KR20110006489U - 동력 절감형 수충격 방지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 수충격 방지 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 에어챔버로부터 배출되는 압축 공기를 회수 저장하여 재활용함으로써, 압축기 구동에 소요되는 동력을 절감할 수 있는 동력절감형 수충격 방지 시스템에 관한 것이다.

본 고안에 따른 동력 절감형 수충격 방지 시스템은, 주배관으로부터 분기 연결되는 에어챔버와; 상기 에어챔버내 물의 수위를 감지하는 레벨센서와; 압축 공기를 에어챔버 내에 충진하기 위한 충진밸브와; 에어챔버내 압축 공기를 외부로 배출시키기 위한 배기밸브와; 상기 배기밸브의 후단에 연결되어 배출 공기 내에 함유된 유분과 수분을 분리하여 제거하는 세퍼레이터와; 상기 세퍼레이터의 후단에 연결되어 수분 및 유분이 제거된 배출 공기를 일시 저장하는 배출공기저장탱크와; 흡입측이 상기 배출공기저장탱크에 연결되어, 배출공기저장탱크에 저장된 배출공기를 압축함으로써 생성된 압축 공기를 상기 에어챔버에 공급하는 압축기와; 상기 배출공기저장탱크와 압축기 사이에 구비되어, 배출공기저장탱크로부터 압축기에 공급되는 배출공기의 압력을 일정한 압력으로 감압하여 배출시키는 감압밸브와; 상기 레벨센서의 감지신호에 근거하여 상기 충진밸브 및 배기밸브의 개폐 동작과 상기 압축기의 작동을 제어하는 제어부를 포함한다.

수충격, 에어챔버, 펌프, 차단밸브, 배기밸브, 충진밸브, 압축기

Description

동력 절감형 수충격 방지 시스템{POWER SAVINGWATER HAMMER PREVENTING SYSTEM}

본 고안은 수충격(수격) 방지 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 에어챔버식 수충격 방지 시스템에서, 에어챔버로부터 배출되는 압축 공기를 회수 저장하여 재활용함으로써, 압축기 구동에 소요되는 동력을 절감할 수 있는 동력절감형 수충격 방지 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 수배관 시스템에서 펌프의 급정지나 밸브의 급폐쇄의 경우, 유량과 압력이 급격히 변화하게 되는 과도현상(Transient Condition)이 발생하게 되는데, 이러한 현상을 수충격현상 또는 수격현상(Water Hammer)이라 한다. 이러한 수충격현상의 결과로, 관로 내에서의 갑작스런 유동변화에 의한 압력파의 전파로 관로의 형상에 따라 배관내의 압력이 급격히 높아지거나, 관내 압력이 물의 포화증기압 이하로 내려가서 증기(vapor)가 발생되고, 이어 재결합(Column Separation & Return)하는 과정에서 충격파로 인한 관로의 붕괴 또는 파손을 가져올 수 있다.

일반적으로 수충격 현상의 유형은 배관계 내의 임의의 점에서, 압력이 급격 히 변화되는 형태에 따라 분류할 수 있다. 즉, 배관내의 압력이 급격히 상승(고압)하는 경우와, 압력이 급격히 저하(저압)되는 경우로 분류될 수 있다. 통상적으로 배관내의 고압을 방지하기 위하여는 릴리프밸브(Relief Valve), 안전밸브(Safety Valve) 또는 펌프 콘트롤 밸브(Pump Control Valve) 등을 설치하여 배관계에서 유체를 배출시키는 방법이 사용되고 있으며, 저압 방지를 위해서는, 에어/진공 밸브(Air/Vaccuum Valve), 또는 원웨이 피드 탱크(One Way Feed Tank) 등을 이용하여 배관계로 공기 또는 유체를 유입시키는 방법이 사용되고 있으며, 고압과 저압 두가지를 방지하기 위한 장치로는 밀폐식 에어챔버가 사용되고 있다.

도 1 에는 종래의 수배관 시스템에 에어챔버식 수충격 방지 시스템이 구현된 모습이 개략적으로 도시된다. 도시된 바와 같이, 종래의 수배관 시스템은 물이 저장되어 있는 저수조(1)와, 상기 저수조(1)으로부터 물을 가압하는 공급펌프(6)와, 가압된 물이 이송되는 주배관(4)과, 상기 주배관(4)으로부터 전달된 물이 방류되는 방류장(2)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 상기 주배관(4)에는 진동방지를 위한 플렉시블조인트(7)와 역류를 방지하기 위한 체크밸브(8), 그리고 방류장(2)으로 유입되는 물을 단속하는 차단밸브(13)가 구비된다.

