KR102037243B1 - 모듈형 지중 열교환 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내부를 순환하는 열매체의 열교환 면적을 향상시키고, 각각의 부위가 모듈형으로 구성된 지중 열교환 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지중 열교환 장치는, 외부로부터 지중으로 열매체를 공급하는 공급관; 상기 공급관과 연결되고 열매체의 열교환이 이루어지도록 표면적이 넓게 형성된 열교환관; 상기 열교환관과 연결되고 열교환된 열매체가 수집되는 리버스관; 및 상기 리버스관과 연결되고 열매체를 지중으로부터 외부로 유출하는 환수관; 을 포함하고, 열매체가 상기 공급관으로 공급되어, 상기 열교환관을 거쳐 상기 리버스관으로 유동되고, 상기 리버스관으로 수집된 열매체는 상기 환수관을 통해 외부로 유출되도록, 상기 공급관, 상기 열교환관, 상기 리버스관 및 상기 환수관이 형성된다.

Description

모듈형 지중 열교환 장치{Module-type Ground Heat Exchanger}
본 발명은 모듈형 지중 열교환 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 내부를 순환하는 열매체의 열교환 면적을 향상시키고, 각각의 부위가 모듈형으로 구성된 지중 열교환 장치에 관한 것이다.
일반적으로 가정 및 산업용으로 사용되는 에너지원으로는 석탄, 석유 및 천연가스 등의 화석연료를 이용하고 있는데, 이들 화석연료는 매장량의 고갈로 인하여 비용이 급상승하고 있다. 또한 화석연료의 연소과정에서 발생하는 각종 공해물질로 인하여 수질 및 대기 환경이 오염되고 있다. 이러한 문제점에 의하여, 근래에는 화석 연료를 대체할 수 있는 친환경적인 대체에너지 개발이 활발하게 진행되고 있다.
친환경 대체에너지로 태양열, 풍력, 조력, 지열 등이 있다. 이 가운데 지열(地熱)을 이용하는 냉난방 시스템의 경우, 기존 냉난방 시스템에 비하여 최대 40% 이상의 에너지를 절감할 수 있다는 점, 풍력, 태양열과 달리 연중 일정한 온도를 유지하는 지열의 특성에 의하여 안정적인 운전이 가능하다는 지열에 대한 관심이 높아지고 있다.
일반적으로 지열을 열원으로 이용하는 냉난방 시스템은 열원인 지중에 매립된 지중 열교환 장치를 통해 지열을 회수하거나 또는 지중으로 열을 방출한다. 지중 열교환 장치는 히트펌프와 연계되어 냉난방을 행한다. 지중 열교환 장치의 내부에는 열매체가 충진되며 열매체가 관로를 따라 순환함으로써 지중과 열교환이 이루어진다. 따라서, 지중 열교환 장치의 열교환 효율을 향상시키기 위한 다양한 기술이 개발되고 있다.
도 1은 종래의 지중 열교환 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
지중 열교환 장치 (10) 는 지면으로부터 수직방향을 따라 미리 설정된 깊이로 시추된 홀 (1) 에 삽입된다. 통상 지중 열교환 장치 (10) 는 열매체가 유입되는 유입관 (11) 과, 열매체가 유출되는 유출관 (12) 과, 유입관 (11) 및 유출관 (12) 을 연결하는 연결부 (13) 로 구성된다.
도 1의 지중 열교환 장치 (10) 는 열매체의 순환 시 열교환 효율을 최대로 끌어올리기 위한 방안으로서, 열매체의 순환 경로를 길게 하는 방법을 채택하고 있다. 구체적으로, 지중 열교환 장치 (10) 의 유출관 (12) 을 나선형으로 형성함으로써 유입관 (11) 으로 유입된 열매체가 유출관 (12) 을 타고 지표 부근으로 올라오면서 충분히 지중의 토양 또는 지하수와 열교환이 이루어지도록 한다.
하지만 이러한 종래의 지중 열교환 장치는 열교환 효율을 향상시킨다는 점에서 이점을 갖지만, 열매체를 순환시키는 유입관 (11) 및 유출관 (12) 이 일체로 형성되기 때문에, 설치 및 유지 보수 측면에서 한계가 있다. 예컨대, 유입관 (11) 및 유출관 (12) 중 일부에 결함이 생기는 경우, 지중 열교환 장치 (10) 의 전체를 교체해야 하고, 이로써 유지 보수에 있어 상당한 비용이 소요되는 문제점이 있다.
또한, 일체로 긴 형태의 지중 열교환 장치를 제조하여 설치 지점으로 운반하는데 있어서도 용이하지 않은 문제점이 있다.
1. 한국 특허등록 제 10-1746194 호 (발명의 명칭 : 나선형 지중 열교환기) 2. 한국 등록공개 제 10-2014-0132118 호 (발명의 명칭 : 코일형 지중열교환기 설치장치 및 이를 이용한 지중열교환기 시공방법) 3. 한국 특허공개 제 10-2018-0033993 호 (발명의 명칭 : 모듈타입 지중열 교환기)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 지중에서 열매체의 열교환이 이루어질 때 열교환 면적을 크게 향상시키기 위하여 리버스 리턴 방식의 열교환이 이루어질 수 있는 지중 열교환 장치를 제공함에 목적이 있다.
