KR200221654Y1 - 무선방식의 정수위 자동 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 수중모터를 설치한 우물케이싱과, 배관 및 물탱크로 이루어져 해수 또는 지하수를 먼거리에 있는 물탱크로 공급하는 급수장치에 있어서,

물탱크의 내부에는 수위를 감지하는 수위센서(46,47)를 설치하고, 이들 센서의 인식 신호를 제어부로 무선으로 송신하는 송신부(40)를 설치하였으며,

수중모터가 설치된 우물케이싱의 제어장치에는 무선으로 송신부(40)의 신호 상태를 인식하는 수신부(50)를 포함하여 구성하고,

수신부(50)에는 송신부(40)의 신호 입력시 물탱크의 펌프상태를 지속하도록 제어하는 제어박스를 구동하는 키프 릴레이(51)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 무선방식의 정수위 자동 제어장치이다.

Description

무선방식의 정수위 자동 제어장치{Wireless automatic control apparatus for maintaining predetermined water level}

본 고안은 원거리에 있는 물탱크의 물을 일정수위가 유지 되도록 수중펌프를 제어하는 정수위 자동제어장치에서, 물을 저장하는 물탱크에 송신부를 두어 수위 상태를 수위 측정센서에 의해 감지하여 송신하고, 물의 공급을 제어하는 제어부는 무선으로 수신한 데이터에 의하여 수위를 조절하면서 공급할 수 있도록 수신부를 갖도록 구성한 무선방식의 정수위 자동 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 수원으로부터 멀리 떨어진 곳에서는 해수 또는 지하수를 사용하기 위해, 수원에 수중펌프를 설치하여 원거리의 사용자에게 배관을 통해 물을 공급하는 급수장치는 일반적으로 정전이나 배관 교체 등의 경우에도 물을 사용할 수 있도록 물탱크에 일정 수위의 물을 저장하게 되어 있다. 이를 위해 물탱크로 물을 공급하는 수중 펌프는 물 사용량에 따라 적절히 동작하도록 제어하는 제어장치를 구비한다.

종래의 수중펌프의 동작을 제어하는 제어장치는 수압 감지센서를 사용하여 배관의 압력이 소정 값 이하로 떨어질 경우, 밸브 열림을 감지하고 펌프를 작동시킴으로써 물탱크로 물을 공급하도록 제어한다. 또한 펌프의 기동시간과 대기 시간을 물 사용량에 따라 타이머로 각각 설정하여 물탱크의 수위를 적절히 조절할 수 있도록 되어 있다. 그러나 상기와 같은 제어장치는 배관의 파손으로 누수가 발생할 때 수압 감지센서가 이를 밸브 열림으로 잘 못 인식하여 펌프를 작동시킴으로서 밸브를 마모시키고 배관 내의 수압이 상승하여 물탱크의 수위가 소량만 감소해도 펌프를 동작시켜, 수위가 떨어질 때마다 펌프의 동작과 정지를 반복하는 문제점이 있다.

이를 위하여 도 1 과 같은 방식의 자동제어장치가 개발되었다. 도 1 은 전체적인 블록도로 수원 내에 설치되어 있는 우물 케이싱(1) 내부에는 물을 흡입하여 끌어올리는 수중펌프(2)와, 상기 수중펌프(2)의 일 측에 연결되어 수중펌프(2)를 구동하는 수중모터(3)와, 상기 수중펌프(2)와 수중모터(3)사이에 연결된 스트레이너(Strainer)(4)와, 상기 수중펌프(2)의 타측에 연결되어 수중펌프(2)로부터 뿜어진 물을 통과시키는 양수관(5)이 구비되며, 상기 수중모터(3)로 전원을 공급하는 케이블(6), 수위를 측정하는 수위측정관(7), 저수위 측정센서(8) 및 고수위 측정센서(9)가 더 구비되어 있다. 그리고 상기 양수관(5)에는 가스 배출용의 에어밸브(10)와, 압력을 측정하는 압력계(11)가 측설되며, 유니온(12)에 의해 배관(13)과 결합되어 있다. 배관(13)에는 물의 흐름을 감지하여 접점을 전환하는 유속 감지센서(14)와, 역수 방지용 체크밸브(15)와, 배관을 개폐하는 스톱밸브(16)와, 물의 사용량을 측정하는 수도메터기(17)가 일정 간격을 두고 각각 설치되어 있다. 물탱크(18) 내부에 있는 상기 배관(13)의 말단부에는 배관을 개폐하는 밸브(19)가 설치되어 있으며, 상기 밸브(19)는 플로우터(20)와 연결되어 물탱크(19)내의 수위 변화로 인해 상기 플로우터(20)가 상하 이동함에 따라 배관을 개폐한다. 상기 유속 감지센서(14)와 체크밸브(15)는 물탱크(18)가 만수위로 되어 밸브(19)가 닫힐 때, 배관에 잔류하는 물이 역으로 흐르게 함으로써, 동절기에 배관에 잔류하는 물의 동결로인한 동파를 방지할 수 있도록 역순환 라인(21)으로 연결되어 있다. 그리고 수중펌프(2) 및 수중모터(3)의 동작을 제어하는 제어장치(22)와, 상기 제어장치(22) 및 유속감지센서(14)에 연결되어 물탱크(18)에 일정 수위를 유지하도록 수중펌프(2) 및 중모터(3)의 기동 및 대기 시간을 제어하는 정수위 자동제어장치(23)가 더 구비되어 있다.

