KR100993328B1 - 고랭지 급수장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용적펌프를 통하여 유입된 물을 고랭지로 공급함과 동시에 여분의 분기관이나 다른 고랭지 급수장치에 이용할 수 있도록 구성함으로써, 설치면적을 최소화하면서도 급수효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 급수면적에 따라 쉽게 축소·확장하여 사용할 수 있도록 한 고랭지 급수장치 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고랭지 급수장치는, 수원으로부터 물을 흡입하기 위한 용적펌프, 역류를 방지하기 위한 체크밸브, 그리고 압력유지를 위한 릴리프밸브가 순차적으로 구비된 메인관; 메인관으로부터 분기되게 연결되며, 고랭지로 물을 자동으로 공급 및 차단할 수 있도록 자동밸브가 구비된 제1분기관과 제2분기관; 체크밸브를 중심으로 좌우측에서 물을 드레인시킬 수 있도록 드레인밸브가 구비된 드레인관; 및 용적펌프, 자동밸브 및 드레인밸브를 제어하기 위한 제어기;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

고랭지 급수장치 및 그 제어방법{WATER SUPPLY APPRATUS OF HIGH ALTITUDE COOL REGION AND THE METHOD THEREOF}

본 발명은 고랭지 급수장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정량으로 물을 송출할 수 있고, 구조가 간단하며 급수 용량에 따라 급수장치를 쉽게 축소·확장할 수 있을 뿐만 아니라 소비전력을 저감시킬 수 있는 고랭지 급수장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 고랭지 농업은 표고가 400m 이상의 고원이나 산지 등의 지역에서 이루어지며, 기온이 낮고 적설기간이 긴 반면에 일조시간이 길어 채소나 감자 옥수수 그리고 화훼류를 많이 재배하고 있다.

이러한 고랭지 농업의 경우 고지대이기 때문에 재배작물에 필요한 물을 확보하기가 어렵고 특히 건기에는 더욱 많은 물을 필요로 하기 때문에 급수장치를 필요로 한다. 이러한 급수장치는 수원지로부터 물을 압송시켜 고랭지 주변에 관로를 통해 필요한 물을 공급하게 된다.

본 발명은 용적펌프를 통하여 유입된 물을 고랭지로 공급함과 동시에 여분의 분기관이나 다른 고랭지 급수장치에 이용할 수 있도록 구성함으로써, 설치면적을 최소화하면서도 급수효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 급수면적에 따라 쉽게 축소·확장하여 사용할 수 있도록 한 고랭지 급수장치 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고랭지 급수장치는, 수원(S)으로부터 물을 흡입하기 위한 용적펌프(110), 역류를 방지하기 위한 체크밸브(120), 그리고 압력유지를 위한 릴리프밸브(130)가 순차적으로 구비된 메인관(100); 상기 메인관(100)으로부터 분기되게 연결되며, 고랭지로 물을 자동으로 공급 및 차단할 수 있도록 자동밸브(210,310)가 구비된 제1분기관(200)과 제2분기관(300); 상기 체크밸브(120)를 중심으로 좌우측에서 물을 드레인시킬 수 있도록 드레인밸브(410)가 구비된 드레인관(400); 및 상기 용적펌프(110), 상기 자동밸브(210,310), 및 상기 드레인밸브(410)를 제어하기 위한 제어기(600)로 이루어진 고랭지 급수장치에 있어서, 상기 메인관(100)과 상기 제1분기관(200) 및 제2분기관(300)의 분기지점으로부터 분기되어 다른 고랭지 급수장치에 자동으로 급수가 이루어지도록 자동밸브(510)가 구비된 보조급수관(500)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고랭지 급수장치에 의하여 달성된다.

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본 발명의 고랭지 급수장치 및 그 제어방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

1) 용적펌프를 이용하여 물을 정략으로 송출할 수 있어서 감압밸브와 같은 다른 보조장치를 설치하지 않아도 되기 때문에 전체적인 구성을 단순화시킬 수 있다.

