KR101096073B1

KR101096073B1 - 자연발전전기력 및 지열원을 이용한 도로결빙방지장치

Info

Publication number: KR101096073B1
Application number: KR20090021434A
Authority: KR
Inventors: 유규상
Original assignee: 주식회사 진솔에너지; 유규상
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2011-12-19
Also published as: KR20100103040A

Abstract

본 발명은 도로결빙방지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자연력을 이용하여 전기가 발전되도록 하고, 이러한 전기를 이용하여 지열원을 공급받은 결빙방지수가 더욱 높은 온도로 승온되도록 하여, 추운 계절 결빙되기 쉬운 터널 입출구 도로면, 교량의 도로, 음지의 도로 등의 도로면이 결빙되지 않도록 하여, 자동차의 사고를 미연에 방지할 수 있도록 하는 자연발전전기력 및 지열원을 이용한 도로결빙방지장치에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은 지열원을 이용하여 고온의 결빙방지수를 도로면(10)으로 공급되도록 하는 지열열교환장치(20)가 구비된 것으로, 상기 지열열교환장치(20)에는 지열원을 흡수하기 위한 지열원파이프(21)가 지중으로 설치되도록 구비되고, 상기 도로결빙방지장치(A)에는 상기 지열열교환장치(20) 측으로 전원을 공급하기 위한 지열교환용전원공급장치(30)가 구비되며, 상기 지열열교환장치(20)로부터 공급되는 결빙방지수를 공급받아 결빙우려가 있는 도로면(10) 내에 매설된 도로온열파이프(41)가 구비되고, 태양광으로부터 전기에너지를 생산하도록 하여 상기 지열교환용전원공급장치(30) 측으로 전력을 공급하는 태양광발전장치(31), 풍력발전장치(32), 일반전력원(33) 등이 구비되는 것을 특징으로 한다.

자연발전, 전력, 태양광발전, 풍력발전, 결빙, 터널, 교량

Description

자연발전전기력 및 지열원을 이용한 도로결빙방지장치{FREEZING AVOIDANCE SYSTEM OF ROAD USING NATURAL ELECTRICITY ENERGY AND GEOTHERMAN ENERGY}

일반적으로 도로는 자동자가 운행하도로 하기 위한 것으로, 도심을 지나는 도로 뿐만 아니라 산간지역 고산지대의 도로, 터널의 도로 등과 같이 다양한 장소에 시설되는 것이다.

특히 도로 위를 운행하는 자동자는 도로의 노면상태에 따라 운전상황을 달리하여야 하는 것으로, 비가 오거나 눈이 내리는 악천후에는 더욱 주의를 기울여 운 전을 해야만 한다.

이에 도심의 도로는 눈이 내리면 쉽게 제설작업을 할 수 있으나, 산간지역의 인적이 드문 곳은 내리는 눈의 양이 많은 반면, 쌓인 눈을 쉽게 제거하기가 곤란한 실정이다.

특히 추운 겨울에는 내린 눈이 그대로 얼게 되어, 결빙된 도로를 운행할 때에는 상당한 주의를 요하게 된다.

하지만 터널의 입출구, 음지의 커브길 등은 자동차가 미끄러질 수 있어, 자동차 사고의 위험이 있는 것이다. 특히 다른 도로가 결빙되지 않은 상태에서도 터널 입출구, 음지의 커브길 등은 결빙된 상태로 있을 수 있어, 다른 상태가 좋은 곳에서 고속으로 달리던 자동자는 해당 결빙도로를 통과할 때 제동되지 않아 대형사고가 발생할 우려가 있는 것이다.

이를 방지하기 위하여 결빙우려가 있는 도로 부근에는 제설용 모래가 쌓여 있으나, 급변하는 기상조건하에서는 특별히 관리자가 제설작업을 하기가 곤란하여, 결빙도로에서의 사고위험을 줄일 방안이 절실히 요구되는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명은 자연력을 이용하여 전기가 발전되도록 하고, 이러한 전기를 이용하여 지열원을 공급받은 결빙방지수가 더욱 높은 온도로 승온되도록 하여, 추운 계절 결빙되기 쉬운 터널 입출구 도로면, 교량의 도로, 음지의 도로 등의 도로면이 결빙되지 않도록 하여, 자동차의 사고를 미연에 방지할 수 있도록 하는 목적이 있다.

특히 산간지역 등과 같이 일반전원이 공급되기 곤란한 지역에서 자연력으로부터 전기에너지를 공급받도록 하는 목적이 있다.

