KR200466028Y1

KR200466028Y1 - 지열을 이용한 냉난방장치

Info

Publication number: KR200466028Y1
Application number: KR2020090015441U
Authority: KR
Inventors: 김수형
Original assignee: 김수형
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2013-03-25
Also published as: KR20110005539U

Abstract

본 고안은 냉난방장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지열을 흡수하는 지열흡수 배관이 수평배열로 이루어지기 때문에, 시공이 편리할 뿐만 아니라, 일반 건물이나 정원, 마당, 공터 등 생활 주변에 시공될 수 있기 때문에, 자유롭고 용이하게 시설할 수 있어, 보수나 지열이용이 편리하고 시공비용 및 유지비용이 저렴하도록 하는 지열을 이용한 냉난방장치에 관한 것이다.

이와 같은 본 고안의 특징은 지열을 이용하여, 신축건물 에어콘, 보일러, 외부 수세식 화장실의 겨울동파방지, 농작물저장고의 저온창고, 겨울 저장보온창고, 고속도로 및 일반도로 등의 아스팔트 표면 눈녹임시설 등, 다양한 분야에 적용 가능한 냉난방장치에 있어서, 건물 또는 건물외부의 기초층 저부에 설치되어 지열을 흡수하는 지열흡수부; 지열흡수부에 의하여 흡수된 열기 또는 냉기가 이용되도록 하는 지열이용부; 지열흡수부와 지열이용부 사이에 순환펌프에 의하여 열전달유체가 흐르도록 하는 열전달작동부; 열전달작동부와 지열흡수부 사이에 열전달유체가 흐르게 되는 흐름배관부가 포함되어 구비되는 것을 특징으로 한다.

지열, 냉난방장치, 유체, 배관, 열교환

Description

지열을 이용한 냉난방장치{COOLING AND HEATING SYSTEM USING GEOTHERMY}

일반적으로 자원은, 석유, 석탄, 천연가스 등과 같은 화석연료, 나무와 같은 천연연료, 기타 태양열, 지열, 풍력, 해수력 등과 같은 자연으로부터 오는 자원 등이 있는 것이다.

이 중에서 화석연료, 나무와 같은 자원은 이용하게 됨에 따라 자연을 훼손시킬 뿐만 아니라, 공해를 유발하여, 자원환경 및 인간생활에서도 불유익한 점이 있는 것이 문제인 것이다.

따라서 근래에는 태양열, 지열, 풍력, 해수력 등 자연으로부터 오는 자원을 활용하고자 하며, 이를 위한 연구 및 활용방안이 제시되고 있다.

이 중에서 지열을 이용하는 방식으로는 배관을 지하 수십미터 또는 수백미터 깊이로 깊게 홀을 형성하여 지열을 이용하도록 하고 있다. 이처럼 깊게 홀을 형성하는 경우에는, 일반적으로, 넓은 홀을 형성하고, 그 홀에 시멘트 몰탈층을 시공한 후, 다시 시멘트 몰탈층이 굳은 다음에 지열 흡열용 파이프를 넣게 되는 것이다.

따라서 이처럼 여러 단계를 거치면서 지열 흡수를 위한 시공을 하게 되며, 특히 그 깊이가 수십미터에서 수백미터에 이르기 때문에, 시공이 쉽지 않아 시공비용이 많이 들뿐만 아니라, 지하층의 자연을 훼손할 수도 있는 문제점이 있는 것이다.

이러한 지열 이용장치를 계속 사용하다 보면, 사용 중 지층의 변화로 인하여 시설이 파괴될 우려도 있고, 기타 지하철, 지하수로의 확보 등과 같은 외부 공사로 인하여 지열이용시설이 파괴될 수 있어, 일반가정이나, 시설 등에서 자유로이 시설하기가 곤란한 문제점이 있는 것이다.

또한 도로의 경우에도 그늘과 같은 곳은 결빙의 우려가 있으나, 전열장치와 같이 복잡한 장치에 의하여 결빙방지를 하도록 하는 등 시설, 시공, 그리고 유지비용이 과다하게 소모되는 등의 문제점이 있는 것이다.

상기와 같은 문제점을 극복하기 위한 본 고안에 따른 지열을 이용한 냉난방장치는, 지열을 흡수하는 지열흡수 배관이 수평배열로 이루어지기 때문에, 시공이 편리하도록 하고, 보수나 지열이용이 편리하고 시공비용 및 유지비용이 저렴하도록 하는 목적이 있다.

또한 무리하게 수십미터씩 지하로 시설하지 않아도 되기 때문에, 시공 및 유지가 쉬울 뿐만 아니라, 지하의 자연을 파괴하지 않아 자연을 보호하도록 하는 것이다.

이와 더불어, 지열을 이용하는 시설이 일반 건물이나 정원, 마당, 공터 등 생활 주변에 시공될 수 있기 때문에, 자유롭고 용이하게 시설할 수 있는 것이다.