나아가, 본 발명은 지중에 매립되는 영역을 크게 넓히지 않으면서도 열교환이 이루어지는 면적을 극대화할 수 있도록 관의 일부를 나선형 또는 코일형으로 구성한 지중 열교환 장치를 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 수직형 지중 열교환 장치에 있어서 운반 및 설치의 편의성을 높이고, 유지 및 보수가 용이하게 이루어질 수 있도록 각각의 파트가 모듈형으로 구성된 지중 열교환 장치를 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 지중 열교환 장치가 지중에 매립된 경우 주변 지중 환경에 의해 나선형 또는 코일형으로 구성된 열교환관이 움직이지 않도록 하기 위하여 보강 수단이 구비된 지중 열교환 장치를 제공함에 목적이 있다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 지중 열교환 장치는, 외부로부터 지중으로 열매체를 공급하는 공급관; 상기 공급관과 연결되고 열매체의 열교환이 이루어지도록 표면적이 넓게 형성된 열교환관; 상기 열교환관과 연결되고 열교환된 열매체가 수집되는 리버스관; 및 상기 리버스관과 연결되고 열매체를 지중으로부터 외부로 유출하는 환수관; 을 포함하고, 열매체가 상기 공급관으로 공급되어, 상기 열교환관을 거쳐 상기 리버스관으로 유동되고, 상기 리버스관으로 수집된 열매체는 상기 환수관을 통해 외부로 유출되도록, 상기 공급관, 상기 열교환관, 상기 리버스관 및 상기 환수관이 형성되고, 상기 열교환관은 상기 공급관과 상기 환수관과 상기 리버스관을 둘러서 감싸며 상기 공급관, 상기 환수관 및 상기 리버스관의 길이 방향을 따라 산부(山部)가 형성되도록 나선형으로 배치되고, 상기 열교환관의 상기 길이 방향에 따라 배치되어 산부의 간격이 고정되도록 적어도 하나의 산부와 결합되는 간격 유지 부재; 를 포함한다.
상기 간격 유지 부재는, 상기 열교환관의 인접한 산부가 서로 접하지 않도록 인접한 산부 사이의 간격을 기설정된 간격으로 유지시킬 수 있다.
상기 간격 유지 부재는, 막대 형상으로 형성되어 상기 나선형의 열교환관이 이루는 내주연 또는 외주연에서 상기 열교환관의 산부에 따라 부착될 수 있다.
상기 간격 유지 부재는, 상기 나선형의 열교환관의 형상에 대응되도록 형성되는 요철부를 포함하여 상기 요철부에 상기 열교환관의 산부가 삽입 수용되도록 형성될 수 있다.
열매체를 공급하고, 열교환이 이루어진 열매체를 외부로 환수시키는 전달 모듈; 상기 전달 모듈에서 공급된 열매체의 열교환을 수행하고, 열교환이 이루어진 열매체를 상기 전달 모듈로 전달하는 열교환 모듈; 및 상기 열교환 모듈을 통과하며 열교환이 이루어진 열매체의 흐름을 전환하여, 상기 열교환이 이루어진 열매체를 상기 열교환 모듈로 전달하는 적어도 하나의 리턴 모듈; 을 포함하고, 상기 전달 모듈 및 상기 리턴 모듈은 상기 열교환 모듈과 서로 착탈 가능하게 형성될 수 있다.
상기 열교환 모듈은, 상기 공급관, 상기 리버스관 및 상기 환수관이 서로 기설정된 간격만큼 이격되어 배치되도록 하는 관 이격부재; 를 포함하고, 상기 관 이격부재는, 상기 열교환관이 상기 공급관과 연결되는 지점 또는 상기 열교환관이 상기 리버스관과 연결되는 지점에 인접하여 배치될 수 있다.
상기 관 이격부재는, 디스크 형상으로 형성되고 상기 공급관, 상기 리버스관 및 상기 회수관이 관통하도록 형성된 복수의 홀을 포함할 수 있다.
상기 전달 모듈은, 상기 열교환 모듈의 상기 공급관 및 상기 환수관이 상기 리턴 모듈이 착탈되는 방향과 반대 방향으로 연장되어 형성되고, 외부로부터 상기 열교환 모듈로 열매체를 전달하고 상기 열교환 모듈로부터 외부로 열매체를 전달하도록 구성될 수 있다.
상기 전달 모듈, 상기 열교환 모듈 및 상기 리턴 모듈이 순차로 배치될 수 있다.
상기 전달 모듈과 상기 열교환 모듈의 사이 및 상기 열교환 모듈과 상기 리턴 모듈의 사이에 플랜지 혹은 소켓부가 개재되고, 상기 플랜지 혹은 상기 소켓부의 체결에 의해 상기 전달 모듈, 상기 열교환 모듈 및 상기 리턴 모듈이 착탈 가능하게 구성될 수 있다.
본 발명의 모듈형 지중 열교환 장치에 따르면, 열매체의 공급관 및 환수관에 더하여 리버스관을 추가하고 각각의 관을 연결하는 연결관을 나선형의 구조로 형성함으로써, 열교환 장치의 매설 공간 내에서 열매체의 열교환 면적을 크게 향상시킬 수 있다. 이로써 일반적인 열교환 장치에 비하여 열교환 효율이 향상된 이점을 갖는다.
또한, 본 발명의 모듈형 지중 열교환 장치에 따르면, 각각의 파트를 모듈형으로 구성함으로써 장치의 운반 및 설치의 편의성을 향상시킬 수 있다. 나아가, 장치 중 결함이 발생한 모듈만을 교체하는 방식으로 유지, 보수를 행함으로써 비용을 절약할 수 있다.
또한, 본 발명의 모듈형 지중 열교환 장치에 따르면, 매설 지역의 환경에 따라 또는 냉난방 시스템의 용량에 따라 각각의 파트를 복수 개로 연장하거나 축소할 수 있어, 매설 지역의 깊이 및 히트펌프의 용량 등 다양한 조건에 적합하게 적용할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 모듈형 지중 열교환 장치에 따르면, 열교환관의 간격 이격 부재가 구비되어 지중 열교환 장치가 지중에 매립된 경우 주변 지중 환경에 의해 나선형 또는 코일형으로 구성된 열교환관이 기설정된 간격으로 이격되도록 지지함으로써 열교환 효율이 저하되는 문제점을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 모듈형 지중 열교환 장치에 따르면, 나선형 또는 코일형의 열교환관이 움직이지 않고 강고히 지지될 수 있도록 구성하여 기계적 안정성을 높일 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래의 지중 열교환 장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지중 열교환 장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 지중 열교환 장치에서 열매체가 순환하는 과정을 도시한 개략적인 개념도이다.
