KR200179230Y1 - 공기압을 이용한 급수 및 소화수 겸용 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 공기압을 이용하여 소화수 및 급수를 동시에 공급할 수 있는 장치에 관한 것으로, 저수조(40)의 보관한 물을 벤츄리 현상을 이용한 공기흡입탱크 (14), 물저장 가압탱크(11) 및 분배헤더(20) 및 무정전 전원장치(UPS)등을 포함한 구성으로 되어있어, 균등한 수압으로 물을 공급할 수 있고 기존 건축의 옥상에 설치된 급수탱크 및 보조 물탱크를 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 정전시 발생하는 수격현상 및 캐비테이션등을 방지 할 수 있다.

Description

공기압을 이용한 급수 및 소화수 겸용 공급장치{Apparatus For Suppling Water Using Air Pressure}

본 고안은 공기압을 이용하여 급수 및 소화수를 공급하기 위한 장치에 관한것 의로서 보다 상세하게는 급수 및 소화용으로 사용하는 물저장 가압탱크를 기존의 지상 및 지하에 있는 기계실에 설치하여 건물의 과다한 하중을 방지할 뿐만 아니라, 급수 물분배헤더를 설치하여 각층에서 균일한 수압이 유지되도록하고, 정전등의 비상시에 발생할 수 있는 제반현상인 수격현상, 서지 및 캐비테이션등을 방지할 수 있는 장치에 관한 것이다.

공기압을 이용하여 급수하는 장치에 관한 종래의기술은 국내 실용신안공보 공고번호 95-5531호의 초고층 빌딩용 공기압급수장치에서 찾아 볼 수 있다.

이건 고안에서는 공기탱크(3)의 출구측에 부착된 주압력조절유니트와 이주압력조절유니트의 출구파이프에 병열로 연결된 다수개의 보조압력조절유니트로 이루어지고,상기 각 압력조절유니트는 게이트밸브(5)와 이 게이트밸브(5)에 직렬연결된 압력조절밸브(6)로 구성되어 여러개의 급수탱크 또는 별도의 공기압급수시스템을 설치하지 않고도, 빌딩의 각층의 높이에 따라 급수압을 선택적으로 조절급수해 줄 수 있게 되므로, 급수시스템의 설치 비용을 줄일수 있을 뿐만 아니라 급수시스템에 의해 빌딩에 가해지는 부하를 줄일 수 있다. 하지만, 이건 고안은 소화용 물탱크를 설치한 것에 대한 해결책을 제시하지 못하였고, 물탱크에서 각 해당 급수구역에 급수압력을 조절하는 압력조절밸브가 급수배관에 직접 연결된 구조로 되어 있어 수격현상등 제반 문제점을 해결하지 못하였다.

또한, 정전과 같은 비상시에 효율적으로 대처할 수 있는 기술적수단이 없어서, 급수시스템에 무리한 부하가 걸리는 경우도 있었다.

한편, 국내특허공보 공고번호 93-5334호의 대기를 이용한 전자동 급수장치는 유입되는 물이 공기를 기압식 물탱크내로 밀고 들어가는 동시에 기압식 물탱크내의 공기층도 가압하게 되는 2중의 기능을 수행하게 구성되어 있어 별도의 공기압축기가 필요없을 뿐만 아니라, 시설면적 및 전기소모가 적게 드는 잇점이 있었다.

하지만 상기의 발명도 가압식 물탱크내에 공기를 공급하는 수단인 자동공기 공급통에 관한 구성이 단순한 리저버 역할만이 하게 되어 있어 원활하게 공기를 공급하기에는 한계가 있었다. 또한, 정전과 같은 비상시에 비상전자밸브가 작동하여 항압밸브의 하부에 연관시킨 압축공기 공급지관을 통하여 항압밸브를 닫아 급수를 중단하게 하는 구조로 되어 있어 계속적인 물공급을 수행하지 못하는 단점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 기존의 지상 또는 지하에 있는 기계실에 급수 및 소화수 겸용 물저장가압탱크를 설치하여 종래 건물의 옥상에 설치된 콘크리트 물탱크 및 소화용 보조 물탱크를 제거함으로써, 미관상 좋을 뿐만 아니라 건축 공사비의 절감효과를 얻는 공기압식 급수 및 소화 겸용 공급장치를 제공함을 목적으로 한다.

또한, 물저장가압탱크에 공기를 공급하는 공기흡입장치의 구조가 벤츄리관의 형상으로 구성되어 있어 자동으로 효율적인 공기가 공급되도록 한다.

그리고, 물저장가압탱크의 출구에 연결된 주급수배관과 각 구역에 따라 연결된 급수배관 및 소화용배관 사이에 물분배헤더를 설치함으로써 물의 압력을 감압시키는 동시에 급격한 수압의 변동으로 인한 수격현상을 방지함을 고안의 목적으로 한다.

