KR20150024026A - 부유물 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수면에 부유하는 부유물을 물과 함께 유입시켜 부유물을 제거하는 부유물 제거장치에 관한 것으로서 특히 물안내부를 설치하여 표층수의 유입을 효과적으로 유도하며 챔버의 내부에 물을 유입시켜 챔버의 부유 높이를 자유롭게 제어할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 부유물 제거장치에 의하면 챔버에 설치된 제1개폐밸브 및 제2개폐밸브를 작동하여 챔버의 내부에 물을 유입시켜 저장함으로써 부유물 제거장치가 수면에 떠있는 높이를 용이하게 조절할 수 있고, 물이 유입되는 물유입부의 둘레에 물안내부를 형성함으로써 수면에 가깝게 위치하는 표층수의 유입비율을 증가시켜서 슬러지나 부유물의 제거효율이 현저히 향상되는 효과가 있다.

Description

부유물 제거장치{floating substance removing apparatus}

본 발명은 수면에 부유하는 부유물을 물과 함께 유입시켜 부유물을 제거하는 부유물 제거장치에 관한 것으로서 특히 물안내부를 설치하여 표층수의 유입을 효과적으로 유도하며 챔버의 내부에 물을 유입시켜 챔버의 부유 높이를 자유롭게 제어할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

본 고안은 정수장이나 하수처리장 등의 수면에 부유하는 슬러지와 같은 부유물을 포집하여 제거하거나 바다나 호수 등에 부유하는 오염물질 또는 누출된 오일 등을 포집하여 제거하는 부유물 제거장치에 관한 것이다.

정수장이나 저수지에는 슬러지나 쓰레기와 같이 수면에 부유하는 오염물질 등이 존재하는 경우가 많은데 이러한 부유물들은 시각적으로 좋지 않음은 물론 수질에도 악영향을 주기 때문에 반드시 제거해야 할 필요가 있다.

또한 바다나 호수 등에서 해양 사고로 인하여 오일이 유출되는 경우, 오일을 흡착포로 건저 올리거나, 펌프로 흡입하는 방식을 사용하는데 흡착포를 사용하는 경우에는 선박을 운전하여 흡착포를 이동시키면서 오일을 포집하는데 번거로움이 있고 펌프를 사용하는 경우에도 흡입되는 대상물이 오일이나 슬러지보다는 물의 양이 많아서 슬러지 제거 효율이 높지 않은 문제가 있다.

따라서 간단한 장비에 의해 효과적으로 수면위에 떠다니는 부유물을 제거하는 장치에 대한 필요성이 크다.

부유물 제거장치에 대한 종래기술로는 한국등록실용신안 제20-0359700호(명칭: 부유물 수집기)가 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 간단한 구조에 의해 부유물을 효과적으로 수집하여 제거할 수 있고 동시에 광범위한 지역에서 작업을 수행할 수 있도록 하는 부유물 제거장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 본 발명의 과제는 상부에 물이 유입되는 개구된 물유입부가 형성되고 하부에 상기 물유입부를 통해 유입된 물이 배출되는 물배출부가 형성되며 내부에 공기와 물이 채워질 수 있는 공간이 형성된 챔버와, 상기 챔버의 상기 물유입부의 둘레에 외측으로 소정의 길이만큼 연장되어 형성되는 물안내부와, 상기 챔버의 상기 물배출부에 연결되는 물이송관 및 상기 물이송관에 연결되어 상기 물이송관을 통해 유입된 물을 처리하는 물처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유물 제거장치에 의해 달성된다.