또한 각 장치들 사이에 용매가 흐르도록 하는 파이프 및 지중에 설치되는 파이프의 이상상태를 자동을 감지되도록 하여 온수의 낭비를 방지하고 기기 파손을 방지하도록 하는 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자연발전전기력 및 지열원을 이용한 도로결빙방지장치는, 지열원을 이용하여 고온의 결빙방지수를 도로면(10)으로 공급되도록 하는 지열열교환장치(20)가 구비된 도로결빙방지장치(A)에 있어서, 상기 지열열교환장치(20)에는 지열원을 흡수하기 위한 지열원파이프(21)가 지중으로 설치되도록 구비되고, 상기 도로결빙방지장치(A)에는 상기 지열열교환장치(20) 측으로 전원을 공급하기 위한 지열교환용전원공급장치(30)가 구비되며, 상 기 지열열교환장치(20)로부터 공급되는 결빙방지수를 공급받아 결빙우려가 있는 도로면(10) 내에 매설된 도로온열파이프(41)가 구비되고, 태양광으로부터 전기에너지를 생산하도록 하여 상기 지열교환용전원공급장치(30) 측으로 전력을 공급하는 태양광발전장치(31)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

이에 상기 지열열교환장치(20)로부터 공급되는 결빙방지수를 공급받아 도로온열파이프(41) 측으로 공급하도록 하는 도로가열온수밸브장치(40)가 구비되고, 상기 도로가열온수밸브장치(40)는 외부온도감지센서(42)로부터 감지되는 온도값에 따라 도로밸브작동부(43)가 개폐되도록 구비될 수 있다.

또한 바람을 이용하여 전기에너지를 생산하도록 하여 상기 지열교환용전원공급장치(30) 측으로 전력을 공급하는 풍력발전장치(32)가 구비되고, 상기 지열교환용전원공급장치(30)는 상기 태양광발전장치(31) 및 상기 풍력발전장치(32)로부터 공급되는 전원이 충전되도록 하는 전력충전부(34)가 구비되며, 상기 지열교환용전원공급장치(30)의 전원공급제어부(301)는 상기 태양광발전장치(31) 및 상기 풍력발전장치(32)로부터 공급되는 전력의 세기가 약할 경우 일반전력원(33)으로부터 전력이 공급되어 충전되게 수전부(35)를 제어하도록 구비될 수 있다.

그리고 상기 지열교환장치(20)는 상기 지열교환용전원공급장치(30)와 신호송수신을 하는 신호송수신부(22); 지열온수의 온도를 감지하는 지열온수온도감지센 서(231); 가열되어 도로온열파이프(41) 측으로 공급되는 결빙방지수의 온도를 감지하는 가열온수온도감지센서(232); 상기 도로온열파이프(41) 측으로 공급되는 결빙방지수의 흐름을 감지하는 가열온수흐름감지센서(233); 상기 지열원파이프(21)를 통하여 공급되는 열원을 이용하여 결빙방지수의 온도가 상승하도록 하는 열교환작동부(25)가 포함되어 구비될 수 있다.

나아가 상기 열교환작동부(25)는, 상기 지열원파이프(21)를 통한 열원을 이용하여 결빙방지수가 상승된 온도로 가열되도록 하는 가열열교환부(26)가 구비되어지되, 상기 가열열교환부(26)는 상기 지열원파이프(21)와 연결된 지열원가열열교환부(211)와 열교환되는 흡열부(261); 상기 흡열부(261)를 흐르는 가열용매를 압축하여 고온으로 되도록 하는 승온압축기(262); 상기 승온압축기(262)로부터 공급되는 고온의 가열용매로부터 열기가 발열되도록 하는 방열부(263); 상기 방열부(263)에서 열기가 방출된 가열용매가 상기 흡열부(261) 이전에 팽창되도록 하는 가열팽창부(264); 상기 터널온열파이프(41)와 연결되어 결빙방지수가 상기 방열부(263)에서 방열되는 열기를 흡수하도록 하는 승열부(265)가 포함되어 구비될 수 있다.

상기와 같이 구비되는 본 발명은 자연력을 이용하여 전기가 발전되도록 하고, 이러한 전기를 이용하여 지열원을 공급받은 결빙방지수가 더욱 높은 온도로 승온되도록 하여, 추운 계절 결빙되기 쉬운 터널 입출구 도로면, 교량의 도로, 음지 의 도로 등의 도로면이 결빙되지 않도록 하여, 자동차의 사고를 미연에 방지할 수 있도록 하는 탁월한 효과가 있다.

특히 산간지역 등과 같이 일반전원이 공급되기 곤란한 지역에서 자연력으로부터 전기에너지를 공급받도록 하는 장점이 있다.

또한 각 장치들 사이에 용매가 흐르도록 하는 파이프 및 지중에 설치되는 파이프의 이상상태를 자동을 감지되도록 하여 온수의 낭비를 방지하고 기기 파손을 방지하도록 하는 장점이 있다.

이하 첨부되는 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 도로결빙방지장치에 대한 개략적인 구성도, 도 3은 본 발명에 따른 도로결빙방지장치에 대한 개략적인 제어구성도, 그리고 도 4는 본 발명에 따른 도려결빙방지장치의 결빌방지열교환작동부에 대한 개략적인 구성도가 각각 도시된 것이다.

즉 본 발명에 따른 자연발전전기력 및 지열원을 이용한 도로결빙방지장치(A)는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 지열원을 이용하여 고온의 결빙방지수를 도로면(10)으로 공급되도록 하는 지열열교환장치(20)가 구비된 도로결빙방지장치(A)에 관한 것이다.

