KR101048970B1 - 공원 및 호수에 설치되는 물순환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공원 및 호수에 태양광을 이용한 물순환장치에 관한 것으로서, 수역의 상하 방향을 따라 길이 조절 가능하게 마련되고 수역의 저층에 정체된 물을 유입 받는 적어도 하나의 유입부가 형성되는 파이프(pipe) 타입의 신축 주름관 본체와, 신축 주름관 본체의 상부에 마련되고 신축 주름관 본체로부터 제공되는 물을 신축 주름관 본체의 상부 영역에 해당하는 인접 수역의 상층으로 확산시키는 물 확산부를 구비하는 신축 주름관 유닛; 신축 주름관 유닛을 지지하는 유닛 프레임; 신축 주름관 본체를 축으로 하여 유닛 프레임의 외측에 방사상으로 연결되어 신축 주름관 유닛과 유닛 프레임에 부력을 제공하는 다수의 바지 유닛(barge unit); 신축 주름관 유닛 내에 회전 가능하게 배치되어 신축 주름관 유닛 내의 물을 축 주름관 유닛의 외측으로 분산시키는 임펠러; 및 임펠러에 회전 동력을 제공하는 회전 동력 제공부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 간단하고 단순한 구조로서 물을 순환시킴에 따라 수질 개선에 기여할 수 있다.

Description

공원 및 호수에 설치되는 물순환장치{DEVICE FOR CIRCULATING WATER INSTALLED IN THE PARK AND LAKE}

본 발명은, 공원 및 호수에 설치되는 태양광을 이용한 물순환장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 간단하고 단순한 구조로서 물을 순환시킴에 따라 수질 개선에 기여할 수 있는 공원 및 호수에 설치되는 태양광을 이용한 물순환장치에 관한 것이다.

산업이 발달함에 따라 공업용수 및 생활용수의 사용량이 증가하고 있으며, 이로 인해 발생되는 각종 오폐수의 방류량 또한 증가하고 있다.

이들 공장 폐수 및 생활 폐수는 처리가 되어 깨끗한 물로 하천에 방류되어야 하지만 실제로는 잘 지켜지지 않아 하천이나 호수의 오염 부하를 가중시키고 있다.

이렇게 유입된 여러 유기 오염원들은 하천이나 호수 내에 조류를 비롯한 각종 미생물들의 이상 증식을 발생시키고, 이로 인해 용존 산소가 결핍되고 물의 자정능력을 상실하게 되어 결국에는 물이 썩게 된다.

이에, 물을 순환시키는 방법을 통해 수질을 개선시키기 위한 다양한 노력이 진행되고 있지만 구조적인 한계, 또는 전력공급적인 한계 등으로 인해 아직까지는 실용화가 제대로 진행되지 못하고 있는 실정이므로 이에 대한 대책이 요구된다.

본 발명의 목적은, 간단하고 단순한 구조로서 물을 순환시킴에 따라 수질 개선에 기여할 수 있는 공원 및 호수에 설치되는 태양광을 이용한 물순환장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 공원이나 호수 등에 간단하고 단순한 구조로서 미려한 외관을 가지고 조경용으로도 활용할 수 있는 공원 및 호수에 설치되는 태양광을 이용한 물순환장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 수역의 상하 방향을 따라 길이 조절 가능하게 마련되고 상기 수역의 저층에 정체된 물을 유입 받는 적어도 하나의 유입부가 형성되는 파이프(pipe) 타입의 신축 주름관 본체와, 상기 신축 주름관 본체의 상부에 마련되고 상기 신축 주름관 본체로부터 제공되는 물을 상기 신축 주름관 본체의 상부 영역에 해당하는 인접 수역의 상층으로 확산시키는 물 확산부를 구비하는 신축 주름관 유닛; 상기 신축 주름관 유닛을 지지하는 유닛 프레임; 상기 신축 주름관 본체를 축으로 하여 상기 유닛 프레임의 외측에 방사상으로 연결되어 상기 신축 주름관 유닛과 상기 유닛 프레임에 부력을 제공하는 다수의 바지 유닛(barge unit); 상기 신축 주름관 유닛 내에 회전 가능하게 배치되어 상기 신축 주름관 유닛 내의 물을 상기 신축 주름관 유닛의 외측으로 분산시키는 임펠러; 및 상기 임펠러에 회전 동력을 제공하는 회전 동력 제공부를 포함하며, 상기 임펠러는, 적어도 일 영역에 결빙 방지부가 마련되는 샤프트; 및 상기 샤프트에 연결되어 상기 물을 측방으로 분산시키는 분산 날개를 포함하는 공원 및 호수에 설치되는 태양광을 이용한 물순환장치를 제공할 수 있다.

