KR20240017379A - Water tank for pressurization using buoyancy - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대한민국 공개 특허 제10-2021-0107565호의 '에어컨 응축수를 재활용한 실외기 분무냉각장치'의 구성품 중 수조의 성능을 개선한 것이다.
에어컨을 가동할 때 저유량의 응축수가 발생하기 때문에, 저유량의 응축수를 펌프로 이송하기 위한 효율적인 수조의 형식을 고려해야 한다. 본 발명은 일정 부피의 응축수를 저장할 때, 수압 형성에 효율적인 구조로 높이에 비해 단면적이 매우 작은 형태의 구조를 적용한다. 또한, 하부수조통(220)의 응축수와 부력체(230)의 공기 간에 부피변화를 매개로 부력을 이용한 반복적인 에어펌핑작용 통해서 수조 내의 응축수를 가압하고, 압축공기를 생성하여 압력탱크(300)에 저장한다. 가압용수조(500)의 수압이 펌프(600)의 부하량을 줄여주며, 펌프(600) 미작동 시 상기 압력탱크(300)에 저장된 압축공기로 배관 내에 정수압을 유지하여 펌프(600)의 작동효율을 향상시킨다. 또한, 본 발명의 상사법칙 적용을 통해서 물의 부력을 이용한 재생에너지를 다목적댐 등에서 활용할 수 있다.
The present invention improves the performance of the water tank among the components of the 'outdoor spray cooling device using recycled air conditioner condensate' disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2021-0107565.
Since a low flow rate of condensate is generated when the air conditioner is operated, an efficient type of water tank to transfer the low flow rate condensate to the pump must be considered. The present invention applies a structure with a very small cross-sectional area compared to the height as an efficient structure for forming water pressure when storing a certain volume of condensate. In addition, the condensate in the water tank is pressurized through repetitive air pumping using buoyancy through volume change between the condensate in the lower water tank 220 and the air in the buoyancy body 230, and compressed air is generated to form the pressure tank 300. Save it to The water pressure in the pressurized water tank 500 reduces the load on the pump 600, and when the pump 600 is not operating, the operating efficiency of the pump 600 is maintained by maintaining hydrostatic pressure in the pipe with compressed air stored in the pressure tank 300. improves In addition, through application of the similarity law of the present invention, renewable energy using the buoyancy of water can be utilized in multi-purpose dams, etc.

Description

부력을 이용한 가압용 수조{Water tank for pressurization using buoyancy}Water tank for pressurization using buoyancy}

본 발명은 대한민국 공개 특허 제10-2021-0107565호의 '에어컨 응축수를 재활용한 실외기 분무냉각장치'의 구성품 중 수조의 성능을 개선한 것으로, 기존 에어컨의 실내기에서 발생하는 응축수를 단순 저장하기 위한 용도에서 추가로, 펌프에 원활한 작동을 보조하기 위한 압력을 생성하는 가압용 수조에 관한 것이다.The present invention improves the performance of the water tank among the components of the 'outdoor unit spray cooling device using recycled air conditioner condensate' of Republic of Korea Patent Publication No. 10-2021-0107565, and is used for simply storing condensate generated from the indoor unit of an existing air conditioner. Additionally, it relates to a pressurized water tank that generates pressure to assist the smooth operation of the pump.

대한민국 공개 특허 제10-2021-0107565호의 '에어컨 응축수를 재활용한 실외기 분무냉각장치'의 제한적인 요소는 기존 에어컨 실외기의 팬모터동력과 실내기에서 발생 된 응축수를 이용한다는 점이다. 이 중에서 실내기에서 발생하는 응축수의 양은 기후조건(습도)과 실내공기의 조건에 따라 다르며, 이를 특정할 수는 없다. 따라서, 최소 용량의 에어컨을 시험한 결과, 일(day) 평균 시간당 1L의 응축수가 생성되는 사례를 근거로 응축수량을 가정 할 수 있겠다. 에어컨을 가동할 때 일(day) 평균 시간당 1L의 응축수량을 가정하면, 펌프로 이송되는 응축수량을 제외한 수조의 응축수 저장량은 매우 적기 때문에 저유량에 효율적인 수조의 형식을 고려해야 한다.The limiting factor of the 'outdoor unit spray cooling device using recycled air conditioner condensate' of Korean Patent Publication No. 10-2021-0107565 is that it uses the fan motor power of the existing air conditioner outdoor unit and condensate generated from the indoor unit. Among these, the amount of condensate generated from the indoor unit varies depending on climatic conditions (humidity) and indoor air conditions, and cannot be specified. Therefore, as a result of testing the minimum capacity air conditioner, the condensate amount can be assumed based on the case where 1L of condensate per hour on average per day was generated. Assuming an average daily volume of condensate of 1L per hour when operating an air conditioner, the amount of condensate stored in the water tank, excluding the amount of condensate transferred to the pump, is very small, so a type of water tank that is efficient at low flow rate must be considered.

