KR101134129B1 - 수압형성 분기유량계와 컨트롤러를 이용한 자동약품투입기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물탱크의 내부 유량을 정확히 측정하여 투입되는 소독약과의 농도를 일정하게 유지시키기 위한 자동약품투입기에 관한 것으로, 지하수 또는 계곡수를 포함하는 식수를 취수하여 저장하는 물탱크에 상기 식수를 소독하기 위한 약품을 투입하는 자동약품투입기에 있어서, 상기 물탱크로 식수를 유입하는 유입송수관과; 상기 유입송수관의 단부와 굴절되는 형태로 연결되어 수압이 형성되도록 구비되는 수압형성관과; 상기 수압형성관의 하부에 일측으로 관통 연결되어 일정한 유량이 출수되도록 하되, 출수되는 유량을 측정하는 유량계를 포함하도록 구비되는 분기관과; 상기 유량계에서 나오는 유량펄스신호를 측정 분석하여 출수 유량에 따라 투입되는 약품의 양을 산정하는 컨트롤러;를 포함하여 약품을 동력 또는 무동력으로 투입하고 제어할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

소독, 식수, 자동 투입, 약품, 분기관, 유량계, 컨트롤러, 펌프, 벤츄리관

Description

수압형성 분기유량계와 컨트롤러를 이용한 자동약품투입기{Apparatus of auto putting disinfectant in water tank}

본 발명은 지하수를 저장하는 배수물탱크에 소독약을 투입하는 약품투입기에 관한 것으로, 특히 계곡수를 수원으로 하는 물탱크의 내부 유량을 정확히 측정하여 투입되는 소독약과의 농도를 일정하게 유지시키기 위한 자동약품투입기에 관한 것이다.

일반적으로 상수도가 공급되지 않는 시골이나 산간 마을 등에서는 산의 중턱에 물탱크를 설치하고 상기 물탱크에 물을 저장하여 각 가정으로 물을 공급하게 되는데, 이러한 물은 지하수나 계곡수를 이용하기 때문에 물탱크에 소독약을 투입하여 저장된 물을 소독해야 하는 과정이 요구된다.

이와 같이 상기 물탱크에 소독약을 투입하는 작업에 있어서, 종래에는 작업자가 수시로 소독약을 투입하여 왔으나, 상기 물탱크에 저장된 물의 양에 따라 소독약의 적정량을 판단하기가 곤란하여 소독약의 농도가 높아지거나 또는 너무 낮아지게 되는 문제가 있었다.

따라서 근래에는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 물탱크에 첨가되는 소 독약을 자동으로 투입하는 자동약품투입기를 설치 사용하고 있으며, 등록실용신안공보 제0265537호(고안의 명칭: 소독약 자동 투입기)와 등록실용신안공보 제0293325호(고안의 명칭: 무동력 자동 약품투입기)에서는 송수관에 수차(임펠라)가 회전하는 유량계의 원동축 또는 회전동력에 의한 감속기와 연동식펌프를 구성하여 유입유량에 따라 연동펌프의 회전수가 달라짐으로써 약품의 투입량이 가감되는 장치를 제시하고 있다.

이러한 수차를 이용하는 연동식 튜브펌프는 관정사의 압력이 내재한 송수관에 투입하는 정량펌프와 달리 송수관 압력이 있는 곳에는 사용이 난해하여 유입송수가 출수되는 물탱크에 설치되는데, 상기 유입송수배관에는 압력이 해소되어 유량계의 장착이 어려워 상기 물탱크에서는 유량을 정확하게 측정할 수 없다.

따라서 유량계 신호에 의한 유량연동을 하지 못하고 수차의 회전속도에 의해 유량 연동하여 약품을 투입하는 것이 기존의 튜브펌프를 이용한 투입방법이었다.

이러한 수차식 연동식 튜브펌프는 수차의 회전속도에 따라 튜브펌프의 회전속도도 달라져 약품투입량이 연동되는 장점은 있으나, 계곡수의 부유물질이나 콜로도이성 현탁물질이 섞여 들어올 때 수차(임펠라)의 고장요인이 되고 소음이 발생하게 되는 문제점이 있다.