도 4는 전달 모듈을 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 a-a선에 따른 단면을 도시한 단면도이다.
도 6은 전달 모듈 및 열교환 모듈이 연결되는 부분을 도시한 사시도이다.
도 7는 열교환 모듈을 도시한 사시도이다.
도 8은 도 7의 b-b선에 따른 단면을 도시한 단면도이다.
도 9는 관 이격부재를 도시한 정면도이다.
도 10은 열교환 모듈 및 리턴 모듈이 연결되는 부분을 도시한 사시도이다.
도 11은 리턴 모듈을 도시한 사시도이다.
도 12는 도 11의 c-c선에 따른 단면을 도시한 단면도이다.
도 13은 열교환관 및 열교환관에 결합되는 간격 유지 부재를 도시한 사시도이다.
도 14는 간격 유지 부재가 포함된 지중 열교환 장치의 단면을 도시한 단면도이다.
도 15는 간격 유지 부재의 다른 예를 도시한 정면도이다.
도 16은 소켓부를 통하여 복수개의 모듈이 서로 연결된 상태를 도시한 사시도이다.
도 17은 도 16의 “A” 부분의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 18은 리턴 모듈의 공급관에 캡부가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이며 설명의 편의를 위해 도시된 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서 상에서 언급된 ‘포함한다’, ‘갖는다’, ‘이루어진다’ 등이 사용되는 경우 ‘~만’이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다. 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
한편, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 "모듈" 또는 "부"는 적어도 하나의 기능 또는 동작을 수행한다. 그리고, "모듈" 또는 "부"는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 기능 또는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 특정 하드웨어에서 수행되어야 하거나 적어도 하나의 프로세서에서 수행되는 "모듈" 또는 "부"를 제외한 복수의 "모듈들" 또는 복수의 "부들"은 적어도 하나의 모듈로 통합될 수도 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 지중 열교환 장치에 대하여 구체적으로 설명한다.
먼저 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 지중 열교환 장치의 전체적인 구조 및 열매체의 순환 과정에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지중 열교환 장치 (100) 를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 지중 열교환 장치 (100) 에서 열매체 (1) 가 순환하는 과정을 도시한 개략적인 개념도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 지중 열교환 장치 (100) 는 외부로부터 지중으로 열매체(미도시)를 공급하는 공급관 (110), 공급관과 연결되고 열매체의 열교환이 이루어지는 열교환관 (120), 열교환관과 연결되고 열교환된 열매체가 수집되는 리버스관 (130) 및 리버스관과 연결되고 열매체를 지중으로부터 외부로 유출하는 환수관 (140) 을 포함한다. 본 발명의 지중 열교환 장치 (100) 는 열매체가 공급관 (110) 으로 공급되면 열교환관 (120) 을 거쳐 리버스관 (130) 으로 유동되고, 리버스관 (130) 으로 수집된 열매체는 환수관 (140) 을 통해 외부로 유출되도록 형성된다.
공급관 (110) 은 외부에서 본 발명의 지중 열교환 장치 (100) 로 열매체를 공급하고, 환수관 (140) 은 지중 열교환 장치 (100) 에서 열교환이 이루어진 열매체를 외부로 다시 환수시킨다. 이러한 공급관 (110) 및 환수관 (140) 은 지표 측으로 개구되고, 도시되지는 않았지만 외부 관로를 통해 냉난방 시스템 상의 히트펌프와 연결될 수 있다.
공급관 (110) 및 환수관 (140) 은 도시된 바와 같이 지표로부터 수직하게 지중으로 삽입될 수 있다. 공급관 (110) 및 환수관 (140) 은 외부로부터 열매체를 유입하고 외부로 다시 열매체를 유출하는 관으로서, 매설 지역의 깊이에 따라 또는 냉난방 시스템의 용량에 따라 그 길이와 직경이 적절히 결정될 수 있다. 또한, 공급관 (110) 및 환수관 (140) 은 도시된 바와 같이 각각 하나의 관으로 형성될 수 도 있고, 복수의 관이 집합된 형태로도 형성될 수 있음은 물론이다.
한편, 공급관 (110) 은 외부로부터 열매체가 유입되는 개구부 (111) 과 열교환관 (120) 과 연결된 개구부 (112) 만 개방되고, 나머지 영역은 밀폐된 형태로 형성된다. 이로써 공급관 (110) 으로 유입된 열매체는 전부 열교환관 (120) 으로 유동하게 된다.
지중 열교환 장치 (100) 는 지중에서의 열교환 효율을 보다 향상시키기 위하여, 공급관 (110) 및 환수관 (140) 과 연결되는 열교환관 (120) 및 리버스관 (130) 을 포함한다.
열교환관 (120) 은 공급관 (110) 과 연결되어 공급관 (110) 으로부터 열매체를 전달받는다. 열교환관 (120) 은 지중에서 열매체의 열교환이 이루어지도록 형성한 것으로서, 지중의 토양, 지하수 등과 최대한 넓은 표면적으로 접하도록 형성되는 것이 바람직하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 열교환관 (120) 은 공급관 (110), 리버스관 (130) 및 환수관 (140) 을 둘러서 감싸며 공급관 (110), 리버스관 (130) 및 환수관 (140) 의 길이 방향에 따라 나선형 (또는, 코일형) 으로 형성될 수 있다. 이렇게 열교환관 (120) 은 나선형의 구조로 형성되어 공급관 (110) 으로부터 유입된 열매체가 최대한 길게 그리고 오랜 시간 열교환관 (120) 을 통해 유동할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 나아가 열교환관 (120) 은 본 발명의 지중 열교환 장치 (100) 의 외측에 배치되어 지중의 토양, 지하수 등의 열매개 물질들과 충분히 접할 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.
열교환관 (120) 은 복수 개 포함될 수 있다. 즉, 복수 개의 열교환관 (120) 이 공급관 (110) 및 리버스관 (130) 의 사이에서 연결될 수 있다.
