KR102338182B1 - Nano-bubble based water purification apparatus with renewable energy production function - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 재생에너지 생산 기능을 구비한 나노버블 기반의 수질정화 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a nano-bubble-based water purification device having a renewable energy production function.
나노 버블(Nano-Bubble)은 수소분자 3개에서 4개정도가 들어갈 정도의 크기에 해당하는 0.1㎛ 내지 10㎛ 크기의 초미세 기포로서, 자체 브라운 운동을 통해 대면적 및 넓은 수심에 걸친 자체 확산을 일으켜 효율적인 수질 정화 및 복원 기능을 제공하게 된다.Nano-Bubble is an ultra-fine bubble with a size of 0.1 μm to 10 μm, which is large enough to contain 3 to 4 hydrogen molecules. This will provide an efficient water purification and restoration function.
수중에 부유하는 입자의 표면에 작용하는 전위적 특성(Zeta Potential)이 작다는 것은 입자의 표면에 이온화된 수화층이 얇다는 것이 의미하게 때문에 입자에 기포를 부착시키기 위해서는 입자의 수화층이 얇아야 하고 기포의 크기가 작아야하며, 기포의 양이 많아야하고, 입자와 기포간의 이온 친화력이 강해야 한다.The small zeta potential acting on the surface of particles suspended in water means that the ionized hydration layer on the surface of the particle is thin. The size of the bubbles should be small, the amount of bubbles should be large, and the ion affinity between the particles and the bubbles should be strong.
이와 관련하여 나노 버블의 작용 메커니즘에 대해 살펴보면, 기포의 크기가 나노 사이즈로 작아지면 전위적 특성이 큰 입자에 대해서도 부착력이 뛰어나고 단위 체적당 산소량이 증대하므로 세정 및 살균의 효과가 더욱 증대된다.In this regard, looking at the mechanism of action of nanobubbles, when the size of the bubbles is reduced to a nano size, the adhesion to particles with large potential properties is excellent, and the amount of oxygen per unit volume increases, so that the effect of cleaning and sterilization is further increased.
결과적으로 기포 크기의 미세도는 세정 또는 부리의 효과를 극대화하고, 미세한 기포의 생성에 따른 용존 산소량 증가는 살균 효과로 이어지게 되기 때문에, 나노 버블과 같은 초미세 기포는 수질 정화에 탁월한 효과를 보이게 된다.As a result, the fineness of the bubble size maximizes the effect of cleaning or beaking, and the increase in the dissolved oxygen amount according to the generation of fine bubbles leads to a sterilization effect. .
이에 따라, 나노 버블을 이용해 수질정화 기능을 제공하기 위한 다양한 기술들이 제시되고 있으며, 더 나아가 나노 버블을 통해 제공되는 수질정화의 기능적 효율성과 적용 범위의 확장을 위해 다양한 시도들이 진행되고 있다.Accordingly, various techniques for providing a water purification function using nanobubbles have been proposed, and further, various attempts are being made to expand the functional efficiency and application range of water purification provided through nanobubbles.
이와 관련하여, 세정 내지는 정화작업이 완료된 폐수를 포집 수거하고, 이에 대한 살균/정화/소독 및 나노버블수로의 재생단계를 거친 후, 이를 다시 나노버블수로서 재사용할 수 있도록 구현되는 나노버블수 이용 정화시스템을 제공하기 위해 마련된 종래기술에 대한 선행문헌에는 대한민국 등록특허공보 KR 10-1779356호의 "나노버블수 이용 정화시스템"(이하, '종래기술'이라고 함)이 있다.In this regard, after collecting and collecting wastewater that has been cleaned or purifying, sterilizing/purifying/disinfecting it, and regenerating it into nanobubble water, use of nanobubble water implemented so that it can be reused as nanobubble water again In the prior literature on the prior art prepared to provide a purification system, there is a "purification system using nano-bubble water" (hereinafter referred to as 'prior art') of Korean Patent Publication No. KR 10-1779356.
하지만 종래 기술을 비롯한 나노버블 기반의 수질정화 장치의 경우, 고정적으로 하나의 장소에 배치되어 일정 반경 내에 수질만을 정화시키는데 그쳐 물의 움직임이 활발하지 않고 정체되어 있는 환경에 적용되어서는 해당 기능의 제공 형태가 효율적이지 못하고 많은 한계점을 가지게 되는 문제점이 있었다.However, in the case of nano-bubble-based water purification devices including the prior art, they are fixedly arranged in one place and purify only the water quality within a certain radius. was not efficient and had many limitations.
또한, 종래 기술을 비롯한 나노버블 기반의 수질정화 장치의 경우, 나노버블을 이용해 수질 정화를 시도하는 과정에서 많은 에너지 사용이 요구되어 기능 제공 대비 에너지 소비의 효율이 좋지 못한 문제점이 있었다.In addition, in the case of nanobubble-based water purification devices including the prior art, a lot of energy is required in the process of trying to purify water using nanobubbles, so there is a problem in that the efficiency of energy consumption is not good compared to providing functions.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로써, 본 발명의 목적은 물의 흐름이 제한적이거나 크지 않은 환경에서 적용되어서도 효과적으로 나노 버블을 이용한 수질정화 기능의 제공이 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 수질정화 기능 자체의 발현 효율 및 적용 범위 상당히 고도화된 나노버블 기반의 수질정화 장치를 제공하는데 있다.The present invention was created to solve the above problems, and an object of the present invention is to effectively provide a water purification function using nano bubbles even when applied in an environment in which the flow of water is limited or not large, as well as a water purification function It is to provide a nano-bubble-based water purification device that has significantly improved its expression efficiency and application range.
더 나아가, 본 발명의 목적은 나노버블을 이용해 수질정화를 수행하는 과정에서도 재생 에너지의 생산을 통해 수질정화 기능의 수행에 관련한 구동력의 제공을 위해 소요되어야할 전기 에너지는 물론이고 부가되는 다양한 관리 및 모니터링 기능들의 수행을 위해 필요한 전기 에너지를 보충 제공하여 각종 기능의 수행에 있어서의 에너지 효율을 높이고 환경적 측면에서의 이점을 갖춘 나노버블 기반의 수질정화 장치를 제공하는데 있다.Furthermore, an object of the present invention is to provide a driving force related to the performance of the water purification function through the production of renewable energy in the process of performing water purification using nanobubbles, as well as various additional management and management and An object of the present invention is to provide a nano-bubble-based water purification device with an environmental advantage by supplementing the electrical energy required for the performance of monitoring functions to increase energy efficiency in performing various functions.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 재생에너지 생산 기능을 구비한 나노버블 기반의 수질정화 장치는, 수질정화 기능을 제공하고자 하는 수면(水面) 환경상에 부유하도록 설치되어 상측에 적어도 하나 이상의 설치공간을 제공하는 설치판; 상기 설치판의 설치공간 중앙에 상하로 돌출되며 회전 가능하도록 설치되는 회전 기둥부; 상기 설치판 기준 상측에서 상기 회전 기둥부의 상부와 연결되어 상기 회전 기둥부의 회전 운동에 따른 동력을 전기 에너지로 변환하여 전력을 생산하는 제1발전부; 상기 설치판 기준 상측에서 상기 회전 기둥부의 상부와 연결되어 상기 회전 기둥부의 회전 운동에 필요한 구동력을 제공하는 회전 구동부; 상기 회전기둥부의 하단에서부터 좌우방향 양측으로 동일한 높이 및 길이를 갖추어 수면에 대해 직립한 구조의 판 형상으로 연장 형성되는 회전 날개부;를 포함하는 회전 유닛; 상기 제1발전부와 전기적으로 연결되어 상기 제1발전부로부터 생산되는 전력을 축전시키며, 축전된 전력을 상기 회전 구동부를 통한 구동력 제공에 이용할 수 있도록 출력시키는 전력축전부; 및 상기 회전 날개부 좌우방향 기준 외측 양 단부에 각각 연결되어 상기 회전 구동부의 구동에 의해 상기 회전 기둥부 및 회전 날개부가 수면 아래서 회전운동하는 과정에 연동되어 회전하며 생성된 나노버블을 수면 내로 배출시키는 한 쌍의 나노버블 생성유닛;을 포함한다. In order to achieve the above object, the nano-bubble-based water purification device having a renewable energy production function of the present invention is installed to float on a water surface environment to provide a water purification function, and at least one installation space is provided on the upper side. Installation plate provided; a rotating pole which protrudes up and down in the center of the installation space of the mounting plate and is rotatably installed; a first power generation unit connected to the upper portion of the rotating pillar at the upper side of the mounting plate to convert power according to the rotational motion of the rotating pillar into electrical energy to generate power; a rotation driving unit connected to an upper portion of the rotating pillar on the upper side of the mounting plate to provide a driving force necessary for the rotational movement of the rotating pillar; Rotating unit including a; rotational blades having the same height and length on both sides in the left and right directions from the lower end of the rotational column and extending in a plate shape of an upright structure with respect to the water surface; a power storage unit electrically connected to the first power generation unit to store power generated from the first power generation unit, and output the stored power to be used for providing driving force through the rotation driving unit; And each of the rotary blades is connected to both ends of the left and right sides of the reference outer side and rotates in conjunction with the process of rotating the rotary pillar and the rotary blades under the water surface by driving the rotary driving unit to discharge the generated nanobubbles into the water surface. A pair of nano-bubble generating units; includes.
