KR101544753B1

KR101544753B1 - 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치

Info

Publication number: KR101544753B1
Application number: KR1020130141188A
Authority: KR
Inventors: 권혁태
Original assignee: (주) 신성이에스
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2015-08-17
Also published as: KR20150057618A

Abstract

본 발명의 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치는, 우물 관정에 수직한 방향으로 삽입되고, 하측에 지하수를 유입하는 다수개의 유입 미세홀이 형성되며, 지열을 통해 열 교환된 물을 지상으로 이송하도록 내부에 유로가 형성된 유입관과, 상기 유입관의 일단에 연결되고, 심정펌프에 의해 펌핑된 물을 공급받아 열 교환을 수행하는 열 교환기와, 일단이 상기 열 교환기에 연결되어 상기 우물 관정에 수직한 방향으로 삽입되고, 상기 열 교환기를 통해 열 교환된 물을 지중으로 배출하도록 내부에 유로가 형성된 배출관과, 상기 유입관의 타단과 상기 배출관의 타단에 장착되어 상기 유입관과 상기 배출관을 서로 연결시키는 U자형 가이드 관과, 상기 유입관 및 상기 배출관을 따라 수직한 방향으로 일정 간격 이격되어 장착되고, 상기 유입관과 상기 배출관의 거리를 일정하게 유지시키는 간격 유지부재와, 상기 유입관 및 상기 배출관의 하측과 상기 가이드 관 사이에 배치되고, 상기 배출관을 통해 배출되는 열 교환된 물을 상기 유입관으로 이송하는 연결관 및 상기 유입관 내에 장착되고, 지열을 통해 열 교환된 물을 일 방향으로만 이송하도록 개폐되는 체크밸브를 포함하고, 상기 가이드 관은 내부에 유로가 형성되며, 외측에 걸림 홀이 형성된 가이드 부재가 장착되는 것을 특징으로 한다.

Description

우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치{GUIDE, CLEANING AND PROTECTION DEVICE OF STANDING COLUMN WELL TYPE GEOTHERMAL HEAT EXCHANGE CIRCULATION PIPE}

본 발명은 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 지하의 물을 지열 교환기에 공급하는 유입관과 지열 교환기를 통해 열 교환된 물을 지하로 배출하는 배출관의 하단에 장착되어 유입관과 배출관을 우물 관정에 용이하게 삽입하고, 열 교환하여 지하로 배출되는 물을 유입관으로 재이송시킬 수 있는 U자형 가이드 관이 구비된 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치에 관한 것이다.

일반적으로 산업용이나 가정용으로는 난방을 위해 석탄, 석유, 천연가스 등의 화석연료가 직접 사용되거나 화석연료를 이용하여 생산된 전력을 사용하고 있다.

그러나, 화석연료는 연소시 공해물질이 발생되어 환경을 오염시킬 뿐만 아니라, 화석연료의 급격한 사용으로 인해 매장량이 감소되고 있으며, 최근에는 이러한 화석연료를 대체할 수 있는 에너지원의 개발이 활발히 이루어지고 있다.

이러한, 대체 에너지원으로 풍력, 태양열 및 태양광, 지열 등을 포함할 수 있다. 바람을 이용한 풍력이나 태양을 이용한 태양열 및 태양광의 에너지원을 생산하기 위해서는 지상에 대규모의 발전 장치가 설치되어야 하기 때문에, 이들 발전 장치의 설치 및 유지 보수에 대한 막대한 비용이 발생되고 에너지 효율이 높지 않다는 단점이 있다.

반면에, 열 효율이 좋으면서 넓은 설치 면적이 요구되지 않고, 설치 및 유지 비용이 상대적으로 적게 소요되는 지열을 에너지원으로 이용하는 열 교환 시스템이 각광을 받고 있다.

지열 교환 시스템은 지하의 물의 온도차를 이용하여 냉난방 등에 활용하는 기술이다. 이러한 지열을 이용한 열 교환 시스템으로, 공개특허 제10-2004-0045780호는 지열교환기 설치방법 및 설치구조에 관한 것으로, 지열을 회수하도록 내부에 열전달 유체가 담긴 지열교환기를 지중에 매설하고, 히트펌프에서 지열교환기를 통해 회수한 지열을 갖는 유체에 대해 열교환을 수행하는 기술이 개시되고 있다.

