KR101000865B1 - 누기 차단기능을 갖는 가압 에어탱크를 이용한 용수 공급장치 - Google Patents

누기 차단기능을 갖는 가압 에어탱크를 이용한 용수 공급장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 별도의 전원을 사용하지 않고, 단지 가압 에어탱크에 압축 저장된 에어압력을 이용하여 가압 물탱크 내의 용수를 가압송수하면서 각 가정까지 신속하게 공급함은 물론 상기 가압 물탱크가 최저수위에 도달하면 자동으로 워터실린더의 유로를 닫아주어 에어압력이 외부로 누설됨을 차단하여 용수공급의 원활성을 제고할 수 있도록 하는 누기 차단기능을 갖는 가압 에어탱크를 이용한 용수 공급장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 수위변화에 따라 부구와 함께 상하로 연동하는 디스크가 최저수위에 도달시 자동으로 워터실린더의 유로를 닫아주어 에어압력이 외부로 누설됨을 방지하도록 하고, 상기 워터실린더에 급수가 시작되면 상부로 작용하는 급수 압력에 의해 디스크가 강제로 상향 이동하면서 유로를 개방하여 가압 물탱크에 물이 원활하게 공급될 수 있도록 함을 발명의 특징으로 한다.

Description

누기 차단기능을 갖는 가압 에어탱크를 이용한 용수 공급장치{A water supplying apparatus which uses a pressure air tank with function preventing air leak}
본 발명은 별도의 전원을 사용하지 않고, 단지 가압 에어탱크에 압축 저장된 에어압력을 이용하여 가압 물탱크 내의 용수를 가압송수하면서 각 가정까지 신속하게 공급함은 물론 상기 가압 물탱크가 최저수위에 도달하면 자동으로 워터실린더의 유로를 닫아주어 에어압력이 외부로 누설됨을 차단하여 용수공급의 원활성을 제고할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 상수도가 보급되지 않는 도서지역이나 두메산골 등지에서는 자체적으로 간이상수도를 마을이나 지역단위로 운용하고 있으며, 이러한 간이상수도의 대부분은 산의 중턱과 같은 높은 곳에 취수탱크를 설치하고, 수맥이 있는 지점에 지하로 파이프를 묻고 모터펌프를 가동하여 지하수를 끌어올려 상기 취수탱크에 저수하거나 또는 상기 모터펌프를 사용하지 않고 계곡을 따라 흐르는 자연 계곡수를 취수탱크에 저수한 후 가가호호 공급하여 사용하고 있는 실정이다.
종래의 간이상수도 운용방법에 따른 취수탱크는 필수적으로 마을에 인접하여 산이 있어야만 설치가 가능함에 따라 지역적인 특성상 마을에 산이 없는 경우에는 취수탱크를 저지대에 설치함으로써 저지대(평지)보다 높은 지대에 위치한 각 가정까지 지하수를 원활하게 공급하기 위해서는 별도의 가압펌프를 가동하여야만 하며, 이를 가동함에 따른 전력이 많이 소요됨으로써 전기료가 상승하는 일부의 개선점이 발생한다.
또한, 마을에 인접하여 산이 있더라도 해당하는 산의 주인은 취수탱크를 설치하는 허락을 꺼릴 뿐만 아니라 설령 설치공간을 임대하더라도 마을에 위치한 관정으로부터 산중턱에 위치한 취수탱크까지 이르는 구간 및 상기 취수탱크에서 마을의 가정까지 이르는 구간에 송수관로를 시설하여야만 함으로써 대량의 자재 및 시간과 인력이 소요됨으로써 공사비용이 증가하여 매우 비경제적인 문제점이 야기됨에 따라 이에 대한 개선을 절실하게 필요로 하고 있는 실정이다.
이와 같은 실정을 적극 감안한 선행기술로는 「특허출원 제2008-55804호, 명칭/압력탱크를 이용한 지하수 공급장치」가 제안되고 있다.
