KR102470885B1 - 무동력 기계식 논물 자동 수위 조절 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 논둑(1)에 의해 형성되는 공간에 위치하는 논물(2)에 토출부(12)가 위치하고, 제1 밸브(100)가 구비되는 급수관(10); 상기 제1 밸브(100)와, 상기 논물(2)의 수위를 감지하는 수위 감지기(200)를 연결하는 수위 감지 라인(20); 및 상기 제1 밸브(100) 전단에서 분기되고, 상기 급수관(10)의 상기 제1 밸브(100) 후단에 연결되는 바이패스 라인(30);을 포함하고, 상기 수위 감지기(200)에서 감지되는 수위에 따라 상기 제1 밸브(100)의 개폐가 제어되는 논물 자동 수위 조절 시스템을 제공한다.

Description

무동력 기계식 논물 자동 수위 조절 시스템{Non-powered mechanical paddy water level control system}

본 발명은 논물 자동 수위 조절 시스템에 관한 것으로, 구체적으로, 논둑의 논물을 형성하기 위한 급수관에 설치되어 급수를 조절함으로써 논의 수위를 조절할 수 있는 무동력 기계식 논물 자동 수위 조절 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 논둑을 따라 구획된 논에는 벼가 성장할 수 있도록 논물이 채워져 있고, 논둑에는 물을 공급하기 위한 급수관이 설치된다. 논에 농사를 짓기 위해 농작물의 생육에 필요한 물을 급수관을 이용해 공급하였고, 논물은 벼의 생장에 필요한 만큼의 양으로 공급되었다.

농가에서는 급수관을 논둑의 일부를 파서 통로를 확보함으로써 형성시켜, 논물을 공급한 이후 흙더미 등을 이용하여 통로에 쌓아 물의 흐름을 차단하기도 하였다.

그러나, 이와 같은 방법은 논둑의 흙을 파거나 덮어서 수위를 조절하였기 때문에 물살에 의해 논둑의 흙이 쓸려 내려가는 문제점이 있었을 뿐만 아니라 논의 수위를 흙더미 등을 이용해 조절하였기 때문에 비가 많이 오거나 물살이 빠를 경우 안정된 급수가 하기 어려웠다.

이를 해결하기 위해, 파이프형 급수관을 이용하여 논물을 공급하여 상기의 문제를 해결하였으나, 파이프형 급수관을 이용해 논에 유입되는 물은 수동으로 직접 조절하여 수위를 조절해야 하므로 논을 자주 지켜봐야 하는 문제점이 있었다.

파이프형 급수관에 전자식 밸브를 설치하여 수위를 제어하는 발명들도 개발되었으나, 전력 소모가 심하고, 고장이 잦아서 이를 관리하기 위한 인력을 필요로 하는 문제점이 있었다.

더욱이, 논물 수위 조절을 위해 개시된 기술들은 배수를 고려한 기술들이 많아, 논에 설치하더라도 급수시 과잉 공급으로 인한 농업용수 낭비 문제점도 발생했다.

본 출원인은 농가의 인력을 고려하여 인력을 최소화할 수 있도록 무동력으로 적정 수위로의 논물만을 공급하고 농업용수를 절약할 수 있는 시스템을 개발하고자 하였다.

개시된 관련 특허는 다음과 같다.

한국등록특허공보 제10-1136380호는 논물 수위조절장치에 관한 것으로, 논둑에 설치되며 전방이 개방되고 상부에 눈금이 표시되고 통공이 형성되는 케이스본체, 수위조절통과, 배수관, 및 길이조절수단을 포함하여 논에 담겨진 물을 농수로나 인접한 논에 배수시킬 수 있는 논문 수위조절장치에 관한 것이다.

언급한 바와 같이, 논물의 배수를 조절하기 위한 발명으로, 공급시에 논물이 과잉공급되는 문제를 해결할 순 없었다.

일본공개특허공보 제2009-60883호는 논용 수위 자동 조절기에 관한 것으로, 용수로의 흙받이 널과 원터치로 교체를 할 수 있는 보어댑터 고무를 본체에 설치, 상한 하한의 플로트 스위치를 플로트 커버 내에 넣어 플로트 커버에 공기 배출공을 벌어 전지 구동의 감속기 모터로 스프로켓을 개시체인에서 셔텨판을 상하시킬 수 있는 논용 수위 자동 조절기에 관한 것이다.

