KR100328857B1 - 풍력 저수지 수질 개선방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍력 저수지 수질 개선방법 및 장치에 관한 것으로, 저수지에 부유하는 프레임 상부의 구동팬을 풍력으로 회전시키는 단계와, 상기 구동팬의 회전력에 의해 수중으로 돌출되게 설치한 임펠러를 회전시키는 단계와, 상기 임펠러의 회전력으로 저수지의 물을 수유도관을 통하여 상부로 인상시켜 순환시키는 단계와, 바람이 설정량 이상으로 강해질 때에 구동팬에 작용되는 량을 감소시켜 구동팬을 안정하게 회전시키는 단계를 포함하는 풍력 저수지 수질개선방법으로 되어 있다. 또한, 수질개선장치는 복수의 부력체를 부착하여 수면에 부유하면서 장치를 지지하는 프레임부와, 상기 프레임부의 상면에 양측의 동력변환부를 내장한 양쪽 보호하우징에 의지하여 구동팬이 축으로 축착되는 구동부와, 상기 구동부의 보호하우징 하측에서 저수지의 저부까지 수유도관이 연장되고 수유도관의 상측부에는 상기 구동팬의 구동력으로 회전하는 임펠러가 축으로 축착되는 수유도부와, 풍력을 조절하여 상기 구동팬을 안정하게 회전시키기 위한 풍력 조절부를 포함하여 구성된다. 이러한 본 발명은 저수지 등의 심층수를 표층으로 순환시키되 자연의 풍력을 동력으로 이용하므로 설치가 완료된 후 특별한 보수가 필요 없고, 경제적으로 매우 유리하게 설치 및 유지 보수할 수 있으며, 특히 바람이 강하게 부는 경우에도 풍량 조절판에 의해 강도를 조절하여 구동팬을 회전시킴으로써 동작이 안정되고 내구성이 연장되는 이점이 있다.

Description

풍력 저수지 수질 개선방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS USING FORCE OF THE WINDTO IMPROVE WATER QUALITY OF RESERVOIR}

본 발명은 저수지, 호수 등과 같이 물이 저류되는 곳에서 각종 오폐수의 침투로 오염되는 경우 저층수와 상층수를 풍력으로 순환시켜 주므로 상하 순환에 의한 산소 공급으로 유기물의 분해가 촉진되며 동시에 저온수가 상층에 솟구쳐 녹조, 적조 등 조류의 번성을 억제함으로써 자정 능력을 극대화한 풍력 저수지 수질 개선장치에 관한 것으로, 특히 풍력으로 회전하는 구동팬이 바람이 강하게 부는 경우에도 저속으로 안정하게 회전하도록하여 내구성을 향상시킬 수 있도록한 풍력 저수지 수질 개선방법 및 장치에 관한 것이다.

댐, 호수나 저수지 등과 같이 물이 흐르지 못하고 저류되는 곳에 오폐수가 침투되면 자정능력을 넘는 경우 녹조, 적조 등 조류의 다량 발생으로 용존산소가 고갈되면서 물 자체가 썩게 된다. 최근 시화호 등의 오염 현상도 이와 같은 경우로서 오폐수의 침투를 차단하는 것도 한계가 있는 관계로 오염도는 점점 심각해지고 있는 것이다.

이와 같은 문제를 개선하는 방법으로 오폐수를 정화시켜 방류하는 것이 가장 바람직하나 대부분의 공장 및 시설물이 이들 장치를 가동하지 않고 무단 방류함에해결이 어려운 것이다.

또, 다른 방법으로 댐, 호수 등의 자체 정화능력을 극대화시키는 것이며, 이같은 방법의 일환으로 본원인은 실용신안등록출원 95-10864호로 선출원한 저수지 수질 개선장치에서 저수지, 댐 등에서 불어오는 바람을 동력원으로 이용하여 저층의 물을 상층으로 끌어 올려 순환시키는 장치를 제공하고 있다. 이 수질 개선장치는 풍차 날개의 회전력으로 수중의 임펠러를 구동시키는 경우 운동방항이 수직으로 교차되어 장치가 바람과 엇갈려 배치되어 구동팬의 회전이 약화되고 안정되지 못하는 문제가 있었다.

이같은 문제를 해결하기 위하여 본원인은 실용신안등록출원 제98-15213호로 무동력 저수지 수질 개선장치를 출원하였으며, 이 수질 개선장치는 동력을 발생하는 구동부로 베인휠을 이용하고 저층수를 끌어 올리는 수단도 동력전환이 베인휠축 양단에서 동시에 서로 운동방향이 반대가 되도록 이루어져 바람의 방향과 빗나가는 현상을 없애주었다.

