KR20040032133A

KR20040032133A - 수력을 이용한 하천의 수질정화장치

Info

Publication number: KR20040032133A
Application number: KR1020040019670A
Authority: KR
Inventors: 김원일
Original assignee: 김원일
Priority date: 2004-03-23
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2004-04-14
Also published as: KR100555594B1

Abstract

본 발명은 수력을 이용한 하천의 수질정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하천의 유속에 의해 회전하는 임펠러를 통해 외부의 공기를 장치실 내부로 유입시키고, 유입된 공기는 다시 하천으로 재배출시킴으로써, 하천으로 배출된 공기가 수중의 용존 산소량을 증대시켜 수질오염을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 수력외 별도의 동력없이 공기의 유입 및 유출이 가능하여 에너지 손실을 방지할 수 있는 수질정화장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 전면은 개방되어져 있고 후면에는 스크린(101)이 장착되어져 있되 그 중심에는 한쌍의 고정플레이트(102)(102')에 의해 임펠러(10)의 제 1 샤프트(20)가 고정되어져 있는 임펠러실(100);이 공기 투입구(201)가 형성된 장치실(200) 양측으로 형성되어져 있되, 상기 장치실(200)과 각 임펠러실(100)에는 일단으로 임펠러실(100)의 제 1 샤프트(20)와 맞물린 베벨기어부(30)가 형성되고 타단으로는 장치실(200)의 크랭크부(40)와 맞물린 스퍼기어부(50)가 형성된 제 2 샤프트(60)가 관통되어져 있고, 상기 제 2 샤프트(60)의 스퍼기어부(50)와 연결된 크랭크부(40)에는 공기를 유입, 유출케하는 실린더부(70)가 장착되어져 있음을 특징으로 하는 수력을 이용한 하천의 수질정화장치가 제공된다.

Description

수력을 이용한 하천의 수질정화장치{The device of wastewater purification in stream for hydraulic power}

일반적으로 도시 인근의 하천은 오폐수의 유입이나 자정작용의 상실로 용존 산소량이 저하되고, 그로 인하여 하천에 서식하는 어패류가 사멸하거나 유기물 등이 수중에 잔류하게 되어 수질 오염을 악화시키고 있는 실정이다.

근래들어 상기와 같은 수질 오염을 방지하기 위한 여러가지 방안이 제시되고 있는데, 그 중에서도 대표적인 몇 가지 방안을 살펴보면,

먼저 인공어초를 이용한 수질정화방법으로, 수생식물의 생육을 용이하게 하기 위해 콘크리트 블록 등과 같은 인공어초를 수중에 설치하여 인공어초에서 자라는 수생식물의 분해, 흡수 기능과 침전작용을 이용함으로써, 수중 오염은 저하시키고, 용존 산소량은 증대시키고자 하는 방법이다. 하지만 상기와 같은 방법은 오염된 수중에서 수생식물을 번생시키기는 것 자체가 어려울 뿐만 아니라 수생식물에의한 정화효과가 미미하여 수질개선이 힘든 실정이다.

폭기장치를 이용한 수질정화방법은 보, 낙차공 등에 의한 2차적 폭기가 아닌 인위적인 폭기장치를 통해 물리적으로 용존산소를 공급하기 위한 방법이나, 폭기시 발생하는 기포는 하천수와 잘섞이지 않아 정화효과가 낮을 뿐만 아니라, 폭기장치를 구동하는데 많은 에너지가 소모되는 등의 문제가 있다.

유기물을 이용한 산화지법은 영양염류를 포함한 유기물을 일정시간 체류시켜 조류와 다른 수생식물을 번식시키고 하천수내 유기물을 흡착·분해시키는 방법이나, 하천에 유기물을 투입하는데 많은 비용과 인력이 소모되는 반면 정화효과는 낮은 등의 문제가 있다.

상기에서 살펴본 종래의 각 수질정화방법은 정화시 소모되는 비용은 증대되는 반면 정화작용은 미미하여 수질개선의 기여도가 낮은 실정이다.

