KR102351436B1 - 퇴적물 공극수 샘플링 장치 - Google Patents

퇴적물 공극수 샘플링 장치 Download PDF

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안희춘
편용범
허민아
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주식회사 한국수산해양공학연구소
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Abstract

본 발명은 샘플링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소정 깊이 바닥에 압입된 상태로 공극수를 채수하기 위한 샘플링 장치로서, 외형을 이루는 프레임부(100); 상기 프레임부(100)에 고정되며 채수할 공극수를 집수하는 챔버부(200); 상기 프레임부(100)에 고정되며 상기 챔버부(200)에 집수된 공극수를 샘플링하기 위한 샘플링부(300); 및 상기 샘플링부(300)에 의해 샘플링된 공극수를 담기 위한 샘플 수용부(400);를 포함하되, 상기 프레임부(100)는, 원판 형상의 제1 플레이트(110), 상기 제1 플레이트(110) 상부에 위치하는 원판 형상의 제2 플레이트(120), 상기 제2 플레이트(120) 상부에 위치하는 원판 형상의 제3 플레이트(130), 상기 제1 플레이트(110)와 제2 플레이트(120)를 소정 거리 이격시킨 상태에서 서로 고정하기 위한 복수개의 제1 수직프레임(140), 및 상기 제2 플레이트(120)와 제3 플레이트(130)를 소정 거리 이격시킨 상태에서 서로 고정하기 위한 복수개의 제2 수직프레임(150)을 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플링 장치에 관한 것이다.

Description

퇴적물 공극수 샘플링 장치{Sampler}
본 발명은 퇴적물 공극수 샘플링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하천이나 호소 바닥의 저층 공극수를 일정한 시간 간격으로 샘플링하기 위한 장치에 관한 것이다.
산업화 및 도시화에 기인한 각종 오염물질의 배출은 강이나 호수 외에도 연안 해역을 오염시키는 경우가 빈번하다. 예를 들어, 강으로 방류된 오염물질은 바다로 흘러 들어가는 것이 일반적인데 이때 오염물질의 일부는 바닥으로 가라 앉아 갯벌이나 해저면을 오염시키기도 한다.
따라서 강이나 호수 등을 포함한 해저면을 이루는 모래나 퇴적물, 이들 물질들을 감싸고 있는 해수를 샘플링한 후, 오염물질의 농도나 종류 등 수질 분석이 활발하게 이루어지고 있는 상황이다.
한국등록특허공보 제0925855호에는 저부가 개구된 해수탱크를 해저면으로 압입시킨 상태에서 해수탱크의 내부에 갇힌 해수를 시간대별로 채취하여 시료용 샘플로서 사용할 수 있도록 한 샘플링장치가 개시되어 있다.
상기 선행문헌에 개시된 샘플링 장치에 의하면, 특정 지역에 설치해 둠으로써 해수탱크 내부의 해수를 피스톤식으로 흡입하며, 일정 시간 간격으로 채수할 수 있다는 이점이 있다.
하지만 해수탱크와 샘플러가 서로 평행하게 위치하고 있으며 따라서 이들을 고정하기 위한 장치 프레임의 부피가 커서 장비의 이동이나 설치가 불편하다는 점, 구동레버 작동을 위해 충전배터리를 사용함으로 인해 제조비용과 사고의 위험이 높다는 점 또한 금속재질을 포함하여 금속원소 측정을 위한 해수 샘플링에 사용이 불가하다는 점 등의 문제점이 있다.
게다가 담수, 즉 강이나 하천 등의 바닥면을 통해 이동하는 공극수를 채수하기 위한 샘플러는 개발되지 않은 상황이다.
