KR20060030503A

KR20060030503A - 자가 발전형 수질 정화장치

Info

Publication number: KR20060030503A
Application number: KR1020060025576A
Authority: KR
Inventors: 김영현
Original assignee: 김영현
Priority date: 2006-03-21
Filing date: 2006-03-21
Publication date: 2006-04-10
Also published as: KR100763750B1

Abstract

본 발명은 자체적으로 전기 에너지를 생산하여 수중 펌프를 구동할 수 있는 자가발전형 수질 정화장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 자가 발전형 수질 정화장치는, 복수개의 소정 형상의 중공관들과, 다공판 조립체와; 정추 연결부로 구성되어 수면 위로 부양되는 부력체와; 바람 또는 태양빛을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 전기에너지 생성부와; 상기 부력체의 다공판 조립체의 내부의 소정 부분에 설치되며, 상기 전기에너지 생성부에서 제공되는 전기 에너지에 의해 구동되어, 상기 여과재를 통해 정화된 물을 펌핑하여 배출하는 수중펌프와; 상기 수중펌프와 고정되도록 연결되고, 상기 중공관들중 최상단에 위치한 중공관의 상부 표면을 따라 고정되도록 설치되며, 상기 수중펌프를 통해 배출되는 물을 미리 설정된 배출경로를 따라 배출하는 하는 토출관과; 상기 토출관의 상부 표면에 소정 간격을 유지하면서 고정되도록 연결되며, 상기 토출관을 통해 배출되는 물을 소정 방향과 소정 높이로 분출시키는 복수개의 분사노즐과; 상기 부력체의 소정 부분에 설치되며, 상기 전기에너지 생성부에서 생성된 전기에너지의 생성, 공급 또는 저장동작을 제어하여, 필요시 상기 수중펌프에 전원을 인가하는 제어박스를 포함하여 구성된다.

자가발전, 수질 정화장치, 여과재, 부력

Description

자가 발전형 수질 정화장치{Self-Electric Generation Type Water Purifying Apparatus}

도 1은 본 발명에 따른 자가 발전형 수질 정화장치의 일 실시예의 구성을 나타낸 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 자가 발전형 수질 정화장치의 요부 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 자가 발전형 수질 정화장치의 제어박스의 내부 구성도.

도 4는 두 개의 자가 발전형 수질 정화장치가 연결되는 상태를 설명하기 위한 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 부력체 11a, 11b : 중공관

12 : 분사노즐 13 : 토출관

15 : 구획판 20 : 다공판 조립체

30 : 식생매트 40 : 고정추 연결부

42 : 스프링 46 : 고정추

50 : 태양전지판 60 : 풍력발전기

70 : 수중펌프 80 : 제어박스

90 : 연결고리

본 발명은 담수의 수질 정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연못이나 호수 등의 고여있는 물을 정화시키기에 적당한 자가 발전형 수질 정화장치에 관한 것이다.

일반적으로, 고궁 또는 유원지 등에 조성된 연못이나 호수와 같이, 물의 순환이 일어나지 않고 정체되어 있는 물에서는 미생물에 의한 부패가 일어나게 된다. 이러한 연못이나 호수의 표층수는 대기와의 접촉으로 인하여 산소 농도가 비교적 높음으로 인하여 플랑크톤이 왕성하나, 플랑크톤이 번식의 한계에 도달하면 죽게 되어 물바닥면에 퇴적되고, 이로 인하여 심층수에서는 유기물질이 부패하고 질소, 인 등 영양염이 분해 생성되어 물이 썩게 된다.

또한, 연못이나 호수 주위로부터 질소와 인 등의 영양염이 유입됨에 따른 부영양화 현상에 의해 각종 조류의 다량번식과 함께 탁도가 변화되고, 악취가 발생하며, 생화학적 산소요구량(BOD) 등이 증가하는 등 수질이 악화되는 문제가 있었다.

이러한 문제점들을 해결하기 위하여 대한민국 특허등록 제10-0275090호에는 담수의 수질정화 시스템이 개시되었으며, 대한민국 실용신안등록 제20-0331323에는 폐쇄성 담수의 수질정화 시스템이 개시되었다.

