KR20050025938A

KR20050025938A - 자동 채수기

Info

Publication number: KR20050025938A
Application number: KR1020040083952A
Authority: KR
Inventors: 이진필; 박대희; 손중훈
Original assignee: 이진필; 박대희; 손중훈
Priority date: 2004-10-20
Filing date: 2004-10-20
Publication date: 2005-03-14
Also published as: KR100649109B1

Abstract

본 발명은 채취된 시료를 복수 개의 채수통에 주입하기 위한 주입호스를 고정한 상태에서 채수통이 회전하도록 이루어짐으로써 구성을 단순화시킬 수 있고, 수평 조절수단을 구비하여 수평을 조절함으로써 정밀한 시료의 채취를 가능케 하며, 시료의 채취로부터 시료의 저장에 이르는 모든 과정을 자동으로 수행할 수 있는 자동채수기를 제공하는데 그 목적이 있다.

이를 위해 본 발명에 따른 자동 채수기는, 내부에 공간이 형성되며 상부로 개방된 본체(100)와, 본체 내에 방사상으로 배열되어 시료가 저장되는 복수 개의 채수병(120)과, 채수병들을 본체 내에서 회전시키는 채수병 회전수단과, 취수원으로부터 유입되는 시료의 이동통로가 되는 관로수단과, 취수원으로부터 시료를 끌어올리기 위한 펌프(170)와, 관로수단을 차폐하여 시료의 흐름방향과 양을 조절하는 관로 차폐수단과, 본체 내에 설치되어 채수병들의 유무와 위치를 확인하는 병감지 센서(180), 및 각 기기들의 작동을 자동으로 제어하는 제어부(210)를 포함하여 이루어진 것에 특징이 있다.

Description

자동 채수기{Wastewater sampler}

본 발명은 수질관리를 위해 물을 채집하는 채수기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 생활용수, 하천, 호수 또는 해양 등의 수질을 조사하기 위해 다양한 시료를 보다 정확하고 간편하게 채취할 수 있도록 한 자동 채수기에 관한 것이다.

수질검사는 물의 물리학적 성질이나 물에 포함된 화학적 성분 또는 미생물 등을 조사하는 것으로, 상수도 수원을 선정할 때, 수원의 오염이나 정화작업을 점검 감시할 때, 수질기준에 대한 수돗물 합격여부를 검사할 때, 강이나 하천 또는 바다의 환경오염도를 측정할 때, 보건소 등에서 우물물의 음료적부를 판정할 때, 및 공업용 수도나 하수도의 오염도를 검사할 때 등 다양한 목적에서 시행되어 왔다.

수질검사를 위해서는 먼저 현장에서 전체 수질의 기준으로 삼을 수 있는 시료를 채수하여야 하는데, 수질검사의 대상이 우물, 강물, 하천, 바다 등과 같이 수심이 깊은 경우에는 수심에 따라 수질이 달라지기 때문에 수질검사의 정확도를 높이기 위해서는 수심별로 시료를 채취하거나 기준이 되는 수심에서 평균적 수질을 갖는 시료를 채취하여야 한다. 이러한 경우 수면위에서 수심이 깊은 곳으로부터 시료를 간편하게 채취할 수 있는 채수기가 사용된다.

수심이 깊은 곳으로부터 시료 채수를 위해 사용되는 채수기로는 로프나 와이어에 매달아 채수통을 개방된 상태로 침강시킨 다음 수면 위에서 메신저(messenger)를 떨어뜨려 채수통을 밀봉하는 방식으로 채수하는 전도 채수기, 수압에 따라 자동으로 여러 깊이에서 시료를 채취한 후 8~12개의 채수통에 각각 채수하는 다통 채수기등이 있다.

이러한 채수기중 여러 깊이에서 시료를 채취한 후 이를 여러개의 채수통에 각각 채수하는 채수기가 미국특허 5,652,397호에 ‘채수기’라는 명칭으로 개시된 바 있다.