여기서, 상기 다수의 바지 유닛 각각은, 실질적인 부력을 제공하는 통 구조의 부유 탱크; 상기 유닛 프레임에 연결되는 바지 유닛 지지체; 및 상기 부유 탱크와 상기 바지 유닛 지지체가 연결되는 영역에 마련되어 상기 바지 유닛 지지체에 대해 상기 부유 탱크를 상대적으로 자유 회전시키는 자유 회전부를 포함할 수 있다.

상기 부유 탱크는 원통 또는 원뿔형 구조로 제작될 수 있으며, 상기 바지 유닛 지지체는, 상기 유닛 프레임에 가로 방향을 연결되는 가로 브래킷; 및 상기 가로 브래킷에 세로 방향을 따라 연결되는 탱크 연결 샤프트를 포함할 수 있다.

상기 자유 회전부는, 상기 탱크 연결 샤프트의 상단부에 마련되는 디스크; 및 상기 디스크가 이탈되지 않도록 상기 부유 탱크의 하단부에 상기 부유 탱크와 연결되게 마련되고 상기 디스크에 대해 상대적으로 회전 가능한 회전 하우징을 포함할 수 있다.

상기 탱크 연결 샤프트는 베어링에 의해 상기 가로 브래킷에 대하여 상대 회전 가능하게 연결될 수 있다.

상기 다수의 바지 유닛 각각은, 상기 부유 탱크에 마련되어 상기 부유 탱크의 부력을 조절하는 부력 조절부를 더 포함할 수 있다.

상기 부력 조절부는, 상기 부유 탱크의 상단부에서 물 주입구를 형성하는 소켓; 및 상기 소켓에 착탈 가능하게 결합되는 플러그 볼트를 포함할 수 있다.

상기 임펠러는, 적어도 일 영역에 결빙 방지부가 마련되는 샤프트; 및 상기 샤프트에 연결되어 상기 물을 측방으로 분산시키는 분산 날개를 포함할 수 있다.

상기 결빙 방지부는, 상기 샤프트의 반경 방향 외측에 배치되어 상기 샤프트를 외부에서 보호하는 샤프트 하우징; 상기 샤프트 하우징과 상기 샤프트 사이의 갭(gap)을 기밀 유지시키는 리테이너; 및 상기 샤프트 하우징과 상기 샤프트 사이 영역에 충진되는 부동성 충진재를 포함할 수 있다.

상기 회전 동력 제공부는, 상기 임펠러를 회전시키는 구동모터; 상기 구동모터의 구동을 위한 전원을 공급하는 배터리; 및 자가 발전에 의해 전기를 생산하여 상기 배터리를 충전시키는 자가 발전 유닛을 포함할 수 있다.

상기 자가 발전 유닛은, 태양광 또는 태양열에 의한 태양 에너지에 의해 전기를 생산하는 적어도 하나의 솔라 셀; 및 바람에 의한 풍력 에너지에 의해 전기를 생산하는 윈드 파워 유닛을 포함할 수 있다.

상기 회전 동력 제공부를 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

상기 신축 주름관 유닛 쪽으로 미세기포를 발생시키는 미세기포 발생부; 및 상기 미세기포 발생부로 공기를 제공하는 컴프레서를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 간단하고 단순한 구조로서 물을 순환시킴에 따라 수질 개선에 기여할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공원 및 호수에 설치되는 태양광을 이용한 물순환장치의 평면 구조도,
도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 측면 구조도,
도 3 내지 도 5는 각각 도 2의 B, C, D 영역에 대한 확대도,
도 6은 물 확산부의 확대 사시도,
도 7은 물 순환장치의 제어 블록도,
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 공원 및 호수에 설치되는 태양광을 이용한 물순환장치의 측면 구조도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수질 정화제 투입용 노즐의 단면도이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 물 순환장치의 평면 구조도, 도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 측면 구조도, 도 3 내지 도 5는 각각 도 2의 B, C, D 영역에 대한 확대도, 도 6은 물 확산부의 확대 사시도, 그리고 도 7은 물 순환장치의 제어 블록도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 공원 및 호수에 태양광을 이용한 물순환장치는 하천이나 호수 등의 수역의 저층에 정체된 물을 상층으로 순환시켜 수질을 개선시키고자 하는 것으로서, 신축 주름관 유닛(10), 유닛 프레임(19), 다수의 바지 유닛(50, barge unit), 임펠러(20), 그리고 회전 동력 제공부(25)를 포함한다.

