KR20110111554A - 상하수도 비굴착 하수관거 보수장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배관 보수 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 배관의 내측면에 설치되고, 열경화성 수지가 함침되는 보수 튜브와, 전원의 공급에 의한 열을 발생시켜서 열경화성 수지를 경화시키는 열원을 공급하는 면상 혹은 선상 발열체와 전도체와, 면상 혹은 선상 발열체와 전도체를 내측(관방향)은 방수 보온재로 덮고 외측(보수 튜브 방향)은 복사열을 전도열로 변환해주는 방수성 열 전환재를 사용하여 복사열의 온도를 더욱 높여 전달하거나 복사열을 전도열로 변화시켜 전달 할 수 있는 발열 튜브와, 보수 튜브와 발열 튜브의 양단을 밀폐시키는 밀폐 덮개와, 보수 튜브와 발열 튜브 내측으로 유체를 공급하여 배관 내측면에 보수 튜브와 발열 튜브가 밀착되도록 하는 유체 공급기를 포함한다. 따라서, 본 발명은 발열 튜브로부터 전도열과 복사열을 발생시키고 그 전도열을 보수 튜브에 전도시키고, 또한 복사열을 전도열화 시키는 코팅, 필름 혹은 특수 자재 등의 장치를 보수 튜브의 면에 밀착 시킴으로써 열전달 효율이 뛰어나 보수 튜브의 경화가 균일하고도 신속하게 이루어지며, 발열 온도를 자유롭게 조절할 수 있고, 구김 등에 의한 도전선 등의 단락, 파손 등의 하자가 발생하지 않아 취급이 편리할 뿐만 아니라 부분 절단 시에도 열전달이 용이하며, 전기 사용량이 적어 경제적인 시공이 가능하며, 발열 섬유의 경우 원단 자체가 매우 튼튼하여 팽창시 압력에 의한 터짐을 방지하고, 기존 온수열과 증기열을 사용하는 간접열 방식에 비해 더욱 빠른 속도와 효율로 경화가 가능하며, 열선과 금속 매쉬의 전열체 방식을 가진 튜브에 비하여 성형 시간을 줄이고, 부직포 내부에 열선과 매쉬, 혹은 기타 발열체를 집어 넣는 기존의 일회성 발열 공법과 달리 경화가 끝난 후 발열 튜브를 수거하여 재사용할 수 있기 때문에 반영구적으로 사용이 가능하고, 금속 자원의 낭비가 없고 비용 절감효과가 탁월하며 공사 후에 경화 완료물의 파손으로 인해 금속 물질이 유출되는 문제점이 없을 뿐 아니라 기존의 직접열 공법에 비해 단락 및 파손의 위험이 훨씬 적고, 현재 특허 공개중인 카본 발열체를 튜브에 삽입하거나 도포하는 방식의 문제점인 레진에 용해되어 카본 발열체의 효과를 전혀 얻을 수 없는 공법과 달리 따로 제작하여 밀착하는 방식으로, 제작 과정이 기존의 공법에 비해 훨씬 빠르며 시공 시 안정적으로 복사열을 전달하여 시공이 간편하고 있는 효과를 갖고 있다.

Description

상하수도 비굴착 하수관거 보수장치 및 그 방법 {A method of Trenchless Liner for water pipes and drainages}

본 발명은 열경화성 수지 전체에 걸쳐서 균일하게 열을 공급하여 튜브 전체에 걸친 경화를 가능하도록 함과 아울러 경화에 소요되는 시간을 단축하고, 제작 및 취급이 용이한 배관 보수 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 배관은 식수, 생활용수 혹은 빗물이나 생활하수 등을 이동시키기 위한 관으로서, 지하에 매설되어 장착하는 구조물이다.

이러한 배관은 장시간 매설되어 노후될 경우 균열 등이 발생하게 되고, 이로 인해 관을 연결시키는 이음부에 균열이 발생하며, 침하의 발생으로 인해 오물이 퇴적되는 등 상, 하수의 흐름을 방해하기 때문에 노후된 배관은 지면을 굴착하여 배관 전체를 교체하여야 하는데, 이러한 배관의 교체는 많은 비용과 시간이 소모되기 때문에 굴착에 의해 배관의 교체를 대신하여 배관을 보수하는 방법이 주로 개발되어 사용되고 있다.

