KR101453730B1

KR101453730B1 - 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치

Info

Publication number: KR101453730B1
Application number: KR20140042137A
Authority: KR
Inventors: 이대희
Original assignee: (주)에코원
Priority date: 2014-04-09
Filing date: 2014-04-09
Publication date: 2014-10-22

Abstract

본 발명은 수중 저층수와 상층수를 순환시키기 위한 물순환장치에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 종래의 수중펌프나 임펠러 대신에 스크류형의 회전체를 이용하여 저층수를 상층으로 끌어올리고, 상층부에서는 회전 부유체의 외주면 및 하단에 설치된 회전날개를 이용하여 끌어올린 저층수를 다시 밀어냄으로써 상층수와 저층수를 골고루 순환시킬 수 있도록 구성되며, 이때, 상기한 스크류형 회전체와 회전 부유체를 단일의 구동모터로 구동시킬 수 있도록 구성됨으로써, 수중의 깊은 수심에 위치한 저층수를 상층으로 끌어올리고 상층에서 밀어내는 것에 의해 저층수와 상층수를 순환시킬 수 있는 동시에, 저층수에 산소를 공급하여 호기성 미생물의 생육을 도울 수 있는 반면, 저층수와 상층수가 혼합되는 것에 의해 표면수의 온도상승이 억제되어 조류의 번식을 억제할 수 있도록 구성되는 수중 저층수와 상층수를 순환시키기 위한 물순환장치가 제공된다.

Description

저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치{Water circulation apparatus for circulating lower water and upper water}

본 발명은 물순환장치에 관한 것으로, 더 상세하게는, 수중의 깊은 수심에 위치한 저층수를 상층으로 끌어올리고 상층에서 밀어내는 것에 의해 저층수와 상층수를 순환시킬 수 있는 동시에, 저층수에 산소를 공급하여 호기성 미생물의 생육을 도울 수 있는 반면, 저층수와 상층수가 혼합되는 것에 의해 표면수의 온도상승이 억제되어 조류의 번식을 억제할 수 있도록 구성되는 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은, 종래의 수중펌프나 임펠러 대신에 스크류형의 회전체를 이용하여 저층수를 상층으로 끌어올리고, 상층부에서는 회전 부유체의 외주면 및 하단에 설치된 회전날개를 이용하여 끌어올린 저층수를 다시 밀어냄으로써 상층수와 저층수를 골고루 순환시킬 수 있도록 구성되며, 이때, 상기한 스크류형 회전체와 회전 부유체를 단일의 구동모터로 구동시킬 수 있도록 구성되는 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치에 관한 것이다.

일반적으로, 호수나 저수지 또는 보의 경우, 제방을 설치함으로 인해 물의 흐름이 막히게 되고, 물이 정체되는 기간이 길어지면서 부유물질이 수중으로 가라앉게 되며, 그로 인해, 투광층 아래쪽은 산소량이 적어지면서 부영양화가 진행되게 된다.

또한, 물의 정체기간이 길어질수록 용존 산소량이 줄어들어 수질오염을 초래하게 되는 문제도 발생하게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 종래, 예를 들면, 대한민국 등록특허공보 제10-1081520호, 등록특허공보 제10-1048970호 및 등록특허공보 제10-1280011호 등에 따르면, 수상에 설치되는 물순환장치에 대한 기술이 공개되어 있다.

여기서, 상기한 바와 같은 종래의 물순환장치의 경우, 일반적으로, 여러 개의 부력통을 부착하도록 구성됨으로 인해 부력통의 파손시 한쪽으로 기울어져 효과가 감소되는 문제가 있다.

또한, 상기한 바와 같은 종래의 물순환장치들은, 일반적으로, 저층의 물을 표층으로 끌어올리기 위해 파이프를 사용하여 물을 순환시키도록 구성됨으로 인해 물의 순환 효율이 감소하며, 아울러, 이를 해결하기 위해, 미생물 제제나 화학성분 또는 미세 기포 발생장치 등을 별도로 구비하여 수질을 정화하도록 구성되어 있으나, 실제로는, 그로 인한 정화효과는 미비하다는 문제도 있는 것이었다.

아울러, 상기한 바와 같은 종래의 물순환장치들은, 일반적으로, 표층에서만 물을 순환시키는 데 그치는 한계가 있으며, 이를 해결하기 위해, 종래, 저층수를 끌어올리기 위한 호스나 펌프 등의 별도의 구조물을 구비하고 상층에서 임펠러의 회전력으로 밀어내도록 구성되는 물순환장치가 제시된 바 있으나, 이러한 종래의 장치들은, 저층수가 상층까지 올라오는지를 명확히 알 수도 없고, 교반의 효과도 확실치 않은 문제가 있었다.

더욱이, 종래, 수중에 임펠러를 부가하여 중층수를 표층으로 밀어올리는 물순환장치의 구성이 제시된 바 있으나, 이러한 구성 역시, 수심이 깊은 곳이나 바닥면에 가까운 저층의 물을 바로 끌어올리지는 못하는 한계가 있는 것이었다.