이러한 구성을 갖는 배관계에서, 급작스럽게 공급펌프(6)가 정지되거나 차단밸브(13)가 급폐쇄되는 경우 저수조(1)와 방류장(2) 사이의 주배관(4)에는 순간적으로 유속이 급격하게 변화함에 따라 압력이 크게 상승하거나 하강하게 되며 수주 분리와 같은 유체 과도현상이 발생함에 따라 주배관(4)이나 공급펌프(6)를 파손시키는 문제점이 발생하게 된다. 다시 말해, 상기 주배관(4) 내에 갑작스런 유속 변화로 인하여 압력파가 고압과 저압을 오가면서, 최고의 압력은 관로의 내압에 대한 저항과 파손 문제가 발생하고, 부압(negative pressure)의 발생에 대하여는 물의 포화증기압 이하로 떨어져 공동현상이 발생하게 됨에 따라 수주 분리현상이 발생하게 된다. 그리고, 주배관(4) 내의 압력이 낮아져 공동현상으로 분리되었던 수주가 재결합할 때 높은 충격파가 유발되어 주배관(4) 및 공급펌프(6)가 심하게 파손되는 문제점이 있었다.

이러한 수충격 현상을 방지하기 위하여, 도 1 에 도시된 바와 같이, 종래의 수배관 시스템 내에는 수충격 방지 시스템으로서 에어챔버(3)가 구비되었다. 평시 에어챔버(3)의 내부에는 일정량의 물과 공기가 균형을 이루면서 충진되어 있으며(NWL; NORMAL WATER LEVER), 상기 에어챔버(3)는 주배관(4)에 연결관(5)으로 접속되어 있다.

공급펌프(6)가 갑작스럽게 정지되거나 차단밸브(13)가 급폐쇄되는 경우 관로내의 유동변화는 공급펌프(6)의 종류 및 주배관(4)의 형상에 따라 다르게 되는데, 주배관(4)의 압력이 급작스럽게 낮아지는 경우 주배관(4)의 부압을 방지하기 위해 에어챔버(3)로부터 저장된 물이 연결관(5)을 통하여 주배관(4)으로 배출됨에 따라 압력이 보상되며, 가압되었던 물이 주배관(4)을 따라 역류되어 돌아와 주배관(4)의 압력이 높아지는 경우에는 물이 연결관(5)을 통하여 에어챔버(3)로 유입되어 압축성 유체인 공기의 수축에 의해 충격파가 급속히 감소되기 때문에 주배관(4) 내의 압력이 낮아지고 압력파의 충격으로 인한 주배관(4) 및 공급펌프(6)의 파손이 방지될 수 있는 것이다.

한편, 종래의 에어챔버식 수충격 방지 시스템에는 에어챔버 내부의 적정 수위 및 압력을 조절하기 위한 설비들이 구비된다. 구체적으로, 종래의 에어챔버식 수충격 방지 시스템은, 도 1 에 도시된 바와 같이, 레벨센서(30), 압축기(80), 에어필터(F), 충진밸브(50), 배기밸브(60), 그리고 제어부(100)를 더 포함한다.

상기 레벨센서(30)는 에어챔버(3) 내에 수용된 물의 수위를 실시간으로 감지하여, 수위가 일정값에 도달하는 경우 전기적인 신호를 발생시킨다. 발생된 신호는 제어부(100)에 전송된다.

상기 압축기(80)는 고압의 압축공기를 생성 및 공급하는 부분으로, 압축기(80)에 의해 발생된 고압의 압축 공기는 에어필터(F)에서 오일 등의 불순물이 여과된 후 가압 이송되어 에어챔버(3) 내에 수용된 물의 수위 조절을 위해 에어챔버(3)내에 충진 되거나 그로부터 배기된다. 이러한 압축기(80)의 동작, 그리고 압축 공기의 충진 및 배기는 상기 레벨센서(30)로부터 전달된 감지신호에 근거하여 제어부(100)에 의해 제어된다.

