WO2016010278A1 - 이중투과체 구조를 가지는 평판형 태양열 집열기 - Google Patents

이중투과체 구조를 가지는 평판형 태양열 집열기 Download PDF

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WO2016010278A1
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조성구
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(주)이맥스시스템
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/40—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/30—Solar heat collectors for heating objects, e.g. solar cookers or solar furnaces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44—Heat exchange systems

Definitions

  • the present invention relates to a flat solar collector having a double-permeable structure, and more particularly, to the permeable glass side, in which most of the heat loss of the flat solar collector is lost due to convection to the transparent glass side.
  • the double-permeable flat panel solar collector has a double-permeable structure that minimizes convective heat loss from the solar heat collecting plate to the outside of the collector by forming a transparent space between the glass and the glass to prevent convection heat loss. It is about.
  • a solar collector is a device that collects energy from the sun and converts it into heat. It transmits sunlight through a transparent glass or plastic sheet, and converts it into heat in a heat absorbing plate made of copper or aluminum located inside the glass, and heat exchanges it with a heat storage tank using a heat transfer medium. It is a device used for heating or hot water.
  • the plate-type solar collector is formed in a rectangular flat plate body, and forms a heat collecting plate with a special chemical treatment on the surface of the thin metal plate manufactured using copper or aluminum to maximize absorption of the sun's rays.
  • a plurality of thin paper tubes made of ordinary copper materials After arranging and welding a plurality of thin paper tubes made of ordinary copper materials at regular intervals to receive heat from them, they are inserted into a rectangular frame (frame) and covered with a transparent cover to form an integral collector.
  • a heat insulating material is placed to prevent conduction heat loss, and the outside of the side and the bottom is made of a frame made of metal or nonferrous metal or plastic.
  • the operation principle is that solar heat heats the heat collecting plate, and the heated heat collecting plate transmits heat energy to heat medium such as water inside the branch pipe, and the heat medium heat-exchanged in the branch pipe is joined in the main pipe (header pipe) of the heat collector to collect heat in the heat storage tank or heat exchanger. To provide thermal energy.
  • the plate-type solar collector may be used by directly heating water, but in the region where the winter and the cold season exist, antifreeze may be used as the heat medium rather than water.
  • the vacuum tube solar collector has a glass tube shape and is formed to block heat loss due to convection by vacuuming a closed space in contact with the solar collector surface.
  • the structure is divided into a method using one glass tube and a double vacuum tube using two glass tubes.
  • a method of using one glass tube inserts a heat pipe mounted with a heat pipe inside the glass tube, seals it with a metal stopper while protruding the heat pipe to the top of the glass tube, and vacuums the inside thereof.
  • the solar heat collected from the heat collecting plate surface is prevented from being lost to the outside by convection.
  • the method of using two glass tubes in the form of a double vacuum tube forms a double tube in which the space between the outer tube and the special surface-treated collector tube for solar heat collection is vacuum-treated, and the heat medium circulates inside the collector tube. It fills the U-shaped copper tube or water and seals the upper part of the double tube with a heat insulating plug to heat the water filled inside the collecting tube. At this time, the space between the outer tube and the collecting tube to block the heat loss to the outside due to the convection of air due to the vacuum treatment.
  • the flat collector is the most widely distributed type because of its low manufacturing cost and excellent durability.
  • the flat plate collector has air in the space between the collector plate and the permeator, and the outside of the permeator is always flowed with external air, so the convection of air around the collector plate causes a lot of heat loss through the permeate side. There is a problem that the heat collection efficiency is lowered.
  • FIG. 10 is an exemplary view showing a heat loss structure of a conventional flat solar collector.
  • 100% of the sunlight is transmitted through the solar collector's penetrator, and only 60% is absorbed by the collector, 8% is reflected by the penetrator, 2% is absorbed by the penetrator, and 8% is reflected by the collector.
  • the heat collecting plate it is lost in the form of radiation, and 13% of the heat loss is caused by convection, and 3% of heat is lost through the insulation of the back and side.In the convection heat loss, the air around the collector plate As a result, a large amount of heat loss of 13% occurs. This occurs because the permeate is in direct contact with the outside air.
  • An object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, by circumscribing the permeable body constituting the flat solar collector and maintaining the space between the permeate body and the permeate body as a closed space around the heat collecting plate. It is to provide a flat-panel solar collector with a double-permeable structure to increase the heat collecting efficiency while preventing the convective heat loss of the permeate outside air due to the air flow.
  • Another object of the present invention is to prevent the contamination of the heat collecting plate by preventing the infiltration of moisture or foreign matter from the outside of the permeable body of the collector in the double-permeable unit to prevent the degradation of the heat collecting efficiency and to reduce the durability of the heat collecting plate due to moisture It is to provide a flat solar collector of the double-permeable structure to prevent.
