KR100787184B1 - 지중온과 우수활용장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지중온과 우수활용장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 화산활동으로 이루어진 현무암질 용암분포지역을 굴착하여 지하층의 절리, 크링커, 스코리아층, 화산쇄설층의 지층에서 유동하는 지중온을 지상으로 유도하여 온실 등 각종 설비에서 난방 등의 용도로 사용토록 한 지중온 활용장치에 우수활용장치를 부설하여 온실내 최상의 환경이 조성되도록 하고, 우수를 이용하여 수자원을 함양시킬 수 있도록 한 지중온과 우수활용장치를 제공코자 하는 것이다.

즉, 본 발명은 지하에 굴착공(6)을 굴착한 후 유공관(4)을 시공하여 송풍팬(11)을 사용하여 지상으로 지중온을 유도, 인출할 수 있도록 한 통상의 지중온-활용수단(1)을 구비한 지중온과 우수활용장치를 구성하되, 이는 지중온-활용수단(1)과 우수-활용수단(2)으로 대분 구성되며, 상기 지중온-활용수단(1)은 지하 굴착공(6) 상부에 설치되고 무근 콘크리트(C)를 타설하여 고정설치되는 케이싱(3)과, 상기 케이싱(3) 하부에 일체로 형성되며 다수의 통공이 형성되고 하단에는 마감엔드캡(5)이 고정된 유공관(4)과, 상기 유공관(4)과 굴착공(6) 상간에 충진되는 자갈(7)과, 상기 유공관(4)의 내부에 고정되는 지하부 송풍팬(8)과, 상기 케이싱(3)의 상단부 플랜지(3a) 및 송풍팬(11)의 플랜지(10)와 상호 대응하는 플랜지(9a,9b)를 양단에 가지며 플랜지 이음되는 이음소켓(9)과, 상기 송풍팬(11)과 연결되는 외부닥트(13)와, 상기 외부닥트(13)와 연결되어 온실(14) 내부로 배관되는 내부본관닥트(15) 및 이에 분기되는 다수개의 내부지관닥트(16)와, 상기 이음소켓(9)과 송 풍기(11)에 각각 설치되는 압력게이지(12)와, 상기 온실(14) 내부에 설치되는 공기교반기(17)와 공기순환제습기(18) 및 보조열원수단(19)과, 상기 우수-활용수단(2)은 온실(14) 내부와 배관되는 단부에는 필터를 갖는 순환관배출구(22)가 형성되고 유공관(4) 내부로 배관되는 하부에는 다수의 유공(21)을 갖는 물배출-공기순환관(20)과, 상기 물배출-공기순환관(20)의 중도에 분기되며 전자밸브(23)가 설치되어 여과기가 장착된 물탱크(25)와 연결된 우수공급관(24)과, 상기 우수공급관(24)에서 분기되는 밸브(26)를 가진 우수인출관(27)과, 상기 물탱크(25)는 온실(14)의 지붕에 낙수된 우수를 집수할 수 있도록 한 물받이(28)와 연통되고, 상기 물배출-공기순환관(20) 중도에 분기되어 실외공기를 공급할 수 있도록 한 전자밸브(32)를 구비한 실외공기공급관(31)과, 상기 온실(14)의 지붕에는 우적센서(29)를 설치하여 전기한 우수공급관(24)상의 전자밸브(23)가 배전함(30)상의 자동제어장치에 의해 자동으로 개폐작동이 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에서 제공하는 지중온과 우수활용장치는 지중온-활용수단(1)과 우수-활용수단(2)을 유기적으로 결합시켜 지중온을 지상으로 유도, 인출하여 온실 등에 냉난방 에너지원으로 활용할 수 있으며, 그로 인하여 청정의 에너지를 다기능, 다목적으로 사용함으로써 에너지 비용절감 및 농가의 경제적 부담을 최소화 할 수 있으며,

본 발명은 특히 지중온을 지하부 송풍팬(8) 및 지상부 송풍팬(11)을 이용하여 지상으로 보다 효율적으로 유도, 인출할 수 있으며, 강우 시에 우수를 물받이(28)를 사용하여 물탱크(25)로 집수하여 농용수로 활용하고 그 여분은 지하 굴착 공(6)을 통하여 지하로 물배출-공기순환관(20)을 사용하여 공급토록 함으로써 지하수자원 고갈을 방지할 수 있으며, 지하 굴착공(6)에 이상이 발생 시 케이싱(3)과 송풍팬(11)을 연결하고 있는 플랜지형 이음소켓(8)을 사용하여 간단히 분리, 점검할 수 있어 유지, 보수에도 일익을 할 수 있는 등 그 기대되는 효과가 다대한 발명이다.