신축 주름관 유닛(10)은 신축 주름관 본체(12)와, 물 확산부(14)를 구비한다.

신축 주름관 본체(12)는 파이프(pipe) 타입을 갖는 것으로서 수역의 상하 방향을 따라 배치된다.

신축 주름관 본체(12)의 하단부에는 수역의 저층에 정체된 물을 유입 받는 유입부(12a)가 형성된다. 유입부(12a)의 하부 영역에는 신축 주름관 본체(12)를 지지하는 베이스 플레이트(17)가 다수의 레그(16, leg)에 의해 지지되어 있다. 베이스 플레이트(17)와 다수의 레그(16)는 구성상 생략될 수도 있다.

이러한 신축 주름관 본체(12)는 수역의 상하 방향을 따라 배치되는데, 수역의 깊이가 서로 다르다는 점을 고려할 때, 그 상하 길이가 조절되면 좋다. 따라서 본 실시예의 신축 주름관 본체(12)는 주름관 타입으로 마련되어 상하 방향에 따른 길이가 조절되도록 하고 있다. 이러한 경우, 깊이가 깊거나 얕은 수역 모두에 적응적으로 대응할 수 있어 유리하다.

물 확산부(14)는 신축 주름관 본체(12)의 상부에 마련되고 신축 주름관 본체(12)로부터 제공되는 물을 신축 주름관 본체(12)의 상부 영역에 해당하는 인접 수역의 상층으로 확산시키는 역할을 한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 물 확산부(14)는 물을 인접 수역으로 용이하게 확산시킬 수 있도록 접시(dish) 형상을 가질 수 있다.

물 확산부(14)의 상면에는 다수의 안내 깃(14a)이 마련될 수 있다. 안내 깃(14a)이 반드시 마련되어야 하는 것은 아니지만 도 6처럼 안내 깃(14a)이 마련되면 신축 주름관 본체(12)를 따라 상향되는 물이 다시 안내 깃(14a)에 의해 나선형으로 회전되면서 물 확산부(14)의 외측으로 확산 또는 분산될 수 있기 때문에 물의 간섭이나 충돌, 혹은 와류 현상을 저지시켜 물을 순환시키는 데 보다 유리할 수 있다.

유닛 프레임(19)은 신축 주름관 유닛(10)을 지지하는 구조체이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 유닛 프레임(19)은 그 위치에 따라 하부 프레임(19a)과 상부 프레임(19b)을 구비할 수 있다.

하부 프레임(19a)은 신축 주름관 유닛(10)의 측부에서 신축 주름관 유닛(10)을 지지하며, 상부 프레임(19b)은 신축 주름관 유닛(10)의 상부에서 상부 구조물들, 예컨대 윈드 파워 유닛(30), 솔라 셀(40) 등을 지지한다.

바지 유닛(50)은 신축 주름관 본체(10)를 축으로 하여 유닛 프레임(19)의 외측에 방사상으로 연결되어 신축 주름관 유닛(10)과 유닛 프레임(19)에 부력을 제공하는 역할을 한다.

다시 말해, 바지 유닛(50)은 본 실시예의 물 순환장치를 물에 띄우는 역할을 한다. 이러한 바지 유닛(50)은 한 쌍이 상호 대칭되게 마련될 수도 있지만 본 실시예의 경우에는 안정적인 부력 제공을 위해 방사상으로 3개 마련하고 있다. 따라서 3개의 바지 유닛(50) 구조는 모두 동일하다. 물론, 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없으므로 바지 유닛(50)은 4개 이상이 되어도 무방하다.

다수의 바지 유닛(50) 모두는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 실질적인 부력을 제공하는 통 구조의 부유 탱크(51)와, 유닛 프레임(19)에 연결되는 바지 유닛 지지체(52)와, 부유 탱크(51)와 바지 유닛 지지체(52)가 연결되는 영역에 마련되어 바지 유닛 지지체(52)에 대해 부유 탱크(51)를 상대적으로 자유 회전시키는 자유 회전부(55)를 구비한다.

본 실시예에서 부유 탱크(51)는 원통 또는 원뿔형 구조로 제작된다. 그 내부에는 물에 대한 부유 탱크(51)의 부력 조절을 위해 공기 또는 물이 충전된다.

바지 유닛 지지체(52)는 유닛 프레임(19)에 가로 방향을 연결되는 가로 브래킷(53)과, 가로 브래킷(53)에 세로 방향을 따라 연결되는 탱크 연결 샤프트(54)를 구비한다. 탱크 연결 샤프트(54)는 베어링(B)에 의해 가로 브래킷(53)에 대하여 상대 회전 가능하게 연결될 수 있다.