한국등록특허공보 제0925885호
따라서 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 합성수지 재질의 컴팩트한 구조를 채용함으로써 이동, 보관 및 설치가 용이한 샘플링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명에서는 충전배터리의 사용을 최소화함으로써 누전 등 사고 위험을 줄일 수 있는 샘플링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 소정 깊이 바닥에 압입된 상태로 공극수를 채수하기 위한 샘플링 장치로서, 외형을 이루는 프레임부(100); 상기 프레임부(100)에 고정되며 채수할 공극수를 집수하는 챔버부(200); 상기 프레임부(100)에 고정되며 상기 챔버부(200)에 집수된 공극수를 샘플링하기 위한 샘플링부(300); 및 상기 샘플링부(300)에 의해 샘플링된 공극수를 담기 위한 샘플 수용부(400);를 포함하되, 상기 프레임부(100)는, 원판 형상의 제1 플레이트(110), 상기 제1 플레이트(110) 상부에 위치하는 원판 형상의 제2 플레이트(120), 상기 제2 플레이트(120) 상부에 위치하는 원판 형상의 제3 플레이트(130), 상기 제1 플레이트(110)와 제2 플레이트(120)를 소정 거리 이격시킨 상태에서 서로 고정하기 위한 복수개의 제1 수직프레임(140), 및 상기 제2 플레이트(120)와 제3 플레이트(130)를 소정 거리 이격시킨 상태에서 서로 고정하기 위한 복수개의 제2 수직프레임(150)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 샘플링 장치에서, 상기 챔버부(200)는, 저부가 개구된 상태로 내부가 비어 있으며 하측 일부는 상기 제1 플레이트(110)의 중앙부를 관통한 상태로 상기 제1 플레이트(110) 아래로 연장되고 상측은 상기 제1 플레이트(110)와 제2 플레이트(120) 사이에 위치하는 원기둥 형상의 챔버몸체(210), 상기 챔버몸체(210) 상부에 위치하는 모터 케이싱(220), 상기 모터 케이싱(220) 내부에 수납된 모터(230), 및 상기 모터(230)와 연결된 채 상기 챔버몸체(210) 내부에 위치하는 교반기(240)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 샘플링 장치에서, 상기 샘플링부(300)는, 상기 제2 플레이트(120) 상부에 안착된 원판 형상의 지지플레이트(310), 상기 지지플레이트(310)와 소정 거리 이격된 채 지지플레이트(310) 상부에 위치하는 고정플레이트(320), 상기 고정플레이트(320)와 소정 거리 이격된 채 고정플레이트(320) 상부에 위치하는 가압플레이트(330), 일측은 상기 지지플레이트(310)에 고정되는 한편 상기 고정플레이트(320)를 관통한 후 타측은 상기 가압플레이트(330)에 고정된 복수개의 가이드포스트(340), 상기 고정플레이트(320)와 가압플레이트(330) 사이에서 상기 가이드포스트(340)를 따라 상하로 이동할 수 있도록 양측 가장자리에는 상기 가이드포스트(340)가 관통하는 평판형상을 갖는 복수개의 클램퍼(350), 일측은 클램퍼(350)를 관통하여 하방으로 소정 길이 연장되고 타측은 가압플레이트(330)를 관통한 후 상부로 소정 길이 돌출하는 클램퍼로드(360), 및 상기 클램퍼(350)의 상부 이동을 허용하기 위한 구동레버부(370)를 포함하고, 상기 샘플 수용부(400)는, 상기 지지플레이트(310)와 상기 고정플레이트(320) 사이에 탈부착 가능하게 장착되며 상기 챔버몸체(210) 내부까지 연장된 흡입튜브(430)와 탈부착가능하게 연결되어 샘플을 보관하는 수용부 몸체(410), 및 상기 수용부 몸체(410) 내부에 위치하면서 상기 클램퍼(350)와 밀착하여 상기 클램퍼(350)가 상부로 이동할 시 함께 이동하는 피스톤(420)을 포함하되, 상기 고정플레이트(320)에는 상기 수용부 몸체(410)의 제2 플랜지(411)가 고정되도록 내측 벽면에 가이드홈(321′)이 마련된 제2 절개부(321)가 형성되고, 상기 클램퍼(350) 저면 가운데에는 상기 피스톤(420)의 평판 구조를 갖는 피스톤 헤드(421)가 수납되도록 제3 절개부(351)가 형성되고 상기 제3 절개부(351) 양측 저면에는 소정 길이 연장된 한 쌍의 제1 플랜지(352)가 구비되며, 상기 가이드포스트(340) 외측면에는 제2 스프링(S2)이 위치하고, 상기 가압플레이트(330) 외측 상면에는 상기 클램퍼로드(360)의 타측 단부를 누르거나 해제하기 위한 회동가능한 전환레버(332)가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 샘플링 장치에서, 압축공기가 충진된 공기탱크(500)를 더 포함하고, 상기 구동레버부(370)는 소정 시간 간격으로 상기 전환레버(332)를 회동시키기 위한 것으로, 상기 공기탱크(500)로부터의 공기를 공급받아 소정 간격으로 회동하는 공압인덱스(372), 상기 공압인덱스(372)를 수납하는 인덱스 케이싱(371) 및 상기 공압인덱스(372)와 연결되어 함께 회동하면서 상기 전환레버(332)를 회동시키는 구동레버(373)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 