KR101794207B1 - 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 호수나 하천, 저수지, 해양, 양식장, 다목적 댐 등 수질 정화가 필요한 장소에 설치되되 외부와 연결되지 않고 태양광 발전에 의해 생산된 전력을 이용하여 독립적으로 수질 정화 작업이 가능할 뿐만 아니라 저층수상승관을 통해 끌어 올려진 저층수를 저층수확산관을 이용하여 표층부의 넓은 지역으로 확산시켜 물을 순환시킴으로써 수질을 효과적으로 개선할 수 있게 한 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치는, 부력에 의하여 수면에 부상 가능하며 상부에 구조물을 설치할 수 있도록 설치공간이 마련된 수면부상부; 상기 수면부상부의 상부에 설치되며 태양광을 이용하여 전력을 생산하는 태양광 발전부; 상기 수면부상부에 구비되며 상기 태양광 발전부에서 생산된 전력이 저장되는 축전지; 상기 수면부상부에서 하부방향으로 세워져 설치되되 하단이 수중바닥 근처의 저층부까지 연장되어 저층수을 표층부로 상승시키는 통로를 제공하는 저층수상승관; 상기 저층수상승관의 내부에 구비되며 중층수 부근의 깊이에서 공기가 토출되도록 공기공급 통로를 제공하는 공기공급관; 상기 공기공급관의 하단부에 회전가능하게 설치되되 공기가 토출되는 힘에 의해 회전되며 상기 저층수상승관 내부에서 물의 상승력을 발생시키는 스크루; 및 상기 수면부상부의 상부에 구비되며 상기 태양광 발전부 또는 상기 축전지로부터 공급되는 전력에 의해 가동되어 상기 공기공급관으로 공기를 공급하는 공기공급장치;를 포함하되, 상기 스크루는, 상기 공기공급관의 하단부에 회전가능하게 결합되어 회전시 물을 상부방향으로 밀어내는 회전날개와, 상기 회전날개의 내부에 구비되며 상기 공기공급관의 공기공급 통로와 연결되는 토출관과, 상기 토출관으로 공급된 공기를 외부로 토출시킬 수 있도록 상기 토출관과 연통되어 상기 회전날개의 표면에 형성되는 다수개의 토출구을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치{WATER PURIFYING DEVICE USING SOLAR GENERATING}

본 발명은 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 호수나 하천, 저수지, 해양, 양식장, 다목적 댐 등 수질 정화가 필요한 장소에 설치되되 외부와 연결되지 않고 태양광 발전에 의해 생산된 전력을 이용하여 독립적으로 수질 정화 작업이 가능할 뿐만 아니라 저층수상승관을 통해 끌어 올려진 저층수를 저층수확산관을 이용하여 표층부의 넓은 지역으로 확산시켜 물을 순환시킴으로써 수질을 효과적으로 개선할 수 있게 한 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치에 관한 것이다.

연안 해양이나 호수, 하천, 저수지 등에서는 과도한 유기물의 유입과 축적으로 인해 부영양화가 발생하게 되고, 이에 따라 녹조 및 적조 현상의 발생과 혐기성 환경 조성 및 생태계 교란 등의 문제가 잇따르고 있다.

특히, 최근의 기후 상황에서는 폭염으로 인한 수온 및 기온 상승으로 바다에는 적조 발생이, 강에는 녹조 발생이 심각하게 유발되고 있으며, 이로 인해 양식장의 어류가 폐사하는 등 산업상의 피해도 속출하고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 적조 발생 현장에 황토를 살포하는 것과 같은 방법들이 강구되고 있지만, 광활한 면적의 수면에서 적조를 일시에 제거하기 어렵고, 많은 인력 및 비용이 필요한 문제점이 있었다.

특히, 해상의 가두리 양식장 같은 경우 상기와 같은 방법으로 넓은 면적에 발생된 적조를 제거하는데 많은 시간이 걸리기 때문에 적조방제작업이 진행되는 동안 양식장의 어류들이 집단 폐사하는 경우가 빈번하게 발생하고 있는 실정이다.

또한, 황토 살포와 같은 방법은 근본적인 해결책이 되지 못할 뿐만 아니라 과학적인 근거 또한 부족하기 때문에 보다 근본적이고 실효성이 있는 방법이 요구된다.

