KR101205410B1 - Heat pipe evacuated solar collector - Google Patents

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Abstract

본 발명은 히트파이프식 진공관형 태양열 집열기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 설치각도가 어떠한 각도로 설치되더라도 집열판의 경사각도를 설치위치에 맞춰 형성할 수 있어 최상의 조건으로 집열이 가능하고, 그에 따른 집열효율이 높아지며, 건물의 의장적인 측면을 고려해서 집열기를 설치할 수 있으며, 하절기에 과열되는 것을 방지하는 특징이 있다.The present invention relates to a heat pipe type vacuum tube solar collector, and more particularly, even if the installation angle is installed at any angle, the inclination angle of the heat collecting plate can be formed in accordance with the installation position, and the heat collection is possible under the best conditions. The thermal efficiency is increased, the collector can be installed in consideration of the design aspect of the building, and it is characterized by preventing overheating in the summer.

Description

히트파이프식 진공관형 태양열 집열기{Heat pipe evacuated solar collector}Heat pipe evacuated solar collector

본 발명은 히트파이프식 진공관형 태양열 집열기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진공관 집열기의 설치각도가 어떠한 각도로 설치되더라도 집열판의 경사각도를 원하는 각도로 맞춰 형성할 수 있어 최상의 조건으로 집열이 가능하고, 그에 따른 집열효율이 높아지며, 건물의 의장적인 측면을 고려해서 집열기를 설치할 수 있으며, 집열기를 낮은 각도로 설치하더라도 집열판의 각도를 높게 설치하여 하절기에 과열되는 것을 방지하는 히트파이프식 진공관형 태양열 집열기에 관한 것이다.
The present invention relates to a heat pipe type vacuum tube solar collector, and more particularly, even if the installation angle of the vacuum tube collector is installed at any angle, the inclination angle of the heat collecting plate can be formed at a desired angle, so that the heat can be collected under the best conditions. As a result, the heat collecting efficiency is increased, and the heat collector can be installed in consideration of the design aspect of the building, and even if the heat collector is installed at a low angle, the heat pipe type vacuum collector which prevents overheating in summer by installing a high angle of the heat collecting plate. It is about.

일반적으로 태양열을 이용한 집열기는 크게 평판형과 진공관형으로 크게 구분되는데, 이때, 모든 종래의 집열기의 설치각도는 동절기 위주로 집열되는 난방용 시스템인 경우 집열기 각도는 60도 전후가 되어야 동절기 집열을 많게 할 수 있으며, 하절기 위주로 집열되어야 할 시스템은 하절기 집열에 적합한 10도 전후로 설치되어야 한다.In general, solar collectors are largely divided into flat type and vacuum tube type. In this case, the installation angle of all conventional collectors is a heating system that is collected mainly in winter, and the collector collector angle should be around 60 degrees to increase the amount of winter collectors. The system to be collected mainly in summer should be installed around 10 degrees suitable for summer collection.

여기서, 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 집열판의 일측 표면에 동재질인 다수개의 가는 지관을 일정간격으로 용접시켜서 사각형상의 틀체 내에 삽입시키고 그 상부로 투명덮개를 씌어 일체의 집열기를 형성하게 된다.Here, the flat solar collector is formed in the shape of a rectangular flat plate, the surface of the thin metal plate made of copper or aluminum to form a heat collecting plate with a special chemical treatment on the surface so that the maximum absorption of the sun's rays, A plurality of thin paper tubes made of the same material are welded to a surface of one side of the heat collecting plate at regular intervals to be inserted into a rectangular frame and a transparent cover is formed thereon to form an integral heat collector.

이러한 종래의 평판형 태양열 집열기는 태양 광선이 일차적으로 집열판을 가열시키게 되고, 가열된 집열판은 일측에 형성된 지관 내부 열매체에 열에너지를 전달하게 되며, 상기 열교환된 열매체는 집열기의 본관에서 합류되어 축열조나 열교환기에 집열된 열에너지를 제공하도록 형성된다.In the conventional flat solar collector, solar rays primarily heat the heat collecting plate, and the heated heat collecting plate transmits thermal energy to the heat medium inside the branch pipe formed on one side, and the heat exchanged heat medium is joined in the main pipe of the heat collector to store heat storage tank or heat exchange. It is formed to provide heat energy collected in the group.

