KR101485834B1 - 자가발전 및 자가세정 수단이 구비된 수질 측정용 센서장치 - Google Patents

자가발전 및 자가세정 수단이 구비된 수질 측정용 센서장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 자가세정 수단이 구비된 수질 측정용 센서장치는 순환배관(11)에 의해 서로 연통되는 상부 탱크(12) 및 하부 탱크(13); 및 상기 상부 탱크(12) 또는 하부 탱크(13)에 인접하여 배치되어, 상기 순환배관(11)내의 유체를 순환시키는 펌프(14)를 그 내부에 구비하는 내측 하우징(10); 상기 내측 하우징(10)의 일측 단부의 외부에 배치되어 상기 펌프(14)의 입력축(14a)에 결합되며, 물의 흐름에 의해 회전되어 상기 입력축(14a)을 구동시키는 회전체(40); 상기 내측 하우징(10)의 타측 단부의 외부에 설치되는 적어도 하나 이상의 센서 프로브(16); 상기 내측 하우징(10)이 슬라이딩 이동가능하게 삽입결합되는 외측 하우징(20); 및 상기 외측 하우징(20) 및 상기 내측 하우징(10)의 결합체가 상하로 회동할 수 있도록 상기 외측 하우징(20)의 양 측면을 지지하는 지지체(30)를 포함하며, 상기 내측 하우징(10)의 상기 센서 프로브(16) 쪽에 배치된 상기 외측 하우징(20)의 단부(21)에는 상기 센서 프로브(16)가 관통될 수 있는 적어도 하나 이상의 관통홀(22)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자가세정 수단이 구비된 센서장치를 이용하면, 간단한 구성으로 센서부의 세정을 자동적으로 수행할 수 있으며, 별도의 전원을 공급하지 않고도 작동시킬 수 있어서, 장기간 수질을 정확하게 측정할 수 있는 효과가 얻어질 수 있다.

Description

자가발전 및 자가세정 수단이 구비된 수질 측정용 센서장치{SENSOR APPARATUS FOR WATER QUALITY MEASUREMENT WITH SELF-GENERATING DEVICE AND SELF-CLEANING DEVICE}
본 발명은 자가세정 수단이 구비되어 수중에서 사용되는 수질 측정용 센서장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 자가세정 수단이 구비되어 수중에서 사용되는 센서장치에 자가발전 수단이 구비되어, 별도의 전원공급을 하지 않고도 수중에서 작동할 수 있는 수질 측정용 센서장치에 관한 것이다.
강, 호수, 저수지, 바다 등의 수질을 측정하기 위하여 수중 센서장치가 이용되고 있는데, 이러한 수중 센서장치는 혼탁도(turbidity), pH, 용존 산소, 도전성,
온도, 염도 등을 측정하기 위한 수질 측정 프로브 또는 센서들을 포함한다. 그러나, 이러한 수질 측정 프로브 또는 센서들이 진균(fungal) 또는 해조 성장과 같은 식물과 동물 종(species)에 의해 광범위하게 오염되는 경우에 정확한 측정이 방해되거나 센서장치의 작동 자체가 어렵게 될 수 있다. 따라서, 이러한 수질 측정 프로브 또는 센서들의 오염으로 인하여 소정의 기간동안만 정상작동을 유지하고 그 이후에는 유지보수 또는 수동 정화를 해야만 하므로, 센서장치의 사용에 제한이 따르게 된다. 더욱이, 오염이 심한 환경에서 사용되는 센서장치의 경우에는 센서상에 부스러기 또는 진균 또는 해조 성장의 축적이 단기간에 초래되므로, 기존의 센서들은 장기간 동안 오염을 정확하게 측정하기에는 적합하지 않았다.
이에 따라, 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0002859호에 개시된 세정용 와이퍼 소자, 와이퍼 소자의 단부에 부착된 브러시, 와이퍼 구동 모터를 구비하는 수질 측정 센서 세정용 와이퍼 및 브러시 장치가 개발되었다(도 1 및 도 2 참조).
그러나, 상기 장치는 브러시가 부착된 와이퍼를 구동하기 위한 구동 모터가 요구되므로, 장치가 복잡해지고 비용이 많이 소요되는 문제가 있다.