한편, 열교환관 (120) 의 구조는 도시된 바에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 공급관 (110) 으로부터 연장된 열교환관 (120) 이 다수의 세관으로 분리되었다가 다시 합쳐지면서 리버스관 (130) 으로 연결될 수도 있고, 다양한 구조를 채용하여 표면적을 넓히는 방식으로 열교환관 (120) 이 형성될 수 있음은 물론이다.
리버스관 (130) 은 열교환관 (120) 과 연결되고 열교환된 열매체가 수집되는 관이다.
리버스관 (130) 은 공급관 (110) 및 환수관 (140) 과 같이 지표로부터 수직하게 지중으로 삽입될 수 있다. 리버스관 (130) 의 일단부는 환수관 (140) 과 연결된다. 리버스관 (130) 은 열교환관 (120) 으로부터 열매체가 유입되는 단부 (131) 와 환수관 (140) 으로 연결된 부분 (132) 만 개방되고, 나머지 영역은 밀폐된 형태로 형성될 수 있다. 이로써 리버스관 (130) 으로 수집된 열교환이 이루어진 열매체는 전부 환수관 (140) 으로 유동하게 된다.
이러한 열교환관 (120) 및 리버스관 (130) 은 지중 열교환 장치 (100) 의 매설 공간 내에서 열매체의 열교환 면적을 크게 향상시킬 수 있다. 다시 말해 열교환관 (120) 및 리버스관 (130) 은 공급관 (110) 을 통해 지중으로 유입된 열매체가 충분히 지중의 공간에서 머물면서 열교환을 할 수 있도록 열매체의 유동 경로를 확보하는 역할을 한다. 따라서 본 발명의 지중 열교환 장치 (100) 는 열교환관 (120) 및 리버스관 (130) 을 포함함으로써 지중에서의 열교환 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 지중 열교환 장치 (100) 는 스테인리스 스틸 소재 (또는, 서스 (SUS) 소재) 또는 폴리에틸렌 (PE) 소재로 형성될 수 있다. 예컨대, 지중 열교환 장치 (100) 의 전체 구성이 서스 소재만으로 형성될 수 도 있고, 공급관 (110), 리버스관 (130) 및 환수관 (140) 이 서스 소재로 형성되되, 표면적을 넓히기 위하여 곡면을 많이 포함하는 열교환관 (120) 이 폴리에틸렌 (PE) 소재로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 지중 열교환 장치 (100) 는 종래의 지중 열교환 장치 (100) 를 형성함에 사용되는 소재라면 비제한적으로 선택될 수 있음은 물론이다.
한편, 본 발명의 지중 열교환 장치 (100) 는 그 기능에 따라 전달 모듈 (A), 열교환 모듈 (B) 및 리턴 모듈 (C) 로 구분될 수 있고, 각각의 모듈은 서로 착탈 가능하게 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 2를 참조하면, 본 발명의 지중 열교환 장치 (100) 는 열매체를 공급하고, 열교환이 이루어진 열매체를 외부로 환수시키는 전달 모듈 (A), 전달 모듈 (A)에서 공급된 열매체의 열교환을 수행하고, 열교환이 이루어진 열매체를 전달 모듈 (A)로 전달하는 열교환 모듈 (B), 및 열교환 모듈 (B)을 통과하며 열교환이 이루어진 열매체의 흐름을 전환하여, 열교환이 이루어진 열매체를 열교환 모듈 (B)로 전달하는 적어도 하나의 리턴 모듈 (C)을 포함한다.
여기서, 일 방향을 따라 순차적으로 배치된 복수개의 모듈 사이에는 복수개의 모듈을 서로 연결 가능한 연결수단이 개재될 수 있다.
도 16은 소켓부 (180)를 통하여 복수개의 모듈이 서로 연결된 상태를 도시한 사시도이고, 도 17은 도 16의 “A” 부분의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 18은 리턴 모듈 (C)의 공급관(110)에 캡부(190)가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2 및 도 16을 참조하면, 연결수단은 플랜지 (150) 및 소켓부 (180) 중 적어도 하나를 포함하고, 이에 따라 일 방향을 따라 순차적으로 배치된 복수개의 모듈은 플랜지 (150) 및 소켓부 (180) 중 적어도 하나의 결합 및 분리를 통하여 서로 연결되거나, 분리된다.
이하 도 4 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 열교환 장치 (100) 의 각각의 모듈 및 그 구조에 대하여 구체적으로 설명한다. 설명의 편의를 위하여 도 1 내지 도 3이 함께 참조될 수 있다.
도 4는 전달 모듈 (A) 을 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4의 a-a선에 따른 단면을 도시한 단면도이고, 도 6은 전달 모듈 (A) 및 열교환 모듈 (B) 이 연결되는 부분을 도시한 사시도이고, 도 7는 열교환 모듈 (B) 을 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7의 b-b선에 따른 단면을 도시한 단면도이고, 도 9는 관 이격부재 (160) 를 도시한 정면도이고, 도 10은 열교환 모듈 (B) 및 리턴 모듈 (C) 이 연결되는 부분을 도시한 사시도이고, 도 11은 리턴 모듈 (C) 을 도시한 사시도이고, 도 12는 도 11의 c-c선에 따른 단면을 도시한 단면도이다.
도 2, 도 4 내지 도 6 및 도 16을 참조하면, 전달 모듈 (A) 은 공급관 (110) 및 환수관 (140) 을 포함하여 지중 열교환 장치 (100) 로 열매체를 공급하고 지중 열교환 장치 (100) 에서 열교환이 이루어진 열매체를 외부로 다시 환수시키는 역할을 하는 모듈이다.
전달 모듈 (A) 은 공급관 (110) 및 환수관 (140) 을 포함하는 이중관 구조로 형성될 수 있다. 그리고, 공급관 (110) 및 환수관 (140) 이 이루는 양 단부에는 열교환 모듈 (B)과의 연결을 위하여 플랜지 (150) 및 소켓부 (180) 중 적어도 하나가 설치될 수 있다.
