KR102043238B1 - 액체 공급 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 액체 공급 장치:는 일정량의 액체를 저류할 수 있는 용기 형태의 트레이; 상기 트레이 내에 위치하여 급수원에 직접 또는 간접적으로 연결되는 것으로 누수에 의한 트레이 바닥의 액체 유무를 검출하여 작동하는 누수 차단 벨브; 상기 트레이의 상부에 위치하는 것으로 상기 누수 차단 벨브를 통과한 액체를 저장하는 저류조; 상기 저류조로부터의 액체를 외부로 공급하는 급수전; 상기 트레이의 상방에서 상기 저류조와 급수전 사이에 마련되어 상기 저류조로부터의 액체를 급수전을 통해 압송하는 펌프;를 구비한다.

Description

액체 공급 장치{Supplying Device of Liquid material}

본 발명은 물과 같은 액체를 공급하는 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 실험실이나 연구실 등에서 사용하는 멸균기, 인큐베이터, 항습기 등과 같이 지속적으로 물의 공급이 필요한 장치에 사용되는 액체 공급장치에 관한 것이다.

종래의 액체 공급 장치는 수전으로부터의 물을 일정량씩 저장하는 저류조와 저류조로부터의 물을 압송하는 펌프, 그리고 그 중간에 배수 경로를 차단하는 체크벨브 등을 구비한다. 이러한 액체 공급 장치는 대부분 항습기와 같이 지속적으로 물 공급이 필요한 시설에 대해 부속 장치로 사용된다.

종래 액체 공급 장치의 문제는 누수에 대한 방지책이 미비하다는 점이다. 수전으로부터 저류조-압송 펌프-급수관에 이르는 급수 경로에는 여러 부품이 연결 부품과 함께 존재하게 되는데, 오랜 사용으로 누수가 발생했을 때 이에 대처하기가 어렵다는 것이다.

실례로 본 출원인의 연구실에서, 24시간 가동되는 항습기에 종래 액체 공급 장치를 설치하여 사용했었다. 그런데, 어느 날 아침에 출근하였더니 액체 공급 장치의 오래된 배관 연결 부분에 크랙이 발생하여 밤새 누수가 발생하였었다. 이로 인해 연구실 전체 바닥이 물이 가득하였고 이로 인해 큰 물적 피해를 입었었다.

본 발명은 안정적인 액체 공급이 가능한 액체 공급 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 누수에 대해 원천적으로 안전한 관리가 가능한 액체 공급 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 액체 공급 장치:는

급수원에 연결된 액체 저장용 저류조;

상기 저류조의 하부에 위치하여 액체가 저장된 저류조의 중량을 검출하는 로드셀;

상기 급수원과 저류조의 사이에 마련되는 저수량 제어 벨브;

상기 로드셀로부터의 전기적 신호에 의해 상기 저수량 제어 벨브를 제어하는 제어부;를 구비한다.

본 발명의 구체적인 실시예에 따른 액체 공급 장치:는

일정량의 액체를 저류할 수 있는 용기 형태의 트레이;

상기 트레이 내에 위치하여 상기 급수원에 직접 또는 간접적으로 연결되는 것으로 누수에 의한 트레이 바닥의 액체 유무를 검출하여 작동하는 누수 차단 벨브;

상기 트레이의 상부에 위치하는 것으로 상기 누수 차단 벨브를 통과한 액체를 저장하는 저류조;

상기 저류조로부터의 액체를 외부로 공급하는 급수전;

상기 트레이의 상방에서 상기 저류조와 급수전 사이에 마련되어 상기 저류조로부터의 액체를 급수전을 통해 압송하는 펌프;

상기 저류조의 하부에 위치하는 로드셀;

