KR20050090868A - The evacuated tubular solar collector using u-tube adopting a plate fin - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광으로부터 열에너지를 수집하는 열유체가 유동하는 집열관을 입출수관으로 분리하고, 이들 입출수관 사이로 집열판이 부착되도록 함으로써 집열 효율을 증대시킨 복합식 진공관형 태양열 집열기에 관한 것이다.The present invention relates to a complex vacuum tube solar collector which increases the heat collecting efficiency by separating a heat collecting tube through which a heat fluid that collects heat energy from sunlight flows into an inlet and outlet pipe, and attaching a collecting plate between these inlet and outlet pipes.
본 발명의 복합식 진공관형 태양열 집열기는 태양열을 집열하는 내부의 집열관(15,16), 상기 집열관(15,16)에 일체로 부착되어 있는 집열판(10) 및, 상기 집열관(15,16)과의 사이에 진공(11)이 걸리도록 상기 집열판(10)과 상기 집열관(15,16)을 둘러싸고 있는 진공관(4)으로 이루어져 있는 복수개의 지관(3)과 상기 각각의 지관(3)을 하나로 모아 축열조로 연결하는 본관(2)을 포함하여 구성되어 있는 진공관형 태양열 집열기(1)에 있어서, 상기 집열관(15,16)은 입수관(15)과 출수관(16)으로 나누어져 있으며, 상기 입수관(15)은 상기 집열판(10)의 일측면에, 상기 출수관(16)은 상기 집열판(10)의 타측면에 각각 일체로 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.The composite vacuum tube solar collector of the present invention has a heat collecting tube (15, 16), a heat collecting plate (10) which is integrally attached to the heat collecting tubes (15, 16) for collecting solar heat, and the heat collecting tube (15, A plurality of branch pipes 3 and the respective branch pipes 3, each of which includes a heat collecting plate 10 and a vacuum tube 4 surrounding the heat collecting pipes 15 and 16 so that a vacuum 11 is applied between the 16 and 16. In the vacuum tube-type solar collector (1) configured to include a main pipe (2) that is connected to the heat storage tank by collecting one), the heat collecting pipes (15, 16) is divided into an inlet pipe (15) and an outlet pipe (16) The water inlet pipe 15 is connected to one side of the heat collecting plate 10, and the water outlet pipe 16 is integrally connected to the other side of the heat collecting plate 10.
따라서, 본 발명의 집열기에 의하면, 집열관 즉, 열유체의 입출수관이 집열판의 위 아래로 분리되어 접합부위를 통해 집열판 표면 위쪽에 일체로 부착되어 있으므로 열유체의 가열속도를 높이고, 집열판과 집열관의 열전달 효율을 높이는 한편, 태양광 입사면적을 넓히는 등 집열관과 집열판의 집열효율을 증대시킬 수 있게 된다.Therefore, according to the heat collector of the present invention, the heat collecting pipe, that is, the inlet / outlet pipe of the heat fluid is separated up and down of the heat collecting plate, and is integrally attached to the top of the heat collecting plate through the joining portion to increase the heating speed of the heat fluid, and It is possible to increase the heat transfer efficiency of the heat collecting tube and to increase the heat collecting efficiency of the heat collecting tube and the heat collecting plate.
Description
본 발명은 태양열 집열기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열유체관을 집열관으로 사용함과 동시에 열유체관 사이에 집열판을 끼워 열유체관과 집열판을 하나의 구조로 일체화시킴으로써 집열 효율을 배가시킨 복합식 진공관형 태양열 집열기에 관한 것이다.The present invention relates to a solar heat collector, and more particularly, a composite vacuum tube that doubles the heat collecting efficiency by using a heat fluid tube as a heat collecting tube and simultaneously inserting a heat collecting plate between the heat fluid tubes to integrate the heat fluid tube and the heat collecting plate into a single structure. It relates to a type solar collector.
