KR100969985B1

KR100969985B1 - 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치

Info

Publication number: KR100969985B1
Application number: KR1020100011988A
Authority: KR
Inventors: 안양헌; 안병삼; 박종후; 안근묵; 홍성술
Original assignee: 주식회사 지지케이; 주식회사 대명엔지니어링; 안양헌; 안병삼; 박종후; 안근묵; 홍성술
Priority date: 2010-02-09
Filing date: 2010-02-09
Publication date: 2010-07-15

Abstract

본 발명 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치는 지반에 수직으로 지열공들을 형성하여 지열공들 내부로 유체를 순환시켜서 지열에 의해 가열된 유체로 온도가 낮아진 노면을 가열하는 지열을 이용한 도로의 노면 동결 방지 장치로서, 내부에 순환 유체를 저장하는 급수 탱크; 급수 탱크 내의 순환 유체가 입구로 유입된 후 지열공들의 내부로 공급되어서 열복원된 후 출구로 배출되도록 지열공들의 내부에 설치되는 열복원관; 급수 탱크과 연결되어서 급수 탱크 내의 순환 유체를 열복원관에 공급하는 제1 순환유체공급관; 열복원관의 출구와 연결되어서 열복원된 순환 유체를 일측 방향으로 공급하는 제2 순환유체공급관; 노면에 매설되어 제2 순환유체공급관과 연결되고 제2 순환유체공급관으로부터 공급되는 순환 유체를 순환시키면서 노면을 가열하는 노면 가열 집성체; 노면 가열 집성체와 연결되어 노면 가열 집성체를 통과한 순환 유체를 급수 탱크로 회수하는 순환유체회수관; 제2 순환유체공급관 상에 설치되어 열복원관으로부터 배출되는 열복원된 순환 유체를 노면 가열 집성체 측으로 원활히 순환시키기 위한 순환 펌프; 순환 펌프의 구동 및 급수 탱크 내의 순환 유체 배출을 제어하기 위한 제어기를 포함하며; 노면 가열 집성체는 제2 순환유체공급관과 연결되는 입구 및 순환유체회수관과 연결되는 출구를 가지며, 노면 가열 집성체(20)의 설치 범위 전체에 걸쳐 등간격 배열되는 다수의 수평부가 연결부들에 의해 일체로 연결된 지그재그 형태로 형성되어 입구로 유입된 열복원된 순환 유체를 출구측까지 순환시키는 온열 파이프, 온열 파이프의 수평부들에 결합되어 수평부들을 내측에 수용하여 보호하는 복수의 온열 파이프 보호커버, 온열 파이프 보호커버의 상면에서 온열 파이프 보호커버에 교차되게 온열 파이프 보호커버의 상면에 결합되어 온열 파이프 보호커버의 배열 상태를 고정하는 복수의 고정 브라켓, 온열 파이프 보호커버의 좌, 우측면에 연결되어 온열 파이프 보호커버의 하측에서 수평부들을 온열 파이프 보호커버의 내측에 밀착 수용시키기 위한 복수의 온열 파이프 밀착부재를 포함한다.
이에 의하면 순환유체를 지열공 내부로 공급하여 지열공 내에서 열교환을 통해 열복원된 순환 유체를 도로의 노면에 매설 설치된 노면 가열 집성체에 반복적으로 순환 공급하여 노면의 온도를 상승시키므로 겨울철 노면이 동결되는 것을 방지할 수 있으며, 별도의 고가의 장비를 이용하지 않고도 노면 동결에 대한 대처 비용을 대폭 감소시킬 수 있으며, 노면 가열 집성체 노면에 매설되어 설치되므로 노면의 동결을 방지함과 동시에 노면의 침하를 방지하고, 도로 상의 미끄럼 방지턱의 역할을 할 수 있는 등 도로 시설물로서의 다중 효과를 발휘할 수 있다.

Description

지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치{DEVICE OF FREEZING OF THE ROAD SURFACE USING EARTH HEAT}

본 발명은 도로의 노면 결빙 방지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 순환 유체를 지열공에 공급하여 지열공 내에서 열교환시켜서 열복원된 순환 유체를 이용하여 도로의 노면 온도를 상승시키는 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치에 관한 것이다.

겨울철에는 도로의 노면에 쌓이는 눈으로 인하여 통행에 막대한 지장을 받기 때문에 이들 눈을 제거하기 위하여 도로에 염화칼슘을 뿌리거나 스크레이퍼등의 재설차를 이용하여 제설작업을 하지만, 이러한 제설작업에는 막대한 인력과 장비가 소요된다.

이와 같은 제설작업에도 불구하고 기온이 하강하면 도로가 결빙되어 보행자나 자동차의 주행에 커다란 지장을 초래한다.

또한 도로의 결빙과 해빙이 계절변화에 따라 반복적으로 이루어짐으로써 발생하는 열응력 때문에 도로가 균열되는 등의 유지관리 상에 많은 문제점이 있었다.