그리고 이러한 상기 지열열교환장치(20)에는 지열원을 흡수하기 위한 지열원 파이프(21)가 지중으로 설치되도록 구비되고, 상기 도로결빙방지장치(A)에는 상기 지열열교환장치(20) 측으로 전원을 공급하기 위한 지열교환용전원공급장치(30)가 구비되어, 지열원파이프(21) 측으로 따뜻한 고온의 결빙방지수가 공급되도록 하기 위한 지열열교환장치(20) 측으로 지열교환용전원공급장치(30)에서 전력이 공급되도록 구비되는 것이다. 이러한 지열열교환장치(20)는 도 1 및 도 2에서와 같이 일반 지중에 설치되어 마련될 수 있으며, 또한 터널(11) 내부의 지중에 설치될 수도 있는 것이다. 그리하여 추운 겨울철 찬바람을 터널(11)이 막게 되어, 지열원파이프(21)를 통하여 공급되는 지열온수의 열기가 방출됨을 방지할 수도 있을 것이다.

이러한 지열교환용전원장치(30)에는 충전부재, 외부로부터 공급되는 전력을 입력받아 처리하기 위한 수전부재 및 지열열교환장치(20) 측으로 전력을 공급하기 위한 배전부재 등이 함께 구비될 수 있을 것이다.

특히 본 발명에 따른 도로결빙방지장치(A)는 겨울철과 같이 추운 날씨에 도로가 결빙되어, 도로결빙으로 인하여 도로면(10)을 운행하는 자동차가 미끄러져 사고가 발생되는 것을 방지하는 장치인 것이다.

특히 인적이 드문 산간지역, 광활한 들판, 교량위의 도로 등과 같이 갑작스런 기상변화로 인하여 관리자가 신속하게 대처하기 곤란한 지역의 도로면(10)에 설치되면 탁월한 효과가 있을 것이다.

이와 함께 도심의 경우에도 그늘지역의 경우에는 추운 날씨가 계속되는 경우에 도로가 항상 결빙상태에 있을 수 있어, 이와 같은 도로면의 결빙을 방지하거나, 또는 도심의 경우 한밤중 관리자가 신속하게 대처하기 곤란한 상황에서도 외부 온 도 감지 또는 도심 전체를 관할할 수 있는 통제실의 제어에 의하여서도 갑작스런 기온 변화로 도로의 결빙을 방지할 수 있도록 하는 등의 탁월한 장점이 있는 것이다.

이를 위한 상세구성을 살펴보면 다음과 같다.

즉 상기 지열열교환장치(20)로부터 공급되는 결빙방지수를 공급받아 결빙우려가 있는 도로면(10) 내에 매설된 도로온열파이프(41)가 구비되고, 또한 자연의 에너지인 태양광으로부터 전기에너지를 생산하도록 하여 상기 지열교환용전원공급장치(30) 측으로 전력을 공급하는 태양광발전장치(31)가 구비되는 것이다.

그리고 지열교환용전원공급장치(30) 측으로부터 전력을 공급받는 지열교환장치(20)의 세부구성을 살펴보면 다음과 같다.

즉 상기 지열교환장치(20)는 상기 지열교환용전원공급장치(30)와 신호송수신을 하는 신호송수신부(22); 지열온수의 온도를 감지하는 지열온수온도감지센서(231); 가열되어 도로온열파이프(41) 측으로 공급되는 결빙방지수의 온도를 감지하는 가열온수온도감지센서(232); 상기 도로온열파이프(41) 측으로 공급되는 결빙방지수의 흐름을 감지하는 가열온수흐름감지센서(233); 상기 지열원파이프(21)를 통하여 공급되는 열원을 이용하여 결빙방지수의 온도가 상승하도록 하는 열교환작동부(25); 열교환제어부(241); 열교환메모리부(242); 열교환전력수신부(243) 등이 포함되어 구비되는 것이다.

그리고 이와 같이 구비되는 본 발명에 따른 도로결빙방지장치(A)에는 다수 곳의 도로에 설치될 수 있는 도로가열온수밸브장치(40), 태양광발전장치(31)와 풍 력발전장치(32) 그리고 일반전력원(33) 등으로부터 전력을 공급받는 지열교환용전원공급장치(30), 도로가열온수밸브장치(40) 측으로 결빙방지수를 공급하는 지열열교환장치(20) 등, 다수의 장치들과 연결되어 작동되는 상태를 사용자가 살필 수 있도록 하기 위한 통제부의 통제장치(50)가 함께 마련될 수도 있을 것이다.

따라서 통제장치(50)와 함께, 도로가열온수밸브장치(40), 지열교환용전원공급장치(30), 지열열교환장치(20) 등은 서로 신호를 송수신하도록 구비될 수 있을 것이다.

그리하여 통제장치(50)의 경우 사용자가 살필 수 있도록 하기 위한 디스플레이어(51)와, 다른 장치들과 신호 송수신을 하기 위한 신호입출력부(52)가 구비될 수 있으며, 또한 외부 온도 및 습도 등 기상상황을 감지하기 위한 기상감지장치(53) 및 통제제어부(54) 등이 마련될 수 있을 것이다.

그리고 지중에 매설되어 지열원을 공급받기 위한 지열원파이프(21)가 구성된 지열열교환장치(20)에도 다수의 부재가 함께 마련될 수 있을 것이다. 즉 상기 지열교환장치(20)에는 상기 지열교환용전원공급장치(30), 도로가열온수밸브장치(40), 그리고 통제장치(50) 등과 신호송수신을 하는 신호송수신부(22)가 구비될 수 있을 것이다.