샘플링 장치에서, 상기 구동레버부(370)를 제어하기 위한 제어부(600)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 샘플링 장치에서, 압축공기가 충진된 공기탱크(500); 및 제어부(600)를 더 포함하되, 상기 제1 플레이트(110) 가장 자리에는 하나 이상의 제1 개방구(111), 상기 제2 플레이트(120) 가장 자리에는 하나 이상의 제2 개방구(121), 및 상기 제3 플레이트(130) 가장 자리에는 하나 이상의 제4 개방구(131)가 형성되는 한편 중앙에는 제5 개방구(132)가 형성되고, 상기 샘플링부(300)는, 상기 제2 플레이트(120) 상부에 안착된 원판 형상의 지지플레이트(310), 상기 지지플레이트(310)와 소정 거리 이격된 채 지지플레이트(310) 상부에 위치하는 고정플레이트(320), 상기 고정플레이트(320)와 소정 거리 이격된 채 고정플레이트(320) 상부에 위치하는 가압플레이트(330), 일측은 상기 지지플레이트(310)에 고정되는 한편 상기 고정플레이트(320)를 관통한 후 타측은 상기 가압플레이트(330)에 고정된 복수개의 가이드포스트(340), 상기 고정플레이트(320)와 가압플레이트(330) 사이에서 상기 가이드포스트(340)를 따라 상하로 이동할 수 있도록 양측 가장자리에는 상기 가이드포스트(340)가 관통하는 평판형상을 갖는 복수개의 클램퍼(350), 일측은 클램퍼(350)를 관통하여 하방으로 소정 길이 연장되고 타측은 가압플레이트(330)를 관통한 후 상부로 소정 길이 돌출하는 클램퍼로드(360), 및 상기 클램퍼(350)의 상부 이동을 허용하기 위한 구동레버부(370)를 포함하고, 상기 샘플 수용부(400)는, 상기 지지플레이트(310)와 상기 고정플레이트(320) 사이에 탈부착 가능하게 장착되며 상기 챔버몸체(210) 내부까지 연장된 흡입튜브(430)와 탈부착가능하게 연결되어 샘플을 보관하는 수용부 몸체(410), 및 상기 수용부 몸체(410) 내부에 위치하면서 상기 클램퍼(350)와 밀착하여 상기 클램퍼(350)가 상부로 이동할 시 함께 이동하는 피스톤(420)을 포함하되, 상기 고정플레이트(320)에는 상기 수용부 몸체(410)의 제2 플랜지(411)가 고정되도록 내측 벽면에 가이드홈(321′)이 마련된 제2 절개부(321)가 형성되고, 상기 클램퍼(350) 저면 가운데에는 상기 피스톤(420)의 평판 구조를 갖는 피스톤 헤드(421)가 수납되도록 제3 절개부(351)가 형성되고 상기 제3 절개부(351) 양측 저면에는 소정 길이 연장된 한 쌍의 제1 플랜지(352)가 구비되며, 상기 가이드포스트(340) 외측면에는 제2 스프링(S2)이 위치하고, 상기 가압플레이트(330) 외측 상면에는 상기 클램퍼로드(360)의 타측 단부를 누르거나 해제하기 위한 회동가능한 전환레버(332)가 구비되고, 상기 제어부(600)에 작동되는 상기 구동레버부(370)는 소정 시간 간격으로 상기 전환레버(332)를 회동시키기 위한 것으로, 상기 공기탱크(500)로부터의 공기를 공급받아 소정 간격으로 회동하는 공압인덱스(372), 상기 공압인덱스(372)를 수납하는 인덱스 케이싱(371) 및 상기 공압인덱스(372)와 연결되어 함께 회동하면서 상기 전환레버(332)를 회동시키는 구동레버(373)를 포함한다.
본 발명의 샘플링 장치에 의하면, 챔버부와 샘플링부가 상하로 나란하게 위치하고 있으며, 이들을 고정하고 전체적인 골격을 구성하는 프레임부가 원형인 콤팩트한 구조이기 때문에 장치의 보관이나 이동, 그리고 설치가 용이하다는 장점이 있다.
또한 본 발명의 샘플링 장치에 의하면, 구동레버 작동시 압축 공기를 사용하기 때문에 누전 등에 의한 사고 발생을 줄일 수 있다는 이점이 있다.
게다가 본 발명의 샘플링 장치에 의하면, 챔버몸체 내부의 공기를 배출시킬 수 있는 공기배출밸브가 챔버몸체에 구비되어 있어 장치의 안정감을 부여함과 함께 흡입된 시료에 공기가 혼입되는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샘플링 장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샘플링 장치의 사진이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샘플링 장치의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샘플링 장치의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샘플링 장치의 저면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샘플링 장치에서 챔버부를 확대한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 챔버부에 구비된 공기배출밸브의 확대사시도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샘플링 장치에서 챔버부의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샘플링 장치에서 샘플링부를 확대한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샘플링 장치에서 샘플링부를 확대한 투영사시도이다.