따라서 본 발명이 해결하려는 과제는 지반에 형성한 지열공 내에 순환 유체를 공급하여 지열공 내에서 열교환을 통해 열복원된 순환 유체를 순환시키면서 도로 노면의 온도를 상승시키고, 고가의 장비를 이용하지 않고도 노면 동결에 대한 대처 비용을 대폭 감소시킬 수 있으며, 도로 노면의 열응력으로 발생하는 균열방지를 위한 보강재의 기능과 주행 차량의 노면 미끄럼방지를 위한 도로 시설물로서의 다중 효과를 발휘할 수 있도록 한 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치를 제공하는데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치는 지반에 수직으로 지열공들을 형성하여 상기 지열공들 내부로 유체를 순환시켜서 지열에 의해 가열된 유체로 온도가 낮아진 노면을 가열하는 지열을 이용한 도로의 노면 동결 방지 장치이고, 지열이 노면에 전달되는 과정이 수직적으로 전달되어 지열 파이프가 매설된 지점은 비교적 열전달이 잘 되나 수평적 열전달이 잘 이루어지지 않아서 노면 상의 동결부분이 불규칙적으로 분포하게 되어 주행차량의 미끄럼 사고를 유발시키는 원인이 되고 있으나, 본 발명은, 여름에는 지열을 이용하여 뜨거워진 노면 또는 교량 등과 같은 구조물의 내부 온도 상승에 따른 팽창 변화로 균열 발생이 예상되는 구조물을 냉각시켜서 균열을 방지하는 기능을 갖도록 활용할 수 있는 장치로서, 내부에 순환 유체를 저장하는 급수 탱크; 상기 급수 탱크 내의 순환 유체가 입구로 유입된 후 상기 지열공들의 내부로 공급되어서 열복원된 후 출구로 배출되도록 상기 지열공들의 내부에 설치되는 열복원관; 상기 급수 탱크와 연결되어서 상기 급수 탱크 내의 순환 유체를 상기 열복원관에 공급하는 제1 순환유체공급관; 상기 열복원관의 출구와 연결되어서 열복원된 순환 유체를 일측 방향으로 공급하는 제2 순환유체공급관; 노면에 매설되어 상기 제2 순환유체공급관과 연결되고 상기 제2 순환유체공급관으로부터 공급되는 순환 유체를 순환시키면서 노면을 가열하는 노면 가열 집성체; 상기 노면 가열 집성체와 연결되어 상기 노면 가열 집성체를 통과한 순환 유체를 상기 급수 탱크로 회수하는 순환유체회수관; 상기 제2 순환유체공급관 상에 설치되어 상기 열복원관으로부터 배출되는 열복원된 순환 유체를 상기 노면 가열 집성체 측으로 원활히 순환시키기 위한 순환 펌프; 상기 순환 펌프의 구동 및 상기 급수 탱크 내의 순환 유체 배출을 제어하기 위한 제어기를 포함하며; 상기 노면 가열 집성체는 상기 제2 순환유체공급관과 연결되는 입구 및 상기 순환유체회수관과 연결되는 출구를 가지며, 상기 노면 가열 집성체(20)의 설치 범위 전체에 걸쳐 등간격 배열되는 다수의 수평부가 연결부들에 의해 일체로 연결된 지그재그 형태로 형성되어 상기 입구로 유입된 열복원된 순환 유체를 출구측까지 순환시키는 온열 파이프, 상기 온열 파이프의 상기 수평부들에 결합되어 상기 수평부들을 내측에 수용하여 보호하는 복수의 온열 파이프 보호커버, 상기 온열 파이프 보호커버의 상면에서 상기 온열 파이프 보호커버에 교차되게 상기 온열 파이프 보호커버의 상면에 결합되어 상기 온열 파이프 보호커버의 배열 상태를 고정하는 복수의 고정 브라켓, 상기 온열 파이프 보호커버의 좌, 우측면에 연결되어 상기 온열 파이프 보호커버의 하측에서 상기 수평부들을 상기 온열 파이프 보호커버의 내측에 밀착 수용시키기 위한 복수의 온열 파이프 밀착부재를 포함한다.

상기 온열 파이프 밀착부재는 상기 온열 파이프 보호커버의 좌, 우측면에 상측 단부가 체결되는 복수의 탄성 스프링, 상기 탄성 스프링의 하측 단부가 좌, 우측에 체결되어 상기 온열 파이프 보호커버의 하측에 배치되고 상기 탄성 스프링에 의해 상기 수평부를 상기 온열 파이프 보호커버의 내측으로 가압하는 온열 파이프 지지체를 포함할 수 있다.

상기 노면 가열 집성체는 도로 시공시 노면 내에 매설시키기 위하여 상기 노면 가열 집성체 상부로 충전되는 콘크리트가 유입 및 충전되는 콘크리트 충전 구멍을 상기 고정 브라켓 상에 가질 수 있다.

상기 노면 가열 집성체는 노면 내부에 매설시 노면으로부터 5mm ~ 8mm 높이로 상향 돌출되게 매설될 수 있다.

상기 노면 결빙 방지장치는 노면의 온도변화에 유기적으로 대처할 수 있도록 상기 제2 순환유체공급관 상에 설치되어 상기 제2 순환유체공급관 내측을 통과하는 열복원된 순환 유체를 더 가열하는 순간 온수기를 더 포함하며; 상기 순간 온수기는 상기 제어기에 의해 제어될 수 있다.

교량구조물과 같이 겨울, 여름의 대기온도 변화에 따른 교량의 수축 및 팽창 변화를 억제해야 할 경우에는 순간 온수기 대신에 히트펌프를 사용한다.

