KR101360080B1

KR101360080B1 - 오폐수처리장용 유체발전기

Info

Publication number: KR101360080B1
Application number: KR1020130019436A
Authority: KR
Inventors: 박상복
Original assignee: 주식회사 이앰
Priority date: 2013-02-22
Filing date: 2013-02-22
Publication date: 2014-02-12

Abstract

오폐수처리장의 폭기조의 배출덕트에 설치되어, 폭기조에서 배출덕트를 통해 외부로 배출되는 공기의 유속에서 전기에너지를 생성함으로써 친환경적인 신생에너지를 창출할 수 있는 오폐수처리장용 유체발전 시스템이 개시된다.

Description

오폐수처리장용 유체발전기{FLUID POWER GENERATOR FOR SEWAGE TREATMENT STATION}

본 발명은 오폐수처리장용 유체발전기에 관한 것으로, 오폐수처리장의 폭기조의 배출덕트에 설치되어, 폭기조에서 배출덕트를 통해 외부로 배출되는 공기의 유속에서 전기에너지를 생성함으로써 친환경적인 신생에너지를 창출할 수 있는 오폐수처리장용 유체발전 시스템에 관한 것이다.

오폐수는 일반적으로 생활하수, 화장실에서 발생하는 오수, 축산 및 공장에서 발생하는 폐수등을 총괄하여 일컫는 말로서, 이러한 오폐수들은 오폐수처리장을 거쳐 정화된 상태로 방류하게 된다. 기존의 오폐수처리 시스템은 대략적으로 저류조, 폭기조, 침전조, 여과조, 탁색조 및 방류조로 구성된다. 즉, 발생한 오폐수는 저류조에 집수된 다음 폭기조를 이송되고, 폭기조에서는 저류조에서 이송된 오폐수에 공기(산소)를 공급하여 폭기를 형성한다. 따라서, 폭기가 형성된 폭기조에는 호기성 미생물들이 오폐수 중 유기물질을 영양분으로 배양하여 응집하게 된다. 이와 같이 응집된 덩어리 또는 기타 이물질들은 침전조를 경유하여 침전자 바닥에 침전되며, 침전되지 않은 오폐수는 여과조를 거치면서 필터를 통해 세밀히 여과된 다음 탁색조를 경유하여 냄새나 색소가 제거된 다음 방류조를 통해 방류되게 된다.

종래의 오폐수처리장의 폭기조는 도1에 도시된 바와 같이 저류조의 오폐수가 폭기조(10)로 공급되도록 공급라인(11)이 폭기조의 입구측에 형성되고 폭기조에서 침전조로 오폐수를 송출시키기 위한 송출라인(12)이 폭기조의 출구측에 형성된다. 또한, 상기 폭기조(10)에는 외부에서 블로워(14)를 통해 폭기조의 오폐수내로 공기(산소)를 공급할 수 있는 공기공급덕트(13)가 설치된다.

여기서, 상기 폭기조(10) 바닥부의 공기공급덕트(13)에는 폭기공이 다수개 형성되어 공기가 폭기되어 분출되도록 하고 있다. 그리고, 상기와 같은 폭기조(10)는 단일조로 구성될 수도 있지만 필요에 따라서는 다수개의 폭기조로 병렬적으로 구성되고 폭기조와 폭기조 사이에는 이동홀이 형성되어, 오폐수가 다수개의 폭기조를 순차적으로 경유한 후 송출라인으로 송출될 수 있다.

이 때, 상기와 같은 종래의 폭기조에서는 호기성 미생물들이 유기물질을 배양/응집할 수 있도록 상기와 같이 지속적으로 공기를 공급되며, 공급된 공기는 폭기조에서 폭기된 후 폭기조 외부로 방출된다.

따라서, 본 출원의 발명자는 폭기조 상측에 집진캡(15)과 배출덕트(16)를 형성하고 상기 배출덕트(16)에는 전기발전기(17)를 설치하여, 오폐수처리장의 폭기조에서 발생하는 공기를 외부로 자연 방출시키기 않고 공기를 집진하고 상기 집진된 공기의 유속으로 전기에너지를 생성함으로써 친환경적인 신생에너지를 창출할 수 있는 오폐수처리장용 유체발전 시스템을 국내특허 제10-999545호에서 제안하였다.

