KR102178937B1 - Module-type Ground Heat Exchanger - Google Patents

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KR102178937B1
KR102178937B1 KR1020190101704A KR20190101704A KR102178937B1 KR 102178937 B1 KR102178937 B1 KR 102178937B1 KR 1020190101704 A KR1020190101704 A KR 1020190101704A KR 20190101704 A KR20190101704 A KR 20190101704A KR 102178937 B1 KR102178937 B1 KR 102178937B1
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Abstract

내부를 순환하는 열매체의 열교환 면적을 향상시키고, 각각의 부위가 모듈형으로 구성된 지중 열교환 장치에 관한 것이다.
지중 열교환 장치는, 외부로부터 지중으로 열매체를 공급하는 공급관, 공급관과 연결되어 열매체를 공급받고 열매체의 열교환이 이루어지도록 형성된 열교환관, 열교환관과 연결되고 열교환된 열매체가 수집되는 리버스관 및 리버스관과 연결되고 열매체를 지중으로부터 외부로 유출하는 환수관을 포함하고, 열교환관은 공급관과 환수관과 리버스관을 둘러서 감싸며 공급관, 환수관 및 리버스관의 길이 방향을 따라 복수의 산부(山部)가 형성되도록 나선형으로 배치되고, 열매체는 열교환관을 따라 하측으로 유동하여 리버스관으로 유입된 후, 환수관을 통해 상측으로 유동될 수 있다.
It relates to an underground heat exchange device in which the heat exchange area of the heat medium circulating inside is improved, and each portion is configured in a modular form.
The underground heat exchange device includes a supply pipe that supplies a heat medium from the outside to the ground, a heat exchange pipe connected to the supply pipe to receive a heat medium and heat exchange of the heat medium, a reverse pipe and a reverse pipe connected to the heat exchange pipe and collecting the heat exchanged heat medium. It is connected and includes a return pipe that discharges the heat medium from the ground to the outside, and the heat exchange pipe surrounds the supply pipe, the return pipe, and the reverse pipe, and a plurality of peaks are formed along the length direction of the supply pipe, the return pipe and the reverse pipe It is arranged in a spiral manner as possible, and the heat medium flows downward along the heat exchange pipe and flows into the reverse pipe, and then flows upward through the water return pipe.

Figure 112019085361838-pat00002
Figure 112019085361838-pat00002

Description

모듈형 지중 열교환 장치{Module-type Ground Heat Exchanger}Modular underground heat exchanger {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.The present invention relates to a modular underground heat exchange device, and more specifically, to an underground heat exchange device in which a heat exchange area of a heat medium circulating inside is improved, and each portion is configured in a modular form.

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.In general, fossil fuels such as coal, petroleum, and natural gas are used as energy sources used in homes and industries, and these fossil fuels are rapidly increasing in cost due to depletion of reserves. In addition, water quality and air environment are polluted due to various pollutants generated during the combustion process of fossil fuels. Due to this problem, in recent years, development of eco-friendly alternative energy that can replace fossil fuels has been actively progressed.

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. Eco-friendly alternative energy sources include solar heat, wind power, tidal power, and geothermal heat. Among these, in the case of a cooling and heating system that uses geothermal heat, it can save energy by up to 40% or more compared to existing cooling and heating systems. Unlike wind and solar heat, stable operation is possible by the characteristics of geothermal heat that maintains a constant temperature throughout the year. There is a growing interest in geothermal heat.

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.In general, a cooling and heating system using geothermal heat as a heat source recovers geothermal heat or releases heat to the ground through an underground heat exchanger buried in the ground as a heat source. The underground heat exchanger performs cooling and heating in connection with a heat pump. The inside of the underground heat exchanger is filled with a heat medium, and heat exchange with the ground is achieved by circulating the heat medium along the pipeline. Accordingly, various technologies have been developed to improve heat exchange efficiency of an underground heat exchange device.

도 1은 종래의 지중 열교환 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a conventional underground heat exchange device.

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.The underground heat exchanger 10 is inserted into a hole 1 drilled at a predetermined depth along a vertical direction from the ground. In general, the underground heat exchanger 10 is composed of an inlet pipe 11 through which the heat medium flows in, an outlet pipe 12 through which the heat medium flows out, and a connection part 13 connecting the inlet pipe 11 and the outlet pipe 12 do.

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.The underground heat exchange device 10 of FIG. 1 adopts a method of lengthening the circulation path of the heat medium as a way to maximize the heat exchange efficiency during circulation of the heat medium. Specifically, by forming the outflow pipe 12 of the underground heat exchanger 10 in a spiral shape, the heat medium flowing into the inflow pipe 11 rises to the surface near the surface through the outflow pipe 12 and sufficiently heats the soil or groundwater in the ground. Let this happen.

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.However, such a conventional underground heat exchange device has an advantage in that it improves heat exchange efficiency, but since the inlet pipe 11 and the outlet pipe 12 for circulating the heat medium are integrally formed, there are limitations in terms of installation and maintenance. . For example, when a defect occurs in some of the inlet pipe 11 and the outlet pipe 12, the entire underground heat exchange device 10 has to be replaced, and thus there is a problem that a considerable cost is required for maintenance.

또한, 일체로 긴 형태의 지중 열교환 장치를 제조하여 설치 지점으로 운반하는데 있어서도 용이하지 않은 문제점이 있다.In addition, there is a problem in that it is not easy to manufacture an underground heat exchanger in an integrally long form and transport it to an installation point.

1. 한국 특허등록 제 10-1746194 호 (발명의 명칭 : 나선형 지중 열교환기)1. Korean Patent Registration No. 10-1746194 (Name of invention: Spiral underground heat exchanger) 2. 한국 등록공개 제 10-2014-0132118 호 (발명의 명칭 : 코일형 지중열교환기 설치장치 및 이를 이용한 지중열교환기 시공방법)2. Korean Registered Publication No. 10-2014-0132118 (Name of invention: coil type underground heat exchanger installation device and underground heat exchanger construction method using the same) 3. 한국 특허공개 제 10-2018-0033993 호 (발명의 명칭 : 모듈타입 지중열 교환기)3. Korean Patent Publication No. 10-2018-0033993 (Name of invention: module type underground heat exchanger)

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.The present invention has been conceived to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an underground heat exchange device capable of performing reverse-return heat exchange in order to greatly improve a heat exchange area when heat exchange of a heat medium is performed in the ground.

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.Further, an object of the present invention is to provide an underground heat exchange device in which a part of a pipe is formed in a spiral or coil shape so as to maximize an area in which heat exchange takes place without greatly expanding the area buried in the ground.

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.In addition, it is an object of the present invention to provide an underground heat exchange device in which each part is configured in a modular form so that transportation and installation convenience in a vertical underground heat exchange device can be improved, and maintenance and repair can be easily performed.