농수 공급용 발명이 아니며, 작동을 위한 모터를 필요로 하기에 고장으로 인한 문제와 인력을 필요로 하는 문제가 있었다.

한국등록특허공보 제10-1136380호 일본공개특허공보 제2009-60883호 한국등록특허공보 제10-1935210호 일본공개특허공보 제2018-170978호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다.

파이프형 급수관을 이용해 논에 유입되는 물은 수동으로 직접 조절하여 수위를 조절해야 하므로 논을 자주 지켜봐야 하는 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다.

또한, 논용 수위 조절을 위해 개시된 기술들을 배수를 고려한 기술들이 많아, 논에 설치하더라도 발생했던 급수시 과잉 공급으로 인한 농업용수 낭비 문제를 해결하고자 하였다.

또한, 종래의 전자 밸브를 이용하는 배수 발명들의 경우, 전자 밸브의 고장으로 수위 조절이 불가하거나, 전력 낭비, 점검을 위한 추가 인력 소모 등의 문제를 해결하고자 하였다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 논둑(1)에 의해 형성되는 공간에 위치하는 논물(2)에 토출부(12)가 위치하고, 제1 밸브(100)가 구비되는 급수관(10); 상기 제1 밸브(100)와, 상기 논물(2)의 수위를 감지하는 수위 감지기(200)를 연결하는 수위 감지 라인(20); 및 상기 제1 밸브(100) 전단에서 분기되고, 상기 급수관(10)의 상기 제1 밸브(100) 후단에 연결되는 바이패스 라인(30);을 포함하고, 상기 수위 감지기(200)에서 감지되는 수위에 따라 상기 제1 밸브(100)의 개폐가 제어되는 논물 자동 수위 조절 시스템을 제공한다.

또한, 초기 급수시, 상기 바이패스 라인(30)에 의해 상기 수위 감지기(200)에서 감지되는 수위와 무관하게 상기 논물(2)에 급수 가능한 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 밸브(100)는 유입부(101)와 배출부(102)를 가지는 피스텍 밸브이며, 상기 제1 밸브(100)는, 피스톤 축(110); 상기 피스톤 축(110)에 형성되며 상기 유입부(101)와 상기 배출부(102)를 개폐하는 디스크(112); 및 상기 디스크(112)의 상부에 위치하며 스프링(116)에 의해 승강 가능한 피스톤(115)을 포함하고, 상기 피스톤(115)이 승강됨에 따라 상기 디스크(112)가 함께 승강되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 밸브(100)와 상기 수위 감지기(200)를 연결하는 수위감지 라인(20)에 구비되는 제2 밸브(22); 및 상기 바이패스 라인(30)에 구비되는 제3 밸브(33);를 더 포함하고, 상기 제2 밸브(22) 및 상기 제3 밸브(33)는 외측에서 수동 폐쇄 가능한 볼 밸브인 것이 바람직하다.

또한, 상기 수위 감지기(200)는 상기 논물(2) 바닥에 설치되고, 상기 수위 감지기(200)에 구비된 플로팅 볼 밸브의 동작에 따라 상기 제1 밸브(100)의 개폐가 제어되며, 상기 수위 감지기(200)에서 감지되는 수위가 기설정 수위 이상일 경우 상기 플로팅 볼 밸브가 상승하며 밸브가 폐쇄되어 상기 제1 밸브(100)가 폐쇄되며. 상기 수위 감지기(200)에서 감지되는 수위가 기설정 수위 미만일 경우 상기 플로팅 볼 밸브가 하강하며 밸브가 개방되어, 상기 제1 밸브(100)가 개방되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 밸브(100) 전단이며 상기 바이패스 라인(30)의 분기부 시작점(31)의 후단에 위치하는 스트레이너(15)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 논물 급수에 특화된 무동력 기계식 논물 자동 수위 조절 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 논에서 벼를 재배시 적정 수위보다 부족할 경우 물을 자동으로 공급할 수 있다.

또한, 수위 감지기에 구비된 밸브의 부력과 차압을 이용한 대용량 파일럿식 수위 조절장치를 이용하여 완전 기계식이기 때문에 외부 전원이 필요 없다.