따라서 상기한 바와 같은 종래기술의 물순환장치의 문제점들을 해결하기 위하여는, 수중펌프와 같은 별도의 복잡한 구성이 필요 없이 간단한 구성으로 수심이 깊은 곳의 저층수를 상층으로 밀어 올리고 상층에서는 넓은 면적에서 저층수와 상층수를 골고루 섞이도록 하여 저층수와 상층수를 순환시킴으로써, 수질정화와 녹조 및 적조 발생의 억제가 동시에 가능하도록 구성되는 새로운 구성의 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치를 제공하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제공되지 못하고 있는 실정이다.

[선행기술문헌]

1. 등록특허공보 제10-1280011호(2013.06.24.)

2. 등록특허공보 제10-1081520호(2011.11.02.)

3. 등록특허공보 제10-1048970호(2011.07.06.)

4. 등록특허공보 제10-1034651호(2011.05.04.)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 수심이 깊은 곳이나 바닥면에 가까운 저층수를 상층으로 끌어올려 순환시키지 못하는 한계가 있었던 종래기술의 물순환장치의 문제점들을 해결하기 위해, 수중펌프와 같은 별도의 복잡한 구성이 필요 없이 간단한 구성으로 수심이 깊은 곳의 저층수를 상층으로 밀어 올리고 상층에서는 넓은 면적에서 저층수와 상층수를 골고루 섞이도록 하여 저층수와 상층수를 순환시킬 수 있도록 구성됨으로써, 수질정화와 녹조 및 적조 발생의 억제가 동시에 가능하도록 구성되는 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치를 제공하고자 하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 종래의 수중펌프나 임펠러 대신에 스크류형의 회전체를 이용하여 저층수를 상층으로 끌어올리고, 상층부에서는 회전 부유체의 외주면 및 하단에 설치된 회전날개를 이용하여 끌어올린 저층수를 다시 밀어냄으로써 상층수와 저층수를 골고루 순환시킬 수 있도록 구성되며, 이때, 상기한 스크류형 회전체와 회전 부유체를 단일의 구동모터로 구동시킬 수 있도록 구성됨으로써, 수중의 깊은 수심에 위치한 저층수를 상층으로 끌어올리고 상층에서 밀어내는 것에 의해 저층수와 상층수를 순환시킬 수 있는 동시에, 저층수에 산소를 공급하여 호기성 미생물의 생육을 도울 수 있는 반면, 저층수와 상층수가 혼합되는 것에 의해 표면수의 온도상승이 억제되어 조류의 번식을 억제할 수 있도록 구성되는 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치를 제공하고자 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 단일의 구동모터를 이용하여 수심이 깊은 곳의 저층수를 상층으로 끌어올리고 상층에서 상층수와 섞이도록 한 후 다시 밀어내어 상기 저층수와 상기 상층수를 순환시킴으로써, 상기 저층수에 산소를 공급하여 호기성 미생물의 생육을 촉진하고, 상기 저층수와 상기 상층수가 혼합되는 것에 의해 표면수의 온도상승이 억제되어 수질정화와 녹조 및 적조 발생의 억제가 가능하도록 구성되는 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치에 있어서, 스크류형 회전체를 이용하여 저층수를 상층으로 끌어올리기 위한 저층수 순환부; 회전날개가 설치되어 수면에 부유하는 부유체를 구동모터로 회전시키는 것에 의해 상기 저층수 순환부에 의해 끌어올려진 상기 저층수를 상층수와 혼합하여 상기 저층수와 상기 상층수 사이의 물순환이 이루어지도록 하기 위한 상층수 순환부; 및 상기 물순환장치를 고정하기 위해 상기 상층수 순환부의 측면에 설치되는 복수의 고정수단을 포함하여 구성되며, 상기 구동모터를 구동하여 상기 스크류형 회전체를 회전시키면 상기 저층수가 수면 근처로 상승하게 되고, 상승된 상기 저층수는 상기 상층수 순환부에 설치된 상기 회전날개의 회전에 의해 상기 상층수와 섞이게 됨으로써, 상기 저층수와 상기 상층수 사이의 물순환이 이루어지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치가 제공된다.

여기서, 상기 저층수 순환부는, 상기 상층수 순환부에 설치되는 구동모터에 의해 회전되어 상기 저층수를 상층으로 끌어올리기 위해, 수면에서 수직 방향으로 미리 정해진 일정 깊이까지의 길이로 형성되는 중심축과, 상기 중심축에 형성된 스크류 날개를 포함하여 이루어지는 스크류형 회전체; 상기 스크류형 회전체를 내부에 포함하여 물이 지나가는 통로를 형성하도록 양단이 개방된 원통 형태로 형성되는 하우징; 중심부에 물이 지나가는 통로로서 개구부가 형성되어 상기 하우징의 상단에 설치되는 하우징 캡; 및 상기 스크류형 회전체의 하부가 바닥에 닿거나 상기 하우징 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위해 상기 하우징의 하부에 설치되는 막힘방지부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 막힘방지부는, 상기 하우징의 하부가 바닥에 닿게 되어 이물질이 유입되거나 상기 스크류형 회전체가 파손되는 것을 방지하기 위해, 상기 하우징의 지름보다 큰 직경을 가지는 U자 또는 V자 형태로 형성되며, 물이 들어갈 수 있는 공간을 형성하도록, 상기 하우징의 하단에서 미리 정해진 일정 간격만큼 떨어지도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 상층수 순환부는, 부력을 유지하기 위한 부력체를 내부에 포함하여 수면 위에 위치되는 회전부력부; 상기 회전부력부를 회전시키기 위해 상기 회전부력부의 상면에 설치되는 구동모터부; 상기 구동모터부에 전원을 공급하기 위해 상기 회전부력부의 상부에 설치되는 태양광 발전모듈; 상기 태양광 발전모듈을 지지하기 위한 지지프레임; 상기 회전부력부의 측면 및 하면에 걸쳐 일체로 설치되는 복수의 회전판; 상기 구동모터부와 상기 저층수 순환부를 연결하기 위한 구동축; 상기 구동축을 지지하기 위해 상기 회전부력부의 하부에 미리 정해진 일정 길이로 돌출하도록 형성되는 연결지지부; 및 상기 회전부력부의 회전시 이탈을 방지하고 설치위치를 유지하기 위한 고정 프레임을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