뿐만 아니라, 지열을 흡수한 열전달유체가 흐르면서 외부 기온과 상이함으로 인하여 발생되는 수분이 배관 외면에 맺혀도 쉽게 배수가 가능하도록 하면서, 외부와 불필요한 열접촉이 방지되도록 하는 것이다.

나아가 일반적인 냉난방뿐만 아니라, 도로의 결빙지역에서도 쉽게 이용할 수 있어, 결빙으로 인한 교통사고를 미연에 방지하면서, 시설시공 및 이용이 편리하도록 하는 목적이 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 지열을 이용한 냉난방장치는, 지열을 이용한 냉난방장치에 있어서, 건물(11) 또는 건물외부의 기초층(12) 저부에 설치되어 지열을 흡수하는 지열흡수부(20); 상기 지열흡수부(20)에 의하여 흡수된 열기 또는 냉기가 이용되도록 하는 지열이용부(13); 상기 지열흡수부(20)와 지열이용부(13) 사이에 순환펌프(31)에 의하여 열전달유체가 흐르도록 하는 열전달작동부(30); 상기 열전달작동부(30)와 지열흡수부(20) 사이에 열전달유체가 흐르게 되는 흐름배관부(40)가 포함되어 구비되는 것을 특징으로 한다.

이에 상기 지열흡수부(20)는, 지열을 흡수하기 위한 흡열배관(22)과, 상기 흡열배관(22)의 주위를 둘러져 몰탈층을 이루는 배관보호몰탈(23)로 이루어지고, 상기 흡열배관(22)이 수평배열로 형성되는 수평배관지열흡수블럭(21)이 구성되며, 상기 수평배관지열흡수블럭(21)의 상부로 기초층(12)이 형성되도록 구비되거나, 또는 지열을 흡수하기 위한 흡열배관(22)과, 상기 흡열배관(22)의 주위를 둘러져 몰탈층을 이루는 배관보호몰탈(23)로 이루어지고, 상기 흡열배관(22)이 수평배열로 형성되는 수평배관지열흡수블럭(21)과, 상기 수평배관지열흡수블럭(21)의 상부로 보온덮개층(25), 비닐층(26), 발포보온층(27), 비닐층(26'), 보온덮개층(25')이 구성되며, 상기 보온덮개층(25')의 상부로 기초층(12)이 형성되며, 상기 흡열배관(22)의 외면에는 다수 개의 흡열첨예편(24)이 형성되어 구비될 수 있다.

또한 상기 흐름배관부(40)는 상기 열전달작동부(30) 측에서 지열흡수부(20) 측으로 열전달유체가 흐르는 지향배관(42)과, 상기 지열흡수부(20) 측에서 열전달 작동부 측으로 열전달유체가 흐르는 지출배관(43)으로 되는 유체배관(41)이 구비되고, 상기 지향배관(42)과 지출배관(43)으로 된 유체배관(41)이 위치되도록 배관위치홈(45)이 형성된 배관발포층(44)이 구비되고, 상기 배관발포층(44)을 감싸도록 하는 배관외층부(46)가 구비되며, 상기 배관발포층(44)의 외면에는 상기 배관외층부(46)의 내면과 공간이 형성되도록 하는 공간돌기(47)가 돌출 형성되고, 배관발포층(44)의 배관위치홈(45) 저부에는 관통배수공(48)과, 배관배수부(49)가 형성되어 구비될 수 있다.

그리고 상기 지열이용부(13)는, 상기 열전달작동부(30)로부터 열전달유체를 공급받아 냉난방작동하는 냉난방작동장치(14)가 구비되어지되, 상기 냉난방작동장치(14)는 'L'자 형상으로 되어 다수의 수평방열관(141)이 형성된 열교환부(142)와, 공기가 상기 열교환부(142) 측을 통과하여 냉난방작동장치(14)의 전방으로 흐르도록 하는 열교환팬(143)이 구비되고, 상기 열교환부(142)는 수평방열관(141)의 양측으로 수직되게 설치되는 수직부(144)와, 상기 수직부(144)의 아래로부터 후방으로 연장되어 형성된 수평부(145)로 이루어지고, 상기 수평부(145)의 저부 일측에는 수평부(145) 내부에 고인 물이 배수되도록 하는 배수관(146)이 구비될 수 있다.

나아가 상기 지열이용부(13)는, 상기 열전달작동부(30)로부터 열전달유체를 공급받아 도로의 결빙구간(151)에 눈녹임장치(15)가 구비되어지되, 상기 눈녹임장치(15)는, 도로의 결빙구간(151)에 매설되는 하나 또는 다수의 눈녹임배관(152); 상기 눈녹임배관(152)과 열전달작동부(30) 사이에 구비되어 눈녹임배관(152) 측으로 열전달유체가 공급되도록 분기관으로 되는 눈녹임유체공급분기관(153); 상기 눈녹임배관(152)을 지나는 열전달유체가 모이도록 하는 유체모음관(154)이 포함되어 구비될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 고안 지열을 이용한 냉난방장치는, 지열을 흡수하는 지열흡수 배관이 수평배열로 이루어지기 때문에, 시공이 편리할 뿐만 아니라, 보수나 지열이용이 편리하고 시공비용 및 유지비용이 저렴하게 되는 탁월한 효과가 있다.