2) 하나의 메인관으로부터 공급되는 물을 분기시켜 사용하기 때문에, 어느 하나의 분기관이 고장나거나 파손되는 경우 다른 분기관을 이용함으로써, 급수를 지속적으로 할 수 있을 뿐만 아니라 사용하지 않는 다른 분기관을 다른 용도로도 활용할 수 있다.

3) 고랭지 급수장치를 2~4개를 연속하여 연결하고 하나의 용적펌프를 이용하여 급수가 이루어질 수 있도록 구성함으로써, 여러 개의 급수장치 중에서 어느 하나의 용적펌프가 고장나더라도 급수작용에는 제한을 받지 않게 된다.

4) 겨울철과 같이 메인관에 채워진 물을 배수시킬 수 있기 때문에 겨울철에도 메인관이 동파될 우려가 없다.

5) 급수가 이루어지는 고랭지의 면적에 따라 고랭지 급수장치의 전체 구성을 쉽게 축소·확장하여 구성할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고랭지 급수장치의 구성을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 고랭지 급수장치의 적용 상태를 보여주기 위한 적용도.
도 3은 본 발명에 따른 고랭지 급수장치의 제어방법을 설명하기 위한 플로우챠트.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 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.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

(고랭지 급수장치의 구성)

도 1은 본 발명에 따른 고랭지 급수장치의 구성을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 고랭지 급수장치의 적용 상태를 보여주기 위한 적용도이다. 여기서, 도면부호 "S"는 냇가나 개천 또는 저수지와 같이 물을 공급하는 수원지인 수원을, "H"는 물이 공급되는 고랭지를 각각 나타낸다.

본 발명에 따른 고랭지 급수장치(1000)는, 수원(S)으로부터 물을 송출하기 위하여 용적펌프(110)가 구비된 메인관(100)과, 이 메인관(110)으로부터 고랭지(H)라든가 기타 물을 필요로 하는 곳에서 보조적으로 쓸 수 있도록 분기된 제1분기관(200)과 제2분기관(300)을 포함한다. 그리고, 본 발명에는 혹한기와 같이 메인관(100) 내부의 물이 얼어 동파의 우려를 없애기 위하여 드레인관(400)이 더 구비된다. 그리고, 본 발명에 따른 고랭지 급수장치는 전반적인 제어를 위하여 제어기(600)를 포함한다. 이하, 이들 구성요소들에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

메인관(100)은 수원(S)에 설치되어 실질적으로 물을 공급하게 된다. 이러한 메인관(100)에는 물을 소정의 압력으로 송출하기 위하여 용적펌프(110)가 구비된다. 용적펌프(110)는 정량송출이 가능하기 때문에 고랭지(H)와 같이 어느 정도 높이차가 있더라도 감압밸브가 없더라도 정량송출이 가능하다.

또한, 메인관(100)에는 체크밸브(120)가 구비된다. 체크밸브(100)는 용적펌프(110)에 의해 송출된 물이 다시 용적펌프(110) 쪽으로 역류하는 것을 방지하여 수차에 의하여 용적펌프(110)가 파손되는 것을 방지한다.

그리고, 체크밸브(120)의 뒷쪽으로는 메인관(100)에 릴리프밸브(130)가 장착된다. 릴리프밸브(130)는 압력밸브로서 체크밸브(120)를 기준으로 그 뒷쪽의 압력이 설정압력 이상이 되면 압력을 다시 수원(S)으로 리턴시켜 주게 된다. 이를 위하여 릴리프밸브(130)와 수원(S) 사이에 리턴관(131)이 구비된다.

한편, 메인관(100)에는 혹한기에 물이 얼어서 메인관(100)이 파손되지 않도록 드레인관(400)이 구비된다. 특히, 드레인관(400)에는 제1드레인관(400a)과 제2드레인관(400b)이 분기되는데, 제1드레인관(400a)은 체크밸브(120)를 중심으로 일측(도 2에서 좌측)에, 제2드레인관(400b)은 체크밸브(120)를 중심으로 타측(도 2에서 우측)에 배치된다. 이는 체크밸브(120)에 의해 물의 흐름이 차단되더라도 이를 중심으로 좌우측에 충진된 물을 각각 배출할 수 있도록 하기 위함이다. 그리고, 드레인관(400)에는 드레인밸브(410)가 구비되는데, 후술하게 될 제어기(600)에 의해 배출제어가 있을 때에 열리게 된다.

