KR200163229Y1 - 무선자동수위조절장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 무선 자동 수위 조절장치에 관한 것으로, 인가된 교류전원(AC)을 온 또는 오프시키는 메인 스위치(M/S)와, 배관(19)의 일측에 장착되어 배관(19)내의 수압을 감지하여 설정된 압력에 따라 상태를 절환시키는 압력감지수단(13)과, 압력감지수단(13)에 연결되어 설정된 소정시간을 카운트하여 지연하는 타이머(T)와, 인가되는 교류전원(AC)의 상태를 절환하는 제 1릴레이(RL1)와, 제 1릴레이(RL1)와 병렬로 연결되어 인가되는 교류전원(AC)의 상태를 절환하는 제 2릴레이(RL2)와, 인가되는 교류전원(AC)으로 펌핑수단(18)을 구동시키는 마그네틱코일(MC)이 구성되고, 상기 타이머(T)의 일단에 연결되어 타이머(T)의 카운트에 의해 상태를 절환하는 타이머접점(t)과, 상기 타이머(T)의 타단에 연결되어 제 1릴레이(RL1)의 절환에 따라 온 또는 오프되는 제 1릴레이접점(rl1)과, 상기 제 1릴레이(RL1)의 일단에 연결되어 교류전원(AC)을 스위칭하는 압력감지수단의 접점(SW)과, 상기 제 2릴레이(RL2) 및 마그네틱코일(MC)의 일단에 각각 연결되어 제 2릴레이(RL2)의 절환에 따라 교류전원(AC)을 온 또는 오프하는 제 2릴레이접점(rl2)이 포함되어 원수(原水)가 존재하는 지점으로부터 원하는 소정의 저장수단까지 배관을 통해 이송시키기 위한 거리가 원거리일 경우에 배관의 일측에 장착된 압력감지수단으로 수압을 감지하여 자동으로 원수의 저장량을 결정 및 제어함으로써, 효율적인 수위 조절이 가능하도록 한 것이다.

Description

무선 자동 수위 조절장치{APPARATUS FOR WIRELESS AUTOMATION WATER LEVEL CONTROL}

본 고안은 무선 자동 수위 조절장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지하수(地下水)를 포함한 상수(上水)나 침출수(浸出水) 또는 오폐수(汚廢水) 등(이하 원수(原水)라고 약칭함)이 존재하는 지점으로부터 원하는 소정의 저장수단까지 배관을 통해 이송시키기 위한 거리가 원거리(수십m에서 수km)일 경우에 배관의 일측에 장착된 압력감지수단으로 수압을 감지하여 자동으로 원수의 저장량을 결정 및 제어함으로써, 효율적인 수위 조절이 가능하도록 한 무선 자동 수위 조절장치에 관한 것이다.

일반적으로 소정의 지역에 설치되어 원수를 저장수단으로 집수하기 위한 수위 조절장치는 도 1의 개략도에서, 원구를 취수하는 취수정(1)과, 취수정(1)내에 설치되어 원수를 펌핑하여 배수하는 펌핑수단(2)과, 펌핑수단(2)으로부터 배수된 원수를 소정의 위치로 이송하는 배관(3)과, 배관(3)의 종단에 설치되어 배관(3)을 통해 배출된 원수를 저장하는 소정용량의 저장수단(5)과, 저장수단(5)의 내측 또는 일측에 장착되어 수위를 감지하는 수위감지수단(6)과, 수위감지수단(6)으로부터 감지된 신호를 판단 및 연산하여 제어신호를 출력하는 콘트롤러(7) 및 콘트롤러(7)로부터 출력된 제어신호를 펌핑수단(2)에 전달하기 위하여 매설(埋設) 또는 가공(架空)되는 소정길이를 갖는 전선(4)이 포함되어 이루어진다.

이러한 구성을 갖는 종래의 수위 조절장치는 취수정(1)으로부터 저장수단(5)까지 배관(3)을 통해 원수를 배수하게 된다. 배수된 원수는 저장수단(50에 저장되면서 설정된 소정량이 채워지면, 수위감지수단(6)이 원수의 양을 감지하여 전기적인 신호로 변환시키고, 변환된 전기적인 신호는 콘트롤러(7)로 입력되며, 콘트롤러(7)는 입력된 신호를 판단하여 전선(4)을 통해 펌핑수단(2)의 구동을 제어하게 된다. 즉 취수정(1)의 펌핑수단(2)이 원수를 취수한 후에 배관(3)을 거쳐 저장수단(50으로 배수를 할 때에 저장수단(5)의 저장용량이 설정량만큼 채워지게 되면, 콘트롤러(7)는 펌핑수단(2)의 구동을 정지시켜 더 이상 원수를 취수하지 않도록 하는 것이다.

