KR100556994B1 - 무동력 약품 투입기를 이용한 간이 급수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체에 대하여 일정한 비율로 액상 약품을 투입하는 약품 투입장치를 이용한 간이 급수장치를 제시하기 위한 것이다.

본 발명에 의한 간이 급수장치는 유체의 투입 관로 상에 설치한 유량계측기어(FLOW MEASURING GEAR)와; 상기 유량계측기어의 회전축 상에 연결한 감속기와; 상기 감속기의 종동축에 연결되고 약품 투입관로 상에 설치한 정량펌프; 로 이루어지는 무동력 약품 투입기를 사용하여 취수지로부터 원수를 취수하기 위한 취수관로와; 상기 취수 관로 말단보다 낮은 위치에 형성되는 배수지와; 상기 취수 관로 말단부에 결합하여 원수가 상향으로 흘러 배수지 상부로 공급되도록 설치한 투입관로와; 상기 투입관로의 하부 정점 부에 설치되는 스트레이너와; 배수지에 설치된 만수위 감지센서가 만수위를 감지할 때 스트레이너의 하부에 설치되는 전자제어밸브를 개방하도록 구성한 자동역세척장치로 이루어진 간이 급수장치를 특징으로 한다.

약품 투입기, 무동력 약품 투입, 자동역세척장치, 급수장치

Description

무동력 약품 투입기를 이용한 간이 급수장치 { Water-supply System Using Auto Drug Inputting Device }

도 1은 본 발명에 의한 약품 투입기의 구성도

도 2는 유량계측기어의 실시 예도

도 3은 정량펌프의 실시 예도

도 4는 본 발명에 의한 간이 급수장치의 구성도

*.주요 부호의 설명

10. 유체투입 관로 20. 유량계측기어

30. 감속기 40. 약품투입관로

50. 정량펌프 60. 취수관

70. 배수지 80. 투입관로

90. 스트레이너 100. 바이패스장치

101. 만수위감지센서 102. 전자제어밸브

103. 제어기 104. 태양광발전장치

본 발명은 유체에 대하여 일정한 비율로 액상 약품을 투입하는 약품 투입장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 원수 투입 관로에 설치한 유량계측기어(FLOW MEASURING GEAR)위 회전축에 약품투입을 위한 정량펌프를 기계적으로 결합하여 유량계측기어의 회전에 연동시킴으로써 액체의 투입량에 비례하여 동력 없이도 자동으로 정량의 액상 약품이 투입될 수 있도록 한 무동력 약품 투입장치를 이용한 간이 급수장치에 관한 것이다.

일반적으로, 인공 저습지 등에서 취수하여 상수원으로 사용하거나, 하천이나 계곡 등에서 자연 유하식으로 취수하여 상수원으로 사용하고자 할 때 부유물질의 침전과 원수의 소독을 위하여 취수된 원수를 배수조에 투입하여 침전과 소독공정을 수행한다. 소독공정은 차아 염소산 나트륨(NaOCl)과 같은 소독약품을 일정한 농도(대략 0.2~1ppm)로 투입하는 방법으로 이루어지며, 이러한 소독과정은 취수와 배수가 계속적으로 이루어지기 때문에 배수지의 용량에 비례하여 약품을 일시에 투입하는 방법은 적합하지 않고 취수양에 비례하여 계속적인 약품투입이 합리적이고 정수의 품질을 보증할 수 있다.

이와 같은 이유로 원수의 투입량에 비례하여 약품을 투입할 수 있는 구조의 약품 투입장치가 사용되고 있으며, 이와 같은 약품 투입장치는 예시한 정수처리시설뿐만 아니라 식품제조공정, 약품제조공정, 폐수처리시설 등 많은 분야에서 사용 되고 있다.

일반적인 약품투입장치는 투입량을 계량하고, 계량된 값을 해석하여 정량펌프의 구동량을 제어함으로써 유체의 투입량에 비례한 약품 투입이 이루어지도록 구성되어 있다.

