KR100912731B1 - 2관용 ｕ-벤드 파이프 스페이서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지중열을 열원으로 이용하는 지열원 열펌프시스템의 적용에 있어서, 지중열원용 열교환기로 루프를 적용하는 방식에서 열유체 유입용 루프와 열유체 유출용 루프의 설치 간격을 크게 하여 열유체 유입용 루프와 열유체 유출용 루프 사이의 열저항을 증가시키고, 지중으로부터의 열회수 효과를 크게 하여 열교환용 루프의 효율을 증대시키며, 루프 설치 용량을 줄이기 위한 2관용 U-벤드 파이프 스페이서에 관한 것으로, 지중열원용 열교환기로 루프를 적용하는 방식에서 열유체 유입용 루프를 1관을 이용하고 열유체 유출용 루프를 1관을 이용하는 2관식에 대하여, 트레미를 상기 열유체 유입용 루프 및 상기 열유체 유출용 루프에 직접 고정시킴으로써 단순한 구조를 가지도록 한다.

2관용 U-벤드 파이프 스페이서

Description

2관용 Ｕ-벤드 파이프 스페이서{two pipe U-bend pipe spacer}

본 발명은 2관용 Ｕ-벤드 파이프 스페이서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지중열을 열원으로 이용하는 지열원 열펌프시스템의 적용에 있어서, 지중열원용 열교환기로 루프를 적용하는 방식에서 열유체 유입용 루프와 열유체 유출용 루프의 설치 간격을 크게 하여 열유체 유입용 루프와 열유체 유출용 루프 사이의 열저항을 증가시키고, 지중으로부터의 열회수 효과를 크게 하여 열교환용 루프의 효율을 증대시키며, 루프 설치 용량을 줄이기 위한 2관용 U-벤드 파이프 스페이서에 관한 것이다.

지열원 열펌프시스템은 지중열을 열원으로 이용하는 열펌프시스템으로서 수직밀폐형, 수평밀폐형, 개방형 등 지중열원을 이용하기 위하여 적용하는 기술에 따라 여러 가지로 분류된다.

본 발명의 관련 기술은 수직밀폐형 시스템에 관한 것으로서 지중열을 회수하기 위하여 지하로 보어홀을 천공하고 보어홀 내부로 관(루프)을 삽입하고, 상기 삽입한 루프의 내부로 열유체를 순환시킴으로서 지중으로부터 열을 회수하여 열원으 로 사용하는 시스템 기술에 관한 것이다.

지하에 루프를 삽입하여 지중열을 회수하는 시스템은 보어홀 천공에 비용이 많이 드는 문제점이 있으며 천공 비용을 줄이는 기술이 중요하다.

루프를 삽입하는 수직밀폐형 시스템은 열유체 유입관과 열유체 유출관을 각각 한개씩을 이용하는 2관식을 많이 적용하고 있으며, 천공 비용을 줄이고 보어홀 단위 길이당 열회수 효율을 높이기 위하여 열유체 유입관과 열유체 유출관를 각각 2개를 이용하는 4관식과 그 이상을 이용하는 방법도 실제 적용된다.

지하에 루프를 삽입하여 지중열을 회수하는 시스템은 2관식에서 다관식까지 모든 형식이 천공된 보어홀로 열유체를 유입하는 관과 열유체를 유출하는 관을 불가피하게 함께 삽입해야 하는 관계로 열유체 유입관과 열유체 유출관 사이에 열교환이 발생하는 문제점이 있어서 열유체 유입관과 열유체 유출관 사이의 열저항을 크게 하여 보어홀 천공 깊이도 줄이고 보어홀 단위길이당 열회수 효율도 높게 할 필요가 있다.

열유체 유입관과 열유체 유출관 사이의 열저항을 크게 하고 열회수 효율을 높게 하기 위한 한가지 유효한 수단은 인위적으로 관 사이의 간격을 크게 하는 것이다.

따라서, 인위적으로 관 사이의 간격을 크게 하는 수단으로 관 사이에 스페이서를 이용한다.

도 1 내지 도 5는 종래의 2관용 U-벤드 파이프 스페이서에 관한 것이다.

하나의 보어홀에 삽입되는 2개의 루프는 끝단이 U-벤드로 열융착 연결한 상 태로서 하나의 루프로 열유체가 유입되면 U-벤드를 통과하여 다른 하나의 루프로 유출되며 열유체가 루프 내부로 흐름에 따라 관 주변의 지중과 열교환이 이루어져 결과적으로는 지중의 열을 회수하게 되는 것이다.

종래의 2관용 U-벤드 파이프 스페이서(1)의 구조 및 그 사용방법은 다음과 같다.