그리고 상기 나노버블 기반의 수질정화 장치는, 상기 설치판의 설치공간 상측으로 태양광 발전판이 다수개 놓이도록 소정의 프레임 구조를 구축하여 태양열을 전기 에너지로 변환하여 전력을 생산하는 제2발전부; 및 상기 설치판의 설치공간 상측 외곽 테두리를 따라 바람에 회전하는 프로펠러와 이를 일정 높이에 배치시키기 위한 설치기둥이 상호 동일한 간격으로 복수개 배치되는 구조를 구축하여 풍력을 전기 에너지로 변환하여 전력을 생산하는 제3발전부;를 더 포함하며, 상기 전력축전부는 상기 제2발전부 내지 제3발전부와 전기적으로 연결되어 상기 제2발전부 내지 제3발전부로부터 생산되는 전력을 축전시키며, 축전된 전력을 상기 회전 구동부를 통한 구동력 제공에 이용할 수 있도록 출력시킨다.In addition, the nano-bubble-based water purification device includes: a second power generation unit that converts solar heat into electrical energy to generate electricity by constructing a predetermined frame structure so that a plurality of solar power generation plates are placed above the installation space of the installation plate; And by constructing a structure in which a plurality of propellers rotating in the wind along the upper outer rim of the installation space of the installation plate and installation posts for arranging them at a predetermined height are arranged at the same distance from each other, converting wind power into electrical energy to produce power It further includes a third power generation unit; wherein the power storage unit is electrically connected to the second power generation unit to the third power generation unit to store power generated from the second power generation unit to the third power generation unit, and the stored power is output to be used for providing a driving force through the rotation driving unit.
또한, 상기 나노버블 기반의 수질정화 장치는, 상기 설치판의 설치공간 상부 일측에 상기 회전 유닛의 상측. 제2발전부, 제3발전부 및 전력축전부의 외부상태를 관찰 가능하도록 설치되어 영상정보를 촬영하며, 기 설정된 관리단말로 기 구축된 무선 통신 네트워크를 통해 촬영된 영상정보를 실시간 전송하는 모니터링부; 및 상기 제1발전부 내지 제3발전부를 통해 생산되는 전력을 상기 전력축전부에 축전시키고, 상기 전력축전부로부터 상기 회전 구동부 및 모니터링부의 동작에 필요한 전력 출력을 제어하는 전력제어부; 및 상기 전력제어부를 통해 전력을 제공받은 상기 회전 구동부 및 모니터링부의 동작 형태를 기 설정된 제어명령 또는 기 설정된 관리단말로부터 기 구축된 무선 통신 네트워크를 통해 수신되는 제어명령에 기반을 두고 제어하는 동작제어부;를 포함하는 제어유닛;을 더 포함한다.In addition, the nano-bubble-based water purification apparatus is located on the upper side of the installation space of the installation plate and the upper side of the rotation unit. A monitoring unit that is installed to observe the external state of the second power generation unit, the third power generation unit, and the power storage unit to photograph image information, and transmits the captured image information in real time to a preset management terminal through a pre-established wireless communication network ; and a power control unit configured to store power generated through the first to third power generation units in the power storage unit, and to control the power output required for the operation of the rotation driving unit and the monitoring unit from the power storage unit. and an operation control unit for controlling the operation types of the rotation driving unit and the monitoring unit receiving power through the power control unit based on a preset control command or a control command received from a preset management terminal through a pre-established wireless communication network. It further includes; a control unit comprising a.
그리고 상기 나노버블 생성유닛은, 내부에 소정의 수용공간을 구비한 통 형상으로, 후방측에 상기 수용공간과 외부를 연결시키도록 개방된 나노버블 배출구가 마련되는 설치 몸체부; 및 상기 설치 몸체부의 수용공간에 내장 설치되며, 후방측을 향해 생성된 나노버블을 분사하여 상기 나노버블 배출구를 통해 외부로 나노버블이 배출될 수 있도록 하는 나노버블 생성부;를 포함하며, 상기 나노버블 기반의 수질정화 장치는, 상기 설치 몸체부의 좌우방향 기준 외측 측면부에 각각 연결되어, 한 쌍의 상기 나노버블 생성유닛 각각에 소정의 부유력을 제공하는 한 쌍의 부유체;를 더 포함하며, 한 쌍의 상기 나노버블 생성유닛 각각의 상기 설치 몸체부는 상기 회전 날개부 좌우방향 기준 외측 양 단부 각각에 상기 회전 날개부의 회전방향을 기준으로 전방이 회전방향 측을 향하고, 후방이 회전반대방향을 향하도록 설치되어 상기 나노버블 배출구를 통해 분사 배출되는 나노버블이 상기 회전 날개부의 회전운동을 구동함에 추가적인 구동력을 제공할 수 있도록 마련된다.And the nano-bubble generating unit, a cylindrical shape having a predetermined accommodating space therein, the installation body portion provided with an open nano-bubble outlet to connect the accommodating space and the outside on the rear side; and a nano-bubble generating unit that is installed in the receiving space of the installation body and sprays the generated nano-bubbles toward the rear side so that the nano-bubbles can be discharged to the outside through the nano-bubble outlet. The bubble-based water purification apparatus further includes a pair of floaters each connected to the left and right outer side surfaces of the installation body to provide a predetermined floating force to each of the pair of nano-bubble generating units, The installation body portion of each of the pair of nano-bubble generating units is located at both ends of the outer side of the rotary wing unit in the left and right direction, with the front facing the rotational direction based on the rotational direction of the rotating wing, and the rear facing the opposite direction of rotation It is installed so that the nano-bubbles sprayed and discharged through the nano-bubble outlet are provided to provide an additional driving force to drive the rotational motion of the rotary wing unit.
