KR20010020582A - 수질 개량 장치 및 수질 개량 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 캐비테이션에 의한 기포의 파괴에 의해 고온, 고압, 충격파, 초음파 등에 의해 수질을 개량하는 수질 개량 장치이다. 수중에서 회전하여 캐비테이션을 발생시키는 스크류(3)와, 스크류(3)로부터 토출되는 물을 정류함과 동시에 더욱 캐비테이션을 발생시키는 정류판(15)과, 정류판(15)에 의해 정류되어 토출되는 물의 흐름에 의해 더욱 캐비테이션을 발생시키는 격자판(16)으로 구성된다. 수질 개량 시스템은, 수질이 악화된 물을 순환시키는 물 순환기구(26)와, 물 순환기구(26)의 물 순환경로중에서 하나 또는 복수개 설치된 수질 개량 장치(27)를 구비하여 구성하였다.

Description

수질 개량 장치 및 수질 개량 시스템{Water quality improving apparatus and water quality improving system}

수중(水中)의 기포에 의해 수질의 개량을 도모하는 것으로서는, 예를 들어 일본국 특개평 제8-243590호공보에 기재된 「폭기(曝氣) 기능과 산수(散水) 기능을 갖는 수류(水流) 발생 장치」가 알려져 있다. 이러한 수류 발생 장치는, 배출기의 인발부에서 고속의 수류를 만들고, 그 고속의 수류중에서 공기 흡입관으로부터 공기를 취해서, 수중에 기포로서 혼입시킨다.

이 수류 발생 장치에 의해 수중에 기포를 혼입시키고, 이 기포 중의 산소에 의해 폭기 효과를 향상시키고 있다.

그러나, 상기 수류 발생 장치에서는, 기포의 발생량이 한정되어 있고, 대량의 물에 대해 대량의 기포를 발생시켜 효율적으로 수질 개량을 도모할 수 없다.

또한, 상기 폭기 효과로는, 수질 개량을 위해 처리할 수 있는 대상이 세균 등으로 한정되고, 유해물질 등을 처리할 수 없기 때문에, 효율적인 수질 개량을 도모할 수 없다.

더욱이, 상기 수류 발생 장치에서는, 압력이 높은 기포 혼합수의 일부를 환류관을 통해 인발부로 환류시키는 것으로, 인발부 및 그 부근에서 에어쿠션(air cushion) 작용을 발휘시켜 캐비테이션의 발생을 억제하고 있기 때문에, 캐비테이션을 이용하여 수질을 개량할 수 없다.

본 발명은 이와 같은 문제점에 주안한 것으로, 대량의 물에 대해 효율적으로 또한 확실하게 수질의 개량을 도모할 수 있는 수질 개량 장치 및 수질 개량 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명의 개시

제1의 발명에 관한 수질 개량 장치는, 캐비테이션에 의해 발생하는 수중의 기포가 파괴될 때 일어나는 고온, 고압, 충격파, 초음파 등에 의해 수질을 개량하는 수질 개량 장치에 있어서, 수중에서 회전하여 캐비테이션을 발생시키는 스크류(screw)와, 이 스크류에 의해 생긴 물의 유로(流路)에 설치되며 스크류로부터 토출되는 수중의 캐비테이션을 증폭시키는 캐비테이션 증폭기구를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의해, 수중에서 스크류를 회전시키는 것으로 수중에 캐비테이션이 발생한다. 또한 여기서 사용하는 스크류는, 현재의 통상의 기술과 반대로, 캐비테이션을 조금이라도 강하게 발생시키도록 설계되어 있다.

더욱이, 이 스크류의 전면(前面)에 설치된 캐비테이션 증폭기구에 의해 캐비테이션이 증폭된다. 증폭된 캐비테이션에 의해 대량으로 발생하는 수중의 기포는, 파괴할 때 고온, 고압, 충격파, 초음파 등이 발생된다. 이 고온, 고압, 충격파, 초음파 등은, 수중의 세균 등의 미생물을 사멸시키고, 유해물질을 분해하고, 더욱 수분자의 덩어리를 분해하는 등의 여러 가지 작용을 나타낸다.

이러한 캐비테이션의 발생 및 증폭은 단시간에 실행되기 때문에, 대량의 물에 대해서, 단시간에 효율적으로 또한 확실하게 수질의 개량을 도모할 수 있다.

제2의 발명에 관한 수질 개량 장치는, 상기 캐비테이션 증폭기구가, 상기 스크류의 전면에 설치되고, 스크류로부터 토출되는 물을 정류(整流)함과 동시에 그 물의 흐름중에 감압(減壓) 부분을 만들어 더욱 캐비테이션을 발생시키는 정류판(整流板)과, 이 정류판에 의해 정류되어 토출되는 물의 흐름중에 감압 부분을 만들어 더욱 캐비테이션을 발생시키는 격자판(格子板)으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의해, 스크류로부터 토출되는 물은, 회전하면서 또한 캐비테이션을 발생시키면서 정류판으로 유입된다. 이 정류판에 유입된 물은, 정류되어 그 유속을 늘리면서 하류쪽으로 흐름과 동시에, 정류판을 구성하는 베인(vane)의 후단부 등에서 감압 부분이 생겨서 캐비테이션을 발생시킨다. 또한, 정류판에서 정류되어 고속에서 토출되는 물은, 격자판을 흐를 때, 이 격자부의 후면에서 감압 부분이 만들어져 캐비테이션을 발생시킨다. 이러한 현상에 의해 캐비테이션이 증폭되고, 대량의 기포가 발생된다.