상기 2관용 U-벤드 파이프 스페이서(1)는 용수철 다리(10)가 좁혀진 상태로 고정하기 위한 크립(3)으로 고정된 상태로서, 용수철(2)의 양쪽 끝에는 각각 루프후크(4)가 달려 있다.

상기 두 개의 루프후크(4)에는 용수철(2) 굵기의 구멍이 있어서 구멍에 상기 용수철(2)의 다리의 꽃혀진 상태이며 용수철(2)의 축을 중심으로 전후 움직임이 가능하도록 되어 있다.

상기 두 개의 루프후크(4)에는 각각 트레미를 잡아줄 수 있는 구조의 트레미 크립(5)과 루프를 잡아줄 수 있는 구조의 루프 크립(6)으로 구성되어 있다.

상기 크립(3)으로 고정된 상태의 2관용 U-벤드 파이프 스페이서(1)의 각각의 루프후크(4)에 있는 루프 크립(6)의 열려진 부분으로 열유체 유입용 루프(7)와 열유체 유출용 루프(8)를 측면에서 힘을 주어 눌러서 삽입 체결시킨다.

두 개의 용수철 다리(10) 간격이 좁혀지도록 누른 후 트레미(9)를 양측의 루프후크(4) 사이에 있는 트레미 크립(5) 내측에 위치하도록 눌러서 삽입 체결시킨 후 용수철 크립(3)을 빼면 트레미 크립(5)이 트레미(9)를 물고 고정된 상태가 된다.

루프 길이를 따라 간격을 두며 2관용 U-벤드 파이프 스페이서(1)를 필요한 수량을 같은 방법으로 체결시킨다.

열유체 유입용 루프(7) 그리고 열유체 유출용 루프(8) 그리고 트레미(9)에 2관용 U-벤드 파이프 스페이서(1)가 여러개 체결된 상태로 보어홀(도시생략)로 삽입시킨다.

보어홀에 삽입된 상태에서 트레미(9) 내부로 그라우팅 재료(11)를 압송하며 보어홀을 그라우팅 재료(11)로 충진시키며 트레미(9)를 서서히 잡아당기며 뺀다. 트레미(9)가 루프후크(4)의 트레미 크립(5) 부분을 벗어나게 되면 용수철 다리(10)가 용수철 힘에 의해서 벌어지게 되며 열유체 유입용 루프(7)와 열유체 유출용 루프(8)가 보어홀의 양측 내표면으로 밀착되며 루프 간격을 크게 한다.

결과적으로, 열유체 유입용 루프(7)와 열유체 유출용 루프(8) 사이의 열저항을 크게 하여 보어홀 단위길이당 열효율 높이며 보어홀 천공 깊이도 줄일 수 있어서 공사비를 줄일 수 있다.

그러나, 보어홀에 지하수의 흐름이 있어서 보어홀에 충진된 그라우팅재가 지하수와 함께 흘러 소실되거나 그라우팅재가 보어홀 하부로 침하하는 등의 원인이 발생하는 경우 보어홀에 그라우팅재를 보충 충진해야만 할 경우가 흔히 발생한다. 그러한 경우 2관용 U-벤드 파이프 스페이서(1)는 상기 트레미 크립(5)의 돌출로 인하여 트레미(9)를 보어홀에 삽입이 불가능하므로 보어홀 지표면에서 그라우팅재를 부어서 충진 해야만 하나, 부어서 충진을 하는 경우 보어홀 깊숙히 충진이 불가능하며 불완전한 공사가 될 수 밖에 없다.

또한 2관용 U-벤드 파이프 스페이서(1)를 제작할 때, 돌출된 상기 트레미 크립(5)으로 인하여 제작비용이 상승되는 단점이 있으며, 또 이러한 트레미 크립(5)의 돌출구조가 변형되는 문제점이 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 지중열을 열원으로 이용하는 지열원 열펌프시스템의 적용에 있어서 지중열원용 열교환기로 루프를 적용하는 방식에서 열유체 유입용 루프를 1관을 이용하고 열유체 유출용 루프를 1관을 이용하는 2관식에 대하여, 트레미를 상기 열유체 유입용 루프 및 상기 열유체 유출용 루프에 직접 고정시키고 2관용 U-벤드 파이프 스페이서(1)의 문제점 이었던, 보어홀에 지하수의 흐름이 있어서 보어홀에 충진된 그라우팅재가 지하수와 함께 흘러 소실되거나 그라우팅재가 보어홀 하부로 침하하는 등의 원인이 발생하는 경우 보어홀에 그라우팅재를 보충 충진해야만 할 경우가 발생하는 경우 트레미를 보어홀에 다시 삽입이 가능하도록 하여 그라우팅재를 보충 충진이 가능하도록 하므로서 스페이서를 체결하여 공사하는 목적을 최선으로 달성할 수 있는 등의, 단순한 구조를 가지는 2관용 U-벤드 파이프 스페이서를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 2개의 루프를 각각 잡아줄 수 있는 루프크립이 형성된 한쌍의 루프후크; 상기 한쌍의 루프후크를 서로 연결하는 용수철 다리를 가지는 용수철; 및 상기 루프후크에 고정되는 상기 2개의 루프의 외주면 및 상기 루프와 평행한 방향으로 배치되는 트레미의 외주면을 감아서, 상기 2개의 루프 및 상기 트레미를 상호 고정시키는 고정타이를 포함하는 2관용 U-벤드 파이프 스페이서이다.

