KR20140081938A - 냉매의 재활용이 가능한 동결 장치 및 이를 이용한 토양 동결 공법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상부에 냉매 유입구(102) 및 냉매 배출구(103)가 형성된 외부관(101); 하단이 개방되고, 외부관(101)의 내부에 설치된 내부관(104); 냉매 유입구(102)와 내부관(104)을 연결하는 유입관(105);을 포함하는 동결관(100) 복수에 의해 형성되는 동결 장치로서, 복수의 동결관(100)은 액체 냉매(300a)를 공급받는 주 동결관(110); 주 동결관(110)의 냉매 배출구(103)에서 배출된 기체 냉매(300b)를 공급받는 보조 동결관(120);을 포함하고, 일단이 주 동결관(110)의 냉매 배출구(103)에 연결되며, 타단이 보조 동결관(120)의 냉매 유입구(102)에 연결된 연결관(200);을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매의 재활용이 가능한 동결 장치 및 이를 이용한 토양 동결 공법을 제시함으로써, 적은 양의 냉매로 토양의 동결 영역을 최대화하여 냉매의 사용성을 높이며, 경제성 및 시공성을 확보하도록 한다.
Description
본 발명은 토목 기술 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 냉매의 재활용이 가능한 동결 장치 및 이를 이용한 토양 동결 공법에 관한 것이다.
일반적으로 동결관은 냉매를 이용하여 이와 접촉하는 토양(지하수)를 냉각시키는 공법에 사용되는 구조물을 말한다.
이와 같은 동결관은 토양 시료의 안정적인 채취, 터널의 지보재, 토류벽의 엄지말뚝 등의 용도로 사용된다.
그런데 종래의 동결관은 일반적으로 토양의 굴착홈에 복수의 동결관을 설치한 후, 각각의 동결관에 냉매를 주입하는 구조이다.
따라서, 많은 양의 냉매 주입량으로 인하여 경제적 비용이 많이 소모되고, 작업에 소요되는 시간이 길다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 동결관은 냉매가 주입된 후 기화된 기체 냉매는 모두 배출되는 구조이기 때문에 기체 냉매가 낭비될 우려가 있고, 냉매의 사용성이 매우 낮은 문제점이 있다.
따라서, 높은 동결 효과를 얻기 위해서는 냉매를 반복 주입하여야 하기 때문에 이에 따른 비용이 많이 소모되고, 시공성이 저하된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 적은 양의 냉매로 토양의 동결 영역을 최대화하여 냉매의 사용성을 높이며, 경제성 및 시공성을 확보한 냉매의 재활용이 가능한 동결 장치 및 이를 이용한 토양 동결 공법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 상부에 냉매 유입구(102) 및 냉매 배출구(103)가 형성된 외부관(101); 하단이 개방되고, 상기 외부관(101)의 내부에 설치된 내부관(104); 상기 냉매 유입구(102)와 상기 내부관(104)을 연결하는 유입관(105);을 포함하는 동결관(100) 복수에 의해 형성되는 동결 장치로서, 상기 복수의 동결관(100)은 액체 냉매(300a)를 공급받는 주 동결관(110); 상기 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)에서 배출된 기체 냉매(300b)를 공급받는 보조 동결관(120);을 포함하고, 일단이 상기 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)에 연결되며, 타단이 상기 보조 동결관(120)의 상기 냉매 유입구(102)에 연결된 연결관(200);을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매의 재활용이 가능한 동결 장치를 제시한다.
상기 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)는 복수가 형성되고, 상기 연결관(200)은 복수(200a,200b)가 설치되며, 상기 복수의 연결관(200a,200b)의 일단은 각각 상기 복수의 냉매 배출구(103)에 연결되고, 상기 보조 동결관(120)은 복수(120a,120b)가 설치되며, 상기 복수의 연결관(200a,200b)의 타단은 각각 상기 복수의 보조 동결관(120a,120b)의 상기 냉매 유입구(102)에 연결되는 것이 바람직하다.
상기 보조 동결관은 복수(120b,120c)가 설치되고, 상기 연결관(200)은 복수(200b,200c)가 설치되며, 상기 복수의 연결관(200b,200c) 중, 제 1연결관(200b)의 일단은 상기 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)에 연결되고, 상기 제 1연결관(200b)의 타단은 상기 복수의 보조 동결관(120b,120c) 중, 제 1보조 동결관(120b)의 상기 냉매 유입구(102)에 연결되며, 상기 복수의 연결관(200b,200c) 중, 제 2연결관(200c)의 일단은 상기 제 1보조 동결관(120)의 상기 냉매 유출구(103)에 연결되고, 상기 제 2연결관(200c)의 타단은 상기 복수의 보조 동결관(120b,120c) 중, 제 2보조 동결관(120c)의 상기 냉매 유입구(102)에 연결되는 것이 바람직하다.
상기 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)는 복수가 형성되고, 상기 보조 동결관(120)은 복수(121-1,121-2,122)가 설치되며, 상기 연결관(200)은 복수(201-1,201-2,202-1,202-2)가 설치되고, 상기 복수의 연결관(201-1,201-2,202-1,202-2) 중, 제 1-1연결관(201-1), 제 1-2연결관(201-2)의 일단은 각각 상기 주 동결관(110)의 상기 복수의 냉매 배출구(103)에 연결되고, 상기 제 1-1연결관(201-1), 제 1-2연결관(201-2)의 타단은 각각 상기 복수의 보조 동결관(121-1,121-2,122) 중, 제 1-1보조 동결관(121-1), 제 1-2보조 동결관(121-2)의 상기 냉매 유입구(102)에 연결되며, 상기 복수의 연결관(201-1,201-2,202-1,202-2) 중, 제 2-1연결관(202-1), 제 2-2연결관(202-2)의 일단은 각각 상기 제 1-1보조 동결관(121-1), 제 1-2보조 동결관(121-2)의 상기 냉매 배출구(103)에 연결되고, 상기 제 2-1연결관(202-1), 제 2-2연결관(202-2)의 타단은 각각 상기 복수의 보조 동결관 (121-1,121-2,122) 중, 제 2보조 동결관(122)의 상기 냉매 유입구(102)에 연결되며, 상기 복수의 보조 동결관(121-1,121-2,122)은 상기 주 동결관(110)을 중심으로 삼각형의 구조로 결합된 것이 바람직하다.
상기 냉매(300)는 상기 주 동결관(110)에 주입된 상기 액체 냉매(300a) 중, 기화된 상기 기체 냉매(300b)가 상기 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)를 통해 배출되어, 복수의 연결관(201-1,201-2,202-1,202-2)을 통해 각각 상기 제 1-1보조 동결관(121-1), 제 2보조 동결관(122)의 순서 및 상기 제 1-2보조 동결관(121-2), 제 2보조 동결관(122)의 순서로 이동한 후, 상기 제 2보조 동결관(122)의 상기 냉매 배출구(103)를 통해 배출되는 것이 바람직하다.