또한 무리하게 수십미터씩 지하로 시설하지 않아도 되기 때문에, 시공 및 유지가 쉬울 뿐만 아니라, 지하의 자연을 파괴하지 않아 자연을 보호하고, 기타 다른 공사의 영향도 받지 않는 것이다.

뿐만 아니라, 지열을 흡수한 열전달유체가 흐르면서 외부 기온과 상이함으로 인하여 발생되는 수분이 배관 외면에 맺혀도 쉽게 배수가 가능하도록 하면서, 외부와 불필요한 열접촉이 방지되도록 하는 흐름배관부를 구성한 것이다.

나아가 일반적인 냉난방뿐만 아니라, 도로의 결빙지역에서도 쉽게 이용할 수 있어, 결빙으로 인한 교통사고를 미연에 방지하면서, 시설시공 및 이용이 편리하도 록 하는 장점이 있는 것이다.

이하 첨부되는 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 냉난방장치가 건물 아래에 설치된 상태의 구성에 대한 예시도, 도 2는 본 고안에 따른 냉난방장치의 지열이용부에 대한 정면도, 도 3은 본 고안에 따른 냉난방장치의 지열이용부에 대한 측면 예시도, 도 4는 본 고안에 따른 냉난방장치가 건물 외부에 설치된 상태의 구성에 대한 예시도, 도 5 및 도 6은 본 고안에 따른 냉난방장치의 열전달작동부에 대한 개략적인 구성도, 도 7 및 도 8은 본 고안에 따른 냉난방장치의 지열흡수부에 대한 층구성도, 도 9는 본 고안에 따른 냉난방장치의 흐름배관부에 대해서, 도 1의 A부분에 대한 확대된 상태의 개략적인 예시도, 도 10은 본 고안에 따른 냉난방장치의 흐름배관부에 대한 사시도, 도 11 및 도 12는 본 고안에 따른 냉난방장치의 흐름배관부에 대한 분해사시도, 도 13은 본 고안에 따른 냉난방장치의 배관발포층에 대한 평면도, 도 14는 본 고안에 따른 냉난방장치의 흐름배관부에 대한 측면도, 도 15 및 도 16은 본 고안에 따른 냉난방장치의 흐름배관부에 대한 분해된 상태의 측면도, 그리고 도 17은 본 고안에 따른 냉난방장치가 도로의 눈녹임시설로 설치된 상태의 구성에 대한 예시도가 각각 도시된 것이다.

즉 본 고안에 따른 지열을 이용한 냉난방장치(10)는 첨부된 도 1 내지 도 17 등에서와 같이, 건물(11) 또는 건물외부의 기초층(12) 저부에 설치되어 지열을 흡수하는 지열흡수부(20)가 구비되어, 지열흡수부(20)에서 흡수된 지열을 이용하는 장치인 것이다.

이에 지열은 대부분 평균 10 ~ 14℃를 유지하고 있다. 이에 겨울철의 경우, 외부의 대기 온도가 대부분 영하 또는 0℃ 부근에 기온을 유지하고 있는 경우가 많기 때문에, 겨울철 외부 온도보다 비교적 높은 온도를 유지하는 지열을 이용하여, 실내의 난방장치의 가동을 통한 난방, 온수공급장치에 의한 온수공급, 보온장치를 이용한 보온시설의 가동 등에 이용될 수 있을 것이다.

반면 여름철의 경우, 외부의 대기 온도가 대부분 30℃를 웃돌기 때문에, 이러한 외기온도보다 비교적 낮은 온도를 유지하는 지열을 이용하여, 실내의 냉방, 냉수공급, 냉각장치이용 등과 같이 냉방, 냉각 등에 이용될 수 있을 것이다.

물론 계절에 따른 외부의 온도와 무관하게, 밀폐된 장소나 장치의 경우 일정 온도를 유지하여야 하는 경우에도 비교적 일정한 온도를 갖는 지열을 이용할 수 있을 것이다.

이처럼 다양하게 이용가능한 본 고안에 따른 냉난방장치(10)에 있어서, 그 세부구성을 살펴보면 다음과 같다.

즉 상기 지열흡수부(20)에 의하여 흡수된 열기 또는 냉기가 이용되도록 하는 지열이용부(13)가 구비되어, 냉난방으로 지열을 이용할 수 있는 것이다. 이러한 지열이용부(13)로는 냉방장치, 난방장치, 온열장치, 보온장치, 냉각장치 등 다양한 실시형태의 장치가 구성될 수 있을 것이다. 난방장치에서도 온돌과 같은 구조를 가 질 수 있으며, 온풍기의 형태로도 가질 수 있을 것이다.

특히 신축건물 에어콘, 보일러(기름이나 가스와 병행해서 사용될 수 있음), 외부 수세식 화장실의 겨울동파방지, 농작물저장고의 저온창고, 겨울 저장보온창고, 고속도로 및 일반도로 등의 아스팔트 표면 눈녹임시설 등, 다양한 분야에 적용될 수도 있을 것이다.

