KR101677179B1

KR101677179B1 - 채수장치

Info

Publication number: KR101677179B1
Application number: KR1020140113458A
Authority: KR
Inventors: 이재성; 김은수; 백훈
Original assignee: 한국해양과학기술원
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2014-08-28
Publication date: 2016-11-29
Also published as: KR20160025937A

Abstract

채수장치가 개시된다. 본 발명의 채수장치는, 물속으로 하강하여 물을 채수하고, 일방향을 따라 서로 격리되는 복수의 유입실이 형성된 유입부재; 복수의 유입실이 세로방향으로 정렬되어 유입부재가 결합되는 프레임; 프레임에 결합되고, 복수의 유입실로 유입된 물을 각각의 저장소로 수송하는 펌프유닛; 및 펌프유닛의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 일정 수심마다 정지시키지 않고도 목적 수심까지 한 번에 하강하여 서로 다른 수심의 시료를 동시에 채수하도록 이루어지고, 채수가 완료되면 시료를 따로 옮길 필요가 없도록 이루어지는 채수장치를 제공할 수 있게 된다.

Description

채수장치{WATER SAMPLER}

본 발명은 채수장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 수질검사를 위한 시료채취를 하도록 저수지, 하천 또는 바다에 투입되는 채수장치에 관한 것이다.

채수기(採水器 , water sampler)는 물 시료(water samples)를 채취하기 위한 장비이다. 일반적으로는 시료 용기를 사용해서 저수지, 하천 또는 바다의 물을 직접 채취하지만, 채수기를 사용할 경우에는 시험의 목적, 시료의 성질, 주위의 상황 등을 고려해서 저수지, 하천 또는 바다의 위치별, 깊이별로 채취한다.

이와 관련하여 대한민국 공개특허공보 제2002-0017332호에는 하천 및 해양용 채수기가 게시되어 있으며, 공개특허공보 제2002-0017332호는 외측벽 상부 및 하부에 각각 4개의 채수구와 상,하부 외측면에 각각 4개의 고정프레임이 구비되는 채수통과; 채수통 상측 중앙부에 형성되어, 하부에는 기둥과 상부에는 낙하추를 안내하는 와이어에 연결되고 측방향에 4개의 장력선이 결합 혹은 분리 가능하도록 연결되는 분리기와; 채수구를 개폐 가능하도록 고무마개가 구비되고 상단 및 하단 중앙에 장력선이 연결되는 잠김판 및 채수통 중앙 하부에 와이어와 연결된 무게추로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

공개특허공보 제2002-0017332호는 물의 흐름에 대한 저항을 최소화 시켜주기 때문에 물의 흐름이 강한 하천이나 해양에서 채수하고자 하는 깊이의 물을 정확하게 샘플링할 수 있는 이점이 있다.

그러나, 공개특허공보 제2002-0017332호를 포함하는 종래의 채수기는, 서로 다른 수심의 물을 채수하려면 채수기를 수중에 투입하여 목적 수심의 물을 채수한 다음 수면 위로 끌어올리는 과정을 반복해야만 하므로, 과도한 시간이 소요되고 채수기를 물속에 투입하였다가 물 바깥으로 올리는 과정에서 많은 에너지가 소비되는 문제가 있었다.

또한, 종래의 채수기는, 채수통 내의 공간을 분할하여 한번의 수중투입시 서로 다른 수심의 물을 채수하더라도 와이어를 수심 별로 정지시켜야 하므로 다수의 수심에서 모두 정확한 목적 수심을 맞추기 어렵고, 채수기를 침강시키는 장치 및 이를 제어하는 기술이 요구되어 채수장치의 제작 및 사용비용이 증가하는 문제가 있었다.

또한, 공개특허공보 제2002-0017332호를 포함하는 종래의 채수기는, 채수구가 개방된 부분이 물살의 흐름과 다른 방향을 향함에 따라, 채수통 내부에 목적 수심의 물이 완전히 유입되기까지 오랜 시간이 걸리는 단점이 있었다.

또한, 공개특허공보 제2002-0017332호를 포함하는 종래의 채수기는, 채수가 완료된 후 채수기의 채수공간으로부터 시료를 채수통에 옮겨야 하므로, 옮기는 과정이 번거롭고 옮기는 과정에서 시료가 노출되어 시료에 불순물이 유입되거나 오염되는 문제가 있었다.

아울러, 공개특허공보 제2002-0017332호를 포함하는 종래의 채수기는, 채수기에 장착할 수 있는 센서의 개수가 제한되고 장비의 복잡성이 증가하여 용존산소(DO), 수소이온농도(Ph), 암모늄(NH4+) 이온 등 특정 인자를 센싱할 수 있는 센서들을 모두 설치할 수 없는 단점이 있었다.