상기 보조 동결관(120)은 복수(120-1,120-2,120-3)가 설치되고, 상기 연결관(200)은 복수(200-1,200-2,200-3)가 설치되며, 상기 복수의 연결관(200-1,200-2,200-3) 중, 상기 제 1연결관(200-1)의 일단은 상기 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)에 연결되고, 상기 제 1연결관(200-1)의 타단은 상기 복수의 보조 동결관(120-1,120-2,120-3) 중, 제 1보조 동결관(120-1)의 상기 냉매 유입구(102)에 연결되며, 상기 복수의 연결관(200-1,200-2,200-3) 중, 상기 제 2연결관(200-2)의 일단은 상기 복수의 보조 동결관(120-1,120-2,120-3) 중, 상기 제 1보조 동결관(120-1)의 상기 냉매 배출구(103)에 연결되고, 상기 제 2연결관(200-2)의 타단은 상기 복수의 보조 동결관(120-1,120-2,120-3) 중, 제 2보조 동결관(120-2)의 상기 냉매 유입구(102)에 연결되며, 상기 복수의 연결관(200-1,200-2,200-3) 중, 상기 제 3연결관(200-3)의 일단은 상기 복수의 보조 동결관(120-1,120-2,120-3) 중, 상기 제 2보조 동결관(120-2)의 상기 냉매 배출구(103)에 연결되고, 상기 제 3연결관(200-3)의 타단은 상기 복수의 보조 동결관(120-1,120-2,120-3) 중, 제 3보조 동결관(120-3)의 상기 냉매 유입구(102)에 연결되며, 상기 복수의 보조 동결관(120-1,120-2,120-3)은 상기 주 동결관(110)을 중심으로 삼각형의 구조로 결합된 것이 바람직하다.
상기 냉매(300)는 상기 주 동결관(110)에 주입된 상기 액체 냉매(300a) 중, 기화된 상기 기체 냉매(300b)가 상기 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)를 통해 배출되어, 상기 복수의 연결관(200-1,200-2,200-3)을 통해, 상기 제 1보조 동결관(120-1), 제 2보조 동결관(120-2), 제 3보조 동결관(120-3)의 순서로 이동한 후, 상기 제 3보조 동결관(120-3)의 상기 냉매 배출구(103)를 통해 배출되는 것이 바람직하다.
상기 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)는 복수가 형성되고, 상기 보조 동결관(120)은 복수(121-1,121-2,121-3,122-1,122-2,122-3)가 설치되며, 상기 연결관(200)은 복수(201-1,201-2,201-3,202-1,202-2,202-3)가 설치되고, 상기 복수의 연결관(201-1,201-2,201-3,202-1,202-2,202-3) 중, 제 1-1연결관(201-1), 제 1-2연결관(201-2), 제 1-3연결관(201-3)의 일단은 각각 상기 주 동결관(110)의 상기 복수의 냉매 배출구(103)에 연결되고, 상기 제 1-1연결관(201-1), 제 1-2연결관(201-2), 제 1-3연결관(201-3)의 타단은 각각 상기 복수의 보조 동결관(121-1,121-2,121-3,122-1,122-2,122-3) 중, 제 1-1보조 동결관(121-1), 제 1-2보조 동결관(121-2), 제 1-3보조 동결관(12103)의 상기 냉매 유입구(102)에 연결되며, 상기 복수의 연결관(201-1,201-2,201-3,202-1,202-2,202-3) 중, 제 2-1연결관(202-1), 제 2-2연결관(202-2), 제 2-3연결관(202-3)의 일단은 각각 상기 제 1-1보조 동결관(121-1), 제 1-2보조 동결관(121-2), 제 1-3보조 동결관(121-3)의 상기 복수의 냉매 배출구(103)에 연결되고, 상기 제 2-1연결관(202-1), 제 2-2연결관(202-2), 제 2-3연결관(202-3)의 타단은 각각 상기 복수의 보조 동결관(121-1,121-2,121-3,122-1,122-2,122-3) 중, 제 2-1보조 동결관(122-1), 제 2-2보조 동결관(122-2), 제 2-3보조 동결관(122-3)의 상기 냉매 유입구(102)에 연결되며, 상기 복수의 보조 동결관(201-1,201-2,201-3,202-1,202-2,202-3)은 상기 주 동결관(110)을 중심으로 방사형의 구조로 결합된 것이 바람직하다.
상기 냉매(300)는 상기 주 동결관(110)에 주입된 상기 액체 냉매(300a) 중, 기화된 상기 기체 냉매(300b)가 상기 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)를 통해 배출되어, 상기 복수의 연결관(201-1,201-2,201-3,202-1,202-2,202-3)을 통해, 각각 상기 제1-1보조 동결관(121-1), 2-1보조 동결관(122-1)의 순서, 상기 제 1-2보조 동결관(121-2), 제 2-2보조 동결관(122-2)의 순서 및 제 1-3보조 동결관(121-3), 제 2-3보조 동결관(122-3)의 순서로 이동한 후, 각각 상기 2-1보조 동결관(122-1), 제 2-2보조 동결관(122-2) 및 2-3보조 동결관(122-3)의 상기 냉매 배출구(103)를 통해 배출되는 것이 바람직하다.
상기 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)는 복수가 형성되고, 상기 주 동결관(110)은 복수(110-1,110-2,110-3)가 설치되며, 상기 보조 동결관(120)의 상기 냉매 유입구(102)는 복수가 형성되고, 상기 보조 동결관(120)은 복수(120-1,120-2)가 설치되고, 상기 연결관(200)은 복수(201-1,201-2,202-1,202-2)가 설치되며, 상기 복수의 연결관(201-1,201-2,202-1,202-2) 중, 제 1-1연결관(201-1) 및 제 1-2연결관(201-2)의 일단은 상기 복수의 보조 동결관(120-1,120-2) 중 제 1보조 동결관(120-1)의 상기 냉매 유입구(102)에 연결되고, 상기 제 1-1연결관(201-1) 및 제 1-2연결관(201-2)의 타단은 각각 상기 복수의 주 동결관(110-1,110-2,110-3) 중, 제 1주 동결관(110-1) 및 제 2주 동결관(110-2)의 상기 냉매 배출구(103)에 연결되며, 상기 복수의 연결관(201-1,201-2,202-1,202-2) 중, 제 2-1연결관(202-1) 및 제 2-2연결관(202-2)의 일단은 상기 복수의 보조 동결관(120-1,120-2) 중, 제 2보조 동결관(120-2)의 상기 냉매 유입구(102)에 연결되고, 상기 제2-1연결관(202-1) 및 제 2-2연결관(202-2)의 타단은 각각 상기 복수의 주 동결관(110-1,110-2,110-3) 중, 제 2주 동결관(110-2) 및 제 3주 동결관(110-3)의 상기 냉매 배출구(103)에 연결되고, 상기 복수의 주 동결관(110-1,110-2,110-3), 복수의 보조 동결관(120-1,120-2) 및 복수의 연결관(201-1,201-2,202-1,202-2)은 직선형 구조로 결합된 것이 바람직하다.