따라서, 상기한 약품투입장치는 투입 유체의 량을 계측하고, 정량펌프를 구동하고 제어하는 동력을 필요로 하여 단전이나 계측장치의 이상이 발생하였을 때 과다 또는 과소 투입되는 사고로 이어지고, 투입장치의 오작동이나 기기의 상태를 지속적으로 관리하고 모니터하는 인력을 필요로 하며, 유량의 계측 값을 전기적 신호로 변환하고 이를 해석하여 정량펌프의 구동을 제어하는 과정은 계측 값과 정량펌프의 구동량 간에 상호 불일치가 발생할 수 있어 정밀 공정인 경우에는 투입량의 오차를 보정하기 위하여 오차 보정 시스템을 필요로 한다. 또한, 상기 구조는 동력이 제공되지 않는 경우에는 사용할 수 없기 때문에 산간 오지에 위치한 취수장과 같이 동력이 미치지 않는 지역에서 사용할 수 없는 한계가 있다.

한편, 전기공급이 원활하지 않은 간이 급수시설 등에서 약품 투입장치를 구동하기 위해 태양광을 이용하여 발전하고, 그 동력을 이용하여 약품의 정량 투입이 이루어지도록 하는 구조 및 자연 유하식과 같이 유수의 흐름이 있는 경우나 수두(water head) 차가 있는 경우에 수차를 이용하여 발전을 하여 정량펌프를 구동하는 구조(대한민국 특허등록제0442110호)가 제시되고 있으나 이들 또한, 유량을 계측하거나 유량에 의해 생산되는 전압의 크기를 검출하여 정량펌프에서의 약품 투입 정도를 조절하는 구조로서 발전을 위한 수압이 충분하지 않거나 불규칙한 경우 또는 일조량이 충분하지 않은 경우에는 작동이 이루어지지 않고, 약품투입장치의 구동이 불완전하여 과다투입 또는 과소 투입되는 등의 사고가 빈번하게 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 유량계측기어(FLOW MEASURING GEAR)를 유체 투입관로에 설치하고, 유량계측기어의 내부 운동자에 연결된 회전축에 액상의 약품을 정량적으로 투입할 수 있는 정량투입장치를 결합하여 유량계측기어의 회전에 연동시킴으로써 유체의 투입량에 비례하여 자동으로 정량의 약품이 투입될 수 있도록 한 무동력 약품 투입장치를 제시하여 유체의 투입량에 대한 약품 투입량이 물리적으로 대응하도록 구성함으로써 오차 없는 정밀한 약품 투입이 가능하게 하고, 유체의 압력에 의해 유량계측기어의 회전축이 회전하고 그 회전이 정량펌프를 회전시킴으로써 동력 없이도 정량적 약품투입이 가능하게 하며, 유량계측기어와 정량펌프가 기계적으로 연동하게 함으로서 간단하고 고장 없는 약품 투입기를 제시할 목적을 갖는다.

또한, 본 발명에 의한 약품 투입장치를 간이 급수시설의 투입관로에 설치하고, 투입관로에는 배수지의 만수위 시 개방되는 스트레이너를 설치하여 만수위 후 약품투입이 정지되는 구조의 상기 약품 투입장치를 적용한 간이 급수장치를 아울러 제시한다.

본 발명에 의한 간이 급수장치는 무동력 약품 투입기와 만 수위 시 투입관로를 자동으로 개방하고 투입관로의 이물질을 제거하기 위한 자동 역세척장치가 포함된 구성을 특징으로 한다.
무동력 약품 투입기는 유체의 투입 관로 상에 설치한 유량계측기어(FLOW MEASURING GEAR)와; 상기 유량계측기어의 회전축 상에 연결한 감속기와; 상기 감속기의 종동축에 연결되고 약품 투입관로 상에 설치한 정량펌프; 로 이루어진다.

상기 약품 투입기는 유량계측기어의 회전축 1 회전당 통과되는 유체의 량과 정량펌프의 1회전당 통과되는 약품의 양 사이의 물리적 비례 관계에 의해 약품의 투입이 정량적으로 이루어지고, 정량펌프의 구동이 유체 통과에 의한 유량계측기어의 회전에 의해 이루어짐으로써 동력 없이 약품 투입이 이루어지는 구성을 특징으로 한다.

