KR200354655Y1 - 하천의 용존산소량 증가를 위한 공기공급장치 - Google Patents

하천의 용존산소량 증가를 위한 공기공급장치 Download PDF

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KR200354655Y1
KR200354655Y1 KR20-2004-0006963U KR20040006963U KR200354655Y1 KR 200354655 Y1 KR200354655 Y1 KR 200354655Y1 KR 20040006963 U KR20040006963 U KR 20040006963U KR 200354655 Y1 KR200354655 Y1 KR 200354655Y1
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Abstract

본 고안은 하천에 산소를 인공적으로 공급하여 용존산소량을 높이는 공기공급장치에 관한 것으로, 내측에 상하이동공간이 형성되고 길이방향을 따라 이루어진 가이드라인을 갖춘 한쌍의 포스트를 포함하는 지지구조물; 상기 상하이동공간으로 내삽되어 상기 가이드라인을 따라 상하로 이동가능하게 고정되는 고정대와, 이 고정대가 하천의 수위변화를 쫓아 상하로 이동되도록 부력을 제공하는 부력부재와, 내측에 공간부가 형성되고 고정축부를 매개로 상기 고정대와 회전가능하게 연결된 회전축부와, 이 회전축부의 외주면에서 상기 고정축부를 중심으로 방사되게 형성된 연결대와, 연결대의 단부에 유수의 저항을 받도록 부착되는 판형상의 날개부로 구성된 수차; 이극(異極)이 상호 마주하도록 이격되게 배치되어 상기 회전축부의 회전운동과 더불어 회전되도록 상기 공간부에 내삽되는 영구자석과, 이 영구자석의 이격공간 사이에 배치되도록 상기 고정대에 양단이 고정대는 통전고리와, 이 통전고리와 통전되어 상기 통전고리로 유도된 전기를 정류하는 정류부로 구성된 발전부; 및 발전부로부터 유입된 전기를 변압하는 변압기와, 변압기로부터 유입된 전기로 충전지를 충전시키는 충전기와, 충전지와, 충전지로부터 공급된 전기로 공기를 흡입하도록 구동되는 펌프와, 일단은 펌프와 연통되고 타단은 흡입된 공기가 수중에 배기되도록 배치되는 배기관으로 구성된 기포발생부;로 이루어진 것이다.