여기서, 상기 설치 몸체부는 일측에 제1물 미세유입구를 다수개 구비되어 상기 나노버블 생성유닛이 배치된 수면상의 물이 상기 제1물 미세유입구를 통해 상기 설치 몸체부의 수용공간에 유입될 수 있도록 하며, 상기 나노버블 생성부는 일측에 상기 설치몸체부의 수용공간에 상기 물 미세유입구를 통해 유입된 물이 내부로 유입되어 나노버블 생성에 이용될 수 있도록 개방된 제2물 미세유입구가 다수개 구비되며, 상기 나노버블 생성부는 일측에 상기 제2물 미세유입구를 통해 유입된 물을 이용해 내부에서 생성된 나노버블을 외부로 배출시킬 수 있도록 개방된 나노버블 분사구가 구비되며, 상기 나노버블 생성부는 상기 나노버블 분사구가 상기 나노버블 배출구 측을 향해 상호 마주하도록 상기 설치 몸체부 내 수용공간에 설치된다.Here, the installation body is provided with a plurality of first water microinlets on one side so that water on the water surface in which the nanobubble generating unit is disposed can be introduced into the receiving space of the installation body through the first water microinlets, , The nano-bubble generating unit is provided with a plurality of open second water micro-inlets on one side so that the water introduced through the water micro-inlet into the receiving space of the installation body is introduced to the inside and used to generate nano-bubbles, The nano-bubble generating unit is provided with an open nano-bubble injection port on one side to discharge the nano-bubbles generated from the inside to the outside using the water introduced through the second water micro-inlet, and the nano-bubble generating unit is the nano-bubble generating unit. The injection port is installed in the receiving space within the installation body so as to face each other toward the nano-bubble outlet.
또한, 상기 설치 몸체부는 상하방향 중심점이 상기 회전 날개부의 상단 높이보다 상측에 배치되고, 하단 높이가 상기 회전 날개부의 상하방향 중심점보다 하측에 배치되도록 상기 회전 날개부에 연결되며, 상기 설치 몸체부의 후단면은 상기 나노버블 배출구의 상하방향 중심점이 상기 설치 몸체부의 상하방향 중심점 보다 아래에 치우쳐 배치되고, 상기 설치 몸체부의 좌우방향 중심점보다 상기 부유체가 연결되는 좌우방향 기준 외측에 치우쳐 배치되는 구조를 갖춘다.In addition, the installation body portion is connected to the rotary wing portion so that the vertical center point is disposed above the top height of the rotor blade portion, and the bottom height is disposed below the vertical center point of the rotor blade portion, after the installation body portion The cross-section has a structure in which the vertical center point of the nano-bubble outlet is disposed to be biased lower than the vertical center point of the installation body part, and the left-right direction center point to which the floating body is connected rather than the left-right direction center point of the installation body is disposed to be biased outside.
아울러, 상기 회전 날개부의 좌우방향 중심점을 기준으로 상기 설치 몸체부가 연결되는 외측은 상하방향 중심점에서부터 상단으로 갈수록 상기 설치 몸체부의 후방 측을 향해 휘어지고 하단으로 갈수록 상기 설치 몸체부의 전방 측을 향해 휘어지며 프로펠러 날개 구조의 일부를 갖추며, 상기 회전 날개부의 좌우방향 중심점을 기준으로 상기 회전 기둥부가 연결되는 내측은 상하방향 중심점에서부터 상단으로 갈수록 상기 설치 몸체부의 전방 측을 향해 휘어지고 하단으로 갈수록 상기 설치 몸체부의 후방 측을 향해 휘어지며 프로펠러 날개 구조의 일부를 갖춘다.In addition, the outer side to which the installation body part is connected based on the left and right central point of the rotary blade part is curved toward the rear side of the installation body part from the vertical center point toward the upper end, and is bent toward the front side of the installation body part toward the bottom part, Having a part of the propeller wing structure, the inner side to which the rotating pillar is connected based on the left and right central point of the rotating wing is bent toward the front side of the installation body from the vertical center point toward the top and toward the bottom of the installation body It curves towards the rear and forms part of the propeller wing structure.
본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.According to the present invention, there are the following effects.
첫째, 물의 흐름이 제한적이거나 크지 않은 환경에서 적용되어서도 회전 유닛과 나노버블 생성유닛의 연동을 통해 효과적으로 나노 버블을 이용한 수질정화 기능의 제공이 이루어질 수 있다.First, even when applied in an environment where the flow of water is limited or not large, the water purification function using nano bubbles can be effectively provided through the interlocking of the rotation unit and the nano bubble generating unit.
둘째, 회전 유닛과 나노버블 생성유닛의 연동을 통해 나노버블의 분사 배출 형태가 회전 운동을 하며 수중 환경의 물 흐름 양상에도 영향을 줌에 따라 수질정화 기능 자체의 발현 효율 및 적용 범위 상당히 고도화시킬 수 있다.Second, through the interlocking of the rotating unit and the nanobubble generating unit, the form of spraying and discharging of nanobubbles rotates and affects the water flow pattern in the aquatic environment, so the expression efficiency and application range of the water purification function itself can be significantly improved. have.
셋째, 일정 구조적 특징을 갖춘 회전 기둥부가 회전운동에 연동되어 작동함에 따라 상측 표층수가 하부 심층수 측으로 대류 순환되며 상하 모든 깊이에 걸친 수질 정화가 더욱 효과적으로 이루어질 수 있도록 한다.Third, as the rotating column with certain structural features works in conjunction with the rotational movement, the upper surface water is convectively circulated to the lower deep water side, so that water quality purification across all depths up and down can be made more effectively.
넷째, 제1발전부 내지 제3발전부를 통해 생산되는 재생에너지를 축적 후 다시 이용함에 따라, 수질정화 기능의 수행에 관련한 구동력의 제공을 위해 소요되어야할 전기 에너지는 물론이고 부가되는 다양한 관리 및 모니터링 기능들의 수행을 위해 필요한 전기 에너지를 보충 제공할 수 있어, 각종 기능의 수행에 있어서의 에너지 효율을 높이고 환경적 개선을 이루어낼 수 있다.Fourth, as renewable energy produced through the first to third power generation units is accumulated and used again, not only the electric energy required to provide driving force related to the performance of the water purification function, but also various management and monitoring It is possible to supplement the electrical energy required for the performance of functions, thereby increasing energy efficiency in performing various functions and achieving environmental improvement.
도1은 본 발명에 따른 나노버블 기반의 수질정화 장치의 구조를 도시한 사시도이다.
도2는 본 발명에 따른 나노버블 기반의 수질정화 장치의 구조를 도시한 정면도이다.
도3은 본 발명에 따른 나노버블 기반의 수질정화 장치의 구조를 도시한 평면도이다.
도4는 본 발명에 따른 나노버블 기반의 수질정화 장치의 구조를 도시한 저면도이다.
도5는 본 발명에 따른 나노버블 기반의 수질정화 장치 내 회전 유닛과 나노버블 생성유닛의 연결 구조를 도시한 정면도이다.
도6은 본 발명에 따른 나노버블 기반의 수질정화 장치 내 회전 유닛과 나노버블 생성유닛의 회전운동 및 나노버블 분사 배출 형태를 도시한 평면도이다.
도7은 본 발명에 따른 나노버블 기반의 수질정화 장치 내 나노버블 생성유닛의 세부 구성 및 세부 구성간 배치 형태를 도시한 사시도이다.
도8은 본 발명에 따른 나노버블 기반의 수질정화 장치 내 재생에너지 생산 및 이용과 관련한 세부 구성들을 도시한 블록도이다.
도9는 본 발명에 따른 나노버블 기반의 수질정화 장치 내 나노버블 생성유닛의 나노버블 생성부 구조를 도시한 사시도 이다.
도10은 본 발명에 따른 나노버블 기반의 수질정화 장치 내 나노버블 생성유닛의 나노버블 생성부 구조를 도시한 저면 사시도 이다.1 is a perspective view showing the structure of a nano-bubble-based water purification device according to the present invention.
2 is a front view showing the structure of a nano-bubble-based water purification device according to the present invention.
3 is a plan view showing the structure of a nano-bubble-based water purification device according to the present invention.
4 is a bottom view showing the structure of a nano-bubble-based water purification device according to the present invention.
5 is a front view showing the connection structure of the rotation unit and the nano-bubble generating unit in the nano-bubble-based water purification apparatus according to the present invention.