한편, 강, 호수, 저수지, 바다 등의 수질을 측정하기 위하여 이용되는 수중 센서장치는 측정된 수질 정보를 지역 관제부로 송신하기 위한 데이터 출력수단을 구동하기 위한 전원이 요구되므로, 수질측정장치내에 배터리를 내장하든지 아니면 지상으로부터 유선으로 전원을 공급하여야 한다. 그런데, 배터리를 내장하는 경우에는 배터리 사용기한이 제한되므로 주기적으로 배터리를 교체하여야 하고, 유선으로 전원을 공급하는 경우에는 전기배선으로 인하여 장치가 복잡해지고 비용이 많이 소요되는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0025490호에 개시된 부표형 자가발전로봇이 개발되었다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 부표형 자가발전로봇은 수중에서 부력을 제공하는 몸체부; 태양광을 이용한 자가발전이 가능하도록 상기 몸체부의 상측에 배치되는 솔라셀을 포함하는 자가발전부; 주변의 상태를 모니터링 하는 모니터링부; 수중에서 추진력을 제공하도록 상기 몸체부에 장착되는 추진부; 상기 모니터링부의 모니터링을 통해 획득된 데이터를 원격으로 전송하고, 상기 자가발전부, 상기 모니터링부, 또는 상기 추진부와 관련된 제어명령을 원격으로 전송받는 무선통신부; 및 근접하는 물체를 감지하는 근접감지 센서를 구비하여 상기 근접감지 센서의 감지 결과에 따라 상기 근접하는 물체를 회피하여 주행이 이루어지도록 상기 추진부의 추진 방향 및 속도를 제어하는 주행제어부를 포함한다.
그러나, 상기 부표형 자가발전로봇장치는 수중에서 부력을 제공하는 몸체부 및 자가발전을 위한 태양광을 이용하는 발전장치 등이 포함되어 장치가 복잡해지고 비용이 많이 소요되는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 고려하여, 간단한 구성으로 자가세정 및 자가발전 기능을 구비하여, 수중에서 장기간 사용할 수 있는 수질측정 센서장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자가세정 수단이 구비된 센서장치는, 순환배관에 의해 서로 연통되는 상부 탱크 및 하부 탱크; 및 상기 상부 탱크 또는 하부 탱크에 인접하여 배치되어, 상기 순환배관내의 유체를 순환시키는 펌프를 그 내부에 구비하는 내측 하우징; 상기 내측 하우징의 일측 단부의 외부에 배치되어 상기 펌프의 입력축에 결합되며, 물의 흐름에 의해 회전되어 상기 입력축을 구동시키는 회전체; 상기 내측 하우징의 타측 단부의 외부에 설치되는 적어도 하나 이상의 센서 프로브; 상기 내측 하우징이 슬라이딩 이동가능하게 삽입결합되는 외측 하우징; 및 상기 외측 하우징과 상기 내측 하우징의 결합체가 상하로 회동할 수 있도록 상기 외측 하우징의 양 측면을 지지하는 지지체를 포함하며, 상기 내측 하우징의 상기 센서 프로브쪽에 배치된 상기 외측 하우징의 단부 플레이트에는 상기 센서 프로브가 관통될 수 있는 적어도 하나 이상의 관통홀이 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자가세정 수단이 구비된 센서장치에서는, 외측 하우징의 일측 단부 플레이트의 관통홀의 내주면에 세정부재가 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자가세정 수단이 구비된 센서장치에서는, 외측 하우징의 타측 개방 단부 가장자리에 세정부재가 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자가세정 수단이 구비된 센서장치가 발전수단을 더 포함하며, 상기 발전수단은 회전체와 결합되어 상기 회전체의 회전력에 의해 구동될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자가세정 수단이 구비된 센서장치에서는, 내측 하우징의 회전체측 단부 가장자리에 플랜지가 형성되며, 상기 내측 하우징의 센서 프로브측 단부 가장자리에 스토퍼가 부착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자가세정 수단이 구비된 센서장치에서는, 내측 하우징이 외측 하우징내에서 슬라이딩 이동하는 행정거리(H1)는 내측 하우징의 일측 단부의 외측에 설치된 센서 프로브의 돌출 길이(H2)보다 작거나 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자가세정 수단이 구비된 센서장치에서는, 펌프의 입력축과 내측 하우징의 일측 단부 플레이트의 관통홀사이가 실링되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자가세정 수단이 구비된 센서장치에서는, 내측 하우징의 외주면의 일부에 투광창이 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자가세정 수단이 구비된 센서장치에서는, 내측 하우징에는 센서 프로브로부터 입력된 신호를 출력하는 출력수단이 구비된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자가세정 수단이 구비된 센서장치에서는, 출력수단으로부터 출력되는 신호를 무선으로 전송할 수 있는 송신수단이 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자가세정 수단이 구비된 센서장치에서는, 내측 하우징내에 설치된 펌프와 대향하는 위치에 균형추(balance weight)가 추가로 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자가세정 수단이 구비된 센서장치에서는, 지지체와 외측 하우징의 회동 결합부에 베어링이 추가로 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자가세정 수단이 구비된 센서장치에서는, 내측 하우징에 카메라가 추가로 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 자가세정 수단이 구비된 센서장치를 이용하면, 간단한 구성으로 센서부의 세정을 자동적으로 수행할 수 있으며, 별도의 전원을 공급하지 않고도 작동시킬 수 있어서, 장기간 수질을 정확하게 측정할 수 있는 효과가 얻어질 수 있다.