그러나, 종래 기술은 수직밀폐형 구조로, 폐회로 내 즉, 지열교환기 내에 기포가 발생하면 유체의 순환이 어려워지고, 굴착을 하는 홀(hole) 갯수의 숫자가 많아 비교적 많은 면적의 땅이 필요하게 되며, 유체의 온도가 동결온도 이하로 내려가면 히트펌프의 성능이 저하된다는 문제점이 있다.

따라서, 일반적인 폐회로 지열 펌프로서는 수행할 수 없는 다량의 지하수를 이용하여 열 교환을 수행하는 방식으로, 유입관을 통해 지하수를 공급받아 열 교환을 한 후, 배출관을 통해 지하로 배출하는 개방 회로 방식의 우물 관정형 방식이 사용되고 있다.

그러나, 상기와 같은 경우에 있어서도, 하나의 관정에 지하수를 공급받는 유입관과 열 교환된 지하수를 배출하는 배출관이 삽입되고, 특히 유입관과 배출관이 지하 500m 정도의 깊이까지 삽입되어야 하기 때문에 유입관과 배출관의 삽입시 각 관의 끝이 관정 벽에 걸려 삽입이 용이하지 못하다는 문제점과 유입관이 막혀버리는 경우 펌프소손이 발생하거나 압력을 가해 순환을 원활하게 할 수 없는 문제점을 안고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 지하로부터 물을 유입하는 유입관 및 열 교환된 물을 지하로 배출하는 배출관의 하단에 일정 중량을 가지는 철강재 또는 스테인레스 강으로 이루어지고, 내부에 유로가 형성된 U형태의 가이드 관을 장착함으로써, 우물 관정에 유입관 및 배출관을 용이하게 삽입할 수 있는 가이드 관 및 유입관과 배출관이 막히는 경우 압력에 견딜 수 있는 재질의 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치의 제공을 목적으로 한다.