상기 충진밸브(50)와 배기밸브(60)는 에어챔버(3) 내에 압축공기를 충진시키거나, 그로부터 압축공기를 외부로 배출시키도록 개폐되는 밸브로서, 모두 솔레노이드밸브로 구성되며, 상기 충진밸브(50)와 배기밸브(60)의 작동은 역시 상기 레벨센서(30)로부터 전달된 감지신호에 근거하여 제어부(100)에 의해 제어된다.

상기 제어부(100)는 이미 언급한 바와 같이, 상기 레벨센서(30)의 감지신호에 근거하여 상기 충진밸브(50) 및 배기밸브(60)의 개폐 동작과, 상기 압축기(80)의 작동을 제어한다.

그리고, 상기 에어챔버(3)에는 내부 압력을 감지할 수 있는 압력센서(40)가 추가로 구비될 수도 있다.

상기 공급펌프(6)가 정전 등으로 인하여 급작스럽게 정지되는 경우, 공급펌프(6)로부터의 물의 가압이 중단되면서 공급펌프(6)의 토출측 체크밸브(8)의 2차측 주배관(4)에는 유체의 관성에 의해 부압이 발생하게 된다. 그러면, 에어챔버(3) 내에 저장되어 있던 물이 연결관(5)을 통하여 주배관(4)에 공급되어 주배관(4)의 부압을 보상해주게 되므로 주배관(4)의 공동현상을 방지할 수 있게 된다.

그 다음, 배관거리에 따른 충격파의 사이클이 바뀌어 펌프 토출측 주배관(4) 의 압력이 상승하게 되어 에어챔버(3)로 물이 유입될 경우 충격파에 따른 유체가 에어챔버(3) 내로 유입 된다.

이와 같이, 상기 에어챔버(3)는 주배관(4)의 압력 변화에 따라 물을 주배관(4)으로 공급하거나 그로부터 유출시켜 완충작용을 수행하는 바, 이러한 완충작용은 에어챔버(3) 내 물의 수위가 일정값 이상으로 상승하는 경우 레벨센서(30)의 감지신호에 근거하여 제어부(100)의 제어에 따라 수행된다.

최초 공급펌프(6)가 정상 가동되는 경우 에어챔버(3) 내 물의 수위는 상부의 에어와 하부의 물이 평형을 이루는 NWL 지점에 위치된다. 이때, 공급펌프(6)의 운전댓수 증가 등으로 운전압력이 높아지면 물이 주배관(4)으로부터 에어챔버(3) 내로 유입되어 수위가 점차 상승한다. 물의 수위가 계속 상승하여 평형 위치인 NWL 지점을 지나 NH(NORMAL HIGH; 정상 상한) 지점까지 상승하게 되면, 레벨센서(30)가 이를 감지하여 그 감지신호를 제어부(100)에 전달한다. 그러면, 제어부(100)는 상기 감지신호를 수신한 후 압축기(80)를 작동시켜 고압의 압축 공기를 발생시킴과 아울러 상기 충진밸브(50)를 개방하여 압축 공기가 에어챔버(3) 내부에 충진되도록 한다. 충진된 압축 공기의 압력으로 인하여 에어챔버(3) 하부의 물은 하강하여 다시 NWL 위치에서 평형을 유지할 수 있게 되는 것이다.

만일, 공급펌프(6)의 운전압력이 낮아져 주배관(4)으로부터 에어챔버(3)로 전달되는 물의 압력이 낮아지는 경우에는, 에어챔버(3)내 물의 레벨이 NWL 지점으로부터 NL(NORMAL LOW; 정상 하한) 지점까지 낮아질 수 있다. 이 경우, 레벨센서(30)에서는 그 감지신호를 제어부(100)에 전달하고 제어부(100)는 상기 감지신호에 근거하여 배기밸브(60)를 개방하여 에어챔버(3) 내부에 충진된 압축 공기를 배출함에 따라 에어챔버(3)의 수위는 다시 NWL로 복귀되어 적정수위를 효과적으로 유지시킬 수 있게 된다.

이렇게 적정수위를 유지하고 있는 상태에서 펌프의 급정지 또는 밸브의 급폐시 상승하는 충격파를 흡수하거나, 부압에 대하여 에어챔버(3) 내의 물을 주배관(4)에 유출시켜 수충격으로부터 배관계를 보호할 수 있게 되는 것이다.

