KR101592221B1 - 태양열을 이용한 펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양열을 이용한 펌프에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 태양열로부터 발생 되는 에너지를 이용하여 저온 상 변화물질이 기화와 액화를 반복함으로 인해, 액체와 기체의 유동을 통해 펌프의 기능을 수행할 수 있도록 하는 태양열을 이용한 펌프에 관한 것이다.
본 발명에 따른 태양열을 이용한 펌프는, 내부에 물(10)과 상온에서도 기화되는 저온상변화물질(30)이 충진된 채로 밀폐되고, 하부에는 상기 물(10)이 유동 될 수 있는 물유동관(110)이 내부에서 외부로 배치되며, 상부에는 태양의 복사열이 내부로 흡수될 수 있도록 하는 열흡수면(120)이 구비되는 열흡수하우징(100); 상기 물유동관(110)에 연결되고 내부에 공기(50)가 충진 된 채로 밀폐되며, 상부에 상기 공기(50)가 유동 될 수 있는 제1공기유동관(210)이 내부에서 외부로 배치되되, 상기 열흡수하우징(100)의 저온상변화물질(30)이 태양 복사열로 인해 기화되어 상기 물(10)이 물유동관(110)을 통해 진입시 상기 공기(50)가 상기 제1공기유동관(210)을 통해 유동 되도록 하는 공기유동하우징(200); 상기 제1공기유동관(210)에 연결되고 내부에 공기(50)가 충진 된 채로 밀폐되며, 내부에 물(10)이 충진된 채로 상부가 개구된 별도의 수조(330)가 구비되고, 상기 공기유동하우징(200)의 공기(50)가 상기 제1공기유동관(210)을 통해 내부로 진입되어 제2공기유동관(310)을 통해 외부로 유동 될 수 있도록 하는 공기수조하우징(300); 및 상기 제2공기유동관(310)에 연결된 채로, 우수(20)가 충진 된 우수탱크(40) 내부에 배치되되, 상기 우수탱크(40)의 우수(20)가 내부로 유입된 후, 상기 제2공기유동관(310)으로 부터 유입되는 공기(50)에 의해 상기 우수(20)가 상기 우수탱크(40)의 외부로 배출될 수 있도록 하는 배출관(410)이 구비되는 펌프조(400);를 포함한다.

Description

태양열을 이용한 펌프{PUMP YSUNG SOLAR HEAT}
본 발명은 태양열을 이용한 펌프에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 태양열로부터 발생 되는 에너지를 이용하여 저온 상 변화물질이 기화와 액화를 반복함으로 인해, 액체와 기체의 유동을 통해 펌프의 기능을 수행할 수 있도록 하는 태양열을 이용한 펌프에 관한 것이다.
펌프(PUMP)는 압력작용을 이용하여 관을 통하여 유체를 수송하는 것으로, 저압의 용기 속에 있는 유체를 관을 통하여 고압의 용기 속으로 압송하는 장치이다.
이러한 펌프는 지하수의 배수, 농업용수의 이동, 건축물의 공사장이나 공장, 가정 등에서 유체가 이용되거나 수송되는 곳 및 유체가 강제로 이동되도록 하는 곳에서 사용되고 있다.
펌프로는 실린더 안을 피스톤 또는 플랜저가 왕복 운동하여, 송출밸브와 흡입밸브가 교체로 개폐되면서 액체를 흡입 또는 송출하는 왕복펌프가 사용되고 있다.
그리고, 펌프의 피스톤 작용을 하는 부분이 회전운동을 하여 피스톤 작용을 로터리에 행하면서 송출밸브와 흡입밸브가 사용되지 않는 로터리펌프가 사용되고 있다.
또한, 회전하는 임펠러의 바깥쪽에 스파이럴 형의 통로가 있는 펌프로, 공업 분야에 가장 많이 사용되는 원심펌프가 사용되고 있다.
이 밖에도, 축류펌프와 마찰펌프, 제트펌프, 기포펌프 등 기술의 발전함에 따라 다양한 분야에서 다양한 펌프가 사용되고 있다.
그러나, 이러한 펌프를 사용하기 위해서는, 지속적으로 전기가 공급되어야 하고, 전기가 지속적으로 소모됨으로써 펌프의 기능을 유지하는데 지속적인 비용소모가 발생 되는 경제적 문제점이 있었다.
그리고, 펌프를 사용함에 있어서, 작업자가 지속적으로 관찰 및 운전해야함으로 인한 노동력의 소모에 따른 비용소모가 발생 되는 경제적 문제점이 있었다.
더불어, 장시간 펌프의 이용 및 전기사용에 의한 발열과 유체와 전기에 의한 합선 등을 통해 화재 등의 안전사고가 자주 발생 되는 안전상의 문제점이 있었다.
