KR101028154B1 - 펌프를 이용한 유량제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펌프를 이용한 유량제어시스템에 관한 것으로, 유체가 흐르는 배관과; 모터의 회전에 따른 압력작용을 이용하여 상기 배관을 통해서 상기 유체를 수송하는 펌프와; 상기 배관에 설치되어, 상기 유체의 이물질을 걸러내는 필터와; 상기 필터를 통과하는 유체의 유량을 측정하는 유량계와; 온도변화에 따라 필터농도가 변하여 상기 필터를 통과하는 유량이 변화하는 것에 대하여, 상기 유량계로부터 측정되는 유량값을 전송받아 설정된 유량을 유지하도록 상기 펌프의 모터의 회전을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 온도변화에 따라 필터농도가 변하여 상기 필터를 통과하는 유량이 변화하는 것에 대하여, 펌프 모터의 회전을 제어하여 배관을 통해 흐르는 유체의 유량의 정량유지가 가능한 효과가 있다.

Description

펌프를 이용한 유량제어시스템{Flow Control System using a pump}

본 발명은 배관을 통해 흐르는 유체의 유량의 정량유지가 가능한 펌프를 이용한 유량제어시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 유량시스템은 유체가 흐르는 배관과, 모터의 회전에 따른 압력작용을 이용하여 배관을 통해서 유체를 수송하는 펌프와 상기 배관에 설치되어 유체의 이물질을 걸러내는 필터로 구성되었다. 여기서, 상기 펌프는 압력작용을 이용하여 관을 통하여 유체를 수송하는 기계를 말하는 것으로, 예로써, 원심식 펌프(Centrifugal pump), 사류식 펌프(Mixed flow pump), 축류 펌프(Axial flow pump) 등이 있다.

그런데, 상기 필터는 유체 속의 이물질을 걸러내는 여과장치를 의미하는 것으로서, 온도변화에 따라 필터 농도가 민감하게 반응하여 필터를 통과하는 유량이 변화하게 된다.

이에 따라, 배관을 통과하여 유량을 일정하게 공급해야 하는 시스템에 있어서, 상기 필터로 인해 유량의 정량유지가 어려운 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 펌프 모터의 회전을 제어하여 배관을 통해 흐르는 유체의 유량의 정량유지가 가능한 펌프를 이용한 유량제어시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 펌프를 이용한 유량제어시스템은, 유체가 흐르는 배관과; 모터의 회전에 따른 압력작용을 이용하여 상기 배관을 통해서 상기 유체를 수송하는 펌프와; 상기 배관에 설치되어, 상기 유체의 이물질을 걸러내는 필터와; 상기 필터를 통과하는 유체의 유량을 측정하는 유량계와; 온도변화에 따라 필터농도가 변하여 상기 필터를 통과하는 유량이 변화하는 것에 대하여, 상기 유량계로부터 측정되는 유량값을 전송받아 설정된 유량을 유지하도록 상기 펌프의 모터의 회전을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 제어부는 인버터를 이용하여 주파수를 변화시켜 상기 펌프의 모터의 회전속도를 제어함으로써, 상기 배관에 흐르는 유량을 제어한다.

특히, 상기 제어부는 상기 유량계로부터 측정되는 유량값이 설정된 유량값보다 더 작은 경우, 상기 인버터의 주파수를 높게 변화시켜 상기 펌프의 모터의 회전속도를 높이고, 상기 유량계로부터 측정되는 유량값이 설정된 유량값보다 더 높은 경우, 상기 인버터의 주파수를 낮게 변화시켜 상기 펌프의 모터의 회전속도를 낮춤으로써, 상기 배관의 흐르는 유량을 제어한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 유량계로부터 측정되는 유량값에 대응하는 미리 설정된 단계적 유량값의 범위에 따라, 단계적으로 주파수가 변화하도록 상기 인버터를 제어할 수 있다.

또한, 상기 펌프를 이용한 유량제어시스템은 상기 배관에 장착되어, 상기 유체의 양이나 압력을 조절하는 밸브를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 펌프를 이용한 유량제어시스템은 상기 필터를 통과하는 유체의 유압을 측정하는 유압계를 더 구비하되, 상기 제어부는 온도변화에 따라 필터농도가 변하여 상기 필터를 통과하는 유압이 변화하는 것에 대하여, 상기 유압계로부터 측정되는 유압값을 전송받아 설정된 유압을 유지하도록 상기 펌프의 모터의 회전을 제어가능하다.