  • the present invention for achieving the above object, the present invention, the surface of the rectangular metal collector using a copper or aluminum in a thin metal plate made of a special chemical treatment to the surface so as to absorb the maximum sunlight
  • planar solar heat collector comprising a transmissive body, a heat insulating material provided on the lower side and the side of the heat collecting plate to prevent heat loss of the heat collecting plate, and a frame which maintains a rectangular shape on the outside of the heat collecting unit, A dual-permeable unit formed in duplicate to maintain a constant interval; A transmissive body having a high transmissivity with a special anti-reflective coating to supplement the low solar transmittance of the double transmissive unit; A spacer for maintaining a constant spacing of the double-permeable unit; It is achieved by providing a flat solar collector having a convection heat loss prevention double-permeable structure comprising a; a sealing material for fixing the double-permeable unit and the spacer and sealing the outside air.
  • the spacing between the double penetration body may be applied to a suitable value according to the conditions of use.
  • the present invention is a preferred embodiment, it is possible to use a high transmittance glass with a special anti-reflective coating of the inner and outer transmissive body of the double-permeable body.
  • the inner permeable body of the double-permeable body may use a plastic film having a high transmittance.
  • the inner space of the dual-permeable unit can be maintained in a sealed air layer.
  • the present invention is a preferred embodiment, the inner space of the double-permeable unit can be maintained by filling the inert gas.
  • the contact surface between the spacer of the double-permeable unit and the permeable body may use an adhesive buffer material to prevent breakage due to impact.
  • the edge portion of the double-permeable unit can be used to block the structure from the outside air using an adhesive sealant.
  • the heat loss toward the permeate side due to the temperature rise of the heat collecting plate is formed by doubling the permeable body constituting the flat solar collector and maintaining the space between the permeate bodies in the air or inert gas layer. Since it can be minimized, there is an advantage of increasing the heat collection efficiency in the high temperature region (about 100 °C).
  • the present invention by preventing the ingress of moisture or foreign matter from the outside of the permeable body while maintaining the permeate unit in a sealed state to prevent the degradation of the heat collection efficiency due to contamination of the heat collecting plate, and to reduce the durability of the heat collecting plate due to moisture, etc. It is a useful invention having the advantage of preventing the invention is expected to be greatly used in the industry.
  • the heat loss toward the permeate side due to the temperature rise of the heat collecting plate is formed by doubling the permeable body constituting the flat solar collector and maintaining the space between the permeate bodies in the air or inert gas layer. Since it can be minimized, there is an advantage of increasing the heat collection efficiency in the high temperature region (about 100 °C).
  • the present invention by preventing the ingress of moisture or foreign matter from the outside of the permeable body while maintaining the permeate unit in a sealed state to prevent the degradation of the heat collection efficiency due to contamination of the heat collecting plate, and to reduce the durability of the heat collecting plate due to moisture, etc. It is a useful invention having the advantage of preventing the invention is expected to be greatly used in the industry.
  • the present invention for achieving the above object, the present invention, the surface of the rectangular metal collector using a copper or aluminum in a thin metal plate made of a special chemical treatment to the surface so as to absorb the maximum sunlight
  • planar solar heat collector comprising a transmissive body, a heat insulating material provided on the lower side and the side of the heat collecting plate to prevent heat loss of the heat collecting plate, and a frame which maintains a rectangular shape on the outside of the heat collecting unit, A dual-permeable unit formed in duplicate to maintain a constant interval; A transmissive body having a high transmissivity with a special anti-reflective coating to supplement the low solar transmittance of the double transmissive unit; A spacer for maintaining a constant spacing of the double-permeable unit; It is achieved by providing a flat solar collector having a convection heat loss prevention double-permeable structure comprising a; a sealing material for fixing the double-permeable unit and the spacer and sealing the outside air.
  • the spacing between the double penetration body may be applied to a suitable value according to the conditions of use.
  • the present invention is a preferred embodiment, it is possible to use a high transmittance glass with a special anti-reflective coating of the inner and outer transmissive body of the double-permeable body.
  • the inner permeable body of the double-permeable body may use a plastic film having a high transmittance.
  • the inner space of the dual-permeable unit can be maintained in a sealed air layer.
  • the present invention is a preferred embodiment, the inner space of the double-permeable unit can be maintained by filling the inert gas.
  • the contact surface between the spacer of the double-permeable unit and the permeable body may use an adhesive buffer material to prevent breakage due to impact.
  • the edge portion of the double-permeable unit can be used to block the structure from the outside air using an adhesive sealant.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a double-permeable unit according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view showing a sealing structure of a double-permeable unit according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a present invention Sectional view showing a flat solar collector of a double-permeable structure according to an embodiment of the.
  • the solar collector according to the present invention has a main pipe (Header pipe, 2) which is installed on one side and the other inside of the rectangular collector frame 1 that forms the solar collector like a general flat plate collector, and both main pipes.
