KR101421344B1

KR101421344B1 - 마을상수도 라돈저감장치

Info

Publication number: KR101421344B1
Application number: KR1020120096349A
Authority: KR
Inventors: 진오석
Original assignee: 양평군
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2014-07-18
Also published as: KR20140028937A

Abstract

전기와 같은 동력의 공급 없이 관정(tube well)의 수중펌프(water pump)로부터 원거리에 위치된 저수탱크로 공급되는 지하수에 용해된 라돈가스(radon gas)를 최소화하거나 제거하는 마을상수도 라돈저감장치가 제공된다. 상기 마을상수도 라돈저감장치는 물탱크의 상부에 형성된 환기구에 결합되며, 전달축의 회전에 의해 상기 물탱크 내부의 기체를 그 외부로 배출하는 환풍기와; 상부에 다수의 버킷을 형성된 원반형상으로 물탱크의 내부에 설치되며, 상기 버킷으로 지하수가 낙하될 때 그 낙차력에 의해 회전되어 지하수를 물방울 형태로 쪼개어 그에 포함된 라돈 기체를 분리하는 버킷 임펠러와; 외부로부터 공급되는 지하수를 상기 물탱크의 내부 상측에서 상기 버킷 임펠러의 버킷으로 낙하시키는 워터펄튜브와; 원통형상으로 하부의 양측에는 개구된 키-홈이 형성되어 상기 전달축 하단에 결합된 커플러와, 상기 버킷 임펠러의 회전축 상단부에 결합되며, 상기 회전축의 회전에 의한 관성력에 의해 펼쳐져 환풍기의 전달축의 하단에 결합된 커플러의 키-홈에 결합되어 회전축의 동력을 상기 전달축으로 전달하는 키 스프레드로 구성된 클러치를 포함하여 구성된다.

Description

마을상수도 라돈저감장치{Radon reduction equipment for the small-scale water supply}

본 발명은 지하수에 포함된 라돈가스를 저감시키는 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전기와 같은 동력의 공급 없이 관정(tube well)의 수중펌프(water pump)로부터 원거리에 위치된 저수탱크로 공급되는 지하수에 용해된 라돈가스(radon gas)를 최소화하거나 제거하는 마을상수도 라돈저감장치에 관한 것이다.

마을상수도는 상수도가 공급되지 않는 농어촌지역 주민들의 편의를 위하여 제공하는 수도의 형태로, 현재 2만 3천여 개의 간이급수시설이 설치 운영되고 있다. 농어촌지역 주민들의 유일한 식수 및 생활용수원으로 사용되기 때문에 관리와 운영에 문제가 발생하면 해당지역 주민들의 건강이나 생활에 직접적인 영향을 미치게 된다. 따라서 마을상수도의 안전성 확보는 농어촌지역 주민들의 건강한 삶을 유지하기 위해 반드시 이루어져야 하는 중요한 사안이다

위와 같은 마을상수도는 지하수 관정, 산속 등과 같이 비교적 높은 장소에 설치된 물탱크, 지하수 관정에서 물탱크로 물을 공급하기 위한 수중펌프 및 물탱크로 물을 공급할 때 자동으로 물탱크내의 수위를 제어하는 수위조절기, 상수도의 원수를 염소를 투입하여 살균 소독하는 염소 투입기로 등을 포함된 구성으로 특허문헌 1(등록특허 제10-099718호)에 자세하게 기재되어 있다.

우리나라 지형은 많은 산이 분포되어 있고, 산에는 우라늄 함량이 많은 암석이나 토양이 있을 수 있다. 암석이나 토양을 지나가는 지하수에는 물에 잘 녹는 성질을 가진 라돈이 많이 포함되어 있어서 지하수를 그대로 음용하거나 그 지하수로 목욕을 할 때 인체의 호흡기로 흡입되어 폐암을 일으킬 확률이 매우 높다. 특히, 지하수 내 라돈가스 함량이 높은 지역에서는 라돈을 제거하지 않은 채 음용 할 경우 폐암의 위험이 있다.

