KR101738086B1 - 낙차공을 이용한 자연 여과 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 낙차공을 이용한 자연 여과 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 높은곳에서 낮은곳으로 이동 시 물의 운동 방향과 속도가 빨라지는 자연 원리를 이용하여, 여재의 세척이 자연스럽게 이루어지게 한 낙차공을 이용한 여과 시스템에 과한 것이다.

Description

낙차공을 이용한 자연 여과 시스템 {Nature filtering system use dripping water}
본 발명은 낙차공을 이용한 자연 여과 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 낙차공을 이용하여 하상 표면폐색 해결 및 여과층을 구성하는 여재 공극사이에 미세입자가 퇴적되어 집수 스크린 장치로 물의 이동을 저해하는 공극 폐색 문제를 해결하기 위한, 낙차공을 이용한 자연 여과 시스템에 관한 것이다.
기존 복류수, 하상여과 등의 간접취수 시설은 안정적 취수를 위하여 물의 낙차가 발생하지 않는 보의 상/하류 지역에 설치되는 것이 일반적이나, 이러한 종래의 취수 시설은 시간이 경과함에 따라 하천바닥의 하상표면이 폐색되거나, 여재층 공극 사이에 진흙, 점토와 같은 미세입자가 퇴적되어, 물이 이동하는 유로가 막히는 폐색 현상이 발생되었다.
따라서, 종래의 간접취수 시설은 이러한 폐색 현상을 해소하기 위하여 주기적으로 하천 바닥을 파내거나 시설을 개보수해야 하는 단점이 발생하였다.
즉, 지속적으로 하천 바닥을 파내고 새로운 흙을 덮어야 하므로 유지관리 비용이 발생될 뿐만 아니라, 하천 바닥을 파내고 새로운 흙을 덮는 유지관리 기간 중에는 취수시설 사용 또한 불가능한 단점이 있었던 것이다.
한국등록특허 제1354658호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 취수하기 위한 물이 낙차와 빠른 유속으로 흐르는 지역에 스크린 장치를 설치하여, 빠른 유속으로 하상 표면 폐색을 세척하고 낙수를 이용해 여재층의 공극에 퇴적된 미세입자를 자연스럽게 세척되는, 낙차공을 이용한 자연 여과 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 낙차공을 이용한 자연 여과 시스템은, 유체를 상측에서 하측으로 움직여 유속을 증가시키는 낙수 발생부(100); 상기 낙수 발생부(100)에 의해 유속이 증가되는 하류 영역에 위치되며, 투수성 여재로 이루어지는 여과부(200); 및 상기 여과부(200)에 설치되는 취수용 스크린 장치(300); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스크린 장치(300)는 내부에 전후 길이 방향으로 취수공간(320)이 형성되는 스크린 몸체(310)와, 상기 스크린 몸체(310)의 표면에 형성되어 상기 취수공간(320)으로 유체에 함유된 이물질이 유입되는 것을 제한하는 스크린부(311)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스크린 장치(300)는 유체의 이동 방향과 수직 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 유체에 의해 상기 여과부(200)를 구성하는 여재가 일정 위치에서 벗어나는 것을 제한하는 유실 방지부(400)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유실 방지부(400)는 상기 여과부(200)의 상측에 배치되며, 내부에 돌이 구비된 다공성 망인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 낙수 발생부(100)는 유체가 유입되는 일측이 유체가 배출되는 타측보다 높게 형성되는 가속구간(110)을 포함하며, 상기 가속구간(110)은 이동하는 유체의 방향이 일측에서 타측 방향으로 수평지게 배치된 상기 여과부(200)를 구성하는 여재의 나열방향과 교차되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스크린 장치(300)는 하측이 외부와 연통되어 외부 유체가 상기 취수공간(320)으로 유입되고, 상측이 외부와 차단되는 것을 특징으로 한다.