제3의 발명에 관한 수질 개량 장치는, 상기 캐비테이션 증폭기구가, 상기 스크류의 전면에 설치되고 스크류로부터 토출된 물을 정류함과 동시에 그 물의 흐름중에 감압 부분을 만들어 더욱 캐비테이션을 발생시키는 정류판과, 이 정류판에 대향하여 설치됨과 동시에 그 표면에 요철이 설치되고 정류판에서 정류되어 토출되는 물이 충돌할 때 상기 요철에서 더욱 캐비테이션을 발생시키는 요철벽으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의해, 정류판에서는, 상기 제2의 발명과 같이, 스크류에서 토출된 물이 정류됨과 동시에, 캐비테이션을 발생시킨다. 더욱이, 정류판으로부터 고속으로 토출되는 물은, 요철벽의 표면에 충돌하여 이 요철벽의 표면을 고속으로 흐른다. 그리고, 고속에서 흐르는 물의 흐름 중에 요철에 의해 감압 부분이 생기고, 캐비테이션을 발생시킨다. 이러한 현상에 의해 캐비테이션이 증폭되고 대량의 기포가 발생한다.

제4의 발명에 관한 수질 개량 장치는, 상기 캐비테이션 증폭기구가 상기 스크류의 전면에 설치되고 스크류로부터 토출되는 물을 정류함과 동시에 그 물의 흐름 중에 감압 부분을 만들어 더욱 캐비테이션을 발생시키는 정류판과, 이 정류판에 대향하여 설치됨과 동시에 정류판에 의해 정류되어 토출되는 물의 흐름 중에 감압 부분을 만들어 더욱 캐비테이션을 발생시키는 격자판과, 이 격자판에 대향하여 설치됨과 동시에 그 표면에 요철이 설치되고 상기 격자판으로부터 토출하는 물이 충돌할 때 상기 요철에서 더욱 캐비테이션을 발생시키는 요철벽으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의해, 제2의 발명과 같이, 정류판과 격자판에서 캐비테이션이 증폭되고, 더욱 제3의 발명과 같이 요철벽에서 캐비테이션이 증폭되어, 대량의 기포가 발생한다.

제5의 발명에 관한 수질 개량 장치는, 캐비테이션에 의해 발생하는 수중의 기포가 파괴될 때 발생하는 고온, 고압, 충격파, 초음파 등에 의해 수질을 개량하는 수질 개량 장치에 있어서, 수중에서 회전하여 캐비테이션을 발생시키는 스크류를 서로 대향시켜서 한쌍으로 회전가능하게 설치하고, 또한 이와 함께 각 스크류의 한쪽 또는 양쪽이 만든 물의 유로에 청구항 제1항 또는 제2항에 기재된 캐비테이션 증폭기구를 설치하고, 상기 각 스크류로부터 토출된 물을 상기 캐비테이션 증폭기구에서 증폭시킨 후 서로 충돌시켜 더욱 캐비테이션을 증폭시키는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의해, 대향하는 각 스크류로부터 캐비테이션을 발생시키면서 토출되는 물은, 캐비테이션 증폭기구에 의해 캐비테이션이 증폭되면서 서로 충돌한다. 이것에 의해 대량의 기포를 포함하는 물이 고속으로 심하게 충돌하고, 기포가 소멸되기도 하고, 새롭게 발생하기도 하여 캐비테이션이 더욱 증폭된다.

제6의 발명에 관한 수질 개량 장치는, 상기 스크류 대신에, 펌프를 설치한 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의해, 스크류 대신에 펌프를 이용한 경우, 펌프 자체에는 캐비테이션이 별로 발생하지 않지만, 이 펌프에 의해 만들어진 수류에 의해 정류판과 격자판에서 캐비테이션이 증폭된다.

제7의 발명에 관한 수질 개량 시스템은, 수질을 개량하고자 하는 물을 순환시키는 물 순환기구와, 이 물 순환기구의 물 순환경로중에서 1 또는 복수개 설치된 상기 제1 내지 제6의 발명의 어느 하나에 기재된 수질 개량 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의해, 물 순환기구를 하천, 댐, 호수와 늪, 수영장 등에 접속하여, 하천 등의 수질이 악화된 물을 물 순환기구내로 순환시킨다. 그리고, 이 물 순환기구내에 설치된 상기 제1 내지 제6의 발명의 수질 개량 장치에 의한 캐비테이션에 의해 대량의 기포가 순환수중에 발생하여 수질의 개량이 이루어진다.

상기 수질 개량 장치는, 물 순환기구내에 있어서, 하나만 설치해도 좋고, 복수개 설치해도 좋다. 복수개 설치하는 경우에는, 물의 흐름에 대해 병렬 또는 직렬로 설치한다. 병렬로 설치하는 경우는, 대량의 물을 단시간에 처리할 수 있다. 직렬로 설치하는 경우는, 설치한 장치의 수만큼, 단계적으로 캐비테이션에 의한 처리가 실시되고, 단계적으로 수질이 향상된다.

이러한 수질 개량 장치의 배열 방향 및 설치수는, 처리하고자 하는 물의 양 및 요구되는 수질의 정도 등에 따라 적절히 설정한다.

제8의 발명에 관한 수질 개량 시스템은, 수질을 개량하고자 하는 물을 순환시키는 물 순환기구와, 이 물 순환기구의 물 순환경로중에 설치된 펌프와, 상기 물 순환경로중 상기 펌프의 상류쪽 또는 하류쪽의 한쪽 또는 양쪽에, 하나 또는 복수개 설치된 정류판 또는 격자판을 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의해, 펌프로 하천 등의 물이 물 순환기구의 물 순환경로중에서 환류된다. 이 때, 펌프의 상류쪽 또는 하류쪽에 설치된 정류판 또는 격자판이 캐비테이션을 발생시킨다. 이 캐비테이션에 의해 수질을 개량되어 원래의 하천 등으로 되돌린다.

