KR101036850B1 - 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재, 이를 이용한 지중루프관용 매설 장치 및 방법 - Google Patents

수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재, 이를 이용한 지중루프관용 매설 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리더케이싱의 관입 및 인발 과정 중에 U자 형상의 관타입인 지중루프관도 함께 매설할 수 있어 공정비용절감시켜 주고, 공정시간도 단축시켜주는 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재, 이를 이용한 지중루프관용 매설 장치 및 방법에 관한 것으로, 매설차량(200)과; 일측부가 상기 매설차량(200)에 회동가능하게 연결되는 굴착암(210)과; 측부에 설치된 브라켓(211)에 상기 굴착암(210)의 타측부가 회동가능하게 연결되는 것으로 상측에 상부 풀리(310)가 설치되고, 하측에 하부 풀리(320)가 설치되는 리더(300)와; 상기 리더(300)에 설치되는 것으로, 와이어 드럼(410) 및 상기 와이어 드럼(410)을 회전시키는 구동모터(420)를 갖는 구동부(400)와; 상기 상부 풀리(310), 상기 하부 풀리(320) 및 상기 와이어 드럼(410)에 이동가능하게 감겨진 와이어로프(500)와; 상기 와이어로프(500)에 설치되는 케이싱 연결구(510)와; 상기 케이싱 연결구(510)에 상측부가 연결되어 상기 구동부(400)의 구동에 의해 지중으로 관입 또는 인발되는 것으로, 내부에 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)이 구비된 리더케이싱(100);으로 이루어진 장치 및 이를 이용한 방법으로 이루어진다.

Description

수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재, 이를 이용한 지중루프관용 매설 장치 및 방법{Terrestrial heat exchanger of vertical type by which underground lead parts and underground device for loop pipe using the terrestrial heat exchanger of vertical type by which underground lead parts and method thereof}
본 발명은 리더케이싱의 관입 및 인발 과정 중에 U자 형상의 관타입인 지중루프관도 함께 매설할 수 있어 공정비용절감시켜 주고, 공정시간도 단축시켜주는 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재, 이를 이용한 지중루프관용 매설 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 지열이란 지구 내부에서 표면을 거쳐 외부로 유출되는 열량을 뜻하며, 이러한 지열 즉, 지중온도는 지형에 따라 다르지만 지표면에 가까운 땅속의 온도는 대략 섭씨 10 ~ 20도 정로 연중 큰 변화가 없이 일정하게 유지된다.
이러한 지열원은 태양열 또는 풍력 등의 신재생 에너지와 달리 안정적으로 열원을 공급할 수 있는 장점을 가지고 있다.
연중 온도가 일정한 지하수, 지표수 및 지중을 냉방 시에는 히트싱크(heat sink)로, 난방 시에는 히트 소스(heat source)로 이용하여 냉방과 난방을 동시에 가능하게 구성시킬 수 있는 지열원을 이용한 열교환 장치는 U자 형상의 지중루프관의 배치방향에 따라 수직형(vertical-loop) 지열교환 장치와 수평형(horizontal-loop) 지열교환 장치로 구분된다.
이중, 수직형 지열교환 장치는 주택 등의 구조물 하부인 지중에 수직방향으로 지중루프관이 매설됨으로써, 유체를 순환시켜 지중과 열교환을 하는 방식으로, 부지를 많이 차지하지 않아 단독 건물 등과 같이 부지가 협소한 곳에 주로 사용된다.
도 1은 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관의 매설과정을 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관의 매설은 먼저, 굴착기(10)를 이용하여 지표면에 수직으로 보어홀(bore hole)(20)을 천공하는 제 1과정(도 1a)과 이후, 천공된 보어홀(20)에 루프 보호구(30)를 끼워 넣은 제 2과정(도 1b)과 이후, 루프 보호구(30)를 끼워진 보어홀(20)에 U자 형상의 지중루프관(40)을 삽입하는 제 3과정(도 1c)과 이후, 지중루프관(40)이 삽입된 보어홀(20)에 채움재(50)를 채워 매설(도 1d)하는 제 4과정을 통해 완료된다.
