KR102176099B1 - 수평확산 임펠러부를 가진 물순환 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 넓은 영역에서 물교환의 효과가 나타나도록, 주변으로 확산이 넓게 이루어질 수 있는 구조의 물순환장치를 제공한다. 본 발명은, 전동기의 전동축과 결합된 수직의 회전축을 가진 임펠러와, 상단부에서 임펠러를 감싸는 수직통체부와 상기 수직통체부의 상단부에서 접시형상으로 설치된 수평가이드부를 포함하는 순환가이드를 포함하되, 상기 임펠러는, 스크류날개에 의해 수직통체부의 내부의 물을 상승이동시키는 상승임펠러부와, 상기 상승임펠러부의 상측에서 확산날개를 구비하고 확산날개와 스크류날개 사이의 피치간격이 스크류궤적을 따라 상승하면서 점차 좁아지도록 확산날개를 형성시킨 수평확산임펠러부를 포함한다.

Description

수평확산 임펠러부를 가진 물순환 장치{WATER CIRCULATION APPARATUS HAVING IMPELLER PORTION FOR HORIZONETAL DIFFUSION OF WATER}

본 발명은 수족관, 양어장, 저수지 등에 설치가능한 물순환 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전동기에 의해 회전하는 임펠러와, 그 임펠러의 회전에 의해 물이 수직으로 상승되고 순환하는 유동을 안내하는 순환가이드를 설치하여, 하층의 물이 상층으로 순환하면서 산소부족, 수류정체 등의 문제를 해소하는 물순환장치에 관한 것이다.

수중 동식물 등이 서식하는 저수지, 호수, 연못 등 폐쇄성 호소의 경우에는 다른 호소에 비하여 물순환이 활발하게 이루어지지 못하고, 이로 인해, 부유물의 증가와 함께 용존산소량의 부족으로 수질오염이 초래된다.

또한, 일반적인 대형 수족관이나, 양어장 같은 담수시설에도 물을 순환시키고 산소를 하층에 공급하는 것은 내부의 생물의 서식에 매우 중요한 사항이다.

대형 수족관이나 양어장에는 인공적으로 산소를 공급하기 위한 장치가 설치되나, 규모가 큰 시설인 경우, 용량이 충분하지 않거나 부분적으로 물이 순환하지 않는 사각지대가 발생할 수 있다.

도 1은 그와 같은 장소에 설치할 수 있는 물순환장치를 도시하는 것으로서, 한국등록특허공보 제10-1049005호에 기재된 것이다.

도 1을 참고하면, 수면에 설치된 상태에서, 전동기가 추진기(임펠러)(2)를 회전시키면 드래프트 호스(3)를 통해 물이 하우징(4)과 확산판(5)를 향해 상승한다.

상승된 물은 확산판(5)을 타고 넘어 외측으로 진행하고, 하우징(4)과 확산판(5) 사이의 고리형 개구부(6) 밖으로도 통과해 나감으로써, 상승된 물이 화살표로 표시된 부분과 같이 확산판(5)의 안팎으로 연속적으로 상승하면서 방출된다.

이로써, 하층의 물을 상승시켜 상층의 물과 교환하는 작용이 전체적으로 이루어질 수 있다.

그러나, 전술한 바와 같은 종래의 물순환장치는 통상 확산판(5)이 설치되어 있고, 상승한 물이 확산판(5)을 통해 안내되어 외측으로 진행하지만, 확산판(5)을 통해 수평방향으로 안내된 물은 가까운 주변영역에서 다시 하강하게 된다.

이에 따라, 물순환장치의 주변부에서만 하층과 상승의 물교환이 이루어지는 경향이 있고, 추진기(2)가 물을 상승시키는 추진력만을 발생시키고 있으므로, 상승시킨 물을 주변부로 폭넓게 공급하여 넓은 영역에서 물순환이 이루어지도록 하는 데에는 한계가 있다.

