KR20200064255A - solar collector - Google Patents

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KR20200064255A
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선다코리아주식회사
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Abstract

The present invention relates to a solar heat collector including: a vacuum tube which is formed in a tube shape with an empty inner portion to be kept in a vacuum state, and into which a heat medium pipe is inserted in a longitudinal direction; a vacuum tube heat storage unit provided on the inner surface of the vacuum tube, and reflecting and storing light entering the vacuum tube; a connecting plate positioned between the vacuum tube and the vacuum tube heat storage unit, and collecting light by the vacuum tube heat storage unit to transfer heat to the heat medium pipe; and a reflective plate provided outside the vacuum tube, and reflecting sunlight to be collected in the vacuum tube heat storage unit.

Description

태양열 집열기{solar collector}Solar collector {solar collector}

본 발명은 태양열 집열기에 관한 것으로, 상변화물질을 이용하여 태양열을 흡수할 수 있는 태양열 집열기에 관한 것이다.The present invention relates to a solar heat collector, and relates to a solar heat collector capable of absorbing solar heat using a phase change material.

잘 알려진 바와 같이, 무제한 에너지원인 태양열 에너지의 이용에 있어서 무엇보다도 중요한 점은 태양열을 모으는 집열기의 고효율화에 있다고 할 수 있으며, 이러한 고효율화는 고효율 전열 소자인 히트파이프와 함께 진공 기술을 적용하고 있다.As is well known, the most important thing in the use of solar energy, which is an unlimited energy source, can be said to be the high efficiency of the collector that collects solar heat, and this high efficiency applies vacuum technology together with a heat pipe, which is a high efficiency heating element.

이러한 종래의 진공관형 태양열 집열기는 유리튜브 형상을 하고 있으며 태양열 집열 표면과 접하는 폐쇄된 공간을 진공 처리하여 대류에 의한 열손실을 차단시킬 수 있게 형성된다.The conventional vacuum tube type solar heat collector has a glass tube shape and is formed to vacuum heat a closed space in contact with the solar heat collecting surface to block heat loss due to convection.

하지만, 종래의 진공관형 태양열 집열기의 내부에 위치하여 광을 반사시키는 반사면은 광의 일부만 반사시키기 때문에 효율이 떨어진다는 문제점이 있다.However, there is a problem in that the reflection surface, which is located inside the conventional vacuum tube type solar heat collector and reflects light, reflects only part of the light, resulting in poor efficiency.

1. 대한민국 등록특허 제10-1205410호(2012. 11. 21. 등록)1. Republic of Korea Registered Patent No. 10-1205410 (2012. 11. 21. registration) 2. 대한민국 등록특허 제10-1203042호(2012. 11. 14. 등록)2. Korean Registered Patent No. 10-1203042 (Registered on Nov. 14, 2012)

본 발명은 상변화물질을 이용하여 태양열을 흡수할 수 있는 태양열 집열기에 관한 것이다.The present invention relates to a solar heat collector capable of absorbing solar heat using a phase change material.

본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objectives of the embodiments of the present invention are not limited to those mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 내측이 진공상태를 유지하도록 내부가 빈 관 형태로 이루어지고, 내부에 길이방향으로 열매체파이프가 삽입되는 진공관과, 상기 진공관의 내측면에 구비되고, 상기 진공관 내부로 들어오는 광을 반사 및 축열시키는 진공관 축열부와, 상기 진공관과 진공관 축열부 사이에 위치하고, 상기 진공관 축열부에 의해 집광되어 상기 열매체파이프에 열을 전달하는 연결판과, 상기 진공관의 외부에 구비되고, 태양광을 반사시켜 상기 진공관 축열부에 집열되도록 하는 반사판을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the inside is made of an empty tube shape so as to maintain a vacuum inside, and a vacuum tube through which a heat medium pipe is inserted in the longitudinal direction is provided on the inside surface of the vacuum tube, and inside the vacuum tube It is provided on the outside of the vacuum tube heat storage unit for reflecting and accumulating the incoming light, and between the vacuum tube and the vacuum tube heat storage unit, condensed by the vacuum tube heat storage unit to transfer heat to the heat medium pipe, , It may include a reflector that reflects sunlight so that it is collected in the heat storage portion of the vacuum tube.

또한, 상기 연결판은 알루미늄, 스테인레스, 구리 중 하나의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the connecting plate may be made of one material of aluminum, stainless, or copper.

