KR101846235B1 - 공전형 물 순환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 공전형 물 순환장치에 있어서, 수면 위에 뜨도록 형성된 부력부와, 상기 부력부가 원하는 위치에 계류하도록 수중에 배치되며 단부에 앵커가 연결된 체인부를 포함하는 지지유니트와; 상기 지지유니트를 중심으로 상기 지지유니트의 주변을 공전하여 해당 영역에 물을 순환시키는 공전유니트와; 상기 공전유니트 및 상기 지지유니트를 서로 연결하며, 상기 공전유니트가 공전할 때 함께 이동하는 연결유니트로 이루어지며, 상기 지지유니트는, 상기 부력부와 연결되며, 상기 부력부로부터 상부로 돌출되어 내부에 공간이 형성된 베어링부와; 일단은 상기 베어링부의 상부에 안착되고, 타단은 상기 체인부와 연결되도록 상기 베어링부의 내부 공간에 삽입된 볼트부를 포함하며, 상기 베어링부와 상기 볼트부는 서로 개별구동하는 것을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 공전유니트를 통해 넓은 반경을 공전하면서 물을 순환시킬 수 있으며, 특히 구성들의 개별구동을 통해 물의 순환으로 인한 장치의 회전력으로 수중에서 체인부가 꼬이는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 핵심부품과 전자기기를 포함하는 공전유니트와 앵커와 연결된 지지유니트가 별도의 구성으로 이루어져 있어 지지유니트가 침수되더라도 공전유니트는 침수되지 않아 공전유니트를 보호할 수 있다.

Description

공전형 물 순환장치 {Revolution type water circulation device}

본 발명은 공전형 물 순환장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공전유니트를 통해 넓은 반경을 공전하면서 물을 순환시킬 수 있으며, 특히 구성들의 개별구동을 통해 물의 순환으로 인한 순환장치의 회전력으로 수중에서 체인부가 꼬이는 문제를 방지할 수 있는 공전형 물 순환장치에 관한 것이다.

국내에는 약 18000개소의 용수원 호수가 있으며, 제방고 10m 이하, 담수량 100만㎥ 이하의 호수가 전체의 약 80%인 14500여 개소에 이르고 있다. 이들 호수 대부분은 강우시 유출수의 영향으로 토사 및 이물질에 노출 되어 도시 내 또는 인근에 위치한 호소에서는 수질이 악화되는 경향이 있다. 또한 오염 하천수의 유입에 따라 이들 대부분의 호소는 부영양화가 가속화되고 있으며, 탁질과 녹조현상으로 몸살을 앓고 있는 실정이다. 또한 도시에 인공적으로 조성한 호수를 비롯하여 과거 농업 용수로 사용하던 저수지가 신도시의 개발 또는 도시 지역의 확대와 더불어 농업 용수원으로써의 활용도가 낮아진 저수지를 친수용 호수로 전환하면서 새롭게 친수용 호수로 조성되고 있다. 이들 친수용 호수는 수심이 낮기 때문에 특별한 유입 오염원이 없는 상태에서도 대기로부터 공급되는 먼지에 의해 녹조가 심화되는 경향이 있으며, 호수의 저면 상태에 따라 탁질에 의한 심미적 영향을 받고 있다. 따라서 이들 호수의 공통적인 문제점인 미세부유물질과 녹조현상을 제어할 수 있는 수질개선 기술의 적용이 필수적이다.

그러나, 종래에 개발된 물 순환장치는 분당 38톤의 물을 순환시키는 대형으로 미국 등의 외국 또는 국내의 대규모 댐을 제외하고는 적용대상이 많지 않은 현실이다. 이러한 대형설비의 경우, 초기설치 및 유지관리의 과다한 경비와 비효율성으로 인해 국내의 생태하천이나 공원 연못, 골프장 연못 등 소형 호수의 적용과 하폐수처리장, 정수장 등에 적용하기엔 부적합하다. 더욱이 종래의 물 순환장치는 구조적으로 호수 댐 등의 정체수역에 적용되도록 설계되어 풍속이 빠르거나 파도가 높은 곳엔 사용이 불가하다.