상기 과제를 달성하기 위해, 상기 챔버의 일측에는 상기 챔버의 내부공간으로 물을 유입시킬 수 있는 구멍 및 상기 구멍을 개폐하는 제1개폐밸브가 형성되고, 상기 챔버의 타측에는 상기 챔버의 내부공간의 공기를 외부로 배출하는 구멍 및 상기 구멍을 개폐하는 제2개폐밸브가 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 과제를 달성하기 위해, 상기 물안내부는 수평하게 형성되거나 또는 상기 물유입부를 향해 하향경사지게 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 과제를 달성하기 위해, 상기 챔버에는 상기 챔버의 추진을 위한 추진기가 더 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 부유물 제거장치에 의하면 챔버에 설치된 제1개폐밸브 및 제2개폐밸브를 작동하여 챔버의 내부에 채워지는 물의 저장량을 조절함으로써 부유물 제거장치가 수면에 떠있는 높이를 용이하게 조절할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따른 부유물 제거장치는 물이 유입되는 물유입부의 둘레에 물안내부를 형성함으로써 수면에 가깝게 위치하는 표층수의 유입비율을 증가시켜서 슬러지나 부유물의 제거효율이 현저히 향상되는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 부유물 제거장치는 독립적인 추진수단을 자체가 보유하고 있어서 광범위한 지역을 자유롭게 이동하면서 부유물을 제거할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부유물 제거장치를 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부유물 제거장치가 수면에 부유하는 상태를 도시한 개략적인 단면도이고,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부유물 제거장치의 물유입부의 내경과 물안내부의 외경을 도시한 개념도이고,
도 4는 물안내부가 없는 형태의 부유물 제거장치(도 4의 (a))와 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부유물 제거장치(도 4의 (b))의 물유입상태를 비교하여 도시한 개념도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부유물 제거장치의 구성에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부유물 제거장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부유물 제거장치가 수면에 부유하는 상태를 도시한 개략적인 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부유물 제거장치(이하 '장치'라고 함)는 내부에 공간이 구비되어 부유높이를 조정할 수 있는 챔버(1)와 챔버(1)의 내측에 형성되어 물이 유입되는 물유입부(5)와 물유입부(5)의 가장자리 둘레에 형성된 물안내부(10)와 물유입부(5)의 하부에 형성된 물배출부(6)와 물배출부(6)에 연결된 물이송관(30) 및 물이송관(30)에 연결된 물처리부(60)를 포함하여 구성된다.

챔버(1)는 중앙이 관통된 원통구조로서 중앙에서 소정의 거리만큼 떨어진 지점에 원주상의 내벽(2)이 형성되고 내벽(2)의 외측으로 역시 원주상의 외벽(3)이 형성되며 내벽(2)과 외벽(3)의 사이의 상단 및 하단이 밀폐되어 내측에 폐쇄된 공간을 형성한다. 챔버(1)의 내벽(2)의 상단과 외벽(3)의 상단은 수평한 판재구조의 물안내부(10)에 의해 연결되고 챔버(1)의 내벽(2)의 하단과 외벽(3)의 하단은 바닥부(20)에 의해 연결된다.

물유입부(5)는 내벽(2)에 의해 형성되는 챔버(1)의 중앙의 관통된 부분으로서 물유입부(5)의 상부로부터 유입된 물은 하강하여 물유입부(5)의 하부로 이동하며, 물유입부(5)의 개방된 하부에는 아랫방향으로 연장된 관구조의 물배출부(6)가 형성된다.

물이송관(30)은 물배출부(6)에 연결되어 물배출부(6)로부터 배출된 물을 물처리부(60)로 이송하며 물이송관(30)의 일측에는 펌프(40)가 연결되어 물의 강제적 이송을 위한 흡입력을 제공한다.

물안내부(10)는 챔버(1)의 내벽(2)의 상단과 외벽(3)의 상단을 연결하는 판재구조이며 내벽(2)과 외벽(3)의 사이를 위쪽에서 밀폐한다. 물안내부(10)의 일측에는 챔버(1)의 내측의 공간과 외부 대기를 선택적으로 개폐하는 제1개폐밸브(12)및 제1개폐밸브(12)를 회전시키기 위한 작동축(8)이 형성된다.

바닥부(20)는 챔버(1)의 내벽(2)의 하단과 외벽(3)의 하단을 연결하는 것으로서 내벽(2)과 외벽(3)의 사이를 아래쪽에서 밀폐한다. 바닥부(20)의 일측에는 챔버(1)의 내측의 공간과 외부 대기를 선택적으로 개폐하는 제2개폐밸브(22)가 형성된다.