그런데 앞에서 언급한 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관의 매설과정은 보어홀(20)을 천공하는 제 1과정, 루프 보호구(30)를 끼워 넣은 제 2과정, 지중루프관(40) 삽입하는 제 3과정 및 채움재(50)를 채워 매설(도 1d)하는 제 4과정을 통해야만 완료되기 때문에 지중루프관(40)의 매설 설치작업시간이 장시간 소요되고, 루프 보호구(30)가 필히 구비되어야 하기 때문에 매설비용 또한 증가되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 종래 수직형 지열교환 장치에 구비되는 U자 형상의 관타입인 지중루프관의 매설과정 중 요구되는 루프 보호구(30) 없이도 U자 형상의 관타입인 지중루프관의 매설이 가능하여 공정비용을 절감시켜 주고, 공정시간도 단축시켜주는 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재, 이를 이용한 지중루프관용 매설 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명을 달성하기 위한 기술적 사상으로 본 발명의 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재는, 내부에 열교환매체가 수용되어 지중열을 회수하는 것으로, U자 형상의 관타입인 지중루프관과; 상기 U자 형상의 관타입인 지중루프관이 놓여질 수 있게 내부에 수용공간이 형성되고, 하단이 개방된 리더케이싱;으로 이루어진다.
본 발명의 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재에는, 상기 리더케이싱의 개방된 하단을 폐쇄시키는 맨드렐 슈;를 포함하고, 상기 맨드렐 슈는 상기 U자 형상의 관타입인 지중루프관에 고정된다.
상기 리더케이싱은 토사분산측 리더케이싱과 본체측 리더케이싱으로 착탈가능하게 분리구분되고, 상기 토사분산측 리더케이싱의 바깥 둘레면 중 장방향을 갖는 전·후측 둘레면에는 중앙을 중심으로 양측부에 길이방향을 따라 돌출되는 토사 안내용 장측 돌출턱이 돌출된다.
상기 토사분산측 리더케이싱의 바깥 둘레면 중 단방향을 갖는 좌·우측 둘레면에는 길이방향을 따라 돌출되는 토사 안내용 단측 돌출턱이 돌출된다.
그리고 본 발명의 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재를 이용한 지중루프관용 매설 장치는, 매설차량과; 일측부가 상기 매설차량에 회동가능하게 연결되는 굴착암과; 측부에 설치된 브라켓에 상기 굴착암의 타측부가 회동가능하게 연결되는 것으로 상측에 상부 풀리가 설치되고, 하측에 하부 풀리가 설치되는 리더와; 상기 리더에 설치되는 것으로, 와이어 드럼 및 상기 와이어 드럼을 회전시키는 구동모터를 갖는 구동부와; 상기 상부 풀리, 상기 하부 풀리 및 상기 와이어 드럼에 이동가능하게 감겨진 와이어로프와; 상기 와이어로프에 설치되는 케이싱 연결구와; 상기 케이싱 연결구에 상측부가 연결되어 상기 구동부의 구동에 의해 지중으로 관입 또는 인발되는 것으로, 내부에 U자 형상의 관타입인 지중루프관이 구비된 리더케이싱;으로 이루어진다.
상기 리더케이싱에는, 상기 U자 형상의 관타입인 지중루프관이 놓여질 수 있게 내부에 수용공간이 형성되고, 하단이 개방되며, 상기 리더케이싱의 개방된 하단을 폐쇄시키는 맨드렐 슈;를 포함하고, 상기 맨드렐 슈는 상기 U자 형상의 관타입인 지중루프관에 고정된다.
본 발명의 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재를 이용한 지중루프관용 매설 장치에는, 상기 리더의 하단부에 구비되는 것으로, 상기 리더케이싱에 구비된 U자 형상의 관타입인 지중루프관이 하부로 흘러내리지 않게 상기 리더케이싱에 연결된 상기 맨드렐 슈의 하면을 지지시키고, 상기 구동부의 구동 시 상기 U자 형상의 관타입인 지중루프관이 하부로 이동될 수 있도록 상기 맨드렐 슈의 하면 지지를 해제하는 관이동 방지부재를 포함한다.
상기 관이동 방지부재는, 일측이 상기 리더의 하단부에 설치되는 연결대와; 상기 연결대의 타측에 착탈가능하게 연결되는 것으로, 상기 리더케이싱이 위치될 수 있게 수용공간이 관통형성된 본체와; 일측이 상기 본체의 전측면에 회동가능하게 연결되고, 타측에 구름 롤러가 연결되어 상기 맨드렐 슈의 하면 일부를 지지하는 일측 지지부재와; 일측이 상기 본체의 좌측면에 연결되고, 타측이 상기 일측 지지부재에 연결되는 일측 탄성스프링과; 일측이 상기 본체의 전측면에 회동가능하게 연결되고, 타측에 구름 롤러가 연결되어 상기 맨드렐 슈의 하면 타부를 지지하는 타측 지지부재와; 일측이 상기 본체의 좌측면에 연결되고, 타측이 상기 타측 지지부재에 연결되는 타측 탄성스프링;으로 이루어진다.
