KR100926679B1 - 발전 기능을 갖는 정수 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산간 벽지나 농어촌 마을에 마을 단위로 설치되어 전기를 공급함과 동시에 물을 정화하여 식수 및 각종 용수로 사용할 수 있도록 하는 발전 기능을 갖는 정수 장치에 관한 것으로,

그 주요 구성은 일단에 수직으로 세워지는 입수관이 구비되어 상기 취수원에서 공급되는 물이 낙차에 의한 압력이 발생하도록 하여 내부에 설치되는 임펠러가 회전하도록 하며, 입수관의 대향 측에 물이 빠져나가도록 하는 출수관이 구비된 주관; 상기 주관의 내측에 끼워져 임펠러에 고정되고, 일단은 주관의 외측으로 연장 돌출된 회전축; 상기 주관의 외측으로 돌출 연장된 회전축에 연결되어 임펠러에 의한 회전축의 회전시 그 회전력을 전기 에너지로 변환시키는 발전기; 상기 발전기의 전기 에너지를 저장하고 이를 공급하는 축전지; 상기 주관의 출수관이 관 이음으로 연결되고, 원통형으로 이루어지며, 내부 저수조에 황토볼이 충진된 필터부가 설치되도록 하되, 상부에 필터부를 눌러 주관을 통과한 물의 유입시 황토볼의 간극이 유지되도록 하는 간극 조절부가 갖추어진 제 1 정수탱크; 상기 제 1정수 탱크에서 1차 정수된 계곡수를 극세 유연사를 통해 2차 정수 후가 이루어지도록 하는 제 2정수탱크; 상기 제 2정수탱크와 연결되며 내부에 세라믹으로 이루어진 필터부가 구비되어 3차 정화가 이루어지도록 하는 제 3정수탱크; 상기 각 정수탱크에 역세수를 급수하는 역세 펌프; 상기 역세 펌프에서 급수되는 역세수와 더불어 공기를 송풍하여 역세척이 이루어지도록 하는 역세 송풍기; 로 구성된 기술적인 특징을 갖는 것으로 달성된다.

정수장치, 소수력 발전, 수차

Description

발전 기능을 갖는 정수 장치{a water-purifying device has a function Generation of hydroelectric}

본 발명은 발전 기능을 갖는 정수 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산간 벽지나 농어촌 마을에 마을 단위로 설치되어 전기를 공급함과 동시에 물을 정화하여 식수 및 각종 용수로 사용할 수 있도록 하는 발전 기능을 갖는 정수 장치에 관한 것이다.

향후, 우리나라도 물부족 국가가 될 것이라는 발표가 있었고, 최근에 가뭄에 따른 물부족 현상이 자주 나타나 물부족 국가가 되는 것이 현실화되고 있는 실정이다.

그런데 국내의 실정을 살펴보면, 지하수의 의존도가 5%선 미만에 머무르고 있는 현상황에서 지하수를 효율적으로 활용하기 위해서는 지하수 자원을 허드렛물 또는 보조용수로 인식하고 있는 기존 물관리 정책에 획기적인 사고의 전환이 시급한 설정이다.

이를 위해서는 지하수가 가뭄, 홍수, 수질사고, 핵사고 혹은 테러 등 비상사태에 대비한 비상용수라는 의식 전환이 필요함과 아울러 양질의 음용수로서 국민의 건강과 삶의 질을 높일 수 있는 생명수로서 석유, 석탄 자원과 는 다른 적절한 개발 및 상시 이용관리를 필요로 하는 순환형 전략 자원이 되어야 한다.