본 발명의 목적은 종래의 이와같은 문제점을 해소하고자 한 데 있는 것으로, 장치실 내부에 공기를 유입, 유출시키기 위한 스퍼기어부와 크랭크부 및 실린더부를 구비하고, 상기 장치실 양측으로는 임펠러가 장착된 임펠러실을 형성함으로써, 외부의 신선한 공기를 수중으로 유입시켜 용존 산소량을 증대시키고, 그로 인하여 수질정화작용을 유도할 뿐만 아니라, 유속에 의한 임펠러의 회전으로 수질정화에 소모되는 비용을 최소화시킬 수 있는 수력을 이용한 하천의 수질정화장치를 제공코자 하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 전체를 도시한 단면도

도 2는 본 발명의 내부상태를 도시한 상태도

도 3은 본 발명의 실린더부를 상세 도시한 상태도

도 4a 또는 4b는 본 발명을 장착상태를 도시한 상태도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10: 임펠러 20: 제 1 샤프트 30: 베벨기어부

31: 베벨기어 40: 크랭크부 41: 스퍼기어

42: 크랭크축 50: 스퍼기어부 60: 제 2 샤프트

61: 피니언 62: 피니언 70: 실린더부

71: 공기 유입구 72: 공기 유출구 80: 고정편

90: 공기 유입관 100: 임펠러실 101: 스크린

102,102': 고정플레이트 103,103': 요입부 104: 지지편

200: 장치실 201: 공기 투입구 가: 수질정화장치

통상의 수질정화장치(가)에 있어서, 전면은 개방되어져 있고 후면에는 스크린(101)이 장착되어져 있되 그 중심에는 한쌍의 고정플레이트(102)(102')에 의해 임펠러(10)의 제 1 샤프트(20)가 고정되어져 있는 임펠러실(100);이 공기 투입구(201)가 형성된 장치실(200) 양측으로 형성되어져 있되, 상기 장치실(200)과 각 임펠러실(100)에는 일단으로 임펠러실(100)의 제 1 샤프트(20)와 맞물린 베벨기어부(30)가 형성되고 타단으로는 장치실(200)의 크랭크부(40)와 맞물린 스퍼기어부(50)가 형성된 제 2 샤프트(60)가 관통되어져 있고, 상기 제 2 샤프트(60)의 스퍼기어부(50)와 연결된 크랭크부(40)에는 공기를 유입, 유출케하는 실린더부(70)가 장착되어져 있음을 특징으로 하는 것이다.

상기에서, 고정플레이트(102)(102')의 중심에는 요입부(103)(103')가 형성되어져 있고, 고정플레이트(102)의 요입부(103) 일측에는 베어링을 지지하는 지지편(104)이 형성되어져 있다.

상기에서, 베벨기어부(30)는 제 1 샤프트(20) 선단의 베벨기어(31)와 제 2 샤프트(60) 선단의 베벨 피니언(61)이 맞물려 형성되고, 스퍼기어부(50)는 제 2 샤프트(60) 타단의 스퍼 피니언(62)과 크랭크부(40)의 스퍼기어(41)가 맞물려 형성된다.

상기에서, 각 크랭크부(40)의 접면부분에는 각 크랭크축(42)을 고정하는 고정편(80)이 형성되어져 있다.

상기에서, 실린더부(70) 저면에는 공기 유입구(71)와 공기 유출구(72)가 형성되어져 있고, 상기 공기 유입구(71)는 외부의 공기 유입관(90)과 연결되어져 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 전체를 도시한 단면도, 도 2는 본 발명의 내부상태를 도시한 상태도, 도 3은 본 발명의 실린더부를 상세 도시한 상태도, 도 4a 또는 4b는 본 발명을 장착상태를 도시한 상태도로서,

먼저 장치실(200)을 밀폐되게 형성하고 장치실(200) 일측 저면으로는 공기 투입구(201)를 성형한 후 상기 장치실(200) 양측으로 임펠러실(100)을 형성하는데, 상기 각 임펠러실(100)의 전,후면은 하천수가 관통되도록 형성하되 하천수의 유입부분인 임펠러실(100) 후면부에는 이물질의 유입을 방지하기 위한 스크린(101)을 수평 경사지게 형성한다. 또한 일측으로 베벨기어(31)를 성형한 제 1 샤프트(20)에는 다수개 임펠러(10)와 베어링을 장착한 후, 임펠러실(100)의 중심부에 수평 장착된 한쌍의 고정플레이트(102)(102') 요입부(103)(103')에 고정시킨다.

