KR970001091B1

KR970001091B1 - 자동 분수장치

Info

Publication number: KR970001091B1
Application number: KR1019940013774A
Authority: KR
Inventors: 정하우; 이남호; 김성준; 한형근
Original assignee: 농촌진흥청; 김광희
Priority date: 1994-06-17
Filing date: 1994-06-17
Publication date: 1997-01-28
Also published as: KR960000011A

Abstract

내용 없음.

Description

자동 분수장치

제1도는 본 발명의 자동 분수장치의 개략적인 단면구성도이다.

제2도는 제1도의 자동 분수장치에 포함된 부자의 개략적인 단면도이다.

제3도는 용수로로부터 소용수로의 유동이 자유월류유동인 경우에 대한 본 발명의 자동 분수장치의 작동을 나타내는 사용상태도이다.

제4도는 용수로로부터 소용수로의 유동이 잠수유동인 경우에 대한 본 발명의 자동 분수장치의 작동을 나타내는 사용상태도이다.

제5도는 본 발명의 자동 분수장치를 사용하여 용수로와 소용수로의 수두차에 따른 유량을 측정한 결과를 도시한 그래프이다.

제6도는 본 발명의 자동 분수장치의 작동을 검토하기 위하여 설치한 실험적인 포장에 대한 배치도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 본체 11 : 유입구

12 : 유출구 13 : 분수공

20, 20a, 20b : 부자 21 : 유출공

22 : 마개 23 : 전자석

본 발명은 자동 분수장치에 관한 것이다. 좀더 구체적으로, 본 발명은 용수로에서 소용수로로의 분기점에 설치하여 논배미의 담수심이 설정된 담수심 이하가 되면 컴퓨터의 제어신호에 의해 분수공을 개방시켜 관개수를 소용수로에 공급하며, 논배미의 담수심이 설정된 담수심에 도달한 것으로 감지되면 분수공을 폐쇄시켜 관개용수가 차단되도록 하는 부자식 자동 분수장치에 관한 것이다.

분수(分水)장치는 용수로로부터 소용수로의 관개수의 유입을 조절하여 논배미의 담수심을 적절히 유지하기 위한 장치로서, 종래의 분수장치는 용수로와 소용수로의 사이에 개폐판 및 개폐판을 상·하 또는 좌·우로 구동하기 위한 회전식 핸들 등의 구동수단을 설치하고 논배미의 담수심을 육안으로 판별하여 인력 또는 동력에 의하여 개폐판을 개폐시키므로써, 관개수의 유입을 조정하도록 구성되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 분수장치는 관개수의 유입을 조절하기 위해서는 인력 또는 동력을 사용하여 분수장치를 작동해야 하기 때문에, 노동력 및 부가적인 운전비용이 많이 요구될 뿐만 아니라, 관개를 해야 할 시기를 수시로 점검하여야 한다는 불편함과 함께 효율적인 물관리가 불가능하다는 문제점을 지녀 농촌에서 실제로 사용하는 데에는 한계가 있었다.

결국, 본 발명의 목적은 소요동력을 최소화하고 자동으로 관개수의 유입을 적절히 조절하여 경제적일 뿐만 아니라, 불필요한 노동력을 배제하여 농촌의 인력부족을 해결할 수 있는 자동 분수장치를 제공함에 있다.

본 발명자들은 논배미에 수위측정센서를 설치하고 센서로부터의 감지신호를 받은 컴퓨터의 제어신호에 의해 분수장치를 작동시키며, 소용수로의 관개수의 유입과 차단시에 관개수에 의한 부력을 이용한 부자(浮子)를 사용하여 분수공(分水孔)을 개폐시키므로써, 용수로(用水路)로부터 소용수로(小用水路)로의 관개수의 유입을 조절할 수 있다는 점에 착안하여 예의 연구를 거듭한 결과, 본 발명을 완성하게 되었다.