상기한 무동력 약품 투입기는 식품제조공정에서 원료에 대한 첨가물의 투입공정, 약품제조공정에서 원료물질에 대한 첨가물질의 투입공정, 폐수처리시설에서위 원 폐수에 대한 침전제 등의 투입 등 다양한 목적으로 활용될 수 있다.

상기한 간이 급수장치는 취수지로 부터 원수를 취수하기 위한 취수관로와; 상기 취수 관로 말단보다 낮은 위치에 형성되는 배수지와; 상기 취수 관로 말단부에 결합하여 원수가 상향으로 흘러 배수지 상부로 공급되도록 설치한 투입관로와; 상기 투입관로에 설치되는 상기한 무동력 약품 투입기와; 상기 투입관로의 하부 정점부에 설치되는 스트레이너와; 배수지에 설치된 만수위 감지센서가 만수위를 감지할 때 스트레이너의 하부에 설치되는 전자제어밸브를 개방하도록 구성한 자동 역세척장치; 를 포함한다.

삭제

상기한 자동역세척장치는 계곡이나 하천 등에서 취수한 원수를 소독하여 식수로 활용하고자 할 때 유용한 장치이며, 배수지가 만수위를 유지할 때까지 약품 투입기에 의해 원수의 투입량에 비례하여 정량의 약품이 투입되고, 만수위 시에는 스트레이너 하부의 전자제어밸브를 개방하여 배수지로의 공급을 차단함으로써 약품투입이 정지되도록 하고, 스트레이너에 쌓여있는 이물질을 배출하고, 투입 관로 상에 원수가 잔존하지 않도록 하여 겨울의 동파 사고를 예방할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면에 의해 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 무동력 약품 투입기의 구조를 도시한 것으로, 본 발명에 의한 무동력 약품 투입기는 유체투입관로(10) 상에 설치한 유량계측기어(FLOW MEASURING GEAR, 20)와, 상기 유량계측기어의 회전축 상에 연결한 감속기(30)와, 상기 감속기의 종동축에 연결되고 약품투입관로(40) 상에 설치한 정량펌프(50)로 이루어진다.

유량계측기어(20)는 내부 계량실 내에 2개의 서로 물리도록 결합한 회전자에 의해 형성된 공간으로 유체가 투입되어 충만한 상태에서 회전자가 회전하여 배출되고, 또다시 형성된 공간에 유체가 충만하고 배출되는 과정이 반복적으로 이루어지도록 구성된 것으로 공간의 충만 배출의 반복 회수를 적산해서 유체의 부피를 측정하는 원리에 의해 유량의 계측에 일반적으로 사용되고 있다.

본 발명은 상기한 유량계측기어의 내부 공간이 충만 될 때 내부 회전자가 회전하면서 충만한 유체를 배출하는 특성을 이용한 것이다.

도 2는 본 발명에 적용된 유량계측기어의 실시 예를 도시한 것으로, 본체(21)의 내부에 계량실(22)이 형성되어 있고, 상기 계량실(22)에는 2개의 회전자(23)가 서로 맞물려 회전하도록 구성되어 있으며, 내부 회전자의 이 사이에 형성된 공간(24)에 유체가 투입되고 회전자의 회전에 의해 배출되도록 입구(25)와 출구(26)가 형성되며, 회전자의 일 요소는 그 회전축(27)이 본체 외 측으로 돌출된 구조이다.

상기한 유량계측기어는 이의 수를 다양하게 구성할 수 있으며, 이 사이의 공간(24)에 일정한 압력을 갖는 유체가 투입되어 충만할 때 회전자의 회전이 이루어지고 공간에 채워진 유체가 배출되며, 유량계측기어의 1회전당 유체의 통과량이 계량적으로 얻어지며, 전체의 유량은 회전축의 회전을 누적 계산함으로써 얻어진다.

