KR101562791B1 - Deep geothermal heat exchange pipe - Google Patents

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KR101562791B1
KR101562791B1 KR1020130150650A KR20130150650A KR101562791B1 KR 101562791 B1 KR101562791 B1 KR 101562791B1 KR 1020130150650 A KR1020130150650 A KR 1020130150650A KR 20130150650 A KR20130150650 A KR 20130150650A KR 101562791 B1 KR101562791 B1 KR 101562791B1
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한국생산기술연구원
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Abstract

이 발명은 열교환을 위해 시추홀에 삽입되는 심부지열 교환용 파이프 단위체(200)로서, 외관(210)과 내관(220)이 이중의 중공형 튜브 형태를 가지며, 외관과 내관이 일정 간격으로 이격되어 외관과 내관 사이에 충전부(250)를 구비하며, 충전부에는 입자형태의 단열재와 압축공기가 충전된다. 이 발명은 이중의 중공형 튜브형태로 구성하고 그 내부를 압축공기와 단열재로 충전함으로써, 단열성이 높고 압력에 의한 파이프의 변형을 예방해 깊은 심도에서도 사용할 수 있는 장점이 있다.The present invention relates to a pipe unit for a deep geothermal heat exchanger (200) to be inserted into a drilling hole for heat exchange, wherein the outer pipe (210) and the inner pipe (220) have a double hollow tube shape, A charging part 250 is provided between the outer tube and the inner tube, and the charging part is filled with the heat insulating material in particle form and compressed air. The present invention has the advantage of being constructed in the form of a double hollow tube and filling the inside thereof with compressed air and heat insulating material, so that the heat insulating property is high and the deformation of the pipe due to the pressure can be prevented and used at deep depth.

Description

심부지열 교환용 파이프 단위체 및 이를 구비한 파이프 조립체{Deep geothermal heat exchange pipe}Technical Field [0001] The present invention relates to a deep-geothermal heat exchange pipe unit,

이 발명은 심부지열 교환용 파이프 단위체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이중의 중공형 튜브형태로 구성되어 그 내부를 압축공기와 입자형태의 단열재로 충전하여, 단열성이 높고 압력에 의한 파이프의 변형이 적은 심부지열 교환용 파이프 단위체에 관한 것이다. 또한, 이 발명은 상기와 같은 파이프 단위체를 다수개 조립하여 구성한 심부지열 교환용 파이프 조립체에 관한 것이기도 하다. The present invention relates to a pipe unit for deep-sea geothermal exchange, and more particularly, to a pipe unit for a geothermal exchange of a deep part, more specifically a double hollow tube type in which the interior of the pipe unit is filled with compressed air and a heat insulating material in particle form, The present invention relates to a pipe unit for exchanging geothermal heat. The present invention also relates to a deep-water geothermal heat exchanger pipe assembly in which a plurality of such pipe unit bodies are assembled.

전 세계 지열산업은 열 활용 50GWth, 발전 10GWe으로 총 60GW의 규모이며, 매년 17% 이상의 고성장을 기록하고 있다. 신재생에너지 중에서 지열에너지는 여타 신재생에너지와 비교하여 연중 90% 이상의 상시 가동이 가능하다는 최대의 장점을 가지고 있다.The global geothermal industry is 50 GWth of heat utilization and 10 GWe of power generation, totaling 60 GW, recording high growth of more than 17% every year. Geothermal energy has the greatest advantage of being able to operate at more than 90% of the annual renewable energy compared with other renewable energy.

지열발전의 대부분은 아이슬란드의 '불의 고리'지역에 해당하는 인도네시아, 멕시코, 일본, 미국, 라틴아메리카, 뉴질랜드 및 필리핀에 집중되어 있으나, 최근 인공지열 저류층 생성 기술(EGS : Enhanced Geothermal System)과 바이너리(Binary)플랜트 제작 기술 등의 발전에 힘입어 화산성 고온 지역지대가 아닌 프랑스, 독일, 호주 등 비화산지대에서도 지열발전 상용화가 활발히 추진되고 있다.Most of the geothermal power generation is concentrated in Indonesia, Mexico, Japan, the United States, Latin America, New Zealand and the Philippines, which correspond to the Icelandic 'fire ring' area. Recently, the technologies of artificial geothermal reservoirs (EGS: Enhanced Geothermal System) Binary) plant production technology, geothermal power generation commercialization is being actively promoted in non-volcanic areas such as France, Germany, Australia and so on.