상기 노면 결빙 방지장치는 상기 제2 순환유체공급관 상에 설치되어 상기 제2 순환유체공급관 내측을 통과하는 열복원된 순환 유체의 유속을 측정하는 유속계를 더 포함하며; 상기 제어기는 상기 유속계와 전기적으로 연결되어 상기 유속계로부터 측정되어지는 순환 유체의 유속에 따라 상기 제2 순환유체공급관 내의 기화 공기 배출을 자동 제어하도록 설정될 수 있다.

상기 노면 결빙 방지장치에 있어 가열 집성체는 지열파이프의 연결 브라켓을 열전달이 우수한 재질로 제작하고 매설시 고정 브라켓의 상면에 V자형 졸대를 부착한 후 졸대 상부면이 노면과 동일한 높이로 매설되어 포장시에 평탄한 노면을 형성할 수 있으나 추후 콘크리트 노면 양생과정에서 발생하는 수축작용이나 아스팔트 포장면을 매설된 졸대라인을 따라 5mm ~ 8mm 정도 깍아내어 브라켓의 상부단이 노면보다 5mm ~ 8mm 정도 높게 돌출되게 매설 할 수도 있으며, 상기 콘크리트 또는 아스팔트를 상기 노면 가열 집성체 상부에서 상기 V자형 졸대 주변으로 충진하고, 상기 V자형 졸대를 상기 고정 브라켓으로부터 분리하는 과정으로 상기 노면 가열 집성체를 노면에 매설할 수도 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 지열을 이용한도로의 노면 결빙 방지장치는 상기 노면 가열 집성체는 상기 수평부의 상측 둘레에 씌워져서 상기 온열 파이프 보호커버에 가해지는 충격으로부터 상기 온열 파이프를 보호하고 온열 파이프에서 발생하는 열을 보다 효율적으로 전달하는 보조 캡을 더 포함할 수 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치는 상기 노면 가열 집성체는 상기 고정 브라켓과 상기 온열 파이프 보호커버의 체결 부위에 상기 고정 브라켓에 가해지는 외부 충격이 상기 온열 파이프 보호커버에 쉽게 전달되는 것을 방지하는 충격 완화 수단을 더 포함할 수 있으며, 상기 충격 완화 수단은 상기 온열 파이프 보호커버의 상면에 대응되는 상기 고정 브라켓의 체결홈 내측에 형성되는 복수의 관통 구멍, 상기 관통 구멍에 삽입되어 상기 고정 브라켓이 상기 온열 파이프 보호커버에 결합될 때 상기 온열 파이프 보호커버 상면에 밀착되면서 어느 정도 수축되는 탄성재질의 완충재를 포함할 수 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치는 상기 충격 완화 수단은 상기 온열 파이프 보호커버 상면 및 좌, 우측면에서 상호 이웃하여 상향 돌출되고 상기 온열 파이프 보호커버의 길이 방향을 따라 등간격 배열되는 복수의 단턱부, 상기 단턱부 내측에서 상기 온열 파이프 보호커버의 상면 및 좌, 우측면에 부착되는 탄성재질의 완충재를 포함하며, 상기 고정 브라켓에 형성된 체결홈은 상기 단턱부 내에 체결될 수 있다.

본 발명에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치에 의하면, 순환유체를 지열공 내부로 공급하여 지열공 내에서 열교환을 통해 열복원된 순환 유체를 도로의 노면에 매설 설치된 노면 가열 집성체에 반복적으로 순환 공급하여 노면의 온도를 상승시키므로 겨울철 노면이 동결되는 것을 방지할 수 있으며, 반대로 여름철에는 노면의 온도를 지열을 이용하여 냉각시키므로서 온도 변화에 따른 교량과 같은 구조물의 열응력을 감소시키므로 교량의 손상을 방지할 수 있고, 별도의 고가의 장비를 이용하지 않고도 노면 동결에 대한 대처 비용을 대폭 감소시킬 수 있으며, 노면 가열 집성체 노면에 매설되어 설치되므로 노면의 동결을 방지함과 동시에 노면의 침하를 방지하고, 해빙된 노면수를 원활히 배수시킬 수 있으며, 도로 상의 미끄럼 방지턱의 역할을 할 수 있는 등 도로 시설물로서의 다중 효과를 발휘할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치의 구성을 나타낸 개략적 구성도.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치의 열복원관을 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치의 노면 가열 집성체의 구성을 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치의 온열 파이프 밀착부재의 구성을 나타낸 부분 확대 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치의 노면 가열 집성체 일부를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치의 노면 가열 집성체의 일부를 나타낸 일부 분리 사시도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치의 노면 가열 집성체의 일부를 나타낸 일부 분리 사시도.
도 8은 도 7의 단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 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.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치의 구성을 나타낸 개략적 구성도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치의 열복원관을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치의 노면 가열 집성체의 구성을 나타낸 사시도이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치는 지반에 수직으로 다수의 지열공(1)들을 형성하고, 지열공(1)들 내의 지열을 이용하여 열복원된 순환 유체를 순환시키면서 도로의 노면 동결을 방지하는 위한 것으로, 도 1과 같이 급수 탱크(2), 열복원관(10), 제1 순환유체공급관(3), 제2 순환유체공급관(4), 노면 가열 집성체(20), 순환유체회수관(5), 순환 펌프(7), 순간 온수기(8), 유속계(9), 제어기(6)를 포함한다.

