KR20150067661A - 프레임과 에너지 이동통로 병행 구조의 고효율 태양열 집열 장치 - Google Patents

프레임과 에너지 이동통로 병행 구조의 고효율 태양열 집열 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프레임과 에너지 이동통로 병행 구조의 고효율 태양열 집열 장치 및 방법에 관한 것으로, 프레임과 에너지 이동통로 병행 구조의 고효율 태양열 집열 장치 및 방법에 관한 것으로, 집열에너지 이동통로 확장을 통하여 고온의 집열 효과를 위해 외곽 프레임 내부에 에너지 순환 통로 역할을 병행하게 함으로서 상대적으로 긴 개선된 태양열 집열 장치의 열에너지 이동 통로를 통하여 공기가 순환되는 동안 더욱더 가열되어 고온의 열에너지를 얻어 데워진 공기를 태양열 집열 장치로부터 실내로 송풍하며 ,온도 센서와 온도 감지장치 제어기 및 온도 조절 장치(thermostat)를 사용하여 집열 에너지 송출구/순환유입구-외부공기 유입구 와 관련하여 온도감지 자동 개폐구조를 제공하여 주택의 외부에 설치된 태양열 집열 장치에 의해 고온의 열에너지가 집열에너지 송풍구를 통하여 실내 온도를 조절한다. 프레임과 에너지 이동통로 병행 구조의 고효율 태양열 집열 장치(100)는 태양광을 투과하는 투명 커버; 상기 투명 커버를 투과하는 태양 복사열을 최대한 집열하여 내부 온도를 상승시키는 검은색의 주름진 집열판(100-1); 외부 공기 유입구로써 집열기의 외부 공기가 유입되고 먼지를 필터링하고 벌레 유입을 차단하는 망사와 메시(mesh) 구조의 에어 필터를 구비하는 외부 공기 유입구(108) ; 태양열 집열기에서 가열된 고온의 열에너지가 실내로 공급되고 열 교환이 이루어져 냉각된 공기를 재 가열 하기위해(cold air inlet) 실내로부터 태양열 집열기 순환유입구(107) ; 상기 외부공기 유입구(108) 및 순환 유입구(107)로부터 공급된 공기를 외곽으로 순환시키는 집열 장치 프레임의 외곽 에너지 순환 통로(101); 배관이 절곡된 구조 및 거꾸로 배관 구조로 이루어지며, 외곽 에너지 순환 통로(101)로부터 순환된 공기를 공급받아 태양 에너지에 의해 집열된 열에너지에 따라 온도가 상승하는 검은색의 주름진 열에너지 흡열 파이프(109); 주름진 열에너지 흡열 파이프(109)의 집열된 열에너지에 의해 고온(30~70)의 뜨거운 공기를 빨아들이기 위해 모터를 구동하여 집열 장치로부터 태양열에 의해 집열되어 높아진 고온(30~70)의 뜨거운 공기를 실내로 송풍하는 송풍 모터(105); T자형 송풍구(warm air outlet)로써 상기 검은색의 주름진 열에너지 흡열 파이프(109)를 통과하여 태양열에 의해 집열되어 높아진 고온(30~70)의 뜨거운 공기를 실내로 송풍되는 열에너지 집열 송풍구(103); 집열 장치를 거치하는 거치용 걸이(102); 집열 장치의 좌측과 우측에 쌍으로 구비되는 적어도 하나 이상의 손잡이(106); 집열 장치의 하단 좌우측에 구비되어 집열 장치를 지지하는 다리(110); 집열 장치로부터 집열된 뜨거운 공기를 실내로 송풍하는 열에너지 집열 송풍구(103) 부근의 온도를 측정하는 제1 온도 센서(111-a); 실내로 공급된 열에너지가 열교환이 이루어져 실내의 차가운 공기들이 집열 장치로 순환 유입되는 순환 유입구(107) 부근의 온도를 측정하는 제2 온도 센서(111-b); 실내 온도를 조절하기 위해 원하는 온도를 설정하는 온도 감지장치 제어기(120); 온도 감지장치 제어기(120)에 따라 개폐 장치의 열림/닫힘을 제어하여 실내로 유입되는 공기의 온도를 조절하는 온도 조절 장치(thermostat)(130); 온도 조절 장치(130)에 의해 열에너지 집열 송풍구의 개폐를 제어하는 열에너지 집열 송풍구 개폐 장치(103-a); 및 온도 조절 장치(130)에 의해 열에너지 외부공기 유입구의 개폐를 제어하는 외부 공기 유입구 개폐 장치(108-a)로 구성된다.

Description

프레임과 에너지 이동통로 병행 구조의 고효율 태양열 집열 장치{High efficiency solar thermal collector having frame and energy transfer path parallel structure}
본 발명은 고효율 태양열 집열 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외곽 프레임 내에 외곽 에너지 순환통로 역할을 병행하게 함으로서 태양열 집열 장치로부터 외부로 방출 손실되는 에너지를 이용하고 상대적으로 긴 개선된 태양열 집열 장치의 열에너지 이동 통로를 통해 공기가 순환되는 동안 더욱더 가열되어 고온의 열에너지를 얻어 데워진 공기를 태양열 집열 장치로부터 실내로 송풍하여 훈훈하게 하며, 온도 센서와 온도 감지장치 제어기 및 온도 조절 장치(thermostat)를 사용하여 집열 에너지 송출구/외부공기 유입구를 온도감지에 따라 자동 개폐를 제어하여 주택의 외부에 설치된 태양열 집열 장치로부터 집열 에너지 송풍구를 통해 실내로 따듯한 공기를 송풍하고, 실내 온도 차이에 의한 대기순환 효과를 이용 실내 저면의 차가운 공기를 태양열 집열 장치의 순환 유입구를 통해 흡입, 순환시켜 재가열하여 송풍하는, 프레임과 에너지 이동통로 병행 구조의 고효율 태양열 집열 장치에 관한 것이다.
태양열 난방시설은 옥외에서 태양열 집열기가 설치되고 난방시설과 연동되어 실내의 난방 및 온수를 제공하며, 태양열을 집열하여 난방효과를 제공하며, 다양한 제품들이 출시되고 있다.
도 1은 태양열 시스템 축열탱크의 구성이다.
선행기술1의 특허공개번호 10-1999-0080610에 기재된 태양열 시스템 축열탱크는 태양열을 이용하여, 집열판에서 열을 흡수하여 데워진 온수를 축열탱크에 저장하였다가 난방시에 100%열을 활용하여 온수와 난방이 하나의 탱크에서 이루어질 수 있도록 하는 온수/난방 일체형 태양열 시스템 축열탱크가 개시되어 있습니다.
