KR101178580B1

KR101178580B1 - 동파방지형 펌프장치

Info

Publication number: KR101178580B1
Application number: KR1020120023113A
Authority: KR
Inventors: 김택환
Original assignee: 화랑시스템(주)
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2012-08-30

Abstract

본 발명은 펌프주변에 온도센서를 부착하여 동절기에 주변온도를 항상 감시함으로 속도지령의 컨트롤러와 가변속도의 인버터에 의해 동파방지 동작여부를 결정할 수 있는 동파방지형 펌프장치에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은, 임펠러가 장착되어 흡입배관의 물이 상기 임펠러의 고속회전에 의해 토출배관으로 밀어내는 펌프에는 동절기 사용되는 온도센서가 부착되어 주변온도를 측정하고 펌프전용 컨트롤러에 알려주면 속도지령을 회전수 제어용 인버터에 의해 가변속도로써 펌프에 공급하도록 구성되는 펌프장치에 있어서,
펌프주변 온도가 영하로 내려가고 사용자가 일정 시간동안 물을 사용하지 않아 펌프가 정지되어 있을 때, 임펠러를 인버터를 이용하여 회전수를 50%를 줄여서 30hz의 주파수로 운전되는 속도로 회전시켜 배관의 압력을 증가시키지 않고, 펌프 내부의 마찰열을 동력중 10 ~ 15% 정도로 발생시켜서 물의 온도를 영상으로 끌어올린 것을 특징으로 한다.

Description

동파방지형 펌프장치{Pump Apparatus for Prevented a Bursting by Freezing}

본 발명은 펌프의 회전수제어에 따른 동파방지형 펌프장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 펌프주변에 온도센서를 부착하여 동절기에 주변온도를 항상 감시함으로 속도지령의 컨트롤러와 가변속도의 인버터에 의해 동파방지 동작 여부를 결정할 수 있는 동파방지형 펌프장치에 관한 것이다.

보통, 의식주로써 가정집에서 물공급 장치로 주로 사용되고 있는 생활용 펌프는 제품의 구조와 동작이 단순함으로 오랫동안 많은 곳에서 설치 사용되고 있다. 특히, 지방에서 우물물을 사용할 경우에는 자흡입식 펌프가 주로 설치 사용되고 있는 바, 이러한 자흡입식 펌프는 도심의 상수도에 연결하여 사용하는 가압식 펌프와는 달리 옥외에 설치되는 경우가 대부분이다.

즉, 옥외에 펌프가 설치될 경우에는 추운 동절기에 주위 온도가 영하권으로 내려가게 된 상태에서 한밤중에 물을 사용하지 않으면 펌프 내부에 물이 고여 있는 상태가 되고, 펌프의 표면온도가 주위온도와 비슷하게 영하로 내려가면 내부에 물을 서서히 얼기 시작한다.

처음에는 얼음알갱이인 결빙이 발생하고 점차적으로 얼음이 계속해서 얼게 되면 펌프내부의 모든 물을 얼음으로 변화되고, 이러한 얼음은 액체상태의 물보다 부피가 커져서 주철재질로 된 펌프가 파손되는 현상이 발생하게 된다.

이러한 현상을 펌프의 동파현상이라고 하는 데, 상기 자흡입식 펌프를 사용하는 대부분의 사람들은 동절기마다 이러한 동파를 방지하기 위해서 펌프를 천으로 감싸두거나, 혹은 커다란 박스로 자흡입식 펌프를 덮어서 보온을 통해서 동파를 방지하고자 각별히 주의를 도모하곤 한다. 하지만 온도가 영하 15도 ~ 20도 이상 혹한기에는 이러한 보온도 효과가 없어서 동파를 피할 수 없는 실정이다.

한편, 동파현상을 방지하는 또 다른 방법으로는, 물이 고여 있지 않으면 온도가 내려가더라도 얼지 않는 점을 착안하여, 계속해서 소량으로 물을 나올 수 있도록 수도꼭지를 돌려놓는 방법이 있다.