급수 탱크(2)는 내부에 순환 유체를 저장한다.

열복원관(10)은 지열공(1)들 내부에 설치되어 급수 탱크(2)로부터 입구(11)로 유입되는 순환 유체를 지열공(1) 내부에서 순환시키면서 순환 유체가 지열공(1)들 내의 지열에 의해 가열되도록 한다.

이러한 열복원관(10)은 도 2와 같이 제1 열복원관(12), 제2 열복원관(14), 연결관(13)으로 구성된다. 제1 열복원관(12)은 제1 순환유체공급관(3)에 연결되어서 급수 탱크(2)에서 제1 순환유체공급관(3)을 통과하여 이로부터 유입된 순환 유체가 지열공(1)의 하부로 이송되는 시간이 연장되도록 하여 지열공(1) 내부와 열교환이 충분히 이루어지도록 지열공(1)의 수직방향을 따라 지그재그 형태로 형성된다.

제2 열복원관(14)은 하단이 제1 열복원관(12)의 하단에 연결되고 상단이 제2 순환유체공급관(4)에 연결되어 제1 열복원관(12)을 따라 이송되면서 열복원된 순환 유체가 제2 순환유체공급관(4)으로 신속히 공급되도록 직선 형태로 이루어진다.

연결관(13)은 제1 열복원관(12) 및 제2 열복원관(14)의 하단에 연결되며, 제1 열복원관(12)을 지나면서 열복원된 순환 유체가 제2 열복원관(14)으로 전달되도록 한다.

제1 순환유체공급관(3)은 급수 탱크(2) 및 열복원관(10)들에 연결되어 급수 탱크(2) 내의 순환 유체를 열복원관(10)들에 공급한다.

제2 순환유체공급관(4)은 열복원관(10) 및 노면 가열 집성체(20)에 연결되어 열복원관(10)의 출구(15)를 통해 배출되는 열복원된 순환 유체를 노면 가열 집성체(20)로 공급한다.

순환 펌프(7), 순간 온수기(8), 유속계(9)는 제2 순환유체공급관(4) 상에 설치된다. 순환 펌프(7)는 제2 순환유체공급관(4)을 통과하는 열복원된 순환 유체가 노면 가열 집성체(20) 측으로 원활히 순환되도록 구동되며, 제어기(6)에 의해 구동된다.

순간 온수기(8)는 제2 순환유체공급관(4) 내측을 통과하는 열복원된 순환 유체를 더 가열하기 위하여 구동되며, 제어기(6)에 의해 구동된다.

유속계(9)는 제2 순환유체공급관(4) 내측을 통과하는 열복원된 순환 유체의 유속을 측정하며, 제어기(6)와 전기적으로 연결되어 측정된 유속을 제어기(6)로 전달한다.

제어기(6)는 순환 펌프(7), 순간 온수기(8)를 제어 구동시키며, 유속계(9)로부터 측정되어지는 순환 유체의 유속에 따라 제2 순환유체공급관(4) 내의 기화 공기 배출을 자동 제어하도록 설정된다.

여기서, 노면에는 노면의 온도를 측정하는 온도센서(미도시)를 설치하여 제어기(6)와 연결하고, 제어기(6)는 온도센서로부터 측정되어 입력되는 노면의 온도 변화에 따라 순환 펌프(7) 및 순간 온수기(8)를 자동 제어하도록 설정될 수 있다.

노면 가열 집성체(20)는 노면에 매설되어 제2 순환유체공급관(4)과 연결되고 제2 순환유체공급관(4)으로부터 공급되는 순환 유체를 순환시키면서 노면을 가열한다.

이러한 노면 가열 집성체(20)는 온열 파이프(21), 온열 파이프 보호커버(22), 고정 브라켓(23), 온열 파이프 밀착부재(24)를 포함한다.

온열 파이프(21)는 제2 순환유체공급관(4)과 연결되는 입구(21a) 및 순환유체회수관(5)과 연결되는 출구(21b)를 가진다. 그리고 노면 가열 집성체(20)의 설치 범위 전체에 걸쳐 등간격 배열되는 다수의 수평부(21c)가 연결부(21d)들에 의해 일체로 연결된 지그재그 형태로 넓게 형성된다. 이에 의해 온열 파이프(21)는 입구(21a)로 유입된 열복원된 순환 유체가 출구(21b)측까지 순환되는 시간이 지연된다.

온열 파이프 보호커버(22)는 단면 형상이 "ㄷ"자 형상을 가지며, 온열 파이프(21)의 수평부(21c)들에 결합되어 다수로 등간격 배열되며, 수평부(21c)들을 내측에 수용하여 보호한다.

고정 브라켓(23)은 온열 파이프 보호커버(22)의 상면에서 온열 파이프 보호커버(22)에 교차되게 온열 파이프 보호커버(22)의 상면에 결합되며, 이에 의해 온열 파이프 보호커버(22)가 온열 파이프(21)의 수평부(21c)로부터 이탈되지 않고 그 배열 상태가 유지 및 고정된다. 그리고 고정 브라켓(23)의 하측에는 온열 파이프 보호커버(22)의 배열 간격에 대응하는 위치에 형성되는 복수의 체결홈(23a)을 가진다.