본 발명은 국내특허 제10-999545호에서 개시한 유체발전 시스템에서 보다 발전효율을 향상시킬 수 있는 오폐수처리장용 유체발전기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

좀 더 구체적으로, 본 발명은 내부블레이드와 외부블레이드가 일체로 형성된 이중블레이드 구조의 임펠러를 구비하여, 배출덕트로 배기되는 공기의 토출풍속과 토출풍압을 증가시켜 발전효율을 향상시킬 수 있는 오폐수처리장용 유체발전기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 본 발명의 목적은 폭기조의 집진캡에 의해 집진된 공기를 외부로 배출되는 배출덕트에 설치되어 배출덕트로 배출되는 공기의 풍속을 이용하여 전기를 생산하는 오폐수처리장용 유체발전기에 있어, 상기 유체발전기는 전방단부에는 외향플랜지가 형성되고 후판에는 제1삽입공이 형성되는 케이싱과; 중앙에는 상기 배출덕트에 결합되는 결합공이 형성되며 상기 케이싱의 공기가 배기될 수 있는 다수의 배기공이 형성되어, 상기 케이싱의 외향 플랜지에 고정되는 배기캡과; 상기 케이싱과 배기캡에 의해 설정된 내부설치공간에 설치되되, 상기 배출덕트에서 케이싱 내부방향으로 유동되는 공기에 의해 회전하는 내부블레이드와, 상기 내부블레이드의 외측에 내부블레이드와 일체로 형성되어 케이싱 내부에서 배기캡 방향으로 유동되는 공기에 의해 상기 내부블레이드와 동일한 방향으로 회전하는 외부블레이드를 구비하는 임펠러와; 상기 케이싱의 후단에 설치되되, 상기 케이싱의 제1삽입공으로 인입된 후 상기 임펠러에 고정되어 임펠러의 회전에 의해 회전하는 회전축을 구비하는 발전유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오폐수처리장용 유체발전기를 제공함으로써 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 오폐수처리장용 유체발전기는 내부블레이드와 외부블레이드가 일체로 형성된 이중블레이드 구조의 임펠러를 구비하여, 배출덕트로 배기되는 공기의 토출풍속과 토출풍압을 증가시켜 발전효율을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.

도1은 종래의 오폐수처리장의 유체발전시스템의 개략도이고,
도2는 본 발명에 따른 오폐수처리장의 유체발전시스템의 개략도이고,
도3은 본 발명에 따른 오폐수처리장용 유체발전기의 분리사시도이고,
도4는 본 발명에 따른 유체발전기에 적용되는 임펠러의 평면도이며,
도5는 본 발명에 따른 오폐수처리장용 유체발전기의 결합단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 오폐수처리장용 유체발전기를 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 오폐수처리장용 유체발전기는 바람직하게 폭기조의 집진캡에 의해 집진된 공기를 외부로 배출되는 배출덕트에 설치되어 배출덕트로 배출되는 공기의 풍속을 이용하여 전기를 생산하는 오폐수처리장에 적용될 수 있다.

상기 폭기조(10)는 전술한 바와 같이, 측벽 일측에는 저류조로부터 오폐수가 공급될 수 있는 공급라인(11)이 형성되고 폭기조의 내부에는 상기 공급라인을 통해 공급된 오폐수에 공기를 폭기형식으로 공급하여 호기성 미생물들이 오폐수의 유기물질을 배양/응집하도록 공기공급덕트(13)가 형성되며, 폭기조의 측벽 타측에는 오폐수를 침전조로 송출할 수 있는 송출라인(13)이 형성된다. 또한, 상기 상측에는 폭기조에서 방출되는 공기를 집진하는 집진캡(15)과 상기 집진캡에 의해 집진된 공기를 외부로 배출하는 배출덕트(16)를 형성하고, 상기 배출덕트(16)에 의해 외부로 배출되는 공기의 풍속을 이용하여 전기를 생산할 수 있는 유체발전기(100)를 구비된다.

여기서, 본 발명은 배출덕트(16)에 설치되는 유체발전기에 관한 것으로, 케이싱(110), 배기캡(120), 임펠러(130) 및 발전유닛(140)을 포함한다.

상기 케이싱(110)은 후단은 밀폐되고 전단은 개방된 원통형상으로, 전방단부에는 외향플랜지(111)가 형성되고 후판에는 후술할 발전유닛의 회전축이 삽입되는 제1삽입공(112)이 형성된다.

상기 배기캡(120)은 중앙에는 배출덕트(16)에 결합되는 결합공(121)이 형성되어 배출덕트에 고정되는 판상으로, 케이싱(110) 내부의 공기가 배기될 수 있는 다수의 배기공(122)이 형성되며 상기 케이싱의 외향 플랜지(111)에 볼트등을 통해 고정된다.