또한, 간격 유지부재를 통해 지중에 설치되는 유입관과 배출관의 거리를 일정하게 유지하고, 유입관과 배출관 사이에 연결관을 장착하여 배출관을 통해 배출되는 열 교환된 물을 유입관으로 유입시켜 물의 양을 일정하게 유지시킴으로써 열 교환 효율을 향상시킬 수 있으며, 고압펌프를 이용하여 관의 막힘 현상 발생시 청소 및 순환을 원활하게 하는 가이드 관이 구비된 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치의 제공을 목적으로 한다.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치는, 우물 관정에 수직한 방향으로 삽입되고, 하측에 지하수를 유입하는 다수개의 유입 미세홀이 형성되며, 지열을 통해 열 교환된 물을 지상으로 이송하도록 내부에 유로가 형성된 유입관과, 상기 유입관의 일단에 연결되고, 심정펌프에 의해 펌핑된 물을 공급받아 열 교환을 수행하는 열 교환기와, 일단이 상기 열 교환기에 연결되어 상기 우물 관정에 수직한 방향으로 삽입되고, 상기 열 교환기를 통해 열 교환된 물을 지중으로 배출하도록 내부에 유로가 형성된 배출관과, 상기 유입관의 타단과 상기 배출관의 타단에 장착되어 상기 유입관과 상기 배출관을 서로 연결시키는 U자형 가이드 관과, 상기 유입관 및 상기 배출관을 따라 수직한 방향으로 일정 간격 이격되어 장착되고, 상기 유입관과 상기 배출관의 거리를 일정하게 유지시키는 간격 유지부재와, 상기 유입관 및 상기 배출관의 하측과 상기 가이드 관 사이에 배치되고, 상기 배출관을 통해 배출되는 열 교환된 물을 상기 유입관으로 이송하는 연결관 및 상기 유입관 내에 장착되고, 지열을 통해 열 교환된 물을 일 방향으로만 이송하도록 개폐되는 체크밸브를 포함하고, 상기 가이드 관은 내부에 유로가 형성되며, 외측에 걸림 홀이 형성된 가이드 부재가 장착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치는, 상기 가이드 관이 일정 중량을 가지는 스테인레스 강으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치는, 상기 배출관에 다수개의 배출 미세 홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치는, 상기 유입관이, 제 1 유입관 및 상기 제 1 유입관의 하측에 연결되고 상기 제 1 유입관의 직경보다 작게 형성되는 제 2 유입관으로 이루어지며, 상기 제 1 유입관은 다수개의 제 1 유입관 부재로 이루어지고, 상기 제 2 유입관은 다수개의 제 2 유입관 부재로 이루어지며, 상기 제 1 유입관 부재 및 제 2 유입관 부재는 상단 및 하단의 외측면에 수 나사산이 각각 형성되고, 내측면에 암 나사산이 형성된 원통형의 유입관 결합부재를 통해 각각 소켓결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치는, 상기 유입관이, 제 1 유입관 및 상기 제 1 유입관의 하측에 연결되고 상기 제 1 유입관의 직경보다 작게 형성되는 제 2 유입관으로 이루어지며, 상기 제 1 유입관은 다수개의 제 1 유입관 부재로 이루어지고, 상기 제 2 유입관은 다수개의 제 2 유입관 부재로 이루어지며, 상기 제 1 유입관 부재 및 제 2 유입관 부재는 상단의 내측면에 암 나사산이 형성되며, 하단의 외측면에 수 나사산이 각각 형성되어 상기 제 1 유입관 부재 및 제 2 유입관 부재가 각각 나사결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치는, 상기 가이드 관의 일단 내측에는 암 나사산이 형성되고, 상단 내측면에 형성된 암 나사산과 하단 외측면에 수 나사산이 형성된 원통형의 가이드 관 결합부재를 통해 상기 가이드 관의 일단과 상기 제 2 유입관 부재의 하단이 소켓결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치는, 상기 배출관이, 다수개의 배출관 부재로 이루어지고, 상기 배출관 부재는 상단 및 하단의 외측면에 수 나사산이 각각 형성되며, 내측면에 암 나사산이 형성된 원통형의 배출관 결합부재를 통해 각각 소켓결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치는, 상기 배출관이, 다수개의 배출관 부재로 이루어지고, 상기 배출관 부재는 상단의 외측면에 암 나사산이 형성되며, 하단의 외측면에 수 나사산이 형성되어 각 배출관 부재가 서로 나사결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치는, 상기 가이드 관의 타단 내측에는 암 나사산이 형성되고, 상단 내측면에 형성된 암 나사산과 하단 외측면에 수 나사산이 형성된 원통형의 가이드 관 결합부재를 통해 상기 가이드 관의 타단과 상기 배출관 부재의 하단이 소켓결합되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명에 따른 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치는, 상기 배출관 측에 장착되고, 상기 배출관을 통해 하측 방향으로 압축공기를 제공하는 고압펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 우물 관정형 지열 교환 순환관의 보호장치에 따르면, 지열을 통해 열 교환된 물을 유입하는 유입관 및 지상에서 열 교환된 물을 지하로 배출하는 배출관의 하단에 일정 중량을 가지는 스테인레스 강으로 이루어지고, 내부에 유로가 형성된 U형태의 가이드 관을 장착함으로써, 우물 관정에 유입관 및 배출관을 용이하게 삽입할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 가이드 관의 일측에 걸림 홀이 형성된 가이드 부재가 형성되어, 걸림 홈에 장착되는 별도의 걸림부재를 사용하여 이 가이드 관에 연결된 유입관 및 배출관을 우물 관정에 안정적을 삽입시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 간격 유지부재를 통해 지중에 설치되는 유입관과 배출관의 거리를 일정하게 유지시킴과 동시에, 유입관과 배출관 사이에 연결관을 장착하여 배출관을 통해 배출되는 열 교환된 물 중 일부를 유입관으로 유입시켜 물의 양을 일정하게 유지시킴으로써 열 교환 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 우물 관정형 지열 교환 순환관의 보호장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 2 및 도 3은, 본 발명의 복수개의 유입관 부재로 이루어지는 유입관과 복수개의 배출관 부재로 이루어지는 유입관 및 배출관의 조립상태를 나타내는 도면이다.
도 4는, 본 발명의 유입관과 배출관 하단에 장착되는 U형 가이드 관의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 5 내지 도 7은, 본 발명의 유입관과 배출관 사이에 장착되는 간격 유지부재의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 8은, 본 발명의 유입관과 배출관 사이에 장착되는 연결관의 구성을 나타내는 구성도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 우물 관정형 지열 교환 순환관의 보호장치를 개략적으로 나타내는 구성도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 복수개의 유입관 부재로 이루어지는 유입관과 복수개의 배출관 부재로 이루어지는 유입관 및 배출관의 조립상태를 나타내는 도면이며, 도 4는 본 발명의 유입관과 배출관 하단에 장착되는 U형 가이드 관의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 우물 관정형 지열 교환 순환관의 보호장치(1)는, 지중(2)에 형성된 우물 관정(3)에 삽입되는 제 1 유입관(11)과 제 2 유입관(12)으로 이루어지는 유입관(10) 및 배출관(20)을 포함할 수 있다.