온열 파이프 밀착부재(24)는 온열 파이프 보호커버(22)의 좌, 우측면에 연결되어 온열 파이프 보호커버(22)의 하측에서 수평부(21c)들을 온열 파이프 보호커버(22)의 내측에 밀착 수용시킨다.

이러한 온열 파이프 밀착부재(24)는 복수의 탄성 스프링(24a), 온열 파이프 지지체(24b)를 포함한다.

복수의 탄성 스프링(24a)은 온열 파이프 보호커버(22)의 좌, 우측면에 상측 단부가 체결되고, 하측 단부는 온열 파이프 지지체(24b)에 체결되어 온열 파이프 지지체(24b)를 온열 파이프(21)측으로 당긴다.

온열 파이프 지지체(24b)는 탄성 스프링(24a)의 하측 단부에 연결되어 탄성 스프링(24a)의 당김 작용에 의해 온열 파이프(21)의 수평부(21c)를 온열 파이프 보호커버(22)의 내측으로 가압한다. 이에 의하여 온열 파이프(21)의 수평부(21c)는 온열 파이프 보호커버(22) 내에서 이탈 없이 견고하게 밀착 수용될 수 있다.

한편, 노면 가열 집성체(20)는 노면에 매설될 때 그 상부로 콘크리트를 충전하여 노면에 매설하게 되는데, 노면 가열 집성체(20)가 노면에 매설되면 콘크리트의 균열을 방지하는 철근의 역할을 할 수 있고, 도로에서 미끄럼 방지턱의 역할을 할 수 있다.

여기서, 노면 가열 집성체(20)는 미끄럼 방지턱의 역할을 위하여 노면에 매설시 노면으로부터 5mm ~ 8mm의 높이로 상향 돌출되도록 매설된다. 노면 가열 집성체(20)가 노면으로부터 5mm 미만으로 돌출되게 매설되면 그 높이가 낮아져서 미끄럼 방지턱으로서의 역할을 제대로 발휘할 수 없으며, 8mm를 초과한 높이로 돌출되게 매설되면 통행하는 차량에 의한 충격이 가중되어 쉽게 파손될 수 있다.

또한 노면 가열 집성체(20)의 상술한 고정 브라켓(23)들에는 체결홈(23a)들 사이에 위치한 면들에 콘크리트 충전 구멍(23b)이 형성되어 노면에 매설시 콘크리트가 콘크리트 충전 구멍(23b) 내측으로 충전되어 노면과 노면 가열 집성체(20) 간의 부착력을 증대시킨다.

이러한 노면 가열 집성체(20)의 온열 파이프(21)의 출구(21b)는 순환유체회수관(5)과 연결되어 있다. 순환유체회수관(5)은 온열 파이프(21)를 통과하여 그 출구(21b)로부터 배출되는 순환 유체를 급수 탱크(2)로 회수시킨다.

이하에서는 본 발명의 한 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치의 특징 및 이점이 더욱 부각되도록 순환 유체 순환과정을 중심으로 상세히 설명한다.

먼저, 제어기(6)는 급수 탱크(2) 내의 저온 상태의 순환 유체를 제1 순환유체공급관(3)으로 배출시키며, 제1 순환유체공급관(3)을 통과하는 순환 유체는 제1 열복원관(12)의 입구(11)로 공급된다.

제1 열복원관(12)의 입구(11)로 유입된 저온 상태의 순환 유체는 지그재그 형태의 제1 열복원관(12)을 비교적 오랜 시간 동안 통과하면서 지열공(1) 내부와 열교환하여 순환 유체가 열복원, 즉 가열된다.

제1 열복원관(12)을 통과하면서 열복원된 순환 유체는 연결관(13)을 통해 제2 열복원관(14) 측으로 공급된다.

이때, 제어기(6)에 의해 순환 펌프(7)가 작동된 상태를 유지하며, 연결관(13)을 통해 제2 열복원관(14)으로 공급된 순환 유체는 출구(15)를 통해 순환 펌프(7)의 작용으로 제2 순환유체공급관(4)으로 공급되고, 제2 순환유체공급관(4)을 통과하는 열복원된 순환 유체는 노면 가열 집성체(20) 측으로 공급된다.

열복원된 순환 유체는 제2 순환유체공급관(4)을 통과하여 노면 가열 집성체(20)의 온열 파이프(21) 입구(21a)로 유입되며, 열복원된 상태의 순환 유체는 노면의 넓은 면적에 걸쳐서 지그재그 형태로 형성된 온열 파이프(21) 내에서 수평부(21c) 및 연결부(21d)를 내에서 오랜 시간 동안 순환된다.

이에 따라 온열 파이프(21) 내에서 열복원된 상태의 순환 유체가 순환되는 시간이 지연되며, 그 시간 동안 낮아진 노면의 온도는 상승한다. 만약, 노면에 눈이 쌓인 상태이거나 노면이 결빙된 상태라면 온열 파이프(21) 내부에서 열복원된 순환 유체가 순환되는 시간 동안 눈이 녹거나 결빙된 노면이 녹게 된다.

