KR101203042B1 - 이중 진공관형 태양열 집열기 - Google Patents

Abstract

집열효율을 극대화하는 것이 가능하도록, 내관과 외관의 이중관으로 이루어지고, 내관과 외관 사이는 진공상태를 유지하며, 내관에는 열매체가 채워지고, 외관에는 원둘레를 반으로 나누어 태양광을 받는 쪽에는 다수의 요철을 형성하고 반대쪽(지면쪽)에는 반사층을 형성하여 이루어지는 이중 진공관형 태양열 집열기를 제공한다.

Description

이중 진공관형 태양열 집열기 {Double Vacuum Tube Type Solar Collector}

본 발명은 이중 진공관형 태양열 집열기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 빛이 입사되는 쪽의 외관 표면의 반에는 요철을 형성하고 외관 표면의 반대쪽 반에는 반사층을 형성하여 집열효율을 크게 증대시킨 이중 진공관형 태양열 집열기에 관한 것이다.

최근 화석연료의 고갈과 환경오염에 따른 문제로 자연 에너지의 활용에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있으며, 특히 무한 에너지원으로 알려진 태양열, 풍력, 파력, 지열 등에 대한 연구와 활용이 활발해지고 있다.

태양열의 경우에는 열손실을 최소화하고 집열효율을 높이기 위하여 이중진공관을 사용하는 기술이 널리 사용되고 있다.

종래 태양열을 집열하기 위한 이중진공관은 열매체의 열교환이 이루어지는 내관과, 상기 내관과 간격을 두고 설치되는 외관으로 이루어지고, 상기 내관과 외관 사이에는 진공을 형성하여 이루어진다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0066303호, 제10-2010-0067519호, 제10-2008-0031308호 등에는 진공관을 사용하는 다양한 태양열 집열기가 공개되어 있다.

그런데, 종래 태양열 집열기의 경우 구조적으로 집열효율을 극대화하는데 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 점에 조감하여 이루어진 것으로서, 외관의 원둘레를 반으로 나누어 한쪽에는 요철을 형성하고 나머지에는 반사층을 형성하여 집열효율을 극대화한 이중 진공관형 태양열 집열기를 제공하는데, 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 이중 진공관형 태양열 집열기는 내관과 외관의 이중관으로 이루어지고, 상기 내관과 외관 사이는 진공상태를 유지하며, 상기 내관에는 열매체가 채워지고, 상기 외관에는 원둘레를 반으로 나누어 태양광을 받는 쪽에는 다수의 요철을 형성하여 이루어진다.

상기 외관의 태양광을 받는 반대쪽(지면쪽)에는 반사층을 형성하는 것도 가능하다.

상기 요철은 삼각형상, 반원형상, 반타원형상, 계단형상 등의 다양한 형상으로 형성하는 것이 가능하다.

상기 반사층은 상기 외관의 표면에 형성한다.

상기 외관은 원통형상으로 형성하는 것도 가능하고, 타원통형상이나 포물선의 통형상 등의 다양한 통형상으로 형성하는 것이 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 이중 진공관형 태양열 집열기에 의하면, 상기 외관에 다수의 요철을 형성하므로, 태양광의 입사각이 변화되는 경우에도 입사량이 균일하게 유지되어 집열효율을 극대화하는 것이 가능하다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 이중 진공관형 태양열 집열기에 의하면, 외관의 지면쪽에 반사층을 형성하므로, 외관 내부로 입사된 태양광이 반사층에 반사되어 다시 내관쪽으로 주사되어 집열효율을 증대시키는 것이 가능하다.

나아가 본 발명의 실시예에 따른 이중 진공관형 태양열 집열기에 의하면, 내관과 외관 사이에 보온충전재를 채우므로, 입사된 태양광의 열이 다시 외부로 방출되어 발생하는 열손실을 최소화하는 것이 가능하고, 집열효율을 증대시키는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이중 진공관형 태양열 집열기를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 이중 진공관형 태양열 집열기를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 이중 진공관형 태양열 집열기를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 이중 진공관형 태양열 집열기를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 이중 진공관형 태양열 집열기를 나타내는 단면도이다.

다음으로 본 발명에 따른 이중 진공관형 태양열 집열기의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명은 여러가지 다양한 형태로 구현하는 것이 가능하며, 이하에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

이하에서는 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 본 발명과 밀접한 관계가 없는 부분은 상세한 설명을 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이고, 반복적인 설명을 생략한다.

먼저 본 발명의 제1실시예에 따른 이중 진공관형 태양열 집열기는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 내관(10)과 외관(20)의 이중관으로 이루어진다.

상기 내관(10)과 외관(20)은 유리재질로 형성하는 것이 가능하고, 유리 이외의 재질(예를 들면 합성수지 재질 등)을 이용하여 형성하는 것도 가능하다.

상기 외관(20)은 광손실을 최소화하도록 투명한 재질로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 내관(10)의 표면에는 태양광 및 태양열의 흡수율을 높이기 위하여 흑체에 가까운 물질을 코팅하는 것도 가능하다.