이와 더불어, 90% 이상을 수입에 의존하는 에너지 특히 전기 발전을 위한 설비의 경우 부족한 물과 더불어 시급히 개발되어야 하는 과제이다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 식수는 물론 생활에 필요한 용수마저 부족한 산간 벽지, 농어촌에 계곡수, 웅덩이 등의 물을 정화하여 사용할 수 있도록 하고, 동시에 이 물을 이용하여 전기를 발전 공급할 수 있도록 하는 발전 기능을 갖는 정수 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 제작이 용이하고, 설치가 간편하며 발전 효율이 높아 산간 벽지 마을에서 유용하게 할 수 있도록 하는 발전 기능을 갖는 정수 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은 마을 단위로 설치되고, 계곡 보 웅덩이 등의 취수원에서 공급되는 물을 정화하여 식수 및 용수로 사용할 수 있도록 하는 정수 장치에 있어서, 일단에 수직으로 세워지는 입수관이 구비되어 상기 취수원에서 공급되는 물이 낙차에 의한 압력이 발생하도록 하여 내부에 설치되는 임펠러가 회전하도록 하며, 입수관의 대향측에 물이 빠져나가도록 하는 출수관이 구비된 주관; 상기 주관의 내측에 끼워져 임펠러에 고정되고, 일단은 주관의 외측으로 연장 돌출된 회전축; 상기 주관의 외측으로 돌출 연장된 회전축에 연결되어 임펠러에 의한 회전축의 회전시 그 회전력을 전기 에너지로 변환시키는 발전기; 상기 발전기의 전기 에너지를 저장하고 이를 공급하는 축전지; 상기 주관의 출수관이 관 이음으로 연결되고, 원통형으로 이루어지며, 내부 저수조에 황토볼이 충진된 필터부가 설치되도록 하되, 상부에 필터부를 눌러 주관을 통과한 물의 유입시 황토볼의 간극이 유지되도록 하는 간극 조절부가 갖추어진 제 1 정수탱크; 상기 제 1정수 탱크에서 1차 정수된 계곡수를 극세 유연사를 통해 2차 정수 후가 이루어지도록 하는 제 2정수탱크; 상기 제 2정수탱크와 연결되며 내부에 세라믹으로 이루어진 필터부가 구비되어 3차 정화가 이루어지도록 하는 제 3정수탱크; 상기 각 정수탱크에 역세수를 급수하는 역세 펌프; 상기 역세 펌프에서 급수되는 역세수와 더불어 공기를 송풍하여 역세척이 이루어지도록 하는 역세 송풍기; 로 구성된 기술적인 특징을 갖는 것으로 달성된다.

본 발명은 첫째, 전기는 물론 식수가 부족한 농어촌 마을 및 산간 벽지에서 유용하게 사용할 수 있는 발명이다.

둘째, 계곡수 보 웅덩이, 하천이 있는 농어촌 및 산간 벽지에 설치가 가능하여 이들 마을 경제에 도움을 줄 수 있는 발명이다.
셋째, 본 발명은 특히 계곡수의 낙차를 이용하여 전기를 발전함으로써 효율적인 전기 발전이 가능하고, 이 물을 다시 정수하여 식수로 사용할 수 있도록 하여 물부족 현상을 해소할 수 있는 발명이다.
넷째, 본 발명의 정수부 및 전기 발전부는 구조가 간단하고 설치가 간편하면, 제작이 용이하면서도 전기 발전 및 정수 효율이 높은 발명이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 첨부된 도 1은 본 발명에 따른 정수 장치의 개통도이고, 도 2는 본 발명에 따른 정수 장치의 확대도이며, 도 3 및 도 4는 본 발명에 적용되는 발전부의 일측면도 및 확대도를 나타낸 것이다.
또한, 첨부된 도 5는 본 발명에 적용되는 제 3정수탱크의 일예를 나타낸 확대 단면도이고, 도 6은 본 발명에 적용되는 임펠러의 정면도를 도시한 것이다.

설명에 앞서 본 발명은 본 출원인에 의해 발명된 특허 제836591호 발명의 명칭 '유동성 마이크로 필터를 이용한 계곡수용 고도 정수 장치'를 개량한 것으로, 취수원 특히 계곡수의 낙차를 이용하여 발전하고, 발전 후 그 물을 정화하여 식수 및 각종 용수로 활용할 수 있도록 하는 것이다.

또한, 본 발명의 정수 장치는 후술하는 전기 발전부 이외에 프란시스 수차 혹은 펠톤 수차 등 여러 장치가 병행하여 사용될 수 있다.

도면에서 본 발명의 장치(10)는 정수가 이루어지는 정화부와, 취수원 즉 계곡수, 웅덩이, 보 호소 등의 물을 전기로 발전함과 아울러, 그 물을 상기 정화부에 공급하는 전기 발전부로 구성된다.

상기 정화부는 제 1탱크로부터 제 3탱크로 이루어져 계곡수 등을 정화하되, 먼저, 상기 제 1탱크(20)는 원통형으로 이루어지며, 내부 저수조(21)에 황토볼이 충진된 필터부(22)가 설치되도록 하되, 필터부(22) 상부에 스프링(24)의 탄발력으로 황토볼을 누르는 간극 조절부(20a)가 갖추어진 구성이다.

