KR100845304B1

KR100845304B1 - 수력 공기압축장치

Info

Publication number: KR100845304B1
Application number: KR1020070101656A
Authority: KR
Inventors: 김현준
Original assignee: 김현준
Priority date: 2007-10-09
Filing date: 2007-10-09
Publication date: 2008-07-10

Abstract

본 발명은 강이나 수로 또는 물 배관 등에서 낙차를 통해 수압을 가지며 이동되는 물을 유입받아 배출시키는 과정을 통해 압축공기를 얻을 수 있도록 하는 수력 공기압축장치에 관한 것으로, 하부에 배수 공간부가 형성되도록 지면에 이격되어 있고 상부에 수압을 가지는 물을 공급받는 물 공급관과 하판에 배수구가 구비되어 있는 공기 발생수조와, 상기 배수구의 하부에 구비되어 공기 발생수조의 물을 배출시키면서 외부 공기를 공기 발생수조내로 유입시키는 터빈펌프와, 공기 발생수조의 내부에 구비되어 터빈펌프로부터 유입된 공기를 압축하여 저장하는 공기 압축수단과, 공기 압축수단으로부터 압축된 공기를 배출시켜 압축 공기 사용수단에 공급하는 공기 공급관으로 구성되고; 상기 공기 압축수단은, 하부가 개방되어 상기 배수구가 구비된 하판의 상부에 구비되고 상부에는 상기 공기 공급관이 장착되는 공기 배출공이 형성되어 있으며 하부 둘레에는 물이 내부로 유입되는 물 통과공이 형성되어 있는 공기 압축통을 포함하며; 상기 공기 압축통의 내부에는, 상기 공기 압축통보다 크기가 점차적으로 작아지게 형성되고 상부에는 공기 배출구가 형성되고 하부 둘레에는 다수의 물 통과공이 형성된 보조 공기 압축통이 배수구의 상부인 하판에 적어도 하나 이상이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

수조, 양어장, 수중, 공기 주입장치

Description

수력 공기압축장치{Hydraulic power air compressor apparatus}

본 발명은 수력 공기압축장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강이나 수로 또는 물 배관 등에서 낙차를 통해 수압을 가지며 이동되는 물을 유입받아 배출시키는 과정을 통해 압축공기를 얻을 수 있도록 하는 수력 공기압축장치에 관한 것이다.

일반적으로 공기압축장치라 함은, 모터나 엔진의 구동력을 이용하는 에어 컴퓨레셔나 송풍기 또는 터보 블러어 등을 말하는 것으로, 양어장, 정수장, 폐수 처리장, 건물의 물탱크 등의 수조에 압축 공기를 공급하거나, 공기 분사건에 연결되어 사용되는 것이다.

그런데 상기와 같이 구성된 공기압축장치를 사용하여 수조나 공기 분사건에 압축 공기를 공급할 경우에는, 전기 또는 엔진 연료가 필수적으로 필요한 문제점을 가지고 있었다.

이에 본 출원인은 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 대한민국 특허출원 제2007-36650호의 "공기주입 터빈펌프"(이하, "종래의 공기주입 터빈펌프"라 한다)를 출원한 바가 있다.

즉 종래의 공기주입 터빈펌프는, 수조의 하판에 형성된 배출구에 구비되어 내부의 물을 배출시키면서 외부 공기를 수조내로 유입시키는 것으로, 수조 내에서 배출되는 물에 의해 회전되는 공기터빈과, 공기터빈의 상부 일측에 편중되게 구비되어 물을 공기터빈의 일측으로 배출시키는 호퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서 상기 수조에 채워진 물이 배출되는 과정에서, 배출 낙하되는 물의 위치에너지를 통해 공기주입 터빈펌프를 구성하는 다수의 날개들이 회전됨과 동시에 외부의 공기가 회전되는 각 날개의 사이를 통해 수조의 내부로 유입됨으로써 수조의 내부로 외부공기를 유입시킬 수 있는 것이다.

그런데, 상기와 같은 공기주입 터빈펌프를 사용할 경우에는 수조를 구성하는 하판에 배출구를 형성한 후 배출구에 터빈펌프를 구비해야 함으로써, 필수적으로 양어장, 정수장, 폐수 처리장의 수조를 지면으로부터 상승시켜 시공해야 하는 문제점을 가지고 있었다.

이에, 본 출원인은 상기와 같은 공기주입 터빈펌프의 문제점을 해소할 수 있도록 대한민국 특허출원 제2007-54164호의 "수중 공기 주입장치"(이하, "종래의 수중 공기 주입장치"라 한다)를 출원한 바가 있다.

