KR100788202B1

KR100788202B1 - 인공 폭기 장치

Info

Publication number: KR100788202B1
Application number: KR20060127523A
Authority: KR
Inventors: 변종윤
Original assignee: 효림산업주식회사
Priority date: 2006-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2007-12-26

Abstract

본 발명은 인공 폭기 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 공기압축장치로서 오일인젝션타입의 공기압축기를 사용하면서도 압축된 공기와 함께 유분이 배출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 마련된 인공 폭기 시스템을 제공하는 것이다. 그리고 본 발명의 또 다른 목적은 각 산기판의 폭기량을 조절하는 압력조절장치를 개선하여 수심변화에 따른 산기판의 압력조절작업을 보다 용이하게 조절할 수 있도록 마련된 인공 폭기 시스템을 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 또 다른 목적은 산기판의 구조를 개량하여 산기판을 자주 세척하지 않더라도 지속적으로 원활한 폭기작용을 수행할 수 있도록 마련된 인공 폭기 시스템을 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 또 다른 목적은 보다 효과적으로 각 호소나 하천의 특성을 고려하여 산기판의 배치위치를 결정할 수 있도록 함으로써 사용도중 산기판의 위치를 변경해야 하는 불편함이 없도록 하는 인공 폭기 시스템을 제공하는 것이다.

이를 위해 본 발명에 따른 인공 폭기 시스템은 오일인젝션타입의 공기압축기와, 상기 공기압축기로부터 토출되는 압축공기에 포함되어 있는 유분을 화학적 촉매산화반응을 통해 제거하도록 마련된 오일산화유닛을 구비하는 공기압축장치와; 상기 공기압축장치로부터 압축된 공기를 전달받아 분배하도록 마련된 복수의 분기관을 구비하며, 상기 각 분기관으로 공급되는 압축공기의 유량을 원격제어에 의해 자동적으로 조절할 수 있도록 마련된 분배장치와; 상기 각 분기관과 연결된 상태로 호스나 하천의 바닥에 배치되어 폭기작용을 수행하되, 공기배출구가 평소 닫혀진 상태를 유지하다가 전달받은 공기의 압력이 소정압력 이상일 경우에 한하여 벌어지며 미세기포를 배출시키도록 마련된 산기판;을 포함하여 구성된다.

Description

인공 폭기 장치{AN ARTIFICIAL AIR REACTOR DEVICE}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 인공 폭기 장치의 전체적인 구조를 대략적으로 도시한 구조도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 인공 폭기 장치의 구성을 도시한 구성도이다.

도 3은 도 2에 있어서, 공기압축장치의 구성을 구체적으로 도시한 구성도이다.

도 4는 도 3의 오일산화유닛의 구조를 발취하여 도시한 것으로, 일부를 절개하여 도시한 사시도이다.

도 5는 본 실시예에 따른 복수개의 산기판의 호소에 설치된 상태를 도시한 단면도이다.

도 6은 도 에 있어서 분배장치를 형성하는 압력조절유닛의 구성를 발취하여 도시한 구성도이다.

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 압력조절유닛의 제어흐름도이다.

도 8은 도 2의 산기판의 구조를 발취하여 도시한 사시도이다.

도 9는 도 8의 요부를 발취하여 확대도시한 사시도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10: 공기압축장치 11: 공기압축기

12: 오일산화유닛 12c: 촉매제

20: 분배장치 21: 분기관

22: 압력조절유닛 22a: 유량계

22b: 전동밸브 22c: PID 제어장치

30: 산기판 31a: 공기배출공

본 발명은 인공 폭기 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 호소나 하천 내에 강제로 산소를 공급하여 용존 산소 농도를 증가시킴으로서 호소나 하천의 오염을 방지하고 오염된 호소나 하천을 정화시킬 수 있도록 마련된 인공 폭기 장치에 관한 것이다.

일반적으로 호소나 하천 등은 시간이 지남에 따라 산소가 고갈되어 용존 산소량이 저하되는데, 이러한 용존산소량의 저하는 저층이 혐기성 상태가 되도록 하여 조류발생율을 증가시키고 퇴적물 내 인이 용출되도록 하거나 어류를 폐사시키게 되는 등 호소나 하천 오염의 주요 요인이 되고 있다.