상기한 종래의 문제점을 해결하고자 '대한민국특허청 등록특허 제10-1207955호 내파성 향상된 태양광 물 순환장치'가 제안된 바 있다. 이는 태양광을 이용하여 전력을 충전할 수 있는 태양전지판이 설치되며, 태양전지판에 의해 충전된 전력을 이용하여 구동되는 모터를 갖는 태양광 물 순환장치로서, 부력에 의해 장치를 물 뒤에 뜨게 하는 부력재; 모터를 안치하기 위한 상부받침대; 상부받침대의 하단에 샤프트에 의해 모터와 연결된 임펠러; 임펠러에 의해 유입구로 유입된 물이 상부에서 사방으로 퍼지게 하는 분배접시; 상부받침대와 연결된 연장지지대; 연장지지대의 끝단과 부력재를 연결하되, 파도나 파랑에 의한 내파성을 향상시키도록 체인 또는 신축성 있는 재질로 형성되는 연결부; 및 상부 받침대의 일측단과 연장 지지대의 중간 부분 사이에 형성되어, 상부 받침대와 연장 지지대 중간 부분 사이의 길이를 조절하는 길이조절부;를 포함한다.

하지만 이와 같이 종래의 물 순환장치는 특별히 위치가 이동되지 않고 그 위치에서 자전하면서 물을 순환시키기 때문에 넓은 반경에 물을 순환시키기에는 한계가 있다. 또한 물에 뜨게 하는 부력재와, 부력재에 연결된 체인 및 앵커가 서로 일체로 연결되어 있는데, 이때 수면 위에 떠 있는 부력재가 자전을 하게 되면 부력재와 연결된 체인이 함께 회전하게 된다. 이 경우 체인이 수중에서 꼬이게 되고, 일정 수준 꼬이게 되면 그만큼 체인의 길이가 감소하게 되어 앵커가 부유하여 장치의 위치가 크게 이탈되거나 또는 앵커가 저질층에 깊게 고정된 경우에는 텐션에 의해 물 순환장치가 부분 침수되어 컨트롤러 등과 같은 전자기기가 고장이 나는 문제가 발생하게 된다. 또한 부력재와 장치의 연결부가 파손될 경우 부력재에 의해 수면 위에 떠 있던 물 순환장치 자체가 완전히 침수되는 큰 문제가 발생하게 된다.

대한민국특허청 등록특허 제10-1207955호

따라서 본 발명의 목적은, 공전유니트를 통해 넓은 반경을 공전하면서 물을 순환시킬 수 있으며, 특히 구성들의 개별구동을 통해 물의 순환으로 인한 장치의 회전력으로 수중에서 체인부가 꼬이는 문제를 방지할 수 있는 공전형 물 순환장치를 제공하는 것이다.

또한, 핵심부품과 전자기기를 포함하는 공전유니트와 앵커와 연결된 지지유니트가 별도의 구성으로 이루어져 있어 지지유니트가 침수되더라도 공전유니트는 침수되지 않아 공전유니트를 보호할 수 있는 공전형 물 순환장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적은, 수면 위에 뜨도록 형성된 부력부와, 상기 부력부가 원하는 위치에 계류하도록 수중에 배치되며 단부에 앵커가 연결된 체인부를 포함하는 지지유니트와; 상기 지지유니트를 중심으로 상기 지지유니트의 주변을 공전하여 해당 영역에 물을 순환시키는 공전유니트와; 상기 공전유니트 및 상기 지지유니트를 서로 연결하며, 상기 공전유니트가 공전할 때 함께 이동하는 연결유니트로 이루어지며, 상기 지지유니트는, 상기 부력부와 연결되며, 상기 부력부로부터 상부로 돌출되어 내부에 공간이 형성된 베어링부와; 일단은 상기 베어링부의 상부에 안착되고, 타단은 상기 체인부와 연결되도록 상기 베어링부의 내부 공간에 삽입된 볼트부를 포함하며, 상기 베어링부와 상기 볼트부는 서로 개별구동하는 것을 특징으로 하는 공전형 물 순환장치에 의해서 달성된다.

여기서, 상기 볼트부와 상기 체인부 사이에 스위벨(swivel)을 더 포함하며, 상기 스위벨은 수면 위에 위치하는 것이 바람직하다.

또한, 내부에 상기 체인부가 배치되어 상기 체인부를 보호하는 보호관과, 상기 보호관과 상기 볼트부 사이에 배치된 안착디스크로 이루어진 보호부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

하나의 상기 부력부의 중심에 상기 베어링부가 형성되며, 상기 볼트부는 상기 부력부의 중심에 배치되는 것이 바람직하다.

상기 부력부가 복수 개로 연결되어 형성된 중앙 공간에 상기 베어링부가 형성되며, 상기 볼트부는 상기 부력부 사이의 중앙 공간에 배치되는 것이 바람직하다.