6 is a plan view illustrating the rotational movement and nanobubble jetting discharge form of the rotation unit and the nanobubble generating unit in the nanobubble-based water purification apparatus according to the present invention.
7 is a perspective view showing the detailed configuration and arrangement between the detailed configurations of the nano-bubble generating unit in the nano-bubble-based water purification apparatus according to the present invention.
8 is a block diagram showing detailed configurations related to the production and use of renewable energy in the nanobubble-based water purification apparatus according to the present invention.
9 is a perspective view showing the structure of the nano-bubble generating unit of the nano-bubble generating unit in the nano-bubble-based water purification apparatus according to the present invention.
10 is a bottom perspective view showing the structure of the nano-bubble generating unit of the nano-bubble generating unit in the nano-bubble-based water purification apparatus according to the present invention.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지된 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.A preferred embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, but already known technical parts will be omitted or compressed for the sake of brevity of description.
<재생에너지 생산 기능을 구비한 나노버블 기반의 수질정화 장치에 관한 설명><Description of nano-bubble-based water purification device with renewable energy production function>
도1 내지 도7을 참조하여 설명하면, 본 발명의 재생에너지 생산 기능을 구비한 나노버블 기반의 수질정화 장치(100)는 생성되는 나노버블을 회전운동과 연동시켜 특수한 배출 형태를 갖춤으로서 수질 정화 기능의 성능을 고도화시키고, 수질 정화 기능의 수행 중에도 지속적으로 재생 에너지 기반의 전력 축전이 이루어지고 이를 다시 필요에 따라 활용하여 다양한 기능들을 제공할 수 있도록 하기 위해 설치판(110); 회전 유닛(120); 제2발전부(130); 제3발전부(140); 전력축전부(150); 나노버블 생성유닛(160); 부유체(170); 모니터링부(180); 및 제어유닛(190);을 포함한다.1 to 7, the nano-bubble-based
설치판(110)은 수질정화 기능을 제공하고자 하는 수면(水面) 환경상에 부유하도록 설치되어 상측에 적어도 하나 이상의 설치공간을 제공하는 기본 하우징의 구성이다.The
여기서, 설치판(110)이 수면(水面) 환경상의 설치를 통해 적용되는 공간은 종래와 같이 외부 전력공급수단으로부터 전기에너지의 공급을 유선적으로 이룰 수 있는 지표면과의 경계부분에만 한정되는 것이 아니라 강, 저수지 혹은 바다 등등의 한 가운데에 주변이 모두 물에 둘러싸인 형태로도 실시 가능하다.Here, the space to which the
이러한 설치판(110)은 구조적으로 3개의 파트로 구획되어 마련됨이 바람직한데, 도1, 도3 및 도4에 도시된 바와 같이 제1설치판부(111), 제2설치판부(112) 및 세3설치판부(113)로 구분되어 각각의 파트별로 상이한 설치공간의 제공을 이루게 된다.It is preferable that the
우선, 제1설치판부(111)는 설치판(110)의 중앙 일정 영역에 해당하는 공간으로 궁극적으로 아래 설명될 회전 유닛(120)이 중앙에 연결되며, 저면에는 다수의 제1부유수단(111F)이 설치되어 소정의 부유력을 제공하도록 마련된다.First, the first
또한, 제1설치판부(111)의 상측은 제2발전부(130)의 태양열판에 의해 가려진 형태를 갖추게됨이 바람직하다.In addition, it is preferable that the upper side of the first
다음으로, 제2설치판부(112)는 설치판(110)의 외곽 테두리 영역에 해당하는 공간으로 제1설치판부(111)와 소정의 이격된 틈을 형성하여 개방된 사이 틈을 통해 아래 수면을 확인할 수 있도록 마련된다.Next, the second
이러한, 제2설치판부(112) 상면에는 제2발전부(130)의 태양열 판을 놓기 위한 프레임 구성과 제3발전부(140)부가 설치되며, 저면에는 다수의 제2부유수단(112F)이 설치되어 소정의 부유력을 제공하도록 마련된다.The frame configuration for placing the solar plate of the second
마지막으로, 세3설치판부(113)는 제1설치판부(111) 외측과 제2설치판부(112) 내측간의 사이에 해당하는 영역으로, 아예 개방되어 있거나 투명한 판을 통해 수면을 관찰할 수 있는 형태로 마련됨이 바람직하다.Finally, the three three
이러한 세3설치판부(113) 아래에는 회전 유닛(120)의 회전 날개부(124) 외측 양단에 연결된 나노버블 생성유닛(160)이 위치하게 된다.The nano-bubble generating
이는 추후 설명될 나노버블 생성유닛(160)이 회전 유닛(120)에 연동되어 회전운동을 수행하며 나노버블을 분사 배출하는 것을 모니터링부(180)를 통해 모니터링할 수 있도록 하기 위함이다.This is to enable the nano-
회전 유닛(120)은 나노버블 생성유닛(160)을 회전 운동시켜 나노버블의 분사 배출 궤적을 형성하도록 함과 동시에, 회전운동 기반의 동력 생산을 통해 이를 하나의 재생 에너지로서 전력 생산에 이용하기 위해 회전 기둥부(121), 제2발전부(122), 회전 구동부(123) 및 회전 날개부(124)를 구비한다. The
우선, 회전 기둥부(121)는 회동축이 되는 구조로서 설치판의 설치공간 중앙에 상하로 돌출되며 회전 가능하도록 설치된다.First, the
다음으로, 제2발전부(122)는 제1설치판부(111) 기준 상측에서 회전 기둥부(121)의 상부와 연결되어 회전 기둥부(121)의 회전 운동에 따른 동력을 전기 에너지로 변환하여 전력을 생산하는 동력 기반의 재생 에너지 생산용 발전모듈에 해당한다.Next, the second
이러한, 회전 기둥부(121)를 회동축으로한 회전 운동에 기반을 두고 제2발전부(122)가 수행하는 회생발전은 다시 아래 설명될 회전 구동부(123)의 동작 전원으로 활용 가능하다.The regenerative power generation performed by the second
또한, 회전 구동부(123)는 제1설치판부(111) 기준 상측에서 회전 기둥부(121)의 상부와 연결되어 회전 기둥부(121)를 회동축으로서 회전 운동에 필요한 구동력을 제공하는 모터의 구성에 해당한다. In addition, the
마지막으로, 회전 날개부(124)는 회전 기둥부(121)의 하단에서부터 좌우방향 양측으로 동일한 높이 및 길이를 갖추어 대칭적으로 도4에 도시된 바와 같이 수면에 대해 직립한 구조의 판 형상으로 연장 형성되어 좌우 대칭된 한 쌍의 날개 구조를 제공하게 된다.Finally, the
이러한 회전 날개부(124)는 수중에서 효율적으로 물의 흐름에 방해받지 않고 조금 더 적을 동력 에너지로도 더욱 효과적인 회전 운동을 수행할 수 있도록 프로펠러 날개형 구조를 갖춤이 바람직하다.The
구체적으로, 도4에 도시된 바와 같이 회전 날개부(124)의 좌우방향 중심점을 기준으로 설치 몸체부(161)가 연결되는 외측은 상하방향 중심점에서부터 상단으로 갈수록 설치 몸체부(161)의 후방 측을 향해 휘어지고 하단으로 갈수록 설치 몸체부(161)의 전방 측을 향해 휘어지며 꼬이게 되는 프로펠러 날개 구조의 일부를 갖추게 된다.Specifically, as shown in FIG. 4 , the outside to which the