그리고 상기 지열흡수부(20)와 지열이용부(13) 사이에 순환펌프(31)에 의하여 열전달유체가 흐르도록 하는 열전달작동부(30)가 구비되어, 지열흡수부(20)와 지열이용부(13) 등에서 열전달유체에 의한 열교환이 쉽게 이루어질 수 있을 것이다.

또한 상기 열전달작동부(30)와 지열흡수부(20) 사이에 열전달유체가 흐르게 되는 흐름배관부(40)가 구비되는 것으로, 이러한 흐름배관부(40)와 열전달작동부(30) 등의 구성에 따라서 열교환 및 열전달유체의 흐름의 구조 및 특징이 정하여질 것이다.

따라서 상기에서 언급된 지열이용부(13), 지열흡수부(20), 열전달작동부(30) 및 흐름배관부(40) 등의 세부구성은 설치되는 장소, 설치되는 환경, 지열이용의 환경, 건물이나 지면의 상태, 이용하고자 하는 장치의 수나 위치 등, 다양한 설치 조건에 따른 실시형태를 알맞게 하여 구성할 수 있을 것이다.

이에 본 고안에 따른 지열을 이용한 냉난방장치(10)에 있어서 바람직하게 실시예로 하여 구성을 살펴보면 다음과 같다.

우선 상기 지열흡수부(20)는, 도 1, 도 4 등에서와 같이 건물(11)의 아래, 또는 건물 외부 마당이나 정원, 공터 등의 기초층(12) 아래에 수평배관지열흡수블럭(21)이 매설되어 설치되는 것이다. 이러한 수평배관지열흡수블럭(21)은, 지열을 흡수하기 위한 흡열배관(22)과, 상기 흡열배관(22)의 주위를 둘러져 몰탈층을 이루는 배관보호몰탈(23)로 이루어지고, 상기 흡열배관(22)이 수평배열로 형성되어 이루어지는 것이다. 그리고 이러한 수평배관지열흡수블럭(21)의 상부로 기초층(12)이 형성되도록 구비되는 것이다.

즉 흡열배관(22)이 건물이나 마당 등의 기초층(12)과 수평되게 수평배열로 하여, 지그재그 돌아가면서 순환되어 열전달유체가 흐르도록 형성된다. 이러한 흡열배관(22)을 감싸도록 하여 배관보호몰탈(23)이 평판형상의 블럭 형태로 하여 구성된다. 이러한 배관보호몰탈(23)은 흡열배관(22)의 형태가 수평의 블럭 형태로 하여 흡열배관(22)의 손상을 방지하게 된다. 또한 수평의 평판형태로 하는 블럭 형태를 갖기 때문에, 건물의 건축이나, 마당, 정원 공터 등의 조성시 기초층(12)의 아래로 평판 형태로 설치되기 때문에 시설이 편하게 되는 것이다.

이에 시공 순서는 배관보호몰탈(23)의 내부에 흡열배관(22)이 위치된 상태에서 배관보호몰탈(23)이 형성되어 수평배관지열흡수블럭(21)을 별도로 제조한 후, 기초층(12)의 아래로 위치되에 조립한 후, 기초층 및 건물이나 외부의 조성을 마무리하게 된다. 이처럼 시설되는 장소에 형성작업을 하지 않고 별도의 제작공간에서 수평배관지열흡수블럭(21)을 제조한 후, 이후에 조립시공을 하도록 할 수 있을 것이다. 소형으로 제조하거나, 또는 보다 정밀하게 하여 수평배관지열흡수블럭(21)을 제조할 수 있을 것이다.

반면 시공되는 설치 환경에 따라, 건물이나 외부의 설치될 곳을 굴착한 후, 기초작업을 하고, 그 위에 흡열배관(22)을 설치한 후, 배관보호몰탈(23)의 시공으로 수평배관지열흡수블럭(21)을 시설할 수도 있을 것이다. 이는 수평배관지열흡수블럭(21)을 별도의 장소에서 제조하지 않기 때문에, 물류비용이나, 별도의 시공비용 등을 절약할 수 있을 것이다. 또한 수평배관지열흡수블럭(21)을 대형 사이즈로 제조하거나, 또는 설치되는 여건에 따라 현장에서 직접 설치작업을 할 수도 있을 것이다.

이와 같이 마련되는 본 고안에 따른 냉난방장치(10)에 있어서, 지열흡수부(20)에는 도 1에서와 같이 건물(11)의 아래에 시공되는 경우에는, 도 1 및 도 7에서와 같이 기초층(12)의 아래로 수평배관지열흡수블럭(21)이 시공되도록 마련될 수 있을 것이다.

반면 도 4에서와 같이, 건물과 떨어져, 건물의 마당, 정원, 공터 등에 지열흡수부(20)가 마련되는 경우에는, 건물 등과 같은 시설물에 비하여, 방수특성, 보온특성 등과 같은 외부의 작용요소가 많이 작용될 수 있기 때문에, 기초층(12)과 수평배관지열흡수블럭(21) 사이에 특수 층을 구성할 수 있을 것이다.