이와 같이, 종래의 수충격 방지 시스템에서는, 레벨센서를 이용하여 에어챔버내 물의 수위를 감지하여, 수위가 적정 수위(NWL) 보다 높은 경우에는 충진밸브를 열고 압축기를 구동하여 에어챔버에 압축 공기를 충진함으로서 수위를 낮추도록 하였으며, 수위가 적정 수위 보다 낮은 경우에는 배기밸브를 열어 에어챔버내 압축 공기를 배기시킴으로써 수위를 높이도록 하였다.

이러한 과정에서, 에어챔버 내로부터 배기된 압축 공기는 공기중으로 유실되기 때문에, 에어챔버에 압축 공기를 충진시키고자 하는 경우 매번 압축기를 구동시켜야만 하였다. 그런데, 에어챔버식 수충격 방지 시스템에서의 동력 소비는 전체 동력 대비 압축기 운전시 소모되는 동력이 차지하는 비율이 거의 90%에 육박한다. 즉, 수충격 방지 시스템 운전중 대부분의 동력이 압축기 운전으로 소비된다는 말이다. 따라서, 압축기의 제한적 운전을 통하여 동력 소모를 줄일 수 있을 것으로 판단되며, 이러한 동력 절감형 수충격 방지 시스템의 구현이 절실히 요구된다.

본 고안은 상기한 바와 같은 종래 에어챔버식 수충격 방지 시스템의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 에어챔버 내에 충진된 후 배출되는 압축 공기를 회수 및 저장하여 재활용함으로써 압축기 구동에 따른 동력을 절감할 수 있는 동력절감형 수충격 방지 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 고안의 목적 및 장점들은 이하 더욱 상세히 설명될 것이며, 실시예에 의해 더욱 구체화될 것이다. 또한, 본 고안의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타난 수단 및 이들의 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 동력 절감형 수충격 방지 시스템은, 주배관으로부터 분기 연결되는 에어챔버와; 상기 에어챔버내 물의 수위를 감지하는 레벨센서와; 압축 공기를 에어챔버 내에 충진하기 위한 충진밸브와; 에어챔버내 압축 공기를 외부로 배출시키기 위한 배기밸브와; 상기 배기밸브의 후단에 연결되어 배출 공기 내에 함유된 수분 및 유분을 분리 제거하는 세퍼레이터 와; 상기 세퍼레이터의 후단에 연결되어 수분 및 유분이 제거된 배출 공기를 일시 저장하는 배출공기저장탱크와; 흡입측이 상기 배출공기저장탱크에 연결되어, 배출공기저장탱크에 저장된 배출공기를 압축함으로써 생성된 압축 공기를 상기 에어챔버에 공급하는 압축기와; 상기 배출공기저장탱크와 압축기 사이에 구비되어, 배출공기저장탱크로부터 압축기에 공급되는 배출공기의 압력을 일정한 압력으로 감압하여 배출시키는 감압밸브와; 상기 레벨센서의 감지신호에 근거하여 상기 충진밸브 및 배기밸브의 개폐 동작과 상기 압축기의 작동을 제어하는 제어부를 포함한다.

여기서, 상기 압축기의 전단 흡입측에는 내부압력이 대기압 보다 작은 경우 개방되어 외부공기를 도입할 수 있는 외기도입체크밸브가 구비되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 배출공기저장탱크 내부의 압력을 감지하는 압력스위치와, 상기 압축기와 별도로 독립 구동되어 압축 공기를 에어챔버에 공급하는 보조압축기를 더 포함하되; 상기 보조압축기는 흡입측이 대기중에 노출되어 외기를 직접 흡입할 수 있도록 구성되고; 상기 제어부는 상기 압력스위치로부터 전달된 압력 감지 신호에 근거하여, 배출공기저장탱크내 압력이 기준압력값 미만인 경우에는 보조압축기를 구동시키고, 배출공기저장탱크내 압력이 기준압력값 이상으로 상승하는 압축기를 구동시키는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 본 고안에 따르면, 에어챔버 내에 충진된 후 배출되는 압축 공기를 회수 및 저장하여 재활용함으로써, 압축기 구동에 소요되는 동력을 절감할 수 있는 탁월한 효과를 갖는다.

이하, 본 고안에 따른 수충격 방지 시스템의 구체적인 구성을 바람직한 실시예와 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다. 도 2 는 본 고안의 제 1 실시예에 따른 수충격 방지 시스템의 구체적인 구성이 상세히 도시된다.