이와 같은 수질 개선장치들은 특별한 동력이 없이 풍력을 이용하므로 일단 설치하면 가장 경제적으로 수질정화를 영구히 가능케 한 것이다. 그러나 바람이 강하게 부는 경우 강한 풍압이 구동팬을 강하게 치면서 구동팬이 필요 이상으로 과도하게 회전하게 되고, 이에 따라 장치의 구동계에 무리가 발생하여 안정적이지 못한 문제가 있고 내구성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 풍력으로 회전하는 구동팬이 바람이 강하게 부는 경우에도 저속으로 회전하도록 하여 안정하게 회전하도록하고 내구성을 향상시킬 수 있게 되는 풍력 저수지 수질 개선방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.

도 1 내지 도 4는 본 발명 풍력 저수지 수질 개선장치에 관한 도면으로서,

도 1은 사시도.

도 2는 부분 절결 평면도.

도 3은 부분 절결 측면도.

도 4는 도 3의 일부 확대도.

도 5는 요부 구성 및 작용을 보인 측면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

가 : 프레임부 나 : 구동부

다 : 수유도부 라 : 풍력 조절부

1, 2, 3 : 부력체 6 : 프레임

10 : 보호하우징 11 : 구동팬

12 : 축 13 : 동력변환부

20 : 수유도관 21 : 임펠러

22 : 축 30 : 제1 조절판

31 : 힌지부 32 : 제2 조절판

33 : 힌지부 34 : 탄성 복동부

35 : 지지봉 36 : 스프링

40 : 미끄럼접촉부재 41 : 경광등

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 풍력 저수지 수질 개선방법은 저수지에 부유하는 프레임 상부의 구동팬을 풍력으로 회전시키는 단계와, 상기 구동팬의 회전력에 의해 수중으로 돌출되게 설치한 임펠러를 회전시키는 단계와, 상기 임펠러의 회전력으로 저수지의 물을 인상시켜 순환시키는 단계를 행하여 물을 정화시키도록 되어 있다.

그리고, 본 발명의 풍력 저수지 수질 개선장치는 부력체를 이용하여 물에 부유하는 프레임에 풍력 구동부를 설치하여 풍력을 이용하여 저수지 등의 저부에 연장된 도관으로부터 저층수를 상층으로 끌어 올려 순환케 하는 저수지 수질 개선장치에 있어서, 복수 부력체를 부착하여 수면에 부유하면서 장치를 지지하는 프레임부와, 상기 프레임부의 상면에 양측의 동력변환부를 내장한 양쪽 보호하우징에 의지하여 구동팬이 축으로 축착되는 구동부와, 상기 구동부의 보호하우징 하측에서 저수지의 저부까지 수유도관이 연장되고 수유도관의 상측부에는 상기 구동팬의 구동력으로 회전하는 임펠러가 축으로 축착되는 수유도부와, 풍력을 조절하여 상기 구동팬을 안정하게 회전시키기 위한 풍력 조절부를 포함하여 구성된다.

상기 풍력 조절부는 프레임의 상부에 제1 조절판을 힌지부로 회전 가능하게 결합하고, 구동부와 제1 조절판의 선단부 사이에는 제2 조절판을 힌지부로 회전 가능하게 결합함과 아울러 제1 조절판의 선단부 하측에 제2 조절판의 후단부가 겹쳐지도록 결합하며, 복동을 위한 탄성 복동부를 구비하여 구성된다.

이하, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면에 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4는 본 발명 풍력 저수지 수질 개선장치에 관한 도면으로서, 도 1에는 프레임의 상부 구성을 발췌하여 보인 사시도, 도 2에는 부분 절결 평면도가 각각 도시되고, 도 3에는 구성 및 작용을 보인 부분 절결 측면도가 도시되어 있으며, 도 4에는 도 3의 일부 확대도가 도시되고, 도 5에는 구성 및 작용을 보인 요부 측면도가 도시되어 있다.

이에 도시한 바와 같이, 풍력 저수지 수질 개선장치는 부력체(1),(2),(3)를 부착하여 수면에 부유하면서 장치를 지지하는 프레임부(가)와, 상기 프레임부(가)의 상면에 양측의 동력변환부(13)를 내장한 양쪽 보호하우징(10)에 의지하여 구동팬(11)이 축(12)으로 축착되는 구동부(나)와, 상기 구동부(나)의 보호하우징(10) 하측에서 저수지의 저부까지 수유도관(20)이 연장되고 수유도관(20)의 상측부에는 상기 구동팬(11)의 구동력으로 회전하는 임펠러(21)가 축(22)으로 축착되는 수유도부(다)와, 풍력을 조절하여 상기 구동팬(11)을 안정하게 회전시키기 위한 풍력 조절부(라)를 포함하여 구성되어 있다.