더욱이, 상기 회전판은, 스테인레스강이나 플라스틱을 포함하는 소재를 이용하여 미리 정해진 일정 크기로 형성되어 상기 회전부력부의 측면 및 하면에 수직 방향으로 돌출하도록 복수 개 설치되고, 수류의 원활한 회전을 위하여 끝부분을 'ㄱ'자 형태로 접어 회전방향을 향하도록 설치되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동축은, 상기 구동모터에 연결되어 회전하도록 상기 회전부력부를 관통하여 아래쪽으로 미리 정해진 일정 길이만큼 돌출하도록 설치되고, 상기 구동축의 하단에 상기 스크류형 회전체의 상기 중심축의 상단이 연결되며, 상기 구동축과 상기 중심축의 연결부위는 상기 연결지지부에 의해 지지 및 보호되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 고정프레임은, 상기 회전부력부의 직경보다 큰 원형의 고리 형태로 형성되며, 내측에 상기 회전부력부를 위치시키고 측면에 형성된 복수의 연결고리를 이용하여 고정함으로써 상기 회전부력부의 이탈을 방지하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

더욱이, 상기 상층수 순환부는, 상기 고정프레임의 둘레를 따라 상하 표면에 미리 정해진 일정 높이로 돌출되어 형성된 돌출부; 및 상기 돌출부에 맞물려 회전하도록 상기 회전부력부의 측면에 설치되는 복수의 롤러 또는 베어링을 더 포함하여 구성됨으로써, 상기 회전부력부의 회전이 원활하게 이루어지도록 하는 동시에 이탈을 방지할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상층수 순환부는, 상기 상층수 순환부와 상기 스크류형 회전체가 서로 다른 회전속도로 회전하도록 하기 위한 복수의 구동기어를 각각 포함하는 기어박스를 더 포함하여 구성되며, 상기 기어박스는, 상기 스크류형 회전체를 회전시키는 구동기어는 상기 저층수를 상층까지 끌어올릴 수 있도록 하기 위해 고속으로 회전하도록 기어비를 구성하고, 상기 회전부력부를 회전시키는 구동기어는 상기 스크류형 회전체보다 저속으로 회전하도록 기어비를 구성하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 상층수 순환부는, 태양광 발전모듈을 포함하는 발전수단을 포함하여 별도의 전원공급 없이 상기 구동모터를 구동하거나, 외부전원을 이용하여 상기 구동모터를 구동하거나, 배터리 또는 축전지를 더 포함하여 상기 구동모터를 구동하거나, 상기 발전수단, 상기 외부전원 및 상기 배터리나 상기 축전지 중 적어도 2가지 이상을 함께 이용하여 상기 구동모터를 구동하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

더욱이, 상기 상층수 순환부는, 상기 태양광 발전모듈과는 별도로 상기 구동모터의 구동력에 의해 발전이 이루어는 발전모듈을 더 포함하여 구성됨으로써, 상기 물순환장치의 동작과 상기 배터리의 충전이 동시에 이루어질 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 수중펌프와 같은 별도의 복잡한 구성이 필요 없이 간단한 구성으로 수심이 깊은 곳의 저층수를 상층으로 밀어 올리고 상층에서는 넓은 면적에서 저층수와 상층수를 골고루 섞이도록 하여 저층수와 상층수를 순환시킬 수 있도록 구성됨으로써, 수질정화와 녹조 및 적조 발생의 억제가 동시에 가능하도록 구성되는 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치가 제공됨으로써, 수심이 깊은 곳이나 바닥면에 가까운 저층수를 상층으로 끌어올려 순환시키지 못하는 한계가 있었던 종래기술의 물순환장치의 문제점들을 해결할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 종래의 수중펌프나 임펠러 대신에 스크류형의 회전체를 이용하여 저층수를 상층으로 끌어올리고, 상층부에서는 회전 부유체의 외주면 및 하단에 설치된 회전날개를 이용하여 끌어올린 저층수를 다시 밀어냄으로써 상층수와 저층수를 골고루 순환시킬 수 있도록 구성되며, 이때, 상기한 스크류형 회전체와 회전 부유체를 단일의 구동모터로 구동시킬 수 있도록 구성됨으로써, 수중의 깊은 수심에 위치한 저층수를 상층으로 끌어올리고 상층에서 밀어내는 것에 의해 저층수와 상층수를 순환시킬 수 있는 동시에, 저층수에 산소를 공급하여 호기성 미생물의 생육을 도울 수 있는 반면, 저층수와 상층수가 혼합되는 것에 의해 표면수의 온도상승이 억제되어 조류의 번식을 억제할 수 있도록 구성되는 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치의 상층수 순환부의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치의 상층수 순환부의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.