그러나, 이러한 두 건의 참증에서는 담수의 수질을 정화하기 위하여 담수의 하부에 매설된 유입관을 통하여 오수를 수용한 후, 수질 정화시스템을 통하여 정화한 후, 배출관을 통하여 다시 담수로 배출하는 구조를 갖는다. 따라서, 위에서 언급한 두 건의 참증에서 개시한 수질 정화시스템을 구축하기 위해서는 수질 정화 시스템을 담수의 인근에 구축할 뿐만 아니라 수질 정화 시스템에 전기 에너지를 제공하기 위한 별도의 전기 시설도 구축하여야 한다. 또한, 오염된 담수를 정화 시스템까지 수용하기 위한 유입관과 정수된 물을 다시 배출하기 위한 배출관을 별도로 설치하여야만 하였기 때문에 시공 및 유지를 위해서 많은 비용이 소요되었다.

특히, 이와 같은 수질 정화장치에 전기 에너지를 제공하기 위해서는 전기 에너지를 제공할 수 있는 장소에서 전기 케이블을 연결해야만 하는데, 담수가 전기 에너지를 제공할 수 있는 곳과 매우 멀리 떨어져있는 경우 전기 케이블을 설치 및 유지하기 위해서는 더욱 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

이러한 단점들을 개선하기 위하여 대한민국 특허등록 제10-0487969에는 부력식 수질정화장치가 개시되었다. 위의 인용참증에서는 담수를 유입하거나 배출하기 위한 유입관이나 배출관이 불필요하며, 전기 에너지가 불필요한 단순한 구조를 갖기 때문에 시공 및 유지를 위해서 많은 비용이 소요되지 않는 장점이 있지만, 수동적인 수질 정화동작으로 인해 정화 능력이 크게 떨어지는 단점이 있었다. 때문에 이러한 부력식 수질정화장치는 담수량이 많은 연못이나 호수에는 설치하기가 다소 부적절하였다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 주된 목적은 설치가 용이하고, 자체적으로 전기 에너지를 생산하여 수중 펌프를 구동할 수 있는 자가 발전형 수질 정화장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 강풍이나 호우로 수질 정화장치가 설치된 담수의 수위가 유동적인 경우에도 수질 정화장치의 원래의 위치를 탄성적으로 유지시킬 수 있는 자가 발전형 수질 정화장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 담수의 범위가 큰 경우, 복수개의 자가 발전형 수질 정화장치를 서로 편리하게 연결하여 담수의 정화 능력을 극대화시킬 수 있는 자가 발전형 수질 정화장치를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자가 발전형 수질 정화장치는,

세로 및/또는 가로방향으로 서로 이웃되도록 고정되는 복수개의 소정 형상의 중공관들과; 상기 중공관들의 하부에서부터 소정 길이와 소정 폭 그리고 소정 높이를 갖으며 그 표면에 다수개의 구멍이 형성된 다공판 조립체와; 상기 다공판 조립체의 하단부의 소정 부위에서 그 내부가 중공부를 갖도록 아랫방향으로 연장되어 형성된 고정추 연결부로 구성되어 수면 위로 부양되는 부력체와;

상기 부력체의 다공판 조립체의 상면의 소정부분에 설치되며, 바람 또는 태양빛을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 전기에너지 생성부와;

상기 부력체의 다공판 조립체의 내부의 소정 부분에 설치되며, 상기 전기에너지 생성부에서 제공되는 전기 에너지에 의해 구동되어, 상기 여과재를 통해 정화 된 물을 펌핑하여 배출하는 수중펌프와;

상기 수중펌프와 고정되도록 연결되고, 상기 중공관들중 최상단에 위치한 중공관의 상부 표면을 따라 고정되도록 설치되며, 상기 수중펌프를 통해 배출되는 물을 미리 설정된 배출경로를 따라 배출하는 하는 토출관과;

상기 토출관의 상부 표면에 소정 간격을 유지하면서 고정되도록 연결되며, 상기 토출관을 통해 배출되는 물을 소정 방향과 소정 높이로 분출시키는 복수개의 분사노즐과;