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.In addition, an object of the present invention is to provide an underground heat exchange device provided with a reinforcing means in order to prevent a spiral or coiled heat exchange tube from moving by the surrounding underground environment when the underground heat exchange device is buried in the ground.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The subject of the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 지중 열교환 장치는, 외부로부터 지중으로 열매체를 공급하는 공급관; 상기 공급관과 연결되어 열매체를 공급받고 열매체의 열교환이 이루어지도록 형성된 열교환관; 상기 열교환관과 연결되고 열교환된 열매체가 수집되는 리버스관; 및 상기 리버스관과 연결되고 열매체를 지중으로부터 외부로 유출하는 환수관; 을 포함하고, 상기 열교환관은 상기 공급관과 상기 환수관과 상기 리버스관을 둘러서 감싸며 상기 공급관, 상기 환수관 및 상기 리버스관의 길이 방향을 따라 복수의 산부(山部)가 형성되도록 나선형으로 배치되고, 상기 열매체는 상기 열교환관을 따라 하측으로 유동하여 상기 리버스관으로 유입된 후, 상기 환수관을 통해 상측으로 유동될 수 있다.An underground heat exchange device according to an embodiment of the present invention for solving the above problem includes: a supply pipe for supplying a heat medium from the outside to the underground; A heat exchange tube connected to the supply pipe to receive a heat medium and heat exchange between the heat medium; A reverse pipe connected to the heat exchange pipe and collecting the heat exchanged heat medium; And a water return pipe connected to the reverse pipe and flowing out the heat medium from the ground to the outside. Including, the heat exchange pipe is arranged in a spiral so as to surround and surround the supply pipe, the water return pipe, and the reverse pipe and form a plurality of ridges along the longitudinal direction of the supply pipe, the water return pipe, and the reverse pipe, , The heat medium may flow downward along the heat exchange pipe and flow into the reverse pipe, and then flow upward through the water return pipe.

상기 지중 열교환 장치는, 상기 열교환관의 상기 길이 방향에 따라 배치되어 상기 복수의 산부 사이의 간격이 고정되도록 상기 복수의 산부와 결합되는 간격 유지 부재; 를 더 포함할 수 있다.The underground heat exchange device includes: a gap maintaining member disposed along the length direction of the heat exchange tube and coupled to the plurality of peaks so that the gap between the plurality of peaks is fixed; It may further include.

상기 간격 유지 부재는, 막대 형상으로 형성되어 상기 나선형의 열교환관이 이루는 내주연 또는 외주연에서 상기 복수의 산부에 따라 부착될 수 있다. The spacing member may be formed in a rod shape and may be attached along the plurality of peaks at an inner or outer periphery of the spiral heat exchange tube.

상기 간격 유지 부재는, 상기 나선형의 열교환관의 형상에 대응되도록 형성되는 요철부를 포함하여 상기 요철부에 상기 복수의 산부가 삽입 수용되도록 형성될 수 있다.The gap maintaining member may include an uneven portion formed to correspond to the shape of the spiral heat exchange tube, and may be formed to accommodate the plurality of acid portions in the uneven portion.

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.A delivery module that supplies a heat medium and returns the heat exchanged heat medium to the outside; A heat exchange module for performing heat exchange of the heat medium supplied from the transfer module and transferring the heat exchanged heat medium to the transfer module; And at least one return module for transferring the heat exchanged heat medium to the heat exchange module by switching the flow of the heat exchanged heat medium passing through the heat exchange module. Including, the transfer module and the return module may be formed to be detachable from each other and the heat exchange module.

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.The heat exchange module includes: a pipe spacer member configured to allow the supply pipe, the reverse pipe, and the water return pipe to be spaced apart from each other by a predetermined distance; Including, the tube spacing member may be disposed adjacent to a point at which the heat exchange pipe is connected to the supply pipe or a point at which the heat exchange pipe is connected to the reverse pipe.

상기 관 이격부재는, 디스크 형상으로 형성되고 상기 공급관, 상기 리버스관 및 상기 환수관이 관통하도록 형성된 복수의 홀과, 상기 복수의 홀의 중심 방향으로 돌출된 적어도 하나의 돌기를 포함할 수 있다.The pipe spacing member may include a plurality of holes formed in a disk shape and formed to pass through the supply pipe, the reverse pipe, and the water return pipe, and at least one protrusion protruding in a center direction of the plurality of holes.

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.The transfer module is formed by extending the supply pipe and the return pipe of the heat exchange module in a direction opposite to the direction in which the return module is attached and detached, and transfers the heat medium from the outside to the heat exchange module and transfers the heat medium from the heat exchange module to the outside. Can be configured to deliver.

상기 전달 모듈, 상기 열교환 모듈 및 상기 리턴 모듈이 순차로 배치될 수 있다.The transfer module, the heat exchange module, and the return module may be sequentially disposed.

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.A flange or socket part is interposed between the transfer module and the heat exchange module and between the heat exchange module and the return module, and the transfer module, the heat exchange module and the return module are detachable by fastening the flange or the socket part. Can be configured.

상기 지중 열교환 장치는 상기 공급관의 일단에 결합되어 상기 공급관의 일단을 폐쇄하고, 상기 리버스관의 일단에 결합되어 상기 리버스관의 일단을 폐쇄하는 복수의 캡부; 를 더 포함할 수 있다. The underground heat exchanger comprises: a plurality of cap portions coupled to one end of the supply pipe to close one end of the supply pipe, and coupled to one end of the reverse pipe to close one end of the reverse pipe; It may further include.

본 발명의 실시예에 따른 지중 열교환 장치는, 외부로부터 지중으로 열매체를 공급하는 공급관; 상기 공급관과 연결되고 열매체의 열교환이 이루어지도록 형성된 열교환관; 상기 열교환관과 연결되고 열교환된 열매체가 수집되는 리버스관; 및 상기 리버스관과 연결되고 열매체를 지중으로부터 외부로 유출하는 환수관; 을 포함하고, 상기 열교환관은 나선형으로 형성되고, 상기 공급관, 상기 환수관, 상기 리버스관은 상기 나선형 열교환관의 내측에 배치되고, 상기 공급관, 상기 열교환관, 상기 리버스관 및 상기 환수관은, 상기 공급관을 통해 상기 열교환관으로 공급된 열매체가 상기 열교환관을 따라 하측으로 유동하여 상기 리버스관으로 유입된 후, 상기 환수관을 통해 상측으로 유동되도록 구성될 수 있다.An underground heat exchange device according to an embodiment of the present invention includes: a supply pipe for supplying a heat medium from the outside to the underground; A heat exchange pipe connected to the supply pipe and formed to perform heat exchange of the heat medium; A reverse pipe connected to the heat exchange pipe and collecting the heat exchanged heat medium; And a water return pipe connected to the reverse pipe and flowing out the heat medium from the ground to the outside. Including, the heat exchange tube is formed in a spiral, the supply pipe, the water return pipe, and the reverse pipe are disposed inside the spiral heat exchange pipe, the supply pipe, the heat exchange pipe, the reverse pipe and the water return pipe, The heat medium supplied to the heat exchange pipe through the supply pipe may be configured to flow downward along the heat exchange pipe and flow into the reverse pipe, and then flow upward through the water return pipe.