또한, 이 유입관(10)을 통해 유입되는 물, 즉 지열을 통해 열 교환된 물은 유입관(10)의 일단, 즉 상단과 연결된 지상의 열 교환기(30)에 제공되고, 열 교환기(30)는 배출관(20)의 상단과 연결되어 열 교환기(30)에서 열 교환된 물은 배출관(20)을 통해 지하로 배출된다.

열 교환기(30)는 지하에서 열 교환된 물을 이용하여 지열의 에너지를 흡수하기 위한 것으로, 용도에 따라 다양한 형태로 채용될 수 있다.

유입관(10)은 제 1 유입관(11)과 이 제 1 유입관(11)의 하단에 제 1 유입관(11) 보다 직경이 작은 제 2 유입관(12)의 연결로 이루어지고, 유입관(10) 내에는 심정펌프(40)가 장착될 수 있다.

이 심정펌프(40)는 유입관(10)을 통해 지하에서 열 교환된 물을 지상으로 펌핑하기 위한 수중모터 등의 펌프가 다양한 형태로 채용될 수 있다.

또한, 유입관(10)의 내부에는 지열을 통해 열 교환된 물을 일 방향으로만 이송하도록 개폐되는 체크밸브(711)가 장착될 수 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 제 1 유입관(11)은 다수개의 제 1 유입관 부재(11_1)로 이루어지고, 제 1 유입관 부재(11_1)는 상단의 내측면에 암 나사산(111)이 형성되며, 하단의 외측면에는 수 나사산(112)이 각각 형성되어, 서로 나사결합될 수 있다.

또한, 제 2 유입관 부재(12_1)에도 제 1 유입관 부재(11_1)와 동일하게 상단의 내측면에 암 나사산(111_1)이 형성되고, 하단의 외측면에 수 나사산(112_1)이 형성되어 서로 나사결합되도록 구성될 수 있다.

제 2 유입관(12)의 하측에는 지하수를 유입할 수 있도록 스크래치 형태의 유입 미세 홀(13)이 다수개 형성되어 있다.

배출관(20)은 다수개의 배출관 부재(21)의 연결로 이루어지는 것으로, 각 배출관 부재(21)의 상단 내측면에는 암 나사산(211)이 형성되고, 하단 외측면에는 수 나사산(212)이 형성되어 각각 나사결합될 수 있다.

배출관(20)에는 하측에 스크래치 형태의 배출 미세 홀(22)이 다수개 형성되어, 배출관(20)을 통해 배출되는 열 교환된 물의 일부를 우물 관정(3)으로 배출시킬 수 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 제 1 유입관(11) 및 제 2 유입관(12)의 결합은 상단 및 하단에 수나사산(111')이 형성된 제 1 유입관 부재(11_2)와 상단 및 하단에 수나사산(112')이 형성된 제 2 유입관 부재(12_2)의 결합으로 이루어질 수 있다.

이때, 각 유입관 부재(11_2, 12_2)는 내부에 암나사산(113)이 형성된 유입관 결합부재(14)를 통해 소켓결합될 수 있다.

또한, 배출관(20)은 상단 및 하단에 수나사산(211')이 형성된 다수개의 배출관 부재(21_1)의 연결로 이루어지는 것으로, 배출관 부재(21_1)는 내부에 암나사산(213)이 형성된 배출관 결합부재(15)를 통해 소켓결합될 수 있다.

상기와 같이, 각각의 유입관 부재 및 배출관 부재를 결합시킴으로써, 우물 관정(3)의 깊이에 따라 유입관(10) 및 배출관(20)의 길이를 조절할 수 있다.

본 발명의 우물 관정형 지열 교환 순환관의 보호장치(1)에서는 유입관(10)과 배출관(20)의 하단에는 도 4에 나타낸 바와 같은, 가이드 관(50)이 장착될 수 있다.