상기 부력체의 소정 부분에 설치되며, 상기 전기에너지 생성부에서 생성된 전기에너지의 생성, 공급 또는 저장동작을 제어하여, 필요시 상기 수중펌프에 전원을 인가하는 제어박스를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 각각의 고정추 연결부의 중공부에는 상기 부력체에 연결되어, 상기 부력체의 유동상태에 유동적으로 대응하기 위한 탄성부재와; 상기 탄성부재와 연결되어 상기 부력체의 위치를 고정하기 위한 고정추가 더 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 부력체의 내부는 복수개의 구획판을 이용하여 단위 공간으로 분할하되, 상기 각각의 구획판의 표면에는 각각의 단위 공간에 수용된 물이 서로 물이 유통될 수 있도록 복수개의 구멍들이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어박스는, 상기 전기에너지 생성부와 전기적으로 연결되어 전기에너지의 생성,공급,중단, 또는 저장을 제어하기 위한 콘트롤러와; 상기 콘트롤러의 제어에 따라 생성된 전기에너지를 축적하기 위한 배터리와; 상기 콘트롤러의 제어에 따라 생성된 전기에너지를 직류 전원으로 변환하는 A/D컨버터로 구성되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 수질 정화장치의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명의 자가 발전형 수질 정화장치는, 복수개의 소정 형상의 중공관들(11a,11b)과, 표면에 복수개의 구멍이 형성된 다공판 조립체(20)와, 고정추(46)를 지지하기 위한 고정추 연결부(40)가 서로 고정 및 연결되어 수면 위에 부양되는 부력체(10)와; 다공판 조립체(20)의 전체적인 상부면에 설치되는 식생매트(30)와; 다공판 조립체(20)의 소정 상부면에 설치된 Y형 지지대(55)와; Y형 지지대(55)의 양측 끝단에 각각 위치되며, 바람을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 풍력발전기(60) 및 태양빛을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 태양 전지판(50)과; 다공판 조립체(20)의 내부에 수용되는 여과재(14)와; 다공판 조립체(20)의 내부에 설치되며, 태양 전지판(50) 또는 풍력발전기(60)에서 제공되는 전기 에너지에 의해 구동되어, 여과재를 통해 정화된 물을 펌핑하여 배출하는 수중펌프(70)와; 수중펌프(70)와 고정되도록 연결되고, 중공관들(11a,11b)중 최상단에 위치한 중공관(11a)의 상부 표면을 따라 고정 설치되며, 수중펌프(70)를 통해 배출되는 물을 미리 설정된 배출경로를 따라 배출하는 하는 토출관(13)과; 토출관(13)의 상부 표면의 소정부분에 일정 간격을 유지하면서 고정되도록 연결되어, 토출관(13)을 통해 배출되는 물을 소정 방향과 소정 높이로 분출시키는 복수개의 분사노즐(12)과; 부력체(10)의 상부에 설치되며, 태양 전지판(50) 또는 풍력발전기 (60)에서 생성된 전기에너지를 공급여부 및 저장여부를 제어하여, 필요시 상기 수중펌프에 전기 에너지를 제공하는 제어박스(80)로 구성된다.

여기서, 부력체(10)의 복수개의 중공관들(11a,11b)은 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 내부에 중공이 형성된 스테인레스강 또는 압축 플라스틱 재질의 원형 중공관이 바람직하며, 중공관의 직경과 중공관의 수량 및 복수개의 중공관들이 세로/가로방향 또는 세로방향 및 가로방향으로 배열되도록 고정하기 위해서는 부력체(10)의 전체 무게를 고려하여 결정되는 것이 바람직하다.

또한, 다공판 조립체(20)는 플라스틱이나 알루미늄 또는 스테인레스강 등의 재질을 사용하여 만들어지며, 복수개의 중공관들(11a,11b)중에서 최하단의 중공관(11b)의 하부에서부터 소정 길이와 소정 폭 그리고 소정 높이를 갖으며 그 표면에 상대적으로 큰 규격의 이물질을 일차적으로 걸러내기 위한 다수개의 구멍(22)이 형성되는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시 예에서는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 사각면체의 형상을 갖는 것으로 구성하였지만, 원형이나 팔각면체 등 그 구성형식에 제한을 두지는 않는다.

또한, 각각의 고정추 연결부(40)는 다공판 조립체(20)의 하단부의 4군데 모서리 부위에서 고정되며, 내부가 중공부를 갖도록 아랫방향으로 연장되어 형성된다.

여기서, 각각의 고정추 연결부(40)의 중공부에는 일측이 부력체(10)에 연결되어, 부력체(10)의 유동상태에 유동적으로 대응하기 위한 탄성체인 스프링(42)과; 스프링(42)와 연결되어 부력체(10)의 위치를 고정하기 위한 고정추(46)가 구비된 다.

또한, 도 1 내지 도 3에 도시된 태양전지판(50)은 날씨가 맑은 때에 효과적으로 사용되며, 풍력발전기(60)는 날씨가 흐리거나 저녁 때, 그리고 바람이 많이 부는 때에 효과적으로 사용될 것이다.