또한, 유체를 상측에서 하측으로 움직여 유속을 증가시키는 가속구간(110)이 형성되는 낙수 발생부(100); 상기 가속구간(110)이 끝나는 하류 영역에 위치되며, 상기 유체에 함유된 이물질을 1차 정호할 수 있는 크기의 여재가 모여 이루어진 제1 여과부(210)와, 상기 제1 여과부(210)의 하측에 위치되며 상기 제1 여과부(210)를 구성하는 여재보다 상대적으로 입자가 큰 여재가 모여 이루어진 제2 여과부(220)를 포함하는 여과부(200); 및 상기 제2 여과부(220)에 설치되는 취수용 스크린 장치(300); 를 포함하고, 상기 스크린 장치(300)는 내부에 전후 길이 방향으로 취수공간(320)이 형성되는 스크린 몸체(310)와, 상기 스크린 몸체(310)의 표면에 형성되어 상기 취수공간(320)으로 유체와 함께 이물질이 유입되는 것을 제한하는 스크린부(311)를 포함하며, 상기 스크린 장치(300)는 상기 스크린 몸체(310)의 외주면에 형성되어 상기 스크린부(311)를 구성하는 스크린홀(311-1)의 개폐를 제어하는 차단영역 설정부(330)를 더 포함하고, 상기 차단영역 설정부(330)는 상기 스크린 몸체(310)의 길이방향으로 연장 형성되되, 스크린 몸체(310)의 외주면을 따라 복수개가 이격 형성되는 차단프레임 고정부(332)와, 서로 이격된 상기 차단프레임 고정부(332)에 체결되는 복수개의 차단프레임(331)으로 구성되고, 복수개의 상기 차단프레임 고정부(332)는 서로 마주보는 내측에 길이방향으로 상기 차단프레임(331)이 슬라이딩 결합되는 홈이 형성되어, 상기 차단프레임(331)이 결합되는 위치와 개수에 대응하여 개방되는 상기 스크린부(311)의 위치와 넓이를 조절 가능한 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명인 낙차공을 이용한 자연 여과 시스템은, 낙수 발생부에서 유체의 속도를 증가시킴과 동시에 여재 사이로 유체의 유입이 용이하게 유체의 방향을 바꿔줌으로서, 효과적으로 여재 사이에 위치된 미세 입자를 제거할 수 있는 장점을 가진다.
또한, 여과부와 유체가 선접하는 여과부의 상측 표면에 유실 방지부를 형성하여 여과부를 구성하는 여재가 유체에 의해 지정된 위치에서 벗어나는 것을 방지하는 장점을 가진다.
즉, 유실 방지부를 이용하여 여재 사이에 위치되는 미세 입자를 제거하기 위하여 이동 속도가 증가된 유체에 의해 여과부에서 문제가 발생하는 것을 방지한 것이다.
도 1은 본 발명인 낙차공을 이용한 자연 여과 시스템을 나타낸 개념도.
도 2는 본 발명인 낙차공을 이용한 자연 여과 시스템의 스크린 장치를 나타낸 사시도. (실시예 1)
도 3은 본 발명인 낙차공을 이용한 자연 여과 시스템의 스크린 장치를 나타낸 사시도. (실시예 2)
도 4는 본 발명인 낙차공을 이용한 자연 여과 시스템의 스크린 장치를 나타낸 사시도. (실시예 3)
도 5는 본 발명인 낙차공을 이용한 자연 여과 시스템의 스크린 장치를 나타낸 사시도. (실시예 3의 분해 사시도)
도 6은 본 발명인 낙차공을 이용한 자연 여과 시스템의 스크린 장치를 나타낸 사시도. (실시예 4)
도 7은 본 발명인 낙차공을 이용한 자연 여과 시스템의 스크린 장치를 나타낸 사시도. (실시예 5)
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명인 낙차공을 이용한 자연 여과 시스템은 유체를 상측에서 하측으로 움직여 유속을 증가시키는 낙수 발생부(100)와, 상기 낙수 발생부(100)에 의해 유속이 증가되는 하류 영역에 위치되며, 투수성 여재로 이루어지는 여과부(200), 및 상기 여과부(200)에 설치되는 취수용 스크린 장치(300)를 포함하여 이루어진다.
상세히 설명하면, 상기 낙수 발생부(100)는 유체가 유입되는 일측이 유체가 배출되는 타측보다 높게 형성되는 가속구간(110)이 형성되어, 이동하는 유체의 속도를 빠르게 할 뿐만 아니라, 가속구간(110)을 이동하는 유체의 방향이 일측에서 타측 방향으로 수평지게 배치된 여과부(200)를 구성하는 여재(!)의 나열방향과 교차되게 함으로서, 가속구간(110)을 통과한 유체가 상기 여과부(200)를 구성하는 여재 사이에 위치되는 미세 입자(2)를 씻어냄으로서, 미세 입자(2)가 여재(1) 사이에 형성된 공간에서 퇴적되어 폐색 현상이 발생하는 것을 방지한 것이다.