또한, 상기 진공관 축열부는, 상기 진공관 내부로 들어오는 광을 반사시키는 반사면과, 상기 반사면의 후면에 구비되고, 상기 반사면으로부터 발생한 열을 흡수하는 상변화물질을 포함할 수 있다.In addition, the vacuum tube heat storage unit may include a reflective surface for reflecting light entering the vacuum tube, and a phase change material provided on the rear surface of the reflective surface and absorbing heat generated from the reflective surface.

또한, 상기 반사판은 연마 처리한 알루미늄 시트, 스테인리스강 시트, 구리 시트 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the reflector may be made of any one of a polished aluminum sheet, stainless steel sheet, copper sheet.

본 발명은 상변화물질을 이용하여 태양열을 흡수함으로써, 일사량이 감소하면 열매체파이프에 열을 제공할 수 있어 기후와 상관없이 일정한 열을 공급하여 지속적인 가열을 통해 열매체의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.According to the present invention, by absorbing solar heat using a phase change material, when the amount of solar radiation decreases, heat can be provided to the heat medium pipe, so that the heat medium can be kept constant through constant heating by supplying constant heat regardless of the climate.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양열 집열기를 나타낸 도면이고,
도 2는 산업공정용 태양열 시스템을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a solar heat collector according to an embodiment of the present invention,
2 is a view showing an industrial process solar system.

본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of embodiments of the present invention, and methods of achieving them will be clarified with reference to embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the person having the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. The same reference numerals refer to the same components throughout the specification.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In describing embodiments of the present invention, when it is determined that a detailed description of known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in an embodiment of the present invention, which may vary according to a user's or operator's intention or practice. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양열 집열기를 나타낸 도면이고, 도 2는 산업공정용 태양열 시스템을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a solar heat collector according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view showing a solar system for industrial processes.

도 2를 참조하면, 산업공정용 태양열 시스템은 태양열집열부(10), 열매체 순환부(20), 축열부(30), 스팀발생부(40), 응축수탱크부(50), 스팀파이프부(60), 스팀헤더부(70), 스팀보일러부(80), 기수분리부(90) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the solar system for industrial processes includes a solar heat collecting part 10, a heat medium circulation part 20, a heat storage part 30, a steam generating part 40, a condensate tank part 50, and a steam pipe part ( 60), a steam header portion 70, a steam boiler portion 80, a water separator 90, and the like.

열매체 순환부(20)는 열매체가 열매체파이프(21)를 통해 이동되고, 축열부(30) 또는 스팀발생부(40)에 열매체를 선택적으로 제공하도록 갈래에 제1 밸브(22)가 구비될 수 있다.The heat medium circulation part 20 may be provided with a first valve 22 in the fork so that the heat medium is moved through the heat medium pipe 21 and selectively provides a heat medium to the heat storage part 30 or the steam generating part 40. have.

축열부(30)는 열매체 순환부(20)와 연결되고, 열매체가 저장 또는 순환될 수 있다.The heat storage part 30 is connected to the heat medium circulation part 20, and the heat medium can be stored or circulated.

여기에서, 축열부(30)는 태양열집열부(10)에서 집열된 태양열을 저장하였다가 필요한 시간에 공급하기 위해 필요한 열 저장장치이다. 태양열 시스템에서 축열은 집열되는 시점과 사용시기가 일치하지 않기 때문에 필요하다. 태양열 축열은 현열축열과 상변화 물질을 활용한 잠열축열에 의한 방법이 있으나, 현재 저온용으로 물의 온도를 올려서 축열하는 현열 축열방법이 주로 사용된다. Here, the heat storage unit 30 is a heat storage device required to store the solar heat collected in the solar heat collecting unit 10 and supply it at a required time. In solar systems, heat storage is necessary because the timing of heat collection and the timing of use do not match. There is a method of solar heat storage by latent heat storage using sensible heat storage and phase change material, but sensible heat storage method is used mainly by raising the temperature of water for low temperature.

축열부(30) 내부에 태양열 집열 열교환기의 삽입 여부, 난방 축열부 내부에 온수열교환기 또는 온수탱크의 삽입 여부 등에 따라서 여러 가지 형태가 있을 수 있다. 대부분의 태양열 축열부는 일반적으로 물의 온도를 높여 열에너지를 저장하는 수축열조이며, 온도가 높은 물이 축열조 상단부에, 그리고 온도가 낮은 물은 하단부에 위치하도록 하는 온도 성층화 장치가 있다.There may be various forms depending on whether a solar heat collecting heat exchanger is inserted in the heat storage unit 30, a hot water heat exchanger or a hot water tank is inserted in the heating heat storage unit. Most solar heat storage units are generally shrink heat storage tanks that store heat energy by raising the temperature of water, and there is a temperature stratification device such that high temperature water is located at the top of the heat storage tank and low water at the bottom.

