KR101599440B1 - 수동펌프식 시료 채취기 - Google Patents

수동펌프식 시료 채취기 Download PDF

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강원대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 간력한 구조로 신속한 시료의 채취가 가능하도록 할 수 있는 수동펌프식 시료 채취기에 관한 것으로, 관측정의 시료를 포집하도록 일정한 내부공간을 구비하고, 일측에 상기 시료가 상기 내부공간으로 유입되는 유입구와, 타측에 상기 유입구를 통하여 유입된 시료를 외부로 배출시키는 유출구를 구비한 본체와; 상기 본체의 일측에 구비되어 상기 내부공간 내부의 압력이 변화되도록 하여 선택적으로 시료가 상기 유입구를 통하여 상기 내부공간으로 유입된 후에 상기 유출구를 통하여 유출되도록 하는 압력변화부와; 상기 본체의 상기 유입구의 입구측과 상기 유출구의 출구측에 구비되어 상기 내부공간의 압력에 따라 선택적으로 상기 유입구와 유출구를 개폐시키는 개폐부를 포함함으로써, 관측정에서 포집된 시료를 포집기의 외부로 배출시에 시료에 이물질이 침투되지 않도록 하여 시료의 교차 오염을 방지함으로써 시료에 대한 정확한 데이터 수집 및 분석이 가능하도록 함과 동시에 간략한 구조로 현장에서 신속하게 시료의 채취가 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

Description

수동펌프식 시료 채취기{PUMP TYPE SAMPLER}
본 발명은 시료 채취기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 시료의 교차 오염을 방지하여 시료를 이용한 실험 및 시료에 대한 분석이 정확하게 수행될 수 있도록 하는 수동펌프식 시료 채취기에 관한 것이다.
일반적으로, 농업용 및 관측용 관정으로부터 수질을 측정하거나 지하수의 오염도를 조사하기 위해서는 대상이 되는 지역에 관측정(monitoring well)을 설치하고, 관측정의 내부로 유입된 지하수 시료를 주기적으로 채취하여 지하수에 잔존하는 오염 유기물의 용존을 검사한다.
도 1은 종래의 관정수 포집기의 구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 관정수 포집기에서 채취된 시료를 외부로 유출시키는 구조를 도시한 사시도이다.
이들 도면에 도시한 바와 같이, 종래의 관정수 포집기는 시료를 채취할 수 있는 내부공간(11)이 형성되며, 내부공간(11)으로 시료가 유입될 수 있도록 하면에 개구공(12)이 관통 형성된 관상의 본체(10)와, 본체(10)의 내부공간(11)에 구비되어 개구공(12)을 선택적으로 개폐시킴으로써 내부공간(11)에 채취된 시료를 운반할 수 있도록 하는 구형상의 구형부재(20)로 구성되어 있다.
이러한 구성에 의하여, 관상의 본체(10)를 관측정으로 투입하면 구형부재(20)가 관정수에 의해 부유되고, 관정수는 본체(10) 단부의 개구공(12)을 통해 본체(10)의 내부공간(11)으로 유입된다.
필요한 양만큼의 관정수가 본체(10)의 내부공간(11)으로 유입 완료되어 본체(10)를 상측으로 들어올리면 내부공간(11)에서 포집된 시료의 일부분이 본체(10)의 외부로 유출되면서 유출되는 시료를 따라 구형부재(20)가 이동하고 결국 개구공(12)을 폐쇄시키게 되어 시료가 내부공간(11)에 수용된 상태가 유지된다.
시료가 내부공간(11)에 수용된 상태에서 원하는 장소로 관정수 포집기를 이동시킨 후에 상기 시료에 대한 실험 및 분석을 위하여 비이커와 같은 용기로 시료를 옮겨 시료병에 담게 된다.
이를 위하여 별도의 막대(30)를 이용하게 되는데, 막대(30)의 직경은 적어도 개구공(12)의 직경보다는 작은 직경을 갖도록 형성되어 개구공(12)을 통하여 본체(10)의 내부로 막대(30)를 인입시킬 수 있어야 한다.
이러한 막대(30)를 개구공(12)을 통하여 본체(10)의 내부로 밀어넣으면 구형부재(20)가 개구공(12)에서 이탈되어 개구공(12)이 개방되고, 개구공(12)이 개방되는 순간 본체(10) 내부의 시료는 상기 용기에 담겨짐으로써 시료의 채취가 완료되어 상기 시료에 대한 실험 및 분석이 가능하게 되는 것이다.