상기 필터는 반투과의 성질을 이용하여 성질이 다른 물질을 분리하는 맴브레인(membrane)을 더 포함할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 온도변화에 따라 필터농도가 변하여 상기 필터를 통과하는 유량이 변화하는 것에 대하여, 펌프 모터의 회전을 제어하여 배관을 통해 흐르는 유체의 유량의 정량유지가 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유량제어시스템의 구성도를 나타낸다.
도 2는 급수장치의 성능곡선 그래프를 나타낸다.
도 3은 급수장치의 다양한 운전속도에 대한 성능곡선 그래프를 나타낸다.
도 4는 급수장치의 시스템 특성곡선 그래프를 나타낸다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 공지 구성에 대한 구체적인 설명 또는 당업자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 펌프를 이용한 유량제어시스템은, 유체가 흐르는 배관(10)과; 모터의 회전에 따른 압력작용을 이용하여 배관(10)을 통해서 유체를 수송하는 펌프(20)와; 배관(10)에 설치되어 유체의 이물질을 걸러내는 필터(30)와; 필터(30)를 통과하는 유체의 유량을 측정하는 유량계(40)와; 온도변화에 따라 필터농도가 변하여 필터(30)를 통과하는 유량이 변화하는 것에 대하여, 유량계(40)로부터 측정되는 유량값을 전송받아 설정된 유량을 유지하도록 펌프(20)의 모터의 회전을 제어하는 제어부(50)를 포함한다.

이 때, 상기 제어부(50)는 인버터를 이용하여 주파수를 변화시켜 펌프(20)의 모터의 회전속도를 제어함으로써, 배관(10)에 흐르는 유량을 제어하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 도 2는 급수장치의 성능곡선 그래프를 나타내는 것으로서, 유량(Q ; 단위(m³/h))에 대한 양정(H ; 펌프에서 물을 퍼올리는 높이(m) 또는 압력)을 나타내는 성능 곡선(a)인 Q-H 곡선이 도시되어 있다. 이 때, 급수장치는 펌프를 의미하며, 성능 곡선인 Q-H곡선은 설정된 펌프의 운전속도 즉, 펌프 모터의 회전수에 대한 Q-H 곡선이 된다. 살펴보면, 유량 Qc에서는 양정 Hc 만큼의 압력을 갖게 되고, 유량 Qb에서는 양정 Hb 만큼의 압력을 갖게 된다. 또한, 유량 Qa에서는 양정 Ha 만큼의 압력을 갖게 된다. 따라서, 설정된 펌프의 운전속도에 대하여 유량(Q)이 커질수록 양정(H)이 작아지고, 유량(Q))이 작을수록 양정(H)이 커지는 것을 알 수 있다. 이 때 곡선 i는 펌프의 효율곡선을 나타낸다.

한편, 도 3은 급수장치의 다양한 운전속도에 대한 성능곡선 그래프를 나타내는 것으로서, 다양하게 설정된 펌프의 운전속도에 대한 성능 곡선(a, b, c, d, e, f, g)이 도시되어 있다. 살펴보면, 다양하게 설정된 펌프의 운전속도(즉, 펌프 모터의 회전수)는 성능 곡선 a > b > c > d > e > f > g 순으로 빨라지게 된다. 예를 들어, 양정(H)이 H4로 일정하고, 필터를 통과하는 유량(Q)이 Q4(a1)에서 Qb1(b1)으로 변화하는 경우, 유량(Q)을 Q4로 돌려놓기 위해서 펌프의 운전속도를 성능곡선 b에서 a 만큼 올려주면 된다. 또는 양정(H)이 H4로 일정하고, 필터를 통과하는 유량(Q)이 Qb1(b1)에서 Q4(a1)으로 변화하는 경우, 유량(Q)을 Qb1으로 돌려놓기 위해서 펌프의 운전속도를 성능곡선 a에서 b 만큼 낮추면 된다. 따라서, 펌프를 이용한 유량제어시스템에 있어서, 온도변화에 따라 필터농도가 변하여 필터를 통과하는 유량이 변화하는 경우, 제어부(50)는 펌프 모터의 회전을 가감속 제어하여 유량을 일정하게 유지시킬 수 있다. 또한, 펌프 모터의 회전은 인버터를 이용하는 것으로서, 인버터의 주파수를 변화시켜 펌프 모터의 회전속도를 변화시킬 수 있다. 이와 같은 인버터는 제어부(50)에 구비될 수 있고, 또는 펌프(20) 내부에 구비될 수 있다.

특히, 상기 제어부(50)는 유량계(40)로부터 측정되는 유량값이 설정된 유량값보다 더 작은 경우, 인버터의 주파수를 높게 변화시켜 펌프(20)의 모터의 회전속도를 높이고, 유량계(40)로부터 측정되는 유량값이 설정된 유량값보다 더 높은 경우, 인버터의 주파수를 낮게 변화시켜 펌프(20)의 모터의 회전속도를 낮춤으로써, 배관의 흐르는 유량을 제어한다.

또한, 상기 제어부(50)는, 유량계(40)로부터 측정되는 유량값에 대응하는 미리 설정된 단계적 유량값의 범위에 따라, 단계적으로 주파수가 변화하도록 인버터를 제어할 수 있다.