이에 도 8에서와 같이, 지열을 흡수하기 위한 흡열배관(22)과, 상기 흡열배관(22)의 주위를 둘러져 몰탈층을 이루는 배관보호몰탈(23)로 이루어지고, 상기 흡열배관(22)이 수평배열로 형성되는 수평배관지열흡수블럭(21)이 마련되고, 이에 더하여 상기 수평배관지열흡수블럭(21)의 상부로 보온덮개층(25), 비닐층(26), 발포보온층(27), 비닐층(26'), 보온덮개층(25')이 구성될 수 있을 것이다. 또한 상기 보온덮개층(25')의 상부로 기초층(12)이 형성되는 것이다.

나아가 이러한 지열흡수부(20)에 있어서는, 도 7, 도 8에서와 같이, 상기 흡열배관(22)의 외면에는 다수 개의 흡열첨예편(24)이 형성되어 구비될 수 있는 것이다. 이러한 흡열첨예편(24)은, 내부로 열전달유체가 흐르는 흡열배관(22)의 외면에 형성되는 것으로, 흡열배관(22) 주위를 돌면서 나선, 원형 등의 띠형태 또는 판체형태로 돌출되어 이루어질 수도 있을 것이다. 또한 흡열첨예편(24)은, 송곳이나 반원형, 삼각형, 사각형, 다각형 등으로 하여 뿔의 형태, 막대의 형태 등으로 하여 형성될 수도 있을 것이다. 이는 열전달유체와 지열 사이의 열교환이 쉽게 이루어지도록 하기 위한 것이다.

이와 더불어 흡열배관(22)은 도 7, 도 8에서와 같이 수평 평면형상인 배관보호몰탈(23), 수평배관지열흡수블럭(21)의 형태와 비슷하게 횡단면이 장방의 형태를 이루도록 하여 구비될 수도 있을 것이다. 물론 일반적인 원형관, 타원형관, 사각관, 다각관 형태로 하여 형성될 수도 있을 것이다. 이에 수평의 장방의 형태로 형성되는 것은, 수평배관지열흡수블럭(21)의 수평 평면형상이므로, 보다 넓은 면적으로 하여 지열과 접할 수 있기 위함인 것이다.

다음으로 상기 흐름배관부(40)에 대해서 살펴보면, 첨부된 도면에서와 같이 상기 열전달작동부(30) 측에서 지열흡수부(20) 측으로 열전달유체가 흐르는 지향배관(42)과, 상기 지열흡수부(20) 측에서 열전달작동부 측으로 열전달유체가 흐르는 지출배관(43) 등으로 되는 유체배관(41)이 구비되는 것이다. 따라서 흐름배관 부(40)는 지열흡수를 하기 위하여 지층을 향하여 흐르는 지향배관(42)과 함께 지열을 흡수하여 지층으로부터 열전달유체가 나오게 되는 지출배관(43)으로 이루어지는 것이다.

특히 이러한 유체배관(41)은 외부로부터 열작용을 받지 않게 하기 위하여, 별도의 보호외체를 구비하게 되는 것으로, 상기 지향배관(42)과 지출배관(43)으로 된 유체배관(41)이 위치되도록 배관위치홈(45)이 형성된 배관발포층(44)이 구비되고, 상기 배관발포층(44)을 감싸도록 하는 배관외층부(46)가 구비되는 것이다. 이러한 배관외층부(46)는 반달형상으로 상하로 형성될 수도 있는 것으로, PVC 재질, 금속관 재질 등으로 이루어질 수 있으며, 이러한 배관외층부(46)의 체결 및 설치를 위하여 엘보, 티연결부, 십자 연결부 등이 이용될 수도 있을 것이다.

따라서 스치로폼, 발포수지 등으로 될 수 있는 배관발포층(44)에 의하여 유체배관(41)과 외부의 공기나 물체와 열교환이 이루어지는 것을 방지하기 때문에, 지열이 흡수된 상태로 열전달유체가 흐르는 것이다. 물론 배관외층부(46)에 의하여 유체배관(41) 및 배관발포층(44)이 보호되는 것이다.

이와 함께 도 12에서와 같이, 상기 배관발포층(44)의 외면에는 상기 배관외층부(46)의 내면과 공간이 형성되도록 하는 공간돌기(47)가 돌출 형성될 수도 있을 것이다. 이는 유체배관(41) 중에 흐르는 열전달유체가 외부의 온도보다 낮은 경우에는 유체배관(41)의 외면에 수분이 맺혀질 수 있는 것으로, 이러한 수분이 원활히 흐르도록 하는 공간을 확보하기 위한 것이다.

또한 도 13에서와 같이, 배관발포층(44)의 배관위치홈(45) 저부에는 관통배 수공(48)이 형성될 수 있는 것이다. 이는 유체배관(41)의 외면에 맺혀지는 수분이 외부로 빠지도록 하기 위한 것이다.

이와 함께 이러한 흐름배관부(40)는 지향배관(42), 지출배관(43)으로 되는 유체배관(41)을 중심으로 하여, 배관발포층(44)과 배관외층부(46) 등이 상부와 하부로 나눠지도록 하고, 조립이 가능하도록 마련될 수 있을 것이다.