더불어, 회전 날개부(124)의 좌우방향 중심점을 기준으로 회전 기둥부(121)가 연결되는 내측은 상하방향 중심점에서부터 상단으로 갈수록 설치 몸체부(161)의 전방 측을 향해 휘어지고 하단으로 갈수록 설치 몸체부(161)의 후방 측을 향해 휘어지며 꼬이게 되는 프로펠러 날개 구조의 일부를 갖추게 된다.In addition, the inner side to which the
이와 같은 구조적 특징을 갖춘 한 쌍의 회전 날개부(124)가 도4와 같이 마련됨에 따라, 회전 구동부(123)의 작동에 따라 회전 기둥부(121)가 회전함에 연동되어 수중에서 같이 회전하며 일정 방향으로 물의 대류현상을 일으키게 된다.As a pair of
구체적으로, 회전 구동부(123)의 작동에 따라 회전 기둥부(121)가 회전함에 연동되어 회전하게 되는 한 쌍의 회전 날개부(124)는 앞 서 설명한 바와 같은 구조적 특징에 의해 설치환경의 제1설치판부(111) 아래 상부측에 위치한 산소, 영양성분, 생물자원 등이 상대적으로 더욱 풍부한 표층수를 도5에 도시된 바와 같이 하부측으로 대류(W3)시켜 상부에서 하부로의 물의 대류를 통한 순환이 이루어질 수 있도록 하여 수질 개선의 기능성을 더욱 효율적이고 효과적으로 증대시키게 된다.Specifically, the pair of
제2발전부(130)는 도1에 도시된 바와 같이 설치판(110)의 설치공간 상측으로 태양광 발전판이 다수개 놓이도록 소정의 프레임 구조를 구축하여 태양열을 전기 에너지로 변환하여 전력을 생산하는 태양열 발전 모듈에 해당한다.As shown in FIG. 1 , the second
제3발전부(140)는 도1에 도시된 바와 같이 설치판(110)의 설치공간 상측 외곽 테두리를 따라 바람에 회전하는 프로펠러와 이를 일정 높이에 배치시키기 위한 설치기둥이 상호 동일한 간격으로 복수개 배치되는 구조를 구축하여 풍력을 전기 에너지로 변환하여 전력을 생산하는 풍력 발전 모듈에 해당한다.As shown in FIG. 1 , the third
전력축전부(150)는 외부로부터 유선적을 전기 연결을 이루어 전력을 제공받아 축전을 수행하거나, 도8에 도시된 바와 같이 장치 자체적으로 생산된 다양한 종류의 재생 에너지를 제공받아 축전을 수행한 뒤, 축전된 전력들을 제어유닛(190)의 제어명령에 따라 필요한 구성에 동작전원으로서 제공하게 되는 축전지의 구성에 해당한다.The
구체적으로, 제1발전부(122) 내지 제3발전부(140)와 전기적으로 연결되어 제1발전부(122) 내지 제3발전부(140)로부터 생산되는 전력을 축전시키며, 축전된 전력을 회전 구동부(123)을 통한 구동력 제공에 이용할 수 있도록 출력시킨다.Specifically, it is electrically connected to the first
더 나아가, 전력축전부(150)는 전된 전력을 나노버블 생성유닛(160), 모니터링부(180) 및 제어유닛(190)의 동작 전원으로 제공할 수 있다.Furthermore, the
나노버블 생성유닛(160)은 한 쌍을 이루어 회전 날개부(124) 좌우방향 기준 외측 양 단부에 각각 연결되어 회전 구동부(123)의 구동에 의해 회전 기둥부(121) 및 회전 날개부(124)가 수면 아래서 회전 운동하는 과정에 연동되어 회전하며 생성된 나노버블을 수면 내로 배출시키는 구성이다.
부유체(170)는 한 쌍의 나노버블 생성유닛(160) 내 설치 몸체부(161)의 좌우방향 기준 외측 측면부에 각각 연결되도록 한 쌍으로 마련되어, 한 쌍의 나노버블 생성유닛(160) 각각에 소정의 부유력을 제공한다.The floating
이러한 나노버블 생성유닛(160)은 도7에 도시된 바와 같이 하우징에 해당하는 설치 몸체부(161)와 실질 적인 나노버블의 생성 및 분사를 수행하는 나노버블 생성부(162)를 포함한다.As shown in FIG. 7 , the nano-
우선, 설치 몸체부(161)는 내부에 소정의 수용공간을 구비한 통 형상으로, 후방측에 수용공간과 외부를 연결시키도록 개방된 나노버블 배출구(161H)가 마련된다.First, the
여기서, 설치 몸체부(161)는 회전운동에 연동되어 이동하는 방향을 전방측을 설정하고, 반대 측을 후방측으로 설정하였을 때, 전방측은 도6에 도시된 바와 같이 평명을 기준으로 보았을 때 전방측으로 튀어나온 곡면을 형성하여 우선적으로 물과 접촉하며 뚫고 회전함에 있어 마찰력을 최소화하기 위한 구조를 갖춤이 바람직하다.Here, when the
또한, 설치 몸체부(161)는 좌우방향 기준 외측(부유체(170) 측)에 해당하는 측면이 내측(회전 기둥부(121) 측)에 해당하는 측면에 비해 평면을 기준으로 더욱 긴 길이를 갖추고 이로 인해 설치 몸체부(161)의 후단면이 소정의 각도로 기울어져 회전 운동 궤적을 따라 매번 이동방향에 반대하는 측 방향으로 나노 버블을 분사 배출하여 추진력 및 구동력의 부가를 효과적으로 이룰 수 있는 구조를 갖춤이 바람직하다.In addition, the
그리고 설치 몸체부(161)는 나노 버블의 분사 배출을 통해 나노버블 생성유닛(160)이 더욱 에너지 효율적이고 이동 효과적으로 우수한 이동 궤적을 갖출 수 있도록 하기 위해 앞 서 설명한 구조적 특징 외에도 설치 몸체부(161)의 연결 위치 및 나노버블 배출구(161H)의 형성 위치를 특정함이 중요하다.In addition to the structural features described above, the
구체적으로, 설치 몸체부(161)의 연결 위치의 특정함과 관련하여 도5 내지 도7을 참고하여 설명하면, 설치 몸체부(161)는 상하방향 중심점(C2)이 회전 날개부(124)의 상단 높이(T2)보다 상측에 배치되고, 하단 높이(B1)가 회전 날개부(124)의 상하방향 중심점(C4)보다 하측에 배치되도록 회전 날개부(124)에 연결됨이 바람직하다.Specifically, when described with reference to FIGS. 5 to 7 in relation to the specificity of the connection position of the
또한, 나노버블 배출구(161H)의 형성 위치를 특정함과 관련하여 도5 내지 도7을 참고하여 설명하면, 설치 몸체부(161)의 후단면은 나노버블 배출구(161H)의 상하방향 중심점(C3)이 설치 몸체부(161)의 상하방향 중심점(C1) 보다 아래에 치우쳐 배치되고, 설치 몸체부(121)의 좌우방향 중심점(C5)보다 부유체(170)가 연결되는 좌우방향 기준 외측에 치우쳐 배치되는 구조를 갖춤이 바람직하다.In addition, when describing with reference to FIGS. 5 to 7 in relation to specifying the formation position of the nano-
그리고 더욱 이러한 구조적 특성에 기인한 효과를 극대화시키기 위해서는 도7에 도시된 바와 같이 부유체(170)의 상하방향 중심점이자, 설치 몸체부(161)의 상단면 높이(T1)이자 수표면의 위치로부터 설치 몸체부(161)의 거리(D)가 설치 몸체부(161)는 상하방향 중심점(C2)보다 아래라는 전제하에 40cm를 이룸이 바람직하다.And in order to further maximize the effect due to these structural characteristics, as shown in FIG. 7 , from the vertical center point of the floating
이는 나노버블의 분사배출통 통한 설치 몸체부(161)의 회전 운동에 필요한 동력 및 추진력을 에너지 효율적으로, 그리고 더욱 효과적으로 제공하여 회전 구동부(123)을 통한 구동력 제공의 정도를 일정부분 줄여 에너지 소비 효율을 높일 수 있으며, 분사 배출되는 나노 버블이 자체 브라운 운동을 통해 대면적 및 넓은 수심에 걸친 자체 확산을 일으켜 효율적인 수질 정화 및 복원 기능을 수행할 수 있는 기능영역을 외측을 더욱 크게 확장시킬 수 있어 기능 제공의 효과 및 효율 개선에도 영향을 주고, 무엇보다 물의 흐름이 거의 없거나 정체되어 있는 설치환경에서도 효과적으로 기능 제공이 가능해진다.This energy-efficiently and more effectively provide the power and propulsion required for the rotational movement of the
다음으로, 나노버블 생성부(162)는 설치 몸체부(161)의 수용공간에 내장 설치되며, 후방측을 향해 생성된 나노버블을 분사하여 나노버블 배출구(161H)를 통해 외부로 나노버블이 배출될 수 있도록 한다.Next, the nano-
이와 같이 실질적이 나노 버블을 생성하는 나노버블 생성부(162)는 도6에 도시된 바와 같이 설치 몸체부(161)는 회전 구동부(123)을 통한 구동력 제공에 기인하여 회전 기둥부(121) 및 회전 날개부(124)가 회전 운동하는 방향(W1)에 연동되어 같이 회전운동을 겪게 되고, 이에 추가적으로 후방측으로부터 분사 배출되는 나노 버블의 분사방향(W2)에 의해 회전 운동 방향(W1)의 추진력 및 구동력의 부가가 이루어지도록 한다.As shown in FIG. 6 , the nano-