프레임부(가)는 알루미늄과 같은 금속재 또는 합성수지재를 이용하여 가로대(4)와 세로대(5)로 프레임(6)을 형성하고, 그 저부에 부력체(1),(2),(3)를 고정 설치한 것으로서 도시한 예는 사각면체로 구성하였으나 필요에 따라서는 다각형, 원판형 등 여러 가지 다른 형태로 하여도 무방하며, 부력체(1),(2),(3)는 발포수지, 고무풍선, 금속재 압력용기 등이 사용될 수 있다.

구동부(나)는 양측 보호하우징(10)에 구동팬(11)이 축(12)으로 결합되어 있으며, 동력변환부(13)로 구동력을 전달하여 수유도부(다)의 임펠러(21)를 회전시키도록 되어 있다.

동력변환부(13)는 축(12)의 양단부에 고정되는 전동기어(14)와, 상기 전동기어(14)에 평기어부(15a)로 맞물리는 베벨기어(15)와, 상기 임펠러(21)의 축(22)의 상단부에 고정되어 상기 베벨기어(15)에 맞물리는 베벨기어(16)로 구성되어 있다.

이 동력변환부(13)는 양쪽 보호하우징(10)에 설치된 베벨기어(15),(16)에 의해 운동방향을 90°변환하며, 베벨기어(16)의 하측으로 임펠러(21)의 축(22)이 연결되도록 하되 이같은 동력전달구조를 축(12) 양측에 베벨기어의 회전방향이 서로 반대방향으로 되도록 설치하였다.

수유도부(다)는 프레임부(가)의 저부에 연결관(23)이 고정되고, 이 연결관(23)에 연결되어 길게 연장된 중공의 수유도관(20)의 하측부에는 유입구(20a)로 유입되는 물을 걸러주도록 거름막(24)이 설치되어 있다.

풍력 조절부(라)는 프레임(6)의 상부에 제1 조절판(30)을 힌지부(31)로 회전 가능하게 결합하고, 구동부(나)와 제1 조절판(30)의 선단부 사이에는 제2 조절판(32)을 힌지부(33)로 회전 가능하게 결합함과 아울러 제1 조절판(30)의 선단부 하측에 제2 조절판(32)의 후단부가 겹쳐지도록 결합하며, 복동을 위한 탄성 복동부(34)를 구비하여 된 것이다.

이 탄성 복동부(34)는 프레임(6)의 상면에 한 쌍의 지지봉(35)을 고정하고, 이 지지봉(35)의 상단부에 스프링(36)의 일단부를 연결하며, 스프링(36)의 타단부를 제2 조절판(32)의 후단부에 연결한 구성으로 되어 있다.

제1 조절판(30)의 선단부에 구름롤러와 같은 미끄럼접촉부재(40)를 결합하는 등의 처리를 하면 제2 조절판(32)의 상면에 부드럽게 접촉될 수 있다.

이 미끄럼접촉부재(40)는 예를들어 도 1과 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 조절판(30)의 선단부에 3개의 볼베어링을 축작하는 구성을 갖을 수 있다. 또, 미끄럼접촉부재(40)의 상단변부, 또는 저면 상단부 등의 적합한 위치에 결합된다.

상기 연결관(23)은 하측부가 물속에 침수되어 있어 상승된 저층수가 수면위로 솟구치지 않고 측방향으로 배출되도록 되어 있으며, 임펠러(21)는 하단부가 연결선(25)으로 프레임(6)에 연결되고, 또 프레임(6)에는 닻(7)이 연결선(8)으로 연결되어 있다.

그리고, 상기 양쪽 보호하우징(10) 위에는 야간에 주위에서 활동하는 배의 안전을 위하여 경광등(41)이 결합되어 있다.

이같은 구성을 갖는 본 발명 수질 개선장치의 작동관계는 다음과 같다.

도 2에 도시한 화살표 W방향으로 바람이 불어오면 구동부(나)의 구동팬(11)이 풍력에 의해 회전하기 시작하고, 축(12)이 회전함에 따라 전동기어(14), 베벨기어(15),(16)가 회전하며, 축(22)이 회전하면서 임펠러(21)가 회전하여 물을 도 3 및 도 4의 도시한 화살표 F방향으로 끌어 올려 유동시킨다.