지중온과 우수활용장치, 지중온-활용수단, 우수-활용수단, 유공관, 이음소켓, 물배출-공기순환관

Description

지중온과 우수활용장치{Application device of an underground temperature and a rainwater}

도 1은 본 발명에서 제공하는 지중온과 우수활용장치의 전체 구성을 보인 개략적인 구성도

도 2는 본 발명에서 제공하는 지중온과 우수활용장치 중 지중온-활용수단을 발췌한 구성도

도 3은 본 발명에서 제공하는 지중온과 우수활용장치 중 우수-활용수단을 발췌한 구성도

■ 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■

1: 지중온-활용수단 2: 우수-활용수단

3: 케이싱 3a: 플랜지

4: 유공관 5: 마감엔드캡

6: 굴착공 7: 자갈

8: 송풍팬 9: 이음소켓

9a,9b: 플랜지 10: 플랜지

11: 송풍팬 12: 압력게이지

13: 외부닥트 14: 온실

15: 내부본관닥트 16: 내부지관닥트

17: 공기교반기 18: 공기순환제습기

19: 보조열원수단 20: 물배출-공기순환관

21: 유공 22: 순환관배출구

23: 전자밸브 24: 우수공급관

25: 물탱크 26: 밸브

27: 우수인출관 28: 물받이

29: 우적센서 30: 배전함

31: 실외공기공급관 32: 전자밸브

C: 무근 콘크리트

본 발명은 지중온과 우수활용장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 화산활동으로 이루어진 현무암질 용암분포지역을 굴착하여 지하층의 절리, 크링커, 스코리아층, 화산쇄설층의 지층에서 유동하는 지중온을 지상으로 유도하여 온실 등 각종 설비에서 난방 등의 용도로 사용토록 한 지중온-활용수단에 우수-활용수단을 부설 하여 온실내 최상의 환경이 조성되도록 하고, 우수를 이용하여 수자원을 함양시킬 수 있도록 한 지중온과 우수활용장치를 제공코자 하는 것이다.

통상 온실 등에서는 작물 등의 재배를 위하여 난방을 행하고 있으며, 이러한 난방을 위한 난방장치는 에너지 비용의 고가로 인하여 대체 에너지 자원의 개발이 절실한 실정이었다.

근자에 들어서는 현무암질 용암분포지역을 굴착하여 지층 내부에서 유동하는 지중온을 지상으로 유도시켜 온실 내부 등에 난방을 행할 수 있도록 한 방안이 다양하게 연구되고 있으며, 이러한 결과물 중 하나가 국내 특허 제 628466 호에 개시되어 있다.

상기 특허는 화산회토 지형을 천공, 매설하여 지하공간까지 연장 형성하되, 다공상의 암석층으로부터 지하 공기를 흡입할 수 있도록 그 하부에 다수의 관통공이 천공된 흡입관과, 흡입관으로 오물이나 빗물 등이 유입되는 것을 방지할 수 있도록 지면으로부터 돌출형성되고 그 저면에 흡입관이 관통 설치되는 맨홀과, 맨홀에 관통 설치된 흡입관을 통해 지하공기를 흡입·송풍할 수 있도록 맨홀 개구부와 기밀결합되고 그 내측에 송풍기 및 히터가 내재된 송풍관과, 송풍관에 내재된 송풍기로부터 송풍된 지하공기를 시설물내로 유도하기 위한 유도관과, 유도관을 통해 유도된 지하공기를 시설물내에 골고루 분사하여 냉난방을 실현할 수 있도록 일측면 길이방향으로 다수의 분사공이 천공되고 그 일측단이 유도관과 연통된 복수개의 공급관 및 지하공기의 유입으로 인한 시설물내의 팽창공기를 실외로 배기시키기 위한 배기관이 구비되어 지하 공기층을 이용하여 주택 및 하우스의 냉난방을 실현하는 한편 초기투자 비용 및 운용비용을 획기적으로 절감할 수 있도록 한 지하 공기층을 이용한 냉난방설비에 관한 것이다.

