KR101225188B1 - 자동 염소 투입장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동 염소투입장치에 관한 것으로서, 물과 염소가 혼합되는 혼합탱크와; 상기 혼합탱크와 연결되며 상기 혼합탱크로 물을 공급하는 물공급관과; 상기 혼합탱크로 염소를 공급하는 염소공급관과; 상기 물공급관을 통해 공급되는 물의 유량을 측정하는 유량계와; 상기 염소공급관의 일측에 구비되어 상기 염소공급관으로 공급되는 염소량을 조절하는 염소공급밸브와; 상기 혼합탱크의 전단에 구비되어 상기 혼합탱크로 유입되는 물의 염소농도를 측정하는 전단염소측정부와; 상기 혼합탱크의 후단에 구비되어 상기 혼합탱크 내부에서 염소와 혼합된 정수물의 잔류 염소농도를 측정하는 후단염소측정부와; 상기 질량유랑계에서 측정한 물의 유량과 상기 전단염소측정부에서 측정한 전단염소농도를 고려하여 상기 염소공급밸브의 구동을 제어하고, 상기 후단염소측정부에서 측정된 정수물의 잔류 염소농도를 목표 염소농도와 비교하여 그 차이값이 보상되도록 상기 염소공급밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자동 염소 투입장치{AUTO CHLORINE FEEDING APPARATUS}

본 발명은 자동 염소 투입장치에 관한 것으로서, 보다 정밀하게 염소의 살균농도를 보다 정확하게 제어할 수 있는 자동 염소 투입장치에 관한 것이다.

상수처리장에서는 정수설비에 의해 정수된 물을 식수로 공급한다. 이 때, 물의 살균을 위해 염소가스를 투입하게 된다.

종래 상수처리장에서는 자동 염소 처리장치에 의해 물에 염소가스를 주입한다. 자동 염소 처리장치는 등록특허 10-0317201호 "자동 염소 투입 장치 및 방법"에 개시된 바 있다.

종래 자동 염소 처리장치는 액화염소 공급수단의 액화염소통으로부터 공급되는 염소가스의 유량을 측정하기 위한 유량감지기가 구조적으로 복잡하고 고가일 뿐 아니라, 유량의 실시간 측정이 불가능하여 염소가스의 공급 및 투입의 자동정밀 제어가 어려운 문제점이 있었다.

더욱이, 종래 자동 염소 투입장치는 염소가스의 투입을 단순한 유량에 따른 단순비례방식으로 혼합하게 되므로 물과 염소가스의 유량 및 농도가 갑자기 변경 되는 경우에는 염소가스의 농도를 일정하게 유지시킬 수 없는 문제가 있었다.

특히, 물은 온도와 압력에 따라 유량이 가변되므로 정수된 물의 잔류 염소농도를 목표치의 염소농도로 정밀하게 제어하기 어려운 문제점이 있었다.

또한, 종래 자동 염소 처리장치는 정수 처리 전의 물의 염소농도를 무시한 채로 유입되는 물의 유량만을 기준으로 염소 투입량을 결정하였으므로 정확한 염소농도 제어가 어려웠다.

또한, 종래 자동 염소 처리장치는 입력부와 제어부 간의 신호를 아나로그신호(4∼20mA)로 전달하거나, 접점 신호로 전달하기 때문에 연결 전선량이 많아 배선작업에 어려움이 있었다. 또한, 아나로그신호이기 때문에 오차가 생겨 정확한 신호전달이 않되는 문제가 있었다.