이와 같이 종래의 경우에 펌핑수단으로부터 펌핑된 원수를 배관을 통해 배수를 하기 위해서는 반드시 배관이 필요하고, 이 배관은 가공상태로 연결되거나 땅속에 매설되게 된다. 그러나, 콘트롤러로부터 펌핑수단으로 제어신호를 전송하기 위한 배선이 별도로 가공 또는 매설되어야 하므로, 2중의 연결작업을 필요로 하고, 가공 또는 매설된 배선은 외부의 영향이나 조건에 의하여 단선, 단락 또는 누수될 가능성이 높아 콘트롤러에서 펌핑수단으로 정상적인 제어신호를 전송하지 못하였을 경우에는 저장수단에 저장되는 원수가 범람하는 문제가 있었다. 또한, 펌핑수단을 항상 가동상태로 운전시키게 되면, 펌핑수단의 내구성이 저하되어 수명을 단축시키는 단점도 있었고, 배선된 전선이 단선, 단락 또는 누수에 의하여 누전이나 전력의 누설 등의 손실 뿐만 아니라 감전사고를 일으킬 수 있는 문제도 내재되어 있었다. 또한, 별도의 전선을 배선하게 되므로 수위 조절장치의 설치비용 및 유지보수에 필요한 비용도 상승되는 요인이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 제반 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 원수를 취수하는 펌핑수단과 원수를 저장하는 저장수단 사이에 전선을 배선하지 않고도 무선으로 펌핑수단을 자동 제어할 수 있는 무선 자동 수위 조절장치를 제공하기 위한 것이 목적이다.

또한, 본 고안의 목적은 펌핑수단과 저장수단 사이에 연결된 배관의 일측에 압력감지수단을 장착하여 배관내의 수압에 의하여 자동으로 펌핑수단을 온(On) 또는 오프(Off)상태로 제어할 수 있도록 한 것이다.

도 1은 종래기술로 수위를 자동으로 조절할 수 있는 장치를 나타낸 개략도,

도 2는 본 고안에 따른 무선 자동 수위 조절장치의 구성도,

도 3은 본 고안에 따른 펌핑수단의 재가동시의 시간 및 압력의 관계를 나타낸 그래프,

도 4는 본 고안에 따른 무선 자동 수위 조절장치의 전기회로도.

♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣

1, 12: 취수정 2, 18: 펌핑수단

3, 19: 배관 4: 전선

5, 20: 저장수단 6: 수위감지수단

7, 10: 콘트롤러 13: 압력감지수단

14: 수량계 15: 수량조절밸브

16: 체크밸브 18: 펌핑수단

19: 배관 22: 개폐수단

23: 개폐구 24: 부구

T: 타이머 M/S: 메인스위치

RL1, RL2: 릴레이 MC: 마그네틱코일

본 고안은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 인가된 교류전원(AC)을 온 또는 오프시키는 메인 스위치와, 배관의 일측에 장착되어 배관내의 수압을 감지하여 설정된 압력에 따라 상태를 절환시키는 압력감지수단과, 압력감지수단에 연결되어 설정된 소정시간을 카운트하여 지연하는 타이머와, 인가되는 교류전원의 상태를 절환하는 제 1릴레이와, 제 1릴레이와 병렬로 연결되어 인가되는 교류전원의 상태를 절환하는 제 2릴레이와, 인가되는 교류전원으로 펌핑수단을 구동시키는 마그네틱코일이 구성되고, 상기 타이머의 일단에 연결되어 타이머의 카운트에 의해 상태를 절환하는 타이머접점과, 상기 타이머의 타단에 연결되어 제 1릴레이의 절환에 따라 온 또는 오프되는 제 1릴레이접점과, 상기 제 1릴레이의 일단에 연결되어 교류전원을 스위칭하는 압력감지수단의 접점과, 상기 제 2릴레이 및 마그네틱코일의 일단에 각각 연결되어 제 2릴레이의 절환에 따라 교류전원을 온 또는 오프하는 제 2릴레이접점이 포함되어 이루어진 것이 특징이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 관하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안에 따른 무선 자동 수위 조절장치의 구성도이다.