상기 냉매(300)는 상기 제 1주 동결관(110-1), 제2 주동결관(110-2) 및 제 3주 동결관(110-3)에 각각 주입된 상기 액체 냉매(300a) 중, 기화된 상기 기체 냉매(300b)가 상기 복수의 주 동결관(110-1,110-2,110-3)의 상기 냉매 배출구(103)를 통해 배출되어, 상기 복수의 연결관(201-1,201-2,202-1,202-2)을 통해, 각각 상기 제 1보조 동결관(120-1) 및 제 2보조 동결관(120-2)으로 이동한 후, 각각 상기 제 1보조 동결관(120-1) 및 제 2보조 동결관(120-2)의 상기 냉매 배출구(103)를 통해 배출되는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 냉매의 재활용이 가능한 동결 장치를 이용한 토양 동결 공법으로서, 토양(10)에 굴착홈(20)을 형성하는 굴착홈 형성 단계; 상기 복수의 동결관(100)을 상기 굴착홈(20)에 삽입하여 설치하는 동결관 설치 단계; 상기 액체 냉매(300a)를 상기 주 동결관(110)의 상기 냉매 유입구(102)를 통해 주입하는 액체 냉매 주입단계; 주입된 상기 액체 냉매(300a)가 상기 내부관(103) 및 외부관(101)을 통과함과 아울러, 인접한 상기 토양(10)을 통결시켜 동결부(11)를 형성하는 토양 동결 단계; 상기 액체 냉매(300a) 중, 기화된 상기 기체 냉매(300b)가 상기 보조 동결관(120)의 상기 냉매 유입구(102)를 통해 유입되어 상기 보조 동결관(120)의 상기 내부관(103) 및 외부관(101)을 통과함과 아울러, 인접한 상기 토양(10)을 동결시켜 동결부(11)를 형성하는 토양 보조 동결 단계; 상기 기체 냉매(300b)가 상기 보조 동결관(120)의 상기 냉매 배출구(103)를 통해 배출되는 냉매 배출단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매의 재활용이 가능한 동결 장치를 이용한 토양 동결 공법을 함께 제시한다.
본 발명은 적은 양의 냉매로 토양의 동결 영역을 최대화하여 냉매의 사용성을 높이며, 경제성 및 시공성을 확보한 냉매의 재활용이 가능한 동결 장치 및 이를 이용한 토양 동결 공법을 제시한다.
도 1 이하는 본 발명에 의한 냉매의 재활용이 가능한 동결 장치의 실시예를 도시한 것으로서,
도 1은 제 1실시예의 단면도.
도 2는 제 2실시예의 단면도.
도 3은 제 3실시예의 단면도.
도 4는 제 4실시예의 단면도.
도 5는 제 5실시예의 단면도.
도 6은 제 6실시예의 단면도.
도 7은 제 7실시예의 단면도.
도 1은 제 1실시예의 단면도.
도 2는 제 2실시예의 단면도.
도 3은 제 3실시예의 단면도.
도 4는 제 4실시예의 단면도.
도 5는 제 5실시예의 단면도.
도 6은 제 6실시예의 단면도.
도 7은 제 7실시예의 단면도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 제시하는 냉매의 재활용이 가능한 동결 장치는 복수의 동결관(100)에 의해 형성되며, 복수의 동결관(100)은 액체 냉매(300a)를 공급받는 주 동결관(110); 주 동결관(110)의 냉매 배출구(103)에서 배출된 기체 냉매(300b)를 공급받는 보조 동결관(120);을 포함하고, 일단이 주 동결관(110)의 냉매 배출구(103)에 연결되며, 타단이 보조 동결관(120)의 냉매 유입구(102)에 연결된 연결관(200);을 포함하는 구조를 특징으로 한다(도 1).
또한, 각각의 동결관(100)은 상부에 냉매 유입구(102) 및 냉매 배출구(103)가 형성된 외부관(101); 하단이 개방되고, 외부관(101)의 내부에 설치된 내부관(104); 냉매 유입구(102)와 내부관(104)을 연결하는 유입관(105);을 포함하는 구조로 형성된다.
종래의 동결관은 하나의 동결관에 냉매가 주입된 후, 기화된 기체 냉매가 모두 배출되는 구조이다.
반면, 본 발명은 주 동결관(110)에 주입된 액체 냉매(300a)가 주 동결관(110)에 인접한 토양(10)을 동결시킨 후, 기화된 상태의 기체 냉매(300b)가 보조 동결관(120)으로 이동하여 지속적으로 냉매의 기능을 발휘할 수 있도록 복수의 동결관(100)으로 형성된 동결 장치를 제시하는 것이다.
즉, 본 발명의 동결 장치는 종래의 동결관과 비교하여, 동일한 양과 동일한 횟수의 냉매 주입을 통하여 얻을 수 있는 동결부(11)의 범위가 매우 크다는 것이 장점이다.
이러한 장점은, 보조 동결관(120)을 복수개 설치할수록 극대화된다.
구체적으로, 본 발명의 동결 장치를 통해 얻을 수 있는 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 냉매의 사용성을 높이는 효과가 있다.
즉, 주 동결관(110)에 주입된 액체 냉매(300a)가 주 동결관(110)에 인접한 토양(10)을 동결시킨 후, 연결관(200)을 통해 보조 동결관(120)으로 이동하여 재사용됨으로써, 연결관(200) 및 보조 동결관(120)에 인접한 토양(10)까지 동결시켜 동결부(11)를 확장한다.
종래의 동결관은 하나의 동결관에 주입된 냉매가 사용된 후, 그대로 배출되는 구조이기 때문에 기체 냉매가 낭비될 우려가 있지만, 본 발명의 동결 장치는 냉매를 지속적으로 재사용하여 냉매의 사용성을 높일 수 있다.
둘째, 경제적 비용을 매우 절약하는 효과가 있다.
종래의 동결관은 토양의 굴착홈에 복수의 동결관을 설치한 후, 각각 냉매를 따로 주입하는 구조이다.
그렇기 때문에 많은 양의 냉매 주입량으로 인하여, 경제적 비용이 많이 소모된다는 단점이 있다.
또한, 높은 동결 효과를 얻기 위해서는 냉매를 반복 주입하여야 하기 때문에, 이에 따른 비용이 많이 소모된다.