본 발명의 실시예에 따른 지중 열교환 장치는, 외부로부터 지중으로 열매체를 공급하는 공급관; 상기 공급관과 연결되고, 상기 공급관으로부터 유입된 열매체를 하측으로 안내하도록 나선형으로 형성된 열교환관; 상기 열교환관과 연결되고, 상기 열교환관에서 열교환된 열매체가 유입되는 리버스관; 및 상기 리버스관과 연결되고, 열매체를 지중으로부터 외부로 유출하는 환수관; 을 포함하고, 상기 공급관은 적어도 둘 이상의 부분에서 상기 열교환관과 연통되고, 상기 열교환관은 적어도 둘 이상의 부분에서 상기 리버스관과 연통될 수 있다.An underground heat exchange device according to an embodiment of the present invention includes: a supply pipe for supplying a heat medium from the outside to the underground; A heat exchange pipe connected to the supply pipe and formed in a spiral shape to guide the heat medium introduced from the supply pipe downward; A reverse pipe connected to the heat exchange pipe and into which the heat medium heat exchanged in the heat exchange pipe flows; And a water return pipe connected to the reverse pipe and flowing out the heat medium from the ground to the outside. Including, the supply pipe may communicate with the heat exchange pipe at at least two or more portions, and the heat exchange pipe may communicate with the reverse pipe at at least two portions.

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.According to the modular underground heat exchanger of the present invention, by adding a reverse pipe in addition to the supply pipe and the return pipe of the heating medium, and forming a connection pipe connecting each pipe in a spiral structure, heat exchange of the heating medium in the buried space of the heat exchanger The area can be greatly improved. As a result, heat exchange efficiency is improved compared to a general heat exchange device.

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.In addition, according to the modular underground heat exchange device of the present invention, it is possible to improve the convenience of transportation and installation of the device by configuring each part in a modular form. Further, it is possible to save cost by performing maintenance and repair by replacing only defective modules among the devices.

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.In addition, according to the modular underground heat exchange device of the present invention, each part can be extended or reduced in plural according to the environment of the buried area or the capacity of the cooling/heating system, and thus various types such as the depth of the buried area and the capacity of the heat pump There is an advantage that it can be applied appropriately to the conditions.

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. In addition, according to the modular underground heat exchange device of the present invention, when a spacer member of the heat exchange tube is provided so that the underground heat exchanger is buried in the ground, the heat exchanger tube configured in a spiral or coil shape is spaced apart at a predetermined interval by the surrounding underground environment. By supporting so that it is possible to prevent the problem of lowering the heat exchange efficiency.

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.In addition, according to the modular underground heat exchange apparatus of the present invention, there is an advantage of improving mechanical stability by configuring a spiral or coil-type heat exchange tube to be firmly supported without moving.

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.
1 is a cross-sectional view showing a conventional underground heat exchange device.
2 is a perspective view showing an underground heat exchange device according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic conceptual diagram showing a process of circulating a heat medium in the underground heat exchanger of the present invention.
4 is a perspective view showing a delivery module.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a cross section taken along line aa of FIG. 4.
6 is a perspective view showing a portion to which the transfer module and the heat exchange module are connected.
7 is a perspective view showing a heat exchange module.
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line bb in FIG. 7.
9 is a front view showing a tube spacer member.
10 is a perspective view illustrating a portion to which a heat exchange module and a return module are connected.
11 is a perspective view showing a return module.
12 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line cc of FIG. 11.
13 is a perspective view showing a heat exchange tube and a gap maintaining member coupled to the heat exchange tube.
14 is a cross-sectional view showing a cross-section of an underground heat exchange device including a gap maintaining member.
15 is a front view showing another example of the spacing member.
16 is a perspective view illustrating a state in which a plurality of modules are connected to each other through a socket part.
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of a section “A” of FIG. 16.
18 is a perspective view schematically showing a state in which a cap portion is installed in the supply pipe of the return module.

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. Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms different from each other, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have it, and the invention is only defined by the scope of the claims.

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.The shapes, sizes, ratios, angles, numbers, etc. disclosed in the drawings for describing the embodiments of the present invention are illustrative and are illustrated for convenience of description, so the present invention is not limited to the illustrated matters. In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

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.When'to include','have','to be made', etc. mentioned in the present specification are used, other parts may be added unless'only' is used. In the case of expressing the constituent elements in the singular, it includes the case of including the plural unless specifically stated otherwise. In interpreting the constituent elements, it is interpreted as including an error range even if there is no explicit description.

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.Meanwhile, a "module" or "unit" for a component used in the present specification performs at least one function or operation. And, the "module" or "unit" may perform a function or operation by hardware, software, or a combination of hardware and software. In addition, a plurality of "modules" or a plurality of "units" excluding "module" or "unit" to be performed in specific hardware or performed by at least one processor may be integrated into at least one module. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

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. When an element or layer is referred to as “on” another element or layer, it includes all cases where another layer or other element is interposed directly on or in the middle of another element.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.The same reference numerals refer to the same components throughout the specification.

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.Each of the features of the various embodiments of the present invention can be partially or entirely combined or combined with each other, and as a person skilled in the art can fully understand, technically various interlocking and driving are possible, and each of the embodiments may be independently implemented with respect to each other. It may be possible to do it together in a related relationship.

이하, 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 지중 열교환 장치에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a modular underground heat exchange device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 지중 열교환 장치의 전체적인 구조 및 열매체의 순환 과정에 대하여 설명한다.First, with reference to FIGS. 2 and 3, the overall structure of the underground heat exchanger of the present invention and the circulation process of the heat medium will be described.

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.FIG. 2 is a perspective view showing an underground heat exchanger 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a schematic conceptual diagram showing a process of circulating the heat medium 1 in the underground heat exchanger 100 of the present invention to be.

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. Referring to Figures 2 and 3, the underground heat exchange device 100 of the present invention is a supply pipe 110 for supplying a heat medium (not shown) from the outside to the underground, a heat exchange pipe 120 connected to the supply pipe for heat exchange of the heat medium. , A reverse pipe 130 connected to the heat exchange pipe and collecting the heat exchanged heat medium, and a return pipe 140 connected to the reverse pipe and flowing the heat medium to the outside from the ground. In the underground heat exchange apparatus 100 of the present invention, when the heat medium is supplied to the supply pipe 110, the heat medium flows through the heat exchange pipe 120 to the reverse pipe 130, and the heat medium collected by the reverse pipe 130 is a return pipe 140. It is formed to flow out through through.

