KR101774330B1 - 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지열로 인해 땅속에서 평균기온 이상의 온도로 데워져 솟아나는 온천수 또는 일반 지하수 등에 사용되는 펌프와 관련되는 기술이며, 더욱 상세하게는 설치시공 및 유지보수가 용이하며 토출되는 온천수의 수온 하강을 효과적으로 방지할 수 있고, 토출 시에 토출관에서 일어나는 결로현상을 방지할 수 있으며, 불필요한 경비와 에너지를 절감할 수 있는 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물은 상하로 개구되는 내부가 빈 중공관 형상으로 하단측에 제1플랜지가 형성되는 케이스; 상기 케이스의 내부에 내장되는 수중펌프 본체와 상기 수중펌프 본체의 상단에 연결되어 상기 케이스 상부로 돌출되는 토출구와, 상기 토출구 외면에 결합되는 밀폐용 덮개를 포함하되, 상기 밀폐용 덮개는 상기 케이스의 상단과 결합되는 수중펌프; 지상으로부터 상기 수중펌프로 전기를 공급하기 위해 상기 밀폐용 덮개에 마련되는 전선 설치공; 상단이 상기 제1플랜지와 연결되며, 하단은 흡입관과 연결되되, 외면에 연결고리가 형성되는 흡입연결관; 상기 흡입연결관과 결합되는 흡입관; 상기 토출구 상단에 결합되는 토출연결관; 및 상기 토출연결관에 결합되는 이중 보온구조의 토출관; 및 상기 토출관에 포함되는 이중관의 사이 공간에 주입되는 합성수지 재질의 단열 충전제를 포함한다.

Description

결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물{INSTALLATION STRUCTURE OF THE PUMP FOR HOT SPRING DEVELOPMENT FOR PREVENTING DEW CONDENSATION}

본 발명은 지열로 인해 땅속에서 평균기온 이상의 온도로 데워져 솟아나는 온천수 또는 일반 지하수 등에 사용되는 펌프와 관련되는 기술이며, 더욱 상세하게는 설치시공 및 유지보수가 용이하며 토출되는 온천수의 수온 하강을 효과적으로 방지할 수 있고, 토출 시에 토출관에서 일어나는 결로현상을 방지할 수 있으며, 불필요한 경비와 에너지를 절감할 수 있는 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물에 관한 것이다.

인간 생존의 필수적인 요소의 하나가 물이며, 현재도 일부 지역에서는 심각한 물 부족으로 인해 고통을 받고 있기도 하다. 즉, 물은 하나의 중요한 자원이며 특히 식수로 사용되는 양질의 물의 확보는 중요한 문제가 되어가고 있다.

현재로도 수많은 지하수가 개발되고 있고 온천수를 찾기 위한 탐사가 이루어지고 있다. 특히, 대한민국 역시 물 부족 국가로 분류되고 있으므로 앞으로 더욱 부족한 양질의 물을 확보하기 위한 연구와 개발이 이루어질 것으로 예상된다.

일반적으로 지하수 개발에 비해 온천수 개발을 위해서는 지하 깊이 온천공을 뚫어야 하는데, 우리나라의 경우 대략 500~1000m 정도의 깊이까지 내려가야만 대략 25~40℃ 정도의 온천수를 얻을 수 있다고 알려져 있다.

일반적인 상식과 달리 현재 우리나라 온천의 약 80% 이상은 뽑아 올린 온천수를 곧바로 사용하지 못하고 뽑아 올린 후 재가열하는 과정을 거치도록 하는데, 이것은 온천수의 온도 자체가 낮은 경우도 있지만 온천수를 뽑아 올리는 과정 중에 수중펌프의 양정거리 및 온천공 상부에 형성되는 냉수층(16~20℃)을 통과하면서 수온이 떨어지기 때문이다.

따라서 막대한 비용을 들여 지하수 및 온천을 개발하였지만 개발 이용을 위해 추가적으로 고비용을 들여 뽑아 올린 지하수 및 온천수를 재 가열해야만하므로 불필요한 에너지 낭비와 비용 부담을 유발하고 있는 것이다.

첨부되는 도 1은 일반적인 온천수 개발 시의 시공도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이 지층구조는 지표로부터 보통 표토층, 풍화대층, 연암층, 경암층, 극경암층의 순서로 형성된다고 알려져 있다. 온천수로 활용될 정도의 수온인 40℃ 이상의 온천수는 경암층 이하 부근인 대략 1000m 이상의 깊이에서 얻을 수 있다.

따라서 일반적인 온천공 시공은 표토층에 정호맨홀을 형성하고, 정호맨홀로부터 겉 케이싱을 대략 연암층 깊이까지 설치하고, 겉 케이싱 내부에 내부 케이싱을 경암층 중간 정도까지 설치한다.

