KR100459785B1

KR100459785B1 - 수질개선장치

Info

Publication number: KR100459785B1
Application number: KR10-2002-0011170A
Authority: KR
Inventors: 남직현
Original assignee: 남직현
Priority date: 2002-03-02
Filing date: 2002-03-02
Publication date: 2004-12-08
Also published as: KR20030071910A

Abstract

본 발명에 의한 수질개선장치는 회전익을 구비하여 바람에 의하여 풍차를 돌림으로써 회전력을 발생시키는 동력발생부, 체임버와 그 안에 패킹된 상태에서 이동가능하게 설치된 플런저를 구비하여 상기 동력발생부에서 발생한 회전력을 이용하여 플런저를 운동시킴으로써 체임버내에 음압을 발생시키는 음압발생부, 일단이 상기 음압발생부에 연결되고 타단은 수면 아래에 위치하는 배관을 구비하여 상기 음압발생부에서 발생한 음압에 의하여 수면아래의 물을 수면위로 흡인하는 흡수부, 상기 음압발생부의 체임버와 연결되어 형성되고 상기 흡수부를 통해 흡입된 물을 수면위로 배출하는 배수부, 및 공기를 공급하여 수중에서 폭기하게 하는 공기공급부를 포함한다. 본 발명에 의하면 무한동력인 풍력을 이용하여 풍차를 회전시킴으로써 수중 깊은 곳에 침전물을 함유한 물을 수면 근처로 끌어올려 배출하고 수중에서 공기를 폭기하게 하여 자연수계의 자정능력을 최대로 활용하여 수질을 개선할 수 있다.

Description

수질개선장치{Water purifying apparatus}

본 발명은 수질개선장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍력을 동력원으로 활용하여 하천, 바다 등의 깊은 곳에 있는 혼탁한 침전물을 포함한 물을 수면위로 끌어올려 배출함으로써 상부와 하부의 물이 순환하도록 하여 자연환경의 자정능력에 의한 수질개선효과를 얻고자 하는 것이다.

일반적으로, 생활하수나 공장폐수에는 인, 질소 등의 물질이 많이 포함되어 있어 이러한 생활하수나 공장폐수가 유입되는 하천과 바다의 물은 인산염이나 질산염 등의 영양 염류가 점점 증가하여 부영양화를 초래하게 된다.

물이 부영양화되면 식물성 플랑크톤이 갑자기 증가하여 적조 현상이 발생하고 용존산소량이 감소하여 물고기, 조개류 등이 폐사하는 원인이 된다.

하수(下水) 및 폐수를 처리하는데 고도의 기술적 정수처리장치가 필요하게 되며, 일반가정에서도 인의 함량이 적은 세제를 사용하도록 하고 도시나 농촌에서의 폐기물 처분을 통제하기 위한 법적 통제수단도 강구되어야 한다.

한편, 수계의 부영양화를 방지하기 위해서는 수중의 용존산소량을 증대시킬 필요가 있는데, 이를 위해서 폭기법(暴氣法)이 주로 사용되고 있다. 폭기법은 공기를 수중으로 주입하여 산소를 공급하고 공기의 움직임을 이용해 수중의 교반을 촉진시키는 방법이다.

종래의 하천, 바다의 자정능력에 의한 수질개선을 도모하는 방법으로는 전기모터를 이용하여 프로펠러를 회전시킴으로써 수중물질의 교반이 이루어지게 하는 방법 및 에어블러워(air-blower)를 이용하여 수중에 공기를 불어넣어 주는 방법이사용되고 있었다.

또한, 화학물질을 투입하여 오염원을 중화시키는 방법도 사용되고 있었다.

상기와 같이 구성된 종래 수계의 부영향화 방지를 위한 수질개선장치는 대부분 전기에 의한 동력을 이용하는 것이어서 장기간 사용하기에는 유지 및 관리에 많은 문제점이 있었다.

또한, 화학물질을 투입하는 방식은 화학물질의 값이 고가이며 복잡다기한 수계환경의 일면만을 고려하여 단기적으로는 효과를 볼 수도 있으나 장기적 관점에서는 오히려 수질의 악화를 초래하는 문제점이 있어 사용에 많은 주의가 필요한 실정이다.

