KR100245825B1 - 담수호 및 분수대의 수온유지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 담수호와 인공적인 분수대의 물을 강제적이고도 지속적으로 순환시킴과 동시에 순환되는 물을 지열(地熱) 또는 지하수(地下水)로서 열교환시켜 담수호 및 분수대내의 수온을 항상 일정한 온도로 유지할수 있도록 함으로써 담수호 및 분수대의 부영양화현상을 방지하면서도 자정(自淨)성능을 향상시키도록 하는 담수호 및 분수대의 수온유지장치에 관한 것으로, 이는 상기 담수호(10) 및 분수대 수조(70)내의 일측면 땅속에 매설하여 땅속의 지열 및 지하수와 열교환을 이루도록 하는 열교환수단과, 상기 열교환수단으로 담수호 및 분수대내의 물을 강제순환시키도록 하는 순환수단과, 상기 순환수단과 연결되어 담수호 및 분수대내의 물을 유입 및 토출시키도록 하는 유입 및 토출수단으로 구성된 것이다.

Description

담수호 및 분수대의 수온유지장치

본 발명은 담수호 및 분수대의 수온유지장치에 관한 것으로, 더욱 상세히는 호소, 인공호수 등과 같은 각종 담수호의 물을 강제적이고도 지속적으로 순환시킴과 동시에 순환되는 물을 지열(地熱) 또는 지하수(地下水)등으로 열교환시킴으로써 담수호 및 분수대내의 수온을 항상 일정한 온도로 유지할수 있도록 하여 담수호의 부영양화현상을 방지하면서도 자정(自淨)성능을 향상시키고, 분수대의 수경연출을 사계절형으로 할 수 있도록 하는 담수호 및 분수대의 수온유지장치에 관한 것이다.

일반적으로 자연적인 호소 및 인공적으로 조성된 공원, 골프장 등과 같은 각종 담수호에 담수되어 있는 물은 기상의 조건에 따라 수온이 일정하지 않고, 또한, 장기간동안 정체되어 있기 때문에 부영양화현상이 심하게 발생되어 수질을 급격히 오염시키게 되는 문제점이 있다.

이러한 문제점은 분수대의 경우에 더욱 심할뿐만 아니라 겨울철에는 기온의 급강하로 인하여 물이 동결됨으로써 겨울철에는 분수대를 작동할 수가 없는 문제점이 있다.

또한, 담수호나 분수대내에 담수된 물은 흐름이 없이 장기간동안 그대로 정체되게 되면 산소의 공급 부족으로 인하여 쉽게 오염되어지는 것이고, 특히, 동절기와 하절기 등과 같이 기온이 급강하하거나 급상승하게 되면, 담수호내의 물의 온도는 수심에 따라 큰차이를 가지는 성층화(成層化)현상을 일으키게 됨으로써 부영양화 등에 따른 수질이 급격히 악화되는 문제점도 있는 것이었다.

따라서, 지금까지 담수호내에 담수되어 있는 물의 오염을 방지하기 위한 장치들이나 또는 오염된 물을 개선하기 위한 각종 수질개선장치들이 여러 가지가 제안되어 실제로 적용되고 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 오염방지장치들이나 수질개선장치들은 대부분 대단위의 담수호 등에 적합하도록 구성된 것이기 때문에 비교적 작은 규모의 담수호나 분수대 등에는 그 설치가 적합하지 않을뿐만 아니라 이에 따른 시설과 사후관리에 따른 제경비가 막대하게 소요되는 등의 문제점이 야기되었던 것이었다.

또한, 담수호의 수질을 개선하는 방법으로 근래에는 상기와 같이 인위적이고 강제적인 장치들을 이용하지 않고, 수생식물이나 담수호내의 물의 온도를 적절히 유지하여 자정능력을 향상시켜서 수질을 개선하도록 하는 방법등이 제안되고 있다.