이 때문에 물순환장치의 용량에 비해 넓은 면적의 장소에 설치된 경우, 전체적으로 폭넓은 영역까지 물교환의 효과가 나타나기 어려운 측면이 있다.

본 발명은 상기와 같은 관점에서 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 물교환 장치의 용량에 비해 큰 면적을 가진 수족관, 양어장, 연못, 저수지 등에 설치하더라도 넓은 영역에서 물교환의 효과가 나타나도록, 주변으로 확산이 넓게 이루어질 수 있는 구조의 물순환장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 수중에서 수초 등 이물질이 부착되는 경우라도 넓은 면적에 대한 물확산 작용이 원활히 이루어질 수 있는 구조의 물순환장치를 제공하는 것이다.

이에 따라 본 발명에 따른 물순환장치는, 전동기와, 상기 전동기의 전동축과 결합된 수직의 회전축을 가진 임펠러와, 상단부에서 상기 임펠러를 감싸는 수직통체부와 상기 수직통체부의 상단부와 연속되어 방사상 외측으로 접시형상으로 연장된 수평가이드부를 포함하는 순환가이드를 포함하되, 상기 임펠러는, 상기 회전축의 주위에 형성된 스크류날개에 의해 상기 수직통체부의 내부의 물을 상승이동시키는 상승임펠러부와, 상기 상승임펠러부의 상측에서 상기 스크류날개와 연속되는 확산날개를 구비하는 것으로서, 상기 확산날개와 상기 스크류날개 사이의 피치간격이 스크류궤적을 따라 상승하면서 점차 좁아지도록 상기 확산날개를 형성시킨 수평확산임펠러부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 물순환장치는, 상기 순환가이드가 상기 임펠러와 서로 고정되어 함께 회전하는 것을 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 물순환장치는, 상기 전동기와 일단부가 결합되는 연결체와, 상기 연결체의 타단부와 결합되는 부유체와, 상기 부유체가 설치되어 수직으로 자유롭게 슬라이딩 이동되도록 설치된 수직기둥과, 상기 수직기둥의 하단에 형성되어 바닥면에 착지하는 기초지지부를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 물순환장치는, 상기 순환가이드가 상기 수직통체부의 하단부에 원추형이고 망체로 이루어진 거름망이 결합되어, 상기 거름망을 거쳐 내부로 물이 유입되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 물순환장치는, 상기 원추형의 거름망에서 원추형의 꼭지점이 상기 수직통체부의 중심축과 일치하고, 상기 중심축을 중심으로 상기 원추형의 표면에 수평의 환형테가 높이를 따라 소정간격으로 복수개 설치된 것을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명에 따른 물순환장치는, 물을 상승시키는 임펠러가, 스크류날개에 의해 수직통체부의 내부의 물을 상승이동시키는 상승임펠러부와, 스크류날개와 연속되되 스크류날개와의 사이의 피치간격이 스크류궤적을 따라 상승하면서 점차 좁아지도록 확산날개를 형성시킨 수평확산임펠러부를 포함하도록 구성된다.

이에 따라, 상승한 물은 회전하는 확산날개가 밀어내는 효과에 의해 수평확산임펠러부의 확산날개와 수평가이드부 사이로 수평방향으로 퍼져나가고, 수면을 따라 방사상으로 넓게 확산될 수 있으므로, 넓은 영역에까지 물순환의 효과를 미칠 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 물순환장치는, 순환가이드에서 수직통체부의 하단부에 원추형이고 망체로 이루어진 거름망이 결합되어, 그 거름망을 거쳐 내부로 물이 유입되도록 구성되며, 원추형의 거름망의 표면에는 수평의 환형테가 높이를 따라 복수개 설치되도록 구성된다.