한편, 종래의 히트파이프식 진공관형 태양열 집열기는 유리튜브 형상을 하고 있으며 태양열 집열 표면과 접하는 폐쇄된 공간을 진공 처리하여 대류에 의한 열손실을 차단시킬 수 있게 형성된다.Meanwhile, the conventional heat pipe type 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.

이때, 상기 히트파이프식 진공관형 태양열 집열기는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 유리튜브(2)를 사용하는 방법과 2개의 유리튜브를 사용하는 이중 진공관 형태의 방법으로 구분된다.In this case, the heat pipe type vacuum tube solar collector is divided into a method of using one glass tube 2 and a double vacuum tube type using two glass tubes, as shown in FIGS. 1 and 2.

먼저, 하나의 유리튜브(2)를 사용하는 방법은 유리튜브(2) 내부에 히트파이프(3)가 장착된 집열판(4)을 삽입시키고, 상기 유리튜브(2)의 상단으로 히트파이프(3)를 돌출시킨 상태에서 금속 재질의 마개로 밀폐시키고, 그 내부를 진공 처리함으로써 집열판 표면으로부터 집열된 태양열이 대류에 의해 외부로 손실되는 것을 차단시키게 된다.First, a method of using one glass tube 2 inserts a heat collecting plate 4 equipped with a heat pipe 3 inside the glass tube 2, and heat pipe 3 to the top of the glass tube 2. ) Is sealed with a metal stopper in a protruding state, and the inside thereof is vacuumed to prevent solar heat collected from the surface of the heat collecting plate from being lost to the outside by convection.

이와 같은 형태의 히트파이프식 진공관형 태양열 집열기(1)는 유리튜브(2)의 상단을 금속재질의 마개로 밀봉시킴에 있어서 유리와 금속의 접합문제로 인하여 상당히 복잡한 공정이 요구되며 이로 인한 내구성 및 경제성의 문제가 발생되고 있다.In this type of heat pipe type vacuum tube solar collector 1, the sealing of the upper end of the glass tube 2 with a metal stopper requires a complicated process due to the bonding problem between the glass and the metal. Economic problems are occurring.

또한, 2개의 유리튜브(2)를 이중 진공관의 형태로 사용하는 방법은 외부튜브와 태양열 집열을 위해 특수 표면 처리된 집열튜브 사이공간을 진공으로 처리한 이중관을 형성하고, 상기 집열튜브의 내측으로 물을 채우며 이중관의 상부를 단열마개로 밀봉시켜 집열튜브 내측에 채워진 물을 데우도록 형성됨으로써 태양에너지를 집열하는 방식이다.In addition, the method of using the two glass tubes (2) in the form of a double vacuum tube forms a double tube by vacuum-processing the space between the outer tube and the special surface-treated heat collecting tube for solar heat collection, and to the inside of the heat collecting tube It fills the water and seals the upper part of the double tube with an insulating cap to heat the water filled inside the heat collecting tube.

여기서, 상기 외부튜브와 집열튜브 사이 공간에는 진공 처리로 인해 공기의 대류에 의한 외부로의 열손실을 차단 시키게 된다.Here, 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.

그런데, 상기 히트파이프(3) 적용 단일진공관형 집열기(1)의 경우 항상 도면 1과 같이, 응축부가 있는 집열기(1)의 헤더부(5) 부분이 상단부에 위치되도록 설치되어야 한다. 따라서 난방용과 같이 하절기 집열을 최소화하고 동절기 집열을 많게 하기 위해서는 집열기(1)의 설치각도를 60도 이상으로 하여야 한다. 이 경우 지붕에 설치할 경우 외관상 문제가 될 수 있을 뿐만 아니라 설치하기도 어렵다.However, in the case of the single vacuum tube collector 1 to which the heat pipe 3 is applied, as shown in FIG. 1, the header part 5 of the collector 1 having the condenser should be installed at the upper end. Therefore, in order to minimize summer heat collection and increase winter heat collection, such as for heating, the installation angle of the heat collector 1 should be 60 degrees or more. In this case, when installed on the roof can not only be an appearance problem, but also difficult to install.

