KR102429386B1 - 유체펌핑장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외부의 제1 저장조(131)로부터 유체가 유입되고, 유입된 유체를 제1 저장조(131)보다 높이 설치된 제2 저장조(132)로 이송하는 유체 펌핑장치에 관한 것으로서, 상기 제1 저장조(131)로부터 유입밸브를 통해 유입구로 유체가 유입되고, 상부 일측에 유출구가 형성되어 상기 제2 저장조(132)로 유체를 이송하는 챔버(100) 상기 챔버(100) 상부에 설치되며, 팽창 및 수축에 따라 선단부(151)가 상하 왕복 이동하게 되는 상하 이동부(150)를 포함한다. 이러한 본 발명의 실시 예에서는, 외부의 제1 저장조(131)로부터 챔버(100)내로 유입되는 유체의 높이가 소정 기준값 이상이 되면, 하부 방향으로 팽창하는 상하 이동부(150)를 구동하여 챔버(100) 내의 압력을 높여 챔버(100) 내의 물을 외부의 제2 저장조(132)로 이송시킬 수 있다.

Description

유체펌핑장치 {Fliid pumping device}

본 발명은 유체 펌핑장치에 관한 것으로 특히, 적은 에너지를 사용하여 유체를 상부로 이송시키는 유체 펌핑장치에 관한 것이다.

일반적으로 유체를 특정한 장소로 수송 및 공급하기 위해 펌프가 사용되고 있으며, 이 러한 펌프는 모터 등의 구동부에 의해 임펠러를 회전 또는 정지시켜 유체를 수송하게 된다.

이와 같이, 임펠러를 자동으로 회전 또는 정지시키는 자동펌프는 유체의 유로를 형성하는 하우징을 가진다.

이러한 자동펌프는 하우징의 내부 압력을 감지하는 압력스위치나, 상기 하우징의 외부로 배출되는 유량을 감지하는 유량스위치가 설치되어 하우징의 내부 압력에 따라 모터를 구동 또는 정지시키거나, 하우징의 외부로 배출되는 유량에 따라 모터를 구동 또는 정지시킨다.

그러나 이와 같은 자동펌프는 배출하고자 하는 유량에 따라 임펠러의 회전속도를 조절할 수 없으므로, 효율이 저하된다.

그리고 압력스위치가 설치된 경우, 하우징의 내부 압력 변화가 빈번하면, 모터가 빈번하게 온/오프 되므로 에너지가 낭비되는 문제점이 있다.

또한 유량스위치가 설치된 자동펌프의 경우, 반응속도가 늦고, 배출 유량이 적을 경우 모터의 제어가 어려운 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점들을 해소하기 위하여, 하우징의 내부 압력을 감지하는 압력센서를 설치하고, 압력센서에서 감지한 신호에 따라 직류를 교류로 전환하고 주파수와 전압을 변화시키는 인버터를 설치하여 하우징의 내부 압력 또는 하우징과 연통된 배출관의 내부 압력에 따라 모터의 회전속도를 조절하는 자동펌프가 개발되었다.

그러나 인버터를 구비한 자동펌프는 고가(高價)인 인버터를 사용하므로, 원가가 상승하고, 인버터의 부피만큼 부피가 커지는 단점이 있다.

이에 공개특허 제10-2011-0058684호에서 개진된 바와 같이, 유체의 유로를 형성하는 자동펌프의 하우징 내부 압력 변화에 따라, 모터의 고정자 코일의 권선수를 선택적으로 스위칭하여 결선함으로써, 모터의 회전속도를 설정된 다단의 회전속도 중 적절한 어느 하나의 회전속도로 변속하거나 정지시킨다.

따라서, 인버터가 필요 없으므로 원가가 절감되고, 부피가 감소된다.

그러나 이러한 자동펌프는 거리가 먼 곳으로 유체를 수송 및 공급하기 위해 모터의 용량을 높이고, 이러한 고용량의 모터를 작동시키기 위해 전력소모량이 증가되어 운영비용이 증가되는 문제점이 있다.