그런데, 이러한 종래의 관정수 포집기에 있어서는, 시료의 포집이 완료된 후에 포집된 시료를 본체(10)의 외부로 유출시에 본체(10)의 하측에서 막대(30)를 개구공(12)에 삽입하여 본체(10)에 포집된 시료가 외부로 유출되도록 하는 구조이므로, 막대(30)에 부착된 이물질이나 혹은 실험자의 손에 묻은 이물질이 시료와 함께 용기에 담겨질 수 있으므로 시료가 교차 오염되어 정확한 데이터의 수집이나 분석이 불가능하게 된다는 문제점이 있다.
또한, 시료를 본체(10)의 외부로 유출시킬 때 사용되는 막대(30)를 분실한 경우에는 교차 오염에 대한 염려로 인하여 아무 막대나 사용할 수 없기 때문에 교차 오염을 방지할 수 있는 막대(30)를 구할 때까지 시료 채취가 지연됨으로써 인한 불편한 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 관측정에서 포집된 시료를 포집기의 외부로 배출시에 시료에 이물질이 침투되지 않도록 하여 시료의 교차 오염을 방지함으로써 시료에 대한 정확한 데이터 수집 및 분석이 가능하도록 함과 동시에 간략한 구조로 현장에서 신속하게 시료의 채취가 이루어질 수 있도록 하는 수동펌프식 시료 채취기를 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 관측정의 시료를 포집하도록 일정한 내부공간(110)을 구비하고, 일측에 상기 시료가 상기 내부공간(110)으로 유입되는 유입구와, 타측에 상기 유입구를 통하여 유입된 시료를 외부로 배출시키는 유출구를 구비한 본체(100)와; 상기 본체(100)의 일측에 구비되어 상기 내부공간(110) 내부의 압력이 변화되도록 하여 선택적으로 시료가 상기 유입구를 통하여 상기 내부공간으로 유입된 후에 상기 유출구를 통하여 유출되도록 하는 압력변화부(200)와; 상기 본체(100)의 상기 유입구의 입구측과 상기 유출구의 출구측에 구비되어 상기 내부공간의 압력에 따라 선택적으로 상기 유입구와 유출구를 개폐시키는 개폐부(300)를 포함한 것을 특징으로 하는 수동펌프식 시료 채취기를 제시한다.
여기서, 상기 압력변화부(200)는 상기 본체(100)의 상기 내부공간(110)과 연통되며 외부와 차폐된 차폐공간부가 구비된 차폐하우징(210)과, 상기 차폐하우징(210)의 내측면과 접촉된 상태로 상기 차폐하우징(210)의 내면을 따라 이동가능하게 설치되어 상기 내부공간(110)의 압력 변화를 유발시키는 피스톤부재를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 피스톤부재의 일측과 상기 차폐하우징(210)의 내면 사이에는 상기 피스톤부재가 복귀되도록 하는 별도의 복귀스프링이 설치될 수 있다.
또한, 상기 차폐하우징의 일측과 상기 본체의 일측은 나사 결합되어 상기 차폐공간부와 상기 내부공간이 연통되며, 상기 차폐하우징은 상기 본체에 탈부착 가능하도록 할 수 있다.
아울러, 상기 유입구의 입구측에는 상기 내부공간과 멀어질수록 그 직경이 점진적으로 축소되도록 형성된 경사부가 구비되고, 상기 유출구의 출구측에는 상기 내부공간의 가까워질수록 그 직경이 점진적으로 축소되도록 형성된 경사부가 구비되며, 상기 개폐부는 상기 경사부에 선택적으로 안착되는 구형부재와, 상기 구형부재의 이동거리를 구속하도록 상기 유입구와 유출구에 각각 설치되는 구속플레이트를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 본체(100)의 유입구에는 상기 시료의 포집을 위하여 상기 관측정의 내부로 삽입되는 일정 길이를 갖는 연장호스가 구비될 수 있다.
또한, 상기 연장호스는 상기 본체의 상기 유입구의 일측에 나사 결합되어 교체가능하게 구비될 수 있다.
본 발명은 펌프, 전기 배선, 센서 등이 생략된 간략한 구조로 운용과 이동이 용이해 현장에서 신속하고 손쉽게 시료의 채취가 가능하도록 할 수 있다. 유연한 호스 등과 같은 교체형 호스를 통해 다양한 형태의 관측정에서 시료채취가 가능하도록 할 수 있다.