제1분기관(200)과 제2분기관(300)은 메인관(100)으로부터 분기되도록 연결되며, 제1분기관(200)과 제2분기관(300)에는 각각 자동밸브(210,310)가 구비된다. 이때의 자동밸브(210,310)는 제어기(600)에 의해 제어된다.

이들 제1분기관(200)과 제2분기관(300)은 어느 하나가 항상 선택적으로 고랭지(H)에 물을 공급할 수 있도록 연결되고 다른 하나는 다른 하나는 여분이나 공급중인 분기관이 고장을 일으켰을 때에 대체하여 사용할 수 있도록 여분으로 남겨둔다. 도면에서는 제1분기관(200)이 고랭지(H)에 연결되고, 제2분기관(300)이 여분으로 남겨진 예를 보여준다.

그리고, 도면에서는 도시하지 않았지만, 고랭지(H)로 연장된 제1분기관(200)에는 복수의 스프링쿨러(미도시됨)을 구비함으로써, 작물에 물을 용이하게 공급할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

제어기(600)는 상술한 용적펌프(110)와 자동밸브(210,310) 그리고, 드레인밸브(410)를 제어하게 되는데, 제어에 대한 설명은 후술하는 제어방법에서 보다 구체적으로 설명한다.

한편, 본 발명에 따른 고랭지 급수장치(1000)는, 이웃한 다른 고랭지급수장치와 연결하여 사용할 수 있도록 메인관(100)과 제1분기관(200) 및 제2분기관(300)의 분기지점에 보조급수관(500)이 구비된다. 그리고, 이 보조급수관(500)에는 제어기(600)의 제어를 받는 자동밸브(510)가 구비된다.

자동밸브(510)는 항상 닫힌 상태를 유지하고 있으며, 다른 고랭지 급수장치의 용적펌프가 고장난다든가 더 많은 물이 필요한 경우 이웃한 고랭지 급수장치로부터 물을 더 공급받을 경우에 열리도록 제어된다.

이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 고랭지 급수장치(1000)는 급수 지역이 좁은 경우 이를 하나의 급수장치로서 이용할 수도 있으며, 여러 개의 고랭지 급수장치를 연결하여 사용할 수도 있다. 이 경우 고랭지 급수장치의 연결대수는 2~4대가 바람직한데, 이는 용적펌프(110)의 용량을 무한대로 높일 수 없기 때문이다.

도 2에서는 3대의 고랭지 급수장치(1000,1000',1000")를 서로 연결하고 하나의 제어기(600)를 통해 제어를 받도록 구성한 예를 보여주고 있다. 이때,이들 3대의 고랭지 급수장치(1000,1000',1000")는 각각 보조급수관(500)을 연결함으로써, 제어기(600)의 제어로 자동밸브(510)를 개폐시킴에 따라 상호간의 급수가 가능하게 되는 것이다.

(제어방법)

도 3은 본 발명에 따른 고랭지 급수장치의 제어방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다. 여기서는 도 2의 구성을 바탕으로 급수장치의 제어방법을 설명하기로 한다. 이러한 본 발명에 따른 고랭지 급수장치의 제어방법은 7단계에 따라 이루어진다.

제1단계(S100)는 고랭지 급수장치(1000)의 메인관(100)을 통해 물을 압송하는 단계이다. 이는 제어기(600)에서 용적펌프(110)를 작동시킴에 따라 수행된다. 이때, 제어기(600)는 제1분기관(200)과 제2분기관(300) 중에서 고랭지(H)와 연결된 자동밸브(210,310)를 개방한다. 도 2에서는 제1분기관(200)을 통하여 급수가 이루어지도록 자동밸브(210)를 개방한다.