상기 로드셀로부터의 전기적 신호에 의해 상기 저수량 제어벨브를 제어하는 제어부;를 구비하여, 상기 로드셀에 의해 상기 저류조의 저수량을 측정 및 저수량을 제어하도록 되고, 상기 누수차단 벨브, 저류조, 펌프 그리고 이들 부품을 연결하는 부분에서 누액이 발생했을 때, 누액이 상기 트레이에 고이도록 하고, 상기 누수 차단 벨브가 작동하도록 되어 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 펌프와 급수전의 사이에 펌프와 급수전 사이의 급수 경로를 차단하는 솔레노이드 벨브가 마련될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 솔레노이드 벨브는 상기 제어부에 의해 제어되는 저수량 제어벨브의 기능을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 누수 차단 벨브와 저류조의 사이에 급수 압력을 강하하는 감압벨브가 마련될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면,

상기 트레이가 그 하부에 마련되는 프레임;을 더 구비하고,

상기 프레임이 상방에 상기 저류조가 마련되고,

상기 트레이의 바닥의 가까이에 감압 벨브, 상기 펌프, 솔레노이드 벨브가 위치할 수 있다.

본 발명에 따르면, 저류조의 저수량을 로드셀에 의해 측정 및 제어할 수 있다. 이는 기존의 온오프 스위치 구조로 된 플로터레벨 방식의 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 급수 경로 상에 여러 부품이 사용됨으로써 연결 부분 및 각 부품을 통해 발생할 수 있는 누수 또는 누액을 트레이에 의해 일정량 수용토록하고, 누액 또는 누수가 발생했을 때 즉시 누수 차단 벨브를 작동시킴으로써 더 이상의 액체 공급을 방지하고, 따라서 트레이에 약간 고이는 정도 이상의 누수를 방지할 수 있다. 이러한 장치는 액체 공급 장치가 사용되는 인큐베이터, 멸균기, 항습기 등 연구실 또는 실험실에서의 누수에 따른 막대한 손실을 방지한다.

도1은 본 발명에 따른 액체 공급장치의 기본적 구성을 보인다.
도2는 본 발명에 따른 액체 공급장치에서 로드셀의 출력레벨 변화에 따른 저류조 수위변화를 예시한다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 공급 장치에서 급수 경로를 중심으로 전제 부품의 개략적 배열 및 연결 상태를 보인다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 공급 장치의 외관 사시도이다.
도5는 본 발명에 따른 액체 공급 장치에서, 하우징 내부의 주요 부품의 배치를 보이는 개략적 사시도이다.
도6은 본 발명에 따른 액체 공급 장치에서 트레이와 이에 지지되는 부품 들의 배치를 보이는 분리 사시도이다.
도7은 본 발명에 따른 액체 공급 장치에서, 보다 구체적인 부품의 배치 및 급수관 연결 구조를 보인다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 액체 공급 장치의 바람직한 실시 예를 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 액체 공급 장치에서 급수 경로를 중심으로 전제 부품의 개략적 배열 및 연결 상태를 보인다.

도1을 참조하면, 본 발명에 따른 액체 공급 장치(100)는 저류조(130)를 중심으로 그 양측에 급수원(1)과 출수전(2)의 사이에 위치한다. 상기 급수원(1)과 저류조(130)의 사이에는 급수 벨브(161) 및 솔레노이드 벨브와 같은 저류조 저수량 제어 벨브(31)가 마련된다. 그리고, 상기 저류조(130)의 하부에는 저류조(130)에 의한 부하를 검출하는 무게 센서, 예를 들어 변형량을 전기적 신호로 출력하는 로드셀(133)이 마련되며, 이 로드셀(133)은 제어부(180)로 연결된다. 여기에서 상기 급수 벨브(161)는 상기 저수량 제어 벨브(31)의 기능을 가질 수 있다. 상기 제어부(180)는 로드셀(201)로부터의 전기적 신호를 이용해 상기 저류조(130)에 저장된 저수량을 검출하고, 저수량의 증감에 따라 유량 조절 기능을 가지는 상기 급수 벨브(161) 또는 독립된 유량 조절기능을 가지는 상기 유량 조절 벨브(31)를 작동시켜 저류조(130)에 대한 액체 공급을 단속(斷續)한다. 로드셀은 부하에 따른 압축 또는 신장 등의 변형량을 전기적 신호로 검출하는 것이다. 본 발명에서 로드셀(133)은 중량을 측정하는 센서의 한 유형으로 다른 형태의 센서로 대체될 수 있다.