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. The supply pipe 110 supplies the heat medium to the underground heat exchanger 100 of the present invention from the outside, and the water return pipe 140 returns the heat medium heat exchanged in the underground heat exchanger 100 to the outside. These supply pipes 110 and water return pipes 140 are opened toward the ground, and although not shown, may be connected to a heat pump on the cooling and heating system through an external pipe.

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.The supply pipe 110 and the return pipe 140 may be vertically inserted into the ground from the ground as shown. The supply pipe 110 and the return pipe 140 are pipes for introducing the heat medium from the outside and outflowing the heat medium back to the outside, and their length and diameter may be appropriately determined according to the depth of the buried area or the capacity of the cooling and heating system. In addition, the supply pipe 110 and the water return pipe 140 may each be formed as one pipe, as shown, of course, that a plurality of pipes may also be formed in an aggregated form.

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.Meanwhile, in the supply pipe 110, only the opening 111 through which the heat medium is introduced from the outside and the opening 112 connected to the heat exchange pipe 120 are opened, and the remaining regions are formed in a closed form. Accordingly, all the heat medium introduced into the supply pipe 110 flows into the heat exchange pipe 120.

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.The underground heat exchange device 100 includes a heat exchange pipe 120 and a reverse pipe 130 connected to the supply pipe 110 and the return pipe 140 in order to further improve heat exchange efficiency in the underground.

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. The heat exchange pipe 120 is connected to the supply pipe 110 to receive the heat medium from the supply pipe 110. The heat exchange tube 120 is formed to allow heat exchange of the heat medium in the ground, and is preferably formed so as to contact the soil, groundwater, and the like in the widest surface area.

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.As shown in Figure 2, the heat exchange pipe 120 is wrapped around the supply pipe 110, the reverse pipe 130 and the return pipe 140, and the supply pipe 110, the reverse pipe 130, and the return pipe 140 It may be formed in a spiral (or coil type) along the length direction. In this way, the heat exchange tube 120 is preferably formed in a spiral structure so that the heat medium introduced from the supply pipe 110 can flow through the heat exchange tube 120 for as long as possible and for a long time. Further, the heat exchange tube 120 is preferably disposed outside the underground heat exchange device 100 of the present invention to be formed so as to sufficiently contact heat medium materials such as soil and groundwater.

열교환관 (120) 은 복수 개 포함될 수 있다. 즉, 복수 개의 열교환관 (120) 이 공급관 (110) 및 리버스관 (130) 의 사이에서 연결될 수 있다.A plurality of heat exchange tubes 120 may be included. That is, a plurality of heat exchange pipes 120 may be connected between the supply pipe 110 and the reverse pipe 130.

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.Meanwhile, the structure of the heat exchange tube 120 is not limited to the illustrated bar. For example, the heat exchange pipe 120 extending from the supply pipe 110 may be separated into a plurality of tubular tubes and then recombined to be connected to the reverse pipe 130, and the heat exchange pipe 120 may be connected to the reverse pipe 130 by adopting various structures to increase the surface area. Of course this can be formed.

리버스관 (130) 은 열교환관 (120) 과 연결되고 열교환된 열매체가 수집되는 관이다. The reverse pipe 130 is a pipe connected to the heat exchange pipe 120 and collecting the heat exchanged heat medium.

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.The reverse pipe 130 may be vertically inserted into the ground from the ground, such as the supply pipe 110 and the return pipe 140. One end of the reverse pipe 130 is connected to the water return pipe 140. In the reverse pipe 130, only the end portion 131 through which the heat medium flows from the heat exchange pipe 120 and the portion 132 connected to the water return pipe 140 are opened, and the remaining regions may be formed in a closed form. In this way, the heat transfer medium collected by the reverse pipe 130 flows to the return pipe 140.

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.The heat exchange pipe 120 and the reverse pipe 130 can greatly improve the heat exchange area of the heat medium in the buried space of the underground heat exchange device 100. In other words, the heat exchange pipe 120 and the reverse pipe 130 serve to secure a flow path of the heat medium so that the heat medium introduced into the ground through the supply pipe 110 can sufficiently stay in the underground space and perform heat exchange. Therefore, the underground heat exchange device 100 of the present invention can greatly improve heat exchange efficiency in the ground by including the heat exchange tube 120 and the reverse tube 130.

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.In addition, the underground heat exchange device 100 of the present invention may be formed of a stainless steel material (or, a sus (SUS) material) or a polyethylene (PE) material. For example, the entire configuration of the underground heat exchange device 100 may be formed only with a sus material, and the supply pipe 110, the reverse pipe 130 and the water return pipe 140 are formed of a sus material, but a curved surface is formed to increase the surface area. The heat exchange tube 120 containing a lot may be formed of a polyethylene (PE) material. However, the present invention is not limited thereto, and it is a matter of course that the underground heat exchange device 100 of the present invention may be selected without limitation as long as it is a material used to form the conventional underground heat exchange device 100.

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. Meanwhile, the underground heat exchange device 100 of the present invention may be divided into a transfer module (A), a heat exchange module (B), and a return module (C) according to its function, and each module may be formed to be detachable from each other. have.

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.Specifically, referring to FIG. 2, the underground heat exchange device 100 of the present invention supplies a heat medium, and a transfer module (A) that returns the heat exchanged heat medium to the outside, and heat exchange of the heat medium supplied from the delivery module (A). And the heat exchange module (B) for transferring the heat exchanged heat medium to the transfer module (A), and the heat exchanger module (B) passing through the heat exchanger to switch the flow of the heat exchanged heat exchanger to convert the heat exchanged heat medium to the heat exchange module ( It includes at least one return module (C) to pass to B).

여기서, 일 방향을 따라 순차적으로 배치된 복수개의 모듈 사이에는 복수개의 모듈을 서로 연결 가능한 연결수단이 개재될 수 있다.Here, a connecting means capable of connecting a plurality of modules to each other may be interposed between a plurality of modules sequentially arranged along one direction.

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.16 is a perspective view showing a state in which a plurality of modules are connected to each other through a socket unit 180, FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of a section “A” of FIG. 16, and FIG. 18 is a return module (C ) Is a perspective view schematically showing a state in which the cap unit 190 is installed in the supply pipe 110 of).

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.2 and 16, the connecting means includes at least one of a flange 150 and a socket unit 180, and accordingly, a plurality of modules sequentially arranged along one direction is a flange 150 and a socket unit They are connected or separated from each other through at least one of (180) coupling and separation.

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.Hereinafter, each module and structure thereof of the heat exchange device 100 of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 12. For convenience of description, FIGS. 1 to 3 may be referred to together.