  • the dual-permeable unit (5) allows the inner permeable body (7) directly in contact with the internal air around the heat collecting plate (4) and the outer permeable body (8) directly in contact with the external air, and the inner and outer permeable body to maintain a constant interval.
  • a permeable seal that adheres to the spacer 9 and the contact surfaces of the spacer 9 and the inner and outer permeable bodies 7 and 8 to seal the outer edges of the permeable glass unit and the outer edge of the permeable glass unit to the outside. It consists of a unit sealing material (11).
  • the double-permeable unit 5 generally uses low-iron glass reinforced to resist impact from the outside, and uses two pieces of transparent material, so that the overall light transmittance is lower than that of one sheet of transparent material.
  • a high transmittance permeable body having an antireflective coating on both sides of each of the inner and outer permeable bodies 7 and 8 is used.
  • interval between the inner and outer permeable bodies 7 and 8 may be changed according to design conditions and is not limited to a specific value in the present invention.
  • the spacer 9 having a constant cross-sectional shape is used to maintain the gap between the outer permeable body 8 and the inner permeable body 7 of the double-permeable body unit 5, and the material and shape of the spacer is not particularly limited. .
  • the present invention installs a double-permeable unit (7) at regular intervals above the heat collecting plate (6) to prevent heat loss of the heat collecting plate and to prevent foreign matter from entering.
  • This double-permeable unit 7 consists of a sealed space between two pieces of glass and glass, and the sealed space is filled with sealed air or inert gas in order to minimize convective heat loss.
  • a spacer 9 is provided along the inner edge of the double-permeable unit, and an adhesive buffer is inserted into the contact area between the spacer and the inner and outer permeables, so that the inner and outer permeables 7, 8) Join.
  • the sealing unit is sealed with a permeation unit sealant 11 along the edge portion to block the inside and the outside of the double permeable unit 7.
  • the sealed double-permeable unit is placed on the O-ring sealing material 12 placed on the upper protrusion of the collector frame 1, and after the O-ring sealing material 12 is installed along the upper edge of the double-permeable unit 7, the permeate holder 13 Assembly is completed by inserting
  • the lower and side portions of the heat collecting plate 6 are provided with a heat insulating material 8 having a predetermined thickness so as to prevent heat loss.
  • a lower plate 15 is formed at the lower part of the heat insulating material to form a heat collecting frame. After installing on the O-ring sealing material (12) placed on the lower protrusion of the frame (1), it is assembled by inserting the rear plate holder (14).
  • the sealed double-permeable unit (7) is assembled with the O-ring sealing material (12) installed in the upper and lower corners of the unit, so as to block the moisture or foreign matter that penetrates into the heat collecting plate (6) through the permeable body to ensure the durability of the heat collecting plate. It improves and prevents a heat collection efficiency fall.
  • the inner sealed space of the sealed double-permeable unit 7 acts as a convection prevention layer between the inner air layer around the heat collecting plate 6 and the air layer outside the collector, thereby minimizing convective heat loss in the high temperature region (around 100 ° C.). It can increase the heat collection efficiency of.
  • FIG. 10 is a structural diagram of a flat solar collector having a single-permeable structure constituting the conventional flat solar collector, in which the air layer around the heat collecting plate 6 and the air layer outside the heat collector are interposed with one sheet of permeate glass interposed therebetween. Therefore, heat loss caused by convection and conduction is large.
  • the present invention relates to a flat solar collector having a double permeable body, the purpose of which is that when the flat solar collector is used at a high temperature, excessive heat loss occurs to the permeate side and foreign matter penetrates through the permeate side, thereby increasing efficiency and durability.
  • a flat panel solar heat collector comprising a double permeable body configured to double the permeable body and prevent a loss of heat to the permeable body by forming a sealed air layer or an inert gas layer in the space between the permeable body and the permeable body to prevent deterioration.