본 발명은 캐비테이션(cavitation)을 이용하여 수질을 개량하는 수질 개량 장치 및 수질 개량 시스템에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시형태에 관한 수질 개량 장치를 나타내는 개략 정면 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시형태에 관한 수질 개량 장치를 나타내는 개략 평면 단면도이며, 도 3은 제1실시형태에 관한 수질 개량 장치의 정류판을 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3의 정류판이 설치된 정류판 지지용 격자판을 나타내는 정면도이며, 도 5는 정류판에 접하여 설치된 격자판을 나타내는 정면도이고, 도 6은 제2실시형태에 관한 수질 개량 시스템을 나타내는 사시도이며, 도 7은 제3의 실시형태에 관한 수질 개량 시스템을 나타내는 사시도이다.

이하, 본 발명에 관한 수질 개량 장치 및 수질 개량 시스템에 관하여, 첨부된 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은 제1실시형태에 관한 수질 개량 장치를 나타내는 개략 정면 단면도, 도 2는 도 1의 수질 개량 장치의 개략 평면 단면도, 도 3은 제1실시형태에 관한 수질 개량 장치의 정류판을 나타내는 사시도, 도 4는 도 3의 정류판이 설치되는 정류판 지지용 격자판을 나타내는 정면도, 도 5는 정류판에 접하여 설치된 격자판을 나타내는 정면도, 도 6은 제2실시형태에 관한 수질 개량 시스템을 나타내는 사시도, 도 7은 제3실시형태에 관한 수질 개량 시스템을 나타내는 사시도이다.

[제1실시형태]

본 실시형태에 관한 수질 개량 장치(1)는 도 1∼도 5에 나타난 바와 같이, 구성되어 있다. 이 수질 개량 장치(1)는 캐비테이션을 이용하여 수질을 개량하는 장치이다. 즉, 캐비테이션에 의해 발생하는 수중의 기포가 파괴될 때 일어나는 고온, 고압, 충격파, 초음파 등에 의해 수질을 개량하는 장치이다.

수질 개량 장치(1)는 도 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 주로 물이 저장되는 저류조(貯留槽)(2)와, 이 저류조(2)내에서 회전가능하게 설치되고 수중에서 회전하여 캐비테이션을 발생시키는 스크류(3)와, 이 스크류(3)에 의해 만들어진 물의 유로에 설치되고 스크류(3)에서 토출된 물 중의 캐비테이션을 증폭시키는 캐비테이션 증폭기구(4)로 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 스크류(3)는 저류조(2)내에 설치되어 있기 때문에, 스크류(3)에 의해 만들어진 물의 유로는 저류조(2)내를 순환하는 환류 유로가 된다.

저류조(2)는 직방체상으로 형성되어 있다. 저류조(2)는, 스크류(3)에 의해 급격하게 회전되는 내부의 물이 외부로 비산하지 않도록 밀봉되어 있다. 저류조(2)의 상부에는, 저류조(2)내에 저장된 공기를 뽑아내는 자동 에어 누출 장치(6)가 설치되어 있다. 더욱이, 저류조(2)에는, 처리하고자 하는 물을 공급하는 공급관(7)과, 처리후의 물을 배출하는 배출관(8)이 설치되어 있다. 이러한 공급관(7) 및 배출관(8)에는 개폐 및 유량을 조정하는 밸브(7A, 8A)가 설치되어 있다. 더욱이, 저류조(2)내의 청소 등의 유지시에 물을 공급하기도 하고, 배출하기도 하는 밸브 부착 배관(9, 10) 등이 설치되어 있다.

스크류(3)는, 저류조(2)내에서 수중에 침지하여 설치되고, 수중에서 회전함으로써 저류조(2)내의 물을 순환시킴과 동시에, 캐비테이션을 발생시킨다. 이 스크류(3)는 캐비테이션을 적극적으로 발생시키도록 설계되어 있다. 즉, 통상의 기술에서는, 부식 방지 등을 위해 캐비테이션을 최대한 발생하지 않도록 설계되지만, 본 실시형태에서는, 수질 개량을 위해 캐비테이션을 적극적으로 발생시키도록 설계되어 있다. 구체적으로는, 물의 흐름중에서 캐비테이션을 효율적으로 발생시키도록, 유체역학적 견지에서 설계되어 있다. 더욱이, 스크류(3)는 캐비테이션에 의한 부식을 최소한으로 억제하기 위해, 캐비테이션에 대한 충분한 강도를 갖는 재료로 성형되어 있다. 구체적으로는, FRP, PP, 세라믹, 스테인레스 스틸 등에 의해 성형되어 있다. 이 스크류(3)는 저류조(2)내에 있어서, 서로 대향시켜 한쌍으로 설계되어 있다.

각 스크류(3)는, 저류조(2)의 세로방향의 양쪽에 각각 설치된 구동장치(11)에 의해 회전구동된다. 각 구동장치(11)는, 저류조(2)의 외부에 각각 설치된 구동모터(12)와, 저류조(2)의 세로방향 양쪽의 벽면에 수밀(水密) 상태로 각각 설치된 연결 기구부(13)로 구성되어 있다. 연결 기구부(13)는, 저류조(2)내의 스크류(3)와 저류조(2)외의 구동모터(12)를 연결함과 동시에, 변속시키면서 스크류(3)를 고속으로 회전시키는 것이다. 각 구동모터(12)는 제어장치(도시되지 않음)에 접속되고, 처리능력 등의 조건에 따라 회전속도를 변경할 수 있도록 되어 있다. 또한, 제어장치에 의한 구동모터(12)의 제어는 회전속도를 연속적으로 변경할 수 있도록 설정해도 좋고, 또한 복수의 회전속도로 단계적으로 변경할 수 있도록 설정해도 좋다. 처리하는 물의 조건 등에 따라 적절히 설정한다.

캐비테이션 증폭기구(4)는 각 스크류(3)에 접하여 각각 설치되어 있다. 구체적으로는, 정류판(15)과, 격자판(16)과, 정류판 지지용 격자판(17)으로 구성되어 있다.

