KR101321393B1 - 순차 채수장치 - Google Patents

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KR101321393B1
KR101321393B1 KR1020120047508A KR20120047508A KR101321393B1 KR 101321393 B1 KR101321393 B1 KR 101321393B1 KR 1020120047508 A KR1020120047508 A KR 1020120047508A KR 20120047508 A KR20120047508 A KR 20120047508A KR 101321393 B1 KR101321393 B1 KR 101321393B1
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Abstract

본 발명은 하천이나, 하·폐수 처리장의 배출수 등을 채수하여 실내 수질실험을 위한 채수장치에 관한 것으로, 상세히는 장대하천 등 원격지 등에도 손쉽게 설치하여 일정 시간 간격으로 채수가 가능하도록 함으로써 사람이 직접 상주하여 시료를 채수하는 불편함을 줄이고, 일정 시간 간격으로 편리하게 채수가 이루어짐으로써 일정 시간 동안 수질패턴 분석 및 평가가 가능하며, 기타 사람이 직접 접근하기 곤란한 오염물질 등을 안전하게 채수할 수 있는 용도로 사용할 수 있는 순차 채수장치에 관한 것인바, 프레임(10); 상기 프레임(10)의 중심부에 설치되며 회전축(22)을 갖는 타이머(20); 상기 타이머(20)의 회전축(22)을 중심으로 방사상으로 배치된 복수의 채수병(30); 상기 각 채수병(30)의 입구(32)를 개폐할 수 있도록 상기 프레임(10)에 중간부가 핀(42)으로 회동가능하게 결합되고, 일단에는 상기 입구(32)를 개폐하는 리드(44)가 구비되며, 탄성부재(46)에 의해 닫힌 상기 리드(44)가 입구(32)에 밀착된 상태를 유지하는 개폐구(40); 상기 회전축(22)에 구비되어 회전축(22)의 회전에 따라 방사상으로 배치된 채수병(30)에 결합된 개폐구(40)와 접촉하여 각 채수병(30)의 입구(32)를 막고 있던 리드(44)를 순차적으로 개방하는 편심돌기(50); 를 포함하여 이루어진다.

Description

순차 채수장치 {Apparatus for sequential water sampling}
본 발명은 하천이나, 하·폐수 처리장의 배출수 등을 채수하여 실내 수질실험을 위한 채수장치에 관한 것으로, 상세히는 장대하천 등 원격지 등에도 손쉽게 설치하여 일정 시간 간격으로 채수가 가능하도록 함으로써 사람이 직접 상주하여 시료를 채수하는 불편함을 줄이고, 일정 시간 간격으로 편리하게 채수가 이루어짐으로써 일정 시간 동안 수질패턴 분석 및 평가가 가능하며, 기타 사람이 직접 접근하기 곤란한 오염물질 등을 안전하게 채수할 수 있는 용도로 사용할 수 있는 순차 채수장치에 관한 것이다.
일반적으로 하천 및 하·폐수 처리장에서는 수질검사를 위해 채수장치를 이용하고 있는데, 기존의 채수방식은 하천이나 원격지의 경우 실험자가 직접 현장에서 실시간으로 채수를 하거나, 하·폐수 처리장 내에서는 펌프장치를 연결하여 실시간 채수를 하여 수질시험에 이용하고 있다.
이처럼 사람의 접근이 용이한 시설물 구내에서의 채수장치는 펌핑설비 등을 갖추면 채수에 문제가 없으나, 하천, 호수 및 산발적으로 흩어진 취수원 구간에서 채수를 하기에는 경제적, 기술적인 한계 등 여러 가지 어려움이 있다.
따라서 하천 등과 같이 산발적으로 흩어진 수원 및 원격지의 경우 경제적이고 현실적인 채수장치가 무엇보다도 필요하며, 본 발명의 순차 채수장치는 이러한 문제점을 해결하기 위해 개발되었다. 즉, 실험자가 직접 하천 곳곳에 일일이 일정시간을 기다려 채수하지 않고 순차 채수장치를 설치하고 나서 일정 시간이 경과된 후에 회수를 함으로써 일정시간에 대한 시료를 취득할 수 있도록 하였다.
현재 국내외에서 개발하여 사용중인 채수장치를 크게 분류하면, 외부에서 호수 및 하천 등에 채수기구를 침수시켜 한번에 하나의 샘플을 취득하는 방법과, 우수나 폐수의 경우 자동펌핑 장치를 이용하여 실시간 취수하는 방법이 대부분이다.