이때, 도면상에는 상기 가속구간(110)이 일측에서 타측으로 가며 상측에서 하측으로 경사지게 형성된 것을 도시하였지만, 이 외에도 상측에서 하측으로 수직 형성될 수 있으며, 다양한 형상이 가능하므로 한정하지 않는다.
또한, 상기 낙수 발생부(100)는 본 발명인 낙차공을 이용한 자연 여과 시스템을 구성하며 형성될 수 있지만, 기존에 설치되어 있는 보, 댐과 같이 유체가 상측에서 하측으로 이동하며 유속이 빨라짐과 동시에 일정한 방향성을 가지게 되는 원리가 적용되는, 다양한 장치로 대체될 수 있음은 물론이다.
그리고, 도 1에서는 상기 여과부(200)를 상측에 위치되어 유입되는 유체에 함유된 이물질을 1차 정호하는 입자가 작은 여재로 이루어진 제1 여과부(210)와, 유체가 취수되는 스크린 장치(300)를 감싸는 입자가 큰 여재로 이루어진 제2 여과부(220)로 구분된 것을 도시하였지만, 이는 일 실시예일 뿐이며 여과부(200)는 복수개의 여과부로 이루어질 수도 있고 단수의 여과부로 이루어 질 수도 있다.
아울러, 본 발명인 낙차공을 이용한 자연 여과 시스템은 상기 낙수 발생부(100)에서 이동 속도가 빨라진 유체의 이동에 의해 상기 여과부(200)를 구성하는 여재가 지정된 임의의 위치에서 벗어나는 것을 방지하는 유실 방지부(400)를 더 포함할 수 있으며, 상기 유실 방지부(400)는 여과부(200)의 상측에 위치되는 것을 권장한다.
상세히 설명하면, 상기 낙수 발생부(100)에 의해 일정 이상의 유속과 이동 방향성을 가지게된 유체에 의해 상기 여과부(200)를 구성하는 여재가 지정된 위치에서 벗어나, 여과부(200)를 통해 상기 스크린 장치(300)로 이동하는 유체를 정호하지 못할 수 있으므로, 유체에 의해 쉽게 이동하지 않는 상기 유실 방지부(400)로 상기 여과부(200)의 상측 표면을 덮어, 여과부(200)를 보호하는 것이다.
이때, 상기 유실 방지부(400)는 유체가 상하 방향으로 통과 가능하되 상기 여과부(200)를 보호할 수 있으면 충분하므로 다양한 구성을 가질 수 있으며, 일 실시예로는 내부에 돌이 구비된 돌망태일 수 있다.
즉, 일정한 크기의 공극이 형성된 망형의 구조체 내부에 일정 무게와 크기를 가지는 돌과같은 다수의 물질을 평평하게 구비시켜, 여과부(200)의 상측을 덮을 수 있게 한 것이다.
또한, 본 발명인 상기 스크린 장치(300)는 도 2에 도시된 바와 같이 내부에 전후 길이 방향으로 취수공간(320)이 형성되는 스크린 몸체(310)와, 상기 스크린 몸체(310)의 표면에 형성되어 상기 취수공간(320)으로 유체에 함유된 이물질이 유입되는 것을 제한하는 스크린부(311)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상세히 설명하면, 상기 스크린부(311)는 외부와 상기 취수공간(320)을 연통하는 복수개의 스크린홀(311-1)이 모여 이루어지되, 상기 스크린홀(311-1)은 일정한 크기를 가지져 스크린홀(311-1)보다 큰 물질이 취수공간(320)으로 유입되는 것을 방지하는 것이다.
이때, 상기 스크린 장치(300)를 감싸는 여재는 상기 스크린홀(311-1)보다 크게 형성되어야 함은 물론이다.
그리고, 상기 스크린 장치(300)는 유체의 이동 방향과 수평지게 설치될 수도 있고, 교차되게 설치될 수도 있지만, 유속이 증가된 유체에 의해 상기 여과부(200)의 세척이 잘 이루어지는 위치에 설치되는 것이 효과적이므로, 유체의 이동 방향과 수직 설치되어 길이방향 일측과 타측이 인접한 상기 낙수 발생부(100)와 동일한 거리에 위치되는 것을 권장한다.