본 발명의 목적은 자연에 풍부한 무한에너지인 풍력을 활용하여 펌프장치에 의해 수중 깊은 곳의 오염된 침전물을 수면으로 끌어올려 배출하여 순환시키고 공기를 주입하여 수중에서 폭기(暴氣)하도록 함으로써 자연수계의 자정능력을 극대화시켜 저렴한 운용비용으로 최대의 환경개선효과를 거둘 수 있는 수질개선장치를 제공하고자 하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 바람이 불지 않을 경우에 태양열에너지를 이용하여 동작을 계속할 수 있도록 한 수질개선장치를 제공하고자 하는데 있다.

도1은 본 발명에 따른 수질개선장치의 제1실시예의 개략 사시도이다.

도2는 도1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절개한 개략 단면도이다.

도3은 본 발명에 따른 수질개선장치의 제2실시예의 단면도이다.

도4는 본 발명에 따른 수질개선장치의 펌핑유닛 부분을 확대한 사시도이다.

도5A, 도5B 및 도5C는 본 발명에 따른 수질개선장치의 풍차(110)에 의해서 펌핑유닛(210)의 요동빔(214)이 소정각도만큼 회전하는 과정을 개략적으로 도시한 것이다.

도6은 본 발명에 따른 수질개선장치의 제3실시예를 개략적으로 나타낸 일부절개 사시도이다.

도7은 본 발명에 따른 수질개선장치의 제4실시예를 나타낸 평면개략도이다.

도8은 도7의 수질개선장치의 개략적인 작동도이다.

도9는 도8의 충전장치(142)의 회로도이다.

*도면중 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 몸체부 3: 하부구조

10: 동력발생부 20: 플랫폼

30: 흡수관부(吸水管部) 40:공기공급유닛

50: 공기혼합용 밀폐탱크 110: 풍차

130: 회전축 140: 태양열에너지동력발생부

141:태양전지모듈 142: 충전장치

143: 납축전지 210: 펌핑유닛(pumping unit)

211: 체임버(chamber) 212: 플런저(plunger)

213: 지지판 214: 요동빔

215: 횡봉

231: 내측회전축 지지베어링 232: 외측회전축 지지베이링

240: 펌핑유닛 241: 체임버

242: 이송나사 243: 블레이드

250: 제어유닛 260: 센서부

270: 스위치 280: 감속모터

290: 동력전달유닛 291: 베벨기어

292: 크라운휠 기어 293: 고정지지축

294, 296: 스프로킷 295: 체인

310: 유입관(流入管) 320: 입상 도수관(立上導水管)

321: 공기배출 스트로 410: 도수관(導水管)

420: 수차(水車) 440: 연결관

본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 회전익을 구비하여 바람에 의하여 풍차를 돌림으로써 회전력을 발생시키는 동력발생부; 체임버와 상기 체임버내에 패킹된 상태에서 이동가능하게 설치된 플런저를 구비하여 상기 동력발생부에서 발생한 회전력을 이용하여 플런저를 운동시킴으로써 체임버내에 음압을 발생시키는 음압발생부; 일단이 상기 음압발생부에 연결되고 타단은 수면아래에 위치하는 배관을 구비하여 상기 음압발생부에서 발생한 음압에 의하여 수면아래의 물을 수면위로 흡인하는 흡수부; 및 상기 음압발생부의 체임버와 연결되어 형성되고 상기 흡수부를 통해 흡입된 물을 수면위로 배출하는 배수부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수질개선장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 회전익을 구비하여 바람에 의하여 풍차를 돌림으로써 회전력을 발생시키는 동력발생부; 체임버와 상기 체임버내에 패킹된 상태에서 회전가능하게 설치된 이송나사를 구비하여 상기 동력발생부에서 발생한 회전력을 이용하여 이송나사를 회전시킴으로써 체임버 하부의 물을 상부로 이송하여 전체적으로 음압을 발생시키는 음압발생부; 일단이 상기 음압발생부에 연결되고 타단은 수면아래로 위치하는 배관을 구비하여 상기 음압발생부에서 발생한 음압에 의하여 수면아래의 물을 수면위로 흡인하는 흡수부; 및 상기 음압발생부의 체임버와 연결되어 형성되고 상기 흡수부를 통해 흡입된 물을 수면위로 배출하는 배수부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수질개선장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