한편, 메인관(100)에 구비된 릴리프밸브(130)는 항상 메인관(100)을 통과하는 물의 압력에 따라 설정압력 이상이면 개구되어 물의 일부를 수원(S)으로 리턴시켜 높은 수압에 의해 발생될 수 있는 고장을 미연에 방지한다.

여기서, 제1단계(S100)는 제어기(600)의 제어에 의하여 제1분기관(200)과 제2분기관(300) 중에서 어느 하나만 동작하는 것으로 설명하고 있으나, 고랭지(H)로 송출되지 않는 나머지 분기관을 통하여 관로로의 급수가 필요한 경우 동시에 모든 자동밸브를 개방하는 제어도 가능하다.

제2단계(S200)는 고랭지(H)에서 필요한 만큼의 물을 급수하는 단계이다. 이는 제어기(600)에서 용적펌프(110)를 가동시키는 시간과 자동밸브(210,310)의 개폐여부를 제어함에 따라 이루어진다.

즉, 용적펌프(110)의 용적과 가동시간을 곱하여 급수량을 계산할 수 있으며, 이때 자동밸브(210,310)는 고랭지(H)에 인가된 것만을 열고 나머지는 차단하게 된다. 물론, 제1분기관(200)과 제2분기관(300) 중에서 고랭지(H)로의 급수가 아닌 다른 목적으로 급수를 원하는 경우 해당 자동밸브(210,310)도 함께 열어놓는다.

예를 들어, 제1분기관(200)을 이용하여 고랭지(H)에 급수가 이루어진다고 가정할 때 이 제1분기관(200)의 직경과 용적펌프(110)의 용적과 시간을 이용하여 급수량을 계산한다. 하지만, 제2분기관(300)을 해당 고랭지(H)가 아닌 다른 목적으로 급수가 필요한 경우, 이 제2분기관(300)을 통해서 이용되는 급수량만큼 용적펌프(110)의 동작시간은 길어지게 되는 것이다.

제3단계(S300)는 자동밸브(210,310)를 잠그는 단계이다. 이는 급수가 완료됨에 따라 제어기(600)에서 해당 자동밸브(210,310)를 잠궈 급수를 정지시키는 단계이다. 이때의 차단은 기본적으로 고랭지(H)에 급수하는 급수관의 자동밸브를 차단한다. 도 2에서는 제1분기관(200)의 자동밸브(210)를 차단하는 예를 보여준다.

제4단계(S400)는 다른 고랭지 급수장치(1000',1000")에서 급수를 필요로 하는가를 판단하는 단계이다. 즉, 넓은 면적의 고랭지(H)에 급수가 필요한 경우, 여러대의 고랭지 급수장치(1000,1000',1000")를 보조급수관(500)을 통하여 연결하여 사용한다. 이때, 하나의 용적펌프(110)를 이용하여 다른 고랭지 급수장치의 급수를 가능하게 할 수 있다. 이에 따라, 고랭지 급수장치(1000,1000',1000")의 용적펌프(110) 중에서 어느 하나 이상이 고장나더라도 고랭지(H)로의 급수는 가능하게 된다.

즉, 도 2에서와 같이, 어느 하나의 고랭지 급수장치(1000)에 구비되는 용적펌프(110)를 가동시키고, 그 자동밸브(510)를 개방시킴에 따라 보조급수관(500)을 통하여 물이 다른 고랭지 급수장치(1000',1000")의 분기관을 통해 급수가 가능하게 되는 것이다.

한편, 제4단계(S400)는 다른 고랭지 급수장치(1000',1000")에서 급수가 필요한 것으로 판단되면 이들 고랭지 급수장치(1000',1000")에서 급수가 완료되기를 기다렸다가 제5단계(S500)를 수행한다.

제5단계(S500)는 다른 고랭지 급수장치(1000',1000")에서 급수가 필요하지 않으면 수행된다. 이러한 제5단계(S500)에서는 용적펌프(110)의 구동을 정지시키는 단계이다. 이 단계는 고랭지(H)에 대한 급수가 완료되어 고랭지 급수장치(1000)의 모든 작동을 멈추게 하는 단계이다.

