KR100674198B1 - 자동 급수 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동 급수 장치에 관한 것으로, 급격한 대소 수량변동에 따른 펌프의 빈번한 기동 횟수를 줄일 수 있고, 펌프가 일정한 압력을 유지하도록 함을 목적으로 한다.

개시된 본 발명에 따른 자동 급수 장치는, 물이 담기는 저수조(1)와 연결되어 펌핑에 의해 상기 저수조에 담긴 물을 공급하는 펌프(2)와; 상기 펌프의 토출측에 연결되며 일측에 토출구(11)가 갖추어진 양수관(10)과; 상기 양수관을 펌프측 영역(A)과 토출구측 영역(B)으로 구획하여 이들을 연통/차단하는 토출밸브(20)와; 상기 펌프의 정지시에는 상기 토출밸브보다 늦게 동작하여 상기 펌프의 오프 신호를 지연시키는 펌프 정지지연부(30)가 더 포함된다.

자동급수장치, 펌프, 정압밸브, 펌프 정지지연부

Description

자동 급수 장치{AUTOMATIC WATER SUPPLY UNIT}

도 1은 종래 기술에 따른 자동 급수 장치의 구성도.

도 2는 양정-양수 그래프.

도 3은 본 발명에 따른 자동 급수 장치의 구성도.

도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 자동 급수 장치의 작동 상태도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 저수조, 2 : 펌프

10 : 양수관, 11 : 토출구

12 : 양수리턴 유입구, 20 : 토출밸브

30 : 펌프 정지지연부, 40 : 정압조절부

50 : 저압압력감지부,

본 발명은 자동 급수 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양수량의 급격한 변동에 따른 펌프의 빈번한 기동 횟수를 줄이고, 펌프의 압력이 일정하게 유지되도 록 한 자동 급수 장치에 관한 것이다.

종래 자동 급수 장치는 제 1 도에 도시된 바와 같이, 저수조(1)에 담수된 물을 펌프(2)를 통해 공급하는 것으로, 물이 담기는 저수조(1), 저수조(1)와 흡입관(3)을 통해 연결되어 펌핑에 의해 저수조(1)에 담긴 물을 공급하는 펌프(2), 펌프(2)의 토출측에 연결되는 압력탱크(4), 펌프(2)의 전원을 개폐시키는 압력조절스위치(5) 및 흡입관(3)을 개폐하는 체크밸브(6)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래 자동 급수 장치는, 제 1 도에 도시된 바와 같이, 전원 인가시 펌프(2)가 동작하면서 저수조(1)에 담긴 물이 체크밸브(6)를 거쳐 흡입관(3)을 통해 펌프(2)내에 유입된다.

이와 같이 유입된 물은 펌프(2)내의 임펠러(IMPELLER)(미도시)의 동작에 의해 토출관(2)을 통해 토출된다.

이때 소량의 토출량을 얻기 위해 토출구의 밸브를 어느 정도 닫으면 양수량이 Q1→Q2로 감소되어 펌프 양수특성상 펌프(2)내 압력이 P1→P2로 높아지게 된다(도 2의 양정-양수 그래프 참고).

즉, 펌프(2) 압력이 압력조절스위치(5)의 폐압력(오프시점, P2)에 이르게 되면 자동적으로 전원부와 단락되어 펌프(2)의 동작이 멈추면서 양수동작이 정지되며, 반대로, 펌프(2) 압력이 낮아져서 압력조절스위치(5)의 개압력(온시점, P1)에 이르게 되면 펌프(2)가 동작하면서 재양수된다.

그러나, 종래 기술에 따른 양수장치에 의하면 다음과 같은 문제점이 있다.

물의 사용을 위하여 밸브를 조작한 직후 바로 잠글 수 있고, 반대로, 개방상 태의 밸브를 잠근 직후 바로 밸브를 개방조작할 수 있는데, 이때 밸브의 조작과 동시에 펌프(2)가 정지/가동되어 펌프(2)가 기동과 정지를 반복하여므로 빈번한 기동으로 인한 펌프(2)의 소손이 발생되고 에너지 효율이 떨어지는 단점이 있다.