상기와 같은 문제점으로 인해 가두리 양식장을 운영하는 사람들은 어느 정도 적조를 미리 예방하고, 수질개선효과를 얻기 위해 가두리 양시장의 저부에 수중폭기장치를 구비시켜 사용하고 있다.

상기와 같은 수중폭기장치를 이용한 적조방지 및 수질개선을 하는 종래기술로 등록실용신안 20-0273347호(등록일자: 2002. 04. 12.) "적조대책 장치"가 제안된 바 있다.

상기 종래기술의 적조대책 장치는 양식가두리 외측 사방에 미세망 커텐의 설치되어 적조의 유입이 차단되고, 기포발생장치에 내장된 가압펌프가 작동하면서 기포수 공급파이프로부터 기포수가 공급되며, 콤프레셔에서 압축공기가 압입되어 기포수와 혼합·가압되면서 가공된 초미세기포수는 압송 파이프를 통해서 토출밸브로 압송되고, 토출밸브는 설정된 압력에서 초미세기포를 수중으로 토출·확산시키며, 수중으로 확산되는 초미세기포는 수중에서 서서히 소멸되면서 용해되어 수중의 용존산소를 증가시키는 것을 특징으로 한다.

즉, 상기 종래기술은 가두리 양식장 저부에서 공기를 분사시켜 가두리 양식장 내부로 공기가 공급되게 함으로써 수중의 용존산소를 높일 수 있다.

그러나 상기 종래기술은 단순히 수중에 산소만 공급하는 것으로 수중에 물의 순환 또는 유동이 이루어지지 않아 수질개선 효과가 미비하다는 단점이 있다.

또한, 상기 종래기술은 가압펌프와 같은 장치를 작동시키기 위해서 전력이 필요한데 종래에는 지상으로부터 전선이 연결되어 전력을 공급하거나, 수상구조물에 엔진 등을 설치하여 전력을 공급하여 왔다.