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.Figure 4 is a perspective view showing the delivery module (A), Figure 5 is a cross-sectional view showing a cross-sectional view taken along line aa of Figure 4, Figure 6 is a portion to which the transfer module (A) and the heat exchange module (B) are connected. FIG. 7 is a perspective view showing a heat exchange module (B), FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line bb in FIG. 7, and FIG. 9 is a front view showing the tube spacer 160 , FIG. 10 is a perspective view showing a portion to which the heat exchange module (B) and the return module (C) are connected, FIG. 11 is a perspective view showing the return module (C), and FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line cc of FIG. 11 Is a cross-sectional view showing.

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.2, 4 to 6 and 16, the delivery module (A) includes a supply pipe 110 and a return pipe 140 to supply a heat medium to the underground heat exchange device 100, and the underground heat exchange device 100 It is a module that returns the heat exchanged heat exchanged in) to the outside.

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. The delivery module (A) may be formed in a double pipe structure including a supply pipe 110 and a water return pipe 140. In addition, at least one of the flange 150 and the socket unit 180 may be installed at both ends of the supply pipe 110 and the return pipe 140 for connection with the heat exchange module (B).

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. 6, the flange 150 connects the delivery module (A) and the heat exchange module (B) while connecting the supply pipe 110 and the water return pipe 140 so that the supply pipe 110 and the water return pipe 140 communicate with each other. It may include a plurality of holes 151 passing through. And, the flange 150 is formed in a disk shape as shown, and includes a bolt fastening portion 152 along the outer periphery.

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.Referring to FIGS. 16 and 17, the socket unit 180 may be formed in a tubular shape stepped inside along the axial direction. In more detail, the socket unit 180 is a supply pipe 110 and a water return pipe so that each of the supply pipes 110 and the water return pipe 140 provided in the delivery module A and the heat exchange module B can be coupled to a set position. (140) It may include a plurality of coupling grooves 181 are inserted and seated, and a communication hole 182 for communicating the supply pipe 110 and the return pipe 140 inserted into the plurality of coupling grooves 181 . For example, the socket unit 180 and the connection portion of each pipe coupled to the socket unit 180 may be integrally connected through welding, thermal welding, ultrasonic welding, or the like. In addition, threads capable of engaging with each other may be further formed on the inner circumferential surface of the socket unit 180 and the outer circumferential surface of each tube in contact with the inner circumferential surface of the socket unit 180.

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. In addition, one side of the delivery module (A) is disposed toward the ground and the supply pipe 110 and the water return pipe 140 are formed to be open to the outside, so that the heat medium can flow. Further, the opposite side is disposed in contact with the heat exchange module (B) and is opened to be connected to the supply pipe 110 and the water return pipe 140 of the heat exchange module (B).

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.On the other hand, in the delivery module (A), the supply pipe 110 and the return pipe 140 are preferably arranged parallel to each other, and the reference point as shown in FIG. 5 in consideration of the arrangement form with the reverse pipe 130 to be described later. It is preferable that they are arranged to achieve a stateful position of +60 degrees and -60 degrees based on 0 degrees.

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.6 to 10, the heat exchange module (B) includes a supply pipe 110, a reverse pipe 130, and a return pipe 140 so that the heat medium supplied from the delivery module A can heat exchange in the ground. It is a module that does.

열교환 모듈 (B) 은 공급관 (110), 리버스관 (130) 및 환수관 (140) 을 포함하는 삼중관 구조에 열교환관 (120) 이 나선형으로 감싸진 형태로 구성될 수 있다. The heat exchange module (B) may be configured in a form in which the heat exchange pipe 120 is spirally wrapped in a triple pipe structure including the supply pipe 110, the reverse pipe 130 and the return pipe 140.

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.The supply pipe 110 and the water return pipe 140 of the heat exchange module B are in communication with the supply pipe 110 and the water return pipe 140 of the delivery module A. Accordingly, the heat exchange module (B) performs heat exchange of the heat medium transferred from the supply pipe 110 of the transfer module (A) and transfers the heat exchanged heat medium to the return pipe 140 of the transfer module (A).

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.The heat exchange tube 120 of the heat exchange module B is an end 121 connected to the supply pipe 110 (hereinafter referred to as a first end) and an end 122 connected to the reverse pipe 130 (hereinafter referred to as a second end) Including, it may be formed in a spiral between the first end 121 and the second end 122. The first end 121 is an end of the side where the heat medium flows from the supply pipe 110 to the heat exchange tube 120, and the second end 122 is an end of the side where the heat exchanged heat medium flows out to the reverse pipe 130. Therefore, it is preferable that the first end 121 is disposed adjacent to the delivery module A side and the second end 122 is adjacent to the return module C side to be described later in consideration of the flow of the heat medium.

이러한 열교환관 (120) 은 복수 개 포함될 수 있고, 복수의 열교환관 (120) 은 열교환 모듈 (B) 의 길이 방향을 따라 배치될 수 있다.A plurality of such heat exchange tubes 120 may be included, and the plurality of heat exchange tubes 120 may be disposed along the longitudinal direction of the heat exchange module (B).

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. Further, the heat exchange module (B) may include a pipe spacing member 160 to allow the supply pipe 110, the reverse pipe 130, and the return pipe 140 to be spaced apart from each other by a predetermined interval.

관 이격부재 (160) 는 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 디스크 형상으로 형성되고 공급관 (110), 리버스관 (130) 및 환수관 (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 환수관 (140) 은 관 이격부재 (160)의 내면에 지지되어 중심축의 틀어짐 없이 안정적으로 수직 상태를 유지할 수 있다. The pipe spacer member 160 is formed in a disk shape, as shown in FIG. 9(a), and a plurality of holes 161 through which the supply pipe 110, the reverse pipe 130, and the water return pipe 140 may pass. ). The plurality of holes 161 may be formed to have a size corresponding to the outer diameter of each tube. Accordingly, the supply pipe 110, the reverse pipe 130, and the water return pipe 140 passing through the plurality of holes 161 are supported on the inner surface of the pipe separation member 160 to stably maintain a vertical state without distortion of the central axis. Can be maintained.

한편, 도 9의 (b)를 참조하면, 관 이격부재 (160) 에는 공급관 (110), 리버스관 (130), 및 환수관 (140) 을 지지할 수 있는 별도의 지지구조물이 더 형성될 수 있다. Meanwhile, referring to (b) of FIG. 9, a separate support structure capable of supporting the supply pipe 110, the reverse pipe 130, and the return pipe 140 may be further formed in the pipe spacer member 160. have.

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 환수관 (140) 이 유동하지 않도록 하기 위하여 홀 (161) 의 중심방향으로 돌출된 적어도 하나의 돌기 (162) 가 형성될 수 있다. In more detail, the plurality of holes 161 provided in the tube spacer member 160 are formed larger than the diameter of each corresponding tube, and holes 161 on the inner circumferential surface of the tube spacer member 160 in which each hole 161 is formed. ) At least one protrusion 162 protruding toward the center of the hole 161 may be formed in order to prevent the supply pipe 110, the reverse pipe 130, and the water return pipe 140 from flowing inside.