그리고, 펌프(2)의 소손 방지를 위하여 일정한 압력을 유지하는 것이 바람직하지만, 펌프(2)의 기동압력이 양수량에 따라 달라지며, 특히, 소량의 양수에 따른 운전을 하였을 때 압력탱크(4) 내부의 압력이 단시간 내에 급상승하여 압력조절스위치(5)가 오프된다. 즉, 소량의 물을 자주 사용할 경우 공급량이 소량에 불과하지만 펌프(2)는 기동과 정지를 반복하여 정격운전이 불가능해지므로 펌프의 소손이 발생되고 에너지 효율이 떨어지는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 양수량에 관계없이 펌프의 빈번한 기동 횟수를 줄이고, 펌프의 정격운전이 가능하도록 한 자동 급수 장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명에 따른 목적은 펌프의 토출측에 상시 일정 수압이 작용하도록 하여 펌핑의 오동작이 발생되지 않도록 하려는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동 급수 장치는, 물이 담기는 저수조와 연결되어 펌핑에 의해 상기 저수조에 담긴 물을 공급하는 펌프와; 상 기 펌프의 토출측에 연결되며 일측에 토출구가 갖추어진 양수관과; 상기 양수관을 펌프측 영역과 토출구측 영역으로 구획하여 이들을 연통/차단하는 토출밸브와; 상기 펌프의 정지시에는 상기 토출밸브보다 늦게 동작하여 상기 펌프의 오프 신호를 지연시키는 펌프 정지지연부가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 3에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 자동 급수 장치는, 저수조(1)에 담긴 물을 공급하는 펌프(2)와, 일단부가 펌프(2)의 토출측에 연결되며 타단에 토출구(11)가 구비된 양수관(10)과, 양수관(10)의 내부를 펌프측 영역(A)과 토출측 영역(B)으로 구획하여 이들을 연통/차단하는 토출밸브(20)와, 양수관(10)의 도중에 설치되며 토출밸브(20)와 연동하여 펌프(2)의 가동/정지를 지연시키는 펌프 정지지연부(30)와, 그리고, 펌프 정지지연부(30)의 신호를 근거로 하여 펌프(2)의 작동을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.

토출밸브(20)는 펌프 정지지연부(30)와 토출구(11)의 사이에 형성된 밸브장착부(21)에 승강 가능하게 설치되어 양수관(10)을 펌프측 영역(A)과 토출구측 영역(B)으로 구획하면서 이들을 연통/차단한다.

물의 사용을 위해 밸브(미도시)를 열고 난 직후 밸브를 잠글 수 있고, 반대 로 밸브를 잠궈 물의 공급을 중단한 직후 밸브를 다시 열어 물을 다시 사용할 수 있는데, 이때, 밸브가 잠기는 동시에 펌프(2)가 오프되면 펌프(2)가 순간적으로 다시 재가동하여야 하므로 기동전력이 손실될 수 있으며, 펌프 정지지연부(30)는 이러한 펌프의 기동전력 손실을 막기 위한 것이다.

펌프 정지지연부(30)는 펌프(2)에 온/오프 신호를 제어부에 인가하는데, 이때, 물의 차단의 조작과 동시에 오프되지 않고 어느 정도 시간차를 두고 동작하도록 하며, 그 구성은, 양수관(10)과 연통(예컨대 양수관(10)에서 분기된 형태)되는 연결관(31), 연결관(31)보다 단면적이 큰 몸체(43), 몸체(32)와 연결관(31)의 연결부에 설치되어 연결부를 개폐하며 그 상단부에 스위치 조작부로 전자석(33a)이 구비된 다이어프램(33), 몸체(32)의 상부에 설치되며 다이어프램(33)의 전자석(33a)에 의해 접점이 변화되어 온/오프 신호를 제어부에 인가하는 스위치부로 리드스위치(34), 몸체(32)와 양수관(10)의 토출구측(후술하는 토출밸브(50)에 의해 구획된 토출구측 영역(B))을 연결하는 바이패스관(35) 및 바이패스관(35)을 개폐하는 전자변(36)을 포함한다.

제어부는 펌프 정지지연부(30)의 전자변(36)이 일정한 주기(전자변(36)의 온/오프 주기는 다이어프램(33)에 작용하는 압력, 크기 등에 따라 달라질 수 있는 것이므로 한정하지는 않는다.)로 온/오프되어 바이패스관(35)을 주기적으로 개폐하도록 제어한다.