(0001) 대한민국 공개특허공보 제2002-0017332호 (공개일:2002.03.07)

본 발명의 목적은, 일정 수심마다 정지시키지 않고도 목적 수심까지 한 번에 하강하여 서로 다른 수심의 시료를 동시에 채수하도록 이루어지고, 목적 수심에서 채수기 내부로 시료가 빠르게 유입되도록 이루어지는 채수장치를 제공하는 것이다.

또한, 센싱장비를 복잡하게 구성하지 않더라도 용존산소(DO), 수소이온농도(Ph), 암모늄(NH4+) 이온 등 특정 인자를 센싱할 수 있도록 이루어지고, 아울러 채수가 완료되면 시료를 따로 옮길 필요가 없도록 이루어지는 채수장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 물속으로 하강하여 물을 채수하고, 일방향을 따라 서로 격리되는 복수의 유입실이 형성된 유입부재; 상기 복수의 유입실이 세로방향으로 정렬되어 상기 유입부재가 결합되는 프레임; 상기 프레임에 결합되고, 상기 복수의 유입실로 유입된 물을 각각의 저장소로 수송하는 펌프유닛; 및 상기 펌프유닛의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 채수장치에 의하여 달성된다.

상기 펌프유닛은, 상기 프레임에 결합되는 하우징; 및 상기 하우징에 결합되고, 상기 유입실에 연결되는 흡입관과 상기 저장소에 연결되는 배출관이 각각 연결되는 복수의 펌프를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 하우징은, 상기 복수의 펌프가 결합되는 지지대; 상기 지지대의 양단부에 결합되는 제1 커버와 제2 커버; 및 상기 제1 커버와 제2 커버 사이에 개재되고, 상기 제1 커버 및 제2 커버와 함께 상기 복수의 펌프가 설치된 수밀공간을 형성하는 바디를 포함하고, 상기 흡입관은 상기 제1 커버를 통과하고, 상기 배출관은 상기 제2 커버를 통과하도록 이루어질 수 있다.

상기 지지대에는, 서로 평행하게 이격되고 상기 복수의 펌프가 결합되는 제1 결합면 및 제2 결합면이 형성되고, 상기 제1 결합면과 제2 결합면 사이에는 냉각로가 형성되며, 상기 제1 커버와 제2 커버에는 상기 냉각로로 물이 유입되거나 유출되는 개구부가 각각 형성될 수 있다.

상기 유입부재에는, 상기 복수의 유입실로 물이 유입되는 유입구가 동일한 방향으로 형성되고, 상기 프레임에 결합되고, 상기 유입구가 물의 흐름방향을 향하도록 물의 유동에너지를 받는 날개를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 날개는, 상기 프레임에 수직축을 기준으로 회전가능하게 결합되고, 상기 프레임에는 가속도를 감지하는 감지센서가 설치되며, 상기 제어부는 상기 감지센서의 신호를 통해 상기 수직날개의 회전각을 조정하도록 이루어질 수 있다.

상기 날개는, 상기 프레임에 수직축을 기준으로 회전가능하게 결합되는 수평날개를 포함하고, 상기 프레임에는 기울기를 감지하는 제2 감지센서가 설치되며, 상기 제어부는 상기 제2 감지센서의 신호를 통해 상기 수평날개의 회전각을 조정하도록 이루어질 수 있다.

상기 프레임에 설치되고, 제1 엘이디, 상기 제1 엘이디의 빛이 일단부에 조사되고 타단부에는 제1 형광팁이 형성되는 복수의 제1 광섬유 및 상기 복수의 제1 광섬유의 일단부의 빛을 감지하여 전기 신호로 변환하는 제1 영상변환장치를 갖는 제1 광센서유닛을 포함하고, 상기 제1 광섬유의 타단부는 각각의 유입실마다 배치될 수 있다.

상기 프레임에 설치되고, 제2 엘이디, 상기 제2 엘이디의 빛이 일단부에 조사되고 타단부에는 제2 형광팁이 형성되는 복수의 제2 광섬유 및 상기 복수의 제2 광섬유의 일단부의 빛을 감지하여 전기 신호로 변환하는 제2 영상변환장치를 갖는 제2 광센서유닛을 포함하고, 상기 제2 광섬유 중 어느 하나는 상기 제1 광섬유 중 어느 하나와 결속되어 각각의 유입실마다 배치될 수 있다.