일반적으로 수조의 아래부분에 펌프가 설치되며, 수조의 수압으로 가압하여 펌프로 물을 이송한다. 수조에 저장되는 물이 많을수록 수조의 수압이 커지며, 펌프로 이송되는 물의 수압이 커지게 되어 원활한 작동을 이룰 수 있게 되는 구조이다.Generally, a pump is installed at the bottom of the water tank, and water is transferred to the pump by pressurizing it with the water pressure of the water tank. The more water stored in the water tank, the greater the water pressure in the water tank, and the greater the water pressure of the water transferred to the pump, allowing for smooth operation.

상기 대한민국 공개 특허 제10-2021-0107565호의 '에어컨 응축수를 재활용한 실외기 분무냉각장치'의 수조는 저장되는 저유량의 응축수에 비해 구조가 크게 형성되어 적정 수압이 형성되기 어려운 구조로, 수조의 단면적을 작게하고 높이를 크게하여 펌프로 이송되는 물의 수압을 크게 할 필요가 있다.The water tank of the 'outdoor spray cooling device using recycled air conditioner condensate' of the Republic of Korea Patent Publication No. 10-2021-0107565 has a structure that is large compared to the low-flow condensate stored, making it difficult to create appropriate water pressure, and the cross-sectional area of the water tank is large. It is necessary to increase the water pressure of the water transported by the pump by making it smaller and increasing its height.

대한민국 공개 특허 제10-2021-0107565호Republic of Korea Public Patent No. 10-2021-0107565

따라서, 본 발명의 주목적은 기존 실외기 상부에 설치되는 수조를 저유량에 적합한 구조로 개선하는 것이며, 저유량의 응축수에 적정 수압을 형성하여 펌프로의 이송을 원활하게 하는 것이다.Therefore, the main purpose of the present invention is to improve the water tank installed on the top of the existing outdoor unit to a structure suitable for low flow rate, and to create an appropriate water pressure in low flow rate condensate to facilitate transfer to the pump.

아울러, 본 발명은 재생에너지인 물의 부력을 이용하여, 펌프의 미작동 시 발생하는 배관 내의 물 빠짐현상(공동화)을 막고, 배관 내에 정수압을 유지 할 수 있도록 구성하여 펌프의 압력손실을 최소화하고자 한다.In addition, the present invention uses the buoyancy of water, a renewable energy, to prevent water leakage (cavitation) in the pipe that occurs when the pump is not in operation, and to maintain hydrostatic pressure in the pipe to minimize pressure loss of the pump. .

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 저유량 수조에 적합하도록 수조의 단면적을 줄이고 높이를 크게하여 수조 내의 수압을 증가시키고자 한다. 이는 압력의 정의에 해당하며, 에서 동일 무게 유체의 압력을 높이기 위해서는 압력이 작용하는 부분의 면적을 작게해야함을 알 수 있다.In order to achieve this purpose, the present invention seeks to increase the water pressure in the water tank by reducing the cross-sectional area of the water tank and increasing the height to suit a low flow rate water tank. This corresponds to the definition of pressure, It can be seen that in order to increase the pressure of a fluid of the same weight, the area of the part where the pressure acts must be reduced.

또한 저유량의 응축수에 적정 수압을 형성하기 위하여, 수조내에 부력체를 구성하며 부력체의 부피에 비례하여 저유량 응축수의 수위를 높이고자 한다. '물체가 받는 부력의 크기는, 물체가 밀어낸 부피만큼의 유체가 가지는 무게와 같다'(아르키메데스의 원리)에서 알려주듯이, 부력의 크기만큼 부력체를 물에 잠기도록하면 물에 잠긴 부력체의 부피만큼 물을 밀어낼 수 있다. 따라서, 부력체가 밀어낸 물의 부피에 비례하여 수조 내의 수위가 높아지고, 수압이 증가함을 알 수 있다.In addition, in order to create an appropriate water pressure in the low-flow condensate, a buoyancy body is constructed in the water tank and the water level of the low-flow condensate is raised in proportion to the volume of the buoyancy body. As shown in Archimedes' principle, 'The size of the buoyant force experienced by an object is equal to the weight of the fluid equal to the volume pushed by the object' (Archimedes' principle), if a buoyant body is submerged in water equal to the size of the buoyant force, the buoyant body submerged in water will It can push out water equal to its volume. Therefore, it can be seen that the water level in the water tank increases and the water pressure increases in proportion to the volume of water pushed by the buoyant body.