또한, 상기 튜브펌프 수차는 현장마다 송수배관 규격이 다를 경우 수차에 맞게 연결하는 공사가 추가되어야 하므로 비경제적이며, 수차의 회전동력을 이용하는 연동식 튜브펌프를 조정하는 제어수단이 없는 관계로 계곡수를 이용할 경우 오버플로워되는 심야 시간대에 계속하여 수차가 회전하고 약품이 지속적으로 투입되어 불 필요한 약품 소모가 발생하게 되는 구성의 한계가 있다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 유입송수배관의 규격에 관계없이 표준화된 분기관과 유량계를 설치하여 간격이 좁아지는 상기 분기관을 통해 일정한 유량이 출수됨으로써 메인 송수배관으로 유입되는 유입수 총량을 간접적인 방식으로 산정하고, 상기 유량계에서 측정된 펄스신호를 컨트롤러에 설정된 프로그램으로 분석하여 식수를 소독하기 위한 약품을 자동으로 투입할 수 있도록 하는 자동약품투입기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 지하수 또는 계곡수를 포함하는 식수를 취수하여 저장하는 물탱크에 상기 식수를 소독하기 위한 약품을 투입하는 자동약품투입기에 있어서, 상기 물탱크로 식수를 유입하는 유입송수관과; 상기 유입송수관의 단부와 굴절되는 형태로 연결되어 수압이 형성되도록 구비되는 수압형성관과; 상기 수압형성관의 하부에 일측으로 관통 연결되어 일정한 유량이 출수되도록 하되, 출수되는 유량을 측정하는 유량계를 포함하도록 구비되는 분기관과; 상기 유량계에서 나오는 유량펄스신호를 측정 분석하여 출수 유량에 따라 투입되는 약품의 양을 산정하는 컨트롤러;를 포함하여 약품을 동력 또는 무동력으로 투입하고 제어할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명을 통해 지하수 또는 유량의 변동폭이 심한 계 곡수 등을 식수로 하여 저장하는 물탱크에 유입되는 유량을 정확히 측정하여 상기 식수를 소독하기 위한 약품을 자동으로 투입함으로써 염소 농도를 일정하게 유지할 수 있는 효과를 얻도록 한다.

또한, 유입송수배관의 규격에 관계없이 표준화된 분기관과 유량계를 구비하여 일반적인 물탱크에 광범위한 활용이 가능하고, 태양열 전원을 이용하여 전력의 소모를 감소시키며 무선통신을 통한 관리시스템으로 관리자 및 관리기관에서 효율적인 관리 운영이 가능하도록 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동약품투입기가 설치된 전체적인 시스템을 개략적으로 도시한 구성도로써, 지하수 특히 계곡수를 포함하는 식수를 이용하는 마을 상수도 또는 소규모급수시설 배수 물탱크(10)에 상기 식수를 소독하기 위한 약품이 투입되도록 구성된 것이며, 도 2는 상기 물탱크(10) 내부에 설치된 유입송수관(100)과 연계되는 수압형성관(200) 및 분기관(210)을 도시한 것이다.

도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기 물탱크(10)로 식수를 유입하는 유입송수관(100)을 직립하여 수직으로 설치하되, 상기 유입송수관(100)의 단부는 수평방향으로 굴절되도록 한다.

상기 유입송수관(100)은 물탱크(10)의 용량에 따라 25 ~ 125Ø의 관경을 갖는 파이프로 구비되고, 굴절된 유입송수관(100)의 단부에는 동일한 규격의 엘보관 을 수평으로 연결한 다음 다시 수직과 수평방향으로 반복 굴절되는 수압형성관(200)을 연결한다. 이때, 상기 물탱크(10)로 배출되는 유속이 빠른 경우에는 수압형성관(200)의 관경을 유입송수관(100)보다 크게 하여 연결하는 것도 가능하다.