이 가이드 관(50)은 U자 형태로 이루어지고, 내부에 유로가 형성되어 배출관(20)을 통해 배출되는 열 교환된 물이 우물 관정(3) 내에서, 즉 지하에서 지열이 흡수된 상태로 유입관(10)을 따라 이송될 수 있다.

또한, 가이드 관(50)의 일단 및 타단의 내부에는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 암나사산(53, 53)이 형성되고, 가이드 관(50)의 일단 및 타단은 상단 내측면에 형성된 암 나사산(114)과 하단 외측면에 수 나사산(115)이 형성된 원통형의 가이드 관 결합부재(16)를 통해 제 2 유입관 부재(12_1, 12_2) 및 배출관 부재(21, 21_1)와 서로 소켓결합될 수 있다.

이러한, 가이드 관(50)은 일정 중량을 가지는 스레인스 강 재질로 이루어지고 있으나, 물에 부식이 되지 않는 재질이라면 다른 재질로 이루어져도 괜찮다.

따라서, 유입관(10) 및 배출관(20)에 장착된 가이드 관(50)의 U자 형태 및 중량에 의해, 우물 관정(3)에 유입관(10) 및 배출관(20)을 지하로 삽입하는 경우, 우물 관정(3)의 벽에 유입관(10) 및 배출관(20)이 걸리는 현상을 방지할 수 있다.

또한, 이 가이드 관(50)에는 걸림 홀(52)이 형성된 가이드 부재(51)가 일측에 구비되어, 도시하지는 않았지만, 별도의 와이어나 밧줄을 가이드 부재(51)의 걸림 홀(52)에 장착한 상태에서 유입관(10) 및 배출관(20)의 위치 및 삽입 속도 등을 조절하면서 우물 관정(3)에 삽입시킬 수 있기 때문에 보다 안정적으로 우물 관정(3) 내의 설치를 가이드 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치(1)에서는 우물 관정(3)에 삽입되는 유입관(10) 및 배출관(20)과 가이드 관(50)을 소켓결합되도록 구성함으로써, 시공 현장에서 작업을 용이하게 수행할 수 있는 특징이 있다.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 유입관과 배출관 사이에 장착되는 간격 유지부재의 구성을 나타내는 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에서는 우물 관정(3) 내에서 유입관(10)과 배출관(20)의 거리를 일정하게 유지할 수 있도록, 유입관(10)과 배출관(20) 사이에 다수개의 간격 유지부재(60)가 장착될 수 있다.

이 간격 유지부재(60)는 다양한 형태로 유입관(10)과 배출관(20) 사이에 장착되는 것으로, 예를 들어, 도 5에 나타낸 바와 같이, 유입관(10)과 배출관(20) 사이에 유지부재(611)가 장착된 상태에서, 탄성력이 있는 밴드 형태의 고정부재(612)로 유입관(10)과 배출관(20)을 서로 결합시킬 수 있다.

또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 유입관(10)과 배출관(20) 사이에 유지부재(621)가 장착된 상태에서, 유입관(10)과 배출관(20)의 둘레에 감겨지도록 스텐 밴드 형태의 고정부재(622)를 장착하여 유입관(10)과 배출관(20)의 거리를 일정간격 이격시킨 상태에서 서로 결합시킬 수 있다.

또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 내측면이 한 쌍의 반원 형상으로 이루어지는 제 1 유지부재(631)와, 동일하게 내측면이 한 쌍의 반원 형상으로 이루어지는 제 2 유지부재(632)를 통해 유입관(10)과 배출관(20)의 사이를 일정간격 이격시킬 수 있다.

즉, 유입관(10)과 배출관(20)이 제 1 유지부재(631)와 제 2 유지부재(632)에 장착된 상태에서 볼트 등의 고정부재(633)로 제 1 유지부재(631)와 제 2 유지부재(632)를 결합시킴으로써 유입관(10)과 배출관(20)은 서로 일정 간격 이격된 상태를 유지할 수 있다.

도 5 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 우물 관정(3)에 설치되는 유입관(10)과 배출관(20)의 거리를 일정하게 유지시켜 줌으로써, 유입관(10)과 배출관(20) 사이의 열 교환을 방지하여 유입관(10)을 통해 유입되는 물의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있는 특징이 있다.