정류판(15)은, 정류판 지지용 격자판(17)으로 지지된 상태에서 스크류(3)의 전면에 설치되어 있다. 이 정류판(15)은, 스크류(3)로부터의 소용돌이되면서 토출되는 물을 정류하여 고속의 흐름으로 함과 동시에 그 물의 흐름중에 감압 부분을 만들어 더욱 캐비테이션을 발생시키는 것이다. 이 정류판(15)은 구체적으로는 도 3에 나타난 바와 같이 구성되어 이다. 여기에서는, 가로세로로 5장씩의 베인(18)이 격자상으로 조합하여 구성되어 있다. 각 베인(18)은, 그 하류쪽 단부가 원호상으로 성형되어 있다. 그리고, 각 베인(18)을 조합시킨 상태에서, 각 베인(18)의 하류쪽 단부가 구면의 일부를 구성하도록 설정되어 있다. 각 베인(18)은, 상기 스크류(3)와 같이, 물의 흐름 중에서 캐비테이션을 효율적으로 발생시키도록, 유체역학적 견지에서 설계되어 있다. 더욱이, 베인(18)의 재료도, 상기 스크류(3)와 같이, 캐비테이션에 의한 부식을 최소한으로 억제하기 위해, 캐비테이션에 대한 충분한 강도를 갖는 재료로 성형되어 있다. 구체적으로는, FRP, PP, 세라믹, 스테인레스 스틸 등에 의해 성형되어 있다.

조합된 각 베인(18)의 주변에는, 각 베인(18)을 지지하여 정류판 지지용 격자판(17)으로 고정하기 위해 플랜지(flang)부(19)가 설치되어 있다.

격자판(16)은, 도 1, 도 2 및 도 5에 나타난 바와 같이, 정류판(15)의 하류쪽으로, 이 정류판(15)에 대향하여 설치된다. 이 격자판(16)은, 정류판(15)에 의해 정류되어 고속으로 토출하는 물의 흐름중에 감압 부분을 만들어 더욱 캐비테이션을 발생시켜서, 캐비테이션을 증폭시키는 것이다. 격자판(16)은 구체적으로는, 보강용 테두리체(16A)와, 이 보강용 테두리체(16A)에서 연장된 격자부(16B)로 구성되어 있다. 보강용 테두리체(16A)는, 저류조(2)의 안쪽 크기와 동일한 크기로 설정되고, 저류조(2)내를 구획하고 있다. 격자부(16B)는, 물의 흐름중에서 캐비테이션을 적극적으로 발생시키도록 유체역학적 견지에서 설계되어 있다. 더욱이, 격자부(16B)도 상기 스크류(3)와 같이, 캐비테이션에 의한 부식을 최소한으로 억제하는 것이 바람직하기 때문에, FRP, PP, 세라믹, 스테인레스 스틸 등의 캐비테이션에 대한 충분한 강도를 갖는 재료로 성형해도 좋다. 또한, 철 등의 통상적인 재료를 이용해도 좋다. 격자판(16)의 경우는, 교환이 극히 용이하기 때문에, 바로 부식되어도 용이하게 교환할 수 있다. 이 때문에, 격자판(16)에 관해서는, 캐비테이션을 최대한으로 발생시키는 것에 중점을 두어, 유체역학적 견지에서 설계하는 것이 바람직하다. 더욱이, 코(그물망의 코)의 크기나 격자를 구성하는 철선의 크기 등도, 상기 캐비테이션을 최대한으로 발생시킬 수 있도록 설계한다.

더욱이 2장의 격자판(16)은, 서로 대향한 상태로 일정 간격을 두어 설치됨과 동시에, 2장의 지지판(21)으로 일체적으로 지지되어 있다. 지지판(21)은, 격자판(16)과 같이, 보강용 테두리체 및 격자부로 구성되어 있다. 이것에 의해, 격자판(16)과 지지판(21)으로 둘러싸인 공간이 물을 서로 충돌시키는 충돌 공간(22A)이 되고, 그 양쪽(도 2의 상하방향 양쪽)이 환류 공간(22B)이 되어 있다.

또한, 상기 격자판(16) 및 지지판(21)이 일체가 되어 격자책(格子柵)(24)을 구성하고 있다.

정류판 지지용 격자판(17)은, 스크류(3)의 전면에 설치된 정류판(15)을 지지하기 위한 판이고, 도 1, 도 2 및 도 4에 나타난 바와 같이, 보강용 테두리체(17A)와, 이 보강용 테두리체(17A)에 연장된 격자부(17B)로 구성되어 있다. 보강용 테두리체(17A)는, 상기 격자판(16)과 같은 크기로 설정되어 저류조(2)내를 구획하고 있다. 이것에 의해, 정류판 지지용 격자판(17)과 격자판(16)으로 증폭공간(23)이 구성되어 있다. 보강용 테두리체(17A)의 중앙에는, 정류판(15)을 설치하기 위한 사각형의 통공(通孔)(17C)이 설치되어 있다. 이 통공(17C)에 정류판(15)이 설치되어 있다.

[동작]

이상과 같이 구성된 수질 개량 장치(1)는 다음과 같이 동작한다.

우선, 공급관(7)으로부터 처리대상의 물이 저류조(2)내에 공급된다. 저류조(2)내에 물이 충만된 상태에서, 구동장치(11)의 구동모터(12)가 제어장치에 의해 회전된다. 이것에 의해, 연결 기구부(13)를 통해 2개의 스크류(3)가 각각 고속으로 회전된다.

각 스크류(3)의 회전에 의해, 그 주변의 물이 조정판(15)을 향하여 토출된다. 이 때, 스크류(3)에 의해 캐비테이션이 발생하면서, 또한 소용돌이를 일으키며 정류판(15)으로 유입된다. 유입된 물은 정류판(15)에서 조정되어 고속의 흐름이 된다. 그리고, 정류판(15)의 각 베인(18)에서 캐비테이션이 증폭되면서 증폭공간(23)으로 유입된다.

