KR102228849B1 - 상수도 공급시스템의 대수용가 유량조절 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물을 많이 사용하는 아파트와 같은 공동주택 등에 물 공급 시 수압 저하 없이 상시 공급과 설정 압력 이상에서만 물을 공급할 수 있도록 하는 상수도 공급시스템의 유량조절 장치 및 그 방법을 구현하고자 한다.

Description

상수도 공급시스템의 대수용가 유량조절 장치 및 그 방법{A flow controlling apparatus and the method of water supply system}

본 발명은 상수도 공급시스템의 대수용가 유량조절 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아파트와 같은 공동주택 등의 저수조에 물 공급시 공급구역 내의 수압 강하를 방지하기 위하여 한 방향 유로는 상시(常時) 저수조에 물을 공급하고 다른 방향 유로는 설정 압력 이상에서만 저수조에 물을 공급하는 상수도 공급시스템의 대수용가 유량조절 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 알려진 상수도 공급시스템은 정수장에서 물을 생산하고 정수된 물을 관로(이하 ‘배수관’이라 함)를 통하여 주거용 건물, 아파트와 같은 공동주택, 업무용 및 상업용 빌딩, 관공서, 산업현장 등의 수용가에 공급하는 시스템으로서, 상수도 가압시설에서 일정 수압으로 가압한 물을 배관망을 통해 각 수용가에 공급하도록 구성된 것이다. 상수도의 수압으로 직접 공급되는 수용가는 수도꼭지로 바로 연결되고, 직접 공급이 어려운 고층건물은 수용가의 저수조(물탱크)로 공급된 후 자체 공급시설로 수도꼭지까지 연결되어 공급된다.

통상 상수도 공급압에 대한 규정은 각 지방자치단체의 공급조례상에 약 1.53㎏/㎠ 이상(통상, 1.5~2.0㎏/㎠) 공급하도록 규정되어 있다. 아파트와 같은 공동주택 등(이하 ‘대규모 수용가’라 함)의 저수조에 물이 공급될 때는 주변의 수압은 급격히 낮아져 공급이 어려울 경우가 발생한다. 공급량의 규정은 시간 최대 공급량을 공급하도록 되어 있으나 대규모 수용가의 저수조와 연결되는 관로가 과대하여 시간 최대 공급량의 10~20배까지 공급되어 인근지역에 출수 불량 등 상수도 관리가 어려운 문제점이 발생한다.

종래에는 이와 같은 현상을 해결하기 위하여 대규모 수용가의 저수조 공급시간을 물을 작게 사용하는 시간에 공급하거나, 저수조 입구에 감압밸브를 설치하여 수압이 떨어지지 않도록 하거나, 저수조와 연결된 배수관에 별도의 우회관로를 설치하여 평상시에는 우회관로로 물을 공급하고, 비상시에는 배수관을 열어서 공급하는 등 다양한 방법들이 시행되고 있다.

하지만, 이러한 종래의 공급량 및 수압 조절방법을 사용 시에는 반드시 아파트 관리자와 협의를 해야 하고, 감압밸브를 설치 시에는 감압밸브의 막힘 방지를 위한 스크린 등의 추가 시설이 필요한 문제점이 있다.

공개특허공보 제10-2010-0003425호(발명의 명칭: 상수도 공급시스템, 공개일자: 2010년 01월 11일) 등록특허공보 제10-1609639호(발명의 명칭: 하이브리드 공급 시스템의 제어방법, 공고일자: 2016년 04월 07일) 등록특허공보 제10-1704385호(발명의 명칭: 공급시스템 및 그 제어방법, 공고일자: 2017년 02월 08일) 등록특허공보 제10-1156416호(발명의 명칭: 공급압을 이용한 상수도용 가압 공급장치, 공개일자: 2011년 06월 10일)