또한, 상기한 유량계측기어는 그와 병렬로 바이패스관(28)과 조절밸브(29)를 추가로 설치하여 바이패스관을 통하여 흐르는 유량을 조절밸브로 제어함으로써 유량계측기어의 회전속도를 조절하고, 그에 의해 약품 투입량을 조절하는 구조로 실시될 수 있다.

감속기(30)는 유체에 대한 약품의 투입량이 상대적으로 작을 때 적용되는 요소로 유체에 대한 약품의 투입량이 100분률로 표시될 수 있을 정도로 큰 차이가 없는 경우에는 유량계측기어에 대한 정량펌프의 용량을 조절하는 방식으로 투입 비율을 조절할 수 있으며, 그 경우에는 감속기가 생략될 수 있다.

따라서, 상기한 감속기는 유량계측기어와 정량투입장치를 직접 연결하기 곤 란할 정도로 투입량의 비율이 낮은 경우에 적합하게 적용될 수 있으며, 약품 투입량이 ppm 단위로 이루어질 경우에 이에 맞는 감속비를 갖는 감속기를 적용함으로써 약품 투입량을 정밀하게 제어할 수 있고, 유체 투입량이 적은 경우에 정량펌프에 가해지는 토르크를 크게 하여 정량펌프 구동부하에 대응할 수 있도록 하는 이점이 있다.

정량펌프는 약품탱크에 연결된 약품투입관로에 설치되어 정해진 량의 약품을 지속적으로 투입하는 장치이며, 일반적인 연동(튜빙)정량펌프뿐만 아니라 기어드 펌프, 다이아 프램 펌프 등 투입량을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 펌프를 포함하는 개념으로 사용된다.

도 3은 본 발명에서 적용가능한 정량펌프의 실시 예이며, 감속기 또는 유량계측기어의 회전축에 연결된 정량펌프(50)의 축(51)에 회전원반(52)이 결합하고, 상기 회전원반에는 일정간격으로 가압롤러(53)가 결합하여 지지구 사이에 끼워진 튜브로 이루어진 약품투입관로(40)를 끼운 구조이다.

상기 구조에 의해 정량펌프의 회전에 의해 튜브를 압박하고 있는 가압롤러가 튜브내의 약품을 밀어 내며, 투입관로의 직경 등을 조절함으로서 1회전당의 투입량이 정해진다. 따라서, 유량계측기어의 회전량과 정량펌프의 회전량은 감속기의 감속비율에 의해 비례관계를 가지며, 유량계측기어를 통과한 유체의 량과 정량펌프에 의해 배출되는 약품량은 정확한 비율로 대응관계를 이룬다.

도 4는 본 발명에 의한 약품 투입기가 적용된 간이 급수장치를 도시한 것으로, 본 발명에 의한 간이 급수장치는 취수지로 부터 원수를 취수하기 위한 취수관 로(60)와, 상기 취수 관로 말단보다 낮은 위치에 형성되는 배수지(70)와, 상기 취수 관로 말단부에 결합되어 원수가 상향으로 흘러 배수지 상부로 공급되도록 설치한 투입관로(80)와, 상기 배수지로 약품이 투입되도록 상기 투입관로(80) 상에 설치되는 상기한 무동력 약품투입기와, 상기 투입관로의 하부 정점부에 설치되는 스트레이너(90)와, 배수지에 설치된 만수위감지센서(101)가 만수위를 감지할 때 스트레이너의 하부에 설치되는 전자제어밸브(102)를 개방하도록 구성한 자동역세척장치(100)로 이루어진다.

취수관로는 하천이나 계곡등의 자연 유수를 취수하기 위한 관로로 채널이나 관 등이 공히 적용된다.

배수지(配水池)는 취수된 물에 포함된 이물질을 침전시키고, 투입 약품에 의해 소독이 이루어지도록 하며, 배수를 위해 설치되는 저장탱크이며, 원수가 흘러 유입 될 수 있도록 취수관로 말단 보다 아래 위치에 설치된다.

투입관로는 오픈형 또는 클로즈형 취수관로에 연결하여 배수지로 원수를 유도하기 위한 관으로 원수가 상향으로 흘러 배수지로 공급될 수 있도록 U 또는 V형태로 구성된다.