재생에너지인 물의 부력을 이용하여, 펌프의 미작동 시 발생하는 배관 내의 물 빠짐현상(공동화)를 막고, 배관 내에 정수압을 유지 할 수 있도록 구성하여 펌프의 압력손실을 최소화하고자 하며, 관련 내용은 아래의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 설명하도록 한다.By using the buoyancy of water, which is a renewable energy, to prevent water from escaping (cavitation) within the pipes that occurs when the pump is not in operation, and to maintain hydrostatic pressure within the pipes, the pump's pressure loss is minimized. Related information is provided below. This will be described in detail for carrying out the invention.

상술한 바와 같이, 본 발명의 부력을 이용한 가압용수조는 에어컨의 응축수를 저장하여 펌프로 이송하는 기능을 하며, 저유량의 응축수를 저장 할 때 수조 내의 수압을 형성하기 용이한 구조로 개선되어 펌프로의 응축수 이송을 원활하게 한다.As described above, the pressurized water tank using buoyancy of the present invention functions to store condensate from an air conditioner and transfer it to a pump, and has been improved to have a structure that makes it easy to create water pressure in the tank when storing low-flow condensate. Facilitates the transfer of condensate.

또한, 본 발명은 가압장치인 부력체를 구성하여 추가 동력원의 구성없이 에어컨 실외기 상부에 설치된 수조 내의 응축수 수압을 증가시켜 펌프의 작동효율을 향상 할 수 있다.In addition, the present invention can improve the operating efficiency of the pump by constructing a buoyancy body, which is a pressurizing device, to increase the condensate water pressure in the water tank installed on the upper part of the air conditioner outdoor unit without configuring an additional power source.

그리고 본 발명은 펌프의 미작동 시 발생하는 배관 내의 물 빠짐현상(공동화)을 막고, 배관 내에 정수압을 유지 할 수 있도록 구성하여 펌프의 압력손실을 최소화 할 수 있다.In addition, the present invention prevents water leakage (cavitation) in the pipe that occurs when the pump is not in operation, and is configured to maintain hydrostatic pressure in the pipe, thereby minimizing the pressure loss of the pump.

마지막으로 본 발명은 상사법칙을 적용, 재생에너지인 부력을 이용하여 다목적댐에서 수위조절을 위한 간헐적 수력발전이 아닌 상시발전을 가능하게 한다. 즉, 홍수조절과 상수원 확보를 위해 방류량을 조절하면서 수력발전을 하는 형태에서 추가로 댐의 수위를 유지하면서 상시 발전을 할 수 있는 기능을 아래의 산업상 이용가능성에서 구체적으로 설명하도록 한다.Lastly, the present invention applies the law of similarity and uses buoyancy, a renewable energy, to enable constant power generation rather than intermittent hydroelectric power generation for water level control in a multi-purpose dam. In other words, in the form of hydroelectric power generation while controlling the discharge amount to control floods and secure water sources, the function of generating power at all times while additionally maintaining the water level of the dam will be explained in detail in the industrial applicability section below.

도 1은 본 발명에 의한 부력을 이용한 가압용수조의 설치도
도 2는 본 발명에 의한 부력을 이용한 가압용수조의 조립 사시도
도 3은 본 발명에 의한 부력을 이용한 가압용수조의 구성요소인 상부수조의 분해 사시도
도 4는 본 발명에 의한 부력을 이용한 가압용수조의 구성요소인 하부수조의 분해 사시도
도 5는 본 발명에 의한 부력을 이용한 가압용수조의 구성요소인 압력탱크와 배관부품 분해 사시도
도 6은 본 발명에 의한 부력을 이용한 가압용수조의 작동 개념도
도 7은 본 발명에 의한 부력을 이용한 가압용수조의 산업상 이용 개념도
Figure 1 is an installation diagram of a pressurized water tank using buoyancy according to the present invention.
Figure 2 is a perspective view of the assembly of a pressurized water tank using buoyancy according to the present invention
Figure 3 is an exploded perspective view of the upper water tank, which is a component of the pressurized water tank using buoyancy according to the present invention
Figure 4 is an exploded perspective view of the lower water tank, which is a component of the pressurized water tank using buoyancy according to the present invention.
Figure 5 is an exploded perspective view of the pressure tank and piping parts, which are components of the pressurized water tank using buoyancy according to the present invention.
Figure 6 is a conceptual diagram of the operation of a pressurized water tank using buoyancy according to the present invention.
Figure 7 is a conceptual diagram of industrial use of a pressurized water tank using buoyancy according to the present invention