또한, 종래 자동 염소 처리장치는 염수투입량을 사용자가 인식할 수 있는 표시부가 없어 작업자의 작업에 불편함이 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 보다 정확하게 정수된 물의 잔류 염소농도를 목표한 염소농도와 일치되도록 염소가스의 투입을 제어할 수 있는 자동 염소 투입장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 유입되는 물의 유량을 온도, 압력, 유속 등에 관계없이 정확하게 측정할 수 있는 자동 염소 투입장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 제어부와 입력부 간의 신호전달이 무선통신에 의해 구현되어 배선작업량을 줄이고, 정확한 신호전달을 구현할 수 있는 자동 염소 투입장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명의 목적은 자동 염소투입장치에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 자동 염소투입장치는, 물과 염소가 혼합되는 혼합탱크와; 상기 혼합탱크와 연결되며 상기 혼합탱크로 물을 공급하는 물공급관과; 상기 혼합탱크로 염소를 공급하는 염소공급관과; 상기 물공급관을 통해 공급되는 물의 유량을 측정하는 유량계와; 상기 염소공급관의 일측에 구비되어 상기 염소공급관으로 공급되는 염소량을 조절하는 염소공급밸브와; 상기 혼합탱크의 전단에 구비되어 상기 혼합탱크로 유입되는 물의 염소농도를 측정하는 전단염소측정부와; 상기 혼합탱크의 후단에 구비되어 상기 혼합탱크 내부에서 염소와 혼합된 정수물의 잔류 염소농도를 측정하는 후단염소측정부와; 상기 유량계에서 측정한 물의 유량과 상기 전단염소측정부에서 측정한 전단염소농도를 고려하여 상기 염소공급밸브의 구동을 제어하고, 상기 후단염소측정부에서 측정된 정수물의 잔류 염소농도를 목표 염소농도와 비교하여 그 차이값이 보상되도록 상기 염소공급밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 유량계는 물의 압력, 온도에 영향을 받지 않는 질량유량계일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 목표 염소농도를 입력받는 접점 입력부와; 현재 유입되는 물의 유량과 일정 시간 동안 유입된 물의 총 유량을 함께 표시하는 표시부를 더 포함하며, 상기 접점 입력부와 상기 표시부 및 상기 제어부는 통신 기능을 내장할 수 있다.

본 발명에 따른 자동염소투입장치는 질량유량계를 사용하여 물의 온도, 압력에 관계없이 정확하게 유량을 산출할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 자동염소투입장치는 오염된 물의 염소농도를 염소공급량 산출시에 반영하여 염소가스의 과투입을 방지하고 보다 빠른 시간에 염소처리가 완료될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 자동 염소 투입장치는 염소공급량을 1번의 산출로 결정하지 않고, 현재 잔류 염소 농도(PV)와 목표 염소농도(SV)를 비교하여 그 차이값만큼 보상되도록 피드백하여 일정 시간이 경과하면 현재 잔류 염소 농도(PV)와 목표 염소농도(SV)가 같아지게 된다.

이에 따라 보다 정확하게 염소농도를 맞출 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 염소 투입장치의 구성을 개략적으로 도시한 개략도이고,
도 2는 본 발명에 따른 자동 염소 투입장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이고,
도 3은 본 발명에 따른 자동 염소 투입장치의 실제 작동 상태를 도시한 예시도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 염소 투입장치(100)의 구성을 개략적으로 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자동 염소 투입장치(100)의 구성을 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 자동 염소 투입장치(100)의 실제 사용례를 도시한 예시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 자동 염소 투입장치(100)는 물과 염소가스가 혼합되는 혼합탱크(110)와, 혼합탱크(110)로 오염된 물(w)을 공급하는 물공급관(120)과, 혼합탱크(110)에서 염소가스와 혼합되어 정수처리가 완료된 정수물(W')이 배출되는 물배출관(130)과, 염소가스가 저장되는 염소가스저장부(140)와, 염소가스저장부(140)로부터 혼합탱크(110)로 염소가스가 공급되도록 하는 염소공급밸브(145)를 포함한다.

또한, 자동 염소 투입장치(100)는 작업자로부터 희망하는 목표 염소농도를 입력받는 접점입력부(150)와, 현재 물의 유량과 일정 시간 동안 유입된 물의 총 유량을 함께 표시하는 표시부(160)와, 물공급관(120) 내부에 구비되어 혼합탱크(110)로 유입되는 물의 유량을 측정하는 유량계(121)와, 혼합탱크(110)로 유입되는 물의 염소농도를 측정하는 전단염소측정부(123)와, 혼합탱크(110) 내에서 염소와 혼합된 정수물(W')의 염소농도를 측정하는 후단염소측정부(113)와, 염소공급밸브(145)의 구동을 제어하는 제어부(170)를 포함한다.