일반적으로 태양열 이용과 관련하여 널리 알려져 있는 기술은 크게 평판형 태양열 집열기와 진공관형 태양열 집열기 두 가지로 구분할 수 있다. 이중에서 평판형 집열기는 전체적으로 사각판 모양으로 되어 있으며, 대체로 외부 몸체를 이루는 틀체, 틀체 내부에 설치된 집열판, 및 집열판 위로 틀체에 씌워지는 투명덮개로 이루어져 있다. 여기에서 집열판은 태양열을 모으는 부분으로 열전도성이 뛰어난 구리나 알루미늄 등의 금속재질에 의해 박판 형태으로 제작되며, 태양광에 노출되는 표면에 마찬가지로 금속재질인 지관이 다수개 부착되고, 이들 각각의 지관은 본관에 연결되어 가열된 내부의 열유체를 축열조로 순환시킨다. 따라서, 평판형 태양열 집열기에 의하면 태양의 복사열이 일차적으로 집열판에 집열되고, 이에 따라 가열된 지관 내부의 열유체가 가열되면서 본관을 통해 축열조로 모여 열에너지를 하나로 모으게 된다.In general, the well-known technologies related to solar use can be classified into two types: flat solar collectors and vacuum tube solar collectors. Among them, the flat plate collector has a rectangular plate shape as a whole, and is generally composed of a frame forming an outer body, a heat collecting plate installed inside the frame, and a transparent cover over the heat collecting plate. Here, the heat collecting plate is a part that collects solar heat, and is manufactured in a thin plate shape by a metal material such as copper or aluminum having excellent thermal conductivity, and a plurality of metal pipes are similarly attached to the surface exposed to sunlight, and each of these paper pipes is attached. Is connected to the main pipe to circulate the heated internal heat fluid to the heat storage tank. Therefore, according to the flat plate solar collector, the radiant heat of the sun is primarily collected on the heat collecting plate, and thus the heat fluid inside the heated branch pipe is heated to collect heat energy through the main building into the heat storage tank.
반면에, 진공관형 태양열 집열기는 집열을 하는 내부관을 외부관으로 둘러싸고 그 사이를 진공 상태로 유지함으로써 집열기 내부관에서의 대류로 인한 열손실을 최소화하도록 한 것으로, 하나의 유리관으로 제작된 형태와 두 개의 유리관으로 제작된 형태 두 가지가 널리 알려져 있다.On the other hand, the vacuum tube solar collector is designed to minimize the heat loss due to convection in the collector inner tube by surrounding the inner tube to collect the outer tube with the outer tube and maintaining a vacuum therebetween. Two forms of two glass tubes are well known.
이중에서 하나의 유리관을 사용하는 진공관형 집열기는 도 1에 도면부호 101로 도시된 바와 같이 외부 몸체를 이루는 유리관(104), 이 유리관(104)의 내부에 중심 축선을 따라 길게 배열되어 외부의 축열부까지 연결되어 있는 히트 파이프(105), 그리고 이 히트 파이프(105) 외주면의 대향 위치에 반경방향으로 배열되도록 부착되어 있는 집열판(107)으로 구성되어 있으며, 여기에서 유리관(104)은 입구가 마개(109)로 밀폐되어 내부가 진공(111) 처리되어 있다. 따라서 이 집열기(1)는 집열판(107)에 집열된 열을 히트 파이프(105)로 모아 축열조로 전달하게 된다. The vacuum tube-type collector using one glass tube among them is a glass tube 104 constituting an outer body as shown by reference numeral 101 in FIG. 1, and is arranged long along a central axis inside the glass tube 104 to store external heat storage. And a heat collecting plate 107 attached so as to be arranged in a radial direction at an opposite position of the outer circumferential surface of the heat pipe 105, wherein the glass tube 104 has an inlet stopper. It is sealed by 109 and the inside is vacuum 111 processed. Therefore, the heat collector 1 collects the heat collected in the heat collecting plate 107 to the heat pipe 105 and transfers the heat to the heat storage tank.