상기 유입부재는 상기 프레임에 회전가능하게 결합되고, 상기 흡입관은, 상기 펌프에 연결되는 고정관 및 상기 고정관과 유입부재를 연결하는 신축관을 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명에 의하면, 물속으로 하강하여 물을 채수하고, 일방향을 따라 서로 격리되는 복수의 유입실이 형성된 유입부재; 복수의 유입실이 세로방향으로 정렬되어 유입부재가 결합되는 프레임; 프레임에 결합되고, 복수의 유입실로 유입된 물을 각각의 저장소로 수송하는 펌프유닛; 및 펌프유닛의 작동을 제어하는 제어부를 포함하여 이루어짐으로써, 일정 수심마다 정지시키지 않고도 목적 수심까지 한 번에 하강하여 서로 다른 수심의 시료를 동시에 채수하도록 이루어지고, 채수가 완료되면 시료를 따로 옮길 필요가 없도록 이루어지는 채수장치를 제공할 수 있게 된다.

또한, 유입부재에는, 복수의 유입실로 물이 유입되는 유입구가 동일한 방향으로 형성되고, 프레임에 결합되고, 유입구가 물의 흐름방향을 향하도록 물의 유동에너지를 받는 날개를 포함하여 이루어짐으로써, 목적 수심에서 채수기 내부로 시료가 빠르게 유입되도록 이루어지는 채수장치를 제공할 수 있게 된다.

아울러, 프레임에 설치되고, 제1 엘이디, 제1 엘이디의 빛이 일단부에 조사되고 타단부에는 제1 형광팁이 형성되는 복수의 제1 광섬유 및 복수의 제1 광섬유의 일단부의 빛을 감지하여 전기 신호로 변환하는 제1 영상변환장치를 갖는 제1 광센서유닛을 포함하고, 제1 광섬유의 타단부는 각각의 유입실마다 배치됨으로써, 센싱장비를 복잡하게 구성하지 않더라도 용존산소(DO), 수소이온농도(Ph), 암모늄(NH4+) 이온 등 특정 인자를 센싱할 수 있도록 이루어지는 채수장치를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 채수장치를 나타내는 사시도.
도 2 및 도 3은 도 1의 채수장치의 유입부재를 나타내는 단면도.
도 4는 도 1의 채수장치의 펌프유닛을 나타내는 사시도.
도 5는 도 1의 채수장치의 펌프유닛을 나타내는 분리사시도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 채수장치의 날개를 나타내는 도면.
도 7은 도 1의 채수장치의 제1 광센서유닛 내지 제3 광센서유닛을 나타내는 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

본 발명의 채수장치는, 일정 수심마다 정지시키지 않고도 목적 수심까지 한 번에 하강하여 서로 다른 수심의 시료를 동시에 채수하도록 이루어지고, 목적 수심에서 채수기 내부로 시료가 빠르게 유입도록 이루어진다.

또한, 본 발명의 채수장치는, 센싱장비를 복잡하게 구성하지 않더라도 용존산소(DO), 수소이온농도(Ph), 암모늄(NH4+) 이온 등 특정 인자를 센싱할 수 있도록 이루어지고, 아울러 채수가 완료되면 시료를 따로 옮길 필요가 없도록 이루어진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 채수장치를 나타내는 사시도, 도 2 및 도 3은 도 1의 채수장치의 유입부재를 나타내는 단면도, 도 4는 도 1의 채수장치의 펌프유닛을 나타내는 사시도, 도 5는 도 1의 채수장치의 펌프유닛을 나타내는 분리사시도, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 채수장치의 날개를 나타내는 도면, 도 7은 도 1의 채수장치의 제1 광센서유닛 내지 제3 광센서유닛을 나타내는 도면.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 채수장치(1)는, 저수지, 하천 또는 바다에 투입되어 수질검사를 위한 시료채취에 사용되며, 프레임(10), 유입부재(20), 펌프유닛(30), 저장소(40), 날개(50), 및 제어부(90)를 포함하여 구성된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 프레임(10)은 유입부재(20), 펌프유닛(30), 저장소(40), 날개(50) 및 제어부(90)가 결합되는 뼈대를 형성하는 구성으로서, 물속에서 물살의 저항을 받는 면적이 최소화되도록 가로프레임과 세로프레임이 결합된 골조구조물 형태로 이루어진다.

프레임(10)의 상단부에는 와이어(W)나 체인 등이 연결되는 고리(K)가 형성되며, 프레임(10)의 하단부에는 세로프레임(10)이 물속 바닥면을 파고들지 않도록 세로프레임(10)보다 넓은 접촉면이 형성된 접지부재(G)가 형성된다.

도 1 및 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 유입부재(20)는 일방향을 따라 시료 즉, 저수지나 하천 또는 바다의 물이 유입되는 복수의 유입실(20a)을 형성하는 구성으로서, 몸체(21)와 격벽(22)으로 이루어진다.