증폭공간(23)으로 유입된 물은, 어느 정도 넓어지면서 고속으로 격자판(16)을 통과하여 더욱 캐비테이션이 증폭되면서 충돌공간(22A)에 유입된다. 그리고, 그 충돌공간(22A)에서 2개의 물의 흐름이 심하게 충돌하여 기포가 소멸되기도 하고, 새롭게 발생하기도 하여 더욱 캐비테이션이 증폭되면서 주위로 넓어진다. 넓어진 물은, 속도를 유지하면서 지지판(21)을 통과하여 환류공간(22B)으로 유입된다. 이 지지판(21)에 의해서도, 캐비테이션이 증폭된다. 더욱이, 격자판(16)의 주위로부터 증폭공간(23)으로 환류되고, 정류판 지지용 격자판(17)의 주위로부터 스크류(3)의 뒤쪽으로 환류된다. 이 때도, 물의 환류속도는 어느 정도의 속도로 유지되어 격자판(16) 및 정류판 지지용 격자판(17)을 통과할 때, 캐비테이션이 증폭된다. 스크류(3)의 뒤쪽으로 환류한 물은 다시 스크류(3)에서 정류판(15)쪽으로 토출되어 상기 동작을 반복한다.

저류조(2)내의 기포가 지나치게 상승한 경우에는, 자동 에어 누출장치(6)에 의해 에어 누출이 실시되어, 내부기압이 저감된다.

상기 동작이 연속적으로 실시됨으로써, 차례로 저류조(2) 전영역이 캐비테이션의 기포로 충만되어 간다. 그리고, 대량으로 발생하여 저류조(2)내로 충만된 기포는 동시에 대량으로 파괴된다. 이 결과, 저류조(2)내의 전역이 기포의 파괴에 의해 고온(5000∼10000℃), 고압의 상태, 충격파나 초음파가 충만한 상태가 된다. 이 상태를 설정시간 만큼 유지시킨다. 또한, 이 설정시간은 미생물(세균이나 바이러스 등)이나 유해물질 등의 차이에 맞게 설정된다.

이것에 의해, 수중의 세균 등의 미생물이 사멸된다. 더욱이, 곰팡내를 갖는 물질인 디오스민이나, 악취물질인 아민류, 알킬아민류(트리메틸아민, 디메틸아민, 메틸아민 등)이나, 유기염소 화합물이나, 다이옥신이나, 농약류(시마딘이나 벤티오카브(benthiocarb) 등)이나, 플론(flon)류(CFC-113, HCFC-225ca, HCFC-225cb 등)등이 차례대로 분해되어 간다.

또한, 클러스터(cluster)(수분자의 파괴)가 분쇄된다. 더욱이, 유지류, 생활배수나 공장배수 등에 포함된 물질로서 환경에 악영향을 주는 물질도 분해된다.

[효과]

이상과 같이, 저류조(2)내에 구비된 스크류(3) 및 캐비테이션 증폭기구(4)에 의해, 저류조(2)내의 물을 환류시키면서, 캐비테이션을 발생, 증폭시키기 때문에, 단시간내에 저류조(2)내 영역으로 캐비테이션에 의한 기포를 충만시킬 수 있다.

이 결과, 대량의 물을 단시간으로 효율적으로 또한 확실하게 처리할 수 있도록 된다.

[제2실시형태]

계속하여, 본 발명의 제2실시형태에 대해서, 도 6을 기초로 설명한다.

본 실시형태는, 하천, 댐, 호수와 늪, 수영장 등의 수질이 악화된 물 또는 수질을 개량하고자 하는 물을 취하여, 그 수질을 개량하는 수질 개량 시스템이다.

본 실시형태에 관한 수질 개량 시스템(25)은 도 6에 나타난 바와 같이 주로, 수질이 악화된 물을 취하여 순환시키는 물 순환기구(26)와, 이 물 순환기구(26)의 물 순환경로중에 설치된 수질 개량 장치(27)로 구성되어 있다.

물 순환기구(26)는, 하천 등과 수질 개량 장치(27)를 접속하여 설치되고, 수질이 악화된 물을 수질 개량 장치(27)내에 설치된 2개의 공급배관(28)과, 수질 개량 장치(27)와 하천 등을 접속하여 설치되고 수질 개량 장치(27)에서 처리된 후의 물을 하천 등으로 되돌리는 1개의 환류배관(29)과, 상기 2개의 공급배관(28)에 각각 설치되고 각 공급배관(28)의 유로를 적절하게 개폐하는 자동 개폐밸브(30)와, 환류배관(29)에 설치되고 완전한 닫힘에서 완전한 열림까지 열림정도를 바꾸어 순환수량을 조정하는 자동 열림정도 조정밸브(31)와, 공급배관(28) 또는 순환배관(29)에 접속하여 설치되고 하천 등으로부터 물을 취하여 순환시키는 순환 펌프(도시되지 않음)로 구성되어 있다.

수질 개량 장치(27)는, 상기 제1실시형태의 수질 개량 장치(1)와 거의 동일하다. 구체적으로는, 공급배관(28)이 저류조(2)에 2개 접속되어 있는 점 및 격자책(33)의 구조 이외에는, 상기 제1실시형태와 동일하다. 수질 개량 장치(1)의 각 공급관(7) 대신에 공급배관(28)이 저류조(2)에 접속되어 있다. 또한, 배출관(8) 대신에 환류배관(29)이 저류조(2)에 접속되어 있다.

격자책(33)은, 제1실시형태의 수질 개량 장치(1)의 격자책(24)의 각 부재에 더하여 격자판(34)이 설치되어 있다. 이 격자판(34)은, 2개의 스크류(3)로부터 토출되는 물이 서로 충돌하는 지점에 위치하고 있다. 즉, 이 격자판(34)은, 2개의 흐름의 물이 충돌하여 흐름이 심하게 변화하는 위치이고, 효율적으로 캐비테이션을 증폭시킨다.