국내 지열은 천부지열 산업이 99% 이상을 차지하고 있으며, 최근 심부지열국책 과제(IMW EGS)가 포항 흥해 일대에서 진행되고 있다. Domestic geothermal heat is more than 99% of the geothermal industry, and IMW EGS is currently underway in Pohang, Gyeonghae.

지열발전의 가장 큰 장점은 풍력이나 태양광과는 달리 80~90%의 설비 이용률 범위에서 기저부하를 생산하여 적기에 공급이 가능하고, 지상의 부지면적 소요량이 매우 적으며 배기가스가 없고, 연료공급이 필요 없다는 점과 건조지대에서도 공랭식 기술로 운용이 가능한 점 등으로 강력한 신재생에너지 대안분야이다. 그리고 지열에너지는 2020년 우리나라 국가 온실가스 감축목표량의 50%를 담당하는 중점추진기술로 선정되었으며, 국제 에너지 기구(IEA)는 2050년까지 지열발전량의 50%가 비화산지대에서 담당할 것을 제시하였다.The biggest advantage of geothermal power generation is that it is able to supply base load at base time in the range of 80 ~ 90% utilization ratio unlike wind power or solar power, It is a powerful renewable energy alternative field because it does not need supply and it can operate with air-cooling technology even in dry area. And geothermal energy was selected as a key technology that will account for 50% of Korea's national greenhouse gas reduction target in 2020, and the International Energy Agency (IEA) suggested that 50% of geothermal power generation will be undertaken in non-production areas by 2050.

현재 사용되고 있는 종래의 기술로는 도 1에 도시한 바와 같은, 한국 공개특허 제10-2011-0110570호에 개시된 수직 밀폐형 지중열 교환기 조립체 및 그 시공방법 등이 있다. 도 1은 한국 공개특허 제10-2011-0110570호에 개시된 지중열 교환기 조립체의 분해사시도이다.Conventional techniques currently in use include a vertically-closed type underground heat exchanger assembly disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2011-0110570, a construction method thereof, and the like, as shown in Fig. 1 is an exploded perspective view of an underground heat exchanger assembly disclosed in Korean Patent Application No. 10-2011-0110570.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 지중열 교환기 조립체는 열교환 매체가 담겨질 지열교환 파이프(12a, 12b, 22a, 22b, 32a, 32b)가 길이방향으로 각각 매설되고, 이러한 지열교환 파이프의 주변으로 채움재가 채워져 있으며, 일측 및/또는 타측에 서로 간에 길이방향으로 조립하기 위한 나사산을 갖는 다수개의 부재(10, 20, 30)로 구성된다. 따라서, 종래의 지중열 교환기 조립체는 시추홀의 깊이에 따라 중간에 위치하는 부재(20)의 개수를 늘려 조립하면 되므로 그 작업이 편리하고 효율적이다.As shown in FIG. 1, the conventional underground heat exchanger assembly has geothermal heat exchange pipes 12a, 12b, 22a, 22b, 32a, and 32b buried in the longitudinal direction, And a plurality of members (10, 20, 30) filled with fillers and having threads for assembling in the lengthwise direction on one side and / or the other side. Therefore, the conventional underground heat exchanger assembly can be assembled by increasing the number of the intermediate members 20 according to the depth of the drilling hole, so that the operation is convenient and efficient.

그런데, 상기 종래기술은 채움재로 시멘트, 벤토나이트, 모래 및 콩자갈과 모래의 혼합물을 이용하도록 구성되어 있다. 그러나, 이러한 채움재의 경우에는 열교환 도중 발생하는 열손실이 많을 뿐만 아니라, 심도가 깊어질 경우 지중 압력에 의해 파이프를 비롯해 조립체의 변형을 방지할 수 있는 구조적 특징을 전혀 갖지 못하고 있다. 따라서, 시추홀의 깊이가 깊은 심도에는 적용할 수 없는 문제점이 있다.However, the above-mentioned prior art is configured to use a mixture of cement, bentonite, sand, and soybean gravel as a filler. However, in the case of these filler materials, not only the heat loss generated during heat exchange is large, but also the structural characteristics such as the pipe and the deformation of the assembly due to the underground pressure can not be prevented when the depth is deepened. Therefore, there is a problem that it is not applicable to deep depths of drilled holes.