온수/난방 일체형 태양열 시스템 축열탱크는 태양열 집열판으로부터 유입되는 열에너지를 저장 및 공급하기 위한 축열탱크에 있어서, 상기 집열판으로부터 태양열을 흡수하여 들어오는 열매체유입구(11)와 상기 열매체입구(11)에 연통되고 후술하는 축열탱크(30) 내의 물과 열교환을 위한 주름관(12)과, 상기 주름관(12)에 연통되며, 펌프(13)를 구비하고 난방을 위한 난방열매체출구(14)와, 순환되어 들어오는 회귀열매체유입구(15)와, 재가열되기 위하여 상기 집열판으로 향하는 열매체출구(16) 및 상기 난방열매체출구(14)와 상기 열매체유입구(11) 사이를 연통하는 역순환루트(17)를 포함하는 열매체순환수단(10)과,
상기 주름관(12)의 일단에 연통되고, 상기 난방열매체출구(14)와 상기 회귀열매체유입구(15) 및 상기 열매체출구(16)와 연통되며 난방용 열매체를 저장하기 위한 보조열매체탱크(21)와, 상기 보조열매체탱크(21) 내에 설치되는 히터(23)를 포함하는 보조가온수단(20)과,
상기 열매체순환수단(10) 및 보조가온수단(20)을 내장하고, 내벽이 단열재(31)로 단열처리되며, 일단에 냉수유입구(33)와 다른 일단에 온수출구(35)를 구비하며 물이 가온되기 위한 축열탱크(30)와,
상기 히터(23)를 제어하기 위해 설치되고, 상기 축열탱크(30)내의 수온을 감지하는 온도센서(41)를 포함하는 히터제어수단(40)과,
상기 집열판과 연통되는 열매체유입구(11) 및 출구(16)에 구비되고 열손실방지를 위한 차단밸브(51)와, 상기 차단밸브(51)를 제어하기 위한 광센서(53)를 포함하는 개폐제어수단(50) 및 상기 보조열매체탱크(30) 내에 설치되고 온수급탕기능을 갖도록 하기 위하여, 상기 온수출구(35)의 일단을 연장한 주름관으로하여 상기 히터(23)를 감싸도록 이루어진 급탕관(61)을 포함하는 급탕수단(60)을 포함하고 있다.
도 2은 종래의 찬넬형 알루미늄 태양열 집열기의 구성도이다.
선행기술2의 특허공개번호 10-2007-0019323에 기재된 찬넬형 흡열판을 이용한 태양열 집열기는 산업정밀기계, 기계부품 분야로 찬넬형 알루미늄 흡열판을 이용한 태양열 집열기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 흡열판을 알루미늄 찬넬로 제작하여 찬넬 내부 전체에 열매체가 흐르도록 하여 집열 성능을 향상시키며, 흡열판과 헤더는 브레이징 용접이 가능하도록 헤더를 브레이징 가능한 코팅이 되어있는 알루미늄 파이프를 적용한 찬넬형 흡열판을 이용한 평판형 태양열 집열기를 제공한다. 찬넬형 흡열판을 이용한 평판형 태양열 집열기는 기존의 집열기가 고가이며 성능이 저하되는 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 흡열판을 찬넬 형태의 알루미늄을 이용하여 일체형으로 제작함으로써 흡열판 전체에 열매체가 흐르도록 하여 집열 성능을 높이고, 헤더 파이프도 브레이징 용접이 가능하도록 코팅된 파이프를 사용함으로써 제작의 용이성과 신뢰성을 높여 효율이 높고 저가의 태양열집열기를 제공하기 위한 것이다.
찬넬형 흡열판을 이용한 평판형 태양열 집열기는 작동유체가 유입되도록 형성된 유입헤더(2)와; 상기 유입헤더(2)로부터 유출된 작동유체가 다수개로 분배되도록 하며, 외부의 태양열을 흡입하도록 다수개의 평판형 유체통로로 형성되도록 이루어진 흡열판(1)과; 상기 다수개의 유체통로로 이루어진 흡열판(1)으로부터 유출된 작동유체를 유입되도록 형성된 유출헤더(6)로 구성되되, 상기 유입헤더(2)와 흡열판(1)과 유출헤더(6)는 알루미늄으로 형성되어 일체형으로 이루어지는 흡열판을 이용한 평판형 태양열 집열기가 개시되어 있다.
또한, 태양열집열기에 있어서, 태양에너지가 투과하도록 형성된 투과체(3)와; 작동유체가 유입되도록 형성된 유입헤더(2)와; 상기 유입헤더(2)로부터 유출된 작동유체가 다수개로 분배되도록 하며, 외부의 태양열을 흡입하도록 다수개의 평판형 유체통로로 형성되도록 이루어지며, 상기 투과체(3)로부터 이격되어 설치된 흡열판(1)과; 상기 다수개의 유체통로로 이루어진 흡열판(1)으로부터 유출된 작동유체를 유입되도록 형성된 유출헤더(6)와; 외부로 열에너지의 손실을 방지하도록 상기 흡열판(1) 이면에 부착된 보온재(4);로 이루어진 것을 특징으로 하는 찬넬형 흡열판을 이용한 평판형 태양열 집열기가 개시되어 있다.
평판형 태양열 집열기는 태양에너지를 흡열하는 흡열판(1)의 전면이 선택흡수막으로 코팅되며, 상기 유입헤더(2)와 흡열판(3)과 유출헤더(6)는 알루미늄으로 형성되어 일체형으로 이루어지며, 투과체(3)는 투명 강화유리로 이루어진다.
찬넬형 흡열판을 이용한 평판형 태양열 집열기는 찬넬 형태를 갖는 알루미늄 재료로 된 흡열판을 만들어 흡열판 전체에 열매체가 흐르도록 하여 집열성능을 높이고, 헤더 파이프의 재료를 브레이징이 가능한 재료를 사용하여 작업 효율성을 높여 제품의 신뢰성을 높이며, 흡열판 재료가 모두 기존 집열기의 동 재료보다 값이 저렴하므로 생산 원가를 낮추고, 기존 집열기 보다 성능이 높고 값이 저렴한 집열기를 생산하여 태양열 시스템의 보급을 확대한다.
이는 알루미늄 재료로 된 찬넬 형태의 흡열판을 평판형 태양열집열기에 적용시킴으로써, 태양열 집열기의 흡열판 전체에 열매체가 흐르도록 하여 집열 성능을 향상시키고, 흡열판과 헤더의 용접을 제작이 용이한 브레이징 용접으로 생산원가를 낮추고 집열기의 신뢰성을 높인 평판형 태양열 집열기를 제공한다.
그러나, 기존의 태양열 집열 장치는 외부의 저온 에너지가 바로 태양열 집열장치에서 많은 이동거리를 지나야 비로소 어느 정도 가열된 상태의 에너지로 변환되며, 열에너지 이동통로의 거리가 상대적으로 짧아 태양열 집열장치가 고온의 열에너지 효율을 갖기 어려웠던 문제점이 있었다.