또 다른 형태인 유리관이 두 개인 진공관형 집열기는 도 2에 도면부호 201로 도시된 바와 같이, 크게 태양열을 집열하는 내부의 집열관(205)과, 이 집열관(205)과의 사이에 진공(211)이 걸리도록 집열관(205)을 둘러싸고 있는 진공관(204)으로 이루어져 있는 복수개의 지관(203)과 각각의 지관(203)을 하나로 모아 축열조로 연결하는 본관(202)으로 구성되어 있는데, 여기에서 진공관(204)은 각각 동일한 형태의 유리관으로 제작되며, 집열관(205)은 도시된 것처럼 축열조로부터 전달되는 사용 후 냉수와 축열조로 공급되는 사용 전 온수를 서로 섞이지 않게 하기 위해 이중관의 구조로 되어 있다. 즉, 집열관(205)은 본관(202)의 귀환 파이프(213)와 연결된 내부관(215)과 이 내부관(215)을 둘러싸며 본관(202)의 공급 파이프(214)와 연결되어 있는 외부관(216)으로 이루어져 있다. 따라서, 열사용 부위나 축열조에 열을 빼앗기고 본관(202)의 귀환 파이프(213)를 통해 내부관(215)을 따라 집열관(205)으로 유입된 냉수는 내부관(215)을 통과해 외부관(216)으로 유입되면서 가열된 다음 공급 파이프(214)를 통해 열사용 부위나 축열조로 유입된다. Another type of vacuum tube type collector having two glass tubes, as shown by reference numeral 201 in FIG. 2, has a vacuum between the heat collecting tube 205 and the heat collecting tube 205. It is composed of a plurality of branch pipes 203 consisting of a vacuum tube 204 surrounding the heat collecting pipe 205 and the main pipe 203 to collect each branch pipe 203 into one to connect the heat storage tank (211), Here, the vacuum tubes 204 are each made of the same type of glass tube, and the heat collecting tube 205 has a double tube structure so as not to mix the cold water after use and the hot water supplied to the heat storage tank with each other. It is. That is, the heat collecting tube 205 surrounds the inner tube 215 connected to the return pipe 213 of the main tube 202 and the outer tube 215 surrounding the inner tube 215 and connected to the supply pipe 214 of the main tube 202. It consists of a tube (216). Therefore, the cold water introduced into the heat collecting pipe 205 along the inner pipe 215 through the return pipe 213 of the main pipe 202 through the return pipe 213 of the main pipe 202 passes through the inner pipe 215 through the outer pipe 216 is heated while being introduced into the heat transfer site or the heat storage tank through the supply pipe 214.
그리고, 집열판(107)이 적용된 도 1의 집열기(101)와 열유체가 유동하는 집열관(205)을 통해 직접적으로 집열을 하는 도 2의 집열기(201)가 가지고 있는 장점을 살려 집열 효과를 높이고자 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 복합식 진공관형 태양열 집열기(301)가 개발된 바 있다. In addition, the heat collecting effect of the heat collector 101 of FIG. 1 to which the heat collecting plate 107 is applied and the heat collector 201 of FIG. Now, a hybrid tube-type solar collector 301 as shown in FIGS. 3 and 4 has been developed.