본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 물을 많이 사용하는 아파트와 같은 공동주택 등에 물 공급 시 수압 저하 없이 시간 최대 급수량을 상시 공급하고, 설정 압력 이상에서는 다량의 물을 공급할 수 있도록 하는 상수도 공급시스템의 대수용가 유량조절 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 상수도 공급시스템의 대수용가 유량조절장치는 정수장에서 정화된 물을 송수하는 배수관과 대수용가 저수조 사이에 연결되고, 상기 저수조에는 아파트와 같은 공동주택 등의 각 수요자의 공급관을 통해 물을 공급하는 펌프가 연결된 통상의 상수도 공급시스템에 설치된 유량조절장치를 포함하며, 상기 유량조절장치는 유입부와 배출부를 형성하되, 상기 유입부와 배출부 사이의 배수관 상단부에는 확장관로가 설치되며, 상기 배수관의 유입부와 배출부 사이에는 플레이트가 설치되고, 상기 플레이트에는 복수의 구멍을 형성하되, 상기 구멍을 통해서는 계획 시간 최대 급수량이 상기 대수용가 저수조로 유출되며, 상기 확장관로에는 개폐판을 설치하되, 상기 개폐판은 배수관의 유입부 끝지점과 플레이트의 상단부 사이에 설치되어 배수관을 통해 공급되는 물의 유로를 제어하며, 상기 개폐판의 상단에는 브라켓이 설치되고, 상기 브라켓의 상단부에는 압력스프링이 설치되어 상기 개폐판의 열고/닫음을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기와 같이 구성된 상수도 공급시스템의 대수용가 유량조절장치를 이용하여 아파트와 같은 공동주택의 저수조에 물을 공급하는 방법에 있어서, 상시(常時)에는 상기 플레이트의 구멍을 통해 계획 최대 급수량의 물을 대수용가 저수조로 공급하며, 현장 여건에 따라 규정된 압력, 바람직하게는 3.0~4.0㎏/㎠ 이상 시에는 상기 확장관로를 통해 물을 대수용가 저수조로 다량의 물을 공급하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 상시공급부로 필요량을 공급하려면 원판(플레이트)의 구멍을 알맞게 뚫어야 하는데, 상기 구멍을 필요에 따라 현장에서 추가로 더 뚫는 것은 유량조절장치의 안전을 위해 하므로 필요한 구멍보다 많이 뚫어 필요한 만큼만 개방하고 나머지 구멍은 차단하였다가 수압 감소시 등에는 개방하면 장래에 대해서도 대처가 쉬워지며, 상기 구멍 개폐가 쉽도록 유량조절장치를 구성하려면 유입 측에서 유출 측으로 경사를 두어 구멍을 막는 도구(막음핀)로 막았을 때 빠짐을 방지하고 필요시 개방을 위하여 개폐를 위한 보조 출입구를 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상수도 공급시스템의 대수용가 유량조절 장치 및 그 방법은 아래와 같은 많은 효과를 달성한다.

첫 번째로, 본 발명의 유량조절장치는 한 방향 유로는 계획 시간 최대 수요량을 상시 대수용가 저수조에 물을 공급하고 다른 방향 유로는 설정 압력 이상에서만 대수용가 저수조에 물을 공급함으로써 아파트와 같은 공동주택 등의 대수용가 저수조에 물 공급 시 공급구역 내의 수압 강하를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 아파트 관리자와 협의 없이 운영관리가 가능하고, 운영관리 시 수압 저하 없이 대수용가 저수조에 물을 공급할 수 있다.

두 번째로, 본 발명은 아파트와 같은 공동주택 등의 대규모 공급시설 대수용가 저수조에 물을 공급시 주변지역에 발생하던 수압 저하에 의한 출수 불량을 획기적으로 줄일 수 있으며, 공동주택 관리자와 물공급 시간 등에 대한 협의없이 상시 대수용가 저수조에 물을 공급할 수 있다. 이와 같이, 상시적으로 물이 공급됨으로 인해 시상수도의 전체 수량관리를 안정적으로 관리할 수 있고, 대수용가 저수조에 간헐적 유입에 따른 잔류염소 감소현상을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