도 6을 참조하면, 플랜지 (150) 는 전달 모듈 (A) 및 열교환 모듈 (B) 을 연결하면서 각각의 공급관 (110) 및 환수관 (140) 이 연통되도록 공급관 (110) 및 환수관 (140) 이 관통되는 복수의 홀 (151) 을 포함할 수 있다. 그리고, 플랜지 (150) 는 도시된 바와 같이 디스크 형상으로 형성되고, 외주연을 따라 볼트 체결부 (152) 를 포함한다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 소켓부 (180) 는 축 방향을 따라 내부가 단차진 관형상으로 형성될 수 있다. 더 자세하게는, 소켓부 (180) 는 전달 모듈 (A) 및 열교환 모듈 (B) 에 구비된 각 공급관 (110) 및 환수관 (140) 이 설정된 위치에 결합될 수 있도록 공급관 (110) 및 환수관 (140) 이 삽입되어 안착되는 복수의 결합홈 (181)과, 복수의 결합홈 (181)에 삽입된 공급관 (110) 과 환수관 (140) 을 연통시키는 연통공 (182)을 포함할 수 있다. 예컨대, 소켓부 (180) 와 소켓부 (180) 에 결합된 각 관의 연결부위는 용접, 열융착, 초음파융착 등을 통하여 일체로 연결될 수 있다. 또한, 소켓부 (180) 의 내주면과 소켓부 (180) 의 내주면에 접하는 각 관의 외주면에는 서로 치합 가능한 나사산이 더 형성될 수 있다.
또한, 전달 모듈 (A) 의 일 측은 지표로 향하게 배치되고 외부로 공급관 (110) 및 환수관 (140) 이 개방되게 형성되어 열매체가 유동할 수 있도록 형성된다. 또한, 반대 측은 열교환 모듈 (B) 과 접하게 배치되고 열교환 모듈 (B) 의 공급관 (110) 및 환수관 (140) 과 연결되도록 개방된다.
한편, 전달 모듈 (A) 에서 공급관 (110) 및 환수관 (140) 은 서로 평행하게 배치되는 것이 바람직하고, 후술할 리버스관 (130) 과의 배치 형태를 고려하여 도 5에 도시된 바와 같이 기준점 0도를 기준으로 +60도, -60도의 상태적 위치를 이루도록 배치되는 것이 바람직하다.
도 6 내지 도 10을 참조하면, 열교환 모듈 (B) 은 공급관 (110), 리버스관 (130) 및 환수관 (140) 을 포함하여 전달 모듈 (A) 에서 공급된 열매체가 지중에서 열교환할 수 있도록 하는 모듈이다.
열교환 모듈 (B) 은 공급관 (110), 리버스관 (130) 및 환수관 (140) 을 포함하는 삼중관 구조에 열교환관 (120) 이 나선형으로 감싸진 형태로 구성될 수 있다.
열교환 모듈 (B) 의 공급관 (110) 및 환수관 (140) 은 전달 모듈 (A) 의 공급관 (110) 및 환수관 (140) 과 연통된다. 따라서, 열교환 모듈 (B) 은 전달 모듈 (A) 의 공급관 (110) 으로부터 전달된 열매체의 열교환을 행하고 다시 전달 모듈 (A) 의 환수관 (140) 으로 열교환된 열매체를 전달한다.
열교환 모듈 (B) 의 열교환관 (120) 은 공급관 (110) 과 연결되는 단부 (121, 이하 제1 단부라 함) 와 리버스관 (130) 과 연결되는 단부 (122, 이하 제2 단부라 함) 를 포함하고, 제1 단부 (121) 와 제2 단부 (122) 사이에서 나선형으로 형성될 수 있다. 제1 단부 (121) 는 공급관 (110) 으로부터 열교환관 (120) 으로 열매체가 유입되는 측의 단부이고 제2 단부 (122) 는 열교환이 이루어진 열매체가 리버스관 (130) 으로 유출되는 측의 단부이기 때문에, 열매체의 흐름을 고려하여 제1 단부 (121) 가 전달 모듈 (A) 측에 그리고 제2 단부 (122) 가 후술할 리턴 모듈 (C) 측에 인접하도록 배치되는 것이 바람직하다.
이러한 열교환관 (120) 은 복수 개 포함될 수 있고, 복수의 열교환관 (120) 은 열교환 모듈 (B) 의 길이 방향을 따라 배치될 수 있다.
나아가, 열교환 모듈 (B) 은 공급관 (110), 리버스관 (130) 및 환수관 (140) 이 서로 기설정된 간격만큼 이격되도록 하는 관 이격부재 (160) 를 포함할 수 있다.
관 이격부재 (160) 는 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 디스크 형상으로 형성되고 공급관 (110), 리버스관 (130) 및 회수관 (140) 이 관통될 수 있는 복수의 홀 (161) 을 포함한다. 복수의 홀 (161) 은 각 관의 외경에 대응하는 크기로 형성될 수 있다. 이에 따라, 복수의 홀 (161)을 관통하는 공급관 (110), 리버스관 (130), 및 회수관 (140) 은 관 이격부재 (160)의 내면에 지지되어 중심축의 틀어짐 없이 안정적으로 수직 상태를 유지할 수 있다.
한편, 도 9의 (b)를 참조하면, 관 이격부재 (160) 에는 공급관 (110), 리버스관 (130), 및 회수관 (140) 을 지지할 수 있는 별도의 지지구조물이 더 형성될 수 있다.
더 자세하게는, 관 이격부재 (160) 에 구비된 복수의 홀 (161) 은 각각 대응되는 관의 직경보다 크게 형성되고, 각 홀 (161)이 형성된 관 이격부재 (160) 의 내주면에는 홀 (161) 내부에서 공급관 (110), 리버스관 (130) 및 회수관 (140) 이 유동하지 않도록 하기 위하여 홀 (161) 의 중심방향으로 돌출된 적어도 하나의 돌기 (162) 가 형성될 수 있다.
