KR102563305B1 - 유량제어가능한 우수토실 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유량제어가능한 우수토실에 관한 것으로, 하수가 흘러가는 하수관로와; 하수관로 바닥에서 폭방향으로 소정 높이로 설치된 웨어; 웨어 상류에 위치된 하수관로의 일측에 형성되고 하수를 후단 설비로 이송하는 연결관; 및 연결관의 유입구 전방에 설치되되, 연결관으로 하수를 안내하는 가이드 덕트와 연결관을 개폐하는 개폐도어를 구비한 유량제어부;를 포함하고, 여기서 유량제어부는 가이드 덕트의 개구부를 웨어를 향해 방향설정되어 가이드 덕트로 유입될 하수의 이동방향을 역유동방향으로 방향전환할 수 있다.

Description

유량제어가능한 우수토실 {Overflow discharge chamber capable of controlling flow rate of sewage}

본 발명은 유량제어가능한 우수토실에 관한 것으로, 특별하기로 하수 시스템의 하수관로에서 차집관로 등으로 유도되는 하수의 유입량을 제어할 수 있도록 구성된 우수토실에 관한 것이다.

일반적으로, 하수는 일상생활이나 산업활동의 과정에서 발생되는 오수와 자연 강우에 의한 우수를 합한 것으로, 오수와 우수를 동일 하수관으로 배출하는 합류식 하수 시스템과, 우수관과 하수관을 분리하여 별개의 하수로 배출하는 분류식 하수 시스템의 배제방식으로 하수를 배출하고 있다.

합류식 하수 시스템에서는 우천시 우수를 포함한 다량의 하수가 하수처리장으로 유입되는 경우에 하수처리장의 처리용량을 초과하여 초과한 물량에 대한 하수처리가 용이하지 않기 때문에 우수토실을 수단으로 하여 일정량의 하수를 차집하여 하수처리장으로 유출하고 나머지 하수는 하천 등의 수역으로 방류하고 있다.

우수토실은 도 1에 도시된 바와 같이 하수가 흘러가는 하수관로(1) 바닥에 소정 높이로 설치된 월류 웨어(2;weir)와, 월류 웨어(2) 상류에 위치된 하수관로(1)의 일측에 비점저감설비, 차집관로, 하수처리장 등의 후단 시설로 연결되는 연결관(3)으로 구성되되, 하수는 월류 웨어를 통해 연결관(3)으로 유입된다.

종래기술에 따른 우수토실은 협잡물을 걸러주는 조목 스크린(미도시)을 연결관(3)의 유입구 측에 설치한다. 하수에 포함된 협잡물은 조목 스크린에 걸려 연결관의 유입구 측을 폐쇄시켜 하수의 유입을 방해하는 한편 연결관으로 유입되지 못한 우수는 그대로 하천 등으로 월류될 수밖에 없다.

이외에도, 조목 스크린은 전술된 바와 같이 입자가 큰 협잡물을 걸러낼 수 있지만 토사, 슬러지 등과 같이 입자가 작은 협잡물을 후단 시설로 안내하는 결과를 초래하게 된다. 더욱이, 연결관(3)으로 유입된 토사는 연결관 내에 퇴적되어 연결관의 통수 단면을 감소시킬 뿐만 아니라 예컨대 부표식 개폐판의 개방을 방해하여 하수처리장으로 하수의 유입을 차단하여 하수처리능력을 저하시키는 등의 문제점에 노출될 수밖에 없다.

본 발명은 전술된 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 유량제어부에 의해 하수의 유동방향을 전환하여 연결관으로 하수의 유입을 허용하는 유량제어가능한 우수토실을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 하수관로를 따라 유동하는 하수의 수압으로 유량제어부의 통수 단면을 조절할 수 있도록 구성된다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 유량제어가능한 우수토실은 하수가 흘러가는 하수관로와; 하수관로 바닥에서 폭방향으로 소정 높이로 설치된 웨어; 웨어 상류에 위치된 하수관로의 일측에 형성되고 하수를 후단 설비로 이송하는 연결관; 및 연결관의 유입구 전방에 설치되되, 연결관으로 하수를 안내하는 가이드 덕트와 연결관을 개폐하는 개폐도어를 구비한 유량제어부;를 포함하고, 여기서 유량제어부는 가이드 덕트의 개구부를 웨어를 향해 방향설정되어 가이드 덕트로 유입될 하수의 이동방향을 역유동방향으로 방향전환할 수 있다.