특허문헌 대한민국공개특허 10-2008-0042074
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출 된 것으로, 본 발명에 따른 태양열을 이용한 펌프는, 화석연료나 전기 등의 지속적인 에너지소비를 최소화하면서도 펌프의 기능을 지속적으로 유지할 수 있는 태양열을 이용한 펌프를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명에 따른 태양열을 이용한 펌프는, 작업자가 관찰 및 운전하는 것을 최소화하면서도 자동으로 펌프의 기능이 수행될 수 있도록 할 수 있는 태양열을 이용한 펌프를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명에 따른 태양열을 이용한 펌프는, 장시간 펌프를 사용하면서도 펌프의 발열이나 합선 등에 의한 화재가 발생 되는 것을 방지하여 안전하게 사용할 수 있는 태양열을 이용한 펌프를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명에 따른 태양열을 이용한 펌프는, 내부에 물(10)과 상온에서도 기화되는 저온상변화물질(30)이 충진된 채로 밀폐되고, 하부에는 상기 물(10)이 유동 될 수 있는 물유동관(110)이 내부에서 외부로 배치되며, 상부에는 태양의 복사열이 내부로 흡수될 수 있도록 하는 열흡수면(120)이 구비되는 열흡수하우징(100); 상기 물유동관(110)에 연결되고 내부에 공기(50)가 충진 된 채로 밀폐되며, 상부에 상기 공기(50)가 유동 될 수 있는 제1공기유동관(210)이 내부에서 외부로 배치되되, 상기 열흡수하우징(100)의 저온상변화물질(30)이 태양 복사열로 인해 기화되어 상기 물(10)이 물유동관(110)을 통해 진입시 상기 공기(50)가 상기 제1공기유동관(210)을 통해 유동 되도록 하는 공기유동하우징(200); 상기 제1공기유동관(210)에 연결되고 내부에 공기(50)가 충진 된 채로 밀폐되며, 내부에 물(10)이 충진된 채로 상부가 개구된 별도의 수조(330)가 구비되고, 상기 공기유동하우징(200)의 공기(50)가 상기 제1공기유동관(210)을 통해 내부로 진입되어 제2공기유동관(310)을 통해 외부로 유동 될 수 있도록 하는 공기수조하우징(300); 및 상기 제2공기유동관(310)에 연결된 채로, 우수(20)가 충진 된 우수탱크(40) 내부에 배치되되, 상기 우수탱크(40)의 우수(20)가 내부로 유입된 후, 상기 제2공기유동관(310)으로 부터 유입되는 공기(50)에 의해 상기 우수(20)가 상기 우수탱크(40)의 외부로 배출될 수 있도록 하는 배출관(410)이 구비되는 펌프조(400);를 포함한다.
상기 열흡수하우징(100)은, 상기 열흡수하우징(100)의 외부에 배치되어 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 솔라셀(130)과, 상기 솔라셀(130)과 연결되되, 상기 열흡수하우징(100)의 내부에서 상기 솔라셀(130)의 전기에너지를 통해 가열되어 상기 저온상변화물질(30)이 기화되는 것을 보조하는 전열코일(140)이 포함된다.
상기 열흡수하우징(100)에서 공기유동하우징(200)으로는, 상기 열흡수하우징(100) 내부에 충진 된 상기 물(10)만 상호 유동 되고, 상기 공기유동하우징(200)에서 공기수조하우징(300)으로는, 상기 공기유동하우징(200) 내부에 충진된 공기(50) 또는 물(10)이 상호 유동 되며, 상기 공기수조하우징(300)에서 펌프조(400)로는, 상기 공기수조하우징(300) 내부에 충진 된 상기 공기(50)만 상호 유동 된다.
상기 공기수조하우징(300)과 상기 공기유동하우징(200)의 사이에는, 상기 공기수조하우징(300) 내부의 물(10)과 공기(50)가 상기 공기유동하우징(200)으로 유동 되되, 상기 공기유동하우징(200)의 물(10)과 공기(50)가 상기 공기수조하우징(300)로 유동 되는 것을 차단하는 제1역지변밸브(320)가 구비된다.
상기 펌프조(400)는, 상기 우수탱크(40) 내부의 우수(20)가 상기 펌프조(400) 내부로 진입되되 상기 펌프조(400)로 유입된 우수(20)가 다시 상기 우수탱크(40)로 유동 되는 것을 차단하는 제2역지변밸브(420)와, 상기 펌프조(400)와 상기 배출관(410)의 사이에 구비되어 상기 펌프조(400)내부의 상기 우수(20)가 상기 펌프조(400)에서 상기 배출관(410)으로 배출되되 상기 배출관(410)으로 유동 된 우수(20)가 다시 상기 펌프조(400)로 유입되는 것을 차단하는 제3역지변밸브(430)를 포함한다.
상기 저온상변화물질(30)은, 비중이 1보다 작고 물과 섞이지 않는 소수성 액체가 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 태양열을 이용한 펌프는, 펌프의 기능을 지속적으로 유지하면서도 에너지소비를 최소화하여 비용을 절감할 수 있는 경제적 효과가 있다.
본 발명에 따른 태양열을 이용한 펌프는, 작업자가 관찰 및 운전하는 것을 최소화하면서도 원활하게 펌프의 기능이 수행될 수 있도록 하여 노동비용 절감과 작업효율의 향상에 따른 경제적 효과가 있다.
본 발명에 따른 태양열을 이용한 펌프는, 장시간 펌프를 사용하면서도 펌프의 발열이나 합선 등에 의한 화재가 발생 되는 것을 방지하여 안전하게 사용할 수 있는 안전상의 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 태양열을 이용한 펌프를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양열을 이용한 펌프의 실시 예이다.
도 3은 본 발명에 따른 태양열을 이용한 펌프의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 태양열을 이용한 펌프의 사용상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 따른 펌프의 다른 사용상태를 나타내는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
이하의 상세한 설명에서는, 일 예로 태양열로부터 발생 되는 에너지를 이용하여 저온 상 변화물질이 기화와 액화를 반복함으로 인해, 액체와 기체의 유동을 통해 펌프의 기능을 수행할 수 있도록 하는 태양열을 이용한 펌프 [특히, 열흡수하우징, 공기유동하우징, 공기수조하우징, 펌프조]의 기술적 구성을 동일하게 적용할 수 있음은 물론이라 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 태양열을 이용한 펌프를 나타내는 도면이다.