또한, 주요 밸브가 피스톤형 차압식 파일럿 구조로 내구성이 우수하여, 점검을 위한 농가의 인력 방문 일정을 최소화할 수 있다.

또한, 급수시 수위 조절이 가능하기 때문에 논물 과잉 공급으로 인한 물 낭비를 방지할 수 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 무동력 기계식 논물 자동 수위 조절 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2은, 본 발명에 따른 무동력 기계식 논물 자동 수위 조절 시스템에 포함되는 제1 밸브를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은, 본 발명에 따른 수위 감지기에 구비되는 플로팅 볼 밸브의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, 본 발명에 따른 수위 감지기와 제1 밸브의 연동 구성을 설명하기 한 표이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 무동력 기계식 논물 자동 수위 조절 시스템을 상세히 설명한다. 여기에서, 본 발명을 이루는 구성요소들은 필요에 따라 일체형으로 사용되거나 각각 분리되어 사용될 수 있다. 또한, 사용 형태에 따라 일부 구성요소를 생략하여 사용 가능하다. 본 발명의 형태 및 구성요소의 개수에 있어서도 다양한 변형이 가능하다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 무동력 기계식 논물 자동 수위 조절 시스템을 설명한다.

본 발명에 따른 무동력 기계식 논물 자동 수위 조절 시스템은 급수관(10), 스트레이너(15), 수위 감지 라인(20), 및 바이패스 라인(30)을 포함한다.

급수관(10)은 논둑(1)에 의해 형성되는 공간에 논물(2)을 공급할 수 있도록, 급수관(10)에 토출부(12)가 상기 공간에 위치하도록 연장되고, 제1 밸브(100)가 구비된다.

스트레이너(15)는 제1 밸브(100) 전단이며 바이패스 라인(30)의 분기부 시작점(31)의 후단에 위치하여, 급수관(10)의 공급부(11)에서 공급되는 농업용수의 이물질을 걸러준다.

수위 감지 라인(20)은 제1 밸브(100)와 논물(2)의 수위를 감지하는 수위 감지기(200)를 연결하며, 제2 밸브(22)를 구비한다.

제2 밸브(22)는 제1 밸브(100)와 수위 감지기(200)를 연결하는 수위감지 라인(20)에 구비되며, 외측에서 수동 폐쇄 가능한 볼 밸브이다.

바이패스 라인(30)은 제1 밸브(100) 전단에서 분기되어 급수관(10)의 제1 밸브(100) 후단에 연결되며, 제3 밸브(33)를 구비한다.

바이패스 라인(30)은 논물(2)에서 감지된 수위에 의해 제1 밸브(100)가 차단되더라도 용수를 공급할 수 있는 라인으로, 초기 급수시, 바이패스 라인(30)에 의해 수위 감지기(200)에서 감지되는 수위와 무관하게 논물(2)에 급수 가능하다.

제3 밸브(33)는 바이패스 라인(30)에 구비되며, 외측에서 수동 폐쇄 가능한 볼 밸브이다.

도 2를 참조하여 제1 밸브(100)와 수위 감지기(200)를 구체적으로 설명한다.

제1 밸브(100)는 유입부(101)와 배출부(102)를 가지는 피스텍 밸브이다.

제1 밸브(100)는 피스톤 축(110), 디스크(112), 피스톤(115) 및 스프링(116)을 포함한다.

디스크(112)는 피스톤 축(110)에 형성되며 유입부(101)와 배출부(102) 사이를 개폐한다.

피스톤(115)은 피스톤 축(110)에서 디스크(112)의 상부에 위치하며 디스크(112)보다 넓게 형성되고, 스프링(116)에 의해 승강 가능하다.

피스톤(115)이 승강됨에 따라 디스크(112)가 함께 승강되어, 제1 밸브(100)를 개폐시킴으로써 제1 밸브(100)로 유체를 흐르게 하거나 차단할 수 있다.

수위 감지기(200)는 하부 하우징(201) 및 상부 하우징(202)을 포함하며, 내측에 플로팅 볼 밸브(210)를 구비한다.

수위 감지기(200)는 논물(2) 바닥에 설치되며, 구비되는 플로팅 볼 밸브(210)는 적은 면적으로도 정확한 수위 측정을 가능하게 하여 설치 장소에 제한되지 않는 장점이 있다.