상술한 본 발명의 구성에 따르면, 공전유니트를 통해 넓은 반경을 공전하면서 물을 순환시킬 수 있으며, 특히 구성들의 개별구동을 통해 물의 순환으로 인한 장치의 회전력으로 수중에서 체인부가 꼬이는 문제를 방지할 수 있다.

또한, 핵심부품과 전자기기를 포함하는 공전유니트와 앵커와 연결된 지지유니트가 별도의 구성으로 이루어져 있어 지지유니트가 침수되더라도 공전유니트는 침수되지 않아 공전유니트를 보호할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 공전형 물 순환장치의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 지지유니트의 정면도 및 단면도이고,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 공전형 물 순환장치의 사시도이고,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 지지유니트의 정면도 및 단면도이고,
도 5는 보호부의 사시도 및 단면도이다.

이하 본 발명의 실시예에 따른 공전형 물 순환장치를 도면을 통해 상세히 설명한다.

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 제1실시예 및 제2실시예에 따른 공전형 물 순환장치(10)는, 지지유니트(100), 공전유니트(300) 및 연결유니트(500)를 포함한다.

공전유니트(300)는 외부에서 전력을 공급받아 구동되는 모터와, 모터의 회전축에 연결되어 하부의 수중 공간에서 회전하는 임펠러와, 모터의 구동을 제어하는 컨트롤러와, 공전유니트(300)의 구성요소를 수면 위에 부유시키는 부력재를 포함한다. 이러한 공전유니트(300)는 지지유니트(100)를 중심으로 별도의 추가 동력 없이 지지유니트(100)의 주변을 공전하여 해당 영역에 물을 순환시키는 역할을 한다.

이러한 공전유니트(300)는 연결유니트(500)에 의해 지지유니트(100)와 연결되어 있다. 즉 연결유니트(500)는 공전유니트(300) 및 지지유니트(100)를 서로 연결하며, 공전유니트(300)가 공전할 때 함께 이동하도록 구성된다. 공전유니트(300)가 지지유니트(100)를 중심으로 하여 원을 그리면서 공전할 때 공전하는 거리를 연결유니트(500)의 길이에 의해 결정된다.

지지유니트(100)는 부력부(110), 체인부(130), 베어링부(150), 볼트부(170) 및 연결부(190)를 포함한다. 여기서 부력부(110)는 지지유니트(100)가 수면 위에 뜨도록 존재하는 것으로, 도 2a 및 도 2b에 도시된 것과 같이 복수 개의 부력부(110)를 이어서 지지유니트를 수면 위에 뜨도록 할 수 있으며 필요에 따라서 도 4a 및 도 4b에 도시된 것과 같이 하나의 부력부(110)를 사용할 수 있다.

체인부(130)는 부력부(110)가 원하는 위치에 계류하도록 수중에 배치되며, 단부에 앵커가 연결된다. 즉 체인부(130)의 단부에 연결된 앵커에 의해 지지유니트(100)는 위치가 이동되지 않고 계류하게 된다. 하지만 물은 기본적으로 한 영역에 머무르지 않고 흐르는 경향이 있으며, 특히 지지유니트(100)와 연결된 공전유니트(300)가 지지유니트(100) 주변을 공전하기 때문에 이로 인해 체인부(130)가 수중에서 엉키게 될 수 있다. 즉 지지유니트(100)와 공전유니트(300)가 연동되도록 서로 연결될 경우 체인부(130)가 공전유니트(300)의 공전에 의해 회전하게 되고, 계속 회전할 경우 체인부(130)끼리 서로 엉키게 된다. 체인부(130)가 서로 엉키게 되면 그만큼 체인부(130)의 길이가 짧아지게 되고, 그로 인해 앵커가 부유하여 장치의 위치가 크게 이탈되거나 또는 앵커나 저질층에 깊게 고정된 경우에는 텐션이 증가하게 되며 이로 인해 부력부(110)를 수중으로 잡아당기는 힘이 증가하기 때문에 지지유니트(100)의 파손이 발생할 수 있다. 따라서 이와 같은 체인의 꼬임을 방지하기 위해 베어링부(150) 및 볼트부(170)를 포함한다.