몸체(21)는 상단 및 하단이 폐쇄된 원형이나 각형의 중공관 형태로 이루어지며, 몸체(21)의 내부에는 길이방향을 따라 일정간격으로 격벽(22)이 형성된다. 격벽(22)은 격벽(22)을 기준으로 양쪽에 서로 격리되는 유입실(20a)을 형성한다.

몸체(21)에는 유입실(20a)마다 물이 유입되는 유입구(20b)가 형성된다. 유입구(20b)는 복수의 유입실(20a) 내부로 서로 비슷한 유량의 물이 유입되도록 서로 동일한 방향으로 형성된다. 몸체(21)에는 각각의 유입실(20a)마다 펌프유닛(30)과 연결되는 흡입관(P1)이 연결된다.

유입구(20b)는, 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 개방된 상태로 이루어질 수도 있고, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 개폐밸브(V)에 의해 개방되거나 폐쇄되도록 형성될 수도 있다.

종래의 채수장치는, 서로 다른 수심의 물을 채수하려면 채수장치를 수중에 투입하여 목적 수심의 물을 채수한 다음 수면 위로 끌어올리는 과정을 반복해야만 하므로, 과도한 시간이 소요되고 채수장치를 물속에 투입하였다가 물 바깥으로 올리는 과정에서 많은 에너지가 소비되는 문제가 있었다.

또한, 종래의 채수장치는, 채수공간을 분할하여 한번의 수중투입시 서로 다른 수심의 물을 채수하더라도 와이어를 수심 별로 정지시켜야 하므로 다수의 수심에서 모두 정확한 목적 수심을 맞추기 어렵고, 채수장치를 침강시키는 장치 및 이를 제어하는 기술이 요구되어 채수장치의 제작 및 사용비용이 증가하는 문제가 있었다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 채수장치(1)는, 유입부재(20)가 복수의 유입실(20a)이 세로방향으로 정렬된 상태에서 프레임(10)의 바깥쪽에 결합됨으로써, 상술한 바와 같은 문제점을 해결하고 있다.

즉, 본 발명의 채수장치(1)는, 복수의 유입실(20a) 및 유입구(20b)가 세로방향으로 일정간격씩 서로 이격되어 형성됨에 따라, 프레임(10)에 연결된 와이어(W)를 풀어 채수장치(1)가 목적 수심에 내려지게 되면, 유입실(20a)로 서로 다른 수심의 물이 유입됨으로써, 채수장치(1)를 수심별로 정지시키거나 물속에 투입한 후 올리는 과정을 반복할 필요가 없게 된다.

유입부재(20)는 채수하고자 하는 수심의 간격에 따라 수 미터 내지 수십 미터의 다양한 길이로 형성할 수 있으며, 또한 유입실(20a) 및 유입구(20b) 간의 간격을 다양하게 형성할 수 있다.

도시되지는 않았으나, 유입부재(20)를 길이방향을 따라 서로 결합할 수 있는 유닛형태로 형성할 수도 있다.

일 예로써, 하나의 유입부재(20) 유닛을 5미터 길이로 형성하고, 유입실(20a)(또는 유입구(20b)) 간의 간격은 1미터로 형성하였다고 가정하면, 수심 1미터, 3미터, 5미터 및 7미터의 물을 채수해야 하는 경우, 두 개의 유입부재(20) 유닛을 서로 연결하고 가장 아래쪽 유입구(20b)가 수심 7미터에 위치하도록 채수장치(1)를 내린 후 펌프유닛(30)을 작동시키면 수심 1미터, 3미터, 5미터 및 7미터의 물이 동시에 채수된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 유입부재(20)는 프레임(10)에 회전가능하게 결합될 수도 있다.

유입부재(20)가 프레임(10)에 회전가능하게 결합되면, 유입실(20a)(또는 유입구(20b)) 간의 간격과 목적 수심 간의 간격이 다른 경우 유입실(20a)(또는 유입구(20b)) 간의 간격을 목적 수심 간의 간격과 동일하게 조정할 수 있게 된다.

일 예로써, 유입실(20a)(또는 유입구(20b)) 간의 간격이 2미터로 형성된 유입부재(20)를 사용하여 수심 1미터 간격으로 물을 채수해야 하는 경우, 유입부재(20)를 60도 회전시키면 유입실(20a)(또는 유입구(20b)) 간의 간격을 1미터로 변경할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 프레임(10)에는 회전장치(23)가 결합되고, 유입부재(20)는 회전장치(23)의 회전축과 결합된다. 유입부재(20)는 수중으로 투입되기 전에 회전될 수도 있고, 또는 목적 수심에 하강한 후에 회전될 수도 있다. 회전장치(23)는 원격으로 작동되거나 제어부(90)에 의해 자동으로 작동될 수 있다.