그러나 수질 정화 장치가 지상에서 멀리 떨어져 설치된 경우 지상에서부터 전력을 공급하기가 매우 어렵고, 엔진 등에 수시로 연료를 공급해야 하기 때문에 상당히 번거로워 유지관리가 매우 불편한 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 태양광 발전 시스템을 갖춰 자체적으로 전력공급이 가능하게 구성하는 한편, 수중의 저층수가 표층부로 수직 공급 및 확산 되도록 함으로써 수중의 부영양화와 적조 및 녹조 현상의 발생을 억제하여 수질을 효과적으로 개선할 수 있게 한 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치는, 부력에 의하여 수면에 부상 가능하며 상부에 구조물을 설치할 수 있도록 설치공간이 마련된 수면부상부; 상기 수면부상부의 상부에 설치되며 태양광을 이용하여 전력을 생산하는 태양광 발전부; 상기 수면부상부에 구비되며 상기 태양광 발전부에서 생산된 전력이 저장되는 축전지; 상기 수면부상부에서 하부방향으로 세워져 설치되되 하단이 수중바닥 근처의 저층부까지 연장되어 저층수을 표층부로 상승시키는 통로를 제공하는 저층수상승관; 상기 저층수상승관의 내부에 구비되며 중층수 부근의 깊이에서 공기가 토출되도록 공기공급 통로를 제공하는 공기공급관; 상기 공기공급관의 하단부에 회전가능하게 설치되되 공기가 토출되는 힘에 의해 회전되며 상기 저층수상승관 내부에서 물의 상승력을 발생시키는 스크루; 및 상기 수면부상부의 상부에 구비되며 상기 태양광 발전부 또는 상기 축전지로부터 공급되는 전력에 의해 가동되어 상기 공기공급관으로 공기를 공급하는 공기공급장치;를 포함하되, 상기 스크루는, 상기 공기공급관의 하단부에 회전가능하게 결합되어 회전시 물을 상부방향으로 밀어내는 회전날개와, 상기 회전날개의 내부에 구비되며 상기 공기공급관의 공기공급 통로와 연결되는 토출관과, 상기 토출관으로 공급된 공기를 외부로 토출시킬 수 있도록 상기 토출관과 연통되어 상기 회전날개의 표면에 형성되는 다수개의 토출구을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치는, 상기 저층수상승관의 상단부에 일단부가 연결되어 방사형으로 수면과 수평하게 연장되며 상기 저층수상승관을 통해 상승된 저층수를 표층부에서 사방으로 확산시키는 저층수확산관;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치에서 상기 수면부상부는, 일정형태를 갖도록 복수개의 부력체가 상호 결합되어 구성되며, 상기 부력체는, 부력을 갖는 부력튜브와, 상기 부력튜브의 하부에 상기 저층수확산관을 체결하여 고정시킬 수 있도록 상기 부력튜브에 구비되는 체결수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치는, 상기 수면부상부를 고정하기 위해 수중에 설치되는 고정수단;을 더 포함하되, 상기 고정수단은, 상기 수면부상부의 유동을 제한하기 위해 상기 수면부상부와 연결되는 체인과, 상기 체인의 단부에 연결되어 수중의 바닥에 고정되는 닻을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화장치는 수면부상부에 설치된 태양광 발전부에서 생상된 전력을 이용하여 수질 정화에 필요한 동력원으로 사용하거나, 축전지에 저장하여 태양광 발전이 불가능한 상황에서 사용하게 됨으로써 전력을 공급하기 위한 외부와의 연결 없이 독립적으로 수질 정화 작업을 가능하게 하는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치는 수중의 저층수를 저층수상승관을 통해 표층부로 끌어올려 토출되도록 함으로써 저층수와 표층수가 순환되는 흐름을 생성하여 수중의 부영양화와 적조 및 녹조 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치는 상기 저층수상승관을 통해 표층부로 끌어 올려진 저층수를 저층수확산관을 이용하여 표층부의 넓은 지역으로 확산시킴으로써 수질 개선효과를 더욱 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치는 스크루에 형성된 토출구를 통해 공기가 토출되면서 상기 스크루를 회전시키고, 스크루가 회전되면서 상기 저층수상승관 내부에 물의 상승력을 발생시켜 수중바닥의 저층수가 상기 저층수상승관 내부로 빨려들어와 상기 저층수상승관을 통해 표층부로 상승되며 배출되는 형태로 물이 순환되기 때문에 수중바닥의 유해 물질이 강제적으로 용출되지 않으면서도 자연친화적으로 물을 순환시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치는 스크루의 토출구를 통해 토출된 공기가 부상하면서 상기 저층수상승관의 내부에서 상하층 간 밀도차를 형성시키고, 이 밀도차에 의해 작은 크기지만 상기 저층수상승관의 내부에는 물의 상승력이 발생되며, 밀도차에 의한 물의 상승력이 상기 스크루(60)에 의해 발생되는 물의 상승력에 더해져 물의 순환효과를 더욱 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치를 정면에서 본 사용상태 예시도
도 2는 본 발명에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치의 주요구성 설치 상태도
도 3a는 본 발명에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치에서 스크루의 구성도
도 3b는 본 발명에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치에서 스크루의 작동 상태도
도 4a는 본 발명에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치에서 부력체의 구성도
도 4b는 본 발명에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치에서 부력체 및 저층수확산관의 사용 상태도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치를 상부에서 본 사용상태 예시도
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치를 상부에서 본 사용상태 예시도

이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치를 정면에서 본 사용상태 예시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치의 주요구성 설치 상태도이며, 도 3a는 본 발명에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치에서 스크루의 구성도이고, 도 3b는 본 발명에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치에서 스크루의 작동 상태도이며, 도 4a는 본 발명에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치에서 부력체의 구성도이고, 도 4b는 본 발명에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치에서 부력체 및 저층수확산관의 사용 상태도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치를 상부에서 본 사용상태 예시도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치를 상부에서 본 사용상태 예시도이다.

도면을 살펴보면, 본 발명에 따른 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치(이하 "수질 정화 장치"라 한다.)는 수면부상부(10), 태양광 발전부(20), 축전지(30), 저층수상승관(40), 공기공급관(50), 스크루(60), 공기공급장치(70), 저층수확산관(80), 고정수단(90)을 포함한다.

상기 수면부상부(10)는 상부 및 소정위치에 본 발명에 따른 수질 정화 장치의 다른 구성이 설치 및 구비되도록 지지체 역할을 하는 구성으로, 부력에 의하여 수면에 부상 가능하며 상부에는 상기 태양광 발전부(20) 등의 구조물이 설치되는 설치공간이 마련된다.