따라서 최근에는 이러한 호소나 하천 내에 산소를 강제로 공급하여 용존산소량을 증가시킴으로써 호소나 하천의 오염을 방지하면서 오염된 상태의 호소나 하천이 정화될 수 있도록 하고 있는데, 이러한 산소의 강제 공급은 인공 폭기 장치를 통해 이루어진다.

이러한 종래 인공 폭기 장치는 통상 공기압축장치와, 복수개의 분기관을 포함하여 공기압축장치로부터 압축된 공기를 분배하도록 마련된 분배장치를 구비하며, 각 분기관으로 전달된 압축공기는 호소 등의 바닥 곳곳에 설치되는 산기판을 통해 폭기된다.

여기서 상기 공기압축장치로는 오일인젝션타입의 공기압축기나 무급유식 공기압축기가 모두 이용되고 있다. 또 상기 각 산기판으로 공급되는 공기의 압력이 일정할 경우 각 산기판이 위치되는 부위의 수심 차이에 따른 수압차로 인해 일부의 산기판에서는 폭기작용이 과다하게 수행될 수 있고 다른 일부의 산기판에서는 폭기작용 자체가 어려울 수 있으므로, 상기 분배장치는 각 산기판이 모두 원활한 폭기작용을 수행할 수 있도록 상기 각 분기관과 산기판 사이에 산기판으로 전달되는 공기의 압력을 개별적으로 조절하기 위한 압력조절밸브 더 구비하고, 상기 산기판으로는 기포를 방출시키기 위해 다수의 미세공이 형성된 것으로 주로 세라믹재질로 형성된 산기판이 사용되고 있다.

그러나 이러한 종래 인공 폭기 장치는 다음과 같은 여러 가지 요인으로 인해 전체적인 신뢰성이 저하되는 문제점을 가지고 있었다.

먼저 상기 공기압축장치로 사용되는 공기압축기 중 오일인젝션 타입의 경우 내부의 습동부가 오일에 의해 윤활됨에 따라 습동부의 마모를 효과적으로 줄일 수 있게 되지만, 이러한 오일인젝션타입 공기압축기는 압축되어 토출되는 공기 중에 소정량의 유분이 포함되기 마련이고, 이러한 오일은 다시 호소를 오염시키는 요인으로 작용하게 된다. 따라서 이를 방지하기 위해 최근에는 상기 무급유식 공기압축기를 많이 사용하고 있는데, 이러한 무급유식의 경우 가격이 비싸고 장시간 운전시 습동부가 과도한 마찰열로 인해 눌러 붙게 되어 자주 교체해 주어야 하는 번거로움이 있었다.

또한 분배장치에 마련되는 상기 압력조절밸브의 경우 각 분기관을 따라 안내되는 공기의 압력을 각 산기판의 수심 정도에 따라 달리 조절할 수 있도록 통상 수동밸브로 마련되는 반면, 호소 등의 수심은 계절에 따른 유량과 유속차이로 인해 수시로 바뀌게 되므로, 호소 등의 수심이 변화에 따라 각 산기판으로부터 배출되는 공기의 량을 적정상태로 유지하기 위해서는 작업자가 수시로 각각의 압력조절밸브가 위치되어 있는 곳까지 이동하여 이를 수동으로 조절해 주어야 하는 불편함이 있었다.

그리고 세라믹재질로 마련되는 상기 산기판의 경우 상기 미세공을 통해 호스 속의 물이 내부로 침투할 수 있는 구조를 갖게 되고, 이와 같이 상기 미세공으로 물이 침투되는 과정에서는 물 속에 있는 미생물이나 오염물질 등으로 인해 미세공이 자주 막히게 되면서 원활한 폭기 작용이 어렵게 되거나 막히지 않은 일부 미세공을 통해 큰 공기방울이 나오게 되면서 미세기포 생산효율이 저하되게 된다. 따라서 종래 이러한 인공 폭기 장치의 사용시에는 수시로 상기 산기판을 인양하여 염소가스 등으로 산기판을 세척하는 작업을 수행하게 되면서 과도한 비용이 쓰이게 되는 문제점이 있었다.