반면, 본 발명의 동결 장치는 기화된 기체 냉매(300b)를 바로 배출하지 않고, 연결관(200)을 통해 이동하며 동결 영역을 확장시키기 때문에, 주동결관(110)에 액체 냉매(300a)를 주입하여 얻을 수 있는 동결부(11)의 영역이 상당히 크다.
따라서, 종래의 기술과 같이 여러개의 동결관에 각각 냉매를 주입할 필요가 없고, 냉매를 반복 주입해야 하는 횟수가 적기 때문에 전체 냉매의 주입량을 상당히 절감할 수 있다.
셋째, 작업시간을 단축시켜 시공성을 확보하는 효과가 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 종래의 동결관은 여러개의 동결관에 각각 냉매를 주입하여야 하기 때문에, 작업이 번거롭고 작업에 소요되는 시간이 길다는 단점이 있다.
반면, 본 발명의 동결 장치는 액체 냉매(300a)를 주 동결관(110)에만 주입하면 되는 구조이기 때문에 작업이 간단하고, 냉매의 주입에 소요되는 시간을 매우 단축시킬 수 있다.
이와 같이 다양한 효과를 얻을 수 있는 동결 장치는 연결관(200) 및 보조 동결관(120)의 설치 수와 설치 구조를 달리하여 다양한 방법으로 구현될 수 있다.
먼저 도 1에 도시된 바와 같이, 동결 장치의 보조 동결관(120)은 한 개 설치될 수 있다.
이는, 구조가 간단하고 동결 장치의 설치 작업이 수월하며, 토양(10)을 동결시키고자 하는 영역이 비교적 좁을 경우에 적합하다.
다음으로, 연결관(200) 및 보조 동결관(120)이 복수가 설치된 구조를 제시한다.
연결관(200) 및 보조 동결관(120)의 수가 증가할수록, 동결부(11)의 영역을 크게 확장할 수 있다.
첫째, 복수의 연결관(200a,200b) 및 보조 동결관(120a,120b)이 주 동결관(110)의 양측으로 설치된 구조이다(도 2).
구체적으로, 주 동결관(110)의 냉매 배출구(103)는 복수가 형성되고, 복수의 연결관(200a,200b)의 일단은 각각 복수의 냉매 배출구(103)에 연결되고, 타단은 각각 복수의 보조 동결관(120a,120b)의 냉매 유입구(102)에 연결되는 구조이다.
위의 구조는 기체 냉매(300b)가 복수의 보조 동결관(120a,120b)으로 각각 이동하는 냉매의 양과 소요 시간이 거의 동일하다.
따라서, 복수의 보조 동결관(120a,120b)에 인접한 토양(10)을 동일하게 동결시키고자 할 경우에 적합한 구조라 할 수 있다.
둘째, 주 동결관(110)의 일측으로 복수의 연결관(200b,200c) 및 보조 동결관(120b,120c)이 설치된 구조이다(도 3).
구체적으로, 복수의 연결관(200b,200c) 중, 제 1연결관(200b)의 일단은 주 동결관(110)의 냉매 배출구(103)에 연결되고, 제 1연결관(200b)의 타단은 복수의 보조 동결관(120b,120c) 중, 제 1보조 동결관(120b)의 냉매 유입구(102)에 연결된다.
그리고 복수의 연결관(200b,200c) 중, 제 2연결관(200c)의 일단은 제 1보조 동결관(120)의 냉매 유출구(103)에 연결되고, 제 2연결관(200c)의 타단은 복수의 보조 동결관(120b,120c) 중, 제 2보조 동결관(120c)의 냉매 유입구(102)에 연결되는 구조이다.
위에서 제시한 첫번째 구조와 두번째 구조는, 주 동결관(110)의 위치에 차이가 있다(도 2,3).
즉, 본 발명의 동결 장치에서 액체 냉매(300a)는 주 동결관(110)에 주입되고, 보조 동결관(120)에는 기체 냉매(300b)가 이동하여 주입되는 것이기 때문에 가장 중점적으로 토양(10)을 동결시켜야 하는 영역에 주 동결관(110)이 위치하도록 설치해야 한다.
따라서, 동결 효과를 최대화하고자 하는 토양(10)에 주 동결관(110)이 위치하도록 설치하는 것이 바람직하다.
셋째, 주 동결관(110)을 중심으로 복수의 보조 동결관(121-1,121-2,122)이 삼각형을 이루며 결합된 구조이다(도 4).
이러한 삼각형의 구조는, 보조 동결관(121-1,121-2,122)을 복수개 설치하되, 최소한의 갯수로 동결부(11)의 영역을 크게 확보할 수 있는 효과가 있다.
구체적으로, 먼저 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)는 복수가 형성되고, 복수의 연결관(201-1,201-2,202-1,202-2) 중, 제 1-1연결관(201-1), 제 1-2연결관(201-2)의 일단은 각각 주 동결관(110)의 복수의 냉매 배출구(103)에 연결된다.
또한, 제 1-1연결관(201-1), 제 1-2연결관(201-2)의 타단은 각각 복수의 보조 동결관(121-1,121-2,122) 중, 제 1-1보조 동결관(121-1), 제 1-2보조 동결관(121-2)의 냉매 유입구(102)에 연결되며, 복수의 연결관(201-1,201-2,202-1,202-2) 중, 제 2-1연결관(202-1), 제 2-2연결관(202-2)의 일단은 각각 제 1-1보조 동결관(121-1), 제 1-2보조 동결관(121-2)의 냉매 배출구(103)에 연결된다.
그리고 제 2-1연결관(202-1), 제 2-2연결관(202-2)의 타단은 각각 복수의 보조 동결관 (121-1,121-2,122) 중, 제 2보조 동결관(122)의 냉매 유입구(102)에 연결된다.
이 구조에서, 냉매(300)는 먼저 액체 냉매(300a)가 주 동결관(110)에 주입되며, 기화된 기체 냉매(300b)가 주 동결관(110)의 냉매 배출구(103)를 통해 배출되어, 복수의 연결관(201-1,201-2,202-1,202-2)을 통해 각각 제 1-1보조 동결관(121-1), 제 2보조 동결관(122)의 순서 및 제 1-2보조 동결관(121-2), 제 2보조 동결관(122)의 순서로 이동하게 된다.
그리고 제 2보조 동결관(122)의 냉매 배출구(103)를 통해 배출된다.
넷째, 위의 세번째 구조와 마찬가지로, 복수의 보조 동결관(120-1,120-2,120-3)이 주 동결관(110)을 중심으로 삼각형을 이루며 결합된 구조이다(도 5).
구체적으로, 복수의 연결관(200-1,200-2,200-3) 중, 제 1연결관(200-1)의 일단은 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)에 연결되고, 제 1연결관(200-1)의 타단은 복수의 보조 동결관(120-1,120-2,120-3) 중, 제 1보조 동결관(120-1)의 냉매 유입구(102)에 연결되며, 복수의 연결관(200-1,200-2,200-3) 중, 제 2연결관(200-2)의 일단은 복수의 보조 동결관(120-1,120-2,120-3) 중, 제 1보조 동결관(120-1)의 냉매 배출구(103)에 연결된다.