도 1은 종래 기술에서의 자가세정수단이 구비된 수질 측정 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 수질 측정 장치의 와이퍼 소자/브러시 조립체를 도시한 도면이다.
도 3은 종래 기술에서의 자가발전수단이 구비된 수질 측정 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가세정수단이 구비된 센서장치에서 센서부가 후퇴한 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가세정수단이 구비된 센서장치에서 센서부가 전진하여 돌출된 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 4의 센서장치의 길이방향의 단면을 나타낸 개략도이다.
도 7은 도 5의 센서장치의 길이방향의 단면을 나타낸 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가세정수단이 구비된 센서장치의 내부 작동관계를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8의 센서장치에서의 외측 하우징의 일측 단부 플레이트를 나타낸 도면이다.
전술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해질 것이다.
특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 출원의 명세서에서 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 출원의 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 또는 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "∼사이에"와 "바로 ∼사이에" 또는 "∼에 인접하는"과 "∼에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원의 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원의 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 4 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자가세정수단이 구비된 센서장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자가세정 수단이 구비된 수질 측정용 센서장치는 내측 하우징(10)과 내측 하우징의 외주면 둘레를 감싸는 외측 하우징(20)으로 이루어지며, 상기 내측 하우징(10)은 상기 외측 하우징(20)내에 삽입되어 결합된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 내측 하우징(10)내에는 순환배관(11)에 의해 서로 연통되는 상부 탱크(12) 및 하부 탱크(13)가 내측 하우징(10) 내부의 상하부에 설치되며, 내측 하우징(10)은 수평 축선(A)을 중심으로 회전할 수 있는 구조로 되어 있다. 상기 순환배관(11)내의 유체를 순환시키는 펌프(14)가 상기 상부 탱크(12)와 하부 탱크(13) 사이에 배치된다. 상기 순환 펌프(14)는 예를 들어, 바닷물의 흐름에 의해 회전되는 회전체(40)에 의해 구동될 수 있다. 상기 회전체는 적어도 하나의 블레이드를 포함하며, 블레이드의 형상은 컵 형상으로 이루어질 수도 있고, 프로펠러 형상으로 이루어질 수도 있다. 또한, 상기 블레이드는 물의 흐름을 받아서 회전체축을 회전시키는 기능을 수행할 수 있다면, 어떠한 형상으로도 이루어질 수 있다. 또한, 상기 블레이드는 회전체에 고정식으로 부착될 수도 있지만, 이동식으로 부착될 수도 있다.