스트레이너는 일반적으로 이물질을 걸러내기 위해 관로상에 설치되는 요소이며, 이물질의 배출을 효과적으로 수행하고, 개방시 스트레이너의 상부 투입관로상에 위치한 원수의 배출이 가능하도록 투입관로의 하부 정점부에 설치한다. 이와 같은 구조는 스트레이너에 쌓인 이물질을 배출하고, 투입관로 내에 위치한 원수에 의한 동파 사고를 예방하고, 약품 투입기를 구성하는 유량계측기어의 동파도 방지하 는 작용을 한다.

자동역세척장치는 배수지가 만 수위를 유지할 때 원수의 유입을 차단함으로서 원수 유입에 따른 약품투입기 구동을 종료하여 약품이 허비되는 것을 방지하는 작용을 위한 것으로 배수지에 설치한 만수위 감지센서와, 스트레이너, 스트레이너 하부에 설치한 전자제어밸브를 포함하여 수위에 따라 상기 전자제어밸브를 자동으로 개폐하는 제어기(103)와 전원으로 이루어지며, 전기 공급이 이루어지지 않는 지역에서는 태양광 발전 장치(104)에 의해 필요한 전기를 얻는 구조로 이루어진다.

상기 구조에 의해 일정한 기간 동안 소비되는 약품의 양을 미리 약품 탱크에 채워 놓으면 배수지로 유입된 원수의 양에 따라 설치시 설정해 놓은 농도에 맞게 약품이 정량적으로 투여되고, 만 수위시는 스트레이너를 자동으로 개방하여 낙옆이나 취수 과정에서 포함된 이물질 등을 함께 배출하는 등 자동 세척이 이루어져 별도의 유지 관리 인력이 불필요한 이점을 갖는다.

이상의 구성에 의한 본 발명은 유체의 투입량에 대한 약품 투입량이 일정한 비율로 물리적으로 대응됨으로서 오차 없는 정밀한 약품 투입이 가능하고, 유체의 압력에 의해 유량계측기어의 회전축이 회전하고 그 회전이 정량펌프를 회전시킴으로서 동력 없이도 정량적 약품투입이 가능하며, 유량계측기어와 정량펌프가 기계적으로 연결됨으로서 오작동이나 고장이 발생하지 않는다.

또한, 본 발명에 의한 자동역세척장치는 약품의 투입 관로의 세척 등이 자동으로 이루어져 관리 인력의 개입이 최소화되고, 약품 투여량이 최초의 설정 값에 맞게 정확하게 유지되며, 별도의 바이패스장치 없이 자동역세척장치에 의해 만수위시 약품 투입이 정지됨으로써 약품의 허비를 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (4)

1. 취수지로부터 원수를 취수하기 위한 취수관로와; 상기 취수 관로 말단보다 낮은 위치에 형성되는 배수지와; 상기 취수 관로 말단부에 결합되어 원수가 상향으로 흘러 배수지 상부로 공급되도록 설치한 투입관로와; 상기 투입관로의 하부 정점부에 설치되는 스트레이너와; 배수지에 설치된 만수위 감지센서가 만수위를 감지할 때 스트레이너의 하부에 설치되는 전자제어밸브를 개방하도록 구성한 자동역세척장치와; 원수의 투입관로 상에 설치한 유량계측기어(FLOW MEASURING GEAR)의 회전축에 정량펌프가 연결되어 유량계측기어의 회전이 정량펌프를 구동함으로써 배수지로 투입되는 유량에 대응하는 약품을 정량적으로 투입하도록 구성한 무동력 약품 투입기;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무동력 약품 투입기를 이용한 간이 급수장치.
2. 제1항에 있어서, 무동력 약품 투입기의 유량계측기어와 병렬로 바이패스관과 조절밸브를 설치하여 유량계측기어의 회전수를 바이패스관을 이용하여 조절할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 무동력 약품 투입기를 이용한 간이 급수장치.
3. 삭제
4. 삭제

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