온열 파이프(21)의 입구(21a)측으로부터 출구(21b)측까지 순환 유체가 통과되면 순환 유체는 출구(21b)를 통해 순환유체회수관(5)으로 배출되며, 순환유체회수관(5)은 순환 유체를 급수 탱크(2)로 회수시킨다.

여기서, 열복원된 순환 유체가 제2 순환유체공급관(4)을 통과할 때 노면에 설치된 온도 센서에 의해 측정된 노면의 온도가 현저히 낮은 것으로 제어기(6)에 입력되면, 제어기(6)는 순간 온수기(8)를 작동시켜서 제2 순환유체공급관(4)을 통과하는 순환 유체를 더 가열하여 노면 가열 집성체(20)로 공급되도록 할 수 있다.

또는 유속계(9)로부터 측정된 제2 순환유체공급관(4)을 통과하는 순환 유체의 유속이 낮아진 것으로 제어기(6)에 입력되면, 제어기(6)는 제2 순환유체공급관(4) 내의 기화공기를 배출하여 열복원된 순환 유체가 노면 가열 집성체(20) 측으로 빠르게 순환되도록 할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치는 상술한 과정을 반복하면서 노면 가열 집성체(20)에 고온의 순환 유체를 지속적으로 공급하여 겨울철 노면이 동결되는 것을 방지할 수 있다.

그리고 지열을 이용하여 순환 유체를 열복원시키고 열복원된 순환 유체를 반복적으로 순환시키면서 노면의 온도를 상승시킬 수 있으므로 별도의 고가의 장비를 이용하지 않고도 노면 동결에 대한 대처 비용을 대폭 감소시킬 수 있다.

또한 노면 가열 집성체(20)가 노면에 매설되어 설치되므로 노면의 동결을 방지함과 동시에 노면의 침하를 방지하고, 도로 상의 미끄럼 방지턱의 역할을 할 수 있는 등 도로 시설물로서의 다중 효과를 발휘할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 동결방지장치를 도 5를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치와의 차이점을 중심으로 설명한다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치의 노면 가열 집성체 일부를 나타낸 단면도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치는 노면 가열 집성체(20)가, 도 5와 같이 수평부(21c)의 상측 둘레에 씌워져서 온열 파이프 보호커버(22)에 가해지는 충격으로부터 온열 파이프(21)를 보호하는 보조 캡(25)을 더 포함하는 것을 제외하고는 본 발명의 한 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치와 동일하다.

이러한 본 발명은 온열 파이프(21)에 보조 캡(25)이 더 씌워진 상태로 보호커버(22) 내에 구비되므로 도로에서 차량의 이동 등에 따른 외부 충격으로부터 온열 파이프(21)가 쉽게 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 온열 파이프(21)가 PVC 재질로 구성되는 경우 더욱 유용하다.

이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치를 도 6을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치와의 차이점을 중심으로 설명한다. 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치의 노면 가열 집성체의 일부를 나타낸 일부 분리 사시도이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치는 노면 가열 집성체(20)가 고정 브라켓(23)과 온열 파이프 보호커버(22)의 체결 부위에 고정 브라켓(23)에 가해지는 외부 충격이 온열 파이프 보호커버(22)에 쉽게 전달되는 것을 방지하는 충격 완화 수단(31)을 더 포함하며,

충격 완화 수단(31)은 도 6과 같이 온열 파이프 보호커버(22)의 상면에 대응되는 고정 브라켓(23)의 체결홈(23a) 내측에 형성되는 복수의 관통 구멍(31a), 관통 구멍(31a)에 삽입되어 고정 브라켓(23)이 온열 파이프 보호커버(22)에 결합될 때 온열 파이프 보호커버(22) 상면에 밀착되면서 어느 정도 수축되는 탄성재질의 완충재(31b)를 포함하는 것을 제외하고는 본 발명의 한 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치와 동일하다.

이러한 본 발명은 고정 브라켓(23)의 체결홈(23a) 내에 구비되는 복수의 완충재(31b)들이 온열 파이프 보호커버(22)와의 결합시 온열 파이프 보호커버(22)의 삼면에 밀착된다.

이에 따라, 도로에서 차량의 이동 등에 따라 고정 브라켓(23)에 가해지는 충격이 온열 파이프 보호커버(22)와의 결합부인 체결홈(23a)으로부터 온열 파이프 보호커버(22)에 쉽게 전달되는 것을 방지할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치를 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치와의 차이점을 중심으로 설명한다. 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치의 노면 가열 집성체의 일부를 나타낸 일부 분리 사시도이고, 도 8은 도 7의 단면도이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치는 노면 가열 집성체(20)가 고정 브라켓(23)과 온열 파이프 보호커버(22)의 체결 부위에 고정 브라켓(23)에 가해지는 외부 충격이 온열 파이프 보호커버(22)에 쉽게 전달되는 것을 방지하는 충격 완화 수단(32)을 더 포함하며,

충격 완화 수단(32)은 도 7과 같이 온열 파이프 보호커버(22) 상면 및 좌, 우측면에서 상호 이웃하여 상향 돌출되고 온열 파이프 보호커버(22)의 길이 방향을 따라 등간격 배열되는 복수의 단턱부(32a), 단턱부(32a) 내측에서 온열 파이프 보호커버(22)의 상면 및 좌, 우측면에 부착되는 탄성재질의 완충재(32b)를 포함하며, 도 8과 같이 고정 브라켓(23)에 형성된 체결홈(23a)은 단턱부(32a) 내에 체결되는 것을 제외하고는 본 발명의 한 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치와 동일하다.