그리고, 상기 집열기(1)의 설치각도를 60도 이상으로 설치하였다 하더라도 하절기에는 높은 온도의 태양열을 많이 받아 과열되고, 그로 인해 진공관(2) 및 히트파이프(3)가 팽창되어 파손되는 문제점이 발생한다.
In addition, even if the installation angle of the collector 1 is set to 60 degrees or more, the summer season receives a lot of high-temperature solar heat, thereby overheating the tube 2 and the heat pipe 3, thereby causing a problem of breakage. do.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems,

진공관 집열기의 설치각도가 어떠한 각도로 설치되더라도 집열판의 경사각도를 원하는 각도로 맞춰 형성할 수 있어 최상의 조건으로 집열이 가능하고, 그에 따른 집열효율이 높아지며, 건물의 의장적인 측면을 고려해서 집열기를 설치할 수 있으며, 집열기를 낮은 각도로 설치하더라도 집열판의 각도를 높게 설치하여 하절기에 과열되는 것을 방지하는 히트파이프식 진공관형 태양열 집열기를 제공하는데 목적이 있다.
Even if the installation angle of the vacuum tube collector is installed at any angle, the angle of inclination of the collector plate can be formed at the desired angle, so that it can be collected under the best conditions, and the heat collecting efficiency is increased accordingly, and the collector is installed in consideration of the design aspect of the building. And, even if the collector is installed at a low angle to install a high angle of the heat collecting plate to provide a heat pipe type vacuum tube solar collector to prevent overheating in the summer.

상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 태양에너지를 집열하도록 형성되는 집열판과, 상기 집열판에 일체형으로 부착되어 집열판으로부터 집열된 태양에너지의 열이 내부의 작동유체로 흡수되어 열을 전달하는 히트파이프와, 내부에 진공이 형성되도록 상기 집열판 및 히트파이프를 감싸는 진공관과, 상기 진공관을 고정하면서 히트파이프의 응축부가 내부에 구비되어 히트파이프의 열을 전달받아 외부에 전달하는 헤더부를 포함하여 구성되는 히트파이프식 진공관형 태양열 집열기에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention is a heat collecting plate formed to collect solar energy, and a heat pipe that is integrally attached to the heat collecting plate and the heat of the solar energy collected from the heat collecting plate is absorbed into the working fluid therein, and transfers heat; A heat pipe type including a vacuum tube surrounding the heat collecting plate and the heat pipe to form a vacuum therein, and a header unit configured to receive the heat of the heat pipe and to receive the heat from the heat pipe while fixing the vacuum tube. In the vacuum tube solar collector,

상기 진공관은 집열기의 설치위치에 집열기 설치가 용이하도록 수평으로 설치되고, 상기 집열판은 집열기의 설치위치에 따라 설치위치면을 중심하여 소정 경사각(θ)으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 히트파이프식 진공관형 태양열 집열기에 관한 것이다.The vacuum tube is installed horizontally to facilitate the installation of the collector at the installation position of the heat collector, the heat collecting plate is characterized in that the heat pipe type vacuum tube is inclined at a predetermined inclination angle (θ) around the installation position surface according to the installation position of the collector It relates to a type solar collector.

또한, 본 발명의 히트파이프는 수평설치된 진공관과 집열판에서 내부의 증발된 작동유체가 일측으로 이송되도록 증발부가 응축부보다 낮게 구비되는 경사진 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 히트파이프식 진공관형 태양열 집열기에 관한 것이다.
In addition, the heat pipe of the present invention is a heat pipe type vacuum tube solar collector, characterized in that the evaporation unit is formed in an inclined form lower than the condensing unit so that the evaporated working fluid is transferred to one side from the horizontally installed vacuum tube and the heat collecting plate. It is about.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 히트파이프식 진공관형 태양열 집열기는 진공관 집열기의 설치각도가 어떠한 각도로 설치되더라도 집열판의 경사각도를 원하는 각도로 맞춰 형성할 수 있어 최상의 조건으로 집열이 가능하고, 그에 따른 집열효율이 높아지며, 건물의 의장적인 측면을 고려해서 집열기를 설치할 수 있으며, 집열기를 낮은 각도로 설치하더라도 집열판의 각도를 높게 설치하여 하절기에 과열되는 것을 방지하는 효과가 있다.
As described above, the heat pipe type vacuum tube solar collector of the present invention can be formed at the desired angle by collecting the inclined angle of the heat collecting plate at a desired angle even if the installation angle of the vacuum tube collector is installed at any angle. Accordingly, the heat collecting efficiency is increased, and the collector can be installed in consideration of the design aspect of the building, and even if the collector is installed at a low angle, the collector plate has a high angle to prevent overheating in the summer.