상기한 선출원 발명은 무전원으로 마을의 평지는 물론 고지대에 위치한 각 가정까지도 지하수를 원활하게 공급할 수 있는 유용한 효과를 제공하나, 누전이나 낙뢰사고로 인해 전원이 끊길 경우 미처 수중모터펌프를 가동할 수 없어 취수탱크에는 더 이상의 물공급이 중단됨에도 각 가정에서 물 사용을 계속함에 따라 상기 취수탱크에 저수된 물이 바닥나거나 또는 물 공급량보다 사용량이 상대적으로 많아 물이 바닥나는 경우 취수탱크 내의 저장된 물을 가압하던 에어압력은 송수관을 통해 외부로 모두 누설됨으로써 압력탱크에 별도의 에어압력을 충진하지 않는 이상 본연의 제 기능을 다할 수 없는 심각한 문제점이 야기된다.
아울러 선출원 발명은 압력을 보충하는 압력 자동보충장치가 구비되어 있으나, 이는 양수관을 통해 물공급이 이루어지는 경우에 한해 한시적으로 소량의 압력을 보충할 수 있을 뿐 완전하게 누설된 압력을 완벽하게 만충진할 수 없으며, 다만 이마저도 정상적인 양수가 이루어짐을 전제로 함으로써 그 실효성이 매우 낮은 실정이다.
본 발명은 상기한 선출원 발명의 지하수 공급장치가 내포하고 있는 제반 문제점을 적극적으로 해소하기 위한 것으로, 수위변화에 따라 부구와 함께 상하로 연동하는 디스크가 최저수위에 도달시 자동으로 워터실린더의 유로를 닫아주어 에어압력이 외부로 누설됨을 방지하도록 하고, 상기 워터실린더에 급수가 시작되면 상부로 작용하는 급수 압력에 의해 디스크가 강제로 상향 이동하면서 유로를 개방하여 가압 물탱크에 물이 원활하게 공급될 수 있도록 함을 발명의 해결과제로 한다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위한 수단으로 가압 물탱크의 하측에 에어압력 누출차단장치를 설치하되 상기 에어압력 누출차단장치는 워터챔버의 일측에 급배수관을 연결 설치하고, 상기 워터챔버의 타측 상부에 형성된 급수실린더의 유로 중앙에는 축 가이드홀더를 설치하며, 상기 축 가이드홀더에는 상하 측에 각각 부구 및 디스크가 설치된 디스크축을 삽입 설치하고, 상기 워터실린더의 외주면에 방사상으로 설치된 커버브라켓에는 디스크를 감싸면서 디스크의 상부 이동을 제한하는 디스크커버를 씌움 설치하는 기술을 강구한다.
본 발명에 따르면, 가압 에어탱크에 압축 저장된 에어압력을 가압 물탱크 내의 물을 가압송수하기 위한 동력원으로 활용함으로써 별도의 전원을 사용하지 않고 무전원으로 각 가정까지 용수를 원활하게 공급하는 효과를 제공한다.
또한, 상기 가압 물탱크가 최저수위에 도달하면 자동으로 부구와 함께 연동하는 디스크가 하강하면서 급배수관과 연결된 워터실린더의 유로를 닫아주어 에어압력이 급배수관을 통해 외부로 누설됨을 원천적으로 차단함으로써 상기 가압 에어탱크는 최적의 에어압력을 지속적으로 유지함에 따라 항상 무전원으로 용수를 원활하게 공급할 수 있는 효과를 제공한다.