베어링부(150)는 부력부(110)와 연결되며, 부력부(110)로부터 상부로 돌출되어 내부에 공간이 형성된다. 즉 베어링부(150)는 부력부(110)와 연결되기 때문에 부력부(110)의 움직임에 영향을 받는다. 이때 베어링부(150)는 부력부(110)가 도 2a 및 도 2b와 같이 부력부(110)가 복수 개로 연결되어 있는 경우, 부력부(110)가 복수 개로 연결되어 형성된 중앙 공간에 베어링부(150)가 형성되며, 이에 따라 볼트부(170)는 부력부(110) 사이의 중앙 공간에 배치되는 것이 바람직하다. 이와 달리 도 4a 및 도 4b와 같이 하나 또는 적층된 형상으로 이루어질 경우 원통 형상으로 이루어진 부력부(110)의 중심에 베어링부(150)가 형성된다. 또한 이에 따라 볼트부(170)도 부력부(110)의 중심에 배치된다. 이와 같은 베어링부(150) 및 볼트부(170)의 위치는 부력부(110)의 개수 및 배치 형상에 따라 변경 가능하다.

베어링부(150)에는 볼트부(170)가 안착된다. 볼트부(170)는 일단은 외부에서 작업자가 체인부(130)를 들어올릴 수 있도록 링 형상의 손잡이부(171)를 형성하여 베어링부(150)의 상부에 안착되고, 타단은 체인부(130)와 연결되도록 베어링부(150)의 내부에 삽입된다. 여기서 볼트부(170)의 일단은 베어링부(150)의 내부에 삽입되지 않고 베어링부(150)의 상부에 안착되도록 베어링부(150)의 직경보다 큰 것이 바람직하며, 볼트부(170)의 타단은 베어링부(150)의 내부 공간에 삽입되도록 베어링부(150)보다 작은 직경으로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한 볼트부(170)의 타단은 체인부(130)와 연결되어 체인부(130)의 움직임에 볼트부(170)가 영향을 받는다.

이와 같이 베어링부(150)는 부력부(110)와 결합되어 부력부(110)의 움직임에 영향을 받으며, 볼트부(170)는 체인부(130)와 연결되어 체인부(130)의 움직임에 영향을 받는다. 이때 볼트부(170)는 베어링부(150)의 상부에 안착되어 있기는 하지만 서로 결합되어 있지 않기 때문에 부력부(110)의 움직임에 따른 베어링부(150)의 움직임이 볼트부(170)로 전달되지 않으며, 마찬가지로 체인부(130)의 움직임에 따른 볼트부(170)의 움직임이 베어링부(150)에 전달되지 않는다. 즉 베어링부(150)와 볼트부(170)는 서로 개별구동하게 되며, 이로 인해 부력부(110)가 회전하더라도 체인부(130)는 회전하지 않기 때문에 체인부(130)가 회전으로 인해 꼬이는 현상을 방지할 수 있다. 나아가서 체인부(130)가 꼬이지 않기 때문에 체인부(130)의 텐션으로 인해 부력부(110)가 가라앉는 문제가 발생하지 않게 된다.

경우에 따라서 체인부(130)가 꼬이는 것을 방지하기 위해 볼트부(170)와 체인부(130) 사이에 스위벨(swivel, 173)을 더 포함할 수 있다. 스위벨(173)은 일단은 볼트부(170)와 연결되고 타단은 체인부(130)와 연결되어 볼트부(170)와 체인부(130)가 각각 개별구동이 가능하도록 설치된다. 즉 볼트부(170)가 회전구동 하더라도 체인부(130)는 회전하지 않으며, 반대로 체인부(130)가 회전하더라도 볼트부(170)는 회전하지 않기 때문에 서로에게 영향을 받지 않아 체인부(130)가 꼬이는 일이 발생하지 않는다. 이때 스위벨(173)은 수중에 위치하는 것이 아닌 수면 위에 위치하는 것이 바람직하다. 스위벨(173)의 경우 세로로 세워져서 양쪽으로부터 텐션을 받지 못한 상태로는 스위벨(173)이 개별적으로 회전하지 않기 때문에 스위벨(173)의 역할을 제대로 수행하지 못하게 된다. 따라서 수중에 스위벨(173)이 배치될 경우 물에 의해 스위벨(173)이 세로로 세워지지 못하고 기울어지게 되며 이로 인해 제 역할을 할 수 없기 때문에 스위벨(173)은 수면 위에서 세로로 세워져서 양쪽으로부터 텐션을 받는 것이 바람직하다.

지지유니트(100)는 또한 연결부(190)를 포함하는데, 연결부(190)는 부력부(110)의 상부에 형성되어 지지유니트(100)가 연결유니트(500)와 결합되도록 연결하는 역할을 수행한다. 즉 링 형상의 연결부(190)에 지지유니트(100)의 단부가 결합된다.