온천공은 대략 1000m이상 깊이까지 형성되며, 내부 케이싱을 통해 수중펌프를 통상적으로 대략 굴착 깊이의 80%선인 500~800m 깊이까지 설치하게 된다. 즉, 지상으로부터 삽입되는 양수파이프의 하부 끝단에 수중펌프를 연결한 상태로 온천수를 뽑아 올리게 된다.

기존의 이러한 온천공 시공방식에 의하면 수중펌프를 가급적 온천공 깊이까지 내려서 설치해야하므로 정기적 사후관리 및 고장 시 수중펌프를 교체/수리해야 하는 경우 총무게가 약 5톤 내지 10톤 정도에 달하므로 대형 크레인을 이용하여 지상으로 수중펌프 및 관련 부자재 전체를 끌어올려야 하므로 넓은 지상 작업면적이 필요하고 많은 유지보수비가 발생된다는 문제점이 있었다.

또한 온천공 깊이 설치되는 수중펌프는 아무런 보호막이 없는 상태로 수중에 노출되어 있기 때문에 파손될 가능성이 높으며, 정호벽면에 붙어 작동되므로 수중펌프에 충력이 작용할 수 있고 고압으로 흡입 양수하므로 우물공 일부분에서 파쇄대 균열층 및 토사나 암석 슬러지가 떨어지는 경우 수중펌프의 흡입구를 막거나 정상적인 작동을 방해하게 된다는 문제점도 있다.

또한 기존에는 양수 파이프를 단일관인 스텐관이나 백관, 일반 강관을 이용하므로 수중펌프에 의해 뽑아 올리어지는 온천수 등은 냉수층 구간을 통과하면서 급격한 수온 하강이 이루어지므로 최종적으로 지상으로 토출되는 온천수의 수온은 대략 24~30℃ 정도에 불과하게 된다. 따라서 뽑아 올린 온천수를 별도의 열원(가스, 전기, 유류 등)을 이용하여 재가열한 후 공급해야 하므로 추가적인 비용 부담이 발생하고 에너지를 크게 낭비하고 있다는 현실적 문제점이 있다.

그리고 수중펌프는 고심도에 설치되기 때문에 고마력을 이용해야 하므로 전기료도 비쌀 수밖에 없으며, 양수 파이프의 내부에 스케일이 많이 생성되어 정기적인 청소 혹은 교체 작업이 요구되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제 10-008984호 (1995년 10월 4일)

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해서 안출된 것으로, 설치 시공비용, 유지보수 비용을 절감시킬 수 있으며, 지하 온천공의 최하단부 최고 수온층의 온수를 양수(흡입)하고 양수과정 중에 냉수대에 의한 수온 하강을 최소화할 수 있도록 하여 최대한의 수온을 유지 이용할 수 있게 함으로써 재 가열에 의한 연료비를 절감할 수 있도록 하는 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 토출관을 구성하는 이중관의 외관과 내관의 사이에 단열 충전제가 주입되어, 온천수의 양수과정 중에 토출관 내부에서 발생하는 결로현상을 방지하도록 하는 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물은 상하로 개구되는 내부가 빈 중공관 형상으로 하단측에 제1 플랜지가 형성되는 케이스; 상기 케이스의 내부에 내장되는 수중펌프 본체와 상기 수중펌프 본체의 상단에 연결되어 상기 케이스 상부로 돌출되는 토출구와, 상기 토출구 외면에 결합되는 밀폐용 덮개를 포함하되, 상기 밀폐용 덮개는 상기 케이스의 상단과 결합되는 수중펌프; 지상으로부터 상기 수중펌프로 전기를 공급하기 위해 상기 밀폐용 덮개에 마련되는 전선 설치공; 상단이 상기 제1플랜지와 연결되며, 하단은 흡입관과 연결되되, 외면에 연결고리가 형성되는 흡입연결관; 상기 흡입연결관과 결합되는 흡입관; 상기 토출구 상단에 결합되는 토출연결관; 상기 토출연결관에 결합되는 이중 보온구조의 토출관; 및 상기 토출관에 포함되는 이중관의 사이 공간에 주입되는 합성수지 재질의 단열 충전제를 포함한다.