상기 수면부상부는(10)는 부력을 갖는 복수개의 부력체(11)가 상호 결합되어 일정형태의 틀을 형성한다.

상기 수면부상부(10)는 도 1 및 도 5에 도시된 본 발명의 일실시예와 같이 상기 부력체(11)의 상부에 설치되는 지지판(12)을 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서 상기 수면부상부(10)는 상기 부력체(11)의 상부에 상기 지지판(12)이 설치됨에 따라 작업자가 상기 수면부상부(10)에 올라가 태양광 발전부(20), 축전지(30), 공기공급장치(70) 등의 다른 구성들을 설치하거나 유지보수하기 용이해지고, 상기 수면부상부(10)가 파도 등에 의해 흔들리는 경우에 상기 다른 구성들이 상기 지지판(12)에 안정되게 지지되어 견고한 결합상태를 유지할 수 있게 된다.

한편, 상기 수면부상부(10)는 도 6에 도시된 본 발명의 다른 실시예와 같이 상기 부력체(11)의 상부에 상지 지지판(12)이 설치되지 않고 상기 부력체(11)만 결합된 형태로 구성될 수 있다.

본 발명의 일실시예 및 다른 실시예에서 상기 수면부상부는(10)는 중심부에 축전지(30), 공기공급장치(70)와 같은 상당한 무게를 갖는 구성들이 집중되어 설치되므로, 상기 수면부상부(10)의 중심부에는 넓은 설치공간 및 외곽측 보다 큰 부력이 형성되도록 상기 부력체(11)가 밀집되게 구비되며, 상기 수면부상부(10)의 중심부에서 외곽측으로는 수중으로 햇빛이 투과될 수 있는 창이 형성될 수 있도록 상기 부력체(11)가 격자형태로 결합되어 구성될 수 있다.

상기 부력체(11)는 부력을 갖는 부력튜브(111)와, 상기 부력튜브(111)의 하부에 상기 저층수확산관(80)을 체결하여 고정시킬 수 있도록 상기 부력튜브(111)에 구비되는 체결수단(112)을 포함한다.

상기 부력체(11)는 상기에서 설명한 바와 같이 상기 수면부상부(10)를 구성하는 구성요소로서 복수개가 상호 결합되어 일정형태의 상기 수면부상부(10)를 형성시킨다.

상기 부력튜브(111)의 양측에는 각각의 부력튜브(111)를 결합시키기 위한 결합편(111a)이 돌출형성되고, 상기 결합편(111a)이 볼트, 너트 등의 조인트부재(112a)에 의해 상호 결합됨으로써 복수개의 부력튜브(111)가 서로 연결되어 상기 수면부상부(10)를 형성시키게 된다.

상기 체결수단(112)는 복수개의 상기 부력튜브(111)를 서로 결합시키는 동시에 상기 저층수확산관(80)을 상기 부력튜브(111)의 하부에 구비되도록 하는 구성이다.

도 4a 및 4b에 도시된 본 발명의 실시예에서와 같이, 상기 체결수단(112)은 상기 부력튜브(111)를 결합시키는 조인트부재(112a)와, 상기 조인트부재(112a)에 연결되어 상기 부력튜브(111)의 하부에 배치되는 C형강(112b)과, 상기 저층수확산관(80)이 끼워져 지지되고 상기 C형강(112b)에 결합되어 고정되는 U볼트(112c)로 구성될 수 있다.

상기 태양광 발전부(20)는 태양광을 이용하여 전력을 생산하는 구성으로 태양전지 모듈(21)이 구비된다.

상기 태양광 발전부(20)는 상기 수면부상부(10)의 상부에 설치되는데, 상기 태양전지 모듈(21)이 물에 잠기지 않도록 상기 태양전지 모듈(21)의 하부에 지지대(22)가 설치되어 수면으로부터 일정높이 이격되게 설치된다.

상기 태양광 발전부(20)로부터 생산된 전력은 상기 공기공급장치(70)로 공급되거나, 상기 축전지(30)에 저장된다.