또한, 부력체(10)의 내부는 복수개의 구획판(15)을 이용하여 복수개의 단위공간으로 분할하되, 각각의 구획판(15)들은 물이 유통될 수 있도록 메쉬(mesh)형 플레이트 또는 복수개의 구멍들이 형성된 타공판 구조를 갖는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 자가 발전형 수질 정화장치의 실시 예에서는 다공판 조립체(20)의 내측 공간에 복수개의 구획판(15)들이 설치되고, 구획판(15)들로 형성된 단위 공간의 내부에 여과재가 채워져 있지만, 이와 다르게 구획판(15)을 사용하지 않고 다공판 조립체(20)의 내측 전체 공간에 여과재가 채워질 수도 있으며, 별도의 여과재가 채워진 별도의 모듈형태의 여재설치박스를 다공판 조립체(20)의 내부에 설치할 수도 있을 것이다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이 제어박스(30)는 전기에너지의 생성, 공급여부 또는 저장여부를 제어하기 위한 콘트롤러(82)와; 콘트롤러(82)의 제어에 따라 생성된 전기에너지를 축적하기 위한 배터리(84)와; 콘트롤러(84)의 제어에 따라 생성된 전기에너지를 직류 전원으로 변환하는 A/D컨버터(86)로 구성된다. A/D컨버터(86)는 수중펌프(70)외에도 전기에너지를 필요로 하는 다른 장치, 예컨대 조명등이나 기타 전원장치에도 전원을 공급한다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이 부력체(10)의 각각의 측면에는 다른 자가 발 전형 수질정화장치와 연결하여 사용할 경우, 사용하기 위한 소정 길이를 갖는 복수개의 연결고리(90)를 구비하는 것이 바람직하다. 이와 같은 상황에서 부력체(10)의 중공관(11a,11b) 또는 다공판 조립체(20)의 측면에는 이웃한 자가 발전형 수질정화장치와의 충돌시 충격을 흡수하기 위한 복수개의 고무부싱이 형성된다면 더욱 바람직할 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 자가 발전형 수질 정화장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 자가 발전형 수질 정화장치를 연못이나 호수에 설치되면, 중공관들(11a,11b)는 수면 위로 부양되며, 그 외 나머지 부분은 물속에 잠기게 된다. 이때, 다공판 구조체(20)의 표면에 형성된 다수개의 구멍을 통하여 소정 크기의 이물질은 일차적으로 걸러지고, 오염된 물이 자연스럽게 유입된다. 이렇게 다공판 구조체(20)에 유입된 물은 각 구획판(15)의 여과재를 통과하면서 이물질이 걸러지고 정화된다.

한편, 상기 태양전지판(50) 또는 풍력발전기(60)에 의해 전기적 에너지가 생성되면, 제어박스(80)를 통해 수중펌프(70)에 전원이 인가된다. 이 때, 제어박스(80)를 통해서 수질 정화장치의 다른 전원장치, 예컨대 조명등 등에도 전원이 인가될 수 있다.

이때, 수중펌프(70)에 전원이 인가되어 수중펌프(70)가 작동하면, 정화된 물이 토출관(13)의 형상에 따라 펌핑된 후, 토출관(13)의 상부 표면에 소정 간격을 유지하며 고정되도록 연결된 복수개의 분사노즐(12)들을 통해 외부로 분출된다. 즉 , 정화된 물이 다시 담수로 배출될 때, 분수의 기능을 겸하기 때문에 미려한 조경을 제공한다.

즉, 수중펌프(70)가 계속 작동함에 따라 다공판 조립체(20)의 내부로 지속적으로 오염된 물이 유입되어 정화된 다음, 토출관(13)을 통해 다시 담수로 배출되는 과정이 연속 반복적으로 실행됨에 따라 담수의 수질이 점차적으로 정화되는 것이다.

이러한 수중펌프(70)의 작동은 24시간 내내 가능하나 콘트롤러(82)의 제어데 따라 미리 설정된 시간동안만 수행될 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명의 자가 발전형 수질정화장치에 따르면, 담수를 유입하거나 배출하기 위한 유입관이나 배출관이 불필요하며, 태양전지판 또는 풍력발전기를 이용하여 자체적으로 전기 에너지를 생산하여 수질정화장치를 가동시킬 수 있는 동력을 만들어낸다. 따라서, 수질정화장치의 설치 및 유지 비용이 매우 저렴할 뿐만 아니라 수중 펌프를 이용하여 담수를 정화하기 때문에 분수 기능을 제공하여 미적인 아름다움을 줄 수 있으면서도 수질 정화 능력을 극대화시킬 수 있다.