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.Here, the end of the protrusion 162 supporting the outer surface of each pipe may be formed in a shape corresponding to the outer surface of the pipe, and the end of the protrusion 162 is in contact with the outer surface of each pipe, such as vibration or impact transmitted from the pipe. A buffer material made of an elastic material may be provided to absorb and disperse it. In addition, the protrusion 162 may be formed integrally with the tube spacer member 160, or may be manufactured separately from the tube spacer member 160 and installed inside the hole 161, as well as the tube spacer member through heterogeneous injection. Doedoe provided integrally with the 160, it can be applied to the above-described elastic material.

따라서, 돌기 (162) 가 홀 (161) 의 내부를 관통하는 공급관 (110), 리버스관 (130) 및 환수관 (140) 을 지지함으로써 각각의 관은 서로 기설정된 간격만큼 이격 되면서도 지중에 삽입된 경우 그 위치가 이탈되지 않도록 강고히 고정될 수 있다. Therefore, by supporting the supply pipe 110, the reverse pipe 130, and the return pipe 140 through which the protrusion 162 penetrates the inside of the hole 161, each pipe is inserted into the ground while being spaced apart by a predetermined distance from each other. If it is, it can be firmly fixed so that its position does not deviate.

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 환수관 (140) 이 기설정된 간격만큼 이격되도록 함과 동시에 열교환관 (120) 을 지지할 수 있어 본 발명의 지중 열교환 장치 (100) 의 내구성을 향상시킬 수 있다.In addition, the tube spacing member 160 is in the vicinity of the first end 121 to which the heat exchange tube 120 is connected to the supply pipe 110, and the second end 122 to which the heat exchange tube 120 is connected to the reverse pipe 130 ) Can be deployed in the vicinity of. The tube spacer member 160 disposed in this position may serve to support the heat exchange tube 120 so that it does not flow along the lengthwise direction of the heat exchange module (B). Thereby, the pipe spacer member 160 allows the supply pipe 110, the reverse pipe 130, and the return pipe 140 to be spaced apart by a predetermined interval and at the same time support the heat exchange pipe 120, so that the underground heat exchange device of the present invention The durability of (100) can be improved.

다만, 관 이격부재 (160) 의 형태는 도시된 바에 한정되는 것은 아니고, 각각의 관의 간격을 유지하기 위한 다양한 형태의 이격부재가 채용될 수 있다.However, the shape of the tube spacing member 160 is not limited to that shown, and various types of spacing members may be employed to maintain the spacing of each tube.

예컨대, 도 9의 (c)를 참조하면, 관 이격부재 (160) 는 복수의 부품으로 분할되어 조립 시 내주면으로 공급관 (110), 리버스관 (130), 및 환수관 (140)의 외주면을 지지할 수 있는 링 형의 조립구조로 형성될 수 있으며, 이때 공급관 (110), 리버스관 (130), 및 환수관 (140) 사이에는 내측에서 외측으로 각 관을 지지 가능한 탄성체 물질의 완충제가 구비될 수 있다.For example, referring to (c) of Figure 9, the pipe spacer member 160 is divided into a plurality of parts to support the outer peripheral surface of the supply pipe 110, the reverse pipe 130, and the return pipe 140 as an inner peripheral surface during assembly It may be formed in a ring-shaped assembly structure, wherein a buffer of an elastic material capable of supporting each tube from inside to outside is provided between the supply pipe 110, the reverse pipe 130, and the water return pipe 140. I can.

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.2, 3, and 16, the heat exchange module (B) is detachably connected to the return module (C) through at least one of the flange 150 and the socket 180. At this time, the supply pipe 110 of the heat exchange module (B) communicates with the supply pipe 110 of the transfer module (A) and the remaining portions except for the portion connected to the heat exchange pipe 120 are formed in a closed form. For example, as shown in FIG. 17, a cap portion 190 for closing an opening on one side of the supply pipe 110 may be installed at an end of the supply pipe 110 of the heat exchange module (B). Therefore, the supply pipe 110 of the heat exchange module (B) is formed to be sealed toward the return module (C), and only the reverse pipe 130 and the return pipe 140 of the heat exchange module (B) are flanged toward the return module (C). 150) and the socket portion 180 is formed to communicate with at least one.

한편, 열교환 모듈 (B) 에서 공급관 (110), 리버스관 (130) 및 환수관 (140) 은 서로 평행하게 배치되는 것이 바람직하고, 전달 모듈 (A) 에서 연장된 공급관 (110) 및 환수관 (140) 이 전달 모듈 (A) 의 공급관 (110) 및 환수관 (140) 과 동일하게 기준점 0도를 기준으로 +60도, -60도의 상태적 위치를 이루고, 리버스관 (130) 이 공급관 (110) 및 환수관 (140) 과 각각 120도의 각도를 이루도록 배치되는 것이 바람직하다.On the other hand, in the heat exchange module (B), the supply pipe 110, the reverse pipe 130 and the water return pipe 140 are preferably arranged parallel to each other, and the supply pipe 110 and the water return pipe extended from the delivery module (A) ( 140) In the same way as the supply pipe 110 and the return pipe 140 of the delivery module (A), the position of +60 degrees and -60 degrees based on the reference point 0 degrees is achieved, and the reverse pipe 130 is the supply pipe 110 ) And the return pipe 140 and are preferably disposed to form an angle of 120 degrees, respectively.

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.10 to 12, the return module (C) serves to transfer the heat medium collected by the reverse pipe 130 by heat exchange to the return pipe 140, and from the ground to the reverse pipe 130 It is a module that plays the role of converting the flow of the heat medium that has been moved to. The heat medium introduced from the outside moves in the underground direction through the supply pipe 110, the heat exchange pipe 120 and the reverse pipe 130, and the return module (C) changes the direction of the heat medium to change the return pipe 140. It serves to guide the heat medium to flow back to the surface.

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.In the return module (C), the reverse pipe 130 and the return pipe 140 are connected to each other, and the connection portion of the reverse pipe 130 and the return pipe 140 is formed in a U-shape to switch the flow of the heat medium. Can be.

리턴 모듈 (C) 에서 리버스관 (130) 및 환수관 (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.In the return module (C), the reverse pipe 130 and the water return pipe 140 are preferably arranged to be parallel and connected to each other (ie, like a U), and the reverse pipe 130 and the water return pipe at a parallel portion It is preferable that the tube 140 is arranged to achieve a stateful position of +60 degrees and +180 degrees based on the reference point 0 degrees.

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.Referring to (a) and (b) of FIG. 11, it is shown that the end of the supply pipe 110 extends and protrudes to the return module (C). However, the end of the supply pipe 110 is formed only up to the boundary portion between the heat exchange module (B) and the return module (C), unlike shown, may be formed so as not to protrude toward the return module (C). However, the end of the supply pipe 110 is in a closed form in any case.