상기 용수철에는 상기 용수철 다리의 간격을 제한하는 크립이 착탈가능하게 설치된 것을 특징으로 한다.

또, 상기 고정타이는 상기 용수철 다리 사이를 관통하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 고정타이의 일단부에는 상기 고정타이의 타단부가 고정되는 타이고정구가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명을 통하여, 보어홀에 지하수의 흐름이 있어서 보어홀에 충진된 그라우팅재가 지하수와 함께 흘러 소실되거나 그라우팅재가 보어홀 하부로 침하하는 등의 원인이 발생하는 경우 보어홀에 그라우팅재를 보충 충진해야만 할 경우가 발생하는 경우 트레미를 보어홀에 다시 삽입이 가능하도록 하여 그라우팅재를 보충 충진이 가능하도록 하므로서 스페이서를 체결하여 공사하는 목적을 최선으로 달성할 수 있으며,

2관용 U-벤드 파이프 스페이서를 저렴한 비용으로 제작할 수 있으며, 시공시 2관용 U-벤드 파이프 스페이서를 야적하는 경우에 스페이서의 손상을 방지할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

상기 2관용 U-벤드 파이프 스페이서(1)는 용수철 다리(10)가 좁혀진 상태로 고정하기 위한 크립(3)으로 고정된 상태로서, 용수철(2)의 양쪽 끝에는 각각 루프후크(4)가 달려 있다.

상기 두 개의 루프후크(4)에는 용수철(2) 굵기의 구멍이 있어서 구멍에 상기 용수철(2)의 다리의 꽃혀진 상태이며 용수철(2)의 축을 중심으로 전후 움직임이 가능하도록 되어 있다.

상기 두 개의 루프후크(4)에는 루프(7,8)를 잡아줄 수 있는 구조의 루프 크립(6)이 형성된다.

상기 루프크립(6)은 상기 루프(7,8)의 외주면과 면접하도록 형성된다. 따라서, 상기 루프(7,8)가 단면이 원형인 경우에 상기 루프크립(6)의 단면형상은 원호로 형성된다.

상기 용수철(2)은 상기 루프후크(4)를 서로 멀어지는 방향으로 탄성력을 부여하며, 상기 크립(3)에 의해 움직임이 제한된다.

상기 크립(3)으로 고정된 상태, 즉 상기 용수철다리(10)가 좁혀진 상태에서 2관용 U-벤드 파이프 스페이서(1)의 각각의 루프후크(4)에 있는 루프 크립(6)의 열려진 부분으로 열유체 유입용 루프(7)와 열유체 유출용 루프(8)를 측면에서 힘을 주어 눌러서 삽입 체결시킨다.

두 개의 용수철 다리(10) 간격이 좁혀지도록 상기 크립(3)을 하강시킨 후 트레미(9)를 상기 열유체 유입용 루프(7)와 열유체 유출용 루프(8)과 평행하도록 인 접하게 배치시킨다.

이 때, 상기 열유체 유입용 루프(7)와 열유체 유출용 루프(8)와 상기 트레미(9)를 고정타이(50)를 이용하여 서로 감아 고정한다.

이 때, 상기 고정타이(50)의 일단부에는 타이고정구(51)가 형성되어서, 상기 고정타이(50)의 타단부가 상기 타이고정구(51)에 삽입된 상태로 고정되도록 한다.

상기 타이고정구(51)는 일방향으로만 경사진 톱니가 내벽면에 상기 고정타이(50)의 길이방향으로 형성시키고, 상기 고정타이(50)의 타단부에 상기 타이고정구(51)에 형성된 톱니와 반대방향으로 형성된 톱니를 상기 고정타이(50)의 길이방향으로 형성시켜서, 결합상태를 유지시킬 수 있다.

상기 고정타이(50)는 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 트레미(9)를 감은 고정타이(50)가 상기 루프(7,8)를 서로 다른 방향으로 감고, 상기 루프(7,8)를 감아나온 고정타이(50)가 연결되도록 한다.

상기 고정타이(50)는 타이고정구(51)에 의해 양단이 고정된다.