도 1은 종래의 태양열 집열기를 나타낸 사시도이고,
도 2는 종래의 진공관을 나타낸 개략도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 히트파이프식 진공관형 태양열 집열기를 나타낸 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 히트파이프식 진공관형 태양열 집열기를 나타낸 단면도이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 집열기의 설치를 나타낸 개략도이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 진공관을 나타낸 측면 단면도이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 집열기의 설치각도에 따른 월별 흡수판 일사량 변화를 나타낸 그래프도이다.1 is a perspective view showing a conventional solar collector,
2 is a schematic view showing a conventional vacuum tube,
3 is a perspective view showing a heat pipe type vacuum tube solar collector according to an embodiment of the present invention,
Figure 4 is a cross-sectional view showing a heat pipe type vacuum tube solar collector according to an embodiment of the present invention,
5 is a schematic view showing the installation of a collector according to an embodiment of the present invention,
Figure 6 is a side cross-sectional view showing a vacuum tube according to an embodiment of the present invention,
7 is a graph showing the change in the amount of insolation of the monthly absorbing plate according to the installation angle of the collector according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.The present invention has the following features to achieve the above object.

본 발명은 태양에너지를 집열하도록 형성되는 집열판과, 상기 집열판에 일체형으로 부착되어 집열판으로부터 집열된 태양에너지의 열이 내부의 작동유체로 흡수되어 열을 전달하는 히트파이프와, 내부에 진공이 형성되도록 상기 집열판 및 히트파이프를 감싸는 진공관과, 상기 진공관을 고정하면서 히트파이프의 응축부가 내부에 구비되어 히트파이프의 열을 전달받아 외부에 전달하는 헤더부를 포함하여 구성되는 히트파이프식 진공관형 태양열 집열기에 있어서,The present invention provides a heat collecting plate which is formed to collect solar energy, a heat pipe that is integrally attached to the heat collecting plate and the heat of solar energy collected from the heat collecting plate is absorbed by the working fluid therein to transfer heat, and a vacuum is formed therein. In the heat pipe type vacuum tube solar heat collector comprising a vacuum tube surrounding the heat collecting plate and the heat pipe, and a header portion which is provided inside the condensation portion of the heat pipe while fixing the vacuum tube to receive heat from the heat pipe and transmit it to the outside. ,

상기 진공관은 집열기의 설치위치에 집열기 설치가 용이하도록 수평으로 설치되고, 상기 집열판은 집열기의 설치위치에 따라 설치위치면을 중심하여 소정 경사각(θ)으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
The vacuum tube is installed horizontally to facilitate the installation of the collector at the installation position of the collector, characterized in that the collector plate is inclined at a predetermined inclination angle (θ) around the installation position surface according to the installation position of the collector.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.The present invention having such characteristics can be more clearly described by the preferred embodiments thereof.

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(back)", "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.Before describing the various embodiments of the present invention in detail with reference to the accompanying drawings, it can be seen that the application is not limited to the details of the configuration and arrangement of the components described in the following detailed description or shown in the drawings. will be. The invention may be embodied and carried out in other embodiments and carried out in various ways. It should also be noted that the device or element orientation (e.g., "front," "back," "up," "down," "top," "bottom, Expressions and predicates used herein for terms such as "left," " right, "" lateral, " and the like are used merely to simplify the description of the present invention, Or that the element has to have a particular orientation. Also, terms such as " first "and" second "are used herein for the purpose of the description and the appended claims, and are not intended to indicate or imply their relative importance or purpose.

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.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 히트파이프식 진공관형 태양열 집열기를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 히트파이프식 진공관형 태양열 집열기를 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 집열기의 설치를 나타낸 개략도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 진공관을 나타낸 측면 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 집열기의 설치각도에 따른 월별 흡수판 일사량 변화를 나타낸 그래프도이다.Figure 3 is a perspective view showing a heat pipe type vacuum tube solar collector according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view showing a heat pipe type tube solar collector according to an embodiment of the present invention, Figure 5 Figure 6 is a schematic diagram showing the installation of the collector according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is a side cross-sectional view showing a vacuum tube according to an embodiment of the present invention, Figure 7 is according to the installation angle of the collector according to an embodiment of the present invention It is a graph which shows the change of monthly absorber solar radiation amount.