특히, 고층건물이나 고산지대 등의 높은 지역으로 유체를 공급하기 위해서는 더욱 더 모터의 용량을 높여야됨에 따라 운영비용은 더욱 증가되어 사용을 포기하는 문제점이 있다.

이에, 운영비용을 절감시키면서 유체를 자동으로 유입 및 배출시킴은 물론, 유체를 고속 및 고압으로 거리가 먼곳이나 고지대로도 수송 및 공급할 수 있는 기술의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 외부의 제1 저장조로부터 챔버내로 유입되는 유체의 높이가 소정 기준값 이상이 되면, 하부 방향으로 팽창하는 상하 이동부를 구동하여 챔버 내의 압력을 높여 챔버 내의 물을 외부의 제2 저장조로 이송시키는 유체 펌핑장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 상하 이동부가 팽창시에는 하부의 선단부를 닫아 유체 저항을 줄이고, 상하 이동부의 수축시에 선단부의 하부를 열어 에너지를 절약하는 유체 펌핑장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 상하 이동부가 팽창시에는 제1 저장조로부터의 유체 유입을 막아 기밀을 유지하여 챔버내의 압력을 높이는 유체 펌핑장치를 제공하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 유체 펌핑장치는,

외부의 제1 저장조(131)로부터 유체가 유입되고, 유입된 유체를 제1 저장조(131)보다 높이 설치된 제2 저장조(132)로 이송하는 유체 펌핑장치로서,

상기 제1 저장조(131)로부터 유입밸브를 통해 유입구로 유체가 유입되고, 상부 일측에 유출구가 형성되어 상기 제2 저장조(132)로 유체를 이송하는 챔버(100)

상기 챔버(100) 상부에 설치되며, 팽창 및 수축에 따라 선단부(151)가 상하 왕복 이동하게 되는 상하 이동부(150)를 포함한다.

상기 상하 이동부(150)는 팽창시에는 하부의 선단부(151)를 닫아 유체를 내부에 가둔 상태에서 하강하는 것을 특징으로 한다.

상기 상하 이동부(150) 수축시 하부의 선단부(151)를 열고 상승하여 내부의 유체를 버리는 것을 특징으로 한다.

상기 상하 이동부(150)가 팽창시에는 상기 제1 저장조(131)로부터의 유체 유입을 막고 기밀을 유지하기 위하여 위해 상기 유입밸브를 닫는 것을 특징으로 한다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따른 유체 펌핑장치는,

외부의 제1 저장조(131)로부터 유체가 유입되고, 유입된 유체를 제1 저장조(131)보다 높이 설치된 제2 저장조(132)로 이송하는 유체 펌핑장치로서,

상기 제1 저장조(131)로부터 유입밸브를 통해 유입구로 유체가 유입되고, 상부 일측에 유출구가 형성되어 상기 제2 저장조(132)로 유체를 이송하는 챔버(100)

상기 챔버(100) 상부에 설치되며, 팽창 및 수축에 따라 선단부(151)가 상하 왕복 이동하게 되는 상하 이동부(150)

상기 제1 저장조(131)의 유체 높이를 감지하는 제1 감지부(121)

상기 제2 저장조(132)의 유체 높이를 감지하는 제2 감지부(122)

상기 챔버(100)내의 유체 높이를 감지하는 제3 감지부(123)

상기 제1 감지부(121), 제2 감지부(122) 및 제3 감지부(123)의 출력을 수신하고, 상기 챔버(100)내의 유체 높이가 기준값 이상이면, 상기 상하 이동부(150)를 팽창시켜 상기 선단부(151)가 하강하도록 하는 제어부(110)

상기 제어부(110)의 제어에 따라 상기 상하 이동부(150)를 팽창하도록 구동하는 구동부(160)를 포함한다.

상기 제어부(110)는 상기 제2 저장조(132)의 높이가 90% 이상이면, 상기 상하 이동부(150)이 팽창을 중단하는 것을 특징으로 한다.

상기 기준값은 상기 제1 저장조(131)의 높이가 상기 선단부(151)가 수축된 상태에서 상기 선단부(151)가 유체에 잠기는 높이인 것을 특징으로 한다.