(선행기술1) 특허공개번호 10-1999-0080610 (선행기술2) 특허공개번호 10-2007-0019323
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 기존의 태양열 집열 장치보다 외곽 프레임 내에 외곽 에너지 순환 통로 역할을 병행하게 함으로서 태양열 집열장치로 부터 외부로 손실, 방출되는 에너지를 이용하고 상대적으로 긴 개선된 태양열 집열 장치의 열에너지 이동 통로를 통해 공기가 순환되는 동안 더욱더 가열되어 고온의 열에너지를 얻어 데워진 공기를 태양열 집열 장치로부터 실내로 송풍하여 훈훈하게 하며, 온도 센서와 온도 감지장치 제어기 및 온도 조절 장치(thermostat)를 사용하여 집열 에너지 송출구/ 외부공기 유입구를 온도감지에 따라 자동 개폐를 제어하여 주택의 외부에 설치된 태양열 집열 장치로부터 집열 에너지 송풍구를 통해 실내로 따듯한 공기를 송풍하고, 실내 온도차이에 의한 순환효과를 이용 실내 저면의 차가운 공기를 태양열 집열 장치의 순환 유입구를 통해 흡입 순환하여 재 가열 송풍하는 프레임과 에너지 이동통로 병행 구조의 고효율 태양열 집열 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 프레임과 에너지 이동통로 병행 구조의 고효율 태양열 집열 장치는, 태양광을 투과하는 투명 커버; 상기 투명 커버를 투과하는 태양 복사열을 최대한 집열하여 내부 온도를 상승시키는 검은색의 주름진 집열관(100-1); 태양열 집열기의 외부 공기가 유입되고 먼지를 필터링하고 벌레 유입을 차단하는 망사와 메시(mesh) 구조의 에어 필터(filter)를 구비하는 외부 공기 유입구(108); 상기 외부 공기 유입구(108)와 별도로 가열된 고온의 열에너지가 실내로 공급되고 열교환이 이루어지고 난 이후 냉각된 공기를 재가열하기 위해서 리사이클 된 실내로부터 유입된 실내공기 유입구(cold air inlet)로부터 공기를 공급받는 순환 유입구(107); 상기 순환 유입구(107)로부터 공급된 공기를 외곽으로 순환시키는 집열 장치 프레임의 외곽 에너지 순환 통로(101); 주름형태 배관이 절곡된 구조 및 거꾸로 배관 구조로 이루어지며, 상기 외곽 에너지 순환 통로(101)로부터 순환된 공기를 공급받아 태양 에너지에 의해 집열된 열에너지에 따라 고온의 열에너지를 생산하는 검은색의 주름진 열에너지 흡열 파이프(109); 상기 주름진 열에너지 흡열 파이프(109)의 집열된 열에너지에 의해 고온(30~70℃)의 뜨거운 공기를 빨아들이기 위해 모터를 구동하여 집열 장치로부터 태양열에 의해 집열되어 높아진 고온(30~70℃)의 뜨거운 공기를 실내로 송풍하는 송풍 모터(105); 및 T자형 송풍구(warm air outlet)로써, 상기 검은색의 주름진 열에너지 흡열 파이프(109)를 통과하여 태양열에 의해 집열되어 높아진 고온(30~70℃)의 뜨거운 공기를 실내로 송풍되는 열에너지 집열 송풍구(103);를 포함하며,
집열시, 순환 유입구(107)로부터 유입되는 공기를 상기 외곽 에너지 순환 통로(101)를 구비하여, 기존 집열 장치보다 상기 집열 장치의 외곽 프레임의 길이 만큼 열에너지 이동통로가 길어지고 부피가 증가하여 태양 복사열의 고온의 집열 효과를 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한 집열장치 프레임 밖으로 손실될 열에너지를 최소화하고 외곽 프레임을 순환하는 동안 방출, 손실되는 에너지를 흡수하고 이를 통해서 어느 정도 온도가 상승한 열에너지가 본 집열장치를 순환하는 동안 고온의 에너지를 발생하도록 한다
상기 태양열 집열 장치(100)는, 태양광이 투과하는 투명 커버; 상기 투명 커버를 투과하는 태양의 복사열을 집열하여 생성된 고온의 열에너지에 따라 집열기 내부 온도를 상승시키는 검은색의 주름진 집열판(100-1); 및 집열 장치 내부에 축열된 열에너지의 손실을 방지하기 위해 집열기의 후면에 복수층의 단열재를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 태양열 집열 장치는, 상기 태양열 집열 장치를 거치하는 거치용 걸이(102); 상기 태양광 집열 장치의 좌측과 우측에 쌍으로 구비되는 적어도 하나 이상의 손잡이(106); 및 상기 집열 장치의 하단 좌우측에 구비되어 집열 장치를 지지하는 다리(110)를 더 포함한다.
상기 열에너지 흡열 파이프(109)는, 절곡 cycle 1회당 4번 지나가고 3번째 4번째는 거꾸로 배관 구조로 형성되며, 완만한 에너지 흐름을 주는 동시에 집열 장치내에서 머무르는 시간을 연장하여 집열 능력을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
상기 태양열 집열 장치(100)는, 상기 태양열 집열 장치(100)로부터 집열된 고온의 뜨거운 공기를 실내로 송풍하는 상기 열에너지 집열 송풍구(103) 부근의 온도를 측정하는 제1 온도 센서(111-a); 실내의 열교환이 이루어지고 냉각된 공기들이 상기 집열 장치로 순환 유입되는 상기 순환 유입구(107) 부근의 온도를 측정하여 외부 공기를 유입시키기 위한 제2 온도 센서(111-b); 실내 온도를 조절하기 위해 원하는 온도를 설정하는 온도 감지장치 제어기(120); 상기 온도 감지장치 제어기(120)에 따라 개폐 장치의 열림/닫힘을 제어하여 실내로 유입되는 공기의 온도를 조절하는 온도 조절 장치(130); 상기 온도 조절 장치(130)에 의해 열에너지 집열 송풍구의 개폐를 제어하는 열에너지 집열 송풍구 개폐 장치(103-a); 및 상기 온도 조절 장치(130)에 의해 열에너지 외부공기 유입구의 개폐를 제어하는 외부공기 유입구 개폐 장치(108-a);를 더 포함하며,
상기 태양열 집열 장치(100)는 집열 에너지 송출구(103)/ 순환유입구(107) 위치에 각각 구비되는 온도 센서(111-a, 111-b)와 연결되는 온도 감지장치 제어기(120) 및 온도 조절 장치(thermostat)(130)에 의해 자동 또는 수동으로 집열 에너지 송출구/ 외부공기 유입구를 온도감지에 따라 자동으로 개폐를 제어하여 주택의 외부에 설치된 태양열 집열 장치(100)의 집열 에너지 송풍구(103)로부터 실내로 따듯한 공기를 송풍하고 실내의 열교환에 의해 냉각된 저면의 차가운 공기를 태양열 집열 장치(100)의 순환 유입구(107)로 흡입하여 실내 온도를 조절하고 외부공기 유입구(108)를 자동 개폐하여 외부의 신선한 공기와 순환 유입구(107)를 통하여 유입된 공기를 혼합하여 집열 장치 안에서 고온으로 가열하여 송풍하는 것을 특징으로 한다.