수위 감지기(200)는 급수관(10)과 연동되며, 수위 감지기(200)에서 감지되는 수위에 따라 플로팅 볼 밸브(210)가 작동되어 제1 밸브(100)의 개폐가 제어된다.

하부 하우징(201)은 일 실시예에서, 250mm의 pvc 유공관으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상부 하우징(202)은 일 실시예에서, 흙탕물 차단을 위해 300mm의 랩핑 유공관으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

플로팅 볼 밸브(210)는 밸브 본체(211), 플로팅 부(212), 볼 지지부(213), 및 볼 차단부(214)를 포함한다.

플로팅 부(212)는 밸브 본체(211)에 고정된 채 플로팅 볼 밸브(210)가 설치된 수위에 따라 상하 운동된다.

볼 지지부(213)는 플로팅 부(212)에 연결되어 플로팅 부(212)의 상하운동에 따라 상부에 연결된 볼 지지부(213)를 상하 운동시킨다.

볼 차단부(214)는 볼 지지부(213)의 상부에 연결되며 탄성체로 형성되어 플로팅 볼 밸브(210)의 상부 유로를 개방 및 차단시킬 수 있다. 구체적으로, 플로팅 볼 밸브(210)가 위치하는 공간의 수위에 따라 플로팅 부(212)와 직간접적으로 연결되는 구성이 상하 운동되는데, 이 때, 고수위일 경우 상승 운동되어, 탄성체로 형성되는 볼 지지부(213) 및 볼 차단부(214)가 상승 가압되며 플로팅 볼 밸브(210)의 상부에 연결된 유로를 차단한다.

수위 감지기(200)의 플로팅 볼 밸브(210)와 제1 밸브(100)의 작동 방법을 설명한다.

논물(2) 수위에 따른 플로팅 볼 밸브(210)의 동작에 따라 제1 밸브(100)가 연동 제어된다.

구체적으로, 수위 감지기(200)에서 감지되는 수위가 기설정 수위 이상일 경우, 플로팅 볼 밸브(210)의 플로팅 부(212), 볼 지지부(213), 및 볼 차단부(214)가 상승하며 플로팅 볼 밸브(210)에 연결된 수위 감지 라인(20)을 차단한다. 이때, 플로팅 볼 밸브(210)의 하방으로 유입된 물이 수위 감지 라인(20)에 머물게되고, 대기압과 수압에 의한 압력에 의해 제1 밸브(100)는 폐쇄된다. 제1 밸브(100)는, 피스톤 축(110)에 의한 조립체의 무게, 스프링(116) 반력, 대기압 및 수압에 의한 압력 등 모든 힘의 합에 의해 아래로 서서히 이동하여 디스크(112)가 밸브시트를 닫게됨에 따라 폐쇄된다. 즉, 공급부(11)로 유입되는 유체는 제1 밸브(100)가 폐쇄됨에 따라 차단되어, 토출부(12)로의 배출이 불가해진다.

수위 감지기(200)에서 감지되는 수위가 기설정 수위 미만일 경우, 플로팅 볼 밸브(210)의 플로팅 부(212), 볼 지지부(213), 및 볼 차단부(214)가 하강하며 플로팅 볼 밸브(210)의 유로를 개방한다. 이 때, 수위 감지 라인(20) 내에 머물던 물이 배출되어 대기압에 의한 압력만 남게 되어 제1 밸브(100)는 개방된다. 제1 밸브(100)는, 제1 밸브(100)의 상부에 연결된 수위 감지 라인(20)에 대기압만 남게 됨에 따라 제1 밸브(100)의 유입부(101) 측 수압에 의해 피스톤(115) 및 디스크(112)가 구비된 피스톤 축(110)이 상승한다. 이 때, 피스톤(115)의 하부 면적이 디스크(112)의 상부 면적보다 넓기 때문에 유입부(101) 측 수압을 받은 조립체가 상승한다. 즉, 공급부(11)로 유입되는 유체는 제1 밸브(100)가 개방됨에 따라 유입부(101)로 유입되고, 배출부(102)쪽으로 흘러 토출부(12)로 배출된다.

언급한 바와 같이, 제1 밸브(100) 및 수위 감지기(200)의 작동은 제1 밸브(100)와 수위 감지기(200)에 구비된 플로팅 볼 밸브(210)의 부력, 무게 및 차압을 이용하는 완전 기계식이기 때문에 외부 전원을 필요로 하지 않는다.