또한, 본 발명의 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물은, 상기 단열 충전제는, 상기 외부 파이프와 상기 내부 파이프를 예열하는 단계와, 저면이 상기 에폭시 마개로 밀폐되고, 상면이 개구되는 상기 외부 파이프와 내부 파이프의 사이의 공간에 상기 단열 충전제를 주입하는 단계와, 상기 단열 충전제를 포함하는 상기 토출관을 냉각시키는 단계를 포함하여 상기 토출관에 주입되며, 상기 단열 충전제에 의하여 상기 외부 파이프와 상기 내부 파이프의 사이의 공간에서 발생되는 결로가 방지되고, 상기 내부 파이프 내부의 온도변화가 방지되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물은, 상기 토출관은, 금속, 비철금속, 합금 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 외부 파이프와, 상기 외부 파이프 내부에 삽입되는 합성수지 재질의 내부 파이프와, 상기 외부 파이프와 상기 내부 파이프의 사이 공간을 밀폐시켜 보온층을 형성시키기 위한 에폭시 마개를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물은, 상기 단열 충전제는, 상기 외부 파이프와 상기 내부 파이프를 예열하는 단계와, 저면이 상기 에폭시 마개로 밀폐되고, 상면이 개구되는 상기 외부 파이프와 내부 파이프의 사이의 공간에 상기 단열 충전제를 주입하는 단계와, 상기 단열 충전제를 포함하는 상기 토출관을 냉각시키는 단계를 포함하여 상기 토출관에 주입되며, 상기 단열 충전제에 의하여 상기 외부 파이프와 상기 내부 파이프의 사이의 공간에서 발생되는 결로가 방지되고, 상기 내부 파이프 내부의 온도변화가 방지되는 것을 특징으로 하는 결로현상이 방지되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물은, 상기 토출관은, 상기 내부 파이프와 상기 외부 파이프의 사이에 마련되며, 상기 토출관에서 누수가 발생할 시에, 이를 감지하여 누수 감지 신호 및 누수 이탈위치 안내 신호를 외부로 발생시키는 누수 감지기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물은, 상기 누수감지기는, 상기 내부 파이프와 상기 외부 파이프 사이에 배치되어, 누수여부 및 누수위치 전달 신호를 생성하는 누수감지 센서와, 상기 누수감지 센서에 전원을 공급하며, 상기 누수감지 센서로부터 생성되는 신호를 감지하여, 감지된 신호를 외부로 전송하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물은, 상기 누수감지기는, 상기 내부 파이프의 외주면을 둘러싸되 상하가 개구되도록 형성되고, 상기 누수감지 센서와 전기적으로 연결되는 복수개의 감지 와이어가 일정 간격으로 이격되어 삽입되며, 외주면의 상하방향을 따라 일자로 함몰되되 일정간격으로 이격되는 복수개의 제1 고정홈이 형성되는 제1 감지관과, 상기 외부 파이프의 내주면을 둘러싸되 상하가 개구되도록 형성되고, 상기 누수감지 센서와 전기적으로 연결되는 복수개의 상기 감지 와이어가 일정 간격으로 이격되어 삽입되며, 상기 제1 고정홈에 대응하여 내주면의 상하방향을 따라 일자로 함몰되되 일정간격으로 이격되는 복수개의 제2 고정홈이 형성되는 제2 감지관을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물은, 상기 누수감지기는, 직사각형의 판의 형상으로 형성되어, 일단이 상기 제1 고정홈에 결합되고, 타단이 상기 제1 고정홈에 대응하는 위치의 상기 제2 고정홈에 결합되는 복수개의 이격판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명에 의한 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물은 수중펌프를 안전하게 보호하여 고장발생 가능성을 줄일 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물은, 수중펌프 자체는 온천공 하부까지 내려 설치하지 않아도 되므로 설치시나 유지보수 시 비용이 절감되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물에서는 흡입관을 합성수지재를 사용하므로 전체적인 중량을 대폭 줄일 수 있으며 영구설치 이용할 수 있고 지하실이나 좁은 면적에서도 설치 인양할 수 있다는 효과도 있다.

또한, 본 발명의 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물은, 토출관을 구성하는 이중관의 외관과 내관의 사이에 단열 충전제가 주입되어, 온천수의 양수과정 중에 토출관 내부에서 발생하는 결로현상을 방지하도록 하는 결로현상이 방지되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물은, 흡입관을 통해 고온의 온천수를 뽑아 올리되, 수중펌프 이후의 토출관은 이중구조의 보온관 형식으로써 내부관을 합성수지 재질로 함으로써 내구성과 단열효과로 냉수대에 의한 수온 하강을 최소화 하여 높은 연료비 절감 효과 및 에너지 낭비를 줄일 수 있게 하고 유지관리비도 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 온천수 개발 시의 시공도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물을 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물에서 온천 개발용 펌프를 나타내는 상세 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물의 토출관의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물의 토출관에 누수감지기가 결합되는 것을 나타낸 도면이다.

이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2 내지 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 온천 개발형 펌프를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물을 보여주는 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물에서 온천 개발용 펌프를 나타내는 상세 구성도이다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 온천 개발형 펌프(100)는, 케이스(110), 수중펌프(120) 및 전선 설치공(130)을 포함한다.