이러한 방법은 오래전부터 사용되어온 가장 손쉬운 방법이다. 그렇지만 이 경우에는 사용하지 않는 물을 계속 버려야 하는 단점이 있다. 이에 본 출원인은 동절기 동파방지를 위해 다각적으로 강구하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 사정을 감안하여 발명한 것으로, 종래와 달리 펌프주변에 온도센서를 별도로 부착하고 동절기에 주변온도를 항상 감시함으로 속도지령의 컨트롤러와 가변속도의 인버터를 이용하여 동파방지 동작 여부를 결정할 수 있도록 개량한 동파방지형 펌프장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 이를 위한 본 발명은, 임펠러가 장착되어 흡입배관의 물이 상기 임펠러의 고속회전에 의해 토출배관으로 밀어내는 펌프에는 동절기 사용되는 온도센서가 부착되어 주변온도를 측정하고 펌프전용 컨트롤러에 알려주면 속도지령을 회전수 제어용 인버터에 의해 가변속도로써 펌프에 공급하도록 구성되는 펌프장치에 있어서,
펌프주변 온도가 영하로 내려가고 사용자가 일정 시간동안 물을 사용하지 않아 펌프가 정지되어 있을 때, 임펠러를 인버터를 이용하여 회전수를 50%를 줄여서 30hz의 주파수로 운전되는 속도로 회전시켜 배관의 압력을 증가시키지 않고, 펌프 내부의 마찰열을 동력중 10 ~ 15% 정도로 발생시켜서 물의 온도를 영상으로 끌어올린 것을 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 펌프의 동파현상을 방지하기 위하여 펌프의 회전에 의한 마찰열을 발생시켜서 펌프의 동파현상을 방지할 수 있는 데, 이때 펌프에 부착된 온도센서를 이용함으로써 펌프의 회전수를 최고회전수의 약 50% 정도로 회전하여 펌프의 마찰열만을 발생시키고, 토출 배관의 압력은 변화시키지 않도록 하여 시스템 전체에는 영향을 미치지 않고서 동파방지 동작을 하는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 동파방지형 펌프장치를 도시해 놓은 구성도.
도 2 는 본 발명의 동파방지형 펌프장치를 설명하기 위한 흐름도,
도 3 은 본 발명의 동파방지형 펌프장치에서 펌프 성능곡선도 이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 동파방지형 펌프장치를 도시해 놓은 구성도이다. 펌프(30)에 임펠러(40)가 장착되어 흡입배관의 물이 상기 임펠러(40)의 고속회전에 의해 토출배관으로 밀어내고, 상기 펌프(30)에는 동절기때 사용되는 온도센서(40)가 부착되어 주변온도를 측정하고 펌프전용 컨트롤러(10)에 알려주면 해당 속도를 지령함으로 회전수 제어용 인버터(20)가 동작되어 가변속도를 펌프(30)로 공급하도록 구성되어 있다.

여기서, 펌프회전에 의한 마찰열의 펌프(30)는 그 구조가 내부에 설치된 임펠러(40)를 고속으로 물속에서 회전을 시키고, 그 회전력에 의해서 물을 토출배관으로 밀어내는 구조인 것이다. 이러한 임펠러(40)는 물속에서 회전할 때 물과 마찰이 발생하고 이로 인해 내부에 마찰열이 발생을 한다.

상기 임펠러(40)의 마찰열은 상당히 높아서, 펌프(30)의 전체 동력중에서 약 10 ~ 15% 정도의 마찰열이 임펠러(40) 내부에서 발생하고 있음으로, 그로 인해 물의 온도와 펌프의 온도가 함께 상승을 하게 된다.

이러한 원리로 인하여 동절기에 사용자가 물을 계속 틀어놓는 것은 물이 고여 있지 않고 있지만, 펌프가 계속 동작하여 펌프에서 발생하는 마찰열에 의해서도 동파를 방지할 수 있는 것이다. 그렇지만 물과 전기를 동시에 낭비하여야 하고, 또한 사용자가 혹한기에 수도꼭지를 직접 조작하여야 한다.