상기 상하 이동부(150)의 팽창시 상기 선단부(151)를 닫고, 상기 상하 이동부(150) 수축시 상기 선단부(151)를 열기 위한 선단부 개폐부(170)를 더 포함한다.

상기 제어부(110)의 제어에 따라 상기 유입밸브를 개폐하는 유입밸브 개폐부(140)를 더 포함한다.

상기 상하 이동부(150)는 2단 내지 5단 확장이 가능하되, 각 단의 경계 부분은 밀봉패킹되는 것을 특징으로 한다.

상기 선단부(151)는 사각뿔 형상이고, 상기 선단부 개폐부(170)는 사각뿔 형상의 각 면을 당기서 상기 선단부(151)를 닫는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에서는, 외부의 제1 저장조(131)로부터 챔버(100)내로 유입되는 유체의 높이가 소정 기준값 이상이 되면, 하부 방향으로 팽창하는 상하 이동부(150)를 구동하여 챔버(100) 내의 압력을 높여 챔버(100) 내의 물을 외부의 제2 저장조(132)로 이송시키는 유체 펌핑장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는, 상하 이동부(150)가 팽창시에는 하부의 선단부(151)를 닫아 유체 저항을 줄이고, 상하 이동부(150)의 수축시에 선단부(151)의 하부를 열어 에너지를 절약하는 유체 펌핑장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는, 상하 이동부(150)가 팽창시에는 제1 저장조(131)로부터의 유체 유입을 막아 기밀을 유지하여 챔버(100)내의 압력을 높이는 유체 펌핑장치를 제공할 수 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유체 펌핑 장치의 각 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유체 펌핑 장치에서 상하 이동부의 선단부가 닫힌 상태를 보인 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유체 펌핑 장치에서 상하 이동부의 선단부가 열린 상태를 보인 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유체 펌핑 장치의 각 상태를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유체 펌핑 장치에서 상하 이동부의 선단부가 닫힌 상태를 보인 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유체 펌핑 장치에서 상하 이동부의 선단부가 열린 상태를 보인 도면이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유체 펌핑장치는,

외부의 제1 저장조(131)로부터 유체가 유입되고, 유입된 유체를 제1 저장조(131)보다 높이 설치된 제2 저장조(132)로 이송하는 유체 펌핑장치로서,

상기 제1 저장조(131)로부터 유입밸브를 통해 유입구로 유체가 유입되고, 상부 일측에 유출구가 형성되어 상기 제2 저장조(132)로 유체를 이송하는 챔버(100)

상기 챔버(100) 상부에 설치되며, 팽창 및 수축에 따라 선단부(151)가 상하 왕복 이동하게 되는 상하 이동부(150)

상기 제1 저장조(131)의 유체 높이를 감지하는 제1 감지부(121)

상기 제2 저장조(132)의 유체 높이를 감지하는 제2 감지부(122)

상기 챔버(100)내의 유체 높이를 감지하는 제3 감지부(123)

상기 제1 감지부(121), 제2 감지부(122) 및 제3 감지부(123)의 출력을 수신하고, 상기 챔버(100)내의 유체 높이가 기준값 이상이면, 상기 상하 이동부(150)를 팽창시켜 상기 선단부(151)가 하강하도록 하는 제어부(110)

상기 제어부(110)의 제어에 따라 상기 상하 이동부(150)를 팽창하도록 구동하는 구동부(160)를 포함한다.

구동부(160)는 실린더나 모터 등을 이용하여 각 단이 상하 이동하도록 할 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 끝단과 선단부(151)만 이동하여도 충분히 필요동작을 수행할 수 있다. 이는 필요에 따라 다양한 변형이 가능하다.

상기 제어부(110)는 상기 제2 저장조(132)의 높이가 90% 이상이면, 상기 상하 이동부(150)이 팽창을 중단하는 것을 특징으로 한다.

상기 기준값은 상기 제1 저장조(131)의 높이가 상기 선단부(151)가 수축된 상태에서 상기 선단부(151)가 유체에 잠기는 높이인 것을 특징으로 한다.

상기 상하 이동부(150)의 팽창시 상기 선단부(151)를 닫고, 상기 상하 이동부(150) 수축시 상기 선단부(151)를 열기 위한 선단부 개폐부(170)를 더 포함한다.