상기 순환 펌프(14)는 조수(潮水) 방향이 어느 방향이든지 관계 없이 회전체(40)의 축과 대략 횡방향으로 이동하는 조수에 대하여 구동될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하며, 이에 의해 순환 펌프(14)는 상기 순환배관(11)내의 유체를 일방향으로만(예를 들어, 시계방향으로만 또는 반시계방향으로만) 순환시키게 된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 조수의 이동에 의해 회전체(40)가 회전되며, 이 회전력에 의해 순환 펌프(14)가 구동하면, 순환 배관(11)내의 유체를 일방향으로 순환시키는 동작에 의해, 하부 탱크(13)내에 수용되었던 유체가 상부 탱크(12)로 보내지게 된다. 이러한 동작에 의해 상부 탱크(12)내에 채워진 유체의 중량이 하부 탱크(13)내에 남아 있는 유체의 중량보다 커지게 되면, 내측 하우징(10)의 무게 중심이 수평 축선(A)의 위쪽으로 이동하게 되어, 내측 하우징(10)이 수평 축선(A)을 중심으로 회전하게 되며, 이에 따라 하부 탱크(13)와 상부 탱크(12)의 상하 위치가 바뀌게 된다. 그 다음에는 순환 펌프(14)의 작동에 의해 상부 탱크(12)(이 상태에서는 상부 탱크(12)가 수평 축선(A)의 아래쪽에 위치함)내의 유체가 하부 탱크(13)(이 상태에서는 하부 탱크(13)가 수평 축선(A)의 위쪽에 위치함)로 보내지게 되며, 하부 탱크(13)(이 상태에서는 위쪽에 위치함)내에 채워진 유체의 중량이 상부 탱크(12)(이 상태에서는 아래쪽에 위치함)내에 남아 있는 유체의 중량보다 커지게 되면, 내측 하우징(10)의 무게 중심이 수평 축선(A)의 위쪽으로 이동하게 되어, 내측 하우징(10)이 수평 축선(A)을 중심으로 회전하게 된다. 상기 내측 하우징(10)의 순환 배관(11), 상부 탱크(12) 및 하부 탱크(13)내의 유체는 물로 이루어지지만, 물 이외의 다른 액체일 수도 있다.
이와 같이, 조수의 이동에 의해 구동되는 순환 펌프(14)의 작동에 의해 상기 와 같은 동작이 반복되어, 내측 하우징(10)이 수평 축선(A)을 중심으로 계속하여 회전할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자가세정 수단이 구비된 센서장치에서는 외측 하우징(20)의 원통내에 내측 하우징(10)의 외주면이 끼워져 결합되므로, 상기와 같은 내측 하우징(10)의 수평 축선(A)을 중심으로 한 회전 운동에 따라, 내측 하우징(10)은 외측 하우징(20)내에서 왕복 슬리이딩 이동을 하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센서장치에서, 외측 하우징(20)의 외주면 양측에 설치된 피봇축(23)을 통하여 지지체(30)에 회동 가능하게 지지되므로, 내측 하우징(10)과 외측 하우징(20)의 결합체가 지지체(30)에 회동가능하게 지지될 수 있다. 상기와 같은 내측 하우징(10)의 무게 중심의 이동으로 인하여 내측 하우징(10)과 외측 하우징(20)의 결합체가 수평 축선(A)을 중심으로 회전 운동을 하면서, 내측 하우징(10)은 외측 하우징(20)내에서 왕복 슬라이딩 운동을 하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자가세정 수단이 구비된 센서장치에서, 상기 내측 하우징(10)의 일측 단부의 외부에는 적어도 하나 이상의 센서 프로브(16)가 설치된다. 또한, 도 4, 도 5 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 내측 하우징(10)의 상기 센서 프로브(16) 쪽에 배치된 상기 외측 하우징(20)의 지지부(26)에 의해 연결되는 단부 플레이트(21)에는 상기 센서 프로브(16)가 관통될 수 있는 적어도 하나 이상의 관통홀(22)이 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센서장치에서, 상기 지지체(30)는 지지 단부(31)의 상부에 걸림부(32)를 구비할 수 있으며, 걸림부(32)내에 걸림 구멍(33)이 형성될 수 있다. 본 발명에 따른 자가세정 수단이 구비된 센서장치는 지지체(30)의 걸림 구멍(33)에 로프를 연결하는 방식을 이용하여 수중의 소정의 위치에 배치될 수도 있으며, 별도의 수중 구조물에 상기 지지체(30)의 상부의 걸림부(32)를 고정하여 수중의 소정의 위치에 배치될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자가세정 수단이 구비된 센서장치에서, 내측 하우징(10)이 외측 하우징(20)내에서 왕복 슬라이딩 이동을 하여, 외측 하우징(20)의 개방 단부(25)의 가장자리부가 내측 하우징(10)의 외부면에 부착되어 성장하는 해조류, 진균 또는 오염 물질 등을 긁어내는 작용을 하므로, 내측 하우징(10)의 외부면에 해조류, 진균 또는 오염 물질들이 소정 이상으로 집적되는 현상이 방지된다. 또한, 내측 하우징(10)의 일측 외부에 설치된 하나 이상의 센서 프로브(16)가 외측 하우징(20)의 일측 단부 플레이트(21)의 관통홀(22)내에 삽입 결합되므로, 내측 하우징(10)의 외측 하우징(20)내에서의 왕복 슬라이딩 이동에 따라, 센서 프로브(16)의 외주면에 부착되어 성장하는 해조류, 진균 또는 오염 물질 등을 긁어내어 센서 프로브(16)의 외부면에 해조류, 진균 또는 오염 물질들이 소정 이상으로 집적되는 현상이 방지된다.