즉 종래의 수중 공기 주입장치는, 수조의 측벽에 구비된 배수관과, 상기 배수관의 배출측의 내부에 구비되어 수조 내부의 물을 배출시키면서 외부의 공기를 수조 내로 유입시키는 공기 유입수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 공기 유입수단은 상기 배수관의 배출측 내부를 수평으로 관통하는 회전축과 회전축의 둘레에 구비되는 다수의 날개를 포함하는 터빈펌프로 구성되 어 있는 것이다.

따라서 상기 수조의 측벽에 수중 공기 주입장치를 구비함으로써, 수조를 전체적으로 상승하여 시공할 필요가 없음에 따라 기존 양수장이나 정수장 또는 폐수 처리장 등에 장착할 수 있는 장점을 가지는 것이다.

그런데, 상기 공기 주입장치를 사용할 경우에는 수조의 측벽에 배수관을 필수적으로 구비해야 함으로써, 공기 주입장치를 수조에 장착할 경우에 많은 어려움이 따르게 되는 문제점을 가지고 있었다.

한편, 전술한 공기주입 터빈펌프와 후술한 수중 공기 주입장치는, 기존에 시공되어 있는 양어장, 정수장, 폐수 처리장, 건물의 물탱크 등의 수조나, 저수지, 강 등에 구비된 양어장에는 설치가 곤란한 문제점을 가지고 있었다.

그리고 전술한 공기주입 터빈펌프나 후술한 수중 공기 주입장치는, 공기의 공급은 용이하나 압축공기를 얻을 수 없는 문제점을 가지고 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 발명된 것으로, 강이나 수로 또는 물 배관 등에서 낙차를 통해 수압을 가지며 이동되는 물을 유입받아 배출시키는 과정을 통해 압축공기를 얻을 수 있는 수력 공기 압축장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 공기의 압력을 용이하게 상승시킬 수 있도록 하는 다른 목적도 있다.

또 압축 공기를 수조 또는 양어장의 공기 공급용으로 사용할 수 있도록 하는 또 다른 목적도 있다.

또 압축 공기를 이용하여 전력을 생산할 수 있도록 하는 또 다른 목적도 있다.

또 압축 공기를 공기 분사용으로 사용할 수 있도록 하는 또 다른 목적도 있다.

또 수조나 양어장의 위치와 관계없이 공기 공급관을 이용하여 수조나 양어장에 압축 공기를 공급할 수 있도록 하는 또 다른 목적도 있다.