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.On the other hand, in the underground heat exchange apparatus 100 of the present invention, a transmission module (A), a heat exchange module (B), and a return module (C) are sequentially arranged and coupled to each other in a modular manner, the transmission module (A) and the heat exchange module ( Of course, a plurality of B) may be included, and a plurality of modules may be coupled to each other in an extended form.

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. In other words, in consideration of the depth of the buried area and the length of each module, a plurality of delivery modules (A), a plurality of heat exchange modules (B), and a return module (C) may be combined and fastened.

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. For example, in order to heat exchange in a groundwater tank located at a predetermined depth of the ground, a plurality of transfer modules (A) are extended and fastened from the surface to the groundwater table, and a plurality of heat exchange modules (B ) To extend and finally connect the return module (C) to the underground heat exchange device 100 of the present invention. Furthermore, if a plurality of groundwater basins exist at different depths, the transfer module (A) is extended to the upper groundwater basin, and the heat exchange module (B) is extended and fastened by the depth of the upper groundwater basin. Underground heat exchange according to the present invention by extending the delivery module (A) to the groundwater basin of and connecting the heat exchange module (B) to the depth of the lower groundwater basin, and finally fastening the return module (C). The device 100 can also be configured.

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.According to the modular underground heat exchange device 100 of the present invention, which can be assembled and fastened in this manner, the modules of each part can be extended or reduced in plurality according to the environment of the buried area or the capacity of the cooling and heating system, There is an advantage that it can be appropriately applied to various conditions such as the depth of the area and the capacity of the heat pump.

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.Further, it is possible to improve the convenience of transport and installation of the device by configuring each part of the present invention in a modular form. In addition, if a defect occurs in the underground heat exchange device 100, there is an advantage that cost can be saved by performing maintenance by replacing only the module in which the defect is located.

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.Hereinafter, with reference to FIGS. 13 to 15, the spacing members 170 and 170 ′ coupled to the heat exchange tube 120 of the heat exchange device 100 of the present invention will be described in detail. For convenience of description, FIGS. 1 to 12 may be referred to together.

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.FIG. 13 is a perspective view showing a heat exchange tube 120 and a gap maintaining member 170 coupled to the heat exchange tube 120, and FIG. 14 is a cross-sectional view of the underground heat exchange device 100 including the gap maintaining member 170 It is a sectional view shown, and FIG. 15 is a front view showing another example of the space keeping member 170'.

도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 열교환 장치 (100) 는 열교환관 (120) 에 결합되는 간격 유지 부재 (170) 를 포함한다.13 and 14, the heat exchange device 100 of the present invention includes a gap maintaining member 170 coupled to the heat exchange tube 120.

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.The heat exchange pipe 120 surrounds and surrounds the supply pipe 110, the reverse pipe 130, and the water return pipe 140, and includes a plurality of peaks along the length direction of the supply pipe 110, the reverse pipe 130, and the water return pipe 140.山部) (121) and is arranged in a spiral.

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.The gap maintaining member 170 is coupled to the heat exchange tube 120 to maintain a gap along the length direction of the heat exchange tube 120. Specifically, the spacing member 170 may maintain and support the spacing between the adjacent peaks 121 of the heat exchange tube 120 at a predetermined spacing.

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.When the heat exchange device 100 of the present invention is buried in the ground, the space maintaining member 170 prevents the spiral heat exchange tube 120 from moving by the surrounding underground environment. As a result, the heat exchange tube 120 may be supported at predetermined intervals, and a problem in that heat exchange efficiency of the underground heat exchange device 100 of the present invention is deteriorated may be prevented. In addition, the underground heat exchange apparatus 100 of the present invention has the advantage that mechanical stability is high because the spiral heat exchange tube 120 can be firmly supported without moving by including the spacing member 170.

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.The spacing member 170 may be formed in a rod shape and may be attached along the plurality of peaks 121 of the heat exchange tube 120. At this time, the gap maintaining member 170 may be attached along the inner periphery of the spiral heat exchange tube 120 as shown in FIG. 14(a), and the spiral heat exchange tube 120 as shown in FIG. 14(b) It can also be attached along the outer periphery.

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.The spacing member 170 may be a reinforcing bar commonly used as a reinforcing bar, and such a reinforcing bar structure may be attached to the heat exchange tube 120 in a welding manner. However, the present invention is not limited thereto, and any member and attachment method that is attached along the plurality of peaks 121 of the heat exchange tube 120 to support the spiral heat exchange tube 120 may be employed.

한편, 간격 유지 부재 (170’) 는 도 15에 도시된 바와 같은 구조를 가질 수 도 있다.Meanwhile, the spacing member 170' may have a structure as shown in FIG. 15.

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.Referring to FIG. 15, an uneven portion 171 ′ having a plurality of protrusions formed on the spacing member 170 ′ is formed, and this uneven portion 171 ′ is formed to correspond to the shape of the spiral heat exchange tube 120. It is desirable to be. A plurality of peaks 121 of the heat exchange tube 120 may be inserted into the uneven portions 171' of the space maintaining member 170'.

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. The spacing member 170 ′ may maintain the spacing between the mutually adjacent peaks 121 of the heat exchange tube 120 at a predetermined spacing like the spacing member 170 in FIG. 13.

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.Embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. You can understand. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting.

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
100… Underground heat exchanger
A… Delivery module
B… Heat exchange module
C… Return module
110… Supply pipe
120… Heat exchange tube
121 ... Obstetrics
130… Reverse Hall
140… Return pipe
150… flange
151 ... hall
152 ... Bolted part
160… Tube separation member
161 ... hall
162 ... spin
170 ... Spacing member
170'… Spacing member
171'… Irregularities
180… Socket
181 ... Coupling groove
182 ... Communication ball
190 ... Cap

Claims (13)