정리하면, 한 쌍의 상기 나노버블 생성유닛(160) 각각의 설치 몸체부(161)는 회전 날개부(124) 좌우방향 기준 외측 양 단부 각각에 회전 날개부(124)의 회전방향을 기준으로 전방이 회전방향 측을 향하고, 후방이 회전반대방향을 향하도록 설치되어 나노버블 배출구(161H)를 통해 분사 배출되는 나노버블이 회전 날개부(124)의 회전운동을 구동함에 추가적인 구동력을 제공할 수 있도록 마련된다.In summary, the
아울러, 도9 및 도10에 도시된 바와 같이 나노버블 생성부(162)는 설치환경으로부터 물과 공기를 유입받아 내부에서 반응을 일으켜 나노 버블을 생성하는 나노버블 생성모듈형 펌프(162P)를 내부에 수용 설치하고 있다.In addition, as shown in FIGS. 9 and 10 , the nano-
그리고 이와 관련하여 설치환경으로부터 물과 공기의 유입을 수행하기 위해 개방구 혹은 개방경로를 구축하고 있다.And in this regard, an opening or an open path is established to carry out the inflow of water and air from the installation environment.
구체적으로, 설치 몸체부(161)는 일측에 제1물 미세유입구(미도시)를 다수개 구비되어 나노버블 생성유닛(160)이 배치된 수면상의 물이 제1물 미세유입구(미도시)를 통해 설치 몸체부(161)의 수용공간에 유입될 수 있도록 하며, 나노버블 생성부(162)는 일측에 설치몸체부(161)의 수용공간에 제1물 미세유입구(미도시)를 통해 유입된 물이 내부로 유입되어 나노버블 생성에 이용될 수 있도록 개방된 도9 및 도10과 같이 제2물 미세유입구(162H)가 다수개 구비된다.Specifically, the
또한, 나노버블 생성부(162)는 일측에 제2물 미세유입구(162H)를 통해 유입된 물을 이용해 내부에서 생성된 나노버블을 외부로 배출시킬 수 있도록 개방된 나노버블 분사구(162H')가 구비된다.In addition, the nano-
아울러, 나노버블 생성부(162)는 나노버블 분사구(162H')가 나노버블 배출구(161H) 측을 향해 상호 마주하도록 도7에 도시된 바와 같이 설치 몸체부(161) 내 수용공간에 설치된다.In addition, the nano-
또한, 나노버블 생성부(162) 상부 일측에는 도9에 도시된 바와 같이 공기 유입구(192A)가 마련되어 수면 위로 입구가 노출되도록 형성되며, 이와 관련해 설치 몸체부(161)에도 공기 유입구(192A)를 외부로 노출시키기 위한 소정의 개방공간이 마련된다.In addition, as shown in FIG. 9, an air inlet 192A is provided on one side of the upper side of the nano-
결과적으로, 나노버블 생성부(162)는 제1물 미세유입구(미도시) 및 제2물 미세유입구(162H)를 순차적으로 거쳐 설치 환경으로부터 유입되는 물과 공기 유입구(192A)를 수면 위로부터 유입되는 공기를 나노버블 생성모듈형 펌프(162P)가 이용하여 나노버블을 생산한 뒤 나노버블 분사구(162H')를 통해 소정의 압력으로 분사시키게 되고, 결국 이에 대응된 위치에 개방된 나노버블 배출구(161H)를 통해 나노 버블이 배출되어 일정 추진력 및 동력의 부가와 함께 넓게 좌우 및 상하로 퍼지며 수질 정화를 광범위하게 일으키고, 이와 동시에 설치환경 주변의 물 흐름상의 유동성을 높여 수질 정화의 효율을 더욱 개선시키게 된다.As a result, the
모니터링부(180)는 CCTV와 같은 모듈을 구비하여 설치판(110)의 설치공간 상부 일측에 회전 유닛(120)의 상측. 제2발전부(130), 제3발전부(140) 및 전력축전부(150)의 외부상태를 관찰 가능하도록 설치되어 영상정보를 촬영하며, 기 설정된 관리단말로 기 구축된 무선 통신 네트워크를 통해 촬영된 영상정보를 실시간 전송하도록 한다.The monitoring unit 180 is provided with a module such as a CCTV, and the upper side of the
이를 통해, 관리단말을 이용하는 관리자는 실시간으로 수중 한 가운데 설치된 나노버블 기반의 수질정화 장치(100)에 직접 방문하지 않고도 전력의 발전 및 이용 그리고 나노 버블의 분사 배출과 관련한 각종 구성들이 제대록 작동하고 있는지 여부를 시각적으로 즉각 파악하여 문제 발생 시 빠른 대처가 가능하다.Through this, the manager using the management terminal operates in real time, without directly visiting the nano-bubble-based
제어유닛(190)은 앞 서 설명한 각종 구성들의 전기적 이용 및 동작을 제어하기 위한 구성으로, 전력제어부(191) 및 동작제어부(192)를 포함한다.The control unit 190 is a configuration for controlling electrical use and operation of the various components described above, and includes a power control unit 191 and an operation control unit 192 .
먼저, 전력제어부(191)는 도8에 도시된 바와 같이 제1발전부(122) 내지 제3발전부(140)를 통해 생산되는 전력을 전력축전부(150)에 축전시키고, 전력축전부(150)로부터 회전 구동부(123), 나노버블 생성유닛(160), 모니터링부(180) 및 제어유닛(190) 자체의 동작에 필요한 전력 출력을 제어한다.First, as shown in FIG. 8 , the power control unit 191 stores power produced through the first
또한, 전력제어부(191)는 제1발전부(122) 내지 제3발전부(140)를 통한 재생 에너지 생산 현황 및 전력축전부(150)로의 축전 현황, 그리고 회전 구동부(123), 나노버블 생성유닛(160), 모니터링부(180) 및 제어유닛(190) 자체의 동작전원 사용 현황들을 감지 기록하여 데이터화 하고, 이와 같이 데이터화된 전력 관련 이력정보를 기 설정된 관리단말로 기 구축된 무선 통신 네트워크를 통해 기 설정된 주기마다 전송하여 관리자가 관리단말을 통해 해당 전력 관련 이력정보를 확인할 수 있도록 마련된다.In addition, the power control unit 191 is the first
다음으로, 동작제어부(192)는 전력제어부를 통해 전력을 제공받은 상기 회전 구동부 및 모니터링부의 동작 형태를 기 설정된 제어명령 또는 기 설정된 관리단말로부터 기 구축된 무선 통신 네트워크를 통해 수신되는 제어명령에 기반을 두고 제어Next, the operation control unit 192 is based on a preset control command or a control command received from a preset management terminal through a pre-established wireless communication network for the operation form of the rotation driving unit and the monitoring unit receiving power through the power control unit. put to control
이 외에도 제어유닛(190)은 수질의 용존산소량 및 오염물질 잔존량을 감지하는 센서 기반의 수질관리부(미도시)를 더 포함하여, 수질과 관련한 각종 감지값의 변화를 데이터화 하여 수질 감지정보를 생성하고 이와 같이 데이터화된 전력 관련 이력정보를 기 설정된 관리단말로 기 구축된 무선 통신 네트워크를 통해 기 설정된 주기마다 전송하여 관리자가 관리단말을 통해 해당 수질 감지정보를 확인할 수 있도록 마련된다.In addition to this, the control unit 190 further includes a sensor-based water quality management unit (not shown) that detects the amount of dissolved oxygen and residual amount of contaminants in the water, and converts changes in various detection values related to water quality into data to generate water quality detection information. In this way, the data-based power-related history information is transmitted to the preset management terminal at preset intervals through the established wireless communication network, so that the administrator can check the corresponding water quality detection information through the management terminal.