즉, 일예를 들어 갈대,부레옥잠,미나리 등과 같은 각종 수생식물을 번식시켜 이들로 하여금 담수호내의 물을 자연적으로 개선토록 하는 방법이 제안되고 있으나, 이와 같은 방법은 사후관리에 따른 제비용 등이 월등히 줄어드는 장점과 더불어 수질을 자연적으로 정화하는 장점은 가질지라도 수생식물의 생육조건을 최적화하기 위하여 동절기 및 하절기에 관계없이 항상 수온을 일정하게 유지시켜야만 함으로써 실제로는 널리 적용되지 못하고 있는 것이었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 각종 담수호내의 물을 기계적인 장치를 이용하여 강제적으로 순환시킴과 동시에 순환되는 물을 지열 또는 지하수와 열교환을 이루도록 함으로써 담수호내의 수온을 적절히 유지하도록 하여 물의 자정능력을 향상시키도록 하는 담수호 및 분수대의 수온유지장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 분수대의 시스템에 상기 본 발명을 적용함으로써 분수대 수조내의 물을 강제적으로 순환시킴과 동시에 지열 또는 지하수와 열교환을 이루도록 하여 분수대를 동절기에 관계없이 사계절용으로 사용가능토록 하면서도 수질을 개선토록 하는 담수호 및 분수대의 수온유지장치를 제공함에도 있다.

이러한 목적은 담수호 및 분수대내의 물을 강제적이고도 지속적으로 순환시킴과 동시에 이의 순환되는 물을 지열 또는 지하수로서 열교환시켜 항상 적정한 온도를 유지할 수 있도록 함으로써 달성되는데, 즉, 담수호 및 분수대내의 물을 순환펌프로서 땅속에 매설되는 열교환기로 순환시켜 땅속의 열이나 또는 지하수로서 열교환시킨 후 다시 담수호 및 분수대내로 분출시키도록 함으로써 담수호 및 분수대내의 수온을 항상 일정하게 유지시키도록 하는 것이 특징인 것이다.

도 1은 본 발명의 지열을 이용한 담수호의 수온유지수단을 보인 구성도

도 2는 본 발명 도1의 평면구성도

도 3는 본 발명 도1의 다른 실시예를 보인 담수호의 구성도

도 4은 본 발명의 지하수를 이용한 담수호의 수온유지수단을 보인 구성도

도 5는 본 발명 도3의 다른 실시예를 보인 담수호의 구성도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10:담수호 20:열교환부재

30:순환배관 31:유도관

40:순환펌프 41:기계실

50:유입부재 60:토출부재

70:수조 71:분수대

80:지하수저장탱크

계속해서, 본 발명을 첨부 도면의 도 1 이하에서 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 각종 담수호에 설치하여 동절기 및 하절기 등과 같이 담수호내의 수온이 지나치게 하강하거나 상승하는 것을 방지하여 각종 수생식물의 생육조건을 최적화하도록 적정한 온도로 유지토록 하는 것이다.

첨부도면의 도 1 에서는 지열을 이용하여 담수호(10)의 수온을 유지토록 하는 지열을 이용한 장치를 나타내고 있으며, 이는 담수호(10)의 일측면 땅속에 매설되어 지열과 열교환을 이루도록 하는 열교환수단과, 상기 열교환수단으로 담수호내의 물을 강제순환시키도록 하는 순환수단과, 상기 순환수단과 연결되어 담수호내의 물을 유입 및 재차 담수호내로 토출시키도록 하는 유입 및 토출수단으로 구성된다.

상기 열교환수단은 담수호의 일측면 땅속에 매설되어 지열과 열교환을 이루도록 하는 열교환부재(20)가 갖추어져 구성되어 있고, 이의 열교환부재(20)는 후술할 순환배관을 다수로 절곡구비하여서 땅속의 지열과 충분한 열교환이 이루어지도록 동결심도, 즉, 지상의 온도로부터 영향을 미치지 아니하는 깊이로 매설되어 있다.