또한, 축열부(30)는 열매체의 온도가 0~120℃ 이거나, 스팀생산이 필요하지 않은 경우, 열매체를 태양열집열부(10)로 순환시킬 수 있다.In addition, the heat storage unit 30 may circulate the heat medium to the solar heat collecting unit 10 when the temperature of the heat medium is 0 to 120° C. or when steam production is not required.

스팀발생부(40)는 열매체 순환부(20)와 연결되고, 열매체를 통해 열교환이 일어남으로써, 스팀을 생산할 수 있다.The steam generating unit 40 is connected to the heat medium circulation unit 20, and heat exchange occurs through the heat medium to produce steam.

또한, 스팀발생부(40)는 응축수는 순환이 되고 열교환을 통해 발생한 스팀은 상부로 이동되어 스팀파이프부(60)로 이동될 수 있다.In addition, the steam generating unit 40 is condensed water is circulated and the steam generated through the heat exchange can be moved to the upper portion is moved to the steam pipe unit 60.

응축수탱크부(50)는 스팀발생부(40)에 물을 공급하기 위해서 물을 저장하고 배출하는 응축수탱크(51), 응축수가 이동되는 응축수관(52), 응축수가 스팀발생부(40)로 이동되도록 가압하는 응축수펌프(53) 등을 포함할 수 있다.The condensate tank unit 50 is a condensate tank 51 that stores and discharges water to supply water to the steam generator 40, a condensate pipe 52 through which condensate moves, and a condensate tank to the steam generator 40 It may include a condensate pump 53 to pressurize to move.

여기에서, 응축수탱크부(50)는 스팀발생부(40)를 거친 응축수가 다시 순환되어 들어올 수 있고, 내부에 수위기가 구비되어 응축수가 증발 또는 소모되어 수위가 기준보다 낮을 경우에는 연수기를 통해 수량을 공급받을 수 있다.Here, the condensate tank unit 50 may be re-circulated through the steam generating unit 40, and a condensate is evaporated or consumed because a water level is provided inside, so if the water level is lower than the standard, through the water softener Quantity can be supplied.

스팀파이프부(60)는 스팀발생부(40), 스팀헤더부(70), 스팀보일러부(80)와 연결되고 스팀발생부(40), 스팀보일러부(80)에서 생산된 스팀을 스팀헤더부(70)로 공급할 수 있다.The steam pipe part 60 is connected to the steam generating part 40, the steam header part 70, and the steam boiler part 80, and the steam produced by the steam generating part 40 and the steam boiler part 80 is a steam header. It can be supplied to the unit 70.

또한, 스팀파이프부(60)는 3방향으로 이동이 가능하도록 '

Figure pat00001
' 형태로 형성되고 갈래에 제2 밸브(61)가 형성되고, 상부는 스팀보일러부(80), 하부는 스팀발생부(40), 우측은 스팀헤더부(70)와 연결될 수 있다.Also, the steam pipe section 60 can be moved in three directions.
Figure pat00001
It is formed in the form and the second valve 61 is formed on the fork, the upper portion may be connected to the steam boiler portion 80, the lower portion of the steam generating portion 40, and the right side of the steam header portion 70.

여기에서, 스팀발생부(40)에서 생성되는 스팀의 양이 충분한 경우에는 상부로 이동하는 길을 막고 스팀발생부(40)에서 발생된 스팀이 바로 스팀헤더부(70)로 이동되도록 할 수 있다.Here, when the amount of steam generated in the steam generating unit 40 is sufficient, it is possible to block the way to the upper portion and to directly move the steam generated in the steam generating unit 40 to the steam header unit 70. .

그리고, 스팀발생부(40)에서 생성되는 스팀의 양이 부족한 경우에는 스팀발생부(40)에서 발생된 스팀이 바로 스팀헤더부(70)로 이동된 다음에, 하부로 이동하는 길을 막고 스팀보일러부(80)에서 발생된 스팀이 바로 스팀헤더부(70)로 이동되도록 할 수 있다.In addition, when the amount of steam generated in the steam generating unit 40 is insufficient, the steam generated in the steam generating unit 40 is directly moved to the steam header unit 70, and then the way to the lower portion is blocked and steam The steam generated in the boiler unit 80 can be directly moved to the steam header unit 70.