도 3 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 히트파이프식 진공관형 태양열 집열기(50)는 집열판(10)과, 히트파이프(20)와, 진공관(30)과, 헤더부(40)로 구성된다.3 to 7, the heat pipe type vacuum tube solar collector 50 of the present invention includes a heat collecting plate 10, a heat pipe 20, a vacuum tube 30, and a header portion 40. It is composed.

상기 집열판(10)은 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 태양에너지를 집열하기 위한 것으로서, 태양열을 받아 히트파이프(20) 내의 작동유체를 가열?증발시키기 위한 열을 모으고, 상기 집열판(10)은 히트파이프(20)의 외주면에 초음파 용접 등으로 부착되며, 상기 집열판(10)의 그 단면 형상은 평판이거나 집열 면적을 증가시키기 위하여 굴곡진 형태 등 다양한 형태로 형성된다.As shown in FIGS. 3 and 4, the heat collecting plate 10 collects solar energy, and collects heat for heating and evaporating a working fluid in the heat pipe 20 by receiving solar heat, and collecting the heat collecting plate 10. ) Is attached to the outer circumferential surface of the heat pipe 20 by ultrasonic welding, etc. The cross-sectional shape of the heat collecting plate 10 is formed in various forms such as a flat plate or a curved shape to increase the heat collecting area.

여기서, 상기 집열판(10)은 진공관(30)의 내부에 설치되고, 상기 진공관(30)은 집열기(50)의 설치위치 즉, 경사가 완만한 지붕 또는 수직 벽면 등에 따라 집열기(50)의 설치가 용이하도록 수평으로 설치되며, 상기 진공관(30)은 수평 이외에 수직으로도 설치가 가능하다. 이렇게 집열기(50)의 설치위치에 따라 설치된 진공관(30)의 집열판(10)은 도 6에서처럼 설치위치 면을 중심하여 60 ~ 90도의 경사각(θ)으로 경사지게 형성된다.Here, the heat collecting plate 10 is installed in the interior of the vacuum tube 30, the vacuum tube 30 is installed in the collector 50 according to the installation position of the heat collector 50, that is, the inclined roof or vertical wall, etc. It is installed horizontally to facilitate, and the vacuum tube 30 can be installed vertically in addition to horizontal. The heat collecting plate 10 of the vacuum tube 30 installed according to the installation position of the collector 50 is inclined at an inclination angle θ of 60 to 90 degrees with respect to the installation position surface as shown in FIG. 6.

그 이유는 상기 진공관(30)이 설치위치의 일단면에 맞춰 설치됨으로써, 종래에는 그런 진공관(30)에 설치된 집열판(10) 또한 설치위치의 일단면과 평행을 이루고, 그로 인해 태양열의 열을 흡수하는데 부족하다. 즉, 일예로 상기 집열기(50)가 수직벽면에 설치되면 수직으로 설치되고, 그에 따라 집열판(10)도 수직으로 설치된다. 그렇게 되면 태양열의 열 흡수가 부족하게 되는데, 본 발명은 이런 상태로 설치된 집열기(50)에서 태양열의 열 흡수량을 높이기 위해 집열판(10)을 진공관(30) 내에서 집열기(50)와 수직의 형태로 형성하거나 태양열의 열을 제일 많이 흡수할 수 있는 최적의 각도로 경사지게 형성하는 것이다. The reason is that the vacuum tube 30 is installed in accordance with one end of the installation position, so that the heat collecting plate 10 installed in such a vacuum tube 30 is also parallel to one end of the installation position, thereby absorbing solar heat. Not enough to That is, for example, if the collector 50 is installed on the vertical wall surface, it is installed vertically, and thus the collector plate 10 is also installed vertically. Then, the heat absorption of the solar heat is insufficient, the present invention in the collector 50 installed in this state in order to increase the heat absorption of the solar heat collector 10 in the vacuum tube 30 in the form of the collector 50 in the vertical form. It is formed at an optimal angle to form or to absorb the heat of the solar most.