Description

하천의 용존산소량 증가를 위한 공기공급장치{Feeders for increasing DO in rivers}
본 고안은 하천에 산소를 인공적으로 공급하여 용존산소량을 높이는 공기공급장치에 관한 것이다.
산업발전과 더불어 크게 문제시 되는 하천오염은 하루빨리 풀어야 할 시급한 과제이다. 하지만, 폐수 및 생활하수와 같이 하천오염에 직접적인 원인이 되는 물질의 유입을 차단하는 방법 이외에는 별다른 대책이 없는 실정이다. 또한, 고의 또는 사고로 인해 일단 오염물질의 방류가 이루어지면 이를 되돌릴 수도 없으므로 오염물질을 빠르게 수거하거나 자연정화가 되길 기다리는 것이 최선이었다.
한편, 하천의 오염이 진행되면 수온상승과 더불어 오염물질을 섭취하는 미생물들이 크게 번식하여 하천의 용존산소량이 감소된다. 용존산소량의 감소는 곧바로 수중생물들의 감소로 이어져 오염의 악순환을 거듭하게 된다. 따라서, 하천이 오염되면 오염물질의 제거와 더불어 산소를 공급하는 일이 우선적으로 이루어져야한다.
따라서, 오염이 잦은 지역에 산소를 지속적으로 공급할 수 있는 기술이 요구되고 있다. 하지만, 하천에 인공적으로 산소를 공급하기 위해서는 산소공급을 위한 펌프를 구동시킬 수 있는 전기공급이 있어야 하는데, 하천의 상류나 전기공급이 용이하지 못한 내륙지방에는 하류나 외부로부터 전선을 끌어와 써야하는 불편이 있으며, 공공전원을 사용해야하는 비용부담의 문제가 있었다.
이에 본 고안은 상기와 같은 문제를 해소하기 위해 안출된 것으로, 내륙 산간지방의 상류하천 또는 오염이 잦은 하천에 설치되어 별도의 전원공급없이도 반영구적으로 활용될 수 있고, 하천으로의 지속적인 산소공급으로 인해 오염방지 및 오염된 하천정화에 일조할 수 있도록 하는 하천의 용존산소량 증가를 위한 공기공급장치를 제공함에 목적이 있다.
도 1은 본 고안에 따른 공기공급장치의 설치모습을 도시한 도면이고,
도 2는 본 고안에 따른 수차와 지지구조물 간의 결합관계를 보이기 위해 분해 도시한 도면이고,
도 3은 본 고안에 따른 수차의 회전축부를 분해 도시한 도면이고,
도 4은 도 1의 A-A'선에 따라 절개된 부분적인 단면을 도시한 도면이다.
- 첨부도면의 주요부분에 대한 용어설명 -
100 ; 수차
110 ; 회전축부 120 ; 날개부
121 ; 연결대 130, 130' ; 고정대
131, 131' ; 고정축부 132, 132' ; 부력부재
141, 142 ; 방수부재 150 ; 정류부
161, 161' ; 영구자석 162 ; 통전고리
163 ; 통전부재 200 ; 지지구조물
211, 212 ; 포스트 211a ; 상하이동공간
211b ; 가이드라인 213 ; 덮개
220 ; 관 300 ; 기포발생부
310, 310' ; 변압기 320 ; 충전기
330 ; 충전지 340 ; 펌프
341, 342, 343, 344 ; 배기관 342a ; 배기구
350 ; 공기이동라인 352 ; 통전부재
353 ; 흡입관 354 ; 전선부재
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안은,
내측에 상하이동공간이 형성되고 길이방향을 따라 이루어진 가이드라인을 갖춘 한쌍의 포스트를 포함하는 지지구조물;
상기 상하이동공간으로 내삽되어 상기 가이드라인을 따라 상하로 이동가능하게 고정되는 고정대와, 이 고정대가 하천의 수위변화를 쫓아 상하로 이동되도록 부력을 제공하는 부력부재와, 내측에 공간부가 형성되고 고정축부를 매개로 상기 고정대와 회전가능하게 연결된 회전축부와, 이 회전축부의 외주면에서 상기 고정축부를 중심으로 방사되게 형성된 연결대와, 연결대의 단부에 유수의 저항을 받도록 부착되는 판형상의 날개부로 구성된 수차;
이극(異極)이 상호 마주하도록 이격되게 배치되어 상기 회전축부의 회전운동과 더불어 회전되도록 상기 공간부에 내삽되는 영구자석과, 이 영구자석의 이격공간 사이에 배치되도록 상기 고정대에 양단이 고정대는 통전고리와, 이 통전고리와 통전되어 상기 통전고리로 유도된 전기를 정류하는 정류부로 구성된 발전부; 및
발전부로부터 유입된 전기를 변압하는 변압기와, 변압기로부터 유입된 전기로 충전지를 충전시키는 충전기와, 충전지와, 충전지로부터 공급된 전기로 공기를 흡입하도록 구동되는 펌프와, 일단은 펌프와 연통되고 타단은 흡입된 공기가 수중에 배기되도록 배치되는 배기관으로 구성된 기포발생부;
로 이루어진 것이다.
이하 본 고안을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 고안에 따른 공기공급장치의 설치모습을 도시한 도면이고, 도 2는 본 고안에 따른 수차와 지지구조물 간의 결합관계를 보이기 위해 분해 도시한 도면이고, 도 3은 본 고안에 따른 수차의 회전축부를 분해 도시한 도면인바 이를 참조하여 설명한다.