여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.

또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.

즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 수심이 깊은 곳이나 바닥면에 가까운 저층수를 상층으로 끌어올려 순환시키지 못하는 한계가 있었던 종래기술의 물순환장치의 문제점들을 해결하기 위해, 수중펌프와 같은 별도의 복잡한 구성이 필요 없이 간단한 구성으로 수심이 깊은 곳의 저층수를 상층으로 밀어 올리고 상층에서는 넓은 면적에서 저층수와 상층수를 골고루 섞이도록 하여 저층수와 상층수를 순환시킬 수 있도록 구성됨으로써, 수질정화와 녹조 및 적조 발생의 억제가 동시에 가능하도록 구성되는 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 종래의 수중펌프나 임펠러 대신에 스크류형의 회전체를 이용하여 저층수를 상층으로 끌어올리고, 상층부에서는 회전 부유체의 외주면 및 하단에 설치된 회전날개를 이용하여 끌어올린 저층수를 다시 밀어냄으로써 상층수와 저층수를 골고루 순환시킬 수 있도록 구성되며, 이때, 상기한 스크류형 회전체와 회전 부유체를 단일의 구동모터로 구동시킬 수 있도록 구성됨으로써, 수중의 깊은 수심에 위치한 저층수를 상층으로 끌어올리고 상층에서 밀어내는 것에 의해 저층수와 상층수를 순환시킬 수 있는 동시에, 저층수에 산소를 공급하여 호기성 미생물의 생육을 도울 수 있는 반면, 저층수와 상층수가 혼합되는 것에 의해 표면수의 온도상승이 억제되어 조류의 번식을 억제할 수 있도록 구성되는 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치에 관한 것이다.

계속해서, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.

먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치(10)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치(10)는, 크게 나누어, 수심이 깊은 곳의 저층수와 수면 근처의 상층수를 순환시키기 위해 스크류형 회전체를 이용하여 저층수를 상층으로 끌어올리는 저층수 순환부(11)와, 회전날개가 설치되어 수면에 부유하는 부유체를 구동모터로 회전시키는 것에 의해 저층수 순환부(11)에 의해 끌어 올려진 저층수를 상층수와 골고루 혼합하여 저층수와 상층수 사이의 물순환을 행하는 상층수 순환부(12) 및 물순환장치(10)를 고정하기 위해 상기한 상층수 순환부(12)의 측면에 설치되는 복수의 연결고리와 같은 고정수단(13)을 포함하여 구성된다.

더 상세하게는, 상기한 저층수 순환부(11)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상층수 순환부(12)에 설치되는 구동모터에 의해 회전되어 저층수를 상층으로 끌어올리기 위해, 수면에서 수직 방향으로 일정 깊이까지의 길이로 형성되는 중심축(14)과 중심축(14)에 형성된 스크류 날개(15)를 포함하여 이루어지는 스크류형 회전체(16)와, 상기한 스크류형 회전체(16)를 내부에 포함하여 물이 지나가는 통로를 형성하도록 양단이 개방된 원통 형태로 형성되는 하우징(17)과, 중심부에 물이 지나가는 통로로서 개구부가 형성되어 상기한 하우징(17)의 상단에 설치되는 하우징 캡(18) 및 스크류형 회전체(16)의 하부가 바닥에 닿거나 하우징(17) 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위해 하우징(17)의 하부에 설치되는 막힘방지부(19)를 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 상기한 스크류형 회전체(16)의 중심축(14)의 상단은 상층수 순환부(12)에 설치되는 구동모터와 연결된 구동축의 하단과 서로 결합되도록 구성되며, 이때, 스크류형 회전체(16)의 전체 길이는 물순환장치(10)가 설치되는 장소의 수심에 따라 다르게 설정하여 설치한다.

또한, 상층수 순환부(12)에 복수의 구동기어를 포함하는 기어박스를 설치하여 상층수 순환부(12)와 스크류형 회전체(16)가 서로 다른 회전속도로 회전하도록 구성됨으로써, 단일의 구동모터만으로 스크류형 회전체(16)에 의해 수면 근처로 끌어올려진 저층수가 상층수 순환부(12)의 회전에 의해 상층수와 골고루 혼합되어 저층수와 상층수 사이의 물순환이 이루어지게 된다.

즉, 스크류형 회전체(16)를 회전시키는 구동기어는 저층수를 보다 용이하게 끌어올릴 수 있도록 하기 위해 고속으로 회전하도록 기어비를 구성하고, 상층수 순환부(12)를 회전시키는 구동기어는 상대적으로 저속으로 회전하도록 기어비를 각각 구성하여 상기한 기어박스를 구성할 수 있다.

아울러, 상기한 상층수 순환부(12)에, 예를 들면, 태양광 발전모듈과 같은 발전수단을 설치하여 별도의 전원공급 없이 구동모터를 구동하도록 구성되거나, 외부 전원을 이용하여 보다 간단하고 저렴한 구성으로 안정적인 동작이 가능하도록 구성되거나, 또는, 발전수단과 외부전원을 함께 이용하도록 구성될 수도 있는 등, 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있으며, 이러한 상층수 순환부(12)의 더욱 구체적인 구성에 대하여는 후술한다.

