KR101891235B1 - 단일 진공관 집열기의 매니폴더 - Google Patents

Abstract

본 기술은 단일 진공관 집열기의 매니폴더가 개시된다. 본 발명의 구체적인 예에 따르면, 다수의 집열기에 외부로부터 공급되는 집열매체를 내부로 공급하는 집열매체 공급관을 매니폴더에 내장하고 기존의 집열기와 집열기 사이에 연결하는 연결부를 제거하여 제조 공정을 간소화할 수 있고, 연결부재의 제거로 인해 매니폴더의 길이 방향에 대해 수직으로 삽입 설치되는 집열기의 수가 증가되므로 기존의 동일 설치 공간에 대해 열 효율을 극대화할 수 있고, 집열매체 배출관의 소정 위치에 확장 조인트를 별도로 장착됨에 따라 매니폴더의 길이 조정이 가능하여 집열기의 설치 공간에 대한 활용도를 극대화할 수 있고, 외부로 노출된 집열매체 공급관의 단열부재로 인해 저하된 미관을 향상할 수 있다.

Description

단일 진공관 집열기의 매니폴더{MANIFOLDER OF LARGE SIZE SOLAR COLLECTOR}

본 발명은 단일 진공관 집열기의 매니폴더에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 다수의 집열기에 외부로부터 공급되는 집열매체를 내부로 공급하는 집열매체 공급관을 매니폴더에 내장함에 따라 집열기와 집열기 사이에 연결하는 연결부재를 제거하여 제조 공정을 간소화할 수 있고, 연결부재의 제거로 인해 매니폴더의 길이 방향에 대해 수직으로 삽입 설치되는 집열기의 수가 증가되므로 기존의 동일 설치 공간에 대해 열 효율을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라, 설치 장소에 맞게 집열기 길이(매니폴더 길이)를 조장할 수 있고, 집열기와 집열기 사이의 빈 공간이 제거되므로 집열기의 설치 공간에 대한 활용도를 극대화할 수 있고, 외부로 노출된 집열매체 공급관의 단열부재로 인해 저하된 미관을 향상할 수 있는 기술에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 일반적으로 태양열을 이용한 집열기는 크게 평판형과 진공관형으로 크게 구분되는데, 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.

또한, 종래의 평판형 태양열 집열기는 도 1에 도시된 바와 같이, 태양 광선이 일차적으로 집열판(1)을 가열시키게 되고, 가열된 집열판(1)은 일측에 형성된 지관 내부 열매체에 열에너지를 전달하게 되며, 상기 열교환된 열매체는 집열기의 본관에서 합류되어 축열조나 열교환기에 집열된 열에너지를 제공하도록 형성된다.

이러한, 상기 집열기(1)는 도 2의 (A)(B)에 도시된 바와 같이, 다수 개로 형성되어 상호 연결부(2)에 의해 연결되는데, 기존 연결부(2)는 집열기(1)와 집열기(1) 간 연결이 동관을 활용해서 직선으로 연결한 후 빗물이나 먼지 등의 이물질이 집열기(1)의 주관을 타고 내부로 유입되는 것을 방지하기 위해, 집열기(1)와 연결부(2) 사이를 고무 재질의 실링재(3)로 밀봉시킨다. 이러한 연결부(2)에 의해 집열기(1)와 집열기(1) 사이의 매니폴더의 열팽창이 방지될 수 있다.

그러나 현장에서 설치되는 연결부(2)는 작업 공정율이 저하될 뿐만 아니라 연결부(2)의 제조 공정이 복잡지고, 집열기(1)와 집열기(1) 사이의 빈 공간이 발생하고 이러한 빈 공간으로 인해 집열기 설치 공간에 대한 제약 및 열 효율이 떨어지는 문제점이 존재하였다.