본 고안은 하천의 횡단방향으로 설치되는 지지구조물(200)과, 이 지지구조물(200)과 유동가능하게 고정되어서 하천의 유력으로 회전되는 수차(100)와, 수차(100)의 회전에너지를 전기에너지로 변환시키는 발전부와, 발전부로부터공급된 전기를 동력원으로 하여 외부로부터 공기를 흡입하여 하천의 수중으로 배기하는 기포발생부(300)로 이루어진다.
상기 지지구조물(200)은 하천의 소정위치에서 상호 이격되게 설치되는 한쌍의 포스트(211, 212)와, 포스트(211, 212)와 기포발생부(300) 간을 연통하는 관(220)으로 구성된다.
상기 포스트(211, 212)의 이격공간으로는 수차(100)가 배치되며, 수차(100)가 하천의 수위변화에 수동적으로 승강될 수 있도록 상기 포스트(211, 212)의 상호 대향면에 가이드라인(211b)이 형성된다. 또한, 상기 가이드라인(211b)을 따라 수차(100)의 고정대(130, 130')가 삽입되어 이동되도록 내측에 상하이동공간(211a)이 형성되는데, 이는 수차(100)를 설명하면서 보다 상세히 기술하겠다.
상기 관(220)은 둘이상의 수차(100, 100')가 구비될 경우 이들을 각각 지지하는 포스트(211, 212)를 상호 연결시키는 한편, 상기 수차(100, 100')의 운동으로부터 발전되는 전기를 기포발생부(300)로 제공하는 전선부재(354)와, 기포발생부(300)로부터 제공되는 공기를 배기관(341, 342, 343, 344)으로 인도하는 공기이동라인(350)을 감싸 보호하는 기능을 수행한다.
상기 수차(100)는 지지구조물(200)을 중심으로 하천을 상류와 하류로 구분할 때, 상류로부터 유입되어 상기 지지구조물(200)을 거처 하류로 방류되는 하천수의 유력으로 회전되도록 된 것이다. 이를 위해, 상기 수차(100)는 지지구조물(200)과의 고정을 위한 고정대(130, 130')와, 이 고정대(130, 130')의 고정축부(131, 131')를 매개로 회전되는 회전축부(110)와, 상기 고정축부(131, 131')와회전축부(110)의 연결지점을 중심으로 회전축부(110)의 외면에 방사되게 형성된 연결대(121)와, 이 연결대(121)의 단부에 부착된 날개부(120)로 구성되며, 하천의 수위변화에 따라 수차(100)가 상하로 승강되도록 부력을 제공하는 부력부재(132, 132')가 더 포함된다.
상기 부력부재(132, 132')는 상기 고정대(130, 130')에 연결되며 상기 포스트(211, 212)에 형성된 상하이동공간(211a)으로 유동가능하게 삽입된다. 이때, 상하이동공간(211a)을 따라 이동되는 고정대(130, 130')와 회전축부(110) 간의 연결이 수차(100)의 상하이동에 간섭을 주지 않는 동시에 이동방향을 가이드하도록 상기 고정축부(131, 131')가 관통되는 가이드라인(211b)이 형성됨은 앞서 기술된 바 있다.
계속해서, 상기 고정대(130, 130')는 상기 포스트(211, 212)의 각 상하이동공간(211a)에 내삽되며 그 대향면에는 각각 고정축부(131, 131')가 돌출된다. 이때, 상기 고정축부(131, 131')는 상기 회전축부(110)의 양측면으로 각각 회동가능하게 삽입되어 고정되며, 회전축부(110)의 회전 시 발생되는 마찰력을 최소화하고 하천수의 유입을 차단하기 위해 베어링의 기능을 겸한 방수부재(141, 142)가 더 구비되는 것이 바람직하다.
상기 회전축부(110)은 내측에 공간부가 형성된 원통형으로 양측면이 상기 고정대(130, 130')와 각각 연결된다. 한편, 덮개(111)는 상기 방수부재(142) 및 고정축부(131)가 삽입되어 고정되도록 관통구멍이 형성되고, 상기 회전축부(110)의 개구된 일면을 개폐하는 기능을 한다. 상기 공간부로는 발전에 필요한영구자석(161, 162)이 내삽되는데, 상기 덮개(111)는 이러한 영구자석(161, 162)의 출입이 가능하도록 기능적으로 더 포함될 수 있는 것이다.
상기 연결대(121) 및 날개부(120)는 하천수의 유력에 저항되도록 회전축부(110)의 외주면을 따라 배치된다. 즉, 타단에 상기 날개부(120)가 부착된 상기 연결대(121)는 상기 고정축부(131, 131')를 중심으로 방사되도록 되어, 하천수가 상기 날개부(120)를 밀어내면서 회전축부(110)가 회전될 수 있도록 된다.
도 1에 도시된 화살표 중 실선은 상류로부터 유입되는 하천수의 유향을 표시하며, 점선은 하천수의 유향에 따른 수차(100)의 회전방향을 표시한다.
상기 발전부는 영구자석(161, 161')과, 통전고리(162)와, 정류부(150)로 구성된다.
상기 영구자석(161, 161')은 일정공간 내에 자기장을 발생시키는 것으로, 상기 회전축부(110)의 공간부에 내삽되며, 회전축부(110)의 회전에 따라 함께 회전되도록 된다. 이때, 상기 영구자석은 서로 다른 극성인 이극(異極)끼리 마주보도록 이격되게 배치되어 상기 이격공간 내에 일정한 자기장이 발생되도록 된다.