또 종래 이러한 인공 폭기 장치의 경우 상기 각 산기판을 특정한 검증 없이 단순히 경험상의 값을 이용하여 적절한 곳에 배치하고 있는데, 이때는 각 호소나 하천마다 다른 특성들이 산기판의 배치 결정에 고려되지 않게 되어 사용도중 다시 산기판의 배치 위치를 자주 변경하여야 하는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 공기압축장치로서 오일인젝션타입의 공기압축기를 사용하면서도 압축된 공기와 함께 유분이 배출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 마련된 인공 폭기 장치를 제공하는 것이다.

그리고 본 발명의 또 다른 목적은 각 산기판의 폭기량을 조절하는 압력조절장치를 개선하여 수심변화에 따른 산기판의 압력조절작업을 보다 용이하게 조절할 수 있도록 마련된 인공 폭기 장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 산기판의 구조를 개량하여 산기판을 자주 세척하지 않더라도 지속적으로 원활한 폭기작용을 수행할 수 있도록 마련된 인공 폭기 장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 보다 효과적으로 각 호소나 하천의 특성을 고려하여 산기판의 배치위치를 결정할 수 있도록 함으로써 사용도중 산기판의 위치를 변경해야 하는 불편함이 없도록 하는 인공 폭기 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 인공 폭기 장치는 오일인젝션타입의 공기압축기와, 상기 공기압축기로부터 토출되는 압축공기에 포함되어 있는 유분을 화학적 촉매산화반응을 통해 제거하도록 마련된 오일산화유닛을 구비하는 공기압축장치와; 상기 공기압축장치로부터 압축된 공기를 전달받아 분배하도록 복수의 분기관을 구비하며, 상기 각 분기관으로 공급되는 압축공기의 유량을 원격제어에 의해 자동적으로 조절할 수 있도록 마련된 분배장치와; 상기 각 분기관과 연결된 상태로 호스나 하천의 바닥에 배치되어 폭기작용을 수행하되, 공기배출구가 평소 닫혀진 상태를 유지하다가 전달받은 공기의 압력이 소정압력 이상일 경우에 한하여 벌어지며 미세기포를 배출시키도록 마련된 산기판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 오일산화유닛은 상기 공기압축기를 통해 압축된 압축공기를 통과시키도록 마련된 통과유로와, 상기 유분을 형성하는 탄화수소를 활성화시켜 산화시키도록 상기 통과유로 상에 충진된 촉매제를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 분배장치는 상기 각 분기관과 산기판 사이에 마련되는 것으로 상기 분기관을 따라 유동하는 압축공기의 유량을 측정하는 유량계와, 상기 분기관을 따라 유동하는 압축공기의 유량을 조절하도록 마련된 전동밸브와, 상기 산기판으로 공급되는 압축공기 유량을 원격지에서 입력되는 목표 유량값에 도달시키기 위해 상기 목표 유량값과 상기 유량계를 통해 측정된 압축공기의 현재 측정 유량값의 차이를 비교하여 이의 편차가 보상되도록 상기 전동밸브의 개도조절을 제어하는 PID제어장치를 구비하는 압력조절유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 산기판은 산기튜브가 감겨진 상태에서 중량체와 일체화 되도록 마 련된 멤브레인 튜브형으로 마련되고, 상기 공기배출구는 상기 산기튜브의 길이방향을 따라 형성된 복수의 미세절취공인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 산기판은 설치되는 호소 및 하천의 수심과 유량과 유속과 수온 등의 인자를 CFD(COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS)시뮬레이션을 통해 유동해석한 후 이러한 유동해석 정보에 따라 집중적인 폭기가 요구되는 상기 호소 및 하천 바닥 적소에 배치된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 인공 폭기 장치는 상기 호소로부터 원거리에 위치된 상태에서 상기 공기압축장치와 분배장치의 구동상태를 모니터링하고 동작을 제어하는 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 인공 폭기 장치는 상기 호소로부터 원거리에 위치된 상태에서 상기 각 압력조절유닛의 동작상태를 모니터링하고, 상기 목표 유량값을 입력할 수 있도록 마련된 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

