KR100439293B1

KR100439293B1 - 물탱크의 수위 자동 조절방법 및 그 시스템

Info

Publication number: KR100439293B1
Application number: KR10-2001-0052965A
Authority: KR
Inventors: 정현오
Original assignee: 주식회사 시온테크닉스
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2004-07-07
Also published as: KR20030019697A

Abstract

본 발명은 물탱크의 수위 조절 자동화방법에 관한 것으로, 원수를 펌핑하기 위한 펌핑수단(20)과, 상기 펌핑수단(20)의 구동을 제어하기 위한 컨트롤러(10)와, 상기 펌핑수단(20)으로부터 취수된 원수를 소정의 거리까지 전송하기 위한 송수관(40)과, 상기 송수관(40)으로부터 전송된 원수를 저수하기 위한 소정 용량의 물탱크(50)와, 상기 송수관(40)의 일측에 장착되어 수압을 감지하기 위한 수압감지수단(30)과, 상기 송수관(40)의 종단에 설치되어 물탱크(50)로 저수되는 원수의 수위에 의해 승하강되는 부구(53)와, 상기 송수관(40)의 종단에 연장된 연장관(44)과, 상기 연장관(44)과 소정의 거리를 유지하면서 물탱크(50) 내의 원수를 배출하기 위한 급수관(51)을 포함하여 물탱크에 저수된 원수의 수압변화를 송수관의 일측에 장착된 수압감지수단이 물탱크에 저수된 원수의 보다 실질적인 저수위점, 즉 펌핑수단이 재구동되어 원수를 취수하는 시점을 감지할 수 있도록 함으로써 컨트롤러가 물탱크로부터 원수를 사용하고 있는 동안에 설정된 저수위점에서 원수가 채워질 수 있도록 펌핑수단을 가동시키기 위한 것이다.

Description

물탱크의 수위 자동 조절방법 및 그 시스템{Water Level Auto Control Method of Water Tank and System thereof}

본 발명은 물탱크의 수위 자동 조절 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 취수정 또는 가압장으로부터 송수관을 통하여 소정 거리의 물탱크에 저수되는 원수의 수위(또는 양)를 자동으로 조절 및 제어하기 위한 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.

종래에 식음용수, 농업용수 또는 산업용수 등의 취수를 위한 취수정(지하수를 취수하기 위하여 수중펌프를 설치한 곳)이나 관정(지방관서에서 관리하는 우물) 또는 가압장(상수원으로부터 취수되어 정수장 등을 거쳐 정수된 원수를 공급하는 곳)으로부터 공급된 원수를 송수관을 통하여 소정의 거리에 설치된 물탱크와 같은 저장수단에 저장하였다가 필요시에 급수관을 통하여 취수하였다.

이와 같이 원수의 취수 및 저장과 급수는 원수를 취수하는 펌핑수단과, 펌핑수단으로부터 취수된 원수를 소정의 거리에 위치한 물탱크로 전송하기 위한 송수관과, 송수관으로부터 전송되어 온 원수를 저장하기 위한 물탱크 등으로 구성되고, 상기 송수관에는 물탱크로부터 저수된 원수의 압력을 감지하기 위한 수압감지수단이 장착되어 있으며, 수압감지수단으로부터 감지된 수압에 관한 신호는 컨트롤러로 입력되어 컨트롤러를 통해 펌핑수단의 구동이 제어되게 된다.

상기 물탱크에 저수되는 원수의 수위를 자동으로 조절하는 방법 및 그 장치는 본 출원인이 출원하여 등록된 특허 제273822호(등록일자: 2000. 9. 5.)와 특허출원 제2000-33324호(명칭: 무선 자동 수위 조절시스템) 및 특허출원 제2001-3000호(명칭: 물탱크의 수위 조절 자동화방법) 등으로부터 원수의 취수에서부터 물탱크로의 수위를 자동으로 조절하는 방법 및 그 시스템이 제시되었다.

즉 종래에는 도 1의 물탱크의 수위 자동 조절시스템의 구성도를 참조하면, 원수를 취수하고 공급하기 위한 취수정(1)과, 취수정으로부터 소정 거리로 원수를 전송하기 위한 송수관(40)과, 송수관으로부터 공급된 원수를 저수하기 위한 물탱크(50)로 구성된다. 상기 취수정(10)에는 원수를 취수하는 펌핑수단(20)과,펌핑수단의 제어를 위한 컨트롤러(10) 및 송수관(40) 내의 수압을 감지하여 컨트롤러(10)로 감지신호를 출력하는 수압감지수단(30)이 포함되고, 상기 물탱크(50)에는 송수관(40)이 상단부로 연결되고, 송수관(40)의 종단에는 물탱크(50)에 저수되는 원수의 승하강에 따라 송수관(40)을 개폐하는 부구(53) 및 개폐수단(52)이 포함되어 있으며, 물탱크(50)의 하단 일측에는 저수된 원수를 배출하기 위한 급수관(51)이 구비되고, 또, 물탱크(50)의 하단 일측에는 송수관(40)의 일측과 연결된 수압감지관(42)이 포함되어 있다.