또한, 상기 열교환부재(20)로 담수호(10)내의 물을 순환시키도록 하는 순환수단은 담수호(10)의 물이 원활하게 순환되도록 하는 파이프형의 순환배관(30)과, 상기 순환배관(30)의 소정위치에 설치되어 물을 강제적으로 순환시키도록 하는 순환펌프(40)로 구비되어 있다.

상기 순환펌프(40)는 전기적이고도 기계적인 장치에 의해 작동되므로 지상에 구비되는 기계실(41)내에 설치함으로써 사후관리를 용이하게 하도록 하는 것이고, 상기 순환펌프(40)는 미도시된 제어부에 의해 제어되는 것이다.

또한, 유입 및 토출수단은 전술한 순환배관(30)의 일측단에 연결되면서도 담수호(10)내에 설치되어 순환펌프(40)의 펌핑력에 의해 담수호(10)내의 물을 열교환부재(20)로 유입시키도록 하는 유입부재(50)와, 상기 열교환부재(20)에 의해 열교환된 물을 담수호(10)로 재차 토출시키도록 하는 토출부재(60)로 구성된다.

상기 유입부재(50)는 담수호(10)내의 물을 순환배관(30)으로 유입안내토록 하는 것으로, 이는 담수호(10)내의 중심부측에 다수개로 설치되어 보다 넓은 범위에서 물을 흡입시킬수 있도록 하는 것이 바람직할 것이고, 도면에서는 미도시되어 있지만 수중의 이물질이 순환배관(30)으로 유입되지 못하도록 걸름망을 갖추어 구성된다.

또한, 상기 토출부재(60)는 담수호(10)내의 가장자리에 등간격으로 다수개 설치되는 것으로, 즉, 담수호(10)의 근접되는 땅속에 원주방향을 따라 매설되는 분배관(31)에 등간격으로 설치되어 분배관(31)을 통하여 유도되는 물을 담수호(10)의 가장자리에서 중심을 향해 분사시키도록 구성된다.

이는 열교환된 물을 담수호(10)의 내부에 골고루 토출시키도록 함으로써 담수호(10) 전체의 물의 온도를 가능한 일정하게 유지하기 위한 것이고, 특히 동절기에는 담수호(10)의 가장자리의 온도가 가장 낮기 때문에 여기서부터 동결이 이루어지는 것을 최대한 억제하기 위한 것이다.

따라서 이와 같이 구성되는 본 발명은 지열을 이용하여 담수호(10)내의 물 온도가 지나치게 승,하강하게 되는 것을 방지하도록 하는 것으로, 즉, 동절기에 외부의 기온저하로 인하여 담수호(10)내의 수면이 결빙되거나 또는 수위에 따라 그 온도가 현격히 차이가 나는 성층현상의 발생을 방지하게 된다.

여기서 땅속의 온도 즉, 동결심도 이하의 땅속 온도는 동절기에는 외기의 온도보다는 상당히 높은 온도를 유지하게 됨은 물론이고, 하절기에는 외기의 온도보다는 훨씬 낮은 온도를 유지하게 됨으로써 이러한 땅속의 온도를 이용하게 되는 것이다.

상기와 같은 경우, 먼저, 기계실(41)내의 제어부를 통하여 순환펌프(40)를 작동시키게 되면, 상기 순환펌프(40)의 펌핑력에 의해 담수호(10)내의 물은 유입부재(50)와 순환배관(30)을 통하여 열교환부재(20)를 통과하게 되고, 상기 열교환부재(20)를 통과하는 동안 땅속의 열과 충분한 열교환을 이루게됨으로써 일정한 온도, 즉, 담수호(10)내의 물보다는 온도가 상승된 지열에 근접되는 온도로 변환된 후 토출부재(60)를 통하여 담수호(10)내로 토출되어 진다.

따라서, 담수호(10)내에는 상기한 작용과 같이 열교환부재(20)를 통하여 열교환된 비교적 높은 온도의 물이 지속적으로 공급됨으로써 담수호(10)내의 물은 결빙되지 않게 되는 것이고, 이때, 담수호(10)내의 물은 수면층보다는 수중층의 온도가 높기 때문에 수중의 물을 열교환부재(20)를 통하여 높은 온도로 열교환시킨 후 수면층으로 보내게 됨으로써 담수호(10)내의 수온을 비교적 높은 온도로 유지할 수가 있게 된다.