또 수조나 양어장에 공기를 공급하는 공기 공급관의 밸브를 조정하여 압축 공기를 저장하였다가 필요에 따라 압축 공기를 사용할 수 있도록 하는 또 다른 목적도 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하부에 배수 공간부가 형성되도록 지면에 이격되어 있고 상부에 수압을 가지는 물을 공급받는 물 공급관과 하판에 배수구가 구비되어 있는 공기 발생수조와, 상기 배수구의 하부에 구비되어 공기 발생수조의 물을 배출시키면서 외부 공기를 공기 발생수조내로 유입시키는 터빈펌프와, 공기 발생수조의 내부에 구비되어 터빈펌프로부터 유입된 공기를 압축하여 저장하는 공기 압축수단과, 공기 압축수단으로부터 압축된 공기를 배출시켜 압축 공기 사용수단에 공급하는 공기 공급관으로 구성되고; 상기 공기 압축수단은, 하부가 개방되어 상기 배수구가 구비된 하판의 상부에 구비되고 상부에는 상기 공기 공급관이 장착되는 공기 배출공이 형성되어 있으며 하부 둘레에는 물이 내부로 유입되는 물 통과공이 형성되어 있는 공기 압축통을 포함하며; 상기 공기 압축통의 내부에는, 상기 공기 압축통보다 크기가 점차적으로 작아지게 형성되고 상부에는 공기 배출구가 형성되고 하부 둘레에는 다수의 물 통과공이 형성된 보조 공기 압축통이 배수구의 상부인 하판에 적어도 하나 이상이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 공기 압축통은, 하부가 넓고 상부가 좁게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또 상기 보조 공기 압축통은, 하부가 넓고 상부가 좁게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또 상기 공기 공급관은, 공기 압축수단으로부터 인출되어 수조 또는 양어장에 연결되는 호스와, 호스의 중간에 구비된 압력계와, 압력계의 전단에 구비되어 호스를 통과하는 공기를 개폐하거나 압력을 조절하는 밸브로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또 상기 압축 공기 사용수단은, 양어장, 정수장, 폐수 처리장, 건물 물탱크 중 어느 하나에 구비된 수조인 것을 특징으로 한다.
또 상기 압축 공기 사용수단은, 강이나 저수지에 구비되는 양어장인 것을 특징으로 한다.
또 상기 공기 공급관의 압축 공기 배출측에는, 물속으로 압축 공기를 확산시킬 수 있는 노즐부가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
또 상기 노즐부는, 압축 공기를 물속에 넓게 확산시키는 다공성 노즐판과, 공기 공급관으로부터 배출되는 압축 공기를 상기 다공성 노즐판의 하부로 공급하는 케이싱으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또 상기 압축 공기 사용수단은, 상기 공기 공급관에서 분출되는 압축 공기를 통해 회전되는 임펠러를 포함하는 발전터빈과, 상기 임펠러의 회전축에 연결되어 전기를 발생시키는 발전기로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또 상기 압축 공기 사용수단은, 상기 공기 공급관의 배출측에 장착되어 고압의 공기를 노즐을 통해 분사하는 공기 분사건으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또 상기 터빈펌프는, 상기 배수구의 하부 둘레에 조립 고정수단을 통해 고정되고 상부 물유입부에 대하여 후방으로 편중되고 하부 물배출부에 대하여 전방으로 편중되게 구비된 횡방향의 원통형의 펌핑공간을 포함하는 하우징과, 상기 펌핑공간의 내부에 구비되고 둘레에 다수의 날개가 구비된 회전축을 포함하는 임펠러로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또 상기 상부 물유입부는 전,후면과 양 측면이 구비된 상광하협의 물 유입통로를 포함하며, 상기 물 유입통로의 후면 하단은 상기 회전축 중심의 상부에 위치되는 것을 특징으로 한다.
또 상기 하부 물배출부는 전,후면과 양 측면이 구비된 물 배출통로를 포함하며, 상기 물 배출통로의 전면의 상단은 상기 회전축 중심의 하부에 위치되는 것을 특징으로 한다.
또 상기 물 공급관은 낙차를 가지고 이동되는 강이나 수로 또는 물 배관 중 하나에 연결되어 물이 공급되고, 상기 터빈펌프의 물이 배출되는 부분에 형성된 배수관은 상기 물을 끌어들이는 강이나 수로 또는 물 배관과 다시 연결되어 상기 터빈펌프에서 배출되는 물은 배수관과 연결된 상기 강이나 수로 또는 물 배관을 통해 배출되게 구성되는 것을 특징으로 한다.
또 상기 물 공급관에는 밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

삭제

상술한 바와 같은 본 발명은, 강이나 수로 또는 물 배관 등을 이동하는 수압을 가지는 물을 이용하여 압축공기를 얻을 수 있도록 함으로써, 전력이나 엔진의 연료를 사용하지 않고도 압축 공기를 얻을 수 있는 환경 친화적인 수력 공기압축장치를 제공하는 효과가 있다.

또한 기존에 시공되어 있는 수조는 물론 저수지나 강물에 구비된 양어장 등의 주위에 형성된 강, 수로, 물 배관 등을 이동하는 수압을 가지는 물을 이용하여 압축공기를 상기 수조 또는 양어장에 공급할 수 있도록 함으로써, 기존의 양어장, 정수장, 폐수 처리장, 건물의 물탱크 등의 시설을 변경하지 않고도 수조 또는 양어장에 압축 공기를 용이하게 공급할 수 있는 효과도 있다.

또 압축 공기를 이용하여 발전기와 연결된 임펠러를 회전시킴에 따라 용이하게 전력을 생산할 수 있도록 하는 효과도 있다.

또 압축 공기를 고압으로 분사하여 산업현장에서도 용이하게 사용할 수 있도록 하는 효과도 있다.

또 수조나 양어장의 위치와 관계없이 공기 공급관을 통해 압축 공기를 수조 또는 양어장에 공급함으로써 시공성이 우수한 수력 공기 압축장치를 제공하는 효과 도 있다.

또 공기 공급관에 구비된 밸브를 조정하여 공기를 압축 저장하였다가 필요에 따라 공급함으로써, 수조의 공기 공급 또는 발전을 선택적으로 수행할 수 있고 압축 공기의 분사도 필요에 따라 선택적으로 수행할 수 있는 효과도 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 수력 공기 압축장치를 나타낸 전체 구성도이다.

이에 본 발명에 따른 제1 실시예의 수력 공기 압축장치는, 하부에 배수 공간부(14)가 형성되도록 지면에 이격되어 있고 상부에 수압을 가지는 물을 공급받는 물 공급관(13)과 하판에 배수구(12)가 구비되어 있는 공기 발생수조(1)와, 상기 배수구(12)의 하부에 구비되어 공기 발생수조(1)의 물을 배출시키면서 외부 공기를 공기 발생수조(1)내로 유입시키는 터빈펌프(2)와, 공기 발생수조(1)의 내부에 구비되어 터빈펌프(2)로부터 유입된 공기를 압축하여 저장하는 공기 압축수단(3)과, 공기 압축수단(3)으로부터 압축된 공기를 배출시켜 압축 공기 사용수단(5)에 공급하는 공기 공급관(4)으로 구성된다.