아울러 상기 가압 물탱크 및 가압 에어탱크가 지하에 매설됨으로써 설치시공에 따른 불필요한 점유면적을 확보할 필요가 없고, 공사기간을 단축하여 공사비를 획기적으로 절감하며, 상기 가압 물탱크가 완전하게 밀봉된 상태로 지하에 매설됨으로써 보온성의 향상으로 겨울철 동파를 방지하고, 가압 물탱크 내부와 외부 공기와의 접촉을 완전 차단하면서 세균번식을 효율적으로 억제하여 식수로서의 활용도를 높이는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명이 적용된 용수 공급장치의 일 실시 예 종단면도
도 2는 본 발명 에어압력 누설 방지장치의 내부구조를 나타낸 종단면도
도 3은 본 발명 도 2의 A-A선 단면도
도 4는 본 발명 에어압력 누설 방지장치의 분리상태 일부절결 사시도
도 5는 본 발명의 디스크가 최저수위시 유로를 막아주는 상태의 확대단면도
도 6은 본 발명의 디스크가 유로를 개방하는 상태의 확대단면도
도 7은 본 발명 용수 공급장치의 다른 실시 예 종단면도
본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결수단을 보다 구체적으로 구현하기 위한 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전체적인 기술구성을 첨부된 도면에 의거 개략적으로 살펴보면, 가압 물탱크(100)와 통기관(202)을 매개로 연결 설치되고, 내부에 에어압력이 충진된 가압 에어탱크(200)와; 상기 가압 물탱크(100)의 내부 하측에 설치되고, 수위변화에 따라 상하로 작동하는 부구(340)와 함께 연동하는 디스크(360)가 상기 가압 물탱크(100)의 최저수위시 워터실린더(320)의 유로(321)를 자동으로 차단하여 외부로 에어압력이 누설됨을 차단하는 에어압력 누설 차단장치(300)를 구비하여 이루어짐을 알 수 있다.
이하, 상기 개략적인 구성으로 이루어진 본 발명을 실시 용이하도록 좀더 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 가압 물탱크(100)는 상부 중앙에 맨홀(101)이 형성되고, 내부에는 통상의 수위센서가 설치됨으로써 설정된 수위에 도달할 때까지 물공급이 지속되면서 용수를 저장할 수 있게 된다.
상기 가압 물탱크(100)의 상부에는 수동제어밸브(201)가 설치된 통기관(202)의 일측이 연결되고, 이 통기관(202)의 타측은 가압 에어탱크(200)에 연결되며, 상기 가압 에어탱크(200)의 내부에는 에어압력이 충진됨으로써 상기 가압 물탱크(100)에 물이 공급되면서 수위가 점진적으로 증가하면 가압 물탱크(100) 내의 공기층에 위치하는 에어압력은 통기관(202)을 통해 가압 에어탱크(200)로 이동하여 가압 에어탱크(200)에 압축 저장된 원래의 에어압력과 함께 더욱 압축 저장된 상태를 유지한다.
따라서, 마을주민이 물을 사용할 경우 별도의 가압펌프를 가동하지 않고서도 상기 가압 에어탱크(200)에 압축 저장된 에어압력은 자동으로 팽창하면서 가압 물탱크(100) 쪽으로 이동하여 저장된 물을 외부로 가압송수할 수 있게 된다.
이때 상기 통기관(202)에는 별도의 에어 보충주입구(205)가 연결 설치되고, 상기 에어 보충주입구(205)에는 에어콕크(206)가 설치됨으로써 용수 공급장치의 시공과정에서 상기 에어 보충주입구(205)를 통해 가압 물탱크(100) 내의 물을 가압하면서 배출할 수 있는 충분한 압력의 에어를 초기상태로 주입할 수 있을 뿐만 아니라 상기 용수 공급장치의 운용과정에서 주기적으로 가압 에어탱크(200) 내의 에어압력을 체크하여 조금이라도 부족하면 이를 즉각적으로 간편하게 보충할 수 있게 된다.
아울러 상기 가압 에어탱크(200)는 구조를 간소화할 수 있도록 도 1과 같이 가압 물탱크(100)의 외측에 이중자켓의 형태로 일체화된 일체형으로 구성될 수 있고, 또한 상기 가압 에어탱크(200) 및 가압 물탱크(100)는 도 7과 같이 개별적으로 분리된 분리형으로 설치 가능한 것으로, 양자는 모두 지하에 매설됨으로써 설치시공에 따른 불필요한 점유면적을 확보할 필요가 없고, 공사기간을 단축하여 공사비를 획기적으로 절감하는 효과를 제공한다.