이하, 본 발명의 실시 예를 설명하면서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.Hereinafter, while describing embodiments of the present invention, if a detailed description of a related known function or configuration is judged to unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

본 발명의 특정 실시 예를 통하여 도면에 예시하고 상세하게 설명하면 다음과 같다.Specific embodiments of the present invention will be illustrated in the drawings and described in detail as follows.

도 2는 조립 사시도로 상부수조(100), 하부수조(200), 압력탱크(300), 수조거치대(400)로 구분 할 수 있으며, 상부수조(100)는 응축수를 저장하는 용도와 각 종 배관, 밸브류를 거치 할 수 있는 밸브박스 기능이 있다. 하부수조(200)는 응축수를 저장하는 용도와 부력을 이용하여 저유량 응축수의 수압을 높이고 별도의 동력원없이 반복적으로 공기를 압축하는 재생에너지 활용의 기능이 있다. 압력탱크(300)는 펌프(600)가 미작동 시 배관에 발생하는 물 빠짐(공동화)현상을 방지하는 정수압 기능과 수조(500) 내의 수압이 약할 때 압력을 보조하는 기능이 있다. 또한 수조거치대(400)는 수조를 에어컨 실외기(700)에 설치 할 때, 간단하게 거치하여 고정 할 수 있는 수단을 제공한다.Figure 2 is an assembled perspective view that can be divided into an upper water tank (100), a lower water tank (200), a pressure tank (300), and a water tank holder (400). The upper water tank (100) is used to store condensate and is used for various piping. , There is a valve box function that can hold valves. The lower water tank 200 has the function of storing condensate and using renewable energy to increase the water pressure of low-flow condensate using buoyancy and repeatedly compress air without a separate power source. The pressure tank 300 has a hydrostatic pressure function to prevent water leakage (cavitation) that occurs in the pipe when the pump 600 is not operating and a pressure assist function when the water pressure in the water tank 500 is weak. Additionally, the water tank holder 400 provides a means for simply mounting and fixing the water tank when installing it on the air conditioner outdoor unit 700.

도 3은 상부수조(100)의 분해 사시도로, 상부수조 커버(110)와 상부수조 박스(120)로 구분되며, 내부에 공기의 출입을 위한 호스, 엘보 어셈블리(130)와 공기 유입 체크밸브(150), 공기 유출 체크밸브로 구성된다.Figure 3 is an exploded perspective view of the upper water tank 100, divided into an upper water tank cover 110 and an upper water tank box 120, and a hose for air in and out, an elbow assembly 130, and an air inlet check valve ( 150), consisting of an air leak check valve.

상기 상부수조 커버(110)의 기능을 설명하면, 에어컨 실내기에서 발생하는 응축수의 배수관이 접속되는 연결구(111)와 통기구(112)를 제공하여 상부수조(100)로 응축수가 원활하게 유입되도록 한다. 상부수조 박스(120)는 체크밸브 관통구(122)를 제공해 체크밸브(140, 150)를 고정하며, 하부수조 마개(210)와 체결 할 수 있는 체결구와 체결볼트(121)를 제공한다. 노란색 화살표의 방향은 공기의 출입방향을 표시한 것으로, 부력체(230)의 내부공기를 유출하는 체크밸브(140)와 부력체(230)로 외부공기 유입하는 체크밸브(150)에 의해 그 방향은 단일방향으로 고정된다.To explain the function of the upper water tank cover 110, a connector 111 and a vent 112 through which a drain pipe for condensate generated from an air conditioner indoor unit is connected are provided to allow condensate to flow smoothly into the upper water tank 100. The upper water tank box 120 provides a check valve through-hole 122 to secure the check valves 140 and 150, and provides a fastener and fastening bolt 121 that can be fastened to the lower water tank stopper 210. The direction of the yellow arrow indicates the inflow and outflow direction of air, which is determined by the check valve 140, which discharges the internal air of the buoyancy body 230, and the check valve 150, which introduces external air into the buoyancy body 230. is fixed in one direction.