본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 보호범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The embodiments disclosed in the present invention are intended to explain, not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection should be construed by the claims below, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
100 : 나노버블 기반의 수질정화 장치
110 : 설치판
111 : 제1설치판부 112 : 제2설치판부
113 : 제3설치판부
120 : 회전 유닛
121 : 회전 기둥부 122 : 제1발전부
123 : 회전 구동부 124 : 회전 날개부
130 : 제2발전부 140 : 제3발전부
150 : 전력축전부
160 : 나노버블 생성유닛
161 : 설치 몸체부 162 : 나노버블 생성부
170 : 부유체 180 : 모니터링부
190 : 제어유닛
191 : 전력 제어부 192 : 동작 제어부100: nano-bubble-based water purification device
110: mounting plate
111: first mounting plate part 112: second mounting plate part
113: third mounting plate part
120: rotation unit
121: rotating pillar 122: first power generation unit
123: rotation driving unit 124: rotating blade unit
130: second power generation unit 140: third power generation unit
150: power storage unit
160: nano bubble generating unit
161: installation body 162: nano-bubble generating unit
170: floating body 180: monitoring unit
190: control unit
191: power control unit 192: operation control unit
Claims (7)
상기 설치판의 설치공간 중앙에 상하로 돌출되며 회전 가능하도록 설치되는 회전 기둥부; 상기 설치판 기준 상측에서 상기 회전 기둥부의 상부와 연결되어 상기 회전 기둥부의 회전 운동에 따른 동력을 전기 에너지로 변환하여 전력을 생산하는 제1발전부; 상기 설치판 기준 상측에서 상기 회전 기둥부의 상부와 연결되어 상기 회전 기둥부의 회전 운동에 필요한 구동력을 제공하는 회전 구동부; 상기 회전기둥부의 하단에서부터 좌우방향 양측으로 동일한 높이 및 길이를 갖추어 수면에 대해 직립한 구조의 판 형상으로 연장 형성되는 회전 날개부;를 포함하는 회전 유닛;
상기 제1발전부와 전기적으로 연결되어 상기 제1발전부로부터 생산되는 전력을 축전시키며, 축전된 전력을 상기 회전 구동부를 통한 구동력 제공에 이용할 수 있도록 출력시키는 전력축전부; 및
상기 회전 날개부 좌우방향 기준 외측 양 단부에 각각 연결되어 상기 회전 구동부의 구동에 의해 상기 회전 기둥부 및 회전 날개부가 수면 아래서 회전운동하는 과정에 연동되어 회전하며 생성된 나노버블을 수면 내로 배출시키는 한 쌍의 나노버블 생성유닛;을 포함하며,
상기 나노버블 생성유닛은,
내부에 소정의 수용공간을 구비한 통 형상으로, 후방측에 상기 수용공간과 외부를 연결시키도록 개방된 나노버블 배출구가 마련되는 설치 몸체부; 및
상기 설치 몸체부의 수용공간에 내장 설치되며, 후방측을 향해 생성된 나노버블을 분사하여 상기 나노버블 배출구를 통해 외부로 나노버블이 배출될 수 있도록 하는 나노버블 생성부;를 포함하며,
상기 나노버블 기반의 수질정화 장치는,
상기 설치 몸체부의 좌우방향 기준 외측 측면부에 각각 연결되어, 한 쌍의 상기 나노버블 생성유닛 각각에 소정의 부유력을 제공하는 한 쌍의 부유체;를 더 포함하며,
한 쌍의 상기 나노버블 생성유닛 각각의 상기 설치 몸체부는 상기 회전 날개부 좌우방향 기준 외측 양 단부 각각에 상기 회전 날개부의 회전방향을 기준으로 전방이 회전방향 측을 향하고, 후방이 회전반대방향을 향하도록 설치되어 상기 나노버블 배출구를 통해 분사 배출되는 나노버블이 상기 회전 날개부의 회전운동을 구동함에 추가적인 구동력을 제공할 수 있도록 마련되는 것을 특징으로 하는
재생에너지 생산 기능을 구비한 나노버블 기반의 수질정화 장치.
a mounting plate installed to float on a water surface environment to provide a water purification function to provide at least one installation space on the upper side;
a rotating pole which protrudes up and down in the center of the installation space of the mounting plate and is rotatably installed; a first power generation unit connected to the upper portion of the rotating pillar at the upper side of the mounting plate to convert power according to the rotational motion of the rotating pillar into electrical energy to generate power; a rotation driving unit connected to an upper portion of the rotating pillar at an upper side of the mounting plate to provide a driving force necessary for the rotational movement of the rotating pillar; Rotating unit including a; rotational blades having the same height and length on both sides in the left and right directions from the lower end of the rotational column and extending in a plate shape of an upright structure with respect to the water surface;
a power storage unit electrically connected to the first power generation unit to store power generated from the first power generation unit, and output the stored power to be used for providing driving force through the rotation driving unit; and
As long as the rotor blades are connected to both ends of the left and right sides of the reference outer side and rotate in conjunction with the rotational movement of the rotation pillar and the rotor blades under the water surface by the driving of the rotation drive unit, the generated nano-bubbles are discharged into the water surface. A pair of nano-bubble generating units;
The nanobubble generating unit,
An installation body portion having a cylindrical shape having a predetermined accommodating space therein, and provided with an open nano-bubble outlet to connect the accommodating space and the outside to the rear side; and
It includes; a nano-bubble generating unit that is installed in the receiving space of the installation body and sprays the generated nano-bubbles toward the rear side so that the nano-bubbles can be discharged to the outside through the nano-bubble outlet;
The nano-bubble-based water purification device,
A pair of floaters each connected to the left and right outer side surfaces of the installation body to provide a predetermined floating force to each of the pair of nanobubble generating units; further comprising,
The installation body portion of each of the pair of nano-bubble generating units is located at both ends of the outer side of the rotary wing unit in the left and right direction, with the front facing the rotational direction based on the rotational direction of the rotating wing, and the rear facing the opposite direction of rotation It is installed so that the nano-bubbles sprayed and discharged through the nano-bubble outlet are provided so as to provide an additional driving force to drive the rotational motion of the rotary wing unit.
A nano-bubble-based water purification device with a renewable energy production function.