본 발명의 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재를 지중루프관용 매설 장치를 이용하여 매설하는 방법은, 매설차량의 리더에 연결된 리더케이싱에 수직형 지열교환 장치에 구비되는 U자 형상의 관타입인 지중루프관을 삽입하는 단계와, 상기 리더의 하단부에 구비된 연결대에 관이동 방지부재를 결착시켜 관이동 방지부재의 일측 지지부재의 구름 롤러 및 타측 지지부재의 구름 롤러가 지중루프관 쪽을 지지하여 U자 형상의 관타입인 지중루프관이 하부로 흘러내리지 않게 고정시키는 단계와, 상기 매설차량에서 리더를 수직으로 세우는 단계와, 상기 리더에 구비된 구동부를 정회전되게 구동하여 상기 U자 형상의 관타입인 지중루프관이 구비된 리더케이싱이 관이동 방지부재에 구비된 양측의 지지부재의 구름 롤러들을 밀면서 지중으로 관입되는 단계와, 상기 리더에 구비된 구동부를 역회전되게 구동하여 상기 리더케이싱을 인발하여 U자 형상의 관타입인 지중루프관이 지중에 위치시키는 단계로 이루어진다.
상기 매설차량의 리더에 연결된 리더케이싱에 수직형 지열교환 장치에 구비되는 U자 형상의 관타입인 지중루프관을 삽입하는 단계에 있어서, 상기 U자 형상의 관타입인 지중루프관에는 맨드렐 슈가 고정된다.
본 발명은 종래 수직형 지열교환 장치에 구비되는 U자 형상의 관타입인 지중루프관의 매설과정 중 요구되는 루프 보호구(30) 없이도 U자 형상의 관타입인 지중루프관의 매설이 가능하여 공정비용을 절감시켜 주고, 공정시간도 단축시켜주는 효과를 발휘한다.
도 1은 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관의 매설과정을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재를 이용한 지중루프관용 매설 장치를 나타낸 측면도,
도 3은 본 발명의 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재를 이용한 지중루프관용 매설 장치의 구성 중 지중루프관용 매설 안내부재를 나타낸 요부 분해사시도,
도 4는 본 발명의 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재를 이용한 지중루프관용 매설 장치의 구성 중 지중루프관용 매설 안내부재를 나타낸 요부 결합사시도,
도 5는 본 발명의 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재를 이용한 지중루프관용 매설 장치의 구성 중 지중루프관용 매설 안내부재를 나타낸 요부 절개사시도,
도 6은 본 발명의 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재를 이용한 지중루프관용 매설 장치의 구성 중 리더케이싱, 리더, 구동부 및 와이어로프 등을 나타낸 요부 사시도,
도 7은 본 발명의 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재를 이용한 지중루프관용 매설 장치를 사용한 경우와 사용하지 않은 경우에 토사가 관입된 지중루프관으로 이동되는 경로를 나타낸 도면,
도 8 내지 도 12는 본 발명의 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재를 이용한 지중루프관용 매설 장치를 사용하여 U자 형상의 관타입인 지중루프관을 매설하는 과정을 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명의 실시예의 구성 및 작용에 대하여 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재를 이용한 지중루프관용 매설 장치를 나타낸 측면도이고, 도 3은 본 발명의 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재를 이용한 지중루프관용 매설 장치의 구성 중 지중루프관용 매설 안내부재를 나타낸 요부 분해사시도이며, 도 4는 본 발명의 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재를 이용한 지중루프관용 매설 장치의 구성 중 지중루프관용 매설 안내부재를 나타낸 요부 결합사시도이고, 도 5는 본 발명의 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재를 이용한 지중루프관용 매설 장치의 구성 중 지중루프관용 매설 안내부재를 나타낸 요부 절개사시도이며, 도 6은 본 발명의 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재를 이용한 지중루프관용 매설 장치의 구성 중 리더케이싱, 리더, 구동부 및 와이어로프 등을 나타낸 요부 사시도이고, 도 7은 본 발명의 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재를 이용한 지중루프관용 매설 장치를 사용한 경우와 사용하지 않은 경우에 토사가 관입된 지중루프관으로 이동되는 경로를 나타낸 도면이며, 도 8 내지 도 12는 본 발명의 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재를 이용한 지중루프관용 매설 장치를 사용하여 U자 형상의 관타입인 지중루프관을 매설하는 과정을 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재를 이용한 지중루프관용 매설 장치는 크게 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재 및 그 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재를 이용하여 지중으로 굴착 시 요구되는 각종 장치구성이 장착된 지중루프관용 굴착 차량(200)으로 이루어진다.