그러나 상기 종래의 방식에 의하여 무선으로 송수관을 통하여 물탱크내 원수가 저수위 상태에서 원수의 압력을 보다 정확하게 감지하여 정확한 시점에서 펌핑수단을 재기동시켜야 하지만, 원수를 사용중이 아닌 상태에서는 정확한 시점에서 저수위를 감지하는 것이 용이하지 않았던 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여, 물탱크에 저수된 원수의 수압변화를 송수관의 일측에 장착된 수압감지수단이 물탱크에 저수된 원수의 보다 실질적인 저수위점, 즉 펌핑수단이 재구동되어 원수를 취수하는 시점을 감지할 수 있도록 함으로써 컨트롤러가 물탱크로부터 원수를 사용하고 있는 동안에 설정된 저수위점에서 원수가 채워질 수 있도록 펌핑수단을 가동시키기 위한 것으로, 취수정 또는 가압장으로부터 취수된 원수를 관리 및 유지를 최소화하여 관리의 편의성을 제공하고, 보다 지능화된 수위의 조절 및 제어가 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이 목적이다.

또한, 본 발명은 상기 실질적인 저수위점을 정확하게 감지할 수 있도록 물탱크내의 송수관 출구와 급수관 입구의 위치를 근접되게 설정 및 설계하여 급수관의 입구로 유입되는 원수의 흐름을 송수관의 출구를 통하여 송수관을 통해 수압감지수단이 용이하게 인식할 수 있도록 하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 하나의 취수정으로부터 복수의 물탱크가 연결되었거나 하나의 물탱크에 복수의 취수정이 연결된 경우에도 물탱크에 저수된 원수가 실질적인 저위수가 되는 것을 감지하여 취수정의 펌핑수단이 자동으로 구동되도록 하기 위한 것이 다른 목적이다.

또한, 본 발명의 펌핑수단이 원수의 취수를 위하여 구동을 함과 동시에 이미 설정된 고수위점을 재설정하기 위하여 소정의 시간을 지연시켜 재설정하는 것이 특징이다.

도 1은 종래에 물탱크의 수위 자동 조절시스템의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 제 1실시예로 나타낸 물탱크의 수위 자동 조절시스템의 구성도,

도 3은 본 발명의 제 2실시예로 나타낸 구성도,

도 4는 본 발명의 제 3실시예로 나타낸 구성도,

도 5는 본 발명의 제 4실시예로 나타낸 구성도,

도 6는 본 발명의 제 5실시예로 나타낸 구성도,

도 7는 본 발명의 제 6실시예로 나타낸 구성도,

도 8는 본 발명의 제 7실시예로 나타낸 구성도,

도 9는 제 7실시예의 부유관의 사시도,

도 10 내지 도 13은 물탱크 내의 송수관과 급수관의 설치위치를 나타낸 도면,

도 14는 송수관과 급수관을 고정시킨 상태를 나타낸 도면,

도 15는 급수관의 입구측에 그물 망을 설치한 상태를 나타낸 도면,

도 16a 내지 도 16c는 물탱크의 수위 자동 조절을 위한 수압변화를 나타낸그래프,

도 17은 물탱크의 수위 자동 조절을 위한 방법을 나타낸 흐름도,

도 18a 및 도 18b는 하나 또는 복수의 취수정과 하나 또는 복수의 물탱크가 연결상태도.

♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣

1: 취수정(또는 가압장) 10: 컨트롤러

20: 펌핑수단 30: 수압감지수단

40: 송수관 42, 45: 수압감지관

44: 연장관 46: 부유관

47: 물 유입공 48: 연결부재

49: 그물 망 50: 물탱크

51: 급수관 52: 개폐수단

53: 부구

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 물탱크의 수위 조절 자동화시스템을 설치한 후에 물탱크에 저수되는 원수의 수압에 관한 각종의 초기값을 설정한 다음에 컨트롤러를 온시키는 제 1단계; 상기 컨트롤러의 제어로 펌핑수단을 구동시키는 제 2단계; 상기 펌핑수단으로부터 원수를 취수하는 제 3단계; 상기 취수된 원수를 송수관을 통해 공급함과 동시에 초기 기준값을 설정하는 제 4단계; 상기 송수관으로부터 공급된 원수를 물탱크에 저수하는 제 5단계; 상기 물탱크에 원수가 저수되는 동안에 부구의 상승으로 송수관을 통해 수압이 전달되는 제 6단계; 상기 송수관의 일측에 장착된 수압감지수단이 송수관내의 수압을 감지하는 제 7단계; 상기수압감지수단에서 감지된 수압신호를 컨트롤러가 판단하여 고수위를 설정하는 제 8단계; 상기 고수위가 설정되면 펌핑수단의 구동을 정지시켜 취수를 정지시키는 제 9단계; 상기 물탱크에 저수된 원수를 급수관을 통해 배출하여 소비하는 제 10단계; 상기 송수관 내의 수압을 감지하여 설정된 저수위인지를 판단하는 제 11단계; 상기 저수위일 경우에 저수위를 재설정하는 제 12단계; 상기 저수위의 재설정과 동시에 컨트롤러로부터 펌핑수단을 구동시켜 원수를 재취수하는 제 13단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 물탱크의 수위 자동 조절방법을 제공한 것이다.

