KR102005801B1 - 자동 역세 필터 시스템 - Google Patents

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박아론
임준기
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농업회사법인 만나씨이에이 주식회사
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Abstract

본 발명은 센서의 이물질이 끼는 것을 방지하기 위한 자동 역세 필터 시스템을 제시한다.
본 발명에 따른 자동 역세 필터 시스템은 구슬이 센서프로브가 설치된 파이프에서 왕복 이동됨에 따라 구슬이 만들어내는 충격으로 인해 필터뿐만 아니라, 센서프로브 표면에 이물질이 쌓이는 기간이 늘어나, 필터 및 프로브의 세척주기를 2배 이상 증가시킬 수 있으며, 센서프로브로부터 측정되는 값의 신뢰도를 향상 시키는 효과를 달성할 수 있다.

Description

자동 역세 필터 시스템{Automatic Backwash Filter System}
본 발명은 센서의 이물질이 끼는 것을 방지하기 위한 자동 역세 필터 시스템에 관한 것이다.
수질의 상태를 모니터링 하는 시스템은 어류를 양식하는 곳이나, 어류의 배설물을 이용하여 작물을 재배하는 아쿠아포닉스 농법, 넓게는 수경재배 분야에서 작물재배나 어류 양식에 있어서 필수적이며 정밀한 측정을 위해 배설물 등 이물질을 필터링 하는 필터 시스템이 사용되고 있다.
하지만 수질상태를 모니터링 하는 장치에 필터 시스템이 있고, 수질을 측정하는 센서프로브 자체의 측정 정밀도가 높더라도, 필터에 의해 완전히 걸러지지 못한 이물질(물고기의 배설물, 흙, 모래 등)들이 센서프로브 표면에 축적되어 센서 프로브의 측정 정밀도가 낮아질 뿐만 아니라, 일정 기간 이후 센서프로브의 측정값의 오차가 많이 발생되어 신뢰도가 급격히 낮아지게 된다. 때문에 센서 프로부의 측정값의 신뢰도 유지를 위해 빈번한 필터 청소와 프로브의 세척이 필요하게 되어 이를 개선하기 위한 방안이 필요한 실정이다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 발명은 센서프로브 표면에 이물질이 축적되지 못하도록 하는 새로운 방식의 자동 역세 필터 시스템을 제공한다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동 역세 필터 시스템은 유입부, 제1유로, 제2유로, 제1배출유로, 제2배출유로, 제1필터, 제2필터. 제1흐름변경수단, 제2흐름변경수단, 필터연결유로, 센서프로브 및 세척수단을 포함한다.
유입부는 수조에 있는 물이 유입되며, 수조의 물을 펌핑하는 펌프와 연결된다.
제1유로 및 제2유로는 유입부와 연결되고 유입부의 끝부분으로부터 양방향으로 분지된다.
제1배출유로 및 제2배출유로는 제1유로 및 제2유로와 연결되며, 제1배출유로와 제1유로사이에는 후술할 제1흐름변경수단이 설치될 수 있고, 제2배출유로와 제2유로사이에는 후술할 제2흐름변경수단이 설치될 수 있다.
제1필터는 제1유로로부터 유입되는 물을 필터링할 수 있다.
제2필터는 제2유로로부터 유입되는 물을 필터링할 수 있다.
제1필터 및 제2필터는 세척수단을 수집하는 수집부를 포함한다. 제1필터는 물이 제2필터측으로부터 제1필터측으로 흐르는 경우에 수집부에서 세척수단을 수집하고, 물의 흐름이 반대로 흐르는 경우 세척수단이 수집부로부터 방출되어 제2필터의 수집부로 수집되도록 형성된다.
제1흐름변경수단은 제1유로로부터 제1필터측으로 유로와 제1필터측으로부터 제1배출유로측으로 유로 사이를 선택적으로 개폐할 수 있다.
제2흐름변경수단은 제2유로로부터 제2필터측으로 유로와 제2필터측으로부터 제2배출유로측으로 유로 사이를 선택적으로 개폐할 수 있다.
제1흐름변경수단 및 제2흐름변경수단은 3방 밸브일 수 있다.
다른 실시 예에 따라 제1흐름변경수단은 제1유로측으로부터 제1필터측으로의 흐름을 개폐하는 제1밸브와 제1필터측으로부터 제1배출유로측으로의 흐름을 개폐하는 제2밸브를 포함한다.