가이드 덕트는 개폐도어에서 경량수문의 상하 이동가능한 내부공간을 제공하는 중공의 통형 부재와; 개구부에 조목 스크린을 배치하고, 하수관로에서 통형 부재를 향해 하수를 안내하는 가이드 날개;를 포함할 수 있다.

특별하기로, 가이드 덕트는 가이드 날개를 회동가능하게 통형 부재에 결합할 수 있다.

더욱이, 가이드 덕트는 가이드 날개의 개구부와 통형 부재의 내측 사이에 스프링을 개재할 수 있다.

선택가능하기로, 스프링은 압축 스프링으로 이루어질 수 있다.

개폐도어는 상하 왕복가능하게 배치되어 연결관의 유입구를 개폐하는 경량수문과; 하수의 수위에 따라 부력으로 상하 승강하는 부력체; 경량수문에 일단을 연결하고 부력체에 타단을 연결하는 와이어; 및 와이어의 이동을 안내하도록 하수관로의 일측에 설치된 하나 이상의 고정 도르래;를 포함할 수 있다.

바람직하기로, 부력체는 가이드 덕트와 웨어 사이에 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 웨어는 하수관로의 폭방향과 비스듬히 사선방향으로 연장될 수 있다.

구체적으로, 웨어 하류에 위치된 하수관로의 일측과 웨어 사이의 내각은 예각을 형성할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 하수관로의 바닥은 일측에서 타측을 향해 하향경사되게 경사구배를 부여할 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명은 하수처리장에 과부하를 발생하지 않고 하수처리능력을 유지할 수 있도록 하수처리장으로 유입될 하수의 유량을 용이하게 제어할 수 있다.

특별하기로, 본 발명은 하수의 수위 및/또는 하수의 수압을 기초로 하여 하수를 후단 설비로 안내하는 유량제어부의 통수 단면을 가변시킬 수 있도록 구성되어 있다.

덧붙여서, 본 발명은 단순 구조의 유량제어부를 수단으로 하여 유입될 하수의 흐름을 개선할 수 있으며, 기존 시설에도 쉽게 활용할 수 있다.

본 발명은 우수토실의 요부에 토사·협잡물 등의 적체를 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 종래기술에 따른 우수토실을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유량제어가능한 우수토실을 개략적으로 도시한 구성도로서, 도 2(a)는 우수토실의 설치 상태를 확인할 수 있는 평면도이고 도 2(b)는 도 2(a)의 A-A 선으로 절취한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유량제어가능한 우수토실의 유량제어부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 유량제어부의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명에 적용될 유량제어부의 다른 일례를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 첨부 도면에 있어서, 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2 내지 도 4를 참조로 하여, 본 발명에 따른 유량제어가능한 우수토실(이하 우수토실)은 하수가 흘러가는 하수관로(100)와, 하수관로(100) 바닥에 소정 높이로 설치된 웨어(200;weir), 웨어(200) 상류에 위치된 하수관로(100)의 일측에 비점저감설비, 차집관로, 하수처리장 등의 후단 설비로 연결되는 연결관(300), 연결관(300)의 유입구 전방에 설치된 유량제어부(400)를 포함한다. 물론, 연결관은 하수관로의 일측에 인접한 바닥에 배치될 수도 있다.

유량제어부(400)는 웨어(200)로 저류된 하수를 연결관(300)으로 안내하는 구성부재로, 하수관로(100)를 따라 이동하는 하수의 수위 및/또는 수압에 의해 능동적으로 연결관(300)의 유입구를 개폐할 수 있는 구조로 설계되어 있다.

본 발명의 실시예에서, 웨어(200)는 소정 높이를 갖고 하수관로 바닥의 폭방향으로 설치된다. 당해분야의 숙련자들에게 널리 알려져 있듯이, 우수토실은 청천(晴天)시 혹은 강우 초기시 하수관로(100)를 따라 이동하는 하수를 웨어(200)에 의해 저류되어 연결관(300)으로 유입될 수 있도록 돕는 반면에 강우 지속시 많은 양의 하수가 하수관로(100)를 따라 이동하는 경우에 웨어(200)에 의해 적정량이 하수만 분리하여 연결관(300)으로 안내하고 나머지는 웨어를 월류하여 하천으로 보내도록 되어 있다.

