 따라 과열방지장치가 개폐되어 하절기나 장시간 태양열을 흡수하면 집열기 내부가 과열되고, 상기 과열방지장치가 온도에 따라 개방되어 집열기의 내부 공기가 관통구를 통해 외부로 배출되어 집열기의 내부온도가 낮아져 과열을 방지하며, 과열에 따른 집열판, 지관 등의 집열기 구성품의 파손 등을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 과열방지기능이 있는 태양열 집열기를 나타낸 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 태양열 집열기의 과열방지기능을 나타낸 단면도이고,
도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 과열방지기능이 있는 태양열 집열기를 나타낸 단면도이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.

본 발명은 태양열 집열기에 있어서,

구성품이 구비되도록 내부가 중공되고, 일단면에 내부와 외부가 상호 연통되도록 관통구가 형성되는 프레임과;

상기 프레임의 상부면에 구비되어 프레임의 내부를 차단하면서 태양에너지는 투과되는 유리판과;

상기 프레임의 관통구에 설치되고, 상기 프레임의 내부 온도에 따라 개폐작동되어 프레임 내부를 외부와 연통시키는 과열방지장치;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(rear)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 과열방지기능이 있는 태양열 집열기를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 태양열 집열기의 과열방지기능을 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 과열방지기능이 있는 태양열 집열기를 나타낸 단면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 과열방지기능이 있는 태양열 집열기(100)는 프레임(10)과, 유리판(20)과, 과열방지장치(30)로 구성된다.

상기 프레임(10)은 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 직사각형의 박스 형태로 형성되어 구성품이 구비되도록 내부가 중공되고, 상기 프레임(10)의 상부면이 외부와 관통 형성되며, 상기 프레임(10)의 일단면에는 프레임(10)의 내부와 외부가 상호 연통되도록 관통구(11)가 형성된다. 이때, 상기 관통구(11)는 프레임(10)의 하단면 또는 측면에 형성될 수 있다.

여기서, 상기 구성품이란, 태양에너지를 집열하도록 유리판(20)의 하측에 형성되는 집열판(12)과, 상기 집열판(12)의 일측 내부에 일체형으로 부착되어 집열판(12)으로부터 집열된 태양에너지의 열이 내부에 이송되는 작동유체로 흡수되어 열을 전달하는 다수개의 지관(13)과, 상기 다수개의 지관(13) 끝단부에 형성되어 지관(13)의 열을 전달받아 외부에 전달하는 헤더부(14); 및 상기 집열판(12)과 지관(13)과 헤더부(14)를 받쳐주도록 프레임의 측면부 및 하단부에 내장되는 우레탄 폼 판재의 단열재(15)로 구성된다.

상기 유리판(20)은 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 프레임(10)의 상부면에 구비되어 프레임(10)의 내부를 차단하고, 상기 유리판(20)은 투명한 재질로 형성되어 태양에너지가 투과되어 집열판(12)에 전달된다.

여기서, 상기 유리판(20)은 프레임(10)의 상부면에 실리콘 등의 접착제로 고정 부착되거나, 고무재질의 고정부재(미도시) 등에 의해 탈부착된다.

상기 과열방지장치(30)는 도 1과 도 2에 도시한 보아 같이, 프레임(10)의 관통구(11)에 설치되어 관통구(11)를 개폐하는데, 상기 프레임(10)의 내부 온도에 따라 과열방지장치(30)가 개폐작동되어 프레임(10) 내부를 외부와 연통시킨다.

여기서, 상기 과열방지장치(30)는 개폐막(31)과, 고정부(32)와, 도 3에서처럼 스프링(33)으로 구성되고, 상기 개폐막(31)은 프레임(10)의 관통구(11)를 개폐하도록 관통구(11)의 형태에 맞춰 형성되며, 상기 개폐막(31)은 프레임(10) 내부의 온도의 변화에 따라 개폐된다.

즉, 상기 개폐막(31)은 열팽창계수에 따라 휘어져 프레임(10)의 관통구(11)를 개폐하도록 바이메탈(bimetal)로 형성된다.

이때, 바이메탈이란, 열팽창계수가 매우 다른 두 종류의 얇은 금속판을 포개어 붙여 한 장으로 만든 막대 형태의 부품으로, 열을 가했을 때 휘는 성질을 이용하여 기기를 온도에 따라 제어하는 역할을 할 수 있다. 즉 온도의 변화에 따라 팽창?수축하는 정도가 다른 두 종류의 얇은 금속을 포개어 붙여서 만든다. 온도가 높아지면 열팽창계수가 큰 쪽이 더 많이 팽창하면서 반대쪽으로 휜다. 그리고 다시 온도가 내려가면 원래 상태로 돌아온다. 팽창이 잘 되지 않는 금속으로 니켈(Ni)과 철(Fe)의 합금이 사용되며, 팽창이 잘 되는 금속은 니켈?망가니즈?철의 합금, 니켈?몰리브데넘?철의 합금, 니켈?망가니즈?구리의 합금 등 여러 가지가 있다.