먼저, 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재는 내부에 열교환매체가 수용되어 지중열을 회수할 수 있도록 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)과, U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)이 놓여질 수 있게 내부에 수용공간(110)이 형성되고, 하단이 개방된 리더케이싱(100)으로 이루어진다.
여기서, 리더케이싱(100)의 하단을 개방한 이유는 그 개방된 하단을 통해 지중루프관(40)을 넣기 위함이다.
이 때문에, 지중에 관입 시 토사가 밀려들어 오는 폐단과 이로 인해, U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)이 파손되는 등의 위험성을 제거하고자 개방된 리더케이싱(100)의 하단을 폐쇄시키고자 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)에 맨드렐 슈(Mandrel-Shoe)(120)를 고정설치하여 제공한다.
여기서, 맨드렐 슈(120)는 지중에 관입 시 토사에서 전달되는 토압으로 인해 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)이 파손되는 것을 방지하기 위한 일환으로, 강도가 증대되도록 완만한 호형상을 갖는 평판으로 제작하는 것이 바람직하다.
또한, 완만한 호형상을 갖는 평판인 맨드렐 슈(120)가 리더케이싱(100)의 종단에 완벽하게 밀착될 수 있도록 리더케이싱(100)의 양측에 호형상에 대응되는 대응턱을 돌출형성하여 제공할 수 있다.
그리고 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)과 맨드렐 슈(120) 사이의 고정구조는 다양한 고정구조를 사용할 수 있으며 일예로, 맨드렐 슈(120)의 내측면에 고리(121)를 설치하고, 케이블 타이(122)를 고리(121)에 끼운 후 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)에 고정하는 구조를 이용할 수 있다.
이때, 맨드렐 슈(120)의 내측면에 설치되는 고리(121)는 일측부에 한 개, 타측부에 한 개 이렇게 한 쌍으로 구비되게 설치하여 케이블 타이(122)를 통해 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)에 고정 시 흔들리지 않고 고정될 수 있게 제공하는 것이 바람직하다.
또한, 리더케이싱(100)의 수용공간(110)에 타이수용홈을 형성하여 케이블 타이(122)가 걸리적 거리지 않고 밀착 고정될 수 있게 제공한다.
그리고 리더케이싱(100)은 지중으로 관입 후 인발 시 밀려드는 토사로 인해 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)이 파손되는 것을 방지하고자 토사분산측 리더케이싱(130)과 본체측 리더케이싱(140)으로 착탈가능하게 분리구분하여 제공하여 리더케이싱(100)을 지중에 관입 및 인발에 따른 사용 중 두 쌍의 토사 안내용 장측 돌출턱(131) 및 한 쌍의 토사 안내용 단측 돌출턱(132)이 마모될 경우 교체사용할 수 있게 제공한다.
이때, 토사분산측 리더케이싱(130)과 본체측 리더케이싱(140)은 다양한 착탈구조를 통해 결착 또는 분리될 수 있는데 일예로, 나사체결을 이용할 수 있다.
이러한 착탈구조를 갖는 토사분산측 리더케이싱(130)의 바깥 둘레면 중 장방향을 갖는 전·후측 둘레면에는 중앙을 중심으로 양측부에 길이방향을 따라 토사(土沙) 안내용 장측 돌출턱(131)이 돌출되게 하되, 그 돌출되는 토사 안내용 돌출턱의 돌출높이는 토사분산측 리더케이싱(130)의 종단에서 상부 쪽으로 갈수록 낮아지게 제작하고, 토사분산측 리더케이싱(130)의 바깥 둘레면 중 단방향을 갖는 좌·우측 둘레면에는 길이방향을 따라 토사 안내용 단측 돌출턱(132)이 돌출되게 하되, 그 돌출되는 토사 안내용 단측 돌출턱(132)의 돌출높이는 토사분산측 리더케이싱(130)의 종단에서 상부 쪽으로 갈수록 낮아지게 제작하여 제공한다.