본 발명은 이러한 현상들을 보완하고, 갑자기 추워지는 겨울철에도 동파현상이 나타나지 않도록 펌프(30)에 온도센서(50)를 부착하고 자동적으로 주변온도에 따른 펌프회전수를 컨트롤러(10)와 인버터(20)에 의해 제어할 수 있다.

그러므로, 본 발명에서 사용되는 일반적인 펌프(30)의 작동원리를 살펴보면 다음과 같다.

상기 펌프전용 컨트롤러(10)는 원할한 물공급을 위하여 작동하게 되는 바, 상기 펌프전용 컨트롤러(10)는 배관의 압력을 항상 감시하여 설정된 압력보다 낮으면, 인버터(20)를 이용하여 펌프(30)의 임펠러 회전수를 높힘으로 물공급 및 배관의 압력을 높여서, 설정된 압력에 도달할 수 있도록 하여 사용자에게 물이 원할하게 공급되게 한다.

또한, 사용자가 물을 사용하지 않을 경우에는 배관의 압력이 설정된 압력보다 높아지는데, 이때에 컨트롤러(10)는 인버터(20)를 이용하여 펌프(30)의 임펠러 회전수를 감소시켜 배관의 압력을 설정압력과 동일하게 유지하도록 하는 것이다. 그러므로, 펌프전용 컨트롤러(10)의 가장 중요한 기능은 항상 일정한 배관압력을 유지하는 것이다.

따라서, 본 발명은 펌프전용 컨트롤러(10)에 펌프주변의 온도를 측정할 수 있는 온도센서(50)를 펌프표면에 부착하여 주변온도를 항상 감시하여 동파방지 동작여부를 결정하도록 한다.

이때, 사용자가 물을 사용할 경우에는 본 발명은 펌프회전에 의한 마찰열과 동시에 물이 계속해서 흐름을 가지고 있으므로, 펌프동파 현상은 발생하지 않으므로 동절기에 동파방지 동작을 하지 않는다.

또, 펌프(30)의 주변온도가 영하로 내려가고 사용자가 물을 전혀 사용하지 않을 경우에는 일정 시간이 지나면 펌프(30)가 동파될 수 있으므로 동파방지 동작을 수행한다.

즉, 펌프(30)의 임펠러 회전수를 최고속도로 회전할 경우에 펌프(30)는 물 공급량을 늘리게 되는데, 이 경우 사용자는 물을 사용하지 않기 위해서 수도꼭지를 모두 잠근상태이므로 배관의 압력이 지속적으로 올라가게 된다. 그런데, 이렇게 할 경우에는 배관의 파손 등의 우려가 있으므로, 최고속도로 회전하면 우리가 원하는 동파방지 동작 이외에 또 다른 문제점을 야기할 수 있다.

이러한 현상을 회피하기 위해서는 펌프(30)의 회전수를 정밀하게 제어할 필요가 있는 데, 일반적인 펌프(30)의 성능곡선도(도 3 참조)를 보면 회전수가 50%가 줄면 펌프(30)가 발생하는 압력 또한 50% 줄어드는 것을 알 수 있다.

일반적으로 펌프전용 컨트롤러(10)가 사용자가 물을 사용하지 않아서 펌프 (30)가 설정된 압력을 유지하고 정지되어 있는 상태에서는 배관에 설정된 압력만큼의 압력이 존재하게 된다. 배관이 이러한 압력을 유지하고 있을 때 임펠러(40)의 회전수를 줄여서 펌프(30)를 동작시킬 경우 그 회전수에서 발생하는 압력이 배관의 압력보다 낮으면 배관의 압력은 증가되지 않는다.(물의 비압축 성질 때문)

따라서. 회전수를 50%를 줄여서 약 30Hz의 주파수로 펌프(30)의 임펠러(40)를 회전할 경우에는 배관의 압력이 증가되지 않음을 알 수 있다.