한편, 본 고안은 정전등의 비상시에도 계속적인 물공급을 할 수 있도록 무정전 전원장치(UPS)를 콘트롤 판넬에 설치하여 재가동에 대한 부하의 과중을 방지 할 수 있고, 특히 화재시에 정전으로 인하여 제대로 물공급이 원활하지 못하여 초기진화를 실패하는 어려움을 극복할 수 있게된다.

도 1은 종래의 기술에 대한 것으로서, 공기압 급수시스템의 개략도

도 2는 본고안에 따른 전체적인 시스템의 주요부를 나타내는 구성도

도 3은 본고안의 공기흡입탱크의 내부 구조를 나타내는 구성도

도 4는 본고안의 컨트롤 판넬의 표시도

도 5는 본고안에 따른 무정전 전원장치의 회로도

(도면의 주요 구성에 대한 부호 설명)

11,111;가압탱크 12;급수펌프 13;소화용 보조펌프

14,114;공기흡입탱크 15;주급수배관 16,17,18;분배급수배관

19;소화용 배관 20;물분배헤더 21;무정전 전원장치

22;컨트롤 판넬 23;급수관 24,26,35,36;체크 밸브

25;공기 공급관 27;여과필터 28;압력게이지

29;안전 밸브 30;이방전자밸브 40;저수조

41;축전지 42;서어지서버 43;인버터 스위치

44;출력 트랜스

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본고안은 지상이나 지하에 설치된 저수조에 저장된 물을 공기압을 이용하여 건물 각층의 급수분배관 및 소화용배관으로 송출하는 급수시스템에 있어서, 공기와 물을 저장하는 가압탱크(11); 급수펌프(12) 및 소화용 펌프(13)에 의해 저수조(40)로부터 이송되어온 물과 함께 외부에서 공급된 공기를 상기 가압탱크(11)내에 공급하는 공기흡입탱크(14); 상기의 가압탱크(11)와 연결된 주급수배관(15)및 건물 각층에 송출하는 분배급수배관 (16)(17)(18) 및 소화용배관(19) 사이에 설치된 물분배 헤더(20)(20-1); 및 무정전전원장치(21)를 포함하는 콘트롤 판넬(22)로 구성되어 있다.

상기의 공기흡입탱크(14)는 원활한 공기를 가압탱크에 공급할 수 있도록 벤츄리관 형상으로 형성한다.

또한, 본고안은 정전등의 비상시에 공기흡입탱크(14)와 가압탱크(11)에 과다한 부하가 걸리는 것을 방지하기 위하여 소화용 펌프(13)와 연결하여 별도의 공기흡수탱크(114) 및 가압탱크(111)를 설치하여 급수용과 구별되게 설치하였다.

한편, 상기의 물분배헤더(20)는 급수에 필요한 헤더로서 구간별 조닝상 필요하며 또다른 물분배헤더(20-1)은 소방용수용 헤더로 옥내 소화전, 스프링쿨러 등의 조닝상 필요하다.

소방용 가압탱크(111)의 하부에 체크밸브(38-1)를 설치하여 소화용수 사용시에만 상기의 체크밸브(38-1)가 개방되도록하여 소화용배관(19)에 물을 공급하도록 하고 평상시는 체크밸브(38-1)를 폐쇄하여 소방용도상 필요압을 유지시켜주도록 구성되었다.

이하 본 고안을 첨부한 예시도를 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 고안에 따른 시스템의 주요부가 연결된 상태를 나타내는 구성도에 관한 것이다. 지상이나 지하에 설치된 저장조(40)에 저장된 물은 급수펌프에 의해 공기흡입탱크(14)에 공급된다. 급수펌프(12)는 흡,토출의 하우징을 제외한 전부품을 스텐인레스 강판으로 제조하는게 바람직하다.

물론, 화재시에 컨트롤 판넬의 제어에 의해 작동되는 소화용 펌프(13)는 상기 급수펌프(12)보다도 소용량이 적용되며, 소화용 공기흡입탱크(114) 및 가압탱크(111)를 별개로 각각 설치하는 방식에 따라 급수펌프와 병렬적으로 연결시켰다.

공기흡입탱크(14)내에 자동으로 공급되는 원리는 국내 실용신안공보 공고번호 93-3667에서 알 수 있듯이 공지된 기술이다.