도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 수충격 방지 시스템은 종래의 에어챔버식 수충격 방지 시스템의 각 구성요소들을 그대로 포함하고, 세퍼레이터(70), 배출공기저장탱크(72), 감압밸브(76), 외기도입체크밸브(78)를 추가로 포함한다.

본 고안에 따른 수충격 방지 시스템은 종래 수충격 방지 장치와 마찬가지로, 레벨센서(30)에서 감지된 에어챔버(3) 수위값을 근거로 압축기(80)를 구동하여 압축 공기를 에어챔버 내부에 충진하거나, 충진된 압축 공기를 배기시키도록 제어된다.

여기서, 상기 세퍼레이터(70)는 배기밸브의 후단, 즉, 에어챔버에 충진되었던 압축 공기가 배출되는 배기라인(VL)에 연결되어, 배출 공기 내에 함유된 유분과 수분을 분리 제거한다. 에어챔버로부터 배출되는 공기는 에어챔버 내에서 체류하면 서 다량의 수증기(수분)를 포함하게 되고, 수분함량이 높은 배출 공기를 재사용할 경우 배관의 부식이나 액압축 현상이 발생할 소지가 다분하다. 따라서, 배출 공기로부터 수분을 제거하는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 이러한 수분 제거 목적으로 세퍼레이터(70)가 사용된다.

한편, 수충격 방지 시스템에 사용되는 압축기의 경우 대부분 오일-인젝션 타입(oil-injection type)이 많이 사용되는데, 이는 오일-프리 타입(oil-free type) 압축기가 비교적 고가인 이유로부터 기인한다. 그런데, 오일-인젝션 타입 압축기를 사용하는 경우, 압축 공기 내에 유분을 함유하게 되어 에어챔버 내에 저장된 물이 유분에 의해 오염되어, 상수도 급수 시스템에서의 음용수 오염 문제가 발생할 수 있다. 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해, 재사용되는 배출 공기내 유분 제거를 위해 세퍼레이터(70)가 사용된다.

즉, 상기 세퍼레이터(70)에서는 배출 공기 내에 함유된 유분과 수분이 분리 제거되고, 유분과 수분이 제거된 건조 공기만 통과 배출시킨다. 이러한 작용을 통하여 압축 공기 내에 함유된 수분이 제거되어 액압축 및 배관부식 방지 효과를 달성할 수 있으며, 유분이 제거되어 음용수의 오염이 방지될 수 있다. 상기 세퍼레이터(70)는 통상의 유수분리기인 것이 바람직하며, 오일-인젝션 타입 압축기를 사용하는 현장에서는 유분 및 수분을 분리 제거하고, 오일-프리 타입 압축기를 사용하는 현장에서는 수분만 제거하는 기능을 수행한다. 상기 세퍼레이터(70)를 통과하여 수분 및 유분이 제거된 공기는 배출공기저장탱크(72)에 저장된다.

상기 배출공기저장탱크(72)는 세퍼레이터(70)의 후단에 연결되어 수분 및 유분이 제거된 배출 공기를 일시 저장하는 부분이다. 세퍼레이터(70)에서 배출 공기내에 함유된 수분이 대부분 제거되기는 하지만 미량의 수분이 여전히 공기 내에 포함되어 있을 수 있다. 따라서, 상기 배출공기저장탱크(72)에는 수분 제거를 위한 응축수배출기 등의 자동 드레인 장치가 별도로 구비되는 것이 바람직하다.

배출공기저장탱크(72)에 저장된 배출공기를 재활용하면 압축기 구동에 따른 동력을 현저히 줄일 수 있다. 이는, 압축기가 일반적인 대기공기를 흡입하여 압축하는 경우 보다, 비교적 높은 압력을 갖는 배출공기를 압축하는 경우에 소요되는 동력이 더 적기 때문이다. 상기 배출공기저장탱크(72)에 저장된 공기의 재활용을 위해, 압축기(80)의 흡입측은 상기 배출공기저장탱크(72)에 연결되어, 배출공기가 압축기(80)에 공급된다. 상기 압축기(80)는 1대가 단독으로 연결될 수도 있으나, 통상 2개의 압축기가 병렬로 연결되어 사용된다.