그리고, 양측 보호하우징(10)의 동력변환부(13)가 변환시키는 구동력에 의해양쪽의 임펠러(21)가 회전하면서 양쪽의 베벨기어(15),(16)의 회전방향이 서로 반대방향으로 회전하도록 설치하였으므로 물을 저층에서 흡입하되 한쪽으로 쏠리는 현상이 없이 좌우 균형이 이루어지면서 흡입하여 유동시키는 것이다.

또한, 바람이 강하게 불면 제1 조절판(30)이 스프링(36)의 탄력을 이기고 회전하며, 제1 조절판(30)의 선단부가 제2 조절판(32)의 후단부를 미끄럼접촉부재(40)에 의해 부드럽게 미끄럼 접촉되면서 위에서 눌러 제2 조절판(32)이 회전하고, 그 선단부가 상측으로 올라감에 따라 구동부(나)에 작용하는 풍량이 감소하여 안정하게 회전한다.

바람의 강도가 다시 약해지면 제1 조절판(30)과 제2 조절판(32)이 스프링(36)의 복원력에 의해 복동된다.

이와 같이 본 발명 장치를 충분히 가동시킨 후 연결선(25)을 당기어 하측의 거름막(24)을 청소하면 물이 계속 원활하게 흐르도록 할 수 있다.

상기 구동팬(11)은 예를들어 직경 2m, 길이 5m 정도의 크기로 제작할 수 있으며, 구동팬(11)과 그외 다른 부품들의 제작 치수는 설치장소에 따라 다양하게 임의로 정하여 설치할 수 있다.

본 발명은 저수지 등의 심층수를 표층으로 순환시키되 자연의 풍력을 동력으로 이용하므로 설치가 완료된 후 특별한 보수가 필요 없고, 경제적으로 매우 유리하게 설치 및 유지 보수할 수 있으며, 특히 바람이 강하게 부는 경우에도 풍량 조절판에 의해 강도를 조절하여 구동팬을 회전시킴으로써 동작이 안정되고 내구성이연장되는 이점이 있다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 부력체를 물에 부유하는 프레임에 풍력 구동부를 설치하여 풍력을 이용하여 저수지 등의 저부에 연장된 도관으로부터 저층수를 상층으로 끌어올려 순환케 하는 저수지 수질 개선장치에 있어서, 복수 부력체(1),(2),(3)를 부착하여 수면에 부유하면서 장치를 지지하는 프레임부(가)와, 상기 프레임부(가)의 상면에 양측의 동력변환부(13)를 내장한 양쪽 보호하우징(10)에 의지하여 구동팬(11)이 축(12)으로 축착되는 구동부(나)와, 상기 구동부(나)의 보호하우징(10) 하측에서 저수지의 저부까지 수유도관(20)이 연장되고 수유도관(20)의 상측부에는 상기 구동팬(11)의 구동력으로 회전하는 임펠러(21)가 축(22)으로 축착되는 수유도부(다)와, 풍력을 조절하여 상기 구동팬(11)을 안정하게 회전시키기 위한 풍력 조절부(라)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 풍력 저수지 수질 개선장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 풍력 조절부(라)는 프레임(6)의 상부에 제 1 조절판(30)을 힌지부(31)로 회전 가능하게 결합하고, 구동부(나)와 제 1 조절판(30)의 선단부 사이에는 제 2 조절판(32)을 힌지부(33)로 회전 가능하게 결합함과 아울러 제 1 조절판(30)의 선단부 하측에 제 2 조절판(32)의 후단부가 겹쳐지도록 결합하며, 복동을 위한 탄성 복동부(34)를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 풍력 저수지 수질 개선장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 양쪽 보호 하우징(10)의 상측에는 경광등(41)을 결합하여 구성된 것을 특징으로 하는 풍력 저수지 수질 개선장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 탄성 복동부(34)는 프레임(6)의 상면에 한 쌍의 지지봉(35)을 고정하고, 이 지지봉(35)의 상단부에 스프링(36)의 일단부를 연결하며, 스프링(36)의 타단부를 제 2 조절판(32)의 후단부에 연결하여 구성된 것을 특징으로 하는 풍력 저수지 수질 개선장치.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 조절판(30)의 선단부 하측에는 제 2 조절판(32)의 후단부 상면에 미끄럼 접촉되도록 미끄럼접촉부재(40)를 결합하여 구성된 것을 특징으로 하는 풍력 저수지 수질 개선장치.