이 집열기(301)는 전체적으로 도 2에 도시된 집열기(201)와 동일한 구조로 되어 있으나 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 집열관(305)의 외주면 좌우에 한 쌍의 집열판(310)이 방사상으로 부착되어 있는 차이가 있으며, 집열판(310)은 집열관(305)과 마찬가지로 진공관(304)으로 둘러싸여져 있으며, 진공관(304)과의 사이가 진공(311) 처리되어 있다. 따라서, 이 집열기(301)에 의하면 집열판(310)과 집열관(305)에 의해 이중으로 집열을 할 수 있게 되므로 집열 효율을 배가시킬 수 있다.The collector 301 has the same structure as the collector 201 shown in FIG. 2, but a pair of collector plates 310 are radially disposed on the left and right outer peripheral surfaces of the collector tube 305 as shown in FIGS. 3 and 5. The heat collecting plate 310 is surrounded by a vacuum tube 304 similarly to the heat collecting tube 305, and is vacuum 311 treated with the vacuum tube 304. Therefore, according to this collector 301, the heat collecting plate 310 and the heat collecting tube 305 can be collected twice, thereby increasing the heat collecting efficiency.
그러나, 집열관(305)이 동축상으로 중첩되어 배열되므로 외부관(316) 내부를 흐르는 온수의 유동저항이 커 유동속도가 떨어지는 한편 외부관(316) 안쪽에 저온의 내부관(315)이 위치하고 있으므로 상대적으로 열손실이 증대되어 집열 효율이 저하되는 문제점이 있었다. However, since the heat collecting tubes 305 are arranged coaxially, the flow resistance of the hot water flowing inside the outer tube 316 is large, so that the flow rate decreases while the low temperature inner tube 315 is located inside the outer tube 316. Therefore, the heat loss is relatively increased, there was a problem that the heat collection efficiency is lowered.
또한, 집열관(305)과 집열판(310)의 접촉면이 집열판(310)의 종단면으로 국한되므로 집열판(310)에 모인 열이 집열관(305)으로 원활하게 전달되지 못해 마찬가지로 집열 효율을 떨어뜨리게 되는 문제점이 있었다.In addition, since the contact surface of the heat collecting tube 305 and the heat collecting plate 310 is limited to the longitudinal section of the heat collecting plate 310, the heat collected in the heat collecting plate 310 is not smoothly transferred to the heat collecting tube 305, which in turn lowers the heat collecting efficiency. There was a problem.
본 발명은 위와 같은 종래의 진공관형 태양열 집열기가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 집열관과 집열판을 통해 동시에 집열을 하도록 되어 있는 복합식 집열기에 있어서 집열관을 입수관과 출수관으로 분리하여 입출수관의 관직경을 축소시키고 상대적으로 온도가 낮은 입수관에 의해 출수관의 온도가 저하되지 않도록 함과 동시에, 출수관만을 태양광 입사측에 배열하여 집열판의 집열 가능면을 최대한 넓게 확보하는 한편 입출수관을 집열판 위로 올려 붙임으로써 입출수관과 집열판의 접촉부위를 넓혀 열전달 효율을 높이고 특히 출수관이 집열판에 반사되는 태양광에 의해서도 가열될 수 있도록 하는 등 집열기의 집열효율을 높이고자 하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problems of the conventional vacuum tube solar collector as described above, in the composite collector to be collected at the same time through the collector tube and the collector plate by separating the collector tube into the water inlet and outlet pipe While reducing the pipe diameter of the inlet and outlet pipes, the temperature of the outlet pipes is not lowered by the relatively low temperature inlet pipes, and only the outlet pipes are arranged on the solar incidence side to secure the heat collecting plate as wide as possible. The purpose of the present invention is to increase the heat transfer efficiency by widening the contact area between the entry and exit pipe and the heat collecting plate by attaching the water inlet and outlet pipe to the heat collecting plate, and in particular, the heat collecting pipe can be heated by sunlight reflected on the heat collecting plate. There is this.