그러나 상기한 선행 특허는 지중온을 이용하여 온실 등에 난방을 행할 수 있는 특징이 있으나, 다음과 같은 문제점을 안고 있었던 것이다.

즉, 선행 특허의 경우 지중온을 지상으로 송풍하기 위한 송풍팬이 지상에 설치되어 있어 지하공의 제한된 공간에서 요구되는 다량의 풍량을 얻을 수 없었으며, 지하층에서 지상으로 송풍되는 공기는 포화 상대 과습도가 높아 작물 생육에 적정 습도 조정이 어렵다는 문제점과 함께

이에 본 발명에서는 상기한 바와 같은 선행된 특허가 갖는 제반 문제점을 일소코자 일층 개선된 지중온 이용한 우수활용장치를 제공코자 하는 것으로서,

본 발명은 특히 지중온을 지상으로 유도할 시에 낮은 풍압으로 높은 송풍량을 얻을 수 있도록 하며, 동절기에는 지중온을 온실 내부로 유도하여 난방을 행하도록 하고, 하절기에는 외부의 공기를 지중을 경유하여 온실 내부로 순환될 수 있도록 하여 냉방도 행할 수 있으며, 온실 지붕에 낙수된 우수를 집수 및 여과하여 농용수로 사용함은 물론 지하로 유입, 보존시켜 지하 수자원을 함양시킬 수 있는 지중온과 우수활용장치를 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 지중온과 우수활용장치의 전체 구성을 개략적으로 도시한 구성도로서, 본 발명은 지중온을 지상의 온실 등으로 유도하기 위하여 설치되는 지중온-활용수단(1)과 온실의 지붕에 낙수된 우수를 집수, 여과 및 선택적으로 지하로 유입하기 위한 우수-활용수단(2)으로 크게 이루어진다.

우선 지중온을 지상으로 유도하는 지중온-활용수단(1)은 지중에 굴착되는 상부의 케이싱(3)과 이의 하부에 일체로 형성되는 유공관(4) 및 상기 유공관(4)의 하단에 결합되는 마감엔드캡(5)으로 이루어지며, 유공관(4)이 시공된 굴착공(6)의 외연부에는 자갈(7)을 충진토록 한다. 상기 유공관(4)의 내부에는 지하부 송풍팬(8)이 설치되어 후술하는 지상부 송풍팬(11)과 함께 지중온을 지상으로 인출, 유도할 수 있도록 한다.

그리고 상부 케이싱(3)의 상부에는 지하수 오염방지 등을 위하여 무근 콘크리트(C)를 타설토록 한다.

상부 케이싱(3)의 상단부에는 플랜지(9a,9b)를 양단으로 갖는 이음소켓(9)을 사용하여 케이싱(3) 상단의 플랜지(3a) 및 플랜지(10)를 갖는 지상부 송풍팬(11)을 연결배관토록 하여 지중온을 지상으로 유도 시 온도에 이상이 발생하게 되면 이음소켓(9)을 분리하여 점검, 수리가 신속, 용이하게 이루어질 수 있도록 한다. 상기 이음소켓(9) 일측으로는 압력게이지(12)가 설치된다.

그리고 상기 송풍팬(11)에는 압력게이지(12)가 설치된 외부닥트(13)를 연결 배관하여, 온실(14) 내부로 배관되는 내부본관닥트(15)와 연결하고, 상기 내부본관닥트(15)에는 다수개로 분기되는 내부지관닥트(16)가 연결배관 설치된다.

그리고 온실(14) 내부에는 공기교반기(17)와 공기순환제습기(18) 및 보조적인 열원을 필요시 공급하기 위한 열풍기 등과 같은 다양한 보조열원수단(19)이 설치된다.