따라서, 거름망이 원추형으로 형성되어 물이 유입되는 표면의 면적을 넓힘으로써 일부가 수초 등 이물질로 막히더라도 물확산 작용이 방해받지 않고 원활히 이루어질 수 있으며, 원추형 거름망의 표면에 복수개가 설치된 수평의 환형테에 의해 부착된 이물질 등이 거름망의 표면에 부착되는 부착력을 줄여 이탈을 용이하게 한다.

도 1은 종래 물순환장치의 구성 및 작용을 설명하는 설명도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 물순환장치의 구성을 도시하는 사시구성도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 물순환장치의 구성 및 작용을 설명하는 구성 및 작용설명도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 물순환장치에서 임펠러의 구성을 설명하는 구성설명도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 물순환장치의 변형된 구성을 도시하는 구성설명도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 물순환장치에서 순환가이드의 하단에 거름망이 설치된 구성을 도시하는 단면구성도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 물순환장치에서 거름망에 복수의 환형테가 설치된 구성을 도시하는 사시구성도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 물순환장치에서 거름망 및 환형테의 구성 및 작용을 설명하는 단면구성도

이하, 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 물순환장치는, 대형 수족관, 양어장, 저수지 등에 설치하여 하층과 상층 사이의 물을 순환하여 하층의 수질악화 및 산소부족 등의 문제를 해소한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 물순환장치는, 수면의 상측에 설치되는 전동기(10)와, 상기 전동기(10)의 전동축(15)과 결합된 수직의 회전축(25)을 가진 임펠러(20)와, 상단부에서 임펠러(20)를 감싸는 수직통체부(31)와 상기 수직통체부(31)의 상단부와 연속되어 방사상 외측으로 접시형상으로 연장된 수평가이드부(33)를 포함하는 순환가이드(30)를 포함한다.

상기 전동기(10)는 수면의 상측에 위치하면서 전동축(15)이 수직하측을 향하도록 설치되어 임펠러(20)를 회전시킨다.

수족관이나 양어장에서는 전동기(10)가 바닥에 착지한 기둥 등 별도의 지지수단에 의해 수면의 상측에 고정된 상태로 설치될 수 있고, 저주지, 호수와 같은 장소에서는 도 2와 같이, 고정구조물(40)의 부유물(41)에 전동기(10)가 고정되어 수면의 상측에 유지될 수 있도록 한다.

상기 임펠러(20)는 전동기(10)의 전동축(15)과 결합되는 수직의 회전축(25)을 가지고, 회전축(25)에 스크류 구조의 날개가 결합된다.

이에 따라, 임펠러(20)의 회전에 의해 하층의 물을 상층으로 상승시킨다.

임펠러(20)의 회전에 의해 상승하는 물을 효과적으로 유동시키기 위해 순환가이드(30)가 설치된다.

상기 순환가이드(30)는 하층에서 물이 상승되도록 하여 상층에서 방사상 수평방향으로 유동하도록 안내하는 것으로서, 상단부에서 임펠러(20)를 감싸는 수직통체부(31)와, 상기 수직통체부(31)의 상단부와 연속되어 방사상 외측으로 접시형상으로 연장된 수평가이드부(33)를 포함한다.

수직통체부(31)는 수직으로 세워진 원통체의 형상이고 하측으로 연장되어 물이 유입되는 입구가 하층을 향해 설치된다.

수평가이드부(33)는 수직통체부(31)의 상단에서 일체로 형성되는 부분으로서, 접시형상으로 이루어져, 수직통체부(31)의 상단으로 상승한 물이 방사상 수평방향으로 퍼져 나가도록 안내한다.

수평가이드부(33)의 위치는 작은 에너지를 이용하여 원활한 물의 순환이 이루어질 수 있도록, 수면보다 약간 낮은 위치이거나, 수면에 접하는 높이에 배치되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 임펠러(20)는, 상승임펠러부(21)와, 상기 상승임펠러부(21)의 상측에 설치된 수평확산임펠러부(23)로 구분된다.