한국 특허공개공보 제10-2011-0110570호(공개일 : 2011. 10. 07)Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0110570 (published on October 07, 2011)

이 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 이중의 중공형 튜브형태로 구성하고 그 내부를 압축공기와 단열재로 충전함으로써, 단열성이 높고 압력에 의한 파이프의 변형을 예방해 깊은 심도에서도 사용할 수 있는 심부지열 교환용 파이프 단위체 및 이를 구비한 파이프 조립체를 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention has been made in order to solve all of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a double tube type air conditioner which is filled with compressed air and heat insulating material to prevent deformation of a pipe caused by pressure, The present invention provides a pipe unit for a deep geothermal heat exchanger and a pipe assembly having the same.

또한, 이 발명은 편리한 조립구조를 가짐에 따라 시추홀의 깊이에 따라 편리하게 조립 설치할 수 있는 심부지열 교환용 파이프 단위체 및 이를 구비한 파이프 조립체를 제공하는 데 다른 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a pipe unit for a deep geothermal heat exchanger and a pipe assembly having the pipe unit, which can be assembled and installed conveniently according to the depth of the drilling hole with a convenient assembling structure.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 이 발명은, 열교환을 위해 시추홀에 삽입되는 심부지열 교환용 파이프 단위체로서, 외관과 내관이 이중의 중공형 튜브 형태를 가지며, 상기 외관과 상기 내관이 일정 간격으로 이격되어 상기 외관과 상기 내관 사이에 충전부를 구비하며, 상기 충전부에는 입자형태의 단열재와 압축공기가 충전되는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is a pipe unit for deep-sea geothermal heat exchanger inserted into a drilling hole for heat exchange, wherein the outer tube and the inner tube have a double hollow tube shape, And a charging part is provided between the outer tube and the inner tube, and the charging part is filled with a heat insulating material in the form of particles and compressed air.

또한, 이 발명에 따르면, 상기 단열재는 유리섬유 또는 단열파우더인 것을 특징으로 한다. According to the present invention, the heat insulating material is glass fiber or heat insulating powder.

또한, 이 발명에 따르면, 상기 충전부는 상기 외관과 상기 내관을 서로 연결해 상부 및 하부를 각각 밀폐시키는 상부덮개와 하부덮개에 의해 형성되며, 상기 상부덮개에는 상기 압축공기를 상기 충전부에 주입하기 위한 주입홀이 더 형성되는 것을 특징으로 한다. In addition, according to the present invention, the charging unit is formed by an upper cover and a lower cover which seal the upper and lower portions respectively by connecting the outer tube and the inner tube, and the upper cover is provided with an injection Holes are further formed.

또한, 이 발명에 따르면, 상기 외관은 상부 및 하부가 서로 간에 조립 가능한 구조를 갖는 것을 특징으로 한다. Further, according to the present invention, the outer tube has a structure in which the upper and lower portions can be assembled with each other.

또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 이 발명의 심부지열 교환용 파이프 조립체는, 상기와 같이 구성된 심부지열 교환용 파이프 단위체를 다수개 순차적으로 서로 조립해 구성한 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a geothermal heat exchanger pipe assembly comprising a plurality of pipe unites for exchanging geothermal heat, which are constructed as described above.

또한, 이 발명에 따르면, 상기 심부지열 교환용 파이프 단위체의 사이에는 밀봉부재가 더 구비되는 것을 특징으로 한다. Further, according to the present invention, a sealing member is further provided between the pipe unit pieces for exchanging geothermal heat.

이 발명은 이중의 중공형 튜브형태로 구성하고 그 내부를 압축공기와 단열재로 충전함으로써, 단열성이 높고 압력에 의한 파이프의 변형을 예방해 깊은 심도에서도 사용할 수 있는 장점이 있다. 즉, 이 발명은 이중의 중공형 튜브 사이에 충전되는 단열재가 대류현상을 방지함에 따라 높은 단열효과를 얻을 수 있고, 충전된 단열재와 압축공기에 의해 파이프의 내부에서 바깥쪽으로 작용하는 힘을 이용해 파이프의 외측에서 가해지는 수압에 의한 파이프의 변형을 효율적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.The present invention has the advantage of being constructed in the form of a double hollow tube and filling the inside thereof with compressed air and heat insulating material, so that the heat insulating property is high and the deformation of the pipe due to the pressure can be prevented and used at deep depth. That is, according to the present invention, the heat insulating material filled between the double hollow tubes prevents the convection phenomenon, so that a high heat insulating effect can be obtained, and by the force acting outwardly inside the pipe by the filled heat insulating material and the compressed air, It is possible to effectively prevent the deformation of the pipe due to the water pressure applied from the outside of the pipe.