그리고, 제2흐름변경수단은 제2유로측으로부터 제2필터측으로의 흐름을 개폐하는 제3밸브와 제2필터측으로부터 제2배출유로측으로의 흐름을 개폐하는 제4밸브를 포함한다.
필터연결유로는 제1필터와 제2필터 사이를 연결한다.
센서프로브는 필터 연결 유로에 설치되어 물의 수질을 측정한다. 센서프로브는 계측용 침상전극을 포함하며, 필터 연결유로에 물흐름 방향과 수직한 방향으로 적어도 하나 이상 설치될 수 있다.
세척수단은 제1필터와 제2필터 사이를 이동하면서 센서프로브에 형성된 계측용 침상 전극에 부딛히도록 하여 이물질이 전극에 축적되지 않도록 하는 역할을 수행한다.
세척수단은 복수의 구슬을 포함하며, 구슬의 직경은 제1필터 및 제2필터를 통과하지 못하는 직경으로 구성될 수 있다.
복수의 구슬은 금속, 유리, 플라스틱, 중 적어도 하나의 소재로 구성될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 자동 역세 필터 시스템에 따르면, 구슬이 센서프로브가 설치된 파이프에서 왕복 이동됨에 따라 구슬이 만들어내는 충격으로 인해 필터뿐만 아니라, 센서프로브 표면에 이물질이 쌓이는 기간이 늘어나, 필터 및 프로브의 세척주기를 2배 이상 증가시킬 수 있으며, 센서프로브로부터 측정되는 값의 신뢰도를 향상 시키는 효과를 달성할 수 있다.
아울러 수조의 물이 왕복 이동됨에 따라 두 개의 필터에 이물질이 분할되어 쌓이도록 하여 필터교환주기를 늘릴 수 있는 효과를 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동 역세 필터 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동 역세 필터 시스템의 수조를 제외한 부분을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동 역세 필터 시스템에서 물이 정방향으로 흐르도록 3방 밸브를 제어한 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동 역세 필터 시스템에서 물이 역방향으로 흐르도록 3방 밸브를 제어한 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자동 역세 필터 시스템에서 물이 정방향으로 흐르도록 제1밸브 내지 제4밸브를 제어한 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자동 역세 필터 시스템에서 물이 역방향으로 흐르도록 제1밸브 내지 제4밸브를 제어한 모습을 도시한 도면이다.
이하에서는 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 역세 필터 시스템에 대하여 살펴본다.
본 발명에 따른 자동 역세 필터 시스템은 도 1l에 도시된 바와 같이 수조(100) 외부 일측에 설치되며, 유입부(120), 제1유로(130), 제2유로(140), 제1배출유로(150), 제2배출유로(160), 제1필터(170), 제2필터(190). 제1흐름변경수단, 제2흐름변경수단, 필터연결유로, 센서프로브(280), 세척수단 및 제어부(310)를 포함한다.
유입부(120)는 수조(100)의 물을 빨아들이도록 측벽에 관통되어 설치되며 유입부(120)와 수조(100) 사이에는 수조(100)의 물을 펌핑하는 펌프(110)와 연결된다.
제1유로(130) 및 제2유로(140)는 유입부(120)와 연결되고 유입부(120)의 끝부분으로부터 양방향으로 분지된다.
제1배출유로(150) 및 제2배출유로(160)는 제1유로(130) 및 제2유로(140)와 연결되며, 제1배출유로(150)와 제1유로(130)사이에는 후술할 제1흐름변경수단이 설치될 수 있고, 제2배출유로(160)와 제2유로(140)사이에는 후술할 제2흐름변경수단이 설치될 수 있다.
제1흐름변경수단은 제1유로(130)로부터 제1필터(170)측으로 유로와 제1필터(170)측으로부터 제1배출유로(150)측으로 유로 사이를 선택적으로 개폐할 수 있고, 제2흐름변경수단은 제2유로(140)로부터 제2필터(190)측으로 유로와 제2필터(190)측으로부터 제2배출유로(160)측으로 유로 사이를 선택적으로 개폐할 수 있다.
즉, 제1흐름변경수단은 유입부(120)에서 제1유로(130)를 통해 유입되는 물은 제1필터(170)방향 또는 제1배출유로(150)방향으로 선택적으로 유입시키는 역할을 수행하며, 제2흐름변경수단은 유입부(120)에서 제2유로(140)를 통해 유입되는 물은 제2필터(190)방향 또는 제2배출유로(160)방향으로 선택적으로 유입시키는 역할을 수행한다.