다음은 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

참고로 본 발명에 따른 인공 폭기 장치는 호소나 하천은 물론 댐과 저수지 등 소정량이 이상의 물을 담수하고 있는 곳이라면 어디라도 적용가능하나 이후에서는 설명상의 편의를 위해 호소만을 예로 들어 설명하도록 한다.

본 실시예에 따른 인공 폭기 장치는 호소에 산소를 공급함으로써 호소의 용존산소량을 증대시킴과 동시에 수체를 혼합시켜 호소의 오염을 억제하거나 오염된 호소를 정화시키기 위한 것으로, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 외부공기를 강제 압축하여 공급하도록 마련된 공기압축장치(10)와, 상기 공기압축장치(10)를 통해 압축된 압축공기를 전달 받아 분배하도록 복수의 분기관(21)을 구비하는 분배장치(20)와, 상기 각 분기관(21)과 연결된 상태로 호소(L)의 바닥 곳곳에 설치되어 분기관(21)으로부터 전달된 압축공기를 미세기포 형태로 배출하도록 마련된 산기판(30)과 상기 호소로부터 원거리에 위치된 상태에서 상기 공기압축장치(10)와 분배장치(20)의 구동상태를 모니터링하고 동작을 제어하기 위한 제어장치(100)를 포함하여 구성된다.

따라서 상기 공기압축장치(10)가 구동되면서 상기 산기판(30)으로부터 미세기포가 배출되면, 이러한 미세기포가 부상되는 과정에서 심층수가 표층까지 상승하게 되어 호소(L)의 심층수와 표층이 전체적으로 혼합 되고, 이에 따라 무산소 상태이던 호소의 심층에 산소가 공급되어 온도의 성층화를 방지함으로써 호소(L)내 미생물에 의해 무기물과 영양염 등이 분해되고 남조류나 녹조류와 같은 조류가 표층에 발생하는 것을 억제할 수 있게 됨으로써 호소(L)의 오염을 방지하거나 오염된 호소를 정화시킬 수 있게 되는 것이다.

이중 상기 공기압축장치(10)는 도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 외부공기의 강제 압축을 위한 것으로 스크류방식으로 구동되는 오일인젝션타입의 공기압축기(11)를 구비한다. 이와 같이 오일인젝션타입의 공기압축기(11)는 내부의 습동부가 오일에 의해 윤활됨에 따라 습동부의 마모를 효과적으로 줄일 수 있게 됨으로써 기본적으로 장시간 지속적인 구동이 가능하게 되며, 본 실시예에 있어서 이러한 공기압축기(10)는 공기를 다단으로 압축할 수 있도록 상호 직렬로 배열된 한 쌍으로 마련된다.

그리고 이러한 오일인젝션타입의 공기압축기(11)의 경우 토출되는 압축공기에 소량의 유분이 포함되는데, 이러한 유분이 포함된 공기는 수질오염의 또 다른 원인이 되어 국제규격(DIN ISO 8573-1, 1등급)규정에 적합한 청정공기를 형성할 수 없게 될 우려가 있다. 따라서 본 실시예에 따른 공기압축장치(10)는 공기압축기(11)로부터 토출되는 압축공기 중에 포함된 유분을 화확적 촉매반응을 통해 제거하도록 마련된 오일산화유닛(12)을 구비하도록 마련된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 이러한 오일산화유닛(12)은 내부에 공기압축기(11)를 통과한 압축 공기를 통과시키도록 통과유로(12a)가 형성된 몸체(12b)와, 상기 통과유로(12a) 상에 충진되는 것으로 유분을 형성하는 탄화수소를 활성화시켜 산화시키도록 마련된 촉매제(12c)를 구비한다. 여기서 미설명 부호 12d는 통과유로(12a) 내부 온도를 탄화수소의 산화반응이 용이한 온도로 가열하도록 마련된 가열부재로, 상기 몸체(12b)의 내면과 함께 상기 통과유로(12a)의 형상을 결정하게 된다.