이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 태양열을 집열하는 내부의 집열관, 이 집열관에 일체로 부착되어 있는 집열판 및, 집열관과의 사이에 진공이 걸리도록 집열판과 집열관을 둘러싸고 있는 진공관으로 이루어져 있는 복수개의 지관과 이들 각각의 지관을 하나로 모아 축열조로 연결하는 본관을 포함하여 구성되어 있는 진공관형 태양열 집열기에 있어서, 집열관은 입수관과 출수관으로 나누어져 있으며, 입수관은 집열판의 일측면에, 출수관은 집열판의 타측면에 각각 일체로 연결되어 있는 복합식 진공관형 태양열 집열기를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a heat collecting tube that collects solar heat, a heat collecting plate integrally attached to the heat collecting tube, and a vacuum tube surrounding the heat collecting plate and the heat collecting tube so that a vacuum is applied between the heat collecting tubes. In the vacuum tube-type solar collector comprising a plurality of branch pipes consisting of a plurality of branch pipes and each of the branch pipes connected to the heat storage tank, the collection pipe is divided into the inlet pipe and the outlet pipe, the inlet pipe of the collector plate On one side, the outlet pipe provides a composite vacuum tube solar collector which is integrally connected to each other side of the heat collecting plate.
이하, 본 발명에 따른 복합식 진공관형 태양열 집열기의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. Hereinafter, an embodiment of a composite vacuum tube solar collector according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 진공관형 태양열 집열기는 전체적으로 종래의 진공관형 태양열 집열기와 유사한 형태를 취하고 있으며, 따라서 도 5에 도면부호 1로 도시된 바와 같이 본관(2)과 지관(3)으로 이루어진 배관 구조를 가지고 있다.The vacuum tube solar collector of the present invention generally has a form similar to that of a conventional vacuum tube solar collector, and thus has a piping structure composed of a main pipe 2 and a branch pipe 3 as shown by reference numeral 1 in FIG. 5. .
여기에서, 본관(2)은 축열조와 같은 열 사용처와 직접적으로 열을 모으는 복수의 지관(3)을 연결하는 부분으로서, 축열조로부터 열 사용이 끝나 상대적으로 온도가 저하된 냉수가 화살표(A) 방향으로 유입되는 저온관(5)과 지관(1)에서 집열을 통해 충분히 가열된 고온의 온수가 화살표(B) 방향으로 유출되는 고온관(6)으로 이루어져 있으며, 이들 저고온관(5,6)은 도시된 것처럼 열효율을 고려하여 저온관(5)이 고온관(6)의 내부에 위치하도록 동축상으로 배열되는 것이 바람직하다. Here, the main pipe (2) is a portion that connects a plurality of branch pipes (3) that directly collect heat, such as heat storage tanks, and the cold water in which the temperature is relatively lowered after the use of heat from the heat storage tank is in the direction of the arrow (A). It consists of a low-temperature tube (5) flowing into the cold pipe (5) and a high-temperature tube (6), the hot water of the hot water sufficiently heated through the heat collection in the direction of the arrow (B), these low-temperature tube (5, 6) As shown, it is preferable that the low temperature pipe 5 is arranged coaxially so that the low temperature pipe 5 may be located inside the high temperature pipe 6 in consideration of thermal efficiency.
이와 같이 본관(2)에 연결되어 태양광으로부터 수집한 열량을 열축열조에 계속해서 공급하도록 되어 있는 복수의 지관(3)은 또한 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 종래의 지관들과 다름 없이 각각 전체적으로 집열관(15,16), 집열판(10) 및 진공관(4)을 포함하여 구성되어 있다.In this way, the plurality of branch pipes 3 connected to the main pipe 2 and configured to continuously supply the amount of heat collected from sunlight to the heat storage tank are also different from the conventional branch pipes as shown in FIGS. 5 to 7. Each is comprised including the heat collecting tubes 15 and 16, the heat collecting plate 10, and the vacuum tube 4 as a whole.