종래의 배관 보수 방법으로 증기열, 혹은 온수열 공법을 사용한 배관 보수 방법이 있으며, 이러한 공법은 보수하고자 하는 배관 내부에 열경화성 수지가 함침된 튜브를 배치한 후, 튜브 내부로 뜨거운 증기 혹은 온수를 불어넣어 튜브를 하수관 내벽에 밀착시킴과 동시에 튜브를 경화시키는 것이다.

그러나, 이러한 종래의 배관 보수 방법인 증기열 혹은 온수열 공법은 튜브를 경화시키기 위하여 정해진 시간 동안 튜브 내부에 뜨거운 증기 혹은 온수를 지속적으로 주입해야 함으로써 증기와 온수를 발생시키기 위한 보일러, 발전기 및 압축기 등의 장치가 필요하고, 튜브 내부로 공급되는 증기의 경우엔 쉽게 냉각되어 열손실이 클 뿐만 아니라 증기를 공급하는 과정에서 소음이 크게 발생하며, 튜브에서 증기가 공급되는 측과 증기가 토출되는 측간의 온도차가 발생하게 됨으로써 튜브의 경화 불균일 및 경화 시간의 증가를 초래하는 문제점을 가지고 있었다. 또한 증기가 식으면서 발생하는 물로 인하여 열이 차단되어 미경화가 일어나는 경우도 비일비재하게 일어나곤 한다. 또한 온수열 공법도 온도의 차이가 있을 뿐 아니라 많은 양의 뜨거운 물을 계속 데워서 흘려보내야 하기 때문에 생태계의 미생물을 죽이는 문제 및 화석 연료를 많이 사용하는 단점을 가지고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본인의 회사는 한국특허등록 제0719438호의 “배관보수장치 및 열선유닛”에서는 열경화성 수지가 함침된 튜브를 내장된 열선을 통해 직접 경화시키는 장치 및 방법을 제시하였다.

이와 같은 종래의 배관 보수장치는 액체 상태의 열경화성 수지가 함침된 부직포와, 부직포의 내측면에 배치되는 필름을 포함하는 튜브와, 부직포에 배치되고, 인가된 전원에 의해 열을 발생시키는 열선을 포함하고 있다.

또한, 종래의 배관 보수방법은 액체 상태의 열경화성 수지가 함침된 부직포와, 부직포의 내측면에 배치되는 필름을 포함하는 튜브와 부직포에 배치되고, 인가된 전원에 의해 열을 발생시키는 열선을 준비하는 단계와, 열선이 배치된 튜브를 배관 내벽에 밀착되도록 내부에 유체를 공급하는 단계와, 열선과 열선에 전원을 공급하는 전력선을 연결하는 단계와, 열선에 전류를 공급하여 튜브를 직접 가열시키는 단계를 포함하고 있다.

또한 한국 특허공개 10-2009-0079303에서는 상기 특허를 모방하여 기존 열선을 사용한 직접열 경화방식을 대신하여 카본 발열체가 코팅된 발열 섬유, 발열 필름, 발열도료 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 보수 방법을 제시하였다.

상기한 바와 같이 증기열, 혹은 온수열을 사용하는 종래 기술은 이미 특허가 모두 소멸될 정도로 오래된 원시적인 기술이며, 또한 이 기술을 통해 시공시에 증기열의 경우는 소음과 냄새가 심해 복잡한 도시에서 주거, 상업환경을 해치는 요소가 되었고, 또한 보일러의 크기가 커서 소규모 이면도로가 많은 국내 현실에는 적합하지 않았다.

또한 온수열을 사용하는 공법은 80도가 넘는 물을 계속 데워서 사용하고 하수관으로 내보내기 때문에 관 주변의 미생물 등을 모두 죽이는 등 생계환경의 파괴와 환경오염에 있어서도 매우 나쁜 영향을 끼치며, 온수열의 장비의 경우 보일러보다 더 대형 장비를 필요로 하기 때문에 국내에서 역시 적합하지 않은 공법이다.