또한, 본 발명은 원수를 펌핑하기 위한 펌핑수단과, 상기 펌핑수단의 구동을 제어하기 위한 컨트롤러와, 상기 펌핑수단으로부터 취수된 원수를 소정의 거리까지 전송하기 위한 송수관과, 상기 송수관으로부터 전송된 원수를 저수하기 위한 소정 용량의 물탱크와, 상기 송수관의 일측에 장착되어 수압을 감지하기 위한 수압감지수단과, 상기 송수관의 종단에 설치되어 물탱크로 저수되는 원수의 수위에 의해 승하강되는 부구와, 상기 송수관의 종단에 연장된 연장관과, 상기 연장관과 소정의 거리를 유지하면서 물탱크 내의 원수를 배출하기 위한 급수관을 포함하여 이루어진 물탱크의 수위 자동 조절시스템을 제공함으로서 달성될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 본 발명에서 종래와 동일한 부분에 대하여 생략하지만, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용한다.

도 2는 본 발명에 따른 제 1실시예로 나타낸 물탱크의 수위 자동 조절시스템의 구성도이다.

먼저, 본 발명은 원수를 취수하기 위한 취수정(1)에는 원수를 펌핑하기 위한 펌핑수단(20)과, 상기 펌핑수단의 구동을 제어하기 위한 컨트롤러(10)와, 송수관의 일측에 장착되어 수압을 감지하기 위한 수압감지수단(30)이 포함되고, 상기 펌핑수단(20)으로부터 취수된 원수를 소정의 거리까지 전송하기 위한 송수관(40)이 구성되며, 상기 송수관으로부터 전송된 원수를 저수하기 위한 소정 용량의 물탱크(50)에는 상기 송수관의 종단에 설치되어 물탱크로 저수되는 원수의 수위에 의해 승하강되는 부구(53)와, 상기 송수관의 종단에 연장된 연장관(44)과, 상기 연장관과 소정의 거리를 유지하면서 물탱크 내의 원수를 배출하기 위한 급수관(51)이 포함된다.

도 2에서는 물탱크(50)로 인입된 송수관(40)의 종단에 장착된 개폐수단(52)에 원수를 공급하는 연장관(44)이 물탱크(50)의 하단까지 연결되어 있고, 물탱크(50)에 저수된 원수를 배출하기 위한 급수관(51)이 연장관(44)의 종단과 소정의 거리를 두고 연결된 것이다.

이와 같은 경우에 송수관(40)을 통하여 급수된 원수는 연장관(44)을 통해서 물탱크(50)에 저수되고, 저수된 원수는 급수관(51)을 통해 배출된다. 이때, 급수관(51)을 통해 원수가 배출되고 있을 경우, 즉 송수관(40)을 통해 원수가 공급되지 않은 상태에서 물탱크에 저수된 원수가 소비되면서 이미 설정된 저수위가 되면 수압감지수단(30)에서 이를 감지하고, 감지된 신호는 컨트롤러(10)로 입력되어 컨트롤러(10)는 입력된 신호가 설정된 저수위에 해당하는 수압이라고 판단이 되면 펌핑수단(20)에 전원을 공급하여 원수를 취수할 수 있도록 하는 것이다.

이러한 작동을 보다 상세하게 설명하면, 먼저, 물탱크(50)로 원수가 설정된 고수위까지 채워진 후에 물탱크(50) 내의 원수를 소비하기 위하여 급수관(51)을 통해 원수를 배출하게 되면, 물탱크(50) 내의 원수의 수위는 점점 저하되게 된다. 물론, 도중에 원수를 소비하지 않을 경우에는 물탱크(50) 내의 원수는 정해진 수위를 유지하게 되지만, 물탱크(50) 내에 원수가 고수위와 저수위 사이에 채워진 상태에서 계속해서 원수를 소비하게 되면

급수관(51)의 입구쪽으로 원수가 빨려 들어가게 되고, 원수가 빨려 들어가는 급수관(51)의 입구쪽에 위치한 연장관(44)을 통해 송수관(40)내에 채워져 있는 원수(a)가 진공구간(b)의 진공에 의하여 빨려 올라오면서 송수관(40)의 일단에 설치된 수압감지수단(30)에 걸리는 압력이 저하되므로, 컨트롤러(10)에서는 소정 크기의 압력저하를 감지하게 된다.

한편, 컨트롤러(10)는 급수관(51)을 통하여 원수가 배출되는 동안은 계속적으로 압력저하를 감지하게 되지만, 원수가 고수위점(H) 가까이에 있을 경우와 중수위점(M) 또는 저수위점(L) 가까이 있을 경우에 감지되는 압력저하는 각각 달라진다. 즉 고수위점(H) 가까이 있을 경우에는 물탱크(50) 내의 원수가 누르는 수압이 크므로 송수관(40)으로 전달되는 수압의 들어 올려짐이 다소 크고, 중수위점(M)이나 저수위점(L)으로 갈수록 송수관(40)내의 원수(a)의 들어 올려지는 압력은 작아진다.

상기 고수위점(H), 중수위점(M) 및 저수위점(L)일 때에 송수관(40) 내의 원수(a)의 들어 올려짐은 다소간의 차이가 있지만, 각각 해당하는 수위점에서의 실험데이터에 의하여 실제적인 저수위점(L)일 경우에 원수의 재취수가 이루어지도록 한다.