여기에서, 집열관(15,16)은 지관(3)의 내부에서 태양열을 직접적으로 수집하는 부분으로서, 도 6에 도시된 것처럼 진공관(4)에 비해 상대적으로 직경이 상당히 작고, 구리와 같이 열전도성이 뛰어난 금속재료로 제작되며, 도 7에 도시된 것처럼 U자관(27)을 통해 아래쪽에서 하나로 연결되어 있다. 특히 출수관(16)의 온도를 최대한 높게 유지하기 위해 상대적으로 저온인 입수관(15)과 집열판(10)을 사이에 두고 완전히 분리되어 있다. 더욱이, 입수관(15)은 집열판(10) 중 상대적으로 태양광이 적게 입사되는 후면(10-2)에 부착되며, 출수관(16)은 반대로 태양광이 상대적으로 많이 입사되는 집열판(10)의 전면(10-1)에 일체로 부착된다. Here, the heat collecting pipes 15 and 16 are parts for directly collecting solar heat inside the branch pipe 3, and are relatively smaller in diameter than the vacuum pipe 4 as shown in FIG. 6, and thermoelectric like copper. It is made of excellent metallic material, and is connected to one from the bottom through the U-shaped tube 27 as shown in FIG. In particular, in order to keep the temperature of the outlet pipe 16 as high as possible, the relatively low temperature of the water inlet pipe 15 and the heat collecting plate 10 are completely separated. In addition, the water inlet pipe 15 is attached to the rear surface 10-2, which is relatively low in sunlight, among the heat collecting plates 10, and the water outlet tube 16 is on the contrary, a heat collecting plate 10 in which a large amount of sunlight is incident. It is attached integrally to the front surface 10-1.
이와 같이, 집열 입출수관(15,16)을 부착하도록 되어 있는 집열판(10)은 종래의 집열판과 마찬가지로 태양광을 최대한 넓게 수집하도록 직사각형의 평판 형태로 되어 있으며, 본 발명에서는 특히 집열판(10)의 중심선을 따라 형성된 접합부위(21)를 통해 입출수관(15,16)이 일체로 접합되어 있는데, 접합부위(21)는 용접이나 납땜 등과 같은 금속접합 방식을 통해 형성될 수 있다.As described above, the heat collecting plate 10 to which the heat collecting and entering pipes 15 and 16 are attached is in the form of a rectangular flat plate so as to collect the solar light as widely as the conventional heat collecting plate. The inlet and outlet pipes 15 and 16 are integrally joined through the joint part 21 formed along the center line, and the joint part 21 may be formed through a metal joint method such as welding or soldering.
더욱이, 입출수관(15,16)은 각각 접합부위(21)를 제외한 관 몸통 거의 전체가 집열판(10) 위로 노출되도록 배열됨으로써 입출수관(15,16)의 외주면과 집열판(10)의 표면이 예각을 이루게 되어 집열판(10)에 반사되어 나가는 태양광을 일부 수집하는 역할도 한다. 그리고 이 때, 도시하지는 않았지만 집열판을 형광등 갓과 같이 만곡시켜 위와 같이 집열판에서 반사되는 태양광이 집열관(15,16)에 좀 더 많이 수집되게 할 수도 있다. Furthermore, the inlet and outlet pipes 15 and 16 are arranged such that almost the entire tube body except for the junction 21 is exposed on the heat collecting plate 10, so that the outer circumferential surface of the inlet and outlet pipes 15 and 16 and the surface of the heat collecting plate 10 are acute. To achieve the role of collecting some of the sunlight reflected by the heat collecting plate 10. At this time, although not shown, the heat collecting plate may be bent like a fluorescent lamp shade so that more sunlight reflected from the heat collecting plate may be collected in the heat collecting tubes 15 and 16.
이와 같이 일체로 형성되어 있는 집열판(10)과 집열관(15,16)을 둘러싸고 있는 진공관(4)은 태양광의 입사를 가능하게 하도록 유리와 같은 투명한 재질로 되어 있으며, 집열판(10)이나 집열관(15,16)의 표면에서 대류에 의해 발생하는 열손실을 줄이기 위해 진공(11)으로 처리되어 있다. The heat collecting plate 10 and the vacuum tube 4 surrounding the heat collecting tubes 15 and 16 formed integrally in this way are made of a transparent material such as glass to enable the incidence of sunlight, and the heat collecting plate 10 or the heat collecting tube is The vacuum 11 is treated to reduce the heat loss caused by convection on the surface of (15, 16).