세 번째로, 본 발명은 상시공급계통과 설정압력 이상시 공급되는 2계통을 동시에 갖춘 장치로서 유지관리가 쉽고, 상시 안정적으로 대수용가 저수조에 물이 공급되므로 대규모 수용가 관리자와 협의없이 설치할 수 있고 주변 지역의 수압 저하에 의한 출수 불량도 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 상수도 공급시스템의 대수용가 유량조절장치의 기술구성을 보여주고 있는 도면.
도 2는 도 1에서 도시하고 있는 대수용가 저수조(20)에 상시 물을 공급하기 위한 플레이트(104)의 구성을 보여주고 있는 도면.
도 3과 도 4는 본 발명에 따른 상수도 공급시스템의 대수용가 유량조절장치를 구현하기 위한 수리모형 검토 평면을 보여주고 있는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 상수도 공급시스템의 대수용가 유량조절장치를 구현하기 위한 상시 방향으로의 유량 흐름을 검토하기 위한 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 상수도 공급시스템의 대수용가 유량조절장치를 구현하기 위한 압력 상승시 방향으로의 유량 흐름을 검토하기 위한 그래프.
도 7은 본 발명에 따른 상수도 공급시스템의 대수용가 유량조절장치를 구현하기 위한 대규모 수용가의 저수조의 수심변화를 보여주고 있는 그래프.
도 8은 본 발명에 따른 상수도 공급시스템의 대수용가 유량조절장치를 구현하기 위한 압력 상승시 방향으로의 유출지점(a 지점)의 수압 변화를 보여주고 있는 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 상수도 공급시스템의 대수용가 유량조절장치의 구성을 보여주고 있는 도면이다. 본 발명에 따른 유량조절장치(100)가 설치된 통상적인 상수도 공급시스템은 정수장에서 정화된 물을 송수하는 배수관(10)에는 대수용가 저수조(20)가 연결되고, 상기 대수용가 저수조(20)에는 아파트와 같은 공동주택(50) 등의 각 수요자의 공급관(40)을 통해 물을 공급하는 펌프(30)가 연결된다.

상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 유량조절장치(100)는 상시공급계통과 설정압력공급계통으로 구성되며, 아파트와 같은 공동주택 등의 저수조에 물을 공급할 때 한 방향(상시공급계통)으로는 필요량(바람직하게는, 시간 최대 수요량)을 상시(常時) 공급하고 다른 방향(설정압력공급계통)으로는 설정된 일정 수압 이상 시에 다량의 물을 공급하는 장치이다. 상기 상시공급계통은 플레이트에 구멍을 형성하여 필요량만큼 공급되도록 하는 구성이고, 상기 설정압력공급계통은 설정압력 이상시 열리는 구성으로서 오픈되어도 주변 수압에 영향을 최소화하는 시간에 열려 저수조로 안정적 공급을 추가로 확보할 수 있는 장치이다.

이와 같은 본 발명의 유량조절장치(100)는 배수관(10)의 유입부(10a)와 배출부(102a) 사이에 설치되고, 구체적으로는 배수관(10)의 상단부에 확장관로(102)가 설치된다. 상기 확장관로(102)를 통해서는 설정된 압력 이상, 바람직하게는 설정 압력(구체적으로는, 3.0~4.0㎏/㎠) 이상으로 물이 공급되도록 하고, 기 설치된 배수관(10)을 통해서는 상시 물이 공급되도록 구성된 것이다.

상기 확장관로(102)의 아래에는, 즉 배수관(10)의 유입부(10a)와 배출부(10b) 사이에는 도 2와 같이 배수관(10)의 내경과 동일한 원판 형태의 플레이트(104)가 설치된다. 상기 플레이트(104)를 통해서는 배수관(10)을 통해 공급되는 물을 상시 저수조(20)에 공급하는 역할을 한다. 이때, 상기 플레이트(104)에는 상시 공급해야 할 유량에 적합한 구멍(106)이 형성되는데, 상기 구멍(106)은 상시 공급되는 유량에 따라 복수개로 형성됨이 바람직하고 다양한 직경을 가지도록 형성된다.

상기 플레이트(104)의 구멍(106)에는 막음핀(116)이 끼워질 수 있다. 상기 막음핀(116)은 플레이트(104)에 뚫려있는 구멍(106)의 개수를 조절하기 위함인데, 상시 공급부인 플레이트(104)의 구멍(106)을 통해 필요량을 공급하려면 플레이트(104)의 구멍(106)을 알맞게 뚫어야 하는데 상기 구멍(106)을 필요에 따라 현장에서 추가로 더 뚫는 것은 유량조절장치(100)의 안전을 위해하므로 필요한 구멍(106)보다 많이 뚫어 필요한 만큼만 개방하고 나머지 구멍(106)은 막음핀(116)으로 차단하였다가 수압 감소 시에는 막음핀(116)을 선택적으로 제거하면 장래에 대해서도 대처가 쉬워지는 이점이 있다.