상기 온도 감지장치 제어기(120) 및 온도 조절 장치(130)는, 상기 집열 에너지 송출구(103) 부근의 상기 제1 온도센서(111-a)의 온도가 임의로 설정한 최저온도 이상(예:30℃) 상승하면, 실내 공간으로 공급될 위치에 설치된 집열 에너지 송출구 개폐장치(103-a)를 자동 개방되어 열 에너지가 공급되고, 태양광이 약한 경우 임의로 설정한 최저온도(예:30℃) 이하로 떨어지면 그동안 유입된 열에너지의 외부 손실을 방지하기 위해 열에너지를 공급하는 집열 에너지 송출구(103)를 자동으로 차단하며, 또한 뜨거운 공기를 실내로 송풍하는 송풍모터 (105)도 제1 온도센서에 의하여 자동으로 on/ off 된다.
상기 온도 감지장치 제어기(120)는 상기 순환 유입구(107) 부근의 제2 온도 센서(111-b)가 임의로 설정한 온도 이상(예:70)이 되면 상기 온도 감지장치 제어기(120) 및 상기 온도 조절 장치(130)에 의해 외부 공기유입구(108)를 개방하여 외부의 신선한 공기 유입을 통하여 실내공기 개선을 유도한다. 또한 임의로 설정한 온도 이하 (예:30℃) 가 되면 외부공기 유입구(108)를 닫아 차가운 저온의 에너지 유입을 막고 집열 장치의 내부 열에너지만을 순환시키면서 온도 상승을 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 프레임과 에너지 이동통로 병행 구조의 고효율 태양열 집열 장치는 기존의 태양열 집열 장치보다 외곽 프레임 내에 외곽 에너지 순환 통로 역할을 병행함으로서 상대적으로 긴 개선된 태양열 집열 장치의 열에너지 이동 통로를 통해 공기가 순환되는 동안 더욱더 가열되어 고온의 열에너지를 얻어 데워진 공기를 태양열 집열 장치로부터 실내로 송풍하여 훈훈하게 하며, 온도 센서와 온도 감지장치 제어기 및 온도 조절 장치(thermostat)를 사용하여 집열 에너지 송출구/ 외부공기 유입구를 온도감지에 따라 자동 개폐를 제어하여 주택의 외부에 설치된 태양열 집열 장치로부터 집열 에너지 송풍구를 통해 실내로 따듯한 공기를 송풍하고, 실내 온도 차이에 의한 대기순환 효과를 이용하여 실내 저면의 차가운 공기를 태양열 집열 장치의 순환 유입구를 통해 흡입하여 실내 온도를 조절하고 난방하는 효과를 제공하며, 주기적으로 난방을 제공하지 않는 일반 주택 및 전원 주택에 축열 및 공기 난방을 하는 태양열 히터(Solar Air Heater)로 사용될 수 있다.
태양열 집열 장치는 frame 속을 외곽 에너지 순환 통로를 통해 시계방향으로 한바퀴 회전하고, 본격적인 집열 장치의 열에너지 흡열 파이프로 공기가 진입하여 집열 장치 안에서 거꾸로 열에너지 이동통로를 지나면서 최대한 고온의 열에너지를 집열하고 장치 내부의 고온을 흡수하며, 태양의 복사열을 충분히 흡수하고 고열의 열에너지를 얻기 위한 구조를 제공하여 집열장치내 열에너지 이동통로 line 길이 길어져 집열효율 향상시켰다. 태양열 집열 장치는 8' *4'(2400mm * 1200mm ) 프레임의 경우 열에너지 이동통로가 기존 집열장치 24 m -> 개선된 집열 장치 31 m로 7 m가 길어지고 열에너지 집열로 가열 및 이동통로 부피가 증가하여[기존: 0.188 m3 (100 mm * 24 M), 개선: 0.243 m3 (100 mm * 31 M)] 따라서 0.055 m3 (100 mm * 7 m ) 열에너지 부피가 증가하여 기존 대비 열에너지가 약 29% 부피 증가에 의해 집열 효율이 향상되었다.
본 발명의 태양열 집열 장치는 열에너지 송풍능력 감안하면, 270m3/h, 4.5 m3/min, 0.07 m3/sec( 7/100 m3 )이며, 공기 흐름으로 보면, 약 1초 (sec) 0.07 m3 부피만큼 태양열 집열장치의 frame 안에서 예열 대기하여 초기예열 시간을 단축하였으며, 거꾸로/더불 집열효과(한번더 집열가열/머무는 시간 연장)에 의해 열에너지 이동통로가 태양열 집열 장치의 전기장치에 무리를 주지 않으면서 열에너지의 흐름을 유지하면서 집열된 열에너지가 조금 더 머물면서 열에너지를 집열하여 집열 효율을 향상시켰다.
도 1은 태양열 시스템 축열탱크의 구성도이다.
도 2는 종래의 찬넬형 알루미늄 태양열 집열기의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 프레임과 에너지 이동통로 병행 구조의 고효율 태양열 집열 장치의 구성도이다.
도 4는 태양열 집열 장치에 연결되는 온도 감지장치 제어기 및 온도 조절 장치(thermostat)의 구성도로써, 열에너지 집열 송풍구와 외부공기 유입구의 개폐 장치를 제어하여 온도를 제어하는 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 프레임과 에너지 이동통로 병행 구조의 고효율 태양열 집열 장치가 설치된 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 제작된 시제품으로 제작된 고효율 태양열 집열 장치(태양열 히터, Solar Air Heater)의 사진이다.
본 발명의 목적, 특징, 장점들들은 첨부한 도면들을 참조하여 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서의 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 발명의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 프레임과 에너지 이동통로 병행 구조의 고효율 태양열 집열 장치의 구성도이다.
프레임과 에너지 이동통로 병행 구조의 고효율 태양열 집열 장치(100)는 태양 에너지를 집열받는 집열판(100-1); 외곽 에너지 순환 통로(101); 거치용 걸이(102); 열에너지 집열 송풍구(103); 열에너지 방출구(104); 송풍 모터(105); 손잡이(106); 순환 유입구(107); 외부 공기 유입구(108); 주름진 열에너지 흡열 파이프(109); 다리(110); 제1 및 제2 온도 센서(111-a, 111-b); 온도 순환 제어기(120); 온도 조절 장치(thermostat)(130); 열에너지 집열 송풍구 개폐 장치(103-a); 및 외부공기 유입구 개폐 장치(108-a)로 구성된다.