특히, 상기 고정타이(50)를 감을 때, 상기 트레미(9)를 감은 고정타이(50)가 상기 용수철 다리(3)의 사이를 통과하도록 한다. 이는 상기 트레미(9)가 취출된 이후에 상기 고정타이(50)가 상기 용수철 다리(3)에 걸려 상기 루프(7.8)에 가세되는 탄성력을 방해하지 않도록 하기 위함이다.

루프 길이를 따라 간격을 두며 2관용 U-벤드 파이프 스페이서(1)를 필요한 수량을 같은 방법으로 체결시킨다.

열유체 유입용 루프(7) 그리고 열유체 유출용 루프(8) 그리고 트레미(9)에 2 관용 U-벤드 파이프 스페이서(1)가 여러개 체결된 상태로 보어홀(도시생략)로 삽입시킨다.

보어홀에 삽입된 상태에서 상기 트레미(9) 내부로 그라우팅 재료(11)를 압송하며 보어홀을 그라우팅 재료(11)로 충진시키며 트레미(9)를 서서히 잡아당기며 뺀다.

이 때, 상기 트레미(9)가 상기 고정타이(50)로부터 벗어나게 되면, 상기 용수철 다리(10) 사이에 위치하는 고정용타이(50)가 상기 용수철 다리(10) 사이를 빠져나오게 되므로, 상기 용수철 다리(10)는 상기 루프(7,8) 사이의 간격을 확장하게 된다.

즉, 상기 고정타이(50)로부터 상기 트레미(9)가 빠져나오게 되면, 상기 용수철 다리(10)가 용수철 힘에 의해서 벌어지게 되며 열유체 유입용 루프(7)와 열유체 유출용 루프(8)가 보어홀의 양측 내표면으로 밀착되며 루프 간격을 크게 한다.

결과적으로, 보어홀에 지하수의 흐름이 있어서 보어홀에 충진된 그라우팅재가 지하수와 함께 흘러 소실되거나 그라우팅재가 보어홀 하부로 침하하는 등의 원인이 발생하는 경우 보어홀에 그라우팅재를 보충 충진해야만 할 경우가 발생하는 경우 트레미를 보어홀에 다시 삽입이 가능하도록 하여 그라우팅재를 보충 충진이 가능하다.

또, 열유체 유입용 루프(7)와 열유체 유출용 루프(8) 사이의 열저항을 크게 하여 보어홀 단위길이당 열효율 높이며 보어홀 천공 깊이도 줄일 수 있어서 공사비를 줄일 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 2관용 U-벤드 파이프 스페이서의 사시도

도 2는 도 1의 정면도

도 3은 도 1의 2관용 U-벤드 파이프 스페이서에 루프와 트레미의 조립사시도

도 4는 도 3의 체결된 모습의 사시도

도 5는 도 4의 정면도

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 2관용 U-벤드 파이프 스페이서의 사시도

도 7은 도 6에 도시된 2관용 U-벤드 파이프 스페이서의 용수철이 생략된 저면도

도 8은 도 7의 2관용 U-벤드 파이프 스페이서에 루프와 트레미의 조립사시도

도 9는 도 8에서 루프와 트레미의 조립 후 고정타이에 의해 루프와 트레미를 서로 체결하는 모습의 사시도

도 10은 도 9에서 고정타이에 의해 루프와 트레미를 서로 체결한 상태의 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 2관용 U-벤드 파이프 스페이서 2: 용수철

3: 크립 4: 루프후크

5: 트레미 크립 6: 루프 크립

7: 열유체 유입용 루프 8: 열유체 유출용 루프

9: 트레미 10: 용수철 다리

11: 그라우팅 재료 50: 고정타이

51: 타이고정구

Claims (4)

1. 2개의 루프(7,8)를 각각 잡아줄 수 있는 루프크립(6)이 형성된 한쌍의 루프후크(4);

   상기 한쌍의 루프후크(4)를 서로 연결하는 용수철 다리(26)를 가지는 용수철(2); 및

   상기 루프후크(4)에 고정되는 상기 2개의 루프(7,8)의 외주면 및 상기 루프(7,8)와 평행한 방향으로 배치되는 트레미(9)의 외주면을 감아서, 상기 2개의 루프(7,8) 및 상기 트레미(9)를 상호 고정시키는 고정타이(50)를 포함하는 2관용 U-벤드 파이프 스페이서.
2. 제1항에 있어서, 상기 용수철(20)에는 상기 용수철 다리(26)의 간격을 제한하는 크립(21)이 착탈가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 2관용 U-벤드 파이프 스페이서.
3. 제1항에 있어서, 상기 고정타이(50)는 상기 용수철 다리(26) 사이를 관통하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 2관용 U-벤드 파이프 스페이서.
4. 제1항에 있어서, 상기 고정타이(50)의 일단부에는 상기 고정타이(50)의 타단부가 고정되는 타이고정구(51)가 형성되는 것을 특징으로 하는 2관용 U-벤드 파이프 스페이서.

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