수질개량 시스템(25)의 자동 개폐 밸브(30), 자동 열림정도 조정밸브(31), 순환펌프, 수질 개량 장치(27)의 각 구동모터(12) 등은, 상기 제어장치(도시되지 않음)에 접속되어 있다. 이 제어장치는 개량하고자 하는 물의 수질이나 오염의 정도 등에 따라 각 부분을 적절하게 제어한다. 구체적으로는, 순환펌프나 구동모터(12)의 회전속도, 자동 열림정도 조정밸브(31)의 열림정도, 자동 개폐 밸브(30)의 개폐시간 등이 적절히 제어되어, 물을 순환시키는 순환속도, 순환량, 수질 개량 장치(27)내에서 처리시간이 설정된다.

[동작]

이상과 같이 구성된 수질 개량 시스템(25)은, 상기 제어장치에 의해 다음과 같이 동작한다.

순환펌프가 작동되고, 공급배관(28)으로부터 하천 등의 물이 저류조(2)내에 취해진다. 저류조(2)내에 물이 머무르면 수질 개량 장치(27)가 동작된다. 이 수질개량 장치(27)내에서의 처리는 상기 제1실시형태와 동일하다. 이 수질 개량 장치(27)의 작동은 수질의 정도 등에 따라 적절한 시간동안 계속된다.

한편, 물의 순환방법으로서는, 연속적으로 흘리는 경우와 단속적으로 흘리는 경우가 있다. 물을 연속적으로 흘리는 경우는, 자동 개폐 밸브(30)를 열고, 자동 열림정도 조정밸브(31)의 열림정도를 조정한다. 필요한 경우에는, 순환펌프의 회전속도도 조정한다. 이것에 의해, 저류조(2)내로의 물의 유입량 및 저류조(2)로부터의 유출량을 조정하고, 수질 개량 장치(1)내에서 처리를 하면서, 조금씩 물을 바꾸어 넣는다. 이러한 유입, 유출량은 처리하는 물의 수질의 정도 등에 따라 적절히 설정된다.

또한, 물을 단속적으로 흘리는 경우는, 자동 개폐 밸브(30)를 열고, 자동 열림정도 조정밸브(31)의 열림정도를 시간에 따라 변화시킨다. 필요한 경우는, 순환펌프의 회전속도도 적절하게 변화시킨다. 이것에 의해, 물의 저류조(2)내로의 유입 및 유출과, 유입 등의 정지를 반복하여, 물을 단속적으로 흘린다. 이것에 의해, 수질 개량 장치(1)내에서 처리를 하면서 조금씩 물을 바꾸어 넣는다. 이 단속시간의 간격, 유입 및 유출량은 처리를 하는 물의 수질의 정도 등에 따라 적절히 설정된다.

[효과]

이것에 의해, 상기 제1실시형태와 같은 작용, 효과를 나타낼 수 있다.

또한, 대량의 물의 수질을 개량할 수 있다. 이 결과, 수질 개량 시스템(25)을 연속 회전시키는 것에 의해, 하천 등의 물 전체의 수질을 개선할 수 있다.

[제3실시형태]

계속하여, 본 발명의 제3실시형태에 대해서, 도 7을 참조하여 설명한다.

본 실시형태는, 상기 제2실시형태와 같이, 하천 등의 수질이 악화된 물을 취하여 그 수질을 개량하는 수질 개량 시스템이다.

본 실시형태의 수질 개량 시스템(41)은, 제2실시형태의 수질 개량 장치(27)를 직렬로 2개 합체하여 설치한 것이다.

본 실시형태의 수질 개량 장치(42)는, 대형의 저류조(43)에 4대의 구동 장치(44)가 설치되어 있다. 각 구동장치(44)는, 서로 대향하여 한쌍씩 설치되어 있다. 각 구동장치(44)에는 스크류(3)가 각각 설치되어 있다.

격자책(45)은 제2실시형태에 있어서의 격자책(33)을 2개 합체시켜 구성되어 있다. 즉, 가로세로로 3장씩의 격자판(46)을 조합하여 구성되어 있다.

이상과 같이 구성된 수질 개량 시스템(41)의 전체적인 동작은 상기 제2실시형태의 수질 개량 시스템(25)과 동일하다.

그리고, 본 실시형태의 수질 개량 시스템(41)에서는, 처리하는 물의 흐름에 대해서 직렬방향으로 2조의 스크류(3) 및 캐비테이션 증폭기구(4)를 설치하였기 때문에, 물을 연속적으로 흘리는 경우는, 상류쪽과 하류쪽에서 2단계의 처리가 실시되며, 물의 수질이 개량된다. 또한, 처리시마다 물을 바꾸어 넣는 경우는, 대형의 저류조(43)내에 저장된 물을 4장의 스크류(3)로 처리하고, 처리완료후에 물을 바꾸어 넣는다. 이것에 의해 1회의 교환으로 대량의 물을 처리한다.

[효과]

이것에 의해, 상기 제1 및 제2실시형태와 같은 작용, 효과를 나타낼 수 있다.

또한, 제2실시형태의 수질 개량 장치(27)를 직렬로 2개 합체하여 본 실시형태의 수질 개량 장치(42)를 구성하였기 때문에, 캐비테이션에 의해 기포를 대량으로 발생시킬 수 있고, 처리능력이 확대된다.

예를 들면, 수질 개량 장치(42)의 한 개의 스크류(3)에 의한 물의 송출량을 매분마다 9t으로 설계하였을 때, 수질 개량 장치(42)에서는 매분마다 36t의 송출량이 된다. 이 결과, 처리능력은 수질개량후의 물의 배출량으로 하여 매분당 0.5∼10t으로 확대할 수 있다.