미국특허에 개시된 채수기는, 컴퓨터(14)의 제어에 의해 분배기(22)가 회전하면서 외부로부터 채수된 시료를 복수 개의 컨테이너(24A)(24B)에 분배하도록 이루어진 것이다.

이 때, 분배기(22)는 모터(100)의 구동에 의해 회전하며, 시료를 컨테이너(24A)(24B)로 배출하는 배출호스(32)를 구비한다.

그러나, 전술한 바와 같이 구성된 종래의 채수기는, 시료를 분배하기 위한 분배기가 회전되도록 구성되는 바, 분배기를 회전하기 위한 회전수단과 분배기를 통해 시료가 이송되도록 하는 이송수단이 동시에 구비되어야 하기 때문에 구성이 복잡해지는 문제점이 있었다. 또한, 종래의 채수기는 수평 조절기능이 없기 때문에올바른 설치가 어렵고 정밀한 채수가 어려운 문제점도 있었다.

이에 본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 채취된 시료를 복수 개의 채수통에 주입하기 위한 주입호스를 고정한 상태에서 채수통이 회전하도록 이루어짐으로써, 구성을 단순화시킬 수 있는 자동 채수기를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 수평 조절수단을 구비하여 수평을 조절함으로써, 정밀한 시료의 채취를 가능케 하는 자동채수기를 제공하는 목적도 있다.

아울러, 시료의 채취로부터 시료의 저장에 이르는 모든 과정을 자동으로 수행할 수 있는 자동 채수기를 제공하는 목적도 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 자동 채수기는, 내부에 공간이 형성되며 상부로 개방된 본체와, 본체 내에 방사상으로 배열되어 시료가 저장되는 복수 개의 채수병과, 채수병들을 본체 내에서 회전시키는 채수병 회전수단과, 취수원으로부터 유입되는 시료의 이동통로가 되는 관로수단과, 취수원으로부터 시료를 끌어올리기 위한 펌프와, 관로수단을 차폐하여 시료의 흐름방향과 양을 조절하는 관로 차폐수단과, 본체 내에 설치되어 채수병들의 유무와 위치를 확인하는 병감지 센서, 및 각 기기들의 작동을 자동으로 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진 것에 기술적 특징이 있다.

전술한 구성에 있어서, 자동 채수기는 본체에 설치되어 본체의 수평을 자동으로 조정하는 수평조정수단을 더 포함하여 이루어진다.

전술한 구성에 있어서, 채수병 회전수단은, 본체의 상면 중심에 설치되는 구동모터, 및 본체 내에 회전 가능하게 설치되고 그 중심축이 구동모터의 구동축에 축 결합되며 채수병들이 방사상으로 안치되는 채수병 안치부를 포함하여 이루어진다.

전술한 구성에 있어서, 수평조정수단은, 본체의 측부에 동일 간격으로 이격 설치되며 내측에 나사산이 형성된 복수 개의 지지대와, 각 지지대의 내측에 승강 가능하게 나사 결합되는 스크류와, 각 지지대의 상부에 근접 설치되어 본체의 수평상태를 확인하는 수평센서, 지지대의 상부에 각각 설치되어 스크류를 승강시키는 승강모터, 및 스크류의 하단에 결합되고 바닥에 접면되는 받침판을 포함하여 이루어진다.

전술한 구성에 있어서, 자동 채수기는, 본체 내에 설치되어 채수병들의 온도를 일정하게 유지시키는 냉온시스템을 더 포함하여 이루어진다.

이하, 본 발명에 따른 자동 채수기의 바람직한 실시예를 통하여 전술한 바와 같은 구성의 특징과 그 작용을 보다 상세히 설명하기로 한다.