더욱이, 상기한 막힘방지부(19)는, 하우징(17)의 하단이 개방되어 있음으로 인해, 예를 들면, 갈수기와 같은 경우 수면이 낮아지게 되면 하우징(17)의 하부가 바닥에 닿게 되어 이물질이 유입되거나 스크류형 회전체(16)가 파손되는 것을 방지하기 위해, 도 1에 나타낸 바와 같이, 하우징(17)의 지름보다 큰 직경을 가지는 U자 또는 V자 형상의 오목한 형태로 형성되어 하우징(17)의 하부에 설치된다.

여기서, 상기한 막힘방지부(19)는, 물이 들어갈 수 있는 공간을 형성하도록, 도 1에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 와이어 등을 이용하여 하우징(17)의 하단에 매다는 것과 같은 방식으로 하우징(17)의 하단에서 일정 간격만큼 떨어지도록 설치된다.

따라서 상기한 바와 같은 구성에 의해, 구동모터를 구동하여 스크류형 회전체(16)를 회전시키면 저층수가 수면 근처로 상승하게 되고, 상승된 저층수는 상층수 순환부(12)의 회전에 의해 상층수와 골고루 섞이게 됨으로써, 단일의 모터만을 이용하는 간단한 구성으로 저층수와 상층수 사이의 물순환이 가능해진다.

계속해서, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치(10)의 상층수 순환부(12)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.

먼저, 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치(10)의 상층수 순환부(12)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치(10)의 상층수 순환부(12)는, 부력을 유지하기 위한 부력체를 내부에 포함하여 수면 위에 위치되는 회전부력부(21)와, 회전부력부(21)를 회전시키기 위해 회전부력부(21)의 상면에 설치되는 구동모터부(22)와, 구동모터부(22)에 전원을 공급하기 위해 회전부력부(21)의 상부에 설치되는 태양광 발전모듈(23)과, 태양광 발전모듈(23)을 지지하기 위한 지지프레임(24)과, 회전부력부(21)의 측면 및 하면에 걸쳐 일체로 설치되는 복수의 회전판(25)과, 구동모터부(22)와 저층수 순환부(11)를 연결하기 위한 구동축(26) 및 구동축(26)을 지지하기 위해 회전부력부(21)의 하부에 일정 길이로 형성되는 연결지지부(27) 및 회전부력부(21)의 회전시 이탈을 방지하고 설치위치를 유지하기 위한 고정 프레임(28)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기한 회전부력부(21)는, 예를 들면, 아연도금 철판이나 스테인레스 강판, PE 또는 합성수지 등을 사용하여 제작되고, 원형 이외에 원뿔형이나 정사각형 등으로 형성될 수도 있는 등, 그 모양에 특별히 제한은 없다.

또한, 회전부력부(21) 내에 설치되는 부력체는, 예를 들면, 발포폴리에틸렌이나 발포우레탄 등의 발포 합성수지를 이용하여 제작되어 회전부력부(21)의 안쪽에 설치됨으로써, 보조 부력부의 역할을 하는 동시에 회전부력부(21)의 파손시 구동모터부(22)와 태양광 발전모듈(23)을 보호하고 물순환장치의 유실을 방지할 수 있도록 구성된다.

더 상세하게는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 회전부력부(21)는, 그 상면에 구동모터부(22) 및 태양광 발전모듈(23)이 설치되고, 중앙에는 구동축(26)이 관통 삽입되는 축구멍(29)이 형성되어, 구동모터부(22)에 설치되는 구동모터 및 구동기어에 의해 회전부력부(21)가 회전하도록 구성된다.

여기서, 구동모터부(22)는, 도시되지는 않았으나, 구동모터, 전원부, 제어부 및 기어박스 등을 포함하여 구성되며, 태양광 발전모듈(23)로부터 전력을 공급받아 구동모터를 구동하고, 기어박스에 설치되는 복수의 구동기어 및 구동축(26)에 의해 회전부력부(21)를 회전시킴으로써, 회전부력부(21)에 설치된 회전판(25)에 의해 상층부의 물순환이 이루어지도록 구성된다.

또한, 상기한 회전부력부(14)의 상면에는, 필요에 따라 배터리(또는 축전지)(30)나 배전반 등이 더 설치될 수 있으며, 즉, 상기한 물순환장치(10)는, 태양광 발전모듈(23) 대신에 이러한 배터리나 축전지, 또는, 외부 전원을 이용하여 구동모터부(22)를 구동하도록 구성될 수도 있다.

이때, 상기한 구동모터부(22)에는, 상기한 태양광 발전모듈(23)과는 별도로 구동모터의 구동력에 의해 발전이 이루어는 발전모듈이 설치됨으로써, 물순환장치(10)의 동작과 배터리(30)의 충전이 동시에 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

아울러, 상기한 고정프레임(28)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 회전부력부(21)의 직경보다 큰 원형의 고리 형태로 형성되어, 내측에 회전부력부(21)를 위치시키고 측면에 형성된 복수의 연결고리(31)를 이용하여 와이어 등을 연결함으로써 이탈을 방지하도록 구성된다.

더욱이, 도 3을 참조하면, 도 3은 고정프레임의 돌출부(32)와 롤러(33)의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.