스팀헤더부(70)는 스팀파이프부(60)와 연결되어 스팀발생부(40), 스팀보일러부(80)에서 생산된 스팀을 받아서, 제조시설에 스팀을 공급할 수 있다.The steam header unit 70 may be connected to the steam pipe unit 60 to receive the steam produced by the steam generator 40 and the steam boiler unit 80 to supply steam to the manufacturing facility.

스팀보일러부(80)는 스팀파이프부(60)와 연결되고 스팀이 부족한 경우에 스팀헤더부(70)에 스팀을 추가로 공급할 수 있다.The steam boiler unit 80 may be connected to the steam pipe unit 60 and additionally supply steam to the steam header unit 70 when steam is insufficient.

기수분리부(90)는 열매체 순환부(20)에 연결되어 고온인 열매체의 수분과 공기를 분리할 수 있다.The radix separation unit 90 is connected to the heat medium circulation unit 20 to separate moisture and air from a high temperature heat medium.

도 1을 참조하면, 태양열 집열기는 진공관(110), 연결판(120), 진공관 축열부(130), 반사판(140) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the solar heat collector may include a vacuum tube 110, a connecting plate 120, a vacuum tube heat storage unit 130, a reflector 140, and the like.

진공관(110)은 내측이 진공상태를 유지하도록 내부가 빈 관 형태로 이루어지고, 내부에 열매체파이프(200)가 진공관(110)의 길이방향으로 삽입될 수 있다.The inside of the vacuum tube 110 is made of an empty tube shape so that the inside maintains a vacuum state, and the heat medium pipe 200 may be inserted in the longitudinal direction of the vacuum tube 110.

연결판(120)은 진공관(110)과 진공관 축열부(130) 사이에 위치하고, 진공관 축열부(130)에 의해 집열되어 열매체파이프(200)에 열을 전달하도록 진공관(110)의 길이방향을 따라 설치될 수 있다.The connecting plate 120 is located between the vacuum tube 110 and the vacuum tube heat accumulator 130 and is collected by the vacuum tube heat accumulator 130 along the longitudinal direction of the vacuum tube 110 to transfer heat to the heat medium pipe 200. Can be installed.

또한, 연결판(120)은 진공관 축열부(130) 상에 열매체파이프(200)와 접하도록 고정되거나, 진공관(110)의 내측면으로부터 진공관 축열부(130)을 통과하여 열매체파이프(200)에 접하도록 고정될 수 있다.In addition, the connecting plate 120 is fixed to contact the heat medium pipe 200 on the vacuum tube heat accumulator 130, or passes through the vacuum tube heat accumulator 130 from the inner surface of the vacuum tube 110 to the heat medium pipe 200. It can be fixed to abut.

여기에서, 연결판(120)은 알루미늄, 스테인레스, 구리 등의 금속 소재로 이루어짐으로써, 열전달 효율을 높일 수 있다.Here, the connection plate 120 is made of a metal material such as aluminum, stainless steel, copper, and the like, to improve heat transfer efficiency.

진공관 축열부(130)은 진공관(110) 내부로 들어오는 광을 반사 및 축열시키고, 진공관(110)의 내측면으로부터 이격되거나, 진공관(110)의 내측면에 밀착되도록 구비될 수 있다.The vacuum tube heat accumulator 130 may reflect and heat the light entering the vacuum tube 110 and may be provided to be spaced apart from the inner surface of the vacuum tube 110 or in close contact with the inner surface of the vacuum tube 110.

또한, 진공관 축열부(130)은 내부로 들어오는 광을 반사시키는 반사면(131), 반사면(131)으로부터 발생한 열을 흡수하는 축열체(132) 등을 포함할 수 있다.In addition, the vacuum tube heat accumulator 130 may include a reflective surface 131 for reflecting light entering therein, a heat storage body 132 for absorbing heat generated from the reflective surface 131, and the like.

여기에서, 반사면(131)은 연마 처리한 알루미늄 시트, 스테인리스강 시트, 구리 시트 중 어느 하나로 이루어질 수 있고, 여러 개로 분할된 작은 조각으로 이어 붙이거나 하나의 면으로 만들어 제작할 수 있다.Here, the reflective surface 131 may be made of any one of a polished aluminum sheet, a stainless steel sheet, and a copper sheet, and may be manufactured by attaching a small piece divided into several pieces or making a single surface.