도 1을 살펴보면, 본 발명에 따른 태양열을 이용한 밸브는, 태양 복사열이 내부로 흡수되도록 하는 열흡수하우징(100)과, 상기 열흡수하우징(100) 내부에 충진 된 물(10)이 유입되어 충진 되는 공기유동하우징(200)과, 상기 공기유동하우징(200)에 유입된 물(10)에 의해 상기 공기유동하우징(200) 내부의 공기가 유동 되어 공급되는 공기수조하우징(300)과, 상기 공기수조하우징(300) 내부의 공기가 유동 되어 공급됨으로 인해, 내부에 유입된 우수(20)가 외부로 배출되도록 하는 펌프조(400)가 포함될 수 있다.
여기서, 상기 펌프조(400)는, 상기 우수(20)가 내부에 충진 된 우수탱크(40)의 내부에 배치되게 된다.
상기 열흡수하우징(100)은, 내부에 물(10)과 상온 또는 저온에서도 기화되는 저온상변화물질(30)이 충진된 채로 밀폐되게 된다.
상기 열흡수하우징(100)의 하부에는 상기 물(10)이 유동 될 수 있는 물유동관(110)이 내부에서 외부로 배치되며, 상부에는 태양의 복사열이 내부로 흡수될 수 있도록 하는 열흡수면(120)이 구비될 수 있다.
여기서, 상기 열흡수하우징(100)은, 투명한 아크릴 또는 유리로 이루어져 태양 복사열이 상기 열흡수하우징(100) 내부로 원활하게 흡수되도록 할 수 있다.
이를 통해, 상기 열흡수하우징(100)은, 상기 열흡수면(120)을 통해 태양의 복사열이 내부로 흡수되어, 그 복사열을 통해 상기 저온상변화물질(30) 기화되면서 상기 열흡수하우징(100) 내에서 부피가 증가하게 된다.
즉, 상기 저온상변화물질(30)은, 태양의 복사열에 의해 기화되면서 상기 열흡수하우징(100)의 내부에서 상부로 떠오르게 되고, 부피가 커지면서 상기 물(10)을 상기 물유동관(110)으로 밀어내는 역할을 담당하게 된다.
상기 열흡수하우징(100) 내부의 물(10)은 상기 열흡수하우징(100)의 하부에 배치되게 되고, 상기 저온상변화물질(30)은 상기 열흡수하우징(100) 내부의 상기 물(10)의 수면 위로 배치되는 것이 바람직하다.
그렇기 때문에, 상기 열흡수하우징(100)에 연결되는 상기 물유동관(110)은 상기 열흡수하우징(100) 내부의 물(10)이 배치되는 상기 열흡수하우징(100)의 하부에 연결되는 것이 바람직하다.
이러한 상기 저온상변화물질(30)로는 비중이 1보다 작고 물과 섞이지 않는 소수성 액체가 사용될 수 있다.
일례로는 상기 저온상변화물질(30)로 기화되는 끓는점이 34.48℃로 낮은 에틸에테르(ethyl ether)가 사용될 수 있다.
특히, 상기 저온상변화물질(30)로는, 사용상 안전하다면 기화 점이 40℃ 이하로 낮은 다양한 물질이 사용될 수 있는 것은 당연하다.
그리고, 상기 열흡수면(120)은, 상기 열흡수하우징(100) 내부로 태양의 복사열을 원활하게 흡수하기 위하여, 상기 열흡수하우징(100)의 상부 내면에 그물 형태로 형성되는 열 전도성이 높은 금속 또는 적외선 흡수가 잘되는 검은색의 합성수지 필름이 사용될 수 있다.
이러한 상기 열흡수면(120)은, 상기 열흡수하우징(100)의 내부에 배치되어 태양의 적외선이 상기 열흡수하우징(100)의 내부로 원활하게 흡수될 수 있도록 보조하는 역할을 담당하게 된다.
이렇게, 상기 열흡수하우징(100)의 내부에 태양 복사열이 흡수되게 되면 상기 열흡수하우징(100) 내부의 온도가 올라가 상기 저온상변화물질(30)이 기화되면서 부피가 증가하여 상기 열흡수하우징(100) 내부의 물(10)이 상기 물유동관(110)을 통해 상기 공기유동하우징(200)으로 공급되게 된다.
상기 물유동관(110)은, 상기 열흡수하우징(100) 내부의 물(10)이 상기 공기유동하우징(200)으로 상호 유동 될 수 있도록 하는 역할을 담당하게 된다.
그리고, 상기 물유동관(110)의 직경은, 상기 열흡수하우징(100)에서 상기 공기유동하우징(200)으로 물(10)이 원활하게 상호 유동 가능하다면 상황에 따라 다양한 크기를 갖을 수 있는 것이 당연하다.
한편, 상기 공기유동하우징(200)은, 상기 물유동관(110)에 연결되고 내부에 공기(50)가 충진 된 채로 밀폐되며, 상부에 상기 공기(50)가 유동 될 수 있는 제1공기유동관(210)이 내부에서 외부로 배치된다.
그리고, 상기 공기유동하우징(200)은, 상기 열흡수하우징(100)의 저온상변화물질(30)이 태양 복사열로 인해 기화되어 상기 물(10)이 물유동관(110)을 통해 상기 공기유동하우징(200)의 내부로 진입시, 상기 공기유동하우징(200) 내부의 상기 공기(50)가 상기 제1공기유동관(210)을 통해 상기 공기수조하우징(300)으로 유동 되도록 한다.