한편, 상기한 케이싱(3)과 유공관(4)상으로는 우수-활용수단(2)이 연결설치되는 바, 상기 우수-활용수단(2)은 물배출-공기순환관(20)을 배관하여 그 단부가 유공관(4) 내부 하측으로 배관되도록 하며, 상기 물배출-공기순환관(20)은 하단부에 다수개의 유공(21)이 형성된다.

지상으로 연장된 상기 물배출-공기순환관(20)의 단부는 필터를 가진 순환관배출구(22)가 온실(14) 내부로 배관되고, 물배출-공기순환관(20)은 중도에 분기되어 전자밸브(23)가 설치된 우수공급관(24)과 연결되며, 우수공급관(24)은 여과기가 장착된 물탱크(25) 및 밸브(26)를 가진 우수인출관(27)과 역시 분기된다.

그리고 상기 물탱크(25)는 온실(14)의 지붕에 낙수된 우수를 집수할 수 있도록 온실(14)의 지붕 단부로 설치되어 있는 물받이(28)와 연통되도록 한다. 상기 온실(14)의 지붕에는 우적센서(29)를 설치하여 전기한 우수공급관(24)상의 전자밸브(23)가 배전함(30)상의 자동제어장치(미도시)에 의해 자동으로 개폐작동이 이루어질 수 있도록 한다.

상기 물배출-공기순환관(20) 중도에는 실외공기를 공급할 수 있는 실외공기공급관(31)을 전자밸브(32)와 함께 분기연결토록 한다.

도면중의 부호 33은 물배출-공기순환관(20) 중도에 설치되는 전자밸브를 도시한 것이다.

상기와 같이 구성될 수 있는 본 발명은 지중온-활용수단(1)과 우수-활용수단(2)을 활용하여 지중온을 지상으로 인출, 유도하여 온실 등 실내의 난방 등을 목적으로 사용함과 동시에 우수를 집수, 여과하여 농업용수 등으로 활용하고, 지하로 다시 유도하여 지하수자원을 보호할 수 있는 등 다수의 작용효과를 갖는 것으로서, 이의 작용 등을 이하에 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

온실(14) 등으로 지중온을 이용코자 할 시는 유공관(4)의 지하부 내측에 설치된 송풍팬(8)과 지상부 송풍팬(11)을 동시에 가동하면 지중온이 다수개의 유공을 가진 유공관(4)을 통하여 인입되어 지상으로 인출, 유도되는 바, 지하부 송풍팬(8)에 의해 지하 굴착공(6)의 제한된 공간에서 요구되는 다량의 풍량을 지상으로 인출하여 저비용으로 효과적인 냉난방이 가능하다.

특히, 본 발명은 동절기 및 하절기 등에 외기와 비교시 적절한 냉난방을 수행할 수 있는 바, 이는 온실(14)과 지하 유공관(4) 상간에 물배출-공기순환관(20)이 연결배관되어 있어 온실(14)의 공기가 다시 지하공으로 유입되어 순환이 이루어지므로 보다 효과적인 냉난방이 가능한 것이다.

그리고 지하 굴착공(6)이 협소하고 송풍팬(8,11)의 한정된 용량에서 흡입과 송풍의 원활한 사용과 온실(14)내 상온의 온도를 유지키 위해 상기 물배출 및 공기순환(20)을 이용하여 하절기에는 실외의 공기를 전자밸브(31)를 개방하여 실외공기 공급관(30)으로 실외 공기를 유입시켜 지하로 자연순환 또는 강제 순환시켜 온실(14)내로 냉온의 지중온을 순환 시킬 수 있으며, 동절기에는 물배출-공기순환관(20) 중도의 전자밸브(32)를 개방하여 온실(14)내의 상온의 공기를 필터를 구비한 순환관배출구(22)를 통하여 유입시켜 지하층에 순환토록 하여 지중온을 상온으로 온실(14)내에 사용할 수 있는 것이다.

그리고 우기에 강우 시 온실(14)의 지붕으로 낙수된 우수를 물받이(28)를 사용하여 물탱크(25)로 집수한 후 여과를 행한 후 우수인출관(27) 밸브(26)를 개방하여 평시에는 온실내 농용수로 사용토록 한다.