여기서, 상기 수직벽면에 대해서만 설명한 것이지 경사가 심하거나 완만한 경사벽면에 설치시에도 집열판(10)을 최적의 각도로 경사지게 형성하여 설치할 수 있다. 이런 상기 집열판(10)은 공장에서 집열기(50)의 설치위치에 따라 진공관(30) 내에 최적의 각도로 일체형 제작하여 현장에서 바로 설치가 가능하다.
Here, only the vertical wall surface described above may be installed by inclining the heat collecting plate 10 at an optimal angle even when installed on a severely inclined or gentle inclined wall surface. The heat collecting plate 10 can be installed directly in the field by integrally manufacturing at an optimal angle in the vacuum tube 30 according to the installation position of the heat collector 50 in the factory.

상기 히트파이프(20)는 도 4에 도시한 바와 같이, 작동유체가 내부에 구비되어 열이 전달되면 증발되고, 증발된 작동유체는 히트파이프(20)의 길이방향으로 이송된 뒤, 일측에서 열을 발산하면서 응축되는 방식으로, 상기 히트파이프(20)는 내부의 작동유체가 증발되는 증발부(미도시)와, 상기 증발부를 통해 증발된 작동유체가 응축되는 응축부(미도시)로 이루어지는 일반적인 히트파이프(20)의 구조이다. 이때, 상기 히트파이프(20)의 응축부는 헤더부(40)의 내부에 구비된다.As shown in FIG. 4, the heat pipe 20 is provided with a working fluid therein and evaporated when heat is transferred, and the evaporated working fluid is transferred in the longitudinal direction of the heat pipe 20, and then heats at one side. In the manner that the condensation while dissipating, the heat pipe 20 is generally composed of an evaporation unit (not shown) in which the working fluid is evaporated, and a condensation unit (not shown) in which the working fluid evaporated through the evaporation unit is condensed. It is the structure of the heat pipe 20. At this time, the condensation part of the heat pipe 20 is provided inside the header part 40.

여기서, 상기 히트파이프(20)는 집열판(10)을 통해 집열된 태양에너지의 열이 내부의 작동유체로 흡수될 수 있도록 하며, 이를 위해 상기 집열판(10)과 열전달 가능하게 접합된다. 실일예로서, 상기 히트파이프(20)와 집열판(10)은 초음파 용접에 의해 접합될 수 있는데, 이때, 상기 히트파이프(20)와 집열판(10)의 상호 접합된 면적이 넓을수록 열전달 효율이 증대되고, 상기 집열판(10)의 접합면적을 넓히게 되어 연전달 효율이 높아지며, 상기 히트파이프(20)와 집열판(10)이 더욱 견고하게 결합할 수 있도록 한다.Here, the heat pipe 20 allows the heat of solar energy collected through the heat collecting plate 10 to be absorbed into the working fluid therein, and is heat-bonded with the heat collecting plate 10 for this purpose. As an example, the heat pipe 20 and the heat collecting plate 10 may be joined by ultrasonic welding. In this case, the heat transfer efficiency increases as the area of the heat pipe 20 and the heat collecting plate 10 bonded to each other increases. In addition, the bonding area of the heat collecting plate 10 is widened to increase the transmission efficiency, and the heat pipe 20 and the heat collecting plate 10 may be more firmly coupled.

그리고, 상기 히트파이프(20)는 집열판(10)에 일체형으로 형성되는데, 이때, 상기 진공관(30)과 집열판(10)이 수평으로 설치됨으로써, 종래에는 히트파이프(20)도 수평으로 설치되고, 그로 인해 히트파이프(20)에 수두구배 차가 없어 집열판(10)의 열에 의해 증발된 작동유체가 제대로 순환(증발부와 응축부간에)되지 않아 태양열이 집열되지 않으며, 또한 과열이 발생하고, 그로 인해 히트파이프(20) 내의 열매체 특성이 변하거나 가 파손될 수 있다.In addition, the heat pipe 20 is integrally formed on the heat collecting plate 10. At this time, the vacuum tube 30 and the heat collecting plate 10 are horizontally installed, and thus the heat pipe 20 is also horizontally installed. Therefore, there is no head gradient in the heat pipe 20, and the working fluid evaporated by the heat of the heat collecting plate 10 is not properly circulated (between the evaporation part and the condensation part), so that solar heat is not collected and overheating occurs. The heat medium characteristics in the heat pipe 20 may change or may be broken.