도 2 는 상기 제어장치를 이루는 내부 회로도로, 수중모터(3)의 기동시간 지연값을 설정하는 제 1 타이머(31)와, 상기 수중모터(3)의 동작 대기 시간을 설정하는 제 2 타이머(33)와, 수중모터의 초기 기동시간 지연값을 설정하는 제 3 타이머(34)와, 상기 수중모터에 동작 전원을 선택적으로 부가하기 위한 릴레이(32)와, 물의 흐름을 감지하는 유속 감지센서(14)로 구성된다. 그리고 상기 제1, 제2, 제3 타이머(31, 32, 33) 및 릴레이(32)와 유속 감지센서(14), 전원 수중모터(3)를 상호 연결시켜 주는 연결 단자대(35)와 전원 스위치(36)가 더 구비되어 있다.

이와 같은 구성에서, 최초 전원 투입시 물이 유속 감지센서(14)를 통과하는 시간(약 10초)동안 제 3 타이머(34)의 접점(③)을 통하여 수중모터(3)를 구동시키면, 물의 흐름을 감지하여 유속감지센서(14)가 접점(②)으로 전환되어 물이 흐르는 동안(밸브(19)가 닫힐 때 까지) 수중모터(3)를 계속 기동시키게 된다. 이때, 물탱크(18)가 만수위로부터 밸브(19)가 닫힐 경우에는 유속 감지센서(14)가 다시 접점(③)으로 전환되어 수중모터(3)의 동작을 정지시킴과 동시에 제 2 타이머(33)를 동작시켜 펌프의 기동을 대기시킨다.

상기 제 2 타이머(33)의 설정시간(물탱크의 물이 고갈되는 시간)이 만료되어 접점(6)이 전환되면 제 1 타이머(31)와 릴레이(32)가 동작하여 소정시간(수중으로부터의 물이 유속 감지센서(14)를 통과할 때 까지의 시간)동안 수중모터(3)를 기동시키게 되고 그 이후에는 유속 감지센서(14)가 접점(②)으로 전환되어 밸브(19)가 닫힐 때까지 수중모터(3)를 동작시키게된다. 다시 물탱크가 만수위로 되어 상기 밸브(19)가 닫히게 되면 상기 유속 감지센서(14)가 접점(③)으로 전환되어 제 2 타이머(33)를 동작시켜 수중모터(3)는 동작대기 하게 된다. 상기와 같이 수중모터(3)는 전수위 자동 제어장치(23)에 의해 급수와 대기의 동작을 반복 수행하게 된다.

상기 자동제어장치 및 유속 감지센서의 외관 블록도는 도 3 에 도시되며, 전수위 자동 제어장치(23)의 외함(30) 내부에는 제 3 타이머(34), 제 2 타이머(33), 릴레이(32), 제 1 타이머(31)의 순으로 각각 배치되며, 하단부에는 연결 단자대(35)가 배치되어 있다. 연결 단자대(35)의 단자(S, S1, S2)는 유속 감지센서(14)의 단자(①,②,③)에 각각 연결되며, 상기 연결 단자대(35)의 단자(L)는 접지, 단자(L1)는 전원 입력, 단자(L2)는 모터에 각각 연결된다.