제1개폐밸브(12)는 물안내부(10)에 그리고 제2개폐밸브(22)는 바닥부(20)에서 서로 마주보도록 설치되며 제1개폐밸브(12)와 제2개폐밸브(22)는 작동축(8)에 연결되어 있다. 제1개폐밸브(12)와 제2개폐밸브(22)는 각각 물안내부(10) 및 바닥부(20)에 나사결합되는 나사부(13, 23)와 나사부(13, 23)의 아래에 형성된 밀폐부(14, 24)로 구성되며 작동축(8)을 회전시키면 제1개폐밸브(12)와 제2개폐밸브(22)가 회전하는 동시에 상승 또는 하강하면서 밀폐부(14, 24)가 물안내부(10)의 구멍(15) 및 바닥부(20)의 구멍(25)을 개방 또는 폐쇄한다. 바닥부(20)의 구멍(25)은 수중의 물이 챔버(1)의 내부공간으로 유입되는 통로를 제공하며 물안내부(10)의 구멍(15)은 챔버(1) 내부의 공기가 외부로 빠져나가는 통로를 제공한다. 작동축(8)은 원격제어를 위해 원격으로 작동되는 전동모터(미도시)를 구비할 수도 있다.

바닥부(20)의 하부에는 프로펠러 추진기(50)가 방향 전환이 가능하게 설치된다. 프로펠러 추진기(50)의 구동 및 방향전환은 원격제어가 가능하게 구현될 수 있다.

물처리부(60)는 물이송관(30)과 연결되어 물이송관(30)을 통해 이송되는 물에서 부유물을 걸러서 제거하는 등의 처리를 한다. 물처리부(60)는 목적에 따라 다양한 형태의 것들이 사용될 수 있다. 예를 들면 물처리부(60)는 필터를 구비하여 부유물만 걸러내고 부유물이 걸러진 물은 다시 외부로 배출시키는 형태가 될 수 있다. 또한 물처리부(60)는 육지에 설치된 폐수제거장치가 될 수도 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부유물 제거장치의 작동 및 작용효과에 대하여 설명한다.

부유물이 존재하는 수면에 부유물 제거장치를 띄어 놓고서 프로펠러를 작동하여 챔버(1)를 원하는 위치로 이동시킨다.

이후 챔버(1)의 작동축(8)을 원격으로 조작하여 제1개폐밸브(12) 및 제2개폐밸브(22)를 열어주면 제2개구부를 통해 챔버(1)의 내부에 물이 유입되면서 챔버(1)는 수면의 아래로 가라앉기 시작한다. 챔버(1)의 가장 위쪽에 위치하는 물안내부(10)가 수면보다 조금 더 아래로 가라앉게 되면 작동축(8)을 조작하여 제1개폐밸브(12) 및 제2개폐밸브(22)를 잠그어 준다. 제1개폐밸브(12) 및 제2개폐밸브(22)를 잠그면 챔버(1)는 더 이상 가라앉지 않고 현재 높이를 유지하게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 챔버(1)의 물안내부(10)는 수면과 수평한 상태에 있으며 챔버(1)의 물안내부(10)가 수면의 바로 아래에 위치하게 되면 수면에 인접하게 위치하는 표층수가 물안내부(10)를 따라 물유입부(5)를 향해 유입되고 물유입부(5)의 내측의 공간으로 유입된 후 아래로 하강한다. 이 때 표층수의 수면에 떠있던 부유물들로 함께 하강한다.

물유입부(5)로 유입된 물은 펌프(40)의 작동에 의해 물배출부(6)를 지나서 물이송관(30)을 따라 물처리부(60)로 이송된다. 앞서 설명한 바와 같이 물처리부(60)는 필터를 통해 부유물을 걸러내고 부유물이 걸러진 순수한 물은 다시 외부로 배출된다.

본 발명에 따른 부유물 제거장치는 챔버(1)가 수면 아래로 소정 깊이만큼 가라앉은 상태에서 표층수가 물안내부(10)를 거쳐서 물유입부(5)로 유입된 후 물처리부(60)를 통해 부유물이 걸러지면서 제거되는 과정이 계속적으로 이루어지는 것이다.

본 발명에 따른 부유물 제거장치는 제1개폐밸브(12) 및 제2개폐밸브(22)를 조작하여 챔버(1)의 내부공간에 물을 원하는 양만큼 채우는 방식에 의해 챔버(1)의 부유 높이를 쉽게 조절할 수 있다. 따라서 챔버(1)의 부유높이를 조절함으로써 부유물 제거를 위한 물의 유입량을 쉽게 제어할 수 있다. 즉 챔버(1)를 수면 아래로 좀 더 하강시키면 물유입부(5)로의 물의 유입량은 증가되고 이와 반대로 챔버(1)를 위쪽으로 상승시키면 물의 유입량은 감소된다. 따라서 사용의 목적에 따라 물유입부(5)로의 물의 유입량을 쉽게 조절할 수 있다.