또한 지열원파이프(21)를 통하여 공급되는 지열온수의 온도를 감지하는 지열온수온도감지센서(231)가 구비될 수 있다. 그리하여 지중으로부터 공급받는 지열온수의 온도를 감지하며, 대체로 지열의 경우 10 ~ 15℃ 정도이므로 이보다 낮은 온도이어서 사용하기 곤란하거나 또는 너무 뜨거운 경우에는 지중의 상태가 이상상태 로 전환된 것이므로 이에 대한 조치를 취할 수 있도록 비상알림으로 전환되도록 제어할 수도 있을 것이다.

그리고 가열되어 도로온열파이프(41) 측으로 공급되는 결빙방지수의 온도를 감지하는 가열온수온도감지센서(232)가 구비될 수 있고, 상기 도로온열파이프(41) 측으로 공급되는 결빙방지수의 흐름을 감지하는 가열온수흐름감지센서(233)가 구비될 수 있을 것이다. 따라서 도로가열온수밸브장치(40)의 도로온열파이프(41) 측으로 정상적인 상태의 온도 및 압력을 갖는 결빙방지수를 공급하도록 하기 위한 것이다. 이때 결빙방지수의 적정 온도는 해당 지역의 자연환경 및 계절 별에 따른 외부 환경의 기온이나 기상상황에 따라 알맞게 하여 설정될 수 있을 것이다.

우리나라의 겨울철 기온은 일반적인 지역의 경우 대체로 0 ~ -20도씨 정도이므로, 이에 대해 결빙방지수의 적정 온도로는 대체로 50 ~ 70도씨 정도로 하여 공급하게 되면 해당 도로의 도로면(10)이 결빙이 방지될 수 있을 것이다.

물론 산간지역과 같이 한겨울 아주 추울 때에는 -25도씨 이하로도 내려갈 수 있고, 도로면(10)에 매설된 도로온열파이프(41)의 길이가 길게 되는 경우에도 좀더 높은 온도의 결빙방지수를 공급하도록 마련될 수 있을 것이다. 따라서 우리나라 뿐만 아니라 더 추운 지역, 또는 우리나라보다 더욱 따뜻한 지역 등 다양한 기상조건에 따라 알맞은 조건의 결빙방지수가 공급되도록 마련될 수 있을 것이다.

이처럼 지중에 매설된 지열원파이프(21)로부터 공급되는 지열원이 결빙방지수를 가열하도록 하기 위한 전환장치가 더 부가될 수 있을 것이다. 즉 상기 지열원파이프(21)를 통하여 공급되는 열원을 이용하여 결빙방지수의 온도가 상승하도록 하는 열교환작동부(25)가 구비되는 것이다.

이러한 열교환작동부(25)는 히트파이프의 원리에 의하여 지열원의 에너지가 결빙방지수로 전달되도록 하는 것이다.

즉 상기 열교환작동부(25)에는 상기 지열원파이프(21)를 통한 열원을 이용하여 결빙방지수가 상승된 온도로 가열되도록 하는 가열열교환부(26)가 구비되는 것이다.

그리고 이러한 상기 가열열교환부(26)에는 상기 지열원파이프(21)와 연결된 지열원가열열교환부(211)와 열교환되는 흡열부(261); 상기 흡열부(261)를 흐르는 가열용매를 압축하여 고온으로 되도록 하는 승온압축기(262); 상기 승온압축기(262)로부터 공급되는 고온의 가열용매로부터 열기가 발열되도록 하는 방열부(263); 상기 방열부(263)에서 열기가 방출된 가열용매가 상기 흡열부(261) 이전에 팽창되도록 하는 가열팽창부(264); 상기 터널온열파이프(41)와 연결되어 결빙방지수가 상기 방열부(263)에서 방열되는 열기를 흡수하도록 하는 승열부(265) 등이 구비되는 것이다.

즉 지열원파이프(21)를 통하여 공급되는 지열온수는 일측의 지열원가열열교환부(211)를 통하여 흐르는 것으로, 지열원파이프(21)와 지열원가열열교환부(211) 등으로 하는 파이프 순환구조체를 통하여 계속해서 순환되어 흐르도록 마련되는 것이다. 그리하여 지중에 매설된 지열원파이프(21)를 지나는 지열온수가 지중으로부터 열을 흡수하게 되고, 이처럼 열을 흡수한 지열온수는 지열원가열열교환부(211)에서 방열되어 가열열교환부(26)의 흡열부(261) 측으로 열에너지가 전달되도록 마 련될 수 있는 것이다.

마찬가지로 가열열교환부(26) 측의 흡열부(261), 승온압축기(262) 부분, 방열부(263) 그리고 가열팽창부(264) 등으로 지나는 승온용매는 순환파이프 구조체 내에서 게속해서 순환되어 흐르도록 마련되는 것이다.

그리하여 지열온수가 흐르는 지열원가열열교환부(211)로부터 발열된 열에너지는 흡열부(261)를 지나는 승온용매에서 흡수하게 되고, 반대로 방열부(263)를 지나는 승온용매의 열에너지는 방열되어, 함께 구비되는 승열부(265) 내부의 결빙방지수 측으로 열에너지가 전달되도록 마련되는 것이다.