한편, 기존의 집열기(1)의 매니폴드는 집열기(1)에서 응축된 집열매체를 외부로 배출하기 위한 집열매체 배출관이 마련되고, 내부 집열매체를 집열기(1) 내로 공급되는 공급되는 집열매체 공급관은 매니폴더의 외부로 노출되어 있으므로, 집열매체 공급관에 대한 단열부재가 필요하고 이러한 단열 부재 및 집열매체 공급관의 노출로 인한 미관상 유해한 문제점이 존재하였다.

본 출원인은 이러한 한계를 극복하기 위해 집열매체 공급관을 매니폴더에 내장하는 본 발명을 착안하게 되었다. 이를 위해서는 본 발명은 다수의 집열기에 집 열매체를 공급하는 집열매체 공급관을 매니폴더에 내장함에 따라 집열기와 집열기 사이에 연결하는 연결부를 제거하여 제조 공정을 간소화할 수 있고, 연결부의 제거로 인해 매니폴더의 길이 방향에 대해 수직으로 삽입 설치되는 집열기의 수가 증가되므로 집열기와 집열기 사이의 빈 공간이 제거하여 집열기의 설치 공간 확보가 용이하고 기존의 동일 공간 대비 열효율을 극대화할 수 있는 방안을 제안하고자 한다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 다수의 집열기에 외부로부터 공급되는 집열매체를 내부로 공급하는 집열매체 공급관을 매니폴더에 내장함과 동시에 집열매체 배출관의 소정 위치에 확장 조인트를 별도로 장착됨에 따라 집열기와 집열기 사이에 연결하는 연결부를 제거하여 제조 공정을 간소화할 수 있고, 연결부의 제거로 인해 매니폴더의 길이 방향에 대해 수직으로 삽입 설치되는 집열기의 수가 증가되므로 집열기와 집열기 사이의 빈 공간이 제거하여 집열기의 설치 공간 확보가 용이하고 기존의 동일 설치 공간에 대해 열 효율을 극대화할 수 있는 단일 진공관형 집열기 매니폴더를 제공하고자 함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 단일 진공관 집열기의 매니폴더는, 수직으로 위치한 다수의 진공관형 다수의 히트 파이프가 장착된 집열기; 상기 집열기의 상측부에 마련되고 상기 집열기의 헤드가 삽입되도록 형성된 다수의 열방출홀이 내부에 상호 이격되어 배열되어 있고 소정 위치에 복수개의 확장 조인트를 가지는 집열매체 배출관이 매설된 매니폴더; 및 상기 매니폴더의 일 측면에 상기 집열매체 배출관이 삽입되어 상기 집열기의 집열매체를 외부로 배출하기 위한 제1 유체 통로가 형성된 엔드 캡을 설치하되, 상기 매니폴더는, 외부로부터 공급되는 집열매체를 상기 집열매체 배출관으로 공급하기 위한 집열매체 공급관을 매설하되, 상기 집열매체 공급관과 집열매체 배출관은 'U' 자형으로 마련되는 것을 일 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 엔드 캡은 상기 집열매체 공급관을 내부에 삽입하여 외부로부터 공급되는 집열 매체를 상기 집열매체 배출관으로 공급하는 제2 유체 통로를 더 포함하도록 구비될 수 있다.

바람직하게 상기 열방출홀은, 수직 선상을 기준으로 소정 수직 설치 경사각만큼 경사지게 위치한 집열기의 헤더가 삽입되도록 상기 수직 설치 경사각만큼 경사지게 설치되도록 구비될 수 있으며, 수직 선상에 기준으로 수직 방향을 위치한 집열기의 헤더가 삽입되도록 수직 방향으로 설치되도록 구비될 수 있다.