아울러, 본 발명인 상기 스크린 장치(300)는 도 3에 도시된 바와 같이 하측만이 외부와 연통되어 외부 갑접취수 원수가 상기 취수공간(320)으로 유입되고, 상측이 외부와 차단되어 취수공간(320)으로 미세 입자가 유입되는 것을 최소화 할 수 있다.
상세히 설명하면, 미세입자는 유체의 이동력에 의해 유체가 이동하는 다양한 방향으로 이동될 수 있지만, 중력이 작용하는 상측에서 하측 방향으로 특히 많은 미세 입자가 물과 함께 유입되므로, 스크린 몸체(310)의 상측을 차단하고 스크린의 하측 방향을 외부와 연통하여, 물과 함께 미세입자가 취수공간(320)으로 이동되는 것을 최소화한 것이다.
이때, 유체는 여과부(200)를 구성하는 여재(1) 사이를 천천히 이동하는 정수압 상태로 지압에 의해 스크린 몸체(310)의 원주방향 360도 전 방위에서 취수공간(320)으로 유입될 수 있으므로, 스크린 몸체(310)의 상측을 외부와 차단하여도 스크린 몸체(310)의 하측, 좌우 측면을 통해 유체가 취수공간(320)으로 유입될 수 있음은 물론이다.
그리고, 본 발명인 낙차공을 이용한 자연 여과 시스템 장치는 상기 스크린 장치(300)가 도 4에 도시된 바와 같이 스크린 몸체(310)의 표면에 취수공간(320)으로 유입되는 유체에 함유된 이물질을 차단하는 스크린부(311)가 형성되며, 상측에 유체가 스크린부(311)를 통해 취수공간(320)으로 유입되는 것을 제한하는 차단영역 설정부(330)가 형성될 수 있다.
상세히 설명하면, 외부와 차단되는 스크린 몸체(310)의 상측 영역은 주변 환경 요건에 따라 그 범위가 가변될 수 있다. 그러나 제작 시 스크린 몸체(310)의 상측 일부 영역을 지정하여 밀폐도니 상태로 생산할 경우, 주변 환경에 대응하여 외부와 차단되는 스크린 장치(300)의 영역을 제어할 수 없으므로, 스크린 몸체(310)의 상측에 차단영역 설정부(330)를 설치하여, 주변 환경에 대응하여 미세 입자 차단 및 취수를 최적화할 수 있게 외부와 차단되는 스크린 몸체(310)의 영역을 제어할 수 있는 것이다.
이때, 상기 차단영역 설정부(330)는 다양한 구조를 가질 수 있으나 스크린부(311)의 외주면을 감싸는 복수개의 차단프레임(331)과 , 상기 스크린 몸체(310)의 외주면에 돌출 형성되며, 결합되는 차단프레임(331)을 고정하는 복수개의 차단프레임 고정부(332)를 포함하여 이루어지는 것을 권장한다.
도4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 상기 차단프레임(331)은 하측에 대향되는 스크린 홀(311-1)을 통해 유체가 유통되는 것을 제한하고, 차단 프레임 고정부(332)는 차단프레임(331)의 변위를 제한하여, 차단프레임(331)이 지정된 임의의 위치된 스크린 홀(311-1)을 차단할 수 있게 한 것이다.
그리고, 상기 차단영역 설정부(330)는 상기 차단 프레임 고정부(332)에 결합되는 상기 차단프레임(331)의 개수와 위치를 제어하여 실질적으로 외부에서 유체가 유입 가능한 스크린 홀(311-1)을 지정할 수 있다.
상세히 설명하면, 상기 차단프레임(331)과 상기 차단프레임 고정부(332)는 상기 스크린 몸체(310)의 길이 방향으로 연장 형성되며, 복수개의 상기 차단 프레임 고정부(332)는 상기 스크린 몸체(310)의 외주면을 따라 복수개 나열된다.
이때, 상기 차단프레임 고정부(332)는 서로 대향되는 한 쌍의 결합체로 이루어지되, 서로 대향하는 각각의 차단프레임 고정부(332)가 서로 마주보는 내측에 상기 차단프레임(331)이 슬라이딩 결합되는 홈이 형성되므로, 상기 한 쌍으로 이루어진 각각의 차단프레임 고정부(332)에 결합되는 차단프레임(331)의 위치와 개수를 제어하여 가용 가능한 스크린 홀(311-1) 또는 실질적으로 외부 유체가 취수되는 스크린 몸체(310)의 취수영역을 지어할 수 있는 것이다.