상기 오일산화유닛(12) 내부에서의 탄화수소의 산화반응식은 다음과 같다.

C_nH_(2n+2) + O₂ ---> CO₂ + H₂O (촉매산화반응)

즉, 상기 통과유로(12a)의 입구를 통해 통과유로(12a)로 유입된 압축공기는 상기 통과유로(12a)를 통과하여 통과유로(12a)의 출구를 통해 배출되고, 이러한 과정에서 압축공기에 포함되어 있던 유분을 형성하는 탄화수소는 상기 촉매제(12c)의 활성작용에 따라 산화되면서 환경에 무해한 미량의 이산화탄소와 물을 형성하게 된다. 따라서 이러한 오일산화유닛(12)을 구비하는 공기압축장치(10)는 오일인젝션타입의 공기압축기(11)를 채용하여 장시간 지속적으로 공기압축작용을 수행할 수 있게 되면서도 유분을 효과적으로 제거할 수 있게 되어 유분에 의한 환경오염문제를 걱정할 필요가 없게 된다.

그리고 상기 오일산화유닛(12)을 거친 압축공기 중의 수분을 제거할 수 있도록 상기 공기압축장치(10)에 있어서 오일산화유닛(12)의 하류 쪽에는 에어드라이어(13)가 설치되고, 이러한 에어드라이어(13)의 하류 쪽에는 압축공기 중에 포함될 수 있는 미세먼지나 불순물을 걸러내기 위한 마이크로필터(14)가 설치되며, 미설명 부호 15는 압축공기의 맥동 등을 저감시키도록 유동중인 압축공기를 일시 저장하기 위한 리저버 탱크이다.

한편 이와 같이 공기압축장치(10)를 거친 압축공기는 메인공급관(40)을 따라 유동되다가 상기 분배장치(20)를 거치면서 복수의 분기관(21)으로 절단되는데, 이러한 분배장치(20)는 상기 각 산기판(30)으로 공급되는 압축공기의 유량을 원격제어를 통해 자동적으로 조절할 수 있도록 마련된다.

보다 상세히 설명하자면, 도 5에 도시된 바와 같이 대부분의 호소(L) 바닥은 평탄하지 굴곡을 갖게 되고, 이에 따라 상기 복수개의 산기판(30)이 위치되는 부위의 호소(L) 또한 각기 달라지게 되는데, 복수개로 마련되는 각각의 산기판(30)으로 공급되는 공기의 압력이 일정할 경우 각 산기판(30)이 위치되는 부위의 수심 차이에 따른 수압차로 인해 일부의 산기판(30)에서는 폭기작용이 과다하게 수행될 수 있고 다른 일부의 산기판(30)에서는 폭기작용 자체가 어려울 수도 있게 되므로, 상기 각 산기판(30)이 수심차이에 관계없이 모두 원활한 폭기작용을 수행할 수 있도록 상기 분배장치(20)는 상기 각 분기관(21)과 산기판(30) 사이에 마련되는 것으로 산기판(30)으로 전달되는 공기의 압력을 개별적으로 조절하기 위한 압력조절유닛(22)을 구비하는 것이다.

그리고 본 실시예에 있어서 이러한 압력조절유닛(22)은 도 6에 도시된 바와 같이 상기 각 분기관(21)과 산기판(30) 사이에 마련되는 것으로 상기 분기관(21)을 따라 유동하는 압축공기의 유량을 측정하는 유량계(22a)와, 상기 분기관(21)을 따라 유동하는 압축공기의 유량을 조절하도록 마련된 전동밸브(22b)와, 상기 산기판(30)으로 공급되는 압축공기 유량을 원격지에서 입력되는 목표 유량값에 도달시키기 위해 상기 목표 유량값과 상기 유량계(22a)를 통해 측정된 압축공기의 현재 측정 유량값의 차이를 비교하여 이의 편차가 보상되도록 상기 전동밸브(22b)의 개도조절을 제어하는 PID제어장치(22c)를 포함하여 구성된다.