이러한 본 발명은 도로에서 차량의 이동 등에 따라 고정 브라켓(23)에 가해지는 충격이 온열 파이프 보호커버(22)와의 결합부인 체결홈(23a)으로부터 온열 파이프 보호커버(22)에 쉽게 전달되는 것을 방지할 수 있으며, 단턱부(32a) 내에 고정 브라켓(23)의 체결홈(23a) 부위가 체결되므로 고정 브라켓(23)이 온열 파이프 보호커버(22)의 상면에 체결될 때 고정 브라켓(23)이 전, 후로 밀리는 것을 방지할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치를 도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치와의 차이점을 중심으로 설명한다. 도 9 및 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치의 노면 가열 집성체의 매설 과정을 나타낸 단면도들이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치는 도 9와 같이 고정 브라켓(23)의 상면에 V자형 졸대(40)를 부착한 후 콘크리트 또는 아스팔트를 노면 가열 집성체(20) 상부에서 V자형 졸대(40) 주변으로 충진하고, V자형 졸대(40)를 고정 브라켓(23)으로부터 분리하는 과정으로 노면 가열 집성체(20)를 노면에 매설할 수 있다.

이에 의하면, 도 10과 같이 노면에 V자형 단면을 갖는 배수홈(50)을 다수 형성할 수 있으며, 배수홈(50)에 의해 노면 상에 해빙된 노면수가 원활히 배수될 수 있으며, 주행 차량의 미끄럼을 방지할 수 있다.

1 : 지열공 2 : 급수 탱크
3 : 제1 순환유체공급관 4 : 제2 순환유체공급관
5 : 순환유체회수관 6 : 제어기
7 : 순환 펌프 8 : 순간 온수기
9 : 유속계 10 : 열복원관
11 : 입구 12 : 제1 열복원관
13 : 연결부 14 : 제2 열복원관
15 : 출구 20 : 노면 가열 집성체
21 : 온열 파이프 21a : 입구
21b : 출구 21c : 수평부
21d : 연결부 22 : 온열 파이프 보호커버
23 : 고정 브라켓 23a : 체결홈
23b : 콘크리트 충전 구멍 24 : 온열 파이프 밀착부재
24a : 탄성 스프링 24b : 온열 파이프 지지체
25 : 보조 캡 31, 32 : 충격 완화 수단
31a : 관통 구멍 31b, 32b : 완충재
32a : 단턱부 40 : 졸대
50 : 배수홈