배출공기저장탱크(72)에 저장된 공기는 이미 언급한 바와 같이 비교적 높은 압력을 유지하고 있기는 하나, 압력값은 일정치 않기 때문에 이를 그대로 재활용하는 경우 에어챔버의 정밀한 압력 제어가 불가능하고 압축기의 손상을 초래할 수 있다. 이에 따라, 상기 배출공기저장탱크(72)와 압축기(80) 사이에는 감압밸브(76)가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 감압밸브(76)는 배출공기저장탱크(72)로부터 압축기(80)에 공급되는 공기의 압력을 일정한 압력으로 감압하여 배출시키는 2차압력 유지밸브이다. 상기 감압밸브(76)에 의해 배출공기의 압력이 감소되기는 하나, 감압밸브(76)에 의해 조정되어 최종 배출되는 공기의 압력은 대기압 보다 커야 하며, 대체로 2 kg/㎡ㅇG 이상인 것이 바람직하다. 압축기(80)로 공급되는 공기의 압력이 대기압(약 1 kg/㎡ㅇabs) 보다 작은 경우에는 배출되는 공기의 압력을 재이용하는 효과가 없으므로 동력 절감효과를 기대할 수 없기 때문이다.

한편, 상기 압축기(80)의 전단 흡입측에는 외기(외부공기, 대기공기)를 도입할 수 있는 외기도입체크밸브(78)가 구비되는 것이 바람직하다. 상기 외기도입체크밸브(78)는 배출공기저장탱크(72)에 충분한 양의 공기가 저장되어 있지 않은 경우, 외부 공기를 도입하여 압축기(80)에서 압축 공기를 발생 공급할 수 있도록 하기 위한 것으로, 내부 압력이 대기압 보다 작은 경우에 개방되도록 구성된 밸브이다.

도 3 에는 이러한 외기도입체크밸브(78)의 내부 구조가 개략적으로 도시된다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 외기도입체크밸브(78)의 디스크(78b)는 스프링(78c)에 의해 지지되되, 상기 스프링(78c)은 대기압 조건하에서 디스크(78b)가 밸브시트(78a)로부터 용이하게 이탈되어 유입구가 개방될 수 있도록 디스크(78b)를 지지할 수 있는 만큼의 탄성력만 보유하도록 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성을 통하여, 배출공기저장탱크(72)에 충분한 양의 공기가 저장되어있는 경우에는, 배출공기저장탱크(72)로부터 공급되는 배출공기의 압력에 의해 디스크(78b)가 밸브시트(78a)에 밀착됨에 따라 외기도입체크밸브(78)가 폐쇄되어 외부 공기는 도입되지 않고, 배출공기저장탱크(72)에 저장된 공기가 압축기(80)에 우선 공급된다. 그리고, 배출공기저장탱크(72)에 충분한 양의 공기가 저장되어 있지 않은 경우에는, 대기압에 의해 외기도입체크밸브(78)가 개방되어 외부 공기가 압축기(80)에 공급되고, 압축기(80)에서는 외부 공기를 압축하여 압축 공기를 생성하게 되는 것이다.

도 4 에는 본 고안의 제 2 실시예에 따른 수충격 방지 장치의 구체적인 구성이 도시된다. 본 실시예에서는, 상기 배출공기저장탱크(72)에 압력스위치가 구비되고, 압축기(80)와 별도로 독립 구동되는 보조압축기(82)가 추가로 구비된다. 여기서, 압축기(80)의 흡입측은 배출공기저장탱크(72)에 연결된 감압밸브(76) 2차측에 연결되며, 보조압축기(82)는 흡입측이 배출공기저장탱크(72)와 연결되지 않고 대기중에 노출되어 외기(대기공기)를 직접 흡입할 수 있도록 구성된다.

상기 압력스위치는 배출공기저장탱크(72)에 충분한 양의 공기가 저장되어 있는지 여부를 감지하기 위한 수단으로, 배출공기저장탱크(72) 내부의 압력이 미리 설정된 기준압력값 이상인 경우 제어부(100)에 신호를 전송하여 압축기(80)를 구동시키기 위해 구비된다. 즉, 배출공기저장탱크(72)에 충분한 양의 배출공기가 저장되지 않아 탱크내 압력이 기준압력값 미만인 경우에는, 제어부(100)가 보조압축기(82)를 구동시켜 외기를 흡입함으로써 압축 공기를 생성하고, 배출공기저장탱크(72)에 충분한 양의 배출공기가 저장되어 탱크내 압력이 기준압력값 이상 상승하는 경우에는, 제어부(100)가 보조압축기(82)를 정지시키고 압축기(80)를 구동시켜 배출공기저장탱크(72)에 저장된 배출공기를 흡입함으로써 압축 공기를 생성하도록 제어한다.