즉, 급수펌프(12)에 의해 공기흡입탱크(14)에 물을 공급할 때는 상기의 공기흡입탱크(14)에는 물이 만수되어 급수되다가 가압탱크(11)에 미리 설저된 일정량의 물과 일정압력이 발생되면 컨트롤 판넬(22)과 연결된 리미트스위치가 작동되어 급수펌프(12)의 가동을 중단시키면, 가압탱크(11)와 연결시킨 급수관 (23)에 설치된 체크밸브(24)는 닫히고 공기흡입탱크(14)에 만수된 물이 대기압에 의하여 저수조(40)로 되돌아 갈 때 공기흡입탱크(14)내에 흡입력이 발생하여 공기공급관 (25)에 설치된 체크밸브(26)가 열리게 되어 여과필터(27)를 거쳐 공기가 공기흡입탱크(14)에 유입하게 된다.

한편, 가압탱크(11)의 물이 건물의 각층에 공급하게 되어, 가압탱크(11)의 압력이 기설정된 압력이하로 떨어지면 컨트롤 판넬(22)에 연결된 리미트스위치가 작동하게 되어 급수펌프(12)를 가동하면, 급수되는 물의 압력에 의하여 공기공급관 (25)에 설치된 체크밸브(26)는 닫히고, 급수관(23)에 설치된 체크밸브(24)는 개방되어 공기흡입탱크(14)에 들어 있는 공기가 가압탱크(11)내로 자동적으로 유입되는 것이다.

본 고안은 이러한 공지의 자동 공기흡입장치의 구성에서 도 3과 같이 공기흡입탱크(14)의 구조를 벤츄리관 형상으로 형성하여 공기와 물의 공급이 최대한 빠르게 이루어 질 수 있도록 설계되어진다.

상기의 가압탱크(11)는 스테인레스 강판으로 원통형으로 제작되는데 대략 30층 빌딩을 기준으로 하면 15∼17㎏/㎠ 정도가 되도록 하며, 소방용을 겸했을 때는 17∼20㎏/㎠의 내압이 필요하다.

이때 소방용 가압탱크(111)를 별도로 설치하는 구조로 되어 있을 시에 요구되는 내압력은 소방 법적 압력 이상을 유지해야 한다.

본고안의 가압탱크(11)(111)는 하이레벨과 로우레벨의 수위를 검출하는 수위검출센서와 압력측정용 게이지(28) 및 가압탱크 (11)(111)의 상단에 설치된 안전밸브(29)를 포함한다.

이와같은 측정장치에 의하여 측정된 수치는 컨트롤 판넬(22)의 에 표시되어 자동적으로 일정량의 수위와 수압을 유지할 수 있게 된다.

이와같은 컨트롤 판넬(22)은 시컨스회로를 구성하는 것이 유리하고, 기설정된 수치에서 안정성을 확보할 수 있도록 P.L.C(programmable logic controller)를 이용하는 것이 더욱 바람직하다.

상기와 같은 가압탱크(11)(111)와 연결된 입구관에는 공기 역류를 방지하는 체크밸브(24)와 공기와물을 공급하고 차단하는 이방전자밸브(30)가 설치되고 주급수배관(15)와 연결된 가압탱크(11)(111)의 하단에는 공급되는 물의 역류를 방지하는 체크밸브(38)가 형성되어 물공급을 원활하게 수행하도록 구성된다.

본고안에 따르면, 주급수배관(15)에는 급수압력을 조절하는 감압밸브(31)가 설치되고, 각층에 공급되는 분배급수배관(17)(18)상에도 각각 감압밸브(32)(33)가 형성되어있다.

이때 좌측에 설치된 분배급수배관(16)에는 감압밸브가 설치되어 있지 아니하여 최고층에 공급되는 분기관의 역할을 수행할 수 있다.

한편, 본고안은 주급수배관(15)과 분기급수배관(16)(17)(18)사이에는 물분배헤더(20)가 위치하고 있다.

상기의 물분배헤더(20)는 가정용 보일러등에서 볼 수 있는 물공급헤더와 마찬가지로, 관지름보다 2배 내지 3배의 원통상의 구조로 되어 있어 공급되는 물을 감압하는 작용을 함과 동시에 급격하게 방향을 바꾸는 유로에 의하여 발생되는 수격현상을 완화하는 역할을 하게된다. 뿐만 아니라, 정전등의 비상시에는 가압탱크 (11)(111)에서 공급되는 수량이 많아서 발생되는 수격현상을 방지하고, 충분한 물량을 저장하는 리저버의 기능도 수행할 수도 있다.

상기의 물분배헤더(20-1)은 소방배관과 연결되는데 유사시에만 물이 공급할 수 있도록 체크밸브(38-1)가 형성되어 진다.

미설명 부호45∼49는 관로상에 설치된 유량계 이다.

도4는 본고안의 컨트롤 판넬(22)의 외부표시 상태를 나타내고 있다.