그리고 호소(L)로부터 원거리에 위치된 상기 제어장치(100)에서는 이러한 각각의 압력조절유닛(22)의 동작상태가 모니터링됨은 물론 각 압력조절유닛(22)의 상기 목료 유량값의 입력되며, 이에 따라 본 실시예에 따른 인공 폭기 장치는 상기 각 산기판(30)으로 공급되는 압축공기의 유량을 원격제어를 통해 자동적으로 조절할 수 있게 되는 것이다.

즉, 호소(L)의 수심은 계절에 따른 유량과 유속차이로 인해 수시로 바뀌게 되는데, 본 실시예에 따른 인공 폭기 장치는 상기 압력조절유닛(22)의 구성을 통해 호소(L)의 수심변화에 따라 각 산기판(30)으로 공급되는 압축공기의 유량을 수동작업을 통해 수시로 조절하지 않고서도 각 산기판(30)을 통한 원활한 폭기작용을 수행할 수 있게 된다.

도 7에는 이러한 압력조절유닛(22)의 제어흐름도가 도시된다.

도 7에 도시된 바와 같이 먼저 단계 S100에서는 먼저 유량계(22a)를 통해 분기관(21)을 따라 유동하는 압축공기의 유량이 측정되고, 이후 단계 S110 에서는 이와 같이 측정된 현재 압축공기의 측정 유량값과 원거리에 있는 원격지에서 입력된 목표 유량값을 비교하게 된다. 그리고 이 S110단계에서 측정 유량값과 목표 유량값이 같게 나오면 다음 단계의 진행 없이 바로 종료되고, 이 S110단계에서 측정 유량값과 목표 유량값이 다르게 판단되면 S120단계에서 상기 PID제어장치(22c)는 그 편차를 산출하여 S130단계에서 측정 유량값과 목표 유량값의 편차를 보상하도록 상기 전동밸브(22b)의 개도를 조절하여 분기관(21)을 따라 산기판(30)으로 공급되는 압축공기의 유량값을 항시 목표 유량값에 맞출수 있도록 제어하게 되고, 상기 단계 S130 다음에는 단계 S110 이 반복된다. 따라서 본 실시예에 따른 인공 폭기 장치는 원거리에 있는 원격지에서 각 산기판(30)의 원활한 폭기 작용 수행을 위한 목표 유량값을 입력하게 되면, 수심이 변화하게 되더라도 이와 같이 변화된 수심에 대응하여 산기판으로 공급되는 압축공기의 압력이 자동적으로 조절됨으로서 상기 각 산기판(30)을 통해 항시 원활하게 미세기포를 배출시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 분기관(21)으로 전달된 압축공기는 상기 산기판(30)까지 자중호스(50)를 통해 전달되는데, 도 8과 도 9에는 본 실시예에 따른 산기판(30)의 구조 가 도시된다.

본 실시예에 있어서 산기판(30)은 상기 자중호스(50)의 끝단에 자중호스(50)와 연통가능하게 연결되고 원판형태로 감겨진 산기튜브(31)와, 산기튜브(31)가 호소(L)의 바닥에 안정적으로 위치될 수 있도록 하는 중량체(32)가 산기튜브(31)와 일체를 이루는 멤브레인 튜브형으로 마련된다.

산기튜브(31)에는 공기배출구(31a)로서 산기튜브(31)의 길이방향을 따라 무수히 많이 형성된 미세절취공이 형성되는데, 이에 따라 본 실시예에 따른 산기판(30)은 공기배출구(31a)가 평소에는 닫혀진 상태를 유지하게 되고 상기 산기튜브(31)로 공급되는 압축공기의 압력이 소정압 이상이 될 경우 즉 미세기포가 배출되는 상태에서만 공기배출구(31a)가 벌어지게 된다. 따라서 본 실시예에 따른 인공 폭기 장치는 산기판(30)의 공기배출구(31a)가 이물질이나 오염물질의 유입으로 막히게 되는 것이 방지되어 산기판(30)을 세척할 필요 없이 장기간 동안 사용할 수 있게 된다.