그러나, 이러한 구성 역시 우물 케이싱의 설치 센서와 제어장치와의 사이를 연결하는 선로의 구성이 필요하고, 물탱크에는 밸브와 플로우터의 설치가 되어야 하며, 외부로 노출시켜 설치한 선로의 이상시 작동이 중단되는 문제점이 있다.

본 고안은 이를 해소코자 하는 것으로, 본 고안의 목적은 제어장치를 이루는 수단을 무선으로 작동케 하여 물탱크내부에 밸브와 플로우터의 설치가 필요없고, 선로의 노출이 없도록 함으로써 유지 보수에 용이한 정수위 자동제어장치를 제공하려는 것이다.

이를 위하여 본 고안은 물탱크에는 수위의 고저를 센싱하는 수위측정센서를 구비하여 무선으로 측정수위를 송신하는 송신부를 두고, 물을 우물 케이싱 으로부터 공급하는 제어부에는 수신부를 두어 송신부의 제어에 의하여 별도의 외부 노출 선로 없이 물을 배급토록 한다.

도 1 은 일반적인 자동 제어장치의 구성도,

도 2 는 도 1 의 제어장치의 구성 블록도,

도 3 은 도 1 의 정수위 자동 제어장치의 구성도,

도 4 는 본 고안의 구성도,

도 5 는 본 고안의 개략구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

40;송신부 41;태양전지 42;릴레이

43;송신기 44;부저 T11;타이머1

T12;타이머2 45;다이오드 46,47;수위측정 수위센서

50;수신부 51;키프 릴레이 52;트랜스

53;수신기 54;바테리 55;수신 릴레이

56;제어박스 T13,T14;타이머

즉, 본 고안은 수중모터를 설치한 우물케이싱, 배관, 물탱크로 이루어져 해수 또는 지하수를 먼거리에 있는 물탱크로 공급하는 급수장치에 있어서,

물탱크의 내부에는 수위측정 수위센서를 설치하고, 센서의 인식 신호를 무선으로 송신하는 송신부를 설치하였으며.

우물케이싱내부에 설치된 수중모터를 제어하는 제어부에는 물의 공급을 제어하도록 무선으로 송신부의 신호상태를 수신하는 수신부를 두고,

수신부에는 송신부의 신호 입력시 물의공급을 지속하는 키프 릴레이를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 무선방식의 정수위 자동 제어장치를 제공하려는 것이다.

이하, 본 고안을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4 는 본 고안의 회로를 나타낸 블록도이고, 도5는 본 고안의 개략구성도로서, 물탱크(18)의 내부에 설치된 수위 측정 수위센서(46, 47)의 측정치를 인식하여 송신하는 송신부(40)를 설치하고, 제어장치에는 송신부(40)의 상태를 수신하여 물 공급을 제어하는 수신부(50)를 설치한다. 물론, 우물케이싱(1)에서 물탱크(18)로의 물을 공급하는 배관(13)등의 설비는 그대로 유지한다.

이러한 본 고안의 송신부(40)는 도 4 와 같이 영구 사용을 가능하게 하는 태양전지(41)와, 수위를 감지하는 수위 센서(46,47)와, 저수위를 인식하는 수위센서(46)의 출력이 있을 때 구동하는 릴레이(42)와 연동하여 작동하는 타이머1(T11)과, 릴레이(42) 작동이 멈출 때 기동하는 타이머2(T12)와, 타이머1(T11)이 작동할 때 동시에 제어 신호를 송신하는 송신기(43)와, 상기 타이머(T11, T12)의 작동시 경보하는 보저(44)를 포함하여 구성한다. (45)는 다이오드이다. 본 고안의 구성 요소 자체는 모두 공지의 구성요소를 사용하고, 본 고안은 단지 이를 결합 사용하는 것이기에 각 구성요소의 내부구성의 표시는 생략한다.