따라서 지열원파이프(21)를 통하여 흡수된 지중의 열에너지는 지열열교환장치(20)의 가열열교환부(26)를 통하여 결빙방지수 측으로 열에너지가 전달되도록 마련되는 것이다.

특히 지열원파이프(21)를 통하여 공급되는 지열온수는 결빙방지수에 비하여 저온인 상태로 공급될 수 있을 것이다.

이에 가열팽창부(264)를 통과한 승온용매가 팽창된 상태로 저온 상태일 때, 지열온수가 지나는 지열원가열열교환부(211)의 열에너지를 흡수하게 되어 저온의 승온용매가 가열되게 된다.

이후 승온용매는 승온압축기(262)를 통과하면서 압축과정을 거치게 되어, 더욱 상승된 온도로 가열되게 된다. 이처럼 한층 가열된 승온용매는 방열부(263)를 통하여 방열되도록 마련되는 바, 방열부(263)에서 방출되는 열에너지는 승열부(265)를 지나는 결빙방지수에서 흡수하여 고온의 상태로 도로면(10)으로 공급되 는 것이다.

그리고 방열부(263)에서 열에너지가 방출된 승온용매는 가열팽창부(264)에서 저압으로 팽창된 상태에서 다시 지열온수의 열기를 흡수하는 재순환과정을 반복하게 되는 것이다.

그리고 이러한 지열열교환장치(20)의 열교환작동부(25)에는 지열원으로부터 승온되도록 작동하는 가열열교환부(26)와 함께, 저온으로 되도록 하는 냉온열교환부(27)가 함께 구비될 수도 있을 것이다. 즉 지열원파이프(21)를 통하여 지중의 열기를 전달받은 냉온열교환부(27)에서는 냉온용매를 저온으로 낮추도록 마련될 수 있는 것이다. 즉 더운 여름철과 같은 계절에는 상온이 섭시 25도씨 이상, 심하게는 섭시 40도씨 정도로 더워 생활하기가 곤란할 수 있다. 이에 지중으로부터 공급되는 보통 10 ~ 15도씨 정도의 지열온수로부터 열교환에 의하여 냉온용매의 온도를 낮추도록 마련될 수도 있을 것이다.

즉 여름철 냉방장치는 내부분 실외기가 외부로 열기를 방출하는 정도에 따라 실내의 온도 또는 냉장고의 온도를 저온으로 되도록 하는 것이나, 여름철 외부 온도가 높기 때문에 실외기의 능률이 저하될 수 있을 것이다.

그리하여 여름철 외부 온도보다 비교적 낮은 온도로 공급되는 지열온수와 고온의 냉온용매 사이에 열교환이 이루어지도록 구비되면 더욱 효율이 높은 냉방장치 및 실외기 등이 마련될 수 있는 것이다.

즉 냉온열교환부(27) 측 부근으로 지열온수를 공급하여 열교환이 이루어지도록 하기 위한 지열냉각열교환부(212)가 마련될 수 있을 것이다.

이러한 지열냉각열교환부(212)와 근접되는 냉온열교환부(27)의 냉각부(273)에는 냉각압축기(272)를 통과한 냉온용매가 고온 고압의 상태로 공급되게 된다. 따라서 고온 고압의 냉온용매의 열에너지는 비교적 저온으로 되는 지열냉각열교환부(212) 측으로 열에너지를 방출되도록 하기 때문에, 이러한 열교환에 의하여 냉각부(273)를 통과한 냉온용매는 낮은 온도가 되는 것이다.

이후 냉각팽창부(274)에서는 냉온용매가 팽창되어 더욱 저온이 되도록 하는 것으로 이러한 저온의 냉온용매가 지나는 저온부(271)에 의하여, 실내냉방장치(276) 또는 냉장고로 공급되는 냉매가 냉온부(275)에서 낮은 온도로 되는 것이다. 따라서 더운 여름철 외부 기온에 비하여 저온을 형성하는 냉온열교환부(27)에 의하여 실내기 또는 냉장고 등이 더욱 효과적으로 냉각작용을 할 수 있게 되는 것이다.

그리고 지열원파이프(21)에 흐르는 결빙방지수, 가열열교환부(26)의 승온용매, 냉온열교환부(27)의 냉온용매 등은 저온 특성, 고온 특성 및 열팽창 등에 있어서 열교환에 알맞은 일반적인 용매가 이용될 수 있는 것이다.

이처럼 지열원으로부터 열에너지를 공급받는 지열열교환장치(20)의 열교환작동부(25)에서는, 더욱 높은 온도로 가열하기 위한 가열열교환부(26)와, 낮은 온도로 냉각시키기 위한 냉온열교환부(27) 등이 마련될 수 있는 것이다. 따라서 냉온열교환부(27)에 의해서는 냉방장치, 냉장고 등 낮은 온도를 유지해야 할 환경을 제공하게 된다. 또한 앞서 설명한 바와 같이 가열열교환부(26)에 의해서는, 겨울철에 음지의 도로, 터널(11) 입출구의 지면(111), 교량(12) 위의 도로 등은 비교적 다른 지역과 달리 쉽게 결빙되거나 한번 결빙되면 좀처럼 녹지 않아 자동차의 미끄럼 사고가 발생할 우려가 있으며, 이와 같은 지역의 결빙방지를 위하여 본 발명에 따른 도로가열온수밸브장치(40) 및 도로온열파이프(41)가 매설되도록 하며, 이러한 도로온열파이프(41) 측으로 공급되는 결빙방지수를 가열하기 위하여 가열열교환부(26)가 마련되는 것이다.