[제1변형예]

상기 각 실시형태에서는, 캐비테이션 증폭기구(4) 등으로서 격자판(16), 정류판 지지용 격자판(17)등을 구비하여 구성하였지만, 정류판(15)에 대향하여 요철벽을 설계해도 좋다. 이 요철벽은, 그 표면에 요철이 설치되어 있고, 스크류(3)로부터 토출된 물을 표면의 요철에서 충돌하여 캐비테이션을 발생시키도록 되어 있다. 이 요철벽을 설치한 경우, 이 요철벽과 정류판(15)과의 사이에 격자판(16)을 설치해도 좋다. 요철벽의 표면의 요철은 물의 흐름중에 캐비테이션을 효율적으로 발생시키고, 또한 자기의 부식을 최소한으로 억제할 수 있도록 유체역학적 견지에서 설계하는 것이 바람직하다.

이것에 의해, 스크류(3)로부터 토출하여 정류판(15)에서 정류되어, 고속으로 요철벽의 표면에서 충돌하면, 이 표면을 따라 고속으로 흐르고, 정류판(15), 격자판(16) 등에서 발생한 캐비테이션을 증폭시킬 수 있다.

또한, 이 요철을 저류조(2, 43)의 안쪽면에 설치해도 좋다. 이 경우, 저류조(2, 43)내를 물이 순환할 때, 안쪽벽의 요철에 의해 캐비테이션을 증폭시킬 수 있다.

[제2변형예]

상기 각 실시형태에서는, 저류조(2) 등을 장방체(長方體)상 또는 입방체상으로 형성하였지만, 내부를 흐르는 물이 스무스(smooth)하게 순환할 수 있도록 내부형상을 유선형으로 해도 좋다. 이에 의해, 내부에서 물이 스무스하게 순환하고, 캐비테이션의 증폭을 조장할 수 있다.

[제3변형예]

상기 각 실시형태에서는 구동장치(11)의 동력원으로서, 구동모터(12)를 이용하였지만, 엔진 등의 다른 동력원을 이용해도 좋다.

[제4변형예]

상기 각 실시형태에서는, 격자판(16), 정류판 지지용 격자판(17) 등을 교차시킨 코(그물상 코)상으로 구성하였지만, 선재(線材)를 평행하게 설치한 격자상으로 해도 좋다.

또한, 상기 각 실시형태에서는, 격자판(16) 등의 망재(網材)를 한겹으로 하였지만, 코상 또는 격자상으로 한 망재를 이중이상으로 겹쳐서 격자판(16) 등을 구성해도 좋다. 선재를 부직포상으로 하여 격자판(16) 등을 구성해도 좋다.

더욱이, 격자판(16) 등을 구성하는 망재나 선재에, 다수의 돌기 물질을 설치하여 캐비테이션의 발생효율을 높이도록 해도 좋다.

격자판(16), 정류판 지지용 격자판(17) 등의 형상은, 그것들이 설치된 저류조(2) 등의 내부형상에 맞게 사각형으로 구성하였지만, 삼각형 등의 다른 다각형이나 원형 등의 다른 형상이어도 좋다. 스크류(3)에 의해 만들어진 유로에서 캐비테이션을 발생시킬 수 있는 형상이라면 좋다.

[제5변형예]

상기 각 실시형태에서는, 수질 개량 장치(1) 등을 캐비테이션의 기포에 의한 세균 등의 미생물의 제거, 유해물질 등의 분해, 클러스터(수분자의 덩어리)의 분쇄, 유지류의 분해 등에 이용되었지만, 이들 이외에 (1)음료수·식품가공수의 개질, (2)어개류(魚介類)의 양식용 양질 천연수 제조, (3)의약수, 약액·화장수 등의 수질 개선, (4)농업에 있어서 각종 용도로 이용되는 농업용수, 축산에 있어서 가축의 음료수 등의 각종 용도로 이용되는 축산용수 등에 이용될 수 있다.

[제6변형예]

상기 각 실시형태에서는, 구동장치(11)의 구동모터(12)를 저류조(2)의 바깥쪽에 설치하였지만, 구동모터(12)를 포함하여 구동장치(11) 전체를 방수성을 갖게 한 단체(單體)의 부재로서 구성하고, 저류조(2)내에 가라앉혀도 좋다. 또한, 하천, 호수와 늪 등에 직접 가라앉혀도 좋다.

[제7변형예]

상기 각 실시형태에서는, 구동장치(11)의 스크류(3)를 종형으로 하였지만, 횡형으로 해도 좋다.

[제8변형예]

상기 제3실시형태에서는, 수질 개량 장치(42)를 제2실시형태의 수질 개량 장치(27)를 직렬로 2개 설치하여 구성하였지만, 병렬로 2개 설치해도 좋다. 또한, 2개 이상의 수질 개량 장치(27)를 직렬 또는 병렬로 설치해도 좋다.

병렬로 설치한 경우에는, 대량의 물을 병행하여 단시간으로 처리할 수 있다. 직렬로 설치한 경우에는, 설치한 장치의 수만큼, 단계적으로 캐비테이션에 의한 처리가 실시되고, 단계적으로 수질을 향상시킬 수 있다.

이러한 수질 개량 장치의 배열방향 및 설치수는 처리하고자 하는 물의 양 및 요구되는 청정도에 맞게 적절히 설정한다.

[제9변형예]

상기 각 실시형태 및 각 변형예에서는, 물을 순환시키는 수단으로서 스크류(3)를 이용하였지만, 이 스크류(3) 대신에, 터빈형 펌프나 용적형 펌프 등을 이용해도 좋다. 또한, 터빈형 펌프나 용적형 펌프 등의 경우에는, 캐비테이션이 별로 발생하지 않기 때문에, 주로 정류판(15)이나 격자판(16)등이 캐비테이션을 발생, 증폭시키게 된다.