상기 내관(10)과 외관(20) 사이는 진공상태를 유지한다.

상기 내관(10)의 내부에는 열매체(12)가 채워진다.

상기 열매체(12)가 채워지는 내관(10)은 공조기술분야에서 널리 사용되는 히트파이프의 구성을 적용하여 실시하는 것도 가능하고, U형상 파이프 등의 다양한 구성을 적용하여 실시하는 것도 가능하다.

상기 열매체(12)로는 메탄올, 에탄올, 프레온, 암모니아수, 아세톤, 탄산가스, 물 등의 다양한 물질을 사용하는 것이 가능하다.

상기 외관(20)에는 원둘레를 반으로 나누어 태양광을 받는 쪽에는 다수의 요철(24)을 형성한다.

상기 요철(24)은 삼각형상(도 1 참조), 반원형상(도 4 참조), 반타원형상, 계단형상(도 5 참조) 등의 다양한 형상으로 형성하는 것이 가능하다.

상기 요철(24)은 도 2에 나타낸 바와 같이, 외관(20)의 길이방향을 따라 길게 형성하는 것도 가능하다.

상기 요철(24)은 도 3에 나타낸 바와 같이, 외관(20)의 표면에 올록볼록하게 엠보싱형상으로 형성하는 것도 가능하다.

상기와 같이 외관(20)의 표면에 요철(24)을 형성하게 되면, 하루 중에 일출에서 일몰로 시간이 지나거나 1년 중에 춘분에서 하지와 추분, 동지를 거쳐 다시 춘분으로 계절이 바뀜에 따라 태양광의 입사각이 변경되는 경우에도 상기 외관(20)에서 태양광을 받는 표면적의 크기는 크게 변화하지 않고 대략 균일하게 유지되며, 상기 외관(20) 내부로 입사되는 태양광의 입사량이 항상 최대로 유지된다.

또한 상기와 같이 외관(20)의 표면에 요철(24)을 형성하게 되면, 볼록렌즈의 효과도 발휘될 수 있으므로 태양광의 집열효과가 크게 증대된다.

그리고, 상기 외관(20)의 태양광을 받는 반대쪽(지면쪽)에는 반사층(26)을 형성한다.

상기 반사층(26)은 상기 외관(20)에 있어서 요철(24)이 형성되지 않는 부분에 형성한다.

상기 반사층(26)은 상기 외관(20)의 표면에 형성한다.

상기 반사층(26)은 외관(20)과 접하는 면이 반사면이 되도록 형성한다.

상기 반사층(26)은 태양광의 반사율이 높은 금속박막 등으로 형성하는 것이 가능하다.

상기와 같이 외관(20)에 반사층(26)을 형성하면, 상기 외관(20)의 요철(24)쪽 면으로 입사한 태양광 중에서 상기 내관(10)과 접하여 흡수되지 않는 태양광 부분은 상기 반사층(26)에서 반사되어 다시 내관(10)과 부딪혀 흡수될 가능성이 증대되어 집열효율을 극대화하는 것이 가능하다.

상기 외관(20)은 원통형상으로 형성하는 것도 가능하고, 타원통형상이나 포물곡선의 통형상 등의 다양한 통형상으로 형성하는 것이 가능하다.

상기 외관(20)은 요철(24)을 형성하는 쪽과 반사층(26)을 형성하는 쪽을 서로 다른 통형상으로 형성하고 합체시켜 형성하는 것도 가능하다.

상기 외관(20)의 반사층(26)을 형성하는 쪽의 형상은 초점이 상기 내관(10)의 중심에 있는 타원이나 포물선을 이용한 통형상으로 형성하는 것이 반사되는 태양광이 내관(10)쪽으로 집중되므로 집열효율를 보다 높게 유지하는 것이 가능하다.

상기에서는 본 발명에 따른 이중 진공관형 태양열 집열기의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 특허청구범위와 명세서 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

10 - 내관, 12 - 열매체, 20 - 외관, 24 - 요철, 26 - 반사층

Claims (7)

1. 내관과 외관의 이중관으로 이루어지고,
   상기 내관과 외관 사이는 진공상태를 유지하며,
   상기 내관에는 열매체가 채워지고,
   상기 외관에는 원둘레를 반으로 나누어 태양광을 받는 쪽의 표면에는 다수의 요철을 형성하고,
   상기 외관의 태양광을 받는 반대쪽(지면쪽) 표면에는 반사층을 형성하는 이중 진공관형 태양열 집열기.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 요철은 삼각형상, 반원형상, 반타원형상, 계단형상 중에서 선택하여 형성하는 이중 진공관형 태양열 집열기.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 요철은 상기 외관의 길이방향을 따라 길게 형성하는 이중 진공관형 태양열 집열기.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 요철은 상기 외관의 표면에 올록볼록하게 엠보싱형상으로 형성하는 이중 진공관형 태양열 집열기.
5. 삭제
6. 삭제
7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한항에 있어서,
   상기 외관은 원통형상, 타원통형상, 포물선의 통형상 중에서 선택하여 형성하는 이중 진공관형 태양열 집열기.

Images