반사면(131)은 반사판(140)의 초점 즉, 곡률반경의 중심에 위치한다. 본 발명의 태양열 시스템에 입사되는 태양광의 흐름을 살펴보면, 반사판(140)의 오목한 면으로 입사된 태양광이 반사된 후, 반사면(131)의 오목한 면에서 다시 반사되어 열매체파이프(200)에 도달하여 가열시킬 수 있다.The reflective surface 131 is positioned at the center of the reflector 140, that is, the center of the radius of curvature. Looking at the flow of sunlight entering the solar system of the present invention, after the sunlight incident on the concave surface of the reflector 140 is reflected, it is reflected again on the concave surface of the reflective surface 131 to reach the heat medium pipe 200 Can be heated.

또한 반사면(131)은 반사율을 높이기 위하여 유리로 제작할 수 있다. 이중유리로 유리 사이에 금속코팅층이 형성되고, 유리 사이에 접합용 필름을 구비할 수 있다.In addition, the reflective surface 131 may be made of glass to increase reflectivity. A metal coating layer is formed between the glass with double glass, and a bonding film can be provided between the glass.

또한, 금속코팅층은 알루미늄, 은 및 크롬 중에서 선택된 하나의 금속으로 형성될 수 있다. 금속코팅층 하부에 접합용 필름 증착이 되고, 은 등의 금속의 반사율이 높기 때문에, 단일 유리구조와 반사율에서 큰 차이를 보이지 않아 집광률이 떨어지지 않으며, 외부에 노출되어 자연재해 및 기타 환경요인에 따른 파손율을 낮출 수 있다는 장점이 있다.In addition, the metal coating layer may be formed of one metal selected from aluminum, silver and chromium. Since the film for bonding is deposited under the metal coating layer and the reflectance of metals such as silver is high, there is no significant difference in the reflectance of a single glass structure, so the light collection rate does not drop, and it is exposed to the outside, resulting in natural disasters and other environmental factors. It has the advantage of being able to lower the breakage rate.

여기에서, 접합용 필름은 금속코팅층과 유리를 접합을 유지하며 금속코팅층을 보호한다. 접합용 필름을 금속코팅층과 유리 사이에 배치하거나 코팅 처리되고, 금속코팅층과 유리를 접합하며 금속코팅층을 보호할 수 있는 필름이면 제한 없이 사용될 수 있다. 투명 소재 또는 불투명 소재일 수 있다. 투명 소재로는 우레탄 필름을 사용할 수 있으며, 우레탄을 분사하거나 UV 코팅하여 접합용 필름을 형성할 수 있다.Here, the bonding film maintains the bonding of the metal coating layer and the glass and protects the metal coating layer. If the film for bonding is disposed or coated between the metal coating layer and the glass, the film can be used without limitation, as long as it is a film capable of bonding the metal coating layer and the glass and protecting the metal coating layer. It may be a transparent material or an opaque material. As a transparent material, a urethane film may be used, and a film for bonding may be formed by spraying urethane or UV coating.

본 발명에서, 금속코팅층을 보호하기에 충분한 강도를 가지는 접합용 필름을 사용하면 제2 유리는 생략할 수 있다.In the present invention, the second glass can be omitted if a bonding film having sufficient strength to protect the metal coating layer is used.

상술한 바와 같이 반사면(131)이 알루미늄 시트, 스테인리스강 시트, 구리 시트 등 금속 소재로 제작되는 경우, 태양광의 반사율이 최대 70% 수준에 그치고 나머지는 반사면(131)이 흡수한다. 기존 반사면(131) 구조에서는 흡수된 태양광의 에너지가 열로 소모되고 있다.As described above, when the reflective surface 131 is made of a metal material such as an aluminum sheet, a stainless steel sheet, or a copper sheet, the reflectance of sunlight is up to 70%, and the rest is absorbed by the reflective surface 131. In the existing reflective surface 131 structure, energy of absorbed sunlight is consumed as heat.

이러한 에너지 소모를 줄이기 위해 반사면(131)의 후면에 반사면(131)으로부터 발생한 열을 흡수하는 상변화물질을 포함하는 축열체(132)가 구비될 수 있다. In order to reduce energy consumption, a heat storage body 132 including a phase change material that absorbs heat generated from the reflection surface 131 may be provided on the rear surface of the reflection surface 131.

이러한 상변화물질은 일정한 온도에서 많은 양의 잠열을 흡수하기 때문에 축열이나 온도 조절용 수단으로 사용되고 있으며, 최근 상변화물질인 파라핀 시트를 건축물의 개구부나 벽체 마감재로 활용하는 연구개발이 시도되고 있다.Since these phase change materials absorb a large amount of latent heat at a constant temperature, they are used as a means for regulating heat storage or temperature. Recently, research and development has been attempted to utilize paraffin sheets, which are phase change materials, as openings or wall finishing materials in buildings.