본 발명에 따른 자동 염소 투입장치(100)는 정수처리장이나 상수처리장 등에 설치되어 오염된 물을 정화하여 방출한다. 본 발명에 따른 자동 염소 투입장치(100)는 전처리와 후처리 과정이 있는 경우에 후처리 과정에서 사용될 수 있다.

혼합탱크(110)는 오염된 물과 염소가스가 혼합되는 공간을 제공한다. 혼합탱크(110)는 일정 체적을 갖도록 형성되며 내부에 염소가스와 혼합되어 정수가 완료된 정수물(W')의 잔류 염소농도를 측정하는 후단염소측정부(113)가 구비된다. 후단염소측정부(113)는 정수물(W')의 잔류 염소농도를 측정하여 제어부(170)로 전송한다.

물공급관(120)은 오염된 물을 혼합탱크(110)로 공급한다. 물공급관(120)과 혼합탱크(110)의 연결영역에는 오염된 물의 유량을 측정하는 유량계(121)와, 오염된 물의 염소농도를 측정하는 전단염소측정부(123)를 포함한다.

본 발명에 따른 유량계(121)는 질량유량계(mass flow meter)가 사용된다. 질량유량계는 관로 내를 단위 시간에 통과하는 유체의 질량을 검출하는 장치로, 용적식 유량계와 비교하면 중력, 압력, 온도 등의 영향을 받지 않는다. 질량유량계는 유체의 온도 상승이 유체의 밀도와 유량에 비교한 것을 이용한 열량형, 오리피스와 정량 펌프를 조합한 차압형, 날개 바퀴와 터빈 날개를 조합해 토크를 측정하는 운동량형 등이 사용될 수 있다.

이러한 유량계(121)에 의해 유입되는 오염된 물(W)의 유량을 보다 정확하게 측정하여 염소투입량을 정밀하게 제어할 수 있다.

전단염소측정부(123)는 물공급관(120)을 통해 혼합탱크(110)로 유입되는 오염된 물(W)의 잔류 염소농도를 측정한다. 오염된 물(W)도 오염정도에 따라 포함된 염소농도가 가변된다. 전단염소측정부(123)는 현재 유입되는 오염된 물(W)의 잔류염소농도를 실시간으로 감지하여 제어부(170)로 전송한다.

염소가스저장부(140)는 염소가스가 저장된다. 염소가스저장부(140)는 염소공급관(141)을 통해 혼합탱크(110)와 연결된다. 염소공급관(141)과 염소가스저장부(140)의 연결부위에는 염소공급밸브(145)가 구비된다. 염소공급밸브(145)는 제어부(170)의 제어에 따라 개폐되며 염소가스저장부(140)로부터 혼합탱크(110)로 공급되는 염소가스량을 조절한다.

염소공급밸브(145)는 제어부(170)에 의해 직접 제어되는 방식으로 구현되거나, 도 3에 도시된 바와 같이 자동밸브제어기(147)가 제어부(170)로부터 제어신호를 받아 염소공급밸브(145)를 개페시키는 방식으로 구현될 수도 있다.

접점입력부(150)는 작업자로부터 희망하는 목표 염소농도를 입력받는다. 접점입력부(150)는 무선 통신 기능이 구현되어 제어부(170)와 무선으로 신호를 송수신할 수 있다. 접점입력부(150)는 확장성을 위하여 16개의 접점 입력을 미리 설정한다. 이에 따라 복수개의 제어부(170)에 함께 사용될 수 있다.

접점입력부(150)와 제어부(170)는 RS232, 485, USB, LAN 등을 사용하여 무선 통신이 이루어질 수 있다. 이러한 무선통신에 의한 신호의 전달에 의해 기계적오차를 제외한 전기적 오차값이 사라지게 된다. 이에 따라 제어부(170)와 자동밸브제어기(147)가 정확하게 같은 값을 송수신할 수 있게 된다.