또한, 이 발명은 편리한 조립구조를 가짐에 따라 시추홀의 깊이에 따라 편리하게 조립 설치할 수 있어 효율적이고, 파이프 단위체를 생산이 용이한 길이로 제작해도 무방하기 때문에 생산성이 우수한 장점이 있다.In addition, since the present invention has a convenient assembling structure, it can be assembled and installed conveniently according to the depth of the drilling hole, and the pipe unit can be manufactured with a length that is easy to produce.

도 1은 종래기술에 따른 지중열 교환기 조립체의 구성관계를 도시한 분해사시도이다.
도 2는 이 발명의 한 실시예에 따른 심부지열 교환용 파이프 단위체의 구성관계를 도시한 정단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 파이프 단위체를 다수개 조립해 심부지열 교환용 파이프 조립체를 제작하는 과정을 도시한 정단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 심부지열 교환용 파이프 조립체를 시추홀에 삽입한 상태를 도시한 사용상태도이다. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of a conventional ground heat exchanger assembly.
FIG. 2 is a front sectional view showing a constitutional relationship of a pipe unit for a geothermal heat exchange according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a front sectional view showing a process of assembling a plurality of pipe units shown in FIG.
FIG. 4 is a state diagram showing a state in which the deep geothermal heat exchanger pipe assembly shown in FIG. 3 is inserted into a drilling hole.

이하, 이 발명에 따른 심부지열 교환용 파이프 단위체 및 이를 구비한 파이프 조립체의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 이 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이 실시예들은 이 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a pipe unit for a deep geothermal heat exchanger and a pipe assembly having the pipe unit according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It is provided to let you know.

도 2는 이 발명의 한 실시예에 따른 심부지열 교환용 파이프 단위체의 구성관계를 도시한 정단면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 이 발명의 한 실시예에 따른 심부지열 교환용 파이프 단위체(200)는 외관(210)과 내관(220)이 이중의 중공형 튜브형태로 구성되고, 상기 외관(210)과 내관(220)의 사이에는 단열재와 압축공기가 충전되어 있으며, 상부 및 하부는 상기 외관(210)과 내관(220)을 각각 서로 연결하는 상부덮개(230) 및 하부덮개(240)에 의해 밀폐되도록 구성된다. 여기서, 외관(210)과 내관(220) 간에는 일정 거리로 이격되어 있으며, 이 공간은 단열재와 압축공기가 충전될 충전부(250)로 이용된다.FIG. 2 is a front sectional view showing a constitutional relationship of a pipe unit for a geothermal heat exchange according to an embodiment of the present invention. 2, a pipe unit 200 for a geothermal geothermal heat exchanger according to an embodiment of the present invention includes an outer pipe 210 and an inner pipe 220 in the form of a double hollow tube, and the outer pipe 210 And the upper and lower portions are connected to each other by an upper lid 230 and a lower lid 240 connecting the outer pipe 210 and the inner pipe 220 to each other, And is configured to be sealed. Here, the outer tube 210 and the inner tube 220 are spaced apart from each other by a predetermined distance, and this space is used as a charging part 250 to be filled with a heat insulating material and compressed air.

이 실시예의 충전부(250)는 다음과 같은 방법으로 충전된다. 먼저, 밀봉된 충전부(250)를 단열재로 채운다. 이때, 단열재는 유리 섬유, 단열 파우더, 다공성 물질의 단열재 등 입자상태의 재질을 사용한다. 이렇게 입자상태의 재질을 사용하는 것은 입자와 입자의 사이에 압축공기가 투입될 수 있도록 공극을 제공하기 위함이며, 입자상태의 단열재에 의해 충전부(250) 내에서의 대류가 발생하지 않아 단열이 더 우수해지기 때문이다.The charging unit 250 of this embodiment is charged in the following manner. First, the sealed charging part 250 is filled with a heat insulating material. At this time, the material of the particle state is used as the heat insulating material such as glass fiber, heat insulating powder, and heat insulating material of porous material. The use of such a material in the form of particles is intended to provide a gap to allow compressed air to be introduced between the particles and the particles. Convection in the charger 250 does not occur due to the particle- It is because it is excellent.