또한 수신부(50)는 송신 신호를 수신하는 수신기(53)와, 수신기(53)에 전원을 공급하도록 교류전원을 강압시켜 직류로 변환시키는 트랜스(52) 및 바테리(54)와, 수신기(53)의 신호 입력시 구동하는 수신 릴레이(55)와, 수신 릴레이(55) 구동시 키프 릴레이(51)를 설정시간 동안 키프 작동토록 구동시키는 타이머3(T13)와, 타이머3(T13) 작동이 완료된 후에 일정시간 경과하여 키프 릴레이(51)의 구동을 오프시키는 타이머4(T14)와 키프 릴레이(51) 작동에 연동하여 제어기능을 구동하는 제어박스(56)를 포함하여 구성한다. 도면에서 (57)은 노이즈 제거용 다이오드, (58)은 정류용 다이오드이다.

이와 같이 구성한 본 고안은 수위 감지 센서(46)가 온 되면 도 4 에 보인 릴레이(42)가 온 되어 타이머1(T11)을 설정시간 동안 작동시키고, 이에 따라 타이머1(T11)의 신호 입력으로 전원을 인가 받는 송신기(50)가 자체 내장 출력신호를 송출한다. 아울러 부저(44)도 신호를 출력한다.

상기 송신부(40)를 이루는 송신기(43)의 출력에 의하여 수신기(53)가 수신하고 이에 따라 수신 릴레이(55)가 작동한다. 수신 릴레이(55)가 작동하면 타이머3(T13)가 설정시간 동안 구동하여 키프 릴레이(51)를 온 상태로 유지시키고, 이에 따라 제어박스(56)가 온 상태를 유지하여 물탱크(18)의 물 공급을 유지한다. 그런데 물 공급의 설정시간(타이머3(T13)의 구동시간)이 경과하면 오프되고 대신 타이머4(T14)가 온 되어 키프 릴레이(51)의 상태를 오프시켜 제어박스(56)의 작동이 멈추도록 기능 한다.

상기에서 타이머1(T11)은 센서(46)가 수량을 감지했을 때 초기 모터를 구동시키는 시간이고, 타이머2(T12)는 릴레이(42)가 온 상태에서 오프 되었을 때 타이머1(T11)의 설정시간이 경과 후 작동하여 수신부(50)로 하여금 펌프 작동을 중지시키는 설정시간을 제공하는 기능을 수행한다. 본 고안에서 바람직한 타이머의 타임은 짧은 순서부터 타이머(T13, T11, T14, T12)의 순서대로 기능 한다.

한편, 센서(47)의 고수위의 감지로 인하여 릴레이(42) 작동 전원을 차단하면 릴레이(42) 접점이 변하여 타이머2(T12)를 작동시키고, 이를 기초로 송신기(43)를 작동시킨다.

이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상과 같이 본 고안은 송신부는 물탱크에, 수신부는 우물케이싱의 제어장치에 설치하여 별도의 선로 없이 무선으로 수위를 유지할 수 있도록 제어하므로 선로의 고장으로 인한 제어 불능의 우려가 없고, 먼 거리에서도 오동작의 우려가 없으며 송신부는 태양전지를 사용하므로 전원의 소모로 인한 기능의 중지 우려가 없이 반 영구적으로 사용 가능하다.

Claims (2)

1. 수중모터를 설치한 우물케이싱과, 배관 및 물탱크로 이루어져 해수 또는 지하수를 먼 거리에 있는 물탱크로 공급하는 급수장치에 있어서,

   물탱크의 내부에는 수위를 감지하는 수위센서(46,47)를 설치하고, 이를 센서의 인식 신호를 제어부로 무선으로 송신하는 송신부(40)를 설치하였으며,

   수중모터가 설치된 우물케이싱의 제어장치에는 무선으로 송신부(40)의 신호 상태를 인식하는 수신부(50)를 포함하여 구성하고,

   수신부(50)에는 송신부(40)의 신호 입력시 물탱크의 펌프상태를 지속하도록 제어하는 제어박스를 구동하는 키프 릴레이(51)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 무선방식의 정수위 자동 제어장치.
2. 제1 항에 있어서, 상기 송신부(40)와 수신부(50)의 각 타이머(T1, T2, T3, T4)의 설정시간은 타이머(T3, T1, T4, T2)순으로 점점 크게 설정하는 것을 특징으로 하는 정수위 자동 제어장치.