도2는 로드셀의 신호 레벨-저류 용량 변화를 설명하는 그래프이다.

도2에 도시된 바와 같이 로드셀의 출력 레벨의 증감에 따라 유량도 선형적으로 증감한다. 여기에서 출력 레벨 L1은 저류조(130)가 비어 있는 상태로 저류조(13) 자체의 무게 따른 출력이며, L2는 저류조(130)에 목표량의 저수가 이루어 졌을 때의 만수 신호레벨이다. 그리고 L3는 전류조(130)에 대한 액체 보충 임계 레벨이다.

상기 제어부(180)는 저류조(130) 자체의 무게를 감안하여 저류조(130) 내의 유량을 검출하며, 예를 들어 로드셀 출력레벨이 L1인 경우 저류조(130)가 비어 있는 상태로 판단하고, 출력레벨이 L2인 경우 전류조(130)가 만수위인 것으로 판단한다.

따라서, 상기 출수전(2)을 통한 액체의 공급에 따라 저류조(130) 내의 저수량이 감소하여 출력레벨이 L2보다 작아져서 임계레벨 L3로 낮아지면, 상기 제어부(18)는 조절벨브(31)를 열어서 저류조(130)로 급수원(1)으로부터의 액체 공급을 허용하고, L2에 도달하면 유량 조절벨브(31)를 차단하여 저류조(130)로의 액체 보충을 차단한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 보충 임계레벨(L3)은 상기 만수 신호레벨(L3)과 같거나 작을 수 있다. 보충 임계레벨(L3)은 상기 만수신호레벨(L3)과 같은 경우 액체 사용시 지속적으로 액체 보충이 일어나며, 그렇지 않고 보충 임계레벨(L3)은 상기 만수 신호레벨(L3)보다 작은 경우, 저류조(130) 내의 액체가 일정량 사용되어 중간 레벨인 Vc 까지 떨어졌을 때 저류조(130)에 대한 액체의 보충이 간헐적으로 일어난다.

한편, 상기 제어부(180)에 의해 유량 조절 벨브(31)가 개방되어 액체 보충이 진행될 때에, 일정한 시간이 지났는 데에도 유량의 변화(또는 로드셀의 출력변화)가 없는 경우 급수 라인에 문제가 있는 것으로 판단하여 유량 조절벨브(31)를 차단할 수 있다. 마찬가지로 유량 조절 벨브(31)가 개방되어 액체 보충이 진행되면서 로드셀의 출력 변화가 사전에 임의로 설정된 시간 이상 일어나는 경우에도, 상기 제어부(180)는 유량 조절 벨브(31)을 차단할 수 있다. 상기 임의로 설정된 시간의 설정은 여러 실험을 거쳐 저류조(130)에 대한 시간별 유량 증감 변화에 대한 데이터를 얻고 이로부터 결정할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 다르면, 기존의 플로팅 벨브(floating valve) 또는 부력식 볼탭 벨브에 문제를 해결할 수 있다. 즉, 기존의 플로팅 벨브는 부력에 의해 작동하는 기계식 유체 흐름 온-오프 제어구조를 가지고 있는데, 장시간 사용시 또는 수질이 나쁘면 플로터에 이물질이 끼어서 기계적 잠김(mechanical locking)등의 오작동이 빈번하게 발생한다.

어떤 경우에는 플로팅 벨브의 기능을 상실하여 만수위에 도달했는데도 불구하고 저류조에 대한 액체 공급이 지속됨으로써 저류조로부터 액체가 넘쳐 나서 주변으로 새어나갈 수 있다. 이러한 저류조에 대한 액체 보충 실패 또는 만수위 조절 실패는 액체를 공급받고 있는 완성체로서 항습기, 인큐베이터 등과 같은 다양한 장치 등에 중대한 문제를 일으킬 수 있다.