그런 다음, 단열재가 충전된 충전부(250)의 상단을 주입홀(232)이 형성된 상부덮개(230)를 삽입하여 밀폐시킨 후, 주입홀(232)을 통해 압축공기를 충전부(250)의 내부로 투입시키고 일반적인 방법으로 주입홀(232)을 밀폐시킨다. 이때, 압축공기의 충전정도는 이 실시예의 심부지열 교환용 파이프 단위체(200)가 사용되는 심도를 고려하면 된다. The upper end of the charging part 250 filled with the heat insulating material is sealed by inserting the upper lid 230 with the injection hole 232 and then the compressed air is injected into the charging part 250 through the injection hole 232 And the injection hole 232 is sealed by a general method. At this time, the degree of filling of the compressed air can be considered in consideration of the depth at which the deep-portion geothermal heat exchanger pipe unit 200 of this embodiment is used.

상기와 같은 충전부(250)를 입자형태의 단열재와 압축공기로 충전하는 이유는 다음과 같다.The reason why the charging unit 250 is charged with the heat insulating material in the form of particles and compressed air is as follows.

종래의 경우, 열교환 중에 발생하는 열손실을 줄이기 위해 열교환이 이루어지는 이중의 중공형 튜브 사이의 충전부에 단열재를 채우거나 진공으로 구성하였다. 그런데, 충전부를 진공으로 구성하는 방식은 충전부에서의 대류현상이 발생해 단열효과가 감소할 뿐만 아니라 깊은 심도에서 발생하는 외압으로 인한 이중의 중공형 튜브가 손상될 우려가 있다. 한편, 단열재를 채우는 방식은 충전부에 단열재를 억지끼움 방식으로 채워 구성함에 따라 단열재의 삽입이 용이하지 않은 문제점이 있다. In the conventional case, in order to reduce the heat loss generated during the heat exchange, the filling part between the double hollow tubes in which the heat exchange is performed is filled with a heat insulating material or constructed with a vacuum. However, in the method of constructing the live part by vacuum, the convection phenomenon occurs in the live part to reduce the adiabatic effect, and the double hollow tube due to the external pressure generated at the deep depth may be damaged. On the other hand, in the method of filling the heat insulating material, there is a problem that inserting of the heat insulating material is not easy because the filling part is filled with the heat insulating material in a forced fit manner.

그런데, 이 발명에서와 같이 이중의 중공형 튜브 사이의 충전부에 입자형태의 단열재와 압축공기를 충전한다면, 충전부로의 단열재의 충전이 용이해지고, 단열재의 입자들 간의 공극에 충전된 압축공기로 인해 깊은 심도에서도 단열효과가 우수해진다.However, as in the case of the present invention, if the filling part between the double hollow tubes is charged with the heat insulating material in the form of particles and the compressed air, the filling of the heat insulating material into the charging part becomes easy and the compressed air filled in the space between the particles of the insulating material The adiabatic effect is excellent even at a deep depth.

그리고 충전부(250)의 내부에서 외부로 밀어내는 압축공기의 압력이 깊은 심도의 외압에 대응하여 외관(210)의 변형을 방지할 수가 있다. 예를 들어, 충전부(250)에 150bar의 압축공기를 충전해 구성한 심부지열 교환용 파이프 단위체(200)를 외압이 300bar로 작용하는 시추홀에 적용해 사용할 경우, 충전부(250)의 내부와 외부의 압력이 상쇄, 즉 충전부(250)의 내부와 외부의 압력의 차가 150bar 정도로 줄어들어, 외관(210)의 변형을 방지할 수 있게 된다.Further, deformation of the outer tube 210 can be prevented in response to the pressure of the compressed air which is pushed out from the inside of the charger 250 to a deep depth. For example, when the pipe unit 200 for exchanging the geothermal geothermal heat, which is constructed by filling the charger 250 with 150 bar of compressed air, is applied to a drilling hole having an external pressure of 300 bar, the inside and outside of the charger 250 The difference in pressure between the inside and the outside of the charger 250 is reduced to about 150 bar so that the deformation of the outer tube 210 can be prevented.