이 중에서 사람이 직접 상부나 외부에서 채수장치를 침수시켜 채수하는 방법은 사람이 상주하여 필요한 시간에 맞춰 일일이 채수해야하는 불편함이 있으며, 자동 펌핑장치를 이용하는 방법은 장치의 가격이 고가이고, 관리 및 운영관리 측면에서 다소 어려움이 있으며, 설치장소에 제한을 많이 받는다는 단점이 있다.
한편, 특허 제672966호에는 원하는 채수시간을 미리 설정하여 해당 시간에 시료를 채수할 수 있도록 한 자동채수기가 제시되어 있는데, 이는 단순히 뚜껑의 개방 및 폐쇄시간을 타이머로 설정하여 타이머로 설정된 시간에 뚜껑이 열리거나 닫히도록 된 것이므로 한 장소에서 시간 경과에 따른 시료를 측정하기 위해서는 그 장소에 일정 시간 동안 상주하거나 여러 개의 채수장치를 타이머의 설정을 달리하여 동시에 설치하여야 하는 문제점이 있었다.
또, 특허 제666533호에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 수중 자동채수 컨베이어 시스템이 제안되어 있는데, 이는 채수시간, 채수 깊이 및 채수기의 가수 등의 채수 조건을 사전에 설정하여 시료를 자동으로 채수하기 위한 수중 자동채수 컨베이어 시스템으로, 시료를 채취하는 하나 이상의 채수기, 상기 채수기를 운반하는 하나 이상의 채수기 캐리어, 상기 채수 조건에 따라 채수가 이루어지도록 상기 채수기 마개의 개폐를 제어하는 제어부 및 채수 종료 후 채수기 캐리어에 의해 운반되는 상기 각각의 채수기를 회수하고 새로운 채수기가 투입될 수 있도록 하나의 폐쇄 루프로 형성되고 캐리어 구동부에 의해 구동되는 캐리어 운반라인을 포함하여 이루어져 있다.
한편, 위 특허 제666533호의 수중 자동채수 컨베이어 시스템은 그 구조가 복잡하고 대형이어서 휴대가 불가능하여 사용 장소에 제약이 따르는 문제점이 있었다.
또한, 특허 제0649109호, 미국특허 제5652397호 등에는 수압에 따라 자동으로 여러 깊이에서 채수한 후, 8~12개의 채수통에 각각 채수하는 다통 채수기 등이 개시되어 있는데, 이들은 공히 그 기구적인 구조가 복잡하고 이를 제어하기 위한 전기 및 전자적인 제어회로가 구비되어야 했었으므로 제조비용이 고가이고 사용 환경이 전기 전자적인 회로에게는 매우 열악한 수중에서 사용되어야 했었으므로 고장발생의 우려가 높은 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 호수수, 하천수, 정수장 처리수, 하·폐수 처리장의 배출수 등을 채수하여 실내 수질실험을 위한 수단을 제공하되, 손쉽게 설치하여 일정시간 간격으로 채수가 가능하도록 함으로써 수질패턴 분석 및 평가가 가능하고, 특히, 하천 오·폐수 무단방류 시 점오염원 채증자료의 수집 등으로 이용하여 하천의 생태환경을 보전하는데 매우 유용하게 사용될 수 있으며, 기존 채수기의 단점을 해결하고 아울러 경제적이고 효율적인 시료 취득을 위한 순차 채수장치를 제공하는 데 있다.
본 명세서에서 채수장치는 특별히 한정하지 않는 한 하천수, 호소수, 상수도, 하수도 기타 오·폐수 등 본 기기를 이용하여 채수가능한 모든 재료 및 구조물체를 포함하는 의미로 사용된다.
본 발명에서는 기존 채수방법을 개선하여 쉽고, 편리하게 시료의 채수가 가능하고 기타 일정시간 간격을 설정하여 수질을 측정하기 위한 채수장치와 그 사용방법이 제공된다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 순차 채수장치는, 일정시간을 세팅할 수 있는 타어머; 일정시간에 따라 순차적인 개폐기; 채취된 시료를 일정시간 보관하는 채수병; 상기 채수병을 지지할 수 있는 지지부재로 이루어져 있으며, 하천 등 물 속 자연조건에 손쉽게 거치될 수 있도록 지지대 및 끈을 연결하여 사용 가능하고, 채수 시간간격을 설정하여 원하는 시간 간격으로 측정할 수 있도록 제작하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 하천이나, 하·폐수 처리장의 배출수 등을 채수하여 실내 수질실험을 위한 채수장치이며, 원격지 등에도 손쉽게 설치하여 일정시간 간격으로 채수가 가능함으로써 사람이 직접 상주하여 시료를 채수하는 불편함을 줄이고, 일정시간 간격으로 편리하게 채수가 이루어짐으로써 수질패턴 분석 및 평가가 가능하도록 하였으며, 기타 사람이 직접 접근이 곤란한 오염물질 등을 채수할 수 있는 응용기구로 사용될 수 있는 휴대용 순차 채수장치 및 그 사용방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 기존 채수기의 단점을 해결하고, 시공간적인 제약조건이 크게 향상되며, 효율적이면서도 경제적인 채수 방법으로 아래와 같은 장점이 있다.