또한, 하절기의 경우에도 본 발명은 전술한 바와 같은 동일한 작용을 하게 되는 것으로, 담수호(10)의 물을 열교환부재(20)를 통과시켜 땅속의 비교적 낮은 온도와 열교환시킨 후 담수호(10)로 재차 토출시키게 됨으로써 담수호(10)의 수온을 적정온도로 낮추게 된다.

이때, 하절기에는 외기의 온도가 높기 때문에 수중의 온도가 수면의 온도보다는 낮은 성층현상을 일으키게 됨으로써 열교환부재(20)를 통하여 냉각된 물을 수면위로 토출시키도록 하는 것이 바람직하다 할 것이다.

또한, 첨부된 도면의 도 3 에서는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도면으로서 지하수를 이용하여 담수호(10)의 수온을 일정하게 유지토록 하는 것이며, 이는 전술한 지열을 이용한 장치에서 담수호(10)내의 물을 순환시키도록 하는 순환수단과, 담수호(10)내의 물을 순환배관(30)으로 유입 및 토출시키도록 하는 유입 및 토출수단은 동일한 구성을 가지는 것이나, 열교환수단만을 달리한 구성으로 이루어진다.

따라서, 상기와 같이 동일한 부재는 동일부호로 표시되며, 상기 열교환수단은 땅속의 동결심도, 즉, 지상의 온도에 영향을 받지않는 깊이의 땅속에 매설되면서도 일정량의 지하수가 유입되어 저장될 수 있는 원통 또는 사각통의 관체로 구비되는 지하수저장탱크(80)가 갖추어 구성된다.

상기 지하수저장탱크(80)는 그 상,하부가 개구된 상태로 지상으로부터 총 깊이(L)를 약 50m 이하로 땅속에 매설됨으로써 하부의 개구부를 통하여 지하수가 자연적으로 유입된 후 그 내부에서 일정한 수위를 유지하면서 저장되어 지는 것이고, 이때 지하수는 지상의 온도 즉, 외기의 온도와 관계없이 약 15 - 20℃의 온도를 항상 유지하게 된다.

또한, 상기 담수호(10)내의 물을 순환시키도록 하는 순환배관(30)의 일부를 절곡구비하여서 열교환부재(20)로 구성하고, 이의 열교환부재(20)를 상기 지하수저장탱크(80)내에 위치하도록 구비함으로써 상기 순환배관(30)의 열교환부재(20)를 통하여 순환되는 담수호의 물이 지하수저장탱크(80)내에서 지하수와 충분한 열교환을 이루도록 구성한 것이다.

따라서 본 발명은 지하수를 이용하여 담수호(10)내의 물의 온도가 지나치게 상승 및 하강하게 되는 것을 방지하도록 하는 것으로, 즉, 동절기에 외부의 기온저하로 인하여 담수호(10)내의 수면이 결빙되거나 또는 수위에 따라 그 온도가 현격히 차이가 나는 성층현상의 발생을 방지하게 된다.

여기서 땅속의 지하수 온도 즉, 동결심도 이하의 지하수 온도는 비교적 동절기에는 외기의 온도보다는 상당히 높은 온도를 유지하게 됨은 물론이고, 하절기에는 외기의 온도보다는 훨씬 낮은 온도를 유지하게 됨으로써 이러한 지하수를 이용할 수가 있게 된다.

즉, 상기와 같은 경우, 기계실(41)내의 제어부를 통하여 순환펌프(40)를 작동시키게 되면, 상기 순환펌프(40)의 펌핑력에 의해 담수호(10)내의 물은 유입부재(50)와 순환배관(30)을 통하여 열교환부재(20)를 통과하게 되고, 상기 열교환부재(20)를 통과하는 동안 지하수저장탱크(80)내의 지하수와 충분한 열교환을 이루게됨으로써 일정한 온도, 즉, 지하수의 온도에 근접된 온도로 변환된 후 토출부재(60)를 통하여 담수호(10)내로 토출되어 진다.