상기 가압 물탱크(100)의 내부 하측에는 본 발명의 핵심기술인 에어압력 누설 차단장치(300)가 설치되는 것으로, 상기 에어압력 누설 차단장치(300)는 수위변화에 따라 상하로 작동하는 부구(340)와 함께 연동하는 디스크(360)가 최저수위에 도달할 때 자동으로 워터실린더(320)의 유로(321)를 차단함으로써 어떠한 경우에도 가압 물탱크(100)의 에어층에 존재하는 에어압력과 가압 에어탱크(200)에 충진된 에어압력이 외부로 누기됨을 차단하는 특별한 효과를 제공한다.
이와 같은 에어압력 누설 차단장치(300)의 기술구성은 가압 물탱크(100)의 내부 바닥면에 안착되는 장방형의 워터챔버(310)의 상부 일측에 급배수관(311)이 연결되고, 이 급배수관(311)은 가압 물탱크(100)를 관통하여 외부로 연결된다.
상기 급배수관(311)은 외부로부터 용수를 가압 물탱크(100)의 내부로 공급하는 급수경로의 역할과, 상기 가압 물탱크(100)에 저장된 용수를 외부로 배출하여 각 가정으로 공급하는 배수경로의 역할을 겸한다.
그리고 상기 급배수관(311)의 일측에는 수동제어밸브(312)가 설치되고, 이 수동제어밸브(312)의 후방에 각 가정으로 용수를 송수하는 송수관(313)이 분기 설치되며, 상기 송수관(313)의 연결부위 후방에는 용수를 외부로 송수하는 과정에서 용수가 양수관(314) 쪽으로 역류됨을 방지하는 체크밸브(315)가 설치되고, 상기 체크밸브(315)의 선단에 양수관(314)이 설치됨으로써 양수관(314)을 통해 유입되는 용수는 급배수관(311)을 경유하여 가압 물탱크(100)의 내부로 원활하게 공급될 수 있게 된다.
여기에서 상기 양수관(314)은 관정에 설치된 수중모터펌프가 양수한 지하수를 직접 공급할 수 있을 뿐만 아니라 별도의 저수탱크(1개 이상)에 저장시킨 용수를 자체적으로 펌핑하여 공급할 수도 있다.
상기 워터챔버(310)의 타측 상부에는 원통형의 워터실린더(320)가 설치되고, 상기 워터실린더(320)는 내부에 워터챔버(310)와 상호 연통하는 유로(321)가 상하로 관통하여 형성되며, 상단부에는 선택적으로 디스크(360)가 안착되면서 유로(321)를 닫아줄 수 있는 디스크시트(322)가 형성되고, 상기 디스크시트(322)에는 기밀을 유지하기 위한 패킹(323)이 추가로 부착됨으로써 디스크(360)는 상기 패킹(323)에 밀착되면서 외부로 미세한 에어압력마저도 누설됨을 효율적으로 차단한다.
상기 워터실린더(320)의 유로 중앙에는 축구멍(331)이 형성된 축 가이드홀더(330)가 설치되되, 이 축 가이드홀더(330)는 워터실린더(320)의 내주연에 부착된 다수의 연결살(332)을 매개로 일체화 연결됨으로써 견고한 고정상태를 유지하고, 상기 축 가이드홀더(330)의 축구멍(331)에는 상단부에 부구(340)가 일체로 설치된 디스크축(350)이 상하로 이동가능하게 삽입 설치된다.
또한, 상기 디스크축(350)의 중앙에는 원판형의 디스크(360)가 일체로 설치되고, 상기 디스크(360)는 도 5와 같이 수위변화에 따라 하강하는 부구(340)와 함께 연동으로 하강시 디스크시트(322)에 밀착되면서 유로(321)를 일시적으로 닫아주어 외부로는 더 이상의 용수배출이 중단됨은 물론 이와 동시에 에어압력이 외부로 누기 됨을 차단한다.