또한, 진공에 의한 단열 효과를 더욱 증대시키기 위해 도시된 것처럼 진공관(4) 바깥쪽을 외부관(25)으로 둘러싸고 진공관(4)과 외부관(25) 사이를 진공(23)으로 처리할 수도 있다.In addition, it is also possible to surround the outside of the vacuum tube 4 with the outer tube 25 and to treat the vacuum 23 between the vacuum tube 4 and the outer tube 25 as shown in order to further increase the thermal insulation effect by the vacuum. .
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 복합식 진공관형 태양열 집열기의 작동은 다음과 같다.The operation of the composite vacuum tube solar collector according to the present invention configured as described above is as follows.
먼저, 축열조에 열량을 전달한 저온의 열유체 즉, 냉수는 본관(2)의 저온관(5)을 통해 화살표(A) 방향으로 귀환하여 각각의 지관(3)으로 유입된다. 각 지관(3)에 유입되는 냉수는 집열판(10) 밑 쪽의 입수관(15)을 통해 지관 아래쪽으로 내려가면서 서서히 가열되고, U자관(27)을 통해 집열판(10) 위의 출수관(16) 아래 쪽에서부터 위쪽으로 이동하면서 태양광을 직접적으로 수집한다. 이와 동시에 집열판(10)을 통해서 집열된 다량의 태양열도 접합부위(21)를 통해 집열관 즉, 입출수관(15,16)으로 전달되어 내부의 열유체를 가여하게 된다. 이렇게 각 지관(3)에서 충분히 가열된 열유체 즉, 온수는 본관(2)의 고온관(6)으로 집수되어 화살표(B) 방향으로 다시 축열조 등 열 사용처로 공급된다.First, the low-temperature heat fluid, ie, cold water, which transfers heat to the heat storage tank, is returned to the branch pipes 3 through the low-temperature pipe 5 of the main pipe 2 in the direction of the arrow A. Cold water flowing into each branch pipe (3) is gradually heated down to the bottom of the branch pipe through the inlet pipe (15) below the heat collecting plate (10), the water discharge pipe (16) on the heat collecting plate (10) through the U-shaped pipe (27) ) Collect sunlight directly from the bottom to the top. At the same time, a large amount of solar heat collected through the heat collecting plate 10 is also transferred to the heat collecting pipes, that is, the inlet and outlet pipes 15 and 16 through the joining part 21, thereby allowing the internal heat fluid. Thus, the heat fluid, ie, hot water, sufficiently heated in each branch pipe 3 is collected by the high temperature pipe 6 of the main pipe 2, and is supplied back to the heat storage tank such as a heat storage tank in the direction of an arrow B.
이와 같이 집열관(15,17)은 자체에 입사되는 태양광을 을 통해 직접적으로 태양열을 집열하고, 또한 집열판(10)에 의해 집열된 열량을 접합부위(21)를 통해 신속하게 전달 받을 뿐 아니라, 인접한 집열판(10) 부위에서 반사되는 태양 반사광을 통해서도 가열된다.In this way, the heat collecting tubes 15 and 17 not only directly collect solar heat through sunlight incident on itself, but also quickly receive heat amount collected by the heat collecting plate 10 through the junction 21. In addition, it is also heated through the reflected light reflected from the adjacent heat collecting plate 10.