케이스(110)는 내부가 빈 중공관 형상으로 상하로 개구된 상태를 이루며, 케이스(110)의 하단측에는 제1 플랜지(111)가 형성된다. 제1 플랜지(111)는 후술될 흡입연결관(200)의 상단과 볼트와 같은 수단으로 밀폐되어 연결된다.

개구된 케이스(110)의 상부를 통해 수중펌프(120)가 삽입되며, 수중펌프(120)는 케이스(110)의 내부 공간상에 놓여지게 된다. 구체적으로 수중펌프(120)는 수중펌프 본체(121)와 본체의 상단에 연결되는 토출구(122) 및 토출구(122) 대략 중간 부위 외면에 결합되는 밀폐용 덮개(123)로 이루어진다. 그리고 수중펌프(120)가 케이스(110)에 결합되면 토출구(122)는 케이스 (110) 상부로 돌출된다.

밀폐용 덮개(123)는 개구된 케이스(110)의 상단과 결합되며, 밀폐가 되는 구조로 결합된다. 바람직하게 완전한 밀폐를 위해 케이스(110)의 상단면에 오링과 같은 씰링재를 마련하여 밀폐용 덮개(123)의 가장자리가 오링에 밀착되는 상태가 되게 하여 체결시키도록 할 수 있다.

수중펌프(120)를 케이스(110)의 상부로부터 집어넣게 되면 밀폐용 덮개(123)가 케이스(110) 상단에 접촉되고 더 이상 수중펌프(120)의 본체(121)는 내려가지 않고 케이스(110) 내부에 매달린 상태로 설치된다.

수중펌프(120)의 동작을 위해 지상으로부터 전기가 공급되어야 하므로 전선(131) 설치가 필요한데, 본 발명에서는 밀폐용 덮개(123)에 전선 설치공(130)을 마련하여 전선(131)을 인출할 수 있도록 한다. 전선 설치공(130)에 전선(131)을 끼운 후에는 전선 설치공(130)도 완전히 밀폐시키도록 함이 바람직하다.

바람직하게 본 발명에 의한 온천 개발형 펌프(100)는 케이스(110)의 하단측에 형성되는 제1 플랜지(111)에 흡입연결관(200)을 결합시킨 형태로 제공될 수 있다.

흡입연결관(200)의 하단은 흡입관(300)와 연결되며, 흡입연결관(200)의 상단은 케이스(110)의 하단에 형성되는 제1 플랜지(111)와 결합된다. 그리고 흡입연결관(200)의 외면에 연결고리(210)가 돌출되게 마련된다.

흡입연결관(200)에 연결고리(210)를 두는 것은 연결고리(210)에 낙하방지 로프(700)의 일단을 묶은 후 낙하방지 로프(700)의 타단은 흡입관(300)와 연결함으로써 만일의 경우에 흡입관(300)가 흡입연결관(200)으로부터 분리되어 낙하되는 것을 방지할 수 있다.

바람직하게 흡입연결관(200)의 상단에도 제1 플랜지(111)에 대응되는 제2 플랜지(220)를 두어서 제1 플랜지(111)와 제2 플랜지(220)가 맞대어진 상태로 볼팅될 수 있도록 한다. 흡입연결관(200) 하단에는 후술될 흡입관(300)와 연결될 수 있는 연결구조가 마련된다.

흡입관(300)와 흡입연결관(200)의 연결 역시 플랜지와 플랜지를 이용할 수도 있고, 소켓식으로 체결되는 구조도 활용 가능하다.

한편, 토출구(122) 상단에는 도출 파이프(500)의 연결을 위한 토출연결관(400)이 더 결합될 수 있으며, 바람직하게 토출구(122) 상단에 제3 플랜지(122a)를 두고 토출연결관(400)의 하단엔 제4 플랜지(410)를 두어서 제3 플랜지(122a)와 제4 플랜지(410)가 연결될 수 있도록 하고, 토출연결관(400)의 상단에는 암소켓과 같은 결합수단(420)이 형성되도록 한다.

다음으로 언급한 누수감지기를 이용한 온천 개발형 펌프의 설치구조물에 대해 구체적인 설명하도록 한다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물은 지하 깊은 온천공으로부터 온천수를 뽑아 올리도록 하되, 온천수의 수온 저하를 최소화하며, 설치 및 유지보수 비용을 절감할 수 있도록 하는 기술을 제안한다.

도 2와 같이 본 발명의 온천 개발형 펌프(100)의 설치구조물은 크게 온천공의 하부로부터 흡입관(300), 온천 개발형 펌프(100), 토출관(500) 순으로 설치된다.

구체적으로 본 기술은 케이스(110), 수중펌프(120), 전선 설치공(130), 흡입연결관(200), 흡입관(300), 토출연결관(400), 토출관(500), 단열 충전제(600)를 포함한다.