한편, 상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 위 수질개선장치에 추가하여, 태양의 복사열을 흡수하여 전기에너지로 전환하여 저장하는 태양전지모듈; 상기 태양전지모듈로부터 출력된 전력이 소정전압 이상일 경우 바이패스시킴으로써과충전을 방지하는 과충전보호회로 및 상기 태양전지모듈로부터 출력된 전력이 소정전압 이하일 경우 소정전압으로 승압시키는 멀티바이브레이터 승압회로를 구비한 충전장치; 상기 충전장치로부터 전력을 공급받아 화학에너지로 저장하는 축전지; 상기 풍차의 회전속도를 감지하는 감지부; 상기 감지부로부터 검출한 풍차의 회전속도가 소정속도 이하이면 구동신호를 출력하고 상기 회전속도가 소정속도 이상이면 구동중지신호를 출력하는 제어유닛; 상기 제어유닛으로부터의 제어신호에 의해서 작동하되, 상기 구동신호일 경우에는 상기 축전지로부터 인가되는 전력을 구동모터에 전달하고, 상기 구동중지신호일 경우에는 상기 축전지로부터 인가되는 전력을 구동모터에 전달하지 않도록 하는 절환부; 상기 절환부를 통하여 전달받은 상기 축전지의 출력전력에 의하여 회전력을 발생시키는 구동모터; 를 포함한 태양에너지동력발생부를 더 구비하여,바람이 불지 않는 경우에도 상기 태양전지모듈에서 획득한 에너지를 이용하여 상기 구동모터를 운전하여 상기 풍차를 강제로 돌림으로써 상기 음압발생부의 작동이 계속되도록 하는 것을 특징으로 하는 수질개선장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하 본 명세서의 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명에 의한 수질개선장치의 제1실시예의 개략적 사시도이며, 도2는 도1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절개한 개략단면도이고, 도4는 펌핑유닛(210) 부분의 확대사시도이다.

본 발명에 따른 수질개선장치는 크게 몸체부(1)와 하부구조(3)으로 나뉜다.몸체부(1)는 동력발생부(10)와 플랫폼(20)으로 구성되어 있으며, 하부구조(3)는 흡수관부(吸水管部, 30), 공기공급유닛(40), 공기혼합용 밀폐탱크(50)으로 구성되어 있다.

동력발생부(10)는 풍차(110)로 구성되어 있다. 풍차(110)의 회전축은 내측회전축(111)과 외측회전축(112)으로 구성되어 있다. 내측회전축(111)은 플랫폼(20)의 중앙에 수직으로 입설되며, 외측회전축(112)은 내측회전축(111)의 바깥쪽으로 내측회전축 지지베어링(231)을 사이에 두고 둘러싸는 형상으로 입설된다.

풍차(110)의 회전익은 다양한 형상으로 제작할 수 있지만, 본 실시예에서는 가장 저렴한 비용으로 제작할 수 있는 간단한 형상을 제시하였다. 즉, 내측회전축(111)의 상단에 고정설치된 상측밀대(120b)와 외측회전축(112)의 상단 외주에 고정설치된 하측밀대(120a)의 각 양단에 반구체(半球體)를 부착한다. 반구체의 곡면부분은 바람흐름면(111b, 112b)이며, 평면부분은 바람맞이면(111a, 112a)이어서 어느 방향으로부터 바람이 불던 풍차는 동일한 방향(도1의 경우 플랫폼을 위에서 내려다 본 평면도에서 시계반대방향)으로 회전하게 된다.

내측회전축(111)과 외측회전축(112) 사이에는 내측회전축 지지베어링(231)이 아래위로 설치되고, 외측회전축(112)과 플램폼(20)의 내벽면 사이에는 외측회전축 지지베어링(232)이 아래위로 설치되어 있어서, 내측회전축(111)과 외측회전축(112)은 풍력에 따라 자유로이 회전할 수 있다. 내측회전축(111)에 연결된 상측밀대(120b)가 걸림봉(120c)에 걸리면 상하 회전축(111,112)의 회전력이 배가되므로 바람이 약할 경우에도 펌핌작용을 원활히 수행할 수 있다.