그리고, 본 발명에 따른 제1 실시예의 수력 공기 압축장치는, 상기 압축 공기 사용수단(5)이 수조(51)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

즉 상기 수조(51)는, 양어장, 정수장, 폐수처리장, 건물에 구비되는 물탱크 중 어느 하나에 구비되어 있는 것이다.

또한, 상기 공기 발생수조(1)에 구비된 물 공급관(13)은 낙차를 통해 수압을 가지며 이동하는 강이나 수로 또는 물 배관 등과 연결되어 물이 공급되고, 상기 터빈펌프(2)의 물이 배출되는 부분에 형성된 배수관(15)은 상기 물을 끌어들이는 강이나 수로 또는 물 배관으로 다시 연결되어 상기 터빈펌프(2)에서 배출되는 물은 배수관(15)과 연결된 상기 강이나 수로 또는 물 배관을 통해 배출되게 구성되는 것이다.

그리고 상기 물 공급관(13)에는 밸브(131)가 구비됨으로써, 물 공급관(13)을 통한 물의 공급을 필요에 따라 선택적으로 차단할 수도 있는 것이다.

또, 상기 공기 압축수단(3)은, 배수구(12)가 구비된 하판(11)의 상부에 구비된 공기 압축통(31)을 포함하는 것이다.

즉 상기 공기 압축통(31)은, 하부가 개방되어 상기 배수구(12)가 구비된 하판(11)의 상부에 구비되는 것으로 상부에는 상기 공기 공급관(4)이 장착되는 공기 배출공(311)이 형성되어 있는 것이다.

그리고 공기 압축통(31)의 하부 둘레에는 물 공급관(13)으로부터 유입되는 물이 공기 압축통(31)의 내부로 유입되는 물 통과공(312)이 형성되어 있는 것이다.

또, 상기 공기 공급관(4)은, 공기 압축수단(3)으로부터 인출되어 수조에 연결되는 호스(41)와, 호스(41)의 중간에 구비된 압력계(42)와, 압력계(42)의 전단에 구비되어 호스(41)를 개폐하거나 공기의 압력을 조절하는 밸브(43)로 구성된다.

즉 상기 밸브(43)를 개폐하는 작동을 통해 공기 압축통(31)의 내부에 공기를 저장하였다가 필요에 따라 압축 저장된 공기를 수조(51)에 선택적으로 공급할 수 있는 것이다.

또한 상기 밸브(43)의 개방 정도를 조정함에 따라 수조(51)에 공급되는 공기의 압력을 적정하게 조정할 수도 있는 것이다.

한편, 상기 공기 발생수조(1)는 지면에 세워지는 다수의 지지골조를 통해 지면으로부터 상승되게 위치됨으로써, 공기 발생수조(1)의 하부에 배수 공간부(14)를 형성하는 것이다.

이하, 상기 구성을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 제1 실시예의 수력 공기 압축장치를 구성하는 공기 발생수조를 확대 도시한 단면도로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 공기 압축수단(3)을 구성하는 공기 압축통(31)은 하부가 넓고 상부가 좁게 형성됨으로써, 하부에서 상승되는 기포를 압축하면서 공기 공급관(4)으로 배출시킬 수 있는 것이다.

또한, 상기 공기 압축통(31)의 내부에는, 상기 공기 압축통(31)보다 크기가 점차적으로 작아지게 형성되고 상부에는 공기 배출구(321)가 형성되고 하부 둘레에는 다수의 물 통과공(322)이 형성된 보조 공기 압축통(32)이 배수구(12)의 상부인 하판(11)에 적어도 하나 이상이 더 구비되어 있는 것이다.

그리고 상기 보조 공기 압축통(32)은 하부가 넓고 상부가 좁게 형성되어 있는 것이다.

따라서 상기 배수구(12)로부터 상부로 유입되는 기포 상태의 공기는, 보조 공기 압축통(32)에서 압축되면서 취합 상승된 후, 상기 공기 압축통(31)에 재차 압 축되면서 취합된 다음 공기 공급관(4)을 통해 배출되는데, 그 구체적인 작동은 후술한다.

한편, 상기 공기 공급관(4)의 압축 공기 배출측에는, 물속으로 압축 공기를 확산시킬 수 있는 노즐부(44)가 더 구비되어 있는 것이다.