여기에서, 상변화물질이란 온도가 변화함에 따라 물질의 상태가 고체에서 액체로 또는 액체에서 고체로 변하면서 열을 저장하거나 열을 방출하는 물질을 의미한다. 상변화물질은 녹는점보다 낮은 온도에서 고체 상태로 존재하며, 열에너지가 가해지면 고체 상태는 변하지 않으면서 온도만 높아지게 된다. 마찬가지로, 상변화물질은 녹는점보다 높은 온도에서 액체 상태로 존재하며, 열에너지가 가해지면 액체 상태는 변하지 않으면서 온도만 높아지게 된다. 이와 같이 온도의 상승을 수반할 때 소요되는 열을 현열(sensible heat)이라 한다. 또한, 상변화물질은 녹는점에 해당하는 온도에서 고체와 액체가 공존하는 상태이며, 열에너지가 가해지더라도 이 열은 상태의 변화에만 쓰일 뿐 온도변화는 일어나지 않는다. 이러한 열을 잠열(latent heat)이라 한다. Here, the phase change material means a material that stores heat or releases heat while the state of the material changes from solid to liquid or from liquid to solid as temperature changes. The phase change material exists in a solid state at a temperature lower than the melting point, and when thermal energy is applied, the solid state does not change and only the temperature increases. Similarly, the phase change material exists in a liquid state at a temperature higher than the melting point, and when thermal energy is applied, the liquid state does not change and only the temperature increases. Thus, the heat required when accompanied by an increase in temperature is called sensible heat. In addition, the phase change material is a state in which a solid and a liquid coexist at a temperature corresponding to a melting point, and even when thermal energy is applied, the heat is used only for the change of the state, but the temperature change does not occur. This heat is called latent heat.

상변화물질은 일정한 온도에서 고체에서 액체로 상변화하면서 잠열을 흡수하거나 액체에서 고체로 상변화 하면서 열을 방출할 수 있는 다양한 종류 중 하나로 선택될 수 있다. The phase change material may be selected from one of various types capable of absorbing latent heat while changing phase from solid to liquid at a constant temperature or releasing heat while changing phase from liquid to solid.

상변화물질은 밀도가 낮고 잠열량이 많으며 부식이 작고 부피팽창이 작은 유기물 상변화 물질과, 밀도가 높고 잠열량이 크며 부식성이 강하고 부피팽창이 큰 무기물 상변화 물질로 구분될 수 있는 바, 이 또한 적용되는 대상 및 목적에 따라 적정 비율을 설정하여 사용하는 것이 바람직하다.The phase change material can be classified into an organic phase change material having a low density, a large amount of latent heat, a small corrosion and a small volume expansion, and a high phase density, a large latent heat, a corrosive, and a large volume expansion inorganic phase change material. In addition, it is preferable to set and use an appropriate ratio according to the object and purpose to be applied.

본 발명에 적용되는 상변화물질은 상변화 온도 즉, 용융점이 50~150℃ 범위의 물질이 적합하고, 이러한 상변화물질로는 파라핀계 소재, 염 수화물계 소재, 글리세롤, 자일리톨, 소르비톨 등의 당 알코올 등이 있다.For the phase change material applied to the present invention, a phase change temperature, that is, a material having a melting point in the range of 50 to 150°C is suitable, and such phase change materials include sugars such as paraffin-based materials, salt hydrate-based materials, glycerol, xylitol, and sorbitol. Alcohol and the like.

본 발명에 사용되는 상변화 물질은 태양광의 일사량이 충분하면 상변화물질이 고체에서 액체로 변화되면서 열을 흡수하였다가 태양광의 일사량이 감소하면 상변화물질이 액체에서 고체로 변하면서 연결판(120)으로 열을 방출하여 열매체파이프(200)에 열을 제공하게 되는 것이다.The phase change material used in the present invention absorbs heat as the phase change material changes from solid to liquid when the amount of sunlight is sufficient, and when the amount of sunlight decreases, the phase change material changes from liquid to solid, and the connecting plate 120 ) To dissipate heat to provide heat to the heat medium pipe 200.

이렇게 축열체(132)가 흡수한 열을 연결판(120)을 통해 열매체파이프(200)에 전달함으로써, 기후와 상관없이 일정한 열을 공급하여 지속적인 가열이 가능하여 열매체의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다.By transferring the heat absorbed by the heat storage body 132 to the heat medium pipe 200 through the connecting plate 120, constant heat is supplied regardless of the climate so that the temperature of the heat medium can be kept constant. There are advantages.