여기서, 각 관의 외면을 지지하는 돌기 (162) 의 단부는 관의 외면에 대응되는 형상으로 형성될 수 있고, 돌기 (162) 의 단부에는 각 관의 외면에 접하여 관으로부터 전달되는 진동 혹은 충격 등을 흡수 및 분산 시킬 수 있도록 탄성체 물질의 완충재가 구비될 수 있다. 또한, 돌기 (162) 는 관 이격부재 (160) 에 일체로 형성되거나, 관 이격부재 (160) 와 별도로 제작되어 홀 (161) 의 내측에 설치될 수 있음은 물론, 이종사출을 통하여 관 이격부재 (160) 에 일체로 구비되되, 상술한 탄성체 물질로 적용될 수 있다.
따라서, 돌기 (162) 가 홀 (161) 의 내부를 관통하는 공급관 (110), 리버스관 (130) 및 회수관 (140) 을 지지함으로써 각각의 관은 서로 기설정된 간격만큼 이격 되면서도 지중에 삽입된 경우 그 위치가 이탈되지 않도록 강고히 고정될 수 있다.
또한, 관 이격부재 (160) 는 열교환관 (120) 이 공급관 (110) 과 연결되는 제1 단부 (121) 의 근방, 열교환관 (120) 이 리버스관 (130) 과 연결되는 제2 단부 (122) 의 근방에 배치될 수 있다. 이러한 위치에 배치된 관 이격부재 (160) 는 열교환관 (120) 이 열교환 모듈 (B) 의 길이 방향에 따라 유동하지 않도록 지지하는 역할을 할 수 있다. 이로써 관 이격부재 (160) 는 공급관 (110), 리버스관 (130) 및 회수관 (140) 이 기설정된 간격만큼 이격되도록 함과 동시에 열교환관 (120) 을 지지할 수 있어 본 발명의 지중 열교환 장치 (100) 의 내구성을 향상시킬 수 있다.
다만, 관 이격부재 (160) 의 형태는 도시된 바에 한정되는 것은 아니고, 각각의 관의 간격을 유지하기 위한 다양한 형태의 이격부재가 채용될 수 있다.
예컨대, 도 9의 (c)를 참조하면, 관 이격부재 (160) 는 복수의 부품으로 분할되어 조립 시 내주면으로 공급관 (110), 리버스관 (130), 및 회수관 (140)의 외주면을 지지할 수 있는 링 형의 조립구조로 형성될 수 있으며, 이때 공급관 (110), 리버스관 (130), 및 회수관 (140) 사이에는 내측에서 외측으로 각 관을 지지 가능한 탄성체 물질의 완충제가 구비될 수 있다.
도 2, 도 3 및 도 16을 참조하면, 열교환 모듈 (B) 은 리턴 모듈 (C) 과 플랜지 (150) 및 소켓부 (180) 중 적어도 하나를 통해 착탈 가능하게 연결된다. 이때, 열교환 모듈 (B) 의 공급관 (110) 은 전달 모듈 (A) 의 공급관 (110) 과 연통하고 열교환관 (120) 과 연결된 부분을 제외한 나머지 부분은 밀폐된 형태로 형성된다. 예컨대, 열교환 모듈 (B)의 공급관 (110) 의 단부에는 도 17에 도시된 바와 같이, 공급관 (110)의 일 측 개구를 폐쇄시키는 캡부(190)가 설치될 수 있다. 따라서 열교환 모듈 (B) 의 공급관 (110) 은 리턴 모듈 (C) 측으로는 밀폐되도록 형성되고, 열교환 모듈 (B) 의 리버스관 (130) 및 환수관 (140) 만 리턴 모듈 (C) 측으로 플랜지 (150) 및 소켓부 (180) 중 적어도 하나에 의해 연통되도록 형성된다.
한편, 열교환 모듈 (B) 에서 공급관 (110), 리버스관 (130) 및 회수관 (140) 은 서로 평행하게 배치되는 것이 바람직하고, 전달 모듈 (A) 에서 연장된 공급관 (110) 및 회수관 (140) 이 전달 모듈 (A) 의 공급관 (110) 및 회수관 (140) 과 동일하게 기준점 0도를 기준으로 +60도, -60도의 상태적 위치를 이루고, 리버스관 (130) 이 공급관 (110) 및 회수관 (140) 과 각각 120도의 각도를 이루도록 배치되는 것이 바람직하다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 리턴 모듈 (C) 은 열교환되어 리버스관 (130) 으로 수집된 열매체를 환수관 (140) 으로 전달하는 역할을 하며, 리버스관 (130) 까지 지표에서 지중 아래 방향으로 이동한 열매체의 흐름을 전환하는 역할을 하는 모듈이다. 외부로부터 유입된 열매체는 공급관 (110), 열교환관 (120) 및 리버스관 (130) 을 거치며 지중 방향으로 이동하게 되는데, 리턴 모듈 (C) 은 이러한 열매체의 방향을 전환하여 환수관 (140) 을 통해 다시 지표 부근으로 열매체가 유동할 수 있도록 가이드 하는 역할을 한다.
리턴 모듈 (C) 에서 리버스관 (130) 및 환수관 (140) 은 서로 연결되고, 리버스관 (130) 및 환수관 (140) 의 연결부분은 열매체의 흐름을 전환할 수 있도록 U자 형태로 형성될 수 있다.
리턴 모듈 (C) 에서 리버스관 (130) 및 회수관 (140) 은 서로 평행하다 연결되게 (즉, U자와 같이) 게 배치되는 것이 바람직하고, 평행한 부분에서의 리버스관 (130) 과 환수관 (140) 은 기준점 0도를 기준으로 +60도, +180도의 상태적 위치를 이루도록 배치되는 것이 바람직하다.