즉 상기 노즐부(44)는, 압축 공기를 물속에 넓게 확산시키는 다공성 노즐판(441)과, 공기 공급관(4)으로부터 배출되는 압축 공기를 상기 다공성 노즐판(441)의 하부로 공급하는 케이싱(442)으로 구성되어 있는 것이다.

따라서 공기 공급관(4)을 통해 배출되는 고압의 공기는 상기 노즐판(441)에 형성된 다수의 다공부를 통과하여 기포 상태로 상승 확산됨으로써, 수조(51)의 내부 전체에 충분한 공기를 주입할 수 있는 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 터빈 펌프의 장착 상태를 나타낸 일부 절개 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A선 단면도로서, 상기 하판(11)에 형성된 배수구(12)의 하부에 장착되는 터빈펌프(2)는, 상기 배수구(12)의 하부 둘레에 볼트와 너트 등의 조립 고정수단을 통해 고정되고 상부 물유입부(211)에 대하여 후방으로 편중되고 하부 물배출부(213)에 대하여 전방으로 편중되게 구비된 횡방향의 원통형의 펌핑공간(212)을 포함하는 하우징(21)과, 상기 펌핑공간(212)의 내부에 구비되고 둘레에 다수의 날개(222)가 구비된 회전축(221)을 포함하는 임펠러(22)로 구성되는 것이다.

그리고 상기 상부 물유입부(211)는 전,후면과 양 측면이 구비된 상광하협의 물 유입통로(211a)를 포함하며, 상기 물 유입통로(211a)의 후면 하단은 상기 회전 축(221) 중심의 상부에 위치되는 것을 특징으로 한다.

또 상기 하부 물배출부(213)는 전,후면과 양 측면이 구비된 물 배출통로(213a)를 포함하며, 상기 물 배출통로(213a)의 전면의 상단은 상기 회전축(221) 중심의 하부에 위치되어 있는 것이다.

또 상기 물 배출부(213)의 하부에는 터빈펌프(2)로부터 물의 배출을 선택적으로 단속하는 개폐판(214)이 더 구비되어 있는 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 제1 실시예의 수력 공기 압축장치의 작동관계를 나타낸 전체 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 제1 실시예의 작동관계를 설명하기 위한 공기 발생수조의 확대도로서, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수중 공기 주입장치를 작동시킬 경우에는, 먼저, 공기 발생수조(1)의 하부에 구비된 터빈펌프(2)의 개폐판(214)을 막은 상태에서 물 공급관(13)을 통해 공기 발생수조(1)의 내부에 일정 수위로 물을 채운다.

즉 낙차를 가지고 흐르는 강이나 수로 또는 물 배관 등과 연결되어 있는 물 공급관(13)을 통해 공기 발생수조의 내부에 물을 채우는데, 상기와 같이 낙차를 통해 흐르는 강이나 수로 또는 물 배수관과 연결시킴으로써 전력이나 엔진의 연료가 없이도 공기 발생수조(1)의 내부로 물이 연속적으로 공급되는 것이다.

그리고 상기 터빈펌프(2)에서 배출되는 물은 배수관(15)과 연결된 상기 강이나 수로 또는 물 배관을 통해 배출되는 것이다.

다음, 상기와 같이 공기 발생수조(1)에 일정수위로 물이 채워진 상태에서 터 빈펌프(2)의 개폐판(214)을 개방하고 물 공급관(13)으로 물을 계속적으로 공급하면, 터빈펌프(2)를 구성하는 임펠러(22)가 상부 물 유입구(211)에 대하여 후방으로 편중되게 구비됨으로써 임펠러(22)가 일방향으로 회전되어 물을 배출시키고, 이와 같이 물이 배출됨과 동시에 외부의 공기가 임펠러(22)의 후방으로 회전되는 날개(222)들의 사이로 유입되어 배수구(12)를 통과하면서 기포 상태로 상승된다.

그리고 배수구(12)를 통해 상승되는 기포는 보조 공기 압축통(32)의 내부에서 상승되면서 최초로 압축되어 공기 배출구(321)를 통과하여 상승된다. 즉 보조 공기 압축통(32)은 하부가 넓고 상부가 좁게 구성됨으로써 상승되는 기포는 압축되면서 취합된 후 공기 배출구(321)를 통과하여 상승된다. 그리고 공기 배출구(321)를 통과하는 기포는 압축됨에 따라서 기포 내에 채워진 공기의 압력이 상승된다.

따라서 상기 보조 공기 압축통(32)의 수를 늘림에 따라서 기포를 여러 번 압축시킴에 따라서, 기포 내에 채워진 공기의 압력을 최대로 높일 수 있는 것이다.