그리고, 제 2연결관(200-2)의 타단은 복수의 보조 동결관(120-1,120-2,120-3) 중, 제 2보조 동결관(120-2)의 냉매 유입구(102)에 연결되며, 복수의 연결관(200-1,200-2,200-3) 중, 제 3연결관(200-3)의 일단은 복수의 보조 동결관(120-1,120-2,120-3) 중, 제 2보조 동결관(120-2)의 냉매 배출구(103)에 연결되고, 제 3연결관(200-3)의 타단은 복수의 보조 동결관(120-1,120-2,120-3) 중, 제 3보조 동결관(120-3)의 냉매 유입구(102)에 연결되는 구조이다.
이 구조는 주 동결관(110)에 주입된 액체 냉매(300a) 중, 기화된 기체 냉매(300b)가 주 동결관(110)의 냉매 배출구(103)를 통해 배출되어, 복수의 연결관(200-1,200-2,200-3)을 통해, 제 1보조 동결관(120-1), 제 2보조 동결관(120-2), 제 3보조 동결관(120-3)의 순서로 이동한 후, 제 3보조 동결관(120-3)의 상기 냉매 배출구(103)를 통해 배출된다.
즉, 이 구조는 세번째 구조와 동일한 삼각형의 형태를 이루는 구조이지만, 세번째 구조와는 기체 냉매(300b)의 이동 경로가 상이하다.
다시 말해, 세번째 구조는 기체 냉매(300b)가 주 동결관(110)으로부터 배출되어, 각각 제 1-1보조 동결관(121-1), 제 2보조 동결관(122)으로 이동하기 때문에, 1-1보조 동결관(121-1), 제 2보조 동결관(122)에 인접한 토양(10)이 동일한 동결 효과를 얻을 수 있다.
반면, 네번째 구조는 기체 냉매(300b)가 제 1보조 동결관(120-1), 제 2보조 동결관(120-2), 제 3보조 동결관(120-3)의 순서로 순차적 이동을 하므로 동결 효과도 마찬가지로 제 1보조 동결관(120-1), 제 2보조 동결관(120-2), 제 3보조 동결관(120-3)에 인접한 토양(10)의 순서로 클 것이다.
따라서, 가장 중점적으로 토양(10)을 동결시켜야 하는 영역을 설정하고, 그에 적합하게 상기 동결 장치를 설치하는 것이 바람직하다.
다섯째, 복수의 보조 동결관(201-1,201-2,201-3,202-1,202-2,202-3)이 주 동결관(110)을 중심으로 방사형을 이루며 결합된 구조이다(도 6).
이러한 방사형의 구조는, 기체 냉매(300b)가 매우 넓은 영역으로 확장되기 때문에, 효과적으로 동결부(11)를 확대시킬 수 있는 효과가 있다.
먼저, 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)는 복수가 형성되고, 보조 동결관(120)은 복수(121-1,121-2,121-3,122-1,122-2,122-3)가 설치되며, 연결관(200)은 복수(201-1,201-2,201-3,202-1,202-2,202-3)가 설치된다.
그리고 복수의 연결관(201-1,201-2,201-3,202-1,202-2,202-3) 중, 제 1-1연결관(201-1), 제 1-2연결관(201-2), 제 1-3연결관(201-3)의 일단은 각각 주 동결관(110)의 복수의 냉매 배출구(103)에 연결되고, 제 1-1연결관(201-1), 제 1-2연결관(201-2), 제 1-3연결관(201-3)의 타단은 각각 복수의 보조 동결관(121-1,121-2,121-3,122-1,122-2,122-3) 중, 제 1-1보조 동결관(121-1), 제 1-2보조 동결관(121-2), 제 1-3보조 동결관(12103)의 냉매 유입구(102)에 연결된다.
그리고 복수의 연결관(201-1,201-2,201-3,202-1,202-2,202-3) 중, 제 2-1연결관(202-1), 제 2-2연결관(202-2), 제 2-3연결관(202-3)의 일단은 각각 제 1-1보조 동결관(121-1), 제 1-2보조 동결관(121-2), 제 1-3보조 동결관(121-3)의 복수의 냉매 배출구(103)에 연결되고, 제 2-1연결관(202-1), 제 2-2연결관(202-2), 제 2-3연결관(202-3)의 타단은 각각 복수의 보조 동결관(121-1,121-2,121-3,122-1,122-2,122-3) 중, 제 2-1보조 동결관(122-1), 제 2-2보조 동결관(122-2), 제 2-3보조 동결관(122-3)의 냉매 유입구(102)에 연결된다.
위의 구조에서 냉매(300b)가 이동되는 경로는 다음과 같다.
주 동결관(110)에 주입된 액체 냉매(300a) 중, 기화된 기체 냉매(300b)가 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)를 통해 배출되어, 복수의 연결관(201-1,201-2,201-3,202-1,202-2,202-3)을 통해, 각각 제1-1보조 동결관(121-1), 2-1보조 동결관(122-1)의 순서, 제 1-2보조 동결관(121-2), 제 2-2보조 동결관(122-2)의 순서 및 제 1-3보조 동결관(121-3), 제 2-3보조 동결관(122-3)의 순서로 이동한 후, 각각 2-1보조 동결관(122-1), 제 2-2보조 동결관(122-2) 및 2-3보조 동결관(122-3)의 냉매 배출구(103)를 통해 배출된다.
즉, 주 동결관(110)으로부터 배출된 기체 냉매(300b)는 방사형으로 거의 동시에 이동하기 때문에 복수의 보조 동결관(121-1,121-2,121-3,122-1,122-2,122-3) 주변의 토양(10)을 매우 효과적으로 동결시킨다.
여섯째, 복수의 주 동결관(110-1,110-2,110-3), 복수의 보조 동결관(120-1,120-2) 및 복수의 연결관(201-1,201-2,202-1,202-2)이 모두 직선형으로 결합된 구조이다(도 7).
구체적으로, 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)는 복수가 형성되고, 주 동결관(110)은 복수(110-1,110-2,110-3)가 설치되며, 보조 동결관(120)의 상기 냉매 유입구(102)는 복수가 형성되고, 보조 동결관(120)은 복수(120-1,120-2)가 설치되고, 연결관(200)은 복수(201-1,201-2,202-1,202-2)가 설치된다.