도 11은 도 9에 도시한 샘플링부에서 샘플 수용부의 탈착구조를 설명하기 위한 확대도이다.
도 12는 도 9에 도시한 샘플링부에서 구동레버부의 작동을 설명하기 위한 확대도이다.
이하, 본 발명에 따른 샘플링 장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샘플링 장치의 개념도, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샘플링 장치의 사진이다. 그리고 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샘플링 장치의 정면도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샘플링 장치의 평면도이다.
이들 도 1 내지 4를 참조하면, 소정 깊이 바닥에 압입된 상태로 공극수를 채수하기 위한 본 발명에 따른 샘플링 장치는 프레임부(100), 챔버부(200), 샘플링부(300), 샘플 수용부(400), 공기탱크(500) 및 제어부(600)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 샘플링 장치의 전체적인 외형을 유지하기 위한 프레임부(100)는 다수개의 플레이트와 수직프레임으로 구성된다.
구체적으로, 다수개의 플레이트는 원판 형상의 제1 플레이트(110), 제1 플레이트(110) 상부에 위치하는 원판 형상의 제2 플레이트(120), 및 제2 플레이트(120) 상부에 위치하는 원판 형상의 제3 플레이트(130)로 이루어진다.
여기서, 가장 위쪽에 위치하는 제3 플레이트(130)는 상대적으로 아래에 위치하는 제1 플레이트(110)나 제2 플레이트(120) 보다 직경이 작은 것이 좋은데, 이는 샘플링을 위하여 설치해둔 경우나 보관시 안정감을 부여하기 위한 것이다.
특히 제1 플레이트(110) 가장 자리에는 대략 타원 형상으로 이루어진 하나 이상의 제1 개방구(111)가 구비되어 있고, 제2 플레이트(120) 가장 자리에는 제1 개방구와 유사한 하나 이상의 제2 개방구(121) 그리고 가운데에는 소정 크기의 제3 개방구(122)가 형성되어 있다.
이들 제1 개방구(111)와 제2 개방구(121)는 장치의 운반이나 설치시에는 작업이 용이하도록 손으로 파지하기 위한 용도로 사용되며, 설치 이후에는 조류에 쓸려가지 않도록 무게추(미도시)를 와이어 등으로 고정하기 위한 것이다. 제3 개방구(122)는 제어부와 샘플링부 사이를 연결하는 케이블 등 각종 튜브가 통과하는 통로로 사용된다.
제3 플레이트(130) 가장 자리에는 하나 이상의 제4 개방구(131)가 형성되는 한편 중앙에는 제5 개방구(132)가 마련되어 있는 것이 좋은데, 이는 제4 개방구(131)와 제5 개방구(132) 아래에 위치하는 샘플링부(300)의 전환레버(332)와 구동레버(373)와 제대로 작동하는지 육안으로 쉽게 확인하기 위한 것이다.
다수개의 수직플레이트는 제1 플레이트(110)와 제2 플레이트(120)를 소정 거리 이격시킨 상태에서 이들을 서로 고정하기 위한 복수개의 제1 수직프레임(140)과, 제2 플레이트(120)와 제3 플레이트(130)를 소정 거리 이격시킨 상태에서 이들을 서로 고정하기 위한 복수개의 제2 수직프레임(150)으로 구성된다.
여기서, 다수개의 플레이트와 수직프레임을 연결 고정하는 방법은 암수나사체결방식, 너트체결 등 공지의 체결수단으로 고정할 수 있음은 자명하다.
다음은 프레임부(100)에 고정되며 채수할 공극수를 집수하는 챔버부(200)에 관해 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샘플링 장치의 저면도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샘플링 장치에서 챔버부를 확대한 사시도이다. 그리고 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 챔버부에 구비된 공기배출밸브의 확대사시도, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샘플링 장치에서 챔버부의 단면도이다.
이들 도 5 내지 8을 함께 참조하면서 설명하면, 챔버부(200)는 챔버몸체(210), 모터 케이싱(220), 모터(230), 교반기(240) 및 공기배출밸브(250)를 포함하여 구성된다.
먼저 챔버몸체(210)는 저부가 개구된 상태로 내부가 비어 있으며 하측 일부는 제1 플레이트(110)의 중앙부를 관통한 상태로 제1 플레이트(110) 아래로 연장되고 상측은 제1 플레이트(110)와 제2 플레이트(120) 사이에 위치하는 대략 원기둥 형상을 갖는다.