콘트롤러(10)는 취수정(12)내에 구성된 각종의 계기를 제어하는 것으로, 전기 또는 전자회로로 구성된다. 특히 콘트롤러(10)는 압력감지수단(13)으로부터 감지된 신호를 판단하여 펌핑수단(18)을 제어하는 기능을 갖는다. 즉 콘트롤러(10)는 펌핑수단(18)으로 인가되는 교류전원(AC110-220V)을 온 또는 오프시켜 펌핑수단(18)의 작동을 제어한다.

취수정(12)은 펌핑수단(18)으로부터 펌핑되어 공급되는 원수를 배관(19)을 통해 배출하는 것으로, 연결된 배관(19)에 압력감지수단(13)이나 수량계(14), 조절밸브(15) 및 체크밸브(16) 등이 장착된다.

상기 압력감지수단(13)은 배관(19)내에서 형성되는 수압을 감지하여 설정된 압력이상이 되면 감지신호를 콘트롤러(10)로 출력하게 된다. 또한, 압력감지수단(13)은 일정상태의 수압에서 급격한 수압이 감지될 때와 펌핑수단(18)이 구동되어 순간적인 수압을 감지하며, 압력감지수단(13)은 물흐름을 감지하는 물흐름센서를 적용할 수 있다. 물흐름센서일 경우에는 배관(19)내의 물의 흐름이 정지된 상태에서는 오프상태로 있다가 물이 흐르게 되면 온상태로 전환되거나, 물의 흐름이 정지된 상태에서 온상태로 있다가 물이 흐르게 되면 오프상태로 전환되게 할 수 있다. 특히 물흐름센서가 적용된 경우에는 물의 흐르는 속도에 따라 상태가 전환되는 복수의 접점을 갖는 것이 바람직하다.

싱기 수량계(14)는 펌핑수단(18)으로부터 펌핑되어 공급되는 물의 체적을 표시하는 것으로, 원수의 양을 감지하여 표시하는 것으로, 아날로그나 디지털 형태가 적용되는 것이 바람직하다.

조절밸브(15)는 배관(19)을 따라 공급되는 원수의 양을 조절할 수 있도록 설계된 것으로, 원수의 흐름을 개폐하는 것이다. 또한, 체크밸브(16)는 배관(19)을 따라 흐르는 원수의 방향을 설정하는 것으로, 원수의 역류를 방지하기 위한 것이다.

펌핑수단(18)은 지하의 땅속이나 원수가 저장된 위치에서 원수를 펌핑하는 것으로, 바람직하게는 수중에 설치되지만, 지형적인 상황이나 위치적인 상환 등에 따라 지상의 취수정(12)내에 설치할 수도 있다. 펌핑수단(18)은 모터펌프를 사용하는 것이 바람직하고, 경우에 따라 원수를 펌핑할 수 있는 것이면 어떠한 것이라도 적용이 가능하다.

취수정(12)으로부터 연결된 배관(19)은 원수를 저장할 장소까지 연장되고, 배관(19)은 가공이나 지표면에 설치되며, 바람직하게는 땅속에 매설되는 것이 바람직하다.

저장수단(20)은 원수를 저장하는 것으로, 저장탱크나 취수정 등으로 원수를 저장할 수 있는 소정의 체적을 가진 것이다. 저장수단(20)에 저장되는 원수는 별도의 배관이나 송수관을 통해 다른 저장수단으로 배출되거나 펌핑되게 된다.

상기 배관(19)의 일단, 즉 저장수단(20)까지 설치된 배관(19)의 종단에는 원수의 흐름을 개폐하는 개폐수단(22)이 장착되고, 개폐수단(22)은 배관(19)을 개폐하는 개폐구(23)와, 개폐구(23)를 구동시키는 부구(24)가 포함된다. 즉 저장수단(20)에 저장되는 원수의 수위가 상승하면 원수의 표면에 부력에 의해 떠 있는 부구(240가 동시에 상승하고, 부구(24)에 결합된 개폐구(23)가 배관(19)의 원수 토출구를 막게 되고, 원수가 별도의 배관 등을 통해 빠져 나가면 부구(24)는 다시 하강하여 개폐구(23)는 개방상태가 된다.

이와 같이 이루어진 본 고안의 펌핑수단(18)의 작동상태와 콘트롤러(10)의 제어상태 및 압력감지수단(13)의 수압감지 등의 작용을 설명한다.