바람직하게 상기 제1 유체 통로는, 상기 각각의 엔드 캡의 중심부에 형성될 수 있고, 상기 제2 유체 통로는, 상기 제1 유체 통로와의 이격 거리가 최대인 소정 위치에 형성되고, 상기 엔드 캡의 최하측에 형성되도록 구비될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 단일 진공관 집열기 매니폴더에 따르면, 다수의 집열기에 외부로부터 공급되는 집열매체를 내부로 공급하는 집열매체 공급관을 매니폴더에 내장하고 기존의 집열기와 집열기 사이에 연결하는 연결부를 제거하여 제조 공정을 간소화할 수 있고, 연결부재의 제거로 인해 매니폴더의 길이 방향에 대해 수직으로 삽입 설치되는 집열기의 수가 증가되므로 기존의 동일 설치 공간에 대해 열 효율을 극대화할 수 있고, 집열매체 배출관의 소정 위치에 확장 조인트를 별도로 장착됨에 따라 매니폴더의 길이 조정이 가능하여 집열기의 설치 공간에 대한 활용도를 극대화할 수 있고, 외부로 노출된 집열매체 공급관의 단열부재로 인해 저하된 미관을 향상할 수 있는 효과를 얻는다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 일반적인 다수의 집열기 연결 장치의 구성을 보인 도이다
도 2는 일반적인 다수의 집열기 연결 장치의 ‘A’ 및 ‘B’의 연결 부분을 확대 도시한 도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 단일 진공관 집열기의 개략적인 구성을 보인 도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단일 진공관 집열기의 매니폴더의 구성을 보인 도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 단일 진공관형 집열기의 매니폴더의 엔드 캡의 구성을 보인 도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 단일 진공관 집열기와 매니폴더가 결합된 상태를 보인 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 단일 진공관 집열기와 매니폴더가 결합된 상태를 보인 다른 예시도이다.

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 본 발명 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 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.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 단일 진공관 집열기의 개략적인 구성을 보인 도이고, 도 4는 도 3에 도시된 단일 진공관 집열기의 매니폴더의 구성을 보인 도이며, 도 5는 도 3에 도시된 매니폴더의 엔드 캡을 보인 도이다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 단일 진공관 집열기는, 진공관형 집열기(10), 매니폴더(20), 및 엔드 캡(30)을 포함할 수 있다.

수직 위치한 진공관형 집열기(10)를 구성하는 다수의 히트 파이프(11)의 응축부에서 방출하는 방출열은 열매체인 유체에 의하여 응축되며, 다시 각각의 히트 파이프(11)의 증발부로 복귀하며, 방출열에 의하여 열을 흡수한 집열매체는 일정한 열에너지를 포함하며, 이를 필요한 장소로 공급되어 이용되는 것이다.

상기 진공관형 집열기(10)를 구성하는 히트 파이프(11)가 내장된 진공관(12)은 열용량을 증가하기 위하여 다수 개로 형성되도록 하며, 효과적으로 열전달을 위하여 매니폴드(20)내에 상기 히트 파이프(11)의 헤더(13)를 삽입하여 필요한 열을 흡수하는 것이다.

본 발명에서는 집열매체의 공급 구성인 매니폴드(20)의 중심에 집열매체 유입과 집열매체 유출 통로를 형성하도록 하는 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 단일 진공관 집열기(10)의 매니폴더(20)는, 상기 집열기(10)의 상측부에 마련되고 상기 집열기(10)의 히트 파이프(11)의 헤드(13)가 삽입되도록 형성된 다수의 열방출홀(21)이 내부에 상호 이격되어 배열되어 있는 집열매체 배출관(22)와, 외부로부터 공급되는 집열매체를 상기 집열매체 배출관(22)로 제공하는 집열매체 공급관(23)을 매설하도록 구비될 수 있다. 여기서, 집열매체 배출관(22) 및 집열매체 공급관(23)은 매니폴더(20) 내의 'U' 자형으로 형성될 수 있다. 그리고 집열매체 배출관(22)은 매니폴더(20)의 길이를 확장 가능하도록 복수의 확장 조인트(24)를 추가로 설치할 수 있다. 확장 조인트(24)는 한편, 집열매체 배출관(22)의 열팽창 및 수축을 탄성적으로 대처하기 위해 집열매체 배출관(22) 사이에 플렉시블한 재질 추가 설치할 수 있으며 열팽창 및 수축으로 인한 집열매체 배출관(22)에서 발생되는 온도 스트레스를 탄성적으로 대처할 수 있다면 수축 및 이완이 가능한 주름관 등의 다양한 형상 및 재질로도 설계변경이 가능하다.