상기 디스크축(350)의 하단에는 수위상승에 따라 부구(340) 및 디스크(360)가 필요 이상으로 상부 이동함을 제한하는 스토퍼부재(370)가 설치된다. 따라서, 가압 물탱크(100)의 수위가 계속 상승함에도 상기 스토퍼부재(370)는 축 가이드홀더(330)에 걸리면서 디스크(360)가 더 이상 상부로 이동하지 않도록 제한할 수 있으며, 이와 동시에 디스크축(350)이 축 가이드홀더(330)로터 분리됨을 효율적으로 방지하며, 특히 상기 디스크축(350)의 길이 및 워터실린더(320)의 높이를 짧게 구성하여 구조를 간소화, 콤팩트하게 구현하면서도 유로(321)의 개폐조작을 원활하게 수행할 수 있는 효과를 제공한다.
아울러 본 발명은 상기 워터실린더(320)의 외주면에 도 3 및 도 4와 같이 방사상으로 다수의 커버브라켓(381)이 돌출 형성되고, 상기 커버브라켓(381)의 상부 외측에는 디스크(360)를 감싸면서 디스크(360)의 상부 이동을 추가로 제한하는 디스크커버(380)가 씌움 상태로 체결부재(382)로 관통하여 설치됨으로써 상기 커버브라켓(381)의 사이사이에는 상하로 관통하는 통수로(383)가 자연적으로 형성된다. 따라서, 상기 스토퍼부재(370)가 파손되더라도 디스크(360)는 디스크커버(380)의 내측에 수용된 상태이므로 어떠한 경우에도 상부 이동이 제한됨에 따라 디스크축(350)이 축 가이드홀더(330)로부터 분리되는 불상사를 방지하게 된다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 가압 물탱크(100)에 저장된 물이 최저수위에 도달하기 이전까지는 도 2와 같이 부구(340) 및 디스크(360)가 상부로 이동된 상태에서 유로(321)가 개방됨으로써 상기 가압 물탱크(100) 내의 물은 통수로(383)를 경유하여 디스크커버(380)의 내측으로 유동한 후 유로(321) 및 워터챔버(310)를 통과하여 급배수관(311)을 통해 외부로 원활하게 배수된다.
그러나 급작스런 누전이나 낙뢰사고로 인해 전원이 끊길 경우 미처 수중모터펌프를 가동할 수 없어 상기 가압 물탱크(100)에 더 이상의 물공급이 중단됨에도 각 가정에서 물 사용을 계속함에 따라 상기 가압 물탱크(100)에 저수된 용수가 최저수위에 도달하거나 또는 물 공급량보다 사용량이 상대적으로 많아 최저수위에 도달하는 순간 본 발명은 도 5와 같이 하강하던 디스크(360)가 디스크시트(322)에 착되면서 유로(321)를 일시적으로 닫아주어 워터실린더(320)를 통한 용수의 배수가 즉각적으로 중단됨은 물론 가압 물탱크(100) 내의 물을 가압하던 에어압력이 워터실린더(320)를 통해 외부로 누기 됨을 원천 봉쇄함으로써 오랜 시간이 지나더라도 가압 에어탱크(200)에 최초로 충진된 에어압력은 손실이나 변함이 없으므로 원활한 용수의 공급이 가능하다.
아울러 상기 가압 물탱크(100)에 정상적인 물공급이 재개되는 순간 급배수관(311)을 통해 유입된 물은 도 6과 같이 워터챔버(310)를 경유하여 워터실린더(320)의 유로(321)로 유입된 후 상향으로 작용하는 수압에 의해 디스크(360)를 상부로 밀어주면서 유로(321)를 개방함으로써 상기 유로(321)를 통과하여 통수로(383)를 통해 가압 물탱크(100)의 내부로 원활하게 공급될 수 있게 된다.
이러한 본 발명에 따르면, 최초로 충진된 에어압력은 장기간이 지나더라도 거의 손실량이 없으며, 설령 약간의 압력이 손실되더라도 에어 보충주입구(205)를 통해 손실량에 해당하는 만큼의 에어를 보충함으로써 가압 물탱크(100) 내의 용수를 무전원으로 가압 송수할 수 있는 충분한 에어압력을 지속적으로 유지할 수 있음은 자명한 사실이라 할 것이다.