굴착된 온천공의 하부로부터 흡입관(300), 흡입연결관(200), 케이스(110), 케이스(110) 내부에 수중 펌프(120)가 설치되고, 수중펌프(120)의 상단을 이루는 토출구(122)에 토출연결관(400)이 결합되고, 토출연결관(400)에 토출관(500)이 연결되는 형태로 설치된다.

온천수를 뽑아 올리는 핵심적인 역할을 하는 요소인 수중펌프(120)를 중심으로 설명하도록 한다.

수중펌프(120)는 케이스(110) 내부에 내장되는 형태로 설치되며, 케이스(110)는 상하 개구된 내부가 빈 중공관 형상이고 케이스(110)의 하단측에 제1 플랜지(111)가 마련된다.

수중 펌프(120)는 수중펌프 본체(121)와 수중펌프 본체(121) 상단에 연결되는 토출구(122) 및 토출구 외면에 결합되는 밀폐용 덮개(123)를 포함하여 이루어진다. 케이스(110)의 상단 외부로 돌출되는 토출구(122)의 대략 중간 정도 위치에 밀폐용 덮개(123)가 결합되도록 한다. 개방된 케이스(110)의 상단으로부터 수중펌프(120)를 삽입하며, 밀폐용 덮개(123)가 케이스(110)의 상단과 결합될 때까지 삽입하도록 한다.

바람직하게 밀폐용 덮개(123)가 케이스(110) 상단과 결합되면 수중펌프(120)는 케이스(110)의 하단측과 비접촉 상태가 되어 케이스(110) 상단에 매달린 형태로 설치되도록 한다. 따라서 케이스(110)의 총길이는 수중펌프(120)의 사이즈를 고려하여 선정하도록 한다.

수중펌프(120)의 구동을 위한 전선(131)이 연결되어야 하며, 이를 위해 지상으로부터 내려오는 전선(131)이 케이스(110) 내부로 배설되어 수중펌프(120)와 연결되도록 한다. 이에 본 발명에서는 밀폐용 덮개(123)에 전선 설치공(130)이 형성되도록 하고, 전설 설치공(130)에 전선(131)을 삽입시킨 후 전선 설치공(130)은 밀폐시키도록 함이 바람직하다.

케이스(110)의 하단측에 형성되는 제1 플랜지(111)에 흡입연결관(200)이 연결된다. 흡입연결관(200)의 상단은 제1 플랜지(111)와 대응하는 제2 플랜지(220)가 마련되며, 흡입연결관(200)의 하단에 흡입관(300)가 연결된다. 흡입관(300)와의 연결을 위해 흡입연결관(200)의 하단에는 플랜지나 소켓이 마련될 수 있다.

그리고 흡입연결관(200)의 외면에는 돌출된 형태로 연결고리(210)가 마련되며, 연결고리(210)에 낙하방지 로프(700)의 일단을 연결하고 낙하방지 로프(700)의 타단은 흡입관(300)와 구속시킴으로써 흡입관(300)와 흡입연결관(200)의 결합이 해제되어 흡입관(300)가 흡입연결관(200)으로부터 분리되더라도 낙하방지 로프(700)가 흡입관(300)를 잡아 줄 수 있도록 한다.

바람직하게 흡입관(300)은 합성수지로 제작되는 것으로 하여 중량이 가볍고도 부식이 방지되고 내부에 스케일이 잘 형성되지 않도록 한다. 구체적으로 흡입관은 PEM 파이프를 이용하는데, PEM 파이프는 폴리에틸렌 계열의 파이프로서 많은 장점을 가지고 있다.

즉, PEM 파이프는 산, 알칼리, 염분 등에 부식되지 않아 화학적 안정성이 높으며, 재질 자체에 철분이나 기타 유출될 수 있는 유해성분이 없기 때문에 매우 위생적이고, 유연성이 좋다는 장점이 있고, 가벼워 취급 및 설치가 용이하고, 열융착 방식으로 연속적으로 연결하여 사용할 수 있다는 장점이 있다. 그 외 내식성 및 내충격성이 강하고 내마모성이 우수하다는 장점을 가지고 있어 지하수, 지열수, 온천수 개발 이용으로써 사용되기에 적합하다.

흡입관(300)은 온천공 속으로 가장 먼저 삽입되며, 온천공의 가장 깊은 곳까지 도달되도록 한다. 대략 1000M 깊이의 온천공인 경우 흡입관(300)의 하단은 1000M 부근까지 도달하고, 고온의 온천수가 흡입관(300) 내부로 흡입된다.

수중펌프(120)의 상부를 이루는 토출구(122)의 상단에 토출연결관(400)이 결합되는데, 토출연결관(400)의 상단에 결합수단(420)이 마련되어 토출관(500)을 연결할 수 있도록 한다. 바람직하게 토출연결관(400)의 하단은 제4 플랜지(410)과 같은 수단을 이용하여 토출구 상단의 제3 플랜지(122a)와 연결될 수 있도록 한다.