또한 직접열 방식의 배관을 보수하는 종래 기술에 의한 배관 보수 장치 및 방법은 열선을 이용하는 방식으로 인해 전기 공급에 의해 직접 발열되는 발열선이 반드시 필요하고, 이로 인해 작업 공정이 늘어나 기존의 간접열 공법인 열풍, 온수, 증기열 공법에 비해 튜브의 제조 시간이 오래 걸려 효율적인 작업에 있어서는 기존의 공법에 비해 효과적이지 못하였다.

그리고, 열선에서 직접 발생한 열은 분리된 전열체를 통해 공급됨으로써 동시에 시점과 종점을 효율적으로 경화하는 면에서는 우수하였으나 결속하는 과정에서 주의를 요하고 현장에 전기 기술자가 있어야 하는 단점이 있었다. .

또한 종래의 배관 보수 장치 및 방법은 열경화성 수지를 경화할 경우, 보강 튜브에 열선과 금속 매쉬의 전열체를 삽입하기 위해서는 별도의 장비가 필요할 뿐만 아니라 부직포 튜브에 열선과 금속 매쉬의 압착 과정으로 인해 튜브 제작 시간이 늘어나는 문제점을 가지고 있었다.

또한 특허출원공개중인 10-2009-0079303의 카본 발열체의 원적외선과 복사열을 사용하는 방식은 카본 코팅층의 경우 코팅의 성격 상 수지와 섞이면 복사열을 제대로 뿜어내지 못할 뿐 아니라 수지로 인해 카본 코팅층이 벗겨져 그 기능을 상실하므로 실제로는 사용하는 것이 거의 불가능한 방법이다. 더욱이 나아가 코팅이 그대로 유지된다 하여도 복사열의 특성상 전도열이나 대류열에 비해 효율이 매우 떨어지므로 직접적인 전도열을 사용하는 열선과 그 열선의 열의 전도역할을 해주는 와이어매쉬와 다르게 복사열만을 사용하므로 발열체가 올라가는 온도와 다르게 물체를 뜨겁게 만드는 역할은 전도열이나 대류열에 비해 현저히 떨어지며 실제로 발열효과는 거의 없다.

또한 상기 특허출원공법과 특허출원공개중인 공법의 경우 튜브내에 직접 발열체를 삽입하는 방식으로 시공을 하기 때문에 한 번 사용한 발열체는 다시 사용하지 못하고 폐기할 수밖에 없어 자원의 낭비와 비용의 상승을 유발할 수밖에 없는 공법이다.

본 발명은 열경화성 수지 전체에 걸쳐서 균일하게 열을 공급하여 튜브 전체에 걸친 경화를 가능하도록 함과 아울러 경화에 소요되는 시간을 단축하고, 제작 및 취급이 용이하며, 전도열과 복사열을 동시에 사용하고 열 공급원의 재사용이 가능하여 비용 및 환경 면에서도 기존의 공법에 비해 한 단계 진보한 공법이라고 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배관 보수 장치는 배관을 보수하는 장치에 있어서, 배관의 내측면에 설치되고, 열경화성 수지가 함침되는 보수 튜브와, 전원의 공급에 의한 열을 발생시켜서 열경화성 수지를 경화시키는 발열 튜브와, 보수 튜브와 발열 튜브의 양단을 밀폐시키는 밀폐 덮개와, 발열 튜브 내측으로 유체를 공급하여 배관 내측면에 보수 튜브와 발열튜브가 밀착되도록 하는 유체 공급기를 포함한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배관 보수 방법은 배관을 보수하는 방법에 있어서, 배관 내측에 열경화성 수지가 함침되는 보수 튜브를 설치하는 단계와, 상기 튜브의 내측에 발열튜브를 설치하는 단계와, 보수 튜브와 발열 튜브의 양단을 밀폐시켜서 발열 튜브 내측으로 유체를 공급하여 보수 튜브와 발열 튜브가 배관 내측면에 밀착되도록 하는 단계와, 발열 튜브에 전원을 인가하여 발열 튜브가 열을 발생하도록 하는 단계와, 발열 튜브의 열에 의해 보수 튜브의 열경화성 수지를 경화시키는 단계와, 경화 완료 후 사용한 발열 튜브를 재사용하기 위해 수거하는 단계를 포함한다.