그렇기에, 상기 개폐막(31)이 프레임(10) 내부의 온도의 변화에 따라 관통구(11)를 개폐할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 고정부(32)는 개폐막(31)의 끝단부에 설치되어 상기 개폐막(31)을 프레임(10)의 일단면에 연결하고, 이때, 상기 고정부(32)가 설치되어 사용자가 임의적으로 개폐막(31)을 개폐할 수 있도록 힌지장치로 구성되거나 상황에 맞춰 설계변경이 가능하다. 이때, 상기 고정부(32)는 프레임(10)의 일단면 또는 단열재의 일단면 등 다양한 위치에 고정 설치할 수 있다.

또한, 상기 스프링(33)은 도 3을 참고하여, 개폐막(31)의 일단면에 설치되어 탄성력에 의해 개폐막(31)이 항시 프레임(10)의 관통구(11)를 밀폐하고, 상기 스프링(33)의 끝단부는 프레임(10) 내에 지지되거나 집열판(12) 등의 구성품에 지지되는 등 프레임(10)의 구조에 따라 설치위치는 설계변경이 가능하다.

그리고, 상기 스프링(33)은 프레임(10)의 내부 온도가 설정온도 이상시에만 개폐막(31)이 개방되게 탄성적으로 개폐막(31)을 눌러주고 있는 역할이다.

10 : 프레임 11 : 관통구
12 : 집열판 13 : 지관
14 : 헤더부 15 : 단열재
20 : 유리판 30 : 과열방지장치
31 : 개폐판 32 : 고정부
33 : 스프링 100 : 집열기

Claims (6)

1. 태양열 집열기(100)에 있어서,
   구성품이 구비되도록 내부가 중공되고, 일단면에 내부와 외부가 상호 연통되도록 관통구(11)가 형성되는 프레임(10)과;
   상기 프레임(10)의 상부면에 구비되어 프레임(10)의 내부를 차단하면서 태양에너지는 투과되는 유리판(20)과;
   상기 프레임(10)의 관통구(11)에 설치되고, 상기 프레임(10)의 내부 온도에 따라 개폐작동되어 프레임(10) 내부를 외부와 연통시키는 과열방지장치(30);
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 과열방지기능이 있는 태양열 집열기.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 과열방지장치(30)는,
   상기 프레임(10)의 관통구(11)를 온도의 변화에 따라 개폐하는 개폐막(31)과;
   상기 개폐막(31)의 끝단부에 형성되어 상기 개폐막(31)을 프레임(10)의 일단면에 연결하는 고정부(32)와;
   을 포함하여 구성되는 것을 특징을 하는 과열방지기능이 있는 태양열 집열기.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 개폐막(31)은 열팽창계수에 따라 휘어져 프레임(10)의 관통구(11)를 개폐하도록 바이메탈(bimetal)로 형성되는 것을 특징으로 하는 과열방지기능이 있는 태양열 집열기.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 과열방지장치(30)에는 개폐막(31)의 일단면에 스프링(33)이 설치되어 탄성력에 의해 개폐막(31)이 항시 프레임(10)의 관통구(11)를 밀폐하고, 상기 스프링(33)에 의해 프레임(10)의 내부 온도가 설정온도 이상 시 개폐막(31)이 개방되는 것을 특징으로 하는 과열방지기능이 있는 태양열 집열기.
   
5. 제 2항에 있어서,
   상기 고정부(32)는 개폐막(31)이 프레임(10)의 관통구(11)를 폐쇄시, 사용자가 임의로 개폐막(31)을 개방할 수 있도록 힌지장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 과열방지기능이 있는 태양열 집열기.
   
6. 제 1항에 있어서, 상기 프레임(10)의 내부에 구비되는 구성품은,
   태양에너지를 집열하도록 유리판(20)의 하측에 형성되는 집열판(12)과;
   상기 집열판(12)의 일측 내부에 일체형으로 부착되어 집열판(12)으로부터 집열된 태양에너지의 열이 내부에 이송되는 작동유체로 흡수되어 열을 전달하는 다수개의 지관(13)과;
   상기 다수개의 지관(13) 끝단부에 형성되어 지관(13)의 열을 전달받아 외부에 전달하는 헤더부(14); 및
   상기 집열판(12)과 지관(13)과 헤더부(14)를 받쳐주도록 프레임의 측면부 및 하단부에 내장되는 우레탄 폼 판재의 단열재(15);
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 과열방지기능이 있는 태양열 집열기.

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