한편, 이 발명의 심부지열 교환용 파이프 단위체(200)는 서로 간에 다수개가 서로 연결되어 심부지열 교환용 파이프 조립체(200a)를 구성할 수 있다. 이때, 다수개의 심부지열 교환용 파이프 단위체(200)를 서로 간에 조립하기 위해서는, 상기 외관(210)의 외측 상부와 하부에 다양한 체결구조를 갖도록 구성하면 된다. Meanwhile, a plurality of deep-portion geothermal exchange pipe unit 200 according to the present invention may be connected to each other to constitute a deep geothermal heat exchanger pipe assembly 200a. At this time, in order to assemble the plurality of deep geothermal exchange pipe units 200 to each other, the upper and lower outer sides of the outer pipe 210 may have various fastening structures.

이 실시예의 체결구조의 한 예로는 도 2에 도시한 바와 같이, 외관(210)의 외측 상부는 그 상단에 형성된 제1 상부 결합면(211a)과, 제1 상부 결합면(211a)에서 일정 각도로 경사지게 형성되며 나사산으로 이루어진 제2 상부 결합면(212a)과, 제2 상부 결합면(212a)의 끝단에서 제1 상부 결합면(211a)과 평행을 이루는 제3 상부 결합면(213a)으로 구성되고, 외측 하부는 상기 외측 상부와 체결 가능한 구조의 제1, 제2, 제3 하부 결합면(211b, 212b, 213b)으로 구성된다. 따라서, 이 실시예의 심부지열 교환용 파이프 단위체(200)는 상기와 같은 체결구조를 통해 다수개가 순차적으로 조립이 가능하다.2, an outer upper portion of the outer tube 210 includes a first upper engagement surface 211a formed at an upper end thereof, and a second upper engagement surface 211b formed at an upper end of the first upper engagement surface 211a. And a third upper engaging surface 213a parallel to the first upper engaging surface 211a at an end of the second upper engaging surface 212a, the second upper engaging surface 212a being inclined with respect to the first upper engaging surface 212a, And the outer lower portion is composed of first, second, and third lower coupling surfaces 211b, 212b, and 213b that are fastenable to the outer upper portion. Accordingly, the pipe unit 200 for deep-seated geothermal heat exchanger of this embodiment can be sequentially assembled by a plurality of pipes through the above-described fastening structure.

도 3은 도 2에 도시된 파이프 단위체를 다수개 조립해 심부지열 교환용 파이프 조립체를 제작하는 과정을 도시한 정단면도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 심부지열 교환용 파이프 조립체(200a)는 심부지열 교환용 파이프 단위체(200)의 하단에 다수개의 심부지열 교환용 파이프 단위체(200')를 조립하여 구성한 것이며, 이때 서로 조립되는 2개의 심부지열 교환용 파이프 단위체(200, 200')사이를 밀폐하기 위한 밀봉부재(260)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 밀봉부재(260)로는 가스켓을 사용하는 것이 바람직하다. FIG. 3 is a front sectional view showing a process of assembling a plurality of pipe units shown in FIG. As shown in FIG. 3, the deep geothermal exchange pipe assembly 200a is constructed by assembling a plurality of deep geothermal exchange pipe unit 200 'at the lower end of the geothermal heat exchanger pipe unit 200, And a sealing member 260 for sealing between two deep-seated geothermal heat exchange pipe units 200, 200 'to be assembled. Here, it is preferable to use a gasket as the sealing member 260.

2개의 심부지열 교환용 파이프 단위체(200, 200')가 조립될 때, 제2 하부 결합면(212b)과 제2 상부 결합면(212a')이 나사 결합되어 맞물리고, 제2 하부 결합면(212b)과 제2 상부 결합면(212a')이 완전 체결되었을 때, 제1 하부 결합면(211b)과 제1 상부 결합면(211a')이 만나고, 제3 하부 결합면(213b)과 제3 상부 결합면(213a')이 만나 완전 체결된다. 도 3에서 미설명부호 210'은 외관, 211b'은 제1 하부 결합면, 212b'은 제2 하부 결합면, 213b'은 제3 하부 결합면, 220'은 내관, 230'은 상부덮개, 232'은 주입홀, 240'은 하부덮개, 250'은 충전부를 각각 나타낸다. The second lower fitting surface 212b and the second upper fitting surface 212a 'are screwed and engaged when the two pipe units 200 and 200' for exchanging the core parts of geothermal heat are assembled, The first lower engaging surface 211b and the first upper engaging surface 211a 'meet when the first upper engaging surface 212b and the second upper engaging surface 212a' are fully engaged, The upper engaging surface 213a 'meets and is fully engaged. 3, reference numeral 210 'denotes an outer appearance, 211b' denotes a first lower coupling surface, 212b 'denotes a second lower coupling surface, 213b' denotes a third lower coupling surface, 220 'denotes an inner tube, 'Indicates an injection hole, 240' indicates a lower cover, and 250 'indicates a charger.