본 발명에 따른 부유물 제거장치는 수면에 부유하는 쓰레기와 같은 오염물질을 제거하거나 사고 등에 의해 선박에서 기름이 유출된 경우에 이를 효과적으로 제거할 수 있다.

도 4는 물안내부가 없는 형태의 부유물 제거장치(도 4의 (a))와 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부유물 제거장치(도 4의 (b))의 물유입상태를 비교하여 도시한 개념도이다.

도 4의 b)를 참조하면, 수면의 아래에 물유입부(5)가 위치하는 경우에 물유입부(5)의 상단보다 낮은 위치에 있는 물은 본래 물유입부(5)로 잘 빨려들어가지 않는다. 그 이유는 물유입부(5)의 상단보다 낮은 위치에 있는 물이 물유입부(5)로 유입되기 위해서는 해당 지점의 물이 자중을 이기면서 위로 상승해야 하기 때문이다. 그러나 주변의 물이 물유입부(5)로 빨려들어가면서 물의 흐름이 발생하면 마찰력 및 베르누이 정리에 따른 압력의 차이가 발생하여 물유입부(5)보다 낮은 지점에 있던 물도 물유입부(5)로 빨려들어가게 된다. 물유입부(5)로 유입되는 물의 속도가 큰 경우에는 물유입부(5)의 상단의 높이를 기준으로 위쪽의 물이 빨려들어가면서 아래쪽의 물에 마찰력을 가하게 되고 동시에 위쪽의 지점의 물의 압력이 낮아져서 아래쪽의 물을 위로 끌어들이는 결과를 가져온다. 물의 속도가 빠르면 마찰력 및 압력차이가 더 커지기 때문에 아래쪽의 물이 위로 빨려들어가는 힘이 더 커지고 그 결과 더 많은 양의 아래쪽 물이 물유입부(5)로 유입되게 된다.

도 4의 a)는 물유입부(105)만 형성된 부유물 제거장치에서 물이 유입되는 상태를 도시한 것이고 도 4의 b)는 본 발명의 바람직한 실시예로서 물유입부(5)와 물안내부(10)가 형성된 부유물 제거장치에서 물이 유입되는 상태를 도시한 것이다. 도 4의 a) 및 b)에 도시된 물유입부(5, 105)는 물유입부(5, 105)의 개구된 크기가 동일한 것으로 가정한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부유물 제거장치의 물유입부의 내경과 물안내부의 외경을 도시한 개념도이다. 도 3을 참조하면, 물유입부(5)의 반경이 r1이고 물안내부(10)의 반경이 r2이며 r2=2×r1인 경우에는 물유입부(5)의 둘레길이는 2πr1이고 물안내부(10)의 둘레길이는 2πr2(=4πr1)이다.

도 4의 a) 및 b)의 물유입부(5, 105)가 모두 수면 아래에 동일한 깊이의 지점에 위치하는 경우를 살펴보면, 물유입부(5, 105)의 크기가 같기 때문에 물유입부(5, 105)로 유입되는 물의 양은 동일하다. 그리고 도 4의 a)의 물유입부(105) 바로 앞 지점의 유속이 V1(1㎧)이라고 하면 도 4의 b)의 물유입부(5) 바로 앞 지점의 유속은 V1(1㎧)이지만 물안내부(10)의 바로 앞 지점의 물의 유속은 V2(0.5㎧)가 된다. 따라서 물안내부(10)가 형성된 경우에는 물이 유입되는 지점의 유속을 감소시킬 수가 있고 물의 유입 속도가 감소하면 앞서 살펴본 바와 같이 물유입부(5)보다 높이가 낮은 지점의 물이 유입되는 양도 감소하게 된다. 즉 물안내부(10)가 형성된 경우에는 수면에 가까운 표층수가 대부분 유입되고 물유입부(5)보다 아래쪽에 위치하는 물의 유입은 최소화 시킬 수 있다. 그 결과 물유입부(5)로 유입되는 물에서 부유물이 포함된 표층수가 차지하는 비율이 높아진다.