상기의 목적을 달성하는 본 발명의 자동 분수장치는 유입구, 유출구 및 분수공을 구비한 본체내에, 유출공 ; 유출공을 개폐시키기 위한 마개 ; 및 외부의 제어신호에 의해 작동하여 마개를 상승 및 하강시키기 위한 전자석을 포함하며 마개의 개폐에 의한 부력에 의해 상승 및 하강하여 상기 분수공을 개폐시키기 위한 분수공 개폐수단을 포함한다.

이때, 분수공 개폐수단은 용수로로부터 소용수로의 유동이 자유월류유동(自由越流流動, free overflow)인 경우에는 양 측면에 적어도 하나의 유입공을 추가로 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 자동 분수장치의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의해 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 자동 분수장치의 개략적인 단면구성도로서, 본 발명의 자동 분수장치는 본체(10)내에 용수로로부터의 관개수가 자동 분수장치의 내부에 유입되도록 형성한 유입구(11), 자동 분수장치를 통해 관개수를 용수로로부터 소용수로로 유출시키기 위한 유출구(12), 유입구(11) 및 유출구(12) 사이에 관개수를 용수로로부터 소용수로 유동시키기 위한 분수공(13)이 설치된다. 본체(10)내에는 상기 분수공(13)을 개폐시키기 위한 분수공 개폐수단으로서 부자(20)가 설치되는데, 부자(20)는 내부의 관개수를 유출시키기 위한 유출공(21), 유출공(21)을 개폐시키기 위한 마개(22) 및 논배미에 설치된 수위측정센서(미도시)로부터의 감지신호를 받은 컴퓨터(미도시) 중앙처리장치의 제어신호에 의해 작동하여 마개(22)를 상승 및 하강시키기 위한 전자석(23)을 포함한다. 이때, 전자석(23)은 컴퓨터와 전선으로 직접 연결되어 컴퓨터의 110V on/off 펄스에 의해 작동된다. 이와 같은 본 발명의 자동 분수장치는 금속재로 형성할 수도 있으나, 관개수에 의한 부식방지를 위하여 프라스틱재로 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 용수로와 소용수로의 수두차가 클 때는 용수로로부터 소용수로의 유동이 자유월류유동으로 되는 반면에, 용수로와 소용수로의 수두차가 작을 때는 용수로로부터 소용수로의 유동이 잠수유동(潛水流動, submerged flow)이 되므로, 용수로와 소용수로의 수두차에 따라 부자(20)를 상이하게 구성하는 것이 바람직하다. 제2도는 상기 사항을 고려하여 구성한 부자(20)의 개략적인 단면도로서, 제2(a)도는 자유월류유동인 경우의 부자(20a)를 도시한 단면도이며, 제2(b)도는 잠수유동인 경우의 부자(20b)를 도시한 단면도이다. 도시한 바와 같이, 자유월류유동인 경우에는 잠수유동의 경우와는 달리 부자(20a)는 양 측면에 적어도 하나의 유입공(24)을 추가로 구비한다.

이하, 본 발명의 자동 분수장치의 작용을 첨부도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

제3도는 용수로로부터 소용수로의 유동이 자유월류유동인 경우에 대한 본 발명의 자동 분수장치의 작동을 나타내는 사용상태도로서, 소용수로의 담수심 상태에 따른 자동 분수장치의 작동상태를 4단계로 나누어 도시하였다.

제3(a)도는 본체(10)의 부자(20a)내에 관개수가 충진되어 관개수의 자체무게에 의해 부자(20)가 완전히 하강하므로써, 분수공(13)을 폐쇄하여 용수로로부터 소용수로의 관개수의 유입이 차단된 제1단계를 나타낸다.