상기와 같은 방식으로 시추홀의 깊이에 따라 더 많은 심부지열 교환용 파이프 단위체(200)가 조립되어 심부지열 교환용 파이프 조립체(200a)로 제작된다.In accordance with the depth of the drilling hole, more deep geothermal exchange pipe unit 200 is assembled and manufactured as a deep geothermal heat exchanger pipe assembly 200a.

따라서, 이 발명은 간단한 체결방식으로 조립이 가능하고 시추홀의 깊이가 깊어도 심부지열 교환용 파이프 조립체(200a)의 휨이 발생하지 않으며, 심부지열 교환용 파이프 조립체(200a)의 중간에 균열이 생겨도 그 부분의 심부지열 교환용 파이프 단위체(200)만을 교체하여 사용할 수 있기 때문에 유지 및 보수가 쉽다.Therefore, the present invention can be assembled by a simple fastening method, and even if the depth of the drilling hole is deep, the deep pipe heat exchanger pipe assembly 200a does not warp, and even if cracks are formed in the middle of the deep pipe heat exchanger pipe assembly 200a It is possible to replace and use only the deep-portion geothermal heat exchange pipe unit 200 of the portion, so that the maintenance and repair are easy.

또한, 이 발명은 각각의 심부지열 교환용 파이프 단위체(200)를 따로 제작하여 조립하는 것이기 때문에, 단일의 일체형으로 열교환용 파이프를 제작하는 것보다 제작이 쉬우며, 그 제작비용 또한 적게 든다.In addition, since each of the deep-portion geothermal heat exchange pipe unit 200 is separately manufactured and assembled, the present invention is easier to manufacture than a single integrated pipe, and its manufacturing cost is reduced.

도 4는 도 3에 도시된 심부지열 교환용 파이프 조립체를 시추홀에 삽입한 상태를 도시한 사용상태도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 땅(G)에 형성된 시추홀에 이 발명의 심부지열 교환용 파이프 조립체(200a)가 삽입된다. 삽입된 심부지열 교환용 파이프 조립체(200a)의 외측에는 공급로(I)가 형성되고, 심부지열 교환용 파이프 조립체(200a)의 내측에는 회수로(O)가 형성된다. 이때, 공급로(I)로 열매체가 유입되고, 유입된 열매체는 지하의 지열을 흡수하여 증기 또는 유체의 형태로 회수로(O)를 통해 지상으로 이동된다. 이렇게 이동된 열매체를 통해 지열발전이 이루어지는 것이다.FIG. 4 is a state diagram showing a state in which the deep geothermal heat exchanger pipe assembly shown in FIG. 3 is inserted into a drilling hole. As shown in FIG. 4, the deep geothermal heat exchanger pipe assembly 200a of the present invention is inserted into a drilling hole formed in the ground G. As shown in FIG. A supply path I is formed on the outer side of the inserted deep geothermal heat exchanger pipe assembly 200a and a recovery path O is formed on the inner side of the deep geothermal heat exchanger pipe assembly 200a. At this time, the heating medium flows into the supply path I, and the flowing heat medium absorbs the geothermal heat in the underground and is moved to the ground through the recovery path O in the form of vapor or fluid. Geothermal power generation is accomplished through the heat medium transferred.

이상과 같이 이 발명에 따른 심부지열 교환용 파이프 단위체 및 이를 구비한 파이프 조립체에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 이 명세서에 개시된 실시예들과 도면에 의해 이 발명이 한정되는 것은 아니며, 이 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.Although the present invention has been described in connection with the preferred embodiments thereof with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments and drawings, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

200 : 심부지열 교환용 파이프 단위체
200a : 심부지열 교환용 파이프 단위체 조립체
210 : 외관 211a : 제1 상부 결합면
211b : 제1 하부 결합면 212a : 제2 상부 결합면
212b : 제2 하부 결합면 213a : 제3 상부 결합면
213b : 제3 하부 결합면 220 : 내관
230 : 상부덮개 232 : 주입홀
240 : 하부덮개 250 : 충전부
260 : 밀봉부재 I : 공급로
O : 회수로 G : 땅200: pipe unit for deep geothermal exchange
200a: Deep-bed geothermal exchange pipe unit assembly
210: outer tube 211a: first upper coupling surface
211b: first lower coupling surface 212a: second upper coupling surface
212b: second lower coupling surface 213a: third upper coupling surface
213b: third lower coupling surface 220: inner pipe
230: upper cover 232: injection hole
240: lower cover 250:
260: Sealing member I: Supply passage
O: Reclaimed G: Land