본 발명에 따른 자동 급수 장치에는 펌프(2)의 압력이 일정하게 유지되도록 하는 정압조절부(40)가 더 포함될 수도 있다. 정압조절부(40)는 필수사항은 아니 며, 정압조절이 필요한 제품에만 선택적으로 채용된다.

정압조절부(40)는, 양수관(10)의 내부와 연통되며 그 내부가 상하(도면 기준)로 밸브가동부(41a) 및 양수리턴부(41b)로 구획되는 몸체(41), 몸체(41)내부의 밸브가동부(41a)에 설치되는 다이어프램(42), 몸체(41) 내부의 양수리턴부(41b)에 다이아프램(42)과 연동되도록 승강 가능하게 장착되며 몸체(41)와 양수관(10)의 연통부인 양수리턴 유입구(12)를 개폐하는 정압밸브(43), 양수관(10)의 내부와 몸체(41)의 밸브가동부(41a)에 연통되어 양수관(10) 내부의 압력에 의해 양수관(10) 내부의 물이 몸체(41)의 밸브가동부(41a)에 유입되어 다이어프램(42)이 작동되도록 유도하는 파일롯(pilot)관(44), 몸체(41)의 양수리턴부(41b)와 펌프(2)의 유입측을 연결하여 정압밸브(43)의 작동에 의해 양수관(10) 내부의 양수가 양수리턴 유입구(12)를 통해 펌프(2)의 유입측으로 리턴되도록 유도하는 리턴관(45) 및 다이어프램(42)의 상측(도면 기준)에 설치되어 다이어프램(42)의 작동을 구속함으로써 정압밸브(43)의 상승시점(양수리턴 유입구(12)의 개방시점)을 조절하기 위한 코일스프링(46)으로 구성된다.

코일스프링(46)은 정압밸브(43)의 상승시점을 셋팅하기 위한 것이며, 조절너트(46a)의 조작에 의해 다이어프램(42)의 작동을 구속함으로써 사용자가 임의대로 양수관(10) 내부의 압력을 조절할 수 있다.

한편, 체크밸브(6)를 통해 양수관(10)의 펌프측 영역(A) 내의 물이 역류하게 되면 밸브를 조작하여도 물이 공급되지 않으므로 펌프측 영역(A)의 도중에는 여기의 압력을 체크하는 저압압력센서(50)가 설치된다. 즉, 저압압력센서(50)는 펌프측 영역(A) 내의 압력을 실시간으로 제어부에 인가하고, 제어부는 저압압력센서(50)로부터 인가되는 신호를 근거로 하여 입력압력이 설정치보다 낮으면(토출측 영역(B)의 압력보다 낮으면) 펌프(2)를 구동시키고, 펌프측 영역(A)의 압력이 안정치를 유지하면 펌프(2)의 구동을 정지한다.

이하, 본 발명에 따른 자동 급수 장치의 작용을 설명한다.

모터에 전원을 인가하면 펌프(2)의 임펠러가 회전되면 펌프(2) 내부가 진공에 도달하여 압력차에 의해 저수조(1)의 물이 흡입관(3)에 유입되어 체크밸브(6)를 거친 후 펌프(2)를 경유하여 양수관(10)을 거쳐 토출구(11)로 토출되며, 이때, 정압조절부(40), 저압압력센서(50), 펌프 정지지연부(30) 및 토출밸브(20)에 의해 물이 양수된다.

이하, 펌프(2)의 기동과 정지에 대해 설명하며, 토출구(11)가 닫혔을 때 양수관(10) 내부의 펌프측 영역(A)과 토출구측 영역(B)의 압력은 같다.

우선 기동부터 설명하면, 도 4에서와 같이, 토출구(11)를 개폐하는 밸브(미도시)를 열면 토출구측 영역(B)의 물이 방출되고, 이렇게 되면 펌프측 영역(A)의 물이 토출구측 영역(B)으로 이동하려고 한다. 이때 양수관(10)의 압력은 펌프 정지지연부(30)의 다이어프램(33) 하단부에 작용하게 되고, 이와 동일한 압력이 토출밸브(20)의 하단부에 가해지게 된다.