그리고 일단으로 베벨 피니언(61)이, 타단으로 스퍼 피니언(62)이 형성된 제 2 샤프트(60)를 각 임펠러실(100)과 장치실(200)에 관통시킨 후, 임펠러실(100)측으로 관통된 제 2 샤프트(60)의 일단으로는 베어링을 장착하여 고정플레이트(102)에 형성된 지지편(104)에 연결 장착시키고, 타단은 베어링을 장착하여 각 크랭크부(40)의 스퍼기어(41)와 맞물리도록 한다. 이때 각 크랭크부(40)의 접면부 즉, 각 크랭크축(42)의 일측 베어링 사이에는 크랭크축(42)이 편하중 없이 원활하게 회전하도록 고정해 줄 수 있는 고정편(80)을 장착한다. 또한 스퍼기어(41)와 크랭크암(43) 사이에 장착된 커넥팅 로드(44)에는 피스톤(73)이 장착된 피스톤 로드(74)를 연결하고, 상기 피스톤 로드(74)상에는 피스톤(73)의 왕복운동이 정확한 직선운동이 되도록 가이드해 주는 로드 가이드(75)를 장착한다. 그리고 상기 피스톤(73)이 왕복운동을 하는 실린더(76)의 일단에는 공기유입구(71)와 공기유출구(72)를 나란히 성형하고, 공기 유입구(71)에는 외부의 공기를 유입하는 공기 유입관(90)을 연결한다.

상기와 같이 형성된 수질정화장치(가)는 전체적으로 장치실(200) 양측에 임펠러실(100)이 형성됨으로써, 장치실(200) 중심을 기준으로 각 스퍼기어부(50)와 크랭크부(40) 및 실린더부(70)가 대향되게 형성되어진다.

상기 수질정화장치(가)를 하천에 설치하고자 할 경우에는 도 4a 또는 4b에 도시된 바와 같이, 먼저 하천의 바닥 저부에 본 수질정화장치(가) 다수개를 삼각형상으로 배열하고, 각 수질정화장치(가)의 공기 유입관(90)도 삼각형상의 동일 라인으로 형성한다.

여기서 하천 저부에 설치된 수질정화장치(가)의 장치실(200) 일측 저면에는 공기 투입구(201)가 개방되어져 있어 미량의 하천수가 유입되나, 어느 정도의 내부압력이 형성되면 더 이상 유입되지 않아 장치실(200)에 구비된 장치가 물에 접촉되는 것이 방지되며, 추후 장치실 내부로 외부 공기가 유입되면 공기 투입구(201)로 배출되므로 장치의 부식을 방지할 수 있게 된다.

본 발명에서 수질정화장치(가)의 작동과정에 대해 좀 더 상세히 설명하면,

먼저 임펠러실(100)로 유입되는 하천수는 유입부측에 형성된 스크린(101)에 의해 하천수에 포함된 이물질이 필터링되어 임펠러실(100) 내부로 유입되는데, 이때 하천수의 유속에 의해 임펠러(10)가 회전하게 되고, 임펠러(10)의 회전에 의해 제 1 샤프트(20) 일단의 베벨기어(31)가 회전하면서 제 2 샤프트(60)의 베벨 피니언(61)과 맞물려 회전하게 된다.

또한 제 2 샤프트(60)의 회전에 의해 제 2 샤프트(60)에 형성된 스퍼 피니언(62)과 스퍼 피니언(62)에 맞물린 크랭크부(40)의 스퍼기어(41)가 동회전하게 되고, 스퍼기어(41)의 회전력에 의해 스퍼기어(41)와 크랭크암(43) 사이에 장착된 커넥팅 로드(44)가 직선왕복운동을 하게 된다.