첨부된 도면의 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 채수기의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 채수기의 일부 절개사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 커버를 분리한 상태의 본체 및 그 내부를 보인 평면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 채수기는, 내부에 공간이 형성되며 상부로 개방된 본체(100)와, 본체(100) 내에 배열되는 복수 개의 채수병(120)과, 채수병(120)들을 회전시키는 채수병 회전수단과, 취수원으로부터 유입되는 시료의 이동통로가 되는 관로수단과, 취수원으로부터 시료를 끌어올리는 펌프(170)와, 관로수단을 차폐하여 시료의 흐름방향 및 양을 조절하는 관로 차폐수단과, 채수병(120)의 유무 및 위치를 확인하는 병감지센서(180)와, 본체(100)의 수평을 조정하기 위한 수평조정수단(190)과, 채수병(120)들의 온도를 일정하게 유지하기 위한 냉온시스템(200) 및 각 기기들의 동작을 자동으로 제어하는 제어부(210)를 포함하여 이루어진다.

전술한 본체(100)는 채수병(120)들의 회전공간 및 냉온시스템(200)의 설치공간이 내부에 마련된 원통형의 함체로서, 그 상면에는 채수병(120)을 넣거나 꺼내기 위한 개구부가 마련된다. 개구부는 커버(110)에 의해 차폐되며, 이 커버(110)에는 후술할 주입호스(143)를 통해 채수병(120)으로 시료를 주입하기 위한 관통홀(110a)이 형성된다. 그리고, 커버(110)의 일측에는 손잡이(111)가 구비된다.

전술한 채수병(120)들은 검사하고자 하는 시료를 저장하기 위한 것으로, 본체(100) 내에 방사상으로 배열되며 부채꼴 형상의 단면을 갖는다. 그리고, 채수병(120)들은 채수병 회전수단(130)에 의해 본체(100) 내에서 회전된다. 이러한 채수병(120)의 상부에는 시료를 주입하기 위한 시료주입홀(120a)이 형성되고, 이 시료주입홀(120a)은 마개(미도시)로 차폐된다. 그리고, 각 채수병(120)들은 동일한 저장용량을 갖으며, 채수병(120)의 상부에는 손잡이(121)가 구비된다.

전술한 채수병 회전수단은 본체(100) 내에서 채수병(120)들을 회전시키기 위한 것으로, 본체(100)의 상면 중심에 설치되며 정역회전되는 채수병 회전모터(131), 및 본체(100) 내에 회전 가능하게 설치되고 그 중심축이 채수병 회전모터(131)의 구동축에 축 결합되며 채수병(120)들이 각각 방사상으로 안치되는 채수병 안치부(132)로 구성된다.

전술한 관로수단은 취수원으로부터 유입되는 시료의 이동경로로서, 취수원으로부터 시료가 유입되는 유입호스(141)와, 초기 시료채취시 유입호스(141)에 남아 있던 오염물질들을 외부로 배출하기 위한 배수호스(142) 및 채취된 시료를 채수병(120)에 주입하기 위한 주입호스(143)로 구성된다.

이 때, 유입호스(141)의 단부는 본체(100)의 상면에 설치된 전자변 고정블록(150)의 하부에 연결되고, 배수호스(142) 및 주입호스(143)의 단부는 전자변 고정블록(150)의 상부에 각각 연결된다. 전자변 고정블록(150)의 상부에는 배수호스(142) 및 주입호스(143)의 단부가 각각 연결되어 서로 소통되도록 하는 소통홀(미도시)이 형성되어 있다.

전자변 고정블록(150)에는 후술할 펌프(170)의 유입측과 토출측에 각각 연결된 펌프호스(171)(172)가 각각 연결되는데, 펌프(170)의 유입측에 연결된 펌프호스(171)는 전자변 고정블록(150)의 하부를 통해 유입호스(141)와 소통되며, 펌프(170)의 토출측에 연결되는 펌프호스(172)는 전자변 고정블록(150)의 상부에 형성된 소통홀을 통해 배수호스(142) 및 주입호스(143)와 소통된다.

한편, 유입호스(141)의 내부에는 전열선(미도시)이 내장되어 추운 겨울에도 얼지 않도록 구성되며, 유입호스(141)의 출구측에는 여과기(미도시)가 부착되어 취수원으로부터 시료와 함께 유입되는 찌꺼기 등을 걸러준다.