도 4는 하부수조(200)의 분해 사시도로, 하부수조 마개(210)와 하부수조통(220), 부력체(230)로 구분 할 수 있다. 하부수조 마개(210)는 고무재질로 하부수조통(220)과 부력체(230)를 억지끼움 형태로 고정하고, 접속부에 실리콘 처리를 하여 기밀을 제공한다. 또한, 하부수조 마개(210)의 설치는 체결구(214)를 통해 상부수조 박스(120)에 체결볼트(121)로 고정한다. 하부수조 마개(210)의 기능은 유입홈(211)으로 하부수조통(220)에 응축수를 유입하고, 부력체(230)로 외부공기를 유입하는 호스 연결구(212)와 부력체(230)의 내부공기를 압력탱크(300)로 유출하는 호수 연결구(213)을 통해 부력체(230) 내부에 공기출입을 제공한다. 하부수조통(220)은 길이에 비해 단면적이 매우 작은 속이 빈 구조를 가지고 있으며, 내부에 역시 길이에 비해 단면적이 매우 작은 속이 빈 구조물로 밑면이 개방된 부력체(230)를 둘러싸고 있다. 하부수조통(220)으로 응축수가 유입되면, 공기로 채워진 부력체(230)가 유입되는 응축수를 부력으로 밀어내면서 응축수의 수위를 높여 수압을 증가시킨다. 상기 높아진 수압이 다시 부력체(230) 내부의 공기를 압축하는 상호작용을 하게 되는데, 비압축성 유체인 물과 압축성 유체인 공기의 접촉면에서 체적탄성계수의 차이로 인해 물이 공기를 압축한다. 다시 정리하면, 하부수조통(220)에 유입된 응축수는 부력체(230) 내부 공기의 부력에 의해 밀려 올라가 수압이 증가하고, 증가 된 수압이 다시 부력체(230) 내부 공기를 압축한다. 마지막으로 하부수조통 마개(221)는 유출구(222)에 접속된 호스, T자, 엘보 어셈블리(240)를 통해 펌프(600)로 응축수를 유도한다.Figure 4 is an exploded perspective view of the lower water tank 200, which can be divided into a lower water tank stopper 210, a lower water tank 220, and a buoyancy body 230. The lower water tank stopper 210 is made of rubber and secures the lower water tank 220 and the buoyancy body 230 in an interference fit, and the connection portion is treated with silicone to provide airtightness. In addition, when installing the lower water tank stopper 210, it is fixed to the upper water tank box 120 through a fastener 214 with a fastening bolt 121. The function of the lower water tank stopper 210 is to introduce condensate into the lower water tank 220 through the inflow groove 211, and to connect the hose connector 212 and the buoyancy body 230 to introduce external air into the buoyancy body 230. Air is provided into and out of the buoyancy body 230 through a lake connector 213 that discharges internal air into the pressure tank 300. The lower water tank 220 has a hollow structure with a very small cross-sectional area compared to its length, and inside it is a hollow structure with a very small cross-sectional area compared to its length, surrounding the buoyancy body 230 with an open bottom. When condensate flows into the lower water tank 220, the buoyancy body 230 filled with air pushes the incoming condensate with buoyancy and increases the water pressure by raising the water level of the condensate. The increased water pressure interacts to compress the air inside the buoyant body 230 again, and the water compresses the air due to the difference in bulk modulus of elasticity at the contact surface between water, which is an incompressible fluid, and air, which is a compressible fluid. To summarize, the condensate flowing into the lower water tank 220 is pushed up by the buoyancy of the air inside the buoyancy body 230, and the water pressure increases, and the increased water pressure compresses the air inside the buoyancy body 230 again. Finally, the lower water tank stopper 221 guides condensate to the pump 600 through the hose, T-shape, and elbow assembly 240 connected to the outlet 222.

도 5는 압력탱크(300)와 배관부품 분해 사시도로, 압축공기를 저장하는 압력탱크(300)와 공기 이동방향을 단일화하고 역류를 방지하는 기능의 체크밸브(330), 배관부품 등으로 구성되어 있다.Figure 5 is an exploded perspective view of the pressure tank 300 and piping parts. It consists of a pressure tank 300 that stores compressed air, a check valve 330 that unifies the direction of air movement and prevents backflow, and piping parts. there is.