여기서, 복수의 연결관(201-1,201-2,202-1,202-2) 중, 제 1-1연결관(201-1) 및 제 1-2연결관(201-2)의 일단은 복수의 보조 동결관(120-1,120-2) 중 제 1보조 동결관(120-1)의 냉매 유입구(102)에 연결되고, 제 1-1연결관(201-1) 및 제 1-2연결관(201-2)의 타단은 각각 복수의 주 동결관(110-1,110-2,110-3) 중, 제 1주 동결관(110-1) 및 제 2주 동결관(110-2)의 냉매 배출구(103)에 연결되며, 복수의 연결관(201-1,201-2,202-1,202-2) 중, 제 2-1연결관(202-1) 및 제 2-2연결관(202-2)의 일단은 복수의 보조 동결관(120-1,120-2) 중, 제 2보조 동결관(120-2)의 냉매 유입구(102)에 연결된다.
그리고, 제2-1연결관(202-1) 및 제 2-2연결관(202-2)의 타단은 각각 복수의 주 동결관(110-1,110-2,110-3) 중, 제 2주 동결관(110-2) 및 제 3주 동결관(110-3)의 냉매 배출구(103)에 연결된다.
이 구조에서 냉매(300)는, 제 1주 동결관(110-1), 제2 주동결관(110-2) 및 제 3주 동결관(110-3)에 각각 주입된 액체 냉매(300a) 중, 기화된 기체 냉매(300b)가 복수의 주 동결관(110-1,110-2,110-3)의 냉매 배출구(103)를 통해 배출되어, 복수의 연결관(201-1,201-2,202-1,202-2)을 통해, 각각 제 1보조 동결관(120-1) 및 제 2보조 동결관(120-2)으로 이동한 후, 각각 제 1보조 동결관(120-1) 및 제 2보조 동결관(120-2)의 냉매 배출구(103)를 통해 배출된다.
이와 같이, 복수의 주 동결관(110-1,110-2,110-3), 복수의 보조 동결관(120-1,120-2) 및 복수의 연결관(201-1,201-2,202-1,202-2)이 모두 직선형으로 결합된 구조는 다음과 같은 효과가 있다.
종래에는 토양을 직선형의 구조로 동결시키고자 할 경우, 복수의 동결관을 직선형으로 설치하고, 각각의 동결관에 냉매를 주입하여야 한다.
따라서, 냉매의 주입량이 상당히 많아서 경제적인 비용이 높을뿐 아니라, 작업에 소요되는 시간이 오래걸리는 단점이 있다.
하지만 본 발명의 동결 장치는, 복수의 주 동결관(110-1,110-2,110-3) 사이에 복수의 보조 동결관(120-1,120-2)를 설치하는 구조를 제시한다.
이는, 복수의 주 동결관(110-1,110-2,110-3)에만 액체 냉매(300a)를 주입하고, 복수의 보조 동결관(120-1,120-2)으로 기체 냉매(300b)가 이동하도록 하여, 주 동결관(110-1,110-2,110-3) 뿐만이 아니라, 보조 동결관(120-1,120-2)에 인접한 토양(10)까지 모두 동결시키도록 한다(도 7).
따라서, 종래의 기술보다 액체 냉매(300a)의 주입량을 매우 절감하되, 동일한 면적의 토양(10)의 동결부(11)를 형성하는 기대 효과는 충분히 충족시킨다.
또한, 종래의 기술보다 액체 냉매(300a)를 주입하는 동결관의 수가 적으므로 작업 시간을 단축시켜 시공성을 개선할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 냉매의 재활용이 가능한 동결 장치를 이용한 토양 동결 공법에 대하여 설명한다.
먼저, 토양(10)을 굴착하여 굴착홈(20)을 형성한다.
그리고 복수의 동결관(100)을 굴착홈(20)에 삽입하여 설치한다.
여기서, 복수의 동결관(100)은 가장 중점적으로 토양(10)을 동결시켜야 하는 영역을 설정하고, 위에서 제시한 다양한 구조들 중 가장 적합한 구조로 설치하도록 한다.
동결 장치를 설치한 후에는, 주 동결관(110)의 냉매 유입구(102)를 통해 액체 냉매(300a)를 주입한다.
즉, 종래에는 복수의 동결관에 각각 냉매를 주입시켜야 했지만, 본 발명에서 제시하는 토양 동결 공법은 주 동결관(110)에만 냉매(300a)를 주입하면 되므로, 작업이 간단하고, 냉매(300a)량을 상당히 절감하여 경제성을 확보할 수 있다.
주입된 상기 액체 냉매(300a)가 내부관(103) 및 외부관(101)을 통과함과 아울러, 인접한 토양(10)을 통결시켜 동결부(11)를 형성한다.
이 과정은, 냉매(300)를 통하여 인접한 토양(10)의 간극수가 냉각됨으로써, 토양이 냉각되는 원리를 이용하는 것이다.
액체 냉매(300a) 중, 기화된 기체 냉매(300b)가 보조 동결관(120)의 냉매 유입구(102)를 통해 유입되어 보조 동결관(120)의 내부관(103) 및 외부관(101)을 통과함과 아울러, 인접한 토양(10)을 동결시켜 동결부(11)를 형성한다.
종래에는 하나의 동결관에 냉매를 주입시킨 후, 기체 냉매를 그대로 배출하여 냉매의 사용성이 낮다는 단점이 있었다.
반면, 본 발명의 토양 동결 공법은 기체 냉매(300b)를 보조 동결관(120)으로 이동시켜 지속적으로 재사용하여 토양(10)의 동결 영역을 확장할 수 있는 것이다.
따라서, 냉매의 사용성이 높다는 장점과, 동일한 양의 냉매(300)로 종래의 기술과 비교하여 보다 넓은 동결부(11)를 확보할 수 있다는 장점이 있다.