이런 문제점을 해소하기 위해 본 발명의 히트파이프(20)는 상기 집열판(10)에 동일수평선상에서 증발부가 응축부보다 낮도록 경사진 형태로 형성된다. 즉, 상기 히트파이프(20) 내의 증발된 작동유체가 일측(응축부)으로 이송되도록 헤더부(40) 측의 히트파이프(20) 끝단부가 진공관(30) 측의 히트파이프(20) 끝단부보다 높게 설치되는 것이다.In order to solve this problem, the heat pipe 20 of the present invention is formed on the heat collecting plate 10 in an inclined shape such that the evaporation portion is lower than the condensation portion on the same horizontal line. That is, the end of the heat pipe 20 on the header portion 40 side than the end of the heat pipe 20 on the vacuum tube 30 side so that the working fluid evaporated in the heat pipe 20 is transferred to one side (condensation portion). It is installed high.

이때, 상기 집열판(10)이 수평으로 설치됨으로써 아무리 히트파이프(20)를 경사지게 설치되어도 수두구배 차가 발생하지 않지만, 본 발명에서는 상기 수평상태의 집열판(10)이 60 ~ 90도의 경사각(θ)으로 경사지게 형성됨으로써, 히트파이프(20)의 수두구배차가 형성될 수 있다.At this time, even if the heat pipe 20 is inclined so that the heat collecting plate 10 is installed horizontally, the head gradient does not occur, but in the present invention, the heat collecting plate 10 in the horizontal state has an inclination angle θ of 60 to 90 degrees. By being inclined, the head gradient of the heat pipe 20 may be formed.

또한, 상기 히트파이프(20)의 응축부는 히트파이프(20)의 경사각을 높이기 위해 헤더부(40) 내에서 소정각도로 절곡되어 더 경사지게 형성한다.
In addition, the condensation part of the heat pipe 20 is bent at a predetermined angle in the header part 40 to increase the inclination angle of the heat pipe 20 so as to be inclined further.

상기 진공관(30)은 도 3 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 집열판(10)과 히트파이프(20)의 외측을 감싸는데, 이때, 상기 히트파이프(20)의 일측이 일정길이 돌출될 수 있도록 한다.3 to 6, the vacuum tube 30 surrounds the outer side of the heat collecting plate 10 and the heat pipe 20, in this case, so that one side of the heat pipe 20 can protrude a predetermined length. do.

여기서, 상기 진공관(30)은 상기 집열판(10)과 히트파이프(20)가 수용된 공간에 진공이 형성될 수 있도록 접합부재(미도시)를 매개로 상기 히트파이프(20)와 접합되는 동시에 진공관(30)의 끝단부가 헤더부(40)의 일단면에 고정 설치된다. 이때, 상기 헤더부(40)의 길이방향으로 다수개의 진공관(30)이 직각으로 설치된다.Here, the vacuum tube 30 is bonded to the heat pipe 20 through a bonding member (not shown) so that a vacuum can be formed in a space in which the heat collecting plate 10 and the heat pipe 20 are accommodated. 30 is fixed to one end surface of the header portion 40. At this time, a plurality of vacuum tubes 30 are installed at right angles in the longitudinal direction of the header portion 40.

그리고, 상기 접합부재로서는 상기 진공관(30)과 히트파이프(20)의 접합부위에 틈새를 방지할 수 있는 것이면 충분하며, 고분자 화합물, 실리콘 등의 고밀폐성을 갖는 재질의 부재가 선택되어 사용될 수 있다.
As the joining member, it is sufficient that a gap can be prevented at the joining portion of the vacuum tube 30 and the heat pipe 20, and a member of a material having a high sealing property such as a high molecular compound or silicon may be selected and used.

상기 헤더부(40)는 도 3에 도시한 바와 같이, 진공관(30)의 끝단부를 고정하면서 히트파이프(20)의 응축부가 내부에 구비되어 히트파이프(20)의 열을 전달받아 외부에 전달하는 장치이다.As shown in FIG. 3, the header part 40 is provided with a condensation part of the heat pipe 20 while fixing the end of the vacuum tube 30 to receive heat from the heat pipe 20 to be transmitted to the outside. Device.