Claims

지반에 수직으로 지열공들을 형성하여 상기 지열공들 내부로 유체를 순환시켜서 지열에 의해 가열된 유체로 온도가 낮아진 노면을 가열하는 지열을 이용한 도로의 노면 동결 방지 장치로서,
내부에 순환 유체를 저장하는 급수 탱크(2);
상기 급수 탱크(2) 내의 순환 유체가 입구(11)로 유입된 후 상기 지열공(1)들의 내부로 공급되어서 열복원된 후 출구(15)로 배출되도록 상기 지열공(1)들의 내부에 설치되는 열복원관(10);
상기 급수 탱크(2)과 연결되어서 상기 급수 탱크(2) 내의 순환 유체를 상기 열복원관(10)에 공급하는 제1 순환유체공급관(3);
상기 열복원관(10)의 출구와 연결되어서 열복원된 순환 유체를 일측 방향으로 공급하는 제2 순환유체공급관(4);
노면에 매설되어 상기 제2 순환유체공급관(4)과 연결되고 상기 제2 순환유체공급관(4)으로부터 공급되는 순환 유체를 순환시키면서 노면을 가열하는 노면 가열 집성체(20);
상기 노면 가열 집성체(20)와 연결되어 상기 노면 가열 집성체(20)를 통과한 순환 유체를 상기 급수 탱크(2)로 회수하는 순환유체회수관(5);
상기 제2 순환유체공급관(4) 상에 설치되어 상기 열복원관(10)으로부터 배출되는 열복원된 순환 유체를 상기 노면 가열 집성체(20) 측으로 원활히 순환시키기 위한 순환 펌프(7);
상기 순환 펌프(7)의 구동 및 상기 급수 탱크(2) 내의 순환 유체 배출을 제어하기 위한 제어기(6)를 포함하며;
상기 노면 가열 집성체(20)는
상기 제2 순환유체공급관(4)과 연결되는 입구(21a) 및 상기 순환유체회수관(5)과 연결되는 출구(21b)를 가지며, 상기 노면 가열 집성체(20)의 설치 범위 전체에 걸쳐 등간격 배열되는 다수의 수평부(21c)가 연결부(21d)들에 의해 일체로 연결된 지그재그 형태로 형성되어 상기 입구(21a)로 유입된 열복원된 순환 유체를 출구(21b)측까지 순환시키는 온열 파이프(21),
상기 온열 파이프(21)의 상기 수평부(21c)들에 결합되어 상기 수평부(21c)들을 내측에 수용하여 보호하는 복수의 온열 파이프 보호커버(22),
상기 온열 파이프 보호커버(22)의 상면에서 상기 온열 파이프 보호커버(22)에 교차되게 상기 온열 파이프 보호커버(22)의 상면에 결합되어 상기 온열 파이프 보호커버(22)의 배열 상태를 고정하는 복수의 고정 브라켓(23),
상기 온열 파이프 보호커버(22)의 좌, 우측면에 연결되어 상기 온열 파이프 보호커버(22)의 하측에서 상기 수평부(21c)들을 상기 온열 파이프 보호커버(22)의 내측에 밀착 수용시키기 위한 복수의 온열 파이프 밀착부재(24)를 포함하는 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치.
제1항에 있어서,
상기 온열 파이프 밀착부재(24)는
상기 온열 파이프 보호커버(22)의 좌, 우측면에 상측 단부가 체결되는 복수의 탄성 스프링(24a),
상기 탄성 스프링(24a)의 하측 단부가 좌, 우측에 체결되어 상기 온열 파이프 보호커버(22)의 하측에 배치되고 상기 탄성 스프링(24a)에 의해 상기 수평부(21c)를 상기 온열 파이프 보호커버(22)의 내측으로 가압하는 온열 파이프 지지체(24b)를 포함하는 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치.
제2항에 있어서,
상기 노면 가열 집성체(20)는
도로 시공시 노면 내에 매설시키기 위하여 상기 노면 가열 집성체(20) 상부로 충전되는 콘크리트가 유입 및 충전되는 콘크리트 충전 구멍(23b)을 상기 고정 브라켓(23) 상에 가지는 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치.
제1항에 있어서,
상기 노면 가열 집성체(20)는
노면 내부에 매설시 노면으로부터 5mm ~ 8mm 높이로 상향 돌출되게 매설되는 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치.
제3항에 있어서,
상기 노면 가열 집성체(20)는
상기 수평부(21c)의 상측 둘레에 씌워져서 상기 온열 파이프 보호커버(22)에 가해지는 충격으로부터 상기 온열 파이프(21)를 보호하는 보조 캡(25)을 더 포함하는 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치.
제1항에 있어서,
상기 노면 결빙 방지장치는
상기 제2 순환유체공급관(4) 상에 설치되어 상기 제2 순환유체공급관(4) 내측을 통과하는 열복원된 순환 유체를 더 가열하는 순간 온수기(8)를 더 포함하며;
상기 순간 온수기(8)는 상기 제어기(6)에 의해 제어되는 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치.
제1항에 있어서,
상기 노면 결빙 방지장치는
상기 제2 순환유체공급관(4) 상에 설치되어 상기 제2 순환유체공급관(4) 내측을 통과하는 열복원된 순환 유체의 유속을 측정하는 유속계(9)를 더 포함하며;
상기 제어기(6)는 상기 유속계(9)와 전기적으로 연결되어 상기 유속계(9)로부터 측정되어지는 순환 유체의 유속에 따라 상기 제2 순환유체공급관(4) 내의 기화 공기 배출을 자동 제어하도록 설정되는 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치.
제1항 또는 제5항에 있어서,
상기 노면 가열 집성체(20)는
상기 고정 브라켓(23)과 상기 온열 파이프 보호커버(22)의 체결 부위에 상기 고정 브라켓(23)에 가해지는 외부 충격이 상기 온열 파이프 보호커버(22)에 쉽게 전달되는 것을 방지하는 충격 완화 수단(31, 32)을 더 포함하는 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치.
제8항에 있어서,
상기 충격 완화 수단(31)은
상기 온열 파이프 보호커버(22)의 상면에 대응되는 상기 고정 브라켓(23)의 체결홈(23a) 내측에 형성되는 복수의 관통 구멍(31a),
상기 관통 구멍(31a)에 삽입되어 상기 고정 브라켓(23)이 상기 온열 파이프 보호커버(22)에 결합될 때 상기 온열 파이프 보호커버(22) 상면에 밀착되면서 어느 정도 수축되는 탄성재질의 완충재(31b)를 포함하는 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치.
제8항에 있어서,
상기 충격 완화 수단(32)은
상기 온열 파이프 보호커버(22) 상면 및 좌, 우측면에서 상호 이웃하여 상향 돌출되고 상기 온열 파이프 보호커버(22)의 길이 방향을 따라 등간격 배열되는 복수의 단턱부(32a),
상기 단턱부(32a) 내측에서 상기 온열 파이프 보호커버(22)의 상면 및 좌, 우측면에 부착되는 탄성재질의 완충재(32b)를 포함하며,
상기 고정 브라켓(23)에 형성된 체결홈(23a)은 상기 단턱부(32a) 내에 체결되는 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치.
제1항에 있어서,
상기 노면 결빙 방지장치는,
상기 고정 브라켓(23)의 상면에 V자형 졸대(40)를 부착한 후 콘크리트 또는 아스팔트를 상기 노면 가열 집성체(20) 상부에서 상기 V자형 졸대(40) 주변으로 충진하고, 상기 V자형 졸대(40)를 상기 고정 브라켓(23)으로부터 분리하는 과정으로 상기 노면 가열 집성체(20)를 노면에 매설하는 지열을 이용한 도로의 노면 결빙 방지장치.