따라서, 담수호(10)내에는 상기한 작용에 의해 동절기에는 열교환부재(20)를 통하여 지하수저장탱크(80)내의 비교적 높은 온도의 지하수와 열교환을 이루게 되어 온수상태로 담수호(10)내에 공급됨으로써 결빙되지 않게 된다.

이때, 담수호(10)내의 물은 수면층보다는 수중층의 온도가 높기 때문에 수중의 물을 열교환부재(20)를 통하여 높은 온도로 열교환시킨 후 수면층으로 보내게 됨으로써 담수호(10)내의 물을 상,하 교반하는 기능도 동시에 수행하게 되어 담수호(10)내의 수온을 비교적 높은 온도로 유지할 수가 있게 되는 것이다.

또한, 하절기의 경우에도 본 발명은 전술한 바와 같은 동일한 작용을 하게 되는 것으로, 담수호(10)의 물을 열교환부재(20)를 통과시켜 지하수의 비교적 낮은 온도와 열교환시킨 후 이의 냉각수를 담수호(10)내로 재차 토출시키게 됨으로써 담수호(10)의 수온을 적정온도로 낮추게 된다.

첨부된 도면의 도 4 및 도 5 에서는 본 발명의 또다른 실시예를 나타내고 있다.

이는 전술한 본 발명의 수온유지수단을 분수대 시스템에 적용한 것으로, 즉, 지열과 지하수를 이용하여 분수대의 수온을 일정하게 유지하도록 함으로써 분수대를 동절기와 관계없이 사계절용으로 사용할 수 있도록 함과 동시에 분수대의 수조내에 담수된 물을 정화하도록 하는 것이 특징이다.

첨부된 도면의 도 4 에서는 지열을 이용한 열교환수단을 일반적인 분수대에 적용한 경우를 나타낸 것이며, 이의 도면에서 부호 70은 분수대의 수조를 표시하고 있다.

상기 수조(70)의 중앙에는 물을 공중으로 분사토록 하는 분수대(71)가 구비되어 있고, 이의 분수대(71)는 수조(70)와 순환배관(30)으로서 연결되어 순환펌프(40)에 의해 수조(70)내의 물을 분사토록 구성된다.

즉, 수조(70)의 일측 하부에는 수조(70)내의 물이 유입되는 유입부재(50)가 구비됨과 동시에 이의 유입부재(50)와 연결되는 순환배관(30)은 땅속에 매설되면서도 일정간격으로 절곡구비되는 열교환부재(20)를 갖추어 기계실(41)내의 순환펌프(40)와 연결되고, 상기 순환펌프(40)는 분수대(71)와 연결되어 지는 것이다.

따라서, 상기 순환배관(30)의 펌핑력에 의하여 수조(70)내의 물은 순환배관(30)과 열교환부재(20)를 거쳐 지열과 충분한 열교환을 이룬후 분수대(71)를 통하여 수조(70)내로 분사되는 것을 반복하게 되는 것이다.

그리고, 첨부된 도면의 도 5 에서는 상기와 같이 분수대에 적용되는 본 발명의 다른 실시예를 나타내고 있으며, 이는 지하수를 이용하여 분수대내의 수온을 일정하게 유지토록 하는 것을 나타내고 있다.

이는 전술한 분수대의 시스템과 열교환수단만을 달리할 뿐 나머지는 동일한 구조로 이루어진 것으로, 즉, 지상의 온도에 영향을 받지않는 깊이의 땅속에 원통 또는 사각통의 관체로 구비되는 지하수저장탱크(80)가 매설됨과 동시에 이의 지하수저장탱크(8)의 내부에는 열교환부재(20)가 내장구비된다.