전술한 관로차폐수단은 관로수단을 차폐하여 시료의 흐름방향 및 양을 조절해주는 것으로, 전자변 고정블록(150)과 배수호스(142) 사이에 설치되어 배수호스(142)를 차폐하는 배수 전자변(161)과, 전자변 고정블록(150)과 주입호스(143) 사이에 설치되어 주입호스(143)를 차폐하는 급수 전자변(162)으로 구성된다. 배수 전자변(161) 및 급수 전자변(162)으로는 솔레노이드 밸브가 이용된다.

따라서, 초기 시료채취시 유입호스(141)에 남아 있던 오염물질들을 외부로 배출하고자 할 경우에는 각 전자변(161)(162)의 작동에 의해 주입호스(143)는 폐쇄되고 배수호스(142)만이 개방됨으로써, 유입호스(141)를 통해 유입된 시료가 펌프(170)와 배수호스(142)를 통해 이송된 후 외부로 배출된다.

그리고, 초기의 오염물질 배출과정이 끝나고 시료를 채수병(120)에 주입하고자 할 경우에는 각 전자변(161)(162)의 작동에 의해 배수호스(142)는 폐쇄되고 주입호스(143)만이 개방됨으로써, 유입호스(141)를 통해 유입된 시료가 펌프(170) 및 주입호스(143)를 통해 이송된 후 채수병(120)으로 주입된다.

전술한 펌프(170)는 수질을 검사하기 위한 취수원으로부터 물을 끌어올리는 것으로, 시료의 유입, 배출 및 주입 등의 흐름을 유발시키며, 그 유입측 및 토출측에 전자변 고정블록(150)과 각각 연결되는 한 쌍의 펌프호스(171)(172)가 각각 연결된다.

전술한 병감지센서(180)는 본체(100) 내의 중심부에 설치되어 채수병(120)들의 유무 및 위치를 감지한 후 감지신호를 후술할 제어부(210)로 전송하는 포토센서이다.

전술한 수평조정수단(190)은 정밀한 채수를 위해 본체(100)의 수평을 유지하기 위한 것으로, 본체(100)의 측면에 동일 간격으로 설치되며 내측에 나사산이 형성된 3개의 지지대(191)와, 지지대(191) 내에 나사 결합되는 스크류(192)와, 각 지지대(191)의 상부에 근접 설치되어 본체(100)의 수평상태를 각각 확인하는 3개의 수평센서(193)와, 지지대(191)의 상부에 설치되어 지지대(191)에 대하여 스크류(192)를 승강시켜 본체(100)의 수평을 유지시키는 수평모터(194), 및 스크류(192)의 하단에 결합되고 바닥에 접면되는 받침판(195)으로 구성된다.

이 때, 제어부(210)에서는 수평센서(193)로부터 수평감지 데이터를 입력받아 수평여부를 확인한 후, 수평이 아니면 수평모터(194)를 작동시켜 수평이 되도록 각 스크류(192)의 승강을 조정하게 된다.

전술한 냉온시스템(200)은 본체(100) 내에 배열되는 채수병(120)의 온도를 일정하게 유지시키기 위해 본체(100) 내의 온도를 4℃정도로 조정하기 위한 것으로, 본체(100) 내의 온도를 상승시키기 위한 히터(미도시)와, 본체(100) 내의 온도를 하강시키기 위한 쿨러(미도시) 및 본체(100) 내의 온도를 감지한 후 감지신호를 제어부(210)로 전송하는 온도센서(미도시)로 구성된다.

따라서, 온도센서에서 본체(100) 내의 온도를 감지하여 4℃ 이상일 경우에는 쿨러가 작동하여 본체(100) 내의 온도를 4℃로 유지시키고, 본체(100) 내의 온도가 4℃ 미만으로 떨어질 경우에는 히터가 작동하여 본체(100) 내의 온도를 4℃로 유지시킨다.