특히, 본 발명에서는 플레이트(104)에 형성된 구멍(106)을 경사지게 형성함으로써, 상세하게는 배수관(10)을 통해 공급되는 물이 진행하는 방향으로 구멍(106)의 내경을 경사지게 형성함으로써 막음핀(116)을 구멍(106)에 끼울 때 쉽게 끼워지도록 함은 물론 상기 구멍(106)에서 막음핀(116)이 유속에 의해 빠지는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 상기 플레이트(104)의 외면은, 구체적으로는 배수관(10)의 유입부(10a) 쪽에 위치한 플레이트(104)의 외면은 경사지게 형성되며, 이는 상기 플레이트(104)에 묻은 이물질이 구멍(106)으로 원활히 배출되도록 하기 위함이다.

상기 배수관(10)에는 외부에서 배수관(10) 내부의 플레이트(104)에 형성된 구멍(106)에 막음핀(116)을 끼워넣을 수 있도록 막음핀(116) 설치를 위한 막음핀 설치구멍(117)을 더 형성함이 바람직하다.

한편, 본 발명의 확장관로(102)는 배수관(10)의 유입부(10a)와 배출부(102a) 사이에 연결되어 또 다른 유로를 형성하며, 정수장에서 정화된 물을 저수조(20)에 공급하는 역할을 한다. 즉, 상기 확장관로(102)는 위에서 보았듯이 설정 압력, 3.0~4.0㎏/㎠ 이상이 될 때 대수용가 저수조(20)에 물을 공급한다. 이를 위하여 확장관로(102)에는 도 1과 같이 위/아래로 이동하는 개폐판(108)이 설치되고, 이 개폐판(108)은 배수관(10)의 유입부(10a) 끝지점과 플레이트(104)의 상단부 사이에 설치되어 배수관(10)을 통해 공급되는 물의 유로를 제어한다. 상기 개폐판(108)의 상단 중앙에는 브라켓(110)이 설치되고, 상기 브라켓(110)의 상단부에는 압력스프링(112)이 설치된다. 상기 압력스프링(112)은 개폐판(108)의 열고/닫음을 제어하는데, 구체적으로는 배수관(10)을 통해 설정된 압력 이상으로 물이 공급되면 수압에 의해 압력스프링(112)은 압축되면서 개폐판(108)은 위로 상승하게 되고, 이에 따라 배수관(10)의 유입부(10a)를 따라 흐르는 물은 확장관로(102)의 배출부(102a)와 플레이트(104)의 구멍(106)을 통해서 대수용가 저수조(20)에 공급된다. 이때, 설정된 압력은 위에서 언급한 설정 압력을 말한다. 상기 설정 압력은 통상 야간 시간대에 형성되는데, 이는 평상시에는 공급이 많아 정수장과 연결된 복수의 배수관(10)에는 설정된 수압보다 낮아지게 되고 그렇게 되면 개폐판(108)은 확장관로(102)를 막고 있기 때문에 물은 플레이트(104)의 구멍(106)을 통해서만 대수용가 저수조(20)에 공급된다. 하지만, 야간 시간대에는 공급량이 많지 않기 때문에 배수관(10)에는 설정된 압력 또는 그 이상으로 수압이 형성되어 개폐판(108)은 확장관로(102)을 열어 배출부(102a)를 통해 저수조(20)에 물을 공급하게 된다.

끝으로, 손잡이(114)는 외부에서 작업자가 수작업으로 압력스프링(112)의 압축력을 제어하는, 즉 설정 압력에 맞도록 압력스프링(112)의 압축력을 조절하는 핸들이다.

도 3과 도 4는 본 발명에 따른 상수도 공급시스템의 유량조절장치를 구현하기 위한 수리모형 검토 평면을 보여주고 있는 도면이다.

상기 도 3과 도 4를 참조하면, a→b→p→e 방향은 확장관로(102)를 통해 흐르는 유속을 의미하고, a→c→d→e 방향은 플레이트(104)에 형성된 복수의 구멍(106)을 통해 흐르는 유속을 의미한다. 즉, 상기 a→b→p→e 방향은 설정 압력, 3.0~4.0㎏/㎠ 이상일 때 흐르는 물의 흐름을 의미하며, 상기 a→c→d→e 방향은 배수관(10)을 통해 상시(常時) 공급되는 물의 유속을 의미한다.

도 5는 본 발명에 따른 상수도 공급시스템의 유량조절장치를 구현하기 위한 상시 방향으로의 유량 흐름을 검토하기 위한 그래프로서, 배수관(10)을 통해 공급되는 물이 a→c→d→e 방향으로 흐르는 유량, 즉 상시 방향으로 흐르는 물의 유량을 나타내고 있다.