즉, 하천이나 강가 등 오염상태나 생물들의 분석에 사용되는 시료가 모이는 곳으로, 저부가 개구된 챔버몸체(210)를 바닥면을 통해 일정 깊이만큼 압입시킨 상태에서, 챔버몸체(210)에 갇힌 공극수를 일정 시간 간격으로 채수하여 시료로 활용하게 되는 것이다.
여기서, 챔버몸체(210)의 밀폐된 상면에는 다수개의 통공(211)과 결속포트(212)가 마련되어 있는데, 통공(211)은 후술할 흡입튜브(430)가 관통하며 결속포트(212)에는 용존산소센서, 전기전도도센서 등 각종 센서가 장착될 수 있다.
모터 케이싱(220)은 교반용 모터(230)를 보호하기 위한 케이스이고, 챔버몸체(210) 내부에 설치된 교반기(240)는 전술한 모터(230)에 의해 회전하게 된다.
여기서, 모터(230)를 작동시키기 위한 전원으로는 제어부(600)에 별도로 마련된 충전용 배터리(미도시)로부터 공급받을 수 있다.
한편 챔버몸체(210) 상면에 구비되어 있는 공기배출밸브(250)는 챔버몸체(210) 내부의 공기를 배출하기 위한 것이다.
구체적으로, 바닥에 챔버몸체(210)에 삽입 고정할 시, 챔버몸체(210)는 하부만 개방되고 나머지 면들은 밀폐된 상태이기 때문에 일부의 공기가 챔버몸체(210) 상부에 남아 있을 수밖에 없고, 따라서 챔버몸체(210)가 쓰러지거나 샘플링시 공기가 함께 흡입될 가능성이 있다.
하지만 본 발명의 챔버몸체(210)에는 공기배출밸브(250)가 구비되어 있어 내부 상부에 남아 있는 공기를 배출할 수 있다.
이러한 공기배출밸브(250)는 다수개의 관통구가 구비된 원판형상의 하부판(251), 하부판(251)과 소정 거리 이격된 상태에서 상부에 위치하는 상부판(252), 일측은 상부판(252)에 고정되고 타측은 하부판(251)의 관통구를 관통한 채 챔버몸체(210) 상면에 연결되도록 배치된 다수개의 가이드바(253), 및 하부판(251)과 상부판(252) 사이에 개재되어 있는 코일형상의 제1 스프링(S1)으로 구성된다.
따라서 평소에는 제1 스프링(S1)의 탄성력에 의해 하부판(251)은 챔버몸체(210) 상면에 밀착한 상태이지만, 챔버몸체(210) 안으로 공극수가 유입됨으로써 공기가 소정 압력 이상으로 상승하면 하부판(251)은 가이드바(252)를 따라 상부로 이동하게 되므로 충진된 공기는 외부로 배출된다.
물론 챔버몸체(210)의 공기가 배출될 수 있도록 하부판(251)과 밀착하는 챔버몸체(210) 상면에는 구멍이 뚫려 있음은 자명하다.
다음은 샘플링부(300)에 관해 설명하기로 한다. 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샘플링 장치에서 샘플링부를 확대한 사시도이고, 도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샘플링 장치에서 샘플링부를 확대한 투영사시도이다. 또 도 11은 도 9에 도시한 샘플링부에서 샘플 수용부의 탈착구조를 설명하기 위한 확대도이고, 도 12는 도 9에 도시한 샘플링부에서 구동레버부의 작동을 설명하기 위한 확대도이다.
도 9 내지 12를 함께 참조하면서 설명하면, 프레임부(100)에 고정된 상태로 챔버부(200)에 집수된 공극수를 샘플링하기 위한 샘플링부(300)는, 지지플레이트(310), 고정플레이트(320), 가압플레이트(330), 가이드포스트(340), 복수개의 클램퍼(350), 클램퍼로드(360), 및 구동레버부(370)를 포함하여 구성된다.
먼저 원판 형상의 지지플레이트(310)는 제2 플레이트(120) 상부에 안착되며, 지지플레이트(310) 가장 자리를 따라서는 복수개의 샘플 수용부(400)가 위치한다.
여기서, 샘플 수용부(400), 보다 상세하게는 수용부 몸체(410)가 안착되는 부위에는 소정 넓이로 패인 제1 절개부(311)가 형성되어 있는 것이 좋은데, 이는 수용부 몸체(410) 저면의 흡입구(미도시)와 후술할 흡입튜브(430)가 연결될 수 있도록 함과 동시에 탈부착시 손으로 파지할 수 있는 공간을 확보하기 위함이다.
고정플레이트(320)는 지지플레이트(310)와 소정 거리 이격된 채 지지플레이트(310) 상부에 위치한다.