도 2 는 본 발명의 동파방지형 펌프장치를 설명하기 위한 흐름도이다. 본 발명의 동파방지 동작을 위해서 온도가 영하로 내려가고 사용자가 일정 시간 동안 물을 사용하지 않아 펌프(30)가 정지되어 있는 경우, 펌프(30)의 임펠러(40)를 인버터(20)를 이용하여 저속, 즉 약 30 hz의 주파수로 운전되는 속도로 회전하여 배관의 압력을 증가시키지 않고, 펌프 내부의 마찰열을 발생시켜서 물의 온도를 영상으로 끌어올린다.

이때, 펌프(30)의 동력중 약 10 ~ 15%정도가 마찰열을 발생시키는데 사용되므로, 펌프(30)의 동력을 사전에 계산하면 시간당 온도 상승을 예측할 수 있음으로 내부의 물 온도를 원하는 온도까지 상승하게 된다.

내부의 물온도가 상승하면 펌프(30)의 표면온도도 함께 상승하게 되며, 이 경우 주위온도를 측정하기 위해서 펌프표면에 부착된 온도센서(50)에 의해서 펌프(30)의 표면온도를 측정할 수 있다. 따라서, 펌프(30)의 표면온도가 상온이 될 때까지 임펠러(40)를 저속으로 회전시키면서 동파방지동작을 지속한다. 만약 이때에 사용자가 물을 사용하여 배관이 압력이 감소되면 펌프(30)의 동파방지 동작을 멈추게 하고, 펌프의 정상동작 상태로 돌아간다.

이상 설명한 바와 같이, 동파방지동작을 통해서 펌프(30)의 표면온도가 충분히 상승, 즉 설정된 온도에 도달하면 동파방지 동작을 멈추고, 온도센서(50)가 펌프(30)의 표면온도를 계속 감시한다.

이때 주위 온도가 영하이므로 펌프(30)의 표면온도는 서서히 감소하게 되는데, 최종적으로 표면온도가 다시 영하로 내려가면 전술한 바와 같이 온도센서(50), 컨트롤러(10) 및 인버터(20)의 일련 작동에 의해 펌프(30)의 동파방지 동작을 다시 수행한다.

본 발명은 펌프(30)의 동파현상을 방지하기 위하여 펌프(30)의 임펠러 회전에 의한 마찰열을 발생시켜서 펌프(30)의 동파현상을 방지할 수 있다. 이때 펌프(30)의 임펠러 회전수를 최고 회전수의 약 50% 정도로 회전하여 펌프(30)의 마찰열만을 발생시키고, 토출 배관의 압력은 변화시키지 않도록 하여 시스템 전체에는 영향을 미치지 않고서 동파방지 동작을 하는 것이다.

본 발명의 동파방지형 펌프장치는 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다.

따라서, 그러한 변형 예 또는 수정 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10 : 컨트롤러
20 : 인버터
30 : 펌프
40 : 임펠러
50 : 온도센서

Claims

임펠러가 장착되어 흡입배관의 물이 상기 임펠러의 고속회전에 의해 토출배관으로 밀어내는 펌프에는 동절기 사용되는 온도센서가 부착되어 주변온도를 측정하고 펌프전용 컨트롤러에 알려주면 속도지령을 회전수 제어용 인버터에 의해 가변속도로써 펌프에 공급하도록 구성되는 펌프장치에 있어서,
펌프주변 온도가 영하로 내려가고 사용자가 일정 시간동안 물을 사용하지 않아 펌프가 정지되어 있을 때, 임펠러를 인버터를 이용하여 회전수를 50%를 줄여서 30hz의 주파수로 운전되는 속도로 회전시켜 배관의 압력을 증가시키지 않고, 펌프 내부의 마찰열을 동력중 10 ~ 15% 정도로 발생시켜서 물의 온도를 영상으로 끌어올린 것을 특징으로 하는 동파방지형 펌프장치.
삭제
삭제