도 11의 (a) 및 (b)를 참조하면 리턴 모듈 (C) 로 공급관 (110) 의 단부가 연장되어 돌출된 것으로 도시되어 있다. 하지만, 공급관 (110) 의 단부는 도시된 바와 달리 열교환 모듈 (B) 과 리턴 모듈 (C) 사이의 경계 부분 까지만 형성되고, 리턴 모듈 (C) 측으로 돌출되지 않도록 형성될 수도 있다. 다만 공급관 (110) 의 단부는 어떠한 경우라도 밀폐된 형태이다.
한편, 본 발명의 지중 열교환 장치 (100) 는 전달 모듈 (A), 열교환 모듈 (B) 및 리턴 모듈 (C) 이 순차로 배치되어 서로 모듈형으로 체결되는데, 전달 모듈 (A) 및 열교환 모듈 (B) 은 복수 개 포함될 수 있고, 복수 개의 모듈이 서로 연장된 형태로 체결될 수 있음은 물론이다.
다시 말해, 매설 지역의 깊이와 각각의 모듈의 길이를 고려하여, 복수 개의 전달 모듈 (A), 복수 개의 열교환 모듈 (B) 및 리턴 모듈 (C) 을 조합하여 체결할 수 있다.
예를 들어, 지중의 기설정된 깊이에 위치하는 지하수대에서 열교환이 이루어지도록 하기 위해서, 지표로부터 지하수대까지 복수 개의 전달 모듈 (A) 을 연장하여 체결하고, 지하수대의 깊이 만큼 복수 개의 열교환 모듈 (B) 을 연장하여 체결한 후 마지막으로 리턴 모듈 (C) 을 체결하는 방식으로 본 발명의 지중 열교환 장치 (100) 를 구성할 수 있다. 나아가, 지하수대가 서로 다른 깊이에 복수 개 존재하는 경우라면, 상측의 지하수대까지 전달 모듈 (A) 을 연장하여 체결하고, 상측의 지하수대의 깊이 만큼 열교환 모듈 (B) 을 연장하여 체결하고, 다시 하측의 지하수대까지 전달 모듈 (A) 을 연장하여 체결하고, 하측의 지하수대의 깊이 만큼 열교환 모듈 (B) 을 연장하여 체결한 후, 마지막으로 리턴 모듈 (C) 을 체결하는 방식으로 본 발명의 지중 열교환 장치 (100) 를 구성할 수도 있다.
이러한 방식으로 조립하여 체결 가능한, 본 발명의 모듈형 지중 열교환 장치 (100) 에 따르면, 매설 지역의 환경에 따라 또는 냉난방 시스템의 용량에 따라 각 파트의 모듈을 복수 개로 연장하거나 축소할 수 있어, 매설 지역의 깊이 및 히트펌프의 용량 등 다양한 조건에 적합하게 적용할 수 있다는 이점이 있다.
나아가, 본 발명의 각각의 파트를 모듈형으로 구성함으로써 장치의 운반 및 설치의 편의성을 향상시킬 수 있다. 또한, 지중 열교환 장치 (100) 에 결함이 발생한 경우라면, 결함이 위치하는 모듈만을 교체하는 방식으로 유지 보수를 행함으로써 비용을 절약할 수 있다는 이점이 있다.
이하 도 13 내지 도 15를 참조하여, 본 발명의 열교환 장치 (100) 의 열교환관 (120) 에 결합되는 간격 유지 부재 (170, 170’) 에 대하여 구체적으로 설명한다. 설명의 편의를 위하여 도 1 내지 도 12가 함께 참조될 수 있다.
도 13은 열교환관 (120) 및 열교환관 (120) 에 결합되는 간격 유지 부재 (170) 를 도시한 사시도이고, 도 14는 간격 유지 부재 (170) 가 포함된 지중 열교환 장치 (100) 의 단면을 도시한 단면도이고, 도 15는 간격 유지 부재 (170’) 의 다른 예를 도시한 정면도이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 열교환 장치 (100) 는 열교환관 (120) 에 결합되는 간격 유지 부재 (170) 를 포함한다.
열교환관 (120) 은 공급관 (110) 과 리버스관 (130) 과 환수관 (140) 을 둘러서 감싸며 공급관 (110) 과 리버스관 (130) 과 환수관 (140) 의 길이 방향을 따라 복수의 산부 (山部) (121) 를 이루며 나선형으로 배치된다.
간격 유지 부재 (170) 는 열교환관 (120) 에 결합되어 열교환관 (120) 의 길이 방향에 따른 간격을 유지시킨다. 구체적으로 간격 유지 부재 (170) 는 열교환관 (120) 의 서로 인접한 산부 (121) 들의 사이의 간격을 기설정된 간격으로 유지시키고 이를 지지할 수 있다.
간격 유지 부재 (170) 는 본 발명의 열교환 장치 (100) 가 지중에 매립된 경우 주변 지중 환경에 의해 나선형으로 구성된 열교환관 (120) 이 움직이지 않도록 한다. 이로써 열교환관 (120) 이 기설정된 간격으로 지지될 수 있고, 본 발명의 지중 열교환 장치 (100) 의 열교환 효율이 저하되는 문제점을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 지중 열교환 장치 (100) 는 간격 유지 부재 (170) 를 포함함으로써 나선형의 열교환관 (120) 이 움직이지 않고 강고히 지지될 수 있어 기계적 안정성이 높다는 이점을 가진다.
간격 유지 부재 (170) 는 막대 형상으로 형성되어, 열교환관 (120) 의 복수 개의 산부 (121) 를 따라 부착될 수 있다. 이때 간격 유지 부재 (170) 는 도 14의 (a)와 같이 나선형의 열교환관 (120) 의 내주연을 따라 부착될 수 도 있고, 도 14의 (b)와 같이 나선형의 열교환관 (120) 의 외주연을 따라 부착될 수 도 있다.
이러한 간격 유지 부재 (170) 는 통상 보강근으로 쓰이는 철근일 수 있고, 이러한 철근 구조물이 열교환관 (120) 에 용접되는 방식으로 부착될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고 열교환관 (120) 의 복수 개의 산부 (121) 을 따라 부착되어 나선형의 열교환관 (120) 을 지지할 수 있는 부재 및 부착 방식이라면 어떠한 것도 채용될 수 있음은 물론이다.