제3(b)도는 논배미에 설치된 수위측정센서로부터의 하한수위를 나타내는 감지신호에 의한 컴퓨터의 중앙처리장치의 제어신호를 받아 전자석(23)이 부착되고 부자(20a)의 유출공(21)을 폐쇄하고 있던 마개(22)를 상승시키므로써, 부자(20a)에 충진된 관개수가 유출공(21)을 통해 유출되어 부자(20a)의 무게가 경감되면서 관개수의 부력에 이한 부자(20a)의 상숭에 의해 분수공(13)이 개방되어 용수로로부터 소용수로로의 관개수의 유입이 개시되는 제 2 단계를 나타낸다.

제3(c)도는 관개수의 부력에 의한 부자(20a)의 완전한 상승에 의해 용수로로부터 소용수로로의 관개수의 유입이 원활히 이루어지는 제3단계를 나타낸다.

제3(d)도는 논배미에 설치된 수위측정센서로부터의 상한수위를 나타내는 감지신호에 의한 컴퓨터의 중앙처리장치의 제어신호를 받아 전자석(23)이 이탈되고 마개(22)를 하강시키므로써, 유출공(21)이 폐쇄되면서 부자(20a)의 유입공(24)을 통해 관개수가 유입되어 부자(20a)의 무게가 증가되면서 중력에 의한 부자(20a)의 하강에 의해 분수공(13)이 폐쇄되어 용수로로부터 소용수로로의 관개수의 유입이 차단되는 제4단계를 나타낸다.

제4도는 용수로로부터 소용수로로의 유동이 잠수유동인 경우에 대한 본 발명의 자동 분수장치의 작동을 나타내는 사용상태도로서, 소용수로의 담수심 상태에 따른 자동 분수장치의 작동상태를 4단계로 나누어 도시하였다.

제4(a)도는 본체(10)의 부자(20b)내에 관개수가 충진되어 관개수의 자체무게에 의해 부자(20b)가 완전히 하강하므로써, 분수공(13)을 폐쇄하여 용수로로부터 소용수로의 관개수의 유입이 차단된 제 1 단계를 나타낸다.

제4(b)도는 논배미에 설치된 수위측정센서로부터의 하한수위를 나타내는 감지신호에 의한 컴퓨터의 중앙처리장치의 제어신호를 받아 부자(20b)내에 전자석(23)이 부착되고 부자(20b)의 유출공(21)을 폐쇄하고 있던 마개(22)를 상승시키므로써, 부자(20b)에 충진된 관개구가 유출공(21)을 통해 유출되어 부자(20b)의 무게가 경감되면서 관개수의 부력에 의한 부자(20b)의 상승에 의해 분수공(13)이 개방되어 용수로로부터 소용수로로의 관개수의 유입이 개시되는 제 2 단계를 나타낸다.

제4(c)도는 부자(20b)로부터 관개수가 유출공(21)을 통해 거의 유출되면 컴퓨터의 중앙처리장치의 제어신호를 받아 부자(20b)내의 전자석(23)이 이탈되고 마개(22)를 하강시키므로써, 부력에 의한 부자(20b)의 완전한 상승에 의해 용수로로부터 소용수로로의 관개수의 유입이 원활히 이루어지는 제 3 단계를 나타낸다.

제4(d)도는 논배미에 설치된 수위측정센서로부터의 상한수위를 나타내는 감지신호에 의한 컴퓨터의 중앙처리장치의 제어신호를 받아 부자(20b)내의 전자석(23)이 부착되고 부자(20b)의 유출공(21)을 폐쇄하고 있던 마개(22)를 상승시키므로써, 유출공(21)이 개방되면서 부자(20b)의 유출공(21)을 통해 관개수가 유입되어 부자(20b)의 무게가 증가되면서 중력에 의한 부자(20b)의 하강에 의해 분수공(13)이 폐쇄되어 용수로로부터 소용수로로의 관개수의 유입이 차단되는 제 4 단계를 나타낸다.