그리고, 열방출홀(21)은 수직 선상을 기준으로 소정 수직 설치 경사각만큼 경사지게 위치한 집열기의 헤더가 삽입되도록 상기 수직 설치 경사각만큼 경사지게 설치될 수 있고, 수직 선상에 기준으로 수직 방향을 위치한 집열기의 헤더가 삽입되도록 수직 방향으로 설치될 수 있다.

이에 본 발명은, 집열매체 배출관(22)의 온도 스트레스를 흡수하기 위한 연결부재가 제거되므로, 기존의 동일 설치 공간 내에 설치되는 히트 파이프의 수가 증가되므로 열 효율을 극대화할 수 있고, 집열기의 설치 시 제조 공정율을 향상시킬 수 있으며, 기존의 집열기와 집열기 간의 연결부재로 인한 빈 공간으로 인해 저하된 설치 공간에 대한 높일 수 있게 된다.

그리고 상기 매니폴더(20)의 일측면에 형성되고 엔드 캡(30)은 집열매체 배출관(22)이 삽입되어 상기 집열기(10)의 집열매체를 외부로 배출하기 위한 제1 유체 통로(31)와, 집열매체 공급관(23)을 내부에 삽입하여 외부로부터 공급되는 집열 매체를 상기 집열매체 배출관(22)으로 공급하는 제2 유체 통로(32)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 유체 통로(31)는 도 5에 도시된 바와 같이, 엔드 캡(30)의 중심부에 형성되고, 상기 제2 유체 통로(32)는 상기 제1 유체 통로(31)와의 이격 거리가 최대인 소정 위치에 형성되며 이에 엔드 캡(30)의 최하측에 형성될 수 있다.

이에 본 발명은 집열매체 공급관(23)의 외부 노출로 인한 단열 부재가 제거되므로 집열기의 설치 시 제조 공정율을 향상시킬 수 있고, 설치 공간에 대한 효율성을 극대화할 수 있다.

도 6은 도 4에 도시된 진공관형 집열기(10)가 길이방향에 대하여 수직 설치 경사각, ?만큼 경사지도록 이루어진 경우 집열기(10)와 매니폴더(30)와의 결합 상태를 보인 예시도이다. 도 6을 참조하면 본 발명의 실시 예에 따른 집열기(10)의 히트 파이프가 수직선상에 대하여 소정의 설치 경사각을 이루어 설치되면, 집열기(10)의 상측에 히트 파이프의 응축부인 헤더가 소정의 설치 경사각을 이루어 위치하며, 상기 응축부인 헤더는 매니폴드(20)의 내부에 소정의 설치 경사각지게 삽입되도록 형성되는 것이다.

이에 수직선상에 대하여 소정의 설치 경사각으로 형성된 진공관형 집열기의 경우(10)에는 매니폴드(20)의 양 측면에 설치된 엔드 캡(30)의 제1 유체통로(31)의 위치는 매니폴더(30)의 중심부에 진공관 집열기(10) 의 길이방향에 대하여 형성된다.

한편, 도 7은 도 4에 도시된 진공관형 집열기(10)가 길이방향에 대하여 수직으로 이루어진 경우 집열기(10)와 매니폴더(30)와의 결합 상태를 보인 예시도이다. 도 7을 참조하면 본 발명의 실시 예에 따른 집열기(10)의 히트 파이프가 수직선상에 대하여 수직 방향으로 설치되면, 집열기(10)의 상측에 히트 파이프의 응축부인 헤더가 수직 방향으로 위치하며, 상기 응축부인 헤더는 매니폴드(20)의 내부에 수직 방향으로 삽입되도록 형성되는 것이다.