먼저, 도 3은 본 고안에 따른 펌핑수단의 재가동시의 시간 및 압력의 관계를 나타낸 그래프로, 배관(19)내의 수압(P)과 시간(t)과의 관계에서 배관(19)내에 소정량의 물이 채워진 상태에서 펌핑수단(18)이 구동을 할 경우에 최초에 시간간격(예로, 약 2초) 동안은 소정의 압력이 유지되고 있다가 펌핑수단(18)이 구동을 하면서 원수를 펌핑하는 시점에서 수압이 소정의 수압(예로, 약 5-7kgf/cm²)까지 급격히 상승하고, 이 상승되는 기간동안 소정의 시간(예로, 약 2-6초) 동안 지속되다가 배관(19)의 토출구로 원수가 토출되면 다시 정상적인 수압으로 하강을 하게 된다.

즉 배관(19)의 토출구가 닫힌 상태이거나 배관(19)내에 원수가 흐르지 않는 상태에서는 배관(19)내의 수압은 일정한 압력을 유지하다가 펌핑수단(18)이 기동상태가 되어 배관(19)에 원수가 공급되면서 수압이 걸리면 압력이 상승하고, 배관(19)내에 원수가 채워진 상태에서 공급이 되면, 다시 배관(19)내에는 일정압이 유지되게 된다. 상기 배관(19)의 길이에 따라 기동되는 시간 및 압력은 가변적으로 변할 수 있다.

한편, 본 고안의 무선 자동 수위 조절장치의 작동상태를 도 4의 전기회로도를 참조하여 설명하면, 우선 펌핑수단(18)을 구동시키기 위하여 메인스위치(M/S)를 온상태로 절환시키면, 교류전원(AC)이 메인스위치(M/S)를 통해 전기회로로 공급된다.

이때, 공급된 교류전원(AC)은 타이머(T)의 일단에 연결된 온상태의 타이머접점(t)을 통해 타이머(T)로 인가되고, 타이머(T)는 설정된 소정의 시간동안 카운트를 한다. 카운트되는 시간은 예를 들어, 약 1 내지 3시간(또는 24시간 이내) 동안이며, 저장수단(20)의 용량에 적합한 또는 비례하는 시간을 카운트한다. 이는 저장수단(20)의 저장용량에 따라 가변적으로 설정할 수 있고, 저장수단(20)으로부터 원수가 배출되는 소정의 시간을 결정하는 요인으로 작용한다. 또한, 교류전원(AC)은 타이머접점(t)을 통해 제 2릴레이(RL2)로 인가되고, 제 2릴레이(RL2)는 상태절환에 의하여 제 2릴레이접점(rl2)이 온상태에서 오프상태로 또는 오프상태에서 온상태로 절환된다. 제 2릴레이접점(rl2)은 연동되는 2중 접점으로 a접점(rl2a) 및 b접점(rl2b)으로 구성된다.

따라서, 최초에 제 2릴레이접점(rl2)은 오프상태를 유지하고 있다가 타이머접점(t)을 통해 인가되는 교류전원(AC)이 제 2릴레이(RL2)로 인가되면, 제 2릴레이(RL2)는 타이머(T)의 타단에 연결된 제 1릴레이접점(rl1)을통해 폐회로가 형성되어 상태를 절환하므로 제 2릴레이(RL2)의 접점(rl2)은 오프상태에서 온상태로 전환된다.

그러므로 마그네틱코일(MC)의 일단에 연결된 제 2릴레이(RL2)의 b접점(rl2b)을 거쳐 교류전원(AC)의 인가로 마그네틱코일(MC)은 구동상태가 되어 펌핑수단(18)을 기동상태로 만든다.

펌핑수단(18)의 기동으로 인하여 펌핑된 원수는 배관(19)을 거쳐 저장수단(20)으로 토출되어 저장된다. 이때, 저장수단(20)에 저장되는 원수가 채워지면서 저장수단(20)내의 부구(24)가 부력에 의해 원수와 함께 상승하게 되고, 부구(24)의 상승으로 인하여 개폐구(23)가 배관(19)의 토출구를 닫게 된다.

원수가 저장수단(20)에 설정된 양만큼 채워지면, 배관(19)의 종단에 설치된 개폐수단(22)이 닫히면서 배관(19)내의 수압은 상승한다. 이때, 압력감지수단(13)은 배관(19)내의 압력을 감지하여 설정된 압력이상이 되면 상태가 절환되고, 제 1릴레이(RL1)D의 일단에 연결된 압력감지수단(13)의 접점(SW)은 온상태에서 오프상태로 절환되었다가 다시 온상태로 순간적인 접점변화가 발생하고, 이에 의하여 타이머(T)의 타단에 연결된 제 1릴레이접점(rl1)이 순간적으로 온상태에서 오프상태로 절환되었다가 다시 온상태로 순간적인 접점변화가 발생하여 타이머(T)를 리세트시킨다.