토출연결관(400)의 상단에 형성되는 결합수단(420)에 토출관(500)의 하단이 연결되며, 도 3과 같이 토출관(500)의 하단에 결합수단(420)에 대응하는 결합수단(510)이 마련되어 암수 결합방식으로 토출관(500)가 체결된다.

보다 구체적으로 본 발명에서의 토출관(500)은 이중관 구조로 이루어지는데, 외부 파이프(520), 내부 파이프(530) 및 에폭시 마개(540)로 이루어질 수 있다.

외부 파이프(520)는 금속, 비철금속 또는 합금 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 파이프로서, 백관, 강관, 스텐관 등의 것들이 될 수 있다. 외부 파이프(520)의 상단 및 하단에는 연결을 위한 결합수단(510)이 마련된다. 결합수단(510)은 암수 형태로 체결되는 커플링 또는 후랜지 등과 같은 것이 활용될 수 있다.

외부 파이프(520) 내부로 삽입되는 내부 파이프(530)가 마련되며, 내부 파이프(530)는 합성수지 재질을 사용토록 함이 바람직하고, PEM 파이프를 이용할 수 있다.

외부 파이프(520)의 내경보다 내부 파이프(530)의 외경이 작게 하여 내외부 파이프(530, 520) 사이에 빈 공간이 형성될 수 있도록 하고, 이 빈공간을 완전히 밀폐시킴으로서 보온층이 형성되도록 한다.

내외부 파이프(530, 520) 사이에 형성되는 보온층 밀폐를 위해 내외부 파이프(530, 520) 각 끝단을 에폭시 마개(520)로 막도록 한다. 토출관(500)을 이중관 구조로 함으로써 보온층에 의한 뛰어난 단열효과를 거둘 수 있고, 뽑아 올려지는 온천수가 냉수대 구간을 통과하더라도 온도 강하를 최소화할 수 있게 된다.

또한 도 5에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 다른 실시예에 따라 토출관에는 단열 충전재 이외에도 내부 파이프(530)의 외측과 외부 파이프(520)의 내측의 사이에는 내외부 파이프(530, 520)에서 일어날 수 있는 누수의 감지를 위해, 누수감지기(550)가 배치된다.

구체적으로 누수감지기(550)에 포함되는 누수감지 센서(551), 감지 와이어(552), 제1 감지관(553), 제2 감지관(554), 이격판(555), 컨트롤러(556)에 의하여, 내부 파이프(530) 및 외부 파이프(520)의 파손과 상태 및 위치를 정확하게 파악할 수 있으며, 이외의 기능은 각 부재들을 후술함으로써 설명하도록 한다.

누수감지 센서는(551)는 내부 파이프(530)와 외부 파이프(520) 사이, 바람직하게는 상단의 에폭시 마개(540) 하부나, 하단의 에폭시 마개(540) 상부에 배치되고, 후술할 컨트롤러(556) 및 감지 와이어(552)와 전기적으로 연결되며 누수여부 및 누수위치 전달 신호를 생성한다.

감지 와이어(552)는 일단이 누수감지 센서(551)의 일측에 전기적으로 연결되며 누수감지 센서(551)로 정확한 누수상태 및 누수위치를 전달한다. 또한 누수위치를 최대한 정확하게 전달하도록 제1 감지관과, 제2 감지관의 내부에 조밀하게 삽입시킬 수 있으며, 이를 위하여 감지 와이어(552)의 두께를 0.1mm~1mm 사이로 형성하는 것이 바람직하다. 물론, 서로 접촉되어 누수감지 센서(551)로 잘못된 위치정보가 전달되는 일이 없도록 감지와이어(552)의 두께길이 이상으로 일정간격 이격시켜 삽입되도록 해야 한다.

제1 감지관은(553)은 내주면의 둘레가 내부 파이프(530)의 외주면에 맞추어 형성되도록 하되, 상하가 개구되어 내부 파이프(530) 상에 제1 감지관이 체결되도록 형성된다. 또한 누수감지 센서(551)와 전기적으로 연결되는 복수개의 감지 와이어(552)가 일정 간격으로 이격되어 삽입될 수 있도록 복수개의 와이어 삽입공이 마련되며, 제1 감지관(553)의 외주면에는 상하방향을 따라 일자로 함몰되되 일정간격으로 이격되는 복수개의 제1 고정홈(553-1)이 형성되도록 한다.