도 6은 가압용수조의 작동 개념도로, 그림 (a)는 가압용수조 설치 시 모든 배관에 응축수가 없는 상태를 도시하였으며, 주 작동은 하부수조통(220)과 부력체(230)의 내부에서 응축수와 공기의 부피 변화에 따른 상호작용으로 이뤄진다.Figure 6 is a conceptual diagram of the operation of the pressurized water tank. Figure (a) shows a state in which there is no condensate in all pipes when the pressurized water tank is installed. The main operation is to remove condensate from the inside of the lower water tank 220 and the buoyancy body 230. It is achieved through interaction with changes in the volume of air.

그림 (b)는 하부수조 마개(210)의 응축수 유입홈(211)을 통해 응축수가 유입 된 상태로, 초기 응축수가 하부수조통(220)의 바닥에서 차오르면서 부력체(230)의 밑면 개구부를 막는 순간부터 부력체(230) 내부의 공기는 밀폐가 되며, 부력이 작용하여 응축수의 수위를 올리게 된다. 하부수조통(220)과 부력체(230) 사이의 간극을 따라 수위가 높아져 응축수는 수압이 증가하고, 증가된 수압에 의해 응축수가 다시 부력체(230) 내부의 공기를 압축하므로 부력체(230) 내부 응축수 수위가 올라가게 된다. 빨간색 화살표는 압축된 공기의 이동방향을 보여준다. 역류방지 기능을 하는 압력탱크(300)의 공기유출 체크밸브(330)에서 응축수가 공기를 밀폐하며, 상기 압축된 공기는 압력탱크(300)에 저장된다.Figure (b) shows condensate flowing in through the condensate inflow groove 211 of the lower water tank stopper 210. As the initial condensate rises from the bottom of the lower water tank 220, the bottom opening of the buoyancy body 230 From the moment it is blocked, the air inside the buoyancy body 230 is sealed, and buoyancy acts to raise the level of condensate. As the water level rises along the gap between the lower water tank 220 and the buoyancy body 230, the water pressure of the condensate increases, and the condensate again compresses the air inside the buoyancy body 230 due to the increased water pressure, so the buoyancy body 230 ) The internal condensate level rises. The red arrow shows the direction of movement of compressed air. Condensate seals the air in the air outflow check valve 330 of the pressure tank 300, which functions to prevent backflow, and the compressed air is stored in the pressure tank 300.

그림 (c)는 펌프(600)의 회전속도가 증가하고 분무노즐(700)로 빠져나가는 응축수량이 많아져서, 하부수조통(220) 내부 응축수량이 줄어든 상태이다. 응축수는 하부수조통(220)과 부력체(230) 사이의 간극에서 먼저 빠져나오며, 부력체(230) 내부의 응축수는 자중에 의해 외부 공기를 빨아들이면서 수위를 낮춘다. 빨간색 화살표는 외부 공기 이동방향을 보여준다.Figure (c) shows a state in which the rotation speed of the pump 600 increases and the amount of condensate flowing out of the spray nozzle 700 increases, and the amount of condensate inside the lower water tank 220 decreases. Condensate first escapes from the gap between the lower water tank 220 and the buoyancy body 230, and the condensate inside the buoyancy body 230 lowers the water level by sucking in external air by its own weight. The red arrow shows the direction of outside air movement.

그림 (b)와 그림 (c)는 에어컨이 작동하면서 반복되는 상태로, 이는 응축수가 공기를 펌프질하는 에어펌핑작용(air pumping action)이라 할 수 있겠다.Figures (b) and (c) are a repeated state while the air conditioner is operating, and this can be said to be an air pumping action in which condensate pumps air.

그림 (d)는 펌프(600)가 작동을 멈춘 상태로 배관 내의 응축수가 펌프(600) 아래쪽으로 빠져나가지 않도록 압력탱크(300)에서 압축 된 공기로 정수압을 유지하는 상태이다.Figure (d) shows a state in which the pump 600 has stopped operating and the hydrostatic pressure is maintained using compressed air in the pressure tank 300 to prevent condensate in the pipe from escaping below the pump 600.

이상으로 본 발명에 관한 특정 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Although specific embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

수력발전에 이용하는 다목적댐은 상수원 확보와 홍수조절 등의 이유로 일정 수위를 유지하고 있으며, 방류시 물의 중력을 이용해 수차발전기를 회전시켜 전기에너지를 발생시킨다. 많은 양의 물을 저장하고 있다보니, 막대한 양의 에너지를 보유함에도 간헐적 방류에 의해 에너지 사용빈도는 저조하다. 따라서, 전력수요가 증가 할 때를 대비하여 양수발전을 사용하기도 한다.Multi-purpose dams used for hydroelectric power generation maintain a certain water level for reasons such as securing water sources and controlling floods, and when releasing water, they use the gravity of water to rotate a water turbine generator to generate electrical energy. Because a large amount of water is stored, the frequency of energy use is low due to intermittent discharge, even though it holds a huge amount of energy. Therefore, pumped storage power generation is sometimes used to prepare for when electricity demand increases.