제6단계(S600)는 설정온도와 외부온도를 비교하는 단계이다. 이때, 설정온도는 물이 얼 수 있는 온도로서 제어기(600)에 미리 설정해 놓는 온도이고, 외부온도란 온도센서 등을 이용하여 고랭지 급수장치(1000,1000',1000")가 장착된 외부에서 검출된 온도를 의미한다.

이러한 온도의 비교는 메인관(100)에 충진된 물이 얼면서 동파와 같이 파손되지 않도록 하기 위한 것이다.

그리고, 제6단계(S600)에서, 설정온도가 외부온도보다 높으면 메인관(100)의 채워진 물을 배수하지 않고 급수과정을 모두 마치게 된다. 이는 물이 얼지 않을 것으로 판단된 것이며, 그 후에 다시 급수가 이루어지는 경우 용이하게 급수작용이 가능하게 하기 위함이다.

제7단계(S700)는 메인관(100) 내의 물을 배수시켜 메인관(100)이 동파되는 것을 방지한다. 이를 위하여 제어기(600)의 제어로 드레인밸브(410)를 개방하여 드레인관(400)을 통해 물을 배수시킨다.

이때, 드레인밸브(410)를 개방하면, 제1드레인관(400a)과 제2드레인관(400b)으로부터 물이 드레인관(400)으로 유입되게 된다. 이에 체크밸브(120)에 의해 양분되었던 메인관(100) 내부의 모든 물이 배수되게 된다. 이러한 배수는 제어기(600)의 제어를 통해 모든 고랭지 급수장치(1000,1000',1000")에서 이루어지게 하는 것이 바람직하다.

이상에서 본 바와 같이 본 발명은 분기관을 이용하여 메인관으로부터 송출된 물을 고랭지로 송출하게 하고, 특히 다른 분기관을 여분으로 남겨 둠으로써 고랭지로 공급되는 관이 파손되거나 다른 용도로 급수할 수 있는 효과를 얻게 된다.

또한, 본 발명은 다른 고랭지 급수장치와 보조급수관을 통해 쉽게 확장할 수 있기 때문에 고랭지의 면적에 따라 쉽게 급수장치를 축소·확장하여 사용할 수 있다.

100 : 메인관 110 : 용적펌프
120 : 체크밸브 130 : 릴리프밸브
131 : 리턴관 200 : 제1분기관
210, 310 : 자동밸브 300 : 제2분기관
400 : 드레인관 400a : 제1드레인관
400b : 제2드레인관 410 : 드레인밸브
500 : 보조급수관 510 : 자동밸브
600 : 제어기

Claims (7)

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2. 수원(S)으로부터 물을 흡입하기 위한 용적펌프(110), 역류를 방지하기 위한 체크밸브(120), 그리고 압력유지를 위한 릴리프밸브(130)가 순차적으로 구비된 메인관(100);
   상기 메인관(100)으로부터 분기되게 연결되며, 고랭지로 물을 자동으로 공급 및 차단할 수 있도록 자동밸브(210,310)가 구비된 제1분기관(200)과 제2분기관(300);
   상기 체크밸브(120)를 중심으로 좌우측에서 물을 드레인시킬 수 있도록 드레인밸브(410)가 구비된 드레인관(400); 및
   상기 용적펌프(110), 상기 자동밸브(210,310), 및 상기 드레인밸브(410)를 제어하기 위한 제어기(600)로 이루어진 고랭지 급수장치에 있어서,
   상기 메인관(100)과 상기 제1분기관(200) 및 제2분기관(300)의 분기지점으로부터 분기되어 다른 고랭지 급수장치에 자동으로 급수가 이루어지도록 자동밸브(510)가 구비된 보조급수관(500)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고랭지 급수장치.
   
3. 제 2 항에 의해 이루어진 고랭지 급수장치를 2~4개를 연결하여 고랭지의 급수 면적에 따라 확장하여 사용하는 것을 특징으로 하는 고랭지 급수장치.
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