1. 사람이 직접 상주하지 않고 일정시간 간격으로 시료를 채수할 수 있다.
2. 하천, 호수 등 자연형태나 구조에 관계없이 원하는 위치에서 쉽게 설치, 회수 할 수 있다.
3. 자체 동력(태엽) 또는 전기 동력(축전지)을 이용함으로써 외부 전력공급 을 위한 전선등의 부대시설이 필요 없다.
4. 부피가 작고 운반이 간단하여, 손쉽게 여러장소의 시료를 동시에 채수할 수 있다.
5. 작동 및 사용방법이 간단하여 누구나 쉽게 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 순차 채수장치의 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 순차 채수장치의 평면도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 순차 채수장치의 단면도이다.
이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 3에는 본 발명의 일 실시 예에 의한 순차 채수장치가 도시되어 있는데, 본 실시 예에 의한 순차 채수장치는 프레임(10); 상기 프레임(10)의 중심부에 분리가능하게 설치되며 회전축(22)을 갖는 타이머(20); 상기 타이머(20)의 회전축(22)을 중심으로 방사상으로 배치된 복수의 채수병(30); 상기 각 채수병(30)의 입구(32)를 개폐할 수 있도록 상기 프레임(10)에 중간부가 핀(42)으로 회동가능하게 결합되고, 일단에는 상기 입구(32)를 개폐하는 리드(44)가 구비되며, 탄성부재(46)에 의해 닫힌 상기 리드(44)가 입구(32)에 밀착된 상태를 유지하는 개폐구(40); 상기 회전축(22)에 구비되어 회전축(22)의 회전에 따라 방사상으로 배치된 채수병(30)에 결합된 개폐구(40)와 접촉하여 각 채수병(30)의 입구(32)를 막고 있던 리드(44)를 순차적으로 개방하는 편심돌기(50); 를 포함하여 이루어져 있다.
본 실시 예에서 상기 프레임(10)은 여러 개의 채수병(30) 및 타이머(20)를 견고하게 지지하여야 함은 물론 수중에서 이들 채수병과 타이머의 유실을 방지할 수 있도록 제작하여야 하는데, 그 재질은 수중에서 부식되지 않는 금속 예를 들면 스테인리스 스틸이나 알루미늄 합금 등으로 제작하는 것이 바람직하다.
또, 본 실시 예에서 상기 프레임(10)은 대체로 소정의 두께를 갖는 원반형으로 이루어져 있으며, 상면 외곽에는 인양용 로프를 걸어주기 위한 로프 고리(12)가 구비되어 있고, 프레임(10)의 하면 내측 중앙에는 타이머(20)의 설치를 위한 공간이 마련되어 있으며, 이 타이머(20)를 위한 공간을 중심으로 방사상으로 복수의 채수병(30)을 분리가능하게 부착시키기 위한 장착부(14)가 구비되어 있다.
상기 장착부(14)는 프레임(10)과 일체로 제작할 수도 있으나, 도면에 도시된 바와같이 프레임(10)과 별도로 제작한 후, 이를 프레임(10)에 고정나사 등을 사용하여 부착하는 것이 제작비용이 저렴하며, 장착부(14)의 일 부분이 파손된 경우 파손된 부분만을 새것으로 교체할 수 있도록 하는 것이 유리하다.
상기 장착부(14)의 내측 상부에는 채수병(30)이 나사결합되는 암나사부(13)가 형성되어 있으며, 상기 암나사부(13)의 상면부 및 상기 장착부(14)의 내면 둘레에는 채수병(30)이 장착된 상태에서 입구(32)측의 수밀 유지 및 병 몸체(33)의 유동을 방지하기 위한 패킹(15)과 오-링(16)이 설치되어 있다.
또, 상기 프레임(10)에는 채수병(30)이 빈 상태로 채수장치를 수중으로 잠길 수 있도록 하기 위한 무게추(도시 안 됨)를 부착하기 위한 무게추 고리가 더 구비될 수 있다.