자유 회전부(55)는 탱크 연결 샤프트(54)의 상단부에 마련되는 디스크(56)와, 디스크(56)가 이탈되지 않도록 부유 탱크(51)의 하단부에 부유 탱크(51)와 연결되게 마련되고 디스크(56)에 대해 상대적으로 회전 가능한 회전 하우징(57)을 구비한다. 물론, 이는 하나의 예에 불과하기 때문에 디스크(56) 대신에 볼 베어링(ball bearing) 혹은 볼 조인트(ball joint) 구조를 적용해도 무방하다.

이와 같이, 자유 회전부(55)에 의해 부유 탱크(51)가 자유롭게 회전할 수 있게 되면, 태풍 또는 파랑이 심한 경우일지라도 본 실시예의 물 순환장치가 균형을 유지하는데 유리하며, 특히 바람과 파랑으로 생성되는 풍력, 수력 등으로 인하여 부유 탱크(51) 또는 이를 지지하는 구조물들에 편하중이 발생되어 휨 또는 절단 현상이 발생되는 것을 저지할 수 있다. 따라서 본 실시예의 물 순환장치를 안정적으로 장기간 사용하기에 유리하다.

특히, 본 실시예의 경우에는 부유 탱크(51)가 원통 또는 원뿔형 구조로 제작되면서 자유 회전이 가능하고, 또한 탱크 연결 샤프트(54) 자체가 베어링(B)에 의해 가로 브래킷(53)에 대하여 상대 회전 가능하게 연결되기 때문에, 장치의 바람과 파랑 등의 외력에 의해 본 실시예의 물 순환장치가 파손되거나 휘어져 제기능을 수행하지 못하는 현상을 적절하게 예방할 수 있게 된다.

본 실시예의 바지 유닛(50)들 모두에는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 부유 탱크(51)에 마련되어 부유 탱크(51)의 부력을 조절하는 부력 조절부(58)가 더 마련된다.

부력 조절부(58)는 부유 탱크(51)의 상단부에서 물 주입구(58a)를 형성하는 소켓(58b)과, 소켓(58b)에 착탈 가능하게 결합되는 플러그 볼트(58c)를 구비한다. 이에, 플러그 볼트(58c)를 개방하고 적당량의 물을 물 주입구(58a)를 통해 주입하여 부유 탱크(51) 내에 저장한 후 플러그 볼트(58c)를 닫으면 주입된 물의 양에 따라 부력의 정도, 다시 말해 본 실시예의 물 순환장치가 뜨는 상태를 조절할 수 있다.

실제, 본 실시예에 따른 공원 및 호수에 태양광을 이용한 물순환장치는 수면과의 높이 조절이 중요한데, 종래 기술의 경우 기계적 장치를 이용하여 높이 조절을 시도하였지만 높이 조절을 세팅하거나 유지시키기가 어려웠다. 이는, 물 위에서 수행하는 작업이기 때문이기도 하지만 장치 전체의 무게가 완전한 균형을 가지고 있지 않기 때문이기도 하다. 또한 시간이 지남에 따라 장치의 마모로 인하여 높이 조절을 추가적으로 할 필요성이 발생 되는데, 그때 새롭게 높이 조절을 하는 것도 쉽지 않다.

하지만, 본 실시예에서는 별도의 복잡한 장치의 도입 없이, 높이 조절을 쉽게 세팅할 수 있고 유지시키기도 편리하다. 즉 본 실시예의 경우, 부유 탱크(51)에 마련되는 부력 조절부(58)를 통해 주입되는 물의 양으로 부유 탱크(51)의 부력 상태를 조절함으로써 높이 조절을 쉽게 세팅할 수 있다.

이처럼 주입되는 물의 양에 따라 높이 조절을 세팅할 수 있기 때문에 종래와 달리 높이 조절의 세팅이나 관리를 매우 용이하게 할 수 있으며, 또한 복잡한 기계적 장치를 사용하지 않으므로 제조가 편리하고 비용 측면에서 효율적이다.

임펠러(20)는 신축 주름관 유닛(10) 내에 회전 가능하게 배치되어 신축 주름관 유닛(10) 내의 물을 신축 주름관 유닛(10)의 외측으로 분산시키는 역할을 한다.