다음, 적어도 하나 이상의 보조 공기 압축통(32)을 통과한 기포는 공기 압축통(31)에 채워진 물로 유입되어 상승되는데, 공기 압축통(31)은 하부가 넓고 상부가 좁게 구성됨으로써 상승되는 기포는 압축되면서 상승된다. 즉 기포가 공기 압축통(31)에 유입되는 양보다 상부측으로 배출되는 양이 상대적으로 적게 됨으로써 기포에 채워진 공기의 압력이 상승되고, 공기 압축통(31)의 상부에서는 기포들의 계속적인 상승과 기포 내에 채워진 공기의 압력 상승으로 인하여 공기층이 형성된다.

즉 상기 공기층에서 공기가 압축되면서 공기가 저장된다. 그리고 공기층에 채워진 공기는 바로 상부에 위치된 직경이 작은 공기 배출공(311)을 통과하면서 압 력이 좀 더 상승된 후 일정한 압력으로 공기 공급관(4)을 통해 배출되게 되는 것이다.

그리고 상기 공기 공급관(4)으로 유입된 압축공기는 공기 공급관(4)을 따라서 수조(51)의 하부로 유입됨으로써, 충분한 공기를 수조(51)에 공급할 수 있는 것이다.

따라서 상기 압축공기가 공기 공급관(4)을 통해 수조(51)의 내부로 공급됨으로써, 양어장의 수조에서는 물속의 용존산소 농도를 높임 따라서 물고기가 생존할 수 있는 충분한 산소를 공급할 수 있음은 물론 채워진 물을 정화시켜줄 수 있고, 또한 정수장의 수조에서는 물속의 용존산소 농도를 높임에 따라서 수조에 채워진 물을 자연 정화시킬 수 있는 것이다.

한편, 상기 공기 공급관(4)을 통해 압축 공기를 수조(51)에 공급함에 따라서, 공기 공급관(4)을 길게 하더라도 수조(51)에 충분한 공기를 주입할 수 있는 것이다.

따라서 수조(4)의 위치에 관계없이 공기 발생수조(1)를 강가나 수로 또는 물 배관의 주위에 장착하여 수조(4)나 양어장에 충분한 공기를 공급할 수 있는 것이다.

도 7은 본 발명에 따른 제2 실시예의 수력 공기 압축장치를 나타낸 전체 구성도로서, 본 발명에 따른 제2 실시예의 수력 공기 압축장치는, 압축 공기 사용수단(5)을 제외하고 타 구성은 상술한 제1 실시예의 구성과 동일함을 전제한다.

이에 본 발명에 따른 제2 실시에의 수력 공기 압축장치를 구성하는 압축 공 기 사용수단(5)은, 강이나 저수지에 구비되는 양어장(52)인 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서 공기 발생수조(1)의 내부에 구비된 공기 압축수단(3)으로부터 발생되는 압축공기가 강이나 저수지에 구비된 양어장(52)으로 공급됨으로써, 양어장(52) 물속의 용존산소 농도를 높임에 따라 물고기의 생존할 수 있는 충분한 산소를 공급할 수 있는 한편, 양어장(52)에 채워진 물을 정화시켜 줄 수 있는 장점을 가지는 것이다.

한편, 상기 공기 공급관(4)을 통해 공기를 강이나 저수지에 구비된 양어장에 공급함에 따라서, 공기 공급관(4)을 길게 하더라도 양어장(52)에 충분한 공기를 주입할 수 있는 것이다.

따라서 수조(4)나 양어장의 위치에 관계없이 공기 발생수조(1)를 강가나 수로 또는 물 배관의 주위에 장착하여 양어장(52)에 충분한 공기를 공급할 수 있는 것이다.

도 8은 본 발명에 따른 제3 실시에의 수력 공기 압축장치를 나타낸 전체 구성도로서, 본 발명에 따른 제3 실시예의 수력 공기 압축장치는, 압축 공기 사용수단(5)을 제외하고 타 구성은 상술한 제1 실시예의 구성과 동일함을 전제한다.

이에 본 발명에 따른 제3 실시예의 수력 공기 압축장치를 구성하는 압축 공기 사용수단(5)은, 공기 압축수단(3)과 연결된 공기 공급관(4)에서 분출되는 압축 공기를 통해 회전되는 임펠러(531)를 포함하는 발전터빈(53)과, 상기 임펠러(531)의 회전축(532)에 연결되어 전기를 발생시키는 발전기(54)로 구성되는 것을 특징하 는 것이다.