[제10변형예]

상기 각 실시형태 및 각 변형예에서는, 저류조(2)를 설치하고, 그 중에서 캐비테이션을 발생시켜 수질 개량을 실시하도록 하였지만, 저류조(2)를 설치하지 않아도 좋다. 이 경우는, 수질을 개량하고자 하는 물을 순환시키는 물 순환기구와, 이 물 순환기구의 물 순환경로중에서 설치된 펌프와, 상기 물 순환경로에 하나 또는 복수 설치된 정류판 또는 격자판을 구비하여 수질 개량 시스템을 구성한다. 펌프는 터빈형 펌프이어도 용적형 펌프이어도 좋다. 또한, 정류판 또는 격자판은 상기 펌프의 상류쪽에 설치되어도, 하류쪽에 설치되어도, 양쪽에 설치되어도 좋다. 정류판 또는 격자판의 설치수는 필요하면 캐비테이션의 발생량 등의 조건에 맞게 한장 또는 2장이상 설정한다.

이 구성에 의해, 펌프에서 하천 등의 물이 물 순환기구의 물 순환경로중에서 환류되고, 정류판 또는 격자판에서 캐비테이션을 발생시킨다. 이 캐비테이션에 의해 환류수의 수질이 개량되어 원래의 하천 등으로 되돌린다.

이것에 의해, 수질 개량 시스템 전체를 소형화할 수 있음과 동시에, 하천이나 수영장 등의 근방에 자리를 차지하지 않도록 용이하게 설치할 수 있도록 된다.

이상과 같이, 본 발명의 수질 개량 장치는, 하천, 댐, 호수와 늪, 수영장 등의 수질개선에 이용하여 유용하다. 또한 수중의 세균, 곰팡내, 악취의 제거나, 유기염소 화합물, 다이옥신, 농약류(시마딘이나 벤티오카브 등), 플론류 등의 제거에 이용되어 유용하다. 더욱이, 이외에도 클러스터(수분자의 덩어리)의 분쇄에 이용하여 유용하다.

Claims (8)

1. 캐비테이션에 의해 발생하는 수중의 기포가 파괴될 때 일어나는 고온, 고압, 충격파, 초음파 등에 의해 수질을 개량하는 수질 개량 장치에 있어서,

   수중에서 회전하여 캐비테이션을 발생시키는 스크류와,

   이 스크류에 의해 생긴 물의 유로(流路)에 설치되며 스크류로부터 토출되는 수중의 캐비테이션을 증폭시키는 캐비테이션 증폭기구를 구비한 것을 특징으로 하는 수질 개량 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 캐비테이션 증폭기구가,

   상기 스크류의 전면에 설치되고 스크류로부터 토출되는 물을 정류함과 동시에 그 물의 흐름중에 감압 부분을 만들어 더욱 캐비테이션을 발생시키는 정류판과,

   이 정류판에 의해 정류되어 토출되는 물의 흐름중에 감압 부분을 만들어 더욱 캐비테이션을 발생시키는 격자판으로 구성된 것을 특징으로 하는 수질 개량 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 캐비테이션 증폭기구가,

   상기 스크류의 전면에 설치되고 스크류로부터 토출된 물을 정류함과 동시에 그 물의 흐름중에 감압 부분을 만들어 더욱 캐비테이션을 발생시키는 정류판과,

   이 정류판에 대향하여 설치됨과 동시에 그 표면에 요철이 설치되고 정류판에서 정류되어 토출되는 물이 충돌할 때 상기 요철에서 더욱 캐비테이션을 발생시키는 요철벽으로 구성된 것을 특징으로 하는 수질개량장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 캐비테이션 증폭기구가,

   상기 스크류의 전면에 설치되고 스크류로부터 토출되는 물을 정류함과 동시에 그 물의 흐름 중에 감압 부분을 만들어 더욱 캐비테이션을 발생시키는 정류판과,

   이 정류판에 대향하여 설치됨과 동시에 정류판에 의해 정류되어 토출되는 물의 흐름 중에 감압 부분을 만들어 더욱 캐비테이션을 발생시키는 격자판과,

   이 격자판에 대향하여 설치됨과 동시에 그 표면에 요철이 설치되고 상기 격자판으로부터 토출하는 물이 충돌할 때 상기 요철에서 더욱 캐비테이션을 발생시키는 요철벽으로 구성된 것을 특징으로하는 수질 개량 장치.
5. 캐비테이션에 의해 발생하는 수중의 기포가 파괴될 때 발생하는 고온, 고압, 충격파, 초음파 등에 의해 수질을 개량하는 수질 개량 장치에 있어서,

   수중에서 회전하여 캐비테이션을 발생시키는 스크류를 서로 대향시켜서 한쌍으로 회전가능하게 설치하고, 또한 이와 함께 각 스크류의 한쪽 또는 양쪽이 만든 물의 유로에 청구항 제1항 또는 제2항에 기재된 캐비테이션 증폭기구를 설치하고,

   상기 각 스크류로부터 토출된 물을 상기 캐비테이션 증폭기구에서 증폭시킨 후 서로 충돌시켜 더욱 캐비테이션을 증폭시키는 것을 특징으로 하는 수질개량장치.
6. 제1항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서, 상기 스크류 대신에, 펌프를 설치한 것을 특징으로 하는 수질 개량 장치.
7. 수질을 개량하고자 하는 물을 순환시키는 물 순환기구와,

   이 물 순환기구의 물 순환경로중에서 1 또는 복수개 설치된 상기 제1항 내지 제6항의 어느 한 항의 수질 개량 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 수질 개량 시스템.
8. 수질을 개량하고자 하는 물을 순환시키는 물 순환기구와,

   이 물 순환기구의 물 순환경로중에 설치된 펌프와, 상기 물 순환경로중 상기 펌프의 상류쪽 또는 하류쪽의 한쪽 또는 양쪽에, 하나 또는 복수개 설치된 정류판 또는 격자판을 구비한 것을 특징으로 하는 수질 개량 시스템.