여기서, 고정플레이트(320)에는 수용부 몸체(410) 상부 가장자리를 따라 형성된 제2 플랜지(411)가 상하로 이동하는 것을 방지하도록, 내측 벽면에는 전후방을 따라 가이드홈(321′)이 마련된 제2 절개부(321)가 형성되는 것이 좋다.
가압플레이트(330)는 고정플레이트(320)와 소정 거리 이격된 채 고정플레이트(320) 상부에 위치한다. 특히, 가압플레이트(330) 외측 상면에는 전환레버축(331), 그리고 전환레버축(331)에 삽입된 채 가압플레이트(330) 면을 따라 회동가능한 전환레버(332)가 구비되어 있어, 클램퍼로드(360)의 타측 단부를 누르거나 해제할 수 잇다.
계속해서, 가이드포스트(340)는 복수개로 이루어지며, 일측은 지지플레이트(310)에 고정되는 한편 고정플레이트(320)를 관통한 후 타측은 가압플레이트(330)에 연결되어 있고, 가이드포스트(340) 외측면에는 제2 스프링(S2)이 위치한다.
클램퍼(350)는 대략 평판형상으로 이루어지며, 고정플레이트(320)와 가압플레이트(330) 사이에서 가이드포스트(340)를 따라 상하로 이동할 수 있도록, 양측 가장자리에는 가이드포스트(340)가 관통하는 구멍이 형성되어 있다.
여기서, 클램퍼(350) 저면 가운데에는 피스톤(420)의 평판 구조를 갖는 피스톤 헤드(421)가 수납될 수 있도록 제3 절개부(351)가 구비되어 있는 한편, 제3 절개부(351) 양측 저면에는 소정 길이 연장된 한 쌍의 제1 플랜지(352)가 형성되어 있다.
클램퍼로드(360)는 긴 봉형상으로 피스톤 헤드(421) 상면과 밀착하도록 일측은 클램퍼(350)를 관통하는 한편, 타측은 가압플레이트(330)를 관통한 후 상부로 소정 길이 돌출하도록 배치된다.
전술한 바와 같이 구동레버부(370)는 클램퍼(350)의 상부 이동을 허용하기 위한 것이다. 구체적으로, 구동레버부(370)는 소정 시간 간격으로 전환레버(332)를 회동시키기 위한 것으로, 공기탱크(500)로부터의 공기를 공급받아 소정 간격으로 회동하는 공압인덱스(372), 인덱스(372)를 수납하는 인덱스 케이싱(371), 및 공압인덱스(372)와 연결되어 함께 회동하면서 전환레버(332)를 회동시키는 구동레버(373)를 포함하여 구성된다.
여기서, 공기압에 의해 소정 시간 간격으로 동작하는 공압인덱스는 공지된 기술에 해당되므로 구체적인 작동 원리는 생략하기로 한다.
다시 도 1 내지 3을 참조하면서, 샘플 수용부(400), 공기탱크(500) 및 제어부(600)에 관해 설명하기로 한다.
먼저 샘플링된 공극수를 담기 위한 샘플 수용부(400)에 관해 설명하면, 샘플을 보관하는 수용부 몸체(410), 피스톤(420) 그리고 흡입 튜브(430)로 구성된다.
구체적으로 대략 원기둥 형상인 수용부 몸체(410)는 피스톤(420)이나 시료를 수용할 수 있도록 내부가 비어 있으며 저부에는 흡입 튜브(430)가 탈부착 가능하게 결합될 수 있도록 외측으로 돌출한 입구(미도시)가 마련되어 있다. 그리고 수용부 몸체(410)의 제2 플랜지(411)는 고정플레이트(320)의 제2 절개부(321)에 위치한다.
피스톤(420)은 수용부 몸체(410)에 수납된 상태이며, 전술한 바와 같이 피스톤 헤드(421)는 클램퍼(350)의 제3 절개부(351)에 안착된다.
소정 길이를 갖는 흡입튜브(430)는 일측은 챔버몸체(210)의 통공을 관통한 후 챔버몸체(210) 내부에 위치하고 타측은 수용부 몸체(410)에 연결된다.
소정 압력으로 충진된 공기탱크(500)는 제1 플레이트(110) 상면에 고정된 상태로 위치하는데, 전술한 바와 같이, 공기탱크(500)는 전환레버(332)를 회동시키기 위한 공압인덱스(372)에 공기를 공급한다.
종래에는 전환레버 회전을 위해 모터를 사용하였으며 이를 위해 충진 배터리를 별도로 준비하였다. 하지만 누전 등 사고가 일어나지 않도록 충진 배터리는 수밀성이 요구되는 케이스에 수납되어야 하고 이로 인한 설계의 어려움이나 안전성, 이 외에도 배터리 구입에 따른 비용 증가와 폐배터리 처분 등이 문제점으로 지적되었다.