따라서, 컨트롤러(10)에 설정된 저수위점에 도달하는 시점에서 이를 용이하게 검출할 수 있게 된다. 그러므로 컨트롤러(10)는 저수위점(L)에서 정확하게 펌핑수단(20)을 구동시킴으로써 원수를 재취수하여 물탱크(50)로 원수를 공급할 수 있게 된다. 더욱이 원수가 고수위점(H)일 때부터 원수의 급수, 즉 배출이 있으면 컨트롤러는 원수의 사용에 따른 시간을 카운트하게 된다. 즉 고수위점에서부터 실질적인 저수위점이 될 때까지 급수관(51)을 통한 원수의 배출시에 송수관(40)에 존재하는 원수의 들림 현상에 의한 시간을 동시에 측정하는 것이다.

도 3의 제 2실시예는 제 1실시예와 같이 물탱크(50)로 인입된 송수관(40)의 종단에 장착된 개폐수단(52)에 원수를 공급하는 연장관(44)이 물탱크(50)의 하단까지 연결되어 있고, 물탱크(50)에 저수된 원수를 배출하기 위한 급수관(51)이 연장관(44)의 종단과 소정의 거리를 두고 연결된 것이다. 도 3은 도 2와 유사한 구조이지만, 수평의 상태에서 연장관(44)과 급수관(51)이 마주 대하고 있다. 즉 연장관(44)은 니은 자(ㄴ)모양이고, 연장관(44)의 종단에 급수관(51)이 연장된 상태로 마주하고 있는 형상이다.

또한, 도 4의 제 3실시예는 연장관(44)이 소정의 길이로 하단으로 연결되고, 급수관(51)이 송수관(40)이 유입되는 방향 또는 송수관(40)으로 근접되게 연결된 경우이다. 제 3실시예는 제 2실시예와 유사한 형태이지만 방향만 다르다.

더욱이 도 5의 제 4실시예인 경우에는 물탱크(50) 내로 유입된 송수관(40)의종단에는 연장관을 설치하지 않고, 원수의 유입을 차단하는 부구(53)만이 설치된 상태로, 급수관(51)의 일단과 송수관(40)의 일단을 소정 직경을 갖는 수압감지관(45)을 연결한 것이다. 이 경우에도 물탱크(50) 내의 원수의 수압을 급수관(51) 및 수압감지관(45)을 통하여 감지할 수 있도록 한 것이다. 이는 송수관(40)의 설치 위치와 급수관(51)의 설치 위치가 근접된 상태에서 수압감지관(45)을 연결한 것이다. 제 4실시예에서 개폐수단(52)에 연결된 부구(53)로서 직선으로 승하강하는 부구(53a)를 사용하는 것도 가능하다.

또한, 도 6의 제 5실시예는 제 4실시예와 유사하고, 다른 실시예와 달리 연장관을 연결하지 않고, 급수관(51)의 일단과 송수관(40)의 일단을 수압감지관(45)을 연결한 것으로, 급수관(51)이 송수관(40)의 설치 위치와 반대 또는 소정의 거리로 이격된 상태에서 수압감지관(45)을 연결한 것이다. 제 5실시예의 개폐수단(52)에 연결된 부구(53)도 직선으로 승하강하는 부구(53a)를 사용하는 것도 가능하다.

한편, 도 7의 제 6실시예에서는 송수관(40)에 연장관을 연결하지 않은 상태에서 송수관(40)의 일단에 소정 직경의 수압감지관(45)을 물탱크(50)의 하단을 관통하여 연결하고, 수압감지관(45)의 일측 종단을 급수관(51)의 입구측까지 연장시킨 것이다. 이는 급수관(51)으로 배출되는 원수의 빨림을 수압감지관(45)을 통하여 송수관(40)으로 전달하기 위한 구성이다. 수압감지관(45)의 위치가 급수관(51)의 입구측의 하단에 위치되어도 좋다.

도 8의 제 7실시예는 물탱크(50)로 유입된 송수관(40)의 종단에 소정 길이의 연장관(44)을 연결하고, 급수관(51)을 상기 연장관(44)의 하단까지 연결하며, 상기연장관(44)에는 물탱크(50)에 저수된 원수에 의하여 승하강되는 부유관(46)이 삽입되어 있다. 부유관(46)은 도 9에서, 물에 뜨는 소정의 부력을 갖는 재질을 사용하고, 원통의 관형태로 부유관(46)의 상단은 부력을 갖도록 날개부(46a)가 형성되고, 하단에는 복수의 물 유입공(47)이 형성된 것이다. 이는 물탱크(50) 내로 원수가 취수되어 저수되면 원수의 수위에 따라 부유관(46)이 상승하게 되고, 또, 물탱크(50) 내에 저수된 원수를 급수관(51)을 통해 배출시키면 원수의 수위를 따라 하강하게 된다. 이때, 원수가 저수위점 가까이 하강하면 부유관(46)은 급수관(51)의 입구측까지 하강하게 되므로 송수관(40)에 연결된 연장관(44)과 급수관(51)은 연결된 것과 같은 효과를 가진다. 따라서, 급수관(51)으로 배출되는 원수는 부유관(46)의 하단에 형성된 물 유입공(47)을 통해 배출될 수 있도록 하고, 급수관(51)으로 배출되는 원수의 빨림을 송수관(40)으로 전달하게 된다. 이러한 구성은 급수관(51)을 통하여 배출되는 원수의 빨림을 보다 정확하게 송수관(40)을 통하여 수압감지수단(30)으로 전달시키므로 저수위점에서 펌핑수단(20)이 구동되도록 하는 것이다.