여러 종류의 재생에너지 중에서 수력을 이용한 방법을 보면, 다목적 댐에서 물의 중력을 이용하여 수차발전기를 회전시키는 방법이 대표적이다. 그러나, 상기 방법에 추가로 물의 부력을 이용하여 압축공기를 생성하고, 이 압축공기로 터빈발전기를 회전시키는 방법을 포함해 확장해 보았다. 다목적댐을 특정 실시 예로 도면에 예시하고 내용을 간략히 서술하면 다음과 같다.Among the various types of renewable energy, the representative method of using hydropower is the method of rotating a water turbine generator using the gravity of water in a multi-purpose dam. However, in addition to the above method, we expanded it to include a method of generating compressed air using the buoyancy of water and rotating a turbine generator with this compressed air. A multi-purpose dam is illustrated in the drawing as a specific example and the contents are briefly described as follows.

도 7은 본 발명에 의한 부력을 이용한 가압용수조의 산업상 이용 개념도로, 다목적댐(1000)을 관통하는 방류관을 통해 물을 낙하시키면, 물의 중력에 의해 수차발전기(1100)가 회전을 하며 전기에너지를 발생시킨다. 이 후 방류된 물은 본 발명인 부력을 이용한 가압용수조(1200)로 유입되며, 물의 에어펌핑작용(air pumping action)에 의해 압축된 공기가 생성된다. 상기 압축공기는 공기배관(1700)을 통해 압력탱크(1500)를 충압하게 되고, 완충되면 방향전환 솔레노이드밸브(1800)에 전기신호를 보내게 된다. 상기 전기신호로 방향전환 솔레노이드밸브(1800)가 압축공기를 노즐(1900)로 보내고, 노즐(1900)의 분사로 터빈발전기(2000)를 회전시켜 전기에너지를 또 한번 발생시킨다.Figure 7 is a conceptual diagram of the industrial use of a pressurized water tank using buoyancy according to the present invention. When water is dropped through a discharge pipe penetrating the multipurpose dam 1000, the water turbine generator 1100 rotates due to the gravity of the water and generates electrical energy. generates Afterwards, the discharged water flows into the pressurizing water tank 1200 using buoyancy according to the present invention, and compressed air is generated by the air pumping action of the water. The compressed air fills the pressure tank 1500 through the air pipe 1700, and when fully charged, an electric signal is sent to the direction change solenoid valve 1800. With the electric signal, the direction change solenoid valve 1800 sends compressed air to the nozzle 1900, and the injection of the nozzle 1900 rotates the turbine generator 2000 to generate electrical energy again.

한편, 가압용수조(1200)에서 유출된 물은 저수조(1300)에 저장되며, 펌프(1400)로 상기 완충된 압력탱크(1500)에 물을 압입하여 물배관(1600)을 통해 다목적댐(1000) 상부로 양수하게 된다.Meanwhile, the water flowing out of the pressurized water tank 1200 is stored in the water storage tank 1300, and the water is pressurized into the buffered pressure tank 1500 by the pump 1400 to reach the multi-purpose dam 1000 through the water pipe 1600. It is pumped to the top.

따라서, 다목적댐(1000)의 저수율을 유지하고 수차발전기에 의한 1차 발전, 터빈발전기에 의한 2차 발전으로 전기에너지를 발생시킨다. 더불어, 공기압축기의 사용없이 압력탱크(1500)를 충압하여 양수하기 때문에, 펌프(1400)의 부하를 경감시켜 펌프(1400)의 전기 사용량을 줄여 줄 수 있다.Therefore, the water storage rate of the multipurpose dam 1000 is maintained and electric energy is generated through primary power generation by a water turbine generator and secondary power generation by a turbine generator. In addition, since the pressure tank 1500 is pumped without using an air compressor, the load on the pump 1400 can be reduced and the amount of electricity used by the pump 1400 can be reduced.