즉, 상기 공기유동하우징(200)은, 상기 열흡수하우징(100) 내부의 물(10)이 상기 공기유동하우징(200)의 내부로 공급시, 상기 공기유동하우징(200) 내부의 공기(50)가 상기 제1공기유동관(210)을 통해 상기 공기수조하우징(300)으로 유동 되도록 하는 매개체 역할을 담당하게 된다.
이를 위해, 상기 공기유동하우징(200)에 연결되는 상기 물유동관(110)은, 상기 공기유동하우징(200)의 하부에 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 물유동관(110)을 통해 상기 열흡수하우징(100) 내부의 물(10)이 상기 공기유동하우징(200)의 하부로 진입하게 되면, 상기 공기유동하우징(200)의 상부에 연결되는 상기 제1공기유동관(210)을 통해 상기 공기유동하우징(200) 내부의 공기(50)가 상기 공기수조하우징(300)으로 원활하게 유동 될 수 있도록, 상기 제1공기유동관(210)은 상기 공기유동하우징(200)의 상부에 연결되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 공기수조하우징(300)은, 상기 제1공기유동관(210)에 연결되고 내부에 공기(50)가 충진 된 채로 밀폐된다.
또한, 상기 공기수조하우징(300)은, 내부에 물(10)이 충진된 채로 상부가 개구된 별도의 수조(330)가 구비고, 상기 공기유동하우징(200)의 공기(50)가 상기 제1공기유동관(210)을 통해 내부로 진입되어 외부로 유동 될 수 있도록 하는 제2공기유동관(310)을 구비한다.
여기서, 상기 공기유동하우징(200)의 공기(50)가 상기 공기수조하우징(300)의 내부로 진입되게 되면, 상기 공기수조하우징(300)의 내부에 충진 된 공기(50)는 상기 제2공기유동관(310)을 통해 상기 펌프조(400)로 유동 되게 되는 것이다.
이때, 상기 공기유동하우징(200)으로 진입된 물(10)이 상기 공기수조하우징(300)의 내부로 유입될 수 있는데, 이의 경우 상기 공기수조하우징(300)의 내부로 유입된 물(10)은 다시 공기유동하우징(200)으로 유동 되게 된다.
또한, 상기 공기수조하우징(300) 내부에 구비된 상기 수조(330)의 물(10)이 상기 수조(330)에서 넘칠 경우에도, 다시 공기유동하우징(200)으로 유동 되게 된다.
이렇게, 상기 공기수조하우징(300)의 물(10)이 다시 공기유동하우징(200)으로 유동 되는 것은 하기에서 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
여기서, 일단이 상기 공기유동하우징(200)의 상부에 연결되는 상기 제1공기유동관(210)의 타단은 상기 공기유동하우징(200) 내부의 공기(50)가 상기 공기수조하우징(300)으로 원활하게 유동 될 수 있도록, 상기 공기수조하우징(300)의 상부에 연결되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 공기수조하우징(300)의 상부에 연결되는 상기 제1공기유동관(210)은 상기 공기수조하우징(300)의 내부에 배치된 수조(330)의 위치보다 높은 위치에 연결되는 것이 바람직하다.
이러한 구조는, 상기 공기수조하우징(300) 내부에 구비된 상기 수조(330)의 물(10)이 상기 제1공기유동관(210)을 통해 상기 공기유동하우징(200)으로 직접 유동 되는 것을 차단하기 위해서이다.
그리고, 상기 공기수조하우징(300) 내부에서 상기 펌프조(400)로 공기(50)가 원활하게 유동 될 수 있도록, 상기 제2공기유동관(310)의 선단은 상기 공기수조하우징(300)의 상부에 연결되고, 상기 제2공기유동관(310)의 말단은 상기 펌프조(400)의 상부에 연결되는 것이 바람직하다.
마찬가지로, 상기 제2공기유동관(310)의 연결구조는 상기 공기수조하우징(300) 내부에 구비된 상기 수조(330)의 물(10)이 상기 펌프조(400)로 유동 되는 것을 차단하고, 상기 펌프조(400)의 내부로 충진 된 우수(20)가 상기 공기수조하우징(300)의 내부로 유입되는 것을 차단하기 위함이다.
마지막으로, 상기 펌프조(400)는, 상기 제2공기유동관(310)에 연결된 채로, 우수(20)가 충진 된 우수탱크(40) 내부에 배치된다.
여기서, 상기 펌프조(400)는, 상기 우수탱크(40)의 하부에 배치되어 상기 우수탱크(40)의 내부로 유입된 상기 우수(20)가 상기 펌프조(400)로 충분히 유입될 수 있도록 배치되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 펌프조(400)는, 상기 우수탱크(40)의 우수(20)가 내부로 유입된 후, 상기 제2공기유동관(310)으로부터 유입되는 상기 공기수조하우징(300)의 공기(50)에 의해 상기 우수(20)가 상기 우수탱크(40)의 외부로 배출될 수 있도록 하는 배출관(410)이 구비된다.
이때, 상기 배출관(410)의 일단은 상기 펌프조(400)에 연결되고 상기 배출관(410)의 타단은 상기 우수탱크(40)의 내부에서 외부로 노출되게 배치되게 된다.
결과적으로, 상기 펌프조(400) 내부로 유입된 상기 우수(20)는, 상기 제2공기유동관(310)을 통해 상기 공기수조하우징(300)으로부터 유입된 공기(50)가 상기 펌프조(400) 내부로 유입될 경우에만 상기 배출관(410)을 통해 상기 펌프조(400)와 상기 우수탱크(40)의 외부로 배출될 수 있게 된다.