또한, 관측정에서 포집된 시료를 포집기의 외부로 배출시에 시료에 이물질이 침투되지 않도록 하여 시료의 교차 오염을 방지함으로써 시료에 대한 정확한 데이터 수집 및 분석이 가능하도록 할 수 있다.
도 1은 종래의 관정수 포집기의 구조를 도시한 사시도이고,
도 2는 도 1의 관정수 포집기에서 채취된 시료를 외부로 유출시키는 구조를 도시한 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수동펌프식 시료 채취기의 구조를 도시한 사시도이고,
도 4a 및 도 4b는 도 3의 수동펌프식 시료 채취기의 작동 구조를 도시한 사시도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수동펌프식 시료 채취기의 구조를 도시한 사시도이고, 도 4a 및 도 4b는 도 3의 수동펌프식 시료 채취기의 작동 구조를 도시한 사시도이다.
이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 수동펌프식 시료 채취기는, 관측정의 시료를 포집하도록 일정한 내부공간(110)을 구비하고, 일측에 상기 시료가 내부공간(110)으로 유입되는 유입구(120)와, 타측에 상기 유입구(120)를 통하여 유입된 시료를 외부로 배출시키는 유출구(130)를 구비한 본체(100)와, 본체(100)의 일측에 구비되어 내부공간(110) 내부의 압력이 변화되도록 하여 선택적으로 시료가 유입구(120)를 통하여 내부공간(110)으로 유입된 후에 상기 유출구(130)를 통하여 유출되도록 하는 압력변화부(200)와, 본체(100)의 유입구(120)의 입구측과 유출구(130)의 출구측에 구비되어 내부공간(110)의 압력에 따라 선택적으로 유입구(120)와 유출구(130)를 개폐시키는 개폐부(300)를 포함하여 구성되어 있다.
본체(100)는 관정수의 시료를 내부공간(110)에 채취하여 운반할 수 있도록 일정한 높이와 직경을 갖는 내부공간(110)이 형성된 관상의 부재이다.
본체(100)의 하면에는 내부공간(110)으로 시료가 유입되도록 하는 유입구(120)가 형성되어 있으며, 본체(100)의 측면 일측에는 내부로 유입된 시료를 외부로 유출시키는 유출구(130)가 관통 형성되어 있다.
그리고, 유입구(120)의 입구측에는 내부공간(110)과 멀어질수록 그 직경이 점진적으로 축소되도록 형성된 경사부(121)가 구비되고, 유출구(130)의 출구측에는 내부공간(110)의 가까워질수록 그 직경이 점진적으로 축소되도록 형성된 경사부(131)가 구비되어 있다.
이러한 경사부(121, 131)에는 각각 구형부재(310)가 구비됨으로써 압력변화부(200)의 구동에 따라 선택적으로 시료가 유입구(120)를 통하여 본체(100)의 내부공간(110)으로 유입된 후에, 유출구(130)를 통하여 내부공간(110)의 외부로 유출되도록 할 수 있다.
이를 위하여 유입구(120) 측에 형성된 경사부(121)는 내부공간(110)의 내측에 위치하도록 하며, 유출구(130) 측에 형성된 경사부(131)는 내부공간(110)의 외측에 위치하도록 하는 것이 바람직하다.
압력변화부(200)는 본체(100)의 내부공간(110)과 연통되며 외부와 차폐된 차폐공간부(211)가 구비된 차폐하우징(210)과, 차폐하우징(210)의 내측면과 접촉된 상태로 차폐하우징(210)의 내면을 따라 이동가능하게 설치되어 내부공간(110)의 압력 변화를 유발시키는 피스톤부재(220)를 포함하여 구성되어 있다.
차폐하우징(210)의 일측과 본체(100)의 일측은 나사 결합되어 차폐공간부(211)와 내부공간(110)이 연통되며, 차폐하우징(210)은 본체(100)에 탈부착 가능하도록 구비되어 있다.
차폐하우징(210)이 탈부탁 가능하도록 함으로써 피스톤(220)이 손상되어 차폐공간부(211) 내부에 압력 변화를 제대로 형성할 수 없을 경우에 새로운 피스톤(220)이 구비된 차폐하우징(210)만을 교체할 수 있도록 함으로써 경제적을 효과를 가져올 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
피스톤부재(220)는 차폐하우징(210)의 차폐공간부(211)에 내면을 따라 이동가능하게 설치되어 차폐공간부(211) 내부의 압력이 변동되도록 하는 부재로서, 그 둘레면에는 차폐하우징(210)의 내면과의 밀착력을 높일 수 있도록 별도의 패킹부재(미도시)가 설치되는 것이 효과적이다.