플랫폼(20)은 물에 뜨는 재료로 제작할 수도 있고 부식방지처리가 된 금속제로 제작하여 플랫폼의 주변에 부표(buoy)를 연결하여 물에 뜨게 할 수도 있다. 플랫폼(20)이 물길에 휩쓸려 떠내려가는 것을 방지하기 위하여 플랫폼(20) 주변에 앵커(anchor)고정 장치를 부착하고 앵커를 하천의 바닥에 내려 플랫폼의 위치를 고정할 수 있다.

플랫폼(20)에는 펌핑유닛(pumping unit, 210)이 설치되는데, 펌핑유닛(210)은 체임버(chamber, 211), 플런저(plunger, 212), 지지판(213), 요동빔(214), 횡봉(215), 고정쇠(216), 흡인케이블(218) 및 입배수변(219a, 219b)으로 구성되어 있다.

체임버(211)는 플랫폼(20)의 내부에 고정되고 상부가 플랫폼 외부로 노출되며, 체임버의 하부 벽면에는 입수변(219a)이 설치되고 상부벽면에는 배수변(219b)이 설치된다. 체임버(211)내부에서 상하 운동가능하게 재치된 플런저(212)는 그 가장자리에 패킹처리가 되어 있어서 플런저가 상승하면 아래쪽의 공기가 위로 이동하지 못하여 체임버의 아래쪽에 음압(陰壓)이 발생하게 된다. 흡인케이블(218)은 그 일단이 플런저(212)의 상면에 고정되고 타단이 체임버(211)의 상면의 관통구를 통하여 요동빔(214)의 말단에 형성된 구멍에 걸려 고정쇠(216)에 의해서 고정된다.

지지판(213)은 체임버(211)의 양쪽으로 대칭되게 입설되며, 요동빔(214)은 양 지지판(213) 사이에서 횡봉(215)에 의하여 회동가능하게 고정된다. 요동빔(215)이 횡봉(215)과 결합한 부분의 양측으로 고정링(217)이 나사에 의해서 조여져 끼워짐으로써 요동빔(214)이 좌우 움직이는 것을 방지한다.

흡인케이블(218)은 요동빔(213)의 하단에 형성된 연결구멍을 통과하여 고정쇠(216)에 의하여 고정된다.

풍력에 의하여 펌핑유닛(210)에 음압이 발생하는 메커니즘을 도5A, 도5B 및 도5C를 참고하여 설명하면 다음과 같다. 풍차(110)가 회전하면서 외측회전축(112)에 연결된 하측밀대(120a)가 요동빔(214)을 밀게 되면, 요동빔(214)은 양 지지판(213)에 대하여 회전가능하게 재치되어 있으므로 하측밀대(120a)가 밀지 않을 때는 도5A와 같은 위치에 있다가 점차로 도5B, 도5C 와 같이 화살표 방향으로 회전하게 된다.

요동빔(214)이 회전하면 하단부의 구멍에 고정된 흡인케이블(218)이 끌어당겨지게 되며 흡인케이블(218)의 아래쪽 단부에 고정된 플런저(212)가 상방으로 이동하게 된다. 플런저(212)가 상승하면 플런저(212)의 상방의 체크밸브(212a)가 닫혀 플런저(212) 아래쪽에 음압(陰壓)이 발생한다. 하부구조(3)의 흡수관부(30)을 통하여 수면아래 깊은 곳의 물이 체임버 안으로 빨려 들어와 배수변(219b)을 통하여 외부로 배출된다.

하측밀대(120a)가 지나간 뒤에는 플런저(212)는 그 자체 중량에 의해서 하강하며 체크밸브(212a)가 열려 물이 플런저위로 올라온다.

하부구조(3)의 흡수관부(30)은 유입관(310) 및 입상 도수관(立上導水管, 320)으로 구성된다. 흡수관부는 사이폰관의 원리를 이용하여 깊은 곳의 물을 최소한의 흡인력으로 빨아올리기 위하여 도1에 도시한 바와 같이 전체적으로 누운 'ㄹ'자 형상으로 설계하는 것이 바람직하다. 유입관(310)과 입상도수관(320)의 직경은본 장치를 설치하는 곳의 풍력의 세기와 펌핑유닛(210)의 용량을 고려하여 적절한 굵기로 조정하는 것이 바람직하다.