우리나라의 현실은 지하수를 사용하는 가정, 예를 들면, 농어촌 공동 식수와 단독 주택(일부 도시와 시골 전체지역)은 지하수를 수중 모터(펌프)로 퍼 올려서, 먼저 대형 물 탱크에 저장한 후, 수도관을 통하여 각 가정의 수도 꼭지까지 전달되는 형태이다. 미국 환경보호국(EPA)에서는 고 함량 라돈 지하수를 마실 때는 물잔을 흔들어서(stirring) 탈기 시킨 후에 마시라고 권고하고 있는 실정이다. 또한 물을 마실 때는 잠시 호흡을 멈추어서 라돈이 폐로 유입되는 것을 막으라고 한다. 그러나 실제로 물 잔을 수차례 흔들면 일부 라돈가스가 탈기되어 줄어들지만, 이 방법은 매우 소극적인 대응책이다.

마을상수도의 물탱크에 채워지는 물에 포함되어 있는 라돈을 저감 또는 제거하기 위한 종래의 기술로서는 국가연구개발사업의 지원을 받는 특허문헌 2(등록특허 제10-0911416호) "지하수 라돈 저감장치"를 그 일예로 들 수 있다. 상기 특허문헌 2에 개시된 지하수 라돈 저감 장치는 "지하수가 유입되어 낙하되는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치되며 지하수의 낙하력에 의해 회전되는 회전부재와, 상기 회전부재와 동력전달가능하게 연결되어 회전하는 동력전달부재와, 상기 동력전달부재를 통해 회전부재로부터 회전력을 전달받아 무동력으로 회전되는 환풍수단"으로 구성되어 있다.
위와 같은 구성을 갖는 지하수 라돈 저감 장치는 지하수가 하우징 내에서 낙하되면서 회전부재에 부딪혀 물방울이 발생되고, 이때 공기중으로 방출된 라돈기체가 환풍수단을 통해 외부로 배출됨으로써 지하수 내 라돈을 효율적으로 저감되면서 동력이 존재하지 않는 곳에서도 무동력으로 구동이 가능한 지하수 라돈 저감장치를 제공한다.

삭제

그러나 상기 특허문헌 2는 물이 떨어지는 지하수의 낙차력에 의해 회전되는 회전부재와 상기 회전부재의 회전력에 의해 물방울 내 라돈 기체를 외부로 배출시키는 환풍수단 사이의 동력전달을 직선베벨기어(straight bevel gear)로 함으로써 그 구조가 복잡하였다. 또한, 직선베벨기어를 사용함으로써 소음과 마모, 마찰손실에 의한 낮은 동력효율 등의 문제로 인하여 환풍기를 고속으로 회전시키지 못하는 문제로 인하여 라돈가스를 외부로 신속하게 배출하지 못하는 문제가 있었다.

또한, 상기 특허문헌 2에 기재된 라돈가스제거장치는 단순히 상부에서 아랫방향으로 떨어지는 지하수를 회전날개에 부딪치게 하여 물방울 속의 라돈기체를 외부로 배출하도록 만 구성되어 있어 물방울 속에 용존하고 있는 라돈기체의 분리가 원활하지 못하여 그 효율이 낮은 문제가 있었다.