이로 인해, 도 7을 참조하여, 리더케이싱(100)의 바깥 둘레면에 두 쌍의 토사 안내용 장측 돌출턱(131) 및 한 쌍의 토사 안내용 단측 돌출턱(132)이 돌출되지 않은 경우(도 7a) 지중에 관입되는 리더케이싱(100)의 압력으로 인해 토사(S)는 리더케이싱(100)의 부피만큼 밀려나갔다가 리더케이싱(100)을 인발 시 밀려들어 온다.
이때, 밀려들어오는 토사(S)는 지중루프관(40)인 U자 형상의 관을 압박하기 때문에 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)이 오그라드는 등의 변형이 발생할 위험성이 매우 높다.
반면에, 리더케이싱(100)인 토사분산측 리더케이싱(130)의 바깥 둘레면에 두 쌍의 토사 안내용 장측 돌출턱(131) 및 한 쌍의 토사 안내용 단측 돌출턱(132)이 돌출된 경우(도 7b, 도 7c) 돌출된 각 돌출턱(131,132) 및 각 돌출턱(131,132)의 돌출높이에 의해, 리더케이싱(100)을 인발 시 밀려들어오는 토사(S)는 지중루프관(40)인 U자 형상의 관을 비켜 가면서 즉, 공간부분부터 먼저 밀려들어 가도록 유도하여 줌으로써, U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)의 변형을 최소화시켜준다.
이 때문에, 종래 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관의 매설과정 중 루프 보호구(30)가 구비될 필요가 없으며, 리더케이싱(100)의 관입 및 인발 과정 중에 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)도 함께 매설할 수 있어 공정시간도 단축시켜 준다.
또한, 토사분산측 리더케이싱(130)의 내부에 형성된 수용공간(110)에는 중앙부분에 고정유도턱(111)을 구비하여 수용공간(110)에 넣어진 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)이 흔들리지 않게 제공한다.
상기 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재를 이용하여 지중으로 굴착 시 요구되는 각종 장치구성이 장착된 지중루프관용 굴착 차량(200)의 구성은 일측부가 매설차량(200)에 회동가능하게 연결되는 굴착암(210)과, 측부에 설치된 브라켓(211)에 굴착암(210)의 타측부가 회동가능하게 연결되는 것으로 상측에 상부 풀리(310)가 설치되고, 하측에 하부 풀리(320)가 설치되는 리더(300)와, 리더(300)에 설치되는 것으로, 와이어 드럼(410) 및 그 와이어 드럼(410)을 회전시키는 구동모터(420)를 갖는 구동부(400)와, 상부 풀리(310), 하부 풀리(320) 및 와이어 드럼(410)에 이동가능하게 감겨진 와이어로프(500)와, 와이어로프(500)에 설치되는 케이싱 연결구(510)와, 케이싱 연결구(510)에 상측부가 연결되어 구동부(400)의 구동에 의해 지중으로 관입 또는 인발되는 것으로, 내부에 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)이 구비된 리더케이싱(100)으로 이루어진다.
여기서, 굴착 차량(200)에 장착되는 굴착암(210)은 다양한 방향으로 회전될 수 있도록 필요에 따라 2개로 구분하여 제공할 수 있다.
또한, 구동부(400)에 구비되는 구동모터(420)는 정역회전이 가능한 모터를 이용한다.
그리고 상기 리더(300)의 하단부에 구비되는 것으로, U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)이 넣어진 리더케이싱(100)이 수직으로 세워질 시 하부로 흘러내리지 않도록 리더케이싱(100)에 연결된 맨드렐 슈(120)의 하면을 지지시키고, 구동부(400)의 구동 시 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)이 하부로 이동될 수 있도록 맨드렐 슈(120)의 하면 지지를 해제하는 관이동 방지부재(600)가 제공된다.