유입관(310)의 한쪽은 유입구(311)이며, 다른 한쪽은 테이퍼 엔드(313)로서 점차적으로 직경이 감소하면서 개구되어 있다. 유입관(310)의 테이퍼 엔드(313)의 상방에는 입상도수관(320)이 설치되어 위로는 체임버(211)의 입수변(219a)에 연결되고, 하방으로는 테이퍼엔드(323)로서 점차적으로 직경이 감소하면서 개구되어 있다. 유입관(310)과 입상도수관(320)은 양 테이퍼엔드(313, 323) 사이에 소정거리를 이격시켜 유입관(310)을 통해 빨려 들어온 물이 테이퍼엔드(313)를 거치면서 좁아진 면적을 통과하느라 유속이 빨라진다.

한편, 공기공급유닛(40)은 플랫폼(20)의 하부에 고정되며 공기공급유닛(40)의 측부에 도수관(導水管,410)이 관통설착된다. 공기공급유닛(40)의 내부에는 수차(420)를 회전 가능하게 지지하기 위한 지지축(422)이 설치되어 있다. 도수관(410)으로부터 유입되는 물이 중력낙하하면서 물받이판(421)을 때리면 수차(420)가 회전한다. 이때, 플랫폼(20)의 상방으로 노출된 공기유입관(450)을 통해 유입된 공기와 도수관(410)을 통해 유입된 물이 함께 섞여 연결관(400)을 거쳐 공기혼합용 밀폐탱크(50)로 흘러내린다.

공기공급유닛(40)의 공기와 물이 공기혼합용 밀폐탱크(50)로 이송되는 이유는 공기혼합용 밀폐탱크(50)의 내부에서 유입관(310)과 입상도수관(320)의 양 테이퍼엔드(313, 323) 사이에 물의 유속이 빨라져 탱크내부의 전체적인 압력이 감소하였기 때문이다.

공기를 입상도수관(320) 외부로 배출하여 폭기(暴氣)효과를 거두기 위해 입상도수관(320)내에 공기인입변(322)을 설치하고 공기인입변(322)의 중앙에서 입상도수관(320)외측까지 연결되는 공기배출스트로(321)를 여러개 설치하였다. 공기배출 스트로(321)는 입상도수관(320)의 직경의 1/10 미만으로 제작하여 입상도수관(320)의 둘레를 따라 적당한 간격으로 설치하되, 공기인입변(322)에 결합된 단부보다 외부에 노출된 단부가 높은 위치에 놓이도록 비스듬히 설치하는 것이 바람직하다. 입상도수관(320)의 중심부분을 따라 뭉쳐 상승하던 공기방울은 공기인입변(322)안으로 빨려들어가며 공기배출스트로(321)로부터 수중으로 폭기(暴氣)된다.

도1에 도시된 제1실시예로서의 수질개선장치는 3개의 펌핑유닛이 한번에 작동하는 것이 아니라 풍차가 회전하는 방향으로 3개의 펌핑유닛이 순차적으로 작동하게 된다.

도3에는 본 발명에 따른 수질개선장치의 제2실시예가 도시되어 있다. 도1과의 차이점은 공기공급유닛(40)이 하나만 설치되어 있고 공기공급유닛(40)으로부터의 연결관(440)이 분기되어 각각의 공기혼합용 밀폐탱크(50)에 연결되고 있다는 점이다.

도6에는 본 발명에 따른 수질개선장치의 제3실시예가 도시되어 있다. 앞선 실시예들과 달리 제3실시예에서는 펌핑유닛(240)이 이송나사(242)가 회전하면서 블레이드(243)를 따라 체임버(241) 하부의 물이 상부로 점차로 이송되고 배수변를 통해 체임버(241) 밖으로 배출되게 되어 있다. 하측밀대(120a)의 양단에 고정된 반구체와 상측밀대(120b)의 양단에 고정된 반구체가 서로 반대형상을 하고 있기 때문에 하측밀대(120a)는 시계방향으로 회전하고, 상측밀대(120b)는 시계반대방향으로 회전한다. 외측회전축(112)의 회전에 의하여 체임버(241) 자체가 회전하는 방향과 이송나사(242)의 회전방향이 정반대가 되므로 물의 상대적인 상승속도는 더 빨라지게 된다.