상기 선단부 개폐부(170)는 모터 등을 구비할 수도 있고, 와이어로 모터 등과 선단부(151)를 연결하여 당기거나 풀어줌으로써 개폐를 진행할 수 있고, 경우에 따라서는 다른 방식으로 선단부(151)를 개폐할 수도 있다.

상기 제어부(110)의 제어에 따라 상기 유입밸브(141)를 개폐하는 유입밸브 개폐부(140)를 더 포함한다.

상기 상하 이동부(150)는 2단 내지 5단 확장이 가능하되, 각 단의 경계면(152) 부분은 밀봉패킹되는 것을 특징으로 한다.

상기 선단부(151)는 사각뿔 형상이고, 상기 선단부 개폐부(170)는 사각뿔 형상의 각 면을 당기서 상기 선단부(151)를 닫는 것을 특징으로 한다.

유체 사용 장치(200)는 제2 저장조(132)의 유체를 이용하는 장치로서, 냉각 장치, 발전 장치 등 다양한 장치일 수 있다.

도 5 또는 도 6을 참조하면, 상하 이동부(150)의 각 단의 경계면(152) 또는 선단부(151)의 닫기 동작에서 접합되는 경계면(152)은 밀봉 패킹 처리되어 기밀을 유지한다.

이러한 구성을 가진 유체 펌핑장치의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 1과 같은 상태에서 물이나 오일 등의 유체를 사용하는 유체 사용 장치(200)가 유체를 사용하고 나서 유체를 배출하고, 배출된 유체는 제1 저장조(131)에 저장된다. 이때, 제1 저장조(131)의 유체는 유입밸브(141)를 통해 챔버(100)내로 유입된다.

이러한 상태에서 챔버(100) 내의 유체의 높이는 제1 저장조(131)의 높이와 같아지며, 상승하게 된다.

한편, 제어부(110)는 상기 제1 감지부(121), 제2 감지부(122) 및 제3 감지부(123)의 출력을 수신한다.

그리고 나서 제어부(110)는 상기 챔버(100)내의 유체 높이가 기준값 이상인지 판단한다. 여기서 기준값은 제2 저장조(132)의 전체 높이의 70~90% 정도인 것이 바람직하다.

판단결과 상기 챔버(100)내의 유체 높이가 기준값 이상이면, 제어부(110)는 상기 상하 이동부(150)를 팽창시켜 상기 선단부(151)가 하강하도록 한다. 이때 제어부(110)는 도 2와 같이 선단부(151)를 닫은 상태로 하강한다. 여기서 선단부(151)를 닫게 되면, 선단부(151) 내부에 유체가 담기게 된다. 따라서 유체의 무게로 인해 선단부(151) 하강이 좀 더 용이하다.

또한, 제어부(110)는 유입밸브 개폐부(140)를 구동하여 유입밸브(141)를 닫아 챔버(100)내의 기밀을 유지하고, 선단부(151) 하강에 따라 챔버(100)내의 압력이 높아지며 유일한 출구인 유출구(180)를 통해 유체가 출력되어 제2 저장조(132)에 저장된다.

여기서, 선단부(151)의 하강이 완료된 상태는 도 3와 같게 된다.

한편, 상기 과정에서 상기 제어부(110)는 상기 제2 저장조(132)의 높이가 90% 이상이면, 제어부(110)는 상기 상하 이동부(150)이 팽창을 중단하도록 한다. 이는 제2 저장조(132)가 가득차는 것을 방지하여 고장을 미연에 방지한다.

이후, 제어부(110)는 도 4와 같이 선단부(151)를 연후 다시 상하 이동부(150)가 수축을 하도록 제어한다.

그러면, 선단부(151) 개폐부(170)가 선단부(151)를 열고, 구동부(160)가 상하 이동부(150)를 수축하며, 선단부(151)는 상승하여 도 1의 상태가 된다.