그런데, 본 발명은 로드셀에 의해 전기적 신호에 의해 연속적으로 저류조의 무게를 검출하고 이를 통해 저류조 내의 유량을 검출하도록 하는 방법을 채택한다. 이러한 전자적 제어 방법은 저류조에 대한 안정적인 액체 공급으로 저류조의 안정된 유량 유지가 가능하게 된다.

이하에서 상기와 같은 본 발명의 전자적 유량 제어 구조를 가지는 액체 공급 장치의 구체적인 실시 예를 설명한다.

도3을 참조하면, 급수원(1) 측의 수전(급수 벨브, 161)와 저류조(130)의 사이에는 누수 차단 벨브(110), 누수 차단 벨브(110)로 부터의 급수 압력을 일정치 이하로 감압하는 감압 벨브(120)가 위치한다. 상기 저류조(130)는 일정량의 물 또는 액체 만을 저장하도록 수위를 조절하는 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 전자적 제어구조를 채택한다.

상기 저류조(130)의 직하부에는 저류조(130)의 무게를 측정하여 저수량을 측정하는 무게 센서, 예를 들어 로드셀(133)이 위치한다. 한편, 저류조(130)의 그 하방에는 저류조(130)로부터의 액체를 압송하기 위한 펌프(140) 그리고 송수 경로를 원격 또는 자동으로 개폐할 수 있는 벨브, 예를 들어 솔레노이드 벨브(150)가 마련될 수 있다.

상기 펌프(140)와 솔레노이브 벨브(150)는, 타이머 등을 포함하는 제어부(180)에 의해 주어진 시간 펌프가 작동하면서 외부로 액체를 공급하게 되는데, 펌프(140)가 작동하기 전에 솔레노이드 벨브(150)가 먼저 개방되며, 펌프(140)가 작동 중단된 직후에는 솔레노이브 벨브(150)가 작동하여 송수 경로를 완전 차단한다. 이와 같이 펌프(140)가 작동 정지한 후 솔레이이드 벨브(150) 차단되는 것은 펌프(140)를 통한 약간의 액체 통과가 일어나기 때문이다.

한편, 상기 제어부(180)는 상기 로드셀(133)로부터의 신호를 처리하여 저류조(130)의 저수량을 측정하고 이에 따라 액체 보충 여부를 결정하여 상기 저수량 조절 벨브(31)를 제어한다. 여기에서 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 누수 차단 벨브(110) 또는 감압 벨브(120)에 본 발명에 따른 저수량 조절 벨브(31)의 기능을 부여할 수 있다. 즉, 이 실시 예에 따르면 누수 차단 벨브(110) 또는 감압 벨브(120)는 전술한 본연의 기능을 수행하고 여기에 더불어 제어부(180)에 의해 작동하는 솔레노이드 파트를 가짐으로써 저수량 조절 벨브로서의 기능도 가질 수 있다.

위에서 설명된 구조를 다시 살펴 보면, 본 발명에 따른 액체 공급 장치(100)는, 그 모든 부품이 트레이(190)의 상방에 위치하며, 상기 누수 차단 벨브(110)는 트레이(190)의 바닥에 설치되어 있어서, 트레이(190)에 고이는 액체 또는 누수를 검출하고, 누수가 검출되면 즉시 작동하여 급수원(1)으로부터의 원수를 완전 차단한다.

누액 또는 누수는 위에서 언급된 송수 또는 급수 경로 상 어디에서든 발생할 수 있고, 경우에 따라서는 저류조로부터의 액체 오버-플로우에 의해 발생할 수 있는데, 특히 부품 자체의 노후, 그리고 부품과 부품을 잇는 배수경로(배수관)의 이음 등에서 발생할 수 있다. 이러한 누수가 발생되었을 초기에 급수원(1)에 가장 가깝게 위치하는 누수 차단 벨브(110)를 통해 급수를 중단함으로써 트레이 내부에 약간의 누수 발생 후, 더 이상의 누수가 방지되게 된다.

이하, 실제 구조의 액체 공급 장치(100)의 외관을 살펴본다. 도4는 본 발명에 따른 액체 공급 장치(10)의 외관 사시도이다.