흡수관부(30)를 통해 유입된 물은 절곡통로(246)를 거쳐 체임버(241) 내부로 빨려들어온다. 이송나사(242)의 중심축 하단은 지지베어링(231)에 의해 회전가능하게 지지되며, 그 상단은 내측회전축(111)과 결합된다.

도7, 도8 및 도9에는 본 발명에 따른 수질개선장치의 제4실시예가 도시되어 있다. 제4실시예는 바람이 불지 않을 경우에도 펌핑작용을 계속할 수 있도록 태양전지를 이용한 구동장치를 추가적으로 구비한 것이다.

제4실시예의 수질개선장치는 태양열에너지동력발생부(140), 제어유닛(250), 센서부(260), 스위치(270), 감속모터(280) 및 동력전달유닛(290)으로 구성되어 있다.

도7 및 도8을 참조하면, 태양열에너지동력발생부(140)는 태양의 복사열을 받아들여 전기에너지로 저장하는 태양전지모듈(141)과 상기 태양전지모듈로부터 출력되는 전압을 조정하여 납축전지(143)에 전력을 인가하는 충전장치(142)로 구성되어 있다.

도10은 충전장치(142)의 상세회로도이다. 스위칭회로(142c)는 태양전지모듈(141)의 전압의 변화에 따라 C접점 릴레이(RL)를 이용하여 과충전보호회로(142a) 및 멀티바이브레이터승압회로(142b)를 태양전지모듈(141)에 선택적으로 연결한다. 전압이 일정수준 이상 높으면 전자석(M)의 자력이 증가하여 C접점 릴레이(RL)의 가동접점(c)이 일측 고정 접점(a)에 연결되어 태양전지모듈(141)의 출력전력이 과충전보호회로(142a)측으로 연결된다. 만약, 전압이 충전기준전압 이하로 떨어지면 전자석(M)의 자력이 감소하여 가동접점(c)이 타측고정접점(b)에 연결됨으로써 멀티바이브레이터승압회로(142b)가 태양전지모듈(141)에 연결된다.

과충전보호회로(142a)에는 전압조절기(P)가 있어서 과충전에 의한 축전지의 손상을 피할 수 있도록 한다. 제너다이오드(ZD1)의 제너전압 이상이 전압조절기(P)에서 발생하면 트랜지스터(Q4)가 턴온되어 전력을 바이패스 시키므로 과충전을 방지하게 된다.

멀티바이브레이터 승압회로(142b)는 날씨가 흐려 태양전지모듈(141)의 출력전력이 약할 경우에 두개의 트랜지스터(Q1,Q2)와 콘덴서(C1,C2) 및 저항(R1,R2)의 상호작용에 의하여 발진을 일으키면서 트랜스(T)를 통해 승압시키는 역할을 한다.

도8은 도7의 제4실시예의 개략적인 작동도이다.

센서부(260)에서 감지한 풍차(110)의 회전속도값이 제어유닛(250)에 입력되면 제어유닛(250)에서는 회전속도를 기준값과 비교하여, 기준속도값 이하이면 구동신호를 스위치(270)에 인가하며, 그 반대이면 구동중지신호를 인가한다.

태양전지모듈(141)에서 전기에너지로 바뀐 태양열 에너지는 충전장치(142)에 의해서 축전지(143)를 충전시킨다. 축전지(143)는 스위치(270)를 거쳐 감속모터(280)에 연결되므로, 제어유닛(250)으로부터 구동신호가 출력되는 경우에는 스위치(270)가 닫혀 감속모터(280)가 구동된다. 감속모터(280)의 회전력은 베벨기어(291), 스프로킷(294), 체인(295)에 의해서 풍차의 외측회전축(112)을 돌린다.