한편, 상기 공기유동하우징(200)은, 태양의 복사열을 직접적으로 받을 필요가 없기 때문에 별도의 차광막(250)으로 가려지거나 태양 복사열이 직접적으로 전달되지 않은 장소에 배치될 수 있다.
결과적으로, 상기 물유동관(110)은, 상기 열흡수하우징(100)의 하부와 상기 공기유동하우징(200)의 하부를 상호 연결하면서 상기 열흡수하우징(100) 내부의 물(10)이 상기 공기유동하우징(200)으로 상호 유동 될 수 있도록 설치된다.
그리고, 상기 제1공기유동관(210)은, 상기 공기유동하우징(200)의 상부와 상기 공기수조하우징(300)에 연결되어 상기 공기유동하우징(200) 내부의 공기(50)가 상기 공기수조하우징(300)으로 상호 유동 될 수 있도록 설치된다.
또한, 상기 제2공기유동관(310)은, 상기 공기수조하우징(300)의 상부와 상기 펌프조(400)의 상부를 상호 연결하면서 상기 공기수조하우징(300) 내부의 공기(50)가 상기 펌프조(400)로 상호 유동 될 수 있도록 설치되게 된다.
여기서, 상기 열흡수하우징(100) 내부의 상기 저온상변화물질(30)은 상기 공기유동하우징(200) 내부로 유동 되지 않고, 상기 열흡수하우징(100) 내부에서 기화 또는 액화되는 것이 바람직하다.
더불어, 상기 열흡수하우징(100)과 공기유동하우징(200), 공기수조하우징(300) 및 펌프조(400)에 상기 물유동관(110)과 제1공기유동관(210), 제2공기유동관(310) 및 배출관(410)이 연결되는 부위에는 내부의 물(10) 또는 공기(50)가 외부로 누출되는 것을 차단하고 상기 열흡수하우징(100)과 공기유동하우징(200) 공기수조하우징(300) 및 펌프조(400)의 내부를 밀폐하기 위한 고무 또는 실리콘 재질의 패킹(미도시)이 설치될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 태양열을 이용한 펌프의 실시 예이다.
도 1을 참조하여, 도 2를 살펴보면, 상기에 언급된 바와 같이, 태양 복사열이 내부로 흡수되도록 하는 열흡수하우징(100)과, 상기 열흡수하우징(100) 내부에 충진 된 물(10)이 유입되어 충진 되는 공기유동하우징(200)과, 상기 공기유동하우징(200)에 유입된 물(10)에 의해 상기 공기유동하우징(200) 내부의 공기가 유동 되어 공급되는 공기수조하우징(300)과, 상기 공기수조하우징(300) 내부의 공기가 유동 되어 공급됨으로 인해, 내부에 유입된 우수(20)가 외부로 배출되도록 하는 펌프조(400)가 포함될 수 있다.
이때, 상기 열흡수하우징(100)은, 상기 열흡수하우징(100)의 외부에 배치되어 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 솔라셀(130)과, 상기 솔라셀(130)과 연결되되, 상기 열흡수하우징(100)의 내부에서 상기 솔라셀(130)의 전기에너지를 통해 가열되어 상기 저온상변화물질(30)이 기화되는 것을 보조하는 전열코일(140)이 포함될 수 있다.
상기 솔라셀(130)은, 상기 열흡수하우징(100)의 외부에 배치되어 태양에너지를 흡수하여 전기에너지로 변한 한 후, 상기 열흡수하우징(100)의 내부에 배치된 상기 전열코일(140)에 전달하게 된다.
즉, 상기 솔라셀(130)은, 상기 전열코일(140)에 전기에너지를 제공하는 역할을 담당하게 된다.
또한, 상기 솔라셀(130)은 상기 전열코일(140)에 원활하게 전기에너지를 제공할 수 있다면 다양한 형태와 그에 따른 구조를 가지고 형성될 수 있다.
더불어, 상기 전열코일(140)은, 상기 솔라셀(130)에서 공급받은 전기에너지를 통해 가열되면서 상기 열흡수하우징(100) 내부의 상기 저온상변화물질(30)이 더욱 원활하고 단시간에 기화되도록 보조하는 역할을 담당하게 된다.
이러한 상기 전열코일(140)은, 상기 열흡수하우징(100)의 내부에서 상기 저온상변화물질(30)에 열을 공급할 뿐, 전기로 인해 상기 열흡수하우징(100) 내부의 부품들이 훼손되지 않도록, 유리 또는 아크릴로 이루어진 투명관(150) 내부에 배치되는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명에 따른 태양열을 이용한 펌프의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 도 3을 살펴보면, 상기에 언급된 바와 같이, 태양 복사열이 내부로 흡수되도록 하는 열흡수하우징(100)과, 상기 열흡수하우징(100) 내부에 충진 된 물(10)이 유입되어 충진 되는 공기유동하우징(200)과, 상기 공기유동하우징(200)에 유입된 물(10)에 의해 상기 공기유동하우징(200) 내부의 공기가 유동 되어 공급되는 공기수조하우징(300)과, 상기 공기수조하우징(300) 내부의 공기가 유동 되어 공급됨으로 인해, 내부에 유입된 우수(20)가 외부로 배출되도록 하는 펌프조(400)가 포함될 수 있다.
상기 열흡수하우징(100)에서 공기유동하우징(200)으로는, 상기 열흡수하우징(100) 내부에 충진 된 상기 물(10)만 상호 유동 되고, 상기 공기유동하우징(200)에서 공기수조하우징(300)으로는, 상기 공기유동하우징(200) 내부에 충진된 공기(50) 또는 물(10)이 상호 유동 된다.