물론 전체적인 시스템의 작동은 시컨스회로나 P.L.C(programmable logic controller)를 사용하여 자동으로 제어 하는 방식은 이미 알려진 기술이다. 이러한 제어방식을 채택하는 컨트롤 판넬(22)의 구성에 대하여는 공지된 기술이기 때문에 자세하게 도시하지 않았지만 제어부, 구동부, 입력부 및 표시부로 구성되어있다. 제어부는 각 배관상에 설치된 압력게이지 및 가압탱크(11)내에 설치된 압력게이지(28) 및 수위검출센서의 입력을 받도록 연결되고, 구동부는 급수펌프(22),각 배관상에 설치된 체크밸브에 출력하도록 연결된다. 한편, 입력부는 전원스위치, 기동 온-오프스위치등을 구비하고, 표시부는 전압.전류게이지, 수위게이지, 비상램프 등이 설치되어 있다.

한편, 비상부저는 구동부 또는 표시부에 연결되는데 가압탱크(11)의 로우레벨시에 이상을 경보하거나, 급수 펌프(12)의 공회전 및 과부하 상태시 경보한다.

하지만, 이러한 종래의 컨트롤 판넬에는 정전등의 비상시에 급수펌프의 작동을 일시적으로 중지하도록만 되어 있기 때문에 비상발전기를 가동하는 동안에는 급수가 중단되고, 또한 재가동시에 전체적인 시스템에 수격현상,서어지 및 캐비테이션이 발생할 수 밖에 없었다.

본고안은 종래의 컨트롤판넬(12)에 U.P.S(Uninterruptible Power System)를 설치하여 상기의 문제를 극복하게 된다.

도 5는 상기의 무정전 전원장치(U.P.S)의 동작순서를 나타내는 회로도이다.

정전신호가 콘트롤 판넬(22)의 입력부에 입력이 되면, 축전지(41) 전압이 ON되고, 서어지서버(42)와 인버터스위치(43)를 거쳐서 출력트랜스(44)로 출력되게 된다.

이러한 회로도로 구성된 제어부는 급수펌프(12)와 소화용보조펌프(112)를 구동하게 되고 컨트롤 판넬(22)의 표시부에는 전압.전류 게이지가 작동하게 되는 것이다.

이상의 구성과 작용에 따르면, 본고안은 종래 고층건물의 옥상에서 설치되어 미관을 해치게 하고 건물의 하중을 과중시킨 급수탱크와 소화용 보조탱크를 제거할 수 있고, 공기를 자동으로 공급하는 장치에 대한 속도를 보다 빠르게 하였으며 한편 주급수배관에서 보조급수배관으로 유로의 방향이 전환될 때 필연적으로 따르는 수격현상 및 불균일한 수압을 방지할 뿐만 아니라, 정전등의 비상시에도 중단없이 물을 공급할 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 공기와 물을 저장하여 공기로 저장된 물을 펌핑하는 가압탱크(11); 급수펌프(12) 및 소화용 펌프(13)에 의해 저수조(40)로부터 이송되어온 물과 함께 외부에서 공급된 공기를 상기 가압탱크(11)내에 공급하는 공기흡입탱크(14); 상기의 가압탱크(11)와 연결된 주급수배관(15)과 건물 각층에 송출하는 분배급수배관 (16)(117)(18) 및 소화용배관(19) 사이에 설치된 물분배 헤더(20)(20-1); 및 무정전전원장치(21)를 포함하는 콘트롤 판넬(22)로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기압을 이용한 급수 및 소화수 겸용 공급 장치
2. 제 1항에 있어서,

   상기 가압탱크(11) 및 공기흡입탱크(14)는 급수용으로 하고, 소화용 가압탱크(111) 및 공기흡입탱크(114)를 각각 별도로 설치한 것을 특징으로 하는 공기압을 이용한 급수 및 소화수 겸용 공급 장치
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기의 공기흡입탱크(14)(114)는 벤츄리관 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 공기압을 이용한 급수 및 소화수 겸용 공급 장치
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   화재 발생 신호가 상기의 컨트롤 판넬(22)에 전달되면, 소화용 펌프(13) 및 소화용 배관(15-1)상에 설치된 체크밸브(38-1)를 동시에 작동하는 것을 특징으로 하는 공기압을 이용한 급수 및 소화수 겸용 공급 장치
5. 제 1항에 있어서,

   상기의 무정전 전원장치(U.P.S)(21)는 콘트롤 판넬(22)의 입력부에 정전 상태가 입력이 되면, 축전지(41) 전압이 ON되고, 서어지서버(42)와 인버터스위치(43)를 거쳐서 출력트랜스(44)로 출력할 수 있는 회로도인 것을 특징으로 하는 공기압을 이용한 급수 및 소화수 겸용 공급 장치