한편, 간격 유지 부재 (170’) 는 도 15에 도시된 바와 같은 구조를 가질 수 도 있다.
도 15를 참조하면, 간격 유지 부재 (170’) 에 복수의 돌기가 형성된 요철부 (171’) 가 형성되고, 이러한 요철부 (171’) 는 나선형의 열교환관 (120) 의 형상에 대응되도록 형성되는 것이 바람직하다. 간격 유지 부재 (170’) 의 요철부 (171’) 에 열교환관 (120) 의 복수의 산부 (121) 이 삽입 수용될 수 있다.
이러한 간격 유지 부재 (170’) 는 도 13에 다른 간격 유지 부재 (170) 와 같이 열교환관 (120) 의 서로 인접한 산부 (121) 들의 사이의 간격을 기설정된 간격으로 유지시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100 … 지중 열교환 장치
A … 전달 모듈
B … 열교환 모듈
C … 리턴 모듈
110 … 공급관
120 … 열교환관
121 … 산부
130 … 리버스관
140 … 환수관
150 … 플랜지
151 … 홀
152 … 볼트 체결부
160 … 관 이격부재
161 … 홀
162 … 돌기
170 … 간격 유지 부재
170’ … 간격 유지 부재
171’ … 요철부
180 … 소켓부
181 … 결합홈
182 … 연통공
190 … 캡부

Claims (10)

  1. 외부로부터 지중으로 열매체를 공급하는 공급관;
    상기 공급관과 연결되고 열매체의 열교환이 이루어지도록 표면적이 넓게 형성된 열교환관;
    상기 열교환관과 연결되고 열교환된 열매체가 수집되는 리버스관;
    상기 리버스관과 연결되고 열매체를 지중으로부터 외부로 유출하는 환수관;
    상기 공급관, 상기 리버스관 및 상기 환수관이 서로 기설정된 간격만큼 이격되어 배치되도록 하는 관 이격부재; 및
    상기 공급관의 일단에 결합되어 상기 공급관의 일단을 폐쇄하고, 상기 리버스관의 일단에 결합되어 상기 리버스관의 일단을 폐쇄하는 복수의 캡부; 를 포함하고,
    열매체가 상기 공급관으로 공급되어, 상기 열교환관을 거쳐 상기 리버스관으로 유동되고, 상기 리버스관으로 수집된 열매체는 상기 환수관을 통해 외부로 유출되도록, 상기 공급관, 상기 열교환관, 상기 리버스관 및 상기 환수관이 형성되고,
    상기 열교환관은 상기 공급관과 상기 환수관과 상기 리버스관을 둘러서 감싸며 상기 공급관, 상기 환수관 및 상기 리버스관의 길이 방향을 따라 산부(山部)가 형성되도록 나선형으로 배치되고,
    상기 열교환관의 상기 길이 방향에 따라 배치되어 산부의 간격이 고정되도록 적어도 하나의 산부와 결합되는 간격 유지 부재; 를 포함하고,
    상기 관 이격부재는, 디스크 형상으로 형성되고, 상기 공급관, 상기 리버스관 및 상기 환수관이 관통하도록 형성된 복수의 홀을 포함하고,
    상기 복수의 홀은 그 중심방향으로 돌출된 적어도 하나의 돌기를 포함하는, 지중 열교환 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 간격 유지 부재는,
    상기 열교환관의 인접한 산부가 서로 접하지 않도록 인접한 산부 사이의 간격을 기설정된 간격으로 유지시키는, 지중 열교환 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 간격 유지 부재는,
    막대 형상으로 형성되어 상기 나선형의 열교환관이 이루는 내주연 또는 외주연에서 상기 열교환관의 산부에 따라 부착되는, 지중 열교환 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 간격 유지 부재는,
    상기 나선형의 열교환관의 형상에 대응되도록 형성되는 요철부를 포함하여 상기 요철부에 상기 열교환관의 산부가 삽입 수용되도록 형성되는, 지중 열교환 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    열매체를 공급하고, 열교환이 이루어진 열매체를 외부로 환수시키는 전달 모듈;
    상기 전달 모듈에서 공급된 열매체의 열교환을 수행하고, 열교환이 이루어진 열매체를 상기 전달 모듈로 전달하는 열교환 모듈; 및
    상기 열교환 모듈을 통과하며 열교환이 이루어진 열매체의 흐름을 전환하여, 상기 열교환이 이루어진 열매체를 상기 열교환 모듈로 전달하는 적어도 하나의 리턴 모듈; 을 포함하고,
    상기 전달 모듈 및 상기 리턴 모듈은 상기 열교환 모듈과 서로 착탈 가능하게 형성되는, 지중 열교환 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 관 이격부재는, 상기 열교환관이 상기 공급관과 연결되는 지점 또는 상기 열교환관이 상기 리버스관과 연결되는 지점에 인접하여 배치되는, 지중 열교환 장치.
  7. 삭제
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 전달 모듈은,
    상기 열교환 모듈의 상기 공급관 및 상기 환수관이 상기 리턴 모듈이 착탈되는 방향과 반대 방향으로 연장되어 형성되고, 외부로부터 상기 열교환 모듈로 열매체를 전달하고 상기 열교환 모듈로부터 외부로 열매체를 전달하도록 구성되는, 지중 열교환 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 전달 모듈, 상기 열교환 모듈 및 상기 리턴 모듈이 순차로 배치되는, 지중 열교환 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 전달 모듈과 상기 열교환 모듈의 사이 및 상기 열교환 모듈과 상기 리턴 모듈의 사이에 플랜지 혹은 소켓부가 개재되고, 상기 플랜지 혹은 상기 소켓부의 체결에 의해 상기 전달 모듈, 상기 열교환 모듈 및 상기 리턴 모듈이 착탈 가능하게 구성되는, 지중 열교환 장치.
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