  • the constitution of the present invention includes a double-permeable unit (5) comprising a sealed air layer or an inert gas layer having an inner space installed at a predetermined interval above the heat collecting plate (4) in a flat solar collector; A spacer 9 provided so that the inner permeable body 7 and the outer permeable body 8 of the double-permeable body unit 5 maintain constant intervals; An adhesive buffer material 10 for coupling the spacer and the inner and outer permeable bodies; A permeation unit sealant 11 for sealing an edge of the double permeable unit; O-ring sealing member 12 is installed on the upper and lower edges of the double-permeable body unit to prevent foreign matter from entering from the outside; The O-ring sealing member 12 for pressing the O-ring sealing material 12 to maintain airtightness; and the O-ring sealing material 12 and the O-ring sealing material which are installed to prevent foreign matter from entering the rear plate 15 under the heat collecting plate. It is characterized by a flat panel solar collector having a double-permeable body

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Abstract

본 발명은 이중투과체를 구비한 평판형 태양열 집열기에 관한 것으로, 그 목적은 평판형 태양열 집열기가 고온에서 사용시 투과체측으로 열손실이 과다하게 발생하고 투과체측을 통하여 이물질이 침입하므로서 효율 및 내구성이 저하되는 것을 방지하도록 투과체를 이중으로 구성하고 투과체와 투과체의 사이공간에 밀폐공기층 또는 불활성가스층을 형성하여 투과체측으로의 열손실을 방지토록 한 이중투과체를 구비한 평판형 태양열 집열기를 제공하는 데 있다. 본 발명의 구성은 평판형 태양열 집열기에 있어서, 상기 집열판(4)의 상측으로 일정간격을 유지하여 설치된 내부공간이 밀폐공기층 또는 불활성가스층으로 이루어진 이중투과체 유니트(5)와; 이 이중투과체 유니트(5)의 내측 투과체(7)와 외측투과체(8)가 일정간격을 유지하도록 설치되는 스페이서(9)와; 스페이서와 내,외측 투과체를 결합해주는 접착용 완충재(10)와; 이중투과체 유니트의 모서리를 밀봉해주는 투과유니트 밀봉재(11)와; 이중투과체 유니트의 상, 하 모서리에 외부로부터 이물질의 침입을 방지하기 위해 설치되는 오링밀봉재(12)와; 이 오링밀봉재(12)를 압착하여 기밀을 유지하게 해주는 투과체고정대(13);와 집열판 하측의 후면판(15)으로부터의 이물질 침입을 방지하기 위하여 설치되는 오링밀봉재(12)와 이 오링밀봉재를 압착하여 기밀을 유지하게 해주는 후면판고정대(14);를 포함하여 구성된 이중투과체를 구비한 평판형 태양열 집열기를 발명의 특징으로 한다.

Description

이중투과체 구조를 가지는 평판형 태양열 집열기
본 발명은 이중투과체 구조를 갖는 평판형 태양열 집열기에 관한 것으로, 에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 평판형 태양열 집열기의 열손실의 대부분이 투과유리측으로의 대류현상에 의해 손실되는데 이러한 투과유리측으로의 대류열손실을 방지하도록 투과유리를 이중으로 구성하고 유리와 유리사이에 밀폐공간을 형성하므로써 태양열 집열판으로부터 집열기 외부로의 대류열손실을 최소화시켜 집열효율을 높인 이중투과체 구조의 평판형 태양열 집열기에 관한 것이다.
태양열 집열기는 태양으로부터 오는 에너지를 모아서 열로 변환하는 장치로, 보통 투명한 유리나 플라스틱판으로 태양광선을 투과시키고 유리 내측에 위치한 구리 또는 알루미늄으로 된 흡열판에서 열로 변환시켜 이를 열전달 매체를 이용 축열조와 열교환시켜 난방용이나 온수용 물로 사용하는 장치이다.
이러한 태양열을 이용한 집열기는 크게 평판형과 진공관형으로 크게 구분된다.
상기 평판형 태양열 집열기는 몸체가 사각형상의 평판 형태로 이루어진 것으로, 구리나 알루미늄 등을 이용하여 제작된 얇은 금속판에 태양 광선을 최대한 흡수할 수 있도록 표면을 특수 화공처리한 집열판을 형성하는 한편, 상기 집열판으로부터 열을 전달받는 통상 동재질로 이루어진 다수개의 가는 지관을 일정간격으로 배열후 용접시켜서 사각형상의 틀체(프레임) 내에 삽입시키고 그 상부로 투명덮개를 씌어 일체의 집열기를 형성하게 되고 그 하부 및 측부는 전도열 손실을 방지하기 위한 단열재가 놓여지게 되며, 측부 및 하부의 외부는 금속 또는 비철금속 또는 플라스틱제의 프레임으로 구성된다.
작동원리는 태양열이 집열판을 가열시키고, 가열된 집열판은 지관 내부 물 등의 열매체에 열에너지를 전달하게 되며, 상기 지관내에서 열교환된 열매체는 집열기의 본관(헤더 파이프)에서 합류되어 축열조나 열교환기에 집열된 열에너지를 제공하도록 형성된다.
이때, 상기 평판형 태양열 집열기는 물을 직접 가열하여 이용하는 경우도 있지만 동절기 및 혹한기가 존재하는 지역에서는 물보다는 부동액을 열매체로 사용하기도 한다.
또한 상기 진공관형 태양열 집열기는 유리튜브 형상을 하고 있으며 태양열 집열 표면과 접하는 폐쇄된 공간을 진공 처리하여 대류에 의한 열손실을 차단시킬 수 있게 형성된다. 그 구조는 하나의 유리튜브를 사용하는 방법과 2개의 유리튜브를 사용하는 이중 진공관 형태의 방법로 구분된다.
먼저 하나의 유리튜브를 사용하는 방법은 유리튜브 내부에 히트파이프가 장착된 집열판을 삽입시키고, 상기 유리튜브의 상단으로 히트파이프를 돌출시킨 상태에서 금속 재질의 마개로 밀폐시키고, 그 내부를 진공 처리함으로써 집열판 표면으로부터 집열된 태양열이 대류에 의해 외부로 손실되는 것을 차단시키게 된다.