즉, 상기한 고정프레임(28)의 상하 표면에는, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 각각 둘레를 따라 일정 높이로 돌출된 돌출부(32)가 각각 형성되어 있으며, 회전부력부(21)의 측면에는 이러한 돌출부에 맞물려 회전하도록 복수의 롤러(33)(또는 베어링)가 설치됨으로써, 회전부력부(21)의 회전이 원활하게 이루어지도록 하는 동시에 이탈을 더욱 확실하게 방지할 수 있도록 구성된다.

여기서, 상기한 고정프레임(28)은, 항해중인 선박이나 레저활동시 잘 보이도록 야광색을 칠하거나 태양광등을 설치하도록 구성될 수도 있으며, 보조 부유체를 이용하여 물 위로 더 많이 뜨도록 구성될 수도 있다.

계속해서, 태양광 발전모듈(23)은, 태양광 발전패널, 배터리 및 충전 컨트롤러를 포함하는 태양광 발전시스템으로서 구성되어 구동모터가 구동하기 위한 전원을 공급하기 위한 것으로, 수면과 평행하게 설치하는 것도 가능하고, 또는, 태양광의 평균 입사각을 고려하여 경사지게 설치하는 것도 가능하다.

여기서, 태양광 발전모듈(23)의 구체적인 구성은, 일반적으로 태양광 발전에 사용되는 다양한 구성을 적용하여 실시하는 것이 가능하므로, 여기서는, 설명을 간략히 하기 위해 그러한 공지된 종래기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

또한, 지지프레임(24)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 회전부력부(21)의 가장자리 쪽에 수직 방향으로 설치되어 태양광 발전모듈(23)을 지지하기 위한 것으로, 예를 들면, 아연도금 각관, 스테인레스 각관 등으로 형성될 수 있다.

아울러, 상기한 회전판(25)은, 스테인레스강이나 플라스틱 등의 다양한 소재를 이용하여 형성되며, 도 2에 나타낸 바와 같이, 일정 크기로 형성되어 회전부력부(21)의 측면 및 하면에 수직 방향으로 돌출하도록 복수 개 설치되고, 구동모터부(22)에 의해 회전부력부(21)가 회전시 일체로 회전됨으로써 상층부의 물을 순환시켜주는 역할을 한다.

여기서, 상기한 회전판(25)은, 필요에 따라, 회전부력부(21)의 하면에만 돌출하도록 설치될 수도 있으며, 아울러, 회전판(25)은, 면적이 커질수록 구동모터의 회전시 회전부력부(21)의 회전량을 감소하는 것과 같이, 회전판의 크기를 조절하는 것에 의해 일정한 회전이 가능하도록 구성될 수 있다.

더욱이, 상기한 회전판(25)은, 수류의 원활한 회전을 위하여 끝부분을 'ㄱ'자 형태로 접어 회전방향을 향하도록 설치되며, 또한, 도 2에 나타낸 직사각형 이외에, 필요에 따라 얼마든지 다른 형상으로도 형성이 가능하다.

여기서, 회전판(25)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 회전부력부(21)의 바닥면에 설치하는 것이 바람직하나, 회전부력부(21)가 많이 잠길 시에는 회전부력부(21)의 외곽에 설치하는 것도 가능하며, 고정프레임(28)보다 낮게 적어도 하나를 설치해 줄 수도 있고, 또는, 설치 위치에 따라 비대칭으로 회전부력부(21)가 여러 방향으로 움직일 수 있도록 설치하는 것도 가능하다.

또한, 구동축(26)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 구동모터의 축에 일체로 연결되어 회전하도록 회전부력부(21)를 관통하여 아래쪽으로 일정 길이만큼 돌출하도록 설치된다.

이때, 구동축(26)의 하단 부분에는 상기한 바와 같이 스크류형 회전체(26)의 중심축(14)의 상단이 연결되며, 각 축의 연결부위는 연결지지부(27)에 의해 지지 및 보호된다.

따라서 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 물순환장치(10)의 구성에 따르면, 스크류형 회전체(26)에 의해 저층수가 수면 근처까지 끌어올려지고, 회전부력부(21)에 설치된 회전판(25)의 회전에 의해 상층수와 저층수가 혼합됨으로써, 저층수와 상층수의 순환이 가능해진다.

아울러, 상기한 본 발명의 실시예에 따른 물순환장치(10)는, 도시되지는 않았으나, 외부에서 리모콘을 통해 구동모터부(22)의 구동이 가능하도록 리모콘 수신부를 더 포함하여 구성될 수도 있다.

더욱이, 상기한 본 발명의 실시예에 따른 물순환장치(10)는, 별도의 발전모듈을 포함하여 태양광 발전시스템이 필요없이 축전지에 충전된 전기만으로 구동모터와 제네레이터를 구동하여 재충전이 가능하도록 구성될 수도 있는 등, 필요에 따라 당업자에 의해 얼마든지 다양하게 구성될 수 있는 것이다.