표시부(160)는 현재 혼합탱크(110)로 유입되는 염소가스의 유량과, 일정 시간 동안 공급된 염소가스의 총 유량을 함께 표시한다. 표시부(160)는 유무선 통신라인을 통해 정보를 송수신하며, 4∼20mA 입출력 기능을 보유하여 통신 기능이 없는 다른 제품과도 호환되어 사용될 수 있다. 표시부(160)는 자동밸브제어기(147)에 결합되어 사용될 수 있다.

한편, 표시부(160)는 표시되는 화면의 배경색상을 변경할 수 있어 염소투입기가 복수개 있는 경우, 각 투입기 별로 화면색상을 구분할 수 있다.

여기서, 작업자는 접점입력부(150)를 통해 염소가스의 공급 상한값과 공급 하한값을 설정하여 자동밸브제어기(147)와 제어부(170)의 오류로 인한 염소공급밸브(145)의 오작동을 방지할 수 있다.

제어부(170)는 유량계(121)로부터 수신된 오염된 물의 유량과, 전단염소측정부(123)에서 측정된 오염된 물의 염소농도와, 후단염소측정부(113)에서 측정된 정수물의 잔류 염소농도(PV)를 기초로 작업자가 희망한 목표 염소농도(SV)가 잔류 염소 농도(PV)와 같아지도록 염소공급량을 제어한다.

이를 위해 제어부(170)는 물의 유량과 전단염소측정부(123)에서 측정된 오염된 물의 염소농도를 기초로 염소가스 공급량을 1차적으로 산출한다. 1차로 산출되는 염소가스 공급량은 현재 유량에 비례하게 결정된 염소가스 공급량에서 전단 염소측정부(123)에서 측정된 오염된 물의 염소농도를 감한 값으로 결정된다.

제어부(170)에서 1차로 산출된 염소가스 공급량은 자동밸브제어기(147)로 전송된다. 자동밸브제어기(147)는 산출된 염소가스 공급량만큼 염소가스가 혼합탱크(110)로 공급되도록 염소공급밸브(145)의 개방시간을 제어한다.

한편, 제어부(170)는 후단염소측정부(113)로부터 측정된 정수물(W')의 잔류 염소 농도(PV)를 목표 염소농도(SV)와 비교하여 그 차이값을 산출한다. 그리고, 그 차이값이 보상되도록 염소가스 공급량을 2차적으로 산출한다. 일례로, 차이값이 양의 값일 경우 1차 산출된 염소가스 공급량을 감하고, 차이값이 음일 경우 1차 산출된 염소가스 공급량을 증가시킨다.

이렇게 차이값을 피드백하여 1차 산출된 염소가스 공급량에 가감하여 2차로 염소가스 공급량을 산출한다.

제어부(170)는 산출된 2차 염소가스 공급량을 자동밸브제어기(147)로 전송하여 염소가스 투입량이 조절되도록 한다.

이러한 방식으로 3회 이상 차이값을 산출하여 염소가스 공급량에 피드백시켜 반영할 경우 작업자가 희망한 목표 염소농도(SV)가 잔류 염소 농도(PV)와 같아지게 된다.

한편, 상술한 방식으로 염소가스 공급량을 산출하는 방식은 일정 시간 동안 유량이 일정하게 유지되는 경우에 적용될 수 있다. 반면, 갑자기 유량이 증가하게 되면 희망한 목표 염소농도(SV)와 잔류 염소 농도(PV)가 차이를 나타나게 된다.

제어부(170)는 몇 회의 피드백에 의해 현재 잔류 염소 농도(PV)가 목표 염소농도(SV)에 도달하게 되면 유량 변동에 따른 염소투입값과 별도로 이 때 잔류 염소 농도(PV)를 피드백한 값을 별도로 계산하여 그 값을 유량 변동시에 반영한다.