즉 겨울철에는 열교환작동부(25)의 가열열교환부(26)를 통하여 공급되는 따뜻한 온수가 도로면(10)의 지열원파이프(21)로 공급되어 결빙을 방지하고, 통제센터 등에 난방수를 공급하도록 하면서, 이와 함께 냉온열교환부(27)에 의하여 공급되는 차가운 냉매에 의하여 냉장고 등이 운영되도록 구비될 수도 있을 것이다.

또한 반면 여름철에는 도로의 결빙을 방지할 필요는 없으나, 산간지역의 추운 곳에서는 열교환작동부(25)의 가열열교환부(26)를 통하여 공급되는 온수를 이용하여 목욕수로 이용하거나 온수로 사용할 수 있으면서, 냉온열교환부(27)를 통하여 공급될 수 있는 냉매에 의하여 냉장고를 가동하거나 통제센터 실내를 냉방할 수 있도록 구비될 수 있는 것이다.

이처럼 상기 지열열교환장치(20)로부터 공급되는 결빙방지수를 공급받아 도로온열파이프(41) 측으로 공급하도록 하는 도로가열온수밸브장치(40)가 구비되는 것으로, 상기 도로가열온수밸브장치(40)는 외부온도감지센서(42)로부터 감지되는 온도값에 따라 도로밸브작동부(43)가 개폐되도록 구비될 수 있을 것이다.

그리고 통제장치(50) 및 지열열교환장치(20) 등 외부장치와 신호송수신을 위 한 신호송수신부(44), 지열열교환용전원공급장치(30)로부터 전력신호를 수신받기 위한 전력수신부(45), 그리고 밸브제어부(46) 등이 함께 포함되어 구비될 수도 있을 것이다.

그리하여 해당 지역의 외부 기온이 낮은 것으로 감지되는 경우에는 지열열교환장치(20) 측으로 온수인 결빙방지수를 보내도록 하는 요청신호를 발신할 수 있을 것이다. 또한 도로밸브작동부(43)가 작동되어 도로온열파이프(41)로 결빙방지수가 공급되도록 구비될 수 있을 것이다.

이와 함께 결빙방지수가 도로면(10)에 흐르도록 하는 도로온열파이프(41)에 대하여, 도로밸브작동부(43)에서 도로온열파이프(41) 측으로 흐르도록 하는 배출파이프(411) 측과, 도로온열파이프(41) 측에서 도로밸브작동부(43) 측으로 흐르도록 하는 유입파이프(412) 측이 구비되는 것이다. 이에 배출파이프(411) 측에 배출되는 결빙방지수의 압력을 측정하는 배출압력센서(413)가 구비되고, 또한 유입파이프(412) 측에 유입되는 결빙방지수의 압력을 측정하는 유입압력센서(414)가 함께 구비될 수도 있을 것이다.

그리하여 밸브제어부(46)에서는 배출압력센서(413)와 유입압력센서(414)에서 전송되는 결빙방지수의 흐름 압력에 대한 데이터 값을 비교하여, 비교 압력이 유사한 경우에는 정상상태로 하여 판별하게 된다. 반면 결빙방지수의 배출압력에 비하여 유입압력이 저하된 경우에는 도로온열파이프(41)가 훼손된 경우, 또는 파이프 중간이 막혀있는 상태 등, 결빙방지수의 흐름에 이상상태가 발생한 것으로 판별하게 된다. 따라서 이러한 이상상태가 발생되면 결빙방지수가 무한정 외부로 방출될 수도 있고, 반면 파이프가 막혀있는 경우에는 해당 펌프들이 과부하될 우려가 있는 것으로, 결빙방지수의 흐름을 차단하도록 도로밸브작동부(43)를 제어하게 된다.

이와 함께 이상상태의 발생에 대한 신호를 지열열교환장치(20) 측으로 전송하여 결빙방지수의 흐름량을 조절하거나 공급을 중단하도록 마련될 수도 있을 것이다. 또한 통제장치(50) 측으로도 이상상태에 대한 데이터 신호를 전송하여, 사용자가 조치를 취할 수 있도록 마련될 수 있을 것이다.

이처럼 도로면(10) 지중에 매설되는 도로온열파이프(41)에 대해 파이프의 파손 또는 막힘 등과 같이 이상상태를 감지할 수 있도록 하는 센서 및 모듈 등은 도로가열온수밸브장치(40)에 구비됨과 함께, 결빙방지수가 지열열교환장치(20)와 도로가열온수밸브장치(40) 사이에 흐르도록 하는 파이프 부재에 관해서도 설치될 수도 있을 것이다. 마찬가지로 지열원을 얻기 위하여 지중에 설치되는 지열원파이프(21)에 대해서도 파손 또는 막힘 등을 감지할 수 있는 센서 및 모듈이 구비될 수 있을 것이다.