이러한 임펠러(20)는 샤프트(21)와, 샤프트(21)에 연결되어 물을 측방으로 분산시키는 분산 날개(22)를 구비한다. 한편, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 샤프트(21)의 일 영역에는 추운 겨울, 결빙에 의해서도 샤프트(21)의 회전이 구속되지 않도록 하는 수단으로서 결빙 방지부(24)가 마련된다.

결빙 방지부(24)는 샤프트(21)의 반경 방향 외측에 배치되어 샤프트(21)를 외부에서 보호하는 샤프트 하우징(24a)과, 샤프트 하우징(24a)과 샤프트(21) 사이의 갭(gap)을 기밀 유지시키는 리테이너(24b)와, 샤프트 하우징(24a)과 샤프트(21) 사이 영역에 충진되는 부동성 충진재(24c)를 구비한다.

샤프트 하우징(24a)은 온도 변화가 적은 엔지니어링 플라스틱(PE, PP, 테프론 등)으로 제작될 수 있으며, 리테이너(24b)는 샤프트 하우징(24a)과 샤프트(21) 사이의 갭(gap)을 기밀 유지시킨다. 그리고 부동성 충진재(24c)는 그리스(GREASE), 부동액, 열매체 등의 재료가 될 수 있다.

이처럼 샤프트(21)의 외면에 부동성 충진재(24c)를 배치하면서 리테이너(24b)를 통해 기밀 유지시키고, 그 외측으로 샤프트 하우징(24a)을 조립함에 따라 설사 물과 샤프트 하우징(24a)이 결빙되더라도 그 내부에 부동성 충진재(24c)가 마련되어 있기 때문에 샤프트(21)는 주변의 결빙된 물과는 접촉되지 않게 된다.

따라서 아무리 추운 혹한기일지라도 샤프트(21)가 결빙되는 현상은 없기 때문에 항상 원활한 샤프트(21)의 회전을 담보할 수 있게 된다. 실제, 물이 결빙될 때는 그 상층만 결빙되는 것이 보통이므로 샤프트(21)가 회전하게 되면 설사 물의 표면이 결빙되었다 하더라도 내부에서 물은 순환되면서 수질 개선되기에 충분하다.

마지막으로, 회전 동력 제공부(25)는 임펠러(20)를 회전시키기 위해 임펠러(20)에 회전 동력을 제공하는 역할을 한다.

이러한 회전 동력 제공부(25)는 임펠러(20)를 회전시키는 구동모터(26)와, 구동모터(26)의 구동을 위한 전원을 공급하는 배터리(27)와, 자가 발전에 의해 전기를 생산하여 배터리(27)를 충전시키는 자가 발전 유닛(28)을 구비한다.

본 실시예에서 자가 발전 유닛(28)은 태양광 또는 태양열에 의한 태양 에너지에 의해 전기를 생산하는 다수의 솔라 셀(40)과, 바람에 의한 풍력 에너지에 의해 전기를 생산하는 윈드 파워 유닛(30)을 포함한다.

솔라 셀(40)과 윈드 파워 유닛(30)의 구조는 통상적으로 공지된 것을 인용토록 하고 여기에서는 자세한 설명은 생략한다. 참고로, 윈드 파워 유닛(30)에 대해서만 간략하게 부연하면 윈드 파워 유닛(30)은 풍력 발전을 위한 것으로서, 외부로부터의 바람에 의해 회전할 수 있다. 윈드 파워 유닛(30)은 바람에 의해 회전되며, 그 회전력은 증속기(미도시)와 커플러(필요한 경우에만)를 통해서 발전기(미도시)의 회전자(미도시)에 연결된다. 회전자가 회전됨으로써 여기 되는 기전력은 배터리(27)에 충전(또는 축전)된다. 풍력발전을 위한 기술적 요소들, 예를 들면 증속기, 커플러, 및/또는 발전기 자체에 관한 기술은 본원 발명의 요지가 아니므로, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이러한 회전 동력 제공부(25)는 컨트롤러(77)에 의해 컨트롤될 수 있다. 여기서, 컨트롤러(77)는 도 2에는 도시되어 있지 않지만 유닛 프레임(19)의 적절한 장치에 위치되어, 회전 동력 제공부(25)나 구동모터(26) 또는 다른 구성요소들과 유선 및/또는 무선으로 연결될 수 있다.

컨트롤러(77)는, 임펠러(20)를 회전시키는 구동모터(26)의 회전 속도 또는 회전 방향 등을 컨트롤할 뿐만 아니라 자가 발전 유닛(28)에 의해 배터리(27)에 충전되는 충전량, 그리고 이상 상황 등을 표시하는 동작 등의 제반적인 사항을 컨트롤한다.