그리고, 상기 공기수조하우징(300)에서 펌프조(400)로는, 상기 공기수조하우징(300) 내부에 충진 된 상기 공기(50)만 상호 유동 된다.
상기 공기수조하우징(300)과 상기 공기유동하우징(200)의 사이에는, 상기 공기수조하우징(300) 내부의 물(10)과 공기(50)가 상기 공기유동하우징(200)으로 유동 되되, 상기 공기유동하우징(200)의 물(10)과 공기(50)가 상기 공기수조하우징(300)으로 유동 되는 것을 차단하는 제1역지변밸브(320)가 구비될 수 있다.
이러한 제1역지변밸브(320)는, 상기 제1공기유동관(210)과 동일하게 상기 공기수조하우징(300)과 상기 공기유동하우징(200)을 연결하면서도 상호 다른 위치에 배치되게 된다.
즉, 상기 제1공기유동관(210)의 상기 공기유동하우징(200)의 상부에서 공기수조하우징(300)의 상부로 연결되어 상기 공기(50)가 상호 유동 되는 반면, 상기 제1역지변밸브(320)는, 상기 공기유동하우징(200)의 상부에서 공기수조하우징(300)의 하부로 연결되어 상기 공기유동하우징(200) 내부의 물(10)과 공기(50)는 상기 제1역지변밸브(320)를 통해 상기 공기수조하우징(300)으로 유동 되는 것이 불가능하게 된다.
결과적으로, 상기 공기유동하우징(200)의 내부로 물(10)이 유입되면 상기 제1공기유동관(210) 내부의 공기(50)가 상기 제1공기유동관(210)을 통해 상기 공기수조하우징(300) 내부로 진입되게 된다.
이때, 상기 공기수조하우징(300) 내부의 상기 수조(330)에 충진 된 물(10)이 상기 공기수조하우징(300) 내부로 유입된 공기(50)에 의해 수조(330)에서 넘치게 될 경우 그 넘친 물(10)이 상기 공기수조하우징(300)의 바닥면으로 유동 되어 상기 제1역지변밸브(320)를 통해 상기 공기유동하우징(200)으로 유동 되게 된다.
여기서, 상기 제1역지변밸브(320)를 통해 상기 공기수조하우징(300)의 물(10)과 공기(50)는 상기 공기유동하우징(200)으로 유동 될 수 있지만, 상기 제1역지변밸브(320)를 통해 상기 공기유동하우징(200)의 물(10)과 공기(50)는 상기 공기수조하우징(300)으로 유동 되는 것이 차단되게 된다.
한편, 상기 펌프조(400)는, 상기 우수탱크(40) 내부의 우수(20)가 상기 펌프조(400) 내부로 진입되되 상기 펌프조(400)로 유입된 우수(20)가 다시 상기 우수탱크(40)로 유동 되는 것을 차단하는 제2역지변밸브(420)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제2공기유동관(310)이 상기 펌프조(400)의 상부에 연결되어, 상기 제2공기유동관(310)을 통해 상기 공기수조하우징(300) 내부의 공기(50)가 상기 펌프조(400)의 내부로 유동 되는 반면, 상기 제2역지변밸브(420)는, 상기 펌프조(400)의 하부에 배치되어 상기 우수탱크(40) 내부의 우수(20)가 상기 제2역지변밸브(420)를 통해 상기 펌프조(400) 내부로 진입될 수 있게 된다.
이때, 상기 제2역지변밸브(420)를 통해 상기 펌프조(400) 내부로 진입된 상기 우수(20)는, 상기 제2역지변밸브(420)를 통해 다시 우수탱크(40)로 배출되는 것이 차단되게 된다.
그리고, 상기 펌프조(400)는, 상기 펌프조(400)와 상기 배출관(410)의 사이에 구비되어 상기 펌프조(400)내부의 상기 우수(20)가 상기 펌프조(400)에서 상기 배출관(410)으로 배출되되 상기 배출관(410)으로 유동 된 우수(20)가 다시 상기 펌프조(400)로 유입되는 것을 차단하는 제3역지변밸브(430)를 포함할 수 있다.
마찬가지로, 상기 우수탱크(40)로부터 상기 펌프조(400) 내부로 유입된 우수(20)는 상기 제3역지변밸브(430)를 통하여 상기 배출관(410)으로 유동 되어 상기 펌프조(400) 및 상기 우수탱크(40)의 외부로 배출되게 된다.
이때, 상기 펌프조(400)에서 상기 제3역지변밸브(430)를 통하여 상기 배출관(410)으로 유동 된 우수(20)는, 상기 제3역지변밸브(430)를 통해 다시 펌프조(400)로 유동 되는 것이 차단되게 된다.
결과적으로, 상기 제2역지변밸브(420)는 상기 우수탱크(40)의 우수(20)가 상기 펌프조(400)로 공급만 되도록 하는 역할을 담당하게 되고, 상기 제3역지변밸브(430)는, 상기 펌프조(400) 내부의 우수(20)가 상기 배출관(410)을 통해 외부로 배출될 수만 있도록 하는 역할을 담당하게 되는 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 태양열을 이용한 펌프의 사용상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 따른 펌프의 다른 사용상태를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 도 4 및 도5를 살펴보면, 상기에 언급된 바와 같이, 태양 복사열이 내부로 흡수되도록 하는 열흡수하우징(100)과, 상기 열흡수하우징(100) 내부에 충진 된 물(10)이 유입되어 충진 되는 공기유동하우징(200)과, 상기 공기유동하우징(200)에 유입된 물(10)에 의해 상기 공기유동하우징(200) 내부의 공기가 유동 되어 공급되는 공기수조하우징(300)과, 상기 공기수조하우징(300) 내부의 공기가 유동 되어 공급됨으로 인해, 내부에 유입된 우수(20)가 외부로 배출되도록 하는 펌프조(400)가 포함될 수 있다.