제2 감지관은(554)은 외주면의 둘레가 외부 파이프(520)의 내주면을 맞추어 형성되도록 하되, 상하가 개구되어 제2 감지관(554) 상에 외부 파이프(520)가 체결되도록 형성된다. 또한 누수감지 센서(551)와 전기적으로 연결되는 복수개의 감지 와이어(552)가 일정 간격으로 이격되어 삽입될 수 있도록 복수개의 와이어 삽입공이 마련되며, 제2 감지관(554)의 내주면에는 제1 고정홈(553-1)에 대응하여 내주면의 상하방향을 따라 일자로 함몰되되 일정간격으로 이격되어 각각의 고정홈(553-1)과 마주하는 복수개의 제2 고정홈(554-1)이 형성되도록 한다.

이격판(555)은 직사각형의 판의 형상으로 형성되어, 일단이 제1 고정홈(553-1)에 결합되고, 타단이 제1 고정홈(553-1)에 대응하는 위치의 제2 고정홈(554-1)에 결합되어, 제1 감지관(553)과 제2 감지관(554)의 이탈을 방지하며, 내부 파이프(530)와 외부 파이프(520)가 일정거리로 이격되는 것을 유지시킬 수 있다.

컨트롤러(556)는 누수감지 센서(551)에 전원을 공급하며, 감지 와이어(552)에 의하여 내부 파이프(520)와 외부 파이프(510)의 누수 및 파손을 감지하는 누수감지 센서(551)로부터 신호를 전달받아, 감지된 신호를 외부로 전송하여 즉시 수리가 가능하도록 할 수 있어, 이에 따라 누수로 인한 피해의 최소화가 가능하다.

이때, 제1 감지관(553)의 내주면과 제2 감지관(554)의 외주면에는 단열효과를 가지는 접착제를 각각 도포하여 접착제를 매개로 내부 파이프(530)과, 외부 파이프(520)에 연결되는 것이 가능하다. 이를 통하여, 내외부 파이프(530, 520)와 누수감지기(550)의 각 부재들의 서로 이탈하는 것을 방지될 수 있으며, 접착제와 제1 감지관(553), 제2 감지관(554)을 통하여 단열효과도 증가될 수 있음은 물론이다.

단열 충전제(600)는 단열과 결로를 위하여 토출관(500)의 내부 공간에 주입된다. 구체적으로 외부 파이프(510)와 내부 파이프(520)를 예열하는 단계와, 저면이 에폭시 마개(530)로 밀폐되고, 상면이 개구되는 상기 외부 파이프(510)와 내부 파이프(520)의 사이의 공간에 상기 단열 충전제(600)를 주입하는 단계와, 단열 충전제(600)를 포함하는 토출관(500)을 냉각시키는 단계를 포함하여, 단열 충전제(600)의 주입 절차가 이루어지게 된다..

토출관(500)은 해당 절차를 거쳐 주입되는 단열 충전제(600)에 의하여, 외부 파이프(510)와 내부 파이프(520)의 사이의 공간에서 발생되는 결로가 방지되는 것을 물론이고, 내부 파이프(520) 내부의 온도변화가 방지할 수 있는 단열 기능을 포함한다.

이때, 주입되는 단열 충전제(600)는 에폭시 수지 재질을 포함하도록 하는 것이 적합하다. 에폭시 수지는 분자 내에 에폭시기를 갖는 열경화성 수치의 총칭이다. 열경화성 수지는 열을 가하면 단단해지고, 힘을 가해도 변형되지 않으며, 용제에도 녹지 않는다. 또한, 내열성, 접착성, 전기 절연성, 내약품성, 내수성이 뛰어난 특성을 갖고 있으며, 무기물과의 융화력이 좋기 때문에 실리카와 산화티탄 같은 충전제 또는 보강제와 조합하여 사용되는 경우가 많다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명의 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물에 의하면, 온천공을 뚫은 후 흡입관(300)를 지하 최하단 바닥층까지 내리도록 하며, 흡입관(300)의 상단에 흡입연결관(200)을 연결하고 흡입연결관(200) 상단에 케이스(110)를 연결한다.

케이스(110)의 내부에 수중펌프(120)를 내장되게 하되, 수중펌프(120)의 일부를 이루는 토출구(122)는 케이스(110) 상부로 돌출되게 하고, 토출구(122)에 토출연결관(400)를 연결하고, 그 상단에 토출관(500)을 연결하도록 한다.

본 발명의 경구 수중펌프(120)를 온천공 바닥까지 내려서 설치할 필요가 없이 수중펌프를 양수 수위 하단부 대략 200~400M 부근에 설치하도록 한다. 본 발명에서는 흡입관(300)를 합성수지로 하여 전체적인 중량을 획기적으로 줄일 수 있고, 따라서 설치 시 대형 크레인을 사용하지 않아도 되고, 유지보수를 위해 온천 개발형 펌프(100) 및 흡입관(300) 등을 꺼낼 때도 소형 크레인 및 원통형 감속기 등을 이용할 수 있어 비용 절감을 이룰 수 있다.