이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(77)에 대해 간략하게 부연 설명하면, 도 7에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(77)는 중앙처리장치(77a, CPU), 메모리(77b, MEMORY), 서포트 회로(77c, SUPPORT CIRCUIT)를 포함한다. CPU(77a)는 본 실시예의 물 순환장치를 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다. 메모리(77b, MEMORY)는 CPU(77a)와 동작으로 연결된다. 메모리(77b)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 램덤 엑세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리이다. 서포트 회로(77c, SUPPORT CIRCUIT)는 CPU(77a)와 작용적으로 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(77c)는 캐쉬, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.

예를 들면, 임펠러(20)를 회전시키는 구동모터(26)의 회전 속도 또는 회전 방향 등을 컨트롤하는 프로세스, 자가 발전 유닛(28)에 의해 배터리(27)에 충전되는 상황 프로세스, 이상 상황 등을 표시하는 일련의 프로세스 등이 메모리(77b)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(77b)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 CPU(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있으며, 그러한 다른 CPU(미도시)는 테스트 핸들러와는 거리적으로 이격된 곳에 위치된 것일 수 있다.

본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 실시예의 물 순환장치를 도 2처럼 하천이나 호수 내에 배치하여 임펠러(20)를 동작시키면, 임펠러(20)의 회전적인 특징에 의해 신축 주름관 본체(12)를 따라 저층의 정체된 물은 물 확산부(14) 쪽으로 유도되어 물 확산부(14)를 통해 신축 주름관 본체(12)의 상부 영역에 해당하는 인접 수역의 상층으로 확산되고, 이러한 과정은 수시로 혹은 반복적으로 진행되며, 이와 같은 물의 순환 구조에 따라 수질 개선에 기여할 수 있다.

특히, 본 실시예의 경우에는 임펠러(20)의 회전 동작이 자가 발전에 의해 자체적으로 진행되기 때문에 별도의 전력 소비가 필요치 않고 반영구적으로 사용할 수 있다. 또한 결빙 방지부(24)가 임펠러(20)의 샤프트(21)에 적용되어 있기 때문에 물의 표면이 결빙되더라도 이와는 무관하게 임펠러(20)의 회전을 보장하여 물을 순환시킬 수 있게 된다.

그리고 전술한 바와 같이, 바지 유닛(50)에 자유 회전부(55)가 마련되어 있기 때문에 바람과 파랑으로 생성되는 풍력, 수력 등으로 인하여 부유 탱크(51) 또는 이를 지지하는 구조물들에 편하중이 발생되어 휨 또는 절단 현상이 발생되는 것을 저지할 수 있으며, 부력 조절부(58)로 인해 부유 탱크(51)의 부력을 손쉽게 조절할 수 있는 이점이 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 간단하고 단순한 구조로서 물을 순환시킴에 따라 수질 개선에 기여할 수 있게 된다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 공원 및 호수에 태양광을 이용한 물순환장치의 측면 구조도이다.

도 8의 실시예의 공원 및 호수에 태양광을 이용한 물순환장치 역시 전술한 실시예와 마찬가지로, 신축 주름관 본체와 물 확산부를 구비하는 신축 주름관 유닛(214), 유닛 프레임(219), 샤프트(221)와 분산날개(220)를 구비한 임펠러(220), 배터리(미도시), 윈드 파워 유닛(미도시), 솔라 셀(240), 바지 유닛(250), 레그(216), 베이스 플레이트(217), 그리고 컨트롤러(미도시)를 구비하고 있다는 점에서 그 위치와 형상만이 상이할 뿐 전술한 실시예와 동일하다. 여기서, 배터리와 컨트롤러가 미도시 되었으나 유닛 프레임(219)의 적절한 장소에 위치될 수 있다.

또한, 본 실시예 역시 부력 조절부(E), 자유 회전부(F), 결빙 방지부(221)를 포함하고 있으며 이들 기능은 전술한 실시예들의 것도 동일이므로 여기서는 생략하기로 한다.

한편 도 8의 실시예는, 수질 정화제를 자동으로 공급하기 위한 장치를 추가적으로 구비하고 있다는 측면에서 전술한 실시예들과 차이가 있다. 종래의 기술에 있어서, 수질 정화제를 호소에 투입하는 방법은 수질의 특정 장소에만 붓는 형식으로 이루어지는데, 이러한 방식은 수질 정화제가 호소에 고르게 퍼지지 못하는 문제가 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 물 순환장치는 호소 하부의 물을 물 상층으로 끌어 올려서 순환시키는 기능을 가지고 있으므로, 이러한 기능을 활용한다면 수질 정화제를 호소에 효과적으로 제공할 수 있다.