상기와 같은, 내측 하우징(10)의 외주면에 부착되어 성장하는 해조류, 진균 또는 오염 물질 등의 제거를 보다 효율적으로 수행하기 위하여, 외측 하우징(20)의 개방 단부 가장자리에 세정부재가 설치될 수 있다. 상기 세정부재는 브러시로 이루어질 수 있다.
또한, 상기와 같은, 내측 하우징(10)의 센서 프로브(16)의 외주면에 부착되어 성장하는 해조류, 진균 또는 오염 물질 등의 제거를 보다 효율적으로 수행하기 위하여, 외측 하우징(20)의 일측 단부 플레이트(21)의 관통홀(22)의 내주면에 세정부재가 설치될 수 있다. 상기 세정부재는 브러시로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자가세정 수단이 구비된 센서장치는, 상기 회전체와 결합되어 상기 회전체의 회전력에 의해 구동되는 발전수단(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 센서장치는 강물 또는 조수의 이동에 의해 회전되는 회전체(40)를 가지고 있으므로, 이 회전체(40)의 회전력에 의해 구동되는 발전수단을 이용할 경우, 회전체(40)의 운동에너지를 전기에너지로 변환할 수 있다. 따라서, 수중에 배치되어 사용되는 본 발명의 센서장치에서의 수질 정보의 측정 및 측정된 정보를 소정의 위치(예를 들어, 지역 관제부)로 송신하기 위한 데이터 출력수단의 구동에 필요한 전원을 별도로 구비하지 않아도 된다.
또한, 본 발명에 따른 자가세정 수단이 구비된 센서장치에서는, 통신모듈(도시하지 않음)이 이용될 수 있는데, 이러한 통신모듈을 이용하면, 사용자가 직접 조작패널(도시하지 않음)을 조작하지 않더라도, 원거리에서 원격으로 자가세정 수단이 구비된 센서장치가 작동되도록 제어한다. 상기 통신모듈은 유선통신모듈로 구비되어 원거리에서 푸시버튼을 눌러 작동될 수 있도록 할 수 있고, 바람직하게는 통상의 이동통신에 사용되는 무선통신모듈을 사용하여 휴대전화와 같은 이동통신단말기를 이용하여 제어하도록 할 수도 있으며, PC 통신에 의한 인터넷 전용선으로도 동작을 제어할 수 있다. 예컨대, 통상의 이동통신시스템을 적용하여 상기 무선통신모듈에 대한 호출이 가능한 고유의 식별번호를 부여하고 상기 제어부(도시하지 않음)의 내부에 이를 사전에 저장하도록 하여, 외부에서 원격으로 휴대전화를 이용하여 무선통신모듈을 제어할 수 있는 것이다. 상기 통신모듈이 통상의 이동통신시스템을 이용하기 때문에 상기 제어부는 단문메세지(SMS)를 이용하여 원격으로 제어되도록 할 수 있다. 즉, 휴대전화나 인터넷 통신을 통하여 단문메세지로서 ASCII코드 등으로 구성된 텍스트 형태의 제어신호를 송신하면 상기 통신모듈이 제어신호를 수신하고, 상기 제어부에 미리 저장된 제어신호(즉, 고유 식별번호)와 이를 비교하여 미리 저장된 제어신호와 동일한 제어신호가 수신된 것으로 확인되면 상기 제어부는 상기 센서장치의 작동을 제어할 수 있다. 상기 센서장치의 제어부는 혼탁도(turbidity), pH, 용존 산소, CO2 분포율, 도전성, 온도, 염도 등을 감지하는 센서 프로브로부터 신호를 수신하고 처리하여 얻은 데이터를 통신망을 통해 상기 원격 통제 장치로 송신한다. 또한, 상기 센서장치의 제어부는 유무선 카메라(도시하지 않음)로부터의 영상정보를 영상자료 데이터베이스에 저장하고 이를 통신망을 통해 상기 원격 통제 장치로 송신할 수도 있다. 