Claims (8)

열교환을 위해 시추홀에 삽입되는 심부지열 교환용 파이프 단위체로서,
외관과 내관이 이중의 중공형 튜브 형태를 가지며, 상기 외관과 상기 내관이 일정 간격으로 이격되어 상기 외관과 상기 내관 사이에 충전부를 구비하며,
상기 충전부에는 입자형태의 단열재와 상기 단열재의 입자들 사이에 형성된 공극에 투입되는 압축공기가 충전되며,
상기 외관은 상부 및 하부가 서로 간에 조립 가능한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 심부지열 교환용 파이프 단위체.A pipe unit for a deep geothermal heat exchanger inserted into a drilling hole for heat exchange,
The outer tube and the inner tube have a double hollow tube shape and the outer tube and the inner tube are spaced apart from each other by a predetermined distance to provide a live part between the outer tube and the inner tube,
The charging part is filled with the particle-shaped heat insulating material and the compressed air charged in the gap formed between the particles of the heat insulating material,
Wherein the outer pipe has a structure in which the upper part and the lower part can be assembled with each other. 청구항 1에 있어서,
상기 단열재는 유리섬유 또는 단열파우더인 것을 특징으로 하는 심부지열 교환용 파이프 단위체.The method according to claim 1,
Wherein the heat insulating material is glass fiber or heat insulating powder. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 충전부는 상기 외관과 상기 내관을 서로 연결해 상부 및 하부를 각각 밀폐시키는 상부덮개와 하부덮개에 의해 형성되며,
상기 상부덮개에는 상기 압축공기를 상기 충전부에 주입하기 위한 주입홀이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 심부지열 교환용 파이프 단위체. The method according to claim 1 or 2,
The charging unit is formed by an upper lid and a lower lid that connect the outer tube and the inner tube to seal the upper and lower parts, respectively,
Wherein the upper lid further comprises an injection hole for injecting the compressed air into the charging unit. 삭제delete 청구항 1에 기재된 심부지열 교환용 파이프 단위체를 다수개 순차적으로 서로 조립해 구성한 것을 특징으로 하는 심부지열 교환용 파이프 조립체. A pipe assembly for deep-water geothermal heat exchanger according to claim 1, characterized in that a plurality of pipe unit units for exchanging deep geothermal heat according to claim 1 are assembled successively. 청구항 5에 있어서,
상기 단열재는 유리섬유 또는 단열파우더인 것을 특징으로 하는 심부지열 교환용 파이프 조립체.The method of claim 5,
Wherein the heat insulating material is glass fiber or heat insulating powder. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
상기 충전부는 상기 외관과 상기 내관을 서로 연결해 상부 및 하부를 각각 밀폐시키는 상부덮개와 하부덮개에 의해 형성되며,
상기 상부덮개에는 상기 압축공기를 주입하여 상기 충전부에 주입하기 위한 주입홀이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 심부지열 교환용 파이프 조립체.The method according to claim 5 or 6,
The charging unit is formed by an upper lid and a lower lid that connect the outer tube and the inner tube to seal the upper and lower parts, respectively,
Wherein the upper lid further comprises an injection hole for injecting the compressed air into the charging unit. 청구항 7에 있어서,
상기 심부지열 교환용 파이프 단위체의 사이에는 밀봉부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 심부지열 교환용 파이프 조립체. The method of claim 7,
And a sealing member is further disposed between the deep-portion geothermal exchange pipe unit.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101332870B1 (en) * 2005-06-06 2013-11-25 캐보트 코포레이션 Insulated pipe and method for preparing same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101895507B1 (en) 2017-08-21 2018-09-05 주식회사 서영엔지니어링 Pipe inserting device for underground heat exchanger
KR20190043657A (en) 2017-10-18 2019-04-29 전주대학교 산학협력단 Enhanced geothermy cold and hot geothermy punching and cascade heatpump system for making both cold water and steam using the enhanced geothermy cold and hot geothermy punching

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