상기 임펠러(130)는 상기 케이싱(110)과 배기캡(120)에 의해 설정된 내부설치공간에 설치되며, 내부블레이드(131)와 외부블레이드(132)를 포함하여 구성되는 데, 내부블레이드(131)는 배출덕트(16)에서 케이싱(110) 내부방향으로 유동하는 공기에 의해 회전하며, 외부블레이드(132)는 내부블레이드(131)의 외측에 내부블레이드(131)와 일체로 형성되어 케이싱(110) 내부에서 배기캡(120) 방향으로 유동되는 공기에 의해 상기 내부블레이드(131)와 동일한 방향으로 회전한다.

좀 더 구체적으로, 상기 임펠러(130)는 내부보스(133), 외부보스(134) 및 상기 내부보스와 외부보스 사이에 방사형으로 일정간격 일방향으로 경사지게 연결된 내부블레이드(131)와 외부보스의 외면에 방사형으로 일정간격 타방향으로 경사지게 연결된 외부블레이드(132)로 구성된다.

또한, 상기 내부블레이드(131)는 배출덕트(16)에서 케이싱 내부방향으로 유동되는 공기에 의해 회전하도록 배출덕트(16)와 동일한 경로라인에 위치되고, 상기 외부블레이드(132)는 케이싱 내부방향에서 배기캡의 배기공방향으로 유동되는 공기에 의해 회전하도록 배기캡의 배기공(122)과 동일한 경로라인에 위치하도록 설치된다.

따라서, 내부블레이드(131)와 외부블레이드(132)는 경사진 방향이 서로 반대이고 도면에서 내부블레이드(131)의 경우 공기의 유동방향이 우측에서 좌측이고 외부블레이드(132)의 경우 공기의 유동방향이 좌측에서 우측이므로, 내부블레이드와 외부블레이드는 동일한 방향으로 회전되게 된다.

상기 발전유닛(140)은 회전축의 회전에너지를 전기에너지로 전환하여 에너지를 생산하는 유닛으로, 상기 케이싱(110)의 후단에 설치되며, 회전축(141)이 상기 케이싱의 제1삽입공(112)으로 인입된 후 상기 임펠러의 내부보스(133)에 고정되어 임펠러의 회전에 의해 회전하게 된다. 여기서, 상기 회전축이 케이싱이 제1삽입공에 간섭없이 회전할 수 있도록 베어링(B)이 삽설된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 오폐수처리장용 유체발전기의 작용 및 효과를 도5를 참고하여 설명한다.

폭기조(10)에서 방생되는 공기는 집진캡(15)에 의해 집진된 후 배출덕트(16)를 통해 외부로 배출되는 데, 외부로 배출되는 과정에서 본 발명에 따른 유체발전기를 통과하게 된다.

이 때, 배출덕트(16)에서 배출되는 공기는 임펠러의 내부블레이드(131)를 통과하면서 내부블레이드(131)를 회전시키게 되고 이에 따라 임펠러에 결합된 회전축이 회전하면서 발전유닛(140)에서 에너지를 생산할 수 있다.

또한, 내부블레이드(131)를 통과한 공기는 케이싱의 내부공간에서 방향이 전환되어 외부블레이드(132)를 통과한 다음 배기캡(120)의 배기공(122)을 통해 외부로 배기된다. 이 때, 외부블레이드(132)와 내부블레이드(131)는 서로 다른 방향으로 경사져 있고 공기의 진행방향이 반대이므로 서로 동일한 방향으로 회전하게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 임펠러는 동일 방향으로 회전하는 이중 구조의 블레이드를 통해, 블레이드를 연속으로 배치하는 다단 임펠러와 같은 회전속도의 상승을 기대할 수 있고, 이에 따라 공기의 토출풍속과 토출풍압을 증가시켬으로써 유속확대로 인해 발전효율을 증가시킬 수 있다는 잇점이 있다.

한편, 본 발명에 따른 유체발전기는 공기가 배기캡을 통해 용이하게 배출되도록 가이드판(150)을 더 포함할 수 있다. 상기 가이드판(150)은 원추형상으로 형성되며 가장자리는 배기캡 방향으로 라운드지게 형성되며 중앙에는 발전유닛의 회전축이 삽입되는 제2삽입공(151)이 형성되어 상기 케이싱 내면에 고정설치된다. 물론, 회전축이 가이드판에 간섭없이 회전될 수 있도록 제2삽입공에는 베어링(B)이 착설된다.

따라서, 내부블레이드(131)를 통과한 공기는 상기 가이드판(150)에 의해 저항없이 케이싱 외측으로 유도된 후 외부블레이드(151)를 통해 외부로 배출되어 공기의 유속이 감소되는 것을 방지할 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 유체발전기는 원통형상의 유동안내부재(160)를 더 포함할 수 있다.