등록특허 제10-0999718호(2010. 12. 02. 등록) 등록특허 제10-0911416호(2009. 08. 03. 등록)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 지하수의 물방울 입자를 미세하게 쪼개어 그에 용존 되어 있는 라돈 기체를 효율적으로 제거, 저감시키는 구조를 갖는 라돈저감장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상부에서 그 하부에 위치된 버켓 임펠러(bucket impeller)로 지하수를 낙하시켜 물방울 형태로 쪼개고, 기어의 사용 없이 상기 버켓 임펠러의 회전력을 그 상부에 설치된 환풍기의 회전축에 전달하는 구조를 갖는 라돈저감장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 라돈저감장치는 마을 상수(上水)를 저장하는 물탱크로 공급되는 지하수에 용존된 라돈을 제거 또는 저감하기 위한 것으로서, 마을 상수를 저장하는 물탱크로 공급되는 지하수에 용존된 라돈을 제거 또는 저감하기 위한 마을상수도 라돈저감장치에 있어서, 상기 물탱크의 상부에 형성된 환기구에 결합되며, 전달축의 회전에 의해 상기 물탱크 내부의 기체를 그 외부로 배출하는 환풍기와; 상부에 다수의 버킷을 형성된 원반형상으로 물탱크의 내부에 설치되며, 상기 버킷으로 지하수가 낙하될 때 그 낙차력에 의해 회전되어 지하수를 물방울 형태로 쪼개어 그에 포함된 라돈 기체를 분리하는 버킷 임펠러와; 외부로부터 공급되는 지하수를 상기 물탱크의 내부 상측에서 상기 버킷 임펠러의 버킷으로 낙하시키는 워터펄튜브와; 원통형상으로 하부의 양측에는 개구된 키-홈(key groove)이 형성되어 상기 전달축 하단에 결합된 커플러(coupler)와, 상기 버킷 임펠러의 회전축 상단부에 결합되며, 상기 회전축의 회전에 의한 관성력에 의해 펼쳐져 환풍기의 전달축의 하단에 결합된 커플러의 키-홈에 결합되어 회전축의 동을 상기 전달축으로 전달하는 키 스프레드(centrifugal wing 또는 wing spread)로 구성된 클러치를 포함하여 구성된 것임을 특징으로 한다.

상기 워터펄튜브의 지하수 배출구는 원주의 외주로부터 중심으로 하향 경사진 테이퍼가 형성되며, 상기 테이퍼에는 떨어지는 지하수의 크기를 물방울 형태로 쪼개는 다수의 접촉구을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 버킷 임펠러는 상부로 절곡된 테두리가 형성된 원반 형상으로 상면 중심으로부터 상기 테두리로 만곡된 격벽에 의해 형성된 다수의 버킷을 구비하여, 상기 버킷에 지하수가 낙하되어 채워지는 관성력에 의해 중심의 회전축을 기준으로 회전되는 것임을 특징으로 한다.

삭제

상기 물탱크의 지붕에는 외부 공기의 이물질을 여과하는 공기여과기가 설치되며, 상기 공기여과에서 여과된 공기는 주입관을 통해 상기 워터펄튜브의 내부로 주입하여 지하수를 폭기(aeration )시켜 물방울 입자로 쉽게 쪼개어 지도록 하는 것이 바람직하다.

상기 워터펄튜브는 끝부분이 하향절곡 형성되며, 상기 하향 절곡된 끝부분은 상기 버킷의 격벽을 향하도록 틀어지도록 제작하여 외부로부터 공급되는 지하수가 버킷 임펠러의 상부로 낙하될 때 상기 지하수가 격벽에 부딪히도록 하는 것이 좋다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따라 만들어진 마을상수도의 라돈 저감 장치는 지하수에 외부 공기를 주입하여 지하수를 폭기시켜 물방울 입자로 만들고, 폭기된 지하수를 물탱크의 내부의 상부에 설치된 버킷 임펠러의 상면로 낙하시켜 그 낙차력에 의해 더욱 잘개 쪼개어진 물입자로부터 라돈 등의 기체를 분리하고, 상기 분리된 기체를 상기 버킷 임펠러의 회전에 연동 회전되는 환풍기에 의해 물탱크의 외부로 배출함으로서 전기(electricity)설비의 공급 없이 마을상수도의 라돈을 효율적으로 제거 또는 저감시킬 수 있어 지하수를 식수원으로 하는 마을 주민의 건강을 보호할 수 있다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 마을상수도의 라돈 저감 장치의 개략도.
도 2와 도 3은 도 1에 도시된 버킷 임펠러와 워터펄튜브의 결합 관계를 설명하기 위한 사시도와 평면도.
도 4는 도 1에 도시된 클러치의 구성을 도시한 분해 사시도.
도 5 및 도 6은 도 1의 “A" 부분을 확대하여 도시한 도면들로서, 클러치의 작동 전과 후의 상태를 나타낸 도면.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 라돈 저감 장치(10)는 집수정으로부터 지하수를 공급받는 마을상수도 시설에 설치의 일부분으로, 지하수를 저장하고, 다수의 사용자에게 상수를 공급하는 물탱크(20)에 설치된다. 상기 물탱크(20)는 내식용, 저온용, 고온용 등에서 널리 사용되는 스테인리스 스틸(stainless steel) 소재로 만들어지는 것이 바람직하며, 인체에 무해하고 장기보존이 가능한 다양한 재질로 만들어질 수 있다는 것은 자명하다.