즉, 상기한 상층수 순환부(11)는, 상기한 바와 같은 구성으로만 한정되는 것은 아니며, 즉, 상층수 순환부(11)는, 예를 들면, 본 출원인에 의해 출원된 한국 등록특허 제10-1371263호의 "수질정화와 녹조 및 적조발생 억제를 위한 이중 회전 물순환장치"와, 한국 등록특허 제10-1371328호의 "바닥면에 물순환수단을 구비한 이중 회전 물순환장치"와, 한국 특허출원 제10-2013-0102337호의 "표층 및 중층의 물순환효율이 향상된 이중 회전 물순환장치"와, 한국 등록특허 제10-1364990호의 "자가발전 및 재충전이 가능한 이중 회전 물순환장치" 및 한국 특허출원 제10-2013-0146788호의 "태양광 및 식물섬을 이용한 광대역 다기능 수질정화장치" 등에 제시된 바와 같은 기존의 물순환장치의 구성을 참조하여, 수면에 부유하여 물순환기능을 수행하는 회전부유식 물순환장치의 기능을 가지는 것이면 상기한 실시예에 제시된 구성 이외에도 당업자에 의해 다양하게 구성될 수 있는 것임에 유념해야 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기한 바와 같은 종래기술의 문헌으로부터 당업자에 의해 용이하게 이해될 수 있는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 구체적인 설명을 생략하고 다른 부분에 대하여만 주로 설명하였음에 유념해야 한다.

따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치를 구현할 수 있다.

또한, 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치를 구현하는 것에 의해, 본 발명에 따르면, 수중펌프와 같은 별도의 복잡한 구성이 필요 없이 간단한 구성으로 수심이 깊은 곳의 저층수를 상층으로 밀어 올리고 상층에서는 넓은 면적에서 저층수와 상층수를 골고루 섞이도록 하여 저층수와 상층수를 순환시킬 수 있도록 구성됨으로써, 수질정화와 녹조 및 적조 발생의 억제가 동시에 가능하도록 구성되는 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치가 제공됨으로써, 수심이 깊은 곳이나 바닥면에 가까운 저층수를 상층으로 끌어올려 순환시키지 못하는 한계가 있었던 종래기술의 물순환장치의 문제점들을 해결할 수 있다.

아울러, 본 발명에 따르면, 종래의 수중펌프나 임펠러 대신에 스크류형의 회전체를 이용하여 저층수를 상층으로 끌어올리고, 상층부에서는 회전 부유체의 외주면 및 하단에 설치된 회전날개를 이용하여 끌어올린 저층수를 다시 밀어냄으로써 상층수와 저층수를 골고루 순환시킬 수 있도록 구성되며, 이때, 상기한 스크류형 회전체와 회전 부유체를 단일의 구동모터로 구동시킬 수 있도록 구성됨으로써, 수중의 깊은 수심에 위치한 저층수를 상층으로 끌어올리고 상층에서 밀어내는 것에 의해 저층수와 상층수를 순환시킬 수 있는 동시에, 저층수에 산소를 공급하여 호기성 미생물의 생육을 도울 수 있는 반면, 저층수와 상층수가 혼합되는 것에 의해 표면수의 온도상승이 억제되어 조류의 번식을 억제할 수 있도록 구성되는 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치를 제공할 수 있다.

이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.

10. 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치
11. 저층수 순환부 12. 상층수 순환부
13. 고정수단 14. 중심축
15. 스크류 날개 16. 스크류형 회전체
17. 하우징 18. 하우징 캡
19. 막힘방지부 21. 회전부력부
22. 구동모터부 23. 태양광 발전모듈
24. 지지프레임 25. 회전판
26. 구동축 27. 연결지지부
28. 고정 프레임 29. 축구멍
30. 배터리(축전지) 31. 연결고리
32. 돌출부 33. 롤러