즉, 임펠러(20)는, 회전축(25)의 주위에 형성된 스크류날개(21a)에 의해 수직통체부(31)의 내부의 물을 상승이동시키는 상승임펠러부(21)와, 상기 상승임펠러부(21)의 상측에서 스크류날개(21a)와 연속되는 확산날개(23a)를 구비하는 것으로서 확산날개(23a)와 스크류날개(21a) 사이의 피치간격이 스크류궤적을 따라 상승하면서 점차 좁아지도록, 확산날개(23a)를 형성시킨 수평확산임펠러부(23)를 포함한다.

도 4의 (a)는 단일의 스크류날개를 가진 임펠러(20)을 도시하고, (b)는 2개의 스크류날개가 회전축(25)를 감아 도는 임펠러(20)을 도시하고 있으며, 각각 수평확산임펠러부(23)가 형성되어 있다.

수평확산임펠러부(23)는, 스크류날개(21a) 사이의 피치간격(P1~P3)이 스크류궤적을 따라 상승하면서 점차 좁아지도록 확산날개(23a)를 형성시킨다.

상승임펠러부(21)에서 일정한 피치간격(P1)을 가지고 균일하게 상승하는 스크류궤적은, 확산날개(23a)로 이동하면서 피치간격에 변화가 발생한다. 즉, 수평확산임펠러부(23)의 확산날개(23a)와, 상승임펠러부(21)의 스크류날개(21a) 사이의 피치간격이 스크류궤적을 따라가면서 점차 좁아지면서 날개구조가 마무리되도록 형성되고, 그 마무리되는 근방의 날개가 수평확산임펠러부(23)의 확산날개(23a)인 것이다.

도 4의 (a) 및 (b)를 참고하면, 상승임펠러부(21)에서는 날개사이의 피치간격이 P1으로 균일하게 유지되고, 수평확산임펠러부(23)에 이르게 되면, 확산날개(23a)와 그 아래의 이웃하는 스크류날개(21a)와의 피치간격이 P1→ P2→ P3로 점차 좁아진다.

상기 상승임펠러부(21)는 회전축(25) 둘레에 설치되는 통상의 스크류날개(21a)에 해당하여 회전축(25)의 회전에 의해 수직통체부(31)의 내부의 물을 상승유동시킨다.

상승임펠러부(21)의 상측에는 스크류날개(21a)와 연속되도록 수평확산임펠러부(23)의 확산날개(23a)가 설치되고 확산날개(23a)에 의해 좁아진 피치간격으로 인해 물이 수평방향으로 강제 배출된다.

즉, 확산날개(23a)와 이웃하는 스크류날개(21a)와의 사이의 피치간격이 점차 좁아지도록 형성되어, 스크류날개(21a)에 의해 유도되어 상승한 물은, 확산날개(23a)에 이르러 방해받아 원활한 상승이 어렵고, 확산날개(23a)가 물을 측방향으로 밀어내는 작용을 할 수 있다.

확산날개(23a)에 의해 측방으로 밀어내어진 물이 순환가이드(30)의 수평가이드부(33)의 상면을 타고 수면을 따라 방사상으로 넓게 확산될 수 있고, 넓은 영역에까지 물순환의 효과를 미칠 수 있다.

상기 수평확산임펠러부(23)의 효과를 보다 높이기 위해, 확산날개(23a)는 그 아래의 스크류날개(21a)을 덮을 정도로 스크류날개(21a)보다 넓은 폭으로 형성하는 것이 바람직하고, 확산날개(23a)의 설치길이는 회전축(25)를 중심으로 60°~ 180°의 선회각의 범위로 형성시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서 순환가이드(30)는 도 5 및 도 6과 같이, 임펠러(20)와 서로 고정되어 함께 회전하는 구조가 될 수 있다.