상기 물탱크(20)의 상부, 예를 들면, 지붕에는 환기구(32)가 형성되며, 상기 환기구(32)에는 물탱크(20) 내부의 기체를 외부로 배출하기 위한 환풍기(30)가 설치된다. 상기 환풍기(30)는 외부의 풍향에 따라 회전되어 내부의 기체를 외부로 배출할 수 있는 형상으로 제작된 다수의 환풍날개(31)를 구비한다. 또한, 상기 환풍날개(31)는 환풍기(30)의 내부 수직축선상에 결합된 전달축(33)의 회전에 의해 회전되도록 만들어져 외부의 바람 또는 내부의 전달축(33)의 회전에 따라 회전되어 물탱크(20) 내부 기체를 외부로 배출하도록 되어 있다.

상기 물탱크(20) 내측 상부에는 수평방향으로 연결되어진 보(beam ; girder)와 같은 지지체(21)가 설치되어 있으며, 상기 지지체(21)의 수직중심축선 상에는 물탱크(20) 내부에서 수직으로 세워진 회전축(60)이 회전 가능하도록 결합되어 있다.

이와 같은 결합을 위하여 상기 물탱크(20)의 저면(61) 중앙부분에는 돌기(62)가 돌출되어 있고, 상기 돌기(62)에는 볼베어링(63)이 끼워져 결합된다. 상기 베어링(63)의 상부에는 회전축(62)의 결합되어지되, 회전축(62)의 저면에 형성된 홈이 상기 돌기(62)에 끼워진다. 상기 회전축(60)의 윗부분은 지지체(21)에 결합된 베어링(64)에 삽입되어 고정되어 있다.

상기 회전축(60)의 윗부분에는 상부로부터 낙하되는 액체, 예를 들면 지하수의 낙차력에 의해 회전되는 버킷 임펠러(70)의 중앙부분이 축 결합되어 있다. 상기 버킷 임펠러(70)는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 테두리가 상부로 절곡된 형성된 원반 형상으로 상면 중심으로부터 상기 테두리로 만곡된 격벽(71)에 의해 형성된 다수의 버킷(72)을 구비하고 있다. 이때, 상기 격벽의 높이는 도 1에 도시된 바와 같이 중심부분으로 테두리 방향으로 갈수록 낮아지는 형상을 갖으며, 상기 버킷(72)에 지하수가 낙하되어 채워지는 관성력에 의해 중심의 회전축을 기준으로 회전된다.

상기 물탱크(20)의 상측부에는 원거리에 만들어진 관정에 넣어진 수중펌프(도시하지 않았음)에서 송수(送水)하는 지하수를 탱크로 급수하기 위한 급수관(50)이 설치되며, 상기 급수관(50)의 단부에는 급수되는 지하수를 폭기하여 버킷 임펠러(70)의 버킷(72)으로 배출하기 위한 워터펄튜브(52)가 형성되어 있다.