상기 간극 조절부(20a)는 필터부(22)의 상부에 조절판(23)을 구비하고, 이 조절판(23)의 상부에 스프링(24)과 상판(25)을 순차적으로 구비한 상태에서 탱크 바닥(21a)에 세워진 포스트(26)가 이들을 관통하여 포스트의 상단부에 체결되는 너트(27)에 의해 상판(25)과 스프링(23)을 눌러 황토볼을 압압하는 구성이다.
다시 말해, 황토볼이 충진된 필터부(22)의 상부에 위치하는 조절판(23)이 스프링(24)의 탄발력에 의해 필터부를 압압함으로써 황토볼이 수분 혹은 다른 요인에 의해 분말로 깨지는 경우에도 황토볼간의 간극을 유지할 수 있는 것이다.

상기 제 1정수 탱크(20)에서 1차 정수된 계곡수는 제 2정수 탱크(40)로 유입되어 제 2정수 탱크 내부의 필터부(42) 즉 극세 유연사로 이루어진 유연사 필터부(42)를 통해 2차 정수가 이루어지도록 한다.

상기 제 3정수 탱크(60)는 저수조(61)의 내부에 세라믹으로 이루어진 필터부(62)가 구비되어 3차 정화가 이루어지도록 하는 것으로, 상기 세라믹 필터부(62)는 첨부된 도 5와 같이 내부가 중공된 원추형으로 구성되고, 상부에서 끼워지는 보울트(63)가 내부를 관통하여 그 바닥(61a)에 체결되어 고정되는 구성이다.

상기 각 정수탱크(20)(40)(60)에는 역세관(82)이 연결되어 역세 펌프(80)에 의한 역세척이 가능하도록 하고, 더불어 공기를 송풍하여 역세척이 이루어지도록 하는 역세 송풍기(90)가 갖추어진 구성이다.

상기 전기 발전부(100)는 주관(120)과, 이 주관의 내측에 길이 방향으로 설치되는 지지관(140)과, 물에 의해 회전하는 임펠러(180)와, 상기 임펠러(180)와 연결되어 회전하는 회전축(160)과, 이 회전축의 회전을 전기 에너지로 변환시키는 발전기(200)와, 축전지(300)로 구성된다.
상기 임펠러(180)는 상기 회전축(160)과 연결되는 것으로 외주연에 첨부된 도 6과 같이 날개(182)가 구비되어 물이 흐를 때 이 날개가 회전하며 회전축(160)을 회전시키는 구성이다.

상기 주관(120)은 수평으로 설치되어 상기 물이 흐르도록 하되, 일단에 낙차에 의한 압력이 발생하도록 수직으로 물 입수관(122)이 구비되고, 대향측에 상기 물이 빠져나가도록 하는 출구관(124)이 갖추어진 구성이다.

상기 지지관(140)은 주관(120) 보다 적은 외경 및 내경을 가지며, 이 주관(120)의 후방 내측에 설치되는 구성으로, 이 지지관(140)을 관통하여 회전축(160)이 구비된다.

상기 회전축(160)은 주관(120)의 내측에 삽입 설치되도록 하되, 후방측은 상기 지지관(140)에 끼워져 지지가 되고, 다시 이 후방측의 끝 부분이 주관(120)의 외측으로 돌출되게 연장되어 있다.

상기 임펠러(180)는 상기 회전축(160)의 끝 부분에 설치되어 입수관(122)을 통해 유입된 물의 압력에 의해 회전하며 회전축(160)을 회전시킨다.

상기 주관(120)의 외측으로 돌출 연장된 회전축(160)에 연결된 발전기(200)는 임펠러(180)에 의한 회전축의 회전을 전기 에너지로 변환시키는 역할을 한다.

또한, 상기 축전기(300)는 상기 발전기(200)에서 발전한 전기 에너지를 저장하고, 인버터(400)를 통해 전기가 공급되도록 한다.

도면 중 미 설명 부호 142, 162는 베어링이다.

또, 상기 임펠러(180)의 전방측에는 보조 임펠러(180a)가 구비되는데, 이 보조 임펠러는 물이 원활하게 흐르도록 경사진 테이퍼 관(182a) 외측에 보조 날개(184a)가 갖추어진 구성이다.
다음은 이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작 과정을 살펴본다.
계곡수, 웅덩이, 보 혹은 저수지 등에서 공급되는 물은 입수관(122)을 통해 유입되어 주관(120)으로 유입된다.
주관(120)에 유입된 물은 임펠러(180)와 보조 임펠러(180 a)를 회전시키는데, 먼저 보조 임펠러(180a)의 테이퍼 관(182a)을 따라 흐르는 물은 보조 날개(184a)를 회전시키고, 그 물이 다시 임펠러(180)의 날개(182)를 회전시켜 회전축(160)의 회전 속도를 배가시켜 이 회전축과 연결된 발전기(200)에서 발전이 이루어지도록 한다.
또한, 주관(120)을 통과한 물은 출수관(124)을 통해 제 1정수탱크(20)로 유입되고, 제 1정수탱크(20)를 통과하며 황토볼이 충진된 필터부(22)에 의해 1차 정수가 이루어진다.
1차 정수 후 물은 제 2정수 탱크(40)로 유입되어 극세 유연사에 의해 2차 정수가 이루어지고, 제 3정수 탱크(60)를 통과하며 3차 정수가 이루어짐으로써 식수로 활용될 수 있도록 한다.
한편, 상기 제 3정수 탱크(60)에 구비된 세라믹은 원추형으로 하부에 보다 많은 량이 배치되도록 하여 정화 효율을 높일 수 있도록 하는 것이다.
다시 말해 제 3정수 탱크(60)에 담아지는 경우 물 속에 포함된 이물질이 침전될 수 있고 따라 세라믹이 바닥에 많이 배치되도록 원추형 혹은 이와 유사한 형태로 구성하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 정수 장치의 개통도,