이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명의 복합식 진공관형 태양열 집열기에 의하면, 먼저 집열관을 입수관과 출수관으로 분리함으로써 입출수관의 관직경을 축소시켜 입출수관 내부를 유동하는 열유체의 가열속도를 높일 수 있고, 상대적으로 저온인 입수관으로 인해 출수관의 가열속도가 저하되는 것을 방지할 수 있게 되며 또한, 입수관을 집열판 밑으로 배열함으로써 집열판에서의 집열면적을 가능한한 넓게 확보할 수 있게 되므로 집열관과 집열판의 집열효율을 증대시킬 수 있게 된다.As described above, according to the composite vacuum tube solar collector of the present invention, by first separating the collecting tube into the inlet tube and the outlet tube, the tube diameter of the inlet and outlet tube is reduced to increase the heating rate of the heat fluid flowing in the inlet and outlet tube. It is possible to prevent the heating rate of the outlet pipe from being lowered due to the relatively low temperature inlet pipe, and also to arrange the inlet pipe under the collector plate to secure the collecting area in the collector plate as wide as possible. It is possible to increase the heat collecting efficiency of the heat pipe and the heat collecting plate.
뿐만 아니라, 입출수관을 집열판 위 쪽으로 드러나도록 집열판 표면에 접합부위를 통해 일체로 결합시킴으로써 입출수관과 집열관의 열전달 통로를 넓혀 집열판에서 입출수관으로의 열전달 효율을 높일 수 있으며, 특히 집열판에서 반사되는 태양광을 집열판 위로 돌출되어 있는 입출수관으로 입사되도록 함과 동시에 입출수관에서 반사되는 태양광은 집열판에 입사되도록 함으로써 버려지는 태양광으로부터 추가적인 열량을 얻어 집열효율을 더욱 증진시킬 수 있게 된다. In addition, by integrating the inlet and outlet pipes integrally through the joints on the surface of the collector plate so as to be exposed above the collector plate, the heat transfer path between the collector and the collector tube can be widened to increase the heat transfer efficiency from the collector plate to the outlet tube, especially reflected from the collector plate. At the same time, the solar light is incident on the entry and exit pipe projecting on the heat collecting plate, and the sunlight reflected from the entry and exit pipe is incident on the heat collecting plate to obtain additional heat from the discarded sunlight, thereby further increasing the heat collecting efficiency.
본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부 특허청구의 범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.While the invention has been shown and described with respect to particular embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the invention as indicated by the appended claims. Anyone can grow up easily.
도 1은 히트 파이프를 구비한 종래의 진공관형 태양열 집열기의 단면도.1 is a cross-sectional view of a conventional vacuum tube solar collector with a heat pipe;
도 2는 이중 파이프를 구비한 종래의 진공관형 태양열 집열기의 단면도. 2 is a cross-sectional view of a conventional vacuum tube solar collector with double pipes.
도 3은 도 2의 집열기에 집열판이 추가로 구비된 종래의 진공관형 태양열 집열기의 단면도.3 is a cross-sectional view of a conventional vacuum tube solar collector provided with a heat collecting plate in the collector of FIG.
도 4는 도 3의 중간 부분을 절단한 횡단면도.4 is a cross-sectional view of the middle portion of FIG. 3;
도 5는 본 발명에 따른 복합식 진공관형 태양열 집열기의 단면도.5 is a cross-sectional view of a composite vacuum tube solar collector according to the present invention.
도 6은 도 5에 도시된 집열기의 중간 부분을 절단한 횡단면도.FIG. 6 is a cross-sectional view of the middle portion of the collector illustrated in FIG. 5;
도 7은 도 5에 도시된 집열기의 하단 부분을 절단한 횡단면도.FIG. 7 is a cross-sectional view of a lower portion of the collector illustrated in FIG. 5; FIG.
* 도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명 *Explanation of symbols on main parts of the drawings
1 : 태양열 집열기 2 : 본관1: solar collector 2: main building
3 : 지관 4 : 진공관3: branch tube 4: vacuum tube
10 : 집열판 11,23 : 진공10: heat collecting plate 11,23: vacuum
15,16 : 집열관(입출수관) 21 : 접합부위15,16: collecting pipe (entry and exit pipe) 21: junction part
25 : 외부관 25: outer tube
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