유입부재(20)가 프레임(10)에 회전가능하게 결합되는 경우, 흡입관(P1)은 펌프(32)에 연결되는 고정관(미도시) 및 고정관과 유입부재(20)를 연결하는 신축관(P1A)을 포함하여 구성될 수 있다. 유입부재(20)의 회전시 신축관(P1A)은 탄력적으로 변형하여 유입부재(20)의 회전을 간섭하지 않게 된다.

도 1, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 펌프유닛(30)은 복수의 유입실(20a)로 유입된 물을 서로 격리된 복수의 저장소(40)로 수송하는 구성으로서, 하우징(31), 펌프(32), 흡입관(P1) 및 배출관(P2)을 포함하여 구성된다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 하우징(31)은 내부에 펌프(32)가 설치되는 수밀공간을 형성하며, 지지대(31A), 제1 커버(31B), 제2 커버(31C) 및 바디(31D)를 포함하여 이루어진다.

지지대(31A)는 복수의 펌프(32)가 고정되는 구성으로서, 복수의 펌프(32)가 결합되는 2 이상의 결합면(31A1,31A2)을 형성한다.

바람직하게는, 지지대(31A)에는 서로 평행하게 이격되고 복수의 펌프(32)가 결합되는 제1 결합면(31A1) 및 제2 결합면(31A2)이 형성된다. 제1 결합면(31A1) 및 제2 결합면(31A2)에는 펌프(32)가 볼트체결되는 결합홀이 형성된다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 커버(31B) 및 제2 커버(31C)는 지지대(31A)의 양단부에 결합되고, 제1 커버(31B)와 제2 커버(31C) 사이에는 제1 커버(31B) 및 제2 커버(31C)와 함께 수밀공간을 형성하는 바디(31D)가 개재된다.

보다 자세하게는, 바디(31D)는 양단이 개구된 원통이나 다각형통 형태로 이루어져 양단부가 제1 커버(31B)와 제2 커버(31C)에 의해 폐쇄되며, 이에 따라 내부에는 복수의 펌프(32)가 설치되는 수밀공간이 형성된다. 바디(31D)와 제1 커버(31B) 및 제2 커버(31C)의 사이에는 오링이 개재된다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 지지대(31A)의 제1 결합면(31A1)과 제2 결합면(31A2) 사이에는 냉각로(31Aa)가 형성되고, 제1 커버(31B)와 제2 커버(31C)에는 냉각로(31Aa)로 물이 유입되거나 유출되는 개구부(31Ba,31Ca)가 각각 형성된다.

이에 따라, 본 발명의 채수장치(1)가 물속으로 투입되면 저수지, 하천 또는 바닷물이 개구부(31Ba,31Ca)를 통해 냉각로(31Aa)를 통과하면서 지지대(31A)를 냉각함으로써 복수의 펌프(32)에서 발생하는 열을 흡수하게 된다.

도 1, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 흡입관(P1)은 펌프(32)로 흡입되는 물이 이동하는 관로로서 제1 커버(31B)를 통과하여 유입부재(20)의 유입실(20a)로 연결되며, 배출관(P2)은 펌프(32)에서 배출되는 물이 이동하는 관로로서 제2 커버(31C)를 통과하여 저장소(40)로 연결된다.

즉, 유입부재(20)의 어느 하나의 유입실(20a)(이하 '제n 유입실')은 펌프유닛(30)의 어느 하나의 펌프(32)(이하 '제n 펌프')와 어느 하나의 흡입관(P1)(이하 '제n 펌프')으로 연결되고, 제n 펌프(32)는 저장소(40)의 어느 하나의 저장소(40)(이하 '제n 저장소')와 어느 하나의 배출관(P2)(이하 '제n 배출관')으로 연결되어, 유입실(20a) 별로 유입되는 물은 저장소(40)에 독립적으로 저장된다.

자세히 도시되지는 않았으나, 저장소(40)의 내부에는 서로 독립된 복수의 저장공간이 형성된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제어부(90)는 펌프유닛(30)의 작동을 제어하는 구성으로서, 원격으로 작동하거나 또는 자동으로 작동하게 된다.

자동으로 작동하는 경우 프레임(10)에는 수심측정센서(미도시) 또는 수심측정기(미도시)가 설치되며, 채수장치(1)가 목적 수심에 도달하는 경우 제어부(90)는 수심측정센서 또는 수심측정기의 신호에 의해 펌프유닛(30)을 작동시키게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 날개(50)는, 유입구(20b)가 물의 흐름방향을 향하도록 물의 유동에너지를 받는 구성으로서, 제1 수직날개(51) 및 제2 수직날개(52)를 포함하여 구성된다.