본 발명의 프레임과 에너지 이동통로 병행 구조의 고효율 태양열 집열 장치(100)는 태양광을 투과하는 투명 커버; 상기 투명 커버를 투과하는 태양 복사열을 최대한 집열하여 내부 온도를 상승시키는 검은색의 주름진 집열판(100-1); 태양열 집열기의 외부 공기가 유입되고 먼지를 필터링하고 벌레 유입을 차단하는 망사와 메시(mesh) 구조의 에어 필터(filter)를 구비하는 외부 공기 유입구(108); T자형 유입구(warm air inlet)로써, 가열된 고온의 열에너지가 공급되고 열교환이 이루어지고 난 이후 냉각된 공기를 재 가열하기 위해서 리사이클 된, 실내로부터 유입된 실내공기 유입(cold air inlet) 순환 유입구(107); 상기 순환 유입구(107)로부터 공급된 공기를 외곽으로 순환시키는 집열 장치 프레임의 외곽 에너지 순환 통로(101); 주름 형태의 배관이 절곡된 구조 및 거꾸로 배관 구조로 이루어지며, 상기 외곽 에너지 순환 통로(101)로부터 순환된 공기를 공급받아 태양 에너지에 의해 집열된 열에너지에 따라 고온의 열에너지를 생산하는 검은색의 주름진 열에너지 흡열 파이프(109); 상기 주름진 열에너지 흡열 파이프(109)의 집열된 열에너지에 의해 고온(30~70)의 뜨거운 공기를 빨아들이기 위해 모터를 구동하여 집열 장치로부터 태양열에 의해 집열되어 높아진 고온(30~70)의 뜨거운 공기를 실내로 송풍하는 송풍 모터(105); T자형 송풍구(warm air outlet)로써 상기 검은색의 주름진 열에너지 흡열 파이프(109)를 통과하여 태양광에 의해 집열되어 높아진 고온(30~70)의 뜨거운 공기를 실내로 송풍되는 열에너지 집열 송풍구(103); 상기 집열 장치를 거치하는 거치용 걸이(102); 상기 집열 장치의 좌측과 우측에 쌍으로 구비되는 적어도 하나 이상의 손잡이(106); 상기 집열 장치의 하단 좌우측에 구비되어 집열 장치를 지지하는 다리(110); 상기 집열 장치로부터 집열된 뜨거운 공기를 실내로 송풍하는 열에너지 집열 송풍구(103) 부근의 온도를 측정하는 제1 온도 센서(111-a); 실내의 열교환이 이루어지고 냉각된 공기들이 집열 장치로 순환 유입되는 순환 유입구(107) 부근의 온도를 측정하여 외부 공기를 유입하기 위한 제2 온도 센서(111-b); 실내 온도를 조절하기 위해 원하는 온도를 설정하는 온도 감지장치 제어기(120); 상기 온도 감지장치 제어기(120)에 따라 개폐 장치의 열림/닫힘을 제어하여 실내로 유입되는 공기의 온도를 조절하는 온도 조절 장치(thermostat)(130); 상기 온도 조절 장치(130)에 의해 열에너지 집열 송풍구의 개폐를 제어하는 열에너지 집열 송풍구 개폐 장치(103-a); 및 상기 온도 조절 장치(130)에 의해 열에너지 외부공기 유입구의 개폐를 제어하는 외부공기 유입구 개폐 장치(108-a)로 구성된다.
본 발명의 고효율 태양열 집열 장치(100)는 상기 외곽 에너지 순환 통로(101)를 구비하여, 기존 집열 장치보다 상기 집열 장치 외곽 프레임(Frame)의 길이 만큼 열에너지 이동통로가 길어져 태양 복사열이 고온의 집열 효과를 제공하는 것을 특징으로 한다.
고효율 태양열 집열 장치(100)는 태양광이 투과하는 투명 커버; 상기 투명 커버를 투과하는 태양의 복사열을 집열하여 생성된 고온의 열에너지에 따라 집열기 내부 온도를 상승시키는 검은색의 주름진 집열판; 집열 장치 내부에 축열된 열에너지의 손실을 방지하기 위해 집열기의 후면에 복수층의 단열재를 구비한다.
도 4는 태양열 집열장치에 연결되는 온도 감지장치 제어기 및 온도 조절 장치(thermostat)의 구성도로써, 열에너지 집열 송풍구와 외부공기 유입구의 개폐 장치를 제어하여 온도를 제어하는 것을 나타낸 도면이다.
태양열 집열 장치(태양열 히터, Solar Air Heater)(100)는 열에너지 집열 송풍구(103)와 순환 유입구(107)에 각각 온도센서(111-a, 111-b)를 구비하고, 온도 감지장치 제어기(120) 및 온도 조절 장치(thermostat)(130)를 통해 열에너지 집열 송풍구의 개폐장치(103-a)와 외부공기 유입구의 개폐 장치(108-a)를 제어한다.
상기 태양열 집열 장치(100)는, 상기 태양열 집열 장치로부터 집열된 고온의 뜨거운 공기를 실내로 송풍하는 상기 열에너지 집열 송풍구(103) 부근의 온도를 측정하는 제1 온도 센서(111-a); 실내 공간에서 열 교환이 이루어져 냉각된 공기들이 상기 집열 장치로 순환 유입되는, 상기 순환 유입구(107) 부근의 온도를 측정, 외부공기를 유입시키기 위한 제2 온도 센서(111-b); 실내 온도를 조절하기 위해 원하는 온도를 설정하는 온도 감지장치 제어기(120); 상기 온도 감지장치 제어기(120)에 따라 개폐 장치의 열림/닫힘을 제어하여 실내로 유입되는 공기의 온도를 조절하는 온도 조절 장치(130); 상기 온도 조절 장치(130)에 의해 열에너지 집열 송풍구의 개폐를 제어하는 열에너지 집열 송풍구 개폐 장치(103-a); 및 상기 온도 조절 장치(130)에 의해 열에너지 외부공기 유입구의 개폐를 제어하는 외부공기 유입구 개폐 장치(108-a);를 더 포함하며,
태양열 집열 장치(100)는 집열 에너지 송출구(103)/순환유입구(107) 위치에 각각 구비되는 온도 센서(111-a, 111-b)와 연결되는 온도 감지장치 제어기(120) 및 온도 조절 장치(thermostat)(130)에 의해 자동 또는 수동으로 집열 에너지 송출구/ 외부공기 유입구와 관련하여 온도감지 자동 개폐구조를 제공하여 주택의 외부에 설치된 태양열 집열 장치(100)의 집열 에너지 송풍구(103)로부터 실내로 따듯한 공기를 송풍하고 실내 공간에서 열교환이 이루어져 냉각된 저면의 차가운 공기를 태양열 집열 장치(100)의 순환 유입구(107)로 흡입하여 실내 온도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
도 5는 프레임과 에너지 이동통로 병행 구조의 고효율 태양열 집열 장치가 설치된 구조를 나타낸 도면이다.