제1필터(170)는 제1수집부(180)를 포함하고, 제1유로(130)로부터 유입되는 물을 필터링할 수 있다. 또한, 제2필터(190)는 제2수집부(200)를 포함하며, 제2유로(140)로부터 유입되는 물을 필터링할 수 있다. 제1수집부(180) 및 제2수집부(200)는 세척수단을 수집하는 역할을 수행하며, 본 실시 예에서는 제1수집부(180) 및 제2수집부(200)가 이물질을 거르는 역할을 같이 수행할 수 있다.
제1수집부(180) 및 제2수집부(200)는 세척수단을 수집하도록 원통의 형상이며, 내면에 물이 빠져나갈 수 있도록 관통홀이 형성될 수 있다, 관통홀의 크기는 세척수단보다 작은 크기일 수 있고, 이물질을 거르는 역할을 같이 수행할 경우 이물질을 거를 수 있도록 미세한 크기일 수 있다.
다른 실시예에 따라 제1수집부(180) 및 제2수집부(200)는 이물질을 거를 수 있도록 미세 그물망이 원통형의 프레임에 형성되어 제1필터(170) 및 제2필터(190)의 내부에 설치될 수 있고, 디스크 형태의 필터가 사용될 수 있다. 디스크 형상의 필터는 통상의 지식을 가진자에게 있어 자명한 사항이므로 상세한 설명은 생략한다.
제1필터(170)는 물이 제2필터(190)측으로부터 제1필터(170)측으로 흐르는 경우에 제1수집부(180)에서 세척수단을 수집하고, 물의 흐름이 반대로 흐르는 경우 세척수단이 제1수집부(180)로부터 방출되어 제2필터(190)의 제2수집부(200)로 수집될 수 있다. 세척수단이 제1필터(170)에서 제2필터(190)로 이동되거나 다시 제2필터(190)에서 제1필터(170)로 이동되는 과정은 후술한다.
제1흐름변경수단 및 제2흐름변경수단은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 제1 3방밸브(210) 및 제2 3방밸브(220)일 수 있다.
다른 실시 예에 의한 제1흐름변경수단은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 제1유로(130)측으로부터 제1필터(170)측으로의 흐름을 개폐하는 제1밸브(230)와 제1필터(170)측으로부터 제1배출유로(150)측으로의 흐름을 개폐하는 제2밸브(240)를 포함하고 제2흐름변경수단은 제2유로(140)측으로부터 제2필터(190)측으로의 흐름을 개폐하는 제3밸브(250)와 제2필터(190)측으로부터 제2배출유로(160)측으로의 흐름을 개폐하는 제4밸브(260)를 포함한다.
필터연결유로는 제1필터(170)와 제2필터(190) 사이를 연결하도록 형성되고, 필터 연결유로(300)에 센서프로브(280)가 설정간격을 두고 설치될 수 있다.
센서프로브(280)는 필터 연결 유로를 흐르는 물의 수질을 측정한다. 센서프로브(280)는 계측용 침상전극(290)을 포함하며, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 필터 연결유로(300)에 물흐름 방향과 수직한 방향으로 적어도 하나 이상 설치될 수 있다.
세척수단은 제1필터(170)와 제2필터(190) 사이를 이동하면서 센서프로브(280)에 형성된 계측용 침상전극(290)에 부딛히도록 하여 이물질이 전극에 축적되지 않도록 하는 역할을 수행한다. 세척수단이 침상 전극에 부딛히면 미세한 진동이 발생되고 이는 이물질이 침상전극(290)에 축적되었을 때 털어주거나 축적되지 못하도록 하는 효과를 달성할 수 있다.
세척수단은 복수의 구슬(270)을 포함하며, 구슬(270)의 직경은 제1필터(170) 및 제2필터(190)를 통과하지 못하는 직경으로 구성될 수 있다. 실시예에 따라 구슬은 표면에 유연한 돌기나 솔이 형성될 수 있다.
복수의 구슬(270)은 금속, 유리, 플라스틱, 중 적어도 하나의 소재로 구성될 수 있다. 구슬(270)이 금속소재일 경우 중량이 커지지 때문에 금속소재의 구슬(270)일 경우에는 침상전극(290)이 파손시키는 등의 문제가 발생되지 않도록 내부가 비어있는 구슬(270)일 수 있다. 구슬(270)의 크기와 무게는 수조(100)의 물이 필터연결유로를 흐를 때 안정적으로 이동 가능하도록 비중이 2.5~4.5사이인 것이 바람직할 수 있다.