도 4는 상기 열흡수하우징(100) 내부로 태양 복사열이 흡수되어 저온상변화물질(30)이 기화됨에 따라 펌프조(400)에 충진 된 우수(20)가 상기 펌프조(400)에 구비되는 배출관(410)을 통해 우수탱크(40)의 외부로 배출되는 과정을 나타내게 된다.
먼저, 상기 열흡수하우징(100)의 열흡수면(120)과 상기 열흡수하우징(100)의 외부에서 내부로 연결되는 솔라셀(130) 및 전열코일(140)을 통해 상기 열흡수하우징(100)의 내부에 태양 복사열이 흡수되어 열흡수하우징(100) 내부의 온도가 상승하게 되면 저온상변화물질(30)이 기화되면서 부피가 커지게 된다.
이어서, 상기 저온상변화물질(30)의 기화로 인해 상기 열흡수하우징(100) 내부의 물(10)이 물유동관(110)을 통해 상기 공기유동하우징(200) 내부로 유동 되게 된다.
상기 열흡수하우징(100) 내부의 물(10)이 상기 공기유동하우징(200)의 내부로 유입되게 되면, 상기 공기유동하우징(200) 내부에 충진 되었던 공기(50)는 상기 제1공기유동관(210)을 통해 상기 공기수조하우징(300)의 내부로 유입되게 된다.
그리고, 상기 공기유동하우징(200) 내부에 충진 되었던 공기(50)가 상기 공기수조하우징(300)의 내부로 유입되게 되면, 상기 공기수조하우징(300) 내부에 충진 되었던 공기(50)는 제2공기유동관(310)을 통해 상기 우수탱크(40) 내부에 배치된 상기 펌프조(400)로 유입되게 된다.
이어서, 상기 공기수조하우징(300) 내부에 충진 되었던 공기(50)가 상기 펌프조(400)의 내부로 유입되게 되면, 상기 우수탱크(40)로 부터 유입되어 상기 펌프조(400) 내부에 충진 되었던 상기 우수(20)가 상기 배출관(410)을 통해 상기 펌프조(400) 내부에서 외부로 배출되면서 상기 우수탱크(40)의 외부로 배출되게 된다.
이로써, 태양 복사열을 통해 일정한 장소에 유입된 유체가 원활하게 외부로 배출될 수 있게 되는 것이다.
여기서, 상기 열흡수하우징(100) 내부로 태양 복사열이 흡수되어 상기 열흡수하우징(100) 내부의 온도가 상승 되면서 저온상변화물질(30)이 기화되어 유체의 이동이 발생 되게 되는데, 이는 상기 우수탱크(40)의 우수(20)가 상기 펌프조(400)를 통해 해가 뜨고 지는 아침부터 저녁시간까지 지속적으로 외부로 배출될 수 있게 되는 것이다.
특히, 사용자의 필요에 따라, 상기 솔라셀(130) 및 전열코일(140)과 부수적인 부품을 이용하여, 해가진 후에도 상기 전열코일(140)에 지속적으로 전기를 공급함으로써, 상기 열흡수하우징(100) 내부의 저온상변화물질(30)이 기화되면서 상기 펌프조(400)를 통해 상기 우수(20)를 외부로 배출할 수 있게 된다.
도 5는 상기 열흡수하우징(100) 내부로 태양 복사열이 흡수되는 것이 정지되어 저온상변화물질(30)이 액화됨에 따라 펌프조(400)에 충진 된 우수(20)가 상기 펌프조(400) 내부에 충진 된 상태를 유지하는 과정을 나타내게 된다.
해가 지고 상기 열흡수하우징(100)의 내부에 태양 복사열이 흡수되는 것이 멈추게 되면, 상기 열흡수하우징(100) 내부의 온도가 하강하게 되고 저온상변화물질(30)이 액화되면서 부피가 작아지게 된다.
이럴 경우, 상기 물유동관(110)을 통해 상기 공기유동하우징(200) 내부로 유동 되었던 물(10)이 다시 상기 물유동관(110)을 통해 상기 열흡수하우징(100) 내부로 유입되게 된다.
이에 따라, 상기 공기수조하우징(300)의 내부로 유입되었던 공기(50)가 다시 제1공기유동관(210)을 통해 상기 공기유동하우징(200)의 내부로 유입되게 된다.
마찬가지로, 상기 펌프조(400)의 내부로 유입되었던 공기(50)가 다시 제2공기유동관(310)을 통해 상기 공기수조하우징(300)의 내부로 유입되게 된다.
이의 경우, 상기 우수탱크(40)로부터 상기 펌프조(400)의 내부로 유입된 상기 우수(20)는 상기 펌프조(400) 내부에 충진 된 상태를 유지하게 된다.
이렇게 태양 복사열이 상기 열흡수하우징(100)에 제공되지 않을 경우, 상기 펌프조(400)의 내부에 충진 된 상기 우수(20)는 유동 없이 그 상태를 유지하게 되고, 상기 열흡수하우징(100)에 다시 태양 복사열이 공급되게 되면, 상기 펌프조(400) 내부의 상기 우수(20)는 다시 상기 배출관(410)을 통해 외부로 배출되게 되는 것이다.