또한 2개의 유리튜브를 이중 진공관의 형태로 사용하는 방법은 외부튜브와 태양열 집열을 위해 특수 표면 처리된 집열튜브 사이공간을 진공으로 처리한 이중관을 형성하고, 상기 집열튜브의 내측으로 열매체가 순환하는 U자형상의 동관 또는 물을 채우며 이중관의 상부를 단열마개로 밀봉시켜 집열튜브 내측에 채워진 물을 데우도록 형성됨으로써 태양에너지를 집열하는 방식이다. 이때, 상기 외부튜브와 집열튜브 사이공간에는 진공 처리로 인해 공기의 대류에 의한 외부로의 열손실을 차단시키게 된다.
상기한 태양열 집열기 중 평판형 집열기가 제작단가가 낮고 내구성이 가장 우수하여 가장 많이 보급된 형태이다. 하지만 평판형 집열기의 구조는 집열판과 투과체 사이의 공간에 공기가 존재하고 또한 투과체의 외부는 외부공기가 항상 유동하므로서 집열판주위의 공기의 대류현상으로 투과체측을 통한 열손실이 많이 일어나므로서 집열효율이 낮아지는 문제점이 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
도 6은 종래 평판형 태양열 집열기의 열손실 구조를 나타내는 예시도이다. 일반적으로 태양열 집열기의 투과체를 통하여 태양광선이 100% 조사되면 60%만 집열판에 흡수되고 투과체에서 8%가 반사되고 2%는 투과체에 흡수되며 8%는 집열판에서 반사되고, 6%는 집열판에서 복사의 형태로 손실되고 13%는 대류에 의해 열손실이 일어나며 3%는 후면 및 측면의 단열재를 통하여 열이 손실되는 구조를 갖는다.이중에서 대류열손실을 보면 집열판(Absorber)주위의 공기의 유동에 의하여 13%나 되는 많은 열손실이 일어나게 된다. 이는 투과체가 직접 외부공기와 접하기 때문에 일어나는 현상이다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
또한 한 겹의 투과유리로 되어있기 때문에 외부의 습기나 먼지 등이 집열판 부위로 침투할 수 있어 집열효율의 저하 및 제품의 내구성을 저해할 수 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 평판형 태양열 집열기를 구성하는 투과체를 이중으로 구성하고 투과체와 투과체의 사이를 밀폐공간으로 유지하므로써 집열기내부 집열판 주위의 공기 유동으로 인한 투과체 외부공기와의 대류 열손실을 방지하므로서 집열효율을 높이도록 한 이중투과체 구조의 평판형 태양열 집열기를 제공하는 것이다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
또한, 본 발명의 다른 목적은 집열기의 투과체 외부로부터의 습기나 이물질의 침투를 이중투과체 유니트에서 원천봉쇄 하므로서 집열판의 오염을 방지하여 집열효율의 저하를 방지하고 습기로 인한 집열판의 내구성 저하를 방지하도록 한 이중투과체 구조의 평판형 태양열 집열기를 제공하는 것이다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은, 사각형상의 집열기 프레임 안 구리나 알루미늄 등을 이용하여 제작된 얇은 금속판에 태양 광선을 최대한 흡수할 수 있도록 표면을 특수 화공처리한 집열판과, 상기 집열판으로부터 열을 전달받는 통상 동재질로 이루어진 집열판과 용접 되어있는 다수개의 가는 지관과, 이 다수개의 지관의 일측 및 타측에 용접되어 연결되는 주관과, 그 상부로 태양광선을 투과시키는 투과체와, 집열판의 열손실을 방지하기 위하여 집열판의 하측 및 측부에 설치되는 단열재와, 집열기외측의 사각형상을 유지시키는 프레임으로 구성된 평판형 태양열 집열기에 있어서, 상기 태양광선을 투과시키는 투과체간 일정한 간격을 유지하도록 하여 이중으로 형성된 이중투과체 유니트와; 상기 이중투과체 유니트의 낮은 태양광선 투과율을 보완하기 위하여 특수 반사방지 코팅처리한 고투과율을 갖는 투과체와; 상기 이중투과체 유니트의 일정한 간격을 유지시키는 스페이서와; 상기 상기 이중투과체 유니트와 스페이서를 고정시키고 외기와 밀봉시키는 밀봉재;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 대류열손실방지 이중투과체 구조를 갖는 평판형 태양열 집열기를 제공함으로써 달성된다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 이중투과체간 간격은 사용조건에 따라 적합한 수치로 적용할 수 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 이중투과체의 내, 외측 투과체를 특수 반사방지코팅 처리한 고투과율의 투과유리를 사용할 수 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 이중투과체중 내측 투과체는 고투과율의 플라스틱 필름을 사용할 수 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 이중투과체 유니트의 내부 공간은 밀폐공기층으로 유지할 수 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 이중투과체 유니트의 내부공간은 불활성가스를 충진하여 유지할 수 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 이중투과체 유니트의 스페이서와 투과체의 접촉면은 충격에 의한 파손이 방지되도록 접착성이 있는 완충재를 사용할 수 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 이중투과체 유니트의 모서리부분은 접착성이 있는 밀봉재를 사용하여 외기로부터 차단하는 구조를 사용할 수 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