본 발명의 일 실시예의 센서장치의 원격제어시스템에 있어서, 상기 통신망은 무선통신망, 유무선 혼합형 통신망, 또는 광케이블을 이용한 유선통신망일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예의 센서장치에서, 외측 하우징(20)내에서의 내측 하우징(10)의 왕복 슬라이딩 이동을 소정의 범위로 제한하기 위하여, 내측 하우징(10)의 회전체측 단부 가장자리에 플랜지(17)가 형성되며, 내측 하우징(10)의 센서 프로브측 단부 가장자리에 스토퍼(19)가 나사결합, 용접 등과 같은 공지의 기술에 의해 부착될 수 있다. 이 경우, 회전체(40)가 수평 회전축(A)의 하부에 위치할 때, 내측 하우징(10)의 센서 프로브측 단부 가장자리에 부착된 스토퍼(19)가 외측 하우징(20)의 일측 단부 가장자리에 접촉하게 되어 내측 하우징(10)이 아래 방향으로 더 이상 이동하지 않게 된다. 즉, 내측 하우징(10)은 외측 하우징(20) 내에서 아래 방향으로 "H1"의 거리 만큼만 이동하게 된다. 이때, 외측 하우징(20)의 단부 플레이트(21)의 관통홀(22)에 삽입 결합되어 외측으로 돌출되어 있던 센서 프로브(16)가 단부 플레이트(21)의 내측으로 후퇴하게 된다. 상기 내측 하우징(10)이 상기 외측 하우징(20)내에서 슬라이딩 이동하는 행정거리(H1)는 상기 내측 하우징(10)의 일측 단부의 외측에 설치된 센서의 돌출 길이(H2)보다 작거나 같은 것이 바람직하다.
상기 내측 하우징(10)내에 배치된 상부 탱크(12) 및 하부 탱크(13) 내의 유체의 이동에 의해 수평 회전축(A)을 중심으로 한 내측 하우징(10)의 무게 중심을 상하로 이동시킴으로써 본 발명의 자가세정 수단이 구비된 센서장치가 작동하는 것이므로, 내측 하우징(10)의 내부는 외부와 실링되는 것이 바람직하다. 따라서, 순환 펌프(14)의 입력축(14a)과 내측 하우징(10)의 일측 단부(10a)의 관통홀(10c)사이는 오링(도시하지 않음) 등에 의해 실링되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 자가세정 수단이 구비된 센서장치의 내측 하우징(10)의 외주면 일부에는 빛이 통과할 수 있는 투광창(18)이 설치될 수 있다. 상기 투광창을 통하여 통과되는 빛의 양을 측정하여 수중의 혼탁도를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 자가세정 수단이 구비된 센서장치에서는, 수중 환경의 영상정보를 제공하기 위하여 유무선 카메라(도시하지 않음)가 내측 하우징(10)에 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 자가세정 수단이 구비된 센서장치에서는, 상기 내측 하우징(10)내에 설치된 펌프(14)와 대향하는 위치에 균형추(51)가 추가로 설치될 수 있다. 상기 균형추(51)의 중량은 펌프(14)의 중량에 대응하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 내측 하우징(10) 내부의 펌프(14)와 대향하는 위치에 균형추를 설치할 경우, 수평 회전축(A)을 중심으로 한 내측 하우징(10)과 외측 하우징(20)의 결합체의 회동 운동이 보다 원활하게 이루어질 수 있다.
또한, 수평 회전축(A)을 중심으로 한 내측 하우징(10)과 외측 하우징(20)의 결합체의 회동 운동이 보다 원활하게 이루어질 수 있도록, 상기 지지체(30)와 상기 외측 하우징(20)의 회동 결합부에 베어링(도시하지 않음)이 추가로 설치될 수 있다.