본 발명에 따른 액체 공급 장치(100)는 하나의 단품, 즉 완성체로서 항습기, 인큐베이터 등에 부설되어 사용할 수 있다. 이러한 액체 공급 장치(100)는 전면판(101), 배면판(103), 상판(102), 좌,우측판(104, 105)등을 포함하는 육면체 하우징을 갖는다.

도면에서 좌측의 일측판(104)에는 내부 부품에 전기적 연결을 위한 단자블록(Terminal block, 106)이 마련되어 있고, 이 하부 측에 급수원(1)으로부터의 급수관이 통과하는 인입부(104a)를 갖는다. 상기 하우징의 내부의 내부에는 도1에서 설명된 요소들이 설치된다.

도5은 상기 하우징에서 배면판(103)을 남기고 전면판(101), 상판(102), 좌우측판(104, 105)이 제거된 상태로 내부 주요 부품의 배치를 보이는 개략적 사시도이다.

도5을 참조하면, 배면판(103)의 하부에는 전방으로 연장되는 바닥판(106)이 일체로 형성되어 있고, 바닥판(106)의 가장자리에는 소정 높이의 플랜지(106a)가 벤딩(절곡) 형성되어 있다.

도5에서는 배면판(103)의 상방에 저류조(130)가 고정되어 있으며, 출수구(131)가 위치하는 저류조(13)의 하방에 누수 차단 벨브(110), 감압 벨브(120), 펌프(140) 및 솔레노이드 벨드(15)가 위치한다.

상기 누수 차단 벨브(110), 감압 벨브(120), 펌프(140) 및 솔레노이드 벨드(15)는 별도로 부품으로 된 트레이(190)에 설치되는데, 트레이(190)의 후측에는 트레이(190)를 하우징의 배면판(103)에 맞대어져 고정되는 고정판(191)이 마련되어 있다.

도6은 트레이(190)와 이에 지지되는 부품 들의 배치를 보이는 분리 사시도이다.

도5과 도6을 참조하면, 상기 트레이(190)의 가장자리에는 누수된 액체가 고일 수 있는 누수 저류 공간을 위한 벽체(191)가 소정 높이 에워싸여 있다. 상기 트레이(190)의 바닥에 누수 차단 벨브(110)가 설치되어 있어서, 트레이(190) 바닥에 누수가 고일 때에 이를 검출하여 급수원(10)으로부터 저류조(130)로 공급되는 액체 유동을 차단한다.

누수 차단 벨브(110) 우측의 지지앵글(151) 위에 누수 차단 벨브(110)와 비슷한 높이로 설치되어 있는 감압 벨브(120)가 설치되며, 이는 누수 차단 벨브(110)과 급수관(미도시)에 의해 연결된다. 상기 감압 벨브(120)를 통과한 공급수는 그 상부의 저류조(130)로 공급된다. 저류조(130)는 전술한 바와 같이 소위 볼탭 등에 의해 일정 수위를 유지하도록 되어 있으며, 그 하부의 출수구(131)는 펌프(140)에 연결되며, 펌프(140)는 솔레노이드 벨브(120)에 연결된다.

도7은 좀 더 구체적으로 배관이 연결된 상태의 액체 공급 장치의 개략적 사시도이다.

도7를 참조하면, 저류조(130)의 상방에 감압 벨브(120)로 부터의 급수관이 연결되어 있고, 저류조(130)의 하부에는 로드셀(133)이 마련되어 있다. 저류조(130)는 전술한 바와 같은 전자적 저수량 조절 구조에 의해 일정한 수위를 유지한다. 여기에서, 상기 트레이가 하부에 마련되는 프레임(170)이 더 구비되어 있다.

상기 프레임(170)에 감압 벨브(120), 펌프,(140) 솔레노이드 벨브(120) 등이 위치한다.