도 2는 본 발명에 따른 정수 장치의 확대도,

도 3은 본 발명에 적용되는 발전부의 일측면도,

도 4는 본 발명에 적용되는 발전부의 확대도,
도 5는 본 발명에 적용되는 제 3정수탱크의 일예를 나타낸 확대 단면도,
도 6은 본 발명에 적용되는 임펠러의 정면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 정수장치 20 : 제 1 정수 탱크

40 : 제 2 정수 탱크 60 : 제 3 정수 탱크

100 : 전기 발전부 120 : 주관

140 : 지지관 160 : 회전축

180 : 임펠러

Claims (6)

1. 마을 단위로 설치되고, 계곡수, 보, 웅덩이 등의 취수원에서 공급되는 물을 정화하여 식수 및 용수로 사용할 수 있도록 하는 정수 장치에 있어서,

   수평으로 놓이며, 일단에는 수직으로 세워지는 입수관(122)이 구비되어 유입된 계곡수의 낙차에 의해 압력이 발생하도록 하여 내부에 설치되는 임펠러(180)가 회전하도록 하되, 입수관(122)의 대향측에 물이 빠져나가도록 하는 출수관(124)이 제 1정수탱크와 연결되고, 후방 내측에 지지관(140)이 구비된 주관(120);

   상기 주관(120)의 후방측에 구비된 지지관(140)을 관통하여 선단이 주관(120)의 내측으로 끼워져 임펠러(180)에 연결되고, 후단부는 주관(120)의 외측으로 연장 돌출된 회전축(160);

   상기 주관(120)의 외측으로 돌출 연장된 회전축(160)에 연결되어 임펠러(180)에 의한 회전축(160)의 회전시 그 회전력을 전기 에너지로 변환시키는 발전기(200);

   상기 발전기(200)의 전기 에너지를 저장하고 이를 공급하는 축전지(300);

   상기 주관(120)의 출수관(124)이 관 이음으로 연결되고, 원통형으로 이루어지며, 내부 저수조(21)에 황토볼이 충진된 필터부(22)가 설치되도록 하되, 상부에 필터부(22)를 눌러 주관(120)을 통과한 물의 유입시 황토볼의 간극이 유지되도록 필터부(22)의 상부에 조절판(23)을 구비하고, 이 조절판(23)의 상부에 스프링(24)과 상판(25)이 구비된 상태에서 탱크 바닥(21a)에 세워진 포스트(26)가 이들을 관통하여 상단부에 체결되는 너트(27)에 의해 상판(25)과 스프링(24)을 눌러 고정하는 간극 조절부(20a)가 갖추어진 제 1 정수탱크(20);

   상기 제 1정수 탱크(20)에서 1차 정수된 계곡수를 극세 유연사로 이루어진 필터부(42)를 통해 2차로 정수가 이루어지도록 하는 제 2정수탱크(40);

   상기 제 2정수탱크(40)와 연결되며 내부에 세라믹으로 이루어진 필터부(62)를 구비하되, 이 세라믹(62)은 내부가 중공된 원추형으로 구성되고, 상부에서 끼워지는 보울트(63)가 내부를 관통하여 제 3정수탱크 바닥(61a)에 끝단이 체결 고정되어 3차 정화가 이루어지도록 하는 제 3정수탱크(60);

   상기 각 정수탱크(20)(40)(60)에 역세수를 급수하는 역세 펌프(80);

   상기 역세 펌프(80)에서 급수되는 역세수와 더불어 공기를 송풍하여 역세척이 이루어지도록 하는 역세 송풍기(90); 로 구성된 것을 특징으로 하는 전기 발전 기능을 갖는 정수 장치.
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