이어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 자가세정 수단이 구비된 수질 측정용 센서장치의 작용을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자가세정 수단이 구비된 센서장치에서, 도 8를 참조하면, 예를 들어, 강물 또는 바닷물의 이동에 의해 회전되는 회전체(40)가 순환 펌프(40)를 구동하여, 내측 하우징(10) 내의 순환배관(11), 상부 탱크(12) 및 하부 탱크(13)내의 유체를 일방향으로 순환시키면, 상부 탱크(12) 및 하부 탱크(13)의 어느 한쪽에 채워진 유체는 다른 한쪽으로 이동하게 되고, 순환 펌프(14)의 작동에 의해 이러한 동작이 반복되면서 수평 축선(A)을 중심으로 한 내측 하우징(10)의 무게 중심이 계속 수평 축선(A)의 아래쪽에서 위쪽으로 이동하게 되어 내측 하우징(10)과 외측 하우징(20)의 결합체가 상기 수평 축선(A)을 중심으로 계속 회전 운동을 하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자가세정 수단이 구비된 센서장치에서는 외측 하우징(20)의 원통내에 내측 하우징(10)의 외주면이 끼워져 결합되므로, 상기와 같은 내측 하우징(10)의 수평 축선(A)을 중심으로 한 회전 운동에 따라, 내측 하우징(10)은 외측 하우징(20)내에서 왕복 슬리이딩 이동을 하게 된다. 또한, 내측 하우징(10)과 외측 하우징(20)의 결합체가 지지체(30)에 회동가능하게 지지된 상태에서, 내측 하우징(10)의 수평 축선(A)을 중심으로 한 회전 운동에 따라 내측 하우징(10)과 외측 하우징(20)의 결합체가 수평 축선(A)을 중심으로 회전 운동을 하면서, 내측 하우징(10)은 외측 하우징(20)내에서 왕복 슬라이딩 운동을 하게 된다. 이와 같은 외측 하우징(20)내에서의 내측 하우징(10)의 왕복 슬라이딩 이동을 통하여, 내측 하우징(10)의 외부면에 부착된 해조류, 진균 또는 오염 물질 등이 외측 하우징(20)의 개방 단부 가장자리부(25)에 의해 긁혀서 제거되므로, 내측 하우징(10)의 외부면에 해조류, 진균 또는 오염 물질들이 소정 이상으로 집적되는 현상이 방지된다. 또한, 내측 하우징(10)의 외측 하우징(20)내에서의 왕복 슬라이딩 이동에 따라, 내측 하우징(10)의 일측 외부에 설치된 하나 이상의 센서 프로브(16)도 외측 하우징(20)의 일측 단부 플레이트(21)의 관통홀(22)내에서 왕복 슬라이딩 이동을 하므로, 센서 프로브(16)의 외주면에 부착된 해조류, 진균 또는 오염 물질 등이 외측 하우징(20)의 단부 플레이트(21)의 관통홀(22)의 가장자리부에 의해 긁혀져서 제거되기 때문에, 센서 프로브(16)의 외부면에 해조류, 진균 또는 오염 물질들이 소정 이상으로 집적되는 현상이 방지될 수 있다.
상기와 같은 외측 하우징(20) 내에서의 내측 하우징(10)의 반복적인 왕복 슬라이딩 운동을 통하여 무전원으로 내측 하우징(10)의 외주면과 센서 프로브(16)의 외주면이 세정될 수 있다.
또한, 외측 하우징(20)의 개방 단부의 가장자리부 또는 개방 단부의 내측에 브러시와 같은 세정부재를 설치할 경우, 내측 하우징(10)의 외주면의 세정이 보다 원활하게 이루어질 수 있다.