이러한 구성을 갖는 송수관(40) 및 급수관(51)과 연장관(44)이나 부유관(46) 또는 수압감지관(45) 등의 조합에 의하여 급수관(51)을 통한 원수의 배출시에 빨림 현상을 수압감지수단(30)으로 전달시킬 수 있는 것이다.

더욱이 도 10 내지 도 13의 구성은 송수관(40)과 급수관(51) 또는 송수관(40)에 연결된 연장관(44)과 급수관(51) 사이의 연결위치를 보다 다양한 실시예로 나타낸 것이다.

즉 도 10a 내지 도 10c는 송수관(40)에 연결된 연장관(44)의 종단 부위와 급수관(51)의 입구측의 연결 위치를 나타낸 것으로, 도 10a는 연장관(44)과 급수관(51)이 소정의 거리를 두고 직선으로 연결된 상태이고, 도 10b와 도 10c는 연장관(44)과 급수관(51)이 소정의 거리를 두고 엇각으로 연결된 상태를 나타낸 것이다.

또한, 도 11a 내지 도 11c는 송수관(40)에 연결된 연장관(44)의 종단 부위와 급수관(51)의 입구측의 연결 위치를 나타낸 것으로, 급수관(51)이 송수관(40)의 연장관(44)과 동일한 위치 또는 근접한 위치에 있을 경우이다. 도 11a는 연장관(44)과 급수관(51)이 소정의 거리를 두고 직선으로 연결된 상태이고, 도 11b와 도 11c는 연장관(44)과 급수관(51)이 소저의 거리를 두고 엇각으로 연결된 상태를 나타낸 것이다. 또한, 도 12a 내지 도 12c는 송수관(40)에 연결된 연장관(44)의 종단 부위와 급수관(51)의 입구측의 연결 위치를 나타낸 것으로, 급수관(51)이 송수관(40)의 연장관(44)과 수평 방향으로 위치한 경우이다. 도 12a는 연장관(44)과 급수관(51)이 소정의 거리를 두고 직선으로 연결된 상태이고, 도 12b와 도 12c는 연장관(44)과 급수관(51)이 소정의 거리를 두고 엇각으로 연결된 상태를 나타낸 것이다.

또한, 도 13a 내지 도 13f는 송수관(40)의 연장관(44)과 급수관(51)이 수직이나 수평의 상태로 보다 근접하게 위치시키되, 직선방향이 아닌 엇각방향으로 위치시킨 경우로, 편의상 수평방향만 도시한 것이다. 즉 도 13a 및 도 13b는 연장관(44)의 종단부위를 소정의 각도로 절단한 상태이고, 도 13c 및 도 13d는 급수관(51)의 입구측을 소정의 각도로 절단한 상태이며, 도 13e 및 도 13f는 연장관(44)의 종단부위와 급수관(51)의 입구측을 각각 소정의 각도로 절단한 상태이다. 도 13의 실시예에서는 급수관(51)의 입구측에서 원수가 배출될 때에 빨림 정도가 보다 용이하게 전달될 수 있도록 하되, 송수관(40)으로부터 물탱크(50)로 원수가 배출될 때에 급수관(51)에 영향을 적게 주도록 설계한 것이다. 특히 송수관(40)으로부터 물탱크(50)로 원수가 배출될 때에 직선으로 급수관(51)과 연결이 되어 있을 경우에는 원수에 포함된 이물질(예로, 모래나 진흙 등)이 급수관(51)의 입구측에 쌓이거나 급수관(51)을 통해서 배출되는 것을 방지하기 위한 것이다.

이는 도 15a 내지 도 15c와 같이 급수관(51)의 입구측에 이물질의 유입을 방지하기 위하여 그물 망(49)을 설치한 것이다.

또한, 도 14의 실시예에서는 물탱크(50)로 원수가 유입되는 송수관(40) 또는 연장관(44)의 출구측과 급수관(51)의 입구측을 연결부재(48)로 결합하여 원수의 저수 및 급수시에 연장관(44) 및 급수관(51)의 떨림을 방지한 것이다. 상기 연결부재(48)는 급수관(51)의 빨림 현상에 의한 송수관(40) 내의 원수의 들림 작용을 전달하는데 지장을 주지 않는 바(bar) 형상으로 구성하는 것이 바람직하다.

이러한 다양한 실시예에 의한 본 발명의 물탱크의 수위 자동 조절시스템을 통하여 물탱크에 저수된 원수가 급수관으로부터 배출될 때에 급수관의 입구측에 형성되는 빨림 작용을 송수관 내의 원수의 들림 현상으로 전달하여 송수관의 일측에 장착된 수압감지수단이 용이하게 저수위점 수압을 감지할 수 있도록 한 것이다.

이와 같은 물탱크 내의 원수의 수위를 자동 조절하기 위한 방법은 도 16a 내지 도 16c의 그래프와 도 17의 흐름도를 참조하여 설명한다.

제 1단계(S10)에서 물탱크의 수위를 자동으로 조절하기 위한 시스템을 설치한 후에 물탱크(50)에 저수되는 원수의 수압에 관한 각종의 초기값을 설정하고 컨트롤러(10)를 온시킨다. 이는 초기에 지하수나 관정 등의 취수정이나 가압장 등에서 원수의 취수를 위한 설비 및 시스템을 설치한 후에 물탱크(50)에 저수할 원수의 수위 및 각종의 가변요소 등을 설정하게 된다.