하지만 본 발명의 샘플링 장치에서는 전환레버 회동을 위해 공기탱크를 사용하기 때문에 안전성을 담보하고 나아가 장치 제작에 따른 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.
제1 플레이트(110) 상면에 고정된 상태로 위치하는 제어부(600)는 모터(230) 및 구동레버부(370)의 작동 등 장치의 전체적인 움직임을 제어하기 위한 것으로 PLC(Programmable Logic Controller)가 내장되어 있다. 물론 모터(230) 구동을 위한 충전용 배터리가 함께 수납될 수 있으며, 물과 접촉하지 않도록 제어부(600)는 밀폐되어 있음은 자명하다.
상기와 같은 본 발명의 장치를 사용하여 시료를 샘플링하는 방법에 관해 설명하면, 샘플링이 필요한 바닥면에 본 발명의 샘플링 장치를 설치한다. 이때 챔버몸체(210)는 일부, 즉 제1 플레이트(110) 아래로 연장되어 있는 챔버몸체(210)의 일부가 바닥면에 압입된 상태로 고정된다.
일정 시간 예를 들어, 1~3시간 간격으로 공기탱크(500)의 압축 공기를 공압인덱스(372)로 공급한다. 그러면 공압인덱스(372)와 연결되어 있는 구동레버(373)가 회동하고 이때 전환레버(332)가 회전한다.
그러면 피스톤(420)을 누르고 있던 클램퍼로드(360)가 해제되면서 제2 스프링(S)의 탄성에 의해 클램퍼로드(360)가 상부로 이동하게 되고, 이때 클램퍼로드(360)가 위로 이동하면서 피스톤(420)도 함께 상부로 작동하여 챔버몸체(210)의 시료가 흡입튜브(430)를 통해 수용부 몸체(410)에 흡입 충진된다. 물론 샘플링한 시료의 정확도를 높일 수 있도록 압축 공기를 공압인덱스(372)로 공급하기 전에 교반기(240)를 작동시켜 챔버몸체(210) 내부에 충진된 시료를 혼합시킨다.
위와 같은 조작이 일정 시간 간격으로 반복되면서 연속적으로 시료를 샘플링한다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
100 : 프레임부
110 : 제1 플레이트
111 : 제1 개방구
120 : 제2 플레이트
121 : 제2 개방구 122 : 제3 개방구
130 : 제3 플레이트
131 : 제4 개방구 132 : 제5 개방구
140 : 제1 수직프레임
150 : 제2 수직프레임
200 : 챔버부
210 : 챔버몸체
211 : 통공 212 : 결속포트
220 : 모터 케이싱
230 : 모터
240 : 교반기
250 : 공기배출밸브
251 : 하부판 252 : 상부판
253 : 가이드바
300 : 샘플링부
310 : 지지플레이트
311 : 제1 절개부
320 : 고정플레이트
321 : 제2 절개부 321′: 가이드홈
330 : 가압플레이트
331 : 전환레버축 332 : 전환레버
340 : 가이드포스트
350 : 클램퍼
351 : 제3 절개부 352 : 제1 플랜지
360 : 클램퍼로드
370 : 구동레버부
371 : 인덱스 케이싱 372 : 공압인덱스
373 : 구동레버
400 : 샘플 수용부
410 : 수용부 몸체 411 : 제2 플랜지
420 : 피스톤 421 : 피스톤 헤드
430 : 흡입튜브
500 : 공기탱크
600 : 제어부
S1 : 제1 스프링 S2 : 제2 스프링

Claims (6)

  1. 소정 깊이 바닥에 압입된 상태로 공극수를 채수하기 위한 샘플링 장치로서,
    외형을 이루는 프레임부(100);
    상기 프레임부(100)에 고정되며 채수할 공극수를 집수하는 챔버부(200);
    상기 프레임부(100)에 고정되며 상기 챔버부(200)에 집수된 공극수를 샘플링하기 위한 샘플링부(300);
    상기 샘플링부(300)에 의해 샘플링된 공극수를 담기 위한 샘플 수용부(400); 및
    압축공기가 충진된 공기탱크(500)를 포함하되,
    상기 프레임부(100)는, 원판 형상의 제1 플레이트(110), 상기 제1 플레이트(110) 상부에 위치하는 원판 형상의 제2 플레이트(120), 상기 제2 플레이트(120) 상부에 위치하는 원판 형상의 제3 플레이트(130), 상기 제1 플레이트(110)와 제2 플레이트(120)를 소정 거리 이격시킨 상태에서 서로 고정하기 위한 복수개의 제1 수직프레임(140), 및 상기 제2 플레이트(120)와 제3 플레이트(130)를 소정 거리 이격시킨 상태에서 서로 고정하기 위한 복수개의 제2 수직프레임(150)을 포함하고,