이러한 구조는 전동기(10)에 의해 임펠러(20)의 회전 시, 임펠러(20)와 서로 고정되거나 일체화된 순환가이드(30)가 함께 회전하는 동작이 발생한다.

전동기(10)에 의한 임펠러(20)의 회전이 저속으로 이루어지므로, 순환가이드(30)의 회전에 따른 동력손실은 매우 미미한 수준이고, 순환가이드(30)를 별도의 고정구조물에 의해 지지할 필요가 없는 장점이 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 물순환장치를 수족관, 양어장 등에 설치 시, 수직기둥(45)과 같은 고정구조물(40)에 의해 설치할 수 있다.

도 5를 참조하면, 물순환장치의 고정구조물(40)은, 전동기(10)와 일단부가 결합되는 연결체(43)와, 상기 연결체(43)의 타단부와 결합되는 부유체(44)와, 상기 부유체(44)가 설치되어 수직으로 자유롭게 슬라이딩 이동되도록 설치된 수직기둥(45)과, 상기 수직기둥(45)의 하단에 형성되어 바닥면에 착지하는 기초지지부(46)를 포함한다.

기초지지부(46)는 수족관의 내부 바닥면 또는 양어장의 바닥면에 고정되는 중량체일 수 있고, 수직기둥(45)을 견고히 지지한다.

수직기둥(45) 상에서 부유체(44)가 상하 자유롭게 슬라이딩 이동됨으로써, 수면의 높이변화에 따라 부유체(44)의 자동적인 높이조절이 가능하고, 연결체(43)에 의해 부유체(44)에 설치된 전동기(10)가 항상 수면보다 설정높이 상측에 위치를 유지할 수 있다.

한편, 도 6을 참조하면, 본 실시예의 순환가이드(30)는 수직통체부(31)의 하단부에 원추형이고 망체로 이루어진 거름망(50)이 결합되어, 상기 거름망(50)을 거쳐 내부로 물이 유입되도록 구성할 수 있다.

거름망(50)은 수족관의 수초, 이물질, 양어장의 슬러지 등이 수직통체부(31)의 하단 입구로 유입되어 입구를 막아버리거나 임펠러(20)에 부착되는 문제를 완화시키기 위해 설치된다.

거름망(50)을 원추형의 망체로 형성함으로써, 물이 유입되는 면적이 원추형의 표면넓이에 해당되어 넓어지고, 그 일부 면적을 수중의 수초나 이물질이 부착되어 막는다고 하더라도, 나머지 면적을 통해 물이 유입되는 작용은 원활히 이루어질 수 있다.

한편, 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 원추형의 거름망(50)은, 원추형의 꼭지점이 수직통체부(31)의 중심축과 일치하고, 상기 중심축을 중심으로 원추형의 표면에 수평의 환형테(52)가 높이를 따라 소정간격으로 복수개 설치된다.

상기 환형테(52)가 높이를 따라 복수개 설치됨으로써, 수초 등 이물질이 거름망(50)의 표면에 부착되더라도 소정간격으로 설치된 복수의 환형테(52)에 걸쳐진 상태로 부착되어, 수초 등 이물질과 거름망(50) 표면의 접촉면적이, 접촉하는 환형테(52)의 면적에 불과하게 되므로 접촉면적이 작아 부착력이 약하고 이탈이 쉽게 이루어질 수 있다.

상기 환형테(52)는 회전의 중심이 되는 중심축을 중심으로 동심원으로 형성되므로, 수직통체부(31)의 회전과 함께 회전하더라도 물의 저항이 최소화될 수 있다.

본 실시예의 물순환장치는 주기적으로 작동하여 정지시간이 주기적으로 포함되는 바, 그 정지시간 동안 거름망(50)의 표면에 작은 부착력으로 부착된 수초 등 이물질은 자연 탈락이 이루어질 수 있다.

특히, 본 실시예의 물순환장치는 주기적으로 전동기(10)가 역방향 회전작동하도록 제어하는 제어기(미도시)가 전동기(10)와 함께 설치된다.