상기 워터펄튜브(52)에는 정화된 외부의 공기를 급수관(50)으로 주입하여 지하수를 폭기 하기 위한 주입관(44)이 연결되어 있고, 배출구(54)는 급수관(50)의 외주로부터 중심으로 하향 경사진 테이퍼가 형성되며, 상기 테이퍼에는 떨어지는 지하수의 크기를 물방울 형태로 쪼개는 다수의 접촉구(56)의 접촉구가 형성되어 있다.

일단부가 상기 워터펄튜브(52)에 연결된 상기 주입관(44)의 타단부는 물탱크(20)의 지붕에 설치되어 외부공기에 포함된 이물질을 여과하여 정화된 신선한 공기를 배출하는 공기여과기(40)에 연결되어 있다. 상기 공기여과기(40)는 원통형상으로 상부에는 커버(42)가 형성되어 있고, 상측부에는 외부공기를 받아들이는 개구(43)가 형성되며, 그 내부에는 공기중에 포함된 이물질을 여과하는 여과기(41)가 넣어져 있다. 이와 같이 구성된 공기여과기(40)에서 여과된 공기는 원터펄튜브(52)가 지하수를 그 하부로 토출할 때 배출되는 지하수에 의해 주입관(44)으로 배출된다.

또한, 상기 물탱크(20)의 내부에는 그 탱크에 저장된 지하수의 수위를 측정하기 위한 수위계(90)가 설치될 수 있다. 이때, 상기 스위계(90)는 플로우트(도면에 도시되지 않음)를 통해 리미트 스위치(도면에 도시되지 않음)를 작동시켜 수중펌프(도면에 도시되지 않음)를 온-오프시킬 수 있는 구성으로 이루어진다. 이러한 수위계(90)는 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 플로우트 방식으로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성에 대한 설명은 생략된다.

상기와 같이 구성된 회전축(60)의 상단과 환풍기(30)의 전달축(33)의 하단 사이에는 상기 회전축(60)이 일정한 속도 이상으로 회전될 때 그 회전력을 전달축(33)으로 전달하는 클러치(80)가 설치되어 있다. 상기 클러치(80)는 도 4에 도시된 바와 같이 중앙 하부에 요홈이 형성되어 회전축(60)의 상단에 끼워져 결합된 스프레드 헤드(spread head)(22)를 포함한다. 상기 스프레드 헤드(22)와 회전축(60)간의 결합은 볼트(24)에 의하여 회전축(60)의 상부에 형성된 결합구(66)에 볼팅(bolting)된다.

상기 스프레드 헤드(22)의 상단은 가로방향으로 깊은 윙-홈(wing groove)(25)이 형성되고, 상기 윙-홈(25)의 양측에는 회전축(60)이 회전될 때 원심력(관성력)에 의해 펼쳐지는 한 쌍의 키 스프레드(또는 윙 스프레드)(28)가 힌지핀(27)에 의해 핀구멍(26)에 끼워져 결합되어 있다. 위와 같이 구성된 한 쌍의 키 스프레드(28)는 환풍기(30)의 수직중심축선상에 설치된 전달축(33)의 하단 커플러(34)의 양측에 형성된 키-홈(35)에 끼워져 결합되거나 분리되도록 결합된다. 즉, 상기 커플러(34)는 하단에 일정 깊이를 갖는 홈이 형성되고, 상기 홈의 양측에는 키 스프레드(28)가 펼쳐졌을 때 회전동력이 전달되도록 키 홈(35)이 형성되어 있다.

상기 키 스프레드(28)는 스프레드 헤드(22)의 상측부에 힌지핀(27))을 통하여 서로 마주하며 회전 가능하게 힌지 결합되는 바, 대략 기역(ㄱ)자 형태로서 이루어지는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 키 스프레드(28)는 스프레드 헤드(22)의 상측부에 힌지 결합되는 수평부분과 상기 수평부분에 대하여 직각을 이루는 현수(懸垂) 부분으로 이루어진다. 즉, 상기 수평부분은 스프레드 헤드(22)의 상측부에 힌지 결합되는 부분이고, 현수부분은 버킷 임펠러(70)의 회전축(60)의 회전에 따른 관성력에 의해 부상하는 부분이다.