상기 지하수저장탱크(80)는 이미 전술한 바와 같이 상,하부가 개구된 상태로 매설되어 하부의 개구부를 통하여 지하수가 자연적으로 유입된 후 그 내부에서 일정한 수위를 유지한채로 저장된다.

따라서, 상기 지하수저장탱크(80) 내부에 저장되는 지하수와 열교환부재(20)를 통과하는 물과 충분한 열교환을 이루게되고, 이와 같이 열교환된 물은 분수대 수조(70)내로 토출됨으로써 수조(7)내의 수온을 일정하게 유지할 수가 있게 되는 것이다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 각종 호소는 물론 인공호수 등에 설치하여 동절기 및 하절기에 담수호내의 물의 온도가 급격히 하강하거나 또는 상승하게 되는 것을 방지하게 됨으로써 수질의 악화를 개선하게 되는 효과를 가지게 되는 것이다.

즉, 동절기에는 땅속의 비교적 높은 열과 담수호의 비교적 낮은 온도의 물을 열교환시켜 온수상태로 담수호에 순환시킴으로써 담수호내의 수온이 급강하되는 것을 방지하게 됨과 아울러, 하절기에는 담수호내의 비교적 고온의 물을 땅속의 낮은 온도와 열교환시킴으로써 수온이 지나치게 상승하게 되는 것을 방지하게 된다.

따라서, 이와 같이 동절기 및 하절기에 기온의 급강하 또는 급상승으로 인한 담수호내의 물의 온도가 지나치게 하강 또는 상승할 경우, 이의 온도를 적절히 유지할 수가 있게 됨으로써 담수호내에 자생하는 각종 수생식물은 물론 각종 박테리아의 성장에 따른 조건을 최적의 상태로 유지하게 되어 수질을 개선하게 되는 등 담수호의 자정능력을 향상시키게 되는 효과를 가지게 되는 것이다.

Claims (4)

1. 각종 호소 및 담수호에 있어서, 상기 담수호의 일측 땅속에 매설되는 열교환부재를 통하여 땅속의 지열과 열교환을 이루도록 하는 열교환수단과, 상기 열교환수단을 통하여 순환펌프로서 담수호내의 물을 강제순환시키도록 하는 순환수단과, 상기 순환수단과 연결되어 담수호내의 물을 다수개의 유입부재를 통하여 열교환부재측으로 유입함과 동시에 열교환된 물을 담수호의 가장자리를 통하여 골고루 토출시키도록 하는 유입 및 토출수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 담수호의 수온유지장치.
2. 인공적인 분수대의 수조(70)와 근접되는 땅속에 매설되고 지하수가 유입되어 저장되는 지하수저장탱크(80)와, 상기 수조(70)와 연결되어 순환펌프(40)의 작동에 의해 수조(70)내의 물을 강제 순환시키도록 하는 순환배관(30)과, 상기 순환배관(30)의 일부가 절곡구비되면서도 지하수저장탱크(80)내에 설치되어 지하수와 열교환을 이루도록 하는 열교환부재(20)와, 상기 수조(70)내에 구비되고 순환배관(30)과 연결되어 열교환된 물을 수조(70)내로 분사시키도록 하는 분수대(71)를 갖추어 분수대의 수온을 일정하게 유지토록 하는 것을 특징으로 하는 분수대의 수온유지장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 담수호(10)와 근접되는 땅속에 지하수가 유입되어 저장되는 지하수저장탱크(80)를 구비함과 아울러 상기 지하수저장탱크(80)내에 담수호(10)의 물을 강제순환시키도록 순환배관(30)의 열교환부재(20)를 구비하여 지하수와 열교환을 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 담수호의 수온유지장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 인공적인 분수대의 수조(70)와 근접되는 땅속에 지하수가 유입되어 저장되는 지하수저장탱크(80)를 구비함과 아울러 상기 지하수저장탱크(80)내에는 수조(70)내의 물을 순환펌프(40)로서 강제순환시키도록 순환배관(30)의 열교환부재(20)를 구비하여 지하수와 열교환을 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 분수대의 수온유지장치.