전술한 제어부(210)는 자체에 저장된 제어프로그램을 실행하여 채수기 전체의 동작을 제어하는 것으로, 본체(100)의 상면에 설치되며, 키패드(211)를 통해 입력되는 사용자의 조작요구에 따라 각 센서들의 감지신호를 입력받아 동작상태를 판단한 후 각종 모터, 전자변 및 펌프 등의 작동을 제어한다.

한편, 미설명부호 220는 본체(100)의 상면에 설치되어 본체(100)의 수평상태를 육안으로 확인하도록 함으로써, 사용자가 수동으로 본체(100)의 수평을 조정할 수 있게 하는 수평계이다.

그리고, 미설명부호 230은 각 기기들에 전원을 인가하기 위한 배터리이다.

이하에서는, 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 채수기의 작동을 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 제어부(210)의 키패드(211)를 조작하여 펌프(170)를 작동시키면, 유입호스(141)를 통해 취수원의 시료가 유입되고, 유입된 시료는 전자변 고정블록(150)과 펌프호스(171)를 통해 펌프(170)로 유입된 후, 다시 펌프호스(172)를 통해 전자변 고정블록(150)의 상부에 형성된 소통홀로 이송된다.

시료의 초기 채취시에는 제어부(210)의 제어에 의해 급·배수 전자변(161)(162)이 각각 작동하여 주입호스(143)는 폐쇄시키고 배수호스(142)만 개방시킴으로써, 전자변 고정블록(150)으로 이송된 시료는 배수호스(142)를 통해 외부로 배출된다. 이 과정에서 유입호스(141), 펌프호스(171)(172) 및 배수호스(142)에 잔류해있던 다른 취수원의 시료들은 외부로 배출된다. 초기 채취된 시료의 외부 배출시간은 제어부(210)에 미리 입력된다.

초기 채취된 시료의 배출시간이 종료되면, 제어부(210)의 제어에 의해 급·배수 전자변(161)(162)이 초기 시료 채취시와 반대로 작동하여 배수호스(142)는 폐쇄시키고 주입호스(143)만 개방시킴으로써, 전자변 고정블록(150)으로 이송되는 시료는 주입호스(143)를 따라 이송된다.

주입호스(143)를 따라 이송된 시료는 커버(110)의 관통홀(110a) 및 채수병(120)의 시료주입홀(120a)을 통해 채수병(120) 내에 채워진다. 시료가 채워지는 동안 채수병(120)의 회전은 일시 정지되며, 채수병(120)에 정해진 양의 시료가 모두 채워지면 채수병 회전모터(131)가 작동하여 채수병 안치부(132)가 회전하게 되고 계속해서 이웃하는 다른 채수병(120)에 시료가 채워지게 된다.

시료를 채우는 시간은 채우고자 하는 시료의 용량에 맞게 제어부(210)에 미리 입력되며, 입력된 시간이 경과하면 자동으로 이웃하는 채수병(120)에 채워진다. 채수병 안치부(132)가 회전하는 동안 펌프(170)의 작동은 정지되고 급수 전자변(162)의 작동에 의해 주입호스(143)가 차단됨에 따라 시료의 유출이 방지된다.

만일, 채수병(120)에 시료를 주입하는 과정에서 전원이 오프되어 시료의 주입이 정지되는 경우라도, 제어부(210)에 이미 주입된 시료의 양이 기억되고 있기 때문에 전원을 복구한 후 제어부(210)의 키패드(211)를 조작하게 되면, 주입과정에 있던 채수병(120)의 위치를 확인하여 계속해서 시료를 주입하게 된다.

또한, 채수병 안치부(132)에 배열된 채수병(120)들중 일부가 비워있더라도, 병감지센서(180)를 채수병(120)의 유무를 감지한 후 그 감지신호를 제어부(210)로 전달하므로, 제어부(210)의 제어에 의해 채수병(120)이 비워있는 공간은 그냥 지나치고 다음 채수병(120)에 시료가 주입된다.