본 발명에 의하면, 평판형 태양열 집열기를 구성하는 투과체를 이중으로 구성하고 투과체의 사이 공간을 밀폐공기층 또는 불활성가스층으로 유지시키므로서 집열판의 온도상승에 따른 투과체측으로의 열손실 특히 대류 열손실을 최소화 할 수 있어 고온영역(100℃ 전후)에서의 집열효율을 높여 준다는 장점이 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
또한 본 발명은 투과체유니트를 밀봉상태로 유지시키므로서 투과체 외측으로부터의 습기나 이물질의 침입을 원천 방지하므로서 집열판의 오염에 따른 집열효율의 저하를 방지하고, 습기 등으로 인한 집열판의 내구성 저하를 방지하는 장점을 갖는 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
본 발명에 의하면, 평판형 태양열 집열기를 구성하는 투과체를 이중으로 구성하고 투과체의 사이 공간을 밀폐공기층 또는 불활성가스층으로 유지시키므로서 집열판의 온도상승에 따른 투과체측으로의 열손실 특히 대류 열손실을 최소화 할 수 있어 고온영역(100℃ 전후)에서의 집열효율을 높여 준다는 장점이 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
또한 본 발명은 투과체유니트를 밀봉상태로 유지시키므로서 투과체 외측으로부터의 습기나 이물질의 침입을 원천 방지하므로서 집열판의 오염에 따른 집열효율의 저하를 방지하고, 습기 등으로 인한 집열판의 내구성 저하를 방지하는 장점을 갖는 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은, 사각형상의 집열기 프레임 안 구리나 알루미늄 등을 이용하여 제작된 얇은 금속판에 태양 광선을 최대한 흡수할 수 있도록 표면을 특수 화공처리한 집열판과, 상기 집열판으로부터 열을 전달받는 통상 동재질로 이루어진 집열판과 용접 되어있는 다수개의 가는 지관과, 이 다수개의 지관의 일측 및 타측에 용접되어 연결되는 주관과, 그 상부로 태양광선을 투과시키는 투과체와, 집열판의 열손실을 방지하기 위하여 집열판의 하측 및 측부에 설치되는 단열재와, 집열기외측의 사각형상을 유지시키는 프레임으로 구성된 평판형 태양열 집열기에 있어서, 상기 태양광선을 투과시키는 투과체간 일정한 간격을 유지하도록 하여 이중으로 형성된 이중투과체 유니트와; 상기 이중투과체 유니트의 낮은 태양광선 투과율을 보완하기 위하여 특수 반사방지 코팅처리한 고투과율을 갖는 투과체와; 상기 이중투과체 유니트의 일정한 간격을 유지시키는 스페이서와; 상기 상기 이중투과체 유니트와 스페이서를 고정시키고 외기와 밀봉시키는 밀봉재;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 대류열손실방지 이중투과체 구조를 갖는 평판형 태양열 집열기를 제공함으로써 달성된다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 이중투과체간 간격은 사용조건에 따라 적합한 수치로 적용할 수 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 이중투과체의 내, 외측 투과체를 특수 반사방지코팅 처리한 고투과율의 투과유리를 사용할 수 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 이중투과체중 내측 투과체는 고투과율의 플라스틱 필름을 사용할 수 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 이중투과체 유니트의 내부 공간은 밀폐공기층으로 유지할 수 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 이중투과체 유니트의 내부공간은 불활성가스를 충진하여 유지할 수 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 이중투과체 유니트의 스페이서와 투과체의 접촉면은 충격에 의한 파손이 방지되도록 접착성이 있는 완충재를 사용할 수 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 이중투과체 유니트의 모서리부분은 접착성이 있는 밀봉재를 사용하여 외기로부터 차단하는 구조를 사용할 수 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 이중투과체 유니트를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 이중투과체 유니트의 밀봉구조를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 이중투과체 구조의 평판형 태양열 집열기를 도시한 단면도이다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 태양열 집열기는 일반적인 평판형 집열기와 같이 태양열집열기를 이루는 사각형상의 집열기 프레임(1) 안 내부의 일측 및 타측에 장치되는 주관(Header pipe, 2)과, 양측 주관간을 연결하는 다수개의 지관(Branch pipe, 3)과, 상기 다수개의 지관과 용접되어 태양열을 흡수하는 집열판(4)과 태양광선이 투과되도록 하고 내부의 열이 외부로 방출되지 못하도록 하는 이중투과체 유니트(5)와 상기 집열판의 열이 하부나 측벽으로 방출되지 못하도록 하는 단열재(6)로 구성된다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