또한, 수질 정화장치를 고정하기 위한 고정추를 탄성 스프링을 이용하여 연결하기 때문에 강풍이나 호우로 수질 정화장치가 설치된 담수의 수위가 유동적인 경우에도 수질 정화장치의 원래의 위치를 탄성적으로 유지시킬 수 있다. 따라서, 심한 강풍이나 호우에도 수질정화장치가 파손되거나 유실되는 것을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 수질 정화장치의 측벽마다 연결고리가 형성되어 있기 때문 에 담수의 전체 용량 및 수질 정화의 전체 용량을 고려하여 복수개의 수질 정화장치를 서로 연결하여 사용할 수 있다. 따라서, 담수의 범위가 큰 경우, 복수개의 자가 발전형 수질 정화장치를 서로 편리하게 연결하여 담수의 정화 능력을 극대화시킬 수 있는 효과를 제공한다.

Claims

세로 및/또는 가로방향으로 서로 이웃되도록 고정되는 복수개의 소정 형상의 중공관들과; 상기 중공관들의 하부에서부터 소정 길이와 소정 폭 그리고 소정 높이를 갖으며 그 표면에 다수개의 구멍이 형성된 다공판 조립체와; 상기 다공판 조립체의 하단부의 소정 부위에서 그 내부가 중공부를 갖도록 아랫방향으로 연장되어 형성된 고정추 연결부로 구성되어 수면 위로 부양되는 부력체와;

상기 부력체의 다공판 조립체의 상면의 소정부분에 설치되며, 바람 또는 태양빛을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 전기에너지 생성부와;

상기 부력체의 다공판 조립체의 내부의 소정 부분에 설치되며, 상기 전기에너지 생성부에서 제공되는 전기 에너지에 의해 구동되어, 상기 여과재를 통해 정화된 물을 펌핑하여 배출하는 수중펌프와;

상기 수중펌프와 고정되도록 연결되고, 상기 중공관들중 최상단에 위치한 중공관의 상부 표면을 따라 고정되도록 설치되며, 상기 수중펌프를 통해 배출되는 물을 미리 설정된 배출경로를 따라 배출하는 하는 토출관과;

상기 토출관의 상부 표면에 소정 간격을 유지하면서 고정되도록 연결되며, 상기 토출관을 통해 배출되는 물을 소정 방향과 소정 높이로 분출시키는 복수개의 분사노즐과;

상기 부력체의 소정 부분에 설치되며, 상기 전기에너지 생성부에서 생성된 전기에너지의 생성, 공급 또는 저장동작을 제어하여, 필요시 상기 수중펌프에 전원 을 인가하는 제어박스를 포함하여 구성된 자가발전형 수질 정화장치.
제 1항에 있어서, 상기 각각의 고정추 연결부의 중공부에는 상기 부력체에 연결되어, 상기 부력체의 유동상태에 유동적으로 대응하기 위한 탄성부재와; 상기 탄성부재와 연결되어 상기 부력체의 위치를 고정하기 위한 고정추가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 자가 발전형 수질 정화장치.
제 1항에 있어서, 상기 부력체의 내부는 복수개의 구획판을 이용하여 단위 공간으로 분할하되, 상기 각각의 구획판의 표면에는 각각의 단위 공간에 수용된 물이 서로 물이 유통될 수 있도록 복수개의 구멍들이 형성된 것을 특징으로 하는 자가 발전형 수질 정화장치.
제 1항에 있어서, 상기 제어박스는, 상기 전기에너지 생성부와 전기적으로 연결되어 전기에너지의 생성,공급,중단, 또는 저장을 제어하기 위한 콘트롤러와; 상기 콘트롤러의 제어에 따라 생성된 전기에너지를 축적하기 위한 배터리와; 상기 콘트롤러의 제어에 따라 생성된 전기에너지를 직류 전원으로 변환하는 A/D컨버터로 구성된 것을 특징으로 하는 자가 발전형 수질 정화장치.
제 1항에 있어서, 상기 부력체의 각각의 측면에는 다른 자가 발전형 수질정화장치와 연결하여 사용할 경우에 사용하기 위한 소정 길이를 갖는 복수개의 연결 고리와; 이웃한 자가 발전형 수질정화장치와의 충돌시 충격을 흡수하기 위한 복수개의 고무부싱이 형성된 것을 특징으로 하는 자가 발전형 수질 정화장치.