또한, 상기 스크린 장치(300)는 또다른 실시예로 도 6에 도시된 바와 같이 스크린 몸체(310)의 표면에 취수공간(320)으로 유입되는 유체에 함유된 이물질을 차단하는 스크린부(311)가 형성되고, 상측에 하면이 스크린 몸체(310)에 결합되며 스크린 몸체(310)의 형상에 대응하여 상하 및 좌우 방향으로 연장 형성되는 차단판(400)이 형성될 수 있다.
상세히 설명하면, 스크린 몸체(310) 내부로 유입되는 물의 양은 동일한 조건상에서 물이 통과 가능한 스크린 홀(311-1)의 개수 또는 스크린부(311)의 면적에 대응되므로, 상기 차단판(400)을 이용하여 상측에서 하측 방향으로 이동하는 미세 입자를 차단하고, 차단판(400)과 스크린 몸체(310)에 결합된 상측 일부 영역을 제외한 스크린 몸체(310)의 원주방향 360도 전방위에서 취수가 가능하도록 한 것이다.
아울러, 상기 차단판(400)은 도 7에 도시된 바와 같이 차단판(400)의 좌우 단부가 상측 방향으로 굴곡지게 형성되어 미세 입자가 상측에서 하측으로 이동하며 차단판(400)이 형성하는 굴곡공간(410)에 적층되게 할 수도 있다.
본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
100 : 낙수 발생부
200 : 여과부
300 : 스크린 장치
310 : 스크린 몸체
311 : 스크린부
320 : 취수공간
400 : 유실 방지부

Claims (7)

  1. 유체를 상측에서 하측으로 움직여 유속을 증가시키는 가속구간(110)이 형성되는 낙수 발생부(100);
    상기 가속구간(110)이 끝나는 하류 영역에 위치되며, 상기 유체에 함유된 이물질을 1차 정호할 수 있는 크기의 여재가 모여 이루어진 제1 여과부(210)와, 상기 제1 여과부(210)의 하측에 위치되며 상기 제1 여과부(210)를 구성하는 여재보다 상대적으로 입자가 큰 여재가 모여 이루어진 제2 여과부(220)를 포함하는 여과부(200); 및
    상기 제2 여과부(220)에 설치되는 취수용 스크린 장치(300); 를 포함하고,
    상기 스크린 장치(300)는 내부에 전후 길이 방향으로 취수공간(320)이 형성되는 스크린 몸체(310)와, 상기 스크린 몸체(310)의 표면에 형성되어 상기 취수공간(320)으로 유체와 함께 이물질이 유입되는 것을 제한하는 스크린부(311)를 포함하며,
    상기 스크린 장치(300)는 상기 스크린 몸체(310)의 외주면에 형성되어 상기 스크린부(311)를 구성하는 스크린홀(311-1)의 개폐를 제어하는 차단영역 설정부(330)를 더 포함하고,
    상기 차단영역 설정부(330)는 상기 스크린 몸체(310)의 길이방향으로 연장 형성되되, 스크린 몸체(310)의 외주면을 따라 복수개가 이격 형성되는 차단프레임 고정부(332)와, 서로 이격된 상기 차단프레임 고정부(332)에 체결되는 복수개의 차단프레임(331)으로 구성되고,
    복수개의 상기 차단프레임 고정부(332)는 서로 마주보는 내측에 길이방향으로 상기 차단프레임(331)이 슬라이딩 결합되는 홈이 형성되어, 상기 차단프레임(331)이 결합되는 위치와 개수에 대응하여 개방되는 상기 스크린부(311)의 위치와 넓이를 조절 가능한 것을 특징으로 하는, 낙차공을 이용한 자연 여과 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스크린 장치(300)는 유체의 이동 방향과 수직 배치되는 것을 특징으로 하는, 낙차공을 이용한 자연 여과 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    유체에 의해 상기 여과부(200)를 구성하는 여재가 일정 위치에서 벗어나는 것을 제한하는 유실 방지부(400)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 낙차공을 이용한 자연 여과 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 유실 방지부(400)는 상기 여과부(200)의 상측에 배치되며, 내부에 돌이 구비된 다공성 망인 것을 특징으로 하는, 낙차공을 이용한 자연 여과 시스템.
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