이러한 기능을 수행하는 관이동 방지부재(600)의 세부구성은 일측이 리더(300)의 하단부에 설치되는 연결대(610)와, 연결대(610)의 타측에 착탈가능하게 연결되는 것으로, 리더케이싱(100)이 위치될 수 있게 수용공간이 관통형성된 본체(620)와, 일측이 본체(620)의 전측면에 회동가능하게 연결되고, 타측에 구름 롤러가 연결되어 맨드렐 슈(120)의 하면 일부를 지지하는 일측 지지부재(630)와, 일측이 본체(620)의 좌측면에 연결되고, 타측이 일측 지지부재(630)에 연결되는 일측 탄성스프링(640)과, 일측이 본체(620)의 전측면에 회동가능하게 연결되고, 타측에 구름 롤러가 연결되어 맨드렐 슈(120)의 하면 타부를 지지하는 타측 지지부재(650)와, 일측이 본체(620)의 좌측면에 연결되고, 타측이 타측 지지부재(650)에 연결되는 타측 탄성스프링(660)로 이루어진다.
이상과 같이 구성되는 본 발명의 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재를 이용한 지중루프관용 매설 장치를 이용하여 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)을 매설하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 매설차량(200)을 수직형 지열교환 장치에서 지중열을 회수할 수 있도록 내부에 열교환매체가 수용되는 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)의 매설지역으로 이동한 후 매설차량(200)의 리더(300)에 연결된 리더케이싱(100)의 개방된 하단을 통해 수직형 지열교환 장치에 구비되는 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)을 넣어 수용공간(110)에 수용되도록 삽입(도 8 참조)한다.
그리고, 수직형 지열교환 장치에 구비되는 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)을 리더케이싱(100)의 개방된 하단에 삽입 후 맨드렐 슈(120)의 내측면에 설치된 고리(121)에 케이블 타이(122)를 끼운 상태에서 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)에 고정시킨다.
이후, 리더(300)의 하단부에 구비된 연결대(610)에 관이동 방지부재(600)를 결착시켜 관이동 방지부재(600)의 일측 지지부재(630)의 구름 롤러 및 타측 지지부재(650)의 구름 롤러가 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40) 쪽을 지지하여 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)이 하부로 흘러내리지 않게 고정(도 9 참조)시키는 기능을 수행한다. 이때, 양측의 지지부재(630,650)는 각각 일측 탄성스프링(640) 및 타측 탄성스프링(660)의 탄성력을 통해 고정을 유지하는 상태이다.
이후, 매설차량(200)의 운전석에서 굴착암(210)을 구동조작하여 리더(300)를 수직으로 세우면(도 10a 참조) 리더케이싱(100)에 넣어진 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40) 쪽은 관이동 방지부재(600)에 지지되어 하부로 흘러내리지 않고 고정된다.
여기서, 관입방향은 도 10a에서 처럼수직 방향으로 세워지거나 또는, 도 10b 또는 도 10c를 참조하여 비스듬히 기울어진 즉, 사선으로 기울여서도 관입할 수 있는데 이는, 토심이 얕은 지역에서도 사선으로 기울여서 관입하면 토심보다 긴 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)을 매설할 수 있기 때문이다.
이후, 매설차량(200)의 운전석에서 리더(300)에 구비된 구동부(400)의 구동모터(420)를 정회전(도면상에서는 시계방향)되게 구동하면, 와이어 드럼(410)에 감겨진 와이어로프(500)가 시계방향으로 감겨지면서 와이어로프(500)에 고정설치된 케이싱 연결구(510)가 하부로 이동하게 된다.
이때, 케이싱 연결구(510)에 고정연결된 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)이 구비된 리더케이싱(100)도 관이동 방지부재(600)를 이루는 본체(620)의 양측에 연결된 지지부재(630,650)들의 구름 롤러들을 밀면서 지중으로 관입(도 11 참조)된다.
여기서, 구름 롤러들에 지지 접촉되는 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)의 맨드렐 슈(120)는 구름 롤러들로 인해 최소한의 접촉마찰을 가지면서 하부로 이동될 수 있다.
U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)의 관입이 완료되면, 매설차량(200)의 운전석에서 리더(300)에 구비된 구동부(400)의 구동모터(420)를 역회전(도면상에서는 반시계방향)되게 구동하면, 와이어 드럼(410)에 감겨진 와이어로프(500)가 반시계방향으로 감겨지면서 와이어로프(500)에 고정설치된 케이싱 연결구(510)가 상부로 이동된다.
이때, U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)은 케이싱 연결구(510)와 분리된 상태이기 때문에 리더케이싱(100)은 인발되고, U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)은 지중(도 12 참조)에 위치되어 매설을 완료한다.
이와 같은, 과정의 반복을 통해 수직형 지열교환 장치에서 내부에 열교환매체가 수용되어 지중열을 회수하는 기능을 수행하는 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)들의 매설을 완료한다.