그러나, 압력과 접하는 단면적은 펌프 정지지연부(30)의 다이어프램(33)에 가해지는 면적이 토출밸브(20)에 가해지는 면적보다 크기 때문에 동일 압력 하에서 펌프 정지지연부(30)의 다이어프램(33)이 토출밸브(20)보다 먼저 위로 상승하게 된 다. 다이어프램(33)이 상승하면서 다이어프램(33) 상단에 부착되어 있는 스위치 조작부인 전자석(33a)이 펌프 정지 지연부(30)의 리드스위치(34)의 접점을 동작시키게 된다. 리드스위치(34)의 접점변화는 제어부에 인가되어 제어부의 제어에 의해 펌프(2)가 기동을 하게 된다.

그리고, 펌프(2)의 정지시는 다음과 같다.

펌프(2)의 정지시는 토출밸브(20)를 완전히 잠궜을 경우이다. 이때는 유체의 이동이 펌프측 영역(A)에서 토출구측 영역(B)으로 전혀 없는 상태이다. 그러면, 양수관(10) 내부의 압력과 토출구(11)측의 내부 압력이 같으므로 기동시와 반대로 도 4의 상태에서 도 5의 상태와 같이 작은 단면적을 갖는 토출밸브(20)가 아래로 먼저 내려오고, 그 이후에 펌프 정지지연부(30)의 다이어프램(33)이 하강하게 된다. 왜냐하면, 다이어프램(33)이 상승된 만큼 몸체(31)의 내부(다이어프램(33)의 하부)에 유입된 물이 토출구(11)측으로 이동되지 못하기 때문이다.

결과적으로 토출밸브(20)에 의해 펌프측 영역(A)과 토출측 영역(B)이 폐쇄된 상태이지만 리드스위치(34)의 접점이 온 접점에서 오프 접점으로 바뀌지 않았기 때문에 펌프(2)는 가동상태를 유지하게 된다.

이때, 제어부에 의해 전자변(36)이 주기적으로 바이패스관(35)을 개폐하기 때문에 바이패스관(35)이 개방되는 시점에서 다이어프램(33) 하부의 물이 바이패스관(35)을 통해 토출구(11)측으로 이동된다. 이처럼, 다이어프램(33) 하부의 물이 배출되면 다이어프램(33)이 하강(도 3참조)하여 다이어프램(33) 상단의 전자석(33a)이 리드스위치(34)로부터 이격되므로 리드스위치(34)의 접점이 차단되 고, 제어부는 리드스위치(34)의 접점변화를 통해 오프 신호를 전달받아 펌프(2)를 정지시킨다. 즉, 토출밸브(20)에 의해 물의 공급이 정지되었지만 펌프(2)는 일정 시간(다이어프램(33)의 하강에 의해 리드스위치(34)가 오프접점으로 변하기 이전)동안 온상태이므로 사용자가 물의 공급을 차단한 직후 다시 공급을 조작하여도 펌프(2)가 가동상태이기 때문에 무리한 기동전력이 사용되지 않는다.

이하, 정압조절부(40)에 의한 작용을 설명한다.

펌프(2)의 압력이 일정치를 유지하면, 펌프(2)에 의해 펌핑되는 물이 양수관(10)을 따라 양수되며, 이처럼, 양수관(10)의 펌프측 영역(A) 내의 압력이 일정치를 유지하면 파일롯관(44)을 통해 물이 유입되지 않으므로(파일롯관(44) 내부에 물이 차있는 상태에서 더 이상 유입되지 않으므로) 코일스프링(46)의 탄성저항에 의해 정압밸브(43)가 양수리턴 유입구(12)를 폐쇄한다.

한편, 펌프(2)의 압력이 일정압력 이상으로 올라가면 양수관(10)의 펌프측 영역(A)에 잔류하는 물이 파일롯관(44)을 통해 정압조절부(40)의 몸체(41)의 밸브가동부(41a) 내부에 흡입되고, 몸체(41)의 밸브가동부(41a) 내의 수압이 코일스프링(46)의 탄성저항보다 커지게 되면 다이어프램(42)과 함께 정압밸브(43)가 상승하며, 이에 따라 양수관(10)의 펌프측 영역(A)의 물이 정압밸브(43)에 의해 개방된 양수리턴 유입구(12)를 통해 정압조절부 몸체(41)의 양수리턴부(41b)를 경유한 후 리턴관(45)으로 유입되어 펌프(2)의 흡입측으로 귀환됨으로써 재양수된다.

즉, 펌프(2)의 지속적인 운전상태에서 토출구측의 급격한 수량 증감 및 소량의 양수시 정압밸브(43)의 개도가 펌프(2)의 온-오프구간내에서 개폐작동되어 양수 관(10)의 펌프측 영역(A)내의 물이 펌프(2)의 흡입측으로 귀환 및 펌핑되므로 양수관(10) 내부는 항상 일정한 압력을 유지할 수 있다.