상기 통전고리(162)는 상기 영구자석(161, 161')의 내측에 배치되어 영구자석(161, 161')의 회전에 따라 상대회전 하게 되고, 이로인해 통전고리(162)에는 유도전류가 발생된다. 한편, 상기 통전고리(162)는 통전부재를 매개로 상기 정류부(150)와 연결되며, 발생된 유도전류는 상기 정류부(150)로 유입된다.
상기 정류부(150)는 교류형태로 유입되는 유도전류를 직류로 변환하며 전류의 흐름을 정류하는 곳으로, 주지된 직류발전기의 구조가 그대로 적용될 수 있으며, 여기서는 정류부(150)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
결과적으로, 상류로부터 유입된 하천수는 날개부(200)를 통해 수차(100)를 회전시키게 되고, 이렇게 회전된 수차(100)는 상기 회전축부(110)에 내장된 영구자석(161, 161')을 회전시켜 상기 통전고리(162)에 유도전류를 발생시키며, 이렇게 발생된 유도전류는 정류부(150)로 유입되어 직류전류로 정류된다.
도 4은 도 1의 A-A'선에 따라 절개된 부분적인 단면을 도시한 도면인바, 이를 참조하여 설명한다.
상기 기포발생부(300)는 지상에서 관리할 수 있도록 하천유역에 배치되며, 관리자는 기포발생부(300)에 구비된 도어(301)를 통해 내부관리를 할 수 있도록 된다. 한편, 상술된 바와 같이, 상기 관(220)으로 보호되는 전선부재(354)를 통해 발전부로부터 제공되는 전기를 공급받는 한편, 흡입된 공기를 상기 관(220)으로 보호되는 공기이동라인(350)을 통해 배기관(341, 342, 343, 344)으로 제공하게 된다.
상기 기포발생부(300)는 변압기(310, 310')와, 이 변압기(310, 310')로부터 제공된 전기로 충전지(330)를 충전시키는 충전기(320)와, 충전지(330) 및 충전지(330)로부터 제공된 전기를 동력원으로 하여 외부로부터 공기를 흡입하여 배기하는 펌프(340)로 구성된다. 또한, 수중에 배치되어 펌프(340)로부터 배출되는 공기를 하천의 수중으로 배기하는 배기관(341, 342, 343, 344)이 더 포함된다.
상기 변압기(310, 310')는 상기 발전부로부터 공급된 전기를 받아 충전기(320)의 구동에 요구되는 전압으로 변압한 후, 이를 지속적으로 안정되게 공급할 수 있도록 하는 것이다.
상기 충전기(320) 및 충전지(330)는 변압기(310, 310')로부터 공급된 전기를 받아 구동되면서 상기 펌프(340)의 구동에 필요한 전기를 안정적으로 공급한다. 일반적으로 상기 충전기(320) 및 충전지(330)는 다양하게 변형실시될 수 있으며, 그 내부구조는 본 고안의 권리범위가 아니므로 여기서는 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 펌프(340)는 외부로부터 공기를 흡입하여 배기관(341, 342, 343, 344)을 통해 수중에 배기하도록 된 것으로, 일반적으로 공기를 흡입하여 배출할 수 있는 구조로 된 기기라면 모두 적용될 수 있으며, 이에대한 구체적인 설명 또한 여기서는 생략하기로 한다.
상기 배기관(341, 342, 343, 344)은 펌프(340)와 공기이동라인(350)을 매개로 연통되게 연결되어 수중에서 펌프(340)로부터 제공되는 공기가 기포형태로 배기될 수 있도록 통로기능을 수행한다. 따라서, 펌프(340)의 용량에 따라 다수의 배기관 라인을 형성시켜 보다 넓은 범위에서 공기가 공급되도록 할 수 있다. 한편, 배기관(341, 342, 343, 344)에는 다수의 배기구(342a)이 형성되며, 이곳으로 직경이 최소화된 기포가 방출된다.
한편, 흡입관(353)은 지지구조물(200)에 탑재된 펌프(340)가 공기를 흡입할 수 있도록 펌프(340)와 외부를 연통시키는 것이다.
미설명된 인출부호 "303"은 통공덮개로, 지지구조물(200) 내에 탑재되어 외관상 드러나지 않도록 탑재된 기포발생부(300)가 외부와의 연통이 가능하도록 통공시키며, 기포발생부(300)에 파손을 가할 수 있는 물체들이 기포발생부(300)의 각구성요소들을 훼손시키지 못하도록 보호한다.
미설명된 인출부호 "352"는 제2통전부재로, 충전지(330)와 펌프(340)를 상호 통전시킨다.
미설명된 인출부호 "213"은 덮개로, 상방으로 개구된 상하이동공간(211a)을 폐구한다.
이상 상기와 같은 본 고안에 따르면, 자연적으로 발생되는 하천수의 유력을 이용하여 발전되고, 이렇게 발전된 전기는 충전지에 충전시킨 후 외부로부터 공기를 흡입하여 수중으로 배기하는 펌프의 동력원으로 활용함으로서, 고장이 발생되지 않는 한 별도의 전원공급없이도 반영구적으로 이용할 수 있음은 물론 잦은 관리도 불요하므로, 산간 내륙지방과 같이 전원을 끌어다쓰기 곤란한 지역의 하천이나 상습오염 지역의 하천에 지속적인 산소공급을 이루어 오염방지 및 오염된 하천의 정화를 이룰 수 있게 된다.