상기에서, 커플러(34)는 스프레드 헤드(22)에 대응하여 전달축(33)의 하측 단부에 끼워져 결합되는 바, 하단부가 개방되고 상단부가 폐쇄된 원통 형태로 이루어지며, 그 상단은 전달축(33)의 하측 단부가 끼워져 용접되는 것이 좋다. 이때, 커플러(34)는 키 스프레드(28)가 펼쳐지지 않은 상태에서 이들 키 스프레드(28)를 감싸도록 설치되며, 회전축(60)이 일정 속도로 회전되어 키 스프레드(28)가 원심력에 의한 관성에 의해 펼쳐질 경우 키 스프레드(28)의 현수부분이 키 홈(35)에 결합되도록 상기 키 홈(35)의 사이즈를 적절하게 형성하는 것이 요구된다.

상기와 같이 구성된 마을상수도의 라돈 저감장치(10)는 관정에 넣어진 수중펌프의 작동에 의해 물탱크(20)에 지하수가 채워질 때 지하수에 포함된 라돈 기체를 제거하는 것이다. 즉, 마을상수도 라돈 저감 장치(10)는 지하수가 물탱크(20)에 채워지는 경우에는 버킷 임펠러(70)에 가하여지거나 떨어지는 지하수를 물방울 입자로 폭기시켜 지하수에 포함된 라돈기체를 분리하고 상기 버킷 임펠러(70)의 회전에 의해 환풍기(30)를 구동하여 분리된 라돈기체를 외부로 배출함은 물론 지하수가 급수되지 않는 경우 바람에 의해 물탱크(20) 내부에 잔존하는 염소 가스 등을 자연 배출할 수 있다.

즉, 상기 마을상수도 라돈 저감 장치(10)은 바람에 의한 풍력으로서 환풍기(30)를 회전시켜 물탱크(20) 내부의 염소 가스 등을 자연 배출할 수 있고, 급수관(50)을 통해 버킷 임펠러(70)의 상부로 지하수를 공급 시 상수의 수력으로서 라돈 가스를 강제 배출할 수 있도록 구성되어 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 마을상수도 라돈 저감 장치(10)의 동작을 앞서 개시한 도면들 및 하기의 도 5 및 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다.

원거리에 있는 관정에 넣어진 수중펌프가 지하수를 펌핑하여 도 1의 급수관(50)으로 급수하면, 급수관(50)의 상단에 구성된 워터펄튜브(52)의 배출구(54)로 지하수가 토출되어 그 하부에 위치된 버킷 임펠러(70)의 상부로 낙하된다. 이때, 상기 지하수에는 이미 잘 알려진 바와 같이 인체에 해로운 라돈이 용존된 상태로 포함되어 있다.

라돈이 포함된 지하수가 급수관(50)의 단부에 구성된 워터펄튜브(52)를 통해 배출되면, 지하수의 배출압력에 의해 공기여과기(40)의 하부에 채워진 여과된 공기가 주입관(44)을 통해 상기 워터펄튜브(52)의 내부로 공급된다. 따라서, 상기 워터펄튜브(52)의 단부측에서는 지하수와 공기가 접촉하여 폭기가 이루어져 큰 입자로 구성된 지하수가 1차적으로 쪼개어진다. 공기와 혼합된 지하수의 일부는 워터펄튜브(52)의 단부에 형성된 다수의 접촉구(56)들을 통해 물방을 형태로 쪼개져 그 외부로 배출되고, 일부는 배출구(54)로 배출된다.

상기 워터펄튜브(52)의 접촉구(56)는 배출구(54)로부터 배출되는 지하수는 그 하부에 놓여진 버킷 임펠러(70)의 버킷(72)으로 낙하된다. 이때, 상기 워터펄튜브(52)의 배출구(54)의 방향은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 버킷 임펠러(70)의 격벽(71)의 측벽을 향하도록 일정한 각도로 절곡되어 있다.