상기 이중투과체 유니트(5)는 집열판(4) 주위의 내부공기와 직접 맞닿는 내측투과체(7)와 외부공기와 직접 맞닿는 외측투과체(8)와 내측과 외측투과체가 일정간격을 유지하게 해주는 스페이서(9)와 이 스페이서(9)와 내, 외측 투과체(7,8)의 접촉면에 부착하여 투과체를 보호하는 접착용 완충재(10)와 투과유리 유니트의 외측 모서리를 외부와 밀봉해주는 투과유니트밀봉재(11)로 구성된다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
상기 이중투과체 유니트(5)는 통상 외부로부터의 충격에 강하도록 강화처리한 저철분 유리를 사용하며 두장의 투과체를 사용하므로 전체적인 광선투과율이 한 장의 투과체 사용시와 비교해 낮아지므로 이를 보완하기 위하여 내, 외측 투과체(7,8)의 각각의 투과체 양면에 반사방지 코팅을 한 고투과율의 투과체를 사용한다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
또한 내, 외측 투과체(7,8)의 간격은 설계조건에 따라 변경될 수 있는 것으로서 본 발명에서 특정수치로 한정시키지 아니한다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
또한 상기 이중투과체 유니트(5)의 외측 투과체(8)와 내측 투과체(7)의 간격 유지를 위하여 일정한 단면형상을 갖는 스페이서(9)를 사용하며 스페이서의 재질 및 형상은 특별히 한정시키지 아니한다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
또한 스페이서(9)와 내,외측 투과체(7,8)의 접촉면은 접착용 완충재(10)로 부착하고 밀봉재(11)를 이용하여 이중투과체 유니트(7)의 모서리를 밀봉 처리한다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
또한 이중투과체 유니트(7)의 내부에는 대류열전달이 적게 일어나도록 불활성 가스층 또 밀폐공기층을 형성시킨다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
이하 구체적으로 본 발명에 따라 상기 이중투과체 구조에 의한 대류열손실 방지 및 이물질 침입방지 구조에 대해 설명한다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
본 발명은 집열판의 열손실 방지 및 이물질 침입을 방지하기 위해 집열판(6)의 상측으로 일정간격을 두고 이중투과체 유니트(7)를 설치한다. 이 이중투과체 유니트(7)는 두장의 유리와 유리사이의 밀폐공간으로 구성되며 이 밀폐공간에는 대류열손실을 최소화하기 위하여 밀폐공기 또는 불활성가스를 충진한다. 밀폐공간의 간격을 일정하게 유지하기 위하여 이중투과체 유니트 내측 모서리를 따라 스페이서(9)를 설치하고 이 스페이서와 내,외측 투과체가 접촉하는 부위에 접착용 완충재를 넣어 내, 외측 투과체(7,8)를 접합한다. 내,외측 투과체가 접합되면 이중투과체 유니트(7) 내부와 외부를 차단하기 위하여 모서리부를 따라 투과유니트밀봉재(11)로 밀봉처리 한다. 밀봉된 이중투과체 유니트는 집열기 프레임(1)의 상부돌출부에 놓여진 오링밀봉재(12) 위에 놓여지고 이중투과체 유니트(7) 상측 모서리를 따라 오링밀봉재(12)를 설치한 후 투과체 고정대(13)를 끼우므로서 조립이 완료된다. 집열판(6)의 하부 및 측부에는 열손실을 방지할 수 있도록 일정두께의 단열재(8)가 설치되며, 이 단열재의 하부에는 집열기 프레임을 형성하는 후면판(15)이 설치되며 이 후면판은 집열기 프레임(1)의 하부돌출부에 놓여진 오링밀봉재(12)위에 설치 한 후 후면판 고정대(14)를 끼워서 조립한다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
상기 밀봉처리된 이중투과체 유니트(7)가 유니트 모서리 상하부에 설치된 오링밀봉재(12)와 함께 조립되므로서 투과체측을 통하여 집열판(6) 내부로 침입하는 습기 또는 이물질을 원천 봉쇄하여 집열판의 내구성을 향상시키고, 집열효율 저하를 방지한다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
상기 밀봉처리된 이중투과체 유니트(7)의 내부 밀폐공간은 집열판(6) 주위의 내부 공기층과 집열기 외부의 공기층과의 대류방지층으로 작용하므로서 대류열손실을 최소화하여 고온영역(100℃ 전후)에서의 집열효율을 높일 수 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