즉 상기 발전터빈(53)은, 임펠러(531)가 회전되게 장착되는 케이스(533)를 포함하며, 상기 발전기(54)는 임펠러(531)의 회전축(532)과 연결되게 케이스(533)의 외부에 고정되어 있는 것이다.

따라서, 공기 발생수조(1)의 내부에 구비된 공기 압축수단(3)으로부터 발생되는 압축공기가, 케이스(533)의 내부로 통과되는 과정에서 임펠러(531)가 회전됨으로써, 임펠러(531)의 회전축(532)과 연결된 발전기(54)에서 전기를 생산할 수 있는 것이다.

또한 상기 공기 압축수단(3)을 구성하는 보조 공기 압축통(32)을 크기를 달리하여 다수로 구비함으로써, 압축 공기의 압력을 최대로 높임에 따라 최대의 발전효율을 얻을 수 있는 장점을 가지는 것이다.

도 9는 본 발명에 따른 제4 실시예의 수력 공기 압축장치를 나타낸 전체 구성도로서, 본 발명에 따른 제4 실시예의 수력 공기 압축장치는, 압축 공기 사용수단(5)을 제외하고 타 구성은 상술한 제1 실시에의 구성과 동일함을 전제한다.

이에 본 발명에 따른 제4 실시예의 수력 공기 압출장치를 구성하는 압축 공기 사용수단(5)은, 공기 분사건(55)로 구성됨으로써 차량을 수리하는 공업사나 세차장치에서 수력 공기압축장치를 용이하게 사용할 수도 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 수력 공기 압축장치를 나타낸 전체 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 제1 실시예의 수력 공기 압축장치를 구성하는 공기 발생수조를 확대 도시한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 터빈 펌프의 장착 상태를 나타낸 일부 절개 사시도.

도 4는 도 3의 A-A선 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 제1 실시예의 수력 공기 압축장치의 작동관계를 나타낸 전체 구성도.

도 6은 본 발명에 따른 제1 실시예의 작동관계를 설명하기 위한 공기 발생수조의 확대도.

도 7은 본 발명에 따른 제2 실시예의 수력 공기 압축장치를 나타낸 전체 구성도.

도 8은 본 발명에 따른 제3 실시에의 수력 공기 압축장치를 나타낸 전체 구성도.

도 9는 본 발명에 따른 제4 실시예의 수력 공기 압축장치를 나타낸 전체 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 공기 발생수조

11 : 하판

12 : 배수구

13 : 물 공급관

131 : 밸브

14 : 배수 공간부

15 : 배수관

2 : 터빈펌프

21 : 하우징

211 : 상부 물유입부. 211a : 물 유입통로, 212 : 펌핑공간,

213 : 하부 물배출부, 213a : 물 배출통로, 214 : 개폐판

22 : 임펠러

221 : 회전축, 222 : 날개

3 : 공기 압축수단

31 : 공기 압축통

311 : 공기 배출공, 312 : 물 통과공

32 : 보조 공기 압축통

321 : 공기 배출구, 322 : 물 통과공

4 : 공기 공급관

41 : 호스

42 : 압력계

43 : 밸브

44 : 노즐부

441 : 다공성 노즐판, 442 : 케이싱

5 : 공기 사용수단

51 : 수조

52 : 양어장

53 : 발전터빈

531 : 임펠러, 532 : 회전축, 533 : 케이스

54 : 발전기

55 : 공기 분사건

Claims

하부에 배수 공간부(14)가 형성되도록 지면에 이격되어 있고 상부에 수압을 가지는 물을 공급받는 물 공급관(13)과 하판에 배수구(12)가 구비되어 있는 공기 발생수조(1)와, 상기 배수구(12)의 하부에 구비되어 공기 발생수조(1)의 물을 배출시키면서 외부 공기를 공기 발생수조(1)내로 유입시키는 터빈펌프(2)와, 공기 발생수조(1)의 내부에 구비되어 터빈펌프(2)로부터 유입된 공기를 압축하여 저장하는 공기 압축수단(3)과, 공기 압축수단(3)으로부터 압축된 공기를 배출시켜 압축 공기 사용수단(5)에 공급하는 공기 공급관(4)으로 구성되고;

상기 공기 압축수단(3)은, 하부가 개방되어 상기 배수구(12)가 구비된 하판(11)의 상부에 구비되고 상부에는 상기 공기 공급관(4)이 장착되는 공기 배출공(311)이 형성되어 있으며 하부 둘레에는 물이 내부로 유입되는 물 통과공(312)이 형성되어 있는 공기 압축통(31)을 포함하며;