상기와 같은 구성으로 인해 유입되는 식수는 수압형성관(200)을 거쳐 물탱크(10) 내부로 오버플로워되게 하는데, 이때 상기 수압형성관(200)의 하부에는 상기 유입송수관(100) 및 수압형성관(200)에 비해 관경이 좁아지면서 내부 수압이 높아질 수 있도록 15 ~ 25Ø의 규격을 갖으며 유량계(220)가 장착되는 분기관(210)을 수평방향으로 연결하여 상기 수압형성관(200)을 통과하는 식수 중 일정한 유량이 상기 분기관(210)으로 출수되어 송수배관으로 유입되는 유입송수량을 간접방법으로 측정할 수 있도록 한다.

이러한 구성요소는 송수관의 유입수량이 많거나 적어지는 경우 수압형성관(200) 내부 수위가 높거나 낮아지는 것에 착안하여 상기 수압형성관(200)의 수압이 높으면 분기관(210)의 출수가 빨라지고 수압이 낮아지면 속도가 늦어지는 유량측정방법을 이용하는 것이다.

15 ~ 25Ø 유량계(220)는 전자식 또는 기계식도 무방하며 분기관(210)의 유량을 측정하고, 출수시 유량계(220)의 5V 펄스 유량신호가 물탱크(10) 밖에 설치된 컨트롤러(20)에 입력된다.

측정된 펄스신호는 컨트롤러(20)에서 프로그램된 정보에 의해 수압형성관(200)의 관경을 적용하여 메인 유입송수관(100)의 유입수 총량을 산정한다.

따라서 현장마다 다른 유입 송수배관의 규격은 미리 수치화된 번호로 입력함 으로써 분기관(210)의 유량신호가 메인 유입송수관(100)의 유입수 총량으로 산정되고, 미리 입력된 일정 기준의 유입수 총량에 도달하게 되면 시간의 분단위로 기 설정된 약품량이 DC12V 전원을 사용하는 회전식 튜브펌프에 의해 물탱크(10) 내부로 투입하게 된다.

이때 전원이 없는 배수지 물탱크(10)에 약품을 투입하기 위해 공급되는 전원은 태양열전지판(40)을 설치하여 복사되는 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 축전지에 저장하고 상기 변환된 전기에너지를 전원으로 이용하는 방법으로 한다.

한편, 도 3은 동력을 이용하는 튜브펌프 대신 무동력투입방법을 통한 약품투입구성도를 도시한 것으로, 수압형성관(200) 하부에 수직으로 관통하여 유량계(220)가 포함된 분기관(210)이 구비되고, 상기 유량계(220) 다음 단계로 벤츄리관(230)을 장착하여 출수하도록 구성된다.

따라서 상기 벤츄리관(230) 내부에 차압에 의한 흡입발생으로 인해 흡입부(231)로 약품이 투입되고 역시 미리 입력된 유입수 총량에 도달하면 약품흡입관(232)에 설치된 내산성 솔로노이드밸브(234)에 의해 흡입량이 제어됨으로써 유입수량에 비례하여 약품량이 투입되며 제어전원은 태양전기에너지를 이용하도록 한다.

기존에는 물탱크(10) 내부에서 유입송수관(100)의 압력이 해소되어 공기 등과 함께 유입되는 유입송수량의 측정이 난해하였으나, 본 발명에서는 엘보관이 부착된 유입송수관(100)에 일정길이를 낸 후 다시 수직의 수압형성관(200)을 구성하고, 상기 수압형성관(200) 하부에 15 ~ 25Ø의 수평이나 수직의 분기관(210)을 장 착하여 출수되도록 하며 상기 분기관(210)에 장착된 유량계(220)로 출수 유량을 측정하여 상기 측정값을 약품투입 데이터로 이용하는 것이다.

상기 물탱크(10) 내부에 있는 수직의 수압형성관(200)은 물의 수압으로 압력이 발생되고, 유속이 빠를 경우 크기를 크게 하거나 물탱크(10) 상판으로 뺀 다음 유턴하여 오버플로워하게 할 수도 있다.