도 8은 본 발명의 유입관과 배출관 사이에 장착되는 연결관의 구성을 나타내는 구성도이다.

유입관(10)의 하측과 배출관(20)의 하측, 즉 제 2 유입관(12)와 배출관(20) 사이에는 유로를 서로 연결하는 연결관(70)이 구비될 수 있다.

따라서, 배출관(20)을 통해 지하로 배출되는 열 교환된 물 중 일부를 이 연결관(70)을 통해 유입관(10)으로 재유입시킬 수 있다.

특히, 갈수기 시에는 유입관(10)을 통해 유입되는 물의 양이 줄어들고, 이로 인하여 열 교환기(30)에서의 열 교환 효율이 떨어질 수 있는 문제점이 발생될 수 있다.

그러나, 상기와 같이, 배출관(20)을 통해 배출되는 물의 일부를 유입관(10)으로 재유입시킴으로써, 우물 관정(3)의 지하수의 양이 줄어도 유입관(10)을 통해 유입되는 물의 양을 일정하게 유지시킬 수 있다.

또한, 연결관(70)은 유입관(10) 및 배출관(20)의 하측, 예를 들어 지하 500m 이하의 위치에 장착되기 때문에, 배출관(20)을 통해 지하로 배출되는 열 교환된 물이 지중의 열을 흡수하게 되고, 지중의 열을 흡수한 물이 유입관(10)으로 유입됨으로써, 연결관(70)을 통해 이송되는 물에 의해 열 효율이 떨어지는 문제점은 발생되지 않고, 유입되는 물의 양을 일정하게 유지시킴으로써 열 교환 효율을 향상시킬 수 있다.

배출관(20) 측에 장착되는 고압펌프(80)는 배출관(20)을 통해 하측 방향으로 압축공기를 제공할 수 있다.

즉, 유입관(10)으로 유입되는 지하수에는 이물질 들이 포함되고, 이러한 이물질로 인하여 유입관(10) 및 배출관(20) 내부, 또는 가이드 관(50)의 내부에 막힘 현상이 발생되어 열 효율이 감소되거나, 유입되는 이물질 들에 의해 심정펌프(40)가 파손될 수 있는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 고압펌프(80)에서는 높은 압력으로 압축공기를 발생시켜 배출관(20)으로 제공함으로써, 배출관(20)으로 제공된 압축공기는 가이드 관(50)을 통해 유입관(10)으로 이동되어 외부로 배출시킬 수 있다.

특히, 유입관(10)과 배출관(20)의 하단에 결합된 가이드 관(50)은 스테인레스 재질로 구성됨으로써 관의 내부 청소시, 고압펌프(80)에서 발생되는 고압의 압축공기에 의한 파손을 방지할 수 있기 때문에 청소의 효율성을 높일 수 있는 특징이 있다.

또한, 압축공기에 의해 이물질의 배출은, 유입관(10)에 형성된 다수의 유입 미세 홀(13) 및 다수의 배출 미세 홀(22)로도 이물질을 배출시킬 수 있다.

상기와 같이, 고압펌프(80)에서 발생된 압축공기는 유입관(10)과 배출관(20)에 각각 형성된 미세 홀(13 및 22) 및 유입관(10)을 통해 지하수에 포함된 이물질을 외부로 배출시킴으로써, 이물질로 인한 관의 막힘 또는 심정펌프(40)의 손상을 방지할 수 있는 특징이 있다.

상기 본 발명의 내용은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1 : 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치
10 : 유입관 11 : 제 1 유입관
12 : 제 2 유입관 20 : 배출관
30 : 열 교환기 40 : 심정펌프
50 : 가이드 관 51 : 가이드 부재
60 : 간격 유지부재 70 : 연결관
80 : 고압펌프