이와 같은 작용에 의해 양수관(10)의 펌프측 영역(A) 내의 압력이 일정치로 낮아지면 코일스프링(46)의 탄성저항이 몸체(41)의 밸브가동부(41a) 내의 수압(다이어프램(42)을 상승시키려는 수압)보다 크기 때문에 정압밸브(43)가 하강하면서 양수리턴 유입구(12)가 서서히 폐쇄된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동 급수 장치에 의하면, 펌프의 정지신호가 사용자에 의한 정지동작과 시간차를 두고 인가되어 사용자가 물의 공급을 차단한 직후 다시 공급을 조작하여도 펌프의 기동전력이 손실되지 않는다.

그리고, 양수관 내부가 항상 일정압력을 유지하여 펌프가 급격한 압력변화로 기동과 정지를 반복하지 않으므로 급격한 가동에 따른 소손이 방지된다.

또한, 펌프의 토출측이 항상 일정압력을 유지하도록 펌프가 제어되어 펌프의 오동작이 방지되므로 제품의 신뢰성을 향상할 수 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (4)

1. 물이 담기는 저수조(1)와 연결되어 펌핑에 의해 상기 저수조에 담긴 물을 공급하는 펌프(2)를 포함하는 자동 급수 장치에 있어서,

   상기 펌프의 토출측에 연결되며 일측에 토출구(11)가 갖추어진 양수관(10)과; 상기 양수관을 펌프측 영역(A)과 토출구측 영역(B)으로 구획하여 이들을 연통/차단하는 토출밸브(20)와; 상기 펌프의 정지시에는 상기 토출밸브보다 늦게 동작하여 상기 펌프의 오프 신호를 지연시키는 펌프 정지지연부(30)와; 그리고, 기기의 작동을 제어하는 제어부가 더 포함된 것을 특징으로 하는 자동 급수 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 펌프 정지지연부는, 상기 양수관의 펌프측 영역과 연통되는 연결관(31), 상기 연결관에 연통되는 몸체(32), 상기 몸체의 내부에 장착되며 상기 토출밸브보다 큰 단면적으로 형성되어 압력에 의해 상기 토출밸브와 시간차를 두고 동작하여 상기 연결관과 상기 몸체의 연결부를 개폐하며 스위치 조작부가 구비된 다이어프램(33), 상기 몸체에 장착되며 상기 다이어프램(33)의 스위치 조작부에 의해 접점이 변하여 상기 제어부에 펌프의 온/오프신호를 인가하는 스위치부, 상기 몸체의 내부와 상기 양수관의 토출구측 영역에 연통되어 상기 몸체에 유입된 물이 상기 토출구측 영역으로 우회하도록 유도하는 바이패스관(35) 및 상기 제어부에 의해 상기 바이패스관을 개폐하는 전자변(36)으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동 급수 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 몸체(41), 상기 몸체 내부에 설치되는 다이어프램(42), 상기 몸체의 내부에 상기 다이어프램과 격리되면서 상기 다이어프램과 연동하도록 설치되어 상기 몸체와 상기 양수관을 연통하는 양수리턴 유입구(12)를 개폐하는 정압밸브(43), 상기 정압밸브의 개폐시점을 가변하기 위하여 상기 다이어프램의 승강을 구속하는 승강구속부재, 상기 양수관의 펌프측 영역 내부와 상기 몸체 내부와 연통되어 상기 양수관의 펌프측 영역의 압력에 의해 상기 다이어프램과 정압밸브가 구동되도록 하여 상기 양수리턴 유입구가 개방되도록 하는 파일롯관(44) 및 상기 몸체와 상기 펌프의 흡입측에 연결되어 상기 양수관의 펌프측 영역 내의 물이 상기 펌프로 귀환되어 재양수되도록 하는 리턴관(45)로 이루어진 정압조절부가 더 포함된 것을 특징으로 하는 자동 급수 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 양수관의 펌프측 영역에는 상기 펌프측 영역의 압력을 감지하여 일정 압력이하일 경우 상기 펌프가 구동되도록 상기 제어부에 신호를 인가하는 저압압력감지부(50)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 자동 급수 장치.

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