마지막으로, 상기 기체 냉매(300b)가 상기 보조 동결관(120)의 상기 냉매 배출구(103)를 통해 배출된다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
10 : 토양 11 : 동결부
20 : 굴착홈 100 : 동결관
101 : 외부관 102 : 냉매 유입구
103 : 냉매 배출구 104 : 내부관
105 : 유입관 110 : 주 동결관
120 : 보조 동결관 200 : 연결관
300a : 액체 냉매 300b : 기체 냉매
20 : 굴착홈 100 : 동결관
101 : 외부관 102 : 냉매 유입구
103 : 냉매 배출구 104 : 내부관
105 : 유입관 110 : 주 동결관
120 : 보조 동결관 200 : 연결관
300a : 액체 냉매 300b : 기체 냉매
Claims (12)
- 상부에 냉매 유입구(102) 및 냉매 배출구(103)가 형성된 외부관(101);
하단이 개방되고, 상기 외부관(101)의 내부에 설치된 내부관(104);
상기 냉매 유입구(102)와 상기 내부관(104)을 연결하는 유입관(105);을
포함하는 동결관(100) 복수에 의해 형성되는 동결 장치로서,
상기 복수의 동결관(100)은
액체 냉매(300a)를 공급받는 주 동결관(110);
상기 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)에서 배출된 기체 냉매(300b)를 공급받는 보조 동결관(120);을 포함하고,
일단이 상기 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)에 연결되며, 타단이 상기 보조 동결관(120)의 상기 냉매 유입구(102)에 연결된 연결관(200);을
포함하는 것을 특징으로 하는 냉매의 재활용이 가능한 동결 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)는 복수가 형성되고,
상기 연결관(200)은 복수(200a,200b)가 설치되며,
상기 복수의 연결관(200a,200b)의 일단은 각각 상기 복수의 냉매 배출구(103)에 연결되고,
상기 보조 동결관(120)은 복수(120a,120b)가 설치되며,
상기 복수의 연결관(200a,200b)의 타단은 각각 상기 복수의 보조 동결관(120a,120b)의 상기 냉매 유입구(102)에 연결되는 것을 특징으로 하는 냉매의 재활용이 가능한 동결 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 보조 동결관은 복수(120b,120c)가 설치되고,
상기 연결관(200)은 복수(200b,200c)가 설치되며,
상기 복수의 연결관(200b,200c) 중, 제 1연결관(200b)의 일단은 상기 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)에 연결되고,
상기 제 1연결관(200b)의 타단은 상기 복수의 보조 동결관(120b,120c) 중, 제 1보조 동결관(120b)의 상기 냉매 유입구(102)에 연결되며,
상기 복수의 연결관(200b,200c) 중, 제 2연결관(200c)의 일단은 상기 제 1보조 동결관(120)의 상기 냉매 유출구(103)에 연결되고,
상기 제 2연결관(200c)의 타단은 상기 복수의 보조 동결관(120b,120c) 중, 제 2보조 동결관(120c)의 상기 냉매 유입구(102)에 연결되는 것을 특징으로 하는 냉매의 재활용이 가능한 동결 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)는 복수가 형성되고,
상기 보조 동결관(120)은 복수(121-1,121-2,122)가 설치되며,
상기 연결관(200)은 복수(201-1,201-2,202-1,202-2)가 설치되고,
상기 복수의 연결관(201-1,201-2,202-1,202-2) 중, 제 1-1연결관(201-1), 제 1-2연결관(201-2)의 일단은 각각 상기 주 동결관(110)의 상기 복수의 냉매 배출구(103)에 연결되고,
상기 제 1-1연결관(201-1), 제 1-2연결관(201-2)의 타단은 각각 상기 복수의 보조 동결관(121-1,121-2,122) 중, 제 1-1보조 동결관(121-1), 제 1-2보조 동결관(121-2)의 상기 냉매 유입구(102)에 연결되며,
상기 복수의 연결관(201-1,201-2,202-1,202-2) 중, 제 2-1연결관(202-1), 제 2-2연결관(202-2)의 일단은 각각 상기 제 1-1보조 동결관(121-1), 제 1-2보조 동결관(121-2)의 상기 냉매 배출구(103)에 연결되고,
상기 제 2-1연결관(202-1), 제 2-2연결관(202-2)의 타단은 각각 상기 복수의 보조 동결관 (121-1,121-2,122) 중, 제 2보조 동결관(122)의 상기 냉매 유입구(102)에 연결되며,
상기 복수의 보조 동결관(121-1,121-2,122)은 상기 주 동결관(110)을 중심으로 삼각형의 구조로 결합된 것을 특징으로 하는 냉매의 재활용이 가능한 동결 장치. - 제 4항에 있어서,
상기 냉매(300)는
상기 주 동결관(110)에 주입된 상기 액체 냉매(300a) 중, 기화된 상기 기체 냉매(300b)가 상기 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)를 통해 배출되어, 복수의 연결관(201-1,201-2,202-1,202-2)을 통해 각각 상기 제 1-1보조 동결관(121-1), 제 2보조 동결관(122)의 순서 및 상기 제 1-2보조 동결관(121-2), 제 2보조 동결관(122)의 순서로 이동한 후, 상기 제 2보조 동결관(122)의 상기 냉매 배출구(103)를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 냉매의 재활용이 가능한 동결 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 보조 동결관(120)은 복수(120-1,120-2,120-3)가 설치되고,
상기 연결관(200)은 복수(200-1,200-2,200-3)가 설치되며,
상기 복수의 연결관(200-1,200-2,200-3) 중, 상기 제 1연결관(200-1)의 일단은 상기 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)에 연결되고,
상기 제 1연결관(200-1)의 타단은 상기 복수의 보조 동결관(120-1,120-2,120-3) 중, 제 1보조 동결관(120-1)의 상기 냉매 유입구(102)에 연결되며,
상기 복수의 연결관(200-1,200-2,200-3) 중, 상기 제 2연결관(200-2)의 일단은 상기 복수의 보조 동결관(120-1,120-2,120-3) 중, 상기 제 1보조 동결관(120-1)의 상기 냉매 배출구(103)에 연결되고,
상기 제 2연결관(200-2)의 타단은 상기 복수의 보조 동결관(120-1,120-2,120-3) 중, 제 2보조 동결관(120-2)의 상기 냉매 유입구(102)에 연결되며,
상기 복수의 연결관(200-1,200-2,200-3) 중, 상기 제 3연결관(200-3)의 일단은 상기 복수의 보조 동결관(120-1,120-2,120-3) 중, 상기 제 2보조 동결관(120-2)의 상기 냉매 배출구(103)에 연결되고,
상기 제 3연결관(200-3)의 타단은 상기 복수의 보조 동결관(120-1,120-2,120-3) 중, 제 3보조 동결관(120-3)의 상기 냉매 유입구(102)에 연결되며,
상기 복수의 보조 동결관(120-1,120-2,120-3)은 상기 주 동결관(110)을 중심으로 삼각형의 구조로 결합된 것을 특징으로 하는 냉매의 재활용이 가능한 동결 장치. - 제 6항에 있어서,
상기 냉매(300)는
상기 주 동결관(110)에 주입된 상기 액체 냉매(300a) 중, 기화된 상기 기체 냉매(300b)가 상기 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)를 통해 배출되어,