고효율 태양열 집열 장치(100)는 가정의 주택 외부에 설치되고, 실내 상층부에 열에너지 집열 송풍구(103)가 연결되고, 실내 하층부에 순환 유입구(107)가 연결되며, 열에너지 집열 송풍구(103)와 순환 유입구(107)에 각각 온도센서(111-a, 111-b)를 구비하고, 온도 감지장치 제어기(120) 및 온도 조절 장치(thermostat)(130)를 통해 열에너지 집열 송풍구 개폐장치(103-a)와 외부공기 유입구의 개폐 장치(108-a)를 제어한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제작된 시제품으로 제작된 고효율 태양열 집열 장치(태양열 히터, Solar Air Heater)의 사진이다.
본 발명의 고효율 태양열 집열 장치는 다음과 같은 특징을 갖는다.
1. FRAME과 에너지 이동통로 역할을 하는 병행구조
태양열 집열 장치는 외곽 에너지 순환 통로를 구비하여 열에너지 이동 통로를 병행하므로 길이가 길어져 길어진 외곽 프레임 에너지 이동통로 대비 기존 집열 장치보다 상대적으로 태양의 복사열에 대한 더 큰 집열 에너지를 축열하고 더 높은 고온의 집열 효과를 제공하는 태양열 집열 장치를 제공할 수 있다.
일반적으로 외부의 저온 에너지는 바로 집열장치에 진입하고 많은 이동거리를 지나야 비로소 어느 정도 가열된 상태의 열에너지로 변환된다.
그러나, 이미 집열장치 안에서 많은 시간과 공간을 소비한 상태이다. 따라서 고온의 에너지 효율을 갖기 어렵다. 그러나 본 발명의 고효율 태양열 집열 장치는 외곽 프레임(frame) 내에 진입한 에너지는 외곽 에너지 순환 통로를 이동하면서 외부의 태양열 에너지와 집열 장치안에서 외부로 방출 손실될 에너지를 받아 어느 정도 열에너지를 흡수한 상태에서 태양열이 집열되는 태양열 집열 장치 내에서 충분한 시간 동안 열에너지를 집열할 수 있고, 기존의 태양열 집열 장치보다 외곽 에너지 순환 통로를 더 구비하여 상대적으로 긴 이동 통로의 에너지 집열 장치를 거치는 동안 순환되는 공기가 더욱더 가열되어 고온의 열에너지를 얻을 수 있다.
2. 집열 에너지 송출구/외부공기 유입구 연관 온도감지 자동 개폐구조(벤츄리 순환효과)
예를 들면, 온도 감지장치 제어기(120) 및 온도 조절 장치(130)는 설정한 최저온도 30 ~ 최고온도 70 범위에서 자동으로 동작하도록 설정될 수 있다.
집열 에너지 송출구(103)에서는, 제1 온도센서(111-a)와 온도 감지장치 제어기(120) 및 온도 조절 장치(130)는 집열 에너지 송출구(103) 부근의 제1 온도센서(111-a)의 온도가 임의로 설정한 최저온도 이상(예:30) 상승하면 실내 공간으로 공급될 위치에 설치된 집열 에너지 송출구 개폐장치(103-a)를 자동 개방되어 열 에너지가 공급되고, 태양광이 약한 경우 임의로 설정한 최저온도(예:30) 이하로 떨어지면 그동안 유입된 열에너지의 외부 손실을 방지하기 위해 열에너지를 공급하는 집열 에너지 송출구(103)를 자동으로 차단한다.
또한 뜨거운 공기를 실내로 송풍하는 송풍모터 (105)도 제1 온도센서(111-a)도 자동 on /off 된다.
순환 유입구(107)는 집열 에너지 송출구(103)와 달리 하단에 위치되며, 상단에 위치된 집열 에너지 송출구(103)를 통해 실내의 상부로 공급되었던 열에너지가 열교환이 이루어져 열 전달 후 냉각된 열에너지가 아래로 순환하여 태양열 집열 장치에서 재가열을 위해 공기를 빨아들이는 별도의 열에너지 유입구가 구비된다.
외부공기 유입구(108)는 제2 온도센서(111-b)와 온도 자동감지 제어기(120) 및 온도 조절 장치(130)에 의해 일정한 온도 이상이 되면, 실내의 뜨겁고 탁한 에너지의 비율을 줄이고 외부의 신선한 열에너지를 혼합하여 공급하기 위해 별도의 외부공기 유입구가 부착되고, 실내 온도 변화에 따라 자동적으로 외부공기 유입구 개폐 장치(108-a)가 작동된다.
또한, 온도 감지장치 제어기(120)는 순환 유입구 부근의 제2 온도센서(111-b)가 임의로 설정한 온도 이상(예:70)가 되면, 온도 감지장치 제어기(120) 및 온도 조절 장치(130)에 의해 외부의 신선한 공기 유입을 통하여 실내공기 개선을 유도한다. 또한 임의로 설정한 온도이하 (예:30) 가 되면 외부공기 유입구(108)를 닫고 차가운 저온의 에너지 유입을 막고, 순환 유입구(107)를 통해 집열 장치의 내부 열에너지만을 순환시키면서 온도 상승을 조절한다.
태양열 집열 장치에서, 측면의 상부, 하부에는 각각 2개의 열에너지 공급구와 순환유입구가 있고, 열에너지 공급구는 열에너지 송출구(103)와 여름철 벤츄리 원리를 적용하여 방열 출구의 다른 통로가 있으며, 순환 유입구는 2개의 통로가 있으며 각각 내부 순환 유입구(107) 및 외부공기 유입구(108)로 구성된다 이러한 구조는 벤츄리 원리를 적용하여 열에너지의 흐름을 원활하게 하기 위한 구조로 설계 되었다.
외부공기 유입구(108)는 태양광의 효율이 우수할 때, 불필요한 고온의 공기 에너지로 인한 실내 습도가 건조하거나 탁한 공기의 후덥지근한 불쾌감이 초래될 때, 외부의 공기에너지를 유입하여 실내 공간으로 신선한 공기로 교환공급하기 위함이며, 실내 온도가 어느 정도 상승하였으나 실내 공기가 탁하여 불쾌감이 초래되었는데도 실내 공기 에너지만이 실내에서 태양열 집열 장치로 계속 순환 가열하고 있을때, 외부의 신선한 공기 에너지를 유입하여 창문을 개방하여 환기시키는 효과를 주기 위함이다. 또한, 장시간 가동될 태양열 집열장치의 전기장치에 무리를 주지않아 오랜 수명과 성능을 유지하기 위함이다.