웨어(200)는 도 2(a)에 도시되었듯이 하수관로의 폭방향과 비스듬히 하수관로(100)의 일측에서 타측을 향해 사선(斜線)방향으로 연장된다. 선택가능하기로, 웨어(200) 하류에 위치된 하수관로(100)의 일측과 웨어(200) 사이의 내각은 예각, 구체적으로 10°이상의 사잇각을 갖는다. 이와 더불어서, 본 발명은 하수관로의 바닥면에 경사구배를 부여한다(도 2(b) 참조). 구체적으로, 하수관로(100)는 연결관(300)을 배치한 하수관로의 일측으로부터 타측을 향해 하향경사지도록 구배를 갖는다. 통상적으로, 하수관로의 바닥과 웨어 상단 사이의 높이차로 인해 웨어의 상류측, 즉 유량제어부의 전방에 토사와 슬러지가 퇴적될 수 있다. 이에, 본 발명은 전술된 바와 같이 유량제어부의 전방에 토사와 슬러지의 퇴적을 미연에 방지할 수 있도록 하수관로의 바닥에서 타측의 바닥 높이를 가장 낮게 하여 하수관로 바닥의 구배에 따라 하수관로의 타측 바닥으로 토사를 흘러 내려오게 한다. 결과적으로, 본 발명은 유량제어부(400)를 통해 하수의 일정량 유입을 보장할 수 있다.

앞서 기술된 바와 같이, 본 발명은 유량제어부(400)를 수단으로 하여 웨어(200)로 저류된 하수의 유동방향을 전환하고 연결관(300)으로 하수의 유입을 허용할 수 있다. 이를 위해서, 유량제어부(400)는 연결관(300)의 유입구 상에 배치된 가이드 덕트(410)와, 하수의 수위에 연동되어 연결관(300)의 유입구를 개폐하는 개폐도어(420)를 포함한다.

도시된 바와 같이, 가이드 덕트(410)는 후술될 개폐도어에서 경량 수문(421)의 왕복이동가능한 내부공간을 제공할 수 있는 중공(中空)의 통형 부재(411)와 이 통형부재(411)를 향해 하수의 유입을 안내하는 가이드 날개(412)로 이루어진다.

통형 부재(411)는 경량 수문의 수직 왕복이동을 보장할 수 있는 크기와 형상으로 형성되되, 통형 부재의 기단부는 이의 내부에 연결관의 유입구를 배치하도록 하수관로의 일측에 고정되는 반면에 통형 부재의 선단부는 가이드 날개로 덮혀져 있다. 다시 말하자면, 통형 부재는 하수관로(100)의 일측 상에 가이드 덕트(410)의 위치고정을 돕고 가이드 날개를 결합하는 브래킷(bracket) 기능과 함께 가이드 날개로 유입된 하수를 하수관로의 일측에 형성된 연결관(300)으로 안내하는 가이드(guide) 기능을 제공할 수 있다. 이로써, 연결관은 가이드 덕트를 통해서만 하수의 유입을 제공받을 수 있다.

가이드 날개(412)는 유량제어부의 가이드 덕트(410) 내로 유입될 하수의 이동방향을 역유동방향으로 방향 전환시킬 수 있다. 이를 위해, 가이드 날개(412)는 이의 개구부를 웨어(200)를 향해 하류방향으로 방향설정한다. 하수관로의 상류에서 하류로 유동하는 하수의 일부는 가이드 날개의 개구부를 통해 하수의 유동방향과 반대방향으로 방향 전환하여 통형 부재를 지나 연결관(300)으로 안내된다. 예컨대, 우천시 많은 양의 하수가 하수관로를 따라 하류로 유동하는 경우에, 본 발명은 가이드 덕트(410)에 의해 연결관으로 유입될 하수의 흐름 방향을 전환시켜 연결관의 유입구 측에 과도한 수압이 발생되지 않아 개방 상태의 연결관으로 원할하게 하수의 유입을 보장할 수 있을 뿐만 아니라 연결관의 유입구를 개폐하는 경량수문에 가해지는 수압을 낮춰 경량수문의 정밀하면서 신뢰할 수 있는 개폐를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 앞서 기술되었듯이 가이드 덕트(410)의 개구 방향을 하류로 방향설정되어 있기 때문에 가이드 덕트의 전방과 웨어 사이에서 와류를 형성하여 가이드 덕트의 개구부 앞에 토사의 퇴적을 방지할 수 있다.