제어부(310)는 제1 3방밸브(210) 및 제2 3방 밸브 또는 제1밸브(230) 내지 제4밸브(260)를 제어한다. 제어 방법은 통상의 지식을 가진자에게 있어 자명한 사항이므로 상세한 설명은 생략한다.
다음으로 도 3 내지 도 6을 참조하여 세척수단이 제1필터(170) 또는 제2필터(190) 사이를 왕복하면서 센서프로브(280)를 세척하도록 물의 흐름을 변경하는 과정을 설명하고자 한다.
제1필터(170)의 구슬(270)이 필터 연결유로(300)에 설치된 센서프로브(280)와 부딛히면서 제2필터(190)로 이동되도록 할 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이 제1 3방밸브(210)는 제1유로(130)와 제1필터(170)를 연결한 상태가 된다. 그리고 제2 3방밸브(220)는 제2필터(190)와 제2배출 유로를 연결한 상태가 된다.
이렇게 되면 유입부(120)로부터 물이 유입되면 제1유로(130)로 이동된다. 제1유로(130)로 이동된 물은 제1필터(170)로 흐르게 되고 제1필터(170)에 있던 구슬(270)은 필터 연결유로(300)에 설치된 센서프로브(280)에 부딛히면서 제2필터(190)로 이동된다. 구슬(270)은 제2필터(190)에 모아지고 물은 제2배출유로(160)를 거쳐 배출부(125)를 통해 수조(100)로 배출된다.
반대로 제2필터(190)의 구슬(270)이 필터 연결유로(300)에 설치된 센서프로브(280)와 부딛히면서 제1필터(170)로 이동되도록 할 경우에는 도 4에 도시된 바와 같이 제2 3방밸브(220)는 제2유로(140)와 제2필터(190)를 연결한 상태가 된다. 그리고 제1 3방밸브(210)는 제1필터(170)와 제1배출 유로를 연결한 상태가 된다.
이렇게 되면 유입부(120)로부터 물이 유입되면 제2유로(140)로 이동된다. 제2유로(140)로 이동된 물은 제2필터(190)로 흐르게 되고 제2필터(190)에 있던 구슬(270)은 필터 연결유로(300)에 설치된 센서프로브(280)에 부딛히면서 제1필터(170)로 이동된다. 구슬(270)은 제1필터(170)에 모아지고 물은 제1배출유로(150)를 거쳐 배출부(125)를 통해 수조(100)로 배출된다.
상기에 언급한 바와 같이 제1 3방밸브(210)와 제2 3방밸브(220)가 아닌 솔레노이드 밸브를 설치하여 물의 흐름을 변경하는 방법도 있는데, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.
제1필터(170)의 구슬(270)이 필터 연결유로(300)에 설치된 센서프로브(280)와 부딛히면서 제2필터(190)로 이동되도록 할 경우에는 도 5에 도시된 바와 같이 제1밸브(230)는 열린상태가 되고 제2밸브(240)는 닫힌 상태가 되어 제1유로(130)와 제1필터(170)를 연결한 상태가 된다. 그리고 제3밸브(250)는 열린상태가 되고 제4밸브(260)는 닫힌상태가 되어 제2필터(190)와 제2배출 유로를 연결한 상태가 된다.
이렇게 되면 유입부(120)로부터 물이 유입되면 제1유로(130)로 이동되며, 제1유로(130)로 이동된 물은 제1필터(170)로 흐르게 되고 제1필터(170)에 있던 구슬(270)은 필터 연결유로(300)에 설치된 센서프로브(280)에 부딛히면서 제2필터(190)로 이동된다. 구슬(270)은 제2필터(190)에 모아지고 물은 제2배출유로(160)를 거쳐 배출부(125)를 통해 수조(100)로 배출된다.
반대로 구슬(270)이 필터 연결유로(300)에 설치된 센서프로브(280)와 부딛히면서 제1필터(170)로 이동되도록 할 경우에는 도 6에 도시된 바와 같이 제1밸브(230)는 닫힌상태가 되고 제2밸브(240)는 열린 상태가 되어 제1유로(130)와 제1필터(170)를 연결한 상태가 된다. 그리고 제3밸브(250)는 닫힌상태가 되고 제4밸브(260)는 열린상태가 되어 제2필터(190)와 제2배출 유로를 연결한 상태가 된다.