따라서 커넥팅 로드(44)와 연결된 피스톤 로드(74)가 로드 가이드(75)에 가이드되는 상태로 직선운동을 하면서 피스톤(73)이 실린더(76) 내부에서 왕복운동을 하게 되는데, 이때 피스톤(73)이 실린더(76) 외측으로 인출되면 외부의 공기 유입관(90)과 연결된 공기 유입구(71)로 공기가 유입되고, 피스톤(73)이 실린더(76) 내측으로 인입되면 인입된 외부 공기가 공기 유출구(72)로 배출되는 과정을 반복하게 된다.

이때 공기 유출구(72)를 통해 장치실(200) 내부로 유입된 공기의 압력이 하천수가 공기 투입구(201)를 통해 유입될려는 압력보다 크게 되면, 장치실(200) 내부에 유입된 하천수가 공기 투입구(201)를 통해 하천수로 배출되어 하천수에 신선한 산소를 지속적으로 공급하게 되는 것이다.

이와 같이 본 수질정화장치(가)를 통해 하천수의 용존 산소량을 증대시킴으로써, 하천의 자연 정화작용을 유도하여 수질을 개선할 수 있게 되는 것이다.

이와같이 본 발명은 하천수의 수력으로 임펠러를 회전시키고, 상기 임펠러의 회전력을 통해 외부의 공기를 장치실 내부로 유입시킨 후, 유입된 공기를 다시 수중으로 투입시킴으로써, 수력을 제외한 별도의 동력원 없이 하천의 용존 산소량을 증대시켜 물의 자정작용을 유도할 뿐만 아니라, 그로 인하여 어패류의 사멸 및 유기물의 잔류를 방지하여 깨끗한 수질을 유지케할 수 있는데 그 효과가 있다.

Claims

통상의 수질정화장치(가)에 있어서, 전면은 개방되어져 있고 후면에는 스크린(101)이 장착되어져 있되 그 중심에는 한쌍의 고정플레이트(102)(102')에 의해 임펠러(10)의 제 1 샤프트(20)가 고정되어져 있는 임펠러실(100);이 공기 투입구(201)가 형성된 장치실(200) 양측으로 형성되어져 있되, 상기 장치실(200)과 각 임펠러실(100)에는 일단으로 임펠러실(100)의 제 1 샤프트(20)와 맞물린 베벨기어부(30)가 형성되고 타단으로는 장치실(200)의 크랭크부(40)와 맞물린 스퍼기어부(50)가 형성된 제 2 샤프트(60)가 관통되어져 있고, 상기 제 2 샤프트(60)의 스퍼기어부(50)와 연결된 크랭크부(40)에는 공기를 유입, 유출케하는 실린더부(70)가 장착되어져 있음을 특징으로 하는 수력을 이용한 하천의 수질정화장치.
제 1항에 있어서, 고정플레이트(102)(102')의 중심에는 요입부(103)(103')가 형성되어져 있고, 고정플레이트(102)의 요입부(103) 일측에는 베어링을 지지하는 지지편(104)이 형성되어져 있음을 특징으로 하는 수력을 이용한 하천의 수질정화장치.
제 1항에 있어서, 베벨기어부(30)는 제 1 샤프트(20) 선단의 베벨기어(31)와 제 2 샤프트(60) 선단의 베벨 피니언(61)이 맞물려 형성되고, 스퍼기어부(50)는 제 2 샤프트(60) 타단의 스퍼 피니언(62)과 크랭크부(40)의 스퍼기어(41)가 맞물려 형성됨을 특징으로 하는 수력을 이용한 하천의 수질정화장치.
제 1항에 있어서, 각 크랭크부(40)의 접면부분에는 각 크랭크축(42)을 고정하는 고정편(80)이 형성되어져 있음을 특징으로 하는 수력을 이용한 하천의 수질정화장치.
제 1항에 있어서, 실린더부(70) 저면에는 공기 유입구(71)와 공기 유출구(72)가 형성되어져 있고, 상기 공기 유입구(71)는 외부의 공기 유입관(90)과 연결되어져 있음을 특징으로 하는 수력을 이용한 하천의 수질정화장치.