Claims

단일의 구동모터를 이용하여 수심이 깊은 곳의 저층수를 상층으로 끌어올리고 상층에서 상층수와 섞이도록 한 후 다시 밀어내어 상기 저층수와 상기 상층수를 순환시킴으로써, 상기 저층수에 산소를 공급하여 호기성 미생물의 생육을 촉진하고, 상기 저층수와 상기 상층수가 혼합되는 것에 의해 표면수의 온도상승이 억제되어 수질정화와 녹조 및 적조 발생의 억제가 가능하도록 구성되는 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치에 있어서,
스크류형 회전체를 이용하여 저층수를 상층으로 끌어올리기 위한 저층수 순환부;
회전날개가 설치되어 수면에 부유하는 부유체를 구동모터로 회전시키는 것에 의해 상기 저층수 순환부에 의해 끌어올려진 상기 저층수를 상층수와 혼합하여 상기 저층수와 상기 상층수 사이의 물순환이 이루어지도록 하기 위한 상층수 순환부; 및
상기 물순환장치를 고정하기 위해 상기 상층수 순환부의 측면에 설치되는 복수의 고정수단을 포함하여 구성되며,
상기 구동모터를 구동하여 상기 스크류형 회전체를 회전시키면 상기 저층수가 수면 근처로 상승하게 되고, 상승된 상기 저층수는 상기 상층수 순환부에 설치된 상기 회전날개의 회전에 의해 상기 상층수와 섞이게 됨으로써, 상기 저층수와 상기 상층수 사이의 물순환이 이루어지도록 구성되고,
상기 상층수 순환부는,
부력을 유지하기 위한 부력체를 내부에 포함하여 수면 위에 위치되는 회전부력부;
상기 회전부력부를 회전시키기 위해 상기 회전부력부의 상면에 설치되는 구동모터부;
상기 구동모터부에 전원을 공급하기 위해 상기 회전부력부의 상부에 설치되는 태양광 발전모듈;
상기 태양광 발전모듈을 지지하기 위한 지지프레임;
상기 회전부력부의 측면 및 하면에 걸쳐 일체로 설치되는 복수의 회전판;
상기 구동모터부와 상기 저층수 순환부를 연결하기 위한 구동축;
상기 구동축을 지지하기 위해 상기 회전부력부의 하부에 미리 정해진 일정 길이로 돌출하도록 형성되는 연결지지부; 및
상기 회전부력부의 회전시 이탈을 방지하고 설치위치를 유지하기 위한 고정 프레임을 포함하여 구성되며,
상기 회전판은,
스테인레스강이나 플라스틱을 포함하는 소재를 이용하여 미리 정해진 일정 크기로 형성되어 상기 회전부력부의 측면 및 하면에 수직 방향으로 돌출하도록 복수 개 설치되고,
수류의 원활한 회전을 위하여 끝부분을 'ㄱ'자 형태로 접어 회전방향을 향하도록 설치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치.
제 1항에 있어서,
상기 저층수 순환부는,
상기 상층수 순환부에 설치되는 구동모터에 의해 회전되어 상기 저층수를 상층으로 끌어올리기 위해, 수면에서 수직 방향으로 미리 정해진 일정 깊이까지의 길이로 형성되는 중심축과, 상기 중심축에 형성된 스크류 날개를 포함하여 이루어지는 스크류형 회전체;
상기 스크류형 회전체를 내부에 포함하여 물이 지나가는 통로를 형성하도록 양단이 개방된 원통 형태로 형성되는 하우징;
중심부에 물이 지나가는 통로로서 개구부가 형성되어 상기 하우징의 상단에 설치되는 하우징 캡; 및
상기 스크류형 회전체의 하부가 바닥에 닿거나 상기 하우징 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위해 상기 하우징의 하부에 설치되는 막힘방지부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치.
제 2항에 있어서,
상기 막힘방지부는,
상기 하우징의 하부가 바닥에 닿게 되어 이물질이 유입되거나 상기 스크류형 회전체가 파손되는 것을 방지하기 위해, 상기 하우징의 지름보다 큰 직경을 가지는 U자 또는 V자 형태로 형성되며,
물이 들어갈 수 있는 공간을 형성하도록, 상기 하우징의 하단에서 미리 정해진 일정 간격만큼 떨어지도록 설치되는 것을 특징으로 하는 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치.
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제 3항에 있어서,
상기 구동축은,
상기 구동모터에 연결되어 회전하도록 상기 회전부력부를 관통하여 아래쪽으로 미리 정해진 일정 길이만큼 돌출하도록 설치되고,
상기 구동축의 하단에 상기 스크류형 회전체의 상기 중심축의 상단이 연결되며,
상기 구동축과 상기 중심축의 연결부위는 상기 연결지지부에 의해 지지 및 보호되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치.
제 3항에 있어서,
상기 고정프레임은,
상기 회전부력부의 직경보다 큰 원형의 고리 형태로 형성되며,
내측에 상기 회전부력부를 위치시키고 측면에 형성된 복수의 연결고리를 이용하여 고정함으로써 상기 회전부력부의 이탈을 방지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치.
제 3항에 있어서,
상기 상층수 순환부는,
상기 고정프레임의 둘레를 따라 상하 표면에 미리 정해진 일정 높이로 돌출되어 형성된 돌출부; 및
상기 돌출부에 맞물려 회전하도록 상기 회전부력부의 측면에 설치되는 복수의 롤러 또는 베어링을 더 포함하여 구성됨으로써,
상기 회전부력부의 회전이 원활하게 이루어지도록 하는 동시에 이탈을 방지할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치.
제 3항에 있어서,
상기 상층수 순환부는,
상기 상층수 순환부와 상기 스크류형 회전체가 서로 다른 회전속도로 회전하도록 하기 위한 복수의 구동기어를 각각 포함하는 기어박스를 더 포함하여 구성되며,
상기 기어박스는,
상기 스크류형 회전체를 회전시키는 구동기어는 상기 저층수를 상층까지 끌어올릴 수 있도록 하기 위해 고속으로 회전하도록 기어비를 구성하고,
상기 회전부력부를 회전시키는 구동기어는 상기 스크류형 회전체보다 저속으로 회전하도록 기어비를 구성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치.
제 3항에 있어서,
상기 상층수 순환부는,
태양광 발전모듈을 포함하는 발전수단을 포함하여 별도의 전원공급 없이 상기 구동모터를 구동하거나,
외부전원을 이용하여 상기 구동모터를 구동하거나,
배터리 또는 축전지를 더 포함하여 상기 구동모터를 구동하거나,
상기 발전수단, 상기 외부전원 및 상기 배터리나 상기 축전지 중 적어도 2가지 이상을 함께 이용하여 상기 구동모터를 구동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치.
제 10항에 있어서,
상기 상층수 순환부는,
상기 태양광 발전모듈과는 별도로 상기 구동모터의 구동력에 의해 발전이 이루어는 발전모듈을 더 포함하여 구성됨으로써,
상기 물순환장치의 동작과 상기 배터리의 충전이 동시에 이루어질 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치.