이로써, 태양 복사열을 통해 일정한 장소에 유입된 유체가 시간의 흐름에 따라 원활하게 외부로 배출될 수 있게 되는 것이다.
이러한 구성을 통하여, 펌프의 기능을 지속적으로 유지하면서도 에너지소비를 최소화하여 비용을 절감할 수 있는 경제적 효과를 얻을 수 있게 된다.
그리고, 작업자가 관찰 및 운전하는 것을 최소화하면서도 원활하게 펌프의 기능이 수행될 수 있도록 하여 노동비용 절감과 작업효율의 향상에 따른 경제적 효과를 얻을 수 있게 된다.
더불어, 장시간 펌프를 사용하면서도 펌프의 발열이나 합선 등에 의한 화재가 발생 되는 것을 방지하여 안전하게 사용할 수 있는 안전상의 효과를 얻을 수 있게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10 : 물 20 : 우수 30 : 저온상변화물질
40 : 우수탱크 50 : 공기
100 : 열흡수하우징 110 : 물유동관 120 : 열흡수면
130 : 솔라셀 140 : 전열코일 150 : 투명관
200 : 공기유동하우징 210 : 제1공기유동관 250 : 차광막
300 : 공기수조하우징 310 : 제2공기유동관 320 : 제1역지변밸브
330 : 수조
400 : 펌프조 410 : 배출관 420 : 제2역지변밸브
430 : 제3역지변밸브

Claims (6)

  1. 내부에 물(10)과 상온에서도 기화되는 저온상변화물질(30)이 충진된 채로 밀폐되고, 하부에는 상기 물(10)이 유동 될 수 있는 물유동관(110)이 내부에서 외부로 배치되며, 상부에는 태양의 복사열이 내부로 흡수될 수 있도록 하는 열흡수면(120)이 구비되는 열흡수하우징(100);
    상기 물유동관(110)에 연결되고 내부에 공기(50)가 충진 된 채로 밀폐되며, 상부에 상기 공기(50)가 유동 될 수 있는 제1공기유동관(210)이 내부에서 외부로 배치되되, 상기 열흡수하우징(100)의 저온상변화물질(30)이 태양 복사열로 인해 기화되어 상기 물(10)이 물유동관(110)을 통해 진입시 상기 공기(50)가 상기 제1공기유동관(210)을 통해 유동 되도록 하는 공기유동하우징(200);
    상기 제1공기유동관(210)에 연결되고 내부에 공기(50)가 충진 된 채로 밀폐되며, 내부에 물(10)이 충진된 채로 상부가 개구된 별도의 수조(330)가 구비되고, 상기 공기유동하우징(200)의 공기(50)가 상기 제1공기유동관(210)을 통해 내부로 진입되어 제2공기유동관(310)을 통해 외부로 유동 될 수 있도록 하는 공기수조하우징(300); 및
    상기 제2공기유동관(310)에 연결된 채로, 우수(20)가 충진 된 우수탱크(40) 내부에 배치되되, 상기 우수탱크(40)의 우수(20)가 내부로 유입된 후, 상기 제2공기유동관(310)으로 부터 유입되는 공기(50)에 의해 상기 우수(20)가 상기 우수탱크(40)의 외부로 배출될 수 있도록 하는 배출관(410)이 구비되는 펌프조(400);를 포함하는 태양열을 이용한 펌프.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 열흡수하우징(100)은,
    상기 열흡수하우징(100)의 외부에 배치되어 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 솔라셀(130)과,
    상기 솔라셀(130)과 연결되되, 상기 열흡수하우징(100)의 내부에서 상기 솔라셀(130)의 전기에너지를 통해 가열되어 상기 저온상변화물질(30)이 기화되는 것을 보조하는 전열코일(140)이 포함되는 태양열을 이용한 펌프.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 열흡수하우징(100)에서 공기유동하우징(200)으로는,
    상기 열흡수하우징(100) 내부에 충진 된 상기 물(10)만 상호 유동 되고,
    상기 공기유동하우징(200)에서 공기수조하우징(300)으로는,
    상기 공기유동하우징(200) 내부에 충진된 공기(50) 또는 물(10)이 상호 유동 되며,
    상기 공기수조하우징(300)에서 펌프조(400)로는,
    상기 공기수조하우징(300) 내부에 충진 된 상기 공기(50)만 상호 유동 되는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 펌프.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 공기수조하우징(300)과 상기 공기유동하우징(200)의 사이에는,
    상기 공기수조하우징(300) 내부의 물(10)과 공기(50)가 상기 공기유동하우징(200)으로 유동 되되, 상기 공기유동하우징(200)의 물(10)과 공기(50)가 상기 공기수조하우징(300)로 유동 되는 것을 차단하는 제1역지변밸브(320)가 구비되는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 펌프.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 펌프조(400)는,
    상기 우수탱크(40) 내부의 우수(20)가 상기 펌프조(400) 내부로 진입되되 상기 펌프조(400)로 유입된 우수(20)가 다시 상기 우수탱크(40)로 유동 되는 것을 차단하는 제2역지변밸브(420)와,
    상기 펌프조(400)와 상기 배출관(410)의 사이에 구비되어 상기 펌프조(400)내부의 상기 우수(20)가 상기 펌프조(400)에서 상기 배출관(410)으로 배출되되 상기 배출관(410)으로 유동 된 우수(20)가 다시 상기 펌프조(400)로 유입되는 것을 차단하는 제3역지변밸브(430)를 포함하는 태양열을 이용한 펌프.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 저온상변화물질(30)은,
    비중이 1보다 작고 물과 섞이지 않는 소수성 액체가 사용되는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 펌프.
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