보다 상세히 설명하자면, 산기튜브(31)는 대략 약30m의 길이정도로 마련되어 원판형태를 이루도록 감겨지며, 공기배출구(31a)를 형성하는 상기 미세절취공은 산기튜브(31)의 길이방향에 칼로 일정한 간격이 되게 절취한 것과 같이 형성되어 공기의 공급이 없을 때는 닫힌 상태를 유지할 수 있도록 마련된다. 또 산기튜브(31)의 저면에는 산기튜브(31)를 성형시 연성을 갖는 중량체(32)가 삽입되어 산기튜브(31)의 부력을 상쇄시킴으로써 산기튜브(31)가 호소 바닥에 안정적으로 배치된 상태를 유지할 수 있도록 하며, 미설명 부호 33은 상기튜브(31)가 고정되어 감겨진 상태를 유지할 수 있도록 하는 중량틀이다.

또한 상기 미세절취공으로 형성된 공기배출구(31a)는 산기튜브(31)를 칼로 벤 것과 같이 절취하여 형성된 것이므로 이러한 공기배출공(31a)은 산기튜브(31) 자체의 탄성력에 의해 평상시에는 막힌 상태를 유지하다가 산기튜브(31)로 공급되는 공기의 압력이 소정압력 이상이 되면 이러한 압력에 의해 벌어지면서 공기를 배출시키게 되는 것인데, 이러한 공기배출공(31a)을 구비하는 멤브레인 튜브형 산기판은 내부에 호소의 물이 유입되는 것을 최소화시킬 수 있게 될 뿐만 아니라, 그로인하여 산기판(30) 전체를 통해 고르게 미세기포가 배출될 수 있도록 한다. 또 상기 공기배출공(31a)은 산기튜브(31)의 길이방향을 따라 소정길이에 걸쳐 길게 베어 놓은 것과 같이 절취된 것이므로 이러한 하나의 공기배출구(31a)에서는 적어도 3개정도의 미세기포가 연속 발생됨음 물론 배출되는 기포의 크기가 미세해짐에 따라 기포로 인한 난류의 상승을 방지할 수 있고, 호소(L)의 산소 용해율도 보다 향상될 수 있도록 한다.

그리고 이러한 산기판(30)을 종래와 같이 별도의 검증작업 없이 단순한 경험상의 값을 이용하여 적절한 곳에 배치하게 되면, 호소의 여러 가지 제반요소들이 산기판의 배치 결정에 고려되지 않게 되어 사용도중 다시 산기판(30)의 배치 위치를 자주 변경하여야 하는 문제점이 발생하게 되는데, 이를 해결하기 위해 본 실시예에 있어서 호소(L) 바닥에 배치되는 이러한 산기판(30)은 호소의 수심과 유량과 유속과 수온 등의 인자를 CFD(COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS)시뮬레이션을 통해 유동해석한 후 이러한 유동해석 정보에 따라 상기 호소(L) 바닥 적소에 배치된다.

이러한 CFD 시뮬레이션은 3차원 전산유체역학 모델을 적용한 것으로, 집중폭기지역을 중심으로 호소의 수심과 유량과 유속과 수온과 같은 제반요소들의 변위값을 모두 고려하여 유체의 흐름 및 여름철 폭기시 탈 성층현상을 가상적으로 경험하여 분석할 수 있게 되는데, 이에 기초하여 산기판(30)을 호소(L) 바닥의 적재적소에 배치하게 되면, 인공 폭기 장치의 사용도중 산기판(30)의 위치를 자주 바꾸어야 번거로움을 줄일 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 인공 폭기 장치는 먼저 공기압축장치로서 가격이 저렴한 오일인젝션타입의 공기압축기를 사용하면서도 상기 오일산화유닛을 통해 압축공기와 함께 배출되는 오일이 호소로 유입되기 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