이러한 피스톤부재(220)의 일측과 차폐하우징(210)의 내면 사이에는 피스톤부재(220)가 복귀되도록 하는 별도의 복귀스프링(230)이 설치됨으로써 사용자가 압력변화부(200)를 이용하여 차폐공간부(211)에 압력을 용이하게 변화시킬 수 있도록 한다.
개폐부(300)는 유입구(120)와 유출구(130)에 각각 형성된 경사부(121, 131)에 각각 선택적으로 접촉가능하도록 안착되는 구형부재(310)와, 구형부재(310)의 이동거리를 구속하도록 유입구(120)와 유출구(130)에 각각 설치되는 구속플레이트(320)를 포함하여 구성되어 있다.
구형부재(200)는 외면이 구 형상으로 형성되어 유입구(120)와 유출구(130)에 형성된 경사부(121, 131)의 근처에서 자유 이동 가능하게 구비되는 부재로서, 압력변화부(200)의 피스톤(220)이 상측으로 이동시에는 압력 변화에 의하여 유입구(120)의 경사부(121)에 안착된 구형부재(200)는 상측으로 이동하여 유입구(120)가 개방되도록 하고, 유출부(130)의 경사부(131)에 안착된 구형부재(300)는 유출부(130)의 경사부(131)와 밀착되어 본체(100)의 내부공간(110)의 압력이 대기압보다 낮은 상태가 유지되도록 함으로써 신속하게 시료가 내부공간(110)으로 유입되도록 한다.
반대로, 내부공간(110)에 유입된 시료를 배출구(130)를 통하여 외부로 배출하기 위하여 피스톤(220)이 하측으로 이동시에는 유입구(120)의 경사부(121)에 구비된 구형부재(200)는 하측으로 이동하여 유입구(120)가 폐쇄되도록 하고, 유출부(130)의 경사부(131)에 안착된 구형부재(300)는 유출부(130)의 경사부(131)로부터 이탈되도록 하여 시료가 개방된 유출부(130)를 통하여 외부로 유출되도록 하게 된다.
구속플레이트(320)는 유입구(120)와 유출구(130)의 내면과 접촉되게 설치되는 고리 형상의 링형부재(321)와, 링형부재(321)의 직경 방향을 따라 상호 교체되게 배치되어 링형부재(321)에 고정 결합되는 교차부재(322)로 구성되어 있다.
그리고, 교차부재(322)의 폭은 구형부재(310)가 교차부재(322)와 링형부재(321)로 둘러싸여 개구된 면을 통과하지 못할 정도의 폭으로 형성되는 것이 바람직하다.
이는, 압력변화부(200)의 피스톤(210)의 이동에 따라 본체(100)의 내부공간(110)에 압력이 변화에 의하여 각각의 구형부재(210)가 경사부(121, 131)로부터 이탈시에 일정 거리의 범위를 초과하여 이탈되지 않도록 하기 위함이다.
본체(100)의 유입구(120)에는 상기 시료의 포집을 위하여 상기 관측정의 내부로 삽입되는 일정 길이를 갖는 연장호스(400)가 구비되어 있으며, 이러한 연장호스(400)는 본체(100)의 유입구(120)의 일측에 나사 결합되어 교체가능하게 구비되는 것이 효과적이다.
이는, 특정한 시료를 채취한 후에는 새로운 연장호스(400)로 용이하게 교체가 이루어진 후에 또 다른 시료의 채취가 이루어지도록 함으로써 시료들이 혼합되어 유발되는 교차 오염을 방지하게 위함이다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 다른 수동펌프식 시료 채취기를 이용하여 관정수의 시료를 채취하는 과정은 다음과 같다.
우선, 압력변화부(200)와 연장호스(400)를 본체(100)에 체결한 후에 연장호스(400)를 시료를 채취하고자 하는 관정수의 내부로 삽입하여 연장호스(400)의 단부가 시료에 잠기도록 한다.
그 후, 도 4a에 도시한 바와 같이, 압력변화부(200)의 피스톤(210)을 상측으로 이동시키면 압력 변화에 의하여 유입구(120)의 경사부(121)에 안착된 구형부재(200)는 상측으로 이동하여 유입구(120)가 개방되고, 유출부(130)의 경사부(131)에 안착된 구형부재(300)는 유출부(130)의 경사부(131)와 밀착되어 본체(100)의 내부공간(110)의 압력이 대기압보다 낮은 상태가 유지되도록 함으로써 신속하게 시료가 내부공간(110)으로 유입되어 시료가 채취되도록 한다.