본 발명은 보수 튜브와 발열 튜브가 분리되어 있어, 기존의 일체형인 직접 발열형 보수 튜브와 달리 기존의 보수 튜브처럼 제작이 간단하고, 보수 튜브에 열을 공급하는 발열 튜브의 형태를 다양하게 가공 및 성형할 수 있고, 발열 튜브로부터 보수 튜브에 열을 전도시키고, 또한 전도열과 함께 발생하는 복사열을 특수 열 변환 자재를 이용하여 전기 주전자처럼 직접 전도열로 변환하여 발생시킴으로써 열전달 효율이 뛰어나 보수 튜브의 전체 경화가 균일하고도 신속하게 이루어지며, 전원차단 시 즉시 차가워지는 성질 때문에 접촉면에 대한 발화 위험이 없어 화재 위험으로부터 안전하고, 발열 온도를 자유롭게 조절할 수 있으며, 재질에 따라 구김 등에 의한 도전선 등의 단락, 파손 등의 하자가 발생하지 않아 취급이 편리할 뿐만 아니라 부분 절단 시에도 열 전달이 용이하고, 전기 사용량이 적어 경제적인 시공이 가능하고, 방수 보온재 처리로 인해 기존 공법에선 불가능했던 뜨겁게 데우지 않은 시원한 용수로 튜브를 팽창시키고 계속적인 유체 공급기를 통한 공기나 보일러를 통한 스팀, 온수 보일러를 통한 끊임없는 물 공급을 하지 않아도 됨으로 매우 경제적이며, 발열 튜브의 경우 원단 자체가 고장력 자켓의 역할을 함으로써 팽창시 압력에 의한 터짐을 방지함으로써 안정적인 시공이 가능하고, 기존 열선과 금속 매쉬의 전열체 방식을 가진 튜브에 비하여 생산 공정의 수를 줄임으로써 제작 및 설치가 편리하고 특허공개중인 공법의 복사열로는 불가능한 튜브의 온도상승을 빠르게 할 수 있는 효과를 가지고 있다. 또한 직접 튜브 안에 전열체를 삽입하지 않고도 전열체를 삽입한 기존 공법에 비해 열선을 뜨겁게 하여 매쉬로 전달하는 방식이 아닌, 튜브의 전 구간에 동시에 같은 열을 전달하는 등 더 뛰어난 효과를 갖는 장점이 있으며 이로 인해 제품의 생산 시간이 짧아지고 단가 또한 내려가는 경제적인 효과도 얻을 수 있으며, 발열체의 반영구적인 사용을 통해 자원 낭비를 줄이고 시공 후에 발열체가 배관 내에 남지 않아 친환경적인 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 배관 보수 장치를 도시한 단면도이고,
도 2a 내지 2c는 본 발명에 따른 배관 보수 장치의 제 1 실시예에 따른 보수 튜브와 발열튜브를 도시한 단면도이고,
도 3a 내지 3c는 본 발명에 따른 배관 보수 장치의 제 1실시예에 따른 보수 튜브와 발열 튜브의 각 층을 노출하여 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 배관 보수 장치의 제 1 실시예에 따른 발열 튜브의 발열 섬유와 전원 인가 방법을 도시한 평면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 배관 보수 장치의 제 2 실시예에 따른 보수 튜브와 발열 튜브의 각 층과 전원 인가 방법을 노출하여 도시한 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 배관 보수 장치의 제 3 실시예에 따는 보수 튜브와 발열 튜브의 각 층과 전원 인가 방법을 노출하여 도시한 도면이고,
도 7은 본 발명에 따른 배관 보수 장치의 제 4 실시예에 따른 보수 튜브와 발열 튜브의 각 층과 전원 인가 방법을 노출하여 도시한 도면이고,
도 8은 본 발명에 따른 배관 보수 방법을 도시한 흐름도이고,
도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 배관 보수 방법을 순차적으로 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생락한다.