한편, 시료가 채취되는 과정에서 본체(100)는 수평상태를 이루어야만 정확한 채수가 이루어지는 바, 본체(100)가 수평상태가 아니라면 수평센서(193)가 이를 감지하여 감지신호를 제어부(210)로 전송하게 되고 제어부(210)의 제어에 의해 수평모터(194)가 구동하여 스크류(192)를 승강시키므로 본체(100)의 수평상태가 정확히 맞춰진다.

만일, 수평조정수단(190)의 고장 등으로 인해 본체(100)의 수평상태를 자동으로 맞출 수 없는 경우에는 사용자가 본체(100)의 상면에 설치된 수평계(220)를 눈으로 확인하면서 수작업으로 본체(100)의 수평을 맞출 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 채수기를 첨부된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 발명은 본 명세서에 상세히 설명된 실시예와 도면에 한정되지 아니하며, 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명 자동 채수기에 따르면, 채취된 시료를 복수 개의 채수통에 주입하기 위한 주입관로를 고정한 상태에서 채수통이 회전되도록 이루어짐으로써, 구성을 단순화시킬 수 있다.

그리고, 본체의 측부에 수평조정수단을 이용해 채수기의 수평을 맞춰줌으로써, 정밀한 시료의 채취가 가능하다.

또한, 각종 센서, 펌프 및 모터 들이 제어부의 제어에 의해 작동이 이루어지도록 구성됨으로써, 시료의 채취로부터 저장에 이르는 모든 과정이 자동으로 이루어진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 채수기의 사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 채수기의 일부 절개사시도.

도 3은 도 1에 도시된 커버를 분리한 상태의 본체 및 그 내부를 보인 평면도.

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선단면도.

<도면의 주요부호에 대한 설명>

100 : 본체 110 : 커버

120 : 채수병 131 : 채수병 회전모터

132 : 채수병 안치부 141 : 유입호스

142 : 배수호스 143 : 주입호스

150 : 전자변 고정블록 161 : 배수 전자변

162 : 급수 전자변 170 : 펌프

180 : 병감지 센서 190 : 수평조정수단

191 : 지지대 192 : 스크류

193 : 수평센서 194 : 수평모터

195 : 받침판 200 : 냉온시스템

210 : 제어부 211 : 키패드

Claims

내부에 공간이 형성되며 상부로 개방된 본체;

상기 본체 내에 방사상으로 배열되어 시료가 저장되는 복수 개의 채수병;

상기 채수병들을 상기 본체 내에서 회전시키는 채수병 회전수단;

취수원으로부터 유입되는 시료의 이동통로가 되는 관로수단;

취수원으로부터 시료를 끌어올리기 위한 펌프;

상기 관로수단을 차폐하여 시료의 흐름방향과 양을 조절하는 관로 차폐수단;

상기 본체 내에 설치되어 상기 채수병들의 유무와 위치를 확인하는 병감지 센서; 및

상기 각 기기들의 작동을 자동으로 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 채수기.
제 1 항에 있어서,

상기 본체에 설치되어 본체의 수평을 자동으로 조정하는 수평조정수단을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 채수기.
제 2 항에 있어서,

상기 채수병 회전수단은,

상기 본체의 상면 중심에 설치되는 구동모터; 및

상기 본체 내에 회전 가능하게 설치되고, 그 중심축이 상기 구동모터의 구동축에 축 결합되며, 상기 채수병들이 방사상으로 안치되는 채수병 안치부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 채수기.
제 3 항에 있어서,

상기 수평조정수단은,

상기 본체의 측부에 동일 간격으로 이격 설치되며 내측에 나사산이 형성된 복수 개의 지지대;

상기 각 지지대의 내측에 승강 가능하게 나사 결합되는 스크류;

상기 각 지지대의 상부에 근접 설치되어 상기 본체의 수평상태를 확인하는 수평센서;

상기 지지대의 상부에 각각 설치되어 상기 스크류를 승강시키는 승강모터; 및

상기 스크류의 하단에 결합되고 바닥에 접면되는 받침판을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 채수기.
제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 본체 내에 설치되어 상기 채수병들의 온도를 일정하게 유지시키는 냉온시스템을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 채수기.