그리고 농용수로 사용 후 남는 물은 지하 굴착공(6)에 시공된 유공관(4)상으로 우수공급관(24)의 전자밸브(23)를 개방하여 물배출-공기순환관(20)을 통해 지하로 배출한다, 지하 굴착공(6)으로 유입된 우수는 절리, 크링커, 스코리아층, 화산쇄설층을 통하여 지하에 보존이 되고, 지하수자원으로 활용할 수 있는 것이다.

본 발명은 상기 우수를 집수하여 지하로 보존코자 할 시에 물탱크(25)에 집수된 우수를 물배출-공기순환관(20)으로 공급을 단속하는 전자밸브(23)가 온실(14)의 지붕에 설치된 우적센서(29)의 센싱 신호를 배전함(30)상의 자동제어장치로 인가하여 전자밸브(23)를 강수량에 따라 자동으로 개폐시키게 되며, 송풍팬(8,11)의 작동 제어 역시 온실(14)에 설치되는 제습센서 또는 온도센서의 센싱 신호에 의해 자동제어장치에서 자동으로 그 작동을 제어하게 되는 것이다.

한편, 지하층의 지중온을 송풍팬(8,11)의 구동에 의해 흡입하여 온실(14) 내부에 인출, 분사할 시에 온실(14)에 설치된 공기순환제습기(18) 및 공기교반기(17) 에 의해 지하층의 포화 상대 과습도를 작물생육에 적정한 상대습도로 유지토록 하며, 지하층에서 흡입되는 탄산가스(H₂CO₃)를 공기교반기(17)를 사용하여 상하 교반을 시켜 식물의 생장촉진, 병 발생을 억제하며, 고품질, 고소득을 가능케 할뿐만 아니라, 온실(14) 내부의 온도를 균일하게 유지하여 열효율을 향상시킴으로써 에너지 절감에 크게 기여하고, 시설 재배농가에 경제적인 부담을 줄이고 농가의 고소득을 가능케 하는 것이다.

그리고 온실(14) 내부에 별도로 난방을 행하고자 할 시는 열풍기, 냉/난방을 겸한 히트펌프, 난방보일러 등과 같은 보조열원수단(19)을 사용하여 지하층의 지중온과 병행 사용하면 온실내 작물의 생육을 극대화하고 온실내를 친환경적인 최적의 재배지로 사용할 수 있는 것이다.

또한 본 발명은 지하층의 지중온을 이용함에 있어서, 지하층 지질상의 약한 특성으로 인하여 지하 굴착공(6)이 붕괴나 점질의 토사 등으로 인하여 지중온의 흐름에 지장을 줄 수 있다.

예를 들어 ① 스코리아층, 크링커층, 절리 또는 균열, 토사층 등이 연약지반일 경우, ② 세립질 물질(모래, 점토 등)층이 있는 경우, ③ 퇴적층이나 사력층이 분포하고 있어 굴착공의 붕괴가 예상되는 경우 등인 바, 위와 같은 경우 본 발명에서는 지하 굴착공(6)의 붕괴를 방지하기 위하여 유공관(4)을 설치후 유공관(4)을 둘러 싸고 있는 공간에 적정 크기의 자갈(7)을 충진시켜 지하 굴착공(6)의 붕괴요소를 사전에 방지할 수 있으며, 지하층의 지중온을 원활하게 활용할 수 있게 되는 것이다.

그리고 송풍팬(11)의 흡입구와 배출구에 각각 압력게이지(12)를 설치하여 적정 압력(예: 100)을 설정한 후, 지중온을 인출할 시에 압력게이지(12)에 측정되는 압력이 설정압력 이하(예: 70~80)로 떨어졌을 시 지하 굴착공(6)내에 이상유무를 점검할 필요성이 있는 바, 이와 같은 경우 본 발명은 케이싱(3)과 송풍팬(11)이 이음소켓(9)과 플랜지 이음되어 있으므로, 이들을 상호 연결하고 있는 플랜지(3a,9a,9b,10)의 볼트/너트를 나사분리한 후 이음소켓(9)을 신속하게 분리하고 지하 굴착공(6) 내부의 이상 유무를 점검 및 보수할 수 있는 것이다.