도 6은 종래 평판형 태양열 집열기를 구성하는 단일투과체 구조의 평판형 태양열 집열기의 구조도인데 집열판(6) 주위의 공기층과 집열기 외부의 공기층이 한 장의 투과유리를 사이에 두고 양 영역에서 대류가 일어나기 때문에 대류 및 전도에 의한 열손실이 크게 일어나는 것이다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
이에 비해 본 발명의 경우 집열판(5) 주위의 내부공기층과 집열기 외부의 공기층 사이에 또 하나의 밀폐공기층 또는 불활성가스층이 존재하기 때문에 대류열손실을 크게 감소시킬 수 있게 된다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
본 발명은 이중투과체를 구비한 평판형 태양열 집열기에 관한 것으로, 그 목적은 평판형 태양열 집열기가 고온에서 사용시 투과체측으로 열손실이 과다하게 발생하고 투과체측을 통하여 이물질이 침입하므로서 효율 및 내구성이 저하되는 것을 방지하도록 투과체를 이중으로 구성하고 투과체와 투과체의 사이공간에 밀폐공기층 또는 불활성가스층을 형성하여 투과체측으로의 열손실을 방지토록 한 이중투과체를 구비한 평판형 태양열 집열기를 제공하는 데 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 10.07.2015]　
본 발명의 구성은 평판형 태양열 집열기에 있어서, 상기 집열판(4)의 상측으로 일정간격을 유지하여 설치된 내부공간이 밀폐공기층 또는 불활성가스층으로 이루어진 이중투과체 유니트(5)와; 이 이중투과체 유니트(5)의 내측 투과체(7)와 외측투과체(8)가 일정간격을 유지하도록 설치되는 스페이서(9)와; 스페이서와 내,외측 투과체를 결합해주는 접착용 완충재(10)와; 이중투과체 유니트의 모서리를 밀봉해주는 투과유니트 밀봉재(11)와; 이중투과체 유니트의 상, 하 모서리에 외부로부터 이물질의 침입을 방지하기 위해 설치되는 오링밀봉재(12)와; 이 오링밀봉재(12)를 압착하여 기밀을 유지하게 해주는 투과체고정대(13);와 집열판 하측의 후면판(15)으로부터의 이물질 침입을 방지하기 위하여 설치되는 오링밀봉재(12)와 이 오링밀봉재를 압착하여 기밀을 유지하게 해주는 후면판고정대(14);를 포함하여 구성된 이중투과체를 구비한 평판형 태양열 집열기를 발명의 특징으로 한다.

Claims (6)

  1. 사각형상의 집열기 프레임(1) 안 내부의 일측 및 타측에 장치되는 주관(Header pipe, 2)과, 양측 주관간을 연결하는 다수개의 지관(Branch pipe, 3)과, 상기 다수개의 지관과 용접되어 태양열을 흡수하는 집열판(4)과 태양광선이 투과되도록 하고 내부의 열이 외부로 방출되지 못하도록 하는 이중투과체 유니트(5)와 상기 집열판의 열이 하부나 측벽으로 방출되지 못하도록 하는 단열재(6)로 구성되는 평판형 태양열 집열기에 있어서,
    상기 이중투과체 유니트(5)는 집열판(4) 주위의 내부공기와 직접 맞닿는 내측투과체(7)와 외부공기와 직접 맞닿는 외측투과체(8)가 일정간격을 유지하게 해주는 스페이서(9)와;
    상기 스페이서(9)와 내, 외측 투과체(7,8)의 접촉면에 부착하여 투과체를 보호하는 접착용 완충재(10)와;
    상기 이중투과체 유니트(5)의 외측 모서리를 외부와 밀봉해주는 투과유니트밀봉재(11)와;
    상기 이중투과체 유니트(5)의 상, 하부 모서리면을 따라 외부로부터의 이물질의 침입을 방지하기 위해 설치되는 오링 밀봉재(12)와;
    상기 오링 밀봉재(12)를 압착하여 기밀을 유지하므로서 이물질의 침입을 방지케 하는 투과체 고정대(13);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 대류열손실 방지 및 이물질 침입방지구조의 이중투과체를 구비한 평판형 태양열 집열기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    이중투과체 유니트의 외측 투과체(8)의 내, 외측 표면에 광선투과율의 증대를 위하여 광선 반사방지 코팅 처리한 것을 특징으로 하는 이중투과체를 구비한 평판형 태양열 집열기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    이중투과체 유니트의 내측 투과체(7)의 내, 외측 표면에 광선투과율의 증대를 위하여 광선 반사방지 코팅 처리한 것을 특징으로 하는 이중투과체를 구비한 평판형 태양열 집열기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    이중투과체 유니트(5)의 내부 공간에 불활성가스를 주입하여 대류로 인한 열손실을 최소화 시키도록 한 이중투과체를 구비한 평판형 태양열 집열기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    이중투과체 유니트(5)의 내부 공간을 밀폐공기층으로 하여 대류로 인한 열손실을 최소화 시키도록 한 이중투과체를 구비한 평판형 태양열 집열기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    이중투과체 유니트(5)의 내측 투과체(7)를 집열기의 경량화를 위하여 투명한 플라스틱 필름(16)을 이용한 이중투과체를 구비한 평판형 태양열 집열기.
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