상기와 같이, 본 발명에 따른 논물 자동 수위 조절 시스템의 구성들에 의해 농업용수의 공급 수위를 수위 감지기(200)를 통해 자동 감지하고 용수의 자체 수압으로 제1 밸브(100)를 개폐하여 스스로 급수와 단수를 반복한다. 순수 수압으로만 작동 가능한 무동력 논물 자동 수위 조절 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명자의 실험 결과 본 발명에 따른 시스템에 따르면 수위 감지기(200)를 이용할 경우 최대 오차 1cm범위로 수위 유지가 가능했다.

또한, 본 발명에 따른 제1 밸브(100)는 피스톤형 개폐구조로써 고온, 고압에서 안전하고 밸브의 개폐속도와 토출유량 조절이 가능해진다.

이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

1: 논둑
2: 논물
10: 급수관
11: 공급부
12: 토출부
20: 수위 감지 라인
22: 제2 밸브
30: 바이패스 라인
31: 분기부 시작점
32: 분기부 끝점
33: 제3 밸브
100: 제1 밸브
101: 유입부
102: 배출부
110: 피스톤 축
112: 디스크
115: 피스톤
116: 스프링
200: 수위 감지기
201: 하부 하우징
202: 상부 하우징
210: 플로팅 볼 밸브
211: 밸브 본체
212: 플로팅 부
213: 볼 지지부
214: 볼 차단부

Claims (6)

1. 논둑(1)에 의해 형성되는 공간에 토출부(12)가 위치하는 급수관(10);
   제1 밸브(100)와, 상기 공간에 수용되는 논물(2)의 수위를 감지하도록 플로팅 볼 밸브(210)가 구비되며 상기 공간의 바닥에 설치되는 수위 감지기(200)를 연결하는 수위 감지 라인(20); 및
   상기 제1 밸브(100) 전단에서 분기되고, 상기 급수관(10)의 상기 제1 밸브(100) 후단에 연결되는 바이패스 라인(30);을 포함하고,
   상기 제1 밸브(100)는 유입부(101)와 배출부(102)를 갖는 피스텍 밸브이며,
   피스톤 축(110);
   상기 피스톤 축(110)에 형성되며 상기 유입부(101)와 상기 배출부(102)를 개폐하는 디스크(112); 및
   상기 디스크(112)의 상부에 위치하며 스프링(116)에 의해 승강 가능한 피스톤(115)을 포함하고,
   상기 수위 감지기(200)에서 감지되는 상기 논물(2)의 수위에 의해 상기 제1 밸브(100)의 개폐가 제어되되, 초기 급수시, 상기 바이패스 라인(30)에 의해 상기 수위 감지기(200)에서 감지되는 수위와 무관하게 상기 공간에 급수 가능하고,
   상기 플로팅 볼 밸브(210)는,
   밸브 본체(211);
   상기 밸브 본체(211)에 일부가 고정되고, 상기 논물(2)의 수위에 따라 상하운동하는 플로팅 부(212);
   상기 플로팅 부(212)의 상하운동에 따라 함께 상하운동하는 볼 지지부(213); 및
   상기 볼 지지부(213)에 연결되면서 상기 논물(2)의 수위에 따라 상기 플로팅 볼 밸브(210)에 연결된 수위 감지 라인(20)을 개폐하는 볼 차단부(214)를 포함하고,
   상기 피스텍 밸브는 상기 플로팅 볼 밸브(210)에 의한 상기 수위 감지 라인(20)의 개폐 동작에 연동하여 개폐되는,
   논물 자동 수위 조절 시스템.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 밸브(100)와 상기 수위 감지기(200)를 연결하는 수위감지 라인(20)에 구비되는 제2 밸브(22); 및
   상기 바이패스 라인(30)에 구비되는 제3 밸브(33);를 더 포함하고,
   상기 제2 밸브(22) 및 상기 제3 밸브(33)는 외측에서 수동 폐쇄 가능한 볼 밸브인,
   논물 자동 수위 조절 시스템.
   
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 밸브(100) 전단이며 상기 바이패스 라인(30)의 분기부 시작점(31)의 후단에 위치하는 스트레이너(15)를 더 포함하는,
   논물 자동 수위 조절 시스템.

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