따라서, 상기 워터펄튜브(52)로부터 지하수가 배출되어 상기 버킷 임펠러(70)의 격벽(71) 및 버킷(72)로 낙하되는 경우 상기 격벽(71)의 측면과 버킷(72)에는 낙하에너지 즉, 수력이 가하여짐으로서 베어링(63, 64)에 의해 결합된 회전축(60)이 회전한다. 또한, 1차적으로 물방울 형상으로 쪼개져 상기 버킷 임펠러(70)의 상면으로 낙하되는 지하수는 격벽(71)의 측면과 버킷(72)의 상면 등에 부딪혀 더욱 잘게 쪼개짐으로써 지하수에 용존된 라돈이 물방울로부터 분리되어 배출된다.

한편, 워터펄튜브(52)로부터 낙하되는 지하수가 격벽(71) 및 버킷(72)에 부딪히는 경우, 지하수의 낙하에너지, 즉 수력에 의해 버킷 임펠러(70)가 회전되어 회전축(60)이 회전되기 시작하며, 버킷 임펠러(70)가 일정 속도 이상으로 회전하는 경우 그 회전축(60)에 결합된 클러치(80)의 키 스프레드(28)는 관성력에 의해 펼쳐지면서 현수부분이 커플러(34)의 키-홈(35)에 맞물리게 된다.

이와 같이 상기 키 스프레드(28)가 커플러(34)의 키-홈(35)에 결합됨에 따라, 회전축(60)과 환풍기(30)의 전달축(33)은 상호 연결되고, 이에 따라 버킷 임펠러(70)의 회전력은 회전축(60)을 통해 환풍기(30)의 전달축(33)으로 전달된다. 이로써, 본 실시예에서는 상기와 같이 키 스프레드(28)에 의해 전달축(33)과 회전축(60)의 연결이 이루어지며, 지하수의 낙차, 즉, 수력에 의한 버킷 임펠러(70)의 회전력이 환풍기(30)의 전달축(33)으로 전달되므로, 환풍기(30)의 환풍날개(31)는 버킷 임펠러(70)의 회전속도에 대응하여 회전된다.

이와 같은 동작에 의해 환풍기(30)의 환풍날개(31)는 버킷 임펠러(70)의 회전력에 의해 강제로 회전하며 상기 워터펄튜브(52)의 단부에 형성된 접촉구(56)와 버킷 임펠러(70)의 격벽(71)의 측면과 버킷(72)에 부딪혀 지하수의 물방울로부터 분리된 라돈의 기체는 환기구(32)를 통해 흡입하여 외부로 배출시키게 된다.

한편, 상술한 바와 같은 일련의 과정을 거치는 동안, 물탱크(20)에 저장되는 상수도 용수의 수위가 수위계(90)를 통해서 기설정된 상위 레벨인 것으로 감지되면, 본 실시예에서는 수중펌프(도면에 도시되지 않음)의 가동을 정지시켜 상수도 용수의 공급을 차단한다. 이에, 상기한 버킷 임펠러(70)는 회전이 정지되고, 이에 따라 키 스프레드(28)는 자중에 의해 커플러(34)의 키-홈(35)으로부터 분리되어 원래의 위치로 되돌아오게 된다. 따라서, 본 실시예에서는 전달축(33)과 버킷 임펠러(70)의 회전축(60)의 연결을 급수 상태에 따라 단속하게 되고, 환풍기(30)의 환풍날개(31)는 앞서 설명한 바 있듯이 바람에 의해 회전하면서 물탱크(20) 내부의 공기(염소 가스가 혼합된 공기)를 자연 배출시키게 된다.

지금까지 설명한 바에 의하면, 마을상수도 라돈 저가 장치(10)는 바람에 의한 풍력으로서 물탱크(20) 내부의 염소 가스를 자연 배출할 수 있음은 물론, 수중펌프에 의해 지하수가 물탱크(20)의 내부로 급수되는 경우 지하수를 물방울 형태로 잘게 쪼개어 지하수에 함유된 라돈을 분리하고, 버킷 임펠러(70)로 낙하되는 용수의 수력을 이용하여 물탱크(20)내의 라돈기체를 강제 배출할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당업자에게 자명한 것이라 하겠다.