상기 복수의 연결관(200-1,200-2,200-3)을 통해, 상기 제 1보조 동결관(120-1), 제 2보조 동결관(120-2), 제 3보조 동결관(120-3)의 순서로 이동한 후, 상기 제 3보조 동결관(120-3)의 상기 냉매 배출구(103)를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 냉매의 재활용이 가능한 동결 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)는 복수가 형성되고,
상기 보조 동결관(120)은 복수(121-1,121-2,121-3,122-1,122-2,122-3)가 설치되며,
상기 연결관(200)은 복수(201-1,201-2,201-3,202-1,202-2,202-3)가 설치되고,
상기 복수의 연결관(201-1,201-2,201-3,202-1,202-2,202-3) 중, 제 1-1연결관(201-1), 제 1-2연결관(201-2), 제 1-3연결관(201-3)의 일단은 각각 상기 주 동결관(110)의 상기 복수의 냉매 배출구(103)에 연결되고,
상기 제 1-1연결관(201-1), 제 1-2연결관(201-2), 제 1-3연결관(201-3)의 타단은 각각 상기 복수의 보조 동결관(121-1,121-2,121-3,122-1,122-2,122-3) 중, 제 1-1보조 동결관(121-1), 제 1-2보조 동결관(121-2), 제 1-3보조 동결관(12103)의 상기 냉매 유입구(102)에 연결되며,
상기 복수의 연결관(201-1,201-2,201-3,202-1,202-2,202-3) 중, 제 2-1연결관(202-1), 제 2-2연결관(202-2), 제 2-3연결관(202-3)의 일단은 각각 상기 제 1-1보조 동결관(121-1), 제 1-2보조 동결관(121-2), 제 1-3보조 동결관(121-3)의 상기 복수의 냉매 배출구(103)에 연결되고,
상기 제 2-1연결관(202-1), 제 2-2연결관(202-2), 제 2-3연결관(202-3)의 타단은 각각 상기 복수의 보조 동결관(121-1,121-2,121-3,122-1,122-2,122-3) 중, 제 2-1보조 동결관(122-1), 제 2-2보조 동결관(122-2), 제 2-3보조 동결관(122-3)의 상기 냉매 유입구(102)에 연결되며,
상기 복수의 보조 동결관(201-1,201-2,201-3,202-1,202-2,202-3)은 상기 주 동결관(110)을 중심으로 방사형의 구조로 결합된 것을 특징으로 하는 냉매의 재활용이 가능한 동결 장치. - 제 8항에 있어서,
상기 냉매(300)는
상기 주 동결관(110)에 주입된 상기 액체 냉매(300a) 중, 기화된 상기 기체 냉매(300b)가 상기 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)를 통해 배출되어,
상기 복수의 연결관(201-1,201-2,201-3,202-1,202-2,202-3)을 통해, 각각 상기 제1-1보조 동결관(121-1), 2-1보조 동결관(122-1)의 순서, 상기 제 1-2보조 동결관(121-2), 제 2-2보조 동결관(122-2)의 순서 및 제 1-3보조 동결관(121-3), 제 2-3보조 동결관(122-3)의 순서로 이동한 후, 각각 상기 2-1보조 동결관(122-1), 제 2-2보조 동결관(122-2) 및 2-3보조 동결관(122-3)의 상기 냉매 배출구(103)를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 냉매의 재활용이 가능한 동결 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 주 동결관(110)의 상기 냉매 배출구(103)는 복수가 형성되고,
상기 주 동결관(110)은 복수(110-1,110-2,110-3)가 설치되며,
상기 보조 동결관(120)의 상기 냉매 유입구(102)는 복수가 형성되고,
상기 보조 동결관(120)은 복수(120-1,120-2)가 설치되며,
상기 연결관(200)은 복수(201-1,201-2,202-1,202-2)가 설치되고,
상기 복수의 연결관(201-1,201-2,202-1,202-2) 중, 제 1-1연결관(201-1) 및 제 1-2연결관(201-2)의 일단은 상기 복수의 보조 동결관(120-1,120-2) 중 제 1보조 동결관(120-1)의 상기 냉매 유입구(102)에 연결되며,
상기 제 1-1연결관(201-1) 및 제 1-2연결관(201-2)의 타단은 각각 상기 복수의 주 동결관(110-1,110-2,110-3) 중, 제 1주 동결관(110-1) 및 제 2주 동결관(110-2)의 상기 냉매 배출구(103)에 연결되고,
상기 복수의 연결관(201-1,201-2,202-1,202-2) 중, 제 2-1연결관(202-1) 및 제 2-2연결관(202-2)의 일단은 상기 복수의 보조 동결관(120-1,120-2) 중, 제 2보조 동결관(120-2)의 상기 냉매 유입구(102)에 연결되며,
상기 제2-1연결관(202-1) 및 제 2-2연결관(202-2)의 타단은 각각 상기 복수의 주 동결관(110-1,110-2,110-3) 중, 제 2주 동결관(110-2) 및 제 3주 동결관(110-3)의 상기 냉매 배출구(103)에 연결되고,
상기 복수의 주 동결관(110-1,110-2,110-3), 복수의 보조 동결관(120-1,120-2) 및 복수의 연결관(201-1,201-2,202-1,202-2)은 직선형 구조로 결합된 것을 특징으로 하는 냉매의 재활용이 가능한 동결 장치. - 제 10항에 있어서,
상기 냉매(300)는
상기 제 1주 동결관(110-1), 제2 주동결관(110-2) 및 제 3주 동결관(110-3)에 각각 주입된 상기 액체 냉매(300a) 중, 기화된 상기 기체 냉매(300b)가 상기 복수의 주 동결관(110-1,110-2,110-3)의 상기 냉매 배출구(103)를 통해 배출되어,
상기 복수의 연결관(201-1,201-2,202-1,202-2)을 통해, 각각 상기 제 1보조 동결관(120-1) 및 제 2보조 동결관(120-2)으로 이동한 후, 각각 상기 제 1보조 동결관(120-1) 및 제 2보조 동결관(120-2)의 상기 냉매 배출구(103)를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 냉매의 재활용이 가능한 동결 장치. - 제 1항 내지 11항 중 어느 한 항의 냉매의 재활용이 가능한 동결 장치를 이용한 토양 동결 공법으로서,
토양(10)에 굴착홈(20)을 형성하는 굴착홈 형성 단계;
상기 복수의 동결관(100)을 상기 굴착홈(20)에 삽입하여 설치하는 동결관 설치 단계;
상기 액체 냉매(300a)를 상기 주 동결관(110)의 상기 냉매 유입구(102)를 통해 주입하는 액체 냉매 주입단계;
주입된 상기 액체 냉매(300a)가 상기 내부관(103) 및 외부관(101)을 통과함과 아울러, 인접한 상기 토양(10)을 통결시켜 동결부(11)를 형성하는 토양 동결 단계;
상기 액체 냉매(300a) 중, 기화된 상기 기체 냉매(300b)가 상기 보조 동결관(120)의 상기 냉매 유입구(102)를 통해 유입되어 상기 보조 동결관(120)의 상기 내부관(103) 및 외부관(101)을 통과함과 아울러, 인접한 상기 토양(10)을 동결시켜 동결부(11)를 형성하는 토양 보조 동결 단계;
상기 기체 냉매(300b)가 상기 보조 동결관(120)의 상기 냉매 배출구(103)를 통해 배출되는 냉매 배출단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 냉매의 재활용이 가능한 동결 장치를 이용한 토양 동결 공법.
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2012
- 2012-12-20 KR KR20120149311A patent/KR101492600B1/ko active IP Right Grant
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