즉, 본 발명에 따른 수질 정화 장치는 외부에서 별도로 전력을 공급받지 않고 상기 태양광 발전부(20)에서 발전된 전력을 이용하여 상기 공기공급장치(70)를 구동시킴으로써 독립적인 수질 정화 작업이 가능하게 되는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 수질 정화 장치는 설치되는 장소에 따라 상기 태양광 발전부(20)가 풍력 발전부(미도시) 등으로 대체될 수도 있을 것이다.

상기 축전지(30)는 상기 태양광 발전부(20)에서 생산된 전력이 저장되는 구성으로 전력을 저장하였다가 태양광 발전이 불가능한 야간이나, 기상 조건이 않 좋은 상황일 때 저장된 전력을 상기 공기공급장치(70)로 공급한다.

상기 축전지(30)는 상기 수면부상부(10)의 상부측 소정위치에 구비되며, 물에 침수되거나 또는 물과의 접촉에 의해 고장이 발생하지 않도록 방수구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 저층수상승관(40)은 수중바닥 근처의 저층수를 표층부로 상승시키는 통로를 제공하는 구성이다.

상기 저층수상승관(40)은 상기 수면부상부(10)에서 하부방향으로 세워져 하단이 수중바닥 근처의 저층부까지 연장되게 설치된다.

상기 저층수상승관(40)의 하단에는 저층수가 유입되는 유입구(41)가 형성되며, 상단에는 상기 저층수상승관(40)을 통해 상승된 저층수가 표층부로 배출되는 배출구(42)가 형성된다.

상기 저층수상승관(40)은 도 1에 도시된 바와 같이 상단의 배출구(42)가 하단의 유입구(41)보다 작은 상협하광 형태로 형성될 수 있다.

상기와 같이 상협하광 형태를 갖는 상기 저층수상승관(40)은 상기 유입구(41)를 통해 유입되는 저층수의 속도보다 상기 배출구(42)를 통해 배출되는 저층수의 속도가 빨라지도록 형성된 것으로, 상기 배출구(42)를 통해 배출되는 저층수의 속도가 빨라짐으로써 표층부에서 좀더 넓은 지역까지 저층수를 확산시킬 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 저층수상승관(40)의 내부에는 상기 공기공급장치(70)로부터 압축 공기를 공급받아 상기 저층수상승관(40) 내부로 토출시키기 위한 공기공급 통로를 제공하는 공기공급관(50)이 구비된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 수질 정화 장치는 상기 저층수상승관(40)의 내부로 상기 공기공급관(50)을 통해 공급되는 공기가 토출되면 상기 공기가 상승되면서 상기 저층수상승관(40)의 내부에 상하층 간 물의 밀도차를 발생시키고, 그 밀도차에 의해 상기 저층수상승관(40)의 내부에서 작은 크기지만 물의 상승력이 발생되어 상기 유입구(41)를 통해 수중바닥층의 저층수가 상기 저층수상승관(40) 내부로 빨려들어 오게 되고, 빨려들어 온 저층수가 상기 저층수상승관(40)을 따라 표층부로 상승되어 상기 배출구(42)를 통해 배출되면서 작지만 수중의 상하층 간에 물이 순환되는 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 공기공급관(50)은 상기에서 일부 설명한 바와 같이 중층수 부근의 깊이에서 상기 저층수상승관(40)의 내부로 공기가 토출되도록 공기공급 통로를 제공하는 구성이다.

상기 공기공급관(50)은 상기 저층수상승관(40)의 내부에 구비되되, 그 길이와 직경이 상기 저층수상승관(40)보다 상당히 작게 형성되어 상기 저층수상승관(40)의 상부측에 설치된다.

도 1을 참조하여 좀더 상세하게 설명하면, 상기 공기공급관(50)의 상단은 상기 수면부상부(10)에 설치되는 공기공급장치(70)에 연결된 상태로 상기 수면부상부(10) 또는 상기 저층수상승관(40)에 고정되고, 상기 공기공급관(50)이 전체적으로 상기 저층수상승관(40)의 내부에 삽입되되 상기 공기공급관(50)의 하단이 상기 저층수상승관(40)의 길이방향의 중간을 넘지않는 깊이 즉, 상기 저층수상승관(40)의 상부측에 위치되도록 설치된다.