제 2단계(S11)에서는 상기 컨트롤러(10)의 제어로 펌핑수단(20)을 구동시키는 것으로, 컨트롤러(10)의 제어신호로 펌핑수단(20)으로 구동전원이 인가되어 펌핑수단(20)이 구동되고, 제 3단계(S12)에서는 상기 펌핑수단의 구동으로 원수를 취수하게 된다. 이때, 펌핑수단(20)은 지하수를 취수하는 수중펌프이고, 가압장의 경우에는 저수되어 있는 원수를 펌핑하거나 수도관 등으로부터 개폐수단을 개방시키는 상태가 될 것이다.

제 4단계(S13) 및 (S14)에서는 상기 취수된 원수를 송수관(40)을 통해 공급함과 동시에 초기 기준값을 설정하게 된다. 펌핑수단(20)에 연결된 송수관(40)을 통해 원수를 소정의 거리로 공급하게 되고, 이때, 송수관(40)의 일측에 설치된 수압감지수단(30)이 송수관(40) 내에 형성되는 수압을 감지하게 된다. 이는 도 16a의 그래프에서 A부위와 같이 초기에 펌핑수단(20)의 구동(on)에 의한 불안정하고 급격한 수압변화를 갖는다. 도 16b를 참조하면, 펌핑수단(20)이 구동된 후에 송수관(40)으로 공급되는 원수는 불규칙한 수압이 형성되고, 소정의 시간이 경과하면 원수의 수압은 소정의 압력이하로 감지된다. 따라서, 수압감지수단(30)에서 감지되는 수압의 변화를 컨트롤러(10)가 지속적으로 감지하면서 소정의 시간(t1)동안 소정의 압력(p1)이하가 감지되면, 이 값을 초기의 기준값으로 설정하게 된다.

이후에 제 5단계(S15)에서 펌핑수단(20)에서 취수된 원수는 송수관(40)을 통해서 물탱크(50)에 원수의 저수가 이루어진다. 제 6단계(S16)에서는 상기 송수관으로부터 공급된 원수가 물탱크에 저수되면서 송수관(40)의 종단 부위에 설치된 부구(53)의 상승으로 송수관(40)을 통해 수압이 전달된다. 즉 부구(53)가 저수되는 원수의 수위가 상승하면서 부구(53)가 부력에 의하여 상승하여 개폐수단(52)을 서서히 닫으면서 송수관(40)에는 소정의 수압이 상승하게 되고, 이 상승하는 수압이 초기에 설정된 기준값 이상이 되었을 경우에 고수위로 판단하게 된다.

이와 같이 제 7단계(S17)에서는 상기 송수관(40)의 일측에 장착된 수압감지수단(30)이 송수관(40)내의 수압을 감지하여 고수위점을 판단한다. 제 8단계(S18)에서는 상기 수압감지수단(30)에서 감지된 수압신호를 컨트롤러(10)가 판단하여 고수위를 설정한다. 제 9단계(S18)에서는 상기 고수위의 설정과 동시에 펌핑수단(20)의 구동을 정지시켜 취수를 정지시킨다. 이때, 펌핑수단(20)이 오프되면 급격한 불안정 상태가 된 후에 소정의 압력값을 유지하게 된다.

제 10단계(S19)에서 상기 물탱크(50)에 저수된 원수를 급수관(51)을 통해 배출하여 소비하게 되면, 급수관(51)의 입구측에서 발생하는 빨림 작용이 송수관(40)의 연장관(44)을 통해 송수관(40)에 잔존하는 원수(a)를 들어올려 수압감지수단(30)에 걸리는 압력은 작아진다. 즉 예를 들어, 도 16c에서와 같이송수관(40)에 잔존하는 원수(a)에 의한 수압(p0)이 2kgf/cm²이라면 급수관(51)을 통하여 원수가 배출될 때에 송수관(40) 내의 원수(a)의 들림에 의한 원수의 수압은 2kgf/cm²이하, 예로, 1.98kgf/cm²가 된다. 이때, 원수의 소비가 간헐적 또는 주기적으로 발생하거나 지속적으로 이루어지게 된다. 도 16c에서는 간헐적으로 발생하는 경우를 도시한 것인바 도 16a의 B부분으로, 사용자가 m-1(예로, 10분) 동안 사용한 후에 m-2(예로, 5분) 동안 사용하고, 다시 m-3(예로, 8분) 동안 사용하는 등, 여러 번 소비하는 경우에 원수를 소비할 때마다 급수관(51)의 입구측에서 발생하는 빨림 작용이 송수관(40)의 연장관(44)을 통해서 원수(a)의 들림에 의한 수압의 감소현상이 나타나게 된다. 이때, 물탱크(50)에 저수된 원수가 설정된 저수위점 까지 도달하는 경우에 m-n 동안 원수가 소비될 때에 송수관(40) 내의 원수(a)의 수압이 소정의 시간(t2) 동안에 소정의 압력(p2) 이상의 압력이 지속될 때에 저수인 것을 판단할 수 있게 된다. 한편, 물탱크(50)에 저수된 원수가 지속적으로 소비되는 경우에도 m-n에서 발생하는 소정의 시간 및 소정의 압력변화에 따라 저수위로 판단하게 된다.