외부로부터 지중으로 열매체를 공급하는 공급관;
상기 공급관과 연결되어 열매체를 공급받고 열매체의 열교환이 이루어지도록 형성된 열교환관;
상기 열교환관과 연결되고 열교환된 열매체가 수집되는 리버스관;
상기 리버스관과 연결되고 열매체를 지중으로부터 외부로 유출하는 환수관; 및
상기 공급관의 일단에 결합되어 상기 공급관의 일단을 폐쇄하고, 상기 리버스관의 일단에 결합되어 상기 리버스관의 일단을 폐쇄하는 복수의 캡부; 를 포함하고,
상기 열교환관은 상기 공급관과 상기 환수관과 상기 리버스관을 둘러서 감싸며 상기 공급관, 상기 환수관 및 상기 리버스관의 길이 방향을 따라 복수의 산부(山部)가 형성되도록 나선형으로 배치되고,
상기 열매체는 상기 열교환관을 따라 하측으로 유동하여 상기 리버스관으로 유입된 후, 상기 환수관을 통해 상측으로 유동되는, 지중 열교환 장치.
A supply pipe for supplying the heat medium from the outside to the ground;
A heat exchange tube connected to the supply pipe to receive a heat medium and heat exchange between the heat medium;
A reverse pipe connected to the heat exchange pipe and collecting the heat exchanged heat medium;
A return pipe connected to the reverse pipe and flowing out the heat medium from the ground to the outside; And
A plurality of cap portions coupled to one end of the supply pipe to close one end of the supply pipe, and coupled to one end of the reverse pipe to close one end of the reverse pipe; Including,
The heat exchange pipe is arranged in a spiral so as to surround and surround the supply pipe, the water return pipe, and the reverse pipe, and form a plurality of ridges along the length direction of the supply pipe, the water return pipe, and the reverse pipe,
The heat medium flows downward along the heat exchange pipe, flows into the reverse pipe, and then flows upward through the water return pipe.
제1 항에 있어서,
상기 열교환관의 상기 길이 방향에 따라 배치되어 상기 복수의 산부 사이의 간격이 고정되도록 상기 복수의 산부와 결합되는 간격 유지 부재; 를 더 포함하는 지중 열교환 장치.
The method of claim 1,
A gap maintaining member disposed along the longitudinal direction of the heat exchange tube and coupled to the plurality of peaks so that a gap between the plurality of peaks is fixed; Underground heat exchanger device further comprising a.
제2 항에 있어서,
상기 간격 유지 부재는,
막대 형상으로 형성되어 상기 나선형의 열교환관이 이루는 내주연 또는 외주연에서 상기 복수의 산부에 따라 부착되는, 지중 열교환 장치.
The method of claim 2,
The spacing member,
An underground heat exchanger device formed in a rod shape and attached along the plurality of ridges at an inner or outer periphery formed by the spiral heat exchange tube.
제2 항에 있어서,
상기 간격 유지 부재는,
상기 나선형의 열교환관의 형상에 대응되도록 형성되는 요철부를 포함하여 상기 요철부에 상기 복수의 산부가 삽입 수용되도록 형성되는, 지중 열교환 장치.
The method of claim 2,
The spacing member,
An underground heat exchanger apparatus including an uneven portion formed to correspond to the shape of the spiral heat exchange tube and being formed to be inserted and accommodated in the uneven portion of the plurality of acid portions.
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.
The method of claim 1,
A delivery module that supplies a heat medium and returns the heat exchanged heat medium to the outside;
A heat exchange module for performing heat exchange of the heat medium supplied from the transfer module and transferring the heat exchanged heat medium to the transfer module; And
At least one return module which passes through the heat exchange module and converts the flow of the heat exchange medium to be transferred to the heat exchange module; Including,
The transfer module and the return module are formed to be detachable from each other with the heat exchange module.
제5 항에 있어서,
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 배치되는, 지중 열교환 장치.
The method of claim 5,
The heat exchange module includes: a pipe spacer member configured to allow the supply pipe, the reverse pipe, and the water return pipe to be spaced apart from each other by a predetermined distance; Including,
The tube spacing member is disposed adjacent to a point at which the heat exchange pipe is connected to the supply pipe or a point at which the heat exchange pipe is connected to the reverse pipe.
외부로부터 지중으로 열매체를 공급하는 공급관;
상기 공급관과 연결되어 열매체를 공급받고 열매체의 열교환이 이루어지도록 형성된 열교환관;
상기 열교환관과 연결되고 열교환된 열매체가 수집되는 리버스관; 및
상기 리버스관과 연결되고 열매체를 지중으로부터 외부로 유출하는 환수관; 을 포함하고,
상기 열교환관은 상기 공급관과 상기 환수관과 상기 리버스관을 둘러서 감싸며 상기 공급관, 상기 환수관 및 상기 리버스관의 길이 방향을 따라 복수의 산부(山部)가 형성되도록 나선형으로 배치되고,
상기 열매체는 상기 열교환관을 따라 하측으로 유동하여 상기 리버스관으로 유입된 후, 상기 환수관을 통해 상측으로 유동되며,
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 형성되며,
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 배치되며,
상기 관 이격부재는, 디스크 형상으로 형성되고 상기 공급관, 상기 리버스관 및 상기 환수관이 관통하도록 형성된 복수의 홀과, 상기 복수의 홀의 중심 방향으로 돌출된 적어도 하나의 돌기를 포함하는, 지중 열교환 장치.
A supply pipe for supplying the heat medium from the outside to the ground;
A heat exchange tube connected to the supply pipe to receive a heat medium and heat exchange between the heat medium;
A reverse pipe connected to the heat exchange pipe and collecting the heat exchanged heat medium; And
A return pipe connected to the reverse pipe and flowing out the heat medium from the ground to the outside; Including,
The heat exchange pipe is arranged in a spiral so as to surround and surround the supply pipe, the water return pipe, and the reverse pipe, and form a plurality of ridges along the length direction of the supply pipe, the water return pipe, and the reverse pipe,
The heat medium flows downward along the heat exchange pipe and flows into the reverse pipe, and then flows upward through the water return pipe,
A delivery module that supplies a heat medium and returns the heat exchanged heat medium to the outside;
A heat exchange module for performing heat exchange of the heat medium supplied from the transfer module and transferring the heat exchanged heat medium to the transfer module; And
At least one return module which passes through the heat exchange module and converts the flow of the heat exchange medium to be transferred to the heat exchange module; Including,
The transfer module and the return module are formed to be detachable from each other with the heat exchange module,
The heat exchange module includes: a pipe spacer member configured to allow the supply pipe, the reverse pipe, and the water return pipe to be spaced apart from each other by a predetermined distance; Including,
The tube spacing member is disposed adjacent to a point at which the heat exchange pipe is connected to the supply pipe or a point at which the heat exchange pipe is connected to the reverse pipe,
The tube spacer member is formed in a disk shape and includes a plurality of holes formed to pass through the supply pipe, the reverse pipe, and the water return pipe, and at least one protrusion protruding in the center direction of the plurality of holes. .
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.
The method of claim 5,
The delivery module,
The supply pipe and the water return pipe of the heat exchange module are formed to extend in a direction opposite to the direction in which the return module is attached and detached, and configured to transfer the heat medium from the outside to the heat exchange module and transfer the heat medium from the heat exchange module to the outside, Underground heat exchanger.
제8 항에 있어서,
상기 전달 모듈, 상기 열교환 모듈 및 상기 리턴 모듈이 순차로 배치되는, 지중 열교환 장치.
The method of claim 8,
The transfer module, the heat exchange module, and the return module are sequentially arranged.
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.
The method of claim 8,
A flange or socket part is interposed between the transfer module and the heat exchange module and between the heat exchange module and the return module, and the transfer module, the heat exchange module and the return module are detachable by fastening the flange or the socket part. The underground heat exchanger is configured to be.
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