그리고 본 발명에서는 수중펌프(120)가 작동되면 흡입관(300) 하단부를 통해서 고온수가 곧바로 뽑아 올려지므로, 냉수대와 고온의 온천수간 직접적인 접촉이 없어 고온 상태의 온천수를 곧바로 뽑아 올려 사용이 가능하게 된다.

그리고 토출관(500)은 이중관 구조를 이루기 때문에 온천수가 뽑아 올려지는 과정 중에 냉수대에 의한 급격한 온도 하강을 방지할 수 있어 뽑아 올린 온천수를 재가열하지 않아도 된다는 장점을 가진다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 온천 개발형 펌프
110 : 케이스
111 : 제1 플랜지
120 : 수중펌프
121 : 수중펌프 본체
122 : 토출구
122a : 제3 플랜지
123 : 밀폐용 덮개
130 : 전선 설치공
131 : 전선
200 : 흡입연결관
210 : 연결고리
220 : 제2 플랜지
300 : 흡입관
400 : 토출연결관
410 : 제4 플랜지
420 : 결합수단
500 : 토출관
510 : 결합수단
520 : 외부 파이프
530 : 내부 파이프
540 : 에폭시 마개
550 : 누수감지기
551 : 누수감지 센서
552 : 감지 와이어
553 : 제1 감지관
553-1 : 제1 고정홈
554 : 제2 감지관
554-1 : 제2 고정홈
555 : 이격판
556 : 컨트롤러
600 : 단열 충전제
700 : 낙하방지 로프

Claims (7)

1. 상하로 개구되는 내부가 빈 중공관 형상으로 하단측에 제1플랜지가 형성되는 케이스;
   상기 케이스의 내부에 내장되는 수중펌프 본체와 상기 수중펌프 본체의 상단에 연결되어 상기 케이스 상부로 돌출되는 토출구와, 상기 토출구 외면에 결합되는 밀폐용 덮개를 포함하되, 상기 밀폐용 덮개는 상기 케이스의 상단과 결합되는 수중펌프;
   지상으로부터 상기 수중펌프로 전기를 공급하기 위해 상기 밀폐용 덮개에 마련되는 전선 설치공;
   상단이 상기 제1플랜지와 연결되며, 하단은 흡입관과 연결되되, 외면에 연결고리가 형성되는 흡입연결관;
   상기 흡입연결관과 결합되는 흡입관;
   상기 토출구 상단에 결합되는 토출연결관;
   상기 토출연결관에 결합되는 이중 보온구조의 토출관; 및
   상기 토출관에 포함되는 이중관의 사이 공간에 주입되는 합성수지 재질의 단열 충전제;를 포함하되,
   상기 토출관은,
   금속, 비철금속, 합금 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 외부 파이프와,
   상기 외부 파이프 내부에 삽입되는 합성수지 재질의 내부 파이프와,
   상기 외부 파이프와 상기 내부 파이프의 사이 공간을 밀폐시켜 보온층을 형성시키는 에폭시 마개로 이루어지고,
   상기 외부 파이프와 상기 내부 파이프 사이에 마련되어 누수여부 및 누수위치 전달신호를 생성하는 누수감지 센서와, 상기 누수감지 센서에 전원을 공급하며, 상기 누수감지 센서로부터 생성되는 신호를 감지하여 감지된 신호를 외부로 전송하는 컨트롤러를 포함하는 누수 감지기가 마련되고,
   상기 누수 감지기는 상기 내부 파이프의 외주면을 둘러싸되 상하가 개구되도록 형성되고, 상기 누수감지 센서와 전기적으로 연결되는 복수개의 감지 와이어가 일정 간격으로 이격되어 삽입되며, 외주면의 상하방향을 따라 일자로 함몰되되 일정간격으로 이격되는 복수개의 제1고정홈이 형성되는 제1감지관과,
   상기 외부 파이프의 내주면을 둘러싸되 상하가 개구되도록 형성되고, 상기 누수감지 센서와 전기적으로 연결되는 복수개의 상기 감지 와이어가 일정 간격으로 이격되어 삽입되며, 상기 제1고정홈에 대응하여 내주면의 상하방향을 따라 일자로 함몰되되 일정간격으로 이격되는 복수개의 제2고정홈이 형성되는 제2감지관을 포함하는 것을 특징으로 하는 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 누수감지기는,
   직사각형의 판의 형상으로 형성되어, 일단이 상기 제1 고정홈에 결합되고, 타단이 상기 제1 고정홈에 대응하는 위치의 상기 제2 고정홈에 결합되는 복수개의 이격판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결로현상이 방지되는 온천 개발용 펌프의 설치구조물.

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