덧붙여서, 가이드 날개(412)는 개구부에 설치된 조목 스크린(413)으로 협잡물을 여과할 수 있다.

본 발명은 부력을 이용한 개폐도어(420)의 작동에 따라 연결관의 개방 정도를 가변시킬 수 있다. 다시 말하자면, 본 발명은 하수관로를 따라 유동하는 하수의 수위에 따라 연결관의 유입구를 개방 정도를 제어할 수 있다.

도시되었듯이, 개폐도어(420)는 연결관(300)의 유입구를 개폐하는 경량수문(421)과, 하수의 수면에 따라 부력으로 상하 승강하는 부력체(422), 경량수문과 부력체에 결속되어 있는 와이어(423), 및 와이어의 이동을 안내하도록 하수관로의 일측에 설치된 하나 이상의 고정 도르래(424)로 구성된다. 경량수문(421)은 연결관(300)를 개폐하기 위해 가이드 덕트(410) 내에 위치된 연결관의 유입구 전방에서 상하 왕복이동가능하게 배치된다. 또한, 경량수문은 스테인레스 재질로 이루어져 내부식성을 갖도록 한다. 와이어(423)의 일단은 경량수문(421)에 연결되고 이의 타단은 부력체(422)에 연결되며 하나 이상의 고정 도르래(424)를 감싸도록 길이연장되어 있다. 이로써, 개폐도어(420)는 연결관의 유입구 전방에 배치된 경량수문(421)과 하수의 수위에 의해 상하로 승강하는 부력체(422) 사이를 와이어(423)로 연결하고 도르래(424)에 의해 와이어의 견인 방향을 전환시켜, 하수의 수위가 높아지면 부력체가 상승하면서 도르래에 의해 경량수문이 하강하여 연결관(300)의 통수 단면을 감소시킬 수 있다. 빠른 유속의 하수는 연결관의 좁은 단면적을 지나 기 설정된 유량으로 후단 설비를 향해 안내될 수 있다. 이와 반대로, 하수의 수위가 낮아지면 부력체가 하강하면서 도르래에 의해 경량수문이 상승하여 연결관(300)의 통수 단면을 증가시킬 수 있다. 느린 유속의 하수는 연결관의 넓은 단면적을 지나 기 설정된 유량으로 후단 설비를 향해 안내될 수 있다.

개폐도어는 하수도관을 따라 흐르는 하수와 하수에 편승하여 이동하는 협잡물과의 직접적인 충돌을 방지하기 위해 커버(미도시)로 둘러싸일 수 있다.

선택가능하기로, 본 발명은 가이드 날개의 개구부를 통해 유입되는 하수의 수위에 따라 신속하고 정밀하게 연결관을 개폐하기 위해 부력체(422)를 가이드 덕트(410)의 전방과 웨어(200) 사이에 배치할 수 있다.

본 발명은 하수의 수위 높낮이에 따라 연결관의 단면적 크기를 가변시킬 수 있는 동시에 하수관로를 따라 유동하는 하수의 수압에 의해 가이드 날개의 개구부 면적을 가변시킬 수 있도록 구성된다. 이를 위해서, 본 발명은 가이드 덕트(410)의 가이드 날개(412)를 회동가능하게 통형 부재(411)에 결합될 수 있다.

바람직하기로, 가이드 날개(412)는 도 5에 도시되었듯이 개구부(참조번호 없음)과 대향되게 배치된 결합단부를 통형 부재(411)의 선단부 상류측 가장자리에 힌지결합된다. 따라서, 가이드 날개가 소정의 각도 범위로 회동할 수 있다.

많은 양의 하수가 하수관로(100)를 따라 이동하는 경우에 가이드 날개(412)에 가해지는 수압이 상대적으로 커져 가이드 날개(412)는 통형 부재(411)의 내부공간으로 삽입되면서 통형 부재의 측벽과 가이드 날개의 개구부를 중첩배치되므로서 가이드 날개의 개구부 폭 크기를 줄여 통수 단면을 저감시킬 수 있다. 이와 반대로, 적은 양의 하수가 하수관로를 따라 이동하는 경우에는 가이드 날개(412)에 가해지는 수압이 상대적으로 낮아져 가이드 날개(412)는 통형 부재(411)의 외측으로 전개되어 가이드 날개의 개구부 폭 크기를 넓혀 통수 단면을 증가시킬 수 있다.