상기 제어기는 전동기(10)를 간헐적 또는 주기적으로 역방향으로 회전작동하게 하므로, 임펠러(20)가 역방향으로 회전하여 순환가이드(30)의 수직통체부(31) 내에서 물이 하방으로 유동하게 되는 바, 거름망(50)의 표면에 부착된 수초 등 이물질을 밀어내어 탈락시킨다.

전술한 거름망(50)의 복수의 환형테(52)로 인해 수초 등 이물질이 거름망(50)에 부착되는 부착력을 약화시키고, 전동기(10)의 역방향 회전에 의해 간헐적으로 물을 하방으로 불어냄으로써, 거름망(50)의 표면을 항상 청결하게 유지할 수 있고, 순환가이드(30)의 내부로 물의 유입을 양호하게 할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 상기의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 있는 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.

10; 전동기 15; 전동축
20; 임펠러 21; 상승임펠러부
21a; 스크류날개 23; 수평확산임펠러부
23a; 확산날개 25; 회전축
30; 순환가이드 31; 수직통체부
33; 수평가이드부 40; 고정구조물
41; 부유물 43; 연결체
44; 부유체 45; 수직기둥
46; 기초지지부 50; 거름망
52; 환형테

Claims (5)

1. 전동기(10)와, 상기 전동기(10)의 전동축(15)과 결합된 수직의 회전축(25)을 가진 임펠러(20)와, 상단부에서 상기 임펠러(20)를 감싸는 수직통체부(31)와 상기 수직통체부(31)의 상단부와 연속되어 방사상 외측으로 접시형상으로 연장된 수평가이드부(33)를 포함하는 순환가이드(30)를 포함하고,
   상기 임펠러(20)는,
   상기 회전축(25)의 주위에 형성된 스크류날개(21a)에 의해 상기 수직통체부(31)의 내부의 물을 상승이동시키는 상승임펠러부(21)와,
   상기 상승임펠러부(21)의 상측에서 상기 스크류날개(21a)와 연속되는 확산날개(23a)를 구비하는 것으로서, 상기 확산날개(23a)와 상기 스크류날개(21a) 사이의 피치간격이 스크류궤적을 따라 상승하면서 점차 좁아지도록 상기 확산날개(23a)를 형성시킨 수평확산임펠러부(23)를 포함하되,
   상기 순환가이드(30)는 상기 수직통체부(31)의 하단부에 원추형이고 망체로 이루어진 거름망(50)이 결합되어, 상기 거름망(50)을 거쳐 내부로 물이 유입되고,
   상기 원추형의 거름망(50)은,
   원추형의 꼭지점이 상기 수직통체부(31)의 중심축과 일치하고, 상기 중심축을 중심으로 상기 원추형의 표면에 수평의 환형테(52)가 높이를 따라 소정간격으로 복수개 설치되며,
   주기적으로 상기 전동기(10)의 역방향 회전작동이 주어지도록 제어하는 제어기가 설치되어 주기적으로 상기 임펠러(20)가 역방향으로 회전함으로써, 상기 수직통체부(31) 내에서 물이 하방으로 유동하여 거름망(50) 표면의 이물질을 탈락시키는 것을 특징으로 하는 물순환장치
2. 제1항에 있어서,
   상기 순환가이드(30)는 상기 임펠러(20)와 서로 고정되어 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 물순환장치
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 전동기(10)와 일단부가 결합되는 연결체(43)와,
   상기 연결체(43)의 타단부와 결합되는 부유체(44)와,
   상기 부유체(44)가 설치되어 수직으로 자유롭게 슬라이딩 이동되도록 설치된 수직기둥(45)과,
   상기 수직기둥(45)의 하단에 형성되어 바닥면에 착지하는 기초지지부(46)를 포함하는 것을 특징으로 하는 물순환장치
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