도 4는 본 발명에 따른 컨트롤러(20)의 구성 블록도를 개략적으로 도시한 것으로, 상기 컨트롤러(20) 디지털 화면에는 현재의 약품 잔량, 대기 중 온도, 유입수 총량, 약품 투입량, 현재의 잔류염소가 표시되도록 한다.

따라서 본 발명은 약품저장조(30)의 수위센서봉에서 저장된 약품투입량을 감지하며 컨트롤러(20)에 설치된 조정키패드를 직접 조작하여 희망 잔류염소를 설정하여 입력되는 장치로써, 온도센서는 대기 중 온도를 감지하여 동, 하절기에 자동으로 약품량을 보정하여 투입량을 증감할 수 있어야 하며 물탱크(10) 내부나 배수관에서 취수한 샘플수가 농도측정센서에 의하여 측정된 잔류염소농도가 미리 설정농도를 입력한 컨트롤러에 의해 설정농도범위 이내에서 유지되도록 투입량의 증감이 이루어지는 통합의 보정작용을 갖는다.

또한, 본 발명의 통합관리전산시스템은 CDMA 및 기타의 무선 423㎒ 신호에 의해 관리자 및 관리기관에 송수신할 수 있도록 구성되는 특징이 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구 범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자동약품투입기가 설치된 시스템의 개략적인 구성도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수압형성관의 구성도.

도 3은 본 발명에서 무동력 약품투입에 따른 수압형성관의 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 컨트롤러의 개략적인 블록도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10. 물탱크

20. 컨트롤러

30. 약품저장조

40. 태양열전지판

100. 유입송수관

200. 수압형성관

210. 분기관

220. 유량계

230. 벤츄리관

231. 흡입부

232. 약품흡입관

234. 솔로노이드밸브

Claims (5)

1. 지하수 또는 계곡수를 포함하는 식수를 취수하여 저장하는 물탱크(10)에 식수를 소독하기 위한 약품을 투입하는 자동약품투입기에 있어서,

   상기 물탱크(10)로 식수를 유입하는 유입송수관(100)과;

   상기 유입송수관(100)의 단부와 굴절되는 형태로 연결되어 수압이 형성되도록 구비되는 수압형성관(200)과;

   상기 수압형성관(200)의 하부에 일측으로 관통 연결되어 일정한 유량이 출수되도록 하되, 출수되는 유량을 측정하는 유량계(220)를 포함하도록 구비되는 분기관(210)과;

   상기 유량계(220)에서 나오는 유량펄스신호를 측정 분석하여 출수 유량에 따라 투입되는 약품의 양을 산정하는 컨트롤러(20);를 포함하여 약품을 동력 또는 무동력으로 투입하고 제어할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자동약품투입기.
2. 제1항에 있어서, 동력으로 하는 약품 투입은 태양열전지판에서 발생되는 전원을 배터리에 축전하여 튜브펌프를 가동하고, 약품의 투입량을 출수유량과 연계하여 투입할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자동약품투입기.
3. 제1항에 있어서, 무동력으로 하는 약품투입은 수압형성관의 하부에 수직으로 유량계가 포함된 분기관을 형성하며, 유량계의 하부로는 벤츄리관을 장착하여 흡입원리로 약품이 투입되고, 약품흡입관에 설치된 내산성 솔로노이드밸브에 의해 흡입량을 제어할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자동약품투입기.
4. 제1항에 있어서, 컨트롤러에는 약품잔량, 온도, 잔류염소농도를 센서에 의해 측정하고, 유입수총량과 약품투입량이 표시창으로 확인이 가능하도록 하며, 조정키패드로 잔류염소 설정농도를 입력하면 온도에 의한 약품투입량이 보정되고 샘플링한 처리수의 잔류염소농도가 미달 또는 초과에 따라 약품 투입량을 가감하여 설정 범위 내로 운용할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자동약품투입기.
5. 제4항에 있어서, 상기 컨트롤러에 입력된 정보를 수요기관 또는 관리자의 모니터에 CDMA 또는 무선통신방법으로 송수신하여 전산통합관리에 이용될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자동약품투입기.

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