본 발명의 실시 예에서는, 외부의 제1 저장조(131)로부터 챔버(100)내로 유입되는 유체의 높이가 소정 기준값 이상이 되면, 하부 방향으로 팽창하는 상하 이동부(150)를 구동하여 챔버(100) 내의 압력을 높여 챔버(100) 내의 물을 외부의 제2 저장조(132)로 이송시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는, 상하 이동부(150)가 팽창시에는 하부의 선단부(151)를 닫아 유체 저항을 줄이고, 상하 이동부(150)의 수축시에 선단부(151)의 하부를 열어 에너지를 절약할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는, 상하 이동부(150)가 팽창시에는 제1 저장조(131)로부터의 유체 유입을 막아 기밀을 유지하여 챔버(100)내의 압력을 높일 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (9)

1. 외부의 제1 저장조(131)로부터 유체가 유입되고, 유입된 유체를 제1 저장조(131)보다 높이 설치된 제2 저장조(132)로 이송하는 유체 펌핑장치로서,
   상기 제1 저장조(131)로부터 유입밸브를 통해 유입구로 유체가 유입되고, 상부 일측에 유출구가 형성되어 상기 제2 저장조(132)로 유체를 이송하는 챔버(100)
   상기 챔버(100) 상부에 설치되며, 팽창 및 수축에 따라 선단부(151)가 상하 왕복 이동하게 되는 상하 이동부(150)를 포함하는 유체 펌핑장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 상하 이동부(150)는 팽창시에는 하부의 선단부(151)를 닫아 유체를 내부에 가둔 상태에서 하강하는 것을 특징으로 포함하는 유체 펌핑장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 상하 이동부(150) 수축시 하부의 선단부(151)를 열고 상승하여 내부의 유체를 버리는 것을 특징으로 포함하는 유체 펌핑장치.
   
4. 제1항내지 제3항중 어느 한항에 있어서,
   상기 상하 이동부(150)가 팽창시에는 상기 제1 저장조(131)로부터의 유체 유입을 막고 기밀을 유지하기 위하여 위해 상기 유입밸브를 닫는 것을 특징으로 포함하는 유체 펌핑장치.
   
5. 외부의 제1 저장조(131)로부터 유체가 유입되고, 유입된 유체를 제1 저장조(131)보다 높이 설치된 제2 저장조(132)로 이송하는 유체 펌핑장치로서,
   상기 제1 저장조(131)로부터 유입밸브를 통해 유입구로 유체가 유입되고, 상부 일측에 유출구가 형성되어 상기 제2 저장조(132)로 유체를 이송하는 챔버(100)
   상기 챔버(100) 상부에 설치되며, 팽창 및 수축에 따라 선단부(151)가 상하 왕복 이동하게 되는 상하 이동부(150)
   상기 제1 저장조(131)의 유체 높이를 감지하는 제1 감지부(121)
   상기 제2 저장조(132)의 유체 높이를 감지하는 제2 감지부(122)
   상기 챔버(100)내의 유체 높이를 감지하는 제3 감지부(123)
   상기 제1 감지부(121), 제2 감지부(122) 및 제3 감지부(123)의 출력을 수신하고, 상기 챔버(100)내의 유체 높이가 기준값 이상이면, 상기 상하 이동부(150)를 팽창시켜 상기 선단부(151)가 하강하도록 하는 제어부(110)
   상기 제어부(110)의 제어에 따라 상기 상하 이동부(150)를 팽창하도록 구동하는 구동부(160)를 포함 포함하는 유체 펌핑장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제어부(110)는 상기 제2 저장조(132)의 높이가 90% 이상이면, 상기 상하 이동부(150)이 팽창을 중단하는 것을 특징으로 포함하는 유체 펌핑장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 기준값은 상기 제1 저장조(131)의 높이가 상기 선단부(151)가 수축된 상태에서 상기 선단부(151)가 유체에 잠기는 높이인 것을 특징으로 하는 유체 펌핑장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 상하 이동부(150)의 팽창시 상기 선단부(151)를 닫고, 상기 상하 이동부(150) 수축시 상기 선단부(151)를 열기 위한 선단부 개폐부(170)를 더 포함하는 유체 펌핑장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 제어부(110)의 제어에 따라 상기 유입밸브를 개폐하는 유입밸브 개폐부(140)를 더 포함하는 유체 펌핑장치.

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