본 실시 예에서 상기 프레임(10)의 중심부에는 타이머(20)의 회전축(22)이 상방으로 돌출될 수 있도록 하기 위한 중심구멍(17)이 천공되어 있고, 외곽부에는 상기 중심구멍(17)에서 동일한 반경위치에 동일한 회전간격으로 다수의 외곽구멍(18)이 천공되어 있으며, 이 외곽구멍(18)은 장착부(14)의 중심과 일치되어 채수병(30)의 입구(32)와 연통되도록 되어 있다.
본 실시 예에서 상기 타이머(20)는 태엽구동방식으로 이루어져 있어 별도의 전원공급이 필요 없으며, 도 2에 도시된 바와 같이 박스 형태로 이루어진 타이머(20)의 하부에 형성된 키홈(23)에 태엽을 감기 위한 태엽키(60)를 끼워서 태엽을 감아줌으로써 반복적인 사용이 가능하도록 되어 있는데, 이러한 태엽구동방식의 타이머는 공지기술인 태엽 벽시계의 원리와 구조를 응용하여 제작할 수 있으며, 다만 본 발명의 채수장치는 수중(水中)에서 사용되므로 타이머(20) 하면의 태엽키 접속부분과 상면의 회전축(22) 부분을 메커니컬 시일 등과 같은 방수가 가능한 구조로 제작하면 된다.
한편, 본 발명에서 상기 타이머(20)는 회전축(22)의 1회전에 소요되는 시간을 선택할 수 있도록 예를 들면, 회전축(22)의 1회전에 12시간이 소요되거나 24시간이 소요되는 것으로 제작된 것을 선택하여 사용하거나 하나의 타이머를 사용하여 회전축의 회전시간을 변경할 수 있는 것으로 사용함으로써 실험 조건에 따른 시료의 채취 시간에 맞출 수 있도록 할 수 있음은 물론이다.
또, 상기 타이머(20)는 프레임(10)의 중심부 공간에 고정나사 등을 사용하여 회전되지 않도록 고정하여 사용하고, 필요시 점검이나 보수를 용이하게 할 수 있도록 프레임(10)으로부터 분리가능한 구조 또는 형상으로 제작한다.
바람직하기에 상기 타이머(20)의 회전축(22)은 1회전 후에는 더 이상의 회전이 이루어지지 않도록 헛돌게 제작하여 시료의 채취 후 채수병의 리드가 운반도중 열리는 것을 방지할 수 있도록 한다.
본 실시 예에서 상기 채수병(30)은 도면에 도시된 바와 같은 원통형으로 제작될 수 있으며, 하단은 밀폐되고, 상부에는 외측에 수나사부(31)가 형성된 입구(32)가 형성되어 있어 이 입구(32) 외곽의 수나사부(31)를 프레임(10)의 외곽에 방사상으로 구비된 장착부(14) 내측 상부의 암나사부(13)에 끼워서 결합시킨다.
상기 채수병(30)의 용량은 대체로 0.1~0.2리터로 제작되는데, 이는 일반 PET병과 같은 형태로 이루어져 있어 시료의 채취 후 별도의 뚜껑으로 밀폐한 상태로 시료를 실험실로 운반하여 실험도구로 옮길 수 있도록 되어 있다.
본 실시 예에서 상기 개폐구(40)는 대략 그 중간 부분이 프레임(10)의 상면에 핀(42)으로 회동가능하게 결합되어 시이소 동작이 이루어질 수 있도록 되어 있고, 상기 개폐구(40)의 일단 즉, 외측 하부에는 채수병(30)의 입구(32)와 연통된 외곽구멍(18)을 개폐하는 리드(44)가 구비되어 있으며, 상기 리드(44)의 반대편 즉, 개폐구(40)의 타단에는 접촉롤러(48)가 부착되어 있고, 이 접촉롤러(48)는 회전축(22)에 형성된 편심돌기(50)와 접촉하는 것에 의해 시이소동작이 이루어질 수 있도록 되어 있으며, 상기 개폐구(40)는 그 핀(42)부분에 비틀림스프링으로 이루어진 탄성부재(46)가 설치되어 있어 평상시 상기 리드(44)가 외곽구멍(18)을 밀폐시킨 상태를 유지할 수 있도록 되어 있다.
이와 같이 구성된 본 실시 예의 순차 채수장치는 시료의 채취가 필요한 곳에 로프와 무게추를 달아 잠기도록 한 상태에 두면 시간의 경과에 의해 타이머의 회전축이 회전하게 되면서 외곽에 방사상으로 배치된 채수병의 리드가 순차적으로 열렸다가 닫히게 됨으로써 순차 채수가 가능하게 되며, 시간이 경과된 후 로프를 당겨 채수장치를 인양 한 후 현장에서 또는 실험실에서 시료에 대한 실험을 실시할 수 있게 되는 것으로, 기본적인 사용방법을 정리하면 다음과 같다.