여기서, 상기 헤더부(40)는 축열조(미도시)와 같은 열 사용처와 관에 의해 직접적으로 연결되고, 상기 헤더부(40)에서 히트파이프(20)와 열교환된 열원이 축열조와 같은 열 사용처에 전달되며, 상기 축열조와 같은 열 사용처로부터 열 사용이 끝나 상대적으로 온도가 저하된 냉수가 다시 헤더부(40)에 전달된다. 이런, 상기 헤더부(40)는 일반적으로 통용되는 구조와 원리로써, 별도의 기술 설명은 더 이상 하지 않는다.
Here, the header portion 40 is directly connected to a heat using place such as a heat storage tank (not shown) by a pipe, and the heat source heat-exchanged with the heat pipe 20 in the header portion 40 is connected to a heat using place such as a heat storage tank. The water is delivered, and the cold water having a relatively low temperature is transferred to the header portion 40 from the heat using place such as the heat storage tank. As such, the header portion 40 is a commonly used structure and principle, and no separate technical description is given any further.

10 : 집열판 20 : 히트파이프
30 : 진공관 40 : 헤더부
50 : 집열기10: heat collecting plate 20: heat pipe
30: vacuum tube 40: header portion
50: collector

Claims (5)

태양에너지를 집열하도록 형성되는 집열판(10)과, 상기 집열판(10)에 일체형으로 부착되어 집열판(10)으로부터 집열된 태양에너지의 열이 내부의 작동유체로 흡수되어 열을 전달하는 히트파이프(20)와, 내부에 진공이 형성되도록 상기 집열판(10) 및 히트파이프(20)를 감싸는 진공관(30)과, 상기 진공관(30)을 고정하면서 히트파이프(20)의 응축부가 내부에 구비되어 히트파이프(20)의 열을 전달받아 외부에 전달하는 헤더부(40)를 포함하여 구성되는 히트파이프식 진공관형 태양열 집열기(50)에 있어서,
상기 진공관(30)은 집열기(50)의 설치위치에 집열기(50)의 설치가 용이하도록 수평으로 설치되고, 상기 집열판(10)은 집열기(50)의 설치위치에 따라 설치위치 면을 중심하여 소정 경사각(θ)으로 경사지게 형성되며,
상기 히트파이프(20)는 수평설치된 진공관(30)과 집열판(10)에서 내부의 증발된 작동유체가 일측으로 이송되도록 증발부가 응축부보다 낮게 구비되는 경사진 형태로 형성되고, 상기 히트파이프(20)의 응축부는 히트파이프(20)의 경사각을 높이기 위해 헤더부(40) 내에서 소정각도로 절곡되어 경사지게 형성되며,
상기 집열판(10)의 경사각(θ)은 집열기(50)의 설치위치를 따르기 때문에 60 ~ 90도로 형성되고, 상기 헤더부(40)는 진공관(30)이 수평으로 설치됨으로써, 진공관(30)의 측면에 구비되는 것을 특징으로 하는 히트파이프식 진공관형 태양열 집열기.A heat pipe 20 integrally attached to the heat collecting plate 10 and configured to collect solar energy, and heat of solar energy collected from the heat collecting plate 10 is absorbed into an internal working fluid to transfer heat. ), A vacuum tube 30 surrounding the heat collecting plate 10 and the heat pipe 20 to form a vacuum therein, and a condensation part of the heat pipe 20 while fixing the vacuum tube 30 to the inside of the heat pipe. In the heat pipe type vacuum tube solar collector (50) comprising a header (40) for receiving the heat of (20) and transmitting it to the outside,
The vacuum tube 30 is horizontally installed to facilitate the installation of the collector 50 at the installation position of the collector 50, and the heat collecting plate 10 is predetermined based on the installation position surface according to the installation position of the collector 50. It is formed to be inclined at an inclination angle θ,
The heat pipe 20 is formed in an inclined shape in which the evaporation unit is lower than the condensation unit so that the evaporated working fluid is transferred to one side from the horizontally installed vacuum tube 30 and the heat collecting plate 10, and the heat pipe 20 Condensation portion of the bent is formed to be bent at a predetermined angle in the header portion 40 to increase the inclination angle of the heat pipe 20,
Since the inclination angle θ of the heat collecting plate 10 is along the installation position of the heat collector 50, the inclination angle θ is formed at 60 to 90 degrees, and the header portion 40 is installed at a horizontal position in the vacuum tube 30. Heat pipe type vacuum tube solar collector, characterized in that provided on the side. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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