10: 섬유사
11: 합사
100, 200, 300, 400: 보수 튜브
110, 210, 310, 410: 부직포 튜브
120, 220, 320, 420: 고장력 튜브
121, 221, 321, 421: 도전선
122, 222, 322, 422: 소켓
130, 230, 330, 430: 필름
140, 240, 340, 440: 방수성 열 전환 소재
150, 250, 350, 450: 면상 혹은 선상 발열체와 전도체
160, 260, 360, 460: 방수 보온재
180, 280, 380, 480: 발열 튜브
510, 520: 밀폐 덮개
511 ,521: 주입구
600: 유체 공급기
610: 연결관
620: 연결 유닛
700: 발전기

Claims (5)

1. 배관을 보수하는 장치에 있어서,
   
   상기 배관의 내측면에 설치되고, 열경화성 수지가 함침되는 보수 튜브와,
   
   상기 보수 튜브의 내측면에 독립적으로, 보수 튜브와 분리된 별개의 형태로 밀착되어 전원의 공급에 의한 열을 발생시켜서 상기 열경화성 수지를 경화시키는 발열 튜브와,
   
   상기 보수 튜브와 발열 튜브의 양단을 밀폐시키는 밀폐 덮개와,
   
   맞닿아있는 상기 보수 튜브와 발열 튜브 내측으로 유체를 공급하여 상기 배관 내측면에 상기 보수 튜브와 발열튜브를 밀착시키고 상기 발열체가 보수 튜브에 밀착되도록 하는 유체 공급기를 포함하는 배관 보수 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   
   상기 보수 튜브는,
   
   부직포와 코팅 부직포 혹은 부직포와 보강재, 코팅 부직포로 제작된 고장력의 튜브
   
   
3. 제 1항에 있어서,
   
   상기 발열 튜브는,
   
   상기 보수 튜브 내측에 독립적으로 보수 튜브와 분리되어 별개로 위치하여 시공이 끝난 후 수거하여 재사용이 가능하며 내측(관방향)은 방수 보온재로 마감되고 외측(보수 튜브 방향)은 발열체에서 나오는 전도열은 그대로 전달하고, 복사열은 그대로 전달하거나 전도열로 변환하여 복사열과 전도열을 동시에 전달해줄 수 있는 코팅, 필름 혹은 특수자재 등으로 마감하고 방수 및 손상 방치 특수 처리 되며, 발열 튜브 중앙의 발열부는 면상 혹은 선상발열체와 면상 혹은 선상 전도체로 구성되는 것을 더 포함하는 배관 보수 장치.
   
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   
   상기 발열 튜브는,
   
   면상 혹은 선상 발열체와 면상 혹은 선상 전도체로 구성되며, 도전성 물질, 발열성 물질, 전도성 물질로 제조되는 모든 섬유, 필름, 도료 코팅층, 금속, 화학물질, 액체 등으로 제조되는 섬유, 필름, 도료 코팅층, 금속, 화학물질, 액체 혹은 섬유, 필름, 도료, 금속, 화학물질과 액체 등으로 구성되며, 수지 등 기타 물질과 섞였을 때에도 코팅층이 습기에 용해되어 기능을 상실하지 않도록 방수 및 손상이 되지 않는 재료로 코팅 마감한 제품 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 배관 보수 장치.
5. 배관을 보수하는 방법에 있어서,
   
   상기 배관 내측에 열경화성 수지가 함침되는 보수 튜브와, 방수 보온재와 복사열을 전도열로 변환하여 복사열을 투과하고 전도열을 전달해주는 방수성 코팅, 필름 혹은 특수자재 등으로 마감한 발열튜브를 보수 튜브 내측에 맞대어 보수 튜브와 발열튜브를 설치하는 단계와,
   
   상기 보수 튜브와 발열튜브를 밀폐시켜서 상기 보수튜브의 내측에 방수 보온재와 복사열을 전도열로 변환하여 복사열을 투과하고 전도열을 전달해주는 방수성 코팅, 필름 혹은 특수자재 등으로 마감한 발열튜브가 상기 배관 내측면에 밀착되도록 하는 단계와,
   상기 방수 보온재와 복사열을 전도열로 변환하여 복사열을 투과하고 전도열을 전달해주는 방수성 코팅, 필름 혹은 특수자재 등으로 마감한 발열 튜브에 전원을 인가하여 상기 발열 튜브가 열을 발생하도록 하는 단계와,
   
   상기 발열튜브의 전도열과, 복사열과, 복사열에서 전환된 전도열에 의해 상기 보수 튜브의 열경화성 수지를 경화시키는 단계와,
   
   상기 발열튜브를 이용하여 상기 보수 튜브의 열경화성 수지가 경화된 후 발열 튜브를 수거하는 단계
   
   를 포함하는 배관 보수 방법
   
   

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