물론 조립시에는 별도의 체결링이나, 본딩, 볼트 또는 리벳 등에 의한 체결이 이루어질 수 있을 것이다.

이와 함께 도 14 내지 도 16 등에서의 예에서와 같이, 배관외층부(46)가 상부외층부(461)와 하부외층부(462)로 이루어지고, 하부외층부(462)의 양측으로 상부외층부(461)의 가장자리를 담을 수 있으면서 체결이 견고하게 되도록 하는, 외층체결홈(463)이 형성될 수도 있을 것이다. 따라서 이러한 외층체결홈(463)이 형성된 배관외층부(46)에 의하여 흐름배관부(40)는 더욱 견고하게 결합됨과 함께 조립작업, 설치작업이 편리하게 되는 것이다. 그리고 이러한 외층체결홈(463)은 상부외층부(461)의 내벽에 위치되는 홈내벽(464)의 높이가, 상부외층부(461)의 외벽에 위치되는 홈외벽(465)의 높이보다 낮도록 형성됨으로써, 배관외층부(46)의 내부에서 생기는 물기가 외층체결홈(463)에 고이더라도 홈외벽(465)보다 낮은 높이의 홈내벽(464)으로 넘쳐 배관외층부(46) 내부로 모이도록 구비된 것이다. 따라서 배관외층부(46)의 상부외측부(461)와 하부외층부(462) 사이의 틈새로 물이 흐르지 않기 때문에, 배관외층부(46)가 지저분하지 않게 되고, 배관외층부(46) 일측 아래에 형성된 배관배수부(49)에 의하여 외부로 물기가 배수되기 때문에 배관 주위가 지저분 하지 않을 뿐만 아니라, 겨울철에도 불특정한 부분에서 동파가 발생될 우려가 없는 것이다.

다음으로 본 고안에 따른 지열을 이용한 냉난방장치(10)에 있어서, 지열을 실제로 이용하게 되는 지열이용부(13)에는, 냉난방작동장치(14)가 마련될 수 있을 것이다. 물론 냉난방작동장치(14)의 실제 구성으로는, 온돌의 배관구성, 온풍기의 구성, 보온장치의 구성 등과 같이 따뜻하게 가온시키기 위한 구성, 그리고 냉방구성, 냉각구성, 냉각장치의 구성 등과 같이 시원하거나 차갑게 하기 위한 구성이 마련될 수 있을 것이다. 그리고 다수의 냉난방작동장치 별로 열전달유체가 개별적으로 전달되거나 차단되도록 하는 밸브 및 배관이 개별적으로 설치되어, 사용하고자 하는 장치만 가동되도록 마련될 수 있을 것이다.

이에 이러한 상기 지열이용부(13)는, 도 2, 도 3에서와 같이, 상기 열전달작동부(30)로부터 열전달유체를 공급받아 냉난방작동하는 냉난방작동장치(14)가 구비될 수 있을 것이다.

그리고 상기 냉난방작동장치(14)는 'L'자 형상으로 되어 다수의 수평방열관(141)이 형성된 열교환부(142)와, 공기가 상기 열교환부(142) 측을 통과하여 냉난방작동장치(14)의 전방으로 흐르도록 하는 열교환팬(143)이 구비되는 것이다.

또한 상기 열교환부(142)는 수평방열관(141)의 양측으로 수직되게 설치되는 수직부(144)와, 상기 수직부(144)의 아래로부터 후방으로 연장되어 형성된 수평부(145)로 이루어지고, 상기 수평부(145)의 저부 일측에는 수평부(145) 내부에 고 인 물이 배수되도록 하는 배수관(146)이 구비되는 것이다. 이에 수평부(145)의 저부가 'U'자 형태로 되어 아래 중앙으로 수분이 모이도록 하고, 이에 배수관(146)이 그 아래 중앙에 형성되어 배수가 원활하도록 마련될 수 있을 것이다. 그리고 열교환부(142) 및 수평방열관(141) 등은 열교환이 용이한 형태로 하여, 얇은 관과 방열판 등이 설치될 수 있을 것이다. 그리고 열교환팬(143)이나 바람날개 등에 의하여 바람방향이 상하, 좌우로 바뀌면서 불도록 형성될 수 있을 것이다.

이에 이러한 냉난방작동창치(14)는 전방의 열교환부(142)로 여름에는 시원한 상태의 열전달유체가 공급되고, 반면 겨울철에는 따뜻한 상태의 열전달유체가 공급되면서, 후방 안쪽의 열교환팬(143)의 작동으로 시원한 바람 또는 따뜻한 바람을 이용할 수 있는 것이다.

이로써 사용자는 시원한 바람 또는 따뜻한 바람에 의하여, 시원하고 쾌적한 생활을 하거나, 따뜻한 바람에 의하여 포근한 생활을 할 수 있는 것이다.