또한, 외측 하우징(20)의 단부 플레이트(21)의 관통홀(22)의 내주면 또는 가장자리부에 브러시와 같은 세정부재를 설치할 경우, 내측 하우징(10)의 센서 프로부(16)의 외주면의 세정이 보다 원활하게 이루어질 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10 : 내측 하우징 11 : 순환 배관
12 : 상부 탱크 13 : 하부 탱크
14 : 순환 펌프 14a : 순환 펌프 입력축
15 : 유체 16 : 센서 프로브
17 : 플랜지 18 : 투광창
19 : 스토퍼 20 : 외측 하우징
21 : 단부 플레이트 22 : 관통홀
23 : 피봇축 25 : 외측 하우징의 개방 단부
30 : 지지체 31 : 지지 단부
32 : 걸림 부재 33 : 걸림 구멍
40 : 회전체 41 : 회전체축
42 : 회전체 블레이드 51 : 균형추
H1 : 내측 하우징의 왕복 슬라이딩 행정 거리
H2 : 센서 프로브의 돌출 길이

Claims (13)

  1. 순환배관(11)에 의해 서로 연통되는 상부 탱크(12)와 하부 탱크(13)를 그 내부에 구비하고, 상기 상부 탱크(12)와 상기 하부 탱크(13) 사이에 배치되어 상기 순환배관(11)내의 유체를 상기 하부 탱크(13)로부터 상기 상부 탱크(12)로 순환시키는 펌프(14)를 그 내부에 구비하는 내측 하우징(10);
    상기 내측 하우징(10)의 일측 단부의 외부에 배치되어 상기 펌프(14)의 입력축에 결합되며, 물의 흐름에 의해 회전되어 상기 입력축을 구동시키는 회전체(42);
    상기 내측 하우징(10)의 타측 단부의 외부에 설치되는 적어도 하나 이상의 센서 프로브(16);
    상기 내측 하우징(10)이 슬라이딩 이동가능하게 삽입결합되는 외측 하우징(20); 및
    상기 외측 하우징(20)과 상기 내측 하우징(10)의 결합체가 상하로 수평 축선을 중심으로 회동할 수 있도록 상기 외측 하우징(20)의 양 측면을 지지하는 지지체(30)를 포함하며,
    상기 외측 하우징(20)의 단부 플레이트(21)에는 적어도 하나 이상의 관통홀(22)이 형성되고 상기 관통홀(22) 내에는 상기 내측 하우징(10)의 상기 센서 프로브(16)가 삽입되며,
    상기 순환배관(11) 내의 유체가 하부 탱크(13)로부터 상부 탱크(12)로, 다시 상부 탱크(12)로부터 하부 탱크(13)로 순환되어 상기 내측 하우징(10)의 무게 중심이 상기 상부 탱크(12)와 상기 하부 탱크(13) 사이에서 번갈아 이동됨으로써, 상기 외측 하우징(20)과 상기 내측 하우징(10)의 결합체가 수평 축선을 중심으로 회동하여 상기 내측 하우징(10)이 상기 외측 하우징(20) 내에서 왕복 슬라이딩 이동하며, 이에 의해 상기 내측 하우징(10)의 센서 프로브(16)가 상기 외측 하우징(20)의 관통홀(22) 내에서 왕복 슬라이딩 이동하는 것을 특징으로 하는 자가세정 수단이 구비된 센서장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외측 하우징(20)의 일측 단부 플레이트(21)의 관통홀(22)의 내주면에 세정부재가 설치된 것을 특징으로 하는 자가세정 수단이 구비된 센서장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 외측 하우징(20)의 타측 개방 단부의 가장자리에 세정부재가 설치된 것을 특징으로 하는 자가세정 수단이 구비된 센서장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 센서장치가 발전수단을 더 포함하며, 상기 발전수단은 상기 회전체와 결합되어 상기 회전체의 회전력에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 자가세정 수단이 구비된 센서장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 내측 하우징(10)의 회전체측 단부 가장자리에 플랜지(17)가 형성되며, 상기 내측 하우징(10)의 센서측 단부 가장자리에 스토퍼(19)가 부착된 것을 특징으로 하는 자가세정 수단이 구비된 센서장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 내측 하우징(10)이 상기 외측 하우징(20)내에서 슬라이딩 이동하는 행정거리(H1)는 상기 내측 하우징(10)의 일측 단부의 외측에 설치된 센서 프로브(16)의 돌출 길이(H2)보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 자가세정 수단이 구비된 센서장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 펌프(14)의 입력축과 상기 내측 하우징(10)의 일측 단부의 관통홀(10c)사이가 실링된 것을 특징으로 하는 자가세정 수단이 구비된 센서장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 내측 하우징(10)의 외주면의 일부에 투광창(18)이 설치된 것을 특징으로 하는 자가세정 수단이 구비된 센서장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 내측 하우징(10)에는 상기 센서 프로브(16)로부터 입력된 신호를 출력하는 출력수단이 구비된 것을 특징으로 하는 자가세정 수단이 구비된 센서장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 출력수단으로부터 출력되는 신호를 무선으로 전송할 수 있는 송신수단이 구비된 것을 특징으로 하는 자가세정 수단이 구비된 센서장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 내측 하우징(10)내에 설치된 펌프(14)와 대향하는 위치에 균형추(51)가 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 자가세정 수단이 구비된 센서장치.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 지지체(30)와 상기 외측 하우징(20)의 회동 결합부에 베어링이 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 자가세정 수단이 구비된 센서장치.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 내측 하우징(10)에 카메라가 설치된 것을 특징으로 하는 자가세정 수단이 구비된 센서장치.
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