또한, 상기 펌프(20)를 이용한 유량제어시스템은 필터(30)를 통과하는 유체의 유압을 측정하는 유압계(미도시)를 더 구비하되, 제어부(50)는 온도변화에 따라 필터농도가 변하여 필터(30)를 통과하는 유압이 변화하는 것에 대하여, 유압계로부터 측정되는 유압값을 전송받아 설정된 유압을 유지하도록 펌프(20)의 모터의 회전을 제어가능하다. 여기서, 제어부(50)는 앞서 유량값에 대한 제어방법과 유사하게, 유압계로부터 측정되는 유압값이 설정된 유압값보다 더 작은 경우, 인버터의 주파수를 높게 변화시켜 펌프(20)의 모터의 회전속도를 높이고, 유압계로부터 측정되는 유압값이 설정된 유압값보다 더 높은 경우, 인버터의 주파수를 낮게 변화시켜 펌프(20)의 모터의 회전속도를 낮춤으로써, 배관의 흐르는 유압을 제어한다. 또한, 제어부(50)는, 유압계로부터 측정되는 유압값에 대응하는 미리 설정된 단계적 유압값의 범위에 따라, 단계적으로 주파수가 변화하도록 인버터를 제어할 수 있다.

또한, 상기 펌프(20)를 이용한 유량제어시스템은 배관(10)에 장착되어, 유체의 양이나 압력을 조절하는 밸브(60)를 더 포함할 수 있다.

도 4는 급수장치의 시스템 특성곡선 그래프를 나타내는 것으로서, 배관경의 크기(또는 밸브의 개폐량)에 대한 저항곡선인 시스템 특성곡선이 도시되어 있다. 펌프가 설정된 운전속도를 가질 때 저항곡선 h1, h2, h3에서 배관경의 크기는 저항곡선 h1 < h2 < h3 순으로 커지게 된다. 즉, 배관경이 클수록 유량(Q)은 커지고 양정(H)은 작아지며, 배관경이 작을수록 유량(Q)은 작고 양정(H)은 커지는 것을 알 수 있다. 따라서, 제어부(50)에 의한 유량 제어 외에 밸브(60)의 개폐량 조절에 따라 배관(10)에 흐르는 유체의 유량을 제어할 수 있다.

또한, 상기 필터(30)는 반투과의 성질을 이용하여 성질이 다른 물질을 분리하는 맴브레인(membrane)을 더 포함할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 온도변화에 따라 필터농도가 변하여 상기 필터를 통과하는 유량이 변화하는 것에 대하여, 온도 변화와 상관없이 펌프 모터의 회전을 제어하여 배관을 통해 흐르는 유체의 유량의 정량유지가 가능한 효과가 있다.

이상, 본 발명에 대하여 도면과 실시예를 가지고 설명하였으나, 본 발명은 특정 실시예에 한정되지 않으며, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 많은 수정과 변형이 가능함을 이해할 것이다. 또한, 상기 도면은 발명의 이해를 돕기 위해 도시된 것으로서, 청구범위를 한정하도록 이해해서는 아니될 것이다.

10 : 배관 20 : 펌프
30 : 필터 40 : 유량계
50 : 제어부 60 : 밸브

Claims (7)

1. 유체가 흐르는 배관과;
   모터의 회전에 따른 압력작용을 이용하여 상기 배관을 통해서 상기 유체를 수송하는 펌프와;
   상기 배관에 설치되어, 상기 유체의 이물질을 걸러내는 필터와;
   상기 필터를 통과하는 유체의 유량을 측정하는 유량계와;
   온도변화에 따라 필터농도가 변하여 상기 필터를 통과하는 유량이 변화하는 것에 대하여, 상기 유량계로부터 측정되는 유량값을 전송받아 설정된 유량을 유지하도록 상기 펌프의 모터의 회전을 제어하는 제어부와;
   상기 필터를 통과하는 유체의 유압을 측정하는 유압계를 포함하되,
   상기 제어부는 인버터를 이용하여 주파수를 변화시켜 상기 펌프의 모터의 회전속도를 제어함으로써 상기 배관에 흐르는 유량을 제어하며, 상기 유량계로부터 측정되는 유량값에 대응하는 미리 설정된 단계적 유량값의 범위에 따라 단계적으로 주파수가 변화하도록 상기 인버터를 제어하며,
   상기 제어부는 온도변화에 따라 필터농도가 변하여 상기 필터를 통과하는 유압이 변화하는 것에 대하여, 상기 유압계로부터 측정되는 유압값을 전송받아 설정된 유압을 유지하도록 상기 펌프의 모터의 회전을 제어가능한 것을 특징으로 하는 펌프를 이용한 유량제어시스템.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 유량계로부터 측정되는 유량값이 설정된 유량값보다 더 작은 경우, 상기 인버터의 주파수를 높게 변화시켜 상기 펌프의 모터의 회전속도를 높이고, 상기 유량계로부터 측정되는 유량값이 설정된 유량값보다 더 높은 경우, 상기 인버터의 주파수를 낮게 변화시켜 상기 펌프의 모터의 회전속도를 낮춤으로써, 상기 배관의 흐르는 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 펌프를 이용한 유량제어시스템.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 배관에 장착되어, 상기 유체의 양이나 압력을 조절하는 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프를 이용한 유량제어시스템.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 필터는 반투과의 성질을 이용하여 성질이 다른 물질을 분리하는 맴브레인(membrane)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프를 이용한 유량제어시스템.

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