이와 같이 제 11단계(S20) 및 (S21)에서는 상기 송수관(40) 내의 수압을 감지하여 설정된 저수위인지를 판단하여 제 12단계(S22)에서 저수위일 경우에 저수위를 재설정하게 된다. 예를 들어, ±0.01의 저수위값이 60초 동안 유지되었을 때에 펌핑수단이 기동되고, 이 값이 저수위점으로 재설정된다.

또한, 제 13단계(S24)에서 상기 저수위의 재설정과 동시에 컨트롤러(10)로부터 펌핑수단(20)을 구동시켜 원수를 재취수하게 된다. 원수의 재취수 후에 상기 제 4단계(S13) 내지 제 13단계(S23)를 반복적으로 수행하게 된다. 한편, 상기 고수위점 및 저수위점으로 설정된 값을 기준으로 펌핑수단(20)이 온 또는 오프상태로 구동되고, 다시 고수위점 및 저수위점의 설정에 의하여 다음의 기준값으로 사용된다.

이와 같은 물탱크(50) 내의 원수의 수압(또는 수위)의 변화를 수압감지수단(30)의 감지로 컨트롤러(10)에서 펌핑수단(20)의 구동을 제어함으로써 보다 정확한 저수위점에서의 원수의 재취수를 할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 도 18a 및 도 18b와 같이 하나의 취수정으로부터 복수의 물탱크로 원수를 공급하거나, 복수의 취수정으로부터 하나의 물탱크로 원수를 공급하는 경우에도 동일하게 적용된다. 즉 물탱크에는 본 발명의 실시예에서 나타낸 송수관(40) 또는 송수관의 연장관(44)과 급수관(51)과의 설치 조건에 따라 동일한 작용 및 효과를 거둘 수 있다. 하나의 취수정에 복수의 물탱크가 연결된 경우에 어느 하나의 물탱크로부터 저수위점이 감지되면 펌핑수단의 구동으로 원수를 재취수하여 저수위점에 도달한 물탱크로 원수를 공급하고, 또, 복수의 취수정에 하나의 물탱크가 연결된 경우에도 물탱크의 저수위점을 감지하여 복수의 취수정에 설치된 펌핑수단이 구동되어 원수를 재취수할 수 있게 되는 것이다.

본 발명에 따르면, 원수를 사용하지 않는 시간, 특히 야간에는 펌핑수단이 기동되지 않고, 원수를 사용하는 시간에만 펌핑수단을 기동시킬 경우에 물탱크 내의 원수의 수위를 보다 적절하게 조절할 수 있다. 또한, 저수위점에서 소정의 시간에 대한 압력변화를 감시하여 물의 소비에 따른 합리적인 원수의 재취수를 할 수 있도록 하였고, 취수정의 현장 여건에 따라 보편적으로 큰 값을 감지할 수 있도록 하였다.

이와 같이 본 발명의 물탱크의 수위 자동 조절방법 및 그 시스템은 취수정이나 가압장 등에 적용되어 원격에서 제어를 위하여 별도의 배선을 설치하지 않고도 송수관을 통해 공급되는 원수의 압력감지로 고수위 및 저수위를 보다 정확하게 조절함으로써 원수의 조절을 용이하게 이루어지며, 본 발명은 상기 기술한 다양한 실시예 및 범위에만 한정되지 않고 당업자에 의해 용이하게 변형, 치환 및 변경될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 물탱크의 수위 자동 조절방법 및 그 시스템은 취수정이나 가압장 등에 적용되어 송수관 내에 장착된 수압감지수단으로 취수정내의 원수의 양 또는 수위를 판단하고, 송수관 또는 송수관의 연장관 및 급수관을 소정 간격으로 유지할 수 있도록 설치하여 급수관으로 소비되는 원수의 배출에 따른 빨림 작용을 송수관 내에 잔존하는 원수의 들림 현상으로 수압을 보다 직접적으로 감지하여 원수의 재취수 시점을 정확하게 판단하여 재취수할 수 있도록 원수의 공급을 제어함으로써, 물탱크에 저장되는 원수의 양 또는 수위를 수압감지수단이 감지하여 원수가 고수위이거나 저수위일 때에 펌핑수단을 구동시켜 무선으로 수위를 조절할 수 있도록 한 것이다.

또한, 보다 자동화된 원수의 취수를 할 수 있도록 하여 펌핑수단의 수명을연장하고, 펌핑수단을 무선으로 제어하여 설치 및 유지관리에 소요되는 비용을 현저하게 절감시킬 수 있으며, 보다 효과적인 원수의 취수와 능동적인 원수의 조절 또는 제어가 가능하고, 가정용, 산업용 및 농업용 등에 적용할 수 있으며, 송수관의 내후성 및 내구성 등을 향상시킨 효과가 있다.