바람이 세게 불어 풍차가 기준속도 이상으로 빨리 돌면 센서부(260)가 회전속도를 감지하여 제어유닛(250)에서 구동중지신호를 출력한다. 바람이 세게 불어 감속모터(280)에 의해 제공된 스프로킷(294)의 회전속도보다 풍차가 빨리 회전할 경우에는 스프로킷(294 혹은 296)의 내부에 장착한 라체트장치(미도시)에 의하여 외치(外齒)가 고정지지축(293)에 고정된 내치(內齒)보다 빨리 미끄러져 회전한다.

본 발명의 제4실시예에서는 바람이 세게 불을 경우 풍차의 회전에 의하여 펌핑작용을 하고, 바람의 세기가 약하거나 전혀 바람이 불지 않을 경우에는 태양전지장치에서 발생한 전기력을 이용하여 강제로 풍차를 돌림으로써 펌핑작용을 계속할 수 있다.

제4실시예의 태양열에너지 동력발생장치는 앞선 제1내지 제3실시예에 모두 적용 가능하다.

본 발명은 풍력에 의하여 수중 깊은 곳의 침전물이 많은 함유된 물을 수면근처로 끌어올려 배출함으로써 자연수계환경의 자정능력에 의한 수질개선효과를 극대화하는 장점이 있다. 뿐만 아니라 별도의 에어 블로워가 필요없이 동일한 풍력동력을 이용하여 폭기작업을 수행하므로 하나의 설비로 물 순환효과와 폭기효과를 달성하는 뛰어난 장점이 있다.

또한, 본 발명은 태양열에너지동력발생장치를 구비함으로써 바람의 세기가약하거나 전혀 불지 않는 경우에도 태양열에너지를 이용하여 풍차를 돌림으로써 펌핑작용이 계속되도록 하여 수질개선기능의 항상성을 유지할 수 있는 장점이 있다.

Claims

회전익을 구비하여 바람에 의하여 풍차를 돌림으로써 회전력을 발생시키는 동력발생부;

체임버와 상기 체임버내에 패킹된 상태에서 이동가능하게 설치된 플런저를 구비하여 상기 동력발생부에서 발생한 회전력을 이용하여 플런저를 운동시킴으로써 체임버내에 음압을 발생시키는 음압발생부;

일단이 상기 음압발생부에 연결되고 타단은 수면아래에 위치하는 배관을 구비하여 상기 음압발생부에서 발생한 음압에 의하여 수면아래의 물을 수면위로 흡인하는 흡수부(吸水部); 및

상기 음압발생부의 체임버와 연결되어 형성되고 상기 흡수부를 통해 흡입된 물을 수면위로 배출하는 배수부(排水部);를 포함하는 것을 특징으로 하는 수질개선장치.
제1항에 있어서, 상기 동력발생부의 풍차는 회전익의 양면에 바람맞이면과 바람흐름면이 각각 대향하여 설치되어 바람의 방향과 관계없이 동일한 방향으로 회전하도록 하는 것을 특징으로 수질개선장치.
제1항에 있어서, 상기 음압발생부는

상기 체임버의 측면에 입상 설치된 지지대;

상기 지지대에 회동가능하게 설치된 요동빔; 및

일단이 상기 요동빔의 하단에 연결되고 타단이 상기 플런저의 상면과 연결된 흡인케이블을 구비하여,

상기 풍차가 회전하면서 상기 회전익이 상기 요동빔을 밀어 소정각도 요동시키면, 상기 요동빔의 하단에 연결된 흡인케이블이 상방으로 끌어당겨져 상기 플런저가 상방으로 이동함으로써 밀폐된 체임버 내에 음압이 발생하도록 하는 것을 특징으로 하는 수질개선장치.
제1항에 있어서,

내부에 수차가 회전가능하게 고정설치되고 수면아래에 위치하는 공기공급유닛;

상기 공급공급유닛의 상방으로 연결되어 수면 위로 노출된 공기유입관;

상기 공기공급유닛의 일부 벽면을 관통하여 설치되고 출수구가 상기 수차의 상방에 위치하는 도수관; 및

일단이 상기 공기공급유닛의 밑면과 연결되고 타단이 상기 흡수부에 합체된 연결관을 포함하는 공기공급부를 더 구비하여,

상기 도수관을 통하여 상기 공기공급유닛 내부로 유입되는 물의 중력낙하에 의해서 상기 수차가 회전하면 상기 공기유입관을 통하여 유입된 공기와 물이 혼합된 상태에서 상기 연결관을 통하여 상기 흡수부로 인입되는 것을 특징으로 하는 수질개선장치.
제4항에 있어서, 상기 흡수부는