제1 수직날개(51) 및 제2 수직날개(52)는 유입구(20b)의 형성방향을 기준으로 서로 대칭되게 서로 사잇각을 형성한 상태로 유입부재(20)의 반대쪽에서 프레임(10)에 고정되어, 물살의 일방향 흐름시 유입구(20b)가 물살이 다가오는 방향을 향할 때까지 물살의 유동에너지에 의해 와이어(W)를 중심축으로 채수장치(1)가 회전하는 항력 및 양력의 불균형을 형성하게 된다.

날개(50)는, 제1 수직날개(51)와 제2 수직날개(52) 간 사잇각에 따라 일정한 물살의 속도에서 서로 다른 항력 및 양력을 형성하게 된다.

즉, 물살의 속도가 빠른 경우 채수장치(1)가 유동하는 과도한 항력 및 양력이 형성될 수 있고 물살의 속도가 느린 경우에는 채수장치(1)를 회전시키기에 부족한 항력 및 양력이 형성될 수 있으므로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 채수장치(1)는, 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 날개(50)가 수직축을 기준으로 프레임(10)에 회전가능하게 결합될 수 있다.

도 6(a)에 도시된 바와 같이, 제1 수직날개(51)는 제1 수직축(51A)의 상하단부가 프레임(10)의 상부 및 하부에 형성된 돌출부(미도시)에 회전가능하게 결합되고, 제2 수직날개(52)는 제2 수직축(52A)의 상하단부가 프레임(10)의 상부 및 하부에 형성된 돌출부(10A)에 회전가능하게 결합된다.

제1 수직날개(51)의 제1 수직축(51A)에는 제1 기어(G1)가 형성되고, 제2 수직날개(52)의 제2 수직축(52A)에는 제1 기어(G1)와 맞물려 반대방향으로 회전하는 제2 기어(G2)가 형성되며, 제1 기어(G1)는 모터에 의해 회전하는 주동기어(GM)와 맞물려 회전함에 따라, 제1 수직날개(51)와 제2 수직날개(52)는 주동기어(GM)의 회전시 서로 반대방향으로 회전하게 된다.

도 6(a)에 도시된 바와 같이, 프레임(10)에는 가속도를 감지하는 감지센서(S)가 설치된다.

도 6(b)를 참조하면, 감지센서(S)는 채수장치(1)의 가속도를 감지하여 제어부(90)에 신호를 송출하고, 제어부(90)는 감지센서(S)의 신호를 통해 수직날개(50)의 회전각을 조정하게 된다. 즉, 제어부(90)는, 가속도가 일정수준 이상으로 크게 감지되는 경우 제1 수직날개(51)와 제2 수직날개(52)의 사잇각을 감소시키고, 가속도가 일정수준 이하인 경우 제1 수직날개(51)와 제2 수직날개(52)의 사잇각을 증가시키게 된다.

종래의 채수장치는, 채수장치에 장착할 수 있는 센서의 개수가 제한되고 장비의 복잡성이 증가하여 용존산소(DO), 수소이온농도(Ph), 암모늄(NH4+) 이온 등 특정 인자를 센싱할 수 있는 센서들을 모두 설치할 수 없는 문제가 있었다.

도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 채수장치(1)는 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 광센서유닛(60,70,80)이 설치된다. 광센서는 공지된 기술로서 대한민국 등록특허공보 제845425호에 게시되고 있으며, 이에 대한 자세한 기술적 설명은 생략하기로 한다.

도 7(b)에 도시된 바와 같이, 채수장치(1)에는, 용존산소(DO), 수소이온농도(Ph), 암모늄(NH4+) 이온 등 특정 인자를 센싱할 수 있는 광센서가 각각 유닛형태로 구성된다.

광센서유닛(60,70,80)은 측정하고자 하는 특정 인자의 개수에 따라 구비된다. 도 7에는 용존산소(DO)를 측정하는 제1 광센서유닛(60), 수소이온농도(Ph)를 측정하는 제2 광센서유닛(70) 및 암모늄(NH4+) 이온을 측정하는 제3 광센서유닛(80)이 설치된 상태를 나타내고 있다.

도 7(b)에 도시된 바와 같이, 광센서유닛(60,70,80)은 각각 엘이디(L1,L2,L3), 광섬유(F1,F2,F3) 및 영상변환장치(D1,D2,D3)를 포함하여 구성된다.

도 7(a) 및 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 엘이디(L1,L2,L3)와 영상변환장치(D1,D2,D3)는 독립된 케이스(C1,C2,C3)에 설치되며, 케이스(C1,C2,C3)는 수밀성 박스(X)의 내부에 수용되어 프레임(10)에 결합된다.