상기 감압벨브(120)는 누수 차단 벨브(110)를 통해서 급수원(1)에 연결된 원수 공급관(202)에 연결되는 되는데, 누수 차단 벨브(110)는 트레이(190)의 바닥에설치되어 트레이(190) 고여있는 액체 유무를 검출하고, 액체가 검출되면 즉시 급수 경로를 차단하여 감압 벨브(120)로의 원수 공급을 차단한다. 이러한 원수의 차단은 액체 공급 장치(100)의 초단부분이어서, 매우 효과적으로 누수를 차단할 수 있다. 즉, 액체 공급 장치(100)의 내부에는 다수의 액체 공급을 위한 부품과 이를 연결해주는 다수의 배관 연결구를 가지는데, 본 발명은 이러한 구조 액체가 이르기 전에 장치 입구 부분에서부터 액체를 완전하게 차단하다.

한편, 저류조(130)의 하부에 마련된 출수구(131)로부터의 액체는 펌프(140)를 통해 출수관(203) 또는 이에 연결되는 출수전(162)을 통해 급수가 이루어 진다.

여기에서, 상기 펌프(140)과 솔레노이드벨브(150)는 제어 회로에 의해 작동이 되며, 펌프(140)가 작동하지 않을 때에는 솔레노이드벨브(15)가 작동하여 액체 흐름을 완전 차단한다.

본 발명에 따르면, 급수 경로 상에 여러 부품이 사용됨으로써 연결 부분 및 각 부품을 통해 발생할 수 있는 누수 또는 누액을 트레이에 의해 일정량 수용토록하고, 누액 또는 누수가 발생했을 때 즉시 누수 차단 벨브를 작동시킴으로써 더 이상의 액체 공급을 방지하고, 따라서 트레이에 약간 고이는 정도 이상의 누수를 방지할 수 있다. 이러한 장치는 액체 공급 장치가 사용되는 인큐베이터, 멸균기, 항습기 등 연구실 또는 실험실에서의 누수에 따른 막대한 손실을 방지한다.

위의 본 발명의 구조에서 트레이는 누수 차단 벨브에 의해 검출된 수 있는 정도의 액체를 모아 둘 수 있는 모든 구조를 포함하여, 액체가 소정량 고일 수 있는 구조물도 본 발명의 범주에 있다 볼 수 있다.

100: 액체 공급 장치
110: 누수 차단 벨브
120: 감압 벨브
130: 저류조
140: 펌프
150: 솔레노이드 벨브
170: 프레임
180: 제어부
190: 트레이 (누수 검출 용기)
201, 202, 203: 급수관

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 멸균기, 인큐베이터 또는 항습기를 포함하는 액체 공급 대상에 액체를 공급하는 액체 공급 장치의 내부 부품 간 연결 부분에서 누수가 발생했을 때, 누액을 검출하여 급수원으로부터 액체 공급을 차단하는 구조의 액체 공급장치에 있어서,
   급수원으로부터 공급된 액체를 저장하는 저류조;
   상기 급수원과 저류조의 사이에 마련되는 저수량 제어 벨브;
   상기 저류조를 그 상부에 지지하는 프레임;
   상기 프레임의 하부에 마련되어 저류조로부터의 누액이 고일 수 있는 트레이;
   상기 급수원에 직접 또는 간접적으로 연결되는 것으로, 상기 트레이 내바닥에 위치하여 누수에 의한 트레이 바닥의 액체 유무를 검출하여 작동하는 누수 차단 벨브;
   상기 저류조로부터의 액체를 외부로 공급하는 급수전;
   상기 트레이의 상방에 위치하는 것으로 상기 저류조로부터의 액체를 상기 급수전을 통해 압송하는 펌프;
   상기 저류조의 하부에 위치하여 액체가 저장된 상기 저류조의 중량을 검출하는 로드셀; 그리고
   상기 로드셀로부터의 전기적 신호에 의해 상기 저수량 제어벨브를 제어하는 제어부;를 구비하는, 액체 공급 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 펌프와 급수전의 사이에 펌프와 급수전 사이의 급수 경로를 차단하여저수량을 조절하는 솔레노이드 벨브가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 누수 차단 벨브와 저류조의 사이에 급수 압력을 강하하는 감압 벨브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 트레이의 바닥의 가까이에 감압 벨브, 상기 펌프, 솔레노이드 벨브가 위치하는 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.

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