또한 도 5에 도시된 바와 같이 체인부(130)를 보호하는 보호부(700)를 더 포함할 수 있는데, 보호부(700)는 내부에 체인부(130)가 배치되어 체인부(130)를 보호하는 보호관(710)과, 볼트부 사이에 배치된 안착디스크(730)로 형성될 수 있다. 체인부(130)는 물의 움직임에 의해 체인부(130)의 외부에 배치된 부력부(110)와 부딪힐 수 있다. 체인부(130)와 부력부(110)가 지속적으로 부딪힘이 있을 경우 부력부(110)가 손상될 위험이 있기 때문에 이를 방지하기 위해 체인부(130)의 주변을 둘러싸는 보호관(710)이 형성된다.

종래의 경우에는 물 순환장치가 특별히 위치 이동하지 않고 그 위치에서 자전하면서 물을 순환시키기 때문에 넓은 반경에 물을 순환시키기에는 한계가 있었다. 또한, 장치의 자전에 의해 부력재와 연결된 체인이 함께 회전하면서 꼬이게 되고, 일정 수준 꼬이게 되면 그만큼 체인의 길이가 감소하게 되어 앵커가 부유하여 장치의 위치가 이탈되거나 앵커가 깊게 고정된 경우 텐션에 의해 물 순환장치가 일부 침수되어 컨트롤러 등과 같은 전자기기가 고장이 나는 문제가 발생하였다. 뿐만 아니라 부력재와 장치의 연결부가 파손될 경우 부력재에 의해 수면 위에 떠 있던 물 순환장치 자체가 완전히 침수되는 큰 문제가 발생할 수 있었다.

하지만 본 발명의 경우에는 공전유니트(300)를 통해 넓은 반경을 공전하면서 물을 순환시킬 수 있으며, 특히 체인부(130)가 꼬이는 문제를 베어링부(150), 볼트부(170) 및 스위벨(190)의 개별구동을 통해 해결할 수 있게 된다. 또한, 모터, 컨트롤러와 같이 핵심부품과 전자기기를 포함하는 공전유니트(300)와 앵커와 연결된 지지유니트(100)가 별도의 구성으로 이루어져 있어 지지유니트(100)가 침수되더라도 공전유니트(300)는 침수되지 않아 기기를 보호할 수 있다.

10: 공전형 물 순환장치 100: 지지유니트
110: 부력부 130: 체인부
150: 베어링부 170: 볼트부
171: 손잡이부 173: 스위벨
190: 연결부 300: 공전유니트
500: 연결유니트 700: 보호부
710: 보호관 730: 안착디스크

Claims (5)

1. 공전형 물 순환장치에 있어서,
   수면 위에 뜨도록 형성된 부력부와, 상기 부력부가 원하는 위치에 계류하도록 수중에 배치되며 단부에 앵커가 연결된 체인부를 포함하는 지지유니트와;
   상기 지지유니트를 중심으로 상기 지지유니트의 주변을 공전하여 해당 영역에 물을 순환시키는 공전유니트와;
   상기 공전유니트 및 상기 지지유니트를 서로 연결하며, 상기 공전유니트가 공전할 때 함께 이동하는 연결유니트로 이루어지며,
   상기 지지유니트는,
   상기 부력부와 연결되며, 상기 부력부로부터 상부로 돌출되어 내부에 공간이 형성된 베어링부와;
   일단은 상기 베어링부의 상부에 안착되고, 타단은 상기 체인부와 연결되도록 상기 베어링부의 내부 공간에 삽입된 볼트부를 포함하며,
   상기 체인부의 꼬임을 방지하기 위해 상기 베어링부와 상기 볼트부는 서로 개별구동하며,
   상기 볼트부와 상기 체인부 사이에 스위벨(swivel)을 더 포함하며, 상기 스위벨은 수면 위에 세로로 세워져 상기 볼트부와 상기 체인부 양쪽으로부터 텐션을 받도록 위치하는 것을 특징으로 하는 공전형 물 순환장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   내부에 상기 체인부가 배치되어 상기 체인부를 보호하는 보호관과, 상기 보호관과 상기 볼트부 사이에 배치된 안착디스크로 이루어진 보호부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공전형 물 순환장치.
4. 제 1항에 있어서,
   하나의 상기 부력부의 중심에 상기 베어링부가 형성되며,
   상기 볼트부는 상기 부력부의 중심에 배치되는 것을 특징으로 하는 공전형 물 순환장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 부력부가 복수 개로 연결되어 형성된 중앙 공간에 상기 베어링부가 형성되며,
   상기 볼트부는 상기 부력부 사이의 중앙 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 공전형 물 순환장치.

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