이상에서 상세히 살펴 본 바와 같이 본 발명에서 제공하는 지중온과 우수활용장치는 지중온-활용수단(1)과 우수-활용수단(2)을 유기적으로 결합시켜 지중온을 지상으로 유도, 인출하여 온실 등에 냉난방 에너지원으로 활용할 수 있으며, 그로 인하여 청정의 에너지를 다기능, 다목적으로 사용함으로써 에너지 비용절감 및 농가의 경제적 부담을 최소화 할 수 있으며,

본 발명은 특히 지중온을 지하부 송풍팬(8) 및 지상부 송풍팬(11)을 이용하여 지상으로 보다 효율적으로 유도, 인출할 수 있으며, 강우 시에 우수를 물받이(28)를 사용하여 물탱크(25)로 집수하여 농용수로 활용하고 그 여분은 지하 굴착공(6)을 통하여 지하로 물배출-공기순환관(20)을 사용하여 공급토록 함으로써 지하수자원 고갈을 방지할 수 있으며, 지하 굴착공(6)에 이상이 발생 시 케이싱(3)과 송풍팬(11)을 연결하고 있는 플랜지형 이음소켓(8)을 사용하여 간단히 분리, 점검할 수 있어 유지, 보수에도 일익을 할 수 있는 등 그 기대되는 효과가 다대한 발명이다.

Claims (1)

1. 지하에 굴착공(6)을 굴착한 후 유공관(4)을 시공하여 송풍팬(11)을 사용하여 지상으로 지중온을 유도, 인출할 수 있도록 한 통상의 지중온-활용수단(1)을 구비한 지중온과 우수활용장치를 구성함에 있어서;

   상기 지중온과 우수활용장치는 지중온-활용수단(1)과 우수-활용수단(2)으로 이루어지며,

   상기 지중온-활용수단(1)은 지하 굴착공(6) 상부에 설치되고 무근 콘크리트(C)를 타설하여 고정설치되는 케이싱(3)과, 상기 케이싱(3) 하부에 일체로 형성되며 다수의 통공이 형성되고 하단에는 마감엔드캡(5)이 고정된 유공관(4)과, 상기 유공관(4)과 굴착공(6) 상간에 충진되는 자갈(7)과, 상기 유공관(4)의 내부에 고정되는 지하부 송풍팬(8)과, 상기 케이싱(3)의 상단부 플랜지(3a) 및 송풍팬(11)의 플랜지(10)와 상호 대응하는 플랜지(9a,9b)를 양단에 가지며 플랜지 이음되는 이음소켓(9)과,

   상기 송풍팬(11)과 연결되는 외부닥트(13)와, 상기 외부닥트(13)와 연결되어 온실(14) 내부로 배관되는 내부본관닥트(15) 및 이에 분기되는 다수개의 내부지관닥트(16)와, 상기 이음소켓(9)과 송풍기(11)에 각각 설치되는 압력게이지(12)와,

   상기 온실(14) 내부에 설치되는 공기교반기(17)와 공기순환제습기(18) 및 보조열원수단(19)과,

   상기 우수-활용수단(2)은 온실(14) 내부와 배관되는 단부에는 필터를 갖는 순환관배출구(22)가 형성되고 유공관(4) 내부로 배관되는 하부에는 다수의 유공(21)을 갖는 물배출-공기순환관(20)과, 상기 물배출-공기순환관(20)의 중도에 분기되며 전자밸브(23)가 설치되어 여과기가 장착된 물탱크(25)와 연결된 우수공급관(24)과, 상기 우수공급관(24)에서 분기되는 밸브(26)를 가진 우수인출관(27)과, 상기 물탱크(25)는 온실(14)의 지붕에 낙수된 우수를 집수할 수 있도록 한 물받이(28)와 연통되고,

   상기 물배출-공기순환관(20) 중도에 분기되어 실외공기를 공급할 수 있도록 한 전자밸브(32)를 구비한 실외공기공급관(31)과,

   상기 온실(14)의 지붕에는 우적센서(29)를 설치하여 전기한 우수공급관(24)상의 전자밸브(23)가 배전함(30)상의 자동제어장치에 의해 자동으로 개폐작동이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 지중온과 우수활용장치.

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