상기 유동안내부재(160)는 후방은 슬릿(161)이 형성되어 상기 가이드판(150)에 고정되고 중앙에는 상기 발전유닛의 회전축이 삽입되는 제3삽입공(162)이 형성되고 전면에는 방사형상의 안내간살(163)이 형성되어 내부블레이드(131)를 통과한 공기가 상기 안내간살(163)에 의해 와류되지 않고 분배되고 직진성을 갖어 상기 슬릿(161) 사이로 공간으로 유도되도록 한 것으로서, 내부블레이드를 통과한 공기가 유동안내부재(160)에 의해 와류 없이 가이드판에 의해 유도된 후 외부블레이드를 통과할 수 있도록 한 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 오폐수처리장용 유체발전기는 폭기조에서 발생되는 공기가 외부로 배출될 때 내부블레이드와 외부블레이드를 통과하면서 회전축을 회전시키고 이에 따라 발전유닛에서 전기에너지를 생성하도록 함으로써 친환경적인 신생에너지를 창출할 수 있다는 잇점이 있다.

110: 케이싱 111: 플랜지
120: 배기캡 122: 배기공
130: 임펠러 131: 내부블레이드 132: 외부블레이드
140: 발전유닛 141: 회전축
150: 가이드판
160: 유동안내부재

Claims

폭기조의 집진캡에 의해 집진된 공기를 외부로 배출되는 배출덕트에 설치되어 배출덕트로 배출되는 공기의 풍속을 이용하여 전기를 생산하는 오폐수처리장용 유체발전기에 있어, 상기 유체발전기는
전방단부에는 외향플랜지가 형성되고 후판에는 제1삽입공이 형성되는 케이싱과;
중앙에는 상기 배출덕트에 결합되는 결합공이 형성되며 상기 케이싱의 공기가 배기될 수 있는 다수의 배기공이 형성되어, 상기 케이싱의 외향 플랜지에 고정되는 배기캡과;
상기 케이싱과 배기캡에 의해 설정된 내부설치공간에 설치되되, 상기 배출덕트에서 케이싱 내부방향으로 유동되는 공기에 의해 회전하는 내부블레이드와, 상기 내부블레이드의 외측에 내부블레이드와 일체로 형성되어 케이싱 내부에서 배기캡 방향으로 유동되는 공기에 의해 상기 내부블레이드와 동일한 방향으로 회전하는 외부블레이드를 구비하는 임펠러와;
상기 케이싱의 후단에 설치되되, 상기 케이싱의 제1삽입공으로 인입된 후 상기 임펠러에 고정되어 임펠러의 회전에 의해 회전하는 회전축을 구비하는 발전유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오폐수처리장용 유체발전기.
제1항에 있어서,
상기 임펠러는 내부보스, 외부보스 및 상기 내부보스와 외부보스 사이에 방사형으로 일정간격 일방향으로 경사지게 연결된 내부블레이드와 외부보스의 외면에 방사형으로 일정간격 타방향으로 경사지게 연결된 외부블레이드를 포함하되,
상기 내부블레이드는 배출덕트에서 케이싱 내부방향으로 유동되는 공기에 의해 회전하도록 배출덕트와 동일한 경로라인에 위치되고, 상기 외부블레이드는 케이싱 내부방향에서 배기캡의 배기공방향으로 유동되는 공기에 의해 회전하도록 배기공과 동일한 경로라인에 위치하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 오폐수처리장용 유체발전기.
제2항에 있어서,
상기 케이싱의 내면에는 내부블레이드를 통과한 공기가 케이싱의 내부 외측공간으로 유도되어 외부블레이드에 의한 토출이 용이하도록 원추형상으로 형성되되 가장자리는 배기캡 방향으로 라운드지게 형성되며 중앙에는 발전유닛의 회전축이 삽입되는 제2삽입공이 형성된 가이드판이 고정된 것을 특징으로 하는 오폐수처리장용 유체발전기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오폐수처리장용 유체발전기는 원통형상의 유동안내부재를 더 포함하되, 상기 유동가이드부재는
후방은 슬릿이 형성되어 상기 가이드판에 고정되고 중앙에는 상기 발전유닛의 회전축이 삽입되는 제3삽입공이 형성되고 전면에는 방사형상의 안내간살이 형성되어, 내부블레이드를 통과한 공기가 상기 안내간살에 의해 와류되지 않고 분배되고 직진성을 갖어 상기 슬릿 사이로 공간으로 유도되도록 한 것을 특징으로 하는 오폐수처리장용 유체발전기.