(1) 태엽키를 이용하여 태엽을 감는다.
(2) 채수할 시간간격을 타이머로 세팅한다.
(3) 측정지점(하천, 호수, 배출수로 등)에 채수장치를 설치한다.(채수장치의 고정 및 안정된 채수를 위해 필요시 고정추나 끈 등을 이용한다.)
(4) 채수장치를 회수한다.
(5) 채수장치를 실험실로 옮겨 각 채수병에 든 시료를 측정한다.
상기 실시 예에서는 태엽식 타이머를 사용하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 내외부에 모터와 배터리가 내장된 전기식 타이머를 사용할 수도 있음은 물론이며, 이 전기식 타이머는 태엽방식 대신 내외부에 배터리와 모터가 내장되어 보다 정확하고 다양한 시간의 설정이 가능하다.
10 : 프레임 12 : 로프 고리
13 : 암나사부 14 : 장착부
15 : 패킹 16 : 오-링
17 : 중심구멍 18 : 외곽구멍
20 : 타이머 22 : 회전축
23 : 키홈 30 : 채수병
31 : 수나사부 32 : 입구
33 : 병 몸체 40 : 개폐구
42 : 핀 44 : 리드
46 : 탄성부재 48 : 접촉롤러
50 : 편심돌기 60 : 태엽키

Claims (7)

  1. 프레임(10); 상기 프레임(10)의 중심부에 설치되며 회전축(22)을 갖는 타이머(20); 상기 타이머(20)의 회전축(22)을 중심으로 방사상으로 배치된 복수의 채수병(30); 상기 각 채수병(30)의 입구(32)를 개폐할 수 있도록 상기 프레임(10)에 중간부가 핀(42)으로 회동가능하게 결합되고, 일단에는 상기 입구(32)를 개폐하는 리드(44)가 구비되며, 탄성부재(46)에 의해 닫힌 상기 리드(44)가 입구(32)에 밀착된 상태를 유지하는 개폐구(40); 상기 회전축(22)에 구비되어 회전축(22)의 회전에 따라 방사상으로 배치된 채수병(30)에 결합된 개폐구(40)와 접촉하여 각 채수병(30)의 입구(32)를 막고 있던 리드(44)를 순차적으로 개방하는 편심돌기(50); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 순차 채수장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 타이머(20)는 태엽이나 모터로 구동되며, 회전축(22)의 1회전에 소요되는 시간의 조정이 가능한 것을 특징으로 하는 순차 채수장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄성부재(46)는 비틀림스프링인 것을 특징으로 하는 순차 채수장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 프레임(10)은 타이머(20)와 채수병(30)의 분리가 가능한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 순차 채수장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 프레임(10)은 소정의 두께를 갖는 원반형으로 이루어지고, 상면 외곽에는 로프 고리(12)가 구비되며, 상기 프레임(10)의 하면 내측 중앙에는 타이머(20)의 설치를 위한 공간이 마련되어 있으며, 이 타이머(20)를 위한 공간을 중심으로 방사상으로 복수의 채수병(30)을 분리가능하게 부착시키기 위한 장착부(14)가 구비되는 것을 특징으로 하는 순차 채수장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 장착부(14)는 프레임(10)과 별도로 이루어져 고정나사로 부착되되, 상기 장착부(14)의 내측 상부에는 채수병(30)이 나사결합되는 암나사부(13)가 형성되고, 상기 암나사부(13)의 상면부와 장착부(14)의 내면 둘레에는 채수병(30)이 장착된 상태에서 입구(32)측의 수밀 유지 및 병 몸체(33)의 유동을 방지하기 위한 패킹(15)과 오-링(16)이 구비된 것을 특징으로 하는 순차 채수장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 개폐구(40)는 중간 부분이 프레임(10)의 상면에 핀(42)으로 회동가능하게 결합되어 시이소 동작이 이루어지고, 상기 개폐구(40)의 외측 하부에는 채수병(30)의 입구(32)와 연통된 외곽구멍(18)을 개폐하는 리드(44)가 구비되며, 상기 개폐구(40)의 타단에는 접촉롤러(48)가 부착되고, 상기 접촉롤러(48)는 회전축(22)에 형성된 편심돌기(50)와 접촉하는 것에 의해 시이소동작이 이루어질 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 순차 채수장치.
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