3. 거꾸로 배관구조 적용 완만한 에너지 흐름으로 집열 능력 향상 및 과부하 저감
태양열 집열 장치내에서 열에너지 흐름을 보면, 오랜시간 동안 머물러서 느린 속도로 움직이면 고온의 집열 효과는 좋으나 실내로 공급되는 열에너지 량은 적어서 에너지 변환율은 떨어진다. 또한, 집열을 위한 구조상 긴 배관 구조가 필요하며, 제한된 면적 내에서 최대량의 열에너지 통로를 확보하기 위해 열에너지 흡열 파이프(109)는 조밀한 구조가 유리하다. 열에너지 흡열 파이프(109)는 이러한 조밀하고 밀집된 구조의 형태를 위해 가장자리에는 급격한 배관 절곡이 요구된다. 그러나 급격한 배관 구조의 절곡은 전기장치에 무리를 주고 기계 장치의 고장의 원인이 된다. 이에 거꾸로 절곡구조는 배관길이가 길고 완만하면서도 많은 열에너지를 통과하면서 원할한 열에너지 순환 흐름을 제공하기에 장점이 많은 구조이다. 본 발명의 태양열 집열 장치는 열에너지 흐름을 고려하여 전기 장치의 과부하 방지를 위해 열에너지 흡열 파이프(109)의 절곡 횟수를 줄이면서 길이는 최대한 늘려 집열 전송 능력을 향상시키는 구조로 고안하여 적용하였다.
또한, 열에너지 흡열 파이프(109)는 절곡 cycle 1회당 4번 지나가고 3번째 4번째는 거꾸로 배관 구조로 형성되며, 완만한 에너지 흐름을 주는 동시에 집열 장치내에서 머무르는 시간을 연장하여 집열 능력을 높일 수 있는 장점이 있다.
태양열 집열 장치(100)는 동일한 크기의 frame (내경 1,120 * 2320mm) 지름 100mm 최대길이로 절곡할 경우 일반적으로 급격한 절곡은 23회가 된다.
그러나, 거꾸로 배관구조를 적용하면 급격한 절곡은 11번, 배관 2개를 내측으로 두고 돌아가는 완만한 회전은 11번으로 급격한 절곡을 1/2로 줄여 에너지 흐름을 원할하게 통과하게 되는데 유리하다. 급격한 절곡을 완만한 회전을 가지는 에너지 흐름으로 전기 장치에 무리를 주지 않으면서 긴 열에너지 흐름을 가지는 장점으로 고효율 집열 효과를 제공한다.
열에너지 집열장치 구조
기존 태양열 집열 장치는 집열 장치를 지탱하기 위한 외곽 frame과 내부 집열 장치를 집열 배관이 하부에서 상부로 순차적으로 굴절하면서 열에너지를 집열하여 송풍한다.
본 발명의 개선된 태양열 집열 장치(100)는 장치를 지탱하는 역할을 하면서 동시에 집열효율을 높이기 위한 외부의 공기에너지를 진입시켜 집열장치 외부로 손실될 열 회수 및 복사열 흡수 및 frame 안에서 예열대기 및 집열의 본격적인 집열장치 내부로 진입 전 고온의 열에너지 생산 준비 상태로 frame 속을 열에너지 이동통로 역할을 겸한다.
또한, 개선된 태양열 집열 장치(100)는 frame 속을 외곽 에너지 순환 통로(101)를 통해 시계방향으로 한바퀴 회전하고, 본격적인 집열 장치의 열에너지 흡열 파이프(109)로 공기가 진입하여 집열 장치 안에서 거꾸로 열에너지 이동통로를 지나면서 최대한 고온의 열에너지를 집열하고 장치 내부의 고온을 흡수하며, 태양의 복사열을 충분히 흡수하고 고열의 열에너지를 얻기 위한 구조를 제공한다.
집열장치내 열에너지 이동통로 line 길이 길어져 집열효율 향상
8'*4'(2400mm * 1200mm ) 프레임의 경우 열에너지 이동통로가 기존 집열장치의 열에너지 이동통로의 길이가 24 m -> 개선된 집열 장치의 열에너지 이동통로의 길이가 31 m로 7 m 길어져 열에너지 기존 대비 약 29% 길이 확장되어 집열효율이 향상되었다.
열에너지 집열로 가열 및 이동통로 부피
기존: 0.188 m3 (100 mm * 24 M)
개선: 0.243 m3 (100 mm * 31 M)
기존 개선 약 29 % 열에너지 부피 증가
태양열 집열 장치는 열에너지 송풍능력 감안하면
270m3/h, 4.5 m3/min, 0.07 m3/sec( 7/100 m3 )이며,
공기 흐름으로 보면, 약 1초 0.07 m3 부피만큼 태양열 집열장치의 frame 안에서 예열대기하여 집열장치 안에서 고온의 에너지를 얻는데 유리한 구조이다.