이와 다른 실시로, 냉각장치, 온열장치에도 적용될 수 있는 것으로, 냉각장치 내부가 시원하게 되어, 시원한 음료를 보관하거나, 온열장치의 따뜻한 내부에 밥이나 국과 같은 음식물을 따뜻하게 하여 이용이 가능한 것이다.

이에 이러한 냉난방작동장치(14)에 있어서는, 열전달유체가 공급됨에 의하여, 열교환부(142)의 주위로 외부와의 온도차이에 의한 수분이 맺혀질 수도 있을 것이다. 이처럼 외면에 맺혀진 수분이 배출되도록 하기 위하여, 배수관(146)이 마련될 수 있는 것이다.

다음으로 본 고안에 따른 상기 지열이용부(13)의 다른 실시형태를 살펴보면 다음과 같다. 즉 도 17에서와 같이, 상기 열전달작동부(30)로부터 열전달유체를 공급받아 도로의 결빙구간(151)에 눈녹임장치(15)가 구비되는 것이다.

그리고 이러한 상기 눈녹임장치(15)는, 도로의 결빙구간(151)에 매설되는 하나 또는 다수의 눈녹임배관(152)이 구비된다. 보통 도로 표면으로부터 5 ~ 10cm 정도, 그 이상으로 매설될 수 있을 것이다. 이와 함께 도로의 결빙구간용 지열흡수부(20)의 구성은 지면으로부터 보통 1M 이상 정도로 설치될 수 있으며, 지열흡수부(20) 및 눈녹임배관(152)의 길이는 도로 여건에 따라 정하여질 수 있는 것으로 보통 100m ~ 수 킬로미터 정도에 이를 수 있을 것이다.

이에 더하여 이러한 눈녹임장치(15)에는 상기 눈녹임배관(152)과 열전달작동부(30) 사이에 구비되어 눈녹임배관(152) 측으로 열전달유체가 공급되도록 분기관으로 되는 눈녹임유체공급분기관(153)과, 상기 눈녹임배관(152)을 지나는 열전달유체가 모이도록 하는 유체모음관(154)이 구비될 수 있는 것이다.

그리고 이와 함께 열전달작동부(30)에는 유체투입구(155), 유체에어배출구(156), 안전변(157) 등이 구비될 수 있다.

즉 눈녹임배관(152)이 도로의 결빙구간(151)에 매설된 상태로, 눈녹임배관(152)의 고온의 열전달유체에 의하여, 결빙될 수 있는 상태의 도로가 결빙되지 않도록 하는 것이다.

그리고 다수의 눈녹임배관(152)이 도로에 매설된 상태로 하여, 다수의 눈녹임배관(152)의 전과 후로 각각 눈녹임유체공급분기관(153)과 유체모음관(154) 등이 결합될 수 있는 것이다.

즉 지열흡수부(20)에서 지열을 흡수한 열전달유체는 눈녹임유체공급분기관(153)으로 공급되고, 눈녹임유체공급분기관(153)에서 다수의 눈녹임배관(152)으로 열전달유체가 분기되어 흐르도록 하고, 다수의 눈녹임배관(152)을 통하여 흐르던 열전달유체가 단일 배관인 유체모음관(154)에 모이게 된다. 이후 유체모음관(154)에서 다시 지열을 흡수하기 위하여, 지열흡수부(20) 측으로 공급되는 것이다.

이처럼 지열흡수부(20)와 눈녹임장치(15) 사이에 열전달유체가 순환흐름되면서 흡수한 지열로 도로의 결빙지역(151)의 눈이나 얼음을 녹임으로써, 결빙현상이 일어나지 않도록 하는 것이다.

이상으로 본 고안의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 고안을 용이하게 실시할 수 있도록 일실시예를 기재한 것이므로, 상기 실시예의 기재에 의하여 본 고안의 기술적 사상이 제한적으로 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 고안에 따른 냉난방장치가 건물 아래에 설치된 상태의 구성에 대한 예시도.

도 2는 본 고안에 따른 냉난방장치의 지열이용부에 대한 정면도.

도 3은 본 고안에 따른 냉난방장치의 지열이용부에 대한 측면 예시도.

도 4는 본 고안에 따른 냉난방장치가 건물 외부에 설치된 상태의 구성에 대한 예시도.

도 5 및 도 6은 본 고안에 따른 냉난방장치의 열전달작동부에 대한 개략적인 구성도.

도 7 및 도 8은 본 고안에 따른 냉난방장치의 지열흡수부에 대한 층구성도.

도 9는 본 고안에 따른 냉난방장치의 흐름배관부에 대해서, 도 1의 A부분에 대한 확대된 상태의 개략적인 예시도.

도 10은 본 고안에 따른 냉난방장치의 흐름배관부에 대한 사시도.

도 11 및 도 12는 본 고안에 따른 냉난방장치의 흐름배관부에 대한 분해사시도.

도 13은 본 고안에 따른 냉난방장치의 배관발포층에 대한 평면도.

도 14는 본 고안에 따른 냉난방장치의 흐름배관부에 대한 측면도.

도 15 및 도 16은 본 고안에 따른 냉난방장치의 흐름배관부에 대한 분해된 상태의 측면도.