본 발명에 의하면, 다수의 집열기에 외부로부터 공급되는 집열매체를 내부로 공급하는 집열매체 공급관을 매니폴더에 내장함에 따라 집열기와 집열기 사이에 연결하는 연결부재를 제거하여 제조 공정을 간소화할 수 있고, 연결부재의 제거로 인해 매니폴더의 길이 방향에 대해 수직으로 삽입 설치되는 집열기의 수가 증가되므로 기존의 동일 설치 공간에 대해 열 효율을 극대화할 수 있고, 집열기와 집열기 사이의 빈 공간이 제거되므로 집열기의 설치 공간에 대한 활용도를 극대화할 수 있고, 외부로 노출된 집열매체 공급관의 단열부재로 인해 저하된 미관을 향상할 수 있게 된다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.

다수의 집열기에 외부로부터 공급되는 집열매체를 내부로 공급하는 집열매체 공급관을 매니폴더에 내장하고 기존의 집열기와 집열기 사이에 연결하는 연결부를 제거하여 제조 공정을 간소화할 수 있고, 연결부재의 제거로 인해 매니폴더의 길이 방향에 대해 수직으로 삽입 설치되는 집열기의 수가 증가되므로 기존의 동일 설치 공간에 대해 열 효율을 극대화할 수 있고, 집열매체 배출관의 소정 위치에 확장 조인트를 별도로 장착됨에 따라 매니폴더의 길이 조정이 가능하여 집열기의 설치 공간에 대한 활용도를 극대화할 수 있고, 외부로 노출된 집열매체 공급관의 단열부재로 인해 저하된 미관을 향상할 수 있는 단일 진공관 집열기의 매니폴더에 대한 운용의 정확성 및 신뢰도 측면, 더 나아가 성능 효율 면에 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 태양 집열기의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

Claims (6)

1. 수직으로 위치한 다수의 진공관형 다수의 히트 파이프(11)가 장착된 집열기(10);
   상기 집열기(10)의 상측부에 마련되고 상기 집열기(10)의 헤드(13)가 삽입되도록 형성된 다수의 열방출홀(21)이 내부에 상호 이격되어 배열되고 길이 확장이 가능한 복수의 확장 조인트(24)를 가지는 집열매체 배출관(22)이 매설된 매니폴더(20);
   동일 집열기의 설치 공간에 집열기(10)의 수가 증가하기 위해 기존의 집열매체 공급관(23)를 상기 매니폴더(20)에 내장하여 집열배체 배출관(22)의 외부 노출로 인한 단열 부재를 제거하고 상기 집열기(10)와 집열기(10) 사이에 연결 부재(2)를 제거함에 따라, 상기 매니폴더(20)의 일 측면에 상기 집열매체 배출관(22)이 삽입되어 상기 집열기(10)의 집열매체를 외부로 배출하기 위한 제1 유체 통로(31)를 형성하고 상기 집열매체 공급관(23)을 내부에 삽입하여 외부로부터 공급되는 집열 매체를 상기 집열매체 배출관으로 공급하는 제2 유체 통로(32)를 형성하는 엔드 캡(30)을 설치하되,
   상기 매니폴더(20)는,
   외부로부터 공급되는 집열매체를 상기 집열매체 배출관(22)으로 공급하기 위한 집열매체 공급관(23)을 매설하고, 상기 집열매체 공급관(23)과 집열매체 배출관(22)은 'U' 자형으로 마련되고,
   상기 엔드 캡(30)은,
   외부로 노출되는 상기 집열매체 공급관의 단열 기능을 수행하고, 상기 집열 매체 공급관(23)과 집열 매체 배출관(22) 간의 집열 매체의 열교환을 방지하기 위해 상기 제1 유체 통로(31)를 중심부에 형성되고, 상기 제2 유체 통로(32)를 상기 제1 유체 통로(31)와의 이격 거리가 최대 위치인 최하측에 형성하는
   것을 특징으로 하는 단일 진공관 집열기의 매니폴더.
   
   
   
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