    상기 챔버부(200)는, 저부가 개구된 상태로 내부가 비어 있으며 하측 일부는 상기 제1 플레이트(110)의 중앙부를 관통한 상태로 상기 제1 플레이트(110) 아래로 연장되고 상측은 상기 제1 플레이트(110)와 제2 플레이트(120) 사이에 위치하는 원기둥 형상의 챔버몸체(210), 상기 챔버몸체(210) 상부에 위치하는 모터 케이싱(220), 상기 모터 케이싱(220) 내부에 수납된 모터(230), 및 상기 모터(230)와 연결된 채 상기 챔버몸체(210) 내부에 위치하는 교반기(240)를 포함하고
    상기 샘플링부(300)는, 상기 제2 플레이트(120) 상부에 안착된 원판 형상의 지지플레이트(310), 상기 지지플레이트(310)와 소정 거리 이격된 채 지지플레이트(310) 상부에 위치하는 고정플레이트(320), 상기 고정플레이트(320)와 소정 거리 이격된 채 고정플레이트(320) 상부에 위치하는 가압플레이트(330), 일측은 상기 지지플레이트(310)에 고정되는 한편 상기 고정플레이트(320)를 관통한 후 타측은 상기 가압플레이트(330)에 고정된 복수개의 가이드포스트(340), 상기 고정플레이트(320)와 가압플레이트(330) 사이에서 상기 가이드포스트(340)를 따라 상하로 이동할 수 있도록 양측 가장자리에는 상기 가이드포스트(340)가 관통하는 평판형상을 갖는 복수개의 클램퍼(350), 일측은 클램퍼(350)를 관통하여 하방으로 소정 길이 연장되고 타측은 가압플레이트(330)를 관통한 후 상부로 소정 길이 돌출하는 클램퍼로드(360), 및 상기 클램퍼(350)의 상부 이동을 허용하기 위한 구동레버부(370)를 포함하며,
    상기 샘플 수용부(400)는, 상기 지지플레이트(310)와 상기 고정플레이트(320) 사이에 탈부착 가능하게 장착되며 상기 챔버몸체(210) 내부까지 연장된 흡입튜브(430)와 탈부착가능하게 연결되어 샘플을 보관하는 수용부 몸체(410), 및 상기 수용부 몸체(410) 내부에 위치하면서 상기 클램퍼(350)와 밀착하여 상기 클램퍼(350)가 상부로 이동할 시 함께 이동하는 피스톤(420)을 포함하고,
    상기 고정플레이트(320)에는 상기 수용부 몸체(410)의 제2 플랜지(411)가 고정되도록 내측 벽면에 가이드홈(321′)이 마련된 제2 절개부(321)가 형성되고,
    상기 클램퍼(350) 저면 가운데에는 상기 피스톤(420)의 평판 구조를 갖는 피스톤 헤드(421)가 수납되도록 제3 절개부(351)가 형성되고 상기 제3 절개부(351) 양측 저면에는 소정 길이 연장된 한 쌍의 제1 플랜지(352)가 구비되며,
    상기 가이드포스트(340) 외측면에는 제2 스프링(S2)이 위치하고,
    상기 가압플레이트(330) 외측 상면에는 상기 클램퍼로드(360)의 타측 단부를 누르거나 해제하기 위한 회동가능한 전환레버(332)가 구비되고,
    상기 구동레버부(370)는 소정 시간 간격으로 상기 전환레버(332)를 회동시키기 위한 것으로, 상기 공기탱크(500)로부터의 공기를 공급받아 소정 간격으로 회동하는 공압인덱스(372), 상기 공압인덱스(372)를 수납하는 인덱스 케이싱(371) 및 상기 공압인덱스(372)와 연결되어 함께 회동하면서 상기 전환레버(332)를 회동시키는 구동레버(373)를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플링 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구동레버부(370)를 제어하기 위한 제어부(600)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플링 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 플레이트(110) 가장 자리에는 하나 이상의 제1 개방구(111), 상기 제2 플레이트(120) 가장 자리에는 하나 이상의 제2 개방구(121), 및 상기 제3 플레이트(130) 가장 자리에는 하나 이상의 제4 개방구(131)가 형성되는 한편 중앙에는 제5 개방구(132)가 형성된 것을 특징으로 하는 샘플링 장치.
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