또 본 발명에 따른 인공 폭기 장치는 상기 압력조절유닛을 통해 수심변화에 따른 산기판의 압력조절작업을 보다 용이하게 수행할 수 있게 되며, 상기 산기판의 공기배출공으로 호소의 물이 유입되는 것을 원천적으로 차단할 수 있게 되어 산기판을 자주 세척하지 않더라도 장기간 동안 지속적으로 원활한 폭기작용을 수행할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따른 인공 폭기 장치는 산기판의 배치 위치를 호소의 수심과 유량과 유속과 수온 등의 인자를 CFD(COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS)시뮬레이션을 통해 유동해석한 후 이러한 유동해석 정보에 따라 결정하게 됨으로써 산기판의 배치위치 결정시 해당 호소의 여러 가지 제반요소들이 모두 고려될 수 있게 되어 사용도중 산기판의 위치를 자주 바꾸어야 하는 번거로움을 해결할 수 있게 된다.

Claims

오일인젝션타입의 공기압축기와, 상기 공기압축기로부터 토출되는 압축공기에 포함되어 있는 유분을 화학적 촉매산화반응을 통해 제거하도록 마련된 오일산화유닛을 구비하는 공기압축장치와; 상기 공기압축장치로부터 압축된 공기를 전달받아 분배하도록 복수의 분기관을 구비하며, 상기 각 분기관으로 공급되는 압축공기의 유량을 원격제어에 의해 자동적으로 조절할 수 있도록 마련된 분배장치와; 상기 각 분기관과 연결된 상태로 호소나 하천의 바닥에 배치되어 폭기작용을 수행하되, 공기배출구가 평소 닫혀진 상태를 유지하다가 전달받은 공기의 압력이 소정압력 이상일 경우에 한하여 벌어지며 미세기포를 배출시키도록 마련된 산기판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 폭기 장치.
제 1항에 있어서,

상기 오일산화유닛은 상기 공기압축기를 통해 압축된 압축공기를 통과시키도록 마련된 통과유로와, 상기 유분을 형성하는 탄화수소를 활성화시켜 산화시키도록 상기 통과유로 상에 충진된 촉매제를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 폭기 장치.
제 1항에서,

상기 분배장치는 상기 각 분기관과 산기판 사이에 마련되는 것으로 상기 분기관을 따라 유동하는 압축공기의 유량을 측정하는 유량계와, 상기 분기관을 따라 유동하는 압축공기의 유량을 조절하도록 마련된 전동밸브와, 상기 산기판으로 공급되는 압축공기 유량을 원격지에서 입력되는 목표 유량값에 도달시키기 위해 상기 목표 유량값과 상기 유량계를 통해 측정된 압축공기의 현재 측정 유량값의 차이를 비교하여 이의 편차가 보상되도록 상기 전동밸브의 개도조절을 제어하는 PID제어장치를 구비하는 압력조절유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 폭기 장치.
제 1항에 있어서,

상기 산기판은 산기튜브가 감겨진 상태에서 중량체와 일체화 되도록 마련된 멤브레인 튜브형으로 마련되고, 상기 공기배출구는 상기 산기튜브의 길이방향을 따라 형성된 복수의 미세절취공인 것을 특징으로 하는 인공 폭기 장치.
제 1항에 있어서,

상기 산기판은 설치되는 호소 및 하천의 수심과 유량과 유속과 수온 등의 인자를 CFD(COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS)시뮬레이션을 통해 유동해석한 후 이러한 유동해석 정보에 따라 집중적인 폭기가 요구되는 상기 호소 및 하천 바닥 적소에 배치된 것을 특징으로 하는 인공 폭기 장치.
제 1항에 있어서,

상기 호소로부터 원거리에 위치된 상태에서 상기 공기압축장치와 분배장치의 구동상태를 모니터링하고 동작을 제어하는 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 폭기 장치.
제 3항에 있어서,

상기 호소로부터 원거리에 위치된 상태에서 상기 각 압력조절유닛의 동작상태를 모니터링하고, 상기 목표 유량값을 입력할 수 있도록 마련된 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 폭기 장치.