도 6은 본 발명에 따른 상수도 공급시스템의 유량조절장치를 구현하기 위한 압력 상승시 방향으로의 유량 흐름을 검토하기 위한 그래프로서, 배수관(10)을 통해 공급되는 물이 a→b→p→e 방향으로 흐르는 물의 유량, 즉 설정 압력, 3.0~4.0㎏/㎠ 이상일 때 관로를 따라 흐르는 물의 유량을 나타내고 있다.

상기 도 5와 도 6을 참조하면, 상시 방향(a→c→d→e 방향)으로 흐르는 물은 1200 ㎥/일(CMD)까지 상승하지만, 압력 상승시 방향(a→b→p→e 방향)으로 흐르는 물은 7000 ㎥/일(CMD)까지 상승한다. 따라서 물의 유량이 야간에 7000 ㎥/일(CMD)까지 상승할 때는 본 발명의 유량조절장치(100)가 개방되어 저수조(20)로 물이 공급된다.

도 7은 본 발명에 따른 상수도 공급시스템의 유량조절장치를 구현하기 위한 대규모 수용가의 저수조에 저장된 물의 수심변화를 보여주고 있는 그래프로서, 상기 저수조(20)에 담겨진 물의 수위는 만수인 2.0m에서 1.5m 범위 내에서 수심 변화가 발생하고, 이때 배수관(10)을 통해 공급되는 물은 상시방향 또는 압력상승시 방향으로 흘러서 저수조(20)에 저장된다.

도 8은 본 발명에 따른 상수도 공급시스템의 유량조절장치를 구현하기 위한 압력 상승시 방향으로의 유출지점(a 지점)의 수압 변화를 보여주고 있는 도면으로서, 평상시에는 물의 수압이 45~50m 정도로 유지하지만, 어느 시점에서는 수압이 10m까지 떨어지게 되는데, 도 6에서 압력 상승시 물의 흐름과 일치하게 된다. 따라서 본 발명에서 수압이 10m까지 떨어지는 것을 방지하기 위하여 배수관(10)에 본 발명의 유량조절장치(100)를 설치한 것이다.

100: 유량조절장치 102: 확장관로
104: 플레이트 106: 구멍
108: 개폐판 110: 브라켓
112: 압력스프링 114: 손잡이
116: 막음핀

Claims (3)

1. 정수장에서 정화된 물을 송수하는 배수관(10)과 대수용가 저수조(20) 사이에 설치되는 유량조절장치(100)에 있어서,
   상기 배수관(10)은 유입부(10a)와 유출부(10b)를 형성하되, 상기 유입부(10a)와 유출부(102a) 사이의 배수관(10) 상단부에는 확장관로(102)가 설치되며;
   상기 배수관(10)의 유입부(10a)와 유출부(10b) 사이에는 플레이트(104)가 설치되고, 상기 플레이트(104)에는 복수의 구멍(106)을 형성하되, 상기 구멍(106)을 통해서는 상기 배수관(10)을 통해 공급되는 물이 흘러 상기 저수조(20)로 유출되며;
   상기 확장관로(102)에는 개폐판(108)을 설치하되, 상기 개폐판(108)은 배수관(10)의 유입부(10a) 끝지점과 플레이트(104)의 상단부 사이에 설치되어 배수관(10)을 통해 공급되는 물의 유로를 제어하며;
   상기 개폐판(108)의 상단에는 브라켓(110)이 설치되고, 상기 브라켓(110)의 상단부에는 압력스프링(112)이 설치되어 상기 개폐판(108)의 열고(open)/닫음(close)을 제어하되, 설정압력 이상에서는 상기 개폐판(108)을 열어(open) 상기 확장관로(102)를 통해 물을 상기 저수조(20)로 공급하고, 설정압력 이하에서는 상기 개폐판(108)을 닫아(close) 물을 차단시키는 것을 특징으로 하는 상수도 공급시스템의 대수용가 유량조절장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 플레이트(104)에 복수개 형성된 구멍(106)에는 상기 저수조(20)에 공급되는 물의 량을 제어하기 위한 막음핀(116)이 선택적으로 끼워지며, 상기 복수의 구멍(106)은 경사지게 형성됨을 특징으로 하는 상수도 공급시스템의 대수용가 유량조절장치.
   
3. 삭제

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