축열체(132)는 상변화물질로 형성할 수 있고, 부직포에 상변화물질을 함침하여 형성된 축열 시트일 수 있다. 함침은 상변화물질과 접착성을 갖는 수지를 액체 상태로 혼합하여 부직포 안에 침투시키는 것으로, 함침된 상변화물질은 수지와 함께 경화되어 연질의 시트 형상이 된다.The heat storage body 132 may be formed of a phase change material, or may be a heat storage sheet formed by impregnating a nonwoven fabric with a phase change material. Impregnation is a mixture of a phase change material and a resin having adhesive properties in a liquid state to penetrate into a nonwoven fabric, and the impregnated phase change material is cured together with the resin to form a soft sheet.

축열체(132)는 반사면(131)의 후면에 코팅되어 형성될 수도 있다. 코팅 방법으로는 코팅재료의 결합제로 밀착성을 확보하기 위하여 폴리올 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지 등으로 이루어진 군으로부터 일부 또는 전부를 선택하여 사용하고, 열전도율을 높이기 위하여 코팅재료에 흑연 미분말을 섞어서 코팅할 수 있으며, 상변화물질, 결합제, 흑연 미분말을 코팅하기 용이하도록 액체 상태로 보관하기 위하여 코팅재료에 혼합되는 용매로는 메틸에틸케톤, 톨루엔, 자일렌, 이소프로알콜, 부틸아세테이트 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.The heat storage body 132 may be formed by being coated on the rear surface of the reflective surface 131. As a coating method, a part or all of the polyol resin, urethane resin, epoxy resin, silicone resin, etc. is selected and used in order to secure adhesion as a binder of the coating material, and graphite powder is mixed with the coating material to increase the thermal conductivity. Can be coated, and the solvent to be mixed with the coating material to store in a liquid state to facilitate coating of the phase change material, the binder, and the graphite fine powder is one of methyl ethyl ketone, toluene, xylene, isopro alcohol, butyl acetate Or a combination of these.

반사판(140)은 진공관(110)의 외부에 구비되고, 태양광을 반사 시켜 진공관 축열부(130)에 집열되도록 할 수 있다.The reflector 140 is provided outside the vacuum tube 110 and reflects sunlight so that it can be collected in the vacuum tube heat accumulator 130.

그리고, 반사판(140)은 연마 처리한 알루미늄 시트, 스테인리스강 시트, 구리 시트 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 여러 개로 분할된 작은 조각으로 이어 붙이거나 하나의 면으로 만들어 제작한다.In addition, the reflector 140 may be made of any one of a polished aluminum sheet, stainless steel sheet, and copper sheet. It is made by attaching small pieces divided into several pieces or by making them with one side.

또한, 반사판(140)은 반사율을 높이기 위하여 유리로 제작할 수 있다. 유리는 강도가 약해 취급이나 설치가 불편하여 우수한 반사 성능에도 불구하고, 많은 문제점을 가지고 있다. 본 발명은 이중유리로 반사판을 구성함으로써 이러한 단점을 극복할 수 있다.In addition, the reflector 140 may be made of glass to increase reflectivity. Glass has poor strength, and thus has many problems despite excellent reflection performance due to inconvenient handling and installation. The present invention can overcome this disadvantage by configuring the reflector with double glass.

여기에서, 반사판(140)은 이중유리로 유리 사이에 금속코팅층이 형성되고, 유리 사이에 접합용 필름을 구비할 수 있다.Here, the reflective plate 140 is a double glass, a metal coating layer is formed between the glass, and a film for bonding may be provided between the glass.

또한, 금속코팅층은 알루미늄, 은 및 크롬 중에서 선택된 하나의 금속으로 형성될 수 있다. 금속코팅층 하부에 접합용 필름 증착이 되고, 은 등의 금속의 반사율이 높기 때문에, 단일 유리구조와 반사율에서 큰 차이를 보이지 않아 집광률이 떨어지지 않으며, 외부에 노출되어 자연재해 및 기타 환경요인에 따른 파손율을 낮출 수 있다는 장점이 있다.In addition, the metal coating layer may be formed of one metal selected from aluminum, silver and chromium. Since the film for bonding is deposited under the metal coating layer and the reflectance of metals such as silver is high, there is no significant difference in the reflectance of a single glass structure, so the light collection rate does not drop, and it is exposed to the outside, resulting in natural disasters and other environmental factors. It has the advantage of being able to lower the breakage rate.