도 7(b)에 도시된 바와 같이, 광섬유(F1,F2,F3)는 광센서유닛(60,70,80)마다 유입실(20a)의 개수대로 복수로 구비된다.

광섬유(F1,F2,F3)의 일단부는 각각 케이스(C1,C2,C3)를 관통하여 엘이디(L1,L2,L3) 및 영상변환장치(D1,D2,D3)의 전방에 배치되며, 엘이디(L1,L2,L3)의 빛이 조사되거나 영상변환장치(D1,D2,D3)로 빛을 발산하게 된다.

도 7(c)에 도시된 바와 같이, 제1 광섬유(F1)의 타단부에는 용존산소(DO)의 측정에 사용되는 형광물질로 이루어진 제1 형광팁(T1)이 구비되고, 제2 광섬유(F2)의 타단부에는 수소이온농도(Ph)의 측정에 사용되는 형광물질로 이루어진 제2 형광팁(T2)이 구비되며, 제3 광섬유(F3)의 타단부에는 암모늄(NH4+) 이온의 측정에 사용되는 형광물질로 이루어진 제3 형광팁(T3)이 구비된다.

도 7(c)에 도시된 바와 같이, 제1 광섬유(F1), 제2 광섬유(F2) 및 제3 광섬유(F3)는 수밀성 박스(X)의 내부에서 하나씩 짝을 이루어 결속되며, 결속된 상태에서 수밀성 튜브(U)를 통해 유입부재(20)로 연장된다.

수밀성 튜브(U)는 유입부재(20)의 내부에서 유입부재(20)의 길이방향을 따라 배치되며, 하나씩 짝을 이루는 제1 광섬유(F1), 제2 광섬유(F2) 및 제3 광섬유(F3)의 타단부는 수밀성 튜브(U)에 형성된 홀을 통해 유입실(20a)마다 노출되어 용존산소(DO), 수소이온농도(Ph) 및 암모늄(NH4+) 이온를 측정하게 된다.

본 발명에 의하면, 물속으로 하강하여 물을 채수하고, 일방향을 따라 서로 격리되는 복수의 유입실(20a)이 형성된 유입부재(20); 복수의 유입실(20a)이 세로방향으로 정렬되어 유입부재(20)가 결합되는 프레임(10); 프레임(10)에 결합되고, 복수의 유입실(20a)로 유입된 물을 각각의 저장소(40)로 수송하는 펌프유닛(30); 및 펌프유닛(30)의 작동을 제어하는 제어부(90)를 포함하여 이루어짐으로써, 일정 수심마다 정지시키지 않고도 목적 수심까지 한 번에 하강하여 서로 다른 수심의 시료를 동시에 채수하도록 이루어지고, 채수가 완료되면 시료를 따로 옮길 필요가 없도록 이루어지는 채수장치(1)를 제공할 수 있게 된다.

또한, 유입부재(20)에는, 복수의 유입실(20a)로 물이 유입되는 유입구(20b)가 동일한 방향으로 형성되고, 프레임(10)에 결합되고, 유입구(20b)가 물의 흐름방향을 향하도록 물의 유동에너지를 받는 날개(50)를 포함하여 이루어짐으로써, 목적 수심에서 채수기 내부로 시료가 빠르게 유입되도록 이루어지는 채수장치(1)를 제공할 수 있게 된다.

아울러, 프레임(10)에 설치되고, 제1 엘이디(L1), 제1 엘이디(L1)의 빛이 일단부에 조사되고 타단부에는 제1 형광팁(T1)이 형성되는 복수의 제1 광섬유(F1) 및 복수의 제1 광섬유(F1)의 일단부의 빛을 감지하여 전기 신호로 변환하는 제1 영상변환장치(D1)를 갖는 제1 광센서유닛(60)을 포함하고, 제1 광섬유(F1)의 타단부는 각각의 유입실(20a)마다 배치됨으로써, 센싱장비를 복잡하게 구성하지 않더라도 용존산소(DO), 수소이온농도(Ph), 암모늄(NH4+) 이온 등 특정 인자를 센싱할 수 있도록 이루어지는 채수장치(1)를 제공할 수 있게 된다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