한편, 상기 공기공급관(50)의 하단부에는 상기 공기공급장치(70)로부터 공급되는 공기가 토출되는 힘에 의해 회전되는 스크루(60)가 구비된다.

본 발명의 실시예에서 상기 공기공급관(50)의 하단부에는 스러스트베어링(51)이 더 구비되어 상기 스크루(60)의 축방향 하중을 지탱하도록 구성될 수 있다.

상기 스크루(60)는 상기 공기공급관(50)의 하단부에 회전가능하게 설치되는 구성이다.

상기 스크루(60)는 상기 공기공급장치(70)로부터 공급되며 상기 공기공급관(50)을 통해 전달되는 공기가 상기 스크루(60)의 표면에서 토출되는 힘에 의해 회전되도록 구성된다. 즉, 상기 스크루(60)의 표면에 형성된 후술할 토출구(63)를 통해 공기가 토출되면서 공기의 토출력이 발생하고 그 토출력에 의해 상기 스크루(60)가 축 회전된다.

상기 스크루(60)는 상기와 같이 회전되면서 상기 저층수상승관(40) 내부에서 물의 상승력을 발생시킨다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 스크루(60)가 회전되면서 상기 스크루(60)의 하부측에 있는 물을 상기 스크루(60)의 상부측으로 밀어냄으로써 상기 저층수상승관(40) 내부에 물의 상승력을 발생시킨다.

본 발명에 따른 수질정화 장치는 상기에서 설명한 바와 같이 상기 스크루(60)에 의해 상기 저층수상승관(40)의 내부에서 물의 상승력이 발생됨에 따라 상기 저층수상승관(40) 아래에 분포되어 있는 물 즉, 수중 바닥층의 저층수를 상기 저층수상승관(40)의 내부로 빨아들여 상부의 표층부로 끌어올려 배출시킴으로써 물을 순환시킬 수 있게 되는 것이다.

상기 스크루(60)는 상기와 같은 작용효과를 얻을 수 있도록 상기 공기공급관(50)의 하단부에 회전가능하게 결합되어 회전시 물을 상부방향으로 밀어내는 회전날개(61)와, 상기 회전날개(61)의 내부에 구비되며 상기 공기공급관(50)의 공기공급 통로와 연결되는 토출관(62)과, 상기 토출관(62)으로 공급된 공기를 외부로 토출시킬 수 있도록 상기 토출관(62)과 연통되어 상기 회전날개(61)의 표면에 형성되는 다수개의 토출구(63)을 포함하여 구성된다.

상기 회전날개(61)는 상기 스크루(60)가 회전하면서 하부의 물을 끌어올려 상부방향을 향해 효과적으로 밀어내 수 있도록 외관이 약간 꼬인 나선면 형태로 형성된다.

본 발명의 실시예서는 회전축이 되는 상기 공기공급관(50)을 기준으로 양측에 2개의 상기 회전날개(61)가 상호 대응되게 구비되도록 구성하였나, 상기 회전날개(61)의 개수는 이에 한정되는 것은 아니며 2개 이상으로 다수개가 구비될 수 있다.

상기 토출관(62)은 상기 회전날개(61)의 내부에 구비되어 상기 토출구(63)로 공기가 빠져나갈 수 있게 통로를 제공하는 구성으로, 상기 회전날개(61)의 내부에 관형부재가 삽입 설치된 형태로 구성될 수 있으며, 상기 회전날개(61)의 내부에 관형의 홈이 파인 형태로 구성될 수도 있다.

상기 토출구(63)는 상기 토출관(62)을 통해 공급된 공기를 외부로 배출시킬 수 있도록 형성된 것으로 상기 토출관(62)과 연통되어 상기 회전날개(61)의 표면에 다수개가 형성된다.

상기 토출구(63)는 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 스크루(60)가 물을 상부측으로 밀어내는 방향으로 회전될 수 있도록 상호 대응되는 상기 회전날개(61)에서 서로 반대방향을 향하도록 형성된다.

한편, 상기 스크루(60)는 상기 토출구(63)을 통해 토출된 공기에 의해 회전이 용이하게 이루어질 수 있도록 테퍼롤러베어링(64)에 의해 결합될 수 있다.

또한, 상기 스크루는(60)는 회전이 이루어지는 축부에 팩킹씰(65)이 구비되어 수밀되도록 구성될 수 있다.