제5도는 본 발명의 자동 분수장치를 사용하여 용수로와 소용수로의 수두차에 따른 유량을 측정한 결과를 도시한 그래프로서, 제5(a)도는 자유원류유동인 경우의 수두차-유량 곡선을 나타내며, 제5(b)도는 잠수유동인 경우의 수두차-유량곡선을 나타낸다. 이 그래프로부터 수두차 관계식을 얻었으며, 그 결과 자유월류 흐름의 경우는 하기식(1)과 같이 수두차에 대한 유량이 1차적 선형관계를 나타내었으며, 잠수흐름의 경우는 오리피스(orifice) 형태의 하기식(2)와 같은 관계를 보였다.

[수학식 1]

Q₁=16.4H-139.4 9≤H≤20 ……………………………(1)

[수학식 2]

Q₂=183.63·2gH 6≤H≤14 ……………………………(2)

상기식에서, Q₁은 자유월류유동의 경우의 유량(l/min)을 나타내고 ; Q₂는 잠수유동의 경우의 유량(l/min)을 나타내며 ; 및 H는 용수로 및 소용수로의 수두차를 나타낸다.

상기식에서, 잠수유동의 경우 자유월류유동에 비해 분수량이 큰 것으로 나타났는데, 이는 잠수유동에서는 분수공의 전 단면적에 대하여 유동이 일어나는 반면, 자유월류유동에서는 분수공의 일부 단면적으로 유동이 진행되기때문이다

제6도는 본 발명의 자동 분수장치의 작동을 검토하기 위하여 설치한 실험적인 포장(圃場)에 대한 배치도로서, 용수로와 소용수로의 분기점에 본 발명의 자동 분수장치(40)를 설치하고 소용수로의 최하단 논배미에 담수심 수위측정센서(51) 및 수위측정센서(51)에 의해 감지된 신호를 컴퓨터(60)의 중앙처리장치에 전송하기 위한 수위 전송보드(52)(OPTOMUX Co., USA)를 포함하는 수위측정장치(50)를 설치하며, 소용수로로부터 논배미로의 관개수의 유입을 조절하기 위하여 소용수로와 논배미의 경계면에 자동 물꼬장치(70)를 설치하여 원격제어에 의한 자동 분수장치(40)의 작동을시험하였으며, 자동 분수장치(40)는 원활히 작동하였다. 상기한 자동 물꼬장치(70)에 대해서는 본 출원과 동일자 출원된 대한민국 특허출원 제94-호 『자동 물꼬장치』에 상세히 기재되어 있는 바, 상기한 자동 물꼬장치 (70)는 유입구, 유출구, 유입공 및 부착수단을 구비한 본체내에 수직 이동시 상·하한을 조절하기 위한 상·하한조절수단을 구비하며 관개수의 부력에 의해 부자판을 상승 및 하강시키기 위한 부자 및 관개수의 유입시 부자판을 완전히 상승 및 하강시키기 위한 부착수단을 구비하며 상기 유입공을 개폐하여 관개수의 유입 및 유출을 제어하기 위한 부자판을 포함한다.

이상에서 상세히 설명하였듯이, 본 발명의 자동 분수장치를 사용하므로써 소요동력을 최소화하고 자동으로 관개수의 유입을 적절히 조절하여 경제적일 뿐만 아니라, 불필요한 노동력을 배제하여 농촌의 인력부족을 해결할 수 있다.

Claims

유입구, 유출구 및 분수공을 구비한 본체내에, 유출공 ; 유출공을 개폐시키기 위한 마개 ; 및 외부의 제어신호에 의해 작동하여 마개를 상승 및 하강시키기 위한 전자석을 포함하며 마개의 개폐에 의한 부력에 의해 상승 및 하강하여 상기 분수공을 개폐시키기 위한 분수공 개폐수단을 포함하는 자동 분수장치.
제1항에 있어서, 분수공 개폐수단은 용수로로부터 소용수로의 유동이 자유월류유동인 경우에 양 측면에 적어도 하나의 유입공을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 분수장치.