상기 공기 압축통(31)의 내부에는, 상기 공기 압축통(31)보다 크기가 점차적으로 작아지게 형성되고 상부에는 공기 배출구(321)가 형성되고 하부 둘레에는 다수의 물 통과공(322)이 형성된 보조 공기 압축통(32)이 배수구(12)의 상부인 하판(11)에 적어도 하나 이상이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 수력 공기압축장치.
제 1항에 있어서, 상기 공기 압축통(31)은,

하부가 넓고 상부가 좁게 형성되는 것을 특징으로 하는 수력 공기압축장치.
제 1항에 있어서, 상기 보조 공기 압축통(32)은,

하부가 넓고 상부가 좁게 형성되는 것을 특징으로 하는 수력 공기압축장치.
제 1항에 있어서, 상기 공기 공급관(4)은,

공기 압축수단(3)으로부터 인출되어 수조 또는 양어장에 연결되는 호스(41)와,

호스의 중간에 구비된 압력계(42)와,

압력계(42)의 전단에 구비되어 호스(41)를 통과하는 공기를 개폐하거나 압력을 조절하는 밸브(43)로 구성되는 것을 특징으로 하는 수력 공기압축장치.
제 1항에 있어서, 상기 압축 공기 사용수단(5)은,

양어장, 정수장, 폐수 처리장, 건물 물탱크 중 어느 하나에 구비된 수조(51)인 것을 특징으로 하는 수력 공기압축장치.
제 1항에 있어서, 상기 압축 공기 사용수단(5)은,

강이나 저수지에 구비되는 양어장(52)인 것을 특징으로 하는 수력 공기압축장치.
제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 공기 공급관(4)의 압축 공기 배출측에는,

물속으로 압축 공기를 확산시킬 수 있는 노즐부(44)가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 수력 공기압축장치.
제 7항에 있어서, 상기 노즐부(44)는,

압축 공기를 물속에 넓게 확산시키는 다공성 노즐판(441)과,

공기 공급관(4)으로부터 배출되는 압축 공기를 상기 다공성 노즐판(441)의 하부로 공급하는 케이싱(442)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 수력 공기압축장치.
제 1항에 있어서, 상기 압축 공기 사용수단(5)은,

상기 공기 공급관(4)에서 분출되는 압축 공기를 통해 회전되는 임펠러(531)를 포함하는 발전터빈(53)과,

상기 임펠러(531)의 회전축(532)에 연결되어 전기를 발생시키는 발전기(54)로 구성되는 것을 특징으로 하는 수력 공기압축장치,
제 1항에 있어서, 상기 압축 공기 사용수단(5)은,

상기 공기 공급관(4)의 배출측에 장착되어 고압의 공기를 노즐을 통해 분사하는 공기 분사건(55)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 수력 공기압축장치.
제 1항에 있어서, 상기 터빈펌프(2)는,

상기 배수구(12)의 하부 둘레에 조립 고정수단을 통해 고정되고 상부 물유입부(211)에 대하여 후방으로 편중되고 하부 물배출부(213)에 대하여 전방으로 편중되게 구비된 횡방향의 원통형의 펌핑공간(212)을 포함하는 하우징(21)과,

상기 펌핑공간(212)의 내부에 구비되고 둘레에 다수의 날개(222)가 구비된 회전축(221)을 포함하는 임펠러(22)로 구성되는 것을 특징으로 하는 수력 공기압축장치.
제 11항에 있어서, 상기 상부 물유입부(211)는 전,후면과 양 측면이 구비된 상광하협의 물 유입통로(211a)를 포함하며,

상기 물 유입통로(211a)의 후면 하단은 상기 회전축(221) 중심의 상부에 위치되는 것을 특징으로 하는 수력 공기압축장치.
제 11항에 있어서, 상기 하부 물배출부(213)는 전,후면과 양 측면이 구비된 물 배출통로(213a)를 포함하며,

상기 물 배출통로(213a)의 전면의 상단은 상기 회전축(221) 중심의 하부에 위치되는 것을 특징으로 하는 수력 공기압축장치.
제 1항에 있어서, 상기 물 공급관(13)은 낙차를 가지고 이동되는 강이나 수로 또는 물 배관 중 하나에 연결되어 물이 공급되고, 상기 터빈펌프(2)의 물이 배출되는 부분에 형성된 배수관(15)은 상기 물을 끌어들이는 강이나 수로 또는 물 배관과 다시 연결되어 상기 터빈펌프(2)에서 배출되는 물은 배수관(15)과 연결된 상기 강이나 수로 또는 물 배관을 통해 배출되게 구성되는 것을 특징으로 하는 수력 공기압축장치.
제 14항에 있어서, 상기 물 공급관(13)에는 밸브(131)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 수력 공기압축장치.
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