이렇게 되면 유입부(120)로부터 물이 유입되면 제2유로(140)로 이동되며, 제2유로(140)로 이동된 물은 제2필터(190)로 흐르게 되고 제2필터(190)에 있던 구슬(270)은 필터 연결유로(300)에 설치된 센서프로브(280)에 부딛히면서 제1필터(170)로 이동된다. 구슬(270)은 제1필터(170)에 모아지고 물은 제1배출유로(150)를 거쳐 배출부(125)를 통해 수조(100)로 배출된다.
따라서 제1 2방밸브와 제2 3방밸브(220)의 제어 또는 제1밸브(230) 내지 제4밸브(260)의 제어만으로 필터 연결유로(300)의 물의 흐름은 정방향 또는 역방향으로 흐르게 되면서 물이 흐르는 방향으로 구슬(270)도 같이 이동되고 구슬(270)이 센서프로브(280)에 부딛히면서 진동이 발생됨에 따라 이물질이 축적되는 것을 방지하는 효과를 달성할 수 있다.
본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100: 수조
110: 펌프
120: 유입부
125: 배출부
130: 제1유로
140: 제2유로
150: 제1배출유로
160: 제2배출유로
170: 제1필터
180: 제1수집부
190: 제2필터
200: 제2수집부
210: 제1 3방밸브
220: 제2 3방밸브
230: 제1밸브
240: 제2밸브
250: 제3밸브
260: 제4밸브
270: 구슬
280: 센서프로브
290: 침상전극
300: 필터 연결유로
310: 제어부

Claims (7)

  1. 수조에 있는 물이 유입되는 유입부;
    상기 유입부로부터 분지되는 제1유로 및 제2유로;
    제1 배출유로 및 제2배출유로;
    상기 제1유로로부터 유입되는 상기 물을 필터링하는 제1필터;
    상기 제2유로로부터 유입되는 상기 물을 필터링하는 제2필터;
    상기 제1유로로부터 상기 제1필터측으로 유로와 상기 제1필터측으로부터 상기 제1배출유로측으로 유로 사이를 선택적으로 개폐하는 제1흐름변경수단;
    상기 제2유로로부터 상기 제2필터측으로 유로와 상기 제2필터측으로부터 상기 제2배출유로측으로 유로 사이를 선택적으로 개폐하는 제2흐름변경수단;
    상기 제1필터와 상기 제2필터 사이를 연결하는 필터 연결 유로;
    상기 필터 연결 유로에 설치되어 상기 물의 수질을 측정하는 센서 프로브;
    상기 제1필터와 상기 제2필터 사이를 이동하면서 상기 센서 프로브와 부딛히는 복수의 세척수단;
    을 포함하고,
    상기 제1필터 및 상기 제2필터는 상기 세척수단을 수집하는 수집부를 포함하며, 상기 제1필터는 상기 물이 상기 제2필터측으로부터 상기 제1필터측으로 흐르는 경우에 상기 수집부에서 상기 세척수단을 수집하고, 상기 물의 흐름이 반대로 흐르는 경우 상기 세척수단이 상기 수집부로부터 방출되어 상기 제2필터의 수집부로 수집되도록 형성된 것을 특징으로 하는 자동 역세 필터 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1흐름변경수단 및 상기 제2흐름변경수단은 3방 밸브인 것을 특징으로 하는 자동 역세 필터 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1흐름변경수단은 상기 제1유로측으로부터 상기 제1필터측으로의 흐름을 개폐하는 제1밸브와 상기 제1필터측으로부터 상기 제1배출유로측으로의 흐름을 개폐하는 제2밸브를 포함하고,
    상기 제2흐름변경수단은 상기 제2유로측으로부터 상기 제2필터측으로의 흐름을 개폐하는 제3밸브와 상기 제2필터측으로부터 상기 제2배출유로측으로의 흐름을 개폐하는 제4밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 역세 필터 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 세척수단은 복수의 구슬을 포함하며, 상기 구슬의 직경은 상기 제1필터 및 상기 제2필터를 통과하지 못하는 직경인 것을 특징으로 하는 자동 역세 필터 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 구슬은 금속, 유리, 플라스틱, 중 적어도 하나의 소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 역세 필터 시스템.
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