시료의 채취가 완료되면 채취된 시료를 저장할 수 있는 별도의 저장 용기를 유출구(130)의 출구 측에 배치한 후에 도 4b에 도시한 바와 같이, 피스톤(220)을 하측으로 이동시키면 유입구(120)의 경사부(121)에 구비된 구형부재(200)는 하측으로 이동하여 유입구(120)가 폐쇄되도록 하고, 유출부(130)의 경사부(131)에 안착된 구형부재(300)는 유출부(130)의 경사부(131)로부터 이탈되도록 하여 시료가 개방된 유출부(130)를 통하여 외부로 유출되어 상기 저장용기에 저장되도록 함으로써 시료의 저장이 완료된다.
그리고, 새로운 관정수에 존재하는 시료의 채취를 위해서는 사용한 연장호스(400)를 본체(100)로부터 분리시키고 새로운 연장호스(400)를 본체(100)에 결합시킨 후에 상기와 같은 과정을 반복적으로 수행함으로써 새로운 시료를 채취하게 된다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100 : 본체 110 : 내부공간
120 : 개구공 130 : 격벽부재
200 : 구형부재 300 : 개폐구동부
310 : 연장부재 320 : 조작노브
400 : 와이어

Claims (7)

  1. 관측정의 시료를 포집하도록 일정한 내부공간(110)을 구비하고, 일측에 상기 시료가 상기 내부공간(110)으로 유입되는 유입구(120)와, 타측에 상기 유입구(120)를 통하여 유입된 시료를 외부로 배출시키는 유출구(130)를 구비한 본체(100)와;
    상기 본체(100)의 일측에 구비되어 상기 내부공간(110) 내부의 압력이 변화되도록 하여 선택적으로 시료가 상기 유입구를 통하여 상기 내부공간으로 유입된 후에 상기 유출구를 통하여 유출되도록 하는 압력변화부(200)와;
    상기 본체(100)의 상기 유입구(120)의 입구측과 상기 유출구(130)의 출구측에 구비되어 상기 내부공간(110)의 압력에 따라 선택적으로 상기 유입구(120)와 유출구(130)를 개폐시키는 개폐부(300)를 포함하고,
    상기 압력변화부(200)는 상기 본체(100)의 상기 내부공간(110)과 연통되며 외부와 차폐된 차폐공간부(211)가 구비된 차폐하우징(210)과, 상기 차폐하우징(210)의 내측면과 접촉된 상태로 상기 차폐하우징(210)의 내면을 따라 이동가능하게 설치되어 상기 내부공간(110)의 압력 변화를 유발시키는 피스톤부재(220)를 포함하며,
    상기 차폐하우징(210)은 교체가능하도록 상기 차폐하우징(210)의 일측과 상기 본체(100)의 일측은 나사 결합되어 상기 차폐공간부(211)와 상기 내부공간(110)이 연통되며, 상기 차폐하우징(210)은 상기 본체(100)에 탈부착 가능하고,
    상기 유입구(120)의 입구측에는 상기 내부공간(110)과 멀어질수록 그 직경이 점진적으로 축소되도록 형성된 경사부(121)가 구비되고, 상기 유출구(130)의 출구측에는 상기 내부공간의 가까워질수록 그 직경이 점진적으로 축소되도록 형성된 경사부(131)가 구비되며,
    상기 개폐부(300)는 상기 경사부(121, 131)에 각각 안착되는 구형부재(310)와, 상기 구형부재(310)의 이동거리를 구속하도록 상기 유입구(120)와 유출구(130)에 각각 설치되는 구속플레이트(320)를 포함한 것을 특징으로 하는 수동펌프식 시료 채취기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 피스톤부재(220)의 일측과 상기 차폐하우징(210)의 내면 사이에는 상기 피스톤부재(220)가 복귀되도록 하는 별도의 복귀스프링(230)이 설치된 것을 특징으로 하는 수동펌프식 시료 채취기.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 본체(100)의 유입구(120)에는 상기 시료의 포집을 위하여 상기 관측정의 내부로 삽입되는 일정 길이를 갖는 연장호스(400)가 구비된 것을 특징으로 하는 수동펌프식 시료 채취기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연장호스(400)는 상기 본체(100)의 상기 유입구(120)의 일측에 나사 결합되어 교체가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 수동펌프식 시료 채취기.
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