양단중 일단에 유입구가 형성되고, 타단에는 점차적으로 직경이 감소하는 테이퍼엔드가 형성되며, 상기 음압발생부의 음압에 의하여 수면아래의 물을 상기 유입구로 흡인하는 유입관;

양단중 일단은 점차적으로 직경이 감소하는 테이퍼엔드로 형성되어 상기 유입관의 테이퍼엔드 부분의 상방으로 소정거리만큼 이격되어 대향하여 위치하고, 타단은 상방으로 연장되어 상기 체임버와 연결된 입상도수관;

외면에 형성된 복수의 관통구멍을 통하여 상기 유입관의 테이퍼엔드 쪽 배관과 상기 입상도수관의 테이퍼엔드 쪽 배관 및 상기 공기공급부의 연결관이 내부로 인입설치되되, 상기 연결관의 출구는 상기 유입관의 테이퍼엔드 및 상기 입상도수관의 테이퍼엔드 사이에 위치하는 공기혼합용 밀폐탱크; 및

상기 입상도수관의 외주면을 관통하여 일단이 입상도수관의 내부에 위치하고, 타단이 입상도수관의 외부에 위치한 공기배출스트로;를 구비하여,

상기 공기공급관으로부터 공급된 공기가 공기배출스트로를 통하여 입상도수관 외부로 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 수질개선장치.
회전익을 구비하여 바람에 의하여 풍차를 돌림으로써 회전력을 발생시키는동력발생부;

체임버와 상기 체임버내에 패킹된 상태에서 회전가능하게 설치된 이송나사를 구비하여 상기 동력발생부에서 발생한 회전력을 이용하여 이송나사를 회전시킴으로써 체임버 하부의 물을 상부로 이송하여 전체적으로 음압을 발생시키는 음압발생부;

일단이 상기 음압발생부에 연결되고 타단은 수면아래에 위치하는 배관을 구비하여 상기 음압발생부에서 발생한 음압에 의하여 수면아래의 물을 수면위로 흡인하는 흡수부; 및

상기 음압발생부의 체임버와 연결되어 형성되고 상기 흡수부를 통해 흡입된 물을 수면위로 배출하는 배수부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수질개선장치.
제1항 또는 제6항에 있어서,

태양의 복사열을 흡수하여 전기에너지로 전환하여 저장하는 태양전지모듈;

상기 태양전지모듈로부터 출력된 전력이 소정전압 이상일 경우 바이패스시킴으로써 과충전을 방지하는 과충전보호회로 및 상기 태양전지모듈로부터 출력된 전력이 소정전압 이하일 경우 소정전압으로 승압시키는 멀티바이브레이터 승압회로를 구비한 충전장치;

상기 충전장치로부터 전력을 공급받아 화학에너지로 저장하는 축전지;

상기 풍차의 회전속도를 감지하는 감지부;

상기 감지부로부터 검출한 풍차의 회전속도가 소정의 기준속도 이하이면 구동신호를 출력하고 상기 회전속도가 기준속도 이상이면 구동중지신호를 출력하는 제어유닛;

상기 제어유닛으로부터의 제어신호에 의해서 작동하되, 상기 구동신호일 경우에는 상기 축전지로부터 인가되는 전력을 구동모터에 전달하고, 상기 구동중지신호일 경우에는 상기 축전지로부터 인가되는 전력을 구동모터에 전달하지 않도록 하는 절환부; 및

상기 절환부를 통하여 전달받은 상기 축전지의 출력전력에 의하여 회전력을 발생시키는 구동모터; 를 포함한 태양열에너지동력발생부를 추가로 구비하여, 바람이 불지 않는 경우에도 상기 태양전지모듈에서 획득한 에너지를 이용하여 상기 구동모터를 운전하여 풍차를 강제로 돌림으로써 상기 음압발생부가 계속 작동하도록하는 것을 특징으로 하는 수질개선장치.