10 : 굴착기 20 : 보어홀
30 : 루프보호구 40 : 지중루프관
50 : 채움토 100 : 리더케이싱
110 ; 수용공간 111 : 고정유도턱
120 : 맨드렐 슈 121 : 고리
122 : 케이블 타이 130 : 토사분산측 리더케이싱
131 : 토사안내용 장측 돌출턱 132 : 토사안내용 단측 돌출턱
140 : 본체측 리더케이싱 200 : 매설차량
210 : 굴착암 211 : 브라켓
300 : 리더 310 : 상부 풀리
320 : 하부 풀리 400 : 구동부
410 : 와이어드럼 420 : 구동모터
500 : 와이어로프 510 : 케이싱 연결구
600 : 관이동 방지부재 610 : 연결대
620 : 본체 630 : 일측 지지부재
640 : 일측 탄성스프링 650 : 타측 지지부재
660 : 타측 탄성스프링 S : 토사

Claims (12)

  1. 내부에 열교환매체가 수용되어 지중열을 회수하는 것으로, U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)과;
    상기 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)이 놓여질 수 있게 내부에 수용공간(110)이 형성되고, 하단이 개방된 리더케이싱(100)과;
    상기 리더케이싱(100)의 개방된 하단을 폐쇄시키는 것으로, 상기 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)에 고정되는 맨드렐 슈(120);를 포함하되,
    상기 리더케이싱(100)은 토사분산측 리더케이싱(130)과 본체측 리더케이싱(140)으로 착탈가능하게 분리구분되고,
    상기 토사분산측 리더케이싱(130)의 바깥 둘레면 중 장방향을 갖는 전·후측 둘레면에는 중앙을 중심으로 양측부에 길이방향을 따라 돌출되는 토사(土沙) 안내용 장측 돌출턱(131)이 돌출되는 것을 특징으로 하는 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 토사분산측 리더케이싱(130)의 바깥 둘레면 중 단방향을 갖는 좌·우측 둘레면에는 길이방향을 따라 돌출되는 토사(土沙) 안내용 단측 돌출턱(132)이 돌출되는 것을 특징으로 하는 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재.
  5. 매설차량(200)과;
    일측부가 상기 매설차량(200)에 회동가능하게 연결되는 굴착암(210)과;
    측부에 설치된 브라켓(211)에 상기 굴착암(210)의 타측부가 회동가능하게 연결되는 것으로 상측에 상부 풀리(310)가 설치되고, 하측에 하부 풀리(320)가 설치되는 리더(300)와;
    상기 리더(300)에 설치되는 것으로, 와이어 드럼(410) 및 상기 와이어 드럼(410)을 회전시키는 구동모터(420)를 갖는 구동부(400)와;
    상기 상부 풀리(310), 상기 하부 풀리(320) 및 상기 와이어 드럼(410)에 이동가능하게 감겨진 와이어로프(500)와;
    상기 와이어로프(500)에 설치되는 케이싱 연결구(510)와;
    상기 케이싱 연결구(510)에 상측부가 연결되어 상기 구동부(400)의 구동에 의해 지중으로 관입 또는 인발되는 것으로, 내부에 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)이 놓여질 수 있게 내부에 수용공간(110)이 형성되고, 하단이 개방된 리더케이싱(100)과;
    상기 리더케이싱(100)의 개방된 하단을 폐쇄시키는 것으로, 상기 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)에 고정되는 맨드렐 슈(120)와;
    상기 리더(300)의 하단부에 구비되는 것으로, 상기 리더케이싱(100)에 구비된 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)이 하부로 흘러내리지 않게 상기 리더케이싱(100)에 연결된 상기 맨드렐 슈(120)의 하면을 지지시키고, 상기 구동부(400)의 구동 시 상기 U자 형상의 관타입인 지중루프관(40)이 하부로 이동될 수 있도록 상기 맨드렐 슈(120)의 하면 지지를 해제하는 관이동 방지부재(600);를 포함하되,
    상기 리더케이싱(100)은 토사분산측 리더케이싱(130)과 본체측 리더케이싱(140)으로 착탈가능하게 분리구분되고,
    상기 토사분산측 리더케이싱(130)의 바깥 둘레면 중 장방향을 갖는 전·후측 둘레면에는 중앙을 중심으로 양측부에 길이방향을 따라 돌출되는 토사(土沙) 안내용 장측 돌출턱(131)이 돌출되며,