Claims

물탱크의 수위 조절 자동화시스템을 설치한 후에 물탱크에 저수되는 원수의 수압에 관한 각종의 초기값을 설정한 다음에 컨트롤러를 온시키는 제 1단계;

상기 컨트롤러의 제어로 펌핑수단을 구동시키는 제 2단계;

상기 펌핑수단으로부터 원수를 취수하는 제 3단계;

상기 취수된 원수를 송수관을 통해 공급함과 동시에 초기 기준값을 설정하는 제 4단계;

상기 송수관으로부터 공급된 원수를 물탱크에 저수하는 제 5단계;

상기 물탱크에 원수가 저수되는 동안에 부구의 상승으로 송수관을 통해 수압이 전달되는 제 6단계;

상기 송수관의 일측에 장착된 수압감지수단이 송수관내의 수압을 감지하는 제 7단계;

상기 수압감지수단에서 감지된 수압신호를 컨트롤러가 판단하여 고수위를 설정하는 제 8단계;

상기 고수위가 설정되면 펌핑수단의 구동을 정지시켜 취수를 정지시키는 제 9단계;

상기 물탱크에 저수된 원수를 급수관을 통해 배출하여 소비하는 제 10단계;

상기 송수관 내의 수압을 감지하여 설정된 저수위인지를 판단하는 제 11단계;

상기 저수위일 경우에 저수위를 재설정하는 제 12단계;

상기 저수위의 재설정과 동시에 컨트롤러로부터 펌핑수단을 구동시켜 원수를 재취수하는 제 13단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 물탱크의 수위 자동 조절방법.
제 1항에 있어서, 상기 제 8단계에서 이미 재설정된 고수위에서 원수의 취수가 정지됨과 동시에 다시 고수위를 설정하고, 고수위의 설정은 소정의 시간동안 소정의 압력이상이 계속 유지되었을 때인 것을 특징으로 하는 물탱크의 수위 자동 조절방법.
제 1항에 있어서, 상기 제 11단계에서 급수관의 입구를 통해 물탱크에 저수된 원수가 공급될 때에 급수관과 근접 설치된 송수관의 종단에서 발생되는 빨림 현상으로 진공상태의 송수관을 통해 송수관내에 존재하는 잔여 원수의 압력을 저감시켜 저수위를 감지하고, 저수위의 설정은 소정의 시간동안 소정의 압력이상이 지속적으로 유지될 때인 것을 특징으로 하는 물탱크의 수위 자동 조절방법.
제 1항에 있어서, 상기 제 12단계에서 이미 재설정된 저수위에서 원수의 재취수가 이루어짐과 동시에 다시 저수위를 설정하는 것을 특징으로 하는 물탱크의 수위 자동 조절방법.
원수를 펌핑하기 위한 펌핑수단과,

상기 펌핑수단의 구동을 제어하기 위한 컨트롤러와,

상기 펌핑수단으로부터 취수된 원수를 소정의 거리까지 전송하기 위한 송수관과,

상기 송수관으로부터 전송된 원수를 저수하기 위한 소정 용량의 물탱크와,

상기 송수관의 일측에 장착되어 수압을 감지하기 위한 수압감지수단과,

상기 송수관의 종단에 설치되어 물탱크로 저수되는 원수의 수위에 의해 승하강되는 부구와,

상기 송수관의 종단에 연장된 연장관과,

상기 연장관과 소정의 거리를 유지하면서 물탱크 내의 원수를 배출하기 위한 급수관을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 물탱크의 수위 자동 조절시스템.
제 5항에 있어서, 상기 연장관의 출구가 급수관의 입구까지 연장되거나, 상기 급수관의 입구가 연장관의 출구까지 연장되거나 또는 상기 연장관의 출구와 급수관의 입구가 소정의 거리로 연장된 것 중에서 어느 하나가 적용된 것을 특징으로 하는 물탱크의 수위 자동 조절시스템.
제 5항에 있어서, 상기 연장관의 출구와 급수관의 입구가 정면으로 위치되거나 상기 연장관의 출구와 급수관의 입구가 엇각으로 위치된 것 중에서 어느 하나가 적용된 것을 특징으로 하는 물탱크의 수위 자동 조절시스템.
제 5항에 있어서, 상기 연장관의 출구가 소정의 각으로 절단된 형상이거나 급수관의 입구가 소정의 각으로 절단된 형상이거나 또는 연장관의 출구 및 급수관의 입구가 소정의 각으로 절단된 형상인 것 중에서 어느 하나가 적용된 것을 특징으로 하는 물탱크의 수위 자동 조절시스템.
제 5항에 있어서, 상기 연장관의 출구측과 급수관의 입구측을 연결부재로 결합하여 원수의 저수 및 급수시에 연장관 및 급수관의 떨림을 방지한 것을 특징으로 하는 물탱크의 수위 자동 조절시스템.
제 5항에 있어서, 상기 급수관의 입구에 이물질의 유입을 방지하기 위한 그물망을 구성한 것을 특징으로 하는 물탱크의 수위 자동 조절시스템.
제 5항에 있어서, 상기 송수관의 일단과 급수관의 일단에 소정 직경의 수압감지관을 연결한 것을 특징으로 하는 물탱크의 수위 자동 조절시스템.
제 5항에 있어서, 상기 송수관의 일측과 급수관의 일측에 소정 직경의 수압감지관을 연결한 것을 특징으로 하는 물탱크의 수위 자동 조절시스템.
제 12항에 있어서, 상기 송수관의 일단에 수압감지관이 물탱크를 통하여 연결되고, 수압감지관의 종단이 급수관의 입구측까지 연장된 것을 특징으로 하는 물탱크의 수위 자동 조절시스템.
제 12항에 있어서, 상기 수압감지관이 물탱크 외측으로 송수관의 일측과 급수관의 일측에 연결된 것을 특징으로 하는 물탱크의 수위 자동 조절시스템.