따라서, 타이머(T)의 구동과 동시에 타이머접점(t)이 순간적인 상태절환이 이루어지고, 타이머접점(t)에 연결된 제 2릴레이(RL2)도 상태가 절환되어 제 2릴레이접점(rl2)을 온상태에서 오프상태로 절환시키므로 마그네틱코일(MC)로 인가되던 교류전원(AC)을 차단시켜 펌핑수단(18)은 정지상태가 된다.

그러므로 펌핑수단(18)의 정지로 배관(19)으로 공급되던 원수는 더 이상 공급되지 않아 오프상태를 유지하게 된다.

한편, 타이머(T)는 리세팅된 후에 설정된 시간동안을 카운트하고, 설정된 시간이 지나면, 다시 타이머접점(t)이 순간적인 상태절환되어 제 2릴레이(RL2)를 구동시키고, 제 2릴레이(RL2)는 상태가 절환되어 제 2릴레이접점(rl2)을 오프상태에서온상태로 전환시켜 마그네틱코일(MC)로 교류전원(AC)을 인가시킨다. 따라서, 마그네틱코일(MC)의 구동에 의하여 펌핑수단이 기동되어 다시 원수를 펌핑할 수 있도록 한다. 이와 같은 작동은 상기 동작설명을 반복적으로 수행하고, 메인스위치(M/S)를 오프시키지 않는 이상은 지속적으로 이루어지게 된다.

상술한 바와 같이 본 고안은 압력감지수단에서 배관내의 수압을 감지하고 타이머의 설정시간마다 펌핑수단을 온 또는 오프상태로 제어함으로써, 펌핑수단으로부터 배출되는 원수가 저장수단으로 공급되면서 배관의 개폐수단의 작동, 즉 원수의 수위에 따른 부구에 지속적인 오르내림에 의하여 펌핑수단이 짧은 시간간격으로 계속적으로 원수를 펌핑함으로 인하여 펌핑수단에 무리를 가할 수 있는 문제를 해소할 수 있어 펌핑수단의 수명을 연장하고, 원수가 저장수단을 오버플로(Overflow)하는 문제를 방지할 수 있으며, 펌핑수단을 무선으로 제어하여 설치 및 유지관리에 소요되는 비용을 현저하게 절감시킨 효과가 있다.

Claims (3)

1. 인가된 교류전원(AC)을 온 또는 오프시키는 메인 스위치(M/S)와,

   배관(19)의 일측에 장착되어 배관(19)내의 수압을 감지하여 설정된 압력에 따라 상태를 절환시키는 압력감지수단(13)과,

   압력감지수단(13)에 연결되어 설정된 소정시간을 카운트하여 지연하는 타이머(T)와,

   인가되는 교류전원(AC)의 상태를 절환하는 제 1릴레이(RL1)와,

   제 1릴레이(RL1)와 병렬로 연결되어 인가되는 교류전원(AC)의 상태를 절환하는 제 2릴레이(RL2)와,

   인가되는 교류전원(AC)으로 펌핑수단(18)을 구동시키는 마그네틱코일(MC)이 구성되고,

   상기 타이머(T)의 일단에 연결되어 타이머(T)의 카운트에 의해 상태를 절환하는 타이머접점(t)과,

   상기 타이머(T)의 타단에 연결되어 제 1릴레이(RL1)의 절환에 따라 온 또는 오프되는 제 1릴레이접점(rl1)과,

   상기 제 1릴레이(RL1)의 일단에 연결되어 교류전원(AC)을 스위칭하는 압력감지수단의 접점(SW)과,

   상기 제 2릴레이(RL2) 및 마그네틱코일(MC)의 일단에 각각 연결되어 제 2릴레이(RL2)의 절환에 따라 교류전원(AC)을 온 또는 오프하는 제 2릴레이접점(rl2)이 포함되어 이루어진 것을 특징을 하는 무선 자동 수위 조절장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 타이머(T)에 설정된 카운트되는 시간은 1 내지 3시간인 것을 특징으로 하는 무선 자동 수위 조절장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 타이머(T)의 양단이 제 2릴레이(RL2)의 양단에 각각 병렬로 직접 연결되고, 타이머접점(t), 제 1릴레이접점(rl1) 및 압력감지수단의 접점(SW)은 순간적으로 온 또는 오프되는 접점이며, 제 2릴레이접점(rl2)은 연동되는 2중 접점(rl2a 및 rl2b)인 것을 특징으로 하는 무선 자동 수위 조절장치.