상기 나노버블 기반의 수질정화 장치는,
상기 설치판의 설치공간 상측으로 태양광 발전판이 다수개 놓이도록 소정의 프레임 구조를 구축하여 태양열을 전기 에너지로 변환하여 전력을 생산하는 제2발전부; 및
상기 설치판의 설치공간 상측 외곽 테두리를 따라 바람에 회전하는 프로펠러와 이를 일정 높이에 배치시키기 위한 설치기둥이 상호 동일한 간격으로 복수개 배치되는 구조를 구축하여 풍력을 전기 에너지로 변환하여 전력을 생산하는 제3발전부;를 더 포함하며,
상기 전력축전부는 상기 제2발전부 내지 제3발전부와 전기적으로 연결되어 상기 제2발전부 내지 제3발전부로부터 생산되는 전력을 축전시키며, 축전된 전력을 상기 회전 구동부를 통한 구동력 제공에 이용할 수 있도록 출력시키는 것을 특징으로 하는
재생에너지 생산 기능을 구비한 나노버블 기반의 수질정화 장치.
According to claim 1,
The nano-bubble-based water purification device,
a second power generation unit constructing a predetermined frame structure so that a plurality of photovoltaic panels are placed above the installation space of the mounting plate, and converting solar heat into electrical energy to generate power; and
The propeller rotating in the wind along the upper outer rim of the installation space of the installation plate and the installation poles for arranging them at a certain height are constructed in a structure in which a plurality of installation columns are arranged at the same distance from each other to convert wind power into electrical energy to produce electricity 3 power generation unit; further including,
The power storage unit is electrically connected to the second power generation unit to the third power generation unit to store power generated from the second power generation unit to the third power generation unit, and to use the stored power to provide driving force through the rotation driving unit. Characterized in outputting so that
A nano-bubble-based water purification device with a renewable energy production function.
상기 나노버블 기반의 수질정화 장치는,
상기 설치판의 설치공간 상부 일측에 상기 회전 유닛의 상측. 제2발전부, 제3발전부 및 전력축전부의 외부상태를 관찰 가능하도록 설치되어 영상정보를 촬영하며, 기 설정된 관리단말로 기 구축된 무선 통신 네트워크를 통해 촬영된 영상정보를 실시간 전송하는 모니터링부; 및
상기 제1발전부 내지 제3발전부를 통해 생산되는 전력을 상기 전력축전부에 축전시키고, 상기 전력축전부로부터 상기 회전 구동부 및 모니터링부의 동작에 필요한 전력 출력을 제어하는 전력제어부; 및 상기 전력제어부를 통해 전력을 제공받은 상기 회전 구동부 및 모니터링부의 동작 형태를 기 설정된 제어명령 또는 기 설정된 관리단말로부터 기 구축된 무선 통신 네트워크를 통해 수신되는 제어명령에 기반을 두고 제어하는 동작제어부;를 포함하는 제어유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
재생에너지 생산 기능을 구비한 나노버블 기반의 수질정화 장치.
3. The method of claim 2,
The nano-bubble-based water purification device,
An upper side of the rotation unit on one side of the upper portion of the installation space of the mounting plate. A monitoring unit that is installed to observe the external state of the second power generation unit, the third power generation unit, and the power storage unit to photograph image information, and transmits the captured image information in real time to a preset management terminal through a pre-established wireless communication network ; and
a power control unit configured to store power generated through the first to third power generation units in the power storage unit, and to control the power output required for the operation of the rotation driving unit and the monitoring unit from the power storage unit; and an operation control unit for controlling the operation types of the rotation driving unit and the monitoring unit receiving power through the power control unit based on a preset control command or a control command received from a preset management terminal through a pre-established wireless communication network. A control unit comprising a; characterized in that it further comprises
A nano-bubble-based water purification device with a renewable energy production function.
상기 설치 몸체부는 일측에 제1물 미세유입구를 다수개 구비되어 상기 나노버블 생성유닛이 배치된 수면상의 물이 상기 제1물 미세유입구를 통해 상기 설치 몸체부의 수용공간에 유입될 수 있도록 하며,
상기 나노버블 생성부는 일측에 상기 설치몸체부의 수용공간에 상기 제1물 미세유입구를 통해 유입된 물이 내부로 유입되어 나노버블 생성에 이용될 수 있도록 개방된 제2물 미세유입구가 다수개 구비되며,
상기 나노버블 생성부는 일측에 상기 제2물 미세유입구를 통해 유입된 물을 이용해 내부에서 생성된 나노버블을 외부로 배출시킬 수 있도록 개방된 나노버블 분사구가 구비되며,
상기 나노버블 생성부는 상기 나노버블 분사구가 상기 나노버블 배출구 측을 향해 상호 마주하도록 상기 설치 몸체부 내 수용공간에 설치되는 것을 특징으로 하는
재생에너지 생산 기능을 구비한 나노버블 기반의 수질정화 장치.
According to claim 1,
The installation body portion is provided with a plurality of first water microinlets on one side so that water on the water surface in which the nanobubble generating unit is disposed can be introduced into the receiving space of the installation body portion through the first water microinlets,
The nano-bubble generating unit is provided with a plurality of open second water micro-inlets so that the water introduced through the first water micro-inlet is introduced into the receiving space of the installation body on one side and used to generate nano-bubbles. ,
The nano-bubble generating unit is provided with an open nano-bubble injection port on one side to discharge the nano-bubbles generated inside using the water introduced through the second water micro-inlet to the outside,
The nano-bubble generating unit is characterized in that it is installed in the receiving space within the installation body so that the nano-bubble injection port faces each other toward the nano-bubble outlet side.
A nano-bubble-based water purification device with a renewable energy production function.
상기 설치 몸체부는 상하방향 중심점이 상기 회전 날개부의 상단 높이보다 상측에 배치되고, 하단 높이가 상기 회전 날개부의 상하방향 중심점보다 하측에 배치되도록 상기 회전 날개부에 연결되며,
상기 설치 몸체부의 후단면은 상기 나노버블 배출구의 상하방향 중심점이 상기 설치 몸체부의 상하방향 중심점 보다 아래에 치우쳐 배치되고, 상기 설치 몸체부의 좌우방향 중심점보다 상기 부유체가 연결되는 좌우방향 기준 외측에 치우쳐 배치되는 구조를 갖추는 것을 특징으로 하는
재생에너지 생산 기능을 구비한 나노버블 기반의 수질정화 장치.
6. The method of claim 5,
The installation body portion is connected to the rotary wing so that the vertical center point is disposed above the top height of the rotary wing portion, and the lower end is disposed below the vertical center point of the rotary wing portion,
The rear end surface of the installation body part is arranged so that the vertical center point of the nano-bubble outlet is biased lower than the vertical center point of the installation body part, and the left-right reference to which the floating body is connected rather than the left-right central point of the installation body part. characterized in that it has a structure that becomes
A nano-bubble-based water purification device with a renewable energy production function.
상기 회전 날개부의 좌우방향 중심점을 기준으로 상기 설치 몸체부가 연결되는 외측은 상하방향 중심점에서부터 상단으로 갈수록 상기 설치 몸체부의 후방 측을 향해 휘어지고 하단으로 갈수록 상기 설치 몸체부의 전방 측을 향해 휘어지며 프로펠러 날개 구조의 일부를 갖추며,
상기 회전 날개부의 좌우방향 중심점을 기준으로 상기 회전 기둥부가 연결되는 내측은 상하방향 중심점에서부터 상단으로 갈수록 상기 설치 몸체부의 전방 측을 향해 휘어지고 하단으로 갈수록 상기 설치 몸체부의 후방 측을 향해 휘어지며 프로펠러 날개 구조의 일부를 갖추는 것을 특징으로 하는
재생에너지 생산 기능을 구비한 나노버블 기반의 수질정화 장치.7. The method of claim 6,
The outer side to which the installation body is connected based on the center point in the left and right directions of the rotary wing is bent toward the rear side of the installation body from the vertical center point toward the top, and is bent toward the front side of the installation body as it goes to the bottom, and propeller blades part of the structure,
The inner side to which the rotating pillar part is connected based on the left and right center point of the rotating blade part is bent toward the front side of the installation body part from the vertical center point toward the upper end, and is bent toward the rear side of the installation body part toward the bottom, and propeller blades characterized by having a part of the structure
A nano-bubble-based water purification device with a renewable energy production function.
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