도 17은 본 고안에 따른 냉난방장치가 도로의 눈녹임시설로 설치된 상태의 구성에 대한 예시도.

<도면 각 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 냉난방장치 11 : 건물

12 : 기초층 13 : 지열이용부

14 : 냉난방작동장치

20 : 지열흡수부 21 : 수평배관지열흡수블럭

22 : 흡열배관 23 : 배관보호몰탈

24 : 흡열첨예편 25, 25' : 보온덮개층

26, 26' : 비닐층 27 : 발포보온층

30 : 열전달작동부 31 : 순환펌프

40 : 흐름배관부 41 : 유체배관

42 : 지향배관 43 : 지출배관

44 : 배관발포층 45 : 배관위치홈

46 : 배관외층부 47 : 공간돌기

48 : 관통배수공

Claims

건물(11) 또는 건물외부의 기초층(12) 저부에 설치되어 지열을 흡수하는 지열흡수부(20)와,

상기 지열흡수부(20)에 의하여 흡수된 열기 또는 냉기가 이용되도록 하는 지열이용부(13)와,

상기 지열흡수부(20)와 지열이용부(13) 사이에 순환펌프(31)에 의하여 열전달유체가 흐르도록 하는 열전달작동부(30)와,

상기 열전달작동부(30)와 지열흡수부(20) 사이에 열전달유체가 흐르게 되는 흐름배관부(40)가 구비되어 지열을 이용한 냉난방장치에 있어서,

상기 지열흡수부(20)는,

지열을 흡수하기 위한 흡열배관(22)과, 상기 흡열배관(22)의 주위로 둘러져 몰탈층을 이루는 배관보호몰탈(23)로 이루어지고, 상기 흡열배관(22)이 수평배열로 형성되는 수평배관지열흡수블럭(21)이 구성되며, 상기 수평배관지열흡수블럭(21)의 상부로 기초층(12)이 형성되도록 구비되거나,

또는 상기 수평배관지열흡수블럭(21)의 상부로 보온덮개층(25), 비닐층(26), 발포보온층(27), 비닐층(26'), 보온덮개층(25')이 더 구성되며, 상기 보온덮개층(25')의 상부로 기초층(12)이 형성되며,

상기 흡열배관(22)의 외면에는 다수 개의 흡열첨예편(24)이 형성되어 구비되는 것을 특징으로 하는 지열을 이용한 냉난방장치.
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제 1항에 있어서,

상기 지열이용부(13)는,

상기 열전달작동부(30)로부터 열전달유체를 공급받아 냉난방작동하는 냉난방작동장치(14)가 구비되어지되,

상기 냉난방작동장치(14)는 'L'자 형상으로 되어 다수의 수평방열관(141)이 형성된 열교환부(142)와, 공기가 상기 열교환부(142) 측을 통과하여 냉난방작동장치(14)의 전방으로 흐르도록 하는 열교환팬(143)이 구비되고,

상기 열교환부(142)는 수평방열관(141)의 양측으로 수직되게 설치되는 수직부(144)와, 상기 수직부(144)의 아래로부터 후방으로 연장되어 형성된 수평부(145)로 이루어지고,

상기 수평부(145)의 저부 일측에는 수평부(145) 내부에 고인 물이 배수되도록 하는 배수관(146)이 구비되며,

상기 흐름배관부(40)는 상기 열전달작동부(30) 측에서 지열흡수부(20) 측으로 열전달유체가 흐르는 지향배관(42)과, 상기 지열흡수부(20) 측에서 열전달작동부 측으로 열전달유체가 흐르는 지출배관(43)으로 되는 유체배관(41)이 구비되고,

상기 지향배관(42)과 지출배관(43)으로 된 유체배관(41)이 위치되도록 배관위치홈(45)이 형성된 배관발포층(44)이 구비되고,

상기 배관발포층(44)을 감싸도록 하는 배관외층부(46)가 구비되며,

상기 배관발포층(44)의 외면에는 상기 배관외층부(46)의 내면과 공간이 형성되도록 하는 공간돌기(47)가 돌출 형성되고, 배관발포층(44)의 배관위치홈(45) 저부에는 관통배수공(48)이 형성되는 것을 특징으로 하는 지열을 이용한 냉난방장치.
제 1항에 있어서,

상기 지열이용부(13)는,

상기 열전달작동부(30)로부터 열전달유체를 공급받아 도로의 결빙구간(151)에 눈녹임장치(15)가 구비되어지되,

상기 눈녹임장치(15)는, 도로의 결빙구간(151)에 매설되는 하나 또는 다수의 눈녹임배관(152)과,

상기 눈녹임배관(152)과 열전달작동부(30) 사이에 구비되어 눈녹임배관(152) 측으로 열전달유체가 공급되도록 분기관으로 되는 눈녹임유체공급분기관(153)과,

상기 눈녹임배관(152)을 지나는 열전달유체가 모이도록 하는 유체모음관(154)이 포함되어 구비되는 것을 특징으로 하는 지열을 이용한 냉난방장치.