이미 언급한 바와 같이, 회수 저장된 배출공기를 압축하는 경우(압축기를 구동하는 경우)가 외기(대기공기)를 직접 흡입하여 압축하는 경우보다 동력 손실이 적다. 따라서, 이러한 제어 방법에 따르면, 충분한 양의 배출 공기 저장 유무에 따라 압축기를 선택적으로 구동함으로써 100% 일반 외기만을 흡입하여 압축하는 경우 대비 현저한 동력 절감 효과를 달성할 수 있게 된다.

상술한 바와 같은 본 고안의 구성을 통하여, 에어챔버 내 충진후 배출된 공기를 회수하여 재활용함으로써 압축기 구동에 소요되는 동력을 기존 시스템 대비 약 50% 이하로 획기적으로 절감할 수 있고, 이에 따라, 압축기 용량을 줄임으로써 기존 오일-인젝션 타입 압축기를 비용 증가없이 소형의 오일-프리 타입 압축기로 교체할 수 있어 동력 및 비용 절감 효과와 음용수의 오염을 방지 효과를 달성할 수 있게 되는 것이다.

지금까지, 본 고안의 실시예를 기준으로 상세히 설명하였으나, 본 고안의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 고안의 실시예와 실질적 균등범위까지 포함된다 할 것이다.

도 1 은 종래 에어챔버식 수충격 방지 시스템 구성도,

도 2 는 본 고안의 제 1 실시예에 따른 수충격 방지 시스템의 구성도,

도 3 은 외기도입체크밸브의 내부 구성이 도시된 단면도,

도 4 는 본 고안의 제 2 실시예에 따른 수충격 방지 시스템의 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 저수조 2 : 방류장

3 : 에어챔버 4 : 주배관

30 : 레벨센서 50 : 충진밸브

60 : 배기밸브 70 : 세퍼레이터

72 : 배출공기저장탱크 76 : 감압밸브

78 : 외기도입체크밸브 80 : 압축기

82 : 보조압축기 100 : 제어부

Claims (3)

1. 주배관으로부터 분기 연결되는 에어챔버와;

   상기 에어챔버내 물의 수위를 감지하는 레벨센서와;

   압축 공기를 에어챔버 내에 충진하기 위한 충진밸브와;

   에어챔버내 압축 공기를 외부로 배출시키기 위한 배기밸브와;

   상기 배기밸브의 후단에 연결되어 배출 공기 내에 함유된 유분과 수분을 분리하여 제거하는 세퍼레이터와;

   상기 세퍼레이터의 후단에 연결되어 수분 및 유분이 제거된 배출 공기를 일시 저장하는 배출공기저장탱크와;

   흡입측이 상기 배출공기저장탱크에 연결되어, 배출공기저장탱크에 저장된 배출공기를 압축함으로써 생성된 압축 공기를 상기 에어챔버에 공급하는 압축기와;

   상기 배출공기저장탱크와 압축기 사이에 구비되어, 배출공기저장탱크로부터 압축기에 공급되는 배출공기의 압력을 일정한 압력으로 감압하여 배출시키는 감압밸브와;

   상기 레벨센서의 감지신호에 근거하여 상기 충진밸브 및 배기밸브의 개폐 동작과 상기 압축기의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 수충격 방지 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 압축기의 전단 흡입측에는 내부압력이 대기압 보다 작은 경우 개방되어 외부공기를 도입할 수 있는 외기도입체크밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 수충격 방지 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 배출공기저장탱크 내부의 압력을 감지하는 압력스위치와, 상기 압축기와 별도로 독립 구동되어 압축 공기를 에어챔버에 공급하는 보조압축기를 더 포함하되;

   상기 보조압축기는 흡입측이 대기중에 노출되어 외기를 직접 흡입할 수 있도록 구성되고;

   상기 제어부는 상기 압력스위치로부터 전달된 압력 감지 신호에 근거하여, 배출공기저장탱크내 압력이 기준압력값 미만인 경우에는 보조압축기를 구동시키고, 배출공기저장탱크내 압력이 기준압력값 이상으로 상승하는 압축기를 구동시키는 것을 특징으로 하는 수충격 방지 시스템.

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