상기 공기공급장치(70)는 상기 태양광 발전부(20) 또는 상기 축전지(30)로부터 전력을 공급받아 가동되며, 상기 공기공급관(50)으로 압축된 공기를 공급하는 구성으로 상기 수면부상부(10)의 상부에 구비된다.

상기 공기공급장치(70)는 물에 침수되거나 또는 물과의 접촉에 의해 고장이 발생하지 않도록 방수구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 저층수확산관(80)은 상기 저층수상승관(40)을 통해 표층부로 상승된 저층수를 표층부에서 사방으로 확산시키는 구성이다.

상기 저층수확산관(80)은 일단부가 상기 저층수상승관(40)의 상단부 외측에 연결되어 수면과 수평하게 방사형으로 연장되도록 구성된다.

상기 저층수확산관(80)은 상기 부력체(11)의 부력튜브(111)에 구비되는 체결수단(112)에 의해 체결되어 상기 부력튜브(111)의 하부에 설치된다.

본 발명의 일실시예에서는 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이 상기 저층수확산관(80)이 상기 U볼트(112c)의 내측에 끼워진 상태에서 상기 U볼트(112c)가 상기 C형강(112b)에 볼트고정됨으로써 상기 저층수확산관(80)이 상기 부력체(11)의 하부에 설치되게 된다.

상기 저층수확산관(80)은 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이 상기 부력체(11)와 결합된 상태로 수면에 띄워지는 경우 수면에서 일정깊이 수중으로 잠긴 상태가 된다.

본 발명에 따른 수질 정화 장치는 상기 저층수확산관(80)을 이용하여 상기 저층수상승관(40)을 통해 상승된 저층수를 표층부의 넓은 지역으로 확산시킬 수 있게 되므로 수질 개선효과를 더욱 증가시킬 수 있게 되는 것이다.

상기 고정수단(90)은 상기 수면부상부(10)를 수상에서 유동하지 않게 고정하기 위한 구성으로 일측이 상기 수면부상부(10)에 연결되어 수중에 설치된다.

상기 고정수단(90)은 상기 수면부상부(10)의 유동을 제한하기 위해 상기 수면부상부(10)과 연결되는 체인(91)과, 상기 체인(91)의 단부에 연결되어 수중의 바닥에 고정되는 닻(92)을 포함한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 수질 정화 장치는 공기공급장치(70)를 이용하여 수중의 바닥에 이르는 깊은 수심까지 공기를 뿜어내기 위해 엄청난 동력이 필요했던 종래기술의 단점을 보완할 수 있는 장점을 갖게 된다.

즉, 수면으로부터의 깊이가 그다지 깊지않은 위치에 해당하는 상기 저층수상승관(40) 내부의 상부측에서 상기 공기공급관(50)을 통해 공기가 공급되어 상기 스크루(60)의 표면으로 토출되도록 구성되기 때문에 공기를 뿜어내기 위한 동력이 종래의 기술만큼 많이 필요하지 않게 되고 적은 동력으로 공기를 수중으로 토출시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 수질 정화 장치는 상기 스크루(60)에 형성된 상기 토출구(63)를 통해 공기가 토출되면서 상기 스크루(60)를 회전시키게 되고, 상기 스크루(60)가 회전되면서 상기 저층수상승관(40) 내부에서 물의 상승력이 발생되어 수중바닥의 저층수가 상기 저층수상승관(40)의 내부로 빨려들어와 상기 저층수상승관(40)을 통해 표층부로 상승되어 배출되는 형태로 물이 순환되기 때문에 수중 바닥의 유해 물질이 강제적으로 용출되는 일이 없이 자연친화적으로 수질을 개선할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 수질 정화 장치는 상기 토출된 공기가 부상하면서 상기 저층수상승관(40)의 내부에서 상하층 간 밀도차를 형성시키고, 이 밀도차에 의해 작은 크기지만 상기 저층수상승관(40)의 내부에는 물의 상승력이 발생하게 된다. 즉, 상기 저층수상승관(40) 내부에서 상기 스크루(60)가 회전됨에 따라 발생되는 물의 상승력에 작은 크기지만 상기 밀도차에 의해 발생된 물의 상승력이 더해져 물의 순화효과를 더욱 증가시킬 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 수질 정화 장치는 상기 저층수확산관(80)을 이용하여 상기 저층수상승관(40)을 통해 표층부로 끌어 올려진 저층수를 표층부의 넓은 지역으로 확산시킴으로써 수질 개선효과를 더욱 증가시킬 수 있게 되는 것이다.