거꾸로/더불 집열효과(한번더 집열가열/머무는 시간 연장)
열에너지 이동통로는 태양열 집열 장치의 전기장치에 무리를 주지 않으면서 열에너지의 흐름을 유지하고 또한 집열된 열에너지가 조금 더 머물면서 열에너지 집열하여 고온의 가열 효과를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
100: 고효율 태양열 집열 장치 100-1: 집열판
101: 외곽 에너지 순환 통로 102: 거치용 걸이
103: 열에너지 집열 송풍구 104: 열에너지 방출구(여름철용)
105: 송풍 모터 106: 손잡이
107: 순환 유입구 108: 외부 공기 유입구
109: 주름진 열에너지 흡열 파이프 110: 다리
111-a: 제1 온도 센서 111-b: 제2 온도 센서
120: 온도 감지 장치 제어기 130: 온도 조절 장치(thermostat)
103-a: 열에너지 집열 송풍구 개폐 장치
107-a: 외부공기 유입구 개폐 장치

Claims (7)

  1. 고효율 집열 장치(100)에 있어서,
    태양광을 투과하는 투명 커버;
    상기 투명 커버를 투과하는 태양 복사열을 최대한 집열하여 내부 온도를 상승시키는 검은색의 주름진 집열판(100-1);
    외부 공기 유입구로서 집열기의 외부 공기가 유입되고 먼지를 필터링하고 벌레 유입을 차단하는 망사와 메시(mesh) 구조의 에어 필터(filter)를 구비하는 외부 공기 유입구(108);
    태양열 집열기에서 가열된 고온의 열에너지가 실내로 공급되고 열 교환이 이루어져 냉각된 공기를 재 가열하기 위해 (cold air inlet) 실내로부터 태양열 집열기로 순환 유입구 (107)
    상기 외부공기 유입구(108) 및 순환 유입구(107)로부터 공급된 공기를 외곽으로 순환시키는 집열 장치 프레임의 외곽 에너지 순환 통로(101);
    배관이 절곡된 구조 및 및 거꾸로 배관 구조로 이루어지며, 상기 외곽 에너지 순환 통로(101)로부터 순환된 공기를 공급받아 태양 에너지에 의해 집열된 열에너지에 따라 온도가 상승하는 검은색의 주름진 열에너지 흡열 파이프(109);
    상기 주름진 열에너지 흡열 파이프(109)의 집열된 열에너지에 의해 고온(30~70)의 뜨거운 공기를 빨아들이기 위해 모터를 구동하여 집열 장치로부터 태양열에 의해 집열되어 높아진 고온(30~70℃)의 뜨거운 공기를 실내로 송풍하는 송풍 모터(105); 및
    T자형 송풍구(warm air outlet)로써, 상기 검은색의 주름진 열에너지 흡열 파이프(109)를 통과하여 태양열에 의해 집열되어 높아진 고온(30~70℃)의 뜨거운 공기를 실내로 송풍하는 열에너지 집열 송풍구(103);를 포함하며,
    집열시, 순환 유입구(107)로부터 유입되는 공기를 상기 외곽 에너지 순환 통로(101)를 구비하여, 기존 집열 장치보다 상기 집열 장치의 외곽 프레임의 길이 만큼 열에너지 이동통로가 길어지고 부피가 증가하여 태양열 집열 장치로부터 외부로 방출, 손실되는 열에너지를 이용하여 초기 열에너지 가열에 이용하여 태양 복사열에 의한 고온의 집열 효과를 제공하는 것을 특징으로 하는 프레임과 에너지 이동통로 병행 구조의 고효율 태양열 집열 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 태양열 집열 장치(100)는
    태양광이 투과하는 투명 커버;
    상기 투명 커버를 투과하는 태양의 복사열을 집열하여 생성된 고온의 열에너지에 따라 집열기 내부 온도를 상승시키는 검은색의 주름진 집열판;
    집열 장치 내부에 축열된 열에너지의 손실을 방지하기 위해 집열 장치의 후면에 복수층의 단열재를 구비하는 프레임과 에너지 이동통로 병행 구조의 고효율 태양열 집열 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 태양열 집열 장치는
    상기 태양열 집열 장치를 거치하는 거치용 걸이(102);
    상기 태양열 집열 장치의 좌측과 우측에 쌍으로 구비되는 적어도 하나 이상의 손잡이(106); 및
    상기 집열 장치의 하단 좌우측에 구비되어 집열 장치를 지지하는 다리(110);
    를 포함하는 프레임과 에너지 이동통로 병행 구조의 고효율 태양열 집열 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열에너지 흡열 파이프(109)는
    절곡 cycle 1회당 4번 지나가고 3번째 4번째는 거꾸로 배관 구조로 형성되며, 완만한 에너지 흐름을 주는 동시에 집열 장치내에서 머무르는 시간을 연장하여 집열 능력을 향상시키는 것을 특징으로 하는 프레임과 에너지 이동통로 병행 구조의 고효율 태양열 집열 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 태양열 집열 장치(100)는
    상기 태양열 집열 장치(100)로부터 집열된 고온의 뜨거운 공기를 실내로 송풍하는 상기 열에너지 집열 송풍구(103) 부근의 온도를 측정하는 제1 온도 센서(111-a);
    실내로 공급된 열에너지가 열 교환이 이루어져 실내의 차가운 공기들이 상기 태양열 집열 장치로 순환 유입되는 열에너지 순환 유입구(107) 부근의 온도를 측정하는 제2 온도 센서(111-b);
    실내 온도를 조절하기 위해 원하는 온도를 설정하는 온도 감지장치 제어기(120);
    상기 온도 감지장치 제어기(120)에 따라 개폐 장치의 열림/닫힘을 제어하여 실내로 유입되는 공기의 온도를 조절하는 온도 조절 장치(130);
    상기 온도 조절 장치(130)에 의해 열에너지 집열 송풍구의 개폐를 제어하는 열에너지 집열 송풍구 개폐 장치(103-a); 및
    상기 온도 조절 장치(130)에 의해 열에너지 외부공기 유입구의 개폐를 제어하는 외부공기 유입구 개폐 장치(108-a);를 더 포함하며,
    상기 태양열 집열 장치(100)는 집열 에너지 송출구(103)/순환유입구(107) 위치에 각각 구비되는 온도 센서(111-a, 111-b)와 연결되는 온도 감지장치 제어기(120) 및 온도 조절 장치(thermostat)(130)에 의해 자동 또는 수동으로 집열 에너지 송출구/ 외부공기 유입구를 온도감지에 따라 자동으로 개폐를 제어하여 주택의 외부에 설치된 태양열 집열 장치(100)의 집열 에너지 송풍구(103)로부터 실내로 따듯한 공기를 송풍하고 열교환이 이루어져 냉각된 실내 저면의 차가운 공기를 태양열 집열 장치(100)의 순환 유입구(107)로 흡입하여 실내 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 프레임과 에너지 이동통로 병행 구조의 고효율 태양열 집열 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 온도 감지장치 제어기(120) 및 온도 조절 장치(130)는
    상기 집열 에너지 송출구(103) 부근의 상기 제1 온도센서(111-a)의 온도가 임의로 설정한 최저온도 이상(예:30) 상승하면, 실내 공간으로 공급된 위치에 설치된 집열 에너지 송출구 개폐장치(103-a)를 자동 개방되어 열 에너지가 공급되고, 태양광이 약한 경우 임의로 설정한 최저온도(예:30℃) 이하로 떨어지면 그동안 유입된 열에너지의 외부 손실을 방지하기 위해 열에너지를 공급하는 집열 에너지 송출구(103)를 자동으로 차단하며, 동시에 고온의 열에너지를 실내로 송풍하는 송풍모터(105)도 제1 온도센서(111-a)에 의하여 자동 on/off 되는 것을 특징으로 하는 프레임과 에너지 이동통로 병행 구조의 고효율 태양열 집열 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 온도 감지장치 제어기(120)는
    상기 순환 유입구(107) 부근의 제2 온도 센서(111-b)가 임의로 설정한 온도 이상(예:70)가 되면, 상기 온도 감지장치 제어기(120) 및 상기 온도 조절 장치(130)에 의해 외부공기 유입구(108)를 개방, 외부의 신선한 공기 유입을 통하여 실내공기 개선을 유도한다. 또한 임의로 설정한 온도(예:30℃)이하 가 되면 외부공기 유입구를(108) 닫아 차가운 저온의 에너지 유입을 막고, 상기 순환 유입구(107)를 통해 집열 장치의 내부 열에너지만을 순환시키면서 온도 상승을 조절하는 것을 특징으로 하는 프레임과 에너지 이동통로 병행 구조의 고효율 태양열 집열 장치.
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