Claims (1)

  1. 내측에 상하이동공간이 형성되고 길이방향을 따라 이루어진 가이드라인을 갖춘 한쌍의 포스트를 포함하는 지지구조물;
    상기 상하이동공간으로 내삽되어 상기 가이드라인을 따라 상하로 이동가능하게 고정되는 고정대와, 이 고정대가 하천의 수위변화를 쫓아 상하로 이동되도록 부력을 제공하는 부력부재와, 내측에 공간부가 형성되고 고정축부를 매개로 상기 고정대와 회전가능하게 연결된 회전축부와, 이 회전축부의 외주면에서 상기 고정축부를 중심으로 방사되게 형성된 연결대와, 연결대의 단부에 유수의 저항을 받도록 부착되는 판형상의 날개부로 구성된 수차;
    이극(異極)이 상호 마주하도록 이격되게 배치되어 상기 회전축부의 회전운동과 더불어 회전되도록 상기 공간부에 내삽되는 영구자석과, 이 영구자석의 이격공간 사이에 배치되도록 상기 고정대에 양단이 고정대는 통전고리와, 이 통전고리와 통전되어 상기 통전고리로 유도된 전기를 정류하는 정류부로 구성된 발전부; 및
    발전부로부터 유입된 전기를 변압하는 변압기와, 변압기로부터 유입된 전기로 충전지를 충전시키는 충전기와, 충전지와, 충전지로부터 공급된 전기로 공기를 흡입하도록 구동되는 펌프와, 일단은 펌프와 연통되고 타단은 흡입된 공기가 수중에 배기되도록 배치되는 배기관으로 구성된 기포발생부;
    로 이루어진 것을 특징으로 하는 하천에 산소를 공급하는 자가발전식 하천취입보.
KR20-2004-0006963U 2004-03-15 2004-03-15 하천의 용존산소량 증가를 위한 공기공급장치 KR200354655Y1 (ko)

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KR100893181B1 (ko) 2009-01-08 2009-04-15 (주)한국건설엔지니어링 낙차를 이용한 폭기장치
KR101005842B1 (ko) 2010-04-13 2011-01-05 주식회사 도우엔지니어즈 하천환경정화기구

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