앞에서 설명되고 도면에서 도시된 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치는 본 발명을 실시하기 위한 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.

10 : 수면부상부
11 : 부력체
111 : 부력튜브
111a : 결합편
112 : 체결수단
112a : 조인트부재
112b : C형강
112c : U볼트
12 : 지지판
20 : 태양광 발전부
21 : 태양전지 모듈
22 : 지지대
30 : 축전지
40 : 저층수상승관
41 : 유입구
42 : 배출구
50 : 공기공급관
51 : 스러스트베어링
60 : 스크루
61 : 회전날개
62 : 토출관
63 : 토출구
64 : 테퍼롤러베어링
65 : 팩킹씰
70 : 공기공급장치
80 : 저층수확산관
90 : 고정수단
91 : 체인
92 : 닻

Claims (4)

1. 부력에 의하여 수면에 부상 가능하며 상부에 구조물을 설치할 수 있도록 설치공간이 마련된 수면부상부와; 상기 수면부상부의 상부에 설치되며 태양광을 이용하여 전력을 생산하는 태양광 발전부와; 상기 수면부상부에 구비되며 상기 태양광 발전부에서 생산된 전력이 저장되는 축전지와; 상기 수면부상부에서 하부방향으로 세워져 설치되되 하단이 수중바닥 근처의 저층부까지 연장되어 저층수를 표층부로 상승시키는 통로를 제공하는 저층수상승관과; 상기 저층수상승관의 내부에 구비되며 중층수 부근의 깊이에서 공기가 토출되도록 공기공급 통로를 제공하는 공기공급관과; 상기 공기공급관의 하단부에 회전가능하게 설치되되 공기가 토출되는 힘에 의해 회전되며 상기 저층수상승관 내부에서 물의 상승력을 발생시키는 스크루; 및 상기 수면부상부의 상부에 구비되며 상기 태양광 발전부 또는 상기 축전지로부터 공급되는 전력에 의해 가동되어 상기 공기공급관으로 공기를 공급하는 공기공급장치;를 포함하되,
   상기 저층수상승관의 상단부에 일단부가 연결되어 방사형으로 수면과 수평하게 연장되며 상기 저층수상승관을 통해 상승된 저층수를 표층부에서 사방으로 확산시키는 저층수확산관;을 더 포함하고,
   상기 저층수상승관은, 상단의 배출구가 하단의 유입구보다 작은 상협하광 형태로 형성되며,
   상기 스크루는, 상기 공기공급관의 하단부에 회전가능하게 결합되어 회전시 물을 상부방향으로 밀어내도록 나선면이 형성된 회전날개와, 상기 회전날개의 내부에 구비되며 상기 공기공급관의 공기공급 통로와 연결되는 토출관과, 상기 토출관으로 공급된 공기를 외부로 토출시킬 수 있도록 상기 토출관과 연통되어 상기 회전날개의 표면에 형성되는 다수개의 토출구을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서.
   상기 수면부상부는, 일정형태를 갖도록 복수개의 부력체가 상호 결합되어 구성되되,
   상기 부력체는, 부력을 갖는 부력튜브와, 상기 부력튜브의 하부에 상기 저층수확산관을 체결하여 고정시킬 수 있도록 상기 부력튜브에 구비되는 체결수단을 포함하여 구성되고,
   상기 체결수단은, 상기 부력튜브를 결합시키는 조인트부재와, 상기 조인트부재에 연결되어 상기 부력튜브의 하부에 배치되는 C형강과, 상기 저층수확산관이 끼워져 지지되고 상기 C형강에 결합되어 고정되는 U볼트로 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 수면부상부를 고정하기 위해 수중에 설치되는 고정수단;을 더 포함하되,
   상기 고정수단은, 상기 수면부상부의 유동을 제한하기 위해 상기 수면부상부와 연결되는 체인과, 상기 체인의 단부에 연결되어 수중의 바닥에 고정되는 닻을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전을 이용한 수질 정화 장치.

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