이와 같이 구비되는 본 발명에 따른 자연발전전기력 및 지열원을 이용한 도로결빙방지장치(A)는 도시에 설치되는 경우에는 일반 발전회사의 전력을 공급받아 이용할 수도 있을 것이다. 그러나 산간오지, 들력, 외딴섬 등 일반 발전전력이 공급되기 곤란한 지역에 설치되면 더욱 편리하게 도로의 이용이 가능하게 될 것이다.

이처럼 산간오지, 들력, 외딴 섬과 같이 인적이 드물고 일반 발전전력이 공급되기 곤란하며, 제반 시설을 설치, 관리하기가 용이하지 않은 지역에 자연력을 이용한 발전시설을 함께 구비하여 시설될 수 있을 것이다.

즉 태양광발전, 풍력발전, 해안이나 섬에서는 조수력발전 등을 함께 이용하여 지열원이 효과적을 이용되도록 마련될 수 있을 것이다.

그리고 이러한 자연발전전기력은 지열교환용전원공급장치(30)로 공급되는 것으로, 대부분 자연적으로 발생되는 에너지를 전기로 생산하여 이용하기 때문에 발전을 위한 추가적인 에너지원 및 많은 관리가 소요되지 않는 장점이 있는 것이다.

이러한 발전 시설에 대한 구성을 살펴보면, 바람을 이용하여 전기에너지를 생산하도록 하여 상기 지열교환용전원공급장치(30) 측으로 전력을 공급하는 풍력발전장치(32)가 구비되는 것이다. 또한 앞서 살펴본 바와 같이 태양광발전장치(31)가 함께 구비될 수도 있고, 해안이나 섬지역의 경우 조수력발전장치가 함께 구비될 수도 있을 것이다.

이에 상기 지열교환용전원공급장치(30)는 상기 태양광발전장치(31) 및 상기 풍력발전장치(32) 등과 같은 자연력 발전장치들로부터 공급되는 전원이 충전되도록 하는 전력충전부(34)가 구비될 수 있는 것이다. 특히 자연력을 이용한 발전시설들은 자연환경에 의존하게 되고, 이러한 자연력으로는 바람, 태양광, 조수력 등이 있을 것이다. 그러나 바람은 태풍이 오는 때, 장마철, 비바람이 몰아치를 시기에는 강한 바람이 부는 반면, 어느 때에는 바람이 전혀 불이 않는 때도 있어, 풍력발전이 이뤄지지 않을 수도 있을 것이다. 또한 흐린날이나 한밤중에는 태양광을 이용한 발전이 이뤄지지 않으며, 조수력의 경우도 수면너울이 잔잔한 경우에는 많은 양을 발전하기가 곤란할 때가 있을 것이다.

따라서 이러한 자연력을 이용한 발전시설로부터 발전되는 전기가 수신되는 경우에는 전력을 전력충전부(34)에 충전되도록 하여, 항시 지열열교환장치(20) 등에 공급되도록 마련될 수 있는 것이다.

또한 상기 지열교환용전원공급장치(30)의 전원공급제어부(301)는 상기 태양광발전장치(31) 및 상기 풍력발전장치(32) 등과 같이 자연 발전장치들로부터 공급되는 전력의 세기가 약할 경우 일반전력원(33)으로부터 전력이 공급되어 충전되게 수전부(35)를 제어하도록 구비될 수도 있을 것이다. 따라서 자연력에 의한 발전되어 전송되는 전력의 세기가 약한 경우에는 일반 발전장치의 일반전력원(33)으로부터 공급되는 전력을 지열열교환장치(20) 등으로 공급되도록 마련될 수 있는 것이다.

물론 지열교환용전원공급장치(30)에는 통제장치(50), 지열열교환장치(20) 등과 신호송수신되도록 하는 신호송수신부(36), 통제장치(50), 지열열교환장치(20), 도로가열온수밸브장치(40) 등으로 전력을 공급하기 위한 배전부(37), 그리고 지열교환용전원공급장치(30)의 전원공급제어부(301) 등이 함께 마련될 수도 있을 것이다.

나아가 본 발명에 따른 도로결빙방지장치(A)에 있어서는 지열원으로 결빙방지수가 가온되도록 하여 도로면(10) 지중에 매설된 도로온열파이프(41)로 공급되도록 하는 지열열교환장치(20)에 대하여, 각 터널(10) 부근, 교량(12) 부근 및 음지의 결빙예상 부근에, 도 2에서와 같이 도로가열온수밸브장치(40)가 구비되도록 하여, 가온된 결빙방지수가 지열열교환장치(20)에서 도로가열온수밸브장치(40)로 공 급되도록 한 후, 환경에 따라 도로온열파이프(41) 측으로 공급되도록 구비될 수도 있을 것이다.

반면 도 1에서와 같이 가온된 결빙방지수가 지열열교환장치(20)에 바로 도로온열파이프(41) 측으로 공급되도록 하되, 도로의 파손, 온열파이프(41) 등의 파손여부 등을 감지하기 위한 부재가 지열열교환장치(20)에 함께 구비되도록 하여 구성될 수도 있을 것이다.