100 : 상부수조
110 : 상부수조 커버 111 : 에어컨 응축수 배수관 연결구
112 : 통기구 120 : 상부수조 박스
121 : 상부수조 박스와 하부수조 마개 체결볼트
122 : 체크밸브 관통구 130 : 호스와 엘보 어셈블리
140 : 부력체 내부공기 유출 체크밸브
150 : 외부공기 유입 체크밸브
200 : 하부수조
210 : 하부수조 마개 211 : 응축수 유입홈
212 : 공기유입호스 연결구 213 : 공기유출호스 연결구
214 : 체결구 220 : 하부수조통
230 : 부력체 240 : 호스, T자, 엘보 어셈블리
300 : 압력탱크
310 : 호스, 엘보 어셈블리 320 : 압력탱크 연결호스
330 : 공기유출 체크밸브 340 : 호스, 엘보 어셈블리
400 : 수조거치대 500 : 가압용수조
600 : 펌프 700 : 에어컨 실외기
1000 : 다목적댐 1100 : 수차발전기
1200 : 가압용수조 1300 : 저수조
1400 : 펌프 1500 : 압력탱크
1600 : 물배관 1700 : 공기배관
1800 : 방향전환 솔레노이드 밸브
1900 : 압축공기 노즐 2000 : 터빈발전기
100: Upper water tank
110: Upper water tank cover 111: Air conditioner condensate drain pipe connector
112: Ventilation hole 120: Upper water tank box
121: Upper water tank box and lower water tank stopper fastening bolt
122: Check valve through hole 130: Hose and elbow assembly
140: Buoyancy body internal air leak check valve
150: External air inlet check valve
200: Lower water tank
210: Lower water tank stopper 211: Condensate inlet groove
212: Air inlet hose connector 213: Air outlet hose connector
214: Fastener 220: Lower water tank
230: Buoyancy body 240: Hose, T-shape, elbow assembly
300: pressure tank
310: Hose, elbow assembly 320: Pressure tank connection hose
330: Air leak check valve 340: Hose, elbow assembly
400: Water tank holder 500: Pressurized water tank
600: Pump 700: Air conditioner outdoor unit
1000: Multi-purpose dam 1100: Water turbine generator
1200: Pressurized water tank 1300: Water storage tank
1400: Pump 1500: Pressure tank
1600: Water pipe 1700: Air pipe
1800: Direction change solenoid valve
1900: Compressed air nozzle 2000: Turbine generator

Claims (1)

외부 공기유입 체크밸브(150)와 내부 공기유출 체크밸브(140)를 연결 할 수 있으며, 외부에서 유입되는 물을 수조(220)에 공급하는 수단을 제공하는 수조마개(210)와,
수조마개(210)에 상부가 고정되어 물을 저장하며, 길이에 비해 단면적이 매우 작은 속이 빈 구조물인 수조(220)와,
수조마개(210)에 상부가 고정되어 공기를 저장하며, 길이에 비해 단면적이 매우 작은 속이 빈 구조물로 밑면이 개방된 부력체(230)와,
수조(220)의 하부를 밀폐하며, 물을 외부로 유출하는 구멍을 제공하는 하부마개(221)와,
압축된 공기를 저장 할 수 있는 압력탱크(300)와,
상기 수조마개(210), 수조(220), 부력체(230), 하부마개(221), 압력탱크(300)를 구성요소로 유입된 물을 부력체(230) 내부공기에 작용하는 부력으로 밀쳐내어 가압하고, 상승한 수압으로 부력체(230) 내부공기를 압축하여 압력탱크(300)로 보내는 반복적인 기능인 에어펌핑작용을 제공하는 부력을 이용한 가압용수조.
A water tank stopper (210) that can connect the external air inlet check valve (150) and the internal air outlet check valve (140) and provides a means of supplying water flowing in from the outside to the water tank (220),
A water tank 220, which is a hollow structure whose upper part is fixed to the water tank stopper 210 to store water and has a very small cross-sectional area compared to its length,
A buoyancy body 230 whose upper part is fixed to the tank stopper 210 to store air and whose bottom is open as a hollow structure with a very small cross-sectional area compared to its length;
A lower stopper 221 that seals the lower part of the water tank 220 and provides a hole through which water flows out,
A pressure tank 300 capable of storing compressed air,
The water tank stopper 210, the water tank 220, the buoyancy body 230, the lower stopper 221, and the pressure tank 300 are used to push out the water flowing in through the buoyancy force acting on the internal air of the buoyancy body 230. A pressurizing water tank using buoyancy that provides an air pumping action, which is a repetitive function of pressurizing the air inside the buoyant body (230) and sending it to the pressure tank (300) using the increased water pressure.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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