100: 가압 물탱크 200: 가압 에어탱크
202: 통기관 205: 에어 보충주입구
300: 에어압력 누설 방지장치 310: 워터챔버
311: 급배수관 313: 송수관
315: 체크밸브 314: 양수관
320: 워터실린더 321: 유로
322: 디스크시트 330: 축 가이드홀더
340: 부구 350: 디스크축
360: 디스크 370: 스토퍼부재
380: 디스크커버 383: 통수로

Claims (7)

  1. 가압 물탱크(100)와 통기관(202)을 매개로 연결 설치되고, 내부에 에어압력이 충진된 가압 에어탱크(200)와;
    상기 가압 물탱크(100)의 내부 하측에 설치되고, 수위변화에 따라 상하로 작동하는 부구(340)와 함께 연동하는 디스크(360)가 상기 가압 물탱크(100)의 최저수위시 워터실린더(320)의 유로(321)를 자동으로 차단하여 외부로 에어압력이 누설됨을 차단하는 에어압력 누설 차단장치(300)를 구비하여 이루어지는 한편;
    상기 에어압력 누설 차단장치(300)는,
    상부 일측에 연결된 급배수관(311)이 가압 물탱크(100)를 관통하여 외부로 연결된 워터챔버와(310), 상기 워터챔버(310)의 타측 상부에 설치되고 상단부에 디스크시트(322)가 형성된 워터실린더(320)와, 상기 워터실린더(320)의 내주연에 부착된 다수의 연결살(332)을 매개로 내부의 유로(321) 중앙에 연결 설치된 축 가이드홀더(330)와, 상기 축 가이드홀더(330)에 상하로 이동가능하게 삽입 설치되고 상단부에 부구(340)가 설치된 디스크축(350)과, 상기 디스크축(350)의 중앙에 설치되어 하강시 디스크시트(322)에 밀착되면서 유로(321)를 닫아주는 디스크(360)와, 상기 디스크축(350)의 하단에 설치되고 축 가이드홀더(330)에 걸리면서 디스크(360)의 상부 이동을 제한하는 스토퍼부재(370)로 이루어진 것을 특징으로 하는 누기 차단기능을 갖는 가압 에어탱크를 이용한 용수 공급장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    가압 에어탱크(200)는 가압 물탱크(100)의 외측에 이중자켓의 형태로 일체화된 일체형으로 설치되거나 또는 상기 가압 에어탱크(200)와 가압 물탱크(100)는 개별적으로 분리된 분리형으로 설치된 것을 특징으로 하는 누기 차단기능을 갖는 가압 에어탱크를 이용한 용수 공급장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    통기관(202)에는 에어 보충주입구(205)가 연결 설치되고, 상기 에어 보충주입구(205)에는 에어콕크(206)가 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 누기 차단기능을 갖는 가압 에어탱크를 이용한 용수 공급장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    급배수관(311)의 일측에는 송수관(313)이 분기 설치되고, 상기 송수관(313)의 연결부위 후방에는 양수관(314)으로 역류를 방지하는 체크밸브(315)가 설치되며, 상기 체크밸브(315)의 선단에 양수관(314)이 연결된 것을 특징으로 하는 누기 차단기능을 갖는 가압 에어탱크를 이용한 용수 공급장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    양수관(314)은 관정에 설치된 수중모터펌프가 양수한 지하수를 직접 공급하거나 또는 별도의 저수탱크에 저장된 용수를 펌핑하여 공급하는 것을 특징으로 하는 누기 차단기능을 갖는 가압 에어탱크를 이용한 용수 공급장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    디스크시트(322)의 상단에는 패킹(323)이 추가로 부착된 것을 특징으로 하는 누기 차단기능을 갖는 가압 에어탱크를 이용한 용수 공급장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    워터실린더(320)의 외주면에는 방사상으로 다수의 커버브라켓(381)이 돌출 형성되고, 상기 커버브라켓(381)의 상부 외측에는 디스크(360)를 감싸면서 디스크(360)의 상부 이동을 제한하는 디스크커버(380)가 씌움 설치되며, 상기 커버브라켓(381)의 사이사이에는 통수로(383)가 형성되는 것을 특징으로 하는 누기 차단기능을 갖는 가압 에어탱크를 이용한 용수 공급장치.
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