1 : 채수장치 10 : 프레임
20 : 유입부재 30 : 펌프유닛
40 : 저장소 50 : 날개
60 : 제1 광센서유닛 70 : 제2 광센서유닛
80 : 제3 광센서유닛 90 : 제어부
K : 고리 51 : 제1 수직날개
G : 접지부재 51A : 제1 수직축
20a : 유입실 G1 : 제1 기어
21 : 몸체 GM : 주동기어
22 : 격벽 52 : 제2 수직날개
23 : 회전장치 52A : 제2 수직축
20b : 유입구 G2 : 제2 기어
V : 개폐밸브 S : 감지센서
31 : 하우징 L1 : 제1 엘이디
31A : 지지대 F1 : 제1 광섬유
31A1 : 제1 결합면 D1 : 제1 영상변환장치
31A2 : 제2 결합면 T1 : 제1 형광팁
31Aa : 냉각로 C1 : 제1 케이스
31B : 제1 커버 L2 : 제2 엘이디
31Ba : 개구부 F2 : 제2 광섬유
31C : 제2 커버 D2 : 제2 영상변환장치
31Ca : 개구부 T2 : 제2 형광팁
31D : 바디 C2 : 제2 케이스
32 : 펌프 L3 : 제3 엘이디
P1 : 흡입관 F3 : 제3 광섬유
P1A : 신축관 D3 : 제3 영상변환장치
P2 : 배출관 T3 : 제3 형광팁
X : 수밀성 박스 C3 : 제3 케이스
U : 수밀성 튜브

Claims

물속으로 하강하여 물을 채수하고,
일방향을 따라 서로 격리되는 복수의 유입실이 형성된 유입부재;
상기 복수의 유입실이 세로방향으로 정렬되어 상기 유입부재가 결합되는 프레임;
상기 프레임에 결합되고, 상기 복수의 유입실로 유입된 물을 각각의 저장소로 수송하는 펌프유닛; 및
상기 펌프유닛의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 유입부재에는, 상기 복수의 유입실로 물이 유입되는 유입구가 동일한 방향으로 형성되고,
상기 프레임에 결합되고, 상기 유입구가 물의 흐름방향을 향하도록 물의 유동에너지를 받는 날개를 포함하는 것을 특징으로 하는 채수장치.
제1항에 있어서,
상기 펌프유닛은,
상기 프레임에 결합되는 하우징; 및
상기 하우징에 결합되고, 상기 유입실에 연결되는 흡입관과 상기 저장소에 연결되는 배출관이 각각 연결되는 복수의 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 채수장치.
제2항에 있어서,
상기 하우징은,
상기 복수의 펌프가 결합되는 지지대;
상기 지지대의 양단부에 결합되는 제1 커버와 제2 커버; 및
상기 제1 커버와 제2 커버 사이에 개재되고, 상기 제1 커버 및 제2 커버와 함께 상기 복수의 펌프가 설치된 수밀공간을 형성하는 바디를 포함하고,
상기 흡입관은 상기 제1 커버를 통과하고, 상기 배출관은 상기 제2 커버를 통과하는 것을 특징으로 하는 채수장치.
제3항에 있어서,
상기 지지대에는, 서로 평행하게 이격되고 상기 복수의 펌프가 결합되는 제1 결합면 및 제2 결합면이 형성되고,
상기 제1 결합면과 제2 결합면 사이에는 냉각로가 형성되며,
상기 제1 커버와 제2 커버에는 상기 냉각로로 물이 유입되거나 유출되는 개구부가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 채수장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 날개는, 상기 프레임에 수직축을 기준으로 회전가능하게 결합되고,
상기 프레임에는 가속도를 감지하는 감지센서가 설치되며,
상기 제어부는 상기 감지센서의 신호를 통해 상기 날개의 회전각을 조정하는 것을 특징으로 하는 채수장치.
제1항에 있어서,
상기 프레임에 설치되고, 제1 엘이디, 상기 제1 엘이디의 빛이 일단부에 조사되고 타단부에는 제1 형광팁이 형성되는 복수의 제1 광섬유 및 상기 복수의 제1 광섬유의 일단부의 빛을 감지하여 전기 신호로 변환하는 제1 영상변환장치를 갖는 제1 광센서유닛을 포함하고,
상기 제1 광섬유의 타단부는 각각의 유입실마다 배치되는 것을 특징으로 하는 채수장치.
제7항에 있어서,
상기 프레임에 설치되고, 제2 엘이디, 상기 제2 엘이디의 빛이 일단부에 조사되고 타단부에는 제2 형광팁이 형성되는 복수의 제2 광섬유 및 상기 복수의 제2 광섬유의 일단부의 빛을 감지하여 전기 신호로 변환하는 제2 영상변환장치를 갖는 제2 광센서유닛을 포함하고,
상기 제2 광섬유 중 어느 하나는 상기 제1 광섬유 중 어느 하나와 결속되어 각각의 유입실마다 배치되는 것을 특징으로 하는 채수장치.
제2항에 있어서,
상기 유입부재는 상기 프레임에 회전가능하게 결합되고,
상기 흡입관은, 상기 펌프에 연결되는 고정관 및 상기 고정관과 유입부재를 연결하는 신축관을 포함하는 것을 특징으로 하는 채수장치.