예를 들면, 본 실시예에 따른 물 순환장치는, 수질 정화제 탱크(290), 정화제 주입로(291), 노즐(G), 블로우어(295)를 더 포함하고 있다. 수질 정화제 탱크(290)는 적어도 하나 이상 구비될 수 있고, 수질 정화제를 수용할 수 있다. 수질 정화제 탱크(290)는 수질 정화제가 부족하면 수질 정화제를 보충받을 수 있는 포트와, 정화제 주입로(291)로 정화제를 유출할 수 있는 포트를 가질 수 있다. 이러한 포트들의 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 자라면 용이하게 구현할 수 있는 것이므로 이에 관한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

정화제 주입로(291)를 통해서 유출된 정화제는 노즐(G)을 통해서 배출될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐(G)은 블로우어(295)로부터 유입받는 공기를 이용하여 정화제를 임펠러(220)의 근처로 유출할 수 있다. 이로써, 임펠러(220)의 회전에 의해서 정화제는 호소의 상하층에 고르게 퍼질 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 정화제 주입로(291)에는 온오프 밸브(미도시)가 설치되어, 밸브가 온(ON)된 경우에만 정화제를 탱크(290)로부터 유입받을 수 있다. 밸브는 사람의 손에 의해 수동으로 작동되거나, 상기 컨트롤러(미도시)에 의해 제어되는 자동 밸브일 수 있다. 밸브는 선택 사양으로서 반드시 사용할 필요는 없으며 설치 환경에 따라서 채용될 수 있다.

블로우어(295)는 공기를 공기 주입로(297)를 통해서 노즐(G)로 공급할 수 있다. 여기서, 노즐(G)은 블로우어(295)로부터 공급 받은 공기에 의해 정화제를 호소 측으로 유출시키는 구조를 가진다. 블로우어(295)의 동작은 컨트롤러(미도시)에 의해 제어될 수 있다. 일 예를 들면, 컨트롤러(미도시)는 정화제 주입로(291)에 설치되는 밸브를 ON시킴과 동시에, 블로우어(295)를 동작시킨다. 컨트롤러(미도시)는 정화제가 노즐(G) 쪽으로 투입되는 경우에만 블로우어(295)를 동작시킬 수 있을 것이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수질 정화제 투입용 노즐의 단면도이다.

도 9를 참조하면, 노즐(G)(293)은 공기 유입부(299)와 정화제 유입부(298)를 포함할 수 있으며, 정화제 유입부(298)는 정화제 주입로(291)로부터 정화제를 유입받을 수 있고, 공기 유입부(299)는 공기 주입로(297)로부터 공기를 유입받을 수 있다.

정화제 유입부(298)와 공기 유입부(299)는 도 12에 도시된 바와 같이 서로 서로 만나는 구조를 가지며, 노즐(G)의 외부로 공기가 유출되기 직전에 공기와 세정제가 마주치는 구조를 가질 수 있다. 바람직하게는 공기의 속도를 증가시키기 위해서, 공기와 정화제가 만나기 전에 공기 유입부(299)의 관로 폭이 좁아졌다가 넓어지는 구성(H)을 가질 수 있다. 공기 유입부(299)의 관로 폭이 좁아 졌다가 다시 넓어지는 곳에 정화제와 공기가 만남으로써 노즐의 효과가 효율적으로 이루어질 수 있다. 이상 설명한 노즐의 구체적인 구성은 예시적인 것으로서 이와 다른 구성을 가진 노즐을 채용할 수 있는 것은 물론이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

10 : 신축 주름관 유닛 12 : 신축 주름관 본체
14 : 물 확산부 19 : 유닛 프레임
20 : 임펠러 21 : 샤프트
22 : 분산 날개 24 : 결빙 방지부
25 : 회전 동력 제공부 26 : 구동모터
27 : 배터리 28 : 자가 발전 유닛
30 : 윈드 파워 유닛 40 : 솔라 셀
50 : 바지 유닛 51 : 부유 탱크
52 : 바지 유닛 지지체 55 : 자유 회전부
56 : 디스크 57 : 회전 하우징
58 : 부력 조절부

Claims (11)