여기에서, 접합용 필름은 금속코팅층과 유리를 접합을 유지하며 금속코팅층을 보호한다. 접합용 필름을 금속코팅층과 유리 사이에 배치하거나 코팅 처리되고, 금속코팅층과 유리를 접합하며 금속코팅층을 보호할 수 있는 필름이면 제한 없이 사용될 수 있다. 투명 소재 또는 불투명 소재일 수 있다. 투명 소재로는 우레탄 필름을 사용할 수 있으며, 우레탄을 분사하거나 UV 코팅하여 접합용 필름을 형성할 수 있다.Here, the bonding film maintains the bonding of the metal coating layer and the glass and protects the metal coating layer. If the film for bonding is disposed or coated between the metal coating layer and the glass, the film can be used without limitation, as long as it is a film capable of bonding the metal coating layer and the glass and protecting the metal coating layer. It may be a transparent material or an opaque material. As a transparent material, a urethane film may be used, and a film for bonding may be formed by spraying urethane or UV coating.

본 발명에서, 금속코팅층을 보호하기에 충분한 강도를 가지는 접합용 필름을 사용하면 제2 유리는 생략할 수 있다.In the present invention, the second glass can be omitted if a bonding film having sufficient strength to protect the metal coating layer is used.

본 발명은 상변화물질을 이용하여 태양열을 흡수함으로써, 일사량이 감소하면 열매체파이프에 열을 제공할 수 있어 기후와 상관없이 일정한 열을 공급하여 지속적인 가열을 통해 열매체의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.According to the present invention, by absorbing solar heat using a phase change material, when the amount of solar radiation decreases, heat can be provided to the heat medium pipe, so that the heat medium can be kept constant through constant heating by supplying constant heat regardless of the climate.

이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.In the above description, various embodiments of the present invention have been presented and described, but the present invention is not necessarily limited thereto, and a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains may depart from the technical spirit of the present invention. It will be readily apparent that branch substitution, modification and modification are possible.

110: 진공관 120: 연결판
130: 진공관 축열부 140: 반사판
200: 열매체파이프110: vacuum tube 120: connecting plate
130: vacuum tube heat storage unit 140: reflector
200: heat medium pipe

Claims (4)

내측이 진공상태를 유지하도록 내부가 빈 관 형태로 이루어지고, 내부에 길이방향으로 열매체파이프가 삽입되는 진공관과,
상기 진공관의 내측면에 구비되고, 상기 진공관 내부로 들어오는 광을 반사 및 축열시키는 진공관 축열부와,
상기 진공관과 진공관 축열부 사이에 위치하고, 상기 진공관 축열부에 의해 집열되어 상기 열매체파이프에 열을 전달하는 연결판과,
상기 진공관의 외부에 구비되고, 태양광을 반사시켜 상기 진공관 축열부에 집열되도록 하는 반사판을 포함하는 태양열 집열기.
The inside is made of an empty tube shape so as to maintain the vacuum state, and a vacuum tube through which the heat medium pipe is inserted in the longitudinal direction,
And provided on the inner surface of the vacuum tube, the vacuum tube heat storage unit for reflecting and accumulating light entering the vacuum tube,
A connecting plate positioned between the vacuum tube and the vacuum tube heat storage part, and collected by the vacuum tube heat storage part to transfer heat to the heat medium pipe;
It is provided on the outside of the vacuum tube, a solar heat collector including a reflector to reflect the sunlight so as to be collected in the heat storage portion of the vacuum tube.
제1항에 있어서,
상기 연결판은 알루미늄, 스테인레스, 구리 중 하나의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양열 집열기.
According to claim 1,
The connecting plate is made of one of aluminum, stainless, copper solar collector.
제1항에 있어서,
상기 진공관 축열부는,
상기 진공관 내부로 들어오는 광을 반사시켜 상기 열매체파이프를 가열시키는 반사면과,
상기 반사면의 후면에 구비되고, 상기 반사면으로부터 발생한 열을 흡수하는 상변화물질을 포함하는 축열체를 포함하는 태양열 집열기.
According to claim 1,
The vacuum tube heat storage unit,
And a reflective surface for heating the heat medium pipe by reflecting light entering the vacuum tube,
A solar heat collector provided on the rear surface of the reflective surface, and comprising a heat storage material including a phase change material that absorbs heat generated from the reflective surface.
제1항에 있어서,
상기 반사판은 연마 처리한 알루미늄 시트, 스테인리스강 시트, 구리 시트 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양열 집열기.According to claim 1,
The reflector is a solar heat collector, characterized in that made of any one of a polished aluminum sheet, stainless steel sheet, copper sheet.
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