    상기 관이동 방지부재(600)는, 일측이 상기 리더(300)의 하단부에 설치되는 연결대(610)와; 상기 연결대(610)의 타측에 착탈가능하게 연결되는 것으로, 상기 리더케이싱(100)이 위치될 수 있게 수용공간이 관통형성된 본체(620)와; 일측이 상기 본체(620)의 전측면에 회동가능하게 연결되고, 타측에 구름 롤러가 연결되어 상기 맨드렐 슈(120)의 하면 일부를 지지하는 일측 지지부재(630)와; 일측이 상기 본체(620)의 좌측면에 연결되고, 타측이 상기 일측 지지부재(630)에 연결되는 일측 탄성스프링(640)과; 일측이 상기 본체(620)의 전측면에 회동가능하게 연결되고, 타측에 구름 롤러가 연결되어 상기 맨드렐 슈(120)의 하면 타부를 지지하는 타측 지지부재(650)와; 일측이 상기 본체(620)의 좌측면에 연결되고, 타측이 상기 타측 지지부재(650)에 연결되는 타측 탄성스프링(660);으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재를 이용한 지중루프관용 매설 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서,
    상기 토사분산측 리더케이싱(130)의 바깥 둘레면 중 단방향을 갖는 좌·우측 둘레면에는 길이방향을 따라 돌출되는 토사(土沙) 안내용 단측 돌출턱(132)이 돌출되는 것을 특징으로 하는 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재를 이용한 지중루프관용 매설 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 매설차량의 리더에 연결된 리더케이싱에 수직형 지열교환 장치에 구비되는 U자 형상의 관타입인 지중루프관을 삽입하는 단계와,
    상기 리더(300)의 하단부에 구비된 연결대(610)에 관이동 방지부재(600)를 결착시켜 관이동 방지부재(600)의 일측 지지부재(630)의 구름 롤러 및 타측 지지부재(650)의 구름 롤러가 지중루프관 쪽을 지지하여 U자 형상의 관타입인 지중루프관이 하부로 흘러내리지 않게 고정시키는 단계와,
    상기 매설차량에서 리더를 수직으로 세우는 단계와,
    상기 리더에 구비된 구동부를 정회전되게 구동하여 상기 U자 형상의 관타입인 지중루프관이 구비된 리더케이싱이 관이동 방지부재(600)에 구비된 양측의 지지부재의 구름 롤러들을 밀면서 지중으로 관입되는 단계와,
    상기 리더에 구비된 구동부를 역회전되게 구동하여 상기 리더케이싱을 인발하여 U자 형상의 관타입인 지중루프관을 지중에 위치시키는 단계로 이루어지되,
    상기 매설차량의 리더에 연결된 리더케이싱에 수직형 지열교환 장치에 구비되는 U자 형상의 관타입인 지중루프관을 삽입하는 단계에 있어서, 상기 U자 형상의 관타입인 지중루프관에는 맨드렐 슈(120)가 고정되어 있는 것을 특징으로 수직형 지열교환 장치에 구비되는 지중루프관용 매설 안내부재를 지중루프관용 매설 장치를 이용하여 매설하는 방법.
  12. 삭제
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002303088A (ja) * 2001-04-06 2002-10-18 Nippon Steel Corp 地中熱利用熱交換チューブの設置方法
KR20080113712A (ko) * 2007-06-25 2008-12-31 박권용 연약지반 개량용 드레인재 시공장치
JP2009041894A (ja) 2007-08-07 2009-02-26 Yoshihiro Tatemoto 回転式先導鋼管引抜きによる地中熱交換方法
US20100139886A1 (en) * 2008-09-12 2010-06-10 Alain Desmeules System and method for geothermal conduit loop in-ground installation and soil penetrating head therefor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002303088A (ja) * 2001-04-06 2002-10-18 Nippon Steel Corp 地中熱利用熱交換チューブの設置方法
KR20080113712A (ko) * 2007-06-25 2008-12-31 박권용 연약지반 개량용 드레인재 시공장치
JP2009041894A (ja) 2007-08-07 2009-02-26 Yoshihiro Tatemoto 回転式先導鋼管引抜きによる地中熱交換方法
US20100139886A1 (en) * 2008-09-12 2010-06-10 Alain Desmeules System and method for geothermal conduit loop in-ground installation and soil penetrating head therefor

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