Claims

우물 관정에 수직한 방향으로 삽입되고, 하측에 지하수를 유입하는 다수개의 유입 미세홀이 형성되며, 지열을 통해 열 교환된 물을 지상으로 이송하도록 내부에 유로가 형성된 유입관;
상기 유입관의 일단에 연결되고, 심정펌프에 의해 펌핑된 물을 공급받아 열 교환을 수행하는 열 교환기;
일단이 상기 열 교환기에 연결되어 상기 우물 관정에 수직한 방향으로 삽입되고, 상기 열 교환기를 통해 열 교환된 물을 지중으로 배출하도록 내부에 유로가 형성된 배출관;
상기 유입관의 타단과 상기 배출관의 타단에 장착되어 상기 유입관과 상기 배출관을 서로 연결시키는 U자형 가이드 관;
상기 유입관 및 상기 배출관을 따라 수직한 방향으로 일정 간격 이격되어 장착되고, 상기 유입관과 상기 배출관의 거리를 일정하게 유지시키는 간격 유지부재;
상기 유입관 및 상기 배출관의 하측과 상기 가이드 관 사이에 배치되고, 상기 배출관을 통해 배출되는 열 교환된 물을 상기 유입관으로 이송하는 연결관; 및
상기 유입관 내에 장착되고, 지열을 통해 열 교환된 물을 일 방향으로만 이송하도록 개폐되는 체크밸브;를 포함하고,
상기 가이드 관은 내부에 유로가 형성되며,
외측에 걸림 홀이 형성된 가이드 부재가 장착되고,
상기 배출관 측에 장착되고, 상기 배출관을 통해 하측 방향으로 압축공기를 제공하는 고압펌프;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치.
제 1 항에 있어서,
상기 가이드 관은 일정 중량을 가지는 스테인레스 강으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치.
제 1 항에 있어서,
상기 배출관에 다수개의 배출 미세 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치.
제 1 항에 있어서,
상기 유입관은,
제 1 유입관 및 상기 제 1 유입관의 하측에 연결되고 상기 제 1 유입관의 직경보다 작게 형성되는 제 2 유입관으로 이루어지며,
상기 제 1 유입관은 다수개의 제 1 유입관 부재로 이루어지고, 상기 제 2 유입관은 다수개의 제 2 유입관 부재로 이루어지며,
상기 제 1 유입관 부재 및 제 2 유입관 부재는 상단 및 하단의 외측면에 수 나사산이 각각 형성되고, 내측면에 암 나사산이 형성된 원통형의 유입관 결합부재를 통해 각각 소켓결합되는 것을 특징으로 하는 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치.
제 1 항에 있어서,
상기 유입관은,
제 1 유입관 및 상기 제 1 유입관의 하측에 연결되고 상기 제 1 유입관의 직경보다 작게 형성되는 제 2 유입관으로 이루어지며,
상기 제 1 유입관은 다수개의 제 1 유입관 부재로 이루어지고, 상기 제 2 유입관은 다수개의 제 2 유입관 부재로 이루어지며,
상기 제 1 유입관 부재 및 제 2 유입관 부재는 상단의 내측면에 암 나사산이 형성되며, 하단의 외측면에 수 나사산이 각각 형성되어 상기 제 1 유입관 부재 및 제 2 유입관 부재가 각각 나사결합되는 것을 특징으로 하는 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 가이드 관의 일단 내측에는 암 나사산이 형성되고,
상단 내측면에 형성된 암 나사산과 하단 외측면에 수 나사산이 형성된 원통형의 가이드 관 결합부재를 통해 상기 가이드 관의 일단과 상기 제 2 유입관 부재의 하단이 소켓결합되는 것을 특징으로 하는 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치.
제 1 항에 있어서,
상기 배출관은,
다수개의 배출관 부재로 이루어지고,
상기 배출관 부재는 상단 및 하단의 외측면에 수 나사산이 각각 형성되며, 내측면에 암 나사산이 형성된 원통형의 배출관 결합부재를 통해 각각 소켓결합되는 것을 특징으로 하는 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치.
제 1 항에 있어서,
상기 배출관은,
다수개의 배출관 부재로 이루어지고,
상기 배출관 부재는 상단의 외측면에 암 나사산이 형성되며, 하단의 외측면에 수 나사산이 형성되어 각 배출관 부재가 서로 나사결합되는 것을 특징으로 하는 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 가이드 관의 타단 내측에는 암 나사산이 형성되고,
상단 내측면에 형성된 암 나사산과 하단 외측면에 수 나사산이 형성된 원통형의 가이드 관 결합부재를 통해 상기 가이드 관의 타단과 상기 배출관 부재의 하단이 소켓결합되는 것을 특징으로 하는 우물 관정형 지열 교환 순환관의 안내, 청소 및 보호장치.
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