일례로, 목표 염소농도(SV)를 1ppm으로 설정할 때, 현재 물의 유입량이 1000t, 산출된 염소공급량이 1kg, 피드백제어에 의한 차이값이 15%일 때, 총 염소공급량은 1.15kg으로 결정된다. 이 때, 갑자기 2000t의 물이 유입되면 염소공급량은 2kg에 15%값이 더해진 2.3kg으로 결정된다.

이에 의해 오염된 물의 유량이 갑자기 변화되게 되더라도 염소공급량을 일정하게 맞추어 오버슛, 언더슛 등을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 제어부(170)는 접점입력부(150) 및 표시부(160)와 50∼200m 이격되게 배치된다. 이에 따라 정확한 정보의 송수신을 위해 무선통신을 이용한다. 제어부(170)는 저항식 터치 패널을 사용하여 장갑, 펜 등을 이용하여 터치할 수 있다. 이에 따라 작업자가 장갑을 착용한 상태로도 사용할 수 있다.

제어부(170)는 이동식메모리가 삽입되어 펌웨어의 업그레이드가 용이하게 이루어질 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 자동염소투입장치는 질량유량계를 사용하여 물의 온도, 압력에 관계없이 정확하게 유량을 산출할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 자동염소투입장치는 오염된 물의 염소농도를 염소공급량 산출시에 반영하여 염소가스의 과투입을 방지하고 보다 빠른 시간에 염소처리가 완료될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 자동 염소 투입장치는 염소공급량을 1번의 산출로 결정하지 않고, 현재 잔류 염소 농도(PV)와 목표 염소농도(SV)를 비교하여 그 차이값만큼 보상되도록 피드백하여 일정 시간이 경과하면 현재 잔류 염소 농도(PV)와 목표 염소농도(SV)가 같아지게 된다.

이에 따라 보다 정확하게 염소농도를 맞출 수 있게 된다.

이상에서 설명된 본 발명의 자동 염소 투입장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 자동 염소 투입장치 110 : 혼합탱크
113 : 후단염소측정부 120 : 물공급관
121 : 유량계 123 : 전단염소측정부
130 : 물배출관 140 : 염소가스저장부
141 : 염소가스공급관 145 : 염소공급밸브
147 : 자동밸브제어기 150 : 접점입력부
160 : 표시부 170 : 제어부

Claims (3)

1. 자동 염소투입장치에 있어서,
   물과 염소가 혼합되는 혼합탱크와;
   상기 혼합탱크와 연결되며 상기 혼합탱크로 물을 공급하는 물공급관과;
   상기 혼합탱크로 염소를 공급하는 염소공급관과;
   상기 물공급관을 통해 공급되는 물의 유량을 측정하는 유량계와;
   상기 염소공급관의 일측에 구비되어 상기 염소공급관으로 공급되는 염소량을 조절하는 염소공급밸브와;
   상기 혼합탱크의 전단에 구비되어 상기 혼합탱크로 유입되는 물의 염소농도를 측정하는 전단염소측정부와;
   상기 혼합탱크의 후단에 구비되어 상기 혼합탱크 내부에서 염소와 혼합된 정수물의 잔류 염소농도를 측정하는 후단염소측정부와;
   상기 유량계에서 측정한 물의 유량과 상기 전단염소측정부에서 측정한 전단염소농도를 고려하여 상기 염소공급밸브의 구동을 제어하고, 상기 후단염소측정부에서 측정된 정수물의 잔류 염소농도를 목표 염소농도와 비교하여 그 차이값이 보상되도록 상기 염소공급밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 염소투입장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 유량계는 물의 유속, 압력, 온도에 영향을 받지 않는 질량유량계인 것을 특징으로 하는 자동 염소투입장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 목표 염소농도를 입력받는 접점 입력부와;
   현재 유입되는 물의 유량과 일정 시간 동안 유입된 물의 총 유량을 함께 표시하는 표시부를 더 포함하며,
   상기 접점 입력부와 상기 표시부 및 상기 제어부는 통신 기능을 내장하는 것을 특징으로 하는 자동 염소투입장치.
   

Images