따라서 이와 같이 구비되는 본 발명은 자연력을 이용하여 전기가 발전되도록 하고, 이러한 전기를 이용하여 지열원이 더욱 높은 온도로 승온되도록 하여, 추운 계절 결빙되기 쉬운 터널(11) 입출구 터널도로면(111), 교량(12)의 도로, 음지의 도로 등의 도로면(10)이 결빙되지 않도록 하여, 자동차의 사고를 미연에 방지할 수 있도록 하는 탁월한 효과가 있는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 도로결빙방지장치에 대한 개략적인 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 도로결빙방지장치에 대한 개략적인 제어구성도.

도 4는 본 발명에 따른 도려결빙방지장치의 결빌방지열교환작동부에 대한 개략적인 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

A : 도로결빙방지장치 10 : 도로면

20 : 지열열교환장치 21 : 지열원파이프

22 : 신호송수신부 25 : 열교환작동부

26 : 가열열교환부 30 : 지열교환용전원공급장치

31 : 태양광발전장치 32 : 풍력발전장치

40 : 도로가열온수밸브장치 41 : 도로온열파이프

Claims

지열원을 이용하여 고온의 결빙방지수를 도로면(10)으로 공급되도록 하는 지열열교환장치(20)가 구비된 도로결빙방지장치(A)에 있어서,

상기 지열열교환장치(20)에는 지열원을 흡수하기 위한 지열원파이프(21)가 지중으로 설치되도록 구비되고,

상기 도로결빙방지장치(A)에는 상기 지열열교환장치(20) 측으로 전원을 공급하기 위한 지열교환용전원공급장치(30)가 구비되며,

상기 지열열교환장치(20)로부터 공급되는 결빙방지수를 공급받아 결빙우려가 있는 도로면(10) 내에 매설된 도로온열파이프(41)가 구비되고,

태양광으로부터 전기에너지를 생산하도록 하여 상기 지열교환용전원공급장치(30) 측으로 전력을 공급하는 태양광발전장치(31)가 구비되며,

바람을 이용하여 전기에너지를 생산하도록 하여 상기 지열교환용전원공급장치(30) 측으로 전력을 공급하는 풍력발전장치(32)가 구비되고,

상기 지열교환용전원공급장치(30)는 상기 태양광발전장치(31) 및 상기 풍력발전장치(32)로부터 공급되는 전원이 충전되도록 하는 전력충전부(34)가 구비되며,

상기 지열교환용전원공급장치(30)의 전원공급제어부(301)는 상기 태양광발전장치(31) 및 상기 풍력발전장치(32)로부터 공급되는 전력의 세기가 약할 경우 일반전력원(33)으로부터 전력이 공급되어 충전되게 수전부(35)를 제어하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 자연발전전기력 및 지열원을 이용한 도로결빙방지장치.
제 1항에 있어서,

상기 지열열교환장치(20)로부터 공급되는 결빙방지수를 공급받아 도로온열파이프(41) 측으로 공급하도록 하는 도로가열온수밸브장치(40)가 구비되고,

상기 도로가열온수밸브장치(40)는 외부온도감지센서(42)로부터 감지되는 온도값에 따라 도로밸브작동부(43)가 개폐되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 자연 발전전기력 및 지열원을 이용한 도로결빙방지장치.
삭제
제 1항 내지 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 지열교환장치(20)는 상기 지열교환용전원공급장치(30)와 신호송수신을 하는 신호송수신부(22);

지열온수의 온도를 감지하는 지열온수온도감지센서(231);

가열되어 도로온열파이프(41) 측으로 공급되는 결빙방지수의 온도를 감지하는 가열온수온도감지센서(232);

상기 도로온열파이프(41) 측으로 공급되는 결빙방지수의 흐름을 감지하는 가열온수흐름감지센서(233);

상기 지열원파이프(21)를 통하여 공급되는 열원을 이용하여 결빙방지수의 온도가 상승하도록 하는 열교환작동부(25)가 포함되어 구비되는 것을 특징으로 하는 자연발전전기력 및 지열원을 이용한 도로결빙방지장치.
제 4항에 있어서,

상기 열교환작동부(25)는,

상기 지열원파이프(21)를 통한 열원을 이용하여 결빙방지수가 상승된 온도로 가열되도록 하는 가열열교환부(26)가 구비되어지되,

상기 가열열교환부(26)는 상기 지열원파이프(21)와 연결된 지열원가열열교환부(211)와 열교환되는 흡열부(261);

상기 흡열부(261)를 흐르는 가열용매를 압축하여 고온으로 되도록 하는 승온압축기(262);

상기 승온압축기(262)로부터 공급되는 고온의 가열용매로부터 열기가 발열되도록 하는 방열부(263);

상기 방열부(263)에서 열기가 방출된 가열용매가 상기 흡열부(261) 이전에 팽창되도록 하는 가열팽창부(264);

상기 터널온열파이프(41)와 연결되어 결빙방지수가 상기 방열부(263)에서 방 열되는 열기를 흡수하도록 하는 승열부(265)가 포함되어 구비되는 것을 특징으로 하는 자연발전전기력 및 지열원을 이용한 도로결빙방지장치.