10 마을상수도 라돈 저감 장치, 20 물탱크, 22 스프레드 헤드, 24 볼트, 26 핀구멍, 27 힌지핀, 28 키 스프레드, 30 환풍기, 31 환풍날개, 32 환기구, 33 전달축, 34 커플러, 35 키-홈, 40 공기여과기, 41 여과기, 42 커버, 43 개구, 44, 주입관, 50 급수관, 52 워터펄튜브, 54 배출구, 56 접촉구, 60 회전축, 61 저면, 63, 64 베어링, 70 버킷 임펠러, 71 격벽, 72 버킷, 80 클러치, 90 수위계

Claims

마을 상수를 저장하는 물탱크로 공급되는 지하수에 용존된 라돈을 제거 또는 저감하기 위한 마을상수도 라돈저감장치에 있어서, 상기 물탱크의 상부에 형성된 환기구에 결합되며, 전달축의 회전에 의해 상기 물탱크 내부의 기체를 그 외부로 배출하는 환풍기와; 상부에 다수의 버킷을 형성된 원반형상으로 물탱크의 내부에 설치되며, 상기 버킷으로 지하수가 낙하될 때 그 낙차력에 의해 회전되어 지하수를 물방울 형태로 쪼개어 그에 포함된 라돈 기체를 분리하는 버킷 임펠러와; 외부로부터 공급되는 지하수를 상기 물탱크의 내부 상측에서 상기 버킷 임펠러의 버킷으로 낙하시키는 워터펄튜브와; 원통형상으로 하부의 양측에는 개구된 키-홈이 형성되어 상기 전달축 하단에 결합된 커플러와, 상기 버킷 임펠러의 회전축 상단부에 결합되며, 상기 회전축의 회전에 의한 관성력에 의해 펼쳐져 환풍기의 전달축의 하단에 결합된 커플러의 키-홈에 결합되어 회전축의 동력을 상기 전달축으로 전달하는 키 스프레드로로 구성된 클러치로 구성함을 특징으로 마을상수도 라돈저감장치.
제1항에 있어서, 상기 워터펄튜브의 배출구는 원주의 외주로부터 중심으로 하향 경사진 테이퍼가 형성되며, 상기 테이퍼에는 떨어지는 지하수의 크기를 물방울 형태로 쪼개는 다수의 접촉구가 형성된 것임을 특징으로 하는 마을상수도 라돈저감장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 버킷 임펠러는 상부로 절곡된 테두리가 형성된 원반 형상으로 상면 중심으로부터 상기 테두리로 만곡된 격벽에 의해 형성된 다수의 버킷을 구비하여, 상기 버킷에 지하수가 낙하되어 채워지는 관성력에 의해 중심의 회전축을 기준으로 회전되는 것임을 특징으로 하는 마을상수도 라돈저감장치.
삭제
제3항에 있어서, 상기 물탱크의 지붕에는 외부 공기의 이물질을 여과하는 공기여과기가 설치되며, 상기 공기여과에서 여과된 공기는 주입관을 통해 상기 워터펄튜브의 내부로 주입하여 지하수를 폭기시켜 물방울 입자로 쉽게 쪼개어 지도록 구성된 것임을 특징으로 하는 마을상수도 라돈저감장치.
제3항에 있어서, 상기 워터펄튜브는 끝 부분이 하향절곡 형성되며, 상기 하향 절곡된 끝부분은 상기 버킷의 격벽을 향하도록 틀어지도록 제작되어 외부로부터 공급되는 지하수가 버킷 임펠러의 상부로 낙하될 때 상기 지하수가 격벽에 부딪히도록 구성함을 특징으로 하는 마을상수도 라돈저감장치.