청천시 과도한 수압이 해제되면, 가이드 날개(412)가 원위치로 확장 상태로 복귀할 수 있도록 가이드 날개(412)의 개구부와 통형 부재의 내측 사이에 스프링(414)을 개재할 수 있다. 바람직하기로, 스프링(425)은 압축 스프링일 수 있다. 이로써, 가이드 덕트는 스프링(414)의 탄발력으로 가이드 날개를 외측으로 밀어붙여 개구부의 통수 단면을 충분히 확보할 수 있다. 스프링은 가이드 덕트의 복귀를 가능하게 도울 수 있으며 가이드 날개의 전개 범위를 한정할 수 있다. 이에 국한되지 않고, 본 발명은 가이드 날개의 회전축 근방에, 다시 말하자면 가이드 날개의 결합단부와 통형 부재의 선단부 상류측 가장자리 사이에 토션 스프링을 배치하여 가이드 날개를 원위치로 복귀시킬 수도 있다.

이상 본 발명은 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 유량제어가능한 우수토실은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

100 ----- 하수관로,
200 ----- 웨어,
300 ----- 연결관,
400 ----- 유량제어부,
410 ----- 가이드 덕트,
420 ----- 개폐도어.

Claims (10)

1. 하수관로(100)와;
   상기 하수관로(100) 바닥에서 폭방향으로 소정 높이로 설치된 웨어(200);
   상기 웨어(200) 상류에 위치된 상기 하수관로(100)의 일측에 형성되고 하수를 후단 설비로 이송하는 연결관(300); 및
   상기 연결관(300)의 유입구 전방에 설치되되, 상기 연결관(300)으로 하수를 안내하는 가이드 덕트(410)와 상기 연결관(300)을 개폐하는 개폐도어(420)를 구비한 유량제어부(400);를 포함하는데,
   상기 가이드 덕트(410)는 상기 개폐도어(420)에서 경량수문의 상하 이동가능한 내부공간을 제공하는 중공의 통형 부재(411)와, 개구부에 조목 스크린(413)을 배치하고 상기 하수관로에서 상기 통형 부재를 향해 하수를 안내하는 가이드 날개(412)를 포함하며,
   여기서, 상기 유량제어부(400)는 상기 가이드 덕트(410)의 개구부를 상기 웨어(200)를 향해 방향설정되어 상기 가이드 덕트로 유입될 하수의 이동방향을 역유동방향으로 방향전환할 수 있는 유량제어가능한 우수토실.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 가이드 덕트(410)는 상기 가이드 날개(412)를 회동가능하게 상기 통형 부재(411)에 결합하는 유량제어가능한 우수토실.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 가이드 덕트(410)는 상기 가이드 날개(412)의 개구부와 상기 통형 부재(411)의 내측 사이에 스프링(414)을 개재하는 유량제어가능한 우수토실.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 스프링(414)은 압축 스프링으로 이루어져 있는 유량제어가능한 우수토실.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 개폐도어(420)는,
   상하 왕복가능하게 배치되어 상기 연결관(300)의 유입구를 개폐하는 경량수문(421)과;
   하수의 수위에 따라 부력으로 상하 승강하는 부력체(422);
   상기 경량수문(421)에 일단을 연결하고 상기 부력체(422)에 타단을 연결하는 와이어(423); 및
   상기 와이어의 이동을 안내하도록 상기 하수관로의 일측에 설치된 하나 이상의 고정 도르래(424);를 포함하는 유량제어가능한 우수토실.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 부력체(422)는 상기 가이드 덕트(410)와 상기 웨어(200) 사이에 배치되는 유량제어가능한 우수토실.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 웨어(200)는 상기 하수관로(100)의 폭방향과 비스듬히 사선방향으로 연장되어 있는 유량제어가능한 우수토실.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 웨어 하류에 위치된 상기 하수관로(100)의 일측과 상기 웨어(200) 사이의 내각은 예각으로 이루어져 있는 유량제어가능한 우수토실.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 하수관로(100)의 바닥은 일측에서 타측을 향해 하향경사되게 경사구배를 갖는 유량제어가능한 우수토실.