1. 수역의 상하 방향을 따라 길이 조절 가능하게 마련되고 상기 수역의 저층에 정체된 물을 유입 받는 적어도 하나의 유입부가 형성되는 파이프(pipe) 타입의 신축 주름관 본체와, 상기 신축 주름관 본체의 상부에 마련되고 상기 신축 주름관 본체로부터 제공되는 물을 상기 신축 주름관 본체의 상부 영역에 해당하는 인접 수역의 상층으로 확산시키는 물 확산부를 구비하는 신축 주름관 유닛;
   상기 신축 주름관 유닛을 지지하는 유닛 프레임;
   상기 신축 주름관 본체를 축으로 하여 상기 유닛 프레임의 외측에 방사상으로 연결되어 상기 신축 주름관 유닛과 상기 유닛 프레임에 부력을 제공하는 다수의 바지 유닛(barge unit);
   상기 신축 주름관 유닛 내에 회전 가능하게 배치되어 상기 신축 주름관 유닛 내의 물을 상기 신축 주름관 유닛의 외측으로 분산시키는 임펠러; 및
   상기 임펠러에 회전 동력을 제공하는 회전 동력 제공부;를 포함하며,
   상기 임펠러는,
   적어도 일 영역에 결빙 방지부가 마련되는 샤프트; 및
   상기 샤프트에 연결되어 상기 물을 측방으로 분산시키는 분산 날개를 포함하며,
   상기 다수의 바지 유닛 각각은,
   실질적인 부력을 제공하는 통 구조의 부유 탱크;
   상기 유닛 프레임에 연결되는 바지 유닛 지지체; 및
   상기 부유 탱크와 상기 바지 유닛 지지체가 연결되는 영역에 마련되어 상기 바지 유닛 지지체에 대해 상기 부유 탱크를 상대적으로 자유 회전시키는 자유 회전부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공원 및 호수에 설치되는 물순환장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 부유 탱크는 원통 또는 원뿔형 구조로 제작되며,
   상기 바지 유닛 지지체는,
   상기 유닛 프레임에 가로 방향을 연결되는 가로 브래킷; 및
   상기 가로 브래킷에 세로 방향을 따라 연결되는 탱크 연결 샤프트를 포함하는 것을 특징으로 하는 공원 및 호수에 설치되는 물순환장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 자유 회전부는,
   상기 탱크 연결 샤프트의 상단부에 마련되는 디스크; 및
   상기 디스크가 이탈되지 않도록 상기 부유 탱크의 하단부에 상기 부유 탱크와 연결되게 마련되고 상기 디스크에 대해 상대적으로 회전 가능한 회전 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 공원 및 호수에 설치되는 물순환장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 탱크 연결 샤프트는 베어링에 의해 상기 가로 브래킷에 대하여 상대 회전 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 공원 및 호수에 설치되는 물순환장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 다수의 바지 유닛 각각은, 상기 부유 탱크에 마련되어 상기 부유 탱크의 부력을 조절하는 부력 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공원 및 호수에 설치되는 물순환장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 부력 조절부는,
   상기 부유 탱크의 상단부에서 물 주입구를 형성하는 소켓; 및
   상기 소켓에 착탈 가능하게 결합되는 플러그 볼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 공원 및 호수에 설치되는 물순환장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 결빙 방지부는,
   상기 샤프트의 반경 방향 외측에 배치되어 상기 샤프트를 외부에서 보호하는 샤프트 하우징;
   상기 샤프트 하우징과 상기 샤프트 사이의 갭(gap)을 기밀 유지시키는 리테이너; 및
   상기 샤프트 하우징과 상기 샤프트 사이 영역에 충진되는 부동성 충진재를 포함하는 것을 특징으로 하는 공원 및 호수에 설치되는 물순환장치.
9. 제1항, 제3항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   수질 정화제를 수용하는 수질 정화제 탱크; 및
   상기 수질 정화제 탱크와 연결되어, 상기 수질 정화제 탱크에 수용된 수질 정화제를 유입 받아 배출하는 정화제 주입로;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공원 및 호수에 설치되는 물순환장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 정화제 주입로를 통해서 배출되는 수질 정화제는 상기 임펠러 쪽으로 배출되는 것을 특징으로 하는 공원 및 호수에 설치되는 물순환장치.
11. 제9항에 있어서,
    공기를 공급하는 블로우어; 및
    상기 정화제 주입로와 연결되어 상기 수질 정화제를 유입 받는 정화제 유입부와, 상기 블로우어와 연결되어 공기를 유입 받는 공기 유입부를 포함하는 노즐;을 더 포함하며,
    상기 정화제 유입부로 유입된 수질 정화제는 상기 공기 유입부에 의해 유입된 공기에 의해 유출되는 것을 특징으로 하는 공원 및 호수에 설치되는 물순환장치.

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