이에 반해 도 4의 a)의 형태와 같이 물안내부(10)가 없는 경우에는 물이 유입되는 지점의 물의 유속이 크기 때문에 물유입부(105)보다 높이가 낮은 지점의 물이 유입되는 양이 상대적으로 많아지게 되는 것이다.

부유물 제거장치가 처리할 수 있는 물의 유입량은 장치의 처리용량에 따라 제한될 수 밖에 없는데, 부유물은 수면에 떠있는 것이므로 수면에 가까운 표층수의 유입비율을 증가시키면 부유물의 포집 및 제거효율은 증가하게 된다.

도 4의 a)와 b)에서는 물유입부(5, 105)보다 높이가 낮은 지점의 물이 유입되는 정도를 점선으로 개념적으로 표현하였다. 도 4의 a)의 경우 물유입부(105)보다 아래쪽에 위치하는 물이 도 4의 b)에 비해서 상대적으로 많이 유입되는 것을 보여주고 있다.

물론 물안내부(10)의 반경을 증가시키면 표층수가 유입되는 비율이 더 증가되므로 사용자는 필요에 따라 적절한 크기로 물안내부(10)를 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 부유물 제거장치는 물처리부(60)를 육지에 설치하고 이송관을 유연한 재질의 호스로 형성하여 챔버(1)가 일정 범위에서 자유롭게 이동하는 형태로 구현할 수도 있다. 또한 물처리부(60)를 육지에 설치하지 않고 수면에 부유하게 하거나 또는 수중에서 챔버(1)를 따라 이동가능한 형태로 제작하면 챔버(1)의 이동 범위가 제한되지 않고 광범위한 영역을 자유롭게 이동하면서 부유물을 제거하도록 할 수 있다.

상기 본 발명의 실시예에서, 물안내부(10)는 수평하게 형성된 것을 설명하였지만 물안내부(10)는 물유입부(5)로 물이 원활하게 유입될 수 있도록 물유입부(5)를 향해 하향경사지게 형성하는 것도 가능하다.

또한 물안내부(10) 및 바닥부(20)에 형성된 구멍들(15, 25)은 챔버(1)의 다른 위치에 형성될 수도 있으며 상기 구멍들(15, 25)을 개폐하는 개폐밸브의 형태도 앞서 본 발명의 실시예에서 설명된 형태 이외의 다양한 형태의 것들이 사용될 수 있다.

또한 상기 챔버(1)를 추진하여 이동시키기 위한 구성으로 프로펠러 추진기(50)를 예를 들었으나 이외에도 다양한 형태의 공지된 추진수단이 사용될 수 있다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 발명의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

1 챔버, 5 물유입부, 6 물배출부, 10 물안내부, 20 바닥부, 30 물이송관, 40 펌프, 50 프로펠러 추진기, 60 물처리부

Claims (4)

1. 상부에 물이 유입되는 개구된 물유입부가 형성되고 하부에 상기 물유입부를 통해 유입된 물이 배출되는 물배출부가 형성되며 내부에 공기와 물이 채워질 수 있는 공간이 형성된 챔버;
   상기 챔버의 상기 물유입부의 둘레에 외측으로 소정의 길이만큼 연장되어 형성되는 물안내부;
   상기 챔버의 상기 물배출부에 연결되는 물이송관; 및
   상기 물이송관에 연결되어 상기 물이송관을 통해 유입된 물을 처리하는 물처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유물 제거장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 챔버의 일측에는 상기 챔버의 내부공간으로 물을 유입시킬 수 있는 구멍 및 상기 구멍을 개폐하는 제1개폐밸브가 형성되고, 상기 챔버의 타측에는 상기 챔버의 내부공간의 공기를 외부로 배출하는 구멍 및 상기 구멍을 개폐하는 제2개폐밸브가 형성되는 것을 특징으로 하는 부유물 제거장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 물안내부는 수평하게 형성되거